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WO2022158167A1 - 可変容量タービンおよび過給機 - Google Patents

可変容量タービンおよび過給機 Download PDF

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Publication number
WO2022158167A1
WO2022158167A1 PCT/JP2021/045835 JP2021045835W WO2022158167A1 WO 2022158167 A1 WO2022158167 A1 WO 2022158167A1 JP 2021045835 W JP2021045835 W JP 2021045835W WO 2022158167 A1 WO2022158167 A1 WO 2022158167A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
exhaust gas
turbine rotor
turbine
groove
plate
Prior art date
Application number
PCT/JP2021/045835
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
ビピン グプタ
豊隆 吉田
優也 中原
洋輔 段本
洋二 秋山
Original Assignee
三菱重工エンジン＆ターボチャージャ株式会社
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 三菱重工エンジン＆ターボチャージャ株式会社 filed Critical 三菱重工エンジン＆ターボチャージャ株式会社
Priority to DE112021005961.0T priority Critical patent/DE112021005961T5/de
Priority to US18/272,700 priority patent/US20240076996A1/en
Priority to CN202180090662.0A priority patent/CN116761933A/zh
Publication of WO2022158167A1 publication Critical patent/WO2022158167A1/ja

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/10—Final actuators
    • F01D17/12—Final actuators arranged in stator parts
    • F01D17/14—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits
    • F01D17/16—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of nozzle vanes
    • F01D17/165—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of nozzle vanes for radial flow, i.e. the vanes turning around axes which are essentially parallel to the rotor centre line
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/24—Casings; Casing parts, e.g. diaphragms, casing fastenings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12—Control of the pumps
    • F02B37/22—Control of the pumps by varying cross-section of exhaust passages or air passages, e.g. by throttling turbine inlets or outlets or by varying effective number of guide conduits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12—Control of the pumps
    • F02B37/24—Control of the pumps by using pumps or turbines with adjustable guide vanes
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the present disclosure relates to a variable capacity turbine and a supercharger including the variable capacity turbine.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2021-008190 filed with the Japan Patent Office on January 21, 2021, the contents of which are incorporated herein.
  • variable displacement exhaust turbocharger equipped with a variable displacement turbine
  • a variable capacity turbine has a plurality of nozzle vanes arranged in the circumferential direction of the turbine rotor in an exhaust gas flow path for sending the exhaust gas from the scroll flow path of the turbine to the turbine rotor.
  • the cross-sectional area of the exhaust gas flow path (the flow path between adjacent nozzle vanes) can be adjusted.
  • the variable capacity turbine adjusts the cross-sectional area of the exhaust gas flow path to change the flow velocity and pressure of the exhaust gas guided to the turbine rotor, thereby enhancing the supercharging effect.
  • Patent Document 1 discloses that unevenness is formed on the wall surface defining the exhaust gas flow path in order to change the flow of the exhaust gas before passing between the nozzle vanes. It doesn't change the flow.
  • an object of at least one embodiment of the present disclosure is to provide a variable capacity turbine capable of improving the efficiency of the turbine at low flow rates, and a supercharger including the variable capacity turbine. be.
  • a variable capacity turbine includes: a turbine rotor; a scroll passage forming portion that forms a scroll passage on the outer peripheral side of the turbine rotor; an exhaust gas passage forming portion forming an exhaust gas passage for guiding exhaust gas from the scroll passage to the turbine rotor; A variable nozzle unit for adjusting the flow of the exhaust gas in the exhaust gas flow path, the variable nozzle unit including a plurality of nozzle vanes arranged in the exhaust gas flow path and configured to be rotatable about respective rotation centers.
  • the exhaust gas flow path forming portion is a first plate member having an annular first plate portion; An annular second plate portion defining the exhaust gas flow path between the first plate portion and the second plate portion, the second plate being arranged closer to the turbine exit side than the first plate portion in the axial direction of the turbine rotor. a second plate member having a portion, The first plate-shaped member has at least one groove extending outwardly from the inner peripheral edge of the first plate in a hub-side channel surface facing the exhaust gas channel of the first plate.
  • a turbocharger includes: the variable capacity turbine; a centrifugal compressor configured to be driven by the variable capacity turbine.
  • variable capacity turbine capable of improving the efficiency of the turbine at low flow rates and a supercharger including the variable capacity turbine are provided.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram that schematically shows the configuration of an internal combustion engine system that includes a turbocharger according to an embodiment of the present disclosure
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view schematically showing a turbine side of a turbocharger provided with a variable capacity turbine according to an embodiment of the present disclosure
  • FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining a variable nozzle unit according to an embodiment of the present disclosure
  • FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining the relationship between the flow rate of exhaust gas supplied to a variable capacity turbine and the efficiency of a turbocharger
  • FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining the exhaust gas flow in the vicinity of the trailing edge side of the turbine rotor of the variable capacity turbine according to the comparative example
  • FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining an exhaust gas flow in the vicinity of a turbine rotor of a variable capacity turbine according to a comparative example
  • FIG. 4 is a schematic view of the exhaust gas flow path of the variable capacity turbine according to the embodiment as viewed from the turbine exit side in the axial direction, and is a schematic view showing a state in which the nozzle vanes are open.
  • FIG. 4 is a schematic view of the exhaust gas flow path of the variable capacity turbine according to one embodiment as viewed from the turbine exit side in the axial direction, and is a schematic view showing a state in which the nozzle vanes are closed.
  • FIG. 4 is a schematic view of the exhaust gas flow path of the variable capacity turbine according to one embodiment as viewed from the turbine exit side in the axial direction, and is a schematic view showing a state in which the nozzle vanes are closed.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining the exhaust gas flow in the vicinity of the trailing edge side of the turbine rotor of the variable capacity turbine according to one embodiment
  • FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining an exhaust gas flow in the vicinity of a turbine rotor of the variable capacity turbine according to one embodiment
  • FIG. 4 is a schematic view of the exhaust gas flow path of the variable capacity turbine according to one embodiment as viewed from the turbine outlet side in the axial direction, and is a schematic view showing an enlarged vicinity of the groove.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view schematically showing a cross section of a first plate member in the variable capacity turbine according to one embodiment along the axial direction of the turbine rotor;
  • expressions that express shapes such as squares and cylinders do not only represent shapes such as squares and cylinders in a geometrically strict sense, but also include irregularities and chamfers to the extent that the same effect can be obtained.
  • the shape including the part etc. shall also be represented.
  • the expressions “comprising”, “including”, or “having” one component are not exclusive expressions excluding the presence of other components.
  • symbol may be attached
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram that schematically shows the configuration of an internal combustion engine system that includes a supercharger according to an embodiment of the present disclosure.
  • an exhaust turbocharger 1A will be described as an example, but the present disclosure is applicable to turbochargers 1 other than the exhaust turbocharger 1A.
  • a supercharger 1 according to some embodiments, as shown in FIG. 1, is driven by the energy of exhaust gas discharged from an internal combustion engine 10 (engine) and configured to compress a fluid (for example, air). including exhaust turbocharger 1A.
  • the turbocharger 1 (exhaust turbocharger 1A) includes a variable capacity turbine 2 and a centrifugal compressor 3 configured to be driven by the variable capacity turbine 2, as shown in FIG.
  • the turbocharger 1 includes a rotating shaft 11, a turbine rotor 21 provided on one side (right side in FIG. 1) of the rotating shaft 11, and a turbine rotor 21 on the other side of the rotating shaft 11 (right side in FIG. 1). left), a bearing 12 configured to rotatably support the rotating shaft 11, and configured to accommodate these (rotating shaft 11, turbine rotor 21, impeller 31 and bearing 12). and a housing 13 .
  • the housing 13 is configured to house a turbine housing 22 configured to house a turbine rotor 21 , a compressor housing 32 configured to house an impeller 31 , and bearings 12 . and a bearing housing 14 .
  • the variable capacity turbine 2 includes the above-described turbine rotor 21 and the above-described turbine housing 22 .
  • the centrifugal compressor 3 includes the impeller 31 described above and the compressor housing 32 described above.
  • the direction in which the axis LA of the turbine rotor 21 extends is defined as the axial direction X of the turbine rotor 21, and the direction orthogonal to the axis LA is defined as the radial direction Y.
  • the side of the axial direction X where the turbine rotor 21 is positioned with respect to the impeller 31 is the turbine side XT, and the side opposite to the turbine side XT, that is, the side where the impeller 31 is positioned with respect to the turbine rotor 21 is the compressor side XC.
  • the outer side in the radial direction Y may be simply referred to as the outer peripheral side
  • the inner side in the radial direction Y may simply be referred to as the inner peripheral side.
  • the bearing housing 14 is arranged in the axial direction X between the turbine housing 22 and the compressor housing 32 .
  • the bearing 12 is positioned between the turbine rotor 21 and the impeller 31 in the axial direction X and supported by the bearing housing 14 .
  • the bearing housing 14 may be fastened to each of the turbine housing 22 and the compressor housing 32 by fastening members (for example, bolts) not shown.
  • the compressor housing 32 has a gas introduction port 33 for introducing gas thereinto and a gas discharge port 34 for discharging the gas that has passed through the impeller 31 to the outside.
  • the gas introduction port 33 is formed at one end of the turbocharger 1 in the axial direction X (the end on the compressor side XC) and opens toward the compressor side XC.
  • a gas introduction path 35 for introducing gas introduced from outside the compressor housing 32 through a gas introduction port 33 to the impeller 31, and a gas discharge port 34 for discharging the gas that has passed through the impeller 31 to the outside.
  • a spiral scroll channel 37 for discharging is formed.
  • the gas introduction path 35 extends along the axial direction X. As shown in FIG.
  • the scroll passage 37 is formed on the outer peripheral side of the impeller 31 .
  • the compressor housing 32 has a gas introduction passage forming portion 36 forming a gas introduction passage 35 and a scroll passage forming portion 38 forming a scroll passage 37 .
  • the gas introduction port 33 is formed at the upstream end of the gas introduction path forming portion 36
  • the gas discharge port 34 is formed at the downstream end of the scroll flow path forming portion 38 .
  • the impeller 31 is configured to guide the gas introduced along the axial direction X from the compressor side XC outward in the radial direction Y. As shown in FIG.
  • the turbine housing 22 has an exhaust gas introduction port 23 for introducing exhaust gas thereinto and an exhaust gas discharge port 24 for discharging the exhaust gas that has passed through the turbine rotor 21 to the outside.
  • the exhaust gas discharge port 24 is formed at the other end of the supercharger 1 in the axial direction X (the end on the turbine side XT) and opens toward the turbine side XT.
  • a spiral scroll passage 25 for guiding exhaust gas introduced from the outside of the turbine housing 22 through an exhaust gas inlet 23 to the turbine rotor 21, and an exhaust gas outlet 24 through which the exhaust gas passes through the turbine rotor 21. and an exhaust gas discharge path 27 for discharging the exhaust gas to the outside.
  • the exhaust gas discharge passage 27 extends along the axial direction X.
  • the scroll passage 25 is formed on the outer peripheral side of the turbine rotor 21 .
  • the turbine housing 22 has a scroll passage forming portion 26 forming a scroll passage 25 and an exhaust gas discharge passage forming portion 28 forming an exhaust gas discharge passage 27 .
  • the exhaust gas discharge port 24 is formed at the downstream end of the exhaust gas discharge passage forming portion 28 .
  • the turbine rotor 21 is configured to guide the exhaust gas introduced from the outside in the radial direction Y along the axial direction X to the turbine side XT.
  • the turbocharger 1 includes a gas line 15 for guiding gas from the centrifugal compressor 3 to the internal combustion engine 10 and an exhaust gas line 16 for guiding exhaust gas from the internal combustion engine 10 to the variable capacity turbine 2 .
  • the gas line 15 includes a conduit 151 having one side connected to the internal combustion engine 10 and the other side connected to the gas discharge port 34 of the centrifugal compressor 3 .
  • the exhaust gas line 16 includes a conduit 161 having one side connected to the internal combustion engine 10 and the other side connected to the exhaust gas inlet 23 of the variable capacity turbine 2 .
  • the gas that has passed through the impeller 31 of the centrifugal compressor 3 and the scroll passage 37 is guided to the internal combustion engine 10 (engine) through the gas line 15 and is used for combustion in the internal combustion engine 10 .
  • Exhaust gas generated by combustion in the internal combustion engine 10 passes through the exhaust gas line 16 and the scroll flow path 25 of the variable capacity turbine 2 and is guided to the turbine rotor 21 .
  • the turbocharger 1 is configured to rotate the turbine rotor 21 with the energy of the exhaust gas discharged from the internal combustion engine 10 . Since the impeller 31 is mechanically connected to the turbine rotor 21 via the rotating shaft 11 , it rotates in conjunction with the rotation of the turbine rotor 21 . The turbocharger 1 is configured to compress gas passing through the impeller 31 by rotating the impeller 31 , increase the density of the gas, and send the gas to the internal combustion engine 10 .
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view schematically showing a turbine side of a turbocharger provided with a variable capacity turbine according to an embodiment of the present disclosure;
  • the supercharger 1 is schematically shown in cross section along the axis LA of the rotating shaft 11 .
