JP6459632B2 - 内燃機関用吸排気装置 - Google Patents

Description

本発明は、触媒の早期暖機を行う際にウエストゲートバルブ（以下、第１バルブ）を開く内燃機関用吸排気装置に関する。

（従来技術）
触媒は、ターボチャージャの排気タービンの排気下流側に配置される（例えば、特許文献１参照）。
触媒によって排気の浄化を行うには、触媒を活性化温度に昇温させる必要がある。
触媒は、排気ガスの熱により加熱される。このため、エンジンの冷間始動直後に排気ガスの浄化能力を高めるには、始動直後の排気ガスにより触媒を素早く加熱する必要がある。

しかし、ターボチャージャを搭載する車両では、触媒の排気上側流に存在する排気タービンが大きな熱容量を有するため、触媒を活性化温度に昇温させる時間が長くなってしまう。
そこで、触媒の早期暖機を行う際に、第１バルブを開いてバイパス通路（タービン羽根車の上下流を連通してタービン羽根車を迂回するように排気ガスを流す排気ガス通路）を開く技術が提案されている。

特許文献１では、触媒の早期暖機を行う際に、第１バルブの回動方向の反対面に設けたタービン出口バルブ（以下、第２バルブ）によって、タービン出口通路（タービン羽根車を通過した排気ガスが流れる排気通路）を閉じる技術が開示されている。

特許文献１に開示される第１バルブと第２バルブは、バルブ軸によって片持ち支持される板ドア（スイングバルブ）であり、板ドアの一方の面を第１バルブとし、板ドアの他方の面を第２バルブとして用いるものである（特許文献１の図２参照：第１従来技術）。

（従来技術の問題点）
上述した第１従来技術では、板ドアの両面をそれぞれ第１バルブと第２バルブとして用いていたため、バルブ軸の回動範囲（第１バルブがバイパス通路を閉塞する回動角θ０〜第２バルブがタービン出口通路を閉塞する回動角θ２までの範囲）が大きくなってしまう。
このように、バルブ軸の回動範囲が大きいと、バルブ軸を回動操作するためのアクチュエータの大型化を招いてしまい、アクチュエータの重量アップやコストアップを招いてしまう。あるいは、アクチュエータによる閉弁荷重の低下を招いてしまい、第１バルブが閉弁状態にあるものの排気ガスの一部がバイパス通路を通過してしまういわゆる漏れ量の増大によって出力特性の悪化を招き、燃費の悪化を招く懸念がある。

この問題点を解決する手段として、特許文献１には、板ドアを「く字形に曲げた形状」に設け、曲部の先端側の板部を第１バルブとして用い、曲部よりバルブ軸側（根元側）の板部を第２バルブとして用いる技術が開示されている（特許文献１の図６参照：第２従来技術）。
このように、板ドアを「く字形に曲げた形状」に設けることにより、バルブ軸の回動範囲を狭くすることができる。

しかし、第２従来技術では、第１バルブの開度調整によりタービン羽根車５ａを通過する排気ガス量のコントロールを行って過給圧の制御を行う過給圧制御中に、第１バルブがバイパス通路を開くと、第２バルブがタービン出口通路の一部を閉じるように作用してしまう｛特許文献１の図６（ｂ）参照｝。
その結果、過給圧制御中に、タービン出口通路から流出する排気ガスの流れを第２バルブが阻害してしまい、タービン効率の低下を招いてしまう。

特開２０１２−００２０９４号公報

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、バルブ軸を一方へ回動することでバイパス通路の閉弁操作を行い、バルブ軸を他方へ回動することでタービン出口通路の閉弁操作を行う内燃機関用吸排気装置において、バルブ軸の回動範囲を小さくし、且つ過給圧制御中（通常使用時）にタービン出口通路から流出する排気ガスの流れを、第２バルブが阻害しない内燃機関用吸排気装置の提供にある。

本発明の内燃機関用吸排気装置は、第２バルブの第２シート面を、第１バルブの第１シートに対してバルブ軸の回動方向へ傾斜して設けることにより、バルブ軸の回動範囲を小さくできる。このため、バルブ軸を回動操作するアクチュエータの大型化を招く不具合や、閉弁荷重の低下を招く不具合を回避できる。

