(57)【要約】      （修正有）【課題】可変容量ターボチャージャーのベーンのガタツキまたは振動を減少する。【解決手段】ターボチャージャ用可変位置装置は、タービンホイール（２４）を含む。排気ガス流れをタービンホイール（２４）に転換するための流体ダイバータは、端部停止スパンを定義する第１および第２端部停止位置の間を包括的に移動可能である。アクチュエータは、流体ダイバータと連動して作動する。アクチュエータは、作動モードにおいて、端部停止スパンより少ないガードバンドスパンを定義する第１および第２ガードバンド位置の間を包括して含めて流体ダイバータを選択的に移動させるように構成される。アクチュエータは、第１モードにおいて、流体ダイバータを第１端部停止位置と第１ガードバンド位置との間をすべて含む第１減少ガードバンド位置に移動させ、流体ダイバータに一定の力を加えて流体ダイバータを第１減少ガードバンド位置に維持させるように構成される。【選択図】図１
2019085997.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターボチャージャ（１０）であって：
タービンホイール（２４）；
前記タービンホイール（２４）の上流に配置され、端部停止スパン（８４）を定義する第１端部停止位置（８０）と第２端部停止位置（８２）との間を包括的に回動可能な複数のベーン（２８）；および
前記複数のベーン（２８）と連動して作動するアクチュエータ（４６）；を含み、
前記アクチュエータ（４６）は、作動モードにおいて、第１ガードバンド位置（８８）と第２ガードバンド位置（９０）との間を包括して前記複数のベーン（２８）を選択的に移動させるように構成され、前記第１および第２ガードバンド位置は、ガードバンドスパン（９２）を定義し、前記ガードバンドスパン（９２）は、前記端部停止スパン（８４）より小さく、
前記アクチュエータ（４６）は、第１モードにおいて、前記複数のベーン（２８）を第１減少ガードバンド位置（９４）に回動可能に移動させ、前記第１減少ガードバンド位置（９４）が、前記第１端部停止位置（８０）と前記第１ガードバンド位置（８８）との間をすべて含め、前記複数のベーン（２８）に一定の力を加えて前記複数のベーン（２８）を前記第１減少ガードバンド位置（９４）に維持させるように構成される、ターボチャージャ（１０）。
【請求項２】
前記第１減少ガードバンド位置（９４）において、前記複数のベーン（２８）の各ベーンは、前記複数のベーン（２８）中、隣接したベーンと機械的に接触する、請求項１に記載のターボチャージャ（１０）。
【請求項３】
前記アクチュエータ（４６）は、前記第１モードにおいて、前記アクチュエータ（４６）の較正可能なモータ動力、トルクまたは電流値中、１つを介して前記複数のベーン（２８）に一定の力を加える、請求項１に記載のターボチャージャ（１０）。
【請求項４】
前記アクチュエータ（４６）はまた、前記第１モードにおいて、前記アクチュエータ（４６）の所定のアクチュエータ動力レベルを増加させるように構成される、請求項１に記載のターボチャージャ（１０）。
【請求項５】
前記アクチュエータ（４６）は、第２モードにおいて、前記複数のベーン（２８）を第２減少ガードバンド位置（９６）に移動させるように構成され、前記第２減少ガードバンド位置（９６）は、前記第２端部停止位置（８２）と第２ガードバンド位置（９０）との間をすべて含む、請求項１に記載のターボチャージャ（１０）。
【請求項６】
前記アクチュエータ（４６）はまた、前記第２モードにおいて、前記複数のベーン（２８）に一定の力を加えて前記複数のベーン（２８）を前記第２減少ガードバンド位置（９６）に維持させるように構成される、請求項５に記載のターボチャージャ（１０）。
【請求項７】
対応する複数のベーンレバー（４０）を介し、前記複数のベーン（２８）と連動して作動する調整リング（３６）をさらに含み、前記第２減少ガードバンド位置（９６）において、前記複数のベーンレバー（４０）の各ベーンレバーのアーム（４２）は、前記調整リング（３６）のアーム停止部（８６）と機械的に接触する、請求項５に記載のターボチャージャ（１０）。
【請求項８】
前記アクチュエータ（４６）は、前記第２モードにおいて、前記アクチュエータの較正可能なモータ動力、トルク、または電流値中、１つを介して前記調整リング（３６）に一定の力を加える、請求項５に記載のターボチャージャ（１０）。
【請求項９】
タービンホイール（２４）を含むターボチャージャ（１０）用可変位置装置（２５）であって：
排気ガス流れをタービンに転換させるための流体ダイバータ（２６）であって、前記流体ダイバータ（２６）は、第１端部停止位置（８０、１０４）と第２端部停止位置（８２、１０６）との間を包括的に移動可能であり、前記第１および第２端部停止位置は、端部停止スパン（８４、１０８）を定義する、前記流体ダイバータ（２６）；および
前記流体ダイバータ（２６）と連動して作動するアクチュエータ（４６）；を含み、
