JP2009092026A - 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 - Google Patents

Abstract

【課題】２段過給式排気ターボ過給機の排気ガス量を制御するバルブ、ウェストゲートバルブ等の弁体の開度に対する通過面積の変化を緩慢にして、バルブ開度による排気ガス量調整の微量調整を可能として、バルブの制御性能を向上し得るような流体切換弁装置を提供する。
【解決手段】流体通路上に設けられた弁座と、一端を回転軸に支持され該回転軸の軸心周りに前記弁座から離隔する方向に回動自在に支持された弁体とを備えた流体切換弁装置において、弁座は一定深さに形成された側面部と該側面部に連なる底面とにより形成され、弁体は底部と該底部の上方に形成される側端面をそなえ、前記弁体は前記回転軸の前記回動により該弁体の底部と弁座の底面とが当接し、次いで前記回動角の増加に従い、該回動角の一定値までは、前記弁体の側端面と弁座の側面部とによる隙間の通路面積が、前記弁体の底部と弁座の底面との接触通路面積よりも小さくなるように構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、２段過給式排気ターボ過給機における高圧段過給機と低圧段過給機との間に
設けられて低圧段過給機への排気ガス量を制御する排気ガス制御バルブ、ウェストゲートバルブ等に適用される流体切換弁装置に関する。

車両用ディーゼルエンジンにおいては、近年、エンジンから排出の排気ガスにより駆動される高圧タービンを有する高圧段過給機と該高圧段過給機を駆動後の排気ガスにより駆動される低圧タービンを有する低圧段過給機とを排気ガスの流路に直列に配置し、前記低圧段過給機の低圧コンプレッサで第１段加圧がなされた給気を、給気接続配管を通して前記高圧段過給機の高圧コンプレッサで第２段加圧を行い、エンジンに供給するように構成した２段過給式排気ターボ過給機が採用されるようになってきた。
かかる多段過給式排気ターボ過給機をそなえたエンジンにおいては、エンジンの中、低速運転域では高圧段過給機及び低圧段過給機の双方を作動させ２段過給を行なうことにより、エンジンの低速トルクのアップと過渡特性上に有利になる。
エンジンの過給圧及び出力を増加し、また、エンジンの高速運転域では排気ガスを高圧段過給機からバイパスさせて低圧段過給機による１段過給を行なうことで、より高いコンプレッサ効率を使用できることで、マッチングの自由度が高い安定運転を実現させている。

図４は、かかる２段過給式排気ターボ過給機の作動説明図である。
図４において、１は高圧タービン１ａと該高圧タービン１ａに同軸駆動される高圧コンプレッサ１ｂとをそなえた高圧段過給機、２は低圧タービン２ａと該低圧タービン２ａに同軸駆動される低圧コンプレッサ２ｂとをそなえた低圧段過給機である。
エンジンのシリンダ１００からの排気ガスは、排気マニホールド１０３に集合して、排気管４を通して高圧段過給機１の高圧タービン１ａと、一部は排気ガス制御バルブ５を通して及び排気管６及び排気管１０を通して低圧段過給機２の低圧タービン２ａに送り込まれる。

ここで、前記図のＹ部にしめされる排気ガス制御バルブ５は、前記高圧段過給機１と低圧段過給機２との間に設けられて、その開度を制御することにより、高圧段過給機１の排気ガス量と、該高圧段過給機１をバイパスして低圧段過給機２の低圧タービン２ａへ送られる排気ガス量との関係を調整するものである。即ち、低圧段過給機２の低圧タービン２ａへは、前記高圧段過給機１の高圧タービン１ａからの排気が排気管８を通り、前記排気ガス制御バルブ５で流量調整された排気が排気管１０を通して送り込まれる。

前記低圧段過給機２においては、低圧タービン２ａにより低圧コンプレッサ２ｂが同軸駆動されて、エアクーラ２ｃからの空気を加圧して、給気管２１、給気吸い込み管１８を通して、前記高圧段過給機１の高圧コンプレッサ１ｂに吸入される。
前記高圧段過給機１においては、高圧タービン１ａにより高圧コンプレッサ１ｂが同軸駆動されて、給気管２０、インタークーラ２１、給気管２２を経て給気マニホールド１０１からエンジンのシリンダ１００に供給される。

