調整バルブ及び過給装置
【課題】バルブ開度を調整して流体の流量を容易に制御できる調整バルブ及び過給装置を提供すること。
【解決手段】本発明の調整バルブ７５は、第１流路７１と、該第１流路７１に合流する第２流路７２との合流部Ｍに設けられ、第２流路７２から第１流路７１に導入される流体の流量を調整する調整バルブであって、略矩形板状の弁体８２と、弁体８２における所定の縁部８５と略平行する所定の軸周りで弁体８２を回転自在に支持する支持部８３とを有し、第２流路７２は、合流部Ｍにおける断面形状が弁体８２の外形と嵌合する略矩形に形成され、弁体８２は、第２流路７２を閉塞する第１位置Ｐ１と、第２流路７２を開放する第２位置Ｐ２との間を回転して移動するという構成を採用する。
【解決手段】本発明の調整バルブ７５は、第１流路７１と、該第１流路７１に合流する第２流路７２との合流部Ｍに設けられ、第２流路７２から第１流路７１に導入される流体の流量を調整する調整バルブであって、略矩形板状の弁体８２と、弁体８２における所定の縁部８５と略平行する所定の軸周りで弁体８２を回転自在に支持する支持部８３とを有し、第２流路７２は、合流部Ｍにおける断面形状が弁体８２の外形と嵌合する略矩形に形成され、弁体８２は、第２流路７２を閉塞する第１位置Ｐ１と、第２流路７２を開放する第２位置Ｐ２との間を回転して移動するという構成を採用する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、調整バルブ及び過給装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、容量の異なる複数のターボチャージャを備え、これら複数のターボチャージャの動作を逐次切り替えることで、エンジンの低回転域から高回転域に亘りその性能を向上させる過給装置が用いられている（例えば、特許文献１参照）。
ターボチャージャは、エンジンから排出される排気ガスの流動によって動作する。上記過給装置は、エンジンの低回転域では排気ガスの流量が少ないため、応答性の良い小型ターボチャージャに排気ガスを供給することでターボラグを短縮し、エンジンの高回転域では排気ガスの流量が多くなるため、大型ターボチャージャに排気ガスを供給してエンジンの性能を大きく向上させている。
【０００３】
エンジンから排出される排気ガスの流路は分岐され、複数のターボチャージャにそれぞれ接続されている。流路の分岐点（又は、分岐した流路が再び合流する箇所）には、排気ガスの流動方向を切り替えると共にその流量を調整する調整バルブが設けられている。この調整バルブには、ターボチャージャにおけるウェイストゲートバルブと同様のバルブ構成が用いられており、流路の端部に設けられる略円環状の弁座と、アクチュエータ等の作動により上記弁座に当接して流路を開閉できる弁体とを有している。弁体と弁座との間の間隔を調整することで、排気ガスの流量が調整され、各ターボチャージャに導入される排気ガスの流量が変化する。そして、調整バルブが排気ガスの流量を調整することで、複数のターボチャージャ間における動作の切替が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−７１１７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した従来技術には、以下のような課題が存在する。
上述したように、従来の調整バルブにはウェイストゲートバルブと同様のバルブ構成が用いられている。
しかし、このバルブ構成を用いた場合、バルブ開度と、調整バルブを介して流動する流体の流量とが非線形の関係となり、バルブ開度を調整することで流体の流量を適切に制御することが難しいという課題があった。
【０００６】
本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、バルブ開度を調整して流体の流量を容易に制御できる調整バルブ及び過給装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明の調整バルブは、第１流路と、該第１流路に合流する第２流路との合流部に設けられ、第２流路から第１流路に導入される流体の流量を調整する調整バルブであって、略矩形板状の弁体と、弁体における所定の縁部と略平行する所定の軸周りで弁体を回転自在に支持する支持部とを有し、第２流路は、合流部における断面形状が弁体の外形と嵌合する略矩形に形成され、弁体は、第２流路を閉塞する第１位置と、第２流路を開放する第２位置との間を回転して移動するという構成を採用する。
このような構成を採用する本発明では、弁体及び第２流路は共に略矩形に形成されており、弁体が回転することで形成される第２流路における開口部の形状も略矩形となる。そのため、弁体の開度と上記開口部の開口面積とは略線形の関係となり、流体の流量は開口面積に従うことから、弁体の開度と流体の流量とが略線形の関係となる。
【０００８】
本発明の調整バルブは、支持部が、第１流路と第２流路との間に設けられるという構成を採用する。
このような構成を採用する本発明では、支持部を第２流路の第１流路と逆側に設置した場合等に比べ、調整バルブを設置するためのスペースを縮小することができる。
【０００９】
本発明の調整バルブは、弁体における第２流路に臨む板面の、軸と直交する方向での断面形状が、膨出する凸状に湾曲しているという構成を採用する。
このような構成を採用する本発明では、特に弁体の開度が小さい場合において、弁体における板面の、第２流路を形成し上記板面と略対向する壁部に対する傾きが、弁体の回転先端に向かうに従い漸次小さくなっているため、板面と壁部との間を流れる流体の損失を低減することが可能となる。
【００１０】
本発明の調整バルブは、弁体における第２流路に臨む板面の、軸と直交する方向での断面形状が、凹状に湾曲しているという構成を採用する。
このような構成を採用する本発明では、第２流路から第１流路に導入される流体は弁体における板面に沿って流動するため、板面が凹状に湾曲していることで、弁体を通過した流体は第１流路の延在方向に略沿う方向で流動し、第２流路から第１流路に導入される流体の損失を低減することが可能となる。
【００１１】
本発明の調整バルブは、第１位置にある弁体の第２流路に臨む板面と、第２流路を形成し板面と略対向する壁部との間の間隔が、弁体の回転先端に向かうに従い漸次狭くなるという構成を採用する。
このような構成を採用する本発明では、特に弁体の開度が小さい場合において、弁体における板面と壁部との間の間隔が前記弁体の回転先端に向かうに従い漸次狭くなっているため、板面と壁部との間を流れる流体の損失を低減することが可能となる。
【００１２】
本発明の過給装置は、請求項１から５のいずれか一項に記載の調整バルブと、容量の異なる複数のターボチャージャと、調整バルブの開度を制御する制御部とを備え、調整バルブは、制御部の制御に基づいて、複数のターボチャージャのそれぞれに導入される流体の流量を調整して、複数のターボチャージャ間での動作の切り替えを行うという構成を採用する。
このような構成を採用する本発明では、弁体及び第２流路は共に略矩形に形成されており、弁体が回転することで形成される第２流路における開口部の形状は略矩形となる。そのため、弁体の開度と上記開口部の開口面積とは略線形の関係となり、流体の流量は開口面積に従うことから、弁体の開度と流体の流量とが略線形の関係となる。また、複数のターボチャージャ間での動作の切り替えは、それぞれのターボチャージャに導入される流体の流量によって決定されるため、弁体の開度を調整することで過給装置におけるターボチャージャの動作を容易に制御することが可能となる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、弁体の開度と流体の流量とが略線形の関係となることから、弁体の開度を調整することで流体の流量を容易に制御できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】駆動系１の全体構成を示す概略図である。
