JP2017015007A - Flow rate control valve - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、流体の流量を制御する流量制御弁に関する。 The present invention relates to a flow control valve that controls the flow rate of a fluid.
例えば、自動車等の車両におけるエンジン（内燃機関）のブローバイガス還元装置には、エンジン（内燃機関）のクランク室から吸気通路に還流されるブローバイガスの流量を制御する流量制御弁としてＰＣＶ（Positive Crankcase Ventilation）バルブが用いられる（例えば特許文献１参照）。特許文献１のＰＣＶバルブは、ブローバイガス通路を有しかつエンジン側の部材（例えば、シリンダヘッド及びインテークマニホルド）に弾性部材（Ｏリング）を介してフローティング状態で支持されるボデー部材と、ボデー部材のブローバイガス通路内に軸方向に進退移動可能に設けられたバルブ部材と、バルブ部材を後退方向へ付勢するバルブスプリングと、を備えている。ボデー部材に設けられたシート部材（バルブシート）の計量孔面と、バルブ部材に形成された計量面とにより計量部が構成されている。バルブ部材の進退移動によって、計量部の通路断面積を調整することでブローバイガス通路を流れる流量を制御する。 For example, a blow-by gas reduction device for an engine (internal combustion engine) in a vehicle such as an automobile has a PCV (Positive Crankcase) as a flow rate control valve for controlling the flow rate of blow-by gas returned from the crank chamber of the engine (internal combustion engine) to the intake passage. Ventilation) valve is used (see, for example, Patent Document 1). The PCV valve of Patent Document 1 includes a body member that has a blow-by gas passage and is supported in a floating state by elastic members (O-rings) on engine-side members (for example, a cylinder head and an intake manifold), and a body member The valve member is provided in the blow-by gas passage so as to be movable back and forth in the axial direction, and a valve spring for biasing the valve member in the backward direction. A measuring portion is constituted by a measuring hole surface of a seat member (valve seat) provided on the body member and a measuring surface formed on the valve member. The flow rate through the blow-by gas passage is controlled by adjusting the passage cross-sectional area of the metering portion by the forward and backward movement of the valve member.
特許文献１のＰＣＶバルブによると、バルブ部材は、エンジン（シリンダヘッド及びインテークマニホルド）の振動によって径方向に振動し、シート部材に対する衝突を繰り返す。一方、ボデー部材がシリンダヘッドにＯリングを介してフローティング状態で支持されているため、エンジンの振動によってボデー部材も振動する。このため、シート部材とバルブ部材とが衝突を繰り返すうちに、ボデー部材の運動量とバルブ部材の運動量とが等しくなる同期現象が発生することによって、ボデー部材のシート部材とバルブ部材との衝突回数が増加し、計量部（計量孔面及び／又は計量面）の摩耗が甚だしくなるという問題があった。本発明が解決しようとする課題は、ボデー部材のシート部材とバルブ部材との衝突回数の増加を抑制し、計量部の摩耗を抑制することのできる流量制御弁を提供することにある。 According to the PCV valve of Patent Document 1, the valve member vibrates in the radial direction by the vibration of the engine (cylinder head and intake manifold), and repeatedly collides with the seat member. On the other hand, since the body member is supported by the cylinder head in a floating state via an O-ring, the body member also vibrates due to engine vibration. For this reason, while the seat member and the valve member repeatedly collide, a synchronization phenomenon occurs in which the momentum of the body member and the momentum of the valve member become equal, thereby reducing the number of collisions between the seat member of the body member and the valve member. There has been a problem that the wear of the measuring section (the measuring hole surface and / or the measuring surface) is increased. The problem to be solved by the present invention is to provide a flow rate control valve capable of suppressing an increase in the number of collisions between a seat member of a body member and a valve member and suppressing wear of a measuring portion.
第１の発明は、流体通路を有しかつエンジン側の部材に弾性部材を介してフローティング状態で支持されるボデー部材と、前記ボデー部材の流体通路内に軸方向に進退移動可能に設けられたバルブ部材と、前記バルブ部材を後退方向へ付勢するバルブスプリングと、を備え、前記ボデー部材に設けられたシート部材の計量孔面と、前記バルブ部材に形成された計量面とにより計量部が構成され、前記バルブ部材の進退移動によって、前記計量部の通路断面積を調整することで前記流体通路を流れる流量を制御する流量制御弁であって、前記ボデー部材の運動量よりも前記バルブ部材の運動量が大きくなるように、前記ボデー部材の質量及び前記バルブ部材の質量を設定した流量制御弁である。この構成によると、エンジンの振動によってボデー部材のシート部材とバルブ部材とが衝突を繰り返しても、ボデー部材の振動とバルブ部材の振動との同期現象の発生を抑制することができる。これによって、ボデー部材のシート部材とバルブ部材との衝突回数の増加を抑制し、計量部の摩耗を抑制することができる。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a body member having a fluid passage and supported by a member on the engine side in a floating state via an elastic member, and provided in a fluid passage of the body member so as to be movable forward and backward in the axial direction. A valve member, and a valve spring that urges the valve member in the backward direction, and the measuring unit includes a measuring hole surface of a seat member provided in the body member and a measuring surface formed in the valve member. A flow control valve configured to control a flow rate through the fluid passage by adjusting a passage cross-sectional area of the metering unit by advancing and retreating the valve member; It is a flow control valve in which the mass of the body member and the mass of the valve member are set so that the momentum increases. According to this configuration, even when the seat member of the body member and the valve member repeatedly collide with each other due to the vibration of the engine, the occurrence of the synchronization phenomenon between the vibration of the body member and the vibration of the valve member can be suppressed. As a result, an increase in the number of collisions between the seat member of the body member and the valve member can be suppressed, and wear of the measuring portion can be suppressed.
