JP5942464B2 - Turbocharger - Google Patents
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Description
本発明は、過給機に関し、特に、内燃機関の排気ガスが吹き付けられることにより回転するタービンホイールが収容されたタービンハウジングと、タービンハウジング内に収容されたタービンホイールへ排気ガスを導くガス通路を形成するノズルプレートとを備える過給機に関する。 The present invention relates to a supercharger, and in particular, a turbine housing that houses a turbine wheel that rotates when exhaust gas of an internal combustion engine is blown, and a gas passage that guides the exhaust gas to the turbine wheel housed in the turbine housing. The present invention relates to a supercharger including a nozzle plate to be formed.
従来、直噴ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどに搭載されるターボチャージャ(過給機)が知られている(たとえば、特許文献1参照)。 Conventionally, a turbocharger (supercharger) mounted on a direct injection gasoline engine, a diesel engine, or the like is known (see, for example, Patent Document 1).
上記特許文献1に開示されたターボチャージャは、タービンホイールを収容するタービンハウジングと、コンプレッサホイールを収容するコンプレッサハウジングと、タービンハウジングとコンプレッサハウジングとを連結するセンターハウジングとを備えている。
The turbocharger disclosed in
タービンハウジングのスクロール通路とセンターハウジングとの間には、収容室が設けられており、この収容室には、ノズルプレート、ユニゾンリングおよびサポートリングなどが配置されている。ノズルプレートには、内燃機関(エンジン)の排気ガスをスクロール通路からタービンホイールへ導くガス通路を形成する複数のノズルベーンが設けられている。ユニゾンリングは、ノズルプレートに設けられた複数のノズルベーンを傾動(駆動)可能に支持するノズルベーン駆動機構の一部として機能する。サポートリングは、ノズルプレートとユニゾンリングとを支持するように配置されている。 A storage chamber is provided between the scroll passage of the turbine housing and the center housing, and a nozzle plate, a unison ring, a support ring, and the like are disposed in the storage chamber. The nozzle plate is provided with a plurality of nozzle vanes that form gas passages that guide exhaust gas of the internal combustion engine (engine) from the scroll passage to the turbine wheel. The unison ring functions as a part of a nozzle vane drive mechanism that supports a plurality of nozzle vanes provided on the nozzle plate so as to be tiltable (driveable). The support ring is arranged to support the nozzle plate and the unison ring.
また、収容室は、サポートリングにより、ノズルベーン駆動機構が配置される駆動室(リンク室)と、駆動室の下方に位置する水抜き室とに区画するように配置されている。サポートリングの最下部には、水抜き孔が設けられており、ノズルベーン駆動機構が配置される駆動室内に水分が発生した場合に、その水分をサポートリングの水抜き孔を介して、駆動室の下方に位置する水抜き室に排出するように構成されている。 Further, the storage chamber is arranged by the support ring so as to be divided into a drive chamber (link chamber) in which the nozzle vane drive mechanism is arranged and a drainage chamber located below the drive chamber. A drain hole is provided at the bottom of the support ring, and when moisture is generated in the drive chamber where the nozzle vane drive mechanism is disposed, the moisture is passed through the drain hole of the support ring. It is comprised so that it may discharge | emit to the drainage chamber located below.
収容室とスクロール通路との間には、収容室とスクロール通路とを隔てるように通路形成フランジが形成されており、通路形成フランジの最下部には、水抜き孔が形成されている。これにより、駆動室は、サポートリングの水抜き孔、水抜き室および通路形成フランジの水抜き孔を介して、スクロール通路に連通している。 A passage forming flange is formed between the storage chamber and the scroll passage so as to separate the storage chamber and the scroll passage, and a drain hole is formed at the lowermost portion of the passage formation flange. Thereby, the drive chamber communicates with the scroll passage through the drain hole of the support ring, the drain chamber, and the drain hole of the passage forming flange.
たとえば、エンジン始動直後のように排気ガスの温度が低温時には、エンジンの排気ガスが収容室(駆動室)へ入り込み、排気ガス中の水分が駆動室内で凝縮され、液化する場合がある。この場合、駆動室内で液化した凝縮水は、駆動室の底部に落下し、サポートリングの水抜き孔、水抜き室および通路形成フランジの水抜き孔を介して、スクロール通路へ排出される。これにより、凝縮水が凍結するような低温環境化において、駆動室の底部に落下した凝縮水が凍結しにくくなるので、駆動室内に収容されたノズルベーン駆動機構が凍結によって損傷するのが抑制される。 For example, when the temperature of the exhaust gas is low, such as immediately after starting the engine, the exhaust gas of the engine may enter the storage chamber (drive chamber), and the moisture in the exhaust gas may be condensed and liquefied in the drive chamber. In this case, the condensed water liquefied in the drive chamber falls to the bottom of the drive chamber and is discharged to the scroll passage through the drain hole of the support ring, the drain chamber, and the drain hole of the passage forming flange. As a result, in a low temperature environment where the condensed water freezes, the condensed water that has dropped to the bottom of the driving chamber becomes difficult to freeze, so that the nozzle vane driving mechanism housed in the driving chamber is prevented from being damaged by freezing. .