ここで、コンプレッサバイパス弁装置０５は、前記高圧コンプレッサ１ｂのバイパス管１７に設けられて、前記高圧コンプレッサ１ｂをバイパスする空気の量を制御する。
また、ウェストゲートバルブ１２は、低圧タービン２ａのバイパス管１１に設けられて、前記低圧タービン２ａをバイパスする排気ガス量をコントロールする。

ここで、前記排気ガス制御バルブ５は、前記のように、その開度を制御することにより、高圧段過給機１の排気ガス量と、該高圧段過給機１をバイパスして低圧段過給機２の低圧タービン２ａへ送られる排気ガス量との関係を調整するものであるが、その１例を図５に示す。
図５において、該排気ガス制御バルブ５は、一端を回転軸５２に支持され該回転軸５２の軸心５２ａ周りに、支持アーム５６を介してＷ矢印のように回動自在に支持された弁体０５４と、該弁体０５４が着座する弁座０５５とを備えている。
前記弁体０５４の下面０５４ａは平行で、前記弁体０５４は前記回転軸５２の軸心５２ａ周りの揺動により該弁体０５４の下面０５４ａと弁座０５５の底面０５５ａとが当接することにより閉止している。
前記弁体０５４を開く際には、図示しない排気ガス制御バルブ駆動装置によって、回転軸５２を図５の弁座０５５から離隔するＷ矢印のように回動させ、支持アーム５６を介して弁体０５４を開く。

尚、特許文献１（特開昭６１−２９１７２５号公報）には、前記排気ガス制御バルブ６が、前記高圧段過給機１と低圧段過給機２との間に設けられて、その開度を制御することにより、高圧段過給機１の排気ガス量と、該高圧段過給機１をバイパスして低圧段過給機２へ送られる排気ガス量との関係を調整するものとして設けられている。

特開昭６１−２９１７２５号公報

図３（Ａ）は、前記排気ガス制御バルブの開度と通過面積の関係図、（Ｂ）はエンジン回転数とエンジントルクの関係図である。
図３（Ａ）のＢ線に示すように、図５のような下面０５４ａの平行弁型の弁体０５４が、ストレートの弁座０５５の底面０５５ａに当接する場合には、弁体０５４の通路面積は弁体の開度にストレートに変化する。

一方、２段過給式エンジンの可変２ステージ領域の運転時においては、前記のように、弁体０５４の通過面積は弁体開度に比例してストレートに増加するので、高圧段過給機１の排気ガス量と、該高圧段過給機１をバイパスして低圧段過給機２の低圧タービン２ａへ送られる排気ガス量との関係を調整するに当たって、低圧段過給機２の低圧タービン２ａに送られる排気ガス量が、弁体開度に比例してストレートに増加し、低圧段過給機２の回転数が増加する一方、高圧段過給機１の回転数が急激に低下する。
このため、図３（Ｂ）のＢ線に示すように、エンジンの低、中速回転の領域において、バルブによる排気ガス流量の調整範囲が狭く、図３（Ａ）の制御に比べてエンジンの全負荷トルクが低下する。また、高回転数においてはバルブ調整により、２段過給領域から、１段過給領域への切り替えがスムーズにできることからトルクの低下が防止される。

従って、かかる弁体０５４の急激な通過面積の変化では、弁体０５４の通過面積の変化を緩慢にして低圧段過給機２の１段過給に円滑に切り替えるという操作が困難となり、弁体０５４のバルブ開度による排気ガス量調整が困難となり、可変２ステージ制御領域における高圧段過給機１と低圧段過給機２とのパワー調整範囲が狭くなる。

本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、２段過給式排気ターボ過給機における高圧段過給機と低圧段過給機との間に設けられて、高圧段過給機と低圧段過給機への排気ガス量を制御する排気ガス制御バルブ、ウェストゲートバルブ等に適用可能で、弁体の開度に対する通過面積の変化を緩慢にして、バルブ開度による排気ガス量調整の微量調整を可能として、バルブの制御性能を向上し得るような流体切換弁装置を提供することを目的とする。

