(57)【要約】【課題】弁の開閉時に発生する音を低減する。【解決手段】内燃機関を流通する流体の通路に設けられて該通路を開閉する弁体１１と、弁体１１が全開のとき又は全閉のときの少なくとも一方において、弁体１１を収容する収容部１５と、を備えた内燃機関の流路切替装置１において、収容部１５は、弁体１１が全開のとき又は全閉のときの少なくとも一方において弁体１１を受ける底部１５Ａと、底部１５Ａから弁体１１の移動方向へ延びる側壁１５Ｂであって弁体１１の外周に沿って形成され弁体１１の外周との間に隙間を持たせた側壁１５Ｂと、を備え、底部１５Ａから延びた側壁１５Ｂの弁体１１側の端部に面取り１５Ｃを施す。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関を流通する流体の通路に設けられて該通路を開閉する弁体と、
前記弁体が全開のとき又は全閉のときの少なくとも一方において、弁体を収容する収容部と、
を備えた内燃機関の流路切替装置において、
前記収容部は、前記弁体が全開のとき又は全閉のときの少なくとも一方において前記弁体を受ける底部と、前記底部から前記弁体の移動方向へ延びる側壁であって前記弁体の外周に沿って形成され前記弁体の外周との間に隙間を持たせた側壁と、を備え、
前記底部から延びた前記側壁の前記弁体側の端部に面取りを施す内燃機関の流路切替装置。
【請求項２】
前記内燃機関は、直列に設けられる複数の過給機と、該過給機の少なくとも１つを迂回するバイパス通路と、を備えており、前記流路切替装置が前記バイパス通路に配置される請求項１に記載の内燃機関の流路切替装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の流路切替装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
２つの過給機を直列に備え、下流側の過給機のコンプレッサを迂回するバイパス通路に流路切替弁を配置する内燃機関が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
一般に、内部を負圧にすることで作動させるアクチュエータによって切替弁を開閉する装置では、アクチュエータの内部が負圧になっていない状態では、アクチュエータに備わるリターンスプリングにより切替弁が例えば全閉側に付勢されている。そして、アクチュエータの内部が負圧になって該アクチュエータが作動すると切替弁が開く。このときに、弁体が全開の位置で停止するように、該弁体を受けるストッパを設けることがある。ここで、切替弁は、リターンスプリングで付勢されているが、開弁時には、応答性を高めるために、スプリングの付勢力と比較して、より大きな力をアクチュエータから弁体に加えている。そうすると、切替弁は勢いよく開くが、弁体が高速のままストッパに衝突して打音が発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１６３１１３号公報
【特許文献２】特開平０８−２１０５３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、弁の開閉時に発生する音を低減することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を達成するために本発明は、
内燃機関を流通する流体の通路に設けられて該通路を開閉する弁体と、
前記弁体が全開のとき又は全閉のときの少なくとも一方において、弁体を収容する収容部と、
を備えた内燃機関の流路切替装置において、
前記収容部は、前記弁体が全開のとき又は全閉のときの少なくとも一方において前記弁体を受ける底部と、前記底部から前記弁体の移動方向へ延びる側壁であって前記弁体の外周に沿って形成され前記弁体の外周との間に隙間を持たせた側壁と、を備え、
前記底部から延びた前記側壁の前記弁体側の端部に面取りを施す。
【０００７】
通路は、吸気通路または排気通路、冷却水通路としてもよい。弁体が全開または全閉のときには、弁体が底部に密着している。そして、弁体が底部に向かって移動するときに、弁体が側壁まで達すると、弁体と底部と側壁とで流体が囲まれる。この後にさらに弁体が底部に近付くと、弁体と底部との間の流体が圧縮される。この流体の反発力により、弁体の速度が低下するので、弁体が底部に衝突するときの衝撃が緩和される。これにより、音の発生を抑制できる。弁体の外周と側壁との間の隙間は、弁体が移動可能で且つ弁体と底部との間の流体が流入し難くなるような値とする。そして、側壁に面取りを施すことにより、側壁と弁体との間の隙間が小さい場合であっても、弁体が収容部に収容され易くなる。
【０００８】
本発明においては、前記内燃機関は、直列に設けられる複数の過給機と、該過給機の少なくとも１つを迂回するバイパス通路と、を備えており、前記流路切替装置が前記バイパス通路に配置されてもよい。
