JP5691359B2

JP5691359B2 - 排気ガス還流バルブ

Info

Publication number: JP5691359B2
Application number: JP2010225020A
Authority: JP
Inventors: 高史小林
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2010-10-04
Filing date: 2010-10-04
Publication date: 2015-04-01
Anticipated expiration: 2030-10-04
Also published as: JP2012077705A

Description

本発明は、排気ガス還流バルブ（以下、「ＥＧＲバルブ」という）に関する。

従来、内燃機関において排気ガス中の窒素酸化物の含有量を低下させる等の目的から、当該排気ガスの一部を吸気系へ還流させる還流量を制御するようにしたＥＧＲバルブが、知られている。

このようなＥＧＲバルブでは、ガス通路を形成するハウジングに収容させた弁装置により、当該ガス通路の開度を調整することで、当該ガス通路を流通する排気ガスの吸気系への還流量を制御する。そのため、ＥＧＲバルブのガス通路を流通する高温の排気ガスからハウジングへ伝導した熱により、当該ハウジングに収容される弁装置に耐久性の低下を招くおそれがある。

こうした状況下、特許文献１に提案されているＥＧＲバルブでは、ハウジングに放熱板を設けている。これにより、ガス通路を流通する排気ガスからハウジングを通じて放熱板に熱伝導させて、当該放熱板からの放熱による冷却を促進可能となっている。

特開平４−２５２８５０号公報

しかし、特許文献１のＥＧＲバルブは、一般的なＥＧＲバルブと同様、内燃機関の排気管から分岐して内部がガス通路と連通するバイパス管に、ハウジングが装着されている。そのため、バイパス管内部を流通する排気ガスの熱は、当該パイパス管よりも低温側となるＥＧＲバルブのハウジングへ伝導し易いため、空気中に熱を放出するだけの放熱板を設けても、上述の如き問題を解決するレベルにまでＥＧＲバルブを冷却することは、困難であった。

本発明は、以上説明した問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、ＥＧＲバルブの冷却性能を向上させることにある。

請求項１に記載の発明は、内燃機関において排気ガスの一部を吸気系へ還流させる還流量を制御するＥＧＲバルブであって、排気ガスが流通するガス通路を有し、ガス通路の開度を調整する弁装置を収容するハウジングであって、内燃機関の排気管にて分岐するバイパス管部と連通するガス導入ポートをガス通路の一端部に形成し、且つ内燃機関の吸気管にて合流する合流管部と連通するガス導出ポートをガス通路の他端部に形成するハウジングと、ハウジングから一体に突出し、内燃機関においてガス通路よりも低温となる機関低温部に装着される突出体であって、内燃機関のシリンダヘッドに直に設けられた当該機関低温部に装着される突出体とを、備え、ハウジングから機関低温部との接触箇所へ向かってストレートに突出し且つその突出方向に対して交差する支持方向に間隔をあけて向き合うストレート部の対と、それらストレート部の対の間を接続するリブ部とを、有する突出体は、リブ部により支持方向のせん断応力に対して補強され、突出体は、機関低温部により支持方向に片持ち支持されることを特徴とする。

この発明では、ガス通路を有するハウジングから一体に突出する突出体は、内燃機関においてガス通路よりも低温となる機関低温部に装着されるので、ガス通路を流通する排気ガスの熱は、当該低温側の機関低温部へと伝導することにより、確実に逃がされ得る。これによれば、ＥＧＲバルブの冷却性能を向上させることができるので、ハウジングに収容される弁装置の耐久性が高温の排気ガスからの熱伝導により低下する事態につき、抑制可能となる。
また、この発明のように、ストレート部がハウジングからストレートに突出してなる突出体は、ハウジングにおいてガス通路を流通する排気ガスの熱を、当該ストレート部の突出方向の先にある機関低温部との接触箇所にまで、最短距離にて伝導し得る。これによれば、突出体を通じた機関低温部への伝熱量が多くなるので、ＥＧＲバルブの冷却性能の向上に貢献可能となる。
さらに、この発明のように、機関低温部により片持ち支持される突出体は、内燃機関の振動に起因して支持方向にせん断応力を受け易い。しかし、突出方向に対して機関低温部による支持方向が交差し且つ支持方向に間隔をあけて向き合うストレート部の対を、それらストレート部の対間の接続リブ部と共に有する突出体は、リブ部により支持方向のせん断応力に対して補強され得る。これによれば、突出体の耐久性を高めることができるので、ＥＧＲバルブの冷却性能の向上効果を長期に亘って発揮可能となる。