  • the variable capacity turbine 2 as shown in FIG.
  • An exhaust gas passage forming portion 4 forming an exhaust gas passage (nozzle passage) 40 for guiding exhaust gas to the turbine rotor 21, and a variable nozzle unit 5 for adjusting the flow of the exhaust gas in the exhaust gas passage 40.
  • the exhaust gas flow path 40 is formed between the scroll flow path 25 and the turbine rotor 21 so as to surround the turbine rotor 21 (outside in the radial direction Y).
  • the turbine rotor 21 includes a hub 211 and a plurality of blades 212 provided on the outer surface of the hub 211, as shown in FIG.
  • the turbine rotor 21 is configured to guide the exhaust gas introduced from the outside in the radial direction to the turbine outlet side in the axial direction X (turbine side XT).
  • the exhaust gas passage forming portion 4 includes a first plate-like member (nozzle mount) 41 fixed to the housing 13 and a turbine exit side ( a second plate-like member (nozzle plate) 42 arranged on the turbine side (XT) and defining an exhaust gas flow path 40 between itself and the first plate-like member 41 .
  • the compressor side XC in the exhaust gas flow path 40 may be referred to as the hub side
  • the turbine side XT in the exhaust gas flow path 40 may be referred to as the shroud side.
  • the first plate member 41 includes an annular first plate portion 43 extending along the circumferential direction of the turbine rotor 21 on the outer peripheral side of the turbine rotor 21 .
  • the first plate member 41 has a hub-side flow path surface 44 formed on the turbine-side XT of the first plate portion 43 .
  • the first plate member 41 is fixed to the housing 13 by sandwiching the outer peripheral edge of the first plate portion 43 between the turbine housing 22 and the bearing housing 14 . .
  • the second plate member 42 includes an annular second plate portion 45 extending along the circumferential direction of the turbine rotor 21 on the outer peripheral side of the turbine rotor 21 and an annular second plate portion 45 extending in the axial direction X from the inner peripheral edge portion of the second plate portion 45 .
  • the second plate-like member 42 has a shroud-side flow path surface 47 formed on the compressor side XC of the second plate portion 45, and a shroud surface 48 that continues to the shroud-side flow path surface 47 and curves in a convex shape.
  • the shroud surface 48 is formed on the inner peripheral edge portion of the second plate portion 45 , and a gap (clearance) is formed between the shroud surface 48 and the tip of the blade of the turbine rotor 21 .
  • the exhaust gas flow path 40 is defined between a hub-side flow path surface 44 and a shroud-side flow path surface 47 .
  • Each of the hub-side flow path surface 44 and the shroud-side flow path surface 47 extends along a direction intersecting (for example, perpendicular to) the axis LA of the rotating shaft 11 .
  • the shroud-side flow path surface 47 is located closer to the turbine side XT than the hub-side flow path surface 44 and faces the hub-side flow path surface 44 .
  • the exhaust gas flow path forming portion 4 may further include at least one nozzle support 49 that supports the first plate-like member 41 and the second plate-like member 42 while being separated from each other. At least one nozzle support 49 has one side fixed to the first plate portion 43 of the first plate member 41 and the other side fixed to the second plate portion 45 of the second plate member 42 . The second plate-like member 42 is supported by at least one nozzle support 49 so as to be separated from the first plate-like member 41 in the axial direction X. As shown in FIG. In the illustrated embodiment, the at least one nozzle support 49 includes a plurality of nozzle supports 49 each spaced circumferentially of the turbine rotor 21 . That is, the exhaust gas flow path forming portion 4 includes multiple nozzle supports 49 .
  • the exhaust gas introduced into the turbine housing 22 passes through the scroll flow path 25 and then through the exhaust gas flow path 40, and is guided to the turbine rotor 21 to rotate the turbine rotor 21. After passing through the turbine rotor 21 , the exhaust gas is discharged to the outside of the turbine housing 22 through an exhaust gas discharge port 24 after passing through an exhaust gas discharge passage 27 .
  • variable nozzle unit 5 includes a plurality of nozzle vanes 6 arranged at intervals in the circumferential direction of the turbine rotor 21 in the exhaust gas flow path 40 described above, and the plurality of nozzle vanes 6 arranged at respective rotation centers. and a rotation mechanism 51 configured to rotate around the RC.
  • the variable nozzle unit 5 can adjust the channel cross-sectional area of the exhaust gas channel 40 by changing the vane angles of the plurality of nozzle vanes arranged in the exhaust gas channel 40 using the rotation mechanism 51 .
  • the variable capacity turbine 2 can change the flow velocity and pressure of the exhaust gas guided to the turbine rotor 21 by increasing or decreasing the channel cross-sectional area of the exhaust gas channel 40 using the variable nozzle unit 5 . can control the boost pressure of
  • each of the plurality of nozzle vanes 6 has a hub-side end 61 formed with a gap (clearance) from the hub-side flow path surface 44 and a gap (clearance) between the shroud-side flow path surface 47 and the shroud-side flow path surface 47. and a shroud side edge 62 in which a clearance is formed.
  • the rotation mechanism 51 includes an annular drive ring 52 that is rotatable along the circumferential direction of the turbine rotor 21 with respect to the first plate member 41, and a plurality of vane shafts. 53, a plurality of lever plates 54, an actuator 55 configured to rotate the drive ring 52 about its axis LC, and driving the drive shaft 56 of the actuator 55 (i.e., along the circumferential direction about the axis LC). and a controller 57 configured to control the amount of movement.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining the variable nozzle unit according to one embodiment of the present disclosure.
  • the variable nozzle unit 5 is schematically shown as viewed from the compressor side XC in the axial direction X.
  • the rotation mechanism 51 includes the same number of vane shafts 53 and lever plates 54 as the number of nozzle vanes 6 included in the variable nozzle unit 5 .
  • One side of the vane shaft 53 is fixed to the nozzle vane 6 and the other side is mechanically connected to one side of the lever plate 54 .
  • the other side of lever plate 54 is mechanically connected to drive ring 52 .
  • Actuator 55 includes an electric motor, an air cylinder, and the like.
  • a drive shaft 56 of actuator 55 is mechanically coupled to drive ring 52 .
  • Each of the plurality of lever plates 54 includes a fitting portion 541 that fits into a fitted portion 521 formed on the drive ring 52 .
  • the fitted portion 521 includes a groove portion 522 formed on the outer peripheral edge portion of the drive ring 52, and the fitting portion 541 is accommodated inside the groove portion 522 and configured to loosely fit into the groove portion 522. .
  • the first plate-like member 41 has a plurality of insertion holes 411 formed at positions spaced apart from each other along the circumferential direction around the axis LA.
  • the first plate-shaped member 41 is formed with insertion holes 411 equal in number to the number of nozzle vanes 6 included in the variable nozzle unit 5 .
  • Each of the plurality of vane shafts 53 is rotatably inserted through one of the plurality of insertion holes 411 .
  • a rear surface 412 located on the opposite side (compressor side XC) of the hub-side flow path surface 44 of the first plate portion 43 of the first plate-shaped member 41 and a turbine-side XT of the bearing housing 14 are provided.
  • An annular internal space 17 is formed inside them by the formed annular groove portion 141 .
  • the drive ring 52 and the plurality of lever plates 54 are accommodated in the internal space 17 formed inside the housing 13 .
  • the drive shaft 56 and the drive ring 52, the drive ring 52 and the lever plate 54, and the lever plate 54 and the vane shaft 53 are connected to each other.
  • the actuator 55 is driven by the controller 57
  • the drive ring 52 is rotated around the axis LC as the drive shaft 56 of the actuator 55 is moved.
  • the plurality of nozzle vanes 6 are rotated about their respective rotation centers RC via the lever plate 54 and the vane shaft 53 in conjunction with the rotation of the drive ring 52, and the blade angle change.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining the relationship between the flow rate of the exhaust gas supplied to the variable capacity turbine and the efficiency of the supercharger.
  • the relationship between the flow rate of the exhaust gas and the efficiency of the turbocharger 1 is shown in a graph in which the horizontal axis represents the flow rate of the exhaust gas supplied to the variable capacity turbine 2 and the vertical axis represents the efficiency of the turbocharger 1.
  • a curve C1 and a schematic diagram showing the opening/closing state between the nozzle vanes 6 when the flow rate of the exhaust gas supplied to the variable capacity turbine 2 is low, when the efficiency is at peak, and when the flow rate is higher than the efficiency peak is shown.
  • the supercharger 1 is configured so that the efficiency of the supercharger 1 reaches its peak when the flow rate of the exhaust gas supplied to the variable capacity turbine 2 is high.
  • the nozzle vanes 6 adjacent in the circumferential direction of the turbine rotor 21 are closer to each other than when the flow rate is high. , and the channel cross-sectional area of the exhaust gas channel 40 is small.
  • each of the nozzle vanes 6 takes a posture along the circumferential direction, so that the inflow angle of the exhaust gas passing between the nozzle vanes 6 into the turbine rotor 21 is along the circumferential direction.
  • the angle of inflow into the turbine rotor 21 is not uniform in the span direction, and the inflow angle on the hub side and the shroud side differs from that in the central portion in the span direction due to clearances formed therebetween.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining the exhaust gas flow in the vicinity of the trailing edge side of the turbine rotor of the variable capacity turbine according to the comparative example.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining the exhaust gas flow in the vicinity of the turbine rotor of the variable capacity turbine according to the comparative example.
  • a hub-side flow path surface 44 in the variable capacity turbine 2 according to the comparative example is not formed with a groove portion 7 described later, and is flat over the entire surface.
  • the angle at which the exhaust gas flows into the turbine rotor 21 is along the circumferential direction. Therefore, as shown in FIG.
  • a large eddy current V may be generated in the vicinity.
  • this large vortex V flows along the outer surface of the hub 211 toward the trailing edge 214 of the turbine rotor 21 . Flow loss may occur due to the swirl V, and the efficiency of the variable capacity turbine 2 may decrease.
  • FIG. 7 and 8 are schematic views of the exhaust gas flow path of the variable capacity turbine according to one embodiment, viewed from the turbine exit side in the axial direction.
  • FIG. 7 shows a state in which the nozzle vanes are open at a high flow rate
  • FIG. 8 is a schematic diagram showing a state in which the nozzle vanes are closed at a low flow rate.
  • FIG. 8 when the nozzle vanes 6 are closed, a gap is formed between the adjacent nozzle vanes 6 in the circumferential direction of the turbine rotor 21, and the exhaust gas passes through this gap.
  • the first plate member 41 extends from an inner peripheral edge 431 of the first plate portion 43 to an outer peripheral edge 431 of the first plate portion 43 on the hub-side channel surface 44 facing the exhaust gas channel 40 .
  • At least one laterally extending groove 7 is formed.
  • the same number of grooves 7 as the nozzle vanes 6 are formed in the hub-side flow path surface 44 .
  • At least a part of each of the plurality of grooves 7 is positioned between the rotation centers RC of the nozzle vanes 6 adjacent in the circumferential direction of the turbine rotor 21 .
  • the outer peripheral end 74 of each of the plurality of grooves 7 is located radially inside the rotation center RC.
  • the variable capacity turbine 2 according to some embodiments, as shown in FIG. 40, and a variable nozzle unit 5 including a plurality of nozzle vanes 6 described above.
  • the exhaust gas flow path forming portion 4 includes a first plate-like member 41 having the above-described annular first plate portion 43 and a second plate-like member having the above-described annular second plate portion 45. a member 42; As shown in FIGS. 7 and 8 , the first plate-like member 41 extends from the inner peripheral edge 431 of the first plate portion 43 to the outer peripheral edge 43 of the first plate portion 43 on the hub-side channel surface 44 facing the exhaust gas channel 40 . At least one laterally extending groove 7 is formed.
  • the groove portion 7 formed in the hub-side flow passage surface 44 extends outward from the inner peripheral edge 431 of the first plate portion 43 , so that the exhaust gas flowing into the groove portion 7 is discharged from the groove portion 7 . It can lead directly to the turbine rotor 21 .
  • the exhaust gas flowing through the groove portion 7 is guided by the wall surface (first wall surface 71) of the groove portion 7, so that the inflow angle to the turbine rotor 21 is corrected to the angle along the wall surface.
  • the inflow angle (inclination angle with respect to the radial direction) of the exhaust gas flowing on the hub side to the front edge 213 of the turbine rotor 21 when the flow rate is low can be maintained at a predetermined angle (fixed value ⁇ ).
  • FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining the exhaust gas flow in the vicinity of the trailing edge side of the turbine rotor of the variable capacity turbine according to one embodiment.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram for explaining the exhaust gas flow in the vicinity of the turbine rotor of the variable capacity turbine according to one embodiment.
  • FIG. 11 is a schematic view of the exhaust gas flow path of the variable capacity turbine according to the embodiment as viewed from the turbine exit side in the axial direction, and is a schematic view showing an enlarged vicinity of the groove portion.
