JPH0350088B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は可変容量式のラジアルタービンに関
し、特にターボチヤージヤに於ける排気タービン
として好適な可変容量タービンに関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION <Industrial Application Field> The present invention relates to a variable displacement radial turbine, and particularly to a variable displacement turbine suitable as an exhaust turbine in a turbocharger.

＜従来の技術＞ ターボチヤージヤの排気タービンとして用いら
れるラジアルタービンに於ては、エンジンの回転
速度が低い領域に於ても過給効果を確保すること
が望まれる場合があり、そのためには、タービン
ホイールの上流側の通路を狭窄することにより、
流体の流入速度を増大させると良い。しかしなが
ら、このように通路を狭窄した場合には、タービ
ンの入口圧、即ちエンジンの排気ガスに対する背
圧が高まり、エンジンの効率を低下させる不都合
が発生する。<Prior art> In a radial turbine used as an exhaust turbine of a turbocharger, it is sometimes desired to ensure a supercharging effect even in a region where the engine rotational speed is low. By narrowing the upstream passage of
It is preferable to increase the inflow velocity of the fluid. However, when the passage is narrowed in this way, the inlet pressure of the turbine, that is, the back pressure against the exhaust gas of the engine increases, which causes a disadvantage that the efficiency of the engine is reduced.

そこで特公昭38−7653号公報に記載されている
ように、複数の可動ベーンをタービンホイール外
周部を臨むノズル部に環状に配設し、これら可動
ベーンを傾動させることにより、これらベーン間
に郭成されるノズルの開口面積を変化させるもの
とすれば、エンジンの低速減に於ても過給効果を
確保し、エンジンの中高速域にあつてはエンジン
の排気ガスに対する背圧を小さく保つことができ
る。しかしながら、上記した構成によると、これ
らベーンが、流体速度の比較的高い領域に配設さ
れることから、流体の抵抗損失が比較的大きくな
りがちであり、そのためタービンの効率が低下す
るという問題がある。また、互いに隣接する可動
ベーン間にノズルが郭成されるものであることか
ら、特にノズルの開口面積が小さい領域にあつて
は、ベーンの傾動角度の僅かな狂いによりノズル
の開口面積が大きく変化しがちであり、その制御
精度に難点がある。特に、このようなタービンを
ターボチヤージヤに於ける排気タービンとして利
用する場合には、これらのベーンが高温の排気ガ
ス流に曝露されるため、これら可動ベーンを信頼
性高く調節することが困難である。 Therefore, as described in Japanese Patent Publication No. 38-7653, a plurality of movable vanes are arranged in an annular manner in the nozzle portion facing the outer circumference of the turbine wheel, and by tilting these movable vanes, a structure is created between these vanes. If the opening area of the nozzle is changed, it is possible to ensure the supercharging effect even when the engine speed decreases, and to keep the back pressure against the engine exhaust gas small in the middle and high speed range of the engine. I can do it. However, according to the above-mentioned configuration, since these vanes are arranged in a region where the fluid velocity is relatively high, the resistance loss of the fluid tends to be relatively large, resulting in a problem that the efficiency of the turbine is reduced. be. In addition, since the nozzle is formed between adjacent movable vanes, the nozzle opening area can change significantly due to a slight deviation in the tilting angle of the vane, especially in areas where the nozzle opening area is small. There is a problem with the control accuracy. Particularly when such a turbine is utilized as an exhaust turbine in a turbocharger, it is difficult to reliably adjust these movable vanes due to their exposure to the high temperature exhaust gas stream.

特開昭53−136113号公報等に開示されているよ
うに、タービンケーシングのスクロール通路の壁
体の一部をなすフラツプを傾動し得るようにし
て、スクロール通路の断面積を可変にする構造も
公知となつている。この形式の可変ノズル構造に
よれば、構造が簡単であつて比較的抵抗損失を発
生することなく流体のタービンホイールへの流入
速度を調節することができるが、必ずしも可変領
域が十分に広いとは言えず、また、特にフラツプ
開度が大きい場合にタービンホイールに向かう流
体の流れが乱され、その流速分布が不均一とな
り、そのためにタービンの効率が低下するという
問題がある。 As disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 53-136113, there is also a structure in which a flap forming a part of the wall of the scroll passage of the turbine casing can be tilted to vary the cross-sectional area of the scroll passage. It has become publicly known. Although this type of variable nozzle structure has a simple structure and can adjust the velocity of fluid flowing into the turbine wheel with relatively little resistance loss, the variable nozzle structure does not necessarily have a sufficiently wide variable range. In addition, especially when the flap opening degree is large, the flow of fluid toward the turbine wheel is disturbed, and the flow velocity distribution becomes uneven, which causes a problem in that the efficiency of the turbine decreases.

