JP6059236B2 - エンジン、例えば自動車エンジンの排気ガス循環バルブ - Google Patents

Description

本発明は、エンジン、例えば自動車エンジンの排気ガス循環バルブに関する。

このようなバルブは、例えば、エンジンに導入される前に冷却空気と混合され、前記エンジンの吸気ラインに供給される排気ガスの流量を調節することを目的としている。このバルブは、エンジン、特に、排気ガスの一部を抜き取るため、ターボ圧縮機のタービンの下流の排気ラインにバルブが配置されているターボ圧縮機を備えるディーゼルエンジンに適用可能である。

エンジンの排気ラインに連結される主導管と、排気ガスを再循環させるための副導管とを有するボディを備え、前記主導管および副導管が互いに連結されているバルブは公知である。また、このようなバルブは、２つの導管の間の連絡を遮断する閉位置と、前記２つの導管の間の連絡の確立を可能とする最大再循環位置との間で移動可能なシャッタを備えている。

本明細書において、出願人は、再循環位置では、バルブが副導管に排気ガスを循環させることは必要であるが、エンジンのチョークを引く必要はない、ということを述べている。従って、シャッタは、閉位置では、主導管を閉塞する必要があるが、反対に、再循環位置では、前記主導管は、十分な漏れ流量を確保する必要がある。

このような漏れ流量を設定するため、シャッタとバルブ本体との間の空間を利用する最初の試行では、このような解法が十分でないことが立証された。本発明は、この課題を改善することを目的としている。

この目的を達成するため、本発明は、エンジンの排気ラインに連結される主導管と、排気ガスを再循環させるため、前記主導管に開口する副導管とを有するボディを備えるエンジンの排気ガス循環バルブであって、前記バルブは、さらに、前記主導管と副導管との間の連絡を遮断する閉位置と、前記主導管と副導管との間の連絡を確立する最大再循環位置との間を移動可能なシャッタを有し、前記ボディおよびシャッタは、前記最大再循環位置において、前記シャッタが前記主導管を６５〜９５％だけ閉塞するようになっているエンジンの排気ガス循環バルブを提供するものである。

前記シャッタと前記ボディとの間の通路の領域をこのように大きくすることにより、十分な量の排気ガスを再循環可能とする前記副導管の流量を保証するとともに、前記エンジンが詰まる可能性が可能な限り減少する。

次に、個々にまたは組み合わせて実施しうる本発明の種々の実施形態について述べる。

−前記副導管は、通過窓を介して前記主導管に開口し、前記シャッタは、前記閉位置では通過窓を閉塞し、前記シャッタが最大再循環位置にあるとき、前記シャッタは、前記副導管の下流の主導管の一部を閉塞する切換えフラップを含んでいる。

− 前記切換えフラップおよび前記バルブの本体は、前記シャッタが前記最大再循環位置にあるとき、スロットが前記切換えフラップと前記本体との間に形成されるように構成されている。

− 前記切換えフラップは、前記本体に面する自由端を有し、前記スロットは、前記自由端の全てに沿って配置されている。

− 前記スロットは、前記最大再循環位置では、前記自由端と前記本体との間に、一定の幅を形成している。

− 前記切換えフラップは、長方形の輪郭を有し、前記シャッタが前記最大再循環位置にあるとき、前記主導管は、少なくとも前記切換えフラップの位置と並ぶ実質的に長方形の断面を有している。

− 前記シャッタは、関節軸に軸支して、前記本体に取付けられ、前記シャッタは、中間領域を介して前記切換えフラップに連結される遮蔽フラップを含み、前記関節軸は、前記シャッタから離間し、前記シャッタが前記閉位置にあるとき、前記遮蔽フラップは、前記通過窓を閉塞するようになっている。

− 前記バルブは、さらに、流体の循環のための前記通過窓と対応する位置にある開口部を有するシールを含み、前記シャッタは、前記閉位置にあるとき、前記開口部を閉塞するようになっている。

− 前記シャッタは、さらに、中間領域を介して前記切換えフラップに連結される遮蔽フラップを含み、前記シャッタが前記閉位置にあるとき、前記遮蔽フラップは、前記シールの前記開口部を閉塞し、前記遮蔽フラップおよび前記切換えフラップは、前記開口部の反対側にあり、一方、前記中間領域は、前記シールの前記開口部を通っている。

− 前記バルブは、前記シャッタの前記中間領域の近くに配置される前記関節軸を含み、前記遮蔽フラップは、前記シャッタの関節軸の方向に、前記切換えフラップが延在する寸法よりも両側に大きく延びる寸法を有する。

