JP6256223B2 - Exhaust control valve - Google Patents
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Description
本発明は、排気制御弁に関するもので、特に内燃機関(エンジン)の気筒から排出される排出ガス(排気)の一部をEGRガスとして吸気管へ再循環させる排出ガス(排気)再循環装置に使用される排気再循環(EGR)制御弁に係わる。 The present invention relates to an exhaust control valve, and more particularly to an exhaust gas (exhaust) recirculation device that recirculates a part of exhaust gas (exhaust gas) discharged from a cylinder of an internal combustion engine (engine) to an intake pipe as EGR gas. It relates to the exhaust gas recirculation (EGR) control valve used.
[従来の技術]
従来より、自動車等の車両には、内燃機関(エンジン)の気筒から排出される排出ガス(排気)の一部をEGRガスとして吸気管へ再循環させる排出ガス(排気)再循環装置(EGRシステム)が搭載されている。このEGRシステムにおいては、エンジンの気筒へ導入されるEGRガスの流量を制御するEGRガス流量制御弁(以下EGR制御弁)を設置している。
[Conventional technology]
2. Description of the Related Art Conventionally, in vehicles such as automobiles, an exhaust gas (exhaust) recirculation device (EGR system) that recirculates a part of exhaust gas (exhaust gas) discharged from a cylinder of an internal combustion engine (engine) to an intake pipe as EGR gas. ) Is installed. In this EGR system, an EGR gas flow rate control valve (hereinafter referred to as an EGR control valve) that controls the flow rate of EGR gas introduced into the cylinder of the engine is installed.
このようなEGR制御弁の一例として、図9に示したように、ハウジング101と、第1、第2ポペット弁体102および弁軸103の軸線方向に往復移動するダブルポペットバルブ(以下EGRバルブ)と、このEGRバルブを開閉駆動する電動アクチュエータ104とを備えたものが公知である(例えば、特許文献1参照)。
ハウジング101のバルブボディには、EGRガスが流れる流路105、およびこの流路105の周囲に設けられる2つの第1、第2シート106が設けられている。また、ハウジング101の軸受部107には、流路105の流路壁面で開口し、この流路側の開口から奥側の開口まで延びる軸受孔108が設けられている。
As an example of such an EGR control valve, as shown in FIG. 9, a double poppet valve (hereinafter referred to as an EGR valve) that reciprocates in the axial direction of the
The valve body of the
EGRバルブは、ハウジング101の各第1、第2シート106に接離して流路105を開閉する2つの第1、第2ポペット弁体102、およびこれらの第1、第2ポペット弁体102と一体移動可能に連結した1本の弁軸103を有している。この弁軸103は、ハウジング101の軸受部107に筒状の軸受部材111を介して軸線方向に往復移動可能に支持されている。
The EGR valve includes two first and second
また、軸受部材111よりも流路側の軸受孔108には、シール部材112が設けられている。また、シール部材112よりも流路側には、一端側が開口し、他端側が閉塞されたカップ形状(有底筒状)のホルダパイプ113内に金網を収納保持したフィルタ114が設けられている。なお、ホルダパイプ113の底部には、EGRバルブの弁軸103が往復移動可能に挿通する挿通孔が設けられている。また、ハウジング101には、弁軸103に対して、EGRバルブを閉弁(全閉)方向に付勢するリターンスプリング115が設置されている。
Further, a
[従来の技術の不具合]
ところで、エンジンの運転中に、エンジンがEGR制御弁を開弁させるような運転状況になり、EGRバルブが開弁作動すると、ハウジング101の流路105を、燃焼残滓やカーボン粒子等の排気微粒子(粒子状物質:PM)および未燃燃料等の液体成分が含まれているEGRガスが流れる。
このため、流路105を流れる高温のEGRガス中に含まれるPMが未燃燃料等の液体成分をバインダーとして、EGRバルブ、特に第1、第2ポペット弁体102および弁軸103の表面に付着して堆積物(以下デポジット)を形成する可能性がある。
[Conventional technical problems]
By the way, when the engine is in operation such that the engine opens the EGR control valve and the EGR valve opens, the
Therefore, the PM contained in the high-temperature EGR gas flowing through the
ここで、従来例1のEGR制御弁においては、EGR制御弁の開弁時に、第1、第2ポペット弁体102が各第1、第2シート106から離脱して流路105を開く際に、ハウジング101の軸受部107およびフィルタ114内に位置していた弁軸103の中間部分が、ホルダパイプ113の挿入孔より流路105内に移動して高温のEGRガスに晒され、弁軸103の中間部分の外周面にデポジットが付着する。
Here, in the EGR control valve of Conventional Example 1, when the EGR control valve is opened, the first and second
そして、EGR制御弁の閉弁時に、流路105内に突出していた弁軸103の中間部分がホルダパイプ113およびフィルタ114内に戻る際に、弁軸103の中間部分に付着したデポジットがフィルタ114に捕集(捕捉)されるようになっている。
ところが、エンジンのEGR(排気)系の高温環境下でEGRバルブの弁軸103に付着、堆積したデポジットには、高い粘着性を有する場合があり、フィルタ114に捕集されず、弁軸103にデポジットが付着した状態で、EGRバルブが閉弁作動すると、軸受部107の軸受孔108内にデポジットが侵入してしまう可能性がある。
When the intermediate portion of the
However, deposits deposited and deposited on the
そこで、従来例1のEGR制御弁のフィルタ114に、EGRバルブの弁軸103に付着したデポジットをEGRバルブの往復移動(開閉)時に掻き落とすデポジット除去機能(スクレーピング機能)を付加することが考えられる。
このように、デポジット除去機能をフィルタ114に付加する場合には、EGRバルブの弁軸103とフィルタ114との接触力を現状のものよりも強くする必要がある。このように弁軸103とフィルタ114との接触力を強くした場合には、EGRバルブをその軸線方向へ往復移動(開閉動作)させる時に大きな摺動抵抗となり、EGRバルブの弁軸103とフィルタ114との間の摺動特性を悪化させる可能性がある。
Therefore, it is conceivable to add a deposit removing function (scraping function) for scraping the deposit adhering to the
Thus, when the deposit removing function is added to the
本発明の目的は、バルブの弁軸とフィルタとの接触力を強くしてフィルタによるデポジット掻き落とし効果を高めながらも、フィルタに対する弁軸の摺動抵抗を小さくしてバルブの動作不良を防止(抑制)することのできる排気制御弁を提供することにある。 The purpose of the present invention is to increase the contact force between the valve shaft of the valve and the filter to increase the deposit scraping effect by the filter, while reducing the sliding resistance of the valve shaft against the filter to prevent malfunction of the valve ( An object of the present invention is to provide an exhaust control valve that can be suppressed.
請求項1に記載の発明(排気制御弁)によれば、バルブの弁軸およびパイプよりも線膨張係数の大きな材質からなるワイヤーメッシュ構造(状)のフィルタを、このフィルタよりも線膨張係数の小さな材質からなる弁軸と、同じくフィルタよりも線膨張係数の小さな材質からなるパイプとの間に、バルブの弁軸の外面とパイプの内面との間の充填空間を塞ぐように配置する。また、弁軸は、パイプと実質的同一の線膨張係数を有する第1金属によって形成されており、フィルタは、第1金属よりも低温収縮性および高温膨張性に優れる第2金属によって形成されている。これにより、フィルタとバルブの弁軸およびパイプとの線膨張係数差によって使用環境が比較的高温環境下では、フィルタの熱膨張に伴いフィルタと弁軸との接触力が大きくなる。また、使用環境が比較的低温環境下では、フィルタと弁軸との接触力が小さくなる効果が得られる。 According to the invention described in claim 1 (exhaust control valve), a wire mesh structure (shaped) filter made of a material having a larger linear expansion coefficient than the valve stem and pipe of the valve is used. A valve shaft made of a small material and a pipe made of a material having a smaller linear expansion coefficient than the filter are arranged so as to close a filling space between the outer surface of the valve shaft of the valve and the inner surface of the pipe. The valve shaft is formed of a first metal having a linear expansion coefficient substantially the same as that of the pipe, and the filter is formed of a second metal that is more excellent in low temperature shrinkage and high temperature expansion than the first metal. Yes. As a result, the contact force between the filter and the valve shaft increases with the thermal expansion of the filter under a relatively high temperature environment due to the difference in linear expansion coefficient between the filter and the valve shaft and the pipe of the valve. In addition, when the usage environment is a relatively low temperature environment, an effect of reducing the contact force between the filter and the valve shaft can be obtained.
また、内燃機関の排気系の高温環境下では、バルブの弁軸に付着するデポジットは、高温で軟化する性質があるため、フィルタと弁軸との接触力が大きくなる効果と合わせて、デポジットが軟化する高温時のみ大きなデポジット掻き落とし効果が得られる。また、デポジットが硬化する低温時では、フィルタと弁軸との接触力が小さくなる効果が得られるため、バルブの弁軸の摺動抵抗を低減することができる。したがって、フィルタに対する弁軸の軸線方向への往復運動が良好となるため、バルブの動作不良の発生を抑制することができる。 Also, in the high temperature environment of the exhaust system of the internal combustion engine, the deposit adhering to the valve shaft of the valve has a property of softening at a high temperature, so that the deposit is combined with the effect of increasing the contact force between the filter and the valve shaft. A large deposit scraping effect can be obtained only at high temperatures when softening. Moreover, since the effect of reducing the contact force between the filter and the valve shaft is obtained at a low temperature when the deposit is cured, the sliding resistance of the valve shaft of the valve can be reduced. Therefore, since the reciprocating motion in the axial direction of the valve shaft with respect to the filter becomes good, the occurrence of valve malfunction can be suppressed.