第２の発明は、第１の発明において、前記バルブ部材の質量をＭva、前記ボデー部材の質量をＭbo、前記バルブ部材の速度をＶva、前記ボデー部材の速度をＶboとするとき、次の数式１を満たす流量制御弁である。
この構成によると、ボデー部材の運動量よりもバルブ部材の運動量が大きくなるように、ボデー部材の質量及びバルブ部材の質量を設定することができる。
According to a second invention, in the first invention, when the mass of the valve member is Mva, the mass of the body member is Mbo, the speed of the valve member is Vva, and the speed of the body member is Vbo, 1 is a flow control valve that satisfies 1.
According to this configuration, the mass of the body member and the mass of the valve member can be set so that the momentum of the valve member is larger than the momentum of the body member.
第３の発明は、第１又は２の発明において、前記エンジンのブローバイガス還元装置に用いられるＰＣＶバルブであり、前記エンジンのシリンダヘッドとインテークマニホルドとの接合面の相互間に内蔵される流量制御弁である。この構成によると、ＰＣＶバルブのボデー部材のシート部材とバルブ部材との衝突回数の増加を抑制し、計量部の摩耗を抑制することができる。また、エンジンのシリンダヘッドとインテークマニホルドとの接合面の相互間にＰＣＶバルブが内蔵されることで、ＰＣＶバルブを外気から防護し、ＰＣＶバルブ内における凍結の発生を抑制することができる。 A third invention is the PCV valve used in the engine blow-by gas reduction device according to the first or second invention, and is a flow rate control built in between the joint surfaces of the engine cylinder head and the intake manifold. It is a valve. According to this configuration, it is possible to suppress an increase in the number of collisions between the seat member of the body member of the PCV valve and the valve member, and to suppress wear of the measuring unit. Further, since the PCV valve is built in between the joint surfaces of the engine cylinder head and the intake manifold, it is possible to protect the PCV valve from the outside air and to suppress the occurrence of freezing in the PCV valve.
以下、本発明を実施するための一実施形態について図面を用いて説明する。本実施形態では、流量制御弁として、エンジン（内燃機関）のブローバイガス還元装置に用いられるＰＣＶバルブを例示する。図１はＰＣＶバルブを示す断面図である。図１に示すように、ＰＣＶバルブ１０は、ボデー部材１２とバルブ部材１４とバルブスプリング１６とを備えている。
Hereinafter, an embodiment for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. In this embodiment, the PCV valve used for the blow-by gas reduction apparatus of an engine (internal combustion engine) is illustrated as a flow control valve. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a PCV valve. As shown in FIG. 1, the
ボデー部材１２は、金属製で、中空円筒状に形成されている。ボデー部材１２の中空部は、軸方向（図２において左右方向）に直線状に延在し、かつ、流体としてのブローバイガスが流れるブローバイガス通路１８になっている。なお、ブローバイガス通路１８は本明細書でいう「流体通路」に相当する。また、ボデー部材１２の金属材料には、例えばＳＵＭ２４Ｌ（快削鋼）が用いられている。なお、ボデー部材１２の金属材料は、ＳＵＭ２４Ｌ（快削鋼）以外の材料に変更してもよい。また、以降、ボデー部材１２のブローバイガス通路１８の上流側に対応する側（図２において右側）を後側とし、そのブローバイガス通路１８の下流側に対応する側（同、左側）を前側として説明を行う。
The
ボデー部材１２は、軸方向の中央部の大径軸部２０と、前側の小径軸部２１及び後側の小径軸部２２を同軸上に有する段付軸状に形成されている。前側の小径軸部２１の先端部（前端部）には、小径の先端軸部２４が形成されている。前側の小径軸部２１の外周面には、環状のＯリング溝２６が形成されている。Ｏリング溝２６には、Ｏリング２８が装着されている。また、大径軸部２０の外周面には、環状のＯリング溝３０が形成されている。Ｏリング溝３０には、Ｏリング３２が装着されている。両Ｏリング２８、３２は、ゴム状弾性材により形成されている。なお、両Ｏリング２８、３２は本明細書でいう「弾性部材」に相当する。
The
ブローバイガス通路１８の通路壁面は、後側から前側に向かって内径を段階的に小さくする段付孔状に形成されている。ブローバイガス通路１８の前端部には、径方向内方へ突出するフランジ状の口縁部３４ａが形成されている。口縁部３４ａにより開口径を小径とするガス出口３４が形成されている。ボデー部材１２の大径軸部２０内には、ブローバイガス通路１８の通路径を小さくするフランジ状のシート部３６が同心状に一体形成されている。シート部３６内の円形状の中空孔が計量孔３７となっており、その計量孔３７の内周面が計量孔面３８となっている。なお、シート部３６は本明細書でいう「シート部材」に相当する。また、ボデー部材１２と別体で形成されたシート部材をボデー部材１２に配置してもよい。