＜発明が解決しようとする問題点＞ このような問題点を解消すべく、本発明者は、
タービンホイールの外側の或る円周上に、スクロ
ール通路内を流入路と外周路とに分割するように
してそれぞれが部分円弧状をなす固定ベーンと可
動ベーンとを環状に配設すると共に、その一端を
支点として前記円周よりも内向きに傾動し得るよ
うに可動ベーンを構成することにより、この可動
ベーンの他端側の端縁部と、これに対向する固定
ベーンの端縁部との間に、その開口面積が可変と
なるノズルを郭成するように構成された可変容量
型タービンを案出した。<Problems to be solved by the invention> In order to solve these problems, the inventors of the present invention
A fixed vane and a movable vane each having a partial arc shape are arranged in an annular manner on a certain circumference outside the turbine wheel so as to divide the inside of the scroll passage into an inflow passage and an outer peripheral passage. By configuring the movable vane so that it can tilt inward from the circumference using one end as a fulcrum, the edge of the other end of the movable vane and the edge of the fixed vane opposing it are In the meantime, we devised a variable displacement turbine configured to form a nozzle whose opening area is variable.

一方、タービンホイールを駆動するガス流を施
回流にすると共に、十分にガス流速を増大させる
べく、ガス流をタービンホイールへと導くスクロ
ール通路の断面積は下流に行くに従つて漸減する
ようにされているが、この減少率は略一定とさ
れ、比例的に減少させることが一般的である。 On the other hand, in order to make the gas flow that drives the turbine wheel a circulating flow and to sufficiently increase the gas flow velocity, the cross-sectional area of the scroll passage that guides the gas flow to the turbine wheel is made to gradually decrease as it goes downstream. However, this rate of decrease is generally constant and is generally reduced proportionally.

ところで、前記したような可動ベーンと固定ベ
ーンとの組合せによるベーンノズルをスクロール
の内部に設けた場合、外周路に於ける固定ベーン
に沿うの領域ではタービンホイールに対するガス
の流入がないことから、同部分を通過する際には
ガスの流速が増大し、可動ベーンに沿う領域に於
ては、タービンホイールに対して流入路を介して
ガスが流入するのでガスの流速が減少し、従つて
スクロール通路を周回する間にベーンの枚数に応
じて圧縮−膨脹をガス流が繰返すこととなり、エ
ネルギ損失を生ずることが考えられる。 By the way, when a vane nozzle consisting of a combination of a movable vane and a fixed vane as described above is provided inside the scroll, there is no inflow of gas to the turbine wheel in the area along the fixed vane in the outer circumferential path. In the area along the movable vanes, the gas flow rate decreases as it flows into the turbine wheel via the inlet passage, thus reducing the flow rate through the scroll passage. During the rotation, the gas flow repeats compression and expansion depending on the number of vanes, which may cause energy loss.

このような従来技術の問題点及び発明者の知見
に鑑み、本発明の主な目的は、スクロール通路内
を通過するガス流のエネルギ損失を可及的に抑制
し得る可変容量タービンを提供することにある。 In view of the problems of the prior art and the findings of the inventor, the main object of the present invention is to provide a variable capacity turbine that can suppress as much as possible the energy loss of the gas flow passing through the scroll passage. It is in.

＜問題点を解決するための手段＞ このような目的は、本発明によれば、タービン
ホイールと、該タービンホイールの外周に下流に
行くに従いその通路断面積を漸減するようにして
郭成されたスクロール通路と、前記タービンホイ
ールの外周部の外側の或る円周上に配置され、部
分円弧状の可動ベーンと共に可変ノズルを形成す
る部分円弧状の固定ベーンとを有し、前記円周に
沿つてスクロール通路内を流入路と外周路とに分
割してなる可変容量タービンであつて、前記可変
ノズルが、その一端を支点として前記円周よりも
内向きに前記可動ベーンを傾動させることによつ
て前記可動ベーンの他端側の端縁部と前記固定ベ
ーンの対向端縁部との間の開口面積を変化させる
ものであると共に、前記外周路に於ける通路断面
積の周方向変化率が、前記可動ベーンに沿う領域
に比して前記固定ベーンに沿う領域の方がより小
さくされていることを特徴とする可変容量タービ
ンを提供することにより達成される。<Means for Solving the Problems> According to the present invention, this object is achieved by providing a turbine wheel and a turbine wheel configured such that its passage cross-sectional area gradually decreases as it goes downstream toward the outer periphery of the turbine wheel. a scroll passage; a partially arcuate fixed vane that is disposed on a certain circumference outside the outer periphery of the turbine wheel and forms a variable nozzle together with a partially arcuate movable vane; In the variable capacity turbine, the inside of the scroll passage is divided into an inlet passage and an outer circumferential passage, and the variable nozzle tilts the movable vane inward from the circumference using one end of the variable nozzle as a fulcrum. The opening area between the other end edge of the movable vane and the opposing edge of the fixed vane is changed, and the rate of change in the circumferential direction of the passage cross-sectional area in the outer circumferential path is This is achieved by providing a variable capacity turbine characterized in that a region along the fixed vane is smaller than a region along the movable vane.

