JP2015094275A - Exhaust gas recirculation valve - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、排気還流装置(Exhaust Gas Recirculation(EGR)装置)の排気還流通路に設けられる排気還流バルブに関する。 The present invention relates to an exhaust gas recirculation valve provided in an exhaust gas recirculation passage of an exhaust gas recirculation (EGR) device.
従来、この種の技術として、例えば、図4に示すようなポペット弁構造の排気還流バルブ(EGRバルブ)31が知られている。従来のEGRバルブ31は、EGRガスの流路32を含むハウジング33と、流路32に組み付けられた弁座34と、弁座34に着座可能に設けられ、弁座34との間でEGRガスの計量部を形成する弁体35と、弁体35を弁座34に対して移動させるために弁体35が一端部に設けられた弁軸36と、弁体35と共に弁軸36を軸方向へストローク運動させるためのモータ等よりなるアクチュエータ37とを備える。そして、アクチュエータ37により弁軸36を弁体35と共にストローク運動させることにより、計量部の開口面積を調節し、流路32におけるEGRガスの流量を調節するようになっている。下記の特許文献1には、この種のEGRバルブの一例が記載されている。図4は、従来のEGRバルブ31の全閉状態を断面図により示す。
Conventionally, as this type of technology, for example, an exhaust gas recirculation valve (EGR valve) 31 having a poppet valve structure as shown in FIG. 4 is known. The
ここで、ハウジング33は金属材料により金型成形される。図5に、図4の鎖線四角S2で囲った部分につき、ハウジング33の流路32の成形方法の一部を拡大断面図により示す。図5に示すように、金型によりハウジング33の流路32を成形するために、角柱状の二つの入れ子41,42が使用され、それらが直角に接するように配置される。
Here, the
ところが、従来のEGRバルブ31は、上記したようにハウジング33の流路32が入れ子41,42を使用して成形されることから、図6に示すように、入れ子41,42との合わせ面P11〜P13の部分が弁座34に対して不連続な平坦面となったり、コーナR11,R12の部分がピン角となったりしていた。このため、流路32の内面に段差や不連続な面ができてしまい、EGRガスにとって圧力損失の要因となっていた。このためEGRガスの最大流量を増やすことができなかった。特に、近時のEGR装置には、大量EGRの要求があることから、EGRバルブを大型化することなくEGRガスの最大流量を増やすことが望まれている。ここで、流路32におけるEGRガスの圧力損失を低減するために、流路32の内面が滑らかに連続するように加工する必要がある。しかしながら、金型成形後に切削加工等を行うことは、手間を要し難しい作業となってしまう。図6は、図4の鎖線四角2で囲った部分を拡大断面図により示す。
However, in the
この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、ハウジングの流路を流れる排気還流ガスの最大流量を容易に増加させることを可能とした排気還流バルブを提供することになる。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an exhaust gas recirculation valve capable of easily increasing the maximum flow rate of exhaust gas recirculation gas flowing through the flow path of the housing. Become.
上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、排気還流ガスの流路を含み、金属材料により鋳造されたハウジングと、流路に設けられた弁座と、弁座に着座可能に設けられ、弁座との間で排気還流ガスの計量部を形成する弁体とを備え、弁体を弁座に対して移動させて計量部の開口面積を変化させることにより流路における排気還流ガスの流量を調節する排気還流バルブにおいて、ハウジングとは別に製造された管状の流路部材を備え、流路部材がハウジングに鋳ぐるまれることにより流路が構成され、流路部材は排気還流ガスが流れる方向において連続的に滑らかに変化する内面形状を有することを趣旨とする。
In order to achieve the above-mentioned object, the invention according to
上記発明の構成によれば、ハウジングとは別に製造された管状の流路部材が、ハウジングに鋳ぐるまれることにより流路が構成されるので、流路部材の形状を設定することにより流路の形状の自由度が向上し、その流路がハウジングに容易に形成される。また、流路部材は排気還流ガスが流れる方向において連続的に滑らかに変化する内面形状を有するので、排気還流ガスの流れに渦や乱流の発生が少なくなる。 According to the configuration of the invention, since the tubular flow path member manufactured separately from the housing is cast in the housing, the flow path is configured, so that the flow path can be set by setting the shape of the flow path member. The degree of freedom of the shape is improved, and the flow path is easily formed in the housing. In addition, since the flow path member has an inner surface shape that changes smoothly and continuously in the direction in which the exhaust gas recirculation gas flows, generation of vortices and turbulence in the flow of the exhaust gas recirculation gas is reduced.
