DE112005000734T5

DE112005000734T5 - Ventilvorrichtung

Info

Publication number: DE112005000734T5
Application number: DE112005000734T
Authority: DE
Inventors: Hideyuki Oyama Seiyama; Taisei Oyama Okubo; Kouichi Oyama Okaya; Tatsuya Oyama Iwazaki; Hiroshi Oyama Tsuda
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2004-04-01
Filing date: 2005-04-01
Publication date: 2008-08-07
Anticipated expiration: 2025-04-02
Also published as: JP5015277B2; DE112005003847A5; JP4641525B2; JP2010144738A; US7455056B2; WO2005095834A1; KR100851563B1; SE0701976L; SE530511C2; SE530510C2; JP2010144737A; SE0602046L; SE530484C2; SE0701975L; DE112005000734B4; KR20070003972A; KR20080068928A; JPWO2005095834A1; JP4898929B2; DE112005003846B4

Abstract

Ventilvorrichtung, bei welcher vorgesehen sind:
ein Ventilgehäusekörper, der einen Kanal für Fluid aufweist;
eine Ventilführung, die in dem Ventilgehäusekörper vorgesehen ist;
ein Ventilschaft, der in der Ventilführung gleitet, um ein Ventil zu öffnen und zu schließen; und
ein Abstreifer, der auf einer Kanalseite der Ventilführung vorgesehen ist, wobei der Abstreifer einen kegelstumpfförmigen Schneidrand aufweist.

Description

[TECHNISCHES GEBIET]
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ventilvorrichtung, und spezieller eine Ventilvorrichtung, die zur Durchführung von EGR eingesetzt werden soll.
[STAND DER TECHNIK]
Als eine Maßnahme zur Verringerung der Stickoxide (NOx), die im Abgas eines Dieselmotors enthalten sind, ist herkömmlich eine EGR-Ventilvorrichtung bekannt, die ein Abgas-Durchflussventil darstellt, zur Durchführung einer so genannten EGR (Abgasrückführung), bei welcher ein Teil des Abgases, das vom Motor erzeugt wird, zum Einlasssystem des Motors zur Rückführung zurückgeführt wird (vgl. beispielsweise Patentdokument 1 und Patentdokument 2).
Ein EGR-Ventil ist nicht nur dem Abgas auf hoher Temperatur ausgesetzt, das vom Auspuff zugeführt wird, sondern auch dem Abgas ausgesetzt, das durch einen Rückführungsabgaskühler gekühlt wird, und daher eine verringerte Temperatur aufweist. Kleine Teilchen beispielsweise aus Kohlenstoff sind in dem Abgas vorhanden, und der Kohlenstoff lagert sich auf dem Ventilschaft des EGR-Ventils ab. Weiterhin tritt bei dem Abgas, das eine verringerte Temperatur aufweist, da Schwefelsäure infolge des Schwefelanteils im Kraftstoff erzeugt wird, Korrosion infolge der Schwefelsäure auf, und lagert sich darüber hinaus der Kohlenstoff auf dem korrodierten Teil ab, so dass ein Fressen auftritt, so dass möglicherweise ein Betriebsausfall des EGR-Ventils auftreten kann.
Wie in 10 gezeigt, weist das im Patentdokument 1 offenbarte Abgasrückführungssteuerventil 105, das eine EGR-Ventilvorrichtung ist, ein Gehäuse auf, in welchem ein Abgaskanal vorgesehen ist, ein Regelventil 106 zur Einstellung der Menge an Abgas, die durch den Abgaskanal des Gehäuses fließt, in welchem ein Schaft 117, der das Regelventil 106 haltert, so vorgesehen ist, dass er frei in einem Führungsteil 114 gleitet, das ein Durchgangsloch aufweist. Ein Halter 131 zur Ausbildung eines vorbestimmten Raums für den Schaft 117 ist auf der Seite des Regelventils des in dem Gehäuse vorgesehenen Führungsteils 114 vorgesehen. Weiterhin ist ein Metallfaserabstreifstoff 130, der den Umfang des Schaftes 117 berührt, im Inneren des vorbestimmten Raums des Halters 131 vorgesehen, und wird der Kohlenstoff, der sich auf dem Schaft 117 abgelagert hat, durch den Metallfaserabstreifstoff 130 abgestreift, wenn der Schaft 117 gleitet.
Weiterhin weist die im Patentdokument 2 offenbarte EGR-Ventilvorrichtung, wie in 9 gezeigt, ein Gehäuse 112 auf, in welchem ein Abgaskanal 113 vorgesehen ist, und ein Ventilelement 116 zur Einstellung der Menge an Abgas, die durch den Abgaskanal 113 des Gehäuses 112 fließt, in welchem das Ventilelement 116 frei über eine Ventilführung 115 gleitet.
Ein Hydraulikstellglied 118 zum Öffnen und Schließen des Ventilelements 116 ist in dem oberen Abschnitt des Gehäuses 112 vorgesehen. Das Hydraulikstellglied 118 besteht aus einem Zylinder 119 und einem Kolben 120, der sich frei innerhalb des Zylinders 119 bewegen kann. Das Hydraulikstellglied 118 arbeitet so, dass der Kolben 120 durch das unter Druck stehende Öl bewegt wird, das von einem Elektromagnetventil 113 über eine Ölzufuhrleitung 132 zugeführt wird.
Weiterhin ist die EGR-Ventilvorrichtung mit einem Kühl- und Schmierabschnitt 135 zum Kühlen und Schmieren der Ventilführung 115 und dergleichen durch das zugeführte, unter Druck stehende Öl versehen. Der Kühl- und Schmierabschnitt 135 besteht, entsprechend dem Hub des Kolbens 120 in Ventilöffnungsrichtung, aus einem Ölkanal 136, der eine vordere Kammer 119a des Kolbens 120 und eine Federkammer 127 verbindet, wobei die Federkammer 127 sowohl als Kühlölmantel als auch als Schmierölvorratsbehälter dient, und einer Auslassöffnung 137 zum Abgeben des Öls aus der Federkammer 127. Der Ölkanal 136 wird dadurch ausgebildet, dass im Innenumfang des Zylinders 119 entlang dessen Axialrichtung eine Nut vorgesehen wird.
An der einen Endseite des Ölkanals 116, wenn sich der Kolben 120 zur durch eine gestrichelte Linie angedeuteten Position P1 bei vollem Hub bewegt, öffnet er sich an der vorderen Kammer 119a um eine vorbestimmte Fläche, und kann das unter Druck stehende Öl, das von der vorderen Kammer 119a zugeführt wird, zum Umfang der Ventilführung 115 eingegeben werden, wie durch den Pfeil dargestellt ist.
Wenn die EGR-Ventilvorrichtung in Betrieb ist, wird das unter Druck stehende Öl, das zwangsweise durch eine Ölpumpe (nicht gezeigt) zugeführt wird, dem Hydraulikstellglied 118 durch das Elektromagnetventil 133 zugeführt. Der Kolben 120 führt einen Hub durch, angetrieben durch das unter Druck stehende Öl, was dazu führt, dass das unter Druck stehende Öl, das in die Federkammer 127 eingegeben wurde, zur Ölwanne zurückkehrt, von der Auslassöffnung 137 aus, nachdem es in Kontakt mit dem Umfang der Ventilführung 115 und einem Schaft 116a geflossen ist. Daher wird die Wärme der Ventilführung 115 und des Schaftes 116a von dem unter Druck stehenden Öl abgeführt, das dort herum fließt, und nach außen abgegeben, so dass eine Überhitzung der Ventilführung 115 und des Schaftes 116a verhindert wird.

[Patentdokument 1]: Japanische offen gelegte Patentveröffentlichung Nr. HEI11-336616 .
[Patentdokument 2]: Japanische offen gelegte Patentveröffentlichung Nr. HEI07-332169 (Seiten 3–4, 1, und 2).

[BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG]
[DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDE PROBLEME]
Die EGR-Ventilvorrichtungen, die im Patentdokument 1 und im Patentdokument 2 offenbart werden, weisen allerdings folgende Probleme auf.
