JP2007154907A - Valve opening and closing controller - Google Patents

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JP2007154907A JP2005346417A JP2005346417A JP2007154907A JP 2007154907 A JP2007154907 A JP 2007154907A JP 2005346417 A JP2005346417 A JP 2005346417A JP 2005346417 A JP2005346417 A JP 2005346417A JP 2007154907 A JP2007154907 A JP 2007154907A
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negative pressure
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closing control
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Takashi Kobayashi
高史 小林
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve loading property of an actuator for opening and driving a flap type valve 5 onto a vehicle such as an automobile by preventing increase of size of the actuator. <P>SOLUTION: A whole periphery flap part 93 is provided at the whole periphery of the flap type valve 5 by bending a peripheral fringe part of the flap type valve 5 stored in the inside of a housing 4 connected with an EGR cooler openably and closably onto a first seal face side. Consequently, since flow of EGR gas having high flow velocity occurs on a surface of the valve and flow of EGR gas having low flow velocity occurs on a rear surface of the valve when opening the flap type valve 5 by the negative pressure operation type actuator, difference between pressure on the front surface and pressure on the rear surface of the valve occurs and lift is generated in the direction for assisting in the direction of opening of the flap type valve 5. As a result, since required operation shaft force of the negative pressure operation type actuator can be reduced without enlarging diameter of a diaphragm, a loading space can be easily ensured. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、開閉弁または切替弁のバルブを開弁駆動または閉弁駆動するバルブ駆動装置を備えたバルブ開閉制御装置に関するもので、特に負圧作動式アクチュエータのダイヤフラムの変位を利用して2位置切替弁のフラップ型バルブを開弁駆動または閉弁駆動するバルブ駆動装置を備えたバルブ開閉制御装置に係わる。   The present invention relates to a valve opening / closing control device having a valve driving device for opening or closing a valve of an opening / closing valve or a switching valve, and in particular, using a displacement of a diaphragm of a negative pressure actuated actuator to provide two positions. The present invention relates to a valve opening / closing control device provided with a valve driving device for opening or closing a flap type valve of a switching valve.

[従来の技術]
従来より、負圧作動式アクチュエータのダイヤフラムの変位を利用して開閉弁のバルブを駆動するバルブ駆動装置として、例えばエンジンより流出した排気ガスの一部(排気再循環ガス:EGRガス)をエンジンの吸気系に再循環させる排気ガス再循環装置に組み込まれる切替弁装置(バルブ開閉制御装置)が公知である(例えば、特許文献1参照)。これは、図10に示したように、排気ガス再循環装置の排気ガス還流管の途中に配置されたUターンフロータイプのEGRクーラ101の入口部および出口部に結合されるハウジング102と、このハウジング102の内部に開閉自在に収容された2つの第1、第2バタフライ型バルブ111、112と、リンク機構113を介して、2つの第1、第2バタフライ型バルブ111、112を開閉駆動する負圧作動式アクチュエータ107とによって構成されている。
[Conventional technology]
Conventionally, as a valve driving device that drives a valve of an on-off valve by using a displacement of a diaphragm of a negative pressure actuator, for example, a part of exhaust gas (exhaust gas recirculation gas: EGR gas) flowing out from the engine is A switching valve device (valve opening / closing control device) incorporated in an exhaust gas recirculation device that recirculates to an intake system is known (see, for example, Patent Document 1). As shown in FIG. 10, the housing 102 is connected to the inlet and outlet of a U-turn flow type EGR cooler 101 disposed in the middle of the exhaust gas recirculation pipe of the exhaust gas recirculation device. The two first and second butterfly valves 111 and 112 are opened and closed via the two first and second butterfly valves 111 and 112 accommodated in the housing 102 so as to be freely opened and closed, and the link mechanism 113. And a negative pressure actuated actuator 107.

そして、ハウジング102の内部には、EGRクーラ101を経由させてエンジンの吸気通路にEGRガスを再循環させるためのクーラ側連通路(クーラ入口側連通路103とクーラ出口側連通路104)と、EGRクーラ101を迂回させてエンジンの吸気通路にEGRガスを再循環させるためのバイパス側連通路(バイパス流路)105とが並列して配設されている。なお、ハウジング102のクーラ入口側連通路103の排気ガス入口121とバイパス側連通路105の排気ガス入口122に接続する排気ガス還流管120は、ハウジング102よりもEGRガスの流れ方向の上流側で分岐する分岐管を有している。また、ハウジング102のクーラ出口側連通路104の排気ガス出口131とバイパス側連通路105の排気ガス出口132に接続する排気ガス還流管130は、ハウジング102よりもEGRガスの流れ方向の下流側で合流する合流管を有している。   Inside the housing 102, a cooler side communication path (cooler inlet side communication path 103 and cooler outlet side communication path 104) for recirculating EGR gas to the intake passage of the engine via the EGR cooler 101, A bypass side communication path (bypass flow path) 105 for recirculating the EGR gas to the engine intake path by bypassing the EGR cooler 101 is disposed in parallel. The exhaust gas recirculation pipe 120 connected to the exhaust gas inlet 121 of the cooler inlet side communication passage 103 of the housing 102 and the exhaust gas inlet 122 of the bypass side communication passage 105 is upstream of the housing 102 in the EGR gas flow direction. It has a branch pipe that branches off. Further, the exhaust gas recirculation pipe 130 connected to the exhaust gas outlet 131 of the cooler outlet side communication passage 104 of the housing 102 and the exhaust gas outlet 132 of the bypass side communication passage 105 is located downstream of the housing 102 in the EGR gas flow direction. It has a merge pipe that merges.

[従来の技術の不具合]
ところが、従来の排気ガス再循環装置の切替弁装置においては、第1バタフライ型バルブ111がクーラ全開位置に配置され、第2バタフライ型バルブ112がバイパス全閉位置に配置されている場合、ハウジング102のバイパス側連通路105の通路壁面と第2バタフライ型バルブ112との隙間から高温EGRガスが洩れてしまうため、EGRクーラ101を通過して冷却された低温EGRガスの温度が上昇してしまい、エンジンより排出される排気ガス中の汚染物質(NOx等のエミッション)を効果的に低減させることができないという問題があった。また、この問題を解消するためには、EGRクーラ101の体格を大きくしてEGRガスの冷却性能を向上させる必要があるが、この方法を採用すると自動車等の車両への搭載性が悪化するという問題が生じる。
[Conventional technical problems]
However, in the switching valve device of the conventional exhaust gas recirculation device, when the first butterfly valve 111 is disposed in the cooler fully open position and the second butterfly valve 112 is disposed in the bypass fully closed position, the housing 102 Because the high temperature EGR gas leaks from the gap between the bypass wall surface of the bypass side communication passage 105 and the second butterfly valve 112, the temperature of the low temperature EGR gas cooled by passing through the EGR cooler 101 increases. There has been a problem that pollutants (emissions of NOx and the like) in the exhaust gas discharged from the engine cannot be effectively reduced. In order to solve this problem, it is necessary to increase the size of the EGR cooler 101 and improve the cooling performance of the EGR gas. However, if this method is adopted, the mountability to a vehicle such as an automobile is deteriorated. Problems arise.

[先行の技術]
そこで、本発明者は、第1バタフライ型バルブ111のバイパス全閉位置における弁洩れ量を低減し、且つEGRクーラ101の大型化および搭載性の悪化を防止するという目的で、特願2005−327869(平成17年11月11日出願:比較例1)を出願した。これは、図11および図12に示したように、UターンフロータイプのEGRクーラ2の入口部および出口部に結合される切替弁装置3のハウジング4の内部に、EGRクーラ2の入口部に連通するクーラ入口側連通路201、EGRクーラ2の出口部に連通するクーラ出口側連通路202、およびクーラ入口側連通路201とクーラ出口側連通路202とを短絡(ショートカット)して連通するバイパス流路203を形成している。そして、バイパス流路203を開閉する2位置3方向切替弁の弁体として、ハウジング4の第1バルブシート31に着座してバイパス流路203を閉鎖する平板形状のフラップ型バルブ5を採用している。
[Prior art]
Therefore, the inventor of the present application aims to reduce the amount of valve leakage at the bypass fully closed position of the first butterfly valve 111 and to prevent the EGR cooler 101 from being enlarged and mounted. (Application on November 11, 2005: Comparative Example 1) was filed. As shown in FIGS. 11 and 12, this is because the inside of the housing 4 of the switching valve device 3 coupled to the inlet and outlet of the U-turn flow type EGR cooler 2 and the inlet of the EGR cooler 2. The cooler inlet side communication path 201 that communicates, the cooler outlet side communication path 202 that communicates with the outlet portion of the EGR cooler 2, and the bypass that connects the cooler inlet side communication path 201 and the cooler outlet side communication path 202 by short-circuiting each other. A flow path 203 is formed. As a valve body of a two-position three-way switching valve that opens and closes the bypass passage 203, a flat flap valve 5 that is seated on the first valve seat 31 of the housing 4 and closes the bypass passage 203 is adopted. Yes.

そして、2位置3方向切替弁のフラップ型バルブ5のバイパス全閉位置を、クーラ入口側連通路201とクーラ出口側連通路202との間に配置することで、フラップ型バルブ5の裏面側のシール面が第1バルブシート31に着座してバイパス流路203を閉鎖している時(バイパス全閉時)に、EGRクーラ2の内部を通過するEGRガス流の圧力損失によってフラップ型バルブ5の表面に印加される圧力差(クーラ入口側連通路201とクーラ出口側連通路202との差圧)が、フラップ型バルブ5の裏面側のシール面を第1バルブシート31に押さえ付ける方向に働く。これによって、フラップ型バルブ5のバイパス全閉位置における弁洩れ量を低減し、且つEGRクーラ2の大型化および搭載性の悪化を防止できる。   The bypass fully closed position of the flap type valve 5 of the two-position / three-way switching valve is disposed between the cooler inlet side communication path 201 and the cooler outlet side communication path 202, so that When the seal surface is seated on the first valve seat 31 and the bypass passage 203 is closed (when the bypass is fully closed), the pressure loss of the EGR gas flow passing through the inside of the EGR cooler 2 causes the flap type valve 5 to A pressure difference applied to the surface (differential pressure between the cooler inlet side communication passage 201 and the cooler outlet side communication passage 202) acts in a direction to press the seal surface on the back surface side of the flap type valve 5 against the first valve seat 31. . Thereby, the amount of valve leakage at the bypass fully closed position of the flap type valve 5 can be reduced, and the enlargement of the EGR cooler 2 and the deterioration of the mountability can be prevented.

[先行の技術の不具合]
この比較例1では、負圧源に連通する負圧室と大気中に連通する大気圧室との圧力差に応じて変位するダイヤフラムを有し、このダイヤフラムの変位を利用して2位置3方向切替弁のフラップ型バルブ5を、バルブ全閉位置とクーラ全閉位置との2位置に駆動する負圧作動式アクチュエータ9が採用されている。この比較例1のように、フラップ型バルブ5のバイパス全閉時にクーラ入口側連通路201とクーラ出口側連通路202との圧力差(フラップ型バルブ5の前後差圧)を利用してフラップ型バルブ5の裏面側のシール面を第1バルブシート31に密着させる構造では、フラップ型バルブ5を円滑に開弁駆動するには、負圧作動式アクチュエータ9の必要作動軸力が増える。このように必要作動軸力が増えるとダイヤフラム径を径大化する必要があるが、これでは負圧作動式アクチュエータ9の体格が大きくなり、搭載性が悪化するという問題がある。
[Defects of prior technology]
This comparative example 1 has a diaphragm that is displaced according to a pressure difference between a negative pressure chamber that communicates with a negative pressure source and an atmospheric pressure chamber that communicates with the atmosphere, and two positions and three directions are utilized by using the displacement of the diaphragm. A negative pressure actuated actuator 9 that drives the flap type valve 5 of the switching valve to two positions of a valve fully closed position and a cooler fully closed position is employed. As in the first comparative example, when the flap type valve 5 is fully closed by the bypass, the flap type is utilized by utilizing the pressure difference between the cooler inlet side communication path 201 and the cooler outlet side communication path 202 (the differential pressure across the flap type valve 5). In the structure in which the seal surface on the back surface side of the valve 5 is in close contact with the first valve seat 31, the required operating axial force of the negative pressure actuated actuator 9 increases in order to drive the flap valve 5 to open smoothly. When the required operating axial force increases in this way, it is necessary to increase the diameter of the diaphragm. However, this increases the size of the negative pressure operating actuator 9 and causes a problem that mountability deteriorates.

ここで、エンジンシステムや高地仕様に伴い負圧作動式アクチュエータ9の負圧室に、負圧源(例えばバキュームポンプ)から導入される負圧供給量は減る傾向にあるが、そのようになっても、確実に2位置3方向切替弁のフラップ型バルブ5を、バルブ全閉位置とクーラ全閉位置との2位置に駆動できる設計が要求される。この要求を満足するためには、ダイヤフラム径を径大化する必要があるが、これでは負圧作動式アクチュエータ9の体格が大きくなり、搭載性が悪化するという問題がある。
欧州特許第0987427号明細書(第2頁−第8頁、図1)
Here, the negative pressure supply amount introduced from the negative pressure source (for example, vacuum pump) to the negative pressure chamber of the negative pressure actuated actuator 9 tends to decrease in accordance with the engine system and high altitude specifications. However, a design that can reliably drive the flap type valve 5 of the two-position / three-way switching valve to the two positions of the valve fully closed position and the cooler fully closed position is required. In order to satisfy this requirement, it is necessary to increase the diameter of the diaphragm, but this causes a problem that the physique of the negative pressure actuated actuator 9 becomes large and mountability deteriorates.
European Patent No. 0987427 (pages 2-8, FIG. 1)

本発明の目的は、バルブを駆動するのに必要な作動軸力を軽減することで、バルブを円滑に駆動することのできるバルブ開閉制御装置を提供することにある。また、アクチュエータの体格の大型化を防止して搭載性を向上することのできるバルブ開閉制御装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a valve opening / closing control device capable of smoothly driving a valve by reducing an operating axial force necessary for driving the valve. It is another object of the present invention to provide a valve opening / closing control device that can prevent the size of the actuator from increasing in size and improve the mountability.

請求項1に記載の発明によれば、バルブのシール面よりも外周側に位置するバルブ周縁部をシール面側に折り曲げてバルブ(バルブ全周、バルブ周縁部の周方向全域、バルブ周縁部の周方向に部分的、バルブにおける流体の流れ方向の下流側のみ)にフラップ部を設けたことにより、アクチュエータによってバルブを流路孔の開口周縁部より離脱させて流路孔を開放させる開弁作動時に、ハウジングの流体流路内を流れる流体流に、平板状のバルブ表裏面に比べて、バルブ表裏面の流れにおいて流速差が付く。特に、バルブのバルブ周縁部がシール面(裏面)側に折り曲げられているので、バルブ表面(シール面側に対して逆側)に流速の速い流体の流れが生じ、また、バルブ裏面(シール面側)に流速の遅い流体の流れが生じる。これにより、バルブ表裏面に圧力差が発生するので、バルブを流路孔の開口周縁部より離脱させる方向、つまりバルブ作動方向に揚力(作動アシスト力)を得ることができる。   According to the first aspect of the present invention, the valve peripheral portion located on the outer peripheral side of the valve seal surface is bent to the seal surface side to provide the valve (the entire valve periphery, the entire circumferential direction of the valve peripheral portion, the valve peripheral portion Valve opening operation that opens the flow path hole by separating the valve from the opening peripheral edge of the flow path hole by the actuator by providing a flap part in the circumferential direction partially (only downstream in the flow direction of the fluid in the valve) Occasionally, the flow of fluid in the fluid flow path of the housing has a flow velocity difference in the flow on the front and back surfaces of the valve as compared to the flat front and back surfaces of the valve. In particular, since the valve peripheral edge of the valve is bent to the seal surface (back surface) side, a fluid with a high flow velocity is generated on the valve surface (opposite side to the seal surface side), and the valve back surface (seal surface) A fluid flow with a low flow velocity occurs on the side). As a result, a pressure difference is generated between the front and back surfaces of the valve, so that lift (operation assist force) can be obtained in the direction in which the valve is separated from the peripheral edge of the opening of the flow path hole, that is, in the valve operation direction.

したがって、流路孔の開口周縁部に対するバルブのシール性を向上させる等によってアクチュエータの必要作動軸力が増加する場合であっても、バルブ作動方向に発生する揚力(作動アシスト力)によりバルブを駆動するのに必要な作動軸力を軽減することができるので、バルブを円滑に駆動することができる。これにより、アクチュエータの体格の大型化を防止できるので、アクチュエータを含む装置全体の体格の大型化を防止することができる。この結果、アクチュエータを含む装置全体の搭載スペースを確保することが容易となるので、アクチュエータを含む装置全体の搭載性を向上させることができる。   Therefore, even if the required operating axial force of the actuator is increased by improving the sealing performance of the valve with respect to the peripheral edge of the opening of the flow path hole, the valve is driven by the lift force (operation assist force) generated in the valve operating direction. Since the operating axial force required to do this can be reduced, the valve can be driven smoothly. Thereby, since the enlargement of the physique of an actuator can be prevented, the enlargement of the physique of the whole apparatus containing an actuator can be prevented. As a result, it is easy to secure a mounting space for the entire apparatus including the actuator, and thus the mounting performance of the entire apparatus including the actuator can be improved.

請求項2に記載の発明によれば、流路孔が流体流路の内部を流れる流体の流れ方向に対して略直角方向に形成されることで、流路孔の開口周縁部に着座するバルブのシール面が流体流路の内部を流れる流体の流れ方向に対して略平行に位置するので、バルブ表裏面を流れる流体の流速差が大きくなり、バルブ表裏面に発生する圧力差をより大きくすることができる。つまりバルブ作動方向に発生する揚力(作動アシスト力)を大きくすることができる。   According to the second aspect of the present invention, the flow path hole is formed in a direction substantially perpendicular to the flow direction of the fluid flowing inside the fluid flow path, so that the valve is seated on the opening peripheral edge of the flow path hole. Since the seal surface of is located substantially parallel to the flow direction of the fluid flowing inside the fluid flow path, the flow velocity difference of the fluid flowing on the front and back surfaces of the valve is increased, and the pressure difference generated on the front and back surfaces of the valve is increased be able to. That is, the lift force (operation assist force) generated in the valve operation direction can be increased.

