JP2013068202A - Exhaust bypass valve - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、過給器のタービンをバイパスする排気バイパス通路に配設される排気バイパスバルブに関する。 The present invention relates to an exhaust bypass valve disposed in an exhaust bypass passage that bypasses a turbocharger turbine.
排気バイパスバルブが用いられる二段過給エンジンは、一般的に図５に示すような回路となっている。 A two-stage supercharged engine using an exhaust bypass valve generally has a circuit as shown in FIG.
この二段過給エンジン１０では、図５に示すように、エンジン本体１１の吸排気通路１２、１３に直列に高圧段ターボチャージャ（High-pressure turbocharger）２１及び低圧段ターボチャージャ（Low-pressure turbocharger）２２が配設され、高圧段ターボチャージャ２１の高圧段タービン２８をバイパスする高圧段側排気バイパス通路２３に、排気バイパスバルブ４０Ｘが配設されている。二段過給エンジン１０では、低負荷から中負荷時は、排気バイパスバルブ４０Ｘを閉じ、高圧段ターボチャージャ２１を作動させ、中負荷から高負荷時は、排気バイパスバルブ４０Ｘを開き、高圧段ターボチャージャ２１を作動させないようにする。 In the two-stage turbocharged engine 10, as shown in FIG. 5, a high-pressure turbocharger 21 and a low-pressure turbocharger 21 are connected in series to the intake and exhaust passages 12 and 13 of the engine body 11. ) 22 and an exhaust bypass valve 40X is disposed in the high-pressure stage side exhaust bypass passage 23 that bypasses the high-pressure stage turbine 28 of the high-pressure stage turbocharger 21. In the two-stage turbocharged engine 10, the exhaust bypass valve 40X is closed and the high-pressure stage turbocharger 21 is operated when the load is low to medium, and the high-pressure stage turbocharger 21 is opened when the load is medium to high. Do not operate the charger 21.
また、排気バイパスバルブは、一般的に図４に示すような構造となっている。 Further, the exhaust bypass valve generally has a structure as shown in FIG.
この排気バイパスバルブ４０Ｘは、図４に示すように、所謂フラップバルブであり、弁体４１と、弁体４１を保持するアーム４２と、弁体４１を着座させるための弁座（バルブシート）４５とを有する。排気バイパスバルブ４０Ｘは、図示しないアクチュエータにより駆動される。 As shown in FIG. 4, the exhaust bypass valve 40 </ b> X is a so-called flap valve, and includes a valve body 41, an arm 42 that holds the valve body 41, and a valve seat (valve seat) 45 for seating the valve body 41. And have. The exhaust bypass valve 40X is driven by an actuator (not shown).
エンジンのダウンサイジング（小型化）が進み過給圧が上がってくると、排気圧（排気マニホールド内のガス圧）Ｐｅも高圧になる。そのため、排気バイパスバルブを閉じる荷重が高くなり、非常に大きなアクチュエータが必要となる。 As the engine downsizing (miniaturization) proceeds and the boost pressure increases, the exhaust pressure (gas pressure in the exhaust manifold) Pe also increases. Therefore, the load for closing the exhaust bypass valve is increased, and a very large actuator is required.
そこで、本発明の目的は、アクチュエータを大きくせずとも、大きな排圧のもとでも、排気バイパスバルブを確実に閉じることができる排気バイパスバルブを提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide an exhaust bypass valve that can reliably close the exhaust bypass valve even under a large exhaust pressure without enlarging the actuator.
