CN107429604B

CN107429604B - 涡轮增压器及二级增压系统

Info

Publication number: CN107429604B
Application number: CN201580077511.6A
Authority: CN
Inventors: 安秉一; 铃木浩
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Engine and Turbocharger Ltd
Priority date: 2015-03-30
Filing date: 2015-03-30
Publication date: 2020-03-03
Anticipated expiration: 2035-03-30
Also published as: EP3279444A4; CN107429604A; US10697377B2; WO2016157364A1; JP6445682B2; EP3279444B1; JPWO2016157364A1; US20180038290A1; EP3279444A1

Abstract

本发明提供一种涡轮增压器，具备：涡轮、收容涡轮的涡轮壳体、用于控制向涡轮供给的排气流量的涡轮旁通阀。在涡轮壳体的内部形成有：用于向涡轮引导排气的涡旋流路、将供给至涡轮的排气向涡轮壳体的外部排出的出口流路、绕过涡轮将涡旋流路与出口流路连接的旁通流路。涡轮旁通阀包含：阀杆、以阀杆为轴进行转动的平板状的阀芯、将旁通流路的一部分划定在内部的筒状的阀壳体。并且，阀壳体在涡轮壳体的内部被固定于旁通流路的内周壁面。

Description

涡轮增压器及二级增压系统

技术领域

本公开涉及涡轮增压器、及具备高压级增压器及低压级增压器两个涡轮增压器的二级增压系统。

背景技术

目前已知一种二级增压系统，具备：高压级增压器，具有利用从排气歧管排出的排气进行驱动的高压级涡轮；低压级增压器，具有配置于排气系统中高压级增压器的更下游侧且利用从高压级增压器排出的排气进行驱动，近年来，特别是在汽车用柴油发动机等中采用该二级增压系统。

发动机中，在低速运转区域，通过进行驱动高压级增压器及低压级增压器双方的二级增压(完全二级增压)，有利于发动机的低速扭矩提高和过渡特性。另一方面，在发动机的高速运转区域，通过使排气绕过高压级增压器而进行依靠低压级增压器的一级增压，能够以更高的压缩机效率使用，由此，实现匹配自由度高的稳定运转。

另外，在上述的完全二级增压至一级增压之间的中间区域，通过驱动低压级增压器并控制向高压级增压器供给的排气流量，进行控制高压级增压器的驱动的可变二级增压。在该可变二级增压中，通过调整配置于排气歧管与高压级增压器之间的高压侧涡轮旁通阀(排气流量控制阀)的开度，根据发动机的目标输出改变向高压级增压器供给的排气流量。

另外，在发动机的高速运转区域，在发动机可能会引起超增压的情况下，通过调整配置于高压级增压器与低压级增压器之间的低压侧涡轮旁通阀(排气旁通阀)的开度，进行减少向低压级增压器供给的排气流量的控制。

这样，作为高压级涡轮旁通阀或低压级涡轮旁通阀等排气流量控制阀，目前如例如专利文献1所公开，大多采用瓣阀式控制阀。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：(日本)特开2009-92026号公报

专利文献2：(日本)专利第5499953号公报

发明内容

发明所要解决的课题

但是，在最近的发动机高输出化潮流中，对用于开闭瓣阀式排气流量控制阀的促动器要求高输出。因此，正在研究采用能够以小于瓣阀式的输出进行开闭的蝶阀式(专利文献2)。该专利文献2中，将蝶阀式排气流量控制阀用作控制向高压级增压器供给的排气流量的高压级涡轮旁通阀。

该专利文献2中，上述的高压级涡轮旁通阀(符号44)设于第一旁通通路(符号43)，该第一旁通通路从用于将来自排气歧管的排气向高压级增压器(符号7)供给的导入通路(符号42)分支，且与低压级增压器(符号8)的涡轮壳体(符号32)连接的。另外，将高压级增压器和低压级增压器连接的涡轮间通路(符号41)与第一旁通通路并联配置。而且，上述的高压级涡轮旁通阀与中间部件(符号53)一体设置，该中间部件具有构成第一旁通通路的一部分的开口部和构成涡轮间通路的一部分的开口部两个开口部。该中间部件通过被夹持于第一单元部(符号51)与第二单元部(符号52)之间而被固定。

专利文献2中，在将高压级涡轮旁通阀等排气流量控制阀装入二级增压系统时，设计上的制约较多，难以紧凑地构成系统整体。

本发明的至少一实施方式是鉴于上述现有技术的问题而做出的，其目的在于，提供一种采用了蝶阀式排气流量控制阀的紧凑的涡轮增压器及二级增压系统。

用于解决课题的技术方案

(1)本发明的至少一实施方式提供一种涡轮增压器，具备：

涡轮；

涡轮壳体，其收容所述涡轮；

涡轮旁通阀，其用于控制向所述涡轮供给的排气的流量，在所述涡轮壳体的内部形成有：

涡旋流路，其用于向所述涡轮引导所述排气；

出口流路，其用于将供给至所述涡轮的所述排气向所述涡轮壳体的外部排出；

旁通流路，其绕过所述涡轮将所述涡旋流路和所述出口流路连接，所述涡轮旁通阀包含：

阀杆；

平板状的阀芯，其以所述阀杆为轴进行转动；

筒状的阀壳体，其将所述旁通流路的一部分划定在内部，所述阀壳体在内周面形成有：

阀座座面，在所述阀芯的开度为0度的闭阀状态下，所述阀芯的外周部与所述阀座座面抵接，并且所述阀座座面沿着与所述旁通流路的轴向交叉的方向延伸；及

流路面，在所述阀芯的开度比0度大的开阀状态下，在所述流路面与所述阀芯的所述外周部之间划定所述排气通过的通过区域，并且所述流路面沿着所述旁通流路的所述轴向延伸，

所述阀壳体在所述涡轮壳体的内部被固定于所述旁通流路的内周壁面

根据所述(1)记载的实施方式，涡轮旁通阀作为所谓的蝶阀式涡轮旁通阀(排气流量控制阀)而构成，其具备：阀杆；平板状的阀芯，其以阀杆为轴进行转动；阀壳体，其在内周面形成有：阀座座面，在闭阀状态下，阀芯的外周部与阀座座面抵接，并且阀座座面沿着与排气流路的轴向交叉的方向延伸；流路面，在开阀状态下，在流路面与阀芯的外周部之间划定排气通过的通过区域，并且流路面沿着排气流路的所述轴向延伸。因此，与现有的瓣阀式涡轮旁通阀相比，能够以小输出开闭阀芯，因此，可使促动器小型化。

