JP4973549B2 - Exhaust device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
この発明は、流路切換弁を備えた内燃機関の排気装置に関する。 The present invention relates to an exhaust device for an internal combustion engine provided with a flow path switching valve.
内燃機関の排気性能の向上などを目的として、排気通路を開閉する流路切換弁を設け、閉弁時に例えばバイパス通路に排気が流れるようにしたものがある。このように排気通路に流路切換弁を設けた構成では、閉弁時に高温の排気ガスが流れないことから、流路切換弁の周辺の温度が低くなり、排気ガス中の水分が凝縮し、凝縮水となって流路切換弁の周囲に溜まるおそれがある。これにより、流路切換弁を開いた際に凝縮水が飛散し、下流方向へ流れでると、下流側に設けられた空燃比センサや温度センサなどのセンサ部品に悪影響を及ぼすおそれがある。 For the purpose of improving the exhaust performance of an internal combustion engine, a flow path switching valve that opens and closes an exhaust passage is provided, and when the valve is closed, for example, exhaust flows through a bypass passage. Thus, in the configuration in which the flow path switching valve is provided in the exhaust passage, since the high-temperature exhaust gas does not flow when the valve is closed, the temperature around the flow path switching valve is lowered, and moisture in the exhaust gas is condensed. Condensed water may be collected around the flow path switching valve. As a result, when the condensed water scatters and flows in the downstream direction when the flow path switching valve is opened, sensor components such as an air-fuel ratio sensor and a temperature sensor provided on the downstream side may be adversely affected.
そこで、特許文献1では、流路切換弁(制御弁)の弁体が着座するバルブシート部の周囲に、円筒状に下方へ窪んだ凝縮水の貯留部を設けている。そして、閉弁時に発生する凝縮水は貯留部内に入り込み、流路切換弁を開く際には、既に凝縮水は弁体などに付着していないと記載されている。
しかしながら、発明者等の研究により、特に弁体のシール性に優れたものでは、閉弁時に弁体上流側の温度が上がらず、弁体やアームなどの表面に相当量の凝縮水が付着したまま残ることがあり、この付着していた凝縮水が、弁体を開く際に飛散・流れ出して、弁体の下流側へ流れ出るおそれがあることを判明した。上述した従来例のものでは、このような弁体を開くときの凝縮水の飛散については考慮されていない。 However, according to research by the inventors, in particular, those with excellent sealing performance of the valve body, the temperature on the upstream side of the valve body did not rise when the valve was closed, and a considerable amount of condensed water adhered to the surface of the valve body, arm, etc. It has been found that the condensed water that has adhered may scatter and flow out when the valve body is opened, and may flow out to the downstream side of the valve body. In the above-mentioned conventional example, the scattering of condensed water when opening such a valve body is not considered.
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明の内燃機関の排気装置は、鉛直上方側より鉛直下方側へ排気が流れるバルブポートを開閉する流路切換弁を有し、の流路切換弁は、上記バルブポートが形成されたバルブハウジングと、このバルブハウジングに回転可能に支持された回転軸と、この回転軸から径方向へ延びるアームと、このアームの先端に取り付けられ、閉時に上記バルブポートを囲むシール面に着座する弁体と、を有している。そして、上記バルブハウジングには、上記弁体が上流側へ起立する開姿勢のときに、上記開姿勢の弁体,アーム及び回転軸を収容する弁収容部がバルブポートのポート側壁部に凹設されるとともに、上記バルブポートの流路から外れた位置であって、かつ、上記弁収容部の下方に、凝縮水の貯留部が凹設されている。 The present invention has been made in view of such problems. In other words, the exhaust system for an internal combustion engine of the present invention has a flow path switching valve that opens and closes a valve port through which exhaust flows from the vertical upper side to the vertical lower side, and the flow path switching valve is formed with the valve port. A valve housing, a rotary shaft rotatably supported by the valve housing, an arm extending in a radial direction from the rotary shaft, and a valve attached to a tip of the arm and seated on a seal surface surrounding the valve port when closed And having a body. In the valve housing, when the valve body is in an open posture in which the valve body rises upstream, a valve housing portion that houses the valve body, the arm, and the rotating shaft in the open posture is recessed in the port side wall portion of the valve port. In addition, a condensate reservoir is recessed at a position outside the flow path of the valve port and below the valve housing.
