JP2003254074A - 可変容量ターボチャージャ - Google Patents
可変容量ターボチャージャInfo
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ノズルベーンに作用するモーメントを開方向
に維持し、ピボット位置をより後縁側に近付けることが
でき、操作性、制御性が良く、ノズルベーンからタービ
ンホイールへの流体特性が良好な可変容量ターボチャー
ジャ。 【解決手段】 タービンホイールを囲んで駆動流体が導
入されるスクロール通路と、スクロール通路の内周側に
周方向に等ピッチで配置され、ピボット回りに回動制御
自在に取付けられた複数のノズルベーンを備え、ノズル
ベーンが隣り合うノズルベーンとの間にスクロール通路
からタービンホイールへ駆動流体が流入するノズルスロ
ートを形成する可変容量ターボチャージャにおいて、ノ
ズルベーンは、流体力学的設計のノズルベーンの翼型に
おいて、同流体力学的設計のノズルベーンの前縁から所
定の距離にわたり後方の負圧面を切削して翼厚を薄くし
た変更形状部を形成してなるように構成した。
に維持し、ピボット位置をより後縁側に近付けることが
でき、操作性、制御性が良く、ノズルベーンからタービ
ンホイールへの流体特性が良好な可変容量ターボチャー
ジャ。 【解決手段】 タービンホイールを囲んで駆動流体が導
入されるスクロール通路と、スクロール通路の内周側に
周方向に等ピッチで配置され、ピボット回りに回動制御
自在に取付けられた複数のノズルベーンを備え、ノズル
ベーンが隣り合うノズルベーンとの間にスクロール通路
からタービンホイールへ駆動流体が流入するノズルスロ
ートを形成する可変容量ターボチャージャにおいて、ノ
ズルベーンは、流体力学的設計のノズルベーンの翼型に
おいて、同流体力学的設計のノズルベーンの前縁から所
定の距離にわたり後方の負圧面を切削して翼厚を薄くし
た変更形状部を形成してなるように構成した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、過給機、小型ガス
タービン、エキスパンダタービン等の可変容量ターボチ
ャージャに関する。
タービン、エキスパンダタービン等の可変容量ターボチ
ャージャに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の可変容量ターボチャージャにつ
き、図６から図１０に基づき説明する。図６は、一般的
な可変容量ターボチャージャの縦断面図であり、図７は
図６中Ａ−Ａ矢視によるノズルベーンの操作説明図、図
８は図７と同じ面を示すノズルベーンにおける圧力作用
の説明図、図９は図７と同じ面を示す従来の流体力学的
設計のノズルベーンの断面説明図であり、（ａ）はノズ
ルベーンが閉じた状態、（ｂ）はノズルベーンの断面形
状の拡大図である。図１０（ａ）はノズルベーンにおけ
るピボットの位置の説明図、（ｂ）は従来の流体力学的
設計のノズルベーンに作用するピボット回りのモーメン
トの説明図である。
き、図６から図１０に基づき説明する。図６は、一般的
な可変容量ターボチャージャの縦断面図であり、図７は
図６中Ａ−Ａ矢視によるノズルベーンの操作説明図、図
８は図７と同じ面を示すノズルベーンにおける圧力作用
の説明図、図９は図７と同じ面を示す従来の流体力学的
設計のノズルベーンの断面説明図であり、（ａ）はノズ
ルベーンが閉じた状態、（ｂ）はノズルベーンの断面形
状の拡大図である。図１０（ａ）はノズルベーンにおけ
るピボットの位置の説明図、（ｂ）は従来の流体力学的
設計のノズルベーンに作用するピボット回りのモーメン
トの説明図である。
【０００３】図６に示すように、一般に可変容量ターボ
チャージャ３０は、軸受ハウジング３１内に軸受３２に
回転支持されたタービンロータ３３を挿通させ、タービ
ンロータ３３の一端側に取り付けられたコンプレッサホ
イール３４を囲んで覆うようにコンプレッサケーシング
３５が軸受ハウジング３１に取り付けられている。一
方、タービンロータ３３の他端側には、タービンホイー
ル３６が取り付けられ、タービンホイール３６を囲んで
覆うようにタービンケーシング３７が軸受ハウジング３
１に取り付けられている。
チャージャ３０は、軸受ハウジング３１内に軸受３２に
回転支持されたタービンロータ３３を挿通させ、タービ
ンロータ３３の一端側に取り付けられたコンプレッサホ
イール３４を囲んで覆うようにコンプレッサケーシング
３５が軸受ハウジング３１に取り付けられている。一
方、タービンロータ３３の他端側には、タービンホイー
ル３６が取り付けられ、タービンホイール３６を囲んで
覆うようにタービンケーシング３７が軸受ハウジング３
１に取り付けられている。
【０００４】タービンケーシング３７の内側には、ター
ビンロータ３３の回転軸心４１回りにタービンホイール
３６の外周を囲むようにスクロール通路４０が形成され
ている。また、スクロール通路４０の外周側には概ねス
クロール通路４０の接線方向に沿った排気ガス入口３８
が設けられ、タービンロータ３３の回転軸心４１に沿っ
て排気ガス出口３９が設けられている。
ビンロータ３３の回転軸心４１回りにタービンホイール
３６の外周を囲むようにスクロール通路４０が形成され
ている。また、スクロール通路４０の外周側には概ねス
クロール通路４０の接線方向に沿った排気ガス入口３８
が設けられ、タービンロータ３３の回転軸心４１に沿っ
て排気ガス出口３９が設けられている。
【０００５】可変容量ターボチャージャ３０の駆動流体
としての排気ガスｇは、排気ガス入口３８からスクロー
ル通路４０に入り、スクロール通路４０を通り、スクロ
ール通路４０の内周側に周方向に等ピッチで設けられた
ノズルベーン１によって流量を可変に調整されてタービ
ンホイール３６に流入し、タービンホイール３６を回転
駆動し、排気ガス出口３９から排出される。一方コンプ
レッサホイール３４は、タービンホイール３６によって
回転駆動され、空気ａ等の圧送に用いられる。
としての排気ガスｇは、排気ガス入口３８からスクロー
ル通路４０に入り、スクロール通路４０を通り、スクロ
ール通路４０の内周側に周方向に等ピッチで設けられた
ノズルベーン１によって流量を可変に調整されてタービ
ンホイール３６に流入し、タービンホイール３６を回転
駆動し、排気ガス出口３９から排出される。一方コンプ
レッサホイール３４は、タービンホイール３６によって
回転駆動され、空気ａ等の圧送に用いられる。
【０００６】ノズルベーン１はピボット３によってノズ
ルマウント２に回動制御自在に取り付けられており、可
変ノズル機構４によって回動制御され、ノズルベーン１
が隣り合うノズルベーン１との間にスクロール通路４０
からタービンホイールへ排気ガスｇが流入すノズルスロ
ート５を形成し、ノズルスロート５はその流路の開度が
ノズルベーン１のピボット３回りの回動により制御され
る。
ルマウント２に回動制御自在に取り付けられており、可
変ノズル機構４によって回動制御され、ノズルベーン１
が隣り合うノズルベーン１との間にスクロール通路４０
からタービンホイールへ排気ガスｇが流入すノズルスロ
ート５を形成し、ノズルスロート５はその流路の開度が
ノズルベーン１のピボット３回りの回動により制御され
る。
【０００７】図６中Ａ−Ａ矢視断面を示す図７に示すよ
うに、ノズルベーン１のピボット３は、回転軸心４１回
りのピボットピッチサークル６上に等間隔に位置してお
り、ノズルベーン１はピボット３を回動軸として、排気
ガスｇの小流量時には（ａ）に示すようなノズルスロー
ト５を閉じる方向へ、また、排気ガスｇの大流量時には
（ｂ）に示すようなノズルスロート５を開く方向へと回
動制御される。
うに、ノズルベーン１のピボット３は、回転軸心４１回
りのピボットピッチサークル６上に等間隔に位置してお
り、ノズルベーン１はピボット３を回動軸として、排気
ガスｇの小流量時には（ａ）に示すようなノズルスロー
ト５を閉じる方向へ、また、排気ガスｇの大流量時には
（ｂ）に示すようなノズルスロート５を開く方向へと回
動制御される。
【０００８】図８に示すように、ノズルベーン１とその
間に形成されるノズルスロート５とを挟んで、外周側の
スクロール通路４０は駆動流体として送り込まれた排気
ガスｇにより高圧側Ｚｐとなり、内周側のタービンホイ
ール３６は低圧側Ｚｎとなり、ノズルベーン１の周りに
は図中の等圧線７に例示するような静圧分布を生じる。
間に形成されるノズルスロート５とを挟んで、外周側の
スクロール通路４０は駆動流体として送り込まれた排気
ガスｇにより高圧側Ｚｐとなり、内周側のタービンホイ
ール３６は低圧側Ｚｎとなり、ノズルベーン１の周りに
は図中の等圧線７に例示するような静圧分布を生じる。
【０００９】したがって、高圧側Ｚｐに接するノズルベ
ーン１の圧力面１ｐにかかる静圧と、低圧側Ｚｎに接す
る負圧面１ｎにかかる静圧の圧力差によって、ノズルベ
ーン１のピボット３より前縁１ａ側においては、ノズル
スロート５の閉方向のモーメントＭ（−）を発生させ、
後縁１ｂ側においては開方向モーメントＭ（＋）が発生
する。
ーン１の圧力面１ｐにかかる静圧と、低圧側Ｚｎに接す
る負圧面１ｎにかかる静圧の圧力差によって、ノズルベ
ーン１のピボット３より前縁１ａ側においては、ノズル
スロート５の閉方向のモーメントＭ（−）を発生させ、
後縁１ｂ側においては開方向モーメントＭ（＋）が発生
する。
【００１０】一方、図９（ａ）に示すように、ノズルベ
ーン１はノズルスロート５を閉じるために、隣り合うノ
ズルベーン１の前縁１ａ側と後縁１ｂ側とがノズルベー
ン１の全長Ｌに対してある程度重なるように設けられて
おり、断面における重なり長さＬo は、ノズルベーン１
の長さＬ、ノズルベーン1 の枚数、ピボットピッチサー
クル６の半径、機種等により異なる。
ーン１はノズルスロート５を閉じるために、隣り合うノ
ズルベーン１の前縁１ａ側と後縁１ｂ側とがノズルベー
ン１の全長Ｌに対してある程度重なるように設けられて
おり、断面における重なり長さＬo は、ノズルベーン１
の長さＬ、ノズルベーン1 の枚数、ピボットピッチサー
クル６の半径、機種等により異なる。
【００１１】例えば、ノズルベーン長さＬ＝16ｍｍ、ノ
ズルベーン枚数Ｎ＝12、ピボットピッチサークル半径Ｒ
＝ 26.26ｍｍの場合、重なり長さＬo ＝（Ｌ−２πＲ／
Ｎ）≒0.14Ｌ程度である。
ズルベーン枚数Ｎ＝12、ピボットピッチサークル半径Ｒ
＝ 26.26ｍｍの場合、重なり長さＬo ＝（Ｌ−２πＲ／
Ｎ）≒0.14Ｌ程度である。
【００１２】また、従来のノズルベーン１は、図９
（ｂ）に示すように、流体力学的に圧損ができるだけ小
さく効率が高くなるように、前縁１ａは流体の剥離を起
こさないために比較的大きな半径で形成され、前縁１ａ
から後縁１ｂにかけてノズルベーン１の翼型の反り中心
