JP2015206323A - valve device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、全閉時に弁体がバルブ通路の流線方向(流体の流れ方向に沿うバルブ通路の中心線)に対して傾斜するバルブ装置に関する。 The present invention relates to a valve device in which a valve body is inclined with respect to a flow line direction of a valve passage (a center line of a valve passage along a fluid flow direction) when fully closed.
(従来技術)
全閉時に弁体がバルブ通路の流線方向に対して傾斜するバルブ装置の具体例を、図3を参照して説明する。なお、以下では、後述する実施例と同一機能物に同一符合を付すものである。
図3に示すバルブ装置は、低圧EGR調整弁12(低圧EGRバルブ)と組み合わされる吸気絞り弁2であり、図3(a)に示すように、全閉時に弁体26がバルブ通路23の流線方向に対して傾斜する(例えば、特許文献1参照)。
(Conventional technology)
A specific example of the valve device in which the valve body is inclined with respect to the streamline direction of the valve passage when fully closed will be described with reference to FIG. In addition, below, the same code | symbol is attached | subjected to the same function thing as the Example mentioned later.
The valve device shown in FIG. 3 is an
(背景技術1)
燃費の向上を行う目的でエンジンに吸い込まれる吸気の圧力損失を低減を図るべく、吸気ダクトの内径を大きく設ける場合がある。即ち、入口ダクト21の下流端の内径寸法Daを、バルブ通路23の流体上流端の内径寸法Dhより大きく設ける場合がある。すると、入口ダクト21とバルブ通路23との接続箇所に径差による段差Aが生じてしまい、段差Aによって圧力損失が大きくなってしまう。
そこで、段差Aによる圧力損失を回避する目的で、バルブ通路23の流体上流端の内側に全周に亘るテーパ面B(符号、図1参照)を設けることが考えられる。
(Background Technology 1)
In order to reduce the pressure loss of the intake air sucked into the engine for the purpose of improving the fuel consumption, the intake duct may have a large inner diameter. That is, the inner diameter dimension Da at the downstream end of the
Therefore, in order to avoid pressure loss due to the step A, it is conceivable to provide a tapered surface B (reference numeral, see FIG. 1) over the entire circumference inside the fluid upstream end of the
(背景技術2)
一方、吸気絞り弁2には、車両搭載上の制約等から小型化の要求がある。具体的には、バルブ通路23の長さ寸法Lの短縮要求があり、図3(a)に示すように、全閉時における弁体26のバルブ上流端αまでバルブ通路23を短縮することが望まれる。
しかし、全閉時のバルブ上流端αまでバルブ通路23を短縮してテーパ面Bを設けると、バルブ上流端αのシール範囲とテーパ面Bが重複し、全閉時の締め切りが成立しなくなってしまう。即ち、全閉時のバルブ上流端αまでバルブ通路23を短縮すると、圧力損失の低減を図るためのテーパ面Bを設けることができなくなってしまう。
(Background Technology 2)
On the other hand, the
However, if the
(問題点)
このように、圧力損失の低減のためにテーパ面Bを設けるとバルブ通路23の短縮化が困難になってしまい、バルブ通路23の短縮化のために全閉時のバルブ上流端αまでバルブ通路23を短縮するとテーパ面Bを設けることができなくなるという二律背反が生じてしまう。
(problem)
Thus, if the tapered surface B is provided to reduce the pressure loss, it becomes difficult to shorten the
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、「圧力損失の低減のためにテーパ面を設ける」ことと、「バルブ通路(23)の短縮化を図りつつ全閉時の締め切りを確保する」ことの両立が可能なバルブ装置の提供にある。 The present invention has been made in view of the above problems, and its purpose is to “provide a tapered surface for reducing pressure loss” and “fully close the valve passage (23) while shortening it”. It is to provide a valve device capable of coexistence of “securing time deadline”.
バルブ装置は、全閉時に弁体(26)がバルブ通路(23)の流線方向に対して傾斜する。また、入口ダクト(21)の内径寸法(Da)が、バルブ通路(23)の内径寸法(Dh)より大きく設けられる。
そして、本発明は、バルブ通路(23)の流体上流端の内側に、流体上流側に向かって拡径するテーパ面(B)を設ける。ただし、本発明は、バルブ通路(23)の流体上流端の内側であっても、全閉時にバルブ上流端(α)が締め切る上流端締切範囲(β)にはテーパ面(B)を設けないことを特徴としている。
In the valve device, the valve body (26) is inclined with respect to the streamline direction of the valve passage (23) when fully closed. Further, the inner diameter dimension (Da) of the inlet duct (21) is larger than the inner diameter dimension (Dh) of the valve passage (23).
