Technisches GebietTechnical area
Die vorliegende Erfindung betrifft eine variable Düseneinheit und einen Turbolader vom System mit variabler Geometrie, bei dem eine Strömungs-Durchlassfläche (eine Eintrittsöffnungsfläche) für Abgas reguliert wird, das einer Turbinenlaufrad-Seite in dem Turbolader vom System mit variabler Geometrie zugeführt wird.The present invention relates to a variable geometry variable nozzle unit and turbocharger in which a flow passage area (inlet opening area) for exhaust gas supplied to a turbine runner side in the variable geometry system turbocharger is regulated.
Technischer HintergrundTechnical background
In den letzten Jahren sind verschiedenartige variable Düseneinheiten entwickelt worden, wie sie in einem Turbolader vom System mit variabler Geometrie vorhanden sind. Die Patentdokumente 1 bis 3 offenbaren eine variable Düseneinheit, die einer herkömmlichen Technologie entspricht. Ein konkreter Aufbau derselben wird im Folgenden beschrieben.Various variable nozzle units have been developed in recent years, such as those found in a variable geometry turbocharger system. Patent Documents 1 to 3 disclose a variable nozzle unit corresponding to a conventional technology. A concrete structure thereof will be described below.
Ein erster Basisring ist konzentrisch mit einem Turbinenlaufrad in einem Turbinengehäuse angeordnet. Ein zweiter Basisring ist integral mit dem ersten Basisring an einer Position vorhanden, die in einer axialen Richtung des Turbinenlaufrades von dem ersten Basisring getrennt ist. Des Weiteren ist eine Vielzahl variabler Düsen zwischen einer vorderen Fläche des ersten Basisrings und einer vorderen Fläche des zweiten Basisrings angeordnet. Die variablen Düsen der Vielzahl sind in gleichmäßigen Abständen in einer Umfangsrichtung so angeordnet, dass sie das Turbinenlaufrad umgeben. Jede variable Düse kann in einer Öffnungs-Richtung und einer Schließ-Richtung um einen axialen Mittelpunkt parallel zu einem axialen Mittelpunkt des Turbinenlaufrades innerhalb eines zuvor festgelegten Drehbereiches gedreht werden. Eine Verbindungskammer ist an einer Seite einer der vorderen Fläche des ersten Basisrings gegenüberliegenden Fläche ausgebildet. Ein Verbindungsmechanismus ist in der Verbindungskammer angeordnet. Der Verbindungsmechanismus dreht die Vielzahl variabler Düsen innerhalb des Drehbereiches synchron in der Öffnungs-Richtung oder der Schließ-Richtung. Wenn sich die variablen Düsen der Vielzahl synchron in der Öffnungs-Richtung drehen, wird eine Strömungs-Durchlassfläche (eine Eintrittsöffnungsfläche) für Abgas, das der Seite eines Turbinenlaufrades zugeführt wird, größer. Wenn sich die variablen Düsen der Vielzahl hingegen synchron in der Schließ-Richtung drehen, wird die Strömungs-Durchlassfläche für das Abgas kleiner.A first base ring is disposed concentrically with a turbine runner in a turbine housing. A second base ring is provided integrally with the first base ring at a position separated from the first base ring in an axial direction of the turbine runner. Further, a plurality of variable nozzles are disposed between a front surface of the first base ring and a front surface of the second base ring. The variable nozzles of the plurality are arranged at equal intervals in a circumferential direction so as to surround the turbine runner. Each variable nozzle may be rotated in an opening direction and a closing direction about an axial center parallel to an axial center of the turbine runner within a predetermined rotation range. A connection chamber is formed on a side of a surface opposite to the front surface of the first base ring. A connection mechanism is disposed in the connection chamber. The link mechanism rotates the plurality of variable nozzles within the rotation range synchronously in the opening direction or the closing direction. When the variable nozzles of the plurality rotate synchronously in the opening direction, a flow passage area (an entrance opening area) for exhaust gas supplied to the side of a turbine runner becomes larger. On the other hand, when the variable nozzles of the plurality rotate synchronously in the closing direction, the flow passage area for the exhaust gas becomes smaller.
Liste der AnführungenList of quotations
PatentdokumentePatent documents
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Patentdokument 1: Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2010-65591 Patent Document 1: Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2010-65591
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Patentdokument 2: Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2009-243431 Patent Document 2: Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2009-243431
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Patentdokument 3: Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2009-243300 Patent Document 3: Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2009-243300
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention
Technisches ProblemTechnical problem
Wenn ein Turbolader vom System mit variabler Geometrie für ein Motorsystem mit Aufladung eingesetzt wird, sind die im Folgenden aufgeführten zwei Charakteristika (Leistungsparameter) erforderlich, um den Kraftstoffverbrauch eines Motors vom System mit Motoraufladung zu verbessern. Eine erste Charakteristik ist Verbesserung des Turbinenwirkungsgrades in einem Bereich niedriger Strömungsgeschwindigkeit, in dem die Motordrehzahl niedrig ist und eine Strömungsgeschwindigkeit des Abgases niedrig ist (Turbinenwirkungsgrad in einem Bereich niedriger Motordrehzahl), und eine zweite Charakteristik ist Zunahme der Turbinenkapazität in einem Bereich hoher Strömungsgeschwindigkeit, in dem die Motordrehzahl hoch ist und die Strömungsgeschwindigkeit des Abgases hoch ist (Turbinenkapazität in einem Bereich hoher Motordrehzahl).When using a variable geometry turbocharger for a turbocharged engine system, the following two characteristics (performance parameters) are required to improve engine fuel consumption from the engine-boosted system. A first characteristic is improvement of turbine efficiency in a low flow rate region in which the engine speed is low and a flow velocity of the exhaust gas is low (turbine efficiency in a low engine speed region), and a second characteristic is increase of turbine capacity in a high flow velocity region the engine speed is high and the exhaust gas flow rate is high (turbine capacity in a high engine speed range).
Verbesserung des Turbinenwirkungsgrades in dem Bereich niedriger Strömungsgeschwindigkeit geht jedoch auf Kosten der Turbinenkapazität in dem Bereich hoher Strömungsgeschwindigkeit und umgekehrt, und es hat sich als problematisch erwiesen, beide Charakteristika zu erzielen.Improving turbine efficiency in the low flow rate region, however, comes at the expense of turbine capacity in the high flow rate region and vice versa, and it has proven problematic to achieve both characteristics.
Die vorliegende Erfindung zielt daher darauf ab, eine variable Düseneinheit und einen Turbolader vom System mit variabler Geometrie zu schaffen, mit denen Verbesserung des Turbinenwirkungsgrades im Bereich niedriger Strömungsgeschwindigkeit und Zunahme der Turbinenkapazität im Bereich hoher Strömungsgeschwindigkeit erzielt werden können.The present invention therefore seeks to provide a variable geometry variable nozzle unit and turbocharger capable of achieving turbine flow efficiency improvement in the low flow rate region and turbine flow capacity increase in the high flow velocity region.
Lösung des Problemsthe solution of the problem
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine variable Düseneinheit, mit der eine Strömungs-Durchlassfläche (eine Eintrittsöffnungsfläche) für Abgas reguliert wird, das der Seite eines Turbinenlaufrades in einem Turbolader vom System mit variabler Geometrie zugeführt wird, wobei die variable Düseneinheit einen ersten Basisring, der konzentrisch mit dem Turbinenlaufrad in einem Turbinengehäuse in dem Turbolader vom System mit variabler Geometrie angeordnet ist, einen zweiten Basisring, der integral mit dem ersten Basisring an einer Position vorhanden ist, die von dem ersten Basisring in einer axialen Richtung des Turbinenlaufrades getrennt ist und dem ersten Basisring zugewandt ist, eine Vielzahl variabler Düsen, die zwischen einer vorderen Fläche des ersten Basisrings und einer vorderen Fläche des zweiten Basisrings in einer Umfangsrichtung so angeordnet sind, dass sie das Turbinengehäuse umgeben, und die in einer Öffnungs-Richtung und einer Schließ-Richtung um einen axialen Mittelpunkt parallel zu einem axialen Mittelpunkt des Turbinenlaufrades innerhalb eines zuvor festgelegten Drehbereiches gedreht werden können, sowie einen Verbindungsmechanismus zum synchronen Drehen der Vielzahl variabler Düsen in der Öffnungs-Richtung und der Schließ-Richtung innerhalb des Drehbereiches enthält, wobei eine hintere Kante jeder variablen Düse in einer radialen Richtung in Bezug auf eine Innenkante der vorderen Fläche wenigstens des ersten Basisrings oder des zweiten Basisrings vorsteht, wenn sich die jeweilige variable Düse auf ein Ende der Seite in der Öffnungs-Richtung in dem Drehbereich zu dreht.One aspect of the present invention is a variable nozzle unit that regulates a flow passage area (inlet opening area) for exhaust gas supplied to the side of a turbine runner in a variable geometry system turbocharger, the variable nozzle unit having a first base ring is arranged concentrically with the turbine runner in a turbine housing in the turbocharger of the variable geometry system, a second base ring which is integral with the first base ring at a position which is separated from the first base ring in an axial direction of the turbine runner and facing the first base ring, a plurality of variable nozzles disposed between a front surface of the first base ring and a front surface of the second base ring in a circumferential direction so as to surround the turbine housing, and in an opening direction and a closing direction. Direction about an axial center point parallel to an axial center of the turbine runner can be rotated within a predetermined rotation range, and a connection mechanism for synchronously rotating the plurality of variable nozzles in the opening direction and the closing direction within the rotation range, wherein a trailing edge each variable nozzle protrudes in a radial direction with respect to an inner edge of the front surface of at least one of the first base ring and the second base ring when the respective variable nozzle rotates toward an end of the side in the opening direction in the rotation range.
