WO2015097786A1 - ウェイストゲートバルブ装置 - Google Patents

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WO2015097786A1
WO2015097786A1 PCT/JP2013/084672 JP2013084672W WO2015097786A1 WO 2015097786 A1 WO2015097786 A1 WO 2015097786A1 JP 2013084672 W JP2013084672 W JP 2013084672W WO 2015097786 A1 WO2015097786 A1 WO 2015097786A1
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WO
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waste gate
gate valve
valve device
waste
exhaust gas
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PCT/JP2013/084672
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French (fr)
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八十島　健
幹 惠比寿
林　慎之
行日出 永代
壮司 吉見
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12—Control of the pumps
    • F02B37/18—Control of the pumps by bypassing exhaust from the inlet to the outlet of turbine or to the atmosphere
    • F02B37/183—Arrangements of bypass valves or actuators therefor
    • F02B37/186—Arrangements of actuators or linkage for bypass valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
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    • F02B37/18—Control of the pumps by bypassing exhaust from the inlet to the outlet of turbine or to the atmosphere
    • F02B37/183—Arrangements of bypass valves or actuators therefor
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the present invention relates to a waste gate valve device that regulates the inflow of exhaust gas to a turbine by diverting part of the exhaust gas in a turbocharged turbocharged engine.
  • a waste gate passage bypassing a turbine is formed into a tapered shape expanding from the inlet side toward the outlet side, and a valve body (waste gate valve) closing the outlet of the waste gate passage is used as a waste gate valve.
  • a waste gate valve device provided with a protrusion having a height flush with the inlet side wall surface of the waste gate flow path when the gate flow path is closed. According to this waste gate valve device, when the valve body blocks the waste gate passage, the upper surface of the projection becomes the same as the inlet side wall surface of the waste gate passage, and the disturbance of the exhaust gas flow on the inlet side of the turbine can be suppressed.
  • the waste gate flow path is tapered so as to expand from the inlet side to the outlet side, the gap between the side surface of the protrusion and the inner circumferential surface of the waste gate flow path is large even when the valve body is slightly opened. Thus, the opening area of the waste gate channel can be increased.
  • Patent Document 2 describes a waste gate valve device in which a tapered portion is provided on the outlet side of a waste gate flow passage that bypasses a turbine so that the flow passage cross-sectional area gradually expands.
  • a pressure reduction region for accelerating the flow of exhaust gas bypassing the turbine is formed between the taper portion and the valve body (waste gate valve), and the acting force on the valve body, in particular It can be reduced.
  • Patent Document 3 a waste gate provided with a protrusion formed in a cross-sectional shape + on a surface (a surface on the seating side) facing the waste gate flow passage of a valve body (waste gate valve) for closing an outlet of the waste gate flow passage.
  • a valve arrangement is described. According to this waste gate valve device, the flow of the exhaust gas flowing between (the gap) between the valve body and the valve seat (outlet) slightly opened at the outlet of the waste gate flow path is disturbed, so that the valve body and the valve seat The negative pressure generated in the gap between the
  • the present invention is made in view of the above-mentioned subject, and an object of the present invention is to provide a waste gate valve device with good flow controllability at the time of slight opening.
  • the present invention comprises a turbine housing provided with a waste gate flow passage through which exhaust gas bypasses a turbine, and a waste gate valve for opening and closing an outlet of the waste gate flow passage, and the waste gate valve is the waste gate valve.
  • a waste gate valve device comprising: a valve body for opening and closing an outlet of the flow path; and a protrusion to be accommodated in the waste gate flow path when the valve body blocks the outlet of the waste gate flow path,
  • the waste gate flow passage secures the maximum flow rate of exhaust gas at the time of full opening of the waste gate valve, and the flow sectional area ratio of the waste gate flow passage to the merging portion where exhaust gases passing through the turbine merge is 0.2. Further, the flow path cross-sectional area is enlarged at the outlet of the waste gate flow path. Characterized in that a widened portion.
  • the flow rate of the exhaust gas flowing through the waste gate flow passage increases, so the flow passage cross-sectional area of the waste gate flow passage can be reduced by the amount of the increase.
  • the controllability of the flow rate of the exhaust gas at the time of the slight opening of the waste gate valve is improved.
  • passage diameter D 1 of the said waste gate channel it is preferable to satisfy the following equation 1 in relation to the channel diameter D 2 of the joint portion.
  • the diameter D 3 out of the expanding portion it is preferable to satisfy the following Equation 2 in relation to the channel diameter D 1 of the said wastegate passage.
  • the pressure receiving portion receives the pressure of the exhaust gas flowing through the waste gate flow path in a region close to an axis supporting the waste gate valve when the waste gate valve is opened. It is preferable to have the suppression part which suppresses the flow of the waste gas which flows through the said waste gate channel in the area
  • the pressure receiving portion is formed in a region near the axis, and the suppressing portion is formed in a region far from the axis.
  • the pressure receiving portion receives the pressure of the exhaust gas in the region near the axis, and the suppressing portion can suppress the flow of the exhaust gas on the side far from the axis.
  • the pressure receiving portion is formed in an arc shape forming a recess between the pressure receiving portion and the suppression portion. In this way, the pressure of the exhaust gas can be efficiently received by the recess.
  • the protrusion preferably has a recess for receiving the exhaust gas flowing through the waste gate channel. In this way, the pressure of the exhaust gas can be efficiently received by the recess.
  • the base of the protrusion has an enlarged portion that expands along the inner periphery of the expanded portion. In this way, the occurrence of stress concentration between the protrusion and the valve body can be avoided.
  • the outer peripheral end on the seating side of the valve body is preferably a curved surface. In this way, the exhaust gas flowing through the waste gate flow path smoothly flows through the outer peripheral end of the valve body, and the load acting on the waste gate valve can be reduced.
  • the valve body has an elastic deformation portion that bends the tip portion between the tip portion that opens and closes the waste gate channel and the base. In this way, when the waste gate valve blocks the outlet of the waste gate flow path, the tip of the valve body bends, and the seal performance of the waste gate valve can be secured.
  • a drive shaft to which the waste gate valve is fixed, and a bush for supporting the drive shaft, and a tapered surface is formed on the inner circumferential surface of the bush. In this way, it is possible to eliminate the situation in which the drive shaft is not in contact with the bush and to prevent the generation of edge surface pressure.
  • a drive shaft having the waste gate valve fixed at one end, a bush for supporting the drive shaft, a lever pin provided at the other end of the drive shaft, and a rod connected to the lever pin
  • the lever pin and the actuator are disposed such that the pressure direction acting on the waste gate valve coincides with the actuation direction of the actuator.
  • the pressure direction of the exhaust gas acting on the waste gate valve coincides with the actuation direction of the actuator. This can prevent the drive shaft from tilting in the bush.
  • the pressure loss of the exhaust gas flowing through the waste gate passage is reduced, and the flow rate of the exhaust gas is increased accordingly. Therefore, the flow passage cross-sectional area of the waste gate flow passage can be reduced by an amount corresponding to the increase in the flow rate of the exhaust gas. Thereby, the flow controllability at the time of the slight opening of the waste gate valve can be improved.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram for explaining a waste gate valve according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing a model of flow path enlargement.
  • FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the area ratio and the coefficient ⁇ of the experimental equation, and
  • FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the area ratio and the coefficient ⁇ of the experimental equation.
  • the waste gate valve device 1 adjusts the inflow of the exhaust gas to the turbine by diverting a part of the exhaust gas in the turbocharged turbocharged engine.
  • the waste gate valve device 1 includes a turbine housing 3 provided with a waste gate flow path 2 for exhaust gas bypassing a turbine (not shown), and a waste gate valve for opening and closing the waste gate flow path 2 And 4).
  • the waste gate valve 4 is fixed to the drive shaft 6 via the lever 5, and pivots about an axis passing through the center of the drive shaft 6 to open and close the waste gate flow path 2.
  • the waste gate valve 4 according to the present embodiment includes the valve body 7 for opening and closing the outlet of the waste gate channel 2 and the waste gate channel 2 when the valve body 7 blocks the outlet of the waste gate channel 2.
  • the exhaust gas having flowed through the waste gate flow path 2 merges with the exhaust gas flowing through the turbine downstream of the waste gate flow path 2 so that the flow path cross-sectional area of the exhaust gas flowing through the waste gate flow path 2 is rapidly expanded. It is known that the rapid expansion of the flow path cross section of the exhaust gas causes the pressure loss, but the knowledge about this is reported in the Research Report of the Research Committee on High Speed Flow in the Gas Body of the Japan Society of Mechanical Engineers (1978) Is indicated.
  • an expanded surface pressure P f is proposed as a parameter of the pressure loss of the flow path rapid expansion.
  • the expansion surface pressure P f becomes smaller as the flow path is expanded more rapidly, and as the value (the expansion surface pressure P f ) becomes a smaller value, the flow of exhaust gas is disturbed, and the pressure loss becomes larger.
  • the enlarged surface pressure P f is expressed by the following empirical formula (Formula 3).
  • the enlargement surface pressure P f is influenced by the coefficient ⁇ and the coefficient ⁇ .
  • the flared portion 2A is provided at the outlet of the waste gate channel 2 whose area ratio ⁇ (A 1 / A 2 ) is 0.22, the area ratio ⁇ (A 3 / A 2) Is 0.22 or more, as shown in FIG. 1, the effect of reducing the flow path (reducing the pressure loss) is reduced.
  • the position of the inflection point is 0.22 as shown in FIG.
  • the diameter D 1 can be obtained by the following equation 5.
  • a 1 (D 1/ 2) ⁇ 2 ⁇ ⁇
  • a 2 (D 2/2) ⁇ 2 ⁇ ⁇
  • a 3 (D 3/2) ⁇ 2 ⁇ because it is [pi, A 1 / A 2 ⁇ 0.2 ⁇ D 1 ⁇ 0.447 D 2 A 3 / A 2 ⁇ 0.22 ⁇ D 3 ⁇ 0.469 D 2 D 3 ⁇ D 1 ⁇ (0.469 ⁇ 0.447) D 2 D 3 ⁇ D 1 0.020.022 ⁇ D 2 D 3 -D 1 ⁇ 0.022 ⁇ D 1 /0.447 D 3 ⁇ D 1 0.040.049 D 1
  • Equation 6 the relationship of the diameter D 3 out of the expanding portion 2A for D 1 (larger width) is represented by Equation 6 below.