Erstens wird bei der EGR-Ventilvorrichtung, die im Patentdokument 1 offenbart ist, infolge der Tatsache, dass Ablagerungen wie beispielsweise Kohlenstoff durch einen Metallfaserabstreifstoff abgestreift werden, beim Einsatz über einen langen Zeitraum das Sieb des Metallfaserabstreifstoffs durch Kohlenstoff verstopft, so dass die Auswirkung des Abstreifens des Kohlenstoffs verloren geht.
Zweitens ist bei der EGR-Ventilvorrichtung, die im Patentdokument 2 offenbart wird, infolge der Tatsache, dass das Elektromagnetventil 132 getrennt von dem Gehäuse 112 vorgesehen ist, die Ölzufuhrleitung 132 zum Zuführen des unter Druck stehenden Öls zum Elektromagnetventil 133 und zum Gehäuse 112 erforderlich, so dass die Anzahl an Bauteilen erhöht wird. Da das Elektromagnetventil 133 getrennt von dem Gehäuse 112 vorgesehen ist, wird darüber hinaus der Raum zum Installieren der EGR-Ventilvorrichtung vergrößert.
Drittens ist bei der EGR-Ventilvorrichtung, die im Patentdokument 2 offenbart wird, die Fließgeschwindigkeit des Öls unter Druck niedrig, da der Ölkanal 136 des Kühl- und Schmierabschnitts 135 durch Vorsehen einer Nut im Innenumfang des Zylinders 119 entlang dessen Axialrichtung ausgebildet wird, obwohl das Öl unter Druck in die Federkammer 127 fließen kann. Daher kann das Öl unter Druck für die Kühlung nicht kräftig zur Ventilführung 115 und zum Schaft 116a ausgespritzt werden, wodurch die Kühlwirkung verringert wird.
Angesichts der voranstehenden Umstände besteht ein erster Vorteil der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung einer Ventilvorrichtung, die im Betrieb nie ausfällt, selbst wenn sie über einen langen Zeitraum eingesetzt wird; besteht ein zweiter Vorteil der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung einer kompakten EGR-Ventilvorrichtung, die weniger Bauteile aufweist; und besteht ein dritter Vorteil der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung einer EGR-Ventilvorrichtung, die eine gute Kühlleistung aufweist.
[MITTEL ZUR LÖSUNG DER PROBLEME]
Die Ventilvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist auf: einen Ventilgehäusekörper, der einen Kanal für Fluid aufweist; eine in dem Ventilgehäusekörper vorgesehene Ventilführung; einen Ventilschaft, der in der Ventilführung gleitet, um das Ventil zu öffnen und zu schließen; und einen Abstreifer, der an der Kanalseite der Ventilführung vorgesehen ist, wobei der Abstreifer einen kegelstumpfförmigen Schneidrand aufweist.
Durch eine derartige Anordnung wird ermöglicht, da der Abstreifer-Ventilschaft einen kegelstumpfförmigen Schneidrand aufweist, und die Ablagerungen, die sich auf dem Ventilschaft abgelagert haben, durch den Abstreifer abgestreift werden können, wenn der Ventilschaft nach oben gleitet, eine Ventilvorrichtung zur Verfügung zu stellen, die im Betrieb nie ausfällt, selbst wenn sie über einen langen Zeitraum eingesetzt wird.
Bei der Ventilvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Innendurchmesser des Abstreifers vorzugsweise 0,2–1,0 mm größer als der Außendurchmesser des Ventilschaftes.
Durch eine derartige Anordnung wird ermöglicht, eine Ventilvorrichtung zur Verfügung zu stellen, bei welcher die geringe Menge an Ablagerungen, die im Zwischenraum zwischen dem Ventilschaft und dem Randabschnitt übrig bleiben, sich nicht verfestigen, so dass ein Fressen des Randabschnitts und des Schaftteils mit kleinem Durchmesser des Ventilschaftes hervorgerufen wird, und bei welcher Ablagerungen wirksam abgestreift werden können.
Bei der Ventilvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Entfernung zwischen einem Ende des Abstreifers und einem kanalseitigen Ende der Ventilführung vorzugsweise größer als der Hub des Ventils.
Bei einer derartigen Anordnung wird verhindert, dass jener Teil des Ventilschaftes, auf welchem sich Ablagerungen wie beispielsweise aus Kohlenstoff abgelagert haben, in die Ventilführung hineingelangt, so dass ein Festgehen infolge des Eingrabens in eine der Ablagerungen wie beispielsweise Kohlenstoff verhindert werden kann.
Bei der Ventilvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise der Außendurchmesser des Ventilschaftes im Schnitt kleiner, entsprechend dem Abstreifer, als in einem Abschnitt entsprechend der Ventilführung; und ist der Innendurchmesser des Abstreifers gleich dem Außendurchmesser des Ventilschaftes in dem Schnitt entsprechend der Ventilführung.
Bei einer derartigen Anordnung tritt keine Beeinträchtigung des Gleitens auf, da die Ablagerungen und der Ventilschaft den gleichen Außendurchmesser aufweisen, selbst wenn der Ventilschaft kurz ausgebildet ist, und daher das Teil, auf welchem sich die Ablagerungen abgelagert haben, die durch den Abstreifer abgestreift werden, in die Ventilführung hineingelangt, wenn der Ventilschaft nach oben gleitet.
Daher kann die Ventilvorrichtung durch Verringerung der Länge des Ventilschaftes kompakt ausgebildet werden.
Bei der Ventilvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist es vorzuziehen, dass ein Dichtungsteil, das eine Klemmkraft auf den Außenumfang des Ventilschaftes ausübt, an dem kanalseitigen Ende der Ventilführung vorgesehen ist.
Mit einer derartigen Anordnung kann verhindert werden, dass in dem durchgehenden Fluid enthaltene Fremdkörper in die Ventilführung durch den Ventilschaft und das Gehäuse hineingelangen.
Bei der Ventilvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist es vorzuziehen, dass mit dem Fluid eine Abgasrückführung zu einer Brennkraftmaschine zur Durchführung von EGR durchgeführt wird, und die Ventilvorrichtung ein EGR-Ventil ist.
Bei einer derartigen Anordnung wird ermöglicht, eine Ventilvorrichtung zur Verfügung zu stellen, die zur Verwendung als Ventil zur Durchführung einer EGR geeignet ist.
Die EGR-Ventilvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist auf: einen Ventilgehäusekörper; ein Hydraulikstellglied, das auf dem Ventilgehäusekörper vorgesehen ist, um ein Ventil zu öffnen und zu schließen; ein Elektromagnet-Proportionalstellglied, das auf dem Ventilgehäusekörper vorgesehen ist; und ein Hydrauliksteuerventil, das durch das Elektromagnet-Proportionalstellglied vorgestellt und zurückgezogen wird, wobei der Steuerhydraulikdruck des Hydrauliksteuerventils auf das Hydraulikstellglied einwirkt, durch Ausgleich der Kraft des Elektromagnetstellglieds und einer Hydraulikkraft; wobei das Hydraulikstellglied und das Hydrauliksteuerventil mit dem Ventilgehäusekörper vereinigt sind.
Bei einer derartigen Anordnung werden, da das Hydraulikstellglied und das Hydrauliksteuerventil mit dem Ventilgehäusekörper vereinigt sind, Rohre zum Verbinden des Hydrauliksteuerventils und des Ventilgehäusekörpers nicht benötigt, im Vergleich zu einem Fall, bei welchem das Hydrauliksteuerventil getrennt von dem Ventilgehäusekörper vorgesehen ist, so dass die Anzahl an Bauteilen verringert werden kann, und die EGR-Ventilvorrichtung kompakt ausgebildet werden kann, verglichen mit jenem Fall, bei welchem das Hydrauliksteuerventil getrennt von dem Ventilgehäusekörper vorgesehen ist.
Bei der EGR-Ventilvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird vorgezogen, dass der Ventilgehäusekörper auf einen Ventilabschnitt, der das Ventil enthält, und einen Antriebsabschnitt aufgeteilt ist, der das Hydraulikstellglied und das Hydrauliksteuerventil enthält; und Befestigungsabschnitte für den Ventilabschnitt und den Antriebsabschnitt auf einem Kreis um eine Achse des Ventils herum vorgesehen sind.
