JP2008115868A - エンジン排気ガス再循環（ｅｇｒ）弁 - Google Patents

Abstract

【課題】圧力降下を減少させると共に吸気マニホルドへの流れの絞りを減少させる燃焼エンジン用ＥＧＲ弁を提供する。
【解決手段】燃焼エンジンのＥＧＲシステム用の組合せ型の弁と吸気マニホルドの組立体は、吸気マニホルドに形成されたポケット（１２２）を有し、ポケットの内面には少なくとも１つの弁座（１３０）が形成されている。また、燃焼エンジンの排気導管に取付け可能な上側弁ハウジング（１１８）が設けられると共に上側弁ハウジングから延びていて、軸方向に動くことができる弁シャフト（１３２）が設けられている。弁シャフトから全体として垂直に延びる少なくとも１つの弁部材（１３６，１３８）が設けられ、少なくとも１つの弁部材は、ポケットの内面の弁座に密封的に係合する。
【選択図】図２

Description

本発明は、一般に、エンジン排気ガス再循環（ＥＧＲ）システムに関する。特に、本発明は、ＥＧＲシステム用の弁に関する。

エンジン排気ガス再循環方式は、内燃エンジンから大気中に放出される燃焼生成物中の窒素酸化物を減少させる公知の技術である。典型的なＥＧＲシステムは、燃焼運動を制限し、更に、燃焼中における窒素酸化物の生成を減少させることを目的としてエンジンに流入する吸気流に再循環されるエンジン排気ガスの量を調節するためにエンジン動作条件に従って制御されるＥＧＲ弁を有する。排気ガスがエンジンに流入する流れ中に導入される程度まで、排気ガスは、もしそうでなければエンジンに流入する空気を押し退ける。

ＥＧＲ弁は、ＥＧＲシステムにおける主要なエミッション制御コンポーネントである。ＥＧＲ弁は、吸気マニホルドに設けられ、このＥＧＲ弁は、ＥＧＲ導管とエンジンとの間に連結される。従来、ＥＧＲ弁は、吸気マニホルドポケット内に挿入されるハウジングを有し、このＥＧＲ弁は、エンジンへの計量された量の排気流を可能にするようＥＧＲ導管と吸気マニホルドとの間の細い排気ガス再循環通路を開く。

従来型ＥＧＲ弁は、弁を通る排気ガスの流れのための少なくとも１つの入口及び少なくとも１つの出口を備えたハウジングを有する二重ポペット弁である。弁ハウジングは、吸気マニホルドポケット内に挿入される。弁シャフトは、軸方向に動くことができ、この弁シャフトから垂直に２つの弁が延びている。弁は、弁を開閉するようそれぞれ第１の弁部分及び第２の弁部分から密封的に離脱したりこれに係合したりするようハウジングの内面に設けられた第１の弁座及び第２の弁座を有する。

場合によっては、従来型弁が完全に開いているにもかかわらず、再循環通路内において大きすぎる圧力減少が生じると共にエンジンへの排気ガスの流れの大きすぎる絞りが生じることがある。エンジンが再循環排気ガス流のうちの十分な量を受け入れない場合、燃焼運動及び酸化物の生成は、所望の程度まで適切には抑制されない場合がある。

さらに、ＥＧＲ弁は、ＥＧＲシステム全体の重量及びコストの一因となる追加のコンポーネントである。

この結果、圧力降下を減少させると共に吸気マニホルドへの流れの絞りを減させるＥＧＲ弁が要望されている。

また、コンポーネントの数が少なく、コスト安であり、しかもＥＧＲシステム全体の重量を減少させるＥＧＲ弁が要望されている。

上述の要望は、燃焼エンジンのＥＧＲシステム用の本発明の弁と吸気マニホルドの組立体によって満たされ、或いはかかる要望は、十分に達成されて余りある。この組立体は、吸気マニホルドに形成されたポケットを有し、ポケットの内面には少なくとも１つの弁座が形成されている。また、燃焼エンジンの排気導管に取付け可能な上側弁ハウジングが設けられると共に上側弁ハウジングから延びていて、軸方向に動くことができる弁シャフトが設けられている。弁シャフトから全体として垂直に延びる少なくとも１つの弁部材が設けられ、少なくとも１つの弁部材は、ポケットの内面の弁座に密封的に係合する。