Es ist anzumerken, dass in der Patentbeschreibung und den Patentansprüchen der vorliegenden Anmeldung die Bedeutung von ”angeordnet sein” indirekte Anordnung über ein anderes Element zusätzlich zu direkter Anordnung einschließt und dass die Bedeutung von ”vorhanden sein” indirektes Vorhandensein über ein anderes Element zusätzlich zu direktem Vorhandensein einschließt. Des Weiteren steht die ”hinten liegende Kante” für ein in einer Strömungsrichtung von Abgas stromab liegendes Ende.It should be noted that in the specification and claims of the present application, the meaning of "being located" includes indirect placement over another element in addition to direct placement, and that the meaning of "being present" implies an indirect presence over another element in addition to direct Presence includes. Furthermore, the "rearward edge" stands for a downstream end in a flow direction of exhaust gas.
Vorteilhafte Effekte der ErfindungAdvantageous Effects of the Invention
Gemäß der vorliegenden Erfindung können die variable Düseneinheit und der Turbolader vom System mit variabler Geometrie geschaffen werden, mit denen Verbesserung des Turbinenwirkungsgrades in dem Bereich niedriger Strömungsgeschwindigkeit und Zunahme der Turbinenkapazität in dem Bereich hoher Strömungsgeschwindigkeit erzielt werden können.According to the present invention, the variable nozzle unit and the turbocharger can be provided by the variable geometry system with which improvement in turbine efficiency in the low flow rate region and increase in turbine capacity in the high flow velocity region can be achieved.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
1 ist eine vergrößerte Ansicht eines mit Pfeilen gekennzeichneten Abschnitts I in 3. 1 is an enlarged view of an arrow-marked section I in FIG 3 ,
2 ist eine vergrößerte Schnittansicht entlang einer Linie II-II in 3. 2 is an enlarged sectional view taken along a line II-II in FIG 3 ,
3 ist eine vergrößerte Ansicht eines mit Pfeilen gekennzeichneten Abschnitts III in 7. 3 is an enlarged view of an arrowed portion III in FIG 7 ,
4 ist eine Ansicht, die den Großteil einer variablen Düseneinheit gemäß einer Ausführungsform der hier offenbarten vorliegenden Erfindung zeigt. 4 Fig. 12 is a view showing the majority of a variable nozzle unit according to an embodiment of the present invention disclosed herein.
5(a) ist eine Ansicht, die einen Düsenring in der variablen Düseneinheit gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, und 5(b) ist eine Schnittansicht entlang einer Linie VB-VB in 5(a). 5 (a) FIG. 16 is a view showing a nozzle ring in the variable nozzle unit according to the embodiment of the present invention; and FIG 5 (b) is a sectional view taken along a line VB-VB in 5 (a) ,
6(a) ist eine Ansicht, die einen Tragering in der variablen Düseneinheit gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, und 6(b) ist eine Schnittansicht entlang einer Linie VIB-VIB in 6(a). 6 (a) FIG. 16 is a view showing a support ring in the variable nozzle unit according to the embodiment of the present invention; and FIG 6 (b) is a sectional view taken along a line VIB-VIB in FIG 6 (a) ,
7 ist eine als Schnitt ausgeführte Vorderansicht eines Turboladers vom System mit variabler Geometrie gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 7 Fig. 12 is a sectional front view of a variable geometry turbocharger according to the embodiment of the present invention.
8 ist eine Ansicht, die einen charakteristischen Abschnitt einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt und ist die 1 entsprechende Ansicht. 8th FIG. 14 is a view illustrating a characteristic portion of another embodiment of the present invention, and is the FIG 1 corresponding view.
9(a) ist eine schematische Teilschnittansicht eines Turboladers vom System mit variabler Geometrie gemäß einem herkömmlichen Beispiel, und 9(b) ist eine Schnittansicht entlang einer Linie IXB-IXB in 9(a). 9 (a) is a schematic partial sectional view of a turbocharger of the variable geometry system according to a conventional example, and 9 (b) is a sectional view taken along a line IXB-IXB in 9 (a) ,
10(a) ist eine schematische Teilschnittansicht eines Turboladers vom System mit variabler Geometrie gemäß einem erfindungsgemäßen Beispiel, und 10(b) ist eine Schnittansicht entlang einer Linie XB-XB in 10(a). 10 (a) is a schematic partial sectional view of a turbocharger of the variable geometry system according to an example of the invention, and 10 (b) is a sectional view taken along a line XB-XB in FIG 10 (a) ,
11 ist ein Diagramm, das Ergebnisse von Leistungstests des Turboladers vom System mit variabler Geometrie gemäß dem herkömmlichen Beispiel und des Turboladers vom System mit variabler Geometrie gemäß dem erfindungsgemäßen Beispiel zeigt. 11 13 is a graph showing results of performance tests of the variable geometry turbocharger according to the conventional example and the variable geometry turbocharger according to the example of the present invention.
Beschreibung von AusführungsformenDescription of embodiments
Neue ErkenntnisseNew insights
Zunächst werden neue Erkenntnisse erläutert, die als Grundlage der vorliegenden Erfindung dienen.First, new findings will be explained, which serve as the basis of the present invention.
9(a) und 9(b) zeigen einen Turbolader 200 vom System mit variabler Geometrie gemäß einem herkömmlichen Beispiel. 10(a) und 10(b) zeigen einen Turbolader 300 vom System mit variabler Geometrie gemäß einem erfindungsgemäßen Beispiel (d. h., eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung). Bei dem Turbolader 200 vom System mit variabler Geometrie gemäß dem herkömmlichen Beispiel steht, obwohl sich jede variable Düse 261 in jeder beliebigen Richtung dreht, eine hinten liegende Kante 261t jeder variablen Düse 261 nicht von einer Innenkante 247fe einer vorderen Fläche 247f eines ersten Basisrings 247 und einer Innenkante 257fe einer vorderen Fläche 257f eines zweiten Basisrings 257 vor. Hingegen steht bei dem Turbolader 300 vom System mit variabler Geometrie gemäß dem erfindungsgemäßen Beispiel, wenn jede variable Düse 361 in einer Öffnungs-Richtung gedreht wird, eine hinten liegende Kante 361t der jeweiligen variablen Düse 361 in einer radialen Richtung in Bezug auf eine Innenkante 357fe einer vorderen Fläche 357f eines zweiten Basisrings 357 nach innen vor. In 9(b) zeigt eine durchgehende Linie die variable Düse 261 an, die sich an einem Ende einer Seite in der Öffnungs-Richtung in einem Drehbereich befindet, und eine unterbrochene Linie zeigt die variable Düse 261 an, die sich am Ende einer Seite in der Schließ-Richtung in dem Drehbereich befindet. Desgleichen zeigt in 10(b) eine durchgehende Linie die variable Düse 361 an, die sich an einem Ende einer Seite der Öffnungs-Richtung in dem Drehbereich befindet, und zeigt eine unterbrochene Linie die variable Düse 361 an, die sich an einem Ende einer Seite in der Schließ-Richtung in dem Drehbereich befindet. Es ist anzumerken, dass die Bezugszeichen 227, 229, 237, 299 in 9(a) ein Turbinengehäuse, ein Turbinenlaufrad, einen Turbinen-Spiral-Strömungskanal bzw. einen Dichtungsring des Turboladers 200 vom System mit variabler Geometrie kennzeichnen. Desgleichen kennzeichnen die Bezugszeichen 327, 329, 337, 399 in 10(a) ein Turbinengehäuse, ein Turbinenlaufrad, einen Turbinen-Spiral-Strömungskanal bzw. einen Dichtungsring des Turboladers 300 vom System mit variabler Geometrie. 9 (a) and 9 (b) show a turbocharger 200 of the variable geometry system according to a conventional example. 10 (a) and 10 (b) show a turbocharger 300 of the variable geometry system according to an example of the present invention (ie, an embodiment of the present invention). At the turbocharger 200 of the variable geometry system according to the conventional example, although each variable nozzle 261 rotates in any direction, a back edge 261t each variable nozzle 261 not from an inner edge 247fe a front surface 247f a first base ring 247 and an inner edge 257fe a front surface 257f a second base ring 257 in front. On the other hand stands with the turbocharger 300 of the variable geometry system according to the example of the invention, when each variable nozzle 361 is rotated in an opening direction, a rear edge 361T the respective variable nozzle 361 in a radial direction with respect to an inner edge 357fe a front surface 357f a second base ring 357 inside. In 9 (b) a solid line shows the variable nozzle 261 which is located at an end of a page in the opening direction in a rotation range, and a broken line shows the variable nozzle 261 at the end of a page in the closing direction in the rotation range. Likewise shows in 10 (b) a continuous line the variable nozzle 361 which is located at an end of a side of the opening direction in the rotation range, and a broken line shows the variable nozzle 361 at one end of a page in the closing direction in the rotation range. It should be noted that the reference numerals 227 . 229 . 237 . 299 in 9 (a) a turbine housing, a turbine runner, a turbine scroll flow passage, and a seal ring of the turbocharger, respectively 200 from the variable geometry system. Likewise, reference numbers indicate 327 . 329 . 337 . 399 in 10 (a) a turbine housing, a turbine runner, a turbine scroll flow passage, and a seal ring of the turbocharger, respectively 300 from the variable geometry system.
