CN102472160B - 废气旁通阀 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种废气旁通阀，其在发动机的废气通路上的绕过涡轮增压器的涡轮的旁通通路上设置，来对该旁通通路进行开闭，其具有：阀座，其在所述旁通通路上形成在与所述旁通通路的轴向垂直或具有倾斜角度的面上；阀芯，其能够以旋转中心为中心进行转动，通过转动而与所述阀座分离或接触来对阀进行开闭，其中，所述旋转中心相对于包含所述阀座的面具有0°＜β＜90°的倾斜角度(β)。

Description

废气旁通阀
技术领域
本发明涉及在发动机的废气通路上的绕过涡轮增压器的涡轮的旁通通路上设置，来对该旁通通路进行开闭的废气旁通阀。
背景技术
在利用发动机的废气的能量对向发动机的供给气体进行加压的涡轮增压器中，为了防止废气压力的增大引起的涡轮增压器的过旋转，而设置旁通通路，该旁通通路从涡轮增压器的涡轮的废气入口侧向出口侧连接，并通过废气旁通阀进行开闭。
图9是适用废气旁通阀的发动机的供排气装置的结构图。
在图9中，在发动机52上，经由供气歧管56连接有供气通路58，且经由排气歧管54连接有排气通路60。
在供气通路58设有涡轮增压器70的压缩机70a。压缩机70a与后述的涡轮70b被同轴驱动。在供气通路58的比压缩机20a靠下游侧设有通过大气与在供气通路58中流动的吸入空气进行热交换的中间冷却器62。而且，在供气通路58的比中间冷却器62靠下游侧设有对在供气通路58内流通的吸入空气的流量进行调节的孔隙阀64。
在排气通路60设有涡轮增压器70的涡轮70b。涡轮70b通过来自发动机52的废气驱动。而且，在排气通路60设有旁通通路2，该旁通通路2从涡轮70b的废气入口侧向出口侧连接而绕过涡轮70b。在旁通通路2设有对该旁通通路2进行开闭的废气旁通阀4。
根据上述结构，当发动机2运转时，来自发动机52的废气向排气歧管54集合，通过排气通路60而被送入涡轮增压器70的涡轮70b，从而利用废气来驱动涡轮70b。
在涡轮增压器70中，通过涡轮70b的驱动来将压缩机70a同轴驱动，从而对供给气体加压。该被加压后的供给气体经由供气通路58、中间冷却器62、供气管58而从供气歧管56向发动机2供给。
这里，在防止涡轮增压器2的过旋转时，实施如下的运转，即，打开废气旁通阀4，使来自发动机2的废气在旁通通路中流通而绕过涡轮70b。
例如，检测压缩机70a的出口压力，在该出口压力成为预先设定的阈值以上时，进行打开废气旁通阀4而使废气绕过涡轮70b的运转，由此能够防止涡轮增压器的过旋转。
以往，作为上述废气旁通阀，例如在专利文献1等中公开了一种废气旁通阀，采用在旁通通路的开口端的与旁通通路的轴向垂直的面上设有阀座的摆动式的阀。
图11是表示以往的废气旁通阀的侧视图，图12是图11中的B方向向视图。需要说明的是，图11、图12均由局部剖面来表示。
在图11及图12中，废气旁通阀104具备：阀芯144，其一端由旋转轴146支承，且经由支承臂148被支承为绕该旋转轴146的轴心r’如箭头W那样转动自如；阀座142，其供阀芯144落座。废气旁通阀104通过阀芯144落座于阀座142而进行闭阀。
在图11及图12中，阀座142在与旁通通路的轴向垂直的面上构成。
打开阀芯144时，使旋转轴146转动，在该旋转的作用下，经由支承臂148而使阀芯144如从阀座142离开的箭头W’那样转动，从而开阀。
