JP5540802B2 - 二次空気制御弁 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の排気システム内に二次空気を供給するための二次空気制御弁に関する。

特許文献１は、二次空気制御弁を開示している。二次空気制御弁は、排気ガスが流れる排気システム内に二次空気を供給するために、排気システムに接続されている。このため、排気システムから、二次空気制御弁の内部通路に向けて、排気ガスが逆流することがある。このような逆流排気ガスは、二次空気に比べて高温であるとともに、望ましくない成分を含んでいる。例えば、排気ガスには、腐食性成分、あるいは付着性成分が含まれている。

このような逆流排気ガスの流れを阻止するために、従来技術は、二次空気制御弁の下流通路を蛇行状に形成する構成を提案している。また、従来技術は、逆流排気ガスを阻止するバッフルプレートを提案している。さらに、従来技術は、下流通路を区画する部材に形成された放熱フィンを提案している。

特開２００５−５２００９７号公報

従来技術の構成では、逆流排気ガスの熱を効率的に奪うことができないという問題点があった。言い換えると、Ｕ字型の蛇行通路では、逆流排気ガスの熱が、蛇行通路を形成するケース部材に伝熱されにくいという問題点があった。このため、二次空気制御弁の可動部品の温度が過剰に高くなるおそれがあった。

また、従来技術の蛇行通路では、逆流排気ガスの流れがひとつの経路を流れるため、逆流排気ガスの流れを十分に弱めることができないという問題点があった。

さらに、従来技術の蛇行通路は、排気システムへ向かう二次空気の正規の流れに対しても、逆流排気ガスに対する抵抗と同等の抵抗を生じるという問題点があった。言い換えると、排気システムへ向かう二次空気の正規の流れに対しても、逆流排気ガスに与えられる圧力損失と同等の圧力損失を与える。この結果、大流量の二次空気を供給することが困難であった。

また、従来技術は、追加的にバッフルプレートを設けるから、部品点数が増加するという問題点があった。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、逆流排気ガスから保護された二次空気制御弁を提供することを目的とする。

本発明の目的は、逆流排気ガスの熱を効果的に奪うことができる二次空気制御弁を提供することである。

本発明の他の目的は、逆流排気ガスの流れを弱めることができる二次空気制御弁を提供することである。

本発明のさらに他の目的は、二次空気の正規の流れに対する抵抗を過剰に増加させることなく、逆流排気ガスの流れを弱めることができる二次空気制御弁を提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、簡単な構成によって逆流排気ガスから保護された二次空気制御弁を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。

請求項１に記載の発明は、排気ガスが流れる排気系統（３）に接続され、排気系統に二次空気を供給する二次空気制御弁において、二次空気を排気系統に供給する通路を形成する通路形成部材（５、６）と、通路に設けられた弁機構（７）とを備え、通路形成部材（５、６）は、弁機構と排気系統との間に出口空洞（６２）を区画するとともに、一端開口（６５）が出口空洞に連通し、他端開口（６６）が排気系統に連通した出口通路（６４）を区画する容器部（６１、６１ａ、６１ｂ）と、出口通路から出口空洞内へ向けて一端開口（６５）を通して逆流した逆流排気ガスが衝突するように、容器部から出口空洞内に向けて突出して設けられ、逆流排気ガスが複数の渦流となって流れることができる複数の空洞に出口空洞内を区画する複数のフィン（８）とを備え、複数のフィン（８）は、逆流排気ガスが直接に衝突するように、出口通路の延長上に設けられ、逆流排気ガスを少なくとも第１流れ（Ｒ１）と第２流れ（Ｒ２）とに分岐させる障壁フィン（８２ａ、８２ｂ、２８２ａ、２８２ｂ）と、第１流れが主として導入される第１空洞と、第２流れが主として導入される第２空洞とに出口空洞内を仕切る中央仕切フィン（８２ｅ、２８２ｅ）と、第１空洞に島状に設けられ、その周囲に逆流排気ガスが渦流となって流れることが可能な環状の空洞を形成する第１の渦流案内フィン（８２ｄ、２８２ｄ）と、第２空洞に島状に設けられ、その周囲に逆流排気ガスが渦流となって流れることが可能な環状の空洞を形成する第２の渦流案内フィン（８２ｆ、８２ｇ、８２ｈ、２８２ｆ、２８２ｇ）とを備えることを特徴とする。

この構成では、出口通路から出口空洞内に向けて、出口通路の一端開口を通って排気ガスが逆流する。出口空洞内には、容器部から複数のフィンが突出して設けられている。したがって、逆流排気ガスと熱交換可能な表面積を大きくすることができる。この結果、逆流排気ガスの熱を効果的に奪うことができる。さらに、逆流排気ガスは、複数のフィンによって複数の渦流を生じる。このため、逆流排気ガスの流れを弱めることができる。
この構成では、逆流排気ガスが障壁フィンに直接に衝突するから、逆流排気ガスの流れが効果的に弱められる。さらに、逆流排気ガスが、少なくとも第１流れと第２流れとを含む複数の流れに分岐する。この結果、分岐した複数の流れのそれぞれを弱めることができる。
この構成では、中央仕切フィンによって出口空洞は、第１空洞と第２空洞とに、完全に、または不完全に仕切られる。この結果、分岐した複数の流れのそれぞれを弱めることができる。
この構成では、第１空洞内に、島状の第１の渦流案内フィンが設けられている。この結果、第１の渦流案内フィンの周囲には、環状の空洞が形成される。この環状の空洞には、逆流排気ガスの第１流れの少なくとも一部が渦流となって流れることができる。これにより、第１空洞内において第１流れを効果的に弱めることができる。また、第２空洞内に、島状の第２の渦流案内フィンが設けられている。この結果、第２の渦流案内フィンの周囲には、環状の空洞が形成される。この環状の空洞には、逆流排気ガスの第２流れの少なくとも一部が渦流となって流れることができる。これにより、第２空洞内において第２流れを効果的に弱めることができる。