燃焼エンジンのＥＧＲシステム用の組合せ型の弁と吸気マニホルドの組立体の変形実施形態は、排気導管と燃焼エンジンとの間で吸気マニホルドに形成されたポケットを有する。また、燃焼エンジンの排気導管に取付け可能な上側弁ハウジングが設けられると共に上側弁ハウジングから延びていて、軸方向に動くことができる弁シャフトが設けられる。弁を通る排気ガスの流れのための排気ガス再循環通路が設けられ、この通路は、部分的に上側ハウジングにより構成されると共に部分的にポケットにより構成され、通路は、実質的に弁シャフトの長さに沿ってポケットにより構成される。

燃焼エンジンのＥＧＲシステム用の弁であって、吸気マニホルドのポケットの内面に設けられるよう構成される弁が提供される。この弁は、上側弁ハウジングと、上側弁ハウジングから延びていて、軸方向に動くことができる弁シャフトとを有する。弁シャフトから全体として垂直に延びる少なくとも１つの弁部材が設けられ、少なくとも１つの弁部材は、ポケットの内面に密封的に係合する。

燃焼エンジンのＥＧＲシステム用の吸気マニホルドであって、少なくとも１つの弁部材及び弁シャフトを有する弁を受け入れるよう構成された吸気マニホルドが、弁を受け入れる全体として円筒形のポケットを有する。弁座が、ポケットの内面のところに設けられ、この弁座は、少なくとも１つの弁部材に密封的に係合するよう構成されている。

図１を参照すると、先行技術のＥＧＲ弁が、全体を符号１０で示されており、このＥＧＲ弁は、ＥＧＲ導管１４と内燃エンジン（図示せず）との間で吸気マニホルド１２のところに設けられている。ＥＧＲ弁１０は、排気ガス再循環通路１６を選択的に開閉し、この排気ガス再循環通路は、ＥＧＲ導管及びエンジンと流体連通状態にあり、これらの間に配置されている。ＥＧＲ弁は、エンジンへの計量された量の排気流を可能にするよう排気ガス再循環通路１６を開く。

ＥＧＲ弁１０は、ポペット形構造を有し、このＥＧＲ弁は、上側ハウジング１８及び吸気マニホルドポケット２２内に挿入された下側ハウジング２０を有している。下側ハウジング２０は、複数の接触箇所２６のところで吸気マニホルドポケット２２の内面２４に取り付けられている。

弁座３０が、下側弁ハウジング２０の内周面２８に一定の垂直方向間隔をおいて設けられている。弁シャフト３２が、弁モータ３４と共に上側弁ハウジング１８内に軸方向可動的に組み込まれている。第１の弁部材３６と第２の弁部材３８が、弁シャフト３２から全体として垂直に延びると共に弁座３０と同一間隔をおいて配置されている。

弁シャフト３２を軸方向下方に（図１に示されているように）動かすと、弁部材３６，３８は、弁座３０から遠ざかり、排気流が、排気ガス再循環通路１６を通って流れることができる。弁シャフト３２を軸方向上方に動かすと、弁は、弁座３０に密封的に係合して排気ガス再循環通路１６を通る排気流を阻止する。

次に図２を参照すると、本発明のＥＧＲ弁が、全体を符号１００で示されている。ＥＧＲ弁１０と同様、ＥＧＲ弁１００は、吸気マニホルド１１２内に設けられていて、排気ガス再循環通路１１６を選択的に開閉し、この排気ガス再循環通路は、ＥＧＲ導管１１４及びエンジン（図示せず）と流体連通状態にあり、これらの間に配置されている。排気ガス再循環通路１１６は、好ましくは、部分的に上側弁ハウジング１１８により構成されると共に部分的に吸気マニホルドポケット１２２により構成されている。本発明は、特定の実施形態としてのＥＧＲ弁１００に限定されるべきではないが、ＥＧＲシステム用の好ましい弁について以下に説明する。

ＥＧＲ弁１００は、ポペット形構造のものである。図２は、二重ポペット弁を示しているが、単一ポペット弁又は任意の個数のポペットを有する弁を使用できることが想定される。弁シャフト１３２が、弁モータ１３４と共に上側弁ハウジング１１８内に軸方向に可動的に組み込まれている。第１の弁部材１３６及び第２の弁部材１３８が、好ましくは円板の形をしており、これら弁部材は、弁シャフト１３２から全体として垂直に延びている。第１の弁部材１３６と第２の弁部材１３８は、互いに一定の間隔をおいて配置されている。

先行技術の弁１０とは異なり、ＥＧＲ弁１００は、排気ガス再循環通路１１６を構成する下側ハウジングを備えておらず、その代わり、露出状態の弁部分１４０を有している。ＥＧＲ弁１００には下側ハウジングが設けられていない状態で、排気ガス再循環通路１１６は、吸気マニホルドポケット１２２により構成されており、この排気ガス再循環通路は、排気ガス再循環通路を構成する下側ハウジングを有するＥＧＲ弁１０と比較して、大きな断面積“ａ”を有している。下側ハウジングが設けられていないので、ＥＧＲ弁１００を通る再循環排気ガスの絞りは、少ない。

