(57)【要約】      （修正有）【課題】熱変形を低減し、ウェイストゲート組立体及びターボチャージャー全体の性能を向上させる。【解決手段】タービンハウジングは、入口通路を画成するタービン入口壁と、エクスデューサインテリアを画成するエクスデューサシュラウド壁と、出口通路を画成するタービン出口壁、ウェイストゲートチャネルを画成するウェイストゲートポート壁と、ウェイストゲートポート壁に連結されかつブッシング軸に沿って延長するブッシングボスを画成するブッシング壁と、ウェイストゲートチャネルの周りに配置されたバルブシートと、を含む。ウェイストゲートポート壁は、ウェイストゲートポート壁とブッシング壁をタービン入口壁から熱的に分離する構成となるように、かつバルブシートとブッシング軸の間の相対変位がターボチャージャーの作動中に減少するようにエクスデューサインテリアの外側に配置される。【選択図】図１
2020101178.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の内燃機関から排気ガスを受け取り、かつ圧縮空気を前記内燃機関に送出するためのターボチャージャーのタービンハウジングであって、前記タービンハウジングは、
前記内燃機関と流体連通するように構成されて前記内燃機関から排気ガスを受け取るための入口通路を画成するタービン入口壁と、
前記入口通路の下流に配置されると共にそれと流体連通して前記入口通路から排気ガスを受け取るためのエクスデューサインテリアを画成するエクスデューサシュラウド壁と、
前記エクスデューサインテリアの下流に配置されると共にそれと流体連通して前記エクスデューサインテリアから排気ガスを受け取るための出口通路を画成するタービン出口壁と、
前記入口通路の下流に配置されると共にそれと流体連通して前記エクスデューサインテリアを迂回することによって前記入口通路から前記出口通路に排気ガスを排出するためのウェイストゲートチャネルを画成するウェイストゲートポート壁であって、前記ウェイストゲートチャネルの下流に配置されて排気ガスを前記出口通路内へ排出するためのウェイストゲートチャネル出口を画成するウェイストゲートポート壁と、
前記ウェイストゲートポート壁に連結されかつブッシング軸に沿って延長するブッシングボスを画成するブッシング壁であって、前記ウェイストゲートポート壁が前記ブッシング壁と前記タービン入口壁との間に配置されるように前記タービン入口壁から離間されるブッシング壁と、
前記ウェイストゲートチャネルの前記ウェイストゲートチャネル出口において前記ウェイストゲートチャネルの周りに配置されたバルブシートと、を備え、
前記ウェイストゲートポート壁及び前記ブッシング壁を前記タービン入口壁から熱的に分離する構成となるように、かつ前記バルブシートと前記ブッシング軸との間の相対変位及び前記ウェイストゲートポート壁を前記ターボチャージャーの作動中に低減するように、前記ウェイストゲートポート壁が前記エクスデューサインテリアの外側に配置されている、タービンハウジング。
【請求項２】
前記ブッシング壁及び前記ウェイストゲートポート壁を互いに対してに熱的に結合する構成となるように前記ブッシング壁が前記エクスデューサインテリアの外側に配置されている、請求項１に記載のタービンハウジング。
【請求項３】
前記ブッシング壁が、前記ウェイストゲートポート壁に直接連結されている、請求項１及び２のいずれか一項に記載のタービンハウジング。
【請求項４】
前記バルブシートが、バルブシート平面に沿って延長し、前記ブッシング軸及び前記バルブシート平面がそれらの間の距離を規定し、かつ前記距離が３０ミリメートル以下である、請求項１〜３のいずれか一項に記載のタービンハウジング。
【請求項５】
前記ブッシング壁が、前記ウェイストゲートポート壁に直接連結されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載のタービンハウジング。
【請求項６】
前記バルブシートが、前記出口通路に配置されている、請求項１〜５のいずれか一項に記載のタービンハウジング。
【請求項７】
前記タービンハウジングが、前記バルブシートに平行に延長するプラットフォーム表面を有し、前記プラットフォーム表面が、
前記バルブシートと同一平面上にあるか、または
凹部を画成し、前記バルブシートが前記凹部内に配置された、請求項１〜６のいずれか一項に記載のタービンハウジング。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の前記タービンハウジングを含むターボチャージャーであって、
前記ウェイストゲートチャネルを通じて排気ガスの流れを制御するためのウェイストゲート組立体であって、