また、本発明の第２バルブは、過給圧制御中にタービン出口通路から流出した排気ガスの流れを遮らない範囲に設けられる。
即ち、第２バルブは、第１バルブが過給圧変化に影響を与えない開度に達した際に、タービン出口通路の開口部の投射面上に重ならない範囲内に設けられる。
このため、過給圧制御中に、第２バルブがタービン出口通路の一部を閉じないため、タービン出口通路から流出する排気ガスの流れを第２バルブが阻害することで生じてしまうタービン効率の低下を回避できる。

内燃機関用吸排気装置の概略図である（実施例１）。 ターボチャージャに設けられる第１バルブと第２バルブの説明図である（実施例１）。 第１バルブと第２バルブの作動説明図である（実施例１）。 バルブ軸の変化に対するバイパス通路を通過する排気流量の変化を示すグラフである（実施例１）。 第１バルブと第２バルブの説明図である（実施例２）。 過給圧制御モジュールに設けられる第１バルブと第２バルブの説明図である（実施例３）。

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。

本発明を適用した内燃機関用吸排気装置の具体例を説明する。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。

［実施例１］
実施例１を図１〜図４に基づき説明する。
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。

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。

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。

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によって高速回転自在に支持される。

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。

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。
なお、触媒１４は周知なものであり、具体的な一例を開示すると、周知のモノリス構造を採用する三元触媒であり、活性化温度に昇温されることで排気ガス中に含まれる有害物質を酸化作用と還元作用により浄化する。

この実施例のターボチャージャ２は、タービン羽根車５ａを迂回する排気ガス量を調整することにより過給圧のコントロールを行うものであり、排気タービン５には、タービン羽根車５ａを迂回する排気ガスの流量を調整する第１バルブ２１が設けられる。

具体的に、タービンハウジング５ｂ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へ吹き付ける排気スクロールの他に、タービン羽根車５ａを迂回した排気ガスが流れるバイパス通路２２と、タービン羽根車５ａを通過した排気ガスが流れるタービン出口通路２３とが設けられている。

第１バルブ２１は、バイパス通路２２の開度調整を行なうことにより、タービン羽根車５ａを迂回する排気ガス量を調整することで過給圧をコントロールするスイングバルブであり、この第１バルブ２１は、タービンハウジング５ｂの排気下流側に形成された空間γ内に配置される。
具体的に、第１バルブ２１は、タービンハウジング５ｂの外部から回動操作されるバルブ軸２４と一体に回動する第１バルブアーム２５に取り付けられており、バルブ軸２４を一方（図２の左回転方向）へ回動操作することでバイパス通路２２の下流端を閉じる。

なお、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、第１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。

また、この実施例１のターボチャージャ２には、タービン出口通路２３を開閉する第２バルブ２６が設けられている。
この第２バルブ２６は、触媒１４の早期暖機を行う際にタービン出口通路２３を閉じるスイングバルブであり、この第２バルブ２６は、第１バルブ２１と同様、タービンハウジング５ｂの排気下流側に形成された空間γ内に配置される。
具体的に、第２バルブ２６は、バルブ軸２４と一体に回動する第２バルブアーム２７に取り付けられており、バルブ軸２４を他方（図２の右回転方向）へ回動操作することでタービン出口通路２３の下流端を閉じる。

なお、この実施例１では、第１バルブアーム２５と第２バルブアーム２７を共通に設ける例を示す。

次に、バルブ軸２４を回動操作する駆動機構を説明する。
第１バルブ２１と第２バルブ２６を回動操作するバルブ軸２４は、ＥＣＵ３０により作動制御されるアクチュエータ３１によって開閉駆動される。

アクチュエータ３１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。

また、アクチュエータ３１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３１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３１を通電制御することによって第１バルブ２１と第２バルブ２６の開度制御（バルブ軸２４の回動角の制御）を行なうＥＣＵ３０に出力される。

なお、アクチュエータ３１は、排気ガスの熱影響を受け難い部材（例えば、吸気コンプレッサ等）に取り付けられるものであり、ターボチャージャ２には、アクチュエータ３１の回転出力をバルブ軸２４に伝えるリンク機構３２が設けられている。
具体的な一例として、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、タービンハウジング５ｂの外部に露出するバルブ軸２４には、外部バルブレバー３２ａが結合されており、アクチュエータ３１に駆動操作されるロッド３２ｂ等により外部バルブレバー３２ａが回動操作されることでバルブ軸２４が回動する。

