專利名稱：可變容量渦輪的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種可變容量渦輪，其具有改變流量特性的功能。
背景技術：
作為用作主要由渦輪和壓縮機構成的、通過來自發動機(內燃機)的排氣(流體) 使渦輪旋轉，由此使壓縮機旋轉，將大氣變成高壓空氣送入發動機的渦輪增壓器的渦輪的 優選的可變容量渦輪，例如公知有專利文獻1、2公開的可變容量渦輪。專利文獻1 日本特開平10-8977號公報專利文獻2 日本特開2000-110572號公報但是，所述專利文獻1、2公開的可變容量渦輪存在以下的問題點外側渦管的入 口部的流路截面積在從上游側到下游側的中途變大，在排氣的流速下降，區劃外側渦管和 內側渦管的漸開線劃分壁的外周面發生剝離，造成性能及流量下降。
發明內容
本發明是鑒于所述的情況而開發的，其目的在于，提供一種能夠抑制從外側渦管 的入口部的漸開線劃分壁的外周面的剝離，從而能夠提高性能且能夠增加流量的可變容量 渦輪。本發明為解決所述課題，采用了以下的裝置。本發明的第一方式的可變容量渦輪具有渦輪殼體，其在內部形成有渦旋形的渦 管；渦輪葉輪，其旋轉自如地設于所述渦管的內周側；漸開線劃分壁，其安裝于所述渦輪殼 體，并將所述渦管分割成內側渦管和外側渦管；流量控制閥，其對形成于所述外側渦管的入 口端的導入口進行開閉，其中，所述外側渦管的入口部形成為從上游側朝向下游側具有連 續且平緩的節流流路。根據本發明的第一方式的可變容量渦輪，由于外側渦管的入口部的流量為從上游 側朝向下游側連續的節流流路。即，以流路截面積逐漸減小的方式形成有外側渦管的入口 部的外側渦管的內周面及/或漸開線劃分壁的外周面，所以能夠促進外側渦管的入口部的 排氣的加速，能夠抑制從漸開線劃分壁的上游側的前端部外周面的剝離，而能夠提高性能 且增加流量。本發明的第一方式的所述可變容量渦輪更優選，所述流量控制閥的內周側的表面 為平坦面，在所述流量控制閥全開時，該平坦面和形成所述渦輪殼體的入口部的入口凸緣 的中心軸線形成為大致平行。根據這樣的可變容量渦輪，由于位于流量控制閥的內周面的平坦面和入口凸緣的 中心軸線所成的角形成為大致平行，能夠減小通過導入口的流體的轉向角，所以能夠進一 步抑制從漸開線劃分壁的上游側的前端部外周面的剝離，從而能夠進一步提高性能，并且 能夠進一步增加流量。本發明的第一方式的所述可變容量渦輪更優選，所述流量控制閥構成為，以通過所述導入口的流體的轉向角無論在低流量時、高流量時、從低流量轉向高流量時及從高流 量轉向低流量時均保持為一定的方式在高流量時和低流量時之間進行平行移動。根據這樣的可變容量渦輪，由于通過所述導入口的流體的轉向角無論在低流量 時、高流量時、從低流量轉向高流量時及從高流量轉向低流量時均保持為一定的方式，所以 能夠進一步抑制從漸開線劃分壁的上游側的前端部外周面的剝離，從而能夠進一步提高性 能，并且能夠進一步增加流量。本發明的第二方式的可變容量渦輪具有渦輪殼體，其在內部形成有渦旋形的渦 管；渦輪葉輪，其旋轉自如地設于所述渦管的內周側；漸開線劃分壁，其安裝于所述渦輪殼 體，并將所述渦管分割成內側渦管和外側渦管；流量控制閥，其對形成于所述外側渦管的入 口端的導入口進行開閉，其中，所述流量控制閥的內周側的表面設為平坦面，在所述流量控 制閥全開時，該平坦面和形成所述渦輪殼體的入口部的入口凸緣的中心軸線形成為大致平 行。根據本發明的第二方式的可變容量渦輪，由于在所述流量控制閥全開時，位于流 量控制閥的內周側的平坦面和入口凸緣的中心軸線所成的角形成為大致平行，能夠減小 通過導入口的流體的轉向角，所以能夠抑制從漸開線劃分壁的上游側的前端部外周面的剝 離，從而能夠提高性能，并且能夠增加流量。本發明的第三方式的可變容量渦輪具有渦輪殼體，其在內部形成有渦旋形的渦 管；渦輪葉輪，其旋轉自如地設于所述渦管的內周側；漸開線劃分壁，其安裝于所述渦輪殼 體，并將所述渦管分割成內側渦管和外側渦管；流量控制閥，其對形成于所述外側渦管的入 口端的導入口進行開閉，其中，所述流量控制閥構成為，以通過所述導入口的流體的轉向角 無論在低流量時、高流量時、從低流量轉向高流量時及從高流量轉向低流量時均保持為一 定的方式在高流量時和低流量時之間進行平行移動。