WO2009048115A1 - 流体切換弁装置とこれを備えた排気ガス制御バルブ及びウェストゲートバルブ - Google Patents

Abstract

２段過給式排気ターボ過給機における高圧段過給機と低圧段過給機との間に設けられて、高圧段過給機と低圧段過給機への排気ガス量を制御する排気ガス制御バルブ、ウェストゲートバルブ等に適用可能で、弁体の開度に対する通過面積の変化を緩慢にして、バルブ開度による排気ガス量調整の微量調整を可能として、バルブの制御性能を向上し得るような流体切換弁装置を提供する。流体通路上に設けられた弁座と、一端を回転軸に支持され該回転軸の軸心周りに前記弁座から離隔する方向に回動自在に支持された弁体とを備えた流体切換弁装置において、弁座は一定深さに形成された側面部と該側面部に連なる底面とにより形成され、弁体は底部と該底部の上方に形成される側端面をそなえ、前記弁体は前記回転軸の前記回動により該弁体の底部と弁座の底面とが当接し、次いで前記回動角の増加に従い、該回動角の一定値までは、前記弁体の側端面と弁座の側面部とによる隙間の通路面積が、前記弁体の底部と弁座の底面との接触通路面積よりも小さくなるように構成する。

Description

流体切換弁装置とこれを備えた排気ガス制御バルブ及びウェストゲートバルブ 技術分野

本発明は、 2段過給式排気ターボ過給機における高圧段過給機と低圧段過給機 との間に設けられて低圧段過給機への排気ガス量を制御する排気ガス制御バルブ、 ウェス卜ゲートバルブ等に適用される流体切換弁装置に関する。 背景技術

車両用ディーゼルエンジンにおいては、 近年、 エンジンから排出の排気ガスに より駆動される高圧タービンを有する高圧段過給機と該高圧段過給機を駆動後の 排気ガスにより駆動される低圧タービンを有する低圧段過給機とを排気ガスの流 路に直列に配置し、 前記低圧段過給機の低圧コンプレッサで第 1段加圧がなされ た給気を、 給気接続配管を通して前記高圧段過給機の高圧コンプレッサで第 2段 加圧を行い、 エンジンに供給するように構成した 2段過給式排気ターボ過給機が 採用されるようになってきた。

かかる多段過給式排気ターボ過給機をそなえたエンジンにおいては、 エンジン の中、 低速運転域では高圧段過給機及び低圧段過給機の双方を作動させ 2段過給 を行なうことにより、エンジンの低速トルクのアップと過渡特性上に有利になる。 エンジンの過給圧及び出力を増加し、 また、 エンジンの高速運転域では排気ガ スを高圧段過給機からバイパスさせて低圧段過給機による 1段過給を行なうこと で、 より高いコンプレッサ効率を使用できることで、 マッチングの自由度が高い 安定運転を実現させている。

図 4は、 かかる 2段過給式排気ターボ過給機の作動説明図である。

図 4において、 1は高圧タービン 1 aと該高圧夕一ビン 1 aに同軸駆動される 高圧コンプレッサ 1 bとをそなえた高圧段過給機、 2は低圧タービン 2 aと該低 圧タービン 2 aに同軸駆動される低圧コンプレッサ 2 bとをそなえた低圧段過給 機である。 エンジンのシリンダ 1 0 0からの排気ガスは、 排気マ二ホールド 1 0 3に集合 して、 排気管 4を通して高圧段過給機 1の高圧夕一ビン 1 aと、 一部は排気ガス 制御バルブ 5を通して及び排気管 6及び排気管 1 0を通して低圧段過給機 2の低 圧タービン 2 aに送り込まれる。

ここで、 前記図の Y部にしめされる排気ガス制御バルブ 5は、 前記高圧段過給 機 1と低圧段過給機 2との間に設けられて、 その開度を制御することにより、 高 圧段過給機 1の排気ガス量と、 該高圧段過給機 1をバイパスして低圧段過給機 2 の低圧タービン 2 aへ送られる排気ガス量との関係を調整するものである。即ち、 低圧段過給機 2の低圧タービン 2 aへは、 前記高圧段過給機 1の高圧タービン 1 aからの排気が排気管 8を通り、 前記排気ガス制御バルブ 5で流量調整された排 気が排気管 1 0を通して送り込まれる。

