(57)【要約】【課題】排気通路を開閉する開閉手段における排気通路外への排気ガス漏洩を確実に防止することができる排気装置を提供する。【解決手段】燃焼室から排出された排気ガスが流れる排気通路２９と、前記排気通路２９を開閉可能な開閉手段３０と、前記開閉手段３０に駆動連結部３５を介して連結された駆動手段３６と、前記駆動連結部３５を密閉するケース３７と、前記排気通路２９内の前記排気ガスの流れ方向に対して前記開閉手段３０より下流側と前記ケース３７内とを連通する排出通路４０とを備える。【選択図】図１
2008075466.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室から排出された排気ガスが流れる排気通路と、
前記排気通路を開閉可能な開閉手段と、
前記開閉手段に駆動連結部を介して連結された駆動手段と、
前記駆動連結部を密閉するケースと、
前記排気通路内の前記排気ガスの流れ方向に対して前記開閉手段より下流側と前記ケース内とを連通する排出通路とを備えることを特徴とする、
排気装置。
【請求項２】
前記ケースは、前記排気通路外に設けられることを特徴とする、
請求項１に記載の排気装置。
【請求項３】
前記開閉手段は、前記排気通路を開閉する弁体と、該弁体に固定されると共に前記駆動連結部を介して駆動力が伝達される駆動軸とを有し、前記駆動軸は、前記駆動連結部が連結される端部が前記排気通路の壁面に形成される開口部を介して該排気通路外に突出すると共に前記開口部の端面との間にクリアランスを有することを特徴とする、
請求項２に記載の排気装置。
【請求項４】
前記排出通路の前記排気通路側出口に対向して前記排気通路の通路面積が小さくなる絞り部が設けられることを特徴とする、
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の排気装置。
【請求項５】
前記ケースは、前記排気通路内に設けられることを特徴とする、
請求項１に記載の排気装置。
【請求項６】
前記排気通路に設けられ排気ガスを浄化する触媒装置を備え、
前記開閉手段は、前記排気通路内の前記排気ガスの流れ方向に対して前記触媒装置より上流側に設けられることを特徴とする、
請求項１乃至請求項５のいずれか1項に記載の排気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気装置に関し、特に、内燃機関の燃焼室から排出された排気ガスが流れる排気通路を開閉する排気装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から内燃機関の燃焼室から排出された排気ガスが流れる排気通路には、例えば、弁体の駆動によって排気ガスが通る通路を切り替えたり、排気ガスの流量を制御したりするための排気装置が設けられることがある。このような排気装置としては、例えば、過給機を備える内燃機関においてタービンをバイパスするバイパス管（ウエストゲート）を開閉することで過給圧を制御するウエストゲートバルブ、排気通路を遮断しピストンにかかる背圧を高めることで制動力を発生させる排気ブレーキ、排気系を流れる排気ガスの一部を吸気系へ再循環するＥＧＲ通路を開閉することでＥＧＲ量を制御するＥＧＲ弁、各々に触媒が設けられる分岐排気通路を内燃機関の運転状況に応じて開閉することで、排気ガスを排気温度に応じていずれかの触媒に導いて浄化させるバイパスバルブなどがある。
【０００３】
このような排気装置では、排気通路を開閉する開閉手段は高温にさらされることから、開閉手段を構成する弁体などの熱膨張による動作不良や固着を防止し適正な動作性を確保するため、排気管などの構造体と弁体の駆動軸との間に環状のクリアランスを設けている。ところが、通常、このような排気通路内では排気圧が大気圧よりも高くなるため、排気通路内を流れ開閉手段に至った排気ガスがこのクリアランスを介して外部に漏れてしまい、この結果、有害物質を多く含む排気ガスが外部に漏洩してしまうという問題が生じる。
【０００４】
このような問題に対して、例えば、特許文献１に記載の排気系の制御バルブ装置は、バタフライバルブのスピンドルの一端側が回転自在に挿入される円筒状ケースと、円筒状ケース内面に設けられこの円筒状ケース内を密封するメタル薄材を備えることで、クリアランスを介して円筒状ケース内に漏れ出た排気ガスの円筒状ケース外への漏洩をメタル薄材により防止している。
