(57)【要約】【課題】製造が容易な可変ノズルターボチャージャーを提供する。【解決手段】可変ノズル機構は、排気通路に設けられた複数のノズルベーン１３からなる可変ノズルと、可変ノズルに隣接して排気通路を構成する第一ノズルプレート１１とを備え、第一ノズルプレート１１には、ノズルベーン１３の長手方向長さＬよりも短い幅Ｗの溝１１ａがノズルベーン１３の長手方向の先端部１３ａに対向して配置されている。【選択図】図３
2019167844.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スクロール通路が形成されるタービンハウジングと、
前記タービンハウジング内に配置されるタービンホイールと、
前記スクロール通路と前記タービンホイールとの間の排気通路の通路面積を可変とする可変ノズル機構と、を備えた可変ノズルターボチャージャであって、
前記可変ノズル機構は、
前記排気通路に設けられた複数の回動可能なノズルベーンからなる可変ノズルと、
前記可変ノズルに隣接して前記排気通路を構成するノズルプレートとを備え、
前記ノズルプレートには、前記ノズルベーンの長手方向長さよりも短い幅の溝が前記ノズルベーンの長手方向端部に対向して配置されている、可変ノズルターボチャージャー。
【請求項２】
前記溝は円弧状に形成されている、請求項１に記載の可変ノズルターボチャージャー。
【請求項３】
前記ノズルプレートには複数の前記溝が設けられており、複数の前記溝が前記可変ノズルの回動軸を中心として同心円状に配置されている、請求項２に記載の可変ノズルターボチャージャー。
【請求項４】
前記可変ノズルを挟むように２つの前記ノズルプレートが設けられており、２つの前記ノズルプレートの少なくとも一方に前記溝が設けられている、請求項１から３のいずれか１項に記載の可変ノズルターボチャージャー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可変ノズルターボチャージャーに関し、より特定的には、ノズルが安定して動作可能な可変ノズルターボチャージャーに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の可変ノズルターボチャージャーは、たとえば実開昭６２−１６７３２号公報（特許文献１）、特開２０１７−１８０２６８号公報（特許文献２）に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開昭６２−１６７３２号公報
【特許文献２】特開２０１７−１８０２６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、渦巻室からタービンロータ部に通じハウジングによつて形成される環状ガス通路に、シャフトを回動させることにより開度調整が可能なノズルベーンを設けた可変ノズル付ターボチャージャーにおいて、環状ガス通路の内壁に、ノズルベーンの軸方向両端部が挿入される溝を設けるとともに、ノズルベーンのシャフトと反対側に設けた溝の底面に、ノズルベーンの端面に対向する突起部を設けたことを特徴とする可変ノズル付ターボチャージャーが開示されている。
【０００５】
従来の構造では、環状ガス通路の内壁に、ノズルベーンの軸方向両端部が挿入される溝を設けるため、幅の広い溝を形成する必要があり、製造が困難であるという問題があった。
【０００６】
そこで、この発明は上記の問題点を解決するためになされたものであり、製造が容易であり、かつ、ノズルベーンが安定して動作可能な可変ノズルターボチャージャーを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に従った可変ノズルターボチャージャーは、スクロール通路が形成されるタービンハウジングと、タービンハウジング内に配置されるタービンホイールと、スクロール通路とタービンホイールとの間の排気通路の通路面積を可変とする可変ノズル機構と、を備えた可変ノズルターボチャージャーであって、可変ノズル機構は、排気通路に設けられた複数の回動可能なノズルベーンからなる可変ノズルと、可変ノズルに隣接して排気通路を構成するノズルプレートとを備え、ノズルプレートには、ノズルベーンの長手方向長さよりも短い幅の溝がノズルベーンの長手方向端部に対向して配置されている。