線８に沿って滑らかに圧力面１ｈと負圧面１ｂが形成さ
れるように設計されている。
（ｂ）に示すように、流体力学的に圧損ができるだけ小
さく効率が高くなるように、前縁１ａは流体の剥離を起
こさないために比較的大きな半径で形成され、前縁１ａ
から後縁１ｂにかけてノズルベーン１の翼型の反り中心
線８に沿って滑らかに圧力面１ｈと負圧面１ｂが形成さ
れるように設計されている。
【００１３】図９（ｂ）に示すノズルベーン１は、翼型
の中心線８が曲線のカーブドバックベーンであるが、図
示しない翼型の中心線が直線のストレートベーンの場合
も同様に、通常行なわれる好ましいとされる標準的設計
のノズルベーンのベーン表面形状は、流体力学的に圧損
ができるだけ小さく効率が高くなるように、前縁は流体
の剥離を起こさないために比較的大きな半径で形成さ
れ、前縁から後縁にかけて翼型の中心線に沿って滑らか
に圧力面と負圧面が形成されるように設計されている。
本明細書において、そのような従来の流体力学的に圧損
ができるだけ小さく効率が高くなるように設計したノズ
ルベーンを「流体力学的設計のノズルベーン」という。
の中心線８が曲線のカーブドバックベーンであるが、図
示しない翼型の中心線が直線のストレートベーンの場合
も同様に、通常行なわれる好ましいとされる標準的設計
のノズルベーンのベーン表面形状は、流体力学的に圧損
ができるだけ小さく効率が高くなるように、前縁は流体
の剥離を起こさないために比較的大きな半径で形成さ
れ、前縁から後縁にかけて翼型の中心線に沿って滑らか
に圧力面と負圧面が形成されるように設計されている。
本明細書において、そのような従来の流体力学的に圧損
ができるだけ小さく効率が高くなるように設計したノズ
ルベーンを「流体力学的設計のノズルベーン」という。
【００１４】ピポット３の位置を決めるにあたっては、
下流側のタービンホイール３６との排気ガスｇの流れの
流体特性を好ましく維持するために、ピボット３回りの
回動による後縁１ｂの移動距離を小さくすることが好ま
しく、通常、後縁１ｂからピボット３までの距離Ｌｐ
が、 0.5Ｌ程度あるいは 0.5Ｌ以下に設定されることが
多い。
下流側のタービンホイール３６との排気ガスｇの流れの
流体特性を好ましく維持するために、ピボット３回りの
回動による後縁１ｂの移動距離を小さくすることが好ま
しく、通常、後縁１ｂからピボット３までの距離Ｌｐ
が、 0.5Ｌ程度あるいは 0.5Ｌ以下に設定されることが
多い。
【００１５】しかしながら、従来のそのようなピボット
３の位置の流体力学的設計のノズルベーン１において
は、前縁１ａ側に働く静圧による閉方向のモーメントＭ
（−）と後縁１ｂ側に働く開方向モーメントＭ（＋）と
のバランスにおいて、閉方向モーメントＭ（−）が勝る
設定となったり、均衡しいても、ノズルベーン１の開度
により静圧分布やその変動によって、そのバランスが変
動して、トータルのモーメントＭの方向が入れ替わるも
のとなった。
３の位置の流体力学的設計のノズルベーン１において
は、前縁１ａ側に働く静圧による閉方向のモーメントＭ
（−）と後縁１ｂ側に働く開方向モーメントＭ（＋）と
のバランスにおいて、閉方向モーメントＭ（−）が勝る
設定となったり、均衡しいても、ノズルベーン１の開度
により静圧分布やその変動によって、そのバランスが変
動して、トータルのモーメントＭの方向が入れ替わるも
のとなった。
【００１６】ノズルベーン１に働くモーメントＭの方向
が入れ替わるとノズルベーン１を回動制御する可変ノズ
ル機構４の機構的、制御的ヒステリシスのため制御位
置、制御特性が一定とならず、可変容量ターボチャージ
ャのノズル制御の精度に問題を生じる恐れがあった。ま
た、閉方向モーメントＭ（−）が勝る設定の場合、万一
可変ノズル機構４のアクチュエータ等駆動系の故障が起
きた場合は、ノズル流路が閉鎖され、可変容量ターボチ
ャージャの機能が停止するという問題を生じる恐れもあ
った。
が入れ替わるとノズルベーン１を回動制御する可変ノズ
ル機構４の機構的、制御的ヒステリシスのため制御位
置、制御特性が一定とならず、可変容量ターボチャージ
ャのノズル制御の精度に問題を生じる恐れがあった。ま
た、閉方向モーメントＭ（−）が勝る設定の場合、万一
可変ノズル機構４のアクチュエータ等駆動系の故障が起
きた場合は、ノズル流路が閉鎖され、可変容量ターボチ
ャージャの機能が停止するという問題を生じる恐れもあ
った。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の様な
従来の流体力学的設計のノズルベーン１を備えた可変容
量ターボチャージャにおける問題を解決するためになさ
れたものであり、本発明のために、本発明者によりなさ
れた従来のノズルベーン１に作用するモーメントＭの状
態の検討結果を、図１０に基づき説明する。
従来の流体力学的設計のノズルベーン１を備えた可変容
量ターボチャージャにおける問題を解決するためになさ
れたものであり、本発明のために、本発明者によりなさ
れた従来のノズルベーン１に作用するモーメントＭの状
態の検討結果を、図１０に基づき説明する。
【００１８】図１０（ａ）は、従来の流体力学的設計の
ノズルベーン１の形状と、試験的に設定したピボット３
の位置Ｐ1 〜Ｐ5 を示すものであり、ノズルベーン１の
全長をＬとしたとき、ピボット３の位置Ｐ1 〜Ｐ5 の後
縁１ｂからの距離Ｌｐは、Ｐ1 でＬｐ≒0.17Ｌ、Ｐ2 で
Ｌｐ≒0.37Ｌ、Ｐ3 でＬｐ≒0.5 Ｌ、Ｐ4 でＬｐ≒0.63
Ｌ、Ｐ5 でＬｐ≒0.75Ｌである。
ノズルベーン１の形状と、試験的に設定したピボット３
の位置Ｐ1 〜Ｐ5 を示すものであり、ノズルベーン１の
全長をＬとしたとき、ピボット３の位置Ｐ1 〜Ｐ5 の後
縁１ｂからの距離Ｌｐは、Ｐ1 でＬｐ≒0.17Ｌ、Ｐ2 で
Ｌｐ≒0.37Ｌ、Ｐ3 でＬｐ≒0.5 Ｌ、Ｐ4 でＬｐ≒0.63
Ｌ、Ｐ5 でＬｐ≒0.75Ｌである。
【００１９】なお、前述のノズルベーン１の前縁１ａと
後縁１ｂの重なり長さＬo のためピボット３の位置は前
縁１ａ側も後縁１ｂ側もあまり端部には設けられず、概
ね上記のＰ1 〜Ｐ5 の範囲が考えられるものである。
後縁１ｂの重なり長さＬo のためピボット３の位置は前
縁１ａ側も後縁１ｂ側もあまり端部には設けられず、概
ね上記のＰ1 〜Ｐ5 の範囲が考えられるものである。
【００２０】図１０（ｂ）は、上記の従来のノズルベー
ン１の中程度の開度におけるノズルベーン１に働く、ピ
ボット３（位置Ｐ1 〜Ｐ5 ) 回りのモーメントの試験結
果のグラフである。
ン１の中程度の開度におけるノズルベーン１に働く、ピ
ボット３（位置Ｐ1 〜Ｐ5 ) 回りのモーメントの試験結
果のグラフである。
【００２１】図１０（ｂ）に示されるように、Ｐ4 ( Ｌ
ｐ≒0.63Ｌ) より前縁１ａ側にピボット３ が位置すれ
ば、モーメントＭは正（開方向）となり、ノズルベーン
１には開方向のモーメントが働くことになるが、Ｐ4 (
Ｌｐ≒0.63Ｌ) 近辺では、モーメントＭが正負均衡し不
安定の恐れがあり、Ｌｐがそれ以下、例えばＰ3 ( Ｌｐ
≒0.50Ｌ) では、モーメントＭは常に負（閉方向）とな
り、それぞれ上記のような問題を有することが判明し
た。
ｐ≒0.63Ｌ) より前縁１ａ側にピボット３ が位置すれ
ば、モーメントＭは正（開方向）となり、ノズルベーン
１には開方向のモーメントが働くことになるが、Ｐ4 (
Ｌｐ≒0.63Ｌ) 近辺では、モーメントＭが正負均衡し不
安定の恐れがあり、Ｌｐがそれ以下、例えばＰ3 ( Ｌｐ
≒0.50Ｌ) では、モーメントＭは常に負（閉方向）とな
り、それぞれ上記のような問題を有することが判明し
た。
【００２２】そこで、ピボット３ を、Ｐ4 ( Ｌｐ≒0.6
3Ｌ) より前縁１ａ側に位置させれば良いが、一方、ピ
ボット３ が後縁１ｂから離れ過ぎると前述のように下
流側のタービンホイール３６との排気ガスｇの流れの流
体特性上好ましくない。
3Ｌ) より前縁１ａ側に位置させれば良いが、一方、ピ
ボット３ が後縁１ｂから離れ過ぎると前述のように下
流側のタービンホイール３６との排気ガスｇの流れの流
体特性上好ましくない。
【００２３】そのため、より後縁１ｂに近い位置、少な
くとＰ3 ( Ｌｐ≒0.50Ｌ) にピボット３を設置しても、
モーメントＭは常に正（開方向）となりノズルベーン１
に開方向のモーメントが働き、モーメントＭが常にノズ
ルベーン１の前縁１ａをスクロール通路４０側に回動す
る方向に働くようなノズルベーン１を備えた可変容量タ
ーボチャージャ３０が望まれる。
くとＰ3 ( Ｌｐ≒0.50Ｌ) にピボット３を設置しても、
モーメントＭは常に正（開方向）となりノズルベーン１
に開方向のモーメントが働き、モーメントＭが常にノズ
ルベーン１の前縁１ａをスクロール通路４０側に回動す
る方向に働くようなノズルベーン１を備えた可変容量タ
ーボチャージャ３０が望まれる。
【００２４】本発明は、かかる知見を得てなされたもの
であって、ノズルベーンに作用するモーメントを正（開
方向）に維持し、ノズルベーンの前縁をスクロール通路
側に回動する方向に働くようにしつつ、ピボット位置を
より後縁側に近付けることができ、ノズルベーンの操作
性、制御性が良く、且つノズルベーンからタービンホイ
ールへの排気ガスの流れの流体特性が良好な可変容量タ
ーボチャージャを提供することを課題とするものであ
る。
であって、ノズルベーンに作用するモーメントを正（開
方向）に維持し、ノズルベーンの前縁をスクロール通路
側に回動する方向に働くようにしつつ、ピボット位置を
より後縁側に近付けることができ、ノズルベーンの操作
性、制御性が良く、且つノズルベーンからタービンホイ
ールへの排気ガスの流れの流体特性が良好な可変容量タ
ーボチャージャを提供することを課題とするものであ
る。
【００２５】
【課題を解決するための手段】（１）本発明は、上記の
課題を解決するためになされたものであって、その第１
の手段として、タービンホイールを囲んで駆動流体が導
入されるスクロール通路と、同スクロール通路の内周側
に周方向に等ピッチで配置され、ピボット回りに回動制
御自在に取付けられた複数のノズルベーンを備え、同ノ
ズルベーンが隣り合うノズルベーンとの間に前記スクロ
ール通路から前記タービンホイールへ駆動流体が流入す
るノズルスロートを形成する可変容量ターボチャージャ
において、前記ノズルベーンは、流体力学的設計のノズ
ルベーンの翼型において、同流体力学的設計のノズルベ
ーンの前縁から所定の距離にわたり後方の負圧面を切削
して翼厚を薄くした変更形状部を形成してなることを特
徴とする可変容量ターボチャージャを提供する。
課題を解決するためになされたものであって、その第１
の手段として、タービンホイールを囲んで駆動流体が導
入されるスクロール通路と、同スクロール通路の内周側
