(57)【要約】【課題】吸気路と排気路が屈曲する構造を有するＥＧＲバルブでは、流れ抵抗が大きくなりＥＧＲガスの圧力損失が大きかった。【解決手段】ハウジングと、前記ハウジングに接続されロッドを駆動するアクチュエータと、前記ハウジング内に形成された略円筒形の出口側空間と、前記出口側空間との間に弁座受けを介して前記ハウジング内に形成された入口側空間と、前記入口側空間が前記ハウジングの表面に開口したＥＧＲガス導入口と、前記出口側空間に、前記軸心に対して所定角度をもって連通形成された出口側流路と、前記出口側流路が開口したＥＧＲガス排出口と、前記弁座受けに配設された弁座と、往復運動する前記ロッドの一端に固定され、前記弁座と嵌合する弁体と、前記出口側流路に、前記ＥＧＲガス排出口から挿設され、前記出口側空間内で、前記弁座の排出側面に向けて開口するガイド部材を有することを特徴とするＥＧＲバルブ構造を提供する。【選択図】図１
2013155722.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、
前記ハウジングに接続され、前記ハウジング内で往復運動可能に支持されたロッドを往復運動させるアクチュエータと、
前記ロッドと平行な軸心を有し、前記ハウジング内に形成された略円筒形の出口側空間と、
前記出口側空間との間に弁座受けを介して前記ハウジング内に形成された入口側空間と、
前記入口側空間が前記ハウジングの表面に開口したＥＧＲガス導入口と、
前記出口側空間に、前記軸心に対して所定角度をもって連通形成された出口側流路と、
前記出口側流路が前記ハウジングの表面に開口したＥＧＲガス排出口と、
前記弁座受けに配設された弁座と、
往復運動する前記ロッドの一端に固定され、前記弁座と嵌合する弁体と、
前記出口側流路に、前記ＥＧＲガス排出口から挿設され、前記出口側空間内で、前記弁座の排出側面に向けて開口するガイド部材を有することを特徴とするＥＧＲバルブ構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のＥＧＲに用いるＥＧＲバルブ構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）は、排気ガスの一部（以後「ＥＧＲガス」と呼ぶ。）を吸気側に戻すことで、燃焼温度を低下させ、ＮＯｘといった窒素酸化物の生成を抑制するシステムである。また、燃焼後のガスを吸気側に返すので、吸気中の酸素量が減少し、同じ酸素を供給する際に、スロットルを広く開けておくことができる。そのため、ノッキングなどの現象が起こりにくいという利点がある。
【０００３】
通常ＥＧＲシステムは、エンジンの回転数や負荷状態を、ＥＣＵ（Ｅｎｇｉｎｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）が検知し、エンジンの運転状態に応じて吸気側にＥＧＲガスの還流を行う。すなわち、排気ガスの吸気側への還流は、行われる状態と行われない状態がある。この状態の切換を行っているのがＥＧＲバルブである。
【０００４】
特許文献１には、代表的なＥＧＲバルブ構造が開示されている。ここで開示されているＥＧＲバルブ構造は、排気マニホールドおよび吸気マニホールドにそれぞれ接続される排気通路および吸気通路と、これら排気通路と吸気通路とを結ぶ通路を開閉するバルブと、このバルブを駆動するためのロッドと、ロッドを駆動させるためのダイヤフラムを有している。
【０００５】
特に排気通路と吸気通路は、略Ｌ字型に屈折しており、バルブは、通路の直線部分を開閉するように配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】実開昭５９−０４１６５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に開示されているＥＧＲバルブは、ハウジング内に通路を形成する際には、一方向からのドリル加工と、それとは９０度の角度を有する方向からのドリル加工によって、Ｌ字通路を形成できる。若しくは、鋳造で製造する場合であっても、抜型の配置は容易である。すなわち、作製しやすい形状である。
