JP2015059624A - バタフライ弁装置と内燃機関 - Google Patents

Abstract

【課題】バタフライ弁装置の開度の中開度領域までの流量制御における分解能を高めることができ、流体の流量を高精度に制御することができるバタフライ弁装置と内燃機関を提供する。【解決手段】第一弁部６のｘ２方向側と第二弁部７のｘ１方向側の少なくとも一方に流量調整部８を設け、流量調整部８の形状が、弁体４の開度が少なくとも中開度領域を含む範囲内の場合に、吸気の通過面積を、流量調整部８を設けないときと比較して減少し、且つ、弁体４の開度が大きくなるに従って増加するように形成される。【選択図】図１

Description

本発明は、バタフライ弁装置と内燃機関に関し、より詳細には、低開度から中開度までの間でバルブ開度に対する流量を正確にコントロールするバタフライ弁装置と内燃機関に関する。

インテークスロットルやＥＧＲバルブなどで採用されているバタフライ弁装置の流量特性は、全閉状態から開き始め付近と、全開直前付近では弁体の開度に対する流量変化が少ないが、その中間の開度の付近では、弁体の開度に対する流量変化が大きい特性となる。

これは、円筒形の気体通路に対し、流量制御を円板の回転バルブで開閉するため、流量特性が全閉と全開付近では、開度に対して、流量変化が少なく、その中間の開度付近が最も流量変化が大きくなる。

これに関して、弁体の所定開度以下で、弁体の内壁面との隙間を小さく維持する制限壁体が、弁体の弁輪を挟んだ両側の外側周縁の少なくとも一方が開弁回転方向へ向かって後方に突設された装置がある（例えば、特許文献１参照）。

この装置は、弁板のアイドル位置に相当する箇所を通過し終えるまで隙間を小さく維持して開口面積の増加割合を小さくすることで、アクセル操作量と絞り弁回転量とが比例的に対応していても設定開度以下での吸気量の急増を防止する。

バタフライ弁装置を用いて、エンジンの吸排気制御や、ＥＧＲバルブの排ガス流量制御を行う場合には、特に低開度から中開度の間で弁体の開度の変化に対する微妙な流量コントロールが要求される。しかしながら、上記の装置では、低開度から中開度までの流量変化を小さくするだけで、バルブ開度に対する微妙な流量コントロールを行えなかった。

特開平３−７４５３０号公報

本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、その課題は、バタフライ弁装置の開度の中開度領域までの流量制御における分解能を高めることができ、流体の流量を高精度に制御することができるバタフライ弁装置と内燃機関を提供することである。

上記の課題を解決するための本発明のバタフライ弁装置は、内部に流体が流れる流路が形成された筐体と、前記流路に配置された弁体と、該弁体の回転軸とを備え、前記弁体に、前記回転軸を境にして流体の流出側が開方向となる第一弁部と、流体の流入側が開方向となる第二弁部が形成されるバタフライ弁装置において、前記第一弁部の流入側と前記第二弁部の流出側の少なくとも一方に流量調整部を設け、前記流量調整部の形状が、前記弁体の開度が少なくとも中開度領域を含む範囲内の場合に、流体の通過面積を、前記流量調整部を設けないときと比較して減少し、且つ、前記弁体の開度が大きくなるに従って増加するように形成される。

なお、ここでいう中開度領域とは、バタフライ弁装置の開度の全閉側の低開度領域と、全開側の高開度領域の間の開度領域のことである。また、ここでいう流量調整部とは、弁体と別々に形成された部材により構成されるものや、弁体自身により構成されるものを含む。

この構成によれば、流量調整部を設けることで、弁体の開度が少なくとも中開度領域を含む範囲内にある場合に、弁体の開度のわずかな増加によって一気に流体の流量が増加することを回避して、流体の通過面積を、流量調整部を設けないときと比較して減少して、流体の流量変化を小さくすることができると共に、流体の通過面積を、弁体の開度が大きくなるに従って増加させて、流体の流量変化をなだらかにできる。

これにより、バタフライ弁装置の開度の中開度領域までの流量制御における分解能を高めることができ、中開度領域までのバタフライ弁装置の開度に対して、流体の流量を高精度に制御することができる。また、流体の通過面積を徐々に増加させることで、流量調整部を設けることで増加する通気抵抗を抑制することができる。