請求項２に記載の発明は、複数のフィン（８）は、第１空洞内を複数の末端空洞に仕切るとともに、第１流れを複数の末端空洞のそれぞれに向かう複数の流れに分岐させる第１の末端仕切フィン（８１ａ、８１ｂ、２８１ａ、２８１ｂ）と、第２空洞内を複数の末端空洞に仕切るとともに、第２流れを複数の末端空洞のそれぞれに向かう複数の流れに分岐させる第２の末端仕切フィン（８１ｃ、８１ｄ、２８１ｃ、２８１ｄ、２８１ｅ）とを備えることを特徴とする。

この構成では、第１流れは、複数の末端空洞のそれぞれに向かう複数の流れに分岐する。よって、第１流れを効果的に弱めることができる。また、第２流れは、複数の末端空洞のそれぞれに向かう複数の流れに分岐する。よって、第２流れを効果的に弱めることができる。

請求項３に記載の発明は、排気ガスが流れる排気系統（３）に接続され、排気系統に二次空気を供給する二次空気制御弁において、二次空気を排気系統に供給する通路を形成する通路形成部材（５、６）と、通路に設けられた弁機構（７）とを備え、通路形成部材（５、６）は、弁機構と排気系統との間に出口空洞（６２）を区画するとともに、一端開口（６５）が出口空洞に連通し、他端開口（６６）が排気系統に連通した出口通路（６４）を区画する容器部（６１、６１ａ、６１ｂ）と、出口通路から出口空洞内へ向けて一端開口（６５）を通して逆流した逆流排気ガスが衝突するように、容器部から出口空洞内に向けて突出して設けられ、逆流排気ガスが複数の渦流となって流れることができる複数の空洞に出口空洞内を区画する複数のフィン（８）とを備え、複数のフィン（８）は、出口空洞に島状に設けられ、逆流排気ガスが渦流となって流れることが可能な環状の空洞を周囲に形成する渦流案内フィン（８２ｄ、８２ｆ、８２ｇ、８２ｈ、２８２ｄ、２８２ｆ、２８２ｇ）を備えることを特徴とする。
この構成では、出口通路から出口空洞内に向けて、出口通路の一端開口を通って排気ガスが逆流する。出口空洞内には、容器部から複数のフィンが突出して設けられている。したがって、逆流排気ガスと熱交換可能な表面積を大きくすることができる。この結果、逆流排気ガスの熱を効果的に奪うことができる。さらに、逆流排気ガスは、複数のフィンによって複数の渦流を生じる。このため、逆流排気ガスの流れを弱めることができる。この構成では、出口空洞内に、島状の渦流案内フィンが設けられている。この結果、渦流案内フィンの周囲には、環状の空洞が形成される。この環状の空洞には、逆流排気ガスの少なくとも一部が渦流となって流れることができる。これにより、出口空洞内において逆流排気ガスの流れを効果的に弱めることができる。
請求項４に記載の発明は、複数のフィン（８）は、逆流排気ガスが直接に衝突するように、出口通路の延長上に設けられ、逆流排気ガスを少なくとも第１流れ（Ｒ１）と第２流れ（Ｒ２）とに分岐させる障壁フィン（８２ａ、８２ｂ、２８２ａ、２８２ｂ）を備えることを特徴とする。この構成では、逆流排気ガスが障壁フィンに直接に衝突するから、逆流排気ガスの流れが効果的に弱められる。さらに、逆流排気ガスが、少なくとも第１流れと第２流れとを含む複数の流れに分岐する。この結果、分岐した複数の流れのそれぞれを弱めることができる。
請求項５に記載の発明は、複数のフィン（８）は、第１流れが主として導入される第１空洞と、第２流れが主として導入される第２空洞とに出口空洞内を仕切る中央仕切フィン（８２ｅ、２８２ｅ）をさらに備えることを特徴とする。この構成では、中央仕切フィンによって出口空洞は、第１空洞と第２空洞とに、完全に、または不完全に仕切られる。この結果、分岐した複数の流れのそれぞれを弱めることができる。

請求項６に記載の発明は、複数のフィン（８）は、出口空洞内を複数の末端空洞に仕切るとともに、逆流排気ガスを複数の末端空洞のそれぞれに向かう複数の流れに分岐させる複数の末端仕切フィン（８１ａ、８１ｂ、８１ｃ、８１ｄ、２８１ａ、２８１ｂ、２８１ｃ、２８１ｄ、２８１ｅ）を備えることを特徴とする。この構成では、逆流排気ガスは、複数の末端空洞のそれぞれに向かう複数の流れに分岐する。よって、逆流排気ガスの流れを効果的に弱めることができる。

請求項７に記載の発明は、容器部は、一端の開口に弁機構が配置された筒状の側壁（６１ａ）と、該側壁の他端に設けられた底壁（６１ｂ）とを有し、逆流排気ガスが底壁の内面に沿って出口空洞内に向けて流れるように、出口通路と一端開口とを形成しており、複数のフィン（８）は、側壁と底壁との両方に接続されており、側壁から延び出している連続フィン（８１）と、底壁にだけ接続されており、側壁から離れている独立フィン（８２）とを備えることを特徴とする。

