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JP2006144715A - Exhaust device for engine - Google Patents

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JP2006144715A
JP2006144715A JP2004338138A JP2004338138A JP2006144715A JP 2006144715 A JP2006144715 A JP 2006144715A JP 2004338138 A JP2004338138 A JP 2004338138A JP 2004338138 A JP2004338138 A JP 2004338138A JP 2006144715 A JP2006144715 A JP 2006144715A
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JP
Japan
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exhaust
nozzle
chamber
engine
nozzle vane
Prior art date
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Ceased
Application number
JP2004338138A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Komata
博至 小俣
Mitsutoshi Nagashima
光寿 長嶋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp
Original Assignee
Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp filed Critical Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp
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  • Cooling, Air Intake And Gas Exhaust, And Fuel Tank Arrangements In Propulsion Units (AREA)
  • Supercharger (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exhaust device for an engine preventing wear of a connecting part and stably operating a variable nozzle mechanism by preventing vibration of a nozzle vane from being transmitted to the connecting part of a link assembly driving a nozzle vane of a variable displacement supercharger with a vary simple means. <P>SOLUTION: In the exhaust device for the engine provided with a variable displacement type exhaust turbocharger varying displacement of a turbine by a variable nozzle mechanism transmitting drive force of an actuator to a nozzle vane rotatbly supported by a turbine casing via a link assembly to vary angle of the nozzle vane, a pressure difference generating means generating pressure difference between a nozzle chamber provided in the nozzle vane in the turbine casing and a link chamber formed in the turbine casing and having the link assembly stored therein at a time of exhaust brake operation, and pressing the nozzle vane against one side side wall of the nozzle chamber by the pressure difference is provided. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

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。   The present invention relates to an engine exhaust system that is mainly applied to an engine equipped with an exhaust turbocharger for a vehicle and has a turbine capacity variable by a variable nozzle mechanism that changes a blade angle of a nozzle vane.

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。   In an engine equipped with an exhaust turbocharger, the driving force of the actuator is rotatably supported on the turbine casing via a link assembly including a drive ring, a lever plate, and a pin connecting the drive ring and the lever plate. 2. Description of the Related Art A variable displacement exhaust turbocharger equipped with a variable nozzle mechanism that transmits to a nozzle vane and changes the blade angle of the nozzle vane according to engine output (engine load) is widely used.

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。
Such a variable nozzle mechanism requires that the blade angle of the nozzle vane be accurately changed by the driving force of the actuator controlled by the engine output (engine load). Means to avoid the occurrence have been proposed.
One of the means is a technique disclosed in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2001-27124).
In such a technique, a spring (between a pin fixed to the drive ring connecting the drive ring and the lever plate, which constitutes the link mechanism that transmits the driving force of the actuator to the nozzle vane, and the connecting groove of the lever plate ( An elastic member) is interposed, and the side surface of the pin is always pressed against the connecting groove side by the spring, thereby avoiding the occurrence of “back” at the pin connecting portion.

特開2001−27124号公報JP 2001-27124 A

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。   In an engine with a variable displacement exhaust turbocharger having the variable nozzle mechanism as described above, an exhaust brake provided on the outlet side of the exhaust turbocharger is operated to close the exhaust passage downstream of the turbine. As a result, the pulsation of the exhaust gas acting on the nozzle vanes of the variable nozzle mechanism changes (a phenomenon occurs in which the pressure upstream and downstream of the turbine is reversed), and this pulsation changes causes the nozzle vane to vibrate around its rotational axis. To do. Due to this vibration, the connecting portion of the link assembly including the drive ring that drives the nozzle vane, the lever plate, and the pin that connects the drive ring and the lever plate is likely to be worn.

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。
In the technique disclosed in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2001-27124), the vibration generated as described above is a connecting portion between the pin fixed to the drive ring side and the lever plate. When this is transmitted to the pin, the side surface of the pin is always pressed against the connecting groove side by the spring to avoid the occurrence of “rattle” of the pin connecting portion. Therefore, it is difficult to reliably reduce the wear of the pin connecting portion only by pressing the side surface of the pin against the connecting groove side by a spring.
Therefore, in this prior art, it is difficult to maintain the stable operation of the variable nozzle mechanism by preventing wear of the pin connecting portion.

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。   In view of the problems of the prior art, the present invention prevents wear of the connecting portion by preventing transmission of the vibration of the nozzle vane to the connecting portion of the link assembly that drives the nozzle vane by an extremely simple means. Another object of the present invention is to provide an exhaust system for an engine equipped with a variable displacement exhaust turbocharger capable of maintaining a stable operation of a variable nozzle mechanism.