  • the plurality of nozzle vanes 6 includes an upstream nozzle vane 6A that is adjacent to one of the plurality of grooves 7 on the upstream side in the rotational direction RD of the turbine rotor 21, and an upstream nozzle vane 6A. and a downstream nozzle vane 6 ⁇ /b>B adjacent to one groove 7 on the downstream side in the rotational direction RD of the turbine rotor 21 .
  • Each of the plurality of grooves 7 has a first wall surface 71 and a second wall surface 72 extending from the hub-side flow path surface 44 of the first plate portion 43 toward the opposite rear surface 412 , and the first wall surface 71 and the second wall surface 72 . and a third wall surface (bottom surface) 73 that connects the
  • At least one groove portion 7 described above is located downstream of an outer peripheral end 74 of the groove portion 7 and the outer peripheral end 74 in the rotational direction RD of the turbine rotor 21 . It includes a first wall surface 71 connecting the downstream end 711 on the inner peripheral edge 431 of the groove portion 7 .
  • the exhaust gas flowing through the groove portion 7 is guided by the first wall surface 71 and corrected to an angle along the first wall surface 71 . Due to the first wall surface 71, the inflow angle (inclination angle with respect to the radial direction of the turbine rotor 21) of the exhaust gas flowing on the hub side to the front edge 213 of the turbine rotor 21 when the flow rate is low can be maintained at a predetermined angle (fixed value ⁇ ). Since the first wall surface 71 connects the outer peripheral end 74 of the groove portion 7 and the downstream end 711 on the inner peripheral edge 431 of the groove portion 7 , the flow direction of the exhaust gas can be adjusted without hindering the flow of the exhaust gas flowing through the groove portion 7 . can be fixed.
  • the above-described first wall surface 71 is formed between the outer peripheral end 74 of the groove portion 7 and the downstream end on the inner peripheral edge 431 in plan view perpendicular to the axis LA of the turbine rotor 21 . 711 and 711 in a straight line, and includes a convex curved surface 71A protruding downstream in the rotation direction RD.
  • the first wall surface 71 includes the convex curved surface 71A projecting downstream in the rotation direction RD of the turbine rotor 21, so that the exhaust gas flowing through the groove portion 7 can be gently guided.
  • separation of the exhaust gas from the first wall surface 71 can be suppressed, so that the flow direction of the exhaust gas can be corrected without the first wall surface 71 hindering the flow of the exhaust gas.
  • the above-described convex surface 71A has an inclination angle of the tangent line TL of the convex surface 71A in a plan view orthogonal to the axis LA of the turbine rotor 21 with respect to the radial direction of the turbine rotor 21.
  • ⁇ is inclined so as to decrease toward the downstream end 711 side.
  • the inclination angle ⁇ becomes a minimum angle ⁇ .
  • the inflow angle of the exhaust gas flowing along the convex curved surface 71A into the turbine rotor 21 also becomes the angle ⁇ .
  • the convex curved surface 71A is such that the inclination angle ⁇ of the tangent line TL of the convex curved surface 71A in a plan view perpendicular to the axis LA of the turbine rotor 21 with respect to the radial direction of the turbine rotor 21 increases toward the downstream end 711 side. Since it is inclined to be small, separation of the exhaust gas from the convex curved surface 71A is suppressed, and the inflow angle (angle of inclination with respect to the radial direction) of the exhaust gas flowing along the convex curved surface 71A into the turbine rotor 21 is made small. can be fixed.
  • the above-described plurality of nozzle vanes 6 are downstream adjacent to the above-described at least one groove portion 7 in the rotational direction RD of the turbine rotor 21 .
  • the hub-side flow path surface 44 of the first plate-shaped member 41 described above is formed by the first wall surface 71 of the groove portion 7 in the rotation direction RD of the turbine rotor 21 and the downstream nozzle vane 6B. and an area A1 in which the groove portion 7 is not formed.
  • the rotation region RA1 of the downstream nozzle vane 6B is the range in which the downstream nozzle vane 6B exists from the state in which the downstream nozzle vane 6B is open (see FIG. 7) to the state in which it is closed (see FIG. 8). is projected onto the hub-side flow passage surface 44 of the first plate portion 43 in FIG. The groove portion 7 is not formed in the rotation area RA1.
  • the hub-side flow passage surface 44 has the region A1 where the groove portion 7 is not formed between the first wall surface 71 and the rotation region RA1 of the downstream nozzle vane 6B.
  • An increase in the clearance between the flow path surface 44 and the hub-side end 61 of the downstream nozzle vane 6B can be suppressed, and an increase in flow loss of the exhaust gas due to the increase in the clearance can be suppressed.
  • the hub-side flow path surface 44 has an area A1 in which the groove portion 7 is not formed between the first wall surface 71 and the rotation area RA1 of the downstream nozzle vane 6B, thereby setting the shape of the first wall surface 71. The degree of freedom in the shape of the first wall surface 71 can be increased.
  • At least one groove portion 7 described above is positioned upstream of the outer peripheral end 74 of the groove portion 7 and the outer peripheral end 74 in the rotational direction RD of the turbine rotor 21 . It further includes a second wall surface 72 connecting the upstream end 721 on the inner peripheral edge 431 of the groove portion 7 .
  • the second wall surface 72 linearly connects the outer peripheral end 74 and the upstream end 721 in a plan view perpendicular to the axis LA of the turbine rotor 21 . and may be connected in a curved line.
  • the groove portion 7 includes the first wall surface 71 connecting the outer peripheral end 74 of the groove portion 7 and the downstream end 711 on the inner peripheral edge 431 of the groove portion 7, the outer peripheral end 74 of the groove portion 7 and the inner peripheral edge of the groove portion 7. and a second wall surface 72 connecting with an upstream end 721 on 431 .
  • the area (projected area) of the groove 7 in plan view perpendicular to the axis LA of the turbine rotor 21 can be increased, so that a large amount of exhaust gas can flow into the groove 7 .
  • the flow direction of a large amount of exhaust gas in the groove portion 7 can be corrected by the groove portion 7, the flow of the exhaust gas flowing on the hub side can be effectively corrected when the flow rate is low.
  • the plurality of nozzle vanes 6 described above are adjacent to the at least one groove portion 7 described above on the upstream side in the rotational direction RD of the turbine rotor 21 .
  • the hub-side flow path surface 44 of the first plate-like member 41 described above is formed by the second wall surface 72 of the groove portion 7 in the rotational direction RD of the turbine rotor 21 and the upstream nozzle vane 6A. and an area A2 in which the groove portion 7 is not formed.
  • the rotation area RA2 of the upstream nozzle vane 6A is the range in which the upstream nozzle vane 6A exists from the state in which the upstream nozzle vane 6A is open (see FIG. 7) to the state in which it is closed (see FIG. 8). is projected onto the hub-side flow passage surface 44 of the first plate portion 43 in FIG. The groove portion 7 is not formed in the rotation area RA2.
  • the hub-side flow path surface 44 has the area A2 where the groove 7 is not formed between the second wall surface 72 and the rotation area RA2 of the upstream nozzle vane 6A.
  • An increase in the clearance between the flow path surface 44 and the hub-side end 61 of the upstream nozzle vane 6A can be suppressed, and an increase in flow loss of the exhaust gas due to the increase in the clearance can be suppressed.
  • FIG. 12 is a schematic cross-sectional view schematically showing a cross section along the axial direction of the turbine rotor of the first plate member in the variable capacity turbine according to one embodiment.
  • FIG. 12 schematically shows a cross section of the first plate-like member 41 taken along the line AB shown in FIG. 7, viewed from the upstream side in the rotation direction RD. Also, the shape of the groove portion 7 in the CD cross section shown in FIG. 7 is indicated by the dotted line in FIG.
  • the hub-side flow path surface 44 described above includes a flat surface 44A extending along the radial direction of the turbine rotor 21 .
  • At least one groove portion 7 described above is configured such that the depth from the flat surface 44A increases toward the inner peripheral side of the first plate portion 43 .
  • the groove portion 7 is configured so that the depth from the flat surface 44A increases toward the inner peripheral side of the first plate portion 43, so that the exhaust gas flowing along the flat surface 44A flows into the groove portion 7. Easier to get inside. Further, the wall surface (the third wall surface 73 ) of the groove portion 7 gently guides the exhaust gas flowing through the groove portion 7 toward the inner peripheral side and guides it to the turbine rotor 21 . As a result, it is possible to suppress the occurrence of turbulence in the flow of the exhaust gas flowing on the hub side and the exhaust gas flowing in the groove portion 7 when the flow rate is low.
  • the at least one groove portion 7 described above extends along a direction intersecting the flat surface 44A in plan view along the axis LA of the turbine rotor 21 as shown in FIG.
  • An inclined surface 73A that satisfies the condition of 0° ⁇ 15° with respect to an imaginary extension surface 44B obtained by extending the flat surface 44A.
  • the exhaust gas may separate from the inclined surface 73A and the inclined surface 73A may become unable to guide the exhaust gas.
  • the inclination angle ⁇ of the inclined surface 73A By setting the inclination angle ⁇ of the inclined surface 73A to satisfy the above conditions, separation of the exhaust gas from the inclined surface 73A can be suppressed, so that the exhaust gas flowing through the groove portion 7 can be guided to the inner peripheral side by the inclined surface 73A.
  • the hub-side flow path surface 44 described above includes a flat surface 44A extending along the radial direction of the turbine rotor 21 .
  • the at least one groove portion 7 described above satisfies 0 ⁇ T1 ⁇ 0.2T, where T is the thickness of the first plate portion 43 and T1 is the maximum depth of the at least one groove portion 7 from the flat surface 44A. is configured to meet
  • the groove portion 7 has the maximum depth from the flat surface 44A at the inner peripheral edge 431 . If the groove portion 7 is too deep (that is, the maximum depth T1 is too large), the flow toward the back surface of the turbine rotor 21 increases, and the thrust force applied to the turbine rotor 21 may change.
  • the groove portion 7 is preferably configured to satisfy the condition 0 ⁇ T1 ⁇ 0.1T.
  • the maximum depth T1 of the groove portion 7 from the flat surface 44A is too large, the amount of exhaust gas flowing into the groove portion 7 increases, the flow of the main stream in the exhaust gas passage 40 is hindered, and the exhaust gas flows. Flow losses may increase.
  • the maximum depth T1 it is possible to prevent the flow of the main flow in the exhaust gas flow path 40 from being obstructed by the groove portion 7, and to prevent the efficiency of the turbine 2 from being lowered.
  • a turbocharger 1 includes the above-described variable capacity turbine 2 and a centrifugal compressor 3 configured to be driven by the variable capacity turbine 2, as shown in FIG. .
  • the vortex V generated in the vicinity of the leading edge 213 of the hub 211 of the turbine rotor 21 at the time of low flow can be reduced. Efficiency can be improved.
  • a variable capacity turbine (2) according to at least one embodiment of the present disclosure, a turbine rotor (21); a scroll passage forming portion (26) for forming a scroll passage (25) on the outer peripheral side of the turbine rotor (21); an exhaust gas passage forming portion (4) forming an exhaust gas passage (40) for guiding exhaust gas from the scroll passage (25) to the turbine rotor (21); A variable nozzle unit (5) for adjusting the flow of the exhaust gas in the exhaust gas channel (40), the variable nozzle unit (5) being arranged in the exhaust gas channel (40) and configured to be rotatable around each rotation center.
  • a variable nozzle unit (5) comprising a plurality of nozzle vanes (6) with
  • the exhaust gas flow path forming portion (4) is a first plate member (41) having an annular first plate portion (43); An annular second plate portion (45) defining the exhaust gas flow path (40) between itself and the first plate portion (43), wherein the first plate portion (45) extends along the axial direction of the turbine rotor (21). a second plate member (42) having a second plate portion (45) arranged closer to the turbine exit side than (43);
  • the first plate-like member (41) is provided on the inner peripheral edge (43) of the first plate (43) on the hub-side channel surface (44) facing the exhaust gas channel (40). 431) was formed with at least one groove (7) extending to the outer peripheral side.
  • the groove portion (7) formed in the hub-side flow passage surface (44) extends outward from the inner peripheral edge (431) of the first plate portion (43). 7)
  • the exhaust gas that has flowed into the groove portion (7) can be directly guided from the inside of the groove portion (7) to the turbine rotor (21).
  • the exhaust gas flowing through the groove (7) is guided by the wall surface (first wall surface 71) of the groove (7), so that the inflow angle to the turbine rotor (21) is corrected to the angle along the wall surface.
  • the inflow angle (inclination angle with respect to the radial direction) of the exhaust gas flowing on the hub side to the front edge (213) of the turbine rotor (21) at a low flow rate can be maintained at a predetermined angle (fixed value ⁇ ).
  • a predetermined angle fixed value ⁇
  • the loss of the turbine rotor (21) due to the vortex can be reduced, so the efficiency of the turbine (2) can be improved at low flow rates.
  • variable capacity turbine (2) of 1) above wherein Said at least one groove (7) is on the outer peripheral edge (74) of the groove (7) and the inner peripheral edge (431) of the groove (7) located downstream of the outer peripheral edge (74) in the rotational direction of the turbine rotor (21) It includes a first wall surface (71) connecting the downstream end (711).
  • the exhaust gas flowing in the groove (7) is guided by the first wall surface (71) and corrected to an angle along the first wall surface (71).
