(57)【要約】      （修正有）【課題】多段過給システムにおいて、取付部や弁体の交換頻度を低下させることで排気バイパスバルブ装置を長寿命化する。【解決手段】アクチュエータによって回動される取付板５２に取り付けられると共にバイパス流路開口３ｅを開閉する弁体５１ａと、取付板５２に対する弁体５１ａの傾きを抑制する傾斜抑制手段５２ａとを備える。傾斜抑制手段５２ａは弁体５１ａの傾きを抑制する突起部であり、弁体５１ａが取付部５２に対して傾斜した際に突起部に当接する【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関から排出される排気ガスが供給される第１過給機と、当該第１過給機よりも前記排気ガスの流れの上流側に配置される第２過給機と、前記内燃機関から排出される前記排気ガスを前記第２過給機のタービンインペラをバイパスして前記第１過給機に供給するバイパス流路の開閉を行う排気バイパスバルブ装置とを備える多段過給システムであって、
前記排気バイパスバルブ装置は、
アクチュエータによって回動される取付部に取り付けられると共に前記バイパス流路開口を開閉する弁体と、
前記取付部に対する弁体の傾きを抑制する傾斜抑制手段と
を備えることを特徴とする多段過給システム。
【請求項２】
前記傾斜抑制手段は、前記取付部に設けられると共に前記弁体に当接することにより前記弁体の傾きを抑制する突起部であることを特徴とする請求項１記載の多段過給システム。
【請求項３】
前記突起部は、前記弁体が前記取付部に対して傾斜した際に前記弁体に当接することを特徴とする請求項１または２記載の多段過給システム。
【請求項４】
前記取付部は、前記弁体と接触する接触領域と、前記弁体と接触しない非接触領域とを備え、
前記弁体の表面粗さの値と前記接触領域の表面粗さの値との差は、前記弁体の表面粗さの値と前記非接触領域の表面粗さの値との差よりも小さいことを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載の多段過給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多段過給システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、２つ（複数）の過給機を備える二段過給システム（多段過給システム）が提案されている。このような二段過給システムは、容量の異なる２つの過給機を備えており、内燃機関から供給される排気ガスの流量に応じて、２つの過給機に対する排気ガスの供給状態を変化させることで効率的に圧縮空気を生成する。
【０００３】
より詳細には、二段過給システムは、例えば、内燃機関から排出される排気ガスが供給される低圧段過給機（第１過給機）と、当該低圧段過給機よりも上流側に配置される高圧段過給機（第２過給機）と、内燃機関から排出される排気ガスを高圧段過給機のタービンインペラをバイパスして低圧段過給機に供給するバイパス流路の開閉を行う排気バイパスバルブ装置とを備えている。
このような排気バイパスバルブ装置としては、例えば、特許文献２に開示された排気バイパスバルブ装置を応用することができる。
【０００４】
そして、排気バイパスバルブ装置によってバイパス流路を閉鎖する場合には排気ガスが高圧段過給機に供給され、排気バイパスバルブ装置によってバイパス流路を開放する場合には排気ガスが低圧段過給機に供給されるように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−９２０２６号公報
【特許文献２】特表２００２−５０８４７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、排気バイパスバルブ装置は、バイパス流路の開閉を直接的に行う弁体と、アクチュエータによって回動されると共に弁体が取り付けられる取付部とを備えており、取付部を回動させることによって弁体を回動させてバイパス流路の開閉を行っている。
このようなバイパス流路の開閉を繰り返し長期間行うと、弁体や当該弁体を取付部とが摺擦することによって磨耗する。そして、このような摩耗による隙間が大きくなると、弁体の固定力が低下し、重力の作用によって取付部に対して弁体が大きく傾くこととなる。
そして、取付部に対して弁体が大きく傾くと、例えば弁体がバイパス流路の内部に入り込んで嵌まり、弁体を移動させることができなくなる恐れがあるため、取付部や弁体を交換する必要が生じる。
