JP4547718B2 - Variable nozzle device for variable capacity turbocharger - Google Patents
Variable nozzle device for variable capacity turbocharger Download PDFInfo
- Publication number
- JP4547718B2 JP4547718B2 JP2005227359A JP2005227359A JP4547718B2 JP 4547718 B2 JP4547718 B2 JP 4547718B2 JP 2005227359 A JP2005227359 A JP 2005227359A JP 2005227359 A JP2005227359 A JP 2005227359A JP 4547718 B2 JP4547718 B2 JP 4547718B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- nozzle
- variable
- chamber
- gap
- adjusting plate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Supercharger (AREA)
- Control Of Turbines (AREA)
Description
本発明は、可変容量型過給機に係わり、更に詳しくは、可変容量型過給機の可変ノズル装置に関する。 The present invention relates to a variable displacement supercharger, and more particularly to a variable nozzle device of a variable displacement supercharger.
可変容量型過給機とは、圧縮機のディフューザまたはタービンの排ガス流入部のベーンを可動にして流路面積を可変にしたものである。従来の可変容量過給機の可変ノズル装置は、摺動抵抗や作動部の「がた」による過度の摩耗や作動不良が生じやすい問題点があった。
そこで、これらの問題点を解決するため、特許文献１〜３が既に出願されている。
The variable capacity supercharger is a compressor in which a flow passage area is made variable by moving a vane at an exhaust gas inflow portion of a compressor or a turbine. The conventional variable nozzle device of the variable capacity supercharger has a problem in that excessive wear and malfunction due to sliding resistance and “gap” of the operating part are likely to occur.
In order to solve these problems,
特許文献１のアクチュエータ装置は、アクチュエータロッド及びこれの連結部材の作動時における摩擦抵抗を抑制するとともに遊びの形成を回避するために、アクチュエータロッドとレバー組立品との間に球状の連結部を備えたボールジョイント機構、あるいはＬ形状リンクを備えたＬ−ジョイント機構を介装するものである。
The actuator device of
特許文献２、３の表面処理手段は、可変ノズル組立品の摺動部の潤滑性を向上するために、可変ノズル機構を構成する部材のうち相手部材に摺接する摺動部材の表面及び微小間隙部を形成する隣り合う２部材の何れか一方または双方に、炭素を主成分とする炭素超微粒体を溶媒に溶融させて生成した炭素系乾性膜を形成するものである。
In order to improve the lubricity of the sliding portion of the variable nozzle assembly, the surface treatment means disclosed in
図９は従来の可変ノズル装置を備えた可変容量過給機の断面図である。この図において、可変容量過給機１０は、中央の軸受ユニット１２を挟んで右側の圧縮機１４と、左側のタービン１６とからなる。圧縮機１４はコンプレッサインペラ１５を、タービン１６はタービンインペラ８をそれぞれ内蔵する。コンプレッサインペラ１５とタービンインペラ８は、軸受ユニット１２で支持された連結軸１３で互いに連結されており、図示しないエンジンの排ガスでタービンインペラ８を回転駆動し、この回転力を連結軸１３を介してコンプレッサインペラ１５に伝達し、コンプレッサインペラ１５で空気を圧縮して図示しないエンジンに過給するようになっている。
FIG. 9 is a cross-sectional view of a variable capacity supercharger equipped with a conventional variable nozzle device. In this figure, the
また、可変容量過給機１０の可変ノズル装置１８は、この図に示すように、ノズルを取り付けるノズル取付面２ａと、ノズル取付面２ａを貫通する複数のノズル軸３と、ノズル軸３の軸心を中心可能に揺動可能な複数の可変ノズル翼４と、ノズル取付面２ａから一定の間隔を隔てその間に可変ノズル翼を挟持する隙間調整プレート６とを備えている。
Further, the
図１０は、図９の部分矢視図であり、（Ａ）はＡ矢視図、（Ｂ）はＢ矢視図である。この図に示すように、可変ノズル装置１８は、矩形の揺動ピン１８ａ、揺動ピン１８ａが外周部に取付けられた連動板１８ｂ、及び連動板１８ｂとノズル軸３を連結する連結板１８ｃとを備える。この構成により、外部から揺動ピン１８ａをタービンインペラ８の軸心を中心に揺動させると、連動板１８ｂが同軸に揺動し、これに取り付けられた複数のピン１９が揺動し、各可変ノズル翼４をノズル軸３を中心に揺動する。従って、揺動ピン１８ａの揺動により可変ノズル翼４を軸３を中心に揺動させ、その間に形成される流路面積を変化させることができる。
FIG. 10 is a partial arrow view of FIG. 9, (A) is an arrow A view, and (B) is a B arrow view. As shown in this figure, the
上述した従来の可変容量過給機の可変ノズル装置１８では、隙間調整ピン９を用いて、ノズル取付面２ａと隙間調整プレート６の間隔を制御し、その間に配置される各可変ノズル翼４の壁面（２ａ，６）との隙間を適正範囲に保持していた。
In the
しかし上述した従来の可変容量過給機の可変ノズル装置には、以下の問題点があった。
（１）可変ノズル翼の開閉を図示しない制御用アクチュエータで制御する場合に、アクチュエータの位置が同一であっても、可変ノズル翼を開から閉にする場合と、閉から開にする場合とで、ヒステリシスがありタービン回転速度に大きな差が発生する。このヒステリシスのため、タービン回転速度の自動制御が困難であった。
（２）可変ノズル翼の摺動抵抗が大きく、ノズル取付面や隙間調整プレート６に傷や摩耗が短時間で発生する傾向がある。また、この傷や摩耗により、作動不良や隙間の拡大による性能低下が生じやすい。
However, the above-described conventional variable nozzle device of the variable capacity supercharger has the following problems.
