JP2014062533A - Variable geometry exhaust turbosupercharger - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は可変容量型排気ターボ過給機に関し、特に、高温の排気ガスによる熱変形の影響を受け難い可変容量型排気ターボ過給機に関する。 The present disclosure relates to a variable displacement exhaust turbocharger, and more particularly to a variable displacement exhaust turbocharger that is not easily affected by thermal deformation caused by high-temperature exhaust gas.
車両用のディーゼルエンジンに用いられる排気ターボ過給機においては、タービンホイールに作用する排気ガスの流れを制御する可変容量機構を備えた可変容量型排気ターボ過給機が多く用いられている。 In an exhaust turbocharger used for a diesel engine for a vehicle, a variable displacement exhaust turbocharger having a variable displacement mechanism for controlling a flow of exhaust gas acting on a turbine wheel is often used.
図１１は、従来の可変容量機構を備えた可変容量型排気ターボ過給機を示した断面図、図１２は、図１１のａ部の拡大図である。図１１に示したように、従来の可変容量型排気ターボ過給機１００は、回転軸１０８の一端に設けられたコンプレッサロータ１０４を収容するコンプレッサハウジング１０２、回転軸１０８を回転可能に支持するベアリングを収容するベアリングハウジング１０６、及び回転軸１０８の他端に設けられたタービンホイール１２２を収容するタービンハウジング１１０、の３つのハウジングから構成されている。
FIG. 11 is a cross-sectional view showing a variable displacement exhaust turbocharger equipped with a conventional variable displacement mechanism, and FIG. 12 is an enlarged view of a portion a of FIG. As shown in FIG. 11, a conventional variable
そして、ベアリングハウジング１０６とタービンハウジング１１０との間には、両者に挟持される形でノズルマウント１１４が固定されている。また、ノズルマウント１１４から離間した対向位置にはノズルプレート１１６が配置されている。このノズルマウント１１４及びノズルプレート１１６は、ノズルサポート１１５を介して互いに連結されて固定されている。
A
そして、図１２に拡大して示したように、ノズルマウント１１４とノズルプレート１１６との間には排気ガス通路１４０が形成されるとともに、この排気ガス通路１４０には、可変容量機構としての可変ベーン１１８が配置されている。そして、スクロール通路部１１２から流出した排気ガスが排気ガス通路１４０を通過し、タービンホイール１２２に作用した後に排気ガス排出路１２４から外部に排出される際に、該可変ベーン１１８の翼角度を調節することで、タービンホイール１２２に作用する排気ガスの流れが制御されるようになっている。
As shown in an enlarged view in FIG. 12, an
このような可変容量機構を備えた可変容量型排気ターボ過給機の一例としては、例えば、本出願人によって出願された特許文献１において開示されている。
An example of a variable displacement exhaust turbocharger having such a variable displacement mechanism is disclosed in, for example,
ところで、ディーゼルエンジンから排出される排気ガスは約８５０℃の高温であるため、ステンレスなどで形成されているノズルマウント１１４やノズルプレート１１６に熱変形が生じ、（１）ノズルマウント１１４とノズルプレート１１６との間の離間距離が狭くなり、可変ベーン１１８が稼働しなくなる、所謂ベーンスティックと呼ばれる現象が生ずる恐れがある（図１２の（１）を参照）。
By the way, since the exhaust gas discharged from the diesel engine has a high temperature of about 850 ° C., thermal deformation occurs in the
また、（２）ベアリングハウジング１０６に固定されているノズルマウント１１４と、スクロール通路部１１２に面しているノズルプレート１１６とでは熱変形量が異なるため、両者を連結するノズルサポート１１５に過大なせん断変形が生ずる恐れがある（図１２の（２）を参照）。
Further, (2) since the amount of thermal deformation differs between the
また将来、可変容量型排気ターボ過給機をガソリンエンジンに適用する場合において、ガソリンエンジンから排出される排気ガスは約１０００℃であり、ディーゼルエンジンから排出される排気ガスよりも高温である。このため、ガソリンエンジンの場合は、ノズルマウント１１４及びノズルプレート１１６の熱変形量に起因する上記（１）（２）の問題がより顕著に発生する恐れがある。
In the future, when the variable displacement exhaust turbocharger is applied to a gasoline engine, the exhaust gas discharged from the gasoline engine is about 1000 ° C., which is higher than the exhaust gas discharged from the diesel engine. For this reason, in the case of a gasoline engine, the above problems (1) and (2) due to the amount of thermal deformation of the
上記（１）（２）の問題に対する対応策として、ノズルマウント１１４、ノズルプレート１１６及びノズルサポート１１５の材料を耐熱性の高いＮｉ基合金とすることも考えられるが、この場合は高コストを招くとの問題がある。
As a countermeasure against the above problems (1) and (2), it is conceivable that the materials of the
本発明の少なくとも一つの実施形態は、上述したような従来技術の課題に鑑みなされたものであって、高温の排気ガスによるノズルマウント及びノズルプレートの熱変形の影響を受け難い可変容量型排気ターボを提供することを目的としている。 At least one embodiment of the present invention has been made in view of the problems of the prior art as described above, and is a variable displacement exhaust turbo that is not easily affected by thermal deformation of a nozzle mount and a nozzle plate due to high-temperature exhaust gas. The purpose is to provide.