  • FIG. 5 is a schematic view showing a waste gate valve device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • 6 is a view showing the relationship between the opening degree of the waste gate valve in the waste gate valve device shown in FIG. 5 and the mass flow rate of the exhaust gas flowing through the waste gate flow passage, and
  • FIG. 7 is shown in FIG. It is a figure which shows the relationship between the opening degree of the waste gate valve in the waste gate valve apparatus, and the load which acts on the axis
  • the waste gate valve device 11 includes a turbine housing 13 provided with a waste gate flow passage 12 for bypassing a turbine (not shown), and a waste gate flow passage. It is comprised by the waste gate valve 14 which opens and closes 12.
  • the waste gate valve 14 is fixed to the drive shaft 16 via the lever 15, and the waste gate channel 12 is opened and closed by pivoting about an axis passing through the center of the drive shaft 16. As a result, in the state where the waste gate valve 14 is open, the flow path is narrow on the side close to the drive shaft 16 and widen on the side far from the drive shaft 16.
  • the diameter D 1 of the waste gate passage 12 satisfies the above-mentioned equation 7 while securing the maximum flow rate of the exhaust gas when the waste gate valve 14 is fully opened.
  • the exhaust gas flowing through the waste gate passage 12 and the turbine When the diameter D 2 (see FIG. 1) of the merging portion where the exhaust gas flowing through is joined is 100 mm, the diameter D 1 of the waste gate passage 12 is set to 44.6 mm or less, for example, 40 mm . Accordingly, the diameter D 1 of the waste gate passage 12 according to the first embodiment is smaller than that of the conventional, the drive shaft 16 for driving the waste gate valve 14 is installed in the same position as that of the conventional. As a result, the position of the waste gate passage 12 approaches the drive shaft 16.
  • Expanding portion 12A is for enlarging the flow path cross-sectional area of the waste gate passage 12, bore D 3 out of the expanding portion 12A is intended to satisfy the equation 6 described above, for example, a waste gate passage when the diameter D 1 of the 12 is 40mm, the diameter D 3 out of the expanding portion 12A is more 41.96Mm, for example, is set to 42mm.
  • the spread portion 12A is gradually spread as shown in FIG.
  • the cross section is gradually expanded so as to form a curve (R).
  • the cross section may be gradually expanded so as to form oblique lines.
  • the waste gate valve 14 includes the valve body 17 for opening and closing the outlet of the waste gate flow path 12 and the waste gate flow path when the valve body 17 blocks the waste gate flow path 12. And a projection 18 housed in 12.
  • the valve body 17 is formed in a disk shape having a size sufficient to close the outlet of the waste gate channel 12 (the outlet of the spread portion 12A).
  • the projection 18 is formed in a truncated cone shape, and as described above, when the valve body 17 blocks the outlet of the waste gate flow path 12, it is accommodated in the waste gate flow path 12, while the valve body 17 is waste gate flow Even when the passage 12 is opened, it remains in the flow of the exhaust gas which has flowed through the waste gate flow passage 12, and the flow controllability of the exhaust gas at the time of slight opening is improved. Therefore, although the size of the projection 18 is set in accordance with the diameter D 1 of the waste gate channel 12, the size of the protrusion 18 may be large as long as it can be accommodated in the waste gate channel 12. The flow controllability at the time becomes good.
  • waste gate valve 14 and the drive shaft 16 for driving the waste gate valve 14 are connected by the lever 15 in the same manner as the conventional one, but only as the waste gate passage 12 approaches the drive shaft 16 It is shorter than the ones.
  • Waste gate valve apparatus 11 as well as satisfying Equation 7 that the diameter D 1 of the waste gate passage 12 described above, the exit diameter D 3 of the waste gate passage 12 satisfies the equation 6 described above
  • pressure loss can be reduced.
  • the amount of flow rate was increased by reducing the pressure loss can be reduced diameter D 1 of the waste gate passage 12.
  • the flow rate control characteristics when slightly open the waste gate passage 12 of diameter D 1 by the amount of reduced waste gate valve 11 is improved.
  • the valve body 17 blocks the outlet of the waste gate flow path 12, it is accommodated in the waste gate flow path 12, while it remains in the exhaust gas flow even when the valve body 17 opens the waste gate flow path 12.
  • FIG. 8 is a schematic view showing a waste gate valve device according to a second embodiment of the present invention
  • FIG. 9 is a schematic view showing the waste gate valve shown in FIG.
  • the waste gate valve device according to the second embodiment of the present invention is the same as the waste gate valve device 11 according to the first embodiment of the present invention described above except for the protrusions 28A and 28B of the waste gate valve 24. Therefore, the same components as those of the waste gate valve device 11 according to the first embodiment of the present invention will be assigned the same reference numerals and descriptions thereof will be omitted.
  • the pressure receiving portion (first protrusion 28A) and the suppressing portion (second protrusion 28B) of the waste gate valve 24 are provided. And.
  • the pressure receiving portion is for receiving more pressure on the drive shaft side of the waste gate valve 24 when the waste gate valve 24 is opened.
  • the pressure receiving portion according to the second embodiment is, as shown in FIG. 8, a first protrusion 28A provided in a region near the drive shaft 16 of the surface facing the waste gate channel 12 in the waste gate valve 24. It is configured.
  • the first protrusion 28A is provided to form a recess between the first protrusion 28A and the suppressing portion (the second protrusion 28B), and as shown in FIG. Ru.
  • the pressure receiving portion acts as a resistance of the exhaust gas flowing through the waste gate channel 12, whereby pressure acts on the drive shaft side of the waste gate 24.
  • the suppressing portion is for suppressing a change in flow rate when the waste gate valve 24 is slightly opened.
  • the suppression unit according to the second embodiment is configured of a second protrusion 28B provided on the side of the waste gate valve 24 facing the waste gate flow passage 12 at the side far from the drive shaft 16. ing.
  • the second protrusion 28B is visually recognized as a shape in which the truncated cone is approximately half when viewed from the waste gate flow channel side. Height of the second protrusion 28B is set to be less than half of the waste gate passage diameter D 1. This is because the load acting on the lever 15 when the height of the second projection 28B is opened to as large as the waste gate valve 24 than half of the waste gate passage diameter D 1 becomes excessive.
  • the second projection 28 B remains in the exhaust gas flowing through the waste gate channel 12, and the second protrusion 28 B The flow controllability at the time of opening is made good.
  • the waste gate valve device 21 according to the second embodiment of the present invention can exert more pressure on the drive shaft side of the waste gate valve 24 when the waste gate valve 24 is opened, and the waste gate valve 24 The flow rate change amount at the time of slight opening can be suppressed. Thereby, the flow rate controllability of the exhaust gas can be improved.
  • FIG. 10 is a schematic view showing a waste gate valve device according to a third embodiment of the present invention
  • FIG. 11 is a schematic view showing the waste gate valve shown in FIG.
  • the waste gate valve device 31 according to the third embodiment of the present invention is the same as the waste gate valve device 11 according to the first embodiment of the present invention described above except for the projection 38 of the waste gate valve 34. Therefore, the same components as those of the waste gate valve device 11 according to the first embodiment of the present invention will be assigned the same reference numerals and descriptions thereof will be omitted.
  • the waste gate valve device 31 As shown in FIGS. 10 and 11, the waste gate valve device 31 according to the embodiment of the present invention has a protrusion 38 in which the pressure receiving portion and the suppressing portion are integrated with the waste gate valve 34.
  • the pressure receiving portion is for receiving more pressure on the drive shaft of the waste gate valve 34 when the waste gate valve 34 is opened.
  • the side closer to the drive shaft 16 in the protrusion 38 according to the third embodiment of the present invention constitutes a pressure receiving portion.
  • the pressure receiving portion is visually recognized as a shape in which the cylinder is half when viewed from the waste gate flow path side.
  • the suppressing portion is for suppressing a change in flow rate when the waste gate valve 34 is slightly opened.
  • the side far from the drive shaft 16 constitutes a suppressing portion.
  • the suppression part is visually recognized as a shape which halved a truncated cone when it sees from the waste gate flow path side, as shown in FIG.
  • the height of the projection 38 is set to less than half of the waste gate passage diameter D 1. This is because, when the height of the projection 38 is greater than half of the waste gate passage diameter D 1, the load acting on the lever 15 is to become excessive when opened wastegate valve 34. As shown in FIG. 10, the protrusion 38 remains in the exhaust gas flowing through the waste gate passage 12 even when the waste gate valve 34 opens the outlet of the waste gate passage 12, and the flow rate controllability at the time of slight opening Will be good.
  • the waste gate valve device 31 according to the third embodiment of the present invention can exert more pressure on the drive shaft side of the waste gate valve 34 when the waste gate valve 34 is opened, and the waste gate valve 34 Flow controllability at the time of slight opening can be made favorable.
  • FIG. 12 is a schematic view showing a waste gate valve device according to a fourth embodiment of the present invention
  • FIG. 13 is a schematic view showing the waste gate valve shown in FIG.
  • the waste gate valve device 41 according to the fourth embodiment of the present invention is the same as the waste gate valve device 11 according to the first embodiment of the present invention described above except for the protrusions 48A and 48B of the waste gate valve 44. Therefore, the same components as those of the waste gate valve device 11 according to the first embodiment of the present invention will be assigned the same reference numerals and descriptions thereof will be omitted.
  • the pressure receiving portion (first protrusion 48A) and the suppressing portion (second protrusion 48B) of the waste gate valve 44 are provided. And.
  • the pressure receiving portion is for receiving more pressure on the drive shaft side of the waste gate valve 44 when the waste gate valve 44 is opened.
  • the pressure receiving portion according to the third embodiment of the present invention is constituted by a first projection 48A provided in a region near the surface facing the waste gate channel 12 in the waste gate valve 44. ing.
  • the first protrusion 48A is provided so as to form a recess between itself and the suppressing portion (the second protrusion 48B), and as shown in FIG. 13, it is visually recognized as an arc when viewed from the waste gate channel side. Ru.
  • the pressure receiving portion acts as a resistance of the exhaust gas flowing through the waste gate channel 12, whereby pressure acts on the drive shaft side of the waste gate 24.