前記バルブシートと係合可能なバルブエレメントであって、前記エクスデューサインテリアを迂回することにより前記入口通路から前記出口通路への排気ガスの流れを防止する第１の位置と、前記エクスデューサインテリアを迂回することにより前記入口通路から前記出口通路へ排気ガスの流れを許容する第２の位置との間で移動可能であるバルブエレメントとを備えるウェイストゲート組立体を備えるターボチャージャー。
【請求項９】
前記エクスデューサインテリアに配置されたタービンホイールと、前記タービンハウジングに連結されかつベアリングハウジングインテリアを画成するベアリングハウジングと、前記ベアリングハウジングに連結されかつコンプレッサハウジングインテリアを画成するコンプレッサハウジングと、前記タービンホイールに回転可能に連結されかつ前記ベアリングハウジングインテリアに配置されたシャフトと、前記シャフトに回転可能に連結されかつ前記コンプレッサハウジングインテリアに配置されたコンプレッサホイールと、をさらに備える、請求項８に記載のターボチャージャー。
【請求項１０】
前記バルブエレメントが、バルブ本体及び前記バルブ本体から離れて延長するウェイストゲートアームとしてさらに画成され、前記ウェイストゲートアームが前記ブッシングボスを通じて延長し、前記バルブエレメントが前記第１の位置にあるときに前記バルブ本体が前記バルブシートと係合するように構成され、前記バルブエレメントが前記第２の位置にあるときに前記バルブ本体が前記バルブシートから離脱するように構成される、請求項８または９に記載のターボチャージャー。
【請求項１１】
前記バルブエレメントが前記第１の位置と前記第２の位置との間を移動すると、前記バルブ本体と前記ウェイストゲートアームが互いに対して同時に移動する構成となるように前記バルブ本体及び前記ウェイストゲートアームが互いに対して堅固に連結されている、請求項１０に記載のターボチャージャー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般にタービンハウジングに関するものとして、より具体的にはウエィストゲート組立体及びタービンハウジングを含むターボチャージャーに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ターボチャージャーは、内燃機関から排気ガスを受け取り、圧縮空気を内燃機関に送出する。ターボチャージャーは、内燃機関の出力を増加させ、内燃機関の燃料消費量を減少させ、内燃機関によって生成される排出物を減少させるために使用される。ターボチャージャーによる内燃機関への圧縮空気の送出により、内燃機関をより小さくすることができるが、より大きな自然に吸引された内燃機関と同量またはほぼ同量の馬力を発生させることができる。車両でより小さい内燃機関を使用することは、車両の質量と空気力学的前面面積を減少させ、これは内燃機関の燃料消費量を低減させ、かつ車両の燃料経済性をを向上させるのに助けとなる。
【０００３】
従来のターボチャージャーはタービンハウジングを含む。タービンハウジングは、内燃機関から排気ガスを受け取るために内燃機関と流体連通する入口通路を画成するタービン入口壁と、入口通路の下流に配置されると共にそれと流体連通して入口通路から排気ガスを受け取るためのエクスデューサ(ガス排気口)インテリアを画成するエクスデューサシュラウド壁と、エクスデューサインテリアの下流に配置されると共にそれと流体連通してエクスデューサインテリアから排出ガスを受け取るための出口通路を画成するタービン出口壁と、を備える。
【０００４】
従来のタービンハウジングは、入口通路の下流に配置されると共にそれと流体連通してエクスデューサインテリアを迂回することにより入口通路から出口通路に排気ガスを排出するためのウェイストゲートチャネルを画成するウェイストゲートポート壁をさらに含む。ウェイストゲートポート壁は、ウェイストゲートチャネルの下流に配置され、排気ガスを出口通路に排出するためのウェイストゲートチャネル出口を画成する。典型的なタービンハウジングはまた、ウェイストゲートポート壁に連結されたブッシング壁であって、ブッシング軸に沿って延長するブッシングボスを画成するブッシング壁を含む。ブッシング壁は、ウェイストゲートポート壁がブッシング壁とタービン入口壁との間に配置されるようにタービン入口壁から離間される。従来のタービンハウジングは、ウェイストゲートチャネルのウェイストゲートチャネル出口においてウェイストゲートチャネルの周りに配置されたバルブシートをさらに含む。
【０００５】
