CN104204437B - 阀装置和二次空气导入装置 - Google Patents

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Abstract

在位于第一封闭位置和所述第二封闭位置的中间的驱动杆(30)的轴向位置，封闭阀主体(40)使联通通道(10)完全打开，使与第二阀座(54)相比位于引导阀部(12)侧的联通通道(10)和第二压力室(14b)联通的贯通孔(50)形成于壳体(4)，在驱动杆(30)位于第一封闭位置时，来自出口端口(8)的流体压力作用于第二压力室(14b)，构成为能够使驱动杆(30)强制移动至第二封闭位置。

Description

阀装置和二次空气导入装置
技术领域
本发明涉及用于例如汽油发动机的废气净化对策的二次空气导入装置和用于所述二次空气导入装置的阀装置。
背景技术
为了应对汽油发动机的废气净化，已知有向废气中供给二次空气，使包含在废气中的未燃烧成分再次燃烧的二次空气导入装置。用于这种二次空气导入装置的阀装置设置为利用排气系统中的废气流的脉动而将引导阀打开，供给二次空气。
在现有技术的二次空气导入装置中，如高速高负荷运转时的情况等一样，在由于二次空气的供给可能导致排气系统部分发生过热的情况下，不管废气流是否脉动，都不会供给二次空气。然而，这样完全不供给二次空气时，不会通过二次空气的流动进行冷却作用，引导阀等由于废气热的传导或辐射而过热从而缺少耐久性，而且排放也变差。
因此，如下述专利文献1所示，为了防止引导阀过热，提议了设置向引导阀方向不断地流入少量空气的小孔。
然而，在这种现有技术的装置中，即管是少量，但由于空气不断流动，引导阀的冷却状况良好，但在所谓的后燃容易发生的状况下，难以有效防止后燃。
此外，如专利文献2和专利文献3所示，已知具有由压力缸在引导阀的二次空气供给侧进行操作的阀结构的二次空气制御装置。
然而，在采用这种结构的情况下，当停止供给二次空气时，一旦废气逆流，则废气浓缩水会储存在引导阀附近，可能会导致引导阀腐蚀，进一步上推已关闭的阀部而使密封部劣化。一旦密封部劣化，则密封性恶化，可能导致安装在二次空气供给侧的空气净化器腐蚀。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本实公昭57-17050号公报
专利文献2：日本特开2001-227506号公报
专利文献3：日本特开2002-38938号公报
发明内容
本发明鉴于上述实际情况而作出，其目的在于提供一种在停止供给二次空气时，即使废气逆流，也可降低因废气逆流引起的不良的阀装置和二次空气导入装置。
为了达到上述目的，本发明的阀装置包括：
壳体，包括导入主要流体的入口端口、排出所述主要流体的出口端口以及联通所述入口端口和出口端口的联通通道；
引导阀部，在所述壳体内部设置在所述联通通道的出口端口侧；
封闭阀部，在所述壳体内部设置在所述联通通道的入口端口侧，其特征在于，
所述封闭阀部包括：
驱动杆，一端连接至隔膜，根据由该隔膜分隔开的第一压力室和第二压力室的压力差在轴向上自由移动；和
封闭阀主体，固定于所述杆并与所述杆一起轴向移动，
所述壳体的内部形成有：
第一阀座，在所述驱动杆沿着轴向最大限度地移动至所述入口端口侧的第一封闭位置处，与所述封闭阀主体的第一阀部抵接而完全封闭所述联通通道；和
第二阀座，在所述驱动杆沿着轴向最大限度地移动至所述第二压力室侧的第二封闭位置处，与所述封闭阀主体的第二阀部抵接而至少完全封闭所述联通通道的主通道，
在位于所述第一封闭位置和所述第二封闭位置的中间的所述驱动杆的轴向位置处，所述封闭阀主体变为使所述联通通道完全打开，
