JP2021092191A - Thrust load reduction device and engine - Google Patents

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Abstract

To suppress an increase of a thrust load acting on a rotating shaft of a turbocharger at an operation of an exhaust brake.SOLUTION: A thrust load reduction device for reducing a thrust load acting on a rotating shaft of a turbocharger which is driven by an exhaust gas of an engine comprises an exhaust brake valve disposed in an exhaust passage of the engine. The thrust load reduction device is constituted so as to control a flow of the exhaust gas so that the thrust load in a direction progressing toward a compressor side from a turbine side of the turbocharger which is generated when the exhaust brake valve regulates the flow of the exhaust gas flowing in the exhaust passage is suppressed.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本開示は、スラスト荷重低減装置及びエンジンに関する。 The present disclosure relates to a thrust load reducing device and an engine.

エンジンの排気通路において排気ガスの流れを規制することによりエンジンブレーキ作用を高める排気ブレーキが知られている（例えば特許文献１参照）。 There is known an exhaust brake that enhances the engine braking action by regulating the flow of exhaust gas in the exhaust passage of the engine (see, for example, Patent Document 1).

特開２００９−９１９３０号公報JP-A-2009-91930

排気ブレーキでは、排気通路に設けられたエキゾーストブレーキバルブが排気ガスの流れを規制する。エキゾーストブレーキバルブが排気ガスの流れを規制すると、エキゾーストブレーキバルブよりも上流側の排気通路内の圧力が上昇する。ターボチャージャが装着されているエンジンでは、タービンがエキゾーストブレーキバルブよりも上流側の排気通路に配置されているため、エキゾーストブレーキバルブが排気ガスの流れを規制するとタービンの入口及び出口の圧力が上昇する。タービンの入口及び出口の圧力が上昇すると、ターボチャージャの回転軸に作用するスラスト荷重のうちタービン側からコンプレッサ側に向かう方向のスラスト荷重が増加する。 In the exhaust brake, the exhaust brake valve provided in the exhaust passage regulates the flow of exhaust gas. When the exhaust brake valve regulates the flow of exhaust gas, the pressure in the exhaust passage on the upstream side of the exhaust brake valve rises. In engines equipped with a turbocharger, the turbine is located in the exhaust passage upstream of the exhaust brake valve, so if the exhaust brake valve regulates the flow of exhaust gas, the pressure at the inlet and outlet of the turbine will increase. .. When the pressure at the inlet and outlet of the turbine rises, the thrust load acting on the rotating shaft of the turbocharger in the direction from the turbine side to the compressor side increases.

上述したスラスト荷重の増加に対応すべく、スラスト荷重の負荷能力を向上させるためにスラスト軸受の大きさを大きくすることが考えられる。しかし、スラスト軸受の大きさを大きくすると、スラスト軸受における機械損失が増加して、ターボチャージャの効率が低下するおそれがある。 In order to cope with the increase in the thrust load described above, it is conceivable to increase the size of the thrust bearing in order to improve the load capacity of the thrust load. However, if the size of the thrust bearing is increased, the mechanical loss in the thrust bearing may increase and the efficiency of the turbocharger may decrease.

上述の事情に鑑みて、本開示の少なくとも一実施形態は、ターボチャージャの回転軸に作用するスラスト荷重が排気ブレーキの作動時に増加するのを抑制することを目的とする。 In view of the above circumstances, at least one embodiment of the present disclosure aims to suppress an increase in the thrust load acting on the rotating shaft of the turbocharger when the exhaust brake is operated.

（１）本開示の少なくとも一実施形態に係るスラスト荷重低減装置は、
エンジンの排気ガスで駆動されるターボチャージャの回転軸に作用するスラスト荷重を低減するスラスト荷重低減装置であって、
前記エンジンの排気通路に設けられるエキゾーストブレーキバルブを備え、
前記エキゾーストブレーキバルブが前記排気通路を流れる前記排気ガスの流れを規制したときに発生する前記ターボチャージャのタービン側からコンプレッサ側に向かう方向の前記スラスト荷重を抑制するように前記排気ガスの流れを制御するように構成される。 (1) The thrust load reducing device according to at least one embodiment of the present disclosure is
It is a thrust load reduction device that reduces the thrust load acting on the rotating shaft of the turbocharger driven by the exhaust gas of the engine.
It is equipped with an exhaust brake valve provided in the exhaust passage of the engine.
The flow of the exhaust gas is controlled so as to suppress the thrust load in the direction from the turbine side to the compressor side of the turbocharger, which is generated when the exhaust brake valve regulates the flow of the exhaust gas flowing through the exhaust passage. It is configured to.

（２）本開示の少なくとも一実施形態に係るエンジンは、
上記（１）の構成のスラスト荷重低減装置と、
前記ターボチャージャと、
を備える。 (2) The engine according to at least one embodiment of the present disclosure is
With the thrust load reduction device having the configuration of (1) above,
With the turbocharger
To be equipped.

本開示の少なくとも一実施形態によれば、ターボチャージャの回転軸に作用するスラスト荷重が排気ブレーキの作動時に増加するのを抑制できる。 According to at least one embodiment of the present disclosure, it is possible to suppress an increase in the thrust load acting on the rotating shaft of the turbocharger when the exhaust brake is operated.

幾つかの実施形態に係るエンジンの全体構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematic the whole structure of the engine which concerns on some Embodiments. 幾つかの実施形態に係るエンジンの全体構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematic the whole structure of the engine which concerns on some Embodiments. 幾つかの実施形態に係るエンジンの全体構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematic the whole structure of the engine which concerns on some Embodiments. 幾つかの実施形態に係るエンジンが備えるターボチャージャの模式的な断面図である。It is a schematic cross-sectional view of the turbocharger provided in the engine which concerns on some embodiments.

以下、添付図面を参照して本開示の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本開示の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。 Hereinafter, some embodiments of the present disclosure will be described with reference to the accompanying drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, etc. of the components described as embodiments or shown in the drawings are not intended to limit the scope of the present disclosure, but are merely explanatory examples. Absent.
For example, expressions that represent relative or absolute arrangements such as "in a certain direction", "along a certain direction", "parallel", "orthogonal", "center", "concentric" or "coaxial" are exact. Not only does it represent such an arrangement, but it also represents a state of relative displacement with tolerances or angles and distances to the extent that the same function can be obtained.
For example, expressions such as "same", "equal", and "homogeneous" that indicate that things are in the same state not only represent exactly the same state, but also have tolerances or differences to the extent that the same function can be obtained. It shall also represent the existing state.
For example, an expression representing a shape such as a quadrangular shape or a cylindrical shape not only represents a shape such as a quadrangular shape or a cylindrical shape in a geometrically strict sense, but also a concavo-convex portion or chamfering within a range in which the same effect can be obtained. The shape including the part and the like shall also be represented.
On the other hand, the expressions "equipped", "equipped", "equipped", "included", or "have" one component are not exclusive expressions that exclude the existence of other components.

（エンジン１の全体構成）
図１、図２、及び図３は、幾つかの実施形態に係るエンジンの全体構成を概略的に示す図である。図４は、幾つかの実施形態に係るエンジンが備えるターボチャージャの模式的な断面図である。 (Overall configuration of engine 1)
1, FIG. 2 and FIG. 3 are diagrams schematically showing the overall configuration of the engine according to some embodiments. FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a turbocharger included in the engine according to some embodiments.

図１〜図３に示すように、幾つかの実施形態に係るエンジン１は、例えば車両などに搭載されたディーゼルエンジンである。なお、幾つかの実施形態に係るエンジン１は、ガソリンエンジンであってもよい。
図１〜図３に示す幾つかの実施形態に係るエンジン１は、エンジン本体１１と、ターボチャージャ２０と、エンジン１の各部を制御するための制御装置（ＥＣＵ）１５とを備えている。 As shown in FIGS. 1 to 3, the engine 1 according to some embodiments is, for example, a diesel engine mounted on a vehicle or the like. The engine 1 according to some embodiments may be a gasoline engine.
The engine 1 according to some embodiments shown in FIGS. 1 to 3 includes an engine main body 11, a turbocharger 20, and a control device (ECU) 15 for controlling each part of the engine 1.

図１〜図３に示す幾つかの実施形態に係るエンジン１は、スラスト荷重低減装置１００を備えている。スラスト荷重低減装置１００については、幾つかの実施形態に係るエンジン１の各部の構成を説明した後で説明する。 The engine 1 according to some embodiments shown in FIGS. 1 to 3 includes a thrust load reducing device 100. The thrust load reducing device 100 will be described after explaining the configuration of each part of the engine 1 according to some embodiments.