この構成では、逆流排気ガスは、底壁に沿って流れるように出口空洞内に導入される。一方、複数のフィンは、連続フィンと、独立フィンとを備えている。この結果、逆流排気ガスは、複数のフィンとの衝突によって複雑な流れを生じるから、逆流排気ガスの流れを効果的に弱めることができる。

請求項８に記載の発明は、複数のフィン（８）は、底壁から側壁の高さ方向に延びる板状の部材であって、複数のフィン（８）の高さは、側壁の高さより低く、複数のフィン（８）と弁機構（７）との間には、側壁の開口に沿って広がる空洞（６２ａ）が形成されていることを特徴とする。

この構成では、弁機構を通して出口空洞に流入した二次空気は、側壁の開口に沿って広がるフィンなし空洞と、底壁に沿って広がるフィンあり空洞とを流れて出口通路の一端開口へ到達する。よって、二次空気は、側壁の開口に沿って広がる空洞を流れるときは、フィンと衝突することがない。しかも、フィンは、側壁の高さ方向に延びる板状の部材である。よって、弁機構から出口空洞へ流入した二次空気は、側壁の高さ方向に関して、フィンに沿って流れることができる。これにより、二次空気の正規の流れに対する抵抗を過剰に増加させることなく、逆流排気ガスの流れを弱めることができる。

請求項９に記載の発明は、弁機構は出口空洞に向けて二次空気を流入させる弁通路（７７ａ）を区画しており、弁通路の延長上に位置するフィン（８）は、弁通路の延長線に沿って広がっていることを特徴とする。この構成では、二次空気の正規の流れと、フィンとの衝突が抑制される。これにより、二次空気の正規の流れに対する抵抗を過剰に増加させることなく、逆流排気ガスの流れを弱めることができる。

請求項１０に記載の発明は、容器部の外面には、複数の外部フィン（６８）が形成されていることを特徴とする。この構成では、逆流排気ガスの熱を容器部の外部へ効果的に放出することができる。

なお、特許請求の範囲および上記手段の項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

本発明の第１実施形態に係る二次空気制御弁を示す部分断面図である。 第１実施形態の二次空気制御弁の内部を示す平面図である。 本発明の第２実施形態に係る二次空気制御弁の内部を示す平面図である。

以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示してなくとも実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る二次空気制御弁を示す部分断面図である。図２は、第１実施形態の二次空気制御弁の内部を示す平面図であって、第２ボディ６を弁機構７側から見た平面図である。

二次空気供給装置１は、内燃機関の排気系統に空気を供給する。内燃機関は、車両、空調機、または発電機などの動力源である。この実施形態では、内燃機関は、車両の動力源として車両に搭載されている。排気系統に供給される空気は、二次空気と呼ばれる。二次空気は、排気ガスに含まれる成分を酸化させる。この結果、排気ガス成分の改善、または排気ガス処理装置のリフレッシュなどが図られる。二次空気供給装置１は、吸気系統２のエアクリーナの下流から空気を導入する。空気は、ポンプによって加圧されている。二次空気供給装置１は、内燃機関の燃焼室直後の排気系統３に二次空気を供給する。二次空気供給装置１は、吸気系統２と排気系統３との間に、二次空気制御弁４を備える。二次空気制御弁４は、少なくとも二次空気の流れを断続することができ、さらに、必要に応じて二次空気の量を調節することができる。二次空気制御弁４は、内燃機関の吸気系統２と排気系統３との間に接続されている。二次空気制御弁４は、内燃機関の排気ガスが流れる排気系統３に接続され、排気系統に二次空気を供給する。さらに、二次空気制御弁４は、排気系統３から排気ガスの一部が二次空気制御弁４に向けて逆流することがある位置に設けられている。

二次空気制御弁４は、二次空気を排気系統３に供給する通路を形成する通路形成部材を備える。通路形成部材は、第１ボディ５と、第２ボディ６とを備える。第１ボディ５は、吸気系統側の通路を形成する。第２ボディ６は、排気系統側の通路を形成する。第１ボディ５と第２ボディ６が形成する二次空気の通路には、弁機構７が設けられている。弁機構７は、電動弁７１と、逆止弁７５とを有する。

第１ボディ５は、アッパーボディとも呼ばれる。第１ボディ５は、吸気系統２から二次空気を導入する配管が接続される入口管５１を有する。第１ボディ５は、入口管５１内に区画された入口通路５２と、中間通路５３とを区画している。中間通路５３は、円柱状の空洞によって提供されている。さらに、第１ボディ５は、入口通路５２と中間通路５３との間に、弁座５４を有している。弁座５４は、弁座通路を区画している。弁座５４は、後述する電動弁７１の一部でもある。入口通路５２は、入口管５１の軸方向に沿って延びる直管部と、中間通路５３に向けてほぼ直角に曲がっているエルボ部とを有する。弁座５４と中間通路５３とは、同軸状に配置されている。これらの入口通路５２、弁座通路、および中間通路５３によって、入口空洞が区画形成されている。

