JP4987971B2 - デュアルウェストゲートを具えたターボチャージャ - Google Patents

デュアルウェストゲートを具えたターボチャージャ Download PDF

Info

Publication number
JP4987971B2
JP4987971B2 JP2009512672A JP2009512672A JP4987971B2 JP 4987971 B2 JP4987971 B2 JP 4987971B2 JP 2009512672 A JP2009512672 A JP 2009512672A JP 2009512672 A JP2009512672 A JP 2009512672A JP 4987971 B2 JP4987971 B2 JP 4987971B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
valve
wastegate
shaft
plane
assembly according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2009512672A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2009539018A (ja
Inventor
ジム・マキューアン
リー・ロビンソン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Cummins Turbo Technologies Ltd
Original Assignee
Cummins Turbo Technologies Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Cummins Turbo Technologies Ltd filed Critical Cummins Turbo Technologies Ltd
Publication of JP2009539018A publication Critical patent/JP2009539018A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4987971B2 publication Critical patent/JP4987971B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C6/00Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use
    • F02C6/04Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output
    • F02C6/10Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output supplying working fluid to a user, e.g. a chemical process, which returns working fluid to a turbine of the plant
    • F02C6/12Turbochargers, i.e. plants for augmenting mechanical power output of internal-combustion piston engines by increase of charge pressure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D17/00Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/10Final actuators
    • F01D17/105Final actuators by passing part of the fluid
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/02Gas passages between engine outlet and pump drive, e.g. reservoirs
    • F02B37/025Multiple scrolls or multiple gas passages guiding the gas to the pump drive
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12Control of the pumps
    • F02B37/18Control of the pumps by bypassing exhaust from the inlet to the outlet of turbine or to the atmosphere
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12Control of the pumps
    • F02B37/18Control of the pumps by bypassing exhaust from the inlet to the outlet of turbine or to the atmosphere
    • F02B37/183Arrangements of bypass valves or actuators therefor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00Application
    • F05D2220/40Application in turbochargers
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00Fluid handling
    • Y10T137/8593Systems
    • Y10T137/87265Dividing into parallel flow paths with recombining
    • Y10T137/8741With common operator
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00Fluid handling
    • Y10T137/8593Systems
    • Y10T137/87265Dividing into parallel flow paths with recombining
    • Y10T137/8741With common operator
    • Y10T137/87442Rotary valve
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00Fluid handling
    • Y10T137/8593Systems
    • Y10T137/87571Multiple inlet with single outlet
    • Y10T137/87676With flow control
    • Y10T137/87684Valve in each inlet
    • Y10T137/87692With common valve operator

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Supercharger (AREA)