請求項２に記載の発明によると、ガス通路は、突出体を迂回して形成される。この発明のように、ガス通路が迂回して形成されることになる突出体は、当該ガス通路を流通する排気ガスの熱に直接的に晒されないため、高温になり難く、その結果として、排気ガスの熱がハウジングから伝導し易くなる。これによれば、突出体を通じた機関低温部への伝熱量が多くなるので、ＥＧＲバルブの冷却性能の向上に貢献可能となる。

本発明の一実施形態によるＥＧＲバルブの正面図である。本発明の一実施形態によるＥＧＲバルブの背面図である。本発明の一実施形態によるＥＧＲバルブの上面図である。本発明の一実施形態によるＥＧＲバルブの正面斜視図である。本発明の一実施形態によるＥＧＲバルブの背面斜視図である。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１，２は、本発明の一実施形態による空冷式のＥＧＲバルブ１０を車両の内燃機関１に適用した例につき、示している。ハウジング２０と共に弁装置３０、カバー４０及び突出体５０を備えるＥＧＲバルブ１０は、内燃機関１において排気ガスの一部を吸気系へ還流させる還流量を、制御する。

ハウジング２０は、熱伝導性及び耐熱性に優れるアルミニウム等の金属により、中空形状に形成されている。ハウジング２０は、内部を貫通するガス通路２１を有している。ガス通路２１の両端部は、それぞれガス導入ポート２２及びガス導出ポート２３を形成している。ガス導入ポート２２は、内燃機関１の排気系において排気管（図示しない）から分岐するバイパス管部２内と連通することにより、排気管内を流通する排気ガスの一部がバイパス管部２内を通じて導入されるポートである。ガス導出ポート２３は、内燃機関１の吸気系において吸気管（図示しない）に合流する合流管部３内と連通することにより、ガス導入ポート２２へ導入の排気ガスを合流管部３内へと導出するポートである。これらの構成により、ガス導入ポート２２に導入されてガス通路２１をガス導出ポート２３にまで流通した排気ガスは、合流管部３内を通じて吸気管内へと環流されて、当該吸気管内の吸入空気と合流することになる。

弁装置３０は、ハウジング２０内に収容されている。弁装置３０は、弁体３１及びアクチュエータ３２等から構成されている。弁体３１は、耐熱性の優れた金属により形成され、ガス通路２１に配置されている。弁体３１は、ガス通路２１を開く開弁方向と、同ガス通路２１を閉じる閉弁方向とに、駆動可能となっている。アクチュエータ３２は、電動モータ及び減速機構等を組み合わせてなり、出力軸３３をガス通路２１に突入させている。アクチュエータ３２は、出力軸３３に連繋する弁体３１を、ガス通路２１の開弁方向又は閉弁方向に駆動する。これらの構成により、アクチュエータ３２が弁体３１を駆動するのに応じてガス通路２１の開度が調整されることで、吸気管内への排気ガスの還流量が制御されることになる。

図１〜３に示すようにカバー４０は、電気絶縁性に優れた樹脂により形成され、ハウジング２０においてアクチュエータ３２を内部に収容させるために形成された端部開口を、閉塞している。カバー４０は、アクチュエータ３２のうち電動モータに電気接続されるターミナル４１を、矩形筒状のコネクタ４２内に突出させている。これにより、電動モータを作動させて出力軸３３により弁体３１を駆動するための電力が、コネクタ４２に結合の電気ケーブル（図示しない）を通じてターミナル４１へと供給されるようになっている。

