JP3886544B2 - 排気ガス還流弁の取付装置 - Google Patents

Description

技術分野
この発明は、内燃機関の排気ガス還流路に配置される排気ガス還流弁の取付装置に関するものである。
背景技術
第１図は、押式電動制御弁装置であるステッパモータ駆動式の排気ガス還流弁の内部構造図である。図に於いてハウジング（バルブボディ）１は、エンジンの排気系（図示していない）に連通する入力ポート２と、エンジンの吸気系（図示していない）に連通する出力ポート３、還流通路４を有する。バルブシート６は、還流通路４内に圧入されロールピン１３にて抜け止めを行っている。９は軸受けであるブッシュ、８はブッシュ９へのデポジット進入防止の為のホルダであり、バルブシート６と同一軸上でハウジング１との間に挟まれている。５はバルブであり、バルブシート６に当接するように配置されバルブシャフト７にカシメ構造により固定される。バルブシャフト７はブッシュ９を貫通、その他端にはスプリングホルダ１０及びワッシャ５０をカシメ構造にて固定している。１２はスプリングであり、スプリングホルダ１０とハウジング１間にバルブ５が閉弁方向に付勢するように縮設されている。１４はモータ及び弁本体の冷却を行う冷却水通路である。
２０はステッピングモータ本体であり、取り付けネジ４６により軸心が一致するようにハウジング１に取り付けられている。２２はボビンであり、コイル２３が巻き付けられ、外周に磁路を設けるヨーク２４、ヨーク２５が設けられている。２９はターミナルであり、コイル２３と電気的に接続されており、モータハウジング２１とコネクタ部を形成する。２７は２つのコイル部を磁気的に遮蔽するプレート、２６はモータハウジング２１が外装成形される時にコイル部内周に樹脂が流れ込むのを防止するプレートである。
３１はマグネット、３２はマグネット３１を保持し内周部にモータシャフト３３のネジ部３３ａと勘合するネジ部３２ａ及びモータシャフトの軸方向ストッパ３２ｂを形成するロータ、３０はロータ３２の両端に装着されたベアリング、２８はベアリング側圧用の板バネ、３３はロータ３２の回転をネジ部３２ａ，３３ａにより直線運動に変換され往復動するモータシャフト、３４はモータシャフト３３に圧入されたストッパピン、４１はモータシャフト３３の軸受け作用及び、Ｄ穴により回転防止作用をするモータブッシュである。
４０はモータハウジング２１に同心でハウジング１との間に配置されたモータホルダであり、ベアリング３０及びモータブッシュ４１を保持する。モータシャフト３３の先端にはスプリングホルダ４２及びジョイント４３がカシメ構造により固定されている。４４はスプリングであり、スプリングホルダ４２とモータホルダ４０間にバルブ５が開弁する方向に付勢するように縮設されている。
バルブの動作を説明する上で第２図にバルブ位置に対応した力を示す。
第１図、第２図では、まずバルブの全閉状態からスタートする場合、開弁動作時は、ターミナル２９にコントロールユニット（図示せず）から送られたパルス状の電圧により、マグネット３１を含むロータ３２がステップ状に開弁方向回転を行う。この時送信パルス数とステップ数は一致しており、正確なオープンループ制御が行える。このステップ状の回転をロータ３２のネジ部３２ａとモータシャフト３３のネジ部３３ａにより直線運動に変換し、モータシャフトは開弁方向（図示下方）に移動する。この時モータシャフト３３は、スプリング４４の力によってその移動を補助される。そして移動が進みジョイント４３とスプリングホルダ１０が当接した瞬間、スプリング１２の力が加わるためモータの移動に必要な力は、両スプリングの差となる。その後の移動では、両スプリングのバネ定数を加えた荷重分増加する事となる。
