JP2019049211A

JP2019049211A - ターボチャージャ

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Publication number: JP2019049211A
Application number: JP2017172856A
Authority: JP
Inventors: 昭寿岩田; Akitoshi Iwata; 角岡　卓; Taku Kadooka; 卓角岡
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2017-09-08
Filing date: 2017-09-08
Publication date: 2019-03-28
Anticipated expiration: 2037-09-08
Also published as: DE102018120178A1; CN109469546A; JP6834862B2; DE102018120178B4; US20190078507A1; CN109469546B; US10519851B2

Abstract

【課題】ウェイストゲートバルブの回動域を小さくしつつ、ウェイストゲートバルブの大型化を抑制する。【解決手段】ターボチャージャ５０は、タービンハウジング６０と、ウェイストゲートバルブ８０とを備えている。タービンハウジング６０には、タービンホイール９１が収容される収容空間６５が設けられている。収容空間６５には、タービンハウジング６０の外部から収容空間６５に排ガスを導入するスクロール通路６１、及び収容空間６５から排ガスを排出する接続通路６２が接続されている。接続通路６２には、タービンハウジング６０の内部から排ガスを排出する合流通路６３が接続されている。合流通路６３には、収容空間６５を迂回するバイパス通路６４が接続されている。接続通路６２における出口部分６２ｃの中心軸線６２ｄは、バイパス通路６４の出口部分６４ｃ側に向かうようにタービンホイール９１の回転軸線９１ａに対して傾いている。【選択図】図２

Description

本発明は、ターボチャージャに関する。

特許文献１のターボチャージャにおけるタービンハウジングには、タービンホイールが収容される収容空間が設けられている。この収容空間には、タービンハウジングの外部から収容空間に排ガスを導入するスクロール通路が接続されている。また、この収容空間には、収容空間から排ガスを排出する接続通路が接続されている。接続通路は、タービンホイールの回転軸線に沿うように延びている。そして、接続通路における排気流れ方向下流側には、タービンハウジングの内部から排ガスを排出する合流通路が接続されている。また、このタービンハウジングには、スクロール通路から収容空間を迂回して合流通路へと至るバイパス通路が設けられている。

特許文献１のターボチャージャにおけるウェイストゲートバルブは、タービンハウジングに回動可能に支持されている回動軸部を備えている。このウェイストゲートバルブの回動軸部には、当該回動軸部における回動方向の一方側に第１弁体が固定されている。また、このウェイストゲートバルブの回動軸部には、当該回動軸部における回動方向の他方側に第２弁体が固定されている。回動軸部が一方側に回動することで、第１弁体が接続通路の出口部分を閉じ、回動軸部が他方側に回動することで、第２弁体がバイパス通路の出口部分を閉じる。

特許文献１のターボチャージャにおけるタービンハウジングにおいて、接続通路の出口部分における第１弁体に対する第１シール面は、バイパス通路の出口部分側を向くように、接続通路における出口部分の中心軸線に直交する面に対して傾斜している。

特開２０１７‐０８２７６２号公報

特許文献１のターボチャージャにおいては、第１弁体に対する第１シール面が接続通路における出口部分の中心軸線に直交している場合に比較して、接続通路の出口部分における第１弁体に対する第１シール面と、バイパス通路の出口部分における第２弁体に対する第２シール面との傾斜角度が小さくなる。したがって、ウェイストゲートバルブの第１弁体が第１シール面に当接する状態から、第２弁体が第２シール面に当接する状態までのウェイストゲートバルブの回動域は小さくなる。

ところで、特許文献１のターボチャージャにおいては、接続通路の出口部分における第１弁体に対する第１シール面が斜めに切られたように傾斜している。そのため、そうでない場合に比べて、接続通路の出口部分の開口面積が大きくなっている。それに伴って、特許文献１のターボチャージャでは、接続通路の出口部分を閉じるためにウェイストゲートバルブの第１弁体が大きくなっている。したがって、特許文献１のターボチャージャでは、ウェイストゲートバルブの小型化という点で、さらなる改善の余地がある。

上記課題を解決するためのターボチャージャは、タービンホイールを収容するタービンハウジングと、前記タービンハウジングに回動可能に支持されているウェイストゲートバルブとを備えているターボチャージャであって、前記タービンハウジングには、前記タービンホイールが収容される収容空間と、前記収容空間に接続され、前記タービンハウジングの外部から前記収容空間に排ガスを導入するスクロール通路と、前記収容空間に接続され、前記収容空間から排ガスを排出する接続通路と、前記接続通路に接続され、前記タービンハウジングの内部から排ガスを排出する合流通路と、前記収容空間を迂回して前記合流通路に接続されるバイパス通路とが設けられ、前記ウェイストゲートバルブは、前記タービンハウジングに回動可能に支持されている回動軸部と、前記回動軸部における回動方向の一方側に位置するように前記回動軸部に固定され、前記接続通路の出口部分を閉じる第１弁体と、前記回動軸部における回動方向の他方側に位置するように前記回動軸部に固定され、前記バイパス通路の出口部分を閉じる第２弁体とを備え、前記接続通路における出口部分の中心軸線は、前記バイパス通路の出口部分側に向かうように前記タービンホイールの回転軸線に対して傾いている。

