TW200415314A - Diaphragm valve and secondary air control device of internal combustion engine - Google Patents

Description

200415314 ⑴ 玖、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明是關於膜片式氣閥，特別是關於最適合使用在 內燃機之二次空氣控制裝置的膜片式氣閥。 【先前技術】 先前就已知有例如：使用在內燃機之二次空氣控制 裝置的膜片式氣閥，是如第4圖（例如請參考專利文獻1 )所示的構造。 (考專利文獻1 ) 日本特開2001-227506號公報（第2圖） 這些膜片式氣閥，如第6圖所示，是設置在要做爲內 燃機1的排氣管路2和空氣淸淨器3連通用流體管路的二 次空氣管路4的途中，其是因應上述內燃機1的運轉狀態 來對上述排氣管路2進行二次空氣供給的控制。 即，第4圖所示的膜片式氣閥V 1，是由：密閉容器 狀的本體5;形成在該內部，中介著導壓管8連通於上述 內燃機1的吸氣管路7的壓力起動室9 ;根據作用在上述 壓力起動室9的負壓來進行起動的膜片10;安裝在該膜 片1 0上的活動桿1 1 ;安裝在該活動桿1 1上的閥體1 2 ; 形成在上述二次空氣管路4內，由上述閥體1 2執行開閉 的閥座13;及，被設置成是將上述閥體12往離開上述閥 座1 3方向彈推的彈簧1 4所構成。 接著，該膜片式氣閥V1，如第7圖中的曲線A所示 -5- (2) (2)200415314 ’在空轉時至急加速時的區域，其上述壓力起動室9的負 壓比指定値還低時，是由上述彈簧1 4使上述閥座1 3 (即 ’上述二次空氣管路4 )成開放狀態，藉此將二次空氣供 給至上述排氣管路2，使中介著該排氣管路2所排出的廢 氣中未燃氣體能燃燒，以進行廢氣的淨化，此外，於急減 速時，上述吸氣管路7內的負壓會變高，當上述壓力起動 室9的負壓比指定値還高時，藉由上述膜片丨〇的作用， 活動桿1 1會抵抗上述彈簧1 4的彈推力使其和閥體1 2 — 起移動來閉塞上述閥座1 3，藉此停止二次空氣對排氣管 路2的供給，以防止後燃燒。 另外，其他型式的膜片式氣閥，例如有第5圖中以圖 號V2表示的構造。 該膜片式氣閥V2，是在上述壓力起動室9中夾著上 述閥體1 2的兩側形成有2個閥座1 3、2 0，當上述壓力起 動室9的負壓比第1設定値（於第7圖中表示開閥壓）還 低時，是由彈簧2 1的彈推力使一方的閥座20閉塞，此外 ，當上述壓力起動室9的負壓又比第1設定値還高的第2 設定値還更高（於第7圖中表示閉閥壓）時，是抵抗著上 述彈簧2 1的彈推力使閥體1 2移動，使上述另一方的閥座 1 3成爲閉塞（參考第7圖的曲線B )。 【發明內容】 【發明欲解決之課題】 然而，上述第4圖所示的膜片式氣閥v 1，其特別是 -6- (3) (3)200415314 在急加速時，因上述閥座1 3是成爲開放狀態’所以可預 料排氣管路2中所產生的排氣音是會通過二次空氣管路4 而外洩。 另一方面，第5圖所示的膜片式氣閥V2 ’於急加速 時，因是藉由閉塞一方的閥座20來防止排氣音外洩’其 雖可解決上述的缺失，但因該一方的閥座2 0的開閉壓和 另一方的閥座1 3的開閉壓是由彈簧2 1的設定來決定’所 以上述一方的閥座2 0的開放，如第7圖的曲線B所示， 是從通常行駛時的區域起才開始開放。 