JP2013213565A - Valve device - Google Patents

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重浩 薄田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a valve device capable of preventing fluids after passing a valve body from deviating and flowing toward the valve body in the valve device where the oscillating valve body is arranged in a pipe.SOLUTION: A valve device 1 includes a valve body 30 that is arranged so as to be turnable around a predetermined rotation shaft z1 in a pipe H in which fluids flow and that switches on/off the pipe H according to the turning.A protrusion 35 that is gradually tapered toward a main surface 31b upstream in a fluids distribution direction F in the valve body 30 is formed, and a spiral structure 35b that turns around a center axis z2 of the protrusion 35a is formed on an outer circumferential surface 35a of the protrusion 35.

Description

本発明は、自動車エンジン等の内燃機関に搭載された過給器の排気タービンに流入する排気ガスの流入量を調整するウエストゲートバルブとして使用可能なバルブ装置に関する。   The present invention relates to a valve device that can be used as a wastegate valve that adjusts the amount of exhaust gas flowing into an exhaust turbine of a supercharger mounted on an internal combustion engine such as an automobile engine.

一般に、過給器付きの内燃機関では、前記内燃機関の吸気通路に、吸入空気を過給する吸気コンプレッサが配設され、前記内燃機関の排気通路に、前記吸気コンプレッサを回転させる排気タービンが配設されると共に前記排気タービンを迂回するように排気バイパス通路が設けられ、前記排気バイパス通路に、それを開閉するウエストゲートバルブが配設される。そして、前記ウエストゲートバルブにより前記排気バイパス通路が開閉されることで、前記排気バイパス通路を流れる排気ガスの流量が調整され、これにより前記排気タービンに流入する排気ガスの流入量が最適量に調整される。   Generally, in an internal combustion engine with a supercharger, an intake air compressor that supercharges intake air is disposed in the intake passage of the internal combustion engine, and an exhaust turbine that rotates the intake air compressor is disposed in the exhaust passage of the internal combustion engine. An exhaust bypass passage is provided so as to bypass the exhaust turbine, and a wastegate valve that opens and closes the exhaust bypass passage is disposed in the exhaust bypass passage. Then, the exhaust bypass passage is opened and closed by the wastegate valve, thereby adjusting the flow rate of the exhaust gas flowing through the exhaust bypass passage, thereby adjusting the inflow amount of the exhaust gas flowing into the exhaust turbine to an optimum amount. Is done.

従来のウエストゲートバルブとしては、例えば特許文献1のバルブ装置(以後、従来装置と呼ぶ)が知られている。この従来装置は、前記排気バイパス通路内に配設された揺動式(即ち、回転軸回りに回動する方式)の弁体と、前記排気バイパス通路の内周面に配設された弁座とを備えており、前記弁体が前記排気バイパス通路の上流側から下流側に向けて揺動することで開弁し、他方、前記弁体が前記弁座に当接することで閉弁する。前記弁体には、その弁座に当接する側(即ち排気バイパス通路の上流側の面側)に、排気ガスの通路面積を縮小するように一定高さの突起部が設けられている。この突起部により、前記弁体の開度が極めて小さいときでも、排気ガスの通過流量が前記弁体の開度に比例して増加して、前記排気タービンの応答性が滑らかになる。   As a conventional wastegate valve, for example, a valve device of Patent Document 1 (hereinafter referred to as a conventional device) is known. The conventional apparatus includes a swinging type valve body (that is, a system that rotates about a rotation axis) disposed in the exhaust bypass passage, and a valve seat disposed on the inner peripheral surface of the exhaust bypass passage. The valve body opens when the valve body swings from the upstream side to the downstream side of the exhaust bypass passage, and the valve body closes when the valve body comes into contact with the valve seat. The valve body is provided with a protrusion having a certain height on the side that contacts the valve seat (that is, on the upstream side of the exhaust bypass passage) so as to reduce the passage area of the exhaust gas. Even when the opening degree of the valve body is extremely small, the protruding portion increases the passage flow rate of the exhaust gas in proportion to the opening degree of the valve body, and the responsiveness of the exhaust turbine becomes smooth.

特開2011−179401号公報JP 2011-179401 A

一般に、配管内に配設された揺動式の弁体は、その開弁状態では、当該配管の延設方向に対して傾斜した姿勢となるので、その弁体を通過する流体は、その弁体により当該配管内において弁体の傾斜方向に偏在して流れる。そのため、上述の従来装置では、弁体通過後の排気ガスは、排気バイパス通路内、および、排気バイパス通路から排気通路に流入した後の排気通路内において偏在して流れる。   In general, a swinging valve element disposed in a pipe is inclined with respect to the extending direction of the pipe when the valve is open, so that the fluid passing through the valve element It flows unevenly in the inclination direction of the valve body in the pipe by the body. Therefore, in the above-described conventional apparatus, the exhaust gas after passing through the valve body flows unevenly in the exhaust bypass passage and in the exhaust passage after flowing into the exhaust passage from the exhaust bypass passage.

ところで、通常、内燃機関の排気通路の下流側部分には排気浄化触媒が配設されるので、上述のように排気ガスが偏在して流れると、前記排気浄化触媒に対しても、排気ガスが偏在して流れる。そのため、そのように偏在して流れる排気ガスにより、排気通路を流れるときに異音が発生したり、前記排気浄化触媒の洗浄性能が低下したり、前記排気浄化触媒が詰まって背圧が上昇してエンジン性能が低下するという問題が発生する。   By the way, since an exhaust purification catalyst is usually disposed in the downstream side portion of the exhaust passage of the internal combustion engine, if the exhaust gas flows unevenly as described above, the exhaust gas also flows to the exhaust purification catalyst. It flows unevenly. For this reason, the exhaust gas flowing in an uneven manner generates noise when flowing in the exhaust passage, the cleaning performance of the exhaust purification catalyst is reduced, or the exhaust purification catalyst is clogged and the back pressure increases. This causes a problem that the engine performance deteriorates.