ターボチャージャが搭載された直噴ガソリンエンジンでは、燃料をシリンダ(燃焼室)内に直接噴射するように構成されているとともに、ディーゼルエンジンでは、エンジンから排出される粒子状物質(PM)を排気管内のフィルタにより捕集し、ターボチャージャの上流側に設置された排気燃料添加弁から燃料を添加して、触媒床温を上昇させることにより、排気管内のフィルタに堆積されたPMを燃焼させるように構成されている。このため、上記特許文献1に開示されたターボチャージャでは、駆動室内で液化した凝縮水を水抜き孔および水抜き室を介して、スクロール通路へ排出することが可能である一方、スクロール通路を流通する排気ガスおよび燃料(未燃燃料)が水抜き孔および水抜き室を介して、駆動室内に流入する場合があると考えられる。この場合、駆動室内に流入した燃料が液化することにより、駆動室内において燃料が堆積物(デポジット)として堆積することが懸念される。
A direct-injection gasoline engine equipped with a turbocharger is configured to inject fuel directly into a cylinder (combustion chamber). In a diesel engine, particulate matter (PM) discharged from the engine is discharged into the exhaust pipe. So that PM accumulated on the filter in the exhaust pipe is burned by adding fuel from an exhaust fuel addition valve installed upstream of the turbocharger and increasing the catalyst bed temperature. It is configured. For this reason, in the turbocharger disclosed in
また、燃料が駆動室内に流入するのを防止するために、ノズルプレートとタービンハウジングとの間の隙間を縮小させる方法が考えられる。しかしながら、ターボチャージャ内の温度が比較的高温の場合におけるノズルプレートおよびタービンハウジングの熱膨張や、ターボチャージャ内の温度が比較的高い場合と比較的低い場合とにおける温度差による熱変形などを考慮した場合には、ノズルプレートとタービンハウジングとの間に隙間は必要であると考えられる。 In order to prevent the fuel from flowing into the drive chamber, a method of reducing the gap between the nozzle plate and the turbine housing can be considered. However, the thermal expansion of the nozzle plate and the turbine housing when the temperature inside the turbocharger is relatively high, and the thermal deformation due to the temperature difference between when the temperature inside the turbocharger is relatively high and when it is relatively low are considered. In some cases, a gap is considered necessary between the nozzle plate and the turbine housing.
さらに、燃料が駆動室内に流入するのを防止するために、ノズルプレートとタービンハウジングとの間をシール部材などにより完全にシールした場合には、駆動室内に発生した凝縮水が駆動室内から排出されずに駆動室内に溜まるという不都合がある。このため、低温時に凝縮水が凍結することにより、駆動室内に収容されたノズルベーン駆動機構が凍結によって損傷し、ノズルプレートに設けられたノズルベーンが固着する原因となる。このため、凝縮水を排出するためにノズルプレートとタービンハウジングとの間に隙間は必要であると考えられる。 Furthermore, in order to prevent fuel from flowing into the drive chamber, when the gap between the nozzle plate and the turbine housing is completely sealed with a seal member or the like, the condensed water generated in the drive chamber is discharged from the drive chamber. There is an inconvenience that it accumulates in the drive chamber without being. For this reason, the condensed water freezes at a low temperature, the nozzle vane drive mechanism housed in the drive chamber is damaged by freezing, and the nozzle vanes provided on the nozzle plate are fixed. For this reason, it is considered that a gap is necessary between the nozzle plate and the turbine housing in order to discharge condensed water.
以上のような観点から、上記特許文献1に開示された過給機では、駆動室(リンク室)内に発生する凝縮水の排出性を向上するとともに、駆動室(リンク室)内に燃料が流入するのを抑制することが困難であると考えられる。このため、凝縮水の排出性と燃料流入の抑制とを両立させることが困難であるという問題点がある。
From the above viewpoint, the turbocharger disclosed in
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の目的は、リンク室内で発生した凝縮水の排出性を向上するとともに、リンク室内に燃料が流入するのを抑制することにより、凝縮水の排出性と燃料流入の抑制とを両立することが可能な過給機を提供することである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to improve the drainage of condensed water generated in the link chamber and to prevent fuel from flowing into the link chamber. By suppressing, it is providing the supercharger which can make compatible the discharge | emission property of condensed water, and suppression of fuel inflow.
上述の課題を解決するための手段として、本発明による過給機は、以下のように構成されている。 As a means for solving the above-described problems, a supercharger according to the present invention is configured as follows.