に周方向に等ピッチで配置され、ピボット回りに回動制
御自在に取付けられた複数のノズルベーンを備え、同ノ
ズルベーンが隣り合うノズルベーンとの間に前記スクロ
ール通路から前記タービンホイールへ駆動流体が流入す
るノズルスロートを形成する可変容量ターボチャージャ
において、前記ノズルベーンは、流体力学的設計のノズ
ルベーンの翼型において、同流体力学的設計のノズルベ
ーンの前縁から所定の距離にわたり後方の負圧面を切削
して翼厚を薄くした変更形状部を形成してなることを特
徴とする可変容量ターボチャージャを提供する。
【００２６】第１の手段の可変容量ターボチャージャに
よれば、ノズルベーンの負圧面の前縁側の変更形状部に
面するノズルスロートが拡大されるため、ノズルスロー
トにおける駆動流体の流速が遅くなり、静圧が上昇する
ことになり、前縁を押上げる力が増加し、前縁側に働く
閉方向のモーメントを減少させ、ノズルベーンのピボッ
ト回りのトータルなモーメントが正方向に移行する。
よれば、ノズルベーンの負圧面の前縁側の変更形状部に
面するノズルスロートが拡大されるため、ノズルスロー
トにおける駆動流体の流速が遅くなり、静圧が上昇する
ことになり、前縁を押上げる力が増加し、前縁側に働く
閉方向のモーメントを減少させ、ノズルベーンのピボッ
ト回りのトータルなモーメントが正方向に移行する。
【００２７】（２）第２の手段としては、タービンホイ
ールを囲んで駆動流体が導入されるスクロール通路と、
同スクロール通路の内周側に周方向に等ピッチで配置さ
れ、ピボット回りに回動制御自在に取付けられた複数の
ノズルベーンを備え、同ノズルベーンが隣り合うノズル
ベーンとの間に前記スクロール通路から前記タービンホ
イールへ駆動流体が流入するノズルスロートを形成する
可変容量ターボチャージャにおいて、前記ノズルベーン
は、流体力学的設計のノズルベーンの翼型において、同
流体力学的設計のノズルベーンの後縁から所定の距離に
わたり前方の圧力面を切削して翼厚を薄くした変更形状
部を形成してなることを特徴とする可変容量ターボチャ
ージャ提供する。
ールを囲んで駆動流体が導入されるスクロール通路と、
同スクロール通路の内周側に周方向に等ピッチで配置さ
れ、ピボット回りに回動制御自在に取付けられた複数の
ノズルベーンを備え、同ノズルベーンが隣り合うノズル
ベーンとの間に前記スクロール通路から前記タービンホ
イールへ駆動流体が流入するノズルスロートを形成する
可変容量ターボチャージャにおいて、前記ノズルベーン
は、流体力学的設計のノズルベーンの翼型において、同
流体力学的設計のノズルベーンの後縁から所定の距離に
わたり前方の圧力面を切削して翼厚を薄くした変更形状
部を形成してなることを特徴とする可変容量ターボチャ
ージャ提供する。
【００２８】第２の手段の可変容量ターボチャージャに
よれば、ノズルベーンの圧力面の後縁側の変更形状部に
面するノズルスロートが拡大されるため、ノズルスロー
トにおける駆動流体の流速が遅くなり、静圧が上昇する
ことになり、前縁を押上げる力が増加し、後縁側に働く
開方向のモーメントを増加させ、ノズルベーンのピボッ
ト回りのトータルなモーメントが正方向に移行する。
よれば、ノズルベーンの圧力面の後縁側の変更形状部に
面するノズルスロートが拡大されるため、ノズルスロー
トにおける駆動流体の流速が遅くなり、静圧が上昇する
ことになり、前縁を押上げる力が増加し、後縁側に働く
開方向のモーメントを増加させ、ノズルベーンのピボッ
ト回りのトータルなモーメントが正方向に移行する。
【００２９】（３）また、第３の手段として、タービン
ホイールを囲んで駆動流体が導入されるスクロール通路
と、同スクロール通路の内周側に周方向に等ピッチで配
置され、ピボット回りに回動制御自在に取付けられた複
数のノズルベーンを備え、同ノズルベーンが隣り合うノ
ズルベーンとの間に前記スクロール通路から前記タービ
ンホイールへ駆動流体が流入するノズルスロートを形成
する可変容量ターボチャージャにおいて、前記ノズルベ
ーンは、流体力学的設計のノズルベーンの翼型におい
て、同流体力学的設計のノズルベーンの前縁から所定の
距離にわたり後方の圧力面を切削して翼厚を薄くし折れ
曲がって前後の面と接続させた変更形状部を形成してな
ることを特徴とする可変容量ターボチャージャを提供す
る。
ホイールを囲んで駆動流体が導入されるスクロール通路
と、同スクロール通路の内周側に周方向に等ピッチで配
置され、ピボット回りに回動制御自在に取付けられた複
数のノズルベーンを備え、同ノズルベーンが隣り合うノ
ズルベーンとの間に前記スクロール通路から前記タービ
ンホイールへ駆動流体が流入するノズルスロートを形成
する可変容量ターボチャージャにおいて、前記ノズルベ
ーンは、流体力学的設計のノズルベーンの翼型におい
て、同流体力学的設計のノズルベーンの前縁から所定の
距離にわたり後方の圧力面を切削して翼厚を薄くし折れ
曲がって前後の面と接続させた変更形状部を形成してな
ることを特徴とする可変容量ターボチャージャを提供す
る。
【００３０】第３の手段の可変容量ターボチャージャに
よれば、ノズルベーンの圧力面の前縁側の変更形状部に
面するノズルスロートで不連続的な急激な流路拡大が生
じ、駆動流体流れが高速の場合駆動流体の慣性力が高い
ため剥離が生じ、ノズルスロートの静圧が低下すること
になり、前縁を押上げる力が増加して、前縁側に働く閉
方向のモーメントを減少させ、ノズルベーンのピボット
回りのトータルなモーメントが正方向に移行する。
よれば、ノズルベーンの圧力面の前縁側の変更形状部に
面するノズルスロートで不連続的な急激な流路拡大が生
じ、駆動流体流れが高速の場合駆動流体の慣性力が高い
ため剥離が生じ、ノズルスロートの静圧が低下すること
になり、前縁を押上げる力が増加して、前縁側に働く閉
方向のモーメントを減少させ、ノズルベーンのピボット
回りのトータルなモーメントが正方向に移行する。
【００３１】（４）第４の手段として、タービンホイー
ルを囲んで駆動流体が導入されるスクロール通路と、同
スクロール通路の内周側に周方向に等ピッチで配置さ
れ、ピボット回りに回動制御自在に取付けられた複数の
ノズルベーンを備え、同ノズルベーンが隣り合うノズル
ベーンとの間に前記スクロール通路から前記タービンホ
イールへ駆動流体が流入するノズルスロートを形成する
可変容量ターボチャージャにおいて、前記ノズルベーン
は、流体力学的設計のノズルベーンの翼型において、同
流体力学的設計のノズルベーンの後縁から所定の距離に
わたり前方の負圧面を切削して翼厚を薄くし折れ曲がっ
て前後の面と接続させた変更形状部を形成してなること
を特徴とする可変容量ターボチャージャを提供する。
ルを囲んで駆動流体が導入されるスクロール通路と、同
スクロール通路の内周側に周方向に等ピッチで配置さ
れ、ピボット回りに回動制御自在に取付けられた複数の
ノズルベーンを備え、同ノズルベーンが隣り合うノズル
ベーンとの間に前記スクロール通路から前記タービンホ
イールへ駆動流体が流入するノズルスロートを形成する
可変容量ターボチャージャにおいて、前記ノズルベーン
は、流体力学的設計のノズルベーンの翼型において、同
流体力学的設計のノズルベーンの後縁から所定の距離に
わたり前方の負圧面を切削して翼厚を薄くし折れ曲がっ
て前後の面と接続させた変更形状部を形成してなること
を特徴とする可変容量ターボチャージャを提供する。
【００３２】第４の手段の可変容量ターボチャージャに
よれば、ノズルベーンの負圧面の後縁側の変更形状部に
面するノズルスロートで不連続的な急激な流路拡大が生
じ、駆動流体流れが高速の場合駆動流体の慣性力が高い
ため剥離が生じ、ノズルスロートの静圧が低下すること
になり、後縁を押下げる力が増加して、後縁側に働く開
方向のモーメントを増加させ、ノズルベーンのピボット
回りのトータルなモーメントが正方向に移行する。
よれば、ノズルベーンの負圧面の後縁側の変更形状部に
面するノズルスロートで不連続的な急激な流路拡大が生
じ、駆動流体流れが高速の場合駆動流体の慣性力が高い
ため剥離が生じ、ノズルスロートの静圧が低下すること
になり、後縁を押下げる力が増加して、後縁側に働く開
方向のモーメントを増加させ、ノズルベーンのピボット
回りのトータルなモーメントが正方向に移行する。
【００３３】（５）第５の手段として、第１の手段ない
し第４の手段のいずれかの可変容量ターボチャージャに
おいて、前記ノズルベーンは、同ノズルベーンにおける
ピボットの位置を、前記駆動流体が前記スクロール通路
に導入されているとき同駆動流体の静圧により同ノズル
ベーンに働く前記ピボット回りのモーメントが、前記ノ
ズルベーンの前縁を前記スクロール通路側に回動させる
方向に働く位置に設定してなることを特徴とする可変容
量ターボチャージャを提供する。
し第４の手段のいずれかの可変容量ターボチャージャに
おいて、前記ノズルベーンは、同ノズルベーンにおける
ピボットの位置を、前記駆動流体が前記スクロール通路
に導入されているとき同駆動流体の静圧により同ノズル
ベーンに働く前記ピボット回りのモーメントが、前記ノ
ズルベーンの前縁を前記スクロール通路側に回動させる
方向に働く位置に設定してなることを特徴とする可変容
量ターボチャージャを提供する。
【００３４】第５の手段の可変容量ターボチャージャに
よれば、第１の手段ないし第４の手段のいずれかの作用
に加え、ピボットの後縁からの距離を従来より小さく取
っても駆動流体の静圧によるモーメントの方向が入れ替
わらないようにでき、その場合ノズルベーンの回動制御
における制御位置、制御特性が一定化し、また、万一可
変ノズル機構のアクチュエータ等駆動系の故障が起きた
場合も、ノズル流路が閉鎖され、可変容量ターボチャー
ジャの機能が停止するという問題の恐れがなく、且つ、
ノズルベーンの後縁の移動距離を小さくできタービンホ
イールとの駆動流体の流れの流体特性を好ましく維持で
きる。
よれば、第１の手段ないし第４の手段のいずれかの作用
に加え、ピボットの後縁からの距離を従来より小さく取
っても駆動流体の静圧によるモーメントの方向が入れ替
わらないようにでき、その場合ノズルベーンの回動制御
における制御位置、制御特性が一定化し、また、万一可
変ノズル機構のアクチュエータ等駆動系の故障が起きた
場合も、ノズル流路が閉鎖され、可変容量ターボチャー
ジャの機能が停止するという問題の恐れがなく、且つ、
ノズルベーンの後縁の移動距離を小さくできタービンホ
イールとの駆動流体の流れの流体特性を好ましく維持で
きる。
【００３５】（６）第６の手段として、第５の手段の可
変容量ターボチャージャにおいて、前記ピボットの位置
を、前記ノズルベーンの後縁からの距離が同ノズルベー
ンの翼型断面の全長の５０％から７５％の範囲としてな
ること特徴とする可変容量ターボチャージャを提供す
