CN109196256A - 双偏心阀 - Google Patents

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北村直
河井伸二
伊东成人
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Aisan Industry Co Ltd
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Abstract

包含双偏心阀的EGR阀包括阀座(38)、阀芯(39)、旋转轴(40)以及流路。流路以阀座(38)为边界被分成上游侧流路和下游侧流路，在上游侧流路配置有阀芯(39)。阀芯(39)包含以自旋转轴(40)的轴线(L1)与阀芯(39)的轴线(L2)延伸的方向平行地延伸的假想面(V1)为边界的第1侧部(39AA)和第2侧部(39BB)。在阀芯(39)从全闭状态向开阀方向转动时，第1侧部(39AA)向下游侧流路转动，第2侧部(39BB)向上游侧流路转动。闭阀止挡件(65)以能够与第1侧部(39AA)卡合的方式设置，从而限制全闭状态的阀芯39向闭阀方向转动。而且，设有对全闭状态的阀芯(39)向闭阀方向转动施力的闭阀弹簧(第1转动施力单元)。

Description

双偏心阀
技术领域
本发明涉及一种阀芯的转动中心即旋转轴的轴线自阀芯的密封面分开配置(一次偏心)、并且自阀芯的轴线分开配置的(二次偏心)双偏心阀。
背景技术
以往，作为这种技术，例如公知有下述专利文献1所述的双偏心阀。该双偏心阀以为了谋求提高全闭时的密封性、防止阀芯的转动时由阀芯与阀座之间的拖拽产生的磨损的方式构成。即，该双偏心阀包括：阀座，其包含阀孔和形成于阀孔的缘部的座面；阀芯，其在外周形成有与座面相对应的密封面；旋转轴，其使阀芯转动；驱动机构，其使旋转轴旋转驱动；以及轴承，其支承旋转轴。在此，为了以轴承为支点将阀芯和旋转轴的阀芯侧向阀座的方向按压，而构成为对旋转轴的驱动机构侧施加作用力。而且，为了防止在全闭时在阀芯与阀座之间咬入异物而旋转轴锁定，通过将旋转轴悬臂支承于壳体，从而在阀芯与阀座之间容许略微的轴承松动。而且，为了防止全闭时自阀芯与阀座之间泄漏气体，利用轴承松动，由驱动机构使阀芯与阀座接触并密封。
然而，例如考虑采用这样构成的双偏心阀在具备增压机的发动机系统中作为调节在排气回流(EGR)通路中流动的EGR气体流量的EGR阀。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2016/002599号
发明内容
发明要解决的问题
然而，在如上所述地采用双偏心阀作为EGR阀的情况下，在阀芯全闭时，在自进气通路侧经由EGR通路向使阀芯开阀的方向作用有增压压力时，可能存在阀芯自阀座浮起，新气向排气通路侧流动的情况。其结果，新气向设于排气通路的催化剂流动，而使催化剂的排气净化性能降低。
本发明即是鉴于上述情况而做成的，其目的在于提供一种即使在全闭时在阀芯作用有使阀芯自阀座浮起的力，也能够将阀芯与阀座之间密封并防止流体自阀芯与阀座之间泄漏的双偏心阀。
用于解决问题的方案
(1)为了达成上述目的，本发明的一技术方案提供一种双偏心阀，该双偏心阀包括：阀座，其呈圆环状，包含阀孔和形成于阀孔的环状的座面；阀芯，其呈圆板状，在外周形成有与座面相对应的环状的密封面；壳体，其包含供流体流动的流路；旋转轴，其用于使阀芯转动；以及轴承，其用于将旋转轴以能够旋转的方式支承于壳体，阀座和阀芯配置于流路，流路以阀座为边界被分成上游侧流路和下游侧流路，在上游侧流路配置有阀芯，旋转轴的轴线自阀芯的密封面分开地配置，并且自阀芯的轴线分开地配置，阀芯包含以自旋转轴的轴线与阀芯的轴线延伸的方向平行地延伸的假想面为边界的第1侧部和第2侧部，在阀芯从落座于阀座的全闭状态向开阀方向转动时，第1侧部朝向下游侧流路转动，第2侧部朝向上游侧流路转动，该双偏心阀的主旨在于，该双偏心阀包括：闭阀止挡件，其以能够与第1侧部卡合的方式设置，从而限制全闭状态的阀芯向与开阀方向相反朝向的闭阀方向转动；以及第1转动施力单元，其用于对全闭状态的阀芯向闭阀方向转动施力。
根据上述(1)的结构，闭阀止挡件以能够与阀芯的第1侧部卡合的方式设置，从而限制全闭状态的阀芯向与开阀方向相反朝向的闭阀方向转动。因而，即使全闭状态的阀芯自阀座浮起，也能够通过阀芯的第1侧部与闭阀止挡件接触而限制浮起。而且，全闭状态的阀芯被第1转动施力单元向闭阀方向转动施力。因而，阀芯以第1侧部与闭阀止挡件之间的接触部为支点被向闭阀方向转动施力，阀芯微动而使其密封面与阀座的座面接触。
(2)为了达成上述目的，根据上述(1)的结构，其主旨在于，该双偏心阀还包括第2转动施力单元，该第2转动施力单元用于在阀芯成为全闭状态、且在下游侧流路作用有高压流体时，进一步对阀芯向闭阀方向转动施力。
根据上述(2)的结构，除上述(1)的结构的作用以外，在阀芯成为全闭状态、且在下游侧流路作用有高压流体时，利用第2转动施力单元进一步对阀芯向闭阀方向施力。因而，在利用闭阀止挡件限制由高压流体的作用引起的阀芯的自阀座的浮起时，阀芯微动而其密封面与阀座的座面接触。
