JP3876212B2 - Surface treatment structure and surface treatment method for variable capacity supercharger - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アクチュエータの駆動力をリンク部を介して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過給機における構成部材の表面処理構造及び表面処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
過給機付き内燃機関においては、機関からの排ガス流量と過給機の最適作動条件となるガス流量とのマッチングをなすために、渦巻状のスクロール通路からタービンに送られる排ガス流量を機関の運転状態に応じて可変とする可変容量型過給機が、近年多く用いられている。
【0003】
かかる可変容量型過給機においては、特許文献1(特開平10−26028号公報)あるいは特許文献2(特開2001−329850号公報)、あるいは特許文献3(特開平11−62603号公報)に示されるように、空気圧式、電動モータ式等のアクチュエータからの駆動力をリンク部を介して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を設けており、該可変ノズル機構は、高温の排気ガスが流過するタービンケーシング内のスクロール通路の出口部に設置された前記ノズルベーン、該ノズルベーンを支持するノズルマウント、該ノズルベーンを回転駆動するリンク部等の可変ノズル組立品が、高温のタービンケーシング内において無潤滑の状態で作動せしめられる構造となっている。
【0004】
また、前記可変容量型過給機においては、ノズルベーンの両端スライド面とタービンケーシング内面との隙間つまりノズルベーンのサイドクリアランスは、該隙間を通る排気ガスの量を少なくしてタービン効率の低下を回避するため、極力小さく形成している。
かかるサイドクリアランスは、前記特許文献1あるいは特許文献2に示されるような従来技術においては、ノズルベーンの両端スライド面及びタービンケーシング内面の金属面間に形成されて前記ノズルベーンの作動がスムーズになされるような最小隙間に形成されている。
【0005】
【特許文献1】
特開平10−26028号公報(例えば、図1)
【特許文献2】
特開2001−329850号公報(例えば、図1、図2)
【特許文献3】
特開平11−62603号公報(例えば、図1)
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
前記のように、特許文献1あるいは特許文献2あるいは特許文献3に示される可変容量型過給機においては、ノズルベーン、該ノズルベーンを支持するノズルマウント、該ノズルベーンを回転駆動するリンク部等の可変ノズル組立品が、高温のタービンケーシング内において無潤滑の状態で作動せしめられる構造となっている。
したがってかかる可変容量型過給機においては、可変ノズル組立品の摺動部が高温雰囲気中において無潤滑の状態で、ノズルベーン全閉〜ノズルベーン全開〜ノズルベーン全閉という摺動運動を繰り返し行うこととなり、該摺動部の初期なじみが良好でなく作動中における摺動抵抗が極めて大きくなる。
【0007】
このため、かかる従来技術にあっては、可変ノズル組立品摺動部の摺動抵抗が極めて大きい状態下においてノズルベーンの全閉と全開との間を繰り返すことから、該ノズルベーンの作動特性のヒステリシスが増大し過給機性能が不安定となって、変速時等の過渡期における給気圧力(過給圧力)の一次的な低下による加速性の低下や排煙の悪化を誘発し易い。
【0008】
また、特許文献1あるいは特許文献2あるいは特許文献3に示される可変容量型過給機においては、金属面からなるノズルベーンの両端スライド面と金属面からなるタービンケーシング内面との間のサイドクリアランスをタービン効率の低下を回避する目的で極力小さく形成しているが、前記両金属面の変形により前記サイドクリアランスが減少し、前記金属面とノズルベーンの作動抵抗を増大せしめること又は両者の固着を考慮して、前記サイドクリアランスをある程度大きく採らざるを得ず、かかるサイドクリアランス部からのガス漏れがタービン効率低下の要因となっている、
等の問題点を有している。
【0009】