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[実施例1の構成]
図1ないし図8は、本発明を適用したEGRシステムに使用されるEGR制御弁(実施例1)を示したものである。
[Configuration of Example 1]
1 to 8 show an EGR control valve (Embodiment 1) used in an EGR system to which the present invention is applied.
本実施例の内燃機関の制御装置(エンジン制御システム)は、例えば自動車等の車両に搭載された車両走行用のディーゼルエンジン等の内燃機関(エンジン)の排気管から吸気管へ排出ガス(排気)の一部であるEGRガスを再循環(還流)させる排気再循環装置(内燃機関の排気装置:以下EGRシステム)を備えている。
エンジンの各気筒の吸気ポートには、インテークマニホールドを介して、エアクリーナを通過した吸入空気(新気)またはEGRガスが流れる吸気通路を形成する吸気ダクト(吸気管)が接続されている。また、エンジンの各気筒の排気ポートには、エキゾーストマニホールドを介して、エンジンの各気筒に形成された燃焼室から排出された排気が流れる排気通路を形成する排気ダクト(排気管)が接続されている。
An internal combustion engine control device (engine control system) according to the present embodiment includes an exhaust gas (exhaust gas) from an exhaust pipe of an internal combustion engine (engine) such as a diesel engine for traveling on a vehicle mounted on a vehicle such as an automobile. An exhaust gas recirculation device (exhaust device for an internal combustion engine: hereinafter referred to as an EGR system) that recirculates (recirculates) EGR gas, which is a part of the EGR gas, is provided.
An intake duct (intake pipe) that forms an intake passage through which intake air (new air) or EGR gas that has passed through the air cleaner flows is connected to an intake port of each cylinder of the engine via an intake manifold. Further, an exhaust duct (exhaust pipe) that forms an exhaust passage through which exhaust gas discharged from a combustion chamber formed in each cylinder of the engine flows is connected to an exhaust port of each cylinder of the engine via an exhaust manifold. Yes.
EGRシステムは、エンジンの排気系からエンジンの吸気系へEGRガスを還流させるEGRガスパイプを備えている。このEGRガスパイプ内には、エキゾーストマニホールドまたは排気管内の排気通路からインテークマニホールドまたは吸気管内の吸気通路へEGRガスを流入させるEGRガス流路(後述する)が形成されている。また、EGRガスパイプには、EGRガス流路を流れるEGRガスの流量を可変制御(調整)する排気再循環制御弁(以下EGR制御弁)が設置されている。
ここで、EGRシステムは、エンジンの運転状況に基づいてEGR制御弁のポペットバルブ(ポペット型EGRバルブ:以下EGRバルブ)を開閉制御するEGRバルブ制御装置(内燃機関のEGR制御装置)として使用される。
The EGR system includes an EGR gas pipe that recirculates EGR gas from the engine exhaust system to the engine intake system. In the EGR gas pipe, an EGR gas flow path (described later) is formed for allowing EGR gas to flow from the exhaust manifold or the exhaust passage in the exhaust pipe to the intake manifold or the intake passage in the intake pipe. The EGR gas pipe is provided with an exhaust gas recirculation control valve (hereinafter referred to as EGR control valve) that variably controls (adjusts) the flow rate of the EGR gas flowing through the EGR gas flow path.
Here, the EGR system is used as an EGR valve control device (EGR control device for an internal combustion engine) that controls opening and closing of a poppet valve (poppet type EGR valve: hereinafter referred to as EGR valve) of an EGR control valve based on the operating state of the engine. .
EGR制御弁は、内部にEGRガス流路が形成されるハウジング1と、このハウジング1の内部に往復移動可能に収容されるポペットバルブアッシーと、このポペットバルブアッシーをEGRバルブの軸線方向に開閉駆動する電動アクチュエータとを備えている。
ポペットバルブアッシーは、ハウジング1内のEGRガス流路を開閉するEGRバルブ(バルブ本体2、バルブシャフト3)と、このEGRバルブを閉弁方向に付勢するリターンスプリング4と、バルブシャフト3に一体移動可能に連結された断面コの字状(または断面矩形状)のスコッチヨーク5とを備えている。
The EGR control valve includes a
The poppet valve assembly is integrated with the EGR valve (
EGRバルブは、ハウジング1のバルブボディ6の内部に往復移動可能に収容される円環状のバルブ本体2、およびハウジング1のシャフト軸受部7の内部に往復移動可能に収容されるバルブシャフト3を備えている。
バルブ本体2は、バルブボディ6に組み付けられたバルブシート11に接離してバルブボディ6内に形成されるEGRガス流路を開閉(開口面積を変更)するポペット弁体である。
バルブシャフト3は、バルブ本体2と一体移動可能に連結されて、EGRバルブの軸線方向(バルブ作動方向、往復移動方向)に真っ直ぐに延びる弁軸である。このバルブシャフト3の軸線方向の一端部(先端部)の外周には、バルブ本体2が支持固定されている。また、バルブシャフト3の軸線方向の他端部(基端部)の外周には、スコッチヨーク5が結合固定されている。
The EGR valve includes an
The
The
ハウジング1には、バルブ本体2を収容すると共に、内部にEGRガス流路が形成されたバルブボディ6、およびバルブシャフト3を収容する円筒状(または角筒状)のシャフト軸受部7等が一体的に設けられている。
また、ハウジング1には、モータMを収容保持するモータケース8、およびモータMのの回転を2段減速して出力部材に伝達する減速機構(以下ギアトレーン)を収容するギアケース9等が一体的に設けられている。
ここで、ギアケース9は、EGRバルブ開度センサである回転角度センサ(図示せず)を搭載するセンサカバー10との間に、電動アクチュエータ、特にギアトレーン等を収容する収容凹部(後述するギア収容室を含む)を備えている。
The
The
Here, the gear case 9 has an accommodation recess (a gear to be described later) for accommodating an electric actuator, particularly a gear train, etc., between the
また、バルブボディ6の隔壁(仕切り部)の内周、つまりEGRガス流路の括れ部分の流路壁面には、バルブ本体2が着座可能な円環状のバルブシート11が圧入固定されている。また、シャフト軸受部7は、バルブシャフト3がその軸線方向に貫通する第1軸受孔(以下軸受孔)12を有している。この軸受孔12内には、バルブシャフト3をその軸線方向に往復摺動可能に支持する軸受部品が設けられている。この軸受部品は、シャフト軸受部7の内周、つまり軸受孔12の孔壁面に保持固定されている。軸受部品としては、メタルベアリング(第1軸受部材)13、シール部材14、バッフル15およびワイヤーメッシュフィルタ(以下フィルタ)16が使用される。
なお、ハウジング1のバルブボディ6やシャフト軸受部7および軸受部品の詳細は、後述する。
An
Details of the
次に、本実施例のEGR制御弁に使用されるEGRバルブの詳細を図1ないし図8に基づいて簡単に説明する。
本実施例のEGR制御弁は、バルブ本体2がバルブボディ6のバルブシート11の弁座(シートエッジ)に着座して弁孔である流路孔18を閉鎖した全閉(閉弁)状態(図8参照)から、モータMを通電することによりスコッチヨーク5、バルブシャフト3を介して電動アクチュエータの動力(開弁力)がバルブ本体2に加わることによって、バルブ本体2が、インレットポートからEGRガスが流れ込む入口側流路である流路孔17側、つまりEGRガス(排気)の流れ方向の上流側へ向かって所定のバルブリフト量分だけ外開き(リフト)して流路孔18を開放する外開き弁方式のポペット型EGRバルブを採用している。
Next, details of the EGR valve used in the EGR control valve of the present embodiment will be briefly described with reference to FIGS.
