JPH10274105A - Egr制御弁およびそれを用いた排気ガス再循環装置 - Google Patents
Egr制御弁およびそれを用いた排気ガス再循環装置Info
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- JPH10274105A JPH10274105A JP9095087A JP9508797A JPH10274105A JP H10274105 A JPH10274105 A JP H10274105A JP 9095087 A JP9095087 A JP 9095087A JP 9508797 A JP9508797 A JP 9508797A JP H10274105 A JPH10274105 A JP H10274105A
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- passage
- valve body
- pressure
- exhaust gas
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
- Electrically Driven Valve-Operating Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 弁体に作用する排気圧力の影響を小さくし、
アクチュエータの大型化によるコスト上昇を招くことな
く、弁体の径を大きくして、大量EGRを可能にする。 【解決手段】 バルブシャフト31の下端側に、排気ガ
スを吸気系に導くガス通路21を開閉する弁体32を固
定し、上端側に圧力バランス室7を設ける。圧力バラン
ス室7は連通通路72にて弁体32上流のガス通路21
と連通し、圧力バランス室7の下部壁は、バルブシャフ
ト31と一体のピストン71で構成される。弁体32は
スプリング63により上方に付勢されている。この時、
弁体32を上方に付勢する排気圧力はピストン71を下
方に付勢する圧力バランス室7の圧力でキャンセルさ
れ、ステップモータ4は排気圧力の影響を受けずに弁体
32を開閉できる。
アクチュエータの大型化によるコスト上昇を招くことな
く、弁体の径を大きくして、大量EGRを可能にする。 【解決手段】 バルブシャフト31の下端側に、排気ガ
スを吸気系に導くガス通路21を開閉する弁体32を固
定し、上端側に圧力バランス室7を設ける。圧力バラン
ス室7は連通通路72にて弁体32上流のガス通路21
と連通し、圧力バランス室7の下部壁は、バルブシャフ
ト31と一体のピストン71で構成される。弁体32は
スプリング63により上方に付勢されている。この時、
弁体32を上方に付勢する排気圧力はピストン71を下
方に付勢する圧力バランス室7の圧力でキャンセルさ
れ、ステップモータ4は排気圧力の影響を受けずに弁体
32を開閉できる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、排気ガスの一部を
排気系から取り出して、エンジンの運転状態に応じた適
当な流量をエンジンの吸気系へ再循環させることによ
り、排気中のNOxを低減させる排気ガス再循環装置、
特に、排気ガス再循環量(EGR量)を制御するEGR
制御弁の構造に関する。
排気系から取り出して、エンジンの運転状態に応じた適
当な流量をエンジンの吸気系へ再循環させることによ
り、排気中のNOxを低減させる排気ガス再循環装置、
特に、排気ガス再循環量(EGR量)を制御するEGR
制御弁の構造に関する。
【0002】
【従来の技術】この排気ガス再循環装置において使用さ
れるEGR制御弁としては、従来より、負圧式等、機械
式のEGR制御弁が知られるが、近年、EGR量を正確
に制御するために、排気ガス還流路を開閉する弁体をア
クチュエータにより駆動してその精度を向上させたEG
R制御弁が提案されている。アクチュエータを用いたE
GR制御弁は、例えば、特開平4−254083号公
報、特開平1−203646号公報等に開示されてお
り、一般に、アクチュエータとしてはステップモータや
リニアモータが用いられている。
れるEGR制御弁としては、従来より、負圧式等、機械
式のEGR制御弁が知られるが、近年、EGR量を正確
に制御するために、排気ガス還流路を開閉する弁体をア
クチュエータにより駆動してその精度を向上させたEG
R制御弁が提案されている。アクチュエータを用いたE
GR制御弁は、例えば、特開平4−254083号公
報、特開平1−203646号公報等に開示されてお
り、一般に、アクチュエータとしてはステップモータや
リニアモータが用いられている。
【0003】その一例を図5に示すと、EGR制御弁1
は、内部に排気ガス通路2aを形成したハウジング2
と、該通路2aを開閉するバルブ部3とを有し、該バル
ブ部3はハウジング2の上方に設置したステップモータ
4によって駆動されるようになしてある。このステップ
モータ4とハウジング2とは連結部材5によって結合さ
れている。
は、内部に排気ガス通路2aを形成したハウジング2
と、該通路2aを開閉するバルブ部3とを有し、該バル
ブ部3はハウジング2の上方に設置したステップモータ
4によって駆動されるようになしてある。このステップ
モータ4とハウジング2とは連結部材5によって結合さ
れている。
【0004】上記バルブ部3は、図の上下方向に延びる
バルブシャフト3aの下端に固定した弁体3bを有し、
この弁体3bが、上記通路2a内に設けた弁座3cに当
接して通路2aを閉鎖するように構成されている。上記
バルブシャフト3aの上方には、上記ステップモータ4
の駆動軸4aが同軸上に配してあり、この駆動軸4aの
下端には、上記バルブシャフト3a上端の係止部3dに
係合可能な係止部4cが設けてある(図は係合した状態
を示している)。これら係止部3d、4c間にはスプリ
