Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP7517263B2 - Turbocharger - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP7517263B2 - Turbocharger - Google Patents

Turbocharger Download PDF

Info

Publication number
JP7517263B2
JP7517263B2 JP2021101850A JP2021101850A JP7517263B2 JP 7517263 B2 JP7517263 B2 JP 7517263B2 JP 2021101850 A JP2021101850 A JP 2021101850A JP 2021101850 A JP2021101850 A JP 2021101850A JP 7517263 B2 JP7517263 B2 JP 7517263B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
exhaust gas
nozzle vane
leading edge
turbine scroll
nozzle
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.)
Active
Application number
JP2021101850A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2023000817A (en
Inventor
智仁 水野
剛 樹杉
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 Industries Corp
Original Assignee
Toyota Industries Corp
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 Industries Corp filed Critical Toyota Industries Corp
Priority to JP2021101850A priority Critical patent/JP7517263B2/en
Publication of JP2023000817A publication Critical patent/JP2023000817A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7517263B2 publication Critical patent/JP7517263B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Supercharger (AREA)
  • Control Of Turbines (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Description

本発明は、ターボチャージャに関する。 The present invention relates to a turbocharger.

ターボチャージャは、内燃機関の排気ガスのエネルギーを用いて内燃機関に過給する。ターボチャージャは、タービンホイールと、タービンホイールの外周に配置されたタービンスクロール部を有する。また、ターボチャージャは、タービンスクロール部内に複数のノズルベーンを有する。複数のノズルベーンは、タービンホイールの外周部に、タービンホイールの周方向へ等間隔おきに配置されている。周方向に隣り合うノズルベーン同士の間は、排気ガスの流れるガス流路である。ノズルベーンは、タービンスクロール部からタービンホイールに向かう排気ガスの流れを整えるとともに、流速を調節する。 A turbocharger uses the energy of exhaust gas from an internal combustion engine to supercharge the internal combustion engine. The turbocharger has a turbine wheel and a turbine scroll section arranged on the outer periphery of the turbine wheel. The turbocharger also has multiple nozzle vanes in the turbine scroll section. The multiple nozzle vanes are arranged on the outer periphery of the turbine wheel at equal intervals in the circumferential direction of the turbine wheel. The space between adjacent nozzle vanes in the circumferential direction is a gas flow path through which exhaust gas flows. The nozzle vanes regulate the flow of exhaust gas from the turbine scroll section toward the turbine wheel and adjust the flow speed.

特許文献1に開示されるノズルベーンは、所謂可変ノズルベーンである。可変ノズルベーンを備えるターボチャージャでは、排気ガスの流量の少ないときは、可変ノズルベーンによってガス流路を閉じる。すると、タービンホイールへ向かう排気ガスの流れが速められる。このようにして可変ノズルベーンを備えるターボチャージャではタービンホイールへの排気ガスの流入効率を高めている。 The nozzle vane disclosed in Patent Document 1 is a so-called variable nozzle vane. In a turbocharger equipped with a variable nozzle vane, when the flow rate of exhaust gas is low, the variable nozzle vane closes the gas flow path. This speeds up the flow of exhaust gas toward the turbine wheel. In this way, a turbocharger equipped with a variable nozzle vane increases the efficiency of exhaust gas flow into the turbine wheel.

固定ノズルベーンを備えるターボチャージャでは、ノズルベーンは、設計段階で設定された所定の傾き角度に固定されている。所定の傾き角度とは、狙いの排気ガスの流量域で、所望する排気ガスの流入効率が得られる角度である。このようにして固定ノズルベーンを備えるターボチャージャではタービンホイールへの排気ガスの流入効率を高めている。 In turbochargers with fixed nozzle vanes, the nozzle vanes are fixed at a predetermined inclination angle that is set during the design stage. The predetermined inclination angle is the angle at which the desired exhaust gas inflow efficiency is obtained in the target exhaust gas flow rate range. In this way, turbochargers with fixed nozzle vanes increase the efficiency of exhaust gas inflow into the turbine wheel.

特開2013-137017号公報JP 2013-137017 A

ところが、ターボチャージャでは、タービンホイールへの排気ガスの流入効率の向上が常に求められている。 However, in turbochargers, there is always a demand to improve the efficiency of exhaust gas flow into the turbine wheel.

上記問題点を解決するためのターボチャージャは、タービンホイールと、前記タービンホイールの外周に配置されたタービンスクロール部と、内燃機関の排気ガスを前記タービンスクロール部へ導くガス導入路と、前記タービンスクロール部の内側に配置され、当該タービンスクロール部の周方向に間隔を空けて配置された複数のノズルベーンと、前記タービンスクロール部での前記排気ガスの流れ方向に隣り合う前記ノズルベーン同士の間に画成されるガス流路と、を有し、前記排気ガスのエネルギーを用いて過給するターボチャージャであって、前記ノズルベーンは、前記ガス流路への前記排気ガスの入口側に位置する前端を含む入口前縁部と、前記ガス流路での前記排気ガスの出口側に位置する後端を含む出口後縁部と、を有し、前記前端と前記後端を結ぶ翼中心線に沿う前記ノズルベーンの長さを全長とすると、前記入口前縁部は、前記前端から前記全長の10~40%の長さの領域に設けられた円弧状であり、前記入口前縁部の円弧の曲率半径は前記全長の10%以上の長さである、又は前記入口前縁部は、前記前端から前記全長の10~40%の長さの領域に設けられた複数の円弧を含む形状であり、前記複数の円弧のうち最小の円弧の曲率半径は、前記全長の10%以上の長さであることを要旨とする。 A turbocharger for solving the above problems has a turbine wheel, a turbine scroll section arranged on the outer periphery of the turbine wheel, a gas inlet passage that guides exhaust gas from an internal combustion engine to the turbine scroll section, a plurality of nozzle vanes arranged inside the turbine scroll section and spaced apart in the circumferential direction of the turbine scroll section, and a gas flow passage defined between adjacent nozzle vanes in the flow direction of the exhaust gas in the turbine scroll section, and is a turbocharger that supercharges using the energy of the exhaust gas, and the nozzle vanes are an inlet of the exhaust gas to the gas flow passage. The nozzle vane has an inlet leading edge including a front end located on the exhaust gas outlet side of the gas flow path, and an outlet trailing edge including a rear end located on the exhaust gas outlet side of the gas flow path, and the length of the nozzle vane along the blade centerline connecting the front end and the rear end is taken as the total length, and the inlet leading edge is an arc-shaped portion provided in an area that is 10 to 40% of the total length from the front end, and the radius of curvature of the arc of the inlet leading edge is 10% or more of the total length, or the inlet leading edge is a shape that includes multiple arcs provided in an area that is 10 to 40% of the total length from the front end, and the radius of curvature of the smallest arc of the multiple arcs is 10% or more of the total length.

全長の10%未満の長さを曲率半径とする円弧を単独、又は複数の円弧のうちの一つとして有する入口前縁部を比較例とする。この比較例と比べると、入口前縁部の円弧の長さを長くできるため、入口前縁部に沿ってガス流路に至るまでの円弧の長さを長くできる。その結果、排気ガスの流れ方向に隣り合うノズルベーン同士の入口前縁部と出口後縁部との間で、ノズルとして機能する部位を比較例より長くできる。その結果、隣り合うノズルベーン同士の間でのノズル機能により、排気ガスの流速を比較例より速めることができるため、入口前縁部からガス流路に向けて排気ガスが流れ易くなる。したがって、ターボチャージャでは、タービンホイールへの排気ガスの流入効率を向上できる。 The comparative example is an inlet leading edge having, as a single arc or as one of multiple arcs, an arc with a radius of curvature that is less than 10% of the overall length. Compared to this comparative example, the length of the arc of the inlet leading edge can be made longer, so the length of the arc along the inlet leading edge to the gas flow path can be made longer. As a result, the area that functions as a nozzle between the inlet leading edge and the outlet trailing edge of adjacent nozzle vanes in the flow direction of exhaust gas can be made longer than in the comparative example. As a result, the nozzle function between adjacent nozzle vanes can increase the flow rate of exhaust gas compared to the comparative example, making it easier for exhaust gas to flow from the inlet leading edge to the gas flow path. Therefore, in a turbocharger, the efficiency of exhaust gas flow into the turbine wheel can be improved.

上記問題点を解決するためのターボチャージャは、タービンホイールと、前記タービンホイールの外周に配置されたタービンスクロール部と、内燃機関の排気ガスを前記タービンスクロール部へ導くガス導入路と、前記タービンスクロール部の内側に配置され、当該タービンスクロール部の周方向に間隔を空けて配置された複数の可動式のノズルベーンと、前記タービンスクロール部での前記排気ガスの流れ方向に隣り合う前記ノズルベーン同士の間に画成されるガス流路と、を有し、前記タービンスクロール部は、前記ガス導入路の出口にて二股に分岐した二つの流路を含み、二股に分岐した一方の流路に流入した前記排気ガスの流れる向きと、他方の流路に流入した前記排気ガスの流れる向きは、前記タービンスクロール部の周方向に相反しており、前記排気ガスのエネルギーを用いて過給するとともに前記ノズルベーンによって前記ガス流路を流れる前記排気ガスの流れを調整するターボチャージャであって、前記ノズルベーンは、前記ガス流路への前記排気ガスの入口側に位置する前端を含む入口前縁部と、前記ガス流路での前記排気ガスの出口側に位置する後端を含む出口後縁部と、前記前端と前記後端を繋ぐ外表面及び内表面と、を有し、前記前端から前記後端に向けた前記ノズルベーンの板厚の変化の割合を変化率とすると、前記入口前縁部は、前記変化率を前記出口後縁部を含む部位での前記変化率より大きくした変化率大部であり、前記出口後縁部は、前記変化率大部よりも前記変化率の小さい変化率小部を含み、前記変化率大部は前記前端を含む円弧状であることを要旨とする。 A turbocharger for solving the above problems includes a turbine wheel, a turbine scroll section arranged on the outer periphery of the turbine wheel, a gas inlet passage that guides exhaust gas from an internal combustion engine to the turbine scroll section, a plurality of movable nozzle vanes arranged inside the turbine scroll section and spaced apart in the circumferential direction of the turbine scroll section, and a gas flow passage defined between adjacent nozzle vanes in the flow direction of the exhaust gas in the turbine scroll section, the turbine scroll section includes two flow passages that branch into two at the outlet of the gas inlet passage, and the flow direction of the exhaust gas that flows into one of the branched flow passages and the flow direction of the exhaust gas that flows into the other flow passage are opposite to each other in the circumferential direction of the turbine scroll section. The turbocharger uses the energy of the exhaust gas to supercharge and adjusts the flow of the exhaust gas flowing through the gas flow passage with the nozzle vane, and the nozzle vane has an inlet leading edge portion including a front end located on the inlet side of the exhaust gas into the gas flow passage, an outlet trailing edge portion including a rear end located on the outlet side of the exhaust gas in the gas flow passage, and an outer surface and an inner surface connecting the front end and the rear end, and the rate of change in the plate thickness of the nozzle vane from the front end to the rear end is defined as a rate of change, and the inlet leading edge portion is a large rate of change portion where the rate of change is larger than the rate of change at a portion including the outlet trailing edge portion, and the outlet trailing edge portion includes a small rate of change portion where the rate of change is smaller than the large rate of change portion, and the large rate of change portion is an arc shape including the front end.

