JPH11190219A - Variable displacement turbine for turbo charger - Google Patents
Variable displacement turbine for turbo chargerInfo
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- JPH11190219A JPH11190219A JP9356906A JP35690697A JPH11190219A JP H11190219 A JPH11190219 A JP H11190219A JP 9356906 A JP9356906 A JP 9356906A JP 35690697 A JP35690697 A JP 35690697A JP H11190219 A JPH11190219 A JP H11190219A
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- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
- Supercharger (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ターボチャージャ
の可変容量タービンに関し、ラジアル型のガスタービン
にも利用可能である。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a variable capacity turbine for a turbocharger, and is applicable to a radial gas turbine.
【０００２】[0002]
【従来の技術】内燃機関は過給により、シリンダ容積や
機関回転数を増すことなく出力を増大させることが可能
であり、内燃機関の排気ガスのエネルギにより、コンプ
レッサを駆動するターボチャージャが用いられる。内燃
機関の運転条件の変化に対応して、排気ガスのエネルギ
の有効利用を図るためコンプレッサのディフューザ、タ
ービンのノズルの両者またはいずれか一方を可動にした
可変容量のターボチャージャが使用される。2. Description of the Related Art The output of an internal combustion engine can be increased by supercharging without increasing the cylinder volume and engine speed, and a turbocharger that drives a compressor by the energy of exhaust gas from the internal combustion engine is used. . In order to effectively use the energy of the exhaust gas in response to changes in the operating conditions of the internal combustion engine, a variable-capacity turbocharger in which both or one of a diffuser of a compressor and a nozzle of a turbine are movable is used.
【０００３】図３および図４は、かかる可変容量タービ
ンの部分断面図およびノズルとタービン翼車の斜視図を
示している。これらの図において、ａはスクロール、ｂ
はノズル支持体、ｄはノズル、ｅはタービンケーシン
グ、ｆはタービン翼車、ｇはリンク、ｈはノズル形成
壁、ｉはノズル付根円板である。可変容量タービンに
は、タービン翼車ｆの外側の排気ガス入口部に複数枚の
回動可能なノズルｄが配置されている、リンクｇにより
ノズルｄをその軸線を中心に回動させ、その角度を制御
することにより、タービン容量を変化させることができ
る。FIGS. 3 and 4 show a partial sectional view of such a variable capacity turbine and a perspective view of a nozzle and a turbine wheel. In these figures, a is a scroll, b
Is a nozzle support, d is a nozzle, e is a turbine casing, f is a turbine wheel, g is a link, h is a nozzle forming wall, and i is a root disk with a nozzle. In the variable capacity turbine, a plurality of rotatable nozzles d are arranged at an exhaust gas inlet outside the turbine impeller f. The nozzle g is rotated about its axis by a link g, and its angle is adjusted. , The turbine capacity can be changed.
【０００４】スクロールａに導入された排気ガスは、ノ
ズルｄにより加速されてタービン翼車ｆを駆動する。ノ
ズルｄの端面とノズル形成壁ｈとの間には、両者の熱膨
張の差やケーシングの熱による変形があってもノズルｄ
とノズル形成壁ｈとが接触してノズルｄのスティックが
起こらないようにノズル隙間ｃを設けている。The exhaust gas introduced into the scroll a is accelerated by the nozzle d to drive the turbine wheel f. Even if there is a difference in thermal expansion between the end face of the nozzle d and the nozzle forming wall h or deformation due to heat of the casing, the nozzle d
The nozzle gap c is provided so that the stick of the nozzle d does not occur due to contact between the nozzle d and the nozzle forming wall h.
