JP4973549B2 - 内燃機関の排気装置 - Google Patents

Description

この発明は、流路切換弁を備えた内燃機関の排気装置に関する。

内燃機関の排気性能の向上などを目的として、排気通路を開閉する流路切換弁を設け、閉弁時に例えばバイパス通路に排気が流れるようにしたものがある。このように排気通路に流路切換弁を設けた構成では、閉弁時に高温の排気ガスが流れないことから、流路切換弁の周辺の温度が低くなり、排気ガス中の水分が凝縮し、凝縮水となって流路切換弁の周囲に溜まるおそれがある。これにより、流路切換弁を開いた際に凝縮水が飛散し、下流方向へ流れでると、下流側に設けられた空燃比センサや温度センサなどのセンサ部品に悪影響を及ぼすおそれがある。

そこで、特許文献１では、流路切換弁（制御弁）の弁体が着座するバルブシート部の周囲に、円筒状に下方へ窪んだ凝縮水の貯留部を設けている。そして、閉弁時に発生する凝縮水は貯留部内に入り込み、流路切換弁を開く際には、既に凝縮水は弁体などに付着していないと記載されている。
特開２００７−１５４７９６号公報 ［００５５］等

しかしながら、発明者等の研究により、特に弁体のシール性に優れたものでは、閉弁時に弁体上流側の温度が上がらず、弁体やアームなどの表面に相当量の凝縮水が付着したまま残ることがあり、この付着していた凝縮水が、弁体を開く際に飛散・流れ出して、弁体の下流側へ流れ出るおそれがあることを判明した。上述した従来例のものでは、このような弁体を開くときの凝縮水の飛散については考慮されていない。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明の内燃機関の排気装置は、鉛直上方側より鉛直下方側へ排気が流れるバルブポートを開閉する流路切換弁を有し、の流路切換弁は、上記バルブポートが形成されたバルブハウジングと、このバルブハウジングに回転可能に支持された回転軸と、この回転軸から径方向へ延びるアームと、このアームの先端に取り付けられ、閉時に上記バルブポートを囲むシール面に着座する弁体と、を有している。そして、上記バルブハウジングには、上記弁体が上流側へ起立する開姿勢のときに、上記開姿勢の弁体，アーム及び回転軸を収容する弁収容部がバルブポートのポート側壁部に凹設されるとともに、上記バルブポートの流路から外れた位置であって、かつ、上記弁収容部の下方に、凝縮水の貯留部が凹設されている。

閉弁時には弁体の上流側に生成する凝縮水を貯留部で受け止めることで、温度上昇に伴って凝縮水を徐々に蒸発させることができる上に、弁体を開く際に、弁体やアームの表面に付着するなどにより残っていた凝縮水が流れ出したとしても、貯留部が開姿勢の弁体，アーム及び回転軸を収容する弁収容部の下方に凹設されているために、この凝縮水を貯留部で受け止めることができ、弁体下流側のバルブポートへ流れ出ることを防止することができる。

以下、この発明を直列４気筒内燃機関の排気装置として適用した一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本明細書において用いる『上方』『下方』は、基本的には鉛直方向での上方，下方を意味している。

図１は、この内燃機関の吸排気系を模式的に示した説明図であり、始めに、この図１に基づいて、排気装置の構成を説明する。内燃機関１のシリンダヘッド１ａには、直列に配置された♯１気筒〜♯４気筒の各気筒の排気ポート２がそれぞれ側面に向かって開口するように形成されており、この排気ポート２のそれぞれに、メイン通路３が接続されている。♯１気筒〜♯４気筒の４本のメイン通路３は、１本の流路に合流しており、その下流側に、メイン触媒コンバータ４が配置されている。このメイン触媒コンバータ４は、車両の床下に配置される容量の大きなものであって、触媒としては、例えば、三元触媒とＨＣトラップ触媒とを含んでいる。上記のメイン通路３およびメイン触媒コンバータ４によって、通常の運転時に排気が通流するメイン流路が構成される。また、各気筒からの４本のメイン通路３の合流点には、流路切換手段として各メイン通路３を一斉に開閉する流路切換弁５が設けられている。この流路切換弁５は、適宜なアクチュエータ５ａによって開閉駆動される。