これによれば、二股に分岐した二つの流路に沿って排気ガスが流れるに従い、排気ガスの流れが遅くなる。加えて、ノズルベーンの入口前縁部が変化率小部で形成されている場合では、排気ガスは、入口前縁部から剥離しやすい。しかし、入口前縁部を変化率大部とし、変化率小部よりも円弧を長くすることにより、排気ガスが、入口前縁部の円弧に沿って流れて入口前縁部から剥離し難くなる。その結果、ノズルベーンの内表面付近に排気ガスを効率良く流れ込ませることができる。このため、ノズルベーンの内表面付近が排気ガスより負圧になることが抑制される。その結果、ノズルベーンの入口前縁部側が排気ガスの圧力を受けて、ガス流路を閉じる方向にノズルベーンが回動することを抑制できる。したがって、ターボチャージャでは、タービンホイールへの排気ガスの流入効率を向上できる。 As a result, the flow of the exhaust gas slows down as it flows along the two bifurcated flow paths. In addition, when the inlet leading edge of the nozzle vane is formed as a small change rate section, the exhaust gas is likely to separate from the inlet leading edge. However, by making the inlet leading edge a large change rate section and making the arc longer than the small change rate section, the exhaust gas flows along the arc of the inlet leading edge and is less likely to separate from the inlet leading edge. As a result, the exhaust gas can be efficiently made to flow near the inner surface of the nozzle vane. This prevents the pressure near the inner surface of the nozzle vane from becoming negative compared to the exhaust gas. As a result, the nozzle vane can be prevented from rotating in a direction that closes the gas flow path due to the exhaust gas pressure being applied to the inlet leading edge side of the nozzle vane. Therefore, in the turbocharger, the efficiency of the exhaust gas flowing into the turbine wheel can be improved.

ターボチャージャについて、前記ノズルベーンは、前記前端と前記後端とを結ぶ翼中心線を有し、前記翼中心線に沿う前記ノズルベーンの長さを全長とすると、前記変化率大部は、前記前端から前記全長の10~40%の長さの領域に設けられた円弧状であり、前記変化率大部の円弧の曲率半径は前記全長の10%以上の長さである、又は前記変化率大部は、前記前端から前記全長の10~40%の長さの領域に設けられた複数の円弧を含む形状であり、前記複数の円弧のうち最小の円弧の曲率半径は、前記全長の10%以上の長さであることが好ましい。 For a turbocharger, the nozzle vane has a blade centerline connecting the front end and the rear end, and when the length of the nozzle vane along the blade centerline is the total length, the large change rate portion is an arc located in an area from the front end that is 10 to 40% of the total length, and the radius of curvature of the arc of the large change rate portion is 10% or more of the total length, or the large change rate portion is a shape including multiple arcs located in an area from the front end that is 10 to 40% of the total length, and the radius of curvature of the smallest arc of the multiple arcs is 10% or more of the total length.

これによれば、変化率大部での円弧を長く確保でき、ノズルベーンによってガス流路を開いたとき、排気ガスが入口前縁部からより一層剥離し難くなる。
ターボチャージャについて、前記ノズルベーンは、前記翼中心線が直線状である、又は前記翼中心線が、前記後端から前記前端に向けて直線状に延びた後、前記前端に向かうに従い前記タービンスクロール部に近づくように前記外表面が湾曲していてもよい。
This ensures a long arc at the portion where the rate of change is large, and when the gas flow passage is opened by the nozzle vane, the exhaust gas is even less likely to separate from the inlet leading edge.
For a turbocharger, the nozzle vane may have a straight blade centerline, or the blade centerline may extend straight from the rear end to the front end, and then the outer surface may be curved so as to approach the turbine scroll section toward the front end.

参考例のノズルベーンを以下のようにする。参考例のノズルベーンは、翼中心線が、後端から前端に向けて直線状に延びた後、入口前縁部付近において内表面が膨らむように湾曲している。この参考例と比べると、排気ガスが入口前縁部の円弧に沿って流れて入口前縁部から剥離し難くなる。 The nozzle vane of the reference example is as follows. In the nozzle vane of the reference example, the blade centerline extends in a straight line from the rear end to the front end, and then the inner surface is curved so that it bulges near the inlet leading edge. Compared to this reference example, exhaust gas flows along the arc of the inlet leading edge, making it less likely to separate from the inlet leading edge.

ターボチャージャについて、前記翼中心線は、前記後端から前記前端に向けて直線状に延びた後、前記前端に向かうに従い前記タービンスクロール部に近づくように前記外表面が湾曲していてもよい。 For a turbocharger, the blade centerline may extend linearly from the rear end to the front end, and the outer surface may be curved to approach the turbine scroll portion as it approaches the front end.

これによれば、参考例と比べると、排気ガスが入口前縁部の円弧に沿って流れて入口前縁部から剥離し難くなる。 Compared to the reference example, this allows the exhaust gas to flow along the arc of the inlet leading edge, making it less likely to separate from the inlet leading edge.

本発明によれば、タービンホイールへの排気ガスの流入効率を向上できる。 The present invention improves the efficiency of exhaust gas flow into the turbine wheel.

実施形態のターボチャージャを示す模式図。1 is a schematic diagram showing a turbocharger according to an embodiment; 実施形態のターボチャージャを示す断面図。1 is a cross-sectional view showing a turbocharger according to an embodiment; ユニソンリング、連結アーム、及びノズルベーンを示す図。FIG. 2 is a diagram showing a unison ring, a connecting arm, and a nozzle vane. 実施形態のノズルベーンを示す平面図。FIG. 4 is a plan view showing a nozzle vane according to the embodiment. 比較例のノズルベーンを示す平面図。FIG. 4 is a plan view showing a nozzle vane of a comparative example. ガス流路の流路断面積が最小の状態を示す拡大図。FIG. 4 is an enlarged view showing a state in which the flow passage cross-sectional area of the gas flow passage is at a minimum. タービン入口ガス流量とターボ総合効率との関係を示すグラフ。4 is a graph showing the relationship between a turbine inlet gas flow rate and a turbo overall efficiency. 別例のノズルベーンを示す平面図。FIG. 4 is a plan view showing a nozzle vane according to another embodiment. 別例のノズルベーンを示す平面図。FIG. 4 is a plan view showing a nozzle vane according to another embodiment.

以下、ターボチャージャを具体化した一実施形態を図1~図7にしたがって説明する。
<全体構成>
図1及び図2に示すように、ターボチャージャ10は、コンプレッサ11とタービン12とを有する。ターボチャージャ10は、図示しない内燃機関の排気ガスのエネルギーを用いて過給する。
Hereinafter, one embodiment of a turbocharger will be described with reference to FIGS.
<Overall composition>
1 and 2, the turbocharger 10 has a compressor 11 and a turbine 12. The turbocharger 10 supercharges by using the energy of exhaust gas from an internal combustion engine (not shown).

<コンプレッサ11>
コンプレッサ11は、タービン12のタービンホイール13とともに回転する図示しないコンプレッサホイールと、吸気流入口18と、図示しない吸気吐出口を有している。
<Compressor 11>
The compressor 11 has a compressor wheel (not shown) that rotates together with the turbine wheel 13 of the turbine 12, an intake air inlet 18, and an intake air outlet (not shown).

<タービン12>
タービン12は、タービンホイール13と、タービンスクロール部14と、第1ガス導入路15a及び第2ガス導入路15bと、第1ガス流入口16a及び第2ガス流入口16bと、ガス吐出口17と、可動式の複数のノズルベーン30と、を有する。
<Turbine 12>
The turbine 12 has a turbine wheel 13, a turbine scroll section 14, a first gas inlet passage 15a and a second gas inlet passage 15b, a first gas inlet 16a and a second gas inlet 16b, a gas discharge port 17, and a plurality of movable nozzle vanes 30.

タービンホイール13は、回転軸線Lを中心に回転する。タービンスクロール部14は、タービンホイール13の外周に配置されている。タービンスクロール部14は、タービンホイール13の外周の周方向に連続する1周分のみが形成されている。タービンスクロール部14は、第1ガス導入路15aの出口と第2ガス導入路15bの出口から二股に分岐してタービンホイール13を取り囲む。 The turbine wheel 13 rotates around the rotation axis L. The turbine scroll section 14 is disposed on the outer periphery of the turbine wheel 13. The turbine scroll section 14 is formed for only one continuous revolution in the circumferential direction of the outer periphery of the turbine wheel 13. The turbine scroll section 14 branches into two from the outlet of the first gas introduction passage 15a and the outlet of the second gas introduction passage 15b and surrounds the turbine wheel 13.