前記低圧段過給機 2においては、 低圧タービン 2 aにより低圧コンプレッサ 2 bが同軸駆動されて、 エアクーラ 2 cからの空気を加圧して、 給気管 2 1、 給気 吸い込み管 1 8を通して、 前記高圧段過給機 1の高圧コンプレッサ 1 bに吸入さ れる。

前記高圧段過給機 1においては、 高圧タービン 1 aにより高圧コンプレッサ 1 bが同軸駆動されて、 給気管 2 0、 インタークーラ 2 1、 給気管 2 2を経て給気 マ二ホールド 1 0 1からエンジンのシリンダ 1 0 0に供給される。

ここで、 コンプレッサバイパス弁装置 0 5は、 前記高圧コンプレッサ 1 bのバ ィパス管 1 7に設けられて、 前記高圧コンプレッサ 1 bをバイパスする空気の量 を制御する。

また、 ウェストゲートバルブ 1 2は、 低圧タービン 2 aのパイパス管 1 1に設 けられて、前記低圧ターピン 2 aをバイパスする排気ガス量をコントロールする。 ここで、 前記排気ガス制御バルブ 5は、 前記のように、 その開度を制御するこ とにより、 高圧段過給機 1の排気ガス量と、 該高圧段過給機 1をバイパスして低 圧段過給機 2の低圧タービン 2 aへ送られる排気ガス量との関係を調整するもの であるが、 その 1例を図 5に示す。

図 5において、 該排気ガス制御バルブ 5は、 一端を回転軸 5 2に支持され該回 転軸 5 2の軸心 5 2 a周りに、 支持アーム 5 6を介して W矢印のように回動自在 に支持された弁体 0 5 4と、該弁体 0 5 4が着座する弁座 0 5 5とを備えている。 前記弁体 0 5 4の下面 0 5 4 aは平行で、 前記弁体 0 5 4は前記回転軸 5 2の 軸心 5 2 a周りの揺動により該弁体 0 5 4の下面 0 5 4 aと弁座 0 5 5の底面 0

5 5 aとが当接することにより閉止している。

前記弁体 0 5 4を開く際には、 図示しない排気ガス制御バルブ駆動装置によつ て、 回転軸 5 2を図 5の弁座 0 5 5から離隔する W矢印のように回動させ、 支持 アーム 5 6を介して弁体 0 5 4を開く。

尚、 特許文献 1 (特開昭 6 1 - 2 9 1 7 2 5号公報） には、 前記排気ガス制御 バルブ 6が、 前記高圧段過給機 1と低圧段過給機 2との間に設けられて、 その開 度を制御することにより、 高圧段過給機 1の排気ガス量と、 該高圧段過給機 1を バイパスして低圧段過給機 2へ送られる排気ガス量との関係を調整するものとし て設けられている。

図 3 (A) は、 前記排気ガス制御バルブの開度と通過面積の関係図、 （B) はェ ンジン回転数とエンジントルクの関係図である。

図 3 (A) の B線に示すように、 図 5のような下面 0 5 4 aの平行弁型の弁体 0 5 4が、 ストレートの弁座 0 5 5の底面 0 5 5 aに当接する場合には、 弁体 0 5 4の通路面積は弁体の開度にストレ一トに変化する。

一方、 2段過給式エンジンの可変 2ステージ領域の運転時においては、 前記の ように、弁体 0 5 4の通過面積は弁体開度に比例してストレートに増加するので、 高圧段過給機 1の排気ガス量と、 該高圧段過給機 1をバイパスして低圧段過給機 2の低圧夕一ビン 2 aへ送られる排気ガス量との関係を調整するに当たって、 低 圧段過給機 2の低圧タービン 2 aに送られる排気ガス量が、 弁体開度に比例して ストレートに増加し、 低圧段過給機 2の回転数が増加する一方、 高圧段過給機 1 の回転数が急激に低下する。