【现有技术文献】
【专利文献】
【专利文献1】日本特开2009-92026号公报
以往，废气旁通阀主要进行如下的开闭控制，即，在所述压缩机的出口压力等与涡轮增压器的过旋转具有关联的参数成为预先设定的阈值以上时全开，若不是这样则全闭。
然而，近年来，要求将废气旁通阀积极地使用在涡轮增压器的控制中，要求不仅将废气旁通阀的开度形成为全开及全闭，而且在中间开度下使用，来调整通过涡轮的旁通通路的废气量。
图10是表示图11及图12所示的以往的废气旁通阀中的阀开度与废气旁通阀通过流量/全开流量[％]的关系的图形。在此，全开流量是指废气旁通阀全开时在旁通通路中流动的废气流量，废气旁通阀通过流量是指该阀开度时在旁通通路中流动的废气流量。
如图10所示，在与旁通通路的轴向垂直的面上设有阀座的以往的废气旁通阀中，阀开度-流量特性的图形的斜率并不恒定。尤其是阀开度小时该图形的斜率大，由于阀开度的少许的不同而通过旁通通路的废气流量发生较大变化。因此，在以往的废气旁通阀中，难以控制通过旁通流路的废气量，该情况在阀开度小的区域中明显。
另外，废气旁通阀有时存在组装引起的晃动。这种情况下，在阀开度小的区域中，由于废气的流动的变动而阀开度会发生与所述晃动量对应的变化，因而废气流量可能会较大地变化。
如以上所述，在与旁通通路的轴向垂直的面上设有阀座的以往的结构的废气旁通阀中，调整阀开度来控制通过旁通通路的废气量这一情况难以实现。
此外，近年来，带有行程传感器的致动器的适用化不断发展，要求来自发动机侧的增压的更细微的控制。作为进行该更细微的控制的方法，有VG Nozzle，但由于高价、结构复杂，在汽油发动机用的高温度下的可靠性不充分。
发明内容
因此，本发明鉴于上述的现有技术的问题，其目的在于提供一种废气旁通阀，其设置在废气通路上的绕过涡轮增压器的涡轮的旁通通路上，来对该旁通通路进行开闭，且通过调整阀开度而能够稳定且容易地控制通过所述旁通通路的废气流量。
为了解决上述课题，在本发明中提供一种废气旁通阀，其在发动机的废气通路上的绕过涡轮增压器的涡轮的旁通通路上设置，来对该旁通通路进行开闭，其特征在于，具有：阀座，其在所述旁通通路上形成在与所述旁通通路的轴向垂直或具有倾斜角度的面上；阀芯，其能够以旋转中心为中心进行转动，通过转动而与所述阀座分离或接触来对阀进行开闭，其中，所述旋转中心相对于包含所述阀座的面具有0°＜β＜90°的倾斜角度β。
由此，废气旁通阀的行程的分解度变细。因此，通过废气旁通阀的废气流量相对于阀开度变得不敏感。这在阀开度小的区域中尤其明显。
因此，利用阀开度来控制通过旁通流路的废气量这一情况在包含阀开度小的区域在内的整个区域变得容易。
另外，优选所述阀芯由旋转轴支承为能够绕该旋转轴的轴心转动，其中该旋转轴相对于包含所述阀座的面具有倾斜角β。
由此，以与废气的流动垂直的方向的旋转中心为中心而容易使所述阀芯转动。
另外，优选所述阀座相对于与旁通通路的轴向垂直的面，以45～80°的倾斜角α倾斜。
若所述倾斜角超过80°，则难以确保闭阀时的密封性，即使在闭阀时，废气可能也会通过废气旁通阀。
另外，若倾斜角低于45°，则能够稳定地控制废气流量的效果小。
另外，优选所述阀座相对于与旁通通路的轴向垂直的面，以α＝60～70°的倾斜角倾斜。
若所述倾斜角为70°以下，则在闭阀时能够确保高密封性。而且，若所述倾斜角为60°以上，则能够更稳定地控制通过废气旁通阀的废气流量。
【发明效果】
