JP3950276B2

JP3950276B2 - Exhaust gas recirculation controller

Info

Publication number: JP3950276B2
Application number: JP2000026376A
Authority: JP
Inventors: 昌弘小林; 博之布目; 康敬山田; 勝裕浅見
Original assignee: Aisan Industry Co Ltd
Current assignee: Aisan Industry Co Ltd
Priority date: 2000-02-03
Filing date: 2000-02-03
Publication date: 2007-07-25
Anticipated expiration: 2020-02-03
Also published as: JP2001214816A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の排気ガスを吸気系に還流させる排気ガス還流制御装置に関し、特にロータリソレノイドにより駆動されるバタフライ弁を使用した排気ガス還流制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の排気ガス還流制御装置として、排気ガスの還流通路にリフト式のポペット弁を配設し、リニア型のアクチュエータ（モータ）により、ポペット弁をその軸方向に移動させ、バルブの開度を変えて排気ガスの再循環量を制御する装置が、知られている（例えば、特開平１−２０３６４６号公報等参照）。この排気ガス還流制御装置は、弁ハウジングに形成した弁室内に、弁軸の先端に弁体を取り付けたリフト式のポペット弁を配設し、弁ハウジング上にリニア型のモータを取り付け、このモータによりポペット弁を軸方向に直線移動させ、バルブの開度を変える構造である。
【０００３】
つまり、このリニア型のモータは、ステータの内側に回転可能に支持されたロータ内に軸孔が形成され、その軸孔の内周部に雌ねじが設けられると共に、出力軸の外周におねじが設けられ、そのおねじを軸孔の雌ねじに螺合するように、ロータ内に出力軸を回転を阻止して挿入・螺合させ、ロータの回転時、その回転運動をねじの螺合により出力軸の直線運動に変換し、弁軸つまり弁体を軸方向に動かして、ポペット弁の開度を変えるように動作する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この種の従来の排気ガス還流制御装置は、リニア型のモータにより、そのロータを回転させ、ロータ内に螺合する出力軸を、ねじ機構を介して軸方向に移動させ、これによりリフト式のポペット弁を直線的に動かしてバルブの開度を制御することから、比較的精度の高い再循環ガス量の制御を行なうことができるものの、ロータの回転運動をねじ機構を介して出力軸の直線運動に変換してバルブの開度を変えるために、バルブの開閉速度が比較的遅く、バルブを全閉と全開の間で駆動する場合、応答速度が遅くなって、高速でバルブの全閉・全開制御を行ないにくいという問題があった。
【０００５】
一方、従来、実開昭５９−１８４３５６号公報等において、バタフライ弁を用いた排気ガス還流制御装置も、提案されている。このバタフライ弁式の排気ガス還流制御装置は、ガス通路内にバタフライ弁を配設し、外側に設置したステップモータによりバタフライ弁を回動してその開度を制御する構造である。
【０００６】
しかし、この種のバタフライ弁は、通常、円盤状に形成され、円筒形のガス通路内に、その通路の横断方向に設けられた弁軸により、回動可能に軸支される構造のため、弁軸に近い部分の弁体の縁部とガス通路の内壁との隙間が、弁の開度が比較的小さい状態において、非常に狭くなる。このために、弁体と通路内壁との間に、デポジット（排気ガス中に含まれる不完全燃焼物等の堆積物）が堆積し易く、そのデポジットを弁体が閉鎖時にかみ込むと、バタフライ弁が全閉位置で固着した状態となり、動作不良を生じる恐れがあった。
【０００７】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、応答速度が速く、デポジットによる弁体の固着を防止することができる排気ガス還流制御装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の排気ガス還流制御装置は、内部にガス通路を有するハウジングと、ハウジングのガス通路内に配設されたバタフライ弁と、バタフライ弁の弁軸にそのロータを直結して配設されたロータリソレノイドと、を備え、ロータリソレノイドによりバタフライ弁を開閉駆動する排気ガス還流制御装置であって、弁軸に近いバタフライ弁と内壁の隙間が広く形成され、バタフライ弁には、全閉時に弁体が着座する弁座部がガス通路の内壁に突設され、弁座部に当接する閉弁位置から通路の流通方向に沿った開弁位置までバタフライ弁が回動可能とされ、バタフライ弁の弁体の熱膨張率がハウジングの熱膨張率より大きく設定され、ロータリソレノイドの非通電時、バタフライ弁の弁体が全閉位置から所定の開度だけ開弁して停止することを特徴とする。