本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、可変ノズル組立品摺動部の潤滑性を向上することにより該摺動部の摺動抵抗を低減し、またノズルベーン両側のサイドクリアランスを常時適正に保持することにより、タービン効率の低下や過渡期における加速性の低下や排煙の悪化を防止し得る可変容量型過給機の表面処理構造及び表面処理方法を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明はかかる課題を解決するため、請求項1記載の発明として、タービンケーシング内のスクロール通路を流過した排気ガスをノズルマウントに回動可能に支持されたノズルベーンを通しタービンホイールに作用させて該タービンホイールを回転駆動するとともに、アクチュエータの駆動力をリンク部を介して前記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過給機において、前記可変ノズル機構を構成する部材のうち前記ノズルベーンの両端スライド面及び該ノズルベーンを前記ノズルマウントに支持するノズルシャフトの外周面に炭素を主成分とする炭素超微粉体を溶媒に溶融させて生成した炭素系乾性膜を形成してなることを特徴とする可変容量型過給機の表面処理構造を提案する。
【0011】
【0012】
【0013】
【0014】
【0015】
かかる発明によれば、ノズルベーンの両端スライド面及び該ノズルベーンを前記ノズルマウントに支持するノズルシャフトの外周面に前記炭素系乾性膜を形成する。
【0016】
従って、ノズルベーンの両端スライド面及びノズルシャフトの外周面に炭素を主成分とする炭素超微粉体を溶媒に溶融させて生成した炭素系乾性膜からなる固体潤滑材の被膜を形成したので、高温雰囲気中で作動する前記摺動部材に発生する摺動抵抗を、前記特許文献1、特許文献2、特許文献3に開示されているような摺動部材を無潤滑の状態で作動させたときに発生する摺動抵抗に比べて、大幅に低減することができる。
これにより、前記ノズルベーンの開閉作動に伴う作動特性のヒステリシスが減少して過給機性能が安定するとともに、過給機運転の過渡期における給気圧力(過給圧力)の一次的な低下の発生が回避されて加速性が向上し、排煙の状態も常時良好な状態を保持することができる。
【0017】
また、かかる発明によれば、ノズルベーンの両端スライド面とタービンケーシングを含むケース部材の内面との間のサイドクリアランス(微小間隙)に前記炭素系乾性膜を充填形態にて形成して該サイドクリアランスを実質的にゼロ(0)として、潤滑機能を有する前記被膜の表面同士を摺接させて過給機の運転に入ることが可能となる。
従って、前記サイドクリアランスに潤滑機能を有する前記炭素系乾性膜が形成されているため小さい摩擦抵抗で以って該サイドクリアランスを最小値に保持し過給機の運転を行うことができ、該サイドクリアランスからのガス漏れ量が低減されて高いタービン効率を維持できる。
また、前記炭素系乾性膜は排気ガスの成分と共通な成分を有するので、該炭素系乾性膜が消失しても該炭素系乾性の消失部位に排気ガスのカーボンが付着することとなり、該カーボンが前記炭素系乾性膜と同様の機能を成す。
【0018】
請求項2記載の発明は、前記可変ノズル機構構成部材の表面処理方法に係り、タービンケーシング内のスクロール通路を流過した排気ガスをノズルマウントに回動可能に支持されたノズルベーンを通してタービンホイールに作用させ該タービンホイールを回転駆動するとともに、アクチュエータの駆動力をリンク部を介して前記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過給機における前記可変ノズル機構構成部材の表面処理方法において、前記リンク部及びノズルマウント及びノズルベーンを一体に組み付けて前記タービンケーシングに着脱可能にしたカートリッジ式可変ノズル組立品を、一体に組み立てた形態で、炭素を主成分とする炭素超微粉体を溶媒に溶融させて生成してなる溶液中に浸漬し、その後乾燥させて該可変ノズル組立品構成部材の表面全体に炭素系乾性膜を形成し、次いで該可変ノズル組立品を前記過給機に組み込むことを特徴とする。
【0019】
かかる発明によれば、リンク部及びノズルマウント及びノズルベーンを一体に組み付けてなる可変ノズル機構の可変ノズル組立品を、一体に組み立てた形態で、前記炭素超微粉体が溶融している溶媒中に浸漬した後乾燥させるという、極めて簡単な手法かつ少ない工程で以って複数の部品からなる前記可変ノズル組立品の構成部材の表面全体に炭素系乾性膜を形成することができる。
【0020】
【0021】
【0022】
【発明の実施の形態】
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。
【0023】