11 zeigt Ergebnisse von Leistungstests des Turboladers 200 vom System mit variabler Geometrie und des Turboladers 300 vom System mit variabler Geometrie. 11 zeigt eine Beziehung zwischen einer Strömungsgeschwindigkeit von Gas (einer Strömungsgeschwindigkeit von Testgas), das durch Turbinen der beiden Turbolader strömt, und dem Turbinenwirkungsgrad. Es ist anzumerken, dass die Strömungsgeschwindigkeit mit einer bekannten Formel korrigiert wird, die eine Temperatur und einen Druck eines Turbineneinlasses verwendet. 11 shows results of performance tests of the turbocharger 200 from the variable geometry system and the turbocharger 300 from the variable geometry system. 11 Fig. 14 shows a relationship between a flow rate of gas (a flow rate of test gas) flowing through turbines of the two turbochargers and the turbine efficiency. It should be noted that the flow rate is corrected with a known formula using a temperature and pressure of a turbine inlet.
Bei dem Turbolader 300 vom System mit variabler Geometrie gemäß dem erfindungsgemäßen Beispiel wird, wie in 11 gezeigt, der Turbinenwirkungsgrad in einem Bereich niedriger Strömungsgeschwindigkeit auf dem gleichen Wert wie der des Turboladers 200 vom System mit variabler Geometrie gemäß dem herkömmlichen Beispiel gehalten, und nimmt eine Strömungsgeschwindigkeit in einem Bereich hoher Strömungsgeschwindigkeit stärker zu als bei dem Turbolader 200 vom System mit variabler Geometrie gemäß dem herkömmlichen Beispiel. Das heißt, wenn jede variable Düse so eingerichtet ist, dass die hinten liegende Kante der jeweiligen variablen Düse in der radialen Richtung in Bezug auf die Innenkante der vorderen Fläche des zweiten Basisrings nach innen vorsteht, wenn sich die jeweilige variable Düse zu dem Ende einer Seite in der Öffnungs-Richtung in dem Drehbereich dreht, führt dies zu der Erkenntnis, dass ausreichender Turbinenwirkungsgrad in dem Bereich niedriger Strömungsgeschwindigkeit aufrechterhalten werden kann und dabei eine Strömungsgeschwindigkeit von Abgas in dem Bereich hoher Strömungsgeschwindigkeit erhöht werden kann. Es wird geschlussfolgert, dass die Zunahme der Strömungsgeschwindigkeit des Abgases durch die Tatsache verursacht wird, dass eine Position einer Eintrittsöffnung (einer scheinbaren Eintrittsöffnung) T zu einer stromauf liegenden Seite in einer Strömungsrichtung des Gases verschoben wird und dass eine Fläche der Eintrittsöffnung T (eine scheinbare Eintrittsöffnungsfläche) in dem Bereich hoher Strömungsgeschwindigkeit vergrößert wird. Des Weiteren lässt sich auch in dem Fall, in dem jede variable Düse so eingerichtet ist, dass die hinten liegende Kante der jeweiligen variablen Düse in der radialen Richtung in Bezug auf die Innenkante der vorderen Fläche des ersten Basisrings nach innen vorsteht, wenn sich die jeweilige variable Düse zu dem Ende einer Seite in der Öffnungs-Richtung in dem Drehbereich dreht, schlussfolgern, dass eine ähnliche Erscheinung auftritt.At the turbocharger 300 of the variable geometry system according to the example of the invention becomes, as in 11 shown turbine efficiency in a region of low flow velocity at the same value as that of the turbocharger 200 of the variable geometry system according to the conventional example, and increases a flow velocity more in a high flow rate region than in the turbocharger 200 of the variable geometry system according to the conventional example. That is, when each variable nozzle is arranged so that the rear edge of the respective variable nozzle protrudes inward in the radial direction with respect to the inner edge of the front surface of the second base ring when the respective variable nozzle approaches the end of one side in the opening direction in the rotation range, this leads to the realization that sufficient turbine efficiency can be maintained in the low flow rate region and thereby a flow rate of exhaust gas in the high flow rate region can be increased. It is concluded that the increase of the flow velocity of the exhaust gas is caused by the fact that a position of an entrance opening (apparent entrance opening) T is shifted to an upstream side in a flow direction of the gas, and an area of the entrance opening T (an apparent one Entrance opening area) in the high flow rate area is increased. Further, even in the case where each variable nozzle is arranged so that the rear edge of the respective variable nozzle protrudes inward in the radial direction with respect to the inner edge of the front surface of the first base ring, as the respective ones Variable nozzle rotates to the end of a page in the opening direction in the rotation range, conclude that a similar phenomenon occurs.
Ausführungsformembodiment
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf 1 bis 7 beschrieben. Es ist anzumerken, dass in den Zeichnungen ”R” nach rechts gerichtet bedeutet und ”L” nach links gerichtet bedeutet.An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG 1 to 7 described. It should be noted that in the drawings, "R" means right and "L" means left.
7 zeigt einen Turbolader 1 vom System mit variabler Geometrie gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Der Turbolader 1 vom System mit variabler Geometrie lädt (verdichtet) eine einem Motor zugeführte Luft unter Nutzung von Energie von Abgas von dem Motor (nicht dargestellt) auf. 7 shows a turbocharger 1 of the variable geometry system according to the present embodiment. The turbocharger 1 The variable geometry system charges (compresses) air supplied to an engine using energy from exhaust gas from the engine (not shown).
Der Turbolader 1 vom System mit variabler Geometrie enthält ein Lagergehäuse 3. Ein Radiallager 5 und ein Paar Axiallager 7 sind in dem Lagergehäuse 3 vorhanden. Des Weiteren ist eine Rotorwelle (eine Turbinenwelle) 9, die sich in einer horizontalen Richtung erstreckt, drehbar an der Vielzahl von Lagern 5, 7 angeordnet. Das heißt, die Rotorwelle 9 kann in dem Lagergehäuse 3 über die Vielzahl von Lagern 5, 7 gedreht werden.The turbocharger 1 from the variable geometry system contains a bearing housing 3 , A radial bearing 5 and a pair of thrust bearings 7 are in the bearing housing 3 available. Furthermore, a rotor shaft (a turbine shaft) 9 that extends in a horizontal direction rotatably on the plurality of bearings 5 . 7 arranged. That is, the rotor shaft 9 can in the bearing housing 3 about the variety of camps 5 . 7 to be turned around.
Ein Verdichtergehäuse 11 befindet sich an einer rechten Seite des Lagergehäuses 3. In dem Verdichtergehäuse 11 ist ein Verdichterlaufrad 13 um seinen axialen Mittelpunkt C (d. h., einen axialen Mittelpunkt der Rotorwelle 9) herum drehbar angeordnet. Das Verdichterlaufrad 13 verdichtet die Luft unter Nutzung einer Zentrifugalkraft mittels Drehung. Des Weiteren enthält das Verdichterlaufrad 13 ein Verdichterrad (eine Verdichterscheibe) 15, die integral mit einem rechten Ende der Rotorwelle 9 gekoppelt ist, sowie eine Vielzahl von Verdichterflügeln 17, die an einer Außenumfangsfläche des Verdichterrades 15 in gleichmäßigen Abständen in einer Umfangsrichtung angeordnet sind.A compressor housing 11 is located on a right side of the bearing housing 3 , In the compressor housing 11 is a compressor impeller 13 around its axial center C (ie, an axial center of the rotor shaft 9 ) rotatably arranged around. The compressor impeller 13 compresses the air using centrifugal force by means of rotation. Of Further includes the compressor impeller 13 a compressor wheel (a compressor disk) 15 that is integral with a right end of the rotor shaft 9 coupled, as well as a plurality of compressor blades 17 attached to an outer peripheral surface of the compressor wheel 15 are arranged at equal intervals in a circumferential direction.
