JP2008115868A - エンジン排気ガス再循環(egr)弁 - Google Patents
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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
【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。
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
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)
- 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 前記弁は、ポペット形である、
請求項1に記載の組立体。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - ポペット形のものである、
請求項11に記載の弁。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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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