(57)【要約】【課題】  きわめて簡単な手段で以って可変容量過給機のノズルベーンを駆動するリンク組立品の連結部へのノズルベーンの振動の伝達を阻止することにより、前記連結部の摩耗を防止して可変ノズル機構の安定した作動を維持できるエンジンの排気装置を提供する。【解決手段】  アクチュエータの駆動力をリンク組立品を介してタービンケーシングに回動可能に支持されたノズルベーンに伝達し、該ノズルベーンの翼角を変化せしめる可変ノズル機構によりタービンの容量を可変とした可変容量型排気ターボ過給機を備えたエンジンの排気装置において、排気ブレーキ作動時に前記タービンケーシング内のノズルベーンが設けられたノズル室と該タービンケーシング内に形成されて前記リンク組立品が収納されるリンク室との間に圧力差を生成して、該圧力差により前記ノズルベーンを該ノズル室の一方側の側壁に押し付ける差圧生成手段を備えたことを特徴とする。【選択図】  図１
2006144715.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクチュエータの駆動力をリンク組立品を介してタービンケーシングに回動可能に支持されたノズルベーンに伝達し、該ノズルベーンの翼角を変化せしめる可変ノズル機構によりタービンの容量を可変とした可変容量型排気ターボ過給機を備えるとともに、排気通路に排気ブレーキ装置を備えたエンジンの排気装置において、
前記排気ブレーキ装置の作動時にタービンケーシング内の前記ノズルベーンが設けられたノズル室と該タービンケーシング内に形成されて前記リンク組立品が収納されるリンク室との間に圧力差を生成して、該圧力差により前記ノズルベーンを該ノズル室の一方側の側壁に押し付ける差圧生成手段を備えたことを特徴とするエンジンの排気装置。
【請求項２】
前記差圧生成手段は、前記リンク室と前記エンジンの吸気通路とを接続する空気抜出し通路を備え、該リンク室内の圧力を該空気抜出し通路を通して前記吸気通路内に開放する吸気側圧力開放手段からなることを特徴とする請求項１記載のエンジンの排気装置。
【請求項３】
前記差圧生成手段は、前記リンク室と前記排気ブレーキ装置の下流側排気通路とを接続する空気抜出し通路を備え、該リンク室内の圧力を該空気抜出し通路を通して前記排気通路内に開放する排気側圧力開放手段からなることを特徴とする請求項１記載のエンジンの排気装置。
【請求項４】
前記排気ブレーキ装置よりも下流の前記排気通路に排ガス浄化装置を備え、排気側圧力開放手段の空気抜出し通路の出口側を、前記排気ブレーキ装置と排ガス浄化装置との間の部位に接続したことを特徴とする請求項３記載のエンジンの排気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として車両用排気ターボ過給機付きエンジンに適用され、ノズルベーンの翼角を変化せしめる可変ノズル機構によりタービンの容量を可変としたエンジンの排気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
排気ターボ過給機を備えたエンジンにおいては、アクチュエータの駆動力をドライブリング、レバープレート及び該ドライブリングとレバープレートとを連結するピンを含むリンク組立品を介してタービンケーシングに回動可能に支持されたノズルベーンに伝達し、該ノズルベーンの翼角をエンジン出力（エンジン負荷）によって変化せしめる可変ノズル機構を装備した可変容量型排気ターボ過給機が広く用いられている。
【０００３】
かかる可変ノズル機構は、エンジン出力（エンジン負荷）により制御されるアクチュエータの駆動力によって精度よくノズルベーンの翼角を変化せしめることを要するため、アクチュエータとノズルベーンとを連結するリンク機構に「がた」の発生を回避する手段が提案されている。
前記手段の１つに特許文献１（特開２００１−２７１２４号公報）で開示されている技術がある。
かかる技術においては、アクチュエータの駆動力をノズルベーンに伝達するリンク機構を構成するドライブリングとレバープレートとを連結する該ドライブリング側に固定されたピンと、レバープレートの連結用溝との間にばね（弾性部材）を介装し、該ばねによって前記ピンの側面を常時連結用溝側に押し付け、前記ピン連結部の「がた」の発生を回避している。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２７１２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記のような可変ノズル機構を備えた可変容量型排気ターボ過給機付きエンジンにおいては、該排気ターボ過給機の出口側に設けられている排気ブレーキを作動させてタービン下流の排気通路を閉じると、可変ノズル機構のノズルベーンに作用する排気の脈動が変化（タービン上流と下流の圧力が逆転する現象が発生する）し、この脈動の変化に起因してノズルベーンにその回転軸廻りの振動が発生する。この振動によって該ノズルベーンを駆動するドライブリング、レバープレート及び該ドライブリングとレバープレートとを連結するピンを含むリンク組立品の連結部に摩耗が発生し易い状況となる。
