JP2016200116A - Valve device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、タービン羽根車へ排気ガスを導く排気通路の開閉を行うターボチャージャ用のバルブ装置に関する。 The present invention relates to a valve device for a turbocharger that opens and closes an exhaust passage that guides exhaust gas to a turbine impeller.
（従来技術）
タービン羽根車へ排気ガスを導く排気通路の開閉を行うバルブ装置の具体例を、図１９を参照して説明する。なお、従来技術で用いる符合は、後述する実施例と同一機能物に同一符合を付したものである。
図１９に示すバルブ装置２０は、ターボチャージャの第２排気スクロール２２の上流端を開閉するスイングバルブタイプの開閉弁であり、回動操作されるバルブ軸２４と、このバルブ軸２４と一体に回動するバルブアーム２５と、このバルブアーム２５の先側（バルブ軸２４の径方向の外側）に支持される弁体２３とを備える。
(Conventional technology)
A specific example of a valve device that opens and closes an exhaust passage that guides exhaust gas to the turbine impeller will be described with reference to FIG. In addition, the code | symbol used by a prior art attaches | subjects the same code | symbol to the same function thing as the Example mentioned later.
A
バルブ装置２０は、高温の排気ガスに直接触れるものであるため、バルブアーム２５と弁体２３の結合箇所には、結合箇所におけるバルブアーム２５と弁体２３の熱膨張差を吸収するためのクリアランス（所謂、ガタ）が設けられる。このクリアランスによって、バルブアーム２５に対して弁体２３が３次元方向へ所定範囲で移動可能になる。
言い方を変えると、バルブアーム２５と弁体２３の結合箇所には、バルブアーム２５に対して弁体２３の３次元方向の移動を許容するクリアランスが設けられる。これにより、閉弁時にバルブアーム２５が座面（ハウジング５ｂ側における弁体２３の着座面）に対して傾いたとしても、バルブアーム２５が弁体２３を押し付けることで、常に弁体２３を座面に着座させて全閉状態を達成できる。
Since the
In other words, a clearance that allows movement of the
なお、以下では、説明の便宜上、バルブアーム２５に対して弁体２３の３次元方向の移動を許容するクリアランスのうち、バルブアーム２５の回動方向のクリアランスを「縦クリアランスα」と称し、バルブアーム２５の回動方向に対して垂直方向のクリアランスを「横クリアランスβ」と称して説明する。
In the following, for the convenience of explanation, the clearance in the rotational direction of the
（従来技術の問題点１）
全閉状態から開弁させる際に弁体２３が排気ガスの上流側へ移動する内開弁タイプの場合、全閉状態では、弁体２３の排気上流側が排気圧により高圧になり、弁体２３の排気下流側が低圧になる。
このため、全閉状態からバルブアーム２５を開弁側へ回動する際、バルブアーム２５が回動方向の縦クリアランスα分を移動する間は、弁体２３は着座したまま動かない｛図１９（ｂ）参照｝。
(Problem 1 of the prior art)
In the case of the internal opening type in which the
Therefore, when the
このことを、図４を参照して説明する。
ここで、全閉状態におけるバルブアーム２５の角度（以下、アーム角）をθ０とする。また、全閉状態から弁体２３が開弁を開始するアーム角をθ１とする。
そして、アーム角θ０〜θ１は、回動方向の縦クリアランスαに対応したバルブアーム２５の回動範囲であり、この間はアーム角が変化しても排気圧によって弁体２３が座面に押し付けられた状態が保たれる。
This will be described with reference to FIG.
Here, the angle of the valve arm 25 (hereinafter referred to as the arm angle) in the fully closed state is defined as θ0. Further, the arm angle at which the
The arm angles θ0 to θ1 are the rotation range of the
内開弁タイプの場合は、図４の破線Ａ’に示すように、バルブアーム２５を回動操作しても、アーム角θ０〜θ１の範囲は全閉状態が保たれる不感帯となる。
バルブアーム２５の回動範囲にこのような不感帯が存在すると、タービン羽根車へ供給する排気ガス量の制御性が悪化する。即ち、過給圧コントロールの制御性能の劣化要因になる。
In the case of the inner valve open type, as shown by the broken line A ′ in FIG. 4, even if the
When such a dead zone exists in the rotation range of the
上記を具体的に説明する。バルブアーム２５の回動制御を行うＥＣＵは、運転開始時等の学習タイミングにおいてバルブアーム２５を全閉側に突き当て、その突き当てた停止角度を全閉位置と補正する全閉学習を実施して、バルブ装置２０を構成する部材の熱延びや摩耗等の影響をキャンセルする。
しかし、上述した不感帯が存在すると、全閉学習を実施しても、第２排気スクロール２２に排気ガスが流れ始めるアーム角θ１をＥＣＵが知る術がない。このため、ＥＣＵは、第２排気スクロール２２に排気ガスが流れ始めるアーム角θ１が解らない状態で開度調整を行うことになり、特に微小開度においてタービン羽根車へ供給する排気ガス量の制御性が悪化する。
The above will be specifically described. The ECU that controls the rotation of the
However, if the dead zone described above exists, there is no way for the ECU to know the arm angle θ1 at which the exhaust gas starts to flow into the second exhaust scroll 22 even if the fully closed learning is performed. For this reason, the ECU adjusts the opening degree in a state where the arm angle θ1 at which the exhaust gas begins to flow into the
（従来技術の問題点２）
内開弁タイプのバルブ装置２０は、上述したように、全閉状態の時、弁体２３の排気上流側が排気圧により高圧になり、弁体２３の排気下流側が低圧になる。
弁体２３は、表面積が大きく、排気ガスの動圧や、前後の差圧の影響を大きく受けるため、図５に示すように、弁体２３を開弁させる際に大きな駆動トルクＢ１’を必要とする。このため、バルブアーム２５を駆動するアクチュエータの出力トルクを大きくする必要があり、搭載性の悪化やコストアップの要因になる。
(
As described above, when the
Since the
本発明は、上記問題点に鑑みて成されたものであり、その目的は、内開弁タイプであっても微小開度時の制御性を向上できるターボチャージャ用のバルブ装置の提供にある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a valve device for a turbocharger that can improve controllability at a very small opening even if it is an internal valve open type.
本発明のバルブ装置は、請求項１の手段を採用するものであり、全閉状態からバルブアームを開弁方向に回動操作すると、回動方向の縦クリアランスによって弁体の着座状態が保たれていても、バルブアームに設けた押圧部が貫通穴を開く。即ち、弁体による閉弁状態が保たれていても、貫通穴が開かれることで排気ガスが弁体の下流側へ流れる｛図３（ａ）、（ｂ）参照｝。
そして、バルブアームが回動方向の縦クリアランス分を移動した後は、バルブアームの回動に伴って弁体が回動を開始して、弁体がハウジングから離座するため、排気ガスが弁体の周囲を通って下流側へ流れる｛図３（ｃ）、（ｄ）参照｝。
The valve device of the present invention employs the means of claim 1, and when the valve arm is rotated in the valve opening direction from the fully closed state, the seated state of the valve body is maintained by the vertical clearance in the rotation direction. Even so, the pressing portion provided on the valve arm opens the through hole. That is, even if the closed state by the valve element is maintained, the exhaust gas flows to the downstream side of the valve element by opening the through hole {see FIGS. 3A and 3B}.
After the valve arm has moved by the vertical clearance in the rotational direction, the valve body starts to rotate as the valve arm rotates, and the valve body separates from the housing. It flows downstream through the circumference of the body {see FIGS. 3 (c) and 3 (d)}.
（発明の効果１）
本発明のバルブ装置は、バルブアームと弁体との間に設けられる縦クリアランスの影響を受けずに、バルブアームの動きに対応してタービン羽根車へ供給する排気ガス量をコントロールすることができる（図４の実線Ａ参照）。即ち、バルブ装置が内開弁タイプであっても微小開度時の制御性を従来技術に比較して向上することができる。
(Effect 1 of the invention)
The valve device of the present invention can control the amount of exhaust gas supplied to the turbine impeller in response to the movement of the valve arm without being affected by the vertical clearance provided between the valve arm and the valve body. (See solid line A in FIG. 4). That is, even when the valve device is an inner valve opening type, the controllability at a minute opening can be improved as compared with the prior art.
（発明の効果２）
本発明のバルブ装置は、押圧部が通路面積の小さい貫通穴を開くものであるため、貫通穴を開く際に大きな駆動トルクを必要としない。
また、弁体がハウジングから離座する際は、先に貫通穴が開かれて弁体の前後の差圧の影響が小さくなっているため、弁体を開弁させる際に大きな駆動トルクを必要としない（図５の実線Ｂ参照）。
このように、バルブアームの駆動トルクを従来技術に比較して小さくすることができる。
(
In the valve device of the present invention, since the pressing portion opens a through hole having a small passage area, a large driving torque is not required when the through hole is opened.
Also, when the valve body is separated from the housing, the through hole is opened first, and the effect of the differential pressure across the valve body is reduced, so a large drive torque is required to open the valve body (See the solid line B in FIG. 5).
Thus, the driving torque of the valve arm can be reduced as compared with the prior art.