＜作用＞ このように、例えば固定ベーン部分のスクロー
ル通路断面積の周方向変化率を零とすれば、同領
域に於ける流速変化が零となり、流入路へガスの
流入が起こるために外周路内圧が低下傾向となる
可動ベーンに沿う領域は、外周路断面積の減少率
をより大きくする、即ち下流へ行くに従つて通路
を絞る（通路の容積を相対的に小さくする）こと
によつて圧力の急激な低下が抑えられる。その結
果、外周路に於ける可動ベーンに沿う領域と固定
ベーンに沿う領域との間の圧力変動を緩和するこ
とが可能となる。従つて、ガス流速を円滑に加速
し得ることから、タービン効率の低下を防止する
ことができる。<Function> In this way, for example, if the rate of change in the circumferential direction of the cross-sectional area of the scroll passage in the fixed vane portion is set to zero, the change in flow velocity in the same region becomes zero, and gas flows into the inlet passage, causing the outer circumferential passage to In the region along the movable vane where the internal pressure tends to decrease, the reduction rate of the outer peripheral passage cross-sectional area is increased, that is, by narrowing the passage (relatively reducing the volume of the passage) as it goes downstream. A sudden drop in pressure is suppressed. As a result, it becomes possible to alleviate pressure fluctuations between the region along the movable vane and the region along the fixed vane in the outer circumferential path. Therefore, since the gas flow rate can be smoothly accelerated, a decrease in turbine efficiency can be prevented.

＜実施例＞ 以下、本発明の好適実施例を添付の図面につい
て詳しく説明する。<Examples> Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

第１図及び第２図は本発明に基づく可変容量タ
ービンが適用されたエンジン用ターボチヤージヤ
を示している。このターボチヤージヤは、コンプ
レツサ部分のスクロールを形成するコンプレツサ
ケーシング１と、該コンプレツサケーシングの背
面を閉塞する背板２とからなるケーシングと、タ
ーボチヤージヤの主軸を軸支すると共にその軸受
を潤滑する構造を内蔵する潤滑部ケーシング３
と、タービン部分のスクロールを形成するタービ
ンケーシング４とを有している。 1 and 2 show an engine turbocharger to which a variable displacement turbine according to the present invention is applied. This turbocharger has a casing consisting of a compressor casing 1 that forms a scroll of the compressor part, a back plate 2 that closes the back side of the compressor casing, and a structure that pivotally supports the main shaft of the turbocharger and lubricates the bearing. Built-in lubrication part casing 3
and a turbine casing 4 forming a scroll of the turbine section.

コンプレツサケーシング１の内部には、スクロ
ール通路５及び軸線方向通路６が郭成されてお
り、このスクロール通路５の中心部であつてしか
も軸線方向通路６の内端側に隣接する領域にコン
プレツサホイール７が設けられている。このコン
プレツサホイール７は、潤滑部ケーシング３の中
心部に回転自在に枢支されたターボチヤージヤの
主軸８の一端部に後記する要領にて取着されてい
る。コンプレツサ側にあつては、スクロール通路
５は吸気出口通路をなし、軸線方向通路６は吸気
入口をなしている。 A scroll passage 5 and an axial passage 6 are formed inside the compressor casing 1, and a compressor is provided in the center of the scroll passage 5 and in an area adjacent to the inner end side of the axial passage 6. A wheel 7 is provided. The compressor wheel 7 is attached to one end of a main shaft 8 of a turbocharger rotatably supported in the center of the lubricating part casing 3 in a manner described later. On the compressor side, the scroll passage 5 constitutes an intake outlet passage, and the axial passage 6 constitutes an intake inlet.

コンプレツサケーシング１と背板２とは、リン
グ部材９を介してボルト１０をコンプレツサケー
シング１の外周部に螺着することにより一体化さ
れており、背板２の中央部に潤滑部ケーシング３
が接続されている。 The compressor casing 1 and the back plate 2 are integrated by screwing bolts 10 onto the outer periphery of the compressor casing 1 via a ring member 9.
is connected.