【０００５】ノズルｄの内側（タービン翼車ｆ側）の面
と外側（スクロールａ側）の面の間には翼の揚力効果に
より差圧があるので、上記ノズル隙間ｃが大きいと漏れ
流れが生じ、この漏れ流れは下流側で渦を発生させ、エ
ネルギの損失が生じる。タービンの効率向上のために
は、このノズル隙間をできるだけ小さくすることが望ま
れており、それを解決するため、例えば特開平８−１７
７５０９号公報には、ノズルｄ（ガイドベーン）の自由
端側端面との間に微小な隙間を形成して、ノズル形成壁
ｈ（タービンケーシング）に設けられた嵌設穴に暖く嵌
め込まれたプレートと、ノズルａ上流の排気ガス通路に
配設され、ノズル支持体ｂと上記プレートとを連結する
プレート支持ボルトを有する可変容量タービンが開示さ
れている。さらに、特開昭６２−１３９９３１号公報に
もノズル支持体ｂと、ノズル支持体ｂと対峙するノズル
形成壁ｈとの間にスペーサを設ける技術が開示されてい
る。Since there is a pressure difference between the inner surface of the nozzle d (the turbine wheel f side) and the outer surface (the side of the scroll a) due to the lift effect of the blade, if the nozzle gap c is large, the leakage flow will occur. This leakage flow creates vortices downstream, resulting in energy loss. In order to improve the efficiency of the turbine, it is desired to make the nozzle gap as small as possible.
No. 7509 discloses that a small gap is formed between the nozzle d (guide vane) and the free end side end face, and the nozzle d (guide vane) is warmly fitted into a fitting hole provided in the nozzle forming wall h (turbine casing). A variable displacement turbine having a plate and a plate supporting bolt disposed in an exhaust gas passage upstream of the nozzle a and connecting the nozzle support b to the plate is disclosed. Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-139931 discloses a technique of providing a spacer between a nozzle support b and a nozzle forming wall h facing the nozzle support b.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】以上述べた技術によ
り、ノズル隙間を小さくすることができるが、一方では
ノズル上流側に設けた上記プレート支持ボルトやスペー
サは、その部分で流れの乱れや剥離を生じさせ、新たな
エネルギ損失を発生させている。According to the above-described technique, the nozzle gap can be reduced. On the other hand, the plate supporting bolts and spacers provided on the upstream side of the nozzle can prevent turbulence and peeling of the flow at that portion. To generate new energy losses.
【０００７】一方、図４に示す直線型ノズルでは、ノズ
ル付根円板ｉを有していて、その周囲との隙間で流れの
乱れを生じており、また、ノズルｄへの流入角と、ノズ
ルのメタル角（ノズル中心線とタービンの半径方向との
なす角度）の差が大きい領域ではインシデンス損失が大
きく、広い流量範囲に対応できないという問題がある。
インシデンス損失を小さくし、ノズル付根円板ｉを無く
すため、ノズル入口側の頭部を丸く大きくし、ノズル翼
部の肉厚を大きくした鈍頭厚肉のノズルが開発されてい
る。On the other hand, the straight type nozzle shown in FIG. 4 has a root disk i with a nozzle, and the flow is disturbed in a gap between the nozzle and the surrounding disk. In the region where the metal angle (the angle between the nozzle center line and the radial direction of the turbine) is large, there is a problem that the incident loss is large and it is impossible to cope with a wide flow rate range.
In order to reduce the incident loss and eliminate the root disk i with the nozzle, a blunt thick-walled nozzle has been developed in which the head on the nozzle inlet side is rounded and enlarged, and the thickness of the nozzle blade is increased.
【０００８】本発明は、従来技術のかかる問題点に鑑み
案出されたもので、ノズル形成壁間の距離を規制するピ
ンを流れの邪魔にならない位置に設けることにより、ノ
ズル隙間を小さく維持しつつピンによるエネルギ損失を
無くすことにより、広い流量範囲にわたって高いタービ
ン効率を維持することができるターボチャージャの可変
容量タービンを提供することを目的とする。The present invention has been devised in view of the above-mentioned problems of the prior art, and a pin for regulating the distance between nozzle forming walls is provided at a position which does not obstruct the flow, thereby keeping the nozzle gap small. An object of the present invention is to provide a variable capacity turbine of a turbocharger capable of maintaining high turbine efficiency over a wide flow rate range by eliminating energy loss due to pins.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のターボチャージャの可変容量タービンは、
タービン翼車への排気ガス入口部に配置され、支持軸を
中心に回動が可能である鈍頭厚肉のノズルと、前記支持
軸および、ノズル翼部の内部に穿設された中空部を貫通
して設けられ、前記入口部を形成するノズル形成壁間の
距離を規制することにより、ノズルとノズル形成壁間の
隙間を制限するノズル隙間制限ピンとを有してなるもの
である。In order to achieve the above object, a variable displacement turbine of a turbocharger according to the present invention is provided.
