CN109804149A - 可变喷嘴单元以及增压器 - Google Patents

Abstract

可变喷嘴单元具备可变喷嘴叶片，该可变喷嘴叶片配置于毂壁面与护罩壁面之间，并能够在气体流入路内绕与涡轮叶轮的旋转轴线平行的转动轴线转动。可变喷嘴叶片包含前缘、后缘、与毂壁面对置的毂端面、以及与护罩壁面对置的护罩端面。可变喷嘴叶片构成为绕位于后缘与转动轴线之间的扭转中心被扭转为毂端面在前缘侧比护罩端面向旋转轴线的径向外侧突出，并且毂端面在后缘侧比护罩端面向旋转轴线的径向内侧突出。

Description

可变喷嘴单元以及增压器

技术领域

本公开涉及可变喷嘴单元以及增压器。

背景技术

以往，如专利文献1和2所记载那样，公知有用于使流入到涡轮叶轮的气体的流路面积(临界截面面积)可变的可变喷嘴叶片。可变喷嘴叶片能够绕与涡轮叶轮的旋转轴线平行的轴线转动。通过可变喷嘴叶片的转动，能够变更气体的流路面积。

专利文献1所记载的可变喷嘴叶片构成为以护罩(shroud)侧比毂侧向径向内侧突出的方式被以后缘为中心扭转。由此，能够减少侧间隙流动(Side clearance flow)，能够减少涡轮叶轮的入口侧处的能量损失的区域。专利文献2所记载的可变喷嘴叶片呈现向弦长方向倾斜(sweep)、向翘曲方向倾斜(lean)、进而以可变喷嘴叶片的转动轴线为中心扭转(twist)的形状。

专利文献1：日本特开2015－14252号公报

专利文献2：美国专利申请公开第2011/0314808号说明书

在上述的专利文献1所记载的可变喷嘴叶片中，通过采用以后缘为中心扭转的三维形状，由此使可变喷嘴叶片靠近护罩侧，使护罩侧的侧间隙小于毂侧的侧间隙。由此，减少护罩侧的间隙流动，实现了可变容量型增压器的涡轮效率的提高。然而，在该可变喷嘴叶片中，可能会对可变喷嘴叶片施加欲向毂侧按压的推力。该推力使可变喷嘴叶片难以靠近护罩侧。在专利文献2所记载的可变喷嘴叶片中，研究了叶片面形状，并未言及间隙流动的减少。

发明内容

本公开对能够使可变喷嘴叶片容易地接近护罩侧的可变喷嘴单元和增压器进行说明。

本公开的一个方式涉及的可变喷嘴单元被用于涡轮，上述涡轮具备：使从涡旋流路流向涡轮叶轮的气体通过的气体流入路、和在涡轮叶轮的旋转轴线方向相互对置并形成气体流入路的毂壁面以及护罩壁面，上述可变喷嘴单元具备可变喷嘴叶片，该可变喷嘴叶片被配置于毂壁面与护罩壁面之间，能够在气体流入路内绕与涡轮叶轮的旋转轴线平行的转动轴线转动，可变喷嘴叶片包含前缘、后缘、与毂壁面对置的毂端面、以及与护罩壁面对置的护罩端面，可变喷嘴叶片构成为绕位于后缘与转动轴线之间的扭转中心被扭转为毂端面在前缘侧比护罩端面向旋转轴线的径向外侧突出，并且毂端面在后缘侧比护罩端面向旋转轴线的径向内侧突出。

根据本公开的一个方式，能够使可变喷嘴叶片容易地接近护罩侧。

附图说明

图1是本公开的一个实施方式涉及的增压器的剖视图。

图2是在与旋转轴线垂直的面剖切断了可变喷嘴单元的剖视图。

图3的(a)～图3的(f)是可变喷嘴叶片的六面图。

图4是示意性表示可变喷嘴叶片的护罩端面与毂(hub)端面的错位的关系的图。

图5的(a)是从护罩端面侧观察可变喷嘴叶片的图，图5的(b)是后缘附近处的图5的(a)的局部放大图。

图6是表示可变喷嘴叶片的子午面形状的图。

图7是示意性表示施加于可变喷嘴叶片的各种力的图。

图8是表示扭转中心的位置与投影面积比的关系的图。

图9是表示扭转中心的位置与推力负载比的关系的图。

图10的(a)是从护罩端面侧观察比较例涉及的可变喷嘴叶片的图，图10的(b)是后缘附近处的图10的(a)的局部放大图。

图11的(a)是从护罩端面侧观察比较例涉及的可变喷嘴叶片的图，图11的(b)是前缘附近处的图11的(a)的局部放大图，图11的(c)是后缘附近处的图11的(a)的局部放大图。

