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JP2008019748A - Turbocharger - Google Patents

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JP2008019748A
JP2008019748A JP2006190758A JP2006190758A JP2008019748A JP 2008019748 A JP2008019748 A JP 2008019748A JP 2006190758 A JP2006190758 A JP 2006190758A JP 2006190758 A JP2006190758 A JP 2006190758A JP 2008019748 A JP2008019748 A JP 2008019748A
Authority
JP
Japan
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nozzle
secondary nozzle
flow
turbine
turbocharger
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2006190758A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hajime Takagawa
元 高川
Naoki Tosa
直己 戸佐
Hiroshi Uchida
博 内田
Akinobu Kashimoto
昭信 柏本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Toyota Central R&D Labs Inc
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Toyota Central R&D Labs Inc
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 Toyota Motor Corp, Toyota Central R&D Labs Inc filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2006190758A priority Critical patent/JP2008019748A/en
Publication of JP2008019748A publication Critical patent/JP2008019748A/en
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    • 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

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  • Supercharger (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a turbo supercharger which has high efficiency in a wide area, and is applicable to a gasoline engine. <P>SOLUTION: The turbo supercharger comprises: a primary nozzle 53 and a secondary nozzle 54 conducting gas in a turbine scroll to a turbine wheel; and a rotary vane 80 constituting a flow passage area adjusting mechanism which adjusts a flow passage area of the secondary nozzle 54. The secondary nozzle 54 is constituted of a plurality of nozzle vanes 52. Since stationary type nozzle vanes 52 are used in the invention, heat resistance and vibration resistance are increased. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン等に適用されるターボ過給機に関する。   The present invention relates to a turbocharger applied to a gasoline engine, a diesel engine or the like.

高効率化のため、可変ベーン（可変ノズル）をタービンホイール周囲に設ける構成のいわゆるＶＧ（バリアブル・ジオメトリー）ターボ過給機が知られている（例えば、特許文献１ないし３等参照）。
また、特許文献４は、広い運転領域に渡り高効率化を図るべく、タービンハウジング内部の排気ガスを第１及び第２のノズルを用いてタービンホイールへ導くと共に第２のノズルを通るガス流量を調整する技術を開示している。
実開昭６３−６１５４６号公報 特開平６−１８５３７１号公報 特開平１１−２３６８１８号公報 特開２００６−３７８１８号公報 A so-called VG (variable geometry) turbocharger having a configuration in which variable vanes (variable nozzles) are provided around the turbine wheel for high efficiency is known (see, for example, Patent Documents 1 to 3).
Further, in Patent Document 4, in order to achieve high efficiency over a wide operating range, exhaust gas inside the turbine housing is guided to the turbine wheel using the first and second nozzles, and the gas flow rate through the second nozzle is set. The technique to adjust is disclosed.
Japanese Utility Model Publication No. 63-61546 JP-A-6-185371 Japanese Patent Laid-Open No. 11-236818 JP 2006-37818 A

ところで、特許文献１〜４等に開示された技術は、ノズルを構成するノズルベーンの一枚一枚を可動式とする構造を採用し、ノズルベーンを駆動してノズルを通過するガス流量を調整する構造であるので、構造が複雑となると共に耐熱性、耐振動性が比較的低い。このため、ディーゼルエンジンへの適用が主であり、ガソリンエンジンに適用するのは容易ではない。   By the way, the technology disclosed in Patent Documents 1 to 4 adopts a structure in which each of the nozzle vanes constituting the nozzle is movable, and a structure for adjusting the gas flow rate passing through the nozzle by driving the nozzle vane. Therefore, the structure is complicated and the heat resistance and vibration resistance are relatively low. For this reason, it is mainly applied to diesel engines and is not easy to apply to gasoline engines.

本発明は、上記の事情に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、幅広い領域で高効率化が可能であるとともにガソリンエンジンにも適用可能なターボ過給機を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a turbocharger that can be highly efficient in a wide range and can be applied to a gasoline engine. It is in.