ング4bが介設され、上記バルブシャフト3aの係止部
3dと連結部材5との間には、弁体3bを閉弁方向に付
勢するスプリング3eが配設されている。
バルブシャフト3aの下端に固定した弁体3bを有し、
この弁体3bが、上記通路2a内に設けた弁座3cに当
接して通路2aを閉鎖するように構成されている。上記
バルブシャフト3aの上方には、上記ステップモータ4
の駆動軸4aが同軸上に配してあり、この駆動軸4aの
下端には、上記バルブシャフト3a上端の係止部3dに
係合可能な係止部4cが設けてある(図は係合した状態
を示している)。これら係止部3d、4c間にはスプリ
ング4bが介設され、上記バルブシャフト3aの係止部
3dと連結部材5との間には、弁体3bを閉弁方向に付
勢するスプリング3eが配設されている。
【0005】上記ステップモータ4は、ロータ4dの回
転運動を上記駆動軸4aの上下方向の運動に変換するも
のである。上記係止部3dが係止部4cに係合した状態
で、上記駆動軸4aが上方へ移動すると、これに伴って
上記バルブシャフト3aおよび上記弁体3bが上方へ駆
動され、上記通路2aを開放する。上記係止部3d、4
cが係合しない状態では、上記弁体3bはスプリング3
eのバネ力により下方に付勢されて閉弁している。
転運動を上記駆動軸4aの上下方向の運動に変換するも
のである。上記係止部3dが係止部4cに係合した状態
で、上記駆動軸4aが上方へ移動すると、これに伴って
上記バルブシャフト3aおよび上記弁体3bが上方へ駆
動され、上記通路2aを開放する。上記係止部3d、4
cが係合しない状態では、上記弁体3bはスプリング3
eのバネ力により下方に付勢されて閉弁している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、ディ
ーゼルエンジンの排気ガス規制が強化されており、これ
に伴って、大量EGRの必要が生じている。上記従来の
EGR制御弁1において、EGR量を増大させるには、
弁体3bの径を大きくする必要があるが、上記弁体3b
は下面に排気圧力を受けており、径を大きくすると排気
圧力によって開弁方向に大きな力を受けることになる。
このため、EGRを行わない高速高負荷時(弁体3bは
閉弁状態にある)に、上記弁体3bが排気圧力によって
開弁するのを防ぐために、スプリング3eのばね力を大
きくすると、EGR時には、このばね力に抗して弁体3
bを開弁させるために、強力なステップモータ4が必要
となってコスト上昇を招くという不具合がある。
ーゼルエンジンの排気ガス規制が強化されており、これ
に伴って、大量EGRの必要が生じている。上記従来の
EGR制御弁1において、EGR量を増大させるには、
弁体3bの径を大きくする必要があるが、上記弁体3b
は下面に排気圧力を受けており、径を大きくすると排気
圧力によって開弁方向に大きな力を受けることになる。
このため、EGRを行わない高速高負荷時(弁体3bは
閉弁状態にある)に、上記弁体3bが排気圧力によって
開弁するのを防ぐために、スプリング3eのばね力を大
きくすると、EGR時には、このばね力に抗して弁体3
bを開弁させるために、強力なステップモータ4が必要
となってコスト上昇を招くという不具合がある。
【0007】しかして、本発明の目的は、弁体に作用す
る排気圧力の影響を小さくし、アクチュエータの大型化
によるコスト上昇を招くことなく、弁体の径を大きくす
ることが可能で、大量EGRが可能なEGR制御弁およ
び排気ガス再循環装置を提供することにある。
る排気圧力の影響を小さくし、アクチュエータの大型化
によるコスト上昇を招くことなく、弁体の径を大きくす
ることが可能で、大量EGRが可能なEGR制御弁およ
び排気ガス再循環装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明請求項1の構成において、EGR制御弁
は、内燃機関の排気ガスを吸気系に導くガス通路と、該
ガス通路の開閉を行う弁体と、この弁体と一体となった
バルブシャフトと、該バルブシャフトを上記弁体の開弁
または閉弁方向に付勢する付勢手段と、この付勢手段の
付勢力との合成力により上記バルブシャフトを駆動して
上記弁体を開閉するアクチュエータと、上記バルブシャ
フトと一体に移動可能なバランス壁を室壁の一部として
有し、該バランス壁に作用する内部圧力の方向が、上記
弁体に作用する排気圧力の方向と逆方向となるようにし
た圧力バランス室と、上記圧力バランス室と上記弁体上
流側のガス通路とを連通させて両者の内圧差を減少させ
る連通通路とを具備する。
めに、本発明請求項1の構成において、EGR制御弁
は、内燃機関の排気ガスを吸気系に導くガス通路と、該
ガス通路の開閉を行う弁体と、この弁体と一体となった
バルブシャフトと、該バルブシャフトを上記弁体の開弁
または閉弁方向に付勢する付勢手段と、この付勢手段の
付勢力との合成力により上記バルブシャフトを駆動して
上記弁体を開閉するアクチュエータと、上記バルブシャ
フトと一体に移動可能なバランス壁を室壁の一部として
有し、該バランス壁に作用する内部圧力の方向が、上記
弁体に作用する排気圧力の方向と逆方向となるようにし
た圧力バランス室と、上記圧力バランス室と上記弁体上
流側のガス通路とを連通させて両者の内圧差を減少させ
る連通通路とを具備する。
【0009】上記構成において、上記弁体の上流側の端
面には排気圧力が作用しているが、この排気圧力は、一
方で、上記連通通路を介して上記圧力バランス室に導入
されて、上記バランス壁に上記圧力バランス室の内部圧
力として作用している。ここで、上記バランス壁に作用
する力と上記弁体に作用する力の方向が逆方向となるよ
うにしたので、両者は打ち消し合い、上記弁体の受ける
排気圧力の影響を小さくすることができる。従って、上
記弁体を排気圧力に抗して駆動するために、アクチュエ
ータを大型化する必要がないので、コストを上昇させず