以下において発明を実施するための形態を、図面に基づいて詳細に説明する。 EMBODIMENT OF THE INVENTION Below, the form for inventing is demonstrated in detail based on drawing.
本発明をターボチャージャのバルブ装置に適用した実施例を説明する。なお、以下で開示する実施例は、一例を開示するものであって、本発明が実施例に限定されないことは言うまでもない。 An embodiment in which the present invention is applied to a turbocharger valve device will be described. In addition, the Example disclosed below discloses an example and it cannot be overemphasized that this invention is not limited to an Example.
［実施例１］
図１〜図８に基づいて実施例１を説明する。
車両走行用のエンジン１（燃料の燃焼により回転動力を発生する内燃機関：燃料の種類は問わない、またレシプロエンジン、ロータリーエンジン等のエンジン形式を問わない）は、ターボチャージャ２を搭載する。
[Example 1]
Example 1 is demonstrated based on FIGS.
An engine 1 for driving a vehicle (an internal combustion engine that generates rotational power by burning fuel, regardless of the type of fuel, regardless of the engine type such as a reciprocating engine or a rotary engine) is equipped with a
エンジン１は、吸気をエンジン気筒内へ導く吸気通路３を備えるとともに、気筒内で発生した排気ガスを浄化して大気中に排出する排気通路４を備える。
ターボチャージャ２は、エンジン１から排出される排気ガスのエネルギーによって、エンジン１に吸い込まれる吸気を加圧する過給器であり、エンジン１の排気ガスによって駆動される排気タービン５と、この排気タービン５により駆動されてエンジン１に吸い込まれる吸気を加圧する吸気コンプレッサ６とを備える。
The engine 1 includes an intake passage 3 that guides intake air into the engine cylinder, and an exhaust passage 4 that purifies exhaust gas generated in the cylinder and discharges the exhaust gas into the atmosphere.
The
排気タービン５は、エンジン１から排出された排気ガスによって回転駆動されるタービン羽根車５ａと、このタービン羽根車５ａを収容する渦巻形状のタービンハウジング５ｂとを備えて構成される。
The
吸気コンプレッサ６は、タービン羽根車５ａの回転力により駆動されて吸気通路３内の吸気を加圧するコンプレッサ羽根車６ａと、このコンプレッサ羽根車６ａを収容する渦巻形状のコンプレッサハウジング６ｂとを備えて構成される。
そして、タービン羽根車５ａとコンプレッサ羽根車６ａはシャフト７を介して結合されるものであり、このシャフト７はセンターハウジング７ａによって高速回転自在に支持される。
The
The
吸気通路３は、吸気管、インテークマニホールド、吸気ポートの各内部通路によって構成される。
具体的に、吸気通路３には、エンジン１に吸い込まれる吸気中に含まれる塵や埃を除去するエアクリーナ１１、ターボチャージャ２の吸気コンプレッサ６、この吸気コンプレッサ６により圧縮されて昇温した吸気を強制冷却するインタークーラ１２、エンジン１へ吸引される吸気量の調整を行うスロットルバルブ１３などが設けられている。
The intake passage 3 is constituted by internal passages of an intake pipe, an intake manifold, and an intake port.
Specifically, in the intake passage 3, an
排気通路４は、排気ポート、エキゾーストマニホールド、排気管の各内部通路によって構成される。
具体的に、排気通路４には、ターボチャージャ２の排気タービン５、この排気タービン５の排気下流側に配置されて排気ガスの浄化を行う触媒１４、排気音を消音させて排気ガスを大気中に排出するマフラー１５などが設けられている。
The exhaust passage 4 is constituted by internal passages of an exhaust port, an exhaust manifold, and an exhaust pipe.
Specifically, in the exhaust passage 4, an
ターボチャージャ２は、容量可変タイプであり、排気タービン５には、タービン羽根車５ａを駆動する排気ガスの流量を調整するバルブ装置２０が設けられる。
具体的に、タービンハウジング５ｂの内部にはエンジン１から排出された排気ガスを旋回させてタービン羽根車５ａへ吹き付ける独立した第１、第２排気スクロール２１、２２が設けられている。
The
Specifically, independent first and second exhaust scrolls 21 and 22 for turning the exhaust gas discharged from the engine 1 and blowing it to the
第１排気スクロール２１には、開閉手段が設けられておらず、常に開かれており、排気ガスが常に第１排気スクロール２１を通過するように設けられている。
具体的に、第１排気スクロール２１の排気上流部は、タービンハウジング５ｂの排気入口（即ち、エキゾーストマニホールドとの接続口）と常に連通しており、排気ガスが常時第１排気スクロール２１を通ってタービン羽根車５ａに吹き出される。
The
Specifically, the exhaust upstream portion of the
一方、第２排気スクロール２２は、バルブ装置２０によって開閉可能に設けられている。
具体的に、第２排気スクロール２２の排気上流部は、第１排気スクロール２１と同様、タービンハウジング５ｂの排気入口に連通するものであり、この第２排気スクロール２２の上流端がバルブ装置２０によって開閉される。
On the other hand, the
Specifically, the exhaust upstream portion of the
このバルブ装置２０は、第２排気スクロール２２（排気タービン５のタービン羽根車５ａへ排気ガスを導く排気通路の一例）の上流端（即ち、排気ガスの入口）の開閉および開度調整を行なうものであり、開度調整を行うことにより、第２排気スクロール２２に流入する排気ガス量をコントロールして過給圧を制御する。
This
バルブ装置２０は、第１排気スクロール２１と第２排気スクロール２２の分流空間の内部で回動操作されるスイングバルブであり、第２排気スクロール２２の上流端を直接開閉する弁体２３の他に、タービンハウジング５ｂに対して回転自在に支持されるバルブ軸２４と、このバルブ軸２４と一体に回動するバルブアーム２５とを備え、このバルブアーム２５の先側（バルブ軸２４より径方向の外側）に弁体２３が取り付けられる。
The
バルブ軸２４は、タービンハウジング５ｂに対してメタルベアリング等を介して回動自在に支持される。また、バルブアーム２５は、バルブ軸２４から外径方向へ延びる部材であり、バルブ軸２４と一体に設けられるものであっても良いし、バルブ軸２４に溶接等の結合技術により一体化されるものであっても良い。
The
そして、バルブ軸２４を一方（図３の左回転方向）へ回動操作することでバルブ装置２０が第２排気スクロール２２の上流端を閉じる方向へ回動し、逆にバルブ軸２４を他方（図３の右回転方向）へ回動操作することでバルブ装置２０が第２排気スクロール２２の上流端を開く方向へ回動する。
なお、バルブアーム２５の回動に伴うアーム角の変化範囲は、バルブ装置２０が第２排気スクロール２２の上流端を閉塞するアーム角θ０から、バルブ装置２０が第２排気スクロール２２の上流端を最大に開くアーム角θ３である（図４参照）。
Then, by rotating the
The change range of the arm angle accompanying the rotation of the
バルブ軸２４の一部はタービンハウジング５ｂの外部に露出するものであり、この外部露出部分がリンク機構２６を介してアクチュエータ２７により回動操作される。
アクチュエータ２７は、排気ガスの熱影響を受け難い吸気コンプレッサ６側に取り付けられるものであり、リンク機構２６は吸気コンプレッサ６側に設けられたアクチュエータ２７の出力トルクを排気タービン５のバルブ軸２４に伝える。
A part of the
The
アクチュエータ２７は、通電制御により回転出力またはストローク出力を発生するものであり、一例として回転出力を発生する電動アクチュエータを採用する。電動アクチュエータの具体例は、通電により回転出力を発生する電動モータと、この電動モータの回転出力を減速して出力トルクを増大させる減速装置（例えば歯車減速装置）とを組み合わせたものである。
The
また、アクチュエータ２７は、出力変位を検出するアクチュエータ位置センサを備える。このアクチュエータ位置センサの具体例は、アクチュエータ２７の作動角（出力軸の回転角度）を検出する回転角センサである。なお、回転角センサは、磁気センサ等を用いた非接触型であっても良いし、ポテンショメータなどを用いた接触型であっても良い。そして、アクチュエータ位置センサのセンサ出力は、アクチュエータ２７の通電制御を行うＥＣＵ２８に出力される。
The
ＥＣＵ２８は、マイクロコンピュータを搭載するエンジン・コントロール・ユニットであり、アクチュエータ２７を通電制御することでターボチャージャ２の過給圧をコントロールする「過給圧コントロール手段（制御プログラム）」を備える。
この「過給圧コントロール手段」は、エンジン１の運転状態（エンジン回転数や、スロットル開度など）からエンジン１の運転状態に適した目標過給圧を算出する。そして、図示しない過給圧センサで検出した実過給圧（吸気圧）が目標過給圧に合致するように（あるいは、目標過給圧に応じたアクチュエータ２７の出力角が得られるように）、アクチュエータ２７をフィードバック制御する（一例であり、限定しない）。
The
This “supercharging pressure control means” calculates a target supercharging pressure suitable for the operating state of the engine 1 from the operating state of the engine 1 (engine speed, throttle opening, etc.). Then, an actual supercharging pressure (intake pressure) detected by a supercharging pressure sensor (not shown) matches the target supercharging pressure (or an output angle of the actuator 27 corresponding to the target supercharging pressure is obtained). The
なお、「過給圧コントロール手段」は、バルブ装置２０によって第２排気スクロール２２を閉じる際（即ち、アーム角θ０に設定する際）に、バルブ軸２４へ図３の左回転方向の閉弁トルクを付与するように設けられている。
The “supercharging pressure control means” is a valve closing torque in the counterclockwise rotation direction of FIG. 3 to the
（実施例１の特徴技術１）
この実施例１のバルブ装置２０は、開弁方向へ変化する際に弁体２３が排気ガスの上流側へ移動する内開弁タイプであり、
・排気タービン５のタービン羽根車５ａへ排気ガスを導く第２排気スクロール２２（排気通路の一例）が形成されるタービンハウジング５ｂと、
・このタービンハウジング５ｂに対して回動自在に支持されるバルブ軸２４と、
・このバルブ軸２４と一体に回動するバルブアーム２５と、
・このバルブアーム２５に支持されて排気通路の開閉を行う弁体２３と、
を備えて構成される。
(Feature Technology 1 of Example 1)
The
A
A
A
A
It is configured with.
