JP2012026296A - Egrクーラシステムおよび流路切替弁 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の一態様は、EGRガスを冷却するEGRクーラ12と、EGRクーラ12へのEGRガスの導入と非導入とを切り替えるバイパスバルブ10とを有するEGRクーラシステム1において、バイパスバルブ10は、EGRガスが流れる複数の流路が設けられたハウジング14と、ハウジング14に設けられEGRガスが流れる流路を切り替えるために複数の流路を選択的に開閉するスイングバルブ16と、スイングバルブ16と一体化したバルブシャフト18と、ハウジング14に設けられ複数の流路を形成する仕切壁20とを備え、スイングバルブ16は、バルブシャフト18に固定される第1部位68と仕切壁20に当接可能な第2部位70との間に設けられた曲線形状の曲げ部72を備える。
【選択図】 図1
Description
スイングバルブが第1の位置に配置しているとき、EGRガスは第1の流路からEGRクーラの内部を通って第2の流路に流れる。このとき、EGRガスがEGRクーラの内部を通るときに生じるEGRガスの圧力損失により、第1の流路と第2の流路との間でEGRガスの差圧が生じる。そのため、スイングバルブにおいて第1の流路側の面と第2の流路側の面とで受けるEGRガスの圧力に差が生じる。
また、弁体は曲げ部を備えるので、第2部位が仕切壁に当接している時に第2部位が複数の流路間のEGRガスの差圧を受けることによりネジの首部に発生する応力が低減する。そのため、ネジの耐久性が向上する。したがって、弁体による流路の切り替え動作の安定性が向上する。
(実施例1)
〔EGRクーラシステムとバイパスバルブの説明〕
<EGRクーラシステムの概要>
図1は、実施例1のEGRクーラシステム1の断面図である。
図1に示すように、EGRクーラシステム1には、バイパスバルブ10と、EGRクーラ12とが備わっている。そして、バイパスバルブ10に対してEGRクーラ12が一体化されてEGRクーラシステム1が構成されている。なお、バイパスバルブ10は、本発明の「流路切替弁」の一例である。
図2は、実施例1のバイパスバルブ10の断面図である。図3は、図2のA−A断面図である。
バイパスバルブ10は、EGRクーラ12へのEGRガスの導入と非導入(バイパス)とを切り替えるための流路切替弁である。図2に示すように、実施例1のバイパスバルブ10は、EGRガスが流れる複数の流路が設けられたハウジング14と、ハウジング14の内部に設けられたスイングバルブ16と、スイングバルブ16と一体化したバルブシャフト18とを有する。スイングバルブ16は、EGRガスが流れる流路を切り替えるために複数の流路を選択的に開閉する手段である。スイングバルブ16は本発明の「弁体」の一例であり、バルブシャフト18は本発明の「弁軸」の一例である。
一方、EGRクーラ12は、バイパスバルブ10によって導入されたEGRガスを冷却するものである。図1に示すように、EGRクーラ12には、クーラコア58が備わっている。これらクーラコア58は、鉄合金(例えば、ステンレス鋼)により形成されている。そして、クーラコア58の内部にEGRガスが流れる流路64が形成されている。
続いて、上記した構成を有するEGRクーラシステム1の動作について簡単に説明する。まず、エンジンの冷却水温が所定温度以下である場合(冷間時)には、不図示のアクチュエータにより、スイングバルブ16が仕切壁20の第1壁28のバルブシート46とハウジング14のバルブシート50とに当接させられる。これにより、バイパスバルブ10の内部において、流入流路22と流出流路34とが排出流路26を介して連通して、流入流路22と導入流路24とが遮断される。そのため、不図示のEGR配管からバイパスバルブ10の流入流路22に流れ込んだEGRガスは、流出流路34へと流れる。そして、流出流路34からバイパスバルブ10の外部へ流れ出したEGRガスは、不図示のインテークマニホールドへ供給される。このように、冷間時には、EGRガスは、EGRクーラ12を通過することなくそのままインテークマニホールドへ供給される。