Ein Lufteinlass 19 zum Einleiten der Luft ist an einer Eintrittsseite (einer stromauf liegenden Seite in einer Strömungsrichtung der Luft) des Verdichterlaufrades 13 in dem Verdichtergehäuse 11 ausgebildet. Der Lufteinlass 19 ist mit einem Luftfilter (nicht dargestellt) verbunden, der die Luft reinigt. Des Weiteren ist ein ringförmiger Diffusor-Strömungskanal 21, der einen Druck der verdichteten Luft erhöht, an einer Austrittsseite (einer stromab liegenden Seite in der Strömungsrichtung der Luft) des Verdichterlaufrades 13 zwischen dem Lagergehäuse 3 und dem Verdichtergehäuse 11 ausgebildet. Weiterhin ist ein spiralförmiger Verdichter-Spiral-Strömungskanal 23 im Inneren des Verdichtergehäuses 11 ausgebildet. Der Verdichter-Spiral-Strömungskanal 23 steht mit dem Diffusor-Strömungskanal 21 in Verbindung. Ein Luftauslass 25 zum Ausstoßen der verdichteten Luft ist an einer entsprechenden Position des Verdichtergehäuses 11 ausgebildet, und der Luftauslass 25 steht mit dem Verdichter-Spiral-Strömungskanal 23 in Verbindung und ist mit einem Ansaugkrümmer (nicht dargestellt) des Motors verbunden.An air intake 19 for introducing the air is at an inlet side (an upstream side in a flow direction of the air) of the compressor impeller 13 in the compressor housing 11 educated. The air intake 19 is connected to an air filter (not shown) which cleans the air. Furthermore, an annular diffuser flow channel 21 that increases a pressure of the compressed air, on an exit side (a downstream side in the flow direction of the air) of the compressor impeller 13 between the bearing housing 3 and the compressor housing 11 educated. Furthermore, a spiral compressor spiral flow channel 23 inside the compressor housing 11 educated. The compressor spiral flow channel 23 stands with the diffuser flow channel 21 in connection. An air outlet 25 for discharging the compressed air is at a corresponding position of the compressor housing 11 trained, and the air outlet 25 stands with the compressor spiral flow channel 23 and is connected to an intake manifold (not shown) of the engine.
Ein Turbinengehäuse 27 befindet sich, wie in 3 und 7 gezeigt, an einer linken Seite des Lagergehäuses 3. In dem Turbinengehäuse 27 ist ein Turbinenlaufrad 29 um den axialen Mittelpunkt C (einen axialen Mittelpunkt des Turbinenlaufrades 29, d. h., den axialen Mittelpunkt der Rotorwelle 9) herum drehbar angeordnet. Das Turbinenlaufrad 29 erzeugt eine Drehkraft (Drehmoment) unter Verwendung von Druckenergie des Abgases. Das Turbinenlaufrad 29 enthält ein Turbinenrad (eine Turbinenscheibe) 31, das integral an einem linken Ende der Rotorwelle 9 angeordnet ist, sowie eine Vielzahl von Turbinenflügeln 33, die an einer Außenumfangsfläche des Turbinenrades 31 in gleichmäßigen Abständen in einer Umfangsrichtung angeordnet sind. Dabei sind vordere Enden 33a der Vielzahl von Turbinenflügeln 33 mit einer Abdeckwand 27s des Turbinengehäuses 27 abgedeckt.A turbine housing 27 is located as in 3 and 7 shown on a left side of the bearing housing 3 , In the turbine housing 27 is a turbine wheel 29 around the axial center C (an axial center of the turbine runner 29 , ie, the axial center of the rotor shaft 9 ) rotatably arranged around. The turbine wheel 29 generates a rotational force (torque) using pressure energy of the exhaust gas. The turbine wheel 29 contains a turbine wheel (a turbine disk) 31 integral with a left end of the rotor shaft 9 is arranged, as well as a variety of turbine blades 33 attached to an outer circumferential surface of the turbine wheel 31 are arranged at equal intervals in a circumferential direction. These are front ends 33a the variety of turbine blades 33 with a cover wall 27s of the turbine housing 27 covered.
Ein Gaseinlass 35 zum Einleiten von Abgas ist an einer entsprechenden Position des Turbinengehäuses 27 ausgebildet. Der Gaseinlass 35 ist mit einem Abgaskrümmer (nicht dargestellt) des Motors verbunden. Ein spiralförmiger Turbinen-Spiral-Strömungskanal 37 ist an einer Eintrittsseite (einer in einer Strömungsrichtung des Abgases stromauf liegenden Seite) des Turbinenlaufrades 29 im Inneren des Turbinengehäuses 27 ausgebildet. Der Turbinen-Spiral-Strömungskanal 37 steht mit dem Gaseinlass 35 in Verbindung. Des Weiteren ist ein Gasauslass 39 zum Ausstoßen des Abgases an einer Austrittsseite (einer in der Strömungsrichtung des Abgases stromab liegenden Seite) des Turbinenlaufrades 29 in dem Turbinengehäuse 27 ausgebildet. Der Gasauslass 39 ist mit einer Abgasreinigungsvorrichtung (nicht dargestellt) verbunden, die das Abgas reinigt.A gas inlet 35 for introducing exhaust gas is at a corresponding position of the turbine housing 27 educated. The gas inlet 35 is connected to an exhaust manifold (not shown) of the engine. A spiral turbine spiral flow channel 37 is at an inlet side (an upstream side in a flow direction of the exhaust gas) of the turbine runner 29 inside the turbine housing 27 educated. The turbine spiral flow channel 37 stands with the gas inlet 35 in connection. Furthermore, there is a gas outlet 39 for discharging the exhaust gas at an exit side (a downstream side in the flow direction of the exhaust gas) of the turbine runner 29 in the turbine housing 27 educated. The gas outlet 39 is connected to an exhaust gas purification device (not shown) that cleans the exhaust gas.
Es ist anzumerken, dass sich eine Wärmeabschirmplatte 41 an einer Fläche an der linken Seite des Lagergehäuses 3 befindet. Die Wärmeabschirmplatte 41 ist in einer Ringform ausgebildet und schirmt Wärme von der Seite des Turbinenlaufrades 29 ab. Ein ringförmiges Spannelement 23, wie beispielsweise eine Blattfeder oder eine gewellte Federscheibe, befindet sich zwischen der Fläche an der linken Seite des Lagergehäuses 3 und einer Außenumfangskante (einem Außenumfangsende) der Wärmeabschirmplatte 41.It should be noted that there is a heat shield plate 41 on a surface on the left side of the bearing housing 3 located. The heat shield plate 41 is formed in a ring shape and shields heat from the side of the turbine runner 29 from. An annular clamping element 23 , such as a leaf spring or a corrugated spring washer, is located between the surface on the left side of the bearing housing 3 and an outer peripheral edge (an outer peripheral end) of the heat shielding plate 41 ,
Der Turbolader 1 vom System mit variabler Geometrie ist mit einer variablen Düseneinheit 45 versehen, die eine Strömungs-Durchlassfläche (eine Fläche der Eintrittsöffnung T, die im Folgenden kurz als Eintrittsöffnungsfläche bezeichnet wird) für das Abgas reguliert, das der Seite des Turbinenlaufrades 29 zugeführt wird.The turbocharger 1 of the variable geometry system is with a variable nozzle unit 45 which regulates a flow passage area (an area of the entrance opening T, hereinafter referred to briefly as an entrance opening area) for the exhaust gas, that of the side of the turbine runner 29 is supplied.
Im Folgenden wird ein Aufbau der variablen Düseneinheit 45 erläutert. In dem Turbinengehäuse 27 ist, wie in 1 sowie 3 bis 5(b) gezeigt, ein erster Düsenring 47 als ein erster Basisring konzentrisch mit dem Turbinenlaufrad 29 angeordnet. In dem ersten Düsenring 47 sind eine Vielzahl von Lagerlöchern 49 in gleichmäßigen Abständen in einer Umfangsrichtung ausgerichtet. Die Lagerlöcher 49 sind so ausgebildet, dass sie durch den ersten Düsenring 47 hindurch verlaufen. Des Weiteren ist eine Innenumfangskante (ein Innenumfangsende) des ersten Düsenrings 47 auf die Außenumfangskante (einen Absatz der Seite der Außenumfangskante) der Wärmeabschirmplatte 41 aufgesetzt.The following is a structure of the variable nozzle unit 45 explained. In the turbine housing 27 is how in 1 such as 3 to 5 (b) shown a first nozzle ring 47 as a first base ring concentric with the turbine runner 29 arranged. In the first nozzle ring 47 are a variety of bearing holes 49 aligned at regular intervals in a circumferential direction. The bearing holes 49 are designed to pass through the first nozzle ring 47 pass through. Further, an inner peripheral edge (an inner peripheral end) of the first nozzle ring 47 on the outer peripheral edge (a shoulder of the outer peripheral edge side) of the heat shielding plate 41 placed.