に上記弁体の径を大きくすることが可能で、大量EGR
が可能となる。
面には排気圧力が作用しているが、この排気圧力は、一
方で、上記連通通路を介して上記圧力バランス室に導入
されて、上記バランス壁に上記圧力バランス室の内部圧
力として作用している。ここで、上記バランス壁に作用
する力と上記弁体に作用する力の方向が逆方向となるよ
うにしたので、両者は打ち消し合い、上記弁体の受ける
排気圧力の影響を小さくすることができる。従って、上
記弁体を排気圧力に抗して駆動するために、アクチュエ
ータを大型化する必要がないので、コストを上昇させず
に上記弁体の径を大きくすることが可能で、大量EGR
が可能となる。
【0010】具体的には、上記バルブシャフトの一端側
に上記弁体を連結し、他端側に密閉室を形成して上記圧
力バランス室とする。この圧力バランス室の、上記弁体
と対向する室壁の少なくとも一部を可動として上記バル
ブシャフトに連結することで上記バランス壁が構成され
る(請求項2)。
に上記弁体を連結し、他端側に密閉室を形成して上記圧
力バランス室とする。この圧力バランス室の、上記弁体
と対向する室壁の少なくとも一部を可動として上記バル
ブシャフトに連結することで上記バランス壁が構成され
る(請求項2)。
【0011】上記バランス壁は、例えば、上記圧力バラ
ンス室内を摺動可能に設けた可動板、あるいは上記圧力
室内に張設されたダイヤフラムによって構成することが
できる(請求項3)。また、上記付勢手段は、通常、上
記バルブシャフトを上記弁体の閉弁方向に付勢するよう
に構成される(請求項4)。
ンス室内を摺動可能に設けた可動板、あるいは上記圧力
室内に張設されたダイヤフラムによって構成することが
できる(請求項3)。また、上記付勢手段は、通常、上
記バルブシャフトを上記弁体の閉弁方向に付勢するよう
に構成される(請求項4)。
【0012】好ましくは、上記バランス壁に作用する内
部圧力と上記弁体に作用する排気圧力が等しくなるよう
に上記バランス壁および上記弁体の径を設定する(請求
項5)。この時、上記バルブシャフトに作用する排気圧
力がほぼ0となり、弁体を開閉する際の排気圧力の影響
をなくすことができる。
部圧力と上記弁体に作用する排気圧力が等しくなるよう
に上記バランス壁および上記弁体の径を設定する(請求
項5)。この時、上記バルブシャフトに作用する排気圧
力がほぼ0となり、弁体を開閉する際の排気圧力の影響
をなくすことができる。
【0013】上記連通通路は、例えば、上記バルブシャ
フト内に形成することができる(請求項6)。これによ
り、簡易な構成で、上記圧力バランス室と上記ガス通路
とを連通することができ、製作も容易である。上記アク
チュエータとしては、例えばステップモータが好適に用
いられる(請求項7)。
フト内に形成することができる(請求項6)。これによ
り、簡易な構成で、上記圧力バランス室と上記ガス通路
とを連通することができ、製作も容易である。上記アク
チュエータとしては、例えばステップモータが好適に用
いられる(請求項7)。
【0014】上記した構成のEGR制御弁を、内燃機関
の排気ガス再循環装置に適用する場合には、排気通路内
の排気ガスを吸気通路に還流させる還流路を設け、該還
流路の途中に、上記EGR制御弁を配設する。そして、
上記EGR制御弁の上記ガス通路の一端を上記還流路の
上記排気通路側に、他端を上記吸気通路側に連通せしめ
る(請求項8)。
の排気ガス再循環装置に適用する場合には、排気通路内
の排気ガスを吸気通路に還流させる還流路を設け、該還
流路の途中に、上記EGR制御弁を配設する。そして、
上記EGR制御弁の上記ガス通路の一端を上記還流路の
上記排気通路側に、他端を上記吸気通路側に連通せしめ
る(請求項8)。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明の第1の実施の形態
を図1、図2に基づいて説明する。図1において、1は
EGR制御弁であり、エンジンの排気通路と吸気通路と
をつなぐ排気ガス還流路の途中に設けられて、EGR量
を制御する。EGR制御弁1は、内部を排気ガスが流通
するガス通路21とするハウジング2と、該ガス通路2
1を開閉するバルブ部3と、このバルブ部3を駆動する
アクチュエータとしてのステップモータ4と、このステ
ップモータ4とハウジング2とを連結する連結部材5と
から構成されている。
を図1、図2に基づいて説明する。図1において、1は
EGR制御弁であり、エンジンの排気通路と吸気通路と
をつなぐ排気ガス還流路の途中に設けられて、EGR量
を制御する。EGR制御弁1は、内部を排気ガスが流通
するガス通路21とするハウジング2と、該ガス通路2
1を開閉するバルブ部3と、このバルブ部3を駆動する
アクチュエータとしてのステップモータ4と、このステ
ップモータ4とハウジング2とを連結する連結部材5と
から構成されている。
【0016】上記ハウジング2は筒状で、下端開口を排
気ガスの導入口22となすとともに、上部側壁に排気ガ
スの導出口23を設けて、その内部に逆L字形のガス通
路21を形成している。上記導入口22はエンジンの排
気通路に連通し、導出口23はエンジンの吸気通路に連
通する。
気ガスの導入口22となすとともに、上部側壁に排気ガ
スの導出口23を設けて、その内部に逆L字形のガス通
路21を形成している。上記導入口22はエンジンの排
気通路に連通し、導出口23はエンジンの吸気通路に連
通する。
【0017】上記バルブ部3は、上記ガス通路21内に
挿通配置されて図の上下方向に延びるバルブシャフト3
1と、該バルブシャフト31の下端部に固定した弁体3
2を備えている。この弁体32は、下半部が下方に向け
て拡径するテーパ状に形成され、該テーパ部が、上記ガ
ス通路21内壁を突出して設けた弁座33に当接するこ
とにより、上記ガス通路21を遮断するようになしてあ
る。
