JP4818042B2 - Bypass structure and exhaust turbine supercharger - Google Patents

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Description

本発明は、排気タービン過給機、及び該排気タービン過給機の構造の一つである排気タービン過給機用バイパス構造に関する。   The present invention relates to an exhaust turbine supercharger and an exhaust turbine supercharger bypass structure which is one of the structures of the exhaust turbine supercharger.

車両用エンジン、発電用エンジン等のエンジンの分野にあっては、前記エンジンの出力を上げるために、前記エンジンからの排気ガスのエネルギーを利用して、前記エンジンに吸気される空気を過給する排気タービン過給機が用いられる。   In the field of engines such as vehicle engines and power generation engines, in order to increase the output of the engine, the energy of the exhaust gas from the engine is used to supercharge the air sucked into the engine. An exhaust turbine supercharger is used.

一方、空気の過給圧が過度に高くならないようにするため、前記排気タービン過給機は、前記排気タービン過給機におけるタービンハウジングの入口側から取り入れた排気ガスを前記タービンハウジングの出口側へバイパスさせるバイパス構造を具備している。そして、前記バイパス構造の具体的な構成は、次のようになる。   On the other hand, in order to prevent the supercharging pressure of the air from becoming excessively high, the exhaust turbine supercharger takes the exhaust gas taken from the inlet side of the turbine housing in the exhaust turbine supercharger to the outlet side of the turbine housing. A bypass structure for bypassing is provided. The specific configuration of the bypass structure is as follows.

即ち、前記タービンハウジングの内部には、前記タービンハウジングの入口側と出口側を繋ぐバイパス流路が形成されている。また、前記タービンハウジングにおける前記バイパス流路の近傍には、取付穴が形成されており、前記タービンハウジングの前記取付穴には、ブッシュが一体的に設けられている。   That is, a bypass passage that connects the inlet side and the outlet side of the turbine housing is formed inside the turbine housing. An attachment hole is formed in the turbine housing near the bypass flow path, and a bush is integrally provided in the attachment hole of the turbine housing.

そして、前記ブッシュを前記タービンハウジングに対して強固に固定するため、前記バイパス構造にあっては、次のような所謂抜け止め対策が施されている。即ち、前記ブッシュを前記タービンハウジングの前記取付穴に挿入した状態の下で、前記タービンハウジングの端面側から前記ブッシュの一部を削りつつピン穴を加工する。更に、抜け止め用スプリングピンを前記ピン穴に挿入する。これにより、前記ブッシュを前記タービンハウジングの前記取付穴から抜けないようにすることができる。   And in order to fix the said bush firmly with respect to the said turbine housing, in the said bypass structure, the following so-called prevention measures are taken. That is, under the state where the bush is inserted into the mounting hole of the turbine housing, the pin hole is machined while shaving a part of the bush from the end face side of the turbine housing. Further, a spring pin for retaining is inserted into the pin hole. As a result, the bush can be prevented from coming out of the mounting hole of the turbine housing.

また、前記ブッシュには、バルブシャフトが回転可能に設けられており、このバルブシャフトの一端部には、バルブアームの基端部が一体的に連結されており、前記バルブアームは、前記タービンハウジングの内側に位置している。更に、前記バルブシャフトの先端部には、前記バイパス流路の開口部を開閉するウェイストゲートバルブが一体的に設けられている。   The bush is rotatably provided with a valve shaft. One end of the valve shaft is integrally connected to a base end of a valve arm, and the valve arm is connected to the turbine housing. Located inside. Furthermore, a waste gate valve that opens and closes the opening of the bypass channel is integrally provided at the tip of the valve shaft.

前記バルブシャフトの他端部には、リンク板の基端部が一体的に連結されてあって、前記リンク板は、前記タービンハウジングの外側に位置している。また、前記排気タービン過給機におけるコンプレッサハウジングには、前記リンク板を前記バルブシャフトの軸心を中心として回転させるアクチュエータが設けられている。ここで、前記アクチュエータは、前後方向へ移動可能な作動ロッドを備えてあって、前記作動ロッドの先端部は、前記リンク板の先端部に回転自在に連結されている。   A base end portion of a link plate is integrally connected to the other end portion of the valve shaft, and the link plate is located outside the turbine housing. The compressor housing in the exhaust turbine supercharger is provided with an actuator that rotates the link plate about the axis of the valve shaft. Here, the actuator includes an operating rod that can move in the front-rear direction, and a distal end portion of the operating rod is rotatably connected to a distal end portion of the link plate.