上述の目的を達成するために、本発明は、過給器のタービンをバイパスする排気バイパス通路と、前記排気バイパス通路を開閉する弁体と、前記弁体を保持するアームと、アクチュエータに連結されたレバーと、前記アーム及び前記レバーが固定された回動軸とを備えた排気バイパスバルブにおいて、前記アーム及び前記レバーが閉じ側に回動するに従い前記レバーのレバー長が長くなるように変化させることで、前記アームのレバー長に対する前記レバーのレバー長の比であるレバー比を可変とするレバー比可変機構を備え、前記レバー比可変機構は、前記アクチュエータに連結されたピンと、前記レバーに設けられ、前記ピンが係合する円弧状のスリットとを有し、前記アーム及び前記レバーが閉じ側に回動する際に前記ピンが前記スリットに沿って前記回動軸から離間する方向に移動することで、前記アーム及び前記レバーが閉じ側に回動するに従い前記レバーのレバー長が長くなるように変化させるものである。 In order to achieve the above-mentioned object, the present invention is connected to an exhaust bypass passage that bypasses the turbine of the supercharger, a valve body that opens and closes the exhaust bypass passage, an arm that holds the valve body, and an actuator. And an exhaust bypass valve having the arm and a pivot shaft on which the lever is fixed, the lever length of the lever is increased as the arm and the lever are pivoted to the closed side. Thus, a lever ratio variable mechanism is provided which can change a lever ratio which is a ratio of the lever length of the lever to the lever length of the arm, and the lever ratio variable mechanism is provided on the lever and the pin connected to the actuator. And an arcuate slit with which the pin engages, and when the arm and the lever rotate to the closed side, the pin By along the bets it moves away from said pivot axis, in which the lever length of the lever is varied to be longer in accordance with the arm and the lever is rotated in the closing direction.
前記レバー比可変機構は、前記レバーと前記ピンとの間に介設され、前記ピンを前記回動軸に近接する方向に付勢するリターンスプリングをさらに有するものであっても良い。 The lever ratio variable mechanism may further include a return spring that is interposed between the lever and the pin and biases the pin in a direction close to the rotation shaft.
本発明によれば、アクチュエータを大きくせずとも、大きな排圧のもとでも、排気バイパスバルブを確実に閉じることができる排気バイパスバルブを提供することができるという優れた効果を奏する。 According to the present invention, it is possible to provide an exhaust bypass valve that can reliably close the exhaust bypass valve even under a large exhaust pressure without enlarging the actuator.
以下、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて詳述する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図５に本実施形態に係る排気バイパスバルブが用いられる二段過給エンジンを示す。 FIG. 5 shows a two-stage supercharged engine in which the exhaust bypass valve according to this embodiment is used.
図５に示すように、二段過給エンジン１０は、エンジン本体１１と、エンジン本体１１に吸気を供給する吸気通路（吸気管）１２と、エンジン本体１１からの排気を排出する排気通路（排気管）１３と、排気通路１３の排気の一部を吸気通路１２に戻すＥＧＲ装置１４と、エンジン本体１１に供給する吸気を昇圧するための二段過給システム１５とを備える。 As shown in FIG. 5, the two-stage supercharged engine 10 includes an engine body 11, an intake passage (intake pipe) 12 that supplies intake air to the engine body 11, and an exhaust passage (exhaust gas) that discharges exhaust from the engine body 11. Tube) 13, an EGR device 14 for returning a part of the exhaust gas in the exhaust passage 13 to the intake passage 12, and a two-stage supercharging system 15 for boosting the intake air supplied to the engine body 11.
二段過給エンジン１０は、エンジン本体１１に複数のシリンダ（燃焼室）１６が形成された多気筒エンジン（本実施形態では、四気筒のディーゼルエンジン）であり、シリンダ１６が、吸気通路１２の下流端をなす吸気マニホールド１７と、排気通路１３の上流端をなす排気マニホールド１８とに接続される。 The two-stage supercharged engine 10 is a multi-cylinder engine (in this embodiment, a four-cylinder diesel engine) in which a plurality of cylinders (combustion chambers) 16 are formed in an engine body 11. It is connected to an intake manifold 17 that forms the downstream end and an exhaust manifold 18 that forms the upstream end of the exhaust passage 13.
ＥＧＲ装置１４は、排気通路１３と吸気通路１２とを接続するＥＧＲ通路（ＥＧＲ管）１９と、ＥＧＲ通路１９に設けられたＥＧＲバルブ２０とを備える。 The EGR device 14 includes an EGR passage (EGR pipe) 19 that connects the exhaust passage 13 and the intake passage 12, and an EGR valve 20 provided in the EGR passage 19.