このバルブ装置２０は、高温の排気ガスに直接触れる。
このため、弁体２３とバルブアーム２５の結合箇所にはクリアランス（ガタ）が設けられており、バルブアーム２５に対して弁体２３が３次元方向へ所定範囲で移動可能に設けられている。
以下において、弁体２３とバルブアーム２５の結合箇所の具体的な一例を説明するが、もちろん以下で説明する構造に本発明が限定されるものではない。
The
For this reason, a clearance (backlash) is provided at the joint between the
In the following, a specific example of a joint portion between the
先ず、バルブ装置２０の細部を説明する。
タービンハウジング５ｂのうち、閉弁時に弁体２３が着座する接触面を座面５ｃとする。
バルブアーム２５のうち、閉弁時に弁体２３に当接して閉弁力を付与する接触箇所を押圧部３２とする。
弁体２３のうち、閉弁時にバルブアーム２５（即ち、押圧部３２）に当接して閉弁力を受ける接触面を受圧面２３ａとする。
弁体２３のうち、閉弁時にタービンハウジング５ｂ（即ち、座面５ｃ）に直接触れる面を弁シート２３ｂとする。
First, details of the
In the
Of the
A contact surface of the
A surface of the
バルブアーム２５における押圧部３２の略中央部には、丸穴形状のアーム挿通穴２５ｂが開設されている。アーム挿通穴２５ｂは、このバルブアームを貫通する穴であり、アーム挿通穴２５ｂの軸芯は押圧部３２を成す平面に対して垂直に設けられる。
一方、弁体２３には、アーム挿通穴２５ｂに挿通される結合軸２３ｃが一体に設けられている。ここで、弁体２３は、結合軸２３ｃの軸方向から見た場合に円形形状を呈する円板であり、結合軸２３ｃの軸方向から見た場合に、弁体２３の中心に結合軸２３ｃが設けられる。
A round hole-shaped
On the other hand, the
結合軸２３ｃの外径寸法は、アーム挿通穴２５ｂの内径寸法より少し小径に設けられており、バルブアーム２５に対して弁体２３が結合軸２３ｃの径方向へ少量だけ移動可能に設けられている。
このように、弁体２３とバルブアーム２５の結合箇所には、結合軸２３ｃの径方向への弁体２３の移動を許容する横クリアランスβが設けられている。
The outer diameter of the
As described above, the joint between the
結合軸２３ｃの先端には、弁体２３の抜止を行うワッシャ２９が溶接やカシメ技術により取り付けられている。そして、「ワッシャ２９から受圧面２３ａまでの軸方向距離」は、「バルブアーム２５の厚み寸法（即ち、アーム挿通穴２５ｂの長さ寸法）」よりも、少し長く設けられており、バルブアーム２５に対して弁体２３が結合軸２３ｃの軸方向へ少量だけ移動可能に設けられている。
このように、弁体２３とバルブアーム２５の結合箇所には、バルブアーム２５の回動方向（即ち、結合軸２３ｃの軸方向）への弁体２３の移動を許容する縦クリアランスαが設けられている。
A
As described above, the coupling portion between the
バルブ装置２０は、上述したように、内開弁タイプであるため、全閉状態では、弁体２３の排気上流側が排気圧により高圧になり、弁体２３の排気下流側が低圧になる。
このため、全閉状態からバルブアーム２５を開弁側へ回動する際、バルブアーム２５が回動方向の縦クリアランスα分を移動する間は、弁体２３は着座したまま動かない。その結果、従来技術では、微小開度における過給圧制御性の悪化要因になっていた。
As described above, since the
Therefore, when the
そこで、この実施例のバルブ装置２０は、弁体２３が着座したままであっても、バルブアーム２５の回動操作により排気ガスを第２排気スクロール２２へ供給する第２バルブ３０を設けている。
この第２バルブ３０は、弁体２３とバルブアーム２５によって設けられるものであり、弁体２３に形成した貫通穴３１と、バルブアーム２５の回動トルクを弁体２３に付与するとともに貫通穴３１を開閉する押圧部３２とによって構成され。
即ち、弁体２３には、弁体２３が排気圧の影響によって着座する状態であっても排気ガスの上流側と下流側を連通させる貫通穴３１が設けられており、バルブアーム２５には、弁体２３に押し付けられることで貫通穴３１を閉塞する押圧部３２が設けられるものである。
Therefore, the
The
That is, the
この実施例の貫通穴３１は、図２に示すように、結合軸２３ｃの軸方向と平行で、弁体２３を貫通する丸穴であり、結合軸２３ｃの周囲に等間隔で複数設けられる。
また、この実施例の押圧部３２は平面形状であり、この押圧部３２が平面形状の受圧面２３ａに重なって着座することで全ての貫通穴３１を閉塞する。
そして、バルブアーム２５の回動操作により押圧部３２が受圧面２３ａから離れると、押圧部３２と受圧面２３ａの間の縦クリアランスαを通過した排気ガスが貫通穴３１に流入し、貫通穴３１を通って弁体２３の排気下流側へ流れる。
As shown in FIG. 2, the through
In addition, the
And if the
次に、図３を参照してバルブ装置２０の作動を説明する。
（アーム角θ０）
全閉時は、図３（ａ）に示すように、バルブアーム２５が弁体２３に対して閉弁方向の回動力を付与して、弁体２３がタービンハウジング５ｂに押し付けられる。これにより、弁体２３がタービンハウジング５ｂに着座するとともに、バルブアーム２５の押圧部３２が弁体２３の受圧面２３ａに重なって、全閉状態が達成される。即ち、第２排気スクロール２２への排気ガスの供給が停止される。
Next, the operation of the
(Arm angle θ0)
When the valve is fully closed, as shown in FIG. 3A, the
（アーム角θ０〜θ１）
アーム角θ０の全閉状態からバルブアーム２５を開弁方向に回動操作すると、アーム角θ１に達するまでの間は、図３（ｂ）に示すように、排気ガスの圧力によって弁体２３の着座状態が保たれる。しかし、押圧部３２が弁体２３から離れるため、排気ガスは縦クリアランスαと貫通穴３１を通って弁体２３の排気下流側へ流れる。即ち、弁体２３が着座した状態であっても、貫通穴３１を通過した排気ガスが第２排気スクロール２２へ供給される。
(Arm angles θ0 to θ1)
When the
（アーム角θ１〜θ２）
アーム角θ１に達した後に、さらにバルブアーム２５を開弁方向に回動操作すると、図３（ｃ）に示すように、バルブアーム２５の回動に伴って弁体２３が回動を開始し、弁体２３がタービンハウジング５ｂから離座する。このため、弁体２３が離座した直後の小開度では、排気ガスが弁体２３の貫通穴３１を通過するとともに、弁体２３の周囲を通って下流側へ流れる。即ち、貫通穴３１と弁体２３の周囲の２箇所を通過した排気ガスが第２排気スクロール２２へ供給される。
(Arm angles θ1-θ2)
When the
ここで、弁体２３の離座が開始するアーム角θ１を具体的に説明する。バルブアーム２５によって弁体２３を離座させる際に、バルブアーム２５とワッシャ２９との接触開始位置を調整しても良いし、調整しなくても良い。具体的には、バルブアーム２５とワッシャ２９が部分的に接触を開始するものであっても良いし、バルブアーム２５とワッシャ２９が面で接触を開始するものであっても良い。
また、バルブアーム２５とワッシャ２９との接触開始位置を調整する場合には、接触開始位置をバルブ軸２４に近い側に設定することが望ましい。即ち、バルブ軸２４を軸方向から見た場合に、バルブ軸２４の軸芯から接触開始位置までの距離を短くして、テコの原理で弁体２３を離座させる際の駆動トルクの低減を図るように設けることが望ましい。
Here, the arm angle θ1 at which the seating of the
Further, when adjusting the contact start position between the
（アーム角θ３）
全開時は、図３（ｄ）に示すように、弁体２３が座面５ｃから大きく離座する。このため、大量の排気ガスが第２排気スクロール２２へ供給される。
(Arm angle θ3)
When fully opened, as shown in FIG. 3D, the
（実施例１の効果１）
実施例１のバルブ装置２０は、弁体２３とバルブアーム２５との間の縦クリアランスαの影響を受けずに、バルブアーム２５の動きに対応してタービン羽根車５ａへ供給する排気ガス量をコントロールすることができる。即ち、従来技術で問題になっていたアーム角θ０からアーム角θ１における「排気ガスが流れない不感帯」を無くすことができる。
(Effect 1 of Example 1)
In the
具体的には、図４の実線Ａに示すように、全閉状態であるアーム角θ０からバルブアーム２５が開弁方向へ回動すると、弁体２３の着座状態が保たれていても、バルブアーム２５が回動を開始した直後から第２排気スクロール２２へ排気ガスの供給を開始することができる。このため、微小開度時に第２排気スクロール２２を介してタービン羽根車５ａへ排気ガスを供給する制御性を向上させることができる。
Specifically, as shown by a solid line A in FIG. 4, when the
この効果をさらに具体的に説明すると、バルブアーム２５の回動制御を行うＥＣＵ２８は、運転開始時等の学習タイミングにおいてバルブアーム２５を全閉側に突き当て、その突き当てた停止角度を全閉位置と補正する全閉学習を実施して、バルブ装置２０を構成する部材の熱延びや摩耗等の影響をキャンセルする。
