專利名稱：內(nèi)燃機的可變?nèi)莘e式增壓器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及能夠操作可動葉片使增壓效率變化的內(nèi)燃機的可變?nèi)莘e式增壓器。
背景技術(shù)：
作為內(nèi)燃機所使用的增壓器，已知一種可變幾何增壓器(例如參照專利文獻1)， 該可變幾何增壓器在壓縮機的擴壓器部將多個可動葉片配置成環(huán)狀的列，并通過操作這些可動葉片使增壓效率變化。此外，與本申請發(fā)明相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)文獻，還有專利文獻2及3。專利文獻1 日本特開2005-163691號公報專利文獻2 日本特開平8-254127號公報專利文獻3 日本特開2006-169985號公報發(fā)明的公開發(fā)明要解決的課題在將渦輪的可動葉片用致動器驅(qū)動的可變噴嘴式渦輪增壓器上，裝配了上述的可變幾何壓縮機的情況下，若制成用其他驅(qū)動器分別驅(qū)動渦輪側(cè)的可動葉片和壓縮機側(cè)的可動葉片的結(jié)構(gòu)，則由于存在兩個致動器而造成驅(qū)動機構(gòu)的大型化，產(chǎn)生增壓器的搭載空間增加這樣不好的情況。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于，提供一種在渦輪及壓縮機的各個上設(shè)置可動葉片機構(gòu)時能夠抑制驅(qū)動機構(gòu)的大型化的內(nèi)燃機的可變?nèi)莘e式增壓器。本發(fā)明的可變?nèi)莘e式增壓器，其特征在于，具備渦輪，其具有排氣側(cè)可動葉片機構(gòu)，該排氣側(cè)可動葉片機構(gòu)通過可動葉片的開閉動作而使向渦輪葉輪導(dǎo)入的排氣的流路的截面積變化；壓縮機，其具有進氣側(cè)可動葉片機構(gòu)，該進氣側(cè)可動葉片機構(gòu)通過可動葉片的開閉動作而使從壓縮機葉輪送出的進氣的流路的截面積變化；以及驅(qū)動機構(gòu)，驅(qū)動機構(gòu)，其具有在上述排氣側(cè)可動葉片機構(gòu)及進氣側(cè)可動葉片機構(gòu)之間共用的致動器，將該致動器的動作向兩個可動葉片機構(gòu)傳遞來使各可動葉片機構(gòu)的可動葉片進行開閉動作。按照本發(fā)明的可變?nèi)莘e式增壓器，由于用一個致動器驅(qū)動排氣側(cè)可動葉片機構(gòu)及進氣側(cè)可動葉片機構(gòu)的各個可動葉片，所以與在各可動葉片機構(gòu)設(shè)置專用的致動器的情況相比，能夠削減致動器的個數(shù)。因此，能夠抑制驅(qū)動機構(gòu)相對可動葉片機構(gòu)的大型化，能夠削減增壓器的搭載所需的空間。在本發(fā)明的增壓器的一方式中，可以將上述驅(qū)動機構(gòu)和兩個可動葉片機構(gòu)的操作輸入部分別連接，以在上述排氣側(cè)可動葉片機構(gòu)的可動葉片向打開方向動作時上述進氣側(cè)可動葉片機構(gòu)的可動葉片也向打開方向動作，在上述排氣側(cè)可動葉片機構(gòu)及上述進氣側(cè)可動葉片機構(gòu)的至少一方，設(shè)有如下單元使得在使上述可動葉片向打開方向動作之際應(yīng)當施加給上述操作輸入部的打開方向驅(qū)動力減少而低于在使上述可動葉片向關(guān)閉方向動作之際應(yīng)當施加給上述操作輸入部的關(guān)閉方向驅(qū)動力。按照該方式，能夠用一個致動器使排氣側(cè)可動葉片機構(gòu)的可動葉片及進氣側(cè)可動葉片機構(gòu)的可動葉片向同一方向動作。此外， 由于設(shè)置了將至少一方的可動葉片機構(gòu)的打開方向驅(qū)動力比關(guān)閉方向驅(qū)動力減少的單元， 因此比省略了該單元的情況，應(yīng)當施加給兩個可動葉片機構(gòu)的各個操作輸入部的打開方向驅(qū)動力小，且充分。從而，使致動器所要求的輸出減少，由此能夠?qū)崿F(xiàn)致動器的小型化、進而實現(xiàn)增壓器的進一步的小型化。其中，存在打開可動葉片時的排氣或進氣的阻力，比關(guān)閉可動葉片時的阻力相對增加的傾向。因此，使打開方向驅(qū)動力比關(guān)閉方向驅(qū)動力減少所起到的效果在實現(xiàn)致動器的小型化的層面上大。