KR102142331B1 - 터빈 웨이스트게이트 - Google Patents

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KR102142331B1
KR102142331B1 KR1020130109085A KR20130109085A KR102142331B1 KR 102142331 B1 KR102142331 B1 KR 102142331B1 KR 1020130109085 A KR1020130109085 A KR 1020130109085A KR 20130109085 A KR20130109085 A KR 20130109085A KR 102142331 B1 KR102142331 B1 KR 102142331B1
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마누엘 마르케스
마누엘 곤잘레스
리오넬 투생
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가렛트 트랜스포테이션 원 인코포레이티드
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Abstract

조립체는 보어, 웨이스트게이트 시트 및 웨이스트게이트 시트로 연장하는 웨이스트게이트 통로를 포함하는 터빈 하우징, 보어에 의해 수용하도록 구성된 부싱, 부싱에 의해 수용하도록 구성된 회전가능한 웨이스트게이트 샤프트, 웨이스트게이트 샤프트로부터 연장하는 웨이스트게이트 아암, 및 웨이스트게이트 아암으로부터 연장하는 웨이스트게이트 플러그를 포함하며, 여기서 웨이스트게이트 플러그는 프로파일을 포함하고, 상기 프로파일은 웨이스트게이트 통로를 덮기 위해 웨이스트게이트 시트와 접촉하도록, 토러스의 일부에 의해 부분적으로 형성되며, 예컨대, 변형된 구형부의 일부 또는 원추부의 일부에 의해 부분적으로 형성된다. 장치, 조립체, 시스템, 방법 등의 각종 다른 예들이 또한 개시된다.

Description

터빈 웨이스트게이트{TURBINE WASTEGATE}
본 출원은 2012년 9월 13일자로 출원된 미국 특허 출원 13/613,250호의 일부 계속출원이며, 이는 본원에 참고로 편입된다.
본원에 개시된 요지는 일반적으로 내연기관용 터보기계류에 관한 것이며, 특히, 터빈 웨이스트게이트에 관한 것이다.
일반적으로, 터빈 웨이스트게이트는 터빈을 바이패스(bypass)하기 위해 적어도 일부 배기가 선택적으로 이루어지도록 제어될 수 있는 밸브이다. 배기 터빈이 내연기관(예컨대, 터보 과급기에서와 같이)으로 입구 압력을 부스팅(boosting)하는 압축기를 구동시키는 경우에, 웨이스트게이트는 부스트 압력(boost pressure)을 제어하는 수단을 제공한다.
소위 내부 웨이스트게이트는 터빈 하우징 내에 적어도 부분적으로 일체화된다. 일반적으로 내부 웨이스트게이트는 플래퍼 밸브(flapper valve)(예컨대, 플러그), 크랭크 아암, 샤프트(또는 로드) 및 액추에이터를 구비한다. 비록 각종 플러그가 (예컨대, 웨이스트게이트 시트의 평면을 지나는) 배기 바이패스 개구 내로 연장하는(예컨대, 웨이스트게이트 시트의 평면을 지나는) 돌출부(protruding portion)를 구비할 수 있더라도, 웨이스트게이트의 플러그는 배기 바이패스 개구 둘레에 배치된 평탄한 시트(예컨대, 밸브 시트 또는 웨이스트게이트 시트)에 대해 안착하는 평탄한 디스크 형상의 표면을 종종 구비한다.
폐쇄 위치에서, 웨이스트게이트 플러그는 배기 바이패스 개구를 효과적으로 시일(예컨대, 고압 배기 공급부로부터 저압 영역으로의 배기물의 누출을 방지)하기에 충분한 힘으로써 웨이스트게이트 시트(예컨대, 안착면)에 대해 안착되어야 한다. 종종, 내부 웨이스트게이트는 (예컨대, 2개의 별개지만, 연결된 구성요소로서) 아암으로부터 플러그로 힘을 전달하도록 구성된다. 엔진이 작동할 때, 웨이스트게이트를 위한 부하 요건은 차압으로 변경된다. 높은 부하 요건은 웨이스트게이트의 운동학적 구성요소에서 높은 기계적 응력을 발생시킬 수 있고, 그 점에서 일부 경우에는 (예컨대, 엔진 제조자에 의해 요구되는 바와 같이)신뢰도 수준에 부합하도록 상당히 과도한 크기의 구성요소 설계로 이어진다. 가솔린 엔진 적용에 대한 웨이스트게이트 구성요소의 신뢰도는 작동 온도(operational temperatures)와 배기 맥동 레벨(exhaust pulsation levels)이 매우 높아질 수 있는 경우에 특히 중요하다.
웨이스트게이트 및 웨이스트게이트 구성요소의 각종 예가 본원에 기술되고, 이는 운동에너지의 향상, 배기 누출량의 감소 등을 선택적으로 제공할 수 있다.
본원에 기술된 각종 방법, 장치, 조립체, 시스템, 구성체 등과, 그의 동등물에 대한 보다 복합적인 이해는 첨부하는 도면에서 도시된 예시들을 수반할 때 하기 상세한 설명을 참조하여 이루어질 수 있다.
도 1은 제어기와 함께 터보 과급기 및 내연기관에 대한 다이아그램.
도 2는 웨이스트게이트를 구비하는 조립체의 일례에 대한 일련의 도면.
도 3은 도 2의 조립체의 일부에 대한 절개 단면도.
도 4는 웨이스트게이트 아암 및 플러그의 일례에 대한 일련의 도면.
도 5는 도 4의 웨이스트게이트 아암 및 플러그의 측면도.
도 6은 터빈 하우징의 일례에 대한 절개 단면도.
도 7은 2가지의 다른 배향에서 웨이스트게이트 아암 및 플러그의 일련의 절개 단면도.
도 8은 2가지의 다른 배향에서 웨이스트게이트 아암 및 플러그의 일련의 절개 단면도.
도 9는 웨이스트게이트 아암 및 플러그와, 그의 프로파일의 일례에 대한 일련의 다이아그램.
도 10은 플러그의 프로파일의 예에 대한 일련의 도면.
도 11은 시트의 프로파일의 예에 대한 일련의 도면.
도 12는 터빈 웨이스트게이트 플러그 및 시트의 예에 대한 일련의 도면.
도 13은 웨이스트게이트 아암 및 플러그의 일례에 대한 일련의 도면.
도 14는 도 13의 웨이스트게이트 아암 및 플러그의 플러그 프로파일에 대한 일련의 도면
도 15는 도 13의 웨이스트게이트 아암과 플러그의 일부 및 그의 플러그 프로파일의 플롯에 대한 사시도.
도 16은 도 13의 웨이스트게이트 아암 및 플러그를 구비하는 조립체의 일례에 대한 일련의 절개 단면도.
도 17은 도 16의 조립체에 대한 데이터의 플롯의 예에 대한 일련의 도면.
도 18은 웨이스트게이트 아암 및 플러그의 예에 대한 일련의 도면.
도 19는 각종 조립체에 대한 데이터의 플롯의 예에 대한 일련의 도면
터보 과급기는 종종 내연기관의 출력을 증가시키는데 이용된다. 도 1을 참조하면, 일례로서, 시스템(100)은 내연기관(110)과 터보 과급기(120)를 구비할 수 있다. 도 1에 도시한 바와 같이, 시스템(100)은 차량(101)의 일부일 수 있으며 상기 시스템(100)은 엔진 칸 내에 배치되고, 예컨대, 승객 칸(105) 뒤편에 위치된 배기 출구(109)로 배기물을 지향시키는 배기 도관(103)에 연결된다. 도 1의 예에서, 처리 유닛(107)은 배기물을 처리하도록(예컨대, 분자의 촉매 변환 등을 거친 방출량을 감소시키도록) 제공될 수 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 내연기관(110)은 (예컨대, 피스톤을 거쳐) 샤프트(112)를 작동가능하게 구동시키는 하나 이상의 연소실을 수용하는 엔진 블록(118)을 구비할 뿐만 아니라 엔진 블록(118)으로의 공기의 유동 경로를 제공하는 흡기 포트(114) 및 엔진 블록(118)으로부터의 배기를 위해 유동 경로를 제공하는 배기 포트(116)를 구비한다.
터보 과급기(120)는 배기로부터 에너지를 추출하여 연소 가스를 형성하도록연료와 조합될 수 있는 공기를 유입하는 에너지를 제공하도록 작동할 수 있다. 도 1에 도시한 바와 같이, 터보 과급기(120)는 공기 입구(134), 샤프트(122), 압축기 휠(125)을 위한 압축기 하우징 조립체(124), 터빈 휠(127)을 위한 터빈 하우징 조립체(126), 또 다른 하우징 조립체(128), 및 배기 출구(136)를 구비한다. 또 다른 하우징 조립체(128)는 압축기 하우징 조립체(124)와 터빈 하우징 조립체(126) 사이에 배치될 때 중앙 하우징 조립체(center housing assembly)로서 지칭될 수 있다. 샤프트(122)는 각종 구성요소를 구비하는 샤프트 조립체일 수 있다. 샤프트(122)는 또 다른 하우징 조립체(128) 내에(예컨대, 하나 이상의 보어 벽에 의해 형성된 보어 내에) 배치된 베어링 시스템(예컨대, 저널 베어링(들), 롤링 요소 베어링(들), 등)에 의해 회전가능하게 지지될 수 있음으로써, 터빈 휠(127)의 회전으로 인해(예컨대, 샤프트(122)에 의해 회전가능하게 결합되는 바와 같이) 압축기 휠을 회전시킨다. 일례로서, 중앙 하우징 회전 조립체(center housing rotating assembly)(CHRA)는 압축기 휠(125), 터빈 휠(127), 샤프트(122), 또 다른 하우징 조립체(128) 및 각종 다른 구성요소(예컨대, 압축기 휠(125)과 또 다른 하우징 조립체(128) 사이에 축방향 위치에 배치된 압축기측 플레이트)를 구비할 수 있다.
도 1의 예에서, 가변 기하학적 조립체(variable geometry assembly)(129)는 또 다른 하우징 조립체(128)와 터빈 하우징 조립체(126) 사이에 적어도 부분적으로 배치되는 것으로 도시된다. 이와 같은 가변 기하학적 조립체는 터빈 하우징 조립체(126) 내의 터빈 휠 공간으로 안내하는 통로의 기하학적 형상을 변경하도록 베인(vane) 또는 다른 구성요소를 구비할 수 있다. 일례로서, 가변 기하학적 압축기 조립체가 제공될 수 있다.