【０００６】
前記特許文献１（特開２００１−２７１２４号公報）で開示されている技術にあっては、前記のようにして発生した振動が、ドライブリング側に固定されたピンとレバープレートとの間の連結部に伝達されると、該ばねによって前記ピンの側面を常時連結用溝側に押し付け、前記ピン連結部の「がた」の発生を回避しているが、前記ノズルベーン側からの振動が前記ピン連結部まで伝達されて来るため、ばねによってピンの側面を連結用溝側に押し付けるのみでは、該ピン連結部の摩耗を確実に低減するのは困難を伴う。
従ってかかる従来技術にあっては、前記ピン連結部の摩耗を防止して可変ノズル機構の安定した作動を維持するのは困難である。
【０００７】
本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、きわめて簡単な手段で以ってノズルベーンを駆動するリンク組立品の連結部へのノズルベーンの振動の伝達を阻止することにより、前記連結部の摩耗を防止して可変ノズル機構の安定した作動を維持できる可変容量型排気ターボ過給機を備えたエンジンの排気装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明はかかる目的を達成するもので、アクチュエータの駆動力をリンク組立品を介してタービンケーシングに回動可能に支持されたノズルベーンに伝達し、該ノズルベーンの翼角を変化せしめる可変ノズル機構によりタービンの容量を可変とした可変容量型排気ターボ過給機を備えるとともに、排気通路に排気ブレーキ装置を備えたエンジンの排気装置において、
前記排気ブレーキ装置の作動時にタービンケーシング内の前記ノズルベーンが設けられたノズル室と該タービンケーシング内に形成されて前記リンク組立品が収納されるリンク室との間に圧力差を生成して、該圧力差により前記ノズルベーンを該ノズル室の一方側の側壁に押し付ける差圧生成手段を備えたことを特徴とする。
【０００９】
前記のように、可変ノズル機構を備えた可変容量型排気ターボ過給機においては、排気ブレーキを作動させてタービン下流の排気通路を閉じると、ノズルベーンに作用する排気脈動が変化し、かかる排気脈動によって前記ノズルベーンにその回転軸廻りの振動が発生し、この振動によって該ノズルベーンを駆動するドライブリング、レバープレート及び該ドライブリングとレバープレートとを連結するピンを含むリンク組立品の連結部に摩耗が発生する。
【００１０】
然るにかかる発明によれば、排気ブレーキ装置を作動させて排気ガス流量が減少している運転時においても、タービンケーシング内の前記ノズルベーンが設けられたノズル室と前記リンク組立品が収納されるタービンケーシング内のリンク室の間に、差圧生成手段によって常時一定の圧力差を生成しているので、この圧力差によって前記ノズルベーンがノズル室の一方側の側壁に片寄せて押し付けられ、かかる押付力の作用に伴うノズルベーンと前記側壁との接触による摩擦抵抗によって該ノズルベーンの振動が抑制される。
【００１１】
これにより、前記ノズルベーンから該ノズルベーンを駆動するドライブリング、レバープレート及び該ドライブリングとレバープレートとを連結するピンを含むリンク組立品の連結部への振動の伝播が阻止されて、該連結部の振動が抑制されることとなって、かかる振動に伴う該連結部の摩耗を防止できる。
この場合、排気ブレーキ装置の作動中は可変ノズル機構は作動しないので、前記圧力差によってノズルベーンがノズル室の一方側の側壁に片寄せて押し付けられていても、エンジンの運転に支障はない。
【００１２】
かかる発明において好ましくは、前記差圧生成手段は、前記リンク室と前記エンジンの吸気通路とを接続する空気抜出し通路を備え、該リンク室内の圧力を該空気抜出し通路を通して前記吸気通路内に開放する吸気側圧力開放手段からなる。