典型的なターボチャージャーは、ウェイストゲートチャネルを通じて排気ガスの流れを制御するためのウェイストゲート組立体を付加的に含む。従来のウェイストゲート組立体は、バルブシートと係合可能なバルブエレメントであって、エクスデューサインテリアを迂回することにより入口通路から出口通路への排気ガスの流れを防止するための第１位置と、エクスデューサインテリアを迂回することにより入口通路から出口通路への排気ガス流れを許容するための第２の位置との間で移動可能である、バルブエレメントを含む。
【０００６】
典型的なタービンハウジングにおいて、タービンハウジングの熱変形は、ターボチャージャーの様々な特徴部同士間の相対的な移動を引き起こす可能性があり、その結果、性能の低下及び、時にはターボチャージャーの故障をもたらす可能性がある。例えば、タービンハウジングの熱変形速度の違いによるバルブシートに対するバルブエレメントの移動は、ウェイストゲート組立体及びターボチャージャー全体の性能低下につながる可能性がある。具体的には、ブッシング壁及びウェイストゲートポート壁が互いに対して異なる熱変形速度で熱変形するにつれて、バルブエレメントがバルブシートに適切に係合してウェイストゲートチャネルをもはやシールできなくなり、その結果、ターボチャージャーの性能が低下して、ターボチャージャーが内燃機関の全動作範囲にわたって動作できなくなる。特に、バルブシートと係合することによってバルブエレメントが第１の位置に正確に移動してウェイストゲートチャネルをシールすることができなくなり、エクスデューサインテリア内でのタービンホイールの回転速度はウェイストゲートチャネルのシール不良の結果として回転目標に到達できなくなり、かつ内燃機関はターボチャージャー全体の性能不良により性能目標を達成できないことになる。これらの問題は、一部には、ウェイストゲートポート壁が従来のタービンハウジング内のエクスデューサシュラウド壁に配置されていることにより引き起こされる。言い換えれば、エクスデューサシュラウド壁がブッシング壁とタービン入口壁との間に配置されるように、エクスデューサシュラウド壁はブッシング壁をタービン入口壁に連結させる。そのような構成では、ウェイストゲートポート壁は、エクスデューサインテリア内に配置される結果として排気ガスの最も高温の流れにさらされる。ウェイストゲートポート壁を最も高温の排気ガスの流れにさらすことは、結果としてウェイストゲートポートがブッシングの壁よりも大きな熱変形を有することになり、結果としてバルブエレメントとバルブシートとの間に相対移動が生じ、ウェイストゲートチャネルのシール不良につながる。
【０００７】
したがって、ターボチャージャーの改良されたタービンハウジングを提供する必要性が残っている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
車両の内燃機関から排気ガスを受け取り、かつ圧縮空気を内燃機関に送出するためのターボチャージャーはタービンハウジングを含む。タービンハウジングは、内燃機関と流体連通するように構成され内燃機関からの排気ガスを受け取るための入口通路を画成するタービン入口壁と、入口通路の下流に配置されると共にそれと流体連通して入口通路から排気ガスを受け取るためのエクスデューサインテリアを画成するエクスデューサシュラウド壁と、エクスデューサインテリアの下流に配置されると共にそれと流体連通してエクスデューサインテリアから排気ガスを受け取るための出口通路を画成するタービン出口壁と、を含む。タービンハウジングはまた、入口通路の下流に配置されると共にそれと流体連通してエクスデューサインテリアを迂回することにより排気ガスを入口通路から出口通路に排出するためのウェイストゲートチャネルを画成するウェイストゲートポート壁を含む。ウェイストゲートポート壁は、ウェイストゲートチャネルの下流に配置されて排気ガスを出口通路に排出するためのウェイストゲートチャネル出口を画成する。タービンハウジングは、ウェイストゲートポート壁に連結されかつブッシング軸に沿って延長するブッシングボスを画成するブッシング壁をさらに含む。ブッシング壁は、ウェイストゲートポート壁がブッシング壁とタービン入口壁との間に配置されるようにタービン入口壁から離間されている。タービンハウジングはまた、ウェイストゲートチャネルのウェイストゲートチャネル出口においてウェイストゲートチャネルの周りに配置されたバルブシートを含む。ターボチャージャーはまた、ウェイストゲートチャネルを通じて排気ガスの流れを制御するためのウェイストゲート組立体を含む。ウェイストゲート組立体は、バルブシートと係合可能なバルブエレメントを含む。バルブエレメントは、エクスデューサインテリアを迂回することにより入口通路から出口通路への排気ガスの流れを防止するための第１の位置と、エクスデューサインテリアを迂回することにより入口通路から出口通路への排気ガスの流れを許容するための第２の位置との間で移動可能である。ウェイストゲートポート壁及びブッシング壁をタービン入口壁から熱的に分離する構成となるように、かつバルブシートとブッシング軸との間の相対変位がターボチャージャーの作動中に低減されるようにウェイストゲートポート壁がエクスデューサインテリアの外側に配置される。