And this invention provides the taper surface (B) which diameter-expands toward the fluid upstream side inside the fluid upstream end of the valve channel | path (23). However, the present invention does not provide a tapered surface (B) in the upstream end closing range (β) that the valve upstream end (α) closes when fully closed, even inside the fluid upstream end of the valve passage (23). It is characterized by that.
バルブ通路(23)の流体上流端のうち、上流端締切範囲(β)にはテーパ面(B)を設けないため、全閉時のバルブ上流端(α)までバルブ通路(23)を短縮しても全閉時の締め切りを確保することができる。
また、バルブ通路(23)の流体上流端のうち、上流端締切範囲(β)を除く他の範囲にテーパ面(B)を設けるため、段差(A)による圧力損失の増加をテーパ面(B)によって抑えることができる。
このように、本発明を採用することにより、「圧力損失の低減のためにテーパ面(B)を設ける」ことと、「バルブ通路(23)の短縮化を図りつつ全閉時の締め切りを確保する」ことの両立を図ることができる。即ち、本発明のバルブ装置は、「テーパ面(B)による圧力損失の低減」と「バルブ通路(23)の短縮化」の両立を達成できる。
Since the taper surface (B) is not provided in the upstream end cut-off range (β) of the fluid upstream end of the valve passage (23), the valve passage (23) is shortened to the valve upstream end (α) when fully closed. However, the deadline when fully closed can be secured.
Further, since the tapered surface (B) is provided in the range other than the upstream end cut-off range (β) in the fluid upstream end of the valve passage (23), an increase in pressure loss due to the step (A) is reduced. ).
As described above, by adopting the present invention, “a tapered surface (B) is provided to reduce pressure loss” and “the valve passage (23) is shortened while ensuring a deadline when fully closed. Can be balanced. That is, the valve device of the present invention can achieve both “reduction of pressure loss due to the tapered surface (B)” and “shortening of the valve passage (23)”.
発明を実施するための形態を以下の実施例において説明する。 Modes for carrying out the invention will be described in the following examples.
本発明を低圧EGR装置の吸気絞り弁に適用した具体的な一例(実施例)を、図面を参照して説明する。なお、以下の実施例は具体的な一例を開示するものであって、本発明が実施例に限定されないことは言うまでもない。 A specific example (example) in which the present invention is applied to an intake throttle valve of a low pressure EGR device will be described with reference to the drawings. The following examples disclose specific examples, and it goes without saying that the present invention is not limited to the examples.
[実施例1]
図1、図2を参照して実施例1を説明する。
この実施例1は、本発明をエンジン吸排気システムにおける低圧EGR装置1の吸気絞り弁2に適用したものであり、エンジン吸排気システムには、低圧EGR装置1とは別に、高圧EGR装置3が設けられる。
[Example 1]
A first embodiment will be described with reference to FIGS.