  • the first wall surface (71) maintains the inflow angle (inclination angle with respect to the radial direction) of the exhaust gas flowing on the hub side to the leading edge (213) of the turbine rotor (21) at a predetermined angle (fixed value ⁇ ) when the flow rate is low. can. Since the first wall surface (71) connects the outer peripheral end (74) of the groove (7) and the downstream end (711) on the inner peripheral edge (431) of the groove (7), the inside of the groove (7) The flow direction of the exhaust gas can be corrected without disturbing the flow of the flowing exhaust gas.
  • variable capacity turbine (2) of 2) above wherein
  • the first wall surface (71) is In a plan view orthogonal to the axis of the turbine rotor (21), an imaginary line connecting the outer peripheral end (74) of the groove (7) and the downstream end (711) on the inner peripheral edge (431) It includes a convex curved surface (71A) projecting downstream in the direction of rotation with respect to the line (IL).
  • the first wall surface (71) includes a convex curved surface (71A) protruding downstream in the rotational direction of the turbine rotor (21). can guide you to As a result, separation of the exhaust gas from the first wall surface (71) can be suppressed, so that the flow direction of the exhaust gas can be corrected without the first wall surface (71) hindering the flow of the exhaust gas.
  • variable capacity turbine (2) of 3) above wherein
  • the convex curved surface (71A) has an angle of inclination of a tangent line (TL) of the convex curved surface (71A) in plan view perpendicular to the axis of the turbine rotor (21) with respect to the radial direction of the turbine rotor (21). It is inclined so that it becomes smaller toward the end (711) side.
  • the convex curved surface (71A) is inclined with respect to the radial direction of the turbine rotor (21) by the tangent line (TL) of the convex curved surface (71A) in plan view orthogonal to the axis of the turbine rotor (21). Since the angle is inclined to become smaller toward the downstream end side, the turbine rotor (21) for the exhaust gas flowing along the convex curved surface (71A) while suppressing separation of the exhaust gas from the convex curved surface (71A). It is possible to correct the inflow angle (tilt angle with respect to the radial direction) to a small one.
  • the hub-side flow path surface (44) of the first plate member (41) is In a plan view orthogonal to the axis of the turbine rotor (21), the first wall surface (71) of the groove (7) in the rotational direction of the turbine rotor (21) and the rotation of the downstream nozzle vane (6B). It has an active area (RA1) and an area (A1) in which the groove (7) is not formed.
  • the hub-side flow path surface (44) has the groove (7) formed between the first wall surface (71) and the rotation area (RA1) of the downstream nozzle vane (6B). Since the groove portion (7) has the region (A1) where there is no air flow, it is possible to suppress an increase in the clearance between the hub-side flow path surface (44) and the hub-side end (61) of the downstream nozzle vane (6B). It is possible to suppress an increase in the flow loss of the exhaust gas due to the increase. Further, the hub-side flow path surface (44) has an area (A1) where the groove (7) is not formed between the first wall surface (71) and the rotation area (RA1) of the downstream nozzle vane (6B). Therefore, when setting the shape of the first wall surface (71), it is not necessary to consider the rotation area (RA1) of the downstream nozzle vane (6B), so the degree of freedom of the shape of the first wall surface (71) is can increase
  • variable capacity turbine (2) of any one of 2) to 5) above wherein Said at least one groove (7) is on the outer peripheral edge (74) of the groove (7) and the inner peripheral edge (431) of the groove (7) located upstream in the rotational direction of the turbine rotor (21) from the outer peripheral edge (74); It further includes a second wall surface (72) connecting the upstream end (721).
  • the groove (7) has a first wall surface ( 71) and a second wall surface (72) connecting the outer peripheral edge (74) of the groove (7) and the upstream edge (721) on the inner peripheral edge (431) of the groove (7).
  • the area (projected area) of the groove (7) in plan view perpendicular to the axis of the turbine rotor (21) can be increased, so that a large amount of exhaust gas can flow into the groove (7). .
  • the flow direction of a large amount of exhaust gas in the groove portion (7) can be corrected by the groove portion (7), the flow of the exhaust gas flowing on the hub side can be effectively corrected when the flow rate is low.
  • variable capacity turbine (2) of 6) wherein
  • the plurality of nozzle vanes (6) includes an upstream nozzle vane (6A) adjacent to the at least one groove (7) on the upstream side in the rotational direction of the turbine rotor (21);
  • the hub-side flow path surface (44) of the first plate member (41) is In a plan view orthogonal to the axis of the turbine rotor (21), the second wall surface (72) of the groove (7) in the rotational direction of the turbine rotor (21) and the rotation of the upstream nozzle vane (6A) It has an active area (RA2) and an area (A2) where the groove (7) is not formed therebetween.
  • the hub-side flow path surface (44) has the groove (7) formed between the second wall surface (72) and the rotation area (RA2) of the upstream nozzle vane (6A). Since the groove portion (7) has the region (A2) where there is no air flow, it is possible to suppress an increase in the clearance between the hub-side flow path surface (44) and the hub-side end (61) of the upstream nozzle vane (6A). It is possible to suppress an increase in the flow loss of the exhaust gas due to the increase.
  • variable capacity turbine (2) of any one of 1) to 7) above, wherein
  • the hub-side flow path surface (44) includes a flat surface (44A) extending along the radial direction of the turbine rotor (21),
  • the at least one groove portion (7) is configured such that the depth from the flat surface (44A) increases toward the inner peripheral side of the first plate portion (43).
  • the depth of the groove portion (7) from the flat surface (44A) increases toward the inner peripheral side of the first plate portion (43), so that the flat surface ( 44A) becomes easier to flow into the groove (7).