【００１０】
【作用】
このような構成の排気ガス還流制御装置では、内燃機関の停止中、ロータリソレノイドは非通電状態であり、バタフライ弁の弁体は、全閉位置から所定の開度だけ開弁して停止している。このため、ガス通路内のバタフライ弁の弁体の縁部等にデポジット（排気ガス中に含まれる不完全燃焼物等の堆積物）が堆積していたとしても、デポジットの固着に起因した弁体の噛み付きを防止することができる。内燃機関を始動すると、ロータリソレノイドに通電が行なわれ、バタフライ弁の弁体がロータリソレノイドにより全閉位置まで、或は制御された開度状態まで駆動されるが、ロータリソレノイドのロータは、ねじ機構等を介さず、バタフライ弁の弁軸に直結されているから、応答性良くつまり極めて速い応答速度で、弁体を所定位置に回転させることができる。
【００１１】
バタフライ弁は、その構造上、バルブの上流側と下流側でガス圧力に大きな差圧がある場合であっても、その差圧が弁体の両側に相反方向に作用することにより相殺され、ロータリソレノイドの駆動力が比較的小さい場合であっても、確実に閉弁または開弁することができ、ロータリソレノイドの小型化が可能である。
【００１２】
一方、バタフライ弁には、全閉時にその弁体が着座する弁座部をガス通路の内壁に突出して設けた場合、弁体とガス通路の内壁間に生じる全閉時付近の隙間を比較的広く設定することができ、これによって、デポジットの付着による弁体の噛み付きをさらに防止することができる。
【００１３】
また、バタフライ弁の弁体の熱膨張率を、ハウジングの熱膨張率より大きく設定しているため、機関停止中の冷間時の弁体の収縮率をハウジングより大きくして、ガス通路の内壁との隙間が広くなるように作用し、それによっても、弁体のデポジットによる固着を防止することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は排気ガス還流制御装置の平面図を示し、図２、図３は同装置の断面図を示している。図において１は装置のハウジングであり、アルミニウム合金のダイキャストにより一体形成され、内部にガス通路２が縦に貫通して設けられる。このガス通路２は図２、図３において上部が入口側、下部が出口側であり、ハウジング１の上下には内燃機関の排気ガス還流通路への接続用に、フランジ部１ａ，１ｂが形成され、ハウジング１内の上部に冷却水路３が形成され、冷却水路３には接続パイプ３ａが外部に突出して接続される。
【００１５】
図２、図３に示すように、ガス通路２内にバタフライ弁４が設けられる。バタフライ弁４は、ガス通路２内の横断方向に配設された弁軸５に円盤状の弁体６を固定して構成される。ガス通路２は横断面が円形に形成され、通路内径より小径に形成された円形の弁体６が、その中央部を弁軸５に固定ねじ６ａにより固定される。弁体６の熱膨張率はハウジング１の熱膨張率より大きくすることが望ましく、例えばハウジング１として線膨張率21.0×10^-6/ ℃のＡＤＣ１２を使用した場合、バタフライ弁４の弁体６には、例えば線膨張率23.0×10^-6/ ℃のＡ２０１７を使用することができる。
【００１６】
一方、ガス通路２内の内壁の閉弁位置には、図３、図６に示すように、閉弁時に弁体６の縁部が当接する弁座部２ａ，２ｂが半円弧状に突設され、弁座部２ａは入口側に、弁座部２ｂは出口側にずれて位置し、中央部を弁軸５で二分される弁体６の両側が、弁座部２ａ，２ｂに相反方向から当接可能である。
【００１７】
バタフライ弁は、一般に、ハウジング側の内壁に弁座部は設けられてなく、閉弁時、弁体の縁部が内壁に接触して閉鎖する構造のため、弁体が僅かに開いた状態のとき、弁体の弁軸に近い縁部の隙間が非常に狭く形成される。しかし、本発明のバタフライ弁４は弁軸５に近い縁部の隙間を比較的広く形成し、内壁に弁座部２ａ，２ｂを設けることにより、閉弁時の閉鎖性（密閉性）を良好にしている。このバタフライ弁４の弁体６は、図３に示すように、弁座部２ａ，２ｂに当接する閉弁位置から通路の流通方向に沿った開弁位置まで回動可能である。
【００１８】
図２に示すように、バタフライ弁４の弁軸５の両端は、ハウジング１内に進入し、その内部に配設された軸受７により回転自在に支持される。弁軸５の左端部には固定ナット８ａによってレバー８が固定される。このレバー８はバタフライ弁４の閉弁位置を設定するためのもので、図８に示すごとく、レバー８に対向してねじ式のストッパ９が調節可能に設けられ、閉弁位置でレバー８がストッパ９に当りバタフライ弁４が停止する。レバー８とストッパ９の部分は、図５のように、カバー２０で覆われる。
【００１９】
弁軸５の右端部には、ロータリソレノイド１０のロータ１１が固定ナット１３により固定され、バタフライ弁４はロータリソレノイド１０により直接駆動するつまり直接回転駆動方式を採用している。ロータリソレノイド１０のロータ１１の外周部には、例えば２個のマグネット１２がＳ極・Ｎ極を１８０°の対向位置に配置して取り付けられる。
