CN112154260B - 喷嘴叶片 - Google Patents

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Abstract

可变容量涡轮增压器的喷嘴叶片为：若将喷嘴叶片的弦长设为L，将喷嘴叶片的前缘与喷嘴叶片的转动中心之间的距离设为Xp，则0.45＜(Xp/L)≤0.60。

Description

喷嘴叶片
技术领域
本公开涉及可变容量涡轮增压器的喷嘴叶片。
背景技术
近年来，出于改善燃料消耗性能的目的，在汽车上搭载了能够通过调整喷嘴的开度而使排出气体的流动特性变化的可变容量涡轮增压器。专利文献1中公开了一种这样的可变容量涡轮增压器的结构。在可变容量涡轮增压器中，为了调整喷嘴的开度而设有使喷嘴叶片转动的促动器，喷嘴叶片利用将从促动器施加的扭矩、由排出气体施加的扭矩、以及在喷嘴叶片开始转动的瞬间作用的摩擦力合成而得的扭矩进行转动。
若将使喷嘴叶片向喷嘴开度增加的方向转动的扭矩值设为正，则在以往的喷嘴叶片中，扭矩有随着排出气体的质量流量增加而降低的趋势，若排出气体的质量流量足够大，则有时扭矩变为负值，喷嘴开度降低。在可变容量涡轮增压器的运行中，在促动器损坏时的扭矩为负的情况下，喷嘴开度降低，使得从喷嘴流入涡轮工作轮的排出气体的流速上升，因此有可能使涡轮工作轮的旋转速度增加而导致超增压、进而导致发动机故障。
另外，扭矩为负意味着摩擦力占主导地位，因此在扭矩为负的情况下，即使从促动器施加的扭矩相同，喷嘴开度也不一定相同。其结果，有可能使排出气体的质量流量产生迟滞，引起空燃比及发动机输出降低。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：欧州专利第1797283号说明书
发明内容
发明所要解决的技术问题
为了抑制这种发动机故障的隐患和空燃比及发动机输出的降低，需要在排出气体的质量流量的整个区域中使扭矩上升。然而，现有的可变容量涡轮增压器在使扭矩上升方面存在无法改变1)喷嘴叶片的转动中心的位置、2)喷嘴叶片的数量和3)喷嘴全开时喷嘴叶片的后缘位置的制约。这些制约是因为：若变更上述1)及2)，则会给基于喷嘴尾流的涡轮工作轮的共振模式带来影响，若变更上述3)，则会导致排出气体的质量流量的最大允许量发生变化。
在专利文献1中，为了使扭矩上升，提出了如下形状的喷嘴叶片：在将喷嘴叶片的转动中心与前缘之间的距离设为Xp且将喷嘴叶片的弦长设为C时，0.25＜(Xp/C)＜0.45。然而，为了实现这种形状，需要使喷嘴叶片的转动中心的位置向前缘侧移动，受限于上述制约1)。
鉴于上述情况，本公开的至少一个实施方式的目的在于：提供一种能够在可变容量涡轮增压器中增大由排出气体施加的打开方向的扭矩的喷嘴叶片。
用于解决技术问题的手段
(1)本发明的至少一个实施方式的喷嘴叶片为：
一种可变容量涡轮增压器的喷嘴叶片，其中，
若将所述喷嘴叶片的弦长设为L，将所述喷嘴叶片的前缘与所述喷嘴叶片的转动中心之间的距离设为Xp，则0.45＜(Xp/L)≤0.60。
根据上述(1)的结构，与(Xp/L)＜0.45的喷嘴叶片相比，可变容量涡轮增压器的从涡轮工作轮的旋转中心到喷嘴叶片的前缘附近的压力面为止的距离变长。在可变容量涡轮增压器中，流过漩涡状的涡轮蜗管的排出气体在形成于相邻的喷嘴叶片之间的各流路内成为呈圆弧状弯曲的气流。该气流朝向划分各流路的压力面呈凸状弯曲。一般来说，在自由涡中，越靠内径侧，流体的流速越大，而如果将该原理应用于朝向压力面呈凸状弯曲的排出气体的气流，则从涡轮工作轮的旋转中心到喷嘴叶片的前缘附近的压力面为止的距离越长，排出气体沿喷嘴叶片的前缘附近的压力面的流速越小，其结果，在前缘附近的压力面产生的静压变大。由于在前缘附近的压力面产生的静压变大，因此前缘附近的压力面侧与负压面侧之间的静压差变大。由此，能够增大由排出气体对喷嘴叶片施加的打开方向的扭矩。