前記アクチュエータ（４６）は、作動モードにおいて、第１ガードバンド位置（８８、１１０）と第２ガードバンド位置（９０、１１２）との間を包括して前記流体ダイバータ（２６）を選択的に移動させるように構成され、前記第１および第２ガードバンド位置は、ガードバンドスパン（９２、１１４）を定義し、前記ガードバンドスパン（９２、１１４）は、前記端部停止スパン（８４、１０８）より小さく、
前記アクチュエータ（４６）は、第１モードにおいて、前記流体ダイバータを第１減少ガードバンド位置（９４、１１６）に移動させ、前記第１減少ガードバンド位置（９４、１１６）が前記第１端部停止位置（８０、１０４）と前記第１ガードバンド位置（８８、１１０）との間をすべて含め、前記流体ダイバータ（２６）に一定の力を加えて前記流体ダイバータ（２６）を前記第１減少ガードバンド位置（９４、１１６）に維持させるよう構成される、可変位置装置（２５）。
【請求項１０】
前記流体ダイバータ（２６）は、ウエストゲート・バルブである、請求項９に記載の可変位置装置（２５）。
【請求項１１】
前記流体ダイバータ（２６）は、複数のベーン（２８）である、請求項９に記載の可変位置装置（２５）。
【請求項１２】
前記アクチュエータ（４６）は、ブラシレス電子アクチュエータおよびブラシ型電子アクチュエータ中、１つである、請求項１１に記載の可変位置装置（２５）。
【請求項１３】
前記作動モードは、エンジン（１２）が標準動力条件で作動することに対応し、前記第１モードは、前記エンジン（１２）が後処理再生条件で作動することに対応し、前記エンジン（１２）は、前記アクチュエータ（４６）と連動して作動する、請求項１１に記載の可変位置装置（２５）。
【請求項１４】
前記第１減少ガードバンド位置（９４）において、前記複数のベーン（２８）の各ベーンは、前記複数のベーン（２８）中、隣接したベーンと機械的に接触する、請求項１３に記載の可変位置装置（２５）。
【請求項１５】
前記アクチュエータ（４６）は、第２モードにおいて、前記複数のベーン（２８）を第２減少ガードバンド位置（９６）に移動させるように構成され、前記第２減少ガードバンド位置（９６）は、前記第２端部停止位置（８２）と前記第２ガードバンド位置（９０）との間をすべて含む、請求項１１に記載の可変位置装置（２５）。
【請求項１６】
前記第２モードは、エンジン（１２）が最大エンジン動力条件で作動することに対応し、前記エンジン（１２）は、前記アクチュエータ（４６）と連動して作動する、請求項１５に記載の可変位置装置（２５）。
【請求項１７】
ターボチャージャ（１０）のタービンホイール（２４）への排気ガス流れを制御する方法であって、前記ターボチャージャ（１０）は、端部停止スパン（８４）を定義する第１端部停止位置（８０）と第２端部停止位置（８２）との間を包括的に回動可能な複数のベーン（２８）、および前記複数のベーン（２８）と作動可能に連動してエンジン制御ユニット（６６）と通信するアクチュエータ（４６）を含み、前記アクチュエータ（４６）は、作動モードにおいて、第１ガードバンド位置（８８）と第２ガードバンド位置（９０）との間を包括して前記複数のベーン（２８）を選択的に移動させるように構成され、前記第１および第２ガードバンド位置は、ガードバンドスパン（９２）を定義し、前記ガードバンドスパン（９２）が前記端部停止スパン（８４）より小さく、前記方法は：
前記エンジン制御ユニット（６６）から第１モード信号を受信することに応答し、前記複数のベーン（２８）を第１減少ガードバンド位置（９４）に回動可能に移動するように前記アクチュエータ（４６）を作動させ、前記第１減少ガードバンド位置（９４）が前記第１端部停止位置（８０）と前記第１ガードバンド位置（８８）との間をすべて含む段階；および
前記エンジン制御ユニット（６６）から前記第１モード信号を受信することに応答し、前記複数のベーン（２８）を前記第１減少ガードバンド位置（９４）に維持させるように前記アクチュエータ（４６）を介して前記複数のベーン（２８）に一定の力を加える段階；を含む、ターボチャージャ（１０）のタービンホイール（２４）への排気ガス流れを制御する方法。
【請求項１８】
前記第１減少ガードバンド位置（９４）において、前記複数のベーン（２８）の各ベーンは、前記複数のベーン（２８）中、隣接したベーンと機械的に接触する、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記エンジン制御ユニット（６６）から第２モード信号を受信することに応答し、前記複数のベーン（２８）を第２減少ガードバンド位置（９６）に移動させるように前記アクチュエータ（４６）を作動させる段階をさらに含み、前記第２減少ガードバンド位置（９６）は、前記第２端部停止位置（８２）と前記第２ガードバンド位置（９０）との間をすべて含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記エンジン制御ユニット（６６）から前記第２モード信号を受信することに応答し、前記複数のベーン（２８）を前記第２減少ガードバンド位置（９６）に維持させるように前記アクチュエータ（４６）を介して前記複数のベーン（２８）に一定の力を加える段階をさらに含む、請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般的にターボチャージャに関し、より詳細には、このようなターボチャージャ用アクチュエータの制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
