WO2014038479A1 - 可変容量型過給機 - Google Patents

可変容量型過給機 Download PDF

Info

Publication number
WO2014038479A1
WO2014038479A1 PCT/JP2013/073279 JP2013073279W WO2014038479A1 WO 2014038479 A1 WO2014038479 A1 WO 2014038479A1 JP 2013073279 W JP2013073279 W JP 2013073279W WO 2014038479 A1 WO2014038479 A1 WO 2014038479A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
turbine
shroud ring
ring
nozzle
variable
Prior art date
Application number
PCT/JP2013/073279
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
隆文 植田
岩上　玲
能成 吉田
直樹 徳江
将 西岡
石井　幹人
Original Assignee
株式会社Ihi
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社Ihi filed Critical 株式会社Ihi
Priority to CN201380038304.0A priority Critical patent/CN104471207B/zh
Publication of WO2014038479A1 publication Critical patent/WO2014038479A1/ja
Priority to US14/598,254 priority patent/US10030576B2/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12—Control of the pumps
    • F02B37/22—Control of the pumps by varying cross-section of exhaust passages or air passages, e.g. by throttling turbine inlets or outlets or by varying effective number of guide conduits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12—Control of the pumps
    • F02B37/24—Control of the pumps by using pumps or turbines with adjustable guide vanes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/10—Final actuators
    • F01D17/12—Final actuators arranged in stator parts
    • F01D17/14—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits
    • F01D17/16—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of nozzle vanes
    • F01D17/165—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of nozzle vanes for radial flow, i.e. the vanes turning around axes which are essentially parallel to the rotor centre line
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/24—Casings; Casing parts, e.g. diaphragms, casing fastenings
    • F01D25/246—Fastening of diaphragms or stator-rings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/40—Application in turbochargers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/30—Retaining components in desired mutual position
    • F05D2260/31—Retaining bolts or nuts
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a variable displacement supercharger equipped with a variable nozzle unit that can change the flow area (flow rate) of exhaust gas supplied to the turbine impeller side.
  • variable nozzle unit that is disposed so as to surround a turbine impeller between a turbine scroll passage and a gas discharge port in a turbine housing of a variable displacement turbocharger (Patent Document 1). Etc.).
  • Patent Document 1 The specific configuration of the conventional variable nozzle unit is as follows.
  • a shroud ring that covers the outer edges of a plurality of turbine blades in the turbine impeller is provided in the turbine housing, and a plurality of first support holes are formed through the shroud ring at equal intervals in the circumferential direction.
  • a nozzle ring is integrally provided with the shroud ring at a position facing the shroud ring in the axial direction of the turbine impeller.
  • a plurality of second support holes are formed to penetrate at equal intervals in the circumferential direction so as to align with the plurality of first support holes of the shroud ring.
  • a plurality of variable nozzles are arranged at equal intervals in the circumferential direction, and each variable nozzle has an axis parallel to the axis of the turbine impeller. It can be rotated in the forward / reverse direction (open / close direction).
  • a first nozzle shaft is integrally formed on the side surface of each variable nozzle on one side in the axial direction, and the first nozzle shaft of each variable nozzle can be rotated to the corresponding first support hole of the shroud ring. It is supported by.
  • a second nozzle shaft is integrally formed coaxially with the first nozzle shaft on the other side surface of the variable nozzle in the axial direction, and the second nozzle shaft of each variable nozzle corresponds to the corresponding first nozzle ring. 2 It is rotatably supported in the support hole.
  • the opposite side of the nozzle ring facing surface communicates with the turbine scroll flow path.
  • An annular seal cover is provided between the outer edge of the shroud ring and the inner wall surface of the turbine housing. This seal cover hermetically seals (blocks) the opposite surface of the shroud ring (the end surface of the first nozzle shaft of each variable nozzle) and the turbine scroll passage.
  • the opposite surface side of the facing surface of the shroud ring communicates with the outlet side of the turbine impeller.
  • the opposite surface of the nozzle ring is in communication with the turbine scroll passage, and the opposite surface of the shroud ring and the turbine scroll passage are hermetically sealed (blocked) by the seal cover.
  • the opposite surface side communicates with the outlet side of the turbine impeller. Therefore, during operation of the variable displacement supercharger, the pressure acting on the end surface of the first nozzle shaft in each variable nozzle can be made sufficiently smaller than the pressure acting on the end surface of the second nozzle shaft. Thereby, each variable nozzle is brought close to the facing surface side of the shroud ring by the pressure difference, and the side clearance between the side surface on one side in the axial direction of each variable nozzle and the facing surface of the shroud ring can be made as small as possible. it can.
  • the gas flow can be stabilized to sufficiently increase the turbine efficiency of the variable capacity turbocharger.
  • each variable nozzle can be brought close to the facing surface side of the shroud ring to sufficiently increase the turbine efficiency of the variable displacement supercharger.
  • An annular seal cover that hermetically seals the opposite surface side of the ring and the turbine scroll passage is an essential component of the variable nozzle unit, in other words, an essential component of the variable capacity supercharger. Therefore, the number of parts of the variable capacity supercharger increases, the configuration of the variable capacity supercharger becomes complicated, and the assemblability of the variable capacity supercharger decreases. That is, it is difficult to sufficiently increase the turbine efficiency of the variable capacity supercharger while simplifying the configuration of the variable capacity supercharger and improving the assemblability.
  • the present invention provides a variable capacity supercharger capable of increasing the turbine efficiency of the variable capacity supercharger while simplifying the configuration of the variable capacity supercharger and improving the assemblability. For the purpose.
  • An aspect of the present invention provides a flow area (flow rate) of exhaust gas that is disposed between a turbine scroll flow path and a gas discharge port in a turbine housing so as to surround the turbine impeller and is supplied to the turbine impeller side.
  • a variable displacement supercharger equipped with a variable nozzle unit that is variable, wherein the variable nozzle unit is an inner wall surface of the turbine housing (between the turbine scroll flow path and the gas discharge port in the turbine housing).
  • a shroud ring that is integrally provided with mounting bolts (fastening bolts) on the inner wall of the turbine impeller and that has a plurality of first support holes formed in a circumferential direction so as to cover outer edges of a plurality of turbine blades in the turbine impeller; The shroud at a position spaced in the axial direction of the turbine impeller with respect to the shroud ring.
  • a nozzle ring that is provided in one piece with a plurality of second support holes in a circumferential direction so that the plurality of second support holes are aligned with the plurality of first support holes of the shroud ring, and a facing surface of the shroud ring, It is arranged in a circumferential direction between the nozzle ring and the opposed surface, and is rotatable in the forward and reverse directions (opening and closing directions) about an axis parallel to the axis of the turbine impeller.
  • a first nozzle shaft that is rotatably supported in the corresponding first support hole of the shroud ring is integrally formed on the side surface of the shroud ring, and the second support corresponding to the nozzle ring is formed on the other side surface in the axial direction.
  • the turbine scroll flow path The inner wall surface of the turbine housing has a continuous annular contact portion that is in close contact with the radially outer side of the first support hole on the opposite surface of the shroud ring by the fastening force of the mounting bolt,
  • the gist is that the plurality of first support holes of the shroud ring communicate with the outlet side of the turbine impeller.
  • variable capacity supercharger capable of improving the turbine efficiency of the variable capacity supercharger while simplifying the configuration of the variable capacity supercharger and improving the assemblability. be able to.
  • FIG. 1 is an enlarged view of an arrow I in FIG.
  • FIG. 2 is a view taken along line II-II in FIG.
  • FIG. 3 is a front sectional view of the variable capacity supercharger according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a perspective view showing the relationship among a plurality of mounting pins, guide rings, and stoppers.
  • FIG. 5 is a view taken along the line VV in FIG.
  • FIG. 6 is a view taken along line VI-VI in FIG.
  • FIG. 7 is a partial front sectional view of a variable capacity supercharger according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a view taken along line VIII-VIII in FIG.
  • variable displacement supercharger 1 As shown in FIG. 3, the variable displacement supercharger 1 according to the first embodiment of the present invention supercharges air supplied to the engine using the energy of exhaust gas from the engine (not shown). (Compress.
  • the variable capacity supercharger 1 includes a bearing housing 3, and a radial bearing 5 and a pair of thrust bearings 7 are provided in the bearing housing 3.