The passage wall surface of the blow-by
ボデー部材１２の前端部内には、金属製のコイルスプリングからなるクッションスプリング４０が設けられている。クッションスプリング４０は、バルブ部材１４の下流側への過度の移動を弾性的に規制する。クッションスプリング４０は、ボデー部材１２の後側の開口部からブローバイガス通路１８内に嵌合され、かつ、計量孔３７を通してボデー部材１２の前端部内に配置されている。クッションスプリング４０は、ボデー部材１２のガス出口３４の口縁部３４ａをばね受け部として受け止められる。
A
バルブスプリング１６は、例えば金属製のコイルスプリングからなる。バルブスプリング１６は、ボデー部材１２の後側の開口部からブローバイガス通路１８内に嵌合され、かつ、シート部３６をばね受け部として受け止められている。バルブスプリング１６は、バルブ部材１４を後退方向すなわちブローバイガス通路１８の上流側の方向（図２において右方）に向けて付勢する。
The
バルブ部材１４は、例えば金属製で、弁本体部４２とフランジ部４３とを有している。弁本体部４２は、丸軸状に形成されている。フランジ部４３は、弁本体部４２の後端部に半径方向外方へ張り出す多角形状に形成されている。弁本体部４２の前端部（下流側端部）の外周面には、先細りをなすテーパ状の計量面４５が形成されている。また、バルブ部材１４の金属材料には、例えばＳＵＭ２２（快削鋼）が用いられている。なお、バルブ部材１４の金属材料は、ＳＵＭ２２（快削鋼）以外の材料に変更してもよい。
The
バルブ部材１４は、ボデー部材１２の後側の開口部からブローバイガス通路１８に装入され、ブローバイガス通路１８内に軸方向（図１において左右方向）に進退移動可能に配置されている。弁本体部４２がバルブスプリング１６内に嵌合され、かつ、フランジ部４３がバルブスプリング１６の後端面により受け止められている。フランジ部４３は、ボデー部材１２の当該部位における通路壁面に対して、ブローバイガスを通過可能とする開口を形成しかつ摺動接触可能に配置されている。また、弁本体部４２の計量面４５を有する前端部は、シート部３６の計量孔３７内に挿通されている。シート部３６の計量孔面３８とバルブ部材１４の計量面４５とにより、計量部４７が構成されている。バルブ部材１４が上流側へ移動すなわち後退するにともなって、計量部４７の有効開口面積すなわち通路断面積が増大される。また逆に、バルブ部材１４が下流側へ移動すなわち前進するにともなって、計量部４７の通路断面積が減少される。
The
ボデー部材１２の後端の開口部内には、円環状の抜け止め部材４９が同心状に嵌合されている。抜け止め部材４９は、ボデー部材１２に後端の開口部のかしめ等によって固定されている。抜け止め部材４９によりバルブ部材１４が抜け止めされている。また、抜け止め部材４９の中空孔により、ガス入口５０が形成されている。
An annular retaining
次に、ＰＣＶバルブ１０の取付構造について説明する。図２はＰＣＶバルブの取付構造を示す断面図である。図２に示すように、エンジン５２のシリンダヘッド５４には、ブローバイガス通路５５が形成されている。ブローバイガス通路５５の下流端部は、インテークマニホルド５７が接合される接合面５４ａに開口されている。また、ブローバイガス通路５５の上流端部（不図示）は、エンジン５２のブローバイガスが流れるクランク室あるいはオイルセパレータ室等のブローバイガスの通気空間（不図示）に連通されている。シリンダヘッド５４は、例えばアルミニウム合金製である。シリンダヘッド５４には、図示しないが、燃焼室に連通する吸気ポート及び排気ポートが形成されているとともに、吸気バルブ及び排気バルブ等が設けられている。また、エンジン５２は、例えば４気筒エンジン等の多気筒エンジンである。
Next, the mounting structure of the
インテークマニホルド５７には、ブローバイガス通路５８が形成されている。ブローバイガス通路５８の上流端部は、シリンダヘッド５４が接合されるインテークマニホルド５７の接合面５７ａに開口されている。また、ブローバイガス通路５８の下流端部（不図示）は、インテークマニホルド５７内の分配通路あるいはサージタンク内空間等の吸気通路に連通されている。インテークマニホルド５７は、例えば樹脂製である。インテークマニホルド５７には、吸気（新気）を導入するサージタンク、及び、サージタンクの下流側に連通されかつサージタンクの吸気をシリンダヘッド５４の各吸気ポートに分配する分配通路等が形成されている。
A blow-by
シリンダヘッド５４とインテークマニホルド５７とは、締結、クリップ止め、スナップフィット等の連結手段（不図示）によって結合されている。これにより、シリンダヘッド５４の接合面５４ａとインテークマニホルド５７の接合面５７ａとが面接触状に接合されている。シリンダヘッド５４とインテークマニホルド５７との接合によって、ブローバイガス通路５５の下流端部とブローバイガス通路５８の上流端部とが、直管状にかつ同心状に連通されている。すなわち、ブローバイガスをエンジン５２側から吸気系に還流させる一連状のブローバイガス還流通路が形成されている。
The
シリンダヘッド５４の接合面５４ａには、ブローバイガス通路５５の開口端部の内径を拡大する大径の通路孔部６０が同心状に形成されている。大径の通路孔部６０は、ボデー部材１２の大径軸部２０を所定の隙間を介して挿入可能な内径で形成されている。大径の通路孔部６０の奥側におけるブローバイガス通路５５の小径の通路孔部６２は、ボデー部材１２の後側の小径軸部２２を挿入可能な内径で形成されている。また、インテークマニホルド５７のブローバイガス通路５８の開口端部の通路孔部６４は、ＰＣＶバルブ１０のボデー部材１２の前側の小径軸部２１を所定の隙間を介して挿入可能な内径で形成されている。
A large-
図２に示すように、シリンダヘッド５４とインテークマニホルド５７との結合に際して、シリンダヘッド５４のブローバイガス通路５５の大径の通路孔部６０にＰＣＶバルブ１０のボデー部材１２の大径軸部２０が挿入されているとともに、ブローバイガス通路５５の小径の通路孔部６２に該ボデー部材１２の後側の小径軸部２２が挿入されている。これにより、ボデー部材１２のガス入口５０がシリンダヘッド５４のブローバイガス通路５５と連通されている。また、インテークマニホルド５７のブローバイガス通路５８の通路孔部６４には、ＰＣＶバルブ１０のボデー部材１２の前側の小径軸部２１が挿入されている。これにより、ボデー部材１２のガス出口３４がインテークマニホルド５７のブローバイガス通路５８と連通されている。