バルブ軸２４の回動範囲は、第１バルブ２１の全閉角（第１バルブ２１がバイパス通路２２を閉塞する角度）と、第２バルブ２６の全閉角（第２バルブ２６がタービン出口通路２３を閉塞する角度）と、によって機械的に制限される。
即ち、図３（ａ）に示すように第１バルブ２１が全閉の時のバルブ軸２４の回動角をθ０とし、図３（ｃ）に示すように第２バルブ２６が全閉の時のバルブ軸２４の回動角をθ２とした場合、バルブ軸２４の回動範囲は、回動角θ０〜回動角θ２となる。

ＥＣＵ３０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３１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３１の出力角が得られるように）、アクチュエータ３１をフィードバック制御する（一例であり、限定しない）。

一方、ＥＣＵ３０には、冷間始動直後など触媒１４の早期暖機が望まれる運転状態の時、即ち、触媒１４の実温度または予測温度が活性化温度に達していない時に、上述した「過給圧コントロール手段」の作動に優先して、触媒１４の早期暖機を実施する「触媒暖機手段（制御プログラム）」が設けられている。
この「触媒暖機手段」は、触媒１４の早期暖機を行う際に、バルブ軸２４を回動角θ２に設定して（具体的には、バルブ軸２４へ図２の右回転方向の閉弁トルクを付与して）、第１バルブ２１によってバイパス通路２２を開くとともに、第２バルブ２６によってタービン出口通路２３を閉じるように設けられている。

もちろん、ＥＣＵ３０は、触媒１４の早期暖機が完了すると、上述した「過給圧コントロール手段」によってターボチャージャ２による過給圧コントロールを開始するように設けられている。
また、ＥＣＵ３０には、触媒１４の早期暖機中に大きなエンジン出力が要求された場合など（例えば、アクセル開度が所定値を超えた場合など）に「触媒暖機手段」を中断して「過給圧コントロール手段」を優先するように設けられている。

このように、ＥＣＵ３０は、触媒１４の早期暖機の条件が成立すると、触媒１４の早期暖機を実施し、他のエンジン運転状態（即ち、過給圧制御中）では第１バルブ２１の開度制御によって過給圧のコントロールを行うように設けられている。

過給圧制御中における第１バルブ２１の最大開度をθ１とする｛図３（ｂ）参照｝。
図４を参照して、回動角θ１の設定例を説明する。
第１バルブ２１の開度を回動角θ０から増加させると、図４に示すようにバイパス通路２２を通過する排気ガスの流量が増加する。しかし、第１バルブ２１の開度が所定開度θｘに達すると、バイパス通路２２を通過する排気ガスの流量が最大値に達し、それ以上の開度ではバイパス通路２２を通過する排気ガスの流量は増加しなくなる。
即ち、第１バルブ２１の開度を変化させた際に、バイパス通路２２を通過する排気ガスの流量が変化する開度範囲と、バイパス通路２２を通過する排気ガスの流量が最大値に達して流量の変化が生じない開度範囲との境界開度が所定開度θｘである。
そこで、この実施例１では、回動角θ１を「所定開度θｘ」あるいは「θｘより回動角θ０に少し近い開度」に設定している。

このように、過給圧制御中は、ＥＣＵ３０がバルブ軸２４をθ０〜θ１の範囲内で回動制御する。
なお、第１バルブ２１によりバイパス通路２２を全閉にする際は、バルブ軸２４へ図２の左回転方向の閉弁トルクを付与するように設けられる。

以上で説明したように、この実施例１の内燃機関用吸排気装置では、排気ガスの浄化を行う触媒１４の排気上流側に、ターボチャージャ２の排気タービン５を配置する構造を採用している。