第１ボディ５は、電動弁７１を収容し、保持する収容室を形成している。電動弁７１は、きのこ型の可動弁７２と、駆動機構７３と、電動のモータ７４とを有する。可動弁７２は、中間通路５３内に配置された円板状の弁体と、弁体から入口通路５２へ向けて延びる軸部とを有する。駆動機構７３は、モータ７４の回転によって、可動弁７２をその軸方向に往復駆動する。駆動機構７３は、複数の歯車とラックアンドピニオン機構とをもつ減速機構によって提供することができる。可動弁７２は、その軸方向に移動することにより、弁座５４に着座した閉弁状態と、弁座５４からリフトした開弁状態とに切換え可能である。さらに、可動弁７２は、弁座５４からのリフト量を調節することにより、二次空気の通路断面積を調節し、二次空気の流量を調節することができる。

第１ボディ５の中間通路５３を覆うようにして、逆止弁７５が設けられている。逆止弁７５は、吸気系統２から排気系統３へ向かう正規の流れだけを許容する。逆止弁７５は、排気系統３から吸気系統２への逆流を阻止する。逆止弁７５は、支持板７６と、リード弁７７とを有する。支持板７６は、中間通路５３の開口を覆うように配置されている。支持板７６のほぼ中央には、支持板７６を貫通する貫通穴が設けられている。リード板７７は、バネ鋼によって形成されている。リード弁７７は、貫通穴の下流側に設けられている。リード弁７７は、貫通穴を完全に覆うように形成されている。リード弁７７の一端は、固定端として支持板７６に固定されている。リード弁７７の他端は、自由端として、支持板７６からリフトすることが可能である。さらに、支持板７６は、リード弁７７の最大リフト量を規制するストッパ７８を備えている。

第２ボディ６は、ロワボディとも呼ばれる。第２ボディ６は、第１ボディ５の下側に位置し、逆止弁７５を収容している。第２ボディ６は、弁機構７より下流側の二次空気の通路を区画している。第２ボディ６は、有底筒状の容器部６１と、容器部６１から延び出す出口管６３と、容器部６１から延び出す支持ブラケット６７とを有する。出口管６３は、排気系統３の排気管に接続される。支持ブラケット６７は、二次空気制御弁４を支持するために内燃機関に固定される。

第２ボディ６に設けられた容器部６１は、弁機構７と排気系統３との間に出口空洞６２を区画する。出口空洞６２は、弁機構７の下流側に位置している。出口空洞６２は、扁平な直方体状の空洞である。

容器部６１は、一端の開口に弁機構７が配置された筒状の側壁６１ａと、側壁６１ａの他端に設けられた底壁６１ｂとを有する。側壁６１ａは、丸い角をもつ角筒状である。側壁６１ａは、弁機構７から縦方向に延びている。側壁６１ａの軸方向と、中間通路５３の軸方向とは平行に配置されている。以下、側壁６１ａの軸方向、すなわち図１の上下方向を、縦方向と呼ぶ。

容器部６１と出口管６３とは、一端開口６５が出口空洞６２に連通し、他端開口６６が排気系統３に連通した出口通路６４を区画している。一端開口６５は、側壁６１ａに開口している。一端開口６５は、側壁６１ａと底壁６１ｂとの境界線より側壁６１ａ側に偏って開口している。一端開口６５の下端は、底壁６１ｂの内面にほぼ一致している。出口通路６４は、その軸線ＡＸ６４が、底壁６１ｂの内面とほぼ平行になるように形成されている。この結果、底壁６１ｂの内面は、出口通路６４の延長線に沿って広がっている。言い換えると、出口通路６４は、縦方向に対して交差するように横方向に延びている。さらに、出口通路６４は出口空洞６２から離れるに従って下がるように傾斜している。

平面図において、出口通路６４は、出口空洞６２から径方向外側に向けて、斜めに延び出している。言い換えると、平面図において、出口通路６４の軸線ＡＸ６４は、側壁６１ａの内接円の接線方向にほぼ沿って延びている。

側壁６１ａの出口管６３側の内面は、側壁６１ａの一端開口に面するようにやや傾斜した傾斜面６１ｄを形成している。一端開口６５は、この傾斜面に開口している。底壁６１ｂは、一端開口６５が最下部に位置するようにやや傾斜している。底壁６１ｂは、やや傾斜した２つの斜面によって形成されている。２つの斜面が交差することによって形成される谷筋６１ｅは、平面図において、一端開口６５から出口空洞６２を横切るように延在している。この結果、出口通路６４は、底壁６１ｂの最下部から、下方向へ傾斜しながら延び出している。

この二次空気制御弁４では、電動弁７１が開弁すると、二次空気が排気系統３に供給される。二次空気は、入口通路５２、電動弁７１、中間通路５３、逆止弁７５、出口空洞６２、一端開口６５、出口通路６４、および他端開口６６をこの順に流れる。このような二次空気の流れＦＦは、正規の流れとも呼ばれる。一方、排気系統３の排気ガスは、出口通路６４から出口空洞６２内へ向けて一端開口６５を通して逆流することがある。このような、逆流した排気ガスは逆流排気ガスとも呼ばれる。逆流排気ガスは、出口通路６４を流れた後に、一端開口６５から、底壁６１ｂの内面に沿って出口空洞６２内に向けて流れ出る。出口通路６４と一端開口６５とは、上述のような逆流排気ガスの流れを生じるように形成されている。