− 前記切換えフラップおよび前記中間領域は、前記シャッタの前記関節軸の方向に対して、実質的に同じ距離だけ延在している。

− 前記シャッタが前記閉位置にあるとき、前記シールは、前記遮蔽フラップの平面支持面を支持する面、および／または、前記切換えフラップの平面支持面を支持する反対の面を有する平面領域を含み、前記流体の通路である前記シールの開口部は、前記平面領域の位置に配置されている。

− 前記シャッタにおける前記遮蔽フラップの平面支持面と、前記切換えフラップの平面支持面とは、間隔を有する２つの平行な平面である。

− 前記２つの平面は、前記平面領域でのシールの厚さに対応して離間している。

− 前記シャッタの切換えフラップは、前記平面支持面と反対の面を有し、前記中間領域は、前記遮蔽フラップの前記平面支持面と、前記反対の面との間に傾斜平面を有する。

− 前記シャッタが閉位置にあるとき、前記シールは、前記シャッタの切換えフラップに面して、通路の前記開口部の部分に沿うボスを有し、前記シャッタが閉位置にあるとき、前記ボスは、前記シャッタの切換えフラップにより押圧されるようになっている。

− 前記シャッタが閉位置にあるとき、前記シールは、特に、前記切換えフラップに面する死角領域を含むことができる。

− 前記ボディは、例えば、前記シャッタを駆動するモータの筐体を含み、前記ボディは、前記死角領域と前記筐体との間に空気ジェットが形成されるようになっている。

本発明は、添付の図に示す限定的でない実施例の説明を読むことにより、本発明を、より明確に理解することができると思う。

熱交換器に連結された本発明に係るバルブの斜視図である。 図１に示すバルブの部分斜視図である。 最大再循環位置におけるバルブのシャッタの切換えフラップの断面を中心とする、図１および図２に示すバルブの断面図である。 上述した各図のバルブに装着されるようになっているシールおよびシャッタの斜視図である。 バルブに装着された図４のシールおよびシャッタを示す、シャッタの関節軸と直交する平面における断面図であり、シャッタは、閉位置と最大再循環位置との間の中間位置にある。

図１および図２に示すように、本発明は、エンジン、特に自動車エンジンの排気ガスを循環させるバルブに関する。特に、エンジンの排気ラインに沿って排気ガスを流し、かつエンジンの吸気口に排気ガスを再循環させることができるバルブとすることができる。

前記バルブは、主導管３１と、前記主導管３１に開口して流体が流れる副導管３２とを備えるボディ３０を含む。主導管３１は、エンジンの排気ラインに連結され、副導管３２は、排気ガスを再循環させる。

主導管３１は、例えば、エンジンの排気ラインに連絡される出入口孔３４を含む。副導管３２は、例えば、排気ガス再循環ラインに連絡される孔３５を含む。ここで、前記再循環ラインは、孔３５から出た排気ガスが放出される熱交換器６０を含む。また、前記ボディ３０は、特に、シャッタを駆動するモータのハウジング３７を含む。

また、図３に示すように、前記バルブは、主導管３１と副導管３２との間の連絡を遮断する第１位置または閉位置と、前記主導管３１と副導管３２との間の連絡の確立を可能とする第２位置または最大再循環位置との間で移動可能なシャッタ１を含む。また、前記シャッタ１は、もちろん、これらの２つの閉位置および最端位置の最大再循環位置との間の任意の位置に配置可能である。図３では、シャッタ１は、最大再循環位置にある。バルブは、副導管３２のガス流量がシャッタ１のこの位置において最大となるように構成される。

本発明によると、前記ボディ３０およびシャッタ１は、前記最大再循環位置において、前記シャッタ１が前記主導管３１を６５〜９５％だけ閉塞するように互いに構成されている。事実、この場合、排気ラインを連続的に循環する排気ガスの量は、エンジンのチョークを引く必要量を十分に小とし、副導管３２を迂回する排気ガスの量は、要求された再循環流量を達成可能であることが分かっている。

シャッタ１が主導管３１を６５〜８０％、好適には、７０〜７５％だけ閉塞する場合に有利な結果が得られている。

特に、前記副導管３２は、通過窓３３（図２に一層明瞭に示される。）を介して前記主導管３１に放出する。前記シャッタ１は、閉位置では前記通過窓３３を閉塞する。また、シャッタ１が最大再循環位置にあるとき、前記シャッタ１は、例えば、前記主導管３１の一部を閉塞する、いわゆる、切換えフラップ４を含む。前記切換えフラップ４は、ボディ３０に面した自由端３９を有する。