(1) When the opening and closing of the variable nozzle blade is controlled by a control actuator (not shown), even when the position of the actuator is the same, the variable nozzle blade is opened from the closed state to the closed state. There is hysteresis and a large difference in turbine rotation speed occurs. This hysteresis makes it difficult to automatically control the turbine rotation speed.
(2) The sliding resistance of the variable nozzle blade is large, and the nozzle mounting surface and the
本発明はかかる問題点を同時に解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、ノズル開閉時におけるタービン回転速度のヒステリシスと可変ノズル翼の摺動抵抗を大幅に低減でき、これによりタービン回転速度の自動制御を容易にし、かつノズル取付面や隙間調整プレートの傷や摩耗を低減することができる可変容量型過給機の可変ノズル装置を提供することにある。 The present invention was devised to solve such problems at the same time. That is, the object of the present invention is to greatly reduce the turbine rotational speed hysteresis and the sliding resistance of the variable nozzle blade when the nozzle is opened and closed, thereby facilitating automatic control of the turbine rotational speed and adjusting the nozzle mounting surface and clearance. It is an object of the present invention to provide a variable nozzle device for a variable capacity supercharger that can reduce scratches and wear on a plate.
本発明によれば、排ガスでタービンインペラを回転駆動する可変容量型過給機の可変ノズル装置であって、
タービンインペラを半径方向に間隔を隔てて囲み内部に外部から排ガスが導入されるスクロール室と、
該スクロール室からタービンインペラまで排ガスを案内する一定間隔の円筒形流路と、
該円筒形流路の一方を構成しノズルを取り付けるノズル取付面を有し、内部にノズル駆動リンクが内蔵されたリンク室と、
円筒形流路の他方を構成しノズル取付面から軸方向に一定の間隔を隔てて位置し、反流路側に中空室を構成する隙間調整プレートと、
ノズル取付面と隙間調整プレートの間に周方向に間隔を隔てて配置された複数の可変ノズル翼と、を備え、
前記各可変ノズル翼は、ノズル取付面を貫通するノズル駆動軸と隙間調整プレートを貫通するノズル支持軸とで両端支持され、
リンク室と隙間調整プレートの中空室の圧力は、ノズル駆動軸とノズル支持軸に作用するガス圧による軸力がほぼバランスするように、それぞれ調整されている、ことを特徴とする可変容量型過給機の可変ノズル装置が提供される。
According to the present invention, there is provided a variable nozzle device for a variable displacement supercharger that rotationally drives a turbine impeller with exhaust gas,
A scroll chamber that surrounds the turbine impeller at an interval in the radial direction and into which exhaust gas is introduced from the outside;
Cylindrical channels with a constant interval for guiding exhaust gas from the scroll chamber to the turbine impeller;
A link chamber having a nozzle mounting surface for forming a nozzle and mounting one of the cylindrical flow paths; and a nozzle drive link therein;
A gap adjusting plate that constitutes the other side of the cylindrical channel and is located at a certain interval in the axial direction from the nozzle mounting surface, and that forms a hollow chamber on the opposite channel side;
A plurality of variable nozzle blades arranged at intervals in the circumferential direction between the nozzle mounting surface and the gap adjustment plate,
Each variable nozzle blade is supported at both ends by a nozzle drive shaft that penetrates the nozzle mounting surface and a nozzle support shaft that penetrates the gap adjustment plate,
The pressure in the hollow chambers of the link chamber and the gap adjusting plate is adjusted so that the axial force due to the gas pressure acting on the nozzle drive shaft and the nozzle support shaft is almost balanced, respectively. A variable nozzle device for a feeder is provided.