閉弁時には弁体の上流側に生成する凝縮水を貯留部で受け止めることで、温度上昇に伴って凝縮水を徐々に蒸発させることができる上に、弁体を開く際に、弁体やアームの表面に付着するなどにより残っていた凝縮水が流れ出したとしても、貯留部が開姿勢の弁体,アーム及び回転軸を収容する弁収容部の下方に凹設されているために、この凝縮水を貯留部で受け止めることができ、弁体下流側のバルブポートへ流れ出ることを防止することができる。 When the valve is closed, the condensate generated upstream of the valve element is received by the reservoir, allowing the condensed water to gradually evaporate as the temperature rises. Even if the condensed water remaining due to adhering to the surface of the liquid flows out, the condensing part is recessed below the valve accommodating part accommodating the valve body, the arm and the rotating shaft in the open posture. Water can be received by the reservoir and can be prevented from flowing out to the valve port on the downstream side of the valve body.
以下、この発明を直列4気筒内燃機関の排気装置として適用した一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本明細書において用いる『上方』『下方』は、基本的には鉛直方向での上方,下方を意味している。 Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied as an exhaust system for an in-line four-cylinder internal combustion engine will be described in detail with reference to the drawings. Note that “upper” and “lower” used in the present specification basically means an upper direction and a lower direction in the vertical direction.
図1は、この内燃機関の吸排気系を模式的に示した説明図であり、始めに、この図1に基づいて、排気装置の構成を説明する。内燃機関1のシリンダヘッド1aには、直列に配置された♯1気筒〜♯4気筒の各気筒の排気ポート2がそれぞれ側面に向かって開口するように形成されており、この排気ポート2のそれぞれに、メイン通路3が接続されている。♯1気筒〜♯4気筒の4本のメイン通路3は、1本の流路に合流しており、その下流側に、メイン触媒コンバータ4が配置されている。このメイン触媒コンバータ4は、車両の床下に配置される容量の大きなものであって、触媒としては、例えば、三元触媒とHCトラップ触媒とを含んでいる。上記のメイン通路3およびメイン触媒コンバータ4によって、通常の運転時に排気が通流するメイン流路が構成される。また、各気筒からの4本のメイン通路3の合流点には、流路切換手段として各メイン通路3を一斉に開閉する流路切換弁5が設けられている。この流路切換弁5は、適宜なアクチュエータ5aによって開閉駆動される。
FIG. 1 is an explanatory view schematically showing the intake / exhaust system of the internal combustion engine. First, the configuration of the exhaust system will be described with reference to FIG. In the