【０００９】
バイパス通路は、吸気通路に設けられていてもよく、排気通路に設けられていてもよい。バイパス通路にガスを流通させることにより、過給圧を調整することができる。このときには、流路切替装置が頻繁に開閉することになるが、このような場合であっても、音の発生を抑制できる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、弁の開閉時に発生する音を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例１に係る流路切替装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】流路切替装置に備わる弁体を該流路切替装置の中心軸Ａ側から見た図である。
【図３】図２における切断線Ｂ−Ｂで切断したときの断面図である。
【図４】実施例２に係る流路切替装置の概略構成を示す断面図である。
【図５】実施例３に係る流路切替装置を、図２における切断線Ｂ−Ｂで切断したときの断面図である。
【図６】流路切替装置を内燃機関の吸気通路又は排気通路に備えた場合の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００１３】
（実施例１）
図１は、本実施例に係る流路切替装置１の概略構成を示す断面図である。図１に示す流路切替装置１は、例えば内燃機関の吸気通路に設けられる。なお、流路切替装置１は、例えば内燃機関の排気通路又は冷却水通路に設けることもできる。流路切替装置１は、弁箱１０内に弁体１１を備えている。図２は、流路切替装置１に備わる弁体１１を該流路切替装置１の中心軸Ａ側から見た図である。なお、流路切替装置１の中心軸Ａは、流路の中心軸上に存在する。また、図３は、図２における切断線Ｂ−Ｂで切断したときの断面図である。なお、図１においてガス流の上流側を「上流」で示し、下流側を「下流」で示している。
【００１４】
図１に示す流路切替装置１は、弁箱１０と、弁箱１０内で流路を開閉する弁体１１と、弁体１１の回転軸１２と、弁体１１と回転軸１２とを接続するアーム１３と、を備えて構成されている。流路切替装置１は、ノーマリークローズ式であり、図１は、全開時の状態を示している。流路切替装置１は、例えばスイング弁である。
【００１５】
回転軸１２は、流路切替装置１の中心軸と直交する方向に設けられており、弁箱１０に支持されている。回転軸１２は、アクチュエータ１４に接続されている。アクチュエータ１４は、内部が負圧になると作動して、弁体１１が開く方向に回転軸１２を回転させる。なお、アクチュエータ１４は、モータ等の他の駆動装置により回転軸１２を回転させるものであってもよい。弁体１１は、回転軸１２を中心として９０度回転する。すなわち、図
１に示す流路切替装置１のアクチュエータ１４の内部は負圧となっており、アクチュエータが作動して弁体１１が全開の状態となっている。アクチュエータ１４の内部が負圧になっておらず、該アクチュエータ１４が作動していない場合には、弁体１１が閉じる方向に回転軸１２が例えばスプリングにより付勢されている。これにより、弁体１１が流路を閉じている。このスプリングによる付勢力は、上流側の圧力が最も高くなったときであっても、弁体１１が開かないように調整されている。
【００１６】
弁体１１が全開の状態では、該弁体１１は、弁箱１０に形成される収容部１５に収容されている。収容部１５は、弁体１１よりも僅かに大きな相似形の凹形状となるように形成されている。収容部１５は、弁体１１が全開となったときに該弁体１１の面であって流路側とは反対側の面（以下、裏面１１Ａという。）が密着する底部１５Ａと、弁体１１の外周に沿って該弁体１１の外周よりも僅かに外側に形成され底部１５Ａから弁体１１が閉じる方向へ沿って形成される側壁１５Ｂと、を備えている。弁体１１の開閉時には、弁体１１の外周が、収容部１５の側壁１５Ｂを摺動するようにしてもよい。そして、側壁１５Ｂの流路側端部で且つ弁体１１側端部には、面取り１５Ｃが施されている。
【００１７】
一方、アクチュエータ１４が作動すると、弁体１１が開いて、該弁体１１が収容部１５に向かう。弁体１１の裏面１１Ａが収容部１５の面取り１５Ｃを通過し、弁体１１の外周が、収容部１５の側壁１５Ｂの近くを通り始めると、弁体１１の裏面１１Ａ側に存在するガスが、弁体１１により圧縮される。ここで、弁体１１の外周と側壁１５Ｂとの隙間が小さいために、弁体１１の裏面１１Ａ側のガスが、弁体１１の裏面１１Ａと、底部１５Ａと、側壁１５Ｂと、に囲まれて、流路内に抜け難くなっている。そして、弁体１１の裏面１１Ａ側のガスの反発力により、弁体１１の速度が低下されるため、弁体１１が収容部１５の底部１５Ａに当たるときの衝撃を緩和することができる。これにより、音が発生することを抑制できる。このように、弁体１１の裏面１１Ａ側のガスが、ダンパーの代わりとなる。なお、図３において、Ｃで示される矢印は、弁体１１が底部１５Ａに向かう方向に移動するときのガスの流れ方向を示しており、Ｄで示される矢印は、弁体１１が底部１５Ａから離れる方向に移動するときのガスの流れ方向を示している。