As shown in FIG. 2, when the
このようにして、ＰＣＶバルブ１０がシリンダヘッド５４とインテークマニホルド５７との接合面５４ａ，５７ａの相互間に内蔵されている。また、後側のＯリング３２により、シリンダヘッド５４にボデー部材１２の大径軸部２０がフローティング状態で支持されているとともに両者１２，５４間がシールされている。また、前側のＯリング２８により、インテークマニホルド５７にボデー部材１２の前側の小径軸部２１がフローティング状態で支持されているとともに両者１２，５７間がシールされている。なお、大径軸部２０の後端面は、シリンダヘッド５４の大径の通路孔部６０の端面に近接又は当接されている。また、大径軸部２０の前端面は、インテークマニホルド５７の接合面に近接又は当接されている。なお、シリンダヘッド５４及びインテークマニホルド５７は本明細書でいう「エンジン側の部材」に相当する。
In this way, the
次に、前記したＰＣＶバルブ１０の作動について説明する。エンジン５２の稼動時（運転時）において、インテークマニホルド５７内の吸気負圧が、ブローバイガス通路５８，１８，５５を通じてエンジン５２のブローバイガスの通気空間（不図示）内に作用する。すると、その通気空間内のブローバイガスがブローバイガス通路５５，１８，５８を通ってインテークマニホルド５７の吸気通路（不図示）へと還流される。これにともない、新気（外気）が図示しない新気導入通路を通って通気空間内に導かれる。
Next, the operation of the
ブローバイガスの還流に際して、ＰＣＶバルブ１０は、エンジン５２の負荷状態つまり吸気負圧によって作動し、ボデー部材１２のブローバイガス通路１８を流れるブローバイガスの流量を制御する。すなわち、バルブ部材１４は、そのバルブ部材１４に作用するバルブスプリング１６の付勢力とエンジン５２のクランク室（不図示）の圧力と吸気負圧とが釣り合う位置に移動する。バルブ部材１４の移動によってブローバイガスの流量が調節される。また、エンジン５２の燃焼室（不図示）からのバックファイア等により逆流が生じたときには、ＰＣＶバルブ１０が閉弁する。すなわち、バルブ部材１４のフランジ部４３がボデー部材１２の抜け止め部材４９に着座し、ガス入口５０を閉鎖する。なお、ブローバイガス通路５８，１８，５５を含むブローバイガス還流通路、及び、ＰＣＶバルブ１０により、ブローバイガス還元装置が構成されている。
When the blow-by gas is recirculated, the
前記したＰＣＶバルブ１０において、ボデー部材１２の運動量よりもバルブ部材１４の運動量が大きくなるように、ボデー部材１２の質量及びバルブ部材１４の質量が設定されている。すなわち、バルブ部材１４の質量をＭva、ボデー部材１２の質量をＭbo、バルブ部材１４の速度をＶva、ボデー部材１２の速度をＶboとするとき、次の数式１を満たすように、ボデー部材１２の質量Ｍbo及びバルブ部材１４の質量Ｍvaが設定されている。
本実施形態では、例えば、ボデー部材１２の質量Ｍboを５０ｇとし、バルブ部材１４の質量Ｍvaを１２ｇ以上、好ましくは１２ｇとしている。ちなみに、改良前のＰＣＶバルブ（不図示）では、ボデー部材１２の質量Ｍboが５０ｇとされ、バルブ部材１４の質量Ｍvaが５ｇとされている。すなわち、実施形態では、改良前のＰＣＶバルブに対して、ボデー部材１２の質量Ｍboを変えずに、バルブ部材１４の質量Ｍvaを１２ｇに増加させている。なお、改良前のＰＣＶバルブは、実施形態のＰＣＶバルブ１０と同一構成であって、バルブ部材１４の質量Ｍvaが５ｇのものである。
In the present embodiment, for example, the mass Mbo of the
前記したＰＣＶバルブ１０によると、数式１を満たすことによって、ボデー部材１２の運動量よりもバルブ部材１４の運動量が大きくなるように、ボデー部材１２の質量Ｍbo及びバルブ部材１４の質量Ｍvaを設定することができる。したがって、エンジン５２の振動によってボデー部材１２のシート部３６とバルブ部材１４とが衝突を繰り返しても、ボデー部材１２の振動とバルブ部材１４の振動との同期現象の発生を抑制することができる。これによって、ボデー部材１２のシート部３６とバルブ部材１４との衝突回数の増加を抑制し、計量部４７の摩耗を抑制することができる。
According to the
この点について比較例のＰＣＶバルブを参照して説明する。図３は比較例にかかるＰＣＶバルブの取付構造を示す断面図である。図３に示すように、比較例のＰＣＶバルブ（符号、１００を付す）は、実施形態のＰＣＶバルブ１０（図１参照）とは細部が異なるものの、基本的には同一構成であるから、同一部位に同一符号を付すことにより重複する説明を省略する。また、比較例のＰＣＶバルブ１００では、例えば、改良前のＰＣＶバルブと同様、ボデー部材１２の質量Ｍboが５０ｇとされ、バルブ部材１４の質量Ｍvaが５ｇとされている。
This point will be described with reference to a PCV valve of a comparative example. FIG. 3 is a cross-sectional view showing a PCV valve mounting structure according to a comparative example. As shown in FIG. 3, the PCV valve (
比較例のＰＣＶバルブ１００の取付構造は、実施形態におけるＰＣＶバルブ１０の取付構造（図２参照）とは異なる。すなわち、図３に示すように、エンジン５２（実施形態と同一符号を付す）のシリンダヘッド５４のブローバイガス通路５５の開口端部にボデー部材１２の大径軸部２０がネジ付けられている。また、ボデー部材１２の前側の小径軸部２１には、配管部材１０２の一端部が接続されている。配管部材１０２の他端部は、インテークマニホルド（不図示）内の分配通路あるいはサージタンク内空間等の吸気通路に接続されている。このため、実施形態のＰＣＶバルブ１０（図１参照）における両Ｏリング２８、３２が省略されている。
The attachment structure of the
改良前のＰＣＶバルブと比較例のＰＣＶバルブ１００の振動実験を行ったところ、図４及び図５に示される結果が得られた。図４は改良前のＰＣＶバルブのボデー部材及びバルブ部材の振動波形を示すグラフ、図５は比較例のＰＣＶバルブのボデー部材及びバルブ部材の振動波形を示すグラフである。図４及び図５において、横軸は時間［ｍｓ］を示し、縦軸は変位［ｍｍ］を示している。図４において、特性線ＢＬ１はボデー部材の変位を示し、特性線ＶＬ１はバルブ部材の変位を示している。また、図５において、特性線ｂＬ１はボデー部材の変位を示し、特性線ｖＬ１はバルブ部材の変位を示している。