上記構成では、接続通路の出口部分における第１弁体に対する第１シール面と接続通路における出口部分の中心軸線に直交する面との傾きを過度に大きくしなくても、接続通路の出口部分における第１弁体に対する第１シール面と、バイパス通路の出口部分における第２弁体に対する第２シール面との傾斜角度が小さくなる。そのため、ウェイストゲートバルブの回動域を小さくしつつも、接続通路の出口部分における開口面積が過度に大きくなることがない。これにより、接続通路の出口部分を閉じるウェイストゲートバルブの第１弁体が大きくなることを抑制し、ウェイストゲートバルブの大型化を抑制できる。

上記構成において、前記バイパス通路の出口部分が前記第２弁体によって閉じられているとき、前記第１弁体は、前記接続通路における出口部分の中心軸線上に位置していてもよい。

上記構成では、バイパス通路の出口部分が第２弁体によって閉じられているときに、接続通路を通過した排ガスが第１弁体に向かって流れやすい。そのため、その排ガスによってウェイストゲートバルブに対してバイパス通路の出口部分を閉じようとする力が作用する。したがって、バイパス通路の出口部分を閉じているときに、その閉弁状態をより確実に保持できる。

上記構成において、前記接続通路の出口部分が前記第１弁体によって閉じられたときに当該出口部分と対向する前記第１弁体の第１対向面は、前記回動軸部の回動軸線から遠ざかるほど、前記バイパス通路の出口部分が前記第２弁体によって閉じられたときに当該出口部分と対向する前記第２弁体の第２対向面から離れるように傾斜しており、前記バイパス通路の出口部分が前記第２弁体によって閉じられているとき、前記回動軸線に対して直交する断面視において、前記第１対向面が、前記接続通路における出口部分及び前記合流通路の出口部分のいずれに対しても面しているとともに、前記接続通路における出口部分の中心軸線、及び前記合流通路の出口部分の中心軸線のいずれに対しても傾斜するように、前記第１対向面の前記第２対向面に対する傾斜角度が設定されていてもよい。

上記構成では、バイパス通路の出口部分が第２弁体によって閉じられているときに、接続通路を通過した排ガスの流れ方向が第１弁体の第１対向面によって徐々に変化し、接続通路を通過した排ガスが合流通路の出口側へと案内される。そのため、接続通路を通過した排ガスが合流通路内において速やかに流通できる。

上記構成において、前記バイパス通路の出口部分を、前記バイパス通路における出口部分の中心軸線に沿って延長した領域を仮想延長領域とした場合、前記接続通路の出口部分が前記第１弁体によって閉じられているときには、前記ウェイストゲートバルブが前記仮想延長領域内に位置していなくてもよい。

上記構成では、接続通路の出口部分が第１弁体によって閉じられているときに、バイパス通路を通過した排ガスがウェイストゲートバルブに遮られることを抑制できる。これにより、バイパス通路を通過した排ガスは速やかにタービンハウジングの内部から排出される。

本実施形態にかかる内燃機関の概略図。同実施形態にかかるターボチャージャの断面図。同実施形態にかかるターボチャージャの断面図。比較例におけるターボチャージャの断面図。

以下、本発明の実施形態を図１〜図３にしたがって説明する。先ず、本発明のターボチャージャ５０が適用された内燃機関１００の概略構成について説明する。
図１に示すように、内燃機関１００は、当該内燃機関１００の外部から吸気を導入するための吸気通路１１を備えている。吸気通路１１には、燃料を吸気と混合して燃焼させる気筒１２が接続されている。気筒１２には、当該気筒１２から排ガスを排出するための排気通路１３が接続されている。排気通路１３の内部には、排ガスを浄化するための触媒２１が設けられている。

内燃機関１００は、吸気を圧縮するためのターボチャージャ５０を備えている。ターボチャージャ５０のコンプレッサハウジング５１は、吸気通路１１の途中に取り付けられている。また、ターボチャージャ５０のタービンハウジング６０は、排気通路１３における触媒２１よりも上流に取り付けられている。ターボチャージャ５０におけるコンプレッサハウジング５１及びタービンハウジング６０は、ターボチャージャ５０におけるベアリングハウジング５２を介して接続されている。

タービンハウジング６０の内部には、排ガスの流れによって回転するタービンホイール９１が収容されている。タービンホイール９１は、当該タービンホイール９１の回転軸線９１ａを中心に回転可能になっている。タービンホイール９１には、シャフト９２の一端部が接続されている。シャフト９２の中央部分は、ベアリングハウジング５２の内部に収容されている。シャフト９２は、図示しないベアリングによって回転可能に支持されている。シャフト９２の回転軸線は、タービンホイール９１の回転軸線９１ａと同軸になっている。シャフト９２の他端部には、コンプレッサホイール９３が接続されている。コンプレッサホイール９３は、コンプレッサハウジング５１の内部に収容されている。コンプレッサホイール９３の回転軸線は、タービンホイール９１の回転軸線９１ａと同軸になっている。コンプレッサホイール９３は、タービンホイール９１の回転に伴って回転し、吸気を圧縮して気筒１２側へと供給する。