上記目的を達成するために、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、流路部材は、弁座として機能する弁座部を含むことを趣旨とする。
In order to achieve the above object, the invention described in
上記発明の構成によれば、請求項1に記載の発明の作用に加え、流路部材が弁座として機能する弁座部を含むので、弁座を別部材で組み付ける必要がない。
According to the configuration of the above invention, in addition to the operation of the invention described in
上記目的を達成するために、請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の発明において、流路部材は、流路の入口と出口に対応する入口部と出口部を含み、入口部は弁座部より上流側にて入口へ向けてラッパ形状に広がることを趣旨とする。 In order to achieve the above object, according to a third aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, the flow path member includes an inlet section and an outlet section corresponding to the inlet and the outlet of the flow path. Is intended to spread in a trumpet shape toward the inlet upstream from the valve seat.
上記発明の構成によれば、請求項2に記載の発明の作用に加え、流路部材は、入口部が弁座部より上流側にて入口へ向けてラッパ形状に広がるので、入口部から弁座部へ向けて排気還流ガスが円滑に流れる。また、ラッパ状に広がる部分で鋳造用の型抜きが容易となる。
According to the configuration of the invention described above, in addition to the operation of the invention according to
上記目的を達成するために、請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の発明において、流路部材は、入口部が円形状又は多角形状をなすことを趣旨とする。
In order to achieve the above object, the invention according to
上記発明の構成によれば、請求項3に記載の発明の作用に加え、流路部材の入口部が円形状又は多角形状をなすので、入口部の中心を決定することが容易となる。
According to the configuration of the invention described above, in addition to the operation of the invention according to
上記目的を達成するために、請求項5に記載の発明は、請求項3に記載の発明において、流路部材は、入口部及び出口部が円形状又は多角形状をなすことを趣旨とする。
In order to achieve the above object, the invention according to
上記発明の構成によれば、請求項3に記載の発明の作用に加え、流路部材の入口部又は出口部が円形状又は多角形状をなすので、流路部材がハウジングに鋳ぐるまれたときのハウジングに対する流路部材の位置決めが容易となる。
According to the configuration of the above invention, in addition to the action of the invention according to
上記目的を達成するために、請求項6に記載の発明は、請求項4又は5に記載の発明において、入口部は、ラッパ状に広がる部分より更に上流側にて入口へ向けて円筒状に延びることを趣旨とする。 In order to achieve the above object, according to a sixth aspect of the invention, in the invention of the fourth or fifth aspect, the inlet portion is formed in a cylindrical shape toward the inlet at a further upstream side than the portion spreading in a trumpet shape. The purpose is to extend.
上記発明の構成によれば、請求項4又は5に記載の発明の作用に加え、入口部が、ラッパ状に広がる部分より更に上流側にて入口へ向けて円筒状に延びるので、その円筒状に延びる部分により流路部材のハウジングに対する位置決めが更に容易となる。
According to the configuration of the invention, in addition to the action of the invention according to
請求項1に記載の発明によれば、ハウジングの流路を流れる排気還流ガスの最大流量を容易に増加させることができる。 According to the first aspect of the present invention, the maximum flow rate of the exhaust gas recirculation gas flowing through the flow path of the housing can be easily increased.
請求項2に記載の発明によれば、請求項1に記載の発明の効果に加え、排気還流バルブを構成する部品点数を弁座の分だけ少なくすることができる。
According to the invention described in
請求項3に記載の発明によれば、請求項2に記載の発明の効果に加え、排気還流ガスの最大流量を更に増加させることができ、ハウジングの鋳造を容易化することができる。
According to the invention of
請求項4に記載の発明によれば、請求項3に記載の発明の効果に加え、入口部に対する弁軸の軸合わせを容易なものにすることができる。
According to the invention described in