そこで、本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、配管内に揺動式の弁体が配設されるバルブ装置において、弁体通過後の流体が弁体により偏在して流れることを防止できるバルブ装置を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and in a valve device in which a swinging valve body is disposed in a pipe, the fluid after passing through the valve body is unevenly distributed by the valve body. It aims at providing the valve apparatus which can prevent flowing.

上記課題を解決するために、本発明のバルブ装置は、流体が流れる配管内において所定の回転軸回りに回動可能に配設され、その回動に応じて前記配管を開通または閉塞する弁体を備えたバルブ装置において、前記弁体における流体流通方向の上流側の主面に漸次先細の突起部が形成されると共に、前記突起部の外周面において前記突起部の中心軸回りに旋回する螺旋構造が形成されるものである。   In order to solve the above-mentioned problems, a valve device according to the present invention is disposed in a pipe through which a fluid flows so as to be rotatable around a predetermined rotation axis, and opens or closes the pipe according to the rotation. In the valve device having the above-described configuration, a spiral projecting portion is formed on the upstream main surface in the fluid flow direction of the valve body, and the spiral pivots around the central axis of the projecting portion on the outer peripheral surface of the projecting portion. A structure is formed.

上記の構成によれば、弁体における流体流通方向の上流側の主面に漸次先細の突起部が形成されると共に、前記突起部の外周面において前記突起部の中心軸回りに旋回する螺旋構造が形成されるので、前記螺旋構造により、前記弁体を通過する流体を旋回流にすることができ、この旋回流により、弁体通過後の流体が、配管の周方向に関して偏在して流れることを防止できる。また、前記突起部は漸次先細に形成されるので、弁体が配管の延設方向に対して傾斜姿勢となっても、螺旋構造の正面(先端)側から流体の流れを受けることができ、効果的に、弁体通過後の流体を旋回流にすることができる。   According to the above configuration, the spiral structure in which the tapered main body is gradually formed on the upstream main surface in the fluid flow direction of the valve body, and the outer peripheral surface of the main protrusion turns around the central axis of the main protrusion. Therefore, the spiral structure allows the fluid passing through the valve body to be swirled, and the swirling flow causes the fluid after passing through the valve body to flow unevenly in the circumferential direction of the pipe. Can be prevented. In addition, since the protruding portion is gradually tapered, even if the valve body is inclined with respect to the extending direction of the pipe, it can receive a fluid flow from the front (tip) side of the spiral structure, Effectively, the fluid after passing through the valve body can be swirled.

また、本発明のバルブ装置は、上記に記載のバルブ装置であって、前記螺旋構造は、螺旋溝であるものである。   The valve device of the present invention is the valve device described above, wherein the spiral structure is a spiral groove.

上記の構成によれば、螺旋構造は螺旋溝であるので、効果的に、弁体通過後の流体を旋回流にすることができる。   According to said structure, since a spiral structure is a spiral groove, the fluid after passing a valve body can be made into a swirl flow effectively.

また、本発明のバルブ装置は、上記に記載のバルブ装置であって、前記螺旋構造は、螺旋坂であるものである。   The valve device of the present invention is the valve device described above, wherein the spiral structure is a spiral slope.

上記の構成によれば、螺旋構造は螺旋坂であるので、効果的に、弁体通過後の流体を旋回流にすることができる。   According to said structure, since the spiral structure is a spiral slope, the fluid after passing a valve body can be made into a swirl flow effectively.

また、本発明のバルブ装置は、上記に記載のバルブ装置であって、前記螺旋構造は、螺旋突条部であるものである。   The valve device according to the present invention is the valve device described above, wherein the spiral structure is a spiral protrusion.

上記の構成によれば、螺旋構造は螺旋突条部であるので、効果的に、弁体通過後の流体を旋回流にすることができる。   According to said structure, since a spiral structure is a spiral protrusion part, the fluid after a valve body can be made into a swirl flow effectively.

また、本発明のバルブ装置は、上記に記載のバルブ装置であって、前記突起部は、円錐体であるものである。   The valve device of the present invention is the valve device described above, wherein the protrusion is a cone.

上記の構成によれば、突起部は円錐体であるので、突起部に流入する流体を突起部の外周面(従って螺旋構造)に沿って滑らかに流すことができ、これにより、流体に圧力脈動が発生しても、その圧力脈動が弁体を配管の延設方向に叩く力を緩和でき(即ち、その圧力脈動を円錐体の外周面で受け流すことができ)、流体の圧力脈動により弁体から異音が発生することを防止できる。   According to the above configuration, since the protrusion is a conical body, the fluid flowing into the protrusion can smoothly flow along the outer peripheral surface of the protrusion (hence, the helical structure), thereby causing pressure pulsation to the fluid. Even if this occurs, the pressure pulsation can relieve the force of striking the valve body in the extending direction of the pipe (that is, the pressure pulsation can be received by the outer peripheral surface of the cone). It is possible to prevent abnormal noise from being generated.

また、本発明のバルブ装置は、上記に記載のバルブ装置であって、前記バルブ装置は、所定の内燃機関の排気通路において、前記排気通路に配設された排気タービンを迂回するように接続された排気バイパス通路に配設され、前記排気バイパス通路を開閉するウエストゲートバルブとして機能するものである。   The valve device of the present invention is the valve device described above, wherein the valve device is connected to bypass an exhaust turbine disposed in the exhaust passage in an exhaust passage of a predetermined internal combustion engine. The exhaust bypass passage is disposed in the exhaust bypass passage and functions as a wastegate valve that opens and closes the exhaust bypass passage.

