JP6066664B2 - Internal combustion engine - Google Patents
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Description
本願発明は、排気ターボ過給機を備えた内燃機関に関するものである。 The present invention relates to an internal combustion engine equipped with an exhaust turbocharger.
近年の内燃機関には、高出力を得るため排気ターボ過給機を備えていることが多いが、排気ターボ過給機は必要に応じて駆動されており、そこで、排気ターボ過給機のタービンに流れる排気ガスの量を制御するため、排気ガス通路のうちタービンの手前にバイパス通路を設けて、バイパス通路に流れる排気ガスの量をウエストゲートバルブで制御するようになっている。 In recent years, an internal combustion engine is often provided with an exhaust turbocharger in order to obtain a high output. However, the exhaust turbocharger is driven as necessary, and the turbine of the exhaust turbocharger is provided there. In order to control the amount of exhaust gas flowing through the exhaust gas passage, a bypass passage is provided in front of the turbine in the exhaust gas passage, and the amount of exhaust gas flowing through the bypass passage is controlled by a wastegate valve.
そして、ウエストゲートバルブの開閉操作は、吸気圧等に連動して自動制御されるタイプと、電動モータ等の遠隔操作式アクチェータで制御される場合とがあるが、例えばウエストゲートバルブが閉じた状態でアクチェータが故障した場合に、排気ガスを逃がす手段がなくなって排気管の圧力が異常上昇したり、タービンが過回転して吸気の制御の支障をきたしたりするおそれがある。 State and opening and closing operation of the waste gate valve is the type which is automatically controlled in conjunction with the intake pressure and the like, but there is the case that is controlled by the remote controlled actuator such as an electric motor, for example, waste gate valve is closed In the case where the actuator fails, there is a possibility that the means for releasing the exhaust gas is lost and the pressure of the exhaust pipe rises abnormally, or the turbine overrotates and hinders intake control.
このようにアクチェータが故障した場合の措置として、特許文献1には、吸気系に安全弁を設けて、吸気系が過剰な圧力になったら安全弁を開くことで、吸気系の圧力を下げることが記載されている。
As a measure in the case of an actuator failure as described above,
特許文献1は、吸気系が過過給になることは阻止できるが、わざわざ安全弁を設けなければならないためコストが嵩む問題がある。また、排気ガスを逃がすものではないため、排気通路の圧力が異常上昇する現象は防止できないのであり、従って、抜本的な解決策にはなっていないと云える。
Although
本願発明はかかる現状に鑑み成されたものであり、安全装置としての機能に優れつつコストアップも抑制できる装置を提供せんとするものである。 The present invention has been made in view of the present situation, and an object of the present invention is to provide an apparatus capable of suppressing an increase in cost while being excellent in function as a safety device.
本願発明は、
過給機のタービンに向けて流れる排気ガスの量を制御するウエストゲートバルブと、前記ウエストゲートバルブを開閉駆動するためのアクチェータとを有しており、前記アクチェータに設けたロッドの動きが動力伝動部を介して前記ウエストゲートバルブに伝えられる構成であって、
前動力伝動部中に、弾性体が、前記ロッドが動かない状態で前記ウエストゲートバルブに所定の力が作用したら弾性変形してウエストゲートバルブの開き動を許容し、前記ロッドが動く状態では弾性変形することなく前記ロッドの動きを前記ウエストゲートバルブに伝えるように設けられている。
The present invention is
A wastegate valve for controlling the amount of exhaust gas flowing toward the turbocharger turbine; and an actuator for opening and closing the wastegate valve; and the movement of a rod provided on the actuator is a power transmission It is a configuration that is transmitted to the wastegate valve through a section,
State during the preceding power transmission unit, the elastic body is a rod predetermined force to the waste gate valve in a state that does not move is deformed et bullet resistance acts allow dynamic opening of the wastegate valve, said rod moves Then, it is provided so as to transmit the movement of the rod to the wastegate valve without elastic deformation.
弾性体として、例えばコイルばねや板ばね、トーションバー等のばね体を使用できる。弾性体をどのように変形させるかは、ウエストゲートバルブやアクチェータの態様に応じて設定
したらよい。
For example, a spring body such as a coil spring, a leaf spring, or a torsion bar can be used as the elastic body . How to deform the elastic body may be set according to the aspect of the wastegate valve or the actuator.
