JPH04252851A

JPH04252851A - 内燃機関用排気ガス還流装置

Info

Publication number: JPH04252851A
Application number: JP3026732A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Sato; 賢一佐藤
Original assignee: Fuji Oozx Inc; Fuji Valve Co Ltd
Current assignee: Fuji Oozx Inc
Priority date: 1991-01-29
Filing date: 1991-01-29
Publication date: 1992-09-08

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の排気系に装
着される排気ガス還流装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の排気ガス還流装置の代表的なも
のとしては、排気ガスの一部を吸気系に還流させてシリ
ンダ内の燃焼温度を低下させ、有害排気ガス、特に、Ｎ
Ｏ、ＮＯ２等からなるＮＯｘ（窒素酸化物）の排出量を
低減させるようにしたＥＧＲバルブ（例えば実開平２−
４３４５１号公報参照）がある。

【０００３】このようなＥＧＲバルブは、通常、排気ガ
ス還流用のポートを有するとともに、ポートを開閉する
弁体が収容されたボディと、弁体を開閉駆動させるため
のアクチュエータとからなっており、かつアクチュエー
タは、流体圧を利用したダイヤフラム式のものが多用さ
れている。

【０００４】ダイヤフラム式のアクチュエータにおいて
は、作動圧室と反対側の大気開放室側のケース体に、大
気開放室と外気とを連通させる空気孔が穿設されている
。

【０００５】一般に、この空気孔は、ケース体の外周面
（側壁）に形成されている。

【０００６】最近、大型ディーゼルエンジンより排出さ
れるＮＯｘが問題視されるようになってきており、その
規制も厳しくなる傾向にある。このような観点から、大
型ディーゼルエンジン用のＥＧＲバルブが種々提案され
、一部のエンジンにはすでに装着されている。

【０００７】大型ディーゼルエンジン用のＥＧＲバルブ
は、通常のガソリンエンジンよりも排気ガスの還流量を
格段に多くする必要があるため、還流用のポートの断面
積が大きく、かつそれを開閉する弁体を大としなければ
ならない。

【０００８】そのため、ボディの中心部に、弁体の軸部
を案内するバルブガイドを圧入して、弁体を円滑に摺動
させるような対策が講じられている。

【０００９】このように、弁体がバルブガイドに案内さ
れて摺動するものおいては、ポートを比較的圧力の高い
排気ガスが通過する際、弁体の軸部とバルブガイドとの
僅かの間隙を通った排気ガスが、アクチュエータの大気
開放室内に流れ込むようになる。従って、上述した従来
のように、空気孔がケース体の外周面に形成されている
と、大気開放室に流入したススや有機化合物を含む高温
の排気ガスが、ダイヤフラムのポンピング作用により、
大気開放室内を、空気孔が穿設されている外側方へ向か
って流動し、かつ循環するため、大気開放室全体が高温
となってダイヤフラムの劣化を促進させ、その耐久性が
損なわれる。

【００１０】また、大気中の水滴や塵埃等が大気開放室
内に侵入して蓄積し易く、このようになると、弁体とバ
ルブガイドとの摺動部の摩耗を早めるばかりでなく、防
錆上好ましくない。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
を解決するためになされたもので、その目的とするとこ
ろは、大気開放室内に流入した排気ガスを速やかに外部
に排出するとともに、水滴や塵埃等が簡単に大気開放室
内に侵入することのないようにし、もって、アクチュエ
ータの耐久性、信頼性を大幅に向上させうるようにした
、内燃機関用排気ガス還流装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的は、排気ガス流
通用のポートを有するとともに、該ポートを開閉する弁
体を収容してなるボディと、該ボディの上端部に設けら
れ、かつ前記弁体を作動圧室と大気開放室との差圧によ
り開閉駆動させるアクチュエータとからなる内燃機関用
排気ガス還流装置において、前記アクチュエータの底面
に、アクチュエータの大気開放室と外気とを連通する空
気孔を設けることにより達成することができる。好まし
くは、空気孔を、アクチュエータの底面の中央寄りに設
けるのがよい。