【０００８】
しかし、吸気通路と排気通路が屈折しているため、ＥＧＲガスの流れ抵抗が大きくなるという問題が生じる。流れ抵抗が大きくなるとＥＧＲガスの流量が低下する。ＥＧＲガス量の低下は、特に高回転領域でＥＧＲガスを還流させる場合に、十分な量のＥＧＲガスを吸気側に供給できなくなるという事態を招く。
【０００９】
ＥＧＲガスの供給量を確保するためには、流路の断面積を大きくすることが考えられる。しかし、流路を大きくするのは、ＥＧＲバルブの大型化につながり、車体の軽量化や燃費向上を阻害する要因となる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は上記の課題に鑑み想到された発明であり、吸気路と排気路が屈折した流路となる構造を有するＥＧＲバルブであっても、ＥＧＲガスの流れ抵抗を小さくできるＥＧＲバルブ構造を提供するものである。
【００１１】
より具体的に本発明に係るＥＧＲバルブ構造は、
ハウジングと、
前記ハウジングに接続され、前記ハウジング内で往復運動可能に支持されたロッドを往復運動させるアクチュエータと、
前記ロッドと平行な軸心を有し、前記ハウジング内に形成された略円筒形の出口側空間と、
前記出口側空間との間に弁座受けを介して前記ハウジング内に形成された入口側空間と、
前記入口側空間が前記ハウジングの表面に開口したＥＧＲガス導入口と、
前記出口側空間に、前記軸心に対して所定角度をもって連通形成された出口側流路と、
前記出口側流路が前記ハウジングの表面に開口したＥＧＲガス排出口と、
前記弁座受けに配設された弁座と、
往復運動する前記ロッドの一端に固定され、前記弁座と嵌合する弁体と、
前記出口側流路に、前記ＥＧＲガス排出口から挿設され、前記出口側空間内で、前記弁座の排出側面に向けて開口するガイド部材を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のＥＧＲバルブ構造は、ＥＧＲガス排出口から弁体の出口側面に開口するガイド部材を挿設するため、ＥＧＲバルブ内の流路が曲折していても、ＥＧＲガスが出口側空間の隅に滞留することがなくスムースに流れ、圧力損が低減される。結果、ＥＧＲバルブ内の弁体や流路径を大きくする必要がない。
【００１３】
また、流路の形状自体をスムースな形状にする必要がないので、従来使用されているＥＧＲバルブにも容易に適用することができる。また、本発明のＥＧＲバルブ構造では、ガイド部材とアクチュエータの取付面との間に出口側空間が存在するため、アクチュエータに対する断熱効果がある。したがって、アクチュエータの熱害対策を軽減することができるので低コスト化が図れるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明のＥＧＲバルブ構造の構成を示す図である。
【図２】ガイド部材を示す図である。
【図３】ガイド部材の装着手順を示す図である。
【図４】ＥＧＲバルブが閉じた状態を示す図である。
【図５】他のガイド部材の形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照しながら本発明を説明する。なお、以下の説明は本発明の一実施形態を例示するものであり、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、下記の実施形態を変形してもよい。
【００１６】
図１は、本発明のＥＧＲバルブ１の断面図を示す。本発明のＥＧＲバルブ１は、ハウジング２とアクチュエータ３によって構成される。ハウジング２は底面２ｂ側に排気側と連通されるＥＧＲガス導入口１０が形成され、側面２ｓ側に吸気路と連通されるＥＧＲガス排出口１２が形成されている。
