JPH09144611A - 排気ガス再循環制御バルブ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型で応答性のよいＥＧＲバルブ装置を提供
すること。 【解決手段】 ソレノイド部１３に通電すると、ソレノ
イドシャフト１２が下方に押出されて下部プレート６Ｃ
にあるリード弁６Ｄを撓ますため、大気圧室９の空気は
負圧室８内に流入する。従って、両室の差圧によりダイ
ヤフラム部６は下方に動き、シャフト７を介してＥＧＲ
バルブ４も下方に動くため、ＥＧＲガス量は減る。そし
てソレノイド部１３の通電量の変化に応じてダイヤフラ
ム部６及びＥＧＲバルブ４の位置を迅速に調整すること
ができる。また、空気流路５と空間１７とは中空部１６
により連通し、ＥＧＲバルブ４とピストン１５径は略等
しいため、ＥＧＲバルブ及びピストンの上下面の圧力差
による力は相殺されるため、ＥＧＲガス量を増大させて
も、バルブ４への駆動力は小さくてすみ、装置を小型化
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、排気ガス再循環制
御バルブ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の排気ガス再循環制御（以下、「Ｅ
ＧＲ」と称する）システムを図４に、また、該ＥＧＲシ
ステムに使用される排気ガス再循環制御バルブ（以下
「ＥＧＲバルブ」と称する。）を図５に示す。図におい
て、従来のＥＧＲバルブはバキュームポンプに発生する
負圧ガスをバキュームダンパ、電磁弁からなるＶＳＶ
（負圧切換弁）を経てダイヤフラム室に導びくことによ
り、バルブを上昇させ、再循環すべき排気ガスをエキゾ
ーストマニホールドから導びき、インテークマニホール
ド側に送る構成になっていた。

【０００３】しかしながら、従来のＥＧＲシステムにお
いては、ＥＧＲガス量を増大させるためにバルブ径を大
きくすると、排気ガスの圧力を受けるバルブの面積も大
きくなるため、ダイヤフラムも大きくしないとバルブを
駆動するのに必要な力を確保できず、バルブ自体が大型
化するという問題があった。

【０００４】ダイヤフラムの材料を特定してダイヤフラ
ムの耐食性や機械的強度を上げることにより、耐用年数
の延伸と制御性や制御精度の向上を可能にしたダイヤフ
ラム型流体制御器が特開平６−２９４４７１号公報に記
載されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記公報に記載された
従来技術も、流体制御器に流れる流体量を増大させるた
めに、栓径を大きくすると、栓室の面積も大きくなるた
め、ダイヤフラムも大きくしなければならず、流体制御
器自体が大型化するという問題を有している。

【０００６】そこで、本発明は、叙上の問題点に鑑みて
創出されたものであり、その目的とするところはＥＧＲ
ガス量を増大させても、小型で応答性のよいＥＧＲバル
ブ装置を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に請求項１の手段を採用することができる。この手段に
よると、ソレノイドに通電しない場合には、ソレノイド
シャフトは最上方の位置にあり、またダイヤフラム部に
形成されたパイロット弁は大気圧室と負圧室との間を遮
断しているため、ダイヤフラム部、ＥＧＲバルブも最上
位置にある。従って、ＥＧＲバルブの周囲を通過してエ
ンジンに供給されるＥＧＲガス量は最大である。

【０００８】次に、ソレノイドに一定量の電流を通電す
ると、パイロット弁機構を構成するソレノイドシャフト
は下方に押出されるため、同じくパイロット弁機構を構
成するパイロット弁はソレノイドシャフトに押されて大
気圧と負圧室とを連通させるため、大気圧室の空気が一
気に負圧室に流入する。このためダイヤフラム部は下方
に動き、該ダイヤフラム部と一体となったＥＧＲバルブ
も下方に動くため、ＥＧＲバルブの周囲を通過するＥＧ
Ｒガス量が少なくなる。そして、パイロット弁が大気圧
室と負圧室を遮断した位置でダイヤフラム部は停止す
る。また、ＥＧＲバルブがＥＧＲガスを遮断した状態が
ＥＧＲバルブの最下端位置であり、ソレノイドへの通電
量も最大となる。