進而，作為上述使打開方向驅(qū)動力減少的單元，將從上述可動葉片的旋轉(zhuǎn)中心到該可動葉片的外周側(cè)的端緣的距離設(shè)定成大于從上述中心位置到該可動葉片的內(nèi)周側(cè)的端緣的距離。由此，通過排氣或進氣的流動對可動葉片所賦予的力，能夠?qū)蓜尤~片施加打開方向的力矩。由此，將排氣或進氣對可動葉片所賦予的力，作為對打開方向驅(qū)動力的輔助力加以利用，從而能夠減少致動器應(yīng)當施加給操作輸入部的打開方向驅(qū)動力。在本發(fā)明的增壓器的一方式中，上述排氣側(cè)可動葉片機構(gòu)的操作輸入部及上述進氣側(cè)葉片驅(qū)動機構(gòu)的操作輸入部的各個的操作方向被設(shè)定在上述渦輪及上述壓縮機的周向，上述進氣側(cè)可動葉片機構(gòu)中的上述操作輸入部的操作方向和該進氣側(cè)可動葉片機構(gòu)的可動葉片的開閉方向之間的關(guān)系被設(shè)定為，與上述排氣側(cè)可動葉片機構(gòu)中的上述操作輸入部的操作方向和該排氣側(cè)可動葉片機構(gòu)的可動葉片的開閉方向之間的關(guān)系相反，上述驅(qū)動機構(gòu)具備通過上述致動器旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的輸出軸；夾設(shè)于上述輸出軸的相對中心部的一方側(cè)和上述排氣側(cè)可動葉片機構(gòu)的操作輸入部之間，并將上述輸出軸的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換為該排氣側(cè)可動葉片機構(gòu)的操作輸入部的旋轉(zhuǎn)的排氣側(cè)連接機構(gòu)；夾設(shè)于上述輸出軸的相對上述中心部的另一方側(cè)和上述進氣側(cè)可動葉片機構(gòu)的操作輸入部之間，并將上述輸出軸的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換為該進氣側(cè)可動葉片機構(gòu)的操作輸入部的旋轉(zhuǎn)的進氣側(cè)連接機構(gòu)。由此，通過致動器使輸出軸旋轉(zhuǎn)，該旋轉(zhuǎn)聯(lián)動經(jīng)由連接機構(gòu)在周向上相反地傳遞到排氣側(cè)可動葉片機構(gòu)的操作輸入部及進氣側(cè)可動葉片機構(gòu)的操作輸入部。因此，例如，若一方的可動葉片機構(gòu)向打開方向動作，則另一方的可動葉片機構(gòu)也向打開方向動作等，能夠通過致動器所產(chǎn)生的一方向的旋轉(zhuǎn)聯(lián)動使一對可動葉片機構(gòu)的各個可動葉片向同一方向動作。進而，上述排氣側(cè)可動葉片機構(gòu)的操作輸入部和上述進氣側(cè)可動葉片機構(gòu)的操作輸入部在從渦輪軸觀察時配置在同一側(cè)，上述輸出軸被配置成與上述渦輪軸平行，上述排氣側(cè)連接機構(gòu)及上述進氣側(cè)連接機構(gòu)各自包含旋轉(zhuǎn)自如地分別與上述輸出軸和上述操作輸入部連結(jié)的桿。由此，若使致動器的輸出軸向一方向旋轉(zhuǎn)時，一方的可動葉片機構(gòu)的操作輸入部經(jīng)由桿被按壓，另一方的可動葉片機構(gòu)的操作輸入部經(jīng)由桿被拽拉。其結(jié)果，在周向上兩個可動葉片機構(gòu)的操作輸入部向相互向相反的方向被操作，從而可動葉片向同一方向動作。


圖1為本發(fā)明的一方式所涉及的渦輪增壓器的渦輪側(cè)的局部剖開側(cè)視圖。圖2為本發(fā)明的一方式所涉及的渦輪增壓器的壓縮機側(cè)的局部剖開側(cè)視圖。圖3為本發(fā)明的一方式所涉及的渦輪增壓器的沿著軸線方向剖開的局部剖視圖。圖4為表示從渦輪側(cè)的可動葉片機構(gòu)的操作桿到臂為止的結(jié)構(gòu)圖。
圖5為表示渦輪側(cè)的可動葉片機構(gòu)的可動葉片周圍的結(jié)構(gòu)圖。圖6為表示從壓縮機側(cè)的可動葉片機構(gòu)的操作桿到臂為止的結(jié)構(gòu)圖。圖7為表示壓縮機側(cè)的可動葉片機構(gòu)的可動葉片周圍的結(jié)構(gòu)圖。圖8為將部分可動葉片放大表示的圖。圖9為用于說明將可動葉片向打開方向驅(qū)動時的力矩的圖。