使与所述第二阀座相比位于所述引导阀部侧的所述联通通道和所述第二压力室联通的贯通孔形成于所述壳体，
在所述驱动杆处于所述第一封闭位置时，来自所述出口端口的流体压力作用于所述第二压力室，构成为能够使所述驱动杆强制移动至所述第二封闭位置。
本发明的阀装置可以适合用于废气净化对策用的二次空气导入装置。即，从出口端口将较多量的二次空气(主要流体的一个例子)送入废气系统，并在希望促进废气净化时，使驱动杆轴向移动，从而使封闭阀主体处于全开位置。
此外，在排气系统中发生后燃的可能性高的情况等，使驱动杆轴向移动并移动至第一封闭位置，从而使封闭阀主体处于全闭位置。由此，完全截断向排气系统供给空气，从而可以极大地降低发生后燃的可能性。
而且，在本发明的阀装置中，为了停止从入口端口流入二次空气，在驱动杆处于所述第一封闭位置时，即使产生来自出口端口的废气逆流等，来自出口端口的流体压力通过贯通孔并作用于第二压力室，使驱动杆强制移动至第二封闭位置。
其结果，可以防止从入口端口流入作为主要流体的二次空气，但在驱动杆从第一封闭位置移动至第二封闭位置的过程中，阀打开，允许作为主要流体的二次空气流向出口端口。为此，可以降低从出口端口逆流而来的废气等的浓度，同时还可以期待推回逆流的效果。
因此，根据本发明的阀装置，即使从出口端口产生废气等的逆流，由于降低了废气浓度，从而可以防止腐蚀引导阀。此外，由于自废气的逆流被推回起截断入口端口与出口端口之间的连通，所以密封部的劣化较少，密封性优异，不会腐蚀连接至入口端口的空气净化器等。
本发明中，在所述壳体的内部，在从所述入口端口至所述引导阀部的所述联通通道的途中，可以设置构成所述主通道的主开口部以及构成与该主开口部相比开口面积小的所述副通道的副开口部。在所述封闭阀主体的第二阀部抵接所述第二阀座的位置处，允许流体通过所述副开口部的副通道从所述入口端口流向所述引导部。
通过这样的结构，在排气系统中存在发生后燃的可能性，但该可能性较低时，或者引导阀部的温度超过设定温度时，使驱动杆轴向移动至第二封闭位置，从而能够使封闭阀主体处于少量流通位置。由此，可以使少量空气流向引导阀部，从而容易防止引导阀部过热。
优选地，第二阀座形成在主开口部的外侧。
附图说明
图1A是本发明一个实施方式中阀装置的简要剖视图，表示封闭阀的全开位置；
图1B示出了图1A所示的阀装置中的封闭阀主体的第一封闭位置；
图1C示出了图1A所示的阀装置中的封闭阀主体的第二封闭位置；
图1D示出了本发明其他实施方式的阀装置中的封闭阀主体的第二封闭位置；
图2是使用了图1A所示的阀装置的二次空气导入装置。
符号说明
2...阀装置
4...壳体
4a...壳体主体
4b...入口端口罩
4c...出口端口罩
4D...压力室罩
4f...隔壁
6...入口端口
8...出口端口
10...联通通道
10a...主开口部
10b...副开口部
12...引导阀部
14...压力室
14a...第一压力室
14b...第二压力室
16...封闭阀部
20...隔膜
30...驱动杆
34...弹簧
40...封闭阀主体
50...贯通孔
52...第一阀座
54...第二阀座
60...发动机
62...吸气系统配管
64...排气系统配管
70...二次空气供给配管
100...二次空气导入装置
具体实施方式
第一实施方式
以下，基于附图所示的实施方式说明本发明。
图1A～图1C所示的阀装置2用于净化图2所示的汽油发动机60的排气系统配管64中的废气的二次空气导入装置100。装载于车辆等的发动机60的吸气端口61连接有吸气系统配管62，排气端口63连接有排气系统配管64。
