JPH0416607B2 - - Google Patents

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JPH0416607B2
JPH0416607B2 JP61124996A JP12499686A JPH0416607B2 JP H0416607 B2 JPH0416607 B2 JP H0416607B2 JP 61124996 A JP61124996 A JP 61124996A JP 12499686 A JP12499686 A JP 12499686A JP H0416607 B2 JPH0416607 B2 JP H0416607B2
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JP
Japan
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turbine
nozzle
inflow
vane
turbine wheel
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP61124996A
Other languages
Japanese (ja)
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JPS62282122A (en
Inventor
Kazuo Inoe
Osamu Kubota
Shunji Yano
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.)
Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
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Publication date
Application filed by Honda Motor Co Ltd filed Critical Honda Motor Co Ltd
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Priority to US07/054,499 priority patent/US4880351A/en
Priority to CA000538343A priority patent/CA1279265C/en
Priority to DE8787304832T priority patent/DE3778209D1/en
Priority to EP87304832A priority patent/EP0248624B1/en
Publication of JPS62282122A publication Critical patent/JPS62282122A/en
Publication of JPH0416607B2 publication Critical patent/JPH0416607B2/ja
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Description

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

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

そこで特公昭38−7653号公報に記載されている
ように、複数の可動ベーンをタービンスクロール
からタービンホイールへと排気ガスが流入するノ
ズル部に環状に配設し、これら可動ベーンを傾動
させることにより、これらベーン同士間に郭成さ
れる実質的なノズルの開口面積が変化するように
タービンを構成すれば、エンジンと低速域に於て
も過給効果を確保し、かつエンジンの中高速域に
あつてはエンジンの排気ガスに対する背圧を小さ
く保ち得るようにすることができる。しかしなが
ら、上記した構成によると、これらベーンが、流
体速度の比較的高い領域に配設されることから、
流体の抵抗損失が比較的大きくなりがちであり、
そのためにタービンの効率が低下するという問題
がある。また、互いに隣接する可動ベーン間にノ
ズルが郭成されるものであることから、特にノズ
ルの開口面積が小さい領域にあつては、ベーンの
傾動角度の僅かな狂いによつてもノズルと開口面
積が大きく変化しがちであり、その制御精度に難
点がある。特に、このようなタービンをターボチ
ヤージヤに於ける排気タービンとして利用する場
合には、これらのベーンが高温の排気ガス流に曝
露されるため、これら可動ベーンを信頼性高く調
節することが困難である。
Therefore, as described in Japanese Patent Publication No. 38-7653, a plurality of movable vanes are arranged in an annular manner in the nozzle part where exhaust gas flows from the turbine scroll to the turbine wheel, and these movable vanes are tilted. By configuring the turbine so that the actual opening area of the nozzle formed between these vanes changes, it is possible to secure the supercharging effect even in the low speed range of the engine, and to maintain the supercharging effect in the mid to high speed range of the engine. In some cases, it is possible to keep the back pressure against the exhaust gas of the engine small. However, according to the above configuration, since these vanes are arranged in a region where the fluid velocity is relatively high,
Fluid resistance loss tends to be relatively large,
Therefore, there is a problem that the efficiency of the turbine decreases. In addition, since the nozzle is formed between adjacent movable vanes, especially in areas where the nozzle opening area is small, even a slight deviation in the tilting angle of the vane will cause the nozzle and opening area to be affected. tends to change significantly, and there are difficulties in controlling the accuracy. Particularly when such a turbine is utilized as an exhaust turbine in a turbocharger, it is difficult to reliably adjust these movable vanes due to their exposure to the high temperature exhaust gas stream.

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

<発明が解決しようとする問題点> このような従来技術の問題点に鑑み、本発明の
主な目的は、流体の流動抵抗が比較的小さくて済
むと共に高い制御精度が得られ、かつタービンホ
イールへ向かう流体の流速分布を均一化してター
ビン効率を向上し、かつワイドレンジ化を達成す
ることができるように改良されたラジアルインフ
ロー型の可変容量タービンを提供することにあ
る。
<Problems to be Solved by the Invention> In view of the problems of the prior art, the main object of the present invention is to achieve relatively low fluid flow resistance, high control accuracy, and a turbine wheel control system. It is an object of the present invention to provide a radial inflow type variable capacity turbine which is improved so as to improve turbine efficiency by uniformizing the flow velocity distribution of fluid flowing toward the turbine, and to achieve a wide range.

