JP2015190374A - 排気ターボ過給機 - Google Patents
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Abstract
【課題】簡素な構成としつつ排気の流れを有効に向上させ得る排気ターボ過給機を提供する。【解決手段】本発明に係る排気ターボ過給機は、排気タービンを回転駆動する排気が噴出する排気タービン側出口、及び、排気タービンを迂回するバイパス通路を通過した排気を排気タービン側出口から噴出する排気に合流させるためのバイパス側出口を有するタービンハウジングと、バイパス側出口を開閉可能に動作する弁本体、及び、この弁本体から排気上流側に向けて延出し弁本体がバイパス側出口から離間する開弁時にバイパス側出口からの排気がタービン側出口から噴出する排気の流れ方向に対して交叉する方向に流出してその排気に混交することを遮る整流板を有するウェイストゲートバルブとを具備する。【選択図】図3
Description
本発明は、内燃機関を含む熱機関に実装される排気ターボ過給機に関するものである。
従来、排気ターボ過給機では、過給圧の過大化を抑止する目的で、排気タービンの回転を制御するために排気の一部を排気タービンに流入させず迂回させ得るように構成することが周知である。
このような排気ターボ過給機は、排気タービンを迂回する排気の通路であるバイパス通路の出口を、排気タービンを回転駆動する排気を噴出させる排気タービン側出口に対し隣接して設けるとともに、バイパス通路側出口を開閉するウェイストゲートバルブを設けた構造をなす。そしてこのウェイストゲートバルブの開度を調整することによって排気タービンの仕事すなわち過給圧を制御する。
従来の排気ターボ過給機では、バイパス通路を通過した排気の流れが排気タービンを通過した排気の流れに干渉することを回避するために、排気タービンを配設したタービンハウジングにおける排気タービン側出口とバイパス通路側出口との間に整流壁を設けた構成が開示されている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、上記特許文献の如くタービンハウジング自体に整流壁を設けると当該整流壁近傍の構造が複雑なものとなっている。その結果、整流壁を設けた箇所近傍での排気の流れが滞ってしまっているのが現状である。加えて、上記の整流壁は、タービンハウジングに弁体であるウェイストゲートバルブを組み付けるときの妨げとなる場合がある。その場合、組み立て工程における作業が低下してしまうという不具合も招来する。
本発明は、このような不具合に着目したものであり、簡素な構成としつつ排気の流れを有効に向上させ得る排気ターボ過給機を提供することを目的としている。
本発明は、このような目的を達成するために、次のような手段を講じたものである。
すなわち本発明に係る排気ターボ過給機は、排気タービンを回転駆動する排気が噴出する排気タービン側出口、及び、排気タービンを迂回するバイパス通路を通過した排気を排気タービン側出口から噴出する排気に合流させるためのバイパス側出口を有するタービンハウジングと、バイパス側出口を開閉可能に動作する弁本体、及び、この弁本体から排気上流側に向けて延出し弁本体がバイパス側出口から離間する開弁時にバイパス側出口からの排気がタービン側出口から噴出する排気の流れ方向に対して交叉する方向に流出してその排気に混交することを遮る整流板とを有するウェイストゲートバルブとを具備することを特徴とする。
このようなものであれば、タービンハウジングにおける排気タービン近傍に排気の流れを制御するため壁等の格別の構成を設けることなくバイパス側出口を通過する排気の流れを制御することができるので、タービンハウジングを簡素な構成として排気の速やかな流れに寄与することができる。
本発明によれば、簡素な構成としつつ排気の流れを有効に向上させ得る排気ターボ過給機を提供することができる。
本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図1に、本実施形態における車両用内燃機関の概要を示す。本実施形態における内燃機関は、火花点火式の4ストロークエンジンであり、複数の気筒1(図1には、そのうち一つを図示している)を具備している。各気筒1の吸気ポート近傍には、燃料を噴射するインジェクタ11を設けている。また、各気筒1の燃焼室の天井部に、点火プラグ12を取り付けてある。点火プラグ12は、点火コイルにて発生した誘導電圧の印加を受けて、中心電極と接地電極との間で火花放電を惹起するものである。点火コイルは、半導体スイッチング素子であるイグナイタとともに、コイルケースに一体的に内蔵される。
吸気を供給するための吸気通路3は、外部から空気を取り入れて各気筒1の吸気ポートへと導く。吸気通路3上には、エアクリーナ31、排気ターボ過給機5のコンプレッサ51、インタクーラ35、電子スロットルバルブ32、サージタンク33、吸気マニホルド34を、上流からこの順序に配置している。
排気を排出するための排気通路4は、気筒1内で燃料を燃焼させた結果発生した排気を各気筒1の排気ポートから外部へと導く。この排気通路4上には、排気マニホルド42、排気ターボ過給機5の排気タービン(タービンホイール)52及び排気浄化用の三元触媒41を配置している。
本実施形態の内燃機関には、外部EGR装置2が付帯している。外部EGR装置2は、いわゆる高圧ループEGRを実現するものであり、排気通路4における触媒41の上流側と吸気通路3におけるスロットルバルブ32の下流側とを連通するEGR通路21と、EGR通路21上に設けたEGRクーラ22と、EGR通路21を開閉し当該EGR通路21を流れるEGRガスの流量を制御するEGRバルブ23とを要素とする。EGR通路21の入口は、排気通路4における排気マニホルド42またはその下流の所定箇所に接続している。EGR通路21の出口は、吸気通路3におけるスロットルバルブ32の下流の所定箇所、具体的にはサージタンク33に接続している。