通路形成部材としての第２ボディ６は、容器部６１から出口空洞６２内に向けて突出して設けられた複数のフィン８を備えている。複数のフィン８は、内部フィンとも呼ばれる。これらのフィン８は、逆流排気ガスが衝突するように設けられている。また、複数のフィン８は、出口空洞６２内を複数の小空洞に区画している。具体的には、複数のフィン８は、逆流排気ガスが複数の渦流となって流れることができる複数の小空洞に出口空洞６２内を区画する。この構成では、出口通路６４から出口空洞６２内に向けて、出口通路６４の一端開口６５を通って排気ガスが逆流する。出口空洞６２内には、容器部６１から複数のフィン８が突出して設けられている。したがって、逆流排気ガスと熱交換可能な表面積を大きくすることができる。この結果、逆流排気ガスの熱を効果的に奪うことができる。さらに、逆流排気ガスは、複数のフィン８によって複数の渦流を生じる。このため、逆流排気ガスの流れを弱めることができる。

ここで、フィン８による区画は、一定の空間を完全に取り囲み、閉じた空洞を形成するものではない。フィン８により区画された空洞は、側壁６１ａの高さ方向に関して開放されている。また、フィン８により区画された空洞は、空気が流入、および／または流出するための開口において開放されている。よって、フィン８による区画は、不完全な区画であるものとして理解されるべきである。空洞もまた、不完全に閉じられた空洞として理解されるべきである。別の観点では、フィン８による区画と、フィン８によって区画された空洞とは、ひとつのフィン８の両側において異なる空気の流れが生じるものとして理解することができる。

すべてのフィン８は、底壁６１ｂに接続されている。複数のフィン８には、側壁６１ａと底壁６１ｂとの両方に接続されている連続フィン８１と、底壁６１ｂだけに接続されており、側壁６１ａからは離れている独立フィン８２とが含まれている。連続フィン８１は、側壁６１ａから出口空洞６２内に向けて桟橋状に延び出している。よって、連続フィン８１は、側壁６１ａとともに、先端が閉じた末端空洞を区画している。独立フィン８２は、側壁６１ａから離れて出口空洞６２内に島状に形成されている。よって、独立フィン８２の周囲には、独立フィン８２を囲む環状の空洞が形成される。この構成では、逆流排気ガスは連続フィン８１および独立フィン８２との衝突によって複雑な流れを生じるから、逆流排気ガスの流れが効果的に弱められる。

すべてのフィン８は、底壁６１ｂから縦方向、すなわち側壁６１ａの高さ方向に延びる板状の部材である。すべてのフィン８は、縦方向に延びる直線を必ず含む面だけによって構成された板状の部材である。よって、すべてのフィン８は、出口空洞６２を横方向に関して複数の小区画に仕切ることはあるが、決して縦方向に関して複数の小区画に仕切ることはない。さらに、すべてのフィン８は、平板状である。

すべてのフィン８の高さは、側壁６１ａの高さより低い。すべてのフィン８の弁機構７側の縁は、側壁６１ａの高さ方向に関して同じ高さに位置している。よって、複数のフィン８と弁機構７との間には、フィンなし空洞６２ａが形成されている。このフィンなし空洞６２ａは、側壁６１ａの開口に沿って広がっている。言い換えると、断面図に図示されるように、出口空洞６２は、弁機構７側の半部空洞６２ａと、底壁６１ｂ側の半部空洞６２ｂとに分けることができる。弁機構７側の半部空洞６２ａは、フィンなし空洞６２ａである。底壁６１ｂ側の半部空洞６２ｂは、複数のフィン８が林立するフィンあり空洞６２ｂとも呼ぶことができる。フィンなし空洞６２ａと、フィンあり空洞６２ｂとは、側壁６１ａの高さ方向に関して、何の障害物もなく連通している。フィンなし空洞６２ａ内においては、縦方向と直交する方向に関して、すなわち底壁６１ｂとほぼ平行な方向に関して、何の障害物のなく空気が流通することができる。しかし、フィンあり空洞６２ｂ内においては、縦方向と直交する方向に関して、すなわち底壁６１ｂとほぼ平行な方向に関して、複数のフィン８が障害物となることによって、空気の流れが制限される。一端開口６５は、その全体がフィンあり空洞６２ｂ内に位置している。

この構成では、弁機構７を通して出口空洞６２に流入した二次空気は、フィンなし空洞６２ａと、フィンあり空洞６２ｂとを流れて出口通路６４の一端開口６５へ到達する。よって、二次空気は、フィンなし空洞６２ａを流れるときは、フィン８と衝突することがない。しかも、フィン８は、側壁６１ａの高さ方向に延びる板状の部材である。よって、弁機構７から出口空洞６２へ流入した二次空気は、側壁６１ａの高さ方向に関して、フィン８に沿って流れる。これにより、二次空気の正規の流れに対する抵抗を過剰に増加させることなく、逆流排気ガスの流れが弱められる。

複数のフィン８は、平面図において、出口空洞６２内にほぼ放射状に配置されている。この構成は、出口空洞６２内を縦方向に流れようとする二次空気の正規の流れに対して低い抵抗を与える。その一方で、出口空洞６２内を側壁６１ａに沿って旋回しようとする逆流排気ガスの流れに対して高い抵抗を与える。

複数のフィン８は、複数の末端仕切フィン８１ａ、８１ｂ、８１ｃ、８１ｄを備える。末端仕切フィン８１ａ、８１ｂ、８１ｃ、８１ｄは、すべて連続フィン８１である。末端仕切フィン８１ａ、８１ｂ、８１ｃ、８１ｄは、出口空洞６２内を複数の末端空洞に仕切る。さらに、末端仕切フィン８１ａ、８１ｂ、８１ｃ、８１ｄは、逆流排気ガスを複数の末端空洞のそれぞれに向かう複数の流れに分岐させる。末端仕切フィン８１ｂ、８１ｃ、８１ｄは、出口空洞６２内に放射状に配置されている。末端仕切フィン８１ａは、出口通路６４の軸線とほぼ平行に配置されている。この構成では、逆流排気ガスは、複数の末端空洞のそれぞれに向かう複数の流れに分岐する。よって、逆流排気ガスの流れを効果的に弱められる。

