(57)【要約】【課題】圧力損失を抑え、低開度における流量感度を抑えたスイングバルブタイプのバルブ装置を提供する。【解決手段】弁体２３の裏面に突起３１を設け、突起３１と第２排気スクロール２２との間にテーパ通路αを形成する。弁体２３が開かれると、弁体２３と座面２２ａの間を通過した排気ガスが突起３１によって下流側へ向きを変えて、下流方向へスムーズに流れるため、弁体２３の裏面における剥離を抑えることができる。これにより、圧力損失を大幅に低減することができ、タービン効率を向上できる。また、少なくとも低開度では突起３１が第２排気スクロール２２の内部に挿し入れられるため、開度変化に対する通路面積の増加が抑えられる。これにより、低開度における流量感度を抑えることができ、排気ガスの流量コントロールの精度を高めることができる。【選択図】  図３
2016160828.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回動操作されるバルブ軸（２４）と、このバルブ軸（２４）と一体に回動するバルブアーム（２５）と、このバルブアーム（２５）の先側に支持される弁体（２３）とを具備し、前記弁体（２３）によって排気ガスの通過孔（２２）の端を開閉するバルブ装置（１６）において、
前記弁体（２３）は、所定の中間開度であっても前記通過孔（２２）の内部に挿し入れられる突起（３１）を備え、
前記通過孔（２２）の内部に挿し入れられた前記突起（３１）によって、前記突起（３１）と前記通過孔（２２）との間に、前記突起（３１）の根元側から先端側に向かって通路幅が大きくなるテーパ通路（α）を形成することを特徴とするバルブ装置（１６）。
【請求項２】
請求項１に記載のバルブ装置（１６）において、
前記突起（３１）は、根元側が太く、先端側が細く設けられることを特徴とするバルブ装置（１６）。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のバルブ装置（１６）において、
前記突起（３１）は、前記弁体（２３）のシート面（２３ａ）に垂直なバルブ垂線（ｘ）に対して前記バルブ軸（２４）に近づく方向へ傾斜して設けられることを特徴とするバルブ装置（１６）。
【請求項４】
請求項３に記載のバルブ装置（１６）において、
前記突起（３１）の根元のうち、前記バルブ軸（２４）に近い側と、前記バルブ軸（２４）から遠い側は、共に曲面に設けられ、
前記バルブ軸（２４）から遠い側の前記突起（３１）の根元形状（３１ａ）は、前記バルブ軸（２４）に近い側の前記突起（３１）の根元形状（３１ｂ）に比較して、緩やかな曲面に設けられることを特徴とするバルブ装置（１６）。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載のバルブ装置（１６）において、
前記突起（３１）は、前記弁体（２３）と一体に設けられることを特徴とするバルブ装置（１６）。
【請求項６】
請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載のバルブ装置（１６）において、
前記突起（３１）は、前記弁体（２３）と別体に設けられることを特徴とするバルブ装置（１６）。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のいずれか１つに記載のバルブ装置（１６）において、
前記突起（３１）は、前記バルブ軸（２４）に近づく側へ湾曲して設けられることを特徴とするバルブ装置（１６）。
【請求項８】
請求項１〜請求項７のいずれか１つに記載のバルブ装置（１６）において、
前記突起（３１）の根元側の中心は、前記弁体（２３）の中心より前記バルブ軸（２４）側へオフセットして設けられることを特徴とするバルブ装置（１６）。
【請求項９】
請求項１〜請求項８のいずれか１つに記載のバルブ装置（１６）において、
前記突起（３１）の表面には、多数のディンプル（β）が設けられることを特徴とするバルブ装置（１６）。
【請求項１０】
請求項１〜請求項９のいずれか１つに記載のバルブ装置（１６）において、
前記突起（３１）は、最大開度まで前記通過孔（２２）の内部に挿し入れられることを特徴とするバルブ装置（１６）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気ガスの通過孔を開閉するバルブ装置に関するものであり、例えばターボチャージャに用いて好適な技術に関する。