請求項3に記載の発明によれば、バルブのシール面が流路孔の開口周縁部に着座して流路孔を閉鎖(密閉化)している時に、流路孔の開口周縁部の周囲を取り囲むように設けられた環状空間の内部にバルブに設けられたフラップ部が侵入するように、バルブ周縁部が折り曲げられているので、アクチュエータによるバルブ開弁作動時に流体がハウジングの流路壁面とバルブのフラップ部の裏面に流れ難くなっている。これによって、アクチュエータによってバルブの開弁動作を開始する直後に、流速の遅い流れをバルブの裏面に流すことができ、バルブ作動方向に揚力(作動アシスト力)を発生させることができるので、少ない作動軸力で直ちにバルブを駆動できる。したがって、開弁応答性に優れたアクチュエータを構成することができる。   According to the invention of claim 3, when the sealing surface of the valve is seated on the peripheral edge of the opening of the flow path hole and the flow path hole is closed (sealed), the periphery of the open peripheral edge of the flow path hole Since the valve peripheral portion is bent so that the flap portion provided in the valve enters the inside of the annular space provided so as to surround the fluid, the fluid is separated from the flow path wall surface of the housing when the valve is opened by the actuator. It is difficult to flow on the back of the flap part of the valve. As a result, immediately after the valve opening operation of the valve is started by the actuator, a flow with a low flow velocity can be made to flow on the back surface of the valve, and lift (operation assist force) can be generated in the valve operation direction. The valve can be driven immediately by the axial force. Therefore, an actuator with excellent valve opening response can be configured.

請求項4に記載の発明によれば、2つの第1、第2圧力室の圧力差に応じて変位するダイヤフラムを有するアクチュエータとして、負圧源から第1圧力室内に大気圧よりも低い負圧が導入されると、負圧源に連通する第1圧力室と大気中に連通する第2圧力室との間に圧力差が生じ、この圧力差に応じてダイヤフラムが変位することで、バルブのシール面を流路孔の開口周縁部より離脱させる作動軸力(軸線方向の駆動力)が発生する負圧作動式アクチュエータを採用している。
これによって、仮に負圧源から第1圧力室内に導入される負圧供給量が比較例1(図11および図12参照)と同じであれば、ダイヤフラム径を小径化することが可能となる。これにより、負圧作動式アクチュエータの体格を小型化することができるので、負圧作動式アクチュエータを含む装置全体の体格を小型化することができる。この結果、負圧作動式アクチュエータを含む装置全体の搭載スペースを確保することが容易となるので、負圧作動式アクチュエータを含む装置全体の搭載性を向上させることができる。
According to the invention described in claim 4, as an actuator having a diaphragm that is displaced according to the pressure difference between the two first and second pressure chambers, a negative pressure lower than the atmospheric pressure from the negative pressure source to the first pressure chamber. Is introduced, a pressure difference is generated between the first pressure chamber communicating with the negative pressure source and the second pressure chamber communicating with the atmosphere, and the diaphragm is displaced according to the pressure difference, so that the valve A negative pressure actuated actuator is employed that generates an actuating axial force (driving force in the axial direction) that separates the sealing surface from the peripheral edge of the opening of the flow path hole.
Accordingly, if the negative pressure supply amount introduced from the negative pressure source into the first pressure chamber is the same as that in Comparative Example 1 (see FIGS. 11 and 12), the diaphragm diameter can be reduced. Thereby, since the physique of a negative pressure actuated actuator can be reduced in size, the physique of the whole apparatus containing a negative pressure actuated actuator can be reduced in size. As a result, it is easy to secure the mounting space for the entire apparatus including the negative pressure actuated actuator, and therefore the mountability of the entire apparatus including the negative pressure actuated actuator can be improved.

また、負圧作動式アクチュエータの必要作動軸力が減るので、同じダイヤフラム径とする場合、負圧作動式アクチュエータの第1圧力室内への負圧供給量が少なくても、バルブのシール面を流路孔の開口周縁部より容易に離脱させることができる。これにより、負圧源の負圧消費量を確保することができる。ここで、負圧源が電気エネルギーを利用して負圧を発生する電気式負圧ポンプ(例えば電動バキュームポンプ)であれば、少ない電力消費量でバルブを駆動できる。   In addition, since the required operating axial force of the negative pressure actuated actuator is reduced, even if the negative pressure supply amount of the negative pressure actuated actuator into the first pressure chamber is small, the valve seal surface is allowed to flow. It can be easily detached from the opening periphery of the passage hole. Thereby, the negative pressure consumption of a negative pressure source is securable. Here, if the negative pressure source is an electric negative pressure pump (for example, an electric vacuum pump) that generates negative pressure using electric energy, the valve can be driven with a small amount of power consumption.

請求項5に記載の発明によれば、負圧作動式アクチュエータに設けられるスプリングは、ダイヤフラムに対して、バルブのシール面を流路孔の開口周縁部に押し当てる方向にスプリング荷重を与えている。これにより、バルブ全閉時の弁洩れを防止できる。また、請求項6に記載の発明によれば、負圧作動式アクチュエータの第1、第2圧力室の圧力差に応じてダイヤフラムが変位すると、ダイヤフラムに連動してロッドがその軸線方向に変位する。そして、ロッドの軸線方向の変位がバルブに伝達されると、バルブが駆動される。すなわち、バルブが流路孔の開口周縁部より離脱して流路孔が開放される。   According to the fifth aspect of the present invention, the spring provided in the negative pressure actuated actuator applies a spring load to the diaphragm in a direction in which the seal surface of the valve is pressed against the peripheral edge of the opening of the flow path hole. . Thereby, valve leakage when the valve is fully closed can be prevented. According to the invention described in claim 6, when the diaphragm is displaced according to the pressure difference between the first and second pressure chambers of the negative pressure actuated actuator, the rod is displaced in the axial direction in conjunction with the diaphragm. . When the displacement in the axial direction of the rod is transmitted to the valve, the valve is driven. That is, the valve is released from the peripheral edge of the opening of the flow path hole and the flow path hole is opened.

請求項7に記載の発明によれば、負圧作動式アクチュエータの第1、第2圧力室の圧力差に応じてダイヤフラムが変位すると、ダイヤフラムに連動してロッドがその軸線方向に直線運動を行う。そして、ロッドの軸線方向の直線運動をバルブ軸の回転運動に変換する運動方向変換機構を介して、ロッドの軸線方向の変位がバルブ軸に伝達されると、バルブ軸が所定の回転角度だけ回転する。これにより、フラップ型バルブがバルブ軸の軸心を中心にして回転動作を行うことで、バルブが駆動される。すなわち、バルブが流路孔の開口周縁部より離脱して流路孔が開放される。また、請求項8に記載の発明によれば、内燃機関より流出して内燃機関の吸気系に再循環される排気ガスを冷却する排気ガスクーラの入口部に、内部にバルブを開閉自在に収容するハウジングが結合されている。そして、バルブは、排気ガスクーラよりも排気ガスの流れ方向の上流側に配設されている。   According to the seventh aspect of the present invention, when the diaphragm is displaced according to the pressure difference between the first and second pressure chambers of the negative pressure actuated actuator, the rod linearly moves in the axial direction in conjunction with the diaphragm. . Then, when the displacement in the axial direction of the rod is transmitted to the valve shaft via the motion direction conversion mechanism that converts the linear motion in the axial direction of the rod into the rotational motion of the valve shaft, the valve shaft rotates by a predetermined rotation angle. To do. Thereby, the valve is driven by the flap-type valve rotating around the axis of the valve shaft. That is, the valve is released from the peripheral edge of the opening of the flow path hole and the flow path hole is opened. According to the eighth aspect of the present invention, the valve is housed in the inlet portion of the exhaust gas cooler for cooling the exhaust gas flowing out from the internal combustion engine and recirculated to the intake system of the internal combustion engine so as to be opened and closed. The housing is joined. The valve is disposed upstream of the exhaust gas cooler in the exhaust gas flow direction.

請求項9に記載の発明によれば、バルブが流路孔の開口周縁部に着座して流路孔を閉鎖している時には、ハウジングの内部に流入した排気ガスが、排気ガスクーラを経由して内燃機関の吸気系に再循環される。また、バルブが流路孔の開口周縁部より離脱して流路孔を開放している時には、ハウジングの内部に流入した排気ガスが、排気ガスクーラを迂回して内燃機関の吸気系に再循環される。また、請求項10に記載の発明によれば、バルブは、少なくともバイパス側連通路を開閉する開閉弁の弁体を構成している。また、請求項11に記載の発明によれば、バルブは、クーラ側連通路とバイパス側連通路とを切り替える切替弁の弁体を構成している。   According to the ninth aspect of the present invention, when the valve is seated on the opening peripheral edge of the flow path hole and closes the flow path hole, the exhaust gas flowing into the housing passes through the exhaust gas cooler. Recirculated to the intake system of the internal combustion engine. In addition, when the valve is separated from the opening peripheral edge of the flow path hole to open the flow path hole, the exhaust gas flowing into the housing is recirculated to the intake system of the internal combustion engine, bypassing the exhaust gas cooler. The According to the invention described in claim 10, the valve constitutes a valve body of an on-off valve that opens and closes at least the bypass side communication path. According to the invention described in claim 11, the valve constitutes a valve body of a switching valve that switches between the cooler side communication path and the bypass side communication path.

本発明を実施するための最良の形態は、アクチュエータのダイヤフラム径を径大化することなく、バルブを円滑に駆動するという目的を、バルブのシール面よりも外周側に位置するバルブ周縁部をシール面側に折り曲げてフラップ部を設けて、バルブを駆動するのに必要な作動軸力を軽減することで実現した。   BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The best mode for carrying out the present invention is to seal the valve peripheral portion located on the outer peripheral side of the valve sealing surface for the purpose of smoothly driving the valve without increasing the diaphragm diameter of the actuator. It was realized by reducing the operating axial force required to drive the valve by bending the surface side and providing a flap.

[実施例1の構成]
図1ないし図9は本発明の実施例1を示したもので、図2は排気ガス再循環装置の全体構成を示した図で、図3および図4はバルブ開閉制御装置の全体構造を示した図で、図5は負圧作動式アクチュエータを示した図である。
[Configuration of Example 1]
FIGS. 1 to 9 show Embodiment 1 of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing the overall configuration of an exhaust gas recirculation device, and FIGS. 3 and 4 show the overall structure of a valve opening / closing control device. FIG. 5 is a view showing a negative pressure actuated actuator.

本実施例のEGRクーラモジュール1は、図2に示したように、排気ガスクーラとしてのEGRクーラ2を利用して排気ガスを冷却する排気ガス冷却装置であって、例えばディーゼルエンジン等の内燃機関(以下エンジンと言う)Eの燃焼室より流出した排気ガスの一部を吸気系に導いて再循環させる排気ガス再循環装置に組み込まれている。この排気ガス再循環装置は、エンジンEの排気管(以下エンジン排気管と言う)14に接続されて、エンジンEの燃焼室より流出する排気ガスの一部(排気再循環ガス:以下EGRガスと言う)をエンジンEの吸気管(以下エンジン吸気管と言う)15の内部に再循環させるための排気ガス還流管16、17と、これらの排気ガス還流管16、17内に形成される排気ガス還流路を通過するEGRガスの還流量(EGR量)を連続的または段階的に調節する排気ガス還流量制御弁(以下EGR制御弁と言う)19とを備えている。   As shown in FIG. 2, the EGR cooler module 1 of the present embodiment is an exhaust gas cooling device that cools exhaust gas by using an EGR cooler 2 as an exhaust gas cooler, for example, an internal combustion engine such as a diesel engine ( The engine is incorporated in an exhaust gas recirculation device that guides and recirculates part of the exhaust gas flowing out from the combustion chamber of E) to the intake system. This exhaust gas recirculation device is connected to an exhaust pipe (hereinafter referred to as engine exhaust pipe) 14 of engine E, and a part of exhaust gas flowing out from the combustion chamber of engine E (exhaust recirculation gas: hereinafter referred to as EGR gas) The exhaust gas recirculation pipes 16 and 17 for recirculation in the intake pipe (hereinafter referred to as the engine intake pipe) 15 of the engine E, and the exhaust gas formed in these exhaust gas recirculation pipes 16 and 17 An exhaust gas recirculation amount control valve (hereinafter referred to as an EGR control valve) 19 that continuously or stepwise adjusts the recirculation amount (EGR amount) of the EGR gas passing through the recirculation path is provided.

ここで、エンジン排気管14の内部には、エンジンEの燃焼室より流出した排気ガスが流れる排気通路が形成されている。また、エンジン吸気管15の内部には、エアクリーナ20で濾過されて、エンジンEの燃焼室に吸入される吸入空気が流れる吸気通路が形成されている。また、排気ガス還流管16、17間には、EGRクーラモジュール1が直列的に直接結合されている。そして、排気ガス還流管16は、エンジン排気管14のエキゾーストマニホールドに接続されている。また、排気ガス還流管17は、エンジン吸気管15のインテークマニホールドまたはサージタンクに接続されている。また、エンジンEには、EGRクーラモジュール1にエンジン冷却水を循環供給するためのエンジン冷却水回路(冷却水循環路)が設けられている。   Here, an exhaust passage through which exhaust gas flowing out from the combustion chamber of the engine E flows is formed inside the engine exhaust pipe 14. An intake passage is formed inside the engine intake pipe 15 through which intake air filtered by the air cleaner 20 and drawn into the combustion chamber of the engine E flows. Further, the EGR cooler module 1 is directly coupled in series between the exhaust gas recirculation pipes 16 and 17. The exhaust gas recirculation pipe 16 is connected to the exhaust manifold of the engine exhaust pipe 14. Further, the exhaust gas recirculation pipe 17 is connected to an intake manifold or a surge tank of the engine intake pipe 15. Further, the engine E is provided with an engine cooling water circuit (cooling water circulation path) for circulating and supplying engine cooling water to the EGR cooler module 1.

エンジン冷却水回路は、エンジンEのウォータジャケット(図示せず)からEGRクーラモジュール1の冷却水入口管(温水パイプ)21へエンジン冷却水を循環供給するための冷却水配管22と、EGRクーラモジュール1の冷却水出口管(温水パイプ)23からラジエータ(図示せず)を経てエンジンEのウォータジャケットにエンジン冷却水を循環供給する(戻す)ための冷却水配管24と、エンジン冷却水回路中にエンジン冷却水の循環流を発生させるウォータポンプ(図示せず)とを備えている。なお、本実施例では、ラジエータでエンジン冷却水と室外空気(外気)とを熱交換させることで、所定の温度範囲(例えば75〜80℃)のエンジン冷却水をエンジンEのウォータジャケットに戻すように構成されている。   The engine cooling water circuit includes a cooling water pipe 22 for circulating and supplying engine cooling water from a water jacket (not shown) of the engine E to a cooling water inlet pipe (hot water pipe) 21 of the EGR cooler module 1, and an EGR cooler module. A cooling water pipe 24 for circulating and supplying (returning) engine cooling water from a cooling water outlet pipe (hot water pipe) 23 to a water jacket of the engine E through a radiator (not shown), and an engine cooling water circuit A water pump (not shown) for generating a circulating flow of engine cooling water. In this embodiment, the engine coolant in the predetermined temperature range (for example, 75 to 80 ° C.) is returned to the water jacket of the engine E by exchanging heat between the engine coolant and the outdoor air (outside air) by the radiator. It is configured.

本実施例のEGRクーラモジュール1は、高温EGRガスをエンジン冷却水と熱交換させてEGRガスを冷却するUターンフロータイプのEGRクーラ2と、このEGRクーラ2の入口部および出口部に気密的に結合されるバルブ開閉制御装置(以下切替弁装置と呼ぶ)3とを一体化したもので、排気ガス再循環装置の排気ガス還流管16、17の一部およびエンジン冷却水回路の冷却水配管22、24の一部を構成している。ここで、切替弁装置3は、内部にクーラ側連通路およびバイパス側連通路が形成されたハウジング4と、このハウジング4の内部に開閉自在に収容されて、バイパス全閉位置とクーラ全閉位置との2位置に駆動される2位置3方向切替弁とを備えている。また、ハウジング4は、内部に第1、第2連通孔11、12が形成されたブロック13を有している。   The EGR cooler module 1 of this embodiment includes a U-turn flow type EGR cooler 2 that heat-exchanges high-temperature EGR gas with engine cooling water to cool the EGR gas, and is airtight at an inlet portion and an outlet portion of the EGR cooler 2. Is integrated with a valve opening / closing control device (hereinafter referred to as a switching valve device) 3, and part of the exhaust gas recirculation pipes 16 and 17 of the exhaust gas recirculation device and the cooling water piping of the engine cooling water circuit 22 and 24 are part of the configuration. Here, the switching valve device 3 includes a housing 4 in which a cooler-side communication path and a bypass-side communication path are formed, and is accommodated in the housing 4 so as to be freely opened and closed, and a bypass fully closed position and a cooler fully closed position. And a two-position three-way switching valve driven in two positions. The housing 4 has a block 13 in which first and second communication holes 11 and 12 are formed.

EGRクーラ2は、切替弁装置3のハウジング4から導入される高温EGRガスと冷却水配管22から流入する低温のエンジン冷却水とを熱交換させることで、EGRガスを所望の排気温度以下に冷却する水冷式の排気ガスクーラである。このEGRクーラ2は、複数の熱交換チューブ(図示せず)を内部に収容しており、これらの熱交換チューブの周囲にエンジン冷却水が循環する冷却水流路(図示せず)を有している。そして、EGRクーラ2の内部には、ハウジング4からEGRガスが流入する第1排気ガス流路群とハウジング4にEGRガスを流出する第2排気ガス流路群とを区画する隔壁部25が設けられている。   The EGR cooler 2 cools the EGR gas below a desired exhaust temperature by exchanging heat between the high-temperature EGR gas introduced from the housing 4 of the switching valve device 3 and the low-temperature engine cooling water flowing from the cooling water pipe 22. It is a water-cooled exhaust gas cooler. The EGR cooler 2 accommodates a plurality of heat exchange tubes (not shown) inside, and has a cooling water passage (not shown) through which engine cooling water circulates around these heat exchange tubes. Yes. Inside the EGR cooler 2, a partition wall 25 is provided that partitions a first exhaust gas flow path group into which the EGR gas flows from the housing 4 and a second exhaust gas flow path group from which the EGR gas flows into the housing 4. It has been.