潤滑部ケーシング３の内部に形成された軸受孔
１１，１２には、ラジアル軸受メタル１３によ
り、前記したように主軸８が枢支されている。ま
た、背板２と潤滑部ケーシング３の端面との間に
は、スラスト軸受メタル１４が挾設されている
が、主軸８の段付部にカラー１５、スラスト軸受
メタル１４、ブツシング１６、コンプレツサホイ
ール７をこの順に嵌装し、主軸８のコンプレツサ
側端部に切設されたねじ部１７にナツト１８を螺
着することにより、主軸８のスラスト方向支持及
びコンプレツサホイール７の装着が行なわれる。
尚、カラー１５はスラスト軸受メタル１４の挾持
圧力を設定するためのスペーサとして機能する。 The main shaft 8 is pivotally supported in the bearing holes 11 and 12 formed inside the lubricating part casing 3 by the radial bearing metal 13 as described above. Further, a thrust bearing metal 14 is interposed between the back plate 2 and the end face of the lubricating part casing 3, and a collar 15, a thrust bearing metal 14, a bushing 16, and a compressor are attached to the stepped part of the main shaft 8. By fitting the wheels 7 in this order and screwing the nut 18 onto the threaded portion 17 cut into the compressor side end of the main shaft 8, the main shaft 8 is supported in the thrust direction and the compressor wheel 7 is mounted. .
Note that the collar 15 functions as a spacer for setting the clamping pressure of the thrust bearing metal 14.

ナツト１８を締結する際に、ねじ部１７の遊端
部に設けられた六角断面部１９を別の工具により
把持することにより、主軸８の共回りを防止し得
ると共に、主軸８の中間部に過大な捩り力を加え
る不都合が回避される。 When tightening the nut 18, by grasping the hexagonal section 19 provided at the free end of the threaded portion 17 with another tool, it is possible to prevent the main shaft 8 from rotating together, and also to prevent the main shaft 8 from rotating at the same time. The inconvenience of applying excessive torsional force is avoided.

タービンケーシング４は、その内部に、スクロ
ール通路２１と、接線方向に向けて開口するその
入口開口２１ａと、軸線方向に延在する出口通路
２２と、その開口２２ａとを郭成している。 The turbine casing 4 defines therein a scroll passage 21, an inlet opening 21a thereof opening in the tangential direction, an outlet passage 22 extending in the axial direction, and an opening 22a thereof.

タービンケーシング４と潤滑部ケーシング３と
の間には、その外周部に外向突設されたフランジ
２３ａをもつて背板２３が挾設されている。ター
ビンケーシング４と潤滑部ケーシング３との間の
結合は、タービンケーシング４の側に螺合された
スタツドボルト２４に、リング部材２５を介して
ナツト２６を締結することにより、タービンケー
シング４の外周部とリング部材２５との間に、潤
滑部ケーシング３の外周部と背板２３の外向フラ
ンジ２３ａとを挾持することにより行なわれる。 A back plate 23 is interposed between the turbine casing 4 and the lubricating part casing 3, and has a flange 23a projecting outward from its outer periphery. The connection between the turbine casing 4 and the lubricating part casing 3 is achieved by tightening a nut 26 through a ring member 25 to a stud bolt 24 screwed onto the side of the turbine casing 4. This is done by sandwiching the outer peripheral part of the lubricating part casing 3 and the outward flange 23a of the back plate 23 between the ring member 25 and the ring member 25.

スクロール通路２１の中心部には、スクロール
通路内を外周路２１ｂと流入路２１ｃとに区画す
る固定ベーン部材２７が配設されている。この固
定ベーン部材２７は、中心部に形成された円筒部
２８ａと、該円筒部２８ａの軸線方向中間部から
半径方向外向に形成された円板部２８ｂと、該円
板部の外周部から潤滑部ケーシング３に向けて軸
線方向に沿つて突設された固定ベーン２９とから
なつており、円筒部２８ａの内側に主軸８の他端
側に形成されたタービンホイール３０を受容して
いる。そして円筒部２８ａが、金属製のシールリ
ング３１を介して出口通路２２の内端部に嵌入し
ており、更に固定ベーン２９の軸線方向端部が、
ボルト３２により背板２３に結合されている。 A fixed vane member 27 is disposed at the center of the scroll passage 21 to partition the inside of the scroll passage into an outer circumferential passage 21b and an inflow passage 21c. This fixed vane member 27 includes a cylindrical portion 28a formed in the center, a disk portion 28b formed radially outward from an axially intermediate portion of the cylindrical portion 28a, and a lubricating member from the outer peripheral portion of the disk portion. A fixed vane 29 is provided to protrude along the axial direction toward the casing 3, and a turbine wheel 30 formed on the other end side of the main shaft 8 is received inside the cylindrical portion 28a. The cylindrical portion 28a is fitted into the inner end of the outlet passage 22 via a metal seal ring 31, and the axial end of the fixed vane 29 is
It is coupled to the back plate 23 by bolts 32.

