JP2008520881A - 可変ノズルターボ過給機 - Google Patents
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Abstract
タービン羽根車の周りに環状に位置決めされた複数の反り羽根を有する可変ノズルアセンブリを備えたターボ過給機であって、各羽根(20)が、旋回中心点(Pp)の周りで旋回可能で、外側翼表面(2)と内側翼表面(4)とによって連結された前縁(Ple)および後縁(Pte)を有するように構成されており、前記外側翼表面(2)がほぼ凸状であり、前記内側翼表面(4)が、曲率の局所的極値(Pex)を有する前縁(Ple)のところの凸状部と、後縁(Pte)に向かう凹状部への移行部とを有する、ターボ過給機が提供される。旋回中心点(Pp)および局所的極値(Pex)の位置は、羽根が閉位置に置かれたときでも、排気ガスストリームがノズルを開く傾向にある正のトルクを羽根へと及ぼすように設定される。
Description
本発明は、一般に、可変ノズルターボ過給機の分野に関し、より詳細には、可変ノズルターボ過給機のタービンハウジング内の複数の旋回羽根のための改良された羽根設計に関する。
可変ノズルターボ過給機は、一般に、一端にタービンハウジングが取り付けられ、かつ反対側の端部に圧縮機ハウジングが取り付けられた、センターハウジングを含む。シャフトが、センターハウジング内に収められた軸受アセンブリ内に回転自在に配置される。タービンまたはタービン羽根車が、シャフトの一端に取り付けられ、タービンハウジング内に設置されており、圧縮機インペラが、シャフトの反対側の端部に取り付けられ、圧縮機ハウジング内に設置される。
図1は、タービンハウジング12とセンターハウジング32とを含む、公知の可変ノズルターボ過給機10の一部を示す。タービンハウジング12は、排気ガスストリームを受ける排気ガス入口(図示せず)と、排気ガスをエンジンの排気系に導く排気ガス出口16とを有する。渦形室14が、排気入口と、インサート18とノズルリング28との間に画定されるノズルとを連結する。インサート18は、外側ノズル壁を形成し、該インサート18が渦形室14に隣接してタービンハウジング12に組み込まれるようにセンターハウジング32に取り付けられる。ノズルリング28は、内側ノズル壁の役割を果たし、インサート18内に嵌合される。タービン羽根車30は、タービンハウジング12の排気ガス出口16内に設置される。ターボ過給機10を満たす排気ガスまたは他の高エネルギーガスは、排気ガス入口を通ってタービン羽根車30に進入し、インサート18とノズルリング28とによって画定される周囲ノズルを通ってタービン羽根車30にほぼ放射状に進入するように、タービンハウジング12内の渦形室14を通じて分配される。
多数の羽根20が、それらの羽根20から外側に垂直に突き出る羽根ピン22を使用してノズルリング28に据え付けられる。各羽根ピン22は、羽根アーム24に取り付けられており、羽根アーム24は、回転自在に据え付けられたユニゾンリング28で受けられる。アクチュエータアセンブリが、ユニゾンリング26と連結されており、アクチュエータアセンブリは、また、タービン羽根車30の回転軸線に対して羽根20を径方向外側または内側に移動させて、それぞれ圧力差を増大または低減させ、またタービン羽根車30を通る排気ガスの流れを変化させるために、必要に応じてユニゾンリング26をいずれかの方向に回転させるように構成される。ユニゾンリング26が回転されるにつれて、羽根アーム24が動かされ、羽根アーム24の動きが、羽根ピン24の回転によって羽根20を旋回させ、ユニゾンリング26の回転方向に応じてノズルのスロート部を開閉させる。
このような可変ノズルアセンブリを使用する公知のターボ過給機の一例が、WO2004/022926Aに開示されている。