タービンスクロール部14は、第1ガス導入路15aの出口と第2ガス導入路15bの出口にて二股に分岐した第1流路14aと第2流路14bを含む。第1流路14aには、第1ガス導入路15aから排気ガスが流入する。第2流路14bには、第2ガス導入路15bから排気ガスが流入する。回転軸線Lに沿ってタービンスクロール部14を見た平面視では、第1流路14aに流入した排気ガスは、一方方向としての時計回り方向に流れるとともに、第2流路14bに流入した排気ガスは、他方方向としての反時計回り方向に流れる。したがって、一方の流路である第1流路14aに流入した排気ガスの流れる向きと、他方の流路である第2流路14bに流入した排気ガスの流れる向きは、タービンスクロール部14の周方向に相反している。 The turbine scroll section 14 includes a first flow path 14a and a second flow path 14b that are bifurcated at the outlet of the first gas introduction path 15a and the outlet of the second gas introduction path 15b. Exhaust gas flows into the first flow path 14a from the first gas introduction path 15a. Exhaust gas flows into the second flow path 14b from the second gas introduction path 15b. In a plan view of the turbine scroll section 14 along the rotation axis L, the exhaust gas that flows into the first flow path 14a flows in a clockwise direction as one direction, and the exhaust gas that flows into the second flow path 14b flows in a counterclockwise direction as the other direction. Therefore, the flow direction of the exhaust gas that flows into the first flow path 14a, which is one flow path, and the flow direction of the exhaust gas that flows into the second flow path 14b, which is the other flow path, are opposite to each other in the circumferential direction of the turbine scroll section 14.

したがって、本実施形態のターボチャージャ10は、タービン12に流入した排気ガスを、二つの流路に分岐させてタービンスクロール部14に流す方式を採用している。この方式のターボチャージャ10では、第1流路14aの流路断面積と、第2流路14bの流路断面積は、タービンスクロール部14の周方向のいずれの位置でも同じ又は略同じである。このため、タービンスクロール部14の周方向に沿った、第1流路14aの流路断面積の変化量はゼロ又は僅かである。同じく、タービンスクロール部14の周方向に沿った、第2流路14bの流路断面積の変化量はゼロ又は僅かである。なお、第1流路14aの流路断面積と、第2流路14bの流路断面積とは同じ又は略同じである。 Therefore, the turbocharger 10 of this embodiment employs a method in which exhaust gas flowing into the turbine 12 is branched into two flow paths and flows into the turbine scroll section 14. In this type of turbocharger 10, the flow path cross-sectional area of the first flow path 14a and the flow path cross-sectional area of the second flow path 14b are the same or approximately the same at any position in the circumferential direction of the turbine scroll section 14. Therefore, the amount of change in the flow path cross-sectional area of the first flow path 14a along the circumferential direction of the turbine scroll section 14 is zero or small. Similarly, the amount of change in the flow path cross-sectional area of the second flow path 14b along the circumferential direction of the turbine scroll section 14 is zero or small. Note that the flow path cross-sectional area of the first flow path 14a and the flow path cross-sectional area of the second flow path 14b are the same or approximately the same.

第1ガス導入路15aと第2ガス導入路15bは、図示しない排気管に接続されている。第1ガス導入路15a及び第2ガス導入路15bは、図示しない内燃機関の排気ガスをタービンスクロール部14へ導く。 The first gas introduction passage 15a and the second gas introduction passage 15b are connected to an exhaust pipe (not shown). The first gas introduction passage 15a and the second gas introduction passage 15b guide exhaust gas from an internal combustion engine (not shown) to the turbine scroll section 14.

第1ガス流入口16aは、第1ガス導入路15aの流入側に配置されている。第2ガス流入口16bは、第2ガス導入路15bの流入側に配置されている。第1ガス流入口16a及び第2ガス流入口16bは、開口面積がほぼ同じとなるように隔壁27aによって分割されている。隔壁27aは、第1ガス導入路15a内における第1ガス流入口16aからノズルベーン30に達するまでの位置に設けられるとともに、第2ガス導入路15b内における第2ガス流入口16bからノズルベーン30に達するまでの位置に設けられている。 The first gas inlet 16a is disposed on the inlet side of the first gas introduction passage 15a. The second gas inlet 16b is disposed on the inlet side of the second gas introduction passage 15b. The first gas inlet 16a and the second gas inlet 16b are divided by a partition wall 27a so that their opening areas are approximately the same. The partition wall 27a is provided in the first gas introduction passage 15a at a position from the first gas inlet 16a to the nozzle vane 30, and in the second gas introduction passage 15b at a position from the second gas inlet 16b to the nozzle vane 30.

タービンスクロール部14内における第1ガス導入路15a及び第2ガス導入路15bとは反対側となる位置の周辺には、流路末端隔壁27bが配置されている。流路末端隔壁27bは、タービンスクロール部14の内周面からノズルベーン30に至るように設けられている。流路末端隔壁27bは、タービンスクロール部14を、時計回り方向に排気ガスを旋回させる第1流路14aと、反時計回り方向に排気ガスを旋回させる第2流路14bと、に分割している。そして、流路末端隔壁27bは、第1流路14aに沿って時計回り方向に旋回してきた排気ガスと、第2流路14bに沿って反時計回り方向に旋回してきた排気ガスとが衝突して干渉することを防止している。 A flow passage end partition 27b is arranged around the position opposite to the first gas introduction passage 15a and the second gas introduction passage 15b in the turbine scroll section 14. The flow passage end partition 27b is provided so as to extend from the inner peripheral surface of the turbine scroll section 14 to the nozzle vane 30. The flow passage end partition 27b divides the turbine scroll section 14 into a first flow passage 14a that swirls the exhaust gas in a clockwise direction and a second flow passage 14b that swirls the exhaust gas in a counterclockwise direction. The flow passage end partition 27b prevents the exhaust gas swirling in the clockwise direction along the first flow passage 14a and the exhaust gas swirling in the counterclockwise direction along the second flow passage 14b from colliding and interfering with each other.

複数のノズルベーン30は、タービンスクロール部14の内側に配置されている。複数のノズルベーン30は、タービンスクロール部14内におけるタービンホイール13の外周部に配置されている。各ノズルベーン30は、ノズルプレート24に支持されている。各ノズルベーン30は、タービンホイール13に吹き付けられる排気ガスの流れを整える。複数のノズルベーン30は、タービンホイール13の周方向に沿って等間隔おきに配置されている。タービンスクロール部14での排気ガスの流れ方向に隣り合うノズルベーン30同士の間には、ガス流路39が画成される。ガス流路39の流路断面積は、ノズルベーン30の開度を調節することにより変更される。したがって、各ノズルベーン30は、ガス流路39を流れる排気ガスの流れを調整する。 The nozzle vanes 30 are arranged inside the turbine scroll section 14. The nozzle vanes 30 are arranged on the outer periphery of the turbine wheel 13 in the turbine scroll section 14. Each nozzle vane 30 is supported by the nozzle plate 24. Each nozzle vane 30 regulates the flow of exhaust gas blown onto the turbine wheel 13. The nozzle vanes 30 are arranged at equal intervals along the circumferential direction of the turbine wheel 13. A gas flow passage 39 is defined between adjacent nozzle vanes 30 in the flow direction of the exhaust gas in the turbine scroll section 14. The flow passage cross-sectional area of the gas flow passage 39 is changed by adjusting the opening degree of the nozzle vane 30. Therefore, each nozzle vane 30 regulates the flow of exhaust gas flowing through the gas flow passage 39.

各ノズルベーン30には、当該ノズルベーン30から突出するピン29が一体化されている。各ノズルベーン30はピン29の中心軸線を回動中心として回動する。ピン29は、ノズルプレート24を貫通している。 Each nozzle vane 30 has a pin 29 integrally formed therewith, which protrudes from the nozzle vane 30. Each nozzle vane 30 rotates about the central axis of the pin 29. The pin 29 passes through the nozzle plate 24.

図3に示すように、ノズルプレート24を貫通したピン29は、連結アーム50の第1端部50aに取り付けられている。連結アーム50の第2端部50bは、ユニソンリング25に連結されている。ユニソンリング25は、ノズルベーン30と同じ数の連結溝26を有する。ユニソンリング25は、当該ユニソンリング25の中心軸線とタービンホイール13の回転軸線Lと一致するようにノズルプレート24に重ねて配置されている。 As shown in FIG. 3, the pin 29 that passes through the nozzle plate 24 is attached to the first end 50a of the connecting arm 50. The second end 50b of the connecting arm 50 is connected to the unison ring 25. The unison ring 25 has the same number of connecting grooves 26 as the nozzle vanes 30. The unison ring 25 is placed on top of the nozzle plate 24 so that the central axis of the unison ring 25 coincides with the rotational axis L of the turbine wheel 13.

ユニソンリング25の連結溝26の各々には、連結アーム50の第2端部50bが連結されている。なお、連結溝26の内面と、連結アーム50の第2端部50bとの間には、ユニソンリング25の周方向に若干の隙間が存在する。 The second end 50b of the connecting arm 50 is connected to each of the connecting grooves 26 of the unison ring 25. Note that there is a slight gap in the circumferential direction of the unison ring 25 between the inner surface of the connecting groove 26 and the second end 50b of the connecting arm 50.

図1及び図2に示すように、ターボチャージャ10は、ノズルベーン駆動部21と、エンコーダ等のノズルベーン開度検出部22と、ノズルベーン駆動部21からの動力をユニソンリング25に伝達するアーム23及びリンク部材28と、を有する。アーム23の先端部にはリンク部材28の第1端部が揺動可能に連結されている。リンク部材28の第2端部には図示しない軸が回動可能に支持されている。図示しない軸には駆動アーム49の第1端部が揺動可能に連結されている。駆動アーム49の第2端部は、ユニソンリング25に連結されている。 As shown in Figures 1 and 2, the turbocharger 10 has a nozzle vane drive unit 21, a nozzle vane opening detection unit 22 such as an encoder, and an arm 23 and a link member 28 that transmit power from the nozzle vane drive unit 21 to a unison ring 25. A first end of the link member 28 is swingably connected to the tip of the arm 23. A shaft (not shown) is rotatably supported at a second end of the link member 28. A first end of a drive arm 49 is swingably connected to the shaft (not shown). The second end of the drive arm 49 is connected to the unison ring 25.