一方、バイパス流路として、各気筒のメイン通路３の各々から、該メイン通路３よりも通路断面積の小さなバイパス通路７がそれぞれ分岐している。各バイパス通路７の上流端となる分岐点６は、メイン通路３のできるだけ上流側の位置に設定されている。４本のバイパス通路７は、下流側で１本の流路に合流しており、その合流点の直後に、三元触媒を用いたバイパス触媒コンバータ８が介装されている。このバイパス触媒コンバータ８は、メイン触媒コンバータ４に比べて容量が小さな小型のものであり、望ましくは、低温活性に優れた触媒が用いられる。バイパス触媒コンバータ８の出口側から延びるバイパス通路７の下流端は、メイン通路３におけるメイン触媒コンバータ４上流側でかつ流路切換弁５よりも下流側の合流点１２において該メイン通路３に接続されている。メイン触媒コンバータ４の入口部ならびに出口部、およびバイパス触媒コンバータ８の入口部ならびに出口部には、それぞれ空燃比センサ１０，１１，１３，１４が配置されている。

内燃機関１は、点火プラグ２１を備え、その吸気通路２２には、燃料噴射弁２３が配置されている。さらに、吸気通路２２の上流側に、モータ等のアクチュエータによって開閉駆動される所謂電子制御型スロットル弁２４が配置されているとともに、吸入空気量を検出するエアフロメータ２５がエアクリーナ２６下流に設けられている。また、上記吸気通路２２の吸気ポート近傍には、筒内にスワールを生成するためのスワール制御弁３０が設けられている。上記スワール制御弁３０は、図示せぬ適宜なアクチュエータを介して開閉され、その閉時に、吸気通路２２の通路断面の一部を遮蔽することで、スワールが生成される。このスワール制御弁３０としては、板状の弁体の一部に切欠部を有するバタフライバルブ型の構成のものや、一対の吸気ポートの一方を開閉する形式のものなど、公知の種々の形式のものを用いることが可能である。なお、このほか、吸気制御弁として、筒内にタンブル流を生成するタンブル制御弁を用いることもできる。

内燃機関１の種々の制御パラメータ、例えば、上記燃料噴射弁２３による燃料噴射量、点火プラグ２１による点火時期、スロットル弁２４の開度、流路切換弁５やスワール制御弁３０の開閉状態、などは、エンジンコントロールユニット２７によって制御される。このエンジンコントロールユニット２７には、上述したセンサ類のほか、冷却水温センサ２８、運転者により操作されるアクセルペダルの開度（踏込量）を検出するアクセル開度センサ２９、などの種々のセンサ類の検出信号が入力されている。

このような構成においては、冷間始動後の機関温度ないしは排気温度が低い段階では、アクチュエータ５ａを介して流路切換弁５が閉じられ、メイン通路３が遮断される。そのため、各気筒から吐出された排気は、その全量が分岐点６からバイパス通路７を通してバイパス触媒コンバータ８へと流れる。バイパス触媒コンバータ８は、排気系の上流側つまり排気ポート２に近い位置にあり、かつ小型のものであるので、速やかに活性化し、早期に排気浄化が開始される。

一方、機関の暖機が進行して、機関温度ないしは排気温度が十分に高くなったら、トリガー条件の一つとして、メイン触媒コンバータ４の触媒が活性したとみなし、流路切換弁５が開放される。これにより、各気筒から吐出された排気は、主に、メイン通路３からメイン触媒コンバータ４を通過する。このときバイパス通路７側は特に遮断されていないが、バイパス通路７側の方がメイン通路３側よりも通路断面積が小さく、かつバイパス触媒コンバータ８が介在しているので、両者の通路抵抗の差により、排気流の大部分はメイン通路３側を通り、バイパス通路７側には殆ど流れない。従って、バイパス触媒コンバータ８の熱劣化は十分に抑制される。