(2)本发明的至少一个实施方式的喷嘴叶片为：
一种可变容量涡轮增压器的喷嘴叶片，其中，
所述喷嘴叶片至少在翼高度方向中央位置具有包含前缘、后缘、压力面和负压面的翼形状，
在所述翼形状中，连结从所述前缘向所述后缘的10％～60％的翼弦位置处的所述负压面上的两点的线段为第一线段，若将从所述第一线段到所述两点之间的所述负压面上的任意点的距离的最大值设为W1max，将所述第一线段的长度设为L1，则0≤(W1max/L1)＜0.05，所述两点的翼弦位置相对于彼此分离10％以上。
在排出气体的质量流量较大的情况下，打开方向的喷嘴叶片的转动角度变大。因此，排出气体以在负压面引起剥离的角度从涡轮蜗管向喷嘴叶片入射。由此，在负压面上静压变小，因此对喷嘴叶片施加的打开方向的扭矩变大。根据上述(2)的结构，负压面存在大致平坦的部分，因此与负压面整体呈凸状弯曲的结构相比，负压面处的剥离变大。由此，在排出气体的质量流量较大的情况下，能够增大对喷嘴叶片施加的打开方向的扭矩。
(3)在几个实施方式中，在上述(1)的结构的基础上：
所述喷嘴叶片至少在翼高度方向中央位置具有包含前缘、后缘、压力面和负压面的翼形状，
在所述翼形状中，连结从所述前缘向所述后缘的10％～60％的范围的翼弦位置处的所述负压面上的两点的线段为第一线段，若将从所述第一线段到所述两点之间的所述负压面上的任意点的距离的最大值设为W1max，将所述第一线段的长度设为L1，则0≤(W1max/L1)＜0.05，所述两点的翼弦位置相对于彼此分离10％以上。
根据上述(3)的结构，能够获得上述(1)及(2)双方的作用效果，因此能够在排出气体的质量流量的较大范围内增大对喷嘴叶片施加的打开方向的扭矩。
(4)在几个实施方式中，在上述(2)或(3)的结构的基础上：
所述两点分别位于从所述前缘向所述后缘的10％及60％的翼弦位置。
根据上述(4)的结构，在容易产生剥离的区域存在大致平坦的部分，因此可在负压面上可靠地引起剥离，因此在排出气体的质量流量较大的情况下，能够进一步增大对喷嘴叶片施加的打开方向的扭矩。
(5)在几个实施方式中，在上述(1)～(4)中的任一结构的基础上：
所述喷嘴叶片至少在翼高度方向中央位置具有包含前缘、后缘、压力面和负压面的翼形状，
在所述翼形状中，连结从所述前缘向所述后缘的60％的翼弦位置处的所述压力面上的定点与所述后缘的线段为第二线段，若将从所述第二线段到所述后缘与所述定点之间的所述压力面上的任意点的距离的最大值设为W2max，将所述第二线段的长度设为L2，则0≤(W2max/L2)＜0.03。
根据上述(5)的结构，在压力面的后缘附近存在大致平坦的部分。在该结构中，相比于该部分呈凹状弯曲的结构，压力面位于与该压力面一同形成流路的负压面侧。于是，在后缘附近排出气体沿压力面的流速变大，其结果，在后缘附近的压力面产生的静压变小。由于在后缘附近的压力面产生的静压变小，因此后缘附近的压力面侧与负压面侧之间的静压差变小。由此，能够增大由排出气体对喷嘴叶片施加的打开方向的扭矩。
(6)在几个实施方式中，在上述(5)的结构的基础上：
所述喷嘴叶片具备轮毂侧缘以及叶端侧缘，
在从所述轮毂侧缘向所述叶端侧缘的方向上的自所述轮毂侧缘起的翼高度的至少30～70％的区域，所述喷嘴叶片具有所述翼形状。
根据上述(6)的结构，在压力面的后缘附近，在包含翼高度方向中央位置的较大范围内存在大致平坦的部分。该大致平坦的部分在翼高度方向上越大，静压变小的范围越大，因此能够进一步增大由排出气体对喷嘴叶片施加的打开方向的扭矩。
(7)在几个实施方式中，在上述(5)或(6)的结构的基础上：
在所述翼形状中，与所述压力面及所述负压面分别等距的中弧线至少在从所述前缘向所述后缘的60％的翼弦位置到所述后缘的范围为直线状，且在所述前缘与所述后缘之间不与连结所述前缘与所述后缘的弦线交叉。