一部の機械、例えば、限定されないが、自動車、トラック、航空機、機関車、船舶、および補助発電機は、ターボチャージャを利用し、このような機械に動力を供給する内燃機関の効率および動力出力を増加させる。エンジンからの排気ガスは、ターボチャージャのタービンを駆動し、次いでターボチャージャの圧縮機のインペラを駆動する。圧縮機は、周りの空気を吸入し、空気を圧縮した後、その圧縮空気をエンジンに供給する。このような方式で、エンジンは、改善された燃費経済性、減少された排出、およびより高い動力ならびにトルクを有することができる。
【０００３】
一部のターボチャージャは、ウエストゲート・バルブを利用し、一部の他のターボチャージャは、一例として、可変タービン形状のターボチャージャで調整可能なガイドベーンを利用し、ガス流量を調整してタービンホイールに至る。例えば、調整可能なガイドベーンは、上部ベーンリングと下部ベーンリングとの間で回動可能であり、複数のベーンレバーを介して調整リングと機械的に係合することができる。調整リングは、上部ベーンに対して回転するように作動され、調整リングの回転が複数のベーンレバーを係合し、閉鎖位置と開放位置との間で調整可能なガイドベーンのすべてを同時に回動させることができる。
【０００４】
一般的に、ターボチャージャの正常作動中、アクチュエータは、複数のベーンの上限および下限スパンを制限し、ベーンが機械的停止部との衝突を防止することができる。しかし、通常の使用時に、ターボチャージャの下流にある後処理システムが詰まることがあり、後処理再生サイクルが開始されて後処理システムの詰まりを解消することができる。一部の設計において、より効率的で効果的な後処理再生サイクルを達成するため、アクチュエータは、排気ガス流れを制限するためのスパン限界を超えて回動するように複数のベーンを調整して後処理システムを洗浄するのに必要な熱を生成することができる。
【０００５】
一例は、可変容量ターボチャージャ用制御装置を開示するＥＰ特許第１  ５１５  ０２１  Ｂ１号で見つけることができる。該‘０２１特許は、再生サイクル中にターボチャージャおよびターボチャージャから排気ガス流れを制御する方法を開示する。再生サイクル中、アクチュエータは、基本値スパンを超えてベーンのスパンを増加させる。効果的であるが、再生サイクル中に、増加されたスパンにある間、ベーンのガタツキ（ｒａｔｔｌｉｎｇ）または振動が発生し得る。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一様態によると、ターボチャージャが提供される。ターボチャージャは、タービンホイールを含む。複数のベーンは、タービンホイールの上流側に配置される。複数のベーンは、第１端部停止位置（ｅｎｄ−ｓｔｏｐ  ｐｏｓｉｔｉｏｎ）と第２端部停止位置との間を包括的に回動可能であり、第１および第２端部停止位置は、端部停止スパンを定義する。アクチュエータは、複数のベーンと連動して作動する。アクチュエータは、作動モードにおいて、第１ガードバンド位置（ｇｕａｒｄ  ｂａｎｄ  ｐｏｓｉｔｉｏｎ）と第２ガードバンド位置との間を包括して複数のベーンを選択的に移動させるように構成され、第１および第２ガードバンド位置は、ガードバンドスパンを定義し、ガードバンドスパンは、端部停止スパンより小さい。アクチュエータは、第１モードにおいて、複数のベーンを第１減少ガードバンド位置に回動可能に移動させ、上記第１減少ガードバンド位置が、第１端部停止位置と第１ガードバンド位置との間をすべて含め、複数のベーンに一定の力を加えて複数のベーンを第１減少ガードバンド位置に維持させるように構成される。
【０００７】
本開示の別の様態によると、ターボチャージャ用可変位置装置は、タービンを含む。排気ガス流れをタービンに転換させるための流体ダイバータ（ｆｌｕｉｄ  ｄｉｖｅｒｔｅｒ）が第１端部停止位置と第２端部停止位置との間を包括的に移動可能であり、第１および第２端部停止位置は、端部停止スパンを定義する。アクチュエータは、流体ダイバータと連動して作動する。アクチュエータは、作動モードにおいて、第１ガードバンド位置と第２バンド位置との間を包括して流体ダイバータを選択的に移動させるように構成され、第１および第２ガードバンド位置は、ガードバンドスパンを定義し、ガードバンドスパンは、端部停止スパンより小さい。アクチュエータは、第１モードにおいて、流体ダイバータを第１減少ガードバンド位置に移動させ、上記第１減少ガードバンド位置が、第１端部停止位置と第１ガードバンド位置との間をすべて含め、流体ダイバータに一定の力を加えて流体ダイバーを第１減少ガードバンド位置に維持させるように構成される。
【０００８】
