JPH0628251U - 電動式流量制御弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 内燃機関の中，高速域において十分な冷却効
果を得ることのできる電動式流量制御弁を提供するこ
と。 【構成】 排気ガスの再循環量を制御する還流制御弁１
０と、結合部材３０を介して還流制御弁１０と結合され
その還流制御弁１０を開閉駆動するモータ２０とを備
え、結合部材３０に冷却用空気の冷却通路３１が形成さ
れるとともに吸気管にスロットル弁６１を迂回するバイ
パス通路６２，６３が設けられ、バイパス通路６２，６
３が冷却通路３１に連通されて冷却通路３１を通過する
空気により冷却される電動式流量制御弁において、スロ
ットル弁６１の上流側と下流側との間の吸気管圧力の差
圧により開閉可能に形成された冷却空気量制御弁４０を
備えてなることを特徴とする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は自動車用内燃機関の排気ガス再循環装置に使用される電動式流量制 御弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、排気ガス再循環装置に装備される電動式流量制御弁は、流路が排気ガス を吸気系に再循環する還流路に接続された還流制御弁と、内燃機関の運転状態に 応じた駆動信号により一定角度づつ回転して還流制御弁を開閉駆動するステップ モータとからなり、内燃機関の運転状態に対応して排気ガスの還流量を制御する ように構成されている。

【０００３】 一般に、このような電動式流量制御弁においては、還流制御弁を流過する排気 ガスの高温からステップモータを保護するため、還流制御弁とステップモータと の間に冷却空気層を設けたり、両者を一体的に結合する結合部材に冷却用媒体を 流通させる冷却構造がとられている。

【０００４】 図４は、このような冷却構造をもつ電動式流量制御弁の一例を示す。この電動 式流量制御弁７０は、還流制御弁７１とステップモータ７２とを結合部材７３を 介して一体的に結合し、結合部材７３内に冷却通路７４を形成して構成されてい る。

【０００５】 また、内燃機関７７の吸気管７８に、スロットル弁７９を迂回するバイパス通 路８０，８１を導出し、バイパス通路８０，８１の一端を、それぞれ冷却通路７ ４の導入口７５，導出口７６に連通して、冷却通路７４を通過するアイドル空気 量により電動式流量制御弁を冷却するように構成されていた（このような流量制 御弁の冷却技術としては、例えば特開昭５０−７９３６号公報のものがあげられ る）。なお、図４において符号８３，８４は、排気管８２より還流制御弁７１を 介して、排気ガスを吸気管７８へ還流させる還流路である。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、上述のような電動式流量制御弁にあっては、内燃機関のアイドル空気 量を電動式流量制御弁の冷却用としており、そのため、排気ガス再循環装置を使 用する中，高速域においては、吸気管負圧が小さくなるため、冷却用空気量が減 少し十分な冷却効果が得られないという問題があった。

【０００７】 この考案は、上記問題を解決するためになされたものであり、その目的とする ところは、内燃機関の中，高速域において、十分な冷却効果を得ることのできる 電動式流量制御弁および電動式流量制御弁装置を提供しようとするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

この考案は上記目的を達成するためになされたものであり、第１の考案は、内 燃機関の排気ガス還流路に設けられて排気ガスの再循環量を制御する還流制御弁 と、結合部材を介して前記還流制御弁と一体的に結合されるとともにその還流制 御弁を開閉駆動するステップモータとを備え、前記結合部材に冷却用空気の冷却 通路が形成されるとともに、吸気管にスロットル弁を迂回するバイパス通路が設 けられ、そのバイパス通路が前記冷却通路に連通されて当該冷却通路を通過する 空気により冷却される電動式流量制御弁において、前記スロットル弁の上流側と 下流側との間の吸気管圧力の差圧により開閉可能に形成されるとともに前記冷却 用空気の通路に設けられた冷却空気量制御弁を備えてなることを特徴とする電動 式流量制御弁である。

