(57)【要約】【課題】羽根を駆動するアクチュエータを不要にしてコストの低廉化を図り、かつ複雑な制御ロジックを不要にすることができる可変容量ターボチャージャを提供する。【解決手段】コンプレッサ導入管11に、その空気の流れ方向に対し略直交する面に対し開閉動作可能な４枚の扇状の羽根61,61,…を設ける。各羽根61を、コンプレッサ導入管11の外周面から軸芯に向かって突出する回動自在な軸62,62,…にそれぞれ固定する。各軸62の半径方向外方端に、各羽根61を閉塞する方向にそれぞれ個別に付勢するコイルスプリング65,65,…を巻掛け、この各コイルスプリング65によってコンプレッサ導入口11aからの空気の流量が全くないときに各羽根61を全閉位置まで動作させる一方、空気の流量が増加した際にその空気の増加量との均衡を取りながら各コイルスプリング65による全閉側への付勢力に抗して各羽根61を全開位置まで動作させる。【選択図】図３
2010071140.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの吸気通路に設けられたロータの回転に基づいて圧縮される空気の流量を空気の流れ方向に対し開閉動作可能なガイドの開度によって可変とする可変容量ターボチャージャにおいて、
上記ガイドは、上記吸気通路上に空気の流れ方向に対し略直交する方向から突出する回動自在な軸に固定されており、
上記軸には、上記ガイドを全閉側に付勢する一方、空気の流量が増加するに従いその空気の増加量との均衡を取りながら上記ガイドを全閉側への付勢力に抗して全開位置まで動作させる付勢手段が設けられていることを特徴とする可変容量ターボチャージャ。
【請求項２】
請求項１に記載の可変容量ターボチャージャにおいて、
上記ガイドは、上記軸に対し空気の流れ方向から見て非対称となるように取り付けられていることを特徴とする可変容量ターボチャージャ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の可変容量ターボチャージャにおいて、
上記ガイドは、上記ロータよりも空気の流れ方向上流側に設けられていることを特徴する可変容量ターボチャージャ。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の可変容量ターボチャージャにおいて、
上記ガイドは、上記ロータからこれよりも空気の流れ方向下流側のスクロールに通じる環状通路に設けられていることを特徴する可変容量ターボチャージャ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの吸気通路に設けられたロータの回転に基づいて圧縮される空気の流量を空気の流れ方向に対し開閉動作可能なガイドの開度によって可変とする可変容量ターボチャージャに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、この種可変容量ターボチャージャとしては、コンプレッサのロータからこれよりも空気の流れ方向下流側のスクロール部に通じる環状通路に、突出・引き込み可能な案内羽根を設け、この案内羽根を斑状通路に対し突出または引き込ませることによって、ロータの回転に基づいて圧縮される空気の流量を可変とするようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この場合、案内羽根を環状通路に対し突出または引き込ませるアクチュエータと、エンジンの運転状態に応じてアクチュエータを作動するコントローラとを具備している。
【０００３】
また、その他の可変容量ターボチャージャとしては、スクロール部からこれよりも排気の流れ方向下流側の排気タービンのロータに通じる環状通路に、その環状通路上に排気の流れ方向に対し略直交する方向から突出する回動自在な軸に固定された開度調整可能なディフューザベーンを設け、上記軸に取り付けた回動レバーを回動リングに連結し、この回動リングの回動によりディフューザベーンの開度を調整して排気ガスの流量を可変とするようにしたものもある（例えば、特許文献２参照）。この場合、回動リングは、ロッドを介してアクチュエータに連結され、このアクチュエータをエンジンの運転状態に応じて作動させることによって回動リングを回動させている。