上記の構成によれば、バルブ装置は、排気バイパス通路を開閉するウエストゲートバルブとして用いられるので、弁体通過後の排気ガスが排気通路内の周方向に関して偏在して流れることを防止できる。これにより、排気通路に配設された排気浄化触媒の通過断面に対しても偏在無く均一に流入して排気浄化触媒の洗浄性能が低下することを防止でき、且つ排気ガスにより排気浄化触媒が詰まって背圧が上昇して内燃機関の性能が低下することを防止できる。   According to said structure, since a valve apparatus is used as a wastegate valve which opens and closes an exhaust bypass passage, it can prevent that exhaust gas after passing a valve body flows unevenly with respect to the circumferential direction in an exhaust passage. As a result, the exhaust purification catalyst disposed in the exhaust passage can be prevented from flowing evenly and evenly with respect to the cross section of the exhaust purification catalyst and the cleaning performance of the exhaust purification catalyst being deteriorated, and the exhaust purification catalyst is blocked by the exhaust gas. Therefore, it is possible to prevent the back pressure from rising and the performance of the internal combustion engine from being lowered.

本発明のバルブ装置によれば、配管内に揺動式の弁体が配設されるバルブ装置において、弁体通過後の流体が弁体により偏在して流れることを防止できる。   According to the valve device of the present invention, in a valve device in which an oscillating valve body is disposed in a pipe, it is possible to prevent the fluid after passing through the valve body from flowing unevenly by the valve body.

本発明の第1実施形態に係るバルブ装置の側面視の断面概略図である。It is a section schematic diagram of the side view of the valve device concerning a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態での突起部の螺旋構造の一例を示した側面図である。It is the side view which showed an example of the helical structure of the projection part in 1st Embodiment of this invention. 螺旋構造の変形例を示した側面図である。It is the side view which showed the modification of the helical structure. 螺旋構造の他の変形例を示した側面図である。It is the side view which showed the other modification of the spiral structure. 本発明の第2実施形態に係る過給器付き内燃機関の構成概略図である。It is a structure schematic diagram of the internal combustion engine with a supercharger concerning a 2nd embodiment of the present invention.

以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

≪第1実施形態≫
<全体構成>
図1は、第1実施形態に係るバルブ装置の側面視の断面概略図であり、図2は、第1実施形態での突起部の螺旋構造の具体例を示した側面図である。
<< First Embodiment >>
<Overall configuration>
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of the valve device according to the first embodiment in a side view, and FIG. 2 is a side view showing a specific example of the spiral structure of the protrusion in the first embodiment.

この実施形態に係るバルブ装置1は、自動車エンジン等の内燃機関に搭載された過給器の排気タービンに流入する排気ガスの流入量を調整するウエストゲートバルブとして使用可能なものであり、図1に示すように、排気ガス等の流体が流れる配管H内に配設された弁体30を有し、その弁体30における流体流通方向Fの上流側の主面31bに漸次先細の突起部35が形成されると共に、突起部35の外周面35aにおいて突起部35の中心軸z2回りに旋回する螺旋構造35bが形成されたものである。   The valve device 1 according to this embodiment can be used as a wastegate valve that adjusts the amount of exhaust gas flowing into an exhaust turbine of a supercharger mounted on an internal combustion engine such as an automobile engine. As shown in FIG. 5, the valve body 30 is disposed in a pipe H through which a fluid such as exhaust gas flows, and the gradually projecting tapered portion 35 is formed on the upstream main surface 31b of the valve body 30 in the fluid flow direction F. Are formed, and a spiral structure 35b is formed on the outer peripheral surface 35a of the protrusion 35 so as to turn around the central axis z2 of the protrusion 35.

より詳細には、このバルブ装置1は、図1に示すように、配管H内に配設された揺動式の弁体30と、配管Hの内周面H1に配設された弁座50とを備えている。図1中の矢印Fは、流体の流通方向(以後、液体流通方向Fと呼ぶ)であって配管Hの延設方向に平行な方向である。   More specifically, as shown in FIG. 1, the valve device 1 includes a swinging valve body 30 disposed in the pipe H and a valve seat 50 disposed on the inner peripheral surface H1 of the pipe H. And. An arrow F in FIG. 1 is a fluid flow direction (hereinafter referred to as a liquid flow direction F) and is parallel to the extending direction of the pipe H.

弁座50は、流体が通過する開口部50aを有する環状(例えば円環状)に形成され、配管Hの内周面H1に沿って配設される。弁座50における流体流通方向Fの下流側の主面50bには、その開口部50aの周縁(即ち、弁体30の後述の周縁31dが当接する部分)に段差部50cが形成される。   The valve seat 50 is formed in an annular shape (for example, an annular shape) having an opening 50a through which fluid passes, and is disposed along the inner peripheral surface H1 of the pipe H. On the main surface 50b on the downstream side in the fluid flow direction F of the valve seat 50, a stepped portion 50c is formed at the periphery of the opening 50a (that is, the portion where a later-described periphery 31d of the valve body 30 abuts).

弁体30は、配管Hを開閉する弁体本体31と、弁体本体31を配管H内において回動可能に支持する支持アーム33と、漸次先細の突起部35とを備えている。   The valve body 30 includes a valve body main body 31 that opens and closes the pipe H, a support arm 33 that supports the valve body main body 31 so as to be rotatable in the pipe H, and a gradually tapered projecting portion 35.