図１〜図３に示す幾つかの実施形態に係るエンジン１では、不図示のエアクリーナを介して吸気通路３０に導入された空気（吸気）ＩＡは、ターボチャージャ２０のコンプレッサ２２に流入する。ターボチャージャ２０は、吸気通路３０に配置されたコンプレッサ２２と、排気通路４０に配置されたタービン２４と、コンプレッサ２２におけるコンプレッサインペラ２２ａとタービン２４におけるタービンインペラ２４ａとを連結するロータ（回転軸）２３とを有する。幾つかの実施形態に係るターボチャージャ２０の構造については、後で説明する。 In the engine 1 according to some embodiments shown in FIGS. 1 to 3, the air (intake) IA introduced into the intake passage 30 through an air cleaner (not shown) flows into the compressor 22 of the turbocharger 20. The turbocharger 20 is a rotor (rotating shaft) 23 that connects the compressor 22 arranged in the intake passage 30, the turbine 24 arranged in the exhaust passage 40, the compressor impeller 22a in the compressor 22, and the turbine impeller 24a in the turbine 24. And have. The structure of the turbocharger 20 according to some embodiments will be described later.

エンジン本体１１から排出される排気ガスＥＧの排気エネルギーによってタービンインペラ２４ａが回転駆動し、これに伴ってコンプレッサインペラ２２ａが回転駆動することで、コンプレッサ２２に流入した吸気ＩＡが圧縮される。 The turbine impeller 24a is rotationally driven by the exhaust energy of the exhaust gas EG discharged from the engine body 11, and the compressor impeller 22a is rotationally driven accordingly, so that the intake IA flowing into the compressor 22 is compressed.

コンプレッサ２２で圧縮された吸気ＩＡは、インタークーラ３４で冷却されて、エンジン本体１１に供給された後、吸気通路３０のインテークマニホールド３２を介して、エンジン本体１１の不図示の燃焼室に供給される。また、エンジン本体１１には、燃焼室に燃料を噴射するための不図示の燃料噴射装置が備えられている。そして、燃料噴射装置から燃焼室に供給された燃料が圧縮熱によって自着火（又は不図示の点火装置によって着火）することで、燃焼室内で燃焼・膨張する。そして、燃焼室内で生成された排気ガスＥＧが、排気通路４０のエキゾーストマニホールド４２へと排出される。 The intake IA compressed by the compressor 22 is cooled by the intercooler 34, supplied to the engine body 11, and then supplied to a combustion chamber (not shown) of the engine body 11 via the intake manifold 32 of the intake passage 30. To. Further, the engine body 11 is provided with a fuel injection device (not shown) for injecting fuel into the combustion chamber. Then, the fuel supplied from the fuel injection device to the combustion chamber self-ignites (or is ignited by an ignition device (not shown)) due to the heat of compression, thereby burning and expanding in the combustion chamber. Then, the exhaust gas EG generated in the combustion chamber is discharged to the exhaust manifold 42 of the exhaust passage 40.

排気通路４０に排出された排気ガスＥＧは、上述したターボチャージャ２０のタービン２４に流入し、タービンインペラ２４ａを回転駆動させる。また、排気通路４０には、タービン２４を迂回するバイパス通路４４が接続している。そして、バイパス通路４４には、バイパス通路４４を流れる排気ガスＥＧの流量を制御するためのウェイストゲートバルブ４６が設けられている。幾つかの実施形態では、ウェイストゲートバルブ４６の開閉は、ＥＣＵ１５によって制御される。 The exhaust gas EG discharged to the exhaust passage 40 flows into the turbine 24 of the turbocharger 20 described above, and rotationally drives the turbine impeller 24a. Further, a bypass passage 44 that bypasses the turbine 24 is connected to the exhaust passage 40. The bypass passage 44 is provided with a wastegate valve 46 for controlling the flow rate of the exhaust gas EG flowing through the bypass passage 44. In some embodiments, the opening and closing of the wastegate valve 46 is controlled by the ECU 15.

図１〜図３に示す幾つかの実施形態に係るエンジン１では、排気通路４０にはエキゾーストブレーキバルブ５２が設けられている。エキゾーストブレーキバルブ５２は、排気通路４０を流れる排気ガスＥＧの流れを規制することができるように構成されている。エキゾーストブレーキバルブ５２が排気通路４０を流れる排気ガスＥＧの流れを規制すると、排気ブレーキが作動する。エキゾーストブレーキバルブ５２の開度は、ＥＣＵ１５によって制御される。 In the engine 1 according to some embodiments shown in FIGS. 1 to 3, an exhaust brake valve 52 is provided in the exhaust passage 40. The exhaust brake valve 52 is configured to be able to regulate the flow of the exhaust gas EG flowing through the exhaust passage 40. When the exhaust brake valve 52 regulates the flow of the exhaust gas EG flowing through the exhaust passage 40, the exhaust brake operates. The opening degree of the exhaust brake valve 52 is controlled by the ECU 15.

図１〜図３に示す幾つかの実施形態に係るエンジン１では、排気通路４０を流れる排気ガスＥＧの一部を吸気通路３０に還流可能に構成されている。具体的には、図１〜図３に示す幾つかの実施形態に係るエンジン１では、タービン２４の上流側（エンジン本体１１側）において排気通路４０から分岐するようにＥＧＲ通路６０の一端側が接続されており、ＥＧＲ通路６０の他端が吸気通路３０に接続されている。
ＥＧＲ通路６０には、排気通路４０側から順にＥＧＲクーラ６２、ＥＧＲバルブ６４が設けられている。ＥＧＲバルブ６４の開度は、ＥＣＵ１５によって制御される。 In the engine 1 according to some embodiments shown in FIGS. 1 to 3, a part of the exhaust gas EG flowing through the exhaust passage 40 can be returned to the intake passage 30. Specifically, in the engine 1 according to some embodiments shown in FIGS. 1 to 3, one end side of the EGR passage 60 is connected so as to branch from the exhaust passage 40 on the upstream side (engine main body 11 side) of the turbine 24. The other end of the EGR passage 60 is connected to the intake passage 30.
The EGR passage 60 is provided with an EGR cooler 62 and an EGR valve 64 in this order from the exhaust passage 40 side. The opening degree of the EGR valve 64 is controlled by the ECU 15.

（ターボチャージャ２０）
幾つかの実施形態に係るターボチャージャ２０は、エンジン１の排気ガスＥＧで駆動されて吸気ＩＡを圧縮するための装置である。図４に示すように、幾つかの実施形態に係るターボチャージャ２０は、回転軸２３の一端側に設けられたタービンインペラ２４ａを収容するタービンハウジング２０４、回転軸２３の他端側に設けられたコンプレッサインペラ２２ａを収容するコンプレッサハウジング２０２、及び回転軸２３を回転可能に支持するラジアル軸受２５と、回転軸２３のスラスト力を支持するスラスト軸受２７とを収容する軸受ハウジング２０６、の３つのハウジングを有する。 (Turbocharger 20)
The turbocharger 20 according to some embodiments is a device for compressing the intake IA driven by the exhaust gas EG of the engine 1. As shown in FIG. 4, the turbocharger 20 according to some embodiments is provided on the turbine housing 204 for accommodating the turbine impeller 24a provided on one end side of the rotary shaft 23 and on the other end side of the rotary shaft 23. Three housings are provided: a compressor housing 202 accommodating the compressor impeller 22a, a radial bearing 25 rotatably supporting the rotating shaft 23, and a bearing housing 206 accommodating the thrust bearing 27 supporting the thrust force of the rotating shaft 23. Have.