【特許文献１】特開平８−２５４１２７号公報
【特許文献２】実開昭６３−１１５５３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、上記従来の前者のものでは、空気の流量を可変とする上で、案内羽根といったガイドを突出または引き込ませるアクチュエータが必要となる。一方、上記従来の後者のものでは、排気ガスの流量を可変とする上で、ディフューザベーンといったガイドを開閉させるアクチュエータが必要となる。このため、いずれのものにおいても、アクチュエータを必要とし、コストが嵩むことになる。
【０００５】
しかも、このようなアクチュエータをエンジンの運転状態に応じて作動させるに当たり、複雑な制御ロジックも必要不可欠なものとなり、その対策が切望されていた。
【０００６】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ガイドを駆動するアクチュエータを不要にしてコストの低廉化を図り、かつ複雑な制御ロジックを不要にすることができる可変容量ターボチャージャを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明では、エンジンの吸気通路に設けられたロータの回転に基づいて圧縮される空気の流量を空気の流れ方向に対し開閉動作可能なガイドの開度によって可変とする可変容量ターボチャージャを前提とする。更に、上記吸気通路上に空気の流れ方向に対し略直交する方向から突出する回動自在な軸に上記ガイドを固定する。そして、上記軸に、上記ガイドを全閉側に付勢する一方、空気の流量が増加するに従いその空気の増加量との均衡を取りながら上記ガイドを全閉側への付勢力に抗して全開位置まで動作させる付勢手段を設けている。
【０００８】
この特定事項により、付勢手段によって全閉側に付勢されたガイドは、空気の流量が増加するに従いその空気の増加量との均衡を取りながら全閉側への付勢力に抗して全開位置まで動作するので、空気の流体力によってガイドに発生する力、つまり空気の概略流量の２乗に応じた力（ガイドを開放させようとする力）と、付勢手段の付勢力とが釣り合った位置で、ガイドの開度が決定されることになる。つまり、空気の流量が少なければ、ガイドの開度が小さくなり、サージングが生じる限界の流量であるサージ流量が低減する一方、空気の流量が多ければ、ガイドの開度が大きくなり、ガイドによる影響をほとんど受けることがない。
【０００９】
これにより、ガイドの開度が空気の流量に応じて最適に設定されることになり、ガイドを動作させるアクチュエータが不要となってコストの低廉化を図ることが可能となる上、複雑な制御ロジックも不要となって可変容量ターボチャージャのシステムのシンプル化を図ることが可能となる。
【００１０】
特に、上記軸に対する上記ガイドの取り付けを特定するものとして、以下の構成が掲げられる。つまり、上記ガイドを、上記軸に対し空気の流れ方向から見て非対称となるように取り付けている。
【００１１】
この特定事項により、空気がガイドに吹き付けられると、軸に対し空気の流れ方向から見て非対称となるガイドの大面積部位に空気の流れが作用して、ガイドが軸を支点にして風見鶏のように開放側に動作し易いものとなる。このため、空気の流量に応じてガイドが円滑に開放側に動作し、ガイドを精度よく開放させることが可能となる。
【００１２】
特に、ガイドの取付位置を特定するものとして、以下の構成が掲げられる。つまり、上記ガイドを上記ロータよりも空気の流れ方向上流側に設けている。
【００１３】
この特定事項により、空気の流量が少ない場合には、ガイドの開度が小さくなり、強い入口旋回流を発生させて、サージ流量を低減させることが可能となる。そして、空気の流量が増加すると、付勢手段の付勢力と釣り合った位置でガイドの開度が決定され、その開度に応じてサージ流量を変化させることが可能となる。一方、空気の流量が多い場合には、ガイドの開度が大きくなり、入口旋回流を発生させることがなくなって、ガイドによる影響をほとんど受けることがなく、ガイドを備えない通常のターボチャージャと同等の性能を発揮することが可能となる。