A blunt thick-walled nozzle that is arranged at an exhaust gas inlet to a turbine wheel and is rotatable about a support shaft, the support shaft, and a hollow portion formed inside the nozzle blade portion. A nozzle gap limiting pin is provided to penetrate and restricts a gap between the nozzle and the nozzle forming wall by regulating a distance between the nozzle forming walls forming the entrance portion.
【００１０】次に本発明の作用を説明する。鈍頭厚肉の
ノズルを採用しているので、支持軸を太くすることがで
き、支持軸およびノズル翼部の内部に中空部を穿設する
ことができるとともに、ノズル付根円板を無くすことが
できる。該中空部を貫通して、ノズル隙間制限ピンを設
けているので、ピンにより流れが乱されることがない。
したがって、広い流量範囲にわたって高いタービン効率
を維持することができる。Next, the operation of the present invention will be described. The use of a blunt thick-walled nozzle allows the support shaft to be made thicker, allows a hollow portion to be bored inside the support shaft and the nozzle wing, and eliminates the root disk with nozzle. it can. Since the nozzle gap limiting pin is provided through the hollow portion, the flow is not disturbed by the pin.
Therefore, high turbine efficiency can be maintained over a wide flow rate range.
【００１１】[0011]
【発明の実施の形態】以下本発明の１実施形態につい
て、図面を参照しつつ説明する。図１は本発明のターボ
チャージャの可変容量タービンの部分断面図であり、図
２（Ａ）は従来の直線型ノズル、図２（Ｂ）は本発明の
鈍頭厚肉ノズルの斜視図である。図において、１はター
ビン翼車、２はタービン翼車１への排気ガス入口部、３
はスクロールである。４は排気ガス入口部２に配置され
たノズルである。ノズル４のノズル翼４ｂは、図２
（Ｂ）に示すように鈍頭肉厚で一方の端面に支持軸４ａ
を有している。図のようにノズル翼４ｂは入口側の頭部
が丸く大きく、全体的に肉厚になっている。ノズル４は
支持軸４ａを中心に回動が可能になっている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a partial sectional view of a variable displacement turbine of a turbocharger according to the present invention. FIG. 2 (A) is a perspective view of a conventional straight nozzle, and FIG. 2 (B) is a perspective view of a blunt thick nozzle of the present invention. . In the figure, 1 is a turbine wheel, 2 is an exhaust gas inlet to the turbine wheel 1, 3
Is a scroll. Reference numeral 4 denotes a nozzle arranged at the exhaust gas inlet 2. The nozzle blade 4b of the nozzle 4 is shown in FIG.
(B) As shown in FIG.
have. As shown in the figure, the nozzle blade 4b has a round head and a large head on the inlet side, and is entirely thick. The nozzle 4 is rotatable about a support shaft 4a.
【００１２】ノズル４は、支持軸４ａおよびノズル翼部
４ｂを貫通する中空部４ｃを有している。５はノズル形
成壁で、５ａおよび５ｂの１対からなり、排気ガス入口
部２を区画形成している。６はノズル支持体であり、タ
ービンの軸心１２を中心とする円の円周方向に並んで設
けられた複数のノズル４を支持している。７は支持軸４
ａの他端に固着されたアームで、アーム７の先端には溝
７ａが設けられている。８はノズル駆動リングで、ター
ビンの軸心１２を中心に図示しない駆動装置により回動
する。ノズル駆動リング８には複数のピン９が設けられ
ており、ピン９はアーム７の溝７ａ内に挿入されてい
る。したがって、ノズル駆動リング８を回動させると、
アーム７を介してノズル４が支持軸４ａを中心に回動す
る。１０はノズル隙間制限ピンで、両端は段付になって
おり、かつ、ネジ部１０ａ、１０ｂを有している。ピン
１０の一端は、ノズル形成壁５ｂに固着されており、他
端は、ノズル支持体６に固着されたブラケット１１に固
着されている。ピン１０は段付になっているので、ノズ
ル形成壁５ｂとブラケット１１との距離はタービンケー
シングの変形に抵抗して一定に保たれ、したがって、ノ
ズル形成壁５ａとノズル形成壁５ｂの距離は一定に保た
れる。このことにより、ノズル翼４ｂの両端面とノズル
形成壁５ａ、５ｂとの隙間が制限されるので、タービン
ケーシングの変形を考慮してノズル隙間ｃを大きくして