  • the plurality of bearings 5 and 7 are rotatably provided with a rotor shaft (turbine shaft) 9 extending in the left-right direction.
  • the rotor shaft 9 is rotatably provided in the bearing housing 3 via the plurality of bearings 5 and 7.
  • Compressor housing 11 is provided on the right side of bearing housing 3.
  • a compressor impeller 13 that compresses air using centrifugal force is provided in the compressor housing 11 so as to be rotatable around its axis C (in other words, the axis of the rotor shaft 9).
  • the compressor impeller 13 includes a compressor wheel (compressor disk) 15 integrally connected to the right end of the rotor shaft 9 and several compressors provided on the outer peripheral surface of the compressor wheel 15 at equal intervals in the circumferential direction. And a blade 17.
  • An air inlet 19 for introducing air is formed on the inlet side of the compressor impeller 13 in the compressor housing 11 (the right side of the compressor housing 11).
  • the air inlet 19 can be connected to an air cleaner (not shown) for purifying air.
  • an annular diffuser passage 21 that pressurizes compressed air is formed on the outlet side of the compressor impeller 13 between the bearing housing 3 and the compressor housing 11.
  • a spiral compressor scroll passage 23 is formed in the compressor housing 11.
  • the compressor scroll channel 23 communicates with the diffuser channel 21.
  • An air discharge port 25 for discharging the compressed air is formed at an appropriate position of the compressor housing 11.
  • the air discharge port 25 communicates with the compressor scroll passage 23 and can be connected to an intake manifold (not shown) of the engine.
  • a turbine housing 27 is provided on the left side of the bearing housing 3.
  • a turbine impeller 29 that generates a rotational force (rotational torque) using the pressure energy of the exhaust gas has an axis (the axis of the turbine impeller 29, in other words, the axis of the rotor shaft 9). ) It is provided to be rotatable around C.
  • the turbine impeller 29 includes a turbine wheel (turbine disk) 31 integrally provided at the left end portion of the rotor shaft 9 and a plurality of turbine blades provided on the outer peripheral surface of the turbine wheel 31 at equal intervals in the circumferential direction. 33.
  • a gas inlet 35 for introducing exhaust gas is formed at an appropriate position of the turbine housing 27.
  • the gas inlet 35 can be connected to an engine exhaust manifold (not shown).
  • a spiral turbine scroll passage 37 is formed in the turbine housing 27.
  • the turbine scroll channel 37 communicates with the gas inlet 35.
  • a gas discharge port 39 for discharging exhaust gas is formed on the outlet side of the turbine impeller 29 in the turbine housing 27 (left side portion of the turbine housing 27).
  • the gas discharge port 39 can be connected to an exhaust gas purification device (not shown) that purifies the exhaust gas.
  • an annular housing recess 41 is formed between the turbine scroll passage 37 and the gas discharge port 39 in the turbine housing 27.
  • variable nozzle unit 43 that makes the passage area (flow rate) of the exhaust gas supplied to the turbine impeller 29 side variable surrounds the turbine impeller. It is arranged like this.
  • a shroud ring 45 is integrally formed by a plurality of mounting bolts (fastening bolts) 47 on the bottom surface (one of the inner wall surfaces of the turbine housing 27) 41f of the accommodating recess 41 in the turbine housing 27.
  • the shroud ring 45 is located concentrically with the turbine impeller 29 and covers the outer edges (tip edges) of the plurality of turbine blades 33.
  • the shroud ring 45 is formed with a plurality of first support holes 49 penetrating in the circumferential direction.
  • Each mounting bolt 47 is inserted into an insertion hole 51 formed through the turbine housing 27 and screwed into a screw hole 53 formed in the shroud ring 45.
  • a nozzle ring 55 is provided at a position opposite to the shroud ring 45 in the left-right direction (the axial direction of the turbine impeller 29).
  • the nozzle ring 55 is provided integrally and concentrically with the shroud ring 45 via a plurality of connecting pins 57.
  • a plurality of second support holes 59 are formed through the nozzle ring 55 in the circumferential direction so as to be aligned with the plurality of first support holes 49 of the shroud ring 45.
  • the plurality of connecting pins 57 sets the distance between the facing surface of the shroud ring 45 and the facing surface of the nozzle ring 55.
  • a plurality of variable nozzles 61 are arranged in the circumferential direction between the facing surface of the shroud ring 45 and the facing surface of the nozzle ring 55.
  • Each variable nozzle 61 is rotatable in the forward / reverse direction (opening / closing direction) around an axis parallel to the axis C of the turbine impeller 29.
  • a first nozzle shaft 63 is integrally formed on the left side surface of each variable nozzle 61 (the side surface on one axial side of the turbine impeller 29). The first nozzle shaft 63 of each variable nozzle 61 is rotatably supported in the corresponding first support hole 49 of the shroud ring 45.
  • a second nozzle shaft 65 is integrally formed concentrically with the first nozzle shaft 63 on the right side surface of each variable nozzle 61 (the side surface on the other axial side of the turbine impeller 29).
  • the second nozzle shaft 65 of each variable nozzle 61 is rotatably supported (through-supported) in the corresponding second support hole 59 of the nozzle ring 55.
  • the interval between adjacent variable nozzles 61 may not be constant in consideration of the shape of individual variable nozzles 61 and aerodynamic influence.
  • each interval between the first support hole 49 and the second support hole 59 is also set to match the interval between the variable nozzles 61.
  • An annular link chamber 67 is formed on the opposite side of the opposing surface of the nozzle ring 55.
  • a link mechanism 69 for rotating the plurality of variable nozzles 61 in the forward / reverse direction (opening / closing direction) in synchronization is disposed in the link chamber 67.
  • the link mechanism 69 is linked to the second nozzle shafts 65 of the plurality of variable nozzles 61.
  • the specific configuration of the link mechanism 69 in the variable nozzle unit 43 is as follows. As shown in FIGS. 1 and 4, three attachment pins 71 are arranged on the opposite surface (right side surface) of the opposite surface of the nozzle ring 55 at intervals in the circumferential direction. Each mounting pin 71 is located on the radially outer side than the second support hole 59 of the nozzle ring 55. A guide ring 73 is provided across the right end surface of the plurality of mounting pins 71 (the end surface on the other axial side of the turbine impeller 29). The guide ring 73 is located concentrically with the nozzle ring 55. In the embodiment of the present invention, the number of mounting pins 71 is three. However, the number of mounting pins 71 may be four or more.
  • a drive ring 75 is rotatably provided on the outer peripheral surface of the guide ring 73.
  • the drive ring 75 rotates in the forward and reverse directions by driving a rotation actuator 77 such as an electric motor or a negative pressure cylinder.
  • a rotation actuator 77 such as an electric motor or a negative pressure cylinder.
  • the same number of rectangular engagement joints (engagement portions) 79 as the variable nozzles 61 are provided on the left side surface of the drive ring 75 along the circumferential direction via connection pins 81.
  • Another rectangular engagement joint (another engagement portion) 83 is provided on the right side surface of the drive ring 75 via a connecting pin 85.
  • a C-shaped stopper 87 that restricts the movement of the drive ring 75 in the left-right direction in cooperation with the right end surface of the plurality of mounting pins 71 is provided on the right side surface of the guide ring 73. Is provided.
  • the stopper 87 has a C-shape, but may have an annular shape.
  • a synchronization link 89 is integrally provided at the tip (right end) of the second nozzle shaft 65 of each variable nozzle 61.
  • the front end portion of each synchronization link 89 is bifurcated and is engaged so as to sandwich the corresponding engagement joint 79 of the drive ring 75.
  • a drive shaft 91 is provided on the left side of the bearing housing 3 via a bush 93 so as to be rotatable around an axis parallel to the axis of the turbine impeller 29.
  • the right end portion of the drive shaft 91 is connected to the rotation actuator 77 via the power transmission mechanism 95.
  • a drive link 97 is integrally provided at the left end portion of the drive shaft 91.
  • the front end portion of the drive link 97 is bifurcated and is engaged so as to sandwich another engagement joint 83 of the drive ring 75.
  • variable capacity supercharger 1 including the characteristic part of the variable nozzle unit 43 will be described.
  • an annular communication gap is formed between the outer peripheral surface of the nozzle ring 55 and the inner wall surface of the turbine housing 27 (the inner peripheral surface of the wall portion defining the turbine scroll flow path 37 and the link chamber 67). 99 is formed.
  • the opposite surface side of the facing surface of the nozzle ring 55 communicates with the turbine scroll passage 37 through the communication gap 99.
  • a housing protrusion 101 is formed on the left side of the bearing housing 3 so as to protrude leftward.
  • the distal end side of the housing protrusion 101 is located inside the nozzle ring 55.
  • a ring groove 103 is formed on the outer peripheral surface on the distal end side of the housing protruding portion 101.
  • a seal ring 105 is provided on the inner peripheral surface of the nozzle ring 55 in pressure contact with its own elastic force (elastic force of the seal ring 105).
  • the inner peripheral edge of the seal ring 105 is fitted into the ring groove 103 of the housing protrusion 101 of the bearing housing 3.
