JPH0463960A - 水冷式ｅｇｒバルブを用いた排ガス再循環装置 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、自動車のエンジンに使用される水冷式ＥＧＲ
バルブを用いた排ガス再循環装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来、自動車のエンジンでは、エンジンの排気ラインか
ら排出される排ガスの一部を、排ガス再循環路を介し排
気ラインと吸気ラインとの間の圧力差を利用してエンジ
ンの吸気ラインに戻し、吸気ラインに戻された排ガスに
よりエンジン内での燃料油の燃焼を抑制させて、燃焼温
度を下げることによ・つて、ＮＯｘの発生を低減するい
わゆる排ガス再循環（Ｅｘｈａｕｓｔ　Ｇａ５Ｒｅｃｉ
ｒｃｕｌａｔｉｏｎ　）が行われている０第６図は、前
記排ガス再循環路に設けられる一般的なＥＧＲバルブを
示しており、りウジングｌ内にガス流路２を形成すると
共に、該ガス流路２の吸入ボート３及び吐出ボート４を
夫々排ガス再循環路（図示せず）に接続し、前記吸入ボ
ート３に、ダイヤフラム５を有するアクチュエータ６に
よってロッド７を介して駆動される弁体８を設け、前記
アクチュエータ６の吸引口９から室１０ａ内の空気を適
宜吸引しばね１１の付勢力に抗してダイヤフラム５を室
１０ａ側へ撓ませることにより、弁体８を上昇させて吸
入ボート３を開くようにしている。

［発明が解決しようとする課題］ 第６図の如きＥＧＲバルブの場合、前記ガス流路２に隣
接する室ｔａｂに冷却空気１２を流し、ガス流路２を通
過する排気ガス１３の熱がダイヤフラム５へ直接伝わら
ないようにしているが、このような空冷式のバルブでは
、ダイヤフラム５等のゴム部品やその他摺動部の温度上
昇は避けられないため、排ガス再循環路においてもなる
べく温度の低い吸気ライン寄りの位置にしかＥＧＲバル
ブを設けることができなかった。

このため、吸気ライン側に配設される他部品とのスペー
ス配分等にも苦労していた。

本発明は、斯かる実情に鑑み、部品の温度上昇を効率良
く抑制し得、且つスペース配分等の面でも有利な水冷式
ＥＧＲバルブを用いた排ガス再循環装置を提供しようと
するものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、エンジンの排気ライン上流側から排ガス再循
環路を分岐させて吸気ラインに接続すると共に、ハウジ
ング内に形成された吸入ボート及び吐出ボートを有する
ガス流路と、前記ガス流路の吸入ボートを開閉可能な弁
体と、ハウジング内に摺動自在に嵌挿されたロッドを介
して加圧ポートに供給される圧力流体により弁体を開操
作可能なアクチュエータと、前記ハウジング内における
ガス流路近傍部分に形成され冷却液体循環系に接続可能
なボートを有するウォータジャケットとを備えたＥＧＲ
バルブを前記排ガス再循環路の排気ラインからの分岐部
近傍に設け、前記ＥＧＲバルブの加圧ポートに、圧力流
体を供給、停止可能なアクチュエータ駆動系を接続し、
前記ＥＧＲバルブのウォータジャケットのポートに冷却
液体循環系を接続したことを特徴とする水冷式ＥＧＲバ
ルブを用いた排ガス再循環装置にかかるものである。

［作　　　用コ 従って、本発明の水冷式ＥＧＲバルブを用いた排ガス再
循環装置においては、アクチュエータの加圧ポートに圧
力流体が供給され、ロッドを介して弁体が駆動されてガ
ス流路が開がれると、排気ガスの一部が排気ライン上流
側がら排ガス再循環路を介して吸気ラインへ戻され排ガ
ス再循環が行われる一方、ＥＧＲバルブのウォータジャ
ケット内には冷却液体循環系の冷却液体が流通し、排気
ガスによる温度上昇が抑制される。本発明の装置の場合
、排気ライン上流側から排ガス再循環路を分岐させてい
るので、圧力損失の少ない高圧の排気ガスを取り出せる
ため、排気ラインと吸気ラインとの間の圧力差が大きく
なり、排ガス再循環が効率良く行われると共に、ＥＧＲ
バルブを排ガス再循環路の排気ラインからの分岐部近傍
に設けられるので、スペース配分等の面でも有利となる
。