本発明の少なくとも一つの実施形態は、上述した目的を達成するために、
ノズルマウントと、
前記ノズルマウントと離間して対向配置されるノズルプレートと、
前記ノズルマウントと前記ノズルプレートとを連結して固定するノズルサポートと、
前記ノズルマウントと前記ノズルプレートとの間に形成される排気ガス通路に流入する排気ガスの流れを制御する可変容量機構と、を備えた可変容量型排気ターボ過給機において、
前記可変容量機構が、
前記ノズルプレートの周縁端に、周方向に間隔を空けて配置された複数の第１整流部と、
前記ノズルマウントの周縁端に、周方向に間隔を空けて配置された複数の第２整流部と、を有し、
前記第１整流部または前記第２整流部の少なくともいずれか一方は周方向に移動可能に配置されており、前記第１整流部および前記第２整流部を相対的に周方向に移動することで、前記排気ガス通路に流入する排気ガスの流れが制御されることを特徴とする。
At least one embodiment of the present invention achieves the above objectives by:
A nozzle mount;
A nozzle plate that is spaced from and opposed to the nozzle mount;
A nozzle support for connecting and fixing the nozzle mount and the nozzle plate;
In a variable displacement exhaust turbocharger comprising a variable displacement mechanism that controls a flow of exhaust gas flowing into an exhaust gas passage formed between the nozzle mount and the nozzle plate,
The variable capacity mechanism is
A plurality of first rectification units disposed at circumferential edges of the nozzle plate at intervals in the circumferential direction;
A plurality of second rectification units arranged at intervals in the circumferential direction at the peripheral edge of the nozzle mount;
At least one of the first rectification unit or the second rectification unit is arranged to be movable in the circumferential direction, and the first rectification unit and the second rectification unit are relatively moved in the circumferential direction. The flow of exhaust gas flowing into the exhaust gas passage is controlled.
このように、排気ガス通路に流入する排気ガスの流れを制御する可動機構を構成する第１整流部または第２整流部の少なくともいずれか一方が、従来の可動ベーンのようにノズルマウントとノズルプレートとの間ではなく、ノズルマウントまたはノズルプレートの周縁端に配置されていれば、高温の排気ガスによってノズルマウント及びノズルプレートが熱変形した場合であってもその熱変形の影響を受けることなく、周方向に移動可能に構成される。このため、ノズルマウント及びノズルプレートの熱変形の影響を受け難い可変容量型排気ターボ過給機を提供することが出来る。 As described above, at least one of the first rectification unit and the second rectification unit constituting the movable mechanism that controls the flow of the exhaust gas flowing into the exhaust gas passage is provided with a nozzle mount and a nozzle plate as in the conventional movable vane. If the nozzle mount and the nozzle plate are arranged at the peripheral edge of the nozzle mount or the nozzle plate instead of between them, even if the nozzle mount and the nozzle plate are thermally deformed by the high-temperature exhaust gas, they are not affected by the thermal deformation, It is configured to be movable in the circumferential direction. Therefore, it is possible to provide a variable capacity exhaust turbocharger that is not easily affected by thermal deformation of the nozzle mount and the nozzle plate.
また、本発明の一実施形態にかかる可変容量型排気ターボ過給機では、
前記ノズルマウントと前記ノズルプレートとの間には、前記排気ガス通路を流れる排気ガスをタービンホイールへと案内する翼角度が固定された固定ベーンが周方向に間隔を空けて複数配置されている。
In the variable capacity exhaust turbocharger according to the embodiment of the present invention,
Between the nozzle mount and the nozzle plate, a plurality of fixed vanes with fixed blade angles for guiding the exhaust gas flowing through the exhaust gas passage to the turbine wheel are arranged at intervals in the circumferential direction.
このような固定ベーンが配置されていれば、固定ベーンによって排気ガスがタービンホイールへと案内されるため、第１整流部および第２整流部に導流機能を付加する必要がない。このため、第１整流部および第２整流部の構造及び形状をシンプルにすることが可能となる。 If such a fixed vane is arranged, the exhaust gas is guided to the turbine wheel by the fixed vane, so that it is not necessary to add a flow guiding function to the first rectification unit and the second rectification unit. For this reason, it becomes possible to simplify the structure and shape of a 1st rectification | straightening part and a 2nd rectification | straightening part.
また、本発明の一実施形態にかかる可変容量型排気ターボ過給機では、
前記第１整流部および前記第２の整流板を相対的に周方向に移動した場合に、前記第１整流部または前記第２整流部のいずれか一方が他方を収容可能なようにコの字状に形成されている。
In the variable capacity exhaust turbocharger according to the embodiment of the present invention,
When the first rectifying unit and the second rectifying plate are relatively moved in the circumferential direction, either the first rectifying unit or the second rectifying unit can accommodate the other. It is formed in a shape.
このように、第１整流部または第２整流部のいずれか一方がコの字状に形成されていれば、第１整流部および第２整流部を同一円周上に配置することが出来るため、第１整流部および第２整流部を径方向にずらして配置する場合と比べて、タービンハウジングの外径を小さくすることが可能となる。 As described above, if either the first rectifying unit or the second rectifying unit is formed in a U shape, the first rectifying unit and the second rectifying unit can be arranged on the same circumference. The outer diameter of the turbine housing can be reduced as compared with the case where the first rectifying unit and the second rectifying unit are arranged to be shifted in the radial direction.
また、本発明の少なくとも一つの実施形態は、上述した目的を達成するために、
ノズルマウントと、
前記ノズルマウントと離間して対向配置されるノズルプレートと、
前記ノズルマウントと前記ノズルプレートとを連結して固定するノズルサポートと、
前記ノズルマウントと前記ノズルプレートとの間に形成される排気ガス通路に流入する排気ガスの流れを制御する可変容量機構と、を備えた可変容量型排気ターボ過給機において、
前記可変容量機構が、
前記ノズルプレートと前記ノズルマウントとの間に、周方向に間隔を空けて固定された複数の固定整流部と、
前記ノズルプレートまたは前記ノズルマウントの少なくともいずれか一方の周縁端に、周方向に間隔を空けて配置された、周方向に移動可能な複数の可動整流部と、を有し、
前記可動整流部を周方向に移動することで、前記排気ガス通路に流入する排気ガスの流れが制御されるとともに、前記固定整流部が、前記排気ガス通路を流れる排気ガスをタービンホイールへと案内する案内板を備えていることを特徴とする。
In addition, at least one embodiment of the present invention achieves the above-described object,
A nozzle mount;
A nozzle plate that is spaced from and opposed to the nozzle mount;
A nozzle support for connecting and fixing the nozzle mount and the nozzle plate;
In a variable displacement exhaust turbocharger comprising a variable displacement mechanism that controls a flow of exhaust gas flowing into an exhaust gas passage formed between the nozzle mount and the nozzle plate,
The variable capacity mechanism is
Between the nozzle plate and the nozzle mount, a plurality of fixed rectification units fixed at intervals in the circumferential direction;
A plurality of movable rectifying units movable in the circumferential direction, arranged at intervals in the circumferential direction at the peripheral edge of at least one of the nozzle plate or the nozzle mount;
The flow of the exhaust gas flowing into the exhaust gas passage is controlled by moving the movable rectification portion in the circumferential direction, and the fixed rectification portion guides the exhaust gas flowing through the exhaust gas passage to the turbine wheel. A guide plate is provided.