【０００８】
このように構成された可変ノズルターボチャージャーにおいては、ノズルベーンの長手方向の長さよりも短い幅の溝がノズルベーンの長手方向端部に対向して配置されるため、ノズルベーンの長手方向長さよりも長い幅の溝を形成するのに比べて製造が容易となる。さらに、溝はノズルベーンの長手方向端部に対向して配置されるため、長手方向端部がノズルプレートに噛みこむことが防止できるため、ノズルベーンが安定して動作可能となる。
【０００９】
好ましくは、溝は円弧状に形成されている。この場合には、ノズルベーンの端部は円弧に沿って回動するため、回動後の位置においてもノズルベーンがノズルプレートに噛みこむことを防止できる。
【００１０】
好ましくは、ノズルプレートには複数の溝が設けられている。この場合には、複数の溝によってノズルベーンの円滑な動作を確保することができる。
【００１１】
好ましくは、ノズル機構は２つのノズルプレートを有し、可変ノズルを挟むように２つのノズルプレートが設けられており、２つのノズルプレートの少なくとも一方に溝が設けられている。この場合、ノズル機構が２つのノズルプレートを有し、それらの少なくとも一方に溝を設けることができるので、タービンハウジングから独立して溝を設計することができる。その結果、設計の自由度が高まる。
【発明の効果】
【００１２】
この発明に従えば、製造が容易であり、かつ、ノズルベーンが安定して動作可能な可変ノズルターボチャージャーを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態に係る、可変ノズルターボチャージャおよびそれを備えた排気ガス処理システムの断面図である。
【図２】図１中のタービンハウジングを拡大して示す断面図である。
【図３】図２中の矢印ＩＩＩで示す方向から見た第一ノズルプレート１１、ノズルベーン１３および支軸１５の正面図である。
【図４】図３中のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。
【図５】可変ノズル１９が閉じられて排気流路での抵抗が大きい状態の可変ノズルターボチャージャの断面図である。
【図６】図５中の矢印ＶＩで示す方向から見た第一ノズルプレート１１、ノズルベーン１３およびタービンホイール２の正面図である。
【図７】可変ノズル１９が開かれて排気流路での抵抗が小さい状態の可変ノズルターボチャージャの断面図である。
【図８】図７中の矢印ＶＩＩＩで示す方向から見たノズルベーンの側面図である。
【図９】可変ノズルの通常時の使用範囲とＰＭ再生時の使用範囲とを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の各実施形態に係る可変ノズルターボチャージャおよびそれを備えた排気ガス処理システムについて図を参照して説明する。以下の説明においては、図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は繰り返さない。
【００１５】
まず、可変ノズルターボチャージャ１の全体構造について説明する。なお、本実施の形態では、車両に搭載されるエンジン（内燃機関）に取り付けられる可変ノズルターボチャージャ１を例にして説明する。
【００１６】
（可変ノズルターボチャージャ１の全体構成）
図１は、本発明の実施の形態に係る、可変ノズルターボチャージャおよびそれを備えた排気ガス処理システムの断面図である。図２は、図１中のタービンハウジングを拡大して示す断面図である。図１および図２に示すように、可変ノズルターボチャージャ１は、ロータ２２０およびハウジング２３０を備えている。ロータ２２０は、タービンホイール２、シャフト２２１、およびコンプレッサホイール３を備え、ハウジング２３０内に収容されている。後述する可変ノズルユニット７（具体的には、可変ノズル１９、支軸１４等）も、ハウジング２３０内に収容されている。
【００１７】
本実施の形態のハウジング２３０は、タービンハウジング５、コンプレッサハウジング６、およびセンタハウジング４を有している。センタハウジング４は、タービンハウジング５とコンプレッサハウジング６とを連結している。
【００１８】