<問題点を解決するための手段> このような目的は、本発明によれば、タービン
ホイールと、該タービンホイールの外周を臨む位
置に郭成された流入ノズルと、そのさらに外周に
郭成されたタービンスクロールとを有するラジア
ルインフロー型の可変容量タービンに於て、前記
流入ノズルの外側のある円周上に、前記タービン
スクロール内を流入路と外周路とに分割するよう
にしてそれぞれが部分円弧状をなす固定ベーンと
可動ベーンとを環状に連設し、その一端を支点と
して前記円周よりも内向きに前記可動ベーンを傾
動させることによつて互いに対向する前記固定ベ
ーンと前記可動ベーンとの端縁同士間に可変ノズ
ルが郭成されるようにしたことを特徴とするラジ
アルインフロー型の可変容量タービンを提供する
ことによつて達成される。特に、これら固定ベー
ン及び可動ベーンを複数組からなるものとし、ま
たタービンホイールの軸線方向に沿う可変ノズル
の寸法を、流入ノズルの寸法よりも大きくすると
良い。
<Means for Solving the Problems> According to the present invention, this object includes a turbine wheel, an inlet nozzle formed at a position facing the outer periphery of the turbine wheel, and an inflow nozzle formed further on the outer periphery of the turbine wheel. In a radial inflow type variable capacity turbine having a turbine scroll, the inside of the turbine scroll is divided into an inflow passage and an outer circumferential passage on a certain circumference outside the inflow nozzle, each of which has a portion. A fixed vane and a movable vane each having an arc shape are arranged in an annular manner, and the movable vane is tilted inward from the circumference using one end thereof as a fulcrum, so that the fixed vane and the movable vane face each other. This is achieved by providing a radial inflow variable capacity turbine characterized in that a variable nozzle is formed between the edges of the radial inflow type variable capacity turbine. In particular, it is preferable to use a plurality of sets of fixed vanes and movable vanes, and to make the size of the variable nozzle along the axial direction of the turbine wheel larger than the size of the inflow nozzle.

<作用> このようにすれば、比較的流路断面積の広い部
分に可変ノズルが設けられるため、流体の抵抗損
失を低く抑えることができる。また、可変ノズル
がタービンホイールの外周部に環状に設けられて
いることから、ノズル開度が大きい場合でもター
ビンホイールに流入する流体の流速分布を均一化
することができる。しかもノズル構成部材の一方
が固定されているためにノズル剛性を高めること
ができる上、タービンホイールの軸線方向に沿う
可変ノズルの寸法を比較的大きくすることによつ
て可変ノズル部のサイドリーク量を相対的に低減
し得ることから、可変ノズルの開度制御の安定性
向上を達成することができる。
<Function> In this way, the variable nozzle is provided in a portion with a relatively large cross-sectional area of the flow path, so that the resistance loss of the fluid can be kept low. Furthermore, since the variable nozzle is annularly provided on the outer periphery of the turbine wheel, even when the nozzle opening is large, the flow velocity distribution of the fluid flowing into the turbine wheel can be made uniform. Moreover, since one side of the nozzle component is fixed, the nozzle rigidity can be increased, and by making the variable nozzle dimension relatively large along the axial direction of the turbine wheel, the side leakage amount of the variable nozzle part can be reduced. Since it can be relatively reduced, it is possible to achieve improved stability in controlling the opening degree of the variable nozzle.

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

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

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

コンプレツサケーシング1と背板2とは、リン
グ部材9を介してボルト10をコンプレツサケー
シング1の外周部に螺着することによつて一体化
されており、背板2の中央部に潤滑部ケーシング
3が接続されている。
The compressor casing 1 and the back plate 2 are integrated by screwing bolts 10 onto the outer periphery of the compressor casing 1 via a ring member 9. Casing 3 is connected.