なお、以下では、説明の便宜上、弁体のうち、全閉時に「通過孔を塞ぐ面（通過孔の端に着座する側の面）」を「裏面」と称する。
【背景技術】
【０００２】
（従来技術）
「従来構造のバルブ装置」を用いて排気ガスの通過孔を開閉する具体例を、図１２を参照して説明する。なお、従来技術で用いる符合は、後述する実施例と同一機能物に同一符合を付したものである。
図１２に示す「従来構造のバルブ装置」は、一例として、ターボチャージャの第２排気スクロール２２の上流端（通過孔の端の一例）を開閉する切替バルブ１６であり、回動操作されるバルブ軸２４と、このバルブ軸２４と一体に回動するバルブアーム２５と、このバルブアーム２５の先側（バルブ軸２４の径方向の外側）に支持される弁体２３とを備える。
【０００３】
（従来技術の問題点１）
「従来構造のバルブ装置」では、弁体２３の裏面が、図１２（ａ）に示すように、平面に設けられていた。
「従来構造のバルブ装置」を中間開度に設定すると、図１２（ｂ）に示すように、排気ガスの流れを弁体２３が妨げ、弁体２３の裏面で強い流体の剥離が生じ、弁体２３の下流側には剥離に伴う乱流が生じてしまう。
【０００４】
この強い剥離と乱流によって。図６の破線Ａ’に示すように、中間開度において大きな圧力損失が生じてしまう。具体的に切替バルブ１６の場合は、圧力損失が大きくなることで、タービン羽根車を駆動する排気エネルギーが減少するため、タービン効率の悪化を招いてしまう。即ち、「従来構造のバルブ装置」を第２排気スクロール２２の開閉を行う切替バルブ１６に用い場合、切替バルブ１６の中間開度においてタービン効率の悪化を招く不具合がある。
【０００５】
（従来技術の問題点２）
「従来構造のバルブ装置」は、上述したように、弁体２３の裏面が平面に設けられていたため、全閉に近い開度範囲（低開度）では開度変化に対する流量感度が高くなってしまう。即ち、低開度では、図７の破線Ｂ’に示すように、僅かな開度変化により流量が大きく変動してしまう。
このため、低開度では、流量のコントロール精度が低くなってしまう。具体的には、「従来構造のバルブ装置」を第２排気スクロール２２の開閉を行う切替バルブ１６に用いる場合、低開度における過給圧のコントロール精度が低下する不具合がある。
【０００６】
なお、上記では、第２排気スクロール２２の開閉を行う切替バルブ１６を用いて問題点を説明したが、他の排気系のバルブ装置であっても、スイングバルブ構造を採用する場合には、上述した剥離や乱流による圧力損失の増加や、低開度において流量感度が高くなる不具合が生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特表２０１２−５０４７２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑みて成されたものであり、その目的は、圧力損失を抑えることができるとともに、低開度における流量感度を抑えることのできるバルブ装置の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のバルブ装置は、弁体の裏面に設けた突起によって、突起と通過孔との間にテーパ通路を形成する。この突起によって形成されるテーパ通路により「剥離や乱流」の発生が抑えられるため、圧力損失を抑えることができる。
また、少なくとも低開度では突起が通過孔の内部に挿し入れられる。これにより、開度変化に対する通路面積の増加が抑えられるため、開度変化に対する流量変化を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】エンジン吸排気システムの概略図である（実施例１）。
【図２】ターボチャージャの断面図である（実施例１）。
【図３】切替バルブの作動説明図である（実施例１）。
【図４】切替バルブの断面図である（実施例１）。
【図５】切替バルブの斜視図である（実施例１）。
【図６】バルブ開度に対する圧力損失の関係を示すグラフである（実施例１）。
【図７】バルブ開度に対する通過流量の関係を示すグラフである（実施例１）。
【図８】切替バルブの断面図である（実施例２）。
【図９】切替バルブの断面図である（実施例３）。
【図１０】切替バルブの断面図である（実施例４）。