この全閉学習を実施することで、第２排気スクロール２２に排気ガスが流れ始めるアーム角θ０をＥＣＵ２８が知ることができる。これにより、ＥＣＵ２８は、第２排気スクロール２２に排気ガスが流れ始めるアーム角θ０が解った状態で開度調整を行うことができため、特に微小開度において第２排気スクロール２２を介してタービン羽根車５ａへ供給する排気ガス量の制御性を向上できる。
To explain this effect more specifically, the
By performing the fully closed learning, the
（実施例１の効果２）
従来技術では、図４の破線Ａ’に示すように、アーム角θ１以下において不感帯があったため、アーム角θ１からアーム角θ２の狭い回動範囲においては、僅かなバルブアーム２５の回動操作によりバルブ装置２０を通過する排気ガス量が急激に変化する特性となり、開度変化に対する流量感度が高くなっていた。そのことがタービン羽根車５ａへ供給する排気ガス量の制御性の悪化要因になっていた。即ち、従来技術では、微小開度においてアーム角の変化に対して急激に排気流量が変化する特性になっており、制御性の悪化要因になっていた。
(
In the prior art, as shown by the broken line A ′ in FIG. 4, there was a dead zone below the arm angle θ1. Therefore, in a narrow rotation range from the arm angle θ1 to the arm angle θ2, a slight rotation operation of the
これに対し、この実施例では、図４の実線Ａに示すように、アーム角θ２以下の範囲では、アーム角θ０からアーム角θ２の広い回動範囲で排気ガス量をコントロールする。このため、アーム角の変化に対して緩やかに排気流量が変化する特性にでき、微小開度において第２排気スクロール２２を介してタービン羽根車５ａへ供給する排気ガス量の制御性を向上できる。
On the other hand, in this embodiment, as shown by the solid line A in FIG. 4, the exhaust gas amount is controlled in a wide rotation range from the arm angle θ0 to the arm angle θ2 within the range of the arm angle θ2 or less. Therefore, the exhaust flow rate can be changed gradually with respect to the change in the arm angle, and the controllability of the amount of exhaust gas supplied to the
（実施例１の効果３）
この実施例のバルブ装置２０は、開弁開始時にバルブアーム２５の押圧部３２が、通路面積の小さい貫通穴３１を開く。このため、図５に示すように、貫通穴３１を開く際に必要となる駆動トルクＢ０を低く抑えることができる。
また、弁体２３がタービンハウジング５ｂから離座する際は、先に貫通穴３１が開かれて弁体２３の前後の差圧の影響が小さくなっている。このため、図５に示すように、弁体２３を開弁させる際の駆動トルクＢ１を従来技術（符合Ｂ１’参照）より低く抑えることができる。
(Effect 3 of Example 1)
In the
Further, when the
このように、バルブアーム２５を回動する際に必要となる最大の駆動トルクＢ１を、従来技術の最大の駆動トルクＢ１’より低く抑えることができるため、バルブアーム２５を駆動するアクチュエータ２７の出力トルクを小さくすることができる。その結果、アクチュエータ２７の小型化が可能になり、車両搭載性を向上できるとともに、コストを抑えることが可能になる。
In this way, the maximum drive torque B1 required for rotating the
（実施例１の特徴技術２）
図６に基づいて実施例１の特徴技術２を説明する。
この実施例のバルブ装置２０は、貫通穴３１において排気ガスが流入する箇所を孔入口、貫通穴３１において排気ガスが抜け出る箇所を孔出口とした場合、孔入口または孔出口の少なくとも一方に、貫通穴３１の開口端に向かって拡径する拡径部３１ａを設けている。
好ましい形態として、この実施例では、図６に示すように、孔入口と孔出口の両方に拡径部３１ａを設ける例を示す。
この拡径部３１ａの具体的な形状は限定するものではなく、断面が直線状の円錐面であっても良いし、断面が円弧状のＲ面（所謂、丸み付け面）であっても良い。
(
The
In the
As a preferred embodiment, in this embodiment, as shown in FIG. 6, an example is shown in which the
The specific shape of the
（実施例１の効果４）
貫通穴３１の孔入口に上流側へ向かって拡径する拡径部３１ａを設けることにより、貫通穴３１に流入した排気ガスの流れに剥離が生じる不具合を防ぐことができ、第２排気スクロール２２へ向かう排気ガスのエネルギーが喪失する不具合を回避できる。
また、貫通穴３１の孔出口に下流側へ向かって拡径する拡径部３１ａを設けることにより、貫通穴３１から流出する排気ガスの流れに剥離が生じる不具合を防ぐことができ、第２排気スクロール２２へ向かう排気ガスのエネルギーが喪失する不具合を回避できる。
このうように、孔入口と孔出口に拡径部３１ａを設けることで、貫通穴３１を通過する排気ガスの圧力損失を低減することが可能になり、タービン効率の向上を図ることができる。
(Effect 4 of Example 1)
By providing the
Further, by providing the
As described above, by providing the
（実施例１の特徴技術３）
図７に基づいて実施例１の特徴技術３を説明する。
先ず、貫通穴３１の通路面積Ｓ１（この実施例のように貫通穴３１が複数ある場合には、各貫通穴３１の通路面積の総和）を、貫通穴３１に通じる縦クリアランスαの通路面積Ｓ２より小さく設ける場合を想定する。
この場合（Ｓ１＜Ｓ２）、図７の実線Ｃ’に示すように、バルブアーム２５がアーム角θ１に近づいて、貫通穴３１に通じる縦クリアランスαの通路面積Ｓ２が大きくなると、貫通穴３１の通路面積Ｓ１によって排気ガスの通過流量が決定されてしまう。
その結果、バルブアーム２５がアーム角θ１に近づくと第２排気スクロール２２へ供給する「排気ガス量が変化しない不感帯」が形成されてしまい、第２排気スクロール２２からタービン羽根車５ａへ供給する排気ガス量の制御性の悪化要因になってしまう。
(Feature Technology 3 of Example 1)
Based on FIG. 7, the characteristic technique 3 of Example 1 is demonstrated.
First, the passage area S2 of the longitudinal clearance α that leads to the passage area S1 of the through hole 31 (the sum of passage areas of the through
In this case (S1 <S2), as shown by a solid line C ′ in FIG. 7, when the
As a result, when the
そこで、この実施例のバルブ装置２０では、貫通穴３１の通路面積Ｓ１を、貫通穴３１に通じる縦クリアランスαの通路面積Ｓ２より大きく設けている（Ｓ１＞Ｓ２）。なお、貫通穴３１の通路面積Ｓ１は、縦クリアランスαの通路面積Ｓ２より十分大きいことが望ましいものであり、限定するものではないが理解補助の目的で具体的な数値を開示すると、例えばＳ１：Ｓ２＝２〜５：１の関係に設けられるものである。
Therefore, in the
（実施例１の効果５）
このように通路面積Ｓ１＞Ｓ２の関係に設けることで、図７の実線Ｃに示すように、バルブアーム２５がアーム角θ１に近づいても「排気ガス量が変化しない不感帯」が形成されなくなる。
即ち、バルブアーム２５がアーム角θ１に近づいても、貫通穴３１を通過する排気ガスの量は、バルブアーム２５の回動変化に対応して増減する。その結果、第２排気スクロール２２を介してタービン羽根車５ａへ供給する排気ガス量の制御性を向上することができる。
(
By providing the passage area S1> S2, the “dead zone where the exhaust gas amount does not change” is not formed even when the
That is, even when the
（実施例１の特徴技術４）
図８に基づいて実施例１の特徴技術４を説明する。
バルブ軸２４の部品交差、熱膨張の影響、摩耗の影響などにより、バルブ軸２４の軸芯（回転軸）がズレる可能性がある。
この実施例１では、上述したように、全閉時では、平面に設けた押圧部３２を、平面に設けた受圧面２３ａに重ねる必要がある。
しかし、バルブ軸２４の軸芯のズレ等によりバルブアーム２５の傾斜に伴って押圧部３２が傾斜すると、全閉時に押圧部３２により貫通穴３１を閉塞できなくなってしまう。
(Feature Technique 4 of Example 1)
The feature technique 4 of the first embodiment will be described with reference to FIG.