次に、本実施例の要部である流路切換弁５について、図２〜図６を用いて説明する。この実施例では、４気筒分の流路切換弁５が一つのバルブユニットとして一体化されている。この流路切換弁５は、鋳造により一体的に形成されるバルブハウジング３１を主体としている。このバルブハウジング３１には、各気筒に対応した４つのバルブポート３２が形成されている。これらのバルブポート３２は、２列に並んで、つまり正方形の頂点となる位置に、それぞれ開口形成されている。車載状態では、これらのバルブポート３２が、ほぼ鉛直方向に沿うように配置され、鉛直上方側の上流側から鉛直下方側の下流側へ向けて排気が流れるように設定されている。

これらのバルブポート３２を弁体３６がそれぞれ上流側から開閉する。上記バルブポート３２の途中には、弁体３６の外周縁が接するバルブシート部のシール面３５が機械加工されている。このシール面３５は、上流側から下流側へ向けて徐々に縮径する傾斜面・テーパ面をなしている。図５にも示すように、各バルブポート３２のシール面３５の上端は、直線状をなす上流側のポート上流部３３の下端に接続している。シール面３５の縮径された下端は、直線状に延びる下流側のポート下流部３７の上端に接続している。つまり、シール面３５の周囲が部分的に内側へ張り出すような突起形状とはなっておらず、シール面３５による縮径分、ポート下流部３７をポート上流部３３よりも細い直線状の形状としている。このために、排気の流れがスムースなものとなり、かつ、シール面３５の周囲が厚肉化することとなり、熱容量が大きくなって、シール面３５の周囲の歪みを抑制することができる。

４つのバルブポート３２は、互いに集合・近接しつつ互いに平行に並設されており、バルブポート３２の周囲のポート側壁部３８が、４つのバルブポート３２に囲われた中央厚肉部３９において略十字形に連続・交差している。この中央厚肉部３９には、シール面３５の近傍でのポート側壁部３８の肉厚を均一化するように、中央孔４０が形成されており、周方向での熱歪みのばらつきによるシール性の低下を抑制している。また、バルブハウジング３１には、径方向に張り出した所定厚さの上流側フランジ４１が一体的に鋳造され、この上流側フランジ４１が図示せぬ排気マニホールドの取付フランジに複数のボルトによりボルトボス部４２で固定される。

弁体３６は、回転軸４３とともに揺動するアーム４４の先端に取り付けられており、その外周縁は、上記シール面３５に対応したテーパ形状をなしている。回転軸４３は、２つの気筒に共通なものであり、１つの回転軸４３に２つの弁体３６が取り付けられている。従って、流路切換弁５全体としては、２本の回転軸４３を備えている。この２本の回転軸４３は、適宜なリンク機構等の連動機構を介して上記のアクチュエータ５ａにより駆動されて、同時に対称的に開閉動作する。つまり、４つの弁体３６が一斉に開閉する。図３にも示すように、回転軸４３を回転自在に支持するために、各々の回転軸４３に対し、バルブハウジング３１には計３箇所に軸受部４５が一体に形成されている。

アーム４４は、回転軸４３から径方向へ延びる板状をなし、この回転軸４３を中心に揺動する。このアーム４４の先端には、弁体３６の上面側から立ち上がる支持ピン４７が緩く遊嵌する支持孔４８が形成されている。支持ピン４７の先端部には抜け止め用のワッシャ４９が固定されており、このワッシャ４９と弁体３６との間隙は、アーム４４の厚さよりも大きく設定されている。従って、弁体３６はアーム４４に対して支持ピン４７の軸周りに回転可能であり、かつ、図５に示すように、支持ピン４７の軸傾斜方向に若干の首振り動作が許容されている。