次に、バイパスバルブ10のスイングバルブ16について説明する。図4は、スイングバルブ16の断面図である。図4に示すように、スイングバルブ16は、第1部位68と第2部位70と曲げ部72とを備える。
第1部位68は、スイングバルブ16がバルブシャフト18に対しスクリュ38で締結されて固定される部分である。第1部位68は、直線形状に形成されている。また、前記の図3に示すように、バルブシャフト18の溝36において、バルブシャフト18の中心軸方向の3箇所でスクリュ38が締結されている。なお、スクリュ38が締結される箇所は、3箇所に限らず、1箇所や2箇所や4箇所以上であってもよい。
以上のような実施例1の効果について、以下に説明する。
流入流路22と排出流路26(流出流路34)とを遮断すると、EGRガスは導入流路24からEGRクーラ12の流路64へ導入されて当該流路64を通った後、排出流路26に排出される。このとき、流路64の内部でEGRガスの圧力損失が生じるので、流入流路22の内部と排出流路26の内部との間でEGRガスの差圧が生じる。そのため、第2部位70において、第1面74が受けるEGRガスの圧力と第2面76が受けるEGRガスの圧力とに差が発生する。
次に、実施例1のスイングバルブ16について行った解析結果について説明する。
スクリュ38の首部78には、スクリュ38の締付けにより発生する応力σ1と、前記のようにスイングバルブ16の第2部位70の第1面74と第2面76とで受けるEGRガスの差圧により発生する応力σ2とが作用する。そこで、スクリュ38の首部78には、図7に示すような応力が発生すると想定して解析を行った。なお、スイングバルブ16の第2部位70の第1面74と第2面76とで受けるEGRガスの差圧により発生する応力は、流入するEGRガスの圧力の変動による影響を受けるため、図7に示すような応力振幅を有しながら変動すると想定した。なお、図7は、スクリュ38の首部78に発生する応力の様子を示す図である。
次に、実施例2について説明する。以下の説明では、実施例1と同等の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略し、異なった点を中心に述べる。
<仕切壁の構造と作用>
図9は実施例2のバイパスバルブ80の断面図であり、図10は実施例2の変形例のバイパスバルブ81の断面図である。
図9と図10に示すように、仕切壁82は、第1壁84(図9と図10では上部右側壁)と第2壁86(図9と図10では上部左側壁)と第3壁88(図9と図10では下部壁)とを備え、第3壁88から第1壁84と第2壁86とが分岐するような断面に形成されている。そして、仕切壁82の第1壁84は、流入流路22と導入流路24との間に設けられ、流入流路22と導入流路24とを仕切っている。また、仕切壁82の第2壁86は、流入流路22と排出流路26との間に設けられ、流入流路22と排出流路26及び流出流路34とを仕切っている。また、仕切壁82の第3壁88は、導入流路24と排出流路26との間に設けられ、導入流路24と排出流路26とを仕切っている。
そして、実施例2の仕切壁82は、第1壁84の長さと第2壁86の長さとが異なる。具体的には、図9に示すバイパスバルブ80では第2壁86の長さが第1壁84の長さよりも小さく、図10に示すバイパスバルブ81では第1壁84の長さが第2壁86の長さよりも小さい。
実施例2のバイパスバルブ80,81によれば、図9や図10に示すように、第1壁84の長さと第2壁86の長さが異なる。そのため、前記の実施例1のように第1壁28の長さと第2壁30の長さを等しくした場合と比較して、例えば、図9においては、第2壁86により仕切られる流入流路22と排出流路26との間の連通口がバルブシャフト18に近付く。したがって、スイングバルブ16が第2壁86のバルブシート92に当接したときに、バルブシート92とバルブシート56との間の中心C1の位置がバルブシャフト18に近くなる。ゆえに、バルブシャフト18の中心軸と中心C1との距離L1を小さくできる。これにより、スイングバルブ16の第2部位70の第1面74と第2面76との間で受けるEGRガスの差圧が発生した際に、当該差圧によってスイングバルブ16の第2部位70が受ける力のバルブシャフト18の中心軸周りのモーメントを小さくできるので、バルブシャフト18を回動させるために必要なトルクの大きさを低減できる。したがって、バルブシャフト18を回動させるためのアクチュエータの出力を小さくして小型化することができ、バイパスバルブ80を小型化できる。