本開示のさらに別の様態によると、ターボチャージャのタービンホイールへの排気ガス流れを制御する方法が提供される。ターボチャージャは、第１端部停止位置と第２端部停止位置との間を包括的に回動可能な複数のベーンを含み、第１および第２端部停止位置は、端部停止スパンを定義する。アクチュエータは、複数のベーンと作動可能に連通し、エンジン制御ユニットと連通する。アクチュエータは、作動モードにおいて、第１ガードバンド位置と第２ガードバンド位置との間を包括して複数のベーンを選択的に移動させるように構成され、第１ガードバンド位置および第２ガードバンド位置は、ガードバンドスパンを定義し、ガードバンドスパンは、端部停止スパンより小さい。この方法は、エンジン制御ユニットから第１モード信号を受信することに応答し、複数のベーンを第１減少ガードバンド位置に回動可能に移動するようにアクチュエータを作動させる段階を含み、第１減少ガードバンド位置が、第１端部停止位置と第１ガードバンド位置との間をすべて含む。別の段階は、エンジン制御ユニットから第１モード信号を受信することに応答し、複数のベーンを第１減少ガードバンド位置に維持させるようにアクチュエータを介して複数のベーンに一定の力を加える段階である。
【０００９】
本開示のこれらおよび他の様態、ならびに特徴は、以下の詳細な説明および添付図を参照することによって、よりよく理解することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本開示の実施形態による例示的なターボチャージャの軸方向断面図である。
【図２】本開示の実施形態による例示的なターボチャージャの部分破断および切開斜視図である。
【図３】本開示の実施形態による、エンジンおよび後処理システムとともに使用される例示的なターボチャージャを示すブロック図である。
【図４】本開示の実施形態による、第１端部停止位置における複数のベーンを示す部分破断および切開断面図である。
【図５】本開示の実施形態による、本開示の実施形態による、第１端部停止位置が仮想線で図示されている第２端部停止位置における複数のベーンを示す部分破断および切開断面図である。
【図６】本開示の実施形態による、本開示の実施形態による、第１ガードバンド位置における複数のベーンを示す部分破断および切開断面図である。
【図７】本開示の実施形態による、本開示の実施形態による、第１ガードバンド位置が仮想線で図示されている第２ガードバンド位置における複数のベーンを示す部分破断および切開断面図である。
【図８】本開示の実施形態による、本開示の実施形態による、第１減少ガードバンド位置における複数のベーンを示す部分破断および切開断面図である。
【図９】本開示の実施形態による、本開示の実施形態による、第１減少ガードの位置が仮想線で図示されている第２減少ガードバンド位置における複数のベーンを示す部分破断および切開断面図である。
【図１０】本開示の実施形態による、例示的な代替流体ダイバータを図示するエンジンおよび後処理システムとともに使用される例示的なターボチャージャを示すブロック図である。
【図１１】本開示の実施形態による、ウエストゲート・バルブの様々な位置を示す概略図である。
【図１２】本開示の教示にしたがって実行され得るサンプルシーケンスを示すフローチャートである。
【００１１】
図面は、実際の縮尺ではなく、開示された実施形態は、図式的におよび部分的にのみ示されるものと理解されるべきである。また、本開示は、本明細書に例示された特定の実施形態に限定されないことも理解されるべきである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
ここで図１を参照すると、例示的なターボチャージャは、全体的に参照番号１０と称される。ターボチャージャ１０は、機械、例えば、限定されないが、自動車、トラック、航空機、機関車、船舶、および補助発電機の内燃機関１２（図３に示す）とともに使用することができる。ターボチャージャ１０は、圧縮空気が燃料と混合され、エンジンで燃焼され得るようにエンジンの吸気口に伝達される空気を圧縮するためにエンジンの排気ガスから動力を抽出することにより、このような内燃機関の動力出力を増加させる。ターボチャージャ１０は、圧縮機ハウジング１４、タービンハウジング１６、および圧縮機ハウジング１４とタービンハウジング１６との間に配置された軸受ハウジング１８を含む。軸受ハウジング１８は、回転可能なシャフト２０を支持する。圧縮機ホイール２２は、圧縮機ハウジング１４内に配置され、タービンハウジング１６内に配置されたタービンホイール２４によってシャフト２０を介して回転可能に駆動することができる。
【００１３】
図１および図２を参照すると、図示されたターボチャージャ１０は、流体ダイバータ２６のような可変位置装置２５を含む。図示された実施形態において、流体ダイバータ２６は、タービンホイール２４に通過する気流を調整するためにタービンハウジング１６内に配置された複数のベーン２８を含む。複数のベーン２８は、上部ベーンリング３０と下部ベーンリング３２との間に配置される。タービンハウジング１６内に固定された状態で、上部ベーンリング３０は、軸受ハウジング１８に近接して配置される。