具體實施例方式圖1 圖3表示作為本發(fā)明一方式所涉及的可變?nèi)莘e式增壓器的渦輪增壓器。渦輪增壓器1具備渦輪2和壓縮機3。渦輪2具有渦輪殼體4和配置于該渦輪殼體4的內(nèi)部的渦輪葉輪5。渦輪殼體4設(shè)在未圖示的內(nèi)燃機(以下，稱作發(fā)動機)的排氣通道的途中， 在其外周設(shè)有與排氣通道的上游側(cè)(也就是發(fā)動機的排氣口側(cè))連接的排氣入口 4a，在中心部設(shè)有與排氣通道的下游側(cè)連接的排氣出口 4b。其中，圖3省略了對渦輪殼體4及其周圍結(jié)構(gòu)的圖示。在渦輪葉輪5上與其同軸地形成有渦輪軸6，該渦輪軸6被軸承殼體7內(nèi)的軸承部8旋轉(zhuǎn)自如地支承。另一方面，壓縮機3具備壓縮機殼體10和配置于該壓縮機殼體10的內(nèi)部的壓縮機葉輪11。壓縮機殼體10設(shè)在發(fā)動機的進氣通道的途中，在其中心部設(shè)有與發(fā)動機的進氣通道的上游側(cè)連接的進氣入口 10a，在外周設(shè)有與進氣通道的下游側(cè)連接的進氣出口 10b。 壓縮機葉輪11設(shè)在渦輪軸6的前端部，并且能夠與其一體旋轉(zhuǎn)。雖然在圖1及圖2中省略了圖示，但在渦輪2及壓縮機3上還設(shè)有可動葉片機構(gòu)。 此外，在渦輪增壓器1中還設(shè)有用于驅(qū)動這些可動葉片機構(gòu)的驅(qū)動機構(gòu)40。圖4及圖5表示渦輪2側(cè)的可動葉片機構(gòu)(以下，將其稱作排氣側(cè)可動葉片機構(gòu))20的詳細結(jié)構(gòu)。其中，圖4及圖5均表示從與圖1相同的方向(相當于圖3的箭頭I 方向)觀察渦輪2的狀態(tài)。排氣側(cè)可動葉片機構(gòu)20具備配置于渦輪葉輪5的背后、也就是軸承殼體7側(cè)的底板21 ；以銷22為軸自如旋轉(zhuǎn)地安裝在該底板21的表面的多個可動葉片23 ；以及配置于底板21的背面?zhèn)鹊娜~片操作機構(gòu)24。可動葉片23是對排氣的流動進行定向以將流入到渦輪殼體4內(nèi)的排氣導(dǎo)入渦輪葉輪5的外周的翼型形狀的部件(參照圖8)。也就是說，可動葉片23之間的間隙構(gòu)成朝向渦輪葉輪5的排氣的流路。各可動葉片23安裝在銷22的一端部，并且能夠與其一體旋轉(zhuǎn)。銷22的周向的間隔恒定不變。通過以這些銷22為軸旋轉(zhuǎn)可動葉片23，可動葉片23以開閉它們之間的排氣的流路的方式旋轉(zhuǎn)而改變該排氣流路的截面積。其中，在圖5中，用實線表示可動葉片23之間的排氣流路打開的狀態(tài)。而對于部分可動葉片23，用虛線表示旋轉(zhuǎn)至它們之間的排氣流路大致關(guān)閉的狀態(tài)。葉片操作機構(gòu)M具備驅(qū)動環(huán)25、配置于該驅(qū)動環(huán)25的內(nèi)側(cè)的多個葉片臂26、配置于一對葉片臂沈之間的一根驅(qū)動臂27、與該驅(qū)動臂27經(jīng)由銷觀能夠一體旋轉(zhuǎn)地連接的操作桿四。操作桿四是葉片操作機構(gòu)M中的操作輸入部。驅(qū)動環(huán)25通過安裝在底板21 上的適當數(shù)量的輥21a以渦輪軸6 (圖3)的軸線為中心能夠旋轉(zhuǎn)地被支承。葉片臂沈的個數(shù)與可動葉片23相同。各葉片臂沈與貫穿底板21向背面?zhèn)韧怀龅匿N22的另一端部連接，并能夠與其一體旋轉(zhuǎn)。從而，可動葉片23和葉片臂沈以銷22為軸一體旋轉(zhuǎn)。在驅(qū)動環(huán)25的內(nèi)周設(shè)有多個葉片臂用槽部25a和位于一對槽部2 之間的驅(qū)動臂用槽部25b。葉片臂用槽部2 設(shè)有與葉片臂沈相同的數(shù)量，它們的周向的間隔恒定不變。葉片臂26的前端部^a與各葉片臂用槽部2 相嵌合。另一方面，驅(qū)動臂27的前端部27a與驅(qū)動臂用槽部2 相嵌合。從而，在對操作桿四向圖4的箭頭Ct方向(順時針方向)進行旋轉(zhuǎn)操作時，該旋轉(zhuǎn)從銷觀經(jīng)由驅(qū)動臂25傳遞到驅(qū)動環(huán)25而驅(qū)動環(huán)25向同一方向旋轉(zhuǎn)，與此聯(lián)動，各葉片臂26以銷22為中心向圖4及圖5的時針方向旋轉(zhuǎn)。由此， 可動葉片23也以銷22為中心向順時針方向旋轉(zhuǎn)，從而可動葉片23之間的排氣流路的截面積減少。另一方面，在對操作桿四向圖4的箭頭Ot方向(逆時針方向)進行旋轉(zhuǎn)操作時， 驅(qū)動環(huán)25向與上述相反的方向旋轉(zhuǎn)，與此相伴，可動葉片23以銷22為中心向逆時針方向旋轉(zhuǎn)。