涡轮增压器

技术领域

本发明涉及涡轮增压器。

背景技术

日本特开2020-084923所记载的涡轮增压器具备涡轮机叶轮、涡轮机壳体及废气旁通阀。涡轮机壳体收容涡轮机叶轮。涡轮机壳体划分出两个旁通通路。各旁通通路将比涡轮机叶轮靠排气上游侧及排气下游侧处旁通。涡轮机壳体具备在废气旁通阀处于关闭状态的情况下与该废气旁通阀接触的平面的阀座面。另一方面，废气旁通阀具备在该废气旁通阀处于关闭状态的情况下与阀座面相对的平面的阀面。

发明内容

在日本特开2020-084923那样的涡轮增压器中，涡轮机壳体的阀座面周边通过在两个旁通通路中流通的排气而被加热。当阀座面的周边被加热而热膨胀时，阀座面变形，因此在废气旁通阀处于关闭状态的情况下，阀座面与阀面可能无法适当地接触。

用于解决上述课题的涡轮增压器包括：涡轮机叶轮，通过排气的流动而旋转；涡轮机壳体，收容所述涡轮机叶轮，并且划分出多个将比所述涡轮机叶轮靠排气上游侧处及排气下游侧处旁通的旁通通路；及废气旁通阀，对多个所述旁通通路进行开闭，其中，所述涡轮机壳体具有平面的阀座面，该阀座面在所述废气旁通阀处于关闭状态的情况下与所述废气旁通阀接触，所述废气旁通阀具有：平面的阀面，在所述废气旁通阀处于关闭状态的情况下与所述阀座面相对；及凹部，相对于所述阀面凹陷，所述凹部在所述废气旁通阀处于关闭状态的情况下，位于与所述涡轮机壳体的内表面中的被多个所述旁通通路的开口夹着的区域相对的部位。

在上述结构中，凹部存在于与阀座面中的被多个旁通通路夹着而特别容易受到排气的加热的影响的区域相对的部位。因此，根据上述结构，即使阀座面受到排气的加热的影响而膨胀，该膨胀的部分也会收容于废气旁通阀的凹部，从而不易与废气旁通阀接触。因此，在废气旁通阀处于关闭状态的情况下，能够使阀座面与阀面适当地接触。

在上述结构中，也可以采用如下方式，即，在画出将相邻的所述旁通通路的开口中心彼此连结的假想直线时，所述凹部在所述废气旁通阀处于关闭状态的情况下，位于与所述假想直线相对的部位。

根据上述结构，凹部的位置与阀座面中的最容易受到在相邻的旁通通路中流通的排气的加热的影响的部位、即假定最会产生膨胀的部位对应。因此，能够适当地抑制阀座面中的膨胀的部分与废气旁通阀接触的情况。

用于解决上述课题的涡轮增压器包括：涡轮机叶轮，通过排气的流动而旋转；涡轮机壳体，收容所述涡轮机叶轮，并且划分出多个将比所述涡轮机叶轮靠排气上游侧处及排气下游侧处旁通的旁通通路；及废气旁通阀，对多个所述旁通通路进行开闭，其中，所述涡轮机壳体具有：平面的阀座面，在所述废气旁通阀处于关闭状态的情况下与所述废气旁通阀接触；及凹部，相对于所述阀座面凹陷，所述废气旁通阀具有平面的阀面，该阀面在所述废气旁通阀处于关闭状态的情况下与所述阀座面相对，所述凹部位于所述涡轮机壳体的内表面中的被多个所述旁通通路的开口夹着的区域。

在上述结构中，凹部存在于涡轮机壳体中的被多个旁通通路夹着而特别容易受到排气的加热的影响的区域。因此，根据上述结构，即使涡轮机壳体受到排气的加热的影响而膨胀，也能够抑制废气旁通阀与涡轮机壳体中的被多个旁通通路夹着的部位接触的情况。因此，在废气旁通阀处于关闭状态的情况下，能够使阀座面与阀面适当地接触。