［実　施　例］ 以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。

第１図及び第２図は本発明の水冷式のＥＧＲバルブ６０
の一実施例であり、ハウジング１４内に、排ガス再循環
路１５（第３．５図参照）に接続可能な吸入ボート１６
及び吐出ボート１７を有するガス流路１８を形成し、該
ガス流路１８の吸入ボート１６に形成した弁座Ｉ９に当
接する弁体２０を設ける。

又、前記ハウジング１４の内部に、一端が開口して開口
部にストッパ２１を有する円筒状の第２ピストン２２を
摺動自在に設け、該第２ピストン２２の内部に第１ピス
トン２３を摺動自在に設けて、第１ピストン２３と第２
ピストン２２との間、第２ピストン２２の及第１ピスト
ン２３側、第１ピストン２３の及第２ピストン２２側に
エア室２４．２５．２６ヲ有するアクチュエータ２７を
形成する。該アクチュエータ２７の第１ピストン２３に
反第２ピストン２２側へ延びるロッド２８を連結すると
共に、該ロッド２８の先端をハウジング１４を貫通させ
前記ガス流路１８内の弁体２０に固着し、前記エア室２
６のハウジング１４と第１ピストン２３との間に第１ピ
ストン２３を第２ピストン２２側へ付勢するスプリング
２９を介装し、且つ、第２ピストン２２の前記エア室２
４側の面に第１ピストン２３を押す突起３０を形成する
。又、前記ハウジング１４に、前記各エア室２４．２５
と連通し後述するアクチュエータ駆動系５６の配管５２
．５３を接続可能な加圧ポート３１．３２を形成すると
共に、エア室２６を大気に開放するポート３３を形成す
る。

尚、３４は加圧ポート３１とエア室２４を連通ずるため
に第２ピストン２２に設けたエア流路である。

更に、前記ハウジング１４内におけるガス流路１８近傍
部分に、冷却液体３５を流通可能なウォータジャケット
３６を形成する。尚、図中、３７．３８は冷却液体循環
系５７の配管５８．５９　　（第３図参照）に接続され
る前記ウォータジャケット３６のポートである。

前述の如く構成したので、アクチュエータ２７の加圧ボ
ート３１或いは３２或いは３１と３２の両方にエア等の
圧力流体が供給されると、ロッド２８を介して弁体２０
が駆動されてガス流路１８が開かれ、排気ガスＩ３が流
れ得る状態となる。このとき、ポート３７．３８に冷却
液体循環系５７の配管５８．５９（第３図参照）を接続
しウォータジャケット３６内に冷却液体３５を流すと、
ガス流路１８内を高温の排気ガス１３が流れても、該排
気ガス１３の熱は前記冷却液体３５によって効率良く吸
収され、特にロッド２８の摺動部のように高温化すると
耐摩耗性等が著しく低下する部分の温度上昇が抑制され
、ＥＧＲバルブ６０の耐久性、信頼性が大幅に向上する
。

第３図は第１．２図に示すＥＧＲバルブＢＯを用いた排
ガス再循環装置の系統図であり、エンジン３９の排気マ
ニホールド４０と排気管４１とから形成される排気ライ
ン４２上流側から排ガス再循環路１５を分岐させて吸気
マニホールド４３と吸気管４４とから形成される吸気ラ
イン４５に接続すると共に、前記ＥＧＲバルブＢＯを排
ガス再循環路Ｉ５の排気ライン４２からの分岐部４６近
傍に設ける。

前記ＥＧＲバルブ６０の加圧ポート３１．３２に、エア
タンク等の圧力源４７と、該圧力源４７に接続された途
中に電磁弁４８．４９．５０．５１を有する配管５２．
５３，５４．５５とからなるアクチュエータ駆動系５６
の前記配管５２．５３を接続すると共に、ウォータジャ
ケット３Ｂのポート３７．３８に、冷却液体循環系５７
の配管５８．５９を接続する。