The EGR control valve of the present embodiment is in a fully closed (valve closed) state in which the
EGRバルブは、上述したように、バルブ本体2およびバルブシャフト3によって構成されている。
バルブ本体2は、例えばステンレス鋼等の耐熱金属によって形成されている。このバルブ本体2は、バルブボディ6のバルブシート11に接離してEGRガス流路(インレットポート→流路孔17〜19→アウトレットポート)を閉鎖、開放するバルブヘッドである。
As described above, the EGR valve is configured by the
The
また、バルブ本体2の外周部には、バルブシート11のシートエッジに着座可能な円錐台形状のバルブシール面(バルブフェース)が一体的に設けられている。また、バルブ本体2の中央部には、バルブシャフト3の軸線方向の先端外周に嵌合する嵌合孔が一体的に設けられている。そして、バルブ本体2は、バルブシャフト3の軸線方向の先端外周に、例えばアーク溶接(TIG溶接、抵抗溶接)やレーザー溶接等の溶接手段を用いて溶接固定されている。
Further, a frustoconical valve seal surface (valve face) that can be seated on the seat edge of the
バルブシャフト3は、例えばバッフル15と実質同一の線膨張係数を有するステンレス鋼等の耐熱金属(第1金属)によって形成されている。つまりバルブシャフト3は、フィルタ16よりも線膨張係数の小さな材質からなる。
バルブシャフト3は、出力部材の回転変位に連動してEGRバルブの軸線方向に往復移動するバルブステムである。また、バルブシャフト3は、ハウジング1の軸受孔12の奥側に位置する基端側から流路孔19内へ突出する先端側へ向かって軸線方向に真っ直ぐに延伸されている。また、バルブシャフト3は、シャフト軸受部7の軸受孔12内に往復移動可能に嵌挿(収容)されている。
なお、バルブ本体2とバルブシャフト3とを一体部品で構成したポペット型のEGRバルブを使用しても良い。
The
The
Note that a poppet type EGR valve in which the
バルブシャフト3は、その軸線方向の両側に第1、第2突出軸部21、22をそれぞれ備えている。
第1、第2突出軸部21、22間には、シャフト軸受部7の軸受孔12内に配置される中間軸部23が設けられている。
第1突出軸部21は、バルブシャフト3の軸線方向の一端側(先端側)に設けられて、軸受孔12の流路側の開口24から流路孔19内へ突出し、且つ流路孔19からバルブシート11内の流路孔18を通り抜けて流路孔17内へ突出するように構成されている。
第1突出軸部21の先端側の外周(先端外周)には、バルブ本体2を溶接により結合固定する結合軸部が設けられている。これにより、バルブ本体2とバルブシャフト3が一体移動可能に連結される。
The
Between the first and second projecting
The first
A coupling shaft portion that couples and fixes the valve
第2突出軸部22は、バルブシャフト3の軸線方向の他端側(基端側)に設けられて、軸受孔12の奥側の開口25およびメタルベアリング13の摺動孔の開口からアクチュエータ収容室26内に突出している。この第2突出軸部22は、その基端部が、円環状のスプリングシート27の中央部を貫通する貫通孔を通り抜けた後に、スコッチヨーク5の嵌合部(後述する)内に圧入嵌合されている。そして、第2突出軸部22の基端部は、中間軸部23側の第2突出軸部22よりも外径が小さくなっている。
第2突出軸部22の外周には、スプリングシート27の被係止部(内周部分)を係止することが可能な円環状の段差(係止部、環状段差面)が設けられている。
なお、バルブシャフト3の第2突出軸部22の基端部をスコッチヨーク5の嵌合部にかしめまたはアーク溶接やレーザー溶接等の結合手段を用いて結合固定しても良い。また、バルブシャフト3とスコッチヨーク5を一体部品で構成しても良い。
The second projecting
An annular step (locking portion, annular step surface) capable of locking the locked portion (inner peripheral portion) of the
The base end portion of the second projecting
リターンスプリング4は、ハウジング1のシャフト軸受部7およびバルブシャフト3の第2突出軸部22の周囲を螺旋状に取り囲むように設置されている。このリターンスプリング4は、バルブシャフト3に対して、EGRバルブを閉弁(全閉)方向に付勢する弾性力を発生するコイル状のコンプレッションスプリングである。
リターンスプリング4は、スプリングシート27のスプリング座部とハウジング1の底部(シャフト軸受部7の外周側の円筒凹溝28の底部)のスプリング座部との間に螺旋状に巻装されたコイル部を有している。
スプリングシート27は、その内周部分が、スコッチヨーク5の嵌合部の図示下端面と第2突出軸部22の環状段差面との間に挟持されている。これにより、スプリングシート27は、バルブシャフト3と一体移動可能に連結(固定)される。
The
The
The inner peripheral portion of the
次に、本実施例の電動アクチュエータの詳細を図1ないし図8に基づいて簡単に説明する。
本実施例の電動アクチュエータは、電力の供給を受けるとEGRバルブを往復駆動(開閉駆動)する回転動力(駆動トルク)を発生するモータMと、このモータMのモータシャフト29の回転を2段減速して出力シャフト(後述する)に伝達するギアトレーン(減速機構)と、このギアトレーンの出力ギア(後述する)の回転往復(回動)運動をEGRバルブの直線往復運動(EGRバルブの軸線方向の往復運動)に変換する変換機構(リンク機構)と、減速機構および変換機構の一部を含んで構成されて、モータMの駆動トルクをヨーク側に出力する出力部材と、この出力部材の回転角度を検出する回転角度検出装置とを備えている。
Next, details of the electric actuator of the present embodiment will be briefly described with reference to FIGS.
The electric actuator of the present embodiment, when supplied with electric power, decelerates the rotation of the motor M that generates rotational power (driving torque) that reciprocates (opens and closes) the EGR valve and the
ギアトレーンは、モータMのモータシャフト29の先端外周に固定された合成樹脂または金属製のピニオンギア(入力ギア、モータギア)31と、このピニオンギア31と噛み合って回転する合成樹脂または金属製の中間ギア32と、この中間ギア32と噛み合って回転する合成樹脂製の出力ギア(バルブギア)33と、モータシャフト29と並列配置された中間バルブシャフト34と、モータシャフト29と中間バルブシャフト34に並列配置された出力シャフト35とを備えている。
ここで、中間ギア32は、中間バルブシャフト34の外周に回転自在に嵌め合わされている。この中間ギア32には、ピニオンギア31と噛み合う大径ギア(中間ギア歯)36、および出力ギア33と噛み合う小径ギア(中間ギア歯)37が形成されている。
The gear train is a synthetic resin or metal pinion gear (input gear, motor gear) 31 fixed to the outer periphery of the
Here, the
出力部材は、モータMの駆動トルクをスコッチヨーク5を介してEGRバルブに伝えるものである。この出力部材は、モータMの駆動トルクを受けて回転する出力ギア33と、この出力ギア33の回転中心軸上に設置されて、出力ギア33と一体回転可能に連結した出力シャフト35と、この出力シャフト35と一体回転可能に連結した出力レバー41と、この出力レバー41の突出端部に保持される偏芯ピン(以下ピボットピン)42と、このピボットピン42の外周に回転自在に支持されるボールベアリング(以下フォロア)43と、出力シャフト35をその回転方向に摺動可能に支持する2連ボールベアリング(第2軸受部材)45、46と、これらの2連ボールベアリング45、46の外周に圧入固定される円筒カラー47とを備えている。
なお、円筒カラー47は、図3では図示が省略されている。また、円筒カラー47を設けなくても良い。
The output member transmits the driving torque of the motor M to the EGR valve via the
The
また、ギアトレーンの出力ギア33の内周部には、中空円筒状の円筒ボス51が一体的に形成されている。また、出力ギア33は、円筒ボス51よりも半径方向の外側に部分円筒状(扇状)の歯形成部52を有している。この歯形成部52の外周には、中間ギア歯37と噛み合う出力ギア歯53が所定の角度分だけ扇状に形成されている。
出力ギア33には、円筒ボス51の一端側(バルブ側)の開口部を塞ぐように金属プレート54がインサート成形されている。この金属プレート54の中央部には、2面幅(出力シャフト35の空回りを防ぐ構造、回り止め構造)を有する嵌合孔が貫通形成されている。この嵌合孔内には、出力シャフト35の嵌合軸部55が回り止めされた状態で嵌合固定されている。これにより、出力ギア33と出力シャフト35が一体回転可能に連結される。
A hollow
A
出力シャフト35は、その回転軸方向の両側に第1、第2突出軸部をそれぞれ備えている。また、第1、第2突出軸部間には、中間軸部が設けられている。
第1突出軸部には、2面幅を有する嵌合軸部55が設けられている。なお、嵌合軸部55が四角形状の断面を有しても良い。
第2突出軸部は、円形の断面を有している。なお、第2突出軸部に2面幅を設けても良い。
出力シャフト35の中間軸部の外周には、2連ボールベアリング45、46の各内輪が圧入嵌合によって嵌合保持されている。この出力シャフト35の中間軸部は、ハウジング1のギアケース9のシャフト軸受部(ベアリングホルダ)56の軸受孔内に回転可能に配置される。
The
The first projecting shaft portion is provided with a
The second protruding shaft portion has a circular cross section. In addition, you may provide 2 surface width in a 2nd protrusion shaft part.