阀装置2包括入口端口6和出口端口8，出口端口8通过二次空气供给配管70与排气系统配管64连接。由图示省略的空气净化器等净化过的外部空气从入口端口6导入至阀装置2的内部，通过阀装置2的阀操作，根据排气系统配管64内的排气脉动，通过出口端口8并选择性地将二次空气供给至排气系统配管64内。
如图1A～图1C所示，阀装置2包括在内部构成从入口端口6到出口端口8的联通通道10的壳体4。壳体4包括在内部形成联通通道10的壳体主体4a、安装于该壳体主体4a并构成入口端口6的入口端口罩4b、构成出口端口8的出口端口罩4c、构成区别于联通通道10的压力室14的压力室罩4d。
在本实施方式中，以入口端口6的轴芯与出口端口8的轴芯大体正交的方式设置联通通道10。在构成出口端口8的出口端口罩4c安装于壳体主体4a的连接部附近设置有引导阀部12，在引导阀部12和入口端口6之间的联通通道10设置有封闭阀部16。
引导阀部12根据图2所示的排气系统配管64中的废气流的脉动而打开，并使从入口端口6引入的二次空气通过出口端口8及二次空气供给配管70供给至排气系统配管64。稍后描述封闭阀部16。
在壳体主体4a的内部，在从入口端口6到出口端口8的联通通道10的途中，形成有用于形成主开口部10a的隔壁4f。
主开口部10a的中心，以与驱动杆30的轴芯大体一致且与入口端口6的轴芯大体一致的方式，在包含主开口部10a的联通通道10的内部通过轴承32轴向移动自由地安装有驱动杆30。轴承32在壳体主体4a内部固定于一体设置的分隔壁4e。分隔壁4e形成为使压力室14与联通通道10分隔开。
圆盘状隔膜20的中央部与夹持隔膜20的一对圆盘状保持器18的中央部同时固定于驱动杆30在轴向上的第一端部30a。隔膜20的外缘固定于压力室罩4d安装于壳体主体4a的上端的联接部，隔膜20将压力室14分离为第一压力室14a和第二压力室14b。
以覆盖第一压力室14a的方式具有的压力室罩4d与连接管16连接。连接管16的前端形成有限制孔18。连接管的限制孔18通过图示省略的配管而与图2所示的吸气系统配管62连通，吸气系统配管62的内部压力导入至第一压力室14a，根据与第二压力室14b之间的压力差，使隔膜20变形为如图1A～图1C所示，并使驱动杆30轴向移动。
另外，限制孔18还可以不连接至图2所示的吸气系统配管62，而是连接至流体压力控制装置等。而且，第二压力室14b在本实施方式中为密闭的空间，但还可以连通至大气压。
如图1A～图1C所示，作为驱动杆30的下端的第二端部30b处固定有构成封闭阀部16的圆盘状的封闭阀主体40的中央部。封闭阀主体40由一对保持器41固定于驱动杆30的第二端部，上侧的保持器41抵接线圈状弹簧34的下端。弹簧34的上端抵接壳体主体4a的分隔壁4e的下面，通过该弹簧34的弹簧力，可相对于壳体主体4a将阀主体40与驱动杆30一起相对地向轴向下方按压。
在阀主体40的外周侧下面形成有作为第一阀部的环状第一凸部42。如图1B所示，相比第二压力室14b的压力，第一压力室14a的压力最大限度地变大，在使驱动杆30移动至轴向的最下端位置的状态下，阀主体40的环状第一凸部42压接于在入口端口罩4b的内面形成的第一阀座52，并完全截断入口端口6与联通通道10之间的连通(在第一封闭位置处完全封闭)。
阀主体40的外周侧上面形成有作为第二阀部的环状第二凸部44。如图1C所示，相比第二压力室14b的压力，第一压力室14a的压力最大限度地变小，在使驱动杆30移动至轴向的最上端位置的状态下，阀主体40的环状第二凸部44压接至在构成前述的主开口部10a的隔壁4f的下面形成的第二阀座54，并堵塞主开口部10a的主通道(在第二封闭位置处完全封闭)。