【０００７】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、多段過給システムにおいて、取付部や弁体の交換頻度を低下させることで排気バイパスバルブ装置を長寿命化することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するための手段として、以下の構成を採用する。
【０００９】
第１の発明は、内燃機関から排出される排気ガスが供給される第１過給機と、当該第１過給機よりも上記排気ガスの流れの上流側に配置される第２過給機と、上記内燃機関から排出される上記排気ガスを上記第２過給機のタービンインペラをバイパスして上記第１過給機に供給するバイパス流路の開閉を行う排気バイパスバルブ装置とを備える多段過給システムであって、上記排気バイパスバルブ装置が、アクチュエータによって回動される取付部に取り付けられると共に上記バイパス流路開口を開閉する弁体と、上記取付部に対する弁体の傾きを抑制する傾斜抑制手段とを備えるという構成を採用する。
【００１０】
第２の発明は、上記第１の発明において、上記傾斜抑制手段が、上記取付部に設けられると共に上記弁体に当接することにより上記弁体の傾きを抑制する突起部であるという構成を採用する。
【００１１】
第３の発明は、上記第１または第２の発明において、上記突起部が、上記弁体が上記取付部に対して傾斜した際に上記弁体に当接するという構成を採用する。
【００１２】
第４の発明は、上記第１〜第３いずれかの発明において、上記取付部が、上記弁体と接触する接触領域と、上記弁体と接触しない非接触領域とを備え、上記弁体の表面粗さの値と上記接触領域の表面粗さの値との差は、上記弁体の表面粗さの値と上記非接触領域の表面粗さの値との差よりも小さいという構成を採用する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、弁体と取付部とが摩耗した場合であっても、傾斜抑制手段によって、弁体の取付部に対する傾斜を抑制することができる。
弁体が取付部に対して傾斜しない若しくは傾斜が小さい場合には、弁体がバイパス流路に入り込む恐れがないことから、弁体及び取付部の交換を行う必要はなくなる。
したがって、本発明によれば、取付部や弁体の交換頻度を低下させることで排気バイパスバルブ装置を長寿命化することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態における多段過給システムを備えるエンジンシステムの概略構成を示す模式図である。
【図２】本発明の一実施形態における多段過給システムが備える排気バイパスバルブ装置を含む拡大図である。
【図３】本発明の一実施形態における多段過給システムが備える排気バイパスバルブ装置の取付板の先端を含む拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して、本発明に係る多段過給システムの一実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。また、以下の説明においては、多段過給システムの一例として、２つの過給機を備える二段過給システムについて説明する。
【００１６】
図１は、本実施形態の二段過給システム１を備えるエンジンシステム１００の概略構成を示す模式図である。
エンジンシステム１００は、車両等に搭載されるものであり、二段過給システム１と、
エンジン１０１（内燃機関）と、インタークーラ１０２と、ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）バルブ１０３と、ＥＧＲクーラ１０４と、ＥＣＵ（Engine Control Unit）１０５とを備えている。
【００１７】
二段過給システム１は、エンジン１０１から排出される排気ガスに含まれるエネルギを回転動力として回収し、当該回転動力によってエンジン１０１に供給する圧縮空気を生成するものである。
この二段過給システム１については、本発明の特徴を有するものであり、後に図面を参照して詳説する。
【００１８】
エンジン１０１は、搭載された車両の動力源として機能するものであり、二段過給システム１から供給される圧縮空気と燃料との混合気を燃焼して動力を生成すると共に、混合気の燃焼により発生した排気ガスを二段過給システム１に供給する。