In the first embodiment, the present invention is applied to an
高圧EGR装置3は、高排気圧範囲(DPFや触媒による排気抵抗部4の排気上流側など、高い排気圧が発生する範囲)の排気通路5の内部と、高吸気負圧発生範囲(スロットルバルブ6の吸気下流側など、高い吸気負圧が発生する範囲)の吸気通路7の内部とを接続して、多量のEGRガスをエンジン8へ戻すことを得意とする排気ガス再循環装置である。
The high pressure EGR device 3 includes a high exhaust pressure range (a range in which high exhaust pressure is generated, such as an exhaust upstream side of the
一方、低圧EGR装置1は、低排気圧範囲(排気抵抗部4の排気下流側など、低い排気圧が発生する範囲)の排気通路5の内部と、低吸気負圧発生範囲(スロットルバルブ6の吸気上流側で、低い吸気負圧が発生する範囲)の吸気通路7の内部とを接続して、少量のEGRガスをエンジン8に戻すことを得意とする排気ガス再循環装置である。
On the other hand, the low-pressure EGR device 1 includes the inside of the
低圧EGR装置1は、排気ガスの一部をEGRガスとして吸気通路7の吸気上流側に戻す低圧EGR流路11を備えている。この低圧EGR流路11には、低圧EGR流路11の開度を調整することでEGRガスの流量調整を行なう低圧EGR調整弁12の他に、吸気側に戻されるEGRガスの冷却を行なう低圧EGRクーラ13が設けられている。
また、低圧EGR装置1は、吸気通路7(具体的には、後述するバルブ通路23)と低圧EGR流路11の合流部に吸気負圧を発生させるための吸気絞り弁2を設けている。
The low-pressure EGR device 1 includes a low-
Further, the low pressure EGR device 1 is provided with an
低圧EGR装置1は、低排気圧範囲のEGRガスを、低吸気負圧発生範囲に戻すものであるため、少量のEGRガスをエンジン8に戻すことを得意とする。しかるに、低圧EGR装置1を用いて多量のEGRガスをエンジン8へ戻したい運転領域が存在しても、低吸気負圧発生範囲にEGRガスを戻す構造の低圧EGR装置1では多量のEGRガスをエンジン8へ戻すことが困難である。
そこで、低圧EGR装置1は、吸気通路7のうち、EGRガスを戻す箇所(吸気通路7と低圧EGR流路11の合流箇所)に吸気負圧を発生させるための吸気絞り弁2を設けており、低圧EGR装置1において大きなEGR量を得たい運転領域では、吸気絞り弁2を閉じる方向(吸気負圧が発生する方向)に開度制御することで、低圧EGR装置1において多量のEGRガスを吸気通路7へ導くことを可能にしている。
The low-pressure EGR device 1 is good at returning a small amount of EGR gas to the engine 8 because it returns EGR gas in the low exhaust pressure range to the low intake negative pressure generation range. However, even if there is an operation region in which a large amount of EGR gas is desired to be returned to the engine 8 using the low pressure EGR device 1, the low pressure EGR device 1 having a structure for returning the EGR gas to the low intake negative pressure generation range is capable of supplying a large amount of EGR gas. It is difficult to return to the engine 8.
Therefore, the low-pressure EGR device 1 is provided with an
低圧EGR装置1は、低圧EGR調整弁12と吸気絞り弁2を組み合わせた低圧EGRバルブユニットUを備える。
この低圧EGRバルブユニットUには、低圧EGR調整弁12を駆動する1つの電動アクチュエータ14と、この電動アクチュエータ14の出力特性を変化させて吸気絞り弁2を駆動するリンク装置15とを備え、リンク装置15を介して伝達された電動アクチュエータ14の出力によって吸気絞り弁2を駆動するように設けられている。
The low pressure EGR device 1 includes a low pressure EGR valve unit U in which a low pressure
The low pressure EGR valve unit U includes one
電動アクチュエータ14は、通電により回転出力を発生する電動モータ(例えば、DCモータ)と、この電動モータの回転を減速して出力トルクを増大させる歯車減速装置とを組み合わせたものである。
リンク装置15には、電動アクチュエータ14の出力特性を変化させて吸気絞り弁2へ伝達する特性変換部(カム溝等)が設けられており、低圧EGR調整弁12が所定開度より大きくなってから低圧EGR調整弁12の開度アップに連動させて吸気絞り弁2の開度を小さくするように設けられている。
The
The
吸気絞り弁2(バルブ装置の一例)は、吸気通路7をなす吸気ダクトの途中に配置される。
即ち、図1(a)に示すように、吸気絞り弁2は、吸気絞り弁2に吸気を導く入口ダクト21(吸気上流側の相手ダクト)と、吸気絞り弁2を通過した吸気が流れる出口ダクト22(吸気下流側の相手ダクト)との間に配置される。そして、吸気絞り弁2は、吸気絞り弁2内において吸気が導かれるバルブ通路23の開度を絞ることによって、「バルブ通路23(吸気通路7の一部)」と、このバルブ通路23にEGRガスを導く「低圧EGR流路11」との合流部に吸気負圧を発生させる。
The intake throttle valve 2 (an example of a valve device) is disposed in the middle of the intake duct that forms the
That is, as shown in FIG. 1A, the
低圧EGRバルブユニットUには、低圧EGR調整弁12を全閉位置へ戻し、吸気絞り弁2を全開位置へ戻すリターンスプリングが設けられるとともに、吸気絞り弁2を最大開度で停止させるストッパ手段が設けられている。
これにより、電動アクチュエータ14の通電停止時(電動モータの通電停止時)に、低圧EGR調整弁12が全閉位置に戻されるとともに、吸気絞り弁2が全開位置に戻される。
The low pressure EGR valve unit U is provided with a return spring for returning the low pressure
As a result, when the
吸気絞り弁2は、
・内面形状が円筒形状のバルブ通路23が形成されるハウジング24と、
・このハウジング24に対して回動自在に支持されるシャフト25と、
・このシャフト25に設けられてバルブ通路23のの開閉および開度調整を行う弁体26と、
を備えて構成される。
The
A
A
A
It is configured with.