在上述结构中，也可以采用如下方式，即，所述凹部位于所述区域的整个区域。

根据上述结构，在由加热引起的膨胀的程度大的部位的整个区域存在凹部。因此，即使涡轮机壳体的各旁通通路的周边膨胀，也能够确保阀座面与阀面的适当接触。

在上述结构中，也可以采用如下方式，即，所述涡轮机壳体具有贯通所述涡轮机壳体的壁的贯通孔，所述废气旁通阀具有：轴，贯通所述贯通孔并且以能够旋转的方式支承于所述涡轮机壳体；及阀芯，从所述轴的所述涡轮机壳体的内部侧的端部沿所述轴的径向延伸，所述轴与所述阀芯是一体成形物。

在上述废气旁通阀中，由于阀芯相对于轴不摆动，因此在阀座面膨胀时，阀面不能仿形于阀座面。在具备这样的废气旁通阀的涡轮增压器中采用与凹部相关的结构是特别有效的。

附图说明

下面将参考附图描述本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业重要性,附图中相同的附图标记表示相同的元件，并且其中：

图1是内燃机的概略图。

图2是表示涡轮机壳体的周边结构的剖视图。

图3是表示废气旁通阀的周边结构的剖视图。

图4是废气旁通阀的仰视图。

图5是表示废气旁通阀的周边结构的剖视图。

图6是表示废气旁通阀的周边结构的说明图。

图7是表示变更例所涉及的阀座面的周边结构的俯视图。

具体实施方式

<内燃机的概略结构>

以下，根据图1～图6说明本发明的一个实施方式。首先，对应用了本发明的涡轮增压器20的车辆的内燃机10的概略结构进行说明。

如图1所示，内燃机10具备进气通路11、气缸12、排气通路13、催化剂15及涡轮增压器20。进气通路11导入来自内燃机10外部的进气。气缸12与进气通路11连接。气缸12将燃料与进气混合并使之燃烧。排气通路13与气缸12连接。排气通路13将来自气缸12的排气排出。催化剂15位于排气通路13的中途。催化剂15对在排气通路13中流通的排气进行净化。

涡轮增压器20具备压缩机壳体30、轴承壳体50、涡轮机壳体60、压缩机叶轮70、连结轴80及涡轮机叶轮90。

压缩机壳体30安装于进气通路11的中途。涡轮机壳体60安装于排气通路13的比催化剂15靠上游处的部分。轴承壳体50分别固定于压缩机壳体30及涡轮机壳体60，并将压缩机壳体30与涡轮机壳体60连接。这样，涡轮增压器20跨越进气通路11和排气通路13而设置。

涡轮机壳体60收容涡轮机叶轮90。轴承壳体50收容连结轴80。轴承壳体50经由未图示的轴承将连结轴80以能够旋转的方式支承。连结轴80的第一端与涡轮机叶轮90连接。压缩机壳体30收容压缩机叶轮70。压缩机叶轮70与连结轴80的第二端连接。即，压缩机叶轮70经由连结轴80与涡轮机叶轮90连结。

当涡轮机叶轮90通过涡轮机壳体60的内部的排气的流通而旋转时，压缩机叶轮70经由连结轴80一起旋转。并且，通过压缩机叶轮70旋转，压缩机壳体30的内部的进气被压缩。

<涡轮增压器的结构>

接着，对涡轮增压器20的具体结构进行说明。

如图2所示，涡轮机壳体60具备圆弧部60A、筒状部60B及凸缘部60C。筒状部60B为大致圆筒形状。筒状部60B大致沿着作为涡轮机叶轮90的旋转中心的旋转轴线90A延伸。圆弧部60A以包围筒状部60B的外周的方式延伸，为大致圆弧形状。凸缘部60C位于圆弧部60A的上游端。凸缘部60C固定于排气通路13的比涡轮机壳体60靠上游侧的部分。