一方、バイパス流路として、各気筒のメイン通路3の各々から、該メイン通路3よりも通路断面積の小さなバイパス通路7がそれぞれ分岐している。各バイパス通路7の上流端となる分岐点6は、メイン通路3のできるだけ上流側の位置に設定されている。4本のバイパス通路7は、下流側で1本の流路に合流しており、その合流点の直後に、三元触媒を用いたバイパス触媒コンバータ8が介装されている。このバイパス触媒コンバータ8は、メイン触媒コンバータ4に比べて容量が小さな小型のものであり、望ましくは、低温活性に優れた触媒が用いられる。バイパス触媒コンバータ8の出口側から延びるバイパス通路7の下流端は、メイン通路3におけるメイン触媒コンバータ4上流側でかつ流路切換弁5よりも下流側の合流点12において該メイン通路3に接続されている。メイン触媒コンバータ4の入口部ならびに出口部、およびバイパス触媒コンバータ8の入口部ならびに出口部には、それぞれ空燃比センサ10,11,13,14が配置されている。
On the other hand,
内燃機関1は、点火プラグ21を備え、その吸気通路22には、燃料噴射弁23が配置されている。さらに、吸気通路22の上流側に、モータ等のアクチュエータによって開閉駆動される所謂電子制御型スロットル弁24が配置されているとともに、吸入空気量を検出するエアフロメータ25がエアクリーナ26下流に設けられている。また、上記吸気通路22の吸気ポート近傍には、筒内にスワールを生成するためのスワール制御弁30が設けられている。上記スワール制御弁30は、図示せぬ適宜なアクチュエータを介して開閉され、その閉時に、吸気通路22の通路断面の一部を遮蔽することで、スワールが生成される。このスワール制御弁30としては、板状の弁体の一部に切欠部を有するバタフライバルブ型の構成のものや、一対の吸気ポートの一方を開閉する形式のものなど、公知の種々の形式のものを用いることが可能である。なお、このほか、吸気制御弁として、筒内にタンブル流を生成するタンブル制御弁を用いることもできる。
The internal combustion engine 1 includes a
内燃機関1の種々の制御パラメータ、例えば、上記燃料噴射弁23による燃料噴射量、点火プラグ21による点火時期、スロットル弁24の開度、流路切換弁5やスワール制御弁30の開閉状態、などは、エンジンコントロールユニット27によって制御される。このエンジンコントロールユニット27には、上述したセンサ類のほか、冷却水温センサ28、運転者により操作されるアクセルペダルの開度(踏込量)を検出するアクセル開度センサ29、などの種々のセンサ類の検出信号が入力されている。
Various control parameters of the internal combustion engine 1, for example, the fuel injection amount by the
このような構成においては、冷間始動後の機関温度ないしは排気温度が低い段階では、アクチュエータ5aを介して流路切換弁5が閉じられ、メイン通路3が遮断される。そのため、各気筒から吐出された排気は、その全量が分岐点6からバイパス通路7を通してバイパス触媒コンバータ8へと流れる。バイパス触媒コンバータ8は、排気系の上流側つまり排気ポート2に近い位置にあり、かつ小型のものであるので、速やかに活性化し、早期に排気浄化が開始される。
In such a configuration, when the engine temperature or the exhaust temperature after the cold start is low, the flow
一方、機関の暖機が進行して、機関温度ないしは排気温度が十分に高くなったら、トリガー条件の一つとして、メイン触媒コンバータ4の触媒が活性したとみなし、流路切換弁5が開放される。これにより、各気筒から吐出された排気は、主に、メイン通路3からメイン触媒コンバータ4を通過する。このときバイパス通路7側は特に遮断されていないが、バイパス通路7側の方がメイン通路3側よりも通路断面積が小さく、かつバイパス触媒コンバータ8が介在しているので、両者の通路抵抗の差により、排気流の大部分はメイン通路3側を通り、バイパス通路7側には殆ど流れない。従って、バイパス触媒コンバータ8の熱劣化は十分に抑制される。
On the other hand, if the engine warm-up progresses and the engine temperature or the exhaust temperature becomes sufficiently high, it is considered that the catalyst of the main catalytic converter 4 is activated as one of the trigger conditions, and the flow
