[发明专利]可变容量涡轮增压器

说明书

技术领域

本发明涉及用于发动机等内燃机的可变容量涡轮增压器，特别涉及构成可变喷嘴机构的可变叶片的叶片形状。

背景技术

在用于车辆用内燃机等的较小型的排气涡轮增压机中，采用如下构造，将来自发动机的排气充填于在涡轮壳体形成的涡卷内，通过设于该涡卷内周侧的多个喷嘴叶片，而作用于设置在该喷嘴叶片的内周侧的涡轮转子。而且，广泛使用具备可变喷嘴机构的可变容量涡轮增压机，可变喷嘴机构构成为可以变化多个喷嘴叶片的叶片角。

图8表示带可变喷嘴机构的可变容量涡轮增压器的一例。该图8是沿着转动轴心K的局部剖面图。如图所示，在可变容量涡轮增压器1上设有涡轮壳体3，在该涡轮壳体3上游侧的外周部，螺旋状地形成有涡卷5。另一方面，在涡轮壳体3的内周部设有涡轮叶轮7。安装有涡轮叶轮7的涡轮轴9的转动中心在图中为转动轴心K，且与压缩机(省略图示)同轴。另外，涡轮轴9经由轴承11转动自如地支承于轴承壳体13。

在轴承壳体13的背面形成有轮环状的凹部，在该凹部收纳有具备喷嘴15、喷嘴座17及喷管板18等的作为喷嘴组件的可变喷嘴机构19。该喷嘴15具有喷嘴叶片15a和喷嘴轴15b。喷嘴叶片15a在涡轮径向的位置上以包围涡轮叶轮7外周的方式且位于涡卷5的内周侧并绕转动轴心K以等间隔设置多个。另外，喷嘴轴15b绕可动中心C可以回转地支承于在轴承壳体13固定的喷嘴座17上。而且，该可变喷嘴机构19经由连杆机构21接受来自促动器的回转力而使喷嘴叶片15a的叶片角变化。

图9中表示图8的A－A向视截面。如图9，喷嘴叶片15a在与相邻的喷嘴叶片15a之间形成喷嘴喉23，从该喷嘴喉23向涡轮叶轮7流入排气G，喷嘴喉23的流路开度由喷嘴叶片15a的喷嘴轴15b的回转进行控制。在排气为小流量时，向关闭喷嘴喉23的方向回转控制，且在排气为大流量时，向打开喷嘴喉23的方向回转控制。

另外，如图9所示，包括喷嘴叶片15a和形成于该喷嘴叶片之间的喷嘴喉23，外周侧的涡卷5侧由于作为驱动流体送入的排气G而成为高压侧H，内周侧的涡轮叶轮7侧成为低压侧U。

因此，由于作用于与高压侧H相接的喷嘴叶片15a的压力面25的静压和作用于与低压侧U相接的负压面27的静压的压力差，喷嘴叶片15a中，以喷嘴轴15b为回转中心，在喷嘴叶片15a的前缘29侧产生喷嘴喉23的关闭方向的力矩M(－)，在后缘31侧产生打开方向的力矩M(+)。

当作用于前缘29侧的静压产生的关闭方向的力矩M(－)和作用于后缘31侧的打开方向的力矩M(+)的平衡变动，而切换作用于喷嘴叶片15a的力矩方向时，由于使可变喷嘴机构19动作的连杆机构21等具有的松动而产生滞后，由此，在喷嘴控制的精度上产生问题。另外，在关闭方向力矩M(－)较强的情况下，万一引起可变喷嘴机构19的促动器等驱动系统的故障时，具有喷嘴流路封闭，而可变喷嘴机构19的动作停止的问题。

对于这种问题，作为研究叶片的上面、下面的形状且调节作用于叶片的上下面的动作流体的压力产生的作用于喷嘴叶片的转动力矩的例子，可以列举特表2009－517578号公报(专利文献1)、特开2003－254074号公报(专利文献2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：(日本)特表2009－517578号公报

专利文献2：(日本)特开2003－254074号公报

发明所要解决的课题

为了提高低速度下的涡轮效率，考虑延长喷嘴叶片的叶片长度，但在这种情况下，如果将回转中心位置相对于叶片长度的延长向前缘侧移动，则能够增强打开方向的力矩，但当改变回转中心的位置时，需要变更驱动连杆机构，且设计变更大。因此，需要不改变喷嘴叶片的回转中心位置，对于叶片长的延长，也可以得到翼片的打开方向的充分力矩。

另外，当切换作用于喷嘴叶片的力矩方向时，易于在可变喷嘴机构的控制中产生滞后且在喷嘴控制的精度及稳定性上产生问题，因此，需要设为力矩特性优良的翼片形状。