本発明の好ましい実施形態によれば、前記リンク室は、スクロール室と連通する隙間を有する密閉室であり、
前記隙間調整プレートの中空室は、外周部がスクロール室と連通する密閉室である。
According to a preferred embodiment of the present invention, the link chamber is a sealed chamber having a gap communicating with the scroll chamber,
The hollow chamber of the gap adjusting plate is a sealed chamber whose outer peripheral portion communicates with the scroll chamber.
また、前記隙間調整プレートは、半径方向内端部に反流路側に突出するＬ字部を有し、該Ｌ字部の外周面とタービンインペラを囲むタービンハウジングとの間に、ガスの流れを封止するシールリングを有する。 Further, the gap adjusting plate has an L-shaped portion projecting toward the opposite flow path side at the radially inner end portion, and allows a gas flow to flow between the outer peripheral surface of the L-shaped portion and the turbine housing surrounding the turbine impeller. It has a seal ring for sealing.
上記本発明の構成によれば、各可変ノズル翼が、ノズル取付面を貫通するノズル駆動軸と隙間調整プレートを貫通するノズル支持軸とで両端支持され、かつ、リンク室と隙間調整プレートの中空室の圧力は、ノズル駆動軸とノズル支持軸に作用するガス圧による軸力がほぼバランスするように、それぞれ調整されているので、各可変ノズル翼に作用する軸力が大幅に低減し、軸力に起因するヒステリシスと摺動抵抗を大幅に低減することができる。 According to the configuration of the present invention, each variable nozzle blade is supported at both ends by the nozzle drive shaft that penetrates the nozzle mounting surface and the nozzle support shaft that penetrates the gap adjustment plate, and the link chamber and the gap adjustment plate are hollow. The chamber pressure is adjusted so that the axial force due to the gas pressure acting on the nozzle drive shaft and nozzle support shaft is almost balanced, so the axial force acting on each variable nozzle blade is greatly reduced. Hysteresis and sliding resistance due to force can be greatly reduced.
以下、本発明の好ましい実施例を図面を参照して説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
［比較例１］
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the common part in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
[Comparative Example 1]
図１は、従来の可変ノズル装置を備えた可変容量過給機の構成図である。この装置は、 排ガスでタービンインペラ８を回転駆動する可変容量型過給機の可変ノズル装置であり、スクロール室２０、円筒形流路２２、リンク室２４、隙間調整プレート６、及び複数の可変ノズル翼４を備える。
FIG. 1 is a configuration diagram of a variable capacity supercharger including a conventional variable nozzle device. This device is a variable nozzle device of a variable capacity supercharger that rotationally drives a
スクロール室２０は、タービンインペラ８を半径方向に間隔を隔てて囲み、内部に外部から排ガスが導入されるようになっている。
円筒形流路２２は、スクロール室２０からタービンインペラ８まで排ガスを案内する一定間隔のガス流路である。
The
The
リンク室２４は、円筒形流路２２の一方（図で左側の壁）を構成し、ノズル（可変ノズル翼４）を取り付けるノズル取付面２ａを有する。またこのリンク室２４の内部にノズル駆動リンクが内蔵されている。
このリンク室２４を構成するハウジングは、タービンインペラ８及びスクロール室２０を囲むタービンハウジング１にわずかな隙間を介して嵌合している。この隙間は、可変容量型過給機の使用状態における熱膨張差を吸収し、各ハウジングに過大な応力が発生しないように設定されている。
従ってこの隙間を介してリンク室２４はスクロール室２０と連通している。
The
The housing constituting the
Therefore, the
ノズル駆動リンクは、上述した揺動ピン１８ａ、連動板１８ｂ、及び連結板１８ｃである。なお本発明はこの構成に限定されず、異なる駆動機構であってもよい。
ノズル駆動リンクの一部（この例では、連動板１８ｂ）は、リンク室２４の外部に設けられたアクチュエータ２６（例えばパルスモータ）で駆動されるようになっている。
アクチュエータ２６の駆動力は、回転軸２７を介してリンク室２４内に伝達される。また、この回転軸２７は、図示しないシールによりガスが漏れないようになっている。
従って、リンク室２４は、スクロール室２０と連通する隙間を有する密閉室であり、リンク室２４の圧力は、スクロール室２０のガス圧と常にほぼ一致して変動する。
The nozzle drive link is the rocking
A part of the nozzle drive link (in this example, the interlocking
The driving force of the
Accordingly, the