另外，根据所述(1)记载的实施方式，将绕过涡轮的旁通流路形成于涡轮壳体的内部，并且将涡轮旁通阀配置于涡轮壳体的内部。因此，与将旁通流路形成于涡轮壳体的外部，且将涡轮旁通阀配置于涡轮壳体的外部的情况相比，能够紧凑地构成涡轮增压器。

(2)一些实施方式中，所述(1)所记载的涡轮增压器中，所述阀壳体包含将阀座座面及流路面一体形成于内周面的筒状的落座部。并且，落座部在涡轮壳体的内部被固定于旁通流路的内周壁面。

根据所述(2)记载的实施方式，阀壳体包含将阀座座面及流路面一体形成于内周面的筒状的落座部。因此，与阀壳体与阀座座面及流路面分别分体形成的情况相比，组装性优异。

(3)一些实施方式中，所述(2)记载的涡轮增压器中，在所述旁通流路的内周壁面形成有平坦面和从平坦面的上游端向内侧延伸的台阶部。在所述落座部被固定于旁通流路的内周壁面的状态下，落座部的一端面与台阶部抵接。

根据所述(3)记载的实施方式，在从涡轮壳体的出口凸缘部的开口端向涡轮壳体的内部插入落座部时，只要将落座部插入至与形成于旁通流路的内周壁面的台阶部抵接即可，因此，落座部的定位容易，落座部的安装性优异。

(4)一些实施方式中，所述(3)记载的涡轮增压器中，在所述旁通流路的内周壁面，在比台阶部更上游侧的位置形成有从上游侧向下游侧将内部截面加宽的加宽部。并且，所述阀芯从闭阀状态向开阀状态进行转变时，将阀芯的外周部向旁通流路的下游侧转动的一方设为一侧，将阀芯的外周部向旁通流路的上游侧转动的一方设为另一侧的情况下，位于另一侧的阀芯的外周部通过加宽部。

根据所述(4)记载的实施方式，在旁通流路的内周壁面中比台阶部更上游侧的位置形成从上游侧向下游侧将内部截面加宽的加宽部。由此，可降低排气流过内部截面的大小不同的部分时的压力损失。另外，通过位于另一侧的阀芯的外周部通过加宽部，能够缩小旁通流路的形状，紧凑地构成涡轮壳体整体。

(5)本发明的至少一实施方式提供一种二级增压系统，具备：

发动机；

排气歧管，其将从所述发动机排出的排气进行导入；

排气系统，其流动有从所述排气歧管排出的所述排气；

高压级增压器，其具有高压级涡轮，所述高压级涡轮通过从所述排气歧管排出的所述排气进行驱动；

低压级增压器，其具有低压级涡轮，所述低压级涡轮与所述高压极增压器相比配置于所述排气系统的下游侧，通过从所述高压级增压器排出的所述排气进行驱动，

所述二级增压系统的特征在于，

所述高压级增压器由(1)～(4)中任一项所述的涡轮增压器构成。

根据所述(5)记载的实施方式，绕过高压级涡轮的高压侧旁通流路形成于高压级涡轮壳体的内部，并且将高压级涡轮旁通阀配置于高压级涡轮壳体的内部。因此，与将高压侧旁通流路及高压级涡轮旁通阀配置于高压级涡轮壳体的外部的情况相比，能够紧凑地构成二级增压系统整体。

另外，根据所述(5)记载的实施方式，将高压级涡轮旁通阀配置于高压侧旁通流路的内部。因此，与将高压级涡轮旁通阀配置于排气歧管与高压级涡轮壳体之间的现有情况相比，由于将高压级涡轮旁通阀配置于下游侧，因此，通过高压级涡轮旁通阀的排气温度变低。因此，与现有情况相比，难以受到热变形的影响，高压级涡轮旁通阀的可靠性提高。另外，与现有情况相比，可将构成高压级涡轮旁通阀的材料设为耐热性低的廉价的材料。

(6)一些实施方式中，所述(5)记载的二级增压系统中，所述低压级增压器由所述(1)～(4)中任一项所记载的涡轮增压器构成。

根据所述(6)记载的实施方式，高压级增压器及低压级增压器双方均由上述的将涡轮旁通阀配置于涡轮壳体内部的涡轮增压器构成。因此，与将高压侧旁通流路及低压侧旁通流路分别形成于高压级涡轮壳体及低压级涡轮壳体的外部，并将高压级涡轮旁通阀及低压级涡轮旁通阀分别配置于高压级涡轮壳体及低压级涡轮壳体的外部的情况相比，能够紧凑地构成二级增压系统整体。

发明效果

根据本发明的至少一实施方式，可提供将蝶阀式排气流量控制阀用作排气旁通阀的紧凑的二级增压系统。

附图说明

图1是本发明一实施方式的排气流量控制阀的立体图。

图2是从轴正交方向观察本发明一实施方式的排气流量控制阀的剖视图。

图3是从轴正交方向观察本发明一实施方式的排气流量控制阀的剖视图。

图4是从轴正交方向观察本发明一实施方式的排气流量控制阀的剖视图。

图5是从轴正交方向观察本发明一实施方式的排气流量控制阀的剖视图。

图6是从轴正交方向观察比较例的排气流量控制阀的剖视图。

图7是在横轴表示水平距离、在纵轴表示通过距离的图。

图8是将实施方式及比较例的阀芯的外周部放大表示的图。

图9是将一些实施方式的阀芯外周部放大表示的图。

图10是表示本发明一实施方式的二级增压系统的方框结构图。

图11是表示本发明一实施方式的二级增压系统中的发动机转速与发动机扭矩之间的关系的图。

图12是表示本发明一实施方式的二级增压系统的正面图。

图13是图12中的A方向视图。

图14是图12的a-a位置的剖视图。

图15是图14的b-b位置的剖视图。

图16是将配置于涡轮壳体内部的涡轮旁通阀放大表示的剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的一些实施方式。但是，作为实施方式记载的或附图所示的构成部件的尺寸、材质、形状、其相对的配置等不是将本发明的范围限定于此，只不过是简单的说明例。