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。
The present invention achieves such an object, and transmits a driving force of an actuator to a nozzle vane rotatably supported by a turbine casing via a link assembly, and a turbine is provided by a variable nozzle mechanism that changes a blade angle of the nozzle vane. In an exhaust system for an engine having a variable capacity exhaust turbocharger with a variable capacity and an exhaust brake device in an exhaust passage,
A pressure difference is generated between a nozzle chamber provided with the nozzle vane in the turbine casing and a link chamber formed in the turbine casing and housing the link assembly when the exhaust brake device is operated; A differential pressure generating means for pressing the nozzle vane against a side wall on one side of the nozzle chamber by a pressure difference is provided.

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。   As described above, in a variable displacement exhaust turbocharger equipped with a variable nozzle mechanism, when the exhaust brake is operated to close the exhaust passage downstream of the turbine, the exhaust pulsation acting on the nozzle vanes changes, and the exhaust pulsation As a result, vibration around the rotation axis of the nozzle vane is generated, and this vibration causes wear on the connecting portion of the link assembly including the drive ring that drives the nozzle vane, the lever plate, and the pin that connects the drive ring and the lever plate. appear.

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。   Therefore, according to the invention, even when the exhaust brake device is operated to reduce the exhaust gas flow rate, the turbine casing in which the nozzle chamber provided with the nozzle vane in the turbine casing and the link assembly are accommodated. Since a constant pressure difference is always generated between the link chambers by the differential pressure generating means, the nozzle vane is pressed against the side wall on one side of the nozzle chamber by this pressure difference, and the pressing force The vibration of the nozzle vane is suppressed by the frictional resistance caused by the contact between the nozzle vane and the side wall accompanying the action.

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。
This prevents vibration from propagating from the nozzle vane to the connecting portion of the link assembly including the drive ring that drives the nozzle vane, the lever plate, and the pin that connects the drive ring and the lever plate. Since vibration is suppressed, wear of the connecting portion due to the vibration can be prevented.
In this case, since the variable nozzle mechanism does not operate during the operation of the exhaust brake device, even if the nozzle vane is pressed against the side wall on one side of the nozzle chamber due to the pressure difference, there is no problem in the operation of the engine.

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。
In this invention, preferably, the differential pressure generating means includes an air extraction passage connecting the link chamber and the intake passage of the engine, and releases the pressure in the link chamber into the intake passage through the air extraction passage. Consists of intake side pressure release means.
With this configuration, the exhaust turbocharger hardly operates during the operation of the exhaust brake device, and therefore the pressure in the link chamber is released into the intake passage where the intake pressure is low. The pressure in the chamber is always lower than the pressure in the nozzle chamber, so that a differential pressure can be reliably generated between the nozzle chamber and the link chamber, and the nozzle vane is pressed against the side wall of the nozzle chamber by the differential pressure. And the wear of the connecting part of the link assembly can be prevented.

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。
In the invention, preferably, the differential pressure generating means includes an air extraction passage connecting the link chamber and a downstream exhaust passage of the exhaust brake device, and the pressure in the link chamber is exhausted through the air extraction passage. The exhaust side pressure release means opens into the passage.
With this configuration, during the operation of the exhaust brake device, the pressure in the link chamber is released through the air extraction passage to the exhaust passage in the downstream portion of the exhaust brake device that is always lower than the pressure in the nozzle chamber. The pressure in the link chamber is always lower than the pressure in the nozzle chamber, so that a differential pressure can be reliably generated between the nozzle chamber and the link chamber, and the nozzle vane is pressed against the side wall of the nozzle chamber by the differential pressure, The vibration of the nozzle vane can be suppressed, and the wear of the connecting portion of the link assembly can be prevented.

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。
Further, in the above configuration, an exhaust gas purification device is provided in the exhaust passage downstream of the exhaust brake device, and an outlet side of the air extraction passage of the exhaust side pressure release means is disposed between the exhaust brake device and the exhaust gas purification device. It is preferable to connect to the site.
With this configuration, the gas in the link chamber mixed with the exhaust gas can be introduced into the exhaust gas purification device and purified together with the main exhaust gas.