【図１１】切替バルブの断面図である（実施例５）。
【図１２】切替バルブの作動説明図である（従来例）。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下において発明を実施するための形態を、図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例】
【００１２】
本発明をターボチャージャの切替バルブに適用した実施例を説明する。なお、以下で開示する実施例は、一例を開示するものであって、本発明が実施例に限定されないことは言うまでもない。
【００１３】
［実施例１］
図１〜図７を参照して実施例１を説明する。
車両走行用のエンジン１（燃料の燃焼により回転動力を発生する内燃機関：燃料の種類は問わない、またレシプロエンジン、ロータリーエンジン等のエンジン形式を問わない）は、ターボチャージャ２を搭載する。
【００１４】
エンジン１は、吸気をエンジン気筒内へ導く吸気通路３を備えるとともに、気筒内で発生した排気ガスを浄化して大気中に排出する排気通路４を備える。
ターボチャージャ２は、エンジン１から排出される排気ガスのエネルギーによって、エンジン１に吸い込まれる吸気を加圧する過給器であり、エンジン１の排気ガスによって駆動される排気タービン５と、この排気タービン５により駆動されてエンジン１に吸い込まれる吸気を加圧する吸気コンプレッサ６とを備える。
【００１５】
排気タービン５は、エンジン１から排出された排気ガスによって回転駆動されるタービン羽根車５ａと、このタービン羽根車５ａを収容する渦巻形状のタービンハウジング５ｂとを備えて構成される。なお、排気タービン５の詳細は後述する。
【００１６】
吸気コンプレッサ６は、タービン羽根車５ａの回転力により駆動されて吸気通路３内の吸気を加圧するコンプレッサ羽根車６ａと、このコンプレッサ羽根車６ａを収容する渦巻形状のコンプレッサハウジング６ｂとを備えて構成される。
そして、タービン羽根車５ａとコンプレッサ羽根車６ａはシャフト７を介して結合されるものであり、このシャフト７はセンターハウジング７ａによって高速回転自在に支持される。
【００１７】
吸気通路３は、吸気管、インテークマニホールド、吸気ポートの各内部通路によって構成される。
具体的に、吸気通路３には、エンジン１に吸い込まれる吸気中に含まれる塵や埃を除去するエアクリーナ１１、ターボチャージャ２の吸気コンプレッサ６、この吸気コンプレッサ６により圧縮されて昇温した吸気を強制冷却するインタークーラ１２、エンジン１へ吸引される吸気量の調整を行うスロットルバルブ１３などが設けられている。
【００１８】
排気通路４は、排気ポート、エキゾーストマニホールド、排気管の各内部通路によって構成される。
具体的に、排気通路４には、ターボチャージャ２の排気タービン５、この排気タービン５の排気下流側に配置されて排気ガスの浄化を行う触媒１４、排気音を消音させて排気ガスを大気中に排出するマフラー１５などが設けられている。
【００１９】
ターボチャージャ２は、容量可変タイプであり、排気タービン５には、タービン羽根車５ａを駆動する排気ガスの流量を調整する切替バルブ１６が設けられる。
具体的に、タービンハウジング５ｂの内部にはエンジン１から排出された排気ガスを旋回させてタービン羽根車５ａへ吹き付ける独立した第１、第２排気スクロール２１、２２が設けられている。
【００２０】
第１排気スクロール２１には、開閉手段が設けられておらず、常に開かれており、排気ガスが常に第１排気スクロール２１を通過するように設けられている。
具体的に、第１排気スクロール２１の排気上流部は、タービンハウジング５ｂの排気入口（即ち、エキゾーストマニホールドとの接続口）と常に連通しており、排気ガスが常時第１排気スクロール２１を通ってタービン羽根車５ａに吹き出される。
【００２１】
一方、第２排気スクロール２２は、切替バルブ１６によって開閉可能に設けられている。
具体的に、第２排気スクロール２２の排気上流部は、第１排気スクロール２１と同様、タービンハウジング５ｂの排気入口に連通するものであり、この第２排気スクロール２２の上流端が切替バルブ１６によって開閉される。
【００２２】
この切替バルブ１６は、第２排気スクロール２２の上流端（即ち、排気ガスの入口）の開閉および開度調整を行なうものであり、開度調整を行うことにより、第２排気スクロール２２に流入する排気ガス量をコントロールして過給圧を制御する。