本願発明では、ウエストゲートバルブが閉じたままアクチェータが故障しても、タービンの上流側が予め設定した危険圧力になると、弾性体が弾性変形することでウエストゲートバルブが開いて、排気ガスがバイパス通路から下流側に放出される。このため、排気通路が異常な高圧になることを防止して、内燃機関の安全運転を維持できる。すなわち、排気ガスを強制的に逃がすものであるため、安全装置としての機能に優れている。しかも、連動部材が安全装置として機能するため、構造が簡単でコストアップを抑制できる。 In the present invention, even if the actuator malfunctions with the wastegate valve closed, if the upstream side of the turbine reaches a preset dangerous pressure, the elastic body is elastically deformed to open the wastegate valve, and the exhaust gas passes through the bypass passage. To the downstream side. For this reason, it is possible to prevent the exhaust passage from becoming an abnormally high pressure and maintain the safe operation of the internal combustion engine. In other words, since the exhaust gas is forcibly released, the function as a safety device is excellent. Moreover, because interlocking member is that acts as a safety device, the structure can be prevented easily and cost.
次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。排気ターボ過給機1は排気ガス通路(排気管)2に介挿されており、排気ガス通路2に固定されたハウジング3を備えている。ハウジング3の内部には、入口4と出口5とを直交させた状態で排気ガス通路6が空いていると共に、排気ガスで駆動されるタービン7が回転自在に保持されている。排気ガスは、タービン7に半径方向外側から当たって軸方向に抜けていく。敢えて述べるまでもないが、タービン7は回転軸8の一端部に固定されており、回転軸8の他端部にはコンプレッサ翼が固定されている。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The
ハウジング3には、排気ガスをタービン7に導かずに出口5にリークさせるバイパス通路9が形成されており、バイパス通路9の入り口部にウエストゲートバルブ10を設けている。ウエストゲートバルブ10は、その一端部を中心にして回動するように支軸11でハウジング3に連結されている。なお、ウエストゲートバルブ10はバタフライ弁方式にしてもよいのであり、この場合は、支軸11はウエストゲートバルブ10の中央部に固定されることになる。
In the
支軸11はハウジング3の上に突出しており、支軸11の突出端部にレバー部材12の一端部が固定されている。従って、レバー部材12を回動させるとウエストゲートバルブ10も一緒に回動する。レバー部材12は、ハウジング3にブラケット(図示せず)を介して固定された電動アクチェータ13で回動操作される。
The
電動アクチェータ13は前後動(水平動)するロッド23を備えており、ロッド23の前後動が第1アーム15及び第2アーム16の回動を介してレバー部材12の回動に変換される。第1アーム15はレバー部材12と平行に延びており、第1アーム15のうち、レバー部材12から遠い一端部がハウジング3に第1ピン17で回動自在に連結され、第1アーム15のうちレバー部材12に近い他端部に、ロッド23の先端にコイルばね22を介して設けた先端部材24が、第2ピン18で相対動可能に連結されている。第1アーム15には第2ピン17が嵌まるピン穴19が空いているが、ピン穴19は第1アーム15の長手方向に長い長穴になっている。このため、第1アーム15の回動が許容されている。
The
第2アーム16もレバー部材12と同じ方向に長い形態であり、その一端部16aと他端部16bとが第1アーム15及びレバー部材12に向いて突出した平面視コ字形に形成されている。一端部16aは第1アーム15に固定されて、他端部16bは第3ピン20でレバー部材12に相対動自在に連結されている。第3ピン20は第2アーム16に固定されており、レバー部材12には第3ピン20が嵌まるピン穴21が空いているが、ピン穴21をレバー部材12の長手方向に長い長穴とすることにより、第2アーム16とレバー部材12との相対回動を許容している。
The
なお、第1アーム15を使用せずに、第2アーム16を先端部材24で直接に回動させることも可能である。また、第1及び第2のアーム15,16を使用せずに、レバー部材12を先端部材24で直接に回動させることも可能である。
Note that the
コイルばね22は、無荷重状態でコイルが密着している線間密着引っ張りばねが使用されている。もとより、無荷重状態で線間に隙間が空いているばねを使用することも可能である。
本実施形態では、コイルばね22、先端部材23、第1及び第2のアーム15,16、レバー部材12が請求項に記載した動力伝動部を構成しており、このうちの一部が弾性体たるコイルばね22で構成されている。そして、コイルばね22のばね力は、通常の状態では伸び変形することなくアーム15,16及びレバー部材12を回動させることができる強さに設定されている。従って、電動アクチェータ13を駆動してロッド23を前後動させることにより、ウエストゲートバルブ10を開閉操作することができる。
In the present embodiment, the
そして、何らかの理由で電動アクチェータ13が故障してロッド23が動かなくなり、ウエストゲートバルブ10が閉じた状態でハウジング3の入口4のあたりの内圧が異常に高くなると、(C)に示すように、コイルばね22を引き伸ばすことでウエストゲートバルブ10が開き動する。従って、コイルばね22は、ウエストゲートバルブ10に殆ど抵抗が掛かっていない状態では伸び変形せずに、ウエストゲートバルブ10に設定値以上の押圧力が作用すると伸び変形する強さに設定されている。
If the
このように、動力伝動部の一部をコイルばね22に置き換えるだけの簡単な構造で安全機能を発揮するため、コストを抑制しつつ高い安全性を確保できるのである。実施形態のようにコイルばね22として線間密着ばねを使用すると、ウエストゲートバルブ10の開き動を応答性よく行える利点がある。
Thus, it is the order to exert safety function part of the power transmission unit with a simple structure of only replacing the
なお、本実施形態の、第1アーム15と第2アーム16と先端部材24とのうちのいずれかをばね鋼等の弾性体で構成し、その曲がり変形によってウエストゲートバルブ10の開き回動を許容することも可能である。