この実施例１のターボチャージャ２は、上述したように、
・エンジン１の排出した排気ガスにより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を迂回した排気ガスが流れるバイパス通路２２を開閉する第１バルブ２１と、
・タービン羽根車５ａを通過した排気ガスが流れるタービン出口通路２３を開閉する第２バルブ２６と、
・触媒１４の早期暖機を行う際に第２バルブ２６によってタービン出口通路２３を閉じ、「過給圧制御中（触媒１４の早期暖機とは異なるエンジン運転中）」に第１バルブ２１の開度調整を行ってタービン羽根車５ａを通過する排気ガス量の制御を行うＥＣＵ３０（制御装置の一例）と、
を具備する。
そして、バイパス通路２２とタービン出口通路２３が形成されるタービンハウジング５ｂ（ハウジングの一例）に第１バルブ２１と第２バルブ２６が設けられる。

第１バルブ２１と第２バルブ２６は、上述したように、タービンハウジング５ｂの排気下流側に形成された空間γ内に配置されるものであり、
・第１バルブ２１は、回動操作されるバルブ軸２４と一体に回動する第１バルブアーム２５に取り付けられ、バルブ軸２４を一方へ回動操作することでバイパス通路２２の下流端を閉じるスイングバルブであり、
・第２バルブ２６は、バルブ軸２４と一体に回動する第２バルブアーム２７に取り付けられ、バルブ軸２４を他方へ回動操作することでタービン出口通路２３の下流端を閉じるスイングバルブである。

ここで、第１バルブ２１がバイパス通路２２を閉塞する際で、タービンハウジング５ｂのうちで第１バルブ２１が着座する面を第１座面２２ａとし、第１バルブ２１のうちでタービンハウジング５ｂに着座する面（即ち、バイパス通路２２の開口部を閉塞する面）を第１シート面２１ａとする。
一方、第２バルブ２６がタービン出口通路２３を閉塞する際で、タービンハウジング５ｂのうちで第２バルブ２６が着座する面を第２座面２３ａとし、第２バルブ２６のうちでタービンハウジング５ｂに着座する面（即ち、タービン出口通路２３の開口部を閉塞する面）を第２シート面２６ａとする。
そして、図２に示すように、第１座面２２ａから第２座面２３ａまでの角度をαとする。

この実施例１の第２シート面２６ａは、第１シート面２１ａに対してバルブ軸２４の回動方向へ傾斜して設けられる。
具体的に、第１シート面２１ａから第２シート面２６ａまでの角度φ２は、バルブ軸２４の回動角を小さくする目標の短縮角βに設けられる。
このように設けることによりバルブ軸２４の回動範囲は「θ２−θ０」＝「α−β」になる。即ち、「回動角θ０＝０度」とした場合は「θ２」＝「α−β」になる。

短縮角βを大きくすることで、バルブ軸２４の回動範囲を小さくできる。
しかし、短縮角βを大きくすると、過給圧制御中にタービン出口通路２３から空間γ内へ流出した排気ガスの流れを第２バルブ２６が遮り、タービン効率の悪化を招いてしまう。

そこで、この実施例１の第２バルブ２６は、過給圧制御中（第１バルブ２１によって過給圧のコントロールを行う制御範囲）に、タービン出口通路２３から空間γ内へ流出した排気ガスの流れを遮らない範囲に設けられる。
即ち、バルブ軸２４の回動角がθ１の時に、タービン出口通路２３の内壁の延長線上に第２バルブ２６が存在しないように設けられる。言葉を変えると、バルブ軸２４の回動角がθ１の時に、タービン出口通路２３を上流側から見たと仮定した場合、タービン出口通路２３の内側に第２バルブ２６が存在しないように設けられる。

上記の表現を変えて説明すると、第１バルブ２１が過給圧変化に影響を与えない上述した所定開度θｘに達した際に、第２バルブ２６がタービン出口通路２３の下流側開口部の投射面上に重ならない範囲内に設けられる。
より具体的な一例として、この実施例では、過給圧制御中における第１バルブ２１の最大開度θ１に達した状態であっても、第２バルブ２６がタービン出口通路２３の下流側開口部の投射面上に重ならない範囲内に設けられる。