ここで、冷却水配管22から、切替弁装置3のハウジング4に接続された温水パイプ21に流入したエンジン冷却水は、ハウジング4の内部(例えばシャフト6の周囲)に形成された冷却水通路(図示せず)を経由して冷却水通路の出口部に導かれる。そして、エンジン冷却水は、切替弁装置3のハウジング4に設けられた温水パイプ23から冷却水配管24に導かれる。また、複数の熱交換チューブの各々は、EGRクーラ2の入口から出口に向けてU字状にEGRガスが流れるように例えばU字管となっている。   Here, the engine cooling water that has flowed from the cooling water pipe 22 into the hot water pipe 21 connected to the housing 4 of the switching valve device 3 is a cooling water passage (for example, around the shaft 6) formed inside the housing 4. (Not shown) to the outlet of the cooling water passage. Then, the engine cooling water is led to the cooling water pipe 24 from the hot water pipe 23 provided in the housing 4 of the switching valve device 3. Each of the plurality of heat exchange tubes is, for example, a U-shaped tube so that EGR gas flows in a U-shape from the inlet of the EGR cooler 2 toward the outlet.

ハウジング4は、EGRクーラ2の入口部(EGRガスの入口側)および出口部(EGRガスの出口側)に結合されている。このハウジング4は、金属材料(例えば鉄系の鋳物(鋳鉄)、アルミニウム鋳物またはアルミニウムダイカスト等)によって所定の形状に一体的に形成されている。また、ハウジング4には、図1、図3および図4に示したように、排気ガス還流管16のEGRガスの流れ方向の下流端に設けられるフランジ部(図示せず)にスクリュー等の締結具を用いて締め付け固定されるインレットポート側フランジ部26、および排気ガス還流管17のEGRガスの流れ方向の上流端に設けられるフランジ部(図示せず)にスクリュー等の締結具を用いて締め付け固定されるアウトレットポート側フランジ部27が設けられている。また、ハウジング4には、EGRクーラ2の入口部および出口部に設けられるフランジ部(図示せず)にスクリュー等の締結具を用いて締め付け固定されるEGRクーラ側フランジ部29が設けられている。   The housing 4 is coupled to an inlet portion (EGR gas inlet side) and an outlet portion (EGR gas outlet side) of the EGR cooler 2. The housing 4 is integrally formed in a predetermined shape by a metal material (for example, iron-based casting (cast iron), aluminum casting, aluminum die casting, or the like). Further, as shown in FIGS. 1, 3 and 4, the housing 4 is fastened with a screw or the like to a flange portion (not shown) provided at the downstream end of the exhaust gas recirculation pipe 16 in the EGR gas flow direction. The inlet port side flange portion 26 that is tightened and fixed using a tool, and the flange portion (not shown) provided at the upstream end in the EGR gas flow direction of the exhaust gas recirculation pipe 17 are tightened using a fastener such as a screw. A fixed outlet port side flange portion 27 is provided. Further, the housing 4 is provided with an EGR cooler side flange portion 29 that is fastened and fixed to a flange portion (not shown) provided at an inlet portion and an outlet portion of the EGR cooler 2 using a fastener such as a screw. .

ここで、本実施例のハウジング4の内部には、第1連通孔11の開口周縁部の周囲を取り囲むようにブロック13の流路壁面を凹ませて円環状空間30が形成されている。また、本実施例のハウジング4は、2位置3方向切替弁の弁体(フラップ型バルブ5)が着座可能な2つの第1、第2バルブシート31、32を有している。これらの第1、第2バルブシート31、32は、耐熱性および耐腐食性に優れた金属材料(例えばSUS303等のステンレス鋼)によって円筒形状に一体的に形成された第1、第2円筒体(第1、第2筒状体)よりなる。第1、第2バルブシート31、32は、ハウジング4と別体で製造された後に、ブロック13に設けられる第1、第2連通孔11、12の孔壁面に圧入嵌合されている。   Here, an annular space 30 is formed in the housing 4 of the present embodiment by denting the flow path wall surface of the block 13 so as to surround the periphery of the opening peripheral edge of the first communication hole 11. Moreover, the housing 4 of the present embodiment has two first and second valve seats 31 and 32 on which a valve body (a flap type valve 5) of a two-position / three-way switching valve can be seated. The first and second valve seats 31 and 32 are first and second cylindrical bodies integrally formed in a cylindrical shape by a metal material having excellent heat resistance and corrosion resistance (for example, stainless steel such as SUS303). (First and second cylindrical bodies). After the first and second valve seats 31 and 32 are manufactured separately from the housing 4, the first and second valve seats 31 and 32 are press-fitted into the hole wall surfaces of the first and second communication holes 11 and 12 provided in the block 13.

そして、第1バルブシート31の軸線方向の一方側(EGRガスの流れ方向の上流側)の環状端面には、フラップ型バルブ5の裏面側の第1シール面91が着座可能な円環状の第1弁座部33が設けられている。この第1弁座部33は、本発明の流路孔(第1連通孔11)の開口周縁部に相当するもので、フラップ型バルブ5の回転動作範囲を規制する規制部として利用されている。これにより、フラップ型バルブ5の裏面側の第1シール面91が第1バルブシート31の第1弁座部33に着座した際にフラップ型バルブ5のそれ以上の回転方向の一方側(第1連通孔11を閉鎖する側)への回転動作が規制される。なお、第1バルブシート31の第1弁座部33に、フラップ型バルブ5の裏面側の第1シール面91とのシート接触面積を小さくしてフラップ型バルブ5の密着面と第1バルブシート31の密着面とのシール面圧を向上させるための円環状凸部を設けても良い。なお、円環状空間30は、第1バルブシート31の第1弁座部33の外周とブロック13の流路壁面との間に第1バルブシート31の第1弁座部33の周囲を周方向に取り囲むように形成されている。   An annular first end surface of the first valve seat 31 on the one axial side (upstream side in the EGR gas flow direction) can be seated on the first seal surface 91 on the back side of the flap valve 5. One valve seat portion 33 is provided. The first valve seat portion 33 corresponds to the opening peripheral portion of the flow path hole (first communication hole 11) of the present invention, and is used as a restricting portion that restricts the rotational operation range of the flap valve 5. . Accordingly, when the first seal surface 91 on the back surface side of the flap type valve 5 is seated on the first valve seat portion 33 of the first valve seat 31, one side in the further rotational direction of the flap type valve 5 (first side) The rotational movement to the side that closes the communication hole 11) is restricted. The first valve seat portion 33 of the first valve seat 31 has a seat contact area with the first seal surface 91 on the back surface side of the flap type valve 5 to reduce the contact surface of the flap type valve 5 and the first valve seat. You may provide the annular | circular shaped convex part for improving the sealing surface pressure with the close_contact | adherence surface of 31. FIG. The annular space 30 is circumferentially arranged around the first valve seat portion 33 of the first valve seat 31 between the outer periphery of the first valve seat portion 33 of the first valve seat 31 and the flow path wall surface of the block 13. It is formed so as to surround.

また、第2バルブシート32の軸線方向の一方側(EGRガスの流れ方向の上流側)の環状端面には、フラップ型バルブ5の表面側の第2シール面92が着座可能な円環状の第2弁座部34が設けられている。この第2弁座部34は、流路孔(第2連通孔12)の開口周縁部に相当するもので、フラップ型バルブ5の回転動作範囲を規制する規制部として利用されている。これにより、フラップ型バルブ5の表面側の第2シール面92が第2バルブシート32の第2弁座部34に着座した際にフラップ型バルブ5のそれ以上の回転方向の他方側(第2連通孔12を閉鎖する側)への回転動作が規制される。   In addition, an annular second end surface on the one side in the axial direction of the second valve seat 32 (upstream side in the EGR gas flow direction) on which the second seal surface 92 on the surface side of the flap type valve 5 can be seated. Two valve seats 34 are provided. The second valve seat portion 34 corresponds to the opening peripheral portion of the flow path hole (second communication hole 12), and is used as a restricting portion that restricts the rotational operation range of the flap valve 5. Thus, when the second seal surface 92 on the front surface side of the flap type valve 5 is seated on the second valve seat portion 34 of the second valve seat 32, the flap type valve 5 on the other side in the further rotational direction (second side). The rotational movement to the side that closes the communication hole 12 is restricted.

そして、ハウジング4の排気ガスの流れ方向の上流端では、インレットポート(ハウジング4の排気ガス入口、流体入口)35が開口しており、また、ハウジング4の排気ガスの流れ方向の下流端では、アウトレットポート(ハウジング4の排気ガス出口、流体出口)45が開口している。そして、インレットポート35は、排気ガス還流管16の下流側開口端に接続し、また、アウトレットポート45は、排気ガス還流管17の上流側開口端に接続している。   At the upstream end of the housing 4 in the exhaust gas flow direction, an inlet port (exhaust gas inlet and fluid inlet of the housing 4) 35 is opened, and at the downstream end of the housing 4 in the exhaust gas flow direction, An outlet port (exhaust gas outlet, fluid outlet of the housing 4) 45 is opened. The inlet port 35 is connected to the downstream opening end of the exhaust gas recirculation pipe 16, and the outlet port 45 is connected to the upstream opening end of the exhaust gas recirculation pipe 17.

また、ハウジング4の内部には、つまりハウジング4の外壁部とブロック13との間には、1つのインレットポート35に対して2つのクーラ側、バイパス側連通路が形成されている。クーラ側連通路は、EGRクーラ2の入口部に連通するクーラ入口側連通路、およびEGRクーラ2の出口部に連通するクーラ出口側連通路を有し、インレットポート35より内部に流入したEGRガスをEGRクーラ2を経由させてエンジンEの吸気系にEGRガスを再循環させる流体流路(排気ガス流路)である。   In addition, two cooler-side and bypass-side communication paths are formed for one inlet port 35 inside the housing 4, that is, between the outer wall portion of the housing 4 and the block 13. The cooler-side communication passage has a cooler inlet-side communication passage that communicates with the inlet portion of the EGR cooler 2 and a cooler outlet-side communication passage that communicates with the outlet portion of the EGR cooler 2, and EGR gas that has flowed into the interior from the inlet port 35 Is a fluid flow path (exhaust gas flow path) for recirculating EGR gas to the intake system of the engine E via the EGR cooler 2.

クーラ入口側連通路は、インレットポート35からEGRクーラ2の入口部に向けて、バイパス側流路孔42、バイパス流路43の軸線方向に対して直交する方向に真っ直ぐに延びる第1直線状流路であって、排気ガス流路36、クーラ側流路孔37およびクーラ入口側連通口39によって構成されている。また、クーラ出口側連通路は、EGRクーラ2の出口部からアウトレットポート45に向けて途中で略直角(例えば90°)に屈曲したL字状流路であって、クーラ出口側連通口40、排気ガス流路41、44によって構成されている。ここで、クーラ側流路孔37は、第2バルブシート32の内部に形成されて第2流路孔を構成している。また、クーラ入口側連通口39は、EGRクーラ2の複数の熱交換チューブの入口側端部に連通している。また、クーラ出口側連通口40は、EGRクーラ2の複数の熱交換チューブの出口側端部に連通している。   The cooler inlet side communication passage extends from the inlet port 35 toward the inlet portion of the EGR cooler 2 and extends straight in a direction perpendicular to the axial direction of the bypass side passage hole 42 and the bypass passage 43. The exhaust gas passage 36, the cooler side passage hole 37, and the cooler inlet side communication port 39. The cooler outlet side communication passage is an L-shaped channel bent at a substantially right angle (for example, 90 °) in the middle from the outlet portion of the EGR cooler 2 toward the outlet port 45, and includes a cooler outlet side communication port 40, The exhaust gas passages 41 and 44 are configured. Here, the cooler side flow path hole 37 is formed inside the second valve seat 32 to form a second flow path hole. The cooler inlet side communication port 39 communicates with the inlet side end portions of the plurality of heat exchange tubes of the EGR cooler 2. The cooler outlet side communication port 40 communicates with the outlet side end portions of the plurality of heat exchange tubes of the EGR cooler 2.

バイパス側連通路は、クーラ入口側連通路とクーラ出口側連通路とを短絡(ショートカット)して連通するバイパス側流路孔42およびバイパス流路43を有し、インレットポート35より内部に流入したEGRガスをEGRクーラ2を迂回(バイパス)させてエンジンEの吸気系にEGRガスを再循環させる流体流路(排気ガス流路)である。そして、バイパス側連通路は、インレットポート35からアウトレットポート45に向けて途中で略直角(例えば90°)に屈曲したL字状流路であって、排気ガス流路36、バイパス側流路孔42、バイパス流路43および排気ガス流路44によって構成されている。また、バイパス側連通路は、排気ガス流路36からアウトレットポート45に向けて、バイパス側流路孔42、バイパス流路43の軸線方向に真っ直ぐに延びる第2直線状流路を構成する。ここで、バイパス側流路孔42は、第1バルブシート31の内部に形成されて第1流路孔を構成し、クーラ入口側連通路(排気ガス流路、流体流路)の途中で分岐する流路孔を形成している。   The bypass-side communication path has a bypass-side channel hole 42 and a bypass channel 43 that communicate with each other by short-circuiting (cooling) the cooler inlet-side communication path and the cooler outlet-side communication path, and flows into the interior from the inlet port 35. This is a fluid flow path (exhaust gas flow path) that recirculates EGR gas to the intake system of the engine E by bypassing EGR gas from the EGR cooler 2. The bypass side communication path is an L-shaped channel bent at a substantially right angle (for example, 90 °) in the middle from the inlet port 35 toward the outlet port 45, and includes an exhaust gas channel 36, a bypass side channel hole. 42, a bypass channel 43 and an exhaust gas channel 44. Further, the bypass side communication path constitutes a second linear flow path extending straight from the exhaust gas flow path 36 toward the outlet port 45 in the axial direction of the bypass side flow path hole 42 and the bypass flow path 43. Here, the bypass-side passage hole 42 is formed inside the first valve seat 31 to form a first passage hole, and branches in the middle of the cooler inlet-side communication passage (exhaust gas passage, fluid passage). A flow path hole is formed.

ここで、ハウジング4の内部には、クーラ入口側連通路とクーラ出口側連通路とを気密的に区画するようにブロック13が一体的に形成されている。このブロック13の内部には、バルブ軸方向(シャフト6の軸線方向)に延びるシャフト収容孔46が設けられており、ブッシング等の軸受け部品(図示せず)を介して、2位置3方向切替弁のシャフト6を回転方向に摺動自在に軸支する円筒状のバルブ軸受け部が設けられている。このため、2位置3方向切替弁のシャフト6は、シャフト収容孔46の内部に設けられているバルブ軸受け部によりブロック13の内部に回転自在に収容される。   Here, a block 13 is integrally formed in the housing 4 so as to partition the cooler inlet side communication passage and the cooler outlet side communication passage in an airtight manner. A shaft housing hole 46 extending in the valve axial direction (axial direction of the shaft 6) is provided inside the block 13, and a two-position / three-way switching valve is provided via a bearing component (not shown) such as a bushing. A cylindrical valve bearing portion is provided to support the shaft 6 slidably in the rotational direction. For this reason, the shaft 6 of the two-position / three-way switching valve is rotatably accommodated in the block 13 by a valve bearing provided in the shaft accommodation hole 46.

なお、ブロック13の軸線方向の一端側に位置するハウジング4の外壁部は、バルブ軸受け部のシャフト収容孔46の軸線方向の一端側が開口している。そして、ハウジング4には、シャフト収容孔46の開口部を気密的に閉塞するためのプラグ47が気密的に圧入固定されている。また、ハウジング4の冷却水通路の入口部および出口部には、温水パイプ21、23が液密的に圧入固定されている。また、ハウジング4には、後述する負圧作動式アクチュエータ9を取り付けるためのブラケット49がスクリュー50等の締結具を用いて締め付け固定されている。   The outer wall portion of the housing 4 located on one end side in the axial direction of the block 13 is open at one end side in the axial direction of the shaft receiving hole 46 of the valve bearing portion. A plug 47 for hermetically closing the opening of the shaft housing hole 46 is hermetically press-fitted and fixed to the housing 4. Further, hot water pipes 21 and 23 are press-fitted and fixed in a liquid-tight manner at the inlet and outlet of the cooling water passage of the housing 4. In addition, a bracket 49 for attaching a negative pressure actuated actuator 9 to be described later is fastened and fixed to the housing 4 using a fastener such as a screw 50.

また、ブロック13のシャフト収容孔46の内周と2位置3方向切替弁のシャフト6の外周との間には、ブッシング等の軸受け部品の他にガスシール等のシール部品(図示せず)が装着されている。また、ガスシールは、ゴム系弾性体によって円筒状に一体的に形成されており、ブロック13のシャフト収容孔46の内部に設けられているバルブ軸受け部とシャフト6との隙間にEGRガス中の異物が侵入するのを防止するゴムシール等のシール部品である。   Further, between the inner periphery of the shaft housing hole 46 of the block 13 and the outer periphery of the shaft 6 of the two-position / three-way switching valve, there is a seal part (not shown) such as a gas seal in addition to a bearing part such as a bushing. It is installed. Further, the gas seal is integrally formed in a cylindrical shape by a rubber-based elastic body, and in the EGR gas in the gap between the valve bearing portion provided in the shaft housing hole 46 of the block 13 and the shaft 6. It is a sealing part such as a rubber seal that prevents foreign matter from entering.

そして、ブロック13は、2位置3方向切替弁のシャフト6に高温EGRガスおよび低温EGRガスが直接当たらないようにするために、2位置3方向切替弁のシャフト6の周囲を周方向に取り囲むように配設されている。これにより、ブロック13は、2位置3方向切替弁のシャフト6、このシャフト6を軸支するバルブ軸受け部、およびシャフト6上に設置されるガスシールを高温EGRガスの熱に対して保護する機能と、2位置3方向切替弁のシャフト6、およびバルブ軸受け部を低温EGRガス中に含まれる粘着性物質(例えば粘性カーボン等)に対して保護する機能とを兼ね備えている。   The block 13 surrounds the shaft 6 of the two-position / three-way switching valve in the circumferential direction so that the high-temperature EGR gas and the low-temperature EGR gas do not directly hit the shaft 6 of the two-position / three-way switching valve. It is arranged. As a result, the block 13 protects the shaft 6 of the two-position / three-way switching valve, the valve bearing that supports the shaft 6, and the gas seal installed on the shaft 6 from the heat of the high-temperature EGR gas. And the function of protecting the shaft 6 of the two-position / three-way switching valve and the valve bearing portion against an adhesive substance (for example, viscous carbon) contained in the low-temperature EGR gas.