【００２０】
ロータリソレノイド１０のステータ１４は、積層鋼板を積層してなるコア１５をロータ１１の周囲に配設すると共に、上方に励磁コイル１６の巻装部を設けて形成され、図４、図７に示すように、上部に励磁コイル１６がボビンを介して巻装される。ステータ１４のコア１５のロータ１１との対向位置には、図２に示すように、極歯１７ａ，１７ｂが上下に分かれて形成される。ステータ１４は、ロータ１１のマグネット１２の周囲に極歯１７ａ，１７ｂを配置するように、リテーナ２１（図２）を介してハウジング１の側部に、固定ねじ１８を用いて取り付けられる（図４）。
【００２１】
このロータリソレノイド１０は、ロータ１１にマグネット１２が使用され、その周囲にステータ１４の極歯１７ａ，１７ｂが配置されるため、非通電時には、ディテントトルクが生じると共に、ロータ１１がステータ１４に対し常に一定の角度位置で停止する構造であるが、非通電時のロータ１１の停止位置は、ロータ１１に直結されるバタフライ弁４が僅かに開いた状態（弁体６が全閉位置から２５°開いた状態）となるように設定される。
【００２２】
ロータリソレノイド１０の励磁コイル１６は、例えば２つに分割されて巻装され、閉弁時と開弁時には、例えば各コイルの通電方向と通電時間幅（デューティ比）を変えることにより、ロータ１１つまり弁軸５に対し閉弁方向と開弁方向の相反方向に回転トルクを生じさせ、弁軸５を所定の角度だけ回転駆動する。なお、デューティ比の制御ではなく、コイルへの電流量を制御して回転角度を制御することもできる。励磁コイル１６の端部はロータリソレノイド１０の上部に設けたコネクタ１９の端子に接続され、そのコネクタ１９を介して図示しない制御回路に接続される。
【００２３】
このようなロータリソレノイド１０は、マグネット１２を備えたロータ１１とステータ１４の極歯１７ａ，１７ｂの配置との関係から、非通電時のロータ１１の停止位置が、常に一定の角度位置となるから、戻りばねを必要とせず、また、角度検出用センサも不要として、構造を簡単化することができる。
【００２４】
上記構成の排気ガス還流制御装置は、図示しない内燃機関の排気管と吸気管の間に接続された排気ガス還流管に、ハウジング１のフランジ部１ａ，１ｂを介して装着される。内燃機関が停止中で、エンジンキーがオフの状態では、ロータリソレノイド１０は非通電状態であるから、そのロータ１１のマグネット１２とステータ１４の極歯１７ａ，１７ｂとの関係から、ロータ１１つまりバタフライ弁４の弁体６は、その閉弁位置より僅かに開いた位置（開度２５°）で停止している。
【００２５】
従って、バタフライ弁４の弁体６の縁部や弁座部２ａ，２ｂ上にデポジット（排気ガス中に含まれる不完全燃焼物等の堆積物）が堆積している場合であっても、弁体６がそのデポジットにより固着することは防止できる。また、ハウジング１の内壁の閉弁位置に弁座部２ａ，２ｂを設け、全閉付近の弁体６の縁部と内壁との隙間（弁軸５に近い部分）を比較的広く設定しているから、その部分に堆積したデポジットによる弁体６の固着を防止できる。
【００２６】
さらに、弁体６の熱膨張率がハウジング１のそれより大きく設定されているから、機関停止中の冷間状態における弁体６の収縮率はハウジングより大きく、ガス通路２の内壁との隙間を広くするように作用するから、それによっても、デポジットによる弁体６の固着を防止できる。
【００２７】
この状態で、内燃機関を始動すると、冷間時には、排気ガスの再循環を行なわないから、図示しない制御回路は、バタフライ弁４を閉弁するようにロータリソレノイド１０が駆動制御する。即ち、ロータリソレノイド１０の励磁コイル１６への通電を制御して、そのロータ１１を図３の反時計方向に回転駆動するようにし、バタフライ弁４を閉弁側に回転させる。
【００２８】
これにより、弁体６は閉弁方向に回転し、レバー８がストッパ９に当接して、弁体６の上側縁部がガス通路２内の弁座部２ｂに当接し、全閉位置で停止する。このとき、バタフライ弁４は、ロータリソレノイド１０により直接駆動されるから、従来のポペット弁のようにねじ機構を介してモータにより減速駆動するものに比べ、素速い応答性をもって直ちに閉弁することができる。
【００２９】
またこの際、上述のように、全閉付近の弁体６の縁部と内壁との隙間（弁軸５に近い部分）が比較的広く設定されるから、その部分に堆積し易いデポジットによる弁体６の固着を防止することができる。さらに、バタフライ弁４はその構造上、バルブの上流側と下流側でガス圧力に大きな差圧がある場合であっても、その差圧は弁体６の両側に相反方向に作用して相殺されるから、ロータリソレノイド１０の駆動力が比較的小さい場合であっても、確実に閉弁することができ、小形で簡単な構造のロータリソレノイド１０の使用が可能となる。
【００３０】
内燃機関の運転に伴い、機関の温度が上昇すると、制御回路は、機関の回転数、冷却水の温度等の検出データに基づき、バタフライ弁４の目標開度を算出し、その目標開度を実現するように、目標制御量を決定し、目標制御量に基づきロータリソレノイド１０の励磁コイル１６に通電し、ロータ１１を回転させる。これにより、バタフライ弁４の弁軸５が回転して、弁体６が開弁方向に制御された角度だけ回動し、バタフライ弁４が開弁制御される。
【００３１】
この際、上記のように、ロータリソレノイド１０によりバタフライ弁４が直接駆動されるため、つまり、従来のポペット弁のようにねじ機構を介してモータにより減速駆動するものに比べ、素速い応答性をもって直ちに開弁することができる。また、全閉付近の弁体６の縁部と内壁との隙間（弁軸５に近い部分）を比較的広く設定しているから、その部分に堆積したデポジットによる弁体６の固着を防止し、良好に開弁することができる。さらに、バルブの上流側と下流側の差圧は、弁体６の両側に相反方向に作用するから、比較的小形のロータリソレノイド１０の駆動力で、確実に開弁することが可能である。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の排気ガス還流制御装置によれば、ロータリソレノイドのロータをバタフライ弁の弁軸に直結して駆動する構造を採用するから、極めて速い応答速度で、弁体を所定位置に回転させることができる。また、ロータリソレノイドの非通電時、バタフライ弁の弁体が全閉位置から所定の開度だけ開弁して停止するため、弁体の縁部と内壁間のデポジットの付着を防止し、弁体のデポジットによる噛み付きを防止し、比較的小型で簡単な構造のロータリソレノイドであっても、弁体を確実に開閉駆動することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す排気ガス還流制御装置の平面図である。
【図２】図１のII-II 断面図である。
【図３】図１のIII-III 断面図である。
【図４】同装置の右側面図である。
【図５】同装置の左側面図である。
【図６】バタフライ弁４を除いた状態の平面図である。
【図７】ロータリソレノイド１０のステータ１４を外した状態の右側面図である。
【図８】カバー２０を外した状態の左側面図である。
【符号の説明】
１−ハウジング
２−ガス通路
２ａ，２ｂ−弁座部
４−バタフライ弁
５−弁軸
６−弁体
１０−ロータリソレノイド
１１−ロータ
１２−マグネット
１４−ステータ
１５−コア
１６−励磁コイル
１７ａ，１７ｂ−極歯[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an exhaust gas recirculation control device for recirculating exhaust gas of an internal combustion engine to an intake system, and more particularly to an exhaust gas recirculation control device using a butterfly valve driven by a rotary solenoid.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as this type of exhaust gas recirculation control device, a lift-type poppet valve is provided in the exhaust gas recirculation passage, and the poppet valve is moved in the axial direction by a linear actuator (motor) to open the valve. An apparatus for controlling the amount of exhaust gas recirculation at different degrees is known (see, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 1-203646). In this exhaust gas recirculation control device, a lift-type poppet valve having a valve body attached to the tip of a valve shaft is disposed in a valve chamber formed in the valve housing, and a linear motor is mounted on the valve housing. Thus, the poppet valve is linearly moved in the axial direction to change the opening of the valve.