【００２３】
切替バルブ１６は、第１排気スクロール２１と第２排気スクロール２２の分流空間の内部で回動操作されるスイングバルブであり、第２排気スクロール２２の上流端を直接開閉する弁体２３の他に、タービンハウジング５ｂに対して回転自在に支持されるバルブ軸２４と、このバルブ軸２４と一体に回動するバルブアーム２５とを備え、このバルブアーム２５の先側（バルブ軸２４より径方向の外側）に弁体２３が取り付けられている。
【００２４】
バルブ軸２４は、タービンハウジング５ｂに対してメタルベアリング等を介して回動自在に支持される。また、バルブアーム２５は、バルブ軸２４から外径方向へ延びる部材であり、バルブ軸２４と一体に設けられるものであっても良いし、バルブ軸２４に溶接等の結合技術により一体化されるものであっても良い。
【００２５】
そして、バルブ軸２４を一方（図３の左回転方向）へ回動操作することで切替バルブ１６が第２排気スクロール２２の上流端を閉じる方向へ回動し、バルブ軸２４を他方（図３の右回転方向）へ回動操作することで切替バルブ１６が第２排気スクロール２２の上流端を開く方向へ回動する。
なお、バルブ軸２４の回動範囲は、切替バルブ１６が第２排気スクロール２２の上流端を閉塞する全閉角θ０から、切替バルブ１６が第２排気スクロール２２の上流端を最大に開く全開角θ１である。また、限定されるものでは無いが、本実施例の場合、全開角θ１は、後述のアクチュエータ２７によって規定されるものである。
【００２６】
バルブ軸２４の一部はタービンハウジング５ｂの外部に露出するものであり、この外部露出部分がリンク機構２６を介してアクチュエータ２７により回動操作される。
このアクチュエータ２７は、排気ガスの熱影響を受け難い吸気コンプレッサ６側に取り付けられるものであり、リンク機構２６は吸気コンプレッサ６側に設けられたアクチュエータ２７の出力トルクを排気タービン５のバルブ軸２４に伝える。
【００２７】
アクチュエータ２７は、通電制御により回転出力またはストローク出力を発生するものであり、一例として回転出力を発生する電動アクチュエータを採用する。電動アクチュエータの具体例は、通電により回転出力を発生する電動モータと、この電動モータの回転出力を減速して出力トルクを増大させる減速装置（例えば歯車減速装置）とを組み合わせたものである。
【００２８】
また、アクチュエータ２７は、出力変位を検出するアクチュエータ位置センサを備える。このアクチュエータ位置センサの具体例は、アクチュエータ２７の作動角（出力軸の回転角度）を検出する回転角センサである。なお、回転角センサは、磁気センサ等を用いた非接触型であっても良いし、ポテンショメータなどを用いた接触型であっても良い。そして、アクチュエータ位置センサのセンサ出力は、アクチュエータ２７の通電制御を行うＥＣＵ２８に出力される。
【００２９】
ＥＣＵ２８は、マイクロコンピュータを搭載するエンジン・コントロール・ユニットであり、アクチュエータ２７を通電制御することでターボチャージャ２の過給圧をコントロールする「過給圧コントロール手段（制御プログラム）」を備える。
この「過給圧コントロール手段」は、エンジン１の運転状態（エンジン回転数や、スロットル開度など）からエンジン１の運転状態に適した目標過給圧を算出する。そして、図示しない過給圧センサで検出した実過給圧（吸気圧）が目標過給圧に合致するように（あるいは、目標過給圧に応じたアクチュエータ２７の出力角が得られるように）、アクチュエータ２７をフィードバック制御する（一例であり、限定しない）。
【００３０】
なお、「過給圧コントロール手段」は、切替バルブ１６によって第２排気スクロール２２を閉じる際（即ち、バルブ軸２４を回動角θ０に設定する際）に、バルブ軸２４へ図３の左回転方向の閉弁トルクを付与するように設けられている。
【００３１】
この実施例１の切替バルブ１６（バルブ装置の一例）は、上述したように、
・回動操作されるバルブ軸２４と、
・のバルブ軸２４と一体に回動するバルブアーム２５と、
・このバルブアーム２５の先側に支持される弁体２３と、
を具備する。
そして、バルブ軸２４が全閉角θ０から全開角θ１の間で回動操作されるものであり、バルブ軸２４が回動操作されることにより、バルブアーム２５に取り付けられた弁体２３によって第２排気スクロール２２の上流端（排気ガスの通過孔の端の一例）の開閉が行われる。