  • the seal ring 105 functions as a sealing means for preventing leakage of exhaust gas from the opposite surface side (link chamber 67 side) of the opposed surface of the nozzle ring 55 to the inlet side of the turbine impeller 29.
  • annular fitting recess 107 is formed concentrically with the turbine impeller 29 on the center side (the inlet side of the gas discharge port 39) of the bottom surface 41 f of the housing recess 41 of the turbine housing 27.
  • An annular fitting convex portion 109 is formed on the inner peripheral edge side of the surface opposite to the facing surface of the shroud ring 45.
  • the annular fitting convex portion 109 is fitted into the fitting concave portion 107 of the turbine housing 27.
  • the annular fitting convex portion 109 is formed to project to the gas discharge port 39 side (one axial direction side of the turbine impeller 29).
  • the bottom surface 41 f of the housing recess 41 of the turbine housing 27 has a close contact portion 111 (a portion hatched in FIG. 2) on the radially outer side of the fitting recess 107.
  • the contact portion 111 is formed in a continuous annular and land shape (convex shape), and is in close contact with the radially outer side of the first support hole 49 on the opposite surface of the shroud ring 45 by the fastening force of the plurality of mounting bolts 47.
  • a plurality of depressions 113 are formed on the radially outer side of the close contact portion 111 on the bottom surface 41 f of the housing recess 41 of the turbine housing 27.
  • the plurality of depressions 113 are formed at intervals in the circumferential direction, and accommodate the caulking head 57 a formed at one end of the corresponding connecting pin 57.
  • the portion that is in close contact (contact) with the close contact portion 111 of the turbine housing 27 on the opposite surface of the shroud ring 45 has a land shape. May be.
  • An annular communication passage 115 is formed (formed) between the radially inner side (diameter inner side portion) of the close contact portion 111 and the opposite surface of the shroud ring 45 on the bottom surface 41 f of the housing recess 41 of the turbine housing 27. )
  • the communication passage 115 communicates with the plurality of first support holes 49 of the shroud ring 45.
  • a notch 117 is formed in the fitting recess 107 of the turbine housing 27.
  • the notch 117 communicates with the communication passage 115 and the outlet side of the turbine impeller 29.
  • the plurality of first support holes 49 of the shroud ring 45 communicate with the outlet side of the turbine impeller 29 via the communication passage 115 and the notch 117.
  • notch 117 In the fitting recess 107 of the turbine housing 27, another notch (not shown) communicating with the connecting passage 115 and the outlet side of the turbine impeller 29 is connected to the fitting protrusion 109 of the shroud ring 45. It may be formed. Alternatively, in addition to the notch 117, the communication passage 115 and the above-described notch (not shown) may be formed.
  • Exhaust gas introduced from the gas introduction port 35 flows from the inlet side to the outlet side of the turbine impeller 29 via the turbine scroll passage 37.
  • a rotational force (rotational torque) is generated using the pressure energy of the exhaust gas generated by the circulation of the exhaust gas. Therefore, the rotor shaft 9 and the compressor impeller 13 can be rotated integrally with the turbine impeller 29. Thereby, the air introduced from the air inlet 19 can be compressed and discharged from the air outlet 25 via the diffuser passage 21 and the compressor scroll passage 23, and the air supplied to the engine is supercharged. (Compressed).
  • the drive shaft 91 When the engine speed is in the high rotation range, the drive shaft 91 is rotated in one direction (clockwise in FIG. 6) by driving the rotation actuator 77. By this rotation, the drive link 97 swings in one direction, and accordingly, the drive ring 75 rotates in the forward direction (counterclockwise direction in FIG. 5 and clockwise direction in FIG. 6). As a result, the plurality of variable nozzles 61 are rotated in the forward direction (opening direction) in synchronization with the plurality of synchronization links 89 being swung in the forward direction, and the opening degree of the plurality of variable nozzles 61 is increased. Can do. Therefore, the flow area (flow rate) of the exhaust gas supplied to the turbine impeller 29 side can be increased, and a large amount of exhaust gas can be supplied to the turbine impeller 29 side.
  • the drive shaft 91 When the engine speed is in the low rotation range, the drive shaft 91 is rotated in the other direction (counterclockwise in FIG. 6) by driving the rotation actuator 77. By this rotation, the drive link 97 swings in the other direction, and the drive ring 75 rotates in the opposite direction (clockwise in FIG. 5 and counterclockwise in FIG. 6). Thereby, the plurality of variable nozzles 61 are rotated in the reverse direction (closed direction) while the plurality of synchronization links 89 are swung in the reverse direction, and the opening degrees of the plurality of variable nozzles 61 are reduced. Can do. Therefore, the flow area of the exhaust gas supplied to the turbine impeller 29 side can be reduced, the flow rate of the exhaust gas can be increased, and the work amount of the turbine impeller 29 can be sufficiently secured (variable displacement supercharging). Normal action of machine 1).
  • the bottom surface 41 f of the housing recess 41 of the turbine housing 27 has an annular close contact portion 111.
  • the close contact portion 111 of the turbine housing 27 and the portion that is in close contact (contact) with the close contact portion 111 of the turbine housing 27 on the surface opposite to the facing surface of the shroud ring 45 functions as a seal surface.
  • the turbine scroll passage 37 can be hermetically sealed without using a seal cover, so that the radially inner side of the contacting portion on the surface opposite to the facing surface of the shroud ring 45 can be sealed.
  • each variable nozzle 61 is brought close to the facing surface side of the shroud ring 45 by the pressure difference, and a side clearance between the left side surface of each variable nozzle 61 and the facing surface of the shroud ring 45 is obtained. Can be made as small as possible.
  • annular fitting recess 107 is formed concentrically with the turbine impeller 29 on the center side of the bottom surface 41 f of the housing recess 41 of the turbine housing 27.
  • An annular fitting convex portion 109 is formed on the inner peripheral edge side of the surface opposite to the facing surface of the shroud ring 45. The fitting convex portion 109 is fitted into the fitting concave portion 107 of the turbine housing 27. Therefore, centering (alignment) between the shaft center of the shroud ring 45 and the shaft center of the turbine impeller 29 is simplified. In other words, centering (alignment) between the axis of the variable nozzle unit 43 and the axis of the turbine impeller 29 is simplified.
  • each variable nozzle 61 is brought close to the facing surface side of the shroud ring 45, and The side clearance between the left side surface and the facing surface of the shroud ring 45 can be minimized. Therefore, the leakage flow from between the left side surface of each variable nozzle 61 and the opposing surface of the shroud ring 45 can be suppressed while reducing the number of parts of the variable displacement supercharger 1.
  • the flow of the exhaust gas along the tip side portion (the portion from the midspan side to the tip side) of the turbine blade 33 is stabilized while simplifying the configuration of the variable capacity supercharger 1 and improving the assemblability. can do.
  • the turbine efficiency of the variable capacity supercharger 1 can be sufficiently increased.
  • the centering (alignment) between the axis of the variable nozzle unit 43 and the axis of the turbine impeller 29 is simplified, the assembly of the components of the variable capacity supercharger 1 can be improved.
  • variable capacity supercharger 119 As shown in FIGS. 7 and 8, the variable capacity supercharger 119 according to the second embodiment of the present invention is the same as the variable capacity supercharger 1 (see FIG. 1) according to the first embodiment of the present invention. It has the same configuration.
  • the variable capacity supercharger 119 is equipped with a variable nozzle unit 121 that makes the flow area of the exhaust gas supplied to the turbine impeller 29 side variable.
  • a variable nozzle unit 121 that makes the flow area of the exhaust gas supplied to the turbine impeller 29 side variable.
  • a plurality of recesses 123 are formed on the radially outer side of the close contact portion 111 (the portion where the point hatching is applied in FIG. 8) on the bottom surface 41 f of the housing recess 41 of the turbine housing 27.
  • the plurality of recesses 123 are formed in an arc shape and accommodate the caulking heads 57 a of the corresponding connecting pins 57.
  • a plurality of connecting holes 125 are formed in the fitting convex portion 109 of the shroud ring 45 at intervals in the circumferential direction. Each communication hole 125 communicates with the communication passage 115 and the outlet side of the turbine impeller 29.
  • the plurality of first support holes 49 of the shroud ring 45 communicate with the outlet side of the turbine impeller 29 via the communication passage 115 and the plurality of communication holes 125 of the shroud ring 45.
  • a plurality of separate holes communicated with the communication passage 115 and the outlet side of the turbine impeller 29 at the periphery of the fitting concave portion 107 of the turbine housing 27.
  • These communication holes may be formed at intervals in the circumferential direction.
  • the communication passage 115 and the above-described communication holes may be formed at intervals in the circumferential direction.
  • the second embodiment of the present invention also exhibits the same operations and effects as the first embodiment of the present invention.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Supercharger (AREA)