Description

本発明は、ウェストゲート式のターボチャージャに関する。特に、本発明は、分離型入口タービンを具えたターボチャージャ用のデュアルウェストゲートポートとバルブのアセンブリに関する。
ターボチャージャは、大気圧より高い圧力(ブースト圧力)で内燃エンジンの吸気口に空気を供給するための周知の装置である。従来のターボチャージャは、排気ガス駆動のタービンホイールを本質的に具えており、該タービンホイールは、エンジン排気マニホールドの下流に接続されたタービンハウジングの内部にて、回転可能なシャフトに取り付けられている。タービンホイールの回転により、圧縮機ハウジング内にて前記シャフトの他端に取り付けられている圧縮機ホイールが回転する。該圧縮機ホイールは、圧縮された空気をエンジン吸気マニホールドに送り込む。ターボチャージャシャフトは、従来、適当な潤滑システムを含むジャーナルベアリングとスラストベアリングによって支持されており、該ベアリングは、タービンと圧縮機ホイールハウジングとの間に接続された中央ベアリングハウジングの内部に設置されている。
周知のターボチャージャにおいて、タービンステージは、内部にタービンホイールが取り付けられたタービンチャンバを具えている。環状入口通路は、タービンチャンバの周囲に配置されて対向した放射状の壁の間に形成されている。入口ボリュートは入口通路の周囲に配置され、出口通路はタービンチャンバから伸びている。両通路とチャンバは、入口チャンバに入った圧縮排気ガスが入口通路から出口通路までタービンを経て流れ、そして該圧縮排気ガスがタービンホイールを回転させるように連通している。入口通路を通って流れるガスをタービンホイールの回転方向に向けて偏向させるべく、ノズル羽根と呼ばれる羽根を入口通路に設けることにより、タービンの性能が向上することも周知である。
タービンは、固定形状型或いは可変形状型のものであってもよい。可変形状タービンは、タービンのパワー出力を変化させることにより様々なエンジン要求が満たされるように、入口通路のサイズを変化させることにより質量流量率の範囲に亘ってガスの流速を最適化することが出来る点で、固体形状タービンと異なっている。例えば、タービンに送り込まれた排気ガスの体積が比較的小さい場合、環状入口通路のサイズを減少させることにより、タービンホイールに到達するガスの速度は、効率的なタービン運転を保証するレベルに維持される。可変形状タービンを具えたターボチャージャは、可変形状ターボチャージャと呼ばれている。
ターボチャージャタービンは、ターボチャージャのブースト圧力及び/又はシャフト速度の制御を可能にすべく、ウェストゲートと呼ばれるバルブ制御されたバイパスポートを具えていてもよい。ウェストゲートバルブ(典型的にはポペット型のバルブ)は、ブースト空気の圧力が所定のレベルに向かって上昇した場合、ウェストゲートポートを開くように制御され、これにより排気ガスの一部がタービンホイールを迂回することになる。典型的には、ウェストゲートポートは、バイパスガス流をタービン出口に逸らすか又は該バイパスガス流を大気中に逃がすバイパス通路に開口している。ウェストゲートバルブは、電子アクチュエータを含む様々な手段によって駆動されてもよいが、より典型的には、圧縮機ホイールによって送り込まれたブースト圧力により動作する空気圧式のアクチュエータによって駆動される。
2つのシリンダバンクを有するエンジンに設置されているターボチャージャは、分離型入口ボリュートを持ったタービンを具えていてもよい。これは、両排気ガスの個々の推進力がより効率的にタービンホイールに伝達されるように、両エンジンシリンダバンクのそれぞれからタービンホイールまで平行に伸びた別々のガス入口流路を具えている。そのような分離型入口タービンのウェストゲーティングには、デュアルウェストゲートバルブ機構によって制御されるウェストゲートポートが、個々の入口流路のそれぞれに1つずつ、計2つ必要である。
デュアルウェストゲートポートを同時に開閉することを可能にすると共に各バルブシートを正確に閉じ位置に配置したデュアルウェストゲートバルブ機構を設けることは困難である。1つの支持アームに取り付けられた一対のバルブ手段を具えた初期のころのデュアルウェストゲートバルブ機構の例が、日本国公開特許公報第57−137619号公報に開示されている。これは、連結支持手段の動作により両バルブ手段が同時に動作するように該支持手段に直接固定された2つのバルブ手段を具えているデュアルウェストゲートバルブ機構を開示している。しかし、前記支持手段の比較的小さな歪みでさえも、一方又は両方のバルブは、排気ガス流が各ウェストゲートポートを通って漏れるような不適切な閉じ方をしてしまう。この機構に係る改良形態が、日本国公開実用新案公報第62−183033号公報に開示されている。この機構においては、各バルブ手段が、支持手段に対するバルブ手段の多少の動作を可能にするピンによって、支持手段にゆるく連結されている。この動作の自由は、支持手段における僅かな歪みを許容する。しかし、各バルブ手段と支持手段との間に過度な動作の自由があると、ブースト圧力が所定のレベルに到達する前に一方又は他方のバルブ手段が早い段階で開いてしまう。
上述した機構に更なる改良が加えられたデュアルウェストゲートバルブ機構が、米国特許5046317号に開示されている。この機構においては、一対のウェストゲートバルブ手段(ポペット)が連結支持手段にゆるく取り付けられており、該支持手段に対して僅かな動作の自由を有している。更に、前記支持手段は、支持アームに、2つのバルブ手段の中間点にて枢支されており、ウェストゲートポートに対する支持手段自身の僅かな枢動が可能になっている。支持手段に対するバルブ手段の動作と支持アームに対する支持手段の動作とを組み合わせたときの動作の自由により、バルブシートの高さの違いが許容されると共に、ウェストゲートポートが閉じた場合に各バルブ手段がそのバルブシートにしっかりと適切に着座することが保証されると考えられている。