도 1의 예에서, 웨이스트게이트 밸브(또는 단순히 웨이스트게이트)(135)는 터빈 하우징 조립체(126)의 배기 입구에 인접하도록 위치설정된다. 웨이스트게이트 밸브(135)는 터빈 휠(127)을 바이패스하기 위해 배기 포트(116)로부터의 적어도 일부의 배기물을 허용하도록 제어될 수 있다. 각종 웨이스트게이트, 웨이스트게이트 구성요소 등은 종래의 고정식 노즐 터빈(fixed nozzle turbine), 고정식 베인 노즐 터빈(fixed-vaned nozzle turbine), 가변 노즐 터빈(variable nozzle turbine), 트윈 스크롤 터보 과급기(twin scroll turbocharger) 등에 적용될 수 있다.
도 1의 예에서, 배기 가스 재순환(exhaust gas recirculation)(EGR) 도관(115)이 또한 도시되며, 이는 예컨대, 압축기 휠(125) 상류의 위치로 배기물이 유동하게 하도록 하나 이상의 밸브(117)를 선택적으로 구비할 수 있다.
또한 도 1은 배기 터빈 하우징 조립체(152)로의 배기물의 유동을 위한 일례의 구성체(150)와, 배기 터빈 하우징 조립체(172)로의 배기물의 유동을 위한 또 다른 예의 구성체(170)를 도시한다. 구성체(150)의 경우에, 실린더 헤드(154)는 실린더로부터 배기 터빈 하우징 조립체(152)로 배기물을 지향시키도록 그 내부의 통로를 구비하는 반면, 구성체(170)의 경우에 매니폴드(176)는 예컨대, 배기 배관의 임의 분리된 중간 길이 없이 배기 터빈 하우징 조립체(172)의 장착을 위해 제공한다. 구성체(150)와 구성체(170)의 예에서, 배기 터빈 하우징 조립체(152, 172)는 웨이스트게이트, 가변 기하학적 조립체 등과 함께 사용되도록 구성될 수 있다.
도 1에서, 제어기(190)의 일례는 하나 이상의 프로세서(192), 메모리(194) 및 하나 이상의 인터페이스(interface)(196)를 구비하는 것으로 도시된다. 이와 같은 제어기는 엔진 제어 유닛(engine control unit)(ECU)의 회로와 같은 회로를 구비할 수 있다. 본원에 기술한 바와 같이, 각종 방법 또는 기술은 예컨대, 제어 로직을 통한 제어기와 함께 선택적으로 실시될 수 있다. 제어 로직은 하나 이상의 엔진 작동 조건(예컨대, 터보 rpm, 엔진 rpm, 온도, 부하, 윤활제, 냉각 등)에 따라 다를 수 있다. 예컨대, 센서는 하나 이상의 인터페이스(196)를 거쳐 제어기(190)로 정보를 전달할 수 있다. 제어 로직은 이러한 정보에 의존할 수 있어서, 제어기(190)는 엔진 작동을 제어하는 제어 신호를 출력할 수 있다. 제어기(190)는 윤활제 흐름, 온도, 가변 기하학적 조립체(예컨대, 가변 기하학적 압축기 또는 터빈), 웨이스트게이트(예컨대, 액추에이터를 거침), 전기 모터 또는 엔진, 터보 과급기(들) 등과 관련된 하나 이상의 다른 구성요소들을 제어하도록 구성될 수 있다. 일례로서, 터보 과급기(120)는 예컨대, 제어기(190)의 인터페이스(들)(196)에 결합될 수 있는 하나 이상의 액추에이터 및/또는 하나 이상의 센서(198)를 구비할 수 있다. 일례로서, 웨이스트게이트(135)는 전기 신호, 압력 신호 등에 응답하는 액추에이터를 구비하는 제어기에 의해 제어될 수 있다. 일례로서, 웨이스트게이트용 액추에이터는 기계식 액추에이터일 수 있고, 예컨대 전력을 필요로 하지 않고 작동할 수 있다(예컨대, 도관을 거쳐 공급된 압력 신호에 반응하도록 구성된 기계식 액추에이터를 고려함).
도 2는 조립체(200)의 일례를 도시하며, 상기 조립체는 플랜지(211), 보어(212), 입구 도관(213), 터빈 휠 개구(214), 나선형 벽(215), 배기 출구 개구(216), 슈라우드 벽(220), 노즐(221), 나선형 벽(215)에 의해 부분적으로 형성된 볼류트(volute)(222), 웨이스트게이트 시트(226)로 연장되는 웨이스트게이트 벽(223) 및 배기 챔버(230)를 구비하는 터빈 하우징(210)을 구비한다. 도 2의 예에서, 터빈 하우징은 단일 피스(single piece) 또는 다수 피스(multi-piece)일 수 있다. 일례로서, 터빈 하우징(210)은 (예컨대, 샌드 주조 또는 다른 주조 공정을 거쳐 형성된) 주조품일 수 있다. 터빈 하우징(210)은 보어(212), 터빈 휠 개방부(214), 배기 출구 개구(216), 배기 챔버(230) 등과 같은 특징부를 형성할 수 있는, 각종 벽을 구비한다. 특히, 웨이스트게이트 벽(223)은 입구 도관(213)과 유체 연통하는 웨이스트게이트 통로를 형성하며, 여기서 웨이스트게이트 제어 링키지(240)와 웨이스트게이트 아암 및 플러그(250)는 (예컨대, 웨이스트게이팅 배기를 위해) 웨이스트게이트 통로를 개폐하도록 구성된다.
도 2의 예에서, 웨이스트게이트 제어 링키지(240)는 터빈 하우징(210)의 보어에 의해 수용되도록 구성된 부싱(242), 컨트롤 아암(244) 및 페그(peg)(246)를 구비하고 웨이스트게이트 아암 및 플러그(250)는 샤프트(252), 샤프트 단부(253), 아암(254) 및 플러그(256)를 구비한다. 도시한 바와 같이, 부싱(242)은 예컨대, 샤프트(252)의 회전을 지지하고, 외부 공간으로부터 배기 챔버(230)를 시일하는 등을 위해 보어(212)와 샤프트(252) 사이에 배치된다. 보어(212), 부싱(242) 및 샤프트(252)는 하나 이상의 길이뿐만 아니라 직경(들)에 의해 각각 형성될 수 있다. 예컨대, 샤프트(252)는 직경(DS)을 구비하고 보어(212)는 직경(DB)를 구비하는 한편, 부싱은 내경(Dbi)과 외경(Dbo)를 구비한다. 도 2의 예에서, 각종 구성요소가 조립될 때, DB > Dbo > Dbi > Ds의 순서이다. 길이와 관련하여, 샤프트(252)의 길이는 부싱(242)의 길이를 초과하고, 부싱의 길이는 보어(212)의 길이를 초과한다. 이와 같은 길이는 샤프트 축(zs), 부싱 축(zb) 및 보어 축(zB)에 대해 형성될 수 있다. 도시한 바와 같이, 부싱(242)은 샤프트(252)의 숄더와 웨이스트게이트 제어 링키지(240)의 제어 아암(244) 사이에서 축방향으로 배치된다.
일례로서, 조립체(220)는 플랜지(211)를 거쳐 내연기관의 배기 도관 또는 다른 구성요소(예컨대, 도 1의 예 참조)에 끼워맞춰질 수 있으므로 배기 도관은 입구 도관(213)을 거쳐 수용되어 볼류트(222)로 지향된다. 볼류트(222)로부터, 개구(214)를 거쳐 터빈 하우징(210) 내에 배치된 터빈 휠로 배기물이 노즐(221)을 거쳐 지향됨으로써, 슈라우드 벽(220)에 의해 부분적으로 형성된 터빈 휠 공간 내에서 유동하여 확장된다. 그 다음, 배기물이 배기 챔버(230)로의 유동에 의해 터빈 휠 공간으로부터 배출되고, 그 후 배기 출구 개구(216)를 거쳐 터빈 하우징(210)의 외부로 배출된다. 웨이스트게이팅(wastegating)에 관하여, (예컨대, 페그(246)에 결합된 액추에이터에 의해) 웨이스트게이트 제어 링키지(240)의 작동 시에, 수용된 배기물의 적어도 일부가 노즐(221)을 통해 터빈 휠 공간으로라기 보다는, 웨이스트게이트 시트(226)를 지나 그리고 배기 챔버(230) 내로, 웨이스트게이트 벽(223)에 의해 형성된 웨이스트게이트 통로 내로 유동할 수 있도록 웨이스트게이트 아암 및 플러그(250)가 회전될 수 있다. 그 다음 배기물의 웨이스트게이트된 부분은 배기 출구 개구(216)를 거쳐 터빈 하우징(210)으로부터 배출될 수 있다(예컨대, 부분적으로 재순환된, 차량의 배기 장치로 통과할 수 있는 등).
도 2의 예에서, 보어(212), 부싱(242) 및 샤프트(252)의 축들은 정렬(예컨대, 공통 축을 형성)된 것으로 도시되지만, 조립, 작동 등이 이루어질 때, 일부 오정렬이 발생할 수 있다. 예컨대, 각종 구성요소들(예컨대, 플러그, 아암, 샤프트, 보어, 부싱 등) 사이의 간극(clearance)은 시간이 경과함에 따라 변경될 수 있다. 이와 같은 변화를 발생시킬 수 있는 힘은 공력 여기(aerodynamic excitation), 고온, 온도 특성 시험(예컨대, -20도 미만의 온도 내지 1000도를 초과하는 온도), 화학 침식(chemical attack), 마찰, 재료의 열화 등을 포함한다. 적어도 전술한 이유들로 인해, 배기 터빈 조립체의 수명에 있어서 웨이스트게이트 개구를 효과적으로 시일하기는 어려울 수 있다. 온도와 관련하여, 고온에서의 문제점은 일반적으로 마모, 마찰 손실 및 그에 수반되는 누출, 제어성의 결여 또는 누수 및 비제어 성의 조합을 포함한다.
도 3은 도 2의 조립체(200)의 일부의 확장된 절개 단면도를 도시한다. 도시한 바와 같이, 플러그(256)는 웨이스트게이트 시트(226) 내에 안착함으로써, 웨이스트게이트 벽(223)에 의해 형성된, 터빈 하우징(210)의 부분인 웨이스트게이트 통로를 시일한다.
