[发明专利]膨胀涡轮及涡轮增压器

说明书

本发明提供一种膨胀涡轮、及具备该膨胀涡轮的涡轮增压器。膨胀涡轮(10A)具备：涡轮壳体(13)，其包括导入有工作流体(w)的涡旋部；多个可变喷嘴(36)，其在膨胀涡轮的周向上隔开间隔而配置，并能够绕转动轴(38)转动；涡轮叶轮(24)，其具有多个位于可变喷嘴的下游侧的动翼(28)，且该涡轮叶轮被旋转自如地设置在涡轮壳体内。所述涡轮壳体具有包括与动翼的翼梢(28a)对置的罩部的第一壁面(50)和隔着工作流体的流路(f)而与第一壁面对置的第二壁面(52)，可变喷嘴的出口侧翼片高度大于动翼的入口侧翼片高度。在可变喷嘴出口与动翼入口之间，所述第一壁面以工作流体的流路高度朝下游侧变窄具有突出部(44)，该突出部朝着第二壁面突出，该突出部的突出量以突出部的前端不超过动翼的翼梢而向第二壁面侧突出的方式设定。

技术领域

本发明涉及具有可变喷嘴的膨胀涡轮、及具备该膨胀涡轮的涡轮增压器。

背景技术

近年来，存在以降低油耗为目的而在机动车用内燃机安装涡轮增压器的显著倾向。在涡轮增压器之中有在膨胀涡轮的进气侧具有可变喷嘴的可变容积式涡轮增压器，可变容积式涡轮增压器能够利用可变喷嘴的开度调整来进行工作流体的流量调整。因此，与内燃机的负荷变动相配合的运转成为可能，并且，特别地，其低负荷时的响应性能优秀。

但是，如图8所示，作为可变容积式涡轮增压器的特性，当可变喷嘴的开度小时，涡轮效率与峰值点(喷嘴开度处于中开度区域附近)相比大幅度降低。喷嘴开度处于小开度区域时的涡轮效率对响应性能的影响大。因此，期望可以提升在小开度区域的涡轮效率。

为了提升在小开度区域的涡轮效率，减小可变喷嘴的倾角(流入可变喷嘴的工作流体的流入角与可变喷嘴的前缘翼片角度之差)是有益的。因此，为了减小倾角，考虑根据处于小开度区域的可变喷嘴的前缘翼片角度来缩减涡轮壳体的涡旋部(减小涡旋部)。

另一方面，若缩减涡旋部，则喷嘴开度处于大开度区域时的倾角变大，将导致在可变喷嘴的翼面产生气流的剥离，实际流路面积降低，工作流体的流量(最大流量)降低这样的问题。

这样，仅改善涡轮壳体的涡旋部的形状不足以同时实现可变喷嘴处于小开度区域时的涡轮效率的提升，以及确保可变喷嘴处于大开度区域时的最大流量。因此，希望通过活用除涡旋部的形状变更以外的方法来满足这两个要求。

需要说明的是，在专利文献1中，虽然没有同时实现可变喷嘴处于小开度区域时的涡轮效率提升和处于大开度区域时的最大流量的确保，但其中公开了一种涡轮，该涡轮在与动翼的翼梢对置的涡轮壳体的罩壁面处的动翼的入口侧，形成有环状的引导部(引导面)，所述引导部相对于涡轮的半径方向朝着涡轮叶轮的背面侧倾斜。

在专利文献1所记载的涡轮中，通过形成上述引导部，使流入动翼的工作流体靠近涡轮叶轮的背面侧，抑制可变喷嘴的尾流(尾涡)产生的激振力作用于动翼前端缘附近，从而动翼的抖动被抑制。另外，利用上述引导部塞住动翼与罩壁面之间的间隙，由此可以抑制经由该间隙产生的间隙流动。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：(日本)特开2012－002140号公报

发明内容

发明所要解决的课题

然而，在对比文件1所公开的涡轮中，为了减缓经由动翼和罩壁面之间的间隙产生的间隙流动，而使所述引导部在轮毂侧大幅度突出。因此，动翼入口前缘的一部分被引导部的前端覆盖，流路宽度最窄的部位存在于动翼入口的上游侧。因此，工作流体由于缩流效果而未流入到动翼前缘的一部分，不能发挥期待的动翼性能，涡轮效率有可能降低。

鉴于上述现有技术的课题，本发明的至少一个实施方式的目的在于提供膨胀涡轮及涡轮增压器，其能够抑制可变喷嘴处于小开度区域时的涡轮效率的降低，并且确保可变喷嘴处于大开度区域时的工作流体的流量，而且一并引出期待的动翼性能来抑制涡轮效率的降低。