(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記フランジ部材は、前記挿入口が形成されるフランジ本体と、前記複数の排出口が形成される補助部材とを重ね合せることによって形成される、請求項1または2に記載の過給装置。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献1に開示された過給装置を構成する実際の部品として、複数の過給機にそれぞれ連通する複数の連通路が形成される部材(以下「第1部材」ともいう)と、排気管が形成される部材(以下「第2部材」ともいう)とが別々に作製される場合がある。さらに、第2部材を第1部材にボルト等で締結するために、第2部材の端部にフランジ部が設けられる場合がある。この場合、フランジ部は、軽量化などの観点から、鋳造で排気管と一体的に作製されるのではなく、排気管とは別部材として作製された後に排気管に溶接されることによって作製されることが望ましい。
【0005】
しかしながら、フランジ部材を排気管に溶接する場合には、排気管が複雑な形状となり大型化することが懸念される。具体的には、フランジ部材を排気管に溶接する場合には、排気管が挿入される挿入口をフランジ部材に設け、排気管を挿入口に挿入した状態で両者を溶接することになる。また、排気管に分岐部を設ける場合には、排気管の端部に複数の分岐排気管が形成されることになる。この場合、複数の分岐排気管がそれぞれ挿入される複数の挿入口をフランジ部材に設け、複数の分岐排気管を複数の挿入口にそれぞれ挿入した状態で両者を溶接することになる。したがって、複数の分岐排気管をフランジ部材にそれぞれ挿入可能に形成するための曲げ加工を排気管に施す必要が生じ、その際にいわゆる曲げR(半径)が形成される。その曲げRが要因の1つとなって排気管が複雑な形状となり、その結果、過給装置の大型化に繋がってしまうことが懸念される。
【0006】
本開示は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、複数の過給機を備える過給装置が大型化することを抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
(1) 本開示による過給装置は、複数の過給機を備える。この過給装置は、複数の過給機にそれぞれ連通する複数の連通路が形成された第1部材と、第1部材に締結される第2部材とを備える。第2部材は、エンジンからの排気が供給される排気管と、排気管を第1部材に締結するためのフランジ部材とを有する。フランジ部材は、排気管が挿入される挿入口が形成された挿入面と、第1部材に当接しており、第1部材の複数の連通路にそれぞれ連通する複数の排出口が形成された当接面とを含む。挿入面における挿入口と当接面における複数の排出口とはフランジ部材の内部で連通している。
【0008】
上記構成によれば、フランジ部材の挿入面における挿入口とフランジ部材の当接面における複数の排出口とがフランジ部材の内部で連通している。そのため、排気管からの排気は、挿入口からフランジ部材の内部に供給された後、フランジ部材の内部で複数の排出口に分岐されて第1部材の複数の連通路にそれぞれ供給される。これにより、排気管に分岐部を設ける必要がなくなり、複数の分岐排気管をフランジ部材にそれぞれ挿入可能に形成するための曲げ加工を排気管に施す必要がなくなるため、排気管が大型化してしまうことを抑制することができる。その結果、複数の過給機を備える過給装置が大型化することを抑制することができる。
【0009】
(2) ある実施の形態においては、挿入面側から当接面に向かう方向へフランジ部材を見た場合において、複数の排出口は、挿入口の内側に位置する。フランジ部材における挿入口の内側かつ複数の排出口の外側の部分の厚さは、フランジ部材における挿入口の外側の部分の厚さよりも薄い。
【0010】
上記構成によれば、フランジ部材における挿入口の内側かつ複数の排出口の外側の部分の厚さを挿入口の外側の厚さよりも薄くすることによって、排気経路の分岐部をフランジ部材の内部に形成することができる。
【0011】
(3) ある実施の形態においては、フランジ部材は、挿入口が形成されるフランジ本体と、複数の排出口が形成される補助部材とを重ね合せることによって形成される。
【0012】
上記構成によれば、挿入口が形成されるフランジ本体と、複数の排出口が形成される補助部材とを別々に作製し、これらを重ね合せるという簡易な工法によって、フランジ部材を形成することができる。
【0013】
(4) ある実施の形態においては、第1部材は、複数の連通路のいずれかの内部に設けられる開閉バルブをさらに有する。開閉バルブは、閉状態において、フランジ部材の当接面に形成される複数の排出口のうちのいずれかの1つの排出口の周囲に当接することによって当該排出口を閉塞する。