突出体５０は、ハウジング２０と同一の金属により形成され、当該ハウジング２０から一体に突出している。具体的に突出体５０は、複数のリブ部５１〜５４から構成されている。本実施形態において各リブ部５１〜５４には、ガス通路２１が形成されていない。換言すれば、ガス通路２１は、各リブ部５１〜５４を迂回して形成されている。

導入側ストレートリブ部５１は、ハウジング２０においてガス導入ポート２２よりもカバー４０側に、対をなして設けられている。各導入側ストレートリブ部５１は、ハウジング２０からストレートに突出する平板状に形成され、互いに間隔をあけて平行に向き合っている。導出側ストレートリブ部５２は、ハウジング２０においてガス導出ポート２３よりもカバー４０側に、対をなして設けられている。各導出側ストレートリブ部５２は、ハウジング２０からストレートに突出する平板状に形成され、互いに間隔をあけて平行に向き合っている。

導入側装着リブ部５３は、各導入側ストレートリブ部５１の一端部と各導出側ストレートリブ部５２の一端部との間を接続するブロック状に、設けられている。導出側装着リブ部５４は、各導出側ストレートリブ部５２の他端部に接続されるブロック状に、設けられている。これら各装着リブ部５３，５４には、各挿入側ストレートリブ部５１の突出方向と各導出側ストレートリブ部５２の突出方向とのいずれに対しても、略垂直に交差する方向Ｄに、それぞれ円筒孔状の通し孔５５が貫通している。各装着リブ部５３，５４は、それぞれの通し孔５５に通される螺子部材５６が内燃機関１の固定節部５に螺着されることにより、当該固定節部５に装着されている。こうした装着リブ部５３，５４の装着形態により固定節部５は、それら装着リブ部５３，５４との接触箇所に向かうストレートリブ部５１，５２の突出方向に対して交差する方向Ｄに、突出体５０を片持ち支持する形となっている。

ここで、各装着リブ部５３，５４が装着される固定節部５は、内燃機関１においてエンジン冷却水により冷却されるシリンダヘッドに直に、又は当該シリンダヘッドに固定のブラケットに、設けられている。そして、特に本実施形態の固定節部５には、内燃機関１の定常運転により排気ガスが流通するガス通路２１の平均温度として予測される温度（例えば２００℃）よりも、低温（例えば１００℃）となる箇所が、選択されているのである。

このようにＥＧＲバルブ１０では、ガス通路２１を有するハウジング２０から一体に突出する突出体５０は、内燃機関において当該ガス通路２１よりも低温となる固定節部５に、装着されている。故に、ガス通路２１を流通する排気ガスの熱は、図４，５に矢印にて示すように各リブ部５１〜５４を低温側の固定節部５に向かって伝導することで、確実に逃がされ得る。こうした低温箇所への熱伝導によれば、簡素な構成となる空冷式のＥＧＲバルブ１０であっても、その冷却性能を向上させることができるのである。したがって、弁装置３０の耐久性が高温の排気ガスからの熱伝導により低下する事態につき、車両のエンジンルーム内に導入される走行風に期待することなく安価に、抑制可能となる。

また、ＥＧＲバルブ１０によると、ガス通路２１がリブ部５１〜５４のいずれをも迂回した形となっている突出体５０は、当該ガス通路２１を流通する排気ガスの熱に直接的に晒されないため、高温になり難い。これによれば、ハウジング２０のガス通路２１を流通する排気ガスの熱は、突出体５０へと伝導し易くなるので、当該突出体５０を通じた固定節部５への伝熱量が多くなる。したがって、ＥＧＲバルブ１０の冷却性能の向上に、貢献可能となる。