【０００９】 第２の考案は、内燃機関の排気ガス還流路に設けられて排気ガスの再循環量を 制御する還流制御弁と、結合部材を介して前記還流制御弁と一体的に結合される とともにその還流制御弁を開閉駆動するステップモータとを備え、前記結合部材 に冷却用空気の冷却通路が形成されるとともに、吸気管にスロットル弁を迂回す るバイパス通路が設けられ、そのバイパス通路が前記冷却通路に連通されて当該 冷却通路を通過する空気により冷却される電動式流量制御弁と、前記バイパス通 路を開閉可能に設けられて前記冷却通路の通過空気量を制御可能な電磁式冷却空 気量制御弁と、前記内燃機関の運転状態に対応して前記電磁式冷却空気量制御弁 を開閉駆動する制御装置と、を備えてなることを特徴とする電動式流量制御弁装 置である。

【００１０】

【作用】

第１の考案による電動式流量制御弁は、内燃機関のアイドル運転時、吸気管の スロットル弁の上流側と下流側との吸気負圧の差圧が大きいことにより、冷却空 気量制御弁は、下流側に吸引されて閉弁状態となる。これにより、バイパス通路 と冷却通路との連通が遮断され、冷却通路への空気の流入が遮断される。

【００１１】 一方、内燃機関の中，高速運転時においては、スロットル弁の上流側と下流側 との吸気負圧の差圧が小さくなり、冷却空気量制御弁は下流側への吸引力が低下 して開弁状態となる。これにより、バイパス通路と冷却通路が連通し、冷却通路 を冷却用空気が通過する。

【００１２】 第２の考案による電動式流量制御弁装置は、内燃機関のアイドル運転時に、 制御装置は閉弁信号を出力し、その閉弁信号に基づいて、電磁式冷却空気量制御 弁はバイパス通路を閉塞する。これにより、バイパス通路より冷却通路への空気 の流入が遮断される。

【００１３】 また、内燃機関の中，高速運転時においては、制御装置は開弁信号を出力し、 その開弁信号に基づいて、電磁式冷却空気量制御弁はバイパス通路を開放する。 これにより、バイパス通路と冷却通路とが連通し、冷却通路を冷却用空気が通過 する。

【００１４】 以上のように、排気ガス再循環装置を使用する中，高速時に、多量の冷却用空 気を冷却通路へ流して、電動式流量制御弁を冷却する。

【００１５】

【実施例】

以下、この考案の実施例を図面に基づいて説明する。

【００１６】 図１は第１の考案の一実施例を示す電動式流量制御弁の縦断面図である。

【００１７】 図において符号１Ａで示す電動式流量制御弁は、排気ガスの再循環量を制御す る還流制御弁１０と、開閉駆動用のステップモータ２０と、還流制御弁１０とス テップモータ２０との間の結合部材３０に形成された冷却通路３１とを主体にし て構成され、それに冷却通路３１の通過空気量を制御する冷却空気量制御弁４０ が付設されている。

【００１８】 還流制御弁１０は、弁ハウジング１１に設けられ一端に入口ポート１３，他端 に出口ポート１４を有する流路１２と、流路１２の中程に設けられた弁座１５と 、弁軸受１６により軸方向へ移動可能に案内支持された弁軸１７と、弁軸１７の 下端部に固着されて下降したとき弁座１５に当接可能な弁体１８とから構成され ている。この還流制御弁１０の上部には、結合部材３０を介してステップモータ ２０が固着されており、弁軸１７の上端部は結合部３０内に突出している。

【００１９】 ステップモータ２０は、モータ本体２１を外郭として形成され、円周方向に磁 化された永久磁石を有するロータ２３と、ロータ２３の内周側に形成されためね じとねじ対偶した出力軸２４と、ロータ２３を磁気的に駆動するステータ２６と を備えて構成されている。

【００２０】 出力軸２４は、ブッシュ２５により回転を阻止されるとともに、その下端部が 結合部材３０内に突出しており、ロータ２３の正，逆回転によって、出力軸２４ が上下方向へ直進するように形成されている。

【００２１】 結合部材３０は、アルミニウム合金等の金属部材からなり、還流制御弁１０と ステップモータ２０との間に介装されて両者を一体的に結合するとともに、内部 に冷却通路３１が設けられている。