根据上述(7)的结构，即使将压力面设为上述(5)或(6)的结构，也能够能够抑制负压面的结构变得复杂。
(8)在几个实施方式中，在上述(7)的结构的基础上：
在所述翼形状中，所述负压面构成为，相比于与所述后缘连接的区域的曲率，与所述前缘连接的区域的曲率更大。
在排出气体的质量流量较大的情况下，打开方向的喷嘴叶片的转动角度变大。因此，排出气体以在负压面的前缘附近引起剥离的角度从涡轮蜗管向喷嘴叶片入射。由此，在负压面的前缘附近静压变小，前缘附近的压力面侧与负压面侧的压力差变大，因此在喷嘴叶片的前缘侧产生的打开方向的力(力矩)变大。若在喷嘴叶片的前缘侧产生的打开方向的力矩变大，则由排出气体对喷嘴叶片施加的打开方向的扭矩变得非常大，因此有可能损伤促动器。根据上述(8)的结构，由于负压面的前缘侧的曲率及厚度变大，因此可抑制剥离的产生而抑制在前缘附近的负压面产生的静压的降低，因此可抑制在喷嘴叶片的前缘侧产生的打开方向的力矩的增大。其结果，能够抑制由排出气体对喷嘴叶片施加的打开方向的扭矩的增大。
发明效果
根据本公开的至少一个实施方式，与(Xp/L)＜0.45的喷嘴叶片相比，可变容量涡轮增压器的从涡轮工作轮的旋转中心到喷嘴叶片的前缘附近的压力面为止的距离变长。在可变容量涡轮增压器中，流过漩涡状的涡轮蜗管的排出气体在形成于相邻的喷嘴叶片之间的各流路内成为呈圆弧状弯曲的气流。该气流朝向划分各流路的压力面呈凸状弯曲。一般来说，在自由涡中，越靠内径侧，流体的流速越大，而如果将该原理应用于朝向压力面呈凸状弯曲的排出气体的气流，则该距离越长，排出气体沿喷嘴叶片的前缘附近的压力面的流速越小，其结果，在前缘附近的压力面产生的静压变大。由于在前缘附近的压力面产生的静压变大，因此前缘附近的压力面侧与负压面侧之间的静压差变大。由此，能够增大由排出气体对喷嘴叶片施加的打开方向的扭矩。
附图说明
图1是包含本公开的实施方式1的喷嘴叶片的可变容量涡轮增压器的涡轮的剖面图。
图2是沿着图1的II－II线的剖面图。
图3是表示本公开的实施方式1的喷嘴叶片的翼高度方向中央位置处的翼形状的图。
图4是用于说明在本公开的实施方式1的喷嘴叶片中打开方向的扭矩变大的原理的图。
图5是本公开的实施方式2的喷嘴叶片的翼高度方向中央位置处的翼形状的负压面的放大图。
图6是用于说明在本公开的实施方式2的喷嘴叶片中打开方向的扭矩变大的原理的图。
图7是本公开的实施方式2的喷嘴叶片的翼高度方向中央位置处的翼形状的负压面的变形例的放大图。
图8是表示本公开的实施方式3的喷嘴叶片的翼高度方向中央位置处的翼形状的图。
图9是用于说明在本公开的实施方式3的喷嘴叶片的后缘附近的压力面上扭矩增大的原理的图。
图10是表示本公开的实施方式3的喷嘴叶片的变形例的后缘附近的压力面的结构的图。
图11是表示本公开的实施方式3的喷嘴叶片的另一变形例的后缘附近的压力面的结构的图。
图12是表示本公开的实施方式4的喷嘴叶片的翼高度方向中央位置处的翼形状的图。
图13是表示本公开的实施方式4的喷嘴叶片的各种变形例的翼高度方向中央位置处的翼形状的图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的几个实施方式进行说明。但是，本发明的范围并不限定于以下的实施方式。以下的实施方式记载的构成部件的尺寸、材质、形状、其相对配置等并非用于将本发明的范围仅限定于此，而只是说明例而已。
<实施方式1>
如图1所示，可变容量涡轮增压器1的涡轮2具备：涡轮壳体3，其形成有漩涡状的涡轮蜗管5；涡轮工作轮7，其在涡轮壳体3内可转动地设于涡轮蜗管5的径向内侧；以及，可变喷嘴机构9，其控制从涡轮蜗管5向涡轮工作轮7流通的排出气体的流路面积。