切替弁装置3の2位置3方向切替弁は、ハウジング4の内部(排気ガス流路36)に開閉自在(回転自在)に収容されて、クーラ側流路孔37およびバイパス側流路孔42を選択的に開閉する折り曲げ形状のフラップ型バルブ5と、ハウジング4のブロック13のバルブ軸受け部に回転自在に軸支(支持)された円柱状のシャフト(バルブ軸)6と、フラップ型バルブ5とシャフト6とを連結する断面V字状のバルブレバー7とによって構成されている。   The two-position / three-way switching valve of the switching valve device 3 is housed in the housing 4 (exhaust gas passage 36) so as to be freely openable / closable (rotatable). A folding flap valve 5 that selectively opens and closes, a cylindrical shaft (valve shaft) 6 that is rotatably supported (supported) by a valve bearing portion of a block 13 of the housing 4, a flap valve 5, A valve lever 7 having a V-shaped cross section for connecting the shaft 6 is formed.

ここで、薄膜状のダイヤフラム8の変位を利用して2位置3方向切替弁の弁体(フラップ型バルブ5)をバイパス全閉位置とクーラ全閉位置との2位置に駆動するバルブ駆動装置は、図3ないし図5に示したように、電動モータの駆動力(モータトルク)によって回転駆動される負圧源としての電動バキュームポンプ(図示せず)と、この電動バキュームポンプのエア吸入口に連通する空気流路管の途中に配設された電磁式または電動式の負圧制御弁(図示せず)と、この負圧制御弁を介して、電動バキュームポンプから大気圧よりも低い負圧が導入されると軸線方向の作動軸力を発生する負圧作動式アクチュエータ9とを備えている。   Here, the valve drive device for driving the valve body (flap type valve 5) of the two-position / three-way switching valve to the two positions of the bypass fully closed position and the cooler fully closed position using the displacement of the thin film diaphragm 8 is as follows. As shown in FIGS. 3 to 5, an electric vacuum pump (not shown) as a negative pressure source that is rotationally driven by the driving force (motor torque) of the electric motor, and an air suction port of the electric vacuum pump An electromagnetic or electric negative pressure control valve (not shown) arranged in the middle of the communicating air flow path pipe, and a negative pressure lower than atmospheric pressure from the electric vacuum pump via this negative pressure control valve Is provided with a negative pressure actuated actuator 9 that generates an actuating axial force in the axial direction.

負圧作動式アクチュエータ9は、ダイヤフラム8に連動して軸線方向に往復移動(変位)するロッド51と、内部に軸線方向に延びる大気開放孔52が形成された円筒状のホルダー53と、このホルダー53の図示上端部に配設されたダイヤフラム座部54と、内部にダイヤフラム8およびコイルスプリング55を弾性変形自在に収容する2つのケーシング56、57とを備えている。ダイヤフラム8は、ゴム系の弾性体であって、2つのケーシング56、57のフランジ部間に挟み込んだ状態で、ケーシング57の外周縁部をU字状に折り返すことで、ダイヤフラム8の外周端縁部が2つのケーシング56、57のフランジ部間に保持固定されている。   The negative pressure actuated actuator 9 includes a rod 51 that reciprocates (displaces) in the axial direction in conjunction with the diaphragm 8, a cylindrical holder 53 in which an air opening hole 52 that extends in the axial direction is formed, and the holder A diaphragm seat 54 disposed at the upper end of the figure 53, and two casings 56 and 57 for accommodating the diaphragm 8 and the coil spring 55 in an elastically deformable manner are provided. The diaphragm 8 is a rubber-based elastic body, and is folded between the outer peripheral edge portions of the casing 57 in a U-shape while being sandwiched between the flange portions of the two casings 56 and 57, so that the outer peripheral edge of the diaphragm 8. The portion is held and fixed between the flange portions of the two casings 56 and 57.

ここで、2つのケーシング56、57により囲まれた内部空間(ダイヤフラム室)は、ダイヤフラム8によって2つの第1、第2圧力室61、62に気密的に区画されている。第1圧力室61は、負圧制御弁を介して、電動バキュームポンプのエア吸入口に連通する負圧室を構成する。また、第2圧力室62は、大気開放孔52を介して、大気中に連通する大気圧室を構成する。そして、ロッド51は、軸線方向の一端側がL字状に屈曲しており、このL字状部の先端がリンクプレート63の入力側の嵌合穴に係合している。また、ロッド51の軸線方向の他端部(図5において図示上端部)は、ダイヤフラム8の中央部に設けられた穴に嵌め込まれた状態で、ダイヤフラム8を間に挟むように配設されたプレート64、65を介してダイヤフラム8に結合されている。ここで、リンクプレート63は、ロッド51の軸線方向の直線運動をシャフト6の回転運動に変換する運動方向変換機構を構成すると共に、シャフト6およびロッド51と共にリンク機構を構成している。また、リンクプレート63の出力側の嵌合穴には、プラグ47より外部に突出したシャフト6の軸線方向の先端部が固定されている。   Here, an internal space (diaphragm chamber) surrounded by the two casings 56 and 57 is hermetically partitioned into two first and second pressure chambers 61 and 62 by the diaphragm 8. The first pressure chamber 61 constitutes a negative pressure chamber communicating with the air suction port of the electric vacuum pump via a negative pressure control valve. The second pressure chamber 62 constitutes an atmospheric pressure chamber communicating with the atmosphere via the atmosphere opening hole 52. The rod 51 is bent in an L-shape at one end side in the axial direction, and the tip of the L-shaped portion is engaged with a fitting hole on the input side of the link plate 63. Further, the other end portion in the axial direction of the rod 51 (the upper end portion shown in FIG. 5) is disposed so as to sandwich the diaphragm 8 in a state of being fitted in a hole provided in the central portion of the diaphragm 8. It is connected to the diaphragm 8 through the plates 64 and 65. Here, the link plate 63 constitutes a motion direction conversion mechanism for converting the linear motion of the rod 51 in the axial direction into the rotational motion of the shaft 6, and constitutes a link mechanism together with the shaft 6 and the rod 51. Further, the axial end portion of the shaft 6 that protrudes to the outside from the plug 47 is fixed to the fitting hole on the output side of the link plate 63.

負圧作動式アクチュエータ9のホルダー53は、ブラケット49の棚状の座部に固定され、負圧作動式アクチュエータ9を保持している。コイルスプリング55は、ダイヤフラム8に対して、フラップ型バルブ5を第1バルブシート31の第1弁座部33に押し当てる方向(閉弁方向、バイパス側流路孔42を閉じる側)にスプリング荷重(付勢力)を与えるスプリング荷重付与手段である。このコイルスプリング55の軸線方向の一端は、ダイヤフラム側に位置するスプリングシート66に保持され、また、コイルスプリング55の軸線方向の他端は、ダイヤフラム側に対して逆側に位置するケーシング56の天井壁に保持されている。そして、ケーシング56には、負圧制御弁を介し、電動バキュームポンプから第1圧力室61の内部に負圧を導入するための負圧導入管67が接続されている。   The holder 53 of the negative pressure actuated actuator 9 is fixed to the shelf-like seat portion of the bracket 49 and holds the negative pressure actuated actuator 9. The coil spring 55 is spring loaded in the direction in which the flap type valve 5 is pressed against the diaphragm 8 against the first valve seat portion 33 of the first valve seat 31 (the valve closing direction, the bypass side passage hole 42 closing side). Spring load applying means for applying (biasing force). One end in the axial direction of the coil spring 55 is held by a spring seat 66 positioned on the diaphragm side, and the other end in the axial direction of the coil spring 55 is on the ceiling of the casing 56 positioned on the opposite side to the diaphragm side. Held on the wall. The casing 56 is connected to a negative pressure introduction pipe 67 for introducing a negative pressure from the electric vacuum pump into the first pressure chamber 61 via a negative pressure control valve.

ダイヤフラム座部54の図示上端部は、電動バキュームポンプから負圧作動式アクチュエータ9への負圧供給の停止(負圧導入カット)時に、コイルスプリング55のスプリング荷重(付勢力)によってダイヤフラム8が図示下方に変位した際にダイヤフラム8の変位量(デフォルト位置)を規制する規制部(ストッパ)として利用されている。これにより、ダイヤフラム8の裏面側がダイヤフラム座部54に当接した際にダイヤフラム8のそれ以上の変位が規制される。つまり、ダイヤフラム8の位置がデフォルト位置となる。   The upper end of the diaphragm seat 54 is illustrated by the diaphragm load due to the spring load (biasing force) of the coil spring 55 when the negative pressure supply from the electric vacuum pump to the negative pressure actuated actuator 9 is stopped (negative pressure introduction cut). It is used as a restricting portion (stopper) that restricts the displacement amount (default position) of the diaphragm 8 when displaced downward. Thereby, when the back surface side of the diaphragm 8 contacts the diaphragm seat portion 54, further displacement of the diaphragm 8 is restricted. That is, the position of the diaphragm 8 is the default position.

ここで、69は、ケーシング56の天井壁で開口した開口部を気密的に閉塞し、ダイヤフラム8のストロークを拘束するためのプラグ(ストッパ)である。このプラグ69の軸線方向の図示下端部は、電動バキュームポンプから負圧作動式アクチュエータ9への負圧供給時に、2つの第1、第2圧力室61、62の圧力差に応じてダイヤフラム8が図示上方に変位した際にダイヤフラム8の変位量(フルリフト位置、フルリフト量)を規制する規制部(ストッパ)として利用されている。これにより、ダイヤフラム8の表面側がプラグ69に当接した際にダイヤフラム8のそれ以上の変位が規制される。つまり、ダイヤフラム8の位置がフルリフト位置となる。   Here, 69 is a plug (stopper) for airtightly closing the opening portion opened by the ceiling wall of the casing 56 and restraining the stroke of the diaphragm 8. The lower end of the plug 69 in the axial direction has a diaphragm 8 in accordance with the pressure difference between the two first and second pressure chambers 61 and 62 when negative pressure is supplied from the electric vacuum pump to the negative pressure actuated actuator 9. It is used as a restricting portion (stopper) that restricts the displacement amount (full lift position, full lift amount) of the diaphragm 8 when displaced upward in the figure. Thereby, when the surface side of the diaphragm 8 contacts the plug 69, the further displacement of the diaphragm 8 is restricted. That is, the position of the diaphragm 8 is the full lift position.

負圧作動式アクチュエータ9は、フラップ型バルブ5の開弁作動時にコイルスプリング55のスプリング荷重(SPG負荷)とエンジンEから受ける外力(エンジン外力:振動、圧力)との合力に打ち勝ち、フラップ型バルブ5を開弁作動できる設計となっている。すなわち、ダイヤフラム8を使用する負圧作動式アクチュエータ9の作動軸力は、「ダイヤフラム径×印加負圧」で決まり、この「ダイヤフラム径×印加負圧」が、「エンジン外力(振動、圧力)+スプリング荷重(SPG負荷)」よりも上回るように設計されている。このように設計された負圧作動式アクチュエータ9は、2つの第1、第2圧力室61、62の圧力差を利用して、コイルスプリング55のスプリング荷重に抗してダイヤフラム8をこれ自身の板厚方向(図5において図示上下方向)に変位(図示上方)させることで、ダイヤフラム8に連動したロッド51を軸線方向の図示上方に変位させるように構成されている。そして、ロッド51の軸線方向の図示上方への変位が、リンクプレート63を介してシャフト6に伝達されると、シャフト6が所定の回転角度(作動角θ:例えば40〜50°)だけ回転する。これにより、2位置3方向切替弁は、フラップ型バルブ5のバイパス全閉位置とフラップ型バルブ5のクーラ全閉位置との2位置に駆動される。   The negative pressure actuated actuator 9 overcomes the combined force of the spring load (SPG load) of the coil spring 55 and the external force (engine external force: vibration, pressure) received from the engine E when the flap valve 5 is opened. 5 is designed to open. In other words, the operating axial force of the negative pressure actuated actuator 9 using the diaphragm 8 is determined by “diaphragm diameter × applied negative pressure”, and this “diaphragm diameter × applied negative pressure” is determined by “engine external force (vibration, pressure) + It is designed to exceed the “spring load (SPG load)”. The negative pressure actuated actuator 9 designed in this way utilizes the pressure difference between the two first and second pressure chambers 61 and 62 to cause the diaphragm 8 to resist itself against the spring load of the coil spring 55. By displacing (upward in the drawing) in the plate thickness direction (upward and downward in the drawing in FIG. 5), the rod 51 linked to the diaphragm 8 is displaced upward in the axial direction in the drawing. When the axial upward displacement of the rod 51 is transmitted to the shaft 6 via the link plate 63, the shaft 6 rotates by a predetermined rotation angle (operation angle θ: for example 40 to 50 °). . Accordingly, the two-position three-way switching valve is driven to two positions, that is, a bypass fully closed position of the flap type valve 5 and a cooler fully closed position of the flap type valve 5.

ここで、電動バキュームポンプおよび負圧制御弁は、エンジン制御ユニット(以下ECUと呼ぶ)10によって通電制御されるように構成されている。なお、負圧制御弁は、第1圧力室61の内部への負圧供給量を切り替えるように構成されている。ここで、ECU10には、制御処理、演算処理を行うCPU、各種プログラムおよびデータを保存する記憶装置(ROMやRAM等のメモリ)、入力回路、出力回路等の機能を含んで構成される周知の構造のマイクロコンピュータが設けられている。また、ECU10は、図示しないイグニッションスイッチをオン(IG・ON)すると、メモリ内に格納された制御プログラムやマップ70に基づいて、フラップ型バルブ5の弁開度を電子制御するように構成されている。なお、ECU10は、イグニッションスイッチがオフ(IG・OFF)されると、メモリ内に格納された制御プログラムに基づく上記の制御が強制的に終了されるように構成されている。   Here, the electric vacuum pump and the negative pressure control valve are configured to be energized and controlled by an engine control unit (hereinafter referred to as ECU) 10. The negative pressure control valve is configured to switch the amount of negative pressure supplied to the inside of the first pressure chamber 61. Here, the ECU 10 is configured to include functions of a CPU that performs control processing and arithmetic processing, a storage device (memory such as ROM and RAM) that stores various programs and data, an input circuit, an output circuit, and the like. A microcomputer having a structure is provided. The ECU 10 is configured to electronically control the valve opening degree of the flap valve 5 based on a control program and a map 70 stored in the memory when an ignition switch (not shown) is turned on (IG / ON). Yes. The ECU 10 is configured to forcibly terminate the above-described control based on the control program stored in the memory when the ignition switch is turned off (IG / OFF).

そして、各種センサからのセンサ信号は、A/D変換器でA/D変換された後に、ECU10に内蔵されたマイクロコンピュータに入力されるように構成されている。そして、マイクロコンピュータには、クランク角度センサ、アクセル開度センサ、冷却水温度センサ、排気ガス還流管16、17の内部を流れるEGR量を間接的に検出するエアフロメータ、エンジンEの燃焼室内に吸入される吸入空気の温度(吸気温)を検出するための吸気温度センサ(吸気温度検出手段)71、およびEGRクーラモジュール1より流出してエンジン吸気管15に再循環されるEGRガスの温度を検出するための排気温度センサ(排気温度検出手段)72等が接続されている。   The sensor signals from the various sensors are A / D converted by an A / D converter and then input to a microcomputer built in the ECU 10. The microcomputer includes a crank angle sensor, an accelerator opening sensor, a coolant temperature sensor, an air flow meter that indirectly detects the amount of EGR flowing through the exhaust gas recirculation pipes 16 and 17, and an intake into the combustion chamber of the engine E. The intake air temperature sensor (intake air temperature detection means) 71 for detecting the temperature of intake air to be discharged (intake air temperature detection means) and the temperature of EGR gas that flows out of the EGR cooler module 1 and recirculates to the engine intake pipe 15 are detected. An exhaust temperature sensor (exhaust temperature detection means) 72 and the like are connected.

本実施例の2位置3方向切替弁のフラップ型バルブ5は、耐熱性および耐腐食性に優れた金属材料(例えばSUS304等のステンレス鋼)によって所定の折り曲げ形状に形成されている。このフラップ型バルブ5は、平らな金属板をダイスの上に載せ、フラップ型バルブ5の外径よりやや小さいパンチでダイスの穴の中に押し込み、底付きの製品とするプレス成形(例えば深絞り加工)によって製造される。そして、フラップ型バルブ5の板厚方向の一端面には、図1、図6および図7に示したように、ハウジング4の第1バルブシート31に対して着座、離脱してバイパス側流路孔42を閉鎖、開放する第1シール面91が設けられている。この第1シール面91は、本発明のシール面に相当するもので、フラップ型バルブ5の表面に対して逆側の裏面側に設けられている。また、フラップ型バルブ5の板厚方向の他端面には、図1、図6および図8に示したように、ハウジング4の第2バルブシート32に対して着座、離脱してクーラ側流路孔37を閉鎖、開放する第2シール面92が設けられている。なお、フラップ型バルブ5の第1、第2シール面92は、円形状の平坦面となっている。   The flap type valve 5 of the two-position / three-way switching valve of the present embodiment is formed in a predetermined bent shape by a metal material (for example, stainless steel such as SUS304) having excellent heat resistance and corrosion resistance. The flap type valve 5 is formed by placing a flat metal plate on a die and pressing it into a hole of the die with a punch slightly smaller than the outer diameter of the flap type valve 5 to form a bottomed product (for example, deep drawing) Manufactured). As shown in FIGS. 1, 6, and 7, the flap-type valve 5 is seated on and disengaged from the first valve seat 31 of the housing 4 on one end surface in the plate thickness direction. A first sealing surface 91 that closes and opens the hole 42 is provided. The first seal surface 91 corresponds to the seal surface of the present invention, and is provided on the back side opposite to the surface of the flap valve 5. Further, as shown in FIGS. 1, 6, and 8, the flap-type valve 5 is seated on and disengaged from the second valve seat 32 of the housing 4 on the other end surface in the thickness direction of the flap-type valve 5. A second sealing surface 92 that closes and opens the hole 37 is provided. The first and second sealing surfaces 92 of the flap valve 5 are circular flat surfaces.