  • the suppressing portion is for suppressing a change in flow rate when the waste gate valve 44 is slightly opened.
  • the suppression unit according to the fourth embodiment is configured by the second protrusion 48B provided on the side of the waste gate valve 44 facing the waste gate channel 12 away from the drive shaft 16 as shown in FIG. ing.
  • the second protrusion 48 B is formed symmetrically to the first protrusion 48 A with respect to a horizontal line passing through the center of the waste gate valve 44. Therefore, as shown in FIG. 13, the second protrusion 48B is visually recognized in an arc shape when viewed from the waste gate channel side. Height of the second protrusion 48B is set to be less than half of the waste gate passage diameter D 1.
  • the second projection 48B is the greater than half of the waste gate passage diameter D 1, the load acting on the lever 15 when opening the waste gate valve 44 becomes excessive. As shown in FIG. 13, the second projection 48B remains in the exhaust gas flowing through the waste gate channel 12 even when the waste gate valve 44 opens the waste gate channel 12, and the flow control at the time of slight opening Make it good.
  • the waste gate valve device 41 according to the fourth embodiment of the present invention can exert more pressure on the drive shaft side of the waste gate valve 44 when the waste gate valve 44 is opened, and the waste gate valve 44 Flow controllability at the time of slight opening can be made favorable. Further, since the second protrusion 48 B is formed symmetrically with the first protrusion 48 A on the boundary of the horizontal line passing through the center of the waste gate valve 44, the waste gate valve 44 is considered without considering the upper and lower sides of the waste gate valve 44. Can be assembled to the lever 15.
  • FIG. 14 is a schematic view showing a waste gate valve device according to Embodiment 5 of the present invention.
  • the waste gate valve device 51 according to the fifth embodiment of the present invention is the same as the waste gate valve device 11 according to the first embodiment of the present invention described above except for the valve body 57 of the waste gate valve 54. Therefore, the same components as those of the waste gate valve device 11 according to the first embodiment of the present invention will be assigned the same reference numerals and descriptions thereof will be omitted.
  • the waste gate valve device 51 reduces the load acting on the waste gate valve 54, and the outer peripheral end 57a on the seating side of the valve body 57 has a curved surface. It is formed in shape. As a result, the exhaust gas having flowed through the waste gate channel 12 flows along the outer peripheral end 57 a on the seating side of the valve body 57, and the load acting on the waste gate valve 54 is reduced.
  • the waste gate valve device 51 according to the fifth embodiment of the present invention can reduce the load acting on the waste gate valve 54. Thereby, the waste gate valve device 51 which is an embodiment of the present invention can make flow controllability good at the time of the waste gate valve 54 being slightly opened.
  • FIG. 15 is a schematic view showing a waste gate valve device according to a sixth embodiment of the present invention
  • FIG. 16 is a schematic view showing the waste gate valve shown in FIG.
  • the waste gate valve device 61 according to the sixth embodiment of the present invention is the same as the waste gate valve device 11 according to the first embodiment of the present invention described above except for the projection 68 of the waste gate valve 64. Therefore, the same components as those of the waste gate valve device 11 according to the first embodiment of the present invention will be assigned the same reference numerals and descriptions thereof will be omitted.
  • the waste gate valve device 61 according to the sixth embodiment of the present invention faces the waste gate flow passage 12 in the same manner as the waste gate valve device 11 according to the first embodiment of the present invention.
  • a protrusion 68 is provided on the surface.
  • a recess 68 a is further formed in the protrusion 68 according to the above-described embodiment of the present invention.
  • the waste gate valve device 61 according to the sixth embodiment of the present invention can make the waste gate valve 64 lighter than the waste gate valve 14 according to the waste gate valve device 11 according to the first embodiment described above.
  • the concave portion 68 a causes a partial flow, the flow control characteristic at the time of the slight opening of the waste gate valve 64 can be improved.
  • FIG. 17 is a schematic view showing a waste gate valve device according to a seventh embodiment of the present invention.
  • the waste gate valve device 71 according to the seventh embodiment of the present invention is the same as the waste gate valve device 11 according to the first embodiment of the present invention described above except for the projection 78 of the waste gate valve 74. Therefore, about the same composition as a waste gate valve which is Embodiment 1 of the present invention, the same numerals are attached and explanation is omitted.
  • the waste gate valve device 71 according to the seventh embodiment of the present invention has a protrusion on the surface facing the waste gate channel 12 as in the waste gate valve device 11 according to the first embodiment of the present invention.
  • 78 are provided.
  • the protrusion 78 according to the seventh embodiment of the present invention has an enlarged portion 78a in which the base of the protrusion 18 according to the first embodiment of the present invention described above is expanded along the inner periphery of the enlarged portion.
  • the waste gate valve device 71 according to the seventh embodiment of the present invention can avoid stress concentration at the boundary between the valve body 17 and the projection 78.
  • FIG. 18 is a schematic view showing a waste gate valve device according to an eighth embodiment of the present invention.
  • the waste gate valve device 81 according to the eighth embodiment of the present invention is a waste gate valve 84 (valve 87) in the waste gate valve device 11 according to the first embodiment of the present invention described above. Is rigidly fixed to the lever 85.
  • the waste gate valve device 81 can prevent the waste gate valve 84 from chattering (fine very fast mechanical vibration) in a state where the leakage of exhaust gas is small.
  • FIG. 19 is a schematic view showing a waste gate valve device according to a ninth embodiment of the present invention.
  • the waste gate valve device 91 according to the ninth embodiment of the present invention aims to improve the sealing performance (sealing performance) of the waste gate valve 94.
  • An elastically deformable portion is provided between the tip portion 97A for opening and closing the gate channel 12 and the base portion 97B attached to the lever 95.
  • the elastically deformable portion according to the ninth embodiment is configured of a slit 97C.
  • FIG. 20 is a schematic view showing a waste gate valve device according to a tenth embodiment of the present invention
  • FIG. 21 is a schematic view showing a drive shaft and a bush for supporting the drive shaft.
  • the waste gate valve device 101 is constituted by a turbine housing (not shown) provided with a waste gate flow path for bypassing the turbine, and a waste gate valve 104 for opening and closing the waste gate flow path. Ru.
  • the waste gate valve 104 is fixed to one end of the drive shaft 106 via a lever 105, and the waste gate flow path is opened and closed by pivoting about an axis passing through the center of the drive shaft 106.
  • a lever pin 161 is provided at the other end of the drive shaft 106, and a rod 191 provided at the actuator 109 is connected.
  • the drive shaft 106 is pivoted via the rod 191 and the lever pin 161, and the waste gate valve 104 opens and closes the waste gate flow path.
  • a tapered surface 163 is provided so that the drive shaft 106 does not contact with the bush 162 for supporting the drive shaft 106.
  • the inner periphery is narrowed at the center in the vertical direction so that the drive shaft 106 is in contact with the tapered surface 163 even when the drive shaft 106 is inclined, and the inner periphery is upper and lower in the vertical direction It is formed to be wide.
  • the step portion 164 which is narrowed at the center in the vertical direction of the drive shaft 106 is provided to prevent the drive shaft 106 from being scraped by the narrow inner periphery.
  • the waste gate valve device 101 can eliminate the situation where the drive shaft 106 partially contacts the bush 162 supporting the drive shaft 106, and can prevent the generation of edge surface pressure. .
  • FIG. 22 is a schematic view showing a waste gate valve device according to an eleventh embodiment of the present invention.
  • the waste gate valve device 111 is configured by a turbine housing (not shown) provided with a waste gate valve flow passage for bypassing the turbine, and a waste gate valve 114 for opening and closing the waste gate flow passage. Be done.
  • the waste gate valve 114 is fixed to one end of the drive shaft 116 via a lever 115, and the drive shaft 116 is supported by a bush 1162 provided on the turbine housing.
  • the waste gate valve 114 opens and closes the waste gate flow path by pivoting about an axis passing through the center of the drive shaft 116.
  • a lever pin 1161 is provided at the other end of the drive shaft 116, and a rod 1191 provided on the actuator 119 is connected.
  • the lever pin 1161 and the actuator 119 are arranged such that the pressure direction of the exhaust gas acting on the waste gate valve 114 coincides with the actuation direction of the actuator 119.
  • the lever pin 1161 and the actuator 119 are arranged such that the waste gate valve 114 closes the waste gate flow path when the actuator 119 pushes the rod 1191.
  • the drive shaft 116 is in the bush. It can prevent tilting.
  • the exhaust gas does not leak through the clearance provided between the drive shaft 116 and the bush 1162 to the outside of the turbine housing. Further, as a result, the contact area between the drive shaft 116 and the bush 1162 is increased, and the effect of reducing the wear of the drive shaft 116 can be exhibited.