如图1A所示，在第一压力室14a与第二压力室14b之间的压力达到平衡的状态下，与隔膜20连接的驱动杆30的阀主体40位于第一阀座52和第二阀座54的中间位置。为此，阀主体40打开主开口部10a，同时还打开入口端口6，从入口端口6引入的空气根据引导阀部12的开闭，可以从出口端口8向图2所示的排气系统配管64的内部以最大限度的流量供给二次空气。
在本实施方式中，构成阀装置2的各部材的材料没有特别限定，可以由金属、橡胶、合成树脂等构成。但优选地，隔膜20由金属薄板、合成树脂或橡胶等柔性部材构成，阀主体40由合成树脂或橡胶等弹性部件构成，罩4b、4c、4d由金属等构成。
在本实施方式中，在一体设于壳体主体4a内部的分隔壁4e形成有使在第二阀座54与引导阀部12之间位于引导阀部12附近的联通通道10和压力室14的第二压力室14b联通的贯通孔50。贯通孔50可以为单个，也可以为多个，但贯通孔50的内径尺寸优选为引导阀部孔径的1.6％-8.6％。
本实施方式的阀装置2可以适用于图2所示的废气净化对策用的二次空气导入装置100。即，从出口端口8较多量地将二次空气送入排气系统配管70，在期望促进废气净化时，向第一压力室14a导入中压，如图1A所示，使第一压力室14a和第二压力室14b中的压力平衡，使封闭阀主体40处于全开位置。
此外，在图2所示的排气系统配管64中发生后燃的可能性高的情况等，向第一压力室14a导入高于前述中压的压力。其结果。如图1B所示，自第一压力室14a向第二压力室14b下压隔膜20，使驱动杆30轴向移动，从而使封闭阀主体40处于第一封闭位置(全闭)。由此，完全堵塞入口端口6，通过出口端口8向排气系统配管64供给的空气被完全截断，可以极大地降低后燃发生的可能性。
并且，在该状态下，即使从出口端口8通过引导阀部12向壳体4内部产生废气的逆流，基于自出口端口8的废气逆流的流体压力通过贯通孔50并作用于第二压力室14b，如图1C所示，使驱动杆30强制移动至第二封闭位置。为此，阀主体40的环状第二凸部44压接至在构成主开口部10a的隔壁4f的下面形成的的第二阀座54，并堵塞主开口部10a的主通道(在第二封闭位置处完全封闭)。
其结果，可以防止从入口端口6流入作为主要流体的二次空气，但在驱动杆30从第一封闭位置移动至第二封闭位置的过程中，阀打开，允许作为主要流体的二次空气流向出口端口8。因此，可以降低从出口端口8逆流而来的废气等的浓度，同时还可以期待推回逆流的效果。
因此，根据本发明的阀装置2，即使从出口端口8产生废气等的逆流，由于降低了废气浓度，从而可以防止腐蚀引导阀12。此外，由于自废气的逆流被推回起截断入口端口6与出口端口8之间的连通，所以密封部的劣化较少，密封性优异，不会腐蚀连接至入口端口的空气净化器等。
第二实施方式
如图1D所示，本实施方式中，除了在用于形成主开口部10a的隔壁4f且在第二阀座54的外周位置形成有主开口部10a和副开口部10b以外，与第一实施方式相同，除了以下所示以外还具有相同的作用效果。形成于隔壁4f的副开口部10b具有主开口部10a的开口面积的1/34至1/28的开口面积，与主开口部10a相比非常小。副开口部10b也无需是单个，还可以是多个。此外，副开口部10b的开口面积优选小于贯通孔。
在该实施方式中也同样，即使从出口端口8通过引导阀部12向壳体4内部产生废气的逆流，基于自出口端口8的废气逆流的流体压力通过贯通孔50并作用于第二压力室14b，如图1C所示，使驱动杆30强制移动至第二封闭位置。为此，阀主体40的环状第二凸部44压接至在构成主开口部10a的隔壁4f的下面形成的的第二阀座54，并堵塞主开口部10a的主通道(在第二封闭位置处完全封闭)。