The inner rings of the
変換機構は、スコッチヨーク5、出力レバー41、ピボットピン42およびフォロア43等を有している。
スコッチヨーク5は、アクチュエータ収容室26内に収容されている。このスコッチヨーク5は、バルブシャフト3の第2突出軸部22の外周に結合される嵌合部57を有している。これにより、バルブシャフト3とスコッチヨーク5が一体移動可能に連結される。このスコッチヨーク5は、フォロア43を介して、ピボットピン42からモータMの駆動トルクを受けてバルブシャフト3の軸線方向に往復移動する。
また、スコッチヨーク5の内部には、フォロア43が滑動可能に挿入されるヨーク溝58が形成されている。
The conversion mechanism includes a
The
Further, a
出力レバー41は、出力シャフト35とピボットピン42およびフォロア43とを駆動連結して、モータMの駆動トルクをピボットピン42とフォロア43に伝達するリンクレバーである。この出力レバー41は、アクチュエータ収容室26内に配置されている。
出力レバー41の基端部には、出力シャフト35の第2突出軸部がその軸線方向に貫通するように圧入嵌合する第1嵌合孔が設けられている。また、出力レバー41の先端部には、第2嵌合孔がそれぞれ設けられている。なお、第2嵌合孔は、出力シャフト35の第2突出軸部の回転中心軸から所定の距離だけ偏芯した位置に設けられている。
The
The base end portion of the
ピボットピン42は、出力レバー41の第2嵌合孔に打ち込まれて出力レバー41の先端部(出力部)に圧入固定されている。このピボットピン42は、フォロア43と共に、スコッチヨーク5のヨーク溝58内に挿入される。また、ピボットピン42は、ギアケース9のシャフト軸受部の軸受孔(後述する)の開口および2連ボールベアリング45、46の端面からアクチュエータ収容室26内に突出している。
The
フォロア43は、スコッチヨーク5と共に、アクチュエータ収容室26内に収容されている。このフォロア43は、ピボットピン42の外周に回転自在に支持されて、スコッチヨーク5のヨーク溝58内に摺動(転動)可能に挿入されている。また、フォロア43は、出力シャフト35の第2突出軸部の回転中心軸から所定の距離だけ偏芯した位置に設けられている。また、フォロア43は、出力レバー41およびピボットピン42を介して、出力シャフト35と一体回転可能に連結されている。
なお、ハウジング1の外側に形成されるアクチュエータ収容室26内には、リターンスプリング4、変換機構およびスプリングシート27等の機能部品が収容されている。
The
The
ここで、電動アクチュエータの動力源であるモータMは、エンジン制御ユニット(電子制御装置:以下ECU)によって電子制御されるモータ駆動回路を介して、外部電源(バッテリ)に電気的に接続されている。
ECUには、CPU、メモリ(ROM、RAMおよびEEPROM等)、入力回路(入力部)、出力回路(出力部)、電源回路、タイマー回路等の機能を含んで構成される周知の構造のマイクロコンピュータが設けられている。
Here, the motor M which is a power source of the electric actuator is electrically connected to an external power source (battery) via a motor drive circuit electronically controlled by an engine control unit (electronic control unit: hereinafter referred to as ECU). .
The ECU includes a microcomputer having a known structure including functions of a CPU, a memory (ROM, RAM, EEPROM, etc.), an input circuit (input unit), an output circuit (output unit), a power supply circuit, and a timer circuit. Is provided.
ここで、ECUは、イグニッションスイッチがオン(IG・ON)されると、先ず、エンジンの運転状況(エンジン情報)または運転条件(状態)を計算(算出)するのに必要な各種センサの出力信号を取得(入力)するように構成されている。
そして、各種センサからの出力信号(電気信号)は、A/D変換回路によってA/D変換された後に、マイクロコンピュータの入力部に入力されるように構成されている。このマイクロコンピュータの入力部には、回転角度センサだけでなく、エアフロメータ、クランク角度センサ、アクセル開度センサ、スロットル開度センサ、吸気温センサ、水温センサおよび排出ガスセンサ(空燃比センサ、酸素濃度センサ)等が接続されている。
Here, when the ignition switch is turned on (IG / ON), the ECU first outputs various sensor output signals necessary to calculate (calculate) the engine operating status (engine information) or operating conditions (state). Is configured to acquire (input).
Output signals (electrical signals) from various sensors are A / D converted by an A / D conversion circuit and then input to an input unit of a microcomputer. This microcomputer has not only a rotation angle sensor but also an air flow meter, a crank angle sensor, an accelerator opening sensor, a throttle opening sensor, an intake air temperature sensor, a water temperature sensor, and an exhaust gas sensor (air-fuel ratio sensor, oxygen concentration sensor) ) Etc. are connected.
回転角度検出装置は、出力部材と一体回転可能に設置された円筒状の磁気回路部と、この磁気回路部の回転角度を測定してEGR制御弁のバルブ位置情報(バルブ開度、ストローク量)を検出する回転角度センサとを備え、磁気回路部と回転角度センサとの相対回転角度の変化を回転角度センサに磁気回路部から与えられる磁気変化によって検出する。
磁気回路部は、出力ギア33の円筒ボス51の内周に接着剤等により固定されている。この磁気回路部は、円筒ボス51の直径方向に2分割された一対の部分円筒状センサヨーク61、およびこのセンサヨーク61の分割部間に同一方向に磁極が向いて配置された一対のセンサマグネット(磁石)62を備えている。
なお、出力ギア33の円筒ボス51が合成樹脂の場合には、磁気回路部が円筒ボス51にインサート成形されていても構わない。
The rotation angle detection device includes a cylindrical magnetic circuit unit installed so as to be rotatable integrally with the output member, and valve position information (valve opening degree, stroke amount) of the EGR control valve by measuring the rotation angle of the magnetic circuit unit. And a change in the relative rotation angle between the magnetic circuit unit and the rotation angle sensor is detected by a magnetic change applied to the rotation angle sensor from the magnetic circuit unit.
The magnetic circuit unit is fixed to the inner periphery of the
When the
回転角度センサは、センサカバー10のセンサ搭載部に設置された一対のステータコアの対向部間に挟み込まれて保持されている。この回転角度センサは、半導体ホール素子の感磁面を鎖交する磁束密度に対応した出力信号(アナログ電圧信号)をECUへ向けて出力するホールICを主体として構成されている。
なお、ホールICの代わりに、ホール素子単体、磁気抵抗素子等の非接触式の磁気検出素子を使用しても良い。
The rotation angle sensor is sandwiched and held between opposing portions of a pair of stator cores installed in the sensor mounting portion of the
Instead of the Hall IC, a non-contact type magnetic detection element such as a Hall element alone or a magnetoresistive element may be used.
次に、本実施例のハウジング1の詳細を図1ないし図8に基づいて簡単に説明する。
本実施例のハウジング1は、上述したように、バルブボディ6、シャフト軸受部7、モータケース8およびギアケース9を備えている。
バルブボディ6の上流側端面には、排気管の分岐部またはEGRガスパイプの結合フランジの結合端面に複数のスクリューを用いて螺子締結により結合される鍔状の結合フランジ63が設けられている。
また、バルブボディ6の下流側端面には、吸気管の合流部またはEGRガスパイプの結合フランジの結合端面に複数のスクリューを用いて螺子締結により結合される鍔状の結合フランジ64が設けられている。
これらの結合フランジは、排気管の分岐部または吸気管の合流部等のエンジン側(車両側)の固定部材に取り付けられる結合端面を有している。これにより、EGR制御弁がエンジン側(車両側)の固定部材に固定される。
Next, details of the
As described above, the
The upstream end surface of the
Further, on the downstream end face of the
These coupling flanges have coupling end faces that are attached to engine-side (vehicle-side) fixing members such as an exhaust pipe branch or an intake pipe merging section. As a result, the EGR control valve is fixed to the engine-side (vehicle-side) fixing member.
