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KR101324882B1 - 웨이스트 게이트 밸브 - Google Patents

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KR101324882B1
KR101324882B1 KR1020127000904A KR20127000904A KR101324882B1 KR 101324882 B1 KR101324882 B1 KR 101324882B1 KR 1020127000904 A KR1020127000904 A KR 1020127000904A KR 20127000904 A KR20127000904 A KR 20127000904A KR 101324882 B1 KR101324882 B1 KR 101324882B1
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KR
South Korea
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waste gate
valve
gate valve
bypass passage
exhaust gas
Prior art date
Application number
KR1020127000904A
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KR20120017090A (ko
Inventor
도루 호시
이사오 도미따
다까오 요꼬야마
노리유끼 하야시
Original Assignee
미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
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Filing date
Publication date
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Publication of KR20120017090A publication Critical patent/KR20120017090A/ko
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Abstract

엔진의 배기 가스 통로 상의 터보 과급기의 터빈을 바이패스하는 바이패스 통로에 설치되어, 상기 바이패스 통로를 개폐하는 웨이스트 게이트 밸브에 있어서, 상기 바이패스 통로 상에 상기 바이패스 통로의 축 방향에 대해 수직 또는 경사 각도를 갖는 면 상에 형성되는 밸브 시트와, 상기 밸브 시트를 포함하는 면에 대해 0°<β<90°의 경사 각도 β를 갖는 회전 중심을 갖고 회전 가능하고, 회전에 의해 상기 밸브 시트로부터 분리 접촉되어 밸브를 개폐하는 밸브체를 갖는다.

Description

웨이스트 게이트 밸브{WASTE GATE VALVE}
본 발명은, 엔진의 배기 가스 통로 상의 터보 과급기의 터빈을 바이패스하는 바이패스 통로에 설치되어, 상기 바이패스 통로를 개폐하는 웨이스트 게이트 밸브에 관한 것이다.
엔진의 배기 가스의 에너지에 의해, 엔진에의 급기를 가압하는 터보 과급기에 있어서는, 배기 가스 압력의 증대에 의한 터보 과급기의 과회전을 방지하기 위해, 터보 과급기의 터빈의 배기 가스 입구측으로부터 출구측에 접속되어, 웨이스트 게이트 밸브에 의해 개폐되는 바이패스 통로가 설치되어 있다.
도 9는, 웨이스트 게이트 밸브가 적용되는 엔진의 급배기 장치의 구성도이다.
도 9에 있어서, 엔진(52)에는, 급기 매니폴드(56)를 통해 급기 통로(58)가 접속되는 동시에, 배기 매니폴드(54)를 통해 배기 통로(60)가 접속되어 있다.
급기 통로(58)에는, 터보 과급기(70)의 컴프레서(70a)가 설치되어 있다. 컴프레서(70a)는 후술하는 터빈(70b)에 동축 구동되는 것이다. 급기 통로(58)의 컴프레서(20a)보다도 하류측에는, 급기 통로(58)를 흐르는 흡입 공기와 대기에서 열교환을 행하는 인터쿨러(62)가 설치되어 있다. 또한, 급기 통로(58)의 인터쿨러(62)보다도 하류측에는, 급기 통로(58) 내를 유통하는 흡입 공기의 유량을 조절하는 스로틀 밸브(64)가 설치되어 있다.
배기 통로(60)에는, 터보 과급기(70)의 터빈(70b)이 설치되어 있다. 터빈(70b)은, 엔진(52)으로부터의 배기 가스에 의해 구동되는 것이다. 또한, 배기 통로(60)에는, 터빈(70b)의 배기 가스 입구측으로부터 출구측에 접속되어 터빈(70b)을 바이패스하는 바이패스 통로(2)가 설치되어 있다. 바이패스 통로(2)에는, 상기 바이패스 통로(2)를 개폐하는 웨이스트 게이트 밸브(4)가 설치되어 있다.
이러한 구성에 의해, 엔진(2)이 운전되면, 엔진(52)으로부터의 배기 가스는, 배기 매니폴드(54)에 집합하여, 배기 통로(60)를 통해 터보 과급기(70)의 터빈(70b)으로 송입되어, 배기 가스에 의해 터빈(70b)을 구동시킨다.