閉弁動作時は、上記とは逆の作動となり、ターミナル２９にコントロールユニット（図示せず）から送られたパルス状の電圧により、マグネット３１を含むロータ３２がステップ状に閉弁方向回転を行う。そして閉弁が進みジョイント４３とスプリングホルダ１０が離れた瞬間にモータシャフト３３にはスプリング４４の荷重が加わり、バルブ５には締切力としてのスプリング１２の荷重が加わる事となる。
上記作動状態を具体的数値で一例を示すと、スプリングの設定は開弁位置を基準として設定し、スプリング１２においては、セット位置における荷重を２Ｋｇｆ、バネ定数を０．０５Ｋｇｆ／ｍｍ、スプリング４４においては、セット位置における荷重を１．２Ｋｇｆ、バネ定数を０．０５Ｋｇｆ／ｍｍ、モータシャフト起動から開弁に至るストロークを１ｍｍ、開弁してから全開に至るストロークを４．５ｍｍとすると、第２図に示すようにモータに加わる最大の荷重はモータ駆動開始点及び全開点が等しく１．２５Ｋｇｆとなる。一方、バルブの締切力は、スプリングＡ１２のセット位置における荷重に等しく、２Ｋｇｆである。
なお、参考までに従来の構成（スプリング４４がない場合）では、第２図と同一の締切力を得る為にはスプリング１２の荷重条件は同じであるからモータの必要力は、最大時（バルブ全開時）２．２２５Ｋｇｆとなる。
従来の排気ガス還流弁は以上のように構成されているので、冷却水通路１４に冷却水が導入されることにより、その冷却水によってステッピングモータ及び弁本体の冷却を行うことができるが、しかしながら、ハウジング１の周囲に冷却水通路１４を形成するため、弁本体が大型化し、しかも、冷却水通路１４をエンジン系統の冷却水通路に接続するための配管を必要とするなど、部品点数が多く、構成が複雑化な格別の水冷構造としなければならず、コスト高になるという課題があった。
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、格別の水冷構造を必要とせずに、排気ガス還流弁を駆動制御するステッピングモータ及び弁本体が排気ガスの高熱で過熱されるのを防止することができ、排気ガス還流弁の小型化及びコストダウンを図ることができる排気ガス還流弁の取付装置を得ることを目的とする。
また、この発明は、エンジンブロックに排気ガス還流弁を容易に取り付けることができ、しかも、排気ガスの高熱がステッピングモータに伝達されないようにすることができる排気ガス還流弁を得ることを目的とする。
さらに、この発明は、バルブシートの脱落防止と取り付け部のシールとを共用化し、コストダウンを図ることを目的とする。
発明の開示
この発明に係る排気ガス還流弁の取付装置は、エンジンの排気ガス還流路に接続配置されるバルブボディと、このバルブボディの内部に設けられたバルブシートと、前記バルブボディに軸方向へ移動可能に取り付けられたバルブシャフトと、このバルブシャフトに連結され、前記バルブシャフトの一方向移動時に前記バルブシートに接近・当接する方向に移動し、且つ、前記バルブシャフトの他方向移動時に前記バルブシートから離れる方向に移動するバルブと、前記バルブシャフトを介して前記バルブを開閉方向に駆動制御するステッピングモータとを備えた排気ガス還流弁の取付装置において、エンジン構成部としてのウォータアウトレット、インテークマニホールド、スロットルチャンバ等の温度の低い部分に前記バルブボディを埋め込み、前記バルブボディの排気ガス流入口の開口端側に、エンジン構成部との間をシールし、且つ、バルブシートの抜け止めを兼ねるシール部材を配置したものである。
このような排気ガス還流弁の取付装置によれば、エンジン構成部の温度の低い部分に排気ガス還流弁のバルブボディを埋め込んだことにより、排気ガスの高熱をエンジン構成部で吸収拡散して放熱することができ、このため、冷却水チャンバ等のような格別の水冷構造を必要とせずに、排気ガスの高熱によるステッピングモータの過熱をエンジン構成部で防止することができ、１つのシール部材によってエンジン構成部とバルブボディとの間から排気ガスが漏れるのを防止できると共に、バルブボディからバルブシートが抜け落ちるのを防止することができる。
