JPH01104925A - 可変容量型過給機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は可動ノズルベーンの開度を調節してタービン翼
車に導かれる排気ガスの流れを制御する可変容量型過給
機に係り、特に可動ノズルベーンに生じる異常回転トル
クを軽減したものに関する。

［従来の技術］ 第７図に示すように可変容量型過給機は、タービン車室
１内のタービン翼車２の外周に多数枚設けた可動ノズル
ベーン３を、図示しない可変リンクａ梢によりその開度
を一様に調節して、スクロール部４からタービン翼車２
に導かれる排気ガスの流速及び方向を制御して、効率の
高い過給をエンジンの全回転域で得るようにしたもので
ある。

ところで、タービン車室１内の古都うで区画形成する最
狭スクロール部６近傍、特にその直近にある可動ノズル
ベーン３ａには、他の部位にある可動ノズルベーン３と
異なり、静圧分布不均一に基づく大きなガス圧が背面に
肋＜、このガス圧はピストンの往復動により脈動してい
るが、特に排気ブレーキを掛けるとその脈動が大きくな
り、これが可動ノズルベーン３ａを操作する可変リンク
機構に損傷を与える。

すなわち、可動ノズルベーン３のリンクＮ　）ｆｉｌは
、第８図、第９図に示すように、可動ノズルベーン３に
軸７を介して一体的に取り付けたフォーク８と、このフ
ォーク８の先端開口に係合させたスライダ９をピン１０
止めしたリング１１と、このリング１１を矢印方向（第
９図）に回動する図示しないレバとから構成されている
。このなめ、大きなガス圧脈動が可動ノズルベーン３の
背面ＩＦＪＲに顔くと、即ち、背打力が働くと、該ベー
ン３にこれを開こうとする矢印方向（第８図）の異常な
回転トルクが生じる。一般にはエンジンの排気ブレーキ
作動時に異常回転トルクは最大になる。

この異常回転１−ルクが生じると、フォーク８の開口面
、スライダ面及びスライダ９とピン１０間に摩擦力が生
じ、これらが摩耗する。これが繰り返されて摩耗がひど
くなるとリングに自励振動が生じ、排気ブレーキ作動時
以外でも損傷を受け、場合によっては溶接した軸７まで
やられてしまうことになる。

このため、可変リンク機構の一部をセラミックスにした
り、損傷の大きな箇所をチッ化処理したりして、耐摩耗
性を向上させる努力が払われているが、それでも決め手
がつかず、このような面からのハード上の対応には今や
限界が来ている。

［発明が解決しようとする問題点」 上記したように、従来のものでは、エンジンの排気ブレ
ーキ作動時に、最狭スクロール部近傍の可動ノズルベー
ンに大きな異常回転トルクが生じ、これが繰り返される
と可変リンク機ＷＦｒを損傷するという致命的な欠陥が
あり、これの対応策であるリンクｎ横の耐摩耗性の改善
には、限界があった。

本発明の目的は、可動ノズルベーンへの背打力そのもの
を低減させることによって、上記した従来技術の欠点を
解消して、可動ノズルベーンの異常回転トルクを低減す
ることができる可変容量型過給機を提供することにある
。

［問題点を解決するための手段］ 本発明のり変容量型過給機は、タービン車室内のタービ
ン翼車外周に設けた可動ノズルベーンの開度を調節して
スクロール部からタービン翼車に導かれる排気ガスの流
れを制御する可変容量型過給機において、最狭スフ１フ
ール部近傍にある上記可動ノズルベーンに加わる周期的
なガス圧を低減するなめに該可動ノズルベーンの受圧面
積を小さくしたものである。

ここで、可動ノズルベーンの面積は、可動ノズルベーン
の性能が成り立つ範囲で小さくでき、小さくするための
手段としては、切除、切欠、あるいは穿孔等がある。

［作　用］ 可動ノズルベーンの受圧面積が小さいと、ガス圧が受圧
面積に比例して減少するため、これにがかる周期的な加
振力が低減する。したがって、エンジンの排気ブレーキ
作動時であっても可動ノズルベーンに大きな異常回転ト
ルクが生じることが無い。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を第１図〜第６図を用いて説明
する。

第１図は本発明の可変容量型過給機例を示す。

１はタービン車室であり、その内部にはスクロール部４
が形成され、その中心にタービン翼車２が配設されてい
る。このタービン翼車２の外周に、可変ノズルベーン３
が多数設けられている。この可変ノズルベーン３はリン
グ１１．スライダ９゜フォーク８等から構成される可変
リンク機構によって開度が調節され、スクロール部４か
らタービン翼車２に導かれる排気ガスの流速や方向を制
御する。