터보 과급기(70)에 있어서는, 터빈(70b)의 구동에 의해 컴프레서(70a)가 동축 구동되어 급기를 가압한다. 상기 가압된 급기는, 급기 통로(58), 인터쿨러(62), 급기관(58)을 거쳐 급기 매니폴드(56)로부터 엔진(2)에 공급된다.
여기서, 터보 과급기(2)의 과회전을 방지하는 경우에, 웨이스트 게이트 밸브(4)를 개방으로 하여, 엔진(2)으로부터의 배기 가스를 바이패스 통로를 유통시켜 터빈(70b)을 바이패스시키는 운전을 실시하는 경우가 있다.
예를 들어, 컴프레서(70a)의 출구압을 검출하여, 상기 출구압이 미리 설정된 임계값 이상이 되었을 때에, 웨이스트 게이트 밸브(4)를 개방하여, 배기 가스가 터빈(70b)을 바이패스하는 운전으로 함으로써 터보 과급기의 과회전을 방지할 수 있다.
종래, 이러한 웨이스트 게이트 밸브로서, 바이패스 통로의 개구 단부의 바이패스 통로의 축 방향과 수직한 면 상에 밸브 시트를 설치한 스윙(swing)식의 밸브가 채용되어 있고, 이러한 웨이스트 게이트 밸브는 예를 들어 특허 문헌 1 등에 개시되어 있다.
도 11은, 종래의 웨이스트 게이트 밸브를 도시하는 측면도이며, 도 12는, 도 11에 있어서의 B 방향 화살표도이다. 또한, 도 11, 도 12 모두 일부 단면으로 나타내고 있다.
도 11 및 도 12에 있어서, 웨이스트 게이트 밸브(104)는, 일단부가 회전축(146)에 지지되어 상기 회전축(146)의 축심 r' 주위로, 지지 아암(148)을 통해 화살표 W와 같이 회전 가능하게 지지된 밸브체(144)와, 밸브체(144)가 착좌되는 밸브 시트(142)를 구비하고 있다. 웨이스트 게이트 밸브(104)는, 밸브체(144)가 밸브 시트(142)에 착좌됨으로써 밸브 폐쇄하는 구성이다.
도 11 및 도 12에 있어서, 밸브 시트(142)는, 바이패스 통로의 축 방향과 수직한 면 상에 구성되어 있다.
밸브체(144)를 개방할 때에는, 회전축(146)을 회전시킴으로써, 상기 회전에 의해 지지 아암(148)을 통해 밸브체(144)가 밸브 시트(142)로부터 이격되는 화살표 W'와 같이 회전하여 밸브 개방한다.
일본 특허 출원 공개 제2009-92026호 공보
종래, 웨이스트 게이트 밸브는, 상기 컴프레서의 출구압 등 터보 과급기의 과회전과 관련 있는 파라미터가 미리 설정된 임계값 이상이 되었을 때에 완전 개방, 그렇지 않을 때에 완전 폐쇄로 하는 개폐 제어를 행하는 것이 주였다.
그러나 최근, 웨이스트 게이트 밸브를 적극적으로 터보 과급기의 제어에 사용하는 것이 요구되고 있고, 웨이스트 게이트 밸브의 개방도를 완전 개방 및 완전 폐쇄뿐만 아니라 중간 개방도로 사용하여, 터빈의 바이패스 통로를 통과하는 배기 가스량을 조정하는 것이 요구되고 있다.
도 10은, 도 11 및 도 12에 도시한 바와 같은 종래의 웨이스트 게이트 밸브에 있어서의 밸브 개방도와 웨이스트 게이트 밸브 통과 유량/완전 개방 유량[%]의 관계를 나타낸 그래프이다. 여기서 완전 개방 유량이라 함은, 웨이스트 게이트 밸브를 완전 개방으로 하였을 때에, 바이패스 통로를 흐르는 배기 가스 유량을 말하고, 웨이스트 게이트 밸브 통과 유량이라 함은, 당해 밸브 개방도일 때에 바이패스 통로를 흐르는 배기 가스 유량을 말한다.