従って、空気の過給圧が設定圧に達すると、前記アクチュエータの駆動によって前記リンク板を前記バルブシャフトの軸心を中心として一方向へ回転させて、前記バルブシャフト及び前記バルブアームも前記バルブシャフトの軸心を中心として一方向へ前記リンク板と一体的に回転させて、前記ウェイストゲートバルブによって前記バイパス流路の開口部を開くことができる。これにより、前記タービンハウジングの入口側から取り入れた排気ガスを前記タービンハウジングの出口側へバイパスさせて、前記排気タービン過給機の出力を下げて、空気の過給圧が過度に高くならないようにすることができる。   Therefore, when the air supercharging pressure reaches a set pressure, the link plate is rotated in one direction around the axis of the valve shaft by driving the actuator, and the valve shaft and the valve arm are also moved to the valve shaft. The opening of the bypass channel can be opened by the waste gate valve by rotating integrally with the link plate in one direction around the axis of the axis. As a result, the exhaust gas taken in from the inlet side of the turbine housing is bypassed to the outlet side of the turbine housing, the output of the exhaust turbine supercharger is lowered, and the supercharging pressure of the air is not excessively increased. can do.

また、前記ウェイストゲートバルブによって前記バイパス流路の開口部を開いた後に、前記アクチュエータの駆動によって前記リンク板を前記バルブシャフトの軸心を中心として他方向へ回転させて、前記ウェイストゲートバルブによって前記バイパス流路の開口部を閉じておく。   Further, after the opening of the bypass channel is opened by the waste gate valve, the actuator is driven to rotate the link plate in the other direction about the axis of the valve shaft, and the waste gate valve The opening of the bypass channel is closed.

なお、本発明に関連する先行技術として特許文献１に示すものがある。
特開平１０−１−３０６９号公報 In addition, there exists a thing shown to patent document 1 as a prior art relevant to this invention.
Japanese Patent Laid-Open No. 10-1-3069

ところで、前述のように、前記バルブ構造に前記ブッシュの抜け止め対策を施すと、前記排気タービン過給機を生産するにあたって、前記ブッシュを前記タービンハウジングの前記取付穴に挿入するブッシュ挿入工程の他に、前記ピン穴を加工するピン穴加工工程、前記抜け止め用スプリングピンを前記ピン穴に挿入するピン挿入工程が必要になる。そのため、前記排気タービン過給機の一連の生産工程数が増え、前記排気タービン過給機の生産時間が長くなって、前記排気タービン過給機の生産性を高めることが困難であると共に、前記排気タービン過給機の生産コストが高くなるという問題がある。   By the way, as described above, when measures are taken to prevent the bush from coming off, the bush is inserted into the mounting hole of the turbine housing in order to produce the exhaust turbine supercharger. In addition, a pin hole machining step for machining the pin hole and a pin insertion step for inserting the spring pin for retaining the pin into the pin hole are required. Therefore, the number of production steps of the exhaust turbine supercharger increases, the production time of the exhaust turbine supercharger increases, and it is difficult to increase the productivity of the exhaust turbine supercharger. There exists a problem that the production cost of an exhaust turbine supercharger becomes high.

本発明の第１の特徴は、排気タービン過給機におけるタービンハウジングの入口側から取り入れた排気ガスを前記タービンハウジングの出口側へバイパスさせるバイパス構造において、
前記タービンハウジングの内部に形成され、前記タービンハウジングの入口側と出口側を繋ぐバイパス流路と、
オーステナイト系の鋳鋼からなる前記タービンハウジングの一部分であって、両端側に加工面を有し、支持穴を有した軸受パートと、
前記軸受パートの前記支持穴に回転可能に直接的に設けられたバルブシャフトと、
前記バルブシャフトの一端部に基端部が一体的に連結されたバルブアームと、
前記バルブアームの先端部に一体的に設けられ、前記バイパス流路の開口部を開閉するウェイストゲートバルブと、
前記バルブシャフトの他端部に基端部が一体的に連結されたリンク板と、
前記リンク板を前記バルブシャフトの軸心を中心として回転させるアクチュエータと、を具備してあって、
前記バルブアームと前記リンク板とによって前記軸受パートの両加工面を挟持するように構成されたことである。 A first feature of the present invention is a bypass structure for bypassing exhaust gas taken from an inlet side of a turbine housing in an exhaust turbine supercharger to an outlet side of the turbine housing.
A bypass passage formed inside the turbine housing and connecting an inlet side and an outlet side of the turbine housing;
A part of the turbine housing made of austenitic cast steel, having bearing surfaces on both end sides, and bearing parts having support holes;
A valve shaft provided directly rotatably in the support hole of the bearing part;
A valve arm having a base end integrally connected to one end of the valve shaft ;
A waste gate valve that is integrally provided at the tip of the valve arm and opens and closes the opening of the bypass flow path;
A link plate whose base end is integrally connected to the other end of the valve shaft;
An actuator for rotating the link plate around the axis of the valve shaft,
Both the machining surfaces of the bearing part are sandwiched between the valve arm and the link plate.