二段過給システム１５は、エンジン本体１１の吸排気通路１２、１３に直列に設けられた高圧段ターボチャージャ２１及び低圧段ターボチャージャ２２と、高圧段ターボチャージャ２１の後述する高圧段タービン２８をバイパスする高圧段側排気バイパス通路（高圧段側排気バイパス管）２３と、高圧段側排気バイパス通路２３を開閉して低圧段ターボチャージャ２２のみによる一段過給と高圧段ターボチャージャ２１及び低圧段ターボチャージャ２２による二段過給とを切り換えるための排気バイパスバルブ４０と、高圧段ターボチャージャ２１の後述する高圧段コンプレッサ２９をバイパスする吸気バイパス通路（吸気バイパス管）２４と、吸気バイパス通路２４を開閉する吸気バイパスバルブ２５と、低圧段ターボチャージャ２２の後述する低圧段タービン３０をバイパスする低圧段側排気バイパス通路（低圧段側排気バイパス管）２６と、低圧段側排気バイパス通路２６を開閉するウェイストゲートバルブ２７とを有する。 The two-stage turbocharging system 15 includes a high-pressure stage turbocharger 21 and a low-pressure stage turbocharger 22 provided in series in the intake and exhaust passages 12 and 13 of the engine body 11, and a high-pressure stage turbine 28 described later of the high-pressure stage turbocharger 21. High pressure stage side exhaust bypass passage (high pressure stage side exhaust bypass pipe) 23 to bypass and high pressure stage side exhaust bypass passage 23 to open and close, one stage supercharging by only the low pressure stage turbocharger 22, high pressure stage turbocharger 21 and low pressure stage turbo An exhaust bypass valve 40 for switching between two-stage supercharging by the charger 22, an intake bypass passage (intake bypass pipe) 24 for bypassing a later-described high-pressure compressor 29 of the high-pressure turbocharger 21, and an intake bypass passage 24 are opened and closed After the intake bypass valve 25 and the low-pressure stage turbocharger 22 Having a low-pressure stage side exhaust gas bypass passage (low-pressure stage exhaust bypass pipe) 26 that bypasses the low pressure turbine 30 which, the waste gate valve 27 for opening and closing the low-pressure-side exhaust bypass passage 26.
なお、高圧段ターボチャージャ２１、高圧段タービン２８及び高圧段側排気バイパス通路２３がそれぞれ、本発明の「過給器」、「タービン」及び「排気バイパス通路」を構成する。 The high-pressure stage turbocharger 21, the high-pressure stage turbine 28, and the high-pressure stage side exhaust bypass passage 23 constitute the “supercharger”, “turbine”, and “exhaust bypass passage” of the present invention, respectively.
高圧段ターボチャージャ２１は、排気通路１３に配設された高圧段タービン２８と、吸気通路１２に配設された高圧段コンプレッサ２９とを有する。また、高圧段ターボチャージャ２１は、低圧段ターボチャージャ２２よりも小さな容量を有する。 The high-pressure stage turbocharger 21 has a high-pressure stage turbine 28 disposed in the exhaust passage 13 and a high-pressure stage compressor 29 disposed in the intake passage 12. The high-pressure stage turbocharger 21 has a smaller capacity than the low-pressure stage turbocharger 22.
低圧段ターボチャージャ２２は、高圧段タービン２８よりも下流側の排気通路１３に配設された低圧段タービン３０と、高圧段コンプレッサ２９よりも上流側の吸気通路１２に配設された低圧段コンプレッサ３１とを有する。また、低圧段ターボチャージャ２２は、高圧段ターボチャージャ２１よりも大きな容量を有する。 The low-pressure stage turbocharger 22 includes a low-pressure stage turbine 30 disposed in the exhaust passage 13 downstream of the high-pressure stage turbine 28 and a low-pressure stage compressor disposed in the intake passage 12 upstream of the high-pressure stage compressor 29. 31. The low-pressure stage turbocharger 22 has a larger capacity than the high-pressure stage turbocharger 21.