このため、 図 3 (B) の B線に示すように、 エンジンの低、 中速回転の領域に おいて、 バルブによる排気ガス流量の調整範囲が狭く、 図 3 (A) の制御に比べ てエンジンの全負荷トルクが低下する。 また、 高回転数においてはバルブ調整に より、 2段過糸合領域から、 1段過給領域への切り替えがスムーズにできることか らトルクの低下が防止される。 従って、 かかる弁体 0 5 4の急激な通過面積の変化では、 弁体 0 5 4の通過面 積の変化を緩慢にして低圧段過給機 2の 1段過給に円滑に切り替えるという操作 が困難となり、 弁体 0 5 4のバルブ開度による排気ガス量調整が困難となり、 可 変 2ステージ制御領域における高圧段過給機 1と低圧段過給機 2とのパワー調整 範囲が狭くなる。 発明の開示

本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、 2段過給式排気ターボ過給機における 高圧段過給機と低圧段過給機との間に設けられて、 高圧段過給機と低圧段過給機 への排気ガス量を制御する排気ガス制御バルブ、 ウェストゲートバルブ等に適用 可能で、 弁体の開度に対する通過面積の変化を緩慢にして、 バルブ開度による排 気ガス量調整の微量調整を可能として、 バルブの制御性能を向上し得るような流 体切換弁装置を提供することを目的とする。

本発明はかかる目的を達成するもので、 流体通路上に設けられた弁座と、 一端 を回転軸に支持され該回転軸の軸心周りに前記弁座から離隔する方向に回動自在 に支持された弁体とを備えた流体切換弁装置において、

前記弁座は一定深さに形成された側面部と該側面部に連なる底面とにより形成 され、 前記弁体は底部と該底部の上方に形成される側端面をそなえてなり、 前記 弁体は該弁体の底部と弁座の底面とが当接し、 次いで前記回動角の増加に従い該 回動角の一定値までは、 前記弁体の側端面と弁座の側面部とによる隙間の通路面 積が、 前記弁体の底部と弁座の底面との接触通路面積よりも小さくなるように構 成したことを特徴とする （請求項 1 )。

そして、 本発明において、 好ましくは、 請求項 1に記載の流体切換弁装置を、 排気マ二ホールドから排出される排気ガスにより駆動される高圧タービンを有す る高圧段過給機の排気ガス流路と、 高圧段過給機を駆動後の排気ガスにより駆動 される低圧夕一ビンを有する低圧段過給機の排気ガス流路との、 流量を切換え制 御することを特徴とする排気ガス制御バルブに適用する （請求項 2 )。

さらに、 具体的には排気ガス制御バルブは、 弁座は、 排気マニホ一ルドケーシ ングに直接加工、 又は固定され、 内部を排気ガス流路に形成された環状のリング からなり、 該リングの上面から一定深さに形成された側面部と該側面部に連なる 底面とにより形成され、

前記弁体は前記回転軸の軸心周りに前記弁座から離隔する方向に回動自在に支 持された支持アームの自由端部に支持された皿状態体に形成されて前記皿状態体 の側面を前記側端面に形成し、

前記弁体は該弁体の底部と弁座の底面とが当接する弁体の閉時から、 前記回転 軸の回動により弁体が開き始め該回動角の増加に従い該回動角の一定値までは前 記皿状態体の側端面と弁座の側面部とにより形成される隙間の通路面積が、 前記 弁体の底部と弁座の底面との接触通路面積よりも小さくなるように規制される (請求項 3 )。

さらに、 本発明において、 好ましくは、 請求項 1に記載の流体切換弁装置を、 排気マ二ホールドから排出される排気ガスにより駆動されるタービンを有する過 給機から、 排気の一部を該過給機をバイパスして排気出口に放出することを特徴 とするウェス卜ゲートバルブに適用する （請求項 4 )。

ウェストゲートバルブにおいて、 弁座は、 前記バイパス通路壁に直接加工、 又 は固定され、 内部をバイパス通路に形成された環状のリングからなり、 該リング の上面から一定深さに形成された側面部と該側面部に連なる底面とにより形成さ れ、 前記弁体は前記回転軸の軸心周りに前記弁座から離隔する方向に回動自在に 支持された支持アームの自由端部に支持された皿状態体に形成されて前記皿状態 体の側面を前記側端面に形成し、 前記弁体は該弁体の底部と弁座の底面とが当接 する弁体の閉時から、 前記回転軸の側端面と弁座の側面部とにより形成される隙 間の通路面積が、 前記弁体の底部と弁座の底面との接触通路面積よりも小さくな るように規制される （請求項 5 )。