本発明に係るターボ過給機は、タービンスクロール内のガスをタービンホイールに導く１次ノズル及び２次ノズルと、２次ノズルの流路面積を調整可能な流路面積調整機構とを備えることを特徴としている。
この構成によれば、新たに設けた流路面積調整機構により２次ノズルの流路面積を調整することにより、高効率化が可能となる。 A turbocharger according to the present invention includes a primary nozzle and a secondary nozzle that guide gas in a turbine scroll to a turbine wheel, and a flow path area adjustment mechanism that can adjust a flow area of the secondary nozzle. It is a feature.
According to this configuration, high efficiency can be achieved by adjusting the flow area of the secondary nozzle by the newly provided flow area adjustment mechanism.

上記構成において、１次ノズル及び２次ノズルは、タービンホイールの軸線方向に沿って並列して配置され、かつ、所定位置に固定された複数のノズルベーンから構成されている、構成を採用できる。
この構成によれば、１次ノズル及び２次ノズルは所定位置に固定された複数のノズルベーンから構成されているので、信頼性が高い構造となり、耐熱性、耐振性が向上する。 In the above-described configuration, the primary nozzle and the secondary nozzle can be configured to include a plurality of nozzle vanes arranged in parallel along the axial direction of the turbine wheel and fixed at predetermined positions.
According to this configuration, since the primary nozzle and the secondary nozzle are composed of a plurality of nozzle vanes fixed at predetermined positions, the structure is highly reliable, and heat resistance and vibration resistance are improved.

上記構成において、タービンスクロールに導入される排気ガスの流速が低い状態では、流路面積調整機構により２次ノズルの流路を閉じた状態にし、前記排気ガスの流速が第１の流速と第２の流速との間においては、当該流速に応じて前記２次ノズルの流路面積を調整し、排気ガスの流速が第２の流速を超える領域では、２次ノズルの流路を全開する、構成を採用できる。
この構成によれば、排気ガスの流速が第１の流速と第２の流速との間において、流速に応じて２次ノズルの流路面積を調整することにより、この領域における効率を向上させることができる。 In the above configuration, when the flow rate of the exhaust gas introduced into the turbine scroll is low, the flow passage area adjusting mechanism closes the flow passage of the secondary nozzle, and the flow velocity of the exhaust gas is the first flow velocity and the second flow velocity. The flow path area of the secondary nozzle is adjusted according to the flow speed, and the flow path of the secondary nozzle is fully opened in a region where the flow speed of the exhaust gas exceeds the second flow speed. Can be adopted.
According to this configuration, when the flow rate of the exhaust gas is between the first flow rate and the second flow rate, the flow area of the secondary nozzle is adjusted according to the flow rate, thereby improving the efficiency in this region. Can do.

本発明によれば、幅広い領域で高効率化が可能であるとともにガソリンエンジンにも適用可能なターボ過給機が提供される。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the turbocharger which can be highly efficient in a wide area | region and is applicable also to a gasoline engine is provided.

以下、本発明の最良の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
図１ないし７は、本発明のターボ過給機の一実施形態を示す図であって、図１はターボ過給機の一部に破断断面を含む外観斜視図、図２はタービンホイールの軸線方向に沿ったターボ過給機の断面図、図３はタービンホイールの軸線に直交する方向におけるターボ過給機の断面図、図４は固定ノズルの外観斜視図、図５は流路面積調整機構の概略構成を示す斜視図、図６は流路面積調整機構を駆動する駆動機構を示す図、及び、図７は流路面積調整機構を含む固定ノズル周辺の断面図である。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, exemplary embodiments of the invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIGS. 1 to 7 are views showing an embodiment of a turbocharger according to the present invention. FIG. 1 is an external perspective view including a broken section in a part of the turbocharger, and FIG. 2 is an axis of a turbine wheel. 3 is a cross-sectional view of the turbocharger along the direction, FIG. 3 is a cross-sectional view of the turbocharger in a direction perpendicular to the axis of the turbine wheel, FIG. 4 is an external perspective view of the fixed nozzle, and FIG. FIG. 6 is a perspective view showing a schematic configuration of FIG. 6, FIG. 6 is a view showing a driving mechanism for driving the flow path area adjusting mechanism, and FIG. 7 is a cross-sectional view around the fixed nozzle including the flow path area adjusting mechanism.

