0。軸流渦輪機(jī)10以由未圖示的內(nèi)燃機(jī)的排氣驅(qū)動(dòng)的方式構(gòu)成。另一方面，壓縮機(jī)20以由軸流渦輪機(jī)10驅(qū)動(dòng)、壓縮送往內(nèi)燃機(jī)的吸氣的方式構(gòu)成。
[0097]軸流渦輪機(jī)10具有在軸向延伸的旋轉(zhuǎn)軸12和能夠與旋轉(zhuǎn)軸12 —體旋轉(zhuǎn)的渦輪葉輪14。如此，作為高溫高壓的工作流體的來自內(nèi)燃機(jī)的排氣所具有的能量如果通過渦輪葉輪14回收，則渦輪葉輪14以及旋轉(zhuǎn)軸12變?yōu)橐惑w旋轉(zhuǎn)。
[0098]圖1所示的舉例的實(shí)施方式中，軸流渦輪機(jī)10的旋轉(zhuǎn)軸12通過軸承16被殼體40能夠旋轉(zhuǎn)地支承。另外，旋轉(zhuǎn)軸12隔著軸承16在相對(duì)于軸流渦輪機(jī)10軸向的相反側(cè)，連接于壓縮機(jī)20的壓縮機(jī)葉輪22。
[0099]渦輪葉輪14被設(shè)置多個(gè)動(dòng)翼(渦輪翼片)30。動(dòng)翼30從輪轂32面對(duì)翼尖34朝軸流渦輪機(jī)10的徑向外側(cè)延伸。另外，在輪轂32和翼尖34之間，動(dòng)翼30具有由腹側(cè)面(正壓面)和背側(cè)面(負(fù)壓面)形成的翼型。形成翼型的腹側(cè)面和背側(cè)面，在軸向上游側(cè)相互連接形成前緣36，并且，在軸向下游側(cè)相互連接形成后緣38。
[0100]—實(shí)施方式中，通過連接作為分體形成的旋轉(zhuǎn)軸12和渦輪葉輪14，旋轉(zhuǎn)軸12和渦輪葉輪14被以一體旋轉(zhuǎn)的方式構(gòu)成。其它的實(shí)施方式中，旋轉(zhuǎn)軸12和渦輪葉輪14形成為一體物(單件single piece)的結(jié)果是，旋轉(zhuǎn)軸12和禍輪葉輪14變?yōu)橐惑w旋轉(zhuǎn)。
[0101]渦輪葉輪14由殼體40覆蓋。圖1所示的舉例的實(shí)施方式中，殼體40具有能夠分割為由渦輪殼體42、軸承殼體44和壓縮機(jī)殼體46組成的三部分的結(jié)構(gòu)。渦輪殼體42主要以覆蓋渦輪葉輪14的方式配置。軸承殼體44，主要以覆蓋軸承16的方式配置。壓縮機(jī)殼體46，主要以覆蓋壓縮機(jī)葉輪22的方式配置。
[0102]另外，分割為殼體40的各個(gè)部分(42，44，46)的分割線的位置，不被特別地限定，考慮到渦輪增壓器1的組裝性而被適當(dāng)?shù)卦O(shè)定。另外，殼體40的分割部分的個(gè)數(shù)不限定于3個(gè)，殼體40也可以分割為3以外(例如4個(gè)以上)個(gè)數(shù)的分割部分。
[0103]殼體40(圖1所示實(shí)施方式中是渦輪殼體42)具有用于將排氣引導(dǎo)至殼體40內(nèi)的渦形部50和用于將來自渦形部50的排氣引導(dǎo)至動(dòng)翼30的彎頭部52。
[0104]渦形部50以將從排氣入口部51流入的排氣(參照箭頭a)朝旋轉(zhuǎn)軸12的周向旋轉(zhuǎn)的方式構(gòu)成。該排氣的旋轉(zhuǎn)氣流從渦形部50面對(duì)軸流渦輪10的徑向內(nèi)側(cè)流出。從渦形部50流出的排氣由彎頭部52引導(dǎo)至動(dòng)翼30。此時(shí)，來自渦形管50的排氣的面對(duì)徑向內(nèi)側(cè)的流動(dòng)，由彎頭部52變向?yàn)檠刂S流渦輪機(jī)10軸向的方向。如此由彎頭部52變向的排氣作用于動(dòng)翼30，使渦輪葉輪14旋轉(zhuǎn)。然后，對(duì)渦輪葉輪14進(jìn)行做功后的排氣，從設(shè)置于殼體40(圖1所示實(shí)施方式中的渦輪殼體42)的出氣口部54排出。