【０００９】
したがって、ウェイストゲートポート壁及びブッシング壁をタービン入口壁から熱的に分離するように構成して、かつバルブシートとブッシング軸との間の相対的な変位をターボチャージャーの作動中に低減するようにウェイストゲートポート壁をエクスデューサインテリアの外側に配置することは、ウェイストゲート組立体とターボチャージャーの性能が向上させる。ウェイストゲートポート壁をエクスデューサインテリアの外側に配置することは、ウェイストゲートポート壁を外部環境にさらすことを許容して、その結果、ウェイストゲートポート壁が冷却され、ウェイストゲートポート壁の熱変形が減少する。ブッシング壁及びウェイストゲートポート壁の熱変形を低減することは、ウェイストゲート組立体及びターボチャージャー全体の性能を向上させる。具体的には、ブッシング壁及びウェイストゲートポート壁の熱変形が減少するにつれて、バルブエレメントはバルブシートと係合することによってウェイストゲートチャネルのシールを改善でき、その結果、ターボチャージャーの性能が向上しかつターボチャージャーが内燃機関の全動作範囲にわたって動作することが可能である。特に、バルブエレメントはウェイストゲートチャネルをシールするために正確に第１の位置に移動することができ、エクスデューサインテリアのタービンホイールの回転速度は回転目標に到達でき、かつ内燃機関はターボチャージャーの性能により性能目標を達成できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
添付の図面に関連して考慮されるとき、以下の詳細な説明を参照することによって同じことがより良く理解されるようになるため、本発明の他の利点は容易に評価されるであろう。
【００１１】
【図１】図１は、ターボチャージャーのタービンハウジング及びウェイストゲート組立体の斜視図である。
【図２】図２は、タービンハウジングであって、エクスデューサインテリアを画成するエクスデューサシュラウド壁及びウェイストゲートチャネルを画成するウェイストゲートポート壁を含むタービンハウジングの断面図である。
【図３】図３は、タービンハウジングであって、出口通路を画成する出口壁、ブッシングボスを画成するブッシング壁、及びバルブシートを含むタービンハウジングの断面図である。
【図４】図４は、ウェイストゲートポート壁がエクスデューサインテリアの外側に配置されている、タービンハウジングの部分仮想図である。
【図５】図５は、バルブシートがバルブシート平面に沿って延長しかつブッシング軸及びバルブシート平面がそれらの間の距離を規定している、タービンハウジングの断面図である。
【図６】図６は、タービンハウジングに連結されかつベアリングハウジングインテリアを画成するベアリングハウジング、ベアリングハウジングに連結されかつコンプレッサハウジングインテリアを画成するコンプレッサハウジング、タービンホイールに回転可能に連結されかつベアリングハウジングインテリアに配置されたシャフト、及びシャフトに回転可能に連結されかつコンプレッサハウジングインテリアに配置されたコンプレッサホイールを含むターボチャージャーの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
いくつかの図全体を通して同様の数字が同様の部品を示している、図面を参照すると、車両の内燃機関から排気ガスを受け取り、かつ圧縮空気を内燃機関に送出するための、図６に概略的に示されている、ターボチャージャー２０は、図１〜図５に示されている、タービンハウジング２２を含む。特に図３を参照すると、タービンハウジング２２は、内燃機関と流体連通するように構成されて内燃機関から排気ガスを受け取るための入口通路２６を画成するタービン入口壁２４を含む。入口通路２６は、単一の渦巻入口通路であってもよい、あるいは図５に示されるように、ツインスクロール構成などの複数の渦巻通路であってもよい。図１〜図４を参照すると、タービンハウジング２２はまた、入口通路２６の下流に配置されると共にそれと流体連通して入口通路２６から排気ガスを受け取るためのエクスデューサ（Ｅｘｄｕｃｅｒ）インテリア３０を画成するエクスデューサシュラウド壁２８を含む。タービンハウジング２２は、エクスデューサインテリア３０の下流に配置されると共にそれと流体連通してエクスデューサインテリア３０から排気ガスを受け取るための出口通路３４を画成するタービン出口壁３２をさらに含む。