由此，可動葉片23之間的排氣流路的截面積增加。也就是說，只要驅(qū)動環(huán)25向與渦輪軸6的旋轉(zhuǎn)方向R相同的方向旋轉(zhuǎn)則可動葉片23打開，而驅(qū)動環(huán)25向與渦輪軸6的旋轉(zhuǎn)方向R相反的方向旋轉(zhuǎn)則可動葉片23關(guān)閉。圖6及圖7表示壓縮機3側(cè)的可動葉片機構(gòu)(以下，將其稱作進氣側(cè)可動葉片機構(gòu))30的詳細結(jié)構(gòu)。其中，圖6及圖7均表示從與圖2相同的方向(相當于圖3的箭頭II 方向)觀察壓縮機3的狀態(tài)。進氣側(cè)可動葉片機構(gòu)30具備配置于壓縮機葉輪11的背后、也就是軸承殼體7側(cè)的底板31 ；以銷32為軸旋轉(zhuǎn)自如地安裝到該底板31的表面的多個可動葉片33 ；以及配置于底板31的背面?zhèn)鹊娜~片操作機構(gòu)34?？蓜尤~片33對進氣的流動進行定向以將流入到壓縮機葉輪11的中心部的進氣引導(dǎo)到壓縮機葉輪11的外周的翼型形狀的部件。也就是說，可動葉片33之間的間隙構(gòu)成從壓縮機葉輪11送出的進氣的流路。各可動葉片33安裝在銷 32的一端部，并且能夠與其一體旋轉(zhuǎn)。銷32的周向的間隔恒定不變?？蓜尤~片33以這些銷32為軸旋轉(zhuǎn)，從而可動葉片33以開閉它們之間的進氣的流路的方式旋轉(zhuǎn)而改變該進氣流路的截面積。其中，在圖7中，用實線表示可動葉片33之間的進氣流路打開的狀態(tài)。而對于部分可動葉片33，用虛線表示旋轉(zhuǎn)至它們之間的進氣流路大致關(guān)閉的狀態(tài)。葉片操作機構(gòu)34具備驅(qū)動環(huán)35、配置于該驅(qū)動環(huán)35的內(nèi)側(cè)的多個葉片臂36、配置于一對葉片臂36之間的一根驅(qū)動臂37、與該驅(qū)動臂37經(jīng)由銷38能夠一體旋轉(zhuǎn)地連接的操作桿39。操作桿39是葉片操作機構(gòu)34的操作輸入部。該操作桿39從渦輪軸6觀察配置在與排氣側(cè)可動葉片機構(gòu)20的操作桿四相同的一側(cè)(例如圖1中的渦輪軸的右側(cè))。 驅(qū)動環(huán)35通過安裝在底板31上的適當數(shù)量的輥31a而以渦輪軸6 (圖3)的軸線為中心能夠旋轉(zhuǎn)地被支承。葉片臂36的個數(shù)與可動葉片33相同。各葉片臂36與貫穿底板31向背面?zhèn)韧怀龅匿N32的另一端部連接，并能夠與其一體旋轉(zhuǎn)。從而，可動葉片33和葉片臂36 以銷32為軸一體旋轉(zhuǎn)。在驅(qū)動環(huán)35的內(nèi)周設(shè)有多個葉片臂用槽部3 和位于一對槽部3 之間的驅(qū)動臂用槽部35b。葉片臂用槽部35a設(shè)有與葉片臂36相同的數(shù)量，它們的周向的間隔恒定不變。葉片臂36的前端部36a與各葉片臂用槽部3 相嵌合。另一方面，驅(qū)動臂37的前端部37a與驅(qū)動臂用槽部3 相嵌合。從而，在對操作桿39向圖6的箭頭Cc方向(順時針方向)進行旋轉(zhuǎn)操作時，該旋轉(zhuǎn)從銷38經(jīng)由驅(qū)動臂35傳遞到驅(qū)動環(huán)35而驅(qū)動環(huán)35向相同方向旋轉(zhuǎn)，并且與此聯(lián)動地，各葉片臂36以銷32為中心向圖6及圖7的順時針方向旋轉(zhuǎn)。 由此，可動葉片33也以銷32為中心向順時針方向旋轉(zhuǎn)，從而可動葉片33之間的進氣流路的截面積減少。另一方面，在對操作桿39向圖6的箭頭Oc方向(逆時針方向)進行旋轉(zhuǎn)操作時，驅(qū)動環(huán)35向與上述相反的方向旋轉(zhuǎn)，與此相伴，可動葉片33以銷32為中心向逆時針方向旋轉(zhuǎn)。由此，可動葉片33之間的進氣流路的截面積增加。也就是說，只要驅(qū)動環(huán)35 向與渦輪軸6的旋轉(zhuǎn)方向R相同的方向旋轉(zhuǎn)則可動葉片33關(guān)閉，而驅(qū)動環(huán)25向與渦輪軸 6的旋轉(zhuǎn)方向R相反的方向旋轉(zhuǎn)則可動葉片33打開。操作桿39的操作方向和可動葉片33 的開閉方向的關(guān)系，與排氣側(cè)可動葉片機構(gòu)20中的操作桿四的操作方向和可動葉片23的開閉方向的關(guān)系相反。