(3)为了达成上述目的，根据上述(1)或(2)的结构，其主旨在于，在俯视阀芯时，以阀芯的轴线为中心，在从自阀芯的轴线朝向第1侧部向与旋转轴的轴线正交的方向延伸的第1假想线到自阀芯的轴线朝向旋转轴的顶端部与旋转轴的轴线平行地延伸的第2假想线的角度范围中，闭阀止挡件与阀芯的第1侧部的外周相邻地配置。
根据上述(3)的结构，除上述(1)或(2)的结构的作用以外，闭阀止挡件在从第1假想线到第2假想线的角度范围中与阀芯的第1侧部的外周相邻地配置。因而，通过阀芯与闭阀止挡件接触，从而限制阀芯在以旋转轴为中心的转动方向上的微动和阀芯在阀芯的轴线方向上的微动的至少一者。
(4)为了达成上述目的，根据上述(3)的结构，其主旨在于，闭阀止挡件配置于所述角度范围的中间。
根据上述(4)的结构，除上述(3)的结构的作用以外，由于闭阀止挡件配置于所述角度范围的中间，因此，通过阀芯与闭阀止挡件接触，从而最大限度地限制阀芯在以旋转轴为中心的转动方向上的微动和阀芯在阀芯的轴线方向上的微动这两者。
(5)为了达成上述目的，根据上述(3)的结构，其主旨在于，闭阀止挡件配置于比所述角度范围的中间靠第1假想线的一侧。
根据上述(5)的结构，除上述(3)的结构的作用以外，通过阀芯与闭阀止挡件接触，从而主要限制阀芯的以旋转轴为中心的转动方向上的微动。
(6)为了达成上述目的，根据上述(3)的结构，其主旨在于，闭阀止挡件配置于比所述角度范围的中间靠第2假想线的一侧。
根据上述(6)的结构，除上述(3)的结构的作用以外，通过阀芯与闭阀止挡件接触，从而主要限制阀芯在阀芯的轴线方向上的微动。
(7)为了达成上述目的，提供一种提动阀，该提动阀包括：阀座，其呈圆环状，包含阀孔和形成于阀孔的环状的座面；阀芯，其呈大致圆锥状，在外周形成有与座面相对应的环状的密封面；壳体，其包含供流体流动的流路；阀轴，其用于使阀芯直线地进行往复运动；以及轴承，其将阀轴支承为能够向其轴线方向移动，阀座和阀芯配置于流路，流路以阀座为边界被分成上游侧流路和下游侧流路，在上游侧流路配置有阀芯，阀芯在从落座于阀座的全闭状态向开阀方向移动时朝向上游侧流路移动，该提动阀的主旨在于，阀座以能够与阀芯卡合的方式设置，从而限制全闭状态的阀芯朝向闭阀方向移动，该提动阀包括：第1闭阀施力单元，其用于对全闭状态的阀芯向闭阀方向施力；以及第2闭阀施力单元，其用于在阀芯成为全闭状态、且在下游侧流路作用有高压流体时，对阀芯进一步向闭阀方向施力。
根据上述(7)的结构，在利用第1闭阀施力单元使阀芯成为全闭状态、且在下游侧流路作用有高压流体时，利用第2闭阀施力单元对阀芯进一步向与阀座卡合的闭阀方向施力。因而，能够限制由高压流体的作用引起的阀芯的自阀座的浮起。
发明的效果
根据上述(1)的结构，即使在全闭时在阀芯作用有使阀芯自阀座浮起的力，也能够将阀芯与阀座之间密封，能够防止流体自阀芯与阀座之间泄漏。
根据上述(2)的结构，即使在全闭时在阀芯作用有使阀芯自阀座浮起的高压流体的压力，也能够将阀芯与阀座之间密封，能够防止高压流体自阀芯与阀座之间泄漏。
根据上述(3)的结构，除上述(1)或(2)的结构的效果以外，还能够有效地抑制全闭时阀芯自阀座浮起。
根据上述(4)的结构，除上述(3)的结构的效果以外，还能够最有效地抑制全闭时阀芯自阀座浮起。
根据上述(5)的结构，除上述(3)的结构的效果以外，还能够抑制阀芯在以旋转轴为中心的转动方向上自阀座浮起。
根据上述(6)的结构，除上述(3)的结构的效果以外，还能够抑制阀芯在阀芯的轴线方向上自阀座浮起。特别是，能够使低开度区域的流体的流量特性(流量分辨率)提高。
根据上述(7)的结构，即使在全闭时的阀芯作用有高压流体的压力，也能够将阀芯与阀座之间密封，能够有效地防止流体自阀芯与阀座之间泄漏。而且，能够防止由增压压力引起的阀芯的浮起，因此，通过使第1闭阀施力单元与第2闭阀施力单元协作，不需要第1闭阀施力单元和第2闭阀施力分别大型化和高性能化，而能够谋求小型化和低成本化。
附图说明
图1涉及第1实施方式，是表示汽油发动机系统的概略结构图。
图2涉及第1实施方式，是表示EGR阀的立体图。
图3涉及第1实施方式，是局部剖切地表示全闭状态的阀部的立体图。
图4涉及第1实施方式，是局部剖切地表示全开状态的阀部的立体图。
图5涉及第1实施方式，是表示全闭状态的EGR阀的俯视剖视图。
图6涉及第1实施方式，是表示全闭状态的阀座、阀芯、旋转轴以及主齿轮的关系的剖视图。
图7涉及第1实施方式，是表示第2转动施力单元的电结构的框图。
图8涉及第1实施方式，是表示转动施力控制的内容的流程图。
图9涉及第1实施方式，是表示阀座和阀芯等的剖视图。
图10涉及第1实施方式，是表示阀座和阀芯等的剖视图。
图11涉及第1实施方式，是表示阀座和第2侧部的一部分的放大剖视图。
图12涉及第1实施方式，是表示阀座和第1侧部的一部分的放大剖视图。
图13涉及第2实施方式，是表示全闭状态的EGR阀的一部分的俯视剖视图。
图14涉及第2实施方式，是表示全闭状态的EGR阀的一部分的侧剖视图。
图15涉及第2实施方式，表示在闭阀止挡件的位置为“-45°”时作用于阀芯的压力与EGR阀的泄漏流量之间的关系的图表。