ターボチャージャ10において、図示しない制御装置は、図示しない内燃機関の運転状態に基づいて、ノズルベーン30の目標開度を算出する。制御装置は、ノズルベーン開度検出部22を用いて検出したノズルベーン30の開度が目標開度に近づくようにノズルベーン駆動部21を制御する。ノズルベーン駆動部21によってアーム23が駆動される結果、リンク部材28が揺動するとともに、図示しない軸が回動する。すると、駆動アーム49が揺動してユニソンリング25が回動する。ユニソンリング25の回動に伴ってノズルベーン30は、ユニソンリング25の回動する方向に移動する。 In the turbocharger 10, a control device (not shown) calculates a target opening of the nozzle vanes 30 based on the operating state of the internal combustion engine (not shown). The control device controls the nozzle vane drive unit 21 so that the opening of the nozzle vanes 30 detected using the nozzle vane opening detection unit 22 approaches the target opening. When the arm 23 is driven by the nozzle vane drive unit 21, the link member 28 swings and the shaft (not shown) rotates. This causes the drive arm 49 to swing and the unison ring 25 to rotate. As the unison ring 25 rotates, the nozzle vanes 30 move in the direction in which the unison ring 25 rotates.

ノズルベーン30の移動によりノズルベーン30の開度が調節されると、隣り合うノズルベーン30の同士の間隔が調節される。これにより、ガス流路39の流路断面積が調節されるとともに、タービンスクロール部14からタービンホイール13へ流れる排気ガスの流れ方向と流速が調整される。 When the nozzle vanes 30 are moved to adjust the opening of the nozzle vanes 30, the distance between adjacent nozzle vanes 30 is adjusted. This adjusts the flow passage cross-sectional area of the gas flow passage 39, and also adjusts the flow direction and flow speed of the exhaust gas flowing from the turbine scroll section 14 to the turbine wheel 13.

<ノズルベーン30の詳細>
次に、ノズルベーン30について詳細に説明する。
ノズルベーン30をピン29の軸線方向に沿って見ることを平面視とする。
<Details of the nozzle vane 30>
Next, the nozzle vanes 30 will be described in detail.
The nozzle vane 30 is viewed in the axial direction of the pin 29 in a plan view.

図2及び図4に示すように、ノズルベーン30は、入口前縁部31と、出口後縁部32と、接続部33と、を有する。入口前縁部31は、タービンスクロール部14からタービンホイール13に向けて排気ガスが流入する方向の入口側に位置する。出口後縁部32は、タービンスクロール部14からタービンホイール13に向けて排気ガスが流入する方向の出口側に位置する。接続部33は、入口前縁部31と出口後縁部32を繋ぐ。 As shown in Figures 2 and 4, the nozzle vane 30 has an inlet leading edge 31, an outlet trailing edge 32, and a connecting portion 33. The inlet leading edge 31 is located on the inlet side in the direction in which exhaust gas flows from the turbine scroll portion 14 toward the turbine wheel 13. The outlet trailing edge 32 is located on the outlet side in the direction in which exhaust gas flows from the turbine scroll portion 14 toward the turbine wheel 13. The connecting portion 33 connects the inlet leading edge 31 and the outlet trailing edge 32.

ノズルベーン30の入口前縁部31と出口後縁部32を結ぶ複合曲線を翼中心線35とする。ノズルベーン30は、入口前縁部31と翼中心線35とが交わる位置に前端30aを有するとともに、出口後縁部32と翼中心線35とが交わる位置付近に後端30bを有する。したがって、ノズルベーン30は、ガス流路39への排気ガスの入口側に位置する前端30aを含む入口前縁部31と、ガス流路39での排気ガスの出口側に位置する後端30bを含む出口後縁部32と、を有する。 The composite curve connecting the inlet leading edge 31 and the outlet trailing edge 32 of the nozzle vane 30 is the blade centerline 35. The nozzle vane 30 has a leading end 30a at the position where the inlet leading edge 31 and the blade centerline 35 intersect, and a trailing end 30b near the position where the outlet trailing edge 32 and the blade centerline 35 intersect. Thus, the nozzle vane 30 has an inlet leading edge 31 including the leading end 30a located on the inlet side of the exhaust gas to the gas flow path 39, and an outlet trailing edge 32 including the trailing end 30b located on the outlet side of the exhaust gas in the gas flow path 39.

ノズルベーン30は、平面視で前端30aと後端30bを繋ぐ内表面41及び外表面42を有する。外表面42は、内表面41よりもタービンスクロール部14寄りの面である。平面視で、内表面41と外表面42の間の寸法をノズルベーン30の板厚とすると、外表面42は、内表面41とは板厚方向に反対の面である。翼中心線35は、平面視でノズルベーン30の板厚方向の中心を通る。 The nozzle vane 30 has an inner surface 41 and an outer surface 42 that connect the front end 30a and the rear end 30b in a plan view. The outer surface 42 is closer to the turbine scroll section 14 than the inner surface 41. If the dimension between the inner surface 41 and the outer surface 42 is the plate thickness of the nozzle vane 30 in a plan view, the outer surface 42 is the surface opposite the inner surface 41 in the plate thickness direction. The blade centerline 35 passes through the center of the nozzle vane 30 in the plate thickness direction in a plan view.

入口前縁部31は、第1曲率半径R1の円弧によって画定されている。つまり、入口前縁部31は、単独の円弧によって画定されている。平面視で、入口前縁部31は滑らかに湾曲する円弧状である。出口後縁部32は、第1曲率半径R1より遙かに小さい第2曲率半径R2の円弧によって画定されている。 The inlet leading edge 31 is defined by an arc with a first radius of curvature R1. That is, the inlet leading edge 31 is defined by a single arc. In plan view, the inlet leading edge 31 is a smoothly curved arc. The outlet trailing edge 32 is defined by an arc with a second radius of curvature R2 that is much smaller than the first radius of curvature R1.

ノズルベーン30は、平面視で入口前縁部31と接続部33との境界となる位置に前側変曲点Pfを有する。また、ノズルベーン30は、平面視で出口後縁部32と接続部33との境界となる位置に後側変曲点Pbを有する。 The nozzle vane 30 has a front inflection point Pf at the boundary between the inlet leading edge 31 and the connection 33 in a plan view. The nozzle vane 30 also has a rear inflection point Pb at the boundary between the outlet trailing edge 32 and the connection 33 in a plan view.

接続部33での内表面41は、平面視で複合曲線状である。接続部33での内表面41は、前側変曲点Pfと後側変曲点Pbとの間を延びる。入口前縁部31での内表面41は、前側変曲点Pfから前端30aに至るまで円弧状に延びる。 The inner surface 41 at the connection portion 33 is a compound curve in plan view. The inner surface 41 at the connection portion 33 extends between the front inflection point Pf and the rear inflection point Pb. The inner surface 41 at the inlet leading edge portion 31 extends in an arc shape from the front inflection point Pf to the leading end 30a.

接続部33での外表面42は、平面視で複合曲線状に延びる。接続部33での外表面42は、後側変曲点Pbからピン29付近までは緩やかに膨らむように湾曲しつつ、ピン29付近で内表面41に向けて緩やかに凹むように湾曲して前側変曲点Pfに至る。入口前縁部31での外表面42は、前側変曲点Pfから前端30aに至るまで円弧状に延びる。入口前縁部31全体は、一定の曲率半径を有する円弧状である。 The outer surface 42 at the connection portion 33 extends in a compound curve in plan view. The outer surface 42 at the connection portion 33 curves to gently bulge from the rear inflection point Pb to the vicinity of the pin 29, then curves to gently concave toward the inner surface 41 near the pin 29 to reach the front inflection point Pf. The outer surface 42 at the inlet leading edge portion 31 extends in an arc from the front inflection point Pf to the leading end 30a. The entire inlet leading edge portion 31 is arc-shaped with a constant radius of curvature.

したがって、平面視で、ノズルベーン30は、翼中心線35が、後端30bから前端30aに向けて複合曲線状に延びた後、ピン29付近、つまり入口前縁部31付近において前端30aに向かうに従いタービンスクロール部14に近づくように湾曲している。このため、平面視で、入口前縁部31は、タービンスクロール部14に向けて外表面42が膨らむ形状となっている。言い換えると、入口前縁部31は、内表面41側においてはタービンホイール13に向けて膨らんでいないといえる。 Therefore, in plan view, the nozzle vane 30 has a blade centerline 35 that extends in a compound curve from the rear end 30b to the front end 30a, and then curves toward the turbine scroll section 14 near the pin 29, i.e., near the inlet leading edge 31, toward the front end 30a. Therefore, in plan view, the inlet leading edge 31 has a shape in which the outer surface 42 bulges toward the turbine scroll section 14. In other words, the inlet leading edge 31 does not bulge toward the turbine wheel 13 on the inner surface 41 side.

ここで、ノズルベーン30の前端30aから後端30bに向けた板厚の変化の割合を変化率とする。平面視で、入口前縁部31は第1曲率半径R1の円弧を有する。このため、ノズルベーン30の板厚は、入口前縁部31では、前端30aから前側変曲点Pfに向けて一定の変化率で大きくなる。さらに、ノズルベーン30の板厚は、前側変曲点Pfから後端30bに向けて、ピン29付近で、入口前縁部31より小さい変化率で小さくなる。そして、ノズルベーン30の板厚は、ピン29付近から後端30bに向けて入口前縁部31より小さい変化率で徐々に小さくなる。 Here, the rate of change in thickness from the front end 30a to the rear end 30b of the nozzle vane 30 is defined as the rate of change. In plan view, the inlet leading edge 31 has an arc with a first radius of curvature R1. Therefore, the thickness of the nozzle vane 30 increases at a constant rate of change from the front end 30a to the front inflection point Pf at the inlet leading edge 31. Furthermore, the thickness of the nozzle vane 30 decreases at a smaller rate of change near the pin 29 from the front inflection point Pf to the rear end 30b than at the inlet leading edge 31. The thickness of the nozzle vane 30 gradually decreases from the vicinity of the pin 29 to the rear end 30b at a smaller rate of change than at the inlet leading edge 31.