次に、本実施例の要部である流路切換弁5について、図2〜図6を用いて説明する。この実施例では、4気筒分の流路切換弁5が一つのバルブユニットとして一体化されている。この流路切換弁5は、鋳造により一体的に形成されるバルブハウジング31を主体としている。このバルブハウジング31には、各気筒に対応した4つのバルブポート32が形成されている。これらのバルブポート32は、2列に並んで、つまり正方形の頂点となる位置に、それぞれ開口形成されている。車載状態では、これらのバルブポート32が、ほぼ鉛直方向に沿うように配置され、鉛直上方側の上流側から鉛直下方側の下流側へ向けて排気が流れるように設定されている。
Next, the flow
これらのバルブポート32を弁体36がそれぞれ上流側から開閉する。上記バルブポート32の途中には、弁体36の外周縁が接するバルブシート部のシール面35が機械加工されている。このシール面35は、上流側から下流側へ向けて徐々に縮径する傾斜面・テーパ面をなしている。図5にも示すように、各バルブポート32のシール面35の上端は、直線状をなす上流側のポート上流部33の下端に接続している。シール面35の縮径された下端は、直線状に延びる下流側のポート下流部37の上端に接続している。つまり、シール面35の周囲が部分的に内側へ張り出すような突起形状とはなっておらず、シール面35による縮径分、ポート下流部37をポート上流部33よりも細い直線状の形状としている。このために、排気の流れがスムースなものとなり、かつ、シール面35の周囲が厚肉化することとなり、熱容量が大きくなって、シール面35の周囲の歪みを抑制することができる。
The
4つのバルブポート32は、互いに集合・近接しつつ互いに平行に並設されており、バルブポート32の周囲のポート側壁部38が、4つのバルブポート32に囲われた中央厚肉部39において略十字形に連続・交差している。この中央厚肉部39には、シール面35の近傍でのポート側壁部38の肉厚を均一化するように、中央孔40が形成されており、周方向での熱歪みのばらつきによるシール性の低下を抑制している。また、バルブハウジング31には、径方向に張り出した所定厚さの上流側フランジ41が一体的に鋳造され、この上流側フランジ41が図示せぬ排気マニホールドの取付フランジに複数のボルトによりボルトボス部42で固定される。
The four
弁体36は、回転軸43とともに揺動するアーム44の先端に取り付けられており、その外周縁は、上記シール面35に対応したテーパ形状をなしている。回転軸43は、2つの気筒に共通なものであり、1つの回転軸43に2つの弁体36が取り付けられている。従って、流路切換弁5全体としては、2本の回転軸43を備えている。この2本の回転軸43は、適宜なリンク機構等の連動機構を介して上記のアクチュエータ5aにより駆動されて、同時に対称的に開閉動作する。つまり、4つの弁体36が一斉に開閉する。図3にも示すように、回転軸43を回転自在に支持するために、各々の回転軸43に対し、バルブハウジング31には計3箇所に軸受部45が一体に形成されている。
The
アーム44は、回転軸43から径方向へ延びる板状をなし、この回転軸43を中心に揺動する。このアーム44の先端には、弁体36の上面側から立ち上がる支持ピン47が緩く遊嵌する支持孔48が形成されている。支持ピン47の先端部には抜け止め用のワッシャ49が固定されており、このワッシャ49と弁体36との間隙は、アーム44の厚さよりも大きく設定されている。従って、弁体36はアーム44に対して支持ピン47の軸周りに回転可能であり、かつ、図5に示すように、支持ピン47の軸傾斜方向に若干の首振り動作が許容されている。
The
そして、図5に示すように、バルブポート32のポート上流部33におけるポート側壁部38には、弁体36が上流側へ起立する開姿勢のときに、前記バルブポートの流路33Aを避けて、ポート上流部33の流路33Aから外れた位置へ待避するように、開姿勢の弁体36,アーム44及び回転軸43を収容する弁収容部50が凹設されている。すなわち、ポート側壁部38がバルブポート32から離れる方向へ部分的に張り出しており、その内部に弁収容部50が形成されている。ここで、バルブポート32のポート上流部33の『流路33A』は、弁収容部50のある区間においては、図5の一点鎖線で示すように、この弁収容部50よりも上流側のポート側壁部38から連続する円柱状の空間を意味する。
As shown in FIG. 5, the valve
更に、ポート上流部33の流路33Aから側方へ外れた位置であって、かつ、弁収容部50及び回転軸43の下方に、凝縮水を一時的に貯留可能な貯留部51が凹設されている。弁収容部50と貯留部51とは、滑らかに連続する一つの凹部として鋳造時にポート側壁部38に一体的に形成される。言い換えると、ポート側壁部38を外側へ張り出して形成した一つの凹部の上方が弁収容部50として機能し、下方が貯留部51として機能している。貯留部51は、少なくとも回転軸43の鉛直下方範囲を全て覆うように延在しており、かつ、貯留された凝縮水が回転軸43に達することのないように、容積や回転軸43からの深さ等の寸法が適切に設定されている。つまり、貯留部51は、シール面35の斜め下方に配置されている。