このように、排気ガス通路に流入する排気ガスの流れを制御する可動部分を構成する可動整流部が、従来の可動ベーンのようにノズルマウントとノズルプレートとの間ではなく、ノズルマウントまたはノズルプレートの少なくともいずれか一方の周縁端に配置されていれば、高温の排気ガスによってノズルマウント及びノズルプレートが熱変形した場合であってもその熱変形の影響を受けることなく、周方向に移動可能に構成される。このため、ノズルマウント及びノズルプレートの熱変形の影響を受け難い可変容量型排気ターボ過給機を提供することが出来る。 As described above, the movable rectifying unit constituting the movable part that controls the flow of the exhaust gas flowing into the exhaust gas passage is not between the nozzle mount and the nozzle plate as in the conventional movable vane, but the nozzle mount or the nozzle plate. If the nozzle mount and nozzle plate are thermally deformed by high-temperature exhaust gas, they can be moved in the circumferential direction without being affected by the heat deformation. Composed. Therefore, it is possible to provide a variable capacity exhaust turbocharger that is not easily affected by thermal deformation of the nozzle mount and the nozzle plate.
また固定整流部が、排気ガス通路を流れる排気ガスをタービンホイールへと案内する案内板を備えていれば、固定ベーンが配置されていなくとも排気ガスをタービンホイールへと案内することが出来るため、固定ベーンの設置を省略することが出来る。このため、固定ベーンが設置されている場合と比べて、ノズルマウントおよびノズルプレートの径を小さくすることが可能となる。 Further, if the fixed rectification unit includes a guide plate that guides the exhaust gas flowing through the exhaust gas passage to the turbine wheel, the exhaust gas can be guided to the turbine wheel even if no fixed vane is arranged. Installation of fixed vanes can be omitted. For this reason, compared with the case where the fixed vane is installed, it becomes possible to make the diameter of a nozzle mount and a nozzle plate small.
また、本発明の一実施形態にかかる可変容量型排気ターボ過給機では、
前記複数の可動整流部が周方向に互いに連結されているとともに、隣接する２つの可動整流部の間には開口部が形成されており、前記開口部において、周方向に延在する一対の対向する端辺部が、前記ノズルマウントおよび前記ノズルプレートの中心側に向かって開口幅が狭くなるようにテーパ状に夫々形成されていることを特徴とする。
In the variable capacity exhaust turbocharger according to the embodiment of the present invention,
The plurality of movable rectifying units are connected to each other in the circumferential direction, and an opening is formed between two adjacent movable rectifying units, and a pair of opposing ends extending in the circumferential direction in the opening. The edge portions to be formed are each tapered so that the opening width becomes narrower toward the center side of the nozzle mount and the nozzle plate.
このように、隣接する２つの可動整流部の間に形成されている開口部において、その周方向に延在する一対の対向する端辺部が、前記ノズルマウントおよび前記ノズルプレートの中心側に向かって開口幅が狭くなるようにテーパ状に夫々形成されていれば、開口部を通過する排気ガスの流速が高まるため、タービン効率が向上する。 In this way, in the opening formed between the two adjacent movable rectifying portions, a pair of opposing end portions extending in the circumferential direction are directed toward the center side of the nozzle mount and the nozzle plate. Thus, if each is formed in a tapered shape so that the opening width becomes narrower, the flow rate of the exhaust gas passing through the opening is increased, so that the turbine efficiency is improved.
また、本発明の少なくとも一つの実施形態は、上述した目的を達成するために、
回転軸と、
前記回転軸の一端に取り付けられたタービンホイールと、
前記タービンホイールを収容し、該収容されたタービンホイールを取り囲むように形成されたスクロール通路部を備えるタービンハウジングと、
前記タービンハウジングと連結され、前記回転軸を回転可能に支持するベアリングを収容するベアリングハウジングと、
前記タービンハウジングと前記ベアリングハウジングとの間に回転可能に配置され、前記タービンハウジングとの間で前記スクロール通路部から流出する排気ガスを前記タービンホイールへと導流する導流通路部の少なくとも一部を画定する回転部材と、
前記スクロール通路部から前記タービンホイールへと流れる排気ガスの流れを制御する可変容量機構と、を備えた可変容量型排気ターボ過給機であって、
前記可変容量機構が、
前記タービンハウジングから前記ベアリングハウジングに向かって突設する、周方向に間隔を空けて配置された複数のタービン側整流部と、
前記回転部材から前記タービンハウジングに向かって突設する、周方向に間隔を空けて配置された複数のベアリング側整流部と、を有し、
前記回転部材が回転して前記ベアリング側整流部が周方向に移動することで、前記スクロール通路部から前記タービンホイールへと流れる排気ガスの流れが制御されることを特徴とする。
In addition, at least one embodiment of the present invention achieves the above-described object,
A rotation axis;
A turbine wheel attached to one end of the rotating shaft;
A turbine housing that houses the turbine wheel and includes a scroll passage portion formed to surround the accommodated turbine wheel;
A bearing housing connected to the turbine housing and containing a bearing rotatably supporting the rotating shaft;
At least a part of a diversion passage portion that is rotatably arranged between the turbine housing and the bearing housing and conducts exhaust gas flowing from the scroll passage portion to the turbine wheel between the turbine housing and the turbine housing. A rotating member that defines
A variable capacity exhaust turbocharger comprising a variable capacity mechanism for controlling a flow of exhaust gas flowing from the scroll passage portion to the turbine wheel,
The variable capacity mechanism is
A plurality of turbine-side rectification units that project from the turbine housing toward the bearing housing and are spaced apart in the circumferential direction;
A plurality of bearing-side rectification portions that project from the rotating member toward the turbine housing and that are spaced apart in the circumferential direction;
The flow of exhaust gas flowing from the scroll passage portion to the turbine wheel is controlled by rotating the rotating member and moving the bearing side rectifying portion in the circumferential direction.