可变喷嘴机构9具备喷嘴15、喷嘴安装座17和喷嘴板18，喷嘴安装座17固定于轴承壳体13。喷嘴15具有以将涡轮工作轮的周围包围的方式设置的多个喷嘴叶片15a、以及固定于各喷嘴叶片15a的喷嘴轴15b。各喷嘴轴15b可转动地支承于喷嘴安装座17。各喷嘴轴15b经由连杆机构21连结于促动器(未图示)，各喷嘴轴15b通过从促动器施加的扭矩而进行转动，通过各喷嘴轴15b的转动，使喷嘴叶片15a进行转动。
如图2所示，在相邻的喷嘴叶片15a、15a之间形成有流路23，流过涡轮蜗管5后的排出气体G在该流路23中流通。隔着流路23，外周侧的涡轮蜗管5侧由于排出气体G而成为高压侧H，内周侧的涡轮工作轮7侧成为低压侧U。通过涡轮蜗管5后的排出气体伴随着一定的流动角度而流入流路23。此时，面对气流的压力面25的压力上升，相反，负压面27侧的压力低。由于该压力差，在喷嘴叶片15a上，以喷嘴轴15b为转动中心，在喷嘴叶片15a的前缘29侧产生流路23的打开方向的力矩M(+)，在后缘31侧产生流路23的关闭方向的力矩M(－)。这些力矩M(－)以及M(+)达到平衡后成为由排出气体G对喷嘴叶片15a施加的扭矩。
图3示出了喷嘴叶片15a的翼高度方向中央位置处的翼形状40。若将前缘29与后缘31之间的距离、即喷嘴叶片15a的弦长设为L，将前缘29与喷嘴轴15b之间、即前缘29与喷嘴叶片15a的转动中心之间的距离设为Xp，则0.45＜(Xp/L)≤0.60。在翼形状40中，若取通过喷嘴轴15b并垂直于弦线ChL的虚拟线VL与喷嘴叶片15a的压力面25及负压面27各自的交点P5及P7，则喷嘴轴15b位于交点P5及P7之间的虚拟线VL上。
在图3中，与满足这种条件的喷嘴叶片15a并列地图示了(Xp/L)＜0.45的喷嘴叶片100。在以喷嘴叶片15a及喷嘴叶片100各自的长度方向上的转动中心(喷嘴轴101)的位置相同的方式使两者并列的情况下，各自的长度方向上的后缘31及100b的位置相同。由此，喷嘴叶片15a相对于喷嘴叶片100能够使可变容量涡轮增压器中的转动中心的位置及全开时的后缘31的位置不变。另一方面，关于喷嘴叶片15a及喷嘴叶片100各自的长度方向上的前缘29及100a的位置，前者为比后者离转动中心更远的位置。
接下来，对可变容量涡轮增压器1的动作进行说明。如图2所示，根据来自涡轮蜗管5的排出气体G的流量，未图示的促动器经由连杆机构21(参照图1)使各喷嘴轴15b转动，喷嘴叶片15a通过各喷嘴轴15b的转动而转动。此时，各喷嘴叶片15a通过将从促动器施加的扭矩、由排出气体G施加的扭矩、以及在各喷嘴叶片15a开始转动的瞬间作用的摩擦力合成而得的扭矩机械转动。通过各喷嘴叶片15a的转动，各流路23的流路面积变化，即喷嘴15的开度变化，进行基于排出气体G的流量的喷嘴15的开度控制。
流过漩涡状的涡轮蜗管5(参照图1)的排出气体G在各流路23内成为呈圆弧状弯曲的气流。该气流朝向划分各流路23的压力面25呈凸状弯曲。一般来说，在自由涡中，越靠内径侧，流体的流速越大，而如果将该原理应用于朝向压力面25呈凸状弯曲的排出气体G的气流，则如图4的(a)所示，从涡轮工作轮的旋转中心OT到喷嘴叶片15a的前缘29附近的压力面25为止的距离R1越长，排出气体沿喷嘴叶片15a的前缘29附近的压力面25的流速越小。
如在图3中说明，关于喷嘴叶片15a及喷嘴叶片100各自的长度方向上的前缘29及100a的位置，前者为比后者离转动中心更远的位置。因此，如图4的(a)及(b)分别所示，距离R1比从涡轮工作轮的旋转中心OT到喷嘴叶片100的前缘100a附近的压力面102为止的距离R2大(R1＞R2)。其结果，喷嘴叶片15a与喷嘴叶片100相比，排出气体沿前缘29附近的压力面25的流速变小，因此在前缘29附近的压力面25产生的静压变大。由于在前缘29附近的压力面25产生的静压变大，因此前缘29附近的压力面25侧与负压面27侧之间的静压差变大。由此，前缘29侧的打开方向的力矩M(+)变大，因此能够增大由排出气体对喷嘴叶片15a施加的打开方向的扭矩。