ターボチャージャ５０は、タービンハウジング６０に回動可能に支持されているウェイストゲートバルブ８０を備えている。ターボチャージャ５０は、ウェイストゲートバルブ８０を回動させることによって、タービンハウジング６０の内部のバイパス通路６４を閉弁状態又は開弁状態にする。

次に、ターボチャージャ５０におけるタービンハウジング６０及びウェイストゲートバルブ８０について具体的に説明する。
図２に示すように、タービンハウジング６０は、タービンホイール９１が収容されるハウジング本体６６を備えている。ハウジング本体６６の内部には、タービンホイール９１を収容する収容空間６５が区画されている。収容空間６５には、タービンハウジング６０の外部から収容空間６５に排ガスを導入するためのスクロール通路６１が接続されている。スクロール通路６１は、タービンホイール９１の回転軸線９１ａの周方向に渦巻き状に延びつつ径方向外側から収容空間６５に接続されている。

収容空間６５には、当該収容空間６５から排ガスを排出する接続通路６２が接続されている。接続通路６２は、延設方向に直交する断面視で断面略円形状になっている。接続通路６２は、上流側に位置する入口部分６２ａと下流側に位置する出口部分６２ｃとで構成されている。接続通路６２においては、入口部分６２ａの内径と出口部分６２ｃの内径とが略同じになっている。

接続通路６２の出口部分６２ｃには、タービンハウジング６０の内部から排ガスを排出する合流通路６３が接続されている。合流通路６３は、上流側に位置するバルブ収容部分６３ａと下流側に位置する出口部分６３ｃとで構成されている。合流通路６３における出口部分６３ｃは、延設方向に直交する断面視で、断面略円形状になっている。合流通路６３における出口部分６３ｃの内径は、当該出口部分６３ｃにおける上流端から下流端まで略一定の径になっている。

また、タービンハウジング６０におけるハウジング本体６６には、スクロール通路６１から分岐するバイパス通路６４が設けられている。バイパス通路６４は、収容空間６５を迂回して合流通路６３におけるバルブ収容部分６３ａに接続されている。バイパス通路６４は、スクロール通路６１の上流部と合流通路６３におけるバルブ収容部分６３ａとを結ぶように全体として直線状に延びている。バイパス通路６４は、延設方向に直交する断面視で断面略円形状になっている。バイパス通路６４における下流端を含む一部分である出口部分６４ｃの内径は、接続通路６２の出口部分６２ｃの内径よりも小さくなっている。

図２に示すように、ハウジング本体６６の外面からは、上流側フランジ６７が延びている。上流側フランジ６７は、スクロール通路６１における上流端の外側に位置している。タービンハウジング６０におけるスクロール通路６１の上流端は、上流側フランジ６７によって排気通路１３におけるタービンハウジング６０よりも上流側の通路に接続されている。

また、ハウジング本体６６の外面からは、下流側フランジ６８が延びている。下流側フランジ６８は、合流通路６３における出口部分６３ｃの径方向外側に位置している。合流通路６３における出口部分６３ｃは、下流側フランジ６８によって排気通路１３におけるタービンハウジング６０よりも下流側の通路に接続されている。排気通路１３におけるタービンハウジング６０よりも下流側の通路の内部には、触媒２１が配置されている。触媒２１の中央部分は、バイパス通路６４の出口部分６４ｃを、バイパス通路６４の出口部分６４ｃの中心軸線に沿って延長した領域を仮想延長領域６４ｅとしたとき、当該仮想延長領域６４ｅ内に位置している。

図２に示すように、ターボチャージャ５０におけるウェイストゲートバルブ８０は、略円柱形状の回動軸部８３を備えている。回動軸部８３は、タービンハウジング６０のバルブ収容部分６３ａにおいて接続通路６２の出口部分６２ｃとバイパス通路６４の出口部分６４ｃとの間に位置している。回動軸部８３の一端部（図２における紙面奥側）は、タービンハウジング６０に回動可能に支持されている。回動軸部８３の一端部には、図示しないアクチュエータが連結されている。アクチュエータの駆動に伴って、回動軸部８３は、当該回動軸部８３の回動軸線８３ａを中心にして時計回り又は反時計回りに回動する。

回動軸部８３の他端部（図２における紙面手前側）には、接続通路６２の出口部分６２ｃを閉じる第１弁体８１が固定されている。第１弁体８１は、回動軸部８３における回動方向の一方側（図２における時計回り側）に位置している。第１弁体８１は、略円盤形状の弁体部８１ａを備えている。弁体部８１ａの外径は、接続通路６２の出口部分６２ｃの内径よりも大きくなっている。弁体部８１ａの略中央部からは、回動軸部８３における回動方向の他方側（図２における反時計回り側）に向かって突出部８１ｂが突出している。