隙間調整プレート６は、円筒形流路２２の他方（図で右側の壁）を構成し、ノズル取付面２ａから軸方向に一定の間隔を隔てて位置する。またこの隙間調整プレート６は、反流路側（図で右側）に中空室６ａを構成する。
この例において、隙間調整プレート６の外周部とタービンハウジング１との間にはシール７ａが設けられ、スクロール室２０からのガスの流入を防止している。また、隙間調整プレート６の内周部とタービンインペラ８の周囲との間には隙間が設けられている。
従って、隙間調整プレート６の中空室６ａは、この例では内周部がタービンインペラ８の周囲と連通する密閉室であり、隙間調整プレート６の中空室６ａの圧力は、タービンインペラ８の周囲のガス圧と常にほぼ一致して変動する。
The
In this example, a
Therefore, in this example, the
複数の可変ノズル翼４は、ノズル取付面２ａと隙間調整プレート６の間（すなわち円筒形流路２２）に周方向に間隔を隔てて配置されている。円筒形流路２２の間隔は、隙間調整ピン９により、各可変ノズル翼４が壁面（２ａ，６）とわずかな隙間を保持し、漏れが少なく、かつ円滑に作動できるように設定されている。
The plurality of
この例において、各可変ノズル翼１４は、ノズル取付面２ａを貫通するノズル駆動軸３により片持支持され、可変ノズル翼の右端面は、支持部はなく、隙間調整プレート６の表面に沿って摺動するようになっている。
その他の構成は、図９の従来例と同様である。
In this example, each
Other configurations are the same as those of the conventional example of FIG.
図２は、図１の可変容量過給機の性能特性図である。この図において、（Ａ）はノズル開度とタービン回転速度と関係図、（Ｂ）はノズル開度とタービン回転数のヒステリシスとの関係図である。
図２（Ａ）において、横軸はノズル開度であり、縦軸はタービン回転速度である。
図２（Ａ）は、可変ノズル翼を全開から全閉にし、次いで、全閉から全開にした場合を図中の矢印で示している。この図から、この可変容量過給機は、ヒステリシスがありタービン回転速度に大きな差が発生することがわかる。
FIG. 2 is a performance characteristic diagram of the variable capacity supercharger of FIG. In this figure, (A) is a relationship diagram between the nozzle opening and the turbine rotation speed, and (B) is a relationship diagram between the nozzle opening and the turbine rotation speed hysteresis.
In FIG. 2A, the horizontal axis is the nozzle opening, and the vertical axis is the turbine rotation speed.
FIG. 2A shows the case where the variable nozzle blade is changed from fully open to fully closed, and then from fully closed to fully open. From this figure, it can be seen that this variable capacity supercharger has hysteresis and a large difference in turbine rotational speed occurs.
図２（Ｂ）において、横軸はノズル開度であり、縦軸はタービン回転速度差、すなわちヒステリシスである。
この図から、この可変容量過給機は、全開から全閉の場合と全閉から全開の場合とで最大約５０００ｒｐｍの速度差があり、このヒステリシスのため、タービン回転速度の自動制御が困難であることがわかる。
［比較例２］
In FIG. 2B, the horizontal axis is the nozzle opening, and the vertical axis is the turbine rotational speed difference, that is, hysteresis.
From this figure, this variable capacity turbocharger has a maximum speed difference of about 5000 rpm between fully open and fully closed and fully closed to fully open, and this hysteresis makes it difficult to automatically control the turbine rotation speed. I know that there is.
[Comparative Example 2]
図３は、改良した可変ノズル装置を備えた可変容量過給機の構成図である。この装置も、排ガスでタービンインペラ８を回転駆動する可変容量型過給機の可変ノズル装置であり、図１と同様にスクロール室２０、円筒形流路２２、リンク室２４、隙間調整プレート６、及び複数の可変ノズル翼４を備える。
FIG. 3 is a configuration diagram of a variable capacity supercharger including an improved variable nozzle device. This device is also a variable nozzle device of a variable capacity supercharger that rotationally drives the
この例において、隙間調整プレート６の外周部とタービンハウジング１との間にはシール７ａが設けられ、スクロール室２０からのガスの流入を防止している。また、隙間調整プレート６の内周部とタービンインペラ８の周囲との間には隙間が設けられている。
従って、隙間調整プレート６の中空室６ａは、この例では内周部がタービンインペラ８の周囲と連通する密閉室であり、隙間調整プレート６の中空室６ａの圧力は、タービンインペラ８の周囲のガス圧と常にほぼ一致して変動する。
In this example, a
Therefore, in this example, the
また、この例において、各可変ノズル翼４は、ノズル取付面２ａを貫通するノズル駆動軸３と隙間調整プレート６を貫通するノズル支持軸２５とで両端支持されている。ノズル駆動軸３とノズル支持軸２５は同軸上に位置し、それぞれの直径は等しく設定されている。
その他の構成は、図１の従来例と同様である。
In this example, each
Other configurations are the same as those of the conventional example of FIG.