【０００９】さらに、ダイヤフラム部を上方に動かすた
めは、ソレノイドに通電する電流値を少なくする。する
と、ソレノイドシャフトの位置が上昇するため、該ソレ
ノイドシャフトにパイロット弁が当接するまでダイヤフ
ラム部が上昇し、この位置にてダイヤフラム部及びＥＧ
Ｒバルブの位置は安定する。このようにソレノイドの電
流の通電量の変化に応じて、パイロット弁機構は大気圧
室と負圧室との間の連通を開閉制御するので、ダイヤフ
ラム部及びＥＧＲバルブの位置を迅速に調節することが
でき、ＥＧＲガス量を増大させても高い応答性を確保す
ることができる。

【００１０】また、上記課題を解決するために請求項２
記載の手段を採用することができる。この手段による
と、位置検出装置はソレノイドシャフトの位置を常時検
出することができ、この検出結果に基づきソレノイドへ
の通電量を調節し、ソレノイドシャフトの位置を調節す
ることによって、最終的には、ＥＧＲバルブの位置を迅
速に制御することができる。

【００１１】さらに、上記課題を解決するために、請求
項６記載の手段を採用することができる。この手段によ
ると、ＥＧＲバルブの上下面の圧力差による力と、ピス
トンの上下面の圧力差による力は相殺される。従って、
ＥＧＲガス量を多くするためにバルブ径を大きくして
も、ＥＧＲバルブの駆動に要する力は小さくて済み、ダ
イヤフラム部を小型にすることができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態を図１，２，３
に基づいて説明する。図１において、１は吸気用マニホ
ールドの１部を兼ねるハウジングで、吸入空気はこのハ
ウジング内の流路５を図の左方から右方へ流入する。Ｅ
ＧＲガスは、ハウジング１の１部に設けられたＥＧＲガ
ス導入部２から通路３に導入される。導入部２には図示
しない配管が連結され、この配管はエンジンの排気管に
連結されており、エンジンの排気ガスの一部がＥＧＲガ
スとして導入部２に導かれる。通路３に導入されたＥＧ
Ｒガスは、ＥＧＲバルブ４が上昇すると、該バルブ４と
ハウジング１のバルブシート部２０との間に形成される
隙間を通って流路５内に流入し、吸入空気と共にエンジ
ンに吸入される。ＥＧＲバルブ４は、シャフト７に固定
されておりシャフト７の上下移動と共に移動する。シャ
フト７の上部は、ダイヤフラム部６との固定部２１に固
定されており、ダイヤフラム部６の移動と連動して上下
動するようになっている。またシャフト７は、ブッシュ
２２を貫通しこれによって滑らかな上下動ができるよう
に保持されており、ブッシュ２２はブロック２３に装着
固定され、ブロック２３はハウジング１に固定されてい
る。シャフト７の下端には、ピストン１５が固定されて
おり、該ピストン１５はハウジング１下部のシリンダ部
２４内を上下自在に摺動することができる。さらに、シ
ャフト７の内部には中空部１６が穿設されており、該中
空部１６の一端はハウジング１に設けられたシリンダ２
４下端の空間部１７に対して開放されており、もう一端
は流路５に対して開放されている。

【００１３】シャフト７とダイヤフラム部６との固定部
２１は断面が略コの字形をしており、図１において紙面
に垂直方向は中空となっておりこの中空部９Ａは固定部
２１の外側の大気圧室９と連通している。ダイヤフラム
部６は、上部プレート６Ｂと下部プレート６Ｃとの間に
ダイヤフラム６Ａを挟着させることによって構成されて
おり、上部プレート６Ｂは第１のスプリング１０の下端
に当接している。また下部プレート６Ｃは固定部２１に
固定されている。ダイヤフラム６Ａは略円板形をしてお
り、その外周は下側カバー２５の上端と上側カバー２６
の下端との間に挟持され、両者をかしめ結合２７するこ
とにより、カバー外部との漏れがないように圧接固定さ
れている。そして、上側カバー２６とダイヤフラム部６
との間には負圧室８が形成されている。