また、例えば、特許文献２に記載の排気管用制御バルブは、バタフライバルブを駆動する回動軸の軸受けから外部に露出している部分、ならびに、回動軸が貫通した軸受けの開口部分と、この回動軸に駆動力を伝達するリンクアームとを、密閉ケースならびに可撓性を有してリンクアームの変位を許容可能なチューブにより覆って、この部分に密閉空間を形成することで、排気ガスの外部への漏洩を防止している。
さらに、例えば、特許文献３に記載の排気ブレーキ装置は、排気ガス通路にスライド弁を取り付け、弁体とピストンとをロッドで連結し、シリンダとスライド弁とを、ロッドを挿通するホルダーで連通し、該ホルダーのスライド弁側に、第１ガスシール手段を設け、さらに、ホルダーの先端に円環状の第２ガスシール手段としての突起を設け、この突起がストロークしたピストンの背面と気密状に接触するようにすることで、シリンダ内を密閉し排気ガスの外部への漏洩を防止している。
【０００５】
【特許文献１】特許第３２０４５８６号公報
【特許文献２】実開平７−１０４２３号公報
【特許文献３】実開平５−１７１３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記の特許文献１に記載の排気系の制御バルブ装置では、閉弁状態で排気通路内上流側の圧力が上昇すると、この排気通路にクリアランスを介して連通する円筒状ケースの内部の圧力もこれに伴って上昇し、この結果、メタル薄材にこの上昇した内圧が作用することで円筒状ケース内の密閉状態が解かれ、排気ガスが外部に漏洩してしまうおそれがある。同様に特許文献２に記載の排気管用制御バルブでは、チューブにこの上昇した内圧が作用することで密閉ケース内の密閉状態が解かれ、また、特許文献３に記載の排気ブレーキ装置では、ガスシール手段にこの上昇した内圧が作用することでシリンダ内の密閉状態が解かれ、共に排気ガスが外部に漏洩してしまうおそれがある。
【０００７】
そこで本発明は、排気通路を開閉する開閉手段における排気通路外への排気ガス漏洩を確実に防止することができる排気装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明による排気装置は、燃焼室から排出された排気ガスが流れる排気通路と、前記排気通路を開閉可能な開閉手段と、前記開閉手段に駆動連結部を介して連結された駆動手段と、前記駆動連結部を密閉するケースと、前記排気通路内の前記排気ガスの流れ方向に対して前記開閉手段より下流側と前記ケース内とを連通する排出通路とを備えることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に係る発明による排気装置では、前記ケースは、前記排気通路外に設けられることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に係る発明による排気装置では、前記開閉手段は、前記排気通路を開閉する弁体と、該弁体に固定されると共に前記駆動連結部を介して駆動力が伝達される駆動軸とを有し、前記駆動軸は、前記駆動連結部が連結される端部が前記排気通路の壁面に形成される開口部を介して該排気通路外に突出すると共に前記開口部の端面との間にクリアランスを有することを特徴とする
【００１１】
請求項４に係る発明による排気装置では、前記排出通路の前記排気通路側出口に対向して前記排気通路の通路面積が小さくなる絞り部が設けられることを特徴とする。
【００１２】
請求項５に係る発明による排気装置では、前記ケースは、前記排気通路内に設けられることを特徴とする。
【００１３】
請求項６に係る発明による排気装置では、前記排気通路に設けられ排気ガスを浄化する触媒装置を備え、前記開閉手段は、前記排気通路内の前記排気ガスの流れ方向に対して前記触媒装置より上流側に設けられることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る排気装置によれば、ケース内の排気ガスが排出通路を介して排気通路内の開閉手段より下流側に排出され、ケース内の極端な圧力上昇や低下が防止されるので、排気通路を開閉する開閉手段における排気通路外への排気ガス漏洩を確実に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、本発明に係る排気装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。
【実施例１】
【００１６】