複数のフィン８は、障壁フィン８２ａ、８２ｂを備える。障壁フィン８２ａ、８２ｂは、逆流排気ガスが直接に衝突するように、出口通路６４の延長上に設けられている。障壁フィン８２ａ、８２ｂは、逆流排気ガスを少なくとも第１流れＲ１と第２流れＲ２とに分岐させる。障壁フィン８２ａは、側壁６１ａに沿って配置されている。障壁フィン８２ａ、８２ｂは、逆流排気ガスの第１流れＲ１をほぼ直角方向に曲げる。障壁フィン８２ａは、逆流排気ガスの第２流れＲ２を、側壁６１ａに沿って流す。この構成では、逆流排気ガスが障壁フィン８２ａ、８２ｂに直接に衝突するから、逆流排気ガスの流れが効果的に弱められる。さらに、逆流排気ガスが、少なくとも第１流れＲ１と第２流れＲ２とを含む複数の流れに分岐する。この結果、分岐した複数の流れのそれぞれを弱めることができる。

複数のフィン８は、案内フィン８２ｃを備える。案内フィン８２ｃは、障壁フィン８２ａ、８２ｂの延長上に配置されている。案内フィン８２ｃは、第２流れＲ２を側壁６１ａに沿って流す。

複数のフィン８は、第１空洞と、第２空洞とに出口空洞６２内を仕切る中央仕切フィン８２ｅをさらに備える。平面図において、出口空洞６２の右半部が第１空洞となり、左半部が第２空洞となる。第１空洞には、第１流れＲ１が主として導入される。第２空洞には、第２流れＲ２が主として導入される。なお、障壁フィン８２ａ、８２ｂも、一端開口６５から見て、出口空洞６２内を第１空洞と第２空洞とを区画する機能を有している。中央仕切フィン８２ｅと障壁フィン８２ｂとの間には、隙間が設けられている。この隙間は、逆流排気ガスの一部が流れることを許容する。この構成では、中央仕切フィン８２ｅによって、出口空洞６２は、第１空洞と第２空洞とに、完全に、または不完全に仕切られる。この結果、分岐した複数の流れＲ１、Ｒ２のそれぞれを弱めることができる。

複数のフィン８は、出口空洞６２に島状に設けられた渦流案内フィン８２ｄ、８２ｆ、８２ｇ、８２ｈを備える。渦流案内フィン８２ｄ、８２ｆ、８２ｇ、８２ｈは、その周囲に、逆流排気ガスが渦流となって流れることが可能な環状の空洞を形成する。この構成では、出口空洞６２内に、少なくともひとつの島状の渦流案内フィン８２ｄ、８２ｆ、８２ｇ、８２ｈが設けられる。この結果、渦流案内フィン８２ｄ、８２ｆ、８２ｇ、８２ｈの周囲には、環状の空洞が形成される。この環状の空洞には、逆流排気ガスの少なくとも一部が渦流となって流れることができる。これにより、出口空洞６２内において逆流排気ガスの流れを効果的に弱めることができる。

末端仕切フィン８１ａ、８１ｂ、８１ｃ、８１ｄは、第１空洞内に設けられた第１の末端仕切フィン８１ａ、８１ｂと、第２空洞内に設けられた第２の末端仕切フィン８１ｃ、８１ｄとを備える。この構成では、第１流れＲ１は、複数の末端空洞のそれぞれに向かう複数の流れに分岐する。よって、第１流れＲ１を効果的に弱めることができる。また、第２流れＲ２は、複数の末端空洞のそれぞれに向かう複数の流れに分岐する。よって、第２流れＲ２を効果的に弱めることができる。

なお、出口空洞６２は主空洞とも呼ぶことができる。第１空洞と第２空洞とは、主空洞を分割して得られる副空洞とも呼ぶことができる。さらに、副空洞は、ほぼ中央に位置する中央空洞と、側壁６１ａに沿って配置された複数の末端空洞とに分割されている。

渦流案内フィン８２ｄ、８２ｆ、８２ｇ、８２ｈは、第１空洞に島状に設けられた第１の渦流案内フィン８２ｄと、第２空洞に島状に設けられた第２の渦流案内フィン８２ｆ、８２ｇ、８２ｈとを備える。この構成では、第１空洞内に、第１流れＲ１の少なくとも一部が渦流Ｓ１となって流れる。これにより、第１空洞内において第１流れＲ１を効果的に弱めることができる。また、第２空洞内に、第２流れＲ２の少なくとも一部が渦流Ｓ２となって流れる。しかも、第２空洞内には、複数の渦流が形成される。これにより、第２空洞内において第２流れＲ２を効果的に弱めることができる。

さらに、第１の渦流案内フィン８２ｄは、２つの末端仕切フィン８１ａ、８１ｂの間に設けられている。よって、末端空洞内において効果的に逆流排気ガスの流れを弱めることができる。さらに、第２の渦流案内フィン８２ｆ、８２ｇ、８２ｈは、２つの末端仕切フィン８１ｃ、８１ｄの間に設けられている。よって、末端空洞内において効果的に逆流排気ガスの流れを弱めることができる。

