JP2015031160A - Exhaust turbosupercharger - Google Patents

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真人 澤下
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exhaust turbosupercharger for enabling finely supercharging operation depending on the operating condition of an engine.SOLUTION: The exhaust turbosupercharger includes an exhaust inlet 4, an exhaust turbosupercharger, an exhaust outlet 5, and a bypass passage 8. A valve chest 11 is formed between the exhaust inlet 4 and the bypass passage 8, and a waste gate valve part 12a is arranged which can enter into both the exhaust inlet 4 and the valve chest 11. In the waste gate valve part 12a, a flow rate control valve 12b is integrally provided which can project into the exhaust inlet 4. The waste gate valve part 12a enters into the valve chest 11 in the state that the exhaust inlet 4 is fully opened, and then the flow rate control valve 12b projects into the exhaust inlet 4 to increase the flow rate of exhaust gas. The leakage of the exhaust gas to the bypass passage 8 and a change of the flow rate to adjust the output of an exhaust turbine 2 can be actualized by one actuator 15.

Description

本願発明は、車両用等の内燃機関に使用する排気ターボ過給機に関するものである。   The present invention relates to an exhaust turbocharger used in an internal combustion engine for a vehicle or the like.

排気ターボ過給機には、過過給の防止等のために排気ガスをタービン室に経由させずに排気出口に導くバイパス通路が設けられており、排気ガスのバイパス量はウエストゲート弁で調節されている。   The exhaust turbocharger is provided with a bypass passage that leads exhaust gas to the exhaust outlet without passing through the turbine chamber to prevent supercharging. The exhaust gas bypass amount is adjusted by a wastegate valve. Has been.

この点について特許文献１には、ウエストゲート弁を設けていても、機関低速時のタービン特性を高めるためにスクロール面積を小さくすると機関高速時にタービン出口圧力が過剰に高くなる問題があるとして、タービン室の始端部に半径方向に回動する可動蓋を設け、排気ガスの流路の断面積を調節することで回転数に応じて適切な過給出力を得る技術が開示されている。   In this regard, even if a wastegate valve is provided, the turbine outlet pressure is excessively increased at a high engine speed if the scroll area is reduced in order to improve the turbine characteristics at a low engine speed. A technique is disclosed in which a movable cover that rotates in the radial direction is provided at the start end of the chamber, and an appropriate supercharging output is obtained in accordance with the rotational speed by adjusting the cross-sectional area of the exhaust gas flow path.

特開昭５８−１０１１７号公報JP-A-58-10117

特許文献１のものは、タービン室に流入する排気ガスの流速を調節すること（或いは容量を調節すること）と同じであり、排気ターボ過給機を駆動している状態で機関回転数や負荷等に応じて排気ガスの流速を変えて過給出力を調節すること自体は合理性があると云える。   Patent Document 1 is the same as adjusting the flow rate of exhaust gas flowing into the turbine chamber (or adjusting the capacity), and the engine speed and load while driving the exhaust turbocharger. It can be said that it is reasonable to adjust the supercharging output by changing the flow rate of the exhaust gas according to the above.

さて、特許文献１は、ウエストゲート弁を廃止して流路断面積の調節に置き換えるものであり、排気ターボ過給機は常に駆動されているため、過給が必要でないにもかかわらず排気ターボ過給機が駆動されることで排気抵抗が増大して燃費が悪化する問題や、機関始動時にも排気ガスがタービン室に流れることで排気ガスの温度低下が促進されて、排気ガス浄化用触媒の活性が遅れて排気ガスの浄化が不十分になる問題等が懸念される。   In Patent Document 1, the wastegate valve is abolished and replaced with adjustment of the flow path cross-sectional area, and the exhaust turbocharger is always driven. Exhaust gas purification catalyst that the exhaust resistance increases by driving the turbocharger and the fuel consumption deteriorates, and that the exhaust gas flows into the turbine chamber even when the engine is started, and the temperature drop of the exhaust gas is promoted. There is a concern that the activity of the exhaust gas is delayed and the exhaust gas purification becomes insufficient.

つまり、流路の断面積の調節のみでは、適切な調節は難しいと云える。この点については、特許文献１の可動蓋に加えてウエストゲート弁を設けたらよいと云えるが、ウエストゲート弁と可動蓋とを別々のアクチュェータで駆動すると、それだけ構造が複雑化してコストも大きくアップしてしまうことになる。   That is, it can be said that appropriate adjustment is difficult only by adjusting the cross-sectional area of the flow path. Regarding this point, it can be said that a waste gate valve may be provided in addition to the movable lid of Patent Document 1. However, if the waste gate valve and the movable lid are driven by separate actuators, the structure becomes complicated and the cost increases accordingly. Will be up.