【００１４】
特に図２を参照すると、図示された実施形態において、複数のベーン２８の各ベーンは、エアフォイル（ａｉｒｆｏｉｌ）形状を有する。複数のベーン２８の各ベーンは、上部ベーンリング３０と下部ベーンリング３２との間に配置され、これら両方に回動可能に連結されるベーンポスト３４（図４に示す）に装着される。調整リング３６は、調整リング３６の外周が上部ベーンリング３０の半径方向の外側に配置されるように上部ベーンリング３０に近接して配置される。調整リング３６は、以下でより詳細に説明されているように、上部ベーンリング３０に対する調整リング３６の回転運動が複数のベーン２８の各ベーンに同時回動を提供するように複数のベーン２８と機械的に連動する。
【００１５】
特に、各ベーンポスト３４は、ヘッド３８が軸方向に上部ベーンリング３０を通過して突出するように各ベーンポスト３４のヘッド３８を露出させる上部ベーンリング３０を貫通する。複数のベーンレバー４０は、複数のベーンレバー４０の各ベーンレバーが互いに円周方向に間隔をあけて配置されるように調整リング３６と連動して作動し、調整リング３６の周りに配置される。より具体的には、図４に示すように、複数のベーンレバー４０の各ベーンレバーは、調整リング３６を通って配置された対応する開口部４４によって収容されるアーム４２を含む。さらに、複数のベーンレバー４０の各ベーンレバーは、調整リング３６に対応するベーンポスト３４のヘッド３８に作動可能に連結される。
【００１６】
上部ベーンリング３０および下部ベーンリング３２両方すべてがタービンハウジング１６に固定されるため、アクチュエータ４６は、両方向矢印４８で示されているように、一方向または他方向に上部ベーンリング３０に対して回転するように調整リング３６を作動させることができ、複数のベーンレバー４０の各ベーンレバーが各々一方向または他方向にまた回転するようにし、次いで各ベーンポスト３４を回転させることによって、以下でより詳細に説明されているように、複数のベーン２８の各対応するベーンが各々開放位置と閉鎖位置との間で回動する。このような構成において、調整リング３６を作動させるアクチュエータ４６を介し、複数のベーン２８の各ベーンの同時および一体回動がタービンホイール２４に流れる空気を調整することができる。いくつかの実施形態において、アクチュエータ４６は、電子ボード、ギアボックス、モータおよび出力シャフトまたはレバーを含み得るブラシ型またはブラシレス電子アクチュエータである。
【００１７】
例示的な実施形態において、図３に示されているように、ターボチャージャ１０は、エンジン１２および後処理システム５０とともに使用される。エンジン１２は、吸気口５２および排気通路５４を含む。吸気口５２は、空気冷却器５６および吸気スロットル５８を介して圧縮機ハウジング１４と流体連通する。空気冷却器５６は、圧縮機ハウジング１４の下流にあり、吸気スロットル５８の上流にあり、吸気スロットル５８は、エンジン１２の吸気口５２の上流にある。エンジン１２の排気通路５４は、タービンハウジング１６の上流にあり、タービンハウジング１６と流体連通する。
【００１８】
後処理システム５０は、タービンハウジング１６の下流にあり、タービンハウジング１６と流体連通する。いくつかの実施形態において、後処理システム５０は、ディーゼル酸化触媒６０、ディーゼル微粒子フィルタ６２、および選択触媒還元部（ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  ｃａｔａｌｙｔｉｃ  ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）６４を含む。このような実施形態において、ディーゼル酸化触媒６０は、タービンハウジング１６の下流にあり、ディーゼル微粒子フィルタ６２の上流にあり、選択触媒還元部６４は、ディーゼル微粒子フィルタ６２の下流にある。
【００１９】
さらに、エンジン１２は、電子制御ユニット６６と通信する。電子制御ユニット６６は、エンジン１２をモニタリングするように構成される。いくつかの実施形態において、電子制御ユニット６６は、任意の所望するファミリまたは製造会社からの１つ以上のマイクロプロセッサまたはコントローラによって実行され得るプロセッサ６８を含む。プロセッサ６８は、ローカルメモリ７０を含み、バス７６を介して読み取り専用メモリ７２およびランダムアクセスメモリ７４を含むメインメモリと通信する。ランダムアクセスメモリ７４は、同期式動的ランダムアクセスメモリ（ＳＤＲＡＭ）、動的ランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）、ＲＡＭＢＵＳ動的ランダムアクセスメモリ（ＲＤＲＭ）および／または任意の他の類型のランダムアクセスメモリ装置によって実現することができる。読み取り専用メモリ７２は、ハードドライブ、フラッシュメモリおよび／または任意の他の所望する類型のメモリ装置によって実現することができる。電子制御ユニット６６はまた、バス７６を介してプロセッサ６８と通信する入力／出力ポート７８を含む。