挿通配置されて図の上下方向に延びるバルブシャフト3
1と、該バルブシャフト31の下端部に固定した弁体3
2を備えている。この弁体32は、下半部が下方に向け
て拡径するテーパ状に形成され、該テーパ部が、上記ガ
ス通路21内壁を突出して設けた弁座33に当接するこ
とにより、上記ガス通路21を遮断するようになしてあ
る。
【0018】上記ハウジング2の上方には、上記連結部
材5を介して上記ステップモータ4が設置されている。
上記ステップモータ4は、ケース41内に、永久磁石4
2と一体となったロータ43と、ロータ43を回転駆動
するステータ44と、上記ロータ43の内周に嵌合固定
されたスリーブ45と、該スリーブ45内に保持され、
上記バルブシャフト31と同軸上に配置される駆動軸4
6とを備えている。上記ステップモータ4は、上記連結
部材5上面のマウント部51上に載置され、ケース41
の下端部側壁に突出形成したフランジ41aにボルト4
7を挿通することにより、上記連結部材5および上記ハ
ウジング2に固定される。
材5を介して上記ステップモータ4が設置されている。
上記ステップモータ4は、ケース41内に、永久磁石4
2と一体となったロータ43と、ロータ43を回転駆動
するステータ44と、上記ロータ43の内周に嵌合固定
されたスリーブ45と、該スリーブ45内に保持され、
上記バルブシャフト31と同軸上に配置される駆動軸4
6とを備えている。上記ステップモータ4は、上記連結
部材5上面のマウント部51上に載置され、ケース41
の下端部側壁に突出形成したフランジ41aにボルト4
7を挿通することにより、上記連結部材5および上記ハ
ウジング2に固定される。
【0019】上記スリーブ45の内周にはメネジが形成
され、一方、上記駆動軸46の外周には、このメネジに
螺合するオネジが形成してある。また、上記駆動軸46
は、上記マウント部51との間に配設したブッシュ52
によって回転が規制されている。しかして、上記ロータ
43の回転運動が直線運動に変換され、ロータ43の
正、逆回転により上記駆動軸46は上方向または下方向
に駆動される。
され、一方、上記駆動軸46の外周には、このメネジに
螺合するオネジが形成してある。また、上記駆動軸46
は、上記マウント部51との間に配設したブッシュ52
によって回転が規制されている。しかして、上記ロータ
43の回転運動が直線運動に変換され、ロータ43の
正、逆回転により上記駆動軸46は上方向または下方向
に駆動される。
【0020】上記ハウジング2の上端開口には、上端閉
鎖の円筒部材6が嵌着固定してある。上記バルブシャフ
ト31の上端部は、この円筒部材6を貫通して上記連結
部材5内に突出位置している。上記円筒部材6の上端面
には上記バルブシャフト31を摺動自在に保持する摺動
穴6aが形成されている。上記バルブシャフト31の上
端面は、図の開弁状態では、上記駆動軸46の下端面に
密接して該駆動軸46によって下方に押し下げされてい
る。閉弁時には、後述するように、上記バルブシャフト
31と上記駆動軸46とは離れる。
鎖の円筒部材6が嵌着固定してある。上記バルブシャフ
ト31の上端部は、この円筒部材6を貫通して上記連結
部材5内に突出位置している。上記円筒部材6の上端面
には上記バルブシャフト31を摺動自在に保持する摺動
穴6aが形成されている。上記バルブシャフト31の上
端面は、図の開弁状態では、上記駆動軸46の下端面に
密接して該駆動軸46によって下方に押し下げされてい
る。閉弁時には、後述するように、上記バルブシャフト
31と上記駆動軸46とは離れる。
【0021】上記円筒部材6の内周には、シリンダボア
61が形成されており、上記バルブシャフト31の外周
に一体に設けたバランス壁となるピストン71が、上下
方向に摺動自在に配置されている。このピストン71
と、上記円筒部材6とで囲まれる密閉空間が圧力バラン
ス室7となり、該圧力バランス室7は上記弁体32下方
の上流側通路21aと、上記バルブシャフト31内に形
成した連通通路72にて連通している。これにより、圧
力バランス室7内は、上流側通路21aとほぼ同じ圧力
となっており、上記ピストン71の上面に加わる排気圧
力で、上記弁体32に加わる排気圧力をキャンセルする
ことが可能となる。この時、上記ピストン71の径d2
は、排気圧力を受ける上記弁体32の有効径d1 (上記
弁座33の内径)と等しくするのがよい。
61が形成されており、上記バルブシャフト31の外周
に一体に設けたバランス壁となるピストン71が、上下
方向に摺動自在に配置されている。このピストン71
と、上記円筒部材6とで囲まれる密閉空間が圧力バラン
ス室7となり、該圧力バランス室7は上記弁体32下方
の上流側通路21aと、上記バルブシャフト31内に形
成した連通通路72にて連通している。これにより、圧
力バランス室7内は、上流側通路21aとほぼ同じ圧力
となっており、上記ピストン71の上面に加わる排気圧
力で、上記弁体32に加わる排気圧力をキャンセルする
ことが可能となる。この時、上記ピストン71の径d2
は、排気圧力を受ける上記弁体32の有効径d1 (上記
弁座33の内径)と等しくするのがよい。
【0022】上記ピストン71の下方には、スプリング
室62が形成されており、上記弁体32を閉弁方向(上
方)に付勢するためのスプリング63が配設されてい
る。なお、このスプリング室62は、通路64によって
大気圧となっている。また、バルブシャフト31は、ス
プリング室62の底面となるスペーサ65との間に設け
たシール部材66に摺動自在に保持されてあり、シール
部材66の下方には、デポジットの侵入を防止するため
のホルダ67が設けてある。ホルダ67の上端縁は、上
記シール部材66とスペーサ65間に挟み込まれる形で
固定されている。
室62が形成されており、上記弁体32を閉弁方向(上
方)に付勢するためのスプリング63が配設されてい
る。なお、このスプリング室62は、通路64によって