There is a possibility that the shaft core (rotating shaft) of the
In the first embodiment, as described above, when fully closed, it is necessary to overlap the
However, if the
そこで、この実施例では、図８に示すように、座面５ｃと弁シート２３ｂの一方を円錐状のテーパ面γに設けるとともに、座面５ｃと弁シート２３ｂの他方をＲ面δに設けることにより、上記の不具合（即ち、バルブ軸２４の軸芯のズレ等によりバルブアーム２５が傾斜すると、全閉時に押圧部３２により貫通穴３１を閉塞できなくなってしまう不具合）を防いでいる。
Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 8, one of the
具体的な一例として、この実施例では、座面５ｃを排気上流側へ向かって拡径する断面が直線のテーパ面γに設けるとともに、このテーパ面γに着座する弁シート２３ｂを外側に向かって膨らむ断面が円弧状のＲ面δに設けている。
もちろん、この実施例は具体的な一例であり、この実施例とは異なり、座面５ｃのテーパ面γを、弁シート２３ｂのＲ面δより曲率半径の大きい円弧面（テーパ面の一例）に設けても良い。
また、この実施例とは逆に、座面５ｃを内側に向かって凹む断面が円弧のＲ面δに設けるとともに、このＲ面δに着座する弁シート２３ｂをテーパ面γに設けても良い。
なお、図８中における符号Ｔ１は排気スクロール２２の排気入口の中心軸を示し、符号Ｔ２は弁体２３の中心軸を示すものである。
As a specific example, in this embodiment, the
Of course, this embodiment is a specific example. Unlike this embodiment, the tapered surface γ of the
Contrary to this embodiment, the cross section of the
8 indicates the central axis of the exhaust inlet of the
（実施例１の効果６）
このように設けることにより、バルブ軸２４の軸芯のズレ等によりバルブアーム２５が傾斜しても、図８に示すように、全閉時に押圧部３２により貫通穴３１を閉塞することが可能になる。
また、バルブ軸２４の軸芯のズレ等によりバルブアーム２５の傾斜に伴って弁体２３が傾斜しても、図８に示すように、座面５ｃのテーパ面γと弁シート２３ｂのＲ面δとの接触箇所が環状の線接触になる。このため、全閉時に弁体２３が傾斜しても、弁体２３によるシール性を確保することができる。
(
By providing in this way, even if the
Further, even if the
（実施例１の特徴技術５）
図８に基づいて実施例１の特徴技術５を説明する。
上記では、座面５ｃと弁シート２３ｂの一方をテーパ面γに設ける例を示した。
ここで、テーパ面γの傾斜角度であるテーパ角φが大きいと、弁体２３が座面５ｃに食い込むく「くさび効果」が生じてしまい、弁体２３が座面５ｃに固着する懸念がある。
(
Based on FIG. 8, the
In the above, an example in which one of the
Here, when the taper angle φ, which is the inclination angle of the taper surface γ, is large, a “wedge effect” occurs in which the
そこで、座面５ｃと弁シート２３ｂの一方に設けられるテーパ面γのテーパ角φを１５°以内に設ける。ここで言うテーパ角φは、円錐面の広がり角度であり、テーパ角φが最大に広がってテーパ面γが平面になる角度を基準角（０°）として説明する。
Therefore, the taper angle φ of the taper surface γ provided on one of the
（実施例１の効果７）
このようにテーパ角φを１５°以内に設けることにより、全閉時に弁体２３が座面５ｃに強く押し付けられても、弁体２３が座面５ｃに食い込むく不具合を回避でき、弁体２３が座面５ｃに固着するのを防止することができる。
(
Thus, by providing the taper angle φ within 15 °, even when the
［実施例２］
図９に基づいて実施例２を説明する。なお、以下の各実施例において、上記実施例１と同一符合は同一機能物を示すものである。
[Example 2]
A second embodiment will be described with reference to FIG. In the following embodiments, the same reference numerals as those in the first embodiment indicate the same functional objects.
（実施例２の特徴技術１）
この実施例２は、受圧面２３ａと押圧部３２の一方を円錐状のテーパ面γに設けるとともに、受圧面２３ａと押圧部３２の他方をＲ面δに設けるものである。
具体的な一例として、この実施例２では、受圧面２３ａの形状を閉弁時の排気上流側へ向かって拡径するテーパ面γに設けるとともに、このテーパ面γに着座する押圧部３２の形状を外側に向かって膨らむ断面が円弧状のＲ面δに設けている。
なお、以下の各実施例では、この実施例２の技術を採用するものである。
(Feature Technology 1 of Example 2)
In the second embodiment, one of the
As a specific example, in Example 2, the shape of the
In the following embodiments, the technique of the second embodiment is adopted.
もちろん、受圧面２３ａに設けるテーパ面γは、断面が直線状の円錐面であっても良いし、押圧部３２に設けるＲ面δより曲率半径の大きい円弧面（テーパ面の一例）に設けても良い。
また、この実施例とは逆に、受圧面２３ａを内側に向かって凹む断面が円弧のＲ面δに設けるとともに、このＲ面δに着座する押圧部３２をテーパ面γに設けても良い。
Of course, the tapered surface γ provided on the
In contrast to this embodiment, the
（実施例２の効果１）
このように設けることにより、バルブ軸２４の軸芯のズレ等によりバルブアーム２５の押圧部３２が傾斜しても、図９に示すように、全閉時に押圧部３２により貫通穴３１を閉塞することが可能になる。具体的には、押圧部３２が弁体２３に対して傾斜しても、受圧面２３ａのテーパ面γと押圧部３２のＲ面δとの接触箇所が環状の線接触になるため、全閉時に貫通穴３１を閉塞することができる。
(Effect 1 of Example 2)
By providing in this way, even if the
（実施例２の効果２）
また、この実施例２では、バルブアーム２５の傾斜に伴う押圧部３２の傾斜を、受圧面２３ａのテーパ面γと押圧部３２のＲ面δの線接触により吸収するため、図９に示すように、座面５ｃと弁シート２３ｂの両方を共にフラットな平面に設けることができる。これにより、タービンハウジング５ｂの加工性を向上することができ、生産性を向上できる。
(
Further, in the second embodiment, the inclination of the
（実施例２の特徴技術２）
上記では、押圧部３２と受圧面２３ａの一方をテーパ面γに設ける例を示した。
ここで、テーパ面γにおけるテーパ角φが大きいと、バルブアーム２５が受圧面２３ａに食い込むく「さび効果」が生じてしまい、弁体２３がバルブアーム２５に固着する懸念がある。
(
In the above, the example which provided one side of the
Here, when the taper angle φ of the taper surface γ is large, a “rust effect” occurs in which the
そこで、押圧部３２または受圧面２３ａの一方に設けられるテーパ面γのテーパ角φを１５°以内に設ける。このテーパ角φは、実施例１と同様、円錐面の広がり角度であり、テーパ角φが最大に広がってテーパ面γが平面になる角度を基準角（０°）としている。
具体的にこの実施例のように受圧面２３ａにテーパ面γを設ける場合は、座面５ｃに設けられるテーパ面γのテーパ角φが１５°以下に設けられる。
Therefore, the taper angle φ of the taper surface γ provided on one of the
Specifically, when the taper surface γ is provided on the
（実施例２の効果３）
このようにテーパ角φを１５°以内に設けることにより、全閉時にバルブアーム２５が受圧面２３ａに強く押し付けられても、バルブアーム２５が受圧面２３ａに食い込むく不具合を回避でき、弁体２３がバルブアーム２５に固着する不具合を防止できる。
(Effect 3 of Example 2)
Thus, by providing the taper angle φ within 15 °, even when the
［実施例３］
図１０に基づいて実施例３を説明する。
（実施例３の特徴技術１）
この実施例３のバルブ装置２０は、弁体２３とバルブアーム２５の結合箇所が、弁体２３の中心からずれた位置に設けられる。なお、弁体２３の中心は、結合軸２３ｃの軸方向から弁体２３を見た場合における弁体２３の中心であり、図１０（ａ）に示すように、弁体２３の外縁形状が円形の場合には、その円の中心である。
[Example 3]
Example 3 will be described with reference to FIG.
