JPH04252850A

JPH04252850A - 内燃機関用排気ガス還流装置

Info

Publication number: JPH04252850A
Application number: JP3023707A
Authority: JP
Inventors: Toshimitsu Shida; 志田　敏光
Original assignee: Fuji Oozx Inc; Fuji Valve Co Ltd
Current assignee: Fuji Oozx Inc
Priority date: 1991-01-25
Filing date: 1991-01-25
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係り、特に、アクチュエー
タ部の熱負荷を軽減させるようにした装置に関する。

【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
低下させるようにした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、排気管の上流
側、すなわちエンジンにおける排気マニホールドに近い
位置に装着されるのが一般的であり、従って、ＥＧＲバ
ルブ全体は、高温の排気ガスが通過する排気管よりの熱
伝導や輻射熱によって、常時高温にさらされ、特に排気
ガスの還流量の多い大型のディーゼルエンジンにあって
は、その温度上昇も激しい。

【０００４】一般にＥＧＲバルブは、排気ガス還流用の
ポート、及びポートを開閉する弁体を収容してなるボデ
ィと、ボディに一体的に取付けられて、弁体を開閉駆動
するアクチュエータ部とからなっており、アクチュエー
タ部が高温にさらされると、ピストン式においては、ピ
ストン摺動面の耐摩耗性が、またダイヤフラム式におい
ては、ダイヤフラムやシール部材等の耐久性がそれぞれ
損なわれる結果となる。

【０００５】そのため、従来は、例えば耐熱性、耐摩耗
性等に優れる高価な材料を用いたり、あるいはアクチュ
エータ部を、排気ガス導入部や弁体の収容されたボディ
から大きく離間させるなどして、アクチュエータ部への
入熱量を減少させ、熱負荷を軽減させるようにしている
。

【０００６】しかし、上述したような高価な材料を用い
ると、コスト的に不利となり、必然的に製造原価を引き
上げる結果となる。またアクチュエータ部を基体より大
きく離隔させると、大型かつ重量体となるため、大きな
取付スペースを要して装着位置が制限されるばかりでな
く、エンジンの小型軽量化に逆行し、かつ振動に対する
信頼性も低い。

【０００７】

【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、アクチュエータ部への入熱量を抑えるとともに、
冷却性能を高めて熱負荷を軽減し、耐久性、信頼性に優
れるコンパクトな内燃機関用排気ガス還流装置を提供す
ることにある。

【０００８】

【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
れた、前記弁体を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、前記ボディ
とアクチュエータとを、互いの対向面間に外気と通じる
所要の間隙が形成されるようにして固着するとともに、
互いの接合部に、前記ボディの側方に延出する放熱板を
設けることにより、達成することができる。好ましくは
、アクチュエータの底面に、アクチュエータ内の大気開
放室と間隙とを連通させる空気孔を設けるのがよい。

【０００９】

【作用】ボディの上端に設けられた側方に延出する放熱
板による放熱作用と、ボディよりの輻射熱の遮熱作用と
の相乗効果により、アクチュエータ側の温度上昇が抑え
られ、かつボディ上面の突起により、ボディとアクチュ
エータとの接合部に間隙を形成しているため、互いの接
触面積が小さくなり、ボディよりのアクチュエータ側へ
の熱伝導が抑制される。

【００１０】アクチュエータの底面に空気孔を設けた場
合は、外気が、空気孔を通ってアクチュエータの大気開
放室に出入する際、間隙内に淀んでいる高温の空気を撹
拌して外気に放出するので、放熱板の冷却性能が高まる
。

【００１１】

【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。

【００１２】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。

【００１３】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。

【００１４】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。

【００１５】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。

【００１６】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。

【００１７】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。

【００１８】（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。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】（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。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】次に、上記実施例の作用を説明する。エン
ジン（Ｅ）が高速かつ高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。

【００３０】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
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、Ｎ
Ｏｘの排出量が低減される。

【００３１】エンジン（Ｅ）が中低速かつ低負荷の運転
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。

【００３２】上記弁体（２６）が閉弁しているときには
、還流ポート（９）を高温でかつ比較的高圧の排気ガス
が通過するため、ボディ（８）全体はかなりの高温とな
り、その輻射熱によりアクチュエータ（Ａ）も高温とな
ることが予想される。

【００３３】しかし、この第１実施例のＥＧＲバルブ（
１）においては、ボディ（８）の上端部に面積の大きい
取付座（１２）を一体成形して自身の放熱効果を高め、
かつボディ（８）よりの輻射熱が、上方のアクチュエー
タ（Ａ）側に発散されないように遮熱しており、また取
付座（１２）の上面に複数の突起（１４）を設けて、ば
ね受け（１５）との接触面積を小さくし、ボディ側より
の熱伝導を抑えるようにしてあるため、アクチュエータ
（Ａ）が高温にさらされることはない。

【００３４】しかも、ピストン（２０）の上下動により
、外気が、取付座（１２）とばね受け（１５）間の間隙
（１８）及び空気孔（２５）を通過して、ピストン（２
０）の内外へ流動するため、間隙（１８）内に淀んでい
る高温の空気が撹拌されるとともに、大気側へ放出され
、取付座（１２）の冷却性能が高まる。