【図２】調整バルブ７５の構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の調整バルブ及び過給装置に係る実施の形態を、図１及び図２を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００１６】
図１は、本実施形態に係る調整バルブ及び過給装置が設けられている駆動系１の全体構成を示す概略図である。
駆動系１は、車両等に設けられ、該車両を走行させるための系であって、エンジン２と、過給装置３とを有している。
【００１７】
エンジン２は、空気と燃料との混合気体を燃焼させて、車両を走行させるための駆動力を発生する駆動装置である。エンジン２は、過給装置３から吐出された空気が導入される流路であるエンジン給気流路２１と、エンジン給気流路２１から供給された空気と燃料との混合気体を燃焼させる複数の燃焼室（図示せず）を備えるエンジンブロック２２と、エンジンブロック２２から排出された排気ガスを過給装置３に供給する流路であるエンジン排気流路２３とを有している。
【００１８】
過給装置３は、容量の異なる複数のターボチャージャを備え、ターボチャージャの動作により圧縮された空気をエンジン２に供給してエンジン２の性能を向上させる装置である。また、上記複数のターボチャージャは、エンジン２の排気ガスの流動に関して直列に配列されており、過給装置３はいわゆるシーケンシャルタイプの過給装置である。過給装置３は、第１ターボチャージャ（ターボチャージャ）４と、第２ターボチャージャ（ターボチャージャ）５と、給気部６と、排気部７と、制御部９とを有している。
【００１９】
第１ターボチャージャ４は、導入される排気ガスの流量が少なくても作動することのできる小型・小容量のターボチャージャである。第１ターボチャージャ４は、エンジン２から排出された排気ガスが導入されることで回転する第１タービン４１と、給気部６から供給される空気を圧縮する第１コンプレッサ４２と、第１タービン４１の回転駆動力を第１コンプレッサ４２に伝達する軸である第１回転軸４３とを有している。なお、第１タービン４１の排気ガス導入口にはエンジン排気流路２３が接続され、第１コンプレッサ４２の吐出口にはエンジン給気流路２１が接続されている。
【００２０】
第２ターボチャージャ５は、第１ターボチャージャ４よりも大型・大容量のターボチャージャである。第２ターボチャージャ５は、エンジン２から排出された排気ガスが導入されることで回転する第２タービン５１と、給気部６から供給される空気を圧縮する第２コンプレッサ５２と、第２タービン５１の回転駆動力を第２コンプレッサ５２に伝達する軸である第２回転軸５３とを有している。
【００２１】
給気部６は、車両の外部から導入された空気を、第１ターボチャージャ４及び第２ターボチャージャ５に供給するものであって、空気が流動する流路である第１給気流路６１から第３給気流路６３と、空気を一方向のみに流動させる逆止弁６４とを有している。
【００２２】
第１給気流路６１は、車両の外部から導入された空気を第２コンプレッサ５２に供給する流路であって、その上流側には車両の外部から導入された空気を濾過して粉塵等を除去する不図示のエアクリーナが接続され、その下流側は第２コンプレッサ５２の吸気口に接続されている。
第２給気流路６２は、第２コンプレッサ５２から吐出された空気を第１コンプレッサ４２に供給する流路であって、その上流側は第２コンプレッサ５２の吐出口に接続され、その下流側は第１コンプレッサ４２の吸気口に接続されている。
【００２３】
第３給気流路６３は、第２コンプレッサ５２から吐出された空気を、第１コンプレッサ４２を通さずにエンジン２側に流動させるバイパス流路であって、第２給気流路６２とエンジン給気流路２１との間に設けられている。
逆止弁６４は、第２給気流路６２と第３給気流路６３との接続部に設けられ、第１コンプレッサ４２によって圧縮されエンジン給気流路２１に流入した空気が第３給気流路６３を介して第２給気流路６２に戻ることを防止するための弁である。
【００２４】
排気部７は、エンジン２から排出された排気ガスを第１タービン４１及び第２タービン５１に供給し、最終的には車両の外部に放出するものであって、第１排気流路（第１流路）７１から第４排気流路７４と、調整バルブ７５と、ウェイストゲートバルブ７６とを有している。
【００２５】
第１排気流路（第１流路）７１は、第１タービン４１から吐出された排気ガスを第２タービン５１に供給する流路であって、その上流側は第１タービン４１の吐出口に接続され、その下流側は第２タービン５１の排気ガス導入口に接続されている。
第２排気流路（第２流路）７２は、エンジン２から吐出された排気ガスを、第１タービン４１を通さずに第２タービン５１側に流動させるバイパス流路であって、エンジン排気流路２３と第１排気流路７１との間に設けられている。
【００２６】
第３排気流路７３は、第２タービン５１から吐出された排気ガスを車両の外部に向けて流動させる流路であって、その上流側は第２タービン５１の吐出口に接続され、その下流側は排気ガスを浄化する不図示のガス浄化装置に接続されている。
第４排気流路７４は、第１タービン４１から吐出された排気ガスを、第２タービン５１を通さずに車両の外部に向けて流動させるバイパス流路であって、第１排気流路７１と第３排気流路７３との間に設けられている。
【００２７】
調整バルブ７５は、制御部９の制御に基づいて、第２排気流路７２から第１排気流路７１に導入される排気ガスの流量を調整し、第１ターボチャージャ４と第２ターボチャージャ５との動作の切り替えを行うものである。調整バルブ７５は、第１排気流路７１と第２排気流路７２との合流部Ｍ（図２参照）に設けられている。なお、調整バルブ７５の詳細は後述する。
【００２８】
ウェイストゲートバルブ７６は、第１排気流路７１と第４排気流路７４との接続部に設けられ、第２タービン５１に所定の流量以上の排気ガスが流入するときに、排気ガスを下流側にバイパスさせて第２タービン５１のオーバーブーストによる破損を防ぐための弁である。ウェイストゲートバルブ７６には、不図示のアクチュエータが接続されている。
【００２９】
制御部９は、調整バルブ７５の動作を制御して、第２排気流路７２から第１排気流路７１に導入される排気ガスの流量を調整し、第１ターボチャージャ４と第２ターボチャージャ５との動作の切り替えを制御するためのものである。なお、制御部９は、例えば駆動系１においてエンジン２等の動作を制御するエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）であってもよい。
【００３０】
続いて、調整バルブ７５の構成を、図２を参照して詳細に説明する。
図２は、調整バルブ７５の構成を示す概略図であって、（ａ）は側方断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線視断面図である。