本願発明はこのような現状に鑑み成されたものであり、排気ターボ過給機のきめ細かな調節・制御を簡単な構造で実現せんとするものである。   The present invention has been made in view of such a current situation, and is intended to realize fine adjustment and control of an exhaust turbocharger with a simple structure.

本願発明の排気ターボ過給機は、排気タービンを配置したタービン室の上流側には排気導入口が連通して下流側には排気出口が連通しており、前記排気導入口と排気出口とはバイパス通路で接続されている構成であり、請求項１の発明では、前記排気導入口からバイパス通路に流れる排気ガスの量を調節するウエストゲート弁と、前記バイパス通路を全閉した状態で前記排気導入口の流路面積を変えることで排気ガスの流速を調節する流速調節弁とが、１つのアクチュェータで駆動されるように設けられている。   In the exhaust turbocharger of the present invention, an exhaust inlet communicates with an upstream side of a turbine chamber in which an exhaust turbine is disposed, and an exhaust outlet communicates with a downstream side. In the first aspect of the invention, a wastegate valve that adjusts the amount of exhaust gas flowing from the exhaust introduction port to the bypass passage, and the exhaust gas in a state in which the bypass passage is fully closed. A flow rate adjusting valve that adjusts the flow rate of the exhaust gas by changing the flow passage area of the inlet is provided so as to be driven by a single actuator.

請求項２の発明では、請求項１において、まず、前記ウエストゲート弁と流速調節弁とは、排気ガスの流れ方向と直交した回動軸心回りに一緒に回動する弁板として一体化しており、回動軸心を当該弁板の一端と他端との間でかつ前記排気導入口の縁部に位置させることにより、回動軸心よりも上流側をウエストゲート弁部に成して回動軸心よりも下流側を流速調節弁部と成している。   According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the waste gate valve and the flow rate adjusting valve are integrated as a valve plate that rotates together around a rotation axis perpendicular to the flow direction of the exhaust gas. The pivot axis is located between one end and the other end of the valve plate and at the edge of the exhaust inlet, so that the upstream side of the pivot axis is the wastegate valve section. The downstream side of the rotation axis is the flow rate adjusting valve part.

更に、前記弁板が排気ガスの流れ方向と略平行になって前記バイパス通路を全閉した姿勢を基準にして、前記弁板を一方方向に回動させると、前記ウエストゲート弁は排気導入口から離反しつつ流速調節弁が排気導入口の内部に突出することで排気ガスの流速が高くなり、前記弁板を他方方向に回動させると、前記流速調節弁部は排気導入口から後退して前記ウエストゲート弁部が排気導入口に入り込んでバイパス通路に流量する排気ガスの量が調節される。   Further, when the valve plate is rotated in one direction on the basis of the posture in which the valve plate is substantially parallel to the flow direction of the exhaust gas and the bypass passage is fully closed, the waste gate valve becomes the exhaust inlet. The flow rate adjusting valve protrudes into the exhaust inlet while being separated from the exhaust inlet, thereby increasing the flow rate of the exhaust gas. When the valve plate is rotated in the other direction, the flow rate adjusting valve is retracted from the exhaust inlet. Thus, the amount of the exhaust gas flowing into the bypass passage through the waste gate valve portion is adjusted.

請求項３の発明は、請求項２において、前記弁板における流速調節弁のうち回動軸心を挟んだウエストゲート弁と反対側の縁に、前記排気導入口の内部に入り込むように回動した状態で排気ガスが前記バイパス通路の側に流入することを阻止する円弧状のシールリブを設けている。   According to a third aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, in the flow rate adjusting valve in the valve plate, the rotation is performed so as to enter the inside of the exhaust introduction port at the edge on the opposite side of the wastegate valve across the rotation axis. In this state, an arc-shaped seal rib is provided to prevent exhaust gas from flowing into the bypass passage.

本願発明では、過給が不要なときには排気ガスをバイパス通路にリークさせることができるため、排気ガスの流れ抵抗をできるだけ抑制して燃費の改善に貢献できると共に、暖機運転時には排気ガスをできるだけ降温させることなく浄化用触媒に導いて、触媒の早期活性化に貢献できる。   In the present invention, exhaust gas can be leaked into the bypass passage when supercharging is not required, so that the flow resistance of the exhaust gas can be suppressed as much as possible to contribute to improvement of fuel consumption, and the exhaust gas can be cooled as much as possible during warm-up operation. It can lead to the catalyst for purification without causing it to contribute to the early activation of the catalyst.

そして、タービン室に到る流路の断面積を流速調節弁で調節できるため、機関の回転数や負荷等に応じてタービンの出力を調節することができるのであり、結果として、排気ターボ過給機をきめ細かく調節・制御できるが、ウエストゲート弁と流速調節弁は１つのアクチュェータで行われるため、コストアップを抑制できると共に、スペースの増大防止、重量の増大防止という効果も発揮できる。   Since the cross-sectional area of the flow path to the turbine chamber can be adjusted by the flow rate adjustment valve, the turbine output can be adjusted according to the engine speed, load, etc. Although the machine can be finely adjusted and controlled, since the wastegate valve and the flow rate adjusting valve are operated by one actuator, it is possible to suppress the increase in cost and to prevent the increase in space and the increase in weight.