Further, a
ここで、回転軸43は、ポート上流部33の排気流れを阻害することのないように、アーム44と接続する大径部43A(図3)を含めた全体がポート上流部33の流路33Aよりも外側・側方に配置されるものの、弁体36の回転軌跡を可能な限り小さくするように、シール面35に可能な限り近接して配置されている。具体的には、回転軸43は、シール面35の直ぐ外側の斜め上方に配置されていて、その一部がシール面35の上端よりも下方へ入り込んだものとなっている(図5参照)。
Here, the
開姿勢での弁体36ががたつくことのないように、弁収容部50の側壁には、開姿勢での弁体36における支持ピン47の先端やワッシャ49が突き当てられる突当部52が設定されている。ここで、開姿勢の弁体36は、その下流側が流路33Aから遠ざかる方向へ傾斜する姿勢となるように設定されており、具体的には突当部52に適宜な傾斜が与えられている。そして、図6に示すように、開姿勢の弁体36の下端が僅かな間隙L1を介してアーム44の表面と対向するように設定されている。すなわち、開姿勢のときに弁体36の表面に付着していた凝縮水がアーム44を伝って確実に貯留部51へと流れ落ち、バルブポート32の下流側へと飛散することのないように、上記の間隙L1が適切なものに設定されている。
In order to prevent the
また、弁体36が開姿勢にあるときに、図5の矢印Y1〜Y3に示すように、排気ガスが弁収容部50内を流れることによって貯留部51内に貯留されている凝縮水がバルブポート32の流路33A側へ飛散・掃き出されることのないように、バルブハウジング31、詳しくは弁収容部50の上面と、開姿勢にある弁体36と、の間隙L2が十分に小さく設定されているとともに、バルブハウジング31、詳しくは貯留部51のバルブポート側の上縁部と、回転軸43と、の間隙L3が十分に小さく設定されている。特に、上記の間隙L2を小さなものとするために、図3や図4に示すように、開姿勢の弁体36との隙間を埋めるように、バルブハウジング31には適宜な肉盛部53が設けられている。
Further, when the
図7の(A)〜(D)は、それぞれ上述した貯留部51の変形例51A〜51Dを示している。なお、ここではバルブハウジング31の形状などを簡略的に示している。貯留部の形状は、回転軸43に凝縮水が浸からないような容積・深さであれば特に限定されるものではない。例えば(A)の貯留部51Aでは、その底面が半球面状の湾曲形状をなしている。(B)の貯留部51Bは、その底面が平坦面をなしている。(C)の貯留部51Cや(D)の貯留部51Dでは、その底面がV字状をなしている。また、(D)の貯留部51Dでは、この貯留部51Dに溜まる凝縮水がバルブポート側へ飛散することをより確実に防止するために、貯留部51DのV字状の下端部をバルブポート32から遠い側にオフセットさせている。
(A)-(D) of FIG. 7 has shown the modification examples 51A-51D of the
また、図7に示すように、各貯留部51(51A〜51D)には、それぞれ、貯留部51に溜まる凝縮水を吸収あるいは一時的に保持・トラップし得る水保持材54(54A〜54D)が配置されている。具体的には、水保持材54として、アルミナなどの耐熱性に優れた材料により形成され、水分を保持・トラップし得る多孔形状の多孔質材が用いられている。各水保持材54A〜54Dは、好ましくは、その貯留部51A〜51D(の底部付近)の形状に応じたものとなっており、接着・係止あるいは固定具を用いた適宜な固定手段により貯留部51A〜51Dに固定・保持されている。このような水保持材54A〜54Dを用いることによって、貯留部51に溜まる凝縮水を一時的に保持することができ、凝縮水の飛散をより確実に防止することができる。
Further, as shown in FIG. 7, each of the storage parts 51 (51 </ b> A to 51 </ b> D) has a water holding material 54 (54 </ b> A to 54 </ b> D) that can absorb or temporarily hold / trap the condensed water accumulated in the