このターボ過給機は、例えば、ガソリンエンジンの過給に適用されるものであって、図１に示すように、タービンハウジング１０、タービンブレードが形成されたタービンホイール２００、一端がタービンホイール２００と連結されて他端に図示しないコンプレッサが連結される回転軸２１０、タービンハウジング１０内に配置される固定ノズル５０、図示しないボルトによりタービンハウジング１０に固定された遮熱機能を有するシュラウドプレート７０等から構成されている。   This turbocharger is applied, for example, to supercharging of a gasoline engine. As shown in FIG. 1, a turbine housing 10, a turbine wheel 200 formed with turbine blades, and one end of the turbocharger The rotating shaft 210 is connected to a compressor (not shown) at the other end, the stationary nozzle 50 is disposed in the turbine housing 10, the shroud plate 70 having a heat shielding function fixed to the turbine housing 10 by a bolt (not shown), and the like. It is configured.

タービンハウジング１０は、鋳鉄等の金属材料により鋳造され、図１ないし図３に示すように、タービンホイール２００の軸線方向において互いに環状の隔壁部３１で隔てられた第１及び第２のスクロール室３０Ａ，３０Ｂを備え、ガス通路２０Ａ，２０Ｂから導入された排気ガスが第１及び第２のスクロール室３０Ａ，３０Ｂへ導かれるようになっている。   The turbine housing 10 is cast from a metal material such as cast iron, and as shown in FIGS. 30B, exhaust gas introduced from the gas passages 20A, 20B is guided to the first and second scroll chambers 30A, 30B.

固定ノズル５０は、図１ないし図３に示すように、タービンハウジング１０内に配置されており、図４に示すように、環状のベース５６と環状の中間プレート５５の間の所定位置に固定された複数のノズルベーン５１から構成されて第１のスクロール室３０Ａの排気ガスをタービンホイール２００へ導く１次ノズル５３を備えていると共に、環状の中間プレート５５の所定位置に固定された複数のノズルベーン５２から構成されて第２のスクロール室３０Ｂの排気ガスをタービンホイール２００へ導く２次ノズル５４を備えている。尚、１次ノズル５３及び２次ノズル５４は、タービンホイール２００の軸線方向に沿って並列して配置される。   The fixed nozzle 50 is disposed in the turbine housing 10 as shown in FIGS. 1 to 3, and is fixed at a predetermined position between the annular base 56 and the annular intermediate plate 55 as shown in FIG. And a plurality of nozzle vanes 52 that are fixed to predetermined positions on an annular intermediate plate 55 and that include a primary nozzle 53 that guides the exhaust gas of the first scroll chamber 30A to the turbine wheel 200. And a secondary nozzle 54 for guiding the exhaust gas of the second scroll chamber 30B to the turbine wheel 200. The primary nozzle 53 and the secondary nozzle 54 are arranged in parallel along the axial direction of the turbine wheel 200.

シュラウドプレート７０は、図２等に示すように、タービンハウジング１０と協働して固定ノズル５０を挟持するようにタービンハウジング１０に固定され、第１及び第２のスクロール室３０Ａ，３０Ｂ内の排気ガスが図示しないコンプレッサ側へ放出されるのを防いで、コンプレッサ側への熱の放出を遮断する遮熱機能を有する。   As shown in FIG. 2 and the like, the shroud plate 70 is fixed to the turbine housing 10 so as to sandwich the fixed nozzle 50 in cooperation with the turbine housing 10, and the exhaust in the first and second scroll chambers 30 </ b> A and 30 </ b> B. It has a heat shielding function that prevents the gas from being released to the compressor side (not shown) and blocks the release of heat to the compressor side.