【００２２】 冷却通路３１は、その一側が導入口３２を介して結合部材３０の一側壁に開口 し、他側は導入口３４を介して結合部材３０の他側壁に開口形成されている。導 入口３２の開口部には、冷却空気量制御弁４０の一部を構成する弁座３６および 弁室穴３７が形成されている。

【００２３】 また、冷却通路３１内には、弁軸１７の上端部と出力軸２４の下端部とが両軸 線を一致して対向しており、両者の間はリテーナおよびばねからなる連結部材２ ８が介装されている。そして、ロータ２３が回転したとき、出力軸２４は軸方向 に直線移動して連結部材２８を介して弁軸１７を上下移動させるように形成され ている。

【００２４】 冷却空気量制御弁４０は、ケーシング４１、弁体４４および弁体４４を一方向 へ付勢して支持するばね４５、ならびに上述の弁座３６，弁室穴３７とからなり 、結合部材３０の一側壁に一体的に構成されている。

【００２５】 ケーシング４１は、流入口４２を有し、弁室穴３７とともに弁室を形成するよ うに弁室穴３７を覆って結合部材３０に固着されている。弁体４４は、弁座３６ に対向して配されるとともに、板状のばね４５によって、流入口４２と導入口３ ２との差圧が所定値以下のとき、弁座３６を開放する開弁状態とし、また差圧が 所定値以上のとき、弁体４４がばね４５のばね力に勝って弁座３６を閉塞する閉 弁状態となるように形成されている。

【００２６】 なお、冷却空気量制御弁４０は、冷却通路３１の導出口３４側に設けて、スロ ットル弁６１上流側と下流側の差圧により開閉するように構成してもよく、また 、バイパス通路６３，６４の中途に設けて、同差圧により開閉可能に構成しても よい。

【００２７】 このように構成された電動式流量制御弁１Ａは、還流制御弁１０の入口ポート １３は、還流路６７により内燃機関６５の排気管６６に連通され、出口ポート１ ４は、還流路６８により吸気管６２に連通される。また、冷却空気量制御弁４０ の流入口４２は、バイパス通路６３により吸気管６２のスロットル弁６１上流側 に連通され、冷却通路３１の導出口３４は、バイパス通路６４により吸気管６２ のスロットル弁６１下流側に連通される。なお、符号６０はエアクリーナである 。

【００２８】 そして、ステップモータ２０は、内燃機関６５を総合的にコントロールするコ ントローラに接続されて内燃機関６５の運転状態に応じて駆動制御され、出力軸 ２４は弁軸１７を駆動して排気ガスの還流量の調整を行う。

【００２９】 内燃機関６５のアイドル運転時においては、吸気管６２のスロットル弁６１の 上流側と下流側との吸気負圧の差圧が大きくなる。従って、吸気管６２とバイパ ス通路６３で連通した冷却空気量制御弁４０の流入口４２と、バイパス通路６４ および冷却通路３１で連通した導入口３２側との間には、弁体４４を、弁座３６ 方向へ吸引する負圧力が作用し、その負圧力は、弁体４４をばね４５のばね力に 勝って弁座３６方向へ吸引し、弁座３６を閉弁状態とする。これにより、冷却通 路３１への冷却用空気の流入が遮断され、電動式流量制御弁１Ａの冷却は休止状 態となる。なお、アイドル時には排気ガスの再循環が行われず、電動式流量制御 弁１Ａは冷却の必要がない。

【００３０】 一方、内燃機関６５の中，高速運転時においては、スロットル弁６１の上流側 と下流側との吸気負圧の差圧が小さくなり、また、多量の排気ガスの再循環が行 われる。従って、冷却空気量制御弁４０の流入口４２と、導入口３２側との間に おける弁体４４を弁座３６方向へ吸引する負圧力が低下し、弁体４４はばね４５ のばね力によって弁座３６より離れて開弁状態となる。

【００３１】 これにより、冷却通路３１は、冷却空気量制御弁４０およびバイパス通路６３ ，６４を介して吸気管６２と連通され、吸気管６２内を流過する空気の一部が、 冷却用空気として、冷却通路３１内に導入される。この冷却用空気の通過によっ て、結合部材３０は冷却され、排気ガスによって加熱された還流制御弁１０を冷 却するとともに、ステップモータ２０への伝熱を抑制する。