高圧段コンプレッサ２９の下流の吸気通路１２には、高圧段コンプレッサ２９（又は低圧段コンプレッサ３１）で過給された吸気を冷却するためのインタークーラ３２が設けられる。 In the intake passage 12 downstream of the high-pressure compressor 29, an intercooler 32 for cooling the intake air supercharged by the high-pressure compressor 29 (or the low-pressure compressor 31) is provided.
高圧段側排気バイパス通路２３は、高圧段タービン２８の上流と下流とを連通する。本実施形態では、高圧段側排気バイパス通路２３の上流端が排気マニホールド１８に接続され、下流端が高圧段タービン２８と低圧段タービン３０との間の排気通路１３に接続される。 The high-pressure stage side exhaust bypass passage 23 communicates the upstream side and the downstream side of the high-pressure stage turbine 28. In the present embodiment, the upstream end of the high-pressure stage side exhaust bypass passage 23 is connected to the exhaust manifold 18, and the downstream end is connected to the exhaust passage 13 between the high-pressure stage turbine 28 and the low-pressure stage turbine 30.
吸気バイパス通路２４は、高圧段コンプレッサ２９の上流と下流とを連通する。本実施形態では、吸気バイパス通路２４の上流端が低圧段コンプレッサ３１と高圧段コンプレッサ２９との間の吸気通路１２に接続され、下流端が高圧段コンプレッサ２９とインタークーラ３２との間の吸気通路１２に接続される。 The intake bypass passage 24 communicates the upstream and downstream of the high pressure compressor 29. In the present embodiment, the upstream end of the intake bypass passage 24 is connected to the intake passage 12 between the low pressure compressor 31 and the high pressure compressor 29, and the downstream end is the intake passage between the high pressure compressor 29 and the intercooler 32. 12 is connected.
低圧段側排気バイパス通路２６は、低圧段タービン３０の上流と下流とを連通する。本実施形態では、低圧段側排気バイパス通路２６の上流端が高圧段タービン２８と低圧段タービン３０との間の排気通路１３に接続され、下流端が低圧段タービン３０の下流側の排気通路１３に接続される。 The low-pressure stage side exhaust bypass passage 26 communicates the upstream and downstream of the low-pressure stage turbine 30. In the present embodiment, the upstream end of the low-pressure stage side exhaust bypass passage 26 is connected to the exhaust passage 13 between the high-pressure stage turbine 28 and the low-pressure stage turbine 30, and the downstream end is the exhaust passage 13 on the downstream side of the low-pressure stage turbine 30. Connected to.
係る二段過給エンジン１０では、低負荷から中負荷時は、排気バイパスバルブ４０を閉じ、高圧段ターボチャージャ２１を作動させ、中負荷から高負荷時は、排気バイパスバルブ４０を開き、高圧段ターボチャージャ２１を作動させないようにする。 In the two-stage supercharged engine 10, the exhaust bypass valve 40 is closed and the high-pressure stage turbocharger 21 is operated when the load is low to medium, and the exhaust bypass valve 40 is opened when the load is medium to high. Do not operate the turbocharger 21.
図４に排気バイパスバルブの基本構造を示す。 FIG. 4 shows the basic structure of the exhaust bypass valve.