このように構成されるエンジン１では、排気ブレーキを作動させるためにエキゾーストブレーキバルブ５２が排気通路４０を流れる排気ガスＥＧの流れを規制すると、エキゾーストブレーキバルブ５２よりも上流側の排気通路４０内の圧力が上昇する。
ターボチャージャ２０が装着されている一般的なエンジンでは、ターボチャージャ２０のタービン２４がエキゾーストブレーキバルブ５２よりも上流側の排気通路４０に配置されているため、エキゾーストブレーキバルブ５２が排気ガスＥＧの流れを規制するとタービン２４の入口（タービン入口）２４１及び出口（タービン出口）２４２の圧力が上昇する。タービン入口２４１及びタービン出口２４２の圧力が上昇すると、ターボチャージャ２０の回転軸２３に作用するスラスト荷重のうちタービン２４側からコンプレッサ２２側に向かう方向のスラスト荷重が増加する。
説明の便宜上、ターボチャージャ２０の回転軸２３に作用するスラスト荷重のうちタービン２４側からコンプレッサ２２側に向かう方向のスラスト荷重を第１スラスト荷重ＳＬ１と呼び、コンプレッサ２２側からタービン２４側に向かう方向のスラスト荷重を第２スラスト荷重ＳＬ２と呼ぶ。 In the engine 1 configured in this way, when the exhaust brake valve 52 regulates the flow of the exhaust gas EG flowing through the exhaust passage 40 in order to operate the exhaust brake, the exhaust gas EG in the exhaust passage 40 on the upstream side of the exhaust brake valve 52 is used. The pressure rises.
In a general engine equipped with the turbocharger 20, since the turbine 24 of the turbocharger 20 is arranged in the exhaust passage 40 on the upstream side of the exhaust brake valve 52, the exhaust brake valve 52 is the flow of the exhaust gas EG. When the above is regulated, the pressure at the inlet (turbine inlet) 241 and the outlet (turbine outlet) 242 of the turbine 24 rises. When the pressures at the turbine inlet 241 and the turbine outlet 242 increase, the thrust load acting on the rotating shaft 23 of the turbocharger 20 in the direction from the turbine 24 side to the compressor 22 side increases.
For convenience of explanation, of the thrust loads acting on the rotating shaft 23 of the turbocharger 20, the thrust load in the direction from the turbine 24 side to the compressor 22 side is called the first thrust load SL1, and the direction from the compressor 22 side to the turbine 24 side. The thrust load of is called the second thrust load SL2.

上述した第１スラスト荷重ＳＬ１の増加に対応すべく、スラスト荷重の負荷能力を向上させるためにスラスト軸受２７の大きさを大きくすることが考えられる。しかし、スラスト軸受２７の大きさを大きくすると、スラスト軸受２７における機械損失が増加して、ターボチャージャ２０の効率が低下するおそれがある。 In order to cope with the increase in the first thrust load SL1 described above, it is conceivable to increase the size of the thrust bearing 27 in order to improve the load capacity of the thrust load. However, if the size of the thrust bearing 27 is increased, the mechanical loss in the thrust bearing 27 increases, and the efficiency of the turbocharger 20 may decrease.

（スラスト荷重低減装置１００による第１スラスト荷重ＳＬ１の抑制について）
そこで、図１〜図３に示す幾つかの実施形態に係るエンジン１では、ターボチャージャ２０の回転軸２３に作用するスラスト荷重を低減するためのスラスト荷重低減装置１００を設けている。図１〜図３に示す幾つかの実施形態に係るエンジン１では、スラスト荷重低減装置１００は、エンジン１の排気通路４０に設けられるエキゾーストブレーキバルブ５２を備える。図１〜図３に示す幾つかの実施形態に係るエンジン１では、スラスト荷重低減装置１００は、後述するように、エキゾーストブレーキバルブ５２が排気通路４０を流れる排気ガスＥＧの流れを規制したときに発生する第１スラスト荷重ＳＬ１を抑制するように排気ガスＥＧの流れを制御するように構成されている。 (Regarding the suppression of the first thrust load SL1 by the thrust load reducing device 100)
Therefore, in the engine 1 according to some embodiments shown in FIGS. 1 to 3, a thrust load reducing device 100 for reducing the thrust load acting on the rotating shaft 23 of the turbocharger 20 is provided. In the engine 1 according to some embodiments shown in FIGS. 1 to 3, the thrust load reducing device 100 includes an exhaust brake valve 52 provided in the exhaust passage 40 of the engine 1. In the engine 1 according to some embodiments shown in FIGS. 1 to 3, when the thrust load reducing device 100 regulates the flow of the exhaust gas EG flowing through the exhaust passage 40 by the exhaust brake valve 52, as will be described later. It is configured to control the flow of the exhaust gas EG so as to suppress the generated first thrust load SL1.

図１〜図３に示す幾つかの実施形態に係るスラスト荷重低減装置１００によれば、排気ブレーキが作動したときの第１スラスト荷重ＳＬ１の増加を抑制できるので、回転軸２３に作用するスラスト荷重が排気ブレーキの作動時に増加するのを抑制できる。これにより、スラスト軸受２７の負荷能力の増加を抑制でき、機械損失の増加を抑制できるので、ターボチャージャ２０の効率低下を抑制できる。 According to the thrust load reducing device 100 according to some embodiments shown in FIGS. 1 to 3, the increase of the first thrust load SL1 when the exhaust brake is operated can be suppressed, so that the thrust load acting on the rotating shaft 23 can be suppressed. Can be suppressed from increasing when the exhaust brake is activated. As a result, an increase in the load capacity of the thrust bearing 27 can be suppressed, and an increase in mechanical loss can be suppressed, so that a decrease in the efficiency of the turbocharger 20 can be suppressed.

幾つかの実施形態に係るスラスト荷重低減装置１００の詳細について説明する。
図１及び図２に示す幾つかの実施形態に係るエンジン１では、エキゾーストブレーキバルブ５２は、ターボチャージャ２０のタービン２４の下流側に設けられている。図１及び図２に示す幾つかの実施形態に係るエンジン１では、スラスト荷重低減装置１００は、排気通路４０を流れる排気ガスＥＧの流れを規制したときに発生する第１スラスト荷重ＳＬ１を抑制するように排気ガスＥＧの流れを制御するように構成された、後述する排気ガス制御装置１５０をさらに備える。 Details of the thrust load reducing device 100 according to some embodiments will be described.
In the engine 1 according to some embodiments shown in FIGS. 1 and 2, the exhaust brake valve 52 is provided on the downstream side of the turbine 24 of the turbocharger 20. In the engine 1 according to some embodiments shown in FIGS. 1 and 2, the thrust load reducing device 100 suppresses the first thrust load SL1 generated when the flow of the exhaust gas EG flowing through the exhaust passage 40 is regulated. An exhaust gas control device 150, which will be described later, is further provided so as to control the flow of the exhaust gas EG.

図１及び図２に示す幾つかの実施形態に係るスラスト荷重低減装置１００によれば、排気ブレーキが作動したときの第１スラスト荷重ＳＬ１の増加を排気ガス制御装置１５０によって抑制できるので、スラスト軸受２７の負荷能力の増加を抑制でき、機械損失の増加を抑制できる。これにより、ターボチャージャ２０の効率低下を抑制できる。 According to the thrust load reducing device 100 according to some embodiments shown in FIGS. 1 and 2, the increase of the first thrust load SL1 when the exhaust brake is operated can be suppressed by the exhaust gas control device 150, so that the thrust bearing The increase in the load capacity of 27 can be suppressed, and the increase in mechanical loss can be suppressed. As a result, it is possible to suppress a decrease in efficiency of the turbocharger 20.

幾つかの実施形態に係る排気ガス制御装置１５０の詳細について説明する。
図１に示す実施形態に係るエンジン１では、排気ガス制御装置１５０は、ウェイストゲートバルブ４６と、ウェイストゲートバルブ４６の開閉を制御するためのウェイストゲートバルブ制御装置、すなわちＥＣＵ１５とを含む。図１に示す実施形態に係るエンジン１では、ＥＣＵ１５は、エキゾーストブレーキバルブ５２が排気通路４０を流れる排気ガスＥＧの流れを規制したときに、すなわち、排気ブレーキが作動したときに、バイパス通路４４を開くようにウェイストゲートバルブ４６の開閉を制御する。 Details of the exhaust gas control device 150 according to some embodiments will be described.
In the engine 1 according to the embodiment shown in FIG. 1, the exhaust gas control device 150 includes a wastegate valve 46 and a wastegate valve control device for controlling the opening and closing of the wastegate valve 46, that is, an ECU 15. In the engine 1 according to the embodiment shown in FIG. 1, the ECU 15 uses the bypass passage 44 when the exhaust brake valve 52 regulates the flow of the exhaust gas EG flowing through the exhaust passage 40, that is, when the exhaust brake is activated. The opening and closing of the wastegate valve 46 is controlled so as to open.