  • the wall surface (third wall surface 73) of the groove (7) gently guides the exhaust gas flowing through the groove (7) to the inner peripheral side and guides it to the turbine rotor (21). As a result, it is possible to suppress the occurrence of turbulence in the flow of the exhaust gas flowing on the hub side and the exhaust gas flowing in the groove portion (7) when the flow rate is low.
  • variable capacity turbine (2) of 8) above, Said at least one groove (7) is In a plan view along the axis of the turbine rotor (21), an inclined surface (73A) extending along a direction intersecting the flat surface (44A) and extending the flat surface (44A) An inclined surface (73A) satisfying the condition of 0° ⁇ 15° is included.
  • variable capacity turbine (2) of any one of 1) to 9) above, wherein
  • the hub-side flow path surface (44) includes a flat surface (44A) extending along the radial direction of the turbine rotor (21),
  • the at least one groove portion (7) is , 0 ⁇ T1 ⁇ 0.2T.
  • the maximum depth T1 of the groove (7) from the flat surface (44A) is too large, the amount of exhaust gas flowing into the groove (7) increases, and the exhaust gas flow path (40) increases. The flow of the main flow in the is obstructed, and there is a risk that the flow loss of the exhaust gas increases.
  • the maximum depth (T1) so as to satisfy the above conditions, it is possible to suppress the obstruction of the main stream flow in the exhaust gas flow path (40) by the groove (7), thereby reducing the efficiency of the turbine (2). can be suppressed.
  • a turbocharger (1) according to at least one embodiment of the present disclosure, A variable capacity turbine (2) according to any one of 1) to 10) above; a centrifugal compressor (3) configured to be driven by the variable capacity turbine (2).

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Abstract

低流量時におけるタービンの効率を向上させる。 可変容量タービンは、タービンロータと、スクロール流路を形成するスクロール流路形成部と、スクロール流路からタービンロータへ排ガスを導くための排ガス流路を形成する排ガス流路形成部と、排ガス流路に配置されて各々の回転中心回りに回動可能に構成された複数のノズルベーン（６）を含む可変ノズルユニットと、を備え、排ガス流路形成部は、環状の第１板部（４３）を有する第１板状部材（４１）と、第１板部との間に排ガス流路を画定する環状の第２板部であって、タービンロータの軸方向において第１板部よりもタービン出口側に配置された第２板部を有する第２板状部材と、を含み、第１板状部材は、第１板部の排ガス流路に面するハブ側流路面に第１板部の内周縁から外周側に延びる少なくとも１つの溝部（７）が形成された。

Description

可変容量タービンおよび過給機
　本開示は、可変容量タービンおよび該可変容量タービンを備える過給機に関する。
　本願は、２０２１年１月２１日に日本国特許庁に出願された特願２０２１－００８１９０号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　内燃機関（エンジン）の排ガスのエネルギを利用して内燃機関の吸気を過給する排気ターボ過給機として、可変容量タービンを備える可変容量型排気ターボ過給機が知られている（例えば、特許文献１参照）。可変容量タービンは、該タービンのスクロール流路からタービンロータに送るための排ガス流路に複数のノズルベーンがタービンロータの周方向に並んで配置されており、これらのノズルベーンの翼角を外部からアクチュエータにより変化させることで、排ガス流路の流路断面積（隣接するノズルベーン間の流路）を調整できるようになっている。可変容量タービンは、排ガス流路の流路断面積を調整することで、タービンロータに導かれる排ガスの流速や圧力を変化させて過給効果を高めるものである。
特開２０１１－１０６２７６号公報
　ところで、可変容量タービンに供給される排ガスが低流量時には、排ガス流路の流路断面積を小さくするため、ノズルベーンの夫々がタービンロータの周方向に沿うような姿勢になるため、ノズルベーン間を通過した排ガスのタービンロータへの流入角度が上記周方向に沿った角度になる。低流量時においてタービンロータへの流入角度が上記周方向に沿った角度になると、タービンロータのハブの前縁側近傍に大きな渦流が生じ、この渦流によりタービンの効率が低下する虞がある。なお、特許文献１には、ノズルベーン間を通過する前の排ガスの流れを変えるために、排ガス流路を画定する壁面に凹凸を形成することが開示されているが、ノズルベーン間を通過した排ガスの流れを変化させるものではない。
　上述した事情に鑑みて、本開示の少なくとも一実施形態の目的は、低流量時におけるタービンの効率を向上させることができる可変容量タービン、および該可変容量タービンを備える過給機を提供することにある。
　本開示の一実施形態にかかる可変容量タービンは、
　タービンロータと、
　前記タービンロータの外周側にスクロール流路を形成するスクロール流路形成部と、
　前記スクロール流路から前記タービンロータへ排ガスを導くための排ガス流路を形成する排ガス流路形成部と、
　前記排ガス流路における前記排ガスの流れを調整するための可変ノズルユニットであって、前記排ガス流路に配置されて各々の回転中心回りに回動可能に構成された複数のノズルベーンを含む可変ノズルユニットと、を備え、
　前記排ガス流路形成部は、
　環状の第１板部を有する第１板状部材と、
　前記第１板部との間に前記排ガス流路を画定する環状の第２板部であって、前記タービンロータの軸方向において前記第１板部よりもタービン出口側に配置された第２板部を有する第２板状部材と、を含み、
　前記第１板状部材は、前記第１板部の前記排ガス流路に面するハブ側流路面に前記第１板部の内周縁から外周側に延びる少なくとも１つの溝部が形成された。
　本開示の一実施形態にかかる過給機は、
　前記可変容量タービンと、
　前記可変容量タービンにより駆動されるように構成された遠心圧縮機と、を備える。
　本開示の少なくとも一実施形態によれば、低流量時におけるタービンの効率を向上させることができる可変容量タービン、および該可変容量タービンを備える過給機が提供される。
本開示の一実施形態にかかる過給機を備える内燃機関システムの構成を概略的に示す概略構成図である。 本開示の一実施形態にかかる可変容量タービンを備える過給機のタービン側を概略的に示す概略断面図である。 本開示の一実施形態における可変ノズルユニットを説明するための説明図である。 可変容量タービンに供給される排ガスの流量と過給機の効率との関係を説明するための説明図である。 比較例にかかる可変容量タービンのタービンロータの後縁側近傍の排ガス流れを説明するための説明図である。 比較例にかかる可変容量タービンのタービンロータ近傍の排ガス流れを説明するための説明図である。 一実施形態にかかる可変容量タービンの排ガス流路を軸方向におけるタービン出口側から視た概略図であって、ノズルベーンが開いた状態を示す概略図である。 一実施形態にかかる可変容量タービンの排ガス流路を軸方向におけるタービン出口側から視た概略図であって、ノズルベーンが閉じた状態を示す概略図である。 一実施形態にかかる可変容量タービンのタービンロータの後縁側近傍の排ガス流れを説明するための説明図である。 一実施形態にかかる可変容量タービンのタービンロータ近傍の排ガス流れを説明するための説明図である。 一実施形態にかかる可変容量タービンの排ガス流路を軸方向におけるタービン出口側から視た概略図であって、溝部近傍を拡大して示す概略図である。 一実施形態にかかる可変容量タービンにおける第１板状部材のタービンロータの軸方向に沿った断面を概略的に示す概略断面図である。
　以下、添付図面を参照して本開示の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本開示の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
　例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
　例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
　例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
　一方、一の構成要素を「備える」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
　なお、同様の構成については同じ符号を付し説明を省略することがある。
（過給機）
　図１は、本開示の一実施形態にかかる過給機を備える内燃機関システムの構成を概略的に示す概略構成図である。以下の各実施形態においては、排気ターボ過給機１Ａを例に挙げて説明するが、本開示は、排気ターボ過給機１Ａ以外の過給機１に適用可能である。
　幾つかの実施形態にかかる過給機１は、図１に示されるように、内燃機関１０（エンジン）から排出された排ガスのエネルギにより駆動し、流体（例えば、空気）を圧縮するように構成された排気ターボ過給機１Ａを含む。過給機１（排気ターボ過給機１Ａ）は、図１に示されるように、可変容量タービン２と、可変容量タービン２により駆動されるように構成された遠心圧縮機３と、を備える。
　過給機１は、図１に示されるように、回転シャフト１１と、回転シャフト１１の一方側（図１中右側）に設けられたタービンロータ２１と、回転シャフト１１の他方側（図１中左側）に設けられたインペラ３１と、回転シャフト１１を回転可能に支持するように構成されたベアリング１２と、これら（回転シャフト１１、タービンロータ２１、インペラ３１およびベアリング１２）を収容するように構成されたハウジング１３と、を備える。
　図示される実施形態では、ハウジング１３は、タービンロータ２１を収容するように構成されたタービンハウジング２２と、インペラ３１を収容するように構成されたコンプレッサハウジング３２と、ベアリング１２を収容するように構成されたベアリングハウジング１４と、を含む。可変容量タービン２は、上述したタービンロータ２１と、上述したタービンハウジング２２と、を備える。遠心圧縮機３は、上述したインペラ３１と、上述したコンプレッサハウジング３２と、を備える。
　以下、タービンロータ２１の軸線ＬＡが延在する方向をタービンロータ２１の軸方向Ｘとし、軸線ＬＡに直交する方向を径方向Ｙと定義する。軸方向Ｘのうち、インペラ３１に対してタービンロータ２１が位置する側をタービン側ＸＴとし、タービン側ＸＴとは反対側、すなわち、タービンロータ２１に対してインペラ３１が位置する側をコンプレッサ側ＸＣと定義する。また、径方向Ｙにおける外側を単に外周側、径方向Ｙにおける内側を単に内周側と表すことがある。
　ベアリングハウジング１４は、軸方向Ｘにおいて、タービンハウジング２２とコンプレッサハウジング３２との間に配置されている。ベアリング１２は、軸方向Ｘにおいて、タービンロータ２１とインペラ３１との間に位置し、ベアリングハウジング１４に支持されている。ベアリングハウジング１４は、タービンハウジング２２およびコンプレッサハウジング３２の夫々に、不図示の締結部材（例えば、ボルト）により締結されていてもよい。
　コンプレッサハウジング３２は、その内部に気体を導入するための気体導入口３３と、インペラ３１を通過した気体を外部に排出するための気体排出口３４と、を有する。気体導入口３３は、軸方向Ｘにおける過給機１の一端部（コンプレッサ側ＸＣの端部）に形成され、コンプレッサ側ＸＣに向かって開口している。
　コンプレッサハウジング３２の内部には、気体導入口３３を通じてコンプレッサハウジング３２の外部から導入された気体をインペラ３１に導くための気体導入路３５と、気体排出口３４を通じてインペラ３１を通過した気体を外部に排出するための渦状のスクロール流路３７と、が形成されている。気体導入路３５は、軸方向Ｘに沿って延在している。スクロール流路３７は、インペラ３１の外周側に形成されている。
　コンプレッサハウジング３２は、気体導入路３５を形成する気体導入路形成部３６と、スクロール流路３７を形成するスクロール流路形成部３８と、を有する。気体導入口３３は、気体導入路形成部３６の上流端に形成され、気体排出口３４は、スクロール流路形成部３８の下流端に形成されている。インペラ３１は、軸方向Ｘに沿ってコンプレッサ側ＸＣから導入される気体を径方向Ｙにおける外側に導くように構成されている。
　タービンハウジング２２は、その内部に排ガスを導入するための排ガス導入口２３と、タービンロータ２１を通過した排ガスを外部に排出するための排ガス排出口２４と、を有する。排ガス排出口２４は、軸方向Ｘにおける過給機１の他端部（タービン側ＸＴの端部）に形成され、タービン側ＸＴに向かって開口している。
　タービンハウジング２２の内部には、排ガス導入口２３を通じてタービンハウジング２２の外部から導入された排ガスをタービンロータ２１に導くための渦状のスクロール流路２５と、排ガス排出口２４を通じてタービンロータ２１を通過した排ガスを外部に排出するための排ガス排出路２７と、が形成されている。排ガス排出路２７は、軸方向Ｘに沿って延在している。スクロール流路２５は、タービンロータ２１の外周側に形成されている。