[0105]軸流渦輪機(jī)10的旋轉(zhuǎn)軸12如上所述，隔著軸承16在相對(duì)于軸流渦輪機(jī)10軸向的相反側(cè)，連接于壓縮機(jī)20的壓縮機(jī)葉輪22。因此，來自渦輪葉輪14的轉(zhuǎn)矩經(jīng)由旋轉(zhuǎn)軸12輸入至壓縮機(jī)葉輪22。因此，如果渦輪葉輪14以從排氣回收的能量作為動(dòng)力旋轉(zhuǎn)，則壓縮機(jī)葉輪22變?yōu)榕c渦輪葉輪14 一起旋轉(zhuǎn)。
[0106]殼體40 (圖1所示實(shí)施方式中是壓縮機(jī)殼體46)上，設(shè)置有用于將空氣引導(dǎo)至殼體40內(nèi)的空氣入口部58。來自空氣入口部58的空氣，被引導(dǎo)至旋轉(zhuǎn)的壓縮機(jī)葉輪22的多個(gè)翼輪24，在通過翼輪24時(shí)被壓縮。由壓縮機(jī)葉輪22壓縮的空氣(壓縮空氣)，被從設(shè)置于殼體40(圖1所示實(shí)施方式中是壓縮機(jī)殼體46)的壓縮空氣出口部(渦形管)56排出，送入內(nèi)燃機(jī)。
[0107]下面，更詳細(xì)地說明關(guān)于軸流渦輪機(jī)10的彎頭部52的彎曲形狀。圖2是一實(shí)施方式中的軸流渦輪機(jī)10的概要剖視圖。圖3A?圖30是一實(shí)施方式中的軸流渦輪機(jī)10的彎頭部周圍的概要剖視圖。另外，圖3A?圖30中，X軸是平行于軸流渦輪機(jī)10的軸向的坐標(biāo)系，彎頭部52的彎曲形狀的開始點(diǎn)的軸向位置設(shè)為原點(diǎn)(X = 0)。
[0108]幾種實(shí)施方式中，如圖2所示，彎頭部52至少在區(qū)域52A具有彎曲形狀的翼尖側(cè)內(nèi)壁面60，所述區(qū)域52A比動(dòng)翼30的前緣36中的輪轂32側(cè)部位36H更位于軸向上游側(cè)。即，彎頭部52的彎曲形狀的翼尖側(cè)內(nèi)壁面60至少存在于比動(dòng)翼30的部位36H更位于軸向上游側(cè)的區(qū)域52A內(nèi)。
[0109]彎曲形狀的翼尖側(cè)內(nèi)壁面60可以設(shè)置遍及于區(qū)域52A全體也可設(shè)置于區(qū)域52A的部分。另外，彎曲形狀的翼尖側(cè)內(nèi)壁面60也可從區(qū)域52A朝下游側(cè)延伸，終止于比動(dòng)翼30的部位36H更靠軸向下游側(cè)位置。
[0110]另外，這里所說的翼尖側(cè)內(nèi)壁面60指的是，形成了軸流渦輪機(jī)10中的工作流體通道的一部分的彎頭部52的內(nèi)壁面中的位于渦輪徑向外側(cè)的翼尖34側(cè)的部位。另一方面，彎頭部52的內(nèi)壁面中的位于渦輪徑向內(nèi)側(cè)的輪轂32的部位是輪轂側(cè)內(nèi)壁面62，輪轂側(cè)內(nèi)壁面62跟翼尖側(cè)內(nèi)壁面60相對(duì)?；旧?，相對(duì)于翼尖側(cè)內(nèi)壁面60全體是凸面，輪轂側(cè)內(nèi)壁面62全體是凹面，但是翼尖側(cè)內(nèi)壁面60也可部分由凹面形成，輪轂側(cè)內(nèi)壁面62也可部分由凸面形成。
[0111]幾種實(shí)施方式中，翼尖側(cè)內(nèi)壁面60的沿著渦輪軸向的彎曲形狀，如圖3A?圖30所示，在位置Xz具有以最小曲率半徑R _規(guī)定的曲率最大部64，在比位置X z更位于軸向上游側(cè)并且具有以曲率半徑R規(guī)定的部位66。曲率半徑R比曲率最大部64的最小曲率半徑尺_(dá)大(即R>R_)。幾種實(shí)施方式中，曲率最大部64所配置的位置1存在于以Xupstu=X。- 0.5W表示的渦輪軸向的上游側(cè)位置和以Xd_st= X o+0.5W表示的渦輪軸向的下游側(cè)位置之間。但是，W是動(dòng)翼翼尖寬度，是翼尖34的動(dòng)翼30的渦輪軸向(X方向)的寬度。另夕卜，位置\是翼尖34的前緣36的軸向位置(即前緣36當(dāng)中翼尖側(cè)的部位36T的軸向位置)。