排気ターボ過給機5は、タービンハウジング54に収容された排気タービン52とコンプレッサのインペラ(コンプレッサホイール)51とをシャフト53を介して同軸で連結し連動するように構成したものである。そして、タービン52及びインペラ51を排気のエネルギを利用して回転駆動し、その回転力を以てコンプレッサにポンプ作用を営ませることにより、吸入空気を加圧圧縮(過給)して気筒1に送り込む。
加えて本実施形態では、排気ターボ過給機5のタービンハウジング54には、タービン52を迂回する排気バイパス通路55、及びこのバイパス通路55の入口を開閉するバイパス弁であるウェイストゲートバルブ56を設けてある。ウェイストゲートバルブ56は、アクチュエータに制御信号mを入力することで開閉操作することが可能な電動ウェイストゲートバルブであり、そのアクチュエータとして、例えばDCサーボモータを用いている。
本実施形態の内燃機関の制御装置たるECU(Electronic Control Unit)0は、プロセッサ、メモリ、入力インタフェース、出力インタフェース等を有したマイクロコンピュータシステムである。
入力インタフェースには、車両の実車速を検出する車速センサから出力される車速信号a、クランクシャフトの回転角度及びエンジン回転数を検出するエンジン回転センサから出力されるクランク角信号(N信号)b、アクセルペダルの踏込量またはスロットルバルブ32の開度をアクセル開度(いわば、要求負荷)として検出するセンサから出力されるアクセル開度信号c、ブレーキペダルの踏込量を検出するセンサから出力されるブレーキ踏量信号d、吸気通路3(特に、サージタンク33)内の吸気温及び吸気圧を検出する温度・圧力センサから出力される吸気温・吸気圧信号e、機関の冷却水温を検出する水温センサから出力される冷却水温信号f、吸気カムシャフトまたは排気カムシャフトの複数のカム角にてカム角センサから出力されるカム角信号(G信号)g、機関のシリンダブロックに設置され気筒1でのノッキングに起因した振動を検出するノックセンサから出力されるノック信号h等が入力される。
出力インタフェースからは、点火プラグ12のイグナイタに対して点火信号i、インジェクタ11に対して燃料噴射信号j、スロットルバルブ32に対して開度操作信号k、EGRバルブ23に対して開度操作信号l、ウェイストゲートバルブ56に対して開度操作信号m等を出力する。
ECU0のプロセッサは、予めメモリに格納されているプログラムを解釈、実行し、運転パラメータを演算して内燃機関の運転を制御する。ECU0は、内燃機関の運転制御に必要な各種情報a、b、c、d、e、f、g、hを入力インタフェースを介して取得し、エンジン回転数を知得するとともに気筒1に充填される吸気量を推算する。そして、それらエンジン回転数及び吸気量等に基づき、要求される燃料噴射量、燃料噴射タイミング(一度の燃焼に対する燃料噴射の回数を含む)、燃料噴射圧、要求EGR率(または、EGR量)といった各種運転パラメータを決定する。運転パラメータの決定手法自体は、既知のものを採用することが可能である。ECU0は、運転パラメータに対応した各種制御信号i、j、k、l、mを出力インタフェースを介して印加する。
ここで、本実施形態に係る排気ターボ過給機5は図2〜図4に示すように、上述したタービンハウジング54と、排気バイパス通路55の下流部分であるバイパス側出口55aを開閉可能に動作する弁本体56aに、排気バイパス通路55を流通する排気の流れを整流するための整流板56bを設けている。以下、本実施形態に係る排気ターボ過給機5の構成について図2〜図4に示して説明する。
タービンハウジング54は、排気タービン52を回転駆動する排気が噴出する排気タービン側出口52a、及び、排気タービン52を迂回するバイパス通路を通過した排気を排気タービン側出口52aから噴出する排気に合流させるためのバイパス側出口55aを有する。
ウェイストゲートバルブ56は、バイパス側出口55aを開閉するための弁本体56aと、この弁本体56aから延出するアーム56cと、このアーム56cに対し一体成形され且つ直角方向に延出したシャフト56dとを有している。本実施形態では、このアーム56c及びシャフト56dを一体成形により概略L字形に構成している。そしてこの弁本体56aは例えば、シャフト56dを軸心とした回転動作による開閉動作を行う。
しかして本実施形態では、この弁本体56aにおける、排気タービン側出口52aに近接する近接部αの外縁、或いは外縁近傍から排気上流側に向けて延出した概略部分円周状をなす立壁である整流板56bを有している。この整流板56bは図3及び図4に示す弁本体56aの動作においてバイパス通路の内周面に摺接しながら動作することにより、このバイパス側出口55aから近接部αへの排気の流通を遮蔽するようにしている。すなわち本実施形態に係る整流板56bは、弁本体56aの開弁時にバイパス側出口55aからの排気が排気タービン側出口52aから噴出する排気の流れ方向に対して交叉する方向に流出してその排気に混交することを遮るものとなっている。
そして本実施形態では、この整流板56bを設けることより、バイパス側出口55aと排気タービン側出口52aとの間には何ら立壁状のものは突出させていない。これにより、図4に示す閉弁時(P1)では排気タービン側出口52aから噴出する排気はなんら遮られることなくスムーズに三元触媒41へと導かれる。