도 10에 나타내는 바와 같이, 바이패스 통로의 축 방향과 수직한 면 상에 밸브 시트를 설치한 종래의 웨이스트 게이트 밸브에 있어서는, 밸브 개방도-유량 특성의 그래프의 기울기가 일정하지 않다. 특히 밸브 개방도가 작을 때에는 상기 그래프의 기울기가 커, 밸브 개방도의 약간의 차이로 바이패스 통로를 통과하는 배기 가스 유량이 크게 변화된다. 그로 인해, 종래의 웨이스트 게이트 밸브에서는, 바이패스 유로를 통과하는 배기 가스량의 제어가 어렵고, 이것은 밸브 개방도가 작은 영역에서 현저하다.
또한, 웨이스트 게이트 밸브에는 조립을 위한 백래쉬가 존재하고 있는 경우가 있다. 이 경우, 밸브 개방도가 작은 영역에서는, 배기 가스의 흐름의 변동에 의해 상기 백래쉬만큼 밸브 개방도가 변화되어, 배기 가스 유량이 크게 변화되어버릴 가능성이 있다.
이상과 같이, 바이패스 통로의 축 방향과 수직한 면 상에 밸브 시트를 설치한 종래의 구조의 웨이스트 게이트 밸브에서는, 밸브 개방도를 조정하여, 바이패스 통로를 통과하는 배기 가스량을 제어하는 것은 곤란하다.
또한, 최근 스트로크 센서가 구비된 액추에이터의 적용화도 진행되고 있어, 엔진측으로부터의 과급압의 보다 미세한 제어가 요구되고 있다. 상기 보다 미세한 제어를 행하는 방법으로서 VG Nozzle이 있지만, 고가이거나 구조가 복잡하기 때문에 가솔린 엔진용의 고온도에서는 신뢰성이 충분하지 않다.
따라서 본 발명은 이러한 종래 기술의 문제에 비추어, 배기 가스 통로 상의 터보 과급기의 터빈을 바이패스하는 바이패스 통로에 설치되어, 상기 바이패스 통로를 개폐하는 웨이스트 게이트 밸브이며, 밸브 개방도를 조정함으로써 상기 바이패스 통로를 통과하는 배기 가스 유량을 안정적으로 용이하게 제어할 수 있는 웨이스트 게이트 밸브를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 있어서는, 엔진의 배기 가스 통로 상의 터보 과급기의 터빈을 바이패스하는 바이패스 통로에 설치되어, 상기 바이패스 통로를 개폐하는 웨이스트 게이트 밸브에 있어서, 상기 바이패스 통로 상에 상기 바이패스 통로의 축 방향에 대해 수직 또는 경사 각도를 갖는 면 상에 형성되는 밸브 시트와, 상기 밸브 시트를 포함하는 면에 대해 0°<β<90°의 경사 각도 β를 갖는 회전 중심을 갖고 회전 가능하고, 회전에 의해 상기 밸브 시트로부터 분리 접촉되어 밸브를 개폐하는 밸브체를 갖는 것을 특징으로 한다.
이에 의해, 웨이스트 게이트 밸브의 스트로크의 분해능이 세밀해진다. 따라서 웨이스트 게이트 밸브를 통과하는 배기 가스 유량이 밸브 개방도에 대해 둔감해진다. 이것은 특히 밸브 개방도가 작은 영역에서 현저하다.
따라서 밸브 개방도에 의해 바이패스 유로를 통과하는 배기 가스량을 제어하는 것이 밸브 개방도가 작은 영역을 포함하여 전반적으로 용이해진다.
또한, 상기 밸브체는, 상기 밸브 시트를 포함하는 면에 대해 경사각 β를 갖는 회전축에, 상기 회전축의 축심 주위로 회전 가능하게 지지되어 있으면 좋다.
이에 의해, 상기 밸브체를 배기 가스의 흐름과 수직한 방향의 회전 중심을 갖고 회전시키는 것이 용이해진다.