図１は、本発明の実施例１に係る排気装置の概略構成を示す断面図、図２は本発明の実施例１に係る排気装置が適用されたエンジンを示す概略構成図、図３は本発明の実施例１に係る排気装置のウエストゲートバルブを示す平面図である。
【００１７】
図２に示すように、本実施例では本発明に係る排気装置１を過給機２が設けられた内燃機関としてのエンジン３に適用して説明する。このエンジン３は、乗用車、トラックなどの車両に搭載されるエンジンであり、シリンダボア４内に往復運動可能に設けられるピストン５が２往復する間に、吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程からなる一連の４行程を行う、いわゆる４サイクルエンジンである。
【００１８】
このエンジン３は、シリンダボア４を往復移動可能なピストン５と、空気と燃料との混合気が燃焼可能であると共にピストン５の移動方向の一方側に設けられる燃焼室６と、ピストン５の移動方向の他方側に設けられる複数のクランク室７を備える。このエンジン３は、シリンダボア４、ピストン５、燃焼室６、クランク室７をそれぞれ複数備える。なお、以下の説明では、複数ある気筒のうちの１つについて説明する。
【００１９】
さらに、エンジン３は、燃焼室６に連通する吸気ポート８及び排気ポート９と、燃焼室６内に燃料を直接噴射することが可能なインジェクタ１０と、燃焼室６の上方に位置して混合気に着火する点火プラグ１１と、ピストン５の往復運動に連動して回転可能なクランクシャフト１２を備える。さらに、エンジン３は、シリンダヘッド１３、シリンダブロック１４を備える。
【００２０】
シリンダヘッド１３は、シリンダブロック１４上に締結される。シリンダブロック１４は、内部に上述した円筒形状のシリンダボア４が形成されると共にシリンダボア４の下方にクランク室７が形成される。ピストン５は、このシリンダボア４に上下移動自在に嵌合する。クランク室７は、シリンダボア４に各々連通する。クランクシャフト１２は、クランク室７内に回転自在に支持される。上述のピストン５は、それぞれコネクティングロッド１５を介してこのクランクシャフト１２に連結される。ピストン５の往復運動は、コネクティングロッド１５を介してクランクシャフト１２に伝えられ、ここで回転運動に変換されて、エンジン３の出力として取り出される。
【００２１】
燃焼室６は、ピストン５を挟んでクランク室７の反対側に設けられる。この燃焼室６は、複数のシリンダボア４に対応して複数形成され、シリンダヘッド１３の下面、シリンダボア４の壁面及びピストン５の頂面により画成される。この燃焼室６の上部、つまり、シリンダヘッド１３の下面に上述した吸気ポート８及び排気ポート９が各々２つずつ形成される。この吸気ポート８及び排気ポート９の開口には吸気弁１６及び排気弁１７が設けられる。この吸気弁１６及び排気弁１７は、吸気ポート８及び排気ポート９をそれぞれ開閉可能とし、吸気ポート８と燃焼室６、燃焼室６と排気ポート９とをそれぞれ連通することができる。吸気ポート８は、その吸気方向上流側に吸気マニホールドを介して空気を導入する吸気通路としての吸気管１８が接続され、排気ポート９は、燃焼室６から排気ガスを排出し、その排気方向下流側に排気マニホールドを介してこの燃焼室６内の排気ガスを排出する排気通路としての排気管１９が接続される。
【００２２】
過給機２は、過給によりエンジン３の高出力化（あるいは低燃費化）を実現する。この過給機２は、排気管１９上に配置されるタービン２０と、吸気管１８上に配置される圧縮機２１と、タービン２０および圧縮機２１を連結する回転軸２２とを有する。この過給機２では、排気管１９を通る排気ガスによりタービン２０が駆動され、その動力が回転軸２２を介して圧縮機２１に伝達されてこの圧縮機２１が駆動される。そして、吸気管１８内の空気が圧縮機２１により圧縮されてエンジン３に供給（過給）されることにより、エンジン３の出力が高められる。
【００２３】