弁体本体31は、例えば板状(例えば円板状)に形成される。弁体本体31における流体流通方向Fの下流側の主面31aには、支持アーム33の一端部33aが配設される。また、弁体本体31における流体流通方向Fの上流側の主面31bには、突起部35が配設される。   The valve body 31 is formed in a plate shape (for example, a disk shape), for example. One end 33 a of the support arm 33 is disposed on the main surface 31 a on the downstream side in the fluid flow direction F of the valve body 31. Further, a protrusion 35 is disposed on the main surface 31 b on the upstream side in the fluid flow direction F of the valve body 31.

支持アーム33は、その一端部33aが弁体本体31の主面31aに配設され、その他端部33bが配管H内に設けられた所定の回転軸z1回りに回動可能に配設される。   One end 33a of the support arm 33 is disposed on the main surface 31a of the valve body 31 and the other end 33b is disposed so as to be rotatable around a predetermined rotation axis z1 provided in the pipe H. .

突起部35は、漸次先細で一定の高さ以上の高さに形成されており、弁体本体31の主面31bの周縁31dを露出するように主面31bの中央31eに配設される。突起部35は、例えば円錐体状に形成され、その外周面35aには、その中心軸z2回りに旋回する螺旋構造35bが形成される。この螺旋構造35bは、例えば図2に示すように、突起部35の外周面35aにおいて、突起部35の中心軸z2回りに旋回する螺旋溝35b1として形成される。なお、突起部35は、円錐体状に形成される代わりに、円錐体の先端を平坦にした円錐台状に形成されてもよい。   The projecting portion 35 is gradually tapered and formed at a certain height or higher, and is disposed at the center 31e of the main surface 31b so as to expose the peripheral edge 31d of the main surface 31b of the valve body main body 31. The protrusion 35 is formed in a conical shape, for example, and a helical structure 35b that turns around the central axis z2 is formed on the outer peripheral surface 35a. For example, as shown in FIG. 2, the spiral structure 35 b is formed as a spiral groove 35 b 1 that turns around the central axis z 2 of the protrusion 35 on the outer peripheral surface 35 a of the protrusion 35. In addition, the protrusion part 35 may be formed in the truncated cone shape which made the front-end | tip of a cone flat instead of being formed in a cone shape.

<動作説明>
次に、図1に基づいて、このバルブ装置1の動作を説明する。
<Description of operation>
Next, based on FIG. 1, operation | movement of this valve apparatus 1 is demonstrated.

このバルブ装置1では、所定のアクチュエータ(図示省略)により支持アーム33が回転軸z1回りに正回転方向(即ち、流体流通方向Fの上流側への方向)W1に回動されると、その支持アーム33の回動に伴って弁体本体31が回転軸z1回りに正回転方向W1に回動され、これにより、弁体本体31の周縁31dが弁座50の段差部50cに当接して配管Hが閉塞される(即ち、バルブ装置1が閉弁する)。他方、前記所定のアクチュエータにより支持アーム33が回転軸z1回りに逆回転方向(即ち、流体流通方向Fの下流側への方向)W2に回動されると、その支持アーム33の回動に伴って弁体本体31が回転軸z1回りに逆回転方向W2に回動され、これにより、弁体本体31の周縁31dが弁座50の段差部50cから離れて配管Hが開通される(即ち、バルブ装置1が開弁する)。   In this valve device 1, when a support arm 33 is rotated around a rotation axis z1 by a predetermined actuator (not shown) in the forward rotation direction (that is, the upstream direction of the fluid flow direction F) W1, the support arm 33 is supported. As the arm 33 rotates, the valve body 31 is rotated in the normal rotation direction W1 around the rotation axis z1, and thereby the peripheral edge 31d of the valve body 31 abuts on the stepped portion 50c of the valve seat 50 and piping. H is closed (that is, the valve device 1 is closed). On the other hand, when the support arm 33 is rotated in the reverse rotation direction (that is, the downstream direction in the fluid flow direction F) W2 around the rotation axis z1 by the predetermined actuator, the support arm 33 is rotated. Thus, the valve body 31 is rotated about the rotation axis z1 in the reverse rotation direction W2, whereby the peripheral edge 31d of the valve body 31 is separated from the stepped portion 50c of the valve seat 50 and the pipe H is opened (that is, The valve device 1 is opened).

そして、バルブ装置1の開弁状態では、配管Hを流れる流体(より詳細には、流体流通方向Fに沿って弁体30に流入する流体)A1は、弁体30と弁座50との間を通って弁体30を通過する。その際、流体A1は、弁体30の突起部35の外周面35a上を突起部35の先端側から基端側へと流れるので、外周面35aに形成された螺旋構造35bにより、配管Hの周方向に旋回された旋回流A2にされて弁体30を通過する。これにより、弁体通過後の流体A2は、配管Hの周方向に旋回する旋回流となるので、配管H内において配管Hの周方向に関して偏在の無い均一な流れになる。   When the valve device 1 is in the open state, the fluid flowing through the pipe H (more specifically, the fluid flowing into the valve body 30 along the fluid flow direction F) A1 is between the valve body 30 and the valve seat 50. Through the valve body 30. At that time, since the fluid A1 flows on the outer peripheral surface 35a of the protrusion 35 of the valve body 30 from the distal end side to the proximal end side of the protrusion 35, the spiral structure 35b formed on the outer peripheral surface 35a causes the pipe H It passes through the valve body 30 in the swirl flow A2 swirled in the circumferential direction. As a result, the fluid A2 after passing through the valve body becomes a swirl flow swirling in the circumferential direction of the pipe H, so that the fluid A2 has a uniform flow in the pipe H with no uneven distribution in the circumferential direction of the pipe H.