因此，如第7圖中圖號C所示，其在通常行駛時需要 排氣淨化的區域會有二次空氣供給不足的現象產生。另外 ，若在圖號C的區域將彈簧2 1的設定改變成可供給二次 空氣時，又會使另一方的閥座1 3的開閉壓變低，導致在 減速時或空轉時會有二次空氣供給不足的問題產生。 本發明是有鑑於這般習知問題點而爲的發明，其目的 是在於提供一種可防止急減速時的後燃燒或急加速時的排 氣音外洩的同時，於其他運轉區域時可確實確保廢氣淨化 作用的膜片式氣閥及內燃機之二次空氣控制裝置。 【用以解決課題之手段】 本發明申請專利範圍第丨項所記載的膜片式氣閥，爲 達成上述目的，其具備有：安裝在活動桿上的閥體；設置 在該閥體移動方向的兩側，由閥體執行選擇性開閉的2個 閥座；彈推著閥體使其移向兩閥座當中任一方閥座的彈推 -7- (4) (4)200415314 手段；及，被施加空氣壓力而作用成可使閥體從一方的閥 座移向另一方的閥座的壓力起動室，其彈推手段，是由彈 性係數不同的一對彈簧連結成直列而構成。 本發明申請專利範圍第2項所記載的膜片式氣閥，是 將一對彈簧的彈性係數設定成：當申請專利範圍第1項所 記載的壓力起動室的負壓爲預先設定的第1設定値以上時 ’是將彈性係數小的彈簧成壓縮，使一方的閥座開放；當 壓力起動室的負壓是比第1設定値還高的第2設定値以上 時’是將彈性係數大的彈簧成壓縮，使另一方的閥座閉塞 〇 本發明申請專利範圍第3項所記載的膜片式氣閥，是 將一對彈簧的彈性係數設定成：當申請專利範圍第1項或 第2項所記載的閥體從兩閥座中成開放狀態時，是針對作 用在壓力動室的指定壓力變化使閥體保持在指定位置。 本發明申請專利範圍第4項所記載的內燃機之二次空 氣控制裝置，是組裝有申請專利範圍第1項至第3項任一 項所記載的膜片式氣閥的內燃機之二次空氣控制裝置，其 一方的閥座側是連通於空氣淸淨器，另一方的閥座側是連 通於排氣管路，當吸氣管壓力是作用在壓力起動室使閥體 從兩閥座中成開放狀態時，是從一方的閥座側朝向另一方 的閥座方向供給二次空氣。 本發明申請專利範圍第5項所記載的內燃機之二次空 氣控制裝置，是在申請專利範圍第4項所記載的另一方的 閥座還下游側，設有可防止二次空氣逆流的逆止閥。 -8- (5) (5)200415314 【實施方式】 【發明寶施形態】 &下參考第丨圖至第3圖對本發明之一實施形態進行 說明。 Λ ’以下說明中，對於和第4圖至第6圖共同的部份 是使用同一圖號並簡略其說明。 本貝施形Pj是第6圖所示的內燃機之二次空氣控制裝 置中所用的膜片式氣閥，其於第丨圖至第3圖中是以圖 號3 0表示。 本貫施形態相關之膜片式氣閥3 〇，具備有：安裝在 活動桿3 5上的閥體3 6 ;設置在該閥體移動方向的兩側， 由該閥體3 6執行選擇性開閉的2個閥座3 7、3 8 ;彈推著 閥體36使其移向一方閥座37的彈簧39;及，中介著導 壓管8被施加負壓可作用成使閥體36從一方的閥座37離 開的壓力起動室3 2，其彈簧3 9，是由彈性係數不同的一 對彈簧3 9 a、3 9 b連結成直列而構成。 更詳細的說，於本體3 3的內部，一體性安裝有可支 撐著活動桿3 5使其滑動自如的導件4 0。 此外，在與活動桿3 5的導件40隔著間隔的位置上， 滑動自如地嵌合有活動環4 1，該活動環4 1和閥體3 6間 ，中介著定位還40a裝有另一方的彈簧39b。 