ターボチャージャの回転軸に作用するスラスト荷重のうちタービン側からコンプレッサ側に向かう方向の第１スラスト荷重ＳＬ１は、タービン入口２４１の圧力（入口圧力ＰＴ１）とタービン出口２４２の圧力（出口圧力ＰＴ２）とに比例する。そのため、第１スラスト荷重ＳＬ１を抑制するためには、入口圧力ＰＴ１又は出口圧力ＰＴ２の少なくとも何れか一方の大きさを抑制するとよい。
エキゾーストブレーキバルブ５２が排気通路４０を流れる排気ガスＥＧの流れを規制すると、入口圧力ＰＴ１及び出口圧力ＰＴ２が上昇する。そのため、第１スラスト荷重ＳＬ１を抑制するためには、タービン２４に流れる排気ガスＥＧの流量を減らし、タービン２４に作用する圧力を低下させるとよい。 Of the thrust loads acting on the rotating shaft of the turbocharger, the first thrust load SL1 in the direction from the turbine side to the compressor side is the pressure at the turbine inlet 241 (inlet pressure PT1) and the pressure at the turbine outlet 242 (outlet pressure PT2). Is proportional to. Therefore, in order to suppress the first thrust load SL1, it is preferable to suppress the magnitude of at least one of the inlet pressure PT1 and the outlet pressure PT2.
When the exhaust brake valve 52 regulates the flow of the exhaust gas EG flowing through the exhaust passage 40, the inlet pressure PT1 and the outlet pressure PT2 increase. Therefore, in order to suppress the first thrust load SL1, it is preferable to reduce the flow rate of the exhaust gas EG flowing through the turbine 24 and reduce the pressure acting on the turbine 24.

図１に示す実施形態に係る排気ガス制御装置１５０によれば、エキゾーストブレーキバルブ５２が排気通路４０を流れる排気ガスＥＧの流れを規制したときにウェイストゲートバルブ４６がバイパス通路４４を開くので、エキゾーストブレーキバルブ５２が排気通路４０を流れる排気ガスＥＧの流れを規制したときにタービン２４に流入する排気ガスＥＧの流量を減らすことができる。これにより、タービン２４に作用する圧力を低下させることができるので、排気ブレーキが作動したときの第１スラスト荷重ＳＬ１の増加を抑制できる。
また、既設のウェイストゲートバルブ４６の開閉の制御に変更を加えることで排気ブレーキが作動したときの第１スラスト荷重ＳＬ１の増加を抑制できるので、コスト増を抑制できる。
さらに、既存のエンジン１であってもウェイストゲートバルブ４６の開閉の制御に変更を加えることで排気ブレーキが作動したときの第１スラスト荷重ＳＬ１の増加を抑制できるので、既存のエンジン１におけるターボチャージャ２０の耐久性を向上できる。 According to the exhaust gas control device 150 according to the embodiment shown in FIG. 1, the wastegate valve 46 opens the bypass passage 44 when the exhaust brake valve 52 regulates the flow of the exhaust gas EG flowing through the exhaust passage 40. When the brake valve 52 regulates the flow of the exhaust gas EG flowing through the exhaust passage 40, the flow rate of the exhaust gas EG flowing into the turbine 24 can be reduced. As a result, the pressure acting on the turbine 24 can be reduced, so that an increase in the first thrust load SL1 when the exhaust brake is activated can be suppressed.
Further, by changing the control of opening and closing the existing wastegate valve 46, it is possible to suppress an increase in the first thrust load SL1 when the exhaust brake is activated, so that it is possible to suppress an increase in cost.
Further, even in the existing engine 1, by changing the control of opening and closing the wastegate valve 46, it is possible to suppress an increase in the first thrust load SL1 when the exhaust brake is activated, so that the turbocharger in the existing engine 1 can be suppressed. The durability of 20 can be improved.

また、図１に示す実施形態に係るエンジン１では、排気ガス制御装置１５０は、ＥＧＲバルブ６４と、ＥＧＲバルブ６４の開度を制御するＥＧＲバルブ制御部、すなわちＥＣＵ１５とを含んでいてもよい。図１に示す実施形態に係るエンジン１では、ＥＣＵ１５は、エキゾーストブレーキバルブ５２が排気通路４０を流れる排気ガスＥＧの流れを規制したときに、すなわち、排気ブレーキが作動したときに、ＥＧＲバルブ６４の開度をさらに大きくするようにＥＧＲバルブ６４の開度を制御してもよい。具体的には、図１に示す実施形態に係るエンジン１では、ＥＣＵ１５は、排気ブレーキが作動したときに、排気ブレーキが作動する直前のＥＧＲバルブ６４の開度よりもＥＧＲバルブ６４の開度を大きくするようにＥＧＲバルブ６４の開度を制御してもよい。 Further, in the engine 1 according to the embodiment shown in FIG. 1, the exhaust gas control device 150 may include an EGR valve 64 and an EGR valve control unit that controls an opening degree of the EGR valve 64, that is, an ECU 15. In the engine 1 according to the embodiment shown in FIG. 1, the ECU 15 uses the EGR valve 64 when the exhaust brake valve 52 regulates the flow of the exhaust gas EG flowing through the exhaust passage 40, that is, when the exhaust brake is activated. The opening degree of the EGR valve 64 may be controlled so as to further increase the opening degree. Specifically, in the engine 1 according to the embodiment shown in FIG. 1, when the exhaust brake is activated, the ECU 15 sets the opening degree of the EGR valve 64 rather than the opening degree of the EGR valve 64 immediately before the exhaust brake is activated. The opening degree of the EGR valve 64 may be controlled so as to increase the size.

図１に示す実施形態に係る排気ガス制御装置１５０によれば、エキゾーストブレーキバルブ５２が排気通路４０を流れる排気ガスＥＧの流れを規制したときにＥＧＲバルブ６４の開度がさらに大きくなるので、タービン２４に流入する排気ガスＥＧの流量を減らすことができる。また、図１に示す実施形態に係る排気ガス制御装置１５０によれば、エキゾーストブレーキバルブ５２が排気通路４０を流れる排気ガスＥＧの流れを規制したときにＥＧＲバルブ６４の開度がさらに大きくなるので、ＥＧＲ通路６０を介した吸気通路３０への排気ガスＥＧの再循環量が増加する。そのため、低酸素燃焼による燃焼温度の低下により排気ガスＥＧの温度が低下する。これらにより、入口圧力ＰＴ１及び出口圧力ＰＴ２を低下させることができ、排気ブレーキが作動したときの第１スラスト荷重ＳＬ１の増加を抑制できる。
また、既設のＥＧＲバルブ６４の開度の制御に変更を加えることで排気ブレーキが作動したときの第１スラスト荷重ＳＬ１の増加を抑制できるので、コスト増を抑制できる。
さらに、既存のエンジン１であってもＥＧＲバルブ６４の開度の制御に変更を加えることで排気ブレーキが作動したときの第１スラスト荷重ＳＬ１の増加を抑制できるので、既存のエンジン１におけるターボチャージャ２０の耐久性を向上できる。 According to the exhaust gas control device 150 according to the embodiment shown in FIG. 1, when the exhaust brake valve 52 regulates the flow of the exhaust gas EG flowing through the exhaust passage 40, the opening degree of the EGR valve 64 becomes larger, so that the turbine The flow rate of the exhaust gas EG flowing into the 24 can be reduced. Further, according to the exhaust gas control device 150 according to the embodiment shown in FIG. 1, the opening degree of the EGR valve 64 becomes larger when the exhaust brake valve 52 regulates the flow of the exhaust gas EG flowing through the exhaust passage 40. , The amount of recirculation of the exhaust gas EG to the intake passage 30 via the EGR passage 60 increases. Therefore, the temperature of the exhaust gas EG is lowered due to the lowering of the combustion temperature due to low oxygen combustion. As a result, the inlet pressure PT1 and the outlet pressure PT2 can be reduced, and an increase in the first thrust load SL1 when the exhaust brake is activated can be suppressed.
Further, by changing the control of the opening degree of the existing EGR valve 64, it is possible to suppress an increase in the first thrust load SL1 when the exhaust brake is activated, so that it is possible to suppress an increase in cost.
Further, even in the existing engine 1, the increase of the first thrust load SL1 when the exhaust brake is activated can be suppressed by changing the control of the opening degree of the EGR valve 64, so that the turbocharger in the existing engine 1 can be suppressed. The durability of 20 can be improved.