【００３５】さらに、取付座（１２）とボディ（８）の
下方部との連設部の断面積を比較的小さくするとともに
、それらの間に薄板状の複数のリブ（１３）を連設して
放熱効果を高めるようにしてあるため、取付座（１２）
側への熱伝導が抑えられると同時に、取付座（１２）の
強度、剛性を高めることができる。

【００３６】空気孔（２５）を、外気より遠いバルブガ
イド（２４）が貫通する中央寄りに形成してあるため、
塵埃や水滴等がピストン（２０）内に侵入するのが防止
される。

【００３７】以上説明したように、上記第１実施例のＥ
ＧＲバルブ（１）においては、ボディ（８）よりの熱的
影響が軽減されるので、アクチュエータ（Ａ）をボディ
（８）と比較的近接した位置に設けることができ、装置
の小型軽量化が図れるばかりでなく、アクチュエータ（
Ａ）の各構成部材の熱負荷が軽減されるため、耐久性、
信頼性が向上し、かつ耐熱性の要求される高価な材料を
使用しなくてもよいので、コスト低減が図れる。

【００３８】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。

【００３９】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。

【００４０】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。

【００４１】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。

【００４２】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。

【００４３】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。

【００４４】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。

【００４５】この第２実施例のＥＧＲバルブ（１）にお
いても、取付座（１２ｂ）及びこれにボルト止めされた
フランジ（３１ｂ）の遮熱と放熱作用により、ボディ（
８）よりの輻射熱等がアクチュエータ（Ａ）側に直接伝
達されることはない。また、ケース体（３１）とフラン
ジ（３１ｂ）との間の間隙（４２）が空気の断熱層を形
成しており、しかも弁体（２６）の開閉に伴うダイヤフ
ラム（３３）のポンピング作用により、外気が、ケース
体（３１）とフランジ（３１ｂ）の間隙（４２）を通過
して空気孔（４１）内を流通するようになるため、高温
の空気が間隙（４２）内に停滞することはなく、従って
アクチュエータ（Ａ）の温度上昇が抑えられ、ダイヤフ
ラム（３３）等が劣化するのを防止しうる。

【００４６】なお、この第２実施例において、取付座（
１２ｂ）の上面又はフランジ（３１ｂ）の下面に、第１
実施例と同様の突起を設けてフランジ（３１ｂ）との接
触面積を小さくしてもよく、このようにすると、ボディ
（８）よりの熱伝導が抑制されて、アクチュエータ（Ａ
）の熱負荷を一層軽減しうる。

【００４７】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１、第２実
施例においては、放熱及び遮熱作用を有する取付座（１
２）（１２ｂ）を、ボディ（８）と一体成形してあるが
、別体に成形した放熱板を、ボディ（８）とアクチュエ
ータ（Ａ）との接合部に固着してもよい。

【００４８】第１実施例において、取付座（１２）の上
面に設けた突起（１４）を、アクチュエータ（Ａ）側の
ばね受け（１５）の下面に突設してもよく、又はそれら
両方に互い違いに設けてもよい。

【００４９】また、突起（１４）の代わりに、別体に成
形した、熱伝導率の小さいスペーサを複数用いてもよい
。

【００５０】第２実施例において、アクチュエータ（Ａ
）の高圧室（３９）を負圧室に代えて、負圧利用のアク
チュエータとしてもよい。

【００５１】この場合、パイプ（２１）を負圧源に接続
するとともに、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
当接する部分のポート（９）の形状とを、実施例とは反
対に、弁体（２６）が上方へ移動したときポート（９）
が開放されるような構造とすればよい。

【００５２】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
。

【００５３】

【発明の効果】本発明によれば、アクチュエータの熱負
荷が軽減されるので、その耐久性、信頼性を大幅に高め
ることができる。また、熱負荷が軽減される結果、アク
チュエータの構成部材に、高耐熱性、高耐摩耗性等を有
する高価な材料を使用する必要がないうえに、アクチュ
エータとボディとを近接させることができるため、安価
でコンパクトな装置を提供することができる。

【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た、前記弁体を開閉駆動
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、前記ボディとアクチュエータとを、互
いの対向面間に外気と通じる所要の間隙が形成されるよ
うにして固着するとともに、互いの接合部に、前記ボデ
ィの側方に延出する放熱板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】　　アクチュエータが作動圧室と大気開放
室との差圧により作動するものであり、かつアクチュエ
ータの底面に、大気開放室と間隙とを連通させる空気孔
を設けたことを特徴とする請求項１記載の内燃機関用排
気ガス還流装置。
【請求項３】　　放熱板が、ボディ又はアクチュエータ
と一体的に設けられている請求項１又は２記載の内燃機
関用排気ガス還流装置。
【請求項４】　　間隙が、ボディの上端面とアクチュエ
ータの下端面との少なくともいずれか一方の端面に設け
た複数の突起を、他方の端面に当接させることにより形
成されている請求項１ないし３のいずれかに記載の内燃
機関用排気ガス還流装置。
【請求項５】　　間隙が、ボディの上端面とアクチュエ
ータの下端面との間に介在させた、熱伝導率の小さいス
ペーサにより形成されている請求項１ないし３のいずれ
かに記載の内燃機関用排気ガス還流装置。