Bei einer derartigen Anordnung können, da der Ventilabschnitt, der das Ventil enthält, und der Antriebsabschnitt, der das Hydraulikstellglied und das Hydrauliksteuerventil enthält, einfach voneinander getrennt werden können, die Bauteile getrennt ausgetauscht werden, selbst wenn ein Ausfall auftritt, so dass die Wartungskosten verringert werden können. Weiterhin wird ermöglicht, die Montagerichtung in Abhängigkeit von dem Montageort auszuwählen, so dass der Antriebsabschnitt einfach zusammengebaut werden kann.
Bei der EGR-Ventilvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist das Hydraulikstellglied vorzugsweise mit einem Anschlag versehen, um zu verhindern, dass sich der Kolben von dem Hydraulikzylinder löst.
Bei einer derartigen Anordnung wird, wenn ein Bruch beim Ventil auftritt, verhindert, dass der Kolben aus dem Hydraulikzylinder hinausgelangt, so dass der Hydraulikdruck abgedichtet wird, und der Hydraulikdruck aufrechterhalten werden kann.
Bei der EGR-Ventilvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist es vorzuziehen, dass das Hydraulikstellglied ein Hydraulikstellglied des Typs mit einem sich hin- und herbewegenden Kolben ist; das Hydrauliksteuerventil ein Spulen-Hydrauliksteuerventil ist; und das Hydraulikstellglied und das Hydrauliksteuerventil parallel zueinander angeordnet sind, mit der gleichen Vorstell/Rückstellrichtung.
Bei einer derartigen Anordnung kann einfach eine Hydraulikschaltung ausgebildet werden, und kann der Raum zum Installieren der EGR-Ventilvorrichtung verringert werden.
Die EGR-Ventilvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist auf: einen Ventilgehäusekörper; eine in dem Ventilgehäusekörper vorgesehene Ventilführung zum Führen einer Gleitbewegung des Ventilschaftes; und eine Düse, die zur Ventilführung hin angeordnet ist, und eine Öffnung zum Ausstoßen von Kühlöl aufweist.
Bei einer derartigen Anordnung wird, da das Kühlöl zur Ventilführung hin gespritzt wird, die Fließgeschwindigkeit des Kühlmediums um die Ventilführung herum erhöht, und wird die Kühlleistung verbessert.
Bei der EGR-Ventilvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist es vorzuziehen, dass ein Hydraulikdruck, welcher der Düse zugeführt wird, von einer Brennkraftmaschine erzeugt wird, die mit der EGR-Ventilvorrichtung ausgerüstet ist, während des Betriebs der Brennkraftmaschine.
Bei einer derartigen Anordnung kann, selbst wenn die EGR-Ventilvorrichtung nicht arbeitet, das Kühlöl dauernd ausgespritzt werden, solange die Brennkraftmaschine arbeitet, so dass das Auftreten eines Rücktransports von Wärme verhindert werden kann, der die Umgebungstemperatur durch angesammelte Wärme erhöht.
Bei der EGR-Ventilvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist es vorzuziehen, dass die Vorrichtung weiterhin aufweist: ein Hydraulikstellglied zum Öffnen und Schließen des Ventils; und ein Hydrauliksteuerventil zum Steuern des Hydraulikstellglieds; wobei der Hydraulikdruck, welcher der Düse zugeführt wird, der Hydraulikdruck ist, der von der Hydraulikschaltung zum Liefern des Hydraulikdrucks an das Hydrauliksteuerventil abgezweigt wird.
Da das Öl unter Druck, das der Düse zugeführt wird, von der Zufuhrschaltung für Öl unter Druck zum Liefern des Öls unter Druck an das Hydrauliksteuerventil abgezweigt wird, ist bei einer derartigen Anordnung keine getrennte Erzeugung eines Hydraulikdrucks zum Kühlen erforderlich, so dass die Konstruktion vereinfacht wird.
Bei der EGR-Ventilvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist es vorzuziehen, dass die Vorrichtung weiterhin aufweist: ein Hydraulikstellglied zum Öffnen und Schließen eines Ventils; und ein Hydrauliksteuerventil zum Steuern des Hydraulikstellglieds; wobei der Hydraulikdruck, welcher der Düse zugeführt wird, der Hydraulikdruck ist, der von der Hydraulikschaltung abgezweigt wird, welche das Hydraulikstellglied und das Hydrauliksteuerventil verbindet.
Durch eine derartige Anordnung können die Verarbeitung und die Konstruktion vereinfacht werden, obwohl das Kühlöl nur ausgespritzt werden kann, während die EGR-Ventilvorrichtung arbeitet, da die Düse sehr nahe an der Hydraulikschaltung zum Betreiben des Hydraulikstellglieds vorgesehen ist.
[KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN]
1 ist eine Vorderansicht einer EGR-Ventilvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine Ansicht von rechts der EGR-Ventilvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
3 ist ein Querschnitt entlang der Linie A-A von 1;
4 ist eine Ansicht von unten der EGR-Ventilvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, gesehen aus Richtung X in 2;
5 ist eine Teilansicht, welche Einzelheiten des Abschnitts P in 3 zeigt;
6A ist eine Darstellung der Konstruktion eines Dichtungsteils;
6B ist eine Darstellung des Zustands des Dichtungsteils bei normaler Temperatur;
6C ist eine Darstellung des Zustands des Dichtungsteils, wenn die Temperatur ansteigt;
7 ist ein Hydraulikschaltungsdiagramm der EGR-Ventilvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
8 ist eine Darstellung eines weiteren Beispiels einer Kühlkonstruktion der EGR-Ventilvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
9 ist ein Querschnitt einer EGR-Ventilvorrichtung nach dem Stand der Technik (offenbart im Patentdokument 2); und
10 ist ein Querschnitt einer EGR-Ventilvorrichtung nach dem Stand der Technik (offenbart im Patentdokument 2).
[BESTE ART UND WEISE DER AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG]
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
1 ist eine Ansicht von vorn einer Ventilvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, und 2 ist eine entsprechende Ansicht von rechts. 3 ist ein Querschnitt entlang der Linie A-A von 1. 4 ist eine Ansicht von unten, gesehen aus der Richtung X von 2 aus.
Wie in 1 und 2 gezeigt, weist eine EGR-Ventilvorrichtung 10 (welche die Ventilvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist) ein Gehäuse 11 auf, ein Gehäuse 12, einen Elektromagneten 13, und einen Positionssensor 51. Ein Ventilgehäusekörper 10H wird durch das Gehäuse 11 und das Gehäuse 12 gebildet, das auf der oberen Oberfläche des Gehäuses 11 durch Bolzen angebracht ist.
Wie in 4 gezeigt, ist der Ventilgehäusekörper 10H auf zwei Teile aufgeteilt, nämlich das Gehäuse 11 (das ein Ventilabschnitt ist) und das Gehäuse 12 (das ein Antriebsabschnitt ist), und können durch Bereitstellung von Bolzenlöchern und Schraubenlöchern auf dem Umfang, welcher die Achse eines Ventils 14 in einem Winkelabstand von 90 Grad zentriert, sowohl das Gehäuse 11 als auch das Gehäuse 12 aneinander so angebracht werden, dass sie gegeneinander in Umfangsrichtung verschoben sind. Jedesmal dann, wenn das Gehäuse 12 gegenüber dem Gehäuse 11 um 90 Grad verstellt wird, wird es jeweils an den Positionen in der Richtung angebracht, die durch eine doppelt gepunktete, gestrichelte Linie angedeutet sind. Hierbei kann die Richtung des Gehäuses 12 noch feiner eingestellt werden, wenn die Bolzenlöcher und die Schraubenlöcher in einem Winkelabstand von 15 Grad, 30 Grad, 45 Grad oder 60 Grad vorgesehen sind.
Die Merkmale des Ventilgehäusekörpers 10H, des Gehäuses 11, und des Gehäuses 12, die hier beschrieben werden, entsprechen einem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung.