도 4는 도 2의 조립체의 웨이스트게이트 아암 및 플러그의 평면도와 측면도를 도시한다. 도시한 바와 같이, 샤프트(252)는 길이(△zs)에 걸쳐 직경(Ds)을 갖는다. 아암(254)은 숄더(255)로부터 샤프트(252)로부터 축방향 외측으로 이격하여 연장되고, 플러그로 반경방향 하측으로 연장된다. 축방향 치수(△za)는 숄더(255)로부터 플러그(256)의 중심선까지의 거리인 것으로 도 4의 예에 도시된다. 플러그(256)는 외경(Dpo)을 갖는 것으로 도시한다. 치수(△SP)는 샤프트(252)의 축(zs)과 플러그(256)의 중심선 사이의 오프셋(offset)으로서 평면도에 도시된다. 일례로서, 플러그(256)의 중심선은 x축을 형성하거나 또는 x축과 일치할 수 있고, 예컨대, 아암(254), 플러그(256), 아암(254) 및 플러그(256)의 회전각 등의 특징을 기술하도록 참조로서 이용될 수 있다. 치수(△SP)는, 예컨대 아암(254)의 회전축과 플러그(256)의 중심선 사이의 치수로서 빗변(hypotenuse)을 형성하는 삼각형의 레그일 수 있다. 또한, 도 4는 각종 다른 특징들, 예컨대, 숄더, 윤곽부 등과 같은 샤프트의 특징들을 나타낸다.
도 5는 웨이스트게이트 아암 및 플러그(250)의 또 다른 측면도를 도시한다. 도 5의 예에서, 플러그(256)의 프로파일은 내경(Dpi)을 형성할 수 있는 반경부와 원추부를 구비하는 것으로 도시된다. 도시한 바와 같이, 원추부는 원추각(Φp)에 따라 형성될 수 있는 한편, 반경부는 반경(R)에 대해 형성될 수 있다. 일례로서, 반경부는 토로이달부(toroidal portion) 또는 토로이달 표면(toroidal surface)으로 지칭될 수 있다. 토로이달부가 도 4의 예에서 원추부로 연장되지만, 토로이달부는 반경부로서 연속될 수 있거나 또는 비원추부 또는 다른 부분으로 연장될 수 있다. 일례로서, 플러그는 플러그의 내경과 외경 사이에 배치된 토로이달 표면(예컨대, 내경(Dpi)과 외경(Dpo) 사이에 배치된 토로이달 표면)을 구비할 수 있다.
도 6은 터빈 하우징(210)의 단면도를 도시하며, 특히 보어(212)와 웨이스트게이트 시트(226) 사이의 관계를 도시하며, 이러한 특징부는 웨이스트게이트 아암 및 플러그(250)와 같은 웨이스트게이트 아암 및 플러그와 연동한다. 도 6의 예에서 도시한 바와 같이, 웨이스트게이트 벽(223)은 웨이스트게이트 시트(226)로 연장되며 이 시트는 원추각(Φ0)으로 배치된 원추부 섹션의 직경(Do)을 구비한다. 일례로서, 조립체는 대략 60도의 원추각을 갖는 원추부(cone portion)를 갖는 플러그를 구비할 수 있는 한편, 웨이스트게이트 시트는 대략 100도의 원추각을 갖는 원추부를 구비할 수 있다. 이와 같은 일례에서, 플러그의 토로이달부와 웨이스트게이트 시트의 원추부 사이의 접촉에 의해 밀봉이 성취되기 때문에 2개의 원추부들 사이에는 접촉이 발생할 수 있거나 또는 발생하지 않을 수 있다.
도 7은 조립체(200) 내의 웨이스트게이트 아암 및 플러그(250)의 2가지의 변위된 배향을 도시하는 바, 특히 웨이스트게이트 아암 및 플러그(250)의 샤프트(252)의 축은 예컨대, 보어(212)의 축(예컨대, 그리고 보어(212) 내에 배치된 부싱(242)의 축)과 정렬되지 않는다.
배향(710, 730)에 있어서, 플러그(256)와 웨이스트게이트 시트(226) 사이에는 접촉이 발생한다. 특히, 플러그(256)의 반경부(예컨대, 토로이달부)와 웨이스트게이트 시트(226)의 원추부 사이에는 접촉이 존재한다. 일례로서, 배향(710, 730)은 보어의 보어 축에 대해 최대한의 각도 오정렬(예컨대, ±5도)(예컨대, 보어 내에 배치된 부싱의 부싱 축에 대한 몇 가지의 각도 오정렬)(예컨대, ±1도)을 나타낼 수 있다. 기술된 바와 같이, 다양한 이유로 인해 몇 가지의 오정렬이 발생할 수 있다(예컨대, 조립 시, 작동 시 등).
도 8은 조립체(200) 내에 웨이스트게이트 아암 및 플러그(250)의 2가지의 변위된 배향을 도시하는 바, 특히 웨이스트게이트 아암 및 플러그(250)의 샤프트(252)의 축은 예컨대, 보어의 축(예컨대, 그리고 보어(212) 내에 배치된 부싱의 축)과 정렬되지 않는다.
배향(810, 830)에 있어서, 플러그(256)와 웨이스트게이트 시트(226) 사이에는 접촉이 존재한다. 특히, 플러그(256)의 반경부(예컨대, 토로이달부)와 웨이스트게이트 시트(226)의 원추부 사이에는 접촉이 존재한다. 일례로서, 배향(810, 830)은 보어의 보어 축에 대해 최대한의 변위 오정렬(예컨대, Δ)(예컨대, ±1.6 밀리미터), 예컨대 보어 내에 배치된 부싱의 부싱 축에 대한 몇 가지 변위 오정렬(예컨대, ±0.1 밀리미터)을 나타낼 수 있다.. 기술된 바와 같이, 다양한 이유로 인해 몇 가지의 오정렬이 발생할 수 있다(예컨대, 조립 시, 작동 시 등).
일례로서, 웨이스트게이트 아암 및 플러그는 터빈 하우징의 보어 내에 배치된 부싱 내부의 극한 위치(extreme position)를 구비하면서, 웨이스트게이트 통로를 밀봉할 목적으로 (예컨대, 수용가능한 성능을 위해 적절한 밀봉) 웨이스트게이트 시트와의 접촉을 유지할 수 있다.
도 9는 일체형 웨이스트게이트 아암 및 플러그(예컨대, 모노블록 웨이스트게이트 아암 및 플러그) 또는 웨이스트게이트 아암 및 플러그 조립체일 수 있는, 웨이스트게이트 아암 및 플러그(950, 970)의 예들을 도시한다. 조립체로서, 플러그부(956)는 부착식 베이스(972 또는 992)를 구비할 수 있고, 상기 베이스부로부터 아암(970 또는 990)이 스템(974 또는 994)에 끼워맞춰지는 위치에서 스템(974 또는 994)이 연장되어, 부착식 구성요소(976 또는 996)를 거쳐 스템(974 또는 994)에 고정된다(예컨대, 압입-끼워맞춤 링 등). 예시적인 웨이스트게이트 아암 및 플러그(970)에서, 부착식 베이스(992)의 표면은 구형부의 일부에 의해 적어도 부분적으로 형성될 수 있다, 이와 같은 예에서, (예컨대, 스템(994)에 대해 몇 가지 양의간극(들)의 의해 제공되는 바와 같이) 암(990)에 대한 플러그부(956)에 대해 몇 가지의 피봇팅(pivoting)이 제공될 수 있다.
도 9의 예에서, 플러그부(956)는 토로이달부("t")와, 예컨대 선택적으로 원추부("C")를 구비한다. 도시한 바와 같이, 선택적인 원추부는 각(Φc), 높이(hc) 및 하부 직경(Dcl)과 상부 직경(Dcu) 중 적어도 하나에 의해 형성될 수 있다. 도 9의 예에서, 토로이달부는 직경(Dt)과 반경(Rt)에 의해 형성될 수 있고, 예컨대, 토로이달부는 원형 토러스(circular torus)에 의해 형성될 수 있다.
도 10은 시트 프로파일(1015, 1025, 1035, 1045)의 일부 예와 함께 플러그(1010, 1020, 1030, 1040)의 토로이달부의 몇 가지 예를 도시한다. 또한 도 10은 해당하는 토로이달부와 유사할 수 있는 그리드형 표면을 도시한다.
예시적인 프로파일(1010)에 대해, 토로이달부는 원형에 상응하고, 예시적인 프로파일(1020)에 대해, 토로이달부는 타원형에 상응하고, 예시적인 프로파일(1030)에 대해, 토로이달부는 내측으로 경사진 타원형에 상응하고, 예시적인 프로파일(1040)에 대해, 토로이달부는 외측으로 경사진 타원형에 상응한다(예컨대, 경사 각도 Θ 참조). 도 10의 프로파일(1010, 1020, 1030, 1040)의 예에서, 두꺼운 실선은, 예컨대 플러그(256)와 같은 플러그의 프로파일일 수 있는 프로파일을 나타낸다. 시트 프로파일(1015, 1025, 1035, 1045)과 관련하여, 점선은, 예컨대 웨이스트게이트 시트(226)와 같은 시트의 프로파일일 수 있는 프로파일을 나타낼 수 있다.
도 11은 플러그 프로파일(1115, 1125, 1135, 1145)의 일부 예와 함께 웨이스트게이트 시트(1110, 1120, 1130, 1140)의 시트 프로파일의 일부 예를 도시한다. 또한 도 11은 해당하는 시트 프로파일과 유사할 수 있는 그리드형 표면을 도시한다. 예시적인 프로파일(1110)에 대해, 시트는 원형에 상응하는 토로이달부에 의해 형성될 수 있고, 예시적인 프로파일(1120)에 대해, 시트는 타원형에 상응하는 토로이달부에 의해 형성될 수 있고, 예시적인 프로파일(1130)에 대해, 시트는 외측으로 틸팅된 타원형에 상응하는 토로이달부에 의해 형성될 수 있고(예컨대, 경사 각도
Figure 112013083127548-pat00001
참조), 예시적인 프로파일(1140)에 대해, 시트는 타원형에 상응하는 토로이달부에 의해 형성될 수 있다(예컨대, 프로파일(1120)의 예와 비교하여 90도로 회전됨). 도 11의 프로파일(1110, 1120, 1130, 1140)의 예에서, 두꺼운 실선은 예컨대, 웨이스트게이트 시트(226)와 같은 시트의 프로파일일 수 있는 프로파일을 나타낸다. 플러그 프로파일(1115, 1125, 1135, 1145)과 관련하여, 상기 플러그 프로파일은 예컨대, 플러그(256)와 같은, 플러그의 프로파일일 수 있다. 도 11에 도시한 바와 같이, 플러그는 원추형 프로파일(conical profile) 또는 구형 프로파일(spherical profile)일 수 있다. 각종 다른 실시예에 도시한 바와 같이, 플러그는 토로이달 프로파일을 구비할 수 있다.