図8〜図10は、それぞれ上記弁体36に設けられる弁体側貯留部55(55A〜55C)及び水保持材56(56A〜56C)の例を示し、(B)は(A)のA−A線に沿う断面図である。各図に示すように、閉弁時にポート上流側に対面することとなる弁体36の上面36Aに、凝縮水を貯留する弁体側貯留部55が凹設されている。また、各弁体側貯留部55に、上記の水保持材54と同様、凝縮水を一時的に保持し得る水保持材56が配置されている。各水保持材56A〜56Cは、対応する弁体側貯留部55A〜55Cとほぼ同じ形状・寸法に設定され、適宜な固定手段により弁体側貯留部55A〜55Cに嵌合・保持されている。
FIGS. 8-10 shows the example of the valve body side storage part 55 (55A-55C) and the water holding | maintenance material 56 (56A-56C) which are each provided in the said
上述したように弁体36は軸周りに回転可能に構成されているために、仮に弁体側貯留部55A〜55Cやこれに嵌合する水保持材56A〜56Cが弁体36の中心57に対して非対称形状、例えばある方向に偏心して設けられていると、弁体36の軸周りの良好な回転が阻害され、この軸周りの回転による偏摩耗の抑制効果が阻害されるおそれがある。そこで、図8〜図10の弁体36では、弁体側貯留部55及びこれに嵌合する水保持材56を、弁体の中心57を中心(重心)とする対称形状に設定している。
As described above, since the
具体的には図8の例では、弁体側貯留部55Aが、弁体中心57を中心とする所定深さ(厚さ)の円柱形状に設定されている。図9や図10の例では、弁体側貯留部55B,55Cが、弁体中心57で交差する2本の溝58からなる十字形状に設定されている。ここで、両溝58の全ての交差角αが同一角度つまり90度とされ、全体として弁体側貯留部55B,55Cが弁体中心57に対して対称形状に設定されている。更に、図10の例では、各溝58の両端に、外周側へ向けて底面が徐々に浅くなるテーパ面部59が形成されている。このようなテーパ面部59を設けることで、弁体36を開く際に、凝縮水を良好にアーム44側へ伝らわせて、回転軸43下方の貯留部51へと導くことができる。
Specifically, in the example of FIG. 8, the valve body
図11及び図12は、それぞれ上記アーム44に設けられるアーム側貯留部60(60A,60B)及びアーム側水保持材61(61A,61B)の例を示し、(B)は(A)のA−A線に沿う断面図である。閉弁時にポート上流側に対面するアーム44の上面44Aには、アーム側貯留部60が凹設され、このアーム側貯留部60に、上記の水保持材54と同様、凝縮水を一時的に保持するアルミナ等からなるアーム側水保持材61が配置されている。また、弁体36を開く際にアーム側貯留部60に保持される凝縮水が回転軸43を伝って下方の貯留部51へと飛散することなく良好に導かれるように、上記のアーム側貯留部60を回転軸43との接続部、つまり回転軸43への付け根部分まで延在させている。更に、図12の例では、より確実に凝縮水を回転軸43側へ導くように、回転軸43に近づくほどアーム側貯留部60Bが深くなるように、その底面を傾斜させている。
11 and 12 show examples of the arm-side reservoir 60 (60A, 60B) and the arm-side water retaining member 61 (61A, 61B) provided in the
なお、ここでは図示していないが、更に確実に凝縮水を貯留部51へと導くように、回転軸43側にも、アーム側貯留部60へと連なるスリット,溝や孔を形成してもよい。
Although not shown here, a slit, a groove or a hole connected to the arm-
図13(A)〜(C)は、それぞれ上記アーム側貯留部60及びアーム側水保持材61の断面形状の例を示し、図12のB−B線に沿う断面対応図である。同図に示すように、アーム側貯留部60C〜60E及び水保持材61C〜61Eの断面形状は、矩形,三角形状(V字状)あるいは半球状など、性能や製造上の要求に応じて適切な形状に設定すれことができる。
FIGS. 13A to 13C show examples of cross-sectional shapes of the arm-
以上のような本実施例の特徴的な構成及びその作用効果について、以下に列記する。 The characteristic configuration of the present embodiment as described above and the operation and effects thereof are listed below.