請求項２ではウエストゲート弁と流速調節弁とは弁板として一体化しているため、構造が一層簡単になってコスト抑制に貢献できる。また、請求項３の構成を採用すると、タービン室に向かう排気ガスがバイパス通路にリークすることを簡単な構造で防止できる利点がある。   According to the second aspect of the present invention, the waste gate valve and the flow rate adjusting valve are integrated as a valve plate, so that the structure is further simplified and the cost can be reduced. Further, when the configuration of claim 3 is adopted, there is an advantage that the exhaust gas heading toward the turbine chamber can be prevented from leaking into the bypass passage with a simple structure.

第１実施形態の断面図で、（Ａ）は（Ｂ）のＡ−Ａ視断面図（平断面図）、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ視断面図（側断面図）で排気導入口を全閉している状態の図である。It is sectional drawing of 1st Embodiment, (A) is AA sectional view (plane sectional drawing) of (B), (B) is exhausted by BB sectional drawing (side sectional drawing) of (A). It is a figure of the state which has fully closed the inlet. （Ａ）は図１（Ｂ）のIIA-IIA 視断面図、（Ｂ）はバイパス通路を全閉して流速調節弁も後退させた基準状態（ニュートラル状態）の図である。FIG. 2A is a sectional view taken along the line IIA-IIA of FIG. 1B, and FIG. 2B is a diagram of a reference state (neutral state) in which the bypass passage is fully closed and the flow rate adjustment valve is also retracted. バイパス通路は全閉して流速調節弁を突出させた絞り状態の図である。It is a figure of the throttling state where the bypass passage was fully closed and the flow rate adjustment valve protruded. （Ａ）は第２実施形態の模式的な斜視図、（Ｂ）は第３実施形態の要部平断面図である。(A) is a typical perspective view of 2nd Embodiment, (B) is a principal part plane sectional view of 3rd Embodiment.

(1).第１実施形態の構造
次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。まず、図１〜３に示す第１実施形態の構造を説明する。本実施形態は車両用内燃機関に搭載する排気ターボ過給機に適用しており、従来と同様に、主要要素としてハウジング１とこれに内蔵された排気タービン２とを有している。ハウジング１は、排気タービン２が収容されたタービン室（渦室）３と、タービン室３の始端に連続した排気導入口４と、タービン室３の終端に連続した排気出口５とを有している。 (1) Structure of First Embodiment Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. First, the structure of the first embodiment shown in FIGS. The present embodiment is applied to an exhaust turbocharger mounted on an internal combustion engine for a vehicle, and has a housing 1 and an exhaust turbine 2 incorporated in the housing 1 as main elements, as in the prior art. The housing 1 has a turbine chamber (vortex chamber) 3 in which an exhaust turbine 2 is accommodated, an exhaust introduction port 4 continuous to the start end of the turbine chamber 3, and an exhaust outlet 5 continuous to the end of the turbine chamber 3. Yes.

排気導入口４は、タービン室３に対してその外周の１つの接線の方向に延びており、排気導入口４に始端は排気マニホールド等の排気上流管６にフランジ接合等で接続される。排気出口５はタービン室３の回転軸心方向に延びており、従って、排気ガスはタービン室３に周方向から流入して軸方向に排出される。排気出口５には、排気管や触媒ケース等の排気通路がフランジ接合等で接続される。   The exhaust introduction port 4 extends in the direction of one tangent on the outer periphery of the turbine chamber 3, and the start end of the exhaust introduction port 4 is connected to an exhaust upstream pipe 6 such as an exhaust manifold by a flange joint or the like. The exhaust outlet 5 extends in the direction of the rotational axis of the turbine chamber 3, so that the exhaust gas flows into the turbine chamber 3 from the circumferential direction and is discharged in the axial direction. An exhaust passage such as an exhaust pipe or a catalyst case is connected to the exhaust outlet 5 by a flange joint or the like.

排気タービン２は多数のブレードを有しており、軸心には回転軸７が固定されており、回転軸にコンプレッサ翼（図示せず）が固定されている。なお、ハウジング１は複数の部材で構成されているが、本図では便宜的に単一構造に表示している。   The exhaust turbine 2 has a large number of blades, a rotating shaft 7 is fixed to the shaft center, and a compressor blade (not shown) is fixed to the rotating shaft. Although the housing 1 is composed of a plurality of members, it is shown in a single structure for convenience in this figure.