(Feature Technology 1 of Example 3)
In the
また、この実施例３の押圧部３２は凸形状に設けられており、全閉時はこの凸形状を呈する押圧部３２が貫通穴３１を閉塞するとともに、バルブアーム２５から付与される閉弁方向の付勢力を弁体２３に付与する。
Further, the
（実施例３の効果１）
このように、弁体２３とバルブアーム２５の結合箇所を、弁体２３の中心からずれた位置に設けることにより、貫通穴３１の設計の自由度を高めることができる。
具体的には、貫通穴３１の内径寸法を大きくすることが容易になる。即ち、貫通穴３１の通路面積Ｓ１を大きくすることが容易になる。このため、上記「実施例１の効果５」で示したように、貫通穴３１の通路面積Ｓ１を縦クリアランスαの通路面積Ｓ２より大きく設けることができ、第２排気スクロール２２を介してタービン羽根車５ａへ供給する排気ガス量の制御性を向上できる。
(Effect 1 of Example 3)
Thus, the degree of freedom in designing the through
Specifically, it is easy to increase the inner diameter of the through
（実施例３の特徴技術２）
この実施例３のバルブ装置２０は、弁体２３とバルブアーム２５の結合箇所が、貫通穴３１よりバルブ軸２４に近く設けられる。即ち、貫通穴３１は、弁体２３とバルブアーム２５の結合箇所より、バルブ軸２４から離れた位置に設けられる。
(
In the
（実施例３の効果２）
弁体２３が開弁を開始すると、弁体２３と座面５ｃとの距離が最も大きくなる箇所（即ち、最も大きく開く箇所）は、バルブ軸２４の軸芯から最も離れた箇所になる。このため、貫通穴３１をバルブ軸２４から遠い位置に設けることで、弁体２３の外側から第２排気スクロール２２へ集中的に流入する排気ガスの流れと、貫通穴３１を通過して第２排気スクロール２２へ流入する排気ガスの流れとをスムーズに合流させることができる。これにより、第２排気スクロール２２に供給される排気ガスの圧力損失を低減することが可能となり、タービン効率の向上を図ることができる。
(
When the
（実施例３の特徴技術３）
この実施例３では、上述したように、弁体２３とバルブアーム２５の結合箇所を、弁体２３の中心からずれた位置に設けている。
このため、バルブアーム２５に対して弁体２３が回転した場合には、第２排気スクロール２２を閉塞できなくなってしまう。
(Feature Technology 3 of Example 3)
In the third embodiment, as described above, the coupling portion between the
For this reason, when the
そこで、この実施例３の弁体２３には、バルブアーム２５に対する回動範囲を規制する凸部３３を設けている。
この凸部３３は、図１０（ａ）に示すように、結合軸２３ｃの軸方向から見て、バルブアーム２５を僅かな隙間を隔てて挟む突起であり、具体的な一例として平行な２つの凸部３３によってバルブアーム２５を挟むように設けている。
Therefore, the
As shown in FIG. 10A, the
（実施例３の効果３）
このように、弁体２３に回止めの凸部３３を設けることで、バルブアーム２５に対して弁体２３が回転する不具合がなく、全閉時に弁体２３を確実に着座できるとともに、押圧部３２によって貫通穴３１を確実に塞ぐことができる。
即ち、この実施例３のように、弁体２３とバルブアーム２５の結合箇所を、弁体２３の中心からずれた位置に設けても、凸部３３を設けることで不具合が生じない。
(Effect 3 of Example 3)
Thus, by providing the
That is, as in the third embodiment, even if the connecting portion of the
［実施例４］
図１１に基づいて実施例４を説明する。
（実施例４の特徴技術１）
上記実施例１〜３では、弁体２３とバルブアーム２５の結合を行う結合軸２３ｃを弁体２３に設ける例を示した。
これに対し、この実施例４は、弁体２３とバルブアーム２５の結合を行う結合軸２３ｃをバルブアーム２５に設けるものである。
[Example 4]
Example 4 will be described with reference to FIG.
(Feature Technology 1 of Example 4)
In the first to third embodiments, the example in which the
On the other hand, in the fourth embodiment, the
この結合軸２３ｃは、バルブアーム２５と一体に設けられるものであり、貫通穴３１の内側に挿通配置される。そして、結合軸２３ｃの下流側の先端には、弁体２３の抜止を行うワッシャ２９が溶接やカシメ技術等により取り付けられる。
このように設けることで、弁体２３の形状を簡素化することができ、弁体２３の製造コストを抑えることができる。
The
By providing in this way, the shape of the
（実施例４の特徴技術２）
この実施例４では、上述したように、弁体２３の排気下流側にワッシャ２９が設けられる。
このため、バルブアーム２５がアーム角θ１に近づくと、ワッシャ２９が貫通穴３１を塞ぐ方向へ移動する。
そこで、この実施例４では、ワッシャ２９の周囲に、貫通穴３２を塞ぐのを回避するための複数の切欠部を設けている。即ち、この実施例４は、排気ガスの下流方向から弁体２３を見た場合、結合軸２３ｃが貫通穴３１から抜け出るのを防止するワッシャ２９と貫通穴３１の内壁との間に、貫通穴３１に通じる隙間εを設けている。
これにより、バルブアーム２５がアーム角θ１に近づいても、ワッシャ２９が貫通穴３１を塞がない。
(
In the fourth embodiment, as described above, the
For this reason, when the
Therefore, in the fourth embodiment, a plurality of notches are provided around the
Thus, the
［実施例５］
図１２に基づいて実施例５を説明する。
上記実施例５では、弁体２３の中心に設けた１つの貫通穴３１にバルブアーム２５に設けた１本の結合軸２３ｃを挿入配置する例を示した。
これに対し、この実施例５は、弁体２３に複数（例えば２つ）の貫通穴３１を形成するとともに、バルブアーム２５に貫通穴３１と同数の結合軸２３ｃを設け、バルブアーム２５に設けた複数の結合軸２３ｃを、弁体２３に形成した複数の貫通穴３１に挿通配置したものである。
なお、図１２では、抜止用のワッシャ２９を各結合軸２３ｃの端部に橋渡しする例を示すが、ワッシャ２９は弁体２３の抜止めを達成できれば良く、少なくとも１つ以上の結合軸２３ｃの端部にワッシャ２９を設ければ良い。
[Example 5]
Example 5 will be described with reference to FIG.
In the fifth embodiment, an example in which one
On the other hand, in the fifth embodiment, a plurality of (for example, two) through
FIG. 12 shows an example in which the retaining
（実施例５の効果１）
複数の貫通穴３１に複数の結合軸２３ｃを挿入配置することで、バルブアーム２５に対して弁体２３の回止めを行うことができる。
(Effect 1 of Example 5)
By inserting and arranging a plurality of
（実施例５の効果２）
複数の貫通穴３１に複数の結合軸２３ｃを挿入配置することで、弁体２３とバルブアーム２５の接触割合を増やすことができる。このため、弁体２３がチャタリングと呼ばれる自励振動を発生するのを防止できる。
(
The contact ratio between the
（実施例５の効果３）
複数の貫通穴３１を設けることで、貫通穴３１の通路面積Ｓ１を大きくすることが可能になる。このため、上記「実施例１の効果５」で示したように、貫通穴３１の通路面積Ｓ１を縦クリアランスαの通路面積Ｓ２より大きく設けることが容易になり、第２排気スクロール２２を介してタービン羽根車５ａへ供給する排気ガス量の制御性を向上することができる。
(Effect 3 of Example 5)
By providing the plurality of through
［実施例６］
図１３に基づいて実施例６を説明する。
上記実施例１〜５では、貫通穴３１が開き始める際、急激に排気ガスが貫通穴３１に流入するため、貫通穴３１が開き始める際の流量感度が高くなってしまう。
そこで、この実施例６の押圧部３２には、図１３（ａ）に示すように、貫通穴３１の内側に挿し入れられて、排気ガスの下流方向に向かって縮径する略円錐形状の突起部３４が設けられる。即ち、突起部３４は、貫通穴３１との間に排気下流側へ向かって通路面積が徐々に拡大するテーパ通路を形成するものである。
[Example 6]
Example 6 will be described with reference to FIG.
In the said Examples 1-5, since exhaust gas flows in into the through-
Therefore, as shown in FIG. 13A, the
（実施例６の効果）
このように設けることにより、貫通穴３１が開き始める際であっても、突起部３４が貫通穴３１の内部に挿し入れられているため、貫通穴３１が開き始める際に通路面積が急に増加するのを抑えることができる。これにより、貫通穴３１が開き始める際の流量感度（開度変化に対する流量変化の度合）を抑えることができ、微小開度において第２排気スクロール２２を介してタービン羽根車５ａへ供給する排気ガス量の制御性を向上できる。
(Effect of Example 6)
By providing in this way, even when the through
上記の効果を図１３（ｂ）に基づいて説明する。
実施例１で示したように、突起部３４を設けない場合で、バルブアーム２５をアーム角θ０からアーム角θ１へ回動した際に、第２排気スクロール２２からタービン羽根車５ａへ供給される排気ガス量の変化を、図１３（ｂ）の実線Ｃに示す。
これに対し、この実施例６で示すように押圧部３２に突起部３４を設ける場合で、バルブアーム２５をアーム角θ０からアーム角θ１へ回動した際に、第２排気スクロール２２からタービン羽根車５ａへ供給される排気ガス量の変化を、図１３（ｂ）の破線Ｃ１に示す。
The above effect will be described with reference to FIG.
As shown in the first embodiment, when the
In contrast, in the case where the
実線Ｃと破線Ｃ１を比較してわかるように、突起部３４を設けることで、アーム角θ０からアーム角θ１の範囲の流量感度を実施例１よりさらに抑えることができ、排気ガス量の制御性をさらに向上することができる。即ち、低開度における流量コントロールの精度を高めることができるため、ドライバビリティの向上、および燃費向上を図ることが可能になる。
As can be seen by comparing the solid line C and the broken line C1, by providing the
［実施例７］
図１４に基づいて実施例７を説明する。
弁体２３は、実施例１で開示したように、タービン羽根車５ａへ排気ガスを導く第２排気スクロール２２の排気ガスの流れ方向の上流端を開閉する。
この実施例７では、第２排気スクロール２２の上流端を開閉する弁体２３の排気下流側の面に、タービンハウジング５ｂから弁体２３が離座した状態であっても、第２排気スクロール２２の上流端から、第２排気スクロール２２の内部に挿し入れられる整流部３５が設けられている。
[Example 7]
Example 7 will be described with reference to FIG.