【0014】
上記構成によれば、第1部材に開閉バルブを設けつつ、開閉バルブと当接する部材を第2部材のフランジ部材で形成することができる。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【0017】
図1は、本実施の形態による過給装置1の全体構成の一例を示す模式的に示す図である。
【0018】
過給装置1は、第1過給機10および第2過給機20を備える。第1過給機10と第2過給機20とは、エンジン500からの排気の流れ方向に直列に接続されている。なお、過給装置1が備える過給機の数は、特に2つに限定されるものではなく、3つ以上であってもよい。
【0019】
第1過給機10は、第2過給機20よりも排気の流れ方向の上流側に配置される。第1過給機10は、タービンT1と、圧縮機C1と、軸15とを備える。タービンT1は、スクロール通路11と、タービンインペラ12とを備えている。圧縮機C1は、スクロール通路13と、コンプレッサインペラ14を備えている。タービンインペラ12とコンプレッサインペラ14とは軸15によって連結される。これにより、タービンインペラ12とコンプレッサインペラ14とは一体的に回転する。
【0020】
第2過給機20は、第1過給機10よりも排気の流れ方向の下流側に配置される。第2過給機20は、タービンT2と、圧縮機C2と、軸25とを備える。タービンT2は、スクロール通路21と、タービンインペラ22とを備えている。圧縮機C2は、スクロール通路23と、コンプレッサインペラ24とを備えている。タービンインペラ22とコンプレッサインペラ24とは軸25によって連結される。これにより、タービンインペラ22とコンプレッサインペラ24とは一体的に回転する。
【0021】
過給装置1は、第1過給機10および第2過給機20に加えて、排気通路30と、排気切替バルブ40と、吸気通路50と、吸気切替バルブ60とを備える。
【0022】
排気通路30は、エンジン500からの排気を外部に排出するための通路である。排気通路30の途中に、第1過給機10のタービンT1および第2過給機20のタービンT2が設けられる。
【0023】
排気通路30は、第1排気通路31と、第2排気通路32と、第3排気通路33と、第4排気通路34と、第5排気通路35とを備える。
【0024】
第1排気通路31は、エンジン500の排気ポートと分岐部Aとを連通する。第1排気通路31は、分岐部Aにおいて、第2排気通路32と、第4排気通路34とに分岐される。
【0025】
第2排気通路32は、分岐部Aと第1過給機10タービンT1のスクロール通路11とを連通する。第3排気通路33は、第1過給機10タービンT1の排出口と第2過給機20のタービンT2のスクロール通路21とを連通する。第2排気通路32および第3排気通路33は、エンジン500から排出された排気を、第1過給機10のタービンT1および第2過給機20のタービンT2の順に供給するための通路である。
【0026】
第4排気通路(バイパス排気通路)34は、分岐部Aと第2過給機20のタービンT2のスクロール通路21とを連通する。第4排気通路34は、エンジン500から排出された排気を、第1過給機10のタービンT1を介することなく第2過給機20のタービンT2に供給するための通路である。
【0027】
第5排気通路35は、第2過給機20のタービンT2の排出口と外部とを連通する。
排気切替バルブ40は、第1過給機10のタービンT1をバイパスして第2過給機20のタービンT2に排気を供給するためのものである。
【0028】
排気切替バルブ40は、第4排気通路34の内部であって、第4排気通路34が第2過給機20のタービンT2のスクロール通路21と接続される近傍の領域に配置されている。排気切替バルブ40が開状態とされることで、エンジン500から排気の少なくとも一部が第4排気通路34を介して第2過給機20のタービンT2に直接供給される。排気切替バルブ40は、不図示のアクチュエータによって開閉される。
【0029】
吸気通路50は、外部の空気をエンジン500に吸入するための通路である。吸気通路50の途中に、第1過給機10の圧縮機C1および第2過給機20の圧縮機C2が設けられる。
【0030】
吸気通路50は、第1吸気通路51と、第2吸気通路52と、第3吸気通路53と、第4吸気通路54と、第5吸気通路(バイパス吸気通路)55とを備える。
【0031】
第1吸気通路51は、外部と第2過給機20の圧縮機C2の吸気口とを連通する。第2吸気通路52は、第2過給機20の圧縮機C2のスクロール通路23と分岐部Bを連通する。第2吸気通路52は、分岐部Bにおいて、第3吸気通路53と、第5吸気通路55とに分岐される。
【0032】
第3吸気通路53は、分岐部Bと第1過給機10の圧縮機C1の吸気口とを連通する。第4吸気通路54は、第1過給機10の圧縮機C1のスクロール通路13とエンジン500の吸気ポートとを連通する。