如图2所示，涡轮机壳体60划分出两个涡旋通路61、收容空间62、排出通路63及两个旁通通路64作为供排气流通的空间。另外，在图2中，图示了一个旁通通路64。各涡旋通路61位于圆弧部60A及筒状部60B的内部。涡旋通路61以包围涡轮机叶轮90的方式呈圆弧状地延伸。涡旋通路61的上游端与比涡轮机壳体60靠上游侧处的排气通路13连接。涡旋通路61的下游端与收容空间62连接。两个涡旋通路61相互大致平行地延伸。收容空间62是筒状部60B的内部空间中的涡轮机叶轮90所处的空间。收容空间62与排出通路63连接。排出通路63是筒状部60B的内部空间中的包含与轴承壳体50相反的一侧的端部即图2中的上端的一部分空间。排出通路63的下游端与比涡轮机壳体60靠下游侧处的排气通路13连接。各旁通通路64位于圆弧部60A及筒状部60B的内部。各旁通通路64将涡旋通路61与排出通路63连接。即，旁通通路64将比涡轮机叶轮90靠排气上游侧及排气下游侧处旁通。

如图3所示，涡轮机壳体60具备阀座面66和贯通孔69。阀座面66是划分排出通路63的涡轮机壳体60的内壁面中的、包围两个旁通通路64的开口缘的平面。即，各旁通通路64在阀座面66开口。涡轮机壳体60的内表面中的包含阀座面66的部分相对于其它部位隆起。如图6中双点划线所示，从与阀座面66正交的方向观察时，各旁通通路64的开口缘的形状为大致半圆形状。另外，各旁通通路64相互并排。因此，从与阀座面66正交的方向观察时，将两个旁通通路64的开口缘合在一起的形状整体为圆形。

如图3所示，贯通孔69贯通涡轮机壳体60的壁。贯通孔69位于涡轮机壳体60的壁中的划分排出通路63的部分。贯通孔69的中心轴69A与阀座面66平行。另外，贯通孔69的中心轴69A在相邻的两个旁通通路64并排的方向、即图3中的左右方向上延伸。当从沿着贯通孔69的中心轴69A的方向观察时，该贯通孔69为大致正圆形状。

如图1及图3所示，涡轮增压器20具备废气旁通阀110、衬套120、连杆机构130及致动器140。如图3所示，衬套120的形状为大致圆筒形状。衬套120的外径与贯通孔69的内径大致相同。衬套120位于贯通孔69的内部。

如图3所示，废气旁通阀110具备轴111及阀芯112。轴111的形状为大致圆柱形状。轴111的外径与衬套120的内径大致相同。轴111插通于衬套120。即，轴111贯通涡轮机壳体60的贯通孔69。涡轮机壳体60经由衬套120将轴111以能够旋转的方式支承。另外，轴111的中心轴111A与贯通孔69的中心轴69A一致。

如图4所示，阀芯112具有连接部113及阀主体114。连接部113从轴111沿该轴111的径向延伸。如图3所示，连接部113位于轴111的涡轮机壳体60的内部侧的端部、即图3中的轴111的右端。如图3所示，阀主体114与连接部113的轴111的径向外侧的端部连接。如图4所示，阀主体114的形状为大致圆板形状。另外，阀主体114中的与连接部113相反的面、即图4中的纸面近前的面作为阀面116发挥功能。阀面116是平面。阀面116在废气旁通阀110处于关闭状态的情况下与阀座面66相对。废气旁通阀110是将轴111与阀芯112一体成形所得的一体成形物。另外，废气旁通阀110例如通过铸造而一体成形。

如图3所示，连杆机构130与轴111的涡轮机壳体60的外部侧的端部连结。如图1所示，致动器140与连杆机构130连结。致动器140将驱动力传递给连杆机构130。并且，连杆机构130通过将来自致动器140的驱动力传递给废气旁通阀110来对旁通通路64进行开闭。