【００１３】

【作用】アクチュエータの底面（底壁）に空気孔を設け
たことにより、弁体と、これを案内するバルブガイド間
の間隙を通して、アクチュエータの大気開放室（低圧室
）内に流入した排気ガスは、大気開放室内に滞留又は循
環することなく下向きに流動し、空気孔を通して外部に
速やかに排出される。

【００１４】空気孔を、アクチュエータの底面の中央寄
りに設けると、バルブガイドの上端との距離が短かくな
って、排気ガスの排出が一層迅速化するとともに、大気
開放室への水滴や塵埃等の侵入が抑えられる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を、図面に基づいて説
明する。図１は、大型ディーゼルエンジンに使用される
ＥＧＲバルブ（１）の第１実施例を示すもので、例えば
図３に示すようなエンジンに装着して使用される。

【００１６】すなわち、正面視が概ねＶ字形をなす多気
筒ディーゼルエンジン（Ｅ）の両側部に取付けられた排
気マニホールド（２）（２）の後端には、排気管（３）
（３）がそれぞれ連結され、かつ両排気管（３）の基端
部内側面には、排気管（３）と直交するとともに、中間
部に上向き開口したフランジ部（４ａ）（図１参照）を
有するバイパス管（４）が連結されている。

【００１７】ＥＧＲバルブ（１）は、上記フランジ部（
４ａ）上に縦向きとして取付けられ、そのポート出口端
は、導入管（５）を介して、両吸気管（６）（６）を互
いに連通させる連通管（７）に連結されている。

【００１８】次に、ＥＧＲバルブ（１）の詳細を、図１
を参照して説明する。（８）は、排気ガスの入口側を下
向きに、かつ出口側を側方（図３において前向）にそれ
ぞれ開口させたエルボ状の還流ポート（９）を有する鋳
造製のボディで、各開口端には、フランジ（１０）（１
０）が一体的に形成されている。（１１）は、ボディ（
８）の周囲に形成された放熱フィンである。

【００１９】ボディ（８）の上端には、ボディ（８）よ
り側方に水平に延出することにより、遮熱板及び放熱板
として作用する比較的大円形の取付座（１２）が、ボデ
ィ（８）の中間部と所要寸法離間して一体成形され、取
付座（１２）は、その下面よりボディ（８）の中間部に
向けて下向きに延出する複数の薄板状のリブ（１３）に
より補強されている。

【００２０】取付座（１２）の上面には、上面平滑な複
数個の突起（１４）が一体成形され、各突起（１４）上
には、中心に所要大きさの通孔（１５ａ）を備える、取
付座（１２）とほぼ等径のばね受け（１５）が、さらに
ばね受け（１５）の上面には、アクチュエータ（Ａ）の
有頂筒状のシリンダ（１６）が、取付座（１２）の外周
部上面の複数個のボス部（１２ａ）に向けてボルト（１
７）を螺挿することにより、一体的に固着されている。

【００２１】これにより、取付座（１２）の上面とばね
受け（１５）の下面との間には、外気に通じる若干の間
隙（１８）が形成されるようになる。

【００２２】（１９）は、ばね受け（１５）とシリンダ
（１６）との間に介装した、熱伝導率の小さいシール部
材である。

【００２３】シリンダ（１６）内には、その内周面の中
間部に形成された厚肉部（１６ａ）と密接する、上面閉
塞された筒状のピストン（２０）が、上下に摺動自在と
して嵌挿されている。

【００２４】シリンダ（１６）の上面には、コンプレッ
サ等の図示しない圧縮空気源よりの空気を、シリンダ（
１６）内に供給するためのパイプ（２１）が接続されて
いる。

【００２５】シリンダ（１６）の下面とピストン（２０
）の上面との間の空室は高圧室（作動圧室）（２２ａ）
に、またピストン（２０）に囲まれた空室は低圧室（大
気開放室）（２２ｂ）になっている。