Wie wiederum aus 1 und 2 hervorgeht, ist ein Elektromagnet 13 auf der oberen Oberfläche des Gehäuses 12 mittels Bolzen angebracht, und ist ein Positionssensor 51 in eine Kappe 31 eingeschraubt, die durch Bolzen auf der oberen Oberfläche des Gehäuses 12 angebracht ist. Das Gehäuse 11 weist einen Abgaskanal 11T auf, der einen Kanal für das Abgas als durchgehendes Fluid darstellt. Am Einlass des Abgaskanals 11T ist ein Einlassflansch 11D vorgesehen, und an dessen Auslass befindet sich ein Auslassflansch 11E. Der Einlassflansch 11D zum Anbringen an dem Einlassabschnitt für das Abgas der EGR ist an dem unteren Abschnitt des Gehäuses 11 vorgesehen, und der Auslassflansch 11E zum Anbringen an dem Zuführungsabschnitt für das Abgas der EGR ist an der Seitenoberfläche des Gehäuses 11 angeordnet. Das Abgas fließt entlang der Richtung von dem Pfeil HI zum Pfeil HD.
Wie in 3 gezeigt, ist im Inneren des Gehäuses 11 ein Ventil 14 vorgesehen, das ein Einstellventil zur Einstellung des Öffnungsgrades des Abgaskanals 11T ist. An dem Abgaskanal 11T an der Seite von dessen Einlassflansch 11E ist ein ringförmiger Ventilsitz 15 vorgesehen, gegen welchen das Ventil 14 anstoßen kann. Das Ventil 14 ist mit einem Ventilschaft 16 als Schaftabschnitt versehen, wobei der Ventilschaft 16 nach oben und unten durch das Innere der Ventilführung 17 gleitet, die einen in dem Gehäuse 11 vorgesehenen Führungsabschnitt darstellt. Ein Halter 19, der eine Ventilfeder 18 aufnimmt, ist auf dem oberen Abschnitt des Ventilschaftes 16 vorgesehen. Die Ventilfeder 18 stößt gegen einen Federhaltesitz 11C des Gehäuses 11 bzw. den Halter 19 an. Das Ventil 14 wird nach oben durch die Ventilfeder 18 gedrückt, so dass es an den ringförmigen Ventilsitz 15 anstößt.
Wie in 5 gezeigt, welche Einzelheiten des Abschnitts P in 3 zeigt, ist ein Abstreifer 21, der dazu ausgebildet ist, Kohlenstoff und dergleichen abzustreifen, der in dem Abgas enthalten ist, und sich auf der Oberfläche des Ventilschaftes 16 abgelagert hat, auf dem Ventilschaft 16 an der Seite des Abgaskanals 11T vorgesehen. Der Abstreifer 21 weist einen Flansch 21F an seinem zylindrischen, oberen Abschnitt auf. Der Flansch 21F des Abstreifers 21 wird in ein Montageloch 11A eingeführt, das in dem Gehäuse 11 vorgesehen ist, über eine Platte 23. Weiterhin wird der Abstreifer 21 dadurch installiert, dass sein Flansch 21F durch einen Ring 22 mit Druck beaufschlagt wird, der in das Montageloch 11A gedrückt wurde. Der Abstreifer 21 besteht aus einem korrosionsfesten Material, beispielsweise aus Edelstahl.
Ein Isolator 24 als Wärmeisoliermaterial ist auf der oberen Oberfläche der Platte 23 vorgesehen. Der Isolator 24 verhindert, dass die Wärme des Abgases an den oberen Abschnitt des Ventilschaftes 16 über den Abstreifer 21 übertragen wird.
Auf der oberen Oberfläche des Isolators 24 befindet sich eine Dichtung 25, die ein Dichtungsteil gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.
Die Dichtung 25 wird in ein im Gehäuse vorgesehenes Montageloch 11B eingepasst. Bei der Dichtung 25 steht ihr eines Ende in enger Berührung mit der unteren Oberfläche des Montageloches 11B des Gehäuses 11, und steht deren Innenumfangsoberfläche in enger Berührung mit der Außenumfangsoberfläche des Ventilschaftes 16. Bei einer derartigen Anordnung wird verhindert, dass das Abgas sowie Kohlenstoff, Öl und dergleichen, die in dem Abgas suspendiert sind, in das Innere der oberen Ventilführung 17 über den Ventilschaft 16 und das Montageloch 11B des Gehäuses 11 hineingelangen.
Die Dichtung 25 besteht aus Tetrafluorethylenharz, das wärmbeständig ist. Damit die Innenumfangsoberfläche der Dichtung 25, die eine starke Wärmeausdehnung zeigt, konstant in enger Berührung mit der Außenumfangsoberfläche des Ventilschaftes 16 steht, weist die Dichtung die folgende Konstruktion auf.
Wie in 6A gezeigt, welche die Konstruktion der Dichtung 25 zeigt, ist die Dichtung 25 mit einem Schlitz 25C zur Vorspannung versehen, der schräg in Bezug auf die Axialrichtung der Dichtung 25 geschnitten ist. Der Innendurchmesser 25D der Dichtung 25 ist kleiner als der Außendurchmesser DG des Ventilschaftes 16, so dass dann, wenn die Dichtung 25 an dem Ventilschaft 16 angebracht wird, die Dichtung 25 so mit Druck beaufschlagt wird, dass sie sich verlängert, wie in 6B gezeigt, eine nach innen gerichtete Zugkraft erzeugt wird, eine Vorspannkraft zum Ergreifen des Außenumfangs des Ventilschaftes erzeugt wird, und sich der Schlitz 25C öffnet. Wenn das Abgas durch die EGR-Ventilvorrichtung 10 fließt, steigt die Temperatur der Dichtung 25 an, weitet sich die Dichtung 25 durch Wärmeeinwirkung in Umfangsrichtung auf, so dass der Raum des Schlitzes 25C ausgeschaltet wird, wie in 6C gezeigt ist, während die nach innen gerichtete Zugkraft, nämlich die Vorspannkraft zum Ergreifen des Außenumfangs des Ventilschaftes beibehalten bleibt. Hierbei kann die Dichtung 25 aus Tetrafluorethylen, gemischt mit Bronzepulver, hergestellt sein, oder es kann die Dichtung 25 aus einer Sinterlegierung hergestellt sein, die ringförmig ausgebildet ist, mit einer Zusammenziehkraft zum inneren Durchmesser hin.
Hierbei entsprechen die hier geschilderten Merkmale der Dichtung 25 einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung.
Die Ventilführung 17 ist mit einer Öldichtung 26 versehen. Die Öldichtung 26 weist einen zylindrischen Ring 26R und eine Lippendichtung 26S auf. Die Lippendichtung 26S berührt eng den Ventilschaft 16, und der Ring 25R berührt eng die Außenoberfläche der Ventilführung 17, so dass bei dem Öl in einer Ölkammer 27, die durch das Gehäuse 12 und das Gehäuse 11 gebildet wird, verhindert wird, dass es in den Abgaskanal 11T herausleckt.
Wie in 5 gezeigt, nehmen der Innendurchmesser und der Außendurchmesser des zylindrischen, unteren Abschnitts des Abstreifers 21 allmählich vom Vorderende hin ab, so dass ein kegelstumpfförmiger Schneidrand 21H entsteht. Der Innendurchmesser des Schneidrandes 21H umfasst eine geradlinige Bohrung 21L parallel zu einem Schaftteil 16D mit kleinem Durchmesser des Ventilschaftes 16. Die geradlinige Bohrung 21L weist eine vorbestimmte Länge auf, beispielsweise 1 mm. Infolge der geradlinigen Bohrung 21L wird die Festigkeit des Schneidrandes 21H sichergestellt, und wird eine Verformung des Schneidrandes 21H verhindert.
Hierbei entsprechen die Merkmale des Abstreifers 21, die hier beschrieben werden, einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung.