  • the waste gate valve device according to the present invention can improve flow control characteristics at the time of slight opening, a part of exhaust gas is diverted in a turbocharged engine and thus the turbine It is suitable for the waste gate valve device which adjusts the inflow of the exhaust gas to

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Abstract

【課題】流量制御特性の良好なウェイストゲートバルブ装置を提供する。 【解決手段】排ガスがタービンをバイパスするウェイストゲート流路２が設けられたタービンハウジング３と、ウェイストゲート流路２の出口を開閉するウェイストゲートバルブ４と、により構成され、ウェイストゲートバルブ４は、ウェイストゲート流路２の出口を開閉する弁体７と、弁体７がウェイストゲート流路２の出口を閉塞した場合にウェイストゲート流路２に収容される突起８と、を備えたウェイストゲートバルブ装置１であって、ウェイストゲート流路２は、ウェイストゲートバルブ全開時における排ガスの最大流量を確保しつつ、タービンを経由した排ガスが合流する合流部の流路断面積Ａ２に対するウェイストゲート流路２の流路断面積Ａ１の面積比が０．２以下であり、かつ、ウェイストゲート流路２の出口に流路断面積が拡開する拡開部２Ａを設けた。

Description

ウェイストゲートバルブ装置
　本発明は、ターボチャージャによる過給エンジンにおいて排ガスの一部を分流させることにより、タービンへの排ガスの流入量を調整するウェイストゲートバルブ装置に関する。
　特許文献１には、タービンをバイパスするウェイストゲート流路を入口側から出口側に向けて拡開するテーパ形状とするとともに、ウェイストゲート流路の出口を閉塞する弁体（ウェイストゲートバルブ）にウェイストゲート流路の閉塞時にウェイストゲート流路の入口側壁面と同一面となる高さの突起を設けたウェイストゲートバルブ装置が記載されている。このウェイストゲートバルブ装置によれば、弁体がウェイストゲート流路を閉塞した場合に、突起の上面がウェイストゲート流路の入口側壁面と同一となり、タービンの入口側の排ガス流れの乱れを抑制できる。また、ウェイストゲート流路を入口側から出口側に向けて拡開するテーパ形状としたので、弁体がわずかに開いた状態でも、突起側面とウェイストゲート流路の内周面との間隙が大きくなり、ウェイストゲート流路の開口面積を大きくできる。
　特許文献２には、タービンをバイパスするウェイストゲート流路の出口側に、流路断面積が漸次拡大するようにテーパ部が設けられたウェイストゲートバルブ装置が記載されている。このウェイストゲートバルブ装置によれば、テーパ部と弁体（ウェイストゲートバルブ）との間にタービンをバイパスする排ガスの流れを加速させる圧力低下領域が形成され、弁体への作用力、特にモーメントを低減できる。
　特許文献３には、ウェイストゲート流路の出口を閉塞する弁体（ウェイストゲートバルブ）のウェイストゲート流路に臨む面（着座側の面）に断面＋状に形成された突起を設けたウェイストゲートバルブ装置が記載されている。このウェイストゲートバルブ装置によれば、ウェイストゲート流路の出口をわずかに開いた弁体と弁座（出口）との間（隙間）を流れる排ガス流の流れが乱れることにより、弁体と弁座との隙間内で発生する負圧をきわめて小さくできる。
実開平４－９５６２６号公報 特開２００９－２０３８３５号公報 実開昭６０－７８９４１号公報
　しかしながら、上記した特許文献１～３に記載されたウェイストゲートバルブ装置は、弁体がわずかに開いた時（以下、「微開時」という）の流量を十分に抑制することができなかった。また、弁体を開く時に作用する荷重も大きく、流量制御性に課題があった。
　本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、微開時における流量制御性が良好なウェイストゲートバルブ装置を提供することを目的とする。
　本発明は、排ガスがタービンをバイパスするウェイストゲート流路が設けられたタービンハウジングと、前記ウェイストゲート流路の出口を開閉するウェイストゲートバルブと、により構成され、前記ウェイストゲートバルブは、前記ウェイストゲート流路の出口を開閉する弁体と、前記弁体が前記ウェイストゲート流路の出口を閉塞した場合に前記ウェイストゲート流路に収容される突起と、を有するウェイストゲートバルブ装置であって、前記ウェイストゲート流路は、前記ウェイストゲートバルブの全開時における排ガスの最大流量を確保しつつ、前記タービンを経由した排ガスが合流する合流部に対する前記ウェイストゲート流路の流路断面積比を０．２以下とし、さらに、前記ウェイストゲート流路の出口に流路断面積が拡大する拡開部を設けたことを特徴とする。
　本発明によれば、ウェイストゲート流路を流れる排ガスの流量が増加するのでその増加分だけウェイストゲート流路の流路断面積を小さくできる。これにより、ウェイストゲートバルブの微開時における排ガス流量の流量制御性が良好になる。
　本発明の一態様では、前記ウェイストゲート流路の流路径Ｄ１は、前記合流部の流路径Ｄ２との関係において下記の数式１を満たすことが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　このようにすれば、加工の精度が確保でき、更に、合流部に対するウェイストゲート流路の流路断面積比が好適なものとなる。
　また、本発明の一態様では、前記拡開部の出口径Ｄ３は、前記ウェイストゲート流路の流路径Ｄ１との関係において下記の数式２を満たすことが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　このようにすれば、ウェイストゲート流路に対する拡開部の出口の流路断面積比が好適なものとなる。
　また、本発明の一態様では、前記突起は、前記ウェイストゲートバルブを開放した場合に前記ウェイストゲートバルブを支持する軸に近い側の領域で前記ウェイストゲート流路を流れる排ガスの圧力を受ける受圧部と、前記軸に遠い側の領域で前記ウェイストゲート流路を流れる排ガスの流れを抑制する抑制部と、を有することが好ましい。
　このようにすれば、ウェイストゲートバルブを開放した場合に受圧部がウェイストバルブを支持する軸に近い側の領域で排ガスの圧力を受け、抑制部が軸に遠い側の領域で排ガスの流れを抑制できる。
　また、本発明の一態様では、前記受圧部は、前記軸に近い側の領域に形成され、前記抑制部は、前記軸に遠い側の領域に形成されることが好ましい。
　このようにすれば、軸に近い側の領域で受圧部が排ガスの圧力を受け、軸に遠い側で抑制部が排ガスの流れを抑制できる。
　また、本発明の一態様では、前記受圧部は、前記抑制部との間に凹部を形成する円弧状に形成されることが好ましい。
　このようにすれば、排ガスの圧力を凹部で効率的に受けることができる。
　本発明の一態様では、前記突起は、前記ウェイストゲート流路を流れる排ガスを受け入れる凹部を有することが好ましい。
　このようにすれば、排ガスの圧力を凹部で効率的に受けることができる。
　本発明の一態様では、前記突起の基部は、前記拡開部の内周に沿って拡大する拡大部を有することが好ましい。
　このようにすれば、突起と弁体との間に応力集中が生じることを回避できる。
　本発明の一態様では、前記弁体の着座する側の外周端部は、曲面形状であることが好ましい。
　このようにすれば、ウェイストゲート流路を流れた排ガスが弁体の外周端部をスムースに流れることになり、ウェイストゲートバルブに作用する荷重を低減できる。
　本発明の一態様では、前記弁体は、前記ウェイストゲート流路を開閉する先端部と基部との間に前記先端部を撓ませる弾性変形部を有することが好ましい。
　このようにすれば、ウェイストゲートバルブがウェイストゲート流路の出口を閉塞した場合に、弁体の先端部が撓み、ウェイストゲートバルブのシール性を確保できる。
　本発明の一態様では、前記ウェイストゲートバルブが固定された駆動軸と、前記駆動軸を支承するブッシュと、を備え、前記ブッシュの内周面にテーパ面を形成することが好ましい。
　このようにすれば、駆動軸がブッシュに片当たりする状態を解消でき、エッジ面圧の発生を防ぐことができる。
　本発明の一態様では、一端に前記ウェイストゲートバルブが固定された駆動軸と、前記駆動軸を支承するブッシュと、前記駆動軸の他端に設けられたレバーピンと、前記レバーピンに連結されたロッドが設けられたアクチュエータと、を備え、前記ウェイストゲートバルブに作用する圧力方向と前記アクチュエータの作動方向とが一致するように、前記レバーピンと前記アクチュエータとを配置することが好ましい。
　このようにすれば、ウェイストゲートバルブに作用する排ガスの圧力方向とアクチュエータの作動方向とが一致する。これにより、駆動軸がブッシュ内で傾くことを防止できる。これにより、排ガスが駆動軸とブッシュとの間に設けられたクリアランスを通りタービンハウジングの外部に漏れるのを抑制できる。
　以上説明したように、本発明によれば、ウェイストゲート流路を流れる排ガスの圧力損失が低減されるので、その分排ガスの流量が増加する。したがって、排ガスの流量が増加する分だけウェイストゲート流路の流路断面積を小さくできる。これにより、ウェイストゲートバルブの微開時における流量制御性が良好なものにできる。
本発明の実施の形態に係るウェイストゲートバルブ装置を説明するための概念図である。 流路拡大の解析モデルを示す図である。 面積比と実験式の係数αとの関係を示す図である。 面積比と実験式の係数βとの関係を示す図である。 本発明の実施の形態１に係るウェイストゲートバルブ装置を示す模式図である。 図５に示したウェイストゲートバルブ装置におけるウェイストゲートバルブの開度とウェイストゲート流路を流れる排ガスの質量流量との関係を示す図である。 図５に示したウェイストゲートバルブ装置におけるウェイストゲートバルブの開度とウェイストゲートバルブを支承する軸に作用する荷重との関係を示す図である。 本発明の実施の形態２に係るウェイストゲートバルブ装置を示す模式図である。 図８に示したウェイストゲートバルブを示す模式図である。 本発明の実施の形態３に係るウェイストゲートバルブ装置を示す模式図である。 図１０に示したウェイストゲートバルブを示す模式図である。 本発明の実施の形態４に係るウェイストゲートバルブ装置を示す模式図である。 図１２に示したウェイストゲートバルブを示す模式図である。 本発明の実施の形態５に係るウェイストゲートバルブ装置を示す模式図である。 本発明の実施の形態６に係るウェイストゲートバルブ装置を示す模式図である。 図１５に示したウェイストゲートバルブを示す模式図である。 本発明の実施の形態７に係るウェイストゲートバルブ装置を示す模式図である。 本発明の実施の形態８に係るウェイストゲートバルブ装置を示す模式図である。 本発明の実施の形態９に係るウェイストゲートバルブ装置を示す模式図である。 本発明の実施の形態１０に係るウェイストゲートバルブ装置を示す模式図である。 駆動軸と駆動軸を支承するブッシュを示す模式図である。 本発明の実施の形態１１に係るウェイストゲートバルブ装置を示す模式図である。