次に、図５ないし図７を参照して、２次ノズル５４の流路面積を調整可能な流路面積調整機構について説明する。
この流路面積調整機構は、図５に示すように、２次ノズル５４のスロート部分（ノズルベーン５２の先端側で構成される部分）に回転可能に設けられた翼状に形成された回転翼８０を備えている。この回転翼８０は、各２次ノズル５４のスロート部分にそれぞれ設けられ、この回転翼８０を適宜回転させることにより、２次ノズル５４のスロート部分（流路）を開閉することができ、その回転量を調整することにより、２次ノズル５４の流路面積を任意に調整できる。すなわち、回転翼８０をノズルベーン５２に交差する向きに回転していくと流路面積は小さくなっていき、回転翼８０がこれを挟む２つのノズルベーン５２に当接すると、２次ノズル５４の流路は完全に閉じられる。一方、回転翼８０をノズルベーン５２に平行となる向きに回転させていくと流路面積は小さくなっていき、回転翼８０がノズルベーン５２に略平行となる位置に達すると２次ノズル５４の流路は全開となる。 Next, a flow path area adjustment mechanism that can adjust the flow area of the secondary nozzle 54 will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 5, this flow path area adjusting mechanism includes a rotary blade 80 formed in a blade shape that is rotatably provided at a throat portion of the secondary nozzle 54 (a portion formed on the tip side of the nozzle vane 52). I have. The rotary blades 80 are respectively provided at the throat portions of the secondary nozzles 54. By rotating the rotary blades 80 as appropriate, the throat portions (flow paths) of the secondary nozzles 54 can be opened and closed. By adjusting the amount, the flow passage area of the secondary nozzle 54 can be arbitrarily adjusted. That is, when the rotary blade 80 is rotated in a direction intersecting the nozzle vane 52, the flow passage area decreases, and when the rotary blade 80 comes into contact with the two nozzle vanes 52 sandwiching the rotary vane 80, the flow passage of the secondary nozzle 54 is obtained. Is completely closed. On the other hand, when the rotor blade 80 is rotated in a direction parallel to the nozzle vane 52, the flow path area becomes smaller, and when the rotor blade 80 reaches a position substantially parallel to the nozzle vane 52, the flow path of the secondary nozzle 54. Is fully open.

回転翼８０は、図６及び図７に示すような駆動機構により回転駆動される。
この駆動機構は、図６及び図７に示すように、各回転式バルブ８０の回転軸８０ａと連結される複数のリンク１１５と、リンク１１５を回転自在に支持する環状の固定プレート１１１、リンク１１５の連結部１１５ａと係合すると共に固定プレート１１１に同心状にかつ回動可能に設けられたユニゾンリング１１３、ユニゾンリング１１３と接続ピン１１７を介して連結されたロッド１１９と、ロッド１１９を直動させる電動リニアアクチュエータ１２１等から構成されている。
電動リニアアクチュエータ１２１がロッド１１９を一方向に駆動させると、ユニゾンリング１１３が一方向に回転し、この回転に応じてリンク１１５が回転し、この結果、各回転翼８０が回転する。したがって、電動リニアアクチュエータ１２１の駆動方向及び駆動量を制御することにより、回転翼８０のノズルベーン５２に対する回転位置（姿勢）を調整でき、これにより、２次ノズル５４の流路面積を調整できる。 The rotary blade 80 is rotationally driven by a drive mechanism as shown in FIGS.
As shown in FIGS. 6 and 7, the drive mechanism includes a plurality of links 115 connected to the rotary shaft 80 a of each rotary valve 80, an annular fixed plate 111 that rotatably supports the links 115, and links 115. The unison ring 113 concentrically and rotatably provided on the fixed plate 111, the rod 119 coupled to the unison ring 113 via the connection pin 117, and the rod 119 are linearly moved. It comprises an electric linear actuator 121 and the like.
When the electric linear actuator 121 drives the rod 119 in one direction, the unison ring 113 rotates in one direction, and the link 115 rotates in accordance with this rotation. As a result, each rotary blade 80 rotates. Therefore, by controlling the drive direction and drive amount of the electric linear actuator 121, the rotational position (posture) of the rotor blade 80 with respect to the nozzle vane 52 can be adjusted, and thereby the flow passage area of the secondary nozzle 54 can be adjusted.

次に、図８を参照して２次ノズルの流路面積の調整方法の一例について説明する。
図８に示すように、エンジン負荷が相対的に小さい（排気ガスの流速が相対的に小さい）領域Ｒ１では、１次ノズル５３及び２次ノズル５４のうち、１次ノズル５３のみを使用して２次ノズル５４の流路面積（スロート開度）を全閉にする。 Next, an example of a method for adjusting the flow area of the secondary nozzle will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 8, in the region R1 where the engine load is relatively small (the exhaust gas flow rate is relatively small), only the primary nozzle 53 is used among the primary nozzle 53 and the secondary nozzle 54. The channel area (throat opening) of the secondary nozzle 54 is fully closed.