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

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

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

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

スクロール通路21の中心部には、スクロール
通路内を外周部21bと流入路21cとに区画す
る固定ベーン部材27が配設されている。この固
定ベーン部材27は、中心部に形成された円筒部
28aと、該円筒部28aの軸線方向中間部から
半径方向外向に形成された円板部28bと、該円
板部の外周部から潤滑部ケーシング3に向けて軸
線方向に沿つて突設された固定ベーン29とから
なつており、円筒部28aの内側に主軸8の他端
側に形成されたタービンホイール30を受容して
いる。円筒部28aは、タービンホイール30の
外周を微小な間〓をおいて囲繞するように出口開
口22aから遠ざかる向きに突出しており、その
軸線方向端部と背板23の内周部側面との間に、
タービンホイール30の外周部を臨む流入ノズル
としての固定ノズルNを隔定している。そして円
筒部28aが、金属製のシールリング31を介し
て出口通路22の内端部に嵌入しており、更に固
定ベーン29の軸線方向端部が、ボルト32によ
り背板23に結合されている。
A fixed vane member 27 is disposed at the center of the scroll passage 21 to partition the inside of the scroll passage into an outer peripheral portion 21b and an inflow passage 21c. This fixed vane member 27 includes a cylindrical portion 28a formed in the center, a disk portion 28b formed radially outward from an axially intermediate portion of the cylindrical portion 28a, and a lubricating member from the outer peripheral portion of the disk portion. A fixed vane 29 is provided to protrude along the axial direction toward the casing 3, and a turbine wheel 30 formed on the other end side of the main shaft 8 is received inside the cylindrical portion 28a. The cylindrical portion 28a protrudes away from the outlet opening 22a so as to surround the outer periphery of the turbine wheel 30 with a small gap between the cylindrical portion 28a and the inner peripheral side surface of the back plate 23. To,
A fixed nozzle N serving as an inflow nozzle facing the outer periphery of the turbine wheel 30 is separated. The cylindrical portion 28a is fitted into the inner end of the outlet passage 22 via a metal seal ring 31, and the axial end of the fixed vane 29 is coupled to the back plate 23 with bolts 32. .

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

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

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

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

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

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

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

エンジンの回転速度が低く比較的排気ガスの流
量が小さい場合には、第2図に於て実線により示
されているように、可動ベーン34を外向きに傾
動することにより、固定ベーン29の前縁部と、
可動ベーン34の後縁部とのラツプ部分に郭成さ
れるノズルの間〓を最も小さいgminとなるよう
にする。そのため排気ガスは、このノズルにより
最大限に絞られ加速され、固定ベーン部材27と
タービンホイール31との間の流入路21c内に
て旋回流となつた後に固定ノズルNを経てタービ
ンホイール30に至るため、排気流が段階的に加
速されてタービンホイール31を駆動することと
なり、エンジンの低速域に於ても過給効果を確保
することができる。
When the engine speed is low and the exhaust gas flow rate is relatively small, the movable vane 34 is tilted outward as shown by the solid line in FIG. The edge and
The gap between the nozzles formed at the lap portion with the rear edge of the movable vane 34 is set to have the smallest gmin. Therefore, the exhaust gas is throttled and accelerated to the maximum extent by this nozzle, becomes a swirling flow in the inflow path 21c between the fixed vane member 27 and the turbine wheel 31, and then reaches the turbine wheel 30 via the fixed nozzle N. Therefore, the exhaust flow is accelerated in stages to drive the turbine wheel 31, and the supercharging effect can be ensured even in the low speed range of the engine.

エンジンの回転速度が増大し、過給効果が十分
となつた場合には、想像線により示されるように
(第2図)可動ベーン34を内向きに傾動させ、
固定ベーン29と可動ベーン34との間に郭定さ
れるノズルの大きさを増大させる。その結果、排
気流が増速されることなく、また比較的流路抵抗
無くタービンホイール30に至り、エンジンに対
する排気背圧を小さくすることができる。
When the rotational speed of the engine increases and the supercharging effect becomes sufficient, the movable vane 34 is tilted inward as shown by the imaginary line (Fig. 2),
The size of the nozzle defined between the fixed vane 29 and the movable vane 34 is increased. As a result, the exhaust flow is not accelerated and reaches the turbine wheel 30 with relatively little resistance in the flow path, making it possible to reduce the exhaust back pressure to the engine.

一方、可変ノズルが構成される流入路21cの
軸線方向寸法は、固定ノズルNの軸線方向寸法よ
りも大きくなつている。これによれば、可変ノズ
ル部の流路断面積が相対的に大きくなるために可
動ベーン34のサイドクリアランスからのリーク
量の全体流量に対する割合が相対的に低減される
こととなる。従つて、低流量域に於けるリークガ
スの影響を小さくして制御精度の向上を企図する
ことができる。
On the other hand, the axial dimension of the inlet passage 21c, which constitutes the variable nozzle, is larger than the axial dimension of the fixed nozzle N. According to this, since the flow passage cross-sectional area of the variable nozzle portion becomes relatively large, the ratio of the amount of leakage from the side clearance of the movable vane 34 to the total flow rate is relatively reduced. Therefore, it is possible to improve control accuracy by reducing the influence of leak gas in a low flow rate region.