【００１９】
インタークーラ１０２は、二段過給システム１からエンジン１０１に供給される圧縮空気を冷却するものであり、二段過給システム１とエンジン１０１の吸気口との間に配設されている。
【００２０】
ＥＧＲバルブ１０３は、エンジン１０１から排出された排気ガスの一部をエンジン１０１の吸気側に戻す返流流路の開閉を行うものであり、ＥＣＵ１０５によってその開度が調節される。
【００２１】
ＥＧＲクーラ１０４は、返流流路を介してエンジン１０１の吸気側に戻される排気ガスを冷却するものであり、ＥＧＲバルブ１０３の上流側に配置されている。
【００２２】
ＥＣＵ１０５は、エンジンシステム１００の全体を制御するものである。
そして、本エンジンシステム１００においてＥＣＵ１０５は、エンジン１０１の回転数（すなわち排気ガスの流量）に応じて、上述のＥＧＲバルブ１０３と、後述の排気バイパスバルブ装置５を制御する。
【００２３】
このような構成を有するエンジンシステム１００においては、エンジン１０１にて混合気が燃焼された排気ガスが排気されると、排気ガスの一部がＥＧＲクーラ１０４を介してエンジン１０１の吸気側に返送され、排気ガスの多くが二段過給システム１に供給される。そして、二段過給システム１において圧縮空気が生成され、当該圧縮空気がインタークーラ１０２で冷却された後にエンジン１０１に供給される。
【００２４】
次に、二段過給システム１について詳説する。
図１に示すように、二段過給システム１は、低圧段過給機２（第１過給機）と、高圧段過給機３（第２過給機）と、逆止弁４と、排気バイパスバルブ装置５と、ウエストゲートバルブ６とを備えている。
【００２５】
低圧段過給機２は、排気ガスの流れ方向において高圧段過給機３よりも下流側に配置されており、高圧段過給機３よりも大きく構成されている。
この低圧段過給機２は、低圧段コンプレッサ２ａと、低圧段タービン２ｂとを備えている。
そして、低圧段コンプレッサ２ａは、コンプレッサインペラと、当該コンプレッサインペラを囲うと共に内部に空気流路が形成されたコンプレッサハウジングとを備えている。
また、低圧段タービン２ｂは、タービンインペラと、当該タービンインペラを囲うと共に内部に排気ガス流路が形成されたタービンハウジングとを備えている。
そして、コンプレッサインペラとタービンインペラとが軸によって連結され、タービンインペラが排気ガスで回転駆動されることによってコンプレッサインペラが回転駆動されて圧縮空気が生成される。
【００２６】
高圧段過給機３は、排気ガスの流れ方向において低圧段過給機２よりも上流側に配置されている。
この高圧段過給機３は、高圧段コンプレッサ３ａと、高圧段タービン３ｂとを備えている。
そして、高圧段コンプレッサ３ａは、コンプレッサインペラと、当該コンプレッサインペラを囲うと共に内部に空気流路が形成されたコンプレッサハウジングとを備えている。
また、高圧段タービン３ｂは、タービンインペラと、当該タービンインペラを囲うと共に内部に排気ガス流路が形成されたタービンハウジングとを備えている。
そして、コンプレッサインペラとタービンインペラとが軸によって連結され、タービンインペラが排気ガスで回転駆動されることによってコンプレッサインペラが回転駆動されて圧縮空気が生成される。
【００２７】
なお、図２（ａ）に示すように、低圧段タービン２ｂのタービンハウジング２ｃと、高圧段タービン３ｂのタービンハウジング３ｃとは、互いが有するフランジを突き合わせて接合されている。
【００２８】
高圧段タービン３ｂのタービンハウジング３ｃの内部には、高圧段タービン３ｂのタービンインペラを通過した排気ガスを排出する排気流路３ｄと、当該タービンインペラを介さずに低圧段タービン２ｂに供給するためのバイパス流路３ｅとが設けられている。
【００２９】
また、低圧段タービン２ｂのタービンハウジング２ｃの内部には、低圧段タービン２ｂのタービンインペラ２ｄに排気ガスを供給するための供給流路２ｅが設けられている。
【００３０】
そして、低圧段タービン２ｂのタービンハウジング２ｃと高圧段タービン３ｂのタービンハウジング３ｃとが接合されることによって、排気流路３ｄ及びバイパス流路３ｅと供給流路２ｅとが接続される。
【００３１】
