JP2010121569A - Exhaust gas recirculation device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、共通のシャフトの回転軸線方向の同一軸線上に2つの第1、第2バルブ(EGRバルブ、スロットルバルブ)を配置した排気ガス還流装置(EGRシステム)に関するものである。 The present invention relates to an exhaust gas recirculation device (EGR system) in which two first and second valves (EGR valve, throttle valve) are arranged on the same axis in the rotation axis direction of a common shaft.
[従来の技術]
従来より、例えばディーゼルエンジン等の内燃機関(エンジン)の燃焼室より排出される排気ガス中に含まれる有害物質(例えば窒素酸化物:NOx等)の低減を図るという目的で、排気ガスの一部であるEGRガスを排気通路から吸気通路に還流させるための排気ガス還流管(EGRパイプ)を備えた排気ガス還流装置(EGRシステム)が公知である。このEGRシステムには、排気ガス還流管の内部(排気ガス通路:以下EGRガス通路と言う)を流れるEGRガスの流量(EGR量)を可変制御する排気ガス流量制御弁(EGRガス流量制御弁)が組み込まれている。
[Conventional technology]
Conventionally, a part of exhaust gas is used for the purpose of reducing harmful substances (for example, nitrogen oxides: NOx, etc.) contained in exhaust gas discharged from a combustion chamber of an internal combustion engine (engine) such as a diesel engine. An exhaust gas recirculation device (EGR system) provided with an exhaust gas recirculation pipe (EGR pipe) for recirculating EGR gas as described above from the exhaust passage to the intake passage is known. This EGR system includes an exhaust gas flow rate control valve (EGR gas flow rate control valve) that variably controls the flow rate (EGR amount) of EGR gas flowing in the exhaust gas recirculation pipe (exhaust gas passage: hereinafter referred to as EGR gas passage). Is incorporated.
このEGRガス流量制御弁は、内部にEGRガス通路が形成されたハウジング、このハウジングのシャフト軸受け部に回転自在に支持されるバルブシャフト、このバルブシャフトに保持固定されるEGRバルブ、およびバルブシャフトを介してEGRバルブを回転駆動する電動モータ等によって構成されている。
ここで、近年、EGRガスをエンジンの吸気ポートに大量に入れて排気ガス性能を更に改善したいという要望から、EGRバルブが開弁している時に、新規吸入空気の流量が少なくなるように新規吸入空気の流量を調整するインテークスロットル(スロットルバルブ)が使用されている。また、スロットルバルブの開閉制御を行うアクチュエータとしては、加速時のスモーク防止のため、制御応答性の良い直流(DC)モータが一般的に用いられている。
The EGR gas flow control valve includes a housing in which an EGR gas passage is formed, a valve shaft rotatably supported by a shaft bearing portion of the housing, an EGR valve held and fixed to the valve shaft, and a valve shaft. It is comprised by the electric motor etc. which rotationally drive an EGR valve.
Recently, due to the desire to further improve the exhaust gas performance by putting a large amount of EGR gas into the intake port of the engine, when the EGR valve is opened, a new intake air is introduced so that the flow rate of the new intake air is reduced. An intake throttle (throttle valve) that adjusts the flow rate of air is used. Further, as an actuator for controlling the opening / closing of the throttle valve, a direct current (DC) motor having a good control response is generally used to prevent smoke during acceleration.
一方、自動車等の車両には、エンジンのピストンとシリンダとの間の隙間からクランクケース内に吹き抜けるガス(ブローバイガス:以下PCVガスと言う)を大気中に放出せずに、再びエンジンの吸気系に戻して再燃焼させるブローバイガス還元装置(PCV装置)が搭載されている。
このPCV装置は、クランクケースの内部で発生したPCVガスを抜き取り、エンジンの吸気系に戻して再燃焼させると共に、エアクリーナで濾過された清浄な外気をクランクケースの内部に導入してクランク室内を換気するようにしている。
そこで、PCV装置は、スロットルバルブよりも上流側の吸気通路からエンジンのヘッドカバーまたはクランクケース内に空気を導入し、クランクケースの内部で発生したPCVガスをスロットルバルブよりも下流側の吸気通路に還流している。
On the other hand, in vehicles such as automobiles, the engine intake system is released again without releasing the gas (blow-by gas: hereinafter referred to as PCV gas) that blows into the crankcase from the gap between the piston and cylinder of the engine. A blow-by gas reduction device (PCV device) for returning to the combustion chamber and re-combusting is mounted.
This PCV device extracts the PCV gas generated inside the crankcase, returns it to the intake system of the engine for recombustion, and introduces clean outside air filtered by an air cleaner into the crankcase to ventilate the crankcase. Like to do.
Therefore, the PCV device introduces air into the engine head cover or crankcase from the intake passage upstream of the throttle valve, and returns the PCV gas generated inside the crankcase to the intake passage downstream of the throttle valve. is doing.
ここで、図12は吸気通路101とPCV通路102との合流部103を示した図である。吸気通路101には、エンジンの燃焼室に吸い込まれる吸入空気の流量を制御するスロットルバルブ(電子スロットル装置のバルブ)104が開閉自在に収容されている。また、PCV通路102には、吸気通路101に排出されるPCVガスの流量を制御するPCVバルブ(PCV装置のバルブ)105が開閉自在に収容されている。
そして、スロットルバルブ104およびPCVバルブ105を回転駆動する電動モータ106は、スロットルバルブ104とPCVバルブ105とを同軸上に配置するバルブシャフト(回転軸)107を有し、このバルブシャフト107の回転角度に応じて、各流量を同時に変化させるようにしている(例えば、特許文献1参照)。
ここで、図12のPCVバルブ105をEGRバルブに変更して、スロットルバルブ104とEGRバルブとを共通のバルブシャフト107の回転軸線方向の同一軸線上に配置する構造が考えられる。
Here, FIG. 12 is a view showing the
The
Here, a structure in which the
[従来の技術の不具合]
ところが、スロットルバルブ104とEGRバルブとを共通のバルブシャフト107の回転軸線方向の同一軸線上に配置した構造を備えたEGR装置においては、EGRガス通路が合流部103の手前で直角に折り曲げられて合流部103に接続するように構成されているので、EGRガス通路の折れ曲がりに起因してEGRガスの流路抵抗が増加し、EGR量の低下およびエンジンの出力低下を引き起こすという問題が生じている。なお、EGRガスの流路抵抗とは、排気ガス還流管やEGRガス通路にEGRガスを流した時に、EGRガスが受ける通気抵抗である。
[Conventional technical problems]
However, in the EGR device having a structure in which the
また、図12に示したスロットルバルブ104は、吸気通路101を全開する全開状態(初期状態)から、吸気通路101を閉じる側に回転する閉弁動作(スロットルバルブ104の閉弁動作)を行うように構成されている。そして、電動モータ106への電力の供給を開始してバルブシャフト107を回転させると、このバルブシャフト107の回転に伴って、スロットルバルブ104のバルブ角度が徐々に大きくなり、逆に吸入空気の流量が徐々に減少する。つまり、スロットルバルブ104のバルブ角度が大きくなると、スロットル開度が逆に小さくなっていき、吸気通路101における吸気抵抗が増加する構造になっている。これにより、自動車等の車両の常用走行時の吸気通路101における吸気抵抗が増加した分だけ燃費も悪化するという問題が生じている。
本発明の目的は、排気ガス通路における流路抵抗を減少して内燃機関の吸気ポートに還流する排気ガスの還流量の低下および内燃機関の出力低下を防止することのできる排気ガス還流装置を提供することにある。また、車両の常用走行時の吸入空気通路における吸気抵抗を減少して燃費の悪化を防止することのできる排気ガス還流装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an exhaust gas recirculation device capable of reducing a flow resistance in an exhaust gas passage and preventing a decrease in the amount of exhaust gas recirculated to the intake port of the internal combustion engine and a decrease in output of the internal combustion engine. There is to do. Another object of the present invention is to provide an exhaust gas recirculation device that can reduce the intake resistance in the intake air passage during normal running of the vehicle and prevent deterioration of fuel consumption.
請求項1に記載の発明によれば、排気ガス通路と吸入空気通路との合流角度を、90度よりも小さい角度に設定することにより、排気ガス通路における流路抵抗(排気ガスの通気抵抗)を減少することができる。これにより、内燃機関の吸気ポートに還流する排気ガスの還流量の低下および内燃機関の出力低下を防止することができる。
また、第1バルブと第2バルブとが共通のシャフトの回転軸線方向の同一軸線上に配置されているので、装置全体の体格を小型化することができる。これにより、搭載スペースを確保することが容易となる。また、2つの第1、第2バルブを同軸上に配置すると共に、2つの第1、第2バルブを駆動するシャフトを回転させるアクチュエータを共通化し、2つの第1、第2バルブ間でシャフトを共用しているので、部品点数およびコストを削減することができる。
なお、アクチュエータとして、電力の供給を受けると2つの第1、第2バルブを駆動する駆動力を発生するモータを有する電動アクチュエータを採用しても良い。
According to the first aspect of the present invention, the flow resistance (exhaust gas ventilation resistance) in the exhaust gas passage is set by setting the merging angle between the exhaust gas passage and the intake air passage to an angle smaller than 90 degrees. Can be reduced. As a result, it is possible to prevent a reduction in the amount of exhaust gas recirculated to the intake port of the internal combustion engine and a reduction in the output of the internal combustion engine.
Further, since the first valve and the second valve are arranged on the same axis in the rotation axis direction of the common shaft, the physique of the entire apparatus can be reduced in size. This makes it easy to secure a mounting space. In addition, the two first and second valves are arranged on the same axis, and the actuator for rotating the shafts for driving the two first and second valves is shared, and the shaft is connected between the two first and second valves. Since they are shared, the number of parts and the cost can be reduced.
An electric actuator having a motor that generates a driving force for driving the two first and second valves when supplied with electric power may be employed as the actuator.
シャフトに設置されるリンクは、シャフトの回転角度が、最小回転角度よりも大きく、且つ最大回転角度よりも小さい規定回転角度から最大回転角度に到達するまでの期間(第2期間)のみ、シャフトと第2バルブとを連結状態にするように構成されている。
これによって、シャフトの回転角度が、最小回転角度から規定回転角度に到達するまでの期間(第1期間)中は、シャフトと第2バルブとが非連結状態となり、シャフトの回転角度が変化しても第2バルブの開閉動作(例えば閉弁動作)が開始されることはない。
これにより、第2バルブよりも上流側の吸入空気通路から第2バルブの周囲を通り、第2バルブよりも下流側の吸入空気通路(合流部を含む)に向かう吸入空気流が乱れ難くなり、第2バルブの形状に沿ってスムーズに流れ易くなる。したがって、車両の常用走行時(シャフトの回転角度が最小回転角度から規定回転角度に到達するまでの期間に相当する)の吸入空気通路における吸気抵抗を減少できるので、燃費の悪化を防止することができる。
The link installed on the shaft is connected to the shaft only during a period (second period) until the rotation angle of the shaft reaches the maximum rotation angle from the specified rotation angle that is larger than the minimum rotation angle and smaller than the maximum rotation angle. The second valve is configured to be connected.
As a result, during the period from the minimum rotation angle to the specified rotation angle (the first period), the shaft and the second valve are disconnected from each other, and the shaft rotation angle changes. However, the opening / closing operation (for example, valve closing operation) of the second valve is not started.
This makes it difficult for the intake air flow from the intake air passage upstream of the second valve to pass through the periphery of the second valve and toward the intake air passage (including the merging portion) downstream of the second valve, It becomes easy to flow smoothly along the shape of the second valve. Therefore, since the intake resistance in the intake air passage during normal running of the vehicle (corresponding to the period until the shaft rotation angle reaches the specified rotation angle from the minimum rotation angle) can be reduced, deterioration of fuel consumption can be prevented. it can.
請求項2に記載の発明によれば、リンクは、シャフトの回転角度が、最小回転角度から規定回転角度に到達するまでの第1期間中、シャフトと第2バルブとを非連結状態にするように構成されている。また、リンクは、シャフトの回転角度が、規定回転角度から最大回転角度に到達するまでの第2期間中、シャフトと第2バルブとを連結状態にするように構成されている。すなわち、リンクは、シャフトの回転角度が規定回転角度から最大回転角度に到達するまでの第2期間のみ、第1バルブの開閉動作(例えば開弁動作)に第2バルブの開閉動作(例えば閉弁動作)を連動させるように構成されている。
これによって、第1期間中は、第2バルブの開閉動作(例えば閉弁動作)が開始されないため、第2バルブよりも上流側の吸入空気通路から第2バルブの周囲を通り、第2バルブよりも下流側の吸入空気通路(合流部を含む)に向かう吸入空気流が乱れ難くなり、第2バルブの形状に沿ってスムーズに流れ易くなる。したがって、車両の常用走行時の吸入空気通路における吸気抵抗を減少できるので、燃費の悪化を防止することができる。
According to the second aspect of the present invention, the link causes the shaft and the second valve to be disconnected from each other during the first period until the rotation angle of the shaft reaches the specified rotation angle from the minimum rotation angle. It is configured. The link is configured to connect the shaft and the second valve during the second period until the rotation angle of the shaft reaches the maximum rotation angle from the specified rotation angle. That is, the link opens and closes the second valve (for example, the valve closing operation) for the first valve opening and closing operation (for example, the valve opening operation) only in the second period until the shaft rotation angle reaches the maximum rotation angle from the specified rotation angle. Operation).
Accordingly, during the first period, the opening / closing operation (for example, the valve closing operation) of the second valve is not started, so that the second valve passes from the intake air passage on the upstream side of the second valve through the periphery of the second valve. However, the intake air flow toward the intake air passage on the downstream side (including the merging portion) is less likely to be turbulent, and can easily flow smoothly along the shape of the second valve. Therefore, since the intake resistance in the intake air passage during normal running of the vehicle can be reduced, fuel consumption can be prevented from deteriorating.
