JPH0541234Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は内燃機関のターボチヤージヤのタービ
ンハウジングのウエイストゲートポート部の冷却
装置に関する。

〔従来の技術〕

ターボチヤージヤの冷却に関しては、従来技術
として特公昭62−17095号公報にも示されている
ように、そのベアリングハウジングについての潤
滑、冷却構造は多く開示されているが、タービン
ハウジングに関する冷却方式の提案は無い。な
お、その周辺技術としては、ウエイストゲートバ
ルブステムまわりを冷却水で冷却（実開昭55−
94433号公報）、ウエイストゲートバルブ開閉用の
アクチユエータを空気により冷却（実公昭62−
12830号公報）、ベアリングハウジングへの熱の移
動を遮断するためにベアリングとタービンハウジ
ングの接合部を断熱した提案（実公昭62−14347
号公報）等がある。

〔本考案が解決しようとする問題点〕

現在の日常的な一般走行状態に於ては問題はな
いが、過酷な冷熱耐久の運転を行つた場合には、
ウエイストゲートバルブが熱歪みを起こし、第１
図に示すＸ−Ｙ方向の伸びの差のために該バルブ
の平面度が不良となり、このためにウエイストゲ
ートバルブの閉状態での密閉度が低下し、加速特
性の悪化を招く不具合が考えられる。本考案の目
的は、このＸ−Ｙ方向の伸びの差を起こす原因と
なる冷熱のくり返しにより発生する温度差の不均
一を是正することである。

〔問題点を解決するための手段〕

本考案に於ては上記の問題点を解決するため
に、ターボチヤージヤのタービンハウジング内に
ウエイストゲートポートを有する構造のタービン
ハウジングにおいて、ウエイストゲートポートを
開閉するウエイストゲートバルブのバルブシート
部内部に冷却用媒体の通路を設け、ウエイストゲ
ートバルブの開閉状態に応じて該通路内への前記
冷却用媒体の流通を制御するように構成された内
燃機関のターボチヤージヤのタービンハウジング
のウエイストゲートポート部の冷却装置を提供す
る。

〔作用〕

本考案においては、ターボチヤージヤの過給圧
が設定値以上になりウエイストゲートバルブが開
いた時に、ウエイストゲートバルブ開の検知信号
が冷却用媒体の通路の開閉を行う制御バルブに伝
えられて該制御バルブが開けられ、ウエイストゲ
ートバルブのバルブシート部内部に冷却用媒体を
流通して該バルブシート部及びウエイストゲート
ポート周辺の高温化を防止する。また機関が低負
荷運転に移行して過給圧が設定値以下になればこ
の状態を検知し、検知信号が前記制御バルブに働
いて冷却用媒体の流通を止めるように作動する。

〔実施例〕

本考案の実施例の説明の参考として、先づ、従
来のターボチヤージヤのウエイストゲートバルブ
の開閉機構の一例を第７〜８図により説明する。
第８図に示すようにターボチヤージヤ２０はター
ビンハウジング１とコンプレツサハウジング２１
内に排気ガスＧと空気Ａとを出入させてエンジン
の過給を行つている。第７図に示すようにウエイ
ストゲートバルブ１５は円板状のフラツパ弁で、
アーム１３、ブツシユ１１に嵌合したウエイスト
ゲートバルブシヤフト１２、リンク１４を介して
アクチユエータ２２の作動によりその開閉が行わ
れる。エンジンへの過給圧が設定値以上になると
アクチユエータ２２が作動して、ウエイストゲー
トバルブ１５はバルブシヤフト１２を中心にして
回転し第７図紙面に直角方向に直立して全開し、
排気ガスの一部はウエイストゲートポート３より
バイパス通路へ排出され、過給圧の調整が行われ
る。本考案においては、そのウエイストゲートバ
ルブの開閉機構は、アクチユエータの作動法等の
相異はあつても基本的には上記のものと変り無
い。

次に本考案の実施例を図面に基いて説明する。
第１〜２図は第１実施例のタービンハウジング及
びウエイストゲートバルブ部分の一部断面図を示
す。１はタービンハウジング、２はタービン用の
孔、３はウエイストゲートポートの周囲に設けら
れ、ウエイストゲートバルブ１５のバルブシート
部１６の内部を貫流する冷却用媒体の通路、５は
ターボチヤージヤ外壁に設けた冷却用媒体通路の
入口、６は冷却用媒体通路の出口、７は該冷却装
置の制御用バルブ、８はウエイストゲートバルブ
の開閉状態を検知した信号で、ウエイストゲート
バルブが開いたときにはON、閉じたときには
OFFの信号がバルブ７に入力され、信号８がON
のときにはバルブ７が開いて通路４に冷媒が流通
し、OFFのときにはバルブ７が閉じられる。