他のデュアルウェストゲートバルブ機構が、米国特許5996348号に開示されている。これは、2つのバルブ手段を同時に開閉させると共に該2つのバルブ手段の間に僅かな動作の自由を許容する機構を設けることに対して異なるアプローチを採用している。各バルブ手段(ポペット)は、それに対応するシャフトの回転により該ポペットが上昇又は下降してウェストゲートポートが開閉するように、該シャフトから傾いて伸びているアームに取り付けられている。2つのシャフトは、レバーの動作により両シャフトが同時に回転してウェストゲートポートが同時に開閉するように、同軸に配列されると共にポペットバルブから遠い方の端にて溶接され、そして溶接された位置にて共通の駆動レバーに連結されている。両シャフトは一端にて溶接されているが、それらは、交差の積み重ね又はバルブシートの変形に対して両シャフトを個々に順応させることを目的として、捩れに対して互いに独立しており、各ポペットを閉じたときに該ポペットを正確に着座させることが可能になっている。
米国特許5046317号と米国特許5996348号において提案されている最近のデュアルウェストゲートバルブ機構は、初期の提案において存在していた欠点に対処したものであるが、それらは比較的複雑な機構であり、摩耗しやすい。
本発明の目的は、デュアルウェストゲートポートの開閉を実現する改良されたデュアルウェストゲートバルブ機構を提供することである。
本発明によれば、
排気入口の第1部分に連通している第1バイパスポートと、
前記第1バイパスポートを包囲している第1バルブシートに係合して該第1バルブシートをシールするための第1バルブ手段と、
排気入口の第2部分に連通している第2バイパスポートと、
前記第2ポートを包囲している第2バルブシートに係合して該第2バルブシートをシールするための第2バルブ手段と、
前記第1及び第2バルブ手段の両方を、前記第1及び第2バルブシートのそれぞれに係合してシールされた状態から持ち上げるべく、各バルブ手段を、シャフト軸周りに回転させるように支持するシャフトと、
を具え、
前記第1バルブシートは前記第2バルブシートに対して傾斜し、前記シャフトはその軸方向に動作の自由を有するターボチャージャウェストゲートバルブアセンブリが提供される。
本発明においては、両バルブ手段(好ましくはポペット)に及んだ反力は、軸方向についてのシャフトの動作の自由によって芯出し動作を実現するシャフトの軸方向の成分を有している。
両バルブシートは、互いに向かっていって(V字形に)或いは互いに離れていって(逆V字形に)傾斜した平面内に位置してもよい。
両バルブシートは、90°(傾斜角)より大きな角度で傾斜することが好ましい。
各バルブシートは、それぞれのバルブシート平面の交線から等距離で配置されていることが好ましいが、代わりに一方のバルブシートが、他方のバルブシートよりも前記交線に接近して配置されていてもよい。
シャフトの軸方向は、2つのバルブシートの中心を結んだ線を含む平面に平行な方向に伸びていることが好ましく、両バルブシートが、それぞれの平面の交線から等距離で配置されている場合においては、シャフトの軸方向は、2つのバルブシートの中心を結んだ線に平行であることが好ましい。或いは、両バルブシートは、一方のバルブシートが他方のバルブシートより軸に接近するように、軸に対してずれていてもよい。
各バルブ手段のある程度の動作の自由によって着座が改良されるように、両バルブ手段は、支持シャフトにゆるく取り付けられていることが好ましい。しかし、両バルブ手段は、シャフト(より好ましくは、シャフトから横方向に伸びた支持部)にしっかりと取り付けられてもよい。
本発明の更に別の好ましい特徴は、以下の説明から明らかになるであろう。
デュアルウェストゲートバルブアセンブリを有する従来技術のターボチャージャを模式的に示す図である。 本発明の第1の実施形態に係るデュアルウェストゲートバルブアセンブリを模式的に示す図である。 図2に示すデュアルウェストゲートバルブアセンブリの側面図である。 本発明に係るウェストゲートバルブアセンブリの第2の実施形態を示す模式的な図である。 図4に示すウェストゲートバルブアセンブリの断面図である。
次に、添付図面を参照して、本発明の具体的な実施形態を一例として説明する。
図1を参照すると、これには、上述した米国特許5046317に開示されているように、分離型タービン入口とツインウェストゲートバルブアセンブリを具えたターボチャージャが示されている。図示されているターボチャージャは、中央ベアリングハウジング3によって互いに連結されたタービン1と圧縮機2を具えている。タービン1は、タービンハウジング6の内部にてターボシャフト5の一端に取り付けられたタービンホイール4を具えている。圧縮機2は、圧縮機ハウジング8の内部にてターボシャフト5の他端に取り付けられた圧縮機ホイール7を具えている。ターボシャフト5は、ベアリングハウジング3の内部に設置されたベアリングアセンブリ(図示せず)上のターボチャージャ軸周りに回転する。
タービンハウジングには、環状入口通路11を通じてタービンホイール4に排気ガスを送り込むと共に軸方向の出口通路12を通じてタービンハウジングから抜け出た互いに平行な排気ガス入口通路9,10を有する分離型入口ボリュートが形成されている。
圧縮機ハウジング2には、軸方向入口13と出口ボリュート14が形成されている。