【００１４】
これに対し、上記ガイドを上記ロータからこれよりも空気の流れ方向下流側のスクロール部に通じる環状通路に設けている場合には、空気の流量が少ないと、ガイドの開度が小さくなり、サージ流量を低減させることが可能となる。そして、空気の流量が増加すると、付勢手段の付勢力と釣り合った位置でガイドの開度が決定され、その開度に応じてサージ流量を変化させることが可能となる。一方、空気の流量が多い場合には、ガイドの開度が大きくなり、ガイドによる影響をほとんど受けることがなく、チョーク流量が確保されて、ガイドを備えない通常のターボチャージャと同等の性能を発揮することが可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
以上、要するに、空気の流量の増加に従いその空気の増加量との均衡を取りながらガイドを全閉側への付勢力に抗して全開位置まで動作させることで、空気の流体力によってガイドに発生する、ガイドを開放させようとする力と、付勢手段の付勢力とが釣り合った位置で、ガイドの開度を決定している。このため、空気の流量が少ないときにガイドの開度が小さくなってサージ流量を低減させる一方、空気の流量が多いときにガイドの開度が大きくなってガイドによる影響をほとんど受けることがない。これにより、空気の流量に応じてガイドの開度を最適に設定でき、ガイドを動作させるアクチュエータを不要にしてコストの低廉化を図ることができる上、複雑な制御ロジックも不要にして可変容量ターボチャージャのシステムのシンプル化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明に係る可変容量ターボチャージャの実施の形態を図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１７】
図１は本発明の実施例１に係る可変容量ターボチャージャの断面を示している。
【００１８】
この可変容量ターボチャージャ１のコンプレッサハウジング１０には、コンプレッサ導入口１１ａが開口するコンプレッサ導入管１１（吸気通路）、コンプレッサ排出口１２、リング状のコンプレッサ側スクロール１３が設けられている。このコンプレッサ側スクロール１３は、コンプレッサ排出口１２に隣接する位置からコンプレッサハウジング１０の外周に沿って延びて、コンプレッサ排出口１２に連通している。そして、コンプレッサ側スクロール１３は、コンプレッサ排出口１２に近づくにつれて断面積を徐々に拡大するように構成されている。
【００１９】
コンプレッサハウジング１０に隣接するベアリングハウジング２０の外周には、潤滑油導入口３１が形成されている。潤滑油導入口３１は、軸方向に形成された油路３５を介して枝油路３５ａ，３５ｂ，３５ｃに通じており、図示しないオイルポンプから供給される潤滑油をシャフト３６とこのシャフト３６を支持する軸受３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄ，３６ｅの摺動面に供給している。この摺動面に供給された潤滑油は、ベアリングハウジング２０の内部に形成された空間３７を介して潤滑油排出口３７ａから排出される。３８は可変容量ターボチャージャ１を冷却するための冷却水通路であり、３９はプレートシールである。なお、２０ａは、ベアリングハウジング２０に設けられる各部位を成形するために分割したベアリングハウジング２０の一片である。
【００２０】
ベアリングハウジング２０に隣接するタービンハウジング３０には、排気ガス導入口３４と排気ガス排出口３２が形成されている。また、タービンハウジング３０には、リング状のタービン側スクロール３３が設けられている。このタービン側スクロール３３は、排気ガス導入口３４に隣接する位置からタービンハウジング３０の外周に沿って延びて、排気ガス排出口３２に連通している。そして、タービン側スクロール３３は、排気ガス導入口３４に近づくにつれて断面積を徐々に縮小するように構成されている。