大気圧となっている。また、バルブシャフト31は、ス
プリング室62の底面となるスペーサ65との間に設け
たシール部材66に摺動自在に保持されてあり、シール
部材66の下方には、デポジットの侵入を防止するため
のホルダ67が設けてある。ホルダ67の上端縁は、上
記シール部材66とスペーサ65間に挟み込まれる形で
固定されている。
【0023】以下、上記構成のEGR制御弁1の作動に
ついて説明する。ロータ43の回転により駆動軸46が
下方に移動すると、上記駆動軸46がその下方のバルブ
シャフト31をスプリング63のバネ力に抗して押し下
げる。これにより上記バルブシャフト31と一体の弁体
32が、弁座33から離れて開弁し、ガス通路21を開
放する。この時、上記弁体32は、下面に排気圧力を受
けるが、この力は、連通通路72を介してピストン71
の上面に導入される排気圧力と釣り合っており、排気圧
力の影響を受けることなく、開弁することができる。す
なわち、上記圧力バランス室7と上流側通路21aの圧
力はほぼ等しく、上記弁体32に作用する上方向の力
と、上記ピストン71に作用する下方向の力はほぼ等し
くなるので、両者は打ち消し合う。よって、ステップモ
ータ4を大型化する必要がなく、コスト上昇を招くこと
なく弁体32の径を大きくして、大量EGRを行うこと
が可能となる。
ついて説明する。ロータ43の回転により駆動軸46が
下方に移動すると、上記駆動軸46がその下方のバルブ
シャフト31をスプリング63のバネ力に抗して押し下
げる。これにより上記バルブシャフト31と一体の弁体
32が、弁座33から離れて開弁し、ガス通路21を開
放する。この時、上記弁体32は、下面に排気圧力を受
けるが、この力は、連通通路72を介してピストン71
の上面に導入される排気圧力と釣り合っており、排気圧
力の影響を受けることなく、開弁することができる。す
なわち、上記圧力バランス室7と上流側通路21aの圧
力はほぼ等しく、上記弁体32に作用する上方向の力
と、上記ピストン71に作用する下方向の力はほぼ等し
くなるので、両者は打ち消し合う。よって、ステップモ
ータ4を大型化する必要がなく、コスト上昇を招くこと
なく弁体32の径を大きくして、大量EGRを行うこと
が可能となる。
【0024】一方、閉弁時には、上記駆動軸46が上方
に移動し、これに伴って、上記バルブシャフト31が上
記スプリング63のバネ力により上方に移動する。ここ
で、上記ステップモータ4の駆動軸46は、ステップ的
に動くため、上記バルブシャフト31と駆動軸46を一
体とした構成では、各部の熱膨張を考慮すると、常に、
弁体32を完全に閉弁させることは難しい。そこで、本
実施の形態では、図2に示すように、上記駆動軸46と
上記バルブシャフト31を別部材で構成し、閉弁時に
は、両者が離れるようにした。上記駆動軸46が離れる
と、上記弁体32はスプリング63のばね力で完全に閉
弁する。この時、上記バルブシャフト31と駆動軸46
の間隔Lは、通常、約0.1mm〜0.5mmとすることが
好ましい。
に移動し、これに伴って、上記バルブシャフト31が上
記スプリング63のバネ力により上方に移動する。ここ
で、上記ステップモータ4の駆動軸46は、ステップ的
に動くため、上記バルブシャフト31と駆動軸46を一
体とした構成では、各部の熱膨張を考慮すると、常に、
弁体32を完全に閉弁させることは難しい。そこで、本
実施の形態では、図2に示すように、上記駆動軸46と
上記バルブシャフト31を別部材で構成し、閉弁時に
は、両者が離れるようにした。上記駆動軸46が離れる
と、上記弁体32はスプリング63のばね力で完全に閉
弁する。この時、上記バルブシャフト31と駆動軸46
の間隔Lは、通常、約0.1mm〜0.5mmとすることが
好ましい。
【0025】図3に本発明の第2の実施の形態を示す。
上記第1の実施の形態では、バランス壁を、圧力バラン
ス室7内を摺動するピストン71で構成したが、本実施
の形態では、バランス壁を、外周縁を円筒部材6とスペ
ーサ65との間に挟持せしめたダイヤフラム73で構成
している。該ダイヤフラム73は、バルブシャフト31
の上端部外周に突設したフランジ31aと、スプリング
63の上端部を保持するスプリングホルダ63aの間に
挟持されており、上記バルブシャフト31と一体に上下
動可能である。また、第1の実施の形態では、上記円筒
部材6の摺動穴6aに上記バルブシャフト31を嵌装す
る構成としたが、本実施の形態では、上記円筒部材6の
上端面に開口6bを設けて上記バルブシャフト31の上
端を挿通し、該開口6bを、上記バルブシャフト31の
外周に固定したダイヤフラム74で閉鎖する構成として
ある。ダイヤフラム74の外周部は上記円筒部材6上面
に接合固定される。他の構成は上記第1の実施の形態と
同じである。
上記第1の実施の形態では、バランス壁を、圧力バラン
ス室7内を摺動するピストン71で構成したが、本実施
の形態では、バランス壁を、外周縁を円筒部材6とスペ
ーサ65との間に挟持せしめたダイヤフラム73で構成
している。該ダイヤフラム73は、バルブシャフト31
の上端部外周に突設したフランジ31aと、スプリング
63の上端部を保持するスプリングホルダ63aの間に
挟持されており、上記バルブシャフト31と一体に上下
動可能である。また、第1の実施の形態では、上記円筒
部材6の摺動穴6aに上記バルブシャフト31を嵌装す
る構成としたが、本実施の形態では、上記円筒部材6の
上端面に開口6bを設けて上記バルブシャフト31の上
端を挿通し、該開口6bを、上記バルブシャフト31の
外周に固定したダイヤフラム74で閉鎖する構成として
ある。ダイヤフラム74の外周部は上記円筒部材6上面
に接合固定される。他の構成は上記第1の実施の形態と
同じである。
【0026】上記構成によればより簡易な構成で、同様
の効果が得られる。すなわち、上記第1の実施の形態で