言い換えると、ノズルベーン30の板厚の変化率は、前端30aから前側変曲点Pfに向けて急激に大きくなった後、前側変曲点Pfを越えると急激に小さくなる。入口前縁部31は、前側変曲点Pfよりも後端30b側でタービンスクロール部14に向けて外表面42が急激に膨らんでいる。 In other words, the rate of change in the thickness of the nozzle vane 30 increases rapidly from the front end 30a toward the front inflection point Pf, and then decreases rapidly once the front inflection point Pf is exceeded. The outer surface 42 of the inlet leading edge portion 31 bulges rapidly toward the turbine scroll portion 14 on the rear end 30b side of the front inflection point Pf.

ノズルベーン30について、入口前縁部31を変化率大部51とする。これに対し、ノズルベーン30の後端30bからピン29に至るまでの部位は、変化率が入口前縁部31よりも小さい。このため、ノズルベーン30の後端30bからピン29に至るまでの部位を変化率小部52とする。したがって、ノズルベーン30は、前端30aを含む部位に変化率大部51を有するとともに、後端30bを含む部位に、変化率大部51よりも変化率の小さい変化率小部52を有する。よって、入口前縁部31は、変化率を出口後縁部32を含む部位での変化率より大きくした変化率大部51であるといえる。 For the nozzle vane 30, the inlet leading edge 31 is the large change rate portion 51. In contrast, the portion from the rear end 30b of the nozzle vane 30 to the pin 29 has a smaller change rate than the inlet leading edge 31. Therefore, the portion from the rear end 30b of the nozzle vane 30 to the pin 29 is the small change rate portion 52. Therefore, the nozzle vane 30 has the large change rate portion 51 in the portion including the front end 30a, and the small change rate portion 52 in the portion including the rear end 30b, which has a smaller change rate than the large change rate portion 51. Therefore, it can be said that the inlet leading edge 31 is the large change rate portion 51, whose rate of change is larger than the rate of change in the portion including the outlet trailing edge 32.

翼中心線35は、ノズルベーン30の板厚の中心を通る。このため、本実施形態では、翼中心線35の形状は、板厚の変化率を示しているといえる。翼中心線35は、ピン29よりも前端30a側で傾きを大きくして傾斜している。このため、ノズルベーン30は、ピン29よりも前端30a側に位置する入口前縁部31に変化率大部51を有するといえる。 The blade centerline 35 passes through the center of the plate thickness of the nozzle vane 30. Therefore, in this embodiment, the shape of the blade centerline 35 can be said to indicate the rate of change of the plate thickness. The blade centerline 35 is inclined at a greater angle on the leading end 30a side than the pin 29. Therefore, the nozzle vane 30 can be said to have a large rate of change portion 51 at the inlet leading edge portion 31 located on the leading end 30a side than the pin 29.

前端30aと後端30bを結ぶ翼中心線35に沿うノズルベーン30の長さを全長Mとする。変化率大部51、つまり入口前縁部31は、前端30aから翼中心線35に沿って全長Mの10~40%の長さの領域に設けられている。また、変化率大部51、つまり入口前縁部31の第1曲率半径R1は、全長Mの10%以上の長さである。本実施形態では、第1曲率半径R1は、翼中心線35の全長Mの15%に設定されている。このように第1曲率半径R1を設定することにより、出口後縁部32を含む変化率小部52を有するノズルベーン30であっても、入口前縁部31の外表面42側をタービンスクロール部14側に急激に膨らませた形状にしている。 The length of the nozzle vane 30 along the blade centerline 35 connecting the front end 30a and the rear end 30b is defined as the total length M. The large change rate portion 51, i.e., the inlet leading edge portion 31, is provided in a region having a length of 10 to 40% of the total length M from the front end 30a along the blade centerline 35. The first curvature radius R1 of the large change rate portion 51, i.e., the inlet leading edge portion 31, is 10% or more of the total length M. In this embodiment, the first curvature radius R1 is set to 15% of the total length M of the blade centerline 35. By setting the first curvature radius R1 in this manner, even in the nozzle vane 30 having the small change rate portion 52 including the outlet trailing edge portion 32, the outer surface 42 side of the inlet leading edge portion 31 is suddenly bulged toward the turbine scroll portion 14.

ノズルベーン30において、内表面41側の前側変曲点Pf付近は、排気ガスの流れ方向において上流側に隣り合うノズルベーン30との間にガス流路39の流路断面積が最小となるスロート部を構成するスロート部構成部44として構成されている。 In the nozzle vane 30, the vicinity of the forward inflection point Pf on the inner surface 41 side is configured as a throat portion 44 that constitutes a throat portion where the flow cross-sectional area of the gas flow passage 39 is minimum between the adjacent nozzle vane 30 on the upstream side in the flow direction of the exhaust gas.

各ノズルベーン30において、このスロート部構成部44よりも前端30a側に位置する面は平面視円弧状のノズル形成面34である。ノズル形成面34は、上流側に隣り合うノズルベーン30の外表面42との間で、ガス流路39を絞るノズルとして機能する。 In each nozzle vane 30, the surface located on the front end 30a side of the throat portion 44 is the nozzle forming surface 34, which is arcuate in plan view. The nozzle forming surface 34 functions as a nozzle that narrows the gas flow path 39 between the outer surface 42 of the adjacent nozzle vane 30 on the upstream side.

<作用>
次に、ターボチャージャ10の作用を説明する。
まず、比較例のノズルベーン70について説明する。
<Action>
Next, the operation of the turbocharger 10 will be described.
First, the nozzle vane 70 of the comparative example will be described.

図5に示すように、比較例のノズルベーン70をピン80の軸線方向に沿って見ることを平面視とする。ノズルベーン70は、タービンスクロール部14からタービンホイール13に向けて排気ガスが流入する側に入口前縁部71を有する。ノズルベーン70は、タービンホイール13に近い縁部に出口後縁部72を有する。また、ノズルベーン70は、入口前縁部71と出口後縁部72を繋ぐ接続部73を有する。 As shown in FIG. 5, the nozzle vane 70 of the comparative example is viewed in a plan view along the axial direction of the pin 80. The nozzle vane 70 has an inlet leading edge 71 on the side where exhaust gas flows from the turbine scroll section 14 toward the turbine wheel 13. The nozzle vane 70 has an outlet trailing edge 72 at the edge close to the turbine wheel 13. The nozzle vane 70 also has a connecting portion 73 that connects the inlet leading edge 71 and the outlet trailing edge 72.

ノズルベーン70の入口前縁部71と出口後縁部72を結ぶ直線を翼中心線75とする。翼中心線75は、ノズルベーン70の板厚方向の中心を通る。ノズルベーン70は、当該ノズルベーン70の平面視で、入口前縁部71と翼中心線75と交わる位置に前端70aを有する。ノズルベーン70は、当該ノズルベーン70の平面視で、出口後縁部72と翼中心線75と交わる位置付近に後端70bを有する。 The straight line connecting the inlet leading edge 71 and the outlet trailing edge 72 of the nozzle vane 70 is the blade centerline 75. The blade centerline 75 passes through the center of the nozzle vane 70 in the plate thickness direction. In a plan view of the nozzle vane 70, the nozzle vane 70 has a leading end 70a at the position where the inlet leading edge 71 and the blade centerline 75 intersect. In a plan view of the nozzle vane 70, the nozzle vane 70 has a trailing end 70b near the position where the outlet trailing edge 72 and the blade centerline 75 intersect.

入口前縁部71は、第3曲率半径R3、第4曲率半径R4及び第5曲率半径R5を有する曲線を含む多円弧状に画定されている。第4曲率半径R4は第3曲率半径R3より小さく、第5曲率半径R5は、第3曲率半径R3より大きい。ノズルベーン30の平面視で、入口前縁部71は多円弧状の部位である。第3~第5曲率半径R3~R5は、翼中心線75の全長の10%に満たない長さである。したがって、入口前縁部71は、翼中心線75の全長の10%未満を曲率半径とする円弧状である。出口後縁部72は、第3~第5曲率半径R3~R5より小さい第6曲率半径R6を有する曲線を含む円弧状に画定されている。 The inlet leading edge 71 is defined as a multi-arc shape including curves having a third radius of curvature R3, a fourth radius of curvature R4, and a fifth radius of curvature R5. The fourth radius of curvature R4 is smaller than the third radius of curvature R3, and the fifth radius of curvature R5 is larger than the third radius of curvature R3. In a plan view of the nozzle vane 30, the inlet leading edge 71 is a multi-arc shape portion. The third to fifth radii of curvature R3 to R5 are less than 10% of the total length of the blade centerline 75. Therefore, the inlet leading edge 71 is an arc shape with a radius of curvature that is less than 10% of the total length of the blade centerline 75. The outlet trailing edge 72 is defined as an arc shape including a curve having a sixth radius of curvature R6 that is smaller than the third to fifth radii of curvature R3 to R5.

比較例の第3~第5曲率半径R3~R5は、第1曲率半径R1より小さく、比較例の第6曲率半径R6は第2曲率半径R2とほぼ同じである。
ノズルベーン70は、前端70aと後端70bを繋ぐ内表面74と外表面76とを有する。内表面74及び外表面76は、入口前縁部71と出口後縁部72の間を複合曲線状に延びる。
The third to fifth radii of curvature R3 to R5 of the comparative example are smaller than the first radius of curvature R1, and the sixth radius of curvature R6 of the comparative example is approximately the same as the second radius of curvature R2.
The nozzle vane 70 has an inner surface 74 connecting a leading end 70a to an aft end 70b and an outer surface 76. The inner surface 74 and the outer surface 76 extend in a compound curve between an inlet leading edge 71 and an outlet trailing edge 72.

ノズルベーン70の平面視で、内表面74と外表面76との間の寸法を板厚とする。ノズルベーン70の板厚は、翼中心線75に沿って前端70aから後端70bに向けて板厚が徐々に大きくなった後、徐々に小さくなる。 In a plan view of the nozzle vane 70, the dimension between the inner surface 74 and the outer surface 76 is the plate thickness. The plate thickness of the nozzle vane 70 gradually increases from the leading end 70a to the trailing end 70b along the blade centerline 75, and then gradually decreases.

ノズルベーン70の板厚の変化率は、入口前縁部71では、前端70aから一定の変化率で大きくなる。その後、板厚の変化率は、出口後縁部72に向けてほぼ一定の変化率で小さくなる。したがって、ノズルベーン70は、前端70aと後端70bとの間の全体で変化率小部といえる。 The rate of change in thickness of the nozzle vane 70 increases at a constant rate from the front end 70a at the inlet leading edge 71. The rate of change in thickness then decreases at a nearly constant rate toward the outlet trailing edge 72. Therefore, the nozzle vane 70 can be said to have a small rate of change over the entire area between the leading end 70a and the trailing end 70b.