このような構成によれば、そもそもノズルマウント及びノズルプレートを省略することが出来るため、熱変形の影響を受け難い可変容量型排気ターボ過給機を提供することが出来る。 According to such a configuration, since the nozzle mount and the nozzle plate can be omitted in the first place, it is possible to provide a variable displacement exhaust turbocharger that is hardly affected by thermal deformation.
本発明の少なくとも一つの実施形態によれば、高温の排気ガスによるノズルマウント及びノズルプレートの熱変形の影響を受け難い可変容量型排気ターボを提供することが出来る。 According to at least one embodiment of the present invention, it is possible to provide a variable displacement exhaust turbo that is not easily affected by thermal deformation of a nozzle mount and a nozzle plate due to high-temperature exhaust gas.
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。
ただし、本発明の範囲は以下の実施形態に限定されるものではない。以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、本発明の範囲をそれにのみ限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
However, the scope of the present invention is not limited to the following embodiments. The dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the component parts described in the following embodiments are not merely intended to limit the scope of the present invention, but are merely illustrative examples.
図１は、本発明の一実施形態にかかる可変容量型排気ターボ過給機の部分断面図である。また図２は、図１のａ−ａ線における模式断面図であって、（ａ）は流路全開時、（ｂ）は流路絞り時の状態を示している。図１に示したように、本発明の一実施形態にかかる可変容量型排気ターボ過給機１は、不図示のベアリングハウジング又はタービンハウジングに固定されるノズルマウント１４と、ノズルマウント１４と離間して対向配置されるノズルプレート１６と、ノズルマウント１４とノズルプレート１６とを連結して固定するノズルサポート１５と、ノズルマウント１４とノズルプレート１６との間に形成される排気ガス通路４０の開口面積を調節する可変容量機構３０と、を少なくとも備えている。
FIG. 1 is a partial cross-sectional view of a variable displacement exhaust turbocharger according to an embodiment of the present invention. 2A and 2B are schematic cross-sectional views taken along the line aa in FIG. 1. FIG. 2A shows a state when the flow path is fully opened, and FIG. 2B shows a state when the flow path is throttled. As shown in FIG. 1, a variable
また、ノズルマウント１４およびノズルプレート１６の中央部には、中心軸ＣＬを中心として回転する不図示のタービンホイールが配置されている。また、ノズルマウント１４とノズルプレート１６との間には、排気ガス通路４０を流れる排気ガスをタービンホイールへと案内する翼角度が固定された固定ベーン１８が周方向に間隔を空けて複数配置されている。
A turbine wheel (not shown) that rotates about the central axis CL is disposed at the center of the
そして図１に示したように、可変容量機構３０は、ノズルプレート１６の周縁端１６ａの配置された第１整流部３２と、ノズルマウント１４の周縁端１４ａに配置された第２整流部３４とを有している。
As shown in FIG. 1, the
これら第１整流部３２および第２整流部３４は、図２に示したように、周方向に間隔を空けて複数配置されている。複数の第１整流部３２は、板状部材により形成され、ノズルプレート１６の周縁部外側に配置された環状のリング部材３２Ａと夫々連結されている。同様に、複数の第２整流部３４は、板状部材により形成され、ノズルマウント１４の周縁部外側に配置された環状のリング部材３４Ａと夫々連結されている。
As shown in FIG. 2, a plurality of the
また、環状のリング部材３４Ａは、タービンハウジング等に連結された不図示のアクチュエータによって周方向に回転可能に構成されている。そして、環状のリング部材３４Ａを周方向に回転することで、複数の第２整流部３４が周方向に移動するようになっている。
The
一方、環状のリング部材３２Ａは、ノズルプレート１６の周縁部外側に固定されている。このため、第１整流部３２は、周方向に移動可能には構成されていない。
On the other hand, the
そして、第２整流部３４が周方向に移動することで、排気ガス通路４０に流入する排気ガスの流れが制御されるように構成されている。
すなわち、流路全開時には、図２（ａ）に示したように、隣接する２つの第１整流部３２の隙間３２ａおよび隣接する２つの第２整流部３４の隙間３４ａが、排気ガスの流入方向ｆの径方向に対する傾き分だけ周方向にずらされた位置となるように、第２整流部３４を移動する。これにより、隙間３４ａと隙間３２ａとが、互いに排気ガスの流入方向ｆに沿った位置に配置され、隙間３４ａを通過した排気ガスの流れは、第１整流部３２に阻害されることなく隙間３２ａを通過して、排気ガス通路４０へと流入する。