또한, 상기 밸브 시트는, 바이패스 통로의 축 방향과 수직한 면에 대해, α=45 내지 80°의 경사각으로 경사져 있으면 좋다.
상기 경사각이 80°를 초과하면 밸브 폐쇄되었을 때의 시일성의 확보가 어려워져, 밸브 폐쇄시에 있어서도 웨이스트 게이트 밸브를 배기 가스가 통과해버릴 가능성이 있다.
또한, 경사각이 45°를 하회하면, 배기 가스 유량을 안정적으로 제어할 수 있는 효과가 작다.
또한, 상기 밸브 시트는, 바이패스 통로의 축 방향과 수직한 면에 대해, α=60 내지 70°의 경사각으로 경사져 있으면 좋다.
상기 경사각이 70°이하이면 밸브 폐쇄되었을 때에 높은 시일성을 확보할 수 있다. 또한, 상기 경사각이 60°이상이면 웨이스트 게이트 밸브를 통과하는 배기 가스 유량을 보다 안정적으로 제어할 수 있다.
배기 가스 통로 상의 터보 과급기의 터빈을 바이패스하는 바이패스 통로에 설치되어, 상기 바이패스 통로를 개폐하는 웨이스트 게이트 밸브이며, 밸브 개방도를 조정함으로써 상기 바이패스 통로를 통과하는 배기 가스 유량을 안정적으로 용이하게 제어할 수 있다.
도 1은 본 발명의 웨이스트 게이트 밸브를 도시하는 측면도이며, 경사 각도 α를 갖는 일부 단면으로 도시한 것이다.
도 2는 도 1에 있어서의 A 방향 화살표도이다.
도 3은 도 1에 도시한 웨이스트 게이트 밸브의 각도 β를 0°에 가까운 각도로 변형한 변형예에 있어서의 웨이스트 게이트 밸브를 도시하는 측면도이다.
도 4는 도 1에 도시한 웨이스트 게이트 밸브의 각도 β를 90°에 가까운 각도로 변형한 변형예에 있어서의 웨이스트 게이트 밸브를 도시하는 측면도이다.
도 5는 도 1에 도시한 웨이스트 게이트 밸브의 각도 α를 0°로 변형한 변형예에 있어서의 웨이스트 게이트 밸브를 도시하는 측면도이다.
도 6은 도 5에 도시한 웨이스트 게이트 밸브의 각도 β를 0°에 가까운 각도로 변형한 변형예에 있어서의 웨이스트 게이트 밸브를 도시하는 측면도이다.
도 7은 도 5에 도시한 웨이스트 게이트 밸브의 각도 β를 90°에 가까운 각도로 변형한 변형예에 있어서의 웨이스트 게이트 밸브를 도시하는 측면도이다.
도 8은 도 1에 도시한 본 실시예의 웨이스트 게이트 밸브에 있어서의 회전량과 웨이스트 게이트 밸브 통과 유량/완전 개방 유량[%]의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 9는 웨이스트 게이트 밸브가 적용되는 엔진의 급배기 장치의 구성도이다.
도 10은 종래의 웨이스트 게이트 밸브에 있어서의 밸브 개방도와 웨이스트 게이트 밸브 통과 유량/완전 개방 유량[%]의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 11은 종래의 웨이스트 게이트 밸브를 도시하는 측면도로, 일부 단면으로 도시한 것이다.
도 12는 도 11에 있어서의 B 방향 화살표도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 적합한 실시예를 예시적으로 상세하게 설명한다. 단, 본 실시예에 기재되어 있는 구성 부품의 치수, 재질, 형상, 그 상대적 배치 등은 특별히 특정적인 기재가 없는 한은, 본 발명의 범위를 그것에 한정하는 취지는 아니고, 단순한 설명예에 불과하다.
[실시예]
실시예에 있어서, 본 발명의 웨이스트 게이트 밸브가 적용되는 엔진의 급배기 장치의 구성은, 도 9에 도시한 종래의 구성과 마찬가지이므로, 도 9를 본 실시예에 유용하고 그 설명을 생략한다.
도 1은, 본 발명의 웨이스트 게이트 밸브를 도시하는 측면도이며, 일부 단면으로 도시한 것이다. 도 2는, 도 1에 있어서의 A 방향 화살표도이다.