また、吸気管１８上には、空気の流れ方向に対して上流側から順にエアクリーナ２３と、インタークーラ２４と、スロットルバルブ２５と、サージタンク２６が設置される。上述の過給機２の圧縮機２１は、この吸気管１８上のエアクリーナ２３とインタークーラ２４との間に設けられる。エアクリーナ２３は、吸気管１８の入口部に配置されて吸入空気中のゴミや塵などを除去するフィルタである。インタークーラ２４は、過給機２の圧縮機２１にて圧縮された空気を冷却する装置である。スロットルバルブ２５は、エンジン３に供給される空気量（吸入空気量）を調整する流量調整弁であり、例えば、アクセルペダル（図示省略）の操作により駆動される。サージタンク２６は、吸入空気を一時的に溜めて吸気脈動を抑制するタンクである。また、排気管１９上には、排気ガスの流れ方向に対してタービン２０の下流側に触媒装置２７が配置される。この触媒装置２７は、所定の活性化温度以上になることで触媒が活性化し、これにより、排気ガス中に含まれるＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘなどの有害物質を酸化、還元させて浄化処理するものであり、理論空燃比付近で有害物質の十分な浄化効率を得られる。
【００２４】
このエンジン３は、マイクロコンピュータを中心として構成される電子制御ユニット（ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）により運転状態に応じて各部の駆動が制御されている。すなわち、ＥＣＵは、種々のセンサが検出する吸入空気量、吸気温度、吸気圧、スロットル開度、アクセル開度、エンジン回転数、エンジン冷却水温などのエンジン運転状態に基づいて燃料噴射量（燃料噴射時間）、噴射時期、点火時期などを決定し、インジェクタ１０及び点火プラグ１１を駆動して燃料噴射及び点火を実行する。また、ＥＣＵには、排気管１９上の排気ガスの流れ方向に対してタービン２０より上流側に設けられるＡ／Ｆセンサ２８が電気的に接続されている。このＡ／Ｆセンサ２８は排気ガスの空燃比を検出するものであり、ＥＣＵはＡ／Ｆセンサ２８の検出結果をフィードバックし、空燃比がストイキ（理論空燃比）となるように燃料噴射量を補正している。
【００２５】
このエンジン３では、ピストン５がシリンダボア４内を下降することで、吸気管１８および吸気ポート８を介して燃焼室６内に空気が吸入され（吸気行程）、この空気とインジェクタ１０から燃焼室６内へ噴射される燃料とが混合して混合気を形成する。そして、このピストン５が吸気行程下死点を経てシリンダボア４内を上昇することで混合気が圧縮され（圧縮行程）、ピストン５が圧縮行程上死点付近に近づくと点火プラグ１１により混合気に点火され、該混合気が燃焼し、その燃焼圧力によりピストン５を下降させる（膨張行程）。燃焼後の混合気は、ピストン５が膨張行程下死点を経て吸気行程上死点に向かって再び上昇することで排気ポート９、排気管１９を介して排気ガスとして放出される（排気行程）。このピストン５のシリンダボア４内での往復運動は、コネクティングロッド１５を介してクランクシャフト１２に伝えられ、ここで回転運動に変換され、出力として取り出されると共に、このピストン５は、クランクシャフト１２が慣性力によりさらに回転することで、このクランクシャフト１２の回転に伴ってシリンダボア４内を往復する。このクランクシャフト１２が２回転することで、ピストン５はシリンダボア４を２往復し、この間に吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程からなる一連の４行程を行い、燃焼室６内で１回の爆発が行われる。
【００２６】
ここで、エンジン３の排気装置１は、排気管１９に過給機２のタービン２０をバイパスする排気通路としてのバイパス管（ウエストゲート）２９を備えている。このバイパス管２９は、その入口部２９ａが排気管１９上のＡ／Ｆセンサ２８とタービン２０との間に接続されると共に、その出口部２９ｂがタービン２０と触媒装置２７との間に接続される。また、バイパス管２９には、バイパス管２９を開閉可能な開閉手段としてのウエストゲートバルブ（開閉弁）３０が設けられる。
【００２７】
このウエストゲートバルブ３０は、図１に示すように、円盤状に形成される弁体３１と、円柱状に形成される駆動軸としての回転軸３２を有する。弁体３１は、バイパス管２９を開閉するものであり、その作動性を確保するため、バイパス管２９の通路断面とほぼ同じ形状でこの通路断面よりも若干小さく形成される。回転軸３２は、弁体３１の中心を通り、かつ、弁体３１の径方向に沿うように弁体３１に固定される。また、回転軸３２は、一端がバイパス管２９内で軸線周りに回転可能に支持されると共に他端がバイパス管２９の壁面に形成される開口部３３を介してバイパス管２９外方に突出するように設けられる。そして、この回転軸３２は、開口部３３の端面との間にクリアランスをもって設けられている。この回転軸３２の他端には、連結部材３４が固定されており、さらに、連結部材３４は駆動連結部としてのアクチュエータロッド３５を介して駆動手段としてのアクチュエータ３６に連結されている。
