JP2002054512A - Exhaust gas recirculating valve - Google Patents

Exhaust gas recirculating valve

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JP2002054512A
JP2002054512A JP2000240698A JP2000240698A JP2002054512A JP 2002054512 A JP2002054512 A JP 2002054512A JP 2000240698 A JP2000240698 A JP 2000240698A JP 2000240698 A JP2000240698 A JP 2000240698A JP 2002054512 A JP2002054512 A JP 2002054512A
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valve
exhaust gas
motor
feed screw
butterfly valve
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JP2000240698A
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Japanese (ja)
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Yukichi Sekiguchi
祐吉 関口
Naomi Samejima
尚己 鮫島
Tetsuya Yamada
哲也 山田
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Sanwa Seiki Ltd
Original Assignee
Sanwa Seiki Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To steplessly control a recirculating flow amount of exhaust gas. SOLUTION: This exhaust gas recirculating valve (EGR valve) 10 has a butterfly valve 12 interposed in an exhaust gas recirculating passage 4 to adjust a flow amount of exhaust gas 6, a feed screw mechanism 40 converting rotation of a rotary shaft 33 of a motor 30 into a linear motion, a link mechanism 20 transmitting the linear motion of the feed screw mechanism 40 to the butterfly valve 12, and a rotational angle detector 36 detecting a rotational angle of the motor 30. When the motor 30 is positively rotated, the butterfly valve 12 is turned in an opening direction by the feed screw mechanism 40 and the link mechanism 20. By detecting a turn amount, that is, opening of the butterfly valve 12 as a rotational angle of the rotary shaft 33 by the rotational angle detector 36 to be feedback controlled, the opening of the butterfly valve 12 is steplessly controlled by controlling the rotational angle of the motor 30. Accordingly, an engine can be accurately controlled by steplessly controlling exhaust gas.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、排気ガス再循環弁
(Exhaust Gas Recirculatio
n Valve。以下、EGRバルブという。)に関
し、特に、排気ガスの還流の流量を無段階に制御する技
術に係り、例えば、自動車用ディーゼルエンジンのEG
Rバルブに利用して有効な技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exhaust gas recirculation valve (Exhaust Gas Recirculation).
n Valve. Hereinafter, it is called an EGR valve. In particular, the present invention relates to a technology for continuously controlling the flow rate of exhaust gas recirculation.
The present invention relates to a technology effective for use in an R valve.

【0002】[0002]

【従来の技術】自動車用ディーゼルエンジンの排気ガス
成分、特に、NOxを低減する方法の一つとしてEGR
法がある。これは、エンジンの排気ガスの一部を吸気系
に戻してやり、新しい空気(吸入空気)と混ぜて燃焼室
に送り込むことにより、燃焼室内に吸入された空気の過
剰な酸素濃度を下げ、かつ、燃焼熱を奪う分だけ燃焼温
度を下げてNOxの生成を抑制する方法である。
2. Description of the Related Art One of the methods for reducing exhaust gas components, particularly NOx, of an automotive diesel engine is EGR.
There is a law. This means that part of the exhaust gas from the engine is returned to the intake system, mixed with fresh air (intake air) and sent to the combustion chamber, thereby reducing the excess oxygen concentration of the air taken into the combustion chamber, and This is a method in which the combustion temperature is reduced by an amount corresponding to depriving the combustion heat to suppress the generation of NOx.

【0003】EGR法はエンジンのポンピングロス(ピ
ストンが吸気を吸い込む仕事)を緩和するので、その
分、エンジンの機械効率を向上させることができる。他
方、未燃ガスが燃焼熱を奪う分だけ熱効率を下げること
になる。そこで、エンジンの効率を落とさずにNOxを
適正に減らすために、EGRバルブをコンピュータによ
って制御するように構成し、エンジンの運転条件(出
力、回転数)に応じてEGRガスの量を自動的に制御す
ることが行われている。
[0003] The EGR method reduces the pumping loss of the engine (the work of sucking intake air by the piston), so that the mechanical efficiency of the engine can be improved accordingly. On the other hand, the thermal efficiency is reduced by the amount that the unburned gas deprives the combustion heat. Therefore, in order to appropriately reduce NOx without reducing the efficiency of the engine, the EGR valve is configured to be controlled by a computer, and the amount of the EGR gas is automatically adjusted according to the operating conditions (output, rotation speed) of the engine. Control is being done.

【0004】一般に、従来のEGRバルブにおいては、
ポペット弁をピストンとシリンダによって駆動する構造
が採用されている。このEGRバルブにおいては、ピス
トンのストロークによってポペット弁の開度を段階的に
制御することになるため、排気ガスを還流させる流量を
最適に制御することができない。
Generally, in a conventional EGR valve,
A structure in which a poppet valve is driven by a piston and a cylinder is employed. In this EGR valve, since the opening degree of the poppet valve is controlled stepwise by the stroke of the piston, the flow rate at which the exhaust gas is recirculated cannot be optimally controlled.