图16涉及第2实施方式，表示在闭阀止挡件的位置为“90°”时作用于阀芯的压力与EGR阀的泄漏流量之间的关系的图表。
图17涉及第2实施方式，表示在闭阀止挡件的位置为“130°”时作用于阀芯的压力与EGR阀的泄漏流量之间的关系的图表。
图18涉及第3实施方式，表示全闭状态的EGR阀的一部分的俯视剖视图。
图19涉及第3实施方式，表示EGR气体流量相对于EGR阀的开度的特性的图表。
图20涉及第4实施方式，是表示包含DC马达式提动阀的EGR阀的剖视图。
具体实施方式
＜第1实施方式＞
以下，参照附图详细地说明具体化为包含本发明的双偏心阀的排气回流阀(EGR阀)的第1实施方式。
图1中利用概略结构图表示该实施方式的汽油发动机系统。搭载于汽车的汽油发动机系统包括往复式的发动机1。在发动机1设有用于向发动机1的各气缸导入进气的进气通路2和用于自各气缸导出排气的排气通路3。在进气通路2和排气通路3设有增压机5。在进气通路2设有空气净化器4、增压机5的压缩机5a、中间冷却器6、节气装置7以及进气歧管8。节气装置7通过打开和关闭蝶形的节气门7a，从而调节进气通路2的进气量。进气歧管8包含稳压箱8a和自稳压箱8a向发动机1的各气缸分支的多个分支通路8b。在排气通路3设有增压机5的涡轮5b和用于净化排气并串联地配置的第1催化剂9以及第2催化剂10。发动机1包括众所周知的结构，燃烧燃料与进气的混合气，将燃烧后的排气向排气通路3排出。增压机5通过涡轮5b利用排气的流动进行旋转动作，且压缩机5a与其连动地旋转，从而使进气通路2的进气升压。
该发动机系统包括排气回流装置(EGR装置)21。该装置21包含：排气回流通路(EGR通路)22，其用于使自发动机1向排气通路3排出的排气的一部分作为排气回流气体(EGR气体)向进气通路2流动而向各气缸回流；排气回流冷却器(EGR冷却器)23，其设于EGR通路22，用于冷却EGR气体；以及排气回流阀(EGR阀)24，其设于EGR通路22的比EGR冷却器23靠下游的位置，用于调节EGR气体的流量。EGR通路22包含入口22a和多个出口22b。在EGR通路22的下游侧设有具有多个出口22b的EGR分配管25。EGR分配管25设于进气歧管8的分支通路8b。在该实施方式中，EGR通路22的入口22a与在排气通路3上串联地配置的两个催化剂9、10之间连接。EGR分配管25的多个出口22b与各分支通路8b分别连通。多个出口22b与各分支通路8b分别连通是用于经由各分支通路8b向各气缸均匀地导入EGR气体。
在该实施方式中，EGR阀24由开度可变的电动阀构成。作为该EGR阀24，期望具有大流量、高响应以及高分辨率的特性。于是，在该实施方式中，作为EGR阀24的构造，例如能够采用日本专利第5759646号公报所记载的“双偏心阀”作为基本结构。该双偏心阀与大流量控制相对应地构成。
在此，以下说明包含该双偏心阀的电动式的EGR阀24的基本结构。图2中利用立体图表示该EGR阀24。EGR阀24包括由双偏心阀构成的阀部31、内置有马达42(参照图5)的马达部32、内置有减速机构43(参照图5)的减速机构部33。阀部31包含内部具有供EGR气体流动的流路36的管部37，在流路36中配置有阀座38、阀芯39以及旋转轴40的顶端部40c。经由减速机构43(参照图5)向旋转轴40传递马达42(参照图5)的旋转力。
图3中利用立体图局部剖切地表示在阀芯39落座于阀座38的全闭位置配置的全闭状态的阀部31。图4中利用立体图局部剖切地表示阀芯39最大程度地自阀座38分开的全开状态的阀部31。如图3、图4所示，在流路36形成有台阶部36a，在该台阶部36a组装有阀座38。阀座38呈圆环状，并在中央具有阀孔38a。在阀孔38a的缘部形成有环状的座面38b。阀芯39呈圆板状，在其外周形成有与座面38b相对应的环状的密封面39a。阀芯39固定于旋转轴40的顶端部40c并与旋转轴40一体地转动。在图3、图4中，流路36以阀座38为边界被分成上游侧流路36AA和下游侧流路36BB。在图3、图4中，比阀座38靠上方的流路36表示供EGR气体流动的上游侧流路36AA，比阀座38靠下方的流路36表示供EGR气体流动的下游侧流路36BB。而且，阀芯39配置于上游侧流路36AA。在该实施方式中，上游侧流路36AA为经由EGR通路22通往排气通路3的“排气侧”，下游侧流路36BB为经由EGR通路22通往进气通路2(进气歧管8)的“进气侧”。
图5中利用俯视剖视图表示全闭状态的EGR阀24。如图5所示，对于该EGR阀24，作为主要的结构要素，除了包括阀座38、阀芯39以及旋转轴40以外，还包括阀体41、马达42、减速机构43以及返回机构44。阀体41具有：铝制的阀壳体45，其包含流路36和管部37；以及合成树脂制的端框46，其封闭该阀壳体45的开口端。旋转轴40和阀芯39设于阀壳体45。即，旋转轴40包含用于将阀芯39安装在其顶端部40c的销40a。旋转轴40将具有销40a的顶端部40c设为自由端，顶端部40c与阀芯39一起配置于上游侧流路36AA。在该实施方式中，在上游侧流路36AA配置有阀芯39和旋转轴40的顶端部40c，并且，以阀芯39能够落座于阀座38的方式设置。而且，旋转轴40将销40a的相反侧设为基端部40b，并利用该基端部40b悬臂支承于阀壳体45。而且，旋转轴40的基端部40b借助互相分开配置的两个轴承、即第1轴承47和第2轴承48以能够旋转的方式支承于阀壳体45。与第2轴承48相邻且在旋转轴40与阀壳体45之间设有密封橡胶61。第1轴承47和第2轴承48分别由滚珠轴承构成。阀芯39包含在其轴线L2(参照图6)上向上方(上游侧流路36AA)突出的突部39b，在该突部39b形成有销孔39c。阀芯39通过向该销孔39c压入销40a并进行焊接，从而固定于旋转轴40。
