JP2019090385A - Fluid control valve device - Google Patents
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Abstract
Description
この明細書における開示は、流体通路を流れる流体の流れを制御する流体制御弁装置に関する。 The disclosure in this specification relates to a fluid control valve device that controls the flow of fluid flowing in a fluid passage.
特許文献1には、流体制御弁が開示されている。この流体制御弁は、ガソリンエンジンの始動時に、2次空気流路管内に発生する2次空気を、排気ガス浄化装置としての三元触媒コンバータに導いて三元触媒の暖機を促進させる2次空気供給システムに設けられている。この流体制御弁は、ハウジングの内部に形成される2次空気通路を開閉する電磁弁と、排気ガス等の流体が電磁弁側および電動エアポンプ側のシステム内部に逆流する不具合を防止するための逆止弁とを一体化した電磁式流体制御弁である。 Patent Document 1 discloses a fluid control valve. The fluid control valve is a secondary that promotes secondary air generated in the secondary air flow path pipe to a three-way catalytic converter as an exhaust gas purification device at the start of the gasoline engine to promote warm-up of the three-way catalyst. It is provided in the air supply system. The fluid control valve includes an electromagnetic valve for opening and closing a secondary air passage formed inside the housing, and a reverse valve for preventing a problem such as backflow of fluid such as exhaust gas into the system on the electromagnetic valve side and the electric air pump side. It is an electromagnetic type fluid control valve integrated with a stop valve.
特許文献1のような装置では、エンジンの排ガスが逆流することによる排気圧が電磁弁に作用した場合、排ガスに含まれる物質が弁座近傍の通路を形成する通路壁に付着することがある。通路壁を含むバルブシートに堆積した異物は、弁体の開弁動作や閉弁動作の妨げになり、電磁弁が本来の機能を発揮できなくなる問題を引き起こし得る。 In an apparatus like Patent Document 1, when exhaust gas pressure caused by backflow of exhaust gas from the engine acts on the solenoid valve, substances contained in the exhaust gas may adhere to the passage wall forming a passage near the valve seat. Foreign matter accumulated on the valve seat including the passage wall may interfere with the valve opening operation and the valve closing operation of the valve body, which may cause a problem that the solenoid valve can not perform its original function.
この明細書における開示の目的は、通路壁に異物が堆積することを抑制できる流体制御弁装置を提供することである。 An object of the disclosure in this specification is to provide a fluid control valve device capable of suppressing the accumulation of foreign matter on a passage wall.
この明細書に開示された複数の態様は、それぞれの目的を達成するために、互いに異なる技術的手段を採用する。また、特許請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例であって、技術的範囲を限定するものではない。 Several aspects disclosed in this specification employ different technical means from one another in order to achieve each purpose. Further, the claims and the reference numerals in the parentheses described in this section are an example showing the correspondence with the specific means described in the embodiment described later as one aspect, and the technical scope is limited. is not.
開示された流体制御弁装置のひとつは、流体が流下する流体通過口(55)が形成された環状の弁座(3a)を内部に有するハウジング(2)と、弁座に接触して閉弁し弁座から離間して開弁することにより流体通過口を開閉可能な弁体(5;205;305)と、流体通過口に連通する通路(56)を内側に形成するように弁座の周囲から流体流れの下流側に延びる通路壁(3b)と、を備え、弁体は、エンジン(10)の排ガスが逆流して生じる排気圧が弁体に作用している状態において、通路壁に接触する外縁部(5c;205c;305c)を有している。 One of the disclosed fluid control valve devices includes a housing (2) having an annular valve seat (3a) in which a fluid passage (55) through which the fluid flows down is formed, and a valve closed in contact with the valve seat The valve seat (5; 205; 305) which can open and close the fluid passage by opening away from the valve seat, and the passage (56) communicating with the fluid passage are formed inside. A passage wall (3b) extending from the periphery to the downstream side of the fluid flow, and the valve body is mounted on the passage wall in a state where exhaust pressure generated by backflow of exhaust gas of the engine (10) acts on the valve body. It has an outer edge (5c; 205c; 305c) in contact with it.
エンジンからの排ガスの逆流による排気圧が弁体に作用している状態では、排ガスに含まれる異物が通路壁などに付着することがある。この流体制御弁装置によれば、弁体が開弁方向に移動する過程において、外縁部が通路壁を擦るように変位するので、通路壁に付着している異物を外縁部によって擦り取ることができる。仮に異物が通路壁に堆積していても、この外縁部の働きにより、堆積した異物を擦り取れるため、通路壁に異物が堆積することを抑制できる流体制御弁装置を提供できる。 In a state where exhaust pressure by backflow of exhaust gas from the engine acts on the valve body, foreign substances contained in the exhaust gas may adhere to the passage wall or the like. According to this fluid control valve device, in the process of moving the valve body in the valve opening direction, the outer edge portion is displaced so as to rub the passage wall, so foreign objects adhering to the passage wall can be scraped off by the outer edge portion. it can. Even if foreign matter is deposited on the passage wall, the deposited foreign matter is scraped off by the function of the outer edge portion, so that it is possible to provide the fluid control valve device capable of suppressing the foreign matter from depositing on the passage wall.