ここで、切換えフラップ４とバルブのボディ３０とは、シャッタ１が最大再循環位置にあるとき、スロット４０が前記切換えフラップ４と前記ボディ３０との間に形成されるように構成される。従って、前記スロット４０により、シャッタ１は、主導管３１を、上述した割合だけ閉塞する。

前記スロット４０は、例えば、前記自由端３９に沿って配置され、最大再循環位置では、自由端３９とボディ３０との間に一定の幅を形成することができる。図３の矢印４１で示される寸法は、切換えフラップ４の自由端３９と、最大開口位置での前記切換えフラップ４に面する主導管３１の壁の部分との間の幅によって規定される。

ここで、前記切換えフラップ４は、長方形の輪郭を有する。シャッタ１が最大再循環位置にあるとき、前記主導管３１は、少なくとも切換えフラップ４の位置と一致する実質的に長方形の断面を有している。

前記自由端３９は、例えば、端部３９ｄと、端部３９ｄをシャッタ１の残部に連結する２つの対向する側部３９ｌとを含んでいる。ここで、自由端３９は、端部３９ｄを側部３９ｌに連結する円弧状を呈している。円弧の半径は、５〜４０ｍｍの間とすることができる。

非限定的な例として、切換えフラップ４は、２０〜３０ｃｍ^２の間の面積を有し、スロット４０の幅は、３〜５ｍｍの間である。具体的には、切換えフラップ４は、約４ｍｍの幅のスロット４０に対して、約２５ｃｍ^２の面積を有することができる。

図４および図５に示すように、本発明に係るバルブは、さらに、排気ガスの通路である開口部５を有するシール２を備えている。このシール２の開口部５は、従って、１つの主導管３１から他の副導管３２への流体の通路となることができる。換言すれば、シール２の前記開口部５は、本体３０の通過窓３３に面している。前記シール２は、閉位置では前記シャッタ１のシートとして機能する。

最大再循環位置（図３）では、シャッタ１は、例えば、シール２に対して２５〜６５°まで傾斜することができる。

シャッタ１は、さらに、中間領域６により切換えフラップ４に連結される、いわゆる、遮蔽フラップ３を備えている。前記遮蔽フラップ３は、シャッタ１が閉位置にあるとき、シール２の開口部５を閉塞している。シャッタ１の同じ閉位置において、遮蔽フラップ３および切換えフラップ４は、シール２の各反対側に当接し、流体が通過可能となるようにシール２を横切っている。一方、前記遮蔽フラップ３と切換えフラップ４とを連結する中間領域６は、シール２の開口部５を通り、例えば、シール２の前記開口部５の輪郭の領域７、７′の位置において、領域７、７′と同一平面にある。

従って、シール２の開口部５とシャッタ１の輪郭との間に、大きな隙間を残すことなく、最大再循環位置と閉位置との間でのシャッタ１の動作を許容するとともに、シール２の開口部５の回りを閉塞することが可能できる。

シャッタ１が閉位置にあるとき、前記シール２は、遮蔽フラップ３の平面支持面１０を支持する面９、および／または、切換えフラップ４の平面支持面１２を支持する反対の面１１を有する平面領域８を含む。流体の通路であるシール２の前記開口部５は、前記平面領域８の位置に配置される。従って、１つまたは複数のフランジの位置での面同士の接触によって閉塞状態となる。

例えば、シャッタ１における遮蔽フラップ３の前記平面支持面１０と、切換えフラップ４の前記平面支持面１２とは、間隔を有する２つの平行な平面であり、例えば、前記平面領域８でのシール２の厚さに対応して、離間している。従って、面同士を重ねて接触するように構成することができる。

遮蔽フラップ３は、平面支持面１０と反対の面１３を有し、切換えフラップ４は、平面支持面１２と反対の面１４を有している。これらの２つの反対の面１３、１４は、例えば平面である。また、中間領域６は、遮蔽フラップ３の平面支持面１０と、切換えフラップ４の反対の前記面１４との間の傾斜面１５を有している。この傾斜面１５は、シャッタ１の面上での流体の流れを促進する。

このバルブは、前記遮蔽フラップ３および切換えフラップ４に対して偏心しているシャッタ１の関節軸１６を有している。関節軸１６は、例えば、シャッタ１の中間領域６の近くに配置されている。