エンジン負荷が増加する中速領域Ｒ２（排気ガスの流速が第１の流速と第２の流速との間の領域）では、エンジン負荷（排気ガスの流速）に応じて２次ノズル５４のスロート開度を調整する。このとき、タービンの入口圧力が設定した圧力よりも大きくなるように２次ノズル５４のスロート開度を調整してもよい。中速領域においてタービンホイールの直近に設けられた２次ノズル５４のスロート開度を調整することにより、排気ガスを確実に絞ることができる。   In the medium speed region R2 where the engine load increases (the region where the exhaust gas flow rate is between the first flow rate and the second flow rate), the throat opening of the secondary nozzle 54 is performed according to the engine load (exhaust gas flow rate). Adjust the degree. At this time, you may adjust the throat opening degree of the secondary nozzle 54 so that the inlet pressure of a turbine may become larger than the set pressure. By adjusting the throat opening degree of the secondary nozzle 54 provided in the immediate vicinity of the turbine wheel in the medium speed region, the exhaust gas can be reliably throttled.

そして、エンジン負荷が増大して所定領域Ｒ２を超える範囲Ｒ３では、２次ノズル５４を全開にし、１次ノズル５３及び２次ノズル５４の両方を使用する。   Then, in the range R3 where the engine load increases and exceeds the predetermined region R2, the secondary nozzle 54 is fully opened and both the primary nozzle 53 and the secondary nozzle 54 are used.

ここで、２次ノズル５４のスロート開度を調整することによるタービン効率の改善の一例を図９に示す。
図９のグラフ（１）は、エンジン負荷（排気ガスの流速）に応じて２次ノズル５４のスロート開度を調整した場合のタービン効率を示している。また、グラフ（２）は、比較例として、２次ノズル５４のスロート開度を調整するのではなく、ガス通路２０Ｂに設けられたバタフライバルブを制御した場合のタービン効率を示している。
図９からわかるように、２次ノズル５４のスロート開度を調整することにより、エンジン回転数が２８００（ｒｐｍ）程度を超える中速領域においても比較的高いタービン効率が得られることがわかる。 Here, an example of the improvement of the turbine efficiency by adjusting the throat opening degree of the secondary nozzle 54 is shown in FIG.
The graph (1) in FIG. 9 shows the turbine efficiency when the throat opening degree of the secondary nozzle 54 is adjusted according to the engine load (the exhaust gas flow velocity). Graph (2) shows the turbine efficiency when the butterfly valve provided in the gas passage 20B is controlled instead of adjusting the throat opening degree of the secondary nozzle 54 as a comparative example.
As can be seen from FIG. 9, by adjusting the throat opening degree of the secondary nozzle 54, it can be seen that relatively high turbine efficiency can be obtained even in the medium speed region where the engine speed exceeds about 2800 (rpm).

以上のように本実施形態によれば、２次ノズル５４を構成する複数のノズルベーン５２を固定構造にし、回転翼８０により２次ノズル５４を通過するガス流量を調整する構造としたので、ノズルベーンが可動式のものと比較して耐熱性、耐振動性を向上させることができ、この結果、本発明をガソリンエンジンに適用することが可能となる。
また、本実施形態によれば、排気ガスの流速に応じて２次ノズル５４のスロート開度を調整することにより、特に、中速領域におけるタービン効率を向上させることができる。 As described above, according to the present embodiment, the plurality of nozzle vanes 52 constituting the secondary nozzle 54 are fixed, and the gas flow passing through the secondary nozzle 54 is adjusted by the rotary blades 80. Heat resistance and vibration resistance can be improved as compared with a movable type, and as a result, the present invention can be applied to a gasoline engine.
Further, according to the present embodiment, the turbine efficiency can be improved particularly in the medium speed region by adjusting the throat opening degree of the secondary nozzle 54 according to the flow rate of the exhaust gas.