【0033】
第5吸気通路55は、分岐部Bとエンジン500の吸気ポートとを連通する。第5吸気通路55は、第2過給機20の圧縮機C2のスクロール通路23から排出された空気を、第1過給機10の圧縮機C1を介することなくエンジン500に供給するための通路である。
【0034】
吸気切替バルブ60は、第1過給機10の圧縮機C1をバイパスしてエンジン500に空気を供給するためのものであり、第5吸気通路55の途中部位に設置されている。吸気切替バルブ60が開状態とされることで、第5吸気通路55を介して、第2過給機20の圧縮機C2から供給される空気の少なくとも一部がエンジン500に直接供給される。排気切替バルブ40は、不図示のアクチュエータによって開閉される。
【0035】
たとえば、エンジン500が低速回転である場合には、排気切替バルブ40および吸気切替バルブ60がどちらも閉状態とされる。その結果、エンジン500から排気された排気はすべて第1過給機10のタービンT1と第2過給機20のタービンT2とに供給される。また、吸気された空気はすべて第2過給機20の圧縮機C2と第1過給機10の圧縮機C1とに供給される。
【0036】
一方、エンジン500が高速回転である場合には、排気切替バルブ40および吸気切替バルブ60がどちらも開状態とされる。その結果、エンジン500から排気された排気の大部分が第4排気通路34を介してタービンT2に直接供給される。また、圧縮機C2から排出された空気の一部は第5吸気通路55を介してエンジン500に直接供給される。
【0037】
図2は、過給装置1の排気通路30の分岐部A付近の断面構造を示す図である。
過給装置1は、別々に作製された第1部材100と第2部材200とを複数のボルト90によって締結することによって形成される。
【0038】
第1部材100は、タービンT1のスクロール通路11に連通される第1連通路110と、タービンT2のスクロール通路21に連通される第2連通路120と、排気切替バルブ40と、フランジ部材130とを含む。
【0039】
排気切替バルブ40は、第2連通路120の端部(開口部)の内部に配置される。排気切替バルブ40は、弁体41と、アクチュエータによって回動される支軸42と、弁体41と支軸42とを連結するアーム43とを備える。フランジ部材130は、第1連通路110の端部(開口部)および第2連通路120の端部(開口部)の周囲に設けられる。
【0040】
第2部材200は、エンジン500の排気ポートに接続される排気管210と、排気管210の端部(開口部)の周囲に設けられるフランジ部材220とを含む。
【0041】
フランジ部材220は、フランジ本体221と補助部材225とを含み、これらを重ね合せることによって形成される。
【0042】
フランジ本体221は、排気管210の端部(開口部)が挿入される挿入口H3が形成される挿入面S1を有する。本実施の形態において、挿入口H3は、フランジ本体221を貫通する穴によって形成される。
【0043】
フランジ本体221は、フランジ本体221の挿入面S1に形成される挿入口H3に排気管210の端部が挿入された状態で、排気管210と溶接される。すなわち、本実施の形態においては、軽量化および排気を浄化する触媒装置(図示せず)の暖機性向上の観点から、フランジ本体221は、鋳造で排気管210と一体的に作製されるのではなく、排気管210とは別に作製された後、排気管210が挿入口H3に挿入された状態で排気管210に溶接される。
【0044】
補助部材225は、第1部材100のフランジ部材130に当接する当接面S2を有する。補助部材225の当接面S2には、第1部材100の第1連通路110および第2連通路120にそれぞれ連通する第1排出口H1および第2排出口H2が形成される。なお、第1排出口H1および第2排出口H2は、補助部材225を貫通する穴によってそれぞれ形成される。
【0045】
排気切替バルブ40の弁体41は、閉状態において、第2部材200の補助部材225の当接面S2に形成される第1排出口H1の周囲に当接することによって第1排出口H1を閉塞する。
【0046】
なお、第1部材100のフランジ部材130と第2部材200の補助部材225との間、および、第2部材200の補助部材225とフランジ部材220との間には、図示しないガスケットがそれぞれ設けられる。なお、第2部材200の補助部材225がガスケットの機能を兼ね備える場合には、ガスケットを省略するようにしてもよい。
【0047】
図2に示すように、本実施の形態においては、フランジ部材220の挿入面S1に形成される挿入口H3と、フランジ部材220の当接面S2に形成される第1排出口H1および第2排出口H2とが、フランジ部材220の内部で連通している。すなわち、
図1に示す分岐部Aが、
図2に示すフランジ部材220の内部に形成される。
図1に示す第1排気通路31が、
図2に示す排気管210によって形成される。
図1に示す第2排気通路32が、
図2に示すフランジ部材220の内部の分岐部Aから第1排出口H1を介して第1連通路110に連通される経路によって形成される。
図1に示す第4排気通路(バイパス排気通路)34が、
図2に示すフランジ部材220の内部の分岐部Aから第2排出口H2を介して第2連通路120に連通される経路によって形成される。
【0048】
図3は、フランジ部材220の挿入面S1側から当接面S2に向かう方向へ補助部材225を見た図である。補助部材225には、上述の第1排出口H1および第2排出口H2をそれぞれ形成する2つの貫通穴と、ボルト90を通すための複数(
図3に示す例では4箇所)のボルト穴b1とが設けられる。第1排出口H1は、排気切替バルブ40が閉状態である場合において、排気切替バルブ40の弁体41よりも内側に位置する。すなわち、排気切替バルブ40の弁体41は、閉状態において第1排出口H1の周囲に当接することによって、第1排出口H1を閉塞する。
【0049】
図4は、フランジ部材220の挿入面S1側から当接面S2に向かう方向へフランジ部材220(フランジ本体221および補助部材225)を見た図である。フランジ本体221には、排気管210が挿入される挿入口H3を形成する1つの貫通穴と、ボルト90を通すための複数(
図4に示す例では4箇所)のボルト穴b2とが設けられる。
【0050】
フランジ部材220の挿入面S1側から当接面S2に向かう方向へフランジ部材220を見た場合において、補助部材225の第1排出口H1および第2排出口H2は、
図4に示すように、フランジ本体221の挿入口H3の内側に位置する。そのため、フランジ部材220における挿入口H3の内側かつ第1排出口H1および第2排出口H2の外側の部分(以下「第1部分」ともいう)R1の厚さ(すなわち補助部材225の厚さ)は、挿入口H3の外側の部分(以下「第2部分」ともいう)R2の厚さ(すなわちフランジ本体221と補助部材225とを重ね合せた厚さ)よりも薄くなる。
【0051】
以上のように、本実施の形態による過給装置1は、別々に作製された第1部材100と第2部材200とを複数のボルト90によって締結することによって形成される。第2部材200は、排気管210と、排気管210を第2部材200に締結するためのフランジ部材220とが設けられる。フランジ部材220は、軽量化および排気を浄化する触媒装置(図示せず)の暖機性向上の観点から、鋳造で排気管210と一体的に作製されるのではなく、排気管210とは別に作製された後、排気管210が挿入口H3に挿入された状態で排気管210に溶接される。
【0052】
そして、本実施の形態においては、排気管210に連通する挿入口H3と、第1部材100の第1連通路110および第2連通路120にそれぞれ連通する第1排出口H1および第2排出口H2とが、フランジ部材220の内部で連通している。これにより、排気管210に分岐部を設ける必要がなくなるため、排気管210が大型化してしまうことを抑制することができる。この点について、
図7を用いて、より詳しく説明する。
【0053】
図7は、本実施の形態に対する比較例として、第2部材の排気管に分岐部を設ける場合の過給装置の構成の一例を示す図である。なお、
図7の比較例に示す過給装置も、別々に作製された第1部材と第2部材とをボルトによって締結することによって形成される。また、第2部材におけるフランジ部材も、軽量化および排気触媒暖機性向上の観点から、排気管とは別に作製された後、排気管に溶接される。
【0054】
ところが、
図7の比較例に示す過給装置においては、排気管に分岐部が設けられており、排気管の端部に複数(2つ)の分岐排気管が形成されている。そのため、複数の分岐排気管をフランジ部材にそれぞれ挿入可能に形成するための曲げ加工を排気管に施す必要が生じ、その際にいわゆる曲げ半径(
図7の「a」参照)が形成されてしまう。さらに、分岐排気管の壁面を形成するために要する排気管の厚さは2枚分(
図7の「b」参照)となる。さらに、フランジ部材の全体においてシール性を確保するための厚さ(
図7の「c」参照)が必要となる。その結果、排気管が複雑な形状となり大型化してしまい、過給装置の大型化に繋がってしまう。
【0055】
これに対し、本実施の形態による過給装置1においては、
図2に示すように、分岐部Aがフランジ部材220の内部に形成される。したがって、排気管210からの排気は、挿入口H3からフランジ部材220の内部に供給された後、フランジ部材220の内部の分岐部Aで分岐されて第1部材100の第1連通路110および第2連通路120にそれぞれ供給される。これにより、排気管210に分岐部を設ける必要がなくなる。そのため、