【００２１】
そして、ベアリングハウジング２０の軸受３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄ，３６ｅに支持されたシャフト３６には、コンプレッサハウジング１０側の端部においてボルト４１とナット４２によってコンプレッサロータ４３（ロータ）が回転一体に取付けられている一方、タービンハウジング３０側の端部においてタービンロータ４４が回転一体に取付けられている。コンプレッサロータ４３とタービンロータ４４には、それぞれ径方向に延在するコンプレッサ側ブレード４５とタービン側ブレード４６とが取り付けられており、タービンロータ４４を回転させることによってコンプレッサロータ４３が一体に回転するようになっている。そして、コンプレッサハウジング１０のコンプレッサ側ブレード４５の空気の流れ方向下流側には、コンプレッサ側スクロール１３に通じるコンプレッサ側環状通路１４（環状通路）が設けられている。
【００２２】
また、コンプレッサハウジング１０のコンプレッサ排出口１２は、吸気下流管５１を介してエンジンＥの吸気マニホールド５２に連通している。一方、タービンハウジング３０の排気ガス導入口３４は、排気上流管５３を介してエンジンＥの排気マニホールド５４に連通している。そして、コンプレッサハウジング１０のコンプレッサ導入口１１ａには、図示しないエアクリーナを介した吸気上流管からの空気が導入され、このコンプレッサ導入口１１ａより導入された空気がコンプレッサ導入管１１からコンプレッサ側環状通路１４およびコンプレッサ側スクロール１３を経てコンプレッサ排出口１２に導かれ、このコンプレッサ排出口１２より吸気下流管５１および吸気マニホールド５２を介してエンジンＥに導かれる。この場合、吸気上流管、コンプレッサハウジング１０のコンプレッサ導入管１１、コンプレッサ側環状通路１４およびコンプレッサ側スクロール１３、吸気下流管によって、吸気通路が構成されている。
【００２３】
そして、図２および図３に示すように、コンプレッサ側ブレード４５よりも空気の流れ方向上流側に位置するコンプレッサ導入管１１には、空気の流れ方向に対し開閉動作可能なガイドとしての４枚の扇状の羽根６１，６１，…が設けられている。この各羽根６１は、断面円環状を呈するコンプレッサ導入管１１をその空気の流れ方向に対し略直交する面上において閉塞するように配されている。また、各羽根６１は、コンプレッサ導入管１１の軸芯回りに９０°毎に分割され、コンプレッサ導入管１１上に空気の流れ方向に対し略直交する方向つまりコンプレッサ導入管１１の外周面から軸芯に向かって突出する回動自在な軸６２，６２，…にそれぞれ固定されている。この各軸６２は、コンプレッサ導入管１１の外周面上において周方向へ所定間隔隔てた位置（９０°隔てた位置）に設けられている。また、コンプレッサ導入管１１の軸芯上には、軸芯部材６３がステー６４，６４，…（図３に表れる）により固定され、この軸芯部材６３に対し各軸６２の内方端がそれぞれ回動自在に支持されている。一方、各軸６２の半径方向外方端は、コンプレッサ導入管１１にそれぞれ回動自在に支持されている。この各軸６２の半径方向外方端には、付勢手段としてのコイルスプリング６５，６５，…が巻掛けられ、この各コイルスプリング６５によって各軸６２が羽根６１を閉塞する方向にそれぞれ個別に付勢されている。そして、各羽根６１は、コンプレッサ導入口１１ａより導入される空気の流量が全くない場合（エンジンＥの停止時）に各コイルスプリング６５の付勢力によって全閉位置（図２に示す位置）まで軸６２を介して動作するようになっている一方、コンプレッサ導入口１１ａより導入される空気の流量が増加すると、その増加する空気の増加量との均衡を取りながら各コイルスプリング６５による全閉側への付勢力に抗して全開位置（図３に示す位置）まで軸６２を介して動作するようになっている。また、各羽根６１は、全閉位置まで動作している状態で、各軸６２に対し空気の流れ方向から見て非対称となるように取り付けられている。