すなわち、本発明による過給機は、内燃機関の排気ガスが吹き付けられることにより回転するタービンホイールが収容されたタービンハウジングと、タービンハウジング内に収容されたタービンホイールへ排気ガスを導くガス通路を形成するノズルプレートと、ノズルプレートとタービンハウジングとの間に配置されるシールリング部材とを備える過給機を前提とするものであり、シールリング部材は、合口を有するリング部材であり、シールリング部材の合口は、排気ガスの温度が低温時に開いた状態になるとともに、排気ガスの温度が高温時に閉じた状態になる。また、シールリング部材のタービンハウジングのスクロール通路側の合口は、シールリング部材のタービンハウジングのスクロール通路側とは反対側の合口に対して、スクロール通路に流れる排気ガスの下流側に位置するように配置されていることを特徴とする。 That is, the turbocharger according to the present invention forms a turbine housing that houses a turbine wheel that rotates when exhaust gas of an internal combustion engine is blown, and a gas passage that guides the exhaust gas to the turbine wheel housed in the turbine housing. And a seal ring member disposed between the nozzle plate and the turbine housing. The seal ring member is a ring member having a joint, and the seal ring member. The joint is opened when the temperature of the exhaust gas is low, and closed when the temperature of the exhaust gas is high . Further, the joint of the seal ring member on the scroll passage side of the turbine housing is positioned on the downstream side of the exhaust gas flowing in the scroll passage with respect to the joint of the seal ring member on the side opposite to the scroll passage side of the turbine housing. It is arranged.
かかる構成を備える過給機によれば、排気ガスの温度が低温時(比較的低温の場合)において合口が開いた状態のシールリング部材は、排気ガスの温度が高温時(比較的高温の場合)においてシールリング部材とタービンハウジングとの熱膨張差により合口が閉じた状態になる。これにより、燃料(未燃燃料、未燃焼ガス)がリンク室内に流入する可能性が低い低温時には、リンク室内に発生した凝縮水の排出が可能になるとともに、燃料がリンク室内に流入する可能性が高い高温時には、シールリング部材の合口が閉じた状態になることにより、リンク室内への燃料の流入を抑制することができる。これらの結果、リンク室内に発生する凝縮水の排出性を向上することができるとともに、リンク室内に燃料が流入するのを抑制することができるので、凝縮水の排出性と燃料流入の抑制とを両立することができる。また、エゼクタ効果によりリンク室内に流入した燃料とリンク室内で発生した凝縮水とをスクロール通路側に吸い出すことができるとともに、リンク室内に燃料が流入するのを抑制することができる。これにより、シールリング部材の合口が開いた状態の場合に、リンク室内に溜まっている燃料および凝縮水の排出性を向上することができるとともに、リンク室内へ燃料が流入するのを抑制することができる。 According to the turbocharger having such a configuration, when the exhaust gas temperature is low (when the temperature is relatively low), the seal ring member in the state where the joint is opened is when the exhaust gas temperature is high (when the temperature is relatively high). ), The joint is closed due to the difference in thermal expansion between the seal ring member and the turbine housing. As a result, at a low temperature when fuel (unburned fuel, unburned gas) is unlikely to flow into the link chamber, condensed water generated in the link chamber can be discharged, and fuel can flow into the link chamber. However, when the temperature is high and the joint of the seal ring member is closed, the inflow of fuel into the link chamber can be suppressed. As a result, the condensate drainage generated in the link chamber can be improved, and the fuel can be prevented from flowing into the link chamber. It can be compatible. Further, the fuel flowing into the link chamber and the condensed water generated in the link chamber can be sucked out to the scroll passage side by the ejector effect, and the fuel can be prevented from flowing into the link chamber. As a result, when the joint of the seal ring member is open, it is possible to improve the discharge performance of the fuel and condensate accumulated in the link chamber and to suppress the fuel from flowing into the link chamber. it can.
本発明の具体的な構成として、以下の複数のものが挙げられる。 As specific configurations of the present invention, the following plural ones are listed.
本発明による過給機において、好ましくは、シールリング部材の合口は、ノズルプレートとタービンハウジングとの間の領域のうち下方向の領域に配置されていることを特徴とする。このように構成すれば、リンク室内に流入した燃料とリンク室内で発生した凝縮水とが下方向(重力方向)に落ちやすくなるので、リンク室内に流入した燃料とリンク室内で発生した凝縮水とを効率よく排出させることができる。 In the supercharger according to the present invention, preferably, the abutment of the seal ring member is arranged in a region in a lower direction in a region between the nozzle plate and the turbine housing. With this configuration, the fuel flowing into the link chamber and the condensed water generated in the link chamber are likely to fall downward (gravity direction), so the fuel flowing into the link chamber and the condensed water generated in the link chamber Can be efficiently discharged.
本発明による過給機によれば、リンク室内で発生した凝縮水の排出性を向上するとともに、リンク室内に燃料が流入するのを抑制することにより、凝縮水の排出性と燃料流入の抑制とを両立させることができる。 According to the turbocharger according to the present invention, the condensate drainage generated in the link chamber is improved, and the condensate drainage and the fuel inflow are suppressed by suppressing the fuel from flowing into the link chamber. Can be made compatible.