本発明の弁１００では、吸気マニホルドポケット１２２は、実質的に弁シャフト１３２の長さに沿って排気ガス再循環通路１２２を構成している。好ましくは、吸気マニホルドポケット１２２は、弁シャフト１３２の長さの少なくとも２／３に沿って排気ガス再循環通路１２２を構成している。

ＥＧＲ弁１００の露出状態の弁部分１４０は、吸気マニホルドポケット１２２内に直接挿入されている。吸気マニホルドポケット１２２は、好ましくは全体として円筒形であり、直径の増大した領域（拡径領域）及び直径の減少した領域（縮径領域）を備えている。少なくとも１つの、好ましくは２つの弁座１３０が、好ましくは直径減少領域のところで吸気マニホルドポケット１２２の内面１４２に設けられている。弁座１３０は互いに、好ましくは、弁部材１３６，１３８と同一の一定間隔をおいて配置されている。

弁シャフト１３２を軸方向上方に（図２に示されているように、上側ハウジング１１８に向かう方向に）動かすと、弁部材１３６，１３８は、弁座１３０から離脱する。排気流は、弁部材１３６，１３８が開かれているとき、排気ガス再循環通路１１６を通って流れることができる。弁シャフト１３２を軸方向下方に（上側ハウジング１１８から遠ざかる方向に）動かすと、弁部材１３６，１３８は、弁座１３０に密封的に係合して排気ガス再循環通路１１６を通る排気流を阻止する。

吸気マニホルド１１２は、好ましくはアルミニウムで作られ、吸気マニホルドポケット１２２は、好ましくは、少なくとも弁座１３０を形成するインサート１４４を有する。インサート１４４は、好ましくは、ステンレス鋼で作られ、好ましくは、マニホルドポケット１２２の内面１４２の少なくとも一部分のところに設けられている。インサート１４４は、弁１００について耐摩擦性を減少させるよう構成されている。インサート１４４は、好ましくは、ステンレス鋼材料を吸気マニホルドポケットの鋳造ダイ内に押し込むことにより吸気マニホルドポケット１２２内に形成される。また、吸気マニホルドポケット１２２が、別個のインサート１４４を用いないで、例えば、種々の方法の中から内張りを設けること又はアルミニウムを処理することによって耐摩擦性材料を備えても良いことが想定される。

本発明の弁１００と吸気マニホルド１１２の組立体では、圧力降下が減少すると共に弁を通る流れの絞りが減少し、それにより、より多くの再循環排気ガスがエンジンに流入できるようになる。さらに、吸気マニホルドポケット１２２は、好ましくはステンレス鋼インサート１４４を備えるが、弁ハウジングを無くすことにより、ＥＧＲシステム全体のコスト及び重量が減少する。

本発明の弁１００と吸気マニホルド１１２の組立体の特定の実施形態を図示すると共に説明したが、特許請求の範囲に記載された広い観点の本発明から逸脱しないで、かかる実施形態の変更及び改造を行なうことができることがわかる。

吸気マニホルドの弁ポケット内に設けられた上側ハウジング及び下側ハウジングを有する先行技術のＥＧＲ弁の部分断面図である。 上側ハウジング及び露出した弁部分を備えていて、吸気マニホルドの弁ポケット内に設けられた本発明のＥＧＲ弁の部分断面図である。

符号の説明

１０，１００ 排気ガス再循環（ＥＧＲ）システム
１２，１１２ 吸気マニホルド
１４，１１４ ＥＧＲ導管
１６，１１６ 排気ガス再循環通路
１８，１１８ 上側ハウジング
２０ 下側ハウジング
２２，１２２ 吸気マニホルドポケット
３０，１３０ 弁座
３２，１３２ 弁シャフト
３４，１３４ 弁モータ
３６，３８，１３６，１３８ 弁部材
１４４ インサート

Claims (20)