例如，“在某个方向上”、“沿着某个方向”、“平行”、“正交”、“中心”、“同心”或“同轴”等表示相对的或绝对的配置的表达不仅严格地表示这种配置，而且还表示根据公差、或得到相同功能的程度的角度及距离相对性地位移的状态。

例如，“同一”、“相等”及“均质”等的表示情况相等状态的表达不仅严格表示相等状态，而且还表示存在公差或得到相同功能的程度的差异的状态。

例如，四边形状或圆筒形状等的表示形状的表达不仅表示几何学上严格的意义下的四边形状或圆筒形状等的形状，而且还表示在得到相同效果的范围内包含凹凸部或倒角部等的形状。

另一方面，“备置”、“拥有”、“具备”、“包含”或“具有”一个构成要素的表达不是将其它构成要素的存在除外的排他性的表达。

另外，以下的说明中，对相同的结构标注相同的符号，且有时省略其详细的说明。

图1是本发明一实施方式的排气流量控制阀的立体图。图2～图5是从轴正交方向(相对于阀杆的中心轴线正交的方向)观察本发明一实施方式的排气流量控制阀的剖视图。

本发明一实施方式的排气流量控制阀1是用于控制在排气流路流动的排气流量的排气流量控制阀，如图1所示，具备阀杆2、阀芯3和阀壳体4。

阀杆2通过促动器(未图示)的输出，绕其中心轴线CL1旋转。

阀芯3是平板状的部件，固定于阀杆2，并以阀杆2为轴进行转动。

阀壳体4是将排气流路的一部分划定在其内部的筒状部件，在其内周面形成有阀座座面41和流路面42。

如图2～图5所示，阀座座面41是在阀芯3的开度为0度的闭阀状态(图2～图5中，以符号A表示的状态)下，阀芯3的外周部31抵接的面，其沿着与排气流路的轴向(图2～图5中，以箭头AD表示的方向)交叉的方向延伸。

如图2～图5所示，流路面42是在阀芯3的开度比0度大的开阀状态(例如，图2～图5中以符号B表示的状态)下，在与阀芯3的外周部31之间划定排气通过的通过区域R的面，其沿着排气流路的轴向AD延伸。

图示的实施方式中，阀座座面41沿着相对于排气流路的轴向AD正交的方向延伸，但阀座座面41的延伸方向不限于此。本发明的范围至少包含排气流路的轴向AD与阀座座面41的延伸方向形成的角度为30度～90度(正交)的范围。

另外，图示的实施方式中，流路面42沿着相对于排气流路的轴向AD平行的方向延伸，但流路面42的延伸方向不限于此。本发明的范围至少包含排气流路的轴向AD与流路面42的延伸方向构成的角度为0度(平行)～45度的范围。

而且，如图2～图5所示，在本发明一实施方式的排气流量控制阀1中，如果将从阀芯3处于全闭状态时的最接近阀芯3的流路面42的规定位置42a到流路面42的端部42b为止的水平距离设为L，将阀芯3处于全闭状态时的阀芯3与流路面42之间的最短距离设为H1，将阀芯3处于阀芯3与流路面42的端部之间的分开距离最短的规定的开阀状态(图2～图5中，以符号B表示的状态)时的、阀芯3与流路面42的端部42b之间的最短距离设为H2，则满足下述式(1)及式(2)。

H1≦H2···(1)

0＜H2/L＜0.40···(2)

根据这种实施方式，排气流量控制阀1作为所谓的蝶阀式排气流量控制阀而构成，其具备：阀杆2；平板状的阀芯3，以阀杆2为轴进行转动；阀壳体4，在其内周面形成有：阀座座面41，在闭阀状态下与阀芯3的外周部31抵接，沿着与排气流路的轴向AD交叉的方向延伸；流路面42，在开阀状态下在与阀芯3的外周部31之间划定排气通过的通过区域R，并且沿着排气流路的轴向AD延伸。因此，与现有的瓣阀式排气流量控制阀相比，能够以小输出开闭阀芯3，因此，可使促动器小型化。

另外，通过满足上述式(1)及(2)，阀芯3从全闭状态到成为上述的规定的开阀状态的期间，排气通过的通过区域R缓慢增加。因此，在阀芯3的开度从0度到上述的规定的开阀状态下的阀芯3的开度(即α度)的期间，能够细微地控制排气的流量。对于这一点，参照图6及图7进行详细地说明。

图6是从轴正交方向观察比较例的排气流量控制阀的剖视图。如图6所示，比较例的排气流量控制阀1′中的阀芯3′处于全闭状态时的、阀芯3′与流路面42′的最短距离H1′比图2～图5所示的排气流量控制阀1中的最短距离H1大许多。即，本发明一实施方式的排气流量控制阀1中，将最短距离H1设定得尽可能小，以使在阀芯3的开度从0度到α度的期间，通过通过区域R的排气流量不会急剧增加。相比之下，比较例的排气流量控制阀1中，最短距离H1′设定得较大，使得在阀芯3′从全闭状态转变成开阀状态时，立即使大流量的排气通过通过区域R′。

图7是在横轴表示水平距离、在纵轴表示通过距离(阀芯的外周部与流路面之间的最短距离)的图。图中的实线曲线g表示本发明一实施方式中的水平距离L与通过距离H之间的关系。图中的点线曲线g′表示比较例中的水平距离L′与通过距离H′之间的关系。

如图7所示，在本发明一实施方式中，由于将最短距离H1设定得小，因此，该曲线g的斜率的平均值H2/L也小于比较例。相比之下，在比较例中，由于将最短距离H1′设定得大，因此，该曲线g′的斜率的平均值H2′/L′也大于本发明一实施方式。