さらに具体的な一例を説明する。第２バルブ２６が回動する空間γに、タービン出口通路２３の内面を下流側へ延長した仮想線Ｙを引く。そして、バルブ軸２４に最も近い仮想線Ｙとバルブ軸２４の間に距離Ｌ１を設けて、第１バルブ２１がバイパス通路２２を閉塞する時に｛図３（ａ）参照｝、第２バルブ２６と仮想線Ｙの間に距離Ｌ２を設ける。
そして、バルブ軸２４が回動角θ１の時に｛図３（ｂ）参照｝、第２バルブ２６が仮想線Ｙに交差しない角度φ２を設定する。

即ち、上述した距離Ｌ２と角度φ２の関係性によって、バルブ軸２４が回動角θ１の時に、タービン出口通路２３から空間γ内へ流出した排気ガスの流れを、第２バルブ２６が遮らない範囲に設けられる。
具体的には、距離Ｌ１を長く設定することで角度φ２を大きく設けて、短縮角βを大きくすることができる。しかし、距離Ｌ１を長くし過ぎるとタービンハウジング５ｂの大型化を招く。このため、この実施例１では、タービンハウジング５ｂの大型化を招かない範囲で距離Ｌ１を長く設けて、極力短縮角βを大きく設けている。

（実施例１の効果１）
この実施例１のターボチャージャ２は、上述したように、第２バルブ２６の第２シート面２６ａを、第１バルブ２１の第１シート面２１ａに対して「バルブ軸２４の回動方向」へ傾斜して設けることにより、バルブ軸２４の回動範囲を小さくできる。このため、バルブ軸２４を回動操作するアクチュエータ３１の大型化や、閉弁荷重の低下を防ぐことができる。

また、この実施例１の第２バルブ２６は、過給圧制御中に、タービン出口通路２３から空間γ内へ流出した排気ガスの流れを遮らない範囲内に設けられる。即ち、過給圧制御中に、第２バルブ２６がタービン出口通路２３の一部を閉じないように設けられる。このため、タービン出口通路２３から流出する排気ガスの流れを、第２バルブ２６が阻害することで生じてしまうタービン効率の低下を回避できる。

（実施例１の効果２）
この実施例１のターボチャージャ２では、上述したように、第１バルブアーム２５と第２バルブアーム２７を共通に設けている。
このため、第１バルブ２１と第２バルブ２６をコンパクトにできるとともに、第１バルブ２１と第２バルブ２６の回動スペースを小さくすることができ、排気タービン５の大型化を回避できる。

（実施例１の効果３）
この実施例１では、第１バルブ２１と第２バルブ２６が、第１バルブアーム２５および第２バルブアーム２７に対して可動可能なクリアランスを介して支持される。
具体的に、この実施例１は、上述したように、第１バルブアーム２５と第２バルブアーム２７を共通に設けている。そこで、「第１バルブアーム２５と第２バルブアーム２７を共通化した共通アーム」に対して第１バルブ２１と第２バルブ２６が３次元方向へガタツクことが可能に設けられている。

この実施例１とは異なり、第１バルブ２１と第２バルブ２６をクリアランスを無くして共通アーム（第１、第２バルブアーム２５、２７）に取り付けた場合、第１バルブ２１と第２バルブ２６のそれぞれが高温の排気ガスに晒されて熱膨張による歪みが生じてしまい、全閉時であっても完全に閉じることができずに、排気ガスの一部が漏れて通過してしまう。

これに対し、この実施例１では、上述したように、共通アーム（第１、第２バルブアーム２５、２７）に対して第１バルブ２１および第２バルブ２６がクリアランスを介して支持される。
このため、第１バルブ２１が閉弁する際では、共通アーム（第１、第２バルブアーム２５、２７）が第１バルブ２１を閉弁方向へ押し付けることにより、第１シート面２１ａが第１座面２２ａにならって合致するため、バイパス通路２２の閉弁性を高めることができ、排気ガスの漏れを回避できる。
同様に、第２バルブ２６が閉弁する際に、共通アーム（第１、第２バルブアーム２５、２７）が第２バルブ２６を閉弁方向へ押し付けることにより、第２シート面２６ａが第２座面２３ａにならって合致するため、タービン出口通路２３の閉弁性を高めることができ、排気ガスの漏れを回避できる。

即ち、第１バルブ２１と第２バルブ２６は、高温の排気ガスに晒されるが、共通アーム（第１、第２バルブアーム２５、２７）に対して第１バルブ２１と第２バルブ２６を、クリアランスを介して支持することで閉弁時の閉塞性を高めることができる。