そして、図５に示すように、バルブポート３２のポート上流部３３におけるポート側壁部３８には、弁体３６が上流側へ起立する開姿勢のときに、前記バルブポートの流路３３Ａを避けて、ポート上流部３３の流路３３Ａから外れた位置へ待避するように、開姿勢の弁体３６，アーム４４及び回転軸４３を収容する弁収容部５０が凹設されている。すなわち、ポート側壁部３８がバルブポート３２から離れる方向へ部分的に張り出しており、その内部に弁収容部５０が形成されている。ここで、バルブポート３２のポート上流部３３の『流路３３Ａ』は、弁収容部５０のある区間においては、図５の一点鎖線で示すように、この弁収容部５０よりも上流側のポート側壁部３８から連続する円柱状の空間を意味する。

更に、ポート上流部３３の流路３３Ａから側方へ外れた位置であって、かつ、弁収容部５０及び回転軸４３の下方に、凝縮水を一時的に貯留可能な貯留部５１が凹設されている。弁収容部５０と貯留部５１とは、滑らかに連続する一つの凹部として鋳造時にポート側壁部３８に一体的に形成される。言い換えると、ポート側壁部３８を外側へ張り出して形成した一つの凹部の上方が弁収容部５０として機能し、下方が貯留部５１として機能している。貯留部５１は、少なくとも回転軸４３の鉛直下方範囲を全て覆うように延在しており、かつ、貯留された凝縮水が回転軸４３に達することのないように、容積や回転軸４３からの深さ等の寸法が適切に設定されている。つまり、貯留部５１は、シール面３５の斜め下方に配置されている。

ここで、回転軸４３は、ポート上流部３３の排気流れを阻害することのないように、アーム４４と接続する大径部４３Ａ（図３）を含めた全体がポート上流部３３の流路３３Ａよりも外側・側方に配置されるものの、弁体３６の回転軌跡を可能な限り小さくするように、シール面３５に可能な限り近接して配置されている。具体的には、回転軸４３は、シール面３５の直ぐ外側の斜め上方に配置されていて、その一部がシール面３５の上端よりも下方へ入り込んだものとなっている（図５参照）。

開姿勢での弁体３６ががたつくことのないように、弁収容部５０の側壁には、開姿勢での弁体３６における支持ピン４７の先端やワッシャ４９が突き当てられる突当部５２が設定されている。ここで、開姿勢の弁体３６は、その下流側が流路３３Ａから遠ざかる方向へ傾斜する姿勢となるように設定されており、具体的には突当部５２に適宜な傾斜が与えられている。そして、図６に示すように、開姿勢の弁体３６の下端が僅かな間隙Ｌ１を介してアーム４４の表面と対向するように設定されている。すなわち、開姿勢のときに弁体３６の表面に付着していた凝縮水がアーム４４を伝って確実に貯留部５１へと流れ落ち、バルブポート３２の下流側へと飛散することのないように、上記の間隙Ｌ１が適切なものに設定されている。

また、弁体３６が開姿勢にあるときに、図５の矢印Ｙ１〜Ｙ３に示すように、排気ガスが弁収容部５０内を流れることによって貯留部５１内に貯留されている凝縮水がバルブポート３２の流路３３Ａ側へ飛散・掃き出されることのないように、バルブハウジング３１、詳しくは弁収容部５０の上面と、開姿勢にある弁体３６と、の間隙Ｌ２が十分に小さく設定されているとともに、バルブハウジング３１、詳しくは貯留部５１のバルブポート側の上縁部と、回転軸４３と、の間隙Ｌ３が十分に小さく設定されている。特に、上記の間隙Ｌ２を小さなものとするために、図３や図４に示すように、開姿勢の弁体３６との隙間を埋めるように、バルブハウジング３１には適宜な肉盛部５３が設けられている。