【００１３】
タービンハウジング２２は、入口通路２６の下流に配置されると共にそれと流体連通してエクスデューサインテリア３０を迂回することにより排気ガスを入口通路２６から出口通路３４に排出するためのウェイストゲートチャネル３８を画成するウェイストゲートポート壁３６を付加的に含む。ウェイストゲートポート壁３６は、図３に示すように、ウェイストゲートチャネル３８の下流に配置されて排気ガスを出口通路３４内に排出するためのウェイストゲートチャネル出口４０を画成する。タービンハウジング２２は、ウェイストゲートポート壁３６に連結されかつブッシング軸ＢＡに沿って延長するブッシングボス４４を画成するブッシング壁４２をさらに含む。ブッシング壁４２は、ウェイストゲートポート壁３６がブッシング壁４２とタービン入口壁２４との間に配置されるようにタービン入口壁２４から離間している。タービンハウジング２２はまた、ウェイストゲートチャネル３８のウェイストゲートチャネル出口４０においてウェイストゲートチャネル３８の周りに配置されたバルブシート４６を含む。典型的には、バルブシート４６は出口通路３４に配置される。
【００１４】
ターボチャージャー２０はまた、ウェイストゲートチャネル３８を通じる排気ガスの流れを制御するためのウェイストゲート組立体４８を含む。ウェイストゲート組立体４８は、バルブシート４６と係合可能なバルブエレメント５０を含む。バルブエレメント５０は、第１の位置と第２の位置との間を移動可能である。バルブエレメント５０が第１の位置にあるとき、バルブエレメント５０は、エクスデューサインテリア３０を迂回することにより排気ガスが入口通路２６から出口通路３４に流れるのを防止する。バルブエレメント５０が第２の位置にあるとき、バルブエレメント５０は、エクスデューサインテリア３０を迂回することにより排気ガスが入口通路２６から出口通路３４に流れることを許容する。ターボチャージャー２０は、典型的にバルブエレメント５０に連結されてバルブエレメント５０を第１の位置と第２の位置との間で移動させるためのアクチュエータ５２を含む。
【００１５】
ウェイストゲートポート壁３６は、エクスデューサインテリア３０の外部に配置され、すなわち、エクスデューサインテリア３０の外側に配置され、それによりウェイストゲートポート壁３６及びブッシング壁４２がタービン入口壁２４から熱的に分離されるように構成され、かつそれによりバルブシート４６とブッシング軸ＢＡとの間の相対変位がターボチャージャー２０の作動中に減少する。ウェイストゲートポート壁３６及びブッシング壁４２をタービン入口壁２４から熱的に分離させることは、典型的にはウェイストゲートポート壁３６及びブッシング壁４２がターボチャージャー２０の作動中にタービン入口壁２４よりも低い速度で熱膨張することを許容し、これはバルブシート４６とブッシング軸ＢＡとの間の相対変位を減少させる。さらに、タービン入口壁２４は、典型的にウェイストゲートポート壁３６がエクスデューサインテリア３０の外側に配置されている結果としてウェイストゲートポート壁３６及びブッシング壁４２よりも高い速度で膨張及び収縮する。図４に示すように、タービンハウジング全体が仮想的に示されており、ウェイストゲートチャネル３８及びウェイストゲートポート壁３６は実線で示されており、かつエクスデューサインテリア３０の外側に配置されている。
【００１６】
ウェイストゲートポート壁３６及びブッシング壁４２をタービン入口壁２４から熱的に分離するように構成しかつバルブシート４６とブッシング軸ＢＡ間の相対変位をターボチャージャー２０の作動中に減少するようにウェイストゲートポート壁３６をエクスデューサインテリア３０の外側に配置させることは、ウェイストゲート組立体４８及びターボチャージャー２０の性能を向上させる。具体的には、ブッシング壁４２ひいてはブッシング軸ＢＡなどのターボチャージャー２０の様々な特徴部とバルブシート４６との間の熱変形は減少する。ウェイストゲートポート壁３６をエクスデューサインテリア３０の外側に配置することは、ウェイストゲートポート壁３６を外部環境にさらすことを許容し、その結果、ウェイストゲートポート壁３６が冷却され、ウェイストゲートポート壁３６の熱変形が減少する。ブッシング壁４２ひいてはブッシング軸ＢＡとウェイストゲートポート壁３６との間の相対変位を低減することは、ウェイストゲート組立体４８及びターボチャージャー２０全体の性能を向上させる。具体的には、ブッシング軸ＢＡとバルブシート４６との間の相対変位が減少するにつれて、バルブエレメント５０はバルブシート４６と係合することによりウェイストゲートチャネル３８のシールを改善することができ、その結果としてターボチャージャー２０の性能が向上しかつターボチャージャー２０が内燃機関の全範囲にわたって作動することが可能となる。特に、バルブエレメント５０は、適切なタイミングでウェイストゲートチャネル３８に完全に係合してシールするために第１の位置に移動することができ、エクスデューサインテリア３０内のタービンホイール６８の速度は回転目標に到達することができ、そして内燃機関はターボチャージャー２０の性能向上により性能目標を達成できる。