ここで、本発明の第１の特徴は、オーステナイト系の鋳鋼は、前記排気タービン過給機の稼動時における前記タービンハウジング内と同様の高温環境においても、耐摩耗性及び耐酸化性を十分に発揮することができるという、オーステナイト系の鋳鋼に関しての新規な知見に基づいて、発明されたものである。なお、鋳鋼に関しての新規な知見は、オーステナイト系の鋳鋼に対して温度条件を変更した摩耗試験（オーステナイト系の鋳鋼の試験片同士の摩耗試験）及び酸化試験を行うことによって得られたものである。 Here, the first feature of the present invention is that austenitic cast steel has sufficient wear resistance and oxidation resistance even in a high temperature environment similar to that in the turbine housing when the exhaust turbine supercharger is in operation. It has been invented based on a novel finding regarding austenitic cast steel that can be exhibited. In addition, the new knowledge about cast steel was obtained by performing the abrasion test (wear test between the test pieces of austenitic cast steel) and the oxidation test which changed temperature conditions with respect to austenitic cast steel. .

本発明の第１の特徴によると、空気の過給圧が設定圧に達して、前記アクチュエータの駆動によって前記リンク板を前記バルブシャフトの軸心を中心として一方向へ回転させると、前記バルブシャフト及び前記バルブアームも前記バルブシャフトの軸心を中心として一方向へ前記リンク板と一体的に回転させて、前記ウェイストゲートバルブによって前記バイパス流路の開口部を開くことができる。これにより、前記タービンハウジングの入口側から取り入れた排気ガスを前記タービンハウジングの出口側へバイパスさせて、前記排気タービン過給機の出力を下げて、空気の過給圧が過度に高くならないようにすることができる。   According to the first aspect of the present invention, when the supercharging pressure of the air reaches a set pressure and the link plate is rotated in one direction around the axis of the valve shaft by driving the actuator, the valve shaft The valve arm can also be rotated integrally with the link plate in one direction around the axis of the valve shaft, and the opening of the bypass channel can be opened by the waste gate valve. As a result, the exhaust gas taken in from the inlet side of the turbine housing is bypassed to the outlet side of the turbine housing, the output of the exhaust turbine supercharger is lowered, and the supercharging pressure of the air is not excessively increased. can do.

また、前記ウェイストゲートバルブによって前記バイパス流路の開口部を開いた後に、前記アクチュエータの駆動によって前記リンク板を前記バルブシャフトの軸心を中心として他方向へ回転させることにより、前記ウェイストゲートバルブによって前記バイパス流路の開口部を閉じておく（前記バイパス構造の一般的な作用）。   After the opening of the bypass flow path is opened by the waste gate valve, the link plate is rotated in the other direction around the axis of the valve shaft by driving of the actuator, so that the waste gate valve The opening of the bypass channel is closed (general action of the bypass structure).

前記バイパス構造の一般的な作用の他に、オーステナイト系の鋳鋼に関しての新規な知見に基づいて、オーステナイト系の鋳鋼からなる前記タービンハウジングの一部分である前記軸受パートの前記支持穴に、前記バルブシャフトを回転可能に取付けることができる。換言すれば、ブッシュを用いることなく、前記タービンハウジングの一部分に前記バルブシャフトを回転可能に取付けることができる。 In addition to the general effect of the bypass structure, based on the novel finding with respect to the cast steel of austenitic, the supporting hole of the bearing part is a portion of the turbine housing made of cast steel austenitic, said valve shaft Can be mounted rotatably. In other words, the valve shaft can be rotatably attached to a part of the turbine housing without using a bush.

また、前記バイパス構造は、前記バルブアームと前記リンク板とによって前記軸受パートの両加工面を挟持するように構成されているため、前記軸受パートの前記支持穴からの排気ガスの漏れを十分に抑えることができる。 Further, since the bypass structure is configured to sandwich both processed surfaces of the bearing part by the valve arm and the link plate, the exhaust gas from the support hole of the bearing part is sufficiently leaked. Can be suppressed.

