廢氣旁通閥的製作方法
2023-06-13 20:30:26 1
專利名稱：廢氣旁通閥的製作方法
技術領域：
本發明涉及在發動機的廢氣通路上的繞過渦輪增壓器的渦輪的旁通通路上設置， 來對該旁通通路進行開閉的廢氣旁通閥。
背景技術：
在利用發動機的廢氣的能量對向發動機的供給氣體進行加壓的渦輪增壓器中，為了防止廢氣壓力的增大引起的渦輪增壓器的過旋轉，而設置旁通通路，該旁通通路從渦輪增壓器的渦輪的廢氣入口側向出口側連接，並通過廢氣旁通閥進行開閉。圖9是適用廢氣旁通閥的發動機的供排氣裝置的結構圖。在圖9中，在發動機52上，經由供氣歧管56連接有供氣通路58，且經由排氣歧管 54連接有排氣通路60。在供氣通路58設有渦輪增壓器70的壓縮機70a。壓縮機70a與後述的渦輪70b 被同軸驅動。在供氣通路58的比壓縮機20a靠下遊側設有通過大氣與在供氣通路58中流動的吸入空氣進行熱交換的中間冷卻器62。而且，在供氣通路58的比中間冷卻器62靠下遊側設有對在供氣通路58內流通的吸入空氣的流量進行調節的孔隙閥64。在排氣通路60設有渦輪增壓器70的渦輪70b。渦輪70b通過來自發動機52的廢氣驅動。而且，在排氣通路60設有旁通通路2，該旁通通路2從渦輪70b的廢氣入口側向出口側連接而繞過渦輪70b。在旁通通路2設有對該旁通通路2進行開閉的廢氣旁通閥4。根據上述結構，當發動機2運轉時，來自發動機52的廢氣向排氣歧管M集合，通過排氣通路60而被送入渦輪增壓器70的渦輪70b，從而利用廢氣來驅動渦輪70b。在渦輪增壓器70中，通過渦輪70b的驅動來將壓縮機70a同軸驅動，從而對供給氣體加壓。該被加壓後的供給氣體經由供氣通路58、中間冷卻器62、供氣管58而從供氣歧管56向發動機2供給。這裡，在防止渦輪增壓器2的過旋轉時，實施如下的運轉，即，打開廢氣旁通閥4， 使來自發動機2的廢氣在旁通通路中流通而繞過渦輪70b。例如，檢測壓縮機70a的出口壓力，在該出口壓力成為預先設定的閾值以上時，進行打開廢氣旁通閥4而使廢氣繞過渦輪70b的運轉，由此能夠防止渦輪增壓器的過旋轉。以往，作為上述廢氣旁通閥，例如在專利文獻1等中公開了一種廢氣旁通閥，採用在旁通通路的開口端的與旁通通路的軸向垂直的面上設有閥座的擺動式的閥。圖11是表示以往的廢氣旁通閥的側視圖，圖12是圖11中的B方向向視圖。需要說明的是，圖11、圖12均由局部剖面來表示。在圖11及圖12中，廢氣旁通閥104具備閥芯144，其一端由旋轉軸146支承，且經由支承臂148被支承為繞該旋轉軸146的軸心r』如箭頭W那樣轉動自如；閥座142，其供閥芯144落座。廢氣旁通閥104通過閥芯144落座於閥座142而進行閉閥。在圖11及圖12中，閥座142在與旁通通路的軸向垂直的面上構成。打開閥芯144時，使旋轉軸146轉動，在該旋轉的作用下，經由支承臂148而使閥芯144如從閥座142離開的箭頭W』那樣轉動，從而開閥。現有技術文獻專利文獻專利文獻1日本特開2009-920 號公報以往，廢氣旁通閥主要進行如下的開閉控制，S卩，在所述壓縮機的出口壓力等與渦輪增壓器的過旋轉具有關聯的參數成為預先設定的閾值以上時全開，若不是這樣則全閉。然而，近年來，要求將廢氣旁通閥積極地使用在渦輪增壓器的控制中，要求不僅將廢氣旁通閥的開度形成為全開及全閉，而且在中間開度下使用，來調整通過渦輪的旁通通路的廢氣量。圖10是表示圖11及圖12所示的以往的廢氣旁通閥中的閥開度與廢氣旁通閥通過流量/全開流量]的關係的圖形。