バルブボディ6の内部には、EGRガス流路(流路孔17〜19)が形成されている。また、バルブボディ6には、EGRガス流路を、バルブシート11よりも排気の流れ方向の上流側に位置する第1流路(入口側流路:流路孔17)と、バルブシート11よりも排気の流れ方向の下流側に位置する第2流路(出口側流路:流路孔19)とに区画する円環状(円筒状)の隔壁(仕切り部)が形成されている。
An EGR gas flow path (flow path holes 17 to 19) is formed inside the
バルブボディ6の隔壁の内周部分には、断面矩形状のバルブシート11の外周が圧入固定されている。このバルブシート11のシートエッジには、EGRバルブが着座可能な円環状の弁座が設けられている。また、バルブシート11の内部には、EGRガスが通り抜ける流路孔(弁孔)18が形成されている。
第1流路(流路孔17)は、バルブボディ6の上流端面で開口したインレットポート(流路入口)からEGRガスが流れ込む入口流路である。
流路孔18は、バルブシート11の中央部を貫通するように設けられて、流路孔17と流路孔19とを連通する弁孔(連通孔)である。
第2流路(流路孔19)は、流路孔18から流れ込んだEGRガスを、バルブボディ6の下流端面で開口したアウトレットポートへ導く出口流路である。
The outer periphery of the
The first flow path (flow path hole 17) is an inlet flow path through which EGR gas flows from an inlet port (flow path inlet) opened at the upstream end face of the
The flow path hole 18 is a valve hole (communication hole) that is provided so as to penetrate the central portion of the
The second flow path (flow path hole 19) is an outlet flow path that guides the EGR gas that has flowed from the flow path hole 18 to an outlet port that is open at the downstream end face of the
シャフト軸受部7は、メタルベアリング13の外環部を保持する円筒状の第1軸受ホルダである。このシャフト軸受部7は、メタルベアリング13の周囲を円周方向に取り囲むように配置されている。
シャフト軸受部7の内部には、流路孔19の流路壁面で開口し、この流路側の開口24から奥側の開口25までバルブシャフト3の軸線方向に真っ直ぐに延びる軸受孔12が形成されている。この軸受孔12の内部には、バルブシャフト3がその軸線方向に往復移動可能に嵌挿されている。
また、軸受孔12の軸線方向の一端側(流路孔側、流路側)には、流路孔19の流路壁面で開口した流路側の開口24が形成されている。
また、軸受孔12の軸線方向の他端側(流路孔側に対して反対側、奥側)には、アクチュエータ収容室26の壁面で開口した奥側の開口25が形成されている。
The
Inside the
In addition, an
In addition, an
シャフト軸受部7は、メタルベアリング13の周囲を円周方向に取り囲むように円筒状の形成されている。このシャフト軸受部7には、メタルベアリング13の圧入固定位置を規制する第1規制部としての機能を有する円環状の第1段差、およびシール部材14の圧入固定位置を規制する第2規制部としての機能を有する円環状の第2段差が設けられている。
なお、軸受孔12には、メタルベアリング13の外環部を圧入嵌合する軸受圧入孔、シール部材14の外環部を圧入嵌合するシール圧入孔、およびバッフル15の外周を保持する円筒状の収容孔(パイプ圧入孔)が設けられている。
The
The bearing
モータケース8の内部には、モータMを収容する凹状のモータ収容室59が形成されている。このモータケース8の開口部は、モータMのフロントブラケット65により塞がれている。
ギアケース9の内部には、ギアトレーンを収容するギア収容室60が形成されている。このギアケース9の開口部は、センサカバー10により塞がれている。また、ギアケース9の開口周縁には、センサカバー10の結合端面に螺子締結により結合される鍔状の結合フランジ66が設けられている。
A concave
A
ギアケース9には、2連ボールベアリング45、46および円筒カラー47の外環部を保持する円筒状のシャフト軸受部56が一体的に形成されている。このシャフト軸受部56は、2連ボールベアリング45、46および円筒カラー47の周囲を円周方向に取り囲むように配置されている。
シャフト軸受部56は、円筒カラー47の外環部または2連ボールベアリング45、46の外輪を保持する第2軸受ホルダである。このシャフト軸受部56の内部には、出力シャフト35が回転可能に嵌挿される第2軸受孔(以下軸受孔)が設けられている。この軸受孔は、円筒カラー47の外環部が圧入固定される圧入孔を有している。また、ハウジング1のシャフト軸受部7、56間に形成されるアクチュエータ収容室26は、バルブボディ6の結合部またはギアケース9の結合部に複数のスクリューを用いて螺子締結により結合される合成樹脂または金属製のケースカバー67により塞がれている。
A cylindrical
The
センサカバー10は、合成樹脂によって形成されている。このセンサカバー10には、ギアケース9の結合フランジ64の結合端面に複数のスクリュー68を用いて螺子締結により結合される鍔状の結合フランジ69が設けられている。
また、センサカバー10には、モータMのフロントブラケット65から外側へ向かって突出する一対のブラシターミナルと一対のモータターミナルとの電気接続を行う内部接続用コネクタ(図示せず)と、一対の第1、第2モータターミナルおよび複数のセンサターミナルと外部回路(ECUやバッテリ)との電気接続を行う外部接続用コネクタ(図示せず)とが設けられている。
The
The
次に、本実施例のメタルベアリング13の詳細を図1ないし図8に基づいて簡単に説明する。
メタルベアリング13は、焼結材で形成され、内部に多数の気孔を有し、その内部気孔に潤滑油が含浸された円筒状の焼結含油軸受(円筒滑り軸受、メタルブッシュ)であって、その摺動孔の孔壁面(内周面)に多数の内部気孔の開口(表面気孔)が形成されている。このメタルベアリング13は、その摺動孔内に嵌挿されるバルブシャフト3の往方向(開弁方向)または復方向(閉弁方向)の直線運動による負圧によって、その内部気孔に浸透している潤滑油がバルブシャフト3との摺動面(内周面)の開口から滲み出すことで、メタルベアリング13の内周面とバルブシャフト3の外周面との摺動部分の油膜を形成し、この油膜によってバルブシャフト3が往復移動可能に支持される。
Next, details of the
The
メタルベアリング13は、バルブシャフト3をその移動方向に摺動可能に支持している。このメタルベアリング13の内部には、バルブシャフト3の外周面をその移動方向に摺動可能に支持する摺動孔が貫通形成されている。また、バルブシャフト3の外周面とメタルベアリング13の内周面との間には、バルブシャフト3の円滑な往復移動のための摺動クリアランスが設けられている。
また、メタルベアリング13は、シャフト軸受部7の軸受圧入孔の壁面に圧入固定される円筒状の外環部を有している。この外環部の外周部分は、シャフト軸受部7の軸受圧入孔に気密的に圧入固定される圧入固定部として使用される。また、外環部は、シャフト軸受部7の第1段差に当接することによってメタルベアリング13の圧入固定位置が規制される。
The
The
次に、本実施例のシール部材14の詳細を図1ないし図8に基づいて簡単に説明する。 シール部材14は、例えばL字状の金属補強環71およびI字状の金属補強環72によって補強された密閉シールであって、バルブシャフト3のラジアル方向およびスラスト方向に弾性変形が可能な合成ゴム製のシールゴム(弾性変形部)73を備えている。
シール部材14は、バルブシャフト3の周囲を円周方向に取り囲むように、メタルベアリング13よりも軸受孔12の流路側であるシール圧入孔内に収容されて、シャフト軸受部7の軸受孔12の孔壁面とバルブシャフト3の外周面との間を気密的に密閉する気密シール部材である。
Next, details of the
The
金属補強環71、72は、シャフト軸受部7の軸受孔12のシール圧入孔の壁面に圧入固定される円筒状の外環部を有している。この外環部の外周部分は、軸受孔12のシール圧入孔に液密的に圧入固定される圧入固定部として使用される。また、外環部は、シャフト軸受部7の第2段差に当接することによってシール部材14の圧入固定位置が規制される。
シールゴム73は、良好な摺動性を有するフッ素ゴム、ニトリルゴムまたはアクリルゴム等の合成ゴムによって構成されている。
シールゴム73は、バルブボディ6のシャフト軸受部7の内周とバルブシャフト3の中間軸部23の外周との間に形成される環状隙間を液密的または気密的に密閉シールするガスケット(ダストシール)機能を備えている。
The
The
The
シールゴム73は、バルブシャフト3の中間軸部23の周囲を円周方向に取り囲むように、バルブボディ6のシャフト軸受部7の内部に設置されている。
シールゴム73は、例えばL字状に形成されて、バルブシャフト3の中間軸部23の周囲を円周方向に取り囲む円環部と、この円環部の内周からバルブシャフト3側に斜めに突出した円環状のシールリップを有している。このシールリップは、バルブシャフト3の中間軸部23の外周面(摺動面)に接触するものの、シャフト摺動は可能となっている。
The
The
次に、本実施例のバッフル15の詳細を図1ないし図8に基づいて簡単に説明する。
バッフル15は、一端側が開口し、他端側が閉塞されたカップ形状(有底筒状)を呈し、流路孔19を流れるEGRガス中に含まれる異物(PMやデポジットを含む)が軸受孔12内に侵入するのを抑制するカップバッフルである。このバッフル15は、例えばバルブシャフト3と実質同一の線膨張係数を有する薄肉ステンレス鋼等の第1金属によって形成されている。つまりバッフル15は、フィルタ16よりも線膨張係数の小さな材質からなる。
Next, details of the
The
また、バッフル15は、バルブシャフト3の中間軸部23の外周面とシャフト軸受部7の内周面(軸受孔12の孔壁面)との間に設置されている。このバッフル15は、メタルベアリング13およびシール部材14よりも軸受孔12の流路側に保持されて、軸受孔12内から軸受孔12の流路側の開口24を通って流路孔19内へ一部が突出するように設置されている。
バッフル15は、バルブシャフト3の中間軸部23の周囲を円筒状(または角筒状)の充填空間80を隔てて覆う中空筒状のホルダパイプ81、および軸受孔12の流路側の開口24を覆う円環状(または角環状)のカバー82を有している。
The
The
ホルダパイプ81は、所定の板厚を有し、バルブシャフト3の中間軸部23の外周面に沿うように軸線方向に延伸されている。このホルダパイプ81は、シャフト軸受部7の軸受孔12内に保持されるパイプ基端部、および軸受孔12の流路側の開口24から流路孔19内へ突出するパイプ突出部等を有している。
パイプ基端部は、シール部材14の金属補強環71、72に接触するように、しかもシャフト軸受部7の軸受孔12のパイプ圧入孔の壁面に圧入固定される円筒状の外環部を有している。
パイプ突出部は、流路孔19を流れる高温のEGRガスに直接晒されるように流路孔19内に露出しており、EGRガス中に含まれる異物が軸受孔12内に侵入するのを抑制するバッフルパイプとしての機能を備えている。
The
The pipe base end portion has a cylindrical outer ring portion that is press-fitted and fixed to the wall surface of the pipe press-fitting hole of the bearing
The pipe protrusion is exposed in the flow path hole 19 so as to be directly exposed to the high-temperature EGR gas flowing through the
カバー82は、所定の板厚を有し、バルブシャフト3の中間軸部23の周囲を周方向に取り囲むように円環形状(または角環形状)に形成されている。このカバー82の中央部には、その板厚方向に挿通孔83が貫通形成されている。また、カバー82は、流路孔19を流れる高温のEGRガスに直接晒されるように流路孔19内に露出しており、EGRガス中に含まれる異物が軸受孔12内に侵入するのを抑制するバッフルプレートとしての機能を備えている。
挿通孔83は、カバー82の内外を連通するようにカバー82を貫通し、且つバルブシャフト3の中間軸部23がその軸線方向に挿通するように配されている。
バルブシャフト3の中間軸部23とカバー82との間には、バルブシャフト3がその軸線方向に往復移動可能となるように所定のクリアランスが形成されている。
The
The
A predetermined clearance is formed between the
次に、本実施例のフィルタ16の詳細を図1ないし図8に基づいて簡単に説明する。
フィルタ16は、バルブシャフト3およびバッフル15よりも線膨張係数の大きな材質からなるワイヤーメッシュ構造を備えている。このフィルタ16は、第1金属よりも低温収縮性および高温膨張性に優れるアルミニウム合金等の第2金属製の金属細線(ワイヤー、細い金属線)をメッシュ状に編んだワイヤーメッシュを充填空間80内に充填配置したものである。
フィルタ16は、バルブシャフト3の中間軸部23の外周面とバッフル15のホルダパイプ81の内周面との間を塞ぐように充填空間80内に充填配置されている。
なお、充填空間80は、シール部材14の金属補強環71、72およびシールゴム73の端面とカバー82の内面との間の軸方向空間、およびバルブシャフト3の中間軸部23の外周面とバッフル15のホルダパイプ81の内周面との径方向空間を有している。
Next, details of the
The
The
The filling
[実施例1の作用]
次に、本実施例のEGRシステムに使用されるEGR制御弁の作動を図1ないし図8に基づいて簡単に説明する。
ここで、図8(a)は、バルブ本体2がバルブシート11に着座して流路孔17〜19を閉鎖する閉弁(全閉)状態を示した図である。
また、図8(b)は、バルブ本体2がバルブシート11から所定のバルブリフト量分だけ流路孔17側に外開き(リフト)して流路孔17〜19を開放する開弁状態を示した図である。
[Operation of Example 1]
Next, the operation of the EGR control valve used in the EGR system of this embodiment will be briefly described with reference to FIGS.