Ein Zwischenraum NS ist zwischen dem Innendurchmesser DS des Schneidrandes 21H des Abstreifers 21 und dem Außendurchmesser DJ des Schaftteils 16D mit kleinem Durchmesser des Ventilschaftes 16 vorgesehen, und zu diesem Zweck wird eine Differenz TS zwischen dem Innendurchmesser DS des Schneidrandes 21H des Abstreifers 21 und dem Außendurchmesser DJ des Ventilschaftes 16 hervorgerufen (die Differenz TS beträgt das Doppelte des Zwischenraums N). Der Außendurchmesser des Schaftteils 16D mit kleinem Durchmesser ist auf etwa 0,5 mm kleiner eingestellt als jener des Schaftteils 16D mit großem Durchmesser des Ventilschaftes 16.
Selbst wenn der Ventilschaft 16 gleitet, bleibt die Position des Schneidrandes 21H des Abstreifers 21 innerhalb des Bereiches des Schaftteils 16D mit kleinem Durchmesser in Axialrichtung. Die Differenz TS zwischen dem Innendurchmesser DS des Schneidrandes 21H des Abstreifers 21 und dem Außendurchmesser DJ des Ventilschaftes 16 ist auf 0,2–1,0 mm eingestellt. Durch Einstellung der Differenz TS zwischen dem Innendurchmesser DS und dem Außendurchmesser DJ auf einen derartigen Wert können die Ablagerungen TC, beispielsweise Kohlenstoff, die in dem Abgas enthalten sind, und sich auf der Oberfläche des Schaftteils 16D mit kleinem Durchmesser des Ventilschaftes 16 abgelagert haben, durch den Schneidrand 21H des Abstreifers 21 abgestreift werden, wenn der Ventilschaft 16 nach oben gegen die Ventilführung 17 des Gehäuses 11 gleitet.
Als Ergebnis von Versuchen hat sich herausgestellt, dass dann, wenn die Durchmesserdifferenz TS zwischen dem Innendurchmesser DS und dem Außendurchmesser DJ kleiner als 0,2 mm ist, zwar die Ablagerungen TC wirksam durch den Schneidrand 21H abgestreift werden können, aber das Ventil 14 nicht bewegt werden kann, nachdem eine bestimmte Zeit verstrichen ist, in einem Zustand, in welchem der Ventilschaft 16 angehalten ist, da die geringe Menge an Ablagerungen TC, die in dem Zwischenraum zwischen dem Schaftteil 16D mit kleinem Durchmesser des Ventilschaftes 16 und dem Schneidrand 21H verbleibt, sich verfestigt, und danach das Schaftteil 16D mit kleinem Durchmesser und der Schneidrand 21H aneinander anhaften. Weiterhin können, wenn die Durchmesserdifferenz TS zwischen dem Innendurchmesser DS und dem Außendurchmesser DJ größer als 1,0 mm ist, die Ablagerungen TC nicht effizient durch den Schneidrand 21H abgestreift werden.
Hierbei entsprechen die hier geschilderten Merkmale des Abstreifers 21 und des Ventilschaftes 16 einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung.
Der Abstreifer 21 ist so angeordnet, dass die Entfernung L zwischen ihm und dem Ende der Ventilführung 17 an der Seite des Abgaskanals 11C größer ist als der Hub des Ventils 14. Durch eine derartige Anordnung wird verhindert, selbst wenn das Ventil 14 einen vollständigen Hub durchführt, dass das Teil mit der kleinen Menge an Ablagerungen TC, die im Zwischenraum zwischen dem Schaftteil 16D mit kleinem Durchmesser des Ventilschaftes 16 und dem Schneidrand 21H übrig bleiben, in die Ventilführung 17 eindringt, so dass ein Fressen infolge des Eingrabens von Ablagerungen verhindert werden kann.
Hierbei entsprechen die hier geschilderten Merkmale des Abstreifers 21 und der Ventilführung 17 einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung.
Der Innendurchmesser DS des Schneidrandes 21H des Abstreifers 21 ist so gewählt, dass er gleich dem Außendurchmesser DG des Schaftteils 16T mit großem Durchmesser des Ventilschaftes 16 ist, der in die Ventilführung 17 eingeführt ist, damit er in der Ventilführung 17 gleitet. Bei einer derartigen Anordnung tritt keine Beeinträchtigung des Gleitens auf, da die Ablagerungen TC und das Schaftteil 16T mit großem Durchmesser den gleichen Außendurchmesser aufweisen, selbst wenn die Abmessungen so gewählt sind, dass das Teil des Schaftteils 16D mit kleinem Durchmesser, bei welchem die dort abgelagerten Ablagerungen TC durch den Abstreifer 21 abgestreift werden, in die Ventilführung 17 hineingelangt, wenn der Ventilschaft 16 nach oben gleitet. Selbst wenn die Länge des Schaftteils 16T mit großem Durchmesser des Ventilschaftes 16 kurz gewählt ist, und daher jenes Teil, an welchem die dort abgelagerten Ablagerungen TC durch den Abstreifer 21 abgestreift werden, in die Ventilführung 17 hineingelangt, tritt keine Beeinträchtigung des Gleitens auf, da das Schaftteil 16D mit kleinem Durchmesser vorgesehen ist, und der Innendurchmesser DS des Schneidrandes 21H des Abstreifers 21 gleich dem Außendurchmesser DG des Schaftteils 16T mit großem Durchmesser des Ventilschaftes 16 ist, und kann die EGR-Ventilvorrichtung 10 kompakt ausgebildet werden, durch Verringerung der Länge des Ventilschaftes 16.
Hierbei entsprechen die hier geschilderten Merkmale des Abstreifers 21 und des Ventilschaftes 16 einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung.
Wie in 3 gezeigt, ist das Gehäuse 12 mit einem Zylinder 12P versehen, in welchen ein Kolben 28 eingeführt ist, so dass ein Hydraulikstellglied des Typs mit einem sich hin- und herbewegenden Kolben zum Öffnen und Schließen des Ventils 14 ausgebildet wird. Der Zylinder 12P ist oberhalb des Ventilschaftes 16 angeordnet. Der Kolben 28 ist an seinem oberen Abschnitt mit einer Federnut 28M versehen. Der untere Abschnitt einer Kolbenfeder 29 ist in die Federnut 28M eingeführt. Der obere Abschnitt der Kolbenfeder 29 wird durch eine Kappe 31 mit Druck beaufschlagt, die auf dem oberen Abschnitt des Gehäuses 12 angebracht ist, so dass der Kolben 28 nach unten gedrückt wird. Die untere Oberfläche des Kolbens 28 stößt gegen das obere Ende des Ventilschaftes 16 an.
Das Gehäuse 12 ist mit einem Anschlag 12S zur Einstellung der Bewegung des Kolbens 28 in dem Hydraulikstellglied versehen, so dass ein Herausfallen des Kolbens 28 verhindert wird. Selbst wenn die Ventilfeder 18 bricht, und daher der Kolben 28 durch das Öl unter Druck nach unten gedrückt wird, wird infolge des Vorsehens des Anschlages 12S, da der Kolben 28 durch Auftreffen auf den Anschlag 12S anhält, verhindert, dass der Kolben 28 aus dem Zylinder 12P herausgelangt, so dass das Öl unter Druck nicht in die Ölkammer 27 fließt, und der Druck des unter Druck stehenden Öls aufrechterhalten werden kann.
Die hier geschilderten Merkmale des Anschlags 12S entsprechen einem neunten Aspekt der vorliegenden Erfindung.
Eine Buchsenbohrung 12B, in welches eine Buchse 32 eingeführt ist, ist an der Flanke des Zylinders 12P des Gehäuses 12 vorgesehen. Der untere Abschnitt der Buchsenbohrung 12B wird durch einen Stopfen 33 abgedichtet. Die Buchse 32 ist mit einem Spulenloch 32S versehen, in welches eine Spule 34 gleitbeweglich in Längsrichtung eingeführt wird, und diese Teile bilden zusammen ein Hydrauliksteuerventil des Spulentyps zum Steuern des Hydraulikstellgliedes. Die Spule 34 wird nach oben durch eine Spulenfeder 35 gedrückt, die an dem unteren Abschnitt der Buchsenbohrung 12B befestigt ist. Das obere Ende der Spule 34 liegt gegen eine Stange 12R des Elektromagneten 13 an. Wenn elektrischer Strom dem Elektromagneten 13 zugeführt wird, sinkt die Stange 13R infolge der magnetischen Kraft des Elektromagneten 13 ab, wodurch die Spule 34 nach unten gedrückt wird.