도 1 및 도 2를 이용하여 본 실시예의 웨이스트 게이트 밸브에 대해 설명한다.
웨이스트 게이트 밸브(4)는, 바이패스 통로(2)의 단부에서 배기 통로(60)(도 1에 있어서는 도시 생략)에 개방한 개구 단부를 밸브 시트(42)로 하고, 일단부가 회전축(46)에 지지되어 상기 회전축의 축심 r 주위로, 지지 아암(48)을 통해 화살표 W와 같이 회전 가능하게 지지된 밸브체(144)가 밸브체(142)에 착좌됨으로써 밸브 폐쇄하는 구성이다.
바이패스 통로의 개구 단부인 밸브 시트(42)는, 바이패스 통로(2)의 축 방향, 즉 바이패스 통로(2) 내의 배기 가스의 흐름 f와 수직한 가상면 p에 대해 각도 α만큼 경사진 면 상에 형성되어 있다.
또한, 지지 아암(48)을 통해 밸브체(44)를 지지하고 있는 회전축(46)은, 회전축(46)의 회전 중심 r과 밸브 시트(42)가 형성되는 면이 0°<β<90°인 경사 각도 β를 갖도록 배치된다. 본 실시예에 있어서는, 회전축(46)의 회전 중심 r이 상기 가상면 p와 평행한 면 상에 있고, β=α인 예를 나타내고 있다.
이에 의해, 밸브체(44)를 개방할 때에는, 회전축(46)을 회전시킴으로써, 상기 회전에 의해 지지 아암(48)을 통해 밸브체(44)가 밸브 시트(42)로부터 이격되는 화살표 W와 같이 회전하여 밸브 개방한다.
이상과 같이, 바이패스 통로의 개구 단부인 밸브 시트(42)를 바이패스 통로(2)의 축 방향, 즉 배기 가스의 흐름 f와 수직한 가상면 p와 각도 α만큼 경사진 면 상에 형성하여, 밸브체(44)를 회전 중심이 밸브 시트(42)가 형성되는 면과 경사 각도를 갖는 방향으로 되도록 회전시키는 구성으로 함으로써, 웨이스트 게이트 밸브의 스트로크의 분해능이 세밀해진다. 이에 의해, 웨이스트 게이트 밸브를 통과하는 배기 가스 유량이 밸브 개방도에 대해 둔감해진다. 이것은 특히 밸브 개방도가 작은 영역에서 현저하다.
따라서 밸브 개방도에 의해 바이패스 유로(2)를 통과하는 배기 가스량을 제어하는 것이, 밸브 개방도가 작은 영역을 포함하여 전반적으로 용이해진다.
또한, 웨이스트 게이트 밸브에는 조립을 위한 백래쉬가 존재하고 있는 경우이며, 상기 백래쉬에 의해 밸브 개방도가 소량 변화해도, 웨이스트 게이트 밸브를 통과하는 유량이 밸브 개방도에 둔감하기 때문에, 웨이스트 게이트 밸브를 통과하는 배기 가스 유량은 크게 변화하지 않아 특별히 문제는 발생하지 않는다.
도 3은, 도 1에 도시한 웨이스트 게이트 밸브의 각도 β를 0°에 가까운 각도로 변형한 변형예에 있어서의 웨이스트 게이트 밸브를 도시하는 측면도, 도 4는, 도 1에 도시한 웨이스트 게이트 밸브의 각도 β를 90°에 가까운 각도로 변형한 변형예에 있어서의 웨이스트 게이트 밸브를 도시하는 측면도이다.
각도 β가 도 1, 도 3, 도 4에 도시한 바와 같이, 0°<β<90°의 범위이면, 웨이스트 게이트 밸브의 스트로크의 분해능이 세밀해져, 웨이스트 게이트 밸브를 통과하는 배기 가스 유량이 밸브 개방도에 대해 둔감해지는 효과를 얻을 수 있다.