図４に示すように、排気バイパスバルブ４０は、所謂フラップバルブ（flap valve）であり、弁体４１と、弁体４１を保持するアーム４２と、アクチュエータ（例えば、ダイヤフラムアクチュエータ）のシャフト４７に連結されたレバー４３（図１（ａ）参照）と、アーム４２とレバー４３とが固定された回動可能な回動軸４４とを有し、アーム４２が回動軸４４を支点に回動して弁体４１が高圧段側排気バイパス通路２３を開閉するように構成される。また、高圧段側排気バイパス通路２３には、弁体４１を着座させるための弁座（バルブシート）４５が配設される。さらに、高圧段側排気バイパス通路（高圧段側排気バイパス管）２３と排気マニホールド１８との間には、ガスケット４６が介設される。 As shown in FIG. 4, the exhaust bypass valve 40 is a so-called flap valve, and is connected to a valve body 41, an arm 42 that holds the valve body 41, and a shaft 47 of an actuator (for example, a diaphragm actuator). Lever 43 (see FIG. 1A) and a pivotable pivot shaft 44 to which the arm 42 and the lever 43 are fixed. The arm 42 pivots around the pivot shaft 44 as a fulcrum. The valve body 41 is configured to open and close the high-pressure stage side exhaust bypass passage 23. In addition, a valve seat (valve seat) 45 for seating the valve body 41 is disposed in the high-pressure stage side exhaust bypass passage 23. Further, a gasket 46 is interposed between the high pressure stage side exhaust bypass passage (high pressure stage side exhaust bypass pipe) 23 and the exhaust manifold 18.
より詳細には、排気バイパスバルブ４０においては、弁体４１が弁座４５に着座した状態（高圧段側排気バイパス通路２３が閉塞された状態）から、アーム４２が図４において反時計回りに回動すると、弁体４１が弁座４５から離間し、高圧段側排気バイパス通路２３が開放される。一方、弁体４１が弁座４５から離間した状態（高圧段側排気バイパス通路２３が開放された状態）から、アーム４２が図４において時計回りに回動すると、弁体４１が弁座４５に着座し、高圧段側排気バイパス通路２３が閉塞される。 More specifically, in the exhaust bypass valve 40, the arm 42 rotates counterclockwise in FIG. 4 from a state in which the valve element 41 is seated on the valve seat 45 (a state in which the high-pressure stage side exhaust bypass passage 23 is closed). When moved, the valve body 41 is separated from the valve seat 45 and the high-pressure stage side exhaust bypass passage 23 is opened. On the other hand, when the arm 42 is rotated clockwise in FIG. 4 from a state where the valve body 41 is separated from the valve seat 45 (a state where the high-pressure stage side exhaust bypass passage 23 is opened), the valve body 41 is moved to the valve seat 45. The high pressure stage side exhaust bypass passage 23 is closed.
図１に示すように、本実施形態に係る排気バイパスバルブ４０は、アーム４２のレバー長Ｌ１に対するレバー４３のレバー長Ｌ２の比であるレバー比（Ｌ１／Ｌ２）を可変とするレバー比可変機構５０を備えたものである。 As shown in FIG. 1, the exhaust bypass valve 40 according to the present embodiment has a lever ratio variable mechanism in which a lever ratio (L1 / L2) that is a ratio of a lever length L2 of the lever 43 to a lever length L1 of the arm 42 is variable. 50.
より詳細には、本実施形態では、レバー比可変機構５０により、アーム４２のレバー長Ｌ１を一定（固定）とする一方、アーム４２及びレバー４３が閉じ側（排気上流側）に回動するに従いレバー４３のレバー長Ｌ２がＬ２ｍｉｎからＬ２ｍａｘまで連続的に長くなるように変化させることで、レバー比（Ｌ１／Ｌ２）を連続的に可変としたものである。 More specifically, in the present embodiment, the lever ratio variable mechanism 50 makes the lever length L1 of the arm 42 constant (fixed), while the arm 42 and the lever 43 rotate to the closed side (exhaust upstream side). The lever ratio (L1 / L2) is continuously variable by changing the lever length L2 of the lever 43 so as to increase continuously from L2min to L2max.
ここで、アーム４２のレバー長Ｌ１とは、アーム４２における弁体４１との連結部中心から回動軸４４の回転中心までの長さであり、レバー４３のレバー長Ｌ２とは、レバー４３における回動軸４４の回転中心から後述するピン５１の回転中心（又は、シャフト４７との連結部中心）までの長さである（図１（ａ）参照）。 Here, the lever length L1 of the arm 42 is the length from the center of the connecting portion of the arm 42 to the valve body 41 to the rotation center of the rotation shaft 44, and the lever length L2 of the lever 43 is the length of the lever 43. This is the length from the rotation center of the rotation shaft 44 to the rotation center of the pin 51 described later (or the center of the connecting portion with the shaft 47) (see FIG. 1A).