は、上記ピストン71の摺動性やシール性等から各部材
に高い寸法精度が要求されるが、本実施の形態では、摺
動部を設けていないので、製作が容易で、シール性も良
好である。なお、上記構成において、上記バルブシャフ
ト31に加わる排気圧力をキャンセルするためには、上
記圧力バランス室7の圧力によってバルブシャフト31
を上方に付勢する有効径をφd4 、下方に付勢する有効
径をφd3 とし、 (π・d1 2 )/4・・・(1) (π・d3 2 )/4−(π・d4 2 )/4・・・(2) とした時に、上記(1)と(2)の値とがほぼ等しくな
るように、d3 、d4 を設定することが望ましい。
の効果が得られる。すなわち、上記第1の実施の形態で
は、上記ピストン71の摺動性やシール性等から各部材
に高い寸法精度が要求されるが、本実施の形態では、摺
動部を設けていないので、製作が容易で、シール性も良
好である。なお、上記構成において、上記バルブシャフ
ト31に加わる排気圧力をキャンセルするためには、上
記圧力バランス室7の圧力によってバルブシャフト31
を上方に付勢する有効径をφd4 、下方に付勢する有効
径をφd3 とし、 (π・d1 2 )/4・・・(1) (π・d3 2 )/4−(π・d4 2 )/4・・・(2) とした時に、上記(1)と(2)の値とがほぼ等しくな
るように、d3 、d4 を設定することが望ましい。
【0027】図4に本発明の第3の実施の形態を示す。
本実施の形態は、バルブシャフト31を吸気によって冷
却する、いわゆる吸気冷却式EGR制御弁1´に本発明
を適用した例である。図中、Pは、図示しないエアフィ
ルタからインテークマニホールド(図略)へ至る途中の
吸気管の一部を示したものであり、内部を吸気通路P1
となしてある。上記吸気管Pは、下部壁に、排気ガスを
導入するための開口P2を有している。この開口P2の
下方には、内部を排気ガスが流通するガス通路21とす
る筒状部材24が配置してあり、該筒状部材24は上端
縁に設けたフランジ部25において、上記吸気管P下部
壁にネジ26で固定される。
本実施の形態は、バルブシャフト31を吸気によって冷
却する、いわゆる吸気冷却式EGR制御弁1´に本発明
を適用した例である。図中、Pは、図示しないエアフィ
ルタからインテークマニホールド(図略)へ至る途中の
吸気管の一部を示したものであり、内部を吸気通路P1
となしてある。上記吸気管Pは、下部壁に、排気ガスを
導入するための開口P2を有している。この開口P2の
下方には、内部を排気ガスが流通するガス通路21とす
る筒状部材24が配置してあり、該筒状部材24は上端
縁に設けたフランジ部25において、上記吸気管P下部
壁にネジ26で固定される。
【0028】上記開口P2内には、バルブ部3を構成す
る筒状部材34が嵌着固定してある。この筒状部材34
は、下半部内周径を上記筒状部材24上端部の内周径よ
りやや小さく形成して弁座35となしてあり、該弁座3
5に弁体32が当接することにより上記ガス通路21を
閉鎖するように構成されている。上記弁体32にはバル
ブシャフト31の下端部が固定してあり、該バルブシャ
フト31の上端部は、上記吸気管Pの上部壁を貫通し
て、その上方に形成した圧力バランス室7内に延びてい
る。
る筒状部材34が嵌着固定してある。この筒状部材34
は、下半部内周径を上記筒状部材24上端部の内周径よ
りやや小さく形成して弁座35となしてあり、該弁座3
5に弁体32が当接することにより上記ガス通路21を
閉鎖するように構成されている。上記弁体32にはバル
ブシャフト31の下端部が固定してあり、該バルブシャ
フト31の上端部は、上記吸気管Pの上部壁を貫通し
て、その上方に形成した圧力バランス室7内に延びてい
る。
【0029】上記圧力バランス室7は、上端閉鎖の円筒
部材6を、下端部外周に突設したフランジ部6cにて上
記吸気管Pの上部壁にネジ固定することにより形成され
る。上記圧力バランス室7の下部壁は、上記第2の実施
の形態同様、バランス壁となるダイヤフラム73で構成
され、該ダイヤフラム73は、上記バルブシャフト31
外周のフランジ31aとスプリングホルダ63a間に挟
持され、ネジ固定されている。上記ダイヤフラム73の
外周縁は、上記円筒部材6と上記吸気管P上部壁との間
に挟み込む形で保持されている。
部材6を、下端部外周に突設したフランジ部6cにて上
記吸気管Pの上部壁にネジ固定することにより形成され
る。上記圧力バランス室7の下部壁は、上記第2の実施
の形態同様、バランス壁となるダイヤフラム73で構成
され、該ダイヤフラム73は、上記バルブシャフト31
外周のフランジ31aとスプリングホルダ63a間に挟
持され、ネジ固定されている。上記ダイヤフラム73の
外周縁は、上記円筒部材6と上記吸気管P上部壁との間
に挟み込む形で保持されている。
【0030】上記ダイヤフラム73の下方には、上記吸
気管Pの上部壁を一部凹陥させることによりスプリング
室62が形成され、該スプリング室62内のスプリング
63によって、上記バルブシャフト31および弁体32
は上方(閉弁方向)に付勢されている。上記スプリング
室62は通路64によって上記吸気管P内に連通してい
る。また、上記バルブシャフト31の上端部と上記圧力
バランス室7の上端面との間には、シール部材68およ
びホルダ69が配設されて、上記バルブシャフト31を
上下動自在に支持している。その他の構成は、上記各実
施の形態と同じである。
気管Pの上部壁を一部凹陥させることによりスプリング
室62が形成され、該スプリング室62内のスプリング
63によって、上記バルブシャフト31および弁体32
は上方(閉弁方向)に付勢されている。上記スプリング
室62は通路64によって上記吸気管P内に連通してい
る。また、上記バルブシャフト31の上端部と上記圧力
バランス室7の上端面との間には、シール部材68およ