(1)鉛直上方側より鉛直下方側へ排気が流れるバルブポート32を開閉する流路切換弁5を有している。この流路切換弁5は、バルブポート32が形成されたバルブハウジング31と、このバルブハウジング31に回転可能に支持された回転軸43と、この回転軸43から径方向へ延びるアーム44と、このアーム44の先端に取り付けられ、閉時にバルブポート32を囲むシール面35に着座する弁体36と、を有している。バルブハウジング31には、弁体36が上流側へ起立する開姿勢のときに、バルブポート32の流路33Aから待避するように、開姿勢の弁体36,アーム44及び回転軸43を収容する弁収容部50がバルブポート32のポート側壁部38に凹設されるとともに、バルブポート32の流路33Aから外れた位置であって、かつ、弁収容部50の下方に、凝縮水の貯留部51が凹設されている。
(1) It has the flow-
このような構成により、閉弁時には弁体36の上流側に生成する凝縮水を貯留部51で受け止めることができる上に、弁体36を開く際に、弁体36やアーム44の表面に付着した凝縮水が流れ出したとしても、開姿勢の弁体36,アーム44や回転軸43を収容する弁収容部50の下方に凹設される貯留部51で受け止めることができ、バルブポート32の流路33Aへ凝縮水が流れ出ることを防止することができる。貯留部51に溜められた水分は、開弁後にはバルブポート32を通流する排気ガスの熱などによる温度上昇に伴って速やかに蒸発することとなる。
With such a configuration, when the valve is closed, the condensed water generated upstream of the
(2)また、弁収容部50と貯留部51とが滑らかに連続する一つの凹部としてバルブハウジング31のポート側壁部38に凹設されているため、図5にも示すようにバルブハウジング31の形状も比較的簡素でコンパクトなものとなり、例えば鋳造により弁収容部50と貯留部51とを容易に形成することができる。
(2) Since the
(3)好ましくは図8〜図10に示すように、弁体36の閉弁時にバルブポート32の上流側に面する弁体36の上面36Aにも貯留部55が凹設されている。これによって、弁体36の上面に付着する凝縮水を積極的に貯留部55内に受け止めることができる。この貯留部55内に溜められた凝縮水は、弁体36を開く際にアーム44や回転軸43を伝って弁収容部50下方の貯留部51に導かれる。
(3) Preferably, as shown in FIGS. 8 to 10, the
(4)弁体36はアーム44の先端に回転可能に支持されている。これは、弁体36とシール面35との接触位置が周方向で変化することにより、周方向で均一に摩耗させて偏摩耗を防ぐためである。このため、仮に、貯留部51が弁体中心57に対して非対称形状となっていると、上述した弁体36の良好な回転が阻害され、偏摩耗を招くおそれがある。そこで、図8〜図10に示すように、弁体36の貯留部55を、弁体中心57に対して対称形状としている。
(4) The
(5)更に好ましくは図11,図12に示すように、弁体36の閉弁時にバルブポート32の上流側に面するアーム44の上面44Aにもアーム側の貯留部60が凹設されている。これによって、アーム44の上面に付着する凝縮水を積極的にアーム側貯留部60内に受け止めることができる。このアーム側貯留部60内に溜められた凝縮水は、弁体36を開く際に回転軸43を伝って弁収容部50の下方の貯留部51に受け止められる。
(5) More preferably, as shown in FIGS. 11 and 12, the arm-
(6)このように凝縮水が回転軸43を伝って確実に貯留部51へと導かれるように、好ましくは、アーム44の貯留部60が回転軸43との接続部、つまり回転軸43側の付け根部分まで延在している。
(6) Preferably, the
(7)これらの貯留部51,55,60に、凝縮水を一時的に保時可能な水保持材54,56,61を設けることで、開弁時に排気ガス流れなどに起因して貯留部に溜まる凝縮水が飛散したり持ち出されることを抑制・回避することができる。水保持材により保持された凝縮水は、排気熱などによる温度上昇に伴って徐々に蒸発していくことになり、仮に弁体36を開く際に貯留部55,60に凝縮水が残っていたとしても、アーム44や回転軸43を伝って弁収容部50の下方の貯留部51に受け止められ、弁体下流側の排気通路へ流れ出ることはない。
(7) By providing the
(8)上述した水保持材54,56,61には、例えばフィルタなどに用いられる多孔質材を適用することができる。この多孔質材は、耐熱性に優れたアルミナなどにより形成され、水分を一時的に保持・トラップし得る多孔形状をなしている。
(8) For the
(9)弁体36下流側の排気通路に、空燃比センサ10等のセンサ部品が配設されているものでは、弁体下流側へ水分が流れ出してセンサ部品に飛散すると、センサ部品の故障を招くおそれがあるため、上述した本実施例が極めて有用である。
(9) In the case where a sensor component such as the air-
(10)典型的には、メイン触媒コンバータ4を下流側に備えたメイン通路3の上流側部分と並列にバイパス通路7が設けられるとともに、このバイパス通路7にバイパス触媒コンバータ8を備え、上記の流路切換弁5は、上記メイン通路3の上流側部分に設けられ、このメイン通路3を閉塞するものである。冷間始動直後は、流路切換弁5を閉じて、バイパス通路7側に排気が案内され、排気浄化がなされる。
(10) Typically, the
以上のように本発明を具体的な実施例に基づいて説明してきたが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変形・変更を含むものである。例えば、上記実施例では4気筒の内燃機関を例に挙げて説明してきたが、これに限らず、V型気筒6気筒などの他の多気筒内燃機関に本発明を適用することもできる。また、上記実施例ではバルブポート32がほぼ鉛直方向に沿って直線状に延びているが、これに限らず、その仕様や要求に応じて湾曲や傾斜のあるものであっても良い。