1. 燃焼エンジンのＥＧＲシステム用の組合せ型の弁と吸気マニホルドの組立体であって、
   前記吸気マニホルドに形成されたポケットであって、内面に少なくとも１つの弁座が形成されたポケットと、
   前記燃焼エンジンの排気導管に取付け可能な上側弁ハウジングと、
   前記上側弁ハウジングから延び軸方向に動くことができる弁シャフトであって、前記弁シャフトから全体として垂直に延びる少なくとも１つの弁部材が設けられ、前記少なくとも１つの弁部材は、前記ポケットの前記内面の前記弁座に密封的に係合する弁シャフトと、を備えている、
   ことを特徴とする組立体。
2. 前記ポケット内に設けられ、前記弁座を形成するインサート及び内張りのうちの一方を更に有し、前記インサート及び内張りは、低摩擦材料で作られている、
   請求項１に記載の組立体。
3. 前記低摩擦材料は、ステンレス鋼である、
   請求項２に記載の組立体。
4. 前記弁シャフトは、前記上側ハウジングに向かう方向で軸方向に動かされ、前記少なくとも１つの弁部材は、前記少なくとも１つの弁座から離脱する、
   請求項１に記載の組立体。
5. 前記ポケットは、全体として円筒形であって、直径の増大した領域及び直径の減少した領域を備え、前記少なくとも１つの弁座は、前記直径減少領域のところで前記内面に設けられている、
   請求項４に記載の組立体。
6. 前記弁は、ポペット形である、
   請求項１に記載の組立体。
7. 燃焼エンジンのＥＧＲシステム用の組合せ型の弁と吸気マニホルドの組立体であって、
   排気導管と前記燃焼エンジンとの間で前記吸気マニホルドに形成されたポケットと、
   前記燃焼エンジンの前記排気導管に取付け可能な上側弁ハウジングと、
   前記上側弁ハウジングから延びていて、軸方向に動くことができる弁シャフトと、
   前記弁を通る排気ガスの流れのための排気ガス再循環通路とを有し、前記通路は、部分的に前記上側ハウジングにより構成されると共に部分的に前記ポケットにより構成され、前記通路は、実質的に前記弁シャフトの長さに沿って前記ポケットにより構成されている、
   ことを特徴とする組立体。
8. 前記ポケット内に設けられ弁座を形成するインサート及び内張りのうちの一方を更に有し、前記インサート及び内張りは、低摩擦材料で作られている、
   請求項７に記載の組立体。
9. 前記低摩擦材料は、ステンレス鋼である、
   請求項８に記載の組立体。
10. 前記ポケットの内面に設けられた弁座を更に有し、前記組立体は、全体として前記弁シャフトに対して横方向に延びる少なくとも１つの弁部材を更に有し、前記通路は、前記少なくとも１つの弁部材と前記弁座との係合により密封される、
    請求項７に記載の組立体。
11. 燃焼エンジンのＥＧＲシステム用の弁であって、前記弁は、吸気マニホルドのポケットの内面に設けられるよう構成され、前記弁は、上側弁ハウジングと、前記上側弁ハウジングから延び軸方向に動くことができる弁シャフトとを有し、前記弁シャフトから全体として垂直に延びる少なくとも１つの弁部材が設けられ、前記少なくとも１つの弁部材は、前記ポケットの前記内面に密封的に係合する、
    ことを特徴とする弁。
12. ポペット形のものである、
    請求項１１に記載の弁。
13. 前記弁シャフトは、前記弁シャフトの長さの１／２未満の長さに沿って弁ハウジングによって包囲されている、
    請求項１１に記載の弁。
14. 前記弁シャフトの大部分は、弁ハウジングから露出している、
    請求項１１に記載の弁。
15. 前記上側弁ハウジングは、前記弁シャフトの長さの１／３未満分を包囲している、
    請求項１１に記載の弁。
16. 燃焼エンジンのＥＧＲシステム用の吸気マニホルドであって、前記吸気マニホルドは、少なくとも１つの弁部材及び弁シャフトを有する弁を受け入れるよう構成されており、前記吸気マニホルドは、前記弁を受け入れる全体として円筒形のポケットと、前記ポケットの内面のところに設けられた少なくとも１つの弁座とを有し、前記弁座は、前記少なくとも１つの弁部材に密封的に係合するよう構成されている、
    ことを特徴とする吸気マニホルド。
17. 前記少なくとも１つの弁座は、耐摩擦性ステンレス鋼で作られたインサートによって形成されている、
    請求項１６に記載の吸気マニホルド。
18. 前記吸気マニホルドは、アルミニウムで作られている、
    請求項１６に記載の吸気マニホルド。
19. 前記ポケットは、実質的に前記弁シャフトの長さに沿って前記弁を通る排気ガスの流れのための排気ガス再循環通路を構成する、
    請求項１６に記載の吸気マニホルド。
20. 前記少なくとも１つの弁座は、直径が減少した領域のところで前記内面に設けられている、
    請求項１６に記載の吸気マニホルド。

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