タービン1を通る排気ガス流は、ターボシャフト5の他端に取り付けられた圧縮機ホイール7を次々に回転させるタービンホイール4の回転を引き起こす。圧縮機ホイール7の回転により、空気が軸方向入口13から引き込まれ、そして圧力の高められた空気が燃焼エンジン(図示せず)のシリンダに出口ボリュート14を通じて送り込まれる。
タービン1はウェストゲート型タービンであり、各排気ガス入口通路9,10はそれぞれ、デュアルウェストゲートバルブアセンブリを通じてバイパスガス通路17に連通したウェストゲートポート15,16を具えている。デュアルウェストゲートバルブアセンブリは、一対のウェストゲートバルブ手段、即ち連結支持手段20の両端にゆるく取り付けられたポペット18,19を具えている。各ポペットは、該ポペットのぴったりの位置を僅かに移動させることが可能な僅かな動作の自由を有しており、これにより、各出口バイパスポート9,10の開口の周囲に形成されたバルブシートのそれぞれの高さについて、僅かな変化が許容されることになる。
支持手段20は支持アーム21の一端に取り付けられており、該支持アーム21は、タービンハウジングの壁22を通って伸びると共にアクチュエータアーム23に他端が連結されている。ブッシング24は、タービンハウジングの壁22に設けられ、これによりサポートアーム21の回転が許容されている。
支持手段20に固定されている支持アーム21の一端は、該支持アーム21の回転軸に対して直角に曲げられている。アクチュエータアームの往復運動(矢印25によって図示)により支持アーム21が回転し、これにより連結支持手段20とポペット18,19が動いてウェストゲートポート9,10が同時に開閉されるように、支持アーム21の他端はアクチュエータアーム25に連結されている。支持アーム21の先端は、支持手段20に、これら2つの間の僅かな角運動が許容されるように取り付けられている。特に、支持アーム21の先端と支持手段20との間の枢着は、両ポペットの正確な着座を改良すべく、芯出し動作を実現することを目的としている。
ウェストゲートバルブアセンブリは、圧縮機2によって作り出されるブースト圧力が所定のレベルに到達したときに開くように制御されており、これによりタービン入口通路9,10を通って流れる排気ガスの一部がタービンホイール4を迂回することになり、従って圧縮機によって作り出されるブースト圧力の更なる増加が抑制されることになる。バイパスガス通路17は、(米国特許5046317で提案されているように)外気に通じており、例えば主となる排気ガス流と共にバイパスガス流がタービンホイール4の下流に流れるようにタービン出口通路12に連通していてもよい。
図2及び図3を参照すると、これらには、本発明に係るデュアルウェストゲートポートとバルブのアセンブリが示されている。それらには、本発明に関連する細部だけが描かれている。例えば、ターボチャージャの他の細部、例えばタービンハウジング及び互いに平行である排気ガス入口通路の構成や、ウェストゲートポートが入口通路に連通している形態などは、従来どおりであり、例えば図1に示される一般的な構造を持つことが出来る。
図2は、ハウジング壁32を貫通して伸びた本発明に係るデュアルウェストゲートポート30,31とデュアルウェストゲートバルブアセンブリ33とを示すターボチャージャタービンハウジングの一部についての断面斜視図である。図3は、図2において矢印Aの方向に見た図である。ウェストゲートポート30,31はそれぞれ、例えば図1に示す構造と実質的に同じ構造を有する分離型タービン入口(図示せず)の排気ガス流路(図示せず)に連通している。
ウェストゲートポート30はタービン壁32の第1表面34に開口し、ウェストゲートポート31はタービン壁32の第2表面35に開口している。第2壁面35は、第1表面34に向かって傾斜し、これにより浅いV字形が形成されている。従って、各ウェストゲートポート30,31の開口の周囲にて表面34,35上に形成されたバルブシートはそれぞれ、一方のバルブシートの平面が、ウェストゲートポート31,32の開口中心の略中間に位置する線にて他方のバルブシートの平面に交わるように、互いに向かっていって同様に傾斜することが好ましい。
ウェストゲートバルブアセンブリ33は、バルブシャフト39の一端に該バルブシャフト38と共に回転するように取り付けられているバルブ手段支持体38に固定された一対のウェストゲートバルブ手段、ここではポペット36、37を具えている。バルブシャフト39は、各バルブポート30,31の開口中心を結んだ線に対して好ましくは平行であって該線から横方向に偏位した軸40に沿って伸びている。軸40周りに回転するように、シャフト39は、ハウジング壁部42を貫通した孔に嵌め込まれているブッシング41によって支持されている。径方向に伸びたレバーアーム43は、バルブ手段支持体38とは反対側のシャフトの端に取り付けられている。
バルブ手段支持体38は、シャフト39にしっかりと固定されたスリーブ部44と、スリーブ44から横方向に伸びたフラッグ部45とを具えている。各バルブ手段36,37は、そのシール面36a,37aが、対応するウェストゲートポートバルブシートの平面に平行な平面となるように、支持手段フラッグ部45に取り付けられている。バルブ手段36,37は、好ましくは支持手段38に“ゆるく”取り付けられており、これにより対応するバルブシートの平面に垂直な軸周りに僅かな動作の自由が許容されており、例えば、ハウジング壁32の表面34,35に対するバルブ手段支持体38の僅かな歪みが許容されている。このことは、図示されている実施形態においては、従来の形態において各バルブ手段を支持手段38にゆるくリベットで止めることにより実現されている。