根據本發明的第三方式的可變容量渦輪，由于通過導入口的流體的轉向角無論在 低流量時、高流量時、從低流量轉向高流量時及從高流量轉向低流量時均保持為一定，所以 能夠進一步抑制從漸開線劃分壁的上游側的前端部外周面的剝離，從而能夠進一步提高性 能，并且能夠增加流量。本發明的第四方式的渦輪增壓機裝載有剝離造成的損失小且性能良好的可變容 量渦輪。根據本發明的第四方式的渦輪增壓機，能夠進一步提高裝置整體的性能。根據本發明的可變容量渦輪，實現如下效果，能夠抑制從外側渦管的入口部的漸 開線劃分壁的外周面的剝離，從而能夠提高性能，并且能夠增加流量。
圖1是本發明的第一實施方式的可變容量渦輪的軸直角剖面圖，即低流量時的 圖；圖2是本發明的第一實施方式的可變容量渦輪的軸直角剖面圖，即高流量時的 圖；圖3是用于說明發明的第一本實施方式的可變容量渦輪的特征部的圖表；圖4是本發明的第二實施方式的可變容量渦輪的軸直角剖面圖，即高流量時的4圖；圖5是本發明的第三實施方式的可變容量渦輪的軸直角剖面圖。
具體實施例方式以下，參照圖1 圖3說明本發明的可變容量渦輪的第一實施方式。圖1是本實施方式的可變容量渦輪的軸直角剖面圖，即低流量時的圖，圖2是本實施方式的可變容量渦輪的軸直角剖面圖，即高流量時的圖，圖3是用于 說明本實施方式的可變容量渦輪的特征部的圖表。如圖1及圖2所示，本實施方式的可變容量渦輪1主要由以下要素構成，在內部形 成有渦旋形的渦管2的渦輪殼體3、旋轉自如地設于渦管2的內周側的渦輪葉輪4。渦管2具有形成于半徑方向內側(內周側)的內側渦管5、形成于半徑方向外側 (外周側)即形成為包圍內側渦管5的半徑方向外側的外側渦管6。這些內側渦管5和外 側渦管6通過漸開線劃分壁7區劃(隔開)，該漸開線劃分壁7以外側渦管6具有比內側渦 管5大的容積的方式形成于渦輪殼體3 (安裝)。另外，該漸開線劃分壁7由呈舌片狀的第 一劃分壁8和呈板狀的第二劃分壁9構成，在第二劃分壁9上形成有在高流量時將導入外 側渦管6的排氣(流體)從外側渦管6導向內側渦管5的多個連通孔10。渦輪殼體3與壓縮機殼體(未圖示)相鄰，且安裝于安裝在壓縮機殼體的軸承殼 體(未圖示)上，在該渦輪殼體3上形成有排氣導入口 11和排氣排出口(未圖示)。另外， 在位于第一劃分壁8的上游側(排氣導入口 11側)的渦輪殼體3上設有流量控制閥(Flow Control Valve) 12。該流量控制閥12以低流量時形成于下游側的前端部內周側的平坦面 與形成于第一劃分壁8的上游側的前端部外周側的平坦面(平坦的傾斜面)相接(重合) 的方式形成的板狀的部件為主要要素構成。另外，該流量控制閥12通過轉動裝置(未圖 示)，以設于(安裝)位于排氣導入口 11側的渦輪殼體3的轉動軸13為中心轉動，切換閉 鎖圖1所示的外側渦管6的導入口 14 (參照圖2)(成為全閉狀態)的位置和開放圖2所示 的外側渦管6的導入口 14(成為全開狀態)的位置。另外，圖1中及圖2中的符號15是堵 塞(閉塞)渦輪殼體3的開口部的罩，符號16是將罩15固定于渦輪殼體3的螺栓，符號17 是覆蓋螺栓16的前端部的堆焊部。另外，本實施方式的可變容量渦輪1的外側渦管6形成為，在入口部，從上游側朝 向下游側具有連續的節流流路，即入口部的流路截面積，例如描繪圖3所示的實線的軌跡。 換言之，本實施方式的可變容量渦輪1的外側渦管6，其由流量控制閥12的下游內周側的 前端、第一劃分壁8的外周面和渦輪殼體3的內周面圍起來的流路的截面積(參照圖3中 的(1))比由堆焊部17的內周面、第一劃分壁8的外周面和渦輪殼體3的內周面圍起來的 流路的截面積(參照圖3中的O))大，由堆焊部17的內周面、第一劃分壁8的外周面和渦 輪殼體3的內周面圍起來的流路的截面積(參照圖3的O))比由第一劃分壁8的外周面 和渦輪殼體3的內周面圍起來的流路的截面積(參照圖3中的(3) (6))大，由第一劃分 壁8的外周面和渦輪殼體3的內周面圍起來的流路的截面積形成為從上游側朝向下游側逐 漸(平緩)減小(參照圖3中的(3) (6))。