本发明人等进行研究获知，通过使曲线g的斜率平均值满足0＜H2/L＜0.40，在阀芯3的开度为0度到α度的期间，能够细微地控制排气流量。

另外，本发明人等进行研究获知，通过满足0＜H2/L＜0.30，与上述实施方式相比，能够更细微地控制排气的流量。

本发明人等还进行研究获知，通过满足0＜H2/L＜0.25，与上述实施方式相比，能够更细微地控制排气的流量。

本发明人等还进行研究获知，通过满足0＜H2/L＜0.20，与上述实施方式相比，能够更进一步细微地控制排气的流量。

在图示的实施方式中，在上述阀芯3从闭阀状态向开阀状态转变时，如果将阀芯3的外周部31向排气流路的下游侧转动的一方设为一侧，将阀芯3的外周部31向排气流路的上游侧转动的一方设为另一侧，一侧的阀芯3(3A)与流路面42之间的最短距离H1(Ha1)和另一侧的阀芯3(3B)与流路面42之间的最短距离H1(Hb1)成为相等距离。但是，本发明不限于此，只要在一侧及另一侧均满足上述式(1)、(2)的关系，则一侧的最短距离Ha1与另一侧的最短距离Hb1也可以不同。另外，在图示的实施方式中，一侧的流路面42的水平距离L(La)与另一侧的流路面42的水平距离L(Lb)成为相等距离。但是，本发明不限于此，如果在一侧及另一侧均满足上述式(2)的关系，则一侧的水平距离La与另一侧的水平距离Lb也可以不同。

一些实施方式中，在图1～图5所示的排气流量控制阀1中，在阀芯3的外周部31，在阀芯3的厚度方向上的比中心线CL2更靠与阀座座面41抵接的座面311侧形成有凹部312。而且，在假设阀芯3的外周部31未形成凹部312的情况下，最短距离H1是阀芯3转动时阀芯3的外周部31的角部与流路面42接触的距离。

图8是将实施方式及比较例中的阀芯的外周部放大表示的图。图8(a)表示本发明一实施方式的阀芯的外周部，图8(b)表示比较例的阀芯的外周部。

在此，“凹部”是指，如图8所示，在与阀杆2的中心轴线CL1正交的方向的截面上，相对于由假想线Ia和假想线Ib划定的假想形状位于凹陷位置的部分，其中，假想线Ia在全闭状态下通过阀芯3的座面311，假想线Ib在全闭状态下通过自流路面42离开最短距离H1的阀芯3的前端31a且沿着相对于假想线Ia正交的方向延伸。

根据这种实施方式，通过在阀芯3的外周部31形成上述的凹部312，即使阀芯3转动，阀芯3的外周部31也不会与流路面42接触。因此，可以将上述的最短距离H1缩小至设计极限附近。例如，可以将最短距离H1设定成阀芯3的热伸长量(由于高温排气，阀芯3向径向伸长的量)相加了制造公差的距离。由此，在阀芯3的开度从0度到上述α度的期间，能够细微地控制排气流量。

一些实施方式中，图1～图5所示的排气流量控制阀1中，在阀芯3的外周部31，在阀芯3的厚度方向上的比中心线CL2更靠与阀座座面41抵接的座面311侧形成有凹部312。并且，在将凹部312的深度设为d的情况下，

H1≦d的关系成立。

在此，“凹部的深度”是指，如图8所示，从上述假想线Ia与假想线Ib的交点到阀芯3的外周部31的最短距离。

根据这种实施方式，通过在阀芯3的外周部31形成上述凹部312，即使阀芯3转动，阀芯3的外周部31也不会与流路面42接触。因此，能够将上述的最短距离H1缩小至设计极限附近。由此，在阀芯3的开度从0度到上述的α度的期间，能够细微地控制排气流量。

另一方面，如图8(b)所示的比较例，如果凹部312′的深度d′使得H1′＞d′的关系成立时，最短距离H1′就会过大，无法细微地控制排气流量。

图9是将一些实施方式中的阀芯的外周部放大表示的图。

在一些实施方式中，如图2、图3、图5及图9(a)、(b)所示，上述的凹部312由形成于外周部31的R形状构成。

根据这种实施方式，在开阀状态下通过通过区域R的排气沿着R形状顺畅地流动，因此，可减小排气的压力损失。

在一些实施方式中，如图9(b)所示，上述的凹部312由形成于外周部31的平坦形状构成。

根据这种实施方式，凹部312由形成于外周部31的平坦形状构成。这种平坦形状例如可通过将阀芯3的外周部31的角部进行切断加工等简单方式形成，因此，生产性优异。

此外，图9(a)、(c)所示的实施方式中，凹部312从阀芯3的厚度方向上的中心线CL2形成至座面311，但本发明不限于此。如图9(b)所示，也可以从通过阀芯3的转动中心O的转动中心线CL4形成至座面311，没有特别限定。

一些实施方式中，如图5所示，在上述的阀芯3从闭阀状态向开阀状态转变时，如果将阀芯3的外周部31向排气流路的下游侧转动的一方设为一侧，将阀芯3的外周部31向排气流路的上游侧转动的一方设为另一侧，在位于另一侧的阀芯3(3B)的外周部31，使阀芯3的厚度方向上的比中心线CL2更靠座面311的相反侧的侧面313形成R形状。

位于另一侧的阀芯3(3B)中，外周部31的座面311朝下游侧取向，外周部31的座面311的相反侧朝上游侧取向。因此，根据这种实施方式，外周部31的座面311及其相反侧的侧面313形成R形状，由此，在开阀状态下从上游侧向通过区域R流动的排气将会沿着R形状顺畅地流动，因此，可减小排气的压力损失。

一些实施方式中，如图2、图3所示，从相对于阀杆2的中心轴线CL1正交的方向的截面看，从阀芯3处于全闭状态时与阀芯3的距离成为最短距离H1的规定位置42a到端部42b为止，上述的流路面42由相对于排气流路的轴向AD平行的平行面构成。

根据这种实施方式，流路面42由相对于排气流路的轴向AD平行的平行面构成。因此，不需要对流路面42施加特别的加工，因此，阀壳体4的生产性优异。

一些实施方式中，如图4所示，从相对于阀杆2的中心轴线CL1正交的方向的截面看，从阀芯3处于全闭状态时与阀芯3的距离成为最短距离H1的规定位置42a朝向端部42b，上述的流路面42由向外侧直线状地延伸的、相对于排气流路的轴向AD倾斜的倾斜面构成。