第１弁体８１における突出部８１ｂには、バイパス通路６４の出口部分６４ｃを閉じる第２弁体８２が固定されている。第２弁体８２は、第１弁体８１に対して回動軸部８３の回動方向における他方側（図２における反時計回り側）に位置している。第２弁体８２は、全体として円盤形状になっている。第２弁体８２の外径は、バイパス通路６４の出口部分６４ｃの内径よりも大きくなっている。本実施形態では、第２弁体８２は、第１弁体８１を介して回動軸部８３に固定されている。

図２に示すように、回動軸部８３が当該回動軸部８３における回動方向の一方側に回動すると、第１弁体８１の弁体部８１ａにおける接続通路６２の出口部分６２ｃに対向する第１対向面８１ｆと接続通路６２の出口部分６２ｃにおける第１弁体８１に対向する第１シール面６２ｆとが当接する。これにより、接続通路６２の出口部分６２ｃは、第１弁体８１によって閉じられる。図３に示すように、回動軸部８３が当該回動軸部８３における回動方向の他方側に回動すると、第２弁体８２におけるバイパス通路６４の出口部分６４ｃに対向する第２対向面８２ｆとバイパス通路６４の出口部分６４ｃにおける第２弁体８２に対向する第２シール面６４ｆとが当接する。これにより、バイパス通路６４の出口部分６４ｃは、第２弁体８２によって閉じられる。

図２に示すように、バイパス通路６４における第２シール面６４ｆは、バイパス通路６４における出口部分６４ｃの中心軸線６４ｄに直交する面に対して傾斜している。バイパス通路６４における第２シール面６４ｆは、接続通路６２の出口部分６２ｃ側を向くように傾斜している。

接続通路６２における入口部分６２ａの中心軸線は、タービンホイール９１の回転軸線９１ａと同軸になっている。接続通路６２における出口部分６２ｃの中心軸線６２ｄは、タービンホイール９１の回転軸線９１ａに対して傾いている。接続通路６２の出口部分６２ｃにおける第１シール面６２ｆは、バイパス通路６４の出口部分６４ｃ側に向かっている。すなわち、接続通路６２における出口部分６２ｃの中心軸線６２ｄは、バイパス通路６４の出口部分６４ｃ側に向かうようにタービンホイール９１の回転軸線９１ａに対して傾いている。本実施形態では、接続通路６２における出口部分６２ｃの中心軸線６２ｄは、タービンホイール９１の回転軸線９１ａに対して約３０度傾いている。接続通路６２の出口部分６２ｃにおける第１シール面６２ｆは、接続通路６２における出口部分６２ｃの中心軸線６２ｄに直交する面と略平行になっている。

図３に示すように、第１弁体８１における第１対向面８１ｆは、回動軸部８３の回動軸線８３ａから遠ざかるほど、第２弁体８２における第２対向面８２ｆから離れるように傾斜している。具体的には、バイパス通路６４の出口部分６４ｃが第２弁体８２によって閉じられているときに、第１対向面８１ｆが、接続通路６２における出口部分６２ｃの中心軸線６２ｄに対して傾斜するように、第１対向面８１ｆの第２対向面８２ｆに対する傾斜角度が設定されている。また、第１対向面８１ｆが、接続通路６２における出口部分６２ｃに面している。本実施形態では、第１対向面８１ｆと中心軸線６２ｄとの角度が約３５度になっている。また、バイパス通路６４の出口部分６４ｃが第２弁体８２によって閉じられているときに、第１対向面８１ｆが、接続通路６２における出口部分６２ｃの中心軸線６２ｄ上に位置するように、第１対向面８１ｆの第２対向面８２ｆに対する傾斜角度が設定されている。

さらに、バイパス通路６４の出口部分６４ｃが第２弁体８２によって閉じられているときに、第１対向面８１ｆが、合流通路６３における出口部分６３ｃの中心軸線６３ｄに対して傾斜するように、第１対向面８１ｆの第２対向面８２ｆに対する傾斜角度が設定されている。また、第１対向面８１ｆが、合流通路６３における出口部分６３ｃに面している。さらに、バイパス通路６４の出口部分６４ｃが第２弁体８２によって閉じられているときに、第１対向面８１ｆが、排気通路１３におけるタービンハウジング６０よりも下流側の通路の中心軸線１３ｄに対して傾斜するように、第１対向面８１ｆの第２対向面８２ｆに対する傾斜角度が設定されている。また、バイパス通路６４の出口部分６４ｃが第２弁体８２によって閉じられているときに、第１対向面８１ｆが、排気通路１３におけるタービンハウジング６０よりも下流側の通路の中心軸線１３ｄ上に位置するように、第１対向面８１ｆの第２対向面８２ｆに対する傾斜角度が設定されている。さらに、第１対向面８１ｆが、排気通路１３におけるタービンハウジング６０よりも下流側の通路に面している。これらの条件を満たす傾斜角度として、本実施形態では、第１対向面８１ｆと中心軸線６３ｄとの角度が約１０度、第１対向面８１ｆと中心軸線１３ｄとの角度が約４０度になっている。