この発明に係る排気ガス還流弁の取付装置は、エンジン構成部の温度の低い部分にバルブ取付穴を設け、このバルブ取付穴にバルブボディを嵌め込み埋設したものである。
このような排気ガス還流弁の取付装置によれば、エンジン構成部の温度の低い部分にバルブ取付穴に排気ガス還流弁のバルブボディを嵌め込むだけで、排気ガス還流弁をエンジン構成部に容易に取り付けることができる。
この発明に係る排気ガス還流弁の取付装置は、エンジン構成部が有する冷却水通路の近傍にバルブ取付穴を設けたものである。
このような排気ガス還流弁の取付装置によれば、エンジン構成部の冷却水通路を流れるエンジン冷却水によってエンジン構成部が冷却され、その冷却水雰囲気にバルブボディが保持されるため、排気ガスの高熱によるバルブボディの異常過熱を防止できると共に、ステッピングモータの異常過熱を一層効果的に防止できる。また、冷却水がない所でもインテークマニホールドのように吸気エアが大量に流れている箇所ではエンジン構成部が冷却され、上記と同様のメリットが得られる。
この発明に係る排気ガス還流弁の取付装置は、排気ガス還流路に接続される排気ガス流入路及び排気ガス流出路をエンジン構成部が有しているもので、排気ガスを円滑に還流させることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は従来の排気ガス還流弁を示す断面図である。
第２図は弁駆動モータの必要駆動力を表す説明図である。
第３図はこの発明の実施の形態１による排気ガス還流弁の取付装置を示す断面図である。
第４図は第３図の要部拡大断画図である。
発明を実施するための最良の形態
以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための最良の形態について、添付の図面にしたがって説明する。
実施の形態１．
第３図はこの発明の実施の形態１による排気ガス還流弁の取付装置を示す断面図、第４図は第３図の要部拡大断面図である。図において、１００はエンジンの排気ガス温度よりも温度が低いＭＡＸ１２０℃程度のエンジン構成部（以下、エンジンブロックと称する）であり、例えば、水冷式エンジンのシリンダブロックやエンジン冷却水のウォータアウトレット、インテークマニホールド、スロットルチャンバ等の部分である。
１０１はエンジンブロック１００に設けられてエンジン系統を冷却する冷却水通路又は空気通路、オイル通路等の冷却流体通路であり、この冷却流体通路１０１は水冷式エンジンのエンジンブロック１００が本来有しているものである。１０２はエンジンブロック１００の冷却流体通路１０１の近傍に設けられたバルブ取付穴、１０３はエンジンブロック１００に設けられてバルブ取付穴１０２に連通する排気ガス流入路であり、この排気ガス流入路１０３は排気ガス還流路の１次側流路（排気通路）に接続される。１０４は同じくエンジンブロック１００に設けられてバルブ取付穴１０２に連通する排気ガス流出路であり、この排気ガス流出路１０４は排気ガス還流路の２次側流路（吸気通路）に接続される。１０５はバルブ取付穴１０２と排気ガス流入路１０３の連通部に設けられたシール部である。
２００はエンジンブロック１００に組付けられる排気ガス還流弁、２０１は排気ガス還流弁２００のバルブボディであり、このバルブボディ２０１は、前記エンジンブロック１００のバルブ取付穴１０２に嵌入埋設されている。２０２はバルブボディ２０１の排気ガス流入口、２０３はバルブボディ２０１の排気ガス流出口、２０４は前記排気ガス流入口２０２内に設けられたバルブシート係止用の係止段部、２０５は前記排気ガス流入口２０２内に圧入されて前記係止段部２０４に当接したバルブシート、２０６は前記排気ガス流入口２０２に嵌め込み装着されたシール部材であり、このシール部材２０６は、前記バルブシート２０５の下面に当接して該バルブシート２０５を前記係止段部２０４との間で挟み込んでいる。かかるシール部材２０６は、ステンレス等の剛性を持った弾性部材からなって、外周縁部に屈曲形成されたスカート部２０６ａを有している。