如圖8所示，排氣側(cè)可動葉片機構(gòu)20的銷22相對可動葉片23的安裝位置，相比可動葉片23的長度方向的中心位置偏向可動葉片23的后緣(內(nèi)周側(cè)的端緣)2 側(cè)。S卩，在將可動葉片23的全長設(shè)為La，從銷22到可動葉片23的前緣(外周側(cè)的端緣)23a的距離設(shè)為Lb時，如下式(1)所表示的那樣，使樞軸比Lb/La大于0.5地設(shè)定銷22的安裝位置。 可動葉片23，由于是使排氣的流動方向從渦輪葉輪5的周向偏向徑向中心側(cè)的部件，所以該排氣的流動所沖擊的表面23c側(cè)所受到的來自排氣的力，比背面23d側(cè)的大。另外，在從可動葉片23的前緣23a到銷22之間，由于受來自排氣的力而在可動葉片23作用有打開方向的力矩，在從銷22到后緣2 之間，在可動葉片23作用有關(guān)閉方向的力矩。它們之間的力矩的大小關(guān)系依賴于從銷22分別到前緣23a、后緣2 之間的距離的大小關(guān)系。因此，只要按照上述那樣設(shè)定樞軸比，則在可動葉片23就會作用有將其打開的方向的力矩Mo。艮口， 在排氣側(cè)可動葉片機構(gòu)20中，使可動葉片23向打開方向動作之際應(yīng)當輸入到操作桿四的打開方向驅(qū)動力被減少到低于在使可動葉片23向關(guān)閉方向動作之際應(yīng)當輸入到操作桿四的關(guān)閉方向驅(qū)動力。[式1]Lb/La > 0. 5... (1)此外，進氣側(cè)可動葉片機構(gòu)30的銷32相對可動葉片33的安裝位置也與圖8相同地進行設(shè)定。即，在將圖8的可動葉片23置換為可動葉片33時，其樞軸比如上式(1)。從而，對于可動葉片33而言，也作用有繞著銷32將其打開的方向的力矩。由此，在進氣側(cè)可動葉片機構(gòu)30中，使可動葉片33向打開方向動作之際應(yīng)當輸入到操作桿39的打開方向驅(qū)動力被減小到低于使可動葉片33向關(guān)閉方向動作之際應(yīng)當輸入到操作桿39的關(guān)閉方向驅(qū)動力。如圖1及圖2所示，驅(qū)動機構(gòu)40只有一個電動機41。可動葉片機構(gòu)20、30共用一個電動機41，并且電動機41是作為可動葉片23、33的各個驅(qū)動源發(fā)揮功能的致動器。電動機41的旋轉(zhuǎn)被減速機構(gòu)42減速并從輸出軸43取出。輸出軸43被設(shè)定成與渦輪軸6平行，并且被電動機41驅(qū)動而繞著其中心部43a在一定的角度范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)。在驅(qū)動機構(gòu)40 中還設(shè)有連桿機構(gòu)45，該連桿機構(gòu)45連接輸出軸43和可動葉片機構(gòu)20、30的各個操作桿 29>30o連桿機構(gòu)45具備第1桿47，其經(jīng)由銷46旋轉(zhuǎn)自如地與輸出軸43的相對中心部 43a的一端側(cè)連結(jié)；以及第2桿49，其經(jīng)由銷48旋轉(zhuǎn)自如地與隔著中心部43a位于銷46的相反側(cè)的位置連結(jié)。如圖1所示，第1桿47的前端部經(jīng)由銷50旋轉(zhuǎn)自如地與排氣側(cè)可動葉片機構(gòu)20的操作桿四連結(jié)。另一方面，如圖2所示，第2桿49的前端部經(jīng)由銷51旋轉(zhuǎn)自如地與進氣側(cè)可動葉片機構(gòu)30的操作桿39連結(jié)。在連桿機構(gòu)45中，銷46、第1桿47及銷50作為排氣側(cè)連接機構(gòu)發(fā)揮功能，銷48、第2桿48及銷51作為進氣側(cè)連接機構(gòu)發(fā)揮功能。接著，說明驅(qū)動機構(gòu)40對可動葉片機構(gòu)20、30的驅(qū)動。在通過驅(qū)動機構(gòu)40的電機41對輸出軸43向圖2的箭頭0方向進行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的情況下，第1桿47被拉升，操作桿 29向渦輪軸6的旋轉(zhuǎn)方向R旋轉(zhuǎn)，操作桿四向渦輪軸6的旋轉(zhuǎn)方向R被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。