信号８はウエイストゲートバルブ作動用のアク
チユエータ圧力信号、或いはその圧力をバキユー
ムスイツチングバルブ（VSV）を介して電気信
号に変換したものでも良く、又、アクチユエータ
シヤフトの変位を差動差角トランスで検知した信
号でもよい。

９は冷媒通路、１０は冷却ユニツトで、収納す
る冷媒Ｒはエンジン冷却水、又は潤滑油、或は、
ターボチヤージヤ用のインタークーラー用冷媒で
あつても良い。第２図にはウエイストゲートバル
ブ１５の周辺の一部断面を示す。１１はウエイス
トゲートバルブ開閉用のアクチユエータの動きを
ウエイストゲートバルブ１５に伝えるためのバル
ブシヤフト１２用のブツシユでタービンハウジン
グ１に嵌め込まれている。バルブシヤフト１２に
はウエイストゲートバルブ１５と連結しているア
ーム１３が接続し、アクチユエータ（図示せず）
の作動によりバルブ１５が開くときには、第２図
破線に示すように、シヤフト１２を中心にして回
転し、バルブ１５は閉鎖の位置より見て直角方向
に回動して開き、ウエイストゲートポート３より
排気ガスＧの一部をバイパス通路に排出する。こ
のとき、ウエイストゲートバルブ１５のバルブシ
ート部１６は排気ガスの通過のために過熱される
が、このとき、ウエイストゲートポート３の周辺
の冷却用媒体通路４内に冷却用媒体Ｒが流れてバ
ルブシート部１６を冷却し、その過熱を防止す
る。

次に本実施例によるターボチヤージヤを運転
し、冷却装置の作動について実験を行つた結果を
説明する。運転中の温度測定は第３図に示すター
ビンハウジングの□Ａ，□Ｂ，□Ｃの３点に就て行つ
た。□Ａはタービン用孔２の外側、□Ｂはウエイスト
ゲートポート３のタービン用孔２側、□Ｃはウエイ
ストゲートポート３の外側の排気マニホルドフラ
ンジ側である。その結果を、第４図に示す。第４
図は、□Ａ，□Ｂ，□Ｃ各点についての各運転状態に応
じた温度分布を示す。先づ、ウエイストゲートポ
ート部の冷却を行わない従来型の場合についてみ
ると、通常の低負荷運転の結果を線に示す。こ
のときは肉厚である□Ｂ，□Ｃ部は排気ガスが常時旋
回排出している□Ａ部に比べて低温となり、エンジ
ン回転数3500rpmの低負荷運転の場合の温度分布
は線に示すような結果となつた。次にこの従来
型で、エンジンの回転が上昇し、高負荷となり、
過給圧が設定値以上になつたときは線に示すよ
うになつた。このときは、コンプレツサーの過回
転を抑制するためにウエイストゲートバルブが開
き、高温の排気ガスはウエイストゲートポート３
を通つてバイパスされて排出され、このために、
□Ａ，□Ｂ部は外側の空気と接している□Ｃ部に比べて
高温となつた。この際のウエイストゲートポート
３の周囲□Ｂと□Ｃに生ずる温度差により、前述した
ようにウエイストゲートバルブが熱歪みを起こ
し、不具合が発生する。

したがつて、本考案においては、過給圧が設定
値以上になり、ウエイストゲートバルブが開いた
時に高温の排気ガスにより□Ｂが高温になるのを抑
制するために、ウエイストゲートバルブ開の検知
信号８により制御バルブ７を作動させ、ウエイス
トゲートポート周辺に冷却用媒体Ｒを流通させ
て、□Ｂの高温化を防止するようにした。また、低
負荷運転に移行してウエイストゲートバルブが閉
の状態になれば、この状態を検知し、検知信号が
制御バルブ７に働いて冷却用媒体Ｒの流通を止め
るようにした。