図２に示すように、接続通路６２の出口部分６２ｃが第１弁体８１によって閉じられているときに、ウェイストゲートバルブ８０が仮想延長領域６４ｅ内に位置しないように、第１対向面８１ｆの第２対向面８２ｆに対する傾斜角度、及び第１対向面８１ｆから第２対向面８２ｆまでの回動軸部８３の周方向の距離が設定されている。本実施形態では、第１弁体８１における突出部８１ｂの突出長や突出方向の調整によって、第１対向面８１ｆの第２対向面８２ｆに対する傾斜角度、及び第１対向面８１ｆから第２対向面８２ｆまでの回動軸部８３の周方向の距離が設定されている。また、第１対向面８１ｆの第２対向面８２ｆに対する傾斜角度は、約２０度になっている。

次に、本実施形態の効果を作用とともに説明する。
（１）例えば、図４に示す比較例では、接続通路１６２における出口部分１６２ｃの中心軸線がタービンホイール９１の回転軸線９１ａと同軸になっている。そして、比較例の構成は、接続通路１６２における第１シール面１６２ｆが、接続通路１６２における出口部分１６２ｃの中心軸線に直交する面と略平行になっている。この場合、接続通路１６２における第１シール面１６２ｆとバイパス通路６４における第２シール面６４ｆとの傾斜角度は、約１００度になっている。

これに対して、本実施形態では、図２に示すように、接続通路６２における出口部分６２ｃの中心軸線６２ｄは、バイパス通路６４の出口部分６４ｃ側に向かうようにタービンホイール９１の回転軸線９１ａに対して傾いている。そのため、上記の比較例の構成に比べて、接続通路６２における第１シール面６２ｆとバイパス通路６４における第２シール面６４ｆとの傾斜角度を小さくできる。これにより、第１シール面６２ｆと第２シール面６４ｆとの間を回動するウェイストゲートバルブ８０の回動域を小さくできる。このようにウェイストゲートバルブ８０の回動域を小さくできるため、例えば、ウェイストゲートバルブ８０を駆動するアクチュエータのストロークも小さくでき得る。

（２）上記の比較例の構成において、図４に二点鎖線で示すように、接続通路１６２における第１シール面１６２ｆが、バイパス通路６４の出口部分６４ｃ側を向くように、接続通路１６２における出口部分１６２ｃの中心軸線に直交する面に対して傾斜していたとする。この場合には、接続通路１６２における第１シール面１６２ｆとバイパス通路６４における第２シール面６４ｆとの傾斜角度は小さくなる。しかし、この場合には、接続通路１６２における第１シール面１６２ｆが斜めに切られたように傾斜するため、接続通路１６２における出口部分１６２ｃの開口面積が大きくなる。それに伴って、接続通路１６２の出口部分１６２ｃを閉じるためにウェイストゲートバルブ８０の第１弁体８１が大きくなってしまう。特に、接続通路１６２の出口部分１６２ｃの内径はバイパス通路６４の出口部分６４ｃの内径よりも大きくなっている。そのため、ただでさえ、第２弁体８２よりも大きい第１弁体８１の大きさを、さらに大きくしなければならなくなる。そして、このようにウェイストゲートバルブ８０の第１弁体８１が大きくなると、ウェイストゲートバルブ８０を回動させるためのアクチュエータとして駆動力の大きなものを採用せざるを得ず、ターボチャージャ５０全体の大型を招くことにもなりかねない。

これに対して、本実施形態では、図２に示すように、接続通路６２における第１シール面６２ｆと接続通路６２における出口部分６２ｃの中心軸線６２ｄに直交する面とが略平行になっているため、接続通路６２における出口部分６２ｃの開口面積が過度に大きくなることがない。これにより、接続通路６２の出口部分６２ｃを閉じる第１弁体８１が大きくなることを抑制し、ウェイストゲートバルブ８０の大型化を抑制できる。また、このようにウェイストゲートバルブ８０の大型化を抑制できれば、ウェイストゲートバルブ８０を駆動するアクチュエータの駆動力は比較的小さくできるため、アクチュエータ自体が大型化することも抑制できる。

（３）本実施形態では、図３において破線矢印で示すように、バイパス通路６４の出口部分６４ｃが第２弁体８２によって閉じられているときに、接続通路６２を通過した排ガスは第１弁体８１に向かって流れ、その排ガスによってウェイストゲートバルブ８０に対してバイパス通路６４の出口部分６４ｃを閉じようとする力が作用する。したがって、バイパス通路６４の出口部分６４ｃを閉じているときに、その閉弁状態をより確実に保持できる。

（４）仮に、バイパス通路６４の出口部分６４ｃが第２弁体８２によって閉じられているときに、第１弁体８１における第１対向面８１ｆが、接続通路６２における出口部分６２ｃの中心軸線６２ｄと平行になっているとする。この場合には、合流通路６３を流れる排ガスは、合流通路６３の内面にぶつかるなどしながら、下流側へと流れることになる。そのため、合流通路６３の内部において乱流が生じやすく、排ガスの速やかな流れが妨げられることになる。