從圖4 及圖5可知，在操作桿四向旋轉(zhuǎn)方向R被驅(qū)動的情況下，可動葉片23向打開它們之間的流路的方向(箭頭Ot方向)旋轉(zhuǎn)。此外，第2桿49被按壓，操作桿39向與渦輪軸6的旋轉(zhuǎn)方向R相反的方向旋轉(zhuǎn)。從圖6及圖7可知，若操作桿39向與渦輪軸6的旋轉(zhuǎn)方向R相反的方向旋轉(zhuǎn)，則可動葉片33向關(guān)閉它們之間的流路的方向(箭頭Oc方向)旋轉(zhuǎn)。另一方面，在通過驅(qū)動機構(gòu)40的電機41對輸出軸43向圖2的箭頭C方向進行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的情況下，第1桿47被按壓，操作桿四向與渦輪軸6的旋轉(zhuǎn)方向R相反的方向旋轉(zhuǎn)，操作桿四向與渦輪軸6的旋轉(zhuǎn)方向R相反的方向被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。從圖4及圖5可知，在操作桿四向與旋轉(zhuǎn)方向R相反的方向被驅(qū)動的情況下，可動葉片23向關(guān)閉它們之間的流路的方向(箭頭Ct方向)旋轉(zhuǎn)。此外，第2桿49被拉升，操作桿39向渦輪軸6的旋轉(zhuǎn)方向R旋轉(zhuǎn)。從圖6及圖7可知，若操作桿39向渦輪軸6的旋轉(zhuǎn)方向R旋轉(zhuǎn)，則可動葉片33 向關(guān)閉它們之間的流路的方向(箭頭Cc方向)旋轉(zhuǎn)。如以上所進行的說明，按照本實施方式的渦輪增壓器1，能夠通過一個電動機41， 將渦輪2側(cè)的可動葉片23和壓縮機3側(cè)的可動葉片33向打開方向或關(guān)閉方向一體進行驅(qū)動。從而，與分別在渦輪側(cè)及壓縮機側(cè)設(shè)置專用的致動器的情況相比，能夠?qū)崿F(xiàn)小型、輕量化。因此，在車輛的發(fā)動機室收納渦輪增壓器1時能夠緩和空間上的限制。由此，還能實現(xiàn)車輛的輕量化、低成本化。其中，對于可動葉片23、33的開度控制，可以與公知的可變?nèi)莘e式渦輪增壓器的相同。例如，只要在發(fā)動機怠速運轉(zhuǎn)之際將可動葉片23、33均關(guān)閉成最大限度，并且在發(fā)動機的轉(zhuǎn)速上升之際，伴隨其上升使可動葉片23、33漸漸打開地控制電動機41的動作即可。 此外，在發(fā)動機的轉(zhuǎn)速下降之際只要將可動葉片23、33均向關(guān)閉側(cè)驅(qū)動即可。也可以對發(fā)動機的轉(zhuǎn)速及負載設(shè)定目標增壓壓力，并且為了獲得該目標增壓壓力對可動葉片23、33的開度進行反饋控制。在本實施方式的渦輪增壓器1中，由于用一個電動機41驅(qū)動可動葉片23、33兩者，因此只要確定渦輪2側(cè)的可動葉片23的開度，則能唯一確定壓縮機3側(cè)的可動葉片33 的開度。因此，具有如下優(yōu)點只要存在有關(guān)渦輪側(cè)或壓縮機側(cè)中的任意一方的可動葉片的控制程序，就能夠利用這個將可動渦輪23、33兩者的開度控制為最優(yōu)。例如，對于相同規(guī)格的渦輪，只要存在根據(jù)發(fā)動機的轉(zhuǎn)速及負載將可動葉片23的開度控制為最優(yōu)的程序，就能夠按照該程序一邊使可動葉片23動作，一邊根據(jù)可動葉片23的開度(位置)預(yù)先取得壓縮機效率成為最大的可動葉片33的開度數(shù)據(jù)，并按照獲得的數(shù)據(jù)使可動葉片33動作地調(diào)整輸出軸43和第2桿49、操作桿39的長度尺寸、安裝位置等，由此只通過利用渦輪2側(cè)的可動葉片23的控制程序，還能將壓縮機3側(cè)的可動葉片33的開度控制為最優(yōu)。順帶提一下，在將可動葉片23、33分別用不同的致動器驅(qū)動的情況下，有必要例如一邊對渦輪2側(cè)的可動葉片23的開度進行反饋控制，一邊在檢測出作為其控制效果顯現(xiàn)出的增壓壓力、空氣流量等狀態(tài)量的基礎(chǔ)上使壓縮機效率成為最大地控制可動葉片33的開度，所以控制參數(shù)增加從而控制變得復(fù)雜，若兩者的控制響應(yīng)性產(chǎn)生差異，則增壓性能折損。相對于此，在本