[0112]如此，在動(dòng)翼前緣附近的軸向位置Xz存在具有最小曲率半徑1?_的曲率最大部64的情況下，彎頭部52流動(dòng)的工作流體通過動(dòng)翼前緣附近的軸向位置Xz時(shí)，工作流體受到最小曲率半徑1?_引起的離心力的影響。因此，在曲率最大部64附近的區(qū)域Z(從曲率最大部64看最小曲率半徑1?_的徑向延伸線上的區(qū)域)，由于曲率最大部64的最小曲率半徑1?_引起的離心力，形成了遍及從翼尖側(cè)到輪轂側(cè)的壓力分布(壓力梯度)。S卩，由于最小曲率半徑R_引起的離心力，在區(qū)域Z的翼尖側(cè)工作流體的壓力P Τιρ減小，在區(qū)域Ζ的輪轂側(cè)工作流體的壓力PHub增大。因此，隨著在區(qū)域Z的翼尖側(cè)壓力減小，工作流體的速度(軸向速度成分)增大。由此，作用于動(dòng)翼30的翼尖側(cè)的工作流體流動(dòng)的轉(zhuǎn)向角變小。因此，隨著流動(dòng)的轉(zhuǎn)向角的減小，翼尖側(cè)的動(dòng)翼30的背側(cè)和腹側(cè)的壓力差減小，經(jīng)由翼尖間隙35的工作流體的泄漏被抑制，渦輪效率提高。另外，翼尖間隙35是形成于翼尖34和殼體40的內(nèi)壁面之間的間隙。
[0113]像這種彎頭部52的最小曲率半徑1?_的離心力引起的翼尖泄漏的抑制效果，如果最小曲率半徑1?_的位置是動(dòng)翼前緣的附近就能夠享有，最小曲率半徑1?_的軸向位置Xz可以相對(duì)于動(dòng)翼30的部位36T存在于上游側(cè)，也可以相對(duì)于部位36T存在于下游側(cè)。
[0114]圖3A、圖3C?圖3D、以及圖3F?圖30所示的舉例的實(shí)施方式中，在軸向位置Xz以最小曲率半徑R_規(guī)定的曲率最大部64，存在于相對(duì)于動(dòng)翼30的部位36T是上游側(cè)的Xupst〈Xz〈X。的范圍內(nèi)。另一方面，圖3B和圖3E所示的舉例的實(shí)施方式中，在軸向位置Xz以最小曲率半徑R_規(guī)定的曲率最大部64，存在于相對(duì)于動(dòng)翼30的部位36T是下游側(cè)的XQ〈Xz〈Xupst的范圍內(nèi)。
[0115]另外，一實(shí)施方式中，曲率最大部64的軸向位置\被設(shè)定在X。-0.35ff^X0^X0+0.35W的范圍內(nèi)。該情況下，曲率最大部64被配置于動(dòng)翼前緣附近范圍，所以最小曲率半徑1?_引起的離心力所產(chǎn)生的抑制翼尖泄漏的效果進(jìn)一步提高。
[0116]另外，如果將曲率最大部64的軸向位置Xz設(shè)定為X。- 0.2W彡X。彡X。+0.2W的范圍內(nèi)，能夠更進(jìn)一步有效地抑制翼尖泄漏。
[0117]幾種實(shí)施方式中，在形成于翼尖34和殼體40的內(nèi)壁面之間的間隙(翼尖間隙35)沒有設(shè)置密封部件，翼尖34不經(jīng)由密封部件面對(duì)殼體40的內(nèi)壁面。
[0118]如此，即使在翼尖間隙35不存在密封部件的情況下，如果使用在軸向位置\具有最小曲率半徑1?_的彎頭部52，則也能夠抑制翼尖泄漏引起的渦輪效率降低。因此能夠在維持渦輪效率的同時(shí)省略密封部件。例如，即使很多在翼尖間隙設(shè)置有迷宮式密封圈等密封部件的較大型軸流渦輪機(jī)中，也有著能夠在維持渦輪效率的同時(shí)省略密封部件的可能性。如果能夠省略密封部件，變得能夠降低軸流渦輪機(jī)的制造成本之外，還不需要密封部件的維護(hù)。
[0119]這里利用圖4A和圖4B以及圖5，更詳細(xì)地說明關(guān)于由彎頭部52的最小曲率半徑1?_引起的離心力的渦輪效率改善效果。
[0120]圖4A是表示實(shí)施方式中的區(qū)域Z的翼尖側(cè)的速度三角形的圖，該實(shí)施方式中彎頭部52在動(dòng)翼前緣附近的軸向位置\具有曲率最大部64，在位置X 2的軸向上游側(cè)具有部位66。圖4B是表示區(qū)域Z的翼尖側(cè)的速度三角形的圖，該區(qū)域Z是彎頭部的翼尖側(cè)內(nèi)壁面的曲率半徑與軸向位置無關(guān)為定值的比較例的區(qū)域Z。圖5是用于說明一實(shí)施方式中的工作流體的流動(dòng)轉(zhuǎn)向角的圖。
[0121]如圖4A和圖4B所示，如果使用實(shí)施方式的彎頭部52，則跟比較例相比