図１に戻り、逆止弁４は、高圧段過給機３の高圧段コンプレッサ３ａが駆動されていない場合に、低圧段過給機２の低圧段コンプレッサ２ａから排出された圧縮空気を、高圧段コンプレッサ３ａを介さずにエンジン１０１の吸気側に供給するバイパス流路に設けられている。そして、図１に示すように、逆止弁４は、低圧段コンプレッサ２ａ側からエンジン１０１側への圧縮空気の流れを許容すると共に、エンジン１０１側から低圧段コンプレッサ２ａ側への圧縮空気の逆流を防止するように構成されている。
【００３２】
排気バイパスバルブ装置５は、エンジン１０１から排出される排気ガスを高圧段過給機３のタービンインペラをバイパスして低圧段過給機２に供給するためのバイパス流路３ｅの開閉を行うものである。
そして、排気バイパスバルブ装置５は、図２に示すように、バルブアッセンブリ５１と、取付板５２（取付部）と、アクチュエータ５３とを備えている。
【００３３】
図２（ｂ）は、バルブアッセンブリ５１及び取付板５２とを含む拡大図である。
この図に示すように、バルブアッセンブリ５１は、バイパス流路３ｅ開口を開閉する弁体５１ａと当該弁体５１ａを取付板５２に対して固定する座金５１ｂとが軸部５１ｃを介して連結された構成を有している。
このバルブアッセンブリ５１は、図２（ａ）に示すように、低圧段タービン２ｂのタービンハウジング２ｃと高圧段タービン３ｂのタービンハウジング３ｃとの境界領域において、バイパス流路３ｅ開口を開閉するように回動可能とされている。
【００３４】
弁体５１ａは、下面５１ｄ（閉鎖時にバイパス流路３ｅ開口に接触する側の面）が平面とされ、上面５１ｅが中央から縁部に向けて下降するテーパ面とされている。
また、本実施形態においては、座金５１ｂの中央部に貫通孔が設けられており、軸部５１ｃが弁体５１ａの上部から座金５１ｂの貫通孔に挿通されることで、軸部５１ｃの先端が座金５１ｂから突出して配置されている。
そして、軸部５１ｃの先端と座金５１ｂとが溶接接合されることによって、軸部５１ｃと座金５１ｂとが固定されている。
【００３５】
取付板５２は、軸部５１ｃが挿通される貫通孔を有しており、当該貫通孔に軸部５１ｃが挿通され、弁体５１ａと座金５１ｂとで狭持されている。
そして、取付板５２は、不図示のリンク板アッセンブリを介してアクチュエータ５３からの駆動力が伝達されることによって図２（ａ）に示すように回動される。この取付板５２の回動によってバルブアッセンブリ５１も回動される。
【００３６】
また、取付板５２の先端には、図３に示すように、弁体５１ａの上面５１ｅに向けて突出する突起部５２ａ（傾斜抑制手段）が設けられている。この突起部５２ａは、取付板５２の回動軸側から見て、軸部５１ｃよりも遠方に配置されている。
この突起部５２ａは、弁体５１ａと取付板５２との摩耗が進行しておらず、取付板５２を回動させても弁体５１ａが取付板５２に対して傾斜しない場合には、弁体５１ａの上面５１ｅと接触せず、僅かに弁体５１ａから離間するように形状設定されている。そして、弁体５１ａと取付板５２との摩耗が進行し、取付板５２を回動させた際に弁体５１ａが取付板５２に対して傾斜する場合（図２（ｂ）に示す状態となった場合）には、突起部５２ａが弁体５１ａの傾きを抑制するように弁体５１ａの上面５１ｅに当接する。
【００３７】
また、突起部５２ａの表面のうち、弁体５１ａの上面５１ｅと当接することとなる当接領域は、図２（ｂ）に示すように、Ｒ加工がなされることによって曲面とされている。つまり、突起部５２ａの弁体５１ａとの当たり面は曲面とされている。
これによって、突起部５２ａが弁体５１ａと当接する場合における、弁体５１ａ及び突起部５２ａの摩耗の進行を抑制することができる。
【００３８】
なお、弁体５１ａは、鍛造により形成されており、平坦な表面を有している。一方、取付板５２は、鋳造により形成されており、粗い表面を有している。このため、弁体５１ａと取付板５２とが擦れた場合には、弁体５１ａの摩耗が促進されて取付板５２に対して傾斜しやすくなる。
そこで、本実施形態においては、取付板５２は、弁体５１ａとの接触領域における表面粗さを他の表面領域よりも弁体５１ａの表面粗さに近づける表面処理がなされている。つまり、本実施形態においては、接触領域において弁体５１ａと取付板５２との表面粗さが同一あるいは近づくように、取付板５２に対して表面処理がなされている。換言すれば、弁体５１ａの表面粗さの値と取付板５２の接触領域の表面粗さの値との差は、弁体５１ａの表面粗さの値と取付板５２の非接触領域の表面粗さの値との差よりも小さくなっている。
なお、取付板５２に対する表面処理は、表面を平坦化する処理であればいずれの方法であっても採用することができ、例えば、ヤスリにて削る加工等を採用することができる。