【００２０】
いくつかの実施形態において、電子制御ユニット６６は、機械可読命令を実行するために使用される。例えば、電子制御ユニット６６は、機械可読命令を実行し、図１２のフローチャート１２００に示すサンプルシーケンスを実行することができる。このような例において、機械可読命令は、プロセッサ６８によって実行するためのプログラムを含む。プログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ、フロッピーディスク、ハードドライブ、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、ブルーレイ（Ｂｌｕ−ｒａｙ（登録商標））ディスク、またはプロセッサ６８と関連するメモリのような有形（ｔａｎｇｉｂｌｅ）のコンピュータ可読媒体上に貯蔵されたソフトウェアで実現することができるが、代替的にプログラム全体および／またはその一部がプロセッサ６８とは異なる装置によって実行され、および／またはファームウェアまたは専用ハードウェアで具現することができる。さらに、例示的なプログラムが図１２に示されるフローチャート１２００を参照して説明されるが、本開示の実施形態を実施する多くの他の方法を代替的に使用することもできる。例えば、ブロックの実行順序を変更することができ、および／または説明されたブロック中、一部を変更、除去、または組み合わせることもできる。
【００２１】
電子制御ユニット６６はまた、アクチュエータ４６および後処理システム５０と通信する。電子制御ユニット６６は、気流制限のために後処理システム５０をモニタリングするように構成される。さらに、電子制御ユニット６６は、モード信号６７、例えば、限定されないが、作動モード、再生モード、および最大エンジン動力モード信号をエンジン１２およびアクチュエータ４６に伝送するように構成される。例えば、電子制御ユニット６６は、後処理システム５０が詰まっていることをモニタリングして判定することができ、特定のエンジン条件下で、例えば、アイドル時に、再生モード信号をアクチュエータ４６に伝送することができる。
【００２２】
特に、アクチュエータ４６は、電子制御ユニット６６からモード信号を受信することに応答し、複数のベーン２８を作動させて回動可能に移動するように構成される。図４〜図７を参照すると、作動モード信号、再生モード信号、および最大エンジン動力モード信号に各々対応する作動モード、再生モード、および最大エンジン動力モードに基づく複数のベーン２８の移動が以下でより詳細に説明されるであろう。例えば、複数のベーン２８は、端部停止スパン８４を定義する、図４に示すような第１端部停止位置８０と図５に示すような第２端部停止位置８２との間を包括的に回動することができる。いくつかの実施形態において、第１端部停止位置８０は、複数のベーン２８の各ベーンが隣接するベーンと機械的に接触するように完全閉鎖位置である一方、第２端部停止位置８２は、複数のベーンレバー４０の各ベーンレバーのアーム４２が調整リング３６のアーム停止部８６と接触するように完全開放位置である。各アーム停止部８６は、調整リング３６の対応する開口部４４に隣接して配置される。
【００２３】
さらに、アクチュエータ４６は、電子制御ユニット６６から作動モード信号（例えば、エンジン１２が正常条件で作動するとき）を受信することに応答し、アクチュエータ４６を所定のアクチュエータ動力レベルに維持させ、複数のベーン２８を作動させてガードバンドスパン９２を定義する、図６に示すような第１ガードバンド位置８８と図７に示すような第２ガードバンド位置９０との間を包括して選択的に移動するように構成される。いくつかの実施形態において、ガードバンドスパン９２は、端部停止スパン８４よりも小さい。いくつかの他の実施形態において、ガードバンドスパン９２は、端部停止スパン８４の範囲より４％〜６％小さい範囲に制限される。
【００２４】
アクチュエータ４６はまた、電子制御ユニット６６から、第１モード信号、例えば、限定されないが、再生モード信号（例えば、エンジン１２がアイドル条件で作動し、後処理システム５０が詰まっていると判定されるとき）を受信することに応答し、所定のアクチュエータ動力レベルを増加させて複数のベーン２８を作動させ、第１減少ガードバンド位置９４に回動可能に移動するように構成される。第１減少ガードバンド位置９４は、第１端部停止位置８０と第１ガードバンド位置８８との間をすべて含む。
【００２５】
アクチュエータ４６はまた、電子制御ユニット６６から第２モード信号、例えば、限定されないが、最大エンジン動力モード信号（例えば、エンジン１２が最大エンジン動力条件で作動するとき）を受信することに応答し、所定のアクチュエータ動力レベルを増加させて複数のベーン２８を作動させ、第２減少ガードバンド位置９６に回動可能に移動するように構成される。第２減少ガードバンド位置９６は、第２端部停止位置８２と第２ガードバンド位置９０との間をすべて含む。減少されたガードバンドスパン９８は、第１減少ガードバンド位置９４と第２減少ガードバンド位置９６との間の距離として定義される。いくつかの実施形態において、第２減少ガードバンドスパン９６は、端部停止スパン８４よりも小さい０％と４％との間をすべて含む。