另外，圖3中的(3) (6)分別與圖2中所示的六條虛線(在相對于外側渦管6 的中心線正交的方向描繪的虛線)相對應，圖3中的(1)與位于圖2中最上游側的虛線相對應，圖3中的(6)與位于圖2中最下游側的虛線相對應。另外，圖3中的Atl是指位于圖2中最上游側的虛線的流量的截面積的意思，圖3中 的A是指圖2中各虛線的流路的截面積的意思。根據本實施方式的可變容量渦輪1，由于外側渦管6的入口部的流路為從上游側 朝向下游側連續的節流流路，即以流路截面積逐漸減小的方式形成外側渦管6的入口部的 外側渦管6的內周面及/或第一劃分壁8的外周面，所以促進外側渦管6的入口部的排氣 的加速，能夠抑制從第一劃分壁8的上游側的前端部外周面的剝離，從而能夠提高性能且 能夠增加流量。參照圖4，說明本發明的第二實施方式的可變容量渦輪。圖4是本實施方式的可變 容量渦輪的軸直角剖面圖，即高流量時的圖。本實施方式的可變容量渦輪21替代渦輪殼體3而具有渦輪殼體22，這一點與上 述的第一實施方式的可變容量渦輪不同。除此之外的構成要素與上述的第一實施方式的相 同，因此在此省略對這些構成要素的說明。如圖4所示，本實施方式的渦輪殼體22形成為，高流量時(即，流量控制閥12位 于開放(全開)外側渦管6的導入口 14時)，連結第一隔壁8的上游側前端和下游側前端 的線40與形成渦輪殼體22的入口部的凸緣22a的中心軸線23所成的角α為35度至50 度的范圍內。即，本實施方式的渦輪殼體22形成為，流量控制閥12全開時，位于流量控制 閥12的內周側的平坦面12a和入口凸緣22a的中心軸線23大致平行。另外，在入口凸緣22a的內部形成有排氣導入口 11。根據本實施方式的可變容量渦輪21，由于外側渦管6的入口部的流路為從上游側 朝向下游側連續的節流流路，即以流路截面積逐漸減小的方式形成有外側渦管6的入口部 的外側渦管6的內周面及/或第一劃分壁8的外周面，所以促進外側渦管6的入口部的排 氣的加速，能夠抑制從第一劃分壁8的上游側的前端部外周面的剝離，從而能夠提高性能， 并且能夠增加流量。另外，以連結第一隔壁8的上游側前端和下游側前端的線40和形成渦輪殼體22 的入口部的入口凸緣22a的中心軸線23所成的角α比上述的第一實施方式的角小的方式 配置有入口凸緣22a，通過導入口 14的排氣的轉向角比上述的第一實施方式的轉向角小， 因此能夠進一步抑制從第一劃分壁8的上游側的前端部外周面的剝離，從而能夠進一步提 高性能，并且能夠進一步增加流量。參照圖5，說明本發明的第三實施方式的可變容量渦輪。圖5是本實施方式的可變 容量渦輪的軸直角剖面圖。本實施方式的可變容量渦輪31替代流量控制閥12，而具有流量控制閥32，這一點 與上述的第一實施方式的可變容量渦輪不同。除此之外的構成要素與上述的第一實施方式 的相同，因此在此省略對這些構成要素的說明。如圖5所示，本實施方式的流量控制閥32構成為，在圖5中實線所示的高流量時 (即，流量控制閥32位于開放(全開)外側渦管6的導入口 14的位置時)、和圖5中雙點 劃線所示的低流量時(即，流量控制閥32位于閉鎖(全閉)外側渦管6的導入口 14的位 置時)之間進行平行移動。即，本實施方式的流量控制閥32構成為，位于流量控制閥32的 內周側的平坦面32a、和形成渦輪殼體3的入口部的入口凸緣3a的中心軸線23 —直保持一定的角度被開閉。另外，在入口凸緣3a的內部形成有排氣導入口 11。根據本實施方式的可變容量渦輪31，由于外側渦管6的入口部的流路為從上游側 朝向下游側連續的節流流路，即以流路截面積逐漸減小的方式形成有外側渦管6的入口部 的外側渦管6的內周面及/或第一劃分壁8的外周面，所以促進外側渦管6的入口部的排 氣的加速，能夠抑制從第一劃分壁8的上游側的前端部外周面的剝離，從而能夠提高性能， 并且能夠增加流量。