図７の（Ａ）〜（Ｄ）は、それぞれ上述した貯留部５１の変形例５１Ａ〜５１Ｄを示している。なお、ここではバルブハウジング３１の形状などを簡略的に示している。貯留部の形状は、回転軸４３に凝縮水が浸からないような容積・深さであれば特に限定されるものではない。例えば（Ａ）の貯留部５１Ａでは、その底面が半球面状の湾曲形状をなしている。（Ｂ）の貯留部５１Ｂは、その底面が平坦面をなしている。（Ｃ）の貯留部５１Ｃや（Ｄ）の貯留部５１Ｄでは、その底面がＶ字状をなしている。また、（Ｄ）の貯留部５１Ｄでは、この貯留部５１Ｄに溜まる凝縮水がバルブポート側へ飛散することをより確実に防止するために、貯留部５１ＤのＶ字状の下端部をバルブポート３２から遠い側にオフセットさせている。

また、図７に示すように、各貯留部５１（５１Ａ〜５１Ｄ）には、それぞれ、貯留部５１に溜まる凝縮水を吸収あるいは一時的に保持・トラップし得る水保持材５４（５４Ａ〜５４Ｄ）が配置されている。具体的には、水保持材５４として、アルミナなどの耐熱性に優れた材料により形成され、水分を保持・トラップし得る多孔形状の多孔質材が用いられている。各水保持材５４Ａ〜５４Ｄは、好ましくは、その貯留部５１Ａ〜５１Ｄ（の底部付近）の形状に応じたものとなっており、接着・係止あるいは固定具を用いた適宜な固定手段により貯留部５１Ａ〜５１Ｄに固定・保持されている。このような水保持材５４Ａ〜５４Ｄを用いることによって、貯留部５１に溜まる凝縮水を一時的に保持することができ、凝縮水の飛散をより確実に防止することができる。

図８〜図１０は、それぞれ上記弁体３６に設けられる弁体側貯留部５５（５５Ａ〜５５Ｃ）及び水保持材５６（５６Ａ〜５６Ｃ）の例を示し、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。各図に示すように、閉弁時にポート上流側に対面することとなる弁体３６の上面３６Ａに、凝縮水を貯留する弁体側貯留部５５が凹設されている。また、各弁体側貯留部５５に、上記の水保持材５４と同様、凝縮水を一時的に保持し得る水保持材５６が配置されている。各水保持材５６Ａ〜５６Ｃは、対応する弁体側貯留部５５Ａ〜５５Ｃとほぼ同じ形状・寸法に設定され、適宜な固定手段により弁体側貯留部５５Ａ〜５５Ｃに嵌合・保持されている。

上述したように弁体３６は軸周りに回転可能に構成されているために、仮に弁体側貯留部５５Ａ〜５５Ｃやこれに嵌合する水保持材５６Ａ〜５６Ｃが弁体３６の中心５７に対して非対称形状、例えばある方向に偏心して設けられていると、弁体３６の軸周りの良好な回転が阻害され、この軸周りの回転による偏摩耗の抑制効果が阻害されるおそれがある。そこで、図８〜図１０の弁体３６では、弁体側貯留部５５及びこれに嵌合する水保持材５６を、弁体の中心５７を中心（重心）とする対称形状に設定している。

具体的には図８の例では、弁体側貯留部５５Ａが、弁体中心５７を中心とする所定深さ（厚さ）の円柱形状に設定されている。図９や図１０の例では、弁体側貯留部５５Ｂ，５５Ｃが、弁体中心５７で交差する２本の溝５８からなる十字形状に設定されている。ここで、両溝５８の全ての交差角αが同一角度つまり９０度とされ、全体として弁体側貯留部５５Ｂ，５５Ｃが弁体中心５７に対して対称形状に設定されている。更に、図１０の例では、各溝５８の両端に、外周側へ向けて底面が徐々に浅くなるテーパ面部５９が形成されている。このようなテーパ面部５９を設けることで、弁体３６を開く際に、凝縮水を良好にアーム４４側へ伝らわせて、回転軸４３下方の貯留部５１へと導くことができる。