図1は本発明の第1実施例に係る可変容量型過給機のカートリッジ式可変ノズル組立品周りの構造を示す要部断面図、図2は第2実施例に係る固定式可変ノズル組立品周りの構造を示す要部断面図、図3は第3実施例に係る可変ノズル機構要部の正面図である。図4第4実施例に係るノズルベーンを示し、(A)はノズルベーンの側面図、(B)は(A)のA矢視図である。図5は本発明が適用される可変容量型過給機の縦断面図である。
【0024】
本発明が適用される可変容量タービン付き過給機の構造を示す図5において、30はタービンケーシング、38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通路、44はタービンロータで膨張仕事をした排ガスを機外に送出するための排気ガス出口である。31はコンプレッサケーシング、36は該コンプレッサケーシング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。
【0025】
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。
40はノズルベーンで、前記スクロール通路38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43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43の回転により翼角が変化せしめられるようになっている。
【0026】
100は可変ノズル機構、50は該可変ノズル機構100のアクチュエータで、該アクチュエータ50の駆動力がアクチュエータロッド51、クランクコントロール部9(図3参照)、スリーブコントロール部7(図3参照)及びレバー組立品42(図5参照)を介して前記タービンシャフト33の回転軸心廻りに回転駆動せしめられるリング組立品(図示省略)を回転させることにより前記ノズルベーン40を回転させてその翼角を変化させるようになっている。該アクチュエータ50はアクチュエータブラケット54を介してボルト55により前記コンプレッサケーシング31に固定されている。
【0027】
本発明は、図5に示される可変容量型過給機の可変ノズル機構100構成部材の表面処理構造及び表面処理方法に関するものである。
即ち本発明の第1実施例を示す図1において、1はカートリッジ式の可変ノズル組立品で、前記ノズルベーン40、該ノズルベーン40をノズルシャフト43を介して回動可能に支持するノズルマウント41、該ノズルマウント41に固定されたノズルサポート45及び該ノズルサポート45の端部に固定された支持部材、並びに、該ノズルベーン40及びノズルシャフト43と前記アクチュエータ50及びアクチュエータロッド51とを前記クランクコントロール部9(図3参照)及びスリーブコントロール部7を介して連結するとともに前記レバー組立品42を含むリンク部2からなる。
前記可変ノズル組立品1は、前記構成部品により一体に組み立てた後、前記ノズルサポート45の端部に固定された支持部材46を前記タービンケーシング30に形成された嵌合穴47に嵌着することにより、該タービンケーシング30に着脱可能に組み付けられるように構成されている。
【0028】
以上に示される可変ノズル機構100の構造自体は、通常の可変容量型過給機の可変ノズル機構と同様である。
本発明の第1実施例における可変ノズル機構100構成部材の表面処理の第1の方法は、前記カートリッジ式の可変ノズル組立品1を一体に組み立てた後、炭素を主成分とする炭素超微粉体をキシレン液等(溶媒)に溶融させて生成してなる溶液中に浸漬せしめる。次いで、該可変ノズル組立品1を前記溶液から取り出して一定時間自然乾燥せしめる。これにより、前記可変ノズル組立品1の構成部材の表面全面に炭素系乾性被膜が形成される。
そして前記炭素系乾性被膜が形成された一体組立品からなる可変ノズル組立品1を、前記ノズルサポート45の支持部材46をタービンケーシング30に形成された嵌合穴47に嵌着することにより、該タービンケーシング30に着脱可能に組み付ける。
【0029】
また前記可変ノズル機構100構成部材の表面処理の第2の方法は、前記可変ノズル組立品1を組み立てる前に、これの構成部材のうち、相手部材に摺接して潤滑を必要とする摺動部材の摺動面及び相手部材との間に微小間隙を存して組み付けられる部材の表面に、前記のような、炭素を主成分とする炭素超微粉体をキシレン液等(溶媒)に溶融させて生成してなる溶液を刷毛等を用いて塗布し、一定時間自然乾燥せしめる。これにより、前記可変ノズル組立品1の摺動部材の摺動面あるいは相手部材との間に微小間隙を存して組み付けられる部材の表面に炭素系乾性被膜が形成される。