【００１４】また、下部プレート６Ｃの中央部上側に
は、ソレノイドシャフト１２が当接しており、ソレノイ
ドシャフト１２はソレノイド部１３によって駆動され、
その移動距離は差動トランス部１４によって検出され
る。ソレノイド部１３は、コイル３１、ヨーク３２、第
２のスプリング３３等によって構成されている。差動ト
ランス部１４は、コイル部３４ソレノイド部１３と一体
的になったヨーク３２等によって構成されている。ソレ
ノイド部１３と差動トランス部１４は、共通のカバー３
５を有し、カバー３５はダイヤフラム部６の上側カバー
２６に対して空気の漏れがないように密着固定されてい
る。また、第３のスプリング３６は下端をヨーク３２の
細径部３２Ａに当接し、上端をソレノイドシャフト１２
の上部大径部１２Ａの下端に当接させており、第２のス
プリング３３と共にソレノイドシャフト１２を上下方向
から付勢している。また、第１のスプリング１０は上端
を上側カバー２６に当接し、下端をダイヤフラム上部プ
レート６Ｂに当接してダイヤフラムを下方に付勢してい
る。

【００１５】図２は図１におけるＡ−Ａ断面を示したも
のである。図２において、下部プレート６Ｃの中央部に
は、略コの字形の切欠き部が設けられており、該切欠き
部にソレノイドシャフト１２の下端が当接している。こ
の切欠き部はソレノイド部６によって駆動されるパイロ
ット弁、即ち、リード弁６Ｄとなっている。

【００１６】図３は図２におけるＢ−Ｂ断面を示したも
のである。図３において、ダイヤフラム６Ａ、上部プレ
ート６Ｂには中央に円形の空間４１が設けられている。
そして、該空間４１に対応する下部プレート６Ｃの位置
に上記パイロット弁、即ち、リード弁６Ｄが形成されて
いる。図３はソレノイドシャフト１２が下方に移動した
状態を示しているが、ソレノイドシャフト１２によって
リード弁６Ｄが下方に押され、下部プレート６Ｃに隙間
４２が形成されている。この状態においては、図１にお
けるダイヤフラム部６の上下の室８及び９は連通してい
ることになる。一方図３に２点鎖線で示すように、リー
ド弁６Ｄが閉じているときは、上下の室８及び９室は隔
絶されている。以上のように、ソレノイド部６により駆
動されるソレノイドシャフト１２と、下部プレート６Ｃ
の中央部に設けられたパイロット弁、即ち、切欠き部に
より形成されたリード弁６Ｄとはパイロット弁機構を構
成している。

【００１７】図１において、大気圧室９、負圧室８は、
各々図示しないパイプによって、大気圧室９は大気へ、
負圧室８はバキュームポンプへと連通している。また、
負圧室８とバキュームポンプとのパイプの途中には、図
示しない絞り部が設けてあり、負圧室８とバキュームポ
ンプとの間には過渡的に圧力差が生じるようになってい
る。