具体的には、各軸６２は、全開位置まで動作した状態での各羽根６１に対する空気の流通方向上流側寄りとなるように、各羽根６１の周方向一側端（図２で示す上側の羽根６１では左側の端）より周方向他側（図２で示す上側の羽根６１では右側）へ略２０°位相させた位置に取り付けられ、各羽根６１が軸６２よりも周方向一側（全開位置で空気の流通方向上流側）の小面積部位６１ａと各羽根６１の軸６２よりも周方向他側（全開位置で空気の流通方向下流側）の大面積部位６１ｂとにそれぞれ区画されている。この場合、各羽根６１は、図示しないストッパによって、全閉位置と全開位置とに位置決めされ、この両位置間においてコンプレッサ導入口１１ａより導入される空気の流量に応じた開度に設定、要するに、図４の（ａ）および（ｂ）に示すように、空気の流体力によって各羽根６１に作用する力（モーメント）、つまりコンプレッサー導入口１１ａからの空気の概略流量の２乗に応じた力（各羽根６１を開放させようとする力）と、各コイルスプリング６５の付勢力とが釣り合った位置での開度に設定されることになる。
【００２４】
次に、可変容量ターボチャージャ１の作動について説明する。
【００２５】
排気ガス導入口３４から導入された排気ガスは、タービンハウジング３０内部のスクロール３３に導かれ、タービンロータ４４を回転させて排気ガス排出口３２から排出される。タービンロータ４４の回転はシャフト３６を介してコンプレッサロータ４３に伝達され、コンプレッサロータ４３はコンプレッサー導入口１１ａに導いた吸気（空気）を圧縮してコンプレッサー排出口１２から吸気下流管５１および吸気マニホールド５２を介してエンジンＥへ高い密度の吸気を導いている。このとき、コンプレッサ側ブレード４５よりも空気の流れ方向上流側に位置するコンプレッサ導入管１１において各コイルスプリング６５によって全閉側に軸６２を介して付勢された各羽根６１は、空気の流量が増加するに従いその空気の増加量との均衡を取りながら全閉側への各コイルスプリング６５の付勢力に抗して全開位置側に動作することになる。
【００２６】
そして、排気ガス流量の少ない低速域においては、タービンロータ４４の回転が少ないためにシャフト３６を介したコンプレッサロータ４３の回転も少なくなり、コンプレッサロータ４３により導かれるコンプレッサ導入口１１ａからの空気の流量も少なくなる。このとき、コイルスプリング６５によって全閉側に付勢されている各羽根６１は、空気の流量が少ないためにその少ない空気の流量との均衡を取りながら全閉側への付勢力に抗して全開位置側へ僅かに動作し、僅かな開度に設定される。このため、各羽根６１同士の間の僅かな隙間を通る空気によって強い入口旋回流が発生する。
【００２７】
一方、排気ガス流量の多い高速域においては、タービンロータ４４の回転が多くなるためにシャフト３６を介したコンプレッサロータ４３の回転も多くなり、コンプレッサロータ４３により導かれるコンプレッサ導入口１１ａからの空気の流量も増加する。このとき、コイルスプリング６５によって全閉側に付勢されている各羽根６１は、空気の流量が増加するためにその増加した空気の流量との均衡を取りながら全閉側への付勢力に抗して全開位置側へ大きく動作し、大きな開度に設定される。このため、大きな開度に設定された各羽根６１同士の間を支障なく通過する空気によって入口旋回流が発生しない。
【００２８】
このように、コイルスプリング６５によって全閉側に付勢された各羽根６１は、空気の流量が増加するに従いその空気の増加量との均衡を取りながら全閉側への付勢力に抗して全開位置側まで動作するので、空気の流体力によって各羽根６１に作用する力、つまり空気の概略流量の２乗に応じた力（各羽根６１を開放させようとする力）と、コイルスプリング６５の付勢力とが釣り合った位置で、各羽根６１の開度が決定されることになる。要するに、空気の流量が少なければ、各羽根６１の開度が小さくなり、強い入口旋回流を発生させて、サージングが生じる限界の流量であるサージング流量が低減する。そして、空気の流量が増加すると、コイルスプリング６５の付勢力と釣り合った位置で各羽根６１の開度が決定され、その開度に応じてサージ流量が変化する。一方、空気の流量が多ければ、各羽根６１の開度が大きくなり、入口旋回流を発生させることがなくなって、各羽根６１による影響をほとんど受けることがなく、コンプレッサロータ４３よりも空気の流れ方向上流側に各羽根６１を備えない通常のターボチャージャと同等の性能を発揮する。