そして前記炭素系乾性被膜が形成された一体組立品からなる可変ノズル組立品1を、第1の方法と同様に、前記ノズルサポート45の支持部材46をタービンケーシング30に形成された嵌合穴47に嵌着することにより、該タービンケーシング30に着脱可能に組み付ける。
【0030】
図2に示される第2実施例において、1は固定式の可変ノズル組立品で、前記ノズルシャフト43付きのノズルベーン40、該ノズルベーン40を回動可能に支持するノズルマウント41、該ノズルマウント41に固定されたノズルサポート45並びに、該ノズルベーン40及びノズルシャフト43と前記アクチュエータ50及びアクチュエータロッド51とを前記クランクコントロール部9(図3参照)及びスリーブコントロール部7(図3参照)を介して連結するとともに前記レバー組立品42(図5参照)を含むリンク部2からなる。
前記固定式の可変ノズル組立品1は、前記ノズルサポート45を前記タービンケーシング30に固着することにより、該タービンケーシング30に組み付け固定可能に構成されている。
【0031】
かかる第2実施例における可変ノズル機構100構成部材の表面処理の第1の方法は、前記固定式の可変ノズル組立品1を一体に組み立てた形態で、前記第1実施例と同様に、炭素を主成分とする炭素超微粉体をキシレン液等(溶媒)に溶融させて生成してなる溶液中に浸漬せしめる。次いで、該可変ノズル組立品1を前記溶液から取り出して一定時間自然乾燥せしめる。これにより、前記可変ノズル組立品1の構成部材の表面全面に炭素系乾性被膜が形成される。
次いで、前記炭素系乾性被膜が形成された可変ノズル組立品1を、前記ノズルサポート45を前記タービンケーシング30に固着することにより、該タービンケーシング30に組み付け固定する。
【0032】
また第2実施例における前記可変ノズル機構100構成部材の表面処理の第2の方法は、
前記可変ノズル組立品1を組み立てる前に、これの構成部材のうち、相手部材に摺接して潤滑を必要とする摺動部材の摺動面及び相手部材との間に微小間隙を存して組み付けられる部材の表面に、前記のような、炭素を主成分とする炭素超微粉体をキシレン液等(溶媒)に溶融させて生成してなる溶液を刷毛等を用いて塗布し、一定時間自然乾燥せしめる。これにより、前記可変ノズル組立品1の摺動部材の摺動面あるいは相手部材との間に微小間隙を存して組み付けられる部材の表面に炭素系乾性被膜が形成される。
次いで、前記第1の方法と同様に、前記炭素系乾性被膜が形成された可変ノズル組立品1を、前記ノズルサポート45を前記タービンケーシング30に固着することにより、該タービンケーシング30に組み付け固定する。
【0033】
図3に示される第3実施例においては、前記アクチュエータ50の駆動レバー11と前記可変ノズル組立品1とを連結するリンク機構中の、クランクコントロール部9、リングコントロール部8及びスリーブコントロール部7を構成する摺動部材の摺動面あるいは相手部材との間に微小間隙を存して組み付けられる部材の表面に、前記第1、第2実施例における第1の方法あるいは第2の方法によって前記と同様な炭素系乾性被膜を形成する。
【0034】
以上の第1〜第3実施例によれば、前記可変ノズル組立品1、アクチュエータ50と可変ノズル組立品1とを連結するリンク機構中のクランクコントロール部9及びリングコントロール部8及びスリーブコントロール部7を構成する摺動部材の摺動面あるいは相手部材との間に微小間隙を存して組み付けられる部材の表面に、炭素を主成分とする炭素超微粉体を溶媒に溶融させて生成した炭素系乾性膜からなる固体潤滑材の被膜を形成したので、高温雰囲気中で作動する前記摺動部材の摺動抵抗を、前記特許文献1あるいは特許文献2にて提供されている従来技術のように該摺動部材を無潤滑の状態で作動せしめるものに比べて大幅に低減することができる。
また、前記微小間隙部の間隙値を所定の最小値に抑えて該微小間隙部からのガス漏れ量が低減することができて、高いタービン効率を維持することが可能となる。
【0035】
図4に示される第4実施例においては、前記ノズルベーン40の両端に形成され前記スクロール通路38の内面に対して微小間隙を存して回動するスライド面40a及び40bに前記第1〜第2実施例と同様な方法で炭素系乾性被膜を形成する。この場合、前記スライド面40a及び40bとスクロール通路38の内面との隙間即ちサイドクリアランスがゼロ(0)になるように、前記スライド面40a及び40bに炭素系乾性被膜を該サイドクリアランス部に充填した形態で形成し、この状態でエンジン性能に合わせた過給機のマッチングを行い、定常運転に入る。