具体实施方式

本公开的一个方式涉及的可变喷嘴单元被用于涡轮，上述涡轮具备：使从涡旋流路流向涡轮叶轮的气体通过的气体流入路、和在涡轮叶轮的旋转轴线方向相互对置并形成气体流入路的毂壁面以及护罩壁面，上述可变喷嘴单元具备可变喷嘴叶片，上述可变喷嘴叶片被配置于毂壁面与护罩壁面之间，且能够在气体流入路内绕与涡轮叶轮的旋转轴线平行的转动轴线转动，可变喷嘴叶片包含前缘、后缘、与毂壁面对置的毂端面、以及与护罩壁面对置的护罩端面，可变喷嘴叶片构成为绕位于后缘与转动轴线之间的扭转中心被扭转为毂端面在前缘侧比护罩端面向旋转轴线的径向外侧突出，并且毂端面在后缘侧比护罩端面向旋转轴线的径向内侧突出。

在该可变喷嘴单元中，可变喷嘴叶片绕位于后缘与转动轴线之间的扭转中心被扭转。通过这样的扭转中心的配置，使得毂端面在前缘侧比护罩端面向旋转轴线的径向外侧突出，另一方面，毂端面在后缘侧比护罩端面向旋转轴线的径向内侧突出。通过该毂端面向径向内侧的突出，能够减少毂端面向径向外侧的突出面积。由此，能够减少在可变喷嘴叶片的径向外侧(高压侧)可能作用的推力、即欲向毂侧按压的推力。通过减少向毂侧的推力，能够使可变喷嘴叶片容易地接近护罩侧。作为其结果，与专利文献1所记载的可变喷嘴叶片相比，气体流入路内的可变喷嘴叶片的轴向的位置调整变得容易。

在几个方式中，毂端面与护罩端面之间的扭转角被设定为1.0～5.0°。该情况下，能够适当地发挥涡轮效率的提高效果与上述的推力的减少效果。

在几个方式中，毂端面比护罩端面向径向外侧突出的外侧面积大于毂端面比护罩端面向径向内侧突出的内侧面积。该情况下，在邻接的2个可变喷嘴叶片中，毂端面的前缘侧的叶片间距增大，能够减少护罩侧的间隙流动。因此，可起到涡轮效率的提高效果。

在几个方式中，以前缘与后缘之间的距离为基准，扭转中心位于从前缘起离开70～85％的区域。通过在从前缘起离开70～85％的区域配置扭转中心，由此在毂端面向径向外侧的突出面积与向径向内侧的突出面积的关系中，实现更适当的平衡。因此，能够适当地发挥涡轮效率的提高效果与上述的推力的减少效果。

根据具备了设置于涡轮的上述任一个可变喷嘴单元的增压器，能够提高涡轮性能。

以下，参照附图，对本公开的可变容量型增压器的实施方式进行说明。其中，在各附图中，存在夸张描写构件的特征的情况，因此附图上的各部位的尺寸比不一定与实物一致。

图1所示的可变容量型增压器1例如被应用于船舶、车辆的内燃机。如图1所示，可变容量型增压器1具备涡轮2和压缩机3。涡轮2具备涡轮壳体4和收纳于涡轮壳体4的涡轮叶轮6。涡轮壳体4具有在涡轮叶轮6的周围沿周向延伸的涡旋流路16。压缩机3具备压缩机壳体5和收纳于压缩机壳体5的压缩机叶轮7。压缩机壳体5具有在压缩机叶轮7的周围沿周向延伸的涡旋流路17。