本発明においては、シャフト39は、ブッシング41の内側にて軸方向にスライド可能であり、壁手段42の一方の側でのスリーブ44とブッシング41との当接と、壁手段42の他方の側でのレバーアーム43とブッシング41との当接とによって制限された軸方向において動作の自由を有している。
使用中においては、小さな角度でレバーアーム43を往復運動させるために、ウェストゲートバルブアクチュエータ(図示せず)はレバーアーム43に連結されており、これによりウェストゲートポート30,31を開閉するために必要な回転がシャフト39に与えられることになる。例えば、アクチュエータは、タービン圧縮機内の圧力に応じて往復運動する駆動アーム(図示せず)によってレバーアーム43に連結された従来の空気圧式のアクチュエータであってもよい。この技術分野には、そのようなアクチュエータの例が多く存在する。典型的には、アクチュエータはバネ付勢されており、アクチュエータに伝達されたブースト圧力によってバネ付勢に抗してウェストゲートバルブが開かれない限り、ウェストゲートバルブは閉じ位置に維持されている。一方、アクチュエータの他の形態、例えば監視されているブースト圧力に従って制御された電子アクチュエータなども使用可能である。図2に示す様に時計回りの方向に小さな角度でレバーアーム43を回転させることにより、シャフト39が回転し、これによりバルブ手段支持体38がシャフト軸40周りに回転し、その結果、バルブ手段36,37が持ち上げられてウェストゲートポート30,31が開くことになる。
図2に示す様に反時計回りの方向にレバーアームに駆動力をかけることにより、バルブ手段36,37が、対応するハウジング表面34,35に着座し、これによりウェストゲートポート30,31を閉じることになる。バルブ手段36,37のバルブ手段支持体38へのゆるい連結により、各バルブ手段は僅かに移動することができ、これによりバルブ又は支持体38において僅かな変形又は摩耗が許容されることになる。更に、傾斜したバルブシートの組合せ、及びシャフトの軸に沿った該シャフトの動作の自由により、力がかかったときにバルブシート上でバルブ手段の芯出しが行われ、その結果、バルブ手段は閉じ位置に維持されることになる。
よって、本発明によれば、機械的に簡単且つ強固な機構を利用した各バルブ手段の正確な着座を実現するデュアルウェストゲートポートとバルブのアセンブリが提供されることになる。
図4及び図5は、本発明の第2の実施形態を示している。交換ガス入口通路53,54のそれぞれとバイパス通路55との間を連通するデュアルウェストゲートポート51,52を設けたタービンハウジング50の一部の斜視図が図4であり、該一部の断面図が図5である。デュアルウェストゲートアセンブリは、ボス60,61によって形成された傾斜したウェストゲートポートバルブシート58,59に着座するバルブ手段56,57を具えている。図5の断面図に示す様に、ボス60,61によって形成されたバルブシート58,59はそれぞれ、好ましくは相互に傾斜した平面内に位置する。同様に、バルブ手段56,57は、それらのシール面63,64が、バルブシート平面に平行であって相互に傾斜した平面内に(僅かな動作の自由を有して)位置するように、バルブ手段支持体62に取り付けられている。
バルブ手段支持体62は、回転するようにシャフト69の一端に取り付けられ、図3及び図4の実施形態において述べたように動作する。
本発明の上記実施形態においては、バルブ手段支持体は、2つのバルブ手段を連結し、各バルブ手段が取り付けられる傾斜部を有している。しかし、他の実施形態においては、各バルブ手段は、互いに直接連結されるのではなく、スリーブ部から伸びる支持アームに取り付けられてもよい。
本発明に上記実施形態では、各ウェストゲートポートの開口に設けられたバルブシートは、互いに向かっていくように傾斜している。本発明の別の実施形態においては、バルブシートは、互いに離れていって逆V字形となるように傾斜していてもよい。更に、例示されている両ウェストゲートポートの方向は、バルブシートのそれぞれに垂直である。これに限られるものではなく、両ウェストゲートポートはそれぞれバルブシートに対して傾斜していてもよい。他の改良点は、適切な当業者には明らかである。
本発明は、図面及び上述の説明において詳細に図示及び説明されたが、それらは例示であってそれに限定されるものではなく、単に好ましい実施形態が図示及び説明されただけであり、発明の範囲内でのすべての変形や改良が保護されることを要求していると解されるべきである。上記説明中に利用された例えば「好ましい(preferable)」や、「好ましくは(preferably)」、「好ましい(preferred)」、「より好ましい(more preferred)」などの用語の使用は、そのように説明された特徴がより好ましいものであることを示しているが、それは必須ではなく、それを欠いた実施形態が以下のクレームによって決定される本発明の範囲内に含まれると解されるべきである。クレームを読むにあたって、例えば“1つ(a, an)”や、“少なくとも1つ(at least one)”、“少なくとも一部(at least one portion)”などの用語が使用されている場合、クレーム中に明確に限定する旨が述べられていない限り、クレームを1つだけの要素に限定することは意図されていない。“少なくとも1つの部分(at least a portion)”及び/又は“1つの部分(a portion)”の用語が使用されている場合、明確に限定する旨が述べられていない限り、その要素は一部分及び/又は要素全体を含んでいる。