これにより、前記サイドクリアランスに潤滑機能を有する前記炭素系乾性膜を該サイドクリアランス部に充填した形態で形成されているため摩擦抵抗が少なくなって、かかる低摩擦抵抗状態にて前記サイドクリアランスを最小値に保持して過給機の運転を行うことができ、該サイドクリアランスからのガス漏れ量が低減されて高いタービン効率を維持できる。
また、かかる第4実施例においては、ノズルマウント41に回動可能に嵌合されるノズルシャフト43の外周面43aに前記炭素系乾性被膜を形成して固体潤滑機能を持たせ、該ノズルシャフト43の摩擦抵抗を低減する。
【0036】
【発明の効果】
以上記載の如く本発明によれば、ノズルベーンの両端スライド面及びノズルシャフトの外周面に炭素を主成分とする炭素超微粉体を溶媒に溶融させて生成した炭素系乾性膜からなる固体潤滑材の被膜を形成したので、高温雰囲気中で作動する前記摺動部材の摺動抵抗を、前記特許文献1あるいは特許文献2にて提供されている従来技術のように該摺動部材を無潤滑の状態で作動せしめるものに比べて大幅に低減することができる。
これにより、前記ノズルベーンの開閉作動に伴う作動特性のヒステリシスが減少して過給機性能が安定するとともに、過給機運転の過渡期における給気圧力(過給圧力)の一次的な低下の発生が回避されて加速性が向上し、排煙の状態も常時良好な状態を保持することができる。
【0037】
また本発明によれば、ノズルベーンの両端スライド面とタービンケーシングを含むケース部材の内面との間のサイドクリアランス(微小間隙)に前記炭素系乾性膜を充填形態にて形成して該サイドクリアランスを実質的にゼロ(0)として、潤滑機能を有する前記被膜の表面同士を摺接させて過給機の運転に入ることが可能となる。
従って、前記サイドクリアランスに潤滑機能を有する前記炭素系乾性膜が形成されているため小さい摩擦抵抗で以って該サイドクリアランスを最小値に保持し過給機の運転を行うことができ、該サイドクリアランスからのガス漏れ量が低減されて高いタービン効率を維持できる。
また、前記炭素系乾性膜は排気ガスの成分と共通な成分を有するので、該炭素系乾性膜が消失しても該炭素系乾性の消失部位に排気ガスのカーボンが付着することとなり、該カーボンが前記炭素系乾性膜と同様の機能を成して、所要のサイドクリアランスを維持できる。
【0038】
また請求項2のように構成すれば、リンク部及びノズルマウント及びノズルベーンを一体に組み付けてなる可変ノズル機構の可変ノズル組立品を、一体に組み立てた形態で、炭素超微粉体が溶融している溶媒中に浸漬した後乾燥させるという、極めて簡単な手法かつ少ない工程で以って複数の部品からなる可変ノズル組立品の構成部材の表面全体に炭素系乾性膜を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1実施例に係る可変容量型過給機のカートリッジ式可変ノズル組立品周りの構造を示す要部断面図である。
【図2】 本発明の第2実施例に係る固定式可変ノズル組立品周りの構造を示す要部断面図である。
【図3】 本発明の第3実施例に係る可変ノズル機構要部の正面図である。
【図4】 本発明の第4実施例を示し、(A)はノズルベーンの側面図、(B)は(A)のA矢視図である。
【図5】 本発明が適用される可変容量型過給機の縦断面図である。
【符号の説明】
1 可変ノズル組立品
2 リンク部
7 スリーブコントロール部
8 リングコントロール部
9 クランクコントロール部
11 駆動レバー
30 タービンケーシング
31 コンプレッサケーシング
33 タービンシャフト
34 タービンホイール
35 コンプレッサホイール
36 軸受ハウジング
38 スクロール通路
40 ノズルベーン
40a、40b スライド面
45 ノズルサポート
46 支持部材
43 ノズルシャフト
50 アクチュエータ
100 可変ノズル機構[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a surface treatment structure of components in a variable capacity supercharger in which the capacity of a turbine is variable by a variable nozzle mechanism that transmits a driving force of an actuator to a nozzle vane via a link portion and changes a blade angle of the nozzle vane. And a surface treatment method.