　タービンハウジング２２は、スクロール流路２５を形成するスクロール流路形成部２６と、排ガス排出路２７を形成する排ガス排出路形成部２８と、を有する。排ガス排出口２４は、排ガス排出路形成部２８の下流端に形成されている。タービンロータ２１は、径方向Ｙにおける外側から導入される排ガスを軸方向Ｘに沿ってタービン側ＸＴに導くように構成されている。
　過給機１は、遠心圧縮機３から内燃機関１０に気体を導くための気体ライン１５と、内燃機関１０から可変容量タービン２に排ガスを導くための排ガスライン１６と、を備える。気体ライン１５は、内燃機関１０にその一方側が接続され、且つ遠心圧縮機３の気体排出口３４にその他方側が接続された管路１５１を含む。排ガスライン１６は、内燃機関１０にその一方側が接続され、且つ可変容量タービン２の排ガス導入口２３にその他方側が接続された管路１６１を含む。
　遠心圧縮機３のインペラ３１およびスクロール流路３７を通過した気体は、気体ライン１５を通じて内燃機関１０（エンジン）に導かれ、内燃機関１０における燃焼に供される。内燃機関１０における燃焼により生じた排ガスは、排ガスライン１６を通じて可変容量タービン２のスクロール流路２５を通過してタービンロータ２１に導かれる。
　過給機１は、内燃機関１０から排出された排ガスのエネルギにより、タービンロータ２１を回転させるように構成さている。インペラ３１は、回転シャフト１１を介してタービンロータ２１に機械的に連結されているため、タービンロータ２１の回転に連動して回転する。過給機１は、インペラ３１の回転により、インペラ３１を通過する気体を圧縮し、上記気体の密度を高めて内燃機関１０に送るように構成されている。
（可変容量タービン）
　図２は、本開示の一実施形態にかかる可変容量タービンを備える過給機のタービン側を概略的に示す概略断面図である。図２において過給機１は、回転シャフト１１の軸線ＬＡに沿った断面が概略的に示されている。
　可変容量タービン２は、図２に示されるように、上述したタービンロータ２１と、タービンロータ２１の外周側にスクロール流路２５を形成する上述したスクロール流路形成部２６と、スクロール流路２５からタービンロータ２１へ排ガスを導くための排ガス流路（ノズル流路）４０を形成する排ガス流路形成部４と、排ガス流路４０における排ガスの流れを調整するための可変ノズルユニット５と、を備える。排ガス流路４０は、タービンロータ２１の周囲（径方向Ｙにおける外側）を囲むように、スクロール流路２５とタービンロータ２１との間に形成されている。
　タービンロータ２１は、図２に示されるように、ハブ２１１と、ハブ２１１の外面に設けられた複数のブレード２１２と、を含む。タービンロータ２１は、径方向における外側から導入される排ガスを軸方向Ｘにおけるタービン出口側（タービン側ＸＴ）に導くように構成されている。
（排ガス流路形成部）
　排ガス流路形成部４は、図２に示されるように、ハウジング１３に固定される第１板状部材（ノズルマウント）４１と、第１板状部材４１よりも軸方向Ｘにおけるタービン出口側（タービン側ＸＴ）に配置され、且つ第１板状部材４１との間に排ガス流路４０を画定する第２板状部材（ノズルプレート）４２と、を含む。以下、排ガス流路４０におけるコンプレッサ側ＸＣをハブ側と云い、排ガス流路４０におけるタービン側ＸＴをシュラウド側と云うことがある。
　第１板状部材４１は、タービンロータ２１の外周側においてタービンロータ２１の周方向に沿って延在する環状の第１板部４３を含む。第１板状部材４１は、第１板部４３のタービン側ＸＴに形成されたハブ側流路面４４を有する。図示される実施形態では、第１板状部材４１は、第１板部４３の外周縁部が、タービンハウジング２２とベアリングハウジング１４との間に挟持されることで、ハウジング１３に固定されている。
　第２板状部材４２は、タービンロータ２１の外周側においてタービンロータ２１の周方向に沿って延在する環状の第２板部４５と、第２板部４５の内周縁部から軸方向Ｘに沿ってタービン側ＸＴに突出する突出部４６と、を含む。第２板状部材４２は、第２板部４５のコンプレッサ側ＸＣに形成されたシュラウド側流路面４７と、シュラウド側流路面４７に連なり凸状に湾曲するシュラウド面４８と、を有する。シュラウド面４８は、第２板部４５の内周縁部に形成されており、タービンロータ２１のブレード先端との間に隙間（クリアランス）が形成されている。
　排ガス流路４０は、ハブ側流路面４４とシュラウド側流路面４７との間に画定される。ハブ側流路面４４およびシュラウド側流路面４７の夫々は、回転シャフト１１の軸線ＬＡに交差（例えば、直交）する方向に沿って延在している。シュラウド側流路面４７は、ハブ側流路面４４よりもタービン側ＸＴに位置し、ハブ側流路面４４に対向している。
　排ガス流路形成部４は、第１板状部材４１と第２板状部材４２とを互いに離間した状態で支持する少なくとも１つのノズルサポート４９をさらに含んでいてもよい。少なくとも一つのノズルサポート４９は、その一方側が第１板状部材４１の第１板部４３に固定され、その他方側が第２板状部材４２の第２板部４５に固定されている。第２板状部材４２は、少なくとも１つのノズルサポート４９により、第１板状部材４１から軸方向Ｘに離間して支持されている。図示される実施形態では、少なくとも１つのノズルサポート４９は、タービンロータ２１の周方向に夫々が間隔をおいて配置される複数のノズルサポート４９を含む。すなわち、排ガス流路形成部４は、複数のノズルサポート４９を含む。
　タービンハウジング２２の内部に導入された排ガスは、スクロール流路２５を通り、その次に排ガス流路４０を通った後に、タービンロータ２１に導かれて、タービンロータ２１を回転させる。タービンロータ２１を通過した排ガスは、排ガス排出路２７を通った後に、排ガス排出口２４からタービンハウジング２２の外部に排出される。
（可変ノズルユニット）
　可変ノズルユニット５は、図２に示されるように、上述した排ガス流路４０にタービンロータ２１の周方向に間隔をあけて配置される複数のノズルベーン６と、複数のノズルベーン６を各々の回転中心ＲＣ回りに回動させるように構成された回動機構部５１と、を含む。可変ノズルユニット５は、回動機構部５１により、排ガス流路４０に配置された複数のノズルベーンの翼角を変化させることで、排ガス流路４０の流路断面積を調整できる。可変容量タービン２は、可変ノズルユニット５により排ガス流路４０の流路断面積を増減させることで、タービンロータ２１に導かれる排ガスの流速や圧力を変化させることができ、これにより可変容量タービン２の過給圧を制御できる。
　複数のノズルベーン６の夫々は、図２に示されるように、ハブ側流路面４４との間に隙間（クリアランス）が形成されたハブ側端６１と、シュラウド側流路面４７との間に隙間（クリアランス）が形成されたシュラウド側端６２と、を有する。
　回動機構部５１は、図２に示されるように、第１板状部材４１に対してタービンロータ２１の周方向に沿って回転可能に設けられた環状のドライブリング５２と、複数のベーンシャフト５３と、複数のレバープレート５４と、ドライブリング５２をその軸線ＬＣ回りに回動させるように構成されたアクチュエータ５５と、アクチュエータ５５の駆動シャフト５６の駆動（すなわち、軸線ＬＣ回りの周方向に沿った移動量）を制御するように構成されたコントローラ５７（制御装置）と、を含む。
　図３は、本開示の一実施形態における可変ノズルユニットを説明するための説明図である。図３において可変ノズルユニット５は、軸方向Ｘにおけるコンプレッサ側ＸＣから視た状態が概略的に示されている。
　回動機構部５１は、図３に示されるように、ベーンシャフト５３およびレバープレート５４の夫々を、可変ノズルユニット５が含むノズルベーン６の数と同じ数だけ含んでいる。ベーンシャフト５３は、その一方側がノズルベーン６に固定され、その他方側がレバープレート５４の一方側に機械的に連結されている。レバープレート５４の他方側はドライブリング５２に機械的に連結されている。アクチュエータ５５は、電動モータやエアシリンダなどを含む。アクチュエータ５５の駆動シャフト５６は、ドライブリング５２に機械的に連結されている。
　複数のレバープレート５４の夫々は、ドライブリング５２に形成された被嵌合部５２１に嵌合する嵌合部５４１を含む。被嵌合部５２１は、ドライブリング５２の外周縁部に形成される溝部５２２を含み、嵌合部５４１は、溝部５２２の内部に収容され、溝部５２２に緩く嵌合するように構成されている。
　図３に示されるように、第１板状部材４１は、軸線ＬＡ周りの周方向に沿って互いに間隔をおいた離れた位置に形成された複数の挿通孔４１１を有する。第１板状部材４１には、可変ノズルユニット５が含むノズルベーン６の数と同じ数だけ挿通孔４１１が形成されている。複数のベーンシャフト５３の夫々は、複数の挿通孔４１１のうちの一つに回転可能に挿通されている。
　図２に示されるように、第１板状部材４１の第１板部４３におけるハブ側流路面４４とは反対側（コンプレッサ側ＸＣ）に位置する背面４１２と、ベアリングハウジング１４のタービン側ＸＴに形成された環状の溝部１４１と、によりそれらの内部に環状の内部空間１７が形成されている。ドライブリング５２および複数のレバープレート５４は、ハウジング１３の内部に形成された上記内部空間１７に収容されている。
　アクチュエータ５５から複数のノズルベーン６までの動力伝達経路では、駆動シャフト５６とドライブリング５２、ドライブリング５２とレバープレート５４、レバープレート５４とベーンシャフト５３、の夫々が互いに連結し合うように構成されている。コントローラ５７によりアクチュエータ５５が駆動されると、アクチュエータ５５の駆動シャフト５６の移動に伴い、ドライブリング５２が軸線ＬＣを回転中心として回動される。ドライブリング５２が回動されると、レバープレート５４およびベーンシャフト５３を介して、複数のノズルベーン６がドライブリング５２の回動に連動して各々の回転中心ＲＣ回りに回動し、その翼角を変化させる。
　ドライブリング５２をタービンロータ２１の周方向における一方側に回転させると、上記周方向において隣接するノズルベーン６同士が互いに離れる方向に移動し、ノズルベーン６間の排ガス流路４０、すなわち、排ガス流路４０の流路断面積が大きくなる。また、ドライブリング５２をタービンロータ２１の周方向における他方側に回転させると、上記周方向において隣接するノズルベーン６同士が互いに近づく方向に移動し、ノズルベーン６間の排ガス流路４０、すなわち、排ガス流路４０の流路断面積が小さくなる。
　図４、可変容量タービンに供給される排ガスの流量と過給機の効率との関係を説明するための説明図である。図４では、可変容量タービン２に供給される排ガスの流量を横軸とし、過給機１の効率を縦軸とするグラフに、上記排ガスの流量と過給機１の効率との関係を示す曲線Ｃ１と、可変容量タービン２に供給される排ガスの流量が低流量時、効率ピーク時、および効率ピーク時よりも高流量時のノズルベーン６間の開閉状態を示す概略図と、が示されている。
　過給機１は、図４に示されるように、可変容量タービン２に供給される排ガスが高流量のときに過給機１の効率がピークになるように構成されている。可変容量タービン２は、図４に示されるように、可変容量タービン２に供給される排ガスの流量が低流量時には、高流量時に比べてタービンロータ２１の周方向において隣接するノズルベーン６同士が互いに近くなっており、排ガス流路４０の流路断面積が小さくなっている。このような低流量時には、ノズルベーン６の夫々が上記周方向に沿うような姿勢になるため、ノズルベーン６間を通過した排ガスのタービンロータ２１への流入角度が上記周方向に沿った角度になる。なお、タービンロータ２１への流入角度は、スパン方向において均一ではなく、ハブ側やシュラウド側はそれらに形成されたクリアランスによりスパン方向の中央部とは流入角度が変化している。
　図５は、比較例にかかる可変容量タービンのタービンロータの後縁側近傍の排ガス流れを説明するための説明図である。図６は、比較例にかかる可変容量タービンのタービンロータ近傍の排ガス流れを説明するための説明図である。
　比較例にかかる可変容量タービン２におけるハブ側流路面４４は、後述する溝部７が形成されておらず、全面に亘り平坦になっている。この場合には、低流量時には排ガスのタービンロータ２１への流入角度が上記周方向に沿った角度になるため、図５に示されるように、タービンロータ２１の前縁２１３側におけるハブ２１１の外面近傍に大きな渦流Ｖが生じる虞がある。この大きな渦流Ｖは、図６に示されるように、ハブ２１１の外面に沿ってタービンロータ２１の後縁２１４側に向かって流れるため、タービンロータ２１の前縁２１３から後縁２１４までの全域に亘り渦流Ｖによる流れ損失が生じ、可変容量タービン２の効率が低下する虞がある。
　図７および図８の夫々は、一実施形態にかかる可変容量タービンの排ガス流路を軸方向におけるタービン出口側から視た概略図である。図７では、高流量時においてノズルベーンが開いた状態を示しており、図８では、低流量時においてノズルベーンが閉じた状態を示す概略図である。なお、図８に示されるように、ノズルベーン６が閉じた状態において、タービンロータ２１の周方向に隣接するノズルベーン６間に隙間が形成され、この隙間を排ガスが通過するようになっている。
　図７、図８に示されるように、第１板状部材４１は、第１板部４３の排ガス流路４０に面するハブ側流路面４４に、第１板部４３の内周縁４３１から外周側に延びる少なくとも１つの溝部７が形成されている。図示される実施形態では、ハブ側流路面４４には、ノズルベーン６と同数の溝部７が形成されている。複数の溝部７の夫々は、タービンロータ２１の周方向において隣接するノズルベーン６の回転中心ＲＣの間に少なくとも一部が位置している。また、複数の溝部７の夫々の外周端７４は、上記回転中心ＲＣよりも径方向における内側に位置している。
　幾つかの実施形態にかかる可変容量タービン２は、図２に示されるように、上述したタービンロータ２１と、上述したスクロール流路２５を形成するスクロール流路形成部２６と、上述した排ガス流路４０を形成する排ガス流路形成部４と、上述した複数のノズルベーン６を含む可変ノズルユニット５と、を備える。排ガス流路形成部４は、図２に示されるように、上述した環状の第１板部４３を有する第１板状部材４１と、上述した環状の第２板部４５を有する第２板状部材４２と、を含む。第１板状部材４１は、図７、図８に示されるように、第１板部４３の排ガス流路４０に面するハブ側流路面４４に、第１板部４３の内周縁４３１から外周側に延びる少なくとも１つの溝部７が形成されている。
　上記の構成によれば、ハブ側流路面４４に形成された溝部７は、第１板部４３の内周縁４３１から外周側に延びているため、溝部７内に流入した排ガスを溝部７内からタービンロータ２１に直接導くことができる。溝部７内を流れる排ガスは、溝部７の壁面（第１壁面７１）により案内されることで、タービンロータ２１への流入角度が上記壁面に沿う角度に修正される。これにより、低流量時にハブ側を流れる排ガスのタービンロータ２１の前縁２１３への流入角度（径方向に対する傾斜角度）を所定角度（固定値α）に維持できる。