【００３９】
図１に戻り、ウエストゲートバルブ６は、高圧段過給機３から排出された排気ガスあるいはバイパス流路３ｅを介して排出された排気ガスの一部を、低圧段過給機２のタービンインペラ２ｄを介することなくバイパスするものであり、ＥＣＵ１０５または低圧段コンプレッサ２ａの過給圧によって開度を調節される。
【００４０】
以上のような本実施形態の二段過給システム１によれば、弁体５１ａと取付板５２とが摩耗した場合であっても、突起部５２ａによって、弁体５１ａの取付板５２に対する傾斜を抑制することができる。
弁体５１ａが取付板５２に対して傾斜しない若しくは傾斜が小さい場合には、弁体５１ａがバイパス流路３ｅに入り込む恐れがないことから、弁体５１ａ及び取付板５２の交換を行う必要はなくなる。
したがって、本実施形態の二段過給システム１によれば、取付板５２や弁体５１ａの交換頻度を低下させることで排気バイパスバルブ装置５を長寿命化することが可能となる。
【００４１】
また、本実施形態の二段過給システム１においては、取付板５２に設けられた突起部５２ａによって、弁体５１ａの取付板５２に対する傾斜を抑制する。
突起部５２ａは、取付板５２の形成と同時に形成することができる。このため、製造コストを増加させることなく、弁体５１ａの取付板５２に対する傾斜を抑制することが可能となる。
【００４２】
また、本実施形態の二段過給システム１においては、突起部５２ａは、弁体５１ａと取付板５２との摩耗が進行し、取付板５２を回動させた際に弁体５１ａが取付板５２に対して傾斜する場合に弁体５１ａの上面５１ｅに当接する。
このため、弁体５１ａと取付板５２との摩耗が進行して弁体５１ａが傾斜するまでは、突起部５２ａと弁体５１ａとの接触が防止されて突起部５２ａが摩耗することを防止することができる。
【００４３】
また、本実施形態の二段過給システム１においては、接触領域において弁体５１ａと取付板５２との表面粗さが同一あるいは近づくように、取付板５２に対して表面処理がなされている。
このため、弁体５１ａと取付板５２との摩擦を低減し、弁体５１ａ及び取付板５２の摩耗の進行を抑制することができる。
【００４４】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００４５】
例えば、上記実施形態において、突起部５２ａの弁体５１ａとの当接面を、弁体５１ａの上面５１ｅに沿った形状に加工しても良い。
これによって、突起部５２ａと弁体５１ａとをより広い面積で接触させることができるため、単位面積あたりに作用する荷重を低下し、突起部５２ａ及び弁体５１ａの摩耗の進行を抑制することができる。
【００４６】
また、上記実施形態においては、本発明の傾斜抑制手段として機能する突起部５２ａを弁体５１ａと当接するように取付板５２に設置する構成について説明した。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、座金５１ｂと当接するように取付板５２に突起部を設けても良い。この場合には、突起部は、取付板５２の回動軸側から見て、軸部５１ｃよりも手前側に配置される。
【００４７】
また、本発明における傾斜抑制手段は、必ずしも突起部である必要はなく、他部材を別途取付板５２等に取り付け、当該他部材によって弁体５１ａの取付板５２に対する傾斜を抑制しても良い。
【００４８】
また、上記実施形態においては、過給機を２つ備える構成について説明した。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、さらに複数の過給機を備える構成を採用することも可能である。
【符号の説明】
【００４９】
１……二段過給システム（多段過給システム）、２……低圧段過給機（第１過給機）、２ｃ……タービンハウジング、２ｄ……タービンインペラ、３……高圧段過給機（第２過給機）、３ｃ……タービンハウジング、３ｅ……バイパス流路、５……排気バイパスバルブ装置、５１……バルブアッセンブリ、５１ａ……弁体、５１ｂ……座金、５１ｃ……軸部、５１ｄ……下面、５１ｅ……上面、５２……取付板（取付部）、５２ａ……突起部（傾斜抑制手段）、１０１……エンジン（内燃機関）
【図１】
2013072351.tif 000003
【図２】
2013072351.tif 000004
【図３】
2013072351.tif 000005