排気導入口４と排気出口５とは、湾曲したバイパス通路８で連通している。この場合、図１（Ｂ）のとおり、排気導入口４の内周部のうち、排気タービン２の回転軸心９と直交した方向でかつ排気導入口４の軸心１０を挟んでタービン室３と反対側の部位に、排気導入口４と連通した弁室１１を形成し、弁室１１のうち排気導入口４から遠い部分にバイパス通路８を開口させている。従って、排気ガスは弁室１１を経由してバイパス通路８に流入する。   The exhaust inlet 4 and the exhaust outlet 5 communicate with each other through a curved bypass passage 8. In this case, as shown in FIG. 1B, the turbine chamber 3 is located in the direction perpendicular to the rotational axis 9 of the exhaust turbine 2 and the axis 10 of the exhaust inlet 4 in the inner peripheral portion of the exhaust inlet 4. A valve chamber 11 communicating with the exhaust introduction port 4 is formed on the opposite side of the valve chamber 11, and a bypass passage 8 is opened in a portion of the valve chamber 11 far from the exhaust introduction port 4. Therefore, the exhaust gas flows into the bypass passage 8 via the valve chamber 11.

そして、弁室１１と排気導入口４とで構成される空間に、回動式の弁板１２を配置している。弁板１２は帯板状の単一構造品であり、排気タービン２の回転軸心９と平行な駆動軸１３の軸心回りに回動するように配置されている。この場合、駆動軸１３は弁板１２のうち排気ガスの流れ方向から見て下流側に寄った部位に設けており、これにより、弁板１２のうち駆動軸１３よりも上流側の部分をウエストゲート弁部１３ａと成して、弁板１２のうち駆動軸１３よりも下流側の部分を流速調節弁部１３ｂと成している。   A rotating valve plate 12 is arranged in a space formed by the valve chamber 11 and the exhaust inlet 4. The valve plate 12 is a band plate-like single structure, and is arranged so as to rotate around the axis of the drive shaft 13 parallel to the rotation axis 9 of the exhaust turbine 2. In this case, the drive shaft 13 is provided in a portion of the valve plate 12 that is closer to the downstream side as viewed from the flow direction of the exhaust gas, so that a portion of the valve plate 12 upstream of the drive shaft 13 is waisted. A portion of the valve plate 12 on the downstream side of the drive shaft 13 is formed with the flow rate adjusting valve portion 13b.

排気導入口４の始端部とタービン室３の始端部とは断面円形になっているが、排気導入口４のうち弁板１２が回動するエリアと弁室１１とで構成される空間は、弁板１２の回動を許容するため断面角形になっており、従って、排気導入口４の上下内面と弁室１１の上下内面とは同一面を成して連続している。   The start end portion of the exhaust introduction port 4 and the start end portion of the turbine chamber 3 are circular in cross section, but the space constituted by the area where the valve plate 12 rotates in the exhaust introduction port 4 and the valve chamber 11 is In order to allow the valve plate 12 to rotate, the valve plate 12 has a square cross section. Therefore, the upper and lower inner surfaces of the exhaust introduction port 4 and the upper and lower inner surfaces of the valve chamber 11 are continuous on the same plane.

また、弁室１１の内周面のうち上流側の部分は、弁板１２におけるウエストゲート弁部１２ａの先端縁が近接して回動することを許容するフロント湾曲部１１ａになっている一方、弁室１１の内周面のうち下流側の部分は、弁板１２における流速調節弁部１２ｂの先端縁が近接して回動することを許容するリア湾曲部１１ａになっている。かつ、弁板１２における流速調節弁部１２ｂの先端縁は、駆動軸１３の軸線方向から見てバイパス通路８の側に向いて延びるシールリブ１４を一体に設けている。シールリブ１４は円弧状に湾曲していて、ハウジング１のリア湾曲部１１ａに近接している。   The upstream portion of the inner peripheral surface of the valve chamber 11 is a front curved portion 11a that allows the tip edge of the wastegate valve portion 12a in the valve plate 12 to rotate in the vicinity, A downstream portion of the inner peripheral surface of the valve chamber 11 is a rear curved portion 11a that allows the tip edge of the flow rate adjusting valve portion 12b in the valve plate 12 to rotate in proximity. In addition, the leading edge of the flow rate adjusting valve portion 12 b in the valve plate 12 is integrally provided with a seal rib 14 extending toward the bypass passage 8 when viewed from the axial direction of the drive shaft 13. The seal rib 14 is curved in an arc shape and is close to the rear curved portion 11 a of the housing 1.

駆動軸１３は、アクチュェータ１５で駆動される。アクチュェータ１５は、ステップモータ等の回転量を任意に制御できるものが好ましい。なお、弁板１２における流速調節弁部１２ｂにシールリブ１４を設けることに代えて、又はこれに加えて、図１（Ｂ）に一点鎖線で示すように、弁板１２の内面から弁板１２の回動軸心に向けて延びる壁板１６を設けることも可能である。   The drive shaft 13 is driven by an actuator 15. The actuator 15 is preferably one that can arbitrarily control the rotation amount of a step motor or the like. In addition to or in addition to providing the seal rib 14 on the flow rate adjusting valve portion 12b in the valve plate 12, as shown by a one-dot chain line in FIG. It is also possible to provide a wall plate 16 that extends toward the pivot axis.