도 12는 원추형 플러그 그룹(1210), 토로이달 플러그 그룹(1230) 및 구형 플러그 그룹(1250)으로서 그룹화된 터빈 웨이스트게이트의 일부 예를 도시하며, 이 는 예컨대 변형된 구형부(예컨대, 변형된 구형부의 일부)를 구비할 수 있다.
원추형 플러그 그룹(1210)에서, 플러그(1212)는 원추 형상을 구비하고 시트(1214)는 코너 형상(1214), 반경 형상(1216)(예컨대, 토로이달 표면의 일부) 또는 타원 형상(예컨대, 타원형 표면의 일부)을 구비한다.
토로이달 플러그 그룹(1230)에서, 플러그(1232)는 반경 형상(예컨대, 토로이달 표면의 일부)을 구비하고 시트는 코너 형상(1234), 원추 형상(1235), 반경 형상(1236) 또는 타원형상(1237)을 구비한다.
구형 플러그 그룹(1250)에서, 플러그(1252)는 형상(예컨대, 구형 표면의 일부 또는 변형된 구형 표면의 일부)을 구비하고 시트는 코너 형상(1254), 원추 형상(1255), 반경 형상(1256) 또는 타원 형상(1257)을 구비한다.
도 12의 예에서, 토러스는 반경(또는 장축들 및 단축들)과 직경에 의해 형성될 수 있으며 구형부 또는 변형된 구형부는 반경, 반경들, 하나 이상의 장축들, 하나 이상의 단축들 등에 의해 형성될 수 있는 바 구형 섹션부 또는 변형된 구형 섹션부는 구형부 또는 변형된 구형부를 절단하는 평면과 같은 표면에 의해 형성될 수 있다는 것이다. 일례로서, 원추부(또는 원추형부)는 각도 및 축에 의해 형성될 수 있고, 예컨대 축을 따르는 위치(들)에 의해 형성될 수 있다.
도 13은 예컨대, 도 2의 조립체(200)와 같은(예컨대, 웨이스트게이트 아암 및 플러그(250)보다 웨이스트게이트 아암 및 플러그(1350)가 구비된), 조립체 내에 구비될 수 있는 웨이스트게이트 아암 및 플러그(1350)의 일례를 도시한다. 일례로서, 웨이스트게이트 아암 및 플러그(1350)는 배기 터빈(예컨대, 터보 과급기의)의 작동 시에 경험된 온도에 적합한 재료(예컨대, 금속, 합금 등)로 제조될 수 있다.
도 13의 예에서, 웨이스트게이트 아암 및 플러그(1350)는 길이(△Zs)에 걸친 직경(Ds)을 구비하는 샤프트(1352)와, 숄더(1355)로부터의 샤프트(1352)로부터 축방향 외측으로 이격되어 플러그(1356)에 대해 반경방향 하측으로 연장하는 아암(1354)을 구비한다. 축방향 치수(△Za)는 숄더(1355)로부터 플러그(1356)의 중심선까지의 거리인 것으로 도 13의 예에 도시된다. 플러그(1356)는 외경(Dpo)을 갖는 것으로 도시한다. 일례로서, 플러그(1356)의 중심선은, 예컨대 아암(1354), 플러그(1356), 아암(1354) 및 플러그(1356)의 회전각 등의 특징을 기술하도록 참조됨으로써 이용될 수 있는 x축을 형성하거나 또는 x축과 일치할 수 있다. 예컨대, 도 13에서, 플러그(1356)는, 예컨대 반경(rT)에 의해 적어도 부분적으로 형성된 플러그(1356)의 토로이달부로부터 x축(예컨대, 거리 △Xp)의 방향으로 반경방향 외측으로 연장되는 변형된 구형부를 구비한 것으로 도시되며, 여기서 예컨대 변형된 구형부는 플러그(1356)의 토로이달부와 관련된 직경(DT)을 갖는 원주보다 작다(예컨대, 투영도에서, 그 주변부는 원주 내에 있을 수 있다). 도 13의 예에서 도시한 바와 같이, 플러그(1356)의 변형된 구형부는 구형부(1357) 및 예컨대, 변형된 구의 형상을 함께 형성하는 변형된 구형부(1359)를 구비한다. 도 13의 예에서 도시한 바와 같이, 변형된 구형부는 변형된 구(예컨대, 평면 등에 의해 절단하는 변형된 구)의 일부일 수 있다.
도 2의 웨이스트게이트 아암 및 플러그(250)에 대해 기술한 바와 같이, 웨이스트게이트 아암 및 플러그(1350)는, 예컨대 아암(1354)의 회전축과 플러그(1356)의 중심선 사이의 치수로서 빗변을 형성하는 삼각형의 레그로서 치수(△SP)를 마찬가지로 구비할 수 있다. 또한, 도 13은 각종 다른 특징, 숄더, 윤곽부 등과 같은 샤프트의 특징을 도시한다.
도 14는 플러그 프로파일의 플롯(1510)과 함께 도 13의 웨이스트게이트 아암및 플러그(1350)의 플러그 프로파일에 대한 일련의 도면을 도시한다. 기술한 바와 같이, 플러그(1356)는 구형부(1357) 및 변형된 구의 형상을 함께 형성할 수 있는 변형된 구형부(1359)를 구비할 수 있다. 정면도(상부도)에서 도시한 바와 같이, 플러그(1356)의 구형부(1357)는 실질적으로 균등한 반경(r1)에 의해 형성될 수 있으므로 기준면(reference plane)(x0)은 만곡부(curvature) 등에서 변화하며 일치됨으로써 형성될 수 있고 변형된 구형부의 "베이스"를 형성할 수 있다. 일례로서, 기준면(x0)은 플러그(1356)의 토로이달부로터의 거리(△XT)에 의해 형성될 수 있고, 전이 프로파일(transition profile)은 플러그(1356)의 토로이달부와 변형된 구형부 사이에 있다.
측면도(미들 뷰)에서 도시한 바와 같이, 구형부는 변형부(1359)로, 예컨대, 각도(Φ)(예컨대, 각도(Φ1)와 각도(Φ2)에 의해 형성될 수 있는 전이 경계부)에서 전이한다. 변형된 구형부(1359)는 감소하는 반경, 예컨대, 각도(Φ)에 대해 감소하는 반경을 구비할 수 있다. 측면도에서 도시한 바와 같이, 변형된 구형부(예컨대, 구형부(1357) 및 변형된 구형부(1359)는 비대칭이다. 비대칭은 하나 이상의 거리에 의해, 예컨대, 플러그(1356)의 토로이달부에 대해 형성될 수 있다. 예컨대, 토로이드 단면과 변형된 구형부의 축 사이의 거리는 플러그(1356)의 샤프트측 및 플러그(1356)의 전방측과 상이하며 샤프트측(△rs)의 거리는 전방측(△rf)의 거리보다 더 크다. 일례로서, 샤프트측(△rs)의 거리는 대략 1 mm와 동일하거나 또는 1 mm를 초과할 수 있다.(예컨대, 베이스 평면의 주변부에서 변형된 구형부의 일부, 일측 상의 반경은 대향측 상의 반경보다 작다). 이와 같은 실시예에서, 간극은 예컨대, 플러그가 폐쇄 위치에 있을 때(또한 도 16에 도시함) 변형된 구형부의 샤프트측과 웨이스트게이트 시트 사이에 형성될 수 있다.(예컨대, 간극은 대략 1밀리미터 이상임)
도 14는 변형된 구형부가 x축에 대해 직교하는 평면, 특히 θ, x0 평면에 대해 제조되고 형성될 수 있는 일례를 도시한다(예컨대, 일련의 평면이 변형된 구형부를 형성할 수 있는 경우). 예시적인 평면에서, 반경(r)을 갖는 원은 구형부(1357)를 부분적으로 형성할 수 있고, 장축("a") 및 단축("b")을 갖는 타원은 변형된 구형부(1359)를 부분적으로 형성할 수 있다. 조합하는 경우에는, 원과 타원은 예컨대, 플러그의 샤프트측에서 플러그(1356)의 반경 차이(△r)를 형성할 수 있다(예컨대 △rs에서 또한 도시함). 일례로서, 원의 원형 및 타원의 원형은 오프셋(△o)에 의해 나타낸 바와 같이, 오프셋(offset)될 수 있다. 도 14에서 나타낸 바와 같이, 장축 또는 단축은 원의 반경을 초과할 수 있고, 원의 반경 미만일 수 있거나, 또는 원의 반경과 동일할 수 있다. 일례로서, 타원은 예컨대, 장축이 샤프트측으로부터 플러그의 전방측으로 정렬될 수 있도록 다수의 각도에 의해 회전할 수 있다(예컨대, 도 14의 예에 도시한 바와 같이 단축에 비해). 도 14에 나타낸 바와 같이, 오프셋은 영보다 크거나 영보다 작거나 영(zero)일 수 있다(예컨대, 플러그의 샤프트측 및 전방측에 대해 형성됨). 일례로서, 일련의 단면은 원에 의해 부분적으로 형성할 수 있고 타원에 의해 부분적으로 형성할 수 있는 주변부를 구비하는 적어도 몇 가지의 단면을 구비할 수 있다. 예컨대, 이와 같은 일련의 단면은 "순수한(pure)" 구의 형상 및 플러그의 변형된 구형부를 함께 특정할 수 있는, 변형된 구를 특정할 수 있다.