도 5는, 도 1에 도시한 웨이스트 게이트 밸브의 각도 α를 0°로 변형한 변형예에 있어서의 웨이스트 게이트 밸브를 도시하는 측면도이다. 즉, 도 5에 있어서는 바이패스 통로의 축 방향과 수직한 면 상에 밸브 시트가 설치되어 있다. 도 6은, 도 5에 도시한 웨이스트 게이트 밸브의 각도 β를 0°에 가까운 각도로 변형한 변형예에 있어서의 웨이스트 게이트 밸브를 도시하는 측면도, 도 7은, 도 5에 도시한 웨이스트 게이트 밸브의 각도 β를 90°에 가까운 각도로 변형한 변형예에 있어서의 웨이스트 게이트 밸브를 도시하는 측면도이다.
각도 α가 0°, 즉 바이패스 통로의 축 방향과 수직한 면 상에 밸브 시트가 설치되어 있고, 각도 β가 도 5 내지 도 7에 도시한 바와 같이, 0°<β<90°의 범위인 경우에도, 웨이스트 게이트 밸브의 스트로크의 분해능이 세밀해져, 웨이스트 게이트 밸브를 통과하는 배기 가스 유량이 밸브 개방도에 대해 둔감해지는 효과를 얻을 수 있다.
도 8은, 도 1에 도시한 본 실시예의 웨이스트 게이트 밸브에 있어서의 회전량과 웨이스트 게이트 밸브 통과 유량/완전 개방 유량[%]의 관계를 나타내는 그래프이다. 종축은 웨이스트 게이트 밸브 통과 유량/완전 개방 유량[%], 횡축은 회전량을 나타내고 있다. 여기서 회전량이라 함은, 밸브체(44)가 바이패스 통로(2)의 축 방향, 즉 배기 가스의 흐름 f와 수직한 방향의 회전 중심을 중심으로 회전한 양이며, 밸브 개방도에 상당한다.
도 8에는, 도 1에 도시한 경사 각도 α가 0°, 45°, 60°, 70°인 4종류의 그래프를 나타내고 있다. 경사 각도 0°인 그래프는 종래의 웨이스트 게이트 밸브를 의미한다.
도 8로부터, 경사 각도 α가 클수록 웨이스트 게이트 밸브를 통과하는 배기 가스 유량이 밸브 개방도에 대해 둔감해져 있는 것을 확인할 수 있다. 따라서 경사 각도 α를 크게 할수록, 밸브 개방도를 조정하여 웨이스트 게이트 밸브를 통과하는 배기 가스 유량을 안정적으로 제어할 수 있다고 할 수 있다.
경사 각도 α가 45°를 하회하면, 배기 가스 유량을 안정적으로 제어할 수 있는 효과가 작기 때문에 경사 각도 α의 하한값은 45°로 할 필요가 있고, 보다 안정적으로 배기 가스 유량을 제어하기 위해 경사 각도 α의 하한값을 60°로 하는 것이 바람직하다.
또한, 경사 각도 α가 지나치게 크면 밸브 폐쇄되었을 때의 시일성의 확보가 어려워져, 경사 각도 α가 80°를 초과하면 밸브 폐쇄시에 있어서도 웨이스트 게이트 밸브를 배기 가스가 통과해버릴 가능성이 있다. 그로 인해 경사 각도 α의 상한값은 80°로 할 필요가 있고, 상기 상한값을 70°로 하는 것이 바람직하다.
즉, 경사 각도 α가 45 내지 80°, 보다 바람직하게는 60 내지 70°이면, 높은 시일성을 확보할 수 있고, 게다가 웨이스트 게이트 밸브의 개방도 조정에 의해, 웨이스트 게이트 밸브를 통과하는 배기 가스량을 안정적으로 제어할 수 있다.
배기 가스 통로 상의 터보 과급기의 터빈을 바이패스하는 바이패스 통로에 설치되어, 상기 바이패스 통로를 개폐하는 웨이스트 게이트 밸브이며, 밸브 개방도를 조정함으로써 상기 바이패스 통로를 통과하는 배기 가스 유량을 안정적으로 용이하게 제어할 수 있는 웨이스트 게이트 밸브로서 사용할 수 있다.