図４は、図３の可変容量過給機の性能特性図であり、（Ａ）はノズル開度とタービン回転速度と関係図、（Ｂ）はノズル開度とタービン回転数のヒステリシスとの関係図である。 FIG. 4 is a performance characteristic diagram of the variable capacity turbocharger of FIG. 3, (A) is a relationship diagram between the nozzle opening and the turbine rotation speed, and (B) is a relationship between the nozzle opening and the hysteresis of the turbine rotation speed. FIG.
図４（Ａ）から、この可変容量過給機も、図１の従来例よりは小さいがヒステリシスがありタービン回転速度に差が発生することがわかる。
図４（Ｂ）から、この可変容量過給機は、全開から全閉の場合と全閉から全開の場合とで最大約３０００ｒｐｍの速度差があり、このヒステリシスのため、タービン回転速度の自動制御が困難となることがわかる。
FIG. 4A shows that this variable capacity supercharger is also smaller than the conventional example of FIG. 1, but has hysteresis and a difference in turbine rotational speed.
From FIG. 4 (B), this variable capacity supercharger has a maximum speed difference of about 3000 rpm between fully open and fully closed, and fully closed to fully open. Due to this hysteresis, automatic control of turbine rotation speed is possible. It turns out that it becomes difficult.
図５は、図３の可変容量過給機の別の性能特性図であり、（Ａ）はノズル開度と各部の圧力、（Ｂ）はノズル開度とリンク室と隙間調整プレートの中空室の圧力差の関係図である。
図５（Ａ）から、タービン入口とリンク室の圧力は、常にほぼ一致して変動することがわかる。また、隙間調整プレートの中空室（プレート背面）の圧力は、タービン入口とリンク室の圧力に比較して常に低いことが明かとなった。
また、図５（Ｂ）から、リンク室とプレート背面（隙間調整プレートの中空室）の圧力差は、最大約６００ｍｍＨｇに達し、この差圧による軸力で、可変ノズル翼の摺動抵抗が大きくなり、ノズル取付面や隙間調整プレートに傷や摩耗が短時間で発生していることが明かとなった。
FIG. 5 is another performance characteristic diagram of the variable capacity supercharger of FIG. 3, (A) is the nozzle opening and the pressure of each part, and (B) is the nozzle opening, the link chamber, and the hollow chamber of the gap adjusting plate. It is a related figure of a pressure difference.
From FIG. 5 (A), it can be seen that the pressure at the turbine inlet and the link chamber always fluctuate substantially in agreement. Further, it was revealed that the pressure in the hollow chamber (plate back surface) of the gap adjusting plate is always lower than the pressure in the turbine inlet and the link chamber.
Also, from FIG. 5B, the pressure difference between the link chamber and the back of the plate (the hollow chamber of the gap adjustment plate) reaches a maximum of about 600 mmHg, and the sliding force of the variable nozzle blade is large due to the axial force due to this differential pressure. Thus, it was revealed that scratches and wear occurred on the nozzle mounting surface and the gap adjustment plate in a short time.