Auf diese Weise sind das Hydraulikstellglied zum Öffnen und Schließen des Ventils 14 und das Hydrauliksteuerventil zum Steuern des Hydraulikstellglieds mit dem Ventilgehäusekörper 10H vereinigt (vgl. 1 und 2). Weiterhin sind das Hydraulikstellglied und das Hydrauliksteuerventil so ausgebildet, dass beide die gleiche Vorstell/Rückstellrichtung aufweisen.
Hierbei entsprechen die hier geschilderten Merkmale des Hydraulikstellgliedes, des Hydrauliksteuerventils, und des Gehäusekörpers einem siebten Aspekt und einem zehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung.
Das Gehäuse 12 ist mit einer Kühlkonstruktion versehen, die eine Öffnung 12V aufweist, die als Düse zum Ausspritzen von Öl unter Druck zum Kühlen dient. Die Öffnung 12V ist am Vorderende eines Kühlölkanals 12W angeordnet, der mit einer Einlassöffnung 32A der Buchse 32 verbunden ist, und zu einem Ölkanal 12Z hin offen ist, der einen Ölauslass 12OD (wie in 2 gezeigt), der im Gehäuse 12 vorgesehen ist, und die Ölkammer 27 verbindet.
Weiterhin ist, wie durch den Pfeil Y in 3 gezeigt, die Öffnung 12V zur Ventilführung 17 hin orientiert, durch welche der Ventilschaft 16 gleitet. Speziell kann die Kühlwirkung weiter erhöht werden, wenn die Öffnung 12V zum Fußpunktabschnitt der Ventilführung 17 an der Unterseite der Ölkammer 27 in der Nähe des Abgaskanals 11T hin orientiert ist.
Hierbei entsprechen die hier geschilderten Merkmale der Öffnung 12V einem elften Aspekt der vorliegenden Erfindung.
Wie in 3 und 7 gezeigt (die ein Hydraulikschaltungsdiagramm der EGR-Ventilvorrichtung 10 zeigt), ist ein in dem Gehäuse 12 vorgesehener Öleinlass 12OI mit der Einlassöffnung 32A der Buchse 32 verbunden, und ist die Einlassöffnung 32A mit der Ölkammer 27 über die Öffnung 12V verbunden, die in dem Gehäuse 12 vorgesehen ist. Die Ölkammer 27 ist mit dem Ölauslass 12OD verbunden, der in dem Gehäuse 12 vorgesehen ist. Eine Auslassöffnung 32B der Buchse 32 ist mit einer oberen Kammer 12X des Zylinders 12P verbunden. Die Auslassöffnung 32B ist mit einem Druckdurchlass-Ölkanal 34D der Spule 34 verbunden, und der Druckdurchlass-Ölkanal 34D ist an eine Federkammer 32R des unteren Abschnitts der Buchse 32 angeschlossen.
Wenn elektrischer Strom an den Elektromagneten 13 angelegt wird, und hierdurch die Spule 34 aus der in 3 gezeigten Position absinkt, fließt das Öl unter Druck, das von dem Öleinlass 12OI (wie in 1 gezeigt) des Gehäuses 12 hineingelangt, von der Einlassöffnung 32A der Buchse 32 in die obere Kammer 12X des Zylinders 12P über eine Spulennut 34M der Spule 34, die Auslassöffnung 32B der Buchse 32, und einen Ölkanal 12V des Gehäuses 12. Der Druck des Öls unter Druck, das in die obere Kammer 12X hineingelangt ist, wirkt auf den Kolben 28 ein, und der Kolben 28 drückt das Ventil 14 nach unten gegen die Kraft der Ventilfeder 18. Da sich das Ventil 14 weg von dem ringförmigen Ventilsitz 15 bewegt, öffnet sich der Abgaskanal 11T, um das Abgas hindurchgehen zu lassen. Auf diese Weise wird das Hydrauliksteuerventil, welches die Spule 34 einsetzt, durch den Elektromagneten 13 bewegt, der ein Elektromagnet-Proportionalstellglied darstellt.
Andererseits legt das Öl unter Druck einen Druck an die Federkammer 32R des unteren Abschnitts der Buchse 32 an, von der Auslassöffnung 32B der Buchse 32 über den Druckdurchlass-Ölkanal 34D der Spule 34, so dass das untere Ende der Spule 34 nach oben gedrückt wird. Dies führt dazu, dass die Spule 34 an einer Position anhält, an welcher jene Kraft, mit welcher die Stange 13R nach unten infolge der elektromagnetischen Kraft des Elektromagneten 13 nach unten gedrückt wird, und jene Kraft, durch welche die Spule 34 durch das Öl unter Druck nach oben gedrückt wird, ausgeglichen sind. Anders ausgedrückt, wird durch Einstellung des durch den Elektromagneten 13 hindurchgehenden Stroms ermöglicht, die Spule 34 so zu steuern, dass sie an der Position entsprechend der vom Elektromagneten 13 erzeugten Kraft anhält, wodurch ermöglicht wird, die Menge an Abgas zu steuern, die zur Durchführung einer EGR zurückgeführt wird.
Weiterhin geht das von dem Öleinlass 12OI des Gehäuses 12 zugeführte Öl durch den Kühlölkanal 12W von der Einlassöffnung 32A der Buchse 32 hindurch, und wird aus der Öffnung 12V ausgespritzt, um die Ventilführung 17 zu kühlen, durch welche der Ventilschaft 16 gleitet, so dass eine Überhitzung des Ventilschaftes 16 durch die Wärme des Abgases verhindert wird.
Hierbei ist das Öl unter Druck, das von dem Öleinlass 12OI des Gehäuses 12 hineingelangen soll, jenes Öl, das von einer Brennkraftmaschine erzeugt wird, die mit einer EGR-Vorrichtung versehen ist, während des Betriebs der Brennkraftmaschine. Daher ist es nicht erforderlich, eine zusätzliche Energiequelle zur Erzeugung des Öls unter Druck bereitzustellen, so dass die Konstruktion vereinfacht werden kann.
Hierbei betreffen die hier geschilderten Merkmale in Bezug auf die Zufuhr des Öls unter Druck einen zwölften Aspekt der vorliegenden Erfindung.
Wie in 7 gezeigt, gelangt das Öl unter Druck, das von dem Öleinlass 12OI des Gehäuses 12 hineingelangt ist, in die Ölkammer 27 durch die Öffnung 12V hinein, und fließt aus dem Ölauslass 12OD heraus, und fließt Öl unter Druck ständig in der herkömmlichen EGR-Ventilvorrichtung, wie in 9 gezeigt ist, so dass der Kühl- und Schmierabschnitt 135 nur dann arbeitet, während die EGR-Ventilvorrichtung arbeitet, so dass das Abgas unter hoher Temperatur fließt, und der Kühl- und Schmierabschnitt 135 nicht arbeitet, während die EGR-Ventilvorrichtung nicht arbeitet. Im Gegensatz hierzu wird bei der EGR-Ventilvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung der Ventilschaft 16 ständig durch das Öl unter Druck gekühlt, das von dem Öleinlass 12OI des Gehäuses 12 hineingelangt. Daher kann eine Überhitzung des Ventilschaftes 16 verhindert werden, selbst wenn die EGR-Ventilvorrichtung 10 geschlossen ist, und kann ein Fressen verhindert werden, das am Ventilschaft 16 infolge von Kohlenstoff und dergleichen hervorgerufen wird, der in dem Abgas enthalten ist. Da die Öffnung 12V zur Ventilführung 17 hin orientiert ist, durch welche der Ventilschaft 16 gleitet, kann die Kühlung wirksam durchgeführt werden.
Hierbei entsprechen die hier geschilderten Merkmale der Drossel 12V einem dreizehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung.