即ち、バルブ装置1の開弁状態では、弁体30は、配管Hの延設方向(即ち、矢印Fに平行な方向)z3に対して例えば角度θ傾斜した姿勢になるので、その弁体30を通過する流体A1は、配管H内において弁体30の傾斜方向に偏在して流れるが、この実施形態では、突起部35に形成された螺旋構造35bにより、その弁体30を通過した流体A2は、旋回流にされるので、配管H内において弁体30の傾斜方向に偏在して流れることが防止されて、配管Hの周方向に関して偏在の無い均一な流れになる。   That is, when the valve device 1 is in the open state, the valve body 30 is in a posture inclined by, for example, an angle θ with respect to the extending direction of the pipe H (that is, the direction parallel to the arrow F) z3. The fluid A1 that passes through the valve body 30 flows unevenly in the inclination direction of the valve body 30 in the pipe H, but in this embodiment, the fluid A2 that has passed through the valve body 30 by the helical structure 35b formed in the protrusion 35. Is swirled, so that it is prevented from flowing unevenly in the inclination direction of the valve body 30 in the pipe H, and a uniform flow with no uneven distribution in the circumferential direction of the pipe H is obtained.

<主要な効果>
以上のように構成されたバルブ装置1によれば、弁体30における流体流通方向Fの上流側の主面31bに漸次先細の突起部35が形成されると共に、突起部35の外周面35aにおいて突起部35の中心軸z2回りに旋回する螺旋構造35bが形成されるので、螺旋構造35bにより、弁体30を通過する流体A1を旋回流A2にすることができ、この旋回流A2により、弁体通過後の流体が、配管Hの周方向に関して偏在して流れることを防止できる。
<Main effects>
According to the valve device 1 configured as described above, the tapered protrusion 35 is gradually formed on the upstream main surface 31b of the valve body 30 in the fluid flow direction F, and the outer peripheral surface 35a of the protrusion 35 is formed. Since the spiral structure 35b swirling around the central axis z2 of the projection 35 is formed, the fluid A1 passing through the valve body 30 can be turned into the swirl flow A2 by the spiral structure 35b. The fluid that has passed through the body can be prevented from flowing unevenly in the circumferential direction of the pipe H.

また、突起部35は漸次先細に形成されるので、弁体30が配管Hの延設方向z3に対して傾斜姿勢となっても、螺旋構造35の正面(先端)側から流体の流れを受けることができ、効果的に、弁体通過後の流体を旋回流A2にすることができる。   Further, since the protruding portion 35 is gradually tapered, even when the valve body 30 is inclined with respect to the extending direction z3 of the pipe H, a fluid flow is received from the front (tip) side of the spiral structure 35. The fluid after passing through the valve body can be effectively turned into the swirl flow A2.

また、螺旋構造35bは螺旋溝35b1であるので、効果的に、弁体通過後の流体を旋回流A2にすることができる。   Moreover, since the spiral structure 35b is the spiral groove 35b1, the fluid after passing through the valve body can be effectively turned into the swirl flow A2.

また、突起部35は円錐体であるので、突起部35に流入する流体A1を突起部35の外周面35a(従って螺旋構造35b)に沿って滑らかに流すことができ、これにより、流体A1に圧力脈動が発生しても、その圧力脈動が弁体30を配管Hの延設方向z3に叩く力を緩和でき(即ち、その圧力脈動を円錐体の外周面35aで受け流すことができ)、流体の圧力脈動により弁体から異音が発生することを防止できる。   Further, since the protruding portion 35 is a conical body, the fluid A1 flowing into the protruding portion 35 can flow smoothly along the outer peripheral surface 35a of the protruding portion 35 (and hence the helical structure 35b). Even if the pressure pulsation occurs, the force by which the pressure pulsation strikes the valve body 30 in the extending direction z3 of the pipe H can be relieved (that is, the pressure pulsation can be received by the outer peripheral surface 35a of the cone). It is possible to prevent abnormal noise from being generated from the valve body due to the pressure pulsation.

≪変形例≫
第1実施形態では、螺旋構造35bが螺旋溝35b1である場合で説明したが、螺旋構造35bは螺旋溝35b1に限定されない。例えば、図3に示すように、螺旋構造35bを、突起部35の外周面35aにおいて突起部35の中心軸z2回りに旋回する螺旋坂35b2として形成されてもよい。または、図4に示すように、螺旋構造35bを、突起部35の外周面35aにおいて突起部35の中心軸z2回りに旋回する突条部(螺旋突条部)35b3として形成されてもよい。これらのように螺旋構造35bを形成しても、第1実施形態の螺旋溝35b1と同様の効果を得る。
≪Modification≫
In the first embodiment, the case where the spiral structure 35b is the spiral groove 35b1 has been described. However, the spiral structure 35b is not limited to the spiral groove 35b1. For example, as shown in FIG. 3, the spiral structure 35 b may be formed as a spiral slope 35 b 2 that turns around the central axis z 2 of the protrusion 35 on the outer peripheral surface 35 a of the protrusion 35. Alternatively, as illustrated in FIG. 4, the spiral structure 35 b may be formed as a protrusion (spiral protrusion) 35 b 3 that turns around the central axis z <b> 2 of the protrusion 35 on the outer peripheral surface 35 a of the protrusion 35. Even if the spiral structure 35b is formed as described above, the same effect as the spiral groove 35b1 of the first embodiment is obtained.