本発明の第２の特徴は、エンジンから排気ガスのエネルギーを利用して、前記エンジンに吸気される空気を過給する排気タービン過給機において、
第１の特徴からなるバイパス構造を具備したことである。 A second feature of the present invention is an exhaust turbine supercharger that supercharges air sucked into the engine using energy of exhaust gas from the engine.
The bypass structure having the first characteristic is provided.

請求項１から請求項４のうちのいずれかの請求項に記載の発明によれば、前記ブッシュを用いることなく、前記タービンハウジングの一部分穴に前記バルブシャフトを回転可能に取付けることができるため、前記排気タービン過給機の一連の生産工程から前記ブッシュに付随する工程（前記ブッシュ挿入工程、前記ピン穴加工工程、前記ピン挿入工程）を省略することができ、前記排気タービン過給機の生産時間を短くして、前記排気タービン過給機の生産性を容易に高めることができると共に、前記排気タービン過給機の生産コストの低下を図ることができる。   According to the invention of any one of claims 1 to 4, the valve shaft can be rotatably mounted in a partial hole of the turbine housing without using the bush. From the series of production steps of the exhaust turbine supercharger, the steps associated with the bush (the bush insertion step, the pin hole machining step, the pin insertion step) can be omitted, and the exhaust turbine supercharger is produced. The time can be shortened to easily increase the productivity of the exhaust turbine supercharger, and the production cost of the exhaust turbine supercharger can be reduced.

本発明の実施形態について図１から図３を参照して説明する。   An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3.

ここで、図１は、本発明の実施形態に係わる排気タービン過給機の正面図であって、図２は、本発明の実施形態に係わるバイパス構造の模式図であって、図３は、本発明の実施形態に係わる排気タービン過給機の断面図である。   Here, FIG. 1 is a front view of an exhaust turbine supercharger according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic view of a bypass structure according to an embodiment of the present invention, and FIG. It is sectional drawing of the exhaust turbine supercharger concerning embodiment of this invention.

なお、図面中、「Ｆ」は、前方向を指してあって、「Ｒ」は、後方向を指してあって、「Ｕ」は、上方向を指してあって、「Ｄ」は、下方向を指している。   In the drawings, “F” indicates the forward direction, “R” indicates the backward direction, “U” indicates the upward direction, and “D” indicates the downward direction. Pointing in the direction.

図３に示すように、本発明の実施形態に係わる排気タービン過給機１は、車両用エンジン、発電用エンジン等のエンジン（図示省略）のシリンダ（図示省略）からの排気ガス３を利用して、前記エンジンの前記シリンダに吸気される空気５を過給するものである。また、排気タービン過給機は、タービンハウジング７と、このタービンハウジング７の後側に一体的に設けられたベアリングハウジング９と、このベアリングハウジング９の後側に一体的に設けられたコンプレッサハウジング１１とを具備している。ここで、タービンハウジング７は、オーステナイト系の鋳鋼からなるものであって、ベアリングハウジング９は、ネズミ鋳鉄からなるものであって、コンプレッサハウジング１１は、アルミニウム合金鋳物からなるものである。   As shown in FIG. 3, an exhaust turbine supercharger 1 according to an embodiment of the present invention uses exhaust gas 3 from a cylinder (not shown) of an engine (not shown) such as a vehicle engine or a power generation engine. Thus, the air 5 sucked into the cylinder of the engine is supercharged. The exhaust turbine supercharger includes a turbine housing 7, a bearing housing 9 provided integrally on the rear side of the turbine housing 7, and a compressor housing 11 provided integrally on the rear side of the bearing housing 9. It is equipped with. Here, the turbine housing 7 is made of austenitic cast steel, the bearing housing 9 is made of gray cast iron, and the compressor housing 11 is made of an aluminum alloy casting.

ベアリングハウジング９内には、複数のベアリング１３が設けられており、複数のベアリング１３には、前後方向へ延びたタービン軸１５が回転可能に設けられている。また、タービンハウジング７内には、タービンインペラ１７が配設されており、このタービンインペラ１７の中央部は、タービン軸１５の前端部に一体的に連結されている。更に、コンプレッサハウジング１１内には、コンプレッサインペラ１９がタービンインペラ１７と同軸状に配設されており、このコンプレッサインペラ１９の中央部は、タービン軸１５の後端部に一体的に連結されている。   A plurality of bearings 13 are provided in the bearing housing 9, and a turbine shaft 15 extending in the front-rear direction is rotatably provided on the plurality of bearings 13. A turbine impeller 17 is disposed in the turbine housing 7, and a central portion of the turbine impeller 17 is integrally connected to a front end portion of the turbine shaft 15. Further, a compressor impeller 19 is disposed coaxially with the turbine impeller 17 in the compressor housing 11, and a central portion of the compressor impeller 19 is integrally connected to a rear end portion of the turbine shaft 15. .