【００１８】
ここで、弁体１１が収容部１５に収容されたときに、弁体１１の外周と、収容部１５の側壁１５Ｂと、の間に殆ど隙間がないように両部材が形成されている。このため、収容部１５の側壁１５Ｂに面取り１５Ｃを施していないと仮定すると、弁体１１が側壁１５Ｂの端部に当たって、弁体１１が収容部１５に収まり難くなる虞がある。これに対し、本実施例のように、収容部１５の側壁１５Ｂに面取り１５Ｃを施していれば、弁体１１が収容部１５に収まり易くなる。
【００１９】
このように、本実施例によれば、弁体１１の裏面１１Ａ側に存在するガスにより開弁時の衝撃が緩和されるため、音の発生を抑制できる。なお、弁体１１と側壁１５Ｂとの隙間は、大きすぎるとガスが抜け易くなって衝撃音が大きくなり、小さすぎると弁体１１の開閉が困難となる。このため、弁体１１と側壁１５Ｂとの隙間は、弁体１１が開閉可能な大きさで可及的に小さくしてもよい。この隙間の大きさは、実験またはシミュレーション等により求めてもよい。面取り１５Ｃの大きさについても同様にしても求めてもよい。
【００２０】
（実施例２）
実施例１ではノーマリークローズ式の流路切替装置１について説明したが、本実施例ではノーマリーオープン式の流路切替装置１について説明する。なお、実施例１で説明した部材と同等の部材については、同じ符号を付して説明を省略する。
【００２１】
図４は、本実施例に係る流路切替装置１の概略構成を示す断面図である。図４に示す流路切替装置１は、弁箱１０と、弁箱１０内で流路を開閉する弁体１１と、弁体１１の回転
軸１２と、弁体１１と回転軸１２とを接続するアーム１３と、を備えて構成されている。流路切替装置１は、ノーマリーオープン式であり、図４は、全閉時の状態を示している。
【００２２】
図４の破線で囲まれた箇所に、実施例１と同じ収容部１５を設ける。収容部１５の底部１５Ａは、中心軸Ａと直交する方向に形成され、弁体１１よりも流路の上流側に位置する。そして、底部１５Ａから流路の下流側に向かって、側壁１５Ｂが形成され、側壁１５Ｂの下流端で且つ弁体１１側には、面取り１５Ｃが施される。なお、中心軸Ａ付近の収容部１５の底部１５Ａには、流路をガスが流通可能なように貫通孔が設けられる。
【００２３】
回転軸１２は、アクチュエータ１４に接続されており、該アクチュエータ１４が作動すると、弁体１１が閉じる方向に回転軸１２が回転する。弁体１１は、回転軸１２を中心として９０度回転する。すなわち、図４に示す流路切替装置１のアクチュエータ１４の内部は負圧となっており、アクチュエータ１４が作動して、弁体１１が全閉の状態となっている。アクチュエータ１４が作動していない場合には、弁体１１が開く方向に回転軸１２が例えばスプリングにより付勢されており、弁体１１が流路を開いている。
【００２４】
このように構成された流路切替装置１では、アクチュエータ１４が作動していない場合には、弁体１１により流路が開かれる。
【００２５】
一方、アクチュエータ１４が作動すると、弁体１１が収容部１５に向かう。そして、実施例１と同様に、弁体１１と収容部１５の底部１５Ａとの間のガスが圧縮される。このガスの反発力により、弁体１１の速度が低下されるため、弁体１１が収容部１５の底部１５Ａに接するときの衝撃を緩和することができる。これにより、音が発生することを抑制できる。また、収容部１５の側壁１５Ｂに面取り１５Ｃを施しているので、弁体１１が収容部１５に収まり易くなる。
【００２６】
このように、ノーマリーオープン式の流路切替装置１であっても、音の発生を抑制できる。
【００２７】
（実施例３）
本実施例は、実施例１，２と比較して、収容部１５の底部１５Ａの形状が異なる。なお、実施例１で説明した部材と同等の部材については、同じ符号を付して説明を省略する。
【００２８】
図５は、本実施例に係る流路切替装置１を、図２における切断線Ｂ−Ｂで切断したときの断面図である。本実施例では、収容部１５の底部１５Ａに複数の貫通孔１５Ｄを設けている。このようにすることで、弁体１１が収容部１５の底部１５Ａに近付くときには、弁体１１の裏面１１Ａと収容部１５の底部１５Ａとの間に存在するガスの一部が貫通孔１５Ｄを通り抜ける。これにより、貫通孔１５Ｄを設けていない場合と比較すると、弁体１１が収容部１５に衝突する速度が高くなる。そして、貫通孔１５Ｄの形状、数などを調整することにより、弁体１１が収容部１５に衝突する速度を調整することができる。また、弁体１１が収容部１５の底部１５Ａから離れる方向に移動するときには、貫通孔１５Ｄを通り抜けたガスが、弁体１１の裏面と収容部１５の底部１５Ａとの間に供給されるため、弁体１１が収容部１５から離れ易くなる。なお、図６において、Ｅで示される矢印は、弁体１１が底部１５Ａに向かう方向に移動するときのガスの流れ方向を示しており、Ｆで示される矢印は、弁体１１が底部１５Ａから離れる方向に移動するときのガスの流れ方向を示している。貫通孔１５Ｄの最適な形状、最適な数などは、実験又はシミュレーションにより求めてもよい。