さらに、ＥＧＲバルブ１０によると、ストレートリブ部５１，５２がハウジング２０からストレートに突出してなる突出体５０は、ガス通路２１を流通する排気ガスの熱を、それらストレートリブ部５１，５２の突出方向に伝導する。ここで、ハウジング２０からストレートリブ部５１，５２の突出方向の先には、突出体５０と固定節部５との接触箇所が存在しているので、ガス通路２１を流通する排気ガスの熱は、それらストレートリブ部５１，５２により当該接触箇所にまで、最短距離にて伝導され得る。これによれば、突出体５０を通じた固定節部５への伝熱量が多くなるので、ＥＧＲバルブ１０の冷却性能の向上に貢献可能となる。

加えて、ＥＧＲバルブ１０において突出体５０は、固定節部５により所定方向Ｄに片持ち支持されているので、内燃機関１の運転時の振動に起因して、当該方向Ｄにせん断応力を受け易い。しかし、固定節部５による支持方向Ｄが突出方向に対して略垂直に交差し且つ支持方向Ｄに間隔をあけて向き合うストレートリブ部５１，５２の対を、それらストレートリブ部５１，５２の対間の装着リブ部５３，５４と共に有する突出体５０は、支持方向Ｄのせん断応力に対して補強され得たものとなっている。これによれば、突出体５０の耐久性を高めることができるので、ＥＧＲバルブ１０の冷却性能の向上効果を長期に亘って発揮可能となる。

以上説明の本実施形態では、ストレートリブ部５１，５２が特許請求の範囲に記載の「ストレート部」に相当し、固定節部５が特許請求の範囲に記載の「機関低温部」に相当している。尚、本発明は、説明の実施形態に限定して解釈されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態に適用することが可能であるとは、言うまでもない。例えば、突出体５０を構成する各リブ部５１〜５４の形成数や形成形態については、ＥＧＲバルブ１０に求められる仕様に応じて、適宜設定することができる。また、「機関低温部」としての固定節部５に対する突出体５０（装着リブ部５３，５４）の装着形態としては、螺子部材５６によるもの以外にも、リベットやクリップ等の他の結合部材によるものであってもよい。

１内燃機関、２バイパス管部、３合流管部、５固定節部（機関低温部）、１０ＥＧＲバルブ、２０ハウジング、２１ガス通路、２２ガス導入ポート、２３ガス導出ポート、３０弁装置、３１弁体、３２アクチュエータ、３３出力軸、４０カバー、４１ターミナル、４２コネクタ、５０突出体、５１導入側ストレートリブ部（ストレート部）、５２導出側ストレートリブ部（ストレート部）、５３導入側装着リブ部、５４導出側装着リブ部、５５通し孔、５６螺子部材、Ｄ方向

Claims

内燃機関において排気ガスの一部を吸気系へ還流させる還流量を制御する排気ガス還流バルブであって、
前記排気ガスが流通するガス通路を有し、前記ガス通路の開度を調整する弁装置を収容するハウジングであって、前記内燃機関の排気管にて分岐するバイパス管部と連通するガス導入ポートを前記ガス通路の一端部に形成し、且つ前記内燃機関の吸気管にて合流する合流管部と連通するガス導出ポートを前記ガス通路の他端部に形成するハウジングと、
前記ハウジングから一体に突出し、前記内燃機関において前記ガス通路よりも低温となる機関低温部に装着される突出体であって、前記内燃機関のシリンダヘッドに直に設けられた当該機関低温部に装着される突出体とを、備え、
前記ハウジングから前記機関低温部との接触箇所へ向かってストレートに突出し且つその突出方向に対して交差する支持方向に間隔をあけて向き合うストレート部の対と、それらストレート部の対の間を接続するリブ部とを、有する前記突出体は、前記リブ部により前記支持方向のせん断応力に対して補強され、
前記突出体は、前記機関低温部により前記支持方向に片持ち支持されることを特徴とする排気ガス還流バルブ。
前記ガス通路は、前記突出体を迂回して形成されることを特徴とする請求項１に記載の排気ガス環流バルブ。