次に、ターボチャージャ10の作用効果を説明する。なお、内燃機関から排出された排気ガスの流量が少なく、ノズルベーン30の開度が閉じ側に調節されてガス流路39の流路断面積が小さくなるように調節されているとする。 Next, the effect of the turbocharger 10 will be described. It is assumed that the flow rate of exhaust gas discharged from the internal combustion engine is low, and the opening of the nozzle vanes 30 is adjusted to the closing side to reduce the flow passage cross-sectional area of the gas flow passage 39.

さて、図2に示すように、タービンホイール13は反時計回り方向に回転する。第1ガス流入口16aから第1ガス導入路15aに流入した排気ガスは、第1流路14aを時計回り方向に旋回する。この時計回り方向に旋回する排気ガスは、ノズルベーン30によって反時計回り方向に旋回してガス流路39に向かうように流れ方向が整えられる。 Now, as shown in FIG. 2, the turbine wheel 13 rotates in a counterclockwise direction. The exhaust gas that flows into the first gas introduction passage 15a from the first gas inlet 16a swirls in a clockwise direction in the first passage 14a. The exhaust gas swirling in the clockwise direction is adjusted by the nozzle vane 30 so that it swirls in a counterclockwise direction and flows toward the gas passage 39.

第2ガス流入口16bから第2ガス導入路15bに流入した排気ガスは、第2流路14bを反時計回り方向に旋回する。反時計回り方向に旋回する排気ガスは、ノズルベーン30によって、流れ方向はそのまま反時計回り方向にガス流路39に向かうように流れが整えられる。 The exhaust gas that flows into the second gas introduction passage 15b from the second gas inlet 16b swirls in a counterclockwise direction in the second passage 14b. The exhaust gas swirling in the counterclockwise direction is adjusted by the nozzle vane 30 so that the flow direction of the exhaust gas continues to flow counterclockwise toward the gas passage 39.

このようなターボチャージャ10では、排気ガスは、第1流路14aに流入する排気ガスと、第2流路14bに流入する排気ガスの二つに分かれてタービンスクロール部14を流れる。第1流路14a及び第2流路14bの流路断面積の各々は、タービンスクロール部14の周方向に変化量がゼロ又は僅かである。このため、第1流路14aに流入した排気ガスの流れが徐々に遅くなるとともに、第2流路14bに流入した排気ガスの流れが徐々に遅くなっていく。また、第1流路14aに流入した排気ガスは、ノズルベーン30付近で反時計回り方向に沿って流れ難く、ノズルベーン30に対し、放射方向に流れ込んでくる。同じく、第2流路14bに流入した排気ガスは、ノズルベーン30付近で反時計回り方向に沿って流れ難く、ノズルベーン30に対し、放射方向に流れ込んでくる。 In such a turbocharger 10, the exhaust gas flows through the turbine scroll section 14, splitting into two parts: the exhaust gas that flows into the first flow passage 14a and the exhaust gas that flows into the second flow passage 14b. The flow passage cross-sectional area of each of the first flow passage 14a and the second flow passage 14b has zero or little change in the circumferential direction of the turbine scroll section 14. Therefore, the flow of the exhaust gas that flows into the first flow passage 14a gradually slows down, and the flow of the exhaust gas that flows into the second flow passage 14b gradually slows down. In addition, the exhaust gas that flows into the first flow passage 14a has difficulty flowing in a counterclockwise direction near the nozzle vane 30, and flows in a radial direction relative to the nozzle vane 30. Similarly, the exhaust gas that flows into the second flow passage 14b has difficulty flowing in a counterclockwise direction near the nozzle vane 30, and flows in a radial direction relative to the nozzle vane 30.

比較例のノズルベーン70と比べると、入口前縁部31の円弧の長さを長くできるため、前端30aからガス流路39に至るまでの円弧の長さを長くできる。その結果、図6に示すように、ノズルベーン30の開度が閉じ側に調節されていても、排気ガスの流れ方向に隣り合うノズルベーン30同士の入口前縁部31と出口後縁部32との間で、ノズルとして機能する部位を比較例より長く確保できる。 Compared to the nozzle vane 70 of the comparative example, the length of the arc of the inlet leading edge 31 can be made longer, so the length of the arc from the front end 30a to the gas flow passage 39 can be made longer. As a result, as shown in FIG. 6, even if the opening of the nozzle vane 30 is adjusted to the closing side, the area that functions as a nozzle between the inlet leading edge 31 and the outlet trailing edge 32 of adjacent nozzle vanes 30 in the exhaust gas flow direction can be secured longer than in the comparative example.

このため、隣り合うノズルベーン30同士の間でのノズルとしての機能により、排気ガスの流速を速めることができるため、入口前縁部31からガス流路39に向けて排気ガスが流れ易くなる。 As a result, the nozzle function between adjacent nozzle vanes 30 can increase the flow rate of the exhaust gas, making it easier for the exhaust gas to flow from the inlet leading edge 31 toward the gas flow path 39.

一方、内燃機関から排出された排気ガスの流量が多くなり、ノズルベーン30の開度が開き側に調節されてガス流路39の流路断面積が大きくなるように調節された場合であっても、排気ガスは、第1曲率半径R1の円弧に沿って流れやすい。このため、ノズルベーン30の入口前縁部31側の内表面41付近が排気ガスより負圧になることが抑制される。このため、ノズルベーン30が排気ガスの圧力を受けて、ノズルベーン30がガス流路39を閉じる方向に回動することを抑制できる。このため、ノズルベーン30の入口前縁部31付近には回転トルクが適切に発生することになる。 On the other hand, even if the flow rate of exhaust gas discharged from the internal combustion engine increases and the opening of the nozzle vane 30 is adjusted to open the cross-sectional area of the gas flow passage 39, the exhaust gas tends to flow along the arc with the first radius of curvature R1. This prevents the area near the inner surface 41 on the inlet leading edge 31 side of the nozzle vane 30 from becoming negative pressure compared to the exhaust gas. This prevents the nozzle vane 30 from receiving the pressure of the exhaust gas and rotating in the direction of closing the gas flow passage 39. This allows an appropriate rotational torque to be generated near the inlet leading edge 31 of the nozzle vane 30.

すると、各ノズルベーン30に連結された連結アーム50において、第2端部50bは、ユニソンリング25の連結溝26の内面に押し当てられる。このため、連結溝26の内面と、連結アーム50の第2端部50bとの間の隙間は吸収される。よって、ノズルベーン30の角度が一定に決まる。つまり、ノズルベーン30は、タービンスクロール部14側からの排気ガスの流れを受けて本来回動すべき方向に回動する。 Then, the second end 50b of the connecting arm 50 connected to each nozzle vane 30 is pressed against the inner surface of the connecting groove 26 of the unison ring 25. As a result, the gap between the inner surface of the connecting groove 26 and the second end 50b of the connecting arm 50 is absorbed. Therefore, the angle of the nozzle vane 30 is determined to be constant. In other words, the nozzle vane 30 receives the flow of exhaust gas from the turbine scroll section 14 side and rotates in the direction in which it should rotate.

図7のグラフの横軸にタービン入口ガス流量を示し、縦軸にターボ総合効率を示す。タービン入口ガス流量は、タービンスクロール部14に流入した排気ガスの総量である。ターボ総合効率は、排気ガスのエネルギーをタービンホイール13の回転エネルギーとしてどれだけ回収できたかを示す。実線のグラフに、ノズルベーン30を用いたターボチャージャ10での結果を示し、破線のグラフに比較例のノズルベーン70を用いたターボチャージャでの結果を示す。 The horizontal axis of the graph in Figure 7 shows the turbine inlet gas flow rate, and the vertical axis shows the turbo overall efficiency. The turbine inlet gas flow rate is the total amount of exhaust gas that flows into the turbine scroll section 14. The turbo overall efficiency indicates how much of the exhaust gas energy was recovered as rotational energy for the turbine wheel 13. The solid line graph shows the results for the turbocharger 10 using the nozzle vane 30, and the dashed line graph shows the results for the turbocharger using the comparative nozzle vane 70.

比較例のターボチャージャに対し、実施形態のターボチャージャ10では、タービン入口ガス流量の少ない領域において、ターボ総合効率が高められていることが示された。これは、排気ガスの流れ方向に隣り合うノズルベーン30同士の入口前縁部31と出口後縁部32との間で、ノズルとして機能する部位を比較例より長くしたためである。 Compared to the turbocharger of the comparative example, the turbocharger 10 of the embodiment showed improved turbo overall efficiency in areas with low turbine inlet gas flow rates. This is because the area that functions as a nozzle between the inlet leading edge 31 and the outlet trailing edge 32 of the nozzle vanes 30 adjacent in the exhaust gas flow direction is longer than in the comparative example.

上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
(1)入口前縁部31は、前端30aから全長Mの10~40%の長さの領域に設けられている。また、入口前縁部31の円弧は、全長Mの10%以上の長さを曲率半径とする。比較例のノズルベーン70と比べると、入口前縁部31の円弧の長さを長くできるため、隣り合うノズルベーン30同士の間でノズルとして機能する部位を比較例より長くできる。このため、ノズルベーン30がガス流路39の閉じ側に調節されたときであっても、ガス流路39での排気ガスの流速を速めることができるため、入口前縁部31からガス流路39に向けて排気ガスが流れ易くなる。したがって、ターボチャージャ10では、タービンホイール13への排気ガスの流入効率を向上できる。
According to the above embodiment, the following effects can be obtained.
(1) The inlet leading edge 31 is provided in a region having a length of 10 to 40% of the total length M from the front end 30a. The arc of the inlet leading edge 31 has a radius of curvature of 10% or more of the total length M. Compared to the nozzle vane 70 of the comparative example, the length of the arc of the inlet leading edge 31 can be made longer, so that the portion that functions as a nozzle between adjacent nozzle vanes 30 can be made longer than in the comparative example. Therefore, even when the nozzle vane 30 is adjusted to the closing side of the gas flow path 39, the flow velocity of the exhaust gas in the gas flow path 39 can be increased, so that the exhaust gas can easily flow from the inlet leading edge 31 toward the gas flow path 39. Therefore, in the turbocharger 10, the inflow efficiency of the exhaust gas into the turbine wheel 13 can be improved.