根据这种实施方式，阀芯3转动时，能够可靠地防止阀芯3的外周部31与流路面42接触。因此，如图4所示，即使在阀芯3的外周部31没有形成上述的凹部312，也可以将上述的最短距离H1缩小至设计极限附近，在阀芯3的开度从0度到上述的α度的期间，能够细微地控制排气流量。

一些实施方式中，如图5所示，从相对于阀杆2的中心轴线CL1正交的方向的截面看，从阀芯3处于全闭状态时与阀芯3的距离成为最短距离H1的规定位置42a朝向端部42b，上述的流路面42由向内侧以曲线状延伸的曲面构成。

根据这种实施方式，阀芯3旋转时，与图2～图4所示的实施方式相比，能够在阀芯3的开度从0度到上述的α度的整个期间缩小阀芯3的外周部31与流路面42之间的最短距离H。由此，在阀芯3的开度从0度到上述的α度的期间，能够细微地控制排气流量。

一些实施方式中，如图5所示，在阀芯3从全闭状态到规定的开阀状态的期间，上述的流路面42构成为阀芯3与流路面42之间的最短距离H维持成固定距离。

即使在以上述方式将阀芯3与流路面42之间的最短距离H维持成一定距离的情况下，随着发动机转速的增加，通过通过区域R的排气流量还是会增加。因此，根据这种实施方式，在阀芯3的开度从0度到上述的α度的期间，能够极其细微地控制排气流量。

一些实施方式中，如图2～图5所示，从相对于上述阀杆2的中心轴线CL1正交的方向的截面看，阀芯3的转动中心O相对于阀芯3的高度方向上的中心线CL3偏心。

根据这种实施方式，通过恰当地设定阀芯3的偏心位置及偏心量，可实现密封性的提高及阀芯3开阀时的阀控制性的提高。

一些实施方式中，如图2～图5所示，在阀芯3从闭阀状态向开阀状态转变时，如果将阀芯3的外周部31向排气流路的下游侧转动的一方设为一侧，将阀芯的上述外周部向排气流路的上游侧转动的一方设为另一侧，则与阀芯3的高度方向上的中心线CL3相比，阀芯3的转动中心O位于更靠一侧的位置。

图示的实施方式中，转动中心O位于距中心线CL3离开距离dv的一侧。

根据这种实施方式，将阀芯3向阀座座面41推压的方向的旋转力矩作用于阀芯3。因此，全闭状态下的气密性变高，可提高阀芯3的密封性。另外，即使是这种实施方式，与现有的瓣阀式排气流量控制阀相比，能够减小开闭阀芯3的促动器的输出。

一些实施方式中，如图3所示，在阀芯3从闭阀状态向开阀状态转变时，如果将阀芯3的外周部31向排气流路的下游侧转动的一方设为一侧，将阀芯3的外周部31向排气流路的上游侧转动的一方设为另一侧，从相对于阀杆2的中心轴线CL1正交的方向的截面看，与一侧的阀芯3(3A)的厚度方向上的中心线CL2a相比，转动中心O位于更靠排气流路下游侧的位置，且与另一侧的阀芯3(3B)的厚度方向上的中心线CL2b相比，转动中心O位于更靠排气流路上游侧的位置。

在图示的实施方式中，转动中心O位于自一侧的阀芯3(3A)的厚度方向上的中心线CL2a起向下游侧离开dh1的位置，且位于自另一侧的阀芯3(3B)的厚度方向上的中心线CL2b起向上游侧离开dh2的位置。

根据这种实施方式，通过使阀芯3的转动中心O从一侧的阀芯3(3A)的厚度方向上的中心线CL2a向下游侧偏心，与不使阀芯3的转动中心O向下游侧偏心的情况相比，在不对制造公差等造成影响的情况下，能够使一侧的阀芯3(3A)可靠地与阀座座面41抵接。另外，通过使阀芯3的转动中心O自另一侧的阀芯3(3B)的厚度方向上的中心线CL2b起向上游侧偏心，与不使阀芯3的转动中心O向上游侧偏心的情况相比，在不对制造公差等造成影响的情况下，能够使另一侧的阀芯3(3B)可靠地与阀座座面41抵接。

如图10所示，本发明一实施方式的二级增压系统10具备：发动机11；将从发动机11排出的排气导入的排气歧管12；从排气歧管12排出的排气流动的排气系统13；高压级增压器14，其具有通过从排气歧管12排出的排气进行驱动的高压级涡轮141；低压级增压器15，其与高压级增压器14相比配置于排气系统13的下游侧，且具有通过从高压级增压器14排出的排气进行驱动的低压级涡轮151；上述实施方式的排气流量控制阀1。

而且，上述排气系统13包含绕过高压级涡轮141将排气歧管12与高压级涡轮141的下游侧连接的高压侧旁通流路132。而且，上述排气流量控制阀1作为控制在高压侧旁通流路132流动的排气流量的高压级涡轮旁通阀(排气流量控制阀)17而构成。

根据这种实施方式，可提供将控制向高压级涡轮141供给的排气流量的高压级涡轮旁通阀17由上述实施方式的排气流量控制阀1构成的二级增压系统10。

另外，如图10所示，本发明一实施方式的二级增压系统10具备：发动机11；将从发动机11排出的排气导入的排气歧管12；从排气歧管12排出的排气流动的排气系统13；高压级增压器14，具有通过从排气歧管12排出的排气进行驱动的高压级涡轮141；低压级增压器15，与高压级增压器14相比配置于排气系统13的下游侧，具有通过从高压级增压器14排出的排气进行驱动的低压级涡轮151；上述实施方式的排气流量控制阀1。

而且，上述排气系统13包含绕过低压级涡轮151将高压级涡轮141的下游侧与低压级涡轮151的下游侧连接的低压侧旁通流路131。而且，上述排气流量控制阀1作为控制在低压侧旁通流路131流动的排气流量的低压级涡轮旁通阀(排气旁通阀)16而构成。