涡轮叶轮6设置于旋转轴14的一端。压缩机叶轮7设置于旋转轴14的另一端。在涡轮壳体4与压缩机壳体5之间设置有轴承壳体13。旋转轴14经由轴承15能够旋转地支承于轴承壳体13，旋转轴14、涡轮叶轮6以及压缩机叶轮7作为一体的旋转体12而绕旋转轴线H旋转。

在涡轮壳体4设置有废气流入口(未图示)和废气流出口10。从内燃机(未图示)排出的废气通过废气流入口流入到涡轮壳体4内，并通过涡旋流路16流入到涡轮叶轮6，使涡轮叶轮6旋转。之后，废气通过废气流出口10向涡轮壳体4外流出。

在压缩机壳体5设置有吸入口9和排出口(未图示)。若涡轮叶轮6如上述那样旋转，则压缩机叶轮7借助旋转轴14而旋转。旋转的压缩机叶轮7通过吸入口9吸入外部的空气并压缩，使该空气通过涡旋流路17从排出口排出。从排出口排出的压缩空气被供给至上述的内燃机。

接着，对涡轮2更详细地进行说明。涡轮2是可变容量型涡轮，在将涡旋流路16与涡轮叶轮6连接的气体流入路21设置有多个可变喷嘴叶片23。多个可变喷嘴叶片23配置于以旋转轴线H为中心的圆周上，各个可变喷嘴叶片23绕与旋转轴线H平行的转动轴线L(参照图5的(a))转动。气体流入路21使从涡旋流路16流入到涡轮叶轮6的气体通过。通过可变喷嘴叶片23如上述那样转动，能够根据导入至涡轮2的废气的流量，最佳地调整气体流路的截面积(临界截面面积)。

作为用于使可变喷嘴叶片23如上述那样转动的驱动机构，涡轮2具备可变喷嘴单元25。可变喷嘴单元25嵌入至涡轮壳体4的内侧，被涡轮壳体4与轴承壳体13夹持而固定。

以下，参照图1和图2，对被应用于可变容量型增压器1的涡轮2的可变喷嘴单元25进行说明。在以下的说明中，在简称为“轴线方向”、“径向”、“周向”等时，分别意味着涡轮叶轮6的旋转轴线H方向、旋转径向、旋转周向。另外，在旋转轴线H方向，存在将接近涡轮2的一侧简称为“涡轮侧”，将接近压缩机3的一侧简称为“压缩机侧”的情况。

可变喷嘴单元25具有上述的多个(在图示例中为11个)可变喷嘴叶片23、和在轴线方向夹持可变喷嘴叶片23的第1喷嘴环31以及第2喷嘴环32。第1喷嘴环31与第2喷嘴环32分别呈以旋转轴线H为中心的环状，被配置为在周向包围涡轮叶轮6。被第1喷嘴环31与第2喷嘴环32夹持的区域构成上述的气体流入路21。第2喷嘴环32面对涡旋流路16(参照图1)，第2喷嘴环32形成涡旋流路16的内壁的一部分。在第1喷嘴环31的轴承孔31a以能够旋转的方式插通有各可变喷嘴叶片23的转动轴23a，第1喷嘴环31以悬臂方式轴支承各可变喷嘴叶片23。此外，在图示例子中，可变喷嘴叶片23在圆周上等间隔地配置，但将可变喷嘴叶片23等间隔地配置不是必须的。图2中一并示出了涡轮叶轮6的旋转方向D。

如图1所示，在第1喷嘴环31的压缩机侧固定有圆环板状的支承环41，并且，在支承环41的压缩机侧固定有呈环状的驱动环支承部件43。在第1喷嘴环31、第2喷嘴环32、支承环41以及驱动环支承部件43分别设置有多个(在图示例中为3个)销孔35a。通过在这些各销孔35a插通连结销35，由此第1喷嘴环31、第2喷嘴环32、支承环41以及驱动环支承部件43被相互连结。

其中，支承环41和驱动环支承部件43被连结销35的压缩机侧的部分共同铆接于第1喷嘴环31。另外，在连结销35的涡轮侧的部分设置有用于分别定位第1喷嘴环31和第2喷嘴环32的2个凸缘部。通过高精度地制作2个凸缘部之间的尺寸，能够确保气体流入路21的轴线方向的尺寸精度。通过在驱动环支承部件43安装驱动环28，由此驱动环28被支承为能够绕旋转轴线H转动。通过支承环41的外周部分被涡轮壳体4与轴承壳体13在轴线方向夹持，由此可变喷嘴单元25整体被涡轮壳体4和轴承壳体13保持。