When the vibration experiment of the
図４と図５とを比較すると分かるように、改良前のＰＣＶバルブでは、バルブ部材（図４中、特性線ＶＬ１参照）にボデー部材の振動（図４中、特性線ＢＬ１参照）と同期した振動が発生しているのに対して、比較例のＰＣＶバルブでは、バルブ部材（図５中、特性線ｖＬ１参照）にボデー部材の振動（図５中、特性線ｂＬ１参照）と同期した振動は発生していない。改良前のＰＣＶバルブのバルブ部材の振動（図４中、特性線ＶＬ１参照）は、ボデー部材のシート部材（詳しくは計量孔面）とバルブ部材（詳しく計量面）との衝突回数を大幅に増加させる。このため、計量部４７（例えば計量孔面）の摩耗を増大させ、計量精度の悪化を招くことになる。 As can be seen by comparing FIG. 4 and FIG. 5, in the PCV valve before improvement, the valve member (see the characteristic line VL1 in FIG. 4) was synchronized with the vibration of the body member (see the characteristic line BL1 in FIG. 4). In contrast to the occurrence of vibration, in the PCV valve of the comparative example, the vibration synchronized with the vibration of the body member (see the characteristic line bL1 in FIG. 5) is synchronized with the valve member (see the characteristic line vL1 in FIG. 5). It has not occurred. The vibration of the valve member of the PCV valve before improvement (see the characteristic line VL1 in FIG. 4) greatly increases the number of collisions between the seat member (specifically, the measurement hole surface) of the body member and the valve member (specifically, the measurement surface). Let For this reason, the abrasion of the measurement part 47 (for example, measurement hole surface) is increased, and the measurement accuracy is deteriorated.
図６は改良前のＰＣＶバルブのボデー部材及びバルブ部材の変位と速度との関係を示すグラフである。図６において、横軸は時間［ｍｓ］を示し、縦軸の上段は変位［ｍｍ］を示し、縦軸の下段は速度［ｍ／ｓ］を示している。また、特性線ＢＬ１はボデー部材の変位を示し、特性線ＶＬ１はバルブ部材の変位を示している。また、特性線ＢＬ２はボデー部材の速度を示し、特性線ＶＬ２はバルブ部材の速度を示している。図６の特性線ＶＬ１、ＶＬ２から分かるように、改良前のＰＣＶバルブのバルブ部材の振動現象の特徴として、バルブ部材は、ボデー部材のシート部（詳しくは計量面）との衝突時に向きを変えて、反対側のシート部（詳しくは計量面）に衝突するまで、ほぼ同一速度で移動している。なお、図６は実験結果に基づくグラフである。 FIG. 6 is a graph showing the relationship between the displacement and speed of the body member and valve member of the PCV valve before improvement. In FIG. 6, the horizontal axis represents time [ms], the upper part of the vertical axis represents displacement [mm], and the lower part of the vertical axis represents speed [m / s]. The characteristic line BL1 indicates the displacement of the body member, and the characteristic line VL1 indicates the displacement of the valve member. A characteristic line BL2 indicates the speed of the body member, and a characteristic line VL2 indicates the speed of the valve member. As can be seen from the characteristic lines VL1 and VL2 in FIG. 6, as a characteristic of the vibration phenomenon of the valve member of the PCV valve before improvement, the valve member changes its direction when it collides with the seat portion (specifically, the measurement surface) of the body member. Thus, it moves at almost the same speed until it collides with the opposite sheet portion (specifically, the measuring surface). FIG. 6 is a graph based on the experimental results.