(2).動きの説明
図１（Ｂ）は弁板１２で排気導入口４を全閉した状態を示しており、この状態では、排気ガスはタービン室３には流れずに全量が弁板１２を介してバイパス通路８に流れる。従って、例えば暖機運転時のように排気ターボ過給機を駆動する必要がない場合は、このモードとすることで、回転の安定や触媒の早期活性化に貢献できる。また、低回転・低負荷領域でもこのモードとすることで、排気抵抗を抑制できる。 (2). Description of Movement FIG. 1B shows a state in which the exhaust inlet 4 is fully closed by the valve plate 12, and in this state, the exhaust gas does not flow into the turbine chamber 3, but the entire amount is in the valve plate. 12 to the bypass passage 8. Therefore, when it is not necessary to drive the exhaust turbocharger, for example, during warm-up operation, this mode can contribute to stable rotation and early activation of the catalyst. Further, exhaust resistance can be suppressed by using this mode even in a low rotation / low load region.

図には表示していないが、排気導入口４の開度は任意に設定できる。従って、機関の回転数や負荷に応じて排気ガスがタービン室３に流れる量とバイパス通路８に逃げる量とを調節することで、適正な過給圧に調節できる。   Although not shown in the figure, the opening degree of the exhaust inlet 4 can be arbitrarily set. Therefore, by adjusting the amount of exhaust gas flowing into the turbine chamber 3 and the amount of escape to the bypass passage 8 according to the engine speed and load, it is possible to adjust to an appropriate supercharging pressure.

図２（Ｂ）では、バイパス通路８を全閉して排気導入口４は全開した基準状態（ニュートラル状態）を示している。この状態では排気ガスは全量がタービン室３に流入しているが、排気導入口４の流路断面積は最大になっているので、排気ガスの流速は最も低い基準速度になっている。例えば、中回転で中負荷の場合のようにほどほどの過給圧でよい場合は、このモードとすることで適正な過給効果を得ることができる。   FIG. 2B shows a reference state (neutral state) in which the bypass passage 8 is fully closed and the exhaust inlet 4 is fully open. In this state, the entire amount of exhaust gas flows into the turbine chamber 3, but since the cross-sectional area of the exhaust inlet 4 is maximum, the flow rate of the exhaust gas is the lowest reference speed. For example, when a moderate supercharging pressure is sufficient as in the case of medium rotation and medium load, an appropriate supercharging effect can be obtained by using this mode.

図３では、バイパス通路８は全閉で排気導入口４を絞った状態を示している。この状態では、排気ガスの全量がタービン室３に流入しつつ、排気ガスは排気導入口４の終端部において流路の断面積が狭まることで流速は速くなっており、このため、排気タービン２に作用する動圧は大きくなっていて、排気タービン２の出力も高くなっている。従って、過給圧は基準状態よりも高くなっている。   FIG. 3 shows a state where the bypass passage 8 is fully closed and the exhaust inlet 4 is narrowed. In this state, the exhaust gas flows into the turbine chamber 3, and the flow rate of the exhaust gas is increased by the narrowing of the cross-sectional area of the flow path at the end portion of the exhaust inlet 4. The dynamic pressure acting on the exhaust gas increases, and the output of the exhaust turbine 2 also increases. Accordingly, the supercharging pressure is higher than that in the reference state.

坂道走行のような中回転・高負荷状態など、機関に大量の燃料が必要な場合は、このモードとすることで高トルクを得ることができる。敢えて述べるまでもないが、排気導入口４の絞り量は弁板１１の開度を調節することで任意に設定できる。   When a large amount of fuel is required for the engine, such as in a medium speed / high load state such as running on a slope, high torque can be obtained by using this mode. Needless to say, the throttle amount of the exhaust inlet 4 can be arbitrarily set by adjusting the opening of the valve plate 11.

この状態において、弁板１２における流速調節弁１２ｂにシールリブ１４を設けているため、流速調節弁１２ｂで排気導入口４の内部に突出させても排気ガスがバイパス通路８に流入することはない。この場合、排気ガスの逆流は図１（Ｂ）のように壁板１６を設けることによっても対処できるが、壁板１６を設けただけでは渦流が発生して排気タービン２の円滑な回転が損なわれるおそれがある。これに対して、シールリブ１４を設けると、排気ガスは渦流を発生させずにタービン室３にスムースに流入するため、排気タービン２の円滑な回転を確保できる利点がある。   In this state, since the seal rib 14 is provided on the flow rate adjustment valve 12b in the valve plate 12, the exhaust gas does not flow into the bypass passage 8 even if the flow rate adjustment valve 12b protrudes into the exhaust introduction port 4. In this case, the backflow of the exhaust gas can be dealt with by providing the wall plate 16 as shown in FIG. 1B. However, the vortex flow is generated only by providing the wall plate 16, and the smooth rotation of the exhaust turbine 2 is impaired. There is a risk of being. On the other hand, when the seal rib 14 is provided, the exhaust gas smoothly flows into the turbine chamber 3 without generating a vortex, so that there is an advantage that smooth rotation of the exhaust turbine 2 can be ensured.