このように構成すれば、排気ブレーキ装置の作動中においては排気ターボ過給機が殆ど作動せず、従って吸気圧力が低くなっている吸気通路内に前記リンク室内の圧力を開放するので、該リンク室内の圧力は常時ノズル室の圧力よりも低くなって、ノズル室とリンク室との間に確実に差圧を生成でき、該差圧によって前記ノズルベーンをノズル室の側壁に押し付け、該ノズルベーンの振動を抑制し前記リンク組立品の連結部の摩耗を防止できる。
【００１３】
また、かかる発明において好ましくは、前記差圧生成手段は、前記リンク室と排気ブレーキ装置の下流側排気通路とを接続する空気抜出し通路を備え、該リンク室内の圧力を該空気抜出し通路を通して前記排気通路内に開放する排気側圧力開放手段からなる。
このように構成すれば、排気ブレーキ装置の作動中においては、常時ノズル室内圧力よりも低圧になっている排気ブレーキ装置の下流側部位の排気通路に空気抜出し通路を通してリンク室内の圧力を開放するので、該リンク室内の圧力は常時ノズル室の圧力よりも低くなって、ノズル室とリンク室との間に確実に差圧を生成でき、該差圧によって前記ノズルベーンをノズル室の側壁に押し付け、該ノズルベーンの振動を抑制し前記リンク組立品の連結部の摩耗を防止できる。
【００１４】
さらに、前記構成において、前記排気ブレーキ装置よりも下流の前記排気通路に排ガス浄化装置を備え、排気側圧力開放手段の空気抜出し通路の出口側を、前記排気ブレーキ装置と排ガス浄化装置との間の部位に接続するのが好ましい。
このように構成すれば、排気ガスが混入したリンク室内のガスを排ガス浄化装置に導入して主排気ガスとともに浄化することができる。  
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、好ましくはリンク室内のガスを低圧部位に抜き出す空気抜出し通路を備えた差圧生成手段により、ノズルベーンが設けられたノズル室と前記リンク組立品が収納されるリンク室の間に差圧を生成して、該差圧によりノズルベーンをノズル室の一方側の側壁に片寄せて押し付け、該押付力の作用に伴うノズルベーンと前記側壁との接触による摩擦抵抗によって該ノズルベーンの振動を抑制し、該ノズルベーン側から前記リンク組立品側への振動の伝達を阻止するという、きわめて簡単かつ低コストの手段で以ってリンク組立品における連結部の摩耗を防止でき、可変ノズル機構の安定した作動を維持できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００１７】
図４は、本発明が適用される可変容量型排気ターボ過給機の軸心線に沿う断面図である。
図４において、３０はタービンケーシング、３０ａは該タービンケーシング３０内の外周部に渦巻状に形成されたスクロール室、３４ａはタービンロータで膨張仕事をした排ガスを系外に送出するための排気ガス出口である。３１はコンプレッサハウジング、３６は該コンプレッサハウジング３１と前記タービンケーシング３０とを連結する軸受ハウジングである。
３４はタービンホイール、３５はコンプレッサホイール、３３は該タービンホイール３４とコンプレッサホイール３５とを連結するタービンシャフト、３７は前記軸受ハウジング３６に取り付けられて前記タービンシャフト３３を支持する軸受である。０１は該タービンシャフト３３の回転軸心である。
【００１８】
４０はノズルベーンで、前記スクロール室３０ａの内周側にタービンの円周方向等間隔に複数個配置されるとともに、これに一体形成されたノズルシャフト４０ａが前記タービンケーシング３０に取り付けられたノズルマウント４１に回動可能に支持され、該ノズルシャフト４０ａの回転により該ノズルベーン４０の翼角が変化せしめられるようになっている。
７０は前記ノズルベーン４０の翼角を制御する可変ノズル機構（詳細は後述）、５０はアクチュエータで、該アクチュエータ５０の駆動力が前記可変ノズル機構７０を介して前記ノズルベーン４０を回動させ、その翼角を変化せしめるようになっている。  
【００１９】
本発明は、かかる可変容量型排気ターボ過給機における可変ノズル機構７０の構成部材の摩耗防止に係るものである。
図１（Ａ）は本発明の第１，第２実施例に係る可変容量型排気ターボ過給機における可変ノズル機構設置部近傍の要部断面図、（Ｂ）は（Ａ）おけるＡ―Ａ矢視図である。
図において、７０は可変ノズル機構で次のように構成されている。
７３は環状に形成され前記タービンケーシング３０（図４のようにノズルマウント４１でもよい）の外周に回動可能に支持されたドライブリングである。７１は該ドライブリング７３とノズルシャフト４０ａ及びノズルベーン４０とを連結するレバープレートで、根元部を前記ノズルシャフト４０ａに固定されている。