図６は、本発明の可変ノズル装置の構成図である。この装置も、排ガスでタービンインペラ８を回転駆動する可変容量型過給機の可変ノズル装置であり、図１と同様にスクロール室２０、円筒形流路２２、リンク室２４、隙間調整プレート６、及び複数の可変ノズル翼４を備える。
FIG. 6 is a configuration diagram of the variable nozzle device of the present invention. This device is also a variable nozzle device of a variable capacity supercharger that rotationally drives the
この例において、隙間調整プレート６は、半径方向内端部に反流路側に突出するＬ字部６ｂを有する。またこのＬ字部６ｂの外周面とタービンインペラを囲むタービンハウジング１との間に、ガスの流れを封止するシールリング７ｂを有する。
また、隙間調整プレート６の外周部とタービンハウジング１との間にはシールがなく、スクロール室２０からガスが流入できるようになっている。
従って、隙間調整プレート６の中空室６ａは、この例では外周部がスクロール室２０と連通する密閉室であり、隙間調整プレート６の中空室６ａの圧力は、スクロール室２０のガス圧と常にほぼ一致して変動する。
In this example, the
Further, there is no seal between the outer peripheral portion of the
Therefore, in this example, the
また、この例において、各可変ノズル翼４は、ノズル取付面２ａを貫通するノズル駆動軸３と隙間調整プレート６を貫通するノズル支持軸２５とで両端支持されている。ノズル駆動軸３とノズル支持軸２５は同軸上に位置し、それぞれの直径は等しく設定されている。
従って、この例において、リンク室と隙間調整プレートの中空室の圧力は、ノズル駆動軸とノズル支持軸に作用するガス圧による軸力がほぼバランスするように、それぞれ調整されている。
その他の構成は、図１の従来例と同様である。
In this example, each
Accordingly, in this example, the pressures in the hollow chambers of the link chamber and the gap adjusting plate are adjusted so that the axial force due to the gas pressure acting on the nozzle drive shaft and the nozzle support shaft is substantially balanced.
Other configurations are the same as those of the conventional example of FIG.
図７は、図６の可変容量過給機の性能特性図であり、（Ａ）はノズル開度とタービン回転速度と関係図、（Ｂ）はノズル開度とタービン回転数のヒステリシスとの関係図である。 7 is a performance characteristic diagram of the variable capacity turbocharger of FIG. 6, (A) is a relationship diagram between the nozzle opening and the turbine rotation speed, and (B) is a relationship between the nozzle opening and the turbine rotation speed hysteresis. FIG.
図７（Ａ）から、この可変容量過給機では、ヒステリシスがほとんどなく、タービン回転速度に差がほとんど発生しないことがわかる。
図７（Ｂ）から、この可変容量過給機は、全開から全閉の場合と全閉から全開の場合とで最大約５００ｒｐｍしか速度差がなく、この小さいヒステリシスのため、タービン回転速度の自動制御が従来に比べて容易であることがわかる。
From FIG. 7 (A), it can be seen that in this variable capacity supercharger, there is almost no hysteresis and there is almost no difference in turbine rotational speed.
From FIG. 7B, this variable capacity supercharger has a maximum speed difference of only about 500 rpm between fully open and fully closed, and fully closed to fully open. It can be seen that the control is easier than in the prior art.
図８は、図６の可変容量過給機の別の性能特性図であり、（Ａ）はノズル開度と各部の圧力、（Ｂ）はノズル開度とリンク室と隙間調整プレートの中空室の圧力差の関係図である。
図８（Ａ）から、タービン入口、リンク室及ぶ隙間調整プレートの中空室（プレート背面）の圧力が、常にほぼ一致して変動することがわかる。
また、図８（Ｂ）から、リンク室とプレート背面（隙間調整プレートの中空室）の圧力差は、常にほとんど皆無（０）であり、差圧による軸力は発生せず、可変ノズル翼の摺動抵抗を大幅に低減し、ノズル取付面や隙間調整プレートに傷や摩耗が発生しないことがわかる。
FIG. 8 is another performance characteristic diagram of the variable capacity supercharger of FIG. 6, (A) is the nozzle opening and the pressure of each part, (B) is the nozzle opening, the link chamber, and the hollow chamber of the gap adjusting plate. It is a related figure of a pressure difference.
It can be seen from FIG. 8A that the pressure in the hollow chamber (plate back surface) of the gap adjusting plate extending from the turbine inlet to the link chamber always varies substantially in a consistent manner.
Further, from FIG. 8B, the pressure difference between the link chamber and the back surface of the plate (the hollow chamber of the gap adjustment plate) is almost zero (0), and no axial force is generated by the differential pressure. It can be seen that the sliding resistance is greatly reduced, and the nozzle mounting surface and the gap adjusting plate are not damaged or worn.
上述したように、本発明によれば、各可変ノズル翼をノズル駆動軸とノズル支持軸とで両端支持し、隙間調整プレートの半径方向内端部とタービンハウジングとの間に、ガスの流れを封止するシールリングを有する構造により、ノズル両側の圧力を均等に保ち、ノズルに作用する力をバランスさせることにより、ノズル作動時の摺動抵抗を低減することができる。
従って、可変ノズル翼を開から閉にする場合と、閉から開にする場合とで、発生するヒステリシスを大幅に低減することができ、可変ノズル翼の摺動抵抗を低減して、傷や摩耗を防ぎ、傷や摩耗による作動不良や隙間の拡大による性能低下を防止することができる。
As described above, according to the present invention, each variable nozzle blade is supported at both ends by the nozzle drive shaft and the nozzle support shaft, and the gas flow is caused between the radially inner end portion of the clearance adjustment plate and the turbine housing. By the structure having the seal ring for sealing, the sliding resistance at the time of nozzle operation can be reduced by keeping the pressure on both sides of the nozzle uniform and balancing the force acting on the nozzle.