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。   According to the present invention, preferably, the differential pressure generating means having an air extraction passage for extracting the gas in the link chamber to a low-pressure portion is provided between the nozzle chamber in which the nozzle vane is provided and the link chamber in which the link assembly is accommodated. A differential pressure is generated and the nozzle vane is pressed against the side wall on one side of the nozzle chamber by the differential pressure and pressed, and the vibration of the nozzle vane is suppressed by the frictional resistance caused by the contact between the nozzle vane and the side wall due to the action of the pressing force. The wear of the connecting portion in the link assembly can be prevented by a very simple and low-cost means of preventing the transmission of vibration from the nozzle vane side to the link assembly side, and the variable nozzle mechanism is stable. The operation can be maintained.

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。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the embodiments shown in the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the component parts described in this example are not intended to limit the scope of the present invention only to specific examples unless otherwise specified. Only.

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。
FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the axial center line of the variable displacement exhaust turbocharger to which the present invention is applied.
In FIG. 4, 30 is a turbine casing, 30a is a scroll chamber formed in a spiral shape on the outer periphery of the turbine casing 30, and 34a is an exhaust gas outlet for sending exhaust gas that has been expanded by the turbine rotor to the outside of the system. It is. Reference numeral 31 denotes a compressor housing, and 36 denotes a bearing housing for connecting the compressor housing 31 and the turbine casing 30.
Reference numeral 34 denotes a turbine wheel, 35 denotes a compressor wheel, 33 denotes a turbine shaft that connects the turbine wheel 34 and the compressor wheel 35, and 37 denotes a bearing that is attached to the bearing housing 36 and supports the turbine shaft 33. 01 is the rotational axis of the turbine shaft 33.

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。
Reference numeral 40 denotes a nozzle vane. A plurality of nozzle vanes 41 are arranged on the inner peripheral side of the scroll chamber 30a at equal intervals in the circumferential direction of the turbine, and a nozzle shaft 40a integrally formed with the nozzle mount 41 is attached to the turbine casing 30. The blade angle of the nozzle vane 40 is changed by the rotation of the nozzle shaft 40a.
70 is a variable nozzle mechanism for controlling the blade angle of the nozzle vane 40 (details will be described later), 50 is an actuator, and the driving force of the actuator 50 rotates the nozzle vane 40 via the variable nozzle mechanism 70, and the blade The angle is changed.

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。
The present invention relates to prevention of wear of components of the variable nozzle mechanism 70 in such a variable capacity exhaust turbocharger.
FIG. 1A is a cross-sectional view of the main part near the variable nozzle mechanism installation portion in the variable displacement exhaust turbocharger according to the first and second embodiments of the present invention, and FIG. It is an arrow view.
In the figure, reference numeral 70 denotes a variable nozzle mechanism configured as follows.
Reference numeral 73 denotes a drive ring formed in an annular shape and rotatably supported on the outer periphery of the turbine casing 30 (or the nozzle mount 41 as shown in FIG. 4). Reference numeral 71 denotes a lever plate for connecting the drive ring 73 to the nozzle shaft 40a and the nozzle vane 40, and the base portion is fixed to the nozzle shaft 40a.
Further, as shown in FIG. 1B, the drive ring 73 and the lever plate 71 are fitted with a pin 72 having one end fixed to the drive ring 73 in a long groove 71a formed in the lever plate 71. Are connected.

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。
Reference numeral 30b denotes a link chamber formed in the turbine casing 30, in which a link assembly 700 such as the drive ring 73, lever plate 71, and pin 72 is accommodated.
2 is an air vent hole drilled in the turbine casing 30 in communication with the link chamber 30b, 1 is an air vent passage connected to the air vent hole 2 via a flange 1a, and the pressure in the link chamber 30b Is opened to the air extraction passage 1 through the air extraction hole 2.
30a is a scroll chamber, and 30h is a nozzle chamber in which the nozzle vanes 40 are installed.

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。
FIG. 2 is a plan view showing the configuration of the intake side pressure releasing means of the differential pressure generating means in the first embodiment of the present invention.
In the figure, 100 is an engine, 101 is a cylinder of the engine 100, 102 is an intake manifold, 103 is an exhaust manifold, and 106 is a radiator. The exhaust turbocharger 110 is configured in detail as shown in FIG. 4, and exhaust gas is introduced into the turbine 110a of the exhaust turbocharger 110 through the exhaust pipe 107 from the engine 100, and the turbine 110a. Is supposed to drive.
110 b is a compressor of the exhaust turbocharger 110 and is coaxially driven by the turbine 110 a and supplies air (intake air) to the intake manifold 102 of the engine 100 through the intake pipe 104. 105 is an air cooler provided in the intake pipe 104, 108 is an exhaust pipe connected to the exhaust outlet of the turbine 110a, and an exhaust brake 109 and an exhaust gas purification device 111 are installed in the exhaust pipe 108. .