弁機構７の逆止弁７５は出口空洞６２に向けて二次空気を流入させる弁通路７７ａを区画している。この弁通路７７ａは、リード弁７７が開くことによって形成される。よって、弁通路７７ａは、リード弁７７の傾斜に沿った方向を指向している。断面図に図示されるように、リード弁７７は、出口空洞６２の左側に自由端を有している。よって、リード弁７７が区画する弁通路７７ａは、出口空洞６２の左側に偏って開口する。しかも、その弁通路７７ａは、出口空洞６２の上から下に向かうととともに、中央から左側へ向けて斜めに指向している。弁通路７７ａの延長上には、複数のフィン８２ｆ、８２ｇ、８２ｈが位置している。これら複数のフィン８２ｆ、８２ｇ、８２ｈは、平面図に図示されるように、出口空洞の左右方向に沿って広がっている。言い換えると、複数のフィン８２ｆ、８２ｇ、８２ｈは、弁通路７７ａの延長線に沿って広がっている。この構成では、二次空気の正規の流れＦＦと、フィン８２ｆ、８２ｇ、８２ｈとの衝突が抑制される。これにより、二次空気の正規の流れに対する抵抗を過剰に増加させることなく、逆流排気ガスの流れを弱めることができる。

容器部６１の外面には、複数の外部フィン６８が形成されている。複数の外部フィン６８は、板状であって、断面図において紙面に垂直方向に延びている。複数の外部フィン６８は、容器部６１から出口管６３にかけて設けられている。複数の外部フィン６８は、互いに平行に、間隔を空けて配置されている。それぞれの外部フィン６８は、二次空気制御弁４の周辺に流れる冷却空気の流れと平行に配置されている。この構成により、逆流排気ガスの熱を容器部６１および出口管６３の外部へ効果的に放出することができる。

以上に説明した実施形態によると、逆流排気ガスの熱を効果的に奪うことができる。さらに、逆流排気ガスの流れを弱めることができる。しかも、二次空気の正規の流れに対する抵抗を過剰に増加させることなく、逆流排気ガスの流れを弱めることができる。さらに、簡単な構成で上記効果を得ることができる。この結果、逆流排気ガスから保護された二次空気制御弁を提供することができる。

（第２実施形態）
図３は、本発明の第２実施形態に係る二次空気制御弁の内部を示す平面図であって、第２ボディ２０６を弁機構７側から見た平面図である。この実施形態においては、複数のフィン８の形状が、第１実施形態とは異なっている。

フィン２８１ａ、２８１ｂ、２８１ｃ、２８２ａ、２８２ｂ、２８２ｃ、２８２ｄ、２８２ｅ、２８２ｆは、フィン８１ａ、８１ｂ、８１ｃ、８２ａ、８２ｂ、８２ｃ、８２ｄ、８２ｅ、８２ｈにそれぞれ相当する形状、位置、および機能を有している。この実施形態では、渦流案内フィン８２ｆ、８２ｇに代えて、末端仕切フィン２８１ｄ、２８１ｅが設けられている。また、末端仕切フィン８１ｄに代えて、渦流案内フィン２８２ｇが設けられている。この構成においても、第１実施形態と同様の作用効果が得られる。

（他の実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。上記実施形態の構造は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものである。

例えば、複数のフィンは、そのすべてを連続フィンによって構成してもよい。また、複数のフィンは、そのすべてを独立フィンによって構成してもよい。また、障壁フィンは、逆流排気ガスを３つの以上の流れに分岐させるように構成することができる。さらに、複数のフィン８は、曲がった板によって形成されてもよい。

１ 二次空気供給装置、
２ 吸気系統、
３ 排気系統、
４ 二次空気制御弁、
５ 第１ボディ（アッパーボディ）、
５１ 入口管、
５２ 入口通路、
５３ 中間通路、
５４ 弁座、
６ 第２ボディ（ロワボディ）、
６１ 容器部、
６２ 出口空洞、
６３ 出口管、
６４ 出口通路、
６５ 一端開口、
６６ 他端開口、
６７ 支持ブラケット、
６８ 外部フィン、
７ 弁機構、
７１ 電動弁、
７２ 可動弁、
７３ 駆動機構、
７４ モータ、
７５ 逆止弁、
７６ 支持板、
７７ リード弁、
８ フィン、
８１ 連続フィン、
８２ 独立フィン。

Claims (10)