도 15는 웨이스트게이트 아암 및 플러그(1350)의 일부 및 그의 플러그 프로파일의 플롯(1510)에 대한 사시도를 도시한다(예컨대, 측면도에 따라). 도 15에 도시한 바와 같이, 구형부(1357)는 (예컨대, 플러그(1356)의 전방측을 스팬하는) 각도(θ1)에 의해 부분적으로 형성될 수 있으면서 변형된 구형부(1359)는 (예컨대, 플러그의 샤프트측을 스팬(span)하는) 각도(θ2)에 의해 부분적으로 형성될 수 있다. 도 15의 예시에서, 웨이스트게이트 아암 및 플러그(1350)의 토로이달부의 하부 에지의 직경은 부분적으로, 반경 차이(△r)를 형성하는 것을 참조함으로써 이용될 수 있다. 예컨대, 변형된 구형부(1359)의 적어도 일부를 구비하는 플러그 프로파일의 플롯(1510)은 변형된 구형부의 외부면이 반경방향에 대해(예컨대, r이 x축으로부터 형성될 수 있는 경우의 r,) 축방향으로(예컨대, x) 변경되는 것을 도시한다.
도 16은 웨이스트게이트 아암 및 플러그(1350)를 구비하는 조립체(1600)의 일례에 대한 일련의 절개 단면도를 도시한다. 도 16의 예에서 도시한 바와 같이, 조립체(1600)는 터빈 하우징(1610)(예컨대, 도 2의 하우징을 도시함)을 구비하고 상기 하우징은 웨이스트게이트 시트(1626)로 연장하는 웨이스트게이트 벽(1623) 및 배기 챔버(1630)를 구비한다. 도 16의 예에서, 터빈 하우징은 단일 피스 또는 다수 피스 하우징일 수 있다. 일례로서, 터빈 하우징(1610)은 (예컨대, 샌드 주조 또는 다른 주조 공정을 거쳐 형성된) 주조 제품일 수 있다. 일례로서, 터빈 하우징(1610)은 배기 터빈(예컨대, 터보 과급기의)의 작동 동안에 받는 온도에 적합한 재료(예컨대, 금속, 합금 등)로 제조될 수 있다.
터빈 하우징(1610)은 보어, 터빈 휠 개구, 배기 출구 개구 등과 같은 특징부를 형성할 수 있는, 각종 벽을 구비한다. 특히, 도 16의 예에서, 웨이스트게이트 벽(1623)은 입구 도관과 유체 연통하는 웨이스트게이트 통로를 형성하며, 여기서 웨이스트게이트 제어 링키지와, 웨이스트게이트 아암 및 플러그(1350)는 웨이스트게이트 통로를 개폐(예컨대, 웨이스트게이팅 배기를 위해)하도록 구성된다.
상부 인셋 뷰에 있어서, 웨이스트게이트 시트(1626)의 형상에 대한 일례가 도시되고, 예컨대, (예컨대, 배기 챔버(1630)로부터 웨이스트게이트 벽(1623)에 의해 형성된 공간으로의) 시트 깊이는 전방측 상보다 샤프트측 상에서 더 클 수 있다.(예컨대, △S 참조)
도 16은 플러그(1356)의 토로이달부 및 변형된 구형부가 웨이스트게이트 시트(1626)(원추형 시트일 수 있음)에 대해 어떻게 배향될 수 있는지를 도시한다. 도시한 바와 같이, 플러그(1356)의 토로이달부는 웨이스트게이트 아암 및 플러그(1350)가 폐쇄 위치에 있을 때 웨이스트게이트 시트(1626)에 대해 안착할 수 있다. 또한, 폐쇄 위치에서는, 변경된 구형부 둘레에 간극이 존재한다(예컨대, 변형된 구형부의 표면은 웨이스트게이트 시트(1626)와 접촉하지 않는다).
하부 인셋 뷰에서 도시한 바와 같이, 웨이스트게이트 아암 및 플러그(1350)가 대략 5도로 개방 위치에 존재할 때(예컨대, 터빈 하우징(1610)의 보어 내에 샤프트(1352)가 대략 5도로 회전할 때), 플러그(1356)의 변형된 구형부의 표면은 웨이스트게이트 시트(1626)에 대해 간극을 형성한다(예컨대, 전방측 및 샤프트측 화살표를 도시함). 차압(예컨대, 웨이스트게이트 벽측(1623) 상의 보다 높은 압력)이 존재하면, 간극을 통해 배기물이 유동할 수 있으며(예컨대, 단면이 환형이거나 또는 변형된 환형), 여기서 이러한 유동의 특징은 플러그(1356)의 변형된 구형부의 표면에 의해 부분적으로 그리고 웨이스트게이트 시트(1626)의 표면에 의해 부분적으로 결정된다. 예컨대, 플러그(1356)의 변형된 구형부의 표면에 대해 유동이 충돌함으로써 예컨대, 정체 지점(stagnation point)을 형성하고, 그 주위에서 그로부터 반경방향 외측 그리고 예컨대 플러그(1356)와 웨이스트게이트 시트(1626) 사이의 간극 쪽으로 유동의 방향이 바뀐다.
또한, 도 16의 예에 도시한 바와 같이, 플러그(1356)의 샤프트측 상에서, 플러그(1356)의 토로이달부는 웨이스트게이트 시트(1626)에 대해 간극을 또한 형성한다(플러그(1356)의 전방측은 플러그(1356)의 샤프트측보다 큰 원호 거리로 회전한다). 따라서, 도 16의 예에서, 조립체(1600)를 위해, 플러그(1356)의 토로이달부와 변형된 구형부 양자는 하우징(1610)의 웨이스트게이트 시트(1626)에 대해 간극을 형성한다. (예컨대, "개방" 각도의 범위에 걸치는) 이러한 간극은 배기 유동의 특성을 "제어"하도록 작용한다. 예를 들면, 웨이스트게이트의 제어성을 강화하는 방식으로 개방 각도의 범위에 걸쳐 구성요소 상호 간의 간극 형상에 의해 유동 특성이 제어될 수 있다. 일례로서, 조립체(1600)는 웨이스트게이트 밸브 개구에 대해 단조롭고 매끄러운 압력 발달(monotonic and smooth evolution of pressure)을 제공할 수 있으며, 여기서 이러한 특성은 웨이스트게이트 밸브의 제어성을 강화시킨다. 이러한 접근법은 특히 제어를 강화할 수 있으며, 여기서 웨이스트게이트 밸브 액추에이터는 기계식 진공 액추에이터(예컨대, 웨이스트게이트 시트에 대해 웨이스트게이트 아암 및 플러그를 회전시키는 액추에이터)이다.
도 17은 도 16의 조립체의 시험 자료에 대한 플롯(1710, 1730)의 예를 도시한다. 도 17에 도시한 바와 같이, 플롯(1710)은 대략 20도의 개방 각도에 대한 압력 윤곽부 플롯(pressure contour plot)이다. 플롯(1710)에서, 일련의 채워진 원의 지점(예컨대, 정체 지점 또는 압력 최대점)의 대략적인 위치는 대략 2.5 내지 30도의 개방 각도로의 각도 범위에 걸쳐 있다(예컨대, 플러그(1356)의 사시도의 수정 없이). 플롯(1730)은 압력 윤곽부와 유선을 도시하고, 예컨대, 배기 유동이 대략 20도의 개방 각도에서 플러그-시트 간극(plug-seat clearance)을 통해 어떻게 이루어지는지를 도시한다. 기술된 바와 같이, 고압은 정체지점에서 상응할 수 있고 그 들레에서 유동이 플러그-시트 간극을 통해 유동하도록 유동의 방향이 반경방향 외측으로 바뀐다. 기술된 바와 같이, 적어도 몇 가지의 개방 각도에 대해, 플러그의 토로이달부와 플러그의 변형된 구형부 양자는 플러그-시트 간극을 형성할 수 있다. 개방 각도가 변화하는 경우에는, 플러그-시트 간극의 형상이 또한 변화한다. 도 17의 예에서 도시한 바와 같이, 개방 각도의 범위에 걸친 플러그에 의해 발생된 압력 최대점들의 위치는 플러그의 형상에 의해 적어도 부분적으로, 그리고, 예컨대, 웨이스트게이트 시트의 형상에 의해 적어도 부분적으로 "제어"될 수 있다.
일례로서, 유체 역학에서, 정체 지점은 국부적인 유체 속도가 대략 0(zero)인 유동장(flow field)에서의 지점일 수 있다. 정체 지점은 유동장에서의 물체의 표면에 존재할 수 있으며, 예컨대 유동장에서의 물체의 존재에 의해 멈추게 된다(예컨대, 유동장에서 블러프 바디(bluff body)를 고려한다). 일례로서, 베르누이 방정식은 (예컨대, 정압 또는 "정체 압력"이 정체 지점에서 최대값일 수 있도록) 속도가 0(zero)일 때 정압(static pressure)이 어떻게 가장 큰지를 증명할 수 있다. 액추에이터를 거쳐 유동장에서 물체가 이동가능한 경우에, 그 물체에 의해 발생된 압력은 액추에이터로 전달될 수 있다. 만약 이동가능한 물체가 액추에이터에 의해 이동되면서 바람을 "잡는다면(catches)"(예컨대, 압력의 단차 전이와 같은 급격한 전이), 액추에이터는 마찬가지로 충격도 받을 수 있다. 일례로서, 플러그(1356)의 형상은 액추에이터가 배기 유동을 제공하는 웨이스트게이트 개구에 대해 플러그(1356)를 회전시킬 때 액추에이터 상의 충격을 감소시키는데 도움을 줄 수 있다.
도 18은 예컨대, 도 2의 조립체(200)와 같은, 조립체 내에 구비될 수 있는 웨이스트게이트 아암 및 플러그(1850)의 일례에 대한 일련의 도면을 도시한다(예컨대, 웨이스트게이트 아암 및 플러그(250)보다는 웨이스트게이트 아암 및 플러그(1850)가 구비된다).