（実施例１の効果４）
共通アーム（第１、第２バルブアーム２５、２７）に対する第１バルブ２１と第２バルブ２６の具体的な結合構造はもちろん限定するものではないが、理解補助の目的で具体的な一例を説明する。

以下では、第１バルブ２１がバイパス通路２２を閉塞する際に、第１バルブ２１のうちで第１バルブアーム２５（この実施例１では共通アーム）から閉弁力が付与される接触面を第１受圧面２１ｂとし、第１バルブアーム２５（この実施例１では共通アーム）のうちで第１バルブ２１に閉弁力を付与する接触面を第１押圧面２５ａとする。
また、第２バルブ２６がタービン出口通路２３を閉塞する際に、第２バルブ２６のうちで第２バルブアーム２７（この実施例１では共通アーム）から閉弁力が付与される接触面を第２受圧面２６ｂとし、第２バルブアーム２７（この実施例１では共通アーム）のうちで第２バルブ２６に閉弁力を付与する接触面を第２押圧面２７ａとする。

第１シート面２１ａと第１受圧面２１ｂは、平行に設けられる。
第１押圧面２５ａは、第１バルブ２１がバイパス通路２２を閉塞する際に、第１座面２２ａに対して平行に設けられる。
第２シート面２６ａに対して第２受圧面２６ｂは、所定の角度φ２で傾斜して設けられる。
第２バルブ２６がタービン出口通路２３を閉塞する際に、第２押圧面２７ａは、第２座面２３ａに対して角度φ２で傾斜して設けられる。

また、この実施例１は、第１バルブアーム２５と第２バルブアーム２７が共通に設けられているため、第１押圧面２５ａと第２押圧面２７ａも平行に設けられる。
第１押圧面２５ａと第２押圧面２７ａ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、第１バルブ２１がバイパス通路２２を閉塞する際に、第１座面２２ａに対して垂直に設けられる。

この実施例１の第２バルブ２６には、アーム貫通穴に挿通される嵌合軸２６ｃが一体に設けられている。この嵌合軸２６ｃの外径寸法は、アーム貫通穴の内径寸法より小径に設けられており、アーム貫通穴と嵌合軸２６ｃとの間に径方向のクリアランスが設けられる。

また、この実施例１の第１バルブ２１の中心には、嵌合軸２６ｃが挿通される丸穴形状のバルブ貫通穴が設けられている。このバルブ貫通穴の内径寸法は、嵌合軸２６ｃの外径寸法と合致するものである。嵌合軸２６ｃの先端には、第１バルブ２１の結合を行うカシメ部２６ｄが設けられている。このカシメ部２６ｄは、嵌合軸２６ｃの先端を塑性変形させたものであり、このカシメ部２６ｄと第１バルブ２１の間には、抜止用のワッシャ３３が設けられている。

そして、「カシメ部２６ｄから第２受圧面２６ｂまでの軸方向距離」は、「抜止用のワッシャ３３の厚み寸法と、第１バルブ２１の厚み寸法と、第１押圧面２５ａから第２押圧面２７ａまでのアーム厚み寸法と、を加算した長さ」よりも、長く設けられている。これにより、第１押圧面２５ａから第１受圧面２１ｂまでの間と、第２押圧面２７ａから第２受圧面２６ｂまでの間に、軸方向のクリアランスφ１が設けられる。

上記の構成を採用することにより、上述した「実施例１の効果１〜３」を得ることができる。

［実施例２］
実施例２を図５に基づき説明する。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。
上記の実施例１では、第１バルブアーム２５と第２バルブアーム２７を共通に設ける例を示した。
これに対し、この実施例２は、図５に示すように、第１バルブアーム２５と第２バルブアーム２７を独立して設けるものであり、バルブ軸２４の軸方向の異なる位置に設けた第１バルブアーム２５と第２バルブアーム２７のそれぞれに第１バルブ２１と第２バルブ２６を設けたものである。