【００１７】
典型的に、ウェイストゲートポート壁３６は、タービン入口壁２４とタービン出口壁３２との間に延在する。そのような実施形態では、ウェイストゲートポート壁３６は、典型的にエクスデューサシュラウド壁２８から離間されている。言い換えると、ウェイストゲートポート壁３６がタービン入口壁２４及びエクスデューサシュラウド壁２８から突き出てもよい。ウェイストゲートポート壁３６をタービン入口壁２４及びエクスデューサシュラウド壁２８から突き出させることは、ウェイストゲートポート壁３６を外部冷却空気にさらすことを許容する。付加的に、ウェイストゲートポート壁３６をタービン入口壁２４及びエクスデューサシュラウド壁２８から突き出させることは、ウェイストゲートポート壁３６をブッシング壁４２とタービン入口壁２４との間に配置しかつそれらを連結することを許容する。
【００１８】
ブッシング壁４２は、ウェイストゲートポート壁３６に直接連結してもよい。言い換えると、ウェイストゲートポート壁３６がブッシング壁４２とタービン口壁２４との間に配置されるため、ブッシング壁４２はタービン入口壁２４から分離される。ブッシング壁４２がウェイストゲートポート壁３６に直接連結される場合、ウェイストゲートポート壁３６は、典型的にタービン入口壁２４に直接連結される。そのような実施形態では、エクスデューサシュラウド壁２８はブッシング壁４２をタービン入口壁２４に連結させない。言い換えると、エクスデューサシュラウド壁２８は、ブッシング壁４２とタービン入口壁２４との間に配置されない。むしろ、ウェイストゲートポート壁３６は、ブッシング壁４２とタービン入口壁２４との間に配置される。ブッシング壁４２及びウェイストゲートポート壁３６を互いに対して直接連結することは、ウェイストゲートポート壁３６及びブッシング壁４２がターボチャージャー２０の作動中に同じ速度で熱膨張することを許容する。付加的に、ウェイストゲートポート壁３６及びブッシング壁４２が互いに対して直接連結されている場合、ウェイストゲートポート壁３６及びブッシング壁４２は、互いに一体化されてよい、すなわち、ワンピースであってもよい。ウェイストゲートポート壁３６及びブッシング壁４２がターボチャージャー２０の作動中に同じ速度で熱膨張するようにウェイストゲートポート壁３６及びブッシング壁４２が互いに対して直接連結される場合、ターボチャージャー２０の性能が、具体的にはバルブエレメント５０によるウェイストゲートチャネル３８のシールにより改善される。具体的には、ウェイストゲートポート壁３６及びブッシング壁４２は、ターボチャージャー２０の動作中に同じ速度で熱膨張することができるため、バルブエレメント５０がウェイストゲートチャネル３８のシールを改善することができる。これはバルブシート４６及びブッシング軸ＢＡ、ひいてはバルブエレメント５０の互いに対する相対移動が大幅に低減されるからである。ウェイストゲートチャネル３８の改善されたシールは、バルブエレメント５０が第１の位置にあるときにウェイストゲートチャネル３８を通過する排気ガスが除去されないとしても大幅に減少するにつれて、ターボチャージャー２０の性能を向上させる。
【００１９】
図１を参照すると、バルブエレメント５０は、バルブ本体５４及びバルブ本体５４から離れて延長するウェイストゲートアーム５６としてさらに画成され得る。存在する場合、ウェイストゲートアーム５６は、ブッシングボス４４を通じて延長しかつスピンドル軸ＳＡに沿って延長するスピンドル（図示せず）によって典型的に回転される。ウェイストゲートアーム５６がブッシングボス４４を通じて延長する場合、ウェイストゲートアームがスピンドル軸ＳＡに沿って延長する。ウェイストゲート組立体４８は、ブッシングボス４４に配置されてウェイストゲートアーム５６を支持するためのブッシング５８を含むことができる。バルブ本体５４が存在する場合、バルブ本体５４はバルブエレメント５０がウェイストゲートチャネル３８を通じて排気ガスが流れるのを防止するために第１の位置にあるときバルブシート４６と係合するように構成され、またバルブ本体５４は、バルブエレメント５０がウェイストゲートを通じて排気ガスの流れを許容するために第２の位置にあるときにバルブシート４６から離脱するように構成される。典型的には、アクチュエータ５２は、バルブシート４６との係合と離脱との間でバルブ本体５４を移動させるためにウェイストゲートアーム５６に連結されている。