도 18의 예에서, 웨이스트게이트 아암 및 플러그(1850)는 길이(
Figure 112013083127548-pat00002
Zs)에 걸쳐 직경(Ds)을 구비하는 샤프트(1852), 숄더(1855)로부터 샤프트(1852)로부터 축방향 외측으로 이격하여 연장하고 플러그(1856)로 반경방향 하측으로 연장하는 아암(1854)을 구비한다. 축방향 치수(△Za)는 숄더(1855)로부터 플러그(1856)의 중심선까지의 거리인 것으로 도 18의 예에서 도시된다. 플러그(1856)는 외경(Dpo)을 갖는 것을 도시한다. 일례로서, 플러그(1856)의 중심선은 x축을 형성하거나 또는 x축과 일치할 수 있고, 예컨대, 아암(1854), 플러그(1856), 아암(1854) 및 플러그(1856)의 회전각 등의 특징을 기술하도록 참조함으로써 이용될 수 있다. 예컨대, 도 18에서, 플러그(1386)는 예컨대 반경(rT)에 의해 적어도 부분적으로 형성된 플러그(1856)의 토로이달부로터 x축을 따라 축방향 외측으로 연장하는(예컨대, 거리 △xp) 원추부(cone portion)(1857)를 구비하는 것을 도시한다. 일례로서, 플러그(1856)는 원추부(1857)에 대한 단부 캡(end cap)으로서 구형부(1859)를 구비할 수 있다. 이와 같은 예에서, 개방 각도에 대한 압력 최대점은 구형부(1859)에 대해 제한될 수 있다. 예컨대, 정체 지점은 플러그(1856)의 구형부(1859)에 대해제한될 수 있고 이에 의해 유동은 상기 구형부로부터 반경방향 외측으로(예컨대, 원추부(1857) 쪽으로) 지향된다. 일례로서, 플러그(1856)는 원추부(1857)와 구형부(1859) 사이에 배치된 토로이달부(1858)를 구비할 수 있다.(예컨대, 전이 영역으로서)
도 2의 웨이스트게이트 아암 및 플러그에 대해 기술한 바와 같이, 웨이스트게이트 아암 및 플러그(1850)는 예컨대, 아암(1854)의 회전축과 플러그(1856)의 중심선 사이의 치수로서 빗변을 형성하는, 삼각형의 레그로서 치수(△SP)를 동일하게 구비할 수 있다. 또한 도 18은 예컨대, 숄더, 윤곽부 등과 같은 각종 샤프트 특징을 도시한다.
일례로서, 웨이스트게이트 아암 및 플러그(1850)는 조립체(1600)와 같은 조립체 내에 구비될 수 있고, 여기서 웨이스트게이트 아암 및 플러그(1850)가 웨이스트게이트 아암 및 플러그(1350)에 비해 구비된다. 이와 같은 예에서, 플러그(1856)의 원추부(1857)의 표면은 웨이스트게이트 시트(1626)에 대해 간극을 형성할 수 있다. 차압(예컨대, 웨이스트게이트 벽측(1623) 상의 더 큰 고압)이 존재할 때 배기물은 간극을 통해 유동할 수 있고 이와 같은 유동의 특성은 플러그(1856)의 원추부(1857)의 표면에 의해 부분적으로, 그리고, 웨이스트게이트 시트(1626)의 표면에 의해 부분적으로 결정된다. 또한, 구형부(1859)의 표면(예컨대, 선택적으로 변형된 구)에 대해 유동이 충돌함으로써 예컨대, 정체 지점(stagnation point)을 형성하고, 그 주위에서 그로부터 반경방향 외측 그리고 예컨대 플러그(1856)와 웨이스트게이트 시트(1626) 사이의 간극 쪽으로 유동의 방향이 바뀐다.
또한 더욱, 플러그(1856)의 샤프트측 상에, 플러그(1856)의 토로이달부는 웨이스트게이트 시트(1626)에 대해 간극을 또한 형성할 수 있다. 따라서, 이와 같은 예에서, 플러그(1856)의 토로이달부와 원추부 양자는 터빈 하우징(1610)의 웨이스트게이트 시트(1626)에 대해 간극을 형성할 수 있다. 이러한 (예컨대, "개방" 각도의 범위에 걸친) 간극은 배기 유동의 특성을 "제어(control)"하도록 작용한다. 예컨대, 웨이스트게이트의 제어성을 강화하는 방식으로 개방 각도의 범위에 걸쳐 구성요소 상호 간의 간극 형상에 의해 유동 특성이 제어될 수 있다. 일례로서, 웨이스트게이트 아암 및 플러그(1850)를 구비하는 조립체(1600)는 웨이스트게이트 밸브 개구에 대해 단조롭고 매끄러운 압력 발달을 제공할 수 있으며, 여기서 이러한 특성은 웨이스트게이트 밸브의 제어성을 강화시킨다. 이러한 접근법은 특히 제어를 강화할 수 있으며, 여기서 웨이스트게이트 밸브 액추에이터는 기계식 진공 액추에이터(예컨대, 웨이스트게이트 시트에 대해 웨이스트게이트 아암 및 플러그를 회전시키는 액추에이터)이다.
도 19는 가변 조립체의 자료에 대한 플롯(1910, 1930)의 일례를 도시한다. 도시한 바와 같이, 플롯(1910)은 평탄한 플러그(평평한 시트에 대해 시일하는 평평한 표면)를 구비하는 베이스라인 조립체, 변형된 구형부를 갖는 플러그를 구비하는 조립체 및 원추부를 갖는 플러그를 구비하는 조립체에 대한 토크 대 밸브 개방 각도(torque versus valve open angle)를 도시한다. 2개의 후자의 조립체의 경우에는, 웨이스트게이트 시트는 원추부를 구비하고 플러그는 웨이스트게이트 시트의 원추부에 대해 안착할 수 있는 토로이달부를 구비한다.
플롯(1910)의 데이터는 밸브 개방 각도에 대해 토크가 실질적으로 큰 단조롭게 감소하는 변형된 구형부를 구비하는 플러그를 갖는 조립체를 나타낸다(예컨대, 토크는 레버 아암 거리 및 힘이 교적(cross product)할 때 토크가 생성될 수 있다). 또한, 플롯(1910)에서 도시한 바와 같이, 대략 5도를 초과하는 각도에서, 변형된 구형부 및 원추부 조립체의 토크는 상기 베이스라인 조립체의 토크 미만이다)(예컨대, 변형된 구형부 및 원추부 조립체의 부하가 감소됨).
플롯(1930)의 데이터는 밸브 개방 각도에 대해 질량 유동이 실질적으로 단조롭게 커지는 변형된 구형부를 구비하는 플러그를 갖는 조립체를 나타낸다. 대조적으로, 베이스라인 조립체에 대한 자료는 밸브 개방 각도가 증가할 때 질량 유동 레벨이 떨어지는 것을 나타냄으로써 밸브 개방 각도의 증가(예컨대, 대략 25도로부터 대략 30도까지)는 질량 유동을 실질적으로 증가시키도록 작용하지 않는다. 다시 말해서, 베이스라인 조립체의 경우에는, 질량 유동은 각도가 더 작아지는 범위에 걸쳐 주로 제어되고, 이는 제어 정밀도(control accuracy)에 영향을 끼칠 수 있다. 베이스라인 조립체의 질량 유동이 토크 결과와 조합될 때, 질량 유동의 정확도는 더욱 복잡해질 수 있고 이에 상응하여 액추에이터는 (예컨대, 대략 0도로부터 대략 25도까지의) 각도의 범위에서 토크가 증가하고 토크가 일정하지 않을 수 있다. 다시 말해서, 토크는 대략 25도 이상의 각에서는 "보다 균일하게(evenly)" 감소할 수 있으므로, 질량 유동 데이터는 이와 같은 범위에서, 질량 유동이 거의 변화하지 않을 수 있다(예컨대, 터보 과급기의 작동에 대해서 결과가 전혀 없거나 거의 없음).
시험 자료(예컨대 수학적인 시험)에 의해 증명될 때, 변형된 구형부를 구비하는 플러그를 갖는 조립체 및 원추부를 구비하는 플러그를 갖는 조립체의 토크 및 질량 유동은 평탄면을 구비하는 플러그를 갖는 조립체에 비해, 더 우수할 수 있다. 일례로서, 변형된 구형부를 구비하는 플러그를 갖는 조립체 또는 원추부를 구비하는 플러그를 갖는 조립체는 평탄면을 구비하는 플러그를 갖는 조립체에 비해, 소음(예컨대, 수다 또는 박수)의 감소, 내구성의 향상, 밀봉성의 향상 및/또는 조절성의 향상을 나타낸다.
일례로서, 조립체는 보어, 웨이스트게이트 시트 및 웨이스트게이트 시트로 연장하는 웨이스트게이트 통로를 포함하는 터빈 하우징; 상기 보어에 의해 수용하도록 구성된 부싱; 상기 부싱에 의해 수용하도록 구성된 회전가능한 웨이스트게이트 샤프트; 상기 웨이스트게이트 샤프트로부터 연장하는 웨이스트게이트 아암; 및 웨이스트게이트 아암으로부터 연장하는 웨이스트게이트 플러그를 구비할 수 있으며 상기 웨이스트게이트 플러그는 상기 웨이스트게이트 통로를 덮도록 상기 웨이스트게이트 시트와 접촉하는, 토러스의 일부에 의해 부분적으로 형성된, 프로파일(profile)을 구비한다. 이와 같은 조립체에서, 웨이스트게이트 샤프트, 웨이스트게이트 아암 및 웨이스트게이트 플러그는 단일 구성요소(예컨대, 모노블록(monoblock) 웨이스트게이트 아암 및 플러그)일 수 있다.
일례로서, 웨이스트게이트 플러그는 원추부의 일부에 의해 부분적으로 형성된 프로파일을 구비할 수 있다. 일례로서, 웨이스트게이트 시트는 원추부에 의해 부분적으로 형성된 프로파일을 구비할 수 있다.
일례로서, 웨이스트게이트 플러그는 토러스의 일부에 의해 부분적으로 형성된 프로파일을 구비할 수 있고, 여기서 그 토러스의 일부는 웨이스트게이트 플러그의 내경과 외경 사이에 배치된다.
일례로서, 조립체는 축을 갖는 웨이스트게이트 샤프트를 구비할 수 있고, 여기서 터빈 하우징은 축을 갖는 보어를 구비한다. 이와 같은 일례에서, 상기 축들의 기설정된 각도 오정렬의 경우에, 웨이스트게이트 샤프트와 연결된 웨이스트게이트 플러그는 토러스의 일부에 의해 부분적으로 형성된 프로파일을 구비할 수 있고, 상기 프로파일을 따라 웨이스트게이트 플러그는 웨이스트게이트 통로를 덮도록 웨이스트게이트 시트와 접촉한다.