在图5中，端框46利用多个夹紧件(省略图示)相对于阀壳体45固定。在端框46的内侧设有开度传感器49，该开度传感器49与旋转轴40的基端相对应地配置，用于检测阀芯39的开度(阀开度)。而且，在旋转轴40的基端部40b固定有主齿轮51。在主齿轮51与阀壳体45之间设有用于对阀芯39向闭阀方向转动施力的复位弹簧50。在该实施方式中，复位弹簧50相当于本发明的第1转动施力单元的一个例子。在主齿轮51的背面侧形成有凹部51a，在该凹部51a收纳有磁体56。该磁体56通过自其上方利用压板57按压而被固定。因而，主齿轮51与阀芯39以及旋转轴40一体地旋转，由此，磁体56的磁场变化，开度传感器49将该磁场的变化作为阀开度来检测。
如图5所示，马达42收纳于在阀壳体45形成的收纳凹部45a。马达42在收纳凹部45a借助固定板58和板簧59固定于阀壳体45。马达42经由减速机构43与旋转轴40驱动连结，从而打开和关闭阀芯39。即，在马达42的输出轴(省略图示)上固定的马达齿轮53经由中间齿轮52与主齿轮51驱动连结。中间齿轮52由包含大径齿轮52a和小径齿轮52b的二级齿轮构成。中间齿轮52借助销轴54以能够旋转的方式支承于阀壳体45。在大径齿轮52a连结有马达齿轮53，在小径齿轮52b连结有主齿轮51。在该实施方式中，由各齿轮51～53构成减速机构43。主齿轮51和中间齿轮52由树脂材料形成，从而轻量化。在阀壳体45与端框46之间的接合部分设有橡胶制的垫圈60。利用该垫圈60，马达部32和减速机构部33的内部相对于大气密闭。
因而，如图3所示，从全闭状态，马达42工作，马达齿轮53旋转，由此，该旋转利用中间齿轮52减速并传递至主齿轮51。由此，旋转轴40和阀芯39克服复位弹簧50的作用力转动，流路36打开。即，阀芯39开阀。在使阀芯39闭阀的情况下，马达42使马达齿轮53逆向转动。而且，为了使阀芯39保持为一定开度，使马达42产生旋转力，并将该旋转力作为保持力经由马达齿轮53、中间齿轮52以及主齿轮51传递至旋转轴40。由于该保持力与复位弹簧50的作用力均衡，由此，阀芯39被保持为一定开度。
在此，在图3所示的全闭状态下，存在有自进气通路2向下游侧流路36BB作用有过大的增压压力的情况。在该情况下，可能存在：阀芯39自阀座38浮起，进气向上游侧流路36AA泄漏并向排气通路3流动。该结果，在排气通路3中，可能存在：催化剂9、10劣化，产生逆火等。在该实施方式中，该阀芯39的浮起可能由于以下原因而引起：旋转轴40借助两个轴承47、48支承于阀壳体45，这些轴承47、48在构造上存在微米单位的松动。于是，在该EGR阀24设有用于防止全闭时由过大的增压压力的作用引起的阀芯39的浮起的结构。
图6中利用剖视图表示全闭状态的阀座38、阀芯39、旋转轴40以及主齿轮51的关系。在图6中，旋转轴40的轴线(主轴线)L1与阀芯39的密封面39a分开配置，并且与阀芯39的轴线L2分开配置。在此，旋转轴40的销40a的轴线(副轴线L3)与主轴线L1平行地延伸，并且自主轴线L1向旋转轴40的半径方向偏移配置。阀芯39包含以自主轴线L1与阀芯39的轴线L2延伸的方向平行地延伸的假想面V1为边界的第1侧部39AA(图6中标注剖面线(点)表示的部分)和第2侧部39BB(图6中未标注剖面线(点)的部分)。而且，在阀芯39从全闭状态以旋转轴40的主轴线L1为中心向开阀方向(图6的顺时针方向)F1转动时，第1侧部39AA朝向下游侧流路36BB转动，第2侧部39BB朝向上游侧流路36AA转动。在从开阀状态将阀芯39向全闭状态闭阀时，阀芯39向与开阀方向F1相反朝向的闭阀方向(图6的逆时针方向)转动。
另外，如图6所示，在主齿轮51的旋转轨迹上设有限制主齿轮51的旋转的齿轮止挡件63。该齿轮止挡件63设于阀壳体45。在此，在阀芯39为全闭状态时，在主齿轮51与齿轮止挡件63之间设定有规定的间隙G1。因而，容许主齿轮51从全闭状态进一步转动到与齿轮止挡件63抵接。由此，容许全闭状态的阀芯39的向闭阀方向的进一步的转动。
