JP2013199887A - Exhaust gas recirculation valve - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の排気系から吸気系へと排気ガスを再循環させる流路を切換可能な排気ガス再循環バルブに関する。 The present invention relates to an exhaust gas recirculation valve capable of switching a flow path for recirculating exhaust gas from an exhaust system of an internal combustion engine to an intake system.
従来から、例えば、内燃機関から排出される有害成分を除去するために、排気ガス再循環バルブが用いられている。この排気ガス再循環バルブは、内燃機関から排出される排気ガスを吸気系に再循環させ、前記排気ガス中に含まれるNOx等の有害成分を減少させるために、前記内燃機関の吸気系と排気系とを連通させる機能を有する。 Conventionally, for example, an exhaust gas recirculation valve has been used to remove harmful components discharged from an internal combustion engine. The exhaust gas recirculation valve recirculates the exhaust gas discharged from the internal combustion engine to the intake system and reduces harmful components such as NOx contained in the exhaust gas to reduce the harmful components such as NOx. Has the function of communicating with the system.
本出願人は、内燃機関の吸気通路と排気通路とを接続する排気ガス還流路に設けられる流路開閉弁を提案している(特許文献1参照)。この流路開閉弁は、排気ガス還流路に接続されるボディ本体を有し、前記ボディ本体の内部には球状のボールバルブが回動自在に配設される。そして、回転駆動源にシャフトを介して連結されたボールバルブが所定角度だけ回動することで、前記ボディ本体に形成された排気ガス流入口と排気ガス流出口との連通状態を切り換え、排気ガス還流路における排気ガスの流通状態を制御している。 The present applicant has proposed a flow path opening / closing valve provided in an exhaust gas recirculation path that connects an intake passage and an exhaust passage of an internal combustion engine (see Patent Document 1). The flow path opening / closing valve has a body main body connected to the exhaust gas recirculation path, and a spherical ball valve is rotatably disposed inside the body main body. Then, the ball valve connected to the rotational drive source via the shaft rotates by a predetermined angle to switch the communication state between the exhaust gas inlet and the exhaust gas outlet formed in the body body, and the exhaust gas The flow state of the exhaust gas in the reflux path is controlled.
本発明は、前記の提案に基づいてなされたものであり、排気ガスの流量特性をより一層リニアな特性としつつ、該排気ガスの流量を増加させることが可能な排気ガス再循環バルブを提供することを目的とする。 The present invention has been made based on the above proposal, and provides an exhaust gas recirculation valve capable of increasing the flow rate of the exhaust gas while making the flow rate characteristic of the exhaust gas more linear. For the purpose.
前記の目的を達成するために、本発明は、排気ガスの流通する流路を有したボディと、少なくとも外周面の一部が球状であり前記流路に配置され前記排気ガスの流通状態を切り換えるバルブと、前記流路において前記バルブより上流側に設けられ前記バルブの着座するシート部を有したシート部材と、前記バルブに連結され該バルブを回動させるシャフトとを備える排気ガス再循環バルブにおいて、
前記バルブの曲率中心と前記シャフトの軸線との前記排気ガスの流通方向に沿った偏心量は、前記ボディに形成され前記排気ガスの流入する流入口の直径に対対する比が、5.5%以上となるように設定されることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides a body having a flow path through which exhaust gas circulates, and at least a part of the outer peripheral surface is spherical and disposed in the flow path to switch the flow state of the exhaust gas. In an exhaust gas recirculation valve comprising: a valve; a seat member provided upstream of the valve in the flow path and having a seat portion on which the valve is seated; and a shaft connected to the valve and rotating the valve. ,
The amount of eccentricity along the flow direction of the exhaust gas between the center of curvature of the valve and the axis of the shaft is 5.5% of the diameter of the inlet formed in the body and into which the exhaust gas flows. It is set so that it may become the above.
本発明によれば、少なくとも外周面の一部が球状であるバルブを有した排気ガス再循環バルブにおいて、前記外周面の曲率中心と該バルブを回転させるシャフトの軸心との偏心距離が、排気ガスの流入するボディの流入口の直径に対する比が、前記偏心距離が直径の5.5%以上となるように設定することにより、流路を流通する排気ガスの流量特性をより一層リニアな特性としつつ、その流量を増加させることができる。 According to the present invention, in the exhaust gas recirculation valve having a valve having at least a part of the outer peripheral surface being spherical, the eccentric distance between the center of curvature of the outer peripheral surface and the axis of the shaft rotating the valve is an exhaust gas. By setting the ratio of the gas inflow body to the diameter of the inlet of the body so that the eccentric distance is 5.5% or more of the diameter, the flow rate characteristic of the exhaust gas flowing through the flow path is more linear. However, the flow rate can be increased.