根据这种实施方式，可提供将控制向低压级涡轮151供给的排气流量的低压级涡轮旁通阀16由上述实施方式的排气流量控制阀1构成的二级增压系统10。

在图示的实施方式中，高压级增压器14具备与高压级涡轮141同轴驱动的高压级压缩机142。低压级增压器15具备与低压级涡轮151同轴驱动的低压级压缩机152。从发动机11排出的排气汇集于排气歧管12，经由排气流路133向高压级涡轮141供给。供给至高压级涡轮141的排气经由与高压级涡轮141的下游侧连接的排气流路134，向排气流路135排出。排出至排气流路135的排气向低压级涡轮151供给。供给至低压级涡轮151的排气向与低压级涡轮151的下游侧连接的排气流路136排出。

另外，排气歧管12与排气流路135经由上述的高压侧旁通流路132连接。排气流路135与排气流路136经由上述的低压侧旁通流路131连接。并且，在低压侧旁通流路131配置有上述的低压级涡轮旁通阀16。另外，在高压侧旁通流路132配置有上述的高压级涡轮旁通阀17。

在低压级涡轮旁通阀16处于开阀状态时，在排气流路134流动的排气的绝大部分绕过低压级涡轮151流入低压侧旁通流路131。在低压级涡轮旁通阀16处于全闭状态时，在排气流路134流动的排气流过排气流路135并向低压级涡轮151供给。在低压侧旁通流路131流动的排气流量可通过该低压级涡轮旁通阀16的开度来进行控制。

同样，在高压级涡轮旁通阀17处于开阀状态时，汇集于排气歧管12的排气的绝大部分绕过高压级涡轮141流入高压侧旁通流路132。在高压级涡轮旁通阀17处于全闭状态时，汇集于排气歧管12的排气流过排气流路133并向高压级涡轮141供给。在第二旁通流路132流动的排气流量可通过该高压级涡轮旁通阀17的开度来进行控制。

此外，在图10中，符号18为进气系统，由进气流路181～185和进气歧管186构成。低压级压缩机152对从空气冷却器187供给的进气进行加压，经由进气流路181、183向高压级压缩机142供给。另外，在绕过高压级压缩机142的进气流路182中配置有用于控制在进气流路182流动的进气流量的压缩机旁通阀19。由高压级压缩机142加压的进气或绕过高压级压缩机142而流过进气流路182的进气经由进气流路185向进气歧管186供给。另外，在进气流路185中配置有中间冷却器188。

图11是表示本发明一实施方式的二级增压系统的发动机转速与发动机扭矩之间的关系的图。图11所示的(a)区域中，通过进行驱动高压级增压器14及低压级增压器15双方的二级增压(完全二级增压)，有利于发动机的低速扭矩提高和过渡特性。因此，高压级涡轮旁通阀17及低压级涡轮旁通阀16各自被控制成全闭状态。图11所示的(b)区域中，通过驱动低压级增压器15并控制向高压级增压器14供给的排气流量，进行控制高压级增压器14的驱动的可变二级增压。在该可变二级增压中，将低压级涡轮旁通阀16设为全闭状态，并调整高压级涡轮旁通阀17的开度，由此，根据发动机11的目标输出改变向高压级增压器14供给的排气流量。

另外，在图11所示的(c)区域中，发动机转速较高，因此，通过使排气绕过高压级增压器14进行低压级增压器15的一级增压，与进行二级增压相比，能够降低发动机的背压，实现匹配自由度高的稳定运转。因此，将高压级涡轮旁通阀17设为全开状态，将低压级涡轮旁通阀16设为全闭状态。另外，在发动机11的高速运转区域，在发动机11可能会引起超增压的情况下(图11所示的(d)区域)，将高压级涡轮旁通阀17设为全开状态，并调整低压级涡轮旁通阀16的开度，由此，进行减少向低压级增压器15供给的排气流量的控制。

这样，根据本发明一实施方式的二级增压系统10，将高压级涡轮旁通阀17及低压级涡轮旁通阀16中的至少任一方由上述实施方式的排气流量控制阀1构成，由此，在图11所示的(b)及(d)区域中，能够细微地控制排气流量。

图12是表示本发明一实施方式的二级增压系统的正面图。图13是图12中的A方向视图。图14是图12的a-a位置的剖视图。图15是图14的b-b位置的剖视图。

如图12～图15所示，本发明一实施方式的涡轮增压器例如是二级增压系统10中的高压级增压器14，具备高压级涡轮141、收容高压级涡轮141的高压级涡轮壳体141h、用于控制向高压级涡轮141供给的排气流量的高压级涡轮旁通阀17。

如图15所示，在高压级涡轮壳体141h的内部形成有：用于向高压级涡轮141引导排气的涡旋流路22、用于将供给至高压级涡轮141的排气向高压级涡轮壳体141h的外部排出的出口流路26。即，涡旋流路22位于高压级涡轮141的上游侧，出口流路26位于高压级涡轮141的下游侧。而且，在高压级涡轮壳体141h的内部形成有绕过高压级涡轮141将涡旋流路22与出口流路26连接的低压侧旁通流路132。

图16是将配置于涡轮壳体内部的涡轮旁通阀放大表示的剖视图。如图16所示，高压级涡轮旁通阀17包含：阀杆2；平板状的阀芯3，以阀杆2为轴进行转动；筒状的阀壳体4，将高压侧旁通流路132的一部分划定在内部，阀壳体4在内周面形成有：阀座座面41，其在阀芯3的开度为0度的闭阀状态下，与阀芯3的外周部31抵接，且沿着与高压侧旁通流路132的轴向AD交叉的方向延伸；流路面42，其在阀芯3的开度比0度大的开阀状态下，在与阀芯3的外周部31之间划定排气通过的通过区域R，并沿着高压侧旁通流路132的轴向AD延伸。而且，本发明一实施方式的高压级增压器14中，阀壳体4在高压级涡轮壳体141h的内部被固定于高压侧旁通流路132的内周壁面141hs。

在图16所示的实施方式中，高压级涡轮旁通阀17具有与上述的图3所示实施方式的排气流量控制阀1相同的结构。但是，本发明一实施方式的高压级涡轮旁通阀17不限于此，也可以具有与上述的图2、图4、及图5所示实施方式相同的结构。

根据这种实施方式，高压级涡轮旁通阀17作为所谓的蝶阀式涡轮旁通阀而构成。因此，与现有的瓣阀式高压级涡轮旁通阀相比，能够以小输出开闭阀芯3，因此，可使高压级促动器17A小型化。