る。
変容量ターボチャージャにおいて、前記ピボットの位置
を、前記ノズルベーンの後縁からの距離が同ノズルベー
ンの翼型断面の全長の５０％から７５％の範囲としてな
ること特徴とする可変容量ターボチャージャを提供す
る。
【００３６】第６の手段の可変容量ターボチャージャに
よれば、第５の手段の作用に加え、ノズルベーンには常
に安定して開方向のモーメントが働くようにでき、ノズ
ルベーンの操作性、制御性が良好となり、可変容量ター
ボチャージャのノズル制御の精度が向上する。
よれば、第５の手段の作用に加え、ノズルベーンには常
に安定して開方向のモーメントが働くようにでき、ノズ
ルベーンの操作性、制御性が良好となり、可変容量ター
ボチャージャのノズル制御の精度が向上する。
【００３７】
【発明の実施の形態】図１に基づき、本発明の実施の第
１形態に係る可変容量ターボチャージャを説明する。図
１は、本実施の形態に係る可変容量ターボチャージャに
備えられるノズルベーンの断面図である。本実施の形態
の可変容量ターボチャージャはノズルベーンの断面形状
が、図６から図１０で説明した従来の可変容量ターボチ
ャージャのノズルベーンと異なり、その結果ノズルベー
ンにおけるピボットの位置が移動したものとなるが、他
は同様に構成されており、本実施の形態において、図６
から図１０に示されると同様なものは図示を省略し、ま
た説明を省略して、異なる点を主に説明する。
１形態に係る可変容量ターボチャージャを説明する。図
１は、本実施の形態に係る可変容量ターボチャージャに
備えられるノズルベーンの断面図である。本実施の形態
の可変容量ターボチャージャはノズルベーンの断面形状
が、図６から図１０で説明した従来の可変容量ターボチ
ャージャのノズルベーンと異なり、その結果ノズルベー
ンにおけるピボットの位置が移動したものとなるが、他
は同様に構成されており、本実施の形態において、図６
から図１０に示されると同様なものは図示を省略し、ま
た説明を省略して、異なる点を主に説明する。
【００３８】従って、上記同様な点に関しては本実施の
形態の説明においても同じ名称、同じ符号により図６か
ら図１０を参照するものとする。
形態の説明においても同じ名称、同じ符号により図６か
ら図１０を参照するものとする。
【００３９】なお、このことは後述の他の実施の形態に
おいて同様である。
おいて同様である。
【００４０】図１に示されるように、本実施の形態の可
変容量ターボチャージャのノズルベーン１０１は、負圧
面１０１ｎの前縁１０１ａ側に、その断面において前縁
１０１ａから後方Ｌ1 の距離にわたる領域を、従来の流
体力学的設計のノズルベーン１の断面の変更前形状１ｃ
に対して、最大Ｔ1 の深さを切削し翼厚を薄くした変更
形状部１０１ｃを有するものとしている。このことによ
り、変更形状部１０１ｃに面するノズルスロート５ａが
拡大される。なお、１０１ｐは圧力面、１０１ｂは後縁
である。
変容量ターボチャージャのノズルベーン１０１は、負圧
面１０１ｎの前縁１０１ａ側に、その断面において前縁
１０１ａから後方Ｌ1 の距離にわたる領域を、従来の流
体力学的設計のノズルベーン１の断面の変更前形状１ｃ
に対して、最大Ｔ1 の深さを切削し翼厚を薄くした変更
形状部１０１ｃを有するものとしている。このことによ
り、変更形状部１０１ｃに面するノズルスロート５ａが
拡大される。なお、１０１ｐは圧力面、１０１ｂは後縁
である。
【００４１】変更形状部１０１ｃの長さＬ1 は、前述の
前縁と後縁の重なり長さＬo によって異なるが、重なり
長さＬo の考えられる範囲から、ノズルベーン１０１の
全長Ｌに対して、Ｌ1 ≒0.1 〜0.3 Ｌである。また、切
削深さＴ1 は、翼厚Ｔに対して、Ｔ1 ≒0.1 〜0.5 Ｔ程
度である。
前縁と後縁の重なり長さＬo によって異なるが、重なり
長さＬo の考えられる範囲から、ノズルベーン１０１の
全長Ｌに対して、Ｌ1 ≒0.1 〜0.3 Ｌである。また、切
削深さＴ1 は、翼厚Ｔに対して、Ｔ1 ≒0.1 〜0.5 Ｔ程
度である。
【００４２】以上のような本実施の形態の可変容量ター
ボチャージャにおいては、従来の変更前形状１ｃの場合
に対して、ノズルベーン１０１の負圧面１０１ｎの前縁
１０１ａ側の変更形状部１０１ｃに面するノズルスロー
ト５ａが拡大されるため、ノズルスロート５ａにおける
排気ガスｇの流速が遅くなり、流速が低下した分、静圧
ｐ1 が上昇することになる。
ボチャージャにおいては、従来の変更前形状１ｃの場合
に対して、ノズルベーン１０１の負圧面１０１ｎの前縁
１０１ａ側の変更形状部１０１ｃに面するノズルスロー
ト５ａが拡大されるため、ノズルスロート５ａにおける
排気ガスｇの流速が遅くなり、流速が低下した分、静圧
ｐ1 が上昇することになる。
【００４３】そのため、前縁１０１ａを押上げる力が増
加し、発生した正のモーメントΔＭが、前縁１０１ａ側
に働く閉方向のモーメントＭ（−）を減少させ、ノズル
ベーン１０１のピボット３回りのトータルなモーメント
Ｍが正方向に移行するので、モーメントＭが正となるピ
ボット３位置をより後縁１０１ｂ側に近付けることがで
き、ノズルベーン１０１の操作性、制御性が良く、且つ
ノズルベーン１０１からタービンホイール３６への排気
ガスｇの流れの流体特性が良好な可変容量ターボチャー
ジャとなる。
加し、発生した正のモーメントΔＭが、前縁１０１ａ側
に働く閉方向のモーメントＭ（−）を減少させ、ノズル
ベーン１０１のピボット３回りのトータルなモーメント
Ｍが正方向に移行するので、モーメントＭが正となるピ
ボット３位置をより後縁１０１ｂ側に近付けることがで
き、ノズルベーン１０１の操作性、制御性が良く、且つ
ノズルベーン１０１からタービンホイール３６への排気
ガスｇの流れの流体特性が良好な可変容量ターボチャー
ジャとなる。
【００４４】図２に基づき、本発明の実施の第２形態に
係る可変容量ターボチャージャを説明する。図２は、本
実施の形態に係る可変容量ターボチャージャに備えられ
るノズルベーンの要部断面図である。
係る可変容量ターボチャージャを説明する。図２は、本
実施の形態に係る可変容量ターボチャージャに備えられ
るノズルベーンの要部断面図である。
【００４５】図２に示されるように、本実施の形態の可
変容量ターボチャージャのノズルベーン２０１は、圧力
面２０１ｐの後縁２０１ｂ側に、その断面において後縁
２０１ｂから前方Ｌ2 の距離にわたる領域を、従来の流
体力学的設計のノズルベーン１の断面の変更前形状１ｃ
に対して、最大Ｔ2 の深さを切削し翼厚を薄くした変更
形状部２０１ｃを有するものとしている。このことによ
り、変更形状部２０１ｃに面するノズルスロート５ｂが
拡大される。なお、２０１ｎは負圧面である。前縁およ
びピボットは図１同様であり図示省略する。
変容量ターボチャージャのノズルベーン２０１は、圧力
面２０１ｐの後縁２０１ｂ側に、その断面において後縁
２０１ｂから前方Ｌ2 の距離にわたる領域を、従来の流
体力学的設計のノズルベーン１の断面の変更前形状１ｃ
に対して、最大Ｔ2 の深さを切削し翼厚を薄くした変更
形状部２０１ｃを有するものとしている。このことによ
り、変更形状部２０１ｃに面するノズルスロート５ｂが
拡大される。なお、２０１ｎは負圧面である。前縁およ
びピボットは図１同様であり図示省略する。
【００４６】変更形状部２０１ｃの長さＬ2 は、前述の
前縁と後縁の重なり長さＬo によって異なるが、後縁２
０１ｂ側は翼厚が薄いことを考慮して、ノズルベーン２
０１の全長Ｌに対して、Ｌ2 ≒0.05〜0.15Ｌである。
前縁と後縁の重なり長さＬo によって異なるが、後縁２
０１ｂ側は翼厚が薄いことを考慮して、ノズルベーン２
０１の全長Ｌに対して、Ｌ2 ≒0.05〜0.15Ｌである。
【００４７】また、切削深さＴ2 は、翼厚Ｔに対して、
Ｔ2 ≒0.1 〜0.5 Ｔ程度である。
Ｔ2 ≒0.1 〜0.5 Ｔ程度である。
【００４８】以上のような本実施の形態の可変容量ター
ボチャージャにおいては、従来の変更前形状１ｃの場合
に対して、ノズルベーン２０１の圧力面２０１ｐの後縁
２０１ｂ側の変更形状部２０１ｃに面するノズルスロー
ト５ｂが拡大されるため、ノズルスロート５ｂにおける
排気ガスｇの流速が遅くなり、流速が低下した分、静圧
ｐ2 が上昇することになる。
ボチャージャにおいては、従来の変更前形状１ｃの場合
に対して、ノズルベーン２０１の圧力面２０１ｐの後縁
２０１ｂ側の変更形状部２０１ｃに面するノズルスロー
ト５ｂが拡大されるため、ノズルスロート５ｂにおける
排気ガスｇの流速が遅くなり、流速が低下した分、静圧
ｐ2 が上昇することになる。
【００４９】そのため、後縁２０１ｂを押下げる力が増
加して、発生した正のモーメントΔＭが、後縁２０１ｂ
側に働く開方向のモーメントＭ（＋）を増加させ、ノズ
ルベーン２０１のピボット３回りのトータルなモーメン
トＭが正方向に移行するので、モーメントＭが正となる
ピボット３位置をより後縁２０１ｂ側に近付けることが
でき、ノズルベーン２０１の操作性、制御性が良く、且
つノズルベーン２０１からタービンホイール３６への排
気ガスｇの流れの流体特性が良好な可変容量ターボチャ
ージャとなる。
加して、発生した正のモーメントΔＭが、後縁２０１ｂ
側に働く開方向のモーメントＭ（＋）を増加させ、ノズ
ルベーン２０１のピボット３回りのトータルなモーメン
トＭが正方向に移行するので、モーメントＭが正となる
ピボット３位置をより後縁２０１ｂ側に近付けることが
でき、ノズルベーン２０１の操作性、制御性が良く、且
つノズルベーン２０１からタービンホイール３６への排
気ガスｇの流れの流体特性が良好な可変容量ターボチャ
ージャとなる。
【００５０】図３に基づき、本発明の実施の第３形態に
係る可変容量ターボチャージャを説明する。図３は、本
実施の形態に係る可変容量ターボチャージャに備えられ
るノズルベーンの断面図である。
係る可変容量ターボチャージャを説明する。図３は、本
実施の形態に係る可変容量ターボチャージャに備えられ
るノズルベーンの断面図である。
【００５１】図３に示されるように、本実施の形態の可
変容量ターボチャージャのノズルベーン３０１は、圧力
面３０１ｐの前縁３０１ａ側に、その断面において前縁
３０１ａから後方Ｌ3 の距離にわたる領域を、従来の流
体力学的設計のノズルベーン１の断面の変更前形状１ｃ
に対して、折れ曲がって前後の面と接続する面を形成す
るように最大Ｔ3 の深さを切削し翼厚を薄くした変更形
状部３０１ｃを有するものとしている。このことによ
り、変更形状部３０１ｃに面するノズルスロート５ｃが
不連続的に急拡大される。なお、３０１ｎは負圧面、３
０１ｂは後縁である。
変容量ターボチャージャのノズルベーン３０１は、圧力
面３０１ｐの前縁３０１ａ側に、その断面において前縁