[0003]
That is, in this linear type motor, a shaft hole is formed in a rotor rotatably supported inside the stator, a female screw is provided on the inner peripheral portion of the shaft hole, and a screw is provided on the outer periphery of the output shaft. The output shaft is inserted and screwed into the rotor while preventing the rotation so that the male screw is screwed into the female screw of the shaft hole, and when the rotor rotates, the rotary motion is output by screwing the screw. It is converted into a linear motion of the shaft, and the valve shaft, that is, the valve body is moved in the axial direction so as to change the opening of the poppet valve.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, this type of conventional exhaust gas recirculation control apparatus uses a linear motor to rotate the rotor and move the output shaft screwed into the rotor in the axial direction via the screw mechanism, thereby lifting the lift. Although the recirculation gas amount can be controlled with relatively high accuracy by controlling the valve opening by linearly moving the type poppet valve, the rotational movement of the rotor is controlled via the screw mechanism to the output shaft. Therefore, when the valve is driven between fully closed and fully open, the response speed becomes slow and the valve is fully There was a problem that it was difficult to control closing and opening.
[0005]
On the other hand, an exhaust gas recirculation control device using a butterfly valve has been proposed in Japanese Utility Model Publication No. 59-184356. This butterfly valve type exhaust gas recirculation control device has a structure in which a butterfly valve is disposed in a gas passage, and the opening degree of the butterfly valve is controlled by a step motor installed outside.
[0006]
However, this type of butterfly valve is normally formed in a disk shape, and is supported in a cylindrical gas passage by a valve shaft provided in a transverse direction of the passage so as to be rotatable. The gap between the edge of the valve body near the valve shaft and the inner wall of the gas passage becomes very narrow when the valve opening is relatively small. For this reason, deposits (deposits such as incomplete combustion substances contained in the exhaust gas) easily accumulate between the valve body and the inner wall of the passage, and if the deposit is caught when the valve body is closed, the butterfly valve May become stuck in the fully closed position, which may cause malfunction.
[0007]
The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide an exhaust gas recirculation control device that has a high response speed and can prevent sticking of a valve body due to deposit.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an exhaust gas recirculation control device of the present invention includes a housing having a gas passage therein, a butterfly valve disposed in the gas passage of the housing, and a rotor on the valve shaft of the butterfly valve. An exhaust gas recirculation control device that opens and closes the butterfly valve by the rotary solenoid, and a wide gap is formed between the butterfly valve and the inner wall near the valve shaft. The valve seat, on which the valve element is seated when fully closed, protrudes from the inner wall of the gas passage, and the butterfly valve can rotate from the closed position where it contacts the valve seat to the open position along the flow direction of the passage is a thermal expansion coefficient of the valve body of the butterfly valve is set larger than the thermal expansion coefficient of the housing, during non-energization of the rotary solenoid, the valve body of the butterfly valve by a predetermined angle from the fully closed position Characterized in that it stops the valve.
[0010]
[Action]
In the exhaust gas recirculation control device having such a configuration, while the internal combustion engine is stopped, the rotary solenoid is in a non-energized state, and the valve body of the butterfly valve is opened and stopped by a predetermined opening from the fully closed position. Yes. For this reason, even if deposits (deposits such as incomplete combustion products contained in the exhaust gas) are deposited on the edge of the valve body of the butterfly valve in the gas passage, the valve body caused by the sticking of the deposit Biting can be prevented. When the internal combustion engine is started, the rotary solenoid is energized, and the valve body of the butterfly valve is driven to the fully closed position or the controlled opening state by the rotary solenoid. Therefore, the valve body can be rotated to a predetermined position with high responsiveness, that is, with an extremely fast response speed.
[0011]
Due to the structure of the butterfly valve, even when there is a large differential pressure between the upstream and downstream sides of the valve, the differential pressure is offset by acting in opposite directions on both sides of the valve body. even if the driving force of the solenoid is not relatively small, it can be reliably closed or open, it is possible to miniaturize the rotary solenoid.
[0012]
On the other hand, when a butterfly valve is provided with a valve seat on which the valve element is seated when fully closed, protruding from the inner wall of the gas passage, the gap between the valve element and the inner wall of the gas passage is relatively small. It can be set widely, and this can further prevent biting of the valve body due to deposit adhesion.
[0013]
In addition, since the thermal expansion coefficient of the valve body of the butterfly valve is set larger than the thermal expansion coefficient of the housing, the contraction ratio of the valve body during cold when the engine is stopped is larger than that of the housing, so that the inner wall of the gas passage It is possible to prevent sticking of the valve body due to deposits.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a plan view of the exhaust gas recirculation control device, and FIGS. 2 and 3 show sectional views of the device. In the figure, reference numeral 1 denotes a housing of the apparatus, which is integrally formed by die casting of an aluminum alloy, and a gas passage 2 is vertically provided through the inside. 2 and 3, the gas passage 2 has an upper portion on the inlet side and a lower portion on the outlet side. Flange portions 1 a and 1 b are formed above and below the housing 1 for connection to the exhaust gas recirculation passage of the internal combustion engine. The cooling water channel 3 is formed in the upper part of the housing 1, and a connection pipe 3 a is projected to the outside and connected to the cooling water channel 3.
[0015]
As shown in FIGS. 2 and 3, a butterfly valve 4 is provided in the gas passage 2. The butterfly valve 4 is configured by fixing a disc-like valve body 6 to a valve shaft 5 disposed in a transverse direction in the gas passage 2. The gas passage 2 has a circular cross section, and a circular valve element 6 having a diameter smaller than the inner diameter of the passage is fixed to the valve shaft 5 by a fixing screw 6a. The thermal expansion coefficient of the valve body 6 is preferably larger than that of the housing 1. For example, when an ADC 12 having a linear expansion coefficient of 21.0 × 10 ⁻⁶ / ° C. is used as the housing 1, the valve body 6 of the butterfly valve 4 For example, A2017 having a linear expansion coefficient of 23.0 × 10 ⁻⁶ / ° C. can be used.
[0016]
On the other hand, at the valve closing position of the inner wall in the gas passage 2, as shown in FIGS. 3 and 6, valve seats 2a and 2b with which the edge of the valve body 6 abuts when the valve is closed project in a semicircular arc shape. The valve seat 2a is positioned on the inlet side, the valve seat 2b is shifted on the outlet side, and both sides of the valve body 6 whose center is divided by the valve shaft 5 are opposite to the valve seats 2a and 2b. It is possible to contact.
[0017]
In general, a butterfly valve has a structure in which a valve seat is not provided on the inner wall on the housing side, and when the valve is closed, the edge of the valve body contacts and closes the inner wall, so that the valve body is slightly opened. When this occurs, the gap between the edges of the valve body near the valve shaft is formed very narrow. However, the butterfly valve 4 of the present invention has a relatively wide gap at the edge close to the valve shaft 5 and the valve seats 2a and 2b are provided on the inner wall, so that the closing performance (sealing performance) when closing the valve is good. I have to. As shown in FIG. 3, the valve body 6 of the butterfly valve 4 can be rotated from a valve closing position in contact with the valve seat portions 2 a and 2 b to a valve opening position along the flow direction of the passage.
[0018]
As shown in FIG. 2, both ends of the valve shaft 5 of the butterfly valve 4 enter the housing 1 and are rotatably supported by bearings 7 disposed therein. The lever 8 is fixed to the left end portion of the valve shaft 5 by a fixing nut 8a. This lever 8 is for setting the valve closing position of the butterfly valve 4, and as shown in FIG. 8, a screw-type stopper 9 is provided so as to be opposed to the lever 8 so that the lever 8 is at the valve closing position. The butterfly valve 4 hits the stopper 9 and stops. The portions of the lever 8 and the stopper 9 are covered with a cover 20 as shown in FIG.
[0019]
The rotor 11 of the rotary solenoid 10 is fixed to the right end portion of the valve shaft 5 by a fixing nut 13, and the butterfly valve 4 is directly driven by the rotary solenoid 10, that is, adopts a direct rotational drive system. For example, two magnets 12 are attached to the outer peripheral portion of the rotor 11 of the rotary solenoid 10 with the S pole and the N pole arranged at 180 ° facing positions.
[0020]
The stator 14 of the rotary solenoid 10 is formed by disposing a core 15 formed by laminating laminated steel plates around the rotor 11 and providing a winding portion of an exciting coil 16 on the upper side, as shown in FIGS. 4 and 7. As described above, the exciting coil 16 is wound on the upper portion via a bobbin. As shown in FIG. 2, pole teeth 17 a and 17 b are formed separately at the upper and lower positions of the stator 14 facing the rotor 11 of the core 15. The stator 14 is attached to the side portion of the housing 1 via a retainer 21 (FIG. 2) using a fixing screw 18 so that the pole teeth 17a and 17b are arranged around the magnet 12 of the rotor 11 (FIG. 4). ).
[0021]
In this rotary solenoid 10, a magnet 12 is used for a rotor 11, and pole teeth 17 a and 17 b of a stator 14 are arranged around the rotor 11, so that detent torque is generated when no power is supplied, and the rotor 11 is always in contact with the stator 14. Although the structure is such that the rotor 11 stops at a certain angular position, the stop position of the rotor 11 when not energized is that the butterfly valve 4 directly connected to the rotor 11 is slightly open (the valve body 6 opens 25 ° from the fully closed position). Set).
[0022]
The exciting coil 16 of the rotary solenoid 10 is, for example, divided into two parts and wound, and when the valve is closed and opened, for example, by changing the energizing direction and energizing time width (duty ratio) of each coil, Rotational torque is generated in the opposite direction of the valve closing direction and the valve opening direction with respect to the valve shaft 5, and the valve shaft 5 is rotationally driven by a predetermined angle. The rotation angle can also be controlled by controlling the amount of current to the coil instead of controlling the duty ratio. An end portion of the exciting coil 16 is connected to a terminal of a connector 19 provided on the upper part of the rotary solenoid 10, and is connected to a control circuit (not shown) through the connector 19.
[0023]
In such a rotary solenoid 10, the stop position of the rotor 11 when not energized is always a constant angular position because of the relationship between the rotor 11 provided with the magnet 12 and the arrangement of the pole teeth 17a and 17b of the stator 14. The structure can be simplified because no return spring is required and no angle detection sensor is required.
[0024]
The exhaust gas recirculation control device having the above-described configuration is attached to an exhaust gas recirculation pipe connected between an exhaust pipe and an intake pipe of an internal combustion engine (not shown) via flange portions 1a and 1b of the housing 1. When the internal combustion engine is stopped and the engine key is off, the rotary solenoid 10 is in a non-energized state. Therefore, from the relationship between the magnet 12 of the rotor 11 and the pole teeth 17a and 17b of the stator 14, the rotor 11, that is, the butterfly. The valve body 6 of the valve 4 is stopped at a position slightly opened from the valve closing position (opening angle 25 °).
[0025]
Therefore, even if deposits (deposits such as incomplete combustion products contained in the exhaust gas) are accumulated on the edge of the valve body 6 of the butterfly valve 4 and the valve seats 2a and 2b, the valve It is possible to prevent the body 6 from being fixed by the deposit. Also, valve seats 2a and 2b are provided at the valve closing position on the inner wall of the housing 1, and the gap between the edge of the valve body 6 and the inner wall in the vicinity of the fully closed (portion close to the valve shaft 5) is set relatively wide. Therefore, the sticking of the valve body 6 due to the deposit deposited on the portion can be prevented.
[0026]
Further, since the thermal expansion coefficient of the valve body 6 is set to be larger than that of the housing 1, the contraction ratio of the valve body 6 in the cold state when the engine is stopped is larger than that of the housing, and the clearance from the inner wall of the gas passage 2 is increased. Since it acts so as to widen, the sticking of the valve body 6 due to the deposit can be prevented.
[0027]
In this state, when the internal combustion engine is started, the exhaust gas is not recirculated when it is cold. Therefore, the rotary solenoid 10 drives and controls the control circuit (not shown) so as to close the butterfly valve 4. That is, the energization to the exciting coil 16 of the rotary solenoid 10 is controlled so that the rotor 11 is rotated counterclockwise in FIG. 3, and the butterfly valve 4 is rotated to the valve closing side.
[0028]
As a result, the valve body 6 rotates in the valve closing direction, the lever 8 contacts the stopper 9, the upper edge of the valve body 6 contacts the valve seat 2 b in the gas passage 2, and stops at the fully closed position. To do. At this time, since the butterfly valve 4 is directly driven by the rotary solenoid 10, the butterfly valve 4 can be immediately closed with a quick response compared to a conventional poppet valve that is driven at a reduced speed by a motor via a screw mechanism. it can.
[0029]
At this time, as described above, the gap between the edge of the valve element 6 and the inner wall in the vicinity of the fully closed state (the portion close to the valve shaft 5) is set to be relatively wide. The body 6 can be prevented from sticking. Further, because of the structure of the butterfly valve 4, even when there is a large differential pressure in the gas pressure between the upstream side and the downstream side of the valve, the differential pressure acts on both sides of the valve body 6 in the opposite direction and is offset. since that, even when the driving force of the rotary solenoid 10 is relatively not small, can be reliably closed, it allows the use of the rotary solenoid 10 having a simple structure in small.
[0030]
When the temperature of the engine rises with the operation of the internal combustion engine, the control circuit calculates the target opening of the butterfly valve 4 based on detection data such as the engine speed and the temperature of the cooling water, and calculates the target opening. The target control amount is determined so as to be realized, and the excitation coil 16 of the rotary solenoid 10 is energized based on the target control amount to rotate the rotor 11. As a result, the valve shaft 5 of the butterfly valve 4 rotates, the valve body 6 rotates by an angle controlled in the valve opening direction, and the butterfly valve 4 is controlled to open.
[0031]
At this time, since the butterfly valve 4 is directly driven by the rotary solenoid 10 as described above, that is, with quick response compared to a conventional poppet valve that is driven at a reduced speed by a motor via a screw mechanism. The valve can be opened immediately. Moreover, since the gap (portion close to the valve shaft 5) between the edge of the valve body 6 and the inner wall in the vicinity of the fully closed state is set to be relatively wide, it is possible to prevent the valve body 6 from sticking due to deposits accumulated in that portion. Can be opened well. Further, since the differential pressure between the upstream side and the downstream side of the valve acts in opposite directions on both sides of the valve body 6, the valve can be reliably opened by the driving force of the relatively small rotary solenoid 10.
[0032]
【The invention's effect】
As described above, according to the exhaust gas recirculation control device of the present invention, the structure in which the rotor of the rotary solenoid is directly connected to the valve shaft of the butterfly valve is employed. Can be rotated into position. In addition, when the rotary solenoid is de-energized, the butterfly valve body opens and stops at a predetermined opening from the fully closed position, preventing deposits from adhering to the deposit between the edge of the valve body and the inner wall. Therefore, even if the rotary solenoid has a relatively small and simple structure, the valve body can be driven to open and close reliably.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view of an exhaust gas recirculation control apparatus showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG.
3 is a cross-sectional view taken along the line III-III in FIG.
FIG. 4 is a right side view of the apparatus.
FIG. 5 is a left side view of the apparatus.
FIG. 6 is a plan view showing a state in which the butterfly valve 4 is removed.
7 is a right side view of the rotary solenoid 10 with a stator 14 removed. FIG.
FIG. 8 is a left side view with the cover 20 removed.
[Explanation of symbols]
1-Housing 2-Gas passage 2a, 2b-Valve seat 4-Butterfly valve 5-Valve shaft 6-Valve 10-Rotary solenoid 11-Rotor 12-Magnet 14-Stator 15-Core 16-Excitation coils 17a, 17b- Extreme teeth

Claims

A housing having a gas passage therein, a butterfly valve disposed in the gas passage of the housing, and a rotary solenoid disposed by directly connecting the rotor to a valve shaft of the butterfly valve. An exhaust gas recirculation control device that opens and closes the butterfly valve by a solenoid,
A gap between the butterfly valve and the inner wall close to the valve shaft is formed wide,
In the butterfly valve, a valve seat portion on which the valve body is seated when fully closed is projected on the inner wall of the gas passage,
The butterfly valve is rotatable from a valve closing position contacting the valve seat portion to a valve opening position along the flow direction of the passage,
When the thermal expansion coefficient of the valve body of the butterfly valve is set to be greater than the thermal expansion coefficient of the housing and the rotary solenoid is de-energized, the butterfly valve body opens from the fully closed position by a predetermined opening degree and stops. An exhaust gas recirculation control device.