　以下に添付図面を参照して、本発明に係るウェイストゲートバルブ装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。尚、この実施の形態により、この発明が限定されるものではない。
　図１は、本発明の実施の形態に係るウェイストゲートバルブを説明するための概念図である。図２は、流路拡大のモデルを示す図である。また、図３は、面積比と実験式の係数αとの関係を示す図であり、図４は、面積比と実験式の係数βとの関係を示す図である。
　ウェイストゲートバルブ装置１は、ターボチャージャによる過給エンジンにおいて排ガスの一部を分流させることにより、タービンへの排ガスの流入量を調整するものである。図１に示すように、ウェイストゲートバルブ装置１は、排ガスがタービン（図示せず）をバイパスするウェイストゲート流路２が設けられたタービンハウジング３と、ウェイストゲート流路２を開閉するウェイストゲートバルブ４とにより構成される。ウェイストゲートバルブ４は、レバー５を介して駆動軸６に固定され、駆動軸６の中心を通る軸線を中心に旋回することにより、ウェイストゲート流路２が開閉される。これにより、ウェイストゲートバルブ４を開いた状態で、駆動軸６に近い側で流路が狭く、駆動軸６から遠い側で流路が広くなる。また、本実施の形態に係るウェイストゲートバルブ４は、ウェイストゲート流路２の出口を開閉する弁体７と、弁体７がウェイストゲート流路２の出口を閉塞した場合にウェイストゲート流路２に収容される突起８とを有している。
　ウェイストゲート流路２を流れた排ガスはウェイストゲート流路２の下流においてタービンを流れた排ガスと合流するため、ウェイストゲート流路２を流れる排ガスの流路断面積は急拡大する。排ガスの流路断面積の急拡大は圧力損失の要因となることが知られているが、これに関する知見が日本機械学会の「ガス体の管内高速流動に関する調査研究分科会研究報告書（１９７８）」に示されている。
　これによれば、図２に示すように、流路急拡大の圧力損失のパラメータとして拡大面圧Ｐｆが提案されている。拡大面圧Ｐｆは、流路が急拡大であればあるほど小さい値となり、この値（拡大面圧Ｐｆ）が小さい値となるほど排ガスの流れを乱すことになり、圧力損失は大きくなる。拡大面圧Ｐｆは、下記の実験式（数式３）で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　ところで、数式１に示すように、拡大面圧Ｐｆは、係数α、係数βの影響を受ける。図３及び図４に示すように、実験式の係数αと係数βは、面積比ψによって変化し、面積比ψ（Ａ１／Ａ２）＝０．２２以下で急激に変化する。したがって、拡大面圧Ｐｆは、面積比ψが０．２２以下において大きく変化することになる。
　一方、面積比ψ（Ａ１／Ａ２）が０．２２であるウェイストゲート流路２の出口に拡開部２Ａを設け、流路を拡大しても、面積比ψ（Ａ３／Ａ２）が０．２２以上となるので、図１に示すように、流路拡大の効果（圧力損失を低減する）は低減される。
　また、加工の精度を考慮して、直径で０．５ｍｍの拡大を最小とし、面積比の差を０．０２（Ａ１／Ａ２－Ａ３／Ａ２）以上確保すると、Ａ２に対するＡ１の閾値は、下記の数式４により定められる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　尚、ここで、数式４の如く０．２とし、０．２２としなかったのは、図３及び図４に示すように、変曲点の位置が０．２２であり、急激な変化領域の面積比の差、約１割（０．２２×０．１＝０．０２）を差し引いたことによる。
　数式４を流路直径に換算すると、直径Ｄ１は下記の数式５により求められる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
　ここで、Ａ１＝（Ｄ１／２）＾２×π、Ａ２＝（Ｄ２／２）＾２×π、Ａ３＝（Ｄ３／２）＾２×πであるから、
　Ａ１／Ａ２≦０．２→Ｄ１≦０．４４７Ｄ２
　Ａ３／Ａ２≦０．２２→Ｄ３≦０．４６９Ｄ２
　Ｄ３－Ｄ１≧（０．４６９―０．４４７）Ｄ２
　Ｄ３－Ｄ１≧０．０２２×Ｄ２
　Ｄ３－Ｄ１≧０．０２２×Ｄ１／０．４４７
　Ｄ３―Ｄ１≧０．０４９Ｄ１
　これにより、Ｄ１に対する拡開部２Ａの出口径Ｄ３の関係性（拡大幅）は、下記の数式６により表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
　また、図３及び図４に示すように、変曲点における面積比ψ（Ａ１／Ａ２）が０．２２であることから流路直径に換算すると、Ｄ１／Ｄ２＝０．０４６９となり、Ｄ１＝０．４６９Ｄ２と表すことができる。また、上述したように、加工の精度を考慮し、拡大幅の最小を０．５ｍｍとするため、ウェイストゲート流路２の径Ｄ１はさらに０．５ｍｍ小さいものとなる。これにより、ウェイストゲート流路２の径Ｄ１は、下記の数式７を満たすことが求められる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
　以上要約すると、ウェイストゲート流路２の径Ｄ１＜合流部の径Ｄ２となるウェイストゲートバルブ装置１において、ウェイストゲート流路２の径Ｄ１がＤ１≦０．４７Ｄ２－０．５を満たし、拡開部２Ａの出口径Ｄ３がＤ３≧１．０４９Ｄ１を満たす場合に流路の急拡大が抑制され、圧力損失が低減される。したがって、圧力損失の低減により増加した流量の分だけウェイストゲート流路２の径Ｄ１を小さくできる。これにより、ウェイストゲート流路２の径Ｄ１を小さくした分だけウェイストゲートバルブ装置１の流量制御特性が良好となる。
［実施の形態１］
　図５は、本発明の実施の形態１に係るウェイストゲートバルブ装置を示す模式図である。また、図６は、図５に示したウェイストゲートバルブ装置におけるウェイストゲートバルブの開度とウェイストゲート流路を流れる排ガスの質量流量との関係を示す図であり、図７は、図５に示したウェイストゲートバルブ装置におけるウェイストゲートバルブの開度とウェイストゲートバルブを支承する軸に作用する荷重との関係を示す図である。
　図５に示すように、本発明の実施の形態１であるウェイストゲートバルブ装置１１は、タービン（図示せず）をバイパスするウェイストゲート流路１２が設けられたタービンハウジング１３と、ウェイストゲート流路１２を開閉するウェイストゲートバルブ１４とにより構成される。ウェイストゲートバルブ１４は、レバー１５を介して駆動軸１６に固定され、駆動軸１６の中心を通る軸線を中心に旋回することにより、ウェイストゲート流路１２は開閉される。これにより、ウェイストゲートバルブ１４を開いた状態で、駆動軸１６に近い側で流路が狭く、駆動軸１６に遠い側で広くなる。
　ウェイストゲート流路１２の径Ｄ１は、ウェイストゲートバルブ１４の全開時における排ガスの最大流量を確保しつつ、上述した数式７を満たすもので、例えば、ウェイストゲート流路１２を流れた排ガスとタービンを流れた排ガスとが合流する合流部の径Ｄ２（図１参照）が１００ｍｍである場合には、ウェイストゲート流路１２の径Ｄ１は、４４．６ｍｍ以下、例えば、４０ｍｍに設定される。したがって、本実施の形態１に係るウェイストゲート流路１２の径Ｄ１は従前のものよりも小さくなるが、ウェイストゲートバルブ１４を駆動する駆動軸１６は従前のものと同じ位置に設置される。これにより、ウェイストゲート流路１２の位置は駆動軸１６に近づくことになる。
　ウェイストゲート流路１２の出口には、拡開部１２Ａが設けられている。拡開部１２Ａは、ウェイストゲート流路１２の流路断面積を拡大するためのもので、拡開部１２Ａの出口径Ｄ３は、上述した数式６を満たすもので、例えば、ウェイストゲート流路１２の径Ｄ１が４０ｍｍである場合には、拡開部１２Ａの出口径Ｄ３は、４１．９６ｍｍ以上、例えば、４２ｍｍに設定される。これにより、拡開部１２Ａは、図５に示すように漸次拡開される。尚、図５に示す例では、断面において曲線（Ｒ）をなすように漸次拡開されるが、これに限られるものではなく、断面において斜線をなすように漸次拡開されてもよい。
　また、本発明の実施の形態１に係るウェイストゲートバルブ１４は、ウェイストゲート流路１２の出口を開閉する弁体１７と、弁体１７がウェイストゲート流路１２を閉塞した場合にウェイストゲート流路１２に収容される突起１８とを備える。弁体１７は、ウェイストゲート流路１２の出口（拡開部１２Ａの出口）を閉塞するのに十分な大きさを有する円盤状に形成されている。突起１８は、円錐台状に形成され、上述したように、弁体１７がウェイストゲート流路１２の出口を閉塞した場合にウェイストゲート流路１２に収容される一方、弁体１７がウェイストゲート流路１２を開いた場合にもウェイストゲート流路１２を流れた排ガスの流れの中に残り、微開時における排ガスの流量制御性を良好なものとする。したがって、突起１８の大きさは、ウェイストゲート流路１２の径Ｄ１に合わせて設定されるが、ウェイストゲート流路１２に収容できる範囲で大きなものとすることにより、ウェイストゲートバルブ１４の微開時における流量制御性が良好なものとなる。
　また、ウェイストゲートバルブ１４とウェイストゲートバルブ１４を駆動する駆動軸１６とは、従前のものと同様、レバー１５で接続されているが、ウェイストゲート流路１２が駆動軸１６に近づいた分だけ従前のものよりも短く形成されている。
　本発明の実施の形態であるウェイストゲートバルブ装置１１は、ウェイストゲート流路１２の径Ｄ１が上述した数式７を満たすとともに、ウェイストゲート流路１２の出口径Ｄ３が上述した数式６を満たすことにより、圧力損失を低減できる。したがって、圧力損失の低減により増加した流量の分だけウェイストゲート流路１２の径Ｄ１を小さくできる。これにより、図６に示すように、ウェイストゲート流路１２の径Ｄ１を小さくした分だけウェイストゲートバルブ装置１１の微開時における流量制御特性が良好となる。また、弁体１７がウェイストゲート流路１２の出口を閉塞した場合にウェイストゲート流路１２に収容される一方、弁体１７がウェイストゲート流路１２を開いた場合にも排ガス流れの中に残る突起１８を備えるので、微開時における流量制御特性は相乗的に良好なものとなる。さらに、レバー１５が従前のものよりも短くて済むので、図７に示すように、レバー１５に作用する荷重が従前のものよりも小さなものとなり、流量制御特性はこれによっても良好なものとなる。
［実施の形態２］
　図８は、本発明の実施の形態２に係るウェイストゲートバルブ装置を示す模式図であり、図９は、図８に示したウェイストゲートバルブを示す模式図である。本発明の実施の形態２であるウェイストゲートバルブ装置は、上述した本発明の実施の形態１であるウェイストゲートバルブ装置１１とウェイストゲートバルブ２４の突起２８Ａ，２８Ｂを除いて異なるところはない。したがって、本発明の実施の形態１であるウェイストゲートバルブ装置１１と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
　図８及び図９に示すように、本発明の実施の形態２であるウェイストゲートバルブ装置２１は、ウェイストゲートバルブ２４に受圧部（第１の突起２８Ａ）と抑制部（第２の突起２８Ｂ）とを有する。
　受圧部は、ウェイストゲートバルブ２４を開いた場合にウェイストゲートバルブ２４の駆動軸側に多めに圧力を受けるためのものである。本実施の形態２に係る受圧部は、図８に示すように、ウェイストゲートバルブ２４においてウェイストゲート流路１２に臨む面の駆動軸１６に近い側の領域に設けられた第１の突起２８Ａにより構成されている。第１の突起２８Ａは、抑制部（第２の突起２８Ｂ）との間に凹部を形成するように設けられ、図９に示すように、ウェイストゲート流路側から見た場合に円弧状に視認される。受圧部（第１の突起２８Ａ）は、ウェイストゲート流路１２を流れた排ガスの抵抗となることにより、ウェイストゲート２４の駆動軸側に圧力が作用する。