Abstract

　タービンハウジング（２７）の収容凹部（４１）の底面（４１ｆ）は、嵌合凹部（１０７）の径方向外側に、連続した環状でかつランド状の密着部（１１１）を有する。密着部（１１１）は、取付ボルト（４７）の締結力によってシュラウドリング（４５）の対向面の反対面における第１支持穴（４９）の径方向外側に密着する。シュラウドリング（４５）の複数の第１支持穴（４９）は、連絡通路（１１５）及び切欠（１１７）を介してタービンインペラ（２９）の出口側に連通する。

Description

可変容量型過給機
　本発明は、タービンインペラ側へ供給される排気ガスの流路面積（流量）を可変とする可変ノズルユニットを装備した可変容量型過給機に関する。
　近年、可変容量型過給機のタービンハウジング内におけるタービンスクロール流路とガス排出口との間にタービンインペラを囲むように配設される可変ノズルユニットについて種々の開発がなされている（特許文献１等参照）。従来の可変ノズルユニットの具体的な構成は、以下の通りである。
　タービンハウジング内には、タービンインペラにおける複数のタービンブレードの外縁を覆うシュラウドリングが設けられており、このシュラウドリングには、複数の第１支持穴が円周方向に等間隔に貫通形成されている。また、シュラウドリングに対してタービンインペラの軸方向に離隔対向した位置には、ノズルリングがシュラウドリングと一体的に設けられている。このノズルリングには、複数の第２支持穴がシュラウドリングの複数の第１支持穴に整合するように円周方向に等間隔に貫通形成されている。
　シュラウドリングの対向面とノズルリングの対向面との間には、複数の可変ノズルが円周方向に等間隔に配設されており、各可変ノズルは、タービンインペラの軸心に平行な軸心回りに正逆方向（開閉方向）へ回動可能である。また、各可変ノズルの前記軸方向一方側の側面には、第１ノズル軸が一体形成されており、各可変ノズルの第１ノズル軸は、シュラウドリングの対応する第１支持穴に回動可能に支持されている。更に、可変ノズルの前記軸方向他方側の側面には、第２ノズル軸が第１ノズル軸と同軸状に一体形成されており、各可変ノズルの第２ノズル軸は、ノズルリングの対応する第２支持穴に回動可能に支持されている。ここで、複数の可変ノズルを正方向（開方向）へ同期して回動させると、タービンインペラ側へ供給される排気ガスの流路面積が大きくなる。複数の可変ノズルを逆方向（閉方向）へ同期して回動させると、排気ガスの流路面積が小さくなる。
　ノズルリングの対向面の反対面側は、タービンスクロール流路に連通している。シュラウドリングの外縁部とタービンハウジングの内壁面との間には環状のシールカバーが設けられている。このシールカバーは、シュラウドリングの対向面の反対面側（各可変ノズルの第１ノズル軸の端面側）とタービンスクロール流路を気密にシール（遮断）する。シュラウドリングの対向面の反対面側は、タービンインペラの出口側に連通している。
　ノズルリングの対向面の反対面側がタービンスクロール流路に連通し、シュラウドリングの対向面の反対面側とタービンスクロール流路をシールカバーによって気密にシール（遮断）した状態で、シュラウドリングの対向面の反対面側がタービンインペラの出口側に連通する。そのため、可変容量型過給機の運転中、各可変ノズルにおける第１ノズル軸の端面に働く圧力を第２ノズル軸の端面に働く圧力よりも十分に小さくすることができる。これにより、各可変ノズルをその圧力差によってシュラウドリングの対向面側に寄せて、各可変ノズルの前記軸方向一方側の側面とシュラウドリングの対向面との間のサイドクリアランスを極力小さくすることができる。よって、各可変ノズルの前記軸方向一方側の側面とシュラウドリングの対向面との間からの漏れ流れを抑えて、タービンブレードのチップ側部分（ミッドスパン側からチップ側にかけての部分）に沿う排気ガスの流れを安定させて、可変容量型過給機のタービン効率を十分に高めることができる。
特開２００９－１４４５４５号公報
　ところで、先行技術に係る可変ノズルユニットにおいては、前述のように、各可変ノズルをシュラウドリングの対向面側に寄せて、可変容量型過給機のタービン効率を十分に高めることができるものの、シュラウドリングの対向面の反対面側とタービンスクロール流路を気密にシールする環状のシールカバーが可変ノズルユニットの必須の構成要素、換言すれば、可変容量型過給機の必須の構成要素になる。そのため、可変容量型過給機の部品点数が増えて、可変容量型過給機の構成が複雑化し、可変容量型過給機の組立性が低下する。つまり、可変容量型過給機の構成の簡略化及び組立性の向上を図りつつ、可変容量型過給機のタービン効率を十分に高めることが困難である。
　そこで、本発明は、可変容量型過給機の構成の簡略化及び組立性の向上を図りつつ、可変容量型過給機のタービン効率を高めることが可能な可変容量型過給機を提供することを目的とする。
　本発明の態様は、タービンハウジング内におけるタービンスクロール流路とガス排出口との間にタービンインペラを囲むように配設されかつ前記タービンインペラ側へ供給される排気ガスの流路面積（流量）を可変とする可変ノズルユニットを装備した可変容量型過給機であって、前記可変ノズルユニットは、前記タービンハウジングの内壁面（前記タービンハウジング内における前記タービンスクロール流路と前記ガス排出口との間の内壁面）に取付ボルト（締結ボルト）によって一体的に設けられ、複数の第１支持穴が円周方向に貫通形成され、前記タービンインペラにおける複数のタービンブレードの外縁を覆うシュラウドリングと、前記シュラウドリングに対して前記タービンインペラの軸方向に離隔した位置に前記シュラウドリングと一体的に設けられ、複数の第２支持穴が前記シュラウドリングの複数の前記第１支持穴に整合するように円周方向に貫通形成されたノズルリングと、前記シュラウドリングの対向面と前記ノズルリングの対向面との間に円周方向に配設され、前記タービンインペラの軸心に平行な軸心回りに正逆方向（開閉方向）へ回動可能であって、前記軸方向一方側の側面に前記シュラウドリングの対応する前記第１支持穴に回動可能に支持される第１ノズル軸が一体形成され、前記軸方向他方側の側面に前記ノズルリングの対応する前記第２支持穴に回動可能に支持（貫通支持）される第２ノズル軸が前記第１ノズル軸と同軸状に一体形成された複数の可変ノズルと、を備え、前記ノズルリングの対向面の反対面側が前記タービンスクロール流路に連通し、前記タービンハウジングの前記内壁面が前記取付ボルトの締結力によって前記シュラウドリングの対向面の反対面における前記第１支持穴の径方向外側に密着する連続した環状の密着部を有し、前記シュラウドリングの複数の前記第１支持穴が前記タービンインペラの出口側に連通していることを要旨とする。
　なお、本願の明細書及び特許請求の範囲において、「配設され」とは、直接的に配設されたことの他に、別部材を介して間接的に配設されたことを含む意であって、「設けられ」とは、直接的に設けられたことの他に、別部材を介して間接的に設けられたことを含む意である。
　本発明によれば、可変容量型過給機の構成の簡略化及び組立性の向上を図りつつ、可変容量型過給機のタービン効率を高めることが可能な可変容量型過給機を提供することができる。
図１は、図３における矢視部Iの拡大図である。 図２は、図１におけるII-II線に沿った図である。 図３は、本発明の第１実施形態に係る可変容量型過給機の正断面図である。 図４は、複数の取付ピンとガイドリングとストッパとの関係を示す斜視図である。 図５は、図１におけるV-V線に沿った図である。 図６は、図１におけるVI-VI線に沿った図である。 図７は、本発明の第２実施形態に係る可変容量型過給機の部分正断面図である。 図８は、図７におけるVIII-VIII線に沿った図である。
（第１実施形態）
　本発明の第１実施形態について図１から図６を参照して説明する。なお、図面に示す通り、「Ｒ」は右方向、「Ｌ」は左方向を意味する。
　図３に示すように、本発明の第１実施形態に係る可変容量型過給機１は、エンジン（図示省略）からの排気ガスのエネルギーを利用して、エンジンに供給される空気を過給（圧縮）する。
　可変容量型過給機１は、ベアリングハウジング３を具備しており、ベアリングハウジング３内には、ラジアルベアリング５及び一対のスラストベアリング７が設けられている。また、複数のベアリング５，７には、左右方向へ延びたロータ軸（タービン軸）９が回転可能に設けられている。換言すれば、ベアリングハウジング３には、ロータ軸９が複数のベアリング５，７を介して回転可能に設けられている。
　ベアリングハウジング３の右側には、コンプレッサハウジング１１が設けられている。このコンプレッサハウジング１１内には、遠心力を利用して空気を圧縮するコンプレッサインペラ１３がその軸心（換言すれば、ロータ軸９の軸心）Ｃ周りに回転可能に設けられている。また、コンプレッサインペラ１３は、ロータ軸９の右端部に一体的に連結されたコンプレッサホイール（コンプレッサディスク）１５と、このコンプレッサホイール１５の外周面に周方向に等間隔に設けられた数枚のコンプレッサブレード１７とを備えている。