【００３２】
切替バルブ１６は、第２排気スクロール２２の排気上流側に配置される構造であり、開弁時には「弁体２３」と「第２排気スクロール２２の上流端」との間に形成される「隙間」を通って排気ガスが流れる。
この時、弁体２３の裏面で剥離が生じると、圧力損失の上昇を招いてしまう。
【００３３】
そこで、この実施例１では、切替バルブ１６の弁体２３の裏面に、所定の中間開度であっても第２排気スクロール２２の内部に挿し入れられる突起３１を設けている。なお、「所定の中間開度」は任意の開度であって限定するものでない。
具体的に、突起３１は、全開時に第２排気スクロール２２から完全に抜け出るものであっても良いし、全開時であっても第２排気スクロール２２から完全に抜け出ないものであっても良い。
【００３４】
さらに具体的に説明すると、突起３１は、少なくとも低開度において第２排気スクロール２２の内部に挿し入れられるものである。更に好ましくは、圧力損失が大きい開度範囲において第２排気スクロール２２に挿し入れられるものである。
更により好ましい具体例は、「全開時」または「全開時の直前」まで突起３１が第２排気スクロール２２に挿し入れられるものであり、この実施例１は最大開度（全開時）まで突起３１が第２排気スクロール２２の内部に挿し入れられるものである。
即ち、この実施例１は、切替バルブ１６の全ての開度範囲θ０〜θ１に亘って突起３１が第２排気スクロール２２の内部に挿し入れられるように設けられている。
なおここでいう、突起３１が第２排気スクロール２２の内部に挿し入れられる、とは、突起３１の少なくとも一部（先端側）が後述する第２排気スクロール２２の座面２２ａよりも下流側に位置する状態を意味する。また、突起３１が第２排気スクロール２２から抜ける、とは、突起３１の少なくとも一部（根元側）が第２排気スクロール２２の座面２２ａよりも上流側に位置する状態を意味する。
【００３５】
突起３１は、第２排気スクロール２２の内部に挿し入れられることにより、突起３１と第２排気スクロール２２の内壁との間に、突起３１の根元側から先端側（即ち、上流側から下流方向）へ向かって通路幅が大きくなるテーパ通路αを形成するものである。
このテーパ通路αは、突起３１と第２排気スクロール２２の内壁との間に、一時的もしくは常時形成される広がり通路であり、開度が変化しても常に下流側に向かって広がる通路であるとは限らない。
【００３６】
突起３１の具体例を説明するために、先ず切替バルブ１６の細部を説明する。
バルブアーム２５のうち、閉弁時に弁体２３に当接して閉弁力を付与する接触面を押圧面２５ａとする。
タービンハウジング５ｂのうち、閉弁時に弁体２３が着座する接触面を座面２２ａとする。
弁体２３のうち、閉弁時にバルブアーム２５（即ち、押圧面２５ａ）に当接して閉弁力を受ける接触面を受圧面２３ａとする。
弁体２３の裏面のうち、閉弁時にタービンハウジング５ｂ（即ち、座面２２ａ）に直接触れる面をシート面２３ｂとする。なお、このシート面２３ｂは、受圧面２３ａと平行に設けられている。
【００３７】
押圧面２５ａの略中央部には、丸穴形状のアーム貫通穴が設けられている。このアーム貫通穴の軸芯は、押圧面２５ａに対して垂直に設けられる。
一方、弁体２３には、アーム貫通穴に挿通される嵌合軸２３ｃが一体に設けられている。この嵌合軸２３ｃの外径寸法は、アーム貫通穴の内径寸法より少し小径に設けられており、バルブアーム２５に対して弁体２３が嵌合軸２３ｃの径方向へ少量だけ移動可能に設けられている。
【００３８】
嵌合軸２３ｃの先端には、弁体２３の抜止を行うワッシャ３２が溶接やカシメ等により取り付けられている。そして、「ワッシャ３２から受圧面２３ａまでの軸方向距離」は、「バルブアーム２５の厚み寸法（貫通穴の長さ寸法）」よりも、少し長く設けられており、バルブアーム２５に対して弁体２３が軸方向へ少量だけ移動可能に設けられている。
【００３９】
このように、バルブアーム２５に対して弁体２３が３次元方向へガタツキ可能に設けられている。このため、バルブアーム２５が弁体２３を閉弁方向へ押し付けと、弁体２３のシート面２３ｂが座面２２ａにならって合致し、第２排気スクロール２２を閉塞する。
即ち、バルブアーム２５と弁体２３との間にクリアランスを設けたことにより、切替バルブ１６が高温の排気ガスに晒されて熱膨張等の影響を受けても、第２排気スクロール２２を確実に閉塞することができる。