　抑制部は、ウェイストゲートバルブ２４の微開時における流量変化量を抑制するためのものである。本実施の形態２に係る抑制部は、図８に示すように、ウェイストゲートバルブ２４においてウェイストゲート流路１２に臨む面の駆動軸１６に遠い側に設けられた第２の突起２８Ｂにより構成されている。第２の突起２８Ｂは、図９に示すように、ウェイストゲート流路側から見た場合に円錐台を略半分にした形状として視認される。第２の突起２８Ｂの高さは、ウェイストゲート流路径Ｄ１の半分以下に設定されている。これは、第２の突起２８Ｂの高さがウェイストゲート流路径Ｄ１の半分よりも大きいとウェイストゲートバルブ２４を開いた時にレバー１５に作用する荷重が過大となるためである。図８に示すように、第２の突起２８Ｂは、ウェイストゲートバルブ２４がウェイストゲート流路１２を開いた場合にもウェイストゲート流路１２を流れた排ガスの中に残り、ウェイストゲートバルブ２４の微開時における流量制御性を良好なものとする。
　本発明の実施の形態２であるウェイストゲートバルブ装置２１は、ウェイストゲートバルブ２４を開いた場合にウェイストゲートバルブ２４の駆動軸側に圧力を多めに作用させることができるとともに、ウェイストゲートバルブ２４の微開時における流量変化量を抑制できる。これにより、排ガスの流量制御性を良好なものとすることができる。
［実施の形態３］
　図１０は、本発明の実施の形態３に係るウェイストゲートバルブ装置を示す模式図であり、図１１は、図１０に示したウェイストゲートバルブを示す模式図である。本発明の実施の形態３であるウェイストゲートバルブ装置３１は、上述した本発明の実施の形態１であるウェイストゲートバルブ装置１１とウェイストゲートバルブ３４の突起３８を除いて異なるところはない。したがって、本発明の実施の形態１であるウェイストゲートバルブ装置１１と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
　図１０及び図１１に示すように、本発明の実施の形態であるウェイストゲートバルブ装置３１は、ウェイストゲートバルブ３４に受圧部と抑制部とが一体となった突起３８を有する。
　受圧部は、ウェイストゲートバルブ３４を開いた場合にウェイストゲートバルブ３４の駆動軸に多めに圧力を受けるためのものである。本発明の実施の形態３に係る突起３８において駆動軸１６に近い側が受圧部を構成する。受圧部は、図１１に示すように、ウェイストゲート流路側から見た場合に円柱を半分にした形状として視認される。
　抑制部は、ウェイストゲートバルブ３４の微開時における流量変化量を抑制するためのものである。本実施の形態４に係る突起３８において駆動軸１６に遠い側が抑制部を構成する。抑制部は、図１１に示すように、ウェイストゲート流路側から見た場合に円錐台を半分にした形状として視認される。
　突起３８の高さはウェイストゲート流路径Ｄ１の半分以下に設定されている。これは、突起３８の高さがウェイストゲート流路径Ｄ１の半分よりも大きいと、ウェイストゲートバルブ３４を開いたときにレバー１５に作用する荷重が過大となるためである。図１０に示すように、突起３８は、ウェイストゲートバルブ３４がウェイストゲート流路１２の出口を開いた場合にもウェイストゲート流路１２を流れた排ガスの中に残り、微開時における流量制御性が良好なものとなる。
　本発明の実施の形態３であるウェイストゲートバルブ装置３１は、ウェイストゲートバルブ３４を開いた場合にウェイストゲートバルブ３４の駆動軸側に圧力を多めに作用させることができるとともに、ウェイストゲートバルブ３４の微開時における流量制御性を良好なものとすることができる。
［実施の形態４］
　図１２は、本発明の実施の形態４に係るウェイストゲートバルブ装置を示す模式図であり、図１３は、図１２に示したウェイストゲートバルブを示す模式図である。本発明の実施の形態４であるウェイストゲートバルブ装置４１は、上述した本発明の実施の形態１であるウェイストゲートバルブ装置１１とウェイストゲートバルブ４４の突起４８Ａ，４８Ｂを除いて異なるところはない。したがって、本発明の実施の形態１であるウェイストゲートバルブ装置１１と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
　図１２及び図１３に示すように、本発明の実施の形態４であるウェイストゲートバルブ装置４１は、ウェイストゲートバルブ４４に受圧部（第１の突起４８Ａ）と抑制部（第２の突起４８Ｂ）とを有する。
　受圧部は、ウェイストゲートバルブ４４を開いた場合にウェイストゲートバルブ４４の駆動軸側に多めに圧力を受けるためのものである。本発明の実施の形態３に係る受圧部は、図１２に示すように、ウェイストゲートバルブ４４においてウェイストゲート流路１２に臨む面の近い側の領域に設けられた第１の突起４８Ａにより構成されている。第１の突起４８Ａは、抑制部（第２の突起４８Ｂ）との間に凹部を形成するように設けられ、図１３に示すように、ウェイストゲート流路側から見た場合に円弧状に視認される。受圧部（第１の突起４８Ａ）は、ウェイストゲート流路１２を流れた排ガスの抵抗となることにより、ウェイストゲート２４の駆動軸側に圧力が作用する。
　抑制部は、ウェイストゲートバルブ４４の微開時における流量変化量を抑制するためのものである。本実施の形態４に係る抑制部は、図１２に示すように、ウェイストゲートバルブ４４においてウェイストゲート流路１２に臨む面の駆動軸１６から遠い側に設けられた第２の突起４８Ｂにより構成されている。第２の突起４８Ｂは、ウェイストゲートバルブ４４の中心を通る水平線を境に第１の突起４８Ａと対称に形成されている。したがって、第２の突起４８Ｂは、図１３に示すように、ウェイストゲート流路側から見た場合に円弧状に視認される。第２の突起４８Ｂの高さは、ウェイストゲート流路径Ｄ１の半分以下に設定されている。これは、第２の突起４８Ｂの高さがウェイストゲート流路径Ｄ１の半分よりも大きいと、ウェイストゲートバルブ４４を開いたときにレバー１５に作用する荷重が過大となるためである。図１３に示すように、第２の突起４８Ｂは、ウェイストゲートバルブ４４がウェイストゲート流路１２を開いた場合にもウェイストゲート流路１２を流れた排ガスの中に残り、微開時における流量制御性が良好なものとする。
　本発明の実施の形態４であるウェイストゲートバルブ装置４１は、ウェイストゲートバルブ４４を開いた場合にウェイストゲートバルブ４４の駆動軸側に圧力を多めに作用させることができるとともに、ウェイストゲートバルブ４４の微開時における流量制御性を良好なものとすることができる。また、第２の突起４８Ｂは、ウェイストゲートバルブ４４の中心を通る水平線を境に第１の突起４８Ａと対称に形成されているので、ウェイストゲートバルブ４４の上下を考慮せずにウェイストゲートバルブ４４をレバー１５に組み付けることができる。
［実施の形態５］
　図１４は、本発明の実施の形態５に係るウェイストゲートバルブ装置を示す模式図である。本発明の実施の形態５であるウェイストゲートバルブ装置５１は、上述した本発明の実施の形態１であるウェイストゲートバルブ装置１１とウェイストゲートバルブ５４の弁体５７を除いて異なるところはない。したがって、本発明の実施の形態１であるウェイストゲートバルブ装置１１と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
　図１４に示すように、本発明の実施の形態５であるウェイストゲートバルブ装置５１は、ウェイストゲートバルブ５４に作用する荷重を減じるもので、弁体５７の着座する側の外周端部５７ａが曲面形状に形成されている。これにより、ウェイストゲート流路１２を流れた排ガスは、弁体５７の着座する側の外周端部５７ａに沿って流れることなり、ウェイストゲートバルブ５４に作用する荷重が減じられる。
　本発明の実施の形態５であるウェイストゲートバルブ装置５１は、ウェイストゲートバルブ５４に作用する荷重を減じることができる。これにより、本発明の実施の形態であるウェイストゲートバルブ装置５１は、ウェイストゲートバルブ５４の微開時における流量制御性を良好なものとすることができる。
［実施の形態６］
　図１５は、本発明の実施の形態６であるウェイストゲートバルブ装置を示す模式図であり、図１６は、図１５に示したウェイストゲートバルブを示す模式図である。本発明の実施の形態６であるウェイストゲートバルブ装置６１は、上述した本発明の実施の形態１であるウェイストゲートバルブ装置１１とウェイストゲートバルブ６４の突起６８を除いて異なるところはない。したがって、本発明の実施の形態１であるウェイストゲートバルブ装置１１と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
　図１５及び図１６に示すように、本発明の実施の形態６であるウェイストゲートバルブ装置６１は、本発明の実施の形態１であるウェイストゲートバルブ装置１１と同様、ウェイストゲート流路１２に臨む面に突起６８が設けられている。本発明の実施の形態６に係る突起６８は、上述した本発明の実施の形態に係る突起６８に更に凹部６８ａが形成されている。
　本発明の実施の形態６であるウェイストゲートバルブ装置６１は、ウェイストゲートバルブ６４を上述した実施の形態１であるウェイストゲートバルブ装置１１に係るウェイストゲートバルブ１４よりも軽くできる。また、凹部６８ａにより偏流が生じるため、ウェイストゲートバルブ６４の微開時における流量制御特性を向上できる。
［実施の形態７］
　図１７は、本発明の実施の形態７であるウェイストゲートバルブ装置を示す模式図である。本発明の実施の形態７であるウェイストゲートバルブ装置７１は、上述した本発明の実施の形態１であるウェイストゲートバルブ装置１１とウェイストゲートバルブ７４の突起７８を除いて異なるところはない。したがって、本発明の実施の形態１であるウェイストゲートバルブと同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
　図１７に示すように、本発明の実施の形態７であるウェイストゲートバルブ装置７１は、本発明の実施の形態１であるウェイストゲートバルブ装置１１と同様、ウェイストゲート流路１２に臨む面に突起７８が設けられている。本発明の実施の形態７に係る突起７８は、上述した本発明の実施の形態１に係る突起１８の基部が拡大部の内周に沿って拡大する拡大部７８ａを有する。
　本発明の実施の形態７であるウェイストゲートバルブ装置７１は、弁体１７と突起７８との境界部分に応力が集中する事態を回避することができる。
［実施の形態８］
　図１８は、本発明の実施の形態８であるウェイストゲートバルブ装置を示す模式図である。図１８に示すように、本発明の実施の形態８であるウェイストゲートバルブ装置８１は、上述した本発明の実施の形態１であるウェイストゲートバルブ装置１１において、ウェイストゲートバルブ８４（弁体８７）はレバー８５に剛に固定されている。
　本発明の実施の形態８であるウェイストゲートバルブ装置８１は、排ガスの漏れが少ない状態でウェイストゲートバルブ８４がチャタリング（微細な非常に速い機械的振動）する事態を防止できる。
［実施の形態９］
　図１９は、本発明の実施の形態９であるウェイストゲートバルブ装置を示す模式図である。図１９に示すように、本発明の実施の形態９であるウェイストゲートバルブ装置９１は、ウェイストゲートバルブ９４のシール性（密閉性）の向上を目的としたもので、弁体９７には、ウェイストゲート流路１２を開閉する先端部９７Ａとレバー９５に取り付けられる基部９７Ｂとの間に弾性変形部を有する。本実施の形態９に係る弾性変形部は、スリット９７Ｃで構成されている。これにより、弁体９７の先端部９７Ａの剛性が低下され、ウェイストゲートバルブ９４がウェイストゲート流路１２を閉塞した場合に弁体１７の先端部９７Ａが撓むことになる（弾性変形）。