驱动环28是传递从外部输入的朝向可变喷嘴叶片23的驱动力的部件，例如利用金属材料以一个部件形成。驱动环28呈在以旋转轴线H为中心的圆周上延伸的环状，受到来自外部的驱动力而绕旋转轴线H转动。在各可变喷嘴叶片23的转动轴23a分别安装有杆29，在驱动环28的内侧且在圆周上等间隔地配置。

这样的可变喷嘴单元25中的由第1喷嘴环31、第2喷嘴环32、支承环41、以及连结销35构成的部分被固定于涡轮壳体4而将多个可变喷嘴叶片23轴支为能够转动。

参照图2及图2以后的附图，对可变喷嘴单元25和可变喷嘴叶片23更加详细地进行说明。多个可变喷嘴叶片23相同，具有相等的大小和形状。在配置于第1喷嘴环31与第2喷嘴环32之间的多个可变喷嘴叶片23中，为了确保转动动作的可靠性而形成有侧间隙。即，如图7所示，在第1喷嘴环31的毂壁面31b与可变喷嘴叶片23的毂端面54之间可形成毂侧间隙CL1。在第2喷嘴环32的护罩壁面32b与可变喷嘴叶片23的护罩端面53之间可形成护罩侧间隙CL2。从提高上述的涡轮效率的观点出发，优选使护罩侧间隙CL2小于毂侧间隙CL1。因此，希望护罩侧间隙CL2在可变容量型增压器1的运转过程中成为零(不存在护罩侧间隙CL2)(参照图6)。

在可变喷嘴单元25中，通过研究可变喷嘴叶片23的三维形状，考虑对可变喷嘴叶片23沿轴向施加的力(推力)，由此，能够容易地调整可变喷嘴叶片23的轴向的位置。即，以图7所示的各种力F1～F4的平衡成为所希望的状态的方式决定可变喷嘴叶片23的三维形状。

如图2、图3、以及图4所示，可变喷嘴叶片23包含以气体流入路21中的气体的流动为基准而位于上游侧的前缘51、和位于下游侧的后缘52。可变喷嘴叶片23包含与第1喷嘴环31的涡轮侧的面即毂壁面31b对置的平坦的毂端面54、和与第2喷嘴环32的压缩机侧的面即护罩壁面32b对置的平坦的护罩端面53。毂端面54和护罩端面53分别被配置为将前缘51与后缘52连结，且与旋转轴线H(即与转动轴线L)正交。毂端面54和护罩端面53例如具有相等的大小和形状，因此一致。此外，毂端面54和护罩端面53一致并不是必须的。

可变喷嘴叶片23包含面对径向内侧S1的内侧叶片面56、和面对径向外侧S2的外侧叶片面57。内侧叶片面56与径向内侧S1对置，弯曲为凹面状。外侧叶片面57与径向外侧S2对置，弯曲为凸面状。内侧叶片面56和外侧叶片面57将前缘51与后缘52连结，并将护罩端面53与毂端面54连结。

对可变喷嘴叶片23的三维形状详细地进行说明。如图4所示，毂端面54在从前缘51与后缘52之间的中央部起靠前缘51侧，比护罩端面53向径向外侧S2突出。换言之，当在转动轴线L方向将毂端面54投影于护罩端面53的情况下，毂端面54相对于护罩端面53在从上述的中央部起靠前缘51侧向径向外侧S2突出(偏移)。另一方面，毂端面54在后缘52侧比护罩端面53向径向内侧S1突出。换言之，当在转动轴线L方向将毂端面54投影于护罩端面53的情况下，毂端面54相对于护罩端面53在后缘52侧向径向内侧S1突出(偏移)。