調整バルブ７５は、図２（ａ）の紙面上下方向に略平行して延在する第１排気流路７１と、第１排気流路７１に合流する第２排気流路７２との合流部Ｍに設けられ、第２排気流路７２から第１排気流路７１に導入される排気ガスの流量を調整するためのバルブである。調整バルブ７５は、弁座８１と、弁体８２と、孔部（支持部）８３と、駆動部８４とを有している。なお、第１排気流路７１及び第２排気流路７２の上流側は、図２（ａ）における紙面上側とする。
【００３１】
弁座８１は、第２排気流路７２における第１排気流路７１側の端部に設けられている。弁座８１における弁体８２が当接する当接面は、弁体８２の回転先端８７（後述）に応じた形状で形成され、弁体８２が弁座８１に隙間無く当接できるように構成されている。
【００３２】
弁体８２は、略矩形板状の部材であって、第２排気流路７２から第１排気流路７１に導入される排気ガスの流量を調整するものである。
弁体８２における、第１排気流路７１の上流側に位置する縁部８５は、縁部８５の延在方向に平行し且つ相反する方向に突出する一対の回転軸８６を有している。一対の回転軸８６は、第１排気流路７１を形成する第１排気管７１ａに形成されている一対の孔部８３に回転自在に設けられている。すなわち、弁体８２は孔部８３に支持され、回転軸８６の軸周りで回転することができる。なお、孔部８３に転がり軸受等を用いてもよい。
【００３３】
なお、孔部８３は、第１排気流路７１と第２排気流路７２との間に配置されている。このため、弁体８２を回転自在に支持する支持部を、第２排気流路７２の第１排気流路７１と逆側に配置した場合に比べ、調整バルブ７５を設置するためのスペースを縮小することができる。
【００３４】
一方側の回転軸８６は他方側よりも長く形成され、第１排気管７１ａの外部まで突出している。また、この一方側の回転軸８６は、弁体８２を回転させるための駆動部８４と連結されている。駆動部８４には電動機等が用いられる。
駆動部８４は制御部９と電気的に接続されており、駆動部８４は制御部９の制御に基づき回転軸８６を介して、弁体８２を回転させることができる。
【００３５】
縁部８５の逆側の縁部である回転先端８７は、弁体８２の回転に関して外側に位置する縁部であり、弁体８２が第２排気流路７２を閉塞するときに、弁座８１と当接する部分である。上述したように、弁座８１の弁体８２が当接する当接面は、回転先端８７に応じた形状で形成され、回転先端８７が弁座８１に隙間無く当接できるように構成されている。
また、弁体８２における、回転軸８６の軸方向と直交する方向での断面形状は、回転先端８７に向かうに従い幅狭となる略翼形状に形成されている。
【００３６】
弁体８２における、第２排気流路７２に臨む第１板面（板面）８８の、回転軸８６の軸方向と直交する方向での断面形状は、膨出する凸状に湾曲している。そのため、特に弁体８２と弁座８１との間隔（すなわち弁体８２の開度）が小さい場合において、第１板面８８の、第２排気流路７２を形成し第１板面８８と略対向する壁部７２ａに対する傾きが、回転先端８７に向かうに従い漸次小さくなっている。また、第１板面８８と壁部７２ａとの間の間隔が、回転先端８７に向かうに従い漸次狭くなっている。
【００３７】
一方、弁体８２における、第１板面８８と逆側の第２板面８９は、略平面状に形成されている。また、弁体８２が弁座８１に当接したときに、第２板面８９は、第１排気流路７１の延在方向と略平行する姿勢で設けられている。
なお、第２板面８９を第１排気流路７１に臨む凹形状とし、弁体８２を排気ガスの流れに考慮した翼形状としてもよい。
【００３８】
第２排気流路７２における、その延在方向と直交する方向での断面形状は、弁体８２の外形と嵌合する略矩形に形成されている。すなわち、弁体８２が回転したとしても、弁体８２の回転先端８７以外の３つの縁部と、第１排気流路７１及び第２排気流路７２を形成する壁部との間の隙間は略一定である。
一方、弁体８２の開度が大きくなるに従い、弁座８１と回転先端８７との間には第２排気流路７２における略矩形の開口部７２ｂが形成される。開口部７２ｂにおける回転軸８６の中心軸方向での長さは変化しないため、弁体８２の開度と開口部７２ｂの開口面積とは単純な比例関係となる。よって、弁体８２の開度と開口部７２ｂの開口面積とが略線形の関係となる。
【００３９】
上述したように、弁体８２は、駆動部８４の作動により回転軸８６の軸周りで回転し、第１排気流路７１と第２排気流路７２との合流部Ｍ近傍で移動することができる。すなわち、弁体８２は、図２に示す第１位置Ｐ１、第２位置Ｐ２及び第３位置Ｐ３の間を移動することができる。
【００４０】
第１位置Ｐ１は、弁体８２が弁座８１に当接した位置である。第１位置Ｐ１にある弁体８２は、第２排気流路７２を閉塞している。
第２位置Ｐ２は、弁体８２が弁座８１から最大に離間した位置であり、エンジン２から排出される排気ガスがほぼ全て第２排気流路７２を流動しているときの位置である。
第３位置Ｐ３は、第１位置Ｐ１と第２位置Ｐ２との間に設けられ、弁体８２が弁座８１との間に所定の間隔を形成する位置である。
【００４１】
続いて、本実施形態における駆動系１の動作を説明する。なお、エンジン２及び各ターボチャージャ等の一般的な動作についてはその説明を省略し、本発明に係る調整バルブ７５と関わる動作についてのみ説明する。
以下、駆動系１における調整バルブ７５と関わる動作を、図１及び図２を参照して説明する。
【００４２】
以下の動作説明は、エンジン２がその回転数を低回転域から高回転域まで上昇させる過程について説明する。
まず、エンジン２の回転数が低回転域にあるときは、制御部９は弁体８２を図２（ａ）に示す第１位置Ｐ１に保持させる。第１位置Ｐ１にある弁体８２は弁座８１に当接し、且つ第２排気流路７２の断面形状は弁体８２の外形と嵌合する略矩形に形成されているため、第２排気流路７２は弁体８２によって閉塞され、第２排気流路７２内を排気ガスはほとんど流動しない。よって、エンジン２から排出された排気ガスは、ほぼ全てエンジン排気流路２３から第１タービン４１に導入される。
【００４３】
第１タービン４１に導入された排気ガスは、第１ターボチャージャ４を作動させた後、第１タービン４１の吐出口から第１排気流路７１に流動する。そして、調整バルブ７５の近傍では、排気ガスは、第１排気流路７１内を図２（ａ）の紙面上側から下側に向かって流動する。
このとき、弁体８２の第２板面８９が第１排気流路７１の延在方向と略平行する姿勢で設けられているため、排気ガスの流動の損失を低く抑えることができる。
【００４４】
次に、エンジン２の回転数が上昇すると共に、過給装置３の動作の主体を第１ターボチャージャ４から第２ターボチャージャ５に切り替える。
エンジン２の回転数が上昇すれば、排出される排気ガスの流量が増加することから、小型・小容量の第１ターボチャージャ４では排気ガスの流動に関するエネルギーを十分に利用することができなくなる。そのため、過給装置３の動作の主体を、大型・大容量の第２ターボチャージャ５に切り替える。ここで、駆動系１全体としての動作を不安定化させないために、第１ターボチャージャ４から第２ターボチャージャ５への動作の切り替えは円滑に行う必要がある。
【００４５】
制御部９が駆動部８４を作動させて回転軸８６を回転させ、弁体８２を弁座８１から僅かに離間させる。すなわち、制御部９が弁体８２を、図２（ａ）に示す第３位置Ｐ３に移動させる。
弁体８２と弁座８１とが互いに離間するため、回転先端８７と弁座８１との間には開口部７２ｂが形成され、開口部７２ｂを介して第２排気流路７２から第１排気流路７１に排気ガスが矢印Ｇの向きで流動し始める。
【００４６】