本発明はかかる目的を達成するもので、流体通路上に設けられた弁座と、一端を回転軸に支持され該回転軸の軸心周りに前記弁座から離隔する方向に回動自在に支持された弁体とを備えた流体切換弁装置において、
前記弁座は一定深さに形成された側面部と該側面部に連なる底面とにより形成され、前記弁体は底部と該底部の上方に形成される側端面をそなえてなり、前記弁体は該弁体の底部と弁座の底面とが当接し、次いで前記回動角の増加に従い該回動角の一定値までは、前記弁体の側端面と弁座の側面部とによる隙間の通路面積が、前記弁体の底部と弁座の底面との接触通路面積よりも小さくなるように構成したことを特徴とする（請求項１）。

そして、本発明において、好ましくは、請求項１に記載の流体切換弁装置を、排気マニホールドから排出される排気ガスにより駆動される高圧タービンを有する高圧段過給機の排気ガス流路と、高圧段過給機を駆動後の排気ガスにより駆動される低圧タービンを有する低圧段過給機の排気ガス流路との、流量を切換え制御することを特徴とする排気ガス制御バルブに適用する（請求項２）。

さらに、具体的には排気ガス制御バルブは、弁座は、排気マニホールドケーシングに直接加工、又は固定され、内部を排気ガス流路に形成された環状のリングからなり、該リングの上面から一定深さに形成された側面部と該側面部に連なる底面とにより形成され、
前記弁体は前記回転軸の軸心周りに前記弁座から離隔する方向に回動自在に支持された支持アームの自由端部に支持された皿状態体に形成されて前記皿状態体の側面を前記側端面に形成し、
前記弁体は該弁体の底部と弁座の底面とが当接する弁体の閉時から、前記回転軸の回動により弁体が開き始め該回動角の増加に従い該回動角の一定値までは前記皿状態体の側端面と弁座の側面部とにより形成される隙間の通路面積が、前記弁体の底部と弁座の底面との接触通路面積よりも小さくなるように規制される（請求項３）。

さらに、本発明において、好ましくは、請求項１に記載の流体切換弁装置を、排気マニホールドから排出される排気ガスにより駆動されるタービンを有する過給機から、排気の一部を該過給機をバイパスして排気出口に放出することを特徴とするウェストゲートバルブに適用する（請求項４）。

ウェストゲートバルブにおいて、弁座は、前記バイパス通路壁に直接加工、又は固定され、内部をバイパス通路に形成された環状のリングからなり、該リングの上面から一定深さに形成された側面部と該側面部に連なる底面とにより形成され、前記弁体は前記回転軸の軸心周りに前記弁座から離隔する方向に回動自在に支持された支持アームの自由端部に支持された皿状態体に形成されて前記皿状態体の側面を前記側端面に形成し、前記弁体は該弁体の底部と弁座の底面とが当接する弁体の閉時から、前記回転軸の側端面と弁座の側面部とにより形成される隙間の通路面積が、前記弁体の底部と弁座の底面との接触通路面積よりも小さくなるように規制される（請求項５）。

本発明によれば、流体切換弁装置は、弁体の一端が回転軸の軸心周りに弁座から離隔する方向に回動自在に支持されるとともに、底部と該底部の上方に形成される側端面をそなえ、前記弁座は一定深さに形成された側面部と該側面部に連なる底面とにより形成され、前記弁体は弁座の底面と当接後、前記軸心周りの前記回動角の増加に従い該回動角の一定値までは、前記弁体の側端面と弁座の側面部とによる隙間の通路面積が、弁体の底部と弁座の底面との接触通路面積よりも小さくなるように構成したので、図３（Ａ）のＡ線に示すように、弁体の通過面積は、該弁体の軸心周りの前記回動角の増加に従い該回動角の一定値までは、弁体の側端面と弁座の側面部とによる通路面積が弁体の開度の変化に対して、弁体の底部と弁座の底面との接触通路面積よりも小さくなるように、弁体の開度変化に対して弁体の通過面積は緩慢に変化してゆく。