フルバック型のタービンホイール２は、タービンハウジング５内に配置されている。タービンホイール２は、外周部に複数のタービンブレード２ａを有しており、これらのタービンブレード２ａは、エンジン３００（内燃機関）の排気通路上に位置している。コンプレッサホイール３は、コンプレッサハウジング６内に配置されている。コンプレッサホイール３は、外周部に複数のインペラ翼３ａを有しており、これらのインペラ翼３ａは、エンジン３００（内燃機関）の吸気通路上に位置している。
【００１９】
シャフト２２１は、センタハウジング４内に配置されている。シャフト２２１は、ラジアル軸受およびスラスト軸受によって、センタハウジング４に対して回転可能に支持されている。タービンホイール２は、シャフト２２１を介してコンプレッサホイール３に連結されており、タービンホイール２、シャフト２２１およびコンプレッサホイール３は、一体となって回転可能である。
【００２０】
タービンハウジング５には、スクロール通路としての渦巻状のスクロール通路５ａが形成されている。スクロール通路５ａには、排気通路としての環状の旋回通路５ｆが開口されている。旋回通路５ｆは、タービンホイール２のタービンブレード２ａに対向している。
【００２１】
スクロール通路５ａは、エンジン３００（内燃機関）の燃焼室から排出される排気ガスの排気通路上に位置している。スクロール通路５ａ内に流れ込んだ排気ガスは、旋回通路５ｆからタービンホイール２のタービンブレード２ａに吹き付けられることにより、タービンホイール２を回転させる。その後排気ガスは、タービンハウジング５の排気出口５ｂから矢印２６０で示す方向に排出される。排出された排気ガスは、ＤＰＦ（Diesel particulate filter）を含む排気ガス処理装置２５０へ送られる。
【００２２】
コンプレッサハウジング６には、渦巻状のコンプレッサ通路６ｂが形成されている。コンプレッサ通路６ｂには、環状の送出通路６ｆが開口されている。送出通路６ｆは、コンプレッサホイール３のインペラ翼３ａに対向している。コンプレッサ通路６ｂは、図示しない吸気通路を介して、内燃機関の燃焼室に連通している。コンプレッサホイール３は、タービンホイール２の回転に伴って一体的に回転される。コンプレッサホイール３は、コンプレッサハウジング６の吸気入口６ａから導入される吸気をインペラ翼３ａによって圧縮し、遠心作用によって送出通路６ｆへ送出する。送出通路６ｆ内へ放出された空気は、コンプレッサ通路６ｂを経由して内燃機関の燃焼室へ過給される。
【００２３】
（可変ノズルユニット７の概要）
可変ノズルターボチャージャ１は、可変ノズル機構としての可変ノズルユニット７を備えている。可変ノズルユニット７は、排気通路の通路面積を可変とすることでスクロール通路５ａからタービンホイール２へ向けて旋回通路５ｆ内を流れる排気ガスの流量（タービンホイール２に吹き付けられる排気ガスの流量）を調整する。
【００２４】
具体的には、可変ノズルユニット７は、円環状の第一ノズルプレート１１と、円環状のユニソンリング２１と、複数（たとえば１２個）の可動のノズルベーン１３を含む可変ノズル１９と、円環状の第二ノズルプレート１２と、アクチュエータ２０とを備えている。第一ノズルプレート１１は、旋回通路５ｆのセンタハウジング４側の側壁を構成している。第一ノズルプレート１１と第二ノズルプレート１２とは、複数（たとえば３個）の連結ピンによって、所定の間隔を形成するように連結されている。第二ノズルプレート１２は係合部１６によりタービンハウジング５に固定されている。第一および第二ノズルプレート１１，１２はノズルベーン１３に隣接している。
【００２５】
タービンハウジング５とセンタハウジング４との接合部分の外周部には、環状空間部としての収容室５２（図１）が形成されている。収容室５２と旋回通路５ｆとは、第一ノズルプレート１１により区画されている。
【００２６】
センタハウジング４の外周部に、フランジ状の側壁部４ａが形成されている。側壁部４ａは、収容室５２の側壁を構成している。側壁部４ａは、ボルト４ｃによりタービンハウジング５の外周部５ｃに固定されている。
【００２７】