另外，通過導入口 14的排氣的轉向角無論在低流量時、高流量時、從低流量轉換 到高流量變換時、以及從高流量轉換到低流量變換時均保持為一定，因此能夠進一步抑制 從第一劃分壁8的上游側的前端部外周面的剝離，從而能夠進一步提高性能，并且能夠進一步增加流量。另外，本發明并不僅限于上述的實施方式，在不脫離本發明的技術思想的范圍內， 根據需要，可以適當實施變形、變更。例如，在圖4所示的第二實施方式中，也可以替代流量控制閥12，而使用圖5所示 的第三實施方式的流量控制閥32。另外，在上述的實施方式中，為了減緩因堆焊部17引起的流路截面積的急劇減 少，作為一具體例，對在第一劃分壁8的外周面形成有平緩彎曲的凹部8a(參照圖1)的可 變容量渦輪進行了說明，但也可以替代使第一劃分壁8的外周面凹陷，而使渦輪殼體3的內 周面凹陷，外側渦管6的入口部的流路為從上游側朝向下游側連續且平緩的節流流路。符號說明1可變容量渦輪2渦管3渦輪殼體4渦輪葉輪5內側渦管6外側渦管7漸開線劃分壁12流量控制閥12a平坦面14導入口21可變容量渦輪22渦輪殼體22a入口凸緣23中心軸線31可變容量渦輪32流量控制閥
權利要求
1.一種可變容量渦輪，其具有渦輪殼體，其在內部形成有渦旋形的渦管； 渦輪葉輪，其旋轉自如地設于所述渦管的內周側；漸開線劃分壁，其安裝于所述渦輪殼體，并將所述渦管分割成內側渦管和外側渦管； 流量控制閥，其對形成于所述外側渦管的入口端的導入口進行開閉， 所述可變容量渦輪的特征在于，所述外側渦管的入口部形成為從上游側朝向下游側具有連續且平緩的節流流路。
2.如權利要求1所述的可變容量渦輪，其特征在于，所述流量控制閥的內周側的表面為平坦面，在所述流量控制閥全開時，該平坦面和形 成所述渦輪殼體的入口部的入口凸緣的中心軸線形成為大致平行。
3.如權利要求1或2所述的可變容量渦輪，其特征在于，所述流量控制閥構成為，以通過所述導入口的流體的轉向角無論在低流量時、高流量 時、從低流量轉向高流量時及從高流量轉向低流量時均保持為一定的方式在高流量時和低 流量時之間進行平行移動。
4.一種可變容量渦輪，其具有渦輪殼體，其在內部形成有渦旋形的渦管； 渦輪葉輪，其旋轉自如地設于所述渦管的內周側；漸開線劃分壁，其安裝于所述渦輪殼體，并將所述渦管分割成內側渦管和外側渦管； 流量控制閥，其對形成于所述外側渦管的入口端的導入口進行開閉， 所述可變容量渦輪的特征在于，所述流量控制閥的內周側的表面為平坦面，在所述流量控制閥全開時，該平坦面和形 成所述渦輪殼體的入口部的入口凸緣的中心軸線形成為大致平行。
5.一種可變容量渦輪，其具有渦輪殼體，其在內部形成有渦旋形的渦管； 渦輪葉輪，其旋轉自如地設于所述渦管的內周側；漸開線劃分壁，其安裝于所述渦輪殼體，并將所述渦管分割成內側渦管和外側渦管； 流量控制閥，其對形成于所述外側渦管的入口端的導入口進行開閉， 所述可變容量渦輪的特征在于，所述流量控制閥構成為，以通過所述導入口的流體的轉向角無論在低流量時、高流量 時、從低流量轉向高流量時及從高流量轉向低流量時均保持為一定的方式在高流量時和低 流量時之間進行平行移動。
6.一種渦輪增壓機，其特征在于，具備權利要求1 5中任一項所述的可變容量渦輪而成。
全文摘要
本發明提供一種可變容量渦輪，其能夠抑制從外側渦管的入口部的漸開線劃分壁的外周面的剝離，從而能夠提高性能且增加流量。可變容量渦輪具有渦輪殼體(3)，其在內部形成有渦旋形的渦管(2)；渦輪葉輪(4)，其旋轉自如地設于所述渦管(2)的內周側；漸開線劃分壁(7)，其安裝于所述渦輪殼體(3)，并將所述渦管(2)分割成內側渦管(5)和外側渦管(6)；流量控制閥(12)，其對形成于所述外側渦管(6)的入口端的導入口(14)進行開閉，其中，所述外側渦管(6)的入口部形成為從上游側朝向下游側具有連續且平緩的節流流路。
文檔編號F01D17/26GK102046927SQ20098011986
公開日2011年5月4日 申請日期2009年10月13日 優先權日2008年10月24日
發明者松尾淳 申請人:三菱重工業株式會社