JP2016080133A

JP2016080133A - ダブルポペットバルブ

Info

Publication number: JP2016080133A
Application number: JP2014215016A
Authority: JP
Inventors: 健二村岡; Kenji Muraoka
Original assignee: Taiho Kogyo Co Ltd
Current assignee: Taiho Kogyo Co Ltd
Priority date: 2014-10-22
Filing date: 2014-10-22
Publication date: 2016-05-16

Abstract

【課題】熱膨張によるバルブシャフトの変形を吸収することができるダブルポペットバルブを提供する。【解決手段】直動式ＤＣモータ６１によってバルブシャフト６５に設けられた第一バルブ７１及び第二バルブ７２をそれぞれ第一バルブシート８１及び第二バルブシート８２から移動させて第一流路Ｐ１及び第二流路Ｐ２を開閉するＥＧＲバルブ６０であって、第一バルブ７１及び第一バルブシート８１は、弾性部材で形成されるものである。また、第一バルブ７１及び第一バルブシート８１の厚みは、直動式ＤＣモータ６１の駆動力によって十分に弾性変形する厚みとされる。【選択図】図２

Description

本発明は、ダブルポペットバルブの技術に関する。

ダブルポペットバルブは、駆動装置によってバルブシャフトに設けられた二つのバルブをそれぞれのバルブシートから移動させて二つの流路を開閉するバルブとして公知である。ダブルポペットバルブは、例えばエンジンのＥＧＲ（ＥｘｈａｕｓｔＧａｓＲｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）装置に設けられるＥＧＲバルブに用いられている（例えば、特許文献１）。ＥＧＲバルブは、燃焼後の排気ガスの一部を吸気側へ導き再度吸気させるＥＧＲ装置のＥＧＲ量を調整する流量調整弁である。

ところで、ＥＧＲバルブのバルブシャフトは、ステンレス等の金属で構成されているため、高温域では熱膨張により変形するおそれがある。ダブルポペットバルブでは、バルブシャフトが変形した場合には、バルブ全閉状態にて一方のバルブとバルブシートとの間に隙間が生じ、排気ガスが漏れるおそれがある。そこで、ダブルポペットバルブでは、熱膨張によるバルブシャフトの変形を吸収することが望まれている。

特開平１１−１８２３５５号公報

本発明の解決しようとする課題は、熱膨張によるバルブシャフトの変形を吸収することができるダブルポペットバルブを提供することである。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、駆動装置によってバルブシャフトに設けられた二つのバルブをそれぞれのバルブシートから移動させて二つの流路を開閉するダブルポペットバルブであって、少なくとも一組の前記バルブ及び前記シートは、弾性部材で形成されるものである。

請求項２においては、請求項１記載のダブルポペットバルブであって、前記弾性部材で形成される少なくとも一組の前記バルブ及び前記シートの厚みは、前記駆動装置の駆動力によって十分に弾性変形する厚みとされるものである。

本発明のダブルポペットバルブによれば、熱膨張によるバルブシャフトの変形を吸収することができる。

エンジンの全体的な構成を示した模式図。ＥＧＲバルブの構成を示す模式図。バルブシャフトが変形したＥＧＲバルブの構成を示す模式図。ＥＧＲバルブの作用を示す模式図。

図１を用いて、エンジン１００の構成について説明する。
なお、図１では、エンジン１００の構成を模式的に表している。また、図１では、電気信号線を破線によって表している。

エンジン１００は、本発明のダブルポペットバルブに係る実施形態であるＥＧＲバルブ６０を備えるものである。本実施形態のエンジン１００は、産業用の直列４気筒ディーゼルエンジンとされている。

エンジン１００は、エンジン本体４０と、制御手段としてのＥＣＵ（ＥｎｇｉｎｅＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）５０（以下、コントローラ５０）と、を備えている。エンジン本体４０は、気筒４１が形成されるシリンダブロック４２と、シリンダヘッド（図示略）と、吸気系統１０と、排気系統２０と、ＥＧＲ（ＥｘｈａｕｓｔＧａｓＲｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）装置３０と、を備えている。