　上述した本発明の実施の形態９であるウェイストゲートバルブ装置９１は、ウェイストゲートバルブ９４がウェイストゲート流路１２を閉塞した場合に弁体９７の先端部９７Ａが撓み、ウェイストゲートバルブ９４のシール性が確保される。
［実施の形態１０］
　図２０は、本発明の実施の形態１０であるウェイストゲートバルブ装置を示す模式図であり、図２１は、駆動軸と駆動軸を支承するブッシュを示す模式図である。図２０に示すように、ウェイストゲートバルブ装置１０１は、タービンをバイパスするウェイストゲート流路が設けられたタービンハウジング（図示せず）と、ウェイストゲート流路を開閉するウェイストゲートバルブ１０４とにより構成される。ウェイストゲートバルブ１０４は、レバー１０５を介して駆動軸１０６の一端に固定され、駆動軸１０６の中心を通る軸線を中心に旋回することによりウェイストゲート流路は開閉される。駆動軸１０６の他端にはレバーピン１６１が設けられ、アクチュエータ１０９に設けられたロッド１９１が連結されている。これによりアクチュエータ１０９を駆動すると、ロッド１９１及びレバーピン１６１を介して駆動軸１０６が旋回し、ウェイストゲートバルブ１０４はウェイストゲート流路を開閉する。
　ところで、本発明の実施の形態１０であるウェイストゲートバルブ装置１０１は、駆動軸１０６を支承するブッシュ１６２に駆動軸１０６が片当たりしないように、テーパ面１６３が設けられている。具体的には、図２１に示すように、駆動軸１０６が傾いても駆動軸１０６がテーパ面１６３で接するように、上下方向中央で内周が狭くなり、上下方向上方及び下方で内周が広くなるように形成してある。また、駆動軸１０６の上下方向中央に細くなる段部１６４を設け、狭くなる内周で駆動軸１０６が削られる事態を防いでいる。
　本発明の実施の形態１０であるウェイストゲートバルブ装置１０１は、駆動軸１０６を支承するブッシュ１６２に駆動軸１０６が片当たりする状態を解消することができ、エッジ面圧の発生を防ぐことができる。
［実施の形態１１］
　図２２は、本発明の実施の形態１１であるウェイストゲートバルブ装置を示す模式図である。図２２に示すように、ウェイストゲートバルブ装置１１１は、タービンをバイパスするウェイストゲートバルブ流路が設けられたタービンハウジング（図示せず）と、ウェイストゲート流路を開閉するウェイストゲートバルブ１１４とにより構成される。ウェイストゲートバルブ１１４は、レバー１１５を介して駆動軸１１６の一端に固定され、駆動軸１１６は、タービンハウジングに設けられたブッシュ１１６２に支承される。これにより、ウェイストゲートバルブ１１４は、駆動軸１１６の中心を通る軸線を中心に旋回することにより、ウェイストゲート流路を開閉する。駆動軸１１６の他端にはレバーピン１１６１が設けられ、アクチュエータ１１９に設けられたロッド１１９１が連結されている。レバーピン１１６１とアクチュエータ１１９とは、ウェイストゲートバルブ１１４に作用する排ガスの圧力方向とアクチュエータ１１９の作動方向とが一致するように配置されている。具体的には、図２２に示すように、レバーピン１１６１とアクチュエータ１１９とは、アクチュエータ１１９がロッド１１９１を押し出した時にウェイストゲートバルブ１１４がウェイストゲート流路を閉鎖するように配置される。
　このように、アクチュエータ１１９がロッド１１９１を押し出した時にウェイストゲートバルブ１１４がウェイストゲート流路を閉鎖するようにレバーピン１１６１とアクチュエータ１１９１が配置されると、ウェイストゲートバルブ１１４に作用する排ガスの圧力方向とアクチュエータ１１９の作動方向とが一致する。これにより、駆動軸１１６１がブッシュ内で傾くことを防止できる。これにより、排ガスが駆動軸１１６とブッシュ１１６２との間に設けられたクリアランスを通りタービンハウジングの外部に漏れるのを抑制できる。
　上述したように、本発明の実施の形態１であるウェイストゲートバルブ１１４は、ウェイストゲートバルブ１１４に作用する排ガスの圧力方向とアクチュエータ１１９の作動方向とが一致するので、駆動軸１１６がブッシュ内で傾くことを防止できる。これにより、排ガスが駆動軸１１６とブッシュ１１６２の間に設けられたクリアランスを通りタービンハウジングの外部に漏れることはない。また、これにより、駆動軸１１６とブッシュ１１６２の接触面積が増大し、駆動軸１１６の摩耗低減にも効果を発揮できる。
　以上説明したように、本発明であるウェイストゲートバルブ装置は微開時における流量制御特性を良好なものとすることができるので、ターボチャージャによる過給エンジンにおいて排ガスの一部を分流させることによりタービンへの排ガスの流入量を調整するウェイストゲートバルブ装置に好適である。
　１　　ウェイストゲートバルブ装置
　２　　ウェイストゲート流路
　２Ａ　　拡開部
　３　　タービンハウジング
　４　　ウェイストゲートバルブ
　５　　レバー
　６　　駆動軸
　７　　弁体
　８　　突起
　Ｄ１　　ウェイストゲート流路の径
　Ｄ２　　合流部の流路径
　Ｄ３　　ウェイストゲート流路の出口径
　Ｐｆ　　拡大面圧
　１１　　ウェイストゲートバルブ装置
　１２　　ウェイストゲート流路
　１２Ａ　　拡開部
　１３　　タービンハウジング
　１４　　ウェイストゲートバルブ
　１５　　レバー
　１６　　駆動軸
　１７　　弁体
　１８　　突起
　２１　　ウェイストゲートバルブ装置
　２４　　ウェイストゲートバルブ
　２８Ａ　　第１の突起
　２８Ｂ　　第２の突起
　３１　　ウェイストゲートバルブ装置
　３４　　ウェイストゲートバルブ
　３８　　突起
　４１　　ウェイストゲートバルブ装置
　４４　　ウェイストゲートバルブ
　４８Ａ　　第１の突起（受圧部）
　４８Ｂ　　第２の突起（抑制部）
　５１　　ウェイストゲートバルブ装置
　５４　　ウェイストゲートバルブ
　５７　　弁体
　５７ａ　　外周
　６１　　ウェイストゲートバルブ装置
　６４　　ウェイストゲートバルブ
　６８　　突起
　６８ａ　　凹部
　７１　　ウェイストゲートバルブ装置
　７４　　ウェイストゲートバルブ
　７８　　突起
　７８ａ　　拡大部
　８１　　ウェイストゲートバルブ装置
　８４　　ウェイストゲートバルブ
　８５　　レバー
　８７　　弁体
　９１　　ウェイストゲートバルブ装置
　９４　　ウェイストゲートバルブ
　９５　　レバー
　９７　　弁体
　９７Ａ　　先端部
　９７Ｂ　　基部
　９７Ｃ　　スリット
　１０１　　ウェイストゲートバルブ装置
　１０４　　ウェイストゲートバルブ
　１０５　　レバー
　１０６　　駆動軸
　１６１　　レバーピン
　１６２　　ブッシュ
　１６３　　テーパ面
　１６４　　段部
　１０９　　アクチュエータ
　１９１　　ロッド
　１１１　　ウェイストゲートバルブ装置
　１１４　　ウェイストゲートバルブ
　１１５　　レバー
　１１６　　駆動軸
　１１６１　　レバーピン
　１１６２　　ブッシュ
　１１９　　アクチュエータ
　１１９１　　ロッド

Claims (12)

  1. 　排ガスがタービンをバイパスするウェイストゲート流路が設けられたタービンハウジングと、
    　前記ウェイストゲート流路の出口を開閉するウェイストゲートバルブと、
    　により構成され、
    　前記ウェイストゲートバルブは、
    　前記ウェイストゲート流路の出口を開閉する弁体と、
    　前記弁体が前記ウェイストゲート流路の出口を閉塞した場合に前記ウェイストゲート流路に収容される突起と、
    　を有するウェイストゲートバルブ装置であって、
    　前記ウェイストゲート流路は、前記ウェイストゲートバルブの全開時における排ガスの最大流量を確保しつつ、
    　前記タービンを経由した排ガスが合流する合流部に対する前記ウェイストゲート流路の流路断面積比を０．２以下とし、
    　さらに、前記ウェイストゲート流路の出口に流路断面積が拡大する拡開部を設けたことを特徴とするウェイストゲートバルブ装置。
  2. 　前記ウェイストゲート流路の流路径Ｄ１は、前記合流部の流路径Ｄ２との関係において下記の数式１を満たすことを特徴とする請求項１に記載のウェイストゲートバルブ装置。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
  3. 　前記拡開部の出口径Ｄ３は、前記ウェイストゲート流路の流路径Ｄ１との関係において下記の数式２を満たすことを特徴とする請求項１又は２に記載のウェイストゲートバルブ装置
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
  4. 　前記突起は、
    　前記ウェイストゲートバルブを開放した場合に前記ウェイストゲートバルブを支持する軸に近い側の領域で前記ウェイストゲート流路を流れる排ガスの圧力を受ける受圧部と、
    　前記軸に遠い側の領域で前記ウェイストゲート流路を流れる排ガスの流れを抑制する抑制部と、
    　を有すること特徴とする請求項１に記載のウェイストゲートバルブ装置。
  5. 　前記受圧部は、前記軸に近い側の領域に形成され、
    　前記抑制部は、前記軸に遠い側の領域に形成されたことを特徴とする請求項４に記載のウェイストゲートバルブ装置。
  6. 　前記受圧部は、前記抑制部との間に凹部を形成する円弧状に形成されたことを特徴とする請求項５に記載のウェイストゲートバルブ装置。
  7. 　前記突起は、
    　前記ウェイストゲート流路を流れる排ガスを受け入れる凹部を有することを特徴とする請求項１に記載のウェイストゲートバルブ装置。
  8. 　前記突起の基部は、前記拡開部の内周に沿って拡大する拡大部を有することを特徴とする請求項１に記載のウェイストゲートバルブ装置。
  9. 　前記弁体の着座する側の外周端部は、曲面形状であることを特徴とする請求項１に記載のウェイストゲートバルブ装置。
  10. 　前記弁体は、
    　前記ウェイストゲート流路を開閉する先端部と基部との間に前記先端部を撓ませる弾性変形部を有することを特徴とする請求項１に記載のウェイストゲートバルブ装置。
  11. 　前記ウェイストゲートバルブが固定された駆動軸と、
    　前記駆動軸を支承するブッシュと、
    　を備え、
    　前記ブッシュの内周面にテーパ面を形成したことを特徴とする請求項１に記載のウェイストゲートバルブ装置。
  12. 　一端に前記ウェイストゲートバルブが固定された駆動軸と、
    　前記駆動軸を支承するブッシュと、
    　前記駆動軸の他端に設けられたレバーピンと、
    　前記レバーピンに連結されたロッドが設けられたアクチュエータと、
    　を備え、
    　前記ウェイストゲートバルブに作用する圧力方向と前記アクチュエータの作動方向とが一致するように、前記レバーピンと前記アクチュエータとを配置したことを特徴とする請求項１に記載のウェイストゲートバルブ装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018029027A1 (de) * 2016-08-10 2018-02-15 Continental Automotive Gmbh Bypass-ventil mit klappenschürze für einen abgasturbolader und abgasturbolader mit einem solchen bypass-ventil