(3).他の実施形態
上記の第１実施形態はウエストゲート弁部１２ａと流速調節弁１２ｂとを一体構造にした場合であったが、本願発明ではウエストゲート弁部１２ａと流速調節弁１２ｂとを別々の構造とすることも可能である。その例を図４に示している。 (3). Other Embodiments The first embodiment described above is a case where the waste gate valve portion 12a and the flow rate adjustment valve 12b are integrated, but in the present invention, the waste gate valve portion 12a and the flow rate adjustment valve 12b. It is also possible to have different structures. An example is shown in FIG.

このうち図４（Ａ）に示す第２実施形態では、まず、ウエストゲート弁部１２ａの駆動軸１３ａを中空構造として、これに流速調節弁１２ｂの駆動軸１３ｂを挿入することで、ウエストゲート弁部１２ａと流速調節弁１２ｂとが同心の軸心回りに独自に回動し得るようになっている。ウエストゲート弁部１２ａの駆動軸１３ａは一端部と他端部との間が切欠かれていて、この切欠きの箇所において流速調節弁１２ｂが駆動軸１３ｂに固定されている。   Of these, in the second embodiment shown in FIG. 4 (A), first, the drive shaft 13a of the waste gate valve portion 12a is formed into a hollow structure, and the drive shaft 13b of the flow rate adjusting valve 12b is inserted into the drive shaft 13a. The part 12a and the flow rate adjusting valve 12b can be independently rotated around a concentric axis. The drive shaft 13a of the waste gate valve portion 12a is notched between one end and the other end, and the flow rate adjusting valve 12b is fixed to the drive shaft 13b at the notch.

ウエストゲート弁部１２ａは、弁室１１には入り込まないように、排気導入口４を開き切った状態でハウジング１の段部１７に当たっている。他方、流速調節弁１２ｂは図示しないばねにより、排気導入口４に突出していない閉じ姿勢に付勢されている。   The wastegate valve portion 12 a hits the stepped portion 17 of the housing 1 with the exhaust introduction port 4 fully opened so as not to enter the valve chamber 11. On the other hand, the flow rate adjusting valve 12b is urged to a closed posture that does not protrude from the exhaust inlet 4 by a spring (not shown).

そして、両駆動軸１３ａ，１３ｂには、ハウジング１の外側に露出したクランク状の押動部１３ａ′，１３ｂ′が設けられており、押動部１３ａ′，１３ｂ′に、アクチュェータ１５で駆動される操作リング１８が嵌まっている。   The drive shafts 13a and 13b are provided with crank-like pushing portions 13a 'and 13b' exposed to the outside of the housing 1, and are driven by the actuator 15 on the pushing portions 13a 'and 13b'. The operation ring 18 is fitted.

操作リング１８には、押動部１３ａ′，１３ｂ′が嵌まる第１及び第２の穴１９，２０が空いているが、流速調節弁１２ｂの押動部１３ｂ′が嵌まる第２穴２０は円弧状の長穴になっていて、ウエストゲート弁部１２ａが排気導入口４を開閉している状態では、操作リング１８のトルクは流速調節弁１２ｂには作用しない。すなわち、操作リング１８でウエストゲート弁部１２ａのみの開閉操作が行われる。   The operation ring 18 has first and second holes 19 and 20 into which the pushing portions 13a 'and 13b' are fitted, but a second hole 20 into which the pushing portion 13b 'of the flow rate adjusting valve 12b is fitted. Is an arc-shaped elongated hole, and the torque of the operation ring 18 does not act on the flow rate adjusting valve 12b when the wastegate valve portion 12a opens and closes the exhaust introduction port 4. That is, the operation ring 18 is used to open and close only the wastegate valve portion 12a.

ウエストゲート弁部１２ａの押動部１３ａ′が嵌まっている第１穴１９も円弧状の長穴になっており、この第１穴１９には、ウエストゲート弁部１２ａの押動部１３ａ′を実線矢印の方向に押すストッパー２１が摺動自在に配置されており、ストッパー２１は、図示しないばねによって実線矢印方向に付勢されている。   The first hole 19 into which the pushing portion 13a 'of the waste gate valve portion 12a is fitted is also an arc-shaped elongated hole. The first hole 19 has a pushing portion 13a' in the waste gate valve portion 12a. Is slidably disposed in the direction of the solid arrow, and the stopper 21 is urged in the direction of the solid arrow by a spring (not shown).