【００２８】
図３に示すように、連結部材３４は、一端部に回転軸３２が固定され、他端部にアクチュエータロッド３５の一端部が軸支されている。また、アクチュエータロッド３５の他端部はアクチュエータ３６に連結されている。そして、このアクチュエータ３６が駆動することで、アクチュエータロッド３５が水平方向に直線的に往復運動し、この往復運動により連結部材３４が回転軸３２を回転中心として回動し、この結果、これに固定されている回転軸３２、弁体３１も回転する。したがって、ウエストゲートバルブ３０は、アクチュエータ３６からアクチュエータロッド３５、連結部材３４を介して回転軸３２に駆動力が伝達され、この回転軸３２が回転駆動することで弁体３１がバイパス管２９を開閉可能となる。
【００２９】
アクチュエータ３６はＥＣＵに接続され、駆動制御されている。ウエストゲートバルブ３０は、ＥＣＵの制御に応じて駆動することでタービン２０に対する排気ガスの供給量を調整しエンジン３に付与される過給圧を制御する。例えば、ウエストゲートバルブ３０の開度が増加すると、タービン２０に対する排気ガスの供給量が減少してエンジン３の過給圧が低下する。逆に、ウエストゲートバルブ３０の開度が減少すると、タービン２０に対する排気ガスの供給量が増加してエンジン３の過給圧が増加する。
【００３０】
ここで、図１に示すように、バイパス管２９に形成される開口部３３と回転軸３２とのクリアランスは、回転軸３２の軸線周りに円環状に形成される。これにより、高温の排気ガスにさらされるウエストゲートバルブ３０が熱膨張により動作不良を起こしたり、回転軸３２がバイパス管２９に固着したりすることが防止され、ウエストゲートバルブ３０の適正な動作性を確保することができる。
【００３１】
ところが、通常、このような排気ガスが流れるバイパス管２９内では排気圧が大気圧よりも高くなるため、バイパス管２９内を流れウエストゲートバルブ３０に至った排気ガスがこの開口部３３と回転軸３２とのクリアランスを介して外部に漏れてしまい、この結果、有害物質を多く含む排気ガスが外部に漏洩するおそれがある。
【００３２】
そこで、本実施例の排気装置１では、開口部３３と回転軸３２とのクリアランスを覆うように密閉ケース３７を設けることで、排気ガスの外部への漏洩を抑制している。
【００３３】
具体的には、密閉ケース３７は、バイパス管２９外に設けられる。すなわち、密閉ケース３７は、開口部３３と回転軸３２とのクリアランスを覆うと共に回転軸３２の連結部材３４、アクチュエータロッド３５が設けられている端部を覆うように設けられる。そして、密閉ケース３７には、壁面に形成された貫通孔３８を介してアクチュエータロッド３５が貫通しており、これにより、密閉ケース３７がアクチュエータロッド３５の往復運動を妨げることはない。そして、密閉ケース３７は、この貫通孔３８にシール３９を有しており、このシール３９により密閉ケース３７内を密閉状態に保持することができ、この結果、密閉ケース３７は、アクチュエータロッド３５を密閉することができる。
【００３４】
したがって、バイパス管２９から開口部３３と回転軸３２とのクリアランスを介して密閉ケース３７に漏れ出す排気ガスはこの密閉ケース３７内に貯留されることから、有害物質を多く含む排気ガスが外部に漏洩することを抑制することができる。また、シール３９はバイパス管２９を流れる高温の排気ガスに面していないので、例えば、開口部３３と回転軸３２とのクリアランスにシール手段を設ける場合と比較して、高温の排気ガスが直接シール３９に接触することがないため、このシール３９の熱害を抑制することができ、排気ガス漏洩を最小限に抑えることができる。
【００３５】
ところで、ウエストゲートバルブ３０が閉弁状態である場合、バイパス管２９内のウエストゲートバルブ３０より上流側の圧力が上昇する。すると、このバイパス管２９に開口部３３を介して連通する密閉ケース３７の内部の圧力もこれに伴って上昇し、この結果、上述のシール３９にこの上昇した内圧が作用することで密閉ケース３７内の密閉状態が解かれ、これにより、排気ガスがシール３９とアクチュエータロッド３５との隙間から外部に漏洩してしまうおそれがある。また、バイパス管２９内の排気脈動により、このシール３９とアクチュエータロッド３５との隙間からバイパス管２９内に新気（大気）を吸い込んでしまい、この結果、例えば、空燃比の適正な制御が困難となり、触媒装置２７での排気ガスの浄化効率が低下してしまうおそれもある。
