(57)【要約】  デュアルベーンノズルシステムを有するターボチャージャであって、タービンハウジングと、固定ノズルリング（１）と、直線駆動ノズルディスク（２）と、中間ハウジング（５）と、ラック（４）と、ロッカーアームロッド（３）と、ギア（６）と、を備え、翼型固定ベーン（８）は、前記固定ノズルリング（１）の前端面に設けられ、翼形穴は、前記固定ベーン（８）の間に設けられ、前記固定ノズルリング（１）は、前記中間ハウジング（５）の外周に覆われ、ねじを介して前記中間ハウジング（５）に固定され、前記直線駆動ノズルディスク（２）は、前記固定ノズルリング（１）の後端に設けられ、一群の可動翼（７）は、前記直線駆動ノズルディスク（２）の前端面に設けられ、前記可動翼（７）は、翼形穴（９）に移動可能に挿入され、前記直線駆動ノズルディスク（２）の後端面は、２本のロッカーアームロッド（３）と固定して接続され、前記ロッカーアームロッド（３）は、前記中間ハウジング（５）に挿入され、前記ギア（６）を介して前記ラック（４）に係合する、ターボチャージャが開示される。デュアルベーンノズルシステムを有するターボチャージャのノズルの流路に沿って追加の翼を設けることにより、流路の断面積が減少するだけでなく、横断流による気流の損失を低減するように元のノズルを２つの流路に分離できる。さらに、タービンを高効率ゾーンで動作させ続けるために、気流は、本来の設計に従って気流の臨界角で流れることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
デュアルベーンノズルシステムを有するターボチャージャであって、タービンハウジングを備え、固定ノズルリングと、直線駆動ノズルディスクと、中間ハウジングと、ラックと、ギアと、ロッカーアームロッドと、をさらに含むことを特徴とし、
一群の翼型固定ベーンが前記固定ノズルリングの前端面に設けられ、翼形穴が前記固定ベーンの間に配列され、前記固定ノズルリングは、中心にセンタ穴が設けられ、前記中間ハウジングの外周に覆われ、ねじを介して前記中間ハウジングに固定され、前記直線駆動ノズルディスクは、前記固定ノズルリングの後端に取り付けられ、
一群の可動翼が前記直線駆動ノズルディスクの前端面に設けられ、前記可動翼の形状は前記翼形穴の形状と一致しており、前記可動翼は、前記翼形穴に移動可能に挿入され、前記直線駆動ノズルディスクは、中心にセンタ穴が設けられ、前記中間ハウジングの外周に覆われ、前記直線駆動ノズルディスクの後端面は、２本のロッカーアームロッドと固定して接続され、前記ロッカーアームロッドは、前記中間ハウジングに挿入され、前記各ロッカーアームロッドは一端に歯部が設けられ、前記ギアを介してラックに係合し、前記ラックは駆動装置に接続されている、
ことを特徴とするデュアルベーンノズルシステムを有するターボチャージャ。
【請求項２】
前記可動翼のインテーク角度は、約１８〜２４°の範囲である、ことを特徴とする請求項１に記載のデュアルベーンノズルシステムを有するターボチャージャ。
【請求項３】
４〜１１個の前記固定ベーンが使用され、４〜１１個の前記可動翼が使用される、ことを特徴とする請求項１に記載のデュアルベーンノズルシステムを有するターボチャージャ。
【請求項４】
前記ラックに接続された駆動装置は、空気パケットエグゼキュータ又は電磁弁である、ことを特徴とする請求項１に記載のデュアルベーンノズルシステムを有するターボチャージャ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デュアルベーンノズルシステムを有するターボチャージャに関し、自動車装置の分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンから放出される排ガスはスーパーチャージャのタービンに利用できるが、小さな高効率ゾーンで作用するのみである。車両のスーパーチャージャの設計点が５０〜７０％の範囲内に設定されていたとしても、エンジンが全負荷で稼働している時に、スーパーチャージャのオーバースピードを引き起こさなければならない。したがって、排気バイパスバルブ機構は、ガスの利用可能エネルギーの一部が消散する一方で信頼性を高めるために、スーパーチャージャに配置される。