図１１及び図１２は、それぞれ上記アーム４４に設けられるアーム側貯留部６０（６０Ａ，６０Ｂ）及びアーム側水保持材６１（６１Ａ，６１Ｂ）の例を示し、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。閉弁時にポート上流側に対面するアーム４４の上面４４Ａには、アーム側貯留部６０が凹設され、このアーム側貯留部６０に、上記の水保持材５４と同様、凝縮水を一時的に保持するアルミナ等からなるアーム側水保持材６１が配置されている。また、弁体３６を開く際にアーム側貯留部６０に保持される凝縮水が回転軸４３を伝って下方の貯留部５１へと飛散することなく良好に導かれるように、上記のアーム側貯留部６０を回転軸４３との接続部、つまり回転軸４３への付け根部分まで延在させている。更に、図１２の例では、より確実に凝縮水を回転軸４３側へ導くように、回転軸４３に近づくほどアーム側貯留部６０Ｂが深くなるように、その底面を傾斜させている。

なお、ここでは図示していないが、更に確実に凝縮水を貯留部５１へと導くように、回転軸４３側にも、アーム側貯留部６０へと連なるスリット，溝や孔を形成してもよい。

図１３（Ａ）〜（Ｃ）は、それぞれ上記アーム側貯留部６０及びアーム側水保持材６１の断面形状の例を示し、図１２のＢ−Ｂ線に沿う断面対応図である。同図に示すように、アーム側貯留部６０Ｃ〜６０Ｅ及び水保持材６１Ｃ〜６１Ｅの断面形状は、矩形，三角形状（Ｖ字状）あるいは半球状など、性能や製造上の要求に応じて適切な形状に設定すれことができる。

以上のような本実施例の特徴的な構成及びその作用効果について、以下に列記する。

（１）鉛直上方側より鉛直下方側へ排気が流れるバルブポート３２を開閉する流路切換弁５を有している。この流路切換弁５は、バルブポート３２が形成されたバルブハウジング３１と、このバルブハウジング３１に回転可能に支持された回転軸４３と、この回転軸４３から径方向へ延びるアーム４４と、このアーム４４の先端に取り付けられ、閉時にバルブポート３２を囲むシール面３５に着座する弁体３６と、を有している。バルブハウジング３１には、弁体３６が上流側へ起立する開姿勢のときに、バルブポート３２の流路３３Ａから待避するように、開姿勢の弁体３６，アーム４４及び回転軸４３を収容する弁収容部５０がバルブポート３２のポート側壁部３８に凹設されるとともに、バルブポート３２の流路３３Ａから外れた位置であって、かつ、弁収容部５０の下方に、凝縮水の貯留部５１が凹設されている。

このような構成により、閉弁時には弁体３６の上流側に生成する凝縮水を貯留部５１で受け止めることができる上に、弁体３６を開く際に、弁体３６やアーム４４の表面に付着した凝縮水が流れ出したとしても、開姿勢の弁体３６，アーム４４や回転軸４３を収容する弁収容部５０の下方に凹設される貯留部５１で受け止めることができ、バルブポート３２の流路３３Ａへ凝縮水が流れ出ることを防止することができる。貯留部５１に溜められた水分は、開弁後にはバルブポート３２を通流する排気ガスの熱などによる温度上昇に伴って速やかに蒸発することとなる。

（２）また、弁収容部５０と貯留部５１とが滑らかに連続する一つの凹部としてバルブハウジング３１のポート側壁部３８に凹設されているため、図５にも示すようにバルブハウジング３１の形状も比較的簡素でコンパクトなものとなり、例えば鋳造により弁収容部５０と貯留部５１とを容易に形成することができる。