本考案によるウエイストゲートバルブが開いた
時に前記冷却装置を作動させた場合の温度分布を
第４図の線に示す。また負荷の高低に拘らず常
時冷却を行つた場合におけるエンジン回転数
3500rpm、低負荷運転の時の温度分布の例を線
に示す。この場合は□Ａ部と□Ｂ部との間で大きな温
度差が生ずるために、□Ａ部側に変形亀裂を生じる
おそれがある。

以上の実験結果により、本考案に示すようにウ
エイストゲートバルブの開閉に応じて冷却系を制
御する方式による線が他の線よりも□Ａ，□Ｂ，□Ｃ
部の温度勾配が最も緩かであり、前述した熱変形
に対しても効果が大きいことが判つた。

また、ON、OFF検知信号の入力に時間的な遅
れを持たせ、ウエイストゲートバルブが開から閉
になつた後もしばらく冷却系を作用させる方式と
すると高負荷から低負荷への移行の際の熱容量に
よる各部の温度変化の差を是正でき、より精密な
制御となる。この遅延動作は、アクチユエータに
作用する圧力信号をバキユームタイムリレーバル
ブ（VTV）により遅らせることでも、又電気信
号を検知してタイマー制御することでも可能であ
る。

なお、以上までの例ではデジタル的にON、
OFFする制御について説明したが、これをアナ
ログ的に制御しても同様の結果が得られた。これ
には検知信号を機械的な変位で代用する方式、つ
まり、アクチユエータのシヤフトと連動させたバ
ルブ７の開口面積制御用のニードルで制御しても
よい。第５図にアナログ制御の一例を示す。図示
の通りターボチヤージヤ２０のウエイストゲート
バルブ１５はアクチユエータ２２により開閉され
るが、これと同一型式のアクチユエータ２４がア
クチユエータ２２と同一のバキユーム源により作
動し、制御バルブ７内の弁体２６を前後に移動し
て弁座２８との間隙を増減することで冷却用媒体
Ｒの流量を加減し、ウエイストゲートバルブ１５
の開度に応じて冷却用媒体Ｒの流量をアナログ的
に制御している。

第６図に、本考案の第２実施例を示す。これで
は、冷却用媒体通路４のとりまわしをブツシユ１
１の近傍に配置している。これによりバルブ密閉
度不良のもう一つの原因である高温により、ウエ
イストゲートバルブのシヤフト１２のねじれるこ
との防止に対して効果がある。その他の構成、作
用については第１実施例と同じであるので説明は
省略する。

以上により、ウエイストゲートポート３まわり
の熱勾配をゆるやかにすることが出来、ウエイス
トゲートポートの熱歪みを少くしてその作動を確
実に行わせることができる。

〔考案の効果〕

本考案は以上のような構成・作用を有するもの
であるから、ウエイストゲートバルブが開放され
た時にウエイストゲートバルブのバルブシート部
及びウエイストゲートポート周辺のハウジングの
冷却を行うことにより、該ポート周辺の温度差の
不均一を是正し、これにより、ウエイストゲート
バルブの熱歪みによる該バルブの密閉度不良を防
止し、エンジンの加速特性等の運転性能の悪化を
防ぐという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の第１実施例によるタービンハ
ウジング及び冷媒通路の正面図、第２図は第１図
の１部−断面側面図、第３図は、タービンハ
ウジングの温度分布測定点説明図、第４図はター
ビンハウジングの温度分布図、第５図は冷媒流量
をアナログ制御した場合の説明図、第６図は第２
実施例による冷却用媒体通路配置図、第７図は従
来例のウエイストゲートバルブ配置図、第８図は
第７図の側面全体図を示す。 １……タービンハウジング、３……ウエイスト
ゲートポート、４，９……冷却用媒体通路、１１
……ブツシユ、１２……ウエイストゲートバルブ
シヤフト、１５……ウエイストゲートバルブ、１
６……バルブシート部、２０……ターボチヤージ
ヤ、２２，２４……アクチユエータ、Ｒ……冷却
用媒体。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ターボチヤージヤのタービンハウジング内にウ
   エイストゲートポートを有する構造のタービンハ
   ウジングにおいて、前記ウエイストゲートポート
   を開閉するウエイストゲートバルブのバルブシー
   ト部内部に冷却用媒体の通路を設け、ウエイスト
   ゲートバルブの開閉状態に応じて該通路内への前
   記冷却用媒体の流通を制御するように構成された
   内燃機関のターボチヤージヤのタービンハウジン
   グのウエイストゲートポート部の冷却装置。