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。
1 is an air extraction passage, as shown in FIG. 1, the inlet side is connected to the air extraction hole 2 of the turbine casing 30 via a flange 1a, and is communicated with the link chamber 30b via the air extraction hole 2. The outlet side is connected to the intake manifold 102 via a flange 1b. Accordingly, the pressure in the link chamber 30b is released into the intake manifold 102 through the air extraction hole 2 and the air extraction passage 1.
In FIG. 2, a solid line arrow indicates the flow of exhaust gas, and a broken line arrow indicates the flow of air (intake).

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。
Next, the operation of the first embodiment will be described with reference to FIGS.
The exhaust pipe from the variable displacement exhaust turbocharger 110 having the variable nozzle mechanism 70 during operation of the engine with the variable displacement exhaust turbocharger having the variable nozzle mechanism 70 configured as described above. When the exhaust brake 109 provided in 108 is operated to close the exhaust passage downstream of the turbine, a change occurs in the exhaust pulsation, and the change in the exhaust pulsation causes the nozzle vane 40 to rotate, that is, the nozzle shaft 40a. It is vibrated around the center 40s.

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P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Pよりも低くなる。 However, according to the embodiment, even when the exhaust brake 109 is operated to reduce the exhaust gas flow rate, the inside of the link chamber 30 b is in the intake air via the air extraction hole 2 and the air extraction passage 1. While connected to the manifold 102 and the exhaust brake 109 is in operation, the output of the exhaust turbocharger 110 decreases and communicates with the intake pressure in the intake manifold 102 and the intake manifold 102. the pressure P 2 of the link chamber 30b is opened to the intake manifold 102 becomes lower than the pressure P 1 in the nozzle chamber 30h of the nozzle vanes 40 is provided.

かかる差圧P−P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Pとリンク室30b内の圧力P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P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P−Pが確実に保持される。
Due to the force F generated by the differential pressure P 1 -P 2 , the nozzle vane 40 is pressed against the side wall 30f on one side of the nozzle chamber 30h, and the nozzle vane 40 and the side wall 30f come into contact with the pressing force F. The vibration of the nozzle vane 40 is suppressed by the frictional resistance.
By the differential pressure between the pressure P 2 of such nozzle chambers 30h pressure P 1 and the link chamber 30b of the gas within the nozzle chamber 30h is as shown by the arrow in FIG. 1, the nozzle shaft and the hole 30c of the turbine casing even become possible outflow link chamber 30b through the leak gap 30e between the 40a, the pressure P 2 in the link chamber 30b as described above is open to the intake manifold 102, the differential pressure P 1 -P 2 is securely held.

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P−P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。
As described above, the vibration of the nozzle vane 40 is suppressed, so that the drive ring 73, the lever plate 71, and the pin 72 that connects the drive ring 73 and the lever plate 71 are driven from the nozzle vane 40. Propagation of the vibration to the connecting portion of the link assembly 700 including this is prevented, and the vibration of the connecting portion is suppressed. In particular, as shown in FIG. Wear due to the vibration at the contact portion between the pin 72 and the pin 72 can be prevented.
Note that the since during operation of the exhaust brake 109 variable nozzle mechanism 70 is not actuated, one side engine also be pushed by biased to the side wall 30f of the differential pressure P 1 -P 2 nozzle vane 40 by a nozzle chamber 30h There is no hindrance to driving.
Further, when the exhaust brake 109 is released, the rotation of the turbine rises, so that the intake pressure also rises. As the intake pressure rises, the pressure in the link chamber 30b is increased, and the nozzle vane 40, the side wall 30f, Therefore, during the normal operation when the exhaust brake 109 is not operated, the opening degree control of the nozzle vane 40 can be performed without any trouble.

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。
FIG. 3 is a sectional view of an essential part in the vicinity of the exhaust brake showing the configuration of the exhaust-side pressure release means of the differential pressure generating means in the second embodiment of the present invention.
In the second embodiment, the outlet end of the air extraction passage 1 is connected to the downstream part of the exhaust brake 109 of the exhaust pipe 108.
That is, in FIG. 3, 109a is a valve body of the exhaust brake 109, and is provided to be rotatable around the valve shaft 109b. Reference numeral 109c denotes a pneumatic cylinder, which rotates the valve shaft 109b and the valve body 109a from the pneumatic cylinder 109c through a link 109d to change the passage area of the exhaust passage in the exhaust pipe 108. Reference numeral 111 denotes an exhaust gas purification device, which is installed on the downstream side of the exhaust brake 109.
The configurations of the exhaust brake 109 and the exhaust gas purification device 111 are known.
Reference numeral 1 denotes the air extraction passage, which is connected between the exhaust brake 109 of the exhaust pipe 108 and the exhaust gas purification device 111 via a flange 1f.