在此，全開流量是指廢氣旁通閥全開時在旁通通路中流動的廢氣流量，廢氣旁通閥通過流量是指該閥開度時在旁通通路中流動的廢氣流量。如圖10所示，在與旁通通路的軸向垂直的面上設有閥座的以往的廢氣旁通閥中， 閥開度-流量特性的圖形的斜率並不恆定。尤其是閥開度小時該圖形的斜率大，由於閥開度的少許的不同而通過旁通通路的廢氣流量發生較大變化。因此，在以往的廢氣旁通閥中， 難以控制通過旁通流路的廢氣量，該情況在閥開度小的區域中明顯。另外，廢氣旁通閥有時存在組裝引起的晃動。這種情況下，在閥開度小的區域中， 由於廢氣的流動的變動而閥開度會發生與所述晃動量對應的變化，因而廢氣流量可能會較大地變化。如以上所述，在與旁通通路的軸向垂直的面上設有閥座的以往的結構的廢氣旁通閥中，調整閥開度來控制通過旁通通路的廢氣量這一情況難以實現。此外，近年來，帶有行程傳感器的致動器的適用化不斷發展，要求來自發動機側的增壓的更細微的控制。作為進行該更細微的控制的方法，有VG Nozzle，但由於高價、結構複雜，在汽油發動機用的高溫度下的可靠性不充分。
發明內容
因此，本發明鑑於上述的現有技術的問題，其目的在於提供一種廢氣旁通閥，其設置在廢氣通路上的繞過渦輪增壓器的渦輪的旁通通路上，來對該旁通通路進行開閉，且通過調整閥開度而能夠穩定且容易地控制通過所述旁通通路的廢氣流量。為了解決上述課題，在本發明中提供一種廢氣旁通閥，其在發動機的廢氣通路上的繞過渦輪增壓器的渦輪的旁通通路上設置，來對該旁通通路進行開閉，其特徵在於，具有閥座，其在所述旁通通路上形成在與所述旁通通路的軸向垂直或具有傾斜角度的面上； 閥芯，其能夠以旋轉中心為中心進行轉動，通過轉動而與所述閥座分離或接觸來對閥進行開閉，其中，所述旋轉中心相對於包含所述閥座的面具有0° < β <90°的傾斜角度β。由此，廢氣旁通閥的行程的分解度變細。因此，通過廢氣旁通閥的廢氣流量相對於閥開度變得不敏感。這在閥開度小的區域中尤其明顯。因此，利用閥開度來控制通過旁通流路的廢氣量這一情況在包含閥開度小的區域在內的整個區域變得容易。另外，優選所述閥芯由旋轉軸支承為能夠繞該旋轉軸的軸心轉動，其中該旋轉軸相對於包含所述閥座的面具有傾斜角β。由此，以與廢氣的流動垂直的方向的旋轉中心為中心而容易使所述閥芯轉動。另外，優選所述閥座相對於與旁通通路的軸向垂直的面，以45 80°的傾斜角α 傾斜。若所述傾斜角超過80°，則難以確保閉閥時的密封性，即使在閉閥時，廢氣可能也會通過廢氣旁通閥。另外，若傾斜角低於45°，則能夠穩定地控制廢氣流量的效果小。另外，優選所述閥座相對於與旁通通路的軸向垂直的面，以α =60 70°的傾斜角傾斜。若所述傾斜角為70°以下，則在閉閥時能夠確保高密封性。而且，若所述傾斜角為 60°以上，則能夠更穩定地控制通過廢氣旁通閥的廢氣流量。發明效果一種在廢氣通路上的繞過渦輪增壓器的渦輪的旁通通路上設置，來對該旁通通路進行開閉的廢氣旁通閥，通過調整閥開度而能夠穩定且容易地控制通過所述旁通通路的廢
氣流量。