[0002]
[Prior art]
In an internal combustion engine with a supercharger, in order to match the exhaust gas flow rate from the engine with the gas flow rate that is the optimum operating condition of the supercharger, the exhaust gas flow rate sent to the turbine from the spiral scroll passage is used for engine operation. In recent years, variable capacity superchargers that can be changed according to the state have been widely used.
[0003]
Such variable capacity turbochargers are disclosed in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 10-26028), Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 2001-329850), or Patent Document 3 (Japanese Patent Laid-Open No. 11-62603). As shown, a variable nozzle mechanism is provided that transmits a driving force from an actuator such as a pneumatic type or an electric motor type to a nozzle vane via a link portion and changes the blade angle of the nozzle vane. Variable nozzle assemblies such as the nozzle vane installed at the exit of the scroll passage in the turbine casing through which high-temperature exhaust gas flows, the nozzle mount that supports the nozzle vane, and the link unit that rotationally drives the nozzle vane The turbine casing can be operated without lubrication.
[0004]
In the variable capacity supercharger, the gap between the sliding surfaces of both ends of the nozzle vane and the inner surface of the turbine casing, that is, the side clearance of the nozzle vane, reduces the amount of exhaust gas passing through the gap and avoids a decrease in turbine efficiency. Therefore, it is formed as small as possible.
Such a side clearance is formed between the sliding surfaces of both ends of the nozzle vane and the metal surface of the inner surface of the turbine casing in the prior art as shown in
[0005]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 10-26028 (for example, FIG. 1)
[Patent Document 2]
JP 2001-329850 A (for example, FIG. 1 and FIG. 2)
[Patent Document 3]
JP-A-11-62603 (for example, FIG. 1)
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the variable displacement supercharger disclosed in
Therefore, in such a variable capacity supercharger, the sliding movement of the nozzle vane fully closed to the nozzle vane fully open to the nozzle vane fully closed is repeatedly performed in a state where the sliding portion of the variable nozzle assembly is unlubricated in a high temperature atmosphere. The initial conformability of the sliding portion is not good, and the sliding resistance during operation becomes extremely large.
[0007]
For this reason, in such a prior art, since the sliding between the nozzle vane is fully closed and fully opened under the condition that the sliding resistance of the sliding portion of the variable nozzle assembly is extremely large, the hysteresis of the operating characteristics of the nozzle vane is reduced. The turbocharger performance increases and the turbocharger performance becomes unstable, and it is easy to induce deterioration in acceleration and exhaust gas due to a primary decrease in supply pressure (supercharging pressure) during a transition period such as gear shifting.
[0008]
In the variable capacity turbocharger disclosed in
And so on.
[0009]
In view of the problems of the prior art, the present invention reduces the sliding resistance of the sliding portion by improving the lubricity of the sliding portion of the variable nozzle assembly, and always keeps the side clearances on both sides of the nozzle vane properly. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a surface treatment structure and a surface treatment method for a variable capacity turbocharger that can prevent a decrease in turbine efficiency, a decrease in acceleration performance in a transition period, and a deterioration in flue gas.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve such a problem, the present invention provides a first aspect of the invention in which exhaust gas flowing through a scroll passage in a turbine casing is caused to act on a turbine wheel through a nozzle vane rotatably supported by a nozzle mount. In a variable capacity turbocharger in which the capacity of a turbine is variable by a variable nozzle mechanism that rotationally drives the turbine wheel and transmits the driving force of an actuator to the nozzle vane via a link portion to change the blade angle of the nozzle vane. Further, among the members constituting the variable nozzle mechanism, carbon ultrafine powder containing carbon as a main component is melted in a solvent on the slide surfaces at both ends of the nozzle vane and the outer peripheral surface of the nozzle shaft that supports the nozzle vane on the nozzle mount. A variable capacity supercharger characterized by forming a generated carbon-based dry film To propose a surface treatment structure.