請求項5に記載の発明によれば、請求項3に記載の発明の効果に加え、弁座に対する弁体の軸合わせ精度を向上させることができる。
According to the invention described in
請求項6に記載の発明によれば、請求項4又は5に記載の発明の効果に加え、弁座に対する弁体の軸合わせ精度を更に向上させることができる。
According to the invention described in
以下、本発明の排気還流バルブ(EGRバルブ)を具体化した一実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, an embodiment of an exhaust gas recirculation valve (EGR valve) according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1に、全閉状態のEGRバルブ1を正断面図により示す。図2に、図1の鎖線四角S1で囲った部分を拡大断面図により示す。EGRバルブ1は、エンジンから排出される排気ガスの一部をEGRガスとして吸気通路へ戻すEGR通路に設けられ、EGRガス流量を調節するために使用される。
FIG. 1 is a front sectional view of the
図1、図2に示すように、EGRバルブ1は、ポペット弁構造をなし、EGRガスの流路2を含み、金属材料により製造されたハウジング3と、流路2の中間に設けられた弁座4と、弁座4に着座可能に設けられ、弁座4との間でEGRガスの計量部を形成する弁体5と、弁体5を弁座4に対して移動させるために弁体5が一端部に設けられた弁軸6と、弁軸6を弁体5と共に駆動するためのアクチュエータ7とを備える。アクチュエータ7は、DCモータより構成され、弁軸6を弁体5と共に軸方向へ往復運動(ストローク運動)させるように構成される。このEGRバルブ1は、アクチュエータ7により弁体5を弁座4に対して移動させて計量部の開口面積を変化させることにより、流路2におけるEGRガス流量を調節するように構成される。この実施形態では、アクチュエータ7の構成の詳しい説明は省略する。流路2の両端は、EGRガスが導入される入口2aと、EGRガスが導出される出口2bとなっている。
As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the
この実施形態において、ハウジング3はアルミニウム等の金属材料により鋳造される。ハウジング3は、ハウジング3とは別に金属材料により製造された管状の流路部材8を備える。この流路部材8がハウジング3に鋳ぐるまれることにより流路2が構成される。また、図1、図2に示すように、流路部材8は、EGRガスが流れる方向において連続的に滑らかに変化する内面形状を有する。図3に、この流路部材8を斜視図により示す。流路部材8は、全体が略鉤形に屈曲しており、そのコーナの部分は滑らかに湾曲するように形成される。流路2は、この流路部材8の中空部により構成される。図1、図2に示すように、流路部材8は、弁座4として機能する弁座部8aを含む。図1〜図3に示すように、流路部材8は、流路2の入口2aと出口2bに対応する筒状の入口部8bと出口部8cと、弁座部8aより上流側にて入口2aへ向けてラッパ形状に広がる拡口部8dと、拡口部8dより更に上流側にて入口2aへ向けて円筒状に延びる円筒部8eとを備える。流路部材8は、弁座部4より下流側の部分の概形が四角筒状をなしている。よって、出口部8cは四角形状をなし、入口部8bは円形状をなしている。
In this embodiment, the
流路部材8は、例えば、ステンレス等の金属材料により製造される。例えば、金属板材をプレス成形することで流路部材8の概形をつくることができる。その後、細部を仕上げ加工することで最終形状とすることができる。最後に、流路部材8の外面にショットブラストをかけてハウジング3との鋳ぐるみの合性を向上させることができる。
The
この他、この実施形態のEGRバルブ1では、図5、図7に示す従来のEGRバルブ31と比較して、流路2の内面形状が次のように異なる。すなわち、図1、図2に示すように、弁座4の直下流から順に、流路3の第1部位P1が下流側へ向けて傾斜し、第2部位P2が湾曲しており、第3部位P3が下流側へ向けて拡がるように傾斜している。
In addition, in the
弁軸6は、アクチュエータ7と弁体5との間に設けられ、図1において、ハウジング3と流路部材8を垂直に貫通して配置される。弁体5は、略円錐形状をなし、弁軸6の下端部に設けられる。ハウジング3と弁軸6との間には、弁軸6をストローク運動可能に支持するために直列に配置された第1スラスト軸受11と第2スラスト軸受12が設けられる。各スラスト軸受11,12は、略筒形をなし、ハウジング3の中心に形成された組付孔3aに嵌合されて固定される。
The
ハウジング3には、ハウジング3と弁軸6との間をシールするための略円筒状をなすリップシール13が、第2スラスト軸受12に隣接して設けられる。リップシール13は組付孔3aに直接圧入される。
The
前述したように、流路部材8は、ハウジング3を鋳造する際に、ハウジング3と一体的に鋳ぐるまれる。この段階で、流路部材8には、弁軸6を貫通させる孔8f(図1、図2参照)はない。この孔8fは、ハウジング3に流路部材8が鋳ぐるまれてから、別工程で開けられる。
As described above, the
以上説明したこの実施形態のEGRバルブ1によれば、ハウジング3とは別に製造された管状の流路部材8が、ハウジング3に鋳ぐるまれることにより流路2が構成される。従って、流路部材8の形状を任意に設定することにより、流路2の形状の自由度が向上し、その流路2がハウジング3に容易に形成される。また、流路部材8はEGRガスが流れる方向において連続的に滑らかに変化する内面形状を有するので、EGRガスの流れに渦や乱流の発生が少なくなる。このため、ハウジング3の流路2を流れるEGRガスについて圧力損失を容易に低減することができ、そのEGRガスの最大流量を容易に増加させることができる。この結果、ハウジング3を大型化させることなくEGRガスの最大流量を10%〜30%程度増加させることができ、大量EGRの要求にも対応することができる。
According to the
また、この実施形態では、流路部材8が弁座4として機能する弁座部8aを含むので、弁座4を別部材として製造しそれを組み付ける必要がない。このため、EGRバルブ1を構成する部品点数を弁座4の分だけ少なくすることができる。
Moreover, in this embodiment, since the