Therefore, it is possible to greatly reduce the hysteresis that occurs when the variable nozzle blade is opened to closed and when the variable nozzle blade is opened from closed to open. It is possible to prevent malfunctions due to scratches and wear and performance degradation due to expansion of gaps.
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。 In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, Of course, it can change variously in the range which does not deviate from the summary of this invention.
１ タービンハウジング、２ａ ノズル取付面、３ ノズル軸、
４ 可変ノズル翼、６ 隙間調整プレート、６ａ 中空室、６ｂ Ｌ字部、
７ａ シール、７ｂ シールリング、８ タービンインペラ、９ 隙間調整ピン、
１０ 可変容量過給機、１２ 軸受ユニット、１３ 連結軸、１４ 圧縮機、
１５ コンプレッサインペラ、１６ タービン、
１８ 可変ノズル装置、１８ａ 揺動ピン、１８ｂ 連動板、１８ｃ 連結板、
２０ スクロール室、２２ 円筒形流路、２４ リンク室、
２５ ノズル支持軸、２６ アクチュエータ、２７ 回転軸
1 turbine housing, 2a nozzle mounting surface, 3 nozzle shaft,
4 variable nozzle blades, 6 clearance adjustment plate, 6a hollow chamber, 6b L-shaped part,
7a seal, 7b seal ring, 8 turbine impeller, 9 clearance adjustment pin,
10 variable capacity turbocharger, 12 bearing unit, 13 connecting shaft, 14 compressor,
15 compressor impeller, 16 turbine,
18 variable nozzle device, 18a swing pin, 18b interlocking plate, 18c connecting plate,
20 scroll chamber, 22 cylindrical flow path, 24 link chamber,
25 Nozzle support shaft, 26 Actuator, 27 Rotating shaft
Claims (3)
タービンインペラを半径方向に間隔を隔てて囲み内部に外部から排ガスが導入されるスクロール室と、
該スクロール室からタービンインペラまで排ガスを案内する一定間隔の円筒形流路と、
該円筒形流路の一方を構成しノズルを取り付けるノズル取付面を有し、内部にノズル駆動リンクが内蔵されたリンク室と、
円筒形流路の他方を構成しノズル取付面から軸方向に一定の間隔を隔てて位置し、反流路側に中空室を構成する隙間調整プレートと、
ノズル取付面と隙間調整プレートの間に周方向に間隔を隔てて配置された複数の可変ノズル翼と、を備え、
前記各可変ノズル翼は、ノズル取付面を貫通するノズル駆動軸と隙間調整プレートを貫通するノズル支持軸とで両端支持され、
リンク室と隙間調整プレートの中空室の圧力は、ノズル駆動軸とノズル支持軸に作用するガス圧による軸力がほぼバランスするように、それぞれ調整されている、ことを特徴とする可変容量型過給機の可変ノズル装置。 A variable nozzle device of a variable capacity supercharger that rotationally drives a turbine impeller with exhaust gas,
A scroll chamber that surrounds the turbine impeller at an interval in the radial direction and into which exhaust gas is introduced from the outside;
Cylindrical channels with a constant interval for guiding exhaust gas from the scroll chamber to the turbine impeller;
A link chamber having a nozzle mounting surface for forming a nozzle and mounting one of the cylindrical flow paths; and a nozzle drive link therein;
A gap adjusting plate that constitutes the other side of the cylindrical channel and is located at a certain interval in the axial direction from the nozzle mounting surface, and that forms a hollow chamber on the opposite channel side;
A plurality of variable nozzle blades arranged at intervals in the circumferential direction between the nozzle mounting surface and the gap adjustment plate,
Each variable nozzle blade is supported at both ends by a nozzle drive shaft that penetrates the nozzle mounting surface and a nozzle support shaft that penetrates the gap adjustment plate,
The pressure in the hollow chambers of the link chamber and the gap adjusting plate is adjusted so that the axial force due to the gas pressure acting on the nozzle drive shaft and the nozzle support shaft is almost balanced, respectively. Variable nozzle device of the feeder.