このとき、未だ第１排気流路７１の上流側からの排気ガスの流れは存在しており、第１ターボチャージャ４も作動している。もっとも、排気ガスの流動においては、第１タービン４１を通るよりもバイパス流路である第２排気流路７２を通る方がその流動抵抗が少なくなるため、調整バルブ７５の開度が大きくなるに従い、排気ガスはより第２排気流路７２を流動し、過給装置３の動作の主体が漸次第１ターボチャージャ４から第２ターボチャージャ５に切り替わる。
【００４７】
ここで、弁体８２における第１板面８８の断面形状は、膨出する凸状に湾曲しているため、第１板面８８の、第２排気流路７２を形成し第１板面８８と略対向する壁部７２ａに対する傾きが、回転先端８７に向かうに従い漸次小さくなっている。また、第１板面８８と壁部７２ａとの間の間隔が、回転先端８７に向かうに従い漸次狭くなっている。
よって、第１板面８８と壁部７２ａとの間を流れる排気ガスの損失を低減することができ、過給装置３の効率の低下を防ぐことができる。
【００４８】
また、同じ理由から、第１板面８８と壁部７２ａとの間の排気ガスを円滑に流動させることができる。よって、過給装置３の動作を、第１ターボチャージャ４から第２ターボチャージャ５に円滑に切り替えることができる。
【００４９】
さらに、第１ターボチャージャ４から第２ターボチャージャ５への動作の切り替えは、排気ガスの第１排気流路７１及び第２排気流路７２への流量の制御によって行われる。ここで、上述したように弁体８２の開度と開口部７２ｂの開口面積とは略線形の関係にあり、第２排気流路７２から第１排気流路７１に導入される排気ガスの流量は、開口部７２ｂの開口面積に従うことから、弁体８２の開度と上記排気ガスの流量は、略線形の関係となる。
したがって、弁体８２の開度を制御部９の制御に基づいて調整することで、第２排気流路７２から第１排気流路７１に導入される排気ガスの流量を容易に制御することができ、駆動系１の動作を不安定化することなく、第１ターボチャージャ４から第２ターボチャージャ５への動作の切り替えを適切に行うことができる。
【００５０】
次に、エンジン２の回転数の上昇と共に、制御部９は弁体８２を弁座８１から更に離間させ、図２（ａ）に示す第２位置Ｐ２に移動させる。
この状態では、エンジン２から排出される排気ガスは、ほぼ全てが第２排気流路７２を流動しており、第１ターボチャージャ４は停止している。よって、調整バルブ７５の近傍においても、第１排気流路７１の上流側からの排気ガスの流れは無く、矢印Ｇに示す第２排気流路７２からの流れのみとなる。したがって、過給装置３の動作は、第１ターボチャージャ４から大型・大容量の第２ターボチャージャ５に完全に切り替わっており、エンジン２からの排気ガスの流動に関するエネルギーを十分に利用することができ、結果としてエンジン２の性能を大きく向上させることができる。
【００５１】
なお、弁体８２の位置が、第１位置Ｐ１から第３位置Ｐ３を介して第２位置Ｐ２に変化するに従い、弁体８２の、第１排気流路７１内への突出量は次第に大きくなるが、この変化に伴い第１排気流路７１の上流側から流れる排気ガスの流量は減少していくので、過給装置３の効率を大きく低下させる虞はない。
【００５２】
したがって、本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
本実施形態によれば、弁体８２の開度と排気ガスの流量とが略線形の関係となることから、弁体８２の開度を調整することで排気ガスの流量を容易に制御できるという効果がある。さらに、弁体８２の開度を制御部９の制御に基づいて調整することで、過給装置３の動作を第１ターボチャージャ４と第２ターボチャージャ５との間で適切に切り替えることができるという効果がある。
【００５３】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００５４】
例えば、上記実施形態では、調整バルブ７５は車両に設けられる駆動系１に設置されているが、これに限定されるものではなく、第１流路に第２流路が合流している箇所で、第２流路から第１流路に流体の流量を容易に制御する必要の有る場合に用いてもよい。また、流体も排気ガスに限定されず、その他の流体（気体・液体）であってもよい。
【００５５】
また、上記実施形態では、弁体８２の第１板面８８は膨出する凸状に湾曲していたが、これに限定されるものではなく、第１板面８８を略平面状に形成し、弁体８２が第１位置Ｐ１にあるときに、第１板面８８と壁部７２ａとの間の間隔が回転先端８７に向かうに従い漸次狭くなるように構成されていてもよい。このような構成によれば、弁体８２が弁座８１から僅かに離間したとしても、第１板面８８と壁部７２ａとの間の間隔は回転先端８７に向かうに従い漸次狭くなっているため、第１板面８８と壁部７２ａとの間を流れる排気ガスの損失を低減することができる。
【００５６】
また、上記実施形態では、弁体８２の第１板面８８は膨出する凸状に湾曲していたが、逆に凹状に湾曲していてもよい。このような構成によれば、第２排気流路７２から第１排気流路７１に導入される排気ガスは第１板面８８に沿って流動するため、第１板面８８が凹状に湾曲していることで、弁体８２を通過した排気ガスは第１排気流路７１の延在方向に略沿う方向で流動し、第２排気流路７２から第１排気流路７１に導入される排気ガスの損失を低減することが可能となる。
【符号の説明】
【００５７】
３…過給装置、４…第１ターボチャージャ（ターボチャージャ）、５…第２ターボチャージャ（ターボチャージャ）、７１…第１排気流路（第１流路）、７２…第２排気流路（第２流路）、７２ａ…壁部、７５…調整バルブ、８２…弁体、８３…孔部（支持部）、８５…縁部、８７…回転先端、８８…第１板面（板面）、９…制御部、Ｍ…合流部、Ｐ１…第１位置、Ｐ２…第２位置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、調整バルブ及び過給装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、容量の異なる複数のターボチャージャを備え、これら複数のターボチャージャの動作を逐次切り替えることで、エンジンの低回転域から高回転域に亘りその性能を向上させる過給装置が用いられている（例えば、特許文献１参照）。
ターボチャージャは、エンジンから排出される排気ガスの流動によって動作する。上記過給装置は、エンジンの低回転域では排気ガスの流量が少ないため、応答性の良い小型ターボチャージャに排気ガスを供給することでターボラグを短縮し、エンジンの高回転域では排気ガスの流量が多くなるため、大型ターボチャージャに排気ガスを供給してエンジンの性能を大きく向上させている。
【０００３】
エンジンから排出される排気ガスの流路は分岐され、複数のターボチャージャにそれぞれ接続されている。流路の分岐点（又は、分岐した流路が再び合流する箇所）には、排気ガスの流動方向を切り替えると共にその流量を調整する調整バルブが設けられている。この調整バルブには、ターボチャージャにおけるウェイストゲートバルブと同様のバルブ構成が用いられており、流路の端部に設けられる略円環状の弁座と、アクチュエータ等の作動により上記弁座に当接して流路を開閉できる弁体とを有している。弁体と弁座との間の間隔を調整することで、排気ガスの流量が調整され、各ターボチャージャに導入される排気ガスの流量が変化する。そして、調整バルブが排気ガスの流量を調整することで、複数のターボチャージャ間における動作の切替が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−７１１７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した従来技術には、以下のような課題が存在する。