【００２６】
第１モードおよび第２モードで作動するアクチュエータ４６に各々対応する第１モード信号および第２モード信号が各々再生モード信号および最大エンジン動力モード信号として例示的に詳述されているが、第１モード信号および第２モード信号は、電子制御ユニット６６を介して伝送される任意の所定のモード信号であり得ることを理解されるべきである。
【００２７】
代替の例示的な実施形態において、図１０に示すように、流体ダイバータ２６は、複数のベーン２８の代わりにウエストゲート・バルブ１００を含む。ウエストゲート・バルブ１００は、排気通路５４の下流およびタービンハウジング１６の上流に配置される。ウエストゲート・バルブ１００は、排気通路５４およびタービンハウジング１６と流体連通し、タービンホイール２４に通過する気流を調整するよう構成される。ウエストゲート・アクチュエータ１０２は、ウエストゲート・バルブ１００と連動して作動する。いくつかの実施形態において、ウエストゲート・アクチュエータ１０２は、空圧式アクチュエータである。アクチュエータ４６と同様に、ウエストゲート・アクチュエータ１０２は、電子制御ユニット６６と通信し、電子制御ユニット６６からモード信号６７を受信することに応答し、ウエストゲート・バルブ１００を作動させるように構成される。
【００２８】
図１１に概略的に示されているように、ウエストゲート・アクチュエータ１０２は、ウエストゲート・バルブ１００を作動させてウエストゲート端部停止スパン１０８を定義する第１ウエストゲート端部停止位置１０４（例えば、閉鎖位置）と第２ウエストゲート端部停止位置１０６との間を包括的に移動させるように構成される。さらに、ウエストゲート・アクチュエータ１０２は、電子制御ユニット６６から作動モード信号を受信することに応答し、ウエストゲート・アクチュエータ１０２を所定のウエストゲート・アクチュエータ動力レベルに維持させ、ウエストゲート・バルブ１００を作動させてウエストゲート・ガードバンドスパン１１４を定義する第１ウエストゲート・ガードバンド位置１１０と第２ウエストゲート・ガードバンド位置１１２との間を包括して選択的に移動させるように構成される。いくつかの実施形態において、ウエストゲート・ガードバンドスパン１１４は、ウエストゲート端部停止スパン１０８よりも小さい。ウエストゲート・アクチュエータ１０２はまた、電子制御ユニット６６から、再生モード信号のような第１モード信号を受信することに応答し、所定のウエストゲート・アクチュエータ動力レベルを増加させてウエストゲート・バルブ１００を作動させ、第１減少ウエストゲート・ガードバンド位置１１６に移動させるように構成される。第１減少ウエストゲイド・ガードバンド位置１１６は、第１ウエストゲート端部停止位置１０４と第１ウエストゲート・ガードバンド位置１１０との間をすべて含む。
【００２９】
図１２は、ターボチャージャ１０のタービンホイール２４への排気ガス流れを制御するために実施され得るサンプルシーケンスのフローチャート１２００を示す。シーケンスは、電子制御ユニット６６を介してエンジン１２および後処理システム５０をモニタリングする段階を示すブロック１２１０で開始することができる。決定ボックス１２１２において、電子制御ユニット６６は、作動モードに進入するための要件が充足されているか否かを判定する。要件が充足されていると、電子制御ユニット６６は、作動モード信号を伝送し、ブロック１２１４に示すように、アクチュエータ４６を作動させて複数のベーン２８を第１ガードバンド位置８８と第２ガードバンド位置９０との間を包括して選択的に移動させ、アクチュエータ４６を所定のアクチュエータ動力レベルに維持させる。ブロック１２１４後に、シーケンスは、ブロック１２１０に戻る。決定ボックス１２１２の要件が充足されなければ、シーケンスは、決定ボックス１２１６に進む。
【００３０】
決定ボックス１２１６において、電子制御ユニット６６は、再生モードのような第１モードに進入するための要件が充足されているか否かを判定する。要件が充足されていると、電子制御ユニット６６は、第１モード信号を伝送し、ブロック１２１８に示すように、アクチュエータ４６を作動させて複数のベーン２８を第１減少ガードバンド位置９４に回動可能に移動させ、所定のアクチュエータレベルを増加させる。さらに、ブロック１２２０に示すように、電子制御ユニット６６は、アクチュエータ４６に指示し、複数のベーン２８に一定の力を加えて複数のベーン２８を第１減少ガードバンド位置９４に維持させることができる。いくつかの実施形態において、一定の力は、アクチュエータ４６への較正可能なモータ動力、トルク、または電流値を介して複数のベーン２８に加えられる。ブロック１２２０後に、シーケンスは、ブロック１２１０に戻る。決定ボックス１２１６の要件が充足されなければ、シーケンスは、決定ボックス１２２２に進む。