And it is comprised so that the flow of the exhaust gas which flows in into the exhaust-gas channel |
That is, when the flow path is fully opened, as shown in FIG. 2A, the
また、流路絞り時には、図２（ｂ）に示したように、隙間３４ａを通過した排気ガスの流入方向ｆの延長線上の少なくとも一部に第１整流部３２が位置するように、第２整流部３４を移動する。これにより、隙間３４ａを通過し、隙間３２ａを通過して排気ガス通路４０へと流入する排気ガスの流れる面積が絞られることとなり、排気ガス通路４０に流入する排気ガスの流速が速くなるように制御されるようになっている。
Further, at the time of restricting the flow path, as shown in FIG. 2B, the
このように、排気ガス通路４０に流入する排気ガスの流れを制御する可動機構を構成する第２整流部３４が、従来の可動ベーンのようにノズルマウント１４とノズルプレート１６との間ではなく、ノズルマウント１４の周縁端１４ａに配置されていれば、高温の排気ガスによってノズルマウント１４及びノズルプレート１６が熱変形した場合であってもその熱変形の影響を受けることなく、周方向に移動可能に構成される。このため、ノズルマウント１４及びノズルプレート１６の熱変形の影響を受け難い可変容量型排気ターボ過給機１を提供することが出来る。
As described above, the
また、上述したように、ノズルマウント１４とノズルプレート１６との間には、排気ガス通路４０を流れる排気ガスをタービンホイールへと案内する固定ベーン１８が配置されているため、該固定ベーン１８によって排気ガスがタービンホイールへと案内されるようになっている。このため、第１整流部３２および第２整流部３４に導流機能を付加する必要がないことから、例えば第１整流部３２および第２整流部３４を上述したように板状部材によって形成するなど、第１整流部３２および第２整流部３４の構造及び形状をシンプルにすることが可能となる。
As described above, the fixed
図３は、本発明の一実施形態にかかる可変容量型排気ターボ過給機の部分断面図である。また図４は、図３のｂ−ｂ線における模式断面図であって、（ａ）は流路全開時、（ｂ）は流路絞り時の状態を示している。 FIG. 3 is a partial cross-sectional view of a variable displacement exhaust turbocharger according to an embodiment of the present invention. 4A and 4B are schematic cross-sectional views taken along the line bb in FIG. 3, wherein FIG. 4A shows a state when the flow path is fully opened, and FIG. 4B shows a state when the flow path is throttled.
この図３、図４に示した可変容量型排気ターボ過給機１は、図３に示したように、第２整流部３４を周方向に移動した場合に、第１整流部３２が第２整流部３４を収容可能なように、第１整流部３２が断面コの字状に形成されている点が上述した実施形態とは異なっている。
As shown in FIG. 3, the variable
そして、流路全開時には、図４（ａ）に示したように、板状に形成された第２整流部３４がコの字状の第１整流部３２に収容され、隣接する第１整流部３２と第２整流部３４との隙間３０ａが最も広くなる。一方、流路絞り時には、図４（ｂ）に示したように、第１整流部３２の収容されていた第２整流部３４が隙間３０ａを塞ぐ形となり、隙間３０ａが狭くなる。これにより、隙間３０ａを通って排気ガス通路４０に流入する排気ガスの流れが制御されるようになっている。
When the flow path is fully opened, as shown in FIG. 4A, the
このような実施形態によれば、図３に示したように、第１整流部３２および第２整流部３４を中心軸ＣＬから半径Ｒだけ離れた同一円周上に配置することが出来るため、図１に示したように、第１整流部３２および第２整流部３４を径方向にずらして配置する場合と比べて、ノズルマウント１４の径を小さくすることができるとともに、タービンハウジングの外径を小さくすることが可能となる。
According to such an embodiment, as shown in FIG. 3, the
なお、上述した実施形態では、ノズルマウント１４の周縁端１４ａに配置された第２整流部３４だけが周方向に移動可能に構成されていたが、本発明の可変容量型排気ターボ過給機１はこれに限定されない。第１整流部３２または第２整流部３４の少なくともいずれか一方が周方向に移動可能に配置され、第１整流部３２および第２整流部３４を相対的に周方向に移動することで、排気ガス通路４０に流入する排気ガスの流れが制御されるように構成されていれば良いものである。
In the above-described embodiment, only the
図５は、本発明の一実施形態にかかる可変容量型排気ターボ過給機の部分断面図である。図６は、図５のｃ−ｃ線における模式断面図であって、（ａ）は流路全開時、（ｂ）は流路絞り時の状態を示している。また、図７（ａ）は、図６（ａ）をｄ−ｄ方向から視た展開図、図７（ｂ）は、図６（ｂ）をｅ−ｅ方向から視た展開図である。 FIG. 5 is a partial cross-sectional view of a variable displacement exhaust turbocharger according to an embodiment of the present invention. 6A and 6B are schematic cross-sectional views taken along the line cc of FIG. 5. FIG. 6A shows a state when the flow path is fully opened, and FIG. 6B shows a state when the flow path is throttled. 7A is a development view of FIG. 6A viewed from the dd direction, and FIG. 7B is a development view of FIG. 6B viewed from the ee direction.