【００４０】
閉弁時にタービンハウジング５ｂに当接するシート面２３ｂは、リング状の平面であり、突起３１はシート面２３ｂの内側（内径側）に設けられる。
突起３１は、図５に示すように、バルブ軸２４の軸方向に沿うフィン形状（平板突起形状）を呈するものであり、突起３１の断面形状は、図４（ａ）〜（ｄ）に示すように、根元側（シート面２３ｂに近い側）が太く、先端側（シート面２３ｂから離れた側）が細く設けられる。
【００４１】
また、突起３１は、弁体２３のシート面２３ｂに垂直なバルブ垂線ｘに対してバルブ軸２４に近づく方向へ傾斜して設けられる。即ち、突起３１の根元から先端に向かう中心線ｙがバルブ垂線ｘに対し、回動中心側へ傾いて設けられている。なお、突起３１の中心線ｙは、シート面２３ｂに対して平行な突起３１の断面の重心点を、根元側から先端側に向かって繋ぐ線である。また、突起３１の根元は、突起３１と弁体２３を分離し、弁体２３を一定の厚みの円盤として考えた場合に、突起３１において最も弁体２３に近い個所である。
【００４２】
具体的には、弁体２３が存在しない状態を仮定した際に「第２排気スクロール２２の上流部を通過する排気ガスの流れ方向」を「主流方向ｚ」とした場合、全閉時〜中間開度のいずれかの開度において、フィン形状を呈する突起３１が「主流方向ｚに沿って伸びる」ように設けられる。
具体的な一例として、この実施例１では、図３（ａ）に示すように、根元から先端に向かう突起３１の中心線ｙが全閉時において「主流方向ｚ」と略平行に設けられている。
なお、中心線ｙの他の一例として、シート面２３ｂに対して平行な突起３１の断面の中心（断面の縦横の中心点）を、根元側から先端側に向かって繋ぐ線を中心線ｙとしても良い。
【００４３】
突起３１の根元は、「曲面」または「断面が直線的の傾斜面」に設けられるものであり、この実施例１では曲面に設けられる。
具体的な一例として、バルブ軸２４から遠い側の根元形状３１ａ（図３の下側の根元形状）は、緩やかな略放物線状のカーブを描く曲面（曲率半径の大きいＲ面）に設けられ、バルブ軸２４に近い側の根元形状３１ｂ（図３の下側の根元形状）は、急なカーブを描く曲面（曲率半径の小さいＲ面）に設けられる。
【００４４】
この実施例の根元形状３１ａおよび根元形状３１ｂの曲率は、いずれもバルブ軸２４の軸方向位置が変化するのに応じて曲率も変化するものである（限定するものではない）。具体的に、突起３１においてバルブ軸２４の軸方向に直交する２つの面（即ち、フィン形状を呈する突起３１の両面）は、図４（ｂ）〜（ｄ）に示すように、バルブ軸２４の軸方向に直交する方向へ膨出する曲面よりなる凸面３１ｃが設けられている。この２つの凸面３１ｃの曲率は、根元側から先端に向かって一定であっても良いし、曲率が変化するものであっても良い。
【００４５】
なお、根元形状３１ａを含む突起３１の各部の形状は、切替バルブ１６の回動範囲および第２排気スクロール２２の内壁形状に依存するものであり、切替バルブ１６の全開度範囲θ０〜θ１おいて第２排気スクロール２２の内壁に接触しないように設けられる。
具体的な一例として、図５（ａ）に示す突起３１の先端部が第２排気スクロール２２の内壁に干渉するような場合は、図５（ｂ）に示すように、突起３１と第２排気スクロール２２の内壁との干渉を回避する手段として、突起３１に切欠形状を呈する逃げ部３１ｄを設けて対応しても良い。
【００４６】
さらに、この実施例１の突起３１は、図４（ａ）に示すように、弁体２３と一体に設けられる。
具体的に、弁体２３および突起３１は、高温の排気ガスに晒されても高い強度を保ち、且つ高い耐腐食性を備える材料（例えば、ステンレス等）により設けられるものであり、削りだし技術、鍛造技術、鋳造技術などにより、弁体２３と突起３１が一体に設けられる。
【００４７】
（実施例１の効果１）
この実施例１の切替バルブ１６は、上述したように、弁体２３の裏面に設けた突起３１によって、突起３１と第２排気スクロール２２との間にテーパ通路αを形成する。この突起３１によるテーパ通路αによって「剥離や乱流」の発生を抑えるため、圧力損失を抑えることができる。
【００４８】
具体的に、最も圧力損失が大きくなる開度をθａとした場合、開度θａにおける切替バルブ１６の断面を図３（ｂ）に示す。