従って、かかる流体切換弁装置を、前記排気ガス制御バルブに適用すれば（請求項２）、排気ガス制御バルブは、具体的には、弁座は、排気マニホールドケーシングに直接加工、又は固定され、内部を排気ガス流路に形成された環状のリングからなり、該リングの上面から一定深さに形成された側面部と該側面部に連なる底面とにより形成され、前記弁体は前記回転軸の軸心周りに前記弁座から離隔する方向に回動自在に支持された支持アームの自由端部に支持された皿状態体に形成されて前記皿状態体の側面を前記側端面に形成し、前記弁体は該弁体の底部と弁座の底面とが当接する弁体の閉時から、前記回転軸の回動により弁体が開き始め該回動角の増加に従い該回動角の一定値までは前記皿状態体の側端面と弁座の側面部とにより形成される隙間の通路面積が、前記弁体の底部と弁座の底面との接触通路面積よりも小さくなるように規制されるので、高圧段過給機の排気ガス量と、該高圧段過給機をバイパスして低圧段過給機の低圧タービンへ送られる排気ガス量との関係が、前記回転軸の回動により弁体が開き始め、該回動角の増加に従い該回動角の一定値までは前記皿状態体の側端面と弁座の側面部とにより形成される隙間の通路面積が、前記弁体の底部と弁座の底面との接触通路面積よりも小さくなるように規制されるので、弁体の開度変化に対して弁体の通過面積を緩慢に変化することとなり、低圧段過給機の回転数が除々に増加して行き、低圧段過給機の１段過給への切換え操作が円滑に行うことができる。
これにより、弁体のバルブ開度による排気ガス量の調整が容易となり、可変２ステージ制御における高圧段過給機と低圧段過給機との、パワー調整範囲が広く且つ容易になる。

また、かかる流体切換弁装置を、ウェストゲートバルブに適用すれば（請求項４）、過給機から、排気の一部を該過給機をバイパスして排気出口に放出するウェストゲートバルブにおいては、前記弁座は、弁座は、バイパス通路壁に直接加工、又は固定され、内部をバイパス通路に形成された環状のリングからなり、該リングの上面から一定深さに形成された側面部と該側面部に連なる底面とにより形成され、前記弁体は前記回転軸の軸心周りに前記弁座から離隔する方向に回動自在に支持された支持アームの自由端部に支持された皿状態体に形成されて前記皿状態体の側面を前記側端面に形成しており（請求項５）、前記弁体は該弁体の底部と弁座の底面とが当接する弁体の閉時から、前記回転軸の側端面と弁座の側面部とにより形成される隙間の通路面積が、前記弁体の底部と弁座の底面との接触通路面積よりも小さくなるように規制されるので、弁体の開度変化に対して弁体の通過面積は緩慢に変化することとなり、弁体の通過面積の変化が緩慢になって除々に増加して、排気の一部を急激に該過給機から抽気するのが回避され、過給機の抽気を緩慢に且つ円滑に行うことできる。

以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。

図２は本発明の第１実施例に係る２段過給式排気ターボ過給機の排気ガス制御バルブの取り付け部の詳細断面図（図４のＹ部詳細図）である。図１は排気ガス制御バルブの取り付け部の拡大断面図(図２のＷ部詳細図）である。
この実施例１は本発明に係る流体切換弁装置を排気ガス制御バルブ５に適用したものである。
図２及び図４において、エンジンのシリンダ１００からの排気ガスは、排気マニホールド１０３に集合し高圧段過給機１に供給される一方、該排気マニホールドケーシング５４ａ内に形成された排気マニホールド１０３に集合した排気ガスは、前記排気ガス制御バルブ５を通して、低圧入口ケーシング１０を通って低圧段過給機２に供給される。該低圧入口ケーシング１０は前記排気マニホールドケーシング５４ａの下面４２にボルトで固定されている。前記排気マニホールドケーシング５４ａには、弁座５５が圧入固定されている。
４０は前記排気マニホールドケーシング５４ａ内に形成された弁室４３のカバーで、複数のボルト４１で固定されている。

図１において、前記排気ガス制御バルブ５は、前記のように、その開度を制御することにより、高圧段過給機１の排気ガス量と、該高圧段過給機１をバイパスして低圧段過給機２の低圧タービン２ａへ送られる排気ガス量との関係を調整するものである。
図１において、該排気ガス制御バルブ５は、一端を回転軸５１に支持され該回転軸５１の軸心５２周りに、支持アーム５３を介して回動自在に支持された弁体５４と、該弁体５４が着座する前記弁座５５とを備えている。前記弁体５４を開く際には、図示しない排気ガス制御バルブ駆動装置によって、回転軸５１を図１の、前記弁座５５から離隔する方向、つまり図のＶ矢印のように回動させ、支持アーム５３を介して弁体５４を開く。
これにより、前記排気マニホールド１０３の排気ガスは、弁体５４を通って低圧入口ケーシング１０への弁室４３に抜け、低圧段過給機２に導入される。６０はバルブをしめる際に、隙間調整用のプレートである。