上述したように、従来の調整バルブにはウェイストゲートバルブと同様のバルブ構成が用いられている。
しかし、このバルブ構成を用いた場合、バルブ開度と、調整バルブを介して流動する流体の流量とが非線形の関係となり、バルブ開度を調整することで流体の流量を適切に制御することが難しいという課題があった。
【０００６】
本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、バルブ開度を調整して流体の流量を容易に制御できる調整バルブ及び過給装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明の調整バルブは、第１流路と、該第１流路に合流する第２流路との合流部に設けられ、第２流路から第１流路に導入される流体の流量を調整する調整バルブであって、略矩形板状の弁体と、弁体における所定の縁部と略平行する所定の軸周りで弁体を回転自在に支持する支持部とを有し、第２流路は、合流部における断面形状が弁体の外形と嵌合する略矩形に形成され、弁体は、第２流路を閉塞する第１位置と、第２流路を開放する第２位置との間を回転して移動するという構成を採用する。
このような構成を採用する本発明では、弁体及び第２流路は共に略矩形に形成されており、弁体が回転することで形成される第２流路における開口部の形状も略矩形となる。そのため、弁体の開度と上記開口部の開口面積とは略線形の関係となり、流体の流量は開口面積に従うことから、弁体の開度と流体の流量とが略線形の関係となる。
【０００８】
本発明の調整バルブは、支持部が、第１流路と第２流路との間に設けられるという構成を採用する。
このような構成を採用する本発明では、支持部を第２流路の第１流路と逆側に設置した場合等に比べ、調整バルブを設置するためのスペースを縮小することができる。
【０００９】
本発明の調整バルブは、弁体における第２流路に臨む板面の、軸と直交する方向での断面形状が、膨出する凸状に湾曲しているという構成を採用する。
このような構成を採用する本発明では、特に弁体の開度が小さい場合において、弁体における板面の、第２流路を形成し上記板面と略対向する壁部に対する傾きが、弁体の回転先端に向かうに従い漸次小さくなっているため、板面と壁部との間を流れる流体の損失を低減することが可能となる。
【００１０】
本発明の調整バルブは、弁体における第２流路に臨む板面の、軸と直交する方向での断面形状が、凹状に湾曲しているという構成を採用する。
このような構成を採用する本発明では、第２流路から第１流路に導入される流体は弁体における板面に沿って流動するため、板面が凹状に湾曲していることで、弁体を通過した流体は第１流路の延在方向に略沿う方向で流動し、第２流路から第１流路に導入される流体の損失を低減することが可能となる。
【００１１】
本発明の調整バルブは、第１位置にある弁体の第２流路に臨む板面と、第２流路を形成し板面と略対向する壁部との間の間隔が、弁体の回転先端に向かうに従い漸次狭くなるという構成を採用する。
このような構成を採用する本発明では、特に弁体の開度が小さい場合において、弁体における板面と壁部との間の間隔が前記弁体の回転先端に向かうに従い漸次狭くなっているため、板面と壁部との間を流れる流体の損失を低減することが可能となる。
【００１２】
本発明の過給装置は、請求項１から５のいずれか一項に記載の調整バルブと、容量の異なる複数のターボチャージャと、調整バルブの開度を制御する制御部とを備え、調整バルブは、制御部の制御に基づいて、複数のターボチャージャのそれぞれに導入される流体の流量を調整して、複数のターボチャージャ間での動作の切り替えを行うという構成を採用する。
このような構成を採用する本発明では、弁体及び第２流路は共に略矩形に形成されており、弁体が回転することで形成される第２流路における開口部の形状は略矩形となる。そのため、弁体の開度と上記開口部の開口面積とは略線形の関係となり、流体の流量は開口面積に従うことから、弁体の開度と流体の流量とが略線形の関係となる。また、複数のターボチャージャ間での動作の切り替えは、それぞれのターボチャージャに導入される流体の流量によって決定されるため、弁体の開度を調整することで過給装置におけるターボチャージャの動作を容易に制御することが可能となる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、弁体の開度と流体の流量とが略線形の関係となることから、弁体の開度を調整することで流体の流量を容易に制御できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】駆動系１の全体構成を示す概略図である。
【図２】調整バルブ７５の構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の調整バルブ及び過給装置に係る実施の形態を、図１及び図２を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００１６】
図１は、本実施形態に係る調整バルブ及び過給装置が設けられている駆動系１の全体構成を示す概略図である。
駆動系１は、車両等に設けられ、該車両を走行させるための系であって、エンジン２と、過給装置３とを有している。
【００１７】
エンジン２は、空気と燃料との混合気体を燃焼させて、車両を走行させるための駆動力を発生する駆動装置である。エンジン２は、過給装置３から吐出された空気が導入される流路であるエンジン給気流路２１と、エンジン給気流路２１から供給された空気と燃料との混合気体を燃焼させる複数の燃焼室（図示せず）を備えるエンジンブロック２２と、エンジンブロック２２から排出された排気ガスを過給装置３に供給する流路であるエンジン排気流路２３とを有している。
【００１８】
過給装置３は、容量の異なる複数のターボチャージャを備え、ターボチャージャの動作により圧縮された空気をエンジン２に供給してエンジン２の性能を向上させる装置である。また、上記複数のターボチャージャは、エンジン２の排気ガスの流動に関して直列に配列されており、過給装置３はいわゆるシーケンシャルタイプの過給装置である。過給装置３は、第１ターボチャージャ（ターボチャージャ）４と、第２ターボチャージャ（ターボチャージャ）５と、給気部６と、排気部７と、制御部９とを有している。
【００１９】
第１ターボチャージャ４は、導入される排気ガスの流量が少なくても作動することのできる小型・小容量のターボチャージャである。第１ターボチャージャ４は、エンジン２から排出された排気ガスが導入されることで回転する第１タービン４１と、給気部６から供給される空気を圧縮する第１コンプレッサ４２と、第１タービン４１の回転駆動力を第１コンプレッサ４２に伝達する軸である第１回転軸４３とを有している。なお、第１タービン４１の排気ガス導入口にはエンジン排気流路２３が接続され、第１コンプレッサ４２の吐出口にはエンジン給気流路２１が接続されている。
【００２０】
第２ターボチャージャ５は、第１ターボチャージャ４よりも大型・大容量のターボチャージャである。第２ターボチャージャ５は、エンジン２から排出された排気ガスが導入されることで回転する第２タービン５１と、給気部６から供給される空気を圧縮する第２コンプレッサ５２と、第２タービン５１の回転駆動力を第２コンプレッサ５２に伝達する軸である第２回転軸５３とを有している。
【００２１】