以上述的阀座38、阀芯39、旋转轴40以及主齿轮51的配置关系为前提，如图3～图6所示，在阀座38设有闭阀止挡件65，该闭阀止挡件65用于限制全闭状态的阀芯39朝向与开阀方向F1相反朝向的闭阀方向转动。在俯视阀芯39时，闭阀止挡件65与阀芯39的第1侧部39AA的外周相邻地配置，并以能够与该第1侧部39AA的上表面卡合的方式设置。闭阀止挡件65呈L形状，并配置为其短边部65a固定于阀座38的上表面，长边部65b能够与第1侧部39AA的上表面接触。在此，闭阀止挡件65例如能够利用焊接固定于阀座38。在阀芯39处于全闭状态时，在第1侧部39AA的上表面与闭阀止挡件65的长边部65b之间设有略微的间隙G2。为了方便说明，与实际的尺寸相比放大地表示了图6所示的间隙G2。如图5所示，在该实施方式中，在俯视阀芯39时，闭阀止挡件65以阀芯39的轴线L2为中心、配置于自阀芯39的轴线L2朝向第1侧部39AA向与旋转轴40的主轴线L1正交的方向延伸的第1假想线L10上。即，在该实施方式中，闭阀止挡件65配置于比后述的角度范围θ1(参照图13)的中间靠第1假想线L10侧的位置(靠近第1假想线L10的位置)。
而且，在该实施方式中，设有用于对全闭状态的阀芯39进一步向闭阀方向转动施力的第2转动施力单元。图7中利用框图表示该第2转动施力单元的电结构。如图7所示，在该实施方式中，包括：控制器70，其用于控制EGR阀24的开闭；以及进气压传感器71(参照图1)，其用于检测进气歧管8的稳压箱8a中的进气压力PM。在控制器70连接有进气压传感器71和EGR阀24。而且，控制器70对EGR阀24执行如下这样的转动施力控制。在该实施方式中，由EGR阀24的马达42、减速机构43以及控制器70构成本发明的第2转动施力单元的一个例子。
图8中利用流程图表示该转动施力控制的内容。在处理转移到该例程时，在步骤100中，控制器70判断EGR阀24是否为全闭状态。控制器70能够通过判断EGR阀24是否为全闭控制中来进行该判断。控制器70在该判断结果为肯定的情况下将处理转移到步骤110，在该判断结果为否定的情况下将处理返回到步骤100。
在步骤110中，控制器70获取由进气压传感器71检测的进气压力PM。
接着，在步骤120中，控制器70判断进气压力PM是否高于规定值P1。在此，规定值P1为假定利用增压机5的工作对进气歧管8作用了高压的增压压力的情况来设定的值。控制器70在该判断结果为肯定的情况下将处理转移到步骤130，在该判断结果为否定的情况下将处理返回到步骤100。
然后，在步骤130中，控制器70控制马达42，从而使EGR阀24的阀芯39从全闭状态进一步向闭阀方向转动。在该实施方式中，控制器70例如能够对马达42进行PWM(Pulse WidthModulation脉宽调制)控制。即，通过改变电流相对于马达42的占空比(DUTY)，从而控制马达42的输送。然后，控制器70将处理返回到步骤100。
根据上述控制，控制器70在阀芯39为全闭状态、且在下游侧流路36BB作用有高压的进气即增压压力时，控制马达42，从而对阀芯39从全闭状态进一步向闭阀方向转动施力。
根据以上说明的包含该实施方式的双偏心阀的EGR阀24，闭阀止挡件65以能够与阀芯39的第1侧部39AA卡合的方式设置，从而限制全闭状态的阀芯39朝向与开阀方向F1相反朝向的闭阀方向转动。因而，例如，即使在下游侧流路36BB作用有增压压力，而全闭状态的阀芯39欲自阀座38浮起，如图9所示，通过阀芯39的第1侧部39AA与闭阀止挡件65接触而限制阀芯39的浮起。即，通过阀芯39与闭阀止挡件65接触，从而主要限制阀芯39的以旋转轴40为中心的转动方向上的微动。此时，如图9所示，第1侧部39AA与闭阀止挡件65接触，但在第1侧部39AA和第2侧部39BB这两个侧部，密封面39a自阀座38的座面38b分开。图9中的阀座38与阀芯39之间的距离是为了方便说明而夸张表示的距离。而且，全闭状态的阀芯39被复位弹簧50向闭阀方向转动施力。图9是表示阀座38和阀芯39等的剖视图。
因而，如图10所示，阀芯39以其第1侧部39AA与闭阀止挡件65之间的接触部C1为支点被向闭阀方向转动施力，阀芯39向横向微动而密封面39a与阀座38的座面38b接触。即，如图11所示，在第2侧部39BB的密封面39a与阀座38的座面38b接触时，阀芯39沿着该座面38b的锥形部向横向移动。由此，如图12所示，在第1侧部39AA，密封面39a也与阀座38的座面38b接触，在阀芯39与阀座38之间，密封面39a的整周与座面38b的整周线接触或面接触。因此，在全闭时，在以旋转轴40为中心的转动方向上，即使在阀芯39作用有使阀芯39自阀座38浮起的力，也能够抑制阀芯39的浮起，能够将阀芯39与阀座38之间密封，能够防止进气自阀芯39与阀座38之间泄漏。该结果，进气不会向排气通路3流动，能够防止逆火等的发生。图10是表示阀座38和阀芯39等的剖视图。图11是表示阀座38和第2侧部39BB的一部分的放大剖视图。图12是表示阀座38和第1侧部39AA的一部分的放大剖视图。
根据该实施方式的结构，在阀芯39成为全闭状态、且在下游侧流路36BB作用有高压的增压压力时，利用控制器70和马达42等，阀芯39被进一步向闭阀方向转动施力。因而，在抑制由高压的增压压力的作用引起的阀芯39的自阀座38的浮起时，阀芯39与上述相同地向横向微动而其密封面39a与阀座38的座面38b接触。因此，即使在全闭时在阀芯39作用有使阀芯39自阀座38浮起的高压的增压压力，也能够将阀芯39与阀座38之间密封，能够防止进气自阀芯39与阀座38之间泄漏。