レバー比可変機構５０は、アクチュエータのシャフト４７に連結されたピン５１と、レバー４３に設けられ、ピン５１が係合する円弧状のスリット５２と、レバー４３とピン５１との間に介設され、ピン４３を回動軸４４に近接する方向（図１中において左側）に付勢するリターンスプリング（図例では、コイルスプリング）５３とを有する。 The lever ratio variable mechanism 50 is provided between the pin 51 connected to the shaft 47 of the actuator, the lever 43, an arc-shaped slit 52 with which the pin 51 engages, and the lever 43 and the pin 51. And a return spring (coil spring in the illustrated example) 53 that urges the pin 43 in a direction close to the rotation shaft 44 (left side in FIG. 1).
ピン５１の一端部がスリット５２に沿って移動可能にレバー４３に装着されており、他端部にアクチュエータのシャフト４７が係合される。レバー４３が平面視でＬ字状に形成されており（図１（ｂ）参照）、レバー４３の長辺部に回動軸４４が固定されると共にスリット５２が設けられており、短辺部にリターンスプリング５３が固定されている。また、スリット５２は、アクチュエータが配設されている側に凸となる円弧状に形成される。なお、図１（ｂ）中の符号５４は、ピン５１の他端部に設けられた、アクチュエータでレバー４３を引っ張るための穴（即ち、シャフト４７との係合のための穴）を示す。 One end of the pin 51 is attached to the lever 43 so as to be movable along the slit 52, and the shaft 47 of the actuator is engaged with the other end. The lever 43 is formed in an L shape in a plan view (see FIG. 1B), the rotating shaft 44 is fixed to the long side portion of the lever 43 and the slit 52 is provided, and the short side portion The return spring 53 is fixed to. Moreover, the slit 52 is formed in the circular arc shape which becomes convex at the side in which the actuator is arrange | positioned. 1B indicates a hole provided on the other end of the pin 51 for pulling the lever 43 by the actuator (that is, a hole for engaging with the shaft 47).
図１（ａ）及び（ｃ）において、アクチュエータ（シャフト４７）によりレバー４３を引っ張り方向に引っ張ると、排気バイパスバルブ４０は閉じていく。その際、図１（ｃ）に示すように、レバー４３が閉じ側に回動すると共に、ピン５１がレバー４３に設けたスリット５２に沿って、回動軸４４から離間する方向（図１中において右側）に移動していく。引っ張り力の分力によりピン５１がスリット５２の斜面方向に移動するためである。このことにより、レバー比（Ｌ１／Ｌ２）が刻々と図２に示すように変わり、順次小さくなっていく。 1A and 1C, when the lever 43 is pulled in the pulling direction by the actuator (shaft 47), the exhaust bypass valve 40 is closed. At that time, as shown in FIG. 1C, the lever 43 rotates to the closing side, and the pin 51 moves away from the rotation shaft 44 along the slit 52 provided in the lever 43 (in FIG. 1). To the right). This is because the pin 51 moves in the direction of the slope of the slit 52 due to the component force of the pulling force. As a result, the lever ratio (L1 / L2) changes as shown in FIG. 2 and gradually decreases.