給気部６は、車両の外部から導入された空気を、第１ターボチャージャ４及び第２ターボチャージャ５に供給するものであって、空気が流動する流路である第１給気流路６１から第３給気流路６３と、空気を一方向のみに流動させる逆止弁６４とを有している。
【００２２】
第１給気流路６１は、車両の外部から導入された空気を第２コンプレッサ５２に供給する流路であって、その上流側には車両の外部から導入された空気を濾過して粉塵等を除去する不図示のエアクリーナが接続され、その下流側は第２コンプレッサ５２の吸気口に接続されている。
第２給気流路６２は、第２コンプレッサ５２から吐出された空気を第１コンプレッサ４２に供給する流路であって、その上流側は第２コンプレッサ５２の吐出口に接続され、その下流側は第１コンプレッサ４２の吸気口に接続されている。
【００２３】
第３給気流路６３は、第２コンプレッサ５２から吐出された空気を、第１コンプレッサ４２を通さずにエンジン２側に流動させるバイパス流路であって、第２給気流路６２とエンジン給気流路２１との間に設けられている。
逆止弁６４は、第２給気流路６２と第３給気流路６３との接続部に設けられ、第１コンプレッサ４２によって圧縮されエンジン給気流路２１に流入した空気が第３給気流路６３を介して第２給気流路６２に戻ることを防止するための弁である。
【００２４】
排気部７は、エンジン２から排出された排気ガスを第１タービン４１及び第２タービン５１に供給し、最終的には車両の外部に放出するものであって、第１排気流路（第１流路）７１から第４排気流路７４と、調整バルブ７５と、ウェイストゲートバルブ７６とを有している。
【００２５】
第１排気流路（第１流路）７１は、第１タービン４１から吐出された排気ガスを第２タービン５１に供給する流路であって、その上流側は第１タービン４１の吐出口に接続され、その下流側は第２タービン５１の排気ガス導入口に接続されている。
第２排気流路（第２流路）７２は、エンジン２から吐出された排気ガスを、第１タービン４１を通さずに第２タービン５１側に流動させるバイパス流路であって、エンジン排気流路２３と第１排気流路７１との間に設けられている。
【００２６】
第３排気流路７３は、第２タービン５１から吐出された排気ガスを車両の外部に向けて流動させる流路であって、その上流側は第２タービン５１の吐出口に接続され、その下流側は排気ガスを浄化する不図示のガス浄化装置に接続されている。
第４排気流路７４は、第１タービン４１から吐出された排気ガスを、第２タービン５１を通さずに車両の外部に向けて流動させるバイパス流路であって、第１排気流路７１と第３排気流路７３との間に設けられている。
【００２７】
調整バルブ７５は、制御部９の制御に基づいて、第２排気流路７２から第１排気流路７１に導入される排気ガスの流量を調整し、第１ターボチャージャ４と第２ターボチャージャ５との動作の切り替えを行うものである。調整バルブ７５は、第１排気流路７１と第２排気流路７２との合流部Ｍ（図２参照）に設けられている。なお、調整バルブ７５の詳細は後述する。
【００２８】
ウェイストゲートバルブ７６は、第１排気流路７１と第４排気流路７４との接続部に設けられ、第２タービン５１に所定の流量以上の排気ガスが流入するときに、排気ガスを下流側にバイパスさせて第２タービン５１のオーバーブーストによる破損を防ぐための弁である。ウェイストゲートバルブ７６には、不図示のアクチュエータが接続されている。
【００２９】
制御部９は、調整バルブ７５の動作を制御して、第２排気流路７２から第１排気流路７１に導入される排気ガスの流量を調整し、第１ターボチャージャ４と第２ターボチャージャ５との動作の切り替えを制御するためのものである。なお、制御部９は、例えば駆動系１においてエンジン２等の動作を制御するエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）であってもよい。
【００３０】
続いて、調整バルブ７５の構成を、図２を参照して詳細に説明する。
図２は、調整バルブ７５の構成を示す概略図であって、（ａ）は側方断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線視断面図である。
調整バルブ７５は、図２（ａ）の紙面上下方向に略平行して延在する第１排気流路７１と、第１排気流路７１に合流する第２排気流路７２との合流部Ｍに設けられ、第２排気流路７２から第１排気流路７１に導入される排気ガスの流量を調整するためのバルブである。調整バルブ７５は、弁座８１と、弁体８２と、孔部（支持部）８３と、駆動部８４とを有している。なお、第１排気流路７１及び第２排気流路７２の上流側は、図２（ａ）における紙面上側とする。
【００３１】
弁座８１は、第２排気流路７２における第１排気流路７１側の端部に設けられている。弁座８１における弁体８２が当接する当接面は、弁体８２の回転先端８７（後述）に応じた形状で形成され、弁体８２が弁座８１に隙間無く当接できるように構成されている。
【００３２】
弁体８２は、略矩形板状の部材であって、第２排気流路７２から第１排気流路７１に導入される排気ガスの流量を調整するものである。
弁体８２における、第１排気流路７１の上流側に位置する縁部８５は、縁部８５の延在方向に平行し且つ相反する方向に突出する一対の回転軸８６を有している。一対の回転軸８６は、第１排気流路７１を形成する第１排気管７１ａに形成されている一対の孔部８３に回転自在に設けられている。すなわち、弁体８２は孔部８３に支持され、回転軸８６の軸周りで回転することができる。なお、孔部８３に転がり軸受等を用いてもよい。
【００３３】
なお、孔部８３は、第１排気流路７１と第２排気流路７２との間に配置されている。このため、弁体８２を回転自在に支持する支持部を、第２排気流路７２の第１排気流路７１と逆側に配置した場合に比べ、調整バルブ７５を設置するためのスペースを縮小することができる。
【００３４】
一方側の回転軸８６は他方側よりも長く形成され、第１排気管７１ａの外部まで突出している。また、この一方側の回転軸８６は、弁体８２を回転させるための駆動部８４と連結されている。駆動部８４には電動機等が用いられる。
駆動部８４は制御部９と電気的に接続されており、駆動部８４は制御部９の制御に基づき回転軸８６を介して、弁体８２を回転させることができる。
【００３５】
縁部８５の逆側の縁部である回転先端８７は、弁体８２の回転に関して外側に位置する縁部であり、弁体８２が第２排気流路７２を閉塞するときに、弁座８１と当接する部分である。上述したように、弁座８１の弁体８２が当接する当接面は、回転先端８７に応じた形状で形成され、回転先端８７が弁座８１に隙間無く当接できるように構成されている。
また、弁体８２における、回転軸８６の軸方向と直交する方向での断面形状は、回転先端８７に向かうに従い幅狭となる略翼形状に形成されている。
【００３６】
弁体８２における、第２排気流路７２に臨む第１板面（板面）８８の、回転軸８６の軸方向と直交する方向での断面形状は、膨出する凸状に湾曲している。そのため、特に弁体８２と弁座８１との間隔（すなわち弁体８２の開度）が小さい場合において、第１板面８８の、第２排気流路７２を形成し第１板面８８と略対向する壁部７２ａに対する傾きが、回転先端８７に向かうに従い漸次小さくなっている。また、第１板面８８と壁部７２ａとの間の間隔が、回転先端８７に向かうに従い漸次狭くなっている。
【００３７】
一方、弁体８２における、第１板面８８と逆側の第２板面８９は、略平面状に形成されている。また、弁体８２が弁座８１に当接したときに、第２板面８９は、第１排気流路７１の延在方向と略平行する姿勢で設けられている。