具体而言，在废气旁通阀110从打开状态变为关闭状态时，致动器140的驱动力经由连杆机构130传递到轴111，由此轴111相对于涡轮机壳体60向轴111的周向的第一旋转方向旋转。于是，废气旁通阀110的阀面116与涡轮机壳体60的阀座面66接触。因此，在废气旁通阀110处于关闭状态的情况下，废气旁通阀110的阀面116与涡轮机壳体60的阀座面66相对，由此旁通通路64的下游端被废气旁通阀110的阀面116覆盖。另外，在本实施方式中，废气旁通阀110的阀面116与涡轮机壳体60的阀座面66接触而废气旁通阀110不能进一步向关闭侧旋转的状态是关闭状态。

另一方面，在废气旁通阀110从关闭状态变为打开状态时，致动器140的驱动力经由连杆机构130传递到轴111，由此轴111相对于涡轮机壳体60向轴111的周向的第二旋转方向旋转。于是，废气旁通阀110的阀面116从涡轮机壳体60的阀座面66分离。因此，在废气旁通阀110处于打开状态的情况下，旁通通路64的下游端不被废气旁通阀110的阀面116覆盖。

<凹部的结构>

接着，对废气旁通阀110的凹部117进行说明。

以下，如图6所示，将涡轮机壳体60的内表面中的被两个旁通通路64的在阀座面66上的开口夹着的区域称为区域60Z。另外，将相邻的两个旁通通路64中的一方的在阀座面66上的开口的中心称为中心64A，将相邻的两个旁通通路64中的另一方的在阀座面66上的开口的中心称为中心64B。而且，将连结中心64A与中心64B彼此的假想直线称为假想直线64Z。另外，所谓开口的中心，是从与阀座面66正交的方向观察时的开口形状的几何中心。

如图6所示，在从与阀座面66正交的方向观察时，区域60Z在与贯通孔69的中心轴69A正交的方向、即图6中的上下方向上延伸。区域60Z的与长度方向正交的宽度方向的尺寸、即图6中的左右方向的尺寸大致恒定。另外，区域60Z的包含长度方向的端部的部分的宽度方向的尺寸越朝向长度方向的端部则越大。

如图5所示，废气旁通阀110的阀主体114具有凹部117。凹部117从阀面116凹陷。凹部117的深度遍及整体是恒定的。凹部117的深度的一例为2～3mm左右。如图4所示，凹部117位于阀面116的大致中央。在从与阀面116正交的方向观察时，凹部117在与轴111的中心轴111A正交的方向、即图4中的上下方向上延伸。在从与阀面116正交的方向观察时，凹部117的形状为大致长方形。如图6所示，凹部117的长度方向的尺寸比区域60Z的长度方向的尺寸稍大。另外，凹部117的宽度方向的尺寸比区域60Z的长度方向的中央部分的宽度方向的尺寸稍大。

如图6所示，在废气旁通阀110处于关闭状态的情况下，在从与阀座面66正交的方向观察时，凹部117的中心与区域60Z的中心一致。即，在废气旁通阀110处于关闭状态的情况下，凹部117位于与区域60Z相对的部位。另外，在废气旁通阀110处于关闭状态的情况下，凹部117位于与假想直线64Z相对的部位。这样，凹部117成为在废气旁通阀110处于关闭状态的情况下与区域60Z的大半相对的大小及位置。

<本实施方式的作用>

在涡轮增压器20中，在废气旁通阀110处于打开状态的情况下，排气在两个旁通通路64中流通。当如上述这样排气在旁通通路64中流通时，由于该排气的热量被传递，因此涡轮机壳体60的壁中的阀座面66的周边被加热。此时，阀座面66的区域60Z被两个旁通通路64夹着而特别容易受到排气的热量的影响。其结果是，阀座面66的区域60Z有时会相对于阀座面66的其他部位大幅膨胀而突出。