(2)ノズルベーン30がガス流路39の開き側に調節されたときであっても、排気ガスが入口前縁部31に沿って流れて入口前縁部31から剥離し難くなる。その結果、ノズルベーン30の内表面41付近に排気ガスが流れ込み、内表面41付近に負圧が発生することが抑制される。このため、ノズルベーン30が排気ガスの圧力を受けてガス流路39を閉じる方向に回動することを抑制できる。 (2) Even when the nozzle vane 30 is adjusted to the opening side of the gas flow path 39, the exhaust gas flows along the inlet leading edge 31 and is less likely to separate from the inlet leading edge 31. As a result, the exhaust gas is prevented from flowing near the inner surface 41 of the nozzle vane 30 and generating negative pressure near the inner surface 41. This makes it possible to prevent the nozzle vane 30 from rotating in the direction of closing the gas flow path 39 due to the pressure of the exhaust gas.

(3)ノズルベーン30の内表面41付近に排気ガスが流れ込み、負圧が発生することが抑制されるため、ノズルベーン30には、排気ガスの圧力を受けて回転トルクが適切に発生することになり、ノズルベーン30の角度が一定に決まりやすい。つまり、ノズルベーン30は、タービンスクロール部14側からの排気ガスの流れを受けて本来回動すべき方向に回動する。このため、タービンホイール13に向かう排気ガスの流量を適切に調節できる。 (3) Because exhaust gas is prevented from flowing near the inner surface 41 of the nozzle vane 30 and generating negative pressure, the nozzle vane 30 receives the pressure of the exhaust gas and generates an appropriate rotational torque, making it easier to determine the angle of the nozzle vane 30 at a constant value. In other words, the nozzle vane 30 receives the flow of exhaust gas from the turbine scroll section 14 side and rotates in the direction it should rotate. This makes it possible to appropriately adjust the flow rate of exhaust gas heading toward the turbine wheel 13.

(4)入口前縁部31の円弧は、翼中心線35の全長Mの10%以上の長さを曲率半径とする。このため、入口前縁部31での円弧を長く確保でき、ノズルベーン30によってガス流路39を開いたとき、排気ガスが入口前縁部31からより一層剥離し難くなる。 (4) The arc of the inlet leading edge 31 has a radius of curvature that is at least 10% of the total length M of the blade centerline 35. This ensures a long arc at the inlet leading edge 31, making it even more difficult for exhaust gas to separate from the inlet leading edge 31 when the nozzle vane 30 opens the gas flow path 39.

(5)翼中心線35は、後端30bから前端30aに向けて複合曲線状に延びた後、ピン29付近において前端30aに向かうに従いタービンスクロール部14に近づくように外表面42が膨らむ形状である。入口前縁部31の内表面41側がタービンホイール13に近づくように膨らむ形状に比べると、ガス流路39の流路断面積を大きくできる。また、入口前縁部31に沿う排気ガスの剥離を抑制しやすい。 (5) The blade centerline 35 extends in a compound curve from the rear end 30b to the front end 30a, and then the outer surface 42 bulges toward the turbine scroll section 14 near the pin 29 toward the front end 30a. Compared to a shape in which the inner surface 41 side of the inlet leading edge 31 bulges toward the turbine wheel 13, the flow passage cross-sectional area of the gas flow passage 39 can be made larger. In addition, separation of exhaust gas along the inlet leading edge 31 is easily suppressed.

本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
○ 図8に示すように、ノズルベーン30の翼中心線35は、前端30aと後端30bの間で直線状に延びていてもよい。ノズルベーン30の入口前縁部31は、内表面41側において、タービンホイール13に向けて膨らむとともに、外表面42側において、タービンスクロール部14に向けて膨らんでいる。内表面41は、後端30bからピン29付近までは緩やかに膨らむように湾曲しつつ、ピン29付近で緩やかに凹むように湾曲して前側変曲点Pfに至る。
This embodiment can be modified as follows: This embodiment and the following modifications can be combined with each other to the extent that there is no technical contradiction.
8, the blade centerline 35 of the nozzle vane 30 may extend linearly between the leading end 30a and the trailing end 30b. The inlet leading edge 31 of the nozzle vane 30 bulges toward the turbine wheel 13 on the inner surface 41 side, and bulges toward the turbine scroll section 14 on the outer surface 42 side. The inner surface 41 curves so as to bulge gently from the trailing end 30b to the vicinity of the pin 29, and then curves so as to dent gently near the pin 29, until it reaches the front inflection point Pf.

○ 図9に示すように、ノズルベーン30は、翼中心線35が、後端30bから前端30aに向けて複合曲線状に延びた後、入口前縁部31付近において内表面41が膨らむように湾曲していてもよい。 As shown in FIG. 9, the nozzle vane 30 may have a blade centerline 35 that extends in a compound curve from the trailing end 30b to the leading end 30a, and then the inner surface 41 may be curved to bulge near the inlet leading edge 31.

○ 入口前縁部31は複数の円弧を組み合わせた複合曲線であってもよい。この場合、入口前縁部31を構成する複数の円弧のうち、最小の円弧の曲率半径は全長Mの10%以上の長さである。そして、最小の曲率半径の円弧は、前端30aから全長Mの10~40%の長さの領域に設けられている。 ○ The inlet leading edge 31 may be a compound curve made up of multiple arcs. In this case, the radius of curvature of the smallest arc among the multiple arcs that make up the inlet leading edge 31 is 10% or more of the total length M. The arc with the smallest radius of curvature is located in an area that is 10 to 40% of the total length M from the leading end 30a.

○ ターボチャージャ10は、隔壁27a及び流路末端隔壁27bを備えていなくてもよい。また、ターボチャージャ10は、隔壁27a及び流路末端隔壁27bのいずれか一方を備えていてもよい。 The turbocharger 10 does not have to include the partition 27a and the flow passage end partition 27b. The turbocharger 10 may also include either the partition 27a or the flow passage end partition 27b.

○ ターボチャージャは、ノズルベーン30の開度が調節できない固定式であってもよい。 ○ The turbocharger may be a fixed type in which the opening of the nozzle vanes 30 cannot be adjusted.

L…回転軸線、M…全長、10…ターボチャージャ、13…タービンホイール、14…タービンスクロール部、14a…第1流路、14b…第2流路、15a…第1ガス導入路、15b…第2ガス導入路、30…ノズルベーン、30a…前端、30b…後端、31…入口前縁部、32…出口後縁部、35…翼中心線、39…ガス流路、41…内表面、42…外表面、51…変化率大部、52…変化率小部。 L... axis of rotation, M... overall length, 10... turbocharger, 13... turbine wheel, 14... turbine scroll section, 14a... first flow passage, 14b... second flow passage, 15a... first gas inlet passage, 15b... second gas inlet passage, 30... nozzle vane, 30a... front end, 30b... rear end, 31... inlet leading edge, 32... outlet trailing edge, 35... blade centerline, 39... gas flow passage, 41... inner surface, 42... outer surface, 51... large rate of change section, 52... small rate of change section.

Claims (5)