【００２９】
（実施例４）
図６は、流路切替装置を内燃機関２０の吸気通路２１又は排気通路３０に備えた場合の
概略構成図である。
【００３０】
内燃機関２０には、第一ターボチャージャ２２と、第二ターボチャージャ２３とが設けられている。第一ターボチャージャ２２のコンプレッサ２２Ａと第二ターボチャージャ２３のコンプレッサ２３Ａとは、吸気通路２１に上流側から順に設けられている。また、第二ターボチャージャ２３のタービン２３Ｂと第一ターボチャージャ２２のタービン２２Ｂとは、排気通路３０に上流側から順に設けられている。
【００３１】
また、第一ターボチャージャ２２のコンプレッサ２２Ａを迂回する第一バイパス通路２４と、第二ターボチャージャ２３のコンプレッサ２３Ａを迂回する第二バイパス通路２５と、が設けられている。第一バイパス通路２４は、第一ターボチャージャ２２よりも上流の吸気通路２１と、第一ターボチャージャ２２よりも下流で且つ第二ターボチャージャ２３よりも上流の吸気通路２１と、を接続している。第二バイパス通路２５は、前記第一バイパス通路２４が接続される箇所よりも下流で且つ第二ターボチャージャ２３よりも上流の吸気通路２１と、第二ターボチャージャ２３よりも下流の吸気通路２１と、を接続している。そして、第一バイパス通路２４の途中には、第一流路切替装置１０１が設けられており、第二バイパス通路２５の途中には、第二流路切替装置１０２が設けられている。
【００３２】
また、第一ターボチャージャ２２のタービン２２Ｂを迂回する第三バイパス通路３１と、第二ターボチャージャ２３のタービン２３Ｂを迂回する第四バイパス通路３２と、が設けられている。第三バイパス通路３１は、第一ターボチャージャ２２よりも上流で且つ第二ターボチャージャ２３よりも下流の排気通路３０と、第一ターボチャージャ２２よりも下流の排気通路３０と、を接続している。第四バイパス通路３２は、第二ターボチャージャ２３よりも上流の排気通路３０と、前記第三バイパス通路３１が接続される箇所よりも上流で且つ第二ターボチャージャ２３よりも下流の排気通路３０と、を接続している。そして、第三バイパス通路３１の途中には、第三流路切替装置１０３が設けられており、第四バイパス通路３２の途中には、第四流路切替装置１０４が設けられている。
【００３３】
第一流路切替装置１０１、第二流路切替装置１０２、第三流路切替装置１０３、第四流路切替装置１０４の構造は、実施例１−３で説明した流路切替装置１の何れかと同じである。なお、第一バイパス通路２４、第二バイパス通路２５、第三バイパス通路３１、第四バイパス通路３２は、何れか１つ以上備えていればよい。すなわち、第一流路切替装置１０１、第二流路切替装置１０２、第三流路切替装置１０３、第四流路切替装置１０４は、何れか１つ以上備えていればよい。
【００３４】
第一流路切替装置１０１、第二流路切替装置１０２、第三流路切替装置１０３、第四流路切替装置１０４は、電子制御装置（ＥＣＵ）１１０により制御される。
【００３５】
ＥＣＵ１１０は、内燃機関２０の運転状態に応じて第一流路切替装置１０１、第二流路切替装置１０２、第三流路切替装置１０３、第四流路切替装置１０４の少なくとも１つを操作することで、内燃機関２０の過給圧を制御する。この制御は、予め実験等により求められたマップにしたがって実施される。
【００３６】
このように、内燃機関２０の過給圧を制御する場合には、第一流路切替装置１０１、第二流路切替装置１０２、第三流路切替装置１０３、第四流路切替装置１０４が頻繁に開閉される場合がある。このような場合であっても、本実施例に係る第一流路切替装置１０１、第二流路切替装置１０２、第三流路切替装置１０３、第四流路切替装置１０４であれば、音の発生を抑制することができる。
【符号の説明】
【００３７】
１     流路切替装置
１０   弁箱
１１   弁体
１１Ａ 裏面
１２   回転軸
１３   アーム
１４   アクチュエータ
１５   収容部
１５Ａ 底部
１５Ｂ 側壁
１５Ｃ  面取り
１５Ｄ 貫通孔
【図１】
2014137015.tif 000003
【図２】
2014137015.tif 000004
【図３】
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【図４】
2014137015.tif 000006
【図５】
2014137015.tif 000007
【図６】
2014137015.tif 000008