<实施方式2>
接下来，对实施方式2的喷嘴叶片进行说明。在实施方式1中，未特别提及负压面27的结构，而实施方式2的喷嘴叶片相对于实施方式1限定了负压面27的结构。注意，在实施方式2中，对于与实施方式1的构成要件相同的构成要件，标注相同的附图标记，省略其详细说明。
如图5所示，在翼形状40中，若在从前缘29向后缘31的方向上定义翼弦位置，则负压面27在10％到60％的翼弦位置的范围包含直线部分43。即，负压面27在喷嘴叶片15a的翼高度方向中央位置在10％到60％的翼弦位置的范围包含平坦部分46。其他结构与实施方式1相同。
如在实施方式1中说明，在排出气体的质量流量较大的情况下，打开方向的喷嘴叶片15a的转动角度变大。因此，如图6所示，排出气体以在负压面27引起剥离FS的角度向喷嘴叶片15a入射。在该实施方式2中，由于在10％到60％的翼弦位置的范围的负压面27上形成有平坦部分46，因此与负压面27没有这种平坦部分的情况相比，更容易引起剥离FS。若在负压面27引起剥离FS，则在负压面27上静压变小，因此对喷嘴叶片15a施加的对开方向的扭矩变大。其结果，在排出气体的质量流量较大的情况下，能够增大对喷嘴叶片15a施加的打开方向的扭矩。
在实施方式2中，负压面27在10％到60％的翼弦位置的范围包含平坦部分46，但平坦部分46不一定需要完全平坦。如图7所示，连结10％及60％的翼弦位置处的负压面27上的两点P11及P12线段为第一线段LS1，若将从第一线段LS1到两点P11、P12之间的负压面27上的任意点P13的距离的最大值设为W1max，将第一线段LS1的长度设为L1，则也可以是0≤(W1max/L1)＜0.05。注意，在图7中，在10％到60％的翼弦位置的范围，负压面27相对于第一线段LS1向与压力面25相反的一侧呈凸状弯曲，但也可以相对于第一线段LS1向压力面25侧呈凹状弯曲，还可以至少具有呈凸状弯曲的部分以及呈凹状弯曲的部分各一个。该方式意味着平坦部分46可以不完全平坦，可以是包含一些凸凹、弯曲等的大致平坦的部分。
在实施方式2中，负压面27在10％到60％的翼弦位置的范围包含平坦部分46或大致平坦的部分，但并不限定于该方式。在负压面27包含平坦部分46的情况下，也可以在10％到60％的翼弦位置的范围内使平坦部分46的两端的翼弦位置相对于彼此分离10％以上，另外，在负压面27包含大致平坦的部分情况下，也可以是两点P11、P12的翼弦位置相对于彼此分离10％以上。
在实施方式2中，相对于实施方式1，将负压面27的结构限定为在负压面27设置平坦部分46或大致平坦的部分，但并不限定于该方式。也可以在不具有实施方式1的结构的情况下在负压面27设置上述平坦部分46或大致平坦的部分。在该结构中，在有喷嘴叶片15a的扭矩降低的趋势的高排出气体质量流量的条件下，能够增大对喷嘴叶片15a施加的打开方向的扭矩，因此能够在排出气体的质量流量的较大范围内使扭矩上升。
<实施方式3>
接下来，对实施方式3的喷嘴叶片进行说明。在实施方式1及2中，未特别提及后缘31附近的压力面25的结构，而实施方式3的喷嘴叶片相对于实施方式1或2限定了后缘31附近的压力面25的结构。在以下说明中，通过相对于实施方式1限定后缘31附近的压力面25的结构来说明实施方式3，但也可以通过相对于实施方式2限定后缘31附近的压力面25的结构来构成实施方式3。注意，在实施方式3中，对于与实施方式1的构成要件相同的构成要件，标注相同的附图标记，省略其详细说明。
图8示出了喷嘴叶片15a的翼高度方向中央位置处的翼形状40。在翼形状40中，压力面25在60％至100％的翼弦位置的范围包含直线部分33。即，压力面25在喷嘴叶片15a的翼高度方向中央位置在60％到100％的翼弦位置的范围包含平坦部分26。其他结构与实施方式1相同。