３０１ａから後方Ｌ3 の距離にわたる領域を、従来の流
体力学的設計のノズルベーン１の断面の変更前形状１ｃ
に対して、折れ曲がって前後の面と接続する面を形成す
るように最大Ｔ3 の深さを切削し翼厚を薄くした変更形
状部３０１ｃを有するものとしている。このことによ
り、変更形状部３０１ｃに面するノズルスロート５ｃが
不連続的に急拡大される。なお、３０１ｎは負圧面、３
０１ｂは後縁である。
【００５２】変更形状部３０１ｃの長さＬ3 は、前述の
前縁と後縁の重なり長さＬo 、及び後述の変更形状部３
０１ｃに面するノズルスロート５ｃでの有効な排気ガス
ｇ流れの剥離挙動によって決められるが、ノズルベーン
３０１の全長Ｌに対して、Ｌ3 ≒0.1 〜0.3 Ｌである。
前縁と後縁の重なり長さＬo 、及び後述の変更形状部３
０１ｃに面するノズルスロート５ｃでの有効な排気ガス
ｇ流れの剥離挙動によって決められるが、ノズルベーン
３０１の全長Ｌに対して、Ｌ3 ≒0.1 〜0.3 Ｌである。
【００５３】また、切削深さＴ3 は、翼厚Ｔに対して、
Ｔ3 ≒0.1 〜0.5 Ｔ程度である。
Ｔ3 ≒0.1 〜0.5 Ｔ程度である。
【００５４】以上のような本実施の形態の可変容量ター
ボチャージャにおいては、従来の変更前形状１ｃの場合
に対して、ノズルベーン３０１の圧力面３０１ｐの前縁
３０１ａ側の変更形状部３０１ｃに面するノズルスロー
ト５ｃで不連続的な急激な流路拡大が生じ、排気ガスｇ
流れが高速の場合流体の慣性力が高いため、急激な流路
拡大で流れを転向させると剥離が生じ、ノズルスロート
５ｃの静圧ｐ3 が低下することになる。
ボチャージャにおいては、従来の変更前形状１ｃの場合
に対して、ノズルベーン３０１の圧力面３０１ｐの前縁
３０１ａ側の変更形状部３０１ｃに面するノズルスロー
ト５ｃで不連続的な急激な流路拡大が生じ、排気ガスｇ
流れが高速の場合流体の慣性力が高いため、急激な流路
拡大で流れを転向させると剥離が生じ、ノズルスロート
５ｃの静圧ｐ3 が低下することになる。
【００５５】剥離による静圧低下は、解析の結果の例に
よると、排気ガスｇの大流量時（ノズルベーン開度大）
の時には、剥離により、前縁３０１ａから0.345 Ｌの距
離まで、ノズルスロート５出口部の静圧と同じ 130ｋＰ
ａの静圧が形成された。このため有効な剥離による静圧
低下域を考慮し、変更形状部３０１ｃの長さＬ3 は、ノ
ズルベーン３０１の全長Ｌに対して、Ｌ3 ≒0.1 〜0.3
Ｌ程度とするものである。
よると、排気ガスｇの大流量時（ノズルベーン開度大）
の時には、剥離により、前縁３０１ａから0.345 Ｌの距
離まで、ノズルスロート５出口部の静圧と同じ 130ｋＰ
ａの静圧が形成された。このため有効な剥離による静圧
低下域を考慮し、変更形状部３０１ｃの長さＬ3 は、ノ
ズルベーン３０１の全長Ｌに対して、Ｌ3 ≒0.1 〜0.3
Ｌ程度とするものである。
【００５６】そのため、前縁３０１ａを押上げる力が増
加して、発生した正のモーメントΔＭが、前縁３０１ａ
側に働く閉方向のモーメントＭ（−）を減少させ、ノズ
ルベーン３０１のピボット３回りのトータルなモーメン
トＭが正方向に移行する。
加して、発生した正のモーメントΔＭが、前縁３０１ａ
側に働く閉方向のモーメントＭ（−）を減少させ、ノズ
ルベーン３０１のピボット３回りのトータルなモーメン
トＭが正方向に移行する。
【００５７】図４に基づき、本発明の実施の第４形態に
係る可変容量ターボチャージャを説明する。図４は、本
実施の形態に係る可変容量ターボチャージャに備えられ
るノズルベーンの要部断面図である。
係る可変容量ターボチャージャを説明する。図４は、本
実施の形態に係る可変容量ターボチャージャに備えられ
るノズルベーンの要部断面図である。
【００５８】図４に示されるように、本実施の形態の可
変容量ターボチャージャのノズルベーン４０１は、負圧
面４０１ｎの後縁４０１ｂ側に、その断面において後縁
４０１ｂから前方Ｌ4 の距離にわたる領域を、従来の流
体力学的設計のノズルベーン１の断面の変更前形状１ｃ
に対して、折れ曲がって前後の面と接続する面を形成す
るように最大Ｔ4 の深さを切削し翼厚を薄くした変更形
状部４０１ｃを有するものとしている。このことによ
り、変更形状部４０１ｃに面するノズルスロート５ｄが
不連続的に急拡大される。なお、４０１ｐは圧力面であ
る。前縁およびピボットは図３同様であり図示省略す
る。
変容量ターボチャージャのノズルベーン４０１は、負圧
面４０１ｎの後縁４０１ｂ側に、その断面において後縁
４０１ｂから前方Ｌ4 の距離にわたる領域を、従来の流
体力学的設計のノズルベーン１の断面の変更前形状１ｃ
に対して、折れ曲がって前後の面と接続する面を形成す
るように最大Ｔ4 の深さを切削し翼厚を薄くした変更形
状部４０１ｃを有するものとしている。このことによ
り、変更形状部４０１ｃに面するノズルスロート５ｄが
不連続的に急拡大される。なお、４０１ｐは圧力面であ
る。前縁およびピボットは図３同様であり図示省略す
る。
【００５９】変更形状部４０１ｃの長さＬ4 は、前述の
前縁と後縁の重なり長さＬo 、及び前述と同様の変更形
状部４０１ｃに面するノズルスロート５ｄでの有効な排
気ガスｇ流れの剥離挙動によるが、後縁４０１ｂ側は翼
厚が薄いことを考慮して、ノズルベーン４０１の全長Ｌ
に対して、Ｌ4 ≒0.05〜0.15Ｌである。また、切削深さ
Ｔ4 は、翼厚Ｔに対して、Ｔ4 ≒0.1 〜0.5 Ｔ程度であ
る。
前縁と後縁の重なり長さＬo 、及び前述と同様の変更形
状部４０１ｃに面するノズルスロート５ｄでの有効な排
気ガスｇ流れの剥離挙動によるが、後縁４０１ｂ側は翼
厚が薄いことを考慮して、ノズルベーン４０１の全長Ｌ
に対して、Ｌ4 ≒0.05〜0.15Ｌである。また、切削深さ
Ｔ4 は、翼厚Ｔに対して、Ｔ4 ≒0.1 〜0.5 Ｔ程度であ
る。
【００６０】以上のような本実施の形態の可変容量ター
ボチャージャにおいては、従来の変更前形状１ｃの場合
に対して、ノズルベーン４０１の負圧面４０１ｎの後縁
４０１ｂ側の変更形状部４０１ｃに面するノズルスロー
ト５ｄで不連続的な急激な流路拡大が生じ、排気ガスｇ
流れが高速の場合流体の慣性力が高いので、急激な流路
拡大により流れを転向させると剥離が生じ、ノズルスロ
ート５ｄの静圧ｐ4 が低下することになる。
ボチャージャにおいては、従来の変更前形状１ｃの場合
に対して、ノズルベーン４０１の負圧面４０１ｎの後縁
４０１ｂ側の変更形状部４０１ｃに面するノズルスロー
ト５ｄで不連続的な急激な流路拡大が生じ、排気ガスｇ
流れが高速の場合流体の慣性力が高いので、急激な流路
拡大により流れを転向させると剥離が生じ、ノズルスロ
ート５ｄの静圧ｐ4 が低下することになる。
【００６１】そのため、後縁４０１ｂを押下げる力が増
加して、発生した正のモーメントΔＭが、後縁４０１ｂ
側に働く開方向のモーメントＭ（＋）を増加させ、ノズ
ルベーン４０１のピボット３回りのトータルなモーメン
トＭが正方向に移行する。
加して、発生した正のモーメントΔＭが、後縁４０１ｂ
側に働く開方向のモーメントＭ（＋）を増加させ、ノズ
ルベーン４０１のピボット３回りのトータルなモーメン
トＭが正方向に移行する。
【００６２】以上のように、実施の第１形態ないし第４
形態の何れにおいても、ノズルベーン１０１ないし４０
１のピボット３回りのトータルなモーメントＭが正方向
に移行するため、図１０（ａ）で示したと同じピボット
３の位置Ｐ1 〜Ｐ5 におけるモーメントＭは何れも、正
方向に移行する。
形態の何れにおいても、ノズルベーン１０１ないし４０
１のピボット３回りのトータルなモーメントＭが正方向
に移行するため、図１０（ａ）で示したと同じピボット
３の位置Ｐ1 〜Ｐ5 におけるモーメントＭは何れも、正
方向に移行する。
【００６３】図５は、図１０（ａ）で示したと同様の、
ノズルベーンに作用するピボット回りのモーメントの説
明図であり、黒四角点は従来の流体力学的設計のノズル
ベーン１の場合、白四角点は本発明の実施の第１形態の
ノズルベーン１０１の場合の解析結果を示す。なお、実
施の第２形態ないし第４形態の何れの場合も同様な結果
である。
ノズルベーンに作用するピボット回りのモーメントの説
明図であり、黒四角点は従来の流体力学的設計のノズル
ベーン１の場合、白四角点は本発明の実施の第１形態の
ノズルベーン１０１の場合の解析結果を示す。なお、実
施の第２形態ないし第４形態の何れの場合も同様な結果
である。
【００６４】図５に示すように、実施の第１形態のピボ
ット３回りのトータルなモーメントＭが正方向にΔＭ移
行するため、モーメントＭが０となるピボット３の位置
（開方向と閉方向のモーメントが均衡し、その位置より
前縁１０１ａ側ではノズルベーン１０１に正（開方向）
のモーメントＭがかかった状態となる）は、従来のＰ4
近傍の図中Ｐ01の位置から、Ｐ3 とＰ2 の間の図中Ｐ02
の位置へ移行する。
ット３回りのトータルなモーメントＭが正方向にΔＭ移
行するため、モーメントＭが０となるピボット３の位置
（開方向と閉方向のモーメントが均衡し、その位置より
前縁１０１ａ側ではノズルベーン１０１に正（開方向）
のモーメントＭがかかった状態となる）は、従来のＰ4
近傍の図中Ｐ01の位置から、Ｐ3 とＰ2 の間の図中Ｐ02
の位置へ移行する。
【００６５】従って、実施の第１形態の可変容量ターボ
チャージャにおいては、モーメントＭが、正（開方向）
となり、ノズルベーン１０１の前縁１０１ａをスクロー
ル通路４０側の回動する方向に働くピボット３の後縁１
０１ｂからの距離Ｌｐを、0.5 Ｌ以下とすることがで
き、Ｌｐ＝0.5 〜0.75Ｌの範囲にピボット3 を位置させ
れば、ノズルベーン１０１には常に安定して開方向のモ
ーメントが働くようにでき、万一可変ノズル機構４のア
クチュエータ等駆動系の故障が起きた場合にも、ノズル
流路が閉鎖され、可変容量ターボチャージャの機能が停
止するという事故を回避でき、且つノズルベーンの操作
性、制御性が良好なものとでき、可変容量ターボチャー
ジャのノズル制御の精度を向上できる。
チャージャにおいては、モーメントＭが、正（開方向）
となり、ノズルベーン１０１の前縁１０１ａをスクロー
ル通路４０側の回動する方向に働くピボット３の後縁１
０１ｂからの距離Ｌｐを、0.5 Ｌ以下とすることがで
き、Ｌｐ＝0.5 〜0.75Ｌの範囲にピボット3 を位置させ
れば、ノズルベーン１０１には常に安定して開方向のモ
ーメントが働くようにでき、万一可変ノズル機構４のア
クチュエータ等駆動系の故障が起きた場合にも、ノズル
流路が閉鎖され、可変容量ターボチャージャの機能が停
止するという事故を回避でき、且つノズルベーンの操作
性、制御性が良好なものとでき、可変容量ターボチャー
ジャのノズル制御の精度を向上できる。