一种在废气通路上的绕过涡轮增压器的涡轮的旁通通路上设置，来对该旁通通路进行开闭的废气旁通阀，通过调整阀开度而能够稳定且容易地控制通过所述旁通通路的废气流量。
附图说明
图1是表示本发明的废气旁通阀的侧视图，是通过具有倾斜角度α的局部剖面表示的图。
图2是图1中的A方向向视图。
图3是表示将图1所示的废气旁通阀的角度β变形为接近0°的角度的变形例中的废气旁通阀的侧视图。
图4是表示将图1所示的废气旁通阀的角度β变形为接近90°的角度的变形例中的废气旁通阀的侧视图。
图5是表示将图1所示的废气旁通阀的角度α变形为0°的变形例中的废气旁通阀的侧视图。
图6是表示将图5所示的废气旁通阀的角度β变形为接近0°的角度的变形例中的废气旁通阀的侧视图。
图7是表示将图5所示的废气旁通阀的角度β变形为接近90°的角度的变形例中的废气旁通阀的侧视图。
图8是表示图1所示的本实施例的废气旁通阀中的旋转量与废气旁通阀通过流量/全开流量[％]的关系的图形。
图9是适用废气旁通阀的发动机的供排气装置的结构图。
图10是表示以往的废气旁通阀中的阀开度与废气旁通阀通过流量/全开流量[％]的关系的图形。
图11是表示以往的废气旁通阀的侧视图，是通过局部剖面来表示的图。
图12是图11中的B方向向视图。
具体实施方式
以下，参照附图，例示性地详细说明本发明的优选实施例。但是，该实施例所记载的构成部件的尺寸、材质、形状、其相对的配置等只要没有特定的记载，就没有将本发明的范围限定于此，而只不过是说明例。
【实施例】
在实施例中，适用本发明的废气旁通阀的发动机的供排气装置的结构与图9所示的以往的结构相同，因此将图9适用于本实施例而省略其说明。
图1是表示本发明的废气旁通阀的侧视图，是通过局部剖面来表示的图。图2是图1的A方向向视图。
使用图1及图2来说明本实施例的废气旁通阀。
废气旁通阀4是如下的结构，即，以在旁通通路2的端部向排气通路60(在图1中未图示)开口的开口端为阀座42，通过使阀芯44落座于阀座42而进行闭阀，该阀芯44一端由旋转轴46支承，且经由支承臂48被支承为绕该旋转轴的轴心r如箭头W那样转动自如。
旁通通路的开口端即阀座42形成在相对于与旁通通路2的轴向垂直的假想面p倾斜了角度α的面上，即相对于与旁通通路2内的废气的流动f垂直的假想面p倾斜了角度α的面上。
另外，经由支承臂48而支承阀芯44的旋转轴46以旋转轴46的旋转中心r与形成有阀座42的面具有0°＜β＜90°的倾斜角度β的方式配置。在本实施例中，示出了旋转轴46的旋转中心r处于与所述假想面p平行的面上，且β＝α的例子。
由此，在打开阀芯44时，使旋转轴46转动，由此，在该旋转的作用下，阀芯44经由支承臂48如从阀座42离开的箭头W那样转动，从而开阀。
如上所述，将旁通通路的开口端即阀座42形成在相对于与旁通通路2的轴向垂直的假想面p倾斜了角度α的面上，即相对于与废气的流动f垂直的假想面p倾斜了角度α的面上，使阀芯44以旋转中心成为与形成有阀座42的面具有倾斜角度的方向的方式旋转，由此，废气旁通阀的行程的分解度变细。由此，通过废气旁通阀的废气流量相对于阀开度变得不敏感。这尤其在阀开度小的区域中明显。
因此，利用阀开度来控制通过旁通流路2的废气量这一情况在包含阀开度小的区域在内的整个区域变得容易。
另外，在废气旁通阀存在组装引起的晃动的情况下，即使由于所述晃动而阀开度发生少量变化，由于通过废气旁通阀的流量对于阀开度不敏感，因此通过废气旁通阀的废气流量也不会变化较大，不会特别产生问题。