このように、第１バルブアーム２５と第２バルブアーム２７を独立して設けることにより、バイパス通路２２の出口とタービン出口通路２３の出口が、バルブ軸２４の軸方向にズレる排気タービン５であっても本発明を適用できる。
即ち、バイパス通路２２の出口とタービン出口通路２３の出口の配置の制約がなく、自由度が増すため、排気タービン５に大きな変更を招くことなく本発明を実施することが可能になる。即ち、コスト上昇を抑えて本発明を実施することができる。

［実施例３］
実施例３を図６に基づき説明する。
上記の実施例１、２では、タービンハウジング５ｂに第１バルブ２１と第２バルブ２６を設ける例を示した。即ち、第１バルブ２１と第２バルブ２６がターボチャージャ２に含まれる構成を示した。
これに対し、この実施例３は、バイパス通路２２とタービン出口通路２３の一部が形成されるハウジングＨをターボチャージャ２とは別体に設け、その別体のハウジングＨに第１バルブ２１と第２バルブ２６が設けたものである。

具体的には、第１バルブ２１と第２バルブ２６をターボチャージャ２とは別体の過給圧制御モジュールＭに組み付けるものである。即ち、過給圧制御モジュールＭのハウジングＨに、バイパス通路２２とタービン出口通路２３の一部を形成し、そのハウジングＨに第１バルブ２１と第２バルブ２６を設けるものである。
この実施例３では、第１バルブ２１と第２バルブ２６を含む過給圧制御モジュールＭをターボチャージャ２から分離して車両に配置できるため、排気管などのパイプレイアウトの自由度を高めることができ、排気系レイアウトの設計を容易化できる。

上記の実施例では、アクチュエータ３１の一例として電動モータを駆動源とした電動アクチュエータを用いる例を示したが、ＥＣＵ３０により通電制御可能なアクチュエータ３１であれば他の形式（負圧アクチュエータ、油圧アクチュエータ等）であっても良い。

上記の実施例では、タービンハウジング５ｂに１つの排気スクロールが設けられる例を示したが、タービンハウジング５ｂに独立した２つの排気スクロールが設けられるターボチャージャ２に本発明を適用しても良い。

１・・・エンジン ５ａ・・タービン羽根車
５ｂ・・タービンハウジング １４・・・触媒
２１・・・第１バルブ ２１ａ・・第１シート面ａ
２２・・・バイパス通路 ２３・・・タービン出口通路
２４・・・バルブ軸 ２５・・・第１バルブアーム
２６・・・第２バルブ ２６ａ・・第２シート面
２７・・・第２バルブアーム ３０・・・ＥＣＵ（制御装置）

Claims (9)