従って、ばねで支持された状態で押動部１３ａ′が押されることで、ウエストゲート弁部１２ａは排気導入口４を開く方向（バイパス通路８を閉じる方向）に回動する。ウエストゲート弁部１２ａは排気導入口４を開き切る姿勢まで回動する。操作リング１８を更に実線矢印方向に回転させると、ウエストゲート弁部１２ａは回動を停止して、ストッパー２１がばねに抗して逃げ移動する一方、流速調節弁１２ｂの押動部１３ｂ′が操作リング１８で押されることで、流速調節弁１２ｂが排気導入口４の内部に突出する。   Accordingly, when the pushing portion 13a ′ is pushed while being supported by the spring, the wastegate valve portion 12a rotates in the direction in which the exhaust introduction port 4 is opened (the direction in which the bypass passage 8 is closed). The wastegate valve portion 12a rotates to a posture in which the exhaust inlet 4 is fully opened. When the operation ring 18 is further rotated in the direction of the solid arrow, the wastegate valve portion 12a stops rotating, and the stopper 21 escapes against the spring while the pushing portion 13b 'of the flow rate adjusting valve 12b is moved. By being pushed by the operation ring 18, the flow rate adjustment valve 12 b protrudes into the exhaust inlet 4.

流速調節弁１２ｂはばねで閉じ姿勢に付勢されているので、操作リング１８を点線矢印方向に回転させると、流速調節弁１２ｂはばねによって閉じ方向に回動する。従って、操作リング１８の回転操作により、排気導入口４の流路面積を自在に調節することができる。   Since the flow rate adjusting valve 12b is biased to the closed position by a spring, when the operation ring 18 is rotated in the direction of the dotted arrow, the flow rate adjusting valve 12b is rotated in the closing direction by the spring. Therefore, the flow passage area of the exhaust inlet 4 can be freely adjusted by rotating the operation ring 18.

図４（Ｂ）に示す第３実施形態では、弁室１１に半円状の駆動部材２２を配置し、駆動部材２２でウエストゲート弁部１２ａ及び流速調節弁１２ｂを裏側から個別に押すことで、ウエストゲート弁部１２ａと流速調節弁１２ｂとを個別に回動できるようになっている。   In the third embodiment shown in FIG. 4B, a semicircular drive member 22 is arranged in the valve chamber 11, and the drive member 22 individually pushes the wastegate valve portion 12a and the flow rate adjustment valve 12b from the back side. The waste gate valve portion 12a and the flow rate adjustment valve 12b can be individually rotated.

この実施形態では、ウエストゲート弁部１２ａと流速調節弁１２ｂとは、排気導入口４の内周縁に沿って延びる閉じ姿勢（基準姿勢）にばねで付勢されている。また、ウエストゲート弁部１２ａと駆動部材２２と流速調節弁１２ｂとの回動支点は互いに分離しており、駆動部材２２と回動支点を挟んだ両側に、ウエストゲート弁部１２ａの回動支点と流速調節弁１２ｂの回動支点とが位置している。   In this embodiment, the wastegate valve portion 12 a and the flow rate adjustment valve 12 b are biased by a spring in a closed posture (reference posture) extending along the inner peripheral edge of the exhaust inlet 4. Moreover, the rotation fulcrum of the wastegate valve part 12a, the drive member 22, and the flow rate adjustment valve 12b is mutually separated, and the rotation fulcrum of the wastegate valve part 12a is located on both sides of the drive member 22 and the rotation fulcrum. And the rotation fulcrum of the flow rate adjusting valve 12b are located.

図示での説明は省略するが、ウエストゲート弁部１２ａの裏面に駆動部材２２に相当する押圧部を設けて、押圧部で流速調節弁１２ｂを裏側から押すことで、流速調節弁１２ｂを排気導入口４の内部に向けて突出させることも可能である（この場合は、ウエストゲート弁部１２ａは第１実施形態と同様に弁室１１の内部に入り込む必要がある。）。   Although not shown in the drawing, a pressure portion corresponding to the drive member 22 is provided on the back surface of the wastegate valve portion 12a, and the flow rate adjustment valve 12b is introduced into the exhaust gas by pressing the flow rate adjustment valve 12b from the back side with the pressure portion. It is also possible to protrude toward the inside of the mouth 4 (in this case, the wastegate valve portion 12a needs to enter the inside of the valve chamber 11 as in the first embodiment).