吸気系統１０は、気筒４１・・４１に外気を吸入するための系統である。吸気系統１０では、外気側からシリンダヘッドに接続される吸気マニホールド１５に向かって、エアクリーナ１１、吸気マニホールド１５の順でそれぞれ配置されている。

排気系統２０は、排気ガスを排出するための系統である。排気系統２０では、シリンダヘッドに接続される排気マニホールド２５から外気側に向かって、排気マニホールド２５、マフラー２１の順でそれぞれ配置されている。

ＥＧＲ装置３０は、排気系統２０から排気流量の一部をＥＧＲ流量として吸気系統１０に還流させるための経路であって、排気系統２０の中途部と吸気系統１０の中途部とをＥＧＲ配管３５によって接続している。ＥＧＲ装置３０では、排気系統２０から吸気系統１０に向かって、ＥＧＲクーラ３１、ＥＧＲバルブ６０の順でそれぞれ配置されている。

ＥＧＲバルブ６０は、ＥＧＲ装置３０のＥＧＲ流量を調整する弁である。ＥＧＲバルブ６０は、コントローラ５０と接続されている。ＥＧＲバルブ６０の構成について、詳しくは後述する。

コントローラ５０は、エンジン１００を総合的に制御するものである。コントローラ５０には、ＥＧＲバルブ６０に接続されている。コントローラ５０は、ＥＧＲ装置３０に適正なＥＧＲ量を通過させるためのＥＧＲ開度をＥＧＲバルブ６０に指令する機能を有している。

図２を用いて、ＥＧＲバルブ６０の構成について説明する。
なお、図２では、ＥＧＲバルブ６０の構成を一部断面視として模式的に表している。また、以下では、図２に示される第一バルブ７１及び第二バルブ７２の開閉方向に従って説明するものとする。さらに、図２では、ＥＧＲバルブ６０の閉状態を表している。

ＥＧＲバルブ６０は、本発明のダブルポペットパルブに係る実施形態である。ＥＧＲバルブ６０は、上述したように、ＥＧＲ装置３０のＥＧＲ量を調整する弁である。ＥＧＲバルブ６０は、二つのバルブ（第一バルブ７１・第二バルブ７２）をそれぞれのバルブシート（第一バルブシート８１・第二バルブシート８２）から移動させて二つの流路（第一流路Ｐ１・第二流路Ｐ２）を開閉するものである。

ＥＧＲバルブ６０は、駆動装置としての直動式ＤＣモータ６１と、バルブシャフト６５と、第一バルブ７１・第二バルブ７２と、第一バルブシート８１・第二バルブシート８２と、バルブケーシング６７と、備えている。

直動式ＤＣモータ６１は、モーターケーシング６２に収納された、駆動軸６３と、コイル６４と、から構成されている。直動式ＤＣモータ６１は、コイル６４が通電されることによって、駆動軸６３が開閉方向に移動する構成とされている。

バルブケーシング６７には、スプリング収納室６７Ａと、入口側ＥＧＲ通路６７Ｃと、第一出口側ＥＧＲ通路６７Ｂと、第二出口側ＥＧＲ通路６７Ｄと、が形成されている。入口側ＥＧＲ通路６７Ｃは、第一出口側ＥＧＲ通路６７Ｂと第二出口側ＥＧＲ通路６７Ｄとに分岐される。なお、入口側ＥＧＲ通路６７Ｃの上流側、並びに、第一出口側ＥＧＲ通路６７Ｂ及び第二出口側ＥＧＲ通路６７Ｄの下流側は、ＥＧＲ配管３５に接続されている。

バルブシャフト６５は、直動式ＤＣモータの駆動軸６３と同軸上に配置されている。バルブシャフト６５は、バルブケーシング６７に収納され、スプリング収納室６７Ａ、入口側ＥＧＲ通路６７Ｃ、第一出口側ＥＧＲ通路６７Ｂ及び第二出口側ＥＧＲ通路６７Ｄを貫通して配置されている。バルブシャフト６５には、スプリング６６と、第一バルブ７１と、第二バルブ７２と、が設けられている。なお、バルブシャフト６５は、ステンレスで形成されている。