本発明によれば、以下の効果が得られる。 According to the present invention, the following effects can be obtained.
すなわち、少なくとも外周面の一部が球状であるバルブを有した排気ガス再循環バルブにおいて、前記外周面の曲率中心と該バルブを回転させるシャフトの軸心との偏心距離は、排気ガスの流入するボディの流入口の直径に対する比が5.5%以上となるように設定することにより、流路を流通する排気ガスの流量特性をより一層リニアな特性としつつ、その流量を増加させることが可能となる。 That is, in an exhaust gas recirculation valve having a valve whose spherical surface is at least a part of the outer peripheral surface, the eccentric distance between the center of curvature of the outer peripheral surface and the axis of the shaft that rotates the valve is such that exhaust gas flows in. By setting the ratio of the body inlet to the inlet diameter to be 5.5% or more, it is possible to increase the flow rate while making the flow rate characteristic of the exhaust gas flowing through the flow path more linear. It becomes.
本発明に係る排気ガス再循環バルブ10について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。図1において、参照符号10は、本発明の実施の形態に係る排気ガス再循環バルブを示す。
A preferred embodiment of the exhaust
この排気ガス再循環バルブ10は、図1及び図2に示されるように、ボディ本体(ボディ)12と、該ボディ本体12の内部に回動自在に設けられるバルブ14と、前記バルブ14の外周面に当接するバルブシート(シート部材)16と、前記ボディ本体12の上部に設けられ、前記バルブ14に対して回転駆動力を付与する駆動力伝達機構18とを含む。
As shown in FIGS. 1 and 2, the exhaust
このボディ本体12は、例えば、金属製材料から形成され、その下側には、排気ガスの供給されるガス流入口(流入口)20と、その反対側に設けられ前記排気ガスを導出して内燃機関(図示せず)へと循環させるガス流出口22とが設けられている。なお、ボディ本体12において、ガス流入口20とガス流出口22とは略一直線上に設けられる。また、ボディ本体12には、ガス流入口20とガス流出口22との間に連通室(流路)24が形成され、この連通室24の内部に略円盤状のバルブ14が回動自在に配設される。
The body
連通室24とガス流入口20との間には、ガス流入口20に対して拡径した装着孔26が形成され、該装着孔26には、バルブ14の外周面に摺接するバルブシート16が設けられる。このバルブシート16は、例えば、金属製材料から形成され、軸方向(矢印A1、A2方向)に沿って貫通した連通孔28と、該連通孔28の内から徐々に拡径するテーパ状のシート部30とを備え、装着孔26において、前記連通孔28がボディ本体12のガス流入口20側(矢印A2方向)、シート部30が連通室24側(矢印A1方向)となるように配置される。そして、バルブシート16の連通孔28を通じてガス流入口20と連通室24とが連通している。
A
また、バルブシート16は、装着孔26において軸方向(矢印A1、A2方向)及び径方向に移動可能に設けられ、該装着孔26の連通室24側(矢印A1方向)に設けられたリング状のストッパ32との間にスプリング34が介装され、該スプリング34によって前記バルブシート16がガス流入口20側(矢印A2方向)へと付勢されている。
Further, the
一方、ボディ本体12の略中央部には、図1に示されるように、連通室24から鉛直上方に向かって貫通したシャフト孔36が形成され、後述する駆動力伝達機構18のシャフト38が挿通される。
On the other hand, as shown in FIG. 1, a
バルブ14は、半球面状の外周面を有し略円盤状に形成された本体部40と、該本体部40の端部から軸方向(矢印A1方向)に突出し、シャフト38に連結される軸部42とを備える。
The
駆動力伝達機構18は、バルブ14の連結されるシャフト38と、前記シャフト38の上端部に連結されるバルブギア44と、ボディ本体12の上部に連結され前記バルブギア44を介して前記シャフト38を回転駆動させる駆動源46とを含む。
The driving
シャフト38は、その上端部がバルブギア44の略中央部に挿通されてナット48を締め付けることによって固定されると共に、ボディ本体12においてバルブ14の上方及び下方にそれぞれ装着された一組の軸受50a、50bによって回転自在に支持されている。
The