これに対して、本実施形態では、図３に示すように、バイパス通路６４の出口部分６４ｃが第２弁体８２によって閉じられているときに、第１弁体８１における第１対向面８１ｆは、接続通路６２における出口部分６２ｃ及び合流通路６３における出口部分６３ｃのいずれに対しても面している。そして、第１弁体８１における第１対向面８１ｆは、接続通路６２における出口部分６２ｃの中心軸線６２ｄ、及び合流通路６３の中心軸線６３ｄのいずれに対しても傾斜している。そのため、バイパス通路６４の出口部分６４ｃが第２弁体８２によって閉じられているときに、図３において破線矢印で示すように、接続通路６２を通過した排ガスの流れ方向が第１弁体８１における第１対向面８１ｆによって徐々に変化し、接続通路６２を通過した排ガスが合流通路６３の出口側へと案内される。これにより、接続通路６２を通過した排ガスが合流通路６３内において速やかに流通できる。特に、本実施形態では、第１弁体８１における第１対向面８１ｆは、排気通路１３におけるタービンハウジング６０よりも下流側の通路に対しても面している。そして、第１弁体８１における第１対向面８１ｆは、排気通路１３におけるタービンハウジング６０よりも下流側の通路の中心軸線１３ｄに対しても傾斜している。したがって、接続通路６２を通過した排ガスの流れ方向は、第１弁体８１における第１対向面８１ｆによって排気通路１３の延設方向に沿った方向に変換されやすく、排気通路１３内における速やかな排ガスの流通に寄与する。

（５）本実施形態では、図２に示すように、接続通路６２の出口部分６２ｃが第１弁体８１によって閉じられているときに、ウェイストゲートバルブ８０は、仮想延長領域６４ｅ内に位置していない。そのため、図２において破線矢印で示すように、バイパス通路６４を通過した排ガスがウェイストゲートバルブ８０に遮られることを抑制できる。これにより、バイパス通路６４を通過した排ガスは速やかにタービンハウジング６０の内部から排出されやすい。また、排気通路１３における触媒２１は仮想延長領域６４ｅ内に位置しているため、バイパス通路６４を通過した排ガスが触媒２１に向かって案内されやすい。例えば、バイパス通路６４を通過した排ガスによって触媒２１を早期に暖めることもできる。

（６）本実施形態では、第１弁体８１における第１対向面８１ｆは、回動軸部８３の回動軸線８３ａから遠ざかるほど、第２弁体８２における第２対向面８２ｆから離れるように傾斜している。そのため、仮に、第１弁体８１における第１対向面８１ｆと第２弁体８２における第２対向面８２ｆとの傾斜角度がゼロであるウェイストゲートバルブ８０に比べて、第１シール面６２ｆと第２シール面６４ｆとの間を回動するウェイストゲートバルブ８０の回動域を小さくできる。

なお、上記の実施形態は、以下のように変更できる。
・上記実施形態において、バイパス通路６４の出口部分６４ｃが第２弁体８２によって閉じられているときに、第１弁体８１における第１対向面８１ｆは、接続通路６２における出口部分６２ｃの中心軸線６２ｄ上に位置していなくてもよい。例えば、接続通路６２の出口部分６２ｃを、接続通路６２における出口部分６２ｃの中心軸線６２ｄに沿って延長した領域を仮想領域としたとき、その仮想領域上に第１弁体８１における第１対向面８１ｆが位置していてもよい。この場合においても、バイパス通路６４の出口部分６４ｃが第２弁体８２によって閉じられているときに、接続通路６２を通過した排ガスによってウェイストゲートバルブ８０に対してバイパス通路６４の出口部分６４ｃを閉じようとする力が作用する。

・また、例えば、バイパス通路６４の出口部分６４ｃが第２弁体８２によって閉じられているときに、ウェイストゲートバルブ８０におけるバイパス通路６４の出口部分６４ｃを閉じる力が十分に大きい場合には、第１弁体８１における第１対向面８１ｆが上記の仮想領域上に位置していていなくてもよい。

・上記実施形態において、バイパス通路６４の出口部分６４ｃが第２弁体８２によって閉じられているときに、第１弁体８１における第１対向面８１ｆは、排気通路１３におけるタービンハウジング６０よりも下流側の通路の中心軸線１３ｄ上に位置していなくてもよい。例えば、第１弁体８１における第１対向面８１ｆが、接続通路６２における出口部分６２ｃ及び排気通路１３におけるタービンハウジング６０よりも下流側の通路のいずれに対しても面していればよい。そして、第１弁体８１における第１対向面８１ｆが、接続通路６２における出口部分６２ｃの中心軸線６２ｄ及び排気通路１３におけるタービンハウジング６０よりも下流側の通路の中心軸線１３ｄのいずれに対しても傾斜してればよい。これにより、接続通路６２を通過した排ガスは第１弁体８１における第１対向面８１ｆによって合流通路６３から排気通路１３におけるタービンハウジング６０よりも下流側の通路へと案内される。