おく必要がなくなる。The nozzle 4 has a hollow part 4c penetrating the support shaft 4a and the nozzle blade part 4b. Reference numeral 5 denotes a nozzle forming wall, which comprises a pair of 5a and 5b, and defines the exhaust gas inlet portion 2. Reference numeral 6 denotes a nozzle support, which supports a plurality of nozzles 4 provided side by side in the circumferential direction of a circle centered on the axis 12 of the turbine. 7 is a support shaft 4
The arm 7 is fixed to the other end of the arm 7a, and a groove 7a is provided at the tip of the arm 7. Reference numeral 8 denotes a nozzle drive ring which is rotated around a shaft 12 of the turbine by a drive unit (not shown). The nozzle drive ring 8 is provided with a plurality of pins 9, and the pins 9 are inserted into the grooves 7 a of the arm 7. Therefore, when the nozzle drive ring 8 is rotated,
The nozzle 4 rotates around the support shaft 4a via the arm 7. Reference numeral 10 denotes a nozzle gap limiting pin, both ends of which are stepped and have screw portions 10a and 10b. One end of the pin 10 is fixed to the nozzle forming wall 5 b, and the other end is fixed to a bracket 11 fixed to the nozzle support 6. Since the pin 10 is stepped, the distance between the nozzle forming wall 5b and the bracket 11 is kept constant against the deformation of the turbine casing, so that the distance between the nozzle forming wall 5a and the nozzle forming wall 5b is constant. Is kept. As a result, the gap between both end faces of the nozzle blade 4b and the nozzle forming walls 5a, 5b is limited, so that it is not necessary to increase the nozzle gap c in consideration of the deformation of the turbine casing.
【００１３】次に本実施形態の作用を説明する。ノズル
形成壁５ａ、５ｂ間を、ノズル４内部を貫通するノズル
隙間制限ピン１０により、固定するようにしたので、ノ
ズル隙間制限ピン１０が排気ガス入口２内に露出してお
らず、ピン１０による流れの乱れや剥離を生じることが
なく、エネルギ損失がない。また、ノズル４は鈍頭厚肉
なので、タービンの広い作動範囲にわたって、図２
（Ａ）に示す従来の直線型ノズルに比べてインシデンス
損失が小さい。なお、図２（Ａ）において、２０は直線
型ノズルで２０ａは支持軸、２０ｂはノズル翼、２０ｃ
はノズル付根円板である。また、ノズル翼４ｂが肉厚な
ので従来のノズル付根円板２０ｃを省くことができ、こ
の部分でのエネルギ損失を無くすことができる。Next, the operation of this embodiment will be described. Since the nozzle forming walls 5a and 5b are fixed by the nozzle gap limiting pins 10 penetrating through the inside of the nozzle 4, the nozzle gap limiting pins 10 are not exposed in the exhaust gas inlet 2 and are fixed by the pins 10. There is no turbulence or separation, and there is no energy loss. In addition, since the nozzle 4 is blunt and thick, over a wide operating range of the turbine, FIG.
The incident loss is smaller than that of the conventional linear nozzle shown in FIG. In FIG. 2A, 20 is a linear nozzle, 20a is a support shaft, 20b is a nozzle blade, 20c
Is a root disk with a nozzle. Further, since the nozzle blade 4b is thick, the conventional root disk 20c with a nozzle can be omitted, and energy loss in this portion can be eliminated.
【００１４】本発明は、以上説明した実施形態に限定さ
れるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々
の変更が可能である。The present invention is not limited to the embodiment described above, and various changes can be made without departing from the gist of the invention.