羽根は、一般に、閉位置に置かれたときには隣接する羽根との相補的な嵌合をもたらし、かつ開位置に置かれたときにはタービンハウジング内の排気ガスのタービン羽根車への通過をもたらすように構成された翼形状をもつように設計される。このような羽根は、羽根の内側にある内側翼表面と羽根の外側にある外側翼表面とによって連結された、第1の曲率半径を有する前縁もしくは先端と、かなり小さい第2の曲率半径を有する後縁もしくは尾部とを有する。この羽根設計では、外側翼表面は、凸形であり、内側翼表面は、前縁のところでは凸形で、後縁に向かって凹形になる。内側および外側翼表面は、互いに相補的な、ほぼ連続的な曲線によって画定される。本明細書で使用するとき、羽根表面は、羽根の内部(外部ではなく)に対して「凹状」または「凸状」として特徴付けられる。このような羽根の非対称形状は、湾曲した中心線をもたらし、この中心線は、また、一般的に羽根の反り曲線(camberline)とも呼ばれる。反り曲線は、羽根の内側翼表面と外側翼表面との中間点を通り、羽根の前縁と後縁との間を走る線である。その意味は、関連技術分野の技術者には良く理解されている。この羽根は、湾曲した反り曲線を有するので、「反り(cambered)」羽根である。
羽根は、一般に、閉位置に置かれたときには隣接する羽根との相補的な嵌合をもたらし、かつ開位置に置かれたときにはタービンハウジング内の排気ガスのタービン羽根車への通過をもたらすように構成された翼形状をもつように設計される。このような羽根は、羽根の内側にある内側翼表面と羽根の外側にある外側翼表面とによって連結された、第1の曲率半径を有する前縁もしくは先端と、かなり小さい第2の曲率半径を有する後縁もしくは尾部とを有する。この羽根設計では、外側翼表面は、凸形であり、内側翼表面は、前縁のところでは凸形で、後縁に向かって凹形になる。内側および外側翼表面は、互いに相補的な、ほぼ連続的な曲線によって画定される。本明細書で使用するとき、羽根表面は、羽根の内部(外部ではなく)に対して「凹状」または「凸状」として特徴付けられる。このような羽根の非対称形状は、湾曲した中心線をもたらし、この中心線は、また、一般的に羽根の反り曲線(camberline)とも呼ばれる。反り曲線は、羽根の内側翼表面と外側翼表面との中間点を通り、羽根の前縁と後縁との間を走る線である。その意味は、関連技術分野の技術者には良く理解されている。この羽根は、湾曲した反り曲線を有するので、「反り(cambered)」羽根である。
可変ノズルターボ過給機でのこのような反り羽根の使用は、タービンハウジング内の空気力学的効果のいくらかの改善をもたらしてきた。特に有用な羽根設計が、米国特許第6709232B1号にいくつか開示されている。これらの羽根設計は、排気ガスがタービンハウジングを通り過ぎるときの排気ガス加速率を一定に維持し、それによって、ターボ過給機およびターボ過給機付きエンジンの作業効率の損失の一因となることで知られるタービンハウジング内の望ましくない背圧を低減することによって、タービンハウジング内の望ましくない空気力学的効果を低減する。
反り羽根の使用は、効率のいくらかの改善をもたらしてきたが、羽根表面に作用する空気力学的トルクの反転(reversion)を起こす危険があることが判明している。具体的には、ノズルのスロート面積が小さいときには通常は負のトルクが存在し、ノズルのスロート面積が大きいときには正のトルクが存在することが観察されている。トルクは、排気ガスの流れが羽根を開位置へと押し動かすのに十分な力を有するときに、正として定義される。空気力学的トルクの反転は、羽根を旋回させるアクチュエータアセンブリおよびユニゾンリングの機能に影響を及ぼす。可制御性を考慮すると、羽根に及ぼされるトルクが、羽根の位置にかかわらず常に同一の向きを有することが好ましい。トルクが正で、ノズルを開放する(すなわち、ノズルのスロート面積を増大させる)傾向にあることがさらに好ましい。