また、図2に示されるように、シャフト38の軸線B1は、バルブ14における外周面の曲率中心を通る軸線B2に対して偏心した位置となるように連結されている。すなわち、軸線B1は、バルブ14の軸線B2に対して所定距離だけ離間して平行となるように設定されている。
As shown in FIG. 2, the axis B <b> 1 of the
このため、バルブ14は、軸線B2から偏心した位置に設定された軸線B1を中心として回動(揺動)するように連通室24内に設置されている。
For this reason, the
このシャフト38の軸線B1は、バルブ14の軸線B2に対して排気ガスの流通方向に沿った下流側(矢印A1方向)に所定距離(偏心距離L)だけ偏心するように配置される。
The axis B1 of the
詳細には、偏心距離Lは、ボディ本体12におけるガス流入口20の直径Dに対する比が、5.5%以上となるように設定される(L/D×100=5.5)。換言すれば、偏心距離Lを直径Dで除した値が、0.055以上となるように設定される。
Specifically, the eccentric distance L is set such that the ratio of the gas inlet 20 in the body
駆動源46は、例えば、通電作用下に回転駆動するステッピングモータやロータリーアクチュエータからなり、その回転駆動力がバルブギア44を介してシャフト38へと伝達されることにより、シャフト38に連結されたバルブ14が軸線B1を中心として回動動作する。
The
本発明の実施の形態に係る排気ガス再循環バルブ10は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。なお、ここでは、図1及び図2に示されるように、バルブ14の外周面がバルブシート16のシート部30に着座し、ガス流入口20とガス流出口22との間の連通が遮断された弁閉状態を初期位置として説明する。
The exhaust
このような弁閉状態にある初期位置から、駆動力伝達機構18の駆動源46が駆動することで、該駆動源46の回転駆動力がバルブギア44を介してシャフト38へと伝達され、前記シャフト38に連結されたバルブ14が軸線B2から偏心した位置に設定された軸線B1を中心として所定角度だけ反時計回りに回転する。これにより、バルブ14はバルブシート16から徐々に離間する方向に変位する。
When the
そして、バルブ14の外周面が、バルブシート16のシート部30から離間することによって、弁開状態となり該外周面と前記シート部30との間の間隙を通じてガス流入口20に供給された排気ガスが連通室24内へと導入される。駆動源46の駆動作用下にさらにバルブ14を回転させることにより、該バルブ14がシート部30から徐々に離間し、前記バルブ14が初期位置から、例えば、約90°回転した状態で完全な弁開状態となる。このような弁開状態において、ガス流入口20に供給された排気ガスが、バルブシート16の連通孔28、連通室24を通じてガス流出口22へと流通し、図示しない内燃機関へと供給される。
When the outer peripheral surface of the
次に、ボディ本体12におけるガス流入口20の直径D、偏心距離L、バルブ14の弁開時における全開時流量との関係について、図3、図4A及び図4Bを参照しながら説明する。なお、図3は、ガス流入口20の直径Dが18mmの場合における偏心距離Lと、バルブ14の全開時における排気ガスの流量との関係を示す特性線図であり、図4Aは、上述した図3のガス流入口20より小径である直径Dが9mmの場合における偏心距離Lと排気ガスの流量との関係を示す特性線図であり、図4Bは、上述した図3のガス流入口20より大径である直径Dが27mmの場合における偏心距離Lと排気ガスの流量との関係を示す特性線図である。
Next, the relationship between the diameter D of the
先ず、図3に示される特性線図では、偏心距離Lのない状態(L=0)から約1mm近傍に到達する辺りまで排気ガスの流量が急激に増加し、該偏心距離Lが1mm以上となるに従って、前記流量の増加が鈍化していることが諒解される。換言すれば、排気ガスの流量増加代は、偏心距離Lが約1mmとなるまでが最も大きくなる。すなわち、流量特性は、偏心距離Lが約1mm近傍で変化している。 First, in the characteristic diagram shown in FIG. 3, the flow rate of the exhaust gas increases rapidly from the state without the eccentric distance L (L = 0) to the vicinity of about 1 mm, and the eccentric distance L becomes 1 mm or more. It can be seen that the increase in the flow rate is slowing down. In other words, the amount of increase in the flow rate of the exhaust gas is greatest until the eccentric distance L reaches about 1 mm. That is, the flow rate characteristics change when the eccentric distance L is about 1 mm.