　コンプレッサハウジング１１におけるコンプレッサインペラ１３の入口側（コンプレッサハウジング１１の右側部）には、空気を導入するための空気導入口１９が形成されている。この空気導入口１９は、空気を浄化するエアクリーナ（図示省略）に接続可能である。また、ベアリングハウジング３とコンプレッサハウジング１１との間におけるコンプレッサインペラ１３の出口側には、圧縮された空気を昇圧する環状のディフューザ流路２１が形成されている。更に、コンプレッサハウジング１１の内部には、渦巻き状のコンプレッサスクロール流路２３が形成されている。このコンプレッサスクロール流路２３は、ディフューザ流路２１に連通している。そして、コンプレッサハウジング１１の適宜位置には、圧縮された空気を排出する空気排出口２５が形成されている。この空気排出口２５は、コンプレッサスクロール流路２３に連通してあって、エンジンの吸気マニホールド（図示省略）に接続可能である。
　図１及び図３に示すように、ベアリングハウジング３の左側には、タービンハウジング２７が設けられている。このタービンハウジング２７内には、排気ガスの圧力エネルギーを利用して回転力（回転トルク）を発生させるタービンインペラ２９が軸心（タービンインペラ２９の軸心、換言すれば、ロータ軸９の軸心）Ｃ周りに回転可能に設けられている。また、タービンインペラ２９は、ロータ軸９の左端部に一体的に設けられたタービンホイール（タービンディスク）３１と、このタービンホイール３１の外周面に周方向に等間隔に設けられた複数のタービンブレード３３とを備えている。
　タービンハウジング２７の適宜位置には、排気ガスを導入するためのガス導入口３５が形成されている。このガス導入口３５は、エンジンの排気マニホールド（図示省略）に接続可能である。また、タービンハウジング２７の内部には、渦巻き状のタービンスクロール流路３７が形成されている。このタービンスクロール流路３７は、ガス導入口３５に連通している。そして、タービンハウジング２７におけるタービンインペラ２９の出口側（タービンハウジング２７の左側部）には、排気ガスを排出するガス排出口３９が形成されている。このガス排出口３９は、排気ガスを浄化する排気ガス浄化装置（図示省略）に接続可能である。更に、タービンハウジング２７内におけるタービンスクロール流路３７とガス排出口３９との間には、環状の収容凹部４１が形成されている。
　タービンハウジング内におけるタービンスクロール流路３７とガス排出口３９との間には、タービンインペラ２９側へ供給される排気ガスの流路面積（流量）を可変とする可変ノズルユニット４３がタービンインペラを囲むように配設されている。
　可変ノズルユニット４３の構成の詳細は、下記の通りである。図１～図３に示すように、タービンハウジング２７内の収容凹部４１の底面（タービンハウジング２７の内壁面の１つ）４１ｆには、シュラウドリング４５が複数の取付ボルト（締結ボルト）４７によって一体的に設けられている。このシュラウドリング４５は、タービンインペラ２９と同心状に位置し、複数のタービンブレード３３の外縁（先端縁）を覆っている。また、シュラウドリング４５には、複数の第１支持穴４９が円周方向に貫通形成されている。なお、各取付ボルト４７は、タービンハウジング２７に貫通形成した挿通穴５１に挿通され、シュラウドリング４５に形成したねじ穴５３に螺合している。
　シュラウドリング４５に対して左右方向（タービンインペラ２９の軸方向）に離隔対向した位置には、ノズルリング５５が設けられている。ノズルリング５５は、複数の連結ピン５７を介してシュラウドリング４５と一体的かつ同心状に設けられている。ノズルリング５５には、複数の第２支持穴５９がシュラウドリング４５の複数の第１支持穴４９に整合するように円周方向に貫通形成されている。なお、複数の連結ピン５７は、シュラウドリング４５の対向面とノズルリング５５の対向面との間隔を設定する。
　シュラウドリング４５の対向面とノズルリング５５の対向面との間には、複数の可変ノズル６１が円周方向に配設されている。各可変ノズル６１は、タービンインペラ２９の軸心Ｃに平行な軸心周りに正逆方向（開閉方向）へ回動可能である。また、各可変ノズル６１の左側面（タービンインペラ２９の軸方向一方側の側面）には、第１ノズル軸６３が一体形成されている。各可変ノズル６１の第１ノズル軸６３は、シュラウドリング４５の対応する第１支持穴４９に回動可能に支持されている。更に、各可変ノズル６１の右側面（タービンインペラ２９の軸方向他方側の側面）には、第２ノズル軸６５が第１ノズル軸６３と同心状に一体形成されている。各可変ノズル６１の第２ノズル軸６５は、ノズルリング５５の対応する第２支持穴５９に回動可能に支持（貫通支持）されている。なお、隣接した可変ノズル６１の間隔は、個々の可変ノズル６１形状や空力的な影響を考慮して、一定でなくてもよい。この場合、第１支持穴４９及び第２支持穴５９の各間隔も、可変ノズル６１の間隔に合うように設定される。
　ノズルリング５５の対向面の反対面側には、環状のリンク室６７が形成されている。このリンク室６７内には、複数の可変ノズル６１を同期して正逆方向（開閉方向）へ回動させるためのリンク機構６９が配設されている。リンク機構６９は、複数の可変ノズル６１の第２ノズル軸６５に連動連結している。
　可変ノズルユニット４３におけるリンク機構６９の具体的な構成は下記の通りである。図１及び図４に示すように、ノズルリング５５の対向面の反対面（右側面）には、３つの取付ピン７１が円周方向に間隔を置いて配設されている。各取付ピン７１は、ノズルリング５５の第２支持穴５９よりも径方向外側に位置している。また、複数の取付ピン７１の右端面（タービンインペラ２９の軸方向他方側の端面）に亘って、ガイドリング７３が設けられている。このガイドリング７３は、ノズルリング５５と同心状に位置している。なお、本発明の実施形態において、取付ピン７１の個数は３つである。しかし、取付ピン７１の個数は、４つ以上でもよい。
　図１、図５、及び図６に示すように、ガイドリング７３の外周面には、駆動リング７５が回動可能に設けられている。この駆動リング７５は、電動モータ又は負圧シリンダ等の回動アクチュエータ７７の駆動によって正逆方向へ回動する。また、駆動リング７５の左側面には、可変ノズル６１と同数の矩形の係合ジョイント（係合部）７９が連結ピン８１を介して円周方向に沿って設けられている。駆動リング７５の右側面には、矩形の別の係合ジョイント（別の係合部）８３が連結ピン８５を介して設けられている。
　図１及び図４に示すように、ガイドリング７３の右側面には、複数の取付ピン７１の右端面と協働して駆動リング７５の左右方向の移動を規制するＣ字状のストッパ８７が設けられている。なお、ストッパ８７は、Ｃ字状を呈しているが、環状を呈するようにしても構わない。
　図１、図５、及び図６に示すように、各可変ノズル６１の第２ノズル軸６５の先端部（右端部）には、同期リンク８９が一体的に設けられている。各同期リンク８９の先端側部分は、二股に分岐しており、駆動リング７５の対応する係合ジョイント７９を挟むように係合している。また、ベアリングハウジング３の左側部には、駆動軸９１がタービンインペラ２９の軸心に平行な軸心周りに回動可能にブッシュ９３を介して設けられている。この駆動軸９１の右端部は、動力伝達機構９５を介して回動アクチュエータ７７に接続されている。更に、駆動軸９１の左端部には、駆動リンク９７が一体的に設けられている。この駆動リンク９７の先端側部分は二股に分岐しており、駆動リング７５の別の係合ジョイント８３を挟むように係合している。
　続いて、可変ノズルユニット４３の特徴部分を含めて、可変容量型過給機１の要部について説明する。
　図１に示すように、ノズルリング５５の外周面とタービンハウジング２７の内壁面（タービンスクロール流路３７とリンク室６７を区画する壁部の内周面）との間には、環状の連絡間隙９９が形成されている。ノズルリング５５の対向面の反対面側は、連絡間隙９９を介してタービンスクロール流路３７に連通する。また、ベアリングハウジング３の左側には、ハウジング突出部１０１が左方向へ突出して形成されている。このハウジング突出部１０１の先端側は、ノズルリング５５の内側に位置している。ハウジング突出部１０１の先端側の外周面には、リング溝１０３が形成されている。更に、ノズルリング５５の内周面には、シールリング１０５が自己の弾性力（シールリング１０５の弾性力）によって圧接して設けられている。シールリング１０５の内周縁部は、ベアリングハウジング３のハウジング突出部１０１のリング溝１０３内に嵌入している。ここで、シールリング１０５は、ノズルリング５５の対向面の反対面側（リンク室６７側）からタービンインペラ２９の入口側への排気ガスの漏れを防止するシール手段として機能する。