びホルダ69が配設されて、上記バルブシャフト31を
上下動自在に支持している。その他の構成は、上記各実
施の形態と同じである。
【0031】上記実施の形態によっても、バルブシャフ
ト31内に設けた連通通路72によって、圧力バランス
室7の圧力と弁体32下方のガス通路21内の圧力とを
等しくする、同様の効果が得られる。また、上記バルブ
シャフト31が、吸気通路P1内を横切って設けられて
いることで、バルブシャフト31を吸気によって冷却す
ることができ、バルブシャフト31を通じて伝達される
排気の熱で、ダイヤフラム73が劣化することを防止で
きる。
ト31内に設けた連通通路72によって、圧力バランス
室7の圧力と弁体32下方のガス通路21内の圧力とを
等しくする、同様の効果が得られる。また、上記バルブ
シャフト31が、吸気通路P1内を横切って設けられて
いることで、バルブシャフト31を吸気によって冷却す
ることができ、バルブシャフト31を通じて伝達される
排気の熱で、ダイヤフラム73が劣化することを防止で
きる。
【0032】上記各実施の形態では、上記連通通路72
をバルブシャフト31内に設けたが、必ずしもこれに限
らず、圧力バランス室7と弁体32上流側のガス通路2
1を連通する通路が形成されていれば、同様の効果が得
られる。また、バルブシャフト31および弁体32を駆
動するアクチュエータとして、ステップモータ4以外
に、例えばリニアモータ等を用いることもできる。
をバルブシャフト31内に設けたが、必ずしもこれに限
らず、圧力バランス室7と弁体32上流側のガス通路2
1を連通する通路が形成されていれば、同様の効果が得
られる。また、バルブシャフト31および弁体32を駆
動するアクチュエータとして、ステップモータ4以外
に、例えばリニアモータ等を用いることもできる。
【図1】図1は本発明の第1の実施の形態を示すEGR
制御弁の全体断面図で、弁体が開弁した状態を示す図で
ある。
制御弁の全体断面図で、弁体が開弁した状態を示す図で
ある。
【図2】図2は第1の実施の形態のEGR制御弁におい
て、弁体が閉弁した状態を示す全体断面図である。
て、弁体が閉弁した状態を示す全体断面図である。
【図3】図3は本発明の第2の実施の形態を示すEGR
制御弁の全体断面図である。
制御弁の全体断面図である。
【図4】図4は本発明の第3の実施の形態を示すEGR
制御弁の全体断面図である。
制御弁の全体断面図である。
【図5】図5は従来のEGR制御弁の全体断面図であ
る。
る。
1、1´ EGR制御弁 2 ハウジング 21 ガス通路 21a 上流側通路 22 導入口 23 導出口 3 バルブ部 31 バルブシャフト 32 弁体 33 弁座 4 ステップモータ(アクチュエータ) 41 ケース 42 永久磁石 43 ロータ 44 ステータ 45 スリーブ 46 駆動軸 5 連結部材 51 マウント部 6 円筒部材 61 シリンダボア 62 スプリング室 63 スプリング 64 通路 65 スペーサ 66 シール部材 67 ホルダ 7 圧力バランス室 71 ピストン(バランス壁) 72 連通通路 73 ダイヤフラム(バランス壁) 74 ダイヤフラム
フロントページの続き (72)発明者 竹内 幸彦 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 株式会 社デンソー内
Claims (8)
- 【請求項1】 内燃機関の排気ガスを吸気系に導くガス
通路と、該ガス通路の開閉を行う弁体と、この弁体と一
体となったバルブシャフトと、該バルブシャフトを上記
弁体の開弁または閉弁方向に付勢する付勢手段と、この
付勢手段の付勢力との合成力により上記バルブシャフト
を駆動して上記弁体を開閉するアクチュエータと、上記
バルブシャフトと一体に移動可能なバランス壁を室壁の
一部として有し、該バランス壁に作用する内部圧力の方
向が、上記弁体に作用する排気圧力の方向と逆方向とな
るようにした圧力バランス室と、上記圧力バランス室と
上記弁体上流側のガス通路とを連通させて両者の内圧差
を減少させる連通通路とを具備することを特徴とするE
GR制御弁。 - 【請求項2】 上記バルブシャフトの一端側に上記弁体
を連結し、他端側に密閉室を形成して上記圧力バランス
室となすとともに、上記圧力バランス室の、上記弁体と
対向する室壁の少なくとも一部を可動として上記バルブ
シャフトに連結し上記バランス壁となした請求項1記載
のEGR制御弁。 - 【請求項3】 上記バランス壁を、上記圧力バランス室
内を摺動可能に設けた可動板あるいは上記圧力バランス
室内に張設されたダイヤフラムによって構成する請求項
1または2記載のEGR制御弁。 - 【請求項4】 上記付勢手段が上記バルブシャフトを上
記弁体の閉弁方向に付勢する請求項1ないし3のいずれ
か記載のEGR制御弁。 - 【請求項5】 上記バランス壁に作用する内部圧力と上
記弁体に作用する排気圧力が同等となるように上記バラ
ンス壁および上記弁体の径を設定した請求項1ないし4
のいずれか記載のEGR制御弁。 - 【請求項6】 上記連通通路を上記バルブシャフト内に
形成した請求項1ないし5のいずれか記載のEGR制御
弁。 - 【請求項7】 上記アクチュエータとしてステップモー
タを用いた請求項1ないし6のいずれか記載のEGR制
御弁。 - 【請求項8】 内燃機関の排気通路内の排気ガスを吸気
通路に還流させる還流路を設け、該還流路の途中に、上
記請求項1ないし7のいずれか記載のEGR制御弁を配
設して、上記ガス通路の一端を上記還流路の上記排気通
路側に他端を上記吸気通路側に連通せしめてなる排気ガ