[0011]
[0012]
[0013]
[0014]
[0015]
According to this invention, the carbon-based dry film is formed on the sliding surfaces of both ends of the nozzle vane and the outer peripheral surface of the nozzle shaft that supports the nozzle vane on the nozzle mount.
[0016]
Therefore, since the forming a film of a solid lubricant consisting of both end slide surface and the carbon-based dry film carbon super fine powder produced by melting in a solvent mainly composed of carbon on the outer peripheral surface of the nozzle shaft Roh Zuruben, When the sliding member disclosed in
As a result, the hysteresis of the operation characteristics associated with the opening and closing operation of the nozzle vanes is reduced, the turbocharger performance is stabilized, and a primary decrease in the supply air pressure (supercharge pressure) in the transient period of the turbocharger operation occurs. There averted acceleration is improved, flue gas state even Ru can be held constantly good condition.
[0017]
Further, according to the invention, the side clearance forming the carbon-based dry film in filling form side clearance (minute gap) between the inner surface of the case member inclusive slide surface and the turbine casing Roh Zuruben Is substantially zero (0), and the surfaces of the coatings having a lubricating function can be brought into sliding contact with each other to start operation of the supercharger.
Therefore, since the carbon-based dry film having a lubricating function is formed on the side clearance, the side clearance can be kept at a minimum value with a small frictional resistance, and the turbocharger can be operated. The amount of gas leakage from the clearance is reduced, and high turbine efficiency can be maintained.
Further, since the carbon-based dry film has a component common to the exhaust gas component, even if the carbon-based dry film disappears, the carbon of the exhaust gas adheres to the carbon-based dryness disappearing portion, and the carbon Has the same function as the carbon-based dry film.
[0018]
According to a second aspect of the invention relates to a surface treatment method of the variable nozzle mechanism components, acts on the turbine wheel of the exhaust gas flowed through the scroll passage in te bottle casing through the nozzle vanes rotatably supported to a nozzle mount And a variable displacement turbocharger in which the capacity of the turbine is variable by a variable nozzle mechanism that rotates the turbine wheel and transmits the driving force of the actuator to the nozzle vane via the link portion to change the blade angle of the nozzle vane. In the surface treatment method of the variable nozzle mechanism constituent member in the above , a cartridge type variable nozzle assembly in which the link portion, the nozzle mount and the nozzle vane are integrally assembled so as to be detachable from the turbine casing is integrally assembled with carbon. Using carbon ultrafine powder mainly composed of Was immersed in a solution consisting generated by fusion, the after drying to form a carbon-based dry film on the entire surface of the variable nozzle assembly components, then incorporating the variable nozzle assembly in the turbocharger It is characterized by that.
[0019]
According to this invention, the variable nozzle assembly of the variable nozzle mechanism in which the link portion, the nozzle mount and the nozzle vane are assembled together is integrally assembled in a solvent in which the carbon ultrafine powder is melted. A carbon-based dry film can be formed on the entire surface of the component member of the variable nozzle assembly composed of a plurality of parts with a very simple method and a small number of steps of dipping and drying.
[0020]
[0021]
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
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.
[0023]
FIG. 1 is a sectional view of an essential part showing the structure around a cartridge type variable nozzle assembly of a variable capacity supercharger according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a fixed type variable nozzle assembly according to a second embodiment. FIG. 3 is a front view of the main part of the variable nozzle mechanism according to the third embodiment. FIG. 4 shows a nozzle vane according to a fourth embodiment, in which (A) is a side view of the nozzle vane and (B) is a view as seen from an arrow A in (A). FIG. 5 is a longitudinal sectional view of a variable capacity supercharger to which the present invention is applied.
[0024]
In FIG. 5 showing the structure of a turbocharger with a variable capacity turbine to which the present invention is applied, 30 is a turbine casing, 38 is a scroll passage formed in a spiral shape on the outer periphery of the
[0025]
A plurality of
[0026]
100 is a variable nozzle mechanism, 50 is an actuator of the variable nozzle mechanism 100, and the driving force of the actuator 50 is an
[0027]
The present invention relates to a surface treatment structure and a surface treatment method for the constituent members of the variable nozzle mechanism 100 of the variable capacity supercharger shown in FIG.