本発明によれば、 流体切換弁装置は、 弁体の一端が回転軸の軸心周りに弁座か ら離隔する方向に回動自在に支持されるとともに、 底部と該底部の上方に形成さ れる側端面をそなえ、 前記弁座は一定深さに形成された側面部と該側面部に連な る底面とにより形成され、 前記弁体は弁座の底面と当接後、 前記軸心周りの前記 回動角の増加に従い該回動角の一定値までは、 前記弁体の側端面と弁座の側面部 とによる隙間の通路面積が、 弁体の底部と弁座の底面との接触通路面積よりも小 さくなるように構成したので、 図 3 (A) の A線に示すように、 弁体の通過面積 は、 該弁体の軸心周りの前記回動角の増加に従い該回動角の一定値までは、 弁体 の側端面と弁座の側面部とによる通路面積が弁体の開度の変化に対して、 弁体の 底部と弁座の底面との接触通路面積よりも小さくなるように、 弁体の開度変化に 対して弁体の通過面積は緩慢に変化してゆく。

従って、 かかる流体切換弁装置を、 前記排気ガス制御バルブに適用すれば （請 求項 2 )、 排気ガス制御バルブは、 具体的には、弁座は、 排気マ二ホールドケーシ ングに直接加工、 又は固定され、 内部を排気ガス流路に形成された環状のリング からなり、 該リングの上面から一定深さに形成された側面部と該側面部に連なる 底面とにより形成され、 前記弁体は前記回転軸の軸心周りに前記弁座から離隔す る方向に回動自在に支持された支持アームの自由端部に支持された皿状態体に形 成されて前記皿状態体の側面を前記側端面に形成し、 前記弁体は該弁体の底部と 弁座の底面とが当接する弁体の閉時から、 前記回転軸の回動により弁体が開き始 め該回動角の増加に従い該回動角の一定値までは前記皿状態体の側端面と弁座の 側面部とにより形成される隙間の通路面積が、 前記弁体の底部と弁座の底面との 接触通路面積よりも小さくなるように規制されるので、 高圧段過給機の排気ガス 量と、 該高圧段過給機をバイパスして低圧段過給機の低圧タービンへ送られる排 気ガス量との関係が、 前記回転軸の回動により弁体が開き始め、 該回動角の増加 に従い該回動角の一定値までは前記皿状態体の側端面と弁座の側面部とにより形 成される隙間の通路面積が、 前記弁体の底部と弁座の底面との接触通路面積より も小さくなるように規制されるので、 弁体の開度変化に対して弁体の通過面積を 緩慢に変化することとなり、 低圧段過給機の回転数が除々に増加して行き、 低圧 段過給機の 1段過給への切換え操作が円滑に行うことができる。

これにより、 弁体のバルブ開度による排気ガス量の調整が容易となり、 可変 2 ステージ制御における高圧段過給機と低圧段過給機との、 パヮ一調整範囲が広く 且つ容易になる。

また、 かかる流体切換弁装置を、 ウェストゲ一卜バルブに適用すれば （請求項 4 )、過給機から、排気の一部を該過給機をバイパスして排気出口に放出するゥェ ストゲ一トバルブにおいては、前記弁座は、弁座は、バイパス通路壁に直接加工、 又は固定され、 内部をバイパス通路に形成された環状のリングからなり、 該リン グの上面から一定深さに形成された側面部と該側面部に連なる底面とにより形成 され、 前記弁体は前記回転軸の軸心周りに前記弁座から離隔する方向に回動自在 に支持された支持アームの自由端部に支持された皿状態体に形成されて前記皿状 態体の側面を前記側端面に形成しており （請求項 5 )、前記弁体は該弁体の底部と 弁座の底面とが当接する弁体の閉時から、 前記回転軸の側端面と弁座の側面部と により形成される隙間の通路面積が、 前記弁体の底部と弁座の底面との接触通路 面積よりも小さくなるように規制されるので、 弁体の開度変化に対して弁体の通 過面積は緩慢に変化することとなり、 弁体の通過面積の変化が緩慢になって除々 に増加して、 排気の一部を急激に該過給機から抽気するのが回避され、 過給機の 抽気を緩慢に且つ円滑に行うことできる。 図面の簡単な説明