　図１及び図２に示すように、タービンハウジング２７の収容凹部４１の底面４１ｆの中央側（ガス排出口３９の入口側）には、環状の嵌合凹部１０７がタービンインペラ２９と同心状に形成されている。シュラウドリング４５の対向面の反対面の内周縁側には、環状の嵌合凸部１０９が形成されている。環状の嵌合凸部１０９は、タービンハウジング２７の嵌合凹部１０７に嵌合する。環状の嵌合凸部１０９は、ガス排出口３９側（タービンインペラ２９の軸方向一方側）へ突出して形成されている。また、タービンハウジング２７の収容凹部４１の底面４１ｆは、嵌合凹部１０７の径方向外側に密着部１１１（図２において点ハッチングを施した部位）を有する。密着部１１１は連続した環状でかつランド状（凸状）に形成され、複数の取付ボルト４７の締結力によってシュラウドリング４５の対向面の反対面における第１支持穴４９の径方向外側に密着する。更に、タービンハウジング２７の収容凹部４１の底面４１ｆにおける密着部１１１の径方向外側には、複数の窪み１１３が形成されている。複数の窪み１１３は円周方向に間隔を置いて形成され、対応する連結ピン５７の一端部に形成したかしめ頭５７ａを収容する。なお、タービンハウジング２７の密着部１１１がランド状に形成される代わりに、シュラウドリング４５の対向面の反対面におけるタービンハウジング２７の密着部１１１に密着（接触）する部位がランド状の形状を有してもよい。
　タービンハウジング２７の収容凹部４１の底面４１ｆにおける密着部１１１の径方向内側（径方向内側部分）とシュラウドリング４５の対向面の反対面との間には、環状の連絡通路１１５が区画形成（形成）されている。この連絡通路１１５は、シュラウドリング４５の複数の第１支持穴４９に連通している。また、タービンハウジング２７の嵌合凹部１０７には、切欠１１７が形成されている。この切欠１１７は、連絡通路１１５及びタービンインペラ２９の出口側に連通している。換言すれば、シュラウドリング４５の複数の第１支持穴４９は、連絡通路１１５及び切欠１１７を介してタービンインペラ２９の出口側に連通する。なお、タービンハウジング２７の嵌合凹部１０７に切欠１１７を形成する代わりに、シュラウドリング４５の嵌合凸部１０９に連絡通路１１５及びタービンインペラ２９の出口側に連通した別の切欠（図示省略）を形成してもよい。あるいは、切欠１１７に加えて、連絡通路１１５及び上述の切欠（図示省略）を形成してもよい。
　続いて、本発明の第１実施形態の作用及び効果について説明する。
　ガス導入口３５から導入した排気ガスは、タービンスクロール流路３７を経由してタービンインペラ２９の入口側から出口側へ流通する。この排気ガスの流通によって発生する排気ガスの圧力エネルギーを利用して回転力（回転トルク）が発生する。従って、ロータ軸９及びコンプレッサインペラ１３をタービンインペラ２９と一体的に回転させることができる。これにより、空気導入口１９から導入した空気を圧縮して、ディフューザ流路２１及びコンプレッサスクロール流路２３を経由して空気排出口２５から排出することができ、エンジンに供給される空気を過給（圧縮）することができる。
　エンジン回転数が高回転域にある場合には、回動アクチュエータ７７の駆動によって駆動軸９１が一方向（図６において時計回り方向）に回動する。この回動によって、駆動リンク９７が一方向に揺動し、これに合わせて駆動リング７５が正方向（図５において反時計回り方向、図６において時計回り方向）に回動する。これにより、複数の同期リンク８９を正方向へ揺動させながら、複数の可変ノズル６１を同期して正方向（開方向）へ回動させて、複数の可変ノズル６１の開度を大きくすることができる。よって、タービンインペラ２９側に供給される排気ガスの流路面積（流量）を大きくして、タービンインペラ２９側に多くの排気ガスを供給することができる。
　エンジン回転数が低回転域にある場合には、回動アクチュエータ７７の駆動によって駆動軸９１が他方向（図６において反時計回り方向）に回動する。この回動によって、駆動リンク９７が他方向へ揺動し、これに合わせて駆動リング７５が逆方向（図５において時計回り方向、図６において反時計回り方向）に回動する。これにより、複数の同期リンク８９を逆方向へ揺動させながら、複数の可変ノズル６１を同期して逆方向（閉方向）へ回動させて、複数の可変ノズル６１の開度を小さくすることができる。よって、タービンインペラ２９側に供給される排気ガスの流路面積を小さくして、排気ガスの流速を高くして、タービンインペラ２９の仕事量を十分に確保することができる（可変容量型過給機１の通常の作用）。
　タービンハウジング２７の収容凹部４１の底面４１ｆが環状の密着部１１１を有している。タービンハウジング２７の密着部１１１、及びシュラウドリング４５の対向面の反対面におけるタービンハウジング２７の密着部１１１に密着（接触）する部位が、シール面として機能する。その結果、シュラウドリング４５の対向面の反対面における前記密着する部位の径方向内側とタービンスクロール流路３７を気密にシール（遮断）することができる。換言すれば、シールカバーを用いることなく、シュラウドリング４５の対向面の反対面における前記密着する部位の径方向内側とタービンスクロール流路３７を気密にシールすることができる。そして、ノズルリング５５の対向面の反対面側がタービンスクロール流路３７に連通し、シュラウドリング４５の複数の第１支持穴４９がタービンインペラ２９の出口側に連通している。そのため、可変容量型過給機１の運転中、各可変ノズル６１における第１ノズル軸６３の端面に働く圧力を、第２ノズル軸６５の端面に働く圧力よりも十分に小さくすることができる。これにより、シールカバーを用いることなく、各可変ノズル６１をその圧力差によってシュラウドリング４５の対向面側に寄せて、各可変ノズル６１の左側面とシュラウドリング４５の対向面との間のサイドクリアランスを極力小さくすることができる。
　また、タービンハウジング２７の収容凹部４１の底面４１ｆの中央側に環状の嵌合凹部１０７がタービンインペラ２９と同心状に形成されている。シュラウドリング４５の対向面の反対面の内周縁側に環状の嵌合凸部１０９が形成されている。嵌合凸部１０９は、タービンハウジング２７の嵌合凹部１０７に嵌合する。そのため、シュラウドリング４５の軸心とタービンインペラ２９の軸心との芯出し（アライメント）が簡単になる。換言すれば、可変ノズルユニット４３の軸心とタービンインペラ２９の軸心との芯出し（アライメント）が簡単になる。
　本発明の第１実施形態によれば、シールカバーを用いることなく、可変容量型過給機１の運転中、各可変ノズル６１をシュラウドリング４５の対向面側に寄せて、各可変ノズル６１の左側面とシュラウドリング４５の対向面との間のサイドクリアランスを極力小さくできる。そのため、可変容量型過給機１の部品点数を減らしつつ、各可変ノズル６１の左側面とシュラウドリング４５の対向面との間からの漏れ流れを抑えることができる。また、可変容量型過給機１の構成の簡略化及び組立性の向上を図りつつ、タービンブレード３３のチップ側部分（ミッドスパン側からチップ側にかけての部分）に沿う排気ガスの流れを安定にすることができる。つまり、可変容量型過給機１のタービン効率を十分に高めることができる。特に、可変ノズルユニット４３の軸心とタービンインペラ２９の軸心との芯出し（アライメント）が簡単になるため、可変容量型過給機１の構成要素の組立性を向上させることができる。
 （第２実施形態）
　本発明の第２実施形態について図７及び図８を参照して説明する。なお、図面に示す通り、「Ｒ」は右方向、「Ｌ」は左方向を意味する。
　図７及び図８に示すように、本発明の第２実施形態に係る可変容量型過給機１１９は、本発明の第１実施形態に係る可変容量型過給機１（図１参照）と同様の構成を有する。可変容量型過給機１１９は、タービンインペラ２９側へ供給される排気ガスの流路面積を可変とする可変ノズルユニット１２１を装備している。以下、可変容量型過給機１１９の構成のうち、可変容量型過給機１の構成と異なる部分についてのみ説明する。なお、可変容量型過給機１１９における複数の構成要素のうち、可変容量型過給機１における構成要素と対応するものについては、図面中に同一番号を付する。
　タービンハウジング２７の収容凹部４１の底面４１ｆにおける密着部１１１（図８において点ハッチングを施した部位）の径方向外側には、複数の窪み１２３が形成されている。複数の窪み１２３は円弧状に形成され、対応する連結ピン５７のかしめ頭５７ａを収容する。また、シュラウドリング４５の嵌合凸部１０９には、複数の連絡穴１２５が周方向に間隔を置いて形成されている。各連絡穴１２５は、連絡通路１１５及びタービンインペラ２９の出口側に連通している。換言すれば、シュラウドリング４５の複数の第１支持穴４９は、連絡通路１１５及びシュラウドリング４５の複数の連絡穴１２５を介してタービンインペラ２９の出口側に連通する。なお、シュラウドリング４５の嵌合凸部１０９に複数の連絡穴１２５を形成する代わりに、タービンハウジング２７の嵌合凹部１０７の周縁に連絡通路１１５及びタービンインペラ２９の出口側に連通した複数の別の連絡穴（図示省略）を周方向に間隔を置いて形成してもよい。或いは、複数の連絡穴１２５に加えて、連絡通路１１５及び上述の連絡穴（図示省略）を周方向に間隔を置いて形成してもよい。
　本発明の第２実施形態も、本発明の第１実施形態と同様の作用及び効果を奏する。
　なお、本発明は、前述の実施形態の説明に限られるものではなく、種々の態様で実施可能である。また、本発明に包含される権利範囲は、これらの実施形態に限定されない。