タービンハウジング７の内部におけるタービンインペラ１７の下側には、排気ガス３を取り入れるタービン入口流路２１が形成されており、このタービン入口流路２１は、前記エンジンの前記シリンダに接続されている。また、タービンハウジング７の内部には、タービンスクロール流路２３がタービンインペラ１７を囲むように形成されており、このタービンスクロール流路２３は、タービン入口流路２１に連通されている。更に、タービンハウジング７の内部におけるタービンインペラ１７の前側には、タービン出口流路２５が形成されており、このタービン出口流路２５は、タービンスクロール流路２３に連通されてあって、排気浄化装置（図示省略）に接続されている。   A turbine inlet passage 21 for taking in the exhaust gas 3 is formed below the turbine impeller 17 inside the turbine housing 7, and this turbine inlet passage 21 is connected to the cylinder of the engine. A turbine scroll passage 23 is formed inside the turbine housing 7 so as to surround the turbine impeller 17, and the turbine scroll passage 23 is communicated with the turbine inlet passage 21. Further, a turbine outlet flow path 25 is formed on the front side of the turbine impeller 17 inside the turbine housing 7, and this turbine outlet flow path 25 communicates with the turbine scroll flow path 23, and the exhaust purification device. (Not shown).

コンプレッサハウジング１１の内部におけるコンプレッサインペラ１９の後側には、空気５を取り入れるコンプレッサ入口流路２７が形成されており、このコンプレッサ入口流路２７は、エアクリーナー（図示省略）に接続されている。また、コンプレッサハウジング１１の内部には、コンプレッサスクロール流路２９がコンプレッサインペラ１９を囲むように形成されており、このコンプレッサスクロール流路２９は、コンプレッサ入口流路２７に連通されている。更に、コンプレッサハウジング１１の内部には、コンプレッサ出口流路（図示省略）が形成されており、このコンプレッサ出口流路は、前記エンジンの前記シリンダに接続されている。   A compressor inlet passage 27 for taking in the air 5 is formed on the rear side of the compressor impeller 19 inside the compressor housing 11, and this compressor inlet passage 27 is connected to an air cleaner (not shown). Further, a compressor scroll passage 29 is formed inside the compressor housing 11 so as to surround the compressor impeller 19, and the compressor scroll passage 29 communicates with the compressor inlet passage 27. Further, a compressor outlet channel (not shown) is formed inside the compressor housing 11, and this compressor outlet channel is connected to the cylinder of the engine.

従って、タービン入口流路２１から取り入れた排気ガス３がタービンスクロール流路２３を経由してタービンインペラ１７に送られると、排気ガス３のエネルギーによってタービンインペラ１７を回転駆動させることができ、コンプレッサインペラ１９をタービン軸１５を介して連動して回転駆動させることができる。これにより、コンプレッサ入口流路２７から取り入れた空気５をコンプレッサインペラ１９によって圧縮することができ、換言すれば、前記コンプレッサ出口流路から前記エンジンの前記シリンダへ吸気される空気５を過給することができる。   Therefore, when the exhaust gas 3 taken from the turbine inlet passage 21 is sent to the turbine impeller 17 via the turbine scroll passage 23, the turbine impeller 17 can be rotationally driven by the energy of the exhaust gas 3, and the compressor impeller 19 can be rotationally driven in conjunction with each other via the turbine shaft 15. Thereby, the air 5 taken in from the compressor inlet flow path 27 can be compressed by the compressor impeller 19, in other words, supercharging the air 5 sucked into the cylinder of the engine from the compressor outlet flow path. Can do.

排気タービン過給機１は、バイパス構造３１を具備しており、このバイパス構造３１は、タービン入口流路２１（タービンハウジング７の入口側）から取り入れた排気ガス３をタービン出口流路２５（タービンハウジング７の出口側）へバイパスさせる構造であって、具体的な構成は次のようになる。   The exhaust turbine supercharger 1 includes a bypass structure 31, which bypasses the exhaust gas 3 taken from the turbine inlet passage 21 (the inlet side of the turbine housing 7) and the turbine outlet passage 25 (the turbine). The structure is bypassed to the outlet side of the housing 7 and the specific configuration is as follows.