したがって、可変ノズルターボ過給機に、従来のターボ過給機に比べて改善された羽根の運転時可制御性がもたらされることが望ましい。
本発明者らは、タービン羽根車の周りに環状に位置決めされた複数の反り羽根を有する可変ノズルアセンブリを備えたターボ過給機におけるトルク反転の原因を見つけるために、広範な調査を実施した。本発明者らは、支配因子が、(a)羽根の旋回中心点の位置、(b)旋回中心点に対する内側翼表面の凸状部における曲率の局所的極値の位置、(c)内側翼表面の凸状部の形状、および(d)羽根表面上の排気ガスの流れの入射角度であることを見出した。
因子(a)に関して、原点が羽根前縁であり、x軸が羽根後縁を通り、y軸がx軸に垂直で羽根の外側へと走る座標系では、旋回中心点が次式を満たす位置に位置することが有利であることがわかった:
0.25<Xp/C<0.45、好ましくは0.30<Xp/C<0.40、
および
−0.10≦Yp/C≦0.05、好ましくは−0.10≦Yp/C≦0、最も好ましくは−0.10≦Yp/C≦−0.05、
式中、Xpは、旋回中心点と前縁との間のx軸上の距離であり、Cは、前縁と後縁との間の距離であり、Ypは、旋回中心点と羽根の反り曲線との間のy軸上の距離であり、Ypの負の値は、羽根のより内側にある旋回中心点を表す。旋回中心点が外側翼表面と内側翼表面との間に位置することが好ましい。
0.25<Xp/C<0.45、好ましくは0.30<Xp/C<0.40、
および
−0.10≦Yp/C≦0.05、好ましくは−0.10≦Yp/C≦0、最も好ましくは−0.10≦Yp/C≦−0.05、
式中、Xpは、旋回中心点と前縁との間のx軸上の距離であり、Cは、前縁と後縁との間の距離であり、Ypは、旋回中心点と羽根の反り曲線との間のy軸上の距離であり、Ypの負の値は、羽根のより内側にある旋回中心点を表す。旋回中心点が外側翼表面と内側翼表面との間に位置することが好ましい。
因子(b)に関して、内側翼表面の凸状部における曲率の局所的極値が、特にその局所的極値が極大である場合に、羽根に加わる空気力学的トルクに対して強い影響を有することがわかった。前述の座標系では、局所的極値が次式を満たす位置に位置することが有利である:
0.3<(Xp−Xex)/Xp<0.8、好ましくは0.4<(Xp−Xex)/Xp<0.7、最も好ましくは0.49<(Xp−Xex)/Xp<0.60、
式中、Xpは、旋回中心点(Pp)と前縁(Ple)との間のx軸上の距離であり、(Xex)は、局所的極値(Pex)と前縁(Ple)との間のx軸上の距離である。
0.3<(Xp−Xex)/Xp<0.8、好ましくは0.4<(Xp−Xex)/Xp<0.7、最も好ましくは0.49<(Xp−Xex)/Xp<0.60、
式中、Xpは、旋回中心点(Pp)と前縁(Ple)との間のx軸上の距離であり、(Xex)は、局所的極値(Pex)と前縁(Ple)との間のx軸上の距離である。
因子(c)に関して、内側翼表面の凸状部がいくらか長めの形状を有することが好ましいことがわかった。したがって、前述の座標系では、局所的極値が次式を満たす位置に位置することが有利である:
0.40<Yex/Xex<0.83、
式中、Xexは、局所的極値と前縁との間のx軸上の距離であり、Yexは、局所的極値と前縁との間のy軸上の距離である。
0.40<Yex/Xex<0.83、
式中、Xexは、局所的極値と前縁との間のx軸上の距離であり、Yexは、局所的極値と前縁との間のy軸上の距離である。
因子(d)に関して、羽根が閉位置に置かれるときには、前縁と旋回中心点とを結ぶ線に対する排気ガスの流れの入射角度が5°以上であることが有利であることがわかった。
本発明によれば、ターボ過給機は、因子(a)、(b)、(c)、および(d)に関して論じた式のうちの少なくとも1つを満たす。