【0005】そこで、ポペット弁を電動モータ(以下、
モータという。)によって駆動するように構成したEG
Rバルブが提案されている。このEGRバルブにおいて
は、モータがポペット弁の開度を無段階に制御すること
ができるため、排気ガスの還流の流量を最適に制御する
ことができる。
Therefore, the poppet valve is connected to an electric motor (hereinafter, referred to as an electric motor).
It is called a motor. EG configured to be driven by
An R valve has been proposed. In this EGR valve, the motor can control the degree of opening of the poppet valve steplessly, so that the flow rate of exhaust gas recirculation can be optimally controlled.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
たモータを使用してポペット弁の開度を無段階に制御す
るEGRバルブにおいては、ポペット弁の弁体に加わる
排気ガスの圧力の影響により、開弁時にモータには大き
な力が必要になる。このため、従来のこの種のEGRバ
ルブにおいては、開弁時にポペット弁の弁体に加わる排
気ガスの圧力の影響を回避するための構造が種々に提案
されており、構造の複雑化やコストの増加等が余儀なく
されている。
However, in the EGR valve which controls the opening of the poppet valve steplessly by using the above-mentioned motor, the opening of the poppet valve is affected by the pressure of the exhaust gas applied to the valve body of the poppet valve. When the valve is opened, a large force is required for the motor. For this reason, in this type of conventional EGR valve, various structures have been proposed to avoid the influence of the pressure of exhaust gas applied to the valve element of the poppet valve when the valve is opened. The increase is inevitable.

【0007】本発明の第一の目的は、構造簡単にして排
気ガスの還流の流量を無段階に制御することができる排
気ガス再循環弁を提供することにある。本発明の第二の
目的は、電動モータが故障したときにバタフライ弁が閉
じるようにすることである。本発明の第三の目的は、バ
タフライ弁の摩耗を防止することである。
A first object of the present invention is to provide an exhaust gas recirculation valve which has a simple structure and can continuously control the flow rate of exhaust gas recirculation. A second object of the present invention is to allow the butterfly valve to close when the electric motor fails. A third object of the present invention is to prevent wear of the butterfly valve.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明に係る排気ガス再
循環弁の第一の手段においては、排気ガス再循環通路の
途中に介設されて排気ガスの流量を調節するバタフライ
弁と、このバタフライ弁を開閉駆動する電動モータと、
この電動モータの回転軸の回転を直線運動に変換する送
りねじ機構と、この送りねじ機構の直線運動を前記バタ
フライ弁に伝達するリンク機構と、前記電動モータの回
転角を検出する回転角検出手段とを備えたことを特徴と
している。
According to a first aspect of the exhaust gas recirculation valve according to the present invention, there is provided a butterfly valve interposed in the exhaust gas recirculation passage for adjusting the flow rate of the exhaust gas. An electric motor for opening and closing the butterfly valve,
A feed screw mechanism for converting the rotation of the rotating shaft of the electric motor into a linear motion, a link mechanism for transmitting the linear motion of the feed screw mechanism to the butterfly valve, and a rotation angle detecting means for detecting a rotation angle of the electric motor It is characterized by having.

【0009】第二の手段においては、前記送りねじ機構
がリターンスプリングによって前記バタフライ弁が閉じ
る方向に付勢されていることを特徴とする。
In the second means, the feed screw mechanism is biased by a return spring in a direction in which the butterfly valve closes.

【0010】第三の手段においては、前記送りねじ機構
の直線運動を前記バタフライ弁に伝達するリンク機構は
レバーと、このレバーに連結されたリンクバーとを備え
ており、かつ、このリンク機構は前記レバーの回動によ
って開閉する前記バタフライ弁が閉じた位置において前
記レバーが当接するストッパを備えていることを特徴と
する。
In the third means, a link mechanism for transmitting the linear motion of the feed screw mechanism to the butterfly valve includes a lever and a link bar connected to the lever, and the link mechanism is It is characterized in that a stopper is provided for the lever to abut on at a position where the butterfly valve that opens and closes by the rotation of the lever is closed.

【0011】前記した第一の手段において、電動モータ
が正回転されると、バタフライ弁が送りねじ機構および
リンク機構によって開く方向に回動される。バタフライ
弁の回動量すなわち開度は電動モータの回転角として回
転角検出手段によって検出されることにより制御され
る。したがって、バタフライ弁の開度すなわち排気ガス
の還流の流量は電動モータの回転角を制御することによ
り、無段階に制御することができる。
In the above-mentioned first means, when the electric motor is rotated forward, the butterfly valve is rotated in the opening direction by the feed screw mechanism and the link mechanism. The amount of rotation, that is, the opening of the butterfly valve is controlled by being detected by the rotation angle detecting means as the rotation angle of the electric motor. Therefore, the opening degree of the butterfly valve, that is, the flow rate of exhaust gas recirculation, can be controlled steplessly by controlling the rotation angle of the electric motor.

【0012】前記した第二の手段によれば、電動モータ
が故障によって作動しなくなった場合でも、スプリング
の付勢力によってバタフライ弁を閉じることができる。
According to the second means, even when the electric motor stops operating due to a failure, the butterfly valve can be closed by the biasing force of the spring.

【0013】前記した第三の手段によれば、バタフライ
弁が閉じる位置においてレバーがストッパに当接するの
で、バタフライ弁に過剰な力が作用するのを防止するこ
とができ、バタフライ弁の摩耗を防止することができ
る。
According to the third means, since the lever comes into contact with the stopper at the position where the butterfly valve is closed, it is possible to prevent an excessive force from acting on the butterfly valve and to prevent wear of the butterfly valve. can do.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】図1は本発明の一実施の形態であ
るEGRバルブの閉じた状態を示す一部省略正面断面図
である。図2はEGRバルブの開いた状態を示す一部省
略一部切断正面図である。図3はエンジンの吸排気系に
おけるEGRバルブの配置と制御のシステムを示す模式
図である。
FIG. 1 is a partially omitted front sectional view showing a closed state of an EGR valve according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a partially cutaway front view in which the EGR valve is open and partly omitted. FIG. 3 is a schematic diagram showing a system for arranging and controlling the EGR valve in the intake and exhaust system of the engine.