第２図に併せて示されるように、固定ベーン部
材２７の外周部には、タービンホイール３０を同
心的に外囲するように、４つの固定ベーン２９が
形成されている。これらの固定ベーン２９は、そ
れぞれが部分弧状をなすと共に、円周方向に沿つ
て等幅かつ等間隔に設けられている。これら固定
ベーン２９同士間の空隙は、背板２３に回動自在
に枢着されたピン３３の遊端に固着された可動ベ
ーン３４により開閉される。これら可動ベーン３
４は、固定ベーン２９と同等の曲率の弧状をな
し、かつ概ね同一の円周上に位置している。ま
た、これら可動ベーン３４は、対応する固定ベー
ン２９の円周方向端縁部に近接する位置にて枢支
されると共に、前記円周の内側に向けてのみ傾動
し得るようにされており、全閉状態にあつては、
両ベーン２９，３４が連続した翼形をなすように
形成されている。従つて、これら固定ベーン２９
及び、対応する可動ベーン３４は、スクロール通
路２１の外周路２１ｂを流れる流体に対する４つ
のベーンの前縁部分及び後縁部分をそれぞれ形成
している。尚、これら可動ベーン３４を支持する
ピン３３は、それぞれ適度なリンク機構３５を介
して、図示されない適宜な構造を有するアクチユ
エータに連結されており、別途制御信号により、
これら可動ベーン３４の傾斜角度が調節される。 As shown in FIG. 2, four fixed vanes 29 are formed on the outer periphery of the fixed vane member 27 so as to concentrically surround the turbine wheel 30. These fixed vanes 29 each have a partial arc shape, and are provided at equal widths and equal intervals along the circumferential direction. The gap between these fixed vanes 29 is opened and closed by a movable vane 34 fixed to the free end of a pin 33 rotatably attached to the back plate 23. These movable vanes 3
4 has an arc shape with the same curvature as the fixed vane 29, and is located on approximately the same circumference. Further, these movable vanes 34 are pivoted at positions close to the circumferential end edges of the corresponding fixed vanes 29, and are configured to be able to tilt only toward the inside of the circumference. In the fully closed state,
Both vanes 29 and 34 are formed in a continuous airfoil shape. Therefore, these fixed vanes 29
The corresponding movable vanes 34 form a leading edge portion and a trailing edge portion of the four vanes, respectively, for the fluid flowing in the outer peripheral path 21b of the scroll passage 21. The pins 33 that support these movable vanes 34 are each connected to an actuator (not shown) having an appropriate structure via an appropriate link mechanism 35, and are controlled by a separate control signal.
The inclination angles of these movable vanes 34 are adjusted.

また、タービン側の背板２３と潤滑部ケーシン
グ３との間には、タービンホイール３０の背部に
延在するシールド板３６が挾設されており、排気
タービン部を流れる排気ガスの熱が、潤滑部ケー
シング３の内部に伝達されることを防止してい
る。また、タービン側の排気ガスが潤滑部ケーシ
ング３の内部に向けて漏洩することを回避するた
めに、主軸８の潤滑部ケーシング３の中心孔３７
を貫通する部分に、ラビリンス溝として機能する
環状溝３８が凹設されている。 Further, a shield plate 36 extending to the back of the turbine wheel 30 is interposed between the back plate 23 on the turbine side and the lubricating part casing 3, and the heat of the exhaust gas flowing through the exhaust turbine part is transferred to the lubricating part casing 3. This prevents the air from being transmitted to the inside of the casing 3. In addition, in order to prevent the exhaust gas from the turbine side from leaking toward the inside of the lubricating part casing 3, the center hole 37 of the lubricating part casing 3 of the main shaft 8 is provided.
An annular groove 38 functioning as a labyrinth groove is recessed in a portion penetrating the groove.

次に、このターボチヤージヤの潤滑系統につい
て説明する。 Next, the lubrication system for this turbocharger will be explained.

潤滑部ケーシング３の第１図に於ける上端部に
は、潤滑油導入孔４０が穿設されており、図示さ
れていない潤滑油ポンプから供給された潤滑油
を、潤滑部ケーシング３の内部に穿設された潤滑
油通路４１を経てラジアル軸受メタル１３、及び
スラスト軸受メタル１４に供給している。各潤滑
部から排出された潤括油は、潤滑部ケーシング３
内に郭定された潤滑油排出口４２から排出され、
図示されていないオイルサンプに回収される。 A lubricating oil introduction hole 40 is bored in the upper end of the lubricating part casing 3 in FIG. The lubricating oil is supplied to the radial bearing metal 13 and the thrust bearing metal 14 through a drilled lubricating oil passage 41. The lubricating oil discharged from each lubricating part is transferred to the lubricating part casing 3.
The lubricating oil is discharged from the lubricating oil outlet 42 defined within the
The oil is collected in an oil sump (not shown).