若从其他观点对可变喷嘴叶片23进行说明，则毂端面54的前端54a位于比护罩端面53的前端53a靠径向外侧S2。毂端面54的内侧缘54c和外侧缘54d在从上述的中央部起向前缘51侧比护罩端面53的内侧缘53c和外侧缘53d分别位于径向外侧S2。另一方面，毂端面54的后端54b比护罩端面53的后端53b位于径向内侧S1。在护罩端面53的后端53b与毂端面54的后端54b之间存在中跨(Midspan)部55的后端55b。毂端面54的内侧缘54c和外侧缘54d在后缘52侧比护罩端面53的内侧缘53c和外侧缘53d分别位于径向内侧S1。

毂端面54向径向内侧S1稍微突出。毂端面54的后缘52侧的一小部分向径向内侧S1突出。与此相对，毂端面54向径向外侧S2比较大地突出。作为毂端面54向径向外侧S2突出的面积的外侧面积Aout大于作为毂端面54向径向内侧S1突出的面积的内侧面积Ain。

如图5的(a)所示，可变喷嘴叶片23在后缘52与转动轴线L之间且除了后缘52和转动轴线L双方之外的区域具有扭转中心X。可变喷嘴叶片23构成为绕该扭转中心X扭转。扭转中心X例如是与转动轴线L平行的扭转轴线(twist axis)。扭转中心X位于后缘52与转动轴线L的中间部。

更详细而言，扭转中心X以前缘51与后缘52之间的距离为基准(即100％)，位于从前缘51起离开60～95％的区域。扭转中心X也可以以前缘51与后缘52之间的距离为基准，位于从前缘51起离开70～85％的区域。如图5的(b)所示，扭转中心X例如设置于弧线C上的从前缘51离开80％的位置。扭转中心X也可以设置于弧线C上的从前缘51起离开70～85％的区域。扭转中心X设置于弧线C上并不是必须的。扭转中心X也可以设置于从弧线C偏移的位置。

毂端面54与护罩端面53之间的扭转角θ例如被设定为1.0～5.0°。如图4所示，扭转角θ例如是将护罩端面53中的前端53a与后端53b连结的假想线Y和将毂端面54中的前端54a与后端54b连结的假想线Z所成的角。在设置1.0～5.0°的扭转角θ的情况下，例如可以以中跨部55为基准，使毂端面54向径向外侧S2(可变喷嘴叶片23打开的方向，图5的(a)中的逆时针方向)旋转0.5～2.5°。也可以以中跨部55为基准，使护罩端面53向径向内侧S1(可变喷嘴叶片23关闭的方向，图5的(a)中的顺时针方向)旋转0.5～2.5°。以中跨部55为基准的向各方向的旋转角度相当于扭转角θ的一半(θ/2)。从进一步提高涡轮效率的观点出发，扭转角θ可以为2.0～3.0°。将护罩端面53和毂端面54的对应的一对点连结的线段伴随着上述的旋转而相对于转动轴线L倾斜。通过倾斜的无数线段的集合，可形成前缘51、后缘52、内侧叶片面56和外侧叶片面57。

如图6所示，在可变喷嘴叶片23的子午面形状中，护罩端面53与毂端面54平行。另外，位于进深侧的毂侧前端54a比位于近前侧的护罩侧前端53a向径向D2(径向外侧)突出。位于近前侧的毂侧后端54b比位于进深侧的护罩侧后端53b稍微向径向D2突出。将护罩侧前端53a与毂侧前端54a连结的线段、和将护罩侧后端53b与毂侧后端54b连结的线段均相对于轴向D1向相同的方向倾斜。但是，后缘52侧的线段的斜率小于前缘51侧的线段的斜率。这样，可变喷嘴叶片23的子午面形状呈非对称的梯形。其中，在图6中也一并示出了涡轮叶轮6的叶片部6a。

接着，参照图7、图8以及图9，对作为可变喷嘴叶片23的三维形状的基础的考虑方法进行说明。图7是示意性表示施加于可变喷嘴叶片23的各种力的图。图8是表示扭转中心X的位置与投影面积比的关系的图。图9是表示扭转中心X的位置与推力负载比的关系的图。如图7所示，作为作用于可变喷嘴叶片23的力，能够设想几个力。即，能够设想施加于毂端面54的第1力F1、施加于护罩端面53的第2力F2、在可变喷嘴叶片23包含护罩侧的凸缘23c的情况下施加于该凸缘23c的第3力F3、和来自形成于第1喷嘴环31的背面侧的连杆室45(参照图1)的第4力F4。此外，虽未图示，但也能够设想施加于内侧叶片面56和外侧叶片面57的力。在图7中也一并示出了气流FL。