일례로서, 조립체는 축을 갖는 웨이스트게이트 샤프트를 구비할 수 있고, 터빈 하우징은 축을 갖는 보어를 구비한다. 이와 같은 예에서, 상기 축들의 기설정된 변위 오정렬의 경우에, 웨이스트게이트 샤프트와 연결된 웨이스트게이트 플러그는 토러스의 일부에 의해 부분적으로 형성된 프로파일을 구비할 수 있고, 상기 프로파일을 따라 웨이스트게이트 플러그는 웨이스트게이트 통로를 덮도록 웨이스트게이트 시트와 접촉한다.
일례로서, 웨이스트게이트 플러그는 토러스, 예컨대, 장축의 길이와 상이한 단축의 길이를 갖는 타원형 토러스에 의해 부분적으로 형성된 프로파일을 구비할 수 있다. 이와 같은 일례에서, 타원형 토러스는 경사 각도(tilt angle)을 구비할 수 있다(예컨대, 상기 장축들은 평행하지 않다).
일례로서, 웨이스트게이트 플러그의 프로파일은 토러스의 최대 외경에 접함으로써 형성된 원추각(conical angle)을 구비할 수 있다. 이와 같은 일례에서, 웨이스트게이트 시트는 원추각을 구비할 수 있고 웨이스트게이트 시트의 원추각은 웨이스트게이트 플러그의 원추각보다 크다.
일례로서, 조립체는 보어, 웨이스트게이트 시트 및 상기 웨이스트게이트 시트로 연장하는 웨이스트게이트 통로를 구비하는 터빈 하우징; 상기 보어에 의해 수용하도록 구성된 부싱; 상기 부싱에 의해 수용가능하도록 구성된 회전가능한 웨이스트게이트 샤프트; 상기 웨이스트게이트 샤프트로부터 연장하는 웨이스트게이트 아암; 및 상기 웨이스트게이트 아암으로부터 연장하는 웨이스트게이트 플러그를 구비할 수 있으며 웨이스트게이트 플러그는 웨이스트게이트 통로를 덮도록 웨이스트게이트 시트와 접촉하는, 구형부에 의해 부분적으로 형성된, 프로파일을 구비한다. 이와 같은 일례에서, 웨이스트게이트 샤프트, 웨이스트게이트 아암 및 웨이스트게이트 플러그는 단일 구성요소(예컨대, 모노블록 웨이스트게이트 아암 및 플러그)일 수 있다. 일례로서, 웨이스트게이트 시트는 원추부에 의해 부분적으로 형성된 프로파일을 구비할 수 있는 한편 웨이스트게이트 플러그는 구에 의해 적어도 부분적으로 형성된 프로파일을 구비할 수 있다. 일례로서, 웨이스트게이트 샤프트는 축을 구비하는 한편 웨이스트게이트 샤프트를 수용하는 보어는 축을 구비할 수 있으며, 여기서 상기 축들의 기설정된 변위 오정렬의 경우에, 구의 적어도 일부에 의해 부분적으로 형성된 프로파일을 따라, 웨이스트게이트 플러그는 웨이스트게이트 통로를 덮도록 웨이스트게이트 통로와의 접촉을 제공한다.
일례로서, 조립체는 보어, 웨이스트게이트 시트 및 상기 웨이스트게이트 시트로 연장하는 웨이스트게이트 통로를 구비하는 터빈 하우징; 여기서 웨이스트게이트 시트는 토러스의 일부에 의해 부분적으로 형성된 프로파일을 구비하고, 상기 보어에 의해 수용하도록 구성된 부싱; 상기 부싱에 의해 수용하도록 구성된 회전가능한 웨이스트게이트 샤프트; 상기 웨이스트게이트 샤프트로부터 연장하는 웨이스트게이트 아암; 및 상기 웨이스트게이트 아암으로부터 연장하는 웨이스트게이트 플러그를 구비할 수 있으며, 웨이스트게이트 플러그는 웨이스트게이트 통로를 덮도록 웨이스트게이트 시트와 접촉하는, 원추부의 일부에 의해 부분적으로 형성된 프로파일을 구비한다. 이와 같은 일례에서, 웨이스트게이트 샤프트, 웨이스트게이트 아암 및 웨이스트게이트 플러그는 단일 구성요소(예컨대, 모노블록 웨이스트게이트 아암 및 플러그)일 수 있다. 일례로서, 토러스의 일부는 장축의 길이와는 상이한 단축의 길이를 갖는 타원형 토러스의 일부를 구비할 수 있다. 이와 같은 일례에서, 타원형 토러스는 경사 각도를 구비할 수 있다.
일례로서, 웨이스트게이트 샤프트는 축을 구비할 수 있고 웨이스트게이트 샤프트를 수용하는 보어는 축을 포함할 수 있고, 여기서 상기 축들의 기설정된 변위오정렬의 경우에 원추부의 일부에 의해 부분적으로 형성된 프로파일을 따라, 웨이스트게이트 플러그는 웨이스트게이트 통로를 덮도록 토러스의 일부에 의해 부분적으로 형성된 프로파일을 따라 웨이스트게이트 시트와의 접촉을 제공한다.
일례로서, 조립체는 보어, 웨이스트게이트 시트 및 상기 웨이스트게이트 시트로 연장하는 웨이스트게이트 통로를 구비하는 터빈 하우징; 상기 보어에 의해 수용하도록 구성된 부싱; 상기 부싱에 의해 수용가능하도록 구성된 회전가능한 웨이스트게이트 샤프트; 상기 웨이스트게이트 샤프트로부터 연장하는 웨이스트게이트 아암; 및 상기 웨이스트게이트 아암으로부터 연장하는 웨이스트게이트 플러그를 구비할 수 있으며, 웨이스트게이트 플러그는 폐쇄 상태에서 웨이스트게이트 통로를 덮도록 웨이스트게이트 시트와 접촉하는, 토러스의 일부에 의해 부분적으로 형성된 프로파일을 구비하고, 개방 상태에서 웨이스트게이트 시트에 대해 간극을 형성하는, 변형된 구형부에 의해 부분적으로 형성된 프로파일을 구비한다. 이와 같은 일례에서, 웨이스트게이트 아암 및 웨이스트게이트 플러그 또는 웨이스트게이트 샤프트, 웨이스트게이트 아암 및 웨이스트게이트 플러그는 단일 구성요소일 수 있다.
일례로서, 변형된 구형부의 일부는 타원의 일부에 의해 적어도 부분적으로 형성된 단면을 구비할 수 있다. 이와 같은 일례에서, 상기 단면은 원의 일부에 의해 적어도 부분적으로 형성될 수 있다. 일례로서, 웨이스트게이트 플러그는 샤프트측과 전방측을 구비할 수 있고, 여기서 단면은 웨이스트게이트 플러그의 웨이스트게이트 샤프트측을 구비하는 스팬(span)을 지나는 타원의 일부에 의해 형성되고 단면은 웨이스트게이트 플러그의 웨이스트게이트 전방측을 구비하는 스팬을 지나는 원의 일부에 의해 형성된다.
일례로서, 조립체는 원추부에 의해 부분적으로 형성된 프로파일을 구비하는 웨이스트게이트 시트를 구비할 수 있다. 이와 같은 일례에서, 토러스의 일부에 의해 부분적으로 형성된 웨이스트게이트 플러그의 프로파일은 밀폐 상태에서 웨이스트게이트 통로를 덮도록 원추부에 의해 부분적으로 형성된 웨이스트게이트 시트의 프로파일에 접촉할 수 있다. 일례로서, 변형된 구형부의 일부에 의해 부분적으로 형성된 웨이스트게이트 플러그의 프로파일은 밀폐 상태에서 원추부에 의해 부분적으로 형성된 웨이스트게이트 시트의 프로파일에 대해 간극을 형성할 수 있다. 일례로서, 변형된 구형부의 일부에 의해 부분적으로 형성된 웨이스트게이트 플러그의 프로파일은 개방 상태에서 원추부에 의해 부분적으로 형성된 웨이스트게이트 시트의 프로파일에 대해 간극을 형성할 수 있다. 이와 같은 일례에서, 개방 상태는 대략 0도 초과, 대략 30도 이하의 범위에 있는 개방 각도를 구비할 수 있다.
일례로서, 조립체는 축을 갖는 웨이스트게이트 샤프트 및 축을 구비하는 보어를 갖는 하우징을 구비할 수 있고, 여기서 상기 축들의 기설정된 각을 갖는 오정렬의 경우에(예컨대, 상기 축들의 기설정된 변위 오정렬의 경우에, 토러스의 일부에 의해 부분적으로 형성된 프로파일을 따라, 웨이스트게이트 샤프트에 의해 제어된 웨이스트게이트 플러그는 하우징의 웨이스트게이트 통로를 덮도록 하우징의 웨이스트게이트 시트와의 접촉을 제공한다.
일례로서, 조립체는 보어, 웨이스트게이트 시트 및 상기 웨이스트게이트 시트로 연장하는 웨이스트게이트 통로를 구비하는 터빈 하우징; 상기 보어에 의해 수용하도록 구성된 부싱; 상기 부싱에 의해 수용하도록 구성된 회전가능한 웨이스트게이트 샤프트; 상기 웨이스트게이트 샤프트로부터 연장하는 웨이스트게이트 아암; 및 상기 웨이스트게이트 아암으로부터 연장하는 웨이스트게이트 플러그를 구비할 수 있으며, 여기서 웨이스트게이트 플러그는 폐쇄 상태에서 웨이스트게이트 통로를 덮도록 웨이스트게이트 시트와 접촉하는, 토러스의 일부에 의해 부분적으로 형성된 프로파일을 구비하고, 개방 상태에서 웨이스트게이트 시트에 대해 간극을 형성하는, 원추부의 일부에 의해 부분적으로 형성된 프로파일을 구비한다. 이와 같은 일례에서, 웨이스트게이트 아암 및 웨이스트게이트 플러그 또는 웨이스트게이트 샤프트, 웨이스트게이트 아암 및 웨이스트게이트 플러그는 단일 구성요소일 수 있다.