8實施方式中，只要利用與只在渦輪側(cè)或壓縮機側(cè)存在可動葉片的渦輪增壓器相同的控制就足夠了，控制容易且不會產(chǎn)生因響應(yīng)延遲引起的增壓性能的下降。進而，在本實施方式的渦輪增壓器1中，通過安裝按照上述那樣地設(shè)定可動葉片 23,33的樞軸比，使可動葉片23、33向打開方向動作之際利用排氣或進氣的流動向可動葉片23、33施加打開方向的輔助力，并由此減輕應(yīng)當向操作桿四、39輸入的驅(qū)動力。從而，能夠減輕對可動葉片23、33向打開方向驅(qū)動之際所需的電動機41的輸出扭矩。S卩，如圖9所示，在位于輸出軸43和桿47、49的連結(jié)點的銷46、48上，向打開可動葉片23、33的方向(箭頭A方向)施加與可動葉片23、33受來自排氣的力對應(yīng)的輔助力FAvruFAvgc，而向關(guān)閉可動葉片23、33的方向(箭頭B方向)施加驅(qū)動阻力FBvruFBvgc。若將從輸出軸43的中心 43a到桿47、49的連結(jié)點的銷46、48的距離設(shè)為Lvn、Lvgc，則為了打開可動葉片23，33而應(yīng)當繞著輸出軸43的中心部43a產(chǎn)生的驅(qū)動扭矩(力矩)Tm由下式(2)給出。[式2]Tm = FBvn · Lvn+FBvgc · Lvgc- (FAvn · Lvn+FAvgc · Lvgc)…(2)式O)的括弧內(nèi)為通過按照上述設(shè)定可動葉片23、33的樞軸比而產(chǎn)生的力矩，其方向與對可動葉片23、33向打開的方向驅(qū)動時的輸出軸43的旋轉(zhuǎn)方向(驅(qū)動扭矩Tm的方向)一致。從而，與無法獲得同一方向的力矩的情況、或者產(chǎn)生相反方向的力矩的情況相比，電動機41的輸出扭矩小，且充分。由此，即使是用一個電動機41驅(qū)動渦輪2側(cè)的可動葉片23及壓縮機3側(cè)的可動葉片33兩者的結(jié)構(gòu)，也能夠減少電動機41所需的額定扭矩， 由此能夠?qū)崿F(xiàn)電機41的小型化、輕量化。本發(fā)明不限于上述的實施方式，可以以各種方式實施。例如，在上述實施方式中， 作為使操作桿四，39的打開方向驅(qū)動力減少到低于關(guān)閉方向驅(qū)動力的單元，按照式(1)設(shè)定了可動葉片23、33的樞軸比，但即使在只將任意一方的可動葉片機構(gòu)的樞軸比按照式 ⑴設(shè)定的情況下，也能比兩可動葉片機構(gòu)的樞軸比不滿足式⑴的情況減少電動機41的輸出扭矩。此外，樞軸比不限于此，通過彈簧等單元賦予可動葉片向打開方向的力，也能減少電動機等致動器所需的驅(qū)動力。進而，即使在排氣側(cè)及進氣側(cè)的各個可動葉片機構(gòu)中將打開方向驅(qū)動力設(shè)定為關(guān)閉方向驅(qū)動力以上的情況下，在能夠設(shè)置具有充分的能力的致動器，也可以省略使打開方向驅(qū)動力比關(guān)閉方向驅(qū)動力減少的單元。上述的排氣側(cè)可動葉片機構(gòu)20及進氣側(cè)可動葉片機構(gòu)30的結(jié)構(gòu)只是一個例子， 這些可動葉片機構(gòu)不限于通過可動葉片的開閉動作來使排氣或進氣流路的截面積變化的結(jié)構(gòu)，還可適當變更。致動器不限于電動機，只要是利用流體壓或電力來產(chǎn)生驅(qū)動力的裝置，則可適當變更。致動器及其輸出軸的配置、排氣側(cè)連接機構(gòu)及進氣側(cè)連接機構(gòu)的結(jié)構(gòu)也不限于圖示的例子，也可以進行例如將直線運動式的致動器的動作利用齒輪、操縱桿、連桿等各種機械要素傳遞到可動葉片機構(gòu)的操作輸入部這樣的變更。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)燃機的可變?nèi)莘e式增壓器，其特征在于，具備渦輪，其具有排氣側(cè)可動葉片機構(gòu)，該排氣側(cè)可動葉片機構(gòu)通過可動葉片的開閉動作而使向渦輪葉輪導(dǎo)入的排氣的流路的截面積變化；壓縮機，其具有進氣側(cè)可動葉片機構(gòu)，該進氣側(cè)可動葉片機構(gòu)通過可動葉片的開閉動作而使從壓縮機葉輪送出的進氣的流路的截面積變化；以及驅(qū)動機構(gòu)，其具有在上述排氣側(cè)可動葉片機構(gòu)及進氣側(cè)可動葉片機構(gòu)之間共用的致動器，將該致動器的動作向兩個可動葉片機構(gòu)傳遞來使各可動葉片機構(gòu)的可動葉片進行開閉動作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變?nèi)莘e式增壓器，其特征在于，將上述驅(qū)動機構(gòu)和兩個可動葉片機構(gòu)的操作輸入部分別連接，以使得在上述排氣側(cè)可動葉片機構(gòu)的可動葉片向打開方向動作時上述進氣側(cè)可動葉片機構(gòu)的可動葉片也向打開方向動作，在上述排氣側(cè)可動葉片機構(gòu)及上述進氣側(cè)可動葉片機構(gòu)的至少一方，設(shè)有如下單元 使得在使上述可動葉片向打開方向動作之際應(yīng)當施加給上述操作輸入部的打開方向驅(qū)動力減少而低于在使上述可動葉片向關(guān)閉方向動作之際應(yīng)當施加給上述操作輸入部的關(guān)閉方向驅(qū)動力。