在图8中，与外侧面积Aout相关的投影面积比是使扭转中心X从前缘51移动至后缘52的情况下的各外侧面积Aout相对于外侧面积Aout的最大值的比。与内侧面积Ain相关的投影面积比是使扭转中心X从前缘51移动至后缘52的情况下的各内侧面积Ain相对于内侧面积Ain的最大值的比。如图8所示，投影面积比在扭转中心X位于前缘51(L/E)与后缘52(T/E)的大致中间(0.5附近)的情况下相等。

如图8所示，若扭转中心X比上述的投影面积比相等的位置靠近后缘52，则与外侧面积Aout相关的投影面积比成为优势，可变喷嘴叶片23容易接近毂壁面31b(参照图中的区域R1)。另一方面，若扭转中心X比上述的投影面积比相等的位置靠近前缘51，则与内侧面积Ain相关的投影面积比成为优势，可变喷嘴叶片23容易接近护罩壁面32b(参照图中的区域R2)。

在图9中，推力负载比是相对于二维叶片(没有扭转的可变喷嘴叶片)的、使扭转中心X从前缘51移动至后缘52的情况下的推力负载的比。详细而言，是相对于二维叶片的推力负载的、从三维叶片的推力负载减去二维叶片的推力负载后的差分的比。因此，在图中，将纵轴设定为0.00的线与图表的交点是指三维叶片的推力负载与二维叶片的推力负载相等的点。该交点相当于扭转中心X位于前缘51(L/E)与后缘52(T/E)的大致中间(0.55附近)的情况。其中，推力负载以从毂侧朝向护罩侧的方向为正。

如图9所示，若扭转中心X比上述的交点靠近后缘52，则推力负载与二维叶片相比变小，可变喷嘴叶片23容易接近毂壁面31b(参照图中的区域R1)。另一方面，若扭转中心X比上述的交点靠近前缘51，则推力负载与二维叶片相比增大，可变喷嘴叶片23容易接近护罩壁面32b(参照图中的区域R2)。

在本实施方式的可变喷嘴单元25中，由于来自连杆室45的第4力F4很大，所以若基于上述的相关，则即便是形成可变喷嘴叶片23容易接近毂壁面31b的区域R1，也能够使可变喷嘴叶片23接近护罩壁面32b。即，即便是扭转中心X从前缘51起离开70～85％的位置，进一步而言，即便是60～95％的位置，也能够使可变喷嘴叶片23接近护罩壁面32b。此外，不论是在可变喷嘴叶片23设置有凸缘23c的情况下，还是不设置有凸缘23c的情况下，上述的考虑方法均不会改变。

根据可变喷嘴叶片23和具备了可变喷嘴叶片23的可变喷嘴单元25，在可变容量型增压器1的运转过程中，当发动机的转速很高、废气的流量多的情况下，通过多个可变喷嘴叶片23向开方向同步转动，由此向涡轮叶轮6供给的废气的气体流路面积(临界截面面积)增大。结果，可供给很多的废气。另一方面，在发动机的转速低、废气的流量较少的情况下，通过多个可变喷嘴叶片23向闭方向同步转动，由此向涡轮叶轮6供给的废气的气体流路面积(临界截面面积)变小。结果，能够提高废气的流速而确保涡轮叶轮6的作功量。由此，可稳定地产生基于涡轮叶轮6的旋转力。