Eine Vielzahl von Führungsklauen 51 sind integral an einer Fläche an der rechten Seite des ersten Düsenrings 47 ausgebildet. Die Führungsklauen 51 der Vielzahl befinden sich in einer radialen Richtung des Lagerlochs 49 außen und sind in einer Umfangsrichtung des ersten Düsenrings 47 radial voneinander beabstandet ausgebildet. Jede Führungsklaue 51 weist eine Führungsnut 53 mit einem U-förmigen Querschnitt an einer vorderen Seite (Außenseite in der radialen Richtung) auf. Ein konvexer Kopplungsabschnitt 55 ist an der Innenumfangskante (der Seite der Innenumfangsfläche) der rechten Seitenfläche des ersten Düsenrings 47 ausgebildet. Der konvexe Kopplungsabschnitt 55 ist in einer Ringform ausgebildet und steht nach rechts (einer Seite in der axialen Richtung) vor. Der konvexe Kopplungsabschnitt 55 ist so geformt und koppelt so ein unteres Ende der Vielzahl von Führungsklauen 51.A variety of guide claws 51 are integral with a surface on the right side of the first nozzle ring 47 educated. The guide claws 51 the plurality are in a radial direction of the bearing hole 49 outside and are in a circumferential direction of the first nozzle ring 47 formed radially spaced from each other. Every guide claw 51 has a guide groove 53 with a U-shaped cross section on a front side (outside in the radial direction). A convex coupling section 55 is at the inner peripheral edge (the inner circumferential surface side) of the right side surface of the first nozzle ring 47 educated. The convex coupling section 55 is formed in a ring shape and projects to the right (one side in the axial direction). The convex coupling portion 55 is shaped and thus couples a lower end of the plurality of guide claws 51 ,
Ein zweiter Düsenring 57 als ein zweiter Basisring befindet sich, wie in 1 bis 4 gezeigt, an einer Position, die von dem ersten Düsenring 47 in der horizontalen Richtung (einer axialen Richtung des Turbinenlaufrades 29) getrennt ist, und ist dem ersten Düsenring 47 zugewandt. Der zweite Düsenring 57 ist über eine Vielzahl (drei oder mehr) Kopplungsbolzen 59, die in einer Umfangsrichtung des zweiten Düsenrings 57 ausgerichtet sind, integral und konzentrisch mit dem ersten Düsenring 47 angeordnet. Dabei legt die Vielzahl von Kopplungsbolzen 59 einen Zwischenraum zwischen einer vorderen Fläche (einer Fläche an der linken Seite) 47f des ersten Düsenrings 47 und einer vorderen Fläche (einer Fläche an der rechten Seite) 57f des zweiten Düsenrings 57 fest.A second nozzle ring 57 as a second base ring is located, as in 1 to 4 shown at a position that of the first nozzle ring 47 in the horizontal direction (an axial direction of the turbine runner 29 ) and is the first nozzle ring 47 facing. The second nozzle ring 57 is about a plurality (three or more) coupling bolts 59 in a circumferential direction of the second nozzle ring 57 are aligned, integral and concentric with the first nozzle ring 47 arranged. It puts the variety of coupling bolts 59 a space between a front surface (an area on the left side) 47f of the first nozzle ring 47 and a front surface (an area on the right side) 57f of the second nozzle ring 57 firmly.
Eine Vielzahl variabler Düsen 61 sind, wie in 1 bis 3 gezeigt, zwischen der vorderen Fläche 47f des ersten Düsenrings 47 und der vorderen Fläche 57f des zweiten Düsenrings 57 angeordnet. Die variablen Düsen 61 der Vielzahl sind in gleichmäßigen Abständen in der Umfangsrichtung so angeordnet, dass sie das Turbinenlaufrad 29 umgeben. Jede variable Düse 61 kann in einer Öffnungs-Richtung und einer Schließ-Richtung um einen axialen Mittelpunkt parallel zu dem axialen Mittelpunkt C des Turbinenlaufrades 29 innerhalb eines im Voraus festgelegten Drehbereiches gedreht werden. Eine Düsenwelle 63 ist integral an einer Fläche an der rechten Seite (einer Seitenfläche an einer Seite in der axialen Richtung) der jeweiligen variablen Düse 61 ausgebildet. Jede Düsenwelle 63 ist über das entsprechende Lagerloch 49 des ersten Düsenrings 47 drehbar gelagert. Dabei befindet sich die mit einer durchgehenden Linie gezeigte variable Düse 61 in 2 an einem Ende der Seite der Öffnungs-Richtung in einem Drehbereich, und die mit einer unterbrochenen Linie gezeigte variable Düse 61 befindet sich an einem Ende der Seite der Schließ-Richtung in dem Drehbereich. Es ist anzumerken, dass jede variable Düse 61 der Ausführungsform eine Düsenwelle 63 aufweist. Jedoch kann eine andere Düsenwelle (nicht dargestellt) integral an einer Fläche an der linken Seite (einer Seitenfläche der anderen Seite in der axialen Richtung) der jeweiligen variablen Düse 61 ausgebildet sein, und jede andere Düsenwelle kann über ein anderes Lagerloch (nicht dargestellt) des zweiten Düsenrings 57 drehbar gelagert sein. Des Weiteren sind in der Ausführungsform die Abstände der variablen Düsen 61 in der Umfangsrichtung konstant. Es ist jedoch unter Berücksichtigung einer Form der einzelnen variablen Düse 61 usw. möglich, dass diese Abstände nicht konstant sind. Das gleiche gilt für die Lagerlöcher 49.A variety of variable nozzles 61 are, as in 1 to 3 shown between the front surface 47f of the first nozzle ring 47 and the front surface 57f of the second nozzle ring 57 arranged. The variable nozzles 61 of the plurality are arranged at equal intervals in the circumferential direction so as to be the turbine runner 29 surround. Each variable nozzle 61 may be in an opening direction and a closing direction about an axial center parallel to the axial center C of the turbine runner 29 be rotated within a predetermined range of rotation. A nozzle shaft 63 is integral with a surface on the right side (a side surface on one side in the axial direction) of the respective variable nozzle 61 educated. Every nozzle shaft 63 is over the corresponding bearing hole 49 of the first nozzle ring 47 rotatably mounted. Here is the variable nozzle shown with a solid line 61 in 2 at one end of the opening direction side in a rotation range, and the variable nozzle shown with a broken line 61 is located at one end of the closing direction side in the rotation range. It should be noted that each variable nozzle 61 the embodiment of a nozzle shaft 63 having. However, another nozzle shaft (not shown) may be integrally formed on a surface on the left side (a side surface of the other side in the axial direction) of the respective variable nozzle 61 may be formed, and any other nozzle shaft via another bearing hole (not shown) of the second nozzle ring 57 be rotatably mounted. Furthermore, in the embodiment, the distances of the variable nozzles 61 constant in the circumferential direction. However, it is considering one form of the single variable nozzle 61 etc. possible that these distances are not constant. The same applies to the bearing holes 49 ,
Eine ringförmige Verbindungskammer 65 ist an einer rechten Seite (einer Seite der der vorderen Fläche 47f gegenüberliegenden Fläche) des ersten Düsenrings 47 ausgebildet. Ein Verbindungsmechanismus 67 zum synchronen Drehen der Vielzahl variabler Düsen 61 in der Öffnungs-Richtung oder der Schließ-Richtung befindet sich in der Verbindungskammer 65. Der Verbindungsmechanismus 67 ist mit den Düsenwellen 63 der Vielzahl variabler Düsen 61 gekoppelt.An annular connecting chamber 65 is on a right side (one side of the front surface 47f opposite surface) of the first nozzle ring 47 educated. A connection mechanism 67 for synchronously rotating the plurality of variable nozzles 61 in the opening direction or the closing direction is located in the communication chamber 65 , The connection mechanism 67 is with the nozzle shafts 63 the multitude of variable nozzles 61 coupled.