前記隙間調整プレートの中空室は、外周部がスクロール室と連通する密閉室である、ことを特徴とする請求項１に記載の可変容量型過給機の可変ノズル装置。 The link chamber is a sealed chamber having a gap communicating with the scroll chamber,
The variable nozzle device for a variable capacity supercharger according to claim 1, wherein the hollow chamber of the gap adjusting plate is a sealed chamber whose outer peripheral portion communicates with the scroll chamber.
The gap adjusting plate has an L-shaped portion protruding toward the opposite flow path at the radially inner end, and seals the gas flow between the outer peripheral surface of the L-shaped portion and the turbine housing surrounding the turbine impeller. The variable nozzle device for a variable displacement supercharger according to claim 1, further comprising a seal ring that performs the operation.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005227359A JP4547718B2 (en) | 2005-08-05 | 2005-08-05 | Variable nozzle device for variable capacity turbocharger |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005227359A JP4547718B2 (en) | 2005-08-05 | 2005-08-05 | Variable nozzle device for variable capacity turbocharger |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2007040251A JP2007040251A (en) | 2007-02-15 |
| JP4547718B2 true JP4547718B2 (en) | 2010-09-22 |
Family
ID=37798463
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2005227359A Active JP4547718B2 (en) | 2005-08-05 | 2005-08-05 | Variable nozzle device for variable capacity turbocharger |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4547718B2 (en) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4946983B2 (en) * | 2008-06-23 | 2012-06-06 | 株式会社Ｉｈｉ | Turbocharger |
| JP5157769B2 (en) * | 2008-09-08 | 2013-03-06 | 株式会社Ｉｈｉ | Turbocharger |
| JP5696832B2 (en) * | 2010-11-05 | 2015-04-08 | 株式会社Ihi | Heat transfer suppressing coupling structure and turbine with variable nozzle provided with the same |
| JP5796302B2 (en) * | 2011-02-09 | 2015-10-21 | 株式会社Ihi | Variable nozzle unit and variable capacity turbocharger |
| CN103375197B (en) * | 2012-04-17 | 2016-12-07 | 博世马勒涡轮***有限两合公司 | Variable turbine/compressor geometry |
| WO2018037807A1 (en) | 2016-08-24 | 2018-03-01 | 株式会社Ihi | Variable displacement supercharger |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0335203U (en) * | 1989-08-11 | 1991-04-05 | ||
| JPH03106132U (en) * | 1990-02-19 | 1991-11-01 |
-
2005
- 2005-08-05 JP JP2005227359A patent/JP4547718B2/en active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0335203U (en) * | 1989-08-11 | 1991-04-05 | ||
| JPH03106132U (en) * | 1990-02-19 | 1991-11-01 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2007040251A (en) | 2007-02-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4547718B2 (en) | Variable nozzle device for variable capacity turbocharger | |
| US6582190B2 (en) | Variable-capacity turbine | |
| WO2015190470A1 (en) | Variable nozzle unit and variable capacity supercharger | |
| JP5966786B2 (en) | Variable capacity turbocharger | |
| JP4807271B2 (en) | Variable capacity turbocharger | |
| JP2013530337A (en) | Control shaft sealing | |
| JP6349745B2 (en) | Variable nozzle unit and variable capacity turbocharger | |
| JP2016017408A (en) | Variable nozzle unit and variable displacement turbocharger | |
| JP2010001863A (en) | Turbocharger | |
| WO2015093143A1 (en) | Variable nozzle unit and variable-capacity supercharger | |
| JP4044392B2 (en) | Variable turbocharger | |
| US11913373B2 (en) | Variable capacity turbocharger | |
| JP6959992B2 (en) | Turbine and turbocharger | |
| JP2021134671A (en) | Centrifugal rotary machine | |
| JP6146507B2 (en) | Variable nozzle unit and variable capacity turbocharger | |
| US20200232337A1 (en) | Seal structure for turbocharger | |
| WO2017168646A1 (en) | Variable geometry turbocharger | |
| WO2022269785A1 (en) | Butterfly valve | |
| JP4025172B2 (en) | Gas turbine equipment | |
| JP7302738B2 (en) | Variable displacement turbocharger | |
| JP5157769B2 (en) | Turbocharger | |
| WO2023139639A1 (en) | Variable geometry turbine and turbocharger with same | |
| WO2020049950A1 (en) | Variable capacity mechanism and variable capacity-type supercharger | |
| JP2009074501A (en) | Supercharger for internal combustion engine | |
| JP2020067074A (en) | Centrifugal compressor and seal unit |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080630 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20100608 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20100614 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20100627 |
|
| R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 4547718 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130716 Year of fee payment: 3 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |