特許 6427435 圧力式アクチュエータ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6427435

(24)【登録日】2018年11月2日

(45)【発行日】2018年11月21日

(54)【発明の名称】圧力式アクチュエータ

(51)【国際特許分類】

   F02B 37/18 20060101AFI20181112BHJP

   F02B 37/24 20060101ALI20181112BHJP

【ＦＩ】

   F02B37/18 B

   F02B37/24

【請求項の数】4

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2015-22876(P2015-22876)

(22)【出願日】2015年2月9日

(65)【公開番号】特開2016-145547(P2016-145547A)

(43)【公開日】2016年8月12日

【審査請求日】2017年11月29日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005326

【氏名又は名称】本田技研工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001379

【氏名又は名称】特許業務法人 大島特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】山崎 孝大

(72)【発明者】

【氏名】田渕 太郎

(72)【発明者】

【氏名】清水 淳史

(72)【発明者】

【氏名】見戸 克徳

(72)【発明者】

【氏名】泉 靖彦

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 慶翼

【審査官】 齊藤 公志郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭５７−１４３１２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０７−０４０２３８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開昭６２−０４３９３６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００８−１２１７２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−１８０６１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１５０９５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５４−１３５９２６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０２Ｂ ３７／００−３９／１６

Ｆ０２Ｍ ２６／５２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

自動車のエンジンルームに設けられた内燃機関に配置される圧力式アクチュエータであって、
変位可能な隔壁によって互いに区画された圧力室及び大気圧室を備えた本体と、
前記隔壁に結合された基端と、前記本体から突出して作動対象に接続される先端とを備えた駆動軸と、
前記圧力室を圧力供給源に接続する圧力供給通路と、
前記大気圧室に接続された一端と、大気に向けて開口した開口端とを備えた呼吸通路とを有し、
前記内燃機関は、シリンダブロックに対してシリンダヘッドが上方に配置され、
前記内燃機関は、前記シリンダヘッドの上部に結合されたヘッドカバーと、前記ヘッドカバーの上部を覆い、前記ヘッドカバーとの間に前記エンジンルームと連通した空間を画定するエンジンカバーとを有し、
前記開口端は、前記本体よりも上方に配置され、かつ前記空間内に配置されていることを特徴とする圧力式アクチュエータ。

【請求項2】

自動車のエンジンルームに配置される圧力式アクチュエータであって、
変位可能な隔壁によって互いに区画された圧力室及び大気圧室を備えた本体と、
前記隔壁に結合された基端と、前記本体から突出して作動対象に接続される先端とを備えた駆動軸と、
前記圧力室を圧力供給源に接続する圧力供給通路と、
前記大気圧室に接続された一端と、大気に向けて開口した開口端とを備えた呼吸通路とを有し、
前記エンジンルームには、変位可能な隔壁によって互いに区画された圧力室及び大気圧室を備えた本体を有する他の圧力式アクチュエータが設けられ、
前記他の圧力式アクチュエータの本体は、当該圧力式アクチュエータの前記本体よりも上方に配置され、
前記開口端は、前記本体よりも上方に配置され、かつ前記他の圧力式アクチュエータの大気圧室に接続されていることを特徴とする圧力式アクチュエータ。

【請求項3】

前記エンジンルームには、第１及び第２過給装置を備えた内燃機関が配置され、
前記第１過給装置は、前記第２過給装置の下方に、回転軸線が水平方向に延在するように配置されたタービンハウジングと、前記タービンハウジングに受容されたタービンブレードと、前記タービンハウジングに設けられ、前記タービンブレードに供給される排気の圧力を調整する可変ノズル機構とを有し、
前記駆動軸の前記先端は、前記可変ノズル機構に結合され、
前記本体は、前記タービンハウジングよりも下方に配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれか１つの項に記載の圧力式アクチュエータ。

【請求項4】

前記エンジンルームにおける前記内燃機関の前方にはラジエータが配置され、
前記第１及び第２過給装置は、前記内燃機関の本体と前記ラジエータとの間に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の圧力式アクチュエータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、自動車のエンジンルームに配置される圧力式アクチュエータに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、開閉弁等の装置を駆動するために、圧力式アクチュエータが使用されている。圧力式アクチュエータは、ダイヤフラム等の変位可能な隔壁によって互いに区画された圧力室及び大気圧室を有する本体と、ダイヤフラムに結合された一端と本体から突出して作動対象となる開閉弁等に接続される駆動軸と、圧力室と圧力供給源とを接続する圧力供給通路と、大気圧室から本体の外部に向けて開口する呼吸孔とを有し、圧力室に負圧又は正圧を供給して隔壁を変位させ、駆動軸を進退させる。このような圧力式アクチュエータは、例えば、自動車の内燃機関のターボチャージャにおいてタービンを迂回するバイパス通路を開閉するバイパス弁の駆動に使用される（例えば、特許文献１）。

【0003】

圧力式アクチュエータは、大気圧室を大気圧に維持するために呼吸孔を有するため、使用環境によっては呼吸孔を介して水が大気圧内に浸入する場合がある。大気圧室内に侵入した水は、凍結し、ダイヤフラム等の隔壁の動きを阻害する虞がある。このような問題に対して、特許文献１では呼吸孔の周囲に庇を設け、呼吸孔に向けて飛散する水を庇によって阻害している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特公昭６０−４８６１０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、特許文献１に記載の圧力式アクチュエータは、本体が水没する場合には、水の浸入を防止することができない。自動車のエンジンルームは下方に向けて開口しているため、冠水路を走行するときにはエンジンルームの下部が水没する。また、エンジンルームのレイアウトでは、他の装置との兼ね合いから圧力式アクチュエータの本体をエンジンルームの下部に配置せざるを得ない場合がある。

【0006】

本発明は、以上の背景を鑑み、自動車のエンジンルームに配置される圧力式アクチュエータの大気圧室への水の浸入を防止することを課題とする。

【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、自動車のエンジンルーム（１００）に配置される圧力式アクチュエータ（３２）であって、変位可能な隔壁（７４Ａ）によって互いに区画された圧力室（７３Ａ）及び大気圧室（７２Ａ）を備えた本体（７１Ａ）と、前記隔壁に結合された基端と、前記本体から突出して作動対象に接続される先端とを備えた駆動軸（７５Ａ）と、前記圧力室を圧力供給源に接続する圧力供給通路（８１）と、前記大気圧室に接続された一端と、大気に向けて開口した開口端（８５Ａ）とを備えた呼吸通路（８５）とを有し、前記開口端は、前記本体よりも上方に配置されていることを特徴とする。

【0008】

この構成によれば、呼吸通路の開口端が本体よりも上方に配置されるため、本体が水没する場合にも開口端を水面上に維持することができ、大気圧室への水の浸入を防止することができる。

【0009】

また、上記の発明において、前記エンジンルームには、シリンダブロック（６）に対してシリンダヘッド（７）が上方に配置された内燃機関（１）が設けられ、前記内燃機関は、前記シリンダヘッドの上部に結合されたヘッドカバー（８）と、前記ヘッドカバーの上部を覆い、前記ヘッドカバーとの間に前記エンジンルームと連通した空間（１０１）を画定するエンジンカバー（９）とを有し、前記開口端は、前記空間内に配置されているとよい。

【0010】

この構成によれば、エンジンルームの上部に配置されるヘッドカバーとエンジンカバーとによって画定される空間内に開口端が配置されるため、開口端が水没する虞が低くなる。また、ヘッドカバー及びエンジンカバーによって開口端が覆われているため、エンジンルーム内において飛散した水滴や粉塵が開口端に侵入し難くなる。

【0011】

また、上記の発明において、前記エンジンルームには、変位可能な隔壁（７４Ｂ）によって互いに区画された圧力室（７３Ｂ）及び大気圧室（７２Ｂ）を備えた本体（７１Ｂ）を有する他の圧力式アクチュエータ（４６）が設けられ、前記他の圧力式アクチュエータの本体（７１Ｂ）は、当該圧力式アクチュエータの前記本体（７１Ａ）よりも上方に配置され、前記開口端は、前記他の圧力式アクチュエータの大気圧室（７２Ｂ）に接続されているとよい。

【0012】

この構成によれば、開口端が、自身の本体よりも上方に配置された他の圧力式アクチュエータの本体の大気圧室に配置されるため、水没する虞が低くなる。また、他の圧力式アクチュエータの大気圧室に接続されるため、エンジンルーム内において飛散した水滴や粉塵が開口端に侵入し難くなる。

【0013】

また、上記の発明において、前記エンジンルームには、内燃機関（１）が設けられ、前記内燃機関は、燃焼室に空気を供給する吸気装置（１４）を有し、前記開口端は、前記吸気装置によって構成される吸気通路に接続されているとよい。

【0014】

この構成によれば、内燃機関の内で比較的水が侵入し難い吸気通路に、呼吸通路の開口端が接続されるため、開口端に水が浸入し難くなる。吸気通路に水が進入するとエンジンストールが発生する虞が高いため、吸気通路の入口はエンジンルームの上部に配置されることが通常である。また、吸気通路内は水滴や粉塵が少ないため、これらが開口端から吸い込まれる虞が低くなる。

【0015】

また、上記の発明において、前記エンジンルームには、第１及び第２過給装置（２１、２２）を備えた内燃機関（１）が配置され、前記第１過給装置（２１）は、前記第２過給装置（２２）の下方に、回転軸線が水平方向に延在するように配置されたタービンハウジング（２７）と、前記タービンハウジングに受容されたタービンブレード（２５）と、前記タービンハウジングに設けられ、前記タービンブレードに供給される排気の圧力を調整する可変ノズル機構（３０）とを有し、前記駆動軸の前記先端は、前記可変ノズル機構に結合され、前記本体は、前記タービンハウジングよりも下方に配置されていてもよい。また、前記エンジンルームにおける前記内燃機関の前方にはラジエータ（１７）が配置され、前記第１及び第２過給装置は、前記内燃機関の本体（２）と前記ラジエータとの間に配置されていてもよい。

【0016】

この構成によれば、第１及び第２過給装置のレイアウトからエンジンルームの下部に配置される圧力式アクチュエータの大気圧室への水の侵入を防止することができる。

【発明の効果】

【0017】

以上の構成によれば、圧力式アクチュエータの大気圧室への水の浸入を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】第１実施形態に係る内燃機関の正面図

【図2】第１実施形態に係る内燃機関の左側面図

【図3】第１実施形態に係る多段過給装置の模式図

【図4】第１実施形態に係る多段過給装置の正面図

【図5】第１実施形態に係る多段過給装置の右側面図

【図6】第１実施形態に係る多段過給装置の左側面図

【図7】第１実施形態に係る第１アクチュエータの断面図

【図8】一部変形実施形態に係る多段過給装置の正面図

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、図面を参照して、本発明に係る圧力式アクチュエータを自動車用エンジンの多段過給装置に適用した各実施形態について詳細に説明する。以下の説明では、自動車の前進方向を前方として各方向を定める。

【0020】

（第１実施形態）
図１及び図２に示すように、自動車のエンジンルーム１００に配置される内燃機関１は、内燃機関本体２を有している。内燃機関本体２は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンであってよい。内燃機関本体２は、直列に配置された複数の気筒を有する。内燃機関本体２は、シリンダ列が左右に延在するように、車体に対して横置きに配置される。内燃機関本体２は、下側からオイルパン５、シリンダブロック６、シリンダヘッド７、ヘッドカバー８を有する。ヘッドカバー８の上部にはエンジンカバー９が結合されている。エンジンカバー９はヘッドカバー８の上面を覆うように設けられ、ヘッドカバー８との間に空間１０１を画定する。エンジンカバー９及びヘッドカバー８の間に形成される空間１０１は、密閉されておらず、エンジンルーム１００と連通しており、大気圧となっている。エンジンカバー９の内側（ヘッドカバー８と対向する側）には、ウレタン等からなる吸音材が設けられている。

【0021】

内燃機関本体２は、シリンダ軸線が鉛直線に対して後傾している。シリンダブロック６は、下部が前後に張り出したクランクケース６Ａを有し、その右端面にはトランスミッション１０が接合されている。

【0022】

シリンダヘッド７には、シリンダブロック６に形成された気筒に連続する吸気ポート及び排気ポートが形成されている。排気ポートはシリンダヘッド７の前側面に開口しており、吸気ポートはシリンダヘッド７の後側面に開口している。

【0023】

シリンダヘッド７の前側面には、各排気ポートに接続する排気マニホールド１１が締結されている。排気マニホールド１１の下流端には、多段過給装置１２の排気側部分が設けられている。なお、各排気ポートがシリンダヘッド７内で集合される場合には、排気マニホールド１１はシリンダヘッド７と一体に形成され、多段過給装置１２はシリンダヘッド７に直接に接続される。多段過給装置１２の排気側部分の下流側には、触媒コンバータ１３が接続され、その下流にはＤＰＦ、ＮＯｘ浄化装置、マフラー等が直列に連結されている。

【0024】

吸気ポートには、吸気装置１４が接続されている。吸気装置１４は、上流側から順にエアインレット、エアクリーナ１４Ａ、多段過給装置１２の吸気側部分、インタークーラ、スロットルバルブ、吸気マニホールドを直列に有する。吸気装置１４及び吸気ポートは、シリンダに燃焼用空気を供給する吸気通路を構成する。吸気装置１４は、エアインレットが内燃機関本体２の前側に配置され、内燃機関本体２の左方を通過して後方に延び、吸気マニホールドにおいてシリンダヘッド７の後側面に結合されている。本実施形態では、エアインレットは、予め設定された水没高さＷＬよりも上方に配置されている。水没高さＷＬは、車種に応じて設定された路面からの高さであり、自動車が走行可能な冠水路の水深の上限として設定した値である。本実施形態に係る自動車では、水没高さＷＬは図２に示すように前輪Ｗの上端と概ね同じ高さに配置されている。任意の装置は、水没高さＷＬよりも上方に配置されることによって、自動車の想定される使用態様において水没することはない。

【0025】

図２に示すように、内燃機関本体２の前方にはラジエータ１７が配置されている。ラジエータ１７は、フィンを有する水管を並列、又は折り曲げて平板状に配設した熱交換部１７Ａと、熱交換部１７Ａに空気を供給する箱形の軸流ファンであるファン１７Ｂとを有する。熱交換部１７Ａは内燃機関本体２の前方において回転軸線が前後を向くように配置され、ファン１７Ｂは熱交換部１７Ａの後方において主面が前後を向くように配置されている。シリンダブロック６が下部に前後に張り出したクランクケース６Ａを有するため、また、内燃機関本体２が後傾して配置されているため、内燃機関本体２の前側とファン１７Ｂの後側との間には、上方に進むほど前後における幅が広くなる空隙１８が形成されている。ラジエータ１７及び内燃機関本体２の上方には、車体に支持されたエンジンフード１９が配置される。空隙１８の上端は、エンジンフード１９によって画定される。空隙１８には、多段過給装置１２が配置されている。

【0026】

図１〜図６に示すように、多段過給装置１２は、高圧段過給装置（第１過給装置）２１と、低圧段過給装置（第２過給装置）２２とを備え、シーケンシャルターボチャージャシステムを構成している。

【0027】

図３に示すように、高圧段過給装置２１は、高圧段シャフト２４によって同軸かつ一体回転するように連結された高圧段タービンブレード２５及び高圧段コンプレッサブレード２６と、高圧段タービンブレード２５を収容する高圧段タービンハウジング（第１タービンハウジング）２７と、高圧段コンプレッサブレード２６を収容する高圧段コンプレッサハウジング（第１コンプレッサハウジング）２８と、高圧段タービンハウジング２７と高圧段コンプレッサハウジング２８とを連結すると共に高圧段シャフト２４を回転可能に支持する高圧段ベアリングハウジング２９とを備えている。高圧段タービンハウジング２７及び高圧段コンプレッサハウジング２８は、それぞれ中空円盤形状を呈し、それぞれの中心軸が高圧段シャフト２４の軸線と同軸となるように、筒状の高圧段ベアリングハウジング２９の両端に連結されている。

【0028】

高圧段過給装置２１は、高圧段タービンハウジング２７に可変ノズル機構３０を有する。可変ノズル機構３０は、高圧段タービンハウジング２７にそれぞれ回転可能に支持された複数の可変ノズルベーン３０Ａと、各可変ノズルベーン３０Ａに結合されたリンク部材３０Ｂとを有する。複数の可変ノズルベーン３０Ａは、高圧段シャフト２４の軸線を中心とした円周上に、それぞれの回転軸線が高圧段シャフト２４の軸線と平行になり、かつ先端側が高圧段タービンハウジング２７の径方向内側を向くように配置されている。リンク部材３０Ｂは、例えば円環形状に形成され、高圧段シャフト２４の軸線と同軸に配置されている。リンク部材３０Ｂが変位（回転）することによって、各可変ノズルベーン３０Ａの向きが変化し、各可変ノズルベーン間に形成される排気の流路断面積が変化する。可変ノズルベーン３０Ａは、例えば、エンジン回転数が低い場合に流路断面積を絞ることによって、排気圧力（排気流速）を大きくして過給効率を高め、エンジン回転数が高い場合に流路断面積を大きくすることによって排気圧力（排気流速）を下げて排気抵抗を低減する。リンク部材３０Ｂは、第１アクチュエータ３２によって駆動される。

【0029】

低圧段過給装置２２は、低圧段シャフト３３によって同軸かつ一体回転するように連結された低圧段タービンブレード３４及び低圧段コンプレッサブレード３５と、低圧段タービンブレード３４を収容する低圧段タービンハウジング３６と、低圧段コンプレッサブレード３５を収容する低圧段コンプレッサハウジング３７と、低圧段タービンハウジング３６と低圧段コンプレッサハウジング３７とを連結すると共に低圧段シャフト３３を回転可能に支持する低圧段ベアリングハウジング３８とを備えている。低圧段タービンハウジング３６及び低圧段コンプレッサハウジング３７は、それぞれ中空円盤形状を呈し、それぞれの中心軸が低圧段シャフト３３の軸線と同軸となるように、筒状の低圧段ベアリングハウジング３８の両端に連結されている。低圧段タービンハウジング３６は、低圧段コンプレッサハウジング３７に比べて径方向に小さく、容積が小さい。低圧段タービンハウジング３６は高圧段タービンハウジング２７よりも径方向に大きい。

【0030】

高圧段タービンハウジング２７の外周部には、排気入口となる管状の第１排気通路部材４１の下流端が連結されている。高圧段タービンハウジング２７の中心部であって、高圧段ベアリングハウジング２９側と相反する側には、排気出口となる管状の排気連結通路部材４２の上流端が連結されている。排気連結通路部材４２の下流端は、低圧段タービンハウジング３６の外周部に連結されており、低圧段タービンハウジング３６の排気入口通路となる。低圧段タービンハウジング３６の中央部であって、低圧段ベアリングハウジング３８側と相反する側には、排気出口となる管状の第２排気通路部材４３の下流端が連結されている。

【0031】

また、第１排気通路部材４１と排気連結通路部材４２とは、高圧段タービンハウジング２７を迂回する排気バイパス通路部材４４によって連結されている。なお、排気バイパス通路部材４４と排気連結通路部材４２との連結形態は、様々な形態とすることができる。例えば、排気バイパス通路部材４４の下流端を低圧段タービンハウジング３６の外周部に連結し、排気バイパス通路部材４４に排気連結通路部材４２の下流端を連結してもよい。また、排気バイパス通路部材４４及び排気連結通路部材４２を、それぞれ独立した状態で低圧段タービンハウジング３６の外周部に個別に連結してもよい。

【0032】

排気バイパス通路部材４４の内部には、排気バイパス弁４５が設けられている。排気バイパス弁４５は、スイングバルブ（ポペットバルブ）であり、第２アクチュエータ４６によって開閉駆動される。

【0033】

図５に示すように、第１排気通路部材４１の上流端に形成された接続フランジ部４７が、排気マニホールド１１の下流端にボルト締結されることによって、排気マニホールド１１及び第１排気通路部材４１の内部に形成された通路が互いに連通している。第２排気通路部材４３の下流端に形成された接続フランジ部４８が、触媒コンバータ１３の上流端にボルト締結されることによって、第２排気通路部材４３及び触媒コンバータ１３の内部に形成された通路が互いに連通している。

【0034】

低圧段タービンハウジング３６には、排気連結通路部材４２と第２排気通路部材４３とを直接に接続し、低圧段タービンハウジング３６の内部を迂回するウェイストゲート通路５１が形成され、ウェイストゲート通路５１にはウェイストゲートバルブ５２が設けられている。ウェイストゲートバルブ５２は、ウェイストゲート通路５１に流入する排気量を調節し、低圧段タービンハウジング３６に流入する排気量を調節する。ウェイストゲートバルブ５２は、スイングバルブであり、第３アクチュエータ５４によって開閉駆動される。

【0035】

低圧段コンプレッサハウジング３７は、その中央部であって、低圧段ベアリングハウジング３８側とは相反する側に吸気入口となる第１吸気通路部材６１の下流端が接続され、その外周部に吸気出口となる吸気連結通路部材６２の上流端が接続されている。高圧段コンプレッサハウジング２８は、その高圧段ベアリングハウジング２９側とは相反する中心部に吸気入口となる吸気連結通路部材６２の下流端が接続され、その外周部に吸気出口となる第２吸気通路部材６３の上流端が接続されている。第１吸気通路部材６１の上流側は、エアクリーナ１４Ａの下流側に接続されている。第２吸気通路部材６３の下流側は、インタークーラ、吸気マニホールドを順に介してシリンダヘッド７に接続されている。

【0036】

吸気連結通路部材６２と第２吸気通路部材６３とは、高圧段コンプレッサハウジング２８を迂回する吸気バイパス通路部材６４によって互いに接続されている。吸気バイパス通路部材６４の内部には、吸気バイパス弁６５が設けられている。吸気バイパス弁６５は、スイングバルブであり、第４アクチュエータ６６によって開閉駆動される。吸気バイパス弁６５は、吸気バイパス通路部材６４に流入する吸気量を調節し、高圧段コンプレッサハウジング２８に流入する吸気量を調節する。

【0037】

図４に示すように、高圧段過給装置２１と低圧段過給装置２２とは、高圧段シャフト２４の軸線と低圧段シャフト３３の軸線とが互いに平行となり、かつ左右方向に延在するように配置されている。また、高圧段コンプレッサハウジング２８に対して高圧段タービンハウジング２７が設けられた方向と、低圧段コンプレッサハウジング３７に対して低圧段タービンハウジング３６が設けられた方向とが同一方向となっている。高圧段過給装置２１は、低圧段過給装置２２に対して、下方に配置されると共に、軸線方向に左方に偏倚して配置されている。また、正面視において、高圧段タービンハウジング２７と低圧段コンプレッサハウジング３７とは上下に互いに重なり合う部分を有するように配置されている。また、高圧段コンプレッサハウジング２８の径が最大となる部分と、低圧段コンプレッサハウジング３７の径が最大となる部分とが、軸線方向に偏倚して互いに干渉しないように、高圧段過給装置２１の低圧段過給装置２２に対する位置が定められている。また、図５及び図６に示すように、高圧段過給装置２１は、低圧段過給装置２２に対して、前方に配置されている。詳細には、高圧段シャフト２４の軸線は、低圧段シャフト３３の軸線よりも前方に配置されている。これにより、図２に示すように、多段過給装置１２は、後傾した内燃機関本体２の前側面に沿うように配置することができ、空隙１８内に収まるように配置される。以上の配置において、高圧段過給装置２１と低圧段過給装置２２とは、吸気連結通路部材６２及び排気連結通路部材４２の屈曲が大きくならない範囲で、多段過給装置１２全体のサイズをコンパクトにするために互いに近接して配置されている。

【0038】

可変ノズル機構３０を駆動する第１アクチュエータ３２と、排気バイパス弁４５を駆動する第２アクチュエータ４６と、ウェイストゲートバルブ５２を駆動する第３アクチュエータ５４と、吸気バイパス弁６５を駆動する第４アクチュエータ６６とは、それぞれ圧力式アクチュエータである。以下、各アクチュエータ３２、４６、５４、６６の構成において、第１アクチュエータ３２の構成は符号に添字Ａを付し、第２アクチュエータ４６の構成は符号に添字Ｂを付し、第３アクチュエータ５４の構成は符号に添字Ｃを付し、第４アクチュエータ６６の構成は符号に添字Ｄを付す。また、各アクチュエータ３２、４６、５４、６６に共通する事項を説明する場合には、添字を省略して説明する。

【0039】

図７を参照して、第１アクチュエータ３２の構成を代表して説明する。第２〜第４アクチュエータ４６、５４、６６は、概ね第１アクチュエータ３２と同様の構成であるため、対応する構成には対応する番号とそれぞれ添え字を付して、説明を省略する。図７に示すように、第１アクチュエータ３２は、内室を有する中空の本体７１Ａと、本体７１Ａの内室を大気圧室７２Ａと圧力室７３Ａとに区画する隔壁７４Ａと、隔壁７４Ａに結合された基端と、本体７１Ａから突出して作動対象に接続される先端とを備えた駆動軸７５Ａとを有する。

【0040】

隔壁７４Ａは、本体７１Ａ内において変位可能であり、大気圧室７２Ａ及び圧力室７３Ａの圧力差に応じて大気圧室７２Ａ及び圧力室７３Ａの体積を変化させる。本実施形態では、隔壁７４Ａは可撓性を有するダイヤフラムであり、縁部が本体７１Ａに結合されている。他の実施形態では、隔壁７４Ａは本体７１Ａの内室に摺動可能に設けられたピストンであってもよい。

【0041】

駆動軸７５Ａは、隔壁７４Ａに結合された基端から大気圧室７２Ａ内を通過して本体７１Ａの外方に突出している。本体７１Ａには、駆動軸７５Ａが通過する貫通孔７６Ａが形成され、貫通孔７６Ａには駆動軸７５Ａとの間を液密にシールするシール部材７７Ａが設けられている。また、貫通孔７６Ａの外方を覆うように、蛇腹形状のブーツ７８Ａが駆動軸７５Ａと本体７１Ａの外面とに設けられている。