1. エンジン（１）の排出した排気ガスにより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）を迂回した排気ガスが流れるバイパス通路（２２）を開閉する第１バルブ（２１）と、前記タービン羽根車（５ａ）を通過した排気ガスが流れるタービン出口通路（２３）を開閉する第２バルブ（２６）と、排気ガスの浄化を行う触媒（１４）の早期暖機を行う際に前記第２バルブ（２６）によって前記タービン出口通路（２３）を閉じ、過給圧のコントロールを行う際に前記第１バルブ（２１）の開度調整を行う制御装置（３０）とを具備する内燃機関用吸排気装置であって、
   前記第１バルブ（２１）は、回動操作されるバルブ軸（２４）と一体に回動する第１バルブアーム（２５）に取り付けられ、前記バルブ軸（２４）を一方へ回動操作することで前記バイパス通路（２２）の下流端を閉じるスイングバルブであり、
   前記第２バルブ（２６）は、前記バルブ軸（２４）と一体に回動する第２バルブアーム（２７）に取り付けられ、前記バルブ軸（２４）を他方へ回動操作することで前記タービン出口通路（２３）の下流端を閉じるスイングバルブであり、
   前記第１バルブ（２１）のうちで前記バイパス通路（２２）の開口部を閉塞する面を第１シート面（２１ａ）とし、前記第２バルブ（２６）のうちで前記タービン出口通路（２３）の開口部を閉塞する面を第２シート面（２６ａ）とした場合、
   前記第２シート面（２６ａ）は、前記第１シート面（２１ａ）に対して前記バルブ軸（２４）の回動方向へ傾斜して設けられ、
   前記第１シート面（２１ａ）が着座する第１座面（２２ａ）と前記第２シート面（２６ａ）が着座する第２座面（２３ａ）とがなす角度（α）と、
   前記第１シート面（２１ａ）と前記第２シート面（２６ａ）とがなす角度（β）と、
   前記第１バルブ（２１）の閉弁時に前記第２シート面（２６ａ）と前記第２座面（２３ａ）とがなす角度（θ２）との間に、角度（θ２）＝角度（α）−角度（β）の関係があり、
   前記第２バルブ（２６）は、前記第１バルブ（２１）が過給圧変化に影響を与えない開度（θ１、θｘ）に達した際に、前記タービン出口通路（２３）の開口部の投射面上に重ならない範囲内に設けられることを特徴とする内燃機関用吸排気装置。
2. 請求項１に記載の内燃機関用吸排気装置において、
   前記第１バルブ（２１）が過給圧変化に影響を与えない開度とは、前記第１バルブ（２１）の開度調整によって前記タービン羽根車（５ａ）を通過する排気ガス量のコントロールを行う過給圧制御中における前記第１バルブ（２１）の最大開度（θ１）であることを特徴とする内燃機関用吸排気装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の内燃機関用吸排気装置において、
   前記第１バルブアーム（２５）と前記第２バルブアーム（２７）は、共通に設けられることを特徴とする内燃機関用吸排気装置。
4. 請求項１または請求項２に記載の内燃機関用吸排気装置において、
   前記第１バルブアーム（２５）と前記第２バルブアーム（２７）は、独立して設けられ、前記バルブ軸（２４）の軸方向の異なる位置で前記第１バルブ（２１）と前記第２バルブ（２６）を支持することを特徴とする内燃機関用吸排気装置。
5. 請求項１ないし請求項４の内のいずれか１つに記載の内燃機関用吸排気装置において、
   前記第１バルブ（２１）と前記第２バルブ（２６）は、前記第１バルブアーム（２５）および前記第２バルブアーム（２７）に対して可動可能なクリアランスを介して支持されることを特徴とする内燃機関用吸排気装置。
6. 請求項１ないし請求項５の内のいずれか１つに記載の内燃機関用吸排気装置において、
   前記第１バルブ（２１）のうちで前記第１バルブアーム（２５）から閉弁力が付与される面を第１受圧面（２１ｂ）とし、
   前記第１バルブアーム（２５）のうちで前記第１バルブ（２１）に閉弁力を付与する面を第１押圧面（２５ａ）とした場合、
   前記第１シート面（２１ａ）と前記第１受圧面（２１ｂ）が平行に設けられるとともに、前記第１バルブ（２１）が前記バイパス通路（２２）を閉塞する際に、前記第１座面（２２ａ）と第１押圧面（２５ａ）が平行に設けられることを特徴とする内燃機関用吸排気装置。
7. 請求項６に記載の内燃機関用吸排気装置において、
   前記第２バルブ（２６）のうちで前記第２バルブアーム（２７）から閉弁力が付与される面を第２受圧面（２６ｂ）とし、
   前記第２バルブアーム（２７）のうちで前記第２バルブ（２６）に閉弁力を付与する面を第２押圧面（２７ａ）とした場合、
   前記第２シート面（２６ａ）に対して前記第２受圧面（２６ｂ）が所定の角度（φ２）で傾斜するとともに、前記第２バルブ（２６）が前記タービン出口通路（２３）を閉塞する際に、前記第２座面（２３ａ）に対して第２押圧面（２７ａ）が前記所定の角度（φ２）で傾斜することを特徴とする内燃機関用吸排気装置。
8. 請求項１ないし請求項７の内のいずれか１つに記載の内燃機関用吸排気装置において、
   前記第１バルブ（２１）と前記第２バルブ（２６）が設けられるハウジングは、前記タービン羽根車（５ａ）を収容するタービンハウジング（５ｂ）であることを特徴とする内燃機関用吸排気装置。
9. 請求項１ないし請求項７の内のいずれか１つに記載の内燃機関用吸排気装置において、
   前記第１バルブ（２１）と前記第２バルブ（２６）が設けられるハウジングは、前記タービン羽根車（５ａ）が設けられるターボチャージャ（２）とは別体に設けられる過給圧制御モジュール（Ｍ）のハウジング（Ｈ）であることを特徴とする内燃機関用吸排気装置。

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