【００６６】また、ノズルベーン１０１に常に開方向の
モーメントが働く状態が得られるようにする場合でも、
ピボット３を従来の流体力学的設計のノズルベーン１に
於けるよりはるかに後縁１０１ｂ側、例えばＬｐ＝0.5
の位置（Ｐ3 ）に位置させることができ、その結果、ノ
ズルベーン１０１からタービンホイール３６への排気ガ
スｇの流れの流体特性を良好に維持でき、可変容量ター
ボチャージャの効率を高く維持できる。
モーメントが働く状態が得られるようにする場合でも、
ピボット３を従来の流体力学的設計のノズルベーン１に
於けるよりはるかに後縁１０１ｂ側、例えばＬｐ＝0.5
の位置（Ｐ3 ）に位置させることができ、その結果、ノ
ズルベーン１０１からタービンホイール３６への排気ガ
スｇの流れの流体特性を良好に維持でき、可変容量ター
ボチャージャの効率を高く維持できる。
【００６７】なお、実施の第１形態を例に説明したが、
上述のことは実施の第２形態ないし第４形態の何れにお
いても同様である。
上述のことは実施の第２形態ないし第４形態の何れにお
いても同様である。
【００６８】以上、本発明の実施の形態を説明したが、
本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本
発明の範囲内でその具体的構造に種々の変更を加えてよ
いことはいうまでもない。
本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本
発明の範囲内でその具体的構造に種々の変更を加えてよ
いことはいうまでもない。
【００６９】例えば、従来例、実施の形態はともに、ノ
ズルベーンの翼型の中心線８が曲線のカーブドバックベ
ーンを示して説明したが、図示しない翼型の中心線が直
線のストレートベーンの場合においても同様の作用効果
を奏することができる。
ズルベーンの翼型の中心線８が曲線のカーブドバックベ
ーンを示して説明したが、図示しない翼型の中心線が直
線のストレートベーンの場合においても同様の作用効果
を奏することができる。
【００７０】
【発明の効果】（１）請求項１の発明によれば、可変容
量ターボチャージャを、タービンホイールを囲んで駆動
流体が導入されるスクロール通路と、同スクロール通路
の内周側に周方向に等ピッチで配置され、ピボット回り
に回動制御自在に取付けられた複数のノズルベーンを備
え、同ノズルベーンが隣り合うノズルベーンとの間に前
記スクロール通路から前記タービンホイールへ駆動流体
が流入するノズルスロートを形成する可変容量ターボチ
ャージャにおいて、前記ノズルベーンは、流体力学的設
計のノズルベーンの翼型において、同流体力学的設計の
ノズルベーンの前縁から所定の距離にわたり後方の負圧
面を切削して翼厚を薄くした変更形状部を形成してなる
ように構成したので、ノズルベーンの負圧面の前縁側の
変更形状部に面するノズルスロートが拡大されるため、
ノズルスロートにおける駆動流体の流速が遅くなり、静
圧が上昇することになり、前縁を押上げる力が増加し、
前縁側に働く閉方向のモーメントを減少させ、ノズルベ
ーンのピボット回りのトータルなモーメントが正方向に
移行するので、モーメントが正となるピボット位置をよ
り後縁側に近付けることができ、ノズルベーンの操作
性、制御性が良く、且つノズルベーンからタービンホイ
ールへの駆動流体の流れの流体特性が良好な可変容量タ
ーボチャージャとなる。
量ターボチャージャを、タービンホイールを囲んで駆動
流体が導入されるスクロール通路と、同スクロール通路
の内周側に周方向に等ピッチで配置され、ピボット回り
に回動制御自在に取付けられた複数のノズルベーンを備
え、同ノズルベーンが隣り合うノズルベーンとの間に前
記スクロール通路から前記タービンホイールへ駆動流体
が流入するノズルスロートを形成する可変容量ターボチ
ャージャにおいて、前記ノズルベーンは、流体力学的設
計のノズルベーンの翼型において、同流体力学的設計の
ノズルベーンの前縁から所定の距離にわたり後方の負圧
面を切削して翼厚を薄くした変更形状部を形成してなる
ように構成したので、ノズルベーンの負圧面の前縁側の
変更形状部に面するノズルスロートが拡大されるため、
ノズルスロートにおける駆動流体の流速が遅くなり、静
圧が上昇することになり、前縁を押上げる力が増加し、
前縁側に働く閉方向のモーメントを減少させ、ノズルベ
ーンのピボット回りのトータルなモーメントが正方向に
移行するので、モーメントが正となるピボット位置をよ
り後縁側に近付けることができ、ノズルベーンの操作
性、制御性が良く、且つノズルベーンからタービンホイ
ールへの駆動流体の流れの流体特性が良好な可変容量タ
ーボチャージャとなる。
【００７１】（２）請求項２の発明によれば、可変容量
ターボチャージャを、タービンホイールを囲んで駆動流
体が導入されるスクロール通路と、同スクロール通路の
内周側に周方向に等ピッチで配置され、ピボット回りに
回動制御自在に取付けられた複数のノズルベーンを備
え、同ノズルベーンが隣り合うノズルベーンとの間に前
記スクロール通路から前記タービンホイールへ駆動流体
が流入するノズルスロートを形成する可変容量ターボチ
ャージャにおいて、前記ノズルベーンは、流体力学的設
計のノズルベーンの翼型において、同流体力学的設計の
ノズルベーンの後縁から所定の距離にわたり前方の圧力
面を切削して翼厚を薄くした変更形状部を形成してなる
要に構成したので、ノズルベーンの圧力面の後縁側の変
更形状部に面するノズルスロートが拡大されるため、ノ
ズルスロートにおける駆動流体の流速が遅くなり、静圧
が上昇することになり、前縁を押上げる力が増加し、後
縁側に働く開方向のモーメントを増加させ、ノズルベー
ンのピボット回りのトータルなモーメントが正方向に移
行するので、モーメントが正となるピボット位置をより
後縁側に近付けることができ、ノズルベーンの操作性、
制御性が良く、且つノズルベーンからタービンホイール
への駆動流体の流れの流体特性が良好な可変容量ターボ
チャージャとなる。
ターボチャージャを、タービンホイールを囲んで駆動流
体が導入されるスクロール通路と、同スクロール通路の
内周側に周方向に等ピッチで配置され、ピボット回りに
回動制御自在に取付けられた複数のノズルベーンを備
え、同ノズルベーンが隣り合うノズルベーンとの間に前
記スクロール通路から前記タービンホイールへ駆動流体
が流入するノズルスロートを形成する可変容量ターボチ
ャージャにおいて、前記ノズルベーンは、流体力学的設
計のノズルベーンの翼型において、同流体力学的設計の
ノズルベーンの後縁から所定の距離にわたり前方の圧力
面を切削して翼厚を薄くした変更形状部を形成してなる
要に構成したので、ノズルベーンの圧力面の後縁側の変
更形状部に面するノズルスロートが拡大されるため、ノ
ズルスロートにおける駆動流体の流速が遅くなり、静圧
が上昇することになり、前縁を押上げる力が増加し、後
縁側に働く開方向のモーメントを増加させ、ノズルベー
ンのピボット回りのトータルなモーメントが正方向に移
行するので、モーメントが正となるピボット位置をより
後縁側に近付けることができ、ノズルベーンの操作性、
制御性が良く、且つノズルベーンからタービンホイール
への駆動流体の流れの流体特性が良好な可変容量ターボ
チャージャとなる。
【００７２】（３）請求項３の発明によれば、可変容量
ターボチャージャを、タービンホイールを囲んで駆動流
体が導入されるスクロール通路と、同スクロール通路の
内周側に周方向に等ピッチで配置され、ピボット回りに
回動制御自在に取付けられた複数のノズルベーンを備
え、同ノズルベーンが隣り合うノズルベーンとの間に前
記スクロール通路から前記タービンホイールへ駆動流体
が流入するノズルスロートを形成する可変容量ターボチ
ャージャにおいて、前記ノズルベーンは、流体力学的設
計のノズルベーンの翼型において、同流体力学的設計の
ノズルベーンの前縁から所定の距離にわたり後方の圧力
面を切削して翼厚を薄くし折れ曲がって前後の面と接続
させた変更形状部を形成してなるようにしたので、ノズ
ルベーンの圧力面の前縁側の変更形状部に面するノズル
スロートで不連続的な急激な流路拡大が生じ、駆動流体
流れが高速の場合駆動流体の慣性力が高いため剥離が生
じ、ノズルスロートの静圧が低下することになり、前縁
を押上げる力が増加して、前縁側に働く閉方向のモーメ
ントを減少させ、ノズルベーンのピボット回りのトータ
ルなモーメントが正方向に移行するので、モーメントが
正となるピボット位置をより後縁側に近付けることがで
き、ノズルベーンの操作性、制御性が良く、且つノズル
ベーンからタービンホイールへの駆動流体の流れの流体
特性が良好な可変容量ターボチャージャとなる。
ターボチャージャを、タービンホイールを囲んで駆動流
体が導入されるスクロール通路と、同スクロール通路の
内周側に周方向に等ピッチで配置され、ピボット回りに
回動制御自在に取付けられた複数のノズルベーンを備
え、同ノズルベーンが隣り合うノズルベーンとの間に前
記スクロール通路から前記タービンホイールへ駆動流体
が流入するノズルスロートを形成する可変容量ターボチ
ャージャにおいて、前記ノズルベーンは、流体力学的設
計のノズルベーンの翼型において、同流体力学的設計の
ノズルベーンの前縁から所定の距離にわたり後方の圧力
面を切削して翼厚を薄くし折れ曲がって前後の面と接続
させた変更形状部を形成してなるようにしたので、ノズ
ルベーンの圧力面の前縁側の変更形状部に面するノズル
スロートで不連続的な急激な流路拡大が生じ、駆動流体
流れが高速の場合駆動流体の慣性力が高いため剥離が生
じ、ノズルスロートの静圧が低下することになり、前縁
を押上げる力が増加して、前縁側に働く閉方向のモーメ
ントを減少させ、ノズルベーンのピボット回りのトータ
ルなモーメントが正方向に移行するので、モーメントが
正となるピボット位置をより後縁側に近付けることがで
き、ノズルベーンの操作性、制御性が良く、且つノズル
ベーンからタービンホイールへの駆動流体の流れの流体
特性が良好な可変容量ターボチャージャとなる。
【００７３】（４）請求項４の発明によれば、可変容量
ターボチャージャを、タービンホイールを囲んで駆動流
体が導入されるスクロール通路と、同スクロール通路の
内周側に周方向に等ピッチで配置され、ピボット回りに
回動制御自在に取付けられた複数のノズルベーンを備
え、同ノズルベーンが隣り合うノズルベーンとの間に前
記スクロール通路から前記タービンホイールへ駆動流体
が流入するノズルスロートを形成する可変容量ターボチ
ャージャにおいて、前記ノズルベーンは、流体力学的設
計のノズルベーンの翼型において、同流体力学的設計の
ノズルベーンの後縁から所定の距離にわたり前方の負圧
面を切削して翼厚を薄くし折れ曲がって前後の面と接続
させた変更形状部を形成してなるようにしたので、ノズ