但是，在该状态下，由于形成于隔壁4f的副开口部10b形成在主开口部10a的外侧(且在阀主体40的外侧)，从而没有被阀主体40堵塞，通过该副开口部10b，确保从入口端口6向引导阀12的联通通道10的连通。
其结果，在本实施方式中，仅副开口部10b开口，使封闭阀主体40处于少量流通位置。由此，少量的空气可以从入口端口6通过副开口部10b流向引导阀部12方向，也具有容易防止引导阀部12过热的效果。
另外，本发明并不限于上述实施方式，在本发明的范围内可以进行各种改变。
例如，本发明的阀装置2不限于如图2所示的二次空气导入装置100，还可以适用于其他装置。
产业上的可用性
本发明用作例如用于汽油发动机的废气净化对策的二次空气导入装置和用于所述二次空气导入装置的阀装置等。

Claims (4)

1.一种阀装置，包括：壳体(4)，具备导入主要流体的入口端口(6)、排出所述主要流体的出口端口(8)、联通所述入口端口(6)和出口端口(8)的联通通道(10)；引导阀部(12)，在所述壳体(4)内部设置在所述联通通道(10)的出口端口(8)侧；封闭阀部(16)，在所述壳体(4)内部设置在所述联通通道(10)的入口端口(6)侧，其特征在于，
所述封闭阀部(16)包括：
驱动杆(30)，一端连接至隔膜(20)，根据由该隔膜(20)分隔开的第一压力室(14a)和第二压力室(14b)的压力差在轴向上自由移动；和
封闭阀主体(40)，固定于所述驱动杆(30)并与所述驱动杆(30)一起轴向移动，
所述壳体(4)的内部形成有：
在从所述入口端口(6)至所述引导阀部(12)的所述联通通道(10)的途中，设置有构成主通道的主开口部(10a)以及构成与该主开口部(10a)相比开口面积小的副通道的副开口部(10b)的隔壁(4f)；
第一阀座(52)，在所述驱动杆(30)沿着轴向最大限度地移动至所述入口端口(6)侧的第一封闭位置处，所述封闭阀主体(40)的第一阀部抵接所述入口端口(6)的内面而完全封闭所述联通通道(10)；和
第二阀座(54)，在所述驱动杆(30)沿着轴向最大限度地移动至所述第二压力室(14b)侧的第二封闭位置处，所述封闭阀主体(40)的第二阀部(44)抵接所述隔壁(4f)，从而堵塞所述主开口部(10a)的主通道但未堵塞所述副开口部(10b)，
在所述封闭阀主体(40)抵接所述第二阀座(54)的位置处，允许流体通过所述副开口部(10b)的副通道从所述入口端口(6)流向所述引导阀部(12)，
在位于所述第一封闭位置和所述第二封闭位置的中间的所述驱动杆(30)的轴向位置处，所述封闭阀主体(40)变为使所述联通通道(10)完全打开，
使与所述第二阀座(54)相比位于所述引导阀部(12)侧的所述联通通道(10)和所述第二压力室(14b)联通的贯通孔(50)形成于所述壳体(4)，
在所述驱动杆(30)处于所述第一封闭位置时，来自所述出口端口(8)的流体压力作用于所述第二压力室(14b)，构成为能够使所述驱动杆(30)强制移动至所述第二封闭位置，
所述副开口部(10b)的开口面积小于所述贯通孔(50)，且所述贯通孔(50)的内径尺寸为所述引导阀部(12)的孔径的1.6％～8.6％。
2.根据权利要求1所述的阀装置，其中，
形成于所述隔壁(4f)的所述副开口部(10b)的开口面积是所述主开口部(10a)的开口面积的1/34～1/28。
3.根据权利要求2所述的阀装置，其中，所述第二阀座(54)形成在所述主开口部(10a)的外侧，在位于该第二阀座(54)的外侧的所述隔壁(4f)形成有所述副开口部(10b)。
4.一种二次空气导入装置，其中，所述二次空气导入装置包括权利要求1～3中任一项所述的阀装置。
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