本発明においては、前記排気ガス制御バルブ５は、次のように構成されている。
前記弁座５５は頂面５６ｚから一定深さＨに、若干外よりに傾斜されて形成された側面部５８と該側面部５８に連なる底面５６とにより形成される。
また前記弁体５４は底部５４ｄと該底部５４ｄの上方に形成され、前記側面部５８と前記開き角αだけ傾斜した側端面５７をそなえている。
そして、前記弁座５５と弁体５４とは、図１の弁体５４ｃに表示したように、全閉時には、該弁体５４の底部５４ｄと弁座５５の底面５６とが当接しており、この状態で、前記弁体５４の側端面５７と弁座５５の側面部５８との間に、開き角αの微小量の隙間６１が、前記一定深さＨに亘って形成される。

次いで、前記弁体５４を、弁座５５から離隔する方向、つまり図のＶ矢印のように回動させて開弁すると、軸心５１周りの回動角Ｖの増加に従い、前記一定深さＨまでは、該弁体５４の側端面５７と前記弁座５５の側面部５８とが前記開き角αの隙間６１を形成しながら開く。
このときの弁体５４の開口面積は、前記隙間６１の面積となり、前記弁体５４の底部５４ｄと弁座５５の座面５６とによって形成される開口面積よりも常に小さくなる。
そして、図１の弁体５４ｂのように、前記弁体５４の側端面５７の下縁５７ａが前記弁座５５の頂面５６ｚよりも、上方にくると前記開き角αの隙間６１が開放状態となって、該弁体５４の底部５４ｄと弁座５５の座面５６とによって形成される開口面積となる。

従って、図３（Ａ）のＡ線に示すように、従来のフラットなＢ線に対して、弁体５４の通過面積は、該弁体５４の軸心周りの回動角Ｖの増加に従い該回動角Ｖの一定値、つまり前記一定深さＨまでは、弁体５４の側端面５７と弁座５５の側面部５８とによる隙間６１の通路面積が、弁体５４の開度の変化に対して、弁体５４の底部５４ｃと弁座５５の底面５６とによって形成される接触通路面積よりも小さくなるようにして、通過面積は緩慢に変化して行くこととなる。
従って、図３（Ａ）のＡ線に示すように、前記弁体５４の開度変化に対して弁体５４の通過面積は緩慢に変化することにより、高圧段過給機１から低圧段過給機２への運転の変化が円滑に行われ、図３（Ｂ）のＡ線に示すように、エンジンの全負荷トルクの低下を防止できる。そして、弁体５４の全開位置は、図に弁体５４ｓで示す位置となる。

即ち、前記実施例によれば、排気ガス制御バルブ５は、具体的には、弁座５４は、前記排気マニホールドケーシング５４ａに直接加工、又は固定され、内部を排気ガス流路に形成された環状のリングからなり、該リングの上面から一定深さＨに形成された側面部５８と該側面部５８に連なる底面５６とにより形成され、前記弁体５４は前記回転軸５１の軸心５２周りに前記弁座５５から離隔する方向に回動自在に支持された支持アーム５３の自由端部に支持された皿状態体に形成されて、前記皿状態体の側面を前記側端面５７に形成し、前記弁体５４は該弁体５４の底部５４ｄと弁座５５の底面５６とが当接する弁体５４の閉時から、前記回転軸５１の回動により弁体５４が開き始め，該回動角Ｖの増加に従い該回動角Ｖの一定値までは前記皿状態体の側端面５７と弁座５５の側面部５８とにより形成される隙間６１の通路面積が、前記弁体５４の底部５４ｄと弁座５５の底面５６との接触通路面積よりも小さくなるように規制されるので、
高圧段過給機１の排気ガス量と、該高圧段過給機１をバイパスして低圧段過給機２の低圧タービン２ａへ送られる排気ガス量との関係が、前記回転軸５１の回動により弁体５４が開き始め、該回動角Ｖの増加に従い該回動角Ｖの一定値までは前記皿状態体の側端面５７と弁座５５の側面部５８とにより形成される隙間６１の通路面積が、前記弁体５４の底部５４ｄと弁座５５の底面５６との接触通路面積よりも小さくなるように規制されることから、弁体５４の開度変化に対して弁体５４の通過面積を緩慢に変化させることとなり、低圧段過給機２の回転数が除々に増加して行き、低圧段過給機２の１段過給への切換え操作が円滑に行うことができる。