【００１８】次に、本発明の実施形態の作用について説
明する。図１において、ソレノイド部１３に通電しない
場合には、ソレノイドシャフト１２は最上方の位置にあ
り、ダイヤフラム部６は、大気圧室９と負圧室８との差
圧による力と第１のスプリング１０による力とが釣り合
った位置にあり、下部プレート６Ｃの切欠き部として構
成されたリード弁６Ｄは、撓むことなく水平に延びた状
態にあり、かつ、この状態でソレノイドシャフト１２の
下端に当接して大気圧室９と負圧室８との間を遮断して
いる。この状態においては、ダイヤフラム部６は最上位
置にあり、このダイヤフラム部６に固定され、該ダイヤ
フラム部６と一体的に動くシャフト７に固定されたＥＧ
Ｒバルブ４も、やはり最上位置にあり、ＥＧＲバルブ４
とバルブシート部２０との隙間も最大となり、ＥＧＲガ
スはこの隙間を通って導入部２から流路５に至り、吸入
空気と混合してエンジンに吸入される。このときのＥＧ
Ｒガス量は最大である。

【００１９】次に、ソレノイド部１３に一定量の電流を
通電すると、パイロット弁機構を構成するソレノイドシ
ャフト１２が下方に押出されるため、図３に示すよう
に、同じくパイロット弁機構を構成するパイロット弁、
即ち、リード弁６Ｄが下方に撓んで隙間４２が形成さ
れ、大気圧室９の空気が固定部２１の中空部９Ａを通っ
て負圧室８に流入する。そして、負圧室８とバキューム
ポンプとの配管の途中には絞り部を設けているため、負
圧室８の圧力は一時的に上昇し、負圧室８と大気圧室９
との圧力差が減少する。このため、第１のスプリング１
０による押下げ力が上記大気圧室９と負圧室８との差圧
よりまさり、ダイヤフラム部６は下方に動く。従って、
シャフト７を介してこのダイヤフラム部６と一体に動く
ＥＧＲバルブ４も下方に動き、ＥＧＲバルブ４とバルブ
シート２０との隙間が小さくなり、通過するＥＧＲガス
量が少なくなる。この作動において、ＥＧＲバルブ４の
位置を決定するダイヤフラム部６の停止位置は、このダ
イヤフラム部６が第１のスプリング１０に押下げられ、
リード弁６Ｄの撓みが０、即ち、リード弁６Ｄが真直ぐ
に戻った状態になる位置まで相対的に下がった位置であ
る。ここで、次の瞬間に、上述の絞り部から負圧室８の
圧力がバキュームポンプ側に抜けて負圧室８の圧力が低
下し、大気圧室９との圧力差が大きくなると、圧力差に
よる力が第１のスプリング１０の押下げ力に打勝ってダ
イヤフラム部６を上方に押し上げようとする。すると、
再び、図３に示すようにリード弁６Ｄが下方に撓んだ状
態になるので、隙間４２ができ、前述のように、大気圧
室９の空気が負圧室８内に流入して圧力差が小さくな
り、第１のスプリング１０によってダイヤフラム部６は
下方に押し戻される。このような反復作用によってダイ
ヤフラム部６は上記の停止位置を維持する。

【００２０】さらに、上記の停止位置からダイヤフラム
部６を上方に動かすためには、ソレノイド部１３に通電
する電流値を少なくする。すると、ソレノイドシャフト
１２の位置が上昇するため、ソレノイドシャフト１２に
リード弁６Ｄが当接する位置までダイヤフラム部６が上
昇し、この位置で上述のような作用によってダイヤフラ
ム部６の位置は安定する。ＥＧＲバルブ４がバルブシー
ト部２０に接した状態がＥＧＲバルブの最下端位置であ
り、ソレノイド部１３への通電量も最大となる。

【００２１】また、差動トランス１４はソレノイドシャ
フト１２の位置を常時検出することができ、この検出結
果に基づきソレノイド部１３への通電量を調節し、ソレ
ノイドシャフト１２の位置を調節することによって、最
終的には、ＥＧＲバルブ４の位置を制御することができ
る。