又、前記吸気ライン４５の吸気管４４途中における前記
排ガス再循環路１５の接続部６１より上流側に、吸気絞
りバルブ６２を設ける。

該吸気絞りバルブ６２は第４図に示すような構成を備え
ている。

ハウジング６３の内部に、一端が開口して開口部にスト
ッパ６４を有する円筒状の第２ピストン６５を摺動自在
に設け、該第２ピストン６５内部に第１ピストンＢ６を
摺動自在に設けて、第１ピストン６６と第２ピストン６
５との間、第２ピストン６５の反第１ピストン６Ｂ側、
第１ピストン６６の反第２ピストン６５側にエア室６７
．６８．６９を有するアクチュエータ７０を形成する。

該アクチュエータ７０の第１ピストン６Ｂに反第２ピス
トン６５側へ延びて先端がハウジング６３を貫通するロ
ッド７１の後端を接続し、前記エア室６９のハウジング
６３と第１ピストンＢ６との間に第１ピストン６６を第
２ピストン６５側へ付勢するスプリング７２を介装し、
且つ、第２ピストン６５の前記エア室６７例の面に第１
ピストン６６を押す突起７３を形成する。

又、前記ハウジング６３に、各エア室１３７．Ｈと連通
し第３図に示すアクチュエータ駆動系５６の配管５４．
５５が接続される加圧ポー）　７４．７５と共にエア室
６９を大気に開放するポート７Ｂを形成する。

尚、７７は加圧ボート７４とエア室６７を連通するため
に第２ピストン６５に設けたエア流路である＠吸気管４
４内にバタフライ弁７８を回動自在に設け、前記アクチ
ュエータ７０のロッド７１先端をしバー７９を介してバ
タフライ弁７８に接続し、バタフライ弁７８をアクチュ
エータ７ｏによって開閉させ得るようにしである。

更に、第３図に示す如く、エンジン３９から回転数や負
荷を示す信号８０を入力して排気ガス１３の再循環量を
求め、該排気ガス１３の再循環量に基づいて各電磁弁４
８〜５１に切換指令８１〜８４を送る制御装置８５を設
ける。

尚、第３図中、８Ｂはエアクリーナ、８７はマフラ、８
８は吸気である。

次に作動について説明する。

吸気８８は、エアクリーナ８６でｐｓされた後、吸気ラ
イン４５の吸気管４４を通って吸気マニホールド４３か
らエンジン３９に入り、燃料油と共に燃焼される。

燃焼によりエンジン３９内に発生した排気ガス１３は、
排気ライン４２の排気マニホールド４ｏがら排気管４１
を介しマフラ８７を通って大気へ排出される。

このとき、制御装置８５は、エンジン３９の回転数や負
荷等の信号８０が人力されて、制御装置８５に予め設定
された、上記信号８ａと排ガス再循環量との関係を示す
関数から、排ガス再循環量を求め、該排ガス再循環量に
基づいて各電磁弁４８〜５１に夫々切換指令８１〜８４
を送る。

すると、先ず、切換指令８３或いは８４或いは８３と８
４の両方により電磁弁５ａ或いは５１或いは５ｏと５１
の両方が切換って、配管５４或いは５５或いは５４と５
５の両方を介してエア等の圧力流体が吸気絞りバルブ６
２の加圧ポート７４或いは７５或いは７４と７５の両方
からエア室６７或いは６８或いは６７と６８の両方に送
られ、該圧力流体により第１ピストン６６或いは第２ピ
ストン６５或いは第１ピストン６６と第２ピストン６５
の両方が押され、ロッド７１゜レバー７９を介してバタ
フライ弁７８が回動し、吸気管４４を絞る。

すると、吸気管４４の流動抵抗が大きくなるので吸気管
４４の吸気絞りバルブ６２より下流側における吸気８８
の圧力が低くなり、排気ライン４２と吸気ライン４５と
の間の圧力差が大きくされる。

ここで、排ガス再循環量を少なくする場合には、制御装
置８５は電磁弁５０に切換指令８３を送って、配管５４
の圧力流体を吸気絞りバルブ６２の加圧ポート７４から
エア室６７に送って第１ピストン６Ｂを動かすようにす
る。