而且，根据该实施方式的结构，在上游侧流路36AA配置有阀芯39和旋转轴40的顶端部40c，并且，阀芯39以能够落座于阀座38的方式设置。因而，在全闭时，作用于上游侧流路36AA的排气压力作用于阀芯39落座于阀座38的方向。因此，在全闭时，能够利用作用于上游侧流路36AA的排气压力有效地防止自EGR阀24向进气通路2的EGR气体泄漏。
＜第2实施方式＞
接着，参照附图详细地说明具体化成了包含本发明的双偏心阀的EGR阀的第2实施方式。
另外，在以下的说明中，对与第1实施方式相同的结构要素标注相同的附图标记并省略说明，以不同的方面为中心进行说明。
在该实施方式中，在闭阀止挡件65的配置的方面与第1实施方式的结构不同。图13中利用俯视剖视图表示全闭状态的EGR阀24的一部分。在该实施方式中，如图13所示，在俯视阀芯39时，闭阀止挡件65以阀芯39的轴线L2为中心在从第1假想线L10到第2假想线L20的角度范围θ1中与阀芯39的外周相邻地配置，该第1假想线L10自阀芯39的轴线L2朝向第1侧部39AA向与旋转轴40的主轴线L1正交的方向延伸，该第2假想线L20自阀芯39的轴线L2朝向旋转轴40的顶端部40c与旋转轴40的主轴线L1平行地延伸。特别是，在该实施方式中，闭阀止挡件65配置于角度范围θ1的中间。在此，作为角度范围θ1的中间，例如，在图13中，除了包含以第1假想线L10为基准位置(0°)的顺时针方向“45°”的位置以外，还包含从基准位置(0°)向顺时针方向“40°～50°”的范围的位置。
根据该实施方式的结构，能够得到与第1实施方式相同的作用效果。此外，在该实施方式中，闭阀止挡件65在从第1假想线L10到第2假想线L20的角度范围θ1中与阀芯39的外周相邻地配置。因而，通过阀芯39与闭阀止挡件65接触，能够限制阀芯39在以旋转轴40为中心的转动方向上的微动、和阀芯39在阀芯39的轴线L2的方向上的微动中的至少一者。因此，能够有效地抑制全闭时的阀芯39自阀座38浮起。特别是，在该实施方式中，由于闭阀止挡件65配置于角度范围θ1的中间，因此，通过阀芯39与闭阀止挡件65接触，从而最大限度地限制阀芯39在以旋转轴40为中心的转动方向上的微动和阀芯在阀芯39的轴线L2的方向上的微动这两者。因此，即使在全闭时在阀芯39作用有使阀芯39自阀座38浮起的高压的增压压力，也能够有效地将阀芯39与阀座38之间密封，能够有效地防止高压的进气自阀芯39与阀座38之间泄漏。
图14中利用侧剖视图表示全闭状态的EGR阀24的一部分。如图14所示，在该实施方式中，在顶端部40c固定有阀芯39的旋转轴40利用两个轴承47、48悬臂支承于阀壳体45。因而，在旋转轴40与两个轴承47、48之间存在不可避免的略微的轴承松动(日语：軸受ガタ)。因此，在阀芯39与阀座38之间，在阀芯39的上下方向(图14的上下方向)上存在略微的松动。在此，对于防止阀芯39的上下方向上的浮起，在图14中用黑三角表示的位置(旋转轴40的主轴线L1的延长线上的位置)，能够在抑制阀芯39时以最小的力(转矩)抑制阀芯39。但是，对于防止阀芯39的转动方向(开闭方向)上的浮起，该位置成为最差的位置。另一方面，对于防止阀芯39的转动方向上的浮起，在图13中用黑三角表示的位置(位于第1假想线L10上、且离阀芯39的轴线L2最远的位置)，能够在抑制阀芯39时以最小的力(转矩)抑制阀芯39。于是，在该实施方式中，通过将闭阀止挡件65配置于角度范围θ1的中间，能够对阀芯39的上下方向上的浮起和阀芯39的转动方向上的浮起这两者复合地以更小的力(转矩)抑制阀芯39的浮起。
图15～图17中利用图表表示进气的自阀座38与阀芯39之间的泄漏流量相对于施加于阀芯39的压力(增压压力)的关系。在图15～图17中，“黑圆点”、“白圆点”、“黑四边形”表示供给到马达42的电流的占空比(DUTY)的不同(黑圆点：0％，白圆点：10％，黑四边形：20％)。而且，图15表示闭阀止挡件在图14中位于以第1假想线L10为基准逆时针方向“-45°”的位置的情况，图16表示位于“0°”的位置的情况(第1实施方式的情况)，图17表示位于向顺时针方向“45°”(角度范围θ1的中间)的位置的情况。在图15所示的“-45°”的情况下，为了将泄漏流量抑制在规定的基准值Q1以下，最大只能对抗“110kPa”的压力，在图16所示的“0°”的情况下，同样地最大只能对抗“140kPa”的压力。相对于此，如本实施方式所示，在图17所示的“45°”的情况下，为了将泄漏流量抑制在基准值Q1以下，最大能够对抗“260kPa”的压力。这样一来，根据本实施方式的结构，可知：由于将闭阀止挡件65配置于角度范围θ1的中间，因此，与第1实施方式的情况相比，能够对抗两倍的增压压力而能够有效地抑制阀芯39的浮起。
＜第3实施方式＞
接着，参照附图详细地说明具体化成了包含本发明的双偏心阀的EGR阀的第3实施方式。