第 1図は、 本発明の第 1実施例に係る排気ガス制御バルブの取り付け部の拡大 断面図 (図 2の W部詳細図)である。

第 2図は、 本発明の第 1実施例に係る 2段過給式排気ターボ過給機の排気ガス 制御バルブの取り付け部の詳細断面図 （図 4の Y部詳細図） である。

第 3図は、 （A)は、前記排気ガス制御バルブの開度と通過面積の関係図、 （B ) はエンジン回転数とエンジントルクの関係図である

第 4図は、 2段過給式排気ターボ過給機の作動説明図である。

第 5図は、 前記排気ガス制御バルブの従来例を示す側面図である。 発明を実施するための最良の形態

以下、 本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。 但し、 この実施例 に記載されている構成部品の寸法、 材質、 形状、 その相対配置などは特に特定的 な記載がない限り、 この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、 単なる 説明例にすぎない。

【実施例 1】

図 2は本発明の第 1実施例に係る 2段過給式排気ターボ過給機の排気ガス制御 バルブの取り付け部の詳細断面図 （図 4の Y部詳細図） である。 図 1は排気ガス 制御バルブの取り付け部の拡大断面図 (図 2の W部詳細図） である。

この実施例 1は本発明に係る流体切換弁装置を排気ガス制御バルブ 5に適用し たものである。

図 2及び図 4において、 エンジンのシリンダ 1 0 0からの排-気ガスは、 排気マ 二ホールド 1 0 3に集合し高圧段過給機 1に供給される一方、 該排気マ二ホール ドケーシング 5 4 a内に形成されたお気マ二ホールド 1 0 3に集合したお気ガス は、 前記排気ガス制御バルブ 5を通して、 低圧入ロケ一シング 1 0を通って低圧 段過給機 2に供給される。 該低圧入ロケ一シング 1 0は前記排気マ二ホールドケ 一シング 5 4 aの下面 4 2にポルトで固定されている。 前記排気マ二ホールドケ —シング 5 4 aには、 弁座 5 5が圧入固定されている。

4 0は前記排気マ二ホールドケーシング 5 4 a内に形成された弁室 4 3のカバ 一で、 複数のポルト 4 1で固定されている。

図 1において、 前記排気ガス制御バルブ 5は、 前記のように、 その開度を制御 することにより、 高圧段過給機 1の排気ガス量と、 該高圧段過,給機 1をバイパス して低圧段過給機 2の低圧タービン 2 aへ送られる排気ガス量との関係を調整す るものである。

図 1において、 該排気ガス制御バルブ 5は、 一端を回転軸 5 1に支持され該回 転軸 5 1の軸心 5 2周りに、 支持アーム 5 3を介して回動自在に支持された弁体 5 4と、 該弁体 5 4が着座する前記弁座 5 5とを備えている。 前記弁体 5 4を開 く際には、 図示しない排気ガス制御バルブ駆動装置によって、 回転軸 5 1を図 1 の、 前記弁座 5 5から離隔する方向、 つまり図の V矢印のように回動させ、 支持 アーム 5 3を介して弁体 5 4を開く。

これにより、 前記排気マ二ホールド 1 0 3の排気ガスは、 弁体 5 4を通って低 圧入ロケ一シング 1 0への弁室 4 3に抜け、 低圧段過給機 2に導入される。 6 0 はバルブをしめる際に、 隙間調整用のプレートである。

本発明においては、前記排気ガス制御バルブ 5は、次のように構成されている。 前記弁座 5 5は頂面 5 6 zから一定深さ Hに、 若干外よりに傾斜されて形成さ れた側面部 5 8と該側面部 5 8に連なる底面 5 6とにより形成される。 また前記弁体 5 4は底部 5 4 dと該底部 5 4 dの上方に形成され、 前記側面部 5 8と前記開き角 だけ傾斜した側端面 5 7をそなえている。