本発明によれば、ターボ過給機は、因子(a)、(b)、(c)、および(d)に関して論じた式のうちの少なくとも1つを満たす。
さらに、羽根前縁が、次式を満たす半径rを有する円曲線によって画定されることが好ましい:
0.045<r/Xp<0.08、
式中、Xpは、旋回中心点と前縁との間のx軸上の距離である。
0.045<r/Xp<0.08、
式中、Xpは、旋回中心点と前縁との間のx軸上の距離である。
さらに、内側翼表面の凸状部が、前縁を画定する円曲線と、放物曲線への移行部と、さらに任意で、放物曲線と凹状部とを結ぶ円または楕円曲線とから成る、一連の複合曲線によって画定されることが好ましい。また、外側翼表面が、前縁を画定する円曲線と、楕円曲線への移行部とを含む、一連の複合曲線によって画定されることが好ましい。
最後に、羽根が閉位置と開位置との間で旋回するときに、羽根(20)の前縁(Ple)に接する円の半径Rleと後縁(Pte)に接する円の半径Rteとの比Rle/Rteが、1.03〜1.5の範囲にあることが好ましい。
本発明は、添付図面を参照すれば、より明確に理解される。
図2は、本発明の好ましい一実施形態による反り羽根20を示す。この実施形態による反り羽根20は、図1に示した可変ノズルターボ過給機10で使用することができる。他のターボ過給機配置も、同様に適している可能性がある。
図2に示したように、反り羽根20は、ほぼ凸形で、一連の複合曲線によって画定される外側翼表面2と、凸形部と凹形部とを含み、やはり一連の複合曲線によって画定される反対側の内側翼表面4とを含む。前縁もしくは先端Pleは、羽根の一端で内側翼表面と外側翼表面との間に位置し、後縁もしくは尾部Pteは、羽根の反対側の端部で内側翼表面と外側翼表面との間に位置する。前縁Pleは、第1の曲率半径r(図示せず)を有する円曲線によって画定され、後縁Pteは、好ましくはそれよりも小さい第2の曲率を有する円曲線によって画定される。
羽根は、羽根前縁Pleと羽根後縁Pteとの間を走る弦(直線)Cの長さとして画定される、特定の長さを有する。さらに、羽根は、旋回中心点Ppを有し、したがって回転することができる。
外側翼表面2を画定する一連の複合曲線は、羽根の長さCの初めの10もしくは20%にわたる、先端を切断された楕円(truncated ellipse)の形状を有する部分と、羽根の長さCの残りの部分にわたる、曲率が一定または曲率が縮小していく部分とを含む。内側翼表面4を画定する一連の複合曲線は、羽根の長さCの初めの20〜30%にわたる、2次多項式によって画定される凸状部と、羽根の長さCの残りのほとんどにわたる、曲率が一定または曲率が増大していく凹状部とを含む。凸状部の端部は、変曲点によって示される。凸状部は、放物曲線と凹状部とを結ぶ短い円または楕円曲線へと移行する可能性のある放物曲線に似ている。放物曲線の頂点は、曲率の局所的極値Pexを定義する。以上の形状を有する内側翼表面4と外側翼表面2との中間点は、湾曲した反り曲線6を画定する。反り曲線は、羽根の長さCの初めの15〜25%はほぼ平らで、その後、反り曲線6は湾曲する。
旋回中心点Ppおよび局所的極値Pexの位置を定義するために、図2に示した座標系が使用される。この座標系の原点は、前縁Pleである。x軸は、羽根の長さを画定し、羽根前縁Pleと羽根後縁Pteとの間を走る弦Cと一致する。y軸は、x軸に垂直で、外側翼表面2が延びる方向に羽根の外側へと走る。この座標系では、旋回中心点Ppは、旋回中心点Ppと前縁Pleとの間のx軸上の距離Xpと、旋回中心点Ppと羽根の反り曲線6との間のy軸上の距離Ypとによって定義される位置に位置する。Ypの負の値は、内側翼表面4または羽根の内側により近いところにある旋回中心点Ppを表す(図の右上の例を参照)。局所的極値Pexは、前縁Pleと局所的極値Pexとの間のx軸上の距離Xexと、前縁Pleと局所的極値Pexとの間のy軸上の距離Yexとによって定義される位置に位置する。