タービンホイールと、
前記タービンホイールの外周に配置されたタービンスクロール部と、
内燃機関の排気ガスを前記タービンスクロール部へ導くガス導入路と、
前記タービンスクロール部の内側に配置され、当該タービンスクロール部の周方向に間隔を空けて配置されるとともに、ピンの中心軸線を回動中心として回動する複数のノズルベーンと、
前記タービンスクロール部での前記排気ガスの流れ方向に隣り合う前記ノズルベーン同士の間に画成されるガス流路と、
を有し、前記排気ガスのエネルギーを用いて過給するターボチャージャであって、
前記ノズルベーンは、前記ガス流路への前記排気ガスの入口側に位置する前端を含む入口前縁部と、前記ガス流路での前記排気ガスの出口側に位置する後端を含む出口後縁部と、前記入口前縁部と前記出口後縁部を繋ぐ接続部と、を有し、
前記前端と前記後端を結ぶ翼中心線に沿う前記ノズルベーンの長さを全長とすると、
前記入口前縁部は、前記前端から前記全長の10~40%の長さの領域に設けられた円弧状であり、前記入口前縁部の円弧の曲率半径は前記全長の10%以上の長さである、
又は前記入口前縁部は、前記前端から前記全長の10~40%の長さの領域に設けられた複数の円弧を含む形状であり、前記複数の円弧のうち最小の円弧の曲率半径は、前記全長の10%以上の長さであり
前記ピンは前記接続部に一体化されているとともに、前記ピンの軸線方向に前記ノズルベーンを見た平面視において、前記ピンよりも前記前端側に、前記入口前縁部における前記円弧の前記曲率半径での円が位置しているターボチャージャ。
A turbine wheel;
A turbine scroll portion disposed on an outer periphery of the turbine wheel;
A gas introduction passage for introducing exhaust gas from an internal combustion engine into the turbine scroll portion;
a plurality of nozzle vanes disposed inside the turbine scroll portion, spaced apart in a circumferential direction of the turbine scroll portion , and rotating about a central axis of a pin ;
a gas flow passage defined between adjacent nozzle vanes in a flow direction of the exhaust gas in the turbine scroll portion;
A turbocharger that uses the energy of the exhaust gas to supercharge the engine,
the nozzle vane has an inlet leading edge portion including a front end located on an inlet side of the exhaust gas into the gas flow passage, an outlet trailing edge portion including a rear end located on an outlet side of the exhaust gas in the gas flow passage, and a connecting portion connecting the inlet leading edge portion and the outlet trailing edge portion ,
If the length of the nozzle vane along the blade centerline connecting the front end and the rear end is defined as the total length,
The inlet leading edge portion is an arc-shaped portion provided in a region having a length of 10 to 40% of the total length from the front end, and the radius of curvature of the arc of the inlet leading edge portion is 10% or more of the total length.
Alternatively, the inlet leading edge portion has a shape including a plurality of arcs provided in a region having a length of 10 to 40% of the total length from the leading end, and a radius of curvature of the smallest arc among the plurality of arcs is 10% or more of the total length ,
The pin is integrated with the connection portion, and in a plan view of the nozzle vane looking in the axial direction of the pin, a circle with the radius of curvature of the arc at the inlet leading edge portion is located on the front end side of the pin .
タービンホイールと、
前記タービンホイールの外周に配置されたタービンスクロール部と、
内燃機関の排気ガスを前記タービンスクロール部へ導くガス導入路と、
前記タービンスクロール部の内側に配置され、当該タービンスクロール部の周方向に間隔を空けて配置されるとともに、ピンの中心軸線を回動中心として回動する複数の可動式のノズルベーンと、
前記タービンスクロール部での前記排気ガスの流れ方向に隣り合う前記ノズルベーン同士の間に画成されるガス流路と、
を有し、前記タービンスクロール部は、前記ガス導入路の出口にて二股に分岐した二つの流路を含み、
二股に分岐した一方の流路に流入した前記排気ガスの流れる向きと、他方の流路に流入した前記排気ガスの流れる向きは、前記タービンスクロール部の周方向に相反しており、
前記排気ガスのエネルギーを用いて過給するとともに前記ノズルベーンによって前記ガス流路を流れる前記排気ガスの流れを調整するターボチャージャであって、
前記ノズルベーンは、前記ガス流路への前記排気ガスの入口側に位置する前端を含む入口前縁部と、前記ガス流路での前記排気ガスの出口側に位置する後端を含む出口後縁部と、前記入口前縁部と前記出口後縁部を繋ぐ接続部と、前記前端と前記後端を繋ぐ外表面及び内表面と、を有し、
前記前端から前記後端に向けた前記ノズルベーンの板厚の変化の割合を変化率とすると、
前記入口前縁部は、前記変化率を前記出口後縁部を含む部位での前記変化率より大きくした変化率大部であり、
前記出口後縁部は、前記変化率大部よりも前記変化率の小さい変化率小部を含み、
前記変化率大部は前記前端を含む円弧状であり、
前記ピンは前記接続部に一体化されているとともに、前記ピンの軸線方向に前記ノズルベーンを見た平面視において、前記ピンよりも前記前端側に、前記変化率大部における円弧の曲率半径での円が位置しているターボチャージャ。
A turbine wheel;
A turbine scroll portion disposed on an outer periphery of the turbine wheel;
A gas introduction passage for introducing exhaust gas from an internal combustion engine into the turbine scroll portion;
a plurality of movable nozzle vanes disposed inside the turbine scroll portion, spaced apart in a circumferential direction of the turbine scroll portion , and rotating about a central axis of a pin ;
a gas flow passage defined between adjacent nozzle vanes in a flow direction of the exhaust gas in the turbine scroll portion;
The turbine scroll portion includes two flow paths branched into two at an outlet of the gas introduction passage,
a flow direction of the exhaust gas flowing into one of the bifurcated flow paths and a flow direction of the exhaust gas flowing into the other bifurcated flow path are opposite to each other in a circumferential direction of the turbine scroll portion,
A turbocharger that uses energy of the exhaust gas to supercharge and adjusts a flow of the exhaust gas flowing through the gas flow passage by the nozzle vanes,
the nozzle vane has an inlet leading edge portion including a front end located on the inlet side of the exhaust gas into the gas flow passage, an outlet trailing edge portion including a rear end located on the outlet side of the exhaust gas in the gas flow passage, a connection portion connecting the inlet leading edge portion and the outlet trailing edge portion, and an outer surface and an inner surface connecting the front end and the rear end,
If the rate of change in the plate thickness of the nozzle vane from the front end to the rear end is defined as a change rate,
the inlet leading edge portion is a large change rate portion in which the change rate is larger than the change rate at a portion including the outlet trailing edge portion,
the outlet trailing edge portion includes a small change rate portion having a smaller change rate than the large change rate portion,
the large rate of change portion has an arc shape including the front end,
the pin is integrated with the connection portion, and in a plan view of the nozzle vane looking in the axial direction of the pin, a circle with a radius of curvature of the arc at the large change rate portion is located on the front end side of the pin .
前記ノズルベーンは、前記前端と前記後端とを結ぶ翼中心線を有し、前記翼中心線に沿う前記ノズルベーンの長さを全長とすると、前記変化率大部は、前記前端から前記全長の10~40%の長さの領域に設けられた円弧状であり、前記変化率大部の円弧の曲率半径は前記全長の10%以上の長さである、又は前記変化率大部は、前記前端から前記全長の10~40%の長さの領域に設けられた複数の円弧を含む形状であり、前記複数の円弧のうち最小の円弧の曲率半径は、前記全長の10%以上の長さである請求項2に記載のターボチャージャ。 The nozzle vane has a blade centerline connecting the front end and the rear end, and the length of the nozzle vane along the blade centerline is the total length. The large change rate portion is an arc-shaped portion located in a region from the front end that is 10% to 40% of the total length, and the radius of curvature of the arc of the large change rate portion is 10% or more of the total length. Or, the large change rate portion is a shape including multiple arcs located in a region from the front end that is 10% to 40% of the total length, and the radius of curvature of the smallest arc of the multiple arcs is 10% or more of the total length. The turbocharger according to claim 2. 前記ノズルベーンは、前記翼中心線が直線状である、又は前記翼中心線が、前記後端から前記前端に向けて直線状に延びた後、前記前端に向かうに従い前記タービンスクロール部に近づくように前記外表面が湾曲している請求項3に記載のターボチャージャ。 The turbocharger according to claim 3, wherein the nozzle vane has a straight blade centerline, or the blade centerline extends straight from the rear end to the front end, and then the outer surface is curved so as to approach the turbine scroll portion as it approaches the front end. 前記翼中心線は、前記後端から前記前端に向けて直線状に延びた後、前記前端に向かうに従い前記タービンスクロール部に近づくように前記外表面が湾曲している請求項4に記載のターボチャージャ。 The turbocharger according to claim 4, wherein the blade centerline extends linearly from the rear end to the front end, and the outer surface is curved so as to approach the turbine scroll portion toward the front end.
JP2021101850A 2021-06-18 2021-06-18 Turbocharger Active JP7517263B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021101850A JP7517263B2 (en) 2021-06-18 2021-06-18 Turbocharger

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021101850A JP7517263B2 (en) 2021-06-18 2021-06-18 Turbocharger

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2023000817A JP2023000817A (en) 2023-01-04
JP7517263B2 true JP7517263B2 (en) 2024-07-17

Family

ID=84687261

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021101850A Active JP7517263B2 (en) 2021-06-18 2021-06-18 Turbocharger

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7517263B2 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001263083A (en) 2000-03-17 2001-09-26 Hitachi Ltd Variable capacity turbocharger
DE102009014004A1 (en) 2009-03-19 2010-09-23 Bosch Mahle Turbo Systems Gmbh & Co. Kg Guide vane for turbocharger for internal combustion engine of motor vehicle, has leading edge, outlet edge and profile outer contour that is guided from leading edge to outlet edge
JP2012159089A (en) 2012-06-01 2012-08-23 Ihi Corp Vane shape of variable nozzle and variable capacity supercharger
US20150345433A1 (en) 2014-05-30 2015-12-03 Cummins Inc. Engine systems and methods for operating an engine
WO2020129192A1 (en) 2018-12-19 2020-06-25 三菱重工エンジン&ターボチャージャ株式会社 Nozzle vane
US20210102473A1 (en) 2017-04-07 2021-04-08 General Electric Company Variable inlet guide vane assembly having embedded actuator

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001263083A (en) 2000-03-17 2001-09-26 Hitachi Ltd Variable capacity turbocharger
DE102009014004A1 (en) 2009-03-19 2010-09-23 Bosch Mahle Turbo Systems Gmbh & Co. Kg Guide vane for turbocharger for internal combustion engine of motor vehicle, has leading edge, outlet edge and profile outer contour that is guided from leading edge to outlet edge
JP2012159089A (en) 2012-06-01 2012-08-23 Ihi Corp Vane shape of variable nozzle and variable capacity supercharger
US20150345433A1 (en) 2014-05-30 2015-12-03 Cummins Inc. Engine systems and methods for operating an engine
US20210102473A1 (en) 2017-04-07 2021-04-08 General Electric Company Variable inlet guide vane assembly having embedded actuator
WO2020129192A1 (en) 2018-12-19 2020-06-25 三菱重工エンジン&ターボチャージャ株式会社 Nozzle vane

Also Published As

Publication number Publication date
JP2023000817A (en) 2023-01-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2080876B1 (en) A turbomachine system
US4512714A (en) Variable flow turbine
KR102076638B1 (en) Mixed-flow turbocharger with variable turbine geometry
US10006345B2 (en) Mixed flow twin scroll turbocharger with single valve
EP1714008B1 (en) Turbocharger assembly
US20150240656A1 (en) Exhaust gas turbine and method of controlling the turbine
JP2005299660A (en) Variable form turbine
JP2009167938A (en) Turbocharger for internal combustion engine
US8037684B2 (en) Variable flow turbocharger
JP2003074360A (en) Exhaust turbine supercharger
JP7123029B2 (en) centrifugal compressor
JP2013015034A (en) Variable capacity radial turbine and turbocharger having the same
JP5353938B2 (en) Turbocharger
JP7517263B2 (en) Turbocharger
US11965431B2 (en) Turbine and turbocharger
JP7395002B2 (en) turbine and turbocharger
EP3546705B1 (en) Turbine and corresponding exhaust gas turbocharger
JP7232352B2 (en) Compressor and turbocharger comprising the compressor
JP4618142B2 (en) Turbocharger
JP2003027951A (en) Variable flow rate turbocharger flow increase structure
JP4708300B2 (en) Turbocharger
JP4407262B2 (en) Supercharger compressor with surge suppression means
JP7377369B2 (en) Wastegate valve equipment, turbines and turbochargers
JP7743498B2 (en) Turbines and turbochargers
JP3444278B2 (en) Variable capacity turbocharger

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20230918

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20240322

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20240326

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20240520

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20240604

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20240617

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7517263

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150