以下、参考例を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, reference examples will be described with reference to the drawings.
図1〜図11に、参考例を示している。図示する可変容量型ターボチャージャ1は、図示していない内燃機関(エンジン)に付設される。
1 to 11 show reference examples . The illustrated
可変容量型ターボチャージャ1は、図1に示すように、タービンホイール2、コンプレッサインペラ3、ベアリングハウジング4、タービンハウジング5、コンプレッサハウジング6、バリアブルノズル(VN)ユニット7などを備えている。
As shown in FIG. 1, the
タービンホイール2は、タービンシャフト2aの軸方向の一方端に一体的に形成されている。コンプレッサインペラ3は、タービンシャフト2aの軸方向の他方端に一体的に取り付けられている。このタービンシャフト2aは、ベアリングハウジング4の中心孔内に配置された2つのラジアルベアリング8aおよび8bを介して回転自在となるように挿通されている。なお、2つのラジアルベアリング8aおよび8bは、メタルやブッシュと呼ばれるほぼ円筒形状のすべり軸受とされており、軸方向への変位が規制された状態で、フローティング状態とされている。
The
ベアリングハウジング4の軸方向の一方端には、タービンハウジング5が取り付けられている。ベアリングハウジング4の軸方向の他方端には、コンプレッサハウジング6が取り付けられている。タービンホイール2は、タービンハウジング5内に収納されている。コンプレッサインペラ3は、コンプレッサハウジング6内に収納されている。ベアリングハウジング4と、タービンハウジング5との間には、後述するアクチュエータ20の可動部品の一部が配置されるリンク室9が形成されている。
A
ベアリングハウジング4の外周面の軸方向の中央部近傍よりもタービンハウジング5側の位置には、径方向外向きのフランジ4aが設けられている。このフランジ4aには、タービンハウジング5の外筒部5cが結合されている。
A radially
タービンハウジング5において、ベアリングハウジング4側の側壁における内径側領域は、開放されることによってスクロール通路5aとリンク室9とを連通する部分になっている。タービンハウジング5には、排気ガスを旋回させるスクロール通路5aと、スクロール通路5a内の排気ガスをタービンホイール2を介して図示していない排気管に排出させる排出口5bとが設けられている。また、スクロール通路5aのベアリングハウジング4側には、上記したリンク室9が隣り合うように配置されている。
In the
コンプレッサハウジング6には、図示していない吸気系からの吸入空気をコンプレッサインペラ3に向けて導入させる導入口6aと、コンプレッサインペラ3の回転により圧力が高められた吸入空気を吸気管(図示省略)に送出する送出通路6bとが設けられている。
The
内燃機関から排気マニホールド(図示省略)に排出される排気ガスのエネルギーを利用してタービンホイール2を回転させることにより、タービンホイール2と一体回転するコンプレッサインペラ3によって過給された空気が吸気マニホールド(図示省略)から燃焼室(図示省略)内に供給される。
By rotating the
バリアブルノズル(VN)ユニット7は、タービンハウジング5のスクロール通路5aからタービンホイール2を経て排出口5bに排気ガスを排出する容量を変更可能とするものである。また、バリアブルノズル(VN)ユニット7は、制御部10と、一対の第1ノズルプレート11および第2ノズルプレート12と、複数のノズルベーン13と、アクチュエータ20とを備えている。
The variable nozzle (VN)
図1、図7および図9に示すように、ノズルベーン13には、第1支軸14および第2支軸15が一直線上に連なるように固定されている。第1支軸14の突出端は、第1ノズルプレート11の貫通孔(符号省略)に回動可能に挿入支持されている。また、第2支軸15の突出端は、第2ノズルプレート12の貫通孔(符号省略)に回動可能に挿入支持されている。
As shown in FIGS. 1, 7, and 9, the
第1ノズルプレート11および第2ノズルプレート12は、環状板とされており、タービンハウジング5のスクロール通路5aから排出口5bに至る流路を作るように平行に対向するように配置されている。これら第1ノズルプレート11および第2ノズルプレート12の対向間に作られる流路の円周数ヶ所(本参考例では12ヶ所)に、ノズルベーン13が姿勢変更可能となるように取り付けられている。
The
ここで、本参考例では、図2および図4に示すように、第1ノズルプレート11の外周部分には、凹形状の断面形状を有する溝部11aが形成されている。第1ノズルプレート11とタービンハウジング5との間には、所定の隙間が形成されており、この隙間を塞ぐように第1ノズルプレート11の溝部11aにシールリング部材16が取り付けられている。
Here, in this reference example , as shown in FIGS. 2 and 4, a
シールリング部材16の内周面(タービンシャフト2a側の面)16aおよび外側面(スクロール通路5a側の面およびリンク室9側の面)16bの一部は、溝部11aの内底面および内側面と面接触するように配置されている。
A part of the inner peripheral surface (the surface on the
シールリング部材16の外周面16cは、タービンハウジング5の内面5d(図1参照)と面接触するように配置されている。また、シールリング部材16の外周面16cは、第1ノズルプレート11の外周面11bよりも外側方向(径方向)に所定の高さ分突出するように配置されている。
The outer