可変ノズル１９を構成する複数の可動のノズルベーン１３は、それぞれ、第一ノズルプレート１１に対して周方向に等間隔で配置されている。可変ノズル１９は、支軸１４と、ノズルベーン１３と、支軸１５とを有している。ノズルベーン１３の左右両側には、支軸１４と支軸１５とが一直線上になるように固定されている。支軸１４は第一ノズルプレート１１を貫通する貫通孔に回動可能に設けられており、支軸１４のノズルベーン１３が固定された側と反対側の端部は第一ノズルプレート１１から突出する突出端部を構成している。ベーンアーム２９は、第一ノズルプレート１１のノズルベーン１３が設けられた側の面と反対側の面において、ノズルベーン１３を支持する支軸１４の突出端部に固定されている。従って、各ノズルベーン１３は、支軸１４を介して、ベーンアーム２９に固定的に連結されている。
【００２８】
支軸１４は、第一ノズルプレート１１を貫通して配置されている。支軸１４は、第一ノズルプレート１１に対して自転可能に支持されている。支軸１５は第二ノズルプレート１２の貫通孔に回動可能に挿入支持されている。可変ノズル１９を構成する複数のノズルベーン１３は、それぞれ、支軸１４及び支軸１５によって、第一ノズルプレート１１及び第二ノズルプレート１２に対して回動可能に支持されている。支軸１４と支軸１５との間がシャフト１３ｃである。
【００２９】
ベーンアーム２９の先端部には、嵌合部２９ａが形成されている。ノズルベーン１３は、図１に示す旋回通路５ｆ内に、支軸１４を中心として回動可能に配置されている。複数のノズルベーン１３は、旋回通路５ｆの通路面積を可変とするように、開き側及び閉じ側に回動可能に配置されている。ベーンアーム２９は、図１に示す収容室５２内に、支軸１４の接続固定部を中心として回動可能に配置されている。
【００３０】
円環状のユニソンリング２１は、図１に示す収容室５２内に配置されている。ユニソンリング２１は、第一ノズルプレート１１と同心に配置されている。ユニソンリング２１は、第一ノズルプレート１１に対して、図１に示すセンタハウジング４の側壁部４ａ側に配置されている。即ち、ユニソンリング２１は図１に示す収容室５２内に配置されている。
【００３１】
第一ノズルプレート１１の収容室５２側には、保持ローラ（不図示）が配置されている。保持ローラは、ユニソンリング２１を回動可能に保持する。従って、ユニソンリング２１は、収容室５２内において、保持ローラを介して第一ノズルプレート１１に回動可能に保持されている。
【００３２】
（第一ノズルプレート１１）
図３は、図２中の矢印ＩＩＩで示す方向から見た第一ノズルプレート１１、ノズルベーン１３および支軸１５の正面図である。図４は、図３中のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。図３および図４で示すように、第一ノズルプレート１１には支軸１５を中心として同心円状に複数の溝１１ａが設けられている。複数の溝１１ａの間には凸部１１ｂが形成されている。
【００３３】
この実施の形態では、溝１１ａは円形状であるが、溝１１ａは必ずしも円形状である必要はなく、円弧形状であればよい。ノズルベーン１３は支軸１５を中心として回動するので、この回動の軌跡に従って溝１１ａは設けられる。
【００３４】
図３では、一つのノズルベーン１３にのみ溝１１ａを設ける例を示しているが、複数のノズルベーン１３の回動の軌跡に対応するように溝１１ａを設けてもよい。隣り合うノズルベーン１３の回動の軌跡が重なるため、隣り合うノズルベーン１３に図３で示すような同心円状の溝１１ａを設けると、互いの溝１１ａが交差するように設けられる。
【００３５】
溝１１ａの幅Ｗは、ノズルベーン１３の長手方向の長さＬよりも小さい。これにより、実開昭６２−１６７３２号公報の技術と異なり、溝１１ａにノズルベーン１３のすべての部分が入り込むことが無い。ノズルベーン１３の長さＬよりも幅の大きい溝を設けることは製造が困難となるばかりでなく、溝を経由して排気が流れやすくなり、ノズルベーン１３により排気の流れを制御する効果が小さくなる。
【００３６】
ノズルベーン１３にガス等から力が付与されると、回動軸およびノズルベーン１３が倒れ込むことがあり、この場合には、ノズルベーン１３が第一ノズルプレート１１または第二ノズルプレート１２に噛み込みことがある。本発明者は、ノズルベーン１３の前端部１３ａおよび後端部１３ｂにおいて噛み込みが発生しやすいことを見出した。噛み込みを防止するために溝１１ａを設けることで前端部１３ａまたは後端部１３ｂの噛み込みを抑制している。