<本实施方式的效果>

(1)在本实施方式中，废气旁通阀110的凹部117在废气旁通阀110处于关闭状态的情况下，位于与阀座面66的区域60Z相对的部位。因此，即使阀座面66的区域60Z受到在两个旁通通路64中流通的排气的加热的影响而膨胀，该膨胀的部分也会收容于凹部117。因此，在废气旁通阀110处于关闭状态的情况下，能够使阀面116与阀座面66适当地接触。

(2)阀座面66的区域60Z中的位于假想直线64Z上的部分最容易受到在两个旁通通路64中流通的排气的加热的影响。因此，阀座面66的区域60Z中的位于假想直线64Z上的部分被假定为膨胀量最大。

在本实施方式中，在废气旁通阀110处于关闭状态的情况下，凹部117在区域60Z中还特别位于与假想直线64Z相对的部位。这样，通过与阀座面66中被假定为最会产生膨胀的部位对应地设置凹部117，能够适当地抑制阀座面66中的膨胀的部分与废气旁通阀110接触的情况。

(3)在本实施方式中，废气旁通阀110是将轴111与阀芯112一体成形所得的一体成形物。因此，在废气旁通阀110中，由于阀芯112相对于轴111不摆动，因此在阀座面66膨胀时，阀面116不能仿形于阀座面66。因此，在具备这样的废气旁通阀110的涡轮增压器20中采用与凹部117相关的结构是特别有效的。

<变更例>

本实施方式可以以如下方式变更而实施。本实施方式和以下的变更例可以在技术上不矛盾的范围内相互组合来实施。

“关于凹部”

·在上述实施方式中，凹部117的数量可以变更。例如，废气旁通阀110可以具备多个凹部117。只要是与区域60Z相对的部位，凹部117可以是一个也可以是多个。

·在上述实施方式中，凹部的位置可以变更。例如，只要是与区域60Z相对的部位，凹部117也可以不位于与假想直线64Z相对的部位。例如，凹部117可以位于与区域60Z的长度方向的端部相对的部位。另外，凹部117优选位于与阀座面66的区域60Z中的膨胀量最大的部位相对的部位。

·也可以代替废气旁通阀110的凹部117或者除废气旁通阀110的凹部117以外，在涡轮机壳体60设置凹部67。在图7所示的例子中，涡轮机壳体60具备凹部67。凹部67从阀座面66凹陷。凹部67位于区域60Z的整个区域。

在该结构中，凹部67存在于涡轮机壳体60中的被两个旁通通路64夹着而特别容易受到排气的加热的影响的区域60Z。因此，根据该结构，即使涡轮机壳体60中的区域60Z受到排气的加热的影响而膨胀，也能够抑制废气旁通阀110与区域60Z接触。因此，在废气旁通阀110处于关闭状态的情况下，能够使阀座面66与阀面116适当地接触。而且，在由加热引起的膨胀的程度大的区域60Z的整个区域存在凹部。因此，即使涡轮机壳体60的各旁通通路64的周边膨胀，也能够确保阀座面66与阀面116的适当接触。

·在图7所示的变更例中，凹部67也可以不位于区域60Z的整个区域。例如，凹部67可以设置于区域60Z中的长度方向的中央的部分、长度方向的端部的部分。即使是这些结构，在区域60Z膨胀时，也能够抑制废气旁通阀110与区域60Z接触的情况。另外，凹部67也与上述的凹部117同样地，优选设置于区域60Z中的被假定为膨胀量最大的部位。

“关于旁通通路”

·在上述实施方式中，旁通通路64的形状也可以变更。

·在上述实施方式中，旁通通路64的数量也可以是三个以上。在该情况下，凹部117只要位于与被三个以上的旁通通路64中的相邻的两个旁通通路64的在阀座面66上的开口夹着的区域相对的部位即可。另外，同样地，凹部67只要位于被三个以上的旁通通路64中的相邻的两个旁通通路64的在阀座面66上的开口夹着的区域即可。

“关于其他结构”

·在上述实施方式中，废气旁通阀110也可以不是轴111与阀芯112一体成形所得的一体成形物。例如，废气旁通阀110也可以是阀芯112能够相对于轴111摆动。