【００３６】
そこで、本実施例の排気装置１では、図１に示すように、密閉ケース３７とバイパス管２９とを連通する排出通路としての放出管４０を設けることで、密閉ケース３７内の排気ガスを積極的にバイパス管２９に戻し、密閉ケース３７内の極端な圧力上昇や低下を防止している。
【００３７】
具体的には、放出管４０は、バイパス管２９内の排気ガスの流れ方向に対してウエストゲートバルブ３０より下流側と密閉ケース３７内とを連通する。ここで、上述のようにウエストゲートバルブ３０が閉弁状態である場合、バイパス管２９内のウエストゲートバルブ３０より上流側の圧力が上昇し、これに伴って密閉ケース３７の内部の圧力も上昇する一方、バイパス管２９内のウエストゲートバルブ３０より下流側の圧力は、上流側及び密閉ケース３７内の圧力よりも低くなっている。
【００３８】
したがって、高圧側である密閉ケース３７内の排気ガスは、放出管４０を介して低圧側のバイパス管２９内のウエストゲートバルブ３０より下流側に放出され、密閉ケース３７内の圧力上昇が抑制される。これにより、密閉ケース３７内の排気圧が密閉ケース３７外の大気圧と比較して極端に高くなることを抑制できるので、シール３９を介した外部への排気ガス漏洩を長期間抑制することができる。
【００３９】
また、バイパス管２９内の排気脈動により、密閉ケース３７内に負圧が作用した場合には、放出管４０を介して密閉ケース３７内に排気ガスが吸入され、密閉ケース３７内の圧力低下が抑制される。これにより、密閉ケース３７内の排気圧が密閉ケース３７外の大気圧と比較して極端に低くなることを抑制できるので、シール３９を介して外部から密閉ケース３７、バイパス管２９内に新気が吸入されることを抑制することができる。これにより、ウエストゲートバルブ３０より下流側に設けられている触媒装置２７に流入する排気ガスの空燃比がリーン側にずれてしまうことがなく、浄化効率が低下してしまうこともない。
【００４０】
以上で説明した本発明の実施例に係る排気装置１によれば、燃焼室６から排出された排気ガスが流れるバイパス管２９と、バイパス管２９を開閉可能なウエストゲートバルブ３０と、ウエストゲートバルブ３０にアクチュエータロッド３５を介して連結されたアクチュエータ３６と、アクチュエータロッド３５を密閉する密閉ケース３７と、バイパス管２９内の排気ガスの流れ方向に対してウエストゲートバルブ３０より下流側と密閉ケース３７内とを連通する放出管４０とを備える。
【００４１】
したがって、放出管４０によりバイパス管２９内の排気ガスの流れ方向に対してウエストゲートバルブ３０より下流側と密閉ケース３７内とを連通することで、密閉ケース３７内の圧力が上昇した際には、密閉ケース３７内の排気ガスがこの放出管４０を介してバイパス管２９内のウエストゲートバルブ３０より下流側に放出され、この結果、密閉ケース３７内の極端な圧力上昇が防止されるので、ウエストゲートバルブ３０におけるバイパス管２９外への排気ガス漏洩を確実に防止することができる。また、密閉ケース３７内の圧力変動の振幅が小さくなることから、アクチュエータロッド３５が密閉ケース３７を貫通する貫通孔３８に設けられるシール３９の劣化も抑制することができ、さらに、シール３９の高いシール精度も不要となり、製造コストを低減することができる。
【００４２】
また、密閉ケース３７内の圧力が低下した際には、バイパス管２９内のウエストゲートバルブ３０より下流側から放出管４０を介して密閉ケース３７内に排気ガスが吸入され、この結果、密閉ケース３７内の極端な圧力低下が防止されるので、ウエストゲートバルブ３０におけるバイパス管２９内への新気の吸い込みを確実に防止することができる。
【００４３】
さらに、以上で説明した本発明の実施例に係る排気装置１によれば、密閉ケース３７は、バイパス管２９外に設けられる。したがって、バイパス管２９の径が大きくなることがなく、また、バイパス管２９内の排気ガスの流れを乱すことがない。
【００４４】
さらに、以上で説明した本発明の実施例に係る排気装置１によれば、ウエストゲートバルブ３０は、バイパス管２９を開閉する弁体３１と、この弁体３１に固定されると共にアクチュエータロッド３５を介して駆動力が伝達される回転軸３２とを有し、回転軸３２は、アクチュエータロッド３５が連結される端部がバイパス管２９の壁面に形成される開口部３３を介してこのバイパス管２９外に突出すると共に開口部３３の端面との間にクリアランスを有する。したがって、高温の排気ガスにさらされるウエストゲートバルブ３０が熱膨張により動作不良を起こしたり、回転軸３２がバイパス管２９に固着したりすることが防止され、ウエストゲートバルブ３０の適正な動作性を確保することができる。