また、上記のバタフライ弁装置において、前記回転軸の軸方向から見た前記回転軸から前記流量調整部の外縁までの距離が、前記回転軸から前記弁体の先端までの距離よりも小さく、且つ前記弁体の閉方向に向かって小さくなるように形成されるように構成されると、徐々に流量変化を増加させる流量特性とし、中開度領域までの流量制御における分解能を高めることができる。

加えて、上記のバタフライ弁装置において、前記流量調整部が、前記第一弁部の流入側に流量調整部材を設けて構成され、前記回転軸の軸方向から見た前記流量調整部材と前記第一弁部の断面形状が、前記回転軸に対して放射状に形成されると共に、前記回転軸からの前記流量調整部材の先端までの長さが、前回転軸からの前記第一弁部の先端までの長さよりも短く形成されるように構成されることが望ましい。

更に、上記のバタフライ弁装置において、前記流量調整部材と前記第一弁部との間に補助流量調整部材を設け、前記回転軸の軸方向から見た前記流量調整部材と前記第一弁部と前記補助流量調整部材の断面形状が、前記回転軸に対して放射状に形成されると共に、前記回転軸からの前記補助流量調整部材の先端までの長さが、前記回転軸からの前記第一弁部の先端までの長さよりも短く、前記回転軸からの前記流量調整部材の先端までの長さよりも長く形成されるように構成されることが望ましい。

または、上記のバタフライ弁装置において、前記第一弁部の流入側に前記流量調整部を設け、前記回転軸の軸方向から見た前記流量調整部と前記第一弁部の断面形状が、前記回転軸を要とする扇形状、又は前記回転軸を頂点とする三角形状に形成されると共に、前記回転軸から扇形状の弧の外縁までの距離、又は前記回転軸から三角形状の前記回転軸に対向する辺の外縁までの距離が、前記弁体の閉方向に向かって短く形成されるように構成されることが望ましい。

あるいは、上記のバタフライ弁装置において、前記弁体の流入側に前記流量調整部材を設け、前記回転軸の軸方向から見た前記流量調整部材と前記弁体の断面形状が、前記第二弁部の先端部と前記流量調整部材との接触部を要とする扇形状、又は前記接触部を頂点とする三角形状に形成されると共に、前記回転軸から扇形状の弧の外縁までの距離、又は前記回転軸から三角形状の前記接触部に対向する辺の外縁までの距離が、前記弁体の閉方向に向かって短く形成されるように構成されることが望ましい。

または、上記のバタフライ弁装置において、前記流量調整部が、前記第一弁部を流入側
に隆起するように形成して構成され、前記回転軸の軸方向から見た前記第一弁部の断面形状が、Ｌ字状に形成されると共に、前記回転軸の軸方向から見た前記回転軸から前記第一弁部の前記回転軸に対向する辺の外縁までの距離が、前記第一弁部の閉方向に向かって短く形成されるように構成されることが望ましい。

あるいは、上記のバタフライ弁装置において、前記流量調整部が、前記弁体を流入側に隆起するように形成して構成され、前記回転軸の軸方向から見た前記弁体の断面形状が、Ｌ字状に形成されると共に、前記回転軸の軸方向から見た前記弁体の前記第二弁部の先端に対向する辺の外縁までの距離が、前記第一弁部の閉方向に向かって短く形成されるように構成されることが望ましい。

そして、上記の課題を解決するための本発明の内燃機関は、上記に記載のバタフライ弁装置を吸気通路に設けて構成される。この構成によれば、バタフライ弁装置の開度の低開度領域から中開度領域までの吸気量を、バタフライ弁装置の開度に対して高精度に制御することができる。

あるいは、上記の課題を解決するための本発明の内燃機関は、上記に記載のバタフライ弁装置をＥＧＲ通路に設けて構成される。この構成によれば、バタフライ弁装置の開度の低開度領域から中開度領域までのＥＧＲ量を、バタフライ弁装置の開度に対して高精度に制御することができる。また、バタフライ弁装置の開度の低開度領域から中開度領域までのＥＧＲ量の流量変化を小さくしても、排気抵抗を抑制することができるので、ポンピングロスを低減して、燃費の悪化を抑制することができる。

本発明のバタフライ弁装置と内燃機関によれば、流量調整部を設けることで、弁体の開度の中開度領域までに、弁体の開度のわずかな増加によって一気に流体の流量が増加することを回避して、流体の通過面積を、流量調整部を設けないときと比較して減少して、流体の流量変化を小さくすることができると共に、流体の通過面積を、弁体の開度が大きくなるに従って増加させて、流体の流量変化をなだらかにできる。