【００３７】
この実施の形態では、すべての溝１１ａが同じ幅Ｗを有する例を示しているが、すべての溝１１ａが同じ幅Ｗを有する必要はなく、異なる幅を有してもよい。たとえば、ノズルベーン１３が第一ノズルプレート１１に噛み込みやすい前端部１３ａおよび後端部１３ｂにおいて溝１１ａの幅を大きくし、その他の部分（回動中心付近）において溝１１ａの幅を小さくしてもよい。
【００３８】
さらに、同じ幅Ｗの溝１１ａを複数設ける場合であっても、前端部１３ａおよび後端部１３ｂにおいて、溝１１ａの密度を密とし、支軸１５側で溝１１ａの密度を疎にすることで、前端部１３ａおよび後端部１３ｂにおけるノズルベーン１３の第一ノズルプレート１１への噛み込みを抑制することができる。
【００３９】
第一ノズルプレート１１および第二ノズルプレート１２の少なくとも一方に溝１１ａが形成されていればよい。第一ノズルプレート１１および第二ノズルプレート１２の両方に溝１１ａを形成する場合には、第一ノズルプレート１１に形成される溝１１ａと第二ノズルプレート１２に形成される溝１１ａとが同一の形状であってもよく、異なる形状であってもよい。
【００４０】
溝１１ａは、ノズルベーン１３の前端部１３ａおよび後端部１３ｂの少なくとも一方に対向するように設けられる。前端部１３ａと後端部１３ｂとを比較すると、前端部１３ａは回動中心である支軸１５からの距離が長いための第一ノズルプレート１１に噛み込みやすい。そのため回動中心からの距離が長い側の端部（図３では前端部１３ａ）に溝１１ａを設けることが好ましい。
【００４１】
この実施の形態では、シャフト１３ｃの支軸１４，１５が第一ノズルプレート１１および第二ノズルプレート１２で保持される、いわゆる両持ち構造の例を示したが、シャフト１３ｃは支軸１４のみで保持され、第二ノズルプレート１２によってシャフト１３ｃが保持されない、いわゆる片持ち構造であってもよい。片持ち構造の場合には、両持ち構造と比較してノズルベーン１３が倒れやすくなるものの、溝１１ａを設けることで、ノズルベーン１３の噛み込みを防止できる。
【００４２】
（ノズルベーン１３の回動機構）
図５は、可変ノズル１９が閉じられて排気流路での抵抗が大きい状態の可変ノズルターボチャージャの断面図である。図６は、図５中の矢印ＶＩで示す方向から見た第一ノズルプレート１１、ノズルベーン１３およびタービンホイール２の正面図である。図５以降では、図３および４で示す溝１１ａおよび凸部１１ｂの記載を省略している。
【００４３】
図５および図６に示すように、ユニソンリング２１には、ノズルベーン１３の数と同数のアーム嵌合溝５４が、周方向に等間隔で形成されている。アーム嵌合溝５４は、ユニソンリング２１の径方向に一直線状に形成されている。各アーム嵌合溝５４には、可変ノズル１９のベーンアーム２９の嵌合部２９ａが嵌め入れられている。可変ノズル１９のベーンアーム２９は、ユニソンリング２１のアーム嵌合溝５４と係合している。
【００４４】
図１に示すセンタハウジング４の側壁部４ａには、ユニソンリング２１を回転駆動するためのリンク機構２３が設けられている。リンク機構２３は、リンクロッド２４と、第一リンクピン２６と、リンクアーム２５と、第二リンクピン２７と、操作レバー２８とを有している。リンクロッド２４は、第一リンクピン２６の一端に固定されている。第一リンクピン２６の他端にはリンクアーム２５が固定されている。また、リンクアーム２５は第二リンクピン２７の一端に固定されている。そして、操作レバー２８の基端部は、第二リンクピン２７の他端に固定されている。
【００４５】
第二リンクピン２７は、センタハウジング４の側壁部４ａを貫通して配置されている。第二リンクピン２７は、側壁部４ａに対して回転可能に支持されている。リンクロッド２４と、第一リンクピン２６と、リンクアーム２５と、第二リンクピン２７の一部は、収容室５２外に配置されている。第二リンクピン２７の一部と、操作レバー２８は、環状の収容空間である収容室５２内に配置されている。操作レバー２８の先端部には、円形状の嵌合部２８ａが形成されている。操作レバー２８の嵌合部２８ａはユニソンリング２１の駆動アーム嵌合溝６３に係合される。第二リンクピン２７が回転することで、操作レバー２８は、第二リンクピン２７との固定部を中心に回動する。