フラップ型バルブ5は、バイパス全閉位置(デフォルト位置、作動角θ=0°:図7参照)とクーラ全閉位置(フルリフト位置、作動角θ=40〜50°:図8参照)との2位置に駆動されるように構成されている。バイパス全閉位置とは、バイパス全閉時に、フラップ型バルブ5の裏面側の第1シール面91が、第1バルブシート31に着座(密着)してクーラ側流路孔37を開放(全開)し、且つバイパス側流路孔42を閉鎖(全閉)するフラップ型バルブ5のバルブシート位置である。また、クーラ全閉位置とは、クーラ全閉時に、フラップ型バルブ5の表面側の第2シール面92が、第2バルブシート32に着座(密着)してクーラ側流路孔37を閉鎖(全閉)し、且つバイパス側流路孔42を開放(全開)するフラップ型バルブ5のバルブシート位置である。   The flap-type valve 5 is divided into a bypass fully closed position (default position, operating angle θ = 0 °: see FIG. 7) and a cooler fully closed position (full lift position, operating angle θ = 40-50 °: see FIG. 8). It is configured to be driven to a position. The bypass fully closed position means that when the bypass is fully closed, the first seal surface 91 on the back surface side of the flap type valve 5 is seated (contacted) on the first valve seat 31 to open the cooler side passage hole 37 (fully open). And the valve seat position of the flap-type valve 5 that closes (fully closes) the bypass side passage hole 42. Further, the cooler fully closed position means that when the cooler is fully closed, the second seal surface 92 on the surface side of the flap type valve 5 is seated (contacted) on the second valve seat 32 to close the cooler side passage hole 37 ( This is the valve seat position of the flap type valve 5 that is fully closed) and that opens (fully opens) the bypass side passage hole 42.

また、フラップ型バルブ5は、図6および図7に示したように、バイパス全閉時に、ハウジング4の排気ガス流路(流体流路)36の内部を流れるEGRガス(流体)の平均的な流れの軸線方向と、フラップ型バルブ5の軸線方向に対して垂直な垂線方向(第1、第2シール面91、92の面方向)とが略平行となるように配設されている。そして、フラップ型バルブ5は、第1シール面91よりも半径方向の外周側(外径側)に位置するバルブ周縁部を第1シール面側(図示下方)に所定の傾斜角度だけ折り曲げて、必要に応じて高い揚力を得ることが可能な全周フラップ部93を設けている。また、本実施例では、フラップ型バルブ5のバイパス全閉時に、円環状空間30の内部に全周フラップ部93が侵入するように、フラップ型バルブ5のバルブ周縁部が折り曲げられている。したがって、本実施例では、全周フラップ部93をバルブ全周(フラップ型バルブ5のバルブ周縁部の周方向全域)に設けて、折り曲げ形状のフラップ型バルブ5とすることで、図6に示したように、負圧作動式アクチュエータ9によるバルブ開弁作動時(バイパス全閉位置からクーラ全閉位置への切り替え動作時)に、フラップ型バルブ5の開弁作動をアシストする方向(バルブ作動方向)に揚力(作動アシスト力)が発生する。   Further, as shown in FIGS. 6 and 7, the flap type valve 5 is an average of EGR gas (fluid) flowing through the exhaust gas flow path (fluid flow path) 36 of the housing 4 when the bypass is fully closed. The axial direction of the flow and the perpendicular direction (the surface direction of the first and second seal surfaces 91 and 92) perpendicular to the axial direction of the flap type valve 5 are arranged substantially in parallel. The flap-type valve 5 bends the valve peripheral portion located on the outer peripheral side (outer diameter side) in the radial direction with respect to the first seal surface 91 to the first seal surface side (lower side in the drawing) by a predetermined inclination angle, An all-around flap portion 93 capable of obtaining a high lift is provided as necessary. Further, in the present embodiment, the valve peripheral portion of the flap type valve 5 is bent so that the entire peripheral flap portion 93 enters the inside of the annular space 30 when the bypass of the flap type valve 5 is fully closed. Therefore, in this embodiment, the entire circumference flap portion 93 is provided on the entire circumference of the valve (entirely in the circumferential direction of the valve peripheral portion of the flap type valve 5) to form the folded flap type valve 5, as shown in FIG. As described above, in the valve opening operation by the negative pressure operation type actuator 9 (when switching from the bypass fully closed position to the cooler fully closed position), the valve opening direction of the flap valve 5 is assisted (valve operating direction). ) Generates lift (operation assist force).

本実施例の2位置3方向切替弁のシャフト6は、耐熱性および耐腐食性に優れた金属材料(例えばSUS304等のステンレス鋼)によって一体的に形成されている。このシャフト6は、軸受け部品およびシール部品を介して、ブロック13のシャフト収容孔46の内周に回転方向に摺動自在に支持されている。そして、シャフト6の外周には、バルブレバー7の固定端を保持固定する円筒状のレバー固定部94が固定されている。また、シャフト6のシャフト方向の一端部は、プラグ47よりハウジング4の外部に突出している。   The shaft 6 of the two-position / three-way switching valve of the present embodiment is integrally formed of a metal material excellent in heat resistance and corrosion resistance (for example, stainless steel such as SUS304). The shaft 6 is supported on the inner periphery of the shaft accommodation hole 46 of the block 13 so as to be slidable in the rotational direction via a bearing part and a seal part. A cylindrical lever fixing portion 94 that holds and fixes the fixed end of the valve lever 7 is fixed to the outer periphery of the shaft 6. One end portion of the shaft 6 in the shaft direction protrudes from the plug 47 to the outside of the housing 4.

バルブレバー7は、耐熱性および耐腐食性に優れた金属材料(例えばSUS304等のステンレス鋼)によって所定の形状(例えばV字状)に一体的に形成されている。このバルブレバー7は、一端にシャフト6のレバー固定部94の外周に例えば溶接等の固定手段を用いて固定される固定端を有し、且つ他端側にフラップ型バルブ5の裏面側の第1シール面91(図示下端面)を固定する自由端を有している。   The valve lever 7 is integrally formed in a predetermined shape (for example, a V shape) with a metal material (for example, stainless steel such as SUS304) having excellent heat resistance and corrosion resistance. The valve lever 7 has a fixed end fixed at one end to the outer periphery of the lever fixing portion 94 of the shaft 6 by using a fixing means such as welding, and the other end is a second end on the back side of the flap type valve 5. 1 It has the free end which fixes 91 sealing surfaces (illustration lower end surface).

バルブレバー7の固定端は、シャフト6のバルブ保持部の円柱形状に対応して円弧形状(または円筒形状)に形成されて、シャフト6のバルブ保持部の外周面の周方向の一部に例えば溶接等の固定手段を用いて保持固定されている。また、バルブレバー7の自由端は、フラップ型バルブ5の中央部にある孔形状に対応した形状に形成されて、フラップ型バルブ5の裏面側の第1シール面91の中央部を例えば溶接等の固定手段を用いて保持固定している。したがって、フラップ型バルブ5は、バルブレバー7の固定端側を起点とした回転動作によってバルブレバー7の自由端側でクーラ側流路孔37およびバイパス側流路孔42を選択的に開閉する1個の弁体を構成している。   The fixed end of the valve lever 7 is formed in an arc shape (or a cylindrical shape) corresponding to the columnar shape of the valve holding portion of the shaft 6, and is formed on a part of the circumferential surface of the outer peripheral surface of the valve holding portion of the shaft 6, for example. It is held and fixed using fixing means such as welding. The free end of the valve lever 7 is formed in a shape corresponding to the hole shape in the central part of the flap type valve 5, and the central part of the first seal surface 91 on the back side of the flap type valve 5 is welded, for example. It is held and fixed using the fixing means. Therefore, the flap type valve 5 selectively opens and closes the cooler-side channel hole 37 and the bypass-side channel hole 42 on the free end side of the valve lever 7 by a rotation operation starting from the fixed end side of the valve lever 7 1. It constitutes a single valve body.

[実施例1の作用]
次に、本実施例の排気ガス再循環装置の作用を図1ないし図9に基づいて簡単に説明する。
[Operation of Example 1]
Next, the operation of the exhaust gas recirculation device of the present embodiment will be briefly described with reference to FIGS.

例えばディーゼルエンジン等のエンジンEが始動することにより、エンジンEのシリンダヘッドに形成された吸気ポートの吸気バルブが開かれると、エアクリーナ20で濾過された吸入空気が、エンジン吸気管15、スロットルボディ、サージタンクを通って各気筒のインテークマニホールドに分配され、エンジンEの各気筒の燃焼室内に吸入される。そして、エンジンEでは、燃料が燃える温度よりも高い温度になるまで空気を圧縮し、そこにインジェクタから高圧燃料を噴霧して燃焼が成される。   For example, when the engine E such as a diesel engine is started and the intake valve of the intake port formed in the cylinder head of the engine E is opened, the intake air filtered by the air cleaner 20 is changed into the engine intake pipe 15, the throttle body, It is distributed to the intake manifold of each cylinder through the surge tank, and is sucked into the combustion chamber of each cylinder of the engine E. In the engine E, air is compressed until it reaches a temperature higher than the temperature at which the fuel burns, and high pressure fuel is sprayed from the injector there, and combustion is performed.

そして、エンジンEの各気筒の燃焼室内で燃えた燃焼ガスは、エンジンEのシリンダヘッドに形成された排気ポートから排出され、エキゾーストマニホールド、エンジン排気管14を経て排出される。ここで、負圧制御弁および電動バキュームポンプへの通電が成されていない場合には、負圧作動式アクチュエータ9のケーシング56、57の内部に設けられるコイルスプリング55のスプリング荷重(付勢力)によってダイヤフラム8がダイヤフラム座部54に押し付けられているので、負圧作動式アクチュエータ9のロッド51が図示下方に位置している(図3および図5参照)。この場合には、図7に示したように、フラップ型バルブ5の裏面側の第1シール面91が第1バルブシート31の第1弁座部33に着座するバルブシート位置に維持される。したがって、フラップ型バルブ5のバルブシート位置は、クーラ側流路孔37を開放(全開)し、且つバイパス側流路孔42を閉鎖(全閉)するバイパス全閉位置に維持される。   Then, the combustion gas burned in the combustion chamber of each cylinder of the engine E is discharged from an exhaust port formed in the cylinder head of the engine E, and is discharged through the exhaust manifold and the engine exhaust pipe 14. Here, when the negative pressure control valve and the electric vacuum pump are not energized, the spring load (biasing force) of the coil spring 55 provided in the casings 56 and 57 of the negative pressure actuated actuator 9 is used. Since the diaphragm 8 is pressed against the diaphragm seat 54, the rod 51 of the negative pressure actuated actuator 9 is positioned below the figure (see FIGS. 3 and 5). In this case, as shown in FIG. 7, the first seal surface 91 on the back surface side of the flap type valve 5 is maintained at the valve seat position where the first valve seat portion 33 of the first valve seat 31 is seated. Accordingly, the valve seat position of the flap type valve 5 is maintained at the bypass fully closed position where the cooler side channel hole 37 is opened (fully opened) and the bypass side channel hole 42 is closed (fully closed).

したがって、排気ガス還流管16からインレットポート35を経由して、ハウジング4の内部(排気ガス流路36)に流入した高温EGRガス(例えば450〜600℃の排気温度)は、図7に示したように、クーラ側流路孔37およびクーラ入口側連通口39を真っ直ぐに流れ、クーラ入口側連通口39からEGRクーラ2の内部に流入する。そして、EGRクーラ2の内部に流入した高温EGRガスは、複数の熱交換チューブを通過する際にエンジン冷却水(例えば80〜90℃程度の冷却水温)と熱交換して冷やされて低温EGRガス(例えば100℃程度の排気温度)となる。そして、低温EGRガスは、クーラ出口側連通口40からハウジング4の内部(排気ガス流路41)に再度流入し、排気ガス流路44にて流れ方向が約90°屈曲した後に、アウトレットポート45よりハウジング4の外部に流出する。そして、ハウジング4の外部に流出した低温EGRガスは、排気ガス還流管17を経由してエンジン吸気管15に再循環(還流)される。   Therefore, the high-temperature EGR gas (for example, the exhaust temperature of 450 to 600 ° C.) flowing into the housing 4 (exhaust gas flow path 36) from the exhaust gas recirculation pipe 16 via the inlet port 35 is shown in FIG. As described above, it flows straight through the cooler side passage hole 37 and the cooler inlet side communication port 39, and flows into the EGR cooler 2 from the cooler inlet side communication port 39. The high-temperature EGR gas that has flowed into the EGR cooler 2 is cooled by exchanging heat with engine cooling water (for example, a cooling water temperature of about 80 to 90 ° C.) when passing through the plurality of heat exchange tubes. (For example, an exhaust temperature of about 100 ° C.). Then, the low-temperature EGR gas flows again into the housing 4 (exhaust gas passage 41) from the cooler outlet side communication port 40, and after the flow direction is bent by about 90 ° in the exhaust gas passage 44, the outlet port 45 And flows out of the housing 4. The low-temperature EGR gas that has flowed out of the housing 4 is recirculated (refluxed) to the engine intake pipe 15 via the exhaust gas recirculation pipe 17.

一方、切替弁装置3のフラップ型バルブ5のバルブシート位置が、第2バルブシート32の第2弁座部34に着座してクーラ側流路孔37を閉鎖するクーラ全閉位置となるように、負圧制御弁および電動バキュームポンプへの通電が成されると、電動バキュームポンプのエア吐出口に正圧が発生し、エア吸入口に負圧が発生するため、空気流路管および第1圧力室61内のエアを吸引するので、負圧作動式アクチュエータ9の第1圧力室61の内部は負圧状態となり、大気中に連通する第2圧力室62と第1圧力室61との間に圧力差が生じる。   On the other hand, the valve seat position of the flap type valve 5 of the switching valve device 3 is set to the cooler fully closed position where the valve seat position of the second valve seat 32 is seated and the cooler side passage hole 37 is closed. When the negative pressure control valve and the electric vacuum pump are energized, positive pressure is generated at the air discharge port of the electric vacuum pump and negative pressure is generated at the air suction port. Since the air in the pressure chamber 61 is sucked, the inside of the first pressure chamber 61 of the negative pressure actuated actuator 9 is in a negative pressure state, and between the second pressure chamber 62 and the first pressure chamber 61 communicating with the atmosphere. A pressure difference is generated.

これにより、コイルスプリング55のスプリング荷重(付勢力)に抗して、2つの第1、第2圧力室61、62の圧力差に応じてダイヤフラム8が図示上方に変位するため、ロッド51が軸線方向に移動する。そして、ロッド51の軸線方向の直線運動に伴ってリンクプレート63がシャフト6の軸心を中心にして回転し、リンクプレート63の回転に伴ってリンクプレート63に固定されたシャフト6が回転中心軸線を中心にして回転する。これによって、フラップ型バルブ5がシャフト6の軸心を中心にして回転するため、第1バルブシート31の第1弁座部33より離脱して、第2バルブシート32の第2弁座部34に着座する。したがって、フラップ型バルブ5のバルブシート位置は、クーラ側流路孔37を閉鎖(全閉)し、且つバイパス側流路孔42およびバイパス流路43を開放(全開)するクーラ全閉位置となる。   As a result, the diaphragm 8 is displaced upward in the drawing in accordance with the pressure difference between the two first and second pressure chambers 61 and 62 against the spring load (biasing force) of the coil spring 55, so that the rod 51 is moved in the axial direction. Move in the direction. The link plate 63 rotates about the axis of the shaft 6 along with the linear movement of the rod 51 in the axial direction, and the shaft 6 fixed to the link plate 63 rotates along with the rotation of the link plate 63. Rotate around. As a result, the flap type valve 5 rotates about the axis of the shaft 6, so that it is separated from the first valve seat portion 33 of the first valve seat 31 and the second valve seat portion 34 of the second valve seat 32. Sit on. Therefore, the valve seat position of the flap type valve 5 is a cooler fully closed position in which the cooler side flow path hole 37 is closed (fully closed) and the bypass side flow path hole 42 and the bypass flow path 43 are opened (fully opened). .

したがって、排気ガス還流管16からインレットポート35を経由して、ハウジング4の排気ガス流路36に流入した高温EGRガスは、図8に示したように、排気ガス流路36を直線状流路の軸線方向に真っ直ぐに流れて、第2バルブシート32の第2弁座部34に着座しているフラップ型バルブ5の裏面側の第1シール面91に衝突する。このとき、フラップ型バルブ5の裏面側の第1シール面91が直線状流路の軸線方向に対して所定の傾斜角度(例えば40〜50°程度)で傾斜しているため、フラップ型バルブ5の裏面側の第1シール面91に衝突した高温EGRガスの流れ方向が、バイパス側流路孔42およびバイパス流路43の軸線方向に変更される。そして、バイパス側流路孔42およびバイパス流路43を通過した高温EGRガスは、バイパス側流路孔42およびバイパス流路43の軸線方向に真っ直ぐに流れて、ハウジング4の排気ガス流路44に流入し、アウトレットポート45よりハウジング4の外部に流出する。そして、ハウジング4の外部に流出した高温EGRガスは、排気ガス還流管17を経由してエンジン吸気管15に再循環(還流)される。   Therefore, the high-temperature EGR gas that has flowed into the exhaust gas passage 36 of the housing 4 via the inlet port 35 from the exhaust gas recirculation pipe 16 passes through the exhaust gas passage 36 as shown in FIG. Of the second valve seat 32 and the first seal surface 91 on the back surface side of the flap type valve 5 seated on the second valve seat portion 34 of the second valve seat 32. At this time, since the first seal surface 91 on the back surface side of the flap valve 5 is inclined at a predetermined inclination angle (for example, about 40 to 50 °) with respect to the axial direction of the linear flow path, the flap valve 5 The flow direction of the high-temperature EGR gas that has collided with the first seal surface 91 on the back surface side of the rear side is changed to the axial direction of the bypass-side passage hole 42 and the bypass passage 43. The high-temperature EGR gas that has passed through the bypass-side channel hole 42 and the bypass channel 43 flows straight in the axial direction of the bypass-side channel hole 42 and the bypass channel 43, and enters the exhaust gas channel 44 of the housing 4. It flows in and flows out from the outlet port 45 to the outside of the housing 4. The high-temperature EGR gas that has flowed out of the housing 4 is recirculated (refluxed) to the engine intake pipe 15 via the exhaust gas recirculation pipe 17.