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P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Pは常時ノズル室30hの圧力P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P−Pを生成でき、該差圧P−P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。 According to the second embodiment, during operation of the valve body 109a to close the exhaust brake 109, the exhaust pipe downstream portion of the exhaust brake 109 than at all times the nozzle chamber 30h in the pressure P 1 becomes the low pressure 108 through the air extraction passage 1 within, so releasing the pressure in the link chamber 30b, the pressure P 2 of the link chamber 30b is lower than the pressure P 1 always nozzle chamber 30h, the nozzle chamber 30h and the link chamber 30b reliably to generate a pressure differential P 1 -P 2 during, pressing the nozzle vane 40 on the side wall 30f of the nozzle chamber 30h by differential pressure P 1 -P 2, to suppress the vibration of the nozzle vanes 40, the Wear of the connecting portion of the link assembly 700 can be prevented.

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。   Furthermore, since the outlet side of the air extraction passage 1 is connected to a portion of the exhaust pipe 108 between the exhaust brake 109 and the exhaust gas purification device 111, the gas in the link chamber 30b mixed with the exhaust gas is exhausted. It can be introduced into the device 111 and purified along with the main exhaust gas.

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。   According to the present invention, it is possible to prevent the transmission of the vibration of the nozzle vane to the connecting portion of the link assembly that drives the nozzle vane by extremely simple means, thereby preventing the wear of the connecting portion and the variable nozzle mechanism. It is possible to provide an engine exhaust device having a variable displacement exhaust turbocharger capable of maintaining stable operation.

(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。(A) is principal part sectional drawing of the variable nozzle mechanism installation part vicinity in the variable displacement type | mold exhaust turbocharger which concerns on 1st, 2nd Example of this invention, (B) is an AA arrow view in (A). FIG. 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。It is a top view which shows the structure of the intake side pressure release means of the differential pressure | voltage production | generation means in 1st Example of this invention. 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。It is principal part sectional drawing of the exhaust-brake vicinity which shows the structure of the exhaust side pressure release means of the differential pressure | voltage production | generation means in 2nd Example of this invention. 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。It is sectional drawing which follows the axial center line of the variable displacement type | mold exhaust turbocharger to which this invention is applied.

符号の説明Explanation of symbols

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
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Air extraction passage 2 Air extraction hole 30b Link chamber 30f Side wall 30h Nozzle chamber 40 Nozzle vane 70 Variable nozzle mechanism 71 Lever plate 72 Pin 73 Drive ring 100 Engine 109 Exhaust brake 110 Exhaust turbo supercharger 111 Exhaust gas purification device 700 Link assembly

Claims (4)

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。
A variable displacement exhaust turbo engine in which the displacement of the turbine is variable by a variable nozzle mechanism that transmits the driving force of the actuator to a nozzle vane rotatably supported by a turbine casing via a link assembly, and changes the blade angle of the nozzle vane. In an exhaust system for an engine having a supercharger and an exhaust brake device in an exhaust passage,
A pressure difference is generated between a nozzle chamber provided with the nozzle vane in the turbine casing and a link chamber formed in the turbine casing and housing the link assembly when the exhaust brake device is operated; An exhaust system for an engine, comprising: differential pressure generating means for pressing the nozzle vane against a side wall on one side of the nozzle chamber by a pressure difference.
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。   The differential pressure generating means includes an air extraction passage connecting the link chamber and the intake passage of the engine, and an intake side pressure release means for releasing the pressure in the link chamber into the intake passage through the air extraction passage. The engine exhaust system according to claim 1, wherein 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。   The differential pressure generating means includes an air extraction passage that connects the link chamber and a downstream exhaust passage of the exhaust brake device, and exhausts the pressure in the link chamber into the exhaust passage through the air extraction passage. 2. The engine exhaust system according to claim 1, comprising pressure release means. 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。   An exhaust gas purification device is provided in the exhaust passage downstream of the exhaust brake device, and an outlet side of the air extraction passage of the exhaust side pressure release means is connected to a portion between the exhaust brake device and the exhaust gas purification device. The engine exhaust system according to claim 3, wherein
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