【0042】

圧力室７３Ａは、圧力供給通路８１Ａを形成する圧力供給通路部材８２Ａによって図示しない圧力供給源に接続されている。本実施形態では、圧力供給源は公知の負圧ポンプであり、負圧を圧力室７３Ａに供給する。圧力供給通路部材８２Ａは、本体７１Ａに形成された孔や、管等を組み合わせて形成される。圧力供給源は、各アクチュエータ３２、４６、５４、６６に対して共通に１つ設けられているとよい。圧力供給通路８１Ａには、図示しない圧力制御弁が設けられ、圧力室７３Ａに供給される負圧が制御される。

【0043】

本体７１Ａは、本体７１Ａの外面から大気圧室７２Ａに延びる貫通孔である呼吸孔８３Ａを有している。呼吸孔８３Ａによって大気圧室７２Ａは大気圧に維持される。

【0044】

圧力室７３Ａには、隔壁７４Ａを大気圧室７２Ａ側に付勢する付勢部材８４Ａが設けられている。本実施形態では、付勢部材８４Ａは圧縮コイルばねであり、隔壁７４Ａの圧力室７３Ａ側部分に当接した一端と、本体７１Ａの隔壁７４Ａと対向する部分に当接した他端とを有している。付勢部材８４Ａにより、圧力室７３Ａに圧力が供給されていない初期状態では、隔壁７４Ａは大気圧室側に位置し、駆動軸７５Ａは最も突出した位置にある。圧力供給通路８１Ａを介して圧力室７３Ａに負圧が供給されると、隔壁７４Ａは付勢部材８４Ａの付勢力に抗して圧力室７３Ａ側に移動し、駆動軸７５Ａの突出長さが小さくなる。

【0045】

図４〜図６に示すように、第１アクチュエータ３２の本体７１Ａは、高圧段コンプレッサハウジング２８に結合された支持部材８７Ａに支持されている。第１アクチュエータ３２の駆動軸７５Ａの先端は、可変ノズル機構３０のリンク部材３０Ｂに結合されている。駆動軸７５Ａの先端に対して本体７１Ａが下方に配置され、かつ駆動軸７５Ａが高圧段タービンハウジング２７の接線方向に延びるように、第１アクチュエータ３２は高圧段過給装置２１に対して配置されている。第１アクチュエータ３２の本体７１Ａは、高圧段タービンハウジング２７よりも下方に配置され、エンジンルーム１００における比較的下方に配置される。本実施形態では、第１アクチュエータ３２の本体７１Ａは、水没高さＷＬよりも下方に配置される。そのため、第１アクチュエータ３２の本体７１Ａは、自動車の想定される使用態様において水没する虞がある。第１アクチュエータ３２は、圧力室７３Ａに供給される負圧に応じて駆動軸７５Ａの突出長さを変化させ、リンク部材３０Ｂの回転位置を変化させる。

【0046】

第２アクチュエータ４６の本体７１Ｂは、高圧段コンプレッサハウジング２８に結合された支持部材８７Ｂに支持されている。第３アクチュエータ５４の本体７１Ｃは、低圧段コンプレッサハウジング３７に接合された支持部材８７Ｃに支持されている。第４アクチュエータ６６の本体７１Ｄは、高圧段コンプレッサハウジング２８に接合された支持部材８７Ｄに支持されている。第２〜第４アクチュエータ４６、５４、６６の本体７１Ｂ〜７１Ｄは、第１アクチュエータ３２の本体７１Ａよりも上方、かつ水没高さＷＬよりも上方に配置されている。そのため、第２〜第４アクチュエータ４６、５４、６６の本体７１Ｂ〜７１Ｄは、自動車の想定される使用態様において水没する虞がない位置に配置されている。

【0047】

第１アクチュエータ３２は、呼吸孔８３Ａを介して大気圧室７２Ａに接続された一端と、大気に向けて開口した開口端８５Ａとを備えた呼吸通路８５を有する。呼吸通路８５は、管部材からなる呼吸通路部材８６によって形成されている。呼吸通路部材８６は、複数の金属管や樹脂管、ゴム管を繋ぎ合わせて形成されてよく、適所において高圧段コンプレッサハウジング２８や低圧段コンプレッサハウジング３７、ヘッドカバー８、エンジンカバー９等に支持部材を介して支持されている。呼吸通路８５の開口端８５Ａは、本体７１Ａよりも上方に配置されている。また、呼吸通路８５の開口端８５Ａは、エンジンルーム１００の上部であって、水没高さＷＬよりも上方に配置されている。本実施形態では、呼吸通路８５の開口端８５Ａは、エンジンカバー９の内側、すなわちエンジンカバー９とヘッドカバー８とによって画定される空間１０１に配置されている。