これにより、バタフライ弁装置の開度の中開度領域までの流量制御における分解能を高めることができ、中開度領域までのバタフライ弁装置の開度に対して、流体の流量を高精度に制御することができる。

本発明に係る第一の実施の形態のバタフライ弁装置を示す断面図であり、全閉時の状態を示す。 図１のバタフライ弁装置の低開度領域の状態を示す。 図１のバタフライ弁装置の中開度領域の状態を示す。 本発明に係る第二の実施の形態のバタフライ弁装置を示す断面図である。 図４のバタフライ弁装置の低開度領域の状態を示す。 図４のバタフライ弁装置の中開度領域の状態を示す。 図１に示す第一の実施の形態のバタフライ弁装置と図４に示す第二の実施の形態のバタフライ弁装置と従来技術のバタフライ弁装置の流体特性を示すグラフである。 本発明に係る第三の実施の形態のバタフライ弁装置を示す断面図である。 本発明に係る第四の実施の形態のバタフライ弁装置を示す断面図である。 本発明に係る第五の実施の形態のバタフライ弁装置を示す断面図である。 本発明に係る第六の実施の形態のバタフライ弁装置を示す断面図である。 本発明に係る実施の形態の内燃機関の構成を示す図である。

以下、本発明に係る実施の形態のバタフライ弁装置と内燃機関について説明する。

なお、図１、図４、及び図８〜図１１では、この実施の形態のバタフライ弁装置がエンジン（内燃機関）の吸気通路に設けられたものとして説明するが、必ずしも、吸気通路に設けられるのに限定されない。例えば、ＥＧＲ通路に設けられてもよい。

また、図１における吸気の流出方向をｘ１方向、吸気の流入方向をｘ２方向とし、図中の上下方向をｙ方向とし、回転軸の軸方向をｚ方向とする。よって、図１〜図６、図８〜図１１における断面図は、回転軸の軸方向であるｚ方向から見た断面図とする。

図１に示すように、第一の実施の形態のバタフライ弁装置１は、吸気通路Ｐ１の途中に設けられ、エンジンの吸気量を調節するインテークスロットルとして機能する。このバタフライ弁装置１は、内部に吸気が流れる流路２が形成されたバタフライハウジング（筐体）３と、流路２に配置された弁体４と、弁体４の回転軸５とを備える。

流路２は、その内壁２ａ及び２ｂがｘ１方向から見て円筒状に形成されている。弁体４は、ｘ１方向から見て円板状に形成され、回転軸５を境にして流体の流出側のｘ１方向が開方向となる第一弁部６と、流体の流入側のｘ２方向が開方向となる第二弁部７を備える。そこで、流路２の第一弁部６側を内壁２ａ、第二弁部７側を内壁２ｂとする。

回転軸５は、ｚ方向に軸線を有してバタフライハウジング３に軸支され、図示しないアクチュエータにより回動されるように構成される。そして、弁体４は回転軸５に接合されており、回転軸５が回動することにより、流路２内を回動する。

そして、このバタフライ弁装置１は、弁体４の流体の流入側のｘ２方向側に流量調整部８を設け、流量調整部８の形状が、弁体４の開度が少なくとも中開度領域ＲＭを含む範囲の場合に、吸気の通過面積を、流量調整部８を設けないときと比較して減少し、且つ、弁体４の開度が大きくなるに従って増加するように形成される。

詳しくは、回転軸５の軸方向のｚ方向から見た回転軸５から流量調整部８の外縁までの距離が、回転軸５から弁体４の先端までの距離よりも小さく、且つ弁体４の閉方向に向かって小さくなるように形成される。

具体的には、この流量調整部８が、第一弁部６のｘ２方向側に流量調整部材９を設けて構成され、回転軸５の軸方向のｚ方向から見た流量調整部材９と第一弁部６の断面形状が、回転軸５に対して放射状に形成されると共に、回転軸５からの流量調整部材９の先端９ａまでの長さＬ１が、回転軸５からの第一弁部６の先端６ａまでの長さＬ２よりも短く形成される。

この流量調整部材９は、ｘ１方向から見て半円版状に形成され、弁体４及び回転軸５に接合される。この流量調整部材９の吸気の流入側の面は平坦状又は、流入側に膨らんだ弧状に形成すると、通過抵抗を抑制することができる。