・また、上記のように第１弁体８１における第１対向面８１ｆが、接続通路６２における出口部分６２ｃの中心軸線６２ｄ及び排気通路１３におけるタービンハウジング６０よりも下流側の通路の中心軸線１３ｄのいずれに対しても傾斜している場合には、第１対向面８１ｆが、合流通路６３の中心軸線６３ｄに対して傾斜していなくてもよい。このように第１弁体８１における第１対向面８１ｆと合流通路６３の中心軸線６３ｄとが傾斜してなかったとしても、接続通路６２を通過した排ガスは第１弁体８１における第１対向面８１ｆによって合流通路６３から排気通路１３におけるタービンハウジング６０よりも下流側の通路へと案内されやすくなる。

・上記実施形態の第１対向面８１ｆの第２対向面８２ｆに対する傾斜角度は、適宜変更できる。例えば、バイパス通路６４の出口部分６４ｃが第２弁体８２によって閉じられているときに、第１対向面８１ｆが、接続通路６２における出口部分６２ｃ及び合流通路６３における出口部分６３ｃのいずれに対しても面していればよい。そして、第１対向面８１ｆが、接続通路６２における出口部分６２ｃの中心軸線６２ｄ、及び合流通路６３の中心軸線６３ｄのいずれに対しても傾斜するようになっていれば、第１対向面８１ｆの第２対向面８２ｆに対する傾斜角度を変更してもよい。また、第１対向面８１ｆの第２対向面８２ｆに対する傾斜角度はゼロであってもよいし、第１弁体８１における第１対向面８１ｆが、回動軸部８３の回動軸線８３ａから遠ざかるほど、第２弁体８２における第２対向面８２ｆに近づくように傾斜していてもよい。

また、上記実施形態では、第１弁体８１における突出部８１ｂの突出長や突出方向の調整によって、第１対向面８１ｆの第２対向面８２ｆに対する傾斜角度、及び第１対向面８１ｆから第２対向面８２ｆまでの回動軸部８３の周方向の距離が設定されていたが、これに限らない。例えば、第１弁体８１における弁体部８１ａや第２弁体８２の形状によって、第１対向面８１ｆの第２対向面８２ｆに対する傾斜角度や第１対向面８１ｆから第２対向面８２ｆまでの回動軸部８３の周方向の距離が設定されていてもよい。

・上記実施形態において、バイパス通路６４の出口部分６４ｃが第２弁体８２によって閉じられているときに、第１弁体８１における第１対向面８１ｆは、接続通路６２における出口部分６２ｃの中心軸線６２ｄ、及び合流通路６３の中心軸線６３ｄに対しても傾斜していなくてもよい。例えば、合流通路６３の形状を変更することによって、接続通路６２を通過した排ガスが合流通路６３の出口側へと案内されるのであれば、第１弁体８１における第１対向面８１ｆは、接続通路６２における出口部分６２ｃの中心軸線６２ｄや合流通路６３の中心軸線６３ｄに対して傾斜していなくてもよい。なお、この場合には、第１弁体８１における第１対向面８１ｆは、接続通路６２における出口部分６２ｃや合流通路６３における出口部分６３ｃに対して面していなくてもよい。

・上記実施形態において、バイパス通路６４の出口部分６４ｃが第２弁体８２によって閉じられているときに、第１弁体８１における第１対向面８１ｆは、排気通路１３におけるタービンハウジング６０よりも下流側の通路の中心軸線１３ｄに対して傾斜していなくてもよい。例えば、合流通路６３の形状や排気通路１３の形状を変更することによって、排気ガスの速やかな流通が可能になっているのであれば、第１弁体８１における第１対向面８１ｆと中心軸線１３ｄとの角度関係は問わない。なお、この場合には、第１弁体８１における第１対向面８１ｆは、排気通路１３におけるタービンハウジング６０よりも下流側の通路に対して面していなくてもよい。

・上記実施形態において、接続通路６２の出口部分６２ｃが第１弁体８１によって閉じられているときに、ウェイストゲートバルブ８０が仮想延長領域６４ｅ内に位置していてもよい。例えば、バイパス通路６４を通過した排ガスの流れに対する影響が小さく、排ガスの流れが妨げられないのであれば、ウェイストゲートバルブ８０の一部が仮想延長領域６４ｅ内に位置していてもよい。

・上記実施形態において、排気通路１３における触媒２１が仮想延長領域６４ｅ内に位置していなくてもよい。例えば、接続通路６２の出口部分６２ｃが第１弁体８１によって閉じられているときに、排気通路１３の形状によって、バイパス通路６４を通過した排ガスが触媒２１に案内されやすくなっていれば、排気通路１３における触媒２１が仮想延長領域６４ｅ内に位置していなくてもよい。

・上記実施形態において、接続通路６２における第１シール面６２ｆが接続通路６２における出口部分６２ｃの中心軸線６２ｄに直交する面と傾斜していてもよい。例えば、接続通路６２における第１シール面６２ｆがバイパス通路６４の出口部分６４ｃ側に傾斜していれば、接続通路６２における第１シール面６２ｆとバイパス通路６４における第２シール面６４ｆとの傾斜角度をさらに小さくできる。これにより、第１シール面６２ｆと第２シール面６４ｆとの間を回動するウェイストゲートバルブ８０の回動域をさらに小さくでき得る。