ここで、例えば定常時に、フラップ型バルブ5のバルブシート位置を、フラップ型バルブ5の裏面側の第1シール面91が第1バルブシート31の第1弁座部33に着座してバイパス側流路孔42を閉鎖(全閉)するバイパス全閉位置に設定し、排気ガス還流管16からEGRクーラモジュール1の内部に導入されるEGRガスの全流量を、図7に示したように、EGRクーラ2の内部を通過させてエンジン吸気管15に再循環(還流)させるようにすると、高温EGRガスが、EGRクーラ2の内部で十分に冷却される。これによって、温度が低く、密度の小さい低温EGRガスが、エンジン吸気管15の吸気通路内で吸入空気と混入することになるので、エンジンEの出力を低下させることなく、エンジンEの各気筒の燃焼室内での燃料の燃焼温度が低下して、エンジンEより排出される排気ガス中の汚染物質(NOx等のエミッション)の発生を効果的に低減させることができる。   Here, for example, during normal operation, the valve seat position of the flap type valve 5 is set so that the first seal surface 91 on the back side of the flap type valve 5 is seated on the first valve seat portion 33 of the first valve seat 31 and the bypass side flow is established. As shown in FIG. 7, the total flow rate of the EGR gas introduced into the EGR cooler module 1 from the exhaust gas recirculation pipe 16 is set to the bypass fully closed position for closing (fully closing) the passage hole 42 as shown in FIG. When the interior of the cooler 2 is passed through and recirculated (refluxed) to the engine intake pipe 15, the high temperature EGR gas is sufficiently cooled inside the EGR cooler 2. As a result, the low temperature EGR gas having a low temperature and a low density is mixed with the intake air in the intake passage of the engine intake pipe 15, so that the output of the engine E is not reduced and each cylinder of the engine E is reduced. The combustion temperature of the fuel in the combustion chamber decreases, and the generation of pollutants (emissions such as NOx) in the exhaust gas discharged from the engine E can be effectively reduced.

また、例えば寒冷時に、フラップ型バルブ5のバルブシート位置を、フラップ型バルブ5の表面側の第2シール面92が第2バルブシート32の第2弁座部34に着座してクーラ側流路孔37を閉鎖(全閉)するクーラ全閉位置に設定し、排気ガス還流管16からEGRクーラモジュール1の内部に導入されるEGRガスの全流量を、図8に示したように、バイパス側流路孔42およびバイパス流路43を通過させてエンジン吸気管15に再循環(還流)させるようにすると、EGRガスの温度が比較的に高い状態で再循環されることになる。これによって、吸入空気への十分な暖気効果を得ることができ、エンジンEでの燃焼性が向上し、エンジンEより排出される排気ガス中の汚染物質(HC等のエミッション)や白煙の発生を防止することができる。   Further, for example, during cold weather, the valve seat position of the flap type valve 5 is set so that the second seal surface 92 on the surface side of the flap type valve 5 is seated on the second valve seat portion 34 of the second valve seat 32 and the cooler side flow path. As shown in FIG. 8, the total flow rate of the EGR gas introduced into the EGR cooler module 1 from the exhaust gas recirculation pipe 16 is set to the bypass side. If the air is passed through the passage hole 42 and the bypass passage 43 and is recirculated (refluxed) to the engine intake pipe 15, the EGR gas is recirculated with a relatively high temperature. As a result, a sufficient warming effect on the intake air can be obtained, the combustibility of the engine E is improved, and pollutants (emissions such as HC) and white smoke are generated in the exhaust gas discharged from the engine E. Can be prevented.

また、EGRガスを冷却することによって吸入空気の温度を低下させると、NOxの排出量が減少する傾向にあるが、比較的にエンジンEの低回転、低負荷の運転条件においては、EGRガスを冷却することによってHCの排出量が増加する。このため、エンジンEの運転状態に応じてフラップ型バルブ5を適度な弁開度(回転角度、作動角θ)に制御することで、EGRガスの温度が最適な温度となるように変化させて、NOxの排出量およびHCの排出量を同時に低減させるようにすることもできる。   In addition, when the temperature of the intake air is lowered by cooling the EGR gas, the NOx emission amount tends to decrease. However, under relatively low engine speed and low load operating conditions, the EGR gas is reduced. Cooling increases HC emissions. Therefore, by controlling the flap valve 5 to an appropriate valve opening (rotation angle, operating angle θ) according to the operating state of the engine E, the temperature of the EGR gas is changed to an optimum temperature. Further, the NOx emission amount and the HC emission amount can be simultaneously reduced.

[実施例1の特徴]
以上のように、本実施例の排気ガス再循環装置に組み込まれるEGRクーラモジュール1の切替弁装置3においては、フラップ型バルブ5の裏面側の第1シール面91が第1バルブシート31の第1弁座部33に着座してバイパス側流路孔42を閉鎖(密閉化)している時(フラップ型バルブ5のバイパス全閉時)に、EGRガスがEGRクーラ2を通過する際の圧力損失により、フラップ型バルブ5の第1、第2シール面91、92の差圧が、フラップ型バルブ5の裏面側の第1シール面91を第1バルブシート31の第1弁座部33に押し付ける方向に大きく働くようにして、フラップ型バルブ5のバイパス全閉位置におけるフラップ型バルブ5のシール性を向上させ、フラップ型バルブ5のバイパス全閉位置における弁洩れ量を効果的に低減させている。
[Features of Example 1]
As described above, in the switching valve device 3 of the EGR cooler module 1 incorporated in the exhaust gas recirculation device of the present embodiment, the first seal surface 91 on the back surface side of the flap type valve 5 is the first valve seat 31 of the first valve seat 31. 1 Pressure when EGR gas passes through the EGR cooler 2 when the bypass side passage hole 42 is closed (sealed) by sitting on the valve seat 33 (when the bypass of the flap valve 5 is fully closed) Due to the loss, the differential pressure between the first and second seal surfaces 91 and 92 of the flap type valve 5 causes the first seal surface 91 on the back side of the flap type valve 5 to move to the first valve seat portion 33 of the first valve seat 31. It works greatly in the pressing direction to improve the sealing performance of the flap type valve 5 in the bypass fully closed position of the flap type valve 5 and to effectively reduce the valve leakage amount in the bypass fully closed position of the flap type valve 5. Thereby reducing.

このようなEGRクーラモジュール1の構造の場合には、負圧作動式アクチュエータ9の必要作動軸力が増加し、負圧作動式アクチュエータ9のダイヤフラム8を径大化させる必要があるが、負圧作動式アクチュエータ9の体格が大きくなり、搭載性が悪化するという問題がある。   In the case of such a structure of the EGR cooler module 1, the required operating axial force of the negative pressure actuated actuator 9 increases, and the diameter of the diaphragm 8 of the negative pressure actuated actuator 9 needs to be increased. There is a problem that the physique of the actuating actuator 9 becomes large and the mountability deteriorates.

ここで、一般的に、ダイヤフラム8を使った負圧作動式アクチュエータ9の必要作動軸力(実施例1=α、比較例1=β)は、図9に示したように、エンジンEから受ける外力(エンジン外力:例えば振動、圧力)とコイルスプリング55のスプリング荷重(SPG負荷)との合力(γ)に、フラップ型バルブ5の流体力(実施例1=α2、比較例1=β2)を加算した値以上の作動軸力を必要とする。
これを下記の数1の演算式にて表す。
[数1]
「負圧作動式アクチュエータの必要作動軸力」
≧「エンジン外力(振動、圧力)+SPG負荷+フラップ型バルブの流体力」
特に、フラップ型バルブ5の流体力は、EGRガス(流体)の流れ方向と負圧作動式アクチュエータ9の作動方向とで、正の値(バルブ作動方向に対して逆向きの荷重:所謂負荷)になったり、負の値(バルブ作動方向に対してアシストする向きの荷重:所謂アシスト力)になったりする。
Here, generally, the required operating axial force (Example 1 = α, Comparative Example 1 = β) of the negative pressure operating actuator 9 using the diaphragm 8 is received from the engine E as shown in FIG. The fluid force (Example 1 = α2, Comparative Example 1 = β2) of the flap type valve 5 is added to the resultant force (γ) of the external force (engine external force: vibration, pressure, for example) and the spring load (SPG load) of the coil spring 55. A working axial force greater than the added value is required.
This is expressed by the following equation (1).
[Equation 1]
“Necessary operating axial force for negative pressure actuators”
≥ "Engine external force (vibration, pressure) + SPG load + flap type valve fluid force"
In particular, the fluid force of the flap-type valve 5 is a positive value (the load opposite to the valve operation direction: a so-called load) between the flow direction of the EGR gas (fluid) and the operation direction of the negative pressure actuator 9. Or a negative value (load in the direction of assisting with respect to the valve operating direction: so-called assist force).

また、エンジンシステムや高地仕様に伴い負圧作動式アクチュエータ9の第1圧力室61の内部への負圧供給量が減る傾向にあるが、そうなっても搭載性の悪化を防止する目的で、負圧作動式アクチュエータ9の体格を大きくせず円滑にバルブ開弁作動が可能な設計が求められる。
この場合には、エンジンEから受ける外力(エンジン外力)以上の負圧作動式アクチュエータ9の作動軸力が必要となり、また、負圧作動式アクチュエータ9の作動軸力は、「ダイヤフラム径×印加負圧−コイルスプリング55のスプリング荷重(SPG負荷)」を満足する必要があることから、負圧作動式アクチュエータ9の第1圧力室61の内部への負圧供給量が減ると、負圧作動式アクチュエータ9の作動軸力が減少してしまう。これをカバーすべくダイヤフラム8を径大化させる必要があるが、これでは負圧作動式アクチュエータ9の体格が大きくなり、搭載性が悪化するという問題がある。
In addition, the negative pressure supply amount to the inside of the first pressure chamber 61 of the negative pressure actuated actuator 9 tends to decrease along with the engine system and the high altitude specification. There is a need for a design that can smoothly open the valve without increasing the size of the negative pressure actuator 9.
In this case, the operating axial force of the negative pressure actuated actuator 9 greater than the external force (engine external force) received from the engine E is required, and the operating axial force of the negative pressure actuated actuator 9 is “diaphragm diameter × applied negative Since it is necessary to satisfy the “pressure-spring load of the coil spring 55 (SPG load)”, if the negative pressure supply amount into the first pressure chamber 61 of the negative pressure actuated actuator 9 decreases, the negative pressure actuated type The operating axial force of the actuator 9 is reduced. In order to cover this, it is necessary to enlarge the diameter of the diaphragm 8, but this causes a problem that the physique of the negative pressure actuated actuator 9 becomes large and mountability deteriorates.

そこで、負圧作動式アクチュエータ9の体格の大型化に伴う搭載性の悪化を防止するという目的で、本実施例では、比較例1の平板形状のフラップ型バルブ5に変えて、折り曲げ形状のフラップ型バルブ5を採用している。具体的には、フラップ型バルブ5の全周に、フラップ型バルブ5のバルブ周縁部を第1シール面側に折り曲げて、必要に応じて高い揚力を得るための全周フラップ部93を設けることで、フラップ型バルブ5を全周折り曲げ形状にしている。   Therefore, for the purpose of preventing the deterioration of the mountability due to the increase in the size of the negative pressure actuated actuator 9, in this embodiment, instead of the flat-plate-shaped flap-type valve 5 of Comparative Example 1, a bent-shaped flap is used. The mold valve 5 is adopted. Specifically, the entire periphery of the flap type valve 5 is provided with an entire periphery flap part 93 for bending the valve peripheral part of the flap type valve 5 to the first seal surface side to obtain a high lift as required. Thus, the flap type valve 5 is bent around the entire circumference.

したがって、負圧作動式アクチュエータ9の第1圧力室61の内部に負圧を導入して、フラップ型バルブ5のバルブシート位置をバイパス全閉位置からクーラ全閉位置に切り替える開弁作動時に、インレットポート35から排気ガス流路36の内部に流入するEGRガス流に、平板状のバルブ表裏面を有する比較例1に比べて、バルブ表裏面の流れにおいて流速差が付く。特に、フラップ型バルブ5のバルブ周縁部が第1シール面(裏面)側に折り曲げられているので、図6に示したように、バルブ表面(第1シール面側に対して逆側の第2シール面92)に流速の速いEGRガスの流れが生じ、また、バルブ裏面(第1シール面側)に流速の遅いEGRガスの流れが生じる。これにより、バルブ表裏面に圧力差が発生するので、図1および図6に示したように、フラップ型バルブ5を第1バルブシート31の第1弁座部33より離脱させる方向、つまりフラップ型バルブ5の開弁方向(バルブ作動方向)に揚力を得ることができる。この揚力は、バルブ作動方向への作動軸力をアシストする作動アシスト力として働く。   Therefore, when the valve opening operation for switching the valve seat position of the flap type valve 5 from the bypass fully closed position to the cooler fully closed position is performed by introducing a negative pressure into the first pressure chamber 61 of the negative pressure operating actuator 9. The EGR gas flow flowing into the exhaust gas flow path 36 from the port 35 has a flow velocity difference in the flow on the front and back surfaces of the valve, as compared with Comparative Example 1 having a flat valve front and back surfaces. In particular, since the valve peripheral portion of the flap type valve 5 is bent toward the first seal surface (back surface), as shown in FIG. 6, the valve surface (second side opposite to the first seal surface side). A flow of EGR gas having a high flow velocity is generated on the seal surface 92), and a flow of EGR gas having a low flow velocity is generated on the back surface (first seal surface side) of the valve. As a result, a pressure difference is generated between the front and back surfaces of the valve. Therefore, as shown in FIGS. 1 and 6, the direction in which the flap type valve 5 is detached from the first valve seat portion 33 of the first valve seat 31, that is, the flap type is used. Lift force can be obtained in the valve opening direction (valve operating direction) of the valve 5. This lift acts as an operation assist force that assists the operation axial force in the valve operation direction.

すなわち、バルブ表面に沿うEGRガス流は、速く流れ、また、バルブ裏面に沿うEGRガス流は、遅く流れる。特に、フラップ型バルブ5のバルブ周縁部が第1シール面(裏面)側に折り曲げられているので、バルブ表裏面のEGRガスの流れの速さの相違が一層顕著になる。そして、図6に示したように、EGRガスの流れの速い部位では圧力が低く、また、EGRガスの流れの遅い部位では圧力が高くなる。これにより、バルブ表面側の圧力はバルブ裏面側の圧力に対し低くなる。この圧力差が作用してフラップ型バルブ5は、バルブ裏面から押し上げられて、図1および図6に示したように、バルブ揚力が生じる。特にフラップ型バルブ5のバルブ周縁部が第1シール面(裏面)側に折り曲げられているので、開弁アシスト方向に高い揚力が得られる。   That is, the EGR gas flow along the valve surface flows fast, and the EGR gas flow along the valve back surface flows slowly. In particular, since the valve peripheral portion of the flap type valve 5 is bent toward the first seal surface (back surface), the difference in the flow rate of the EGR gas on the front and back surfaces of the valve becomes more remarkable. As shown in FIG. 6, the pressure is low at a portion where the EGR gas flow is fast, and the pressure is high at a portion where the EGR gas flow is slow. Thereby, the pressure on the valve surface side becomes lower than the pressure on the valve back surface side. This pressure difference acts and the flap type valve 5 is pushed up from the back surface of the valve, and valve lift is generated as shown in FIGS. In particular, since the valve peripheral portion of the flap type valve 5 is bent toward the first seal surface (back surface), a high lift is obtained in the valve opening assist direction.

したがって、エンジンシステムや高地仕様に伴い負圧作動式アクチュエータ9の第1圧力室61の内部への負圧供給量が減ってしまい、2つの第1、第2圧力室61、62の圧力差が大きくとれず、ダイヤフラム8を使用する負圧作動式アクチュエータ9のロッド51の軸線方向の駆動力(作動軸力)が減少する場合、あるいは本実施例のようにフラップ型バルブ5のシール性を向上させることによって負圧作動式アクチュエータ9の必要作動軸力が増加する場合であっても、図9に示したように、フラップ型バルブ5を開弁駆動するのに必要な作動軸力(負圧作動式アクチュエータ9の必要作動軸力)をβ→αに軽減することができる。   Therefore, the negative pressure supply amount to the inside of the first pressure chamber 61 of the negative pressure actuated actuator 9 is reduced with the engine system and the high altitude specification, and the pressure difference between the two first and second pressure chambers 61 and 62 is reduced. If the driving force in the axial direction of the rod 51 of the negative pressure actuated actuator 9 using the diaphragm 8 (actuating axial force) decreases, or the sealing performance of the flap valve 5 is improved as in this embodiment. Even if the required operating axial force of the negative pressure operating actuator 9 is increased by this, as shown in FIG. 9, the operating axial force (negative pressure) required for opening the flap valve 5 is opened. Necessary operating axial force of the actuating actuator 9) can be reduced from β to α.

ここで、実施例1の折り曲げ形状のフラップ型バルブ5に作用する流体力をα2とし、エンジン外力(振動、圧力)とSPG負荷との合力をγとし、これらの合成負荷をα1とすると、実施例1の合成負荷(α1)は、(γ+α2)となる。また、比較例1の平板形状のフラップ型バルブ5に作用する流体力をβ2とし、エンジン外力(振動、圧力)とSPG負荷との合力をγとし、これらの合成負荷をβ1とすると、比較例1の合成負荷(β1)は、(γ+β2)となる。したがって、実施例1の必要作動軸力(α)を、比較例1の必要作動軸力(β)よりも流体力の差分(β2−α2)だけ軽減することができる(図9参照)ので、ダイヤフラム径を径大化することなく、負圧作動式アクチュエータ9によってフラップ型バルブ5を円滑に開弁作動させることができる。これにより、負圧作動式アクチュエータ9の体格の大型化を防止できるので、負圧作動式アクチュエータ9を含む装置全体(EGRクーラモジュール1)の体格の大型化を防止することができる。この結果、自動車等の車両へのEGRクーラモジュール1の搭載スペースを確保することが容易となるので、EGRクーラモジュール1の搭載性を向上させることができる。   Here, when the fluid force acting on the folded flap valve 5 of the first embodiment is α2, the resultant force of the engine external force (vibration, pressure) and the SPG load is γ, and the resultant load is α1, The composite load (α1) in Example 1 is (γ + α2). Further, when the fluid force acting on the flat flap valve 5 of the comparative example 1 is β2, the resultant force of the engine external force (vibration, pressure) and the SPG load is γ, and the resultant load is β1, the comparative example The combined load (β1) of 1 is (γ + β2). Therefore, the required operating axial force (α) of the first embodiment can be reduced by the difference in fluid force (β2−α2) than the required operating axial force (β) of the comparative example 1 (see FIG. 9). The flap type valve 5 can be smoothly opened by the negative pressure actuated actuator 9 without increasing the diameter of the diaphragm. Thereby, since the enlargement of the physique of the negative pressure action type actuator 9 can be prevented, the enlargement of the physique of the whole apparatus (EGR cooler module 1) including the negative pressure action type actuator 9 can be prevented. As a result, it becomes easy to secure a space for mounting the EGR cooler module 1 on a vehicle such as an automobile, so that the mountability of the EGR cooler module 1 can be improved.