　図９は、一実施形態にかかる可変容量タービンのタービンロータの後縁側近傍の排ガス流れを説明するための説明図である。図１０は、一実施形態にかかる可変容量タービンのタービンロータ近傍の排ガス流れを説明するための説明図である。
　上述した溝部７により低流量時における上記流入角度を所定角度（固定値α）に維持することで、図９に示されるように、低流量時にタービンロータ２１のハブ２１１の前縁２１３側近傍に生じる渦流Ｖを削減できる。上記渦流Ｖを削減することで、図１０に示されるように、タービンロータ２１のハブ２１１近傍の排ガス流れの乱れを抑制できるため、渦流Ｖによるタービンロータ２１の損失を低減できる。これにより、低流量時におけるタービン２の効率を向上させることができる。
　図１１は、一実施形態にかかる可変容量タービンの排ガス流路を軸方向におけるタービン出口側から視た概略図であって、溝部近傍を拡大して示す概略図である。
　図１１に示されるように、複数のノズルベーン６は、複数の溝部７のうちの１つの溝部７に対してタービンロータ２１の回転方向ＲＤにおける上流側に隣接している上流側ノズルベーン６Ａと、上記１つの溝部７に対してタービンロータ２１の回転方向ＲＤにおける下流側に隣接している下流側ノズルベーン６Ｂと、を含む。複数の溝部７の夫々は、第１板部４３のハブ側流路面４４から反対側の背面４１２に向かって延びる第１壁面７１および第２壁面７２と、第１壁面７１と第２壁面７２とを繋ぐ第３の壁面（底面）７３と、を含む。
　幾つかの実施形態では、図１１に示されるように、上述した少なくとも１つの溝部７は、溝部７の外周端７４と、外周端７４よりもタービンロータ２１の回転方向ＲＤにおける下流側に位置する溝部７の内周縁４３１上の下流端７１１と、を繋ぐ第１壁面７１を含む。
　上記の構成によれば、溝部７内を流れる排ガスは、第１壁面７１に案内されて第１壁面７１に沿う角度に修正される。第１壁面７１により、低流量時にハブ側を流れる排ガスのタービンロータ２１の前縁２１３への流入角度（タービンロータ２１の径方向に対する傾斜角度）を所定角度（固定値α）に維持できる。第１壁面７１は、溝部７の外周端７４と溝部７の内周縁４３１上の下流端７１１とを繋いでいるため、溝部７内を流れる排ガスの流れをあまり阻害せずに排ガスの流れ方向を修正できる。
　幾つかの実施形態では、図１１に示されるように、上述した第１壁面７１は、タービンロータ２１の軸線ＬＡに直交する平面視において、溝部７の外周端７４と内周縁４３１上の下流端７１１とを直線状に結んだ仮想線ＩＬに対して、回転方向ＲＤにおける下流側に突出した凸曲面７１Ａを含む。
　上記の構成によれば、第１壁面７１は、タービンロータ２１の回転方向ＲＤにおける下流側に突出した凸曲面７１Ａを含むため、溝部７内を流れる排ガスを緩やかに案内することができる。これにより、排ガスの第１壁面７１からの剥離を抑制できるため、第１壁面７１により排ガスの流れをあまり阻害せずに排ガスの流れ方向を修正できる。
　幾つかの実施形態では、図１１に示されるように、上述した凸曲面７１Ａは、タービンロータ２１の軸線ＬＡに直交する平面視における凸曲面７１Ａの接線ＴＬのタービンロータ２１の径方向に対する傾斜角度βが、下流端７１１側に向かうにつれて小さくなるように傾斜している。傾斜角度βは、下流端７１１において最小の角度αになる。凸曲面７１Ａに沿って流れる排ガスのタービンロータ２１への流入角度も上記角度αになる。
　上記の構成によれば、凸曲面７１Ａは、タービンロータ２１の軸線ＬＡに直交する平面視における凸曲面７１Ａの接線ＴＬのタービンロータ２１の径方向に対する傾斜角度βが、下流端７１１側に向かうにつれて小さくなるように傾斜しているので、凸曲面７１Ａからの排ガスの剥離を抑制しつつ、凸曲面７１Ａに沿って流れる排ガスのタービンロータ２１への流入角度（径方向に対する傾斜角度）を小さなものに修正できる。
　幾つかの実施形態では、図１１に示されるように、上述した複数のノズルベーン６は、上述した少なくとも１つの溝部７に対してタービンロータ２１の回転方向ＲＤにおける下流側に隣接している下流側ノズルベーン６Ｂを含む。上述した第１板状部材４１のハブ側流路面４４は、タービンロータ２１の軸線ＬＡに直交する平面視において、タービンロータ２１の回転方向ＲＤにおける溝部７の第１壁面７１と、下流側ノズルベーン６Ｂの回動領域ＲＡ１と、の間に溝部７が形成されていない領域Ａ１を有する。下流側ノズルベーン６Ｂの回動領域ＲＡ１は、下流側ノズルベーン６Ｂが開いた状態（図７参照）から閉じた状態（図８参照）までの間に下流側ノズルベーン６Ｂが存在する範囲を、上記平面視において第１板部４３のハブ側流路面４４上に投影したものである。この回動領域ＲＡ１には、溝部７が形成されていない。
　上記の構成によれば、ハブ側流路面４４は、第１壁面７１と下流側ノズルベーン６Ｂの回動領域ＲＡ１との間に溝部７が形成されていない領域Ａ１を有するので、溝部７によりハブ側流路面４４と下流側ノズルベーン６Ｂのハブ側端６１との間のクリアランスの増大化を抑制でき、該クリアランスの増大化による排ガスの流れ損失の増大化を抑制できる。また、ハブ側流路面４４は、第１壁面７１と下流側ノズルベーン６Ｂの回動領域ＲＡ１との間に溝部７が形成されていない領域Ａ１を有することにより、第１壁面７１の形状を設定する際の第１壁面７１の形状の自由度を高めることができる。
　幾つかの実施形態では、図１１に示されるように、上述した少なくとも１つの溝部７は、溝部７の外周端７４と、外周端７４よりもタービンロータ２１の回転方向ＲＤにおける上流側に位置する溝部７の内周縁４３１上の上流端７２１と、を繋ぐ第２壁面７２をさらに含む。図示される実施形態では、第２壁面７２は、タービンロータ２１の軸線ＬＡに直交する平面視において、外周端７４と上流端７２１とを直線状に繋いでいるが、外周端７４と上流端７２１とを曲線状に繋ぐようにしてもよい。
　上記の構成によれば、溝部７は、溝部７の外周端７４と溝部７の内周縁４３１上の下流端７１１とを繋ぐ第１壁面７１と、溝部７の外周端７４と溝部７の内周縁４３１上の上流端７２１とを繋ぐ第２壁面７２と、を含む。この場合には、タービンロータ２１の軸線ＬＡに直交する平面視における溝部７の面積（投影面積）を大きなものにできるので、溝部７内に大量の排ガスを流入させることができる。この場合には、溝部７により溝部７内の大量の排ガスの流れ方向を修正できるため、低流量時にハブ側を流れる排ガスの流れを効果的に修正できる。
　幾つかの実施形態では、図１１に示されるように、上述した複数のノズルベーン６は、上述した少なくとも１つの溝部７に対してタービンロータ２１の回転方向ＲＤにおける上流側に隣接している上流側ノズルベーン６Ａを含む。上述した第１板状部材４１のハブ側流路面４４は、タービンロータ２１の軸線ＬＡに直交する平面視において、タービンロータ２１の回転方向ＲＤにおける溝部７の第２壁面７２と、上流側ノズルベーン６Ａの回動領域ＲＡ２と、の間に溝部７が形成されていない領域Ａ２を有する。上流側ノズルベーン６Ａの回動領域ＲＡ２は、上流側ノズルベーン６Ａが開いた状態（図７参照）から閉じた状態（図８参照）までの間に上流側ノズルベーン６Ａが存在する範囲を、上記平面視において第１板部４３のハブ側流路面４４上に投影したものである。この回動領域ＲＡ２には、溝部７が形成されていない。
　上記の構成によれば、ハブ側流路面４４は、第２壁面７２と上流側ノズルベーン６Ａの回動領域ＲＡ２との間に溝部７が形成されていない領域Ａ２を有するので、溝部７によりハブ側流路面４４と上流側ノズルベーン６Ａのハブ側端６１との間のクリアランスの増大化を抑制でき、該クリアランスの増大化による排ガスの流れ損失の増大化を抑制できる。
　図１２は、一実施形態にかかる可変容量タービンにおける第１板状部材のタービンロータの軸方向に沿った断面を概略的に示す概略断面図である。図１２では、第１板状部材４１の図７に示されるＡ－Ｂ断面を回転方向ＲＤにおける上流側から視た状態を概略的に示している。また、図７に示されるＣ－Ｄ断面における溝部７の形状を図１２中点線で示している。
　幾つかの実施形態では、図１２に示されるように、上述したハブ側流路面４４は、タービンロータ２１の径方向に沿って延在する平坦面４４Ａを含む。上述した少なくとも１つの溝部７は、第１板部４３の内周側に向かうにつれて平坦面４４Ａからの深さが大きくなるように構成されている。
　上記の構成によれば、溝部７を第１板部４３の内周側に向かうにつれて平坦面４４Ａからの深さが大きくなるように構成することで、平坦面４４Ａに沿って流れる排ガスが溝部７内に流入し易くなる。また、溝部７の壁面（第３壁面７３）により溝部７内を流れる排ガスを緩やかに内周側に案内し、タービンロータ２１に導くことができる。これにより、低流量時にハブ側を流れる排ガスや溝部７内を流れる排ガスの流れに乱れが生じるのを抑制できるため、低流量時におけるタービン２の効率低下を抑制できる。
　幾つかの実施形態では、上述した少なくとも１つの溝部７は、図１２に示されるような、タービンロータ２１の軸線ＬＡに沿った平面視において、平坦面４４Ａに対して交差する方向に沿って延在する傾斜面７３Ａであって、平坦面４４Ａを延長した仮想延長面４４Ｂに対する傾斜角度θが、０°＜θ＜１５°の条件を満たす傾斜面７３Ａを含む。
　上記の構成によれば、傾斜面７３Ａの仮想延長面４４Ｂに対する傾斜角度θが大き過ぎると、傾斜面７３Ａからの排ガスの剥離が生じ、傾斜面７３Ａが排ガスを案内できなくなる虞がある。傾斜面７３Ａの傾斜角度θが上記条件を満たすようにすることで、傾斜面７３Ａからの排ガスの剥離を抑制できるため、傾斜面７３Ａにより溝部７内を流れる排ガスを内周側に案内できる。
　幾つかの実施形態では、図１２に示されるように、上述したハブ側流路面４４は、タービンロータ２１の径方向に沿って延在する平坦面４４Ａを含む。上述した少なくとも１つの溝部７は、第１板部４３の肉厚をＴ、少なくとも１つの溝部７の平坦面４４Ａからの最大深さをＴ１としたときに、０＜Ｔ１≦０．２Ｔの条件を満たすように構成されている。溝部７は、内周縁４３１において平坦面４４Ａからの深さが最大になっている。溝部７が深すぎる（すなわち、最大深さＴ１が大きすぎる）と、タービンロータ２１の背面に向かう流れが大きくなり、タービンロータ２１にかかるスラスト力が変化する虞がある。また、溝部７が深すぎると、排ガス流路４０内における主流の流れが妨げられ、排ガスの流れ損失が増大する虞がある。溝部７は、好ましくは、０＜Ｔ１≦０．１Ｔの条件を満たすように構成されている。
　上記の構成によれば、溝部７の平坦面４４Ａからの最大深さＴ１が大き過ぎると、溝部７への排ガスの流入量が増え、排ガス流路４０内における主流の流れが妨げられ、排ガスの流れ損失が増大する虞がある。上記最大深さＴ１が上記条件を満たすように構成することで、溝部７によって排ガス流路４０内における主流の流れが妨げられるのを抑制でき、タービン２の効率低下を抑制できる。
　幾つかの実施形態にかかる過給機１は、図１に示されるように、上述した可変容量タービン２と、可変容量タービン２により駆動されるように構成された遠心圧縮機３と、を備える。この場合には、低流量時におけるタービンロータ２１のハブ２１１の前縁２１３側近傍に生じる渦流Ｖを削減できるので、可変容量タービン２および可変容量タービン２を備える過給機１の低流量時における効率を向上させることができる。
　本開示は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
　上述した幾つかの実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握されるものである。
１）本開示の少なくとも一実施形態にかかる可変容量タービン（２）は、
　タービンロータ（２１）と、
　前記タービンロータ（２１）の外周側にスクロール流路（２５）を形成するスクロール流路形成部（２６）と、
　前記スクロール流路（２５）から前記タービンロータ（２１）へ排ガスを導くための排ガス流路（４０）を形成する排ガス流路形成部（４）と、
　前記排ガス流路（４０）における前記排ガスの流れを調整するための可変ノズルユニット（５）であって、前記排ガス流路（４０）に配置されて各々の回転中心回りに回動可能に構成された複数のノズルベーン（６）を含む可変ノズルユニット（５）と、を備え、
　前記排ガス流路形成部（４）は、
　環状の第１板部（４３）を有する第１板状部材（４１）と、
　前記第１板部（４３）との間に前記排ガス流路（４０）を画定する環状の第２板部（４５）であって、前記タービンロータ（２１）の軸方向において前記第１板部（４３）よりもタービン出口側に配置された第２板部（４５）を有する第２板状部材（４２）と、を含み、
　前記第１板状部材（４１）は、前記第１板部（４３）の前記排ガス流路（４０）に面するハブ側流路面（４４）に前記第１板部（４３）の内周縁（４３１）から外周側に延びる少なくとも１つの溝部（７）が形成された。
　上記１）の構成によれば、ハブ側流路面（４４）に形成された溝部（７）は、第１板部（４３）の内周縁（４３１）から外周側に延びているため、溝部（７）内に流入した排ガスを溝部（７）内からタービンロータ（２１）に直接導くことができる。溝部（７）内を流れる排ガスは、溝部（７）の壁面（第１壁面７１）により案内されることで、タービンロータ（２１）への流入角度が上記壁面に沿う角度に修正される。これにより、低流量時にハブ側を流れる排ガスのタービンロータ（２１）の前縁（２１３）への流入角度（径方向に対する傾斜角度）を所定角度（固定値α）に維持できる。上記流入角度を所定角度に維持することで、低流量時にタービンロータ（２１）のハブ（２１１）の前縁（２１３）側近傍に生じる渦流を削減できる。上記渦流を削減することで、渦流によるタービンロータ（２１）の損失を低減できるため、低流量時におけるタービン（２）の効率を向上させることができる。
２）幾つかの実施形態では、上記１）に記載の可変容量タービン（２）であって、
　前記少なくとも１つの溝部（７）は、
　前記溝部（７）の外周端（７４）と、前記外周端（７４）よりも前記タービンロータ（２１）の回転方向における下流側に位置する前記溝部（７）の前記内周縁（４３１）上の下流端（７１１）と、を繋ぐ第１壁面（７１）を含む。
　上記２）の構成によれば、溝部（７）内を流れる排ガスは、第１壁面（７１）に案内されて第１壁面（７１）に沿う角度に修正される。上記第１壁面（７１）により、低流量時にハブ側を流れる排ガスのタービンロータ（２１）の前縁（２１３）への流入角度（径方向に対する傾斜角度）を所定角度（固定値α）に維持できる。上記第１壁面（７１）は、溝部（７）の外周端（７４）と溝部（７）の内周縁（４３１）上の下流端（７１１）とを繋いでいるため、溝部（７）内を流れる排ガスの流れをあまり阻害せずに排ガスの流れ方向を修正できる。
３）幾つかの実施形態では、上記２）に記載の可変容量タービン（２）であって、
　前記第１壁面（７１）は、
　前記タービンロータ（２１）の軸線に直交する平面視において、前記溝部（７）の前記外周端（７４）と前記内周縁（４３１）上の前記下流端（７１１）とを直線状に結んだ仮想線（ＩＬ）に対して、前記回転方向における下流側に突出した凸曲面（７１Ａ）を含む。