従って、かかる弁体５４が着座する弁座５５との接合部構造を適用した前記排気ガス制御バルブ５は、高圧段過給機１の排気ガス量と、該高圧段過給機１をバイパスして低圧段過給機２の低圧タービ２ａへ送られる排気ガス量との関係が、弁体５４の開度変化に対して弁体５４の通過面積は緩慢に変化し、弁体５４の通過面積の変化が緩慢になることによって除々に増加して、低圧段過給機２の１段過給への切換え操作を円滑に行うことできる。
これにより、弁体５４のバルブ開度による排気ガス量の調整が容易となり、可変２ステージ制御における高圧段過給機１と低圧段過給機２との、パワー調整範囲が広く且つ容易になる

本発明の第２実施例は、本発明に係る流体切換弁装置をウェストゲートバルブに適用したものである。
図４のＵ部に示されるウェストゲートバルブ１２は、前記低圧タービン２ａのバイパス管１１に設けられて、前記低圧タービン２ａをバイパスする排気ガス量をコントロールするもので、かかるウェストゲートバルブ１２にも、前記と全く同一構成の流体切換弁装置が適用できる。
即ち、図１の排気ガス制御バルブ５をそっくりウェストゲートバルブ１２に置き換えることができ、この場合、排気マニホールドケーシング５４ａを図４のバイパス管１１に置き換え、排気ガスが前記バイパス管１１を通るようにし、該バイパス管１１を通る排気ガスの流量を、図１の構成を備えたウェストゲートバルブ１２により制御する。

このように構成すれば、低圧過給機２から、排気の一部を該低圧過給機２の低圧タービン２ａをバイパスして排気出口１４に放出するウェストゲートバルブ１２においては、（いずれも図４参照）、図１を参照して説明すると、前記弁座５４は、前記バイパス管１１の通路に固定され、内部をバイパス管１１通路に形成された環状のリングからなり、該リングの上面から一定深さＨに形成された側面部５８と該側面部５８に連なる底面５６とにより形成され、前記弁体５４は前記回転軸５１の軸心５２周りに前記弁座５４から離隔する方向に回動自在に支持された支持アーム５３の自由端部に支持された皿状態体に形成されて前記皿状態体の側面を前記側端面５７に形成している。
そして、前記弁体５４は該弁体５４の底部５４ｄと弁座５５の底面５６とが当接する弁体５４の閉時から、前記回転軸５１の側端面５７と弁座５５の側面部５８とにより形成される隙間６１の通路面積が、前記弁体５４の底部５４ｄと弁座５５の底面５６との接触通路面積よりも小さくなるように規制されるので、弁体５４の開度変化に対して弁体５４の通過面積は緩慢に変化することとなり、弁体５４の通過面積の変化が緩慢になって除々に増加して、排気の一部を急激に該低圧過給機２から抽気するのが回避され、低圧過給機２の抽気を緩慢に且つ円滑に行うことできる。

即ち、低圧過給機２から、排気の一部を該過給機２をバイパスして排気出口に放出するウェストゲートバルブ１２においては、弁体５４の開度変化に対して、弁体５４の通過面積は緩慢に変化するので、弁体５４の通過面積の変化が緩慢になって除々に増加して、排気の一部を急激に該過給機２から抽気するのが回避され、過給機２の抽気を緩慢に且つ円滑に行うことできる。

本発明によれば、２段過給式排気ターボ過給機における高圧段過給機と低圧段過給機との間に設けられて、高圧段過給機と低圧段過給機への排気ガス量を制御する排気ガス制御バルブ、ウェストゲートバルブ等に適用可能で、弁体の開度に対する通過面積の変化を緩慢にして、バルブ開度による排気ガス量調整の微量調整を可能として、バルブの制御性能を向上し得るような流体切換弁装置を提供できる。