≪第2実施形態≫
この実施形態は、第1実施形態のバルブ装置1が、自動車用エンジン等の内燃機関に搭載された過給器のウエストゲートバルブとして使用された場合の実施形態である。
<< Second Embodiment >>
This embodiment is an embodiment when the valve device 1 of the first embodiment is used as a wastegate valve of a supercharger mounted on an internal combustion engine such as an automobile engine.

<構成説明>
図5は、この実施形態に係る過給器付き内燃機関の構成概略図である。
<Description of configuration>
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of an internal combustion engine with a supercharger according to this embodiment.

この実施形態に係る過給器付き内燃機関100は、図5に示すように、内燃機関EGと、内燃機関EGの燃焼室(図示省略)の吸気口(図示省略)に接続された吸気通路31と、内燃機関EGの前記燃焼室の排気口(図示省略)に接続された排気通路33と、吸気通路31内に配設されたスロットル弁35と、吸気通路31内に配設された吸気コンプレッサ37と、排気通路33内に配設された排気タービン39と、排気通路33内に配設されたウエストゲートバルブとしての第1実施形態のバルブ装置1と、バルブ装置1を開閉駆動するアクチュエータ45と、アクチュエータ45を制御する制御装置46と、排気通路33の下流側部分(より詳細には、排気タービン39の下流側部分)に配設された排気浄化触媒47とを備えている。なお、図5中の白矢印T1は吸入空気の流れを示し、黒矢印T2は排気ガスの流れを示す。   As shown in FIG. 5, an internal combustion engine 100 with a supercharger according to this embodiment includes an internal combustion engine EG and an intake passage 31 connected to an intake port (not shown) of a combustion chamber (not shown) of the internal combustion engine EG. An exhaust passage 33 connected to an exhaust port (not shown) of the combustion chamber of the internal combustion engine EG, a throttle valve 35 disposed in the intake passage 31, and an intake compressor disposed in the intake passage 31 37, an exhaust turbine 39 disposed in the exhaust passage 33, the valve device 1 of the first embodiment as a wastegate valve disposed in the exhaust passage 33, and an actuator 45 for opening and closing the valve device 1 And a control device 46 for controlling the actuator 45, and an exhaust purification catalyst 47 disposed in a downstream portion of the exhaust passage 33 (more specifically, a downstream portion of the exhaust turbine 39). In FIG. 5, the white arrow T1 indicates the flow of intake air, and the black arrow T2 indicates the flow of exhaust gas.

排気通路33は、内燃機関EGの前記吸気口に接続された主排気通路33aと、主排気通路33aにおいて、主排気通路33aの所定箇所を迂回するように接続された排気バイパス通路33bとから構成される。   The exhaust passage 33 includes a main exhaust passage 33a connected to the intake port of the internal combustion engine EG, and an exhaust bypass passage 33b connected so as to bypass a predetermined portion of the main exhaust passage 33a in the main exhaust passage 33a. Is done.

排気タービ39は、主排気通路33aの前記所定箇所において、内燃機関EGから主排気通路33aを通じて排気された排気ガスの流れT2により回転するように配設される。   The exhaust turbine 39 is arranged to rotate at the predetermined location of the main exhaust passage 33a by the flow T2 of the exhaust gas exhausted from the internal combustion engine EG through the main exhaust passage 33a.

吸気コンプレッサ37は、吸気通路31の例えばスロットル弁35の上流側において、回転可能に配設されると共に、回転軸部43を介して排気タービ39と同心軸状に連結される。これにより、吸気コンプレッサ37は、排気タービ39の回転により回転されて、吸気通路31を流れる吸入空気を内燃機関EG側に過給する(即ち、強制的に送り込む)。   The intake compressor 37 is rotatably disposed on the intake passage 31, for example, upstream of the throttle valve 35, and is concentrically connected to the exhaust turbine 39 via the rotation shaft portion 43. Thereby, the intake compressor 37 is rotated by the rotation of the exhaust turbine 39 and supercharges intake air flowing through the intake passage 31 to the internal combustion engine EG side (that is, forcibly sends it in).

バルブ装置1は、排気バイパス通路33b内において、その突起部35が排気ガスの流通方向(即ち、黒矢印T2の方向)の上流側を向くように配設される。そして、このバルブ装置1では、第1実施形態の場合と同様に、その弁体本体31がアクチュエータ45により排気ガスの流通方向の上流側に回動されて弁座50に当接することで閉弁し(即ち、排気バイパス通路33bが閉塞され)、他方、その弁体本体31がアクチュエータ45により排気ガスの流通方向の下流側に回動されて弁座50から離れることで開弁する(即ち、排気バイパス通路33bが開通される)。   The valve device 1 is disposed in the exhaust bypass passage 33b so that the projection 35 faces the upstream side in the exhaust gas flow direction (that is, the direction of the black arrow T2). In the valve device 1, as in the case of the first embodiment, the valve body 31 is rotated by the actuator 45 to the upstream side in the exhaust gas flow direction and comes into contact with the valve seat 50 to close the valve. (I.e., the exhaust bypass passage 33b is closed), on the other hand, the valve body 31 is rotated downstream by the actuator 45 in the flow direction of the exhaust gas and separated from the valve seat 50 to open the valve (i.e. The exhaust bypass passage 33b is opened).