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可變?nèi)莘e式增壓器，其特征在于，作為上述使打開方向驅(qū)動力減少的單元，將從上述可動葉片的旋轉(zhuǎn)中心到該可動葉片的外周側(cè)的端緣的距離設(shè)定成大于從上述中心位置到該可動葉片的內(nèi)周側(cè)的端緣的距離。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的可變?nèi)莘e式增壓器，其特征在于，上述排氣側(cè)可動葉片機構(gòu)的操作輸入部及上述進氣側(cè)葉片驅(qū)動機構(gòu)的操作輸入部的各個的操作方向被設(shè)定在上述渦輪及上述壓縮機的周向，上述進氣側(cè)可動葉片機構(gòu)中的上述操作輸入部的操作方向和該進氣側(cè)可動葉片機構(gòu)的可動葉片的開閉方向之間的關(guān)系被設(shè)定為，與上述排氣側(cè)可動葉片機構(gòu)中的上述操作輸入部的操作方向和該排氣側(cè)可動葉片機構(gòu)的可動葉片的開閉方向之間的關(guān)系相反，上述驅(qū)動機構(gòu)具備通過上述致動器被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的輸出軸；夾設(shè)于上述輸出軸的相對中心部的一方側(cè)和上述排氣側(cè)可動葉片機構(gòu)的操作輸入部之間，并將上述輸出軸的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換為該排氣側(cè)可動葉片機構(gòu)的操作輸入部的旋轉(zhuǎn)的排氣側(cè)連接機構(gòu)；夾設(shè)于上述輸出軸的相對上述中心部的另一方側(cè)和上述進氣側(cè)可動葉片機構(gòu)的操作輸入部之間，并將上述輸出軸的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換為該進氣側(cè)可動葉片機構(gòu)的操作輸入部的旋轉(zhuǎn)的進氣側(cè)連接機構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的可變?nèi)莘e式增壓器，其特征在于，上述排氣側(cè)可動葉片機構(gòu)的操作輸入部和上述進氣側(cè)可動葉片機構(gòu)的操作輸入部在從渦輪軸觀察時配置在同一側(cè)，上述輸出軸被配置成與上述渦輪軸平行，上述排氣側(cè)連接機構(gòu)及上述進氣側(cè)連接機構(gòu)各自包含旋轉(zhuǎn)自如地分別與上述輸出軸和上述操作輸入部連結(jié)的桿。
全文摘要
內(nèi)燃機的可變?nèi)莘e式增壓器(1)具備渦輪(2)，其具有使通過可動葉片(23)的開閉動作向渦輪葉輪(5)導(dǎo)入的排氣流路的截面積變化的排氣側(cè)可動葉片機構(gòu)(20)；壓縮機(3)，其具有使通過可動葉片(33)的開閉動作從壓縮機葉輪(11)送出的進氣流路的截面積變化的進氣側(cè)可動葉片機構(gòu)(30)；以及驅(qū)動機構(gòu)(40)，其具有在排氣側(cè)可動葉片機構(gòu)(20)及進氣側(cè)可動葉片機構(gòu)(30)之間共用的致動器(41)，將該致動器的動作向兩個可動葉片機構(gòu)(20、30)傳遞來使各可動葉片機構(gòu)的可動葉片(23、33)進行開閉動作。
文檔編號F04D29/46GK102301106SQ20098015585
公開日2011年12月28日 申請日期2009年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月6日
發(fā)明者筑山宜司 申請人:豐田自動車株式會社