すると、第１ピストン８θは第２ピストン６５のストッ
パＢ４に制止される位置までしか動くことができないの
で、ロッド７■は僅かに移動し、レバー７９を介してロ
ッド７１に接続されたバタフライ弁７８の回動量も僅か
となり、吸気ライン４５の絞り量が小さく抑えられる。

反対に、排ガス再循環量を多くする場合には、制御装置
ｆ８５は電磁弁５１に切換指令８４を送って、配管５５
の圧力流体を吸気絞りバルブ６２の加圧ポート７５から
エア室６８に送うて第２ピストン６５を動かすようにす
る。

すると、第２ピストン６５は突起７３によって第１ピス
トン６Ｂごとロッド７１を第２ピストン６５のストッパ
６４がハウジング６３に当るまで移動させ、レバー７９
を介してロッド７１に接続されたバクフライ弁７８の回
動量も大きくなり、吸気ライン４５の絞り量が大きくな
る。更に加えて制御装置８５が電磁弁５０に切換指令８
３を送って配管５４の圧力流体を吸気絞りバルブ６２の
加圧ポート７４からエア室６７に送って第１ピストン６
６を第２ピストン６５のストツバ６４に当るまで動かす
とロッド７１は更に大きく移動しレバー７９を介してバ
タフライ弁７８の回動量を最大位置まで回動させ吸気ラ
イン４５の絞り量が最大となる。

尚、吸気管４４に吸気絞りバルブ６２を設ける代わりに
、排気管４１下流側に排気絞りバルブを設けても良いこ
とは言うまでもない。

排気ライン４２と吸気ライン４５との間の圧力差が大き
くされたら、切換指令８１或いは８２或いは８１と８２
の両方により電磁弁４８或いは４９或いは４８と４９の
両方が切換って、配管５２或いは５３或いは５２と５３
の両方を介して圧力流体がＥＧＲバルブ６０の加圧ボー
ト３１或いは３２或いは３１と３２の両方からエア室２
４或いは２５或いは２４と２５の両方に送られ、該圧力
流体により第１ピストン２３或いは第２ピストン２２或
いは第１ピストン２３と第２ピストン２２の両方が押さ
れ、ロッド２８を介して弁体２０が弁座１９から離れ、
排ガス再循環路１５を開く。

その結果、排気ライン４２と吸気ライン４５との間の圧
力差により排気ライン４２の排気ガス１３の一部が排ガ
ス再循環路１５を介して吸気ライン４５に戻され、これ
により、エンジン３９の燃焼が制御され低ＮＯｘ化が図
られる。

ここで、排ガス再循環量を少なくする場合には、制御装
置８５は電磁弁４８に切換指令８１を送って、配管５２
の圧力流体をＥＧＲバルブ６０の加圧ポート３１からエ
ア室２４に送って第１ピストン２３を動かすようにする
。

すると、第１ピストン２３は第２ピストン２２のストッ
パ２１に制止される位置までしか動くことができないの
で、ロッド２８は僅かに移動し、弁体２０の弁座１９に
対する移動量も僅かとなり、排ガス再循環路１５の開度
が小さく抑えられる。

反対に、排ガス再循環量をもう少し多くする場合には、
制御装置８５は電磁弁４９に切換指令８２を送って、配
管５３の圧力流体をＥＧＲバルブ６０の加圧ポート３２
からエア室２５に送って第２ピストン２２を動かすよう
にする。

すると、第２ピストン２２は突起３０によって第１ピス
トン２３ごとロッド２８を大きく移動させ、弁体２０の
弁座１９に対する移動量も大きくなり、排ガス再循環路
１５の開度が大きくなる。更に排ガス再循環量を多くす
る場合には電磁弁４８．４９に指令を送り配管５２．５
３の圧力流体をエア室２４゜２５に送って第１ピストン
２３、第２ピストン２２を夫々ストッパに当るまで動か
す。するとロッド２８は最大限移動し弁体２０の弁座１
９に対する移動量も最大となり排ガス再循環路１５の開
度も最大となる。