Here, FIG. 8A is a view showing a closed (fully closed) state in which the
FIG. 8B shows a valve opening state in which the
本実施例のEGRバルブを往復駆動するモータMは、ECUによって通電制御されるように構成されている。
ここで、ECUは、イグニッションスイッチがオン(IG・ON)されると、先ず、エンジンの運転状況(エンジン情報)または運転条件(状態)を計算(算出)するのに必要な各種センサの出力信号を取得(入力)し、エンジンの運転状況または運転条件およびROMに格納されたプログラムに基づいて、電動アクチュエータのモータMを電子制御するように構成されている。
The motor M that reciprocates the EGR valve of this embodiment is configured to be energized and controlled by the ECU.
Here, when the ignition switch is turned on (IG / ON), the ECU first outputs various sensor output signals necessary to calculate (calculate) the engine operating status (engine information) or operating conditions (state). Is obtained (input), and the motor M of the electric actuator is electronically controlled based on the operating state or operating conditions of the engine and the program stored in the ROM.
ここで、モータMへの電力供給が成されない運転状況(エンジンの運転状況)では、リターンスプリング4の付勢力によって、バルブ本体2がバルブシート11のシートエッジ(弁座)に着座することにより、バルブシート11の流路孔18を閉鎖する閉弁(全閉)状態となる(図8(a)参照)。
したがって、バルブシート11の中央部に貫通形成される連通孔(EGR制御弁の弁孔)である流路孔18が閉鎖されることで、バルブボディ6内に形成されるEGRガス流路(流路孔17〜19)が閉鎖される。これにより、EGRガスが、エアクリーナを通過した清浄な吸気(新気)に混入しない(EGRカット)。
Here, in an operation situation where the power supply to the motor M is not performed (engine operation situation), the
Therefore, the EGR gas flow path (flow) formed in the
次に、EGR制御弁を開弁させるような運転状況(エンジンの運転状況)になると、EGRバルブがその運転状況に対応した所定のバルブ開度(バルブリフト量またはストローク量)に開弁するように開弁作動させる。
そして、モータMの内部導体(モータ巻線部、電機子コイル等)に電力(モータ駆動電流またはモータ印加電圧)が供給され、モータMの内部導体に開弁方向(EGRバルブの開き側)のモータ駆動電流が流れる。よって、モータMのモータシャフト29が開弁方向に回転させる。これにより、モータMの駆動トルクが、ピニオンギア31、中間ギア32および出力ギア33に伝達される。
そして、出力ギア33と一体回転可能に連結した出力シャフト35が、出力ギア33の回転に伴って所定の回転角度分だけ開弁方向に回転する。
Next, when the operation state (engine operation state) is such that the EGR control valve is opened, the EGR valve opens to a predetermined valve opening (valve lift amount or stroke amount) corresponding to the operation state. To open the valve.
Then, electric power (motor drive current or motor applied voltage) is supplied to the inner conductor (motor winding portion, armature coil, etc.) of the motor M, and the inner conductor of the motor M is opened in the valve opening direction (opening side of the EGR valve). Motor drive current flows. Therefore, the
Then, the
そして、出力シャフト35から駆動トルクが伝達された出力レバー41が、出力シャフト35の回転に伴って所定の回転角度(出力ギア33の作動角度と等しい回転角度)分だけ開弁方向に回転する。
ここで、出力レバー41の突出端部、つまり出力シャフト35の回転中心軸から所定の径方向距離分だけ偏芯した位置にピボットピン42が取り付けられている。そして、ピボットピン42に支持されたフォロア43は、出力シャフト35および出力レバー41が回転すると、フォロア43の外周部(外輪)がスコッチヨーク5のヨーク溝58の溝側面と摺動接触することにより、出力シャフト35および出力レバー41の回転運動がバルブシャフト3の直線(往復)運動に変換される。
Then, the
Here, the
そして、リターンスプリング4の付勢力に抗して、バルブシャフト3およびスコッチヨーク5がポペット弁体開き側(EGRバルブの開き側)へ直線移動する。このとき、シャフト軸受部7のメタルベアリング13によってバルブシャフト3がその移動方向にガイドされているので、バルブシャフト3もポペット弁体開き側へ直線移動する。
そして、バルブシャフト3の直線移動に伴って、バルブシャフト3に一体移動可能に連結されたバルブ本体2が、バルブシート11より離脱して、エンジンの運転状況に対応した所定のバルブリフト量分だけ流路孔17側へ向かって外開きすることにより、バルブシート11の流路孔18を開放する開弁状態となる(図8(b)参照)。
The
As the
したがって、バルブシート11の流路孔18が開放されることで、バルブボディ6内に形成されるEGRガス流路(流路孔17〜19)が開放される。
このため、エンジンの各気筒より流出した排気の一部であるEGRガスが、排気管内に形成される排気通路の分岐部から、EGRガス流路を経由して、吸気管内に形成される吸気通路の合流部へ再循環される。これにより、エンジンの各気筒に供給される吸気にEGRガスが混入される。
これによって、排気中に含まれる有害物質(例えばNOx等)が低減される。
Therefore, when the flow path hole 18 of the
For this reason, the EGR gas that is a part of the exhaust gas flowing out from each cylinder of the engine passes through the EGR gas passage from the branch portion of the exhaust passage formed in the exhaust pipe, and the intake passage formed in the intake pipe It is recirculated to the confluence part. Thereby, EGR gas is mixed in the intake air supplied to each cylinder of the engine.
Thereby, harmful substances (for example, NOx) contained in the exhaust gas are reduced.