開示された流体制御弁装置のひとつは、流体が流下する流体通過口(55)が形成された環状の弁座(3a)を内部に有するハウジング(2)と、弁座に接触して閉弁し弁座から離間して開弁することにより流体通過口を開閉可能な弁体(105)と、流体通過口に連通する通路(56)を内側に形成するように弁座の周囲から下流側に延びる通路壁(3b)と、を備え、弁体は、弁体が閉弁状態であるときに、通路壁よりもエンジン(10)側に位置する下流側通路(43)に対して通路壁を遮断するようにハウジングの内壁(3c)に接触する外縁部(105c)を有している。 One of the disclosed fluid control valve devices includes a housing (2) having an annular valve seat (3a) in which a fluid passage (55) through which the fluid flows down is formed, and a valve closed in contact with the valve seat The valve body (105) capable of opening and closing the fluid passage by opening away from the valve seat and the passage (56) communicating with the fluid passage are formed on the downstream side from the periphery of the valve seat And the valve body has a passage wall relative to the downstream passage (43) located closer to the engine (10) than the passage wall when the valve body is in a closed state. And the outer edge (105c) in contact with the inner wall (3c) of the housing so as to block the
前述のように、排ガスの逆流による排気圧が弁体に作用している状態では、排ガスに含まれる異物が通路壁などに付着することがある。この流体制御弁装置によれば、閉弁状態であるときに、弁体の外縁部によって、通路壁を下流側通路に対して遮断するので、下流側通路を通って逆流する排ガスが通路壁に接触することを抑制できる。したがって、この流体制御弁装置によれば、閉弁状態において異物が通路壁に付着しにくいため、通路壁に異物が堆積することを抑制できる。 As described above, in the state where the exhaust pressure due to the backflow of the exhaust gas acts on the valve body, foreign substances contained in the exhaust gas may adhere to the passage wall or the like. According to this fluid control valve device, when the valve is in the closed state, the outer wall of the valve disc blocks the passage wall from the downstream passage, so that the exhaust gas flowing back through the downstream passage flows to the passage wall. Contact can be suppressed. Therefore, according to this fluid control valve device, foreign matter is less likely to adhere to the passage wall in the valve closed state, so that foreign matter can be prevented from depositing on the passage wall.
以下に、図面を参照しながら本開示を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。 Hereinafter, a plurality of modes for carrying out the present disclosure will be described with reference to the drawings. The same referential mark may be attached | subjected to the part corresponding to the matter demonstrated by the form preceded in each form, and the overlapping description may be abbreviate | omitted. When only a part of the configuration is described in each form, the other forms described above can be applied to other parts of the configuration. Not only combinations of parts which clearly indicate that combinations are possible in each embodiment, but also combinations of embodiments even if not explicitly specified, unless any problem occurs in the combinations. It is also possible.
(第1実施形態)
第1実施形態に係る流体制御弁装置について図1〜図5を参照しながら説明する。2次空気制御弁1は、明細書に開示の目的を達成可能な、流体の流量を制御する流体制御弁装置の一例である。2次空気制御弁1は、ガソリンエンジン等の内燃機関の始動時に、2次空気流路管11,12内に発生する2次空気について、流下流量を制御する流体制御弁装置である。2次空気制御弁1は、流量が制御される2次空気を、排気ガス浄化装置としての三元触媒コンバータ13に導いて三元触媒の暖機を促進させる2次空気供給システムに組み込まれている。この2次空気供給システムは、例えば、自動車等のエンジンルームに搭載されている。電動エアポンプ14と2次空気制御弁1とは、気密性を確保するように2次空気流路管11を介して接続されている。2次空気制御弁1とエンジン排気管16とは、気密性を確保するように2次空気流路管12を介して接続されている。
First Embodiment
A fluid control valve device according to a first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 5. The secondary air control valve 1 is an example of a fluid control valve device that controls the flow rate of fluid that can achieve the purpose disclosed in the specification. The secondary air control valve 1 is a fluid control valve device that controls the amount of downstream flow of secondary air generated in the secondary air flow pipes 11 and 12 at the start of an internal combustion engine such as a gasoline engine. The secondary air control valve 1 is incorporated in a secondary air supply system that guides secondary air whose flow rate is controlled to a three-way