図７は改良前のＰＣＶバルブのボデー部材の変位とバルブ部材の変位及び速度との関係を示すグラフである。図７において、横軸は時間［ｓ］を示し、縦軸の最上段はボデー部材の変位［１０−６ｍ］を示し、その下の段はバルブ部材の変位［１０−3ｍ］を示し、その段はボデー部材の変位［１０−６ｍ］を示し、その下の段はバルブ部材の速度［ｍ／ｓ］を示している。また、特性線ＢＬ１はボデー部材の変位を示し、特性線ＶＬ１はバルブ部材の変位を示し、特性線ＶＬ２はバルブ部材の速度を示している。なお、上段の特性線ＢＬ１と下段の特性線ＢＬ１は同一である。また、図７は計算上のグラフである。 FIG. 7 is a graph showing the relationship between the displacement of the body member of the PCV valve before improvement and the displacement and speed of the valve member. In FIG. 7, the horizontal axis represents time [s], the uppermost stage of the vertical axis represents the displacement [10 −6 m] of the body member, and the lower stage represents the displacement [10 −3 m] of the valve member. The stage shows the displacement [10 −6 m] of the body member, and the stage below shows the speed [m / s] of the valve member. The characteristic line BL1 indicates the displacement of the body member, the characteristic line VL1 indicates the displacement of the valve member, and the characteristic line VL2 indicates the speed of the valve member. The upper characteristic line BL1 and the lower characteristic line BL1 are the same. FIG. 7 is a graph for calculation.
図７から分かるように、改良前のＰＣＶバルブでは、時間の後半部において、バルブ部材にボデー部材の振動（特性線ＢＬ１の参照）と同期した振動（特性線ＶＬ１参照）が発生している時（同期時）は、ボデー部材とバルブ部材とが同一位相で衝突している。また、同期時は、バルブ部材が同一速度（バルブ部材の往復距離／周期）でボデー部材と衝突していることが分かる（特性線ＶＬ１，ＶＬ２参照）。なお、改良前のＰＣＶバルブのバルブ部材の速度は、例えば０．７９［ｍ／ｓ］である。 As can be seen from FIG. 7, in the PCV valve before the improvement, when the vibration (see the characteristic line VL1) is generated in the valve member in synchronization with the vibration of the body member (see the characteristic line BL1) in the latter half of the time. At the time of synchronization, the body member and the valve member collide at the same phase. In addition, during synchronization, it can be seen that the valve member collides with the body member at the same speed (reciprocating distance / cycle of the valve member) (see characteristic lines VL1 and VL2). The speed of the valve member of the PCV valve before improvement is, for example, 0.79 [m / s].
図８は比較例のＰＣＶバルブのボデー部材の変位とバルブ部材の変位及び速度との関係を示すグラフである。図８において、横軸は時間［ｓ］を示し、縦軸の最上段はボデー部材の変位［１０−６ｍ］を示し、その下の段はバルブ部材の変位［１０−3ｍ］を示し、その段はボデー部材の変位［１０−６ｍ］を示し、その下の段はバルブ部材の速度［ｍ／ｓ］を示している。また、特性線ｂＬ１はボデー部材の変位を示し、特性線ｖＬ１はバルブ部材の変位を示し、特性線ｖＬ２はバルブ部材の速度を示している。なお、上段の特性線ｂＬ１と下段の特性線ｂＬ１は同一である。また、図８は計算上のグラフである。 FIG. 8 is a graph showing the relationship between the displacement of the body member of the PCV valve of the comparative example and the displacement and speed of the valve member. In FIG. 8, the horizontal axis represents time [s], the uppermost stage of the vertical axis represents the displacement [10 −6 m] of the body member, and the lower stage represents the displacement [10 −3 m] of the valve member. The stage shows the displacement [10 −6 m] of the body member, and the stage below shows the speed [m / s] of the valve member. The characteristic line bL1 indicates the displacement of the body member, the characteristic line vL1 indicates the displacement of the valve member, and the characteristic line vL2 indicates the speed of the valve member. The upper characteristic line bL1 and the lower characteristic line bL1 are the same. FIG. 8 is a calculation graph.
図８から比較例のＰＣＶバルブについて次のことが分かる。
（１）ボデー部材とバルブ部材との衝突時の位相は、毎回変化している（特性線ｂＬ１，ｖＬ１参照）。
（２）ボデー部材との衝突後のバルブ部材の速度は、毎回変化している（特性線ｖＬ２参照）。
FIG. 8 shows the following about the PCV valve of the comparative example.
(1) The phase at the time of a collision between the body member and the valve member changes every time (see characteristic lines bL1 and vL1).
(2) The speed of the valve member after the collision with the body member changes every time (see the characteristic line vL2).
したがって、比較例のＰＣＶバルブでは、ボデー部材とバルブ部材とが衝突を繰り返すうちに、ボデー部材の運動量とバルブ部材の運動量とが等しくなることはなく、バルブ部材の振動とボデー部材の振動との同期現象は発生しない。 Therefore, in the PCV valve of the comparative example, while the body member and the valve member repeatedly collide, the momentum of the body member and the momentum of the valve member are not equal, and the vibration of the valve member and the vibration of the body member are not equal. There is no synchronization phenomenon.
次に、２物体の衝突について説明する。図９は２物体の衝突にかかる説明図である。２物体の衝突では、跳ね返り係数ｅ＝１のときにおいて次のことが分かっている。
（１）物体１と物体２とが同じ運動量をもっているとき、衝突後、同一速度で向きが変わる。
（２）物体２が無限の質量をもって、かつ停止していれば、衝突後、物体１は同一速度で向きが変わる。
Next, the collision of two objects will be described. FIG. 9 is an explanatory diagram concerning the collision of two objects. In the collision of two objects, the following is known when the rebound coefficient e = 1.
(1) When the object 1 and the object 2 have the same momentum, the direction changes at the same speed after the collision.
(2) If the object 2 has an infinite mass and stops, the object 1 changes its direction at the same speed after the collision.