ルベーンの負圧面の後縁側の変更形状部に面するノズル
スロートで不連続的な急激な流路拡大が生じ、駆動流体
流れが高速の場合駆動流体の慣性力が高いため剥離が生
じ、ノズルスロートの静圧が低下することになり、後縁
を押下げる力が増加して、後縁側に働く開方向のモーメ
ントを増加させ、ノズルベーンのピボット回りのトータ
ルなモーメントが正方向に移行するので、モーメントが
正となるピボット位置をより後縁側に近付けることがで
き、ノズルベーンの操作性、制御性が良く、且つノズル
ベーンからタービンホイールへの駆動流体の流れの流体
特性が良好な可変容量ターボチャージャとなる。
ターボチャージャを、タービンホイールを囲んで駆動流
体が導入されるスクロール通路と、同スクロール通路の
内周側に周方向に等ピッチで配置され、ピボット回りに
回動制御自在に取付けられた複数のノズルベーンを備
え、同ノズルベーンが隣り合うノズルベーンとの間に前
記スクロール通路から前記タービンホイールへ駆動流体
が流入するノズルスロートを形成する可変容量ターボチ
ャージャにおいて、前記ノズルベーンは、流体力学的設
計のノズルベーンの翼型において、同流体力学的設計の
ノズルベーンの後縁から所定の距離にわたり前方の負圧
面を切削して翼厚を薄くし折れ曲がって前後の面と接続
させた変更形状部を形成してなるようにしたので、ノズ
ルベーンの負圧面の後縁側の変更形状部に面するノズル
スロートで不連続的な急激な流路拡大が生じ、駆動流体
流れが高速の場合駆動流体の慣性力が高いため剥離が生
じ、ノズルスロートの静圧が低下することになり、後縁
を押下げる力が増加して、後縁側に働く開方向のモーメ
ントを増加させ、ノズルベーンのピボット回りのトータ
ルなモーメントが正方向に移行するので、モーメントが
正となるピボット位置をより後縁側に近付けることがで
き、ノズルベーンの操作性、制御性が良く、且つノズル
ベーンからタービンホイールへの駆動流体の流れの流体
特性が良好な可変容量ターボチャージャとなる。
【００７４】（５）請求項５の発明によれば、請求項１
ないし請求項４のいずれかに記載の可変容量ターボチャ
ージャにおいて、前記ノズルベーンは、同ノズルベーン
におけるピボットの位置を、前記駆動流体が前記スクロ
ール通路に導入されているとき同駆動流体の静圧により
同ノズルベーンに働く前記ピボット回りのモーメント
が、前記ノズルベーンの前縁を前記スクロール通路側に
回動させる方向に働く位置に設定してなるように構成し
たので、請求項１ないし請求項４のいずれかの効果に加
え、ピボットの後縁からの距離を従来より小さく取って
も駆動流体の静圧によるモーメントの方向が入れ替わら
ないようにでき、その場合ノズルベーンの回動制御にお
ける制御位置、制御特性が一定化し、可変容量ターボチ
ャージャのノズル制御の精度が向上する。また、万一可
変ノズル機構のアクチュエータ等駆動系の故障が起きた
場合も、ノズル流路が閉鎖され、可変容量ターボチャー
ジャの機能が停止するという問題の恐れがなくなり、且
つ、ノズルベーンの後縁の移動距離を小さくできてとタ
ービンホイールとの駆動流体の流れの流体特性を好まし
く維持でき可変容量ターボチャージャの効率を高く維持
できる。
ないし請求項４のいずれかに記載の可変容量ターボチャ
ージャにおいて、前記ノズルベーンは、同ノズルベーン
におけるピボットの位置を、前記駆動流体が前記スクロ
ール通路に導入されているとき同駆動流体の静圧により
同ノズルベーンに働く前記ピボット回りのモーメント
が、前記ノズルベーンの前縁を前記スクロール通路側に
回動させる方向に働く位置に設定してなるように構成し
たので、請求項１ないし請求項４のいずれかの効果に加
え、ピボットの後縁からの距離を従来より小さく取って
も駆動流体の静圧によるモーメントの方向が入れ替わら
ないようにでき、その場合ノズルベーンの回動制御にお
ける制御位置、制御特性が一定化し、可変容量ターボチ
ャージャのノズル制御の精度が向上する。また、万一可
変ノズル機構のアクチュエータ等駆動系の故障が起きた
場合も、ノズル流路が閉鎖され、可変容量ターボチャー
ジャの機能が停止するという問題の恐れがなくなり、且
つ、ノズルベーンの後縁の移動距離を小さくできてとタ
ービンホイールとの駆動流体の流れの流体特性を好まし
く維持でき可変容量ターボチャージャの効率を高く維持
できる。
【００７５】（６）請求項６の発明によれば、請求項５
に記載の可変容量ターボチャージャにおいて、前記ピボ
ットの位置を、前記ノズルベーンの後縁からの距離が同
ノズルベーンの翼型断面の全長の５０％から７５％の範
囲としてなるようにしたので、請求項５の発明の効果に
加え、ノズルベーンには常に安定して開方向のモーメン
トが働くようにでき、ノズルベーンの操作性、制御性が
良好となり、ノズル制御の精度の高い可変容量ターボチ
ャージャとなる。
に記載の可変容量ターボチャージャにおいて、前記ピボ
ットの位置を、前記ノズルベーンの後縁からの距離が同
ノズルベーンの翼型断面の全長の５０％から７５％の範
囲としてなるようにしたので、請求項５の発明の効果に
加え、ノズルベーンには常に安定して開方向のモーメン
トが働くようにでき、ノズルベーンの操作性、制御性が
良好となり、ノズル制御の精度の高い可変容量ターボチ
ャージャとなる。
【図１】本発明の実施の第１形態に係る可変容量ターボ
チャージャに備えられるノズルベーンの断面図である。
チャージャに備えられるノズルベーンの断面図である。
【図２】本発明の実施の第２形態に係る可変容量ターボ
チャージャに備えられるノズルベーンの要部断面図であ
る。
チャージャに備えられるノズルベーンの要部断面図であ
る。
【図３】本発明の実施の第３形態に係る可変容量ターボ
チャージャに備えられるノズルベーンの断面図である。
チャージャに備えられるノズルベーンの断面図である。
【図４】本発明の実施の第４形態に係る可変容量ターボ
チャージャに備えられるノズルベーンの要部断面図であ
る。
チャージャに備えられるノズルベーンの要部断面図であ
る。
【図５】図１０（ｂ）で示したと同様の、ノズルベーン
に作用するピボット回りのモーメントの説明図である。
に作用するピボット回りのモーメントの説明図である。
【図６】一般的な可変容量ターボチャージャの縦断面図
である。
である。
【図７】図６中Ａ−Ａ矢視によるノズルベーンの操作説
明図である。
明図である。
【図８】図７と同じ面を示すノズルベーンにおける圧力
作用の説明図である。
作用の説明図である。
【図９】図７と同じ面を示す従来のノズルベーンの断面
説明図であり、（ａ）はノズルベーンが閉じた状態、
（ｂ）はノズルベーンの断面形状の拡大図である。
説明図であり、（ａ）はノズルベーンが閉じた状態、
（ｂ）はノズルベーンの断面形状の拡大図である。
【図１０】（ａ）はノズルベーンにおけるピボットの位
置の説明図、（ｂ）は従来の流体力学的設計のノズルベ
ーンに作用するピボット回りのモーメントの説明図であ
る。
置の説明図、（ｂ）は従来の流体力学的設計のノズルベ
ーンに作用するピボット回りのモーメントの説明図であ
る。
１ ノズルベーン
１ｃ 変更前形状
２ ノズルマウント
３ ピボット
４ 可変ノズル機構
５ ノズルスロート
５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ ノズルス
ロート ６ ピボットピッチサークル ３０ 可変容量ターボチャージャ ３３ タービンロータ ３６ タービンホイール ３７ タービンケーシング ３８ 排気ガス入口 ３９ 排気ガス出口 ４０ スクロール通路 ４１ 回転軸心 １０１、２０１、３０１、４０１ ノズルベ
ーン １０１ａ、３０１ａ 前縁 １０１ｂ、２０１ｂ、３０１ｂ、４０１ｂ 後縁 １０１ｃ、２０１ｃ、３０１ｃ、４０１ｃ 変更形状
部 １０１ｐ、２０１ｐ、３０１ｐ、４０１ｐ 圧力面 １０１ｎ、２０１ｎ、３０１ｎ、４０１ｎ 負圧面
ロート ６ ピボットピッチサークル ３０ 可変容量ターボチャージャ ３３ タービンロータ ３６ タービンホイール ３７ タービンケーシング ３８ 排気ガス入口 ３９ 排気ガス出口 ４０ スクロール通路 ４１ 回転軸心 １０１、２０１、３０１、４０１ ノズルベ
ーン １０１ａ、３０１ａ 前縁 １０１ｂ、２０１ｂ、３０１ｂ、４０１ｂ 後縁 １０１ｃ、２０１ｃ、３０１ｃ、４０１ｃ 変更形状
部 １０１ｐ、２０１ｐ、３０１ｐ、４０１ｐ 圧力面 １０１ｎ、２０１ｎ、３０１ｎ、４０１ｎ 負圧面
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 陣内 靖明
神奈川県相模原市田名3000番地 三菱重工
業株式会社汎用機・特車事業本部内
(72)発明者 三浦 義光
神奈川県相模原市田名3000番地 三菱重工
業株式会社汎用機・特車事業本部内
Ｆターム(参考） 3G005 EA04 EA15 EA16 FA05 FA43
GA04 GB24
Claims (6)
- 【請求項１】タービンホイールを囲んで駆動流体が導入
されるスクロール通路と、同スクロール通路の内周側に
周方向に等ピッチで配置され、ピボット回りに回動制御
自在に取付けられた複数のノズルベーンを備え、同ノズ
ルベーンが隣り合うノズルベーンとの間に前記スクロー
ル通路から前記タービンホイールへ駆動流体が流入する
ノズルスロートを形成する可変容量ターボチャージャに
おいて、前記ノズルベーンは、流体力学的設計のノズル
ベーンの翼型において、同流体力学的設計のノズルベー
ンの前縁から所定の距離にわたり後方の負圧面を切削し
て翼厚を薄くした変更形状部を形成してなることを特徴
とする可変容量ターボチャージャ。 - 【請求項２】タービンホイールを囲んで駆動流体が導入
されるスクロール通路と、同スクロール通路の内周側に
周方向に等ピッチで配置され、ピボット回りに回動制御
自在に取付けられた複数のノズルベーンを備え、同ノズ
ルベーンが隣り合うノズルベーンとの間に前記スクロー
ル通路から前記タービンホイールへ駆動流体が流入する
ノズルスロートを形成する可変容量ターボチャージャに
おいて、前記ノズルベーンは、流体力学的設計のノズル
ベーンの翼型において、同流体力学的設計のノズルベー
ンの後縁から所定の距離にわたり前方の圧力面を切削し
て翼厚を薄くした変更形状部を形成してなることを特徴
とする可変容量ターボチャージャ。 - 【請求項３】タービンホイールを囲んで駆動流体が導入
されるスクロール通路と、同スクロール通路の内周側に
周方向に等ピッチで配置され、ピボット回りに回動制御
自在に取付けられた複数のノズルベーンを備え、同ノズ
ルベーンが隣り合うノズルベーンとの間に前記スクロー
ル通路から前記タービンホイールへ駆動流体が流入する
ノズルスロートを形成する可変容量ターボチャージャに
おいて、前記ノズルベーンは、流体力学的設計のノズル