일례로서, 웨이스트게이트 플러그의 프로파일의 원추부의 일부는 원에 의해 적어도 부분적으로 형성된 단면을 구비할 수 있다. 일례로서, 웨이스트게이트 플러그의 프로파일은 구형부에 의해 부분적으로 더 형성될 수 있음으로써 웨이스트게이트 플러그의 프로파일은 원추형 프로파일부와 구형 프로파일부를 구비할 수 있다. 이와 같은 일례에서, 원추형 프로파일부와 구형 프로파일부 사이에서 웨이스트게이트 플러그의 프로파일은 토러스의 일부에 의해 부분적으로 더 형성될 수 있다.
일례로서, 조립체는 원추부에 의해 부분적으로 형성된 프로파일을 구비하는 웨이스트게이트 시트를 갖는 하우징을 구비할 수 있다. 이와 같은 일례에서, 토러스의 일부에 의해 부분적으로 형성된 웨이스트게이트 플러그의 프로파일은 폐쇄 상태에서 웨이스트게이트 통로를 덮도록 원추부에 의해 부분적으로 형성된 웨이스트게이트 시트의 프로파일에 접촉할 수 있다. 일례로서, 원추부의 일부에 의해 부분적으로 형성된 웨이스트게이트 플러그의 프로파일은 개방 상태에서 원추부에 의해 부분적으로 형성된 웨이스트게이트 시트의 프로파일에 대해 간극을 형성할 수 있고, 예컨대, 개방 상태는 대략 0도 초과, 대략 30도 이하의 범위에 있는 개방 각도를 구비한다.
첨부한 도면과 전술한 상세한 설명에서 방법, 장치, 시스템, 구성체 등에 대한 몇 가지의 예가 기술되었지만, 기술된 예시적인 실시예에 제한되는 것이 아니라, 다수의 재배치, 수정 및 대체가 이루어질 수 있음이 이해될 것이다.
110 : 내연기관
120 : 터보 과급기
122 : 샤프트
124 : 압축기 하우징 조립체
125 : 압축기 휠
126 : 터빈 하우징 조립체
127 : 터빈 휠
128 : 또 다른 하우징 조립체
129 : 가변 기하학적 조립체
190 : 제어기
196 : 인터페이스(들)
198 : 액추에이터/센서
210, 1610 : 터빈 하우징
212 : 보어
223, 1623 : 웨이스트게이트 벽
226, 1626 : 웨이스트게이트 시트
230 : 배기 챔버
240 : 웨이스트게이트 제어 링키지
242 : 부싱
250, 950, 970, 1350, 1850 : 웨이스트게이트 아암 및 플러그
256, 1212, 1356, 1856 : 플러그
1010, 1020, 1030, 1040 : (플러그의 토로이달부) 프로파일
1015, 1025, 1035, 1045 : 시트 프로파일
1110, 1120, 1130, 1140 : (웨이스트게이트 시트의) 시트 프로파일
1115, 1125, 1135, 1145 : 플러그 프로파일
1210 : 원추형 플러그 그룹
1230 : 토로이달 플러그 그룹
1250 : 구형 플러그 그룹
1357, 1859 : 구형부
1359 : 변형된 구형부
1510, 1710, 1730, 1910, 1930 : 플롯
1610 : 터빈 하우징
1857 : 원추부

Claims (20)

  1. 보어, 웨이스트게이트 시트 및 상기 웨이스트게이트 시트로 연장하는 웨이스트게이트 통로를 포함하는 터빈 하우징;
    상기 보어에 의해 수용하도록 구성된 부싱;
    상기 부싱에 의해 수용하도록 구성된 회전가능한 웨이스트게이트 샤프트;
    상기 웨이스트게이트 샤프트로부터 연장하는 웨이스트게이트 아암; 및
    상기 웨이스트게이트 아암으로부터 연장하는 플래퍼 밸브의 플래퍼인 웨이스트게이트 플러그
    를 포함하며,
    상기 웨이스트게이트 플러그는 프로파일을 포함하며, 상기 프로파일은 폐쇄 상태에서 상기 웨이스트게이트 통로를 덮기 위해 상기 웨이스트게이트 시트와 접촉하도록 토러스의 일부에 의해 부분적으로 형성되며, 개방 상태에서 상기 웨이스트게이트 시트에 대해 간극을 형성하도록, 변형된 구형부의 일부에 의해 부분적으로 형성되고,
    상기 변형된 구형부는 비대칭이고, 상기 변형된 구형부의 샤프트측은 상기 변형된 구형부의 대향된 전방측과 상이한,
    조립체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 웨이스트게이트 샤프트, 상기 웨이스트게이트 아암 및 상기 웨이스트게이트 플러그는 단일 구성요소를 포함하는,
    조립체.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 변형된 구형부의 일부는 타원의 일부에 의해 적어도 부분적으로 형성된 단면을 포함하는,
    조립체.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 단면은 원의 일부에 의해 적어도 부분적으로 형성된,
    조립체.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 단면은 상기 웨이스트게이트 플러그의 상기 웨이스트게이트 샤프트측을 구비하는 스팬을 지나는 상기 타원의 일부에 의해 형성되고, 상기 웨이스트게이트 플러그의 전방측을 구비하는 스팬을 지나는 상기 원의 일부에 의해 형성되는,
    조립체.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 웨이스트게이트 시트는 원추부에 의해 부분적으로 형성된 프로파일을 포함하는,
    조립체.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 토러스의 일부에 의해 부분적으로 형성된 상기 웨이스트게이트 플러그의 프로파일은 상기 폐쇄 상태에서 상기 웨이스트게이트 통로를 덮기 위해 상기 원추부에 의해 부분적으로 형성된 상기 웨이스트게이트 시트의 프로파일과 접촉하는,
    조립체.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 변형된 구형부의 일부에 의해 부분적으로 형성된 상기 웨이스트게이트 플러그의 프로파일은 상기 폐쇄 상태에서 상기 원추부에 의해 부분적으로 형성된 상기 웨이스트게이트 시트의 프로파일에 대해 간극을 형성하는,
    조립체.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 변형된 구형부의 일부에 의해 부분적으로 형성된 상기 웨이스트게이트 플러그의 프로파일은 상기 개방 상태에서 상기 원추부에 의해 부분적으로 형성된 상기 웨이스트게이트 시트의 프로파일에 대해 간극을 형성하는,
    조립체.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 개방 상태는 0도 초과, 30도 이하의 범위에 있는 개방 각도를 포함하는,
    조립체.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 웨이스트게이트 샤프트 및 상기 보어는 축을 포함하고,
    상기 축들의 기설정된 각을 갖는 오정렬의 경우에, 상기 웨이스트게이트 플러그는 상기 토러스의 일부에 의해 부분적으로 형성된 상기 프로파일을 따라, 상기 웨이스트게이트 통로를 덮도록 상기 웨이스트게이트 시트와의 접촉을 제공하는,
    조립체.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 웨이스트게이트 샤프트 및 상기 보어는 축을 포함하고,
    상기 축의 기설정된 변위에 대한 정렬불량의 경우에, 상기 웨이스트게이트 플러그는 상기 토러스의 일부에 의해 부분적으로 형성된 상기 프로파일을 따라, 상기 웨이스트게이트 통로를 덮도록 상기 웨이스트게이트 시트와 접촉하는,
    조립체.
  13. 보어, 웨이스트게이트 시트 및 상기 웨이스트게이트 시트로 연장하는 웨이스트게이트 통로를 포함하는 터빈 하우징으로서, 상기 웨이스트게이트 시트는 웨이스트게이트 시트 축과, 원추부에 의해 부분적으로 형성된 프로파일을 포함하는, 상기 터빈 하우징;
    상기 보어에 의해 수용하도록 구성된 부싱으로서, 상기 보어는 보어 축을 포함하는, 상기 부싱;
    상기 부싱에 의해 수용하도록 구성된 회전가능한 웨이스트게이트 샤프트로서, 상기 회전가능한 웨이스트게이트 샤프트는 샤프트 축을 포함하는, 상기 회전가능한 웨이스트게이트 샤프트;
    상기 웨이스트게이트 샤프트로부터 연장하는 웨이스트게이트 아암; 및
    상기 웨이스트게이트 아암으로부터 연장하는 플래퍼 밸브의 플래퍼인 웨이스트게이트 플러그
    를 포함하며,
    상기 웨이스트게이트 플러그는 중심선 축과, 프로파일을 포함하고, 상기 프로파일은 폐쇄 상태에서 상기 웨이스트게이트 통로를 덮기 위해 상기 웨이스트게이트 시트와 접촉하도록, 토러스의 일부에 의해 부분적으로 형성되며, 개방 상태에서 상기 웨이스트게이트 시트에 대해 간극을 형성하도록, 원추부의 일부에 의해 부분적으로 형성되고,
    상기 웨이스트게이트 플러그의 프로파일은 구형부의 일부에 의해 부분적으로 형성되어 상기 프로파일은 원추형 프로파일부와 구형 프로파일부를 포함하고,
    상기 폐쇄 상태에서, 상기 웨이스트게이트 플러그의 토러스의 일부와 상기 웨이스트게이트 시트의 원추부에 의해 부분적으로 형성된 프로파일 사이의 접촉은 상기 중심선 축과 상기 웨이스트게이트 시트 축의 오정렬을 제한하고, 상기 샤프트 축과 상기 보어 축의 오정렬을 제한하고, 개방 위치에서, 상기 원추형 프로파일부와 상기 구형 프로파일부는 제어 토크를 감소시켜 선형화하는,
    조립체.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 웨이스트게이트 샤프트, 상기 웨이스트게이트 아암 및 상기 웨이스트게이트 플러그는 단일 구성요소를 포함하는,
    조립체.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 원추부의 일부는 원에 의해 형성되거나 또는 원에 의해 부분적으로 형성된 단면을 포함하는,
    조립체.
  16. 삭제
  17. 제13항에 있어서,
    상기 원추형 프로파일부와 상기 구형 프로파일부 사이에서, 상기 웨이스트게이트 플러그의 프로파일은 토러스의 일부에 의해 부분적으로 더 형성되는,
    조립체.
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 제13항에 있어서,
    상기 원추부의 일부에 의해 부분적으로 형성된 상기 웨이스트게이트 플러그의 프로파일은 상기 개방 상태에서 상기 원추부에 의해 부분적으로 형성된 상기 웨이스트게이트 시트의 프로파일에 대해 간극을 형성하고,
    상기 개방 상태는 0도 초과, 30도 이하의 범위에 있는 개방 각도를 포함하는,
    조립체.
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