制御装置46は、アクチュエータ45を制御してバルブ装置1を開弁または閉弁させる。より詳細には、例えば、排気通路33には、排気ガスの排気量(または排気圧)を検出する排気量検出手段(図示省略)が配設されており、制御装置46は、前記排気量検出手段の検出結果に基づいて、排気タービン39に流入する排気ガスの流入量が所定の閾値未満であるか否かの判定を行う。そして、制御装置46は、その判定の結果、排気タービン39に流入する排気ガスの流入量が所定の閾値未満の場合は、アクチュエータ45を制御してバルブ装置1を閉弁させる(即ち、排気バイパス通路33bを閉塞させる)。他方、制御装置46は、その判定の結果、排気タービン39に流入する流入量が所定の閾値以上の場合は、アクチュエータ45を制御してバルブ装置1を開弁させる(即ち、排気バイパス通路3bを開通させる)。この開弁により、排気タービン39に流入する排気ガスの一部が排気バイパス通路33bに流れ、これにより、排気タービン39に流入する排気ガスの流入量が所定の閾値以上にならないように制限される。   The control device 46 controls the actuator 45 to open or close the valve device 1. More specifically, for example, the exhaust passage 33 is provided with exhaust amount detection means (not shown) for detecting the exhaust amount (or exhaust pressure) of the exhaust gas, and the control device 46 detects the exhaust amount detection. Based on the detection result of the means, it is determined whether or not the amount of exhaust gas flowing into the exhaust turbine 39 is less than a predetermined threshold. Then, as a result of the determination, when the amount of exhaust gas flowing into the exhaust turbine 39 is less than a predetermined threshold, the control device 46 controls the actuator 45 to close the valve device 1 (that is, the exhaust bypass). The passage 33b is closed). On the other hand, as a result of the determination, when the amount of inflow flowing into the exhaust turbine 39 is equal to or greater than a predetermined threshold, the control device 46 controls the actuator 45 to open the valve device 1 (that is, the exhaust bypass passage 3b). Open). As a result of the valve opening, a part of the exhaust gas flowing into the exhaust turbine 39 flows into the exhaust bypass passage 33b, so that the inflow amount of the exhaust gas flowing into the exhaust turbine 39 is limited not to exceed a predetermined threshold. .

この実施形態では、吸気コンプレッサ37、排気タービン39、回転軸部43およびバルブ装置1を含む構成により、過給器44が構成されている。また、この実施形態では、排気バイパス通路33bが第1実施形態の配管Hに対応し、内燃機関EGの排気ガスが第1実施形態の流体に対応している。   In this embodiment, the supercharger 44 is configured by the configuration including the intake compressor 37, the exhaust turbine 39, the rotating shaft portion 43, and the valve device 1. In this embodiment, the exhaust bypass passage 33b corresponds to the pipe H of the first embodiment, and the exhaust gas of the internal combustion engine EG corresponds to the fluid of the first embodiment.

<動作説明>
この過給器付きエンジン100では、エンジンEGから排出された排気ガスは、排気通路33を流れて排気タービン39を通過して排気タービン39を回転させた後、排気浄化触媒47を通過して排気される。そして、その排気タービン39の回転により吸気コンプレッサ37が回転されて、吸気通路31を通じてエンジンEGに吸入空気が強制的に送り込まれる。
<Description of operation>
In the engine 100 with the supercharger, the exhaust gas discharged from the engine EG passes through the exhaust passage 33, passes through the exhaust turbine 39 and rotates the exhaust turbine 39, and then passes through the exhaust purification catalyst 47 to exhaust the exhaust gas. Is done. Then, the intake compressor 37 is rotated by the rotation of the exhaust turbine 39, and the intake air is forcibly sent to the engine EG through the intake passage 31.

その際、排気タービン39に流入する排気ガスが所定の閾値未満の場合は、バルブ装置1はアクチュエータ45により閉弁されるので、排気ガスの全てが排気タービン39を経由して排気浄化触媒47を通過して排気される。しかし、排気タービン39に流入する排気ガスが所定の閾値以上の場合は、バルブ装置1はアクチュエータ45により開弁されるので、排気タービン39に流入する排気ガスのうち、その一部の排気ガスは排気バイパス通路33bを経由して(即ち、バルブ装置1を通過して)排気浄化触媒47を通過して排気され、他方、その残りの排気ガスは、排気タービン39を経由して排気浄化触媒47を通過して排気される。   At this time, if the exhaust gas flowing into the exhaust turbine 39 is less than a predetermined threshold value, the valve device 1 is closed by the actuator 45, so that all of the exhaust gas passes through the exhaust turbine 39 to the exhaust purification catalyst 47. Pass through and exhaust. However, when the exhaust gas flowing into the exhaust turbine 39 is greater than or equal to a predetermined threshold value, the valve device 1 is opened by the actuator 45, so that some of the exhaust gas flowing into the exhaust turbine 39 is exhausted. The exhaust gas is exhausted through the exhaust purification catalyst 47 via the exhaust bypass passage 33 b (that is, through the valve device 1), while the remaining exhaust gas is exhausted through the exhaust turbine 39. It is exhausted through.

その際、バルブ装置1を通過した排気ガスは、バルブ装置1の突起部35に形成された螺旋構造31b(図1参照)により旋回流にされるので、排気バイパス通路33bの周方向に偏在することなく均一に流れる(従って、排気バイパス通路33bから主排気通路33aに流入しても、主排気通路33aの周方向に偏在することなく均一に流れる)。これにより、バルブ装置1を通過した排気ガスは、排気浄化触媒47の通過断面に対しても偏在することなく均一に通過して、排気される。   At that time, the exhaust gas that has passed through the valve device 1 is swirled by the spiral structure 31b (see FIG. 1) formed in the protrusion 35 of the valve device 1, and is therefore unevenly distributed in the circumferential direction of the exhaust bypass passage 33b. (Thus, even if it flows into the main exhaust passage 33a from the exhaust bypass passage 33b, it flows uniformly without being unevenly distributed in the circumferential direction of the main exhaust passage 33a). As a result, the exhaust gas that has passed through the valve device 1 passes evenly without being unevenly distributed to the passage cross section of the exhaust purification catalyst 47 and is exhausted.