【0015】本実施の形態において、本発明に係るEG
Rバルブは、大型トラックに搭載されるディーゼルエン
ジンの排気ガスを再循環させるものとして構成されてお
り、図3に示されているように、本実施の形態に係るE
GRバルブ10は大型トラックに使用されるディーゼル
エンジン1の吸気通路2と排気通路3とを連結する排気
ガス再循環通路4の途中に介設されている。すなわち、
EGRバルブ10はバタフライ弁12を備えており、バ
タフライ弁12は排気ガス再循環通路4の途中に配され
ており、このバタフライ弁12の弁箱14にブラケット
11が取り付けられており、このブラケット11に後述
する電動モータ30が取り付けられるようになってい
る。
In the present embodiment, the EG according to the present invention is used.
The R valve is configured to recirculate exhaust gas of a diesel engine mounted on a heavy-duty truck, and as shown in FIG.
The GR valve 10 is interposed in the exhaust gas recirculation passage 4 that connects the intake passage 2 and the exhaust passage 3 of the diesel engine 1 used for a heavy truck. That is,
The EGR valve 10 includes a butterfly valve 12. The butterfly valve 12 is disposed in the exhaust gas recirculation passage 4. A bracket 11 is attached to a valve box 14 of the butterfly valve 12. An electric motor 30, which will be described later, is attached thereto.

【0016】図1および図2に示されているように、バ
タフライ弁12は弁通路13が形成された両端にフラン
ジ部を有した円筒形状の弁箱14を備えており、弁通路
13が排気ガス再循環通路4の途中に介設されている。
弁箱14には弁軸15が弁通路13の中心線と直交する
ように回転自在に支承されており、弁軸15にはバタフ
ライ弁12の弁体16が固定されている。弁体16は弁
通路13の断面形状に対応した楕円形の平板形状に形成
されており、所定の角度で弁通路13を全閉するように
設定されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the butterfly valve 12 has a cylindrical valve box 14 having flange portions at both ends where a valve passage 13 is formed. It is interposed in the gas recirculation passage 4.
A valve shaft 15 is rotatably supported on the valve box 14 so as to be orthogonal to the center line of the valve passage 13, and the valve body 16 of the butterfly valve 12 is fixed to the valve shaft 15. The valve body 16 is formed in an elliptical flat plate shape corresponding to the cross-sectional shape of the valve passage 13, and is set so as to completely close the valve passage 13 at a predetermined angle.

【0017】弁軸15の弁箱14の外側端部にはリンク
機構20のレバー21の中間部が固定されており、弁軸
15に固定された弁体16は弁軸15がレバー21によ
って回動操作されることにより弁通路13を開閉するよ
うになっている。レバー21の一方の自由端部にはリン
クバー22の一端部がピン23によって回転自在に連結
されており、リンクバー22の他端部には後記する送り
ねじ機構のロッド43がピン24によって回転自在に連
結されている。ブラケット11にはレバー21の回転角
度を規制するストッパ25が設けられている。本実施の
形態においては、ストッパ25はボルト25aとナット
25b、25bとによってストッパ位置を調整すること
ができるようになっている。ストッパ25は弁体16が
弁通路13を全閉にした状態においてレバー21の回転
角度を規制するようになっており、弁体16の先端部分
に過度の力がかからないようにして、弁体16の摩耗を
防止している。
An intermediate portion of a lever 21 of a link mechanism 20 is fixed to an outer end of the valve box 14 of the valve shaft 15, and the valve body 16 fixed to the valve shaft 15 is turned by the lever 21. The valve passage 13 is opened and closed by being operated. One end of a link bar 22 is rotatably connected to one free end of the lever 21 by a pin 23, and a rod 43 of a feed screw mechanism described later is rotated by the pin 24 to the other end of the link bar 22. They are freely connected. The bracket 11 is provided with a stopper 25 for regulating the rotation angle of the lever 21. In the present embodiment, the position of the stopper 25 can be adjusted by the bolt 25a and the nuts 25b, 25b. The stopper 25 regulates the rotation angle of the lever 21 in a state where the valve body 16 fully closes the valve passage 13, so that an excessive force is not applied to the tip portion of the valve body 16, To prevent wear.

【0018】ブラケット11にはバタフライ弁12を駆
動するためのモータ30および送りねじ機構40が設置
されている。モータ30は図3に示されたモータ駆動回
路31によって回転駆動されるように構成されており、
モータ30のフロントカバー32はブラケット11のバ
タフライ弁12と反対側の端部に据え付けられている。
モータ30の回転軸33はフロントカバー32から突出
しており、回転軸33には送りねじ機構40の送りねじ
軸48がカップリング34および回り止めピン35を介
して一体回転するように連結されている。
The bracket 11 is provided with a motor 30 for driving the butterfly valve 12 and a feed screw mechanism 40. The motor 30 is configured to be rotationally driven by the motor drive circuit 31 shown in FIG.
The front cover 32 of the motor 30 is mounted on the end of the bracket 11 opposite to the butterfly valve 12.
A rotation shaft 33 of the motor 30 protrudes from the front cover 32, and a feed screw shaft 48 of a feed screw mechanism 40 is connected to the rotation shaft 33 via a coupling 34 and a detent pin 35 so as to rotate integrally. .