【0048】

本実施形態では、内燃機関本体２及びラジエータ１７の間の空隙１８に多段過給装置１２を配置するために、第１アクチュエータ３２の本体７１Ａがエンジンルーム１００の下部の水没の虞が生じる位置に配置される。しかしながら、第１アクチュエータ３２は呼吸通路８５を有し、開口端８５Ａが本体７１Ａよりも上方に配置されているため、本体７１Ａが水没する場合にも開口端８５Ａを水面上に維持することができ、大気圧室７２Ａへの水の浸入を防止することができる。

【0049】

また、エンジンルーム１００の上部に配置されるヘッドカバー８とエンジンカバー９とによって画定される空間１０１内に開口端８５Ａが配置されるため、開口端８５Ａが水没する虞が低くなる。また、ヘッドカバー８及びエンジンカバー９によって開口端８５Ａが覆われているため、飛散した水滴や粉塵が開口端８５Ａに侵入し難くなる。

【0050】

第１実施形態の一部変形実施例として、開口端８５Ａを吸気装置１４の吸気通路に接続させてもよい。この場合、開口端８５Ａは、吸気通路におけるエアクリーナ１４Ａの下流側かつ低圧段過給装置２２の上流側に接続されることが好ましい。吸気装置１４は、水没を避けるためにエンジンルーム１００の上部に配置されるため、吸気通路に開口端８５Ａを接続させることで開口端８５Ａへの水の浸入を防止することができる。また、エアクリーナ１４Ａを通過することによって空気から粉塵等の異物が取り除かれるため、開口端８５Ａに異物が進入することも防止することができる。

【0051】

第１実施形態の他の一部変形実施字形体として、図８に示すように、呼吸通路８５の開口端８５Ａを第２アクチュエータ４６の大気圧室７２Ｂに接続させてもよい。これにより、大気圧は、第２アクチュエータ４６の呼吸孔８３Ｂ、大気圧室７２Ｂ、及び呼吸通路８５を順に通過して第１アクチュエータ３２の大気圧室７２Ａに供給される。上記したように、第２アクチュエータ４６の本体７１Ｂは、第１アクチュエータ３２の本体７１Ａよりも上方に配置されているため、水没の可能性が低い。また、第２アクチュエータ４６の本体７１Ｂは、水没高さＷＬより上方に配置されているため、自動車の想定される使用態様において水没する虞がない。なお、呼吸通路８５の開口端８５Ａは、第２アクチュエータ４６の大気圧室７２Ｂに代えて、第３アクチュエータ５４の大気圧室７２Ｃ又は第４アクチュエータ６６の大気圧室７２Ｄに接続させてもよい。また、呼吸通路８５の開口端８５Ａは、エンジンルーム１００に配置された他の圧力式アクチュエータであって、本体が第１アクチュエータ３２の本体７１Ａよりも上方に配置された圧力式アクチュエータの大気圧室７２に接続させてもよい。このようなアクチュエータは、例えば排気通路から吸気通路に排気の一部を還流するＥＧＲ通路に設けられたＥＧＲ弁を開閉するアクチュエータであってもよい。

【0052】

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、上記実施形態では、多段過給装置１２に設けられる圧力式アクチュエータに本発明を適用した例を示したが、本発明はエンジンルーム１００に配置された様々な装置に使用される圧力式アクチュエータに適用することができる。例えば、ＥＧＲ弁を開閉するアクチュエータに本発明を適用してもよい。

【符号の説明】

【0053】

１ ：内燃機関
２ ：内燃機関本体
６ ：シリンダブロック
７ ：シリンダヘッド
８ ：ヘッドカバー
９ ：エンジンカバー
１２ ：多段過給装置
１４ ：吸気装置
１７ ：ラジエータ
１８ ：空隙
２１ ：高圧段過給装置
２２ ：低圧段過給装置
２７ ：高圧段タービンハウジング
２８ ：高圧段コンプレッサハウジング
３０ ：可変ノズル機構
３２ ：第１アクチュエータ
３６ ：低圧段タービンハウジング
３７ ：低圧段コンプレッサハウジング
４５ ：排気バイパス弁
４６ ：第２アクチュエータ
５２ ：ウェイストゲートバルブ
５４ ：第３アクチュエータ
６５ ：吸気バイパス弁
６６ ：第４アクチュエータ
７１ ：本体
７２ ：大気圧室
７３ ：圧力室
７４ ：隔壁
７５ ：駆動軸
８１ ：圧力供給通路
８３ ：呼吸孔
８４ ：付勢部材
８５ ：呼吸通路
８５Ａ ：開口端
１００ ：エンジンルーム
１０１ ：空間

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】