図１０及び図１１は、流路面積調整機構の他の構造を示す図であって、図１０は２次ノズル５４のスロート部分に設けられたスライド式バルブを示す斜視図であり、図１１はスライド式バルブを駆動する駆動機構の構成を示す図である。
図１０に示すスライド式バルブ１８０は、円柱状に形成されていると共にこのスライド式バルブ１８０を挟む２つのノズルベーン５２間の距離と略一致する直径に形成されている。
スライド式バルブ１８０は、図１１に示すように、連結ロッド２１９を介してリニアアクチュエータ２２１と連結されている。リニアアクチュエータ２２１の駆動量を制御することにより、２次ノズル５４のスロート部分の開度を調整することができる。 10 and 11 are views showing another structure of the flow path area adjusting mechanism. FIG. 10 is a perspective view showing a slide type valve provided in the throat portion of the secondary nozzle 54. FIG. It is a figure which shows the structure of the drive mechanism which drives a slide type valve.
The slide valve 180 shown in FIG. 10 is formed in a columnar shape and has a diameter that substantially matches the distance between the two nozzle vanes 52 that sandwich the slide valve 180.
As shown in FIG. 11, the sliding valve 180 is connected to the linear actuator 221 via a connecting rod 219. By controlling the drive amount of the linear actuator 221, the opening degree of the throat portion of the secondary nozzle 54 can be adjusted.

ここで、スライド式バルブ１８０を円柱状に形成したのでは、ノズルベーン５２とスライド式バルブ１８０との間に若干の隙間ができて、２次ノズル５４のスロート部分を完全には閉鎖することができない可能性がある。
このため、例えば、図１２（Ａ）に示すように、テーパ状の嵌合面１８１をもつスライド式バルブ１８１とすると共に、ノズルベーン５２の表面に耐熱性の溶射材３００を塗布する。
そして、図１２（Ｂ）に示すように、テーパ状の嵌合面１８１をもつスライド式バルブ１８１をノズルベーン５２の間に挿入すると、溶射材３００は嵌合面１８１のテーパ形状に沿った形に削り落とされ、嵌合面１８１と溶射材３００との間の隙間がなくなる。これにより、２次ノズル５４を確実に全閉することができ、隙間の形成によりタービン効率が低下するのを防止できる。 Here, when the slide type valve 180 is formed in a columnar shape, a slight gap is formed between the nozzle vane 52 and the slide type valve 180, and the throat portion of the secondary nozzle 54 cannot be completely closed. there is a possibility.
For this reason, for example, as shown in FIG. 12A, a slide valve 181 having a tapered fitting surface 181 is formed, and a heat resistant thermal spray material 300 is applied to the surface of the nozzle vane 52.
Then, as shown in FIG. 12B, when the sliding valve 181 having the tapered fitting surface 181 is inserted between the nozzle vanes 52, the thermal spray material 300 is formed in a shape along the tapered shape of the fitting surface 181. It is scraped off, and the gap between the fitting surface 181 and the thermal spray material 300 disappears. Thereby, the secondary nozzle 54 can be fully closed reliably, and it can prevent that turbine efficiency falls by formation of a clearance gap.

図１３及び図１４は本発明のさらに他の実施形態に係るターボ過給機の断面図であって、図１３は２次ノズルを全閉した状態を示し、図１４は２次ノズルを全開した状態を示している。
このターボ過給機は、図１３及び図１４に示すように、タービンハウジング４１０、タービンホイール４２０、タービンハウジング４１０に固定された排気ダクト４３０、タービンハウジング４１０のタービンスクロール内に配置されて１次ノズルを構成する複数のノズルベーン４５０、複数のノズルベーン４５０が固定された環状の仕切板４６０、仕切板４６０に当接可能に設けられると共に筒状に形成されて二次ノズルを形成する当接部４７１を備える抜き差し部材４７０、抜き差し部材４７０を駆動するリニアアクチュエータ５００等から構成される。尚、本実施形態では、タービンスクロールは、隔壁で分割されていない。 13 and 14 are cross-sectional views of a turbocharger according to still another embodiment of the present invention. FIG. 13 shows a state in which the secondary nozzle is fully closed, and FIG. 14 shows that the secondary nozzle is fully opened. Indicates the state.
As shown in FIGS. 13 and 14, the turbocharger is arranged in a turbine housing 410, a turbine wheel 420, an exhaust duct 430 fixed to the turbine housing 410, and a turbine scroll of the turbine housing 410 so as to be a primary nozzle. A plurality of nozzle vanes 450, an annular partition plate 460 to which the plurality of nozzle vanes 450 are fixed, a contact portion 471 which is provided so as to be able to contact the partition plate 460 and is formed in a cylindrical shape to form a secondary nozzle. An insertion / removal member 470 provided, a linear actuator 500 that drives the insertion / removal member 470, and the like are included. In the present embodiment, the turbine scroll is not divided by the partition walls.