【００４６】
リンクロッド２４には、動力源２２の出力部（図示省略）が連係されている。動力源２２は、たとえば電動モータ、電磁ソレノイド、エアシリンダなどである。本実施形態では、動力源２２の出力部と操作レバー２８の間にはリンク機構２３が設けられているが、動力源２２の出力部と操作レバー２８との間に、リンク機構及びギヤ機構からなる動力伝達機構を介装してもよい。
【００４７】
動力源２２は、制御部１００により駆動制御される。動力源２２には、その出力部の作動量を検出するアングルセンサなどの作動量検出手段が設けられている。制御部１００は、作動量検出手段の出力に基づいて、可変ノズル１９の開度（ノズルベーン１３の回転角）を算出する。
【００４８】
制御部１００により動力源２２が作動されると、リンクロッド２４が回動される。操作レバー２８は、リンクアーム２５とともに、第二リンクピン２７を中心にして回動する。操作レバー２８の回動に伴い、ユニソンリング２１が回動する。ユニソンリング２１の回動に伴い、ベーンアーム２９が回動して複数のノズルベーン１３が同期的に回動される。
【００４９】
図６に示すように、ユニソンリング２１には、１つの駆動アーム嵌合溝６３が形成されている。駆動アーム嵌合溝６３は、ユニソンリング２１の周方向に隣り合う１組のアーム嵌合溝５４の間に形成されている。
【００５０】
駆動アーム嵌合溝６３は、ユニソンリング２１の径方向に一直線状に形成されている。駆動アーム嵌合溝６３には、操作レバー２８の嵌合部２８ａが嵌め入れられている。操作レバー２８は、ユニソンリング２１の駆動アーム嵌合溝６３と係合している。
【００５１】
ユニソンリング２１が図６中の反時計回り方向（矢印Ｙ１参照）に回動すると、全てのノズルベーン１３は、支軸１４の軸線（回動中心）を中心にして図６中の反時計回り方向に回動される。このとき、隣り合うノズルベーン１３同士が、互いに離れる方向に移動する（図６参照）。ノズルベーン１３の移動に伴って、隣り合うノズルベーン１３間の、排気ガスの通路面積が大きくなる。このときのベーンアーム２９の支軸１４まわりの回動方向を、本明細書中では、開き側方向と称する。
【００５２】
ユニソンリング２１が図６中の時計回り方向（矢印Ｙ２参照）に回動すると、ノズルベーン１３は、支軸１４の軸線を中心にして図６中の時計回り方向に回動される。このとき、隣り合うノズルベーン１３同士が、互いに近づく方向に移動する（図６参照）。ノズルベーン１３の移動に伴って、隣り合うノズルベーン１３間の、排気ガスの通路面積が小さくなる。このときのベーンアーム２９の支軸１４まわりの回動方向を、本明細書中では、閉じ側方向と称する。
【００５３】
このように、ユニソンリング２１の回動に基づいて、可変ノズル１９の複数のノズルベーン１３が同期的に回動されることにより、可変ノズル１９の開度が調整される。複数のノズルベーン１３が、同期して開き側及び閉じ側に回動動作されることで、隣り合うノズルベーン１３の相互間に形成される排気ガスの通路面積が増減される。この可変ノズル１９の開度の調整によって、タービンホイール２に吹き付けられる排気ガスの流量ないし流速が調整される。
【００５４】
可変ノズルユニット７は、可変ノズル１９、ユニソンリング２１、第一ノズルプレート１１、第二ノズルプレート１２、リンク機構２３および動力源２２を含んで構成されている。ベーンアーム２９とユニソンリング２１、ユニソンリング２１と操作レバー２８、操作レバー２８と第二リンクピン２７、第二リンクピン２７とリンクアーム２５、リンクアーム２５と第一リンクピン２６、第一リンクピン２６とリンクロッド２４、リンクロッド２４と動力源２２の出力部は、それぞれ、動力源２２からベーンアーム２９までの動力伝達経路における、互いに連結し合う部材である。駆動部としてのアクチュエータ２０は、動力源２２、リンク機構２３、ユニソンリング２１、ベーンアーム２９を含む。ノズルベーン１３を駆動する駆動部としてのアクチュエータ２０の一部は収容室５２に収容されている。収容室５２に収容されるアクチュエータ２０の一部は、例えば、ユニソンリング２１、ベーンアーム２９、操作レバー２８、第二リンクピン２７の一端部などである。
【００５５】