また、シールリング部材16は、図3および図5に示すように、1つの合口161を有するC字形状のリング部材(Cリング)である。シールリング部材16の合口161は、シールリング部材16が第1ノズルプレート11の溝部11aに取り付けられた状態において、シールリング部材16の下方向(矢印Z2方向、重力に沿った方向)に位置するように配置されている。
Further, as shown in FIGS. 3 and 5, the
また、シールリング部材16は、タービンハウジング5に対して線膨張係数の大きい材料により形成されている。なお、シールリング部材16の材質については、タービンハウジング5に対して線膨張係数の大きい材料であれば特に限定されるものではない。
Further, the
本参考例では、図3に示すように、排気ガスの温度が比較的低温時には、シールリング部材16の合口161には、円周方向に沿って所定の隙間が形成されることにより、合口161が開いた状態になるように構成されている。
In this reference example , as shown in FIG. 3, when the temperature of the exhaust gas is relatively low, a predetermined gap is formed along the circumferential direction at the joint 161 of the
また、本参考例では、図5に示すように、排気ガスの温度が比較的高温時(排気ガスの温度が約280℃以上の場合)には、シールリング部材16の合口161は、シールリング部材16とタービンハウジング5との熱膨張差により閉塞されることにより閉じた状態になる。なお、本参考例では、シールリング部材16の合口161が閉じた状態では、シールリング部材16のタービンハウジング5のスクロール通路5a側の合口と、シールリング部材16のリンク室9側(タービンハウジング5のスクロール通路5a側とは反対側)の合口とは、タービンシャフト2aの軸方向から見て、一直線上に重なるように形成されている。なお、シールリング部材16の詳細な機能については後述する。
Further, in this reference example , as shown in FIG. 5, when the temperature of the exhaust gas is relatively high (when the temperature of the exhaust gas is about 280 ° C. or higher), the joint 161 of the
また、図1に示すように、第2ノズルプレート12の内周面には、第2ノズルプレート12の内周面とタービンハウジング5との間の隙間を塞ぐようにシール部材17が取り付けられている。
Further, as shown in FIG. 1, a
アクチュエータ20は、全てのノズルベーン13の姿勢を一括して変更させるものであって、ユニゾンリング21、駆動源22およびリンク機構23などを備えている。
The actuator 20 changes the postures of all the
まず、ユニゾンリング21は、第1ノズルプレート11のコンプレッサインペラ3側において、第1ノズルリング11と所定の間隔を隔てて非接触状態で隣り合うように配置されている。このユニゾンリング21は、第1ノズルプレート11に円周方向に沿って両方向(軸方向から見て、時計回り方向および反時計回り方向の両方向)に回転可能となるように支持されている。そのために、図6、図8および図10に示すように、第1ノズルプレート11に複数のローラ31がそれぞれ支軸32を介して回転自在に取り付けられている。この各ローラ31は、ユニゾンリング21の内周面に接触するように配置されている。
First, the
駆動源22は、図1に示すように、詳細に図示していないが、回転動力を発生する直流モータ(DCモータ)と、直流モータの回転動力をリンク機構23のリンクロッド24を押し引きするための直線運動に変換する動力変換機構(たとえば、歯車機構およびウォーム機構など)とを備えている。
As shown in FIG. 1, the
リンク機構23は、駆動源22で発生する動力をユニゾンリング21に回転動力として伝達するものであって、リンクロッド24、リンクアーム25、第1リンクピン26、第2リンクピン27、操作レバー28およびベーンアーム29などを備えている。
The
ユニゾンリング21の内周の円周数ヶ所には、図6、図8および図11に示すように、溝21aが設けられている。各溝21aには、1つの操作レバー28および複数のベーンアーム29の各々が係合されている。
As shown in FIGS. 6, 8, and 11,
複数のベーンアーム29の各々は、ノズルベーン13と同数設けられており、各ベーンアーム29の傾動支点には、各第1支軸14の突出端が個別に固定状態で取り付けられている。操作レバー28をアクチュエータ20により所定方向に所定角度傾動させることにより、ユニゾンリング21が所定方向に所定角度回転され、ユニゾンリング21によって各ベーンアーム29が一括連係して所定方向に所定角度傾動されるように構成されている。
Each of the plurality of
操作レバー28の傾動支点には、第2リンクピン27の一方端が固定されており、第2リンクピン27の他方端には、リンクアーム25の一方端側が固定されている。リンクアーム25の他方端には、第1リンクピン26の一方端が固定されており、第1リンクピン26の他方端には、リンクロッド24の一方端が固定されている。リンクロッド24の他方端には、駆動源22の動力変換機構の出力部材(図示省略)が連結される。第2リンクピン27は、ベアリングハウジング4のフランジ4aに貫通装着されている円筒形ブッシュ33(図1参照)内に回転自在となるように挿通されている。
One end of the