【0019】カップリング34のフロントカバー32側
にはモータ30の回転角を検出するための被検出子であ
るディスクマグネット37が嵌着されており、ディスク
マグネット37は円形のリング形状に形成されている。
他方、フロントカバー32はその一部が円盤状にカップ
リング34側に突出しており、この円盤状に突出した部
分にちょうど嵌合するようにインロー部材32aが取り
付けられている。そして、このインロー部材32aには
プリント配線基板38がねじ32bで固定されており、
プリント配線基板38にはディスクマグネット37の磁
極を検出するホールIC39がディスクマグネット37
に対向するように固着されている。ホールIC39は検
出信号を図3に示されたコントローラ5に送信するよう
になっており、コントローラ5はホールIC39からの
送信に基づいてモータ駆動回路31をフィードバック制
御するようになっている。
On the front cover 32 side of the coupling 34, a disk magnet 37 which is a detection element for detecting the rotation angle of the motor 30 is fitted. The disk magnet 37 is formed in a circular ring shape. I have.
On the other hand, a part of the front cover 32 protrudes in a disc shape toward the coupling 34, and a spigot member 32a is attached so as to fit exactly into the disc protruding portion. A printed wiring board 38 is fixed to the spigot member 32a with screws 32b.
A Hall IC 39 for detecting the magnetic pole of the disk magnet 37 is provided on the printed wiring board 38.
And is fixed so as to face. The Hall IC 39 transmits a detection signal to the controller 5 shown in FIG. 3, and the controller 5 performs feedback control of the motor drive circuit 31 based on the transmission from the Hall IC 39.

【0020】送りねじ機構40は円筒形状に形成された
ヨーク41を備えており、ヨーク41はモータ30の軸
心と同心円に配されてモータカバー30aに図示しない
ボルトにより固定されている。ヨーク41のモータ30
と反対側の端部にはブッシュ42が嵌入されて固定され
ており、ブッシュ42にはロッド43がモータ30の回
転軸33の延長線上に配置されて軸方向に摺動自在に支
承されている。ロッド43のモータ30と反対側の端部
にはリンク機構20のリンクバー22がピン24によっ
て回動自在に連結されている。ロッド43のモータ30
側の端部には雌ねじ部材ホルダ47Aが径方向外側に向
けてフランジ状に突設されており、円錐台形の筒形状に
形成されたスプリングシート45およびブッシュ42を
ロッド43の軸方向に押し付け保持するようになってい
る。ヨーク41とスプリングシート45との間にはリタ
ーンスプリング46が圧縮状態で介設されており、リタ
ーンスプリング46はロッド43をモータ30側の方向
に常時付勢するようになっている。なお、図2に示され
ているように、ヨーク41のバタフライ弁12側の端部
とロッド43のバタフライ弁12側の端部との間には、
防塵カバー49が被せ付けられている。また、Oリング
50とシール51とにより、ヨーク41の内部は密閉さ
れている。
The feed screw mechanism 40 has a yoke 41 formed in a cylindrical shape. The yoke 41 is arranged concentrically with the axis of the motor 30 and is fixed to the motor cover 30a by bolts (not shown). Motor 30 of yoke 41
A bush 42 is fitted and fixed to the end opposite to the end, and a rod 43 is disposed on the bush 42 on an extension of the rotating shaft 33 of the motor 30 and is supported slidably in the axial direction. . A link bar 22 of a link mechanism 20 is rotatably connected to an end of the rod 43 opposite to the motor 30 by a pin 24. Motor 30 for rod 43
A female screw member holder 47A is protruded from an end on the side toward the outside in the radial direction in a flange shape, and presses and holds the spring seat 45 and the bush 42 formed in a truncated conical cylindrical shape in the axial direction of the rod 43. It is supposed to. A return spring 46 is interposed between the yoke 41 and the spring seat 45 in a compressed state, and the return spring 46 constantly urges the rod 43 toward the motor 30. 2, between the end of the yoke 41 on the butterfly valve 12 side and the end of the rod 43 on the butterfly valve 12 side.
A dust cover 49 is attached. The inside of the yoke 41 is sealed by the O-ring 50 and the seal 51.

【0021】ロッド43は中空に形成されており、この
ロッド43のモータ30側の端部に形成された取付穴4
3aには雌ねじ部材47が圧入されて一体移動するよう
に雌ねじ部材ホルダ47Aによって保持されており、雌
ねじ部材47には送りねじ軸48が螺入されている。送
りねじ軸48のモータ30側の端部はモータ30の回転
軸33にカップリング34およびピン35を介して一体
回転するように連結されている。雌ねじ部材47および
送りねじ軸48のリード角βは、次式(1)を満足する
ように設定されている。式中、Tcはモータ30のコギ
ングトルク(モータに通電しない時にモータを回転させ
るのに必要なトルク)、Pはリターンスプリング46の
弾発力、Fはリターンスプリング46の弾発力Pが加わ
ったことによって発生する送りねじ軸48すなわちモー
タ30の回転軸33を回転させようとする力、μは送り
ねじ軸48と雌ねじ部材47間のねじ面の摩擦係数、Φ
はその摩擦角、pは送りねじ軸48のピッチ、Dは送り
ねじ軸48の有効径である。
The rod 43 is formed to be hollow, and a mounting hole 4 formed in an end of the rod 43 on the motor 30 side.
A female screw member 47 is press-fitted into 3a and held by a female screw member holder 47A so as to move integrally therewith. A feed screw shaft 48 is screwed into the female screw member 47. The end of the feed screw shaft 48 on the motor 30 side is connected to the rotating shaft 33 of the motor 30 via a coupling 34 and a pin 35 so as to rotate integrally. The lead angle β of the female screw member 47 and the feed screw shaft 48 is set so as to satisfy the following expression (1). In the equation, Tc is the cogging torque of the motor 30 (torque required to rotate the motor when the motor is not energized), P is the elastic force of the return spring 46, and F is the elastic force P of the return spring 46. The force μ to rotate the feed screw shaft 48, that is, the rotation shaft 33 of the motor 30, is the friction coefficient of the screw surface between the feed screw shaft 48 and the female screw member 47, Φ
Is the friction angle, p is the pitch of the feed screw shaft 48, and D is the effective diameter of the feed screw shaft 48.