ス再循環装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9095087A JPH10274105A (ja) | 1997-03-28 | 1997-03-28 | Egr制御弁およびそれを用いた排気ガス再循環装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9095087A JPH10274105A (ja) | 1997-03-28 | 1997-03-28 | Egr制御弁およびそれを用いた排気ガス再循環装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10274105A true JPH10274105A (ja) | 1998-10-13 |
Family
ID=14128158
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9095087A Withdrawn JPH10274105A (ja) | 1997-03-28 | 1997-03-28 | Egr制御弁およびそれを用いた排気ガス再循環装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH10274105A (ja) |
Cited By (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2001061225A1 (fr) * | 2000-02-18 | 2001-08-23 | Hitachi, Ltd. | Soupape de limitation de debit, du type a moteur, et procede de fabrication associe |
EP1072784A3 (de) * | 1999-07-28 | 2001-10-10 | Delphi Technologies, Inc. | Steuerventil zur Abgasrückführung |
JP2008520929A (ja) * | 2004-11-19 | 2008-06-19 | パーカー ルシフェル ソシエテ アノニム | 自己制御ソレノイドバルブ装置 |
JP2009030696A (ja) * | 2007-07-26 | 2009-02-12 | Fuji Koki Corp | 流量調整弁 |
US8051812B2 (en) | 2007-04-16 | 2011-11-08 | Scuderi Group, Llc | Variable valve actuator with a pneumatic booster |
JP2013007266A (ja) * | 2011-06-22 | 2013-01-10 | Aisan Industry Co Ltd | Egrバルブ |
US8360019B2 (en) | 2007-08-13 | 2013-01-29 | Scuderi Group, Llc | Pressure balanced engine valves |
US8714121B2 (en) | 2010-10-01 | 2014-05-06 | Scuderi Group, Inc. | Split-cycle air hybrid V-engine |
US8763571B2 (en) | 2009-05-07 | 2014-07-01 | Scuderi Group, Inc. | Air supply for components of a split-cycle engine |
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US9046008B2 (en) | 2011-01-27 | 2015-06-02 | Scuderi Group, Llc | Lost-motion variable valve actuation system with valve deactivation |
US9109468B2 (en) | 2012-01-06 | 2015-08-18 | Scuderi Group, Llc | Lost-motion variable valve actuation system |
US9181821B2 (en) | 2011-01-27 | 2015-11-10 | Scuderi Group, Llc | Lost-motion variable valve actuation system with cam phaser |
CN105298544A (zh) * | 2014-11-01 | 2016-02-03 | 熵零股份有限公司 | 同源流体控制*** |
US9297295B2 (en) | 2013-03-15 | 2016-03-29 | Scuderi Group, Inc. | Split-cycle engines with direct injection |
-
1997
- 1997-03-28 JP JP9095087A patent/JPH10274105A/ja not_active Withdrawn
Cited By (17)
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US9109468B2 (en) | 2012-01-06 | 2015-08-18 | Scuderi Group, Llc | Lost-motion variable valve actuation system |
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CN105298544A (zh) * | 2014-11-01 | 2016-02-03 | 熵零股份有限公司 | 同源流体控制*** |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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