JP5699512B2

JP5699512B2 - リードバルブ

Info

Publication number: JP5699512B2
Application number: JP2010222326A
Authority: JP
Inventors: 飯島　章; 章飯島
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2010-09-30
Filing date: 2010-09-30
Publication date: 2015-04-15
Anticipated expiration: 2030-09-30
Also published as: JP2012077818A

Description

本発明は、流体が流通する流路に配設され前記流体の逆流を防止するリードバルブに関する。

エンジン（内燃機関）においてＮＯｘ（窒素酸化物）を低減させるためにＥＧＲ（排気ガス再循環）が用いられるが、特に過給エンジンにおける高負荷時のＥＧＲ量を上げるため、リードバルブ（逆止弁）が用いられる。

図３に過給エンジンの一例を示す。

図３に示すように、過給エンジン１は、エンジン本体（例えば、ディーゼルエンジン）２と、エンジン本体２に装着されたターボ（ターボチャージャ）３と、エンジン本体２の吸気ポートに接続された吸気マニフォルド４と、吸気マニフォルド４に接続された吸気ダクト５と、吸気ダクト５に配設されエンジン本体２に供給する吸気を加圧するターボ３のコンプレッサ６と、コンプレッサ６よりも吸気下流側の吸気ダクト５に配設され吸気を冷却するインタークーラ７と、インタークーラ７よりも吸気下流側の吸気ダクト５に配設されたスロットルバルブ８と、エンジン本体２の排気ポートに接続された排気マニフォルド９と、排気マニフォルド９に接続された排気ダクト１０と、排気ダクト１０に配設されコンプレッサ６を駆動するターボ３のタービン１１と、タービン１１よりも排気ガス下流側の排気ダクト１０に配設された後処理装置１２と、排気マニフォルド９内の排気ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気マニフォルド４に戻すべく排気マニフォルド９と吸気マニフォルド４とを連通するＥＧＲダクト１３と、ＥＧＲダクト１３に配設され排気ガスを冷却するＥＧＲクーラ１４と、ＥＧＲクーラ１４よりもＥＧＲガス下流側のＥＧＲダクト１３に配設されＥＧＲ量を調整すべく流路面積を変更するＥＧＲバルブ１５とを備える。

図３に示す過給エンジン１において、高負荷時は吸気マニフォルド４内の平均圧力が排気マニフォルド９内の平均圧力よりも高くなり、ＥＧＲバルブ１５を開いてもＥＧＲがかからない。しかし、吸気マニフォルド内圧（吸気マニフォルド４内の圧力）も排気マニフォルド内圧（排気マニフォルド９内の圧力）も変動（脈動）しているので、平均圧力で「吸気マニフォルド内圧＞排気マニフォルド内圧」であっても、時系列でみれば「吸気マニフォルド内圧＜排気マニフォルド内圧」となっている期間がある。そこで、リードバルブ（逆止弁）１６をＥＧＲダクト１３に配設すると、「吸気マニフォルド内圧＞排気マニフォルド内圧」となる期間は、リードバルブ１６が自ずと閉じ、吸気が吸気マニフォルド４から排気マニフォルド９へＥＧＲダクト１３を逆流しない。他方、「吸気マニフォルド内圧＜排気マニフォルド内圧」となる期間は、リードバルブ１６が自ずと開き、排気ガスが排気マニフォルド９から吸気マニフォルド４へＥＧＲダクト１３を流れる。

リードバルブ１６自体は図４のようになっている。

図４に示すように、リードバルブ１６は、ＥＧＲダクト１３に配設され、排気ガスが通過可能な弁孔１７を有するベース１８と、板状に形成されると共に一端側がベース１８に固定され、弁孔１７を開閉するリード（リードペダル）１９と、板状に形成されると共にリード１９に重ねられた状態で一端側がベース１８に固定され、リード１９の最大開度を規定するストッパ２０とを備える。

特開２００４−１９５３０号公報

ところで、リードバルブ１６が腐食の厳しい環境（例えば、硫黄分の多い軽油の使用）で使用される場合、リード１９は常に排気ガスと接触しているため、リード１９が腐食してリード１９に切欠きが生じる場合がある。また、リードバルブ１６が開く際（開弁時）は、リード１９全体が反るように変形し、図４の矢印Ｘで示す部分の応力が高い。つまり、図４の矢印Ｘで示す部分は、リードバルブ１６が開く際（開弁時）に元々応力が高いが、切欠きの発生によりさらに応力が拡大する（切欠き効果による応力拡大）。それにより、腐食の厳しい環境ではリード１９が破損する虞がある。

