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