排気ガス制御装置１５０の他の実施形態について説明する。
図２に示す実施形態に係るエンジン１では、排気ガス制御装置１５０は、接続通路７０、７０Ａと、接続通路７０、７０Ａを開閉するための開閉バルブ７２と、開閉バルブ７２の開閉を制御するための開閉バルブ制御装置、すなわちＥＣＵ１５とを含む。接続通路７０、７０Ａは、タービン２４の出口（タービン出口２４２）とエキゾーストブレーキバルブ５２との間の排気通路４０と、エンジン１の吸気通路３０、又は、タービン出口２４２よりも上流側の排気通路４０とを接続する。図２に示す実施形態に係るエンジン１では、ＥＣＵ１５は、エキゾーストブレーキバルブ５２が排気通路４０を流れる排気ガスＥＧの流れを規制したときに接続通路７０、７０Ａを開くように開閉バルブ７２の開閉を制御する。 Another embodiment of the exhaust gas control device 150 will be described.
In the engine 1 according to the embodiment shown in FIG. 2, the exhaust gas control device 150 controls the opening / closing of the connecting passages 70 and 70A, the opening / closing valve 72 for opening / closing the connecting passages 70 and 70A, and the opening / closing valve 72. The on-off valve control device of the above, that is, the ECU 15. The connection passages 70 and 70A are an exhaust passage 40 between the outlet of the turbine 24 (turbine outlet 242) and the exhaust brake valve 52, an intake passage 30 of the engine 1, or an exhaust passage 40 on the upstream side of the turbine outlet 242. And connect. In the engine 1 according to the embodiment shown in FIG. 2, the ECU 15 opens and closes the opening / closing valve 72 so as to open the connecting passages 70 and 70A when the exhaust brake valve 52 regulates the flow of the exhaust gas EG flowing through the exhaust passage 40. Control.

図２に示す実施形態に係るエンジン１では、接続通路７０、７０Ａの上流端７０ａは、タービン出口２４２とエキゾーストブレーキバルブ５２との間の排気通路４０に接続されている。
図２において実線で示したように、接続通路７０の下流端７０ｂは、タービン出口２４２よりも上流側の排気通路４０に接続されている。なお、図２では、接続通路７０の下流端７０ｂは、タービン出口２４２とエキゾーストブレーキバルブ５２との間の排気通路４０のうち、タービンインペラ２４ａの背面と対向する部位に接続されているが、タービン出口２４２とエキゾーストブレーキバルブ５２との間の排気通路４０に接続されているのであれば、他の位置において接続されていてもよい。
また、図２において破線で示したように、接続通路７０Ａの下流端７０ｂは、タービン出口２４２よりも上流側の排気通路４０ではなく、吸気通路３０に接続されていてもよい。なお、図２において破線で示す接続通路７０Ａの下流端７０ｂは、コンプレッサ２２の上流側の吸気通路３０に接続されていてもよく、コンプレッサ２２の下流側の吸気通路３０に接続されていてもよい。 In the engine 1 according to the embodiment shown in FIG. 2, the upstream ends 70a of the connection passages 70 and 70A are connected to the exhaust passage 40 between the turbine outlet 242 and the exhaust brake valve 52.
As shown by the solid line in FIG. 2, the downstream end 70b of the connection passage 70 is connected to the exhaust passage 40 on the upstream side of the turbine outlet 242. In FIG. 2, the downstream end 70b of the connection passage 70 is connected to a portion of the exhaust passage 40 between the turbine outlet 242 and the exhaust brake valve 52 that faces the back surface of the turbine impeller 24a. If it is connected to the exhaust passage 40 between the outlet 242 and the exhaust brake valve 52, it may be connected at another position.
Further, as shown by the broken line in FIG. 2, the downstream end 70b of the connection passage 70A may be connected to the intake passage 30 instead of the exhaust passage 40 on the upstream side of the turbine outlet 242. The downstream end 70b of the connection passage 70A shown by the broken line in FIG. 2 may be connected to the intake passage 30 on the upstream side of the compressor 22 or may be connected to the intake passage 30 on the downstream side of the compressor 22. ..

図２に示す排気ガス制御装置１５０によれば、タービン出口２４２とエキゾーストブレーキバルブ５２との間の排気通路４０内の排気ガスＥＧを接続通路７０、７０Ａを介して吸気通路３０、又は、タービン出口２４２よりも上流側の排気通路４０に供給することで、コンプレッサ側からタービン側に向かう方向のスラスト荷重である第２スラスト荷重ＳＬ２を発生させることができる。この第２スラスト荷重ＳＬ２によって、第１スラスト荷重ＳＬ１を抑制できる。 According to the exhaust gas control device 150 shown in FIG. 2, the exhaust gas EG in the exhaust passage 40 between the turbine outlet 242 and the exhaust brake valve 52 is connected to the intake passage 30 or the turbine outlet via the connecting passages 70 and 70A. By supplying the exhaust passage 40 on the upstream side of the 242, a second thrust load SL2, which is a thrust load in the direction from the compressor side to the turbine side, can be generated. The first thrust load SL1 can be suppressed by the second thrust load SL2.

図２に示す実施形態に係るエンジン１では、上述したように、接続通路７０の下流端７０ｂは、タービン出口２４２とエキゾーストブレーキバルブ５２との間の排気通路４０のうち、タービンインペラ２４ａの背面と対向する部位に接続されていてもよい。すなわち、図２に示す実施形態に係るエンジン１では、接続通路７０は、タービン出口２４２とエキゾーストブレーキバルブ５２との間の排気通路４０と、タービン２４におけるタービンインペラ２４ａの背面が面する空間２４ｂと、を接続してもよい。
これにより、第２スラスト荷重ＳＬ２を効率的に発生させることができるので、第１スラスト荷重ＳＬ１を効率的に抑制できる。 In the engine 1 according to the embodiment shown in FIG. 2, as described above, the downstream end 70b of the connection passage 70 is the back surface of the turbine impeller 24a in the exhaust passage 40 between the turbine outlet 242 and the exhaust brake valve 52. It may be connected to an opposing portion. That is, in the engine 1 according to the embodiment shown in FIG. 2, the connection passage 70 includes an exhaust passage 40 between the turbine outlet 242 and the exhaust brake valve 52 and a space 24b facing the back surface of the turbine impeller 24a in the turbine 24. , May be connected.
As a result, the second thrust load SL2 can be efficiently generated, so that the first thrust load SL1 can be efficiently suppressed.

図３に示す実施形態に係るエンジン１では、エキゾーストブレーキバルブ５２は、ターボチャージャ２０のタービン２４の上流側に設けられる。すなわち、図３に示す実施形態に係るエンジン１では、エキゾーストブレーキバルブ５２は、排気通路４０におけるエンジン本体１１とタービン入口２４１との間に配置されている。
図３に示す実施形態に係るエンジン１では、エキゾーストブレーキバルブ５２がタービン２４の上流側に設けられているので、エキゾーストブレーキバルブ５２が排気通路４０を流れる排気ガスＥＧの流れを規制しても、タービン２４の入口圧力ＰＴ１及び出口圧力ＰＴ２の上昇が抑制される。これにより、排気ブレーキが作動したときの第１スラスト荷重ＳＬ１の増加を抑制できる。
すなわち、図３に示す実施形態に係るエンジン１では、排気ガス制御装置１５０は、エキゾーストブレーキバルブ５２及びエキゾーストブレーキバルブ５２の開度を制御するＥＣＵ１５を含む。 In the engine 1 according to the embodiment shown in FIG. 3, the exhaust brake valve 52 is provided on the upstream side of the turbine 24 of the turbocharger 20. That is, in the engine 1 according to the embodiment shown in FIG. 3, the exhaust brake valve 52 is arranged between the engine main body 11 and the turbine inlet 241 in the exhaust passage 40.
In the engine 1 according to the embodiment shown in FIG. 3, since the exhaust brake valve 52 is provided on the upstream side of the turbine 24, even if the exhaust brake valve 52 regulates the flow of the exhaust gas EG flowing through the exhaust passage 40, The increase of the inlet pressure PT1 and the outlet pressure PT2 of the turbine 24 is suppressed. As a result, it is possible to suppress an increase in the first thrust load SL1 when the exhaust brake is activated.
That is, in the engine 1 according to the embodiment shown in FIG. 3, the exhaust gas control device 150 includes an exhaust brake valve 52 and an ECU 15 that controls the opening degree of the exhaust brake valve 52.

図１〜図３に示す幾つかの実施形態に係るエンジン１は、図１〜図３に示す幾つかの実施形態に係るスラスト荷重低減装置１００を備えるので、排気ブレーキが作動したときの第１スラスト荷重ＳＬ１の増加を抑制できる。これにより、スラスト軸受２７の負荷能力の増加を抑制でき、機械損失の増加を抑制できる。したがって、ターボチャージャ２０の効率低下を抑制でき、エンジン１の熱効率の低下を抑制できる。 Since the engine 1 according to some embodiments shown in FIGS. 1 to 3 includes the thrust load reducing device 100 according to some embodiments shown in FIGS. 1 to 3, the first engine 1 when the exhaust brake is activated is provided. It is possible to suppress an increase in the thrust load SL1. As a result, an increase in the load capacity of the thrust bearing 27 can be suppressed, and an increase in mechanical loss can be suppressed. Therefore, the decrease in the efficiency of the turbocharger 20 can be suppressed, and the decrease in the thermal efficiency of the engine 1 can be suppressed.