なお、第２板面８９を第１排気流路７１に臨む凹形状とし、弁体８２を排気ガスの流れに考慮した翼形状としてもよい。
【００３８】
第２排気流路７２における、その延在方向と直交する方向での断面形状は、弁体８２の外形と嵌合する略矩形に形成されている。すなわち、弁体８２が回転したとしても、弁体８２の回転先端８７以外の３つの縁部と、第１排気流路７１及び第２排気流路７２を形成する壁部との間の隙間は略一定である。
一方、弁体８２の開度が大きくなるに従い、弁座８１と回転先端８７との間には第２排気流路７２における略矩形の開口部７２ｂが形成される。開口部７２ｂにおける回転軸８６の中心軸方向での長さは変化しないため、弁体８２の開度と開口部７２ｂの開口面積とは単純な比例関係となる。よって、弁体８２の開度と開口部７２ｂの開口面積とが略線形の関係となる。
【００３９】
上述したように、弁体８２は、駆動部８４の作動により回転軸８６の軸周りで回転し、第１排気流路７１と第２排気流路７２との合流部Ｍ近傍で移動することができる。すなわち、弁体８２は、図２に示す第１位置Ｐ１、第２位置Ｐ２及び第３位置Ｐ３の間を移動することができる。
【００４０】
第１位置Ｐ１は、弁体８２が弁座８１に当接した位置である。第１位置Ｐ１にある弁体８２は、第２排気流路７２を閉塞している。
第２位置Ｐ２は、弁体８２が弁座８１から最大に離間した位置であり、エンジン２から排出される排気ガスがほぼ全て第２排気流路７２を流動しているときの位置である。
第３位置Ｐ３は、第１位置Ｐ１と第２位置Ｐ２との間に設けられ、弁体８２が弁座８１との間に所定の間隔を形成する位置である。
【００４１】
続いて、本実施形態における駆動系１の動作を説明する。なお、エンジン２及び各ターボチャージャ等の一般的な動作についてはその説明を省略し、本発明に係る調整バルブ７５と関わる動作についてのみ説明する。
以下、駆動系１における調整バルブ７５と関わる動作を、図１及び図２を参照して説明する。
【００４２】
以下の動作説明は、エンジン２がその回転数を低回転域から高回転域まで上昇させる過程について説明する。
まず、エンジン２の回転数が低回転域にあるときは、制御部９は弁体８２を図２（ａ）に示す第１位置Ｐ１に保持させる。第１位置Ｐ１にある弁体８２は弁座８１に当接し、且つ第２排気流路７２の断面形状は弁体８２の外形と嵌合する略矩形に形成されているため、第２排気流路７２は弁体８２によって閉塞され、第２排気流路７２内を排気ガスはほとんど流動しない。よって、エンジン２から排出された排気ガスは、ほぼ全てエンジン排気流路２３から第１タービン４１に導入される。
【００４３】
第１タービン４１に導入された排気ガスは、第１ターボチャージャ４を作動させた後、第１タービン４１の吐出口から第１排気流路７１に流動する。そして、調整バルブ７５の近傍では、排気ガスは、第１排気流路７１内を図２（ａ）の紙面上側から下側に向かって流動する。
このとき、弁体８２の第２板面８９が第１排気流路７１の延在方向と略平行する姿勢で設けられているため、排気ガスの流動の損失を低く抑えることができる。
【００４４】
次に、エンジン２の回転数が上昇すると共に、過給装置３の動作の主体を第１ターボチャージャ４から第２ターボチャージャ５に切り替える。
エンジン２の回転数が上昇すれば、排出される排気ガスの流量が増加することから、小型・小容量の第１ターボチャージャ４では排気ガスの流動に関するエネルギーを十分に利用することができなくなる。そのため、過給装置３の動作の主体を、大型・大容量の第２ターボチャージャ５に切り替える。ここで、駆動系１全体としての動作を不安定化させないために、第１ターボチャージャ４から第２ターボチャージャ５への動作の切り替えは円滑に行う必要がある。
【００４５】
制御部９が駆動部８４を作動させて回転軸８６を回転させ、弁体８２を弁座８１から僅かに離間させる。すなわち、制御部９が弁体８２を、図２（ａ）に示す第３位置Ｐ３に移動させる。
弁体８２と弁座８１とが互いに離間するため、回転先端８７と弁座８１との間には開口部７２ｂが形成され、開口部７２ｂを介して第２排気流路７２から第１排気流路７１に排気ガスが矢印Ｇの向きで流動し始める。
【００４６】
このとき、未だ第１排気流路７１の上流側からの排気ガスの流れは存在しており、第１ターボチャージャ４も作動している。もっとも、排気ガスの流動においては、第１タービン４１を通るよりもバイパス流路である第２排気流路７２を通る方がその流動抵抗が少なくなるため、調整バルブ７５の開度が大きくなるに従い、排気ガスはより第２排気流路７２を流動し、過給装置３の動作の主体が漸次第１ターボチャージャ４から第２ターボチャージャ５に切り替わる。
【００４７】
ここで、弁体８２における第１板面８８の断面形状は、膨出する凸状に湾曲しているため、第１板面８８の、第２排気流路７２を形成し第１板面８８と略対向する壁部７２ａに対する傾きが、回転先端８７に向かうに従い漸次小さくなっている。また、第１板面８８と壁部７２ａとの間の間隔が、回転先端８７に向かうに従い漸次狭くなっている。
よって、第１板面８８と壁部７２ａとの間を流れる排気ガスの損失を低減することができ、過給装置３の効率の低下を防ぐことができる。
【００４８】
また、同じ理由から、第１板面８８と壁部７２ａとの間の排気ガスを円滑に流動させることができる。よって、過給装置３の動作を、第１ターボチャージャ４から第２ターボチャージャ５に円滑に切り替えることができる。
【００４９】
さらに、第１ターボチャージャ４から第２ターボチャージャ５への動作の切り替えは、排気ガスの第１排気流路７１及び第２排気流路７２への流量の制御によって行われる。ここで、上述したように弁体８２の開度と開口部７２ｂの開口面積とは略線形の関係にあり、第２排気流路７２から第１排気流路７１に導入される排気ガスの流量は、開口部７２ｂの開口面積に従うことから、弁体８２の開度と上記排気ガスの流量は、略線形の関係となる。
したがって、弁体８２の開度を制御部９の制御に基づいて調整することで、第２排気流路７２から第１排気流路７１に導入される排気ガスの流量を容易に制御することができ、駆動系１の動作を不安定化することなく、第１ターボチャージャ４から第２ターボチャージャ５への動作の切り替えを適切に行うことができる。
【００５０】
次に、エンジン２の回転数の上昇と共に、制御部９は弁体８２を弁座８１から更に離間させ、図２（ａ）に示す第２位置Ｐ２に移動させる。
この状態では、エンジン２から排出される排気ガスは、ほぼ全てが第２排気流路７２を流動しており、第１ターボチャージャ４は停止している。よって、調整バルブ７５の近傍においても、第１排気流路７１の上流側からの排気ガスの流れは無く、矢印Ｇに示す第２排気流路７２からの流れのみとなる。したがって、過給装置３の動作は、第１ターボチャージャ４から大型・大容量の第２ターボチャージャ５に完全に切り替わっており、エンジン２からの排気ガスの流動に関するエネルギーを十分に利用することができ、結果としてエンジン２の性能を大きく向上させることができる。
【００５１】
なお、弁体８２の位置が、第１位置Ｐ１から第３位置Ｐ３を介して第２位置Ｐ２に変化するに従い、弁体８２の、第１排気流路７１内への突出量は次第に大きくなるが、この変化に伴い第１排気流路７１の上流側から流れる排気ガスの流量は減少していくので、過給装置３の効率を大きく低下させる虞はない。
【００５２】
したがって、本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