另外，根据这种实施方式，将绕过高压级涡轮141的高压侧旁通流路132形成于高压级涡轮壳体141h的内部，并且将高压级涡轮旁通阀17配置于高压级涡轮壳体141h的内部。因此，与将高压侧旁通流路132形成于高压级涡轮壳体141h的外部且将高压级涡轮旁通阀17配置于高压级涡轮壳体141h的外部的情况相比，能够紧凑地构成高压级增压器14。

此外，在图12～图15中，符号141ha表示高压级涡轮壳体141h的入口凸缘部，符号141hb表示高压级涡轮壳体141h的出口凸缘部。同样地，符号151ha表示低压级涡轮壳体151h的入口凸缘部，符号151hb表示低压级涡轮壳体151h的出口凸缘部。符号142h为收容高压级压缩机142的高压级压缩机壳体，符号152h为收容低压级压缩机152的低压级压缩机壳体。另外，符号16A是用于开闭低压级涡轮旁通阀16的低压级促动器。

另外，在图14～图16中，表示在二级增压系统10的高压级增压器14的涡轮壳体14h的内部配置有高压级涡轮旁通阀17(排气流量控制阀1)的情况，但在低压级增压器15的涡轮壳体15h的内部配置有低压级涡轮旁通阀16(排气流量控制阀1)的情况下，基本上也是同样的情况。即，本发明一实施方式的涡轮增压器也可以是二级增压系统10中的低压级增压器15，具备低压级涡轮151、收容低压级涡轮151的低压级涡轮壳体151h、用于控制向低压级涡轮151供给的排气流量的低压级涡轮旁通阀16。另外，本发明一实施方式的涡轮增压器除了可以是用于二级增压系统10的涡轮增压器之外，也可以是用于具备一个涡轮增压器的单级增压系统的涡轮增压器。

在一些实施方式，在上述实施方式的高压级增压器14(涡轮增压器)中，如图16所示，上述阀壳体4包含将阀座座面41与流路面42一体形成于内周面的筒状的落座部4A。并且，落座部4A在高压级涡轮壳体141h的内部被固定于高压侧旁通流路132的内周壁面141hs。作为将落座部4A固定于高压侧旁通流路132的内周壁面141hs的方法，例如可举出压入、热嵌、冷嵌等各种方法。

根据这种实施方式，阀壳体4包含将阀座座面41及流路面42一体形成于内周面的筒状的落座部4A。因此，与将阀壳体4和阀座座面41及流路面42分别分体形成的情况相比，组装性优异。

在一些实施方式中，在上述实施方式的高压级增压器14(涡轮增压器)中，如图16所示，在高压侧旁通流路132的内周壁面141hs形成有平坦面141hs1和从平坦面141hs1的上游端向内侧延伸的台阶部141hs2。并且，在将上述落座部4A固定于高压侧旁通流路132的内周壁面141hs1的状态下，落座部4A的一端面4Aa与台阶部141hs2抵接。

根据这种实施方式，在从高压级涡轮壳体141h的出口凸缘部141hb的开口端141ho向高压级涡轮壳体141h的内部插入落座部4A时，只需将落座部4A插入至与形成于高压侧旁通流路132的内周壁面141hs1的台阶部141hs2抵接即可，因此，落座部4A的定位容易，落座部4A的安装性优异。

在一些实施方式，在上述实施方式的高压级增压器14(涡轮增压器)中，如图16所示，在上述高压侧旁通流路132的内周壁面141hs上，在比台阶部141hs2更上游侧的位置形成有从上游侧向下游侧将内部截面加宽的加宽部141hs3。而且，当阀芯3从闭阀状态向开阀状态转变时，如果将阀芯3的外周部31向高压侧旁通流路132的下游侧转动的一方设为一侧(图16中，上侧)，将阀芯3的外周部31向旁通流路132的上游侧转动的一方(图16中，下侧)设为另一侧，位于另一侧的阀芯3的外周部31将会通过加宽部141hs4。

在图示的实施方式中，在高压侧旁通流路132的内周壁面141hs，在比台阶部141hs2更上游侧的位置形成有从上游侧向下游侧朝外侧直线状地延伸的锥形面141hs4，由此，形成将内部截面加宽的加宽部141hs3。此外，也可以代替锥形面141hs4，通过具有圆弧形状的圆弧部等形成加宽部141hs3。

根据这种实施方式，在高压侧旁通流路132的内周壁面141hs中的比台阶部141hs2更上游侧的位置形成有从上游侧向下游侧将内部截面加宽的加宽部141hs3。由此，可降低排气流过内部截面的大小不同的部分时的压力损失。另外，使位于另一侧(图16中，下侧)的阀芯3的外周部31通过加宽部141hs4，由此，能够缩小高压侧旁通流路132的形状，紧凑地构成高压级涡轮壳体141h整体。

另外，本发明的至少一实施方式的二级增压系统10如上述的图10所示，具备：发动机11；将从发动机11排出的排气导入的排气歧管12；流动有从排气歧管12排出的排气的排气系统13；高压级增压器14，具有通过从排气歧管13排出的排气进行驱动的高压级涡轮141；低压级增压器15，与高压级增压器14相比配置于排气系统13的下游侧，具有通过从高压级增压器14排出的排气141进行驱动的低压级涡轮151。而且，高压级增压器14由上述的图12～图16所示实施方式的涡轮增压器构成。

根据这种实施方式，如上述的图12～图16所示，绕过高压级涡轮141的高压侧旁通流路132形成于高压级涡轮壳体141h的内部，并且将高压级涡轮旁通阀17配置于高压级涡轮壳体141h的内部。因此，与将高压侧旁通流路132及高压级涡轮旁通阀17配置于高压级涡轮壳体141h的外部的情况相比，能够紧凑地构成二级增压系统10整体。

另外，根据这种实施方式，将高压级涡轮旁通阀17配置于高压侧旁通流路132的内部。因此，与将高压级涡轮旁通阀17配置于排气歧管12与高压级涡轮壳体141h之间的现有技术相比，由于将高压级涡轮旁通阀17配置于下游侧，因此，通过高压级涡轮旁通阀17的排气温度变低。因此，与现有技术相比，不易受到热变形的影响，高压级涡轮旁通阀17的可靠性提高。另外，与现有技术相比，可以将构成高压级涡轮旁通阀17的材料设为耐热性低的廉价的材料。