本実施形態の可変容量型排気ターボ過給機１は、図５に示したように、その可変容量機構３０´が、ノズルプレート１６とノズルマウント１４との間に固定された固定整流部３２´と、ノズルプレート１６およびノズルマウント１４の周縁端に配置された可動整流機構３４´とを有している。
As shown in FIG. 5, the variable
そして固定整流部３２´は、図６に示したように、周方向に間隔を空けて複数配置されており、各固定整流部３２´は、夫々別個にノズルプレート１６とノズルマウント１４との間に固定されている。また、固定整流部３２´は、３つの板状部材３２´Ａ、３２´Ｂ、３２´Ｃから構成されている。板状部材３２´Ａは、その長手方向が周方向には沿うように配向されており、その両端には径方向に対して斜めに配向された板状部材３２´Ｂおよび３２´Ｃが夫々連結されている。これら板状部材３２´Ｂおよび３２´Ｃは、互いに略平行をなして配向されており、隙間３２´ａを通って排気ガス通路４０に流入する排気ガスをタービンホイールへと案内する案内板として機能している。また、整流板３２´Ｃは、上述した案内板として機能する案内部αと、流路絞り時において後述する開口部３４´ａを閉塞する閉塞部βとが、互いに異なる向きに配向された略くの字状に形成されている。
As shown in FIG. 6, a plurality of fixed
可動整流機構３４´は、図７に示したように、周方向に間隔を空けて複数配置された可動整流部３４´Ｄを有するとともに、これら複数の可動整流部３４´Ｄが、環状の上面部３４´Ｂおよび下面部３４´Ｃを介して周方向に互いに連結されることで構成されている。そして、隣接する２つの可動整流部３４´Ｄの間には開口部３４´ａが形成されており、該開口部３４´ａを介して排気ガスが排気ガス通路４０に流入するようになっている。
As shown in FIG. 7, the
また、開口部３４´ａの周方向に延在する一対の対向する端辺部３５、３５は、図５に示したように、ノズルマウント１４およびノズルプレート１６の中心側に向かってその開口幅が狭くなるようにテーパ状に夫々形成されている。
Further, as shown in FIG. 5, the pair of opposing
また、環状の上面部３４´Ｂは、ノズルプレート１６の周縁部外側に配置された環状のリング部材３４´Ａと連結されている。この環状のリング部材３４Ａは、タービンハウジング等に連結された不図示のアクチュエータによって周方向に回転可能に構成されており、環状のリング部材３４Ａを周方向に回転することで、可動整流機構３４´の全体が周方向に移動するようになっている。
Further, the annular
そして、流路全開時には、図６（ａ）、図７（ａ）に示したように、開口部３４´ａと隙間３２´ａとが、互いに排気ガスの流入方向ｆに沿った位置に配置され、開口部３４´ａを通過した排気ガスの流れは、固定整流部３２´に阻害されることなく隙間３２´ａを通過して、排気ガス通路４０へと流入する。一方、流路絞り時には、図６（ｂ）、図７（ｂ）に示したように、固定整流部３２´の板状部材３２´Ｃの閉塞部βが、開口部３４´ａを塞ぐ形となり、これにより、開口部３４´ａを通って排気ガス通路４０に流入する排気ガスの流れが制御されるようになっている。
When the flow path is fully opened, as shown in FIGS. 6A and 7A, the
このような実施形態によれば、排気ガス通路４０に流入する排気ガスの流れを制御する可動部分を構成する可動整流部３４´Ｄが、従来の可動ベーンのようにノズルマウント１４とノズルプレート１６との間ではなく、ノズルマウント１４及びノズルプレート１６の周縁端１４ａ、１６ｂに配置されているため、高温の排気ガスによってノズルマウント１４及びノズルプレート１６が熱変形した場合であってもその熱変形の影響を受けることなく、周方向に移動可能に構成される。このため、ノズルマウント１４及びノズルプレート１６の熱変形の影響を受け難い可変容量型排気ターボ過給機１を提供することが出来る。
According to such an embodiment, the
また、固定整流部３２´が、排気ガス通路４０を流れる排気ガスをタービンホイールへと案内する案内板として機能する板状部材３２´Ｂ及び３２´Ｃを備えており、固定ベーンが配置されていなくとも排気ガスをタービンホイールへと案内することが出来るため、固定ベーンの設置を省略することが出来る。このため、固定ベーンが設置されている場合と比べて、ノズルマウント１４およびノズルプレート１６の径を小さくすることが可能となる。
Further, the fixed rectification unit 32 'includes plate-like members 32'B and 32'C that function as guide plates for guiding the exhaust gas flowing through the
また、上述したように、開口部３４´ａにおいて、その周方向に延在する一対の対向する端辺部３５、３５が、ノズルマウント１４およびノズルプレート１６の中心側に向かって開口幅が狭くなるようにテーパ状に夫々形成されていれば、開口部３４´ａを通過する排気ガスの流速が高まるため、タービン効率が向上する。
Further, as described above, in the
図８は、本発明の一実施形態にかかる可変容量型排気ターボ過給機の部分断面図である。図９は、図８の可変容量型排気ターボ過給機におけるタービンハウジングおよび回転部材を示した図である。また図１０は、図８のｆ−ｆ線における模式断面図であって、（ａ）は流路全開時、（ｂ）は流路絞り時の状態を示している。 FIG. 8 is a partial cross-sectional view of a variable displacement exhaust turbocharger according to an embodiment of the present invention. FIG. 9 is a view showing a turbine housing and a rotating member in the variable displacement exhaust turbocharger of FIG. FIGS. 10A and 10B are schematic cross-sectional views taken along the line ff of FIG. 8. FIG. 10A shows a state when the flow path is fully opened, and FIG.