即ち、図１及び図２に示すように、タービンハウジング７の内部には、タービン入口流路２１とタービン出口流路２５を繋ぐバイパス流路３３が形成されている。そして、バイパス構造３１は、前述のようにオーステナイト系の鋳鋼からなるタービンハウジング７の一部分である軸受パート３５を構成要素としており、この軸受パート３５は、バイパス流路３３の近傍に位置している。また、軸受パート３５は、支持穴３５ｈを有してあって、この支持穴３５ｈの内径は、例えば±０．０２５ｍｍ程度の公差に仕上げられている。更に、軸受パート３５は、両端側に、加工面３５ａ，３５ｂを有してあって、加工面３５ａ，３５ｂは、例えばＲａ３．２程度の面粗さに仕上げられている。   That is, as shown in FIGS. 1 and 2, a bypass passage 33 that connects the turbine inlet passage 21 and the turbine outlet passage 25 is formed in the turbine housing 7. The bypass structure 31 includes the bearing part 35 that is a part of the turbine housing 7 made of austenitic cast steel as described above, and the bearing part 35 is located in the vicinity of the bypass flow path 33. . The bearing part 35 has a support hole 35h, and the inner diameter of the support hole 35h is finished with a tolerance of about ± 0.025 mm, for example. Furthermore, the bearing part 35 has processing surfaces 35a and 35b at both ends, and the processing surfaces 35a and 35b are finished to have a surface roughness of about Ra 3.2, for example.

軸受パート３５の支持穴３５ｈには、オーステナイト系のステンレス鋼からなるバルブシャフト３７が回転可能に直接的に設けられており、このバルブシャフト３７の外径は、例えば−０．０３６程度の公差に仕上げられている。なお、バルブシャフト３７は、オーステナイト系のステンレス鋼の代わりに、オーステナイト系以外のステンレス鋼又はニッケル合金からなるようにしても差し支えない。 A valve shaft 37 made of austenitic stainless steel is rotatably provided directly in the support hole 35h of the bearing part 35. The outer diameter of the valve shaft 37 has a tolerance of, for example, about -0.036. It has been finished. The valve shaft 37 may be made of stainless steel or nickel alloy other than austenitic stainless steel instead of austenitic stainless steel.

バルブシャフト３７の一端部には、バルブアーム３９の基端部が一体的に連結されており、バルブアーム３９は、タービンハウジング７の内側に位置している。そして、バルブシャフト３７の先端部には、バイパス流路３３の開口部を開閉するウェイストゲートバルブ４１が一体的に設けられている。   A base end portion of a valve arm 39 is integrally connected to one end portion of the valve shaft 37, and the valve arm 39 is located inside the turbine housing 7. A waste gate valve 41 that opens and closes the opening of the bypass channel 33 is integrally provided at the tip of the valve shaft 37.

バルブシャフト３７の他端部には、リンク板４３の基端部が一体的に連結されてあって、このリンク板４３は、タービンハウジング７の外側に位置している。また、コンプレッサハウジング１１には、リンク板４３をバルブシャフト３７の軸心を中心として回転させるアクチュエータ４５が設けられている。ここで、アクチュエータ４５は、例えば特開平９−１００７２５号公報又は特開２００３−２５４０５１号公報に示すように、ダイヤフラム（図示省略）を内蔵しており、前後方向へ移動可能な作動ロッド４７を備えてあって、作動ロッド４７の先端部（前端部）は、リンク板４３の先端部に回転自在に連結されている。   A base end portion of a link plate 43 is integrally connected to the other end portion of the valve shaft 37, and the link plate 43 is located outside the turbine housing 7. The compressor housing 11 is provided with an actuator 45 that rotates the link plate 43 about the axis of the valve shaft 37. Here, the actuator 45 has a built-in diaphragm (not shown) as shown in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-10000725 or Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-24051, and includes an operating rod 47 that can move in the front-rear direction. Thus, the distal end portion (front end portion) of the operating rod 47 is rotatably connected to the distal end portion of the link plate 43.

そして、バイパス構造３１は、バルブアーム３９とリンク板４３とによって軸受パート３５の加工面３５ａ，３５ｂを挟持するように構成されている。   The bypass structure 31 is configured to sandwich the machining surfaces 35 a and 35 b of the bearing part 35 by the valve arm 39 and the link plate 43.