【００２９】
これにより、各羽根６１の開度が空気の流量に応じて最適に設定されることになり、各羽根６１を動作させるアクチュエータが不要となってコストの低廉化を図ることができる上、複雑な制御ロジックも不要となって可変容量ターボチャージャ１のシステムのシンプル化を図ることができる。
【００３０】
しかも、各軸６２は各羽根６１に対しその周方向一側端より周方向他側へ略２０°位相させた位置に取り付けられ、各羽根６１を軸６２よりも周方向一側の小面積部位６１ａと周方向他側の大面積部位６１ｂとにそれぞれ区画しているので、コンプレッサ導入口１１ａからの空気が各羽根６１に吹き付けられると、各羽根６１の大面積部位６１ｂに空気の流れが作用して、各羽根６１が軸６２を支点にして風見鶏のように開放側に動作し易いものとなる。このため、空気の流量に応じて各羽根６１が円滑に開放側に動作し、各羽根６１を精度よく開放させることができる。
【実施例２】
【００３１】
次に、本発明の実施例２を図５ないし図７に基づいて説明する。
【００３２】
この実施例では、ガイドの取付位置および構成を変更している。なお、ガイドを除くその他の構成は、上記実施例１と同じであり、同一の部分については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００３３】
すなわち、本実施例では、コンプレッサ側ブレード４５よりも空気の流れ方向下流側にガイドとしての複数のディフューザベーン７１，７１，…を設けている。この各ディフューザベーン７１は、吸気通路としての円環形状を呈するコンプレッサ側環状通路１４の周方向所定間隔おきに配されている。また、各ディフューザベーン７１は、コンプレッサ側環状通路１４の周方向所定間隔おきに設けられた回動自在な軸７２，７２，…にそれぞれ固定されている。この各軸７２は、コンプレッサ側環状通路１４においてコンプレッサ導入管１１の軸芯側から外周方向に流れる空気の流れ方向に対し略直交する方向つまりコンプレッサ導入管１１の軸芯と略平行に延びてコンプレッサ側環状通路１４を貫通し、その両端がコンプレッサハウジング１０およびベアリングハウジング２０にそれぞれ回動自在に支持されている。また、各軸７２のコンプレッサハウジング１０側端（図５では左端）には、付勢手段としてのコイルスプリング７３，７３，…が巻掛けられ、この各コイルスプリング７３によって各ディフューザベーン７１を閉塞する方向にそれぞれ個別に付勢している。そして、各ディフューザベーン７１は、図６に示すように、コンプレッサ導入口１１ａより導入される空気の流量が全くない場合（エンジンＥの停止時）に各コイルスプリング７３の付勢力によって全閉位置（図６に示す位置）まで軸７２を介して動作するようになっている一方、図７に示すように、コンプレッサ導入口１１ａより導入される空気の流量が増加すると、その増加に従い空気の増加量との均衡を取りながら各コイルスプリング７３による全閉側への付勢力に抗して全開位置（図７に示す位置）まで軸７２を介して動作するようになっている。また、各ディフューザベーン７１は、全閉位置まで動作している状態で、各軸７２に対し空気の流れ方向から見て非対称となるように取り付けられている。具体的には、各軸７２は、コンプレッサ側環状通路１４において各ディフューザベーン７１が全開位置まで動作した状態での空気の流通方向上流側寄り（コンプレッサロータ４３側寄り）に取り付けられ、各ディフューザベーン７１の軸７２よりも空気の流通方向上流側（コンプレッサロータ４３側）の小面積部位７１ａと各ディフューザベーン７１の軸７２よりも空気の流通方向下流側（コンプレッサ排出口１２側）の大面積部位７１ｂとに各ディフューザベーン７１をそれぞれ区画している。この場合、各ディフューザベーン７１は、図示しないストッパによって、全閉位置と全開位置とに位置決めされ、この両位置間においてコンプレッサ導入口１１ａより導入される空気の流量に応じた開度、要するに、空気の流体力によって各ディフューザベーン７１に作用する力、つまりコンプレッサー導入口１１ａからの空気の概略流量の２乗に応じた力（各ディフューザベーン７１を開放させようとする力）と、各コイルスプリング７３の付勢力とが釣り合った位置での開度に設定されることになる。