そのため、ガス流入口20の直径Dと偏心距離Lとの比(L/D×100)が、約5.5%となる前記偏心距離Lに到達するまでの排気ガスの流量増加が大きくなるため、少なくとも前記ガス流入口20の直径Dに対する偏心距離Lの比が、約5.5%以上となるように設定するとよい。
Therefore, the flow rate of the exhaust gas increases until the eccentric distance L reaches a ratio (L / D × 100) between the diameter D of the
また、図4Aに示される特性線図では、偏心距離Lのない状態(L=0)から約0.5mmに到達する辺りまで排気ガスの流量が急激に増加し、該偏心距離Lが0.5mm以上となるに従って、前記流量の増加が徐々に緩やかになっていくことが諒解される。すなわち、流量特性は、偏心距離Lが約0.5mm近傍で変化している。この場合も、ガス流入口20の直径Dと偏心距離Lとの関係は、0.5/9×100≒5.5%となる。
Further, in the characteristic diagram shown in FIG. 4A, the flow rate of the exhaust gas increases rapidly from the state where there is no eccentric distance L (L = 0) to the point where it reaches about 0.5 mm. It can be seen that the increase in the flow rate gradually decreases as the distance becomes 5 mm or more. That is, the flow rate characteristic changes when the eccentric distance L is about 0.5 mm. Also in this case, the relationship between the diameter D of the
さらに、図4Bに示される特性線図では、偏心距離Lのない状態(L=0)から約1.5mmに到達する辺りまで排気ガスの流量が急激に増加し、該偏心距離Lが1.5mm以上となるに従って、前記増加代が徐々に緩やかとなっていくことが諒解される。すなわち、流量特性は、偏心距離Lが約1.5mm近傍で変化しており、この場合も、ガス流入口20の直径Dと偏心距離Lとの関係は、1.5/27×100≒5.5%となる。
Further, in the characteristic diagram shown in FIG. 4B, the flow rate of the exhaust gas increases rapidly from the state where there is no eccentric distance L (L = 0) to the point where it reaches about 1.5 mm. It is understood that the increase margin gradually becomes gradually as it becomes 5 mm or more. That is, the flow rate characteristic changes when the eccentric distance L is about 1.5 mm, and also in this case, the relationship between the diameter D of the
以上のように、本実施の形態では、バルブ14の曲率中心(軸線)B2と該バルブ14を回転させるシャフト38の軸心B1とが偏心した排気ガス再循環バルブ10において、ボディ本体12に形成され排気ガスの流入するガス流入口20の直径Dと、排気ガスの流通方向に沿った前記バルブ14の曲率中心(軸線)B2とシャフト38の軸線B1との偏心距離Lとの関係を、前記偏心距離Lが直径Dの5.5%以上となるように設定することにより、排気ガスの流量特性をより一層リニアとしつつ、その流量を増加させることが可能となる。
As described above, in the present embodiment, the exhaust
なお、本発明に係る排気ガス再循環バルブは、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。 The exhaust gas recirculation valve according to the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can of course have various configurations without departing from the gist of the present invention.
10…排気ガス再循環バルブ 12…ボディ本体
14…バルブ 16…バルブシート
18…駆動力伝達機構 20…ガス流入口
22…ガス流出口 24…連通室
30…シート部 38…シャフト
46…駆動源
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記バルブの曲率中心と前記シャフトの軸線との前記排気ガスの流通方向に沿った偏心量は、前記ボディに形成され前記排気ガスの流入する流入口の直径に対する比が、5.5%以上となるように設定されることを特徴とする排気ガス再循環バルブ。 A body having a flow path through which exhaust gas circulates, a valve having at least a part of the outer peripheral surface being spherical and arranged in the flow path for switching the flow state of the exhaust gas, and upstream of the valve in the flow path In an exhaust gas recirculation valve comprising a seat member having a seat portion provided and seated on the valve, and a shaft connected to the valve and rotating the valve,
The amount of eccentricity along the flow direction of the exhaust gas between the curvature center of the valve and the axis of the shaft is such that the ratio to the diameter of the inlet port formed in the body and into which the exhaust gas flows is 5.5% or more. An exhaust gas recirculation valve characterized by being set to be
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