如图2所示，基于排出气体G的流量的喷嘴15的开度控制的动作与实施方式1相同。在像排出气体G的流量较小的情况那样为了将喷嘴15控制为规定开度而从促动器对各喷嘴叶片15a施加的扭矩较小的情况下，由排出气体G施加的扭矩也较小，因此合成而得的扭矩在喷嘴15的打开方向上成为较小的值或者喷嘴15的关闭方向的值，各喷嘴叶片15a的转动产生偏差，产生喷嘴15的开度在周向上不均的现象。若产生这种现象，则即使想将喷嘴15控制为规定开度，流向涡轮工作轮7的排出气体G的流量也会不同，可能给搭载可变容量涡轮增压器1(参照图1)的发动机的性能带来负面影响。
然而，如图8所示，在实施方式3的喷嘴叶片15a中，压力面25在喷嘴叶片15a的翼高度方向中央位置在60％到100％的翼弦位置的范围包含平坦部分26，从而具有减小喷嘴叶片15a的后缘31侧的关闭方向的力矩M(－)的效果。以下基于图9对可获得该效果的原理进行说明。
如上所述，流过漩涡状的涡轮蜗管5(参照图1)的排出气体G在各流路23内成为呈圆弧状弯曲的气流。该气流朝向划分各流路23的压力面25呈凸状弯曲。一般来说，在自由涡中，越靠内径侧，流体的流速越大，而如果将该原理应用于朝向压力面25呈凸状弯曲的排出气体G的气流，则越是与压力面25一同划分流路23的负压面27侧的气流，排出气体G的流速越大。
若如实施方式3的喷嘴叶片15a那样，在压力面25的后缘31附近存在平坦部分26，则相比于该部分呈凹状弯曲的结构200，压力面25更位于与压力面25一同划分流路23的负压面27侧。于是，在后缘31附近，排出气体沿压力面25的流速变大，其结果，在后缘31附近的压力面25产生的静压变小。由于在后缘31附近的压力面25产生的静压变小，因此后缘31附近的压力面25侧与负压面27侧之间的静压差变小，因此喷嘴叶片15a的后缘31侧的关闭方向的力矩M(－)变小。
如果关闭方向的力矩M(－)变小，则能够在喷嘴15的打开方向上增大相对于摩擦力的叶片扭矩，因此能够抑制各喷嘴叶片15a的转动的偏差而抑制喷嘴15的开度的周向偏差。由此，能够将喷嘴15可靠地控制为规定开度，使与喷嘴15的开度相应的流量的排出气体G流向涡轮工作轮7，因此能够抑制搭载可变容量涡轮增压器1(参照图1)的发动机的性能的负面影响。
如此，若在压力面25的后缘31附近存在平坦部分26，则相比于该部分呈凹状弯曲的结构200，压力面25更位于与压力面25一同形成流路23的负压面27侧。于是，在后缘31附近，排出气体G沿压力面25的流速变大，其结果，在后缘31附近的压力面25产生的静压变小。由于在后缘31附近的压力面25产生的静压变小，因此后缘31附近的压力面25侧与负压面27侧之间的静压差变小。由此，能够增大由排出气体G对喷嘴叶片15a施加的打开方向的扭矩。
在实施方式3中，如图8所示，平坦部分26形成于60％到100％的翼弦位置的范围，但并不限定于该方式。平坦部分26至少形成于60％到100％的翼弦位置的范围即可，也可以在比60％的翼弦位置靠前缘29侧的范围形成平坦部分26。
在实施方式3中，平坦部分26形成于喷嘴叶片15a的翼高度方向中央位置，但并不限定于该方式。只要在喷嘴叶片15a的至少翼高度方向中央位置形成有平坦部分26即可，如图10所示，也可以在从轮毂侧缘32向叶端侧缘34的方向上的自轮毂侧缘32起的翼高度的至少30～70％的区域A形成平坦部分26。平坦部分26在翼高度方向上越宽，静压变小的范围越大，因此越能够减小喷嘴叶片15a的后缘31侧的关闭方向的力矩M(－)(参照图9)。因而，为了减小关闭方向的力矩M(－)，既可以将平坦部分26形成于比区域A更大的范围，也可以将平坦部分26从轮毂侧缘32到叶端侧缘34遍及整个翼高度地形成。