本実施形態の可変容量型排気ターボ過給機１は、図８に示したように、回転軸８の一端に取り付けられたタービンホイール２２を収容するタービンハウジング１０と、回転軸８を回転可能に支持する不図示のベアリングを収容するベアリングハウジング６とを備えている。タービンホイール２２は、タービンハウジング１０の中心位置に収容され、該タービンホイール２２の周囲には、排気ガスが流れるスクロール通路部１２が形成されている。
As shown in FIG. 8, the variable
また、タービンハウジング１０とベアリングハウジング６との間には、中空円板状の回転部材２０が回転可能に配置されている。この回転部材２０は、ベアリングハウジング６を貫通するアクチュエータ４６によって周方向に回転されるようになっている。そして、この回転部材２０とタービンハウジング１０の内面とによって、スクロール通路部１２から流出する排気ガスをタービンホイール２２へと導流する導流通路部５２が画定されている。
A hollow disk-shaped rotating
ところで、本実施形態の可変容量型排気ターボ過給機１は、上述した実施形態とは異なり、ノズルマウント１４及びノズルプレート１６を備えていない。よって、ノズルマウント１４とノズルプレート１６との間に形成される排気ガス通路４０に流入する排気ガスの流れを制御する可変容量機構３０、３０´も備えていない。
By the way, unlike the embodiment described above, the variable
本実施形態の可変容量型排気ターボ過給機１は、図８に示したように、タービンハウジング１０からベアリングハウジング６に向かって突設する板状部材であるタービン側整流部４２と、回転部材２０からタービンハウジング１０に向かって突設する板状部材であるベアリング側整流部４４とを有する可変容量機構５０を備えている。
As shown in FIG. 8, the variable
タービン側整流部４２は、図９（ａ）に示したように、タービンハウジング１０の内面に、排気ガス排出路２４の周囲を取り囲むように複数配置されている。その配置間隔は、舌部１０ａの近傍を除いて略等間隔となっている。
また、ベアリング側整流部４４は、図９（ｂ）に示したように、回転部材２０の中空部の周囲を取り囲むように、タービン側整流部４２と同数、同間隔で複数配置されている。
As shown in FIG. 9A, a plurality of turbine
Further, as shown in FIG. 9B, the bearing-
そして、回転部材２０が回転してベアリング側整流部４４が周方向に移動することで、図１０に示したように、可変容量機構５０の流路幅５０ａを拡げたり狭めたりすることで、 スクロール通路部１２からタービンホイール２２へと流れる排気ガスの流れが制御されるようになっている。
Then, as the rotating
すなわち、流路全開時には、図１０（ａ）に示したように、流路幅５０ａが全開状態となるようにベアリング側整流部４４が周方向に移動される。一方、流路絞り時には、図１０（ｂ）に示したように、タービン側整流部４２とベアリング側整流部４４とがずらされ、流路幅５０ａが絞られるように、ベアリング側整流部４４が周方向に移動される。
That is, when the flow path is fully opened, as shown in FIG. 10A, the bearing
このような実施形態によれば、そもそもノズルマウント１４及びノズルプレート１６を省略することが出来るため、熱変形の影響を受け難い可変容量型排気ターボ過給機１を提供することが出来る。
According to such an embodiment, since the
以上、本発明の好ましい形態について説明したが、本発明は上記の形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない範囲での種々の変更が可能である。 As mentioned above, although the preferable form of this invention was demonstrated, this invention is not limited to said form, A various change in the range which does not deviate from the objective of this invention is possible.
例えば、上述した実施形態では、その可変容量機構３０、３０´、５０がそれぞれ２つの整流部によって構成されていた。例えば、可変容量機構３０は、第１整流部３２と第２整流部３４とから構成され、可変容量機構３０´は、固定整流部３２´と可動整流機構３４´とから構成され、可変容量機構５０は、タービン側整流部４２とベアリング側整流部４４とから構成されていた。しかしながら、本発明の可変容量型排気ターボ過給機１はこれに限定されず、３つ以上の整流部を備えていても良い。３つ以上の整流部を備えていれば、２つの整流部を備えている場合よりもより細やかな流路面積の制御を行うこと可能である。
For example, in the above-described embodiment, the
本発明の少なくとも一つの実施形態は、例えば車両用のガソリンエンジンに用いられる可変容量型排気ターボ過給機として、高温の排気ガスによる熱変形の影響を受け難い可変容量型排気ターボ過給機として好適に用いることが出来る。 At least one embodiment of the present invention is, for example, a variable displacement exhaust turbocharger that is not easily affected by thermal deformation due to high-temperature exhaust gas, as a variable displacement exhaust turbocharger used in a gasoline engine for vehicles. It can be suitably used.
１ 可変容量型排気ターボ過給機
６ ベアリングハウジング
８ 回転軸
１０ タービンハウジング
１２ スクロール通路部
１４ ノズルマウント
１５ ノズルサポート
１６ ノズルプレート
１８ 固定ベーン
２０ 回転部材
２２ タービンホイール
２４ 排気ガス排出路
３０ 可変容量機構
３０´ 可変容量機構
３２ 第１整流部
３２ａ 隙間
３２Ａ リング部材
３２´ 固定整流部
３２´ａ 隙間
３４ 第２整流部
３４ａ 隙間
３４Ａ リング部材
３４´ 可動整流機構
３４´ａ 開口部
３４´Ａ リング部材
３４´Ｂ 上面部
３４´Ｃ 下面部
３４´Ｄ 可動整流部
３５ 端辺部
４０ 排気ガス通路
４２ タービン側整流部
４４ ベアリング側整流部
４６ アクチュエータ
５０ 可変容量機構
５０ａ 流路幅
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記ノズルマウントと離間して対向配置されるノズルプレートと、
前記ノズルマウントと前記ノズルプレートとを連結して固定するノズルサポートと、
前記ノズルマウントと前記ノズルプレートとの間に形成される排気ガス通路に流入する排気ガスの流れを制御する可変容量機構と、を備えた可変容量型排気ターボ過給機において、
前記可変容量機構が、
前記ノズルプレートの周縁端に、周方向に間隔を空けて配置された複数の第１整流部と、
前記ノズルマウントの周縁端に、周方向に間隔を空けて配置された複数の第２整流部と、を有し、
前記第１整流部または前記第２整流部の少なくともいずれか一方は周方向に移動可能に配置されており、前記第１整流部および前記第２整流部を相対的に周方向に移動することで、前記排気ガス通路に流入する排気ガスの流れが制御されることを特徴とする可変容量型排気ターボ過給機。 A nozzle mount;
A nozzle plate that is spaced from and opposed to the nozzle mount;
A nozzle support for connecting and fixing the nozzle mount and the nozzle plate;
In a variable displacement exhaust turbocharger comprising a variable displacement mechanism that controls a flow of exhaust gas flowing into an exhaust gas passage formed between the nozzle mount and the nozzle plate,
The variable capacity mechanism is
A plurality of first rectification units disposed at circumferential edges of the nozzle plate at intervals in the circumferential direction;
A plurality of second rectification units arranged at intervals in the circumferential direction at the peripheral edge of the nozzle mount;
At least one of the first rectification unit or the second rectification unit is arranged to be movable in the circumferential direction, and the first rectification unit and the second rectification unit are relatively moved in the circumferential direction. A variable displacement exhaust turbocharger, wherein a flow of exhaust gas flowing into the exhaust gas passage is controlled.