なお、2つの第1、第2バルブを駆動するシャフトに対して、第1バルブを常時連結し、且つ第2バルブを一時的に連結するようにしても良い。この場合、第1バルブは、第1期間および第2期間の両方の期間に渡って、つまりシャフトの全回転角度範囲に渡って、シャフトに連結し、アクチュエータの駆動力により駆動される。
また、第2バルブは、第1期間中はシャフトと非連結状態で、第2期間中のみシャフトと連結状態となる。つまり第2期間中のみシャフトに連結し、アクチュエータの駆動力により駆動される。これにより、第2期間中のみ第1バルブの開閉動作(例えば開弁動作)と第2バルブの開閉動作(例えば閉弁動作)とが連動する。
The first valve may be always connected to the shaft that drives the two first and second valves, and the second valve may be temporarily connected. In this case, the first valve is connected to the shaft and driven by the driving force of the actuator over both the first period and the second period, that is, over the entire rotation angle range of the shaft.
The second valve is not connected to the shaft during the first period and is connected to the shaft only during the second period. That is, it is connected to the shaft only during the second period and is driven by the driving force of the actuator. Thereby, the opening / closing operation (for example, valve opening operation) of the first valve and the opening / closing operation (for example, valve closing operation) of the second valve are interlocked only during the second period.
請求項3に記載の発明によれば、リンクは、第1バルブの全開動作を開始する時期に対して、第2バルブの全閉動作を開始する時期を、規定回転角度分だけ遅延させるように構成されている。
なお、第1バルブを、シャフトの回転角度が最小回転角度の時、合流部よりも上流側の排気ガス通路を全閉する初期状態に設定するようにしても良い。また、第2バルブを、シャフトの回転角度が最小回転角度から規定回転角度に到達するまでの期間(第1期間)中、合流部よりも上流側の吸入空気通路を全開する初期状態に設定するようにしても良い。 また、第1バルブの開弁動作時には、合流部よりも上流側の排気ガス通路を全閉した全閉状態(初期状態)から開き側(開弁作動方向)に第1バルブが回転駆動される。また、第2バルブの閉弁動作時には、合流部よりも上流側の吸入空気通路を全開した全開状態(初期状態)から閉じ側(閉弁作動方向)に第2バルブが回転駆動される。
According to the third aspect of the present invention, the link delays the timing for starting the fully closing operation of the second valve by the specified rotational angle with respect to the timing for starting the fully opening operation of the first valve. It is configured.
Note that the first valve may be set in an initial state in which the exhaust gas passage upstream of the merging portion is fully closed when the rotation angle of the shaft is the minimum rotation angle. Further, the second valve is set to an initial state in which the intake air passage upstream of the merging portion is fully opened during the period (first period) until the rotation angle of the shaft reaches the specified rotation angle from the minimum rotation angle. You may do it. Further, during the opening operation of the first valve, the first valve is rotationally driven from the fully closed state (initial state) where the exhaust gas passage on the upstream side of the merging portion is fully closed to the opening side (the valve opening operation direction). . Further, during the valve closing operation of the second valve, the second valve is rotationally driven from the fully open state (initial state) in which the intake air passage upstream of the merging portion is fully opened to the closed side (valve closing operation direction).
請求項4に記載の発明によれば、ハウジングは、第2バルブの全開状態を規制する全開ストッパを有している。
請求項5に記載の発明によれば、第2バルブに対して、第2バルブを全開方向(例えば第2バルブを全開ストッパに押し当てる側)に付勢する付勢トルクを与える付勢トルク付与手段を備えている。これにより、第2期間中におけるシャフトと第2バルブとの連結状態の連結強度(係合強度)を向上できるので、シャフトと第2バルブとの連結状態と、シャフトと第2バルブとの非連結状態とを備えたバルブ駆動機構に対する信頼性を確保することができる。
なお、付勢トルク付与手段を、第2バルブとシャフトとの間に圧縮変形した状態で挟み込まれるコイルスプリングで構成した場合、第2バルブおよびシャフトからコイルスプリングが荷重を受けて、上記の付勢トルクを発生する。
According to the fourth aspect of the present invention, the housing has the fully open stopper that restricts the fully open state of the second valve.
According to the fifth aspect of the present invention, the biasing torque is applied to the second valve so as to bias the second valve in the fully opening direction (for example, the side pressing the second valve against the fully opening stopper). Means. Thereby, since the connection strength (engagement strength) of the connection state between the shaft and the second valve during the second period can be improved, the connection state between the shaft and the second valve and the connection between the shaft and the second valve are not connected. The reliability of the valve drive mechanism having the state can be ensured.
When the biasing torque applying means is constituted by a coil spring that is sandwiched between the second valve and the shaft in a state of being compressed and deformed, the coil spring receives a load from the second valve and the shaft, and the biasing torque is applied. Generate torque.
請求項6に記載の発明によれば、リンクは、シャフトの軸線方向のアクチュエータ側に対して反対側の端部に固定されている。
請求項7に記載の発明によれば、リンクは、第2バルブに係脱自在に係合する係合部を有している。
請求項8に記載の発明によれば、シャフトは、第2バルブを(軸線方向および回転方向に)摺動自在に支持している。つまりシャフトと第2バルブとの間には、所定の摺動クリアランスが形成されている。
請求項9に記載の発明によれば、シャフトは、第2バルブを摺動自在に支持するガイドを有している。また、第2バルブは、シャフトの軸線方向に延びる貫通孔を有している。この貫通孔は、例えば第2バルブをシャフトの軸線方向に貫通している。
また、シャフトのガイドは、例えばシャフトの軸線方向のアクチュエータ側に対して反対側の端部に設けられている。そして、ガイドは、第2バルブに形成される貫通孔をその軸線方向に貫通するように挿入されている。
According to invention of
According to the seventh aspect of the present invention, the link has an engaging portion that is detachably engaged with the second valve.
According to the invention described in
According to the ninth aspect of the present invention, the shaft has a guide that slidably supports the second valve. The second valve has a through hole extending in the axial direction of the shaft. For example, the through hole penetrates the second valve in the axial direction of the shaft.
Further, the shaft guide is provided, for example, at an end portion on the opposite side to the actuator side in the axial direction of the shaft. The guide is inserted so as to penetrate the through hole formed in the second valve in the axial direction.
請求項10に記載の発明によれば、ガイドは、シャフトの軸線方向のアクチュエータ側の端部から、シャフトの軸線方向のアクチュエータ側に対して反対側の端部に向かうに従って外径が徐々に縮径する円錐台形状に形成されている。また、第2バルブの貫通孔は、ガイドの円錐台形状に対応したテーパ孔形状に形成されている。これにより、シャフトのガイドを第2バルブの貫通孔内に挿入する組み付け作業時に、第2バルブのテーパ孔壁面に引っ掛かることなくスムーズにガイドを第2バルブの貫通孔内に差し込むことが可能となる。したがって、例えばハウジングの吸入空気通路の軸線方向(流路方向)に対してシャフトが斜めに設置されるタイプの場合であっても、ハウジングの吸入空気通路内に組み込まれた第2バルブの貫通孔に対するシャフトの組み付けが容易となる。
According to the invention described in
請求項11に記載の発明によれば、シャフトのテーパガイド面と第2バルブのテーパ孔壁面との間には、所定の摺動クリアランスが形成されている。つまり、シャフトのテーパガイド面と第2バルブのテーパ孔壁面との間には、シャフトのガイドを第2バルブの貫通孔内で円滑に回転方向に回転可能とするため(および円滑に軸線方向(スラスト方向)に移動可能とするため)に、所定の摺動クリアランスが形成されている。
請求項12に記載の発明によれば、第2バルブに対して、第2バルブをシャフトの軸線方向のアクチュエータ側に対して反対側に付勢する荷重を与える荷重付与手段を備えている。これにより、上記の摺動クリアランスを安定して確保することができる。
なお、荷重付与手段に請求項5に記載の付勢トルク付与手段としての機能を持たせても良い。この場合には、部品点数およびコストを削減することができる。
According to the eleventh aspect, a predetermined sliding clearance is formed between the tapered guide surface of the shaft and the tapered hole wall surface of the second valve. That is, between the taper guide surface of the shaft and the taper hole wall surface of the second valve, the shaft guide can be smoothly rotated in the rotation direction within the through hole of the second valve (and smoothly in the axial direction). In order to be movable in the thrust direction), a predetermined sliding clearance is formed.
According to the twelfth aspect of the invention, the second valve is provided with load applying means for applying a load for urging the second valve to the opposite side with respect to the actuator side in the axial direction of the shaft. Thereby, said sliding clearance can be ensured stably.
In addition, you may give the function as an urging | biasing torque provision means of
請求項13に記載の発明によれば、ハウジングは、合流部よりも上流側の吸入空気通路に相当するスロットルボアが形成されたダクトを有している。そして、第2バルブは、スロットルボアの断面形状と異なる形状のバルブプレートを有している。そして、バルブプレートのプロフィール(輪郭)は、内燃機関の仕様または車種に対応して設定される吸入空気の流量特性に基づいて変更される。
ここで、第1バルブは、シャフトの回転角度に対応して排気ガス還流特性(内燃機関より排出された排気ガス、特にEGRガスの流量特性)を制御するバタフライ型のEGRバルブ(排気ガス還流量制御弁の弁体)である。また、第2バルブは、シャフトの回転角度に対応して吸入空気流量特性(特にエアクリーナで濾過されたクリーンエアの流量特性)を制御するバタフライ型のスロットルバルブ(吸入空気流量制御弁の弁体)である。
According to the thirteenth aspect of the present invention, the housing has a duct in which a throttle bore corresponding to the intake air passage on the upstream side of the junction is formed. The second valve has a valve plate having a shape different from the cross-sectional shape of the throttle bore. Then, the profile (contour) of the valve plate is changed based on the intake air flow characteristics set in accordance with the specifications of the internal combustion engine or the vehicle type.
Here, the first valve is a butterfly-type EGR valve (exhaust gas recirculation amount) that controls exhaust gas recirculation characteristics (exhaust gas discharged from the internal combustion engine, particularly the flow characteristics of EGR gas) in accordance with the rotation angle of the shaft. The valve body of the control valve). The second valve is a butterfly type throttle valve (a valve body of an intake air flow rate control valve) that controls the intake air flow rate characteristic (particularly the flow rate characteristic of clean air filtered by an air cleaner) according to the rotation angle of the shaft. It is.
本発明を実施するための最良の形態は、排気ガス通路における流路抵抗を減少して内燃機関の吸気ポートに還流する排気ガスの還流量の低下および内燃機関の出力低下を防止するという目的を、排気ガス通路と吸入空気通路との合流角度を、90度よりも小さい角度に設定する、つまり内燃機関の排気ガス還流管(EGRダクト)と内燃機関の吸気管(吸気導入ダクト)とをV字状に接続することで実現した。
そして、車両の常用走行時の吸入空気通路における吸気抵抗を減少して燃費の悪化を防止するという目的を、シャフトの回転角度が規定回転角度から最大回転角度に到達するまでの第2期間のみ、第1バルブの開閉動作(例えば開弁動作)に第2バルブの開閉動作(例えば閉弁動作)を連動させることで実現した。
The best mode for carrying out the present invention aims to reduce the flow resistance in the exhaust gas passage and prevent a reduction in the amount of exhaust gas recirculated to the intake port of the internal combustion engine and a reduction in the output of the internal combustion engine. The merging angle between the exhaust gas passage and the intake air passage is set to an angle smaller than 90 degrees, that is, the exhaust gas recirculation pipe (EGR duct) of the internal combustion engine and the intake pipe (intake introduction duct) of the internal combustion engine are set to V Realized by connecting in a letter shape.
And, for the purpose of reducing the intake resistance in the intake air passage during normal running of the vehicle and preventing the deterioration of fuel consumption, only in the second period until the rotation angle of the shaft reaches the maximum rotation angle from the specified rotation angle, This was realized by linking the opening / closing operation (for example, valve closing operation) of the second valve with the opening / closing operation (for example, valve opening operation) of the first valve.
[実施例1の構成]
図1ないし図7は本発明の実施例1を示したもので、図1は内燃機関の排気ガス還流装置(EGRシステム)に組み込まれるEGRバルブモジュールを示した図で、図2は内燃機関のスロットル装置(電子スロットル装置)を示した図で、図3および図4はスロットルバルブに対するコイルスプリングの組み付け構造を示した図である。
[Configuration of Example 1]
FIGS. 1 to 7 show a first embodiment of the present invention. FIG. 1 shows an EGR valve module incorporated in an exhaust gas recirculation device (EGR system) of an internal combustion engine. FIG. FIG. 3 and FIG. 4 are views showing a structure for assembling a coil spring to a throttle valve.
本実施例の内燃機関の排気ガス還流装置(EGRシステム)は、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)の排気ガスの一部であるEGRガス(排気再循環ガス)をエンジンの各気筒毎の吸気ポートに還流させる排気ガス還流管(EGRダクト)と、このEGRダクトとエンジン吸気管との接続部に設置されたEGRバルブモジュールとを備えている。
ここで、エンジンは、燃料が直接燃焼室内に噴射供給される直接噴射式のディーゼルエンジンが採用されている。エンジンの各気筒毎の吸気ポートには、エンジン吸気管(吸気ダクト)内に形成される吸気通路(内燃機関の吸気通路)が接続されている。また、エンジンの各気筒毎の排気ポートには、エンジン排気管(排気ダクト)内に形成される排気通路(内燃機関の排気通路)が接続されている。
An exhaust gas recirculation device (EGR system) for an internal combustion engine according to the present embodiment uses EGR gas (exhaust recirculation gas), which is a part of exhaust gas from an internal combustion engine (hereinafter referred to as an engine) such as a diesel engine, for example. An exhaust gas recirculation pipe (EGR duct) that recirculates to the intake port for each cylinder and an EGR valve module installed at a connection portion between the EGR duct and the engine intake pipe are provided.
Here, a direct injection diesel engine in which fuel is directly injected into the combustion chamber is employed as the engine. An intake passage (intake passage of the internal combustion engine) formed in the engine intake pipe (intake duct) is connected to an intake port for each cylinder of the engine. Further, an exhaust passage (exhaust passage of the internal combustion engine) formed in the engine exhaust pipe (exhaust duct) is connected to an exhaust port for each cylinder of the engine.