As disclosed in the first embodiment, the
In the seventh embodiment, even when the
この整流部３５は、バルブ軸２４の軸方向から見て、バルブ軸２４に近い側に設けられるものであり、具体的な一例として弁体２３と一体に設けられる。この整流部３５は、弁体２３がタービンハウジング５ｂから離座した状態であっても、第２排気スクロール２２の内部に挿し入れられて、整流部３５と第２排気スクロール２２の内壁との間に下流方向に向かって広がるテーパ通路を形成するものである。即ち、整流部３５は、開弁時に第２排気スクロール２２へ流入する排気ガスの流れを整えるディフューザーである。
なお、整流部３５は、全開時に第２排気スクロール２２から抜け出るものであっても良いが、全開時であっても第２排気スクロール２２から完全に抜け出ないものが好ましい｛図１６（ｄ）参照｝。
This
The rectifying
（実施例７の効果１）
このように、第２排気スクロール２２の内部に挿し入れられる整流部３５を設けることにより、弁体２３を通過した排気ガスが弁体２３の下流側で剥離する不具合を抑えることができ、剥離による乱流の発生を防ぐことができる。このため、第２排気スクロール２２に供給される排気ガスの圧力損失を整流部３５によって大幅に抑えることが可能になり、タービン効率を向上できる。
(Effect 1 of Example 7)
Thus, by providing the
（実施例７の効果２）
また、弁体２３がタービンハウジング５ｂから離座しても、整流部３５が第２排気スクロール２２の内部に挿し入れられる。
このため、弁体２３が離座した直後における低開度の流量感度（開度変化に対する流量変化の度合）を抑えることができる。これにより、第２排気スクロール２２を介してタービン羽根車５ａへ供給する排気ガス量の制御性を向上できる。
(
Even if the
For this reason, the flow sensitivity of the low opening degree immediately after the
［実施例８］
図１５、図１６に基づいて実施例８を説明する。
この実施例８は、上述した実施例６と実施例７を組み合わせたものであり、実施例６と実施例７の両方の効果を得ることができる。
突起部３４と整流部３５の両方を設けたバルブ装置２０の作動例を図１６に示す。
[Example 8]
Example 8 will be described with reference to FIGS. 15 and 16.
The eighth embodiment is a combination of the sixth embodiment and the seventh embodiment described above, and the effects of both the sixth embodiment and the seventh embodiment can be obtained.
FIG. 16 shows an operation example of the
（アーム角θ０）
全閉時は、図１６（ａ）に示すように、バルブアーム２５が弁体２３に閉弁方向の回動力を付与して、弁体２３がタービンハウジング５ｂに押し付けられる。これにより、弁体２３がタービンハウジング５ｂに着座するとともに、バルブアーム２５の押圧部３２が弁体２３に設けた貫通穴３１を塞ぎ、全閉状態が達成される。
(Arm angle θ0)
When fully closed, as shown in FIG. 16A, the
（アーム角θ０〜θ１）
アーム角θ０の全閉状態からバルブアーム２５を開弁方向に回動操作すると、アーム角θ１に達するまでの間は、図１６（ｂ）に示すように、排気ガスの圧力によって弁体２３の着座状態が保たれるが、押圧部３２が弁体２３から離れるため、排気ガスは縦クリアランスαと貫通穴３１を通って弁体２３の排気下流側へ流れる。即ち、貫通穴３１を通過した排気ガスのみが第２排気スクロール２２へ供給される。
(Arm angles θ0 to θ1)
When the
（アーム角θ１〜θ２）
アーム角θ１に達した後に、さらにバルブアーム２５を開弁方向に回動操作すると、図１６（ｃ）に示すように、バルブアーム２５の回動に伴って弁体２３が回動を開始し、弁体２３がタービンハウジング５ｂから離座する。このため、弁体２３が離座した直後の小開度では、排気ガスが弁体２３の貫通穴３１を通過するとともに、弁体２３の周囲を通って下流側へ流れる。即ち、貫通穴３１と弁体２３の周囲の２箇所を通過した排気ガスが第２排気スクロール２２へ供給される。
(Arm angles θ1-θ2)
When the
（アーム角θ３）
全開時は、図１６（ｄ）に示すように、弁体２３が座面５ｃから大きく離座する。このため、大量の排気ガスが第２排気スクロール２２へ供給される。
(Arm angle θ3)
When fully opened, as shown in FIG. 16D, the
［実施例９］
図１７に基づいて実施例９を説明する。
この実施例９は、上述した実施例３と同様、弁体２３とバルブアーム２５の結合箇所を、弁体２３の中心からずれた位置に設けるものである。
実施例９における実施例３との相違点を説明する。
実施例３では、弁体２３に凸部３３を設けてバルブアーム２５に対する弁体２３の回止めを行った（図１０参照）。
これに対し、この実施例９は、上記実施例６で示した突起部３４が貫通穴３１に挿し入れられることにより、バルブアーム２５に対する弁体２３の回止めが行われるものである。
[Example 9]
Example 9 will be described with reference to FIG.
In the ninth embodiment, as in the third embodiment described above, the joint between the
Differences between the ninth embodiment and the third embodiment will be described.
In Example 3, the
On the other hand, in the ninth embodiment, the
［実施例１０］
図１８に基づいて実施例１０を説明する。
この実施例１０は、貫通穴３１を設ける位置を、バルブ軸２４の軸芯（図中、符号Ｔ３参照）に対して最も遠くに配置した具体例である。
このように貫通穴３１を極力バルブ軸２４の軸芯から遠ざけることで、上記「実施例３の効果２」を最大に得ることができる。即ち、貫通穴３１をバルブ軸２４の軸芯から極力遠ざけることで、弁体２３の外側から第２排気スクロール２２へ集中的に流入する排気ガスの流れと、貫通穴３１を通過して第２排気スクロール２２へ流入する排気ガスの流れとを、よりスムーズに合流させることができる。
その結果、第２排気スクロール２２へ供給される排気ガスの圧力損失の低減効果を高めてタービン効率の向上を図ることができる。
[Example 10]
Example 10 will be described with reference to FIG.
The tenth embodiment is a specific example in which the position where the through
In this way, the “
As a result, the effect of reducing the pressure loss of the exhaust gas supplied to the
上記の実施例では、タービンハウジング５ｂに独立した２つの排気スクロール（第１、第２スクロール通路２１、２２）を設けて、一方の排気スクロール（第２スクロール通路２２）をバルブ装置２０によって開閉する例を示したが限定するものではない。
具体的には、上記の実施例とは異なり、独立した２つのターボチャージャ２を搭載する車両において、一方のターボチャージャ２の排気タービン５に通じる排気通路を開閉するバルブ装置２０に本発明を適用しても良い。即ち、ツインターボ（２ステージターボ等）の運転状態をコントロールするバルブ装置２０に本発明を適用しても良い。
In the above embodiment, the
Specifically, unlike the above embodiment, the present invention is applied to a
５・・・排気タービン
５ａ・・タービン羽根車 ５ｂ・・タービンハウジング
２０・・・バルブ装置 ２２・・・第２排気スクロール（排気通路）
２３・・・弁体 ２４・・・バルブ軸
２５・・・バルブアーム ３１・・・貫通穴
３２・・・押圧部 α・・・縦クリアランス
5 ...
23 ...
Claims (15)
このバルブ装置（２０）は、開弁方向へ変化する際に前記弁体（２３）が排気ガスの上流側へ移動する内開弁タイプであり、
前記バルブアーム（２５）と前記弁体（２３）の結合箇所には、少なくとも前記バルブアーム（２５）の回動方向への前記弁体（２３）の移動を許容する縦クリアランス（α）が設けられ、
前記弁体（２３）には、排気ガスの上流側と下流側を連通させる貫通穴（３１）が設けられ、
前記バルブアーム（２５）には、前記弁体（２３）に押し付けられることで前記貫通穴（３１）を閉塞する押圧部（３２）が設けられることを特徴とするバルブ装置（２０）。 A housing (5b) in which an exhaust passage (22) for guiding exhaust gas to the turbine impeller (5a) of the exhaust turbine (5) is formed, and a valve shaft (which is rotatably supported with respect to the housing (5b)). 24), a valve arm (25) that rotates integrally with the valve shaft (24), and a valve body (23) that is supported by the valve arm (25) and opens and closes the exhaust passage (22). In the valve device (20) comprising:
This valve device (20) is an internal valve opening type in which the valve element (23) moves to the upstream side of exhaust gas when changing in the valve opening direction.