圖1是表示本發明的廢氣旁通閥的側視圖，是通過具有傾斜角度α的局部剖面表示的圖。圖2是圖1中的A方向向視圖。圖3是表示將圖1所示的廢氣旁通閥的角度β變形為接近0°的角度的變形例中的廢氣旁通閥的側視圖。圖4是表示將圖1所示的廢氣旁通閥的角度β變形為接近90°的角度的變形例中的廢氣旁通閥的側視圖。圖5是表示將圖1所示的廢氣旁通閥的角度α變形為0°的變形例中的廢氣旁通閥的側視圖。圖6是表示將圖5所示的廢氣旁通閥的角度β變形為接近0°的角度的變形例中的廢氣旁通閥的側視圖。圖7是表示將圖5所示的廢氣旁通閥的角度β變形為接近90°的角度的變形例中的廢氣旁通閥的側視圖。圖8是表示圖1所示的本實施例的廢氣旁通閥中的旋轉量與廢氣旁通閥通過流量 /全開流量[%]的關係的圖形。圖9是適用廢氣旁通閥的發動機的供排氣裝置的結構圖。圖10是表示以往的廢氣旁通閥中的閥開度與廢氣旁通閥通過流量/全開流量 [% ]的關係的圖形。圖11是表示以往的廢氣旁通閥的側視圖，是通過局部剖面來表示的圖。圖12是圖11中的B方向向視圖。
具體實施方式
以下，參照附圖，例示性地詳細說明本發明的優選實施例。但是，該實施例所記載的構成部件的尺寸、材質、形狀、其相對的配置等只要沒有特定的記載，就沒有將本發明的範圍限定於此，而只不過是說明例。實施例在實施例中，適用本發明的廢氣旁通閥的發動機的供排氣裝置的結構與圖9所示的以往的結構相同，因此將圖9適用於本實施例而省略其說明。圖1是表示本發明的廢氣旁通閥的側視圖，是通過局部剖面來表示的圖。圖2是圖1的A方向向視圖。使用圖1及圖2來說明本實施例的廢氣旁通閥。廢氣旁通閥4是如下的結構，S卩，以在旁通通路2的端部向排氣通路60 (在圖1中未圖示)開口的開口端為閥座42，通過使閥芯44落座於閥座42而進行閉閥，該閥芯44 一端由旋轉軸46支承，且經由支承臂48被支承為繞該旋轉軸的軸心r如箭頭W那樣轉動自如。旁通通路的開口端即閥座42形成在相對於與旁通通路2的軸向垂直的假想面ρ 傾斜了角度α的面上，即相對於與旁通通路2內的廢氣的流動f垂直的假想面ρ傾斜了角度α的面上。另外，經由支承臂48而支承閥芯44的旋轉軸46以旋轉軸46的旋轉中心r與形成有閥座42的面具有0° < β <90°的傾斜角度β的方式配置。在本實施例中，示出了旋轉軸46的旋轉中心r處於與所述假想面ρ平行的面上，且β = α的例子。由此，在打開閥芯44時，使旋轉軸46轉動，由此，在該旋轉的作用下，閥芯44經由支承臂48如從閥座42離開的箭頭W那樣轉動，從而開閥。如上所述，將旁通通路的開口端即閥座42形成在相對於與旁通通路2的軸向垂直的假想面P傾斜了角度α的面上，即相對於與廢氣的流動f垂直的假想面P傾斜了角度α 的面上，使閥芯44以旋轉中心成為與形成有閥座42的面具有傾斜角度的方向的方式旋轉， 由此，廢氣旁通閥的行程的分解度變細。由此，通過廢氣旁通閥的廢氣流量相對於閥開度變得不敏感。這尤其在閥開度小的區域中明顯。因此，利用閥開度來控制通過旁通流路2的廢氣量這一情況在包含閥開度小的區域在內的整個區域變得容易。另外，在廢氣旁通閥存在組裝引起的晃動的情況下，即使由於所述晃動而閥開度發生少量變化，由於通過廢氣旁通閥的流量對於閥開度不敏感，因此通過廢氣旁通閥的廢氣流量也不會變化較大，不會特別產生問題。圖3是表示將圖1所示的廢氣旁通閥的角度β變形為接近0°的角度的變形例中的廢氣旁通閥的側視圖，圖4是表示將圖1所示的廢氣旁通閥的角度β變形為接近90°的角度的變形例中的廢氣旁通閥的側視圖。如圖1、圖3、圖4所示，角度β若為0° < β <90°的範圍，則能夠得到廢氣旁通閥的行程的分解度變細，且通過廢氣旁通閥的廢氣流量相對於閥開度變得不敏感這樣的效果。圖5是表示將圖1所示的廢氣旁通閥的角度α變形為0°的變形例中的廢氣旁通閥的側視圖。即，在圖5中，在與旁通通路的軸向垂直的面上設置閥座。