As described above, the present invention has been described based on the specific embodiments. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes various modifications and changes without departing from the spirit of the present invention. . For example, in the above embodiment, the description has been given by taking the four-cylinder internal combustion engine as an example. However, the present invention is not limited to this, and the present invention can be applied to other multi-cylinder internal combustion engines such as a V-type cylinder and six cylinders. In the above embodiment, the
3…メイン通路
4…メイン触媒コンバータ
5…流路切換弁
7…バイパス通路
8…バイパス触媒コンバータ
31…バルブハウジング
32…バルブポート
33A…流路
35…シール面
36…弁体
38…ポート側壁部
43…回転軸
44…アーム
50…弁収容部
51,55,60…貯留部
54,56,61…水保持部材
DESCRIPTION OF
Claims (10)
この流路切換弁は、
上記バルブポートが形成されたバルブハウジングと、
このバルブハウジングに回転可能に支持された回転軸と、
この回転軸から径方向へ延びるアームと、
このアームの先端に取り付けられ、閉時に上記バルブポートを囲むシール面に着座する弁体と、を有し、
上記バルブハウジングには、上記弁体が上流側へ起立する開姿勢のときに、上記開姿勢の弁体,アーム及び回転軸を収容する弁収容部がバルブポートのポート側壁部に凹設されるとともに、
上記バルブポートの流路から外れた位置であって、かつ、上記弁収容部の下方に、凝縮水の貯留部が凹設されていることを特徴とする内燃機関の排気装置。 It has a flow path switching valve that opens and closes a valve port through which exhaust flows from the vertically upper side to the vertically lower side,
This flow path switching valve
A valve housing in which the valve port is formed;
A rotating shaft rotatably supported by the valve housing;
An arm extending in a radial direction from the rotation axis;
A valve body attached to the tip of the arm and seated on a sealing surface surrounding the valve port when closed,
In the valve housing, when the valve body is in an open posture in which the valve body stands upstream, a valve housing portion that houses the valve body, the arm, and the rotating shaft in the open posture is recessed in the port side wall portion of the valve port. With
An exhaust system for an internal combustion engine, characterized in that a condensate reservoir is recessed at a position deviating from the flow path of the valve port and below the valve housing.
上記弁体の貯留部が、弁体の中心に対して対称形状をなしていることを特徴とする請求項3に記載の内燃機関の排気装置。 The valve body is rotatably supported at the tip of the arm,
The exhaust device for an internal combustion engine according to claim 3, wherein the storage part of the valve body has a symmetrical shape with respect to the center of the valve body.
上記流路切換弁は、上記メイン通路の上流側部分に設けられ、このメイン通路を閉塞するものであることを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の内燃機関の排気装置。 A bypass passage is provided in parallel with the upstream portion of the main passage provided with the main catalytic converter on the downstream side, and the bypass catalytic converter is provided in the bypass passage,
The exhaust device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 9, wherein the flow path switching valve is provided in an upstream portion of the main passage and closes the main passage.
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