【0022】F×D/2>Tc・・・(1) F=P×tan(β−Φ) β=tan-1(p/π×D) Φ=tan-1μF × D / 2> Tc (1) F = P × tan (β−Φ) β = tan −1 (p / π × D) Φ = tan −1 μ

【0023】次に、作用を説明する。Next, the operation will be described.

【0024】図1に示されている状態において、モータ
30の回転軸33が正回転されて、送りねじ軸48がカ
ップリング34および回り止めピン35を介して正回転
されると、図2に示されているように、ロッド43は送
りねじ軸48および雌ねじ部材47を介してモータ30
側と反対方向に移動される。このロッド43の移動はリ
ンク機構20によってバタフライ弁12の弁軸15へ回
転運動に変換されて伝達されるため、弁軸15に固定さ
れた弁体16は弁通路13を開く。この際、図1に示さ
れているように、バタフライ弁12においては弁体16
に加わる排気ガス6の圧力は弁軸15に対して上下同圧
になるため、排気ガス6の圧力による弁軸15の回転ト
ルクは相殺され、モータ30は弁体16を小さな力によ
って開くことができる。
In the state shown in FIG. 1, when the rotation shaft 33 of the motor 30 is rotated forward and the feed screw shaft 48 is rotated forward through the coupling 34 and the rotation preventing pin 35, the state shown in FIG. As shown, the rod 43 is connected to the motor 30 via the feed screw shaft 48 and the female screw member 47.
Moved in the opposite direction to the side. The movement of the rod 43 is converted into a rotational movement and transmitted to the valve shaft 15 of the butterfly valve 12 by the link mechanism 20, so that the valve element 16 fixed to the valve shaft 15 opens the valve passage 13. At this time, as shown in FIG.
The pressure of the exhaust gas 6 applied to the valve shaft 15 is equal to the upper and lower pressures with respect to the valve shaft 15, so that the rotational torque of the valve shaft 15 due to the pressure of the exhaust gas 6 is canceled out, and the motor 30 can open the valve body 16 with a small force. it can.

【0025】EGRバルブ10が介設された排気ガス再
循環通路4においては、弁体16の回動による弁通路1
3の開度(弁体16の回動量)に対応して、図3に示さ
れているように、ディーゼルエンジン1の排気通路3か
らの排気ガス6が排気ガス再循環通路4の弁通路13を
通じて吸気通路2に還流される。この際、バタフライ弁
12においては流量係数が大きいため、弁体16の排気
通路3側と吸気通路2側との差圧が小さくとも多くの排
気ガス6を還流させることができる。
In the exhaust gas recirculation passage 4 in which the EGR valve 10 is provided, the valve passage 1 is rotated by the rotation of the valve body 16.
3, the exhaust gas 6 from the exhaust passage 3 of the diesel engine 1 is supplied to the valve passage 13 of the exhaust gas recirculation passage 4 as shown in FIG. Through the intake passage 2. At this time, since the flow coefficient of the butterfly valve 12 is large, a large amount of exhaust gas 6 can be recirculated even if the pressure difference between the exhaust passage 3 side and the intake passage 2 side of the valve body 16 is small.

【0026】図2に示されている状態において、モータ
駆動回路31からの通電が停止されても、リターンスプ
リング46の弾発力が雌ねじ部材47へスプリングシー
ト45、雌ねじ部材ホルダ47Aおよびロッド43を介
して加わる。この際、雌ねじ部材47および送りねじ軸
48のリード角βが前記(1)式を満足するように設定
されているため、送りねじ軸48はリターンスプリング
46の弾発力によって雌ねじ部材47に対して逆回転さ
れる。この送りねじ軸48の逆回転に伴って、雌ねじ部
材47に固定されているロッド43はモータ30の方向
へ相対的に移動される。このロッド43の移動はリンク
機構20によってバタフライ弁12の弁軸15へ回転運
動に変換されて伝達されるため、弁体16は弁通路13
を閉じる。
In the state shown in FIG. 2, even when the power supply from the motor drive circuit 31 is stopped, the elastic force of the return spring 46 applies the spring seat 45, the female screw member holder 47A and the rod 43 to the female screw member 47. Join through. At this time, since the lead angle β of the female screw member 47 and the feed screw shaft 48 is set so as to satisfy the above-mentioned expression (1), the feed screw shaft 48 is moved with respect to the female screw member 47 by the elastic force of the return spring 46. Is rotated in reverse. With the reverse rotation of the feed screw shaft 48, the rod 43 fixed to the female screw member 47 is relatively moved in the direction of the motor 30. The movement of the rod 43 is converted into a rotational movement and transmitted to the valve shaft 15 of the butterfly valve 12 by the link mechanism 20, so that the valve body 16 is
Close.