第3〜5図は、それぞれ本発明の変形実施例を
示しており、上記実施例に対応する部分には同一
の符号を付してその詳細な説明を省略する。
3 to 5 respectively show modified embodiments of the present invention, and parts corresponding to the above embodiments are given the same reference numerals and detailed explanation thereof will be omitted.

これらは、第3図に示すものが6組、第4図に
示すものが3組、そして第5図に示すものが2組
の固定ベーン29及び可動ベーン34を備えてお
り、それぞれ前記した4組の固定ベーン29及び
可動ベーン34を備える第1の実施例と同様にし
て制御される。
These vanes are equipped with six sets of fixed vanes 29 and movable vanes 34 shown in FIG. 3, three sets shown in FIG. 4, and two sets shown in FIG. It is controlled in the same manner as the first embodiment with a set of fixed vanes 29 and movable vanes 34.

このようにして、可変ノズルの数量を適宜に設
定することにより、タービン容量の変化特性を所
望に応じて設定することが可能である。
In this way, by appropriately setting the number of variable nozzles, it is possible to set the change characteristics of the turbine capacity as desired.

特に、第4図に示す3組構成、或いは第5図に
示す2組構成など、ノズル数量が少い場合には、
スクロール通路21の入口開口21aの付近に可
動ベーンを配設するようにすれば、ノズル全開時
の流入抵抗をより少くする上に好ましい。
In particular, when the number of nozzles is small, such as the three-set configuration shown in Figure 4 or the two-set configuration shown in Figure 5,
It is preferable to arrange a movable vane near the inlet opening 21a of the scroll passage 21 in order to further reduce the inflow resistance when the nozzle is fully open.

<発明の効果> このように本発明によれば、比較的流路断面積
が大きい流入路に構成された可変ノズルと、ター
ビンホイールの直外周に設けられた固定ノズルと
によつて段階的に流体が加速されるので、タービ
ンに流入する流体の抵抗損失を小さく抑えること
ができ、しかも可変ノズルの可変領域を極めて大
きくとることができることから、ターボチヤージ
ヤなどの制御性の向上、或いはウエストゲート弁
の廃止などが可能となり、タービン効率の改善、
特にターボチヤージヤへの応用に於いて、エンジ
ンの性能向上に多大の効果を奏することができ
る。また、比較的大きな熱応力が作用する流体の
上流側に位置するノズルベーンの部分には固定ベ
ーンが設けられるので、制御精度に及ぼす熱変形
の影響が小さくて済む。
<Effects of the Invention> As described above, according to the present invention, the variable nozzle configured in the inflow passage having a relatively large flow passage cross-sectional area and the fixed nozzle provided just on the outer periphery of the turbine wheel are used to gradually reduce the Since the fluid is accelerated, the resistance loss of the fluid flowing into the turbine can be kept small, and the variable range of the variable nozzle can be made extremely large, which can be used to improve controllability of turbochargers, etc., or to improve wastegate valve control. This makes it possible to eliminate turbines, improve turbine efficiency,
Particularly when applied to turbochargers, it can have a great effect on improving engine performance. Further, since a fixed vane is provided in a portion of the nozzle vane located upstream of the fluid where a relatively large thermal stress acts, the influence of thermal deformation on control accuracy can be reduced.