在一些实施方式，在图10所示的二级增压系统10中，低压级增压器15与上述的图12～图16所示实施方式的涡轮增压器同样地构成。

即，如图12～图13所示，低压级增压器15具备：低压级涡轮151、收容低压级涡轮151的低压级涡轮壳体151h、用于控制向低压级涡轮151供给的排气流量的低压级涡轮旁通阀16。与图15所示的高压级涡轮壳体141h一样，在低压级涡轮壳体151h的内部形成有：用于向低压级涡轮151引导排气的涡旋流路22；用于将供给至低压级涡轮151的排气向低压级涡轮壳体151h的外部排出的出口流路26；绕过低压级涡轮151将涡旋流路22与出口流路26连接的低压侧旁通流路131。

另外，低压级涡轮旁通阀16与图16所示的高压级涡轮旁通阀17一样，包含：阀杆2；以阀杆2为轴进行转动的平板状的阀芯3；筒状的阀壳体4，将低压侧旁通流路131的一部分划定在内部，该阀壳体4在内周面形成有：阀座座面41，在阀芯3的开度为0度的闭阀状态下，阀座座面41与阀芯3的外周部31抵接，并且沿着与低压侧旁通流路131的轴向AD交叉的方向延伸；流路面42，在阀芯3的开度比0度大的开阀状态下，在与阀芯3的外周部31之间划定排气通过的通过区域R，并且沿着低压侧旁通流路131的轴向AD延伸。而且，上述的阀壳体4在低压级涡轮壳体151h的内部被固定于低压侧旁通流路131的内周壁面141hs。

根据这种实施方式，高压级增压器14及低压级增压器15双方均由上述的在涡轮壳体的内部配置有涡轮旁通阀的涡轮增压器构成。因此，与将高压侧旁通流路132、低压侧旁通流路131、高压级涡轮旁通阀17及低压级涡轮旁通阀16分别配置于高压级涡轮壳体141h及低压级涡轮壳体151h的外部的情况相比，能够紧凑地构成二级增压系统10整体。

以上，对本发明优选实施方式进行了说明，但本发明不限于上述实施方式，可以在不脱离本发明目的的范围内进行各种变更。

符号说明

1 排气流量控制阀

2 阀杆

3 阀芯

31 外周部

311 座面

312 凹部

313 侧面

4 阀壳体

41 阀座座面

42 流路面

42a 规定位置

42b 端部

4A 落座部

4Aa 一端面

4B 主体部

4Ba 螺栓孔

4Bb 旁通开口

4Bc 连接流路开口

10 增压系统

11 发动机

12 排气歧管

13 排气系统

131 低压侧旁通流路

132 第二旁通流路

133～136 排气流路

14 高压级增压器

141 高压级涡轮

141h 高压级涡轮壳体

141ha 入口凸缘部

141hb 出口凸缘部

141ho 开口端

141hs 内周壁面

141hs1 平坦面

141hs2 台阶部

141hs3 加宽部

141hs4 锥形面

142 高压级压缩机

142h 高压级压缩机壳体

15 低压级增压器

151 低压级涡轮

151h 低压级涡轮壳体

151ha 入口凸缘部

151hb 出口凸缘部

151ho 开口端

151hs 内周壁面

151hs1 平坦面

151hs2 台阶部

151hs3 加宽部

151hs4 锥形面

152 低压级压缩机

152h 低压级压缩机壳体

16 低压级涡轮旁通阀(排气旁通阀)

16A 低压级促动器

17 高压级涡轮旁通阀(排气流量控制阀)

17A 高压级促动器

18 进气系统

181～185 进气流路

186 进气歧管

187 空气冷却器

188 中间冷却器

19 压缩机旁通阀

R 通过区域

Claims

1.一种涡轮增压器，具备：

涡轮；

涡轮壳体，其收容所述涡轮；

涡轮旁通阀，其用于控制向所述涡轮供给的排气的流量，

所述涡轮增压器的特征在于，

在所述涡轮壳体的内部形成有：

涡旋流路，其用于向所述涡轮引导所述排气；

旁通流路，其绕过所述涡轮将所述涡旋流路和所述出口流路连接，

所述涡轮旁通阀包含：

阀杆；

平板状的阀芯，其以所述阀杆为轴进行转动；

流路面，在所述阀芯的开度比0度大的开阀状态下，在所述流路面与所述阀芯的所述外周部之间划定所述排气通过的通过区域，并且

所述流路面沿着所述旁通流路的所述轴向延伸，

所述阀壳体包含将所述阀座座面及所述流路面一体形成于内周面的筒状的落座部，

所述落座部在所述涡轮壳体的内部通过压入或嵌合到所述旁通流路的内周壁面而被固定，

在所述旁通流路的内周壁面形成有平坦面和从所述平坦面的上游端向内侧延伸的台阶部，

在所述落座部被固定于所述旁通流路的内周壁面的状态下，所述落座部的一端面与所述台阶部抵接，

在所述旁通流路的内周壁面，在比所述台阶部更上游侧的位置形成有从上游侧向下游侧将内部截面加宽的加宽部，

所述阀芯从所述闭阀状态向所述开阀状态转变时，将所述阀芯的所述外周部向所述旁通流路的下游侧转动的一方设为一侧，将所述阀芯的所述外周部向所述旁通流路的上游侧转动的一方设为另一侧的情况下，

位于所述另一侧的所述阀芯的所述外周部构成为通过所述加宽部。

2.一种二级增压系统，具备：

发动机；

排气歧管，其将从所述发动机排出的排气进行导入；

排气系统，其流动有从所述排气歧管排出的所述排气；

低压级增压器，其与所述高压极增压器相比配置于所述排气系统的下游侧，具有通过从所述高压级增压器排出的所述排气进行驱动的低压级涡轮，

所述二级增压系统的特征在于，

所述高压级增压器由权利要求1所述的涡轮增压器构成。

3.如权利要求2所述的二级增压系统，其特征在于，

所述低压级增压器由权利要求1所述的涡轮增压器构成。