本開示は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。 The present disclosure is not limited to the above-described embodiment, and includes a modified form of the above-described embodiment and a combination of these embodiments as appropriate.

上記各実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握される。
（１）本開示の少なくとも一実施形態に係るスラスト荷重低減装置１００は、エンジン１の排気ガスＥＧで駆動されるターボチャージャ２０の回転軸２３に作用するスラスト荷重を低減するスラスト荷重低減装置である。本開示の少なくとも一実施形態に係るスラスト荷重低減装置１００は、エンジン１の排気通路４０に設けられるエキゾーストブレーキバルブ５２を備える。本開示の少なくとも一実施形態に係るスラスト荷重低減装置１００は、エキゾーストブレーキバルブ５２が排気通路４０を流れる排気ガスＥＧの流れを規制したときに発生するターボチャージャ２０のタービン２４側からコンプレッサ２２側に向かう方向のスラスト荷重（第１スラスト荷重ＳＬ１）を抑制するように排気ガスＥＧの流れを制御するように構成される。 The contents described in each of the above embodiments are grasped as follows, for example.
(1) The thrust load reducing device 100 according to at least one embodiment of the present disclosure is a thrust load reducing device that reduces the thrust load acting on the rotating shaft 23 of the turbocharger 20 driven by the exhaust gas EG of the engine 1. .. The thrust load reducing device 100 according to at least one embodiment of the present disclosure includes an exhaust brake valve 52 provided in the exhaust passage 40 of the engine 1. In the thrust load reducing device 100 according to at least one embodiment of the present disclosure, the exhaust brake valve 52 regulates the flow of the exhaust gas EG flowing through the exhaust passage 40 from the turbine 24 side to the compressor 22 side of the turbocharger 20. It is configured to control the flow of the exhaust gas EG so as to suppress the thrust load in the heading direction (first thrust load SL1).

上述したように、エキゾーストブレーキバルブ５２が排気ガスＥＧの流れを規制すると、一般的には、ターボチャージャ２０の回転軸２３に作用するスラスト荷重のうち上述した第１スラスト荷重ＳＬ１が増加する。この第１スラスト荷重ＳＬ１の増加に対応すべく、スラスト軸受２７の大きさを大きくすると、スラスト軸受２７における機械損失が増加して、ターボチャージャ２０の効率が低下するおそれがある。
本開示の少なくとも一実施形態に係るスラスト荷重低減装置１００によれば、排気ブレーキが作動したときの第１スラスト荷重ＳＬ１の増加を抑制できるので、回転軸２３に作用するスラスト荷重が排気ブレーキの作動時に増加するのを抑制できる。これにより、スラスト軸受２７の負荷能力の増加を抑制でき、機械損失の増加を抑制できるので、ターボチャージャ２０の効率低下を抑制できる。 As described above, when the exhaust brake valve 52 regulates the flow of the exhaust gas EG, the first thrust load SL1 described above among the thrust loads acting on the rotating shaft 23 of the turbocharger 20 generally increases. If the size of the thrust bearing 27 is increased in order to cope with the increase in the first thrust load SL1, the mechanical loss in the thrust bearing 27 may increase and the efficiency of the turbocharger 20 may decrease.
According to the thrust load reducing device 100 according to at least one embodiment of the present disclosure, it is possible to suppress an increase in the first thrust load SL1 when the exhaust brake is activated, so that the thrust load acting on the rotating shaft 23 operates the exhaust brake. It can suppress the increase from time to time. As a result, an increase in the load capacity of the thrust bearing 27 can be suppressed, and an increase in mechanical loss can be suppressed, so that a decrease in the efficiency of the turbocharger 20 can be suppressed.

（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、エキゾーストブレーキバルブ５２は、ターボチャージャ２０のタービン２４の下流側に設けられている。幾つかの実施形態では、スラスト荷重低減装置１００は、排気通路４０を流れる排気ガスＥＧの流れを規制したときに発生する第１スラスト荷重ＳＬ１を抑制するように排気ガスＥＧの流れを制御するように構成された排気ガス制御装置１５０をさらに備える。 (2) In some embodiments, in the configuration of (1) above, the exhaust brake valve 52 is provided on the downstream side of the turbine 24 of the turbocharger 20. In some embodiments, the thrust load reducing device 100 controls the flow of the exhaust gas EG so as to suppress the first thrust load SL1 generated when the flow of the exhaust gas EG flowing through the exhaust passage 40 is regulated. The exhaust gas control device 150 configured in the above is further provided.

上記（２）の構成によれば、排気ブレーキが作動したときの第１スラスト荷重ＳＬ１の増加を排気ガス制御装置１５０によって抑制できるので、スラスト軸受２７の負荷能力の増加を抑制でき、機械損失の増加を抑制できる。これにより、ターボチャージャ２０の効率低下を抑制できる。 According to the configuration (2) above, the increase in the first thrust load SL1 when the exhaust brake is activated can be suppressed by the exhaust gas control device 150, so that the increase in the load capacity of the thrust bearing 27 can be suppressed and the mechanical loss can be reduced. The increase can be suppressed. As a result, it is possible to suppress a decrease in efficiency of the turbocharger 20.

（３）幾つかの実施形態では、上記（２）の構成において、排気ガス制御装置１５０は、タービン２４をバイパスするバイパス通路４４を開閉するためのウェイストゲートバルブ４６と、ウェイストゲートバルブ４６の開閉を制御するためのウェイストゲートバルブ制御装置、すなわちＥＣＵ１５とを含む。ＥＣＵ１５は、エキゾーストブレーキバルブ５２が排気通路４０を流れる排気ガスＥＧの流れを規制したときにバイパス通路４４を開くようにウェイストゲートバルブ４６の開閉を制御する。 (3) In some embodiments, in the configuration of (2) above, the exhaust gas control device 150 opens and closes a wastegate valve 46 and a wastegate valve 46 for opening and closing a bypass passage 44 that bypasses the turbine 24. A wastegate valve control device for controlling the above, that is, an ECU 15. The ECU 15 controls the opening and closing of the wastegate valve 46 so as to open the bypass passage 44 when the exhaust brake valve 52 regulates the flow of the exhaust gas EG flowing through the exhaust passage 40.

上述したように、ターボチャージャ２０の回転軸２３に作用するスラスト荷重のうち第１スラスト荷重ＳＬ１は、タービン入口２４１の圧力（入口圧力ＰＴ１）とタービン出口２４２の圧力（出口圧力ＰＴ２）とに比例する。そのため、第１スラスト荷重ＳＬ１を抑制するためには、入口圧力ＰＴ１又は出口圧力ＰＴ２の少なくとも何れか一方の大きさを抑制するとよい。
上述したように、エキゾーストブレーキバルブ５２が排気通路４０を流れる排気ガスＥＧの流れを規制すると、タービンの入口圧力ＰＴ１及び出口圧力ＰＴ２が上昇する。そのため、第１スラスト荷重ＳＬ１を抑制するためには、タービン２４に流れる排気ガスＥＧの流量を減らし、タービン２４に作用する圧力を低下させるとよい。
上記（３）の構成によれば、エキゾーストブレーキバルブ５２が排気通路４０を流れる排気ガスＥＧの流れを規制したときにウェイストゲートバルブ４６がバイパス通路４４を開くので、エキゾーストブレーキバルブ５２が排気通路４０を流れる排気ガスＥＧの流れを規制したときにタービン２４に流入する排気ガスＥＧの流量を減らすことができる。これにより、タービン２４に作用する圧力を低下させることができるので、排気ブレーキが作動したときの第１スラスト荷重ＳＬ１の増加を抑制できる。
また、既設のウェイストゲートバルブ４６の開閉の制御に変更を加えることで排気ブレーキが作動したときの第１スラスト荷重ＳＬ１の増加を抑制できるので、コスト増を抑制できる。 As described above, of the thrust loads acting on the rotating shaft 23 of the turbocharger 20, the first thrust load SL1 is proportional to the pressure at the turbine inlet 241 (inlet pressure PT1) and the pressure at the turbine outlet 242 (outlet pressure PT2). To do. Therefore, in order to suppress the first thrust load SL1, it is preferable to suppress the magnitude of at least one of the inlet pressure PT1 and the outlet pressure PT2.
As described above, when the exhaust brake valve 52 regulates the flow of the exhaust gas EG flowing through the exhaust passage 40, the inlet pressure PT1 and the outlet pressure PT2 of the turbine increase. Therefore, in order to suppress the first thrust load SL1, it is preferable to reduce the flow rate of the exhaust gas EG flowing through the turbine 24 and reduce the pressure acting on the turbine 24.
According to the configuration of (3) above, when the exhaust brake valve 52 regulates the flow of the exhaust gas EG flowing through the exhaust passage 40, the wastegate valve 46 opens the bypass passage 44, so that the exhaust brake valve 52 is the exhaust passage 40. The flow rate of the exhaust gas EG flowing into the turbine 24 can be reduced when the flow of the exhaust gas EG flowing through the valve 24 is regulated. As a result, the pressure acting on the turbine 24 can be reduced, so that an increase in the first thrust load SL1 when the exhaust brake is activated can be suppressed.
Further, by changing the control of opening and closing the existing wastegate valve 46, it is possible to suppress an increase in the first thrust load SL1 when the exhaust brake is activated, so that it is possible to suppress an increase in cost.