【００２６】（２３）は、高圧室（２２ａ）内に縮設さ
れた圧縮コイルばねで、ピストン（２０）を常時下向に
押圧している。

【００２７】ボディ（８）の中心部には、バルブガイド
（２４）が圧入され、その上端部は、前記ばね受け（１
５）の中心の通孔（１５ａ）を貫通して、ピストン（２
０）内の下部に位置している。

【００２８】上記通孔（１５ａ）とバルブガイド（２４
）の外周面との間の間隙は、上記間隙（１８）とピスト
ン（２０）の低圧室（２２ｂ）とを連通させる空気孔（
２５）となっている。

【００２９】バルブガイド（２４）には、きのこ状をな
す弁体（２６）の軸部（２６ａ）が、摺動自在として嵌
挿され、ピストン（２０）内に位置する軸端部には、リ
テーナ（２７）が、その中心部に穿設したテーパ孔（２
７ａ）に、軸部外周面に形成された環状溝（２６ｂ）に
外嵌した１対のコッタ（２８）（２８）を内嵌すること
により、止着されている。

【００３０】リテーナ（２７）の下面とばね受け（１５
）の上面との間には、リターンスプリング（圧縮コイル
ばね）（２９）が縮設されている。

【００３１】これにより、弁体（２６）は常時上向きに
付勢され、通常時において、傘部（２６ｃ）が還流ポー
ト（９）の下端開口部に嵌着したバルブシート（３０）
と密着することにより、還流ポート（９）は閉じられて
いる。

【００３２】また、通常時において、ピストン（２０）
の内底面は、高圧室（２２ａ）内に縮設した圧縮コイル
ばね（２３）の付勢力により、弁体（２６）の軸端面と
当接し、弁体（２６）が閉弁しているとき、ピストン（
２０）の下端とばね受け（１５）間に所要の間隙が形成
されるようにしてある。この間隙が弁体（２６）の最大
リフト量、すなわち開閉ストロークとなる。

【００３３】次に、上記実施例の作用を説明する。エン
ジン（Ｅ）が低中速かつ低負荷の運転領域となり、図示
しない制御装置の作動により高圧室（２２ａ）内に圧縮
空気が圧送されると、ピストン（２０）と弁体（２６）
とが、リターンスプリング（２９）に抗して一体的に押
し下げられ、ピストン（２０）の下端がばね受け（１５
）に当接したところで停止する。

【００３４】これにより弁体（２６）が開弁され、バイ
パス管（４）に流入した排気ガスは、還流ポート（９）
及び導入管（５）を通って、連通管（７）よりエンジン
（Ｅ）の各シリンダ（図示略）内に送り込まれる。その
結果、燃焼状態が緩慢となって燃焼温度が低めに抑えら
れ、ＮＯｘの排出量が低減される。

【００３５】エンジン（Ｅ）が高速かつ高負荷の運転領
域となると、再度制御装置が働いて圧縮空気の供給を停
止することにより、弁体（２６）及びピストン（２０）
はリターンスプリング（２９）により戻され、還流ポー
ト（９）が自動的に閉じられる。

【００３６】上記弁体（２６）が開弁しているときには
、還流ポート（９）を、高温で、かつ比較的圧力の高い
排気ガスが流通するため、図１の矢印で示すように、一
部の排気ガスが、弁体（２６）の軸部（２６ａ）とバル
ブガイド（２４）間の僅かの隙間を通して、ピストン（
２０）内の低圧室（２２ｂ）に流入するようになる。

【００３７】しかし、この第１実施例のＥＧＲバルブ（
１）においては、低圧室（２２ｂ）と外気とを連通させ
る空気孔（２５）が、ばね受け（１５）における中央部
、すなわちバルブガイド（２４）の周囲に形成されてい
るため、低圧室（２２ｂ）内に流入した排気ガスは、ピ
ストン（２０）が下降する際の空気の圧縮作用により、
空気孔（２５）に向かって下方へ流動し、間隙（１８）
を通して外部に速やかに排出される。

【００３８】その結果、高温の排気ガスが低圧室（２２
ｂ）内に停滞したり、循環したりするのが防止され、シ
リンダ（１６）とピストン（２０）との摺動部の摩耗が
抑制されるとともに、ピストン（２０）内の各部材の熱
負荷を軽減することから、それらの耐久性を向上させる
ことができる。