【００４５】
さらに、以上で説明した本発明の実施例に係る排気装置１によれば、排気管１９に設けられ排気ガスを浄化する触媒装置２７を備え、ウエストゲートバルブ３０は、バイパス管２９及び排気管１９内の排気ガスの流れ方向に対して触媒装置２７より上流側に設けられる。したがって、触媒装置２７の上流側に位置するウエストゲートバルブ３０に密閉ケース３７が設けられ、この密閉ケース３７に放出管４０が接続さていることから、排気脈動により負圧が作用した場合でも、バイパス管２９内に新気が吸入されることが確実に抑制することができるので、ウエストゲートバルブ３０より下流側に設けられている触媒装置２７に流入する排気ガスの空燃比がリーン側にずれてしまうことがなく、触媒装置２７の浄化効率の低下を防止することができる。
【実施例２】
【００４６】
図４は、本発明の実施例２に係る排気装置の概略構成を示す断面図である。実施例２に係る排気装置は、実施例１に係る排気装置と略同様の構成であるが、排気通路に絞り部が設けられる点で実施例１に係る排気装置とは異なる。その他、上述した実施例と共通する構成、作用、効果については、重複した説明はできるだけ省略するとともに、同一の符号を付す。
【００４７】
実施例２に係る排気装置２０１は、放出管４０のバイパス管２９側の出口２４０ａに対向して絞り部としてのベンチュリ２４１を備えている。このベンチュリ２４１は、バイパス管２９の通路面積が他の部分よりも小さくなるように設けられる。さらに具体的には、ベンチュリ２４１は、バイパス管２９の壁面の肉厚をこのベンチュリ２４１よりも上流側の部分や下流側の部分よりも厚くした肉厚部２４１ａを有する。そして、ベンチュリ２４１は、この肉厚部２４１ａがバイパス管２９において放出管４０が連通する部分の内面に沿って環状に設けられることで、バイパス管２９の通路面積が他の部分よりも小さくなっている。
【００４８】
したがって、バイパス管２９内を流れる排気ガスは、ベンチュリ２４１に至るとその通路面積が小さくなることから、流速が高くなる。そして、ベンチュリ２４１を通過する排気ガスの流速が高くなると、ベルヌーイの定理からこのベンチュリ２４１におけるバイパス管２９内の圧力が低下し、負圧が発生する。その結果、密閉ケース３７内の排気ガスは、バイパス管２９内の排気ガスがベンチュリ２４１を通過する際に発生する負圧の作用により、放出管４０を介してバイパス管２９内に効率的に吸い出される。
【００４９】
以上で説明した本発明の実施例に係る排気装置２０１によれば、放出管４０のバイパス管２９側の出口２４０ａに対向してバイパス管２９の通路面積が小さくなるベンチュリ２４１が設けられる。したがって、バイパス管２９内の排気ガスがベンチュリ２４１を通過する際に発生する負圧の作用により、密閉ケース３７内の排気ガスを放出管４０を介してバイパス管２９内に効率的に吸い出すことができるので、密閉ケース３７内の圧力上昇をより効果的に抑制することができる。その結果、バイパス管２９外への排気ガス漏洩をより効果的に抑制することができる。
【実施例３】
【００５０】
図５は、本発明の実施例３に係る排気装置の概略構成を示す断面図である。実施例３に係る排気装置は、実施例１に係る排気装置と略同様の構成であるが、密閉ケースが排気通路内に設けられる点で実施例１に係る排気装置とは異なる。その他、上述した実施例と共通する構成、作用、効果については、重複した説明はできるだけ省略するとともに、同一の符号を付す。
【００５１】
実施例３に係る排気装置３０１は、密閉ケース３３７が排気通路としてのバイパス管２９内に設けられる。ここでは、実施例１のバイパス管２９に形成される開口部３３（図１参照）に代えて、密閉ケース３３７に開口部３３３が形成されている。そして、回転軸３２は、連結部材３４側の端部がこの密閉ケース３３７に形成された開口部３３３を介してバイパス管２９内方から密閉ケース３３７内方に突出するように設けられると共にこの開口部３３３の端面との間にクリアランスを有する。
【００５２】