なお、図10に示すバイパスバルブ81についても、バルブシャフト18の中心軸と中心C2(バルブシート90とバルブシート50との間の中心)との距離L2を小さくできるので、同様の効果を得ることができる。
前記の実施例では、EGRガスを例に挙げたが、これに限定されず本発明の流路切替弁は、他の流体にも適用できる。
10 バイパスバルブ
12 EGRクーラ
14 ハウジング
16 スイングバルブ
18 バルブシャフト
20 仕切壁
22 流入流路
24 導入流路
26 排出流路
28 第1壁
30 第2壁
32 第3壁
34 流出流路
38 スクリュ
46 (第1壁の)バルブシート
50 (ハウジングの)バルブシート
52 (第2壁の)バルブシート
56 (ハウジングの)バルブシート
68 第1部位
70 第2部位
72 曲げ部
73 外周面
74 第1面
75 内周面
76 第2面
78 首部
80 バイパスバルブ
81 バイパスバルブ
82 仕切壁
84 第1壁
86 第2壁
88 第3壁
90 (第1壁の)バルブシート
92 (第2壁の)バルブシート
Claims (5)
- EGRガスを冷却するEGRクーラと、前記EGRクーラへの前記EGRガスの導入と非導入とを切り替える流路切替弁とを有するEGRクーラシステムにおいて、
前記流路切替弁は、前記EGRガスが流れる複数の流路が設けられたハウジングと、前記ハウジングに設けられ前記EGRガスが流れる流路を切り替えるために前記複数の流路を選択的に開閉する弁体と、前記弁体と一体化した弁軸と、前記ハウジングに設けられ前記複数の流路を形成する仕切壁とを備え、
前記弁体は、前記弁軸に固定される第1部位と前記仕切壁に当接可能な第2部位との間に設けられた曲線形状の曲げ部を備えること、
を特徴とするEGRクーラシステム。 - 請求項1に記載するEGRクーラシステムにおいて、
前記第1部位は、ネジにより締結されて前記弁軸に固定されること、
を特徴とするEGRクーラシステム。 - 請求項1または2に記載するEGRクーラシステムにおいて、
前記第2部位は前記曲げ部の外周面に接続する第1面と前記曲げ部の内周面に接続する第2面とを備え、
前記仕切壁は、1つの壁から2つの分岐壁が分岐するように形成され、前記第2部位の前記第1面が当接する一方の前記分岐壁の長さが前記第2部位の前記第2面が当接する他方の前記分岐壁の長さよりも小さいこと、
を特徴とするEGRクーラシステム。 - 請求項3に記載するEGRクーラシステムにおいて、
前記ハウジングには、前記EGRガスを流入させる流入流路と前記EGRガスを前記EGRクーラに導入する導入流路と前記EGRクーラに導入された前記EGRガスが前記EGRクーラから排出される排出流路とが形成され、
前記一方の分岐壁は、前記流入流路と前記排出流路との間に設けられていること、
を特徴とするEGRクーラシステム。 - 流体が流れる複数の流路を有するハウジングと、前記ハウジングに設けられ前記流体の流路を切り替えるために前記複数の流路を選択的に開閉する弁体と、前記弁体と一体化した弁軸と、前記ハウジングに設けられ前記複数の流路を形成する仕切壁とを有する流路切替弁において、
前記弁体は、前記弁軸に固定される第1部位と前記仕切壁に当接可能な第2部位との間に設けられた曲線形状の曲げ部を備えること、
を特徴とする流路切替弁。
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US9121316B2 (en) | 2011-09-09 | 2015-09-01 | Dana Canada Corporation | Exhaust gas heat recovery device |
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