また、流量調整部材９は、ｚ方向から見た流量調整部材９と第一弁部６の断面形状が、回転軸５に対して放射状になるように、言い換えると、回転軸５を頂点とするＶ字状になるように形成される。流量調整部材９と第一弁部６とのなす角αは、所定の角度に設定することができ、なす角αの大きさによって吸気の流量変化を調整することができる。

加えて、流量調整部材９の回転軸５から先端９ａまでの長さＬ１は、回転軸５から第一
弁部６の先端６ａまでの長さＬ２よりも短く形成される。更に、この流量調整部材９の先端９ａは、湾曲させることで、吸気が通過する際の通過抵抗を低減することができる。

その上、流量調整部材９と第一弁部６との間に空間を設けることで、流量調整部８を設けることにより重量の増加を抑制することができる。

次に、本発明に係る第二の実施の形態のバタフライ弁装置１０について、図４を参照しながら説明する。この第二の実施の形態のバタフライ弁装置１０の流量調整部１１は、流量調整部材９と第一弁部６とのなす角βが、第一の実施の形態のバタフライ弁装置１の流量調整部材９と第一弁部６とのなす角αよりも大きく形成されて構成される。

そして、このバタフライ弁装置１０は、流量調整部材９と第一弁部６との間に補助流量調整部材１２を設け、ｚ方向の流量調整部材９と第一弁部６と補助流量調整部材１２の断面形状が、回転軸５に対して放射状に形成されると共に、回転軸５からの補助流量調整部材１２の先端１２ａまでの長さＬ３が、回転軸５からの第一弁部６の先端６ａまでの長さＬ２よりも短く、回転軸５からの流量調整部材９の先端９ａまでの長さＬ１よりも長く形成される。

補助流量調整部材１２は、ｘ１方向から見て半円版状に形成され、弁体４、回転軸５、及び流量調整部材９に接合される。この実施の形態では、補助流量調整部材１２と第一弁部６との間の一部と補助流量調整部材１２と流量調整部材９との間の一部をそれぞれ埋めるように形成されたが、本発明はこれに限定されない。

この補助流量調整部材１２は、回転軸５の軸方向のｚ方向から見た流量調整部材９と第一弁部６と補助流量調整部材１２の断面形状が、回転軸５に対して放射状になるように形成されることで、バタフライ弁装置１の開度が低開度領域ＲＬの場合に、補助流量調整部材１２が吸気の通過面積を小さくし、中開度領域ＲＭの範囲の場合に、流量調整部材９が吸気の通過面積を小さくする。

また、補助流量調整部材１２の回転軸５から先端１２ａまでの長さＬ３は、回転軸５から第一弁部６の先端６ａまでの長さＬ２よりも短く、且つ、流量調整部材９の回転軸５から先端９ａまでの長さＬ１よりも長くすることで、低開度領域ＲＬから中開度領域ＲＭまで開度が大きくなるに従って、吸気の通過面積を除々に大きくする。

次に、第一の実施の形態のバタフライ弁装置１と、第二の実施の形態のバタフライ弁装置１０の動作について、図１〜図６、及びバタフライ弁装置１の流量特性とバタフライ弁装置１０の流量特性を示した図７を参照しながら説明する。なお、図７に示す第一従来例は、バタフライハウジングと弁体と回転軸のみで構成されたバタフライ弁装置を示し、第二従来例は、前述した特許文献１（特開平３−７４５３０号公報）のバタフライ弁装置を示し、第一実施例は、図１〜図３の第一の実施の形態のバタフライ弁装置１を示し、第二実施例は図４〜図６の第二の実施の形態のバタフライ弁装置１０を示す。

図１は第一の実施の形態のバタフライ弁装置１全閉時の状態を示す。この図１に示す全閉時から図２に示す開度θ１までが、図７に示す低開度領域ＲＬであり、図２に示す開度θ１から図３に示す開度θ２までが、図７に示す中開度領域ＲＭである。

第一の実施の形態のバタフライ弁装置１は、図２に示すように、開度が低開度領域ＲＬの範囲内では、流量調整部８と流路２との間の吸気の通過面積が、流量調整部８を設けないときの第一弁部６と流路２との間の吸気の通過面積と同様になる。よって、図７に示すように、開度が低開度領域ＲＬの範囲内の場合は、吸気の流量は第一従来例と同様になる
。