このとき、バルブシャフト3の中間軸部23は、EGRバルブの閉弁時には、図7および図8(a)に示したように、シャフト軸受部7の軸受孔12、シール部材14またはバッフル15内に位置していた部位(図8にメッシュで示した部分)Aが、図7および図8(b)に示したように、バルブ本体2のストローク分だけ、バッフル15の挿通孔83から流路孔19内に突出する。このため、バルブ本体2、バルブシャフト3の第1突出軸部21および流路孔19内に突出した中間軸部23は、流路孔17〜19内を流れるEGRガスに晒されることになり、上述したように、バルブ本体2、バルブシャフト3の第1突出軸部21および中間軸部23の外周面にデポジットが付着する。
At this time, when the EGR valve is closed, the
また、EGR制御弁を全閉(閉弁)させるような運転状況(エンジンの運転状況)になると、モータMの内部導体に電力(モータ駆動電流またはモータ印加電圧)が供給され、モータMの内部導体に閉弁方向(EGRバルブの閉じ側)のモータ駆動電流が流れる。よって、モータMのモータシャフト29が閉弁方向に回転する。
これにより、バルブ本体2およびバルブシャフト3がリターンスプリング4の付勢力をアシストして閉じ側へ閉弁駆動される。
したがって、バルブシート11の流路孔18が閉鎖されることで、バルブボディ6内に形成されるEGRガス流路(流路孔17〜19)が閉鎖される。これにより、EGRガスが、エアクリーナを通過した清浄な吸気(新気)に混入しない(EGRカット)。
Further, when the operation state (engine operation state) is such that the EGR control valve is fully closed (closed), electric power (motor drive current or motor applied voltage) is supplied to the inner conductor of the motor M, A motor drive current in the valve closing direction (the EGR valve closing side) flows through the conductor. Therefore, the
As a result, the
Therefore, when the flow path hole 18 of the
このとき、EGRバルブの開閉弁時に流路孔19内に突出していた中間軸部23の部位Aは、図7および図8(a)に示したように、シャフト軸受部7の軸受孔12、シール部材14またはバッフル15内に戻される。
そして、バッフル15の挿通孔83を通り抜ける際に、バルブシャフト3の中間軸部23とバッフル15のカバー82との間のクリアランスよりも中間軸部23の外周面から突出した状態で、中間軸部23の外周面に付着していたデポジットは、バッフル15のカバー82によって削り落とされる。
そして、残ったデポジットは、充填空間80内に充填配置されたフィルタ16に捕集または捕捉される。
At this time, as shown in FIGS. 7 and 8A, the portion A of the
When passing through the
The remaining deposit is collected or captured by the
ところで、本実施例のEGR制御弁においては、フィルタ16の線膨張係数が、バルブシャフト3およびバッフル15の線膨張係数よりも大きいため、環境温度が比較的高温時には、つまり高温環境下では、バルブシャフト3の中間軸部23の外周面に対するフィルタ16の接触力が大きくなる(図7(b)の白抜き矢印参照)。すなわち、エンジン運転中のようなEGR制御弁の使用環境が比較的高温時には、バルブシャフト3の外周面に対するフィルタ16の環状部分の大きな接触力によりデポジット掻き落とし効果が得られる。このとき、バルブシャフト3に付着したデポジットが軟化するため、フィルタ16の環状部分によるデポジットの掻き落とし効果が大きくなる。
By the way, in the EGR control valve of this embodiment, since the linear expansion coefficient of the
したがって、シャフト軸受部7に保持されるバッフル15の充填空間80内に充填配置されるフィルタ16は、バルブシャフト3の中間軸部23の外周面に接触する環状部分が、バルブシャフト3の中間軸部23の外周面に付着したデポジットを掻き落とすスクレーピング機能を備えることになる。特に、エンジンのEGR系の高温環境下でバルブシャフト3の中間軸部23に付着した高い粘着性を有するデポジットであっても、フィルタ16の環状部分でバルブシャフト3の中間軸部23の外周面から掻き落とすことができる。
Therefore, the
一方、寒冷時等のエンジン始動直後のようなEGR制御弁の使用環境が比較的低温時には、つまり低温環境下では、バルブシャフト3の外周面に対するフィルタ16の環状部分の接触力が小さい(図7(a)の白抜き矢印参照)。このとき、バルブシャフト3に付着したデポジットが硬化(堆積固化)するが、フィルタ16の環状部分の接触力の低下によりフィルタ16の環状部分に対するバルブシャフト3の摺動抵抗が小さくなる。
これにより、本実施例のEGR制御弁においては、環境温度が低温である程、フィルタ16とバルブシャフト3との間の摺動抵抗が小さくなる摺動特性を備えることになる。
On the other hand, when the usage environment of the EGR control valve is relatively low, such as immediately after engine startup such as in cold weather, that is, in a low temperature environment, the contact force of the annular portion of the
Thereby, in the EGR control valve of the present embodiment, the sliding resistance between the
[実施例1の効果]
以上のように、本実施例のEGR制御弁においては、フィルタ16よりも線膨張係数の小さな材質からなるバルブシャフト3の外周面とバッフル15のホルダパイプ81の内周面との間に、バルブシャフト3およびバッフル15よりも線膨張係数の大きな材質からなるワイヤーメッシュ構造のフィルタ16を配置している。特にワイヤーメッシュ構造のフィルタ16を充填空間80内に充填配置している。
[Effect of Example 1]
As described above, in the EGR control valve of the present embodiment, the valve between the outer peripheral surface of the
バルブシャフト3は、バッフル15と実質的同一の線膨張係数を有する第1金属(例えばステンレス鋼等)によって形成されている。
一方、フィルタ16は、第1金属よりも低温収縮性および高温膨張性に優れる第2金属(例えばアルミニウム合金等)によって形成されている。すなわち、フィルタ16は、バルブシャフト3およびバッフル15よりも線膨張係数の大きな材質からなるワイヤーメッシュ構造を備えている。
The
On the other hand, the
これによって、デポジットが流動する比較的高温時は、バルブシャフト3およびバッフル15とフィルタ16との線膨張係数差によって、フィルタ16の熱膨張に伴いフィルタ16とバルブシャフト3との接触力が大きくなる作用効果が得られる。すなわち、エンジンのEGR系の高温環境(高温のEGRガスにEGRバルブ晒されるような温度環境)下では、バルブシャフト3に付着するデポジットは、高温で軟化する性質があるため、フィルタ16によるデポジット捕集効果と合わせて、デポジットが軟化する比較的高温時にフィルタ16の環状部分の大きな接触力によりデポジット掻き落とし効果が得られる。
As a result, when the deposit flows at a relatively high temperature, the contact force between the
一方、デポジットが硬化する比較的低温時では、バルブシャフト3およびバッフル15とフィルタ16との線膨張係数差によってフィルタ16とバルブシャフト3との接触力が小さくなる作用効果が得られる。すなわち、エンジン始動直後のように低温環境下では、フィルタ16とバルブシャフト3との接触力が小さくなるので、バルブシャフト3の摺動抵抗を低減することができる。
したがって、バルブシャフト3とフィルタ16との間の摺動性を向上することができるので、フィルタ16に対するバルブシャフト3の軸線方向への往復運動が良好となる。これにより、高い粘着性を有するデポジットをバルブシャフト3の中間軸部23の外周面から掻き落とすデポジット除去機能をフィルタ16に付加した場合でも、EGRバルブの動作不良の発生を抑制することができる。
On the other hand, when the deposit is cured at a relatively low temperature, the effect of reducing the contact force between the
Therefore, since the slidability between the
[変形例]
本実施例では、ギアトレーンの出力ギア33または出力シャフト35の回転往復(回動)運動をEGRバルブの直線往復運動(バルブシャフト3の軸線方向の往復運動)に変換する運動方向変換機構として、スコッチヨーク5、出力レバー41、ピボットピン42およびフォロア43等を含む変換機構を採用しているが、運動方向変換機構として、カムまたはスクリューを含む変換機構を採用しても良い。
本実施例では、EGRバルブをその軸線方向に開閉駆動するアクチュエータとして、
モータM、ギアトレーンおよび変換機構を有する電動アクチュエータを採用しているが、電磁(ソレノイド)アクチュエータや流体圧作動アクチュエータを採用しても良い。
[Modification]
In this embodiment, as a motion direction conversion mechanism that converts the rotational reciprocating (rotating) motion of the
In the present embodiment, as an actuator for opening and closing the EGR valve in its axial direction,
Although an electric actuator having a motor M, a gear train and a conversion mechanism is employed, an electromagnetic (solenoid) actuator or a fluid pressure actuator may be employed.
本実施例では、本発明の排気制御弁を、内燃機関の排気循環装置(EGRシステム)に使用されるEGR制御弁に適用しているが、本発明の排気制御弁を、内燃機関のEGR系に組み込まれるEGRクーラバイパス弁等に適用しても良い。また、内燃機関の排気系に組み込まれるウェイストゲート弁、スクロール流路切替弁、排気流量制御弁、排気圧力制御弁、排気流路切替弁または排気絞り弁等に適用しても良い。
また、EGR制御弁や排気制御弁の弁体として、ポペット型のEGRバルブを採用しているが、バルブとシャフトとの間に変換機構を介することにより、バタフライバルブ、フラップバルブ、プレートバルブ、ロータリバルブ等の回転型バルブを採用しても良い。また、ダブルポペットバルブを採用しても良い。
また、シャフト(弁軸)としてバルブシャフト3の代わりに、軸線方向に延びる作動ロッドを用いても良い。
In this embodiment, the exhaust control valve of the present invention is applied to an EGR control valve used in an exhaust gas circulation device (EGR system) of an internal combustion engine. However, the exhaust control valve of the present invention is applied to an EGR system of an internal combustion engine. You may apply to the EGR cooler bypass valve etc. which are built in. Further, the present invention may be applied to a waste gate valve, a scroll flow path switching valve, an exhaust flow rate control valve, an exhaust pressure control valve, an exhaust flow path switching valve, an exhaust throttle valve, or the like incorporated in an exhaust system of an internal combustion engine.
Poppet-type EGR valves are used as the EGR control valve and exhaust control valve. However, a butterfly valve, flap valve, plate valve, rotary valve, etc. are provided through a conversion mechanism between the valve and the shaft. A rotary valve such as a valve may be employed. A double poppet valve may be employed.