In this embodiment, any one of the
弾性体としてコイルばねを使用する場合、圧縮コイルばねを使用して、圧縮変形でウエストゲートバルブの開き回動を許容してもよい。更に、ウエストゲートバルブが回動式の場合、回動支軸とアクチェータの回転軸(ロッド)とを同心の中間軸で連結し、中間軸をねじり変形可能なトーション体(弾性体)とすることで、ウエストゲートバルブの開き回動を許容することも可能である。 When a coil spring is used as the elastic body, a compression coil spring may be used to allow the waste gate valve to open and rotate by compressive deformation. Furthermore, when the wastegate valve is a pivoting type, the pivoting support shaft and the rotation shaft (rod) of the actuator are connected by a concentric intermediate shaft, and the intermediate shaft is torsionally deformable (elastic body). Therefore, it is also possible to allow the wastegate valve to open and rotate.
また、ウエストゲートバルブの開閉方式は回動式には限らず、スライド式(シャッター式)や、厚さ方向に移動するスイング式など、様々な駆動態様を採用できる。弾性体をどのように変形させるかも、ウエストゲートバルブの開閉方式やアクチェータの駆動方式等を勘案して適宜設定したらよい。 Further, the opening / closing method of the wastegate valve is not limited to the rotary type, and various drive modes such as a slide type (shutter type) and a swing type that moves in the thickness direction can be adopted. How the elastic body is deformed may be appropriately set in consideration of the opening / closing method of the waste gate valve, the driving method of the actuator, and the like.
電動アクチェータとしては、電動モータや電磁シリンダなどを採用できる。これらアクチェータは、実施形態のように排気ターボ過給機のハウジングに取り付けてもよいし、排気ターボ過給機とは別の部材(例えばシリンダヘッドやシリンダブロック)にブラケット等を介して取り付けてもよい。ユニット化による取り扱いの容易化という点では、アクチェータも排気ターボ過給機のハウジングに取り付けるのが好ましいと云える。 As the electric actuator, an electric motor or an electromagnetic cylinder can be employed. These actuators may be attached to the housing of the exhaust turbocharger as in the embodiment, or may be attached to a member (for example, a cylinder head or a cylinder block) different from the exhaust turbocharger via a bracket or the like. Good. In terms of ease of handling by unitization, it can be said that the actuator is preferably attached to the housing of the exhaust turbocharger.
本願発明は、内燃機関の排気ターボ過給機に実際に適用できて機能を発揮する。従って、産業上利用できる。 The present invention can be actually applied to an exhaust turbocharger of an internal combustion engine and exhibits its function. Therefore, it can be used industrially.
1 排気ターボ過給機
2 排気通路
3 排気ターボ過給機を構成するハウジング
6 排気ガス通路
7 タービン
8 バイパス通路
10 ウエストゲートバルブ
12 レバー部材
13 電動アクチェータ
15,16 アーム
22 弾性体の一例としてのコイルばね
23 アクチェータのロッド
24 先端部材
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前動力伝動部中に、弾性体が、前記ロッドが動かない状態で前記ウエストゲートバルブに所定の力が作用したら弾性変形してウエストゲートバルブの開き動を許容し、前記ロッドが動く状態では弾性変形することなく前記ロッドの動きを前記ウエストゲートバルブに伝えるように設けられている、
内燃機関。 A wastegate valve for controlling the amount of exhaust gas flowing toward the turbocharger turbine; and an actuator for opening and closing the wastegate valve; and the movement of a rod provided on the actuator is a power transmission It is a configuration that is transmitted to the wastegate valve through a section,
State during the preceding power transmission unit, the elastic body is a rod predetermined force to the waste gate valve in a state that does not move is deformed et bullet resistance acts allow dynamic opening of the wastegate valve, said rod moves Then, it is provided to transmit the movement of the rod to the wastegate valve without elastic deformation,
Internal combustion engine.
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