Ein konkreter Aufbau des Verbindungsmechanismus 67 wird im Folgenden erläutert. Ein Antriebsring 69 wird, wie in 1, 3 und 4 gezeigt, in einer positiven Richtung oder einer entgegengesetzten Richtung (der Öffnungs-Richtung oder der Schließ-Richtung) um den axialen Mittelpunkt C (einen axialen Mittelpunkt des ersten Düsenrings 47) des Turbinenlaufrades 29 durch die Führungsnut 53 jeder Führungsklaue 51 drehbar geführt. Der Antriebsring 69 dreht sich durch Antrieb eines Dreh-Stellgliedes 71, wie beispielsweise eines Elektromotors oder eines Unterdruckzylinders, in der positiven Richtung oder der entgegengesetzten Richtung. Des Weiteren ist ein konkaver Eingriffsabschnitt (ein Eingriffsabschnitt) 73 in gleichmäßigen Abständen in einer Innenkante des Antriebsrings 69 ausgebildet. Der konkave Eingriffsabschnitt 73 ist in einer radialen Richtung des Antriebsrings 69 nach außen vertieft. Die Anzahl konkaver Eingriffsabschnitte 73 entspricht der der variablen Düsen 61. Ein konkaver Eingriffsabschnitt (ein anderer Eingriffsabschnitt) 75 ist an einer entsprechenden Position der Innenkante des Antriebsrings 69 ausgebildet. Ähnlich dem konkaven Eingriffsabschnitt 73 ist auch der konkave Eingriffsabschnitt 75 in der radialen Richtung des Antriebsrings 69 nach außen vertieft. Des Weiteren ist ein unteres Ende eines Synchron-Verbindungsgliedes (eines Düsen-Verbindungsgliedes) 77 integral mit der Düsenwelle 63 jeder variablen Düse 61 gekoppelt. Ein vorderes Ende jedes Synchron-Verbindungsgliedes 77 ist mit einem entsprechenden konkaven Eingriffsabschnitt 73 des Antriebsrings 69 in Eingriff. Es ist anzumerken, dass in der Ausführungsform der Antriebsring 69 durch die Führungsnut 53 drehbar in der positiven Richtung und der entgegengesetzten Richtung geführt wird. Stattdessen kann, wie in den Patentdokumenten 2 und 3 gezeigt, der Antriebsring 69 durch einen Führungsring (nicht dargestellt), der sich an der der vorderen Fläche 47f des ersten Düsenrings 47 gegenüberliegenden Fläche befindet, in der positiven Richtung und der entgegengesetzten Richtung drehbar geführt werden. Des Weiteren werden Abstände der konkaven Eingriffsabschnitte 73 entsprechend den Abständen der variablen Düsen 61 festgelegt. Das heißt, bei der Ausführungsform sind die konkaven Eingriffsabschnitte 73 dadurch, dass die variablen Düsen 61 in gleichmäßigen Abständen angeordnet sind, ebenfalls in gleichmäßigen Abständen angeordnet. Wenn sich jedoch die Abstände der variablen Düsen 61 ändern, ändern sich auch die Abstände der konkaven Eingriffsabschnitte 73 entsprechend der jeweiligen Position der variablen Düse 61.A concrete structure of the connection mechanism 67 is explained below. A drive ring 69 will, as in 1 . 3 and 4 shown in a positive direction or an opposite direction (the opening direction or the closing direction) about the axial center C (an axial center of the first nozzle ring 47 ) of the turbine runner 29 through the guide groove 53 every guide claw 51 rotatably guided. The drive ring 69 rotates by driving a rotary actuator 71 , such as an electric motor or a vacuum cylinder, in the positive direction or the opposite direction. Furthermore, a concave engaging portion (an engaging portion) 73 evenly spaced in an inner edge of the drive ring 69 educated. The concave engaging portion 73 is in a radial direction of the drive ring 69 recessed to the outside. The number of concave engagement sections 73 corresponds to that of the variable nozzles 61 , A concave engagement section (another engagement section) 75 is at a corresponding position of the inner edge of the drive ring 69 educated. Similar to the concave engaging portion 73 is also the concave engagement section 75 in the radial direction of the drive ring 69 recessed to the outside. Furthermore, a lower end of a synchronous link (a nozzle link) 77 integral with the nozzle shaft 63 each variable nozzle 61 coupled. A front end of each synchronizer link 77 is with a corresponding concave engaging portion 73 of the drive ring 69 engaged. It should be noted that in the embodiment of the drive ring 69 through the guide groove 53 is rotatably guided in the positive direction and the opposite direction. Instead, as shown in Patent Documents 2 and 3, the drive ring 69 by a guide ring (not shown) attached to the front surface 47f of the first nozzle ring 47 located opposite surface, are rotatably guided in the positive direction and the opposite direction. Furthermore, distances of the concave engaging portions 73 according to the distances of the variable nozzles 61 established. That is, in the embodiment, the concave engaging portions 73 in that the variable nozzles 61 are arranged at equal intervals, also arranged at regular intervals. However, if the distances of the variable nozzles 61 change, the distances of the concave engagement sections change 73 according to the respective position of the variable nozzle 61 ,
Eine Antriebswelle 79 ist über eine Buchse 81 an einem Abschnitt an der linken Seite des Lagergehäuses 3 angeordnet. Die Antriebswelle 79 ist um den axialen Mittelpunkt parallel zu dem axialen Mittelpunkt des Turbinenlaufrades 29 herum drehbar angeordnet. Ein rechtes Ende (ein Ende) der Antriebswelle 79 ist über einen Kraftübertragungsmechanismus 83 mit dem Dreh-Stellglied 71 verbunden. Des Weiteren ist ein unteres Ende eines Antriebs-Verbindungsgliedes 85 integral mit einem linken Ende (einem anderen Ende) der Antriebswelle 79 gekoppelt. Ein vorderes Ende des Antriebs-Verbindungsgliedes 85 ist mit einem anderen konkaven Eingriffsabschnitt (einem anderen Eingriffsabschnitt) 75 des Antriebsrings 69 in Eingriff.A drive shaft 79 is over a socket 81 at a section on the left side of the bearing housing 3 arranged. The drive shaft 79 is about the axial center parallel to the axial center of the turbine runner 29 rotatably arranged around. A right end (one end) of the drive shaft 79 is via a power transmission mechanism 83 with the rotary actuator 71 connected. Furthermore, a lower end of a drive link 85 integral with a left end (another end) of the drive shaft 79 coupled. A front end of the drive link 85 is with another concave engagement section (another engagement section) 75 of the drive ring 69 engaged.
Eine Innenumfangskante des Tragerings 87 ist, wie in 1, 3, 4, 6(a) und 6(b) gezeigt, integral mit der Fläche an der rechten Seite (der der vorderen Fläche 47f gegenüberliegenden Fläche) des ersten Düsenrings 47 über rechte Enden (Enden an einer Seite) der Vielzahl von Kopplungsbolzen 59 verbunden. Ein Außendurchmesser des Tragerings 87 ist größer als der des ersten Düsenrings 47. Eine Vielzahl von Verbindungsteilen 89 ist integral mit dem Tragering 87 an einer Innenumfangsfläche des Tragerings 87 ausgebildet. Jedes Verbindungsteil 89 steht in einer radialen Richtung des Tragerings 87 nach innen vor und ist von dem jeweils anderen Ende in einer Umfangsrichtung beabstandet angeordnet. Jedes Verbindungsteil 89 ist integral mit der Fläche an der rechten Seite des ersten Düsenrings 47 verbunden. Ein Einführloch 91 zum Einführen eines linken Endes des Kopplungsbolzens 59 ist in jedem Verbindungsteil 89 ausgebildet. Das Einführloch 91 verläuft durch das Verbindungsteil 89 hindurch. Eine Außenumfangskante des Tragerings 87 ist in einem Zustand an dem Lagergehäuse 3 angebracht, in dem sie im Zusammenwirken mit dem Turbinengehäuse 27 eingeschlossen ist. Die Außenumfangskante des Tragerings 87 ist an dem Lagergehäuse 3 angebracht, und dadurch ist die variable Düseneinheit 45 in dem Turbinengehäuse 27 angeordnet.An inner peripheral edge of the support ring 87 is how in 1 . 3 . 4 . 6 (a) and 6 (b) shown integral with the surface on the right side (the front surface 47f opposite surface) of the first nozzle ring 47 about right ends (ends on one side) of the plurality of coupling bolts 59 connected. An outer diameter of the support ring 87 is larger than that of the first nozzle ring 47 , A variety of connecting parts 89 is integral with the bearing ring 87 on an inner circumferential surface of the support ring 87 educated. Each connection part 89 is in a radial direction of the support ring 87 inwardly and spaced from the other end in a circumferential direction. Each connection part 89 is integral with the surface on the right side of the first nozzle ring 47 connected. An insertion hole 91 for inserting a left end of the coupling bolt 59 is in every connecting part 89 educated. The insertion hole 91 passes through the connecting part 89 therethrough. An outer peripheral edge of the support ring 87 is in a condition on the bearing housing 3 attached, in which they interact with the turbine housing 27 is included. The outer peripheral edge of the support ring 87 is on the bearing housing 3 attached, and thereby is the variable nozzle unit 45 in the turbine housing 27 arranged.