これら多数の可変ノズルベーン３のうち、特に排気ガス
導入口の奥に形成されている舌部５によって区画形成さ
れ、スクロール部４の断面積が一韓小となる最狭スクロ
ール部６の近傍にある可変ノズルベーン３ａの受圧面積
を小さくしである。図示例では、特に大きな異常回転ト
ルクが生じる最狭スクロール部５の直近にある１枚の可
変ノズルベーン３ａのみの受圧面積を小さくしであるが
、これと隣接する両側の可変ノズルベーン３ｂ。

３ｃも同様に小さくしてもよい。

また、受圧面積を小さくするなめに、当該可変ノズルベ
ーン３ａのリーディングエツジ［Ｅを切除しであるが、
第２図に示すように、トレイリングエツジ■［を切除し
ても、あるいは両エツジＬＥ、ＴＥを同時に切除するよ
うにしてもよい。

リーディングエツジを切除した例を第３図に、トレイリ
ングエツジを切除しな例を第４図に、また両エツジを切
除した例を第５図に示す、ここで、どこまで切除が可能
であるかという問題が出て来る。

全部を切除する、即ち可変ノズルベーン３ａを１枚そっ
くり取り除くことは、排気ガス導入側に圧力が筒抜けと
なって、ベーン３，３間で形成されるノズルスロートが
維持できなくなるため不可である。したがって、可動ノ
ズルベーンの性能が成り立つ範囲内ということになるが
、少なくともリーディングエツジにしろ、トレイリング
エツジにしろ、軸７の手前まで可能であり、望ましくは
、ベーン３ａを閉にしたとき隣接するベーン３と接触が
保てる範囲が良い。ノズル閉機能を確保するためである
。

さて、上記のような構成において、所定の開度に保持さ
れている可動ノズルベーン３は、ガス静圧により、常に
開こうとする力を受ける。これは、可動ノズルベーン３
のモーメント中心が空気力学的必要性からトレイリング
エツジ側にあるからである。このベーン３を開こうとす
る力が、特にエンジンの排気ブレーキ作動時には、最狭
スクロール部６にあるベーン３ａに大きな脈動となって
現われる。

しかし、本実施例では、当該可動ノズルベーン３ａのリ
ーディングエツジ側を切除して受圧面積を小さくしであ
るため、上記脈動を可及的に小さく抑えることができる
。これを第６図で説明する。

排気ブレーキが作動するノズル開度１０°〜２０゜（全
開）のとき、リーディングエツジをカットした実線で示
す本実施例（第３図）の作用力（トルク）は、全熱カッ
トしていない点線で示す従来例のものよりも大幅に低減
しているのがわかる。また、第４図及び第５図の実施例
でも同様に低減しているのがわかる。特に、両エツジを
カットした第５図の実施例のものはその低減効果が最も
大きい。

なお、ここでいうトルクは第８図に示したように、ベー
ン３への背打力によって生じるフォーク８にΩくトルク
であり、作用力はこのトルクによりスライダ９がフォー
ク開口面に加える力である。

このように、可動ノズルベーンのエツジを切除したので
、ベーンの受けるガス圧が減少し、したがって異常回転
トルクが大幅に・減る。その結果、フォーク８の開口面
、スライダ面及びスライダ９とピン１０間に摩゛擦力が
生じて摩耗することが有効に回避できる。

［発明の効果］ 本発明によれば、可動ノズルベーンの面積を小さくする
だけで、エンジンの排気ブレーキ作動時に特に生じる可
動ノズルベーンへの異常回転トルクを有効に低減でき、
したがって、可動ノズルベーンに加わる回転トルクによ
りもたらされる可変リンクａ椙の損傷を有効に回避でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る一実施例を示す可変容量型過給機
の一部破断した正面図、第２図は可動ノズルベーンの切
除部を示す説明図、第３図は可動ノズルベーンのリーデ
ィングエツジ切除例を示す説明図、第４図は同じくトレ
イリングエツジ切除例を示す説明図、第５図は同じくリ
ーディングエツジ及びトレイリングエツジの双方の切除
例を示す説明図、第６図は本発明の実施例である可動ノ
ズルベーンの各切除例と従来との比較を示した作用力・
ノズル開度特性図、第７図は従来例を示す可変容量型過
給機の正面図、第８図は同可変リンク機横を説明する斜
視図、第９図は同じく平面図である。 図中、１はタービン車室、２はタービン翼車、３は可動
ノズルベーン、３ａは最狭スクロール部直近にある可動
ノズルベーン、４はスクロール部、６は最狭スクロール
部である。 特許出願人　　石川島播磨重工業株式会社代理人弁理士
　　絹　　　谷　　　信　　　雄第６図 第８図　　第９図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　タービン車室内のタービン翼車外周に設けた可動ノズ
   ルベーンの開度を調節してスクロール部からタービン翼
   車に導かれる排気ガスの流れを制御する可変容量型過給
   機において、最狭スクロール部近傍にある上記可動ノズ
   ルベーンに加わる周期的なガス圧を低減するために該可
   動ノズルベーンの受圧面積を小さくしたことを特徴とす
   る可変容量型過給機。