さらに、実施例３に係る排気装置３０１は、実施例１の排出通路としての放出管４０に代えて、排出通路としての放出口３４０を有する。この放出口３４０は、密閉ケース３３７の壁面に形成されている。さらに具体的には、放出口３４０は、バイパス管２９内の排気ガスの流れ方向に対してウエストゲートバルブ３０より下流側の壁面に形成される。したがって、放出口３４０は、低圧部であるバイパス管２９内の排気ガスの流れ方向に対してウエストゲートバルブ３０より下流側と高圧部である密閉ケース３３７内とを連通し、これにより、密閉ケース３３７内の極端な圧力上昇や低下を防止することができる。
【００５３】
以上で説明した本発明の実施例に係る排気装置３０１によれば、密閉ケース３３７は、バイパス管２９内に設けられる。したがって、密閉ケース３３７をバイパス管２９内に格納することで、排気装置３０１の構成をコンパクトにすることができると共に車両の走行中に飛び石等により排気装置３０１が破損することを防止することができる。
【００５４】
なお、上述した本発明の実施例に係る排気装置は、上述した実施例に限定されず、特許請求の範囲に記載された範囲で種々の変更が可能である。以上の説明では、本発明の排気装置１、２０１、３０１を筒内噴射式の多気筒エンジンに適用して説明したが、この形式のエンジンに限らず、直列型またはＶ型エンジンに適用することもでき、また、ポート噴射式エンジンや、ディーゼルエンジン等に適用しても同様の作用効果を奏することができる。
【００５５】
また、以上の説明では、排気装置１、２０１、３０１の開閉手段は、過給機２を備えるエンジン３においてタービン２０をバイパスするバイパス管２９を開閉することで過給圧を制御するウエストゲートバルブ３０であるものとして説明したが、例えば、排気通路を遮断しピストンにかかる背圧を高めることで制動力を発生させる排気ブレーキに用いられる背圧制御弁、排気系を流れる排気ガスの一部を吸気系へ再循環する排気通路としてのＥＧＲ通路を開閉することでＥＧＲ量を制御するＥＧＲ弁、各々に触媒が設けられる分岐排気通路を内燃機関の運転状況に応じて開閉することで、排気ガスを排気温度に応じていずれかの触媒に導いて浄化させるバイパスバルブとして用いてもよい。要するに、本発明の排気装置は、弁体の開閉によって排気ガスが通る通路を切り替えたり、排気ガスの流量を制御したりする排気装置として種々の内燃機関に適用することができる。また、以上の説明では、開閉手段は、バタフライ型のバルブであるものとして説明したが、これに限らずスライド型のバルブであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
以上のように、本発明に係る排気装置は、排気通路外への排気ガス漏洩を確実に防止するものであり、種々の内燃機関に用いて好適である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の実施例１に係る排気装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】本発明の実施例１に係る排気装置が適用されたエンジンを示す概略構成図である。
【図３】本発明の実施例１に係る排気装置のウエストゲートバルブを示す平面図である。
【図４】本発明の実施例２に係る排気装置の概略構成を示す断面図である。
【図５】本発明の実施例３に係る排気装置の概略構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５８】
１、２０１、３０１    排気装置
２    過給機
３    エンジン
５    ピストン
６    燃焼室
１０    インジェクタ
１１    点火プラグ
１２    クランクシャフト
１８    吸気管
１９    排気管
２０    タービン
２１    圧縮機
２２    回転軸
２７    触媒装置
２８    Ａ／Ｆセンサ
２９    バイパス管（排気通路）
３０    ウエストゲートバルブ（開閉手段）
３１    弁体
３２    回転軸（駆動軸）
３３、３３３    開口部
３４    連結部材
３５    アクチュエータロッド（駆動連結部）
３６    アクチュエータ（駆動手段）
３７、３３７    密閉ケース（ケース）
３９    シール
４０    放出管（排出通路）
２４０ａ    出口
２４１    ベンチュリ（絞り部）
２４１ａ    肉厚部
３４０    放出口（排出通路）
【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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