また、このバタフライ弁装置１は、図３に示すように、開度が中開度領域ＲＭの範囲内では、流量調整部８と流路２との間の吸気の通過面積が、流量調整部８を設けないときの第一弁部６と流路２との間の吸気の通過面積よりも減少する。よって、図７に示すように、吸気の流量が第一従来例よりも小さくなる。

加えて、その吸気の通過面積が、中開度領域ＲＭの範囲内で開度が大きくなるに従って増加する。よって、図７に示すように、吸気の流量が第一従来例よりもなだらなかに増加する。

一方、このバタフライ弁装置１と第二従来例とを比較すると、第二従来例は、所定開度以下では、吸気の流量が抑えられ、所定開度より大きくなると急激に吸気の流量が大きくなる。これに対して、バタフライ弁装置１は、中開度領域ＲＭの吸気の流量が急激に増加することなく、なだらかに増加する。

図４は第二の実施の形態のバタフライ弁装置１０の全閉時の状態を示す。この図４に示す全閉時から図５に示す開度θ１までが、図７に示す低開度領域ＲＬであり、図５に示す開度θ１から図６に示す開度θ２までが、図７に示す中開度領域ＲＭである。

このバタフライ弁装置１０は、図５に示すように、開度が低開度領域ＲＬの範囲内では、補助流量調整部材１２と流路２との間の吸気の通過面積が、流量調整部１１を設けないときの第一弁部６と流路２との間の吸気の通過面積よりも減少する。よって、図７に示すように、開度が低開度領域ＲＬの範囲内の場合は、吸気の流量が第一従来例よりも小さくなる。

また、このバタフライ弁装置１０は、図６に示すように、開度が中開度領域ＲＭの範囲内では、流量調整部材９と流路２との間の吸気の通過面積が、流量調整部１１を設けないときの第一弁部６と流路２との間の吸気の通過面積よりも減少する。よって、図７に示すように、吸気の流量が、第一従来例よりも小さくなる。

加えて、その吸気の通過面積が、低開度領域ＲＬから中開度領域ＲＭの両方の範囲内で開度が大きくなるに従って増加する。よって、図７に示すように、吸気の流量が第一従来例及び第二従来例よりもなだらなかに増加する。

結果、この第一の実施の形態のバタフライ弁装置１と第二の実施の形態のバタフライ弁装置１０によれば、弁体４に流量調整部８及び１１を設けることで、中開度領域ＲＭまでに、弁体４の開度のわずかな増加により一気に吸気の流量が増加することを回避して、吸気の通過面積を、流量調整部８及び１１を設けないときと比較して減少して、吸気の流量変化を小さくすることができると共に、吸気の通過面積を、弁体４の開度が大きくなるに従って増加させて、流体の流量変化をなだらかにできる。

これにより、第一の実施の形態ではバタフライ弁装置１の開度が中開度領域ＲＭの範囲内の流量制御における分解能を、第二の実施の形態ではバタフライ弁装置１０の開度が低開度領域ＲＬ及び中開度領域ＲＭの両方の範囲内の流量制御における分解能をそれぞれ高めることができ、バタフライ弁装置１及び１０の開度に対して、吸気の流量を高精度に制御することができる。また、吸気の流量をなだらかに増加させることで、吸気の通気抵抗の増加を抑制することができる。

次に、本発明に係る第三の実施の形態のバタフライ弁装置２０について、図８を参照し
ながら説明する。このバタフライ弁装置２０は、流量調整部２１が、第一弁部６のｘ２方向側に第一流量調整部材２２と第二流量調整部材２３を設けて構成される。また、回転軸５の軸方向のｚ方向から見た第一流量調整部材２２と第二流量調整部材２３と第一弁部６の断面形状が、回転軸５を要とする扇形状に形成されると共に、回転軸５から扇形状の弧を形成する第一流量調整部材２２の外縁までの距離Ｌ４、距離Ｌ５、及び距離Ｌ６が、回転軸５から第一弁部６の先端６ａまでの距離Ｌ２よりも短く、且つ第一弁部６の閉方向のｘ２方向に向かって順に短く形成される。

この流量調整部２１は、ｘ１方向から見て半円版状に形成される第二流量調整部材２３と、第二流量調整部材２３と第一弁部６との間を塞ぐように、ｙ方向から見て両端が窄まった形状に形成され、扇形状の弧を形成する第一流量調整部材２２を備える。