这里，可变喷嘴叶片23绕位于后缘52与转动轴线L之间的扭转中心X被扭转。通过这样的扭转中心X的配置，毂端面54在前缘51侧比护罩端面5向径向外侧S2突出，另一方面，毂端面54在后缘52侧比护罩端面53向径向内侧S1突出。通过该毂端面54向径向内侧S1的突出，能够减少毂端面54向径向外侧S2的突出面积(参照图4的外侧面积Aout)。由此，能够减少在可变喷嘴叶片23的径向外侧S2(高压侧)可能作用的推力，即欲向毂壁面31b侧按压的推力减少。通过向毂侧的推力的减少，能够使可变喷嘴叶片23容易接近护罩壁面32b侧(参照图6)。作为其结果，与专利文献1所记载的现有可变喷嘴叶片相比，气体流入路21内的可变喷嘴叶片23的轴向D1的位置调整变得容易。并且，由于毂端面54在前缘51侧向径向外侧S2突出，所以毂端面54的前缘51侧的叶片间距增大。由此，也能够实现涡轮效率的提高。特别是在气体流路面积变小的状态下，能够实现涡轮效率的提高。

根据具备了可变喷嘴单元25的可变容量型增压器1，可变喷嘴叶片23接近护罩壁面32b，能够使护罩侧间隙CL2为零。即，可变喷嘴叶片23的护罩端面53能够与护罩壁面32b抵接。由此，能够减少护罩壁面32b侧的间隙流动，可靠且充分地提高涡轮性能。

由于扭转角θ被设定为1.0～5.0°，所以能够适当地发挥涡轮效率的提高效果与上述的推力的减少效果。

由于外侧面积Aout大于内侧面积Ain，所以在邻接的2个可变喷嘴叶片23、23中，毂端面54的前缘51侧的叶片间距增大(参照图2)，能够减少护罩壁面32b侧的间隙流动。因此，起到涡轮效率的提高效果。

通过在从前缘51起离开70～85％的区域配置扭转中心X，由此在毂端面54向径向外侧S2的突出面积(外侧面积Aout)与向径向内侧S1的突出面积(内侧面积Ain)的关系中，能够实现更适当的平衡。因此，能够适当地发挥涡轮效率的提高效果与上述的推力的减少效果。

此外，在图10的(a)和图10的(b)所示的比较例涉及的可变喷嘴叶片100中，无法获得上述的效果。即，在可变喷嘴叶片100中，研究了在考虑涡轮效率方面优选的结构，结果扭转中心X的位置被设定于后缘102。以中跨部105为基准，使护罩端面103和毂端面104绕扭转中心X旋转。因此，毂端面104在从后端104b至前端104a的整个区域，比护罩端面103向径向外侧S2侧突出。护罩端面103的后端103b与毂端面104的后端104b一致。在前缘101中，毂端面104的抖动幅度增大。换句话说，毂端面104的前端104a与护罩端面103的前端103a相比，大幅向径向外侧S2突出。在这样的可变喷嘴叶片100中，由于毂端面104向高压的径向外侧S2突出，所以按压于毂壁面31b的方向的推力大幅发挥作用，难以使可变喷嘴叶片100接近护罩壁面32b。

结果，这会导致涡轮效率的降低。即，可变喷嘴叶片100的前缘101的径向外侧S2成为高压，径向内侧S1由于是流路狭窄的部分所以成为低压。换句话说，为了使流动增速，压力被转换成速度能量，成为低压。由此，通过喷嘴侧间隙部的泄漏流量从径向外侧S2朝向径向内侧S1增加，相对于主流的混合损失增加。与此同时，叶轮流入角增加，性能因入射损失的增大而可能降低。换句话说，流动角因主流的质量流量的减少而增大。特别是在护罩侧间隙CL2增大了的情况下，通过喷嘴侧的泄漏流量流入到芯片间隙，芯片间隙损失可能增大。

另外，即便在图11的(a)～图11的(c)所示的比较例涉及的可变喷嘴叶片200中，也无法获得上述那样的效果。即，在可变喷嘴叶片200中，扭转中心X被设定于转动轴线L。以中跨部205为基准，使护罩端面203和毂端面204绕扭转中心X旋转。因此，毂端面204在前缘201侧比护罩端面203向径向外侧S2侧突出。毂端面204的前端204a比护罩端面203的前端203a向径向外侧S2突出。中跨部205的前端205a位于它们的中间。另一方面，毂端面204在后缘202侧比护罩端面203向径向内侧S1侧突出。毂端面204的后端204b比护罩端面203的后端203b向径向内侧S1突出。中跨部205的后端205b位于它们的中间。在这样的可变喷嘴叶片200中，在前缘201侧和后缘202侧，毂端面204的抖动幅度均等。因此，毂端面204向径向外侧S2的突出成为限定的突出，无法增大毂壁面31b侧的叶片间距。因此，涡轮效率的提高并不充分。