加えて、バイパス側出口55aと排気タービン側出口52aとの間に立壁状のものを設けないことにより、当該タービンハウジング54にウェイストゲートバルブ56を組み付ける際には弁本体56aと、一体に構成されたアーム56c及びシャフト56dを予め接合させたまま、なんらタービンハウジング54側に遮られることなく、容易に組み付けることができる。
以上のような構成とすることにより、本実施形態に係る排気ターボ過給機5では、タービンハウジング54における排気タービン52近傍に排気の流れを制御するため壁等の格別の構成を設けることなくバイパス側出口55aを通過する排気の流れを制御することができるので、タービンハウジング54を簡素な構成として排気の速やかな流れに寄与することができる。
さらに本実施形態によれば、ウェイストゲートバルブ56の形状に拘わらず、タービンハウジング54へのウェイストゲートバルブ56の組付けを容易なものとすることができる。
ウェイストゲートバルブ56を通過する領域ではタービンハウジング54が複雑な形状にならないため、排気の流れがスムーズとなり、三元触媒41への流れがよくなって、排気がよどむ事による排気圧力の上昇を抑えている。その結果、ウェイストゲートバルブ56の制御による過給圧の逃がし制御の精度も有効に向上せしめている。
以上、本発明の実施形態について説明したが、各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。例えば上記実施形態では整流板を矩形板を湾曲せしめた形状としたが勿論、弁本体の動作により他の箇所との干渉を避けるための面取りや切欠等を設けても構わない。
また例えば、上記実施形態では電動ウェイストゲートバルブであり、そのアクチュエータとして、例えばDCサーボモータを用いている態様を開示したが勿論、ダイヤフラム式をはじめとした機械式ウェイストゲートバルブであっても、本発明を実現し得る。また弁本体や整流板、シャフトやアームの具体的な形状や素材といった態様は上記実施形態のものに限定されることはなく、既存のものを含め、種々の態様のものを適用することができる。
その他、各部の具体的構成についても上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
本発明は燃機関を含む熱機関に実装される排気ターボ過給機として利用することができる。
5…排気ターボ過給機
52…排気タービン
52a…排気タービン側出口
55…バイパス通路
55a…バイパス側出口
56…ウェイストゲートバルブ
56a…弁本体
56b…整流板
α…近接部
52…排気タービン
52a…排気タービン側出口
55…バイパス通路
55a…バイパス側出口
56…ウェイストゲートバルブ
56a…弁本体
56b…整流板
α…近接部
Claims (1)
- 排気タービンを回転駆動する排気が噴出する排気タービン側出口、及び、排気タービンを迂回するバイパス通路を通過した排気を排気タービン側出口から噴出する排気に合流させるためのバイパス側出口を有するタービンハウジングと、
バイパス側出口を開閉可能に動作する弁本体、及び、この弁本体から排気上流側に向けて延出し弁本体がバイパス側出口から離間する開弁時にバイパス側出口からの排気がタービン側出口から噴出する排気の流れ方向に対して交叉する方向に流出してその排気に混交することを遮る整流板を有するウェイストゲートバルブと
を具備する排気ターボ過給機。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014067734A JP2015190374A (ja) | 2014-03-28 | 2014-03-28 | 排気ターボ過給機 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014067734A JP2015190374A (ja) | 2014-03-28 | 2014-03-28 | 排気ターボ過給機 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015190374A true JP2015190374A (ja) | 2015-11-02 |
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ID=54425086
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014067734A Pending JP2015190374A (ja) | 2014-03-28 | 2014-03-28 | 排気ターボ過給機 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2015190374A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107542575A (zh) * | 2016-06-28 | 2018-01-05 | 本田技研工业株式会社 | 涡轮 |
-
2014
- 2014-03-28 JP JP2014067734A patent/JP2015190374A/ja active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN107542575A (zh) * | 2016-06-28 | 2018-01-05 | 本田技研工业株式会社 | 涡轮 |
CN107542575B (zh) * | 2016-06-28 | 2019-11-26 | 本田技研工业株式会社 | 涡轮 |
US10519812B2 (en) | 2016-06-28 | 2019-12-31 | Honda Motor Co., Ltd. | Turbine |
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