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

第1図は本発明に基づく可変容量タービンが適
用されたターボチヤージヤの縦断面図である。第
2図は第1図の−線からタービンケーシング
側を見た矢視図である。第3〜5図はそれぞれ本
発明の変形実施例を示す第2図と同様な可変ノズ
ルの配置図である。 1……コンプレツサケーシング、2……背板、
3……潤滑部ケーシング、4……タービンケーシ
ング、5……スクロール通路、6……軸線方向通
路、7……コンプレツサホイール、8……主軸、
9……リング部材、10……ボルト、11,12
……軸受孔、13……ラジアル軸受メタル、14
……スラスト軸受メタル、15……カラー、16
……ブツシング、17……ねじ部、18……ナツ
ト、19……六角断面部、21……スクロール通
路、21a……入口開口、21b……外周路、2
1c……流入路、22……出口通路、22a……
出口開口、23……背板、23a……フランジ、
24……スタツドボルト、25……リング部材、
26……ナツト、27……固定ベーン部材、28
a……円筒部、28b……円板部、29……固定
ベーン、30……タービンホイール、31……シ
ールリング、32……ボルト、33……ピン、3
4……可動ベーン、35……リンク機構、36…
…シールド板、37……中心孔、38……環状
溝、40……潤滑油導入孔、41……潤滑油通
路、42……潤滑油排出孔、43……シールリン
グ、44……中心孔、45……ガイド板。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a turbocharger to which a variable displacement turbine according to the present invention is applied. FIG. 2 is a view taken from the - line in FIG. 1 when looking at the turbine casing side. 3 to 5 are layout diagrams of variable nozzles similar to FIG. 2 showing modified embodiments of the present invention. 1... Compresssa casing, 2... Back plate,
3... Lubricating part casing, 4... Turbine casing, 5... Scroll passage, 6... Axial passage, 7... Compressor wheel, 8... Main shaft,
9...Ring member, 10...Bolt, 11, 12
... Bearing hole, 13 ... Radial bearing metal, 14
...Thrust bearing metal, 15...Color, 16
. . . Bushing, 17 . . . Threaded portion, 18 .
1c...Inflow passage, 22...Outlet passage, 22a...
Outlet opening, 23... back plate, 23a... flange,
24... Stud bolt, 25... Ring member,
26...Nut, 27...Fixed vane member, 28
a... Cylindrical part, 28b... Disc part, 29... Fixed vane, 30... Turbine wheel, 31... Seal ring, 32... Bolt, 33... Pin, 3
4...Movable vane, 35...Link mechanism, 36...
...shield plate, 37 ... center hole, 38 ... annular groove, 40 ... lubricant oil introduction hole, 41 ... lubricant oil passage, 42 ... lubricant oil discharge hole, 43 ... seal ring, 44 ... center hole , 45...Guide plate.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 タービンホイールと、該タービンホイールの
外周を臨む位置に郭成された流入ノズルと、その
さらに外周に郭成されたタービンスクロールとを
有するラジアルインフロー型の可変容量タービン
に於て、 前記流入ノズルの外側のある円周上に、前記タ
ービンスクロール内を流入路と外周路とに分割す
るようにしてそれぞれが部分円弧状をなす固定ベ
ーンと可動ベーンとを環状に連設し、その一端を
支点として前記円周よりも内向きに前記可動ベー
ンを傾動させることによつて互いに対向する前記
固定ベーンと前記可動ベーンとの端縁同士間に可
変ノズルが郭成されるようにしたことを特徴とす
るラジアルインフロー型の可変容量タービン。 2 前記固定ベーン及び可動ベーンを少なくとも
2組備えることを特徴とする特許請求の範囲第1
項に記載のラジアルインフロー型の可変容量ター
ビン。 3 前記タービンホイールの軸線方向に沿う前記
可変ノズルの寸法が、前記タービンホイールの軸
線方向に沿う前記流入ノズルの寸法よりも大きく
されていることを特徴とする特許請求の範囲第1
項若しくは第2項に記載のラジアルインフロー型
の可変容量タービン。
[Scope of Claims] 1. A radial inflow type variable capacity turbine comprising a turbine wheel, an inflow nozzle formed at a position facing the outer periphery of the turbine wheel, and a turbine scroll formed further on the outer periphery. A fixed vane and a movable vane each having a partial arc shape are arranged in an annular manner on a certain circumference outside the inflow nozzle so as to divide the inside of the turbine scroll into an inflow path and an outer peripheral path. and by tilting the movable vane inwardly from the circumference using one end as a fulcrum, a variable nozzle is formed between the edges of the fixed vane and the movable vane that face each other. A radial inflow type variable capacity turbine characterized by: 2. Claim 1, characterized in that at least two sets of the fixed vane and the movable vane are provided.
The radial inflow type variable capacity turbine described in . 3. Claim 1, wherein a dimension of the variable nozzle along the axial direction of the turbine wheel is larger than a dimension of the inflow nozzle along the axial direction of the turbine wheel.
The radial inflow type variable capacity turbine according to item 1 or 2.
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