Ein Aufnahme-Absatz 93 als ein konkaver Aufnahmeabschnitt, der einen Abschnitt an der Seite des Innenumfangs des zweiten Düsenrings 57 aufnimmt, ist, wie in 1 und 3 gezeigt, in dem Turbinengehäuse 27 ausgebildet. Der Aufnahme-Absatz 93 ist in einer Ringform ausgebildet und befindet sich an der Eintrittsseite des Turbinenlaufrades 29. Ein ringförmiger Zwischenraum 95 ist zwischen einer Innenwandfläche (einer Innenumfangsfläche) des Aufnahme-Absatzes 93 des Turbinengehäuses 27 und einer Innenumfangsfläche des zweiten Düsenrings 57 ausgebildet. Des Weiteren ist eine Umfangsnut 97 in einer Innenumfangsfläche des Aufnahme-Absatzes 93 ausgebildet. Eine Vielzahl von Dichtungsringen 99 befindet sich zwischen der Umfangsnut 97 des Aufnahme-Absatzes 93 und der Innenumfangsfläche des zweiten Düsenrings 57. Der Dichtungsring 99 dient als ein Dichtungselement, das Austreten des Abgases über eine linke Seite (eine Seite der der vorderen Fläche 57f gegenüberliegenden Fläche) des zweiten Düsenrings 57 zu dem Zwischenraum 95 verhindert. Es ist anzumerken, dass ein ringförmiger konkaver Aufnahmeabschnitt (nicht dargestellt), der den gesamten zweiten Düsenring 57 aufnimmt, anstelle des Aufnahme-Absatzes 93 ausgebildet sei kann.A recording paragraph 93 as a concave receiving portion having a portion on the side of the inner periphery of the second nozzle ring 57 is, as in 1 and 3 shown in the turbine housing 27 educated. The recording paragraph 93 is formed in a ring shape and is located on the inlet side of the turbine runner 29 , An annular space 95 is between an inner wall surface (an inner peripheral surface) of the receiving paragraph 93 of the turbine housing 27 and an inner peripheral surface of the second nozzle ring 57 educated. Furthermore, a circumferential groove 97 in an inner circumferential surface of the receiving paragraph 93 educated. A variety of sealing rings 99 is located between the circumferential groove 97 of the recording paragraph 93 and the inner peripheral surface of the second nozzle ring 57 , The sealing ring 99 serves as a sealing member, the leakage of the exhaust gas via a left side (one side of the front surface 57f opposite surface) of the second nozzle ring 57 to the gap 95 prevented. It should be noted that an annular concave receiving portion (not shown) covering the entire second nozzle ring 57 instead of the inclusion paragraph 93 can be trained.
Wenn sich jede variable Düse 61 zum Ende der Seite in der Öffnungs-Richtung in dem Drehbereich hin dreht, steht jede hinten liegende Kante 61t der jeweiligen variablen Düse 61 in der radialen Richtung in Bezug auf eine Innenkante 57fe der vorderen Fläche 57f des zweiten Düsenrings 57 nach innen vor. Wenn jede variable Düse 61 zum Ende der Seite der Öffnungs-Richtung in dem Drehbereich hin gedreht wird, befindet sich die hinten liegende Kante 61t der jeweiligen variablen Düse 61 näher an der Innenseite in der radialen Richtung als eine Innenumfangskante 93e des Aufnahme-Absatzes 93 (d. h., eine Außenumfangskante 27se der Abdeckwand 27s). Es ist anzumerken, dass sich die hinten liegende Kante 61t jeder variablen Düse 61 in der radialen Richtung näher an der Außenseite befinden kann als die Innenumfangskante 93e des Aufnahme-Absatzes 93, wenn sich die jeweilige variable Düse 61, wie oben beschrieben, dreht.If each variable nozzle 61 toward the end of the page in the opening direction in the rotation area, any edge located at the back is up 61t the respective variable nozzle 61 in the radial direction with respect to an inner edge 57Fe the front surface 57f of the second nozzle ring 57 inside. If any variable nozzle 61 is rotated to the end of the side of the opening direction in the rotation range, is the rear edge 61t the respective variable nozzle 61 closer to the inside in the radial direction than an inner peripheral edge 93e of the recording paragraph 93 (ie, an outer peripheral edge 27se the cover wall 27s ). It should be noted that the back edge 61t each variable nozzle 61 in the radial direction closer to the outside than the inner peripheral edge 93e of the recording paragraph 93 when the respective variable nozzle 61 , as described above, turns.
Im Folgenden werden die Wirkung und ein Effekt der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert.In the following, the effect and effect of the embodiment of the present invention will be explained.
Abgas, das über den Gaseinlass 35 eingeleitet wird, strömt von der Eintrittsseite über den Turbinen-Spiral-Strömungskanal 37 zu der Austrittsseite des Turbinenlaufrades 29, und dadurch kann die Drehkraft (das Drehmoment) unter Nutzung der Druckenergie des Abgases erzeugt werden, um so die Rotorwelle 9 und das Verdichterlaufrad 13 integral mit dem Turbinenlaufrad 29 zu drehen. Dadurch kann über den Lufteinlass 19 eingeleitete Luft verdichtet und über den Diffusor-Strömungskanal 21 sowie den Verdichter-Spiral-Strömungskanal 23 an dem Luftauslass 25 ausgestoßen werden, und damit kann die dem Motor zugeführte Luft aufgeladen (verdichtet) werden.Exhaust gas, via the gas inlet 35 is introduced, flows from the inlet side via the turbine spiral flow channel 37 to the exit side of the turbine runner 29 , and thereby the rotational force (torque) can be generated by utilizing the pressure energy of the exhaust gas, thus the rotor shaft 9 and the compressor impeller 13 integral with the turbine runner 29 to turn. This can be done through the air intake 19 introduced compressed air and through the diffuser flow channel 21 and the compressor spiral flow channel 23 at the air outlet 25 be ejected, and thus the air supplied to the engine can be charged (compressed).
Wenn beim Betrieb des Turboladers 1 vom System mit variabler Geometrie die Motordrehzahl niedrig ist und eine Strömungsgeschwindigkeit von Abgas in einem Bereich niedriger Strömungsgeschwindigkeit liegt, dreht sich der Antriebsring 69 durch Antrieb des Dreh-Stellgliedes 71 in der entgegengesetzten Richtung (der Schließ-Richtung). Wenn sich der Antriebsring 69 in der entgegengesetzten Richtung dreht, wird die Vielzahl von Synchron-Verbindungsgliedern 77 in der entgegengesetzten Richtung geschwenkt, und die Vielzahl variabler Düsen 61 dreht sich synchron in der Schließ-Richtung (der entgegengesetzten Richtung). Dadurch wird die Strömungs-Durchlassfläche (die Eintrittsöffnungsfläche) für das der Seite des Turbinenlaufrades 29 zugeführte Abgas kleiner, und eine Strömungsgeschwindigkeit des Abgases steigt an. Dementsprechend kann eine ausreichende Kapazität des Turbinenlaufrades 29 gewährleistet werden. Wenn hingegen die Motordrehzahl hoch ist und die Strömungsgeschwindigkeit des Abgases in einem Bereich hoher Strömungsgeschwindigkeit liegt, dreht sich der Antriebsring 69 durch den Antrieb des Dreh-Stellgliedes 71 in der positiven Richtung (der Öffnungs-Richtung). Wenn sich der Antriebsring 69 in der positiven Richtung dreht, wird die Vielzahl von Synchron-Verbindungsgliedern 77 in der positiven Richtung geschwenkt, und die Vielzahl variabler Düsen 61 dreht sich synchron in der Öffnungs-Richtung (der positiven Richtung). Dadurch wird die Strömungs-Durchlassfläche für das der Seite des Turbinenlaufrades 29 zugeführte Abgas größer, und eine der Seite des Turbinenlaufrades 29 zugeführte Menge des Abgases nimmt zu. Dadurch kann die Drehkraft des Turbinenlaufrades 29 unabhängig von der Strömungsgeschwindigkeit des Abgases ausreichend und stabil erzeugt werden.When operating the turbocharger 1 from the variable geometry system, the engine speed is low and a flow rate of exhaust gas is in a low flow rate region, the drive ring rotates 69 by driving the rotary actuator 71 in the opposite direction (the closing direction). When the drive ring 69 turning in the opposite direction becomes the plurality of synchronous links 77 pivoted in the opposite direction, and the plurality of variable nozzles 61 rotates synchronously in the closing direction (the opposite direction). Thereby, the flow passage area (the entrance opening area) becomes the side of the turbine runner 29 supplied exhaust gas smaller, and a flow velocity of the exhaust gas increases. Accordingly, a sufficient capacity of the turbine runner 29 be guaranteed. On the other hand, when the engine speed is high and the flow speed of the exhaust gas is in a high flow rate range, the drive ring rotates 69 by the drive of the rotary actuator 71 in the positive direction (the opening direction). When the drive ring 69 turns in the positive direction becomes the plurality of synchronous links 77 panned in the positive direction, and the multitude of variable nozzles 61 rotates synchronously in the opening direction (the positive direction). Thereby, the flow passage area for the side of the turbine runner becomes 29 supplied exhaust gas larger, and one side of the turbine runner 29 supplied amount of the exhaust gas increases. As a result, the rotational force of the turbine runner 29 be generated sufficiently and stably regardless of the flow velocity of the exhaust gas.