また、該ドライブリング７３とレバープレート７１とは、図１（Ｂ）に示すように、一端を該ドライブリング７３に固定されたピン７２を、該レバープレート７１に形成された長溝７１ａに嵌合することにより連結されている。
【００２０】
３０ｂは前記タービンケーシング３０内に形成されたリンク室で、前記ドライブリング７３、レバープレート７１，ピン７２等のリンク組立品７００が収納されている。
２は前記タービンケーシング３０に前記リンク室３０ｂに連通して穿孔された空気抜出し孔、１は該空気抜出し孔２にフランジ１ａを介して接続された空気抜出し通路で、前記リンク室３０ｂ内の圧力を該空気抜出し孔２を通して空気抜出し通路１に開放するようになっている。
３０ａはスクロール室、３０ｈは前記ノズルベーン４０が設置されたノズル室である。
【実施例１】
【００２１】
図２は本発明の第１実施例における差圧生成手段の吸気側圧力開放手段の構成を示す平面図である。
図において、１００はエンジン、１０１は該エンジン１００のシリンダ、１０２は吸気マニホールド、１０３は排気マニホールド、１０６はラジエータである。１１０は詳細を前記図４のように構成された排気ターボ過給機であり、前記エンジン１００からの排気管１０７を通して該排気ターボ過給機１１０のタービン１１０ａに排気ガスが導入されて該タービン１１０ａを駆動するようになっている。
１１０ｂは該排気ターボ過給機１１０のコンプレッサで該タービン１１０ａにより同軸駆動され、吸気管１０４を通して前記エンジン１００の吸気マニホールド１０２に空気（吸気）を送給するようになっている。１０５は該吸気管１０４に設けられた空気冷却器である１０８は前記タービン１１０ａの排気出口に接続された排気管で、該排気管１０８には排気ブレーキ１０９及び排ガス浄化装置１１１が設置されている。
【００２２】
１は空気抜出し通路で、図１のように、入口側を前記タービンケーシング３０の空気抜出し孔２にフランジ１ａを介して接続されて、前記リンク室３０ｂに空気抜出し孔２を介して連通され、出口側を前記吸気マニホールド１０２にフランジ１ｂを介して接続されている。従って前記リンク室３０ｂの圧力は、該空気抜出し孔２及び空気抜出し通路１を介して前記吸気マニホールド１０２内に開放されることとなる。
図２において、実線矢印は排気ガスの流れ、破線矢印は空気（吸気）の流れを示す。
【００２３】
次に図１及び図２に基づきかかる第1実施例の動作を説明する。
前記のように構成された可変ノズル機構７０を備えた可変容量型排気ターボ過給機付きエンジンの運転時において、前記可変ノズル機構７０を備えた可変容量型排気ターボ過給機１１０からの排気管１０８に設けられている排気ブレーキ１０９を作動させて、タービン下流の排気通路を閉じると、排気脈動に変化が生じ、かかる排気脈動の変化によって、前記ノズルベーン４０が、その回転軸つまり前記ノズルシャフト４０ａの中心４０ｓ廻りに加振される。
【００２４】
然るにかかる実施例によれば、前記排気ブレーキ１０９を作動させて排気ガス流量が減少している運転時においても、前記リンク室３０ｂ内は前記空気抜出し孔２及び空気抜出し通路１を介して前記吸気マニホールド１０２内に接続されており、かつ該排気ブレーキ１０９の作動中においては排気ターボ過給機１１０の出力が低下して該吸気マニホールド１０２内の吸気圧力及び該吸気マニホールド１０２内に連通されている前記リンク室３０ｂ内の圧力Ｐ２は前記吸気マニホールド１０２内に開放されて、前記ノズルベーン４０が設けられたノズル室３０ｈの圧力Ｐ１よりも低くなる。
【００２５】
かかる差圧Ｐ１−Ｐ２による力Ｆによって、前記ノズルベーン４０がノズル室３０ｈの一方側の側壁３０ｆに片寄せて押し付けられ、かかる押付力Ｆの作用に伴うノズルベーン４０と前記側壁３０ｆとの接触による摩擦抵抗によって該ノズルベーン４０の振動が抑制される。
かかるノズル室３０ｈの圧力Ｐ１とリンク室３０ｂ内の圧力Ｐ２との差圧によって、該ノズル室３０ｈ内のガスが、図１の矢印のように、前記タービンケーシングの孔３０ｃと前記ノズルシャフト４０ａとのリーク隙間３０ｅを通ってリンク室３０ｂ内に流出可能となっても、前記のようにリンク室３０ｂ内の圧力Ｐ２が吸気マニホールド１０２内に開放されているため、前記差圧Ｐ１−Ｐ２が確実に保持される。
【００２６】
前記のようにして、前記ノズルベーン４０の振動が抑制されることにより、前記ノズルベーン４０から該ノズルベーン４０を駆動するドライブリング７３、レバープレート７１及び該ドライブリング７３とレバープレート７１とを連結するピン７２を含むリンク組立品７００の連結部への振動の伝播が阻止されて、該連結部の振動が抑制されることとなって、殊に図１（Ｂ）のように、レバープレート７１の長溝７１ａとピン７２との接触部における前記振動に伴う摩耗を防止できる。