（３）好ましくは図８〜図１０に示すように、弁体３６の閉弁時にバルブポート３２の上流側に面する弁体３６の上面３６Ａにも貯留部５５が凹設されている。これによって、弁体３６の上面に付着する凝縮水を積極的に貯留部５５内に受け止めることができる。この貯留部５５内に溜められた凝縮水は、弁体３６を開く際にアーム４４や回転軸４３を伝って弁収容部５０下方の貯留部５１に導かれる。

（４）弁体３６はアーム４４の先端に回転可能に支持されている。これは、弁体３６とシール面３５との接触位置が周方向で変化することにより、周方向で均一に摩耗させて偏摩耗を防ぐためである。このため、仮に、貯留部５１が弁体中心５７に対して非対称形状となっていると、上述した弁体３６の良好な回転が阻害され、偏摩耗を招くおそれがある。そこで、図８〜図１０に示すように、弁体３６の貯留部５５を、弁体中心５７に対して対称形状としている。

（５）更に好ましくは図１１，図１２に示すように、弁体３６の閉弁時にバルブポート３２の上流側に面するアーム４４の上面４４Ａにもアーム側の貯留部６０が凹設されている。これによって、アーム４４の上面に付着する凝縮水を積極的にアーム側貯留部６０内に受け止めることができる。このアーム側貯留部６０内に溜められた凝縮水は、弁体３６を開く際に回転軸４３を伝って弁収容部５０の下方の貯留部５１に受け止められる。

（６）このように凝縮水が回転軸４３を伝って確実に貯留部５１へと導かれるように、好ましくは、アーム４４の貯留部６０が回転軸４３との接続部、つまり回転軸４３側の付け根部分まで延在している。

（７）これらの貯留部５１，５５，６０に、凝縮水を一時的に保時可能な水保持材５４，５６，６１を設けることで、開弁時に排気ガス流れなどに起因して貯留部に溜まる凝縮水が飛散したり持ち出されることを抑制・回避することができる。水保持材により保持された凝縮水は、排気熱などによる温度上昇に伴って徐々に蒸発していくことになり、仮に弁体３６を開く際に貯留部５５，６０に凝縮水が残っていたとしても、アーム４４や回転軸４３を伝って弁収容部５０の下方の貯留部５１に受け止められ、弁体下流側の排気通路へ流れ出ることはない。

（８）上述した水保持材５４，５６，６１には、例えばフィルタなどに用いられる多孔質材を適用することができる。この多孔質材は、耐熱性に優れたアルミナなどにより形成され、水分を一時的に保持・トラップし得る多孔形状をなしている。

（９）弁体３６下流側の排気通路に、空燃比センサ１０等のセンサ部品が配設されているものでは、弁体下流側へ水分が流れ出してセンサ部品に飛散すると、センサ部品の故障を招くおそれがあるため、上述した本実施例が極めて有用である。

（１０）典型的には、メイン触媒コンバータ４を下流側に備えたメイン通路３の上流側部分と並列にバイパス通路７が設けられるとともに、このバイパス通路７にバイパス触媒コンバータ８を備え、上記の流路切換弁５は、上記メイン通路３の上流側部分に設けられ、このメイン通路３を閉塞するものである。冷間始動直後は、流路切換弁５を閉じて、バイパス通路７側に排気が案内され、排気浄化がなされる。

以上のように本発明を具体的な実施例に基づいて説明してきたが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変形・変更を含むものである。例えば、上記実施例では４気筒の内燃機関を例に挙げて説明してきたが、これに限らず、Ｖ型気筒６気筒などの他の多気筒内燃機関に本発明を適用することもできる。また、上記実施例ではバルブポート３２がほぼ鉛直方向に沿って直線状に延びているが、これに限らず、その仕様や要求に応じて湾曲や傾斜のあるものであっても良い。