【００３４】
次に、可変容量ターボチャージャ１の作動について説明する。
【００３５】
コンプレッサー導入口１１ａからの吸気（空気）がタービンロータ４４のコンプレッサ側ブレード４５により圧縮されてコンプレッサ側環状通路１４に導入されると、このコンプレッサ側環状通路１４において各コイルスプリング７３によって全閉側に軸７２を介して付勢された各ディフューザベーン７１は、空気の流量が増加するに従いその空気の増加量との均衡を取りながら全閉側への各コイルスプリング７３の付勢力に抗して全開位置側に動作することになる。
【００３６】
そして、排気ガス流量の少ない低速域においては、タービンロータ４４の回転が少ないためにシャフト３６を介したコンプレッサロータ４３の回転も少なくなり、コンプレッサロータ４３のコンプレッサ側ブレード４５により圧縮される空気の流量も少なくなる。このため、コイルスプリング７３によって全閉側に付勢されている各ディフューザベーン７１は、空気の流量が少ないためにその少ない空気の流量との均衡を取りながら全閉側への付勢力に抗して全開位置側へ僅かに動作し、僅かな開度に設定される。このとき、コンプレッサ排出口１２の流れ角とディフューザベーン７１の角度が一致するため、サージ流量を低減させている。
【００３７】
一方、排気ガス流量の多い高速域においては、タービンロータ４４の回転が多くなるためにシャフト３６を介したコンプレッサロータ４３の回転も多くなり、コンプレッサロータ４３のコンプレッサ側ブレード４５により圧縮される空気の流量も増加する。このとき、コイルスプリング７３によって全閉側に付勢されている各ディフューザベーン７１は、空気の流量が増加するためにその増加した空気の流量との均衡を取りながら全閉側への付勢力に抗して全開位置側へ大きく動作し、大きな開度に設定される。このため、大きな開度に設定された各ディフューザベーン７１，７１同士の間を空気が支障なく通過してチョーク流量が確保され、各ディフューザベーン７１を備えない通常のターボチャージャと同等の性能を発揮する。
【００３８】
このように、コイルスプリング７３によって全閉側に付勢された各ディフューザベーン７１は、空気の流量が増加するに従いその空気の増加量との均衡を取りながら全閉側への付勢力に抗して全開位置側まで動作するので、空気の流体力によって各ディフューザベーン７１に作用する力、つまり空気の概略流量の２乗に応じた力（各ディフューザベーン７１を開放させようとする力）と、コイルスプリング７３の付勢力とが釣り合った位置で、各ディフューザベーン７１の開度が決定されることになる。要するに、空気の流量が少なければ、各ディフューザベーン７１の開度が小さくなり、サージ流量が低減する。そして、空気の流量が増加すると、コイルスプリング７３の付勢力と釣り合った位置でガイドの開度が決定され、その開度に応じてサージ流量が変化する。一方、空気の流量が多ければ、各ディフューザベーン７１の開度が大きくなり、各ディフューザベーン７１による影響をほとんど受けることがなく、チョーク流量が確保されて、各ディフューザベーン７１を備えない通常のターボチャージャと同等の性能を発揮する。
【００３９】
これにより、各ディフューザベーン７１の開度が空気の流量に応じて最適に設定されることになり、各ディフューザベーン７１を動作させるアクチュエータが不要となってコストの低廉化を図ることができる上、複雑な制御ロジックも不要となって可変容量ターボチャージャ１のシステムのシンプル化を図ることができる。
【００４０】