EGRバルブモジュールは、エンジンの吸気ポートに還流するEGRガスの流量を制御する排気ガス流量制御弁(EGRガス流量制御弁:以下EGRVと呼ぶ)と、エンジンの吸気ポートに導入される新規吸入空気の流量を制御する電子スロットル装置(内燃機関のスロットル装置)とを結合一体化したものである。
EGRバルブモジュールは、EGRVの弁体であるEGRバルブ1および電子スロットル装置のスロットルバルブ2を開閉自在(回転自在)に内蔵するバルブハウジング(以下ハウジングと略す)3を備えている。つまり、ハウジング3は、EGRVと電子スロットル装置との共通のバルブボディである。
The EGR valve module includes an exhaust gas flow rate control valve (EGR gas flow rate control valve: hereinafter referred to as EGRV) that controls the flow rate of EGR gas that recirculates to the intake port of the engine, and new intake air that is introduced into the intake port of the engine. An electronic throttle device (throttle device for an internal combustion engine) that controls the flow rate is combined and integrated.
The EGR valve module includes a valve housing (hereinafter abbreviated as a housing) 3 in which an EGR valve 1 which is an EGRV valve body and a
ハウジング3は、例えば高温耐熱性に優れる耐熱性材料(例えば鉄系の鋳物、鋳鉄)または耐熱アルミニウム合金のダイカストまたはアルミニウム合金系の鋳物により所定の形状に形成されている。このハウジング3は、EGRガスが流れる第1ダクト(EGRダクト)11の出口(EGRポート)を、エアクリーナで濾過された新規吸入空気(クリーンエア)が流れる第2ダクト(吸気導入ダクト)12に接続した三方合流管である。また、EGRダクト11には、円筒状のノズル(円筒部)13を嵌合保持する円筒状のノズル嵌合部が設けられている。
The
EGRダクト11の内部には、EGRガスがEGRダクト内のEGRガス通路を経由して導入されるEGR流路(排気ガス通路)14が形成されている。また、吸気導入ダクト12の内部には、クリーンエアが上流側の吸気ダクト内の吸気通路を経由して導入される空気導入流路(吸入空気通路:内燃機関の吸気通路)15、EGR流路14と空気導入流路15との合流部(内燃機関の吸気通路、ミキシング室:以下合流室と呼ぶ)16、およびこの合流室16からエンジンの吸気ポート側に向けて吸入空気を流出させるための空気導出流路(内燃機関の吸気通路)17が形成されている。
なお、ハウジング3の詳細については、後述する。
An EGR passage (exhaust gas passage) 14 into which EGR gas is introduced via the EGR gas passage in the EGR duct is formed inside the
Details of the
EGRVは、ハウジング3のEGRダクト11に設置(搭載)されており、EGR流路14を開閉するバタフライ型のEGRバルブ(排気ガス流量制御バルブ、第1バルブ)1と、このEGRバルブ1を常時連結するバルブシャフト4と、このバルブシャフト4を介してEGRバルブ1を駆動する電動アクチュエータとを備えている。
電子スロットル装置は、ハウジング3の吸気導入ダクト12に設置(搭載)されており、空気導入流路15を開閉するバタフライ型のスロットルバルブ(第2バルブ)2と、このスロットルバルブ2を一時的に連結するバルブシャフト4と、このバルブシャフト4を介してスロットルバルブ2を駆動する電動アクチュエータとを備えている。
The EGRV is installed (mounted) in the
The electronic throttle device is installed (mounted) in the intake
ここで、スロットルバルブ2とバルブシャフト4との間には、バルブシャフト4の周囲をシャフト周方向に取り囲むようにコイルスプリング5が設置されている。また、バルブシャフト4の回転軸線方向のアクチュエータ側に対して反対側の端部(先端部)には、レーザ溶接等の接合手段を用いてリンクレバー6が接合固定されている。
本実施例のバルブシャフト4は、高温耐熱性に優れる耐熱性材料(例えばステンレス鋼または耐熱鋼等の金属材料)により円柱形状に形成されており、2つのベアリング(第1、第2軸受け部材)7、8によってハウジング3に対して回転自在に支持されている。
Here, a
The
バルブシャフト4は、EGRバルブ1とスロットルバルブ2とを同軸上に配置すると共に、EGRバルブ1とスロットルバルブ2とを駆動するバルブ駆動軸である。また、バルブシャフト4は、一端側から他端側に向けて回転軸線方向に真っ直ぐに形成されている。また、バルブシャフト4は、電動アクチュエータの内部から、ハウジング3のEGR流路14および軸方向孔18を貫通して、ハウジング3の空気導入流路15の内部に差し込まれている。
The
そして、バルブシャフト4は、その回転軸線方向の一端部が後述する最終減速ギヤに連結し、回転軸線方向の中央部(アクチュエータ側)にEGRバルブ1をスクリュー21を用いて締め付け固定(締結固定)する第1バルブ装着部(第1バルブ保持部)を有し、回転軸線方向の他端部にスロットルバルブ2を摺動自在に支持する第2バルブ装着部(第2バルブ保持部:以下バルブガイドと言う)22を有している。なお、バルブシャフト4の第1バルブ装着部には、スクリュー21がネジ込まれる締結孔が形成されている。
なお、バルブシャフト4の詳細については、後述する。
The
Details of the
2つのベアリング7、8は、バルブシャフト4の外周側に固定される内輪と、ハウジング3、電動アクチュエータのハウジング側に圧入固定される外輪と、内輪と外輪との2つの軌道輪の間に滑動自在に収容されて、内輪の軌道面と外輪の軌道面との間を転動する複数の鋼球(転動体、スチールボール)とを備え、複数の鋼球のころがり摩擦によりバルブシャフト4の外径部を回転方向に摺動自在に軸支するボールベアリングが採用されている。2つのベアリング7、8のうちで、アクチュエータ側に設置されるベアリング7の外輪は、電動アクチュエータのハウジング(後述する)の軸方向孔(シャフト挿通孔)の孔壁面に圧入固定されている。また、バルブシャフト4の回転軸線方向の先端部に近い側に設置されるベアリング8の外輪は、ハウジング3の軸方向孔(シャフト挿通孔)18の孔壁面に圧入固定されている。
The two
本実施例のEGRバルブ1は、高温に強い耐熱性材料、例えばステンレス鋼等の金属材料により円板形状に形成されている。このEGRバルブ1は、ハウジング3のノズル嵌合部に嵌め込まれたノズル13の内部に開閉自在に収容されている。そして、EGRバルブ1は、バルブシャフト4の回転軸線を中心に回転角度が変更されることで、ハウジング3のEGR流路14の開度を連続的に可変調整する。これにより、排気通路から吸気通路に還流されるEGRガスの流量(EGR量:新規吸入空気量に対するEGR率)が任意に可変制御される。
EGRバルブ1は、エンジン運転時にエンジン制御ユニット(以下ECUと呼ぶ)からの制御信号に基づいて、全閉位置から全開位置に至るまでの動作可能範囲で開閉動作(開弁動作、閉弁動作、回転角度を変更)することで、EGR流路14の開口面積(EGRガス流通面積)を変更してEGR量を可変制御する。
EGRバルブ1は、バルブシャフト4の回転軸線方向(シャフト軸方向、回転軸方向)に対して所定の傾斜角度だけ傾いた状態で、バルブシャフト4の回転軸線方向の途中部位に保持固定されている。
The EGR valve 1 of the present embodiment is formed in a disk shape from a heat resistant material resistant to high temperatures, for example, a metal material such as stainless steel. The EGR valve 1 is accommodated in a
The EGR valve 1 is opened / closed within the operable range from the fully closed position to the fully open position based on a control signal from an engine control unit (hereinafter referred to as ECU) during engine operation (valve open operation, valve close operation, By changing the rotation angle), the opening area (EGR gas flow area) of the
The EGR valve 1 is held and fixed at an intermediate position in the rotation axis direction of the
また、EGRバルブ1の外周端面全周には、バルブ周方向に延びる円環状のシールリング溝が形成されている。このシールリング溝の内部には、ノズル13の内径面に密着可能なC字形状のシールリングが嵌め込まれている。シールリングは、その外径側端部がEGRバルブ1の外周端面より突出した状態で、内径側端部がシールリング溝内を半径方向、軸線方向およびバルブ周方向に移動できるようにシールリング溝内に嵌め込まれている。 したがって、本実施例のEGRバルブモジュールは、EGRバルブ1が全閉位置で停止している時、つまりEGR流路14の流路方向に対して直交する垂直方向にEGRバルブ1が設定されている時(EGRバルブ1の全閉時)、シールリング溝内に嵌め込まれたシールリングの半径方向(拡径方向)の張力を利用して、ノズル13の内径面とEGRバルブ1の外周端面との間の隙間を密閉(シール)するように構成されている。
なお、EGRバルブ1の詳細については、後述する。
In addition, an annular seal ring groove extending in the valve circumferential direction is formed on the entire outer peripheral end surface of the EGR valve 1. A C-shaped seal ring that can be brought into close contact with the inner diameter surface of the
Details of the EGR valve 1 will be described later.
本実施例のスロットルバルブ2は、合成樹脂材料によって所定の形状に形成されている。このスロットルバルブ2は、ハウジング3の内部に開閉自在に収容されている。そして、スロットルバルブ2は、バルブシャフト4の回転軸線を中心に回転角度が変更されることで、ハウジング3の空気導入流路15の開度を連続的に可変調整する。これにより、EGRガスに対する新規吸入空気の流量が任意に可変制御される。
そして、スロットルバルブ2は、エンジン運転時にECUからの制御信号に基づいて、全開位置から全閉位置に至るまでの動作可能範囲で開閉動作(閉弁動作、開弁動作、回転角度を変更)することで、空気導入流路15の開口面積(新規吸入空気流通面積)を変更して新規吸入空気の流量を可変制御する。
The
The
また、スロットルバルブ2は、EGRバルブ1に対して所定の角度を持って軸部材としてのバルブシャフト4に配設されている。すなわち、EGRバルブ1とスロットルバルブ2とは、バルブシャフト4に同軸上に配置されている。
ここで、バルブシャフト4のシャフト軸方向の先端側(スロットルバルブ2を装着する部分)は、空気導入流路15の流路方向に垂直な垂直線に対して傾斜するようにハウジング3の内部に挿入されている。このため、スロットルバルブ2の回転軸方向も、空気導入流路15の流路方向に垂直な垂直線に対して傾斜している。
なお、スロットルバルブ2の詳細については、後述する。
The
Here, the tip end side of the
The details of the
電動アクチュエータは、電力の供給を受けるとEGRバルブ1およびスロットルバルブ2を駆動する回転駆動力(駆動トルク)を発生する電動モータ(例えばDCモータ等)と、この電動モータの駆動トルクをEGRバルブ1とスロットルバルブ2との共通のバルブシャフト4に伝達する動力伝達機構とを有している。この動力伝達機構は、電動モータの回転速度を所定の減速比となるように2段減速し、電動モータの駆動トルクを増大させる歯車減速機構を備えている。
この歯車減速機構は、電動モータのモータシャフトに固定されたモータギヤ(ピニオンギヤ)、このピニオンギヤと噛み合う中間減速ギヤ、およびこの中間減速ギヤと噛み合う最終減速ギヤ(バルブギヤ)等により構成されている。歯車減速機構を構成する3つのギヤは、ハウジング3の外壁部に形成されたアクチュエータ搭載部と電動アクチュエータのハウジング23との間に形成される内部空間内に回転自在に収容されている。
The electric actuator receives an electric power supply and generates an electric motor (for example, a DC motor) that generates a rotational driving force (driving torque) for driving the EGR valve 1 and the
The gear reduction mechanism includes a motor gear (pinion gear) fixed to the motor shaft of the electric motor, an intermediate reduction gear that meshes with the pinion gear, a final reduction gear (valve gear) that meshes with the intermediate reduction gear, and the like. The three gears constituting the gear reduction mechanism are rotatably accommodated in an internal space formed between the actuator mounting portion formed on the outer wall portion of the
電動アクチュエータは、そのハウジング23の開口部がセンサカバー24によって塞がれている。この電動アクチュエータのハウジング23は、アルミニウム合金よりなるダイカスト製品で、ハウジング3の外壁部に形成されたアクチュエータ搭載部に、複数の締結ボルトを用いて締め付けて結合(締結固定)されている。
また、電動アクチュエータのハウジング23内には、EGRバルブ1を閉弁作動方向に付勢するコイルスプリングが設置されている。そして、バルブシャフト4とハウジング23の軸受け部との間には、オイルシールおよびベアリング7が嵌合保持されている。
また、電動アクチュエータのハウジング23内には、バルブシャフト4の回転角度を電気信号に変換し、ECUへどれだけEGRバルブ1およびスロットルバルブ2が開いているかを出力するEGRガス流量センサが搭載されている。
また、ハウジング23に一体的に形成されたモータハウジング25内には、電動モータが保持固定されている。
In the electric actuator, the opening of the
A coil spring that urges the EGR valve 1 in the valve closing operation direction is provided in the
In addition, an EGR gas flow sensor that converts the rotation angle of the
An electric motor is held and fixed in a
そして、電動アクチュエータは、図5の特性図に示したように、バルブシャフト4の回転角度を最小回転角度(θ=0deg)と最大回転角度(θ=100deg)との間で変更する。これにより、EGRバルブ1の開閉動作およびスロットルバルブ2の開閉動作が行われる。
EGRバルブ1の開閉動作とは、合流室16よりも上流側のEGR流路14を全閉した全閉状態(初期状態)からバルブ回転方向の開き側(開弁作動方向)に回転させる開弁動作(EGRバルブ1の開弁動作)、およびEGR流路14を開弁した開弁状態からバルブ回転方向の閉じ側(閉弁作動方向)に回転させる閉弁動作(EGRバルブ1の閉弁動作)のことである。
Then, the electric actuator changes the rotation angle of the
The opening / closing operation of the EGR valve 1 is a valve opening operation in which the
また、スロットルバルブ2の開閉動作とは、合流室16よりも上流側の空気導入流路15を全開した全開状態(初期状態)からバルブ回転方向の閉じ側(閉弁作動方向)に回転させる閉弁動作(スロットルバルブ2の閉弁動作)、および空気導入流路15を閉弁した閉弁状態からバルブ回転方向の開き側(開弁作動方向)に回転させる開弁動作(スロットルバルブ2の開弁動作)のことである。
ここで、電動アクチュエータの動力源である電動モータは、ECUによって通電制御されるように構成されている。
Further, the opening / closing operation of the
Here, the electric motor which is a power source of the electric actuator is configured to be energized and controlled by the ECU.