【００３９】また、空気孔（２５）がばね受け（１５）
の中央部に形成され、かつ外気と連通する間隙（１８）
が、複数の突起（１４）により迷路状となっているため
、低圧室（２２ｂ）内への水滴や塵埃等の侵入を抑える
ことができるとともに、万一それらが侵入しても、空気
孔（２５）を通して速やかに排出される。

【００４０】さらに、バルブガイド（２４）の上端部付
近に、空気孔（２５）を通過する空気の流れが形成され
るため、バルブガイド（２４）上部の温度が過度に上昇
するのが防止される。

【００４１】次に、本発明の第２実施例を、図２に基づ
いて説明する。なお、ボディ（８）は、上記第１実施例
と殆んど同じであるので、共通する部材には同じ符号を
付すにとどめ、異なる点のみについて説明する。

【００４２】ボディ（８）の上端部に連設された上面平
滑な大円形をなす取付座（１２ｂ）の上面には、ダイヤ
フラム式アクチュエータ（Ａ）のケース体（３１）が、
その下部にケース体（３１）の底壁（３１ａ）と若干離
間して連設されたフランジ（３１ｂ）と取付座（１２ｂ
）とを、熱伝導率の小さいパッキン（３２）を介在して
ボルト止めすることにより固着されている。

【００４３】ケース体（３１）内に位置する弁体（２６
）の上端部の雄ねじ（２６ｄ）には、ゴム系のダイヤフ
ラム（３３）と保持プレート（３４）と有頂円筒形のス
プリングリテーナ（３５）とが、ダイヤフラム（３３）
を上下より挾持するようにして嵌合され、ナット（３６
）をもって止着されている。

【００４４】ダイヤフラム（３３）の外周端は、ケース
体（３１）とその上部に装着されたカバー体（３７）と
により挾持され、複数のボルト（３８）の締結により、
気密性が保たれるようにして止着されている。

【００４５】ケース体（３１）の内底面とスプリングリ
テーナ（３５）の上部下端面との間には、リターンスプ
リング（２９）が縮設され、弁体（２６）は、常時還流
ポート（９）を閉じる閉弁方向（上向）に付勢されてい
る。

【００４６】ダイヤフラム（３３）により仕切られた上
部側は高圧室（３９）に、また下部側は低圧室（４０）
となり、高圧室（３９）内には、カバー体（３７）の上
面に固着したパイプ（２１）により、圧縮空気が供給さ
れるようになっている。

【００４７】ケース体（３１）にける底壁（３１ａ）の
中央部、すなわちバルブガイド（２４）の挿通部付近に
は、低圧室（４０）と外気とを連通させるための複数個
の空気孔（４１）が穿設されている。

【００４８】この第２実施例のＥＧＲバルブ（１）にお
いても、空気孔（４１）がケース体（３１）の底壁（３
１ａ）の中央部、すなわちバルブガイド（２４）の近傍
に形成されているため、弁体（２６）の軸部（２６ａ）
とバルブガイド（２４）間の隙間を通して、低圧室（４
０）内に流入した排気ガスは、ダイヤフラム（３３）の
ポンピング作用により、空気孔（４１）を通して外部に
速やかに排出される。

【００４９】従って、ダイヤフラム（３３）等が、高温
の排気ガスやそれに含まれるスス、有機化合物等により
劣化するのが防止される。

【００５０】また、外気が、ケース体（３１）とフラン
ジ（３１ｂ）との間の間隙（２４）を流通するため、ボ
ディ（８）により熱せられた高温の空気が間隙（４２）
内に淀むことはなく、従ってアクチュエータ（Ａ）全体
の熱負荷も軽減される。

【００５１】本発明は、上記実施例に限定されるもので
はなく、種々の態様をとり得る。例えば、第２実施例の
アクチュエータ（Ａ）を、負圧式のアクチュエータとし
てもよい。