次に、本発明に係る第四の実施の形態のバタフライ弁装置３０について、図９を参照しながら説明する。このバタフライ弁装置３０は、流量調整部３１が、弁体４の流入側のｘ２方向側に第三流量調整部材３３と第四流量調整部材３４を設けて構成される。また、回転軸５の軸方向のｚ方向から見た流量調整部３１と弁体４の断面形状が、第二弁部７と流量調整部３１との接触部３２を要とする扇形状に形成されると共に、回転軸５から扇形状の弧を形成する第三流量調整部材３３の外縁までの距離Ｌ７、距離Ｌ８、及び距離Ｌ９が、回転軸５から第一弁部６の先端６ａまでの距離Ｌ２よりも短く、且つ第一弁部６の閉方向のｘ２方向に向かって順に短く形成される。

この流量調整部３１は、ｘ１方向から見て半円版状に形成される第四流量調整部材３４と、第四流量調整部材３４と第一弁部６との間を塞ぐように、ｙ方向から見て両端が窄まった形状に形成され、扇形状の弧を形成する第三流量調整部材３３を備える。

次に、本発明に係る第五の実施の形態のバタフライ弁装置４０について、図１０を参照しながら説明する。このバタフライ弁装置４０は、流量調整部４１が、第一弁部６Ａを流入側に隆起するように第一部材４２と第二部材４３から構成される。また、回転軸５の軸方向のｚ方向から見た第一弁部６Ａの断面形状が、第一部材４２と第二部材４３によってＬ字状に形成されると共に、回転軸５から第一弁部６Ａの回転軸５に対向する第一部材４２の外縁までの距離Ｌ１０、距離Ｌ１１、及び距離Ｌ１２が、回転軸５から第一弁部６Ａの先端６Ａａまでの距離Ｌ２よりも短く、且つ第一弁部６Ａの閉方向のｘ２方向に向かって順に短く形成される。

この第一弁部６Ａは、第三の実施の形態の流量調整部２１を構成する第一流量調整部材２２と同様の構成の第一部材４２と第二流量調整部材２３と同様の構成の第二部材４３を設けて形成される。簡単に説明すると、図８に示す第三の実施の形態の第一弁部６を廃止した構成である。

次に、本発明に係る第六の実施の形態のバタフライ弁装置５０について、図１１を参照しながら説明する。このバタフライ弁装置５０は、流量調整部５１が、弁体４Ｂを流入側に隆起するように第三部材５２と第四部材５３から構成される。また、回転軸５の軸方向から見た弁体４Ｂの断面形状が、Ｌ字状に形成されると共に、回転軸５の軸方向のｚ方向から見た弁体４Ｂの第二弁部７Ｂの先端７Ｂａに対向する第三部材５２の外縁までの距離Ｌ１３、距離Ｌ１４、及び距離Ｌ１５が、回転軸５から第一弁部６Ｂの先端６Ｂａまでの距離Ｌ２よりも短く、且つ第一弁部６Ｂの閉方向のｘ２方向に向かって順に短く形成される。

この弁体４Ｂは、第四の実施の形態の流量調整部３１を構成する第三流量調整部材３３と同様の構成の第三部材５２と、第四流量調整部材３４と同様の構成の第四部材５３を設
けて形成される。簡単に説明すると、図９に示す第四の実施の形態の弁体４を廃止した構成である。

第三〜第六の実施の形態によれば、第二の実施の形態と同様に、流量調整部２１、３１、４１、及び５１を設けることで、弁体４、４Ａ、及び４Ｂの開度が低開度領域ＲＬ及び中開度領域ＲＭの両方の範囲内の場合に、弁体４、４Ａ、及び４Ｂの開度のわずかな増加により一気に吸気の流量が増加することを回避して、吸気の通過面積を、流量調整部２１、３１、４１、及び５１を設けないときと比較して減少して、吸気の流量変化を小さくすることができると共に、吸気の通過面積を、弁体４、４Ａ、及び４Ｂの開度が大きくなるに従って増加させて、吸気の流量変化をなだらかにできる。

よって、これら第三〜第六の実施の形態のバタフライ弁装置２０、３０、４０、及び５０の流量特性は、図７に示す第二実施例と同様の特性を示す。

次に、本発明に係る実施の形態のエンジン（内燃機関）６０について、図１２を参照しながら説明する。図１２の例に示すように、このエンジン６０は、エンジン本体６１の吸気通路６２に吸気フィルタ６３とターボチャージャー（以下、Ｔ／Ｃ）６４のコンプレッサ６４ａとインタークーラー６５とを備え、排気通路６６にＴ／Ｃ６４のタービン６４ｂと排気ガス浄化装置６７とを備える。また、排気通路６６から吸気通路６２にＥＧＲガスを還流するＥＧＲ通路６８とＥＧＲクーラー６９を備える。