That is, in FIG. 1 showing the first embodiment of the present invention,
After the
[0028]
The structure of the variable nozzle mechanism 100 shown above is the same as the variable nozzle mechanism of a normal variable capacity supercharger.
The first method of surface treatment of the constituent members of the variable nozzle mechanism 100 according to the first embodiment of the present invention is to assemble the cartridge-type
Then, the
[0029]
Further, the second method of surface treatment of the constituent members of the variable nozzle mechanism 100 is a sliding member that needs to be slidably contacted with a mating member and to be lubricated before the
Then, in the
[0030]
In the second embodiment shown in FIG. 2,
The fixed
[0031]
The first method of surface treatment of the constituent members of the variable nozzle mechanism 100 in the second embodiment is a form in which the fixed
Next, the
[0032]
The second method of surface treatment of the variable nozzle mechanism 100 component in the second embodiment is as follows.
Before assembling the
Next, as in the first method, the
[0033]
In the third embodiment shown in FIG. 3, the
[0034]
According to the first to third embodiments described above, the
Further, the gap value of the minute gap can be suppressed to a predetermined minimum value, the amount of gas leakage from the minute gap can be reduced, and high turbine efficiency can be maintained.
[0035]
In the fourth embodiment shown in FIG. 4, the first to second slide surfaces 40 a and 40 b that are formed at both ends of the
As a result, the side clearance is filled with the carbon-based dry film having a lubricating function in the side clearance so that the frictional resistance is reduced, and the side clearance is minimized in such a low frictional resistance state. The turbocharger can be operated while maintaining the value, and the amount of gas leakage from the side clearance is reduced, so that high turbine efficiency can be maintained.
In the fourth embodiment, the carbon-based dry film is formed on the outer
[0036]
【The invention's effect】
According to the present invention as described above, the solid consists of both end slide surface and the carbon-based dry film carbon super fine powder produced by melting in a solvent mainly composed of carbon on the outer peripheral surface of the nozzle shaft Roh Zuruben lubricating Since the coating of the material is formed, the sliding member that operates in a high-temperature atmosphere has a sliding resistance as in the prior art provided in
As a result, the hysteresis of the operation characteristics associated with the opening and closing operation of the nozzle vanes is reduced, the turbocharger performance is stabilized, and a primary decrease in the supply air pressure (supercharge pressure) in the transient period of the turbocharger operation occurs. Thus, acceleration is improved, and the state of flue gas can always be kept in a good state.
[0037]
According to the present invention, the side clearance to form the carbonaceous dry film in filling form side clearance (minute gap) between the inner surface of the case member inclusive slide surface and the turbine casing Roh Zuruben Substantially zero (0) makes it possible to start operation of the supercharger by bringing the surfaces of the coatings having a lubricating function into sliding contact with each other.
Therefore, since the carbon-based dry film having a lubricating function is formed on the side clearance, the side clearance can be kept at a minimum value with a small frictional resistance, and the turbocharger can be operated. The amount of gas leakage from the clearance is reduced, and high turbine efficiency can be maintained.
Further, since the carbon-based dry film has a component common to the exhaust gas component, even if the carbon-based dry film disappears, the carbon of the exhaust gas adheres to the carbon-based dryness disappearing portion, and the carbon However, it has the same function as the carbon-based dry film and can maintain the required side clearance.
[0038]
Further, according to the second aspect , the variable nozzle assembly of the variable nozzle mechanism in which the link portion, the nozzle mount, and the nozzle vane are assembled together is integrally assembled, and the carbon ultrafine powder is melted. that is dried after immersion in there in a solvent, Ru can be formed of a carbon-based dry film on the entire surface of the very simple technique and less composed of a plurality of parts I following the step variable nozzle assembly of the components.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of an essential part showing a structure around a cartridge type variable nozzle assembly of a variable capacity supercharger according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a main part showing a structure around a fixed variable nozzle assembly according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a front view of a main part of a variable nozzle mechanism according to a third embodiment of the present invention.
4A and 4B show a fourth embodiment of the present invention, in which FIG. 4A is a side view of a nozzle vane, and FIG.
FIG. 5 is a longitudinal sectional view of a variable capacity supercharger to which the present invention is applied.
[Explanation of symbols]
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