特にスラスト軸受メタル１４に供給された潤滑
油が、ブツシング１６の外周面に付着してコンプ
レツサ側に流れ込むことを回避するために、ブツ
シング１６の外周面がシールリング４３を介して
背板２の中心孔４４を貫通しており、また、背板
２とスラスト軸受メタル１４との間には、その中
心部に設けられた孔にブツシング１６を挿通した
上でガイド板４５が挾設されている。また、この
ガイド板４５の下端部は、湾曲した形状に形成さ
れている。 In particular, in order to prevent the lubricating oil supplied to the thrust bearing metal 14 from adhering to the outer circumferential surface of the bushing 16 and flowing into the compressor side, the outer circumferential surface of the bushing 16 is inserted into the center of the back plate 2 through the seal ring 43. It passes through the hole 44, and a guide plate 45 is interposed between the back plate 2 and the thrust bearing metal 14, with a bushing 16 inserted through the hole provided at the center thereof. Further, the lower end portion of this guide plate 45 is formed into a curved shape.

従つて、スラスト軸受メタル１４から流れ出し
た潤滑油は、ブツシング１６の外周面から遠心力
により投げ飛ばされ、ガイド板４５により受止め
られ、オイルサンプに戻されることとなる。 Therefore, the lubricating oil flowing out from the thrust bearing metal 14 is thrown away from the outer peripheral surface of the bushing 16 by centrifugal force, is caught by the guide plate 45, and is returned to the oil sump.

次に本実施例の作動の要領について説明する。 Next, the operation of this embodiment will be explained.

エンジンの回転速度が低く比較的排気ガスの流
量か小さい場合には、第２図に於て実線により示
されているように、可動ベーン３４を閉じること
により、固定ベーン２９の前縁部と、可動ベーン
３４の後縁部とのラツプ部分に郭成されるノズル
の間隙を最も小さいgminとなるようにする。そ
のため排気ガスは、このノズルにより最大限に絞
られ加速され、固定ベーン部材２７とタービンホ
イール３１との間の流入路２１ｃ内にて施回流と
なつた後にタービンホイール３０に至るため、排
気流が加速されてタービンホイール３１を駆動す
ることとなり、エンジンの低速域に於ても過給効
果を確保することができる。 When the rotation speed of the engine is low and the flow rate of exhaust gas is relatively small, as shown by the solid line in FIG. 2, by closing the movable vane 34, the front edge of the fixed vane 29 The gap between the nozzle formed at the lap portion with the rear edge of the movable vane 34 is set to the minimum gmin. Therefore, the exhaust gas is throttled and accelerated to the maximum extent by this nozzle, becomes a circulating flow in the inflow path 21c between the fixed vane member 27 and the turbine wheel 31, and then reaches the turbine wheel 30, so that the exhaust gas is The engine is accelerated to drive the turbine wheel 31, and the supercharging effect can be ensured even in the low speed range of the engine.

エンジンの回転速度が増大し、過給効果が十分
となつた場合には、想像線により示されるように
可動ベーン３４を内向きに傾動させ、固定ベーン
２９と可動ベーン３４との間に郭定されるノズル
の大きさを増大させる。その結果、排気流が増速
されることなく、また比較的流路抵抗無くタービ
ンホイール３０に至り、エンジンに対する排気背
圧を小さくすることができる。 When the rotational speed of the engine increases and the supercharging effect becomes sufficient, the movable vane 34 is tilted inward as shown by the imaginary line, and a space is formed between the fixed vane 29 and the movable vane 34. Increase the size of the nozzle. As a result, the exhaust flow is not accelerated and reaches the turbine wheel 30 with relatively little resistance in the flow path, making it possible to reduce the exhaust back pressure to the engine.

上記実施例に示したような固定ベーン２９と可
動ベーン３４とからなる可変ノズルをスクロール
通路２１内に設けたタービンの場合、第４図に示
す固定ベーン２９に沿う領域A1〜A4に於ては、
ガスがタービンホイール３０に向けて流入せず、
可動ベーン３４に沿う領域B1〜B4に於ては、ガ
スが流入路２１ｃを経てタービンホイール３０に
向けて流入することから外周路２１ｂ内に於て流
速が断続的に変動することが考えられる。そこで
本発明に於ては、第４図に実線で示すように、特
に外周路２１ｂの断面積の変化率を変えることに
より、固定ベーン２９に沿う領域A1〜A4と可動
ベーン３４に沿う領域B1〜B4とでスクロール通
路断面積が互いに異なる変化率をもつて減少する
ようにされている。 In the case of a turbine in which a variable nozzle consisting of a fixed vane 29 and a movable vane 34 is provided in the scroll passage 21 as shown in the above embodiment, in areas A1 to A4 along the fixed vane 29 shown in FIG. ,
Gas does not flow toward the turbine wheel 30;
In regions B1 to B4 along the movable vane 34, the gas flows in toward the turbine wheel 30 via the inflow path 21c, so it is conceivable that the flow velocity in the outer circumferential path 21b fluctuates intermittently. Therefore, in the present invention, as shown by the solid line in FIG. 4, by particularly changing the rate of change of the cross-sectional area of the outer circumferential path 21b, the areas A1 to A4 along the fixed vanes 29 and the area B1 along the movable vanes 34 are changed. -B4, the scroll passage cross-sectional area is reduced at different rates of change.