そこで、本発明の目的は、腐食の厳しい環境でも耐久性の高いリードバルブを提供することにある。

上記目的を達成する為に、本発明は、流体が流通する流路に配設され前記流体が通過可能な弁孔を有するベースと、板状に形成されると共に一端側が前記ベースに固定され前記弁孔を開閉するリードと、板状に形成されると共に前記リードに重ねられた状態で一端側が前記ベースに固定され前記リードの最大開度を規定するストッパとを備えたリードバルブにおいて、前記リードにおける閉弁時に前記弁孔を覆う部分よりも一端側の部分に、板状の前記リードを前記弁孔とは反対側に凸となるように部分的に湾曲させて形成されると共に前記リードの幅方向に沿って延びる湾曲部を設けることで、開弁時に前記リードが前記湾曲部で曲がるようにしたものである。

前記ストッパにおける前記リードの前記湾曲部に重ねられる部分に、前記湾曲部を収容する溝部を設けても良い。

前記ストッパにおける前記溝部よりも他端側の部分を平らに形成しても良い。

本発明によれば、腐食の厳しい環境でも耐久性の高いリードバルブを提供することが出来るという優れた効果を奏する。

本発明の一実施形態に係るリードバルブの側断面図であり、上半分は閉弁時を示し、下半分は開弁時を示す。図１のＡ矢視図である。リードバルブが用いられる過給エンジンの概略図である。従来例に係るリードバルブの側断面図であり、上半分は閉弁時を示し、下半分は開弁時を示す。

以下、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて詳述する。

本実施形態に係るリードバルブ（逆止弁）３０は、例えば、図３に示す過給エンジン１において使用されるものであり、図４に示す従来例に係るリードバルブ１６に代えてＥＧＲダクト１３（図示例では、ＥＧＲダクト１３と吸気マニフォルド４との接続部分）に配設される。

係るリードバルブ３０は、排気マニフォルド９から吸気マニフォルド４への順方向への流れを許容し、吸気マニフォルド４から排気マニフォルド９への逆方向の流れを阻止するようにＥＧＲダクト１３に配設される。

図１及び図２に示すように、本実施形態に係るリードバルブ３０は、流体（エンジン本体２からの排気ガス）が流通する流路を為すＥＧＲダクト１３に配設され、排気ガスが通過可能な弁孔３１を有するベース３２と、板状に形成されると共に一端側（基端側）がベース３２に固定され、弁孔３１を開閉するリード（リードペダル）３３と、板状に形成されると共にリード３３に重ねられた状態で一端側（基端側）がベース３２に固定され、リード３３の最大開度を規定するストッパ３４とを備える。

ベース３２は、例えばアルミニウムにて形成されている。ベース３２は、ＥＧＲダクト１３に取り付けられるフランジ部３５と、フランジ部３５から吸気マニフォルド４側（ＥＧＲダクト１３の下流側）に突出する突出部３６とから構成されている。フランジ部３５には、排気ガスを流通させるための開口３７が形成されている。突出部３６は、側面視で三角形状に形成されており、弁孔３１が形成される傾斜壁部３８と、傾斜壁部３８とフランジ部３５との間を接続する側壁部３９とを有する。各傾斜壁部３８には、複数（本実施形態では、二つ）の弁孔３１がベース３２の幅方向に併設されており、各弁孔３１に対してリード３３及びストッパ３４が各々設けられる（図２参照）。

リード３３は、例えばステンレスにて形成された可撓性を有する長方形状の薄板からなる。リード３３は、ボルト４０によってベース３２に固定されている。本実施形態では、リード３３における閉弁時に弁孔３１を覆う部分よりも一端側の部分に、リード３３を弁孔３１とは反対側に凸となるように部分的に湾曲させて形成されると共にリード３３の幅方向に沿って延びる湾曲部４１を設けている。湾曲部４１は、側面視で断面半円形状に形成されている（図１参照）。