ECUには、制御処理、演算処理を行うCPU、各種プログラムおよび各種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、ECU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、マイクロコンピュータのメモリ内に格納された制御プログラムに基づいて、EGRバルブ1およびスロットルバルブ2の弁開度(バルブ開度)を電子制御するように構成されている。なお、ECU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。
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、ECU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、エアフロメータ、冷却水温度センサおよびEGRガス流量センサ等が接続されている。
EGRガス流量センサは、センサカバー24の内部に設けられたセンサ保持部に保持固定されている。
The ECU has a known structure that includes functions of a CPU that performs control processing, arithmetic processing, a storage device (memory such as ROM and RAM) that stores various programs and various data, an input circuit, and an output circuit. A microcomputer is provided.
Further, when the ignition switch (not shown) is turned on (IG / ON), the ECU sets the valve opening (valve opening) of the EGR valve 1 and the
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. The microcomputer is connected to a crank angle sensor, an accelerator opening sensor, an air flow meter, a cooling water temperature sensor, an EGR gas flow rate sensor, and the like.
The EGR gas flow rate sensor is held and fixed to a sensor holding portion provided inside the
次に、本実施例のハウジング3の詳細を図1および図2に基づいて説明する。
ハウジング3は、EGRバルブ1の外周端面に装着されたシールリングが摺動接触する全閉位置近傍の摺動部のみに、耐熱性および耐腐食性に優れたステンレス鋼等の金属材料により形成された円筒状のノズル13をEGRダクト11のノズル嵌合部の内壁面に圧入固定している。また、ハウジング3は、EGRダクトの下流端および吸気ダクトの途中に接続されており、内部に合流室16が形成された3方管である。
ハウジング3は、合流室16よりも上流側の空気導入流路15に相当する断面円形状のスロットルボアが形成された円筒状の吸気導入ダクト12、およびこの吸気導入ダクト12の軸線方向(吸気流方向)に対して、EGRガス流方向の上流側(排気通路側)に突出した円筒状のEGRダクト11を有している。
なお、吸気導入ダクト12は、合流室16よりも新規吸入空気流方向の上流側(エアクリーナ側)に突出した円筒状の入口パイプ、および合流室16よりもEGRガス流方向(新規吸入空気流方向)の下流側(サージタンク側またはインテークマニホールド側)に突出した円筒状の出口パイプ等を有している。
Next, details of the
The
The
Note that the intake
ここで、EGRダクト11の内部には、EGR流路14が形成されている。また、吸気導入ダクト12の内部には、空気導入流路15、合流室16および空気導出流路17が形成されている。EGRダクト11と吸気導入ダクト12とは、内部に軸方向孔18が形成された連結ブロック26により接続されている。
EGRダクト11は、吸気導入ダクト12よりも内径が小さく、吸気導入ダクト12に対して鋭角的に傾斜して接続(V字接続)されている。つまり、本実施例のEGRバルブモジュールでは、EGRダクト11内に形成されるEGR流路14と吸気導入ダクト12内に形成される空気導入流路15との合流角度が、90度よりも小さい角度(鋭角)に設定されている。
EGR流路14は、吸気導入ダクト12の吸入空気通路(空気導入流路15、合流室16および空気導出流路17)の中心を通る軸線(吸入空気通路の中心軸線)に対して傾斜して直線状に真っ直ぐに延びる傾斜通路(排気ガス通路)を構成する。また、空気導入流路15、合流室16および空気導出流路17は、吸気通路の中心軸線に沿うように直線状に真っ直ぐに延びる直線通路(吸入空気通路)を構成する。
Here, an
The
The
EGRダクト11は、EGRダクトの下流端に設けられる結合端面に取り付けられる第1フランジを有している。このEGRダクト11の外周面には、電動アクチュエータを搭載するアクチュエータ搭載部が設けられている。
吸気導入ダクト12は、エアクリーナ側の吸気ダクトの下流端に設けられる結合端面に取り付けられる第2フランジ、およびエンジンの吸気ポート側の吸気ダクト(サージタンクまたはインテークマニホールド)の上流端に設けられる結合端面に取り付けられる第3フランジを有している。
また、ハウジング3の吸気導入ダクト12は、スロットルバルブ2の全開状態を規制する全開ストッパ19を有している。この全開ストッパ19は、スロットルバルブ2の全開動作時にスロットルバルブ2を係止することで、スロットルバルブ2が全開状態(全開位置)で停止するように全開位置以上のスロットルバルブ2の開弁作動方向の動作(開き側への回転)を規制する。
The
The intake
Further, the
次に、本実施例のEGRバルブ1の詳細を図1に基づいて説明する。
EGRバルブ1は、バルブシャフト4の第1バルブ装着部の回転軸線方向に延びる円筒状の軸方向部(シャフト部、肉厚部)、およびこの軸方向部を境にして軸方向部の軸線方向に対して直交する垂直方向の両側に延びる円板状(プレート状)のバルブ本体(バルブプレート)を有している。これらの軸方向部およびバルブプレートは、所定の板厚の金属プレートをプレス成形することで製造される。なお、軸方向部とバルブプレートとが分離して製造された場合には、レーザ溶接装置等により軸方向部とバルブプレートとが溶接されることで一体化される。
また、EGRバルブ1のバルブプレートは、バルブシャフト4の回転角度が最小回転角度(θ=0deg)から最大回転角度(θ=100deg)に到達するまでの回転角度範囲(EGRバルブ1の動作可能範囲)で、EGR流路14を全閉する全閉状態(つまりシール可能な全閉位置)からEGR流路14を全開する全開状態(全開位置)までバルブ開度(EGRバルブ1の回転角度)が変更される。
なお、EGRバルブ1は、バルブシャフト4に支持固定(常時連結)されているので、EGRバルブ1の回転角度とバルブシャフト4の回転角度とは同じ値となる。
Next, details of the EGR valve 1 of this embodiment will be described with reference to FIG.
The EGR valve 1 includes a cylindrical axial part (shaft part, thick part) extending in the rotational axis direction of the first valve mounting part of the
The valve plate of the EGR valve 1 has a rotation angle range (the operable range of the EGR valve 1) until the rotation angle of the
Since the EGR valve 1 is supported and fixed (always connected) to the
EGRバルブ1は、バルブシャフト4をEGRダクト11のEGR流路14の内部に組み付けた後、EGR流路14内においてバルブシャフト4の回転軸線方向の途中部位(中央部)に保持固定される。すなわち、EGRバルブ1の軸方向部には、バルブシャフト4の第1バルブ装着部が貫通するシャフト貫通孔が形成されており、バルブシャフト4をEGRダクト11の内部に組み付ける際に、治具等によってEGR流路14内に保持されたEGRバルブ1のシャフト貫通孔にバルブシャフト4が貫通される。そして、バルブシャフト4をEGRバルブ1のシャフト貫通孔に通した後に、スクリュー21を用いてバルブシャフト4の第1バルブ装着部にEGRバルブ1の軸方向部を締め付け固定する。
In the EGR valve 1, the
次に、本実施例のスロットルバルブ2の詳細を図1ないし図4に基づいて説明する。
スロットルバルブ2は、合成樹脂材料により一体的に形成されている。このスロットルバルブ2は、バルブシャフト4のバルブガイド22の回転軸線方向に延びる円錐台筒形状の軸方向部(シャフト部、肉厚部)30、およびこの軸方向部30を境にして軸方向部30の軸線方向に対して直交する垂直方向の両側に延びる楕円板状(プレート状)のバルブプレート(バルブ本体)を有している。
Next, details of the
The
スロットルバルブ2のバルブプレートは、吸気導入ダクト12内に形成されるスロットルボア(断面円形状の空気導入流路15)の断面形状と異なる楕円形状に形成されている。そして、本実施例のバルブプレートは、軸方向部30を境にして2つの第1、第2バルブプレート(以下バルブプレートと略す)31、32に区分されている。なお、バルブプレート31は、スロットルバルブ2の全開時に軸方向部30よりも空気導入流路15の軸線方向(吸気流方向)の上流側に配される。また、バルブプレート32は、スロットルバルブ2の全開時に軸方向部30よりも空気導入流路15の軸線方向(吸気流方向)の下流側に配される。
また、スロットルバルブ2のバルブプレート31、32は、バルブシャフト4の回転角度が最小回転角度(θ=0deg)から規定回転角度(θ=45deg)に到達するまでの回転角度範囲中、空気導入流路15を全開する全開状態を維持する。また、スロットルバルブ2のバルブプレート31、32は、バルブシャフト4の回転角度が規定回転角度から最大回転角度(θ=100deg)に到達するまでの回転角度範囲(EGRバルブ1の動作可能範囲よりも小さい回転角度範囲)で、空気導入流路15を全開する全開状態(全開位置)から空気導入流路15を全閉する全閉状態(つまりシール可能な全閉位置)までバルブ開度(スロットルバルブ2の回転角度)が変更される。
The valve plate of the
In addition, the
2つのバルブプレート31、32のプロフィール(輪郭)、特にバルブプレート31、32の楕円度(長径と短径との比率)は、エンジンの仕様または車種に対応して設定される新規吸入空気の流量特性に基づいて変更される。なお、長径は、2つのバルブプレート31、32の長軸方向の寸法で、短径は、2つのバルブプレート31、32の短軸方向の寸法である。2つのバルブプレート31、32の長軸方向または短軸方向は、バルブシャフト4の回転軸線方向に対して若干傾斜している。
スロットルバルブ2の軸方向部30は、2つのバルブプレート31、32のアクチュエータ側の楕円曲面(2つのバルブプレート31、32の表裏両側面に対して直角を成す外周端面)よりアクチュエータ側に所定の突出量だけ突出した円錐筒状の突出部(スプリング保持部)33を有している。
The profile (contour) of the two
The
また、軸方向部30の内部には、バルブシャフト4の回転軸線方向に延びるシャフト貫通孔(中空部)34が形成されている。このシャフト貫通孔34の内部には、バルブシャフト4の回転軸線方向の先端側であるバルブガイド(テーパ摺動軸)22が差し込まれている。また、シャフト貫通孔34は、バルブガイド22の円錐台形状(テーパ形状)に対応したテーパ孔形状に形成されている。つまり、シャフト貫通孔34は、軸方向部30のアクチュエータ側の開口部から、軸方向部30のアクチュエータ側に対して反対側(先端側)の開口部(2つのバルブプレート31、32のアクチュエータ側に対して反対側(先端側)の楕円曲面近傍で開口した開口部)に向かうに従って徐々に縮径するテーパ孔形状に形成されている。
Further, a shaft through hole (hollow portion) 34 extending in the rotation axis direction of the
ここで、本実施例の電子スロットル装置においては、スロットルバルブ2の軸方向部30のシャフト貫通孔34のテーパ孔壁面とバルブシャフト4のバルブガイド22のテーパガイド面との間に、所定の摺動クリアランスを有している。つまり軸方向部30のテーパ孔壁面とバルブガイド22のテーパガイド面との間には、バルブガイド22を軸方向部30のシャフト貫通孔34内で円滑に回転方向に回転可能とするため、また、円滑に軸線方向(スラスト方向)に移動可能とするために、所定の摺動クリアランスが形成されている。
スロットルバルブ2は、ハウジング3の空気導入流路15の内部に組み込んだ後に、空気導入流路15内においてシャフト貫通孔34にバルブシャフト4のバルブガイド22を差し込むことで、バルブシャフト4のバルブガイド22に摺動自在に支持される。
スロットルバルブ2の軸方向部30の外径は、2つのバルブプレート31、32の板厚方向の厚みよりも大きくなっている。
Here, in the electronic throttle device of the present embodiment, a predetermined slide is provided between the tapered hole wall surface of the shaft through
After the
The outer diameter of the
スロットルバルブ2は、バルブプレート31の表側面に、コイルスプリング5のコイル部35の軸線方向に延びるように折り曲げられた一方側の第1端末部36を係止するスプリング係止部(第1係止部)41を有している。なお、スロットルバルブ2をハウジング3の空気導入流路15の内部に組み付ける前、およびスロットルバルブ2にバルブシャフト4を組み付ける前に、コイルスプリング5をスプリング保持部33およびスプリング係止部41に抱きつかせることによりスロットルバルブ2に対するコイルスプリング5の落下防止を図ることができる。
また、スロットルバルブ2は、バルブプレート31の裏側面に、スロットルバルブ2の全開作動時に全開ストッパ19に係止される被係止部を有している。これにより、スロットルバルブ2は、その全開作動時にバルブプレート31の被係止部が全開ストッパ19に係止されると、スロットルバルブ2がハウジング3の空気導入流路15を全開する全開状態となるように規制される。
The
Further, the
次に、本実施例のバルブシャフト4の詳細を図1ないし図3に基づいて説明する。
バルブシャフト4は、EGRVのバルブシャフトを構成すると共に、EGRバルブ1を常時連結(支持固定)する第1バルブ装着部、およびスロットルバルブ2を摺動自在に支持するバルブガイド22を有している。このバルブガイド22は、バルブシャフト4の回転軸線方向のアクチュエータ側に対して反対側(他端側、バルブシャフト4の回転軸線方向の先端側)に設けられている。
また、バルブガイド22は、スロットルバルブ2に形成されるシャフト貫通孔34をその軸線方向に貫通するように挿入されている。そして、バルブガイド22は、バルブガイド22の回転軸線方向のアクチュエータ側の端部から、バルブガイド22の回転軸線方向の先端側の端部に向かうに従って外径が徐々に縮径する円錐台形状に形成されている。つまりバルブガイド22の外周には、先細りのテーパガイド面が形成されている。
Next, details of the
The
The
また、バルブシャフト4の第1バルブ装着部とバルブガイド22との間には、コイルスプリング5の他方側の第2端末部37を係止するスプリング係止溝(第2係止部)42が形成されている。
また、バルブガイド22のアクチュエータ側に対して反対側の端部(先端部)には、2つの平行な平面と凸曲面とを有する2面幅形状の嵌合部43が形成されている。この嵌合部43は、2つのバルブプレート31、32のアクチュエータ側に対して反対側の楕円曲面(2つのバルブプレート31、32の表裏両側面に対して直角を成す外周端面)よりアクチュエータ側に対して反対側に所定の突出量だけ突出している。
Further, a spring locking groove (second locking portion) 42 that locks the
In addition, a
次に、本実施例のコイルスプリング5の詳細を図1ないし図4に基づいて説明する。
コイルスプリング5は、バルブシャフト4の外周をシャフト周方向に取り囲むように設置されたコイル部35を有している。このコイル部35の一部(例えば1、2周分)は、2つの第1、第2端末部36、37間に設けられて、スロットルバルブ2のスプリング保持部33に巻き付けられている。