【００２０】
一実施形態では、バルブエレメント５０が第１の位置と第２の位置との間で移動するとバルブ本体５４及びウェイストゲートアーム５６が互いに同時に移動するように構成されるようにバルブ本体５４及びウェイストゲートアーム５６が互いに対して堅固に連結されている。ウェイストゲートアーム５６がバルブ本体５４に堅固に連結されている実施形態では、ウェイストゲートアーム５６はバルブ本体５４に溶接されてもよい。バルブ本体５４及びウェイストゲートアーム５６が互いに対して堅固に連結されている場合に、ウェイストゲートポート壁３６をエクスデューサインテリア３０の外側に配置させること、及びウェイストゲートポート壁３６とブッシング壁４２をタービン入口壁２４から熱的に分離するように構成してバルブシート４６とブッシング軸ＢＡとの間の相対変位を低減することはいくつかの利点を提供する。
【００２１】
第１に、ウェイストゲートアーム５６及びバルブ本体５４は互いに対して堅固に連結されているため、ウェイストゲートアーム５６とバルブ本体５４との間の部品公差の必要がなくなる。この目的のために、ウェイストゲートアーム５６及びバルブ本体５４の設計及び製造コストが大幅に削減される。そのような実施形態では、タービン入口壁２４、ウェイストゲートポート壁３６、及びブッシング壁４２などのタービンハウジング２２の様々な部分の熱変形は、ウェイストゲートアーム５６及びバルブ本体５４が互いに対して堅固に連結されている場合に、ウェイストゲートチャネル３８を適切にシールするバルブエレメント５０の能力に悪影響を及ぼす可能性がある。しかしながら、ウェイストゲートポート壁３６及びブッシング壁４２をタービン入口壁２４から熱的に分離するように構成して、かつターボチャージャー２０の作動中にバルブシート４６とブッシング軸ＢＡとの間の相対変位を低減するように、ウェイストゲートポート壁３６及びブッシング壁４２をエクスデューサインテリア３０の外側に配置させることは、結果的にウェイストゲートポート壁３６及びブッシング壁４２の熱変形にもかかわらず、堅固に連結されたウェイストゲートアーム５６及びバルブ本体５４がウェイストゲートチャンネル３８を適切にシールすることになる。第２に、ブッシング壁４２及びウェイストゲートポート壁３６が互いに対して直接連結され、かつウェイストゲートアーム５６及びバルブ本体５４が互いに対して堅固に連結されている実施形態では、ブッシング壁４２及びウェイストゲートポート壁３６は同じ速度で膨張及び収縮する。ブッシング壁４２及びウェイストゲートポート壁３６が同じ速度で膨張及び収縮する場合、ブッシング軸ＢＡ及びバルブシート４６には互いに対する最小の相対移動が生じて、その結果、後述するようにウェイストゲートチャネル３８のより良好なシールが得られる。
【００２２】
図５を参照すると、ウェイストゲートアーム５６は、ブッシング軸ＢＡに沿って延長してもよく、バルブシート４６は、バルブシート平面ＶＳＰに沿って延長してもよい。一実施形態では、ブッシング軸ＢＡ及びバルブシート平面ＶＳＰは、それらの間の距離Ｄを規定する。上述のように、ウェイストゲートポート壁３６をエクスデューサインテリア３０の外側に配置させた結果として、バルブシート４６とブッシング軸ＢＡとの間の相対移動が低減される。バルブシート４６とブッシング軸ＢＡとの間の相対移動が低減される場合、ウェイストゲートアーム５６とバルブシート４６との間の相対移動も低減される。図５に示すように、ウェイストゲートポート壁３６はブッシング壁４２に直接連結されてもよい。ウェイストゲートポート壁３６及びブッシング壁４２が互いに対して直接連結される場合、バルブシート４６とブッシング軸ＢＡとの間の相対変位が低減される。特に、ウェイストゲートポート壁３６及びブッシング壁４２が互いに対して直接連結される場合、バルブシート４６はブッシングボア４４を画成するブッシング壁４２に隣接していて、これにより後述するようにバルブシート４６とブッシング軸ＢＡとの間の相対的変形を低減させる。
【００２３】