リニアアクチュエータ５００を駆動して、図１３に示すように、当接部４７１を仕切板４６０に接触させると、当接部４７１を仕切板４６０との間は遮断され、タービンスクロールの排気ガスは複数のノズルベーン４５０で形成される１次ノズルのみを通過する。
そして、当接部４７１と仕切板４６０との間に形成される隙間を調整することにより、二次ノズルの流路面積を調整することができ、当接部４７１を図１４に示す位置に移動することにより、２次ノズルを全開にすることができる。 When the linear actuator 500 is driven to bring the contact portion 471 into contact with the partition plate 460 as shown in FIG. 13, the contact portion 471 is disconnected from the partition plate 460, and a plurality of exhaust gases of the turbine scroll are generated. Only the primary nozzle formed by the nozzle vane 450 is passed.
Then, by adjusting the gap formed between the contact portion 471 and the partition plate 460, the flow area of the secondary nozzle can be adjusted, and the contact portion 471 is moved to the position shown in FIG. By doing so, the secondary nozzle can be fully opened.

本実施形態によれば、２次ノズルを可動式のノズルベーンで構成しないで、仕切板４６０とスライド可能な抜き差し部材４７０との間に形成される隙間とすることにより、その流路面積を可変できると共に耐熱性、耐振性を向上させることができ、ディーゼルエンジンに比べて高温となるガソリンエンジンに適用可能となる。   According to this embodiment, the flow path area can be varied by forming a gap formed between the partition plate 460 and the slidable insertion / removal member 470 without configuring the secondary nozzle with a movable nozzle vane. At the same time, the heat resistance and vibration resistance can be improved, and it can be applied to a gasoline engine that is hotter than a diesel engine.

上記実施形態では、１次ノズルと２次ノズルとを固定ノズルに一体的に形成した場合について説明したが、これに限定されるわけではなく、１次ノズルと２次ノズルとを別部材で構成することも可能である。   In the above embodiment, the case where the primary nozzle and the secondary nozzle are formed integrally with the fixed nozzle has been described. However, the present invention is not limited to this, and the primary nozzle and the secondary nozzle are configured as separate members. It is also possible to do.

ターボ過給機の一部に破断断面を含む外観斜視図である。It is an external appearance perspective view which includes a fracture | rupture cross section in a part of turbocharger. タービンホイールの軸線方向に沿ったターボ過給機の断面図である。It is sectional drawing of the turbocharger along the axial direction of a turbine wheel. タービンホイールの軸線に直交する方向におけるターボ過給機の断面図である。It is sectional drawing of the turbocharger in the direction orthogonal to the axis line of a turbine wheel. 固定ノズルの外観斜視図である。It is an external appearance perspective view of a fixed nozzle. ２次ノズルの流路面積調整機構を構成する回転翼を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the rotary blade which comprises the flow-path area adjustment mechanism of a secondary nozzle. 回転翼を駆動する駆動機構の構造を示す正面図である。It is a front view which shows the structure of the drive mechanism which drives a rotary blade. 回転翼を駆動する駆動機構の構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the drive mechanism which drives a rotary blade. ２次ノズルの流路面積（スロート面積）の調整方法を示す図である。It is a figure which shows the adjustment method of the flow-path area (throat area) of a secondary nozzle. 流路面積の調整によるタービン効率の改善効果を示すグラフである。It is a graph which shows the improvement effect of the turbine efficiency by adjustment of a flow-path area. 流路面積調整機構の他の構造を示す図であって、２次ノズルのスロート部分に設けられたスライド式バルブを示す斜視図である。It is a figure which shows the other structure of a flow-path area adjustment mechanism, Comprising: It is a perspective view which shows the slide type valve provided in the throat part of the secondary nozzle. 流路面積調整機構の他の構造を示す図であって、スライド式バルブを駆動する駆動機構の構成を示す図である。It is a figure which shows the other structure of a flow-path area adjustment mechanism, Comprising: It is a figure which shows the structure of the drive mechanism which drives a slide type valve. スライド式バルブの他の構造例を示す図である。It is a figure which shows the other structural example of a slide type valve | bulb. 本発明のさらに他の実施形態に係るターボ過給機の断面図であって、２次ノズルを全閉した状態を示す図である。It is sectional drawing of the turbocharger which concerns on further another embodiment of this invention, Comprising: It is a figure which shows the state which closed the secondary nozzle. 本発明のさらに他の実施形態に係るターボ過給機の断面図であって、２次ノズルを全開した状態を示す図である。It is sectional drawing of the turbocharger which concerns on further another embodiment of this invention, Comprising: It is a figure which shows the state which opened the secondary nozzle fully.