第一バルブ７１は、バルブシャフト６５の開閉方向の開側中途部に固設されている。第一バルブ７１は、第一バルブシート８１から移動することによって後述する第一流路Ｐ１を開閉するものである。第一バルブ７１は、中空の略円盤形状であって、外縁部が開閉方向の開側に向かって傾斜するように曲げられて形成されている。

第一バルブシート８１は、入口側ＥＧＲ通路６７Ｃと第一出口側ＥＧＲ通路６７Ｂとの間に設けられている。第一バルブシート８１は、中空の略円盤形状であって、内縁部が開閉方向の閉側に向かって傾斜するように曲げられて形成されている。ここで、第一バルブシート８１と第一バルブ７１とを通過する流路を第一流路Ｐ１と定義する（図２中の黒抜き矢印）。

ここで、特記すべき事項として、第一バルブ７１及び第一バルブシート８１は、弾性部材（本実施形態では、ステンレス）で形成されている。また、第一バルブ７１及び第一バルブシート８１の厚みは、直動式ＤＣモータ６１の駆動力によって十分に弾性変形する厚さで形成されている。さらに、第一バルブ７１及び第一バルブシート８１は、プレス加工によって製造される薄肉形状に形成されている。

第二バルブ７２は、バルブシャフト６５の開閉方向の開側端部に固設されている。第二バルブ７２は、第二バルブシート８２から移動することによって後述する第二流路Ｐ２を開閉するものである。第二バルブ７２は、中空の略円盤形状であって、外縁部が開閉方向の開側に向かって傾斜するように曲げられて形成されている。

第二バルブシート８２は、入口側ＥＧＲ通路６７Ｃと第二出口側ＥＧＲ通路６７Ｄとの間に設けられている。第二バルブシート８２は、中空の略円盤形状であって、内縁部が開閉方向の閉側に向かって傾斜するように曲げられて形成されている。ここで、第二バルブシート８２と第二バルブ７２とを通過する流路を第二流路Ｐ２と定義する（図２中の黒抜き矢印）。

ここで、特記すべき事項として、第二バルブ７２及び第二バルブシート８２は、弾性部材（本実施形態では、ステンレス）で形成されている。また、第二バルブ７２及び第二バルブシート８２の厚みは、直動式ＤＣモータ６１の駆動力によって十分に弾性変形する厚さで形成されている。さらに、第二バルブ７２及び第二バルブシート８２は、プレス加工によって製造される薄肉形状に形成されている。

スプリング６６は、バルブシャフト６５の開閉方向の閉側に設けられ、スプリング収納室６７Ａに収容されている。スプリング６６は、バルブシャフト６５を開閉方向の閉側に向けて付勢するように構成されている。

図３を用いて、バルブシャフト６５が変形したＥＧＲバルブ６０の構成について説明する。
なお、図３（Ａ）では、変形前のＥＧＲバルブ６０の構成を一部断面視として模式的に表している。また、図３（Ｂ）では、変形後のＥＧＲバルブ６０の構成を一部断面視として模式的に表している。さらに、図３では、ＥＧＲバルブ６０の閉状態を表している。

図３（Ａ）に示すように、ＥＧＲバルブ６０では、バルブシャフト６５の開閉方向の開側中途部に第一バルブ７１が設けられ、バルブシャフト６５の開閉方向の開側先端部に第二バルブ７２が設けられている。ここで、バルブシャフト６５における第一バルブ７１と第二バルブ７２との距離をバルブ間距離Ｌと定義する。

図３（Ａ）に示すように、ＥＧＲバルブ６０では、高温の排気ガスが通過するため、バルブシャフト６５が熱膨張により変形し、バルブ間距離Ｌがバルブ間距離Ｌ１（バルブ間距離Ｌ＋伸びδＬ）に変動する場合がある。このとき、第二バルブ７２と第二バルブシート８２との間に隙間が生じ、排気ガスが漏れるおそれがある。