より具体的に言えば、この実施形態の羽根は、次の仕様を有する:
Xp/C=0.35;
Yp/C=0.00;
(Xp−Xex)/Xp=0.56、
Yex/Xex=0.50;
r/Xp=0.05。
Xp/C=0.35;
Yp/C=0.00;
(Xp−Xex)/Xp=0.56、
Yex/Xex=0.50;
r/Xp=0.05。
図3および図4に示したように、複数の、例えば11個の羽根20が、ターボ過給機のタービンハウジング内に、可変排気ノズルアセンブリを形成するようにタービン羽根車の周りに放射状に等間隔で配置される。各羽根20の旋回中心点は、可変排気ノズルアセンブリの半径中心0と同軸の半径Rp上に位置する。羽根20は、最小食違い角θと最大食違い角θとの間を旋回する。食違い角θは、羽根の弦Cと、可変排気ノズルアセンブリの半径中心0と羽根の旋回中心点Ppとの間を走る直線との間に画定される。最大食違い角θでは、羽根20は、隣接する2つの羽根の間に最小スロート距離dを画定する閉位置にある。最小食違い角θでは、羽根20は、最大スロート距離dを画定する開位置にある。羽根20が最小食違い角θと最大食違い角θとの間を旋回するときには、羽根前縁Pleは、第1の半径Rleを画定し、羽根後縁Pteは、第1の半径Rleよりも小さい第2の半径Rteを画定する。
図4に矢印によって示されるように、羽根20は、内側翼表面4が排気ガスストリームに面するようにタービンハウジング内に配置される。図2から最も良くわかるように、排気ガスの流れの入射角度αは、羽根20の前縁Pleと旋回中心点Ppとの間を走る直線に対して画定される。αの正の値は、ノズルを開く傾向にあり、αの負の値は、ノズルを閉じる傾向にある。したがって、羽根20の可制御性に影響を及ぼす空気力学的トルク反転の危険は、食違い角θが大きく、流れの入射角度αが小さいときに最高になる。
この実施形態では、排気ガスの流れの入射角度αが約5°になるように羽根20の最大食違い角θが設定されるときには、空気力学的トルクの反転が起こらないことが確認された。換言すれば、この実施形態の羽根20を使用すると、可変ノズルターボ過給機に、従来のターボ過給機に比べて改善された羽根の運転時可制御性を与えることが可能になる。
本発明者らは、様々な羽根プロファイルを有する多数の羽根を調製し、流れ分析および他の方法を用いて、羽根のプロファイルが運転時可制御性とターボ過給機作業効率とに及ぼす影響を調査した。最小および最大食違い角付近の2つの食違い角θにおいて空気力学的トルクを測定し、スロート距離dが最大となる最小食違い角において効率を測定した。
図5は、本発明者らが調べた羽根プロファイルのいくつかの例を示す。以下の表は、仕様の詳細を与える。実施例a)が図2に示したものと同一であることに留意すべきである。
図5に示した羽根プロファイルのうち、実施例a)は、ターボ過給機内に据え付けられたときに優れた可制御性および優れた効率を示した。実施例b)の可制御性は、実施例a)の可制御性と同程度に良好であったが、効率は、依然として良好ではあるものの、いくらか低下した。実施例c)は、可制御性は最高であったが、まずまずの効率しか示さなかった。実施例d)は、効率は最高であったが、可制御性が不十分であった。実施例e)は、可制御性が実施例d)と同程度に不十分であり、効率が実施例c)と同様であった。したがって、図2に示した羽根に対応する実施例a)が、良好な可制御性の必要と良好な効率の必要との最良の妥協であることになる。ただし、実施例b)およびc)も、必要を満たしている。