そして、 前記弁座 5 5と弁体 5 4とは、 図 1の弁体 5 4 cに表示したように、 全閉時には、 該弁体 5 4の底部 5 4 dと弁座 5 5の底面 5 6とが当接しており、 この状態で、 前記弁体 5 4の側端面 5 7と弁座 5 5の側面部 5 8との間に、 開き 角 αの微小量の隙間 6 1が、 前記一定深さ Ηに亘つて形成される。

次いで、 前記弁体 5 4を、 弁座 5 5から離隔する方向、 つまり図の V矢印のよ うに回動させて開弁すると、 軸心 5 1周りの回動角 Vの増加に従い、 前記一定深 さ Ηまでは、 該弁体 5 4の側端面 5 7と前記弁座 5 5の側面部 5 8とが前記開き 角 0；の隙間 6 1を形成しながら開く。

このときの弁体 5 4の開口面積は、 前記隙間 6 1の面積となり、 前記弁体 5 4 の底部 5 4 dと弁座 5 5の座面 5 6とによって形成される開口面積よりも常に小 さくなる。

そして、 図 1の弁体 5 4 bのように、 前記弁体 5 4の側端面 5 7の下縁 5 7 a が前記弁座 5 5の頂面 5 6 zよりも、 上方にくると前記開き角 α;の隙間 6 1が開 放状態となって、 該弁体 5 4の底部 5 4 dと弁座 5 5の座面 5 6とによって形成 される開口面積となる。

従って、 図 3 (A) の A線に示すように、 従来のフラットな B線に対して、 弁 体 5 4の通過面積は、 該弁体 5 4の軸心周りの回動角 Vの増加に従い該回動角 V の一定値、 つまり前記一定深さ Hまでは、 弁体 5 4の側端面 5 7と弁座 5 5の側 面部 5 8とによる隙間 6 1の通路面積が、 弁体 5 4の開度の変化に対して、 弁体 5 4の底部 5 4 cと弁座 5 5の底面 5 6とによって形成される接触通路面積より も小さくなるようにして、 通過面積は緩慢に変化して行くこととなる。

従って、 図 3 (A) の A線に示すように、 前記弁体 5 4の開度変化に対して弁 体 5 4の通過面積は緩慢に変化することにより、 高圧段過給機 1から低圧段過給 機 2への運転の変化が円滑に行われ、 図 3 (B) の A線に示すように、 エンジン の全負荷トルクの低下を防止できる。 そして、 弁体 5 4の全開位置は、 図に弁体 5 4 sで示す位置となる。

即ち、 前記実施例によれば、 排気ガス制御パルプ 5は、 具体的には、 弁座 5 4 は、 前記排気マ二ホールドケーシング 5 4 aに直接加工、 又は固定され、 内部を 排気ガス流路に形成された環状のリングからなり、 該リングの上面から一定深さ Hに形成された側面部 5 8と該側面部 5 8に連なる底面 5 6とにより形成され、 前記弁体 5 4は前記回転軸 5 1の軸心 5 2周りに前記弁座 5 5から離隔する方向 に回動自在に支持された支持アーム 5 3の自由端部に支持された皿状態体に形成 されて、 前記皿状態体の側面を前記側端面 5 7に形成し、 前記弁体 5 4は該弁体 5 4の底部 5 4 dと弁座 5 5の底面 5 6とが当接する弁体 5 4の閉時から、 前記 回転軸 5 1の回動により弁体 5 4が開き始め， 該回動角 Vの増加に従い該回動角 Vの一定値までは前記皿状態体の側端面 5 7と弁座 5 5の側面部 5 8とにより形 成される隙間 6 1の通路面積が、 前記弁体 5 の底部 5 4 dと弁座 5 5の底面 5 6との接触通路面積よりも小さくなるように規制されるので、 _t 高圧段過給機 1の排気ガス量と、 該高圧段過給機 1をバイパスして低圧段過給 機 2の低圧タービン 2 aへ送られる排気ガス量との関係が、 前記回転軸 5 1の回 動により弁体 5 4が開き始め、 該回動角 Vの増加に従い該回動角 Vの一定値まで は前記皿状態体の側端面 5 7と弁座 5 5の側面部 5 8とにより形成される隙間 6 1の通路面積が、 前記弁体 5 4の底部 5 4 dと弁座 5 5の底面 5 6との接触通路 面積よりも小さくなるように規制されることから、 弁体 5 4の開度変化に対して 弁体 5 4の通過面積を緩慢に変化させることとなり、 低圧段過給機 2の回転数が 除々に増加して行き、 低圧段過給機 2の 1段過給への切換え操作が円滑に行うこ とができる。