（４）幾つかの実施形態では、上記（２）又は（３）の構成において、排気ガス制御装置１５０は、排気通路４０を流れる排気ガスＥＧの一部をエンジン１の吸気通路３０に再循環させるためのＥＧＲ通路６０に設けられたＥＧＲバルブ６４と、ＥＧＲバルブ６４の開度を制御するＥＧＲバルブ制御部、すなわちＥＣＵ１５とを含む。ＥＣＵ１５は、エキゾーストブレーキバルブ５２が排気通路４０を流れる排気ガスＥＧの流れを規制したときにＥＧＲバルブ６４の開度をさらに大きくするようにＥＧＲバルブ６４の開度を制御する。 (4) In some embodiments, in the configuration of (2) or (3) above, the exhaust gas control device 150 recirculates a part of the exhaust gas EG flowing through the exhaust passage 40 to the intake passage 30 of the engine 1. It includes an EGR valve 64 provided in the EGR passage 60 for making the EGR valve 60, and an EGR valve control unit for controlling the opening degree of the EGR valve 64, that is, an ECU 15. The ECU 15 controls the opening degree of the EGR valve 64 so that the opening degree of the EGR valve 64 is further increased when the exhaust brake valve 52 regulates the flow of the exhaust gas EG flowing through the exhaust passage 40.

上記（４）の構成によれば、エキゾーストブレーキバルブ５２が排気通路４０を流れる排気ガスＥＧの流れを規制したときにＥＧＲバルブ６４の開度がさらに大きくなるので、タービン２４に流入する排気ガスＥＧの流量を減らすことができる。また、上記（４）の構成によれば、エキゾーストブレーキバルブ５２が排気通路４０を流れる排気ガスＥＧの流れを規制したときにＥＧＲバルブ６４の開度がさらに大きくなるので、ＥＧＲ通路６０を介した吸気通路３０への排気ガスＥＧの再循環量が増加する。そのため、低酸素燃焼による燃焼温度の低下により排気ガスＥＧの温度が低下する。これらにより、入口圧力ＰＴ１及び出口圧力ＰＴ２を低下させることができ、排気ブレーキが作動したときの第１スラスト荷重ＳＬ１の増加を抑制できる。
また、既設のＥＧＲバルブ６４の開度の制御に変更を加えることで排気ブレーキが作動したときの第１スラスト荷重ＳＬ１の増加を抑制できるので、コスト増を抑制できる。 According to the configuration (4) above, when the exhaust brake valve 52 regulates the flow of the exhaust gas EG flowing through the exhaust passage 40, the opening degree of the EGR valve 64 becomes larger, so that the exhaust gas EG flowing into the turbine 24 The flow rate can be reduced. Further, according to the configuration of (4) above, when the exhaust brake valve 52 regulates the flow of the exhaust gas EG flowing through the exhaust passage 40, the opening degree of the EGR valve 64 becomes larger, so that the EGR valve 64 is passed through the EGR passage 60. The amount of recirculation of the exhaust gas EG to the intake passage 30 increases. Therefore, the temperature of the exhaust gas EG is lowered due to the lowering of the combustion temperature due to low oxygen combustion. As a result, the inlet pressure PT1 and the outlet pressure PT2 can be reduced, and an increase in the first thrust load SL1 when the exhaust brake is activated can be suppressed.
Further, by changing the control of the opening degree of the existing EGR valve 64, it is possible to suppress an increase in the first thrust load SL1 when the exhaust brake is activated, so that it is possible to suppress an increase in cost.

（５）幾つかの実施形態では、上記（２）乃至（４）の何れかの構成において、排気ガス制御装置１５０は、接続通路７０、７０Ａと、接続通路７０、７０Ａを開閉するための開閉バルブ７２と、開閉バルブ７２の開閉を制御するための開閉バルブ制御装置、すなわちＥＣＵ１５とを含む。接続通路７０、７０Ａは、タービン２４の出口（タービン出口２４２）とエキゾーストブレーキバルブ５２との間の排気通路４０と、エンジン１の吸気通路３０、又は、タービン出口２４２よりも上流側の排気通路４０とを接続する。ＥＣＵ１５は、エキゾーストブレーキバルブ５２が排気通路４０を流れる排気ガスＥＧの流れを規制したときに接続通路７０、７０Ａを開くように開閉バルブ７２の開閉を制御する。 (5) In some embodiments, in any of the configurations (2) to (4) above, the exhaust gas control device 150 opens and closes the connection passages 70 and 70A and the connection passages 70 and 70A. It includes a valve 72 and an on-off valve control device for controlling the opening and closing of the on-off valve 72, that is, an ECU 15. The connection passages 70 and 70A are an exhaust passage 40 between the outlet of the turbine 24 (turbine outlet 242) and the exhaust brake valve 52, an intake passage 30 of the engine 1, or an exhaust passage 40 on the upstream side of the turbine outlet 242. And connect. The ECU 15 controls the opening and closing of the opening / closing valve 72 so that the connection passages 70 and 70A are opened when the exhaust brake valve 52 regulates the flow of the exhaust gas EG flowing through the exhaust passage 40.

上記（５）の構成によれば、タービン出口２４２とエキゾーストブレーキバルブ５２との間の排気通路４０内の排気ガスＥＧを接続通路７０、７０Ａを介して吸気通路３０、又は、タービン出口２４２よりも上流側の排気通路４０に供給することで、コンプレッサ側からタービン側に向かう方向のスラスト荷重である第２スラスト荷重ＳＬ２を発生させることができる。この第２スラスト荷重ＳＬ２によって、第１スラスト荷重ＳＬ１を抑制できる。 According to the configuration of (5) above, the exhaust gas EG in the exhaust passage 40 between the turbine outlet 242 and the exhaust brake valve 52 is passed through the connecting passages 70 and 70A from the intake passage 30 or the turbine outlet 242. By supplying the exhaust passage 40 on the upstream side, a second thrust load SL2, which is a thrust load in the direction from the compressor side to the turbine side, can be generated. The first thrust load SL1 can be suppressed by the second thrust load SL2.

（６）幾つかの実施形態では、上記（５）の構成において、接続通路７０は、タービン出口２４２とエキゾーストブレーキバルブ５２との間の排気通路４０と、タービン２４におけるタービンインペラ２４ａの背面が面する空間２４ｂと、を接続する。 (6) In some embodiments, in the configuration of (5) above, the connection passage 70 faces the exhaust passage 40 between the turbine outlet 242 and the exhaust brake valve 52 and the back surface of the turbine impeller 24a in the turbine 24. The space 24b is connected to the space 24b.

上記（６）の構成によれば、第２スラスト荷重ＳＬ２を効率的に発生させることができるので、第１スラスト荷重ＳＬ１を効率的に抑制できる。 According to the configuration of (6) above, the second thrust load SL2 can be efficiently generated, so that the first thrust load SL1 can be efficiently suppressed.

（７）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、エキゾーストブレーキバルブ５２は、ターボチャージャ２０のタービン２４の上流側に設けられる。 (7) In some embodiments, in the configuration of (1) above, the exhaust brake valve 52 is provided on the upstream side of the turbine 24 of the turbocharger 20.

上記（７）の構成によれば、エキゾーストブレーキバルブ５２がタービン２４の上流側に設けられているので、エキゾーストブレーキバルブ５２が排気通路４０を流れる排気ガスＥＧの流れを規制しても、入口圧力ＰＴ１及び出口圧力ＰＴ２の上昇が抑制される。これにより、排気ブレーキが作動したときの第１スラスト荷重ＳＬ１の増加を抑制できる。 According to the configuration of (7) above, since the exhaust brake valve 52 is provided on the upstream side of the turbine 24, even if the exhaust brake valve 52 regulates the flow of the exhaust gas EG flowing through the exhaust passage 40, the inlet pressure. The increase of PT1 and outlet pressure PT2 is suppressed. As a result, it is possible to suppress an increase in the first thrust load SL1 when the exhaust brake is activated.