【０００３】
タービンの空力性能を改良する効果的な方法は可変ノズル構造を使用することであり、これはスーパーチャージャの世界中の製造業者らによって、一般に認知され実施されている。現在、次の３つの異なる解決策がある。HONEYWELL
INTERNATIONAL INCにより出願された中国特許出願第200710152744.5号（発明の名称「ベーンアセンブリ及び可変静翼ターボチャージャのためのベーンアセンブリを組み立てる方法」）は、ベーン角度を変えることによって、ノズル形状を変化させる方法を開示している。かかる方法は、ノズルの断面積がベーン角度の減少と共に減少し、ノズルの断面積の減少率が最大５０％になり得るという効果がある。かかる方法は、次のような欠点がある。ノズル角アルファ（α）が必要以上に大きくて（開始状態）、気流Ｃ″ｒがタービンブレードの凸面に衝突する。ノズル角アルファ（α）が小さ過ぎて（全負荷状態）、気流Ｃ′ｒがブレードの凹面に衝突する（図１１を参照）ため、動作状態の強弱に関わらず、スーパーチャージャの熱効率は低下する。
【０００４】
HONEYWELL GARRETT SAにより出願された中国特許出願第００８１９８３４．９号（発明の名称「摺動ピストンを有する可変静翼ターボチャージャ」）は、単純な可変静翼機構を開示しており、そのノズルは固定翼のある流路及び翼の無い流路から構成される。翼の無い流路の断面積だけは調節可能であり、５０％の調節可能な断面積で十分であるが、確実に空力性能は良くない。翼の無い流路が開いている時、気流は、翼のある流路及び翼の無い流路を同時に通過する。２本の流路の流れの角度が異なることによりノズルを通過する気流は乱れるため、気流の流動損失は増加し、タービンの熱効率は低下する。
【０００５】
英国のHOLSET Power Engineering Companyにより開発された可変ノズル構造によると、シールドリングは、固定ノズルブレードに取り付けられ、ノズルの流路の一部は、シールドリングをノズルの断面積の調整を実現するように移動することによって遮蔽される。第二の解決策のように、その欠点は、ノズルの流路の一部が遮蔽されているため、渦巻き部からノズル入口へ通過する気流が乱れ、タービンの熱効率を低下することである。
【発明の概要】
【０００６】
上記欠点は、デュアルベーンノズルシステム有するターボチャージャを提供する本発明により克服される。新たなベーンは、ノズルの流路に沿った内側に配置されるため、流路の断面積が減少し、ノズルは、気流のクロスフローによる損失を低減するように２つの流路に仕切られる。一方、タービンを高効率ゾーンで動作させ続けるために、気流は、本来設計された流れの臨界角で流れる。
【０００７】
上述の技術的問題を解決するために、本発明は、以下の通りに技術的な解決策を提供する。デュアルベーンノズルシステムを有するターボチャージャであって、タービンハウジングと、固定ノズルリングと、直線駆動ノズルディスクと、中間ハウジングと、ラックと、ロッカーアームロッドと、ギアと、を備え、一群の翼型固定ベーンが前記固定ベーンの間に配列された翼形穴とともに前記固定ノズルリングの前端面に設けられ、前記固定ノズルリングは、中心にセンタ穴が設けられ、前記中間ハウジングの外周に覆われ、ねじを介して前記中間ハウジングに固定され、前記直線駆動ノズルディスクは、前記固定ノズルリングの後端に取り付けられ、一群の可動翼が前記直線駆動ノズルディスクの前端面に設けられ、前記可動翼の形状は、前記翼形穴の形状と一致しており、前記可動翼は、前記翼形穴に移動可能に挿入され、前記直線駆動ノズルディスクは、中心にセンタ穴が設けられ、前記中間ハウジングの外周に覆われ、前記直線駆動ノズルディスクの後端面は、２本のロッカーアームロッドと固定して接続され、前記ロッカーアームロッドは、前記中間ハウジングに挿入され、各ロッカーアームロッドは一端に歯部が設けられ、前記ギアを介して前記ラックに係合し、前記ラックは駆動装置に接続されている。