ベーンの翼型において、同流体力学的設計のノズルベー
ンの前縁から所定の距離にわたり後方の圧力面を切削し
て翼厚を薄くし折れ曲がって前後の面と接続させた変更
形状部を形成してなることを特徴とする可変容量ターボ
チャージャ。 - 【請求項４】タービンホイールを囲んで駆動流体が導入
されるスクロール通路と、同スクロール通路の内周側に
周方向に等ピッチで配置され、ピボット回りに回動制御
自在に取付けられた複数のノズルベーンを備え、同ノズ
ルベーンが隣り合うノズルベーンとの間に前記スクロー
ル通路から前記タービンホイールへ駆動流体が流入する
ノズルスロートを形成する可変容量ターボチャージャに
おいて、前記ノズルベーンは、流体力学的設計のノズル
ベーンの翼型において、同流体力学的設計のノズルベー
ンの後縁から所定の距離にわたり前方の負圧面を切削し
て翼厚を薄くし折れ曲がって前後の面と接続させた変更
形状部を形成してなることを特徴とする可変容量ターボ
チャージャ。 - 【請求項５】請求項１ないし請求項４のいずれかに記載
の可変容量ターボチャージャにおいて、前記ノズルベー
ンは、同ノズルベーンにおけるピボットの位置を、前記
駆動流体が前記スクロール通路に導入されているとき同
駆動流体の静圧により同ノズルベーンに働く前記ピボッ
ト回りのモーメントが、前記ノズルベーンの前縁を前記
スクロール通路側に回動させる方向に働く位置に設定し
てなることを特徴とする可変容量ターボチャージャ。 - 【請求項６】請求項５に記載の可変容量ターボチャージ
ャにおいて、前記ピボットの位置を、前記ノズルベーン
の後縁からの距離が同ノズルベーンの翼型断面の全長の
５０％から７５％の範囲としてなること特徴とする可変
容量ターボチャージャ。
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Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008002314A (ja) * | 2006-06-21 | 2008-01-10 | Ihi Corp | 過給機の容量調整方法及びノズルベーン |
| JP2008520881A (ja) * | 2004-11-16 | 2008-06-19 | ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド | 可変ノズルターボ過給機 |
| JP2009074542A (ja) * | 2007-08-28 | 2009-04-09 | Toyota Central R&D Labs Inc | 可変容量ターボチャージャ |
| JP2009215990A (ja) * | 2008-03-11 | 2009-09-24 | Ihi Corp | 可変ノズルのベーン形状及び可変容量過給機 |
| JP2011509371A (ja) * | 2008-01-11 | 2011-03-24 | コンチネンタル オートモーティヴ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 可変のタービンジオメトリのためのガイドベーン |
| JP2012159089A (ja) * | 2012-06-01 | 2012-08-23 | Ihi Corp | 可変ノズルのベーン形状及び可変容量過給機 |
| EP2592227A2 (en) * | 2011-11-14 | 2013-05-15 | Rolls-Royce plc | Aerofoils |
| WO2013129407A1 (ja) | 2012-02-29 | 2013-09-06 | 三菱重工業株式会社 | 可変容量ターボチャージャ |
| JP2015194092A (ja) * | 2014-03-31 | 2015-11-05 | 株式会社Ihi | 可変ノズルユニット及び可変容量型過給機 |
| WO2017189566A3 (en) * | 2016-04-25 | 2017-12-28 | Florida Turbine Technologies, Inc. | Twin spool industrial gas turbine engine with variable inlet guide vanes |
| US10072513B2 (en) | 2011-11-30 | 2018-09-11 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Radial turbine |
| CN108533332A (zh) * | 2017-03-01 | 2018-09-14 | 松下电器产业株式会社 | 涡轮喷嘴以及具备涡轮喷嘴的径流式涡轮机 |
| CN109415948A (zh) * | 2015-11-19 | 2019-03-01 | 佛罗里达涡轮技术股份有限公司 | 具有可变入口导向叶片的双卷轴工业燃气涡轮发动机 |
| JP2020125727A (ja) * | 2019-02-05 | 2020-08-20 | 三菱重工コンプレッサ株式会社 | 遠心回転機械の製造方法、及び遠心回転機械 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101915130B (zh) * | 2010-06-25 | 2013-04-03 | 北京理工大学 | 可变几何涡轮增压器喷嘴环三维叶片及其设计方法 |
| WO2020100222A1 (ja) | 2018-11-13 | 2020-05-22 | 三菱重工エンジン＆ターボチャージャ株式会社 | ノズルベーン |
-
2002
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Cited By (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008520881A (ja) * | 2004-11-16 | 2008-06-19 | ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド | 可変ノズルターボ過給機 |
| JP2008002314A (ja) * | 2006-06-21 | 2008-01-10 | Ihi Corp | 過給機の容量調整方法及びノズルベーン |
| JP2009074542A (ja) * | 2007-08-28 | 2009-04-09 | Toyota Central R&D Labs Inc | 可変容量ターボチャージャ |
| JP2011509371A (ja) * | 2008-01-11 | 2011-03-24 | コンチネンタル オートモーティヴ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 可変のタービンジオメトリのためのガイドベーン |
| JP2013238249A (ja) * | 2008-01-11 | 2013-11-28 | Continental Automotive Gmbh | 可変のタービンジオメトリのためのガイドベーン |
| JP2009215990A (ja) * | 2008-03-11 | 2009-09-24 | Ihi Corp | 可変ノズルのベーン形状及び可変容量過給機 |
| US9453416B2 (en) | 2011-11-14 | 2016-09-27 | Rolls-Royce Plc | Aerofoils |
| EP2592227A2 (en) * | 2011-11-14 | 2013-05-15 | Rolls-Royce plc | Aerofoils |
| EP2592227A3 (en) * | 2011-11-14 | 2017-05-03 | Rolls-Royce plc | Aerofoils |
| US10072513B2 (en) | 2011-11-30 | 2018-09-11 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Radial turbine |
| US9926938B2 (en) | 2012-02-29 | 2018-03-27 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Variable geometry turbocharger |
| CN104136736A (zh) * | 2012-02-29 | 2014-11-05 | 三菱重工业株式会社 | 可变容量涡轮增压器 |
| JP2013181396A (ja) * | 2012-02-29 | 2013-09-12 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 可変容量ターボチャージャ |
| WO2013129407A1 (ja) | 2012-02-29 | 2013-09-06 | 三菱重工業株式会社 | 可変容量ターボチャージャ |
| JP2012159089A (ja) * | 2012-06-01 | 2012-08-23 | Ihi Corp | 可変ノズルのベーン形状及び可変容量過給機 |
| JP2015194092A (ja) * | 2014-03-31 | 2015-11-05 | 株式会社Ihi | 可変ノズルユニット及び可変容量型過給機 |
| CN109415948A (zh) * | 2015-11-19 | 2019-03-01 | 佛罗里达涡轮技术股份有限公司 | 具有可变入口导向叶片的双卷轴工业燃气涡轮发动机 |
| WO2017189566A3 (en) * | 2016-04-25 | 2017-12-28 | Florida Turbine Technologies, Inc. | Twin spool industrial gas turbine engine with variable inlet guide vanes |
| CN108533332A (zh) * | 2017-03-01 | 2018-09-14 | 松下电器产业株式会社 | 涡轮喷嘴以及具备涡轮喷嘴的径流式涡轮机 |
| CN108533332B (zh) * | 2017-03-01 | 2022-03-08 | 松下电器产业株式会社 | 涡轮喷嘴以及具备涡轮喷嘴的径流式涡轮机 |
| JP2020125727A (ja) * | 2019-02-05 | 2020-08-20 | 三菱重工コンプレッサ株式会社 | 遠心回転機械の製造方法、及び遠心回転機械 |
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