また、コイルスプリング5は、スロットルバルブ2に対して、スロットルバルブ2をバルブシャフト4の回転軸線方向のリンクレバー側に付勢するスプリング荷重(スラスト方向のリンクレバー側への付勢力:リンクレバー側接圧)を与える荷重付与手段を構成している。これにより、スロットルバルブ2の軸方向部30のシャフト貫通孔34のテーパ孔壁面とバルブシャフト4のバルブガイド22のテーパガイド面との間に形成される摺動クリアランスを安定して確保することができる。
Next, details of the
The
The
また、コイルスプリング5は、スロットルバルブ2に対して、スロットルバルブ2を全開方向(例えば全開ストッパ19に押し付ける側)に付勢する付勢トルクを与える付勢トルク付与手段を構成している。そして、コイルスプリング5は、スロットルバルブ2のスプリング係止部41および楕円曲面(44)とバルブシャフト4のスプリング係止溝42およびその円弧状の段差面45との間に圧縮変形した状態で挟み込まれて、スロットルバルブ2およびバルブシャフト4から荷重を受けて付勢トルクを発生する。これにより、後述する第2期間中におけるスロットルバルブ2とバルブシャフト4との連結状態の連結強度(係合強度)を向上できるので、スロットルバルブ2とバルブシャフト4との連結状態と、スロットルバルブ2とバルブシャフト4との非連結状態とを備えたバルブ駆動機構(リンク機構)に対する信頼性を確保することができる。
The
次に、本実施例のリンクレバー6の詳細を図1、図2および図4に基づいて説明する。 リンクレバー6は、金属プレートをプレス成形する等して所定の形状に形成されている。このリンクレバー6は、バルブシャフト4の回転軸線方向の先端部に固定される円環板状(プレート状)の結合部(ベースプレート)51を有している。このベースプレート51には、バルブシャフト4の回転軸線方向の先端部、特にバルブガイド22よりも先端側に形成された断面2面幅形状の嵌合部43に嵌合する2面幅孔形状の嵌合孔52が形成されている。
また、リンクレバー6は、バルブシャフト4の回転軸線方向の先端部(嵌合部43)に固定されて、スロットルバルブ2のバルブプレート32に係脱自在に係合する断面L字状の係合部53を有している。この係合部53は、リンクレバー6のベースプレート51の外周から半径方向に突出したプレート状の突出部、およびこの突出部よりも先端側をバルブシャフト4の回転軸線方向に沿うように折り曲げて、バルブシャフト4の回転軸線方向に沿って延びるプレート状の延長部等を有している。また、係合部53は、突出部と延長部との間に、屈曲角度が直角である屈曲部を有している。つまり係合部53は、屈曲部で、突出部よりも先端側がアクチュエータ側に直角に折り曲げられている。
なお、リンクレバー6のベースプレート51に対する係合部(突出部)53の突出角度は、予めエンジンの仕様または車種に対応して設定される新規吸入空気の流量特性に基づいて設定される。
Next, details of the
Further, the
The protrusion angle of the engagement portion (protrusion portion) 53 with respect to the
ここで、EGRバルブ1は、バルブシャフト4の第1バルブ装着部に常時固定されている。このため、リンクレバー6は、EGRバルブ1の開閉動作(特にEGRバルブ1の開弁動作)を開始する時期(EGRバルブ1の開弁動作開始時期)に対して、スロットルバルブ2の開閉動作(特にスロットルバルブ2の閉弁動作)を開始する時期(スロットルバルブ2の閉弁動作開始時期)を、予めエンジンの仕様または車種に対応して設定される新規吸入空気の流量特性に基づいて設定される規定回転角度(θ=45deg)分だけ遅延させることができる。
リンクレバー6は、バルブシャフト4に対してスロットルバルブ2を一時的に連結するリンクを構成する。具体的には、リンクレバー6は、バルブシャフト4の回転軸線方向の先端部(嵌合部43)に固定されている。これにより、EGRバルブ1の全開作動時に電動モータの駆動トルクによりバルブシャフト4の回転角度を最小回転角度(θ=0deg)から規定回転角度(θ=45deg)に到達するまで変更すると、リンクレバー6の係合部53がスロットルバルブ2のバルブプレート32に当接して係合する。つまりリンクレバー6の係合部53は、規定回転角度から最大回転角度(θ=100deg)に到達するまでの回転角度範囲(第2期間)中、スロットルバルブ2のバルブプレート32に接触する。
Here, the EGR valve 1 is always fixed to the first valve mounting portion of the
The
また、EGRバルブ1の全閉作動時に電動モータの駆動トルクによりバルブシャフト4の回転角度を規定回転角度よりも大きい回転角度(θ=46〜100deg)から規定回転角度(θ=45deg)に到達すると、スロットルバルブ2のバルブプレート31が全開ストッパ19に係止される。そして、EGRバルブ1の全閉作動時にバルブシャフト4の回転角度を規定回転角度から規定回転角度よりも小さい回転角度に変更すると、スロットルバルブ2が全開ストッパ19により全開状態で停止するため、リンクレバー6の係合部53がスロットルバルブ2のバルブプレート32より離脱する。
したがって、リンクレバー6は、図5に示したように、バルブシャフト4の回転角度が最小回転角度(θ=0deg)から規定回転角度(θ=45deg)に到達するまでの第1期間中、スロットルバルブ2とバルブシャフト4とを非連結状態にするように構成されている。また、第1期間中は、スロットルバルブ2の全開動作が全開ストッパ19により規制されるため、スロットルバルブ2とバルブシャフト4とが非連結状態となる。つまり、第1期間中は、ERGバルブ1の開閉動作(例えば開弁動作)とスロットルバルブ2の開閉動作(例えば閉弁動作)との連動状態が解消された非連結状態(スロットルバルブ2とバルブシャフト4との非連結状態)となる。
In addition, when the EGR valve 1 is fully closed, when the rotation angle of the
Therefore, as shown in FIG. 5, the
また、リンクレバー6は、バルブシャフト4の回転角度が規定回転角度(θ=45deg)から最大回転角度(θ=100deg)に到達するまでの第2期間中、スロットルバルブ2とバルブシャフト4とを連結状態にするように構成されている。なお、第1期間中および第2期間中、つまり常にEGRバルブ1とバルブシャフト4とは連結状態であるので、第1期間中は、EGRバルブ1のみが電動モータの駆動トルクにより開閉動作する。 なお、ハウジング3の空気導入流路15の内部にスロットルバルブ2を組み込んだ後、空気導入流路15内においてシャフト貫通孔34にバルブシャフト4のバルブガイド22を挿入し、スロットルバルブ2の軸方向部30または楕円曲面よりバルブシャフト4の回転軸線方向の先端部である2面幅形状の嵌合部43を突出させた後に、バルブシャフト4の嵌合部43にリンクレバー6を嵌め合わさせ、このバルブシャフト4とリンクレバー6との嵌合状態で、嵌合部43の外周にレーザ溶接等の溶接手段を用いてリンクレバー6が固定される。
The
[実施例1の作用]
次に、本実施例のEGRシステムに組み込まれるEGRバルブモジュールの作用を図1ないし図5に基づいて簡単に説明する。
[Operation of Example 1]
Next, the operation of the EGR valve module incorporated in the EGR system of this embodiment will be briefly described with reference to FIGS.
エンジンのアイドル運転時には、エンジンの各気筒毎に噴射供給される燃料噴射量が少ないため、排気ガス温度が低く、吸気負圧が小さく、排気ガス圧力も低いので、EGRガスがエンジンの各気筒毎の吸気ポートに流入し難い。このような場合には、電動モータに電力を供給し、電動モータの駆動トルクを利用してEGRバルブ1を開弁作動方向に全開動作させ、且つスロットルバルブ2を閉弁作動方向に全閉動作させる。これにより、EGRバルブ1が全開状態となり、スロットルバルブ2が全閉状態となる。
During engine idle operation, the amount of fuel injected to be supplied to each cylinder of the engine is small, so the exhaust gas temperature is low, the intake negative pressure is small, and the exhaust gas pressure is low. It is difficult to flow into the intake port. In such a case, electric power is supplied to the electric motor, the EGR valve 1 is fully opened in the valve opening operation direction using the driving torque of the electric motor, and the
そして、スロットルバルブ2が全閉状態に設定されると、ハウジング3の空気導入流路15の流路壁面とスロットルバルブ2の2つのバルブプレート31、32の楕円曲面との間に形成される隙間を通って少量の新規吸入空気がエンジンの各気筒毎の吸気ポートに流入する。これにより、EGRガスがエンジンの各気筒毎の吸気ポートに流入し難いアイドル運転時において、新規吸入空気の流入を抑えることができるので、EGRガスの流入を促進することができる。よって、排気ガス中に含まれる有害物質(例えば窒素酸化物:NOx等)の低減効果を向上することができる。
When the
また、高出力を必要とするエンジンの高速回転高負荷時には、電動モータへの電力の供給を停止する、あるいは電動モータへの電力の供給を制限して、電動アクチュエータのハウジング23に内蔵されたコイルスプリングの付勢力(スプリング荷重)およびバルブシャフト4の外周をシャフト周方向に取り囲むように設置されたコイル部35を有するコイルスプリング5の付勢トルク、あるいは電動モータの駆動トルクを利用してEGRバルブ1を閉弁作動方向に全閉動作させ、且つスロットルバルブ2を開弁作動方向に全開動作させる。これにより、EGRバルブ1が全閉状態となり、スロットルバルブ2が全開状態となるので、エンジンの各気筒毎の燃焼室および吸気ポートに対するEGRガスの還流が抑えられる。これによって、エンジンの各気筒毎の燃焼室には、EGRガスが混入しない新規吸入空気のみが送られるため、高出力を得ることができる。
Further, when the engine that requires high output is rotated at high speed and high load, the power supply to the electric motor is stopped, or the power supply to the electric motor is restricted, and the coil built in the
ここで、電動モータの駆動トルクを利用してEGRバルブ1を開弁作動方向に駆動する場合には、先ずECUがエンジンの運転状態(エンジン情報)に対応して設定される制御目標値(目標バルブ開度、バルブシャフト4の目標回転角度)を演算する。そして、EGRバルブ1のバルブ開度(回転角度)が目標バルブ開度と一致するように、つまりEGRバルブ1を常時連結するバルブシャフト4の回転角度が目標回転角度と一致するように電動モータに電力を供給する。電動モータに電力が供給されると、電動モータのモータシャフトがEGRバルブ1の開弁作動方向に回転する。これにより、電動モータの駆動トルクが動力伝達機構(例えば歯車減速機構)を介してバルブシャフト4に伝達される。よって、バルブシャフト4が、電動モータのモータシャフトの回転に伴ってEGRバルブ1の開弁作動方向に所定の回転角度だけ回転する。
Here, when the EGR valve 1 is driven in the valve opening operation direction using the driving torque of the electric motor, first, the ECU sets a control target value (target) set in accordance with the engine operating state (engine information). The valve opening and the target rotation angle of the
ここで、バルブシャフト4の回転角度が最小回転角度(θ=0deg)から規定回転角度(θ=45deg)に到達するまでの第1期間中は、バルブシャフト4に固定されたリンクレバー6の係合部53がスロットルバルブ2のバルブプレート32に接触しておらず、スロットルバルブ2とバルブシャフト4とが非連結状態となる。なお、EGRバルブ1はバルブシャフト4に常時連結されている。これにより、自動車等の車両の常用走行時(エンジンの仕様または車種に対応して設定される新規吸入空気の流量特性に基づいて変更される回転角度範囲:θ=0〜45deg)には、バルブシャフト4の回転に伴ってバルブシャフト4からEGRバルブ1のみに電動モータの駆動トルクが伝達されるので、EGRバルブ1が開弁作動方向に回転する。
Here, during the first period until the rotation angle of the
したがって、ハウジング3の吸気導入ダクト12の合流室16および空気導出流路17を流れる新規吸入空気(クリーンエア)にEGRガスが混入し、エンジンの各気筒毎の燃焼室内に吸い込まれる。よって、最高燃焼温度が低下し、排気ガス中に含まれる有害物質(例えば窒素酸化物:NOx等)の低減が図られる。
なお、図5においてTotal flowとは、バルブシャフト4の回転角度の変化に対するクリーンエアの流量特性(Air flow)とバルブシャフト4の回転角度の変化に対するEGRガスの流量特性(EGR flow)とのトータルの流量特性を表す。
Therefore, EGR gas is mixed into new intake air (clean air) flowing through the
In FIG. 5, the total flow is the total of the flow rate characteristic (Air flow) of the clean air with respect to the change in the rotation angle of the
また、EGRバルブ1の開弁作動時において第1期間中は、バルブシャフト4に固定されたリンクレバー6の係合部53がスロットルバルブ2のバルブプレート32と離れており、スロットルバルブ2とバルブシャフト4とが非連結状態となっている。つまり自動車等の車両の常用走行時には、コイルスプリング5の付勢トルクによりスロットルバルブ2のバルブプレート31が全開ストッパ19に押し付けられているので、スロットルバルブ2は閉弁作動方向に回転せず、全開状態(初期状態)を維持する。
また、第1期間中、つまり自動車等の車両の常用走行時には、図2および図5に示したように、バルブシャフト4が回転しても、スロットルバルブ2が全開状態に維持されるので、空気導入流路15を通過する新規吸入空気(クリーンエア)の流量が変化しない不感帯ゾーン(0〜45deg:図5に実線で示す)が形成される。
Further, during the first period when the EGR valve 1 is opened, the engaging
Further, during the first period, that is, during normal running of a vehicle such as an automobile, as shown in FIGS. 2 and 5, even if the
これによって、第1期間(自動車等の車両の常用走行時の範囲)中は、スロットルバルブ2よりも上流側の吸気通路からスロットルバルブ2の周囲の空気導入流路15を通り、スロットルバルブ2よりも下流側の吸気通路(合流室16および空気導出流路17を含む)に向かう新規吸入空気流が乱れることなく、スロットルバルブ2の軸方向部30およびバルブシャフト4のバルブガイド22の外形形状に沿ってスムーズに流れる。したがって、自動車等の車両の常用走行時の吸入空気通路(内燃機関の吸気通路)における吸気抵抗を減少できるので、燃費の悪化を防止することができる。
As a result, during the first period (range during normal running of a vehicle such as an automobile), it passes from the intake passage on the upstream side of the
