JP5699211B2 - フラップ弁を作動させるための装置 - Google Patents
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Description
本発明が関するところのものは、負圧を用いて作動されるウェストゲートフラップ(バイパスフラップ)を使用して過給圧の制御を実行する、排気タービン式過給機の量産品である。そこでは負圧箱の内部で発生された力が、一本のロッドを介してウェストゲートフラップに伝達されるようになっている。
ウェストゲートのアクチュエータ系が、特に負圧を利用して動作制御を行うタイプのものである場合は、負圧箱の内部で発生される力も、また通例はアクチュエータのロッドのストロークも、著しく制限されることになる。その結果、ウェストゲートフラップが実地において実行可能な開度は極僅かとなっており、このためウェストゲート通路を解放できたとしても、流れに関しては種々の制約を伴うことになる。しかしながら排気系および過給系に対して様々な要求が課されている一定の状況下では、バイパスとも呼ばれるウェストゲートの開き方を非常に大きくすることで、今日の慣行である最大開度を超えてこれを開弁することが要求される場合がある。
電気式アクチュエータ系を有する系では、確かにより大きな力とストロークの増大を同時に達成することができるが、しかしながら伝動機構を一体化したアクチュエータは、よく使用される負圧箱ないしはアネロイド箱よりも格段と大型の構造となっている。
本発明においては対策として、ウェストゲートフラップを「ゲート式ガイド機構」を利用して制御することが企図されている。本発明は特に、スイングレバーであるウェストゲートレバーにおいて可変レバー比が実現されることを特色としている。ウェストゲートレバーの閉弁動作時には、ウェストゲートレバーに作用するコントロールロッドの力の作用点の梃子の腕の長さが増大されることにより、ウェストゲートフラップの高い閉弁力とならび、これを閉弁状態に保持するための高い保持力を実現している。これとは逆の、ウェストゲートフラップを開く向きへの動作時には、梃子の腕の長さが短くなるが、その結果、コントロールロッドの同じストローク量で、ウェストゲートフラップの開度の増大を達成することができる。そのようなキネマティクス配列のレバー比および角度比を適切に量定することにより、力の比およびストロークの比についても、その時々の適用例に対応して、目的に適うように量定することが可能とする。
それぞれのガイド溝の幾何形状の選択、コントロールロッドとスイングレバーの結合点の位置、一つまたは複数のスライダの案内点間の距離、それ以外のレバー比および幾何寸法比、および様々な運転点においてその時々に設定される角度についても、設計対象である系の要件を踏まえて、必要に応じて選定されるようにするとよい。
請求項2に記載の構成形態によれば、有利なことにもウェストゲートフラップのインナレバーとアウタレバー間の可変レバー比を実現できるようになっている。
請求項4に記載の構成形態により、装置の内部摩擦が低減されて摩耗量が減少する。
請求項6に記載の構成形態は、高い機械強度を兼ね備えた、キネマティクスに関して非常に定評ある実施形態の一例である。
以下では、四つの図に示される二つの実施例に基づいて本発明を詳しく説明する。
図2には、排気タービン式過給機3に配設されている、本発明にしたがったフラップ弁2を作動させるための装置1を上から見た図が示されている。原則的に図2のキネマティクスは図1と同じであるが、この第2実施例においてはガイドプレート12が湾曲している第1のガイド溝7とならび、湾曲している第2のガイド溝10を有している。コントロールロッド4を駆動するためのアクチュエータ5も図示されている。図1に関して既に説明したように、ガイドプレート12は排気タービン式過給機3のタービンハウジング17に固定式に取り付けられている。
・ゲート式ガイド機構を利用した制御により、ウェストゲートフラップの最大開度を増大することができる
・大開度にもかかわらず、高い閉弁力を達成することができる
・十二分に簡単に影響を与えることができる角度‐ストローク関数特性(逓減から逓増まで)
・電気式ウェストゲート・アクチュエータを使用するアクチュエータ系の電動化は一切不要
・将来的な排出ガス基準(例:EU6)を充足する、触媒コンバータの着火挙動の加速化が可能
・タービン動作点の高負荷域へのシフトが可能
・エンジン制御の実行に際し、応用面での可能性が拡大
・電気式操作装置に対して構成部品コストが低減
・今日のターボチャージャ量産品の構造は、本発明にしたがったゲート式ガイド機構を利用した制御方式に容易に適合可能
2 フラップ弁
3 排気タービン式過給機
4 コントロールロッド
5 アクチュエータ
6 第1ピン
7 第1ガイド溝
8 スライダ
9 第2ピン
10 第2ガイド溝
11 スイングレバー
12 ガイドプレート
13 第3ガイド溝
14 ころがり軸受
15 ロッキング装置
16 フラップアーム
17 タービンハウジング
Claims (7)
- 内燃機関用の排気タービン式過給機(3)における内部のウェストゲートフラップを作動させるための装置(1)であって、
アクチュエータ(5)により実質的に軸方向に変位可能であるとともに、前記アクチュエータ(5)とは反対側のところで第1のピン(6)を介して第1のガイド溝(7)にて案内されるようになっているコントロールロッド(4)を有しており、
前記第1ピン(6)にスライダ(8)がピボット式に配設されて、前記第1ピン(6)とは反対側で、第2のピン(9)を介して前記第1ガイド溝(7)にて案内され、またその際、
前記第2ピン(9)にスイングレバー(11)がピボット式に配設されており、前記スイングレバー(11)が、前記第2ピン(9)とは反対側でタービンハウジング(17)の内部に回転自在に支承されており、さらに前記スイングレバー(11)には、前記第2ピン(9)とは反対側に前記フラップ弁(2)が配置されている装置(1)において、
前記第1のガイド溝(7)がガイドプレート(12)に位置固定で配設されていることを特徴とする装置(1)。 - 前記スイングレバー(11)に差し込まれている前記第2ピン(9)が、第3のガイド溝(13)に支承されていることを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 前記第1のガイド溝(7)および/または第3のガイド溝(13)が湾曲形状を有することを特徴とする請求項1または2に記載の装置。
- 前記第1のピン(6)および/または第2のピン(9)が、前記第1のガイド溝(7)および/または第3のガイド溝(13)にころがり軸受により支承されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の装置。
- 前記第1のガイド溝(7)が、第1のガイド溝(7)と第2のガイド溝(10)とに分割されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の装置。
- 前記アクチュエータ(5)が空気圧式または電動式または油圧式で作動可能であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の装置。
- 前記アクチュエータ(5)が正圧式または負圧式のアクチュエータであることを特徴とする請求項6に記載の装置。
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