又、上記排ガス再循環装置の場合、排気ライン４２上流
側から排ガス再循環路１５を分岐させているので、排気
ライン４２下流側から取り出すのに比べ圧力損失の少な
い高圧の排気ガス■３を取り出せるため、排気ライン４
２と吸気ライン４５との間の圧力差をより大きく設定で
き、排ガス再循環を効率良く行える。反面、排気ガス１
３を排気ライン４２上流側から取り出すということは、
それだけ排気ガス１３の温度も高いことになり、ＥＧＲ
バルブ６０にとっては条件が厳しくなるが、前記ＥＧＲ
バルブ６０のウォータジャケット３６には、冷却液体循
環系５７の冷却液体３５が流通しているため、排ガス再
循環時においてもＥＧＲバルブ６０の高温化が回避され
る。このため、排ガス再循環路１５の排気ライン４２か
らの分岐部４６近傍に前記ＥＧＲバルブ６０を設けられ
るので、吸気ライン４５側への部品の集中化が緩和され
、スペース配分等の面でも有利となる。

第５図は、上記排ガス再循環装置のレイアウトの一例を
示す平面図であり、排ガス再循環路１５を排気マニホー
ルド４０から直接分岐させエンジン３９のヘッドカバー
８９上方を越えて吸気管４４に接続すると共に、排ガス
再循環路１５に設けるＥＧＲバルブ６０を排気マニホー
ルド４０上に設置したものである。

このようにすると、排気ライン４２と吸気ライン４５と
を排ガス再循環路１５により最短距離で接続することが
可能となり、再循環される排気ガス１３の圧力損失を更
に低減することができると共に、装置がコンパクトでシ
ンプルなものとなる。

尚、本発明の水冷式ＥＧＲバルブを用いた排ガス再循環
装置は、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、
過給機付エンジンに対しても適用可能であること等、そ
の他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変
更を加え得ることは勿論である。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の水冷式ＥＧＲバルブを用
いた排ガス再循環装置によれば、バルブの構成部品の温
度上昇を効率良く抑えることができ、バルブの耐熱性の
向上が図られ、排気ライン上流側からの排ガス再循環路
の分岐、並びに該排ガス再循環路の排気ラインからの分
岐部近傍へのバルブの設置が可能となり、排ガス再循環
の効率化を図れると共に、スペース配分等の面でも有利
になるという優れた効果を奏し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の水冷式ＥＧＲバルブの一実施例の側断
面図、第２図は第１図の■−■矢視図、第３図は本発明
の水冷式ＥＧＲバルブを用いた排ガス再循環装置の系統
図、第４図は第３図の吸気絞りバルブの側断面図、第５
図は本発明の水冷式ＥＧＲバルブを用いた排ガス再循環
装置のレイアウトの一例を示す平面図、第６図は従来の
ＥＧＲバルブを示す側断面図である。 １４はハウジング、１５は排ガス再循環路、１６は吸入
ポート、１７は吐出ポート、１８はガス流路、２０は弁
体、２７はアクチュエータ、２８はウッド、３１．３２
は加圧ポート、３５は冷却液体、３６はウォータジャケ
ット、３７．３８はポート、３９はエンジン、４２は排
気ライン、４５は吸気ライン、４６は分岐部、５６はア
クチュエータ駆動系、５７は冷却液体循環系、６０はＥ
ＧＲバルブを示す。 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）エンジンの排気ライン上流側から排ガス再循環路を
   分岐させて吸気ラインに接続すると共に、ハウジング内
   に形成された吸入ポート及び吐出ポートを有するガス流
   路と、前記ガス流路の吸入ポートを開閉可能な弁体と、
   ハウジング内に摺動自在に嵌挿されたロッドを介して加
   圧ポートに供給される圧力流体により弁体を開操作可能
   なアクチュエータと、前記ハウジング内におけるガス流
   路近傍部分に形成され冷却液体循環系に接続可能なポー
   トを有するウォータジャケットとを備えたＥＧＲバルブ
   を前記排ガス再循環路の排気ラインからの分岐部近傍に
   設け、前記ＥＧＲバルブの加圧ポートに、圧力流体を供
   給、停止可能なアクチュエータ駆動系を接続し、前記Ｅ
   ＧＲバルブのウォータジャケットのポートに冷却液体循
   環系を接続したことを特徴とする水冷式ＥＧＲバルブを
   用いた排ガス再循環装置。