ここで、バルブシャフト4の回転角度が規定回転角度(θ=45deg)に到達し、更に規定回転角度(θ=45deg)から最大回転角度(θ=100deg)に到達するまでの第2期間中は、バルブシャフト4に固定されたリンクレバー6の係合部53がスロットルバルブ2のバルブプレート32に当接して係合し、スロットルバルブ2とバルブシャフト4とが連結状態となる。これにより、EGRバルブ1の開弁作動時において第2期間中は、バルブシャフト4の回転に伴ってバルブシャフト4からEGRバルブ1およびスロットルバルブ2の両方に電動モータの駆動トルクが伝達されるので、EGRバルブ1が開弁作動方向に回転すると共に、スロットルバルブ2が閉弁作動方向に回転する。
Here, during the second period until the rotation angle of the
したがって、第2期間中は、EGRバルブ1の開弁動作にスロットルバルブ2の閉弁動作が連動する。また、バルブシャフト4に固定されたリンクレバー6の係合部53がスロットルバルブ2のバルブプレート32に対して係脱自在に係合するように構成されているので、EGRバルブ1の開弁動作を開始する時期に対して、スロットルバルブ2の閉弁動作を開始する時期を、予めエンジンの仕様または車種に対応して設定される新規吸入空気の流量特性に基づいて決定される規定回転角度(θ=45deg)分だけ遅延させることができる。
Therefore, during the second period, the valve closing operation of the
ここで、EGRバルブ1を開弁状態(規定回転角度よりも大きい回転角度で開弁している開弁状態)から閉弁作動方向に全閉作動させる場合には、電動モータに供給する電力を制御して、バルブシャフト4の回転角度を規定回転角度よりも大きい回転角度(最大回転角度を含む)から規定回転角度よりも小さい最小回転角度(θ=0deg)に変更する。このとき、電動モータへの電力の供給を停止して、電動アクチュエータのハウジング23に内蔵されたコイルスプリングの付勢力(スプリング荷重)およびコイルスプリング5の付勢トルクを利用してバルブシャフト4の回転角度を最小回転角度(θ=0deg)に戻すようにしても良い。
そして、EGRバルブ1の全閉作動時において第2期間中は、バルブシャフト4に固定されたリンクレバー6の係合部53にコイルスプリング5の付勢トルクによりスロットルバルブ2のバルブプレート32が押し付けられているので、EGRバルブ1の全閉動作にスロットルバルブ2の全開動作が連動する。
Here, when the EGR valve 1 is fully closed in the valve closing operation direction from the valve open state (the valve open state where the valve is opened at a rotation angle larger than the specified rotation angle), the electric power supplied to the electric motor is By controlling, the rotation angle of the
During the second period when the EGR valve 1 is fully closed, the
そして、バルブシャフト4の回転角度が規定回転角度(θ=45deg)まで戻されると、スロットルバルブ2のバルブプレート31が全開ストッパ19に当接する。これにより、スロットルバルブ2の全開動作が終了する。
そして、EGRバルブ1の全閉作動時において第2期間から第1期間に移ると、つまり規定回転角度よりも小さい回転角度にバルブシャフト4の回転角度が戻されると、スロットルバルブ2のバルブプレート31が全開ストッパ19により係止されてスロットルバルブ2の全開動作が規制されているので、バルブシャフト4に固定されたリンクレバー6の係合部53がスロットルバルブ2のバルブプレート32より離脱し、EGRバルブ1のみを閉弁作動方向に全閉動作させる。そして、バルブシャフト4の回転角度が最小回転角度(θ=0deg)に到達した時点で、EGRバルブ1が全閉状態となる。
When the rotation angle of the
When the EGR valve 1 is fully closed, the
[実施例1の特徴]
本実施例のEGRシステムに組み込まれるEGRバルブモジュールにおいては、図1に示したように、ハウジング3の吸気導入ダクト12の空気導入流路(スロットルボア)15が断面円形状に形成されている。また、空気導入流路15に開閉自在(回転自在)に収容されるスロットルバルブ2が空気導入流路15の断面形状と異なる楕円形状に形成されている。
ここで、内燃機関(エンジン)の仕様(排気量または新規吸入空気の流量特性)または車種が異なる場合には、ハウジング3の吸気導入ダクト12の空気導入流路15の流路径、スロットルバルブ2のプロフィール、バルブシャフト4、リンクレバー6および電動アクチュエータ等を変更して、異なるエンジンの仕様または車種に対応することが望まれる。
[Features of Example 1]
In the EGR valve module incorporated in the EGR system of the present embodiment, as shown in FIG. 1, the air introduction flow path (throttle bore) 15 of the
Here, when the specifications of the internal combustion engine (engine) (displacement or flow rate characteristics of new intake air) or vehicle types are different, the diameter of the
しかし、エンジンの仕様または車種が異なる場合、EGRバルブモジュールを構成する部品の中で一部の部品を共通使用してコスト削減を図るという要望がある。特にバルブシャフト4の回転角度に対する新規吸入空気の流量特性をユーザ等の要求に応じて変更する場合、一部の部品変更のみでユーザ等の要求に対応してコスト削減を図るという要望がある。
そして、2つのバルブプレート31、32のプロフィールは、空気導入流路15の断面形状および流路径に応じて変更される。
そこで、本実施例のEGRバルブモジュールにおいては、エンジンの仕様または車種が異なる場合、特にバルブシャフト4の回転角度に対する新規吸入空気の流量特性(つまりバルブシャフト4の回転角度に対する規定回転角度の値)をエンジンの仕様または車種に対応して変更する場合、一部の部品を共通使用してコスト削減を図るという目的で、スロットルバルブ2の2つのバルブプレート31、32のプロフィール、特に2つのバルブプレート31、32の楕円度を、エンジンの仕様または車種に対応して設定される新規吸入空気の流量特性に基づいて変更している。
However, when the engine specifications or vehicle types are different, there is a demand for cost reduction by using some of the parts composing the EGR valve module in common. In particular, when the flow rate characteristic of new intake air with respect to the rotation angle of the
The profiles of the two
Therefore, in the EGR valve module of the present embodiment, when the engine specification or the vehicle type is different, the flow rate characteristic of the new intake air with respect to the rotation angle of the valve shaft 4 (that is, the value of the specified rotation angle with respect to the rotation angle of the valve shaft 4). When the engine is changed in accordance with the engine specifications or the vehicle type, the profile of the two
ここで、図6(a)および図7(a)は、バルブシャフト4の回転角度が規定回転角度(θ=30deg)の時に、バルブシャフト4に固定されたリンクレバー6の係合部53がスロットルバルブ2のバルブプレート32に当接して係合し、EGRバルブ1の開閉動作(開弁動作)にスロットルバルブ2の開閉動作(閉弁動作)を連動させるようにした場合の、スロットルバルブ2のバルブプレート31、32のプロフィール(輪郭)およびリンクレバー6のベースプレート51に対する係合部(突出部)53の突出角度を示した図である。
Here, in FIGS. 6A and 7A, when the rotation angle of the
図6(a)に示したスロットルバルブ2の2つのバルブプレート31、32のプロフィールは、エンジンの仕様または車種に対応して設定される新規吸入空気の流量特性(規定回転角度の設定値)に基づいて決められる。すなわち、スロットルバルブ2の2つのバルブプレート31、32のプロフィールは、特に2つのバルブプレート31、32の楕円度は、規定回転角度がθ=45degと比べて楕円度が小さくなるように、つまり短径に対する長径の比率が小さくなるような楕円形状となっている。
The profile of the two
また、図6(a)および図7(a)に示したスロットルバルブ2およびリンクレバー6は、バルブシャフト4の回転角度が規定回転角度(θ=30deg)の時に、バルブシャフト4の嵌合部43に固定されたリンクレバー6の係合部53がスロットルバルブ2のバルブプレート32に当接して係合する。この場合には、0〜30degの回転角度範囲に相当する全常用走行時に渡って空気導入流路15を全開状態とすることができる。これにより、ハウジング3の吸気導入ダクト12の空気導入流路15の流路径を変更することなく、エンジンの仕様または車種に対応して設定される新規吸入空気の流量特性を得ることができる。
Further, the
また、図6(b)および図7(b)は、バルブシャフト4の回転角度が規定回転角度(θ=45deg)の時に、バルブシャフト4に固定されたリンクレバー6の係合部53がスロットルバルブ2のバルブプレート32に当接して係合し、EGRバルブ1の開閉動作(開弁動作)にスロットルバルブ2の開閉動作(閉弁動作)を連動させるようにした場合の、スロットルバルブ2のバルブプレート31、32のプロフィール(輪郭)およびリンクレバー6のベースプレート51に対する係合部(突出部)53の突出角度を示した図である。
6B and 7B show that the engaging
図6(b)に示したスロットルバルブ2の2つのバルブプレート31、32のプロフィールは、エンジンの仕様または車種に対応して設定される新規吸入空気の流量特性(規定回転角度の設定値)に基づいて決められる。すなわち、スロットルバルブ2の2つのバルブプレート31、32のプロフィールは、特に2つのバルブプレート31、32の楕円度は、規定回転角度がθ=30degと比べて楕円度が大きくなるように、つまり短径に対する長径の比率が大きくなるような楕円形状となっている。
The profile of the two
図6(b)および図7(b)に示したスロットルバルブ2およびリンクレバー6は、バルブシャフト4の回転角度が規定回転角度(θ=45deg)の時に、バルブシャフト4の嵌合部43に固定されたリンクレバー6の係合部53がスロットルバルブ2のバルブプレート32に当接して係合する。この場合には、0〜45degの回転角度範囲に相当する全常用走行時に渡って空気導入流路15を全開状態とすることができる。これにより、ハウジング3の吸気導入ダクト12の空気導入流路15の流路径を変更することなく、エンジンの仕様または車種に対応して設定される新規吸入空気の流量特性を得ることができる。
The
また、図6(c)および図7(c)は、バルブシャフト4の回転角度が規定回転角度(θ=60deg)の時に、バルブシャフト4に固定されたリンクレバー6の係合部53がスロットルバルブ2のバルブプレート32に当接して係合し、EGRバルブ1の開閉動作(開弁動作)にスロットルバルブ2の開閉動作(閉弁動作)を連動させるようにした場合の、スロットルバルブ2のバルブプレート31、32のプロフィール(輪郭)およびリンクレバー6のベースプレート51に対する係合部(突出部)53の突出角度を示した図である。
6 (c) and 7 (c) show that the engaging
図6(c)に示したスロットルバルブ2の2つのバルブプレート31、32のプロフィールは、エンジンの仕様または車種に対応して設定される新規吸入空気の流量特性(規定回転角度の設定値)に基づいて決められる。すなわち、スロットルバルブ2の2つのバルブプレート31、32のプロフィールは、特に2つのバルブプレート31、32の楕円度は、規定回転角度がθ=45degと比べて楕円度が大きくなるように、つまり短径に対する長径の比率が大きくなるような楕円形状となっている。
The profile of the two
図6(c)および図7(c)に示したスロットルバルブ2およびリンクレバー6は、バルブシャフト4の回転角度が規定回転角度(θ=60deg)の時に、バルブシャフト4の嵌合部43に固定されたリンクレバー6の係合部53がスロットルバルブ2のバルブプレート32に当接して係合する。この場合には、0〜60degの回転角度範囲に相当する全常用走行時に渡って空気導入流路15を全開状態とすることができる。これにより、ハウジング3の吸気導入ダクト12の空気導入流路15の流路径を変更することなく、エンジンの仕様または車種に対応して設定される新規吸入空気の流量特性を得ることができる。
The
以上のように、本実施例のEGRバルブモジュールにおいては、スロットルバルブ2の2つのバルブプレート31、32のプロフィール(輪郭)、特に2つのバルブプレート31、32の楕円度を、エンジンの仕様または車種に対応して設定される新規吸入空気の流量特性に基づいて変更している。つまり、エンジンの仕様または車種に対応して新規吸入空気の流量特性を変更する要求がある場合に、スロットルバルブ2の2つのバルブプレート31、32のプロフィール、特に2つのバルブプレート31、32の楕円度、およびバルブシャフト4に対するリンクレバー6の取付角度またはリンクレバー6のベースプレート51に対する係合部(突出部)53の突出角度(突き出し方向)をエンジンの仕様または車種毎に変更するようにしている。
As described above, in the EGR valve module of the present embodiment, the profile (contour) of the two
これによって、ハウジング3の吸気導入ダクト12の空気導入流路15の流路径(スロットルボアの断面形状)を変更することなく、つまりハウジング3の吸気導入ダクト12の形状を変更することなく、エンジンの仕様または車種に対応して、バルブシャフト4の回転角度に対する新規吸入空気の流量特性(つまりバルブシャフト4の回転角度に対する規定回転角度の値:例えばθ=30deg〜45deg〜60deg)を変更することが可能となる。
ここで、図5において規定回転角度がθ=30degの時の新規吸入空気の流量特性(Air flow)を一点鎖線で示し、規定回転角度がθ=45degの時の新規吸入空気の流量特性(Air flow)および新規吸入空気とEGRガスとをトータルした流量特性(Total flow)を実線で示し、規定回転角度がθ=60degの時の新規吸入空気の流量特性(Air flow)および新規吸入空気とEGRガスとをトータルした流量特性(Total flow)を破線で示している。
Thus, without changing the diameter of the
Here, in FIG. 5, the flow characteristic (Air flow) of the new intake air when the specified rotation angle is θ = 30 deg is shown by a one-dot chain line, and the flow characteristic (Air) of the new intake air when the specified rotation angle is θ = 45 deg. flow) and the total flow rate characteristic (Total flow) of the new intake air and the EGR gas are shown by a solid line, and the flow rate characteristic (Air flow) of the new intake air and the new intake air and EGR when the specified rotation angle is θ = 60 deg. A flow rate characteristic (total flow) totaled with gas is indicated by a broken line.