【０００８】
さらに、前記可動翼のインテーク角度は、約１８〜２４°の範囲である。
【０００９】
さらに、４〜１１個の固定ベーンが使用されてもよいし、４〜１１個の可動翼も使用されてもよい。
【００１０】
さらに、前記ラックに接続された前記駆動装置は、空気パケットエグゼキュータ又は電磁弁である。
【００１１】
本発明によるデュアルベーンノズルシステムを備えたターボチャージャは、流路の断面積を減らし、クロスフローによる損失を低減するように、元のノズルを２つの流路に仕切るために、ノズルの流路に沿って新たな翼が設けられる。一方、気流は本来設計された流れの臨界角で流れ、タービンは高効率ゾーンで動作する。可動翼及び固定ベーンは、流れ方向に配置され、第二の解決策及び第三の解決策によって、生じる乱気流を回避し、流れの損失抵抗を低減する。翼の数を増減させることによって、ノズル出口の面積を調整することが可能である。可動翼を固定ベーンに完全に挿入する時、流路の断面積の縮小率は翼の厚みによって調整することができ、様々な動作状態のエンジンの要求を満たすことができる。実際の要求に応じて、翼の厚みは、異なるターボチャージャごとに異なる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
添付の図面は、本発明をより理解するために用いられ、明細書の一部を成し、本発明を実施例として説明しており、本発明の範囲を限定することは目的としていない。
【図１】本発明に係るデュアルベーンノズルシステムを有するターボチャージャの構造概略図である。
【図２】本発明に係る直線駆動ノズルディスクの構造概略図である。
【図３】本発明に係る固定ノズルリングの構造概略図である。
【図４】本発明に係る固定ノズルリングの模式的な側面図である。
【図５】本発明に係る直線駆動ノズルディスク及びロッカーアームロッドの組み立て概略図である。
【図６】本発明に係るロッカーアームロッドの構造概略図である。
【図７】本発明に係るラックの構造概略図である。
【図８】本発明に係るギアの構造概略側面図である。
【図９】本発明に係るギアの構造概略正面図である。
【図１０】本発明に係る直線駆動ノズルディスク、固定ノズルリング及びロッカーアームロッドの組み立て概略図である。
【図１１】背景技術における第一の解決策の技術分析概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の好ましい実施例は、添付の図面と併用して後述される。本願明細書において、例示された好ましい実施例は、本発明の範囲を限定するのではなく、本発明を例示して説明することのみを目的としていることを理解されたい。
【００１４】
実施例Ｉ
８個の固定ベーン８及び８個の可動翼７があり、翼のインテーク角度（すなわち、翼の入射角）は２１度であるとする。
【００１５】
図１、４及び１０に示されているように、一群の翼型固定ベーン８は、固定ノズルリング１の前端面に設けられ、翼形穴９は、固定ベーン８の間に配列され、固定ノズルリング１は、中心にセンタ穴が設けられ、中間ハウジング５の外周に覆われ、ねじを介して中間ハウジング５に固定され、直線駆動ノズルディスク２は、固定ノズルリング１の後端に取り付けられる。
【００１６】
図２及び１０に示されているように、一群の可動翼７は、直線駆動ノズルディスク２の前端面に設けられ、可動翼７の形状は、翼形穴９の形状と一致しており、可動翼７は、翼形穴９に移動可能に挿入される。
【００１７】