図1に示すように、制御部10は、アクチュエータ20を制御するもので、たとえば、エンジン(図示省略)の各種動作制御に必須となる既存のエンジンコントロールコンピュータ(ECU)とされる。このような既存のECUからなる制御部10には、ターボチャージャ1の過給能力を制御する機能と、適宜のタイミングでアクチュエータ20の可動部分に付着するデポジット(堆積物)を除去するための機能とが少なくとも装備されている。
As shown in FIG. 1, the
また、制御部10は、詳細に図示していないが、共にCPU(中央処理装置)、ROM(プログラムメモリ)、RAM(データメモリ)、および、バックアップRAM(不揮発性メモリ)などを備える公知の構成とされる。ROMは、各種制御プログラムや、それら各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップなどが記憶されている。CPUは、ROMに記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて演算処理を実行する。また、RAMは、CPUでの演算結果や各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するメモリであり、バックアップRAMは、エンジンの停止時にその保存すべきデータなどを記憶する不揮発性のメモリである。
Although not shown in detail, the
アクチュエータ20の可動部品の一部(ユニゾンリング21、リンク機構23の第2リンクピン27、操作レバー28およびベーンアーム29)は、ベアリングハウジング4とタービンハウジング5との間に設けられるリンク室9内に配置されている。その一方で、アクチュエータ20の駆動源22、リンク機構23のリンクロッド24、リンクアーム25および第1リンクピン26は、ベアリングハウジング4のフランジ4aの外側に露出した状態で配置されている。
Some of the movable parts of the actuator 20 (the
次に、図1および図6〜図9を参照して、バリアブルノズルユニット7の動作について説明する。
Next, the operation of the
アクチュエータ20(図1参照)により、リンクロッド24を図6に示す矢印X1方向に引くか、または、図8に示す矢印Y1方向に押すことにより、リンクアーム25が所定方向に所定角度回転させられる。そして、リンクアーム25によって操作レバー28が傾動される。これにより、ユニゾンリング21が図6に示す矢印X2方向(時計回り方向)、または、図8に示す矢印Y2方向(反時計回り方向)に所定角度回転させられるとともに、各ベーンアーム29が同期して傾動される。
By pulling the
この各ベーンアーム29の傾動に伴い、図7および図9に示すように、第1支軸14を介して各ノズルベーン13が同期して傾動される。そして、各ノズルベーン13の各々の対向間隔(流路面積またはスロート面積)が調節される。
As the
具体的には、リンクロッド24を図6に示す矢印X1方向に引くことにより、図7に示すように複数のノズルベーン13の各々の対向間隔が最大になる。その一方で、リンクロッド24を図8に示す矢印Y1方向に押すことにより、図9に示すように複数のノズルベーン13の各々の対向間隔(流路面積またはスロート面積)が最小になる。
Specifically, by pulling the
なお、内燃機関の低回転域において、隣り合うノズルベーン13の対向間隔(流路面積またはスロート面積)を小さくさせるようにノズルベーン13の姿勢を調整することにより、排気ガスの流速が増加して、低回転域から高い過給圧を得ることが可能になる。
Note that, in the low rotation range of the internal combustion engine, the flow rate of the exhaust gas is increased by adjusting the posture of the
次に、図2〜図5を参照して、第1ノズルリング11の溝部11aに取り付けられたシールリング部材16の機能について詳細に説明する。
Next, the function of the
たとえば、従来では、エンジン始動直後のように排気ガスの温度が低温時には、ターボチャージャ1内の排気ガス中の水分が凝縮し、排気ガスは、スクロール通路5aとリンク室9とを連通する部分に対する第1ノズルプレート11の取り付け隙間からリンク室9内へ入り込むため、排気ガス中の水分がリンク室9内において液化する。リンク室9内で液化した水は、リンク室9内の底部に落下する。そして、水が凍結するような低温環境下において、エンジン始動直後にエンジンを停止してしまった場合には、リンク室9内の底部に落下した水がリンク室9内の底部で凍結し、リンク室9内に配置されるアクチュエータ20の可動部品(ユニゾンリング21、リンク機構23の第2リンクピン27、操作レバー28およびベーンアーム29)が凍り付き、エンジン再始動時には、これらの可動部品が損傷する。
For example, conventionally, when the temperature of the exhaust gas is low, such as immediately after the engine is started, the moisture in the exhaust gas in the
そこで、本参考例では、排気ガスの温度が低温時(排気ガスの温度が比較的低い場合)には、シールリング部材16の合口161は、開いた状態(図2および図3参照)になるように構成されている。これにより、低温時には、リンク室9内で液化した水を、シールリング部材16の合口161の隙間を介して、スクロール通路5aに排出させることが可能となる(図2に示す排出経路)。その結果、リンク室9内の底部に落下した水がリンク室9内の底部で凍結しにくくなるので、エンジン再始動時に、可動部品が損傷するのを抑制することが可能となる。