前記遮蔽フラップ３は、シャッタ１の関節軸１６の方向に対して、少なくとも前記中間領域６と遮蔽フラップ３との間の連結領域の位置において、中間領域６が存在する寸法ｙ′よりも両側に大きく延びる寸法ｙを有している。シャッタ１の回転軸の前記方向における中間領域６の寸法ｙ′、および切換えフラップ４の寸法は、同一にすることができる。換言すれば、シャッタ１の回転軸の前記方向における切換えフラップ４の寸法は、遮蔽フラップ３の寸法ｙよりも小さくすることができる。

従って、遮蔽フラップ３の平面支持面１０は、前記シール２の一方の面において、シール２の開口部５の周辺の最初の部分の周りの角張った部分を構成するシール２に接触する接触領域１７を含むことができる。一方、切換えフラップ４の平面支持面１２は、シール２の開口部５の周辺の相補的な部分の上のシール２の他方の面に接触領域１８を有している。

また、遮蔽フラップ３の接触領域１７は、領域７、７′の位置で中間領域６と並んでいる。従って、接触領域１７は、シール２を補強し、シール２の開口部５の輪郭と同一面とならない中間領域６が存在できる。

シール２の開口部５は、例えば、遮蔽フラップ３のようなほぼ長方形の輪郭を有する。そして、前記遮蔽フラップ３の接触領域１７は、前記開口部５の３辺に沿って延在している。接触領域１８に関しては、残りの辺に沿って延在している。前記中間領域６は、対向する２つの辺の一部の開口部５の輪郭に面している。遮蔽フラップ３の接触領域１７は、領域７、７′の位置において、前記中間領域６と並んで延在している。また、切換えフラップ４に関しては、既述したように、ほぼ長方形状である。

シール２は、例えば、周辺部４５を含み、前記平面領域８は、周辺部４５の内側に設けられている。このようなシール２は、例えば、プレス成形により得られる。前記周辺部４５は、ボディ３０に装着するフランジを形成する拡張部４６を有することができる。

図５に一層詳細に示すように、シャッタ１が閉位置にあるとき、前記シール２は、シャッタ１の切換えフラップ４に面して、シール２の開口部５の部分に沿ったボス１９を有している。シャッタ１が閉位置にあるとき、前記ボス１９は、シャッタ１の切換えフラップ４により圧縮されるように構成される。これにより、シール２がさらに改善される。

シャッタ１は、例えば、関節軸２１のためのハウジング２０を含む。ハウジング２０は、特に、矢印２２で示すように、関節軸１６の周りの重要な回転関節である。例えば、前記ハウジング２０は、平面支持面１０に対する反対の面１３と、シャッタ１の切換えフラップ４の平面支持面１２とから延在する中間領域６の拡張部２３に配置されている。

ここで、ハウジング２０は、貫通しており、関節軸２１が筐体２０の両端部から突出する。前記関節軸２１は、ボディ３０の孔５０（図２に示される。）に回転するように関節接続されている。関節軸２１は、それ自体が公知の方法で拡張部２３に連結されている。

遮蔽フラップ３、切換えフラップ４、中間領域６、およびその拡張部２３は、例えば、特に鋳造により一体成形されている。

シャッタ１が閉位置にあるとき、前記シール２は、切換えフラップ４に面する死角領域３６を含むことができる。換言すれば、前述したように、シャッタ１が閉位置にあるとき、シール２の開口部５は、遮蔽フラップ３の位置にのみ存在する。

また、前記ボディ３０は、シール２の死角領域３６と前記筐体３７との間に空気ジェット３８を備えるように構成できる。これにより、エンジンの断熱を改善されている。関節軸２１を支持するシャッタ１の前記拡張部２３は、前記流体ジェット３８の近くに配置されている。

再び図１および図２を参照すると、前記ボディ３０が、２つの部分３０ａ、３０ｂから構成できることが分かる。各部分３０ａ、３０ｂは、前記主導管３１または副導管３２を備え、かつ前記通過窓３３を備える対応関係をなす開口部５を有している。この場合、前記シール２は、バルブの外部に対する前記２つの部分３０ａ、３０ｂ間のシール機能を有する。