ここで、前述の構成からなるバイパス構造３１は、オーステナイト系の鋳鋼は、排気タービン過給機１の稼動時におけるタービンハウジング７内と同様の高温環境においても、耐摩耗性及び耐酸化性を十分に発揮することができるという、鋳鋼に関しての新規な知見に基づいて、発明されたものである。なお、前記オーステナイト系の鋳鋼に関しての新規な知見は、オーステナイト系の鋳鋼に対して温度条件を変更した摩耗試験（オーステナイト系鋳鋼の試験片同士の摩耗試験）及び酸化試験を行うことによって得られたものである。   Here, in the bypass structure 31 having the above-described configuration, the austenitic cast steel has sufficient wear resistance and oxidation resistance even in a high temperature environment similar to that in the turbine housing 7 when the exhaust turbine supercharger 1 is in operation. It has been invented on the basis of the new knowledge about cast steel that it can be exhibited in In addition, the novel knowledge regarding the austenitic cast steel was obtained by performing an abrasion test (abrasion test between test pieces of austenitic cast steel) and an oxidation test with the temperature conditions changed with respect to the austenitic cast steel. Is.

次に、実施形態の作用について説明する。   Next, the operation of the embodiment will be described.

空気５の過給圧が設定圧に達して、アクチュエータ４５の駆動によってリンク板４３をバルブシャフト３７の軸心を中心として一方向へ回転させると、バルブシャフト３７及びバルブアーム３９もバルブシャフト３７の軸心を中心として一方向へリンク板４３と一体的に回転させて、ウェイストゲートバルブ４１によってバイパス流路３３の開口部を開くことができる。これにより、タービン入口流路２１から取り入れた排気ガス３をタービン出口流路２５へバイパスさせて、排気タービン過給機１の出力を下げて、空気５の過給圧が過度に高くならないようにすることができる。   When the supercharging pressure of the air 5 reaches the set pressure and the link plate 43 is rotated in one direction around the axis of the valve shaft 37 by driving the actuator 45, the valve shaft 37 and the valve arm 39 are also connected to the valve shaft 37. The waste gate valve 41 can open the opening of the bypass channel 33 by rotating integrally with the link plate 43 in one direction around the axis. As a result, the exhaust gas 3 taken from the turbine inlet passage 21 is bypassed to the turbine outlet passage 25 to reduce the output of the exhaust turbine supercharger 1 so that the supercharging pressure of the air 5 does not become excessively high. can do.

また、ウェイストゲートバルブ４１によってバイパス流路３３の開口部を開いた後に、アクチュエータ４５の駆動によってリンク板４３をバルブシャフト３７の軸心を中心として他方向へ回転させることにより、ウェイストゲートバルブ４１によってバイパス流路３３の開口部を閉じておく（バイパス構造３１の一般的な作用）。   Further, after opening the opening of the bypass channel 33 by the waste gate valve 41, the waste gate valve 41 rotates the link plate 43 in the other direction around the axis of the valve shaft 37 by driving the actuator 45. The opening of the bypass channel 33 is closed (general operation of the bypass structure 31).

バイパス構造３１の一般的な作用の他に、オーステナイト系の鋳鋼に関しての新規な知見に基づいて、オーステナイト系の鋳鋼からなるタービンハウジング７の一部分である軸受パート３５の支持穴３５ｈに、バルブシャフト３７を回転可能に取付けることができる。換言すれば、ブッシュを用いることなく、タービンハウジング７の一部分にバルブシャフト３７を回転可能に取付けることができる。   In addition to the general operation of the bypass structure 31, the valve shaft 37 is formed in the support hole 35 h of the bearing part 35, which is a part of the turbine housing 7 made of austenitic cast steel, based on new knowledge about austenitic cast steel. Can be mounted rotatably. In other words, the valve shaft 37 can be rotatably attached to a part of the turbine housing 7 without using a bush.

また、バイパス構造３１は、バルブアーム３９とリンク板４３とによって軸受パート３５の加工面３５ａ，３５ｂを挟持するように構成されているため、軸受パート３５の支持穴３５ｈからの排気ガス３の漏れを十分に抑えることができる。   Further, since the bypass structure 31 is configured to sandwich the machining surfaces 35a and 35b of the bearing part 35 by the valve arm 39 and the link plate 43, the leakage of the exhaust gas 3 from the support hole 35h of the bearing part 35. Can be suppressed sufficiently.

以上の如き、本発明の実施形態によれば、前記ブッシュを用いることなく、タービンハウジング７の一部分にバルブシャフト３７を回転可能に取付けることができるため、排気タービン過給機１の一連の生産工程から前記ブッシュに付随する工程（前記ブッシュ挿入工程、前記ピン穴加工工程、前記ピン挿入工程（〔背景技術〕の欄を参照））を省略することができ、排気タービン過給機１の生産時間を短くして、排気タービン過給機１の生産性を容易に高めることができると共に、排気タービン過給機１の生産コストの低下を図ることができる。   As described above, according to the embodiment of the present invention, since the valve shaft 37 can be rotatably attached to a part of the turbine housing 7 without using the bush, a series of production steps of the exhaust turbine supercharger 1 is performed. The steps associated with the bush (the bush insertion step, the pin hole machining step, and the pin insertion step (see [Background Art])) can be omitted, and the production time of the exhaust turbine supercharger 1 can be omitted. The productivity of the exhaust turbine supercharger 1 can be easily increased and the production cost of the exhaust turbine supercharger 1 can be reduced.