Therefore, in this reference example , when the temperature of the exhaust gas is low (when the temperature of the exhaust gas is relatively low), the joint 161 of the
また、従来では、エンジンを始動させて所定の時間が経過した場合(高温時(排気ガスの温度が約280℃以上の場合))には、スクロール通路5aを流通する排気ガスおよび燃料(未燃燃料、未燃焼ガス)は、スクロール通路5aとリンク室9とを連通する部分に対する第1ノズルプレート11の取り付け隙間からリンク室9へ流入することが起こり得る。ここで、一般的には、ターボチャージャが搭載された直噴ガソリンエンジンでは、燃料をシリンダ内に直接噴射するように構成されているとともに、ディーゼルエンジンでは、エンジンから排出される粒子状物質(PM)を排気管内のフィルタにより捕集し、ターボチャージャの上流側に設置された排気燃料添加弁から燃料を添加して、触媒床温を上昇させることにより、排気管内のフィルタに堆積されたPMを燃焼させるように構成されている。このため、高温時には、スクロール通路を流通する排気ガスおよび燃料(未燃燃料、未燃焼ガス)がリンク室9内に流入しやすくなる。このような流入が繰り返されると、燃料が液化してリンク室9内に配置されるアクチュエータ20の可動部品の一部(ユニゾンリング21、リンク機構23の第2リンクピン27、操作レバー28およびベーンアーム29)に付着および堆積することにより、堆積物(デポジット)が可動部品の動きを阻害することになりかねない。
Conventionally, when a predetermined time has elapsed since the engine was started (when the temperature is high (when the temperature of the exhaust gas is about 280 ° C. or higher)), the exhaust gas and fuel (unburned) flowing through the
そこで、本参考例では、排気ガスの温度が高温時には、シールリング部材16の合口161は、シールリング部材16とタービンハウジング5との熱膨張差により閉じた状態になる(図4および図5参照)ように構成されている。これにより、高温時には、シールリング部材16の合口161が閉じた状態になることによって、スクロール通路5aを流通する排気ガスおよび燃料が、スクロール通路5aとリンク室9とを連通する部分に対する第1ノズルプレート11の取り付け隙間からリンク室9へ流入することが抑制される。その結果、リンク室9内に配置されるアクチュエータ20の可動部品に堆積物(デポジット)が付着または堆積するのが抑制されるので、可動部品の動きが阻害されにくくなる。
Therefore, in this reference example , when the temperature of the exhaust gas is high, the joint 161 of the
以上説明したように、本参考例では、上記のように、排気ガスの温度が低温時(比較的低温の場合)において合口161が開いた状態のシールリング部材16は、排気ガスの温度が高温時(比較的高温の場合)においてシールリング部材16とタービンハウジング5との熱膨張差により合口161が閉じた状態になる。これにより、燃料がリンク室9内に流入する可能性が低い低温時には、リンク室9内に発生した凝縮水の排出が可能となるとともに、燃料がリンク室9内に流入する可能性が高い高温時には、シールリング部材16の合口161が閉じた状態になることにより、リンク室9内への燃料の流入を抑制することができる。これらの結果、リンク室9内に発生する凝縮水の排出性を向上することができるとともに、リンク室9内に燃料が流入するのを抑制することができるので、凝縮水の排出性と燃料流入の抑制とを両立させることができる。
As described above, in the present reference example , as described above, the exhaust gas temperature is high in the
また、本参考例では、上記のように、シールリング部材16の合口161を、第1ノズルプレート11とタービンハウジング5との間の領域のうち下方向(重力に沿った方向)の領域に配置することによって、リンク室9内に流入した燃料とリンク室9内で発生した凝縮水とが下方向(重力に沿った方向)に落ちやすくなるので、リンク室9内に流入した燃料とリンク室9内で発生した凝縮水とを効率よく排出させることができる。
Further, in the present reference example , as described above, the joint 161 of the
上記参考例では、シールリング部材の一例として、1つの合口を有するシールリング部材を示したが、これに限られない。たとえば、低温時に合口が開いた状態になるとともに、高温時に合口が閉じた状態になるシールリング部材であれば、2つ以上の合口を有するシールリング部材でもよい。 In the reference example, as an example of the seal ring member, it showed seal ring member having one abutment is not limited to Re this. For example, a seal ring member having two or more joints may be used as long as it is in a state where the joint is opened at a low temperature and the joint is closed at a high temperature.