したがって、バルブシャフト4の回転角度に対するスロットルバルブ2の開閉動作(閉弁動作)の開始時期の変更をハウジング3の吸気導入ダクト12の形状を変更することなく実施できるので、EGRバルブモジュールを構成する全部品の中で一部の部品(ハウジング3、EGRバルブ1、バルブシャフト4および電動アクチュエータ等)を共通使用することができ、コスト削減を図ることができる。また、EGRバルブモジュールを構成する全部品の中で一部の部品(スロットルバルブ2の2つのバルブプレート31、32のプロフィールおよびリンクレバー6)を変更するだけで、異なるエンジンの仕様または車種に対応できるので、コストを削減することができる。また、EGRバルブ1およびバルブシャフト4の回転角度に対する新規吸入空気の流量特性を規定する規定回転角度の値を、異なるエンジンの仕様または車種に対応して容易に変更できるので、EGRバルブ1およびバルブシャフト4の回転角度に対する新規吸入空気の流量特性の設定の自由度を向上することができる。
なお、本実施例のEGRバルブモジュールにおいては、バルブシャフト4の回転角度に対する新規吸入空気の流量特性(つまりバルブシャフト4の回転角度に対する規定回転角度の値)を変更する場合、スロットルバルブ2の2つのバルブプレート31、32のプロフィール、特に2つのバルブプレート31、32の楕円度を変更すると共に、バルブシャフト4に対するリンクレバー6の取付角度、あるいはリンクレバー6のベースプレート51に対する係合部53の突き出し方向(またはリンクレバー6のベースプレート51に対する係合部(突出部)53の突出角度)を変更するようにしている。
Accordingly, the start timing of the opening / closing operation (valve closing operation) of the
In the EGR valve module of this embodiment, when the flow rate characteristic of the new intake air with respect to the rotation angle of the valve shaft 4 (that is, the value of the specified rotation angle with respect to the rotation angle of the valve shaft 4) is changed, 2 of the
ここで、本実施例のEGRバルブモジュールにおいては、バルブシャフト4の回転軸線方向の先端部にリンクレバー6を固定し、バルブシャフト4の回転軸線方向の先端部に断面非円形状の嵌合部43を設け、更に、リンクレバー6に嵌合部43に嵌合する非円形状の嵌合孔52を設け、更に、バルブシャフト4の嵌合部43とリンクレバー6との相対回転を防止する回り止め手段として断面2面幅形状および2面幅孔形状を用いている。
このような場合、リンクレバー6における嵌合孔52の向き(例えば2面幅の直線部の向き)を、エンジンの仕様または車種、あるいはバルブシャフト4の回転角度に対する新規吸入空気の流量特性に対応して変更することで、バルブシャフト4の嵌合部43に対するリンクレバー6の取付角度を変更することが可能となる。この方法の場合には、リンクレバー6のベースプレート51に対する係合部53の突き出し方向(またはリンクレバー6のベースプレート51に対する係合部(突出部)53の突出角度)を変更しなくても良い。この場合には、リンクレバー6および係合部53を有するプレート部品を製造した後に、嵌合孔52の孔開け加工と係合部53の折り曲げ加工とを行うようにする。
Here, in the EGR valve module of the present embodiment, the
In such a case, the direction of the
[実施例1の効果]
以上のように、本実施例のEGRシステムに組み込まれるEGRバルブモジュールにおいては、図1に示したように、EGRダクトの下流端に接続されるハウジング3のEGRダクト11を、吸気ダクトの一部を構成するの吸気導入ダクト12に対して鋭角的に傾斜して接続(V字接続)している。つまり、本実施例のEGRバルブモジュールでは、EGRダクト11内に形成されるEGR流路14と吸気導入ダクト12内に形成される空気導入流路15との合流角度を、90度よりも小さい角度(鋭角)に設定している。
これにより、EGR流路14の下流部分におけるEGR流路14の折れ曲がりに起因する流路抵抗を低下させることができる。このため、EGR流路14の折れ曲がりに起因する流路抵抗の増加を抑えることができるので、EGR流路14からエンジンの各気筒毎の吸気ポートに還流するEGRガスの流量(EGR量:新規吸入空気量に対するEGR率)の低下およびエンジン出力の低下を防止することができる。
[Effect of Example 1]
As described above, in the EGR valve module incorporated in the EGR system of this embodiment, as shown in FIG. 1, the
Thereby, the flow path resistance resulting from the bending of the
また、EGRVのEGRバルブ1を支持固定するバルブシャフト4と同一軸線上に楕円形状のバルブプレート31、32を有するスロットルバルブ2をバルブシャフト4に摺動可能に配置している。すなわち、EGRバルブ1とスロットルバルブ2とが共通のバルブシャフト4の回転軸線方向(シャフト軸方向)の同一軸線上に配置されているので、EGRバルブモジュール全体の体格を小型化することができる。これにより、搭載スペースを確保することが容易となる。また、EGRバルブ1とスロットルバルブ2とを駆動する電動アクチュエータを共通化し、バルブシャフト4を共用することができるので、部品点数を削減し、コストを低減することができる。
また、EGRダクト11内に形成されるEGR流路14と吸気導入ダクト12内に形成される空気導入流路15との合流角度を、90度よりも小さい角度(鋭角)に設定したことで、バルブシャフト4がハウジング3の空気導入流路15の中心を通る軸線方向(中心軸線方向)に対して傾斜するようにハウジング3の空気導入流路15の内部に挿入される(組み付けられる)。
A
In addition, the merging angle between the
また、EGRバルブ1とスロットルバルブ2とを同軸上に配置すると共に、EGRバルブ1およびスロットルバルブ2に電動モータの駆動トルクを伝達するバルブシャフト4の回転角度が最小回転角度(θ=0deg)から規定回転角度(θ=30degまたは45degまたは60deg)に到達するまでの第1期間(自動車等の車両の常用走行時の期間)中は、バルブシャト4に固定されるリンクレバー6の係合部53がスロットルバルブ2のバルブプレート32から離れているので、スロットルバルブ2とバルブシャト4とが非連結状態となる。つまり、第1期間(自動車等の車両の常用走行時の期間)中は、バルブシャフト4の回転に伴ってEGRバルブ1がEGR流路14を全閉する全閉状態(初期状態)から開弁作動方向に開弁動作を行うのに対し、スロットルバルブ2は全開状態(初期状態)に維持される。
Further, the EGR valve 1 and the
また、バルブシャフト4の回転角度が規定回転角度(θ=30degまたは45degまたは60deg)から最大回転角度(θ=100deg)に到達するまでの第2期間中は、バルブシャト4に固定されるリンクレバー6の係合部53がスロットルバルブ2のバルブプレート32に当接して係合し、スロットルバルブ2とバルブシャト4とが連結状態となる。つまり、第2期間のみ、EGRバルブ1の開閉動作(例えば開弁動作)にスロットルバルブ2の開閉動作(例えば閉弁動作)が連動する。
これによって、第1期間(自動車等の車両の常用走行時の期間)中、EGRバルブ1の開弁動作は開始されるが、スロットルバルブ2の閉弁動作は開始されないため、スロットルバルブ2よりも上流側の吸気通路からスロットルバルブ2の周囲の空気導入流路15を通り、スロットルバルブ2よりも下流側の吸気通路(合流室16および空気導出流路17を含む)に向かう新規吸入空気流が乱れることなく、スロットルバルブ2の軸方向部30およびバルブシャフト4のバルブガイド22の外形形状に沿ってスムーズに流れる。したがって、自動車等の車両の常用走行時の吸入空気通路(内燃機関の吸気通路)における吸気抵抗を減少できるので、燃費の悪化を防止することができる。
Further, during the second period until the rotation angle of the
As a result, during the first period (period during normal running of a vehicle such as an automobile), the opening operation of the EGR valve 1 is started, but the closing operation of the
また、本実施例のEGRバルブモジュールにおいては、スロットルバルブ2をハウジング3の空気導入流路15の内部に組み込んだ後に、バルブシャフト4をハウジング3のEGR流路14側から軸方向孔18を経て、スロットルバルブ2の軸方向部30のシャフト貫通孔34に挿入し、スロットルバルブ2より突出したバルブシャフト4の回転軸線方向の先端部(嵌合部43)の外周にリンクレバー6を嵌め込み、ハウジング3の空気導入流路15内においてリンクレバー6をバルブシャフト4の嵌合部43にレーザ溶接等の溶接手段を用いて固定することで、バルブシャフト4に対してスロットルバルブ2およびリンクレバー6を組み付けるように構成されている。
Further, in the EGR valve module of the present embodiment, after the
ここで、図11に示した比較例1のように、アクチュエータ201のバルブシャフト202がダクト203の吸入空気流路204の軸線方向に対して傾斜して組み付けられていると、EGRバルブ205の開閉動作に連動して吸入空気流路204を開閉するスロットルバルブ206をバルブシャフト202に締結固定するビス等の締結部材(スクリュー)207の固定が困難であった。この理由は、ドライバー(工具)がダクト203の外側からバルブシャフト202の軸線方向に対して垂直に入らないからである。
そこで、本実施例のEGRバルブモジュールにおいては、スロットルバルブ2とバルブシャフト4との組み付け作業性を向上するという目的で、バルブシャフト4のバルブガイド22を円錐台形状(テーパ形状)に形成し、スロットルバルブ2のシャフト貫通孔34を、バルブガイド22の円錐台形状(テーパ形状)に対応したテーパ孔形状に形成している。
Here, as in Comparative Example 1 shown in FIG. 11, when the
Therefore, in the EGR valve module of the present embodiment, the
これにより、バルブシャフト4のバルブガイド22をスロットルバルブ2のシャフト貫通孔34内に挿入する組み付け作業時に、外周にテーパガイド面が形成されたバルブガイド22をハウジング3のEGR流路14側から軸方向孔18を経て、スロットルバルブ2のシャフト貫通孔34のテーパ孔壁面に引っ掛かることなくスムーズに、スロットルバルブ2のシャフト貫通孔34内に差し込むことができる。
したがって、ハウジング3の空気導入流路15の軸線方向(吸気流方向)に対してバルブシャフト4が斜めに組み付けられるEGRバルブモジュールであっても、ハウジング3の空気導入流路15の内部に組み込まれたスロットルバルブ2のシャフト貫通孔34に対するバルブシャフト4の組み付けが容易となる。
As a result, when the
Therefore, even an EGR valve module in which the
図8は本発明の実施例2を示したもので、スロットルバルブのプロフィールの変更例を示した図である。
本実施例のEGRバルブモジュールに組み込まれる電子スロットル装置は、ハウジング3の吸気導入ダクト12の空気導入流路(スロットルボア)15が断面円形状に形成されている。また、空気導入流路15に開閉自在(回転自在)に収容されるスロットルバルブ2が空気導入流路15の断面形状と異なる楕円形状に形成されている。
また、本実施例では、自動車等の車両の常用走行時の回転角度範囲(バルブシャフト4の回転角度範囲)を0〜55degの範囲に設定されている。このため、スロットルバルブ2の2つのバルブプレート31、32のプロフィールは、規定回転角度がθ=45degと比べて楕円度が大きくなるような、つまり短径に対する長径の比率が大きくなるような楕円形状となっている。
FIG. 8 shows Example 2 of the present invention and is a diagram showing an example of changing the profile of the throttle valve.
In the electronic throttle device incorporated in the EGR valve module of this embodiment, the air introduction flow path (throttle bore) 15 of the
Further, in this embodiment, the rotation angle range (the rotation angle range of the valve shaft 4) during regular running of a vehicle such as an automobile is set to a range of 0 to 55 deg. For this reason, the profiles of the two
図9は本発明の実施例3を示したもので、図9(a)はリンクレバーを示した図で、図9(b)は電子スロットル装置を示した図である。
本実施例のEGRバルブモジュールに組み込まれる電子スロットル装置は、ハウジング3の吸気導入ダクト12の空気導入流路(スロットルボア)15の長軸方向が図示左右方向の断面楕円形状に形成されている。また、空気導入流路15に開閉自在(回転自在)に収容されるスロットルバルブ2が空気導入流路15の断面形状と異なる楕円形状に形成されている。また、本実施例では、自動車等の車両の常用走行時の回転角度範囲(バルブシャフト4の回転角度範囲)を0〜45degの範囲に設定されている。このため、リンクレバー6のベースプレート51に対する係合部53の突き出し方向(またはリンクレバー6のベースプレート51に対する係合部(突出部)53の突出角度)は、45degとなっている。
FIG. 9 shows a third embodiment of the present invention, FIG. 9A shows a link lever, and FIG. 9B shows an electronic throttle device.
In the electronic throttle device incorporated in the EGR valve module of the present embodiment, the major axis direction of the air introduction flow path (throttle bore) 15 of the
図10は本発明の実施例4を示したもので、図10(a)、(b)は電子スロットル装置を示した図である。
本実施例のEGRバルブモジュールに組み込まれる電子スロットル装置は、図10(a)に示したように、ハウジング3の吸気導入ダクト12の空気導入流路(スロットルボア)15が断面長方形に形成されている。また、空気導入流路15に開閉自在(回転自在)に収容されるスロットルバルブ2が空気導入流路15の断面形状と異なる四角形状(例えば平行四辺形状)に形成されている。また、本実施例では、リンクレバー6のベースプレート51に対する係合部53の突き出し方向(またはリンクレバー6のベースプレート51に対する係合部(突出部)53の突出角度)は、30deg〜45deg〜60degのうちで任意となっている。
FIG. 10 shows a fourth embodiment of the present invention, and FIGS. 10A and 10B show an electronic throttle device.