Claims (4)

  1. 엔진의 배기 가스 통로 상의 터보 과급기의 터빈을 바이패스하는 바이패스 통로에 설치되어, 상기 바이패스 통로를 개폐하는 웨이스트 게이트 밸브에 있어서,
    상기 바이패스 통로 상에 상기 바이패스 통로의 축 방향에 대해 경사 각도를 갖는 면 상에 형성되는 밸브 시트와,
    상기 바이패스 통로의 축 방향을 도시하는 측면도에 있어서, 상기 밸브 시트를 포함하는 면에 대해 0°<β<90°의 경사 각도 β를 갖게 배치된 회전 중심선을 갖는 회전축과,
    상기 회전축의 축심 주위로 지지 아암을 통해 회전 가능하고, 회전에 의해 상기 밸브 시트로부터 분리 접촉되어 밸브를 개폐하는 밸브체를 갖는 것을 특징으로 하는, 웨이스트 게이트 밸브.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 밸브 시트는, 바이패스 통로의 축 방향과 수직한 면에 대해, 45 내지 80°의 경사각 α로 경사져 있는 것을 특징으로 하는, 웨이스트 게이트 밸브.
  4. 제3항에 있어서, 상기 경사각 α는, 60 내지 70°인 것을 특징으로 하는, 웨이스트 게이트 밸브.
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Families Citing this family (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5858143B2 (ja) * 2012-03-30 2016-02-10 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
JP5939052B2 (ja) 2012-06-26 2016-06-22 株式会社Ihi 過給機
DE102012217920B4 (de) * 2012-10-01 2020-12-31 Vitesco Technologies GmbH Wastegateventil und Verfahren zum Einbauen eines Wastegateventils in das Turbinengehäuse eines Abgasturboladers
DE102012111558A1 (de) * 2012-11-29 2014-06-05 Firma IHI Charging Systems International GmbH Regelvorrichtung für einen Abgasführungsabschnitt einer Turbine
KR101383720B1 (ko) * 2012-12-13 2014-04-08 기아자동차(주) 웨이스트게이트를 구비한 터보차저
US9874139B2 (en) 2012-12-17 2018-01-23 Honeywell International Inc. Assembly with wastegate opening, wastegate seat and wall
KR20150097567A (ko) 2012-12-19 2015-08-26 보르그워너 인코퍼레이티드 터보차저를 위한 90도 웨이스트게이트에서의 손실 감소를 위한 방법 및 구조
JP6075923B2 (ja) * 2013-03-28 2017-02-08 株式会社オティックス ターボチャージャ
US10066540B2 (en) * 2013-04-30 2018-09-04 Borgwarner Inc. Control arrangement of an exhaust-gas turbocharger
GB201312505D0 (en) * 2013-07-12 2013-08-28 Cummins Ltd Turbine
FR3009019B1 (fr) * 2013-07-23 2015-08-21 Renault Sa Soupape de decharge de turbocompresseur
US9376930B2 (en) * 2013-10-30 2016-06-28 Hyundai Motor Company Waste gate valve
DE102014102635A1 (de) * 2014-02-27 2015-09-10 Ihi Charging Systems International Gmbh Abgasturbolader mit einer Umblaseeinrichtung
DE102014102636A1 (de) * 2014-02-27 2015-08-27 Ihi Charging Systems International Gmbh Abgasturbolader mit einer Umblaseeinrichtung
GB2528097A (en) * 2014-07-09 2016-01-13 Jaguar Land Rover Ltd Wastegate valve
CN106662006B (zh) * 2014-08-29 2019-03-29 株式会社Ihi 增压器
JP6458676B2 (ja) * 2014-09-12 2019-01-30 株式会社デンソー バルブ装置
DE102015001763A1 (de) * 2015-02-11 2016-08-11 GM Global Technology Operations LLC (n. d. Ges. d. Staates Delaware) Wastegateventil-Stellglied
DE102016204077A1 (de) * 2015-05-18 2016-11-24 Bosch Mahle Turbo Systems Gmbh & Co. Kg Abgasturbolader
DE102015122351A1 (de) * 2015-12-21 2017-06-22 Ihi Charging Systems International Gmbh Abgasführungsabschnitt für einen Abgasturbolader und Verfahren zum Betreiben eines Abgasturboladers
DE102015122355A1 (de) 2015-12-21 2017-06-22 Ihi Charging Systems International Gmbh Abgasführungsabschnitt für einen Abgasturbolader und Verfahren zum Betreiben eines Abgasturboladers