従って、 かかる弁体 5 4が着座する弁座 5 5との接合部構造を適用した前記排 気ガス制御バルブ 5は、 高圧段過給機 1の排気ガス量と、 該高圧段過給機 1をバ ィパスして低圧段過給機 2の低圧タ一ビ 2 aへ送られる排気ガス量との関係が、 弁体 5 4の開度変化に対して弁体 5 4の通過面積は緩慢に変化し、 弁体 5 4の通 過面積の変化が緩慢になることによって除々に増加して、 低圧段過給機 2の 1段 過給への切換え操作を円滑に行うことできる。

これにより、 弁体 5 4のバルブ開度による排気ガス量の調整が容易となり、 可 変 2ステージ制御における高圧段過給機 1と低圧段過給機 2との、 パワー調整範 囲が広く且つ容易になる 【実施例 2】

本発明の第 2実施例は、 本発明に係る流体切換弁装置をウェストゲートバルブ に適用したものである。

図 4の U部に示されるウェス卜ゲートバルブ 1 2は、 前記低圧タービン 2 aの バイパス管 1 1に設けられて、 前記低圧タービン 2 aをバイパスする排気ガス量 をコントロールするもので、 かかるウェストゲートバルブ 1 2にも、 前記と全く 同一構成の流体切換弁装置が適用できる。

即ち、 図 1の排気ガス制御バルブ 5をそつくりウェストゲートバルブ 1 2に置 き換えることができ、 この場合、 排気マ二ホールドケ一シング 5 4 aを図 4のバ ィパス管 1 1に置き換え、 排気ガスが前記バイパス管 1 1を通るようにし、 該バ ィパス管 1 1を通る排気ガスの流量を、 図 1の構成を備えたウェストゲートバル ブ 1 2により制御する。

このように構成すれば、 低圧過給機 2から、 排気の一部を該低圧過給機 2の低 圧タービン 2 aをバイパスして排気出口 1 4に放出するウェストゲートバルブ 1 2においては、 （いずれも図 4参照）、 図 1を参照して説明すると、 前記弁座 5 4 は、 前記バイパス管 1 1の通路に固定され、 内部をバイパス管 1 1通路に形成さ れた環状のリングからなり、 該リングの上面から一定深さ Hに形成された側面部 5 8と該側面部 5 8に連なる底面 5 6とにより形成され、 前記弁体 5 4は前記回 転軸 5 1の軸心 5 2周りに前記弁座 5 4から離隔する方向に回動自在に支持され た支持アーム 5 3の自由端部に支持された皿状態体に形成されて前記皿状態体の 側面を前記側端面 5 7に形成している。

そして、 前記弁体 5 4は該弁体 5 4の底部 5 4 dと弁座 5 5の底面 5 6とが当 接する弁体 5 4の閉時から、 前記回転軸 5 1の側端面 5 7と弁座 5 5の側面部 5 8とにより形成される隙間 6 1の通路面積が、 前記弁体 5 4の底部 5 4 dと弁座 5 5の底面 5 6との接触通路面積よりも小さくなるように規制されるので、 弁体 5 4の開度変化に対して弁体 5 4の通過面積は緩慢に変化することとなり、 弁体 5 4の通過面積の変化が緩慢になって除々に増加して、 排気の一部を急激に該低 圧過給機 2から抽気するのが回避され、 低圧過給機 2の抽気を緩慢に且つ円滑に 行うことできる。 即ち、 低圧過給機 2から、 排気の一部を該過給機 2をバイパスして排気出口に 放出するウェストゲートバルブ 1 2においては、 弁体 5 4の開度変ィ匕に対して、 弁体 5 4の通過面積は緩慢に変ィヒするので、 弁体 5 4の通過面積の変化が緩慢に なって除々に増加して、 排気の一部を急激に該過給機 2から抽気するのが回避さ れ、 過給機 2の抽気を緩慢に且つ円滑に行うことできる。 産業上の利用可能性