また、本実施例の切替弁装置3においては、バイパス側流路孔42が排気ガス流路36を含むクーラ入口側連通路(流体流路)の内部を流れるEGRガス流の流れ方向に対して略直角方向に形成されている。これによって、第1バルブシート31の第1弁座部31に着座するフラップ型バルブ5の裏面側の第1シール面91が、クーラ入口側連通路(流体流路)の内部を流れるEGRガス流の流れ方向に対して略平行に位置するので、フラップ型バルブ5のバルブ表裏面を流れる流体の流速差が大きくなり、フラップ型バルブ5のバルブ表裏面に発生する圧力差をより大きくすることができる。すなわち、フラップ型バルブ5の開弁作動方向に発生する揚力(作動アシスト力)を大きくすることができる。   Further, in the switching valve device 3 of the present embodiment, the bypass side passage hole 42 is directed to the flow direction of the EGR gas flow that flows through the inside of the cooler inlet side communication passage (fluid passage) including the exhaust gas passage 36. It is formed in a substantially right angle direction. Thus, the EGR gas flow in which the first seal surface 91 on the back surface side of the flap valve 5 seated on the first valve seat portion 31 of the first valve seat 31 flows inside the cooler inlet side communication passage (fluid flow path). Therefore, the difference in the flow velocity of the fluid flowing on the front and back surfaces of the flap type valve 5 is increased, and the pressure difference generated on the front and back surfaces of the flap type valve 5 can be further increased. it can. That is, the lift force (operation assist force) generated in the valve opening operation direction of the flap valve 5 can be increased.

また、本実施例の切替弁装置3においては、フラップ型バルブ5のバイパス全閉時に、円環状空間30の内部にフラップ型バルブ5の全周フラップ部93が侵入するように、フラップ型バルブ5のバルブ周縁部を折り曲げているので、負圧作動式アクチュエータ9によるフラップ型バルブ5の開弁作動時に、EGRガス流がブロック13の流路壁面とフラップ型バルブ5の全周フラップ部93の裏面に流れ難くなっている。これによって、電動バキュームポンプから負圧作動式アクチュエータ9の第1圧力室61の内部に負圧を導入して、負圧作動式アクチュエータ9の作動軸力を利用してフラップ型バルブ5の開弁動作を開始する直後に、流速の遅い流れをフラップ型バルブ5の裏面に流すことができ、フラップ型バルブ5の開弁作動をアシストする方向に揚力を発生させることができるので、少ない作動軸力で直ちにフラップ型バルブ5を開弁駆動できる。したがって、開弁応答性に優れた負圧作動式アクチュエータ9を含むバルブ駆動装置を構成することができる。   Further, in the switching valve device 3 of the present embodiment, the flap type valve 5 is arranged so that the entire circumferential flap portion 93 of the flap type valve 5 enters the inside of the annular space 30 when the bypass of the flap type valve 5 is fully closed. When the flap type valve 5 is opened by the negative pressure actuated actuator 9, the EGR gas flow is caused to flow through the wall surface of the flow path of the block 13 and the back surface of the entire circumference flap part 93 of the flap type valve 5. It is difficult to flow into. As a result, negative pressure is introduced into the first pressure chamber 61 of the negative pressure actuated actuator 9 from the electric vacuum pump, and the flap type valve 5 is opened using the operating axial force of the negative pressure actuated actuator 9. Immediately after starting the operation, a flow having a low flow velocity can be caused to flow on the back surface of the flap type valve 5, and lift can be generated in the direction of assisting the valve opening operation of the flap type valve 5. Thus, the flap valve 5 can be driven to open immediately. Therefore, the valve drive device including the negative pressure actuated actuator 9 having excellent valve opening response can be configured.

また、仮に電動バキュームポンプから負圧作動式アクチュエータ9の第1圧力室61の内部に導入される負圧供給量が比較例1(図11および図12参照)と同じであれば、ダイヤフラム径を小径化することが可能となる。これにより、負圧作動式アクチュエータ9の体格を小型化することができるので、負圧作動式アクチュエータ9を含む装置全体(ハウジング4の外壁面に負圧作動式アクチュエータ9を外付した切替弁装置3、更にはEGRクーラ2と切替弁装置3とを一体化したEGRクーラモジュール1)の体格を小型化することができる。この結果、自動車等の車両へのEGRクーラモジュール1の搭載スペースを確保することが容易となるので、EGRクーラモジュール1の搭載性を更に向上させることができる。   Further, if the negative pressure supply amount introduced into the first pressure chamber 61 of the negative pressure actuated actuator 9 from the electric vacuum pump is the same as that in Comparative Example 1 (see FIGS. 11 and 12), the diaphragm diameter is It is possible to reduce the diameter. Thereby, since the physique of the negative pressure actuated actuator 9 can be reduced in size, the entire apparatus including the negative pressure actuated actuator 9 (the switching valve device having the negative pressure actuated actuator 9 externally attached to the outer wall surface of the housing 4). 3, and further, the size of the EGR cooler module 1) in which the EGR cooler 2 and the switching valve device 3 are integrated can be reduced in size. As a result, it becomes easy to secure a space for mounting the EGR cooler module 1 on a vehicle such as an automobile, so that the mountability of the EGR cooler module 1 can be further improved.

また、開弁動作時に高い揚力を得ることの可能な折り曲げ形状のフラップ型バルブ5を採用することにより、負圧作動式アクチュエータ9の必要作動軸力が減るので、負圧作動式アクチュエータ9の第1圧力室61の内部への負圧供給量が少なくても、フラップ型バルブ5の裏面側の第1シール面91を第1バルブシート31の第1弁座部33より容易に離脱させることができる。これにより、電動バキュームポンプの負圧消費量を低減することができるので、少ない電力消費量(省電力)でフラップ型バルブ5を開弁駆動することができる。   Further, by adopting the bent flap valve 5 that can obtain a high lift during the valve opening operation, the required operating axial force of the negative pressure actuator 9 is reduced. Even if the negative pressure supply amount to the inside of the first pressure chamber 61 is small, the first seal surface 91 on the back surface side of the flap valve 5 can be easily detached from the first valve seat portion 33 of the first valve seat 31. it can. Thereby, since the negative pressure consumption of the electric vacuum pump can be reduced, the flap-type valve 5 can be driven to open with less power consumption (power saving).

また、本実施例の負圧作動式アクチュエータ9においては、2つのケーシング56、57により囲まれた内部空間(ダイヤフラム室)、特に第1圧力室61の内部に、ダイヤフラム8に対して、フラップ型バルブ5の裏面側の第1シール面91を第1バルブシート31の第1弁座部33に押し当てる方向にスプリング荷重を与えるコイルスプリング55を収容している。これによって、フラップ型バルブ5のバイパス全閉時に、エンジンEから受ける外力(エンジン外力:振動、圧力)、特にエンジン振動がハウジング4のブロック13のバルブ軸受け部からフラップ型バルブ5に伝わっても、コイルスプリング55のスプリング荷重によってフラップ型バルブ5の裏面側の第1シール面91を第1バルブシート31の第1弁座部33に押し付けているので、フラップ型バルブ5が第1バルブシート31の第1弁座部33に対し微小なリフトで開閉を繰り返すようなチャタリング現象の発生を抑えることができる。したがって、フラップ型バルブ5のバイパス全閉位置における弁洩れ量を効果的に低減することができるので、EGRクーラモジュール1の切替弁装置3の信頼性を向上することができる。   Further, in the negative pressure actuated actuator 9 of the present embodiment, a flap type is provided with respect to the diaphragm 8 in the inner space (diaphragm chamber) surrounded by the two casings 56 and 57, particularly in the first pressure chamber 61. A coil spring 55 that houses a spring load in a direction in which the first seal surface 91 on the back surface side of the valve 5 is pressed against the first valve seat portion 33 of the first valve seat 31 is accommodated. As a result, when the bypass of the flap type valve 5 is fully closed, even if external force (engine external force: vibration, pressure) received from the engine E is transmitted from the valve bearing portion of the block 13 of the housing 4 to the flap type valve 5, Since the first seal surface 91 on the back surface side of the flap type valve 5 is pressed against the first valve seat portion 33 of the first valve seat 31 by the spring load of the coil spring 55, the flap type valve 5 is attached to the first valve seat 31. Occurrence of chattering phenomenon that repeatedly opens and closes the first valve seat portion 33 with a minute lift can be suppressed. Therefore, the amount of valve leakage at the bypass fully closed position of the flap type valve 5 can be effectively reduced, so that the reliability of the switching valve device 3 of the EGR cooler module 1 can be improved.

[変形例]
本実施例では、アクチュエータとして、第1圧力室61に大気圧よりも低い負圧を導入して、大気中に連通する第2圧力室62と負圧源に連通する第1圧力室61との圧力差を利用してダイヤフラム8を変位させるように構成した負圧作動式アクチュエータ9を採用しているが、他のアクチュエータの例として、第2圧力室62に大気圧よりも高い正圧を導入して、大気中に連通する第1圧力室61とポンプに連通する第2圧力室62との圧力差を利用してダイヤフラム8を変位させるように構成しても良い。この場合のポンプは、エア吸入口より吸入したエアを加圧してエア吐出口より吐出し、第2圧力室62にエア吐出口より吐出されたエアを供給するエアポンプが用いられる。また、切替弁装置3の2位置3方向切替弁のフラップ型バルブ5を閉弁方向(バイパス側流路孔42およびバイパス流路43を閉じる側)に付勢するコイルスプリング55等のバルブ付勢手段を、切替弁装置3のハウジング4の内部に設置しても良い。
[Modification]
In this embodiment, as an actuator, a negative pressure lower than the atmospheric pressure is introduced into the first pressure chamber 61, and the second pressure chamber 62 communicating with the atmosphere and the first pressure chamber 61 communicating with the negative pressure source are provided. Although a negative pressure actuated actuator 9 configured to displace the diaphragm 8 using a pressure difference is adopted, a positive pressure higher than atmospheric pressure is introduced into the second pressure chamber 62 as an example of another actuator. Then, the diaphragm 8 may be displaced using a pressure difference between the first pressure chamber 61 communicating with the atmosphere and the second pressure chamber 62 communicating with the pump. As the pump in this case, an air pump is used in which the air sucked from the air suction port is pressurized and discharged from the air discharge port, and the air discharged from the air discharge port is supplied to the second pressure chamber 62. Further, the valve urging of a coil spring 55 or the like that urges the flap type valve 5 of the two-position / three-way switching valve of the switching valve device 3 in the valve closing direction (the side closing the bypass side channel hole 42 and the bypass channel 43). The means may be installed inside the housing 4 of the switching valve device 3.

また、本実施例では、切替弁装置3の2位置3方向切替弁のフラップ型バルブ5を開弁駆動(または閉弁駆動)するバルブ駆動装置を、負圧制御弁および電動バキュームポンプを備えた負圧作動式アクチュエータ9によって構成したが、切替弁装置の2位置3方向切替弁の弁体(バルブ)を開弁駆動(または閉弁駆動)するバルブ駆動装置を、電動モータと動力伝達機構(例えば歯車減速機構)とを含んで構成される電動式アクチュエータや、電磁式アクチュエータによって構成しても良い。   Further, in this embodiment, the valve driving device for opening (or closing) the flap type valve 5 of the two-position / three-way switching valve of the switching valve device 3 is provided with a negative pressure control valve and an electric vacuum pump. Although constituted by the negative pressure actuated actuator 9, a valve drive device that opens (or closes) the valve body (valve) of the two-position / three-way switching valve of the switching valve device includes an electric motor and a power transmission mechanism ( For example, an electric actuator including a gear reduction mechanism) or an electromagnetic actuator may be used.

本実施例では、2位置3方向切替弁の弁体として、シャフト6の軸心を中心にして回転するフラップ型バルブ5を適用した例を説明したが、2位置3方向切替弁の弁体として、プレート型バルブ、ロータリー型バルブ等の他のバルブを用いても良い。また、切替弁装置を、バイパス全閉位置とクーラ全閉位置との間のバルブ作動角度を連続的または段階的に変更して、EGRクーラ2を通過する排気ガス流量(低温EGRガス量)とバイパス側流路孔42およびバイパス流路43を通過する排気ガス流量(高温EGRガス量)との混合比を調整して、エンジンEの吸気系に再循環されるEGRガス温度(排気ガス温度)を制御する排気ガス温度制御弁として用いても良い。また、バルブをバイパス側流路孔42のみを開閉する流路開閉弁の弁体としても良い。   In the present embodiment, an example in which the flap type valve 5 rotating around the shaft center of the shaft 6 is applied as the valve body of the 2-position 3-way switching valve has been described. Other valves such as a plate type valve and a rotary type valve may be used. Further, the switching valve device is configured to change the valve operating angle between the bypass fully closed position and the cooler fully closed position continuously or stepwise, and the exhaust gas flow rate (low temperature EGR gas amount) passing through the EGR cooler 2 The EGR gas temperature (exhaust gas temperature) recirculated to the intake system of the engine E by adjusting the mixing ratio with the exhaust gas flow rate (high temperature EGR gas amount) passing through the bypass flow path hole 42 and the bypass flow path 43 It may be used as an exhaust gas temperature control valve for controlling. Further, the valve may be a valve body of a channel opening / closing valve that opens and closes only the bypass side channel hole 42.

本実施例では、本発明を、クーラ側流路孔37およびバイパス側流路孔42を選択的に開閉する2位置3方向切替弁に適用した例を説明したが、本発明を、EGRクーラ2に冷却性能の異なる複数の排気ガス流路を設け、これらの排気ガス流路にそれぞれ連通する複数のクーラ側連通路を切り替える切替弁に使用しても良い。また、2位置3方向切替弁のバルブ端面(フラップ型バルブ5の裏面側の第1シール面91)を、クーラ全閉時にEGRガスが緩やかに流れ方向を変更するように球面状(または円弧状)に湾曲させても良い。   In the present embodiment, the example in which the present invention is applied to the two-position three-way switching valve that selectively opens and closes the cooler-side channel hole 37 and the bypass-side channel hole 42 has been described. A plurality of exhaust gas passages having different cooling performances may be provided, and it may be used as a switching valve for switching a plurality of cooler side communication passages respectively communicating with these exhaust gas passages. Further, the valve end face of the two-position / three-way selector valve (the first seal face 91 on the back side of the flap valve 5) is spherical (or arcuate) so that the EGR gas gently changes its flow direction when the cooler is fully closed. ) May be curved.

本実施例では、本発明を、内部をU字状にEGRガス(排気ガス)が流れるUターンフロータイプのEGRクーラ(排気ガスクーラ)2を備えた排気ガス冷却装置(EGRクーラモジュール1)に適用したが、本発明を、内部をS字状またはI字状にEGRガス(排気ガス)が流れるタイプの排気ガスクーラを備えた排気ガス冷却装置(EGRクーラモジュール)に適用しても良い。この場合には、排気ガスクーラの出口タンク部とハウジング4のクーラ出口側連通口40とを、熱交換機能を持たない排気ガス配管で接続する。   In the present embodiment, the present invention is applied to an exhaust gas cooling device (EGR cooler module 1) provided with a U-turn flow type EGR cooler (exhaust gas cooler) 2 in which EGR gas (exhaust gas) flows in a U shape inside. However, the present invention may be applied to an exhaust gas cooling device (EGR cooler module) including an exhaust gas cooler in which EGR gas (exhaust gas) flows in an S shape or an I shape inside. In this case, the outlet tank portion of the exhaust gas cooler and the cooler outlet side communication port 40 of the housing 4 are connected by an exhaust gas pipe having no heat exchange function.

本実施例では、2位置3方向切替弁の弁体(フラップ型バルブ5)の裏面側の第1シール面91が着座する第1弁座部33を、ハウジング4のブロック13に圧入嵌合される円筒状の第1バルブシート31の環状端面に設けているが、2位置3方向切替弁の弁体(バルブ)が着座する第1弁座部を、ハウジング4のブロック13に設けられる第1連通孔の開口周端縁に直接設けても良い。この場合には、ハウジング4に第1弁座部が一体的に形成される。また、2位置3方向切替弁の弁体(フラップ型バルブ5)の表面側の第2シール面92が着座する第2弁座部34を、ハウジング4の直線状流路に圧入嵌合される円筒状の第2バルブシート32の環状端面に設けているが、2位置3方向切替弁の弁体(バルブ)が着座する第2弁座部を、ハウジング4の直線状流路に設けられる第2連通孔の開口周端縁に直接設けても良い。この場合には、ハウジング4に第2弁座部が一体的に形成される。   In the present embodiment, the first valve seat portion 33 on which the first seal surface 91 on the back side of the valve body (flap type valve 5) of the two-position / three-way switching valve is seated is press-fitted into the block 13 of the housing 4. The first valve seat portion on which the valve body (valve) of the two-position / three-way switching valve is seated is provided on the block 13 of the housing 4. You may provide directly in the opening peripheral edge of a communicating hole. In this case, the first valve seat portion is formed integrally with the housing 4. Further, the second valve seat portion 34 on which the second seal surface 92 on the surface side of the valve body (flap type valve 5) of the two-position / three-way switching valve is press-fitted and fitted into the linear flow path of the housing 4. Although provided on the annular end surface of the cylindrical second valve seat 32, the second valve seat portion on which the valve body (valve) of the two-position three-way switching valve is seated is provided in the linear flow path of the housing 4. You may provide directly in the opening peripheral edge of 2 communicating holes. In this case, the second valve seat portion is formed integrally with the housing 4.

本実施例では、ハウジング4の排気ガス流路(流体流路)36内を流れる流体として、エンジンEより流出する排気ガス(EGRガス)を適用しているが、ハウジングの流体流路内を流れる流体として、燃料タンク内で揮発化した蒸発燃料(エバポガス)、エンジンEの気筒内に吸入される吸入空気(新規吸入空気)、冷凍サイクルに使用する気化冷媒(冷媒ガス)等の気体だけでなく、エンジン冷却水、冷凍サイクルに使用する液化冷媒等の液体、冷凍サイクルに使用する気液二相状態の冷媒を使用しても良い。   In this embodiment, exhaust gas (EGR gas) flowing out from the engine E is applied as the fluid flowing in the exhaust gas flow path (fluid flow path) 36 of the housing 4, but it flows in the fluid flow path of the housing. As fluid, not only vaporized fuel (evaporative gas) volatilized in the fuel tank, intake air (new intake air) sucked into the cylinder of the engine E, vaporized refrigerant (refrigerant gas) used in the refrigeration cycle, etc. Alternatively, a liquid such as an engine coolant, a liquefied refrigerant used in a refrigeration cycle, or a gas-liquid two-phase refrigerant used in a refrigeration cycle may be used.