1. 排気ガスが流れる排気系統（３）に接続され、前記排気系統に二次空気を供給する二次空気制御弁において、
   二次空気を前記排気系統に供給する通路を形成する通路形成部材（５、６）と、
   前記通路に設けられた弁機構（７）とを備え、
   前記通路形成部材（５、６）は、
   前記弁機構と前記排気系統との間に出口空洞（６２）を区画するとともに、一端開口（６５）が前記出口空洞に連通し、他端開口（６６）が前記排気系統に連通した出口通路（６４）を区画する容器部（６１、６１ａ、６１ｂ）と、
   前記出口通路から前記出口空洞内へ向けて前記一端開口（６５）を通して逆流した逆流排気ガスが衝突するように、前記容器部から前記出口空洞内に向けて突出して設けられ、前記逆流排気ガスが複数の渦流となって流れることができる複数の空洞に前記出口空洞内を区画する複数のフィン（８）とを備え、
   複数の前記フィン（８）は、
   前記逆流排気ガスが直接に衝突するように、前記出口通路の延長上に設けられ、前記逆流排気ガスを少なくとも第１流れ（Ｒ１）と第２流れ（Ｒ２）とに分岐させる障壁フィン（８２ａ、８２ｂ、２８２ａ、２８２ｂ）と、
   前記第１流れが主として導入される第１空洞と、前記第２流れが主として導入される第２空洞とに前記出口空洞内を仕切る中央仕切フィン（８２ｅ、２８２ｅ）と、
   前記第１空洞に島状に設けられ、その周囲に前記逆流排気ガスが渦流となって流れることが可能な環状の空洞を形成する第１の渦流案内フィン（８２ｄ、２８２ｄ）と、
   前記第２空洞に島状に設けられ、その周囲に前記逆流排気ガスが渦流となって流れることが可能な環状の空洞を形成する第２の渦流案内フィン（８２ｆ、８２ｇ、８２ｈ、２８２ｆ、２８２ｇ）とを備えることを特徴とする二次空気制御弁。
2. 複数の前記フィン（８）は、
   前記第１空洞内を複数の末端空洞に仕切るとともに、前記第１流れを複数の前記末端空洞のそれぞれに向かう複数の流れに分岐させる第１の末端仕切フィン（８１ａ、８１ｂ、２８１ａ、２８１ｂ）と、
   前記第２空洞内を複数の末端空洞に仕切るとともに、前記第２流れを複数の前記末端空洞のそれぞれに向かう複数の流れに分岐させる第２の末端仕切フィン（８１ｃ、８１ｄ、２８１ｃ、２８１ｄ、２８１ｅ）とを備えることを特徴とする請求項１に記載の二次空気制御弁。
3. 排気ガスが流れる排気系統（３）に接続され、前記排気系統に二次空気を供給する二次空気制御弁において、
   二次空気を前記排気系統に供給する通路を形成する通路形成部材（５、６）と、
   前記通路に設けられた弁機構（７）とを備え、
   前記通路形成部材（５、６）は、
   前記弁機構と前記排気系統との間に出口空洞（６２）を区画するとともに、一端開口（６５）が前記出口空洞に連通し、他端開口（６６）が前記排気系統に連通した出口通路（６４）を区画する容器部（６１、６１ａ、６１ｂ）と、
   前記出口通路から前記出口空洞内へ向けて前記一端開口（６５）を通して逆流した逆流排気ガスが衝突するように、前記容器部から前記出口空洞内に向けて突出して設けられ、前記逆流排気ガスが複数の渦流となって流れることができる複数の空洞に前記出口空洞内を区画する複数のフィン（８）とを備え、
   複数の前記フィン（８）は、
   前記出口空洞に島状に設けられ、前記逆流排気ガスが渦流となって流れることが可能な環状の空洞を周囲に形成する渦流案内フィン（８２ｄ、８２ｆ、８２ｇ、８２ｈ、２８２ｄ、２８２ｆ、２８２ｇ）を備えることを特徴とする二次空気制御弁。
4. 複数の前記フィン（８）は、
   前記逆流排気ガスが直接に衝突するように、前記出口通路の延長上に設けられ、前記逆流排気ガスを少なくとも第１流れ（Ｒ１）と第２流れ（Ｒ２）とに分岐させる障壁フィン（８２ａ、８２ｂ、２８２ａ、２８２ｂ）を備えることを特徴とする請求項３に記載の二次空気制御弁。
5. 複数の前記フィン（８）は、
   前記第１流れが主として導入される第１空洞と、前記第２流れが主として導入される第２空洞とに前記出口空洞内を仕切る中央仕切フィン（８２ｅ、２８２ｅ）をさらに備えることを特徴とする請求項４に記載の二次空気制御弁。
6. 複数の前記フィン（８）は、
   前記出口空洞内を複数の末端空洞に仕切るとともに、前記逆流排気ガスを複数の前記末端空洞のそれぞれに向かう複数の流れに分岐させる複数の末端仕切フィン（８１ａ、８１ｂ、８１ｃ、８１ｄ、２８１ａ、２８１ｂ、２８１ｃ、２８１ｄ、２８１ｅ）を備えることを特徴とする請求項１、３、４、および５のいずれかに記載の二次空気制御弁。
7. 前記容器部は、
   一端の開口に前記弁機構が配置された筒状の側壁（６１ａ）と、該側壁の他端に設けられた底壁（６１ｂ）とを有し、
   前記逆流排気ガスが前記底壁の内面に沿って前記出口空洞内に向けて流れるように、前記出口通路と前記一端開口とを形成しており、
   複数の前記フィン（８）は、
   前記側壁と前記底壁との両方に接続されており、前記側壁から延び出している連続フィン（８１）と、
   前記底壁にだけ接続されており、前記側壁から離れている独立フィン（８２）とを備えることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の二次空気制御弁。
8. 複数の前記フィン（８）は、前記底壁から前記側壁の高さ方向に延びる板状の部材であって、
   複数の前記フィン（８）の高さは、前記側壁の高さより低く、
   複数の前記フィン（８）と前記弁機構（７）との間には、前記側壁の開口に沿って広がる空洞（６２ａ）が形成されていることを特徴とする請求項７に記載の二次空気制御弁。
9. 前記弁機構は前記出口空洞に向けて前記二次空気を流入させる弁通路（７７ａ）を区画しており、
   前記弁通路の延長上に位置する前記フィン（８）は、前記弁通路の延長線に沿って広がっていることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の二次空気制御弁。
10. 前記容器部の外面には、複数の外部フィン（６８）が形成されていることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の二次空気制御弁。

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