圖6是表示將圖5所示的廢氣旁通閥的角度β變形為接近0°的角度的變形例中的廢氣旁通閥的側視圖，圖 7是表示將圖5所示的廢氣旁通閥的角度β變形為接近90°的角度的變形例中的廢氣旁通閥的側視圖。角度α為0°，即在與旁通通路的軸向垂直的面上設置閥座，角度β如圖5 圖 7所示在0° < β <90°的範圍內，這種情況下，也能得到廢氣旁通閥的行程的分解度變細，且通過廢氣旁通閥的廢氣流量相對於閥開度變得不敏感這樣的效果。圖8是表示圖1所示的本實施例的廢氣旁通閥中的旋轉量與廢氣旁通閥通過流量 /全開流量]的關係的圖形。縱軸表示廢氣旁通閥通過流量/全開流量]，橫軸表示旋轉量。在此，旋轉量是閥芯44以與旁通通路2的軸向、即與廢氣的流動f垂直的方向的旋轉中心為中心而旋轉的量，相當於閥開度。圖8表示圖1所示的傾斜角度α為0°、45°、60°、70°這四種的圖形。傾斜角度0°的圖形表示以往的廢氣旁通閥。從圖8可以確認傾斜角度α越大，通過廢氣旁通閥的廢氣流量相對於閥開度變得越不敏感的情況。因此傾斜角度α越大，可以說越能夠調整閥開度而穩定地控制通過廢氣旁通閥的廢氣流量。若傾斜角度α低於45°，則能夠穩定地控制廢氣流量的效果小，因此傾斜角度α 的下限值需要為45°，為了更穩定地控制廢氣流量而傾斜角度α的下限值優選為60°。另外，若傾斜角度α過大，則難以確保閉閥時的密封性，若傾斜角度α超過80°， 則即使在閉閥時，廢氣也可能會通過廢氣旁通閥。因此傾斜角度α的上限值需要為80°， 該上限值優選為70°。即，若傾斜角度α為45 80°，更優選為60 70°，則就能夠確保高密封性，而且通過廢氣旁通閥的開度調整，能夠穩定地控制通過廢氣旁通閥的廢氣量。工業實用性本發明能夠作為如下這樣的廢氣旁通閥來使用，該廢氣旁通閥設置在廢氣通路上的繞過渦輪增壓器的渦輪的旁通通路上，來對該旁通通路進行開閉，且通過調整閥開度而能夠穩定且容易地控制通過所述旁通通路的廢氣流量。
權利要求
1.一種廢氣旁通閥，其在發動機的廢氣通路上的繞過渦輪增壓器的渦輪的旁通通路上設置，來對該旁通通路進行開閉，其特徵在於，具有閥座，其在所述旁通通路上形成在與所述旁通通路的軸向垂直或具有傾斜角度的面上；閥芯，其能夠以旋轉中心為中心進行轉動，通過轉動而與所述閥座分離或接觸來對閥進行開閉，其中，所述旋轉中心相對於包含所述閥座的面具有0° < β <90°的傾斜角度 β。
2.根據權利要求1所述的廢氣旁通閥，其特徵在於，所述閥芯由旋轉軸支承為能夠繞該旋轉軸的軸心轉動，其中，該旋轉軸相對於包含所述閥座的面具有傾斜角β。
3.根據權利要求1或2所述的廢氣旁通閥，其特徵在於，所述閥座相對於與旁通通路的軸向垂直的面，以45 80°的傾斜角α傾斜。
4.根據權利要求3所述的廢氣旁通閥，其特徵在於， 所述傾斜角α為60 70°。
全文摘要
本發明提供一種廢氣旁通閥，其在發動機的廢氣通路上的繞過渦輪增壓器的渦輪的旁通通路上設置，來對該旁通通路進行開閉，其具有閥座，其在所述旁通通路上形成在與所述旁通通路的軸向垂直或具有傾斜角度的面上；閥芯，其能夠以旋轉中心為中心進行轉動，通過轉動而與所述閥座分離或接觸來對閥進行開閉，其中，所述旋轉中心相對於包含所述閥座的面具有0°＜β＜90°的傾斜角度(β)。
文檔編號F02B37/18GK102472160SQ20118000287
公開日2012年5月23日 申請日期2011年1月13日 優先權日2010年1月15日
發明者富田勳, 星徹, 林慎之, 橫山隆雄 申請人:三菱重工業株式會社