まとめると、試験によって、前縁Pleと旋回中心点Ppとの間の約半分のところに位置する局所的極値Pexを有する羽根の場合に最良の結果が示された。具体的には、局所的極値Pexが、局所的極値Pexと前縁Pleとの間のx軸上の距離Xexが式0.3<(Xp−Xex)/Xp<0.8、好ましくは0.4<(Xp−Xex)/Xp<0.7、最も好ましくは0.49<(Xp−Xex)/Xp<0.60を満たす位置に位置することが好ましい。
また、局所的極値Pexが、内側翼表面2の凸状部がいくらか長めの形状を有するように配置されることが好ましいことがわかった。具体的には、局所的極値が、局所的極値Pexと前縁Pleとの間のx軸上の距離Xexおよびy軸上の距離Yexが式0.40<Yex/Xex<0.83を満たす位置Xex、Yexに位置することが有利である。
さらに、本発明者らは、図2に示した羽根20と同一の形状を有するが、旋回中心点Ppが異なる位置Xp、Ypに位置する、いくつかの羽根を調製した。この場合もやはり、最小および最大食違い角付近の2つの食違い角θ1およびθ2において空気力学的トルクを測定し、スロート距離dが最大となる最小食違い角において効率を測定した。これらの試験の結果が図6に示されている。
図6では、食違い角θ1およびθ2に対応する2つの縦線の左側が、正のトルクの領域を画定し、斜めの曲線の右下側が、増大していく最大ノズルスロート面積の領域を画定する。したがって、旋回中心点Ppと前縁Pleとの間のx軸上の距離Xpおよび羽根の長さCが式Xp/C<0.45を満たす場合、所望の正のトルクを達成することが可能になる。しかし、Xp/Cが小さくなるほど、最大ノズルスロート面積が小さくなり、したがってターボ過給機およびターボ過給機付きエンジンの作業効率が小さくなる。したがって、Xp/Cが0.25よりも大きいことが好ましい。XpおよびCが式0.30<Xp/C<0.40を満たすことが、より好ましい。
さらに、図6は、旋回中心点Ppと羽根8の反り曲線6との間のy軸上の距離Ypが、空気力学的トルクに対しても効率に対してもいくらかの影響を有することを示す。旋回中心点Ppが内側翼表面4に近いほど、最大ノズルスロート面積がより増大する。旋回中心点Ppが羽根の内側で反り曲線6の下方に位置する場合、大きい食違い角θにおける空気力学的トルク反転の危険は、さらに低減される。したがって、旋回中心点Ppが、式−0.10≦Yp/C≦0.05、好ましくは−0.10≦Yp/C≦0、最も好ましくは−0.10≦Yp/C≦−0.05を満たす位置に位置することが有利である。いずれにしても、構造要件は、旋回中心点Ppを外側翼表面2および内側翼表面4の外側に配置することには反することがある。
さらに、本発明者らは、排気ガスの流れの入射角度αの影響を空気力学的トルクの点から調査した。図2に示した羽根20を使用すると、羽根の前縁Pleと旋回中心点Ppとを結ぶ線に対する排気ガスの流れの入射角度αが最大食違い角θにおいて5°以上になるように設定される場合、空気力学的トルク反転の危険を最小限に抑えることができることがわかった。このことは、排気ガスの流れの入射角度αが羽根の最大食違い角θにおいて通常0°〜3°である従来のターボ過給機とは対照的である。
以上の発見は、本発明の反り羽根を画定する重要な特徴と見なされるが、羽根の可制御性に影響を及ぼす他の特徴が存在する。
前縁Pleの円曲線を画定する半径rと、旋回中心点Ppと前縁Pleとの間のx軸上の距離Xpとが、式0.045<r/Xp<0.08を満たすことが好ましいことがわかった。半径rをこの範囲内に設定すると、流れの入射の変動に対する羽根の感度が低減される。
前縁Pleの円曲線を画定する半径rと、旋回中心点Ppと前縁Pleとの間のx軸上の距離Xpとが、式0.045<r/Xp<0.08を満たすことが好ましいことがわかった。半径rをこの範囲内に設定すると、流れの入射の変動に対する羽根の感度が低減される。