图3是表示将图1所示的废气旁通阀的角度β变形为接近0°的角度的变形例中的废气旁通阀的侧视图，图4是表示将图1所示的废气旁通阀的角度β变形为接近90°的角度的变形例中的废气旁通阀的侧视图。
如图1、图3、图4所示，角度β若为0°＜β＜90°的范围，则能够得到废气旁通阀的行程的分解度变细，且通过废气旁通阀的废气流量相对于阀开度变得不敏感这样的效果。
图5是表示将图1所示的废气旁通阀的角度α变形为0°的变形例中的废气旁通阀的侧视图。即，在图5中，在与旁通通路的轴向垂直的面上设置阀座。图6是表示将图5所示的废气旁通阀的角度β变形为接近0°的角度的变形例中的废气旁通阀的侧视图，图7是表示将图5所示的废气旁通阀的角度β变形为接近90°的角度的变形例中的废气旁通阀的侧视图。
角度α为0°，即在与旁通通路的轴向垂直的面上设置阀座，角度β如图5～图7所示在0°＜β＜90°的范围内，这种情况下，也能得到废气旁通阀的行程的分解度变细，且通过废气旁通阀的废气流量相对于阀开度变得不敏感这样的效果。
图8是表示图1所示的本实施例的废气旁通阀中的旋转量与废气旁通阀通过流量/全开流量[％]的关系的图形。纵轴表示废气旁通阀通过流量/全开流量[％]，横轴表示旋转量。在此，旋转量是阀芯44以与旁通通路2的轴向、即与废气的流动f垂直的方向的旋转中心为中心而旋转的量，相当于阀开度。
图8表示图1所示的倾斜角度α为0°、45°、60°、70°这四种的图形。倾斜角度0°的图形表示以往的废气旁通阀。
从图8可以确认倾斜角度α越大，通过废气旁通阀的废气流量相对于阀开度变得越不敏感的情况。因此倾斜角度α越大，可以说越能够调整阀开度而稳定地控制通过废气旁通阀的废气流量。
若倾斜角度α低于45°，则能够稳定地控制废气流量的效果小，因此倾斜角度α的下限值需要为45°，为了更稳定地控制废气流量而倾斜角度α的下限值优选为60°。
另外，若倾斜角度α过大，则难以确保闭阀时的密封性，若倾斜角度α超过80°，则即使在闭阀时，废气也可能会通过废气旁通阀。因此倾斜角度α的上限值需要为80°，该上限值优选为70°。
即，若倾斜角度α为45～80°，更优选为60～70°，则就能够确保高密封性，而且通过废气旁通阀的开度调整，能够稳定地控制通过废气旁通阀的废气量。
工业实用性
本发明能够作为如下这样的废气旁通阀来使用，该废气旁通阀设置在废气通路上的绕过涡轮增压器的涡轮的旁通通路上，来对该旁通通路进行开闭，且通过调整阀开度而能够稳定且容易地控制通过所述旁通通路的废气流量。

Claims (2)

1.一种废气旁通阀，其在发动机的废气通路上的绕过涡轮增压器的涡轮的旁通通路上设置，来对该旁通通路进行开闭，其特征在于，
所述废气旁通阀以在所述旁通通路的端部向排气通路开口的开口端为阀座，通过使阀芯落座于所述阀座而进行闭阀，该阀芯一端由旋转轴支承，且经由支承臂被支承为绕着该旋转轴的轴心转动自如，
所述阀座在所述旁通通路上形成在与所述旁通通路的轴向具有倾斜角度的面上，且形成在相对于与旁通通路的轴向垂直的面而以45～80°的倾斜角α倾斜的面上，
在表示所述旁通通路的轴向且表示所述旋转轴的旋转中心线方向的侧视图中，所述旋转轴的旋转中心线相对于包含所述阀座的面具有0°＜β＜90°的倾斜角度β而配置。
2.根据权利要求1所述的废气旁通阀，其特征在于，
所述倾斜角α为60～70°。
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