物体１の質量をm1とし、衝突前の速度をv1とする。また、物体２の質量をm2とし、衝突前の速度をv2とする。このとき、次の数式２〜４によって、物体１の衝突後の速度V1、及び、物体２の衝突後の速度V2を求めることができる。
次に、改良前のＰＣＶバルブにおけるボデー部材の振動とバルブ部材との振動の同期メカニズムについて説明する。図１０はボデー部材の変位と速度との関係を示すグラフである。図１０において、横軸は時間を換算した角度［θ］を示し、縦軸は変位［ｍｍ］及び速度［ｍ／ｓ］を示している。特性線ＢＬ１はボデー部材の変位を示し、特性線ＢＬ２はボデー部材の速度を示している。 Next, the synchronization mechanism of the vibration of the body member and the vibration of the valve member in the PCV valve before improvement will be described. FIG. 10 is a graph showing the relationship between the displacement and speed of the body member. In FIG. 10, the horizontal axis indicates the angle [θ] in which time is converted, and the vertical axis indicates the displacement [mm] and the velocity [m / s]. A characteristic line BL1 indicates the displacement of the body member, and a characteristic line BL2 indicates the speed of the body member.
（１）改良前のＰＣＶバルブにおいて、ボデー部材とバルブ部材とが同期するためには、ボデー部材とバルブ部材との衝突後に、向きが反対で同じ速度をバルブ部材に与える必要がある（図７中、特性線ＶＬ１，ＶＬ２参照）。つまり、バルブ部材が正方向に移勤しているときは、ボデー部材は負方向に移動していて衝突する必要がある。
（２）改良前のＰＣＶバルブ部材において、バルブ部材がボデー部材に図１０の点Ａ付近で衝突する場合を考える。点Ａは、ボデー部材の運動量とバルブ部材の運動量とが同一となる点とする。
（３）図１０において、点Ａより左側でバルブ部材がボデー部材に衡突する場合は、ボデー部材の運動量がバルブ部材の運動量より小さく、衝突後のバルブ部材の速度は衝突前より小さくなる。この衝突は、次回の衝突までの時間を長くし、次回衡突時の下向きのボデー部材の速度が高い位置で衝突させることになる。
（４）図１０において、点Ａより右側で衝突する場合は、ボデー部材の運動量がバルブ部材の運動量より大きく、バルブ部材の衝突後の速度は衝突前より大きくなる。これは次回の衝突までの時間を短くし、次回衝突時の下向きのボデー部材の速度が低い位置で衙突させることになる。
（５）これらを繰り返すことで、ボデー部材とバルブ部材との衝突位置が次第に点Ａに収束し、ボデー部材の振動とバルブ部材の振動との同期現象が発生する。
(1) In the PCV valve before improvement, in order for the body member and the valve member to synchronize, after the collision between the body member and the valve member, it is necessary to give the valve member the same speed with the opposite direction (FIG. 7). (See the characteristic lines VL1 and VL2). That is, when the valve member moves in the positive direction, the body member moves in the negative direction and needs to collide.
(2) Consider a case where the valve member collides with the body member in the vicinity of the point A in FIG. Point A is a point where the momentum of the body member and the momentum of the valve member are the same.
(3) In FIG. 10, when the valve member collides with the body member on the left side from the point A, the momentum of the body member is smaller than the momentum of the valve member, and the speed of the valve member after the collision is smaller than that before the collision. This collision extends the time until the next collision, and causes the body member to collide at a position where the speed of the downward body member at the next collision is high.
(4) In FIG. 10, when the collision occurs on the right side from the point A, the momentum of the body member is larger than the momentum of the valve member, and the speed after the collision of the valve member becomes larger than before the collision. This shortens the time until the next collision, and causes a collision at a position where the speed of the downward body member at the next collision is low.
(5) By repeating these steps, the collision position between the body member and the valve member gradually converges to the point A, and a synchronization phenomenon occurs between the vibration of the body member and the vibration of the valve member.
なお、図１０において、点Ｂは、ボデー部材が無限の質量をもつ場合の同一速度での反発位置を示している。 In FIG. 10, point B indicates the repulsion position at the same speed when the body member has an infinite mass.
前記した改良前のＰＣＶバルブにおけるボデー部材の振動とバルブ部材との振動の同期メカニズムに基づいて、ボデー部材の振動とバルブ部材の振動との同期現象の発生を抑制するには、次のようにすればよいことがわかる。
（１）ボデー部材及びバルブ部材を、衝突を繰り返しても両部材の運動量が一致しない諸元にする。
（２）同期しているときのバルブ部材の速度は、バルブ部材の往復距離／周期となっており、バルブ部材の速度及び運動量は一定値となる。
（３）ボデー部材の速度の最大値は、振動条件から定まり、ボデー部材の運動量は、ある一定値を越えることはできない。
（４）ボデー部材の運動量の最大値より大きなバルブ部材の運動量を与えるように、バルブ部材の質量を設定することで、ボデー部材の振動とバルブ部材の振動との同期現象の発生を抑制することができる。
（５）具体的には、次の数式５によってバルブ部材の速度を求めてから、数式１によってボデー部材の質量及びバルブ部材の質量を設定すれぱ、バルブ部材の運動量はボデー部材の運動量より大きくなる。なお、バルブ部材の往復距離をＬclとし、実験に用いた加振器の往復距離をＬboとし、周期をＴvaとする。また、バルブ部材の質量をＭva、ボデー部材の質量をＭbo、バルブ部材の速度をＶva、ボデー部材の速度をＶboとする。
(1) The body member and the valve member are set to specifications in which the momentum of the two members does not coincide even if the collision is repeated.