このスカート部２０６ａは、自らの弾性力により、エンジンブロック２００のシール部１０５に圧接されて、バルブボディ２０１の下端との間をシールしている。
従って、前記シール部材２０６は、エンジンブロック１００のシール部１０５とバルブボディ２０１の下端との間から排気ガスが漏れるのを防止するシール機能と、バルブボディ２０１の排気ガス流入口２０２からバルブシート２０５が抜け落ちるのを防止するバルブシート抜止機能とを果たすものである。
２０７はバルブボディ２０１に軸方向へ移動可能に取り付けられたバルブシャフト、２０８はバルブシャフト２０７の下端に連結されたバルブ、２０９はバルブシャフト２０７の軸受け、２１０は前記バルブシャフト２０７の上端に取り付けられたバネ受座、２１１はそのバネ受座２１０を介して前記バルブシャフト２０７を前記バルブ２０５が閉じる方向に付勢するリターンスプリングである。
３００は前記バルブシャフト２０７を介して前記バルブ２０８を開閉方向に駆動制御するステッピングモータ、３０１はそのステッピングモータ３００のモータハウジングであり、このモータハウジング３０１はバルブボディ２０１の上端にスペーサ３０２を介して締付けネジ３０３で締付け固定されている。３０４はステッピングモータ３００のコイル、３０５はステッピングモータ３００のロータ、３０６はステッピングモータ３００のモータシャフトであり、ロータ３０５とモータシャフト３０６はネジにより螺合している。
３０７は前記モータシャフト３０６の下端に連結されたバネ受座、３０８はそのバネ受座３０７と前記スペーサ３０２との間に介在させたアシストスプリングであり、このアシストスプリング３０８は前記モータシャフト３０６を開弁方向に付勢し、モータ駆動力をアシストしている。
次に動作について説明する。
まずバルブの全閉状態からスタートする場合、開弁動作時は、ターミナル３０９にコントロールユニット（図示せず）から送られたパルス状の電圧により、マグネット３１０を含むロータ３０５がステップ状に開弁方向回転を行う。この時、送信パルス数とステップ数は一致しており、正確なオープンループ制御が行える。このステップ状の回転をロータ３０５のネジ部３０５ａとモータシャフト３０６のネジ部３０６ａにより直線運動に変換し、モータシャフトは開弁方向（図示下方）に移動する。この時モータシャフト３０６はスプリング３０８の力によってその移動を補助される。そして移動が進みジョイント３１１とスプリングホルダ２１０が当接した瞬間、スプリング２１１の力が加わるためモータの移動に必要な力は、両スプリングの差となる。その後の移動では、両スプリングのバネ定数を加えた荷重分増加する事となる。
このようにしてバルブ２０８が開くと、エンジンの燃焼室から排気ガス還流路に流れる排気ガスは、エンジンブロック１００の排気ガス流入路１０３→バルブボディ２０１の排気ガス流入口２０２→バルブボディ２０１内→バルブボディ２０１の排気ガス流出口２０３→エンジンブロック１００の排気ガス流出路１０４を通ってエンジンの燃焼室に戻る流れとなる。
このようにして、エンジンブロック１００を排気ガスが流れることにより、その排気ガス温度よりも温度が低いエンジンブロック１００は、排気ガスの高熱を吸収・拡散・放熱する。しかも、エンジンブロック１００は、冷却流体通路１０１を流れる冷却水によって冷却されているので、排気ガスの高熱がバルブボディ２０１からステッピングモータ３００に伝達されるようなことがなく、このため、排気ガスの高熱によるステッピングモータ３００の異常過熱を防止することができる。