前記ノズルマウントと離間して対向配置されるノズルプレートと、
前記ノズルマウントと前記ノズルプレートとを連結して固定するノズルサポートと、
前記ノズルマウントと前記ノズルプレートとの間に形成される排気ガス通路に流入する排気ガスの流れを制御する可変容量機構と、を備えた可変容量型排気ターボ過給機において、
前記可変容量機構が、
前記ノズルプレートと前記ノズルマウントとの間に、周方向に間隔を空けて固定された複数の固定整流部と、
前記ノズルプレートまたは前記ノズルマウントの少なくともいずれか一方の周縁端に、周方向に間隔を空けて配置された、周方向に移動可能な複数の可動整流部と、を有し、
前記可動整流部を周方向に移動することで、前記排気ガス通路に流入する排気ガスの流れが制御されるとともに、前記固定整流部が、前記排気ガス通路を流れる排気ガスをタービンホイールへと案内する案内板を備えていることを特徴とする可変容量型排気ターボ過給機。 A nozzle mount;
A nozzle plate that is spaced from and opposed to the nozzle mount;
A nozzle support for connecting and fixing the nozzle mount and the nozzle plate;
In a variable displacement exhaust turbocharger comprising a variable displacement mechanism that controls a flow of exhaust gas flowing into an exhaust gas passage formed between the nozzle mount and the nozzle plate,
The variable capacity mechanism is
Between the nozzle plate and the nozzle mount, a plurality of fixed rectification units fixed at intervals in the circumferential direction;
A plurality of movable rectifying units movable in the circumferential direction, arranged at intervals in the circumferential direction at the peripheral edge of at least one of the nozzle plate or the nozzle mount;
The flow of the exhaust gas flowing into the exhaust gas passage is controlled by moving the movable rectification portion in the circumferential direction, and the fixed rectification portion guides the exhaust gas flowing through the exhaust gas passage to the turbine wheel. A variable displacement exhaust turbocharger, characterized by comprising a guide plate.
前記回転軸の一端に取り付けられたタービンホイールと、
前記タービンホイールを収容し、該収容されたタービンホイールを取り囲むように形成されたスクロール通路部を備えるタービンハウジングと、
前記タービンハウジングと連結され、前記回転軸を回転可能に支持するベアリングを収容するベアリングハウジングと、
前記タービンハウジングと前記ベアリングハウジングとの間に回転可能に配置され、前記タービンハウジングとの間で前記スクロール通路部から流出する排気ガスを前記タービンホイールへと導流する導流通路部の少なくとも一部を画定する回転部材と、
前記スクロール通路部から前記タービンホイールへと流れる排気ガスの流れを制御する可変容量機構と、を備えた可変容量型排気ターボ過給機であって、
前記可変容量機構が、
前記タービンハウジングから前記ベアリングハウジングに向かって突設する、周方向に間隔を空けて配置された複数のタービン側整流部と、
前記回転部材から前記タービンハウジングに向かって突設する、周方向に間隔を空けて配置された複数のベアリング側整流部と、を有し、
前記回転部材が回転して前記ベアリング側整流部が周方向に移動することで、前記スクロール通路部から前記タービンホイールへと流れる排気ガスの流れが制御されることを特徴とする可変容量型排気ターボ過給機。
A rotation axis;
A turbine wheel attached to one end of the rotating shaft;
A turbine housing that houses the turbine wheel and includes a scroll passage portion formed to surround the accommodated turbine wheel;
A bearing housing connected to the turbine housing and containing a bearing rotatably supporting the rotating shaft;
At least a part of a diversion passage portion that is rotatably arranged between the turbine housing and the bearing housing and conducts exhaust gas flowing from the scroll passage portion to the turbine wheel between the turbine housing and the turbine housing. A rotating member that defines
A variable capacity exhaust turbocharger comprising a variable capacity mechanism for controlling a flow of exhaust gas flowing from the scroll passage portion to the turbine wheel,
The variable capacity mechanism is
A plurality of turbine-side rectification units that project from the turbine housing toward the bearing housing and are spaced apart in the circumferential direction;
A plurality of bearing-side rectification portions that project from the rotating member toward the turbine housing and that are spaced apart in the circumferential direction;
A variable displacement exhaust turbo wherein the flow of exhaust gas flowing from the scroll passage portion to the turbine wheel is controlled by rotating the rotating member and moving the bearing side rectifying portion in the circumferential direction. Turbocharger.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012209600A JP2014062533A (en) | 2012-09-24 | 2012-09-24 | Variable geometry exhaust turbosupercharger |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012209600A JP2014062533A (en) | 2012-09-24 | 2012-09-24 | Variable geometry exhaust turbosupercharger |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2014062533A true JP2014062533A (en) | 2014-04-10 |
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ID=50617958
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP2012209600A Pending JP2014062533A (en) | 2012-09-24 | 2012-09-24 | Variable geometry exhaust turbosupercharger |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2014062533A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018162704A (en) * | 2017-03-24 | 2018-10-18 | 三菱重工業株式会社 | Supercharger |
| WO2024009430A1 (en) * | 2022-07-06 | 2024-01-11 | 三菱重工エンジン＆ターボチャージャ株式会社 | Variable nozzle unit, turbine, and turbocharger |
-
2012
- 2012-09-24 JP JP2012209600A patent/JP2014062533A/en active Pending
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|---|---|---|---|---|
| JP2018162704A (en) * | 2017-03-24 | 2018-10-18 | 三菱重工業株式会社 | Supercharger |
| WO2024009430A1 (en) * | 2022-07-06 | 2024-01-11 | 三菱重工エンジン＆ターボチャージャ株式会社 | Variable nozzle unit, turbine, and turbocharger |
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