　上記３）の構成によれば、第１壁面（７１）は、タービンロータ（２１）の回転方向における下流側に突出した凸曲面（７１Ａ）を含むため、溝部（７）内を流れる排ガスを緩やかに案内することができる。これにより、排ガスの第１壁面（７１）からの剥離を抑制できるため、第１壁面（７１）により排ガスの流れをあまり阻害せずに排ガスの流れ方向を修正できる。
４）幾つかの実施形態では、上記３）に記載の可変容量タービン（２）であって、
　前記凸曲面（７１Ａ）は、前記タービンロータ（２１）の軸線に直交する平面視における前記凸曲面（７１Ａ）の接線（ＴＬ）の前記タービンロータ（２１）の径方向に対する傾斜角度が、前記下流端（７１１）側に向かうにつれて小さくなるように傾斜している。
　上記４）の構成によれば、凸曲面（７１Ａ）は、タービンロータ（２１）の軸線に直交する平面視における凸曲面（７１Ａ）の接線（ＴＬ）のタービンロータ（２１）の径方向に対する傾斜角度が、下流端側に向かうにつれて小さくなるように傾斜しているので、凸曲面（７１Ａ）からの排ガスの剥離を抑制しつつ、凸曲面（７１Ａ）に沿って流れる排ガスのタービンロータ（２１）への流入角度（径方向に対する傾斜角度）を小さなものに修正できる。
５）幾つかの実施形態では、上記２）～４）の何れかに記載の可変容量タービン（２）であって、
　前記複数のノズルベーン（６）は、前記少なくとも１つの溝部（７）に対して前記タービンロータ（２１）の回転方向における下流側に隣接している下流側ノズルベーン（６Ｂ）を含み、
　前記第１板状部材（４１）の前記ハブ側流路面（４４）は、
　前記タービンロータ（２１）の軸線に直交する平面視において、前記タービンロータ（２１）の前記回転方向における前記溝部（７）の前記第１壁面（７１）と、前記下流側ノズルベーン（６Ｂ）の回動領域（ＲＡ１）と、の間に前記溝部（７）が形成されていない領域（Ａ１）を有する。
　上記５）の構成によれば、ハブ側流路面（４４）は、第１壁面（７１）と下流側ノズルベーン（６Ｂ）の回動領域（ＲＡ１）との間に溝部（７）が形成されていない領域（Ａ１）を有するので、溝部（７）によりハブ側流路面（４４）と下流側ノズルベーン（６Ｂ）のハブ側端（６１）との間のクリアランスの増大化を抑制でき、該クリアランスの増大化による排ガスの流れ損失の増大化を抑制できる。また、ハブ側流路面（４４）は、第１壁面（７１）と下流側ノズルベーン（６Ｂ）の回動領域（ＲＡ１）との間に溝部（７）が形成されていない領域（Ａ１）を有することにより、第１壁面（７１）の形状を設定する際に、下流側ノズルベーン（６Ｂ）の回動領域（ＲＡ１）を考慮しなくても良いので、第１壁面（７１）の形状の自由度を高めることができる。
６）幾つかの実施形態では、上記２）～５）の何れかに記載の可変容量タービン（２）であって、
　前記少なくとも１つの溝部（７）は、
　前記溝部（７）の外周端（７４）と、前記外周端（７４）よりも前記タービンロータ（２１）の回転方向における上流側に位置する前記溝部（７）の前記内周縁（４３１）上の上流端（７２１）と、を繋ぐ第２壁面（７２）をさらに含む。
　上記６）の構成によれば、溝部（７）は、溝部（７）の外周端（７４）と溝部（７）の内周縁（４３１）上の下流端（７１１）とを繋ぐ第１壁面（７１）と、溝部（７）の外周端（７４）と溝部（７）の内周縁（４３１）上の上流端（７２１）とを繋ぐ第２壁面（７２）と、を含む。この場合には、タービンロータ（２１）の軸線に直交する平面視における溝部（７）の面積（投影面積）を大きなものにできるので、溝部（７）内に大量の排ガスを流入させることができる。この場合には、溝部（７）により溝部（７）内の大量の排ガスの流れ方向を修正できるため、低流量時にハブ側を流れる排ガスの流れを効果的に修正できる。
７）幾つかの実施形態では、上記６）に記載の可変容量タービン（２）であって、
　前記複数のノズルベーン（６）は、前記少なくとも１つの溝部（７）に対して前記タービンロータ（２１）の回転方向における上流側に隣接している上流側ノズルベーン（６Ａ）を含み、
　前記第１板状部材（４１）の前記ハブ側流路面（４４）は、
　前記タービンロータ（２１）の軸線に直交する平面視において、前記タービンロータ（２１）の前記回転方向における前記溝部（７）の前記第２壁面（７２）と、前記上流側ノズルベーン（６Ａ）の回動領域（ＲＡ２）と、の間に前記溝部（７）が形成されていない領域（Ａ２）を有する。
　上記７）の構成によれば、ハブ側流路面（４４）は、第２壁面（７２）と上流側ノズルベーン（６Ａ）の回動領域（ＲＡ２）との間に溝部（７）が形成されていない領域（Ａ２）を有するので、溝部（７）によりハブ側流路面（４４）と上流側ノズルベーン（６Ａ）のハブ側端（６１）との間のクリアランスの増大化を抑制でき、該クリアランスの増大化による排ガスの流れ損失の増大化を抑制できる。
８）幾つかの実施形態では、上記１）～７）の何れかに記載の可変容量タービン（２）であって、
　前記ハブ側流路面（４４）は、前記タービンロータ（２１）の径方向に沿って延在する平坦面（４４Ａ）を含み、
　前記少なくとも１つの溝部（７）は、前記第１板部（４３）の内周側に向かうにつれて前記平坦面（４４Ａ）からの深さが大きくなるように構成された。
　上記８）の構成によれば、溝部（７）を第１板部（４３）の内周側に向かうにつれて平坦面（４４Ａ）からの深さが大きくなるように構成することで、平坦面（４４Ａ）に沿って流れる排ガスが溝部（７）内に流入し易くなる。また、上記溝部（７）の壁面（第３壁面７３）により溝部（７）内を流れる排ガスを緩やかに内周側に案内し、タービンロータ（２１）に導くことができる。これにより、低流量時にハブ側を流れる排ガスや溝部（７）内を流れる排ガスの流れに乱れが生じるのを抑制できるため、低流量時におけるタービン（２）の効率低下を抑制できる。
９）幾つかの実施形態では、上記８）に記載の可変容量タービン（２）であって、
　前記少なくとも１つの溝部（７）は、
　前記タービンロータ（２１）の軸線に沿った平面視において、前記平坦面（４４Ａ）に対して交差する方向に沿って延在する傾斜面（７３Ａ）であって、前記平坦面（４４Ａ）を延長した仮想延長面（４４Ｂ）に対する傾斜角度θが、０°＜θ＜１５°の条件を満たす傾斜面（７３Ａ）を含む。
　上記９）の構成によれば、傾斜面（７３Ａ）の仮想延長面（４４Ｂ）に対する傾斜角度θが大き過ぎると、傾斜面（７３Ａ）からの排ガスの剥離が生じ、傾斜面（７３Ａ）が排ガスを案内できなくなる虞がある。傾斜面（７３Ａ）の傾斜角度θが上記条件を満たすようにすることで、傾斜面（７３Ａ）からの排ガスの剥離を抑制できるため、傾斜面（７３Ａ）により溝部（７）内を流れる排ガスを内周側に案内できる。
１０）幾つかの実施形態では、上記１）～９）の何れかに記載の可変容量タービン（２）であって、
　前記ハブ側流路面（４４）は、前記タービンロータ（２１）の径方向に沿って延在する平坦面（４４Ａ）を含み、
　前記少なくとも１つの溝部（７）は、前記第１板部（４３）の肉厚をＴ、前記少なくとも１つの溝部（７）の前記平坦面（４４Ａ）からの最大深さをＴ１としたときに、０＜Ｔ１≦０．２Ｔの条件を満たすように構成された。
　上記１０）の構成によれば、溝部（７）の平坦面（４４Ａ）からの最大深さＴ１が大き過ぎると、溝部（７）への排ガスの流入量が増え、排ガス流路（４０）内における主流の流れが妨げられ、排ガスの流れ損失が増大する虞がある。上記最大深さ（Ｔ１）が上記条件を満たすように構成することで、溝部（７）によって排ガス流路（４０）内における主流の流れが妨げられるのを抑制でき、タービン（２）の効率低下を抑制できる。
１１）本開示の少なくとも一実施形態にかかる過給機（１）は、
　上記１）～１０）の何れかに記載の可変容量タービン（２）と、
　前記可変容量タービン（２）により駆動されるように構成された遠心圧縮機（３）と、を備える。
　上記１１）の構成によれば、低流量時におけるタービンロータ（２１）のハブ（２１１）の前縁（２１３）側近傍に生じる渦流を削減できるので、可変容量タービン（２）および該可変容量タービン（２）を備える過給機（１）の低流量時における効率を向上させることができる。
１　　　　　過給機
１Ａ　　　　排気ターボ過給機
２　　　　　可変容量タービン
３　　　　　遠心圧縮機
４　　　　　排ガス流路形成部
５　　　　　可変ノズルユニット
６　　　　　ノズルベーン
６Ａ　　　　上流側ノズルベーン
６Ｂ　　　　下流側ノズルベーン
７　　　　　溝部
１０　　　　内燃機関
１１　　　　回転シャフト
１２　　　　ベアリング
１３　　　　ハウジング
１４　　　　ベアリングハウジング
１５　　　　気体ライン
１６　　　　排ガスライン
１７　　　　内部空間
２１　　　　タービンロータ
２２　　　　タービンハウジング
２３　　　　排ガス導入口
２４　　　　排ガス排出口
２５　　　　スクロール流路
２６　　　　スクロール流路形成部
２７　　　　排ガス排出路
２８　　　　排ガス排出路形成部
３１　　　　インペラ
３２　　　　コンプレッサハウジング
３３　　　　気体導入口
３４　　　　気体排出口
３５　　　　気体導入路
３６　　　　気体導入路形成部
３７　　　　スクロール流路
３８　　　　スクロール流路形成部
４０　　　　排ガス流路
４１　　　　第１板状部材
４２　　　　第２板状部材
４３　　　　第１板部
４４　　　　ハブ側流路面
４４Ａ　　　平坦面
４４Ｂ　　　仮想延長面
４５　　　　第２板部
４６　　　　突出部
４７　　　　シュラウド側流路面
４８　　　　シュラウド面
４９　　　　ノズルサポート
５１　　　　回動機構部
５２　　　　ドライブリング
５３　　　　ベーンシャフト
５４　　　　レバープレート
５５　　　　アクチュエータ
５６　　　　駆動シャフト
５７　　　　コントローラ
６１　　　　ハブ側端
６２　　　　シュラウド側端
７１　　　　第１壁面
７１Ａ　　　凸曲面
７２　　　　第２壁面
７３　　　　第３壁面
７３Ａ　　　傾斜面
７４　　　　外周端
２１１　　　ハブ
２１２　　　ブレード
２１３　　　前縁
２１４　　　後縁
４３１　　　内周縁
７１１　　　下流端
７２１　　　上流端
Ａ１，Ａ２　領域
ＩＬ　　　　仮想線
ＬＡ，ＬＣ　軸線
ＲＡ１，ＲＡ２　回動領域
ＲＣ　　　　回転中心
ＲＤ　　　　回転方向
ＴＬ　　　　接線
Ｖ　　　　　渦流
Ｘ　　　　　（回転シャフトの）軸方向
ＸＣ　　　　コンプレッサ側
ＸＴ　　　　タービン側
Ｙ　　　　　（回転シャフトの）径方向

Claims (11)

  1. 　タービンロータと、
    　前記タービンロータの外周側にスクロール流路を形成するスクロール流路形成部と、
    　前記スクロール流路から前記タービンロータへ排ガスを導くための排ガス流路を形成する排ガス流路形成部と、
    　前記排ガス流路における前記排ガスの流れを調整するための可変ノズルユニットであって、前記排ガス流路に配置されて各々の回転中心回りに回動可能に構成された複数のノズルベーンを含む可変ノズルユニットと、を備え、
    　前記排ガス流路形成部は、
    　環状の第１板部を有する第１板状部材と、
    　前記第１板部との間に前記排ガス流路を画定する環状の第２板部であって、前記タービンロータの軸方向において前記第１板部よりもタービン出口側に配置された第２板部を有する第２板状部材と、を含み、
    　前記第１板状部材は、前記第１板部の前記排ガス流路に面するハブ側流路面に前記第１板部の内周縁から外周側に延びる少なくとも１つの溝部が形成された、
    可変容量タービン。
  2. 　前記少なくとも１つの溝部は、
    　前記溝部の外周端と、前記外周端よりも前記タービンロータの回転方向における下流側に位置する前記溝部の前記内周縁上の下流端と、を繋ぐ第１壁面を含む、
    請求項１に記載の可変容量タービン。
  3. 　前記第１壁面は、
    　前記タービンロータの軸線に直交する平面視において、前記溝部の前記外周端と前記内周縁上の前記下流端とを直線状に結んだ仮想線に対して、前記回転方向における下流側に突出した凸曲面を含む、
    請求項２に記載の可変容量タービン。
  4. 　前記凸曲面は、前記タービンロータの軸線に直交する平面視における前記凸曲面の接線の前記タービンロータの径方向に対する傾斜角度が、前記下流端側に向かうにつれて小さくなるように傾斜している、
    請求項３に記載の可変容量タービン。
  5. 　前記複数のノズルベーンは、前記少なくとも１つの溝部に対して前記タービンロータの回転方向における下流側に隣接している下流側ノズルベーンを含み、
    　前記第１板状部材の前記ハブ側流路面は、
    　前記タービンロータの軸線に直交する平面視において、前記タービンロータの前記回転方向における前記溝部の前記第１壁面と、前記下流側ノズルベーンの回動領域と、の間に前記溝部が形成されていない領域を有する、
    請求項２乃至４の何れか１項に記載の可変容量タービン。
  6. 　前記少なくとも１つの溝部は、
    　前記溝部の外周端と、前記外周端よりも前記タービンロータの回転方向における上流側に位置する前記溝部の前記内周縁上の上流端と、を繋ぐ第２壁面をさらに含む、
    請求項２乃至５の何れか１項に記載の可変容量タービン。
  7. 　前記複数のノズルベーンは、前記少なくとも１つの溝部に対して前記タービンロータの回転方向における上流側に隣接している上流側ノズルベーンを含み、
    　前記第１板状部材の前記ハブ側流路面は、
    　前記タービンロータの軸線に直交する平面視において、前記タービンロータの前記回転方向における前記溝部の前記第２壁面と、前記上流側ノズルベーンの回動領域と、の間に前記溝部が形成されていない領域を有する、
    請求項６に記載の可変容量タービン。
  8. 　前記ハブ側流路面は、前記タービンロータの径方向に沿って延在する平坦面を含み、
    　前記少なくとも１つの溝部は、前記第１板部の内周側に向かうにつれて前記平坦面からの深さが大きくなるように構成された、
    請求項１乃至７の何れか１項に記載の可変容量タービン。
  9. 　前記少なくとも１つの溝部は、
    　前記タービンロータの軸線に沿った平面視において、前記平坦面に対して交差する方向に沿って延在する傾斜面であって、前記平坦面を延長した仮想延長面に対する傾斜角度θが、０°＜θ＜１５°の条件を満たす傾斜面を含む、
    請求項８に記載の可変容量タービン。
  10. 　前記ハブ側流路面は、前記タービンロータの径方向に沿って延在する平坦面を含み、
    　前記少なくとも１つの溝部は、前記第１板部の肉厚をＴ、前記少なくとも１つの溝部の前記平坦面からの最大深さをＴ１としたときに、０＜Ｔ１≦０．２Ｔの条件を満たすように構成された、
    請求項１乃至９の何れか１項に記載の可変容量タービン。
  11. 　請求項１乃至１０の何れか１項に記載の可変容量タービンと、
    　前記可変容量タービンにより駆動されるように構成された遠心圧縮機と、を備える、
    過給機。
PCT/JP2021/045835 2021-01-21 2021-12-13 可変容量タービンおよび過給機 WO2022158167A1 (ja)

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