接著，於本實施形態中，一方彈簧3 9a的彈性係數， 是設定成要比另一方的彈簧3 9b的彈性係數還小，一對彈 簧3 9a、39b的彈性係數是設定成··當壓力起動室32的負 (6) (6)200415314 壓在預先設定的第1設定値（第7圖中表示開閥壓）以上 時，是將彈性係數小的彈簧3 9a成壓縮，使一方的閥座 3 7開放；當壓力起動室3 2的負壓是比第1設定値還高的 第2設定値（第7圖中表示閉閥壓）以上時，是將彈性係 數大的另一方的彈簧3 9b成壓縮，使另一方的閥座3 8閉 塞。 然後於本實施形態中，壓力起動室3 2是中介著導壓 管8連通往吸氣管路7，由膜片式氣閥30、二次空氣管路 4及導壓管8等構成內燃機1之二次空氣控制裝置。 如此構成的本實施形態相關之膜片式氣閥3 0，是因 應內燃機1的運轉狀態來執行第7圖中曲線D所示的二 次空氣供給控制。 即，在空轉時至通常行駛時的區域（第7圖中表示X 區域），當壓力起動室32的負壓是在上述第1設定値和 第2設定値之間時，彈性係數小的彈簧3 9a會壓縮，使兩 閥座3 7、3 8成開放狀態。 如此一來，二次空氣會中介著膜片式氣閥3 0供給至 排氣管路2以達到廢氣的淨化作用。 於此，本申請的實施形態，因是只將彈性係數小的彈 簧3 9a成壓縮，而將彈性係數大的另一方彈簧39b是設定 成至少要在活動桿4 1和閥體3 6接觸爲止：是不會壓縮的 彈性係數，所以即使壓力起動室的負壓在指定範圍內所變 化也可保持閥體3 6的開閥位置。 此外，在急減速時（第7圖中表示Z區域）等，當上 (7) (7)200415314 述壓力起動室3 2的負壓比第2設定値還大時，是將上述 一對彈黃39a、39b均成壓縮，如第2圖所示，使上述另 一方的閥座3 8閉塞。 如此一來’二次空氣對排氣管路2的供給會停止，以 抑制後燃燒。 又’在急加速時（第7圖中表示γ區域）等，當上 述壓力起動室32的負壓比第1設定値還低時，是由上述 一對彈簧3 9 a、3 9 b的彈推力，如第3圖所示，使上述一 方的閥座3 7閉塞。 · 如此一來’在急加速時等，二次空氣管路4是成閉塞 ，所以可防止排氣音外洩，得以確保內燃機1的肅靜性。 接著，於區域X和區域Z的邊界部份，及，於區域 X和區域Y的邊界部份，可依照上述各彈簧3 9a、3 9b的 各別特性來自由設定閥體36的移動特性，藉此可使流動 在二次空氣管路4內的二次空氣量供給在需要的運轉區域 〇 如此般，於本實施形態中，當膜片式氣閥應用在內燃 機1之二次空氣控制裝置上時，爲要廢氣淨化，是於應供 給二次空氣的區域，即，是於空轉時至通常行駛時的區域 的全區域將二次空氣供給至排氣管路2，此外，是於急減 速時等的需防止後燃燒的區域，對排氣管路2停止二次空 氣的供給，又，是於急加速時等，關閉二次空氣管路4， 以防止排氣音外洩，因此可確保內燃機1的肅靜性。 另’上述實施形態中所示的各構成構件的各個形狀或 -11 - (8) (8)200415314 尺寸等是爲一例，其可根據設計需求等進行各種變更。 例如：在上述另一方的閥座3 8還下游側，設有逆止 閥，以防止廢氣從排氣管路2逆流至膜片式氣閥3 0側， 如此一來，可防止因排氣的脈流等造成閥體3 6的振動現 象產生，可更加抑制噪音產生。 另外，於上述實施形態中，雖是將夾著膜片的壓力起 動室3 2的相反側被稱爲下室3 1的空間形成爲連通於二次 空氣管路4，但並不限於此，下室3 1也可以是開放在大 氣中。 此外，於上述實施形態中，雖是將一對彈簧配置在二 次空氣管路4內部，但並不限於此，將一對彈簧配置在壓 力起動室32內部也具有同樣效果。又，可將彈簧配置成 是把閥體3 6彈推向另一方的閥座3 7。 