如以上叙述那样，在本公开的实施方式涉及的可变喷嘴叶片23和可变喷嘴单元25中，通过扭转中心X的位置被设定于以往没有的特定的范围内，由此可兼顾涡轮效率的提高与可变喷嘴叶片23向护罩壁面32b侧的保持。可变喷嘴单元25在该点上，相对于上述的可变喷嘴叶片100、200发挥优越性。

以上，对本公开的实施方式进行了说明，但本发明不限定于上述的实施方式。也可以不针对全部的可变喷嘴叶片23采用上述的结构。可以针对多个可变喷嘴叶片23中的一部分(1个或者多个)可变喷嘴叶片23采用上述的实施方式的结构。

可变喷嘴叶片23并不限定于被悬臂轴支承的情况，也可以被两端轴支承。在被两端轴支承的情况下，可在第2喷嘴环32也设置轴承孔，设置于可变喷嘴叶片23的转动轴以能够转动的方式插通于轴承孔。

在可变喷嘴叶片23被悬臂轴支承的情况下，第2流路壁面可以由涡轮壳体4形成。即，可以省略第2喷嘴环32。该情况下，可变喷嘴叶片23被安装于第1喷嘴环31，与作为涡轮壳体4的一部分的第2流路壁面对置。

【工业上的可利用性】

根据本公开的几个方式，能够使可变喷嘴叶片容易地接近护罩侧。

【附图标记的说明】

1…可变容量型增压器；2…涡轮；3…压缩机；4…涡轮壳体；6…涡轮叶轮；7…压缩机叶轮；14…旋转轴；16…涡旋流路；21…气体流入路；23…可变喷嘴叶片；25…可变喷嘴单元；31…第1喷嘴环；31b…毂壁面；32…第2喷嘴环；32b…护罩壁面；51…前缘；52…后缘；53…护罩端面；54…毂端面；C…弧线；H…旋转轴线；S1…径向内侧；S2…径向外侧；X…扭转中心；θ…扭转角。

Claims (7)

1.一种可变喷嘴单元，被用于涡轮，所述涡轮具备使从涡旋流路流向涡轮叶轮的气体通过的气体流入路、和在所述涡轮叶轮的旋转轴线方向相互对置并形成所述气体流入路的毂壁面以及护罩壁面，

所述可变喷嘴单元具备可变喷嘴叶片，所述可变喷嘴叶片被配置于所述毂壁面与所述护罩壁面之间，并能够在所述气体流入路内绕与所述涡轮叶轮的所述旋转轴线平行的转动轴线转动，

所述可变喷嘴叶片包含前缘、后缘、与所述毂壁面对置的毂端面、以及与所述护罩壁面对置的护罩端面，

所述可变喷嘴叶片构成为绕位于所述后缘与所述转动轴线之间的扭转中心被扭转为所述毂端面在所述前缘侧比所述护罩端面向所述旋转轴线的径向外侧突出，并且所述毂端面在所述后缘侧比所述护罩端面向所述旋转轴线的径向内侧突出。

2.根据权利要求1所述的可变喷嘴单元，其中，

所述毂端面与所述护罩端面之间的扭转角被设定为1.0～5.0°。

3.根据权利要求1所述的可变喷嘴单元，其中，

所述毂端面比所述护罩端面向所述径向外侧突出的外侧面积大于所述毂端面比所述护罩端面向所述径向内侧突出的内侧面积。

4.根据权利要求2所述的可变喷嘴单元，其中，

所述毂端面比所述护罩端面向所述径向外侧突出的外侧面积大于所述毂端面比所述护罩端面向所述径向内侧突出的内侧面积。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的可变喷嘴单元，其中，

以所述前缘与所述后缘之间的距离为基准，所述扭转中心位于从所述前缘起离开70～85％的区域。

6.一种增压器，其中，

具备设置于所述涡轮的权利要求1～4中任一项所述的可变喷嘴单元。

7.一种增压器，其中，

具备设置于所述涡轮的权利要求5所述的可变喷嘴单元。