在该实施方式中，在闭阀止挡件65的配置的方面与所述各实施方式的结构不同。图18中利用俯视剖视图表示全闭状态的EGR阀24的一部分。在该实施方式中，如图18所示，在俯视阀芯39时，闭阀止挡件65以阀芯39的轴线L2为中心在从第1假想线L10到第2假想线L20的角度范围θ1中与阀芯39的外周相邻地配置。特别是，在该实施方式中，闭阀止挡件65配置于比角度范围θ1的中间靠第2假想线L20的一侧，且作为一个例子配置于自基准位置(0°)向顺时针方向“60°”的位置。在该实施方式中，在俯视阀芯39时，在比主轴线L1靠第1侧部39AA的一侧以长边部65b与主轴线L1正交的朝向配置闭阀止挡件65。
根据该实施方式的结构，能够得到与第2实施方式相同的作用效果。此外，在该实施方式中，由于闭阀止挡件65配置于比角度范围θ1的中间靠第2假想线L20的一侧、且作为一个例子配置于自基准位置(0°)向顺时针方向“60°”的位置，因此，通过阀芯39与闭阀止挡件65接触，能够主要限制阀芯39在阀芯39的轴线L2的方向上的微动。因此，能够抑制阀芯39在阀芯39的轴线L2的方向上自阀座38浮起。特别是，能够使EGR阀24的低开度区域的EGR气体的流量特性(流量分辨率)提高。
图19中作为一个例子利用图表表示EGR气体的流量相对于EGR阀24的开度的特性。在该图表中，曲线的线型的不同表示闭阀止挡件65的配置(距离基准位置(0°)的角度)的不同。即，较粗的实线表示基准位置“0°”的情况(第1实施方式)，较粗的单点划线表示“35°”的情况，较粗的双点划线表示“45°”的情况(第2实施方式)，较粗的虚线表示“60°”的情况(第3实施方式)。如该图表所示，可知：在低开度区域(例如“0.5°～1.5°”)，距离基准位置(0°)的角度越增加，则EGR气体的流量分辨率越高。而且，可知：在与该实施方式相同的“60°”的情况下，流量分辨率最高。
＜第4实施方式＞
接着，参照附图详细地说明与包含提动阀的EGR阀相关的第4实施方式。
在不采用双偏心阀而采用了提动阀作为EGR阀的情况下，根据阀芯与阀座之间的位置关系而考虑与双偏心阀的情况相同的问题。于是，在该实施方式中，说明采用了提动阀作为EGR阀的情况。
在该实施方式中，EGR阀的结构与所述各实施方式不同。图20中利用剖视图表示包含该实施方式的DC马达式提动阀的EGR阀81。该实施方式的EGR阀81成为包含提动阀的结构。即，如图20所示，EGR阀81包括：壳体83，其具有流路82；阀座84，其设于流路82；阀芯85，其以能够落座于阀座84的方式设置；阀轴86，其用于使阀芯85直线地进行往复运动(行程运动)；以及DC马达87，其用于使阀轴86与阀芯85一起向其轴线方向进行行程运动。
阀芯85固定于阀轴86的下端部，在阀轴86的上端部设有弹簧支承件88。在弹簧支承件88与壳体83之间设有对阀芯85和阀轴86向阀芯85落座于阀座84的方向、即闭阀方向施力的闭阀弹簧89(第1闭阀施力单元)。在壳体83设有用于以能够向轴线方向移动的方式支承阀轴86的推力轴承90。而且，与推力轴承90相邻地，在壳体83设有密封构件91。
DC马达87主要包括电磁线圈92、包含磁体93的转子94以及旋转轴95。转子94借助径向轴承96以能够旋转的方式支承于壳体83。电磁线圈92在转子94的周围固定于壳体83。旋转轴95与阀轴86配置于同一轴线上，旋转轴95的下端部以能够按压阀轴86的方式设置。在旋转轴95的上部设有外螺纹97。在转子94的中心设有与外螺纹97螺纹结合的内螺纹98。而且，该EGR阀81通过使DC马达87驱动、即、使电磁线圈92励磁并使转子94旋转，从而将该旋转运动经由内螺纹98和外螺纹97转换成旋转轴95的行程运动，通过利用旋转轴95的下端部按压阀轴86，从而调节阀芯85相对于阀座84的开度。在EGR阀81全闭时，阀芯85落座于阀座84而闭阀。
阀座84呈圆环状，包含阀孔84a和形成于阀孔84a的环状的座面84b。阀芯85呈大致圆锥台状，在外周形成有与座面84b相对应的环状的密封面85a。流路82以阀座84为边界被分成上游侧流路82A(下侧)和下游侧流路82B(上侧)，阀芯85配置于上游侧流路82A。上游侧流路82A经由EGR通路与排气通路连接。下游侧流路82B经由EGR通路与进气通路连接。在该实施方式中，阀座84以能够与阀芯85卡合的方式设置(闭阀限制单元)，从而限制全闭状态的阀芯85的、朝向闭阀方向的移动。
另外，在该实施方式中，在图1所示的汽油发动机系统中，代替EGR阀24，而使用该EGR阀81。而且，在该实施方式中，在图7所示的框图中，代替EGR阀24，而使用该EGR阀81。即，控制器70控制DC马达87，从而在阀芯85成为全闭状态、且在下游侧流路82B作用有高压的增压压力时，对阀芯85从全闭状态进一步向闭阀方向施力(第2闭阀施力单元)。
如以上所说明的那样，根据该实施方式的提动式的EGR阀81的结构，全闭状态的阀芯85与阀座84卡合，由此，限制阀芯85的朝向闭阀方向(上方向)的移动。而且，在阀芯85的全闭状态下，阀芯85被闭阀弹簧89向闭阀方向施力。因而，即使在下游侧流路82B作用有略微的进气压(正压)，也能够确保阀芯85的全闭状态，能够限制阀芯85自阀座84浮起。而且，在阀芯85成为全闭状态、且在下游侧流路82B作用有高压的增压压力时，DC马达87被控制器70控制，阀芯85被进一步向闭阀方向施力。因而，即使在全闭状态的阀芯85作用有高压的增压压力，也限制阀芯85自阀座84浮起，确保阀芯85的密封面85a与阀座84的座面84b之间的接触。因此，即使在全闭时的阀芯85作用有高压的增压压力，也能够将阀芯85与阀座84之间密封，能够防止进气自阀芯85与阀座84之间泄漏。而且，能够防止由增压压力引起的阀芯85的浮起，因此，通过使闭阀弹簧89和DC马达87协作，不需要分别使闭阀弹簧89和DC马达87大型化和高性能化，能够谋求小型化和低成本化。