【００１７】
ＥＧＲガス導入口１０からは、入口側空間１４が形成されている。すなわち、入口側空間１４のハウジング２表面に開口した部分がＥＧＲガス導入口１０であるともいえる。入口側空間１４は略円筒に形成される。製造が容易であるからである。しかし、円筒形以外の形状を排除するものではない。入口側空間１４において、ＥＧＲガス導入口１０と反対側には、弁座２１および弁体２２が配設される。ＥＧＲガス導入口１０から入口側空間１４の弁座２１までの距離１４Ｌは、特に限定されるものではないが、弁体２２の往復運動のストローク長より長いことが望ましい。弁体２２の動きが邪魔されないためである。
【００１８】
ＥＧＲガス導入口１０から見て、入口側空間１４の奥には、弁座受け１５が形成され、さらにその奥に出口側空間１６が形成される。弁座受け１５は、入口側空間１４の径より小さい形の段加工でよい。また出口側空間１６は、弁座受け１５の径よりさらに小さい円筒径の凹み形状である。これら出口側空間１６、弁座受け１５、入口側空間１４を同軸状で形成すると、加工は容易に行える。
【００１９】
入口側空間１４から見て、出口側空間１６の突き当りを、出口側空間天面１６ｔと呼ぶ。出口側空間天面１６ｔは、アクチュエータ３との隔壁である。なお、出口側空間天面１６ｔの中心には貫通孔２ｈが形成されており、後述するロッド２４は、この貫通孔２ｈを通じてハウジング２内に挿設される。
【００２０】
出口側空間１６からは、出口側空間１６の軸心に対して所定の角度θだけ傾斜した出口側流路１７がハウジング２表面から貫通しており、その貫通孔のハウジング２表面における開口をＥＧＲガス排出口１２と呼ぶ。この角度θは、４５度乃至９０度であるのが好ましい。θが９０度を超えると後述するガイド部材３０を挿設しても、曲折が大きすぎて流路をスムースにできない。
【００２１】
アクチュエータ３は、ハウジング２の出口側空間天面１６ｔの外側に、ハウジング２に密着して接続される。アクチュエータ３は、駆動部２５と駆動部２５に連結されたロッド２４を含み、外部からの電気信号によって、ロッド２４を直線的に往復運動させることができる。本実施形態では、駆動部２５は、モータを利用したものであるが、モータを利用したものに限定されるものではなく電磁弁やダイヤフラム等も利用できる。ロッド２４はハウジング２の出口側空間天面１６ｔに設けられた貫通孔２ｈを通して、ハウジング２内に挿設される。ハウジング２内に挿設されたロッド２４の先端には、弁体２２が固定される。
【００２２】
弁座２１は、弁座受け１５に配置されたドーナツ型をした部材である。ドーナツ形状の内面は、出口側空間１６から入口側空間１４に向かって開く傾斜面２１ｓが形成されている。したがって、この傾斜面２１ｓは、入口側空間１４に向いている。一方、弁体２２は、頂点部分が切り落とされた略円錐形状をしている。この頂点が削除された円錐形状の弁体２２の側面２２ｓは、弁座２１に設けられた傾斜面２１ｓに密着するように形成されている。したがって、ロッド２４の先端は、出口側空間天面１６ｔから出口側空間１６の軸心に沿って出口側空間１６を縦断し、弁座２１を超えて入口側空間１４まで達している。
【００２３】
ガイド部材３０は、出口側流路１７の径とほぼ外径が同じパイプ状の部材である。ＥＧＲガス排出口１２から挿入される側の一端は、パイプ材を斜めにカットし、切断面に切れ目を形成したものである。
【００２４】
図２（ａ）にガイド部材３０の斜視図と、図２（ｂ）に図２（ａ）の矢印Ａの方向からの平面図を示す。ガイド部材３０は、筒状のパイプ部材の一端を斜めにカットされている。したがって、傾斜した端面３１が形成されている。その端面３１の尖端部には、切欠き部３２が形成されている。この切欠き部３２の幅３２ｗはロッド２４の径よりも大きく形成されている。
【００２５】