符号の説明Explanation of symbols

１０…タービンハウジング
３０Ａ…第１のスクロール室
３０Ｂ…第２のスクロール室
３１…隔壁部
５０…固定ノズル
５１，５２…ノズルベーン
５３…１次ノズル
５４…２次ノズル
５５…中間プレート
７０…シュラウドプレート
８０…回転翼（流路面積調整機構）
８０ａ…回転軸
１１１…固定プレート
１１３…ユニゾンリング
１１５…リンク
１１７…接続ピン
１１９…ロッド
１２１…電動リニアアクチュエータ
１８０…スライド式バルブ
１８１…嵌合面
３００…溶射材
２００…タービンホイール
２１０…回転軸
２１９…連結ロッド
２２１…リニアアクチュエータ
４１０…タービンハウジング
４２０…タービンホイール
４３０…排気ダクト
４５０…ノズルベーン（１次ノズル）
４６０…仕切板（２次ノズル）
４７０…抜き差し部材
４７１…当接部（２次ノズル）
５００…リニアアクチュエータ DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Turbine housing 30A ... 1st scroll chamber 30B ... 2nd scroll chamber 31 ... Partition part 50 ... Fixed nozzle 51,52 ... Nozzle vane 53 ... Primary nozzle 54 ... Secondary nozzle 55 ... Intermediate plate 70 ... Shroud plate 80 ... Rotary blades (channel area adjustment mechanism)
80a ... Rotating shaft 111 ... Fixed plate 113 ... Unison ring 115 ... Link 117 ... Connection pin 119 ... Rod 121 ... Electric linear actuator 180 ... Sliding valve 181 ... Fitting surface 300 ... Thermal spray material 200 ... Turbine wheel 210 ... Rotating shaft 219 ... Connecting rod 221 ... Linear actuator 410 ... Turbine housing 420 ... Turbine wheel 430 ... Exhaust duct 450 ... Nozzle vane (primary nozzle)
460 ... Partition plate (secondary nozzle)
470 ... insertion / extraction member 471 ... contact portion (secondary nozzle)
500 ... Linear actuator

Claims (3)

タービンスクロール内のガスをタービンホイールに導く１次ノズル及び２次ノズルと、
前記２次ノズルの流路面積を調整可能な流路面積調整機構と、
を備えることを特徴とするターボ過給機。 A primary nozzle and a secondary nozzle that guide the gas in the turbine scroll to the turbine wheel;
A flow path area adjusting mechanism capable of adjusting a flow path area of the secondary nozzle;
A turbocharger comprising: 前記１次ノズル及び２次ノズルは、前記タービンホイールの軸線方向に沿って並列して配置され、かつ、所定位置に固定された複数のノズルベーンから構成されていることを特徴とする請求項１に記載のターボ過給機。   The primary nozzle and the secondary nozzle are arranged in parallel along the axial direction of the turbine wheel, and are composed of a plurality of nozzle vanes fixed at predetermined positions. The turbocharger described. 前記タービンスクロールに導入される排気ガスの流速が低い状態では、前記流路面積調整機構により前記２次ノズルの流路を閉じた状態にし、前記排気ガスの流速が第１の流速と第２の流速との間においては、当該流速に応じて前記２次ノズルの流路面積を調整し、前記排気ガスの流速が第２の流速を超える領域では、前記２次ノズルの流路を全開することを特徴とする請求項１又は２に記載のターボ過給機。
When the flow rate of the exhaust gas introduced into the turbine scroll is low, the flow path area adjustment mechanism closes the flow path of the secondary nozzle, and the flow speed of the exhaust gas is the first flow rate and the second flow rate. The flow area of the secondary nozzle is adjusted according to the flow speed, and the flow path of the secondary nozzle is fully opened in a region where the flow speed of the exhaust gas exceeds the second flow speed. The turbocharger according to claim 1 or 2.
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