Claims (4)

  1. 　タービンハウジング内におけるタービンスクロール流路とガス排出口との間にタービンインペラを囲むように配設されかつ前記タービンインペラ側へ供給される排気ガスの流路面積を可変とする可変ノズルユニットを装備した可変容量型過給機であって、
    　前記可変ノズルユニットは、
    　前記タービンハウジングの内壁面に取付ボルトによって一体的に設けられ、複数の第１支持穴が円周方向に貫通形成され、前記タービンインペラにおける複数のタービンブレードの外縁を覆うシュラウドリングと、
    　前記シュラウドリングに対して前記タービンインペラの軸方向に離隔した位置に前記シュラウドリングと一体的に設けられ、複数の第２支持穴が前記シュラウドリングの複数の前記第１支持穴に整合するように円周方向に貫通形成されたノズルリングと、
    　前記シュラウドリングの対向面と前記ノズルリングの対向面との間に円周方向に配設され、前記タービンインペラの軸心に平行な軸心回りに正逆方向へ回動可能であって、前記軸方向一方側の側面に前記シュラウドリングの対応する前記第１支持穴に回動可能に支持される第１ノズル軸が一体形成され、前記軸方向他方側の側面に前記ノズルリングの対応する前記第２支持穴に回動可能に支持される第２ノズル軸が前記第１ノズル軸と同軸状に一体形成された複数の可変ノズルと、を備え、
    　前記ノズルリングの対向面の反対面側が前記タービンスクロール流路に連通し、前記タービンハウジングの前記内壁面が前記取付ボルトの締結力によって前記シュラウドリングの対向面の反対面における前記第１支持穴の径方向外側に密着する連続した環状の密着部を有し、前記シュラウドリングの複数の前記第１支持穴が前記タービンインペラの出口側に連通していることを特徴とする可変容量型過給機。
  2. 　前記タービンハウジングの前記内壁面における前記ガス排出口の入口側に環状の嵌合凹部が前記タービンインペラと同心状に形成され、前記シュラウドリングの対向面の反対面の内周縁側に前記タービンハウジングの前記嵌合凹部に嵌合する環状の嵌合凸部が前記ガス排出口側へ突出して形成され、前記タービンハウジングの前記密着部が前記嵌合凹部の径方向外側に位置してい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。
  3. 　前記タービンハウジングの前記内壁面における前記密着部の径方向内側と前記シュラウドリングの対向面の反対面との間に前記シュラウドリングの複数の前記第１支持穴に連通した連絡通路が区画形成され、前記タービンハウジングの前記嵌合凹部及び前記シュラウドリングの前記嵌合凸部のうち少なくともいずれかに前記連絡通路及び前記タービンインペラの出口側に連通した切欠が形成されるか、又は前記シュラウドリングの前記嵌合凸部及び前記タービンハウジングの前記嵌合凹部の周縁のうち少なくともいずれかに前記連絡通路及び前記タービンインペラの出口側に連通した連絡穴が形成され、前記シュラウドリングの複数の前記第１支持穴が前記連絡通路及び前記切欠又は前記連絡穴を介して前記タービンインペラの出口側に連通するようになっていることを特徴とする請求項２に記載の可変容量型過給機。
  4. 　前記ノズルリングの対向面の反対面側から前記タービンインペラの入口側への排気ガスの漏れを抑えるシール手段が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか一項に記載の可変容量型過給機。
PCT/JP2013/073279 2012-09-10 2013-08-30 可変容量型過給機 WO2014038479A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201380038304.0A CN104471207B (zh) 2012-09-10 2013-08-30 可变容量型增压器
US14/598,254 US10030576B2 (en) 2012-09-10 2015-01-16 Variable geometry system turbocharger