（８）本開示の少なくとも一実施形態に係るエンジン１は、上記（１）乃至（７）の何れかの構成のスラスト荷重低減装置１００と、ターボチャージャ２０と、を備える。 (8) The engine 1 according to at least one embodiment of the present disclosure includes a thrust load reducing device 100 having the configuration according to any one of (1) to (7) above, and a turbocharger 20.

上記（８）の構成によれば、上記（１）乃至（７）の何れかの構成のスラスト荷重低減装置１００を備えるので、排気ブレーキが作動したときの第１スラスト荷重ＳＬ１の増加を抑制できる。これにより、スラスト軸受の負荷能力の増加を抑制でき、機械損失の増加を抑制できる。したがって、ターボチャージャ２０の効率低下を抑制でき、エンジン１の熱効率の低下を抑制できる。 According to the configuration of (8) above, since the thrust load reducing device 100 having the configuration of any one of (1) to (7) above is provided, it is possible to suppress an increase in the first thrust load SL1 when the exhaust brake is activated. .. As a result, an increase in the load capacity of the thrust bearing can be suppressed, and an increase in mechanical loss can be suppressed. Therefore, the decrease in the efficiency of the turbocharger 20 can be suppressed, and the decrease in the thermal efficiency of the engine 1 can be suppressed.

１ エンジン
１１ エンジン本体
１５ 制御装置（ＥＣＵ）
２０ ターボチャージャ
２２ コンプレッサ
２３ ロータ（回転軸）
２４ タービン
２４ａ タービンインペラ
２４ｂ 空間
２７ スラスト軸受
３０ 吸気通路
４０ 排気通路
４４ バイパス通路
４６ ウェイストゲートバルブ
５２ エキゾーストブレーキバルブ
６０ ＥＧＲ通路
６４ ＥＧＲバルブ
７０、７０Ａ 接続通路
７２ 開閉バルブ
１００ スラスト荷重低減装置
１５０ 排気ガス制御装置
２４１ 入口（タービン入口）
２４２ 出口（タービン出口） 1 Engine 11 Engine body 15 Control unit (ECU)
20 Turbocharger 22 Compressor 23 Rotor (rotating shaft)
24 Turbine 24a Turbine impeller 24b Space 27 Thrust bearing 30 Intake passage 40 Exhaust passage 44 Bypass passage 46 Wastegate valve 52 Exhaust brake valve 60 EGR passage 64 EGR valve 70, 70A Connection passage 72 Open / close valve 100 Thrust load reduction device 150 Exhaust gas control Equipment 241 inlet (turbine inlet)
242 outlet (turbine outlet)

Claims (8)

エンジンの排気ガスで駆動されるターボチャージャの回転軸に作用するスラスト荷重を低減するスラスト荷重低減装置であって、
前記エンジンの排気通路に設けられるエキゾーストブレーキバルブを備え、
前記エキゾーストブレーキバルブが前記排気通路を流れる前記排気ガスの流れを規制したときに発生する前記ターボチャージャのタービン側からコンプレッサ側に向かう方向の前記スラスト荷重を抑制するように前記排気ガスの流れを制御するように構成される
スラスト荷重低減装置。 It is a thrust load reduction device that reduces the thrust load acting on the rotating shaft of the turbocharger driven by the exhaust gas of the engine.
It is equipped with an exhaust brake valve provided in the exhaust passage of the engine.
The flow of the exhaust gas is controlled so as to suppress the thrust load in the direction from the turbine side to the compressor side of the turbocharger, which is generated when the exhaust brake valve regulates the flow of the exhaust gas flowing through the exhaust passage. Thrust load reduction device configured to. 前記エキゾーストブレーキバルブは、前記ターボチャージャのタービンの下流側に設けられ、
前記排気通路を流れる前記排気ガスの流れを規制したときに発生する前記ターボチャージャのタービン側からコンプレッサ側に向かう方向の前記スラスト荷重を抑制するように前記排気ガスの流れを制御するように構成された排気ガス制御装置をさらに備える
請求項１に記載のスラスト荷重低減装置。 The exhaust brake valve is provided on the downstream side of the turbine of the turbocharger.
It is configured to control the flow of the exhaust gas so as to suppress the thrust load in the direction from the turbine side to the compressor side of the turbocharger, which is generated when the flow of the exhaust gas flowing through the exhaust passage is regulated. The thrust load reducing device according to claim 1, further comprising an exhaust gas control device. 前記排気ガス制御装置は、前記タービンをバイパスするバイパス通路を開閉するためのウェイストゲートバルブと、前記ウェイストゲートバルブの開閉を制御するためのウェイストゲートバルブ制御装置とを含み、
前記ウェイストゲートバルブ制御装置は、前記エキゾーストブレーキバルブが前記排気通路を流れる前記排気ガスの流れを規制したときに前記バイパス通路を開くように前記ウェイストゲートバルブの開閉を制御する
請求項２に記載のスラスト荷重低減装置。 The exhaust gas control device includes a wastegate valve for opening and closing a bypass passage bypassing the turbine, and a wastegate valve control device for controlling the opening and closing of the wastegate valve.
The wastegate valve control device according to claim 2, wherein the wastegate valve control device controls the opening and closing of the wastegate valve so as to open the bypass passage when the exhaust brake valve regulates the flow of the exhaust gas flowing through the exhaust passage. Thrust load reduction device. 前記排気ガス制御装置は、前記排気通路を流れる前記排気ガスの一部を前記エンジンの吸気通路に再循環させるためのＥＧＲ通路に設けられたＥＧＲバルブと、前記ＥＧＲバルブの開度を制御するＥＧＲバルブ制御部とを含み、
前記ＥＧＲバルブ制御部は、前記エキゾーストブレーキバルブが前記排気通路を流れる前記排気ガスの流れを規制したときに前記ＥＧＲバルブの前記開度をさらに大きくするように前記ＥＧＲバルブの前記開度を制御する
請求項２又は３に記載のスラスト荷重低減装置。 The exhaust gas control device includes an EGR valve provided in the EGR passage for recirculating a part of the exhaust gas flowing through the exhaust passage to the intake passage of the engine, and an EGR valve for controlling the opening degree of the EGR valve. Including valve control unit
The EGR valve control unit controls the opening degree of the EGR valve so that the opening degree of the EGR valve is further increased when the exhaust brake valve regulates the flow of the exhaust gas flowing through the exhaust passage. The thrust load reducing device according to claim 2 or 3. 前記排気ガス制御装置は、
前記タービンの出口と前記エキゾーストブレーキバルブとの間の前記排気通路と、前記エンジンの吸気通路、又は、前記タービンの前記出口よりも上流側の前記排気通路とを接続する接続通路と、
前記接続通路を開閉するための開閉バルブと、
前記開閉バルブの開閉を制御するための開閉バルブ制御装置と、
を含み、
前記開閉バルブ制御装置は、前記エキゾーストブレーキバルブが前記排気通路を流れる前記排気ガスの流れを規制したときに前記接続通路を開くように前記開閉バルブの開閉を制御する
請求項２乃至４の何れか一項に記載のスラスト荷重低減装置。 The exhaust gas control device is
A connecting passage connecting the exhaust passage between the outlet of the turbine and the exhaust brake valve and the intake passage of the engine or the exhaust passage on the upstream side of the outlet of the turbine.
An on-off valve for opening and closing the connection passage,
An on-off valve control device for controlling the opening and closing of the on-off valve,
Including
The on-off valve control device controls the opening and closing of the on-off valve so as to open the connecting passage when the exhaust brake valve regulates the flow of the exhaust gas flowing through the exhaust passage. The thrust load reducing device according to item 1. 前記接続通路は、前記タービンの出口と前記エキゾーストブレーキバルブとの間の前記排気通路と、前記タービンにおけるタービンインペラの背面が面する空間と、を接続する
請求項５に記載のスラスト荷重低減装置。 The thrust load reducing device according to claim 5, wherein the connecting passage connects the exhaust passage between the outlet of the turbine and the exhaust brake valve and the space facing the back surface of the turbine impeller in the turbine. 前記エキゾーストブレーキバルブは、前記ターボチャージャのタービンの上流側に設けられる
請求項１に記載のスラスト荷重低減装置。 The thrust load reducing device according to claim 1, wherein the exhaust brake valve is provided on the upstream side of the turbine of the turbocharger. 請求項１乃至７の何れか一項に記載のスラスト荷重低減装置と、
前記ターボチャージャと、
を備える
エンジン。 The thrust load reducing device according to any one of claims 1 to 7.
With the turbocharger
Engine equipped with.
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