・上記実施形態の接続通路６２の形状は適宜変更できる。例えば、接続通路６２における入口部分６２ａの中心軸線、及び接続通路６２における出口部分６２ｃの中心軸線６２ｄのいずれもがタービンホイール９１の回転軸線９１ａに対して傾いていてもよい。また、接続通路６２が円弧状に湾曲していてもよい。この場合にも、接続通路６２における出口部分６２ｃの中心軸線６２ｄが、バイパス通路６４の出口部分６４ｃ側に向かうようにタービンホイール９１の回転軸線９１ａに対して傾いていればよい。

・上記実施形態のバイパス通路６４の形状は適宜変更できる。例えば、上記実施形態では、バイパス通路６４がスクロール通路６１に接続されていたが、バイパス通路６４が、スクロール通路６１からは独立し、排気通路１３におけるタービンハウジング６０よりも上流側の通路に直接接続していてもよい。

１１…吸気通路、１２…気筒、１３…排気通路、１３ｄ…中心軸線、２１…触媒、５０…ターボチャージャ、５１…コンプレッサハウジング、５２…ベアリングハウジング、６０…タービンハウジング、６１…スクロール通路、６２…接続通路、６２ａ…入口部分、６２ｃ…出口部分、６２ｄ…中心軸線、６２ｆ…第１シール面、６３…合流通路、６３ａ…バルブ収容部分、６３ｃ…出口部分、６３ｄ…中心軸線、６４…バイパス通路、６４ｃ…出口部分、６４ｄ…中心軸線、６４ｅ…仮想延長領域、６４ｆ…第２シール面、６５…収容空間、６６…ハウジング本体、６７…上流側フランジ、６８…下流側フランジ、８０…ウェイストゲートバルブ、８１…第１弁体、８１ａ…弁体部、８１ｂ…突出部、８１ｆ…第１対向面、８２…第２弁体、８２ｆ…第２対向面、８３…回動軸部、８３ａ…回動軸線、９１…タービンホイール、９１ａ…回転軸線、９２…シャフト、９３…コンプレッサホイール、１００…内燃機関、１６２…接続通路、１６２ｃ…出口部分、１６２ｆ…第１シール面。

Claims

タービンホイールを収容するタービンハウジングと、前記タービンハウジングに回動可能に支持されているウェイストゲートバルブとを備えているターボチャージャであって、
前記タービンハウジングには、
前記タービンホイールが収容される収容空間と、前記収容空間に接続され、前記タービンハウジングの外部から前記収容空間に排ガスを導入するスクロール通路と、前記収容空間に接続され、前記収容空間から排ガスを排出する接続通路と、前記接続通路に接続され、前記タービンハウジングの内部から排ガスを排出する合流通路と、前記収容空間を迂回して前記合流通路に接続されるバイパス通路とが設けられ、
前記ウェイストゲートバルブは、
前記タービンハウジングに回動可能に支持されている回動軸部と、前記回動軸部における回動方向の一方側に位置するように前記回動軸部に固定され、前記接続通路の出口部分を閉じる第１弁体と、前記回動軸部における回動方向の他方側に位置するように前記回動軸部に固定され、前記バイパス通路の出口部分を閉じる第２弁体とを備え、
前記接続通路における出口部分の中心軸線は、前記バイパス通路の出口部分側に向かうように前記タービンホイールの回転軸線に対して傾いている
ことを特徴とするターボチャージャ。
前記バイパス通路の出口部分が前記第２弁体によって閉じられているとき、前記第１弁体は、前記接続通路における出口部分の中心軸線上に位置している
請求項１に記載のターボチャージャ。
前記接続通路の出口部分が前記第１弁体によって閉じられたときに当該出口部分と対向する前記第１弁体の第１対向面は、前記回動軸部の回動軸線から遠ざかるほど、前記バイパス通路の出口部分が前記第２弁体によって閉じられたときに当該出口部分と対向する前記第２弁体の第２対向面から離れるように傾斜しており、
前記バイパス通路の出口部分が前記第２弁体によって閉じられているとき、
前記回動軸線に対して直交する断面視において、前記第１対向面が、前記接続通路における出口部分及び前記合流通路の出口部分のいずれに対しても面しているとともに、前記接続通路における出口部分の中心軸線、及び前記合流通路の出口部分の中心軸線のいずれに対しても傾斜するように、前記第１対向面の前記第２対向面に対する傾斜角度が設定されている
請求項２に記載のターボチャージャ。
前記バイパス通路の出口部分を、前記バイパス通路における出口部分の中心軸線に沿って延長した領域を仮想延長領域とした場合、
前記接続通路の出口部分が前記第１弁体によって閉じられているときには、前記ウェイストゲートバルブが前記仮想延長領域内に位置していない
請求項２又は請求項３に記載のターボチャージャ。