さらに、羽根の最小および最大食違い角θを、羽根前縁Pleに接する円の半径Rleと羽根後軸Pteに接する円の半径Rteとの比Rle/Rteが1.03〜1.5の範囲になるように設定することが有利であることが確認された。このことは、典型的な範囲Rle/Rteが1.05〜1.7の間にある従来のターボ過給機とは対照的である。
また、内側翼表面4の凸状部の形状が、放物曲線、または前縁Pleと凹状部への移行を示す変曲点との間に局所的極大値を有する曲線だけに制限されず、また、局所的極小値を有する2次多項式も適していることがわかった。ただし、局所的極大値が好ましい。
Claims (12)
- タービン羽根車(30)の周りに環状に位置決めされた複数の反り羽根(20)を有する可変ノズルアセンブリを備えたターボ過給機(10)であって、各羽根(20)が、旋回中心点(Pp)の周りで旋回可能で、前記羽根(20)の外側にある外側翼表面(2)と前記羽根(20)の内側にある内側翼表面(4)とによって連結された前縁(Ple)および後縁(Pte)を有するように構成されており、前記外側翼表面(2)がほぼ凸状であり、前記内側翼表面(4)が、曲率の局所的極値(Pex)を有する前記前縁(Ple)のところの凸状部と、前記後縁(Pte)に向かう凹状部への移行部とを有しており、ここで、
原点が前記前縁(Ple)であり、x軸が前記後縁(Pte)を通り、y軸が前記x軸に垂直で前記羽根(20)の外側へと走る座標系において、前記旋回中心点(Pp)が次式を満たす位置に位置しており:
0.25<Xp/C<0.45、好ましくは0.30<Xp/C<0.40、
および
−0.10≦Yp/C≦0.05、好ましくは−0.10≦Yp/C≦0、最も好ましくは−0.10≦Yp/C≦−0.05、
式中、Xpが、前記旋回中心点(Pp)と前記前縁(Ple)との間の前記x軸上の距離であり、Cが、前記前縁(Ple)と前記後縁(Pte)との間の距離であり、Ypが、前記旋回中心点(Pp)と前記羽根(20)の反り曲線(6)との間の前記y軸上の距離であり、Ypの負の値が、前記羽根(20)のより内側にある旋回中心点(20)を表すことを特徴とするターボ過給機。 - Ypが、前記旋回中心点(Pp)が前記外側翼表面(2)と前記内側翼表面(4)との間に位置するように設定される、請求項1に記載のターボ過給機(10)。
- 前記局所的極値(Pex)が次式を満たす位置に位置しており:
0.3<(Xp−Xex)/Xp<0.8、好ましくは0.4<(Xp−Xex)/Xp<0.7、最も好ましくは0.49<(Xp−Xex)/Xp<0.60、
式中、Xexが、前記局所的極値(Pex)と前記前縁(Ple)との間の前記x軸上の距離である、請求項1または2に記載のターボ過給機(10)。 - 前記局所的極値(Pex)が次式を満たす位置に位置しており:
0.40<Yex/Xex<0.83、
式中、Xexが、前記局所的極値(Pex)と前記前縁(Ple)との間の前記x軸上の距離であり、Yexが、前記局所的極値(Pex)と前記前縁(Ple)との間の前記y軸上の距離である、前記請求項のいずれか一項に記載のターボ過給機(10)。 - 前記羽根(20)が閉位置に置かれたときに、前記前縁(Ple)と前記旋回中心点(Pp)とを結ぶ線に対する排気ガスの流れの入射角度(α)が5°以上である、前記請求項のいずれか一項に記載のターボ過給機(10)。
- タービン羽根車(30)の周りに環状に位置決めされた複数の反り羽根(20)を有する可変ノズルアセンブリを備えたターボ過給機(10)であって、各羽根(20)が、旋回中心点(Pp)の周りで旋回可能で、前記羽根(20)の外側にある外側翼表面(2)と前記羽根(20)の内側にある内側翼表面(4)とによって連結された前縁(Ple)および後縁(Pte)を有するように構成されており、前記外側翼表面(2)がほぼ凸状であり、前記内側翼表面(4)が、曲率の局所的極値(Pex)を有する前記前縁(Ple)のところの凸状部と、前記後縁(Pte)に向かう凹状部への移行部とを有しており、ここで、