図３にガイド部材３０がＥＧＲガス排出口１２から出口側流路１７に挿入される様子を示す。ガイド部材３０は、切欠き部３２が形成された尖端を上向きにし、ＥＧＲガス排出口１２から挿入され、出口側空間１６に達する。そして、斜めのカット面３１は、弁座２１の排出側面２１ｖで開口する位置まで挿入される（図１参照）。
【００２６】
ここで、斜めのカット面３１は、出口側空間１６を横切ることになるため、出口側空間１６を縦断するロッド２４と干渉する。そこで、斜めのカット面３１に設けた切欠き部３２にロッド２４を挿入し、この部分の干渉を回避する。
【００２７】
図４および図１を参照して、このように構成された本発明のＥＧＲバルブ１の動作について説明する。図４を参照して、ＥＧＲバルブ１は外部から弁体２２を動かす指示がない場合は、弁体２２が弁座２１に密着するようにアクチュエータ３側で付勢されている。この付勢はコイルばね３ａ等が利用できる。ＥＧＲバルブ１の開閉を行うのではＥＣＵである。ＥＣＵはあらかじめ決められた閾値によって、ＥＧＲバルブ１を開くための信号を送る。なお、本実施の形態では駆動部をモータとしているので、ＥＧＲバルブ１を開くための信号は電気的な信号であるが、これに限られるものではない。例えば、ダイヤフラムなどを用いて駆動させる場合は、エアの圧力をＥＧＲバルブ１を開くための信号とすることもできる。
【００２８】
バルブ開信号を受けたＥＧＲバブル１は、アクチュエータ３が駆動し、ロッド２４を所定長だけ伸ばす方向に駆動する。図１を参照し、これによって、弁体２２は、入口側空間１４に突出し、弁体２２と弁座２１の間に隙間ができる。この隙間をＥＧＲガスが通過する。隙間を通過したＥＧＲガスは、ガイド部材３０によって出口側流路１７の方向に導かれる。
【００２９】
したがって、ＥＧＲガス導入口１０からＥＧＲバルブ１に導入されたＥＧＲガスは、弁体２２と弁座２１の隙間を通過後、出口側空間１６にとどまることなく、出口側流路１７に流れる。そのため、出口側空間天面１６ｔ付近の空間にＥＧＲガスが滞留することがなく、ＥＧＲガスの流れ抵抗が大きくならない。
【００３０】
なお、ガイド部材３０は、ロッド２４との干渉を回避するため、尖端に切欠き部３２が設けられている。この切欠き部３２は図２では、斜めのカット面３１に対してフォーク状となる切欠きであった。しかし、切欠き部３２の形成方向は、図２の切欠き部の形成方向と直角方向に形成されていてもよい。
【００３１】
図５には他の切欠き部３２ａを有するガイド部材３０が示されている。このようなガイド部材３０は、ＥＧＲガス排出口１２から切欠き部３２ａの開口が下になるような方向で挿入され、弁座２１の排出側面２１ｖまで到達したら、そこで９０度ガイド部材３０をひねることで、ロッド２４を切欠き部３２ａに挿入することができる。したがって、ロッド２４とガイド部材３０との干渉を回避しながら、弁座２１の排出側面２１ｖに斜めのカット面３１を開口させる位置に配置させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明のＥＧＲバルブは、吸気路と排気路が曲折している形状を有するＥＧＲバルブに好適に利用することができる。
【符号の説明】
【００３３】
１  ＥＧＲバルブ
２  ハウジング
２ｈ  貫通孔
２ｓ  ハウジング側面
２ｂ  ハウジング底面
３  アクチュエータ
１０  ＥＧＲガス導入口
１２  ＥＧＲガス排出口
１４  入口側空間
１５  弁座受け
１６  出口側空間
１６ｔ  出口側空間天面
１７  出口側流路
２１  弁座
２１ｓ  傾斜面
２１ｖ  排出側面
２２  弁体
２２ｓ  弁体側面
２４  ロッド
２５  駆動部
３０  ガイド部材
３１  斜めのカット面（端面）
３２、３２ａ  切欠き部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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