弁体26は、バルブ通路23内においてシャフト25にネジ、カシメ、溶接等で固定されて、シャフト25と一体に回動するバタフライバルブである。具体的に、弁体26は、外径形状が楕円形状を呈するものであり、図1(a)に示すように、全閉時に弁体26がバルブ通路23の流線方向に対して傾斜するものである。
なお、以下では、弁体26における流体上流側(吸気上流側)の端をバルブ上流端αと称する。また、図1(b)に示すように、ハウジング24を流体上流側から見て、全閉時にバルブ上流端αが締め切る通路範囲を上流端締切範囲βと称する。
The
Hereinafter, the fluid upstream end (intake upstream side) of the
この実施例1では、燃費向上を図る目的で吸気の圧力損失を低減すべく、吸気ダクトの内径が大きく設けられている。即ち、この実施例1では、入口ダクト21の下流端の内径寸法Daが、バルブ通路23の流体上流端の内径寸法Dhより大きく設けられる(Da>Dh)。
すると、入口ダクト21とバルブ通路23との接続箇所に内径差による段差Aが生じてしまい、段差Aによって圧力損失が大きくなってしまう。
そこで、この実施例1では、段差Aによる圧力損失を回避するべく、バルブ通路23の流体上流端の内側に、流体上流側に向かって拡径するテーパ面Bを設けている。
In the first embodiment, the intake duct has a large inner diameter so as to reduce the pressure loss of the intake air in order to improve fuel efficiency. In other words, in the first embodiment, the inner diameter dimension Da at the downstream end of the
As a result, a step A due to the difference in inner diameter is generated at the connection portion between the
Therefore, in the first embodiment, in order to avoid the pressure loss due to the step A, the tapered surface B having a diameter increasing toward the fluid upstream side is provided inside the fluid upstream end of the
しかし、テーパ面Bを全周に亘って設けると、ハウジング24のバルブ通路23の長さ寸法Lの短縮が制限されてしまう。具体的には、吸気絞り弁2の小型化要求により、全閉時のバルブ上流端αまでバルブ通路23を短縮することが望まれるが、全閉時のバルブ上流端αまでバルブ通路23を短縮した状態でテーパ面Bを設けると、シール範囲とテーパ面Bが重複してしまい、全閉時の締め切りが成立しなくなってしまう。
However, if the taper surface B is provided over the entire circumference, shortening of the length dimension L of the
そこで、この実施例1の吸気絞り弁2は、テーパ面Bを全周ではなく、上流端締切範囲βを除く範囲に設けている。即ち、この実施例1では、図1(b)に示すように、バルブ通路23の流体上流端の内側のうち、上流端締切範囲βを除いた他の範囲にテーパ面Bを設けている。
なお、テーパ面Bは、切削加工による面取りで実施しても良いし、アルミ製のハウジング24を成形するダイカストの型で作成しても良い。
また、テーパ面Bは、傾斜面が円錐状のストレートテーパであっても良いし、傾斜面が曲面状のラウンドテーパであっても良い。
Therefore, in the
The tapered surface B may be formed by chamfering by cutting, or may be formed by a die casting mold for forming the
Further, the tapered surface B may be a straight taper whose inclined surface is conical or a round taper whose inclined surface is curved.