一方、排気バイパスバルブ４０が閉じた状態において、アクチュエータ（シャフト４７）によりレバー４３を引っ張り方向と逆方向に押していくと、排気バイパスバルブ４０は開いていく。その際、図１（ｃ）に示すように、レバー４３が開き側に回動すると共に、ピン５１は押し力の分力によりレバー４３に設けたスリット５２に沿って回動軸４４から離間する方向（図１中において右側）に移動しようとする。しかしながら、そのピン５１の動きはリターンスプリング５３によりキャンセルされ、ピン５１は回動軸４４に近接する方向（図１中において左側）に移動し、図１（ａ）に示す元の位置に戻る。このことにより、レバー比（Ｌ１／Ｌ２）が刻々と図２に示すように変わり、順次大きくなっていく。 On the other hand, when the exhaust bypass valve 40 is closed and the lever 43 is pushed in the direction opposite to the pulling direction by the actuator (shaft 47), the exhaust bypass valve 40 is opened. At that time, as shown in FIG. 1C, the lever 43 is rotated to the open side, and the pin 51 is separated from the rotation shaft 44 along the slit 52 provided in the lever 43 by the component force of the pressing force. Try to move in the direction (right side in FIG. 1). However, the movement of the pin 51 is canceled by the return spring 53, the pin 51 moves in the direction close to the rotation shaft 44 (left side in FIG. 1), and returns to the original position shown in FIG. As a result, the lever ratio (L1 / L2) changes as shown in FIG. 2 and increases gradually.
次に、本実施形態の作用を説明する。 Next, the operation of this embodiment will be described.
排気バイパスバルブ４０を閉じるのに必要な荷重は、弁体４１が弁座４５に着座する近辺から急激に増える。即ち、排気バイパスバルブ４０が開いているとき（つまり、弁体４１が弁座４５から離間した状態）は、ポート圧（弁体４１よりも下流の高圧段側排気バイパス通路２３内のガス圧）Ｐｐと排気圧（排気マニホールド１８内のガス圧）Ｐｅとが等しい状態（Ｐｐ＝Ｐｅ）であるので、弁体４１は低い荷重で閉じ側（排気上流側）へ閉じていく。弁体４１が徐々に閉じてきて、弁体４１と弁座４５との隙間が狭くなってくると、ポート圧Ｐｐが排気圧Ｐｅよりも低い状態（Ｐｐ＜Ｐｅ）となる。そのため、弁体４１の着座手前から着座までは、弁体４１の全開から着座手前までと比べて、排気バイパスバルブ４０を閉じるのに高い荷重が必要となる。 The load required to close the exhaust bypass valve 40 increases rapidly from the vicinity where the valve element 41 is seated on the valve seat 45. That is, when the exhaust bypass valve 40 is open (that is, the valve body 41 is separated from the valve seat 45), the port pressure (gas pressure in the high-pressure stage side exhaust bypass passage 23 downstream from the valve body 41). Since Pp and the exhaust pressure (gas pressure in the exhaust manifold 18) Pe are equal (Pp = Pe), the valve body 41 is closed to the closing side (exhaust upstream side) with a low load. When the valve body 41 is gradually closed and the gap between the valve body 41 and the valve seat 45 becomes narrow, the port pressure Pp becomes lower than the exhaust pressure Pe (Pp <Pe). Therefore, a higher load is required to close the exhaust bypass valve 40 from before the seating of the valve body 41 to the seating than when the valve body 41 is fully opened to before seating.
また、レバー４３のレバー長Ｌ２を長くし、レバー比（Ｌ１／Ｌ２）を小さくすれば、アクチュエータを大きくせずとも、排気バイパスバルブ４０を確実に閉じることはできる。しかし、同じアクチュエータの作動距離では、排気バイパスバルブ４０の開き角α（図４参照）が小さくなり、その開き角αでの通気抵抗が増えてしまう。 If the lever length L2 of the lever 43 is increased and the lever ratio (L1 / L2) is decreased, the exhaust bypass valve 40 can be reliably closed without increasing the actuator. However, at the same actuator operating distance, the opening angle α (see FIG. 4) of the exhaust bypass valve 40 becomes small, and the ventilation resistance at the opening angle α increases.