Wenn sich jede variable Düse 61 auf das Ende der Seite der Öffnungs-Richtung in dem Drehbereich zu dreht, steht die hinten liegende Kante 61e der jeweiligen variablen Düse 61 in der radialen Richtung in Bezug auf die Innenkante 57fe der vorderen Fläche 57f des zweiten Düsenrings 57 nach innen vor. Aus den oben aufgeführten Erkenntnissen ergibt sich, dass in diesem Fall die Strömungsgeschwindigkeit des Abgases in dem Bereich hoher Strömungsgeschwindigkeit stärker als zuvor erhöht werden kann. Das heißt, beim Betrieb des Turboladers 1 vom System mit variabler Geometrie kann in dem Bereich niedriger Strömungsgeschwindigkeit ausreichender Turbinenwirkungsgrad aufrechterhalten werden, und in dem Bereich hoher Strömungsgeschwindigkeit kann die Strömungsgeschwindigkeit des Abgases erhöht werden.If each variable nozzle 61 to turn to the end of the side of the opening direction in the rotation range, the rear edge is 61e the respective variable nozzle 61 in the radial direction with respect to the inner edge 57Fe the front surface 57f of the second nozzle ring 57 inside. From the above findings, it can be seen that, in this case, the flow velocity of the exhaust gas in the high flow velocity region can be increased more than before. That is, when operating the turbocharger 1 from the variable geometry system, sufficient turbine efficiency can be maintained in the low flow rate region, and in the high flow velocity region, the flow rate of the exhaust gas can be increased.
Dementsprechend ist es möglich, den Kraftstoffverbrauch des Motors ausreichend zu verbessern und gleichzeitig Verbesserung des Turbinenwirkungsgrades in dem Bereich niedriger Strömungsgeschwindigkeit sowie Zunahme der Turbinenkapazität in dem Bereich hoher Strömungsgeschwindigkeit zu erreichen.Accordingly, it is possible to sufficiently improve the fuel consumption of the engine while achieving improvement in turbine efficiency in the low flow rate region and increase in turbine capacity in the high flow velocity region.
Weitere AusführungsformFurther embodiment
Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf 8 beschrieben. Es ist anzumerken, dass in den Zeichnungen ”R” nach rechts gerichtet bedeutet und ”L” nach links gerichtet bedeutet.Another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG 8th described. It should be noted that in the drawings, "R" means right and "L" means left.
Ein Turbolader vom System mit variabler Geometrie der Ausführungsform ist, wie in 8 gezeigt, anstelle der variablen Düseneinheit 45 (siehe 1) mit einer variablen Düseneinheit 101 versehen. Darüberhinaus hat die variable Düseneinheit 101 einen Aufbau, der dem der variablen Düseneinheit 45 gleicht. Dementsprechend werden von dem Aufbau der variablen Düseneinheit 101 nur ein Abschnitt, der sich von der variablen Düseneinheit 45 unterscheidet, und ein Aufbau um den Abschnitt herum erläutert. Es ist anzumerken, dass in 8 von der Vielzahl von Komponenten in der variablen Düseneinheit 101 Komponenten, die Komponenten in der variablen Düseneinheit 45 entsprechen, die gleichen Bezugszeichen erhalten.A variable geometry system turbocharger of the embodiment is as in 8th shown instead of the variable nozzle unit 45 (please refer 1 ) with a variable nozzle unit 101 Mistake. In addition, the variable nozzle unit has 101 a structure similar to that of the variable nozzle unit 45 like. Accordingly, the structure of the variable nozzle unit becomes 101 only one section, different from the variable nozzle unit 45 differs, and explains a structure around the section. It should be noted that in 8th of the plurality of components in the variable nozzle unit 101 Components that are components in the variable nozzle unit 45 correspond, the same reference numerals.
Ein zweiter Düsenring 103 als ein zweiter Basisring befindet sich an einer Position, die von dem ersten Düsenring in der horizontalen Richtung (der axialen Richtung des Turbinenlaufrades 29) getrennt ist, und ist dem ersten Düsenring 47 zugewandt. Der zweite Düsenring 103 ist über die Vielzahl von Kopplungsbolzen 59, die in einer Umfangsrichtung des zweiten Düsenrings 103 ausgerichtet sind, integral und konzentrisch mit dem ersten Düsenring 47 angeordnet. Des Weiteren weist der zweite Düsenring 103 einen zylindrischen Abdeckungsabschnitt 105 auf, der die vorderen Kanten 33a der Vielzahl von Turbinenflügeln 33 abdeckt.A second nozzle ring 103 as a second base ring is located at a position of the first nozzle ring in the horizontal direction (the axial direction of the turbine runner 29 ) and is the first nozzle ring 47 facing. The second nozzle ring 103 is about the variety of coupling bolts 59 in a circumferential direction of the second nozzle ring 103 are aligned, integral and concentric with the first nozzle ring 47 arranged. Furthermore, the second nozzle ring 103 a cylindrical cover portion 105 on top of the front edges 33a the variety of turbine blades 33 covers.
Ein Aufnahme-Absatz 107 als ein ringförmiger konkaver Aufnahmeabschnitt, der den Abdeckungsabschnitt 105 aufnimmt, ist im Inneren des Turbinengehäuses 27 ausgebildet. Der Aufnahme-Absatz 107 ist in einer Ringform ausgebildet und befindet sich in der radialen Richtung des Turbinenlaufrades 29 außen. Des Weiteren ist eine Umfangsnut 109 in einer Außenumfangsfläche des Abdeckungsabschnitts 105 ausgebildet. Eine Vielzahl von Dichtungsringen 111 befindet sich zwischen der Umfangsnut 109 und einer Innenwandfläche (einer Innenumfangsfläche) des Aufnahme-Absatzes 107. Der Dichtungsring 111 dient als ein Dichtungselement, das das Austreten von Abgas über eine linke Seite (eine Seite einer der vorderen Fläche 103f gegenüberliegenden Fläche) des zweiten Düsenrings 103 verhindert.A recording paragraph 107 as an annular concave receiving portion, which covers the cover portion 105 is inside the turbine housing 27 educated. The recording paragraph 107 is formed in a ring shape and is located in the radial direction of the turbine runner 29 Outside. Furthermore, a circumferential groove 109 in an outer circumferential surface of the cover portion 105 educated. A variety of sealing rings 111 is located between the circumferential groove 109 and an inner wall surface (an inner peripheral surface) of the receiving heel 107 , The sealing ring 111 serves as a sealing member that allows exhaust gas to escape via a left side (one side of one of the front surfaces 103f opposite surface) of the second nozzle ring 103 prevented.
Eine Einkerbung (eine Umfangsnut) 113 ist an der Seite der vorderen Fläche 103f des zweiten Düsenrings 103 ausgebildet. Die Einkerbung (die Umfangsnut) 113 ist in einer Ringform so ausgebildet, dass die hinten liegende Kante 61t jeder variablen Düse 61 in Bezug auf eine Innenkante 103fe der vorderen Fläche 103f des zweiten Düsenrings 103 nach innen vorsteht, wenn die jeweilige variable Düse 61 auf das Ende der Seite der Öffnungs-Richtung in dem Drehbereich zu gedreht wird.A notch (a circumferential groove) 113 is on the side of the front surface 103f of the second nozzle ring 103 educated. The notch (the circumferential groove) 113 is formed in a ring shape so that the rear edge 61t each variable nozzle 61 in relation to an inner edge 103fe the front surface 103f of the second nozzle ring 103 protrudes inward when the respective variable nozzle 61 is turned to the end of the side of the opening direction in the rotation range.
Dementsprechend werden auch mit dieser Ausführungsform die Wirkung und der Effekt erzielt, wie sie oben erwähnt sind, da die ringförmige Einkerbung 113 vorhanden ist.Accordingly, also with this embodiment, the effect and the effect are achieved, as mentioned above, since the annular notch 113 is available.
Es ist anzumerken, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die jeweils oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist. Die vorliegende Erfindung kann beispielsweise in verschiedenen Aspekten ausgeführt werden, wie sie im Folgenden beschrieben sind. Das heißt, bei der oben beschriebenen Ausführungsform steht, wenn sich jede variable Düse 61 auf das Ende der Seite in der Öffnungs-Richtung in dem Drehbereich zu dreht, die hinten liegende Kante 61t der jeweiligen variablen Düse 61 in der radialen Richtung in Bezug auf die Innenkante 57fe (103fe) des zweiten Düsenrings 57 (103) nach innen vor. Stattdessen kann jede hinten liegende Kante 61t in der radialen Richtung in Bezug auf die Innenkante 47fe des ersten Düsenrings 47 nach innen vorstehen. Des Weiteren kann jede hinten liegende Kante 61t in der radialen Richtung in Bezug auf die Innenkante 47fe des ersten Düsenrings 47 und die Innenkante 57fe (103fe) des zweiten Düsenrings 57 (103) nach innen vorstehen. Es ist anzumerken, dass der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt ist.It is to be noted that the present invention is not limited to the respective embodiments described above. For example, the present invention may be embodied in various aspects as described below. That is, in the embodiment described above, when each variable nozzle 61 to the end of the page in the opening direction in the rotation area to rotate, the rear edge 61t the respective variable nozzle 61 in the radial direction with respect to the inner edge 57Fe ( 103fe ) of the second nozzle ring 57 ( 103 ) inwards. Instead, every back edge can be 61t in the radial direction with respect to the inner edge 47fe of the first nozzle ring 47 protrude inwards. Furthermore, every rear edge 61t in the radial direction with respect to the inner edge 47fe of the first nozzle ring 47 and the inside edge 57Fe ( 103fe ) of the second nozzle ring 57 ( 103 ) protrude inwards. It is to be noted that the scope of the present invention is not limited to these embodiments.