ストッパ３４は、例えばアルミニウムにて形成された長方形状の薄板からなる。ストッパ３４は、ストッパ３４の変形を抑制するために板厚がリード３３よりも厚く形成されている。ストッパ３４は、リード３３に重ねられた状態でボルト４０によってベース３２に固定されている。本実施形態では、ストッパ３４におけるリード３３の湾曲部４１に重ねられる部分に、湾曲部４１を収容する溝部４２を設けている。本実施形態では、ストッパ３４を弁孔３１とは反対側に凸となるように部分的に湾曲させることで、溝部４２を形成している。また、リードバルブ３０が閉じているとき（閉弁時）には、リード３３の湾曲部４１とストッパ３４の溝部４２との間に隙間４３が生じるようになっている（図１の上半分参照）。さらに、本実施形態では、ストッパ３４における溝部４２よりも他端側（自由端側）の部分であって、最大開度となったリード３３が当接する部分（当接面４４）を、平らに形成している（図１参照）。

次に、本実施形態の作用を説明する。

「吸気マニフォルド内圧＞排気マニフォルド内圧」となっている期間においては、図１の上半分に示すように、吸気マニフォルド内圧によりリード３３がベース３２（弁孔３１）に押し付けられて、リードバルブ３０が閉じるようになっている（閉弁）。他方、「吸気マニフォルド内圧＜排気マニフォルド内圧」となっている期間においては、図１の下半分に示すように、排気マニフォルド内圧によりリード３３がベース３２（弁孔３１）から離間されて、リードバルブ３０が開くようになっている（開弁）。

本実施形態では、リード３３に湾曲部４１を設けることで、図１の下半分に示すように、リードバルブ３０が開く際（開弁時）に、リード３３は湾曲部４１で曲がるようになる。よって、リードバルブ３０が開く際（開弁時）に湾曲部４１の応力が上がるが、リードバルブ３０が閉じているとき（閉弁時）はガスシールがなされるので、湾曲部４１は腐食しない。そのため、リードバルブ３０が開く際（開弁時）に湾曲部４１の応力が切欠き効果で拡大することはない。よって、腐食の厳しい環境でもリード３３が折損する虞がない。

また、本実施形態では、ストッパ３４における溝部４２よりも他端側（自由端側）の部分である当接面４４を平らに形成しているので、リードバルブ３０の最大開度において、リード３３全体が反るように変形することはなく、リード３３における図４の矢印Ｘで示す部分に対応する部分の応力を、図４に示すリードバルブ１６と比較して下げることができる。そのため、リード３３のリフト量を高く（最大開度を大きく）することが出来、リードバルブ３０の通気抵抗を下げられる。よって、図３に示す過給エンジン１において、本実施形態に係るリードバルブ３０を図４に示す従来例に係るリードバルブ１６に代えて用いることで、ＥＧＲ量を増やすことが出来る。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態には限定されず他の様々な実施形態を採ることが可能である。

例えば、上記実施形態ではリードバルブ３０を過給エンジン１において用いるとしたが、これには限定はされない。

また、上記実施形態では、湾曲部４１が側面視で断面半円形状に形成されるとしたが、これには限定はされず、湾曲部４１が側面視で、断面三角形状、断面四角形状及び断面台形状等に形成されても良い。

３０リードバルブ（逆止弁）
３１弁孔
３２ベース
３３リード（リードペダル）
３４ストッパ
４１湾曲部
４２溝部

Claims

排気マニフォルドと吸気マニフォルドとを連通するＥＧＲダクトに取り付けられ下流側に三角形状に突出する突出部を有すると共に前記突出部の傾斜壁部に前記排気マニフォルドからの排気ガスが通過可能な弁孔が形成されたベースと、ステンレスにて板状に形成され前記弁孔を開閉するためのリードと、板状に形成されると共に前記リードに重ねられた状態で一端側が前記傾斜壁部に固定され、前記リードの最大開度を規定するストッパと、前記ストッパの一端側を、前記リードの一端側と共に前記傾斜壁部に固定するボルトとを備えたリードバルブにおいて、
前記リードの一端側に、その一端側と接する傾斜壁部の面に対して凸となると共に前記リードの幅方向に沿って延びる湾曲部を形成し、前記ストッパに、前記湾曲部を覆って収容する溝部を設けた
ことを特徴とするリードバルブ。
前記ストッパにおける前記溝部よりも他端側の部分を平らに形成した
請求項１に記載のリードバルブ。