(実施例1の効果1)
この実施例1の吸気絞り弁2は、図1(b)に示すように、バルブ通路23の流体上流端の内側のうち、上流端締切範囲βにはテーパ面Bを設けないため、図1(a)に示すように、全閉時のバルブ上流端αまでバルブ通路23を短縮しても全閉時の締め切りを確保することができる。
また、図1(b)に示すように、バルブ通路23の流体上流端のうち、上流端締切範囲βを除く他の範囲にテーパ面Bを設けるため、段差A(入口ダクト21とバルブ通路23の内径差)による圧力損失の増加をテーパ面Bによって抑えることができる。
(Effect 1 of Example 1)
As shown in FIG. 1B, the
Further, as shown in FIG. 1B, a step A (
このように、この実施例1の吸気絞り弁2は、「圧力損失の低減のためにテーパ面Bを設ける」ことと、「バルブ通路23の短縮化を図りつつ全閉時の締め切りを確保する」ことの両立を図ることができる。即ち、この実施例1の吸気絞り弁2は、「テーパ面Bによる圧力損失の低減」と「バルブ通路23の短縮化」の両方を達成できる。
As described above, the
上記の実施例では、吸気絞り弁2に本発明を適用する例を示したが、本発明は吸気絞り弁2に限定されるものではなく、全閉時に弁体26がバルブ通路23の流線方向に対して傾斜するタイプのバルブ装置に本発明を適用可能なものである。
In the above-described embodiment, an example in which the present invention is applied to the
2 吸気絞り弁(バルブ装置)
21 入口ダクト
22 出口ダクト
23 バルブ通路
24 ハウジング
25 シャフト
26 弁体
α バルブ上流端
β 上流端締切範囲
B テーパ面
2 Inlet throttle valve (valve device)
21
Claims (2)
このバルブ装置は、前記入口ダクト(21)から前記出口ダクト(22)に至るバルブ通路(23)が形成されるハウジング(24)と、このハウジング(24)に対して回動自在に支持されるシャフト(25)と、このシャフト(25)と一体に回動して前記バルブ通路(23)の開度調整を行う弁体(26)とを具備し、
全閉時に前記弁体(26)が前記バルブ通路(23)の流線方向に対して傾斜するとともに、前記入口ダクト(21)の内径寸法(Da)が前記バルブ通路(23)の内径寸法(Dh)より大きく設けられ、
前記弁体(26)における流体上流側の端をバルブ上流端(α)とするとともに、前記ハウジング(24)を流体上流側から見て、全閉時に前記バルブ上流端(α)が締め切る通路範囲を上流端締切範囲(β)とした場合、
前記バルブ通路(23)の流体上流端の内側には、前記上流端締切範囲(β)を除いて、流体上流側に向かって拡径するテーパ面(B)が設けられることを特徴とするバルブ装置。 A valve device that is disposed between the inlet duct (21) on the upstream side of the fluid and the outlet duct (22) on the downstream side of the fluid and adjusts the opening between the inlet duct (21) and the outlet duct (22). In
The valve device is rotatably supported with respect to a housing (24) in which a valve passage (23) from the inlet duct (21) to the outlet duct (22) is formed, and the housing (24). A shaft (25) and a valve body (26) that rotates integrally with the shaft (25) to adjust the opening of the valve passage (23);
When fully closed, the valve body (26) is inclined with respect to the streamline direction of the valve passage (23), and the inner diameter dimension (Da) of the inlet duct (21) is the inner diameter dimension of the valve passage (23) ( Dh) larger than
A passage range in which the valve upstream end (α) closes when fully closed when the housing (24) is viewed from the fluid upstream side while the end of the valve body (26) on the fluid upstream side is the valve upstream end (α). Is the upstream end cutoff range (β),
The valve passage (23) is provided with a tapered surface (B) having a diameter increasing toward the fluid upstream side, except for the upstream end cut-off range (β), inside the fluid upstream end of the valve passage (23). apparatus.
このバルブ装置は、吸気が導かれる前記バルブ通路(23)と、このバルブ通路(23)にEGRガスを導く低圧EGR流路(11)との合流部に吸気負圧を発生させる吸気絞り弁(2)であることを特徴とするバルブ装置。 The valve device according to claim 1,
This valve device includes an intake throttle valve (23) that generates an intake negative pressure at a junction between the valve passage (23) through which intake air is guided and a low-pressure EGR passage (11) that guides EGR gas to the valve passage (23). 2) A valve device.
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