另外，本发明并不限定于所述各实施方式，在不偏离发明的主旨的范围内，能够适当变更结构的一部分而进行实施。
(1)在所述第1实施方式中，构成为，仅在阀芯39成为全闭状态、且在下游侧流路36BB作用有高于规定值P1的进气压力PM(增压压力)时，控制器70和马达42等(第2转动施力单元)控制EGR阀24并对阀芯39进一步向闭阀方向转动施力。相对于此，还能够构成为，在阀芯成为全闭状态时，控制器和马达等(第1转动施力单元)一直对阀芯进一步向闭阀方向转动施力。
(2)在所述第1实施方式中，将本发明的双偏心阀具体化成了EGR阀24，但并不限定于EGR阀，只要是调节流体的流量的构件即可，能够将本发明的双偏心阀具体化成各种的流量调节阀。
产业上的可利用性
本发明例如能够应用于发动机所装备的EGR装置的EGR阀。
附图标记说明
24、EGR阀；36、流路；36AA、上游侧流路；36BB、下游侧流路；38、阀座；38a、阀孔；38b、座面；39、阀芯；39a、密封面；39AA、第1侧部；39BB、第2侧部；40、旋转轴；40a、销；40c、顶端部；42、马达(第2转动施力单元)；43、减速机构(第2转动施力单元)；45、阀壳体；47、第1轴承；48、第2轴承；50、复位弹簧(第1转动施力单元)；65、闭阀止挡件；70、控制器(第2转动施力单元)；L1、主轴线(旋转轴的轴线)；L2、轴线(阀芯的轴线)；L3、副轴线(销的轴线)；L10、第1假想线；L20、第2假想线；θ1、角度范围；V1、假想面。

Claims (7)

1.一种双偏心阀，其包括：
阀座，其呈圆环状，包含阀孔和形成于所述阀孔的环状的座面；
阀芯，其呈圆板状，在外周形成有与所述座面相对应的环状的密封面；
壳体，其包含供流体流动的流路；
旋转轴，其用于使所述阀芯转动；以及
轴承，其用于将所述旋转轴以能够旋转的方式支承于所述壳体，
所述阀座和所述阀芯配置于所述流路，
所述流路以所述阀座为边界被分成上游侧流路和下游侧流路，在所述上游侧流路配置有所述阀芯，
所述旋转轴的轴线自所述阀芯的所述密封面分开地配置，并且自所述阀芯的轴线分开地配置，
所述阀芯包含以自所述旋转轴的轴线与所述阀芯的轴线延伸的方向平行地延伸的假想面为边界的第1侧部和第2侧部，在所述阀芯从落座于所述阀座的全闭状态向开阀方向转动时，所述第1侧部朝向所述下游侧流路转动，所述第2侧部朝向所述上游侧流路转动，该双偏心阀的特征在于，
该双偏心阀包括：
闭阀止挡件，其以能够与所述第1侧部卡合的方式设置，从而限制所述全闭状态的所述阀芯向与所述开阀方向相反朝向的闭阀方向转动；以及
第1转动施力单元，其用于对所述全闭状态的所述阀芯向所述闭阀方向转动施力。
2.根据权利要求1所述的双偏心阀，其特征在于，
该双偏心阀还包括第2转动施力单元，其用于在所述阀芯成为所述全闭状态、且在所述下游侧流路作用有高压流体时，对所述阀芯进一步向所述闭阀方向转动施力。
3.根据权利要求1或2所述的双偏心阀，其特征在于，
在俯视所述阀芯时，以所述阀芯的轴线为中心，在从自所述阀芯的轴线朝向所述第1侧部向与所述旋转轴的轴线正交的方向延伸的第1假想线到自所述阀芯的轴线朝向所述旋转轴的顶端部向与所述旋转轴的轴线平行延伸的第2假想线的角度范围中，所述闭阀止挡件与所述阀芯的所述第1侧部的外周相邻地配置。
4.根据权利要求3所述的双偏心阀，其特征在于，
所述闭阀止挡件配置于所述角度范围的中间。
5.根据权利要求3所述的双偏心阀，其特征在于，
所述闭阀止挡件配置于比所述角度范围的中间靠所述第1假想线的一侧。
6.根据权利要求3所述的双偏心阀，其特征在于，
所述闭阀止挡件配置于比所述角度范围的中间靠所述第2假想线的一侧。
7.一种提动阀，其包括：
阀座，其呈圆环状，包含阀孔和形成于所述阀孔的环状的座面；
阀芯，其呈大致圆锥状，在外周形成有与所述座面相对应的环状的密封面；
壳体，其包含供流体流动的流路；
阀轴，其用于使所述阀芯直线地进行往复运动；以及
轴承，其用于将所述阀轴支承为能够向其轴线方向移动，
所述阀座和所述阀芯配置于所述流路，
所述流路以所述阀座为边界被分成上游侧流路和下游侧流路，在所述上游侧流路配置有所述阀芯，
所述阀芯在从落座于所述阀座的全闭状态向开阀方向移动时朝向所述上游侧流路移动，该提动阀的特征在于，
所述阀座以能够与所述阀芯卡合的方式设置，从而限制所述全闭状态的所述阀芯朝向闭阀方向移动，
该提动阀包括：
第1闭阀施力单元，其用于对所述全闭状态的所述阀芯向所述闭阀方向施力；以及
第2闭阀施力单元，其用于在所述阀芯成为所述全闭状态、且在所述下游侧流路作用有高压流体时，对所述阀芯进一步向所述闭阀方向施力。
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