三元触媒コンバータ13は、エンジン10の各気筒の燃焼室から排出される排気ガス中の有害成分とされる、一酸化炭素、炭化水素、窒素酸化物の3つの元素を一括して化学反応により、無害な成分に変化させる。三元触媒コンバータ13は、特に酸化作用によって炭化水素を無害な水に変化させる内燃機関の排気ガス浄化装置である。
The three-way
エンジン10は、吸入空気と燃料との混合気を燃焼室内で燃焼させて得る熱エネルギーにより出力を得る。エンジン10は、各気筒の燃焼室内に吸入空気を供給するためのエンジン吸気管15と、各気筒の燃焼室から流出した排気ガスを三元触媒コンバータ13を経由して外部に排出するためのエンジン排気管16と、を有する。エンジン10は、シリンダボア内でピストン17を摺動自在に支持するシリンダブロックと、吸気ポートおよび排気ポートが形成されたシリンダヘッドとを備える。
The
エンジン10の吸気ポートおよび排気ポートは、吸気バルブ18および排気バルブ19によって開閉される。また、エンジン10のシリンダヘッドには、先端部が燃焼室に露出するようにスパークプラグ20が取り付けられている。また、吸気ポートの壁面または吸気バルブ18の背壁面には、燃料を噴射する電磁式の燃料噴射弁21が取り付けられている。
An intake port and an exhaust port of the
エンジン吸気管15の内部には、吸気ポートを介してエンジン10の燃焼室に連通する吸気通路が形成され、この吸気通路をエンジン10の燃焼室内に吸入される吸入空気が流れる。エンジン吸気管15の内部には、吸入空気を濾過するエアクリーナ22と、アクセルペダル23の踏み込み量、すなわちアクセル開度に対応して開閉動作を行うスロットルバルブ24とが収容されている。
An intake passage communicating with the combustion chamber of the
エンジン排気管16の内部には、排気ポートを介してエンジン10の燃焼室に連通する排気通路が形成され、この排気通路をエンジン10の燃焼室から流出して三元触媒コンバータ13に向かう排気ガスが流れる。エンジン排気管16には、排気ガスの空燃比(排気ガス中の酸素濃度)を検出する空燃比センサ25、三元触媒の温度を検出する触媒温度センサ26、および排気ガス温度を検出する排気温度センサ等が設置されている。
An exhaust passage communicating with the combustion chamber of the
2次空気供給システムは、2次空気制御弁1、2次空気流路管11,12、電動エアポンプ14等によって構成されている。2次空気流路管11や2次空気流路管12の内部には、エンジン排気管16の排気通路に連通する2次空気通路が形成されており、この2次空気通路を2次空気が流れる。2次空気流路管11、2次空気流路管12には、2次空気の圧力を検出する圧力センサ27等が設置されている。
The secondary air supply system is configured by a secondary air control valve 1, a secondary air flow path pipe 11, 12, an
電動エアポンプ14は、2次空気流路管11の上流端に気密的に接続されている。電動エアポンプ14は、電力の供給を受けて駆動力を発生する電動モータと、この電動モータによって回転駆動されるポンプインペラと、このポンプインペラ側への異物の侵入を防止するエアフィルタとを有する。電動エアポンプ14は、内部に電動モータを収容保持するモータハウジング31と、内部にポンプインペラを回転自在に収容するポンプハウジング32と、エアダクト33を介してポンプハウジング32に気密的に結合されるフィルタケース34とを有する。
The
2次空気制御弁1は、2次空気流路管11と2次空気流路管12の間に気密性を確保するように接続されている。2次空気制御弁1は、電磁式の通路開閉弁(電磁弁とも称する)を構成するエアスイッチングバルブ(以下ASVとも称する)と逆止弁とを一体化した電磁式の流体制御弁(コンビバルブモジュールとも称する)である。ASVは、ハウジング2の内部に形成される2次空気通路35を開閉する装置である。逆止弁は、2次空気流路管12とエンジン排気管16との合流部分から、排気ガス等の流体がASV側および電動エアポンプ側のシステム内部に逆流する不具合を防止する機能がある。
The secondary air control valve 1 is connected between the secondary air flow pipe 11 and the secondary air flow pipe 12 so as to ensure airtightness. The secondary air control valve 1 is an electromagnetic fluid control valve (combination valve) in which an air switching valve (hereinafter also referred to as ASV) constituting an electromagnetic passage open / close valve (also referred to as a solenoid valve) and a check valve are integrated. Also called a module). The ASV is a device for opening and closing the
逆止弁は、ハウジング2よりも2次空気流れの下流側に結合されたハウジング41と、ハウジング41に保持された金属プレート42とを備える。さらに逆止弁は、金属プレート42に形成された複数個の空気通過口43を開閉する薄膜状のリードバルブ44と、リードバルブ44の開き具合または最大開度を規制するリードストッパ45とを備える。
The check valve includes a
ハウジング41は、2次空気流路管12の上流端に気密性を確保するように接続されている。この実施形態では、リードバルブ44が開弁した際に、複数個の空気通過口43からハウジング41内の流体導出通路46に流入した2次空気が、ハウジング41の出口部であるアウトレットポート47より2次空気流路管12内に流出する。リードバルブ44は、電動エアポンプ14から吐出される2次空気の圧力によって開弁する逆止弁の弁体を構成する。
The
ASVは、ハウジング2に設けられたバルブシート3と、バルブシート3に一体に形成された円環状の弁座3aに対して接近、離間して弁座3aの中心軸線に沿うように往復直線運動を行うポペットバルブ4とを備える。ASVは、ソレノイド部が発生する電磁力によってポペットバルブ4を吸引して軸方向に変位させる電磁弁である。さらにASVは、ポペットバルブ4のバルブ頭部6aおよびバルブ軸部6を閉弁作動方向、換言すれば弁座3aに着座する側に付勢するコイルスプリング7と、閉弁時に弁座3aに接触する弁体5とを備える。
The ASV moves back and forth linearly along the central axis of the
2次空気供給システムは、エンジン10の運転状態に基づいて、2次空気制御弁1の動力源であるアクチュエータ、および電動エアポンプ14の動力源である電動モータを電子制御するエンジン制御ユニット(以下ECUと称する)を備える。ECUは、制御処理、演算処理を行うCPU、各種プログラム、データを保存する記憶装置であるROMやRAM等のメモリ、入力回路、出力回路、電磁弁駆動回路およびポンプ駆動回路等の機能を含んで構成される構造のマイクロコンピュータを有する。