図7に示した曲げ半径「a」が不要となる。これにより、
図7の比較例に比べて、排気管210の大型化が抑制される。
【0056】
また、本実施の形態による過給装置1においては、補助部材225が、分岐部Aから第1排出口H1までの分岐経路の壁面の一部としても機能するため、分岐排気管の壁面を形成するために要する排気管210の厚さが1枚分に抑制される。そのため、2枚分の厚さが必要な
図7の比較例(
図7の「b」参照)に比べて、排気管210の大型化が抑制される。
【0057】
さらに、本実施の形態による過給装置1においては、フランジ部材220の挿入面S1側から当接面S2に向かう方向へフランジ部材220を見た場合において、補助部材225の第1排出口H1および第2排出口H2は、
図4に示すように、フランジ本体221の挿入口H3の内側に位置する。これにより、挿入口H3が形成されるフランジ本体221と、第1排出口H1および第2排出口H2が形成される補助部材225とを重ね合せるという簡易な工法によって、フランジ部材220を形成することができる。すなわち、本実施の形態においては、フランジ部材220の第1部分R1の厚さを第2部分R2の厚さよりも薄くすることによってフランジ部材220の内部に分岐部Aを形成しているが、このような厚さの違いを、補助部材225の厚さとフランジ本体221と補助部材225とを重ね合せた厚さとの違いによって形成することができる。
【0058】
さらに、本実施の形態による過給装置1においては、第1部材100の第2連通路120の端部(開口部)の内部に排気切替バルブ40が設けられる。排気切替バルブ40の弁体41は、閉状態において、第2部材200のフランジ部材220(補助部材225)の当接面S2に形成される第1排出口H1の周囲に当接することによって第1排出口H1を閉塞する。これにより、第1部材100に排気切替バルブ40を設けつつ、排気切替バルブ40の弁体41と当接する部材を第2部材200のフランジ部材220で形成することができる。
【0059】
<変形例>
上述の実施の形態においては、フランジ本体221に別部材(補助部材225)を重ね合せることによって、フランジ部材220における第1部分R1の厚さを第2部分R2の厚さよりも薄くした。
【0060】
これに対し、本変形例においては、フランジ部材220aにおける第1部分R1を切削あるいは鋳抜きによって形成することによって、フランジ部材220における第1部分R1の厚さを第2部分R2の厚さよりも薄くする。
【0061】
図5は、本変形例による過給装置1aの分岐部A付近の断面構造を示す図である。過給装置1aは、第1部材100と第2部材200aとを複数のボルト90によって締結することによって形成される。なお、第1部材100の構成は、上述の実施の形態で説明したものと同じであるため、詳細な説明はここでは繰り返さない。
【0062】
第2部材200aは、排気管210と、フランジ部材220aとを含む。なお、排気管210の構成は、上述の実施の形態で説明したものと同じであるため、詳細な説明はここでは繰り返さない。
【0063】
フランジ部材220aは、排気管210の端部が挿入される挿入口H3aが形成される挿入面S1と、第1部材100の第1連通路110および第2連通路120にそれぞれ連通する第1排出口H1aおよび第2排出口H2aが形成される当接面S2とを有する。第1排出口H1aおよび第2排出口H2aは、フランジ部材220aを貫通する穴によってそれぞれ形成される。挿入口H3aは、切削あるいは鋳抜きによって形成される。
【0064】
図6は、フランジ部材220aの挿入面S1側から当接面S2に向かう方向へフランジ部材220aを見た図である。フランジ部材220aには、第1排出口H1aおよび第2排出口H2aをそれぞれ形成する2つの貫通穴と、ボルト90を通すための複数のボルト穴bとが設けられる。
【0065】
さらに、フランジ部材220aの第1部分R1(挿入口H3aの内側かつ第1排出口H1aおよび第2排出口H2aの外側の部分)は、切削あるいは鋳抜きによって、フランジ部材220aの挿入面S1における第2部分R2の厚さよりも薄く形成される。これにより、挿入口H3aが形成される。
【0066】
なお、フランジ部材220aのその他の構造は、上述の実施の形態によるフランジ部材220と同じであるため、ここでの詳細な説明は繰返さない。
【0067】
以上のように、本変形例においては、フランジ部材220aにおける第1部分R1を切削あるいは鋳抜きによって形成することによって、フランジ部材220における第1部分R1の厚さを第2部分R2の厚さよりも薄くする。これにより、別部材(
図1の補助部材225)を新たに設けることなく、フランジ部材220aを形成することができる。
【0068】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。