In the electronic throttle device incorporated in the EGR valve module of this embodiment, as shown in FIG. 10A, the air introduction flow path (throttle bore) 15 of the
また、本実施例の電子スロットル装置は、図10(b)に示したように、ハウジング3の吸気導入ダクト12の空気導入流路(スロットルボア)15の長軸方向が図示上下方向の断面楕円形状に形成されている。また、空気導入流路15に開閉自在(回転自在)に収容されるスロットルバルブ2が空気導入流路15の断面形状と異なる楕円形状に形成されている。また、本実施例では、リンクレバー6のベースプレート51に対する係合部53の突き出し方向(またはリンクレバー6のベースプレート51に対する係合部(突出部)53の突出角度)は、30deg〜45deg〜60degのうちで任意となっている。
Further, in the electronic throttle device of this embodiment, as shown in FIG. 10B, the major axis direction of the air introduction flow path (throttle bore) 15 of the
[変形例]
本実施例では、ハウジング3のノズル嵌合部の内周にノズル13を嵌合保持し、更にノズル13内にEGRバルブ1を開閉自在に収容しているが、ハウジング3の円筒部のバルブ収容部内に直接EGRバルブ1を開閉自在に収容しても良い。この場合、ノズル13は不要となり、部品点数や組付工数を削減できる。また、EGRバルブ1を閉弁作動方向または開弁作動方向に付勢するコイルスプリング(バルブ付勢手段)を設置しなくても良い。この場合には、部品点数や組付工数を削減できる。
[Modification]
In this embodiment, the
本実施例では、バルブシャフト4の回転角度(またはバルブシャフト4に支持固定されるEGRバルブ1の回転角度)を最小回転角度(例えばθ=0deg)と最大回転角度(例えばθ=100deg)との間で可変するアクチュエータを、電動モータと動力伝達機構(例えば歯車減速機構等)とを備えた電動アクチュエータによって構成したが、バルブシャフト4の回転角度(またはバルブシャフト4に支持固定されるEGRバルブ1の回転角度)を最小回転角度と最大回転角度との間で可変するアクチュエータを、電磁式または電動式負圧制御弁を備えた負圧作動式アクチュエータや、コイルを含む電磁石を備えた電磁式アクチュエータによって構成しても良い。
また、自動車等の車両に搭載される内燃機関(例えば走行用エンジン)として、ディーゼルエンジンだけでなく、ガソリンエンジンを用いても良い。
In this embodiment, the rotation angle of the valve shaft 4 (or the rotation angle of the EGR valve 1 supported and fixed to the valve shaft 4) is set to a minimum rotation angle (for example, θ = 0 deg) and a maximum rotation angle (for example, θ = 100 deg). The actuator that is variable between the two is configured by an electric actuator including an electric motor and a power transmission mechanism (for example, a gear reduction mechanism), but the rotation angle of the valve shaft 4 (or the EGR valve 1 supported and fixed to the valve shaft 4). Actuators that vary the minimum rotation angle between the minimum rotation angle and the maximum rotation angle, such as a negative pressure actuated actuator with an electromagnetic or electric negative pressure control valve, or an electromagnetic actuator with an electromagnet including a coil You may comprise by.
Further, as an internal combustion engine (for example, a traveling engine) mounted on a vehicle such as an automobile, not only a diesel engine but also a gasoline engine may be used.
本実施例では、軸受け部材として、2つのベアリング(ボールベアリング)8、9を採用しているが、軸受け部材として、焼結軸受け、樹脂軸受け、滑り軸受け、ころがり軸受け、ニードルベアリング、金属軸受け等を使用しても良い。
本実施例では、スロットルバルブ2を成形する合成樹脂材料として、熱可塑性樹脂を採用しているが、スロットルバルブ2を成形する合成樹脂材料として、不飽和ポリエステル(UP)等の熱硬化性樹脂を採用しても良い。なお、スロットルバルブ2を金属材料により形成しても良い。
また、ハウジング3およびスロットルバルブ2を成形する金属材料としてアルミニウム合金またはマグネシウム合金を用いても良い。
In this embodiment, two bearings (ball bearings) 8 and 9 are adopted as bearing members. However, as bearing members, sintered bearings, resin bearings, sliding bearings, rolling bearings, needle bearings, metal bearings, and the like are used. May be used.
In this embodiment, a thermoplastic resin is used as a synthetic resin material for molding the
Further, an aluminum alloy or a magnesium alloy may be used as a metal material for forming the
また、2つの第1、第2バルブを駆動するシャフトの回転角度(またはシャフトに支持固定される第1バルブの回転角度)が最小回転角度から規定回転角度に到達するまでの第1期間(自動車等の車両の常用走行時の範囲)を、例えば0deg〜90degの回転角度範囲の中で、内燃機関の仕様または車種に対応して設定される新規吸入空気の流量特性に基づいて任意に変更しても良い。
また、2つの第1、第2バルブを駆動するシャフトの回転角度(またはシャフトに支持固定される第1バルブの回転角度)が規定回転角度から最大回転角度に到達するまでの第2期間を、例えば10deg〜100degの回転角度範囲の中で、内燃機関の仕様または車種に対応して設定される新規吸入空気の流量特性に基づいて任意に変更しても良い。
Further, the first period (automobile) until the rotation angle of the shaft driving the two first and second valves (or the rotation angle of the first valve supported and fixed to the shaft) reaches the specified rotation angle from the minimum rotation angle. The range during normal travel of the vehicle is arbitrarily changed based on the flow characteristics of the new intake air set corresponding to the specifications of the internal combustion engine or the vehicle type, for example, within a rotation angle range of 0 deg to 90 deg. May be.
Further, the second period until the rotation angle of the shaft driving the two first and second valves (or the rotation angle of the first valve supported and fixed to the shaft) reaches the maximum rotation angle from the specified rotation angle, For example, the rotation angle range of 10 deg to 100 deg may be arbitrarily changed based on the flow rate characteristics of the new intake air set corresponding to the specifications of the internal combustion engine or the vehicle type.
1 EGRバルブ(第1バルブ)
2 スロットルバルブ(第2バルブ)
3 ハウジング
4 バルブシャフト
5 コイルスプリング(付勢トルク付与手段、荷重付与手段)
6 リンクレバー(リンク)
7 ベアリング
8 ベアリング
11 EGRダクト(第1ダクト)
12 吸気導入ダクト(第2ダクト)
13 ノズル(円筒部)
14 EGR流路(排気ガス通路)
15 空気導入流路(吸入空気通路、スロットルボア)
16 合流室(排気ガス通路と吸入空気通路との合流部)
17 空気導出流路
19 全開ストッパ
22 バルブシャフトのバルブガイド
30 スロットルバルブの軸方向部
31 スロットルバルブのバルブプレート(第1バルブプレート)
32 スロットルバルブのバルブプレート(第2バルブプレート)
33 スロットルバルブのスプリング保持部(突出部)
34 スロットルバルブのシャフト貫通孔
41 スロットルバルブのスプリング係止部(第1係止部)
42 バルブシャフトのスプリング係止溝(第2係止部)
43 バルブシャフトの嵌合部
51 リンクレバーのベースプレート(結合部)
52 リンクレバーの嵌合孔
53 リンクレバーの係合部(レバー部、突出部)
1 EGR valve (first valve)
2 Throttle valve (second valve)
3
6 Link lever (link)
7
12 Intake inlet duct (second duct)
13 Nozzle (cylindrical part)
14 EGR flow path (exhaust gas passage)
15 Air introduction flow path (intake air passage, throttle bore)
16 Junction chamber (merging section of exhaust gas passage and intake air passage)
17 Air
32 Throttle valve valve plate (second valve plate)
33 Throttle valve spring holding part (protruding part)
34 Throttle valve shaft through
42 Spring locking groove of valve shaft (second locking part)
43 Valve
52 Link lever
Claims (13)
(a)前記吸気ポートに連通する排気ガス通路、および前記吸気ポートに連通する吸入空気通路を有するハウジングと、
(b)このハウジングの内部に回転自在に収容されて、前記排気ガス通路と前記吸入空気通路との合流部よりも上流側の排気ガス通路を開閉する第1バルブと、
(c)前記ハウジングの内部に回転自在に収容されて、前記排気ガス通路と前記吸入空気通路との合流部よりも上流側の吸入空気通路を開閉する第2バルブと、
(d)これらの2つの第1、第2バルブを同軸上に配置すると共に、前記2つの第1、第2バルブを駆動するシャフトと、
(e)このシャフトの回転角度を最小回転角度と最大回転角度との間で変更するアクチュエータと
を備え、
前記排気ガス通路と前記吸入空気通路との合流角度は、90度よりも小さい角度に設定されており、
前記シャフトは、その回転角度が、前記最小回転角度よりも大きく、且つ前記最大回転角度よりも小さい規定回転角度から前記最大回転角度に到達するまでの期間のみ、前記シャフトと前記第2バルブとを連結状態にするリンクを有していることを特徴とする排気ガス還流装置。 In an exhaust gas recirculation device that recirculates exhaust gas to an intake port of an internal combustion engine,
(A) a housing having an exhaust gas passage communicating with the intake port and an intake air passage communicating with the intake port;
(B) a first valve that is rotatably accommodated in the housing and opens and closes an exhaust gas passage upstream of a junction of the exhaust gas passage and the intake air passage;
(C) a second valve that is rotatably accommodated in the housing and opens and closes an intake air passage upstream of a junction of the exhaust gas passage and the intake air passage;
(D) These two first and second valves are arranged coaxially, and a shaft for driving the two first and second valves;
(E) an actuator that changes the rotation angle of the shaft between a minimum rotation angle and a maximum rotation angle;
The merging angle between the exhaust gas passage and the intake air passage is set to an angle smaller than 90 degrees,
The shaft and the second valve are moved only during a period until the shaft reaches a maximum rotation angle from a specified rotation angle that is larger than the minimum rotation angle and smaller than the maximum rotation angle. An exhaust gas recirculation device having a link to be connected.
前記リンクは、前記シャフトの回転角度が、前記最小回転角度から前記規定回転角度に到達するまでの第1期間中、前記シャフトと前記第2バルブとを非連結状態にすると共に、前記シャフトの回転角度が、前記規定回転角度から前記最大回転角度に到達するまでの第2期間中、前記シャフトと前記第2バルブとを連結状態にするように構成されていることを特徴とする排気ガス還流装置。 The exhaust gas recirculation device according to claim 1,
The link disconnects the shaft and the second valve during a first period until the rotation angle of the shaft reaches the specified rotation angle from the minimum rotation angle, and the rotation of the shaft. The exhaust gas recirculation device is configured to connect the shaft and the second valve during a second period until the angle reaches the maximum rotation angle from the specified rotation angle. .
前記リンクは、前記第1バルブの全開動作を開始する時期に対して、前記第2バルブの全閉動作を開始する時期を、前記規定回転角度分だけ遅延させるように構成されていることを特徴とする排気ガス還流装置。 The exhaust gas recirculation device according to claim 1 or 2,
The link is configured to delay the timing for starting the fully closing operation of the second valve by the specified rotation angle with respect to the timing for starting the fully opening operation of the first valve. Exhaust gas recirculation device.
前記ハウジングは、前記第2バルブの全開状態を規制する全開ストッパを有していることを特徴とする排気ガス還流装置。 The exhaust gas recirculation device according to claim 3,
The exhaust gas recirculation device, wherein the housing has a fully open stopper that restricts a fully open state of the second valve.
前記第2バルブに対して、前記第2バルブを全開方向に付勢する付勢トルクを与える付勢トルク付与手段を備えたことを特徴とする排気ガス還流装置。 The exhaust gas recirculation device according to claim 4,
An exhaust gas recirculation apparatus comprising: an urging torque applying means for applying an urging torque for urging the second valve in a fully open direction with respect to the second valve.
前記リンクは、前記シャフトの軸線方向のアクチュエータ側に対して反対側の端部に固定されていることを特徴とする排気ガス還流装置。 The exhaust gas recirculation device according to any one of claims 1 to 5,
The exhaust gas recirculation device according to claim 1, wherein the link is fixed to an end portion on the opposite side to the actuator side in the axial direction of the shaft.
前記リンクは、前記第2バルブに係脱自在に係合する係合部を有していることを特徴とする排気ガス還流装置。 The exhaust gas recirculation device according to any one of claims 1 to 6,
The exhaust gas recirculation device, wherein the link has an engaging portion that is detachably engaged with the second valve.
前記シャフトは、前記第2バルブを摺動自在に支持していることを特徴とする排気ガス還流装置。 The exhaust gas recirculation device according to any one of claims 1 to 7,
The exhaust gas recirculation device, wherein the shaft slidably supports the second valve.
前記シャフトは、前記第2バルブを摺動自在に支持するガイドを有し、
前記第2バルブは、前記シャフトの軸線方向に延びる貫通孔を有し、
前記ガイドは、前記貫通孔をその軸線方向に貫通するように挿入されていることを特徴とする排気ガス還流装置。 The exhaust gas recirculation device according to any one of claims 1 to 8,
The shaft has a guide that slidably supports the second valve;
The second valve has a through hole extending in an axial direction of the shaft,
The exhaust gas recirculation device, wherein the guide is inserted so as to penetrate the through hole in the axial direction thereof.
前記ガイドは、前記シャフトの軸線方向のアクチュエータ側の端部から、前記シャフトの軸線方向のアクチュエータ側に対して反対側の端部に向かうに従って外径が徐々に縮径する円錐台形状に形成されており、
前記貫通孔は、前記ガイドの円錐台形状に対応したテーパ孔形状に形成されていることを特徴とする排気ガス還流装置。 The exhaust gas recirculation device according to claim 9,
The guide is formed in a truncated cone shape whose outer diameter gradually decreases from an end on the actuator side in the axial direction of the shaft toward an end opposite to the actuator side in the axial direction of the shaft. And
The exhaust gas recirculation apparatus, wherein the through hole is formed in a tapered hole shape corresponding to a truncated cone shape of the guide.
前記シャフトのテーパガイド面と前記第2バルブのテーパ孔壁面との間には、所定の摺動クリアランスが形成されていることを特徴とする排気ガス還流装置。 The exhaust gas recirculation device according to claim 10,
An exhaust gas recirculation apparatus, wherein a predetermined sliding clearance is formed between a tapered guide surface of the shaft and a tapered hole wall surface of the second valve.
前記第2バルブに対して、前記第2バルブを前記シャフトの軸線方向のアクチュエータ側に対して反対側に付勢する荷重を与える荷重付与手段を備えたことを特徴とする排気ガス還流装置。 The exhaust gas recirculation device according to claim 11,
An exhaust gas recirculation device comprising load applying means for applying a load for urging the second valve to the side opposite to the actuator side in the axial direction of the shaft.
前記第2バルブは、前記スロットルボアの断面形状と異なる形状のバルブプレートを有し、
前記バルブプレートのプロフィールは、前記内燃機関の仕様または車種に対応して設定される吸入空気の流量特性に基づいて変更されることを特徴とする排気ガス還流装置。 The exhaust gas recirculation device according to any one of claims 1 to 12, wherein the housing has a duct in which a throttle bore corresponding to an intake air passage upstream of the merging portion is formed. And
The second valve has a valve plate having a shape different from a cross-sectional shape of the throttle bore,
The exhaust gas recirculation device according to claim 1, wherein the profile of the valve plate is changed based on a flow rate characteristic of intake air set in accordance with a specification or a vehicle type of the internal combustion engine.
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JP2012062826A (en) * | 2010-09-16 | 2012-03-29 | Denso Corp | Low pressure egr device |
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