Claims (16)

  1. 排気入口の第1部分に連通している第1バイパスポートと、
    前記第1バイパスポートを包囲している第1バルブシートに係合して該第1バルブシートをシールするための第1バルブ手段と、
    排気入口の第2部分に連通している第2バイパスポートと、
    前記第2ポートを包囲している第2バルブシートに係合して該第2バルブシートをシールするための第2バルブ手段と、
    前記第1及び第2バルブ手段の両方を、前記第1及び第2バルブシートのそれぞれに係合してシールされた状態から持ち上げるべく、各バルブ手段を、シャフト軸周りに回転させるように支持するシャフトと、
    を具え、
    前記第1バルブシートは前記第2バルブシートに対して傾斜するように構成されており、前記シャフトはその軸方向に動作の自由を有するターボチャージャウェストゲートバルブアセンブリ。
  2. 前記第1バルブシートは第1平面内に位置し、前記第2バルブシートは第2平面内に位置しており、該第1及び第2平面は互いに向かっていくように傾斜している請求項1に記載のウェストゲートバルブアセンブリ。
  3. 前記第1バルブシートは第1平面内に位置し、前記第2バルブシートは第2平面内に位置しており、該第1及び第2平面は互いに離れていくように傾斜している請求項1に記載のウェストゲートバルブアセンブリ。
  4. 前記軸は、前記第1平面と第2平面との交線方向に対して略垂直な方向に伸びている請求項2又は請求項3に記載のウェストゲートバルブアセンブリ。
  5. 両バルブシートは、前記第1平面と第2平面との交線から等距離で配置されている請求項2乃至請求項4の何れかに記載のウェストゲートバルブアセンブリ。
  6. 一方のバルブシートは、他方のバルブシートよりも前記第1平面と第2平面との交線に接近して配置されている請求項2乃至請求項4の何れかに記載のウェストゲートアセンブリ。
  7. 前記軸は、各バイパスポートの中心を結んだ線を含む平面に対して略平行に伸びている請求項1乃至請求項6の何れかに記載のウェストゲートバルブアセンブリ。
  8. 前記軸は、各バイパスポートの中心を結んだ線に対して略平行に伸びている請求項1乃至請求項5の何れかに記載のウェストゲートバルブアセンブリ。
  9. 前記第1バルブポートと第1バルブ手段は、前記第2バルブポートと第2バルブ手段よりも前記シャフトの軸から離れている請求項1乃至請求項6の何れかに記載のウェストゲートバルブアセンブリ。
  10. 各バルブ手段は、そのシール面が、対応するバルブシートの平面に平行な平面となるように、前記シャフトから横方向に伸びた支持部に取り付けられている請求項1乃至請求項9の何れかに記載のウェストゲートバルブアセンブリ。
  11. 各バルブ手段は、該バルブ手段が僅かな動作の自由を有するように前記支持手段にゆるく取り付けられている請求項10に記載のウェストゲートバルブアセンブリ。
  12. 各バルブ手段は、共通の支持体に取り付けられている請求項10又は請求項11に記載のウェストゲートバルブアセンブリ。
  13. 前記シャフトは、壁を貫通する孔に支持されたブッシングを通って伸び、該シャフトの、その軸に沿う動作の自由は、軸方向についてのブッシングの両側に位置するシャフトの部分によって形成され又は該部分に取り付けられた当接構造によって制限されている請求項1乃至請求項12の何れかに記載のウェストゲートバルブアセンブリ。
  14. 一方の当接構造は、前記シャフトが回転するように該シャフトの一端に連結されたレバーアームによって形成され、他方の当接構造は、前記シャフト上に前記両バルブ手段を支持するための支持手段の一部によって形成されている請求項12に記載のウェストゲートバルブアセンブリ。
  15. 第1部分と第2部分とに分割されている排気ガス入口通路を具え、更に、請求項1乃至請求項14の何れかに記載のウェストゲートバルブアセンブリを具えるタービン。
  16. 請求項15に記載のタービンを備えるターボチャージャ。
JP2009512672A 2006-05-31 2007-05-31 デュアルウェストゲートを具えたターボチャージャ Active JP4987971B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB0610691.8 2006-05-31
GB0610691A GB0610691D0 (en) 2006-05-31 2006-05-31 Turbocharger with dual wastegate
PCT/GB2007/002014 WO2007138325A2 (en) 2006-05-31 2007-05-31 Turbocharger with dualwastegate