US10526958B2 (en) * 2016-03-23 2020-01-07 Borgwarner Inc. Reverse offset wastegate valve assembly for improved catalyst light-off performance
DE102016208159B4 (de) 2016-05-12 2022-02-03 Vitesco Technologies GmbH Turbine für einen Abgasturbolader mit zweiflutigem Turbinengehäuse und einem Ventil zur Flutenverbindung
WO2017212805A1 (ja) * 2016-06-07 2017-12-14 株式会社Ihi 流量可変バルブ機構及び過給機
US10125671B2 (en) * 2016-11-09 2018-11-13 Ford Global Technologies, Llc Wastegate for an engine system
KR101981464B1 (ko) 2017-12-14 2019-05-23 영화금속 주식회사 터빈 하우징과 부시의 결합 구조 및 결합 방법
DE112019005041T5 (de) * 2018-10-08 2021-10-14 Borgwarner Inc. Wastegateanordnung zur verwendung in einem turbolader und diese umfassendes system
WO2021070463A1 (ja) * 2019-10-10 2021-04-15 株式会社Ihi 過給機
CN116113757A (zh) 2020-08-17 2023-05-12 三菱重工发动机和增压器株式会社 废气门阀装置、涡轮以及涡轮增压器

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009107555A1 (ja) * 2008-02-26 2009-09-03 三菱重工業株式会社 ターボチャージャの排気バイパス弁
JP2009539018A (ja) * 2006-05-31 2009-11-12 カミンズ・ターボ・テクノロジーズ・リミテッド デュアルウェストゲートを具えたターボチャージャ

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US413941A (en) * 1889-10-29 Valve for pneumatic pipes or tubes
US401680A (en) * 1889-04-16 Edwaed s
JPS5588018U (ko) 1978-12-14 1980-06-18
JPH0439388Y2 (ko) * 1985-07-22 1992-09-16
DE3922491A1 (de) * 1988-08-23 1990-03-01 Asea Brown Boveri Gasdynamischer druckwellenlader mit abgas bypass
US5046317A (en) * 1989-06-09 1991-09-10 Allied-Signal Inc. Wastegate valve for turbocharger
SE520219C2 (sv) * 2001-10-19 2003-06-10 Saab Automobile Ventil och motorarrangemang
JP2004332686A (ja) 2003-05-12 2004-11-25 Hitachi Ltd 内燃機関の排気通路切替え装置
DE102004048860B4 (de) * 2004-10-07 2017-05-24 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Ansteuerung eines Stellgliedes in einer Massenstromleitung
US20090014674A1 (en) * 2005-05-10 2009-01-15 Borgwarner Inc. Valve regulation assembly
US7360362B2 (en) * 2006-01-20 2008-04-22 Honeywell International, Inc. Two-stage turbocharger system with integrated exhaust manifold and bypass assembly
US20070257223A1 (en) * 2006-05-08 2007-11-08 Van De Moosdijk Frank Valve assembly
JP4885105B2 (ja) 2007-10-11 2012-02-29 三菱重工業株式会社 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

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009539018A (ja) * 2006-05-31 2009-11-12 カミンズ・ターボ・テクノロジーズ・リミテッド デュアルウェストゲートを具えたターボチャージャ
WO2009107555A1 (ja) * 2008-02-26 2009-09-03 三菱重工業株式会社 ターボチャージャの排気バイパス弁

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Publication number Publication date
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WO2011087069A1 (ja) 2011-07-21
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JP2011144762A (ja) 2011-07-28
US20130199175A1 (en) 2013-08-08
EP2444625A1 (en) 2012-04-25
CN102472160B (zh) 2015-04-01
KR20120017090A (ko) 2012-02-27
CN102472160A (zh) 2012-05-23

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