(2) The speed of the valve member when synchronized is the reciprocating distance / cycle of the valve member, and the speed and momentum of the valve member are constant values.
(3) The maximum value of the speed of the body member is determined from the vibration condition, and the momentum of the body member cannot exceed a certain value.
(4) Suppressing the occurrence of a synchronization phenomenon between the vibration of the body member and the vibration of the valve member by setting the mass of the valve member so as to give the momentum of the valve member larger than the maximum value of the momentum of the body member. Can do.
(5) Specifically, after the velocity of the valve member is obtained by the following equation 5, the mass of the body member and the mass of the valve member are set by the equation 1, the momentum of the valve member is larger than the momentum of the body member. Become. The reciprocating distance of the valve member is Lcl, the reciprocating distance of the vibrator used in the experiment is Lbo, and the period is Tva. The mass of the valve member is Mva, the mass of the body member is Mbo, the speed of the valve member is Vva, and the speed of the body member is Vbo.
したがって、実施形態のＰＣＶバルブ１０（図２参照）は、エンジン５２の振動によってボデー部材１２のシート部３６とバルブ部材１４とが衝突を繰り返しても、ボデー部材１２の振動とバルブ部材１４の振動との同期現象の発生を抑制することができる。これによって、ボデー部材１２のシート部３６とバルブ部材１４との衝突回数の増加を抑制し、計量部４７の摩耗を抑制することができる。
Therefore, in the PCV valve 10 (see FIG. 2) of the embodiment, even if the
また、ＰＣＶバルブ１０は、エンジン５２のブローバイガス還元装置に用いられるもので、エンジン５２のシリンダヘッド５４とインテークマニホルド５７との接合面５４ａ，５７ａの相互間に内蔵されている。したがって、、ＰＣＶバルブ１０を外気から防護し、ＰＣＶバルブ１０内における凍結の発生を抑制することができる。
The
［他の実施形態］本発明は実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更が可能である。例えば、本発明は、ＰＣＶバルブ１０に限らず、ブローバイガス以外の流体の流量を制御する流量制御弁として適用してもよい。また、両Ｏリング２８，３２としては、Ｏリングと同様の機能を有するシール部材を用いてもよい。また、ＰＣＶバルブ１０のボデー部材１２は、エンジン５２のシリンダヘッド５４及びインテークマニホルド５７のうちの一方の部材に両Ｏリング２８，３２を介してフローティング状態で支持されても良い。
[Other Embodiments] The present invention is not limited to the embodiments and can be modified without departing from the gist of the present invention. For example, the present invention is not limited to the
１０…ＰＣＶバルブ（流量制御弁）
１２…ボデー部材
１４…バルブ部材
１６…バルブスプリング
１８…ブローバイガス通路（流体通路）
２８…Ｏリング（弾性部材）
３２…Ｏリング（弾性部材）
３６…シート部（シート部材）
３８…計量孔面
４５…計量面
４７…計量部
５２…エンジン
５４…シリンダヘッド（エンジン側の部材）
５７…インテークマニホルド（エンジン側の部材）
10 ... PCV valve (flow control valve)
12 ...
28 ... O-ring (elastic member)
32 ... O-ring (elastic member)
36 ... Sheet part (sheet member)
38 ... Measuring
57 ... Intake manifold (member on the engine side)
Claims (3)
前記ボデー部材の流体通路内に軸方向に進退移動可能に設けられたバルブ部材と、
前記バルブ部材を後退方向へ付勢するバルブスプリングと、
を備え、
前記ボデー部材に設けられたシート部材の計量孔面と、前記バルブ部材に形成された計量面とにより計量部が構成され、
前記バルブ部材の進退移動によって、前記計量部の通路断面積を調整することで前記流体通路を流れる流量を制御する流量制御弁であって、
前記ボデー部材の運動量よりも前記バルブ部材の運動量が大きくなるように、前記ボデー部材の質量及び前記バルブ部材の質量を設定した流量制御弁。 A body member having a fluid passage and supported in a floating state on the engine side member via an elastic member;
A valve member provided in the fluid passage of the body member so as to be movable back and forth in the axial direction;
A valve spring for urging the valve member in the backward direction;
With
A measuring part is constituted by the measuring hole surface of the seat member provided in the body member and the measuring surface formed in the valve member,
A flow rate control valve that controls the flow rate through the fluid passage by adjusting the passage cross-sectional area of the metering portion by the forward and backward movement of the valve member;
A flow control valve in which a mass of the body member and a mass of the valve member are set so that a momentum of the valve member is larger than a momentum of the body member.
前記バルブ部材の質量をＭva、前記ボデー部材の質量をＭbo、前記バルブ部材の速度をＶva、前記ボデー部材の速度をＶboとするとき、次の数式１を満たす流量制御弁。
A flow control valve that satisfies the following expression 1 when the mass of the valve member is Mva, the mass of the body member is Mbo, the speed of the valve member is Vva, and the speed of the body member is Vbo.
前記エンジンのブローバイガス還元装置に用いられるＰＣＶバルブであり、
前記エンジンのシリンダヘッドとインテークマニホルドとの接合面の相互間に内蔵される流量制御弁。
The flow control valve according to claim 1 or 2,
A PCV valve used in the blow-by gas reduction device of the engine,
A flow control valve built in between the joint surfaces of the engine cylinder head and the intake manifold.
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| JP2011169258A (en) * | 2010-02-19 | 2011-09-01 | Aisan Industry Co Ltd | Mounting structure of pcv valve |
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