(第1実施形態)
上記参考例では、シールリング部材16の合口161が閉じた状態において、シールリング部材16のタービンハウジング5のスクロール通路5a側の合口と、シールリング部材16のリンク室9側(タービンハウジング5のスクロール通路5a側とは反対側)の合口とを、タービンシャフト2aの軸方向から見て、一直線上に重なるように配置する例を示した。図12および図13に示す第1実施形態では、シールリング部材116を、段付形状の合口116aを有するように構成している。なお、図12は、シールリング部材116をタービンシャフトの軸方向から見た図であり、図13は、図12に示すP方向から見た図である。図12に示すように、スクロール通路5aに流れる排気ガスの流れる方向が反時計回り方向である場合には、図13に示すように、シールリング部材116のタービンハウジング5のスクロール通路5a側の合口116bを、シールリング部材116のリンク室9側の合口116cに対して、スクロール通路5aに流れる排気ガスの下流側に位置するように配置するとよい。すなわち、燃料(未燃燃料)は、排気ガスの旋回流に沿って流れてくるため、シールリング部材116の合口116bを排気ガスの旋回流が流入しにくい向きに組み付けることにより、燃料・排気ガスがシールリング部材116の合口116bからリンク室9側に流入しにくくなる。その結果、エゼクタ効果によりリンク室9内に流入した燃料とリンク室9内で発生した凝縮水とをスクロール通路5a側に吸い出すことができるとともに、リンク室9内に燃料が流入するのを抑制することができる。これにより、シールリング部材116の合口116aが開いた状態の場合に、リンク室9内に溜まっている燃料および凝縮水の排出性を向上することができるとともに、リンク室9内へ燃料が流入するのを抑制することができる。
(First embodiment)
In the above reference example , in the state where the joint 161 of the
(第2実施形態)
さらに、本発明では、図14に示す第2実施形態のように、シールリング部材216を、斜め形状の合口216aを有するように構成してもよい。この場合、図14に示すように、シールリング部材216のタービンハウジング5のスクロール通路5a側の合口216bを、シールリング部材216のリンク室9側の合口216cに対して、スクロール通路5aに流れる排気ガスの下流側に位置するように配置してもよい。これにより、上記した第1実施形態と同様に、エゼクタ効果によりリンク室9内に流入した燃料とリンク室9内で発生した凝縮水とをスクロール通路5a側に吸い出すことができるとともに、リンク室9内に燃料が流入するのを抑制することができる。その結果、シールリング部材216の合口216aが開いた状態の場合に、リンク室9内に溜まっている燃料および凝縮水の排出性を向上することができるとともに、リンク室9内へ燃料が流入するのを抑制することができる。
(Second Embodiment)
Furthermore, in the present invention, as in the second embodiment shown in FIG. 14, the
本発明は、過給機に利用可能であり、さらに詳しくは、内燃機関の排気ガスが吹き付けられることにより回転するタービンホイールが収容されたタービンハウジングと、タービンハウジング内に収容されたタービンホイールへ排気ガスを導くガス通路を形成するノズルプレートとを備える過給機に利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for a supercharger, and more specifically, a turbine housing that houses a turbine wheel that rotates by being blown with exhaust gas of an internal combustion engine, and exhausts the turbine wheel that is housed in the turbine housing. It can utilize for a supercharger provided with the nozzle plate which forms the gas channel which guides gas.
2 タービンホイール
5 タービンハウジング
5a スクロール通路
11 第1ノズルプレート(ノズルプレート)
16、116、216 シールリング部材
161、116a、216a 合口
2
16, 116, 216
Claims (2)
前記シールリング部材は、合口を有するリング部材であり、
前記シールリング部材の前記合口は、前記排気ガスの温度が低温時に開いた状態になるとともに、前記排気ガスの温度が高温時に閉じた状態になり、
前記シールリング部材の前記タービンハウジングのスクロール通路側の合口は、前記シールリング部材の前記タービンハウジングのスクロール通路側とは反対側の合口に対して、前記スクロール通路に流れる前記排気ガスの下流側に位置するように配置されていることを特徴とする過給機。 A turbine housing that houses a turbine wheel that rotates by blowing exhaust gas of an internal combustion engine; a nozzle plate that forms a gas passage that guides the exhaust gas to the turbine wheel housed in the turbine housing; and the nozzle A turbocharger comprising a seal ring member disposed between a plate and the turbine housing;
The seal ring member is a ring member having a joint,
Wherein said seal ring member abutment, together with a state where the temperature of the exhaust gas is opened when the temperature is low, Ri Do the state where the temperature of the exhaust gas is closed at a high temperature,
The joint of the seal ring member on the scroll passage side of the turbine housing is on the downstream side of the exhaust gas flowing in the scroll passage with respect to the joint of the seal ring member on the side opposite to the scroll passage side of the turbine housing. A turbocharger arranged to be positioned .
前記シールリング部材の前記合口は、前記ノズルプレートと前記タービンハウジングとの間の領域のうち下方向の領域に配置されていることを特徴とする過給機。 The turbocharger according to claim 1, wherein
The supercharger according to claim 1, wherein the abutment of the seal ring member is arranged in a lower region of a region between the nozzle plate and the turbine housing.
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