ブッシング壁４２及びウェイストゲートポート壁３６などのタービンハウジング２２の様々な構成部品の熱成長は、式：熱成長＝熱膨張係数＊温度＊長さに基づいている。この式では、長さは上記の式で実際に変更できる唯一のパラメータである。言い換えると、タービンハウジングは典型的には、熱膨張係数の高い金属で作られているため、熱膨張係数が変化するのは実際的ではなく、タービンハウジング２２は高温排気ガスにさらされるため、温度が変化するのは実際的ではない。この目的のために、図５に示すように、ブッシング軸ＢＡとバルブシート４６平面との間の距離Ｄが示されている。付加的に、図５において、距離Ｄは、スピンドル軸ＳＡとバルブシート平面ＶＳＰ間の距離と定義される。スピンドル軸ＳＡとバルブシート平面ＶＳＰ間の距離Ｄは、それに応じて調整することができる。特に、ウェイストゲートポート壁３６及びブッシング壁４２が互いに対して直接連結されている場合、バルブシート４６がブッシングボアを画定するブッシング壁４２に隣接しているため、バルブシート４６とブッシング軸ＢＡとの間の相対変位が減少する。これにより、バルブシート４６とブッシング軸ＢＡとの間の相対的な変形が減少する。非限定的な例として、距離Ｄは０〜３０ミリメートルの範囲であってよい。別の非限定的な例として、距離Ｄは３０ミリメートル以下であってもよい。距離Ｄを３０ミリメートル未満にすることによって、バルブシート４６とブッシング軸ＢＡとの間の相対的な変形が減少して、ひいては、その結果、バルブエレメント５０が第１の位置にあるときにウェイストゲートチャネル３８のより良好なシールが得られる。別の非限定的な例として、距離Ｄは２０ミリメートル以下であってもよい。距離Ｄを２０ミリメートル以下にすることによって、バルブシート４６とブッシング軸ＢＡとの間の相対的な変形が減少して、その結果、バルブエレメント５０が第１の位置にあるときにウェイストゲートチャネル３８のより良好なシールが得られる。別の非限定的な例として、距離Ｄは１５ミリメートル以下であってもよい。距離Ｄを１５ミリメートル未満にすることによって、バルブシート４６とブッシング軸ＢＡとの間の相対的な変形が減少し、ひいては、その結果に基づいて、バルブエレメント５０が第１の位置にあるときにウェイストゲートチャネル３８のより良好なシールが得られる。別の非限定的な例として、距離Ｄは１２．５ミリメートルであってもよい。距離Ｄを１２．５ミリメートルにすることによって、バルブシート４６とブッシング軸ＢＡとの間の相対的な変形が減少し、ひいては、その結果に基づいて、バルブエレメント５０が第１の位置にあるときのウェイストゲートチャネル３８のより良好なシールが得られる。
【００２４】
図３及び図５に示すように、タービンハウジング２２はバルブシート４６に平行に延長するプラットフォーム表面６０を有してもよい。一実施形態では、バルブシート４６はプラットフォーム表面６０と同一平面であってもよい。バルブシート４６をプラットフォーム表面６０と同一平面にすることによって、ウェイストゲートポート壁３６はプラットフォーム表面６０を通り過ぎて出口通路３４内に延長しないためブッシング軸ＢＡとバルブシート平面ＶＳＰとの間の距離Ｄを短縮するのに助けとなる。他の実施形態では、プラットフォーム表面６０は、凹部６２を画成する。凹部６２が存在する場合、バルブシート４６は凹部６２内に配置されてもよい。バルブシート４６をプラットフォーム表面６０と同一平面にするか、またはバルブシート４６を凹部６２内に配置することにより、距離Ｄを短縮するのに助けとなり、したがって、ウェイストゲートポート壁３６及びブッシング壁４２の熱変形を低減させる。
【００２５】
図３に示すように、ウェイストゲートチャネル３８は、第１のウェイストゲートチャネル６４としてさらに画成されてよい、またウェイストゲートポート壁３６は、エクスデューサインテリア３０を迂回することによって入口通路２６から排気ガスを排出するために入口通路２６と流体連通する第２のウェイストゲートチャネル６６をさらに画成してもよい。
【００２６】
図６に示すように、ターボチャージャー２０は、エクスデューサインテリア３０内に配置されたタービンホイール６８を含むことができる。ターボチャージャー２０はまた、タービンハウジング２２に連結されかつベアリングハウジングインテリア７２を画成するベアリングハウジング７０と、ベアリングハウジング７０と連結されかつコンプレッサハウジングインテリア７６を画成するコンプレッサハウジング７４と、タービンホイール６８に回転可能に連結されてベアリングハウジングインテリア７２に配置されたシャフト７８と、シャフト７８に回転可能に連結されかつコンプレッサハウジングインテリア７６に配置されたコンプレッサホイール８０と、を含むことができる。
【００２７】
本発明を例示的に説明してきた、そして使用された専門用語は限定するための単語というよりもむしろ記述するための単語の性質を帯びていることを意図したことを理解されたい。 上記の教示に照らして、本発明の多くの修正及び変形が可能であり、本発明は、具体的に記載された以外の方法で実施されてもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【外国語明細書】
2020101178000001.pdf