本実施形態によれば、弁体８２の開度と排気ガスの流量とが略線形の関係となることから、弁体８２の開度を調整することで排気ガスの流量を容易に制御できるという効果がある。さらに、弁体８２の開度を制御部９の制御に基づいて調整することで、過給装置３の動作を第１ターボチャージャ４と第２ターボチャージャ５との間で適切に切り替えることができるという効果がある。
【００５３】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００５４】
例えば、上記実施形態では、調整バルブ７５は車両に設けられる駆動系１に設置されているが、これに限定されるものではなく、第１流路に第２流路が合流している箇所で、第２流路から第１流路に流体の流量を容易に制御する必要の有る場合に用いてもよい。また、流体も排気ガスに限定されず、その他の流体（気体・液体）であってもよい。
【００５５】
また、上記実施形態では、弁体８２の第１板面８８は膨出する凸状に湾曲していたが、これに限定されるものではなく、第１板面８８を略平面状に形成し、弁体８２が第１位置Ｐ１にあるときに、第１板面８８と壁部７２ａとの間の間隔が回転先端８７に向かうに従い漸次狭くなるように構成されていてもよい。このような構成によれば、弁体８２が弁座８１から僅かに離間したとしても、第１板面８８と壁部７２ａとの間の間隔は回転先端８７に向かうに従い漸次狭くなっているため、第１板面８８と壁部７２ａとの間を流れる排気ガスの損失を低減することができる。
【００５６】
また、上記実施形態では、弁体８２の第１板面８８は膨出する凸状に湾曲していたが、逆に凹状に湾曲していてもよい。このような構成によれば、第２排気流路７２から第１排気流路７１に導入される排気ガスは第１板面８８に沿って流動するため、第１板面８８が凹状に湾曲していることで、弁体８２を通過した排気ガスは第１排気流路７１の延在方向に略沿う方向で流動し、第２排気流路７２から第１排気流路７１に導入される排気ガスの損失を低減することが可能となる。
【符号の説明】
【００５７】
３…過給装置、４…第１ターボチャージャ（ターボチャージャ）、５…第２ターボチャージャ（ターボチャージャ）、７１…第１排気流路（第１流路）、７２…第２排気流路（第２流路）、７２ａ…壁部、７５…調整バルブ、８２…弁体、８３…孔部（支持部）、８５…縁部、８７…回転先端、８８…第１板面（板面）、９…制御部、Ｍ…合流部、Ｐ１…第１位置、Ｐ２…第２位置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１流路と、該第１流路に合流する第２流路との合流部に設けられ、前記第２流路から前記第１流路に導入される流体の流量を調整する調整バルブであって、
略矩形板状の弁体と、
前記弁体における所定の縁部と略平行する所定の軸周りで前記弁体を回転自在に支持する支持部とを有し、
前記第２流路は、前記合流部における断面形状が前記弁体の外形と嵌合する略矩形に形成され、
前記弁体は、前記第２流路を閉塞する第１位置と、前記第２流路を開放する第２位置との間を回転して移動することを特徴とする調整バルブ。
【請求項２】
請求項１に記載の調整バルブにおいて、
前記支持部は、前記第１流路と前記第２流路との間に設けられることを特徴とする調整バルブ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の調整バルブにおいて、
前記弁体における前記第２流路に臨む板面の、前記軸と直交する方向での断面形状が、膨出する凸状に湾曲していることを特徴とする調整バルブ。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の調整バルブにおいて、
前記弁体における前記第２流路に臨む板面の、前記軸と直交する方向での断面形状が、凹状に湾曲していることを特徴とする調整バルブ。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の調整バルブにおいて、
前記第１位置にある前記弁体の前記第２流路に臨む板面と、前記第２流路を形成し前記板面と略対向する壁部との間の間隔が、前記弁体の回転先端に向かうに従い漸次狭くなることを特徴とする調整バルブ。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載の調整バルブと、
容量の異なる複数のターボチャージャと、
前記調整バルブの開度を制御する制御部とを備え、
前記調整バルブは、前記制御部の制御に基づいて、前記複数のターボチャージャのそれぞれに導入される流体の流量を調整して、前記複数のターボチャージャ間での動作の切り替えを行うことを特徴とする過給装置。
【請求項１】
第１流路と、該第１流路に合流する第２流路との合流部に設けられ、前記第２流路から前記第１流路に導入される流体の流量を調整する調整バルブであって、
略矩形板状の弁体と、
前記弁体における所定の縁部と略平行する所定の軸周りで前記弁体を回転自在に支持する支持部とを有し、
前記第２流路は、前記合流部における断面形状が前記弁体の外形と嵌合する略矩形に形成され、
前記弁体は、前記第２流路を閉塞する第１位置と、前記第２流路を開放する第２位置との間を回転して移動することを特徴とする調整バルブ。
【請求項２】
請求項１に記載の調整バルブにおいて、
前記支持部は、前記第１流路と前記第２流路との間に設けられることを特徴とする調整バルブ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の調整バルブにおいて、
前記弁体における前記第２流路に臨む板面の、前記軸と直交する方向での断面形状が、膨出する凸状に湾曲していることを特徴とする調整バルブ。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の調整バルブにおいて、
前記弁体における前記第２流路に臨む板面の、前記軸と直交する方向での断面形状が、凹状に湾曲していることを特徴とする調整バルブ。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の調整バルブにおいて、
前記第１位置にある前記弁体の前記第２流路に臨む板面と、前記第２流路を形成し前記板面と略対向する壁部との間の間隔が、前記弁体の回転先端に向かうに従い漸次狭くなることを特徴とする調整バルブ。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載の調整バルブと、
容量の異なる複数のターボチャージャと、
前記調整バルブの開度を制御する制御部とを備え、
前記調整バルブは、前記制御部の制御に基づいて、前記複数のターボチャージャのそれぞれに導入される流体の流量を調整して、前記複数のターボチャージャ間での動作の切り替えを行うことを特徴とする過給装置。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１１−５８４２６（Ｐ２０１１−５８４２６Ａ）
【公開日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２０９１５５（Ｐ２００９−２０９１５５）
【出願日】平成２１年９月１０日（２００９．９．１０）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月１０日（２００９．９．１０）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
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