JP2022080560A (ja) * 2020-11-18 2022-05-30 トヨタ自動車株式会社 ターボチャージャ
DE112021007512T5 (de) 2021-09-08 2024-02-29 Mitsubishi Heavy Industries Engine & Turbocharger, Ltd. Schallqualitäts-bewertungsverfahren und schallqualitäts-bewertungsvorrichtung für wastegate-ventil
US11982222B2 (en) 2020-08-17 2024-05-14 Mitsubishi Heavy Industries Engine & Turbocharger, Ltd. Wastegate valve device, turbine, and turbocharger

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015212381B4 (de) * 2015-07-02 2017-10-12 Continental Automotive Gmbh Abgasturbolader mit einer Wastegate-Einrichtung
JP6834882B2 (ja) * 2017-09-22 2021-02-24 トヨタ自動車株式会社 ターボチャージャ
CN108591494B (zh) * 2018-04-10 2020-04-10 中国北方发动机研究所(天津) 一种多截面混合调节阀阀芯设计方法
DE102018220965A1 (de) * 2018-12-04 2020-06-04 Borgwarner Inc. Klappenanordnung für eine Turbine eines Abgasturboladers
US10533491B1 (en) 2019-03-25 2020-01-14 Borgwarner Inc. Connecting assembly and turbocharger including the connecting assembly
CN113123857B (zh) * 2019-12-30 2022-08-09 上海汽车集团股份有限公司 一种涡轮箱废气旁通装置

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS582334U (ja) * 1981-06-30 1983-01-08 いすゞ自動車株式会社 過給内燃機関の排気バイパス弁装置
JPS6078941U (ja) 1983-11-04 1985-06-01 日産自動車株式会社 タ−ボチヤ−ジヤの排気バイパス弁
JPH02131032U (ja) * 1989-04-05 1990-10-30
JPH0495626U (ja) 1991-01-14 1992-08-19
JPH0643227U (ja) * 1992-06-01 1994-06-07 愛三工業株式会社 ターボチャージャ用ウェイストゲートバルブ
JP2009092026A (ja) * 2007-10-11 2009-04-30 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 流体切換弁装置とこれを備えた排気ガス制御バルブ及びウェストゲートバルブ
JP2009203835A (ja) 2008-02-26 2009-09-10 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ターボチャージャの排気バイパス弁
JP2011179401A (ja) * 2010-03-01 2011-09-15 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ウエストゲートバルブ装置
JP2012504727A (ja) * 2008-10-01 2012-02-23 ボーグワーナー インコーポレーテッド 可変流ウェイストゲート
WO2013128720A1 (ja) * 2012-02-28 2013-09-06 三菱重工業株式会社 弁

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5697532U (ja) * 1979-12-27 1981-08-01
JPS56171631U (ja) * 1980-05-23 1981-12-18
JPS62156139U (ja) 1986-03-25 1987-10-03
JPS63177319U (ja) 1987-04-22 1988-11-17
US7788922B2 (en) 2007-10-04 2010-09-07 Delphi Technologies, Inc. System and method for model based boost control of turbo-charged engines
JP5256977B2 (ja) 2008-10-03 2013-08-07 株式会社Ｉｈｉ ターボチャージャ
DE102011011003A1 (de) * 2011-02-11 2012-08-16 Ihi Charging Systems International Gmbh Ventileinrichtung für ein Abblaseventil eines Abgasturboladers
DE102011076587A1 (de) * 2011-05-27 2012-11-29 Continental Automotive Gmbh Abgasturbolader mit einem Kugelhahn-Wastegate-Ventil mit spannungsentlastetem Kurbelarm
DE102011108205A1 (de) * 2011-07-20 2013-01-24 Daimler Ag Ventilelement für einen Abgasturbolader sowie Turbine für einen Abgasturbolader mit einem solchen Ventilelement
EP2798172B1 (en) * 2011-12-27 2015-10-14 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Wastegate valve and exhaust gas turbocharger equipped with wastegate valve

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS582334U (ja) * 1981-06-30 1983-01-08 いすゞ自動車株式会社 過給内燃機関の排気バイパス弁装置
JPS6078941U (ja) 1983-11-04 1985-06-01 日産自動車株式会社 タ−ボチヤ−ジヤの排気バイパス弁
JPH02131032U (ja) * 1989-04-05 1990-10-30
JPH0495626U (ja) 1991-01-14 1992-08-19
JPH0643227U (ja) * 1992-06-01 1994-06-07 愛三工業株式会社 ターボチャージャ用ウェイストゲートバルブ
JP2009092026A (ja) * 2007-10-11 2009-04-30 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 流体切換弁装置とこれを備えた排気ガス制御バルブ及びウェストゲートバルブ
JP2009203835A (ja) 2008-02-26 2009-09-10 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ターボチャージャの排気バイパス弁
JP2012504727A (ja) * 2008-10-01 2012-02-23 ボーグワーナー インコーポレーテッド 可変流ウェイストゲート
JP2011179401A (ja) * 2010-03-01 2011-09-15 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ウエストゲートバルブ装置
WO2013128720A1 (ja) * 2012-02-28 2013-09-06 三菱重工業株式会社 弁

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Research Report of the R&D Sectional Committee on High-speed Flow of Gas in a Tube", 1978, THE JAPAN SOCIETY OF MECHANICAL ENGINEERS
See also references of EP3088697A4 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018029027A1 (de) * 2016-08-10 2018-02-15 Continental Automotive Gmbh Bypass-ventil mit klappenschürze für einen abgasturbolader und abgasturbolader mit einem solchen bypass-ventil
US10746092B2 (en) 2016-08-10 2020-08-18 Cpt Group Gmbh Bypass valve having a flap skirt for an exhaust-gas turbocharger, and exhaust-gas turbocharger having such a bypass valve
US11982222B2 (en) 2020-08-17 2024-05-14 Mitsubishi Heavy Industries Engine & Turbocharger, Ltd. Wastegate valve device, turbine, and turbocharger
JP2022080560A (ja) * 2020-11-18 2022-05-30 トヨタ自動車株式会社 ターボチャージャ
JP7396254B2 (ja) 2020-11-18 2023-12-12 トヨタ自動車株式会社 ターボチャージャ
DE112021007512T5 (de) 2021-09-08 2024-02-29 Mitsubishi Heavy Industries Engine & Turbocharger, Ltd. Schallqualitäts-bewertungsverfahren und schallqualitäts-bewertungsvorrichtung für wastegate-ventil
DE112021007512B4 (de) * 2021-09-08 2025-09-11 Mitsubishi Heavy Industries Engine & Turbocharger, Ltd. Schallqualitäts-bewertungsverfahren und schallqualitäts-bewertungsvorrichtung für wastegate-ventil

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