A longitudinal clearance (α) that allows the valve body (23) to move at least in the direction of rotation of the valve arm (25) is provided at the joint between the valve arm (25) and the valve body (23). And
The valve body (23) is provided with a through hole (31) for communicating the upstream side and the downstream side of the exhaust gas,
The valve device (20), wherein the valve arm (25) is provided with a pressing portion (32) that closes the through hole (31) by being pressed against the valve body (23).
前記貫通穴（３１）において排気ガスが流入する箇所を孔入口、前記貫通穴（３１）において排気ガスが抜け出る箇所を孔出口とした場合、
前記孔入口または前記孔出口の少なくとも一方には、前記貫通穴（３１）の開口端に向かって拡径する拡径部（３１ａ）が設けられることを特徴とするバルブ装置（２０）。 The valve device (20) according to claim 1,
Where the exhaust gas flows in the through hole (31) as a hole inlet, and the exhaust gas out of the through hole (31) as a hole outlet,
At least one of the hole inlet and the hole outlet is provided with a diameter-expanding portion (31a) that increases in diameter toward the opening end of the through hole (31).
前記貫通穴（３１）の通路面積は、前記貫通穴（３１）に通じる前記縦クリアランス（α）の通路面積より大きいことを特徴とするバルブ装置（２０）。 The valve device (20) according to claim 1 or claim 2,
The valve device (20), wherein a passage area of the through hole (31) is larger than a passage area of the vertical clearance (α) leading to the through hole (31).
前記ハウジング（５ｂ）のうち、閉弁時に前記弁体（２３）が着座する接触面を座面（５ｃ）とし、
前記弁体（２３）のうち、閉弁時に前記ハウジング（５ｂ）に直接触れる面を弁シート（２３ｂ）とした場合、
前記座面（５ｃ）と前記弁シート（２３ｂ）の一方がテーパ面（γ）に設けられるとともに、
前記座面（５ｃ）と前記弁シート（２３ｂ）の他方がＲ面（δ）に設けられることを特徴とするバルブ装置（２０）。 In the valve device (20) according to any one of claims 1 to 3,
Of the housing (5b), a contact surface on which the valve element (23) is seated when the valve is closed is a seating surface (5c),
Of the valve body (23), when the valve seat (23b) is the surface that directly contacts the housing (5b) when the valve is closed,
One of the seat surface (5c) and the valve seat (23b) is provided on the tapered surface (γ),
The valve device (20), wherein the other of the seat surface (5c) and the valve seat (23b) is provided on the R surface (δ).
前記座面（５ｃ）と前記弁シート（２３ｂ）の一方に設けられる前記テーパ面（γ）の傾斜角度であるテーパ角（φ）は、最大に広がってテーパ面（γ）が平面になる角度を基準の０°とした場合に１５°以内に設けられることを特徴とするバルブ装置（２０）。 The valve device (20) according to claim 4,
The taper angle (φ), which is the inclination angle of the taper surface (γ) provided on one of the seat surface (5c) and the valve seat (23b), is an angle at which the taper surface (γ) becomes a flat surface. A valve device (20), wherein the valve device (20) is provided within 15 ° when the angle is set to 0 °.
前記弁体（２３）のうち、閉弁時に前記バルブアーム（２５）によって押し付けられる接触面を受圧面（２３ａ）とした場合、
前記受圧面（２３ａ）と前記押圧部（３２）の一方がテーパ面（γ）に設けられるとともに、
前記受圧面（２３ａ）と前記押圧部（３２）の他方がＲ面（δ）に設けられることを特徴とするバルブ装置（２０）。 In the valve device (20) according to any one of claims 1 to 5,
Of the valve body (23), when the contact surface pressed by the valve arm (25) when the valve is closed is the pressure receiving surface (23a),
One of the pressure receiving surface (23a) and the pressing portion (32) is provided on the tapered surface (γ),
The valve device (20), wherein the other of the pressure receiving surface (23a) and the pressing portion (32) is provided on an R surface (δ).
前記受圧面（２３ａ）と前記押圧部（３２）の一方に設けられる前記テーパ面（γ）の傾斜角度であるテーパ角（φ）は、最大に広がってテーパ面（γ）が平面になる角度を基準の０°とした場合に１５°以内に設けられることを特徴とするバルブ装置（２０）。 The valve device (20) according to claim 6,
The taper angle (φ), which is the inclination angle of the taper surface (γ) provided on one of the pressure receiving surface (23a) and the pressing portion (32), is an angle at which the taper surface (γ) becomes a flat surface. A valve device (20), wherein the valve device (20) is provided within 15 ° when the angle is set to 0 °.
前記バルブアーム（２５）と前記弁体（２３）の結合箇所は、前記弁体（２３）の中心からずれた位置に設けられることを特徴とするバルブ装置（２０）。 In the valve device (20) according to any one of claims 1 to 7,
The valve device (20), wherein the joint between the valve arm (25) and the valve body (23) is provided at a position shifted from the center of the valve body (23).
前記貫通穴（３１）は、前記バルブアーム（２５）と前記弁体（２３）の結合箇所より、前記バルブ軸（２４）から離れた位置に設けられることを特徴とするバルブ装置（２０）。 The valve device (20) according to claim 8,
The valve device (20), wherein the through hole (31) is provided at a position away from the valve shaft (24) from a joint portion of the valve arm (25) and the valve body (23).
前記弁体（２３）には、前記バルブアーム（２５）に対する回動範囲を規制する凸部（３３）が設けられることを特徴とするバルブ装置（２０）。 The valve device (20) according to claim 8 or 9,
The valve device (20), wherein the valve body (23) is provided with a convex portion (33) for regulating a rotation range with respect to the valve arm (25).
前記バルブアーム（２５）には、前記貫通穴（３１）の内側に挿通配置されて当該バルブアーム（２５）と前記弁体（２３）を結合する結合軸（２３ｃ）が設けられる特徴とするバルブ装置（２０）。 In the valve device (20) according to any one of claims 1 to 10,
The valve arm (25) is provided with a coupling shaft (23c) that is inserted inside the through hole (31) and that couples the valve arm (25) and the valve body (23). Device (20).
排気ガスの下流方向から前記弁体（２３）を見た場合、前記結合軸（２３ｃ）が前記貫通穴（３１）から抜け出るのを防止するワッシャ（２９）と前記貫通穴（３１）の内壁との間に、前記貫通穴（３１）に通じる隙間（ε）が設けられることを特徴とするバルブ装置（２０）。 The valve device (20) according to claim 11,
A washer (29) for preventing the coupling shaft (23c) from coming out of the through hole (31) when the valve body (23) is viewed from the downstream direction of the exhaust gas, and an inner wall of the through hole (31) A valve device (20), characterized in that a clearance (ε) leading to the through hole (31) is provided between them.
前記バルブアーム（２５）に設けた複数の前記結合軸（２３ｃ）を、前記バルブに形成した複数の前記貫通穴（３１）に挿通配置したことを特徴とするバルブ装置（２０）。 The valve device (20) according to claim 11 or claim 12,
The valve device (20), wherein the plurality of coupling shafts (23c) provided on the valve arm (25) are inserted into the plurality of through holes (31) formed in the valve.
前記押圧部（３２）には、前記貫通穴（３１）に挿し入れられ、排気ガスの下流方向に向かって縮径する形状の突起部（３４）が設けられることを特徴とするバルブ装置（２０）。 In the valve device (20) according to any one of claims 1 to 13,
A valve device (20), wherein the pressing portion (32) is provided with a protruding portion (34) having a shape inserted into the through hole (31) and having a diameter reduced toward the downstream direction of the exhaust gas. ).
前記弁体（２３）は、前記タービン羽根車（５ａ）へ排気ガスを導く前記排気通路（２２）の上流端を開閉するものであり、
この弁体（２３）には、前記ハウジング（５ｂ）から離座した状態であっても前記排気通路（２２）の上流端から前記排気通路（２２）の内部に挿し入れられて、前記排気通路（２２）の内壁との間に下流方向に向かって広がるテーパ通路を形成する前記整流部（３５）が設けられることを特徴とするバルブ装置（２０）。 In the valve device (20) according to any one of claims 1 to 14,
The valve body (23) opens and closes an upstream end of the exhaust passage (22) that guides exhaust gas to the turbine impeller (5a).
The valve body (23) is inserted into the exhaust passage (22) from the upstream end of the exhaust passage (22) even when being separated from the housing (5b). The valve device (20), characterized in that the rectifying portion (35) that forms a tapered passage that extends in the downstream direction is provided between the inner wall and the inner wall of (22).
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111102061A (en) * | 2018-10-29 | 2020-05-05 | 博格华纳公司 | Diffuser for diffusing an exhaust stream and system including the same |
| KR102250883B1 (en) * | 2020-01-17 | 2021-05-12 | 신영공업 주식회사 | Clapper for pre-action valve and pre-action valve including the same |
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| CN111102061A (en) * | 2018-10-29 | 2020-05-05 | 博格华纳公司 | Diffuser for diffusing an exhaust stream and system including the same |
| CN111102061B (en) * | 2018-10-29 | 2023-09-15 | 博格华纳公司 | Diffuser for diffusing an exhaust gas flow and system comprising such a diffuser |
| KR102250883B1 (en) * | 2020-01-17 | 2021-05-12 | 신영공업 주식회사 | Clapper for pre-action valve and pre-action valve including the same |
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