本実施例では、内部にクーラ側連通路およびバイパス側連通路が形成されたハウジング4の内部に開閉自在にフラップ型バルブ5を収容しているが、1つのインレットポート(流体入口、排気ガス入口)に対して2つの第1、第2アウトレットポート(流体出口、排気ガス出口)を有するT字状分岐管(ハウジング)の内部に開閉自在にバルブを収容しても良い。この場合には、インレットポートから第1アウトレットポートに向けて真っ直ぐに延びる直線状流路が流体流路を成し、その直線状流路の途中から分岐して第2アウトレットポートに向けて延びる分岐流路が流路孔を成す。また、バルブは、直線状流路の内部に開閉自在に収容される。   In this embodiment, the flap type valve 5 is housed in a housing 4 in which a cooler side communication path and a bypass side communication path are formed. The flap type valve 5 can be freely opened and closed, but one inlet port (fluid inlet, exhaust gas inlet ) May be housed in a T-shaped branch pipe (housing) having two first and second outlet ports (fluid outlet, exhaust gas outlet). In this case, the linear flow path that extends straight from the inlet port toward the first outlet port forms a fluid flow path, and branches from the middle of the straight flow path to extend toward the second outlet port. The flow path forms a flow path hole. The valve is accommodated in the linear flow path so as to be opened and closed.

また、2つの第1、第2インレットポート(流体入口、排気ガス入口)に対して1つのアウトレットポート(流体出口、排気ガス出口)を有するT字状合流管(ハウジング)の内部に開閉自在にバルブを収容しても良い。この場合には、第1インレットポートからアウトレットポートに向けて真っ直ぐに延びる直線状流路が流体流路を成し、第2インレットポートから流入してその直線状流路の途中に合流する合流流路が流路孔を成す。また、バルブは、直線状流路の内部に開閉自在に収容される。   Further, it can be freely opened and closed inside a T-shaped junction pipe (housing) having one outlet port (fluid outlet, exhaust gas outlet) with respect to the two first and second inlet ports (fluid inlet, exhaust gas inlet). A valve may be accommodated. In this case, a straight flow path that extends straight from the first inlet port toward the outlet port forms a fluid flow path, and a merging flow that flows from the second inlet port and joins in the middle of the straight flow path. The path forms a channel hole. The valve is accommodated in the linear flow path so as to be opened and closed.

本実施例では、EGRクーラ(熱交換器)2の入口部に、内部にフラップ型バルブ5を開閉自在に収容したハウジング4を結合し、EGRクーラ2よりも排気ガス(流体)の流れ方向の上流側にフラップ型バルブ5を配設しているが、熱交換器の出口部に、内部にバルブを開閉自在に収容したハウジングを結合し、熱交換器よりも流体の流れ方向の下流側にバルブを配設しても良い。また、ハウジングは、必ずしもEGRクーラ2等の熱交換器の入口部または出口部に結合されていなくても良い。また、EGRクーラ2等の熱交換器を廃止しても良い。   In this embodiment, a housing 4 in which a flap-type valve 5 is housed in an openable / closable manner is coupled to an inlet portion of an EGR cooler (heat exchanger) 2 so that the exhaust gas (fluid) flows in a flow direction more than the EGR cooler 2. A flap type valve 5 is arranged on the upstream side. A housing in which the valve is housed in an openable / closable manner is connected to the outlet portion of the heat exchanger so that the fluid flow direction is more downstream than the heat exchanger. A valve may be provided. Moreover, the housing does not necessarily have to be coupled to the inlet or outlet of a heat exchanger such as the EGR cooler 2. Moreover, you may abolish heat exchangers, such as EGR cooler 2. FIG.

本実施例では、フラップ型バルブ5のバルブ周縁部を第1シール面側(図示下方)に所定の傾斜角度だけ折り曲げて、フラップ型バルブ5の全周に全周フラップ部93を設けているが、フラップ型バルブ5のバルブ周縁部を第1シール面側に折り曲げて、バイパス全閉時にインレットポート35から排気ガス流路36の内部に流入するEGRガスの平均的な流れの軸線に対して傾くようにフラップ型バルブ5に部分的にフラップ部を設けても良い。また、インレットポート35から排気ガス流路36の内部に流入するEGRガスの上流側よりも下流側の方がフラップ部のサイズが大きくなるように、あるいはインレットポート35から排気ガス流路36の内部に流入するEGRガスの下流側のみに円弧状にフラップ部を設けても良い。   In this embodiment, the valve peripheral portion of the flap type valve 5 is bent at a predetermined inclination angle to the first seal surface side (downward in the figure), and the entire peripheral flap portion 93 is provided on the entire periphery of the flap type valve 5. The valve peripheral portion of the flap type valve 5 is bent toward the first seal surface, and is inclined with respect to the average flow axis of the EGR gas flowing into the exhaust gas passage 36 from the inlet port 35 when the bypass is fully closed. In this way, the flap portion may be partially provided in the flap type valve 5. Further, the size of the flap portion is larger on the downstream side than the upstream side of the EGR gas flowing into the exhaust gas flow path 36 from the inlet port 35, or the inside of the exhaust gas flow path 36 from the inlet port 35. A flap portion may be provided in an arc shape only on the downstream side of the EGR gas flowing into the gas.

フラップ型バルブの開弁動作を示した説明図である(実施例1)。(Example 1) which is the explanatory view which showed the valve opening operation of the flap type valve. 排気ガス再循環装置の全体構成を示した構成図である(実施例1)。1 is a configuration diagram showing the overall configuration of an exhaust gas recirculation device (Example 1). FIG. 切替弁装置の全体構造を示した斜視図である(実施例1)。It is the perspective view which showed the whole structure of the switching valve apparatus (Example 1). 切替弁装置の全体構造を示した斜視図である(実施例1)。It is the perspective view which showed the whole structure of the switching valve apparatus (Example 1). 負圧作動式アクチュエータを示した断面図である(実施例1)。(Example 1) which is sectional drawing which showed the negative pressure action type actuator. (a)、(b)はフラップ型バルブを示した断面図で、(c)はフラップ型バルブを示した斜視図である(実施例1)。(A), (b) is sectional drawing which showed the flap type valve, (c) is the perspective view which showed the flap type valve (Example 1). フラップ型バルブのバイパス全閉位置を示した説明図である(実施例1)。(Example 1) which is the explanatory view which showed the bypass fully closed position of a flap type valve. フラップ型バルブのクーラ全閉位置を示した説明図である(実施例1)。It is explanatory drawing which showed the cooler fully closed position of a flap type valve | bulb (Example 1). 負圧作動式アクチュエータの必要作動軸力に対する負荷および流体力を示したグラフである(実施例1)。It is the graph which showed the load and the fluid force with respect to the required operating axial force of a negative-pressure actuated actuator (Example 1). EGRクーラモジュールの全体構造を示した断面図である(従来の技術)。It is sectional drawing which showed the whole structure of the EGR cooler module (conventional technique). 切替弁装置の全体構造を示した断面図である(比較例1)。It is sectional drawing which showed the whole structure of the switching valve apparatus (comparative example 1). フラップ型バルブのバイパス全閉位置を示した説明図である(比較例1)。It is explanatory drawing which showed the bypass fully closed position of a flap type valve (comparative example 1).

符号の説明Explanation of symbols

E エンジン(内燃機関)
1 EGRクーラモジュール(排気ガス冷却装置)
2 EGRクーラ(排気ガスクーラ)
3 切替弁装置(バルブ開閉制御装置)
4 ハウジング
5 フラップ型バルブ(2位置3方向切替弁の弁体)
6 シャフト(バルブ軸、2位置3方向切替弁の弁軸)
7 バルブレバー(2位置3方向切替弁の連結部)
8 ダイヤフラム
9 負圧作動式アクチュエータ
11 第1連通孔(流路孔)
12 第2連通孔
13 ブロック(ハウジング)
30 ブロックの円環状空間(ハウジングの環状空間)
31 第1バルブシート
32 第2バルブシート
33 第1バルブシートの第1弁座部(流路孔の開口周縁部)
34 第2バルブシートの第2弁座部(流路孔の開口周縁部)
35 ハウジングのインレットポート(流体入口)
36 排気ガス流路(クーラ側連通路、バイパス側連通路)
37 クーラ側流路孔(クーラ側連通路)
39 クーラ入口側連通口(クーラ側連通路)
40 クーラ出口側連通口(クーラ側連通路)
41 排気ガス流路(クーラ側連通路)
42 バイパス側流路孔(バイパス側連通路)
43 バイパス流路(バイパス側連通路)
44 排気ガス流路(クーラ側連通路、バイパス側連通路)
45 ハウジングのアウトレットポート(流体出口)
51 負圧作動式アクチュエータのロッド
55 負圧作動式アクチュエータのコイルスプリング
61 負圧作動式アクチュエータの第1圧力室
62 負圧作動式アクチュエータの第2圧力室
63 リンクプレート(運動方向変換機構、リンク機構)
91 フラップ型バルブの第1シール面
92 フラップ型バルブの第2シール面
93 フラップ型バルブの全周フラップ部(フラップ部)
E engine (internal combustion engine)
1 EGR cooler module (exhaust gas cooling device)
2 EGR cooler (exhaust gas cooler)
3. Switching valve device (valve open / close control device)
4 Housing 5 Flap type valve (2-position 3-way switching valve)
6 Shaft (Valve shaft, valve shaft of 2-position 3-way switching valve)
7 Valve lever (connecting part of 2-position 3-way switching valve)
8 Diaphragm 9 Negative pressure actuated actuator 11 First communication hole (flow path hole)
12 Second communication hole 13 Block (housing)
30 blocks of annular space (annular space of housing)
31 1st valve seat 32 2nd valve seat 33 1st valve seat part of the 1st valve seat (opening peripheral part of a channel hole)
34 Second valve seat portion of second valve seat (opening peripheral edge portion of flow path hole)
35 Housing inlet port (fluid inlet)
36 Exhaust gas flow path (cooler side communication path, bypass side communication path)
37 Cooler side passage hole (cooler side communication passage)
39 Cooler inlet side communication port (cooler side communication passage)
40 Cooler outlet side communication port (cooler side communication passage)
41 Exhaust gas passage (cooler side communication passage)
42 Bypass side passage hole (Bypass side communication passage)
43 Bypass channel (Bypass side communication path)
44 Exhaust gas flow path (cooler side communication path, bypass side communication path)
45 Housing outlet port (fluid outlet)
51 Negative pressure actuated actuator rod 55 Negative pressure actuated actuator coil spring 61 First pressure chamber of negative pressure actuated actuator 62 Second pressure chamber of negative pressure actuated actuator 63 Link plate (motion direction conversion mechanism, link mechanism) )
91 1st sealing surface of flap type valve 92 2nd sealing surface of flap type valve 93 Flap portion (flap portion) of flap type valve

Claims (11)

(a)内部を流体が流れる流体流路、およびこの流体流路の途中で分岐または合流する流路孔が形成されたハウジングと、
(b)このハウジングの内部に開閉自在に収容されて、前記流路孔の開口周縁部に対して着座、離脱して前記流路孔を閉鎖、開放するバルブと、
(c)このバルブを駆動するアクチュエータと
を備えたバルブ開閉制御装置において、
前記バルブは、表面に対して逆側の裏面側に、前記流路孔の開口周縁部に着座して前記流路孔を閉鎖するシール面を有し、このシール面よりも外周側に位置するバルブ周縁部を前記シール面側に折り曲げて前記バルブにフラップ部を設けたことを特徴とするバルブ開閉制御装置。
(A) a housing in which a fluid channel through which a fluid flows and a channel hole that branches or merges in the middle of the fluid channel;
(B) a valve which is accommodated inside the housing so as to be openable and closable, and seats on and disengages from the opening peripheral edge of the flow path hole to close and open the flow path hole;
(C) In a valve opening / closing control device comprising an actuator for driving the valve,
The valve has a seal surface on the back side opposite to the front surface, which is seated on the peripheral edge of the opening of the flow path hole and closes the flow path hole, and is located on the outer peripheral side of the seal surface. A valve opening / closing control device characterized in that a valve peripheral portion is bent toward the seal surface side and a flap portion is provided in the valve.
請求項1に記載のバルブ開閉制御装置において、
前記流路孔は、前記流体流路の内部を流れる流体の流れ方向に対して略直角方向に形成されていることを特徴とするバルブ開閉制御装置。
In the valve opening and closing control device according to claim 1,
The valve opening / closing control device according to claim 1, wherein the flow path hole is formed in a direction substantially perpendicular to a flow direction of the fluid flowing in the fluid flow path.
請求項1または請求項2に記載のバルブ開閉制御装置において、
前記ハウジングは、前記流路孔の開口周縁部の周囲を取り囲むように環状空間を有し、 前記バルブ周縁部は、前記フラップ部が前記環状空間の内部に侵入するように折り曲げられていることを特徴とするバルブ開閉制御装置。
In the valve opening and closing control device according to claim 1 or 2,
The housing has an annular space so as to surround the periphery of the opening periphery of the flow path hole, and the valve periphery is bent so that the flap portion enters the inside of the annular space. A valve opening / closing control device.
請求項1ないし請求項3のうちのいずれか1つに記載のバルブ開閉制御装置において、 前記アクチュエータは、負圧源に連通する第1圧力室、大気中に連通する第2圧力室、およびこれら2つの第1、第2圧力室の圧力差に応じて変位するダイヤフラムを有し、
前記第1圧力室内に大気圧よりも低い負圧が導入されると、前記バルブのシール面を前記流路孔の開口周縁部より離脱させる作動軸力が発生する負圧作動式アクチュエータであることを特徴とするバルブ開閉制御装置。
The valve opening / closing control device according to any one of claims 1 to 3, wherein the actuator includes a first pressure chamber communicating with a negative pressure source, a second pressure chamber communicating with the atmosphere, and these Having a diaphragm that is displaced according to the pressure difference between the two first and second pressure chambers;
When a negative pressure lower than the atmospheric pressure is introduced into the first pressure chamber, the negative pressure actuated actuator generates an actuation axial force that separates the seal surface of the valve from the opening peripheral edge of the flow path hole. A valve opening and closing control device characterized by the above.
請求項4に記載のバルブ開閉制御装置において、
前記負圧作動式アクチュエータは、前記ダイヤフラムに対して、前記バルブのシール面を前記流路孔の開口周縁部に押し当てる方向にスプリング荷重を与えるスプリングを有していることを特徴とするバルブ開閉制御装置。
In the valve opening and closing control device according to claim 4,
The negative pressure actuated actuator has a spring that applies a spring load to the diaphragm in a direction in which the seal surface of the valve is pressed against the peripheral edge of the opening of the flow path hole. Control device.
請求項4または請求項5に記載のバルブ開閉制御装置において、
前記負圧作動式アクチュエータは、前記ダイヤフラムに連動して軸線方向に移動するロッドを有し、
前記ロッドは、前記バルブを駆動することを特徴とするバルブ開閉制御装置。
In the valve opening and closing control device according to claim 4 or 5,
The negative pressure actuated actuator has a rod that moves in the axial direction in conjunction with the diaphragm,
The valve opening and closing control device, wherein the rod drives the valve.
請求項6に記載のバルブ開閉制御装置において、
前記バルブは、前記ハウジングに回転自在に支持されたバルブ軸を有し、このバルブ軸の軸心を中心にして回転動作を行うフラップ型バルブであって、
前記ロッドと前記バルブ軸との間には、前記ロッドの直線運動を前記バルブ軸の回転運動に変換する運動方向変換機構が介在していることを特徴とするバルブ開閉制御装置。
In the valve opening and closing control device according to claim 6,
The valve has a valve shaft that is rotatably supported by the housing, and is a flap-type valve that rotates around the axis of the valve shaft,
A valve opening / closing control device characterized in that a motion direction conversion mechanism for converting linear motion of the rod into rotational motion of the valve shaft is interposed between the rod and the valve shaft.
請求項1ないし請求項7のうちのいずれか1つに記載のバルブ開閉制御装置において、 前記ハウジングは、内燃機関より流出して前記内燃機関の吸気系に再循環される排気ガスを冷却する排気ガスクーラの入口部に結合されており、
前記バルブは、前記排気ガスクーラよりも排気ガスの流れ方向の上流側に配設されていることを特徴とするバルブ開閉制御装置。
The valve opening / closing control apparatus according to any one of claims 1 to 7, wherein the housing cools exhaust gas that flows out of the internal combustion engine and is recirculated to the intake system of the internal combustion engine. Connected to the inlet of the gas cooler,
The valve opening and closing control device according to claim 1, wherein the valve is disposed upstream of the exhaust gas cooler in the flow direction of the exhaust gas.
請求項8に記載のバルブ開閉制御装置において、
前記ハウジングの内部には、前記排気ガスクーラを経由させて前記内燃機関の吸気系に排気ガスを再循環させるクーラ側連通路、および前記排気ガスクーラを迂回させて前記内燃機関の吸気系に排気ガスを再循環させるバイパス側連通路が形成されており、
前記流体流路は、前記クーラ側連通路の一部を構成し、
前記流路孔は、前記バイパス側連通路の一部を構成することを特徴とするバルブ開閉制御装置。
The valve opening / closing control device according to claim 8,
Inside the housing, a cooler-side communication path for recirculating exhaust gas to the intake system of the internal combustion engine via the exhaust gas cooler, and exhaust gas to the intake system of the internal combustion engine by bypassing the exhaust gas cooler A bypass-side communication path for recirculation is formed,
The fluid flow path constitutes a part of the cooler side communication path,
The valve opening / closing control device, wherein the flow path hole constitutes a part of the bypass side communication path.
請求項9に記載のバルブ開閉制御装置において、
前記バルブは、少なくとも前記バイパス側連通路を開閉する開閉弁の弁体を構成していることを特徴とするバルブ開閉制御装置。
In the valve opening and closing control device according to claim 9,
The valve opening / closing control device, wherein the valve constitutes a valve body of an opening / closing valve that opens and closes at least the bypass side communication path.
請求項9に記載のバルブ開閉制御装置において、
前記バルブは、前記クーラ側連通路と前記バイパス側連通路とを切り替える切替弁の弁体を構成していることを特徴とするバルブ開閉制御装置。
In the valve opening and closing control device according to claim 9,
2. The valve opening / closing control apparatus according to claim 1, wherein the valve constitutes a valve body of a switching valve that switches between the cooler side communication path and the bypass side communication path.
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