なお、本発明を前述の実施形態により説明したが、本発明に包含される権利範囲は、実施形態に限定されないものである。   Although the present invention has been described with reference to the above-described embodiments, the scope of rights encompassed by the present invention is not limited to the embodiments.

本発明の実施形態に係わる排気タービン過給機の正面図である。1 is a front view of an exhaust turbine supercharger according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係わるバイパス構造の模式図である。It is a schematic diagram of the bypass structure concerning embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係わる排気タービン過給機の断面図である。It is sectional drawing of the exhaust turbine supercharger concerning embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１ 排気タービン過給機
３ 排気ガス
５ 空気
７ タービンハウジング
２１ タービン入口流路
２５ タービン出口流路
３１ バイパス構造
３３ バイパス通路
３５ 軸受パート
３５ｈ 支持穴
３７ バルブシャフト
３９ バルブアーム
４１ ウェイストゲートバルブ
４３ リンク板
４５ アクチュエータ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Exhaust turbine supercharger 3 Exhaust gas 5 Air 7 Turbine housing 21 Turbine inlet flow path 25 Turbine outlet flow path 31 Bypass structure 33 Bypass path 35 Bearing part 35h Support hole 37 Valve shaft 39 Valve arm 41 Waste gate valve 43 Link plate 45 Actuator

Claims (4)

排気タービン過給機におけるタービンハウジングの入口側から取り入れた排気ガスを前記タービンハウジングの出口側へバイパスさせるバイパス構造において、
前記タービンハウジングの内部に形成され、前記タービンハウジングの入口側と出口側を繋ぐバイパス流路と、
オーステナイト系の鋳鋼からなる前記タービンハウジングの一部分であって、両端側に加工面を有し、支持穴を有した軸受パートと、
前記軸受パートの前記支持穴に回転可能に直接的に設けられたバルブシャフトと、
前記バルブシャフトの一端部に基端部が一体的に連結されたバルブアームと、
前記バルブアームの先端部に一体的に設けられ、前記バイパス流路の開口部を開閉するウェイストゲートバルブと、
前記バルブシャフトの他端部に基端部が一体的に連結されたリンク板と、
前記リンク板を前記バルブシャフトの軸心を中心として回転させるアクチュエータと、を具備してあって、
前記バルブアームと前記リンク板とによって前記軸受パートの両加工面を挟持するように構成されたことを特徴とするバイパス構造。 In the bypass structure for bypassing the exhaust gas taken from the inlet side of the turbine housing in the exhaust turbine supercharger to the outlet side of the turbine housing,
A bypass passage formed inside the turbine housing and connecting an inlet side and an outlet side of the turbine housing;
A part of the turbine housing made of austenitic cast steel, having bearing surfaces on both end sides, and bearing parts having support holes;
A valve shaft provided directly rotatably in the support hole of the bearing part;
A valve arm having a base end integrally connected to one end of the valve shaft ;
A waste gate valve that is integrally provided at the tip of the valve arm and opens and closes the opening of the bypass flow path;
A link plate whose base end is integrally connected to the other end of the valve shaft;
An actuator for rotating the link plate around the axis of the valve shaft,
A bypass structure configured to sandwich both processed surfaces of the bearing part by the valve arm and the link plate. 前記バルブシャフトは、ステンレス鋼又はニッケル合金からなることを特徴とする請求項１に記載のバイパス構造。   The bypass structure according to claim 1, wherein the valve shaft is made of stainless steel or nickel alloy. 前記バルブシャフトは、オーステナイト系のステンレス鋼からなることを特徴とする請求項１に記載のバイパス構造。 The bypass structure according to claim 1, wherein the valve shaft is made of austenitic stainless steel. エンジンから排気ガスのエネルギーを利用して、前記エンジンに吸気される空気を過給する排気タービン過給機において、
請求項１から請求項３のうちのいずれかの請求項に記載のバイパス構造を具備したことを特徴とする排気タービン過給機。 In an exhaust turbine supercharger that uses the energy of exhaust gas from the engine to supercharge the air sucked into the engine,
An exhaust turbine supercharger comprising the bypass structure according to any one of claims 1 to 3.
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