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2009539018A JP2009539018A (ja) 2009-11-12
JP4987971B2 true JP4987971B2 (ja) 2012-08-01

Family

ID=36694636

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009512672A Active JP4987971B2 (ja) 2006-05-31 2007-05-31 デュアルウェストゲートを具えたターボチャージャ

Country Status (7)

Country Link
US (1) US8336309B2 (ja)
EP (1) EP2044294B1 (ja)
JP (1) JP4987971B2 (ja)
CN (1) CN101460710B (ja)
BR (1) BRPI0712745A2 (ja)
GB (1) GB0610691D0 (ja)
WO (1) WO2007138325A2 (ja)

Families Citing this family (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB0610691D0 (en) 2006-05-31 2006-07-12 Cummins Turbo Technologies Turbocharger with dual wastegate
US9097177B2 (en) * 2009-05-18 2015-08-04 Borgwarner Inc. Turbocharger
CN101598038B (zh) * 2009-07-03 2012-05-09 康跃科技股份有限公司 涡轮增压器双层流道变截面涡轮机
JP2011144762A (ja) * 2010-01-15 2011-07-28 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ウエストゲートバルブ
US9021802B2 (en) * 2010-08-26 2015-05-05 Honeywell International Inc. Turbine housing assembly with wastegate
CN102003272B (zh) * 2010-11-03 2012-06-06 康跃科技股份有限公司 双流道涡轮增压器的双通道放气装置
US8534994B2 (en) * 2010-12-13 2013-09-17 Honeywell International Inc. Turbocharger with divided turbine housing and annular rotary bypass valve for the turbine
WO2012176887A1 (ja) * 2011-06-22 2012-12-27 株式会社Ihi 多段過給システム
JP5987330B2 (ja) * 2012-01-31 2016-09-07 株式会社Ihi 過給機
JP5664595B2 (ja) * 2012-05-21 2015-02-04 株式会社デンソー ターボチャージャ
US9416724B2 (en) 2012-08-08 2016-08-16 Ford Global Technologies, Llc Multi-staged wastegate
US8984880B2 (en) * 2012-09-13 2015-03-24 Honeywell International Inc. Turbine wastegate
DE112013005414T5 (de) * 2012-12-05 2015-07-30 Borgwarner Inc. Abgasturbolader
CN102996817A (zh) * 2012-12-20 2013-03-27 江苏海建股份有限公司 质量控制阀
DE102012025367A1 (de) 2012-12-28 2014-07-03 Volkswagen Ag Ventil zum Einstellen eines Fluidmassenstromes
JP6075923B2 (ja) * 2013-03-28 2017-02-08 株式会社オティックス ターボチャージャ
US9593690B2 (en) * 2013-06-26 2017-03-14 Honeywell International Inc. Turbocharger with an annular rotary bypass valve
GB201312505D0 (en) * 2013-07-12 2013-08-28 Cummins Ltd Turbine
US9297298B2 (en) 2014-03-17 2016-03-29 Ford Global Technologies, Llc Dual wastegate actuation
US9657636B2 (en) * 2014-10-31 2017-05-23 Ford Global Technologies, Llc Wastegate assembly in a turbine
US9638098B2 (en) 2015-02-17 2017-05-02 Electro-Motive Diesel, Inc. Bypass mechanism for an exhaust system
US9447754B1 (en) 2015-07-02 2016-09-20 Bright Acceleration Technologies LLC Method and apparatus for internal combustion engine system with improved turbocharging
US10190486B2 (en) * 2016-08-10 2019-01-29 GM Global Technology Operations LLC Turbocharger with twin waste-gate valves
US9638095B1 (en) 2016-09-01 2017-05-02 Bright Acceleration Technologies LLC Synergistic induction and turbocharging in internal combustion engine systems
US10107215B2 (en) 2016-09-01 2018-10-23 Bright Acceleration Technologies LLC Synergistic induction and turbocharging in internal combustion engine systems
US10697357B2 (en) 2016-09-01 2020-06-30 Bright Acceleration Technologies LLC Cross-port air flow to reduce pumping losses
US10364739B2 (en) 2016-09-01 2019-07-30 Bright Acceleration Technologies LLC Synergistic induction and turbocharging in internal combustion engine systems
GB201713453D0 (en) 2017-08-22 2017-10-04 Cummins Ltd Valve
JP6834862B2 (ja) * 2017-09-08 2021-02-24 トヨタ自動車株式会社 ターボチャージャ
US11634998B2 (en) 2018-10-08 2023-04-25 Borgwarner Inc. Wastegate assembly for use in a turbocharger and system including the same
JP7151866B2 (ja) * 2019-03-06 2022-10-12 株式会社Ihi タービン
US11408331B2 (en) 2020-03-06 2022-08-09 Borgwarner Inc. Wastegate assembly and turbocharger including the same