【0027】この際、バタフライ弁12においては弁体
16に加わる排気ガス6の圧力は弁軸15に対して上下
同圧になるため、排気ガス6の圧力による弁軸15の回
転トルクは相殺され、リターンスプリング46は弁体1
6を小さな弾発力によって閉じることができる。モータ
駆動に関係する電気的な故障が生じた場合にはこの作用
によって、弁体16は自動的に閉の状態に戻ることがで
きる。つまり、このリターンスプリング46の作用によ
り、EGRバルブ10の所謂フェイルセーフ機能が構築
されている。このフェイルセーフ機能が無いと、EGR
バルブ10が開の状態で電気的な故障が発生した場合
に、運転条件(加速等)によっては黒煙が排出される。
また、通常時において駆動回路によってこのロッド43
がモータ30の方向へ移動する場合はリターンスプリン
グ46の弾発力によって助長されるため、例えば、バタ
フライ弁12の弁体16の全開から全閉への時間は約
0.1秒間ときわめて短くなる。EGRバルブ10にお
いて、全開から全閉への時間が短いと、ディーゼルエン
ジン1の排気通路3からの黒煙の排出現象の発生を防止
することができる。
At this time, in the butterfly valve 12, since the pressure of the exhaust gas 6 applied to the valve body 16 is equal to the upper and lower pressure with respect to the valve shaft 15, the rotational torque of the valve shaft 15 due to the pressure of the exhaust gas 6 is canceled. , The return spring 46 is the valve body 1
6 can be closed with small resilience. In the event of an electrical failure related to motor drive, this action allows valve body 16 to automatically return to the closed state. That is, a so-called fail-safe function of the EGR valve 10 is constructed by the action of the return spring 46. Without this fail-safe function, EGR
If an electrical failure occurs while the valve 10 is open, black smoke is emitted depending on operating conditions (acceleration, etc.).
In addition, the rod 43 is normally operated by the drive circuit.
Moves in the direction of the motor 30 because the spring force of the return spring 46 facilitates the movement, for example, the time from full opening to full closing of the valve element 16 of the butterfly valve 12 is extremely short, about 0.1 second. . In the EGR valve 10, when the time from the full opening to the full closing is short, it is possible to prevent the black smoke from being discharged from the exhaust passage 3 of the diesel engine 1.

【0028】ここで、バタフライ弁12の開度すなわち
弁体16の回動量はロッド43の前進量すなわちモータ
30の回転量によって決定されるため、本実施の形態に
係るEGRバルブ10の開度は無段階に制御することが
できる。
Here, the opening of the butterfly valve 12, that is, the amount of rotation of the valve body 16 is determined by the amount of advance of the rod 43, that is, the amount of rotation of the motor 30, so that the opening of the EGR valve 10 according to this embodiment is It can be controlled steplessly.

【0029】すなわち、コントローラ5はディーゼルエ
ンジン1の運転条件(出力、回転数)に応じたEGRバ
ルブ10の開度を求めると、その開度に対応したモータ
30の回転量を演算して目標値としてモータ駆動回路3
1に指令する。モータ駆動回路31はこの指令に対応し
てモータ30の回転軸33を目標値だけ回転させて、送
りねじ軸48によってロッド43を目標の開度に見合う
分だけ移動させる。このロッド43の移動がリンク機構
20を介して弁体16へ伝達されることにより、弁体1
6は目標の開度だけ弁通路13を開く。
That is, when the controller 5 obtains the opening of the EGR valve 10 according to the operating conditions (output, rotation speed) of the diesel engine 1, the controller 5 calculates the rotation amount of the motor 30 corresponding to the opening and calculates the target value. Motor drive circuit 3
Command 1 The motor drive circuit 31 rotates the rotary shaft 33 of the motor 30 by the target value in response to the command, and moves the rod 43 by the feed screw shaft 48 by an amount corresponding to the target opening. The movement of the rod 43 is transmitted to the valve body 16 via the link mechanism 20, so that the valve body 1
6 opens the valve passage 13 by the target opening degree.

【0030】この際、モータ30の回転軸33の回転量
はホールIC39によって検出されてコントローラ5に
時々刻々と送信されるため、モータ30の回転量(目標
値)はフィードバック制御されることになる。回転軸3
3の回転量が目標値に達した時にモータ駆動回路31へ
の電力の供給が停止されると、送りねじ軸48すなわち
回転軸33はリターンスプリング46の弾発力によって
逆回転される。この回転軸33の逆回転はホールIC3
9によって同時に検出されてコントローラ5に送信され
るため、コントローラ5はモータ駆動回路31に通電す
ることにより、回転軸33をして目標値の回転量を維持
させる。ちなみに、回転軸33の逆回転は一対のホール
IC39、39の出力信号を比較することにより、検出
することができる。
At this time, the rotation amount of the rotating shaft 33 of the motor 30 is detected by the Hall IC 39 and transmitted to the controller 5 every moment, so that the rotation amount (target value) of the motor 30 is feedback-controlled. . Rotary axis 3
When the supply of electric power to the motor drive circuit 31 is stopped when the rotation amount of the motor 3 reaches the target value, the feed screw shaft 48, that is, the rotation shaft 33 is reversely rotated by the elastic force of the return spring 46. The reverse rotation of the rotating shaft 33 is performed by the Hall IC 3
9 and is transmitted to the controller 5 at the same time, the controller 5 energizes the motor drive circuit 31 to cause the rotating shaft 33 to maintain the rotation amount of the target value. Incidentally, the reverse rotation of the rotating shaft 33 can be detected by comparing the output signals of the pair of Hall ICs 39, 39.