Moreover, you may use the operating rod extended in an axial direction instead of the
また、出力シャフト35の第2突出軸部(出力部)22に出力レバー41を組み付ける前に、予め出力レバー41、ピボットピン42およびフォロア43を組み立てて、これらをユニット(サブアッシー)化したフォロアサブアッセンブリを構成し、フォロアサブアッセンブリを出力シャフト35の第2突出軸部(出力部)22に組み付けるようにしても良い。
また、ボールベアリングよりなるフォロア43の代わりに、ピボットピン(支軸)42の外周に回転自在に支持されるフォロアローラを使用しても良い。
Further, before assembling the
Further, instead of the
本実施例では、EGR(排気)制御弁のバルブとして、ポペット弁体(バルブ本体2)がハウジング1のバルブシート11の弁座に着座している閉弁(全閉)状態から、バルブ本体2がバルブシート11よりも排気の流れ方向の上流側に形成される第1流路(流路孔17)へ向かって所定のバルブリフト量分だけ外開き(リフト)する外開き弁方式のポペット型EGRバルブを採用しているが、EGR(排気)制御弁のバルブとして、ポペット弁体がハウジング1のバルブシート11の弁座に着座している閉弁(全閉)状態から、ポペット弁体がバルブシート11よりも排気の流れ方向の下流側に形成される第2流路(流路孔19)へ向かって所定のバルブリフト量分だけ内開き(リフト)する内開き弁方式のポペット型EGRバルブを採用しても良い。
In this embodiment, as a valve of the EGR (exhaust) control valve, the valve
本実施例では、ハウジング1のシャフト軸受部7の軸受孔として、バルブシート11よりも排気の流れ方向の下流側(例えば内燃機関(エンジン)の吸気管内の吸気通路側)に位置する第2流路(流路孔19)の流路壁面で開口し、且つこの流路側の開口24から奥側へ延びる軸受孔12を採用しているが、ハウジング1のシャフト軸受部7の軸受孔として、バルブシート11よりも排気の流れ方向の上流側(例えば内燃機関(エンジン)の排気管内の排気通路側)に位置する第1流路(流路孔17)の流路壁面で開口し、且つこの流路側の開口から奥側へ延びる軸受孔を採用しても良い。
この場合、EGRバルブの弁軸(バルブシャフト3)の第1突出軸部21は、軸受孔の開口から第1流路(流路孔17)へ突出し、且つ第1流路(流路孔17)から弁孔(流路孔18)を通り抜けて第2流路(流路孔19)内へ突出するように構成される。
In the present embodiment, as the bearing hole of the
In this case, the first protruding
本実施例では、ポペット弁体(バルブ本体2)の外周に、バルブシート11のシートエッジ(弁座)に着座可能な円錐台形状のバルブシール面を設けたが、ポペット弁体の外周に、バルブシート11の開口周縁部(弁座)に着座可能な円環状のバルブシール面を設けても良い。
また、例えば自動車等の車両に搭載される内燃機関(エンジン)として、多気筒ディーゼルエンジンの代わりに、多気筒ガソリンエンジンを用いても良い。また、単気筒エンジンに適用しても良い。
In this embodiment, a frustoconical valve seal surface that can be seated on the seat edge (valve seat) of the
For example, a multi-cylinder gasoline engine may be used instead of a multi-cylinder diesel engine as an internal combustion engine (engine) mounted on a vehicle such as an automobile. Moreover, you may apply to a single cylinder engine.
1 ハウジング
2 バルブ本体(ポペット弁体)
3 バルブシャフト(弁軸)
7 シャフト軸受部
11 バルブシート
12 軸受孔
13 メタルベアリング(軸受部材)
14 シール部材
15 バッフル
16 フィルタ
1
3 Valve shaft (valve shaft)
7
14
Claims (6)
(a)排気が流れる流路(17〜19)、この流路(17〜19)の周囲に設けられた環状のシート(11)、および前記流路(17〜19)の壁面で開口し、且つこの流路側の開口(24)から奥側まで延びる軸受孔(12)を有するハウジング(1、6、7)と、
(b)前記シート(11)に接離して前記流路(17〜19)を開閉する弁体(2)、およびこの弁体(2)と一体移動可能に設けられて、前記軸受孔(12)内に往復移動可能に収容される弁軸(3)を有し、前記弁体(2)および前記弁軸(3)の軸線方向に往復移動するバルブと、
(c)前記軸受孔(12)の奥側に設置されて、前記弁軸(3)をその軸線方向に往復摺動可能に支持する筒状の軸受部材(4)と、
(d)この軸受部材(4)よりも前記軸受孔(12)の流路側に設置されて、前記弁軸(3)の周囲を充填空間(80)を隔てて覆う中空筒状のパイプ(81)と、
(e)前記弁軸(3)の外面と前記パイプ(81)の内面との間を塞ぐように前記充填空間(80)内に配置されて、前記弁軸に付着した異物を捕集または捕捉するフィルタ(16)とを備え、
前記フィルタ(16)は、前記弁軸(3)および前記パイプ(81)よりも線膨張係数の大きな材質からなるワイヤーメッシュを採用しており、
前記弁軸(3)は、前記パイプ(81)と実質的同一の線膨張係数を有する第1金属に
よって形成されており、
前記フィルタ(16)は、前記第1金属よりも低温収縮性および高温膨張性に優れる第
2金属によって形成されていることを特徴とする排気制御弁。 In an exhaust control valve that controls the flow of exhaust discharged from a cylinder of an internal combustion engine,
(A) An opening is formed at the flow path (17-19) through which the exhaust flows, the annular sheet (11) provided around the flow path (17-19), and the wall surface of the flow path (17-19), And a housing (1, 6, 7) having a bearing hole (12) extending from the flow path side opening (24) to the back side;
(B) A valve body (2) that opens and closes the flow path (17 to 19) by contacting and separating from the seat (11), and the valve body (2) are provided so as to be movable together with the bearing hole (12 ) Having a valve shaft (3) accommodated in a reciprocating manner in the valve body (2) and a valve reciprocating in the axial direction of the valve shaft (3);
(C) a cylindrical bearing member (4) that is installed on the back side of the bearing hole (12) and supports the valve shaft (3) so as to be slidable in the axial direction;
(D) A hollow cylindrical pipe (81) which is installed closer to the flow path of the bearing hole (12) than the bearing member (4) and covers the periphery of the valve shaft (3) with a filling space (80) therebetween. )When,
(E) Collecting or trapping foreign matter that is disposed in the filling space (80) so as to block between the outer surface of the valve shaft (3) and the inner surface of the pipe (81). And a filter (16)
The filter (16) employs a wire mesh made of a material having a larger linear expansion coefficient than the valve shaft (3) and the pipe (81) ,
The valve shaft (3) is made of a first metal having substantially the same linear expansion coefficient as the pipe (81).
Is formed,
The filter (16) is more excellent in low temperature shrinkage and high temperature expansion than the first metal.
An exhaust control valve formed of two metals .
前記パイプ(81)は、排気中に含まれる異物の前記軸受孔(12)内への侵入を抑制
するカップ形状のバッフル(15)に設けられていることを特徴とする排気制御弁。 The exhaust control valve according to claim 1,
The exhaust control valve according to claim 1, wherein the pipe (81) is provided on a cup-shaped baffle (15) that suppresses intrusion of foreign matter contained in the exhaust into the bearing hole (12).
前記バッフル(15)は、前記パイプ(81)の流路側端部に連結されて、前記軸受孔
(12)の流路側の開口(24)を覆うカバー(82)を有していることを特徴とする排
気制御弁。 The exhaust control valve according to claim 2,
The baffle (15) has a cover (82) that is connected to the flow path side end of the pipe (81) and covers the flow path side opening (24) of the bearing hole (12). Exhaust control valve.
前記バッフル(15)は、前記カバー(82)の内外を連通するよう貫通し、且つ前記
弁軸(3)がその軸線方向に挿通可能な挿通孔(83)を有していることを特徴とする排
気制御弁。 The exhaust control valve according to claim 3,
The baffle (15) has an insertion hole (83) that passes through the cover (82) so as to communicate with the inside and outside of the cover (82) and that allows the valve shaft (3) to be inserted in the axial direction thereof. Exhaust control valve to do.
前記フィルタ(16)は、前記弁軸(3)の外面に接触する環状部分を有し、
前記フィルタ(16)の温度環境が高温環境下では、前記フィルタ(16)の環状部分
が、前記弁軸(3)の外面に付着したデポジットを掻き落とすスクレーピング機能を有し
ていることを特徴とする排気制御弁。 The exhaust control valve according to any one of claims 1 to 4,
The filter (16) has an annular portion that contacts the outer surface of the valve stem (3);
When the temperature environment of the filter (16) is a high temperature environment, the annular portion of the filter (16)
Has a scraping function for scraping off deposits adhering to the outer surface of the valve shaft (3).
Exhaust control valve, characterized by that.
前記弁軸(3)および前記パイプ(81)は、前記フィルタ(16)よりも線膨張係数
の小さな材質からなることを特徴とする排気制御弁。 The exhaust control valve according to any one of claims 1 to 5,
The valve shaft (3) and the pipe (81) are more linearly expanded than the filter (16).
An exhaust control valve characterized by comprising a small material .
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