【００５２】こ場合、パイプ（２１）を負圧源に接続し
て、高圧室（作動圧室）（３９）を負圧室に代えるとと
もに、リターンスプリング（２９）を高圧室（３９）側
に設け、かつ弁体（２６）の下端部と、それが当接する
ポート（９）の形状とを、実施例とは反対に、弁体（２
６）が上方へ移動したときポート（９）が開き、下方に
移動したとき閉じるような構造とすればよい。

【００５３】本発明は、上記ＥＧＲバルブの外、ターボ
チャージャ用のウエストゲートバルブ等にも適用しうる
。

【００５４】

【発明の効果】本発明によれば、弁体と、これを案内す
るバルブガイドとの隙間を通して、アクチュエータの低
圧室（大気開放室）に流入した排気ガスは、アクチュエ
ータの底壁の中央寄りに設けた空気孔より、外部に速や
かに排出されるので、ダイヤフラム等、アクチュエータ
の各構成部材の劣化防止が図れ、アクチュエータの耐久
性、信頼性が大幅に向上する。

【００５５】また、空気孔を通して、水滴や塵埃等がア
クチュエータ内に簡単に侵入することもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例のＥＧＲバルブを示す中央
縦断正面図である。

【図２】同じく第２実施例のＥＧＲバルブを示す中央縦
断正面図である。

【図３】本発明のＥＧＲバルブの大型ディーゼルエンジ
ンへの装着例を略示する平面図である。

【符号の説明】

（１）ＥＧＲバルブ　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　（２）排気マニホールド（３）排気管　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　（４）バイパス管（４ａ）フランジ　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　（５）導入管（６）
吸気管　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　（７）連通管（８）ボディ　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　（９）還流ポート（１０）フラ
ンジ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（１
１）放熱フィン（１２）（１２ｂ）取付座（放熱板）　
　　　　　　　　　（１２ａ）ボス部（１３）リブ　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（１
４）突起（１５）ばね受け　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　（１５ａ）通孔（１６）シリンダ　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（１６ａ）厚
肉部（１８）間隙　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　（１９）シール部材（２０）ピストン
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（２１）
パイプ（２２ａ）高圧室（作動圧室）　　　　　　　　
　　　　（２２ｂ）低圧室（大気開放室）（２３）圧縮コイルばね　　　　　　　　　　　　　　
　（２４）バルブガイド（２５）空気孔　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　（２６）弁体（２６
ａ）軸部　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　（２６ｂ）環状溝（２６ｃ）傘部　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　（２６ｄ）雄ねじ
（２７）リテーナ　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　（２７ａ）テーパ孔（２８）コッタ　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　（２９）リター
ンスプリング（３０）バルブシート　　　　　　　　　　　　　　　
　　（３１）ケース体（３１ａ）底壁（底面）　　　　
　　　　　　　　　　　　　　（３１ｂ）フランジ（３
２）パッキン　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　（３３）ダイヤフラム（３４）保持プレート　　　
　　　　　　　　　　　　　　（３５）スプリングリテ
ーナ（３６）ナット　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　（３７）カバー体（３８）ボルト　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　（３９）高圧室
（作動圧室）（４０）低圧室（大気開放室）　　　　　　　　　　　
（４１）空気孔（４２）間隙

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　排気ガス流通用のポートを有するとと
もに、該ポートを開閉する弁体を収容してなるボディと
、該ボディの上端部に設けられ、かつ前記弁体を作動圧
室と大気開放室との差圧により開閉駆動させるアクチュ
エータとからなる内燃機関用排気ガス還流装置において
、前記アクチュエータの底面に、アクチュエータの大気
開放室と外気とを連通する空気孔を設けたことを特徴と
する内燃機関用排気ガス還流装置。
【請求項２】　　空気孔が、アクチュエータ底面の中央
寄りに設けられている請求項１記載の内燃機関用排気ガ
ス還流装置。
【請求項３】　　ボディとアクチュエータとが、互いの
対向面間に外気と通じる間隙が形成されるようにして固
着され、かつ間隙と空気孔とを連通させたことを特徴と
する請求項１又は２記載の内燃機関用排気ガス還流装置
。