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012-198085 2012-09-10
JP2012198085A JP5966786B2 (ja) 2012-09-10 2012-09-10 可変容量型過給機

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US14/598,254 Continuation US10030576B2 (en) 2012-09-10 2015-01-16 Variable geometry system turbocharger

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2014038479A1 true WO2014038479A1 (ja) 2014-03-13

Family

ID=50237091

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2013/073279 WO2014038479A1 (ja) 2012-09-10 2013-08-30 可変容量型過給機

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10030576B2 (ja)
JP (1) JP5966786B2 (ja)
CN (1) CN104471207B (ja)
WO (1) WO2014038479A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10006341B2 (en) 2015-03-09 2018-06-26 Caterpillar Inc. Compressor assembly having a diffuser ring with tabs
US10066639B2 (en) 2015-03-09 2018-09-04 Caterpillar Inc. Compressor assembly having a vaneless space

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105683525B (zh) * 2013-10-23 2019-04-02 博格华纳公司 具有u型密封件的致动枢转轴面密封
US10329948B2 (en) * 2016-02-10 2019-06-25 Borgwarner Inc. Stamped variable geometry turbocharger lever using retention collar
US10465706B2 (en) * 2016-04-19 2019-11-05 Garrett Transportation I Inc. Adjustable-trim centrifugal compressor for a turbocharger
CN109072774A (zh) * 2016-05-27 2018-12-21 株式会社Ihi 增压器
EP3548705B1 (de) * 2016-12-01 2021-03-03 MAN Energy Solutions SE Turbolader
JP6684698B2 (ja) * 2016-12-12 2020-04-22 三菱重工エンジン＆ターボチャージャ株式会社 ターボチャージャ
DE102016125189B4 (de) * 2016-12-21 2020-11-26 Man Energy Solutions Se Turbolader
EP3489483B1 (en) 2017-03-16 2021-08-25 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Variable nozzle device and variable capacity-type exhaust turbocharger
DE102017216323A1 (de) * 2017-09-14 2019-03-14 Continental Automotive Gmbh Verdichter für eine Aufladevorrichtung einer Brennkraftmaschine und Aufladevorrichtung für eine Brennkraftmaschine
CN213899062U (zh) * 2017-12-18 2021-08-06 博格华纳公司 用于排气涡轮增压器的涡轮机装置及排气涡轮增压器
JP7103286B2 (ja) * 2019-03-25 2022-07-20 株式会社豊田自動織機 ターボチャージャ

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006125588A (ja) * 2004-11-01 2006-05-18 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 過給機および密封装置
JP2009144545A (ja) * 2007-12-12 2009-07-02 Ihi Corp ターボチャージャ
JP2010112195A (ja) * 2008-11-04 2010-05-20 Ihi Corp ターボチャージャのシール装置
JP2010190092A (ja) * 2009-02-17 2010-09-02 Ihi Corp ターボチャージャ

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1394363B1 (de) * 2002-08-26 2006-03-01 BorgWarner Inc. Verstellbares Leitgitter für eine Turbineneinheit
JP4483571B2 (ja) 2004-12-24 2010-06-16 トヨタ自動車株式会社 可変容量型ターボチャージャー
JP4307500B2 (ja) 2007-09-21 2009-08-05 株式会社豊田自動織機 可変ノズル機構付きターボチャージャ
JP2009197633A (ja) * 2008-02-20 2009-09-03 Ihi Corp ターボチャージャ
JP4946983B2 (ja) 2008-06-23 2012-06-06 株式会社Ｉｈｉ ターボチャージャ
JP5151883B2 (ja) * 2008-10-03 2013-02-27 株式会社Ｉｈｉ ターボチャージャ
US9121300B2 (en) * 2009-12-17 2015-09-01 Ihi Corporation Turbocharger
JP5402682B2 (ja) * 2010-01-29 2014-01-29 株式会社Ｉｈｉ ターボチャージャのシール装置
JP5949164B2 (ja) * 2012-05-29 2016-07-06 株式会社Ihi 可変ノズルユニット及び可変容量型過給機
JP6107395B2 (ja) 2013-05-09 2017-04-05 株式会社Ihi 可変ノズルユニット及び可変容量型過給機

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006125588A (ja) * 2004-11-01 2006-05-18 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 過給機および密封装置
JP2009144545A (ja) * 2007-12-12 2009-07-02 Ihi Corp ターボチャージャ
JP2010112195A (ja) * 2008-11-04 2010-05-20 Ihi Corp ターボチャージャのシール装置
JP2010190092A (ja) * 2009-02-17 2010-09-02 Ihi Corp ターボチャージャ

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10006341B2 (en) 2015-03-09 2018-06-26 Caterpillar Inc. Compressor assembly having a diffuser ring with tabs
US10066639B2 (en) 2015-03-09 2018-09-04 Caterpillar Inc. Compressor assembly having a vaneless space

Also Published As

Publication number Publication date
CN104471207A (zh) 2015-03-25
CN104471207B (zh) 2017-03-08
US20150125275A1 (en) 2015-05-07
JP2014051942A (ja) 2014-03-20
JP5966786B2 (ja) 2016-08-10
US10030576B2 (en) 2018-07-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2014038479A1 (ja) 可変容量型過給機
US10309248B2 (en) Variable geometry system turbocharger
US9664060B2 (en) Variable nozzle unit and variable geometry system turbocharger
JP5949164B2 (ja) 可変ノズルユニット及び可変容量型過給機
JP6163789B2 (ja) 可変ノズルユニット及び可変容量型過給機
US10125673B2 (en) Variable nozzle unit and variable geometry turbocharger
JP6098233B2 (ja) 可変容量型過給機
US9702264B2 (en) Variable nozzle unit and variable geometry system turbocharger
WO2015114971A1 (ja) 可変ノズルユニット及び可変容量型過給機
JP2016017408A (ja) 可変ノズルユニット及び可変容量型過給機
JP2013245655A (ja) 可変ノズルユニット及び可変容量型過給機
JP5849445B2 (ja) 可変ノズルユニット及び可変容量型過給機
JP6035890B2 (ja) シール構造及び可変容量型過給機
JP6255786B2 (ja) 可変容量型過給機
JP2013194546A (ja) 可変ノズルユニット及び可変容量型過給機
JP6089791B2 (ja) 可変ノズルユニット及び可変容量型過給機
JP5939424B2 (ja) 可変容量型過給機
JP6149426B2 (ja) 可変容量型過給機
JP6115179B2 (ja) 可変ノズルユニット及び可変容量型過給機
JP2013124650A (ja) 可変ノズルユニット及び可変容量型過給機
JP2014077395A (ja) 可変容量型過給機
JP2013217305A (ja) 結合構造、可変ノズルユニット、及び可変容量型過給機

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13836177

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 13836177

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1