Je nach Erfordernis kann, wie in 8 gezeigt, die Kühlkonstruktion auch so sein, dass der Kühlölkanal, der zu einer Öffnung 12VA geführt ist, zum Spritzen von Öl unter Druck zum Kühlen, durch Abzweigen von einem Ölkanal 12YA zur Verfügung gestellt wird, der das Öl von der Auslassöffnung 32B der Buchse 32 zur oberen Kammer 12X des Zylinders 12PA des Gehäuses 12A hindurchlässt, anstelle eines Ölkanals 12WA, der an die Einlassöffnung 32A der Buchse 32 angeschlossen ist. Die Öffnung 12V kann, wie voranstehend geschildert, zum Fußpunktabschnitt der Ventilführung 17 an der Unterseite der Ölkammer 27 in der Nähe des Abgaskanals 11T hin orientiert sein.
Hierbei entsprechen die hier geschilderten Merkmale der Öffnung 12VA einem vierzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung.
Wie in 3 gezeigt, ist eine Bewegungsstange 36 zur Erfassung des Hubes des Kolbens 28 an dem oberen Abschnitt des Kolbens 28 in dessen Axialrichtung angebracht. Die Bewegungsstange 36 ist in eine Bohrung 51N des Positionssensors 51 eingeführt, und der Positionssensor 51 erfasst den Hub des Kolbens 28 durch Erfassung der Änderung der magnetischen Kraft, die durch die Änderung der Position eines Magneten 36M der Bewegungsstange 36 hervorgerufen wird. Auf diese Weise kann der Hub des Ventils 14 erfasst werden, und kann der Öffnungsgrad der EGR-Ventilvorrichtung 10 durch eine Steuerung wie beispielsweise eine elektrische Steuerung (nicht gezeigt) gesteuert werden.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform können folgende Vorteile erzielt werden.
In Bezug auf das erste Problem können, durch Bereitstellung eines Abstreifers 21, der einen kegelstumpfförmigen Rand aufweist, die Ablagerungen TC wie Kohlenstoff, die in dem Abgas enthalten sind, und auf der Oberfläche des Ventilschaftes 16 abgelagert werden, abgestreift werden, wenn der Ventilschaft 16 nach oben gleitet. Daher kann das Auftreten eines fehlerhaften Betriebs des Ventils, hervorgerufen durch die Ablagerungen, verhindert werden.
Durch Festlegen der Durchmesserdifferenz TS zwischen dem Innendurchmesser DS des Abstreifers 21 und dem Außendurchmesser DJ des Ventilschaftes 16 wird darüber hinaus ein Festgehen des Ventilschaftes 16 verhindert, und können die Ablagerungen TC wirksam abgestreift werden.
Durch Festlegen der Beziehung zwischen der Entfernung L vom Ende des Ventilschaftes 16 zum Abstreifer 21, des Innendurchmessers DS des Schneidrandes 21H des Abstreifers 21, und des Außendurchmessers DG des Ventilschaftes 16, kann das Auftreten einer Beeinträchtigung beim Gleiten verhindert werden, selbst wenn die Ablagerungen auf dem Ventilschaft 16 verbleiben.
Infolge der voranstehend geschilderten Merkmale der Dichtung 25 kann das Eindringen von im Abgas enthaltenen Fremdkörpern in die Ventilführung 17 verhindert werden.
Infolge dieser Vorteile wird daher ermöglicht, eine EGR-Ventilvorrichtung 10 zur Verfügung zu stellen, die im Betrieb nie ausfällt, selbst wenn sie über einen langen Zeitraum eingesetzt wird.
In Bezug auf das zweite Problem sind infolge der Tatsache, dass die Steuervorrichtung, die den Elektromagneten 13 und die Spule 34 aufweist, zum Steuern des Betriebs des Ventils 14, mit dem Ventilgehäusekörper 10H vereinigt ist, der aus dem Gehäuse 11 und dem Gehäuse 12 besteht, Rohre zum Verbinden der Steuervorrichtung und des Ventils nicht erforderlich, so dass die Anzahl an Bauteilen verringert werden kann. Da die EGR-Ventilvorrichtung insgesamt kompakter ausgebildet werden kann, kann die Vorrichtung kompakt ausgebildet werden, verglichen mit jenem Fall, bei welchem der Steuerabschnitt getrennt von dem Ventilkörper vorgesehen ist.
Da der Ventilgehäusekörper einfach auf das Gehäuse 11 und das Gehäuse 12 aufgeteilt werden kann, können darüber hinaus die Bauteile unabhängig selbst bei einem Ausfall ersetzt werden, so dass Wartungskosten verringert werden können. Durch Bereitstellung von Bolzenlöchern und Schraubenlöchern auf dem Umfang zentriert zur Achse des Ventils 14 kann darüber hinaus das Gehäuse 12 an dem Gehäuse 11 so angebracht werden, dass es gegenüber dem Gehäuse 11 in Umfangsrichtung verschoben werden kann, so dass ermöglicht wird, die Montagerichtung in Abhängigkeit von dem Montageort auszuwählen, so dass der Zusammenbau einfach wird.
Da das Hydrauliksteuerventil des Spulentyps und das Hydraulikstellglied parallel in ihren Längsrichtungen angeordnet sind, kann darüber hinaus die Hydraulikschaltung einfach ausgebildet werden, und kann der zum Installieren der EGR-Ventilvorrichtung erforderliche Raum verringert werden.
Infolge dieser Vorteile wird daher ermöglicht, eine kompakte EGR-Ventilvorrichtung 10 mit weniger Bauteilen zur Verfügung zu stellen.
In Bezug auf das dritte Problem kann der Ventilschaft wirksam gekühlt werden, da das Öl unter Druck zur Ventilführung hin ausgespritzt wird.
Da das Öl unter Druck zum Kühlen aus der Düse ausgespritzt wird, die von der Versorgungsschaltung für Öl unter Druck abzweigt, ist darüber hinaus eine andere Hydraulikquelle zum Kühlen nicht erforderlich, so dass die Konstruktion vereinfacht wird.
Da das Öl unter Druck zum Kühlen aus der Düse ausgespritzt wird, die von der Versorgungsschaltung für Öl unter Druck abzweigt, für das Hydrauliksteuerventil zum Steuern des Hydraulikstellglieds, kann darüber hinaus der Ventilschaft ständig gekühlt werden. Andererseits können die Bearbeitung und die Konstruktion in einem derartigen Fall vereinfacht werden, wenn der Kühlölkanal, der zur Öffnung 12VA führt, durch Abzweigen von dem Ölkanal 12YA zur Verfügung gestellt wird, der das Öl von dem Hydrauliksteuerventil zum Hydraulikstellglied weiterleitet, obwohl das Kühlöl nur ausgespritzt werden kann, während die EGR-Ventilvorrichtung 10 arbeitet, da nämlich die Düse sehr nahe an der Hydraulikschaltung zum Betrieb des Hydraulikstellglieds vorgesehen ist.
Infolge dieser Vorteile wird daher ermöglicht, eine EGR-Ventilvorrichtung 10 mit guter Kühlleistung zur Verfügung zu stellen.
Hierbei ist der Umfang der vorliegenden Erfindung nicht auf die voranstehend geschilderte Ausführungsform beschränkt, sondern umfasst andere Anordnungen, beispielsweise die nachstehend geschilderten Modifikationen, soweit die Ziele der vorliegenden Erfindung erreicht werden können.
So wird zwar beispielsweise das Ventil 14 von dem Hydraulikstellglied bei der voranstehend geschilderten Ausführungsform betrieben, jedoch kann der Antriebsabschnitt für den Betrieb des Ventils 14 auch ein elektrischer Antrieb sein, ein pneumatischer Antrieb oder dergleichen, anstatt eines Hydraulikantriebs. So kann beispielsweise ein Antriebsabschnitt mit einem Pneumatikzylinder, einem Elektromagneten, oder einer Kombination aus einem Schrittmotor und einem Schneckengetriebe eingesetzt werden.
Weiterhin kann die Steuervorrichtung direkt auf dem Gehäuse angebracht sein, so dass sie mit dem Gehäuse vereinigt ist.