一般タービンのスクロール通路断面積は第４図
に破線で示すように、本実施例のスクロール通路
の角度領域に対応させた場合、略一定の減少率を
もつて直線的に減少させれば良い。本実施例に於
ては、固定ベーンの領域A1〜A4の断面積の周方
向変化率を略零か、或いは極めて小さな値に定
め、可動ベーンの領域B1〜B4に於ては、適切な
目標値へ向けて直線的に減少させるようにしてい
る。この通路断面積が変化する様子は、第１図に
破線並びに２点鎖線にて概念的に示されている。
このようにすることにより、タービンホイール３
０へのガス流入が起こらない固定ベーン２９に沿
う領域A1〜A4については、外周路２１ｂの断面
積を一定とすることにより、同領域におけるガス
の流速変化が小さく抑えられ、流入路２１ｃへの
流入開口が実質的な通路断面積として加算される
ために外周路２１ｂ内圧が低下傾向となる可動ベ
ーン３４に沿う領域B1〜B4については、外周路
２１ｂが徐々に絞られているので同領域に於ける
圧力の急激な低下が抑えられる。その結果、外周
路２１ｂに於ける固定ベーン２９に沿う領域と可
動ベーン３４に沿う領域との間に急激なステツプ
的圧力変動が生ずることを緩和することができ
る。従つて、外周路２１ｂ部分を流れるガス流の
加速が極めて円滑に行なわれる。 As shown by the broken line in FIG. 4, the cross-sectional area of the scroll passage in a general turbine can be reduced linearly at a substantially constant rate of decrease when made to correspond to the angular range of the scroll passage of this embodiment. In this example, the rate of change in the circumferential direction of the cross-sectional area of regions A1 to A4 of the fixed vane is set to approximately zero or an extremely small value, and the rate of change in the circumferential direction of the cross-sectional area of regions A1 to A4 of the movable vane is set to an appropriate target value. It is made to decrease linearly towards the value. The manner in which the passage cross-sectional area changes is conceptually shown in FIG. 1 by broken lines and two-dot chain lines.
By doing this, the turbine wheel 3
Regarding the regions A1 to A4 along the fixed vane 29 where gas does not flow into the flow path 29, by keeping the cross-sectional area of the outer circumferential path 21b constant, changes in the gas flow velocity in the same region can be suppressed to a small value, and the gas flow into the inflow path 21c can be suppressed. Regarding the regions B1 to B4 along the movable vane 34 where the internal pressure of the outer circumferential passage 21b tends to decrease because the inflow opening is added as a substantial passage cross-sectional area, the outer circumferential passage 21b is gradually narrowed, so that This prevents a sudden drop in pressure. As a result, it is possible to alleviate the occurrence of sudden step-like pressure fluctuations between the region along the fixed vane 29 and the region along the movable vane 34 in the outer circumferential path 21b. Therefore, the gas flow flowing through the outer circumferential path 21b is accelerated extremely smoothly.