この図３（ｂ）に示すように、開度θａの時、弁体２３のシート面２３ｂと座面２２ａの間を通過した排気ガスが、突起３１によって下流側へ向きを変えて、下流方向へスムーズに流れる。これにより、弁体２３の裏面における剥離を抑えることができ、剥離による乱流の発生を防ぐことができるため、図６の実線Ａに示すように、圧力損失を大幅に低減することができる。
【００４９】
即ち、本発明を第２排気スクロール２２の開閉を行う切替バルブ１６に適用することで、中間開度の圧力損失を減らすことができるため、タービン羽根車を駆動する排気エネルギーを大きくすることができる。このため、ターボチャージャ２のタービン効率を高めることができ、燃費向上を図ることができる。
【００５０】
（実施例１の効果２）
この実施例１の切替バルブ１６は、上述したように、少なくとも所定の中間開度において突起３１が第２排気スクロール２２の内部に挿し入れられる。即ち、低開度では確実に突起３１が第２排気スクコロール２２の内部に挿し入れられる。
このため、少なくとも低開度において、開度変化に対する通路面積の増加を抑えることができる。これにより、低開度における流量感度（開度変化に対する流量変化の度合）を抑えることができる。
【００５１】
具体的に、この実施例１の切替バルブ１６は、図７の実線Ｂに示すように、従来技術に比較して開度変化に対する流量変化を抑えることができる。
このため、低開度において第２排気スクロール２２を通過する排気ガスの流量コントロールの精度を高めることができ、ドライバビリティの向上、および燃費向上を図ることができる。
【００５２】
（実施例１の効果３）
この実施例１では、上述したように、バルブ垂線ｘに対してバルブ軸２４に近づく方向（回動中心側）へ突起３１を傾斜させている。
これにより、弁体２３のシート面２３ｂと、座面２２ａとの間（テーパ通路α）を通過する排気ガスを突起３１に沿ってスムーズに下流側へ導くことができ、弁体２３の裏面における「剥離や乱流」の発生を防ぐことができる。
【００５３】
（実施例１の効果４）
この実施例１の突起３１は、上述したように、根元側が太く、先端側が細く設けられる。
これにより、弁体２３のシート面２３ｂと、座面２２ａとの間を通過する排気ガスを、突起３１の表面に沿ってスムーズに下流側へ導くことができ、弁体２３の裏面における「剥離や乱流」の発生を防ぐことができる。
【００５４】
（実施例１の効果５）
この実施例１は、上述したように、バルブ軸２４から遠い側の根元形状３１ａが、緩やかなカーブの曲面に設けられ、バルブ軸２４に近い側の根元形状３１ｂが、急なカーブの曲面に設けられる。
これにより、弁体２３のシート面２３ｂと、座面２２ａとの間を通過する排気ガスを、突起３１の根元形状３１ａ、３１ｂによりスムーズに下流側へ導くことができ、弁体２３の裏面における「剥離や乱流」の発生を防ぐことができる。
【００５５】
（実施例１の効果６）
この実施例１の突起３１は、上述したように、弁体２３と一体に設けられる。
これにより、部品点数の増加を抑えることができる。
【００５６】
（実施例１の効果７）
この実施例１の突起３１は、上述したように、突起３１が最大開度まで第２排気スクロール２２の内部に挿し入れられる。
このため、図６に示すように、切替バルブ１６の全ての開度範囲θ０〜θ１に亘って剥離の発生を防ぐことができ、全開度範囲において圧力損失の低減を図ることができる。
【００５７】
また、切替バルブ１６の開度途中で突起３１が第２排気スクロール２２から抜け出ると、抜け出た開度の前後において流量の変化度合が変化する。これに対し、この実施例１では、切替バルブ１６の開度途中で突起３１が第２排気スクロール２２から抜け出ないため、図７に示すように、切替バルブ１６の全ての開度範囲θ０〜θ１に亘って流量変化を安定させることができる。
【００５８】
［実施例２］
図８を参照して実施例２を説明する。なお、以下の各実施例において、上記実施例１と同一符合は同一機能物を示すものである。
この実施例２は、突起３１と弁体２３を別体に設けて結合したものである。
【００５９】
具体的な一例として、弁体２３において開閉蓋としての主機能を成す円板部（ベースバルブ）を平板金属をプレス加工によりリング状に打抜形成し、突起３１や嵌合軸２３ｃを鍛造技術で形成し、両部品を溶接等の結合技術で一体化したものである。