本発明の一実施例に係る排気装置が適用された内燃機関の吸排気系の構成説明図。 本実施例の流路切換弁を示す斜視図。 上記流路切換弁を示す一部破断斜視図。 上記流路切換弁を示す断面図。 上記流路切換弁の開弁姿勢での要部断面図。 図５の要部拡大図。 弁収容部下方の貯留部及び水保持部材の形状例（Ａ）〜（Ｄ）を簡略的に示す断面図。 弁体に設けられる貯留部及び水保持材の一例を示す上面図（Ａ）及び断面図（Ｂ）。 弁体に設けられる貯留部及び水保持材の他の例を示す上面図（Ａ）及び断面図（Ｂ）。 弁体に設けられる貯留部及び水保持材の他の例を示す上面図（Ａ）及び断面図（Ｂ）。 アームに設けられる貯留部及び水保持材の一例を示す上面図（Ａ）及び断面図（Ｂ）。 アームに設けられる貯留部及び水保持材の他の例を示す上面図（Ａ）及び断面図（Ｂ）。 アームに設けられる貯留部及び水保持材の断面形状例（Ａ）〜（Ｃ）を示す図１２のＢ−Ｂ線に沿う断面図。

符号の説明

３…メイン通路
４…メイン触媒コンバータ
５…流路切換弁
７…バイパス通路
８…バイパス触媒コンバータ
３１…バルブハウジング
３２…バルブポート
３３Ａ…流路
３５…シール面
３６…弁体
３８…ポート側壁部
４３…回転軸
４４…アーム
５０…弁収容部
５１，５５，６０…貯留部
５４，５６，６１…水保持部材

Claims (10)

1. 鉛直上方側より鉛直下方側へ排気が流れるバルブポートを開閉する流路切換弁を有し、
   この流路切換弁は、
   上記バルブポートが形成されたバルブハウジングと、
   このバルブハウジングに回転可能に支持された回転軸と、
   この回転軸から径方向へ延びるアームと、
   このアームの先端に取り付けられ、閉時に上記バルブポートを囲むシール面に着座する弁体と、を有し、
   上記バルブハウジングには、上記弁体が上流側へ起立する開姿勢のときに、上記開姿勢の弁体，アーム及び回転軸を収容する弁収容部がバルブポートのポート側壁部に凹設されるとともに、
   上記バルブポートの流路から外れた位置であって、かつ、上記弁収容部の下方に、凝縮水の貯留部が凹設されていることを特徴とする内燃機関の排気装置。
2. 上記弁収容部と貯留部とが滑らかに連続する一つの凹部としてバルブハウジングに形成されていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気装置。
3. 上記弁体の閉弁時にバルブポートの上流側に面する弁体の上面に、凝縮水の貯留部が凹設されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の排気装置。
4. 上記弁体がアームの先端に回転可能に支持されており、
   上記弁体の貯留部が、弁体の中心に対して対称形状をなしていることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の排気装置。
5. 上記弁体の閉弁時にバルブポートの上流側に面するアームの上面に、凝縮水の貯留部が凹設されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関の排気装置。
6. 上記アームの貯留部が、回転軸との接続部まで延在していることを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の排気装置。
7. 上記貯留部に水保持材が設けられていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の内燃機関の排気装置。
8. 上記水保持材が、多孔形状の多孔質材であることを特徴とする請求項７に記載の内燃機関の排気装置。
9. 上記バルブポートよりも下流側の排気通路に、センサ部品が配設されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の内燃機関の排気装置。
10. メイン触媒コンバータを下流側に備えたメイン通路の上流側部分と並列にバイパス通路が設けられるとともに、このバイパス通路にバイパス触媒コンバータを備え、
    上記流路切換弁は、上記メイン通路の上流側部分に設けられ、このメイン通路を閉塞するものであることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の内燃機関の排気装置。

Images