そして、吸気通路６２に、第二の実施の形態のバタフライ弁装置１０で形成されたインテークスロットル１０ａを備えて構成される。また、ＥＧＲ通路６８に、第二の実施の形態のバタフライ弁装置１０で形成されたＥＧＲバルブ１０ｂを備えて構成される。

このエンジン６０によれば、インテークスロットル１０ａの開度の低開度領域ＲＬから中開度領域ＲＭまでの吸気量を、インテークスロットル１０ａの開度に対して高精度に制御することができる。

また、ＥＧＲバルブ１０ｂの開度の低開度領域ＲＬから中開度領域ＲＭまでのＥＧＲ量を、ＥＧＲバルブ１０ｂの開度に対して高精度に制御することができる。また、ＥＧＲバルブ１０ｂの開度の低開度領域ＲＬから中開度領域ＲＭまでのＥＧＲ量の流量変化を小さくしても、排気抵抗を抑制することができるので、ポンピングロスを低減して、燃費の悪化を抑制することができる。

なお、上記の実施の形態では、第一弁部６、６Ａ、及び６Ｂの流入側に流量調整部８、１１、２１、３１、４１、及び５１を設ける構成を例に説明したが、第一弁部６、６Ａ、及び６Ｂの流入側に設ける代わりに、第二弁部７、及び７Ｂの流出側に流量調整部を設けてもよい。また、第一弁部６、６Ａ、及び６Ｂの流入側と第二弁部７、及び７Ｂの流出側の両方に設けてもよく、その場合は、流体の通気抵抗が増加するため、一方の形状を小さくするなどして、通気抵抗を抑制するとよい。

また、第一の実施の形態のバタフライ弁装置１では、ｚ方向から見た流量調整部材９と第一弁部６の断面形状が、回転軸５を頂点とするＶ字状になるように形成されたが、回転軸５を頂点とするＵ字状になるように形成されてもよい。

加えて、第二の実施の形態のバタフライ弁装置１０では、補助流量調整部材１２を流量調整部材９と第一弁部６との間に一枚設けたが、本発明はこれに限定されずに、複数の補助流量調整部材を設けてもよい。特に、流量調整部材９と第一弁部６とのなす角がより大きい場合には、複数の補助流量調整部材を設けることで、より滑らかな流量特性を実現す
ることができる。複数の補助流量調整部材を設ける場合は、回転軸５から補助流量調整部材の先端までの長さを、第一弁部６から吸気の流入側のｘ２方向に向かって、順に短くするようにするとよい。

更に、第三及び第四の実施の形態では、流量調整部２１及び３１と第一弁部６とがそれぞれ別体として形成されたが、流量調整部２１及び３１と第一弁部６が一体に形成されてもよい。また、ｚ方向から見た流量調整部２１及び３１と第一弁部６の断面形状が、回転軸５を頂点とする三角形状に形成され、回転軸５から三角形状の回転軸５に対向する辺までの距離が、ｘ１方向に向かって除々に短く形成されるように構成されてもよい。

そして、実施の形態のエンジン６０は、直列四気筒のディーゼルエンジンとして説明したが、本発明は、ガソリンエンジンでも適用することができ、その気筒の数や配列、及び各装置の構成などは特に限定されない。また、エンジン６０のインテークスロットル及びＥＧＲバルブをバタフライ弁装置１０で形成した例を説明したが、バタフライ弁装置１、２０、３０、４０、及び５０を適用することもできる。

本発明のバタフライ弁装置は、バタフライ弁装置の開度の中開度領域までの流量制御における分解能を高めることができ、流体の流量を高精度に制御することができるので、ディーゼルエンジンのインテークスロットルやＥＧＲバルブに利用することができる。

１、１０、２０、３０、４０、５０ バタフライ弁装置
１０ａ インテークスロットル
１０ｂ ＥＧＲバルブ
２ 流路
３ バタフライハウジング（筐体）
４、４Ａ、４Ｂ 弁体
５ 回転軸
６、６Ａ、６Ｂ 第一弁部
７、７Ｂ 第二弁部
８、１１、２１、３１、４１、５１ 流量調整部
９ 流量調整部材
１２ 補助流量調整部材
２２ 第一流量調整部材
２３ 第二流量調整部材
３２ 接触部
３３ 第三流量調整部材
３４ 第四流量調整部材
４２ 第一部材
４３ 第二部材
５２ 第三部材
５３ 第四部材
６０ エンジン（内燃機関）
６２ 吸気通路
６６ 排気通路
６８ ＥＧＲ通路