よって、「全開〜中間〜着座手前」（図３のグラフの範囲〔１〕）では、レバー比（Ｌ１／Ｌ２）を大きくし、「着座手前〜着座」（図３のグラフの範囲〔２〕）では、レバー比（Ｌ１／Ｌ２）を小さくすると、排気バイパスバルブ４０のバルブリフトも大きく、アクチュエータを大きくせずとも排気バイパスバルブ４０を確実に閉じることができる。そのため、排気バイパスバルブ４０の閉じ力及び開き角αを共に充分に確保することができる。 Therefore, in “fully open to middle to just before sitting” (range [1] in the graph of FIG. 3), the lever ratio (L1 / L2) is increased, and “before sitting to sitting” (range [2] of the graph in FIG. 3). ), If the lever ratio (L1 / L2) is decreased, the valve lift of the exhaust bypass valve 40 is also increased, and the exhaust bypass valve 40 can be reliably closed without increasing the actuator. Therefore, both the closing force and the opening angle α of the exhaust bypass valve 40 can be sufficiently secured.
以上要するに本実施形態に係る排気バイパスバルブ４０によれば、レバー４３のレバー長Ｌ２を閉じ側に回動するに従い長くなるように変化させることで、レバー比（Ｌ１／Ｌ２）を可変としたことで、アクチュエータを大きくせずとも、大きな排圧のもとでも、排気バイパスバルブ４０を確実に閉じることができる。しかも、排気バイパスバルブ４０の開き角αも充分に確保できる。 In short, according to the exhaust bypass valve 40 according to the present embodiment, the lever ratio (L1 / L2) is made variable by changing the lever length L2 of the lever 43 so as to become longer as it rotates to the closing side. Thus, the exhaust bypass valve 40 can be reliably closed even under a large exhaust pressure without enlarging the actuator. Moreover, the opening angle α of the exhaust bypass valve 40 can be sufficiently secured.
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態には限定されず他の様々な実施形態を採ることが可能である。 The preferred embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various other embodiments can be adopted.
２１ 高圧段ターボチャージャ（過給器）
２３ 高圧段側排気バイパス通路（排気バイパス通路）
２８ 高圧段タービン（タービン）
４０ 排気バイパスバルブ
４１ 弁体
４２ アーム
４３ レバー
４４ 回動軸
５０ レバー比可変機構
５１ ピン
５２ スリット
５３ リターンスプリング
21 High-pressure turbocharger (supercharger)
23 High-pressure stage side exhaust bypass passage (exhaust bypass passage)
28 High-pressure turbine (turbine)
40 Exhaust bypass valve 41 Valve body 42 Arm 43 Lever 44 Rotating shaft 50 Lever ratio variable mechanism 51 Pin 52 Slit 53 Return spring
Claims (2)
前記アーム及び前記レバーが閉じ側に回動するに従い前記レバーのレバー長が長くなるように変化させることで、前記アームのレバー長に対する前記レバーのレバー長の比であるレバー比を可変とするレバー比可変機構を備え、
前記レバー比可変機構は、前記アクチュエータに連結されたピンと、前記レバーに設けられ、前記ピンが係合する円弧状のスリットとを有し、前記アーム及び前記レバーが閉じ側に回動する際に前記ピンが前記スリットに沿って前記回動軸から離間する方向に移動することで、前記アーム及び前記レバーが閉じ側に回動するに従い前記レバーのレバー長が長くなるように変化させることを特徴とする排気バイパスバルブ。 An exhaust bypass passage for bypassing the turbocharger turbine, a valve body for opening and closing the exhaust bypass passage, an arm for holding the valve body, a lever connected to an actuator, and the arm and the lever are fixed In the exhaust bypass valve with a rotating shaft,
A lever that can change a lever ratio that is a ratio of a lever length of the lever to a lever length of the arm by changing the lever length of the lever to be longer as the arm and the lever are turned to the closing side. Equipped with a variable ratio mechanism,
The lever ratio variable mechanism has a pin connected to the actuator and an arc-shaped slit provided on the lever and engaged with the pin, and when the arm and the lever rotate to the closing side. By moving the pin along the slit in a direction away from the pivot shaft, the lever length of the lever is increased as the arm and the lever pivot to the closing side. Exhaust bypass valve.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2015124690A (en) * | 2013-12-26 | 2015-07-06 | トヨタ自動車株式会社 | Supercharger |
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- 2011-09-26 JP JP2011209039A patent/JP2013068202A/en not_active Withdrawn
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