【００２２】一方、シャフト７に設けた中空部１６は、
シリンダ２４下端の空間１７と空気流路５とを連通して
おり、ＥＧＲガスの通路３は空間１７とはピストン１５
によって隔絶されているため、空間１７の圧力は、ほぼ
流路５の圧力に等しい。また、ＥＧＲバルブ４とピスト
ン１５の外径はほぼ等しくなっている。このため、通路
３には圧力の高いＥＧＲガスが流入するが、ＥＧＲバル
ブ４の上下面の圧力差による力と、ピストン１５の上下
面の圧力差による力は相殺され、シャフト７に加わる力
は殆ど０である。従って、ＥＧＲガス量を多くするため
にバルブ径を大きくしても、ＥＧＲバルブ４の駆動に要
する力は小さくてすみ、ダイヤフラム部６を小型にする
ことができる。

【００２３】また前述のように、ソレノイドシャフト、
リード弁をソレノイド部１３によってパイロット駆動す
る方式としたため、直接駆動式に比べて、小型で高い応
答性を確保することができる。以上のように、本発明は
小型で、大流量、高応答のＥＧＲバルブを構成すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の排気ガス再循環制御バルブ装置の実施
形態を示す縦断面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線にて切断した断面図である。

【図３】図２のＢ−Ｂ線にて切断した断面図である。

【図４】従来の排気ガス再循環制御システムを示すシス
テム概略図である。

【図５】従来の排気ガス再循環制御システムに使用され
る排気ガス再循環制御バルブの概略説明図である。

【符号の説明】 １…ハウジング ２…ＥＧＲガス導入路 ３…通路 ４…ＥＧＲバルブ ５…空気流路 ６…ダイヤフラム部 ６Ａ…ダイヤフラム ６Ｂ…上部プレート ６Ｃ…下部プレート ６Ｄ…パイロット弁（リード弁） ７…シャフト ８…負圧室 ９…大気圧室 １２…ソレノイドシャフト １３…ソレノイド部 １４…差動トランス部（位置検出装置） １５…ピストン １６…中空部 １７…空間部 ２０…バルブシート部 ２４…シリンダ部 ４１…空間 ４２…隙間

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 排気ガス再循環制御バルブと一体に動く
   ダイヤフラム部と、該ダイヤフラム部に設けられ、大気
   圧と負圧室との間の連通を開閉制御するパイロット弁機
   構とからなり、該パイロット弁機構はダイヤフラム部に
   形成されたパイロット弁と、ソレノイドにより駆動され
   前記パイロット弁の開閉を制御するソレノイドシャフト
   とよりなることを特徴とする排気ガス再循環制御バルブ
   装置。
2. 【請求項２】 上記ソレノイドシャフトは位置検出装置
   を備えており、検出位置結果に基づいて排気ガス再循環
   制御バルブの位置が制御されることを特徴とする請求項
   １記載の排気ガス再循環制御バルブ装置。
3. 【請求項３】 上記パイロット弁機構は、上記大気圧室
   と上記負圧室との間の流路面積を制御することを特徴と
   する請求項１記載の排気ガス再循環制御バルブ装置。
4. 【請求項４】 上記ダイヤフラム部は、上部プレート
   と、下部プレートと、該上部プレートと下部プレートと
   の間に挟着されたダイヤフラムとからなり、上部プレー
   トとダイヤフラムの中央には孔が形成されており、該孔
   に対応する下部プレートの位置に上記パイロット弁が形
   成されていることを特徴とする請求項１記載の排気ガス
   再循環制御バルブ装置。
5. 【請求項５】 上記パイロット弁は、上記下部プレート
   の一部を切欠いて設けたリード弁であることを特徴とす
   る請求項１記載の排気ガス再循環制御バルブ装置。
6. 【請求項６】 排気再循環ガスの通路の上記排気ガス再
   循環制御バルブと対向する位置にシリンダとピストンが
   設けられており、上記排気ガス再循環制御バルブと上記
   ピストンとは一体として動き、上記シリンダ端部と上記
   ピストンとによって形成される密閉空間部を上記排気ガ
   ス再循環制御バルブの吸入空気側にたいして連通したこ
   とを特徴とする請求項１記載の排気ガス再循環制御バル
   ブ装置。