Claims (10)

1. 内部に流体が流れる流路が形成された筐体と、前記流路に配置された弁体と、該弁体の回転軸とを備え、前記弁体に、前記回転軸を境にして流体の流出側が開方向となる第一弁部と、流体の流入側が開方向となる第二弁部が形成されるバタフライ弁装置において、
   前記第一弁部の流入側と前記第二弁部の流出側の少なくとも一方に流量調整部を設け、
   前記流量調整部の形状が、前記弁体の開度が少なくとも中開度領域を含む範囲内の場合に、流体の通過面積を、前記流量調整部を設けないときと比較して減少し、且つ、前記弁体の開度が大きくなるに従って増加するように形成されることを特徴とするバタフライ弁装置。
2. 前記回転軸の軸方向から見た前記回転軸から前記流量調整部の外縁までの距離が、前記回転軸から前記弁体の先端までの距離よりも小さく、且つ前記弁体の閉方向に向かって小さくなるように形成されることを特徴とする請求項１に記載のバタフライ弁装置。
3. 前記流量調整部が、前記第一弁部の流入側に流量調整部材を設けて構成され、前記回転軸の軸方向から見た前記流量調整部材と前記第一弁部の断面形状が、前記回転軸に対して放射状に形成されると共に、前記回転軸からの前記流量調整部材の先端までの長さが、前回転軸からの前記第一弁部の先端までの長さよりも短く形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載のバタフライ弁装置。
4. 前記流量調整部材と前記第一弁部との間に補助流量調整部材を設け、前記回転軸の軸方向から見た前記流量調整部材と前記第一弁部と前記補助流量調整部材の断面形状が、前記回転軸に対して放射状に形成されると共に、前記回転軸からの前記補助流量調整部材の先端までの長さが、前記回転軸からの前記第一弁部の先端までの長さよりも短く、前記回転軸からの前記流量調整部材の先端までの長さよりも長く形成されることを特徴とする請求項３に記載のバタフライ弁装置。
5. 前記流量調整部が、前記第一弁部の流入側に流量調整部材を設けて構成され、前記回転軸の軸方向から見た前記流量調整部材と前記第一弁部の断面形状が、前記回転軸を要とする扇形状、又は前記回転軸を頂点とする三角形状に形成されると共に、前記回転軸から扇形状の弧の外縁までの距離、又は前記回転軸から三角形状の前記回転軸に対向する辺の外縁までの距離が、前記第一弁部の閉方向に向かって短く形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載のバタフライ弁装置。
6. 前記流量調整部が、前記弁体の流入側に流量調整部材を設けて構成され、前記回転軸の軸方向から見た前記流量調整部材と前記弁体の断面形状が、前記第二弁部の先端部と前記流量調整部材との接触部を要とする扇形状、又は前記接触部を頂点とする三角形状に形成されると共に、前記回転軸から扇形状の弧の外縁までの距離、又は前記回転軸から三角形状の前記接触部に対向する辺の外縁までの距離が、前記第一弁部の閉方向に向かって短く形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載のバタフライ弁装置。
7. 前記流量調整部が、前記第一弁部を流入側に隆起するように形成して構成され、前記回転軸の軸方向から見た前記第一弁部の断面形状が、Ｌ字状に形成されると共に、前記回転軸の軸方向から見た前記回転軸から前記第一弁部の前記回転軸に対向する辺の外縁までの距離が、前記第一弁部の閉方向に向かって短く形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載のバタフライ弁装置。
8. 前記流量調整部が、前記弁体を流入側に隆起するように形成して構成され、前記回転軸の軸方向から見た前記弁体の断面形状が、Ｌ字状に形成されると共に、前記回転軸の軸方
   向から見た前記弁体の前記第二弁部の先端に対向する辺の外縁までの距離が、前記第一弁部の閉方向に向かって短く形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載のバタフライ弁装置。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載のバタフライ弁装置を吸気通路に設けることを特徴とする内燃機関。
10. 請求項１〜８のいずれか１項に記載のバタフライ弁装置をＥＧＲ通路に設けることを特徴とする内燃機関。

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