Family Cites Families (38)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US618227A (en) * 1899-01-24 Faucet
US1043077A (en) * 1911-09-16 1912-11-05 Herman Dock Carbureter.
US1310682A (en) * 1918-05-14 1919-07-22 Earl H Sherbondy Duplex turbo-compressor.
US1641561A (en) * 1926-11-03 1927-09-06 Austin C Whidden Valve-operating means
US2199259A (en) * 1937-09-18 1940-04-30 United Aircraft Corp Manifold pressure equalizer
US2726679A (en) * 1952-07-23 1955-12-13 James H Countryman Mixing valve
US3205879A (en) * 1963-05-24 1965-09-14 Seggern Ernest A Von Dual fuel supply means for excess air cycle engine
US3934851A (en) * 1973-12-12 1976-01-27 Kieley & Mueller, Inc. Butterfly valve having a split vane
US3897524A (en) * 1974-01-04 1975-07-29 Ford Motor Co Carburetor secondary throttle shaft construction
US4075849A (en) 1976-09-01 1978-02-28 The Garrett Corporation Turbocharger regulator
US4333429A (en) * 1978-06-15 1982-06-08 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Internal combustion engine
JPS5588018U (ja) * 1978-12-14 1980-06-18
DE2934041C2 (de) * 1979-08-23 1983-08-11 Günther Prof. Dr.-Ing. 5100 Aachen Dibelius Gesteuerte Abgasturboladerturbine
JPS5697532U (ja) * 1979-12-27 1981-08-01
JPS6012891Y2 (ja) * 1980-04-30 1985-04-25 いすゞ自動車株式会社 排気タ−ボ装置
JPS5754622U (ja) * 1980-09-17 1982-03-30
JPS57137619A (en) 1981-02-18 1982-08-25 Hitachi Ltd Exhaust bypass device of turbocharger for multi- cylinder engine
US4730456A (en) * 1983-12-16 1988-03-15 Mazda Motor Corporation Turbo-supercharger for an internal combustion engine
JPS60128931A (ja) * 1983-12-16 1985-07-10 Mazda Motor Corp 排気タ−ビン過給装置
JPS6133925U (ja) * 1984-07-31 1986-03-01 三菱自動車工業株式会社 可変容量タ−ボ過給装置
US4719757A (en) * 1984-03-15 1988-01-19 Mitsubishi Jidosha Kogya Kabushiki Kaisha Variable-volume turbocharger
JPS618421A (ja) * 1984-06-22 1986-01-16 Toyota Motor Corp タ−ボチヤ−ジヤの排気バイパス装置
JPS61173738U (ja) * 1985-04-17 1986-10-29
JPH0439388Y2 (ja) * 1985-07-22 1992-09-16
JPH0781644B2 (ja) * 1985-07-31 1995-09-06 トヨタ自動車株式会社 燃料補給装置
JPS62183033A (ja) 1986-02-06 1987-08-11 Furukawa Electric Co Ltd:The 磁気記録体の製造方法
US5046317A (en) * 1989-06-09 1991-09-10 Allied-Signal Inc. Wastegate valve for turbocharger
JP3239405B2 (ja) * 1991-12-02 2001-12-17 石川島播磨重工業株式会社 ターボチャージャの排気バイパス装置
US5427141A (en) * 1994-09-19 1995-06-27 Fuji Oozx Inc. Pressure fluid control valve device
DE4445489A1 (de) * 1994-12-20 1996-06-27 Audi Ag Abgasturbolader
US5996348A (en) * 1997-03-17 1999-12-07 Alliedsignal Inc. Dual poppet wastegate with dual coaxial shafts
JP2000064847A (ja) * 1998-08-21 2000-02-29 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd ターボチャージャーの排気バイパス構造
DE19853392B4 (de) 1998-11-19 2007-03-01 Man Nutzfahrzeuge Ag Waste-Gate-Ventil für einen zweiflutigen Abgasturbolader
SE520219C2 (sv) 2001-10-19 2003-06-10 Saab Automobile Ventil och motorarrangemang
US6941926B2 (en) * 2003-08-25 2005-09-13 Jeffrey A. Fagala Air intake system for an internal combustion engine
US7121088B2 (en) * 2004-05-24 2006-10-17 General Motors Corporation Automotive exhaust valve
CN2746214Y (zh) * 2004-11-24 2005-12-14 江苏神通阀门有限公司 一种卸灰阀
GB0610691D0 (en) 2006-05-31 2006-07-12 Cummins Turbo Technologies Turbocharger with dual wastegate

Also Published As

Publication number Publication date
WO2007138325A3 (en) 2008-01-17
WO2007138325A2 (en) 2007-12-06
US20090151352A1 (en) 2009-06-18
CN101460710B (zh) 2013-07-17
EP2044294B1 (en) 2014-08-13
CN101460710A (zh) 2009-06-17
GB0610691D0 (en) 2006-07-12
EP2044294A2 (en) 2009-04-08
US8336309B2 (en) 2012-12-25
JP2009539018A (ja) 2009-11-12
BRPI0712745A2 (pt) 2012-09-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4987971B2 (ja) デュアルウェストゲートを具えたターボチャージャ
JP3889060B2 (ja) デュアル同軸シャフトを有するデュアルポペット排気ゲート弁
US6543994B2 (en) Variable-capacity turbine
EP2321508B1 (en) Butterfly valve for turbocharger systems
US10294856B2 (en) VTG turbocharger with wastegate controlled by a common actuator
KR102142331B1 (ko) 터빈 웨이스트게이트
GB1598617A (en) Turbochargers
JP4548237B2 (ja) ターボチャージャのツインスクロールタービンハウジング
US8122716B2 (en) VNT flow calibration adjustment
JP2017527739A (ja) 一体型アクチュエータを備えるターボチャージャ
US20150315964A1 (en) Asymmetric actuator pivot shaft bushing for vtg turbocharger
US20160169090A1 (en) Wastegate subassembly for a turbocharger
JP4818042B2 (ja) バイパス構造及び排気タービン過給機
CA2730125C (en) Exhaust gas recirculation butterfly valve
JP5050788B2 (ja) 過給機
KR20160061442A (ko) 단축 자동 조심 피봇부를 갖는 가변 터빈 구조 베인
JP4044392B2 (ja) 可変ターボ過給機
US10041398B2 (en) Turbine
EP3430240B1 (en) Turbine arrangement
JP4935628B2 (ja) 過給機
JP6652139B2 (ja) バルブ機構、及び、バルブ機構を備えたエンジンの排気装置
CN108026781B (zh) 用于废气涡轮增压器的涡轮机
CN111691969A (zh) 涡轮增压器涡轮机废气门组件
JP2009108773A (ja) エンジンシステム
JP2009114892A (ja) 過給機、及び過給機の設計方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20100402

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20110623

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110628

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110927

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20120403

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20120425

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4987971

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150511

Year of fee payment: 3

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250