図６のノズルベーン１３の位置では、あるノズルベーン１３の後端部１３ｂと、隣接するノズルベーン１３の前端部１３ａとが近接する、所謂、可変ノズル１９が閉じ側に動作した状態を示している。この状態のように、複数のノズルベーン１３の隣り合うノズルベーン１３同士の間の隙間が小さくなると、排気ガスが流れる排気通路の通路面積が小さくなる。
【００５６】
複数のノズルベーン１３間の隙間が小さいため、ノズルベーン１３を経由する流れの抵抗が大きくなる。その結果、タービンハウジング５内における矢印２００，２１０で示す排気の流量が小さくなる。
【００５７】
図７は、可変ノズル１９が開かれて排気流路での抵抗が小さい状態の可変ノズルターボチャージャの断面図である。図８は、図７中の矢印ＶＩＩＩで示す方向から見たノズルベーンの側面図である。図７および図８で示すようにユニソンリング２１が図６で示す位置から回動するとユニソンリング２１に嵌合したベーンアーム２９およびベーンアーム２９に固定されたノズルベーン１３も支軸１４を中心として回動する。これにより、複数のノズルベーン１３間の隙間が大きくなる。
【００５８】
その結果、図７の矢印２００，２１０で示すようにすべての排気ガスはノズルベーン１３を経由して流れ、５排気ガスは流れない。複数のノズルベーン１３間の隙間が大きいので、図３および図４で示す状態よりもノズルベーン１３での圧力損失は小さくなる。
【００５９】
なお、この実施の形態では、ノズルベーン１３一方側に第一ノズルプレート１１が設けられ、他方側に第二ノズルプレート１２が設けられる例が示されているが、これに限られず、第二ノズルプレート１２が省略されていてもよい。この場合、ノズルベーン１３の他方側はタービンハウジング５に直接隣接して対向することとなる。
【００６０】
（排気ガスの処理方法）
排気ガス処理システム５００は、エンジン３００からの排気ガスが供給される可変ノズルターボチャージャ１と、排気ガス処理装置２５０とを有する。排気ガス処理装置２５０は、上流側に位置する酸化触媒と、下流側に位置するＤＰＦ（Diesel Particulate filter）と、排気ガスの温度を検出するための排気温センサーと、排気ガスの圧力を検出するための排気圧センサーと、排気ガス中の燃料の濃度を検出するためのＡ／Ｆ（Air/Fuel）センサーとを有する。これらのセンサーで得られた排気ガスに関する情報は制御部１００へ送られる。制御部１００は、センサーで得られた情報を元にして、エンジン３００および動力源２２を制御することが可能である。
【００６１】
エンジン３００から排出された排気ガスは可変ノズルターボチャージャ１に導入されたのちに、排気ガス処理装置２５０に到達する。排気ガス処理装置２５０が酸化触媒を備えており、その触媒上流で燃料が添加された場合には、燃料が酸化触媒で酸化されて発熱する。この熱は下流のＤＰＦに伝わる。
【００６２】
可変ノズルターボチャージャとＤＰＦを備えるディーゼルエンジンにおいては、例えば、ＤＰＦで捕集したＰＭ（particulate matter）を燃焼させるＤＰＦの再生を行なう場合に、可変ノズル１９を閉じ側に動作させて排圧を増大させ、排気ガスを高温にすることが行なわれている。
【００６３】
ＤＰＦで捕集されたＰＭを燃焼させる際には、可変ノズル１９を閉じ側に動作させる。このため、排圧が増大して排気ガス温度が高温となる。
【００６４】
すなわち、排気ガス処理システム５００は、可変ノズルターボチャージャ１よりも下流に設けられて、排気ガス中の粒子状物質を除去する排気フィルタとしての排気ガス処理装置２５０を備える。
【００６５】
具体的な制御例を示す。一般的なディーゼルエンジンでは一定期間ごとにＤＰＦに捕集されたＰＭを燃焼させる機会が存在する（以降、この機会を「ＰＭ再生」と呼称する）。
【００６６】
図９は、可変ノズルの通常時の使用範囲とＰＭ再生時の使用範囲とを示すグラフである。図９で示すように、ＰＭ再生時には可変ノズル１９が閉じ側に動作して図５および図６で示すようにタービンハウジング２００内の排気流量を少なくする。しかしながら、最も閉じられた状態である必要は無い。
【００６７】
（作用および効果）