本願発明は、上記の実施形態の他にも様々に具体化できる。例えばウエストゲート弁と流速調節弁とは回動式には限らず、シャッター式なども採用できる。アクチュェータも、油圧式や電磁ソレノイド式、或いは、空圧（正圧又は負圧）を利用したものなど、種々のものを採用できる。   The present invention can be embodied in various ways other than the above-described embodiment. For example, the waste gate valve and the flow rate adjustment valve are not limited to a rotary type, and a shutter type or the like can also be employed. As the actuator, various types such as a hydraulic type, an electromagnetic solenoid type, or a type using pneumatic pressure (positive pressure or negative pressure) can be adopted.

本願発明は、実際に内燃機関の排気ターボ過給機に具体化できる。従って、産業上利用できる。   The present invention can actually be embodied in an exhaust turbocharger of an internal combustion engine. Therefore, it can be used industrially.

１ ハウジング
２ 排気タービン
３ タービン室
４ 排気導入口
５ 排気出口
８ バイパス通路
１１ 弁室
１２ 弁板
１２ａ ウエストゲート弁部
１２ｂ 流速調節弁部
１３ 駆動軸
１４ シールリブ
１５ アクチュェータ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Housing 2 Exhaust turbine 3 Turbine chamber 4 Exhaust inlet 5 Exhaust outlet 8 Bypass passage 11 Valve chamber 12 Valve plate 12a Wastegate valve part 12b Flow rate adjustment valve part 13 Drive shaft 14 Seal rib 15 Actuator

Claims (3)

排気タービンを配置したタービン室の上流側には排気導入口が連通して下流側には排気出口が連通しており、前記排気導入口と排気出口とはバイパス通路で接続されている構成であって、
前記排気導入口からバイパス通路に流れる排気ガスの量を調節するウエストゲート弁と、前記バイパス通路を全閉した状態で前記排気導入口の流路面積を変えることで排気ガスの流速を調節する流速調節弁とが、１つのアクチュェータで駆動されるように設けられている、
排気ターボ過給機。 An exhaust inlet communicates with the upstream side of the turbine chamber where the exhaust turbine is disposed, and an exhaust outlet communicates with the downstream side. The exhaust inlet and the exhaust outlet are connected by a bypass passage. And
A wastegate valve that adjusts the amount of exhaust gas flowing from the exhaust inlet to the bypass passage, and a flow rate that adjusts the flow velocity of the exhaust gas by changing the flow passage area of the exhaust inlet with the bypass passage fully closed The control valve is provided to be driven by one actuator;
Exhaust turbocharger. 前記ウエストゲート弁と流速調節弁とは、排気ガスの流れ方向と直交した回動軸心回りに一緒に回動する弁板として一体化しており、回動軸心を当該弁板の一端と他端との間でかつ前記排気導入口の縁部に位置させることにより、回動軸心よりも上流側をウエストゲート弁部に成して回動軸心よりも下流側を流速調節弁部と成しており、
前記弁板が排気ガスの流れ方向と略平行になって前記バイパス通路を全閉した姿勢を基準にして、前記弁板を一方方向に回動させると、前記ウエストゲート弁は排気導入口から離反しつつ流速調節弁が排気導入口の内部に突出することで排気ガスの流速が高くなり、前記弁板を他方方向に回動させると、前記流速調節弁部は排気導入口から後退して前記ウエストゲート弁部が排気導入口に入り込んでバイパス通路に流量する排気ガスの量が調節される、
請求項１に記載した排気ターボ過給機。 The waste gate valve and the flow rate adjustment valve are integrated as a valve plate that rotates together around a rotation axis perpendicular to the flow direction of the exhaust gas, and the rotation axis is connected to one end of the valve plate and the other. By positioning it between the ends and at the edge of the exhaust introduction port, the upstream side with respect to the rotation axis is formed as a wastegate valve part, and the downstream side with respect to the rotation axis is defined as a flow rate adjustment valve part. And
When the valve plate is rotated in one direction on the basis of a posture in which the valve plate is substantially parallel to the exhaust gas flow direction and the bypass passage is fully closed, the wastegate valve is separated from the exhaust inlet. However, when the flow rate adjustment valve protrudes into the exhaust introduction port, the flow rate of the exhaust gas becomes high, and when the valve plate is rotated in the other direction, the flow rate adjustment valve unit moves backward from the exhaust introduction port and The amount of exhaust gas flowing into the bypass passage by the wastegate valve section entering the exhaust inlet is adjusted,
The exhaust turbocharger according to claim 1. 前記弁板における流速調節弁のうち回動軸心を挟んだウエストゲート弁と反対側の縁に、前記排気導入口の内部に入り込むように回動した状態で排気ガスが前記バイパス通路の側に流入することを阻止する円弧状のシールリブを設けている、
請求項２に記載した排気ターボ過給機。 The exhaust gas is moved to the bypass passage side in a state of being rotated so as to enter the inside of the exhaust introduction port at the edge on the opposite side to the wastegate valve across the rotation axis among the flow rate adjusting valves in the valve plate. An arc-shaped seal rib is provided to prevent inflow,
The exhaust turbocharger according to claim 2.
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