尚、前記排気ブレーキ１０９の作動中は可変ノズル機構７０は作動しないので、前記差圧Ｐ１−Ｐ２によってノズルベーン４０がノズル室３０ｈの一方側の側壁３０ｆに片寄せて押し付けられていてもエンジンの運転に支障はない。
また、前記排気ブレーキ１０９が解除されるとタービンの回転が上昇することにより、吸気圧力も上昇し、この吸気圧力の上昇によってリンク室３０ｂの圧力が高められることになり、ノズルベーン４０と側壁３０ｆとの接触が離間されるので、排気ブレーキ１０９非作動時の通常運転時は、ノズルベーン４０の開度制御を支障なく行うことができる。
【実施例２】
【００２７】
図３は本発明の第２実施例における差圧生成手段の排気側圧力開放手段の構成を示す排気ブレーキ近傍の要部断面図である。
かかる第２実施例においては、前記空気抜出し通路１の出口端を排気管１０８の排気ブレーキ１０９の下流側部位に接続している。
即ち、図３において、１０９ａは前記排気ブレーキ１０９の弁体で、弁軸１０９ｂ廻りに回転可能に設けられている。１０９ｃは空気圧シリンダで、該空気圧シリンダ１０９ｃからリンク１０９ｄを介して前記弁軸１０９ｂ及び弁体１０９ａを回転させ、前記排気管１０８内の排気通路の通路面積を変化せしめるようになっている。１１１は排ガス浄化装置で、前記排気ブレーキ１０９の下流側に設置されている。
かかる排気ブレーキ１０９及び排ガス浄化装置１１１の構成は公知である。
１は前記空気抜出し通路で、フランジ１ｆを介して前記排気管１０８の排気ブレーキ１０９と排ガス浄化装置１１１との間に接続されている。
【００２８】
かかる第２実施例によれば、前記弁体１０９ａを閉じる排気ブレーキ１０９の作動中においては、常時ノズル室３０ｈ内圧力Ｐ１よりも低圧になっている排気ブレーキ１０９の下流側部位の排気管１０８内に空気抜出し通路１を通して、リンク室３０ｂ内の圧力を開放するので、該リンク室３０ｂ内の圧力Ｐ２は常時ノズル室３０ｈの圧力Ｐ１よりも低くなって、該ノズル室３０ｈとリンク室３０ｂとの間に確実に差圧Ｐ１−Ｐ２を生成でき、該差圧Ｐ１−Ｐ２によって前記ノズルベーン４０をノズル室３０ｈの側壁３０ｆに押し付け、該ノズルベーン４０の振動を抑制し、前記リンク組立品７００の連結部の摩耗を防止できる。
【００２９】
さらに、前記空気抜出し通路１の出口側を、前記排気管１０８の前記排気ブレーキ１０９と排ガス浄化装置１１１との間の部位に接続したので、排気ガスが混入したリンク室３０ｂ内のガスを排ガス浄化装置１１１に導入して主排気ガスとともに浄化することができる。    
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明によれば、きわめて簡単な手段で以ってノズルベーンを駆動するリンク組立品の連結部へのノズルベーンの振動の伝達を阻止でき、これにより前記連結部の摩耗を防止して可変ノズル機構の安定した作動を維持できる可変容量型排気ターボ過給機を備えたエンジンの排気装置を提供できる。  
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】（Ａ）は本発明の第１，第２実施例に係る可変容量型排気ターボ過給機における可変ノズル機構設置部近傍の要部断面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＡ―Ａ矢視図である。
【図２】本発明の第１実施例における差圧生成手段の吸気側圧力開放手段の構成を示す平面図である。
【図３】本発明の第２実施例における差圧生成手段の排気側圧力開放手段の構成を示す排気ブレーキ近傍の要部断面図である。
【図４】本発明が適用される可変容量型排気ターボ過給機の軸心線に沿う断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  空気抜出し通路
２  空気抜出し孔
３０ｂ  リンク室
３０ｆ  側壁
３０ｈ  ノズル室
４０  ノズルベーン
７０  可変ノズル機構
７１  レバープレート
７２  ピン
７３  ドライブリング
１００  エンジン
１０９  排気ブレーキ
１１０  排気ターボ過給機
１１１  排ガス浄化装置
７００  リンク組立品
【図１】
2006144715.tif 000003
【図２】
2006144715.tif 000004
【図３】
2006144715.tif 000005
【図４】
2006144715.tif 000006