【0031】以上のようにして、本実施の形態に係るE
GRバルブにおいては、コントローラ5がディーゼルエ
ンジン1の運転条件(出力、回転数)に応じた開度を求
め、かつ、その開度に対応したモータ30の回転量を演
算して目標値としてモータ駆動回路31に指令すること
により、EGRバルブ10の開度を無段階に制御するこ
とができる。
As described above, E according to this embodiment is
In the GR valve, the controller 5 obtains an opening in accordance with the operating conditions (output, rotation speed) of the diesel engine 1, calculates the amount of rotation of the motor 30 corresponding to the opening, and sets the motor drive as a target value. By instructing the circuit 31, the opening of the EGR valve 10 can be controlled steplessly.

【0032】前記実施の形態によれば、次の効果が得ら
れる。
According to the above embodiment, the following effects can be obtained.

【0033】1) 過給器(ターボチャージャ)を備えた
ディーゼルエンジンのように圧力変動の大きなディーゼ
ルエンジンに対しても、運転条件に対応した還流の流量
の排気ガスをEGRバルブの開度を無段階に制御するこ
とにより、高精度に制御することができる。
1) Even for a diesel engine having a large pressure fluctuation such as a diesel engine equipped with a supercharger (turbocharger), the exhaust gas having a recirculation flow rate corresponding to the operating conditions is supplied with no EGR valve opening. By controlling in stages, it is possible to control with high accuracy.

【0034】2) EGRバルブはきわめて短時間で閉じ
作動をするため、EGRバルブの閉じ作動時におけるデ
ィーゼルエンジンの排気通路からの黒煙の排出現象の発
生を防止することができる。
2) Since the EGR valve closes in an extremely short time, it is possible to prevent the black smoke from being discharged from the exhaust passage of the diesel engine when the EGR valve closes.

【0035】3) 万一、電気的故障によりモータに駆動
電流が流れなくなった場合には、自動的に弁が閉じるた
め黒煙の排出を防止することができる。
3) If the drive current stops flowing to the motor due to an electrical failure, the valve automatically closes, thereby preventing black smoke from being discharged.

【0036】4) 前記1)、2)および3)により、ディーゼ
ルエンジンにおいてクリーンな排気ガスの排出を実現す
ることができるため、環境保全に寄与することができ
る。
4) According to the above 1), 2) and 3), it is possible to realize a clean exhaust gas emission in a diesel engine, which can contribute to environmental conservation.

【0037】5) レバーの回動を規制するストッパを設
けたので、バタフライ弁の摩耗を防止することができ
る。
5) Since the stopper for restricting the rotation of the lever is provided, wear of the butterfly valve can be prevented.

【0038】なお、本発明は前記実施の形態に限定され
るものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々に変
更が可能であることはいうまでもない。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that various changes can be made without departing from the gist of the present invention.

【0039】例えば、前記実施の形態では、本発明をデ
ィーゼルエンジンに適用した事例について説明したが、
本発明はガソリンエンジンについて適用することも可能
である。また、送りねじ機構の送りねじ軸をモータ側に
配置し雌ねじ部材をリンク機構側に配置するに限らず、
送りねじ軸をリンク機構側に配置し雌ねじ部材をモータ
側に配置してもよい。
For example, in the above embodiment, the case where the present invention is applied to a diesel engine has been described.
The present invention can be applied to a gasoline engine. Also, not only the feed screw shaft of the feed screw mechanism is arranged on the motor side and the female screw member is arranged on the link mechanism side,
The feed screw shaft may be arranged on the link mechanism side, and the female screw member may be arranged on the motor side.

【0040】リンク機構は前記実施の形態に係る構造に
構成するに限らず、EGRバルブの排気ガス再循環通路
に対する取付位置等に対応して適宜に構成することが望
ましい。
It is desirable that the link mechanism is not limited to the structure according to the above-described embodiment, but is appropriately configured corresponding to the mounting position of the EGR valve with respect to the exhaust gas recirculation passage.

【0041】回転角を検出する手段はディスクマグネッ
トおよびホールICの組合せによって構成するに限ら
ず、ホール素子や光学式センサ等によって構成してもよ
い。
The means for detecting the rotation angle is not limited to a combination of the disc magnet and the Hall IC, but may be a Hall element or an optical sensor.

【0042】[0042]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
モータとバタフライ弁を組み合わせることにより排気ガ
スの還流の流量を無段階に制御することができる。
As described above, according to the present invention,
By combining the motor and the butterfly valve, the recirculation flow rate of the exhaust gas can be controlled steplessly.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施の形態であるEGRバルブが閉
じた状態を示す一部省略正面断面図である。
FIG. 1 is a partially omitted front sectional view showing a state in which an EGR valve according to an embodiment of the present invention is closed.

【図2】EGRバルブが開いた状態を示す一部省略一部
切断正面図である。
FIG. 2 is a partially cutaway front view showing a state where an EGR valve is opened.