以上説明した実施の形態１によれば、排気ガス温度よりも温度が低いエンジンブロック１００にバルブボディ２０１を埋め込み、そのバルブボディ２０１の上部にステッピングモータ３００を取り付けたので、排気ガスの高熱をエンジンブロック１００で吸収拡散して放熱でき、このため、従来の冷却水チャンバのような格別の水冷構造を必要とせずに、排気ガスの高熱によるステッピングモータ３００の異常過熱を防止できるという効果がある。
また、前記エンジンブロック１００には、該エンジンブロック１００が有する冷却流体通路１０１の近傍にバルブ取付穴１０２を設け、このバルブ取付穴１０２に前記バルブボディ２０１を嵌め込み埋設したので、前記バルブボディ２０１を前記バルブ取付穴１０２に嵌め込むだけで、エンジンブロック１００に対する排気ガス還流弁の埋め込みによる取り付けを簡単に行うことができ、しかも、前記冷却流体通路１０１を流れるエンジン冷却水によってエンジンブロック１００が冷却され、その冷却水雰囲気にバルブボディ２０１が保持されるため、該バルブボディ２０１が異常に過熱されることもなく、ステッピングモータ３００の異常過熱を一層効果的に防止できる。
さらには、エンジンブロック１００のシール部１０５にシール部材２０６のスカート部２０６ａを圧接したことにより、そのスカート部２０６ａがエンジンブロック１００のシール部１０５とバルブボディ２０１の下端との間のシール機能を果して、その両者間から排気ガスが漏れるのを防止できると共に、前記のシール部材２０６をバルブシート２０５の下面に当接させたことによって、バルブシート２０５の脱落をも防止できるという効果がある。
産業上の利用可能性
以上のように、この発明に係る排気ガス還流弁の取付装置によれば、エンジンブロックの排気ガス温度より温度が低い部分に排気ガス還流弁のバルブボディを埋め込んだことにより、冷却水チャンバ等のような格別の水冷構造を必要とせずに、排気ガスの高熱をエンジンブロックで吸収拡散して放熱することができ、このため、排気ガスの高熱によるステッピングモータの異常過熱をエンジンブロックで防止することができる。

Claims (4)

1. エンジンの排気ガス還流路に接続配置されるバルブボディと、このバルブボディの内部に設けられたバルブシートと、前記バルブボディに軸方向へ移動可能に取り付けられたバルブシャフトと、このバルブシャフトに連結されて前記バルブボディ内に収容され、前記バルブシャフトの一方向移動時に前記バルブシートに接近・当接する方向に移動し、且つ、前記バルブシャフトの他方向移動時に前記バルブシートから離れる方向に移動するバルブと、前記バルブシャフトを介して前記バルブを開閉方向に駆動制御するステッピングモータとを備えた排気ガス還流弁の取付装置において、
   排気ガス温度より温度が低いエンジン構成部に前記バルブボディを埋め込み、前記バルブボディの排気ガス流入口の開口端側には、エンジン構成部との間をシールし、且つ、バルブシートの抜け止めを兼ねるシール部材が取り付けられていることを特徴とする排気ガス還流弁の取付装置。
2. エンジン構成部にはバルブ取付穴が設けられ、このバルブ取付穴にバルブボディが嵌め込み埋設されていることを特徴とする請求の範囲第１項記載の排気ガス還流弁の取付装置。
3. バルブ取付穴は、エンジン構成部が有する冷却流体通路の近傍に設けられていることを特徴とする講求の範囲第２項記載の排気ガス還流弁の取付装置。
4. エンジン構成部は、排気ガス還流路に接続される排気ガス流入路及び排気ガス流出路を有していることを特徴とする請求の範囲第１項または請求の範囲第２項あるいは請求の範囲第３項記載の排気ガス還流弁の取付装置。

Images