＜発明の効果＞ このように本発明によれば、可変タービンノズ
ルを固定ベーンと可動ベーンとにより構成したに
も拘らず、スクロール通路内のガス流に有害な断
続的変化が生じることを抑制し得ることから、タ
ービン効率の改善、特にターボチヤージヤへの応
用に於て、エンジンの性能向上に多大の効果を奏
することができる。<Effects of the Invention> As described above, according to the present invention, even though the variable turbine nozzle is configured with a fixed vane and a movable vane, harmful intermittent changes in the gas flow in the scroll passage can be suppressed. As a result, it can have a great effect on improving turbine efficiency, especially when applied to turbochargers, and improving engine performance.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第１図は本発明に基づく可変容量タービンが適
用されたターボチヤージヤの縦断面図である。第
２図は第１図の−線からタービンケーシング
側を見た矢視図である。第３図はスクロール通路
内の領域区分を示す説明図である。第４図はスク
ロール通路の断面積変化を示すグラフである。 １…コンプレツサケーシング、２…背板、３…
潤滑部ケーシング、４…タービンケーシング、５
…スクロール通路、６…軸線方向通路、７…コン
プレツサホイール、８…主軸、９…リング部材、
１０…ボルト、１１，１２…軸受孔、１３…ラジ
アル軸受メタル、１４…スラスト軸受メタル、１
５…カラー、１６…ブツシング、１７…ねじ部、
１８…ナツト、１９…六角断面部、２１…スクロ
ール通路、２１ａ…入口開口、２１ｂ…外周路、
２１ｃ…流入路、２２…出口通路、２２ａ…出口
開口、２３…背板、２３ａ…フランジ、２４…ス
タツドボルト、２５…リング部材、２６…ナツ
ト、２７…固定ベーン部材、２８ａ…円筒部、２
８ｂ…円板部、２９…固定ベーン、３０…タービ
ンホイール、３１…シールリング、３２…ボル
ト、３３…ピン、３４…可動ベーン、３５…リン
ク機構、３６…シールド板、３７…中心孔、３８
…環状溝、４０…潤滑油導入孔、４１…潤滑油通
路、４２…潤滑油排出孔、４３…シールリング、
４４…中心孔、４５…ガイド板。 FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a turbocharger to which a variable displacement turbine according to the present invention is applied. FIG. 2 is a view taken from the - line in FIG. 1 when looking at the turbine casing side. FIG. 3 is an explanatory diagram showing area divisions within the scroll passage. FIG. 4 is a graph showing changes in the cross-sectional area of the scroll passage. 1... Compresssa casing, 2... Back plate, 3...
Lubrication part casing, 4...Turbine casing, 5
...Scroll passage, 6...Axial direction passage, 7...Compressor wheel, 8...Main shaft, 9...Ring member,
10... Bolt, 11, 12... Bearing hole, 13... Radial bearing metal, 14... Thrust bearing metal, 1
5...Collar, 16...Butching, 17...Threaded part,
18... Nut, 19... Hexagonal cross section, 21... Scroll passage, 21a... Inlet opening, 21b... Outer circumference path,
21c... Inflow path, 22... Outlet passage, 22a... Outlet opening, 23... Back plate, 23a... Flange, 24... Stud bolt, 25... Ring member, 26... Nut, 27... Fixed vane member, 28a... Cylindrical portion, 2
8b... Disk portion, 29... Fixed vane, 30... Turbine wheel, 31... Seal ring, 32... Bolt, 33... Pin, 34... Movable vane, 35... Link mechanism, 36... Shield plate, 37... Center hole, 38
...Annular groove, 40...Lubricating oil introduction hole, 41...Lubricating oil passage, 42...Lubricating oil discharge hole, 43...Seal ring,
44...Center hole, 45...Guide plate.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 １ タービンホイールと、該タービンホイールの
外周に下流に行くに従いその通路断面積を漸減す
るようにして郭成されたスクロール通路と、前記
タービンホイールの外周部の外側の或る円周上に
配置され、部分円弧状の可動ベーンと共に可変ノ
ズルを形成する部分円弧状の固定ベーンとを有
し、前記円周に沿つてスクロール通路内を流入路
と外周路とに分割してなる可変容量タービンであ
つて、 前記可変ノズルが、その一端を支点として前記
円周よりも内向きに前記可動ベーンを傾動させる
ことによつて前記可動ベーンの他端側の端縁部と
前記固定ベーンの対向端縁部との間の開口面積を
変化させるものであると共に、 前記外周路に於ける通路断面積の周方向変化率
が、前記可動ベーンに沿う領域に比して前記固定
ベーンに沿う領域の方がより小さくされているこ
とを特徴とする可変容量タービン。 ２ 前記固定ベーンに沿う領域の前記外周路断面
積の周方向変化率が略零であることを特徴とする
特許請求の範囲第１項に記載の可変容量タービ
ン。[Scope of Claims] 1. A turbine wheel, a scroll passage formed on the outer periphery of the turbine wheel so that its passage cross-sectional area gradually decreases as it goes downstream, and a scroll passage outside the outer periphery of the turbine wheel. The scroll passageway is arranged on a circumference and has a partially arcuate movable vane and a partially arcuate fixed vane forming a variable nozzle, and the inside of the scroll passage is divided into an inflow path and an outer peripheral path along the circumference. In the variable capacity turbine, the variable nozzle tilts the movable vane inwardly from the circumference using one end thereof as a fulcrum, thereby connecting the movable vane with the other end edge of the movable vane. It changes the opening area between the opposing end edge of the vane, and the rate of change in the circumferential direction of the passage cross-sectional area in the outer circumferential path is smaller in the area along the movable vane than in the area along the movable vane. A variable capacity turbine characterized in that the area along which it runs is smaller. 2. The variable capacity turbine according to claim 1, wherein a rate of change in the circumferential direction of the outer circumferential path cross-sectional area in a region along the fixed vane is approximately zero.