The secondary air supply system electronically controls an actuator, which is a power source of the secondary air control valve 1, and an electric motor, which is a power source of the
ECUは、イグニッションスイッチがオンされると、メモリ内に格納されている制御プログラムに基づいて、2次空気制御弁1のアクチュエータに供給する駆動電力を調整して2次空気制御弁1のASVの開閉動作を制御する。ECUは、電動エアポンプ14の電動モータに供給する供給電力を調整して電動エアポンプ14の回転動作、例えば回転速度を制御する。
When the ignition switch is turned on, the ECU adjusts the drive power supplied to the actuator of the secondary air control valve 1 based on the control program stored in the memory to Control opening and closing operation. The ECU adjusts the supplied electric power supplied to the electric motor of the
ECUは、エンジン始動時に、排気温度センサによって排気ガス温度を検出し、排気ガス温度が所定値以下であるとき、ポペットバルブ4を開弁駆動するように、2次空気制御弁1のアクチュエータに駆動電力を供給する。このとき、電動エアポンプ14の電動モータにも電力が供給されるため、2次空気流路管11,12の内部に2次空気流が発生する。またECUは、電動エアポンプ14の異常故障を診断する故障診断機能を備えている。ECUは、圧力センサ27によって検出した2次空気流路管11,12の2次空気圧力が所定の圧力範囲から外れている時に異常であると判定し、2次空気制御弁1のアクチュエータへの供給電力および電動エアポンプ14の電動モータを制限または遮断する。
The ECU detects the exhaust gas temperature by the exhaust temperature sensor at engine start-up, and drives the actuator of the secondary air control valve 1 so as to open the
ASVのハウジング2は、金属材料、例えば、アルミニウムダイカスト等により製造されている。ハウジング2には、円筒状の筒壁部51が形成されている。筒壁部51の内部には、ポペットバルブ4が通路を開閉自在に収容、保持されている。筒壁部51には、ポペットバルブ4の軸方向に対して半径方向に延びるインレットパイプ52が一体に設けられている。
The
この実施形態では、インレットパイプ52の入口部であるインレットポート53からハウジング2内の流体導入通路54を経由して、弁座3aの内側に形成された空気通過口55に2次空気が流下するように構成されている。ハウジング2の出口部には、ASVの空気通過口55と逆止弁の空気通過口43とを連通させる連通路56が形成されている。ハウジング2の出口部の開口端縁部には、ハウジング41と結合する結合部57が形成されている。この実施形態では、空気通過口55、流体導入通路54および連通路56によって、ASVの内部に形成される2次空気通路35が構成されている。
In this embodiment, the secondary air flows down from the
筒壁部51の内周部には、ハウジング2の内部を2つの流体通路である流体導入通路54および連通路56に区画する円環状の隔壁部58が設けられている。図2に示すように、少なくとも隔壁部58には、弁体5が着座することが可能な円環状の弁座3aと通路壁3bが一体に設けられている。バルブシート3には、流体が流下する流体通過口として、2次空気が通過する円形状の空気通過口55が形成されている。
On the inner peripheral portion of the
ASVは、ポペットバルブ4を開弁方向に駆動するバルブ駆動装置であるアクチュエータを備えている。このアクチュエータは、ハウジング2の筒壁部51と、通電によって磁力を発生するコイル8を含む電磁石と、この電磁石に吸引されるムービングコア67とを備えて構成されている。電磁石は、コイル8、ステータコア65およびヨーク66を有する。ステータコア65およびヨーク66は、コイル8に駆動電力が供給されることにより磁化されて電磁石となる。ステータコア65は、ムービングコア67を吸引するための吸引部を有する。
The ASV includes an actuator that is a valve drive device that drives the
ムービングコア67は、バルブ軸部6の上部に位置する径小部の外周に圧入固定されている。コイル8に駆動電力が供給されると、ムービングコア67は磁化されてポペットバルブ4を伴ってストローク方向である軸方向の下方に移動する。このように、この実施形態は、コイル8とともに磁気回路を形成する複数の磁性体としてステータコア65、ヨーク66およびムービングコア67を設けている。また、コイル8とともに磁気回路を形成する複数の磁性体として、ヨーク66を廃止し、ステータコア65およびムービングコア67のみを設けるように構成してもよい。また、ステータコア65を2個以上に分割する構成としてもよい。
The moving
コイルスプリング7は、プレートプレッシャ64とムービングコア67との間に収容されて保持されている。コイルスプリング7は、ムービングコア67に対して、ムービングコア67をデフォルト位置に戻す方向に付勢力であるスプリング荷重を発生する。コイルスプリング7は、ポペットバルブ4およびムービングコア67に対して、バルブ頭部6aをシール部9から離す方向に付勢する付勢力を発生する荷重付与手段として機能する。
The
コイル8は、樹脂製のコイルボビン69の外周に、絶縁被膜を施した導線が複数回巻装されている。コイル8は、駆動電力が供給されると磁気吸引力(起磁力)を発生する励磁コイルであり、通電されると周囲に磁束を発生する。この磁束の発生により、ムービングコア67、ステータコア65およびヨーク66が磁化されるため、ムービングコア67がステータコア65の吸引部に吸引されてストローク方向(下方)に移動する。また、コイル8およびコイルボビン69は、筒壁部51またはヨーク66の内周とステータコア65の円筒状部の外周との間に形成される円筒状空間(コイル収納部)に保持されている。
In the
コイル8は、コイルボビン69の一対の鍔状部間に巻装されたコイル部、およびコイル部より取り出された一対の端末リード線を有する。コイル部の外周側は、樹脂ケースとして機能する樹脂モールド部材によって被覆されて保護されている。コイル8の一対の端末リード線は、一対の外部接続端子であるターミナル70に、例えば、かしめ、溶接等により電気的に接続されている。一対のターミナル70の先端部は、樹脂製のコネクタハウジング71の雄型コネクタ72内に露出して、外部電源側または電磁弁駆動回路側の雌型コネクタに差し込まれて電気的な接続をなすコネクタピンとして機能する。
The
バルブシート3は、弁体5が開閉する弁座3aを含み、ハウジング2と同一の材料によって形成されている。バルブシート3は、空気通過口55の開口周縁部に設けられた弁座3aと、弁座3aの周囲から2次空気流れの下流側に延びる通路壁3bを備えている。以下に記載する下流側は、2次空気流れの下流側を意味する。通路壁3bは、流体通過口である空気通過口55に連通する連通路56を内側に形成するように設けられている。通路壁3bは、流体通過口に連通する通路を内側に形成するように弁座3aの周囲から下流側に延びる筒状の壁を形成している。
The
バルブ頭部6aは、バルブ軸部6の下部から径外方向に延びる円盤状部であり、バルブ軸部6と同じ材質でバルブ軸部6に一体に設けられている。バルブ頭部6aには、ポペットバルブ4の閉弁時に弁座3aに接触してポペットバルブ4と弁座3aとの隙間を封止する弁体5が一体に設けられている。弁体5は、円環状であり、空気通過口55の開口周縁部の全周に設けられた弁座3aと通路壁3bとに接触可能なように設けられている。弁体5は、弾性変形可能な材質、例えば、弾性変形可能な樹脂やフッ素系ゴム、シリコーンゴム等のエラストマーで構成されている。
The
図3は、ポペットバルブ4の閉弁状態を示した部分断面図である。図3に示すように、弁体5は、バルブ頭部6aの外周縁部に結合している円盤状の環状部5aと、環状部5aの径外側から下流側に延びる筒状部5bと、筒状部5bの下流側部から径外側に突出する外縁部5cとを一体に備えている。バルブ頭部6aと弁体5は、異なる材質の部品を一体に成形することにより、結合されている。例えば、バルブ頭部6aと弁体5は、金型を用いた金属と樹脂のインサート成形や、ゴムと樹脂の二色成形を用いて、一体に成形することができる。バルブ頭部6aと弁体5は、接合部を接着剤で接着することによって一体に結合してもよいし、ねじ、かしめ金具等の結合部品を用いて一体に結合してもよい。
FIG. 3 is a partial cross-sectional view showing the closed state of the
ポペットバルブ4は、例えば、金属材料、ゴム、その他の樹脂材料によって一体的に形成され、ハウジング2の内部に移動自在に収容されている。ポペットバルブ4は、バルブシート3の弁座3aに対して接触、離間して空気通過口55を閉鎖、開放する弁体を構成する。ポペットバルブ4は、バルブ頭部6aの中央部からアクチュエータ側または上流側に向かって延びる円柱状のバルブ軸部6と、バルブ軸部6の下部または下流側に位置し空気通過口55を覆う大きさを有する鍔状またはフランジ状のバルブ頭部6aと、を一体に有する。バルブ軸部6は、空気通過口55をその軸方向に貫通するように設けられている。バルブ頭部6aは、その外周縁部が弁体5の環状部5aの内縁部に結合して、弁体5の内側で弁体5を支持している。バルブ頭部6aは上流側または上方に位置する背面部が弁座3aよりも下流側または下方に位置するように設けられ、弁体5は、下流側または下方から、弁座3aに着座するように設けられている。
The
ポペットバルブ4は、バルブ頭部6aが弁座3aから下流側へ最も離間しているとき、つまりバルブ全開時に、逆止弁と弁座3aとの間に形成される空間、すなわち連通路56の途中で、バルブ頭部6aが保持されている。ポペットバルブ4は、開弁動作時に、ポペットバルブ4の軸線に沿った下流側、すなわち逆止弁側に移動する。ポペットバルブ4がバルブ軸部6の軸方向に沿って往復運動することにより、バルブ頭部6aおよび弁体5は弁座3aに対して軸方向に変位する。
The
したがって、ASVは、ポペットバルブ4がその軸線に沿う下方向である開弁側に最も移動すると、バルブ頭部6aおよび弁体5が弁座3aから離間して、空気通過口55を開放するバルブ全開位置に設定される。ASVは、ポペットバルブ4がその軸線に沿った上方向(閉弁方向)に移動すると、弁体5が弁座3aに着座して空気通過口55を閉鎖するバルブ全閉位置に設定される。
Therefore, when the APV moves the
弁体5は、環状部5aの上流側の面が弁座3aに接触する閉弁状態と環状部5aが弁座3aから最も離間する全開状態とにわたって外力によって変形可能な部材である。弁体5は、環状部5aが弾性変形容易な材質で形成されていることが好ましい。これにより、弁体5は閉弁状態で空気通過口55を閉塞して、2次空気流路管12内への2次空気の流入を遮断する機能を発揮できる。
The valve body 5 is a member that can be deformed by an external force between a closed valve state in which the upstream surface of the
図4は、排ガスが逆流している状態を示した部分断面図である。図4に示すように、外縁部5cは、少なくとも、エンジン10の排ガスが逆流して排気圧が作用している状態において通路壁3bに接触するように設けられている。この排気圧は、エンジン10の排気バルブの開閉に伴って生じる排気脈動や車両振動によってリードバルブ44が開弁したときにも発生する。このようにエンジン10からの排ガスが弁体5に接触しやすい状況では、排ガスに含まれる、例えば窒素酸化物、硫黄酸化物、微小粒子状物質などの異物が弁体5や通路壁3bなどに付着する場合がある。この付着物は、例えば弁体5が閉弁したときに、弁座3aや通路壁3bと弁体5との間に挟まり、弁漏れを引き起こす要因になり得る。したがって、付着物を除去することが求められている。
FIG. 4 is a partial cross-sectional view showing a state in which the exhaust gas flows backward. As shown in FIG. 4, the
外縁部5cは筒状部5bの全周に設けられている。外縁部5cは、筒状部5bの全周から径外側に突出するように設けられており、弁体5において最も径外側に位置する部分である。したがって、外縁部5cは、排気圧が弁体5に作用している状態において、弁体5の全周について通路壁3bに接触する。弁体5は、バルブ頭部6aに支持されている環状部5aを固定端とし、外縁部5cを自由端とする構成である。この構成により、外縁部5cは、全開状態と閉弁状態とにわたって弁体5が軸方向に変位する過程で、通路壁3bと擦れ合うことで作用する外力によって最も大きく変位しやすい部位である。
The
さらに弁体5は、外縁部5cが弾性変形容易な材質で形成されていることが好ましい。この構成によれば、外縁部5cは通路壁3bと擦れ合うことで作用する外力によって最も大きく変位しやすい部位である。さらに弁体5が開弁側に変位するときに外縁部5cを通路壁3bに接触した状態で弾性変形させることができる。例えば、通路壁3bに接触している外縁部5cの先端が外縁部5cの根元側よりも上流側に位置するように弾性変形することができる。これによれば、外縁部5cが元の形状に戻ろうとする復元力を利用して付着物を擦り取る効果が得られる。
Furthermore, as for the valve body 5, it is preferable that the
外縁部5cの厚さ寸法は、根元部よりも先端部の方が小さい形状である。これにより、外縁部5cは先端側が変形しやすい特性を有する。また外縁部5cは先端面が曲面をなすように形成されている。この構成によれば、弾性変形した外縁部5cと通路壁3bとの接触面積を大きくできるので、開弁動作時に大きな接触面積を維持しながら通路壁3bを擦り続けることができ、付着物を擦り取る効果が大きい弁体5を提供できる。
The thickness dimension of the
外縁部5cは、図3に示すように、環状部5aが弁座3aに接触している閉弁状態において通路壁3bに接触するように設けられている構成でもよい。車両の走行中は通常、閉弁状態であり、排ガスが発生する状況では弁体5は閉弁状態であることが多い。また、閉弁状態ではエンジン10の排ガスが逆流して弁体5に排気圧が作用していることもあるし、排ガスの逆流が発生していないこともある。
As shown in FIG. 3, the
図3や図4に示す状態では、外縁部5cは、通路壁3bの下流端部である下流端壁3cよりも上流側部位において通路壁3bに接触している。弁体5は、全開状態において外縁部5cが下流端壁3cよりも下流側に位置するように設けられている。通路壁3bにおいて外縁部5cが接触している部位よりも下流側には、排ガスに含まれる異物が付着することがある。弁体5は図3や図4に示す状態から開弁する場合、外縁部5cが通路壁3bに接触しながら下流側に変位する。この開弁動作において、図5に示すように、外縁部5cは外縁部5cよりも下流側で通路壁3bに付着している異物を擦り取ることで、通路壁3bに堆積した異物を脱落させることができる。
In the state shown in FIG. 3 and FIG. 4, the
次に第1実施形態の流体制御弁装置がもたらす作用効果について説明する。流体制御弁装置は、流体が流下する流体通過口が形成された環状の弁座3aを内部に有するハウジング2と、流体通過口を開閉可能な弁体5と、流体通過口に連通する連通路56を内側に形成するように弁座3aの周囲から下流側に延びる通路壁3bとを備える。弁体5は、エンジン10の排ガスが逆流して生じる排気圧が弁体5に作用している状態において、通路壁3bに接触する外縁部5cを有している。
Next, the function and effect provided by the fluid control valve device of the first embodiment will be described. The fluid control valve device includes a
エンジン10からの排ガスの逆流による排気圧が弁体5に作用している状態では、排ガスに含まれる異物がバルブシート3の通路壁3bなどに付着することがある。この構成によれば、弁体5が開弁方向に移動する過程において通路壁3bを擦るように外縁部5cを変位させることができる。これにより、通路壁3bに付着している異物を外縁部5cによって擦り取って、通路壁3bから脱落させることができる。仮に異物が通路壁3bに堆積していても、この外縁部5cの働きにより、堆積した異物を除去できる。このように、排気圧が作用している状態からバルブの開弁動作毎に、異物の除去機能を発揮可能な流体制御弁装置を提供できる。したがって、第1実施形態の流体制御弁装置によれば、通路壁3bに異物が堆積することを抑制できる。
In a state where exhaust pressure due to backflow of exhaust gas from the
弁体5は、排気圧が弁体5に作用している状態において、弁体5の全周において通路壁3bに接触する外縁部5cを有している。この構成によれば、通路壁3bの全周において付着物を除去することができるので、弁体5の開弁動作や閉弁動作の妨げになる状況をさらに回避可能な流体制御弁装置を提供できる。
The valve body 5 has an
外縁部5cは、根元側よりも先端側の厚さ寸法が小さい形状であるため、弁体5が開弁方向に変位するときに外縁部5cを弾性変形させやすい。このため、外縁部5cは通路壁3bに接触している先端側が根元側よりも上流側に位置するように弾性変形できるので、外縁部5cが元の形状に戻ろうとする復元力を利用して付着物を擦り取ることができる。
The
(第2実施形態)
第2実施形態では、第1実施形態の弁体5の他の形態である弁体105について図6を参照して説明する。図6において、第1実施形態と同様の構成であるものは同一の符号を付し、同様の作用、効果を奏するものである。第2実施形態で特に説明しない構成、作用、効果については、第1実施形態と同様である。以下、第1実施形態と異なる点についてのみ説明する。
Second Embodiment
2nd Embodiment demonstrates the
図6は、ポペットバルブ4の閉弁状態を示した部分断面図である。バルブ頭部6aと弁体105は、異なる材質の部品を一体に成形することにより、結合されている。図6に示すように、弁体105は、バルブ頭部6aと結合する円盤状の環状部5aと、環状部5aの径外側から下流側に延びる筒状部105bと、筒状部105bの下流側部から径外側に突出する外縁部105cとを一体に備えている。弁体105は、弾性変形可能な材質、例えば、弾性変形可能な樹脂やフッ素系ゴム、シリコーンゴム等のエラストマーで構成されている。
FIG. 6 is a partial cross-sectional view showing the closed state of the
筒状部105bは、環状部5aの径外側から下流側に延びる形状であり、その下流側端部で外縁部105cと一体になっている。筒状部105bは、閉弁状態において下流側端部が下流端壁3cよりも下流側、下方に位置するように設けられている。外縁部105cは、環状部5aが弁座3aに接触する閉弁状態であるときに下方から下流端壁3cに接触している。外縁部105cは筒状部105bの全周に設けられている。したがって、外縁部105cは通路壁3bよりもエンジン10側に位置する空気通過口43に対して通路壁3bを遮断し、弁体105全体としては閉弁状態において空気通過口55と通路壁3bと連通路56とが連通しないように分断している。
The
この状態で排ガスが逆流すると、下流端壁3cにおいて外縁部105cが接触していない部分には排ガス中の異物が付着し得るが、弁体105によって通路から遮断されている通路壁3bには異物は接触しない。一方、弁体105が図6に示す閉弁状態から下流側に変位すると、環状部5aが弁座3aから離間するとともに、外縁部105cが下流端壁3cから離間する開弁状態になる。この状態では、2次空気流路管11内の2次空気が空気通過口55を通じて2次空気流路管12内に流れるので、通路壁3bに排ガスが接触する可能性は低い。
If the exhaust gas flows backward in this state, foreign matter in the exhaust gas may adhere to the
第2実施形態の流体制御弁装置は、流体通過口が形成された環状の弁座3aを内部に有するハウジング2と、流体通過口を開閉可能な弁体105と、流体通過口に連通する連通路56を内側に形成するように弁座の周囲から下流側に延びる通路壁3bとを備える。弁体105は、閉弁状態であるときに、通路壁3bよりもエンジン10側に位置する下流側通路に対して通路壁3bを遮断するようにハウジング2の内壁に接触する外縁部105cを有している。弁体105は、閉弁状態において、弁体105の全周において下流端壁3cに接触する外縁部105cを有している。
The fluid control valve device according to the second embodiment includes a
前述したようにエンジン10からの排ガスの逆流による排気圧が弁体105に作用している状態では、排ガスに含まれる異物が通路壁3bなどに付着することがある。この流体制御弁装置によれば、閉弁状態であるときに、弁体105の外縁部105cによって、通路壁3bを下流側通路に対して遮断するので、下流側通路を通って逆流する排ガスが通路壁3bに接触することを抑制できる。この流体制御弁装置によれば、閉弁状態において異物が通路壁3bに付着しにくいため、通路壁3bに異物が堆積することを抑制できる。
As described above, in the state where the exhaust pressure due to the backflow of the exhaust gas from the
(第3実施形態)
第3実施形態では、第1実施形態の弁体5の他の形態である弁体205について図7を参照して説明する。図7において、第1実施形態と同様の構成であるものは同一の符号を付し、同様の作用、効果を奏するものである。第3実施形態で特に説明しない構成、作用、効果については第1実施形態と同様であり、以下、第1実施形態と異なる点についてのみ説明する。
Third Embodiment
In the third embodiment, a
図7は、ポペットバルブ4の閉弁状態、排ガスの逆流が発生している状態を示した部分断面図である。バルブ頭部6aと弁体205は、異なる材質の部品を一体に成形することにより、結合されている。図7に示すように、弁体205は、バルブ頭部6aと結合する円盤状の環状部5aと、環状部5aの径外側から下流側に延びる筒状部205bと、筒状部205bの下流側部から径外側に突出する外縁部205cとを一体に備えている。弁体205は、弾性変形可能な材質、例えば、弾性変形可能な樹脂やフッ素系ゴム、シリコーンゴム等のエラストマーで構成されている。
FIG. 7 is a partial cross-sectional view showing the closed state of the
筒状部205bは、環状部5aの径外側から下流側に延びる形状であり、その下流側端部で外縁部205cと一体になっている。筒状部205bは、下流側、下方に向かうほどその厚さ寸法が小さくなるように形成されている。外縁部205cは、環状部5aが弁座3aに接触する閉弁状態においてその下流側端部である先端が下流端壁3cよりも上流側、上方に位置するように設けられている。外縁部205cは、閉弁状態であるときに通路壁3bに接触している。外縁部205cは、開弁状態であるときに、先端に向かうほど下流側に位置するように延びる形状である。したがって、外縁部105cは、下流側に向かうほど径外側に位置するように、バルブ軸部6や弁体205の軸線に対して斜め下方へ傾斜する縦断面形状をなしている。
The
また、外縁部205cは、先端に向かうほど縦断面形状が細くなる先細り形状であり、先端に向かうほど厚さ寸法が小さくなっている。この構成により、外縁部205cと通路壁3bとの接触面積を小さくでき、また弁体205が開弁方向に変位するときに外縁部205cを弾性変形させやすい。また外縁部205cは筒状部205bの全周に設けられている。
Further, the
第3実施形態の流体制御弁装置によれば、外縁部205cは、根元側よりも先端側の厚さ寸法が小さい形状であるため、弁体205が開弁方向に変位するときに外縁部205cを弾性変形させやすい。このため、外縁部205cは通路壁3bに接触している先端側の方が根元側よりも上流側に位置するように弾性変形できるので、外縁部205cが元の形状に戻ろうとする復元力を利用して付着物を擦り取ることができる。
According to the fluid control valve device of the third embodiment, since the
さらに外縁部205cは、先端に向かうほど下流側に位置するように延びる形状であるため、弁体205が開弁方向に変位するときに通路壁3bに対して鋭角状に接触するので、付着物を擦り取りやすい弁体205を提供できる。さらに弁体205は、開弁状態から閉弁方向に変位するときには通路壁3bに対する圧力を抑えることができる形状であるので、閉弁動作時の抵抗が小さく、スムーズな閉弁動作を可能にする弁体205を提供できる。
Further, the
また、外縁部205cは先端に向かうほど縦断面形状が細くなる先細り形状であるため、外縁部5cと通路壁3bとの接触面積を小さくできるので接触圧が大きくなり、付着物を擦り取る効果が大きい弁体205を提供できる。また、開弁動作時に通路壁3bに対して大きな接触圧をかけながら通路壁3bを擦り続けることができるので、付着物を擦り取る効果が大きい弁体205を提供できる。
Further, since the
(第4実施形態)
第4実施形態では、弁体と通路壁3bとの位置関係についての他の形態を説明する。図8において、前述の実施形態と同様の構成であるものは同一の符号を付し、同様の作用、効果を奏するものである。第4実施形態で特に説明しない構成、作用、効果については前述の実施形態と同様であり、以下、第1実施形態および第3実施形態と異なる点についてのみ説明する。
Fourth Embodiment
In the fourth embodiment, another form of the positional relationship between the valve body and the
図8は、ポペットバルブ4の閉弁状態、排ガスの逆流が発生している状態を示した部分断面図である。弁体205の外縁部205cは、閉弁状態であるときに、通路壁3bの下流端部に位置している。すなわち、閉弁状態において、外縁部205cよりも下流側には、通路壁3bがほとんど存在していない。弁体205は開弁状態において通路壁3bの全体を連通路56から遮断し、通路壁3bに対する異物の付着可能面積を減らしている。
FIG. 8 is a partial sectional view showing the closed state of the
第4実施形態の流体制御弁装置によれば、弁体205は、閉弁状態であるときに外縁部205cが通路壁3bの下流端部に位置するように設けられている。この構成によれば、閉弁状態であるときに、弁体205によって、通路壁3bを下流側通路に対して遮断するので、下流側通路を通って逆流する排ガスが通路壁3bに接触することを抑制できる。したがって、閉弁状態において異物が通路壁3bに付着しにくいため、異物の堆積を抑制できる流体制御弁装置を提供できる。
According to the fluid control valve device of the fourth embodiment, the
(第5実施形態)
第5実施形態では、前述の実施形態の弁体の他の形態である弁体305について図9を参照して説明する。図9において、前述の実施形態と同様の構成であるものは同一の符号を付し、同様の作用、効果を奏するものである。第5実施形態で特に説明しない構成、作用、効果については前述の実施形態と同様であり、以下、第1実施形態、第3実施形態および第4実施形態と異なる点についてのみ説明する。
Fifth Embodiment
In the fifth embodiment, a
図9は、弁体305を下流側から見た下面図である。弁体305は、周方向に間隔をあけて部分的に設けられた外縁部305cを備える。弁体305の筒状部における下流端部には、筒状部よりも径外側に突出している外縁部305cと外縁部305cが存在しない部分305dとが全周において交互に設けられている。弁体305は、全周において外縁部305cを部分的に有している。外縁部305cは、弁体305の外周縁に部分的に切り込みを入れることによっても形成することができる。
FIG. 9 is a bottom view of the
第5実施形態の流体制御弁装置によれば、弁体305は、排気圧が弁体305に作用している状態において、周方向に間隔をあけて通路壁3bに接触する外縁部305cを有している。この構成によれば、弁体305の周方向に部分的に設けられている外縁部305cによって、弁体305を開弁方向に移動させるときに通路壁3bの付着物を掻き出す力を強化できる弁体305を提供できる。
According to the fluid control valve device of the fifth embodiment, the
(他の実施形態)
この明細書の開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。例えば、開示は、実施形態において示された部品、要素の組み合わせに限定されず、種々変形して実施することが可能である。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示は、実施形態に追加可能な追加的な部分をもつことができる。開示は、実施形態の部品、要素が省略されたものを包含する。開示は、ひとつの実施形態と他の実施形態との間における部品、要素の置き換え、または組み合わせを包含する。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示される技術的範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内での全ての変更を含むものと解されるべきである。
(Other embodiments)
The disclosure of this specification is not limited to the illustrated embodiments. The disclosure includes the illustrated embodiments and variations based on them by those skilled in the art. For example, the disclosure is not limited to the combination of parts and elements shown in the embodiments, and can be implemented with various modifications. The disclosure can be implemented in various combinations. The disclosure can have additional parts that can be added to the embodiments. The disclosure includes the parts and components of the embodiments omitted. The disclosure includes replacements of parts, components, or combinations between one embodiment and another embodiment. The disclosed technical scope is not limited to the description of the embodiments. The disclosed technical scope is defined by the description of the claims, and should be understood to include all the modifications within the meaning and scope equivalent to the descriptions of the claims.
図10に示すように、前述の実施形態における弁体は、弁体が最大限開弁側に変位している全開状態と閉弁状態との間に位置するときに、外縁部5cが通路壁3bに接触するように設けられている構成であってもよい。これによれば、弁体が全開状態と閉弁状態との間にある状態から、開弁側に変位した場合でも外縁部5cが通路壁3bを擦るように変位するので、通路壁3bに付着している異物を外縁部5cによって擦り取ることができる。したがって、通路壁3bの付着物を広い動作範囲において除去可能な弁体を提供できる。
As shown in FIG. 10, when the valve body in the above-described embodiment is positioned between the fully open state and the valve closed state in which the valve body is displaced to the maximum valve opening side, the
前述の実施形態に記載した各弁体は、弾性変形可能な材質で形成されているが、明細書が開示する目的を達成可能な流体制御弁装置は、容易に弾性変形しない材質によって形成された弁体を備えるものであってもよい。このような弁体であっても、開弁動作において外縁部が通路壁3bと擦れ合うように設けられている構成を有していれば、外縁部によって通路壁3bの付着物を除去する機能を発揮できる。
Although each valve body described in the above embodiment is formed of an elastically deformable material, a fluid control valve device that can achieve the purpose disclosed in the specification is formed of a material that is not easily elastically deformed. It may be provided with a valve body. Even in such a valve body, if the outer edge portion is provided so as to rub against the
2…ハウジング、 3a…バルブシート(弁座)、 3b…通路壁
3c…下流端壁(内壁)、 5,105,205,305…弁体
5c,105c,205c,305c…外縁部、 10…エンジン
43…空気通過口(下流側通路)、 55…空気通過口(流体通過口)
56…連通路(通路)
56 ... Communication passage (passage)
Claims (9)
前記弁座に接触して閉弁し前記弁座から離間して開弁することにより前記流体通過口を開閉可能な弁体(5;205;305)と、
前記流体通過口に連通する通路(56)を内側に形成するように前記弁座の周囲から流体流れの下流側に延びる通路壁(3b)と、
を備え、
前記弁体は、エンジン(10)の排ガスが逆流して生じる排気圧が前記弁体に作用している状態において、前記通路壁に接触する外縁部(5c;205c;305c)を有している流体制御弁装置。 A housing (2) having therein an annular valve seat (3a) in which a fluid passage (55) through which the fluid flows down is formed;
A valve body (5; 205; 305) capable of opening and closing the fluid passage by closing the valve seat in contact with the valve seat and opening the valve apart from the valve seat;
A passage wall (3b) extending from the periphery of the valve seat to the downstream side of the fluid flow so as to form a passage (56) in communication with the fluid passage port;
Equipped with
The valve body has an outer edge (5c; 205c; 305c) that comes in contact with the passage wall in a state where exhaust pressure generated by backflow of exhaust gas of the engine (10) acts on the valve body. Fluid control valve device.
前記弁座に接触して閉弁し前記弁座から離間して開弁することにより前記流体通過口を開閉可能な弁体(105)と、
前記流体通過口に連通する通路(56)を内側に形成するように前記弁座の周囲から下流側に延びる通路壁(3b)と、
を備え、
前記弁体は、前記弁体が閉弁状態であるときに、前記通路壁よりもエンジン(10)側に位置する下流側通路(43)に対して前記通路壁を遮断するように前記ハウジングの内壁(3c)に接触する外縁部(105c)を有している流体制御弁装置。 A housing (2) having therein an annular valve seat (3a) in which a fluid passage (55) through which the fluid flows down is formed;
A valve body (105) capable of opening and closing the fluid passage port by closing the valve seat in contact with the valve seat and opening the valve apart from the valve seat;
A passage wall (3b) extending downstream from the periphery of the valve seat so as to form a passage (56) in communication with the fluid passage port;
Equipped with
The valve body is configured to block the passage wall with respect to the downstream passage (43) located closer to the engine (10) than the passage wall when the valve body is in a closed state. Fluid control valve arrangement having an outer edge (105c) in contact with the inner wall (3c).
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