【發明效果】 如以上說明，根據本發明時，當膜片式氣閥應用在內 燃機1之二次空氣控制裝置上時，爲要廢氣淨化，是於應 供給二次空氣的區域，即，是於空轉時至通常行駛時的區 域的全區域將二次空氣供給至排氣管路，此外，是於急減 速時等需防止後燃燒的區域，對排氣管路停止二次空氣的 供給，又，是於急加速時等，關閉二次空氣管路，以防止 排氣音外洩，因此可確保內燃機的肅靜性。 【圖式簡單說明】 -12- (9) (9)200415314 第1圖爲表示本發明之一實施形態的縱剖面圖。 第2圖爲本發明之一實施形態的動作說明用縱剖面圖 第3圖爲本發明之一實施形態的動作說明用縱剖面圖 第4圖爲表示一習知例的縱剖面圖。 第5圖爲表示另一習知例的縱剖面圖。 第6圖爲表示內燃機之二次空氣控制裝置的槪略圖。 第7圖爲表示已應對於內燃機運轉狀態的二次空氣供 給形態圖。 【圖號說明】 1 :內燃機 2 :排氣管路 3 :空氣淸淨器 4 :二次空氣管路 5 :本體 7 :吸氣管路 8 :導壓管 9 :壓力起動室 1 〇 :膜片 1 1 :活動桿 1 2 :閥體 1 3 :閥座 -13- (10) (10)200415314 1 4 :彈簧 2 0 :閥座 2 1 :彈簧 3 0 :膜片式氣閥 31 :下室 32 :壓力起動室 33 :本體 3 4 :膜片 3 5 :活動桿 3 6 :閥體 3 7 :( —方的）閥座 3 8 :(另一方的）閥座 3 9 :彈簧 39a:(—方的）彈簧 39b ：(另一方的）彈簧 40 :導件 4 0 a :定位環 41 :活動環 V :膜片式氣閥 V 1 :膜片式氣閥 V2 :膜片式氣閥 -14-

Claims (1)

1. (1) (1)200415314 拾、申請專利範圍 1 · 一種膜片式氣閥，具備有：安裝在活動桿上的閥體 •’設置在上述閥體移動方向的兩側，由上述閥體執行選擇 性開閉的2個閥座；彈推著上述閥體使其移向上述兩閥座 當中任一方閥座的彈推手段；及，被施加空氣壓力而作用 成可使上述閥體從上述一方的閥座移向另一方的閥座的壓 力起動室，其特徵爲上述彈推手段，是由彈性係數不同的 一對彈簧連結成直列而構成。 2.如申請專利範圍第丨項所記載的膜片式氣閥，其中 ’上述一對彈簧的彈性係數是設定成：當上述壓力起動室 的負壓爲預先設定的第1設定値以上時，是將彈性係數小 的彈簧成壓縮，使上述一方的閥座開放；當上述壓力起動 室的負壓是比上述第1設定値還高的第2設定値以上時， 是將彈性係數大的彈簧成壓縮，使另一方的閥座閉塞。 3 ·如申請專利範圍第〗項或第2項所記載的膜片式氣 閥’其中，上述一對彈簧的彈性係數是設定成：當上述閥 體從#兩閥座中成開放狀態時，是針對作用在上述壓力動 室的指定壓力變化使上述閥體保持在指定位置。 4 . 一種內燃機之二次空氣控制裝置，其組裝有申請專 利範圍第1項至第3項中任一項所記載的膜片式氣閥的內 燃機之二次空氣控制裝置，其特徵爲上述一方的閥座側是 連通於空氣淸淨器，上述另一方的閥座側是連通於排氣管 路，當吸氣管壓力是作用在上述壓力起動室使上述閥體從 上述兩閥座中成開放狀態時，是從上述一方的閥座側朝向 -15- (2) (2)200415314 上述另一方的閥座方向供給二次空氣。 5 .如申請專利範圍第4項所記載的內燃機之二次空氣 控制裝置，其中，是在上述另一方的閥座還下游側，設有 可防止二次空氣逆流的逆止閥。

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