Zwar wurden die bevorzugten Konfigurationen und Verfahren voranstehend beschrieben, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht hierauf beschränkt. Anders ausgedrückt, wird zwar die vorliegende Erfindung hauptsächlich auf Grundlage spezieller Ausführungsformen erläutert und beschrieben, jedoch wird darauf hingewiesen, dass verschiedene Änderungen in Bezug auf die Form, die Menge, und andere konstruktive Details von Fachleuten vorgenommen werden können, auf Grundlage der voranstehend geschilderten Ausführungsform, ohne vom Wesen und Umfang der technischen Eigenschaften der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Daher ist die voranstehend angegebene Beschreibung, die spezielle Formen, Mengen und dergleichen angibt, nur eine beispielhafte Beschreibung, damit die vorliegende Erfindung gut verstanden werden kann, anstatt eine Festlegung der Grenzen der Erfindung zu sein, so dass eine Beschreibung auf Grundlage der Bauteilbezeichnung mit der speziellen Form, Menge und dergleichen insgesamt oder teilweise weggelassen von der vorliegenden Erfindung umfasst ist.
[GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT]
Die vorliegende Erfindung kann als eine Ventilvorrichtung verwendet werden, und speziell geeignet als eine Ventilvorrichtung zur Durchführung von EGR eingesetzt werden.
[BEZEICHNUNG DES DOKUMENTS] ZUSAMMENFASSUNG
Eine Ventilvorrichtung weist einen Ventilgehäusekörper auf, der einen Flusskanal für ein Fluid aufweist, eine in dem Ventilgehäusekörper vorgesehene Ventilführung, einen Ventilschaft, der das Ventil öffnet und schließt, durch Gleiten in der Ventilführung, ein Hydraulikstellglied, welches das Ventil öffnet und schließt, und ein Hydrauliksteuerventil, welches das Hydraulikstellglied steuert; wobei ein Abstreifer, der Ablagerungen abstreift, die an dem Ventilschaft anhaften, an einem Ende der Kanalseite der Ventilführung angebracht ist. Weiterhin sind das Hydraulikstellglied und das Hydrauliksteuerventil vereinigt miteinander in dem Ventilgehäusekörper vorgesehen. Darüber hinaus weist die Vorrichtung eine zur Ventilführung gerichtete Düse mit einer Öffnung auf, um Öl unter Druck zum Kühlen auszuspritzen.
[ERLÄUTERUNG VON BEZUGSZEICHEN]

10: EGR-Ventilvorrichtung; 11: Gehäuse; 11T: Abgaskanal; 12, 12A: Gehäuse; 12W, 12YA: Ölkanal, der auch als Kühlölkanal dient; 12P, 12PA: Zylinder; 12V, 12VA: Öffnung; 12Y, 12WA: Ölkanal; 13: Elektromagnet; 14: Ventil; 16: Ventilschaft; 17: Ventilführung; 21: Abstreifer; 21H: Schneidrand; 25: Dichtung (als Dichtungsteil); 28: Kolben; 34: Spule; DS: Innendurchmesser; DG, DJ: Außendurchmesser; TC: Ablagerungen; TS: Differenz.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 11-336616 [0009]
- JP 07-332169 [0009]

Claims

Ventilvorrichtung, bei welcher vorgesehen sind: ein Ventilgehäusekörper, der einen Kanal für Fluid aufweist; eine Ventilführung, die in dem Ventilgehäusekörper vorgesehen ist; ein Ventilschaft, der in der Ventilführung gleitet, um ein Ventil zu öffnen und zu schließen; und ein Abstreifer, der auf einer Kanalseite der Ventilführung vorgesehen ist, wobei der Abstreifer einen kegelstumpfförmigen Schneidrand aufweist.
Ventilvorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher der Innendurchmesser des Abstreifers 0,2–1,0 mm größer ist als der Außendurchmesser des Ventilschaftes.
Ventilvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher die Entfernung zwischen einem Ende des Abstreifers und einem kanalseitigen Ende der Ventilführung größer ist als der Hub des Ventils.
Ventilvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher der Außendurchmesser des Ventilschaftes kleiner in einem Schnitt entsprechend dem Abstreifer als in einem Schnitt entsprechend der Ventilführung ist; und der Innendurchmesser des Abstreifers gleich dem Außendurchmesser des Ventilschaftes in dem Schnitt entsprechend der Ventilführung ist.
Ventilvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welcher ein Dichtungsteil, das eine Klemmkraft auf den Außenumfang des Ventilschaftes ausübt, an dem kanalseitigen Ende der Ventilführung vorgesehen ist.
Ventilvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei welcher das Fluid Abgas ist, das zu einer Brennkraftmaschine zur Durchführung von EGR zurückgeführt wird, und die Ventilvorrichtung ein EGR-Ventil ist.
EGR-Ventilvorrichtung, bei welcher vorgesehen sind: ein Ventilgehäusekörper; ein Hydraulikstellglied, das auf dem Ventilgehäusekörper zum Öffnen und Schließen eines Ventils vorgesehen ist; ein Elektromagnet-Proportionalstellglied, das auf dem Ventilgehäusekörper vorgesehen ist; und ein Hydrauliksteuerventil, das durch das Elektromagnet-Proportionalstellglied vorgestellt und zurückgezogen wird, wobei das Hydrauliksteuerventil den Hydraulikdruck steuert, der auf das Hydraulikstellglied einwirkt, durch Ausgleich der Kraft des Elektromagnetstellglieds und einer Hydraulikkraft; wobei das Hydraulikstellglied und das Hydrauliksteuerventil mit dem Ventilgehäusekörper vereinigt sind.
EGR-Ventilvorrichtung nach Anspruch 7, bei welcher der Ventilgehäusekörper in einen Ventilabschnitt einschließlich des Ventils und einen Antriebsabschnitt einschließlich des Hydraulikstellglieds und des Hydrauliksteuerventils unterteilt ist; und Befestigungsabschnitte für den Ventilabschnitt und den Antriebsabschnitt auf einem Kreis um eine Achse des Ventils herum vorgesehen sind.
EGR-Ventilvorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, bei welcher das Hydraulikstellglied mit einem Anschlag versehen ist, um ein Lösen eines Kolbens aus einem Hydraulikzylinder zu verhindern.
EGR-Ventilvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, bei welcher das Hydraulikstellglied ein Hydraulikstellglied des Typs mit einem sich hin- und herbewegenden Kolben ist; das Hydrauliksteuerventil ein Spulen-Hydrauliksteuerventil ist; und das Hydraulikstellglied und das Hydrauliksteuerventil parallel angeordnet sind, mit derselben Vorstell/Rückziehrichtung.
EGR-Ventilvorrichtung, bei welcher vorgesehen sind: ein Ventilgehäusekörper; eine Ventilführung, die in dem Ventilgehäusekörper vorgesehen ist, um eine Gleitbewegung eines Ventilschaftes zu führen; und eine Düse, die zur Ventilführung hin gerichtet ist, und eine Öffnung zum Ausspritzen von Kühlöl aufweist.
EGR-Ventilvorrichtung nach Anspruch 11, bei welcher ein Hydraulikdruck, welcher der Düse zugeführt wird, von einer Brennkraftmaschine erzeugt wird, die mit der EGR-Ventilvorrichtung ausgerüstet ist, während des Betriebs der Brennkraftmaschine.
EGR-Ventilvorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, bei welcher weiterhin vorgesehen sind: ein Hydraulikstellglied zum Öffnen und Schließen eines Ventils; und ein Hydrauliksteuerventil zum Steuern des Hydraulikstellglieds; wobei der Hydraulikdruck, welcher der Düse zugeführt wird, ein Hydraulikdruck ist, der von einer Hydraulikschaltung zum Zuführen des Hydraulikdrucks zum Hydrauliksteuerventil abgezweigt ist.
EGR-Ventilvorrichtung nach Anspruch 12 oder 12, bei welcher weiterhin vorgesehen sind: ein Hydraulikstellglied zum Öffnen und Schließen eines Ventils; und ein Hydrauliksteuerventil zum Steuern des Hydraulikstellglieds; wobei der Hydraulikdruck, welcher der Düse zugeführt wird, ein Hydraulikdruck ist, der von einer Hydraulikschaltung abgezweigt ist, welche das Hydraulikstellglied und das Hydrauliksteuerventil verbindet.