【００３１】
決定ボックス１２２２において、電子制御ユニット６６は、最大エンジン動力モードのような第２モードに進入するための要件が充足されているか否かを判定する。要件が充足されていると、電子制御ユニット６６は、第２モード信号を伝送し、ブロック１２２４に示すように、アクチュエータ４６を作動させて複数のベーン２８を第２減少ガードバンド位置９６に回動可能に移動させ、所定のアクチュエータ動力レベルを増加させる。いくつかの実施形態において、一定の力は、さらに、アクチュエータ４６への較正可能なモータ動力、トルクまたは電流値を介して複数のベーン２８に加えられる。決定ボックス１２２２の要件が充足されなければ、シーケンスは、ブロック１２１０に戻る。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
上述したことに基づき、本開示は、多くの産業分野、例えば、限定されないが、様々なターボ機械、例えば、限定されないが、自動車、トラック、航空機、機関車、船舶、および補助発電機における内燃機関を利用する分野において使用できることがわかる。上述した新規の教示を通し、アクチュエータ４６は、電子制御ユニット６６によって指示を受け、再生モードのような第１モードで複数のベーン２８を作動させ、所定のアクチュエータ動力レベルを増加させて第１減少ガードバンド位置９４に回動可能に移動させる。このような方式で、複数のベーン２８は、第１ガードバンド位置８８を越えてさらに近接するようになり、複数のベーン２８の間により小さい通路を設定して排気ガス流れを制限し、後処理システム５０の詰まりを解消するのに必要な熱を生成する。このように、増加された熱は、後処理システム５０の詰まりを解消するのに必要な再生モード時間を減少することができる。さらに、上述した新規の教示を通し、一定の力が複数のベーン２８に加えられ、複数のベーンを第１減少ガードバンド位置９４に維持させ、複数のベーン２８の各ベーンが隣接したベーンに対して振動しないことにより、ガタツキおよび摩耗を減少させる。
【００３３】
ターボチャージャ１０の作動において、電子制御ユニット６６は、エンジン１２および後処理システム５０をモニタリングし、再生モードのような第１モードに進入するための条件が充足されていることを判定することができる。第１モード条件が充足されていることを判定した後、電子制御ユニット６６は、第１モード信号をアクチュエータ４６に伝送し、所定のアクチュエータ動力レベルを増加させ、複数のベーン２８を第１減少ガードバンド位置９４に作動させる。このような第１減少ガードバンド位置９４において、複数のベーン２８は、第１ガードバンド位置８８をさらに超えて位置決めされ、複数のベーン２８の間により小さい通路を生成する。これは、排気ガス流れを制限し、熱を生成して後処理システム５０の詰まりを解消する。
【００３４】
第1減少ガードバンド位置９４における複数のベーン２８によって、複数のベーン２８は、互いにより近接するようになり、互いに対してがたついたり振動したりすることがあるが、電子制御ユニット６６は、アクチュエータ４６に指示し、一定の力を複数のベーン２８に加えて複数のベーン２８を第１減少ガードバンド位置９４に互いに対して維持させ、がたつきおよび振動が減少または除去されることを保障する。
【００３５】
さらに、電子制御ユニット６６はまた、最大エンジン動力モードのような第２モードに進入するための条件が充足される場合を判定するように構成される。第２モード条件が充足されていることを判定した後、電子制御ユニット６６は、第２モード信号をアクチュエータ４６に伝送し、所定のアクチュエータ動力レベルを増加させて複数のベーン２８を第２減少ガードバンド位置９４に作動させ、十分な排気ガス流れを可能とする。第２減少ガードバンド位置９６における複数のベーン２８により、複数のベーンレバー４０の各ベーンレバーのアーム４２は、調整リング３６のアーム停止部８６に対して接触する。このような方式で、電子制御ユニット６６は、調整リング３６に一定の力を加えてアーム４２をアーム停止部８６に対して維持させるようにアクチュエータ４６に指示し、がたつきおよび振動が減少または除去されることを保障する。
【図１】
2019085997.tif 000003
【図２】
2019085997.tif 000004
【図３】
2019085997.tif 000005
【図４】
2019085997.tif 000006
【図５】
2019085997.tif 000007
【図６】
2019085997.tif 000008
【図７】
2019085997.tif 000009
【図８】
2019085997.tif 000010
【図９】
2019085997.tif 000011
【図１０】
2019085997.tif 000012
【図１１】
2019085997.tif 000013
【図１２】
2019085997.tif 000014
【外国語明細書】
2019085997000001.pdf