【図3】エンジンの吸排気系におけるEGRバルブの配
置と制御のシステムを示す模式図である。
FIG. 3 is a schematic diagram showing a system for arranging and controlling an EGR valve in an intake and exhaust system of an engine.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…ディーゼルエンジン、2…吸気通路、3…排気通
路、4…排気ガス再循環通路、5…コントローラ、6…
排気ガス、10…EGRバルブ、11…ブラケット、1
2…バタフライ弁、13…弁通路、14…弁箱、15…
弁軸、16…弁体、20…リンク機構、21…レバー、
22…リンクバー、23、24…ピン、25…ストッ
パ、25a…ボルト、25b…ナット、30…モータ、
30a…モータカバー、31…モータ駆動回路、32…
フロントカバー、32a…インロー部材、32b…ね
じ、33…回転軸、34…カップリング、35…回り止
めピン、37…ディスクマグネット、38…プリント配
線基板、39…ホールIC、40…送りねじ機構、41
…ヨーク、42…ブッシュ、43…ロッド、43a…取
付穴、45…スプリングシート、46…リターンスプリ
ング、47…雌ねじ部材、47A…雌ねじ部材ホルダ、
48…送りねじ軸、49…防塵カバー、50…Oリン
グ、51…シール。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Diesel engine, 2 ... Intake passage, 3 ... Exhaust passage, 4 ... Exhaust gas recirculation passage, 5 ... Controller, 6 ...
Exhaust gas, 10: EGR valve, 11: Bracket, 1
2 ... butterfly valve, 13 ... valve passage, 14 ... valve box, 15 ...
Valve shaft, 16: valve element, 20: link mechanism, 21: lever,
22 link bar, 23, 24 pin, 25 stopper, 25a bolt, 25b nut, 30 motor
30a: motor cover, 31: motor drive circuit, 32:
Front cover, 32a: Inlay member, 32b: Screw, 33: Rotating shaft, 34: Coupling, 35: Detent pin, 37: Disk magnet, 38: Printed wiring board, 39: Hall IC, 40: Feed screw mechanism, 41
... Yoke, 42 ... Bushing, 43 ... Rod, 43a ... Mounting hole, 45 ... Spring seat, 46 ... Return spring, 47 ... Female screw member, 47A ... Female screw member holder,
48: feed screw shaft, 49: dustproof cover, 50: O-ring, 51: seal.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山田 哲也 埼玉県与野市新中里三丁目20番30号 三輪 精機株式会社内 Fターム(参考) 3G062 EA11 GA21 3H063 AA02 BB24 BB32 BB37 BB43 DA14 DB04 DB06 DB46 DC01 EE08 FF01 GG03 GG19  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor Tetsuya Yamada 3-20-30 Shinnakazato, Yono-shi, Saitama Miwa Seiki Co., Ltd. F-term (reference) 3G062 EA11 GA21 3H063 AA02 BB24 BB32 BB37 BB43 DA14 DB04 DB06 DB46 DC01 EE08 FF01 GG03 GG19

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 排気ガス再循環通路の途中に介設されて
排気ガスの流量を調節するバタフライ弁と、このバタフ
ライ弁を開閉駆動する電動モータと、この電動モータの
回転軸の回転を直線運動に変換する送りねじ機構と、こ
の送りねじ機構の直線運動を前記バタフライ弁に伝達す
るリンク機構と、前記電動モータの回転角を検出する回
転角検出手段とを備えている排気ガス再循環弁。
1. A butterfly valve interposed in an exhaust gas recirculation passage for adjusting a flow rate of exhaust gas, an electric motor for driving the butterfly valve to open and close, and a rotation of a rotary shaft of the electric motor in a linear motion. An exhaust gas recirculation valve comprising: a feed screw mechanism for converting the feed screw mechanism; a link mechanism for transmitting a linear motion of the feed screw mechanism to the butterfly valve; and a rotation angle detecting means for detecting a rotation angle of the electric motor.
【請求項2】 前記送りねじ機構はリターンスプリング
によって前記バタフライバブルが閉じる方向に付勢され
ていることを特徴とする請求項1に記載の排気ガス再循
環弁。
2. The exhaust gas recirculation valve according to claim 1, wherein the feed screw mechanism is urged by a return spring in a direction in which the butterfly bubble closes.
【請求項3】 前記送りねじ機構の直線運動を前記バタ
フライ弁に伝達するリンク機構は、レバーと、このレバ
ーに連結されたリンクバーとを備えており、かつ、この
リンク機構は前記レバーの回動によって開閉する前記バ
タフライ弁が閉じた位置において、前記レバーが当接す
るストッパを備えていることを特徴とする請求項1また
は2に記載の排気ガス再循環弁。
3. A link mechanism for transmitting the linear movement of the feed screw mechanism to the butterfly valve includes a lever and a link bar connected to the lever, and the link mechanism is configured to rotate the lever. The exhaust gas recirculation valve according to claim 1 or 2, further comprising a stopper with which the lever abuts at a position where the butterfly valve that opens and closes due to movement is closed.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2004072518A1 (en) 2003-02-13 2004-08-26 Taiho Kogyo Co., Ltd. Flow rate control valve
WO2008035670A1 (en) * 2006-09-21 2008-03-27 Taiho Kogyo Co., Ltd. Valve assembly
JP2012132554A (en) * 2010-06-30 2012-07-12 Denso Corp Valve control apparatus

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