在实施方式3中，平坦部分26为完全平坦的结构，但并不限定于该方式。如图11所示，在翼形状40中，连结60％的翼弦位置处的压力面25上的定点P1与后缘31的线段为第二线段LS2，若将从第二线段LS2到后缘31与定点P1之间的压力面25上的任意点P2的距离的最大值设为W2max，将第二线段LS2的长度设为L2，则也可以是0≤(W2max/L2)＜0.03。在图11中，在60％到100％的翼弦位置的范围，压力面25相对于第二线段LS2向与负压面27相反的一侧呈凸状弯曲，但也可以相对于第二线段LS2向负压面27侧呈凹状弯曲，还可以至少具有呈凸状弯曲的部分以及呈凹状弯曲的部分各一个。该方式意味着平坦部分26可以不完全平坦，可以是包含一些的凸凹、弯曲等的大致平坦的部分。
<实施方式4>
接下来，对实施方式4的喷嘴叶片进行说明。在实施方式3中，未特别提及负压面27的结构，而实施方式4的喷嘴叶片相对于实施方式3限定了负压面27的结构。注意，在实施方式4中，对于与实施方式3的构成要件相同的构成要件，标注相同的附图标记，省略其详细说明。
如图12所示，本公开的实施方式4的喷嘴叶片15a在翼形状40中具有与实施方式3相同的形状的压力面25。另一方面，负压面27相对于与实施方式3相同的形状的压力面25具有与压力面25及负压面27分别等距的中弧线CaL为以下说明的结构的形状。其他结构与实施方式3相同。
图12的曲线图示出了本公开的实施方式4的喷嘴叶片15a的翼形状40中的中弧线CaL的形状。在该曲线图中，横轴取喷嘴叶片15a的翼弦位置，纵轴取距将前缘29与后缘31连结的弦线ChL的距离。该距离以从弦线ChL朝向负压面27侧的方向的距离为正值。
中弧线CaL在翼弦位置为60％到100％的范围为直线状。中弧线CaL在翼弦位置为0％到60％的范围相对于弦线ChL向压力面25侧弯曲。因而，中弧线CaL在前缘29与后缘31之间不与弦线ChL交叉。即，从弦线ChL到中弧线CaL的距离在前缘29与后缘31之间不会从负值变化为正值(若将该距离的符号发生改变的点称作拐点，则在前缘29与后缘31之间不存在拐点)。本公开的实施方式4的喷嘴叶片15a在具有与本公开的实施方式3相同的形状的压力面25的基础上，在翼形状40方面使中弧线CaL具有这种形状，由此，能够抑制负压面27的结构变得复杂。
另外，在本公开的实施方式4的喷嘴叶片15a的翼形状40中，负压面27也可以构成为，相比于与后缘31连接的区域B的曲率，与前缘29连接的区域C的曲率更大。
如在实施方式2中说明，在排出气体的质量流量较大的情况下，喷嘴15的开度变大，因此打开方向的喷嘴叶片的转动角度变大。因此，排出气体以在负压面27的前缘29附近引起剥离的角度从涡轮蜗管5(参照图1)向喷嘴叶片15a入射。由此，在负压面27的前缘29附近静压变小，因此在喷嘴叶片15a的前缘29侧产生的打开方向的力矩M(+)(参照图2)变大。若在喷嘴叶片15a的前缘29侧产生的打开方向的力矩M(+)变大，则由排出气体对喷嘴叶片15a施加的打开方向的扭矩变得非常大，因此有可能损伤促动器。根据实施方式4的结构，由于负压面27的前缘29侧的曲率及厚度变大，因此可抑制剥离的产生而抑制在前缘29附近的负压面27产生的静压的降低，因此可抑制在喷嘴叶片15a的前缘29侧产生的打开方向的力矩M(+)的增大。其结果，能够抑制由排出气体对喷嘴叶片15a施加的打开方向的扭矩的增大。
在图13中，除了在实施方式3及4中具体说明的喷嘴叶片15a之外，还示出了其各种变形例。一个变形例的喷嘴叶片15a1相对于喷嘴叶片15a为在翼形状40方面使压力面25从后缘31至前缘29大致平坦的结构。另一变形例的喷嘴叶片15a2相对于喷嘴叶片15a为在翼形状40方面使负压面27从后缘31至前缘29大致平坦的结构。另一变形例的喷嘴叶片15a3相对于喷嘴叶片15a为在翼形状40方面增大了负压面27的前缘29附近的弯曲率的结构。另一变形例的喷嘴叶片15a4为在翼形状40方面使负压面27的弯曲率大的部分D比喷嘴叶片15a1向后缘31侧移动的结构。