【００１５】[0015]
【発明の効果】以上説明したように、本発明のターボチ
ャージャの可変容量タービンは、鈍頭厚肉のノズルを採
用し、ノズル支持軸とノズル翼を貫通してノズル隙間制
限ピンを設けたので、ノズル隙間を小さく維持すること
ができるとともにピンによる流れのエネルギ損失がな
く、広い流量範囲にわたってインシデンス損失が少く、
したがって、高いタービン効率を維持することができる
という優れた効果がある。As described above, the variable capacity turbine of the turbocharger according to the present invention employs a blunt thick nozzle, and is provided with a nozzle gap limiting pin passing through the nozzle support shaft and the nozzle blade. The nozzle gap can be kept small, there is no energy loss of flow due to the pin, and the incident loss is small over a wide flow rate range.
Therefore, there is an excellent effect that high turbine efficiency can be maintained.
【図１】本発明のターボチャージャの可変容量タービン
の部分断面図である。FIG. 1 is a partial sectional view of a variable capacity turbine of a turbocharger according to the present invention.
【図２】（Ａ）は従来のノズル、（Ｂ）は本発明のノズ
ルの斜視図である。2A is a perspective view of a conventional nozzle, and FIG. 2B is a perspective view of a nozzle of the present invention.
【図３】従来の可変容量タービンの部分断面図である。FIG. 3 is a partial sectional view of a conventional variable capacity turbine.
【図４】従来の可変容量タービンのタービン翼車とノズ
ルの斜視図である。FIG. 4 is a perspective view of a turbine wheel and a nozzle of a conventional variable capacity turbine.
１ タービン翼車 ２ 排気ガス入口部 ４ ノズル ４ａ 支持軸 ４ｂ ノズル翼部 ４ｃ 中空部 ５ ノズル形成壁 １０ ノズル隙間制限ピン DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Turbine impeller 2 Exhaust gas inlet part 4 Nozzle 4a Support shaft 4b Nozzle blade part 4c Hollow part 5 Nozzle formation wall 10 Nozzle clearance limiting pin
Claims (1)
され、支持軸を中心に回動が可能である鈍頭厚肉のノズ
ルと、前記支持軸およびノズル翼部の内部に穿設された
中空部を貫通して設けられ、前記入口部を形成するノズ
ル形成壁間の距離を規制することにより、ノズルとノズ
ル形成壁間のノズル隙間を制限するノズル隙間制限ピン
とを有してなることを特徴とするターボチャージャの可
変容量タービン。1. A blunt thick-walled nozzle which is arranged at an exhaust gas inlet to a turbine wheel and is rotatable about a support shaft, and is bored inside the support shaft and the nozzle blade. A nozzle gap limiting pin that is provided through the hollow portion and that restricts the nozzle gap between the nozzle and the nozzle forming wall by regulating the distance between the nozzle forming walls that form the inlet section. A turbocharger variable capacity turbine characterized by the following.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9356906A JPH11190219A (en) | 1997-12-25 | 1997-12-25 | Variable displacement turbine for turbo charger |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9356906A JPH11190219A (en) | 1997-12-25 | 1997-12-25 | Variable displacement turbine for turbo charger |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11190219A true JPH11190219A (en) | 1999-07-13 |
Family
ID=18451359
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9356906A Pending JPH11190219A (en) | 1997-12-25 | 1997-12-25 | Variable displacement turbine for turbo charger |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11190219A (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6742986B2 (en) | 2000-10-20 | 2004-06-01 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Variable displacement turbine |
| JP2010053773A (en) * | 2008-08-28 | 2010-03-11 | Ihi Corp | Variable displacement supercharger |
| FR3066781A1 (en) * | 2017-05-24 | 2018-11-30 | Liebherr-Aerospace Toulouse Sas | FIXED AUBAGE WITH A VARIABLE SECTION OF TURBOMACHINE |
| EP2136048B1 (en) | 2007-12-21 | 2018-12-19 | Mitsubishi Heavy Industries Engine & Turbocharger, Ltd. | Variable capacity type exhaust turbocharger equipped with variable nozzle mechanism |
| CN111350585A (en) * | 2018-12-24 | 2020-06-30 | 长城汽车股份有限公司 | Turbocharger and vehicle |
-
1997
- 1997-12-25 JP JP9356906A patent/JPH11190219A/en active Pending
Cited By (7)
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| EP3056691A1 (en) | 2000-10-20 | 2016-08-17 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Variable displacement radial turbine |
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| CN111350585B (en) * | 2018-12-24 | 2021-12-21 | 长城汽车股份有限公司 | Turbocharger and vehicle |
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