原点が前記前縁(Ple)であり、x軸が前記後縁(Pte)を通り、y軸が前記x軸に垂直で前記羽根(20)の外側へと走る座標系において、前記局所的極値(Pex)が次式を満たす位置に位置しており:
0.3<(Xp−Xex)/Xp<0.8、好ましくは0.4<(Xp−Xex)/Xp<0.7、最も好ましくは0.49<(Xp−Xex)/Xp<0.60、
式中、Xpが、前記旋回中心点(Pp)と前記前縁(Ple)との間の前記x軸上の距離であり、(Xex)が、前記局所的極値(Pex)と前記前縁(Ple)との間の前記x軸上の距離であることを特徴とするターボ過給機。 - タービン羽根車(30)の周りに環状に位置決めされた複数の反り羽根(20)を有する可変ノズルアセンブリを備えたターボ過給機(10)であって、各羽根(20)が、旋回中心点(Pp)の周りで旋回可能で、前記羽根(20)の外側にある外側翼表面(2)と前記羽根(20)の内側にある内側翼表面(4)とによって連結された前縁(Ple)および後縁(Pte)を有するように構成されており、前記外側翼表面(2)がほぼ凸状であり、前記内側翼表面(4)が、曲率の局所的極値(Pex)を有する前記前縁(Ple)のところの凸状部と、前記後縁(Pte)に向かう凹状部への移行部とを有しており、ここで、
原点が前記前縁(Ple)であり、x軸が前記後縁(Pte)を通り、y軸が前記x軸に垂直で前記羽根(20)の外側へと走る座標系において、前記局所的極値(Pex)が次式を満たす位置に位置しており:
0.40<Yex/Xex<0.83、
式中、Xexが、前記局所的極値(Pex)と前記前縁(Ple)との間の前記x軸上の距離であり、Yexが、前記局所的極値(Pex)と前記前縁(Ple)との間の前記y軸上の距離であることを特徴とするターボ過給機。 - タービン羽根車(30)の周りに環状に位置決めされた複数の反り羽根(20)を有する可変ノズルアセンブリを備えたターボ過給機(10)であって、各羽根(20)が、旋回中心点(Pp)の周りで旋回可能で、前記羽根(20)の外側にある外側翼表面(2)と前記羽根(20)の内側にある内側翼表面(4)とによって連結された前縁(Ple)および後縁(Pte)を有するように構成されており、前記外側翼表面(2)がほぼ凸状であり、前記内側翼表面(4)が前記前縁(Ple)のところに凸状部を有し、前記凸状部が前記後縁(Pte)に向かって凹状部へと移行しており、ここで、
前記羽根(20)が閉位置に置かれたときに、前記前縁(Ple)と前記旋回中心点(Pp)とを結ぶ線に対する排気ガスの流れの入射角度(α)が5°以上であることを特徴とするターボ過給機。 - 前記前縁(Ple)が、次式を満たす半径rを有する円曲線によって画定され:
0.045<r/Xp<0.08、
式中、Xpが、前記旋回中心点(Pp)と前記前縁(Ple)との間の前記x軸上の距離である、前記請求項のいずれか一項に記載のターボ過給機(10)。 - 前記内側翼表面(4)の前記凸状部が、前記前縁(Ple)を画定する円曲線と、放物曲線への移行部と、さらに任意で、前記放物曲線と前記凹状部とを結ぶ円または楕円曲線とから成る一連の複合曲線によって画定される、前記請求項のいずれか一項に記載のターボ過給機(10)。
- 前記外側翼表面(2)が、前記前縁(Ple)を画定する円曲線と、楕円曲線への移行部とを含む一連の複合曲線によって画定される、前記請求項のいずれか一項に記載のターボ過給機(10)。
- 前記羽根(20)が閉位置と開位置との間で旋回するときに、前記羽根(20)の前記前縁(Ple)に接する円の半径Rleと前記後縁(Pte)に接する円の半径Rteとの比Rle/Rteが、1.03〜1.5の範囲にある、前記請求項のいずれか一項に記載のターボ過給機(10)。
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