従来、ノズルベーン１３が第一および第二ノズルプレート１１，１２に噛み込むことを防止するために、ノズルベーン１３にカットバック（面取り）を設けること、または、ノズルベーン１３と、第一および第二ノズルプレート１１，１２との間の隙間（サイドクリアランス）を大きくすることが行われていた。しかしながら、これらの手法では噛み込みを防止できるものの、ターボの性能を低下させる要因となっていた。出来るだけクリアランスを詰めた構造にしてターボの性能を向上するとノズルベーン１３が噛み込みやすくなり、噛み込みを防止することを重視すれば性能が低下していた。ノズルベーンのシャフトのクリアランスを詰めることによる、ベーンの倒れを少なくする方法もあるがシャフトと第一および第二ノズルプレート１１，１２の嵌合を選択して組み付ける必要性が発生する。また部品コストも増加してしまう。
【００６８】
これに対して、図３および図４で示すような溝１１ａを形成する構造を導入しノズルベーン１３が接触する場所にあらかじめ溝１１ａを同一円周上に設ける。これにより、ノズルベーン１３が倒れて噛み込むことをあらかじめ防いでおくことにより、ノズルベーン１３が第一および第二ノズルプレート１１，１２に噛み込む事がなくなり、ノズルベーン１３がスティックすることがなくなる。これによりカットバック機構の廃止できる。さらにサイドクリアランスを縮小できる。その結果、ターボの性能向上が期待できる。
【００６９】
新たに設けられた溝１１ａは運転され形成されるカーボン等で埋められるため、溝１１ａによって出来たサイドクリアランスの増加はなくなってしまうことも予想される。溝１１ａ内にカーボンが体積すると、このカーボンが固体潤滑材として作用するため、ノズルベーン１３と第一および第二ノズルプレート１１，１２との摩擦を減少させることができる。
【００７０】
溝１１ａを設けることで、ノズルベーン１３と第一ノズルプレート１１との接触面積を低減できるため、ノズルベーン１３の駆動力を低減する効果も期待できる。
【００７１】
さらに、第一および第二ノズルプレート１１，１２を有する構造において、第一および第二ノズルプレート１１，１２の少なくとも一方に溝１１ａを設けるため、タービンハウジング５に影響を与えることなく溝１１ａを設計することができる。その結果、設計の自由度を高めることができる。
【００７２】
以上、実施の形態について説明したが、上記の開示内容はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
この発明は、たとえば、車両に搭載される可変ノズルターボチャージャおよびそれを用いた排気ガス処理システムの分野において用いることができる。
【符号の説明】
【００７４】
１  可変ノズルターボチャージャ、２  タービンホイール、２ａ  タービンブレード、３  コンプレッサホイール、３ａ  インペラ、４  センタハウジング、４ａ  側壁部、４ｃ  ボルト、５  タービンハウジング、５ａ  スクロール通路、５ｂ  排気出口、５ｃ  外周部、５ｆ  旋回通路、６  コンプレッサハウジング、６ａ  吸気入口、６ｂ  コンプレッサ通路、６ｆ  送出通路、７  可変ノズルユニット、１１  第一ノズルプレート、１１ａ  溝、１１ｂ  突部、１２  第二ノズルプレート、１３  ノズルベーン、１３ａ  前端部、１３ｂ  後端部、１３ｃ  シャフト、１４，１５  支軸、１９  可変ノズル、２０  アクチュエータ、２１  ユニソンリング、２２  動力源、２３  リンク機構、２４  リンクロッド、２５  リンクアーム、２６  第一リンクピン、２７  第二リンクピン、２８  操作レバー、２８ａ，２９ａ  嵌合部、２９  ベーンアーム、５２  収容室、５４，６３  嵌合溝、１００  制御部、２２０  ロータ、２２１  シャフト、２３０  ハウジング、２５０  排気ガス処理装置、３００  エンジン、５００  排気ガス処理システム。
【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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【図８】
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【図９】
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