しかも、各軸７２はコンプレッサ側環状通路１４において各ディフューザベーン７１が全開位置まで動作した状態での空気の流通方向上流側寄り（コンプレッサロータ４３側寄り）に取り付けられ、各ディフューザベーン７１の軸７２よりも空気の流通方向上流側の小面積部位７１ａと各ディフューザベーン７１の軸７２よりも空気の流通方向下流側の大面積部位７１ｂとに各ディフューザベーン７１をそれぞれ区画しているので、コンプレッサロータ４３のコンプレッサ側ブレード４５により圧縮された空気が各ディフューザベーン７１に吹き付けられると、各ディフューザベーン７１の大面積部位７１ｂに空気の流れが作用して、各ディフューザベーン７１が軸７２を支点にして風見鶏のように開放側に動作し易いものとなる。このため、空気の流量に応じて各ディフューザベーン７１が円滑に開放側に動作し、各ディフューザベーン７１を精度よく開放させることができる。
【００４１】
なお、本発明は、上記各実施例に限定されるものではなく、その他種々の変形例を包含している、例えば、上記実施例１では、ガイドとして、コンプレッサ導入管１１の軸芯回りに９０°毎に分割した４枚の扇状の羽根６１，６１，…を適用したが、コンプレッサ導入管の軸芯回りに所定角度毎に分割した複数枚の扇状の羽根が適用されていてもよい。
【００４２】
また、上記実施例１では、各軸６２を各羽根６１に対しその周方向一側端より周方向他側へ略２０°位相させた位置に取り付けたが、各軸の各羽根に対する取付位置は各羽根の周方向一側端より周方向他側へ略２０°位相させた位置に限定されるものではなく、各軸は各羽根に対しその周方向中央位置よりも空気の流通方向上流側となる周方向一側へ位相させた位置に取り付けられていればよい。
【００４３】
更に、上記各実施例では、軸６２，７２の端部にそれぞれ個別に設けたコイルスプリング６５，７３によって羽根６１、ディフューザベーン７１をそれぞれ軸を介して個別に付勢するようにしたが、リンクやアームの一端を各羽根または各ディフューザベーンの軸にそれぞれ連結し、そのリンクやアームの他端に各羽根または各ディフューザベーンを全閉側に付勢する単一もしくは各羽根または各ディフューザベーンの個数よりも少ない複数の付勢手段に連結されていてもよい。つまり、付勢手段の個数は、各羽根または各ディフューザベーンの軸の個数に必ずしも一致させる必要がない。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施例１に係る可変容量ターボチャージャの縦断側面図である。
【図２】同じく各羽根の全閉状態でのコンプレッサハウジング付近の縦断正面図である。
【図３】同じく各羽根の全開状態でのコンプレッサハウジング付近の縦断側面図である。
【図４】同じく空気の流体力によって各羽根に作用する力とコイルスプリングの付勢力とが釣り合った位置で設定される各羽根の開度の特性を説明する図であって、（ａ）は空気の流量に対して各羽根に作用する力の特性を示す特性図であり、（ｂ）は各羽根の開度に対するコイルスプリングの付勢力の特性を示す特性図である。
【図５】本発明の実施例２に係る可変容量ターボチャージャのコンプレッサハウジング付近の縦断側面図である。
【図６】同じく各ディフューザベーンの全閉状態でのコンプレッサハウジングの縦断正面図である。
【図７】同じく各ディフューザベーンの全開状態でのコンプレッサハウジングの縦断正面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１        可変容量ターボチャージャ
１０      コンプレッサハウジング
１１      コンプレッサ導入管（吸気通路）
１３      コンプレッサ側スクロール（スクロール）
１４      コンプレッサ側環状通路（吸気通路、環状通路）
４３      コンプレッサロータ（ロータ）
６１      羽根（ガイド）
６２      軸
６５      コイルスプリング（付勢手段）
７１      ディフューザベーン（ガイド）
７２      軸
７３      コイルスプリング（付勢手段）
Ｅ        エンジン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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