<主要な効果>
以上のように構成された過給器付き内燃機関50によれば、バルブ装置1は、排気バイパス通路33bを開閉するウエストゲートバルブとして用いられるので、弁体通過後の排気ガスが排気通路33内の周方向に関して偏在して流れることを防止できる。これにより、排気通路33に配設された排気浄化触媒47の通過断面に対しても偏在無く均一に流入して排気浄化触媒47の洗浄性能が低下することを防止でき、且つ排気ガスにより排気浄化触媒47が詰まって背圧が上昇して内燃機関EGの性能が低下することを防止できる。また、第1実施形態と同様、突起部35は円錐体に形成されるので、排気ガスの圧力脈動が、弁体30を配管の延設方向z3(図1参照)に叩く力が緩和され、これにより、排気ガスの圧力脈動により弁体30から異音が発生することを防止できる。
<Main effects>
According to the supercharged internal combustion engine 50 configured as described above, the valve device 1 is used as a wastegate valve that opens and closes the exhaust bypass passage 33b. It is possible to prevent uneven flow in the circumferential direction. As a result, it is possible to prevent the cleaning performance of the exhaust purification catalyst 47 from being deteriorated by flowing evenly with respect to the cross section of the exhaust purification catalyst 47 disposed in the exhaust passage 33 and to purify the exhaust gas by the exhaust gas. It can be prevented that the catalyst 47 is clogged and the back pressure rises and the performance of the internal combustion engine EG is lowered. Further, as in the first embodiment, since the projection 35 is formed in a cone, the pressure pulsation of the exhaust gas reduces the force of hitting the valve body 30 in the pipe extending direction z3 (see FIG. 1). Thereby, it is possible to prevent abnormal noise from being generated from the valve body 30 due to the pressure pulsation of the exhaust gas.

≪付帯事項≫
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、本発明は斯かる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと解される。
≪Attached matters≫
As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described referring an accompanying drawing, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to such an example. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope of the claims, and these are naturally within the technical scope of the present invention. It is understood.

また、第1および第2実施形態、並びに、変形例の何れかを組み合わせた発明についても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと解される。   Moreover, it is understood that the invention combining any of the first and second embodiments and the modified examples belongs to the technical scope of the present invention.

本発明に係るバルブ装置は、自動車エンジン等の内燃機関に搭載された過給器の排気タービンに流入する排気ガスの流入量を調整するウエストゲートバルブへの適用に最適である。   The valve device according to the present invention is optimum for application to a wastegate valve that adjusts the amount of exhaust gas flowing into an exhaust turbine of a supercharger mounted on an internal combustion engine such as an automobile engine.

1 バルブ装置
30 弁体
31b 主面
33 排気通路
33b 排気バイパス通路
35 突起部
35a 外周面
35b 螺旋構造
35b1 螺旋溝
35b2 螺旋坂
35b3 螺旋突条部
39 排気タービン
EG 内燃機関
F 流体流通方向
H 配管
z1 回転軸
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Valve apparatus 30 Valve body 31b Main surface 33 Exhaust passage 33b Exhaust bypass passage 35 Projection part 35a Outer peripheral surface 35b Spiral structure 35b1 Spiral groove 35b2 Spiral slope 35b3 Spiral protrusion 39 Exhaust turbine EG Internal combustion engine F Fluid flow direction H Piping z1 Rotation axis

Claims (6)

流体が流れる配管内において所定の回転軸回りに回動可能に配設され、その回動に応じて前記配管を開通または閉塞する弁体を備えたバルブ装置において、
前記弁体における流体流通方向の上流側の主面に漸次先細の突起部が形成されると共に、前記突起部の外周面において前記突起部の中心軸回りに旋回する螺旋構造が形成されることを特徴とするバルブ装置。
In a valve device provided with a valve body that is arranged so as to be rotatable around a predetermined rotation axis in a pipe through which a fluid flows and opens or closes the pipe according to the rotation,
In the valve body, a gradually tapered projection is formed on the upstream main surface in the fluid flow direction, and a spiral structure that turns around the central axis of the projection is formed on the outer peripheral surface of the projection. A characteristic valve device.
請求項1に記載のバルブ装置であって、
前記螺旋構造は、螺旋溝であることを特徴とするバルブ装置。
The valve device according to claim 1,
The valve device, wherein the spiral structure is a spiral groove.
請求項1に記載のバルブ装置であって、
前記螺旋構造は、螺旋坂であることを特徴とするバルブ装置。
The valve device according to claim 1,
The valve device according to claim 1, wherein the spiral structure is a spiral slope.
請求項1に記載のバルブ装置であって、
前記螺旋構造は、螺旋突条部であることを特徴とするバルブ装置。
The valve device according to claim 1,
The valve device, wherein the spiral structure is a spiral protrusion.
請求項1に記載のバルブ装置であって、
前記突起部は、円錐体であることを特徴とするバルブ装置。
The valve device according to claim 1,
The valve device, wherein the protrusion is a cone.
請求項1〜5の何れかの1項に記載のバルブ装置であって、
前記バルブ装置は、所定の内燃機関の排気通路において、前記排気通路に配設された排気タービンを迂回するように接続された排気バイパス通路に配設され、前記排気バイパス通路を開閉するウエストゲートバルブとして機能することを特徴とするバルブ装置。
The valve device according to any one of claims 1 to 5,
The valve device is disposed in an exhaust bypass passage connected to bypass an exhaust turbine disposed in the exhaust passage in an exhaust passage of a predetermined internal combustion engine, and opens and closes the exhaust bypass passage. A valve device characterized by functioning as:
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