この実施形態で、流路部材8は、弁座部8aより上流側にて入口2aへ向けてラッパ形状に広がる拡口部8dを含む。従って、入口部8bから弁座部8aへ向けてEGRガスが円滑に流れ、また、拡口部8dの部分で鋳造用の型抜きが容易となる。このため、EGRガスの最大流量を更に増加させることができ、ハウジング3の鋳造を容易化することができる。
In this embodiment, the
この実施形態では、流路部材8の入口部8bが円形状をなすので、入口部8bの中心を決定することが容易となる。このため、入口部8bに対する弁軸6の軸合わせを容易なものにすることができる。
In this embodiment, since the
この実施形態では、流路部材8の入口部8b(円筒部8e)が円形状をなし、出口部8cが四角形状をなすので、流路部材8がハウジング3に鋳ぐるまれるときのハウジング3に対する流路部材8の位置決めが容易となる。このため、弁座4に対する弁体5の軸合わせ精度を向上させることができる。
In this embodiment, the
この実施形態では、入口部8bは、拡口部8dより更に上流側にて入口2aへ向けて延びる円筒部8eを含む。従って、流路部材8のハウジング3に対する位置決めが、円筒部8eにより更に容易となる。その結果、弁座4に対する弁体5の軸合わせ精度を更に向上させることができる。
In this embodiment, the
更に、この実施形態では、流路2の内面形状につき、第1部位P1が下流側へ向けて傾斜し、第2部位P2が湾曲しており、第3部位P3が下流側へ向けて拡がるように傾斜している。従って、これら流路2の内面形状によっても、弁座4から流れ出たEGRガスを流路3の下流側へ円滑に流すことができ、EGRガスの流速を維持又は増加させることができ、EGRガスの最大流量を更に増加させることができる。
Furthermore, in this embodiment, with respect to the inner surface shape of the
なお、この発明は前記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で構成の一部を適宜変更して実施することもできる。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A part of structure can also be changed suitably and implemented in the range which does not deviate from the meaning of invention.
例えば、前記実施形態では、アクチュエータ7をモータにより構成したが、ダイアフラム式アクチュエータを使用することもできる。
For example, in the above-described embodiment, the
また、前記実施形態では、EGR弁1をポペット弁構造に構成したが、ポペット弁構造以外の構造についても、流路を含むハウジングについては、前記実施形態と同様に実施することができる。
Moreover, in the said embodiment, although the
更に、前記実施形態では、流路部材8の出口部8cを四角形状とし、入口部8bを円形状に構成したが、出口部を円形状とし、入口部を多角形状に構成することもできる。あるいは、出口部と入口部の両方を円形状に構成したり、多角形状に構成したりすることもできる。
Furthermore, in the said embodiment, although the
この発明は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンに設けられるEGR装置に利用することができる。 The present invention can be used for an EGR device provided in a gasoline engine or a diesel engine.
1 EGRバルブ
2 流路
2a 入口
2b 出口
3 ハウジング
3a 組付け孔
4 弁座
5 弁体
6 弁軸
8 流路部材
8a 弁座部
8b 入口部
8c 出口部
8d 拡口部
8e 円筒部
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記流路に設けられた弁座と、
前記弁座に着座可能に設けられ、前記弁座との間で前記排気還流ガスの計量部を形成する弁体と
を備え、前記弁体を前記弁座に対して移動させて前記計量部の開口面積を変化させることにより前記流路における前記排気還流ガスの流量を調節する排気還流バルブにおいて、
前記ハウジングとは別に製造された管状の流路部材を備え、前記流路部材が前記ハウジングに鋳ぐるまれることにより前記流路が構成され、前記流路部材は前記排気還流ガスが流れる方向において連続的に滑らかに変化する内面形状を有することを特徴とする排気還流バルブ。 A housing including a flow path for the exhaust recirculation gas and cast from a metal material;
A valve seat provided in the flow path;
A valve body that is slidably mounted on the valve seat and forms a metering portion for the exhaust gas recirculation gas with the valve seat, and the valve body is moved relative to the valve seat to In the exhaust gas recirculation valve that adjusts the flow rate of the exhaust gas recirculation gas in the flow path by changing the opening area,
A tubular flow path member manufactured separately from the housing; the flow path member is cast in the housing to form the flow path; An exhaust gas recirculation valve characterized by having an inner surface shape that changes continuously and smoothly.
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