図４を用いて、ＥＧＲバルブ６０の作用について説明する。
なお、図４では、ＥＧＲバルブ６０の構成を一部断面視として模式的に表している。また、以下では、図４（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の順にて、ＥＧＲバルブ６０の開状態から全閉状態となる作用を表している。

図４（Ａ）に示すように、ＥＧＲバルブ６０では、第一バルブ７１及び第二バルブ７２がそれぞれ第一バルブシート８１及び第二バルブシート８２から所定量だけ離間し、所定のＥＧＲ開度とされている。なお、ＥＧＲバルブ６０では、上述したように、バルブシャフト６５が熱膨張により変形し、バルブ間距離Ｌ１に変動しているものとする。

図４（Ｂ）に示すように、ＥＧＲバルブ６０では、バルブシャフト６５が開閉方向の閉側に作動し、第一バルブ７１と第一バルブシート８１とが当接して第一流路Ｐ１がシールされるものの、上述したようにバルブ間距離Ｌ１に変動しているため、第二バルブ７２と第二バルブシート８２との間には隙間が生じる。

図４（Ｃ）に示すように、ＥＧＲバルブ６０では、さらにバルブシャフト６５が開閉方向の閉側に作動し、第一バルブ７１と第一バルブシート８１とが弾性変形して当接して第一流路Ｐ１がシールされた状態で、第二バルブ７２と第二バルブシート８２とが当接して第二流路Ｐ２もシールされる。このとき、ＥＧＲバルブ６０では、バルブシャフト６５の伸びδＬが第一バルブ７１と第一バルブシート８１との全閉状態における弾性変形によって吸収されている。

ＥＧＲバルブ６０の効果について説明する。
ＥＧＲバルブ６０によれば、熱膨張によるバルブシャフトの変形を吸収することができる。

すなわち、第一バルブ７１、第一バルブシート８１、第二バルブ７２及び第二バルブシート８２を、直動式ＤＣモータ６１の駆動力によって十分弾性変形する厚さの弾性部材で形成することによって、熱膨張によるバルブシャフト６５の伸びδＬを弾性変形によって吸収することができる。

また、ＥＧＲバルブ６０によれば、バルブシャフトの製造時における組み付け誤差も吸収することができる。そのため、組み付け工程を短縮化して生産効率を向上することができる。

さらに、第一バルブ７１、第一バルブシート８１、第二バルブ７２及び第二バルブシート８２を、直動式ＤＣモータ６１の駆動力によって十分弾性変形する厚さの弾性部材で形成することによって、全閉状態であっても、シール性を向上することができる。

なお、本実施形態では、第一バルブ７１、第一バルブシート８１、第二バルブ７２及び第二バルブシート８２を、直動式ＤＣモータ６１の駆動力によって十分弾性変形する厚さの弾性部材で形成する構成としたが、これに限定されない。例えば、第一バルブ７１及び第一バルブシート８１のみを、直動式ＤＣモータ６１の駆動力によって十分弾性変形する厚さの弾性部材で形成する構成としても良い。

３０ＥＧＲ装置
６０ＥＧＲバルブ
６５バルブシャフト
７１第一バルブ
７２第二バルブ
８１第一バルブシート
８２第二バルブシート
１００エンジン
Ｌバルブ間距離
Ｐ１第一流路
Ｐ２第二流路

Claims

駆動装置によってバルブシャフトに設けられた二つのバルブをそれぞれのバルブシートから移動させて二つの流路を開閉するダブルポペットバルブであって、
少なくとも一組の前記バルブ及び前記シートは、弾性部材で形成される、
ダブルポペットバルブ。
請求項１記載のダブルポペットバルブであって、
前記弾性部材で形成される少なくとも一組の前記バルブ及び前記シートの厚みは、前記駆動装置の駆動力によって十分に弾性変形する厚みとされる、
ダブルポペットバルブ。