本発明によれば、 2段過給式排気夕一ポ過給機における高圧段過給機と低圧段 過給機との間に設けられて、 高圧段過給機と低圧段過給機への排気ガス量を制御 する排気ガス制御バルブ、 ウェストゲートバルブ等に適用可能で、 弁体の開度に 対する通過面積の変ィ匕を緩慢にして、 バルブ開度による排気ガス量調整の微量調 整を可能として、 バルブの制御性能を向上し得るような流体切換弁装置を提供で きる。 '

Claims

1 . 流体通路上に設けられた弁座と、 一端を回転軸に支持され該回転軸の軸心 周りに前記弁座から離隔する方向に回動自在に支持された弁体とを備えた流体切 換弁装置において、

前記弁座は一定深さに形成一口された側面部と該側面部に連なる底面とにより形成 され、 前記弁体は底部と該底部の上方に形成される側端面をそなえてなり、 前記 弁体は該弁体の底部と弁座の底面とが当接し、 次いで前記回動角の増加に従い該 の

回動角の一定値までは、 前記弁体の側端面と弁座の側面部とによる隙間の通路面 積が、 前記弁体の底部と弁座の底面との接触通路面積よりも小さくなるように構 成したことを特徴とする流体切換弁装置。 囲

2 . 請求項 1に記載の流体切換弁装置であって、 排気マ二ホールドから排出さ れる排気ガスにより駆動される高圧タービンを有する高圧段過給機の排気ガス流 路と、 高圧段過給機を駆動後の排気ガスにより駆動される低圧タービンを有する 低圧段過給機の排気ガス流路との、 流量を切換え制御することを特徴とする排気 ガス制御バルブ。

3 . 前記排気ガス制御バルブにおいて、 弁座は、 前記排気マ二ホールドケ一シ ングに直接加工、 又は固定され、 内部を排気ガス流路に形成された環状のリング からなり、 該リングの上面から一定深さに形成された側面部と該側面部に連なる 底面とにより形成され、

前記弁体は前記回転軸の軸心周りに前記弁座から離隔する方向に回動自在に支 持された支持アームの自由端部に支持された皿状態体に形成されて前記皿状態体 の側面を前記側端面に形成し、

前記弁体は該弁体の底部と弁座の底面とが当接する弁体の閉時から、 前記回転 軸の回動により弁体が開き始め、 該回動角の増加に従い該回動角の一定値までは 前記皿状態体の側端面と弁座の側面部とにより形成される隙間の通路面積が、 前 記弁体の底部と弁座の底面との接触通路面積よりも小さくなるように規制された ことを特徴とする請求項 2記載の排気ガス制御バルブ。

4. 請求項 1に記載の流体切換弁装置であって、 排気マ二ホールドから排出さ れる排気ガスにより駆動されるタービンを有する過給機から、 排気の一部を該過 給機をバイパスして排気出口に放出することを特徴とするウェストゲートバルブ。

5 . 前記ウェストゲートバルブにおいて、 弁座は、 前記バイパス通路壁に直接 加工、 又は固定され、 内部をバイパス通路に形成された環状のリングからなり、 該リングの上面から一定深さに形成された側面部と該側面部に連なる底面とによ り形成され、

前記弁体は前記回転軸の軸心周りに前記弁座から離隔する方向に回動自在に支 持された支持アームの自由端部に支持された皿状態体に形成されて前記皿状態体 の側面を前記側端面に形成し、

前記弁体は該弁体の底部と弁座の底面とが当接する弁体の閉時から、 前記回転 軸の側端面と弁座の側面部とにより形成される隙間の通路面積が、 前記弁体の底 部と弁座の底面との接触通路面積よりも小さくなるように規制されたことを特徴 とする請求項 4記載のウェストゲートバルブ。