本発明の第１実施例に係る排気ガス制御バルブの取り付け部の拡大断面図(図２のＷ部詳細図）である。 本発明の第１実施例に係る２段過給式排気ターボ過給機の排気ガス制御バルブの取り付け部の詳細断面図（図４のＹ部詳細図）である。 （Ａ）は、前記排気ガス制御バルブの開度と通過面積の関係図、（Ｂ）はエンジン回転数とエンジントルクの関係図である ２段過給式排気ターボ過給機の作動説明図である。 前記排気ガス制御バルブの従来例を示す側面図である。

符号の説明

１ 高圧段過給機
１ａ 高圧タービン
１ｂ 高圧コンプレッサ
２ 低圧段過給機
２ａ 低圧タービン
２ｂ 低圧コンプレッサ
５ 排気ガス制御バルブ
１２ ウェストゲートバルブ
５１ 回転軸
５２ 軸心
５３ 支持アーム
５４、５４ｓ、５４ｂ、５４ｃ 弁体
５４ｄ 底部
５５ 弁座
５６ 底面
５７ 側端面
５８ 側面
６１ 隙間
１００ シリンダ
１０３ 排気マニホールド

Claims (5)

1. 流体通路上に設けられた弁座と、一端を回転軸に支持され該回転軸の軸心周りに前記弁座から離隔する方向に回動自在に支持された弁体とを備えた流体切換弁装置において、
   前記弁座は一定深さに形成された側面部と該側面部に連なる底面とにより形成され、前記弁体は底部と該底部の上方に形成される側端面をそなえてなり、前記弁体は該弁体の底部と弁座の底面とが当接し、次いで前記回動角の増加に従い該回動角の一定値までは、前記弁体の側端面と弁座の側面部とによる隙間の通路面積が、前記弁体の底部と弁座の底面との接触通路面積よりも小さくなるように構成したことを特徴とする流体切換弁装置。
2. 請求項１に記載の流体切換弁装置であって、排気マニホールドから排出される排気ガスにより駆動される高圧タービンを有する高圧段過給機の排気ガス流路と、高圧段過給機を駆動後の排気ガスにより駆動される低圧タービンを有する低圧段過給機の排気ガス流路との、流量を切換え制御することを特徴とする排気ガス制御バルブ。
3. 前記排気ガス制御バルブにおいて、弁座は、前記排気マニホールドケーシングに直接加工、又は固定され、内部を排気ガス流路に形成された環状のリングからなり、該リングの上面から一定深さに形成された側面部と該側面部に連なる底面とにより形成され、
   前記弁体は前記回転軸の軸心周りに前記弁座から離隔する方向に回動自在に支持された支持アームの自由端部に支持された皿状態体に形成されて前記皿状態体の側面を前記側端面に形成し、
   前記弁体は該弁体の底部と弁座の底面とが当接する弁体の閉時から、前記回転軸の回動により弁体が開き始め、該回動角の増加に従い該回動角の一定値までは前記皿状態体の側端面と弁座の側面部とにより形成される隙間の通路面積が、前記弁体の底部と弁座の底面との接触通路面積よりも小さくなるように規制されたことを特徴とする請求項２記載の排気ガス制御バルブ。
4. 請求項１に記載の流体切換弁装置であって、排気マニホールドから排出される排気ガスにより駆動されるタービンを有する過給機から、排気の一部を該過給機をバイパスして排気出口に放出することを特徴とするウェストゲートバルブ。
5. 前記ウェストゲートバルブにおいて、弁座は、前記バイパス通路壁に直接加工、又は固定され、内部をバイパス通路に形成された環状のリングからなり、該リングの上面から一定深さに形成された側面部と該側面部に連なる底面とにより形成され、
   前記弁体は前記回転軸の軸心周りに前記弁座から離隔する方向に回動自在に支持された支持アームの自由端部に支持された皿状態体に形成されて前記皿状態体の側面を前記側端面に形成し、
   前記弁体は該弁体の底部と弁座の底面とが当接する弁体の閉時から、前記回転軸の側端面と弁座の側面部とにより形成される隙間の通路面積が、前記弁体の底部と弁座の底面との接触通路面積よりも小さくなるように規制されたことを特徴とする請求項４記載のウェストゲートバルブ。
   

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