このように、「突起３１を含む部品」と「弁体２３における円板部」を、それぞれ別々に設けることで、それぞれの形状を簡素にでき、それぞれの製造を容易にできる。このため、突起３１を備えた弁体２３の製造コストを抑えることが可能になる。
【００６０】
［実施例３］
図９を参照して実施例３を説明する。
この実施例３は、フィン形状を呈する突起３１を、先端がバルブ軸２４に近づく方向（回動中心側）へ湾曲させたものである。
このように突起３１をバルブ軸２４側へ湾曲させた形状に設けることにより、開度が大きくなっても、突起３１が排気ガスの流れを阻害せず、排気ガスが突起３１に沿ってスムーズに流れるため、圧力損失の低減効果を高めることができる。
【００６１】
［実施例４］
図１０を参照して実施例４を説明する。
スイングバルブ構造を採用する切替バルブ１６では、弁体２３が開かれると、弁体２３のシート面２３ｂと座面２２ａとの隙間距離は、バルブ軸２４から遠い側が大きくなる。このため、弁体２３が開かれると、排気ガスの多くは、バルブ軸２４から遠い側を流れる。
【００６２】
そこで、この実施例４は、突起３１の根元側の中心ｙ１を、弁体２３の中心ｘ１よりバルブ軸２４に近づく側へオフセットしたものである。なお、突起３１の根元側の中心ｙ１は、上述した中心線ｙのうちで最も突起３１の根元の個所（即ち、突起３１と弁体２３を分離して考えた場合に、突起３１において最も弁体２３に近い個所）である。
このため、バルブ軸２４から遠い側における突起３１の根元形状３１ａを、より緩やかな曲面に設けることができる。また、切替バルブ１６から遠い側の第２排気スクロール２２の内壁（図１０の下側の内壁面）と突起３１との間（即ち、バルブ軸２４から遠い側のテーパ通路α）を広げることができる。これにより、バルブ軸２４から遠い側のテーパ通路αにおいて多くの排気ガスをスムーズに流すことができ、圧力損失の低減効果を高めることができる。
【００６３】
［実施例５］
図１１を参照して実施例５を説明する。
この実施例５は、突起３１の表面に多数のディンプルβ（窪み）を設けたものである。具体的に、この実施例５は、突起３１の表面だけでなく、弁体２３の表面にも多数のディンプルβを設けたものである。
なお、多数のディンプルβの形成技術は限定するものでなないが、一例としてショットブラストにより形成したものである。
【００６４】
このように、排気ガスが触れる面に多数のディンプルβを設けたことにより、弁体２３や突起３１の表面に微細な渦ができる。これにより、排気ガスが触れる面と排気ガスとの摩擦係数を低減することができるため、圧力損失の低減効果をさらに高めることができる。
【００６５】
［その他の実施例］
上記実施例で示した突起３１は、バルブ軸２４の軸方向の両端の面が、曲率が一定の凸面に設けられていた。しかし、この曲率は、突起３１の根元側から先端に向かうに従って変化するものであっても良い。具体的には、シート面２３ｂと平行な方向における突起部３１の断面の外縁が曲線により形成され、さらにこの断面の外縁が根元部から先端にかけて、連続的に小径化する形状に設けても良い。この場合、突起部３１は、円錐に近い形状となる。このような形状を採用する場合であっても、上記実施例と同様の作用効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
上記の実施例では、通過孔（実施例では第２排気スクロール２２）の上流端をバルブ装置（実施例では切替バルブ１６）で開閉する例を示したが、通過孔の下流端を開閉するバルブ装置に本発明を適用しても良い。即ち、上記の実施例とは排気ガスの流れ方向が逆のバルブ装置に本発明を適用しても良い。
【００６７】
上記の実施例では、本発明をターボチャージャ２の切替バルブ１６に適用する例を示したが、用途を限定するものではない。具体的には、ターボチャージャ２のウエストゲートバルブに本発明を適用しても良い。あるいは、ＥＧＲバルブや排熱回収装置のバルブ装置にスイングバルブタイプを適用する場合に本発明を適応しても良い。
【符号の説明】
【００６８】
１６  切替バルブ（バルブ装置）
２２  第２排気スクロール（通過孔）
２３  弁体
２４  バルブ軸
２５  バルブアーム
３１  突起
α  テーパ通路
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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