関節軸２１のための孔５０は、副導管３２を備える部分３０ｂにある。

さらに、このバルブは、エンジンの出力軸とシャッタ１の関節軸２１との間に図示していない伝動装置を備えていてもよい。

１ シャッタ
２ シール
３ 遮蔽フラップ
４ 切換えフラップ
５ 開口部
６ 中間領域
７、７′ 領域
８ 平面領域
９、１１、１３、１４ 面
１０、１２ 平面支持面
１５ 傾斜面
１７、１８ 接触領域
１９ ボス
２０ 筐体
２１ 関節軸
２２ 矢印
２３、４６ 拡張部
３０ ボディ
３０ａ、３０ｂ 部分
３１ 主導管
３２ 副導管
３３ 通過窓
３４ 出入口孔
３５、５０ 孔
３７ ハウジング
３８ 空気ジェット
３９ 自由端
３９ｄ 端部
３９ｌ 側部
４１ 矢印
４０ スロット
４５ 周辺部
５０ 孔
６０ 熱交換器

Claims (6)

1. エンジンの排気ラインに連結される主導管（３１）と、排気ガスを再循環させるため、前記主導管（３１）に開口する副導管（３２）とを有するボディ（３０）を備えるエンジンの排気ガス循環バルブであって、
   前記主導管（３１）と前記副導管（３２）との間の連絡を遮断する閉位置と、前記主導管（３１）と前記副導管（３２）との間の連絡の確立を可能とする最大再循環位置との間で移動可能なシャッタ（１）とをさらに備え、前記ボディ（３０）および前記シャッタ（１）は、前記最大再循環位置において、前記シャッタ（１）が前記主導管（３１）を６５〜９５％だけ閉塞するように互いに構成され、
   前記副導管（３２）は、通過窓（３３）を介して前記主導管（３１）に開口し、前記シャッタ（１）は、前記閉位置では前記通過窓（３３）を閉塞し、前記シャッタ（１）は、前記シャッタ（１）が前記最大再循環位置にあるとき、前記主導管（３１）の一部を閉塞する切換えフラップ（４）を有し、
   前記シャッタ（１）は、関節軸に枢支されて前記ボディ（３０）に装着され、前記シャッタ（１）が前記閉位置にあるとき、前記シャッタ（１）は、前記通過窓（３３）を閉塞する遮蔽フラップ（３）を有し、前記遮蔽フラップ（３）は、中間領域（６）を介して前記切換えフラップ（４）に連結され、かつ前記関節軸は、前記シャッタ（１）から離間しており、
   さらに、流体の循環のための通過窓（３３）と関係して対応する開口部（５）を有するシール（２）を含み、前記シャッタ（１）は、閉位置にあるとき、前記開口部（５）を閉塞するようになっており、
   前記シャッタ（１）が閉位置にあるとき、前記遮蔽フラップ（３）は、前記シール（２）の開口部（５）を閉塞し、前記遮蔽フラップ（３）および切換えフラップ（４）は、前記開口部（５）の反対側にあり、一方、前記中間領域（６）は、前記シール（２）の開口部（５）を通っており、
   前記関節軸は、前記シャッタ（１）の中間領域（６）の近くに配置され、前記遮蔽フラップ（３）は、前記シャッタ（１）の関節軸の方向に対して、前記切換えフラップ（４）が延在する寸法よりも両側に大きく延びる寸法を有していることを特徴とするエンジンの排気ガス循環バルブ。
2. 前記切換えフラップ（４）および前記ボディ（３０）は、前記シャッタ（１）が前記最大再循環位置にあるとき、スロット（４０）が前記切換えフラップ（４）と前記ボディ（３０）との間に形成されるようになっていることを特徴とする請求項１記載のエンジンの排気ガス循環バルブ。
3. 前記切換えフラップ（４）は、前記ボディ（３０）に面する自由端（３９）を有し、前記スロット（４０）は、前記自由端（３９）の全体に亘って配置されていることを特徴とする請求項２記載のエンジンの排気ガス循環バルブ。
4. 前記スロット（４０）は、前記最大再循環位置では、前記自由端（３９）と前記ボディ（３０）との間に一定の寸法を有していることを特徴とする請求項３記載のエンジンの排気ガス循環バルブ。
5. 前記切換えフラップ（４）は、長方形の輪郭を有し、前記シャッタ（１）が前記最大再循環位置にあるとき、前記主導管（３１）は、少なくとも前記切換えフラップ（４）の位置と一致する概ね長方形の断面を有することを特徴とする請求項４記載のエンジンの排気ガス循環バルブ。
6. 前記切換えフラップ（４）および中間領域（６）は、前記シャッタ（１）の関節軸の方向に、ほぼ同じ距離延びていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のエンジンの排気ガス循環バルブ。

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