附图标记说明
1 可变容量涡轮增压器
2 涡轮
3 涡轮壳体
5 涡轮蜗管
7 涡轮工作轮
9 可变喷嘴机构
13 轴承壳体
15 喷嘴
15a 喷嘴叶片
15b 喷嘴轴
17 喷嘴安装座
18 喷嘴板
21 连杆机构
23 流路
25 压力面
26 平坦部分
27 负压面
29 前缘
31 后缘
32 轮毂侧缘
33 直线部分
34 叶端侧缘
40 翼形状
46 平坦部分
B 与后缘连接的区域
C 与前缘连接的区域
CaL 中弧线
ChL 弦线
D 弯曲率大的部分
FS 剥离
G 排出气体
LS1 第一线段
LS2 第二线段
OT 涡轮工作轮的旋转中心
P1 定点
P2 后缘与定点之间的压力面上的任意点
P5 交点
P7 交点
P11 负压面上的点
P12 负压面上的点
P13 负压面上的点
VL 虚拟线
Xp 前缘与喷嘴叶片的转动中心之间的距离

Claims (6)

1.一种喷嘴叶片，其为可变容量涡轮增压器的喷嘴叶片，其中，
若将所述喷嘴叶片的弦长设为L，将所述喷嘴叶片的前缘与所述喷嘴叶片的转动中心之间的距离设为Xp，则0.45＜(Xp/L)≤0.60，
所述喷嘴叶片至少在翼高度方向中央位置具有包含前缘、后缘、压力面和负压面的翼形状，
在所述翼形状中，连结从所述前缘向所述后缘的10％～60％的范围的翼弦位置处的所述负压面上的两点的线段为第一线段，若将从所述第一线段到所述两点之间的所述负压面上的任意点的距离的最大值设为W1max，将所述第一线段的长度设为L1，则0≤(W1max/L1)＜0.05，所述两点的翼弦位置相对于彼此分离10％以上，
所述两点分别位于从所述前缘向所述后缘的10％及60％的翼弦位置。
2.一种喷嘴叶片，其为可变容量涡轮增压器的喷嘴叶片，其中，
所述喷嘴叶片至少在翼高度方向中央位置具有包含前缘、后缘、压力面和负压面的翼形状，
在所述翼形状中，连结从所述前缘向所述后缘的10％～60％的翼弦位置处的所述负压面上的两点的线段为第一线段，若将从所述第一线段到所述两点之间的所述负压面上的任意点的距离的最大值设为W1max，将所述第一线段的长度设为L1，则0≤(W1max/L1)＜0.05，所述两点的翼弦位置相对于彼此分离10％以上，
所述两点分别位于从所述前缘向所述后缘的10％及60％的翼弦位置。
3.根据权利要求1或2所述的喷嘴叶片，其中，
所述喷嘴叶片至少在翼高度方向中央位置具有包含前缘、后缘、压力面和负压面的翼形状，
在所述翼形状中，连结从所述前缘向所述后缘的60％的翼弦位置处的所述压力面上的定点与所述后缘的线段为第二线段，若将从所述第二线段到所述后缘与所述定点之间的所述压力面上的任意点的距离的最大值设为W2max，将所述第二线段的长度设为L2，则0≤(W2max/L2)＜0.03。
4.根据权利要求3所述的喷嘴叶片，其中，
所述喷嘴叶片具备轮毂侧缘以及叶端侧缘，
在从所述轮毂侧缘向所述叶端侧缘的方向上的自所述轮毂侧缘起的翼高度的至少30～70％的区域，所述喷嘴叶片具有所述翼形状。
5.根据权利要求3所述的喷嘴叶片，其中，
在所述翼形状中，与所述压力面及所述负压面分别等距的中弧线至少在从所述前缘向所述后缘的60％的翼弦位置到所述后缘的范围为直线状，且在所述前缘与所述后缘之间不与连结所述前缘与所述后缘的弦线交叉。
6.根据权利要求5所述的喷嘴叶片，其中，
在所述翼形状中，所述负压面构成为，相比于与所述后缘连接的区域的曲率，与所述前缘连接的区域的曲率更大。
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