図１、５、６及び１０に示されているように、２本のロッカーアームロッド３は、ねじを介して直線駆動ノズルディスク２の後端面に固定され、直線駆動ノズルディスク２の前端面上の可動翼７は、固定ノズルリング１の翼形穴９に挿入され、固定ノズルリング１及び直線駆動ノズルディスク２は、中間ハウジング５の外周に覆われ、２本のロッカーアームロッド３は、中間ハウジング５の対応する開口部に挿入され、中間ハウジングの開口部は、中間ハウジング５のオイル排出キャビティの端に配置され、中間ハウジング５でのオイル排出に対して干渉しない。歯部は、ギア６を介してラック４と係合するロッカーアームロッド３の端部に設けられる。
【００１８】
図１及び３に示されているように、固定ノズルリング１は、中間ハウジング５のねじ穴と位置合わせをした４つの丸い穴が中央部に設けられ、ねじを締めることによって、中間ハウジング５に固定して接続される。デバッグ後に、可動翼７が固定ノズルリング１の翼形穴９内に滑らかに摺動可能であることが必要である。
【００１９】
可動翼７の可動範囲に関し、最大可動位置は、固定ベーン８の前端と揃い、最小可動位置は、固定ノズルリング１の後端面と揃う。
【００２０】
図６、７、８及び９に示されているように、ラック４の両端には歯部が設けられ、ロッカーアームロッド３の端部には歯部が設けられ、空気パケットエグゼキュータは、ラック４を上方及び下方へ押す。ラック４はギア６と係合するため、ギア６は回転され、ギア６はロッカーアームロッド３の端部上の歯部と係合するため、ロッカーアームロッド３は左右に押しやられる。ロッカーアームロッド３は、ねじを介して直線駆動ノズルディスク２に固定して接続されるため、直線駆動ノズルディスク２は横に移動され、可動翼７を翼形穴９へ又は翼形穴９から移動させる動作を実現する。
【００２１】
様々な動作状態のエンジンの要求により、直線駆動ノズルディスク２は、可動翼７が徐々に固定ノズルリング１に挿入するように完全に挿入するまで移動され、ノズルのベーンの数が増加する、又は、可動翼７は、可動翼７の前端面が固定ノズルリング１の後端面と揃った位置に移動されるまで固定ノズルリング１から徐々に引き込まれ、ノズルのベーンの数が減少する。ノズルの出口面積を調整する目的は、ベーンの数を調整することにより達成される。
【００２２】
本発明によるデュアルベーンノズルシステムを有するターボチャージャは、流路の断面積を減らし、クロスフローによる損失を低減するように元のノズルを２つの流路に仕切るために、ノズルの流路に沿って新たな翼が設けられる。一方、気流は本来設計された流れの臨界角で流れ、タービンは高効率ゾーンで動作する。可動翼及び固定ベーンは流れ方向に配置され、第二の解決策及び第三の解決策によって、生じる乱気流を回避し、流れの損失抵抗を低減する。翼の数を増減させることによって、ノズル出口の面積を調整することが可能である。可動翼が固定ベーンに完全に挿入する時、流路の断面積の縮小率は翼の厚みによって調整することができ、様々な動作状態のエンジンの要求を満たすことができる。実際の要求に応じて、翼の厚みは、異なるターボチャージャごとに異なる。
【００２３】
実施例ＩＩ
本実施例ＩＩと実施例Ｉとの違いは、ラックを押す駆動装置が電磁弁であるということである。
【００２４】
最後に、上述の説明は、本発明の単なる好ましい実施例であり、本発明の範囲を限定することは目的としていないということに留意されたい。本発明は上述の実施例に関して詳述されているが、上述の実施例において、開示される技術的な解決策は、当業者により変更される場合がある、又は、一部の技術的特徴の同等の置換が行われる場合がある。本主題の趣旨及び原則から逸脱することなく、改変、同等の置換及び改良を行うことは、添付の請求項の範囲内であるものとする。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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