【００３２】 図２は、本実施例による冷却用空気流量（Ｑ）の変化を示す概略特性図である 。点線で示した従来例のものの特性に比べ、中，高速域において、多量の冷却用 空気を流通させて十分な冷却を行うことができる。

【００３３】 図３は、第２の考案の実施例を示し、電磁式冷却空気量制御弁を用いた構成に 特徴を有する。なお、以下の説明では第１の実施例との重複部分については同一 符号を付して説明を省略する。

【００３４】 この第２の実施例で示す電動式流量制御弁装置は、電動式流量制御弁１Ａと略 同様な電動式流量制御弁１Ｂを備え、さらにバイパス通路６３の中途に介装され た電磁式冷却空気量制御弁５０と、内燃機関６５の運転状態を検知するセンサ５ ３と、運転状態に対応した駆動信号を出力する制御装置５５とを備えて構成され ている。

【００３５】 電磁式冷却空気量制御弁５０は、制御装置５５よりの駆動信号により、開度制 御を行うように構成されており、センサ５３は、例えば内燃機関６５の回転数の 検知，またはアイドル状態を検知して、その検知信号を出力するように構成され ている。制御装置５５は、所謂１チップのマイクロコンピュータからなり、セン サ５３よりの検知信号に対応して電磁式冷却空気量制御弁５０を開閉駆動をする ように構成されている。

【００３６】 この電動式流量制御弁装置によれば内燃機関６５の回転数に対応して電磁式冷 却空気量制御弁５０を精度よく開閉駆動し、冷却用空気量を最適状態に制御する ことができる。なお、制御装置５５は、内燃機関６５をコントロールするコント ローラを共用することも可能である。

【００３７】

【考案の効果】

この考案の電動式流量制御弁および電動式流量制御弁装置は、排気ガス再循環 装置を実際に使用する中，高速域において、冷却通路に多量の冷却用空気を流通 させることができ、特に多量の排気ガスを循環する中速域で最も多くの冷却用空 気を通過させることができ、しかも、冷却用空気量が内燃機関のための規定のア イドル空気量とは別個に設定できるので、電動式流量制御弁の十分な冷却効果を 得ることができる。

【００３８】 また、アイドル運転時、バイパス通路を閉塞するので、内燃機関の流入空気量 が安定し、空燃比が一定してアイドル安定性を損なうことがない。

【００３９】 さらに、電動式流量制御弁装置にあっては、内燃機関の運転状態に対応して電 磁式冷却空気量制御弁を精度よく開閉駆動し、冷却用空気量を最適状態に制御で きる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の考案の実施例を示す電動式流量制御弁の
縦断面図。

【図２】内燃機関の運転状態と冷却用空気量の変化を示
す概略特性図。

【図３】第２の考案の実施例を示す電動式流量制御弁の
縦断面図。

【図４】従来の電動式流量制御弁の冷却構造を示す縦断
面図。

【符号の説明】

１Ａ，１Ｂ 電動式流量制御弁 １０ 還流制御弁 ２０ ステップモータ ３１ 冷却通路 ４０ 冷却空気量制御弁 ５０ 電磁式冷却空気量制御弁 ５５ 制御装置 ６１ スロットル弁 ６２ 吸気管 ６３，６４ バイパス通路 ６５ 内燃機関

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関の排気ガス還流路に設けられて排
   気ガスの再循環量を制御する還流制御弁と、結合部材を
   介して前記還流制御弁と一体的に結合されるとともにそ
   の還流制御弁を開閉駆動するステップモータとを備え、
   前記結合部材に冷却用空気の冷却通路が形成されるとと
   もに、吸気管にスロットル弁を迂回するバイパス通路が
   設けられ、そのバイパス通路が前記冷却通路に連通され
   て当該冷却通路を通過する空気により冷却される電動式
   流量制御弁において、 前記スロットル弁の上流側と下流側との間の吸気管圧力
   の差圧により開閉可能に形成されるとともに前記冷却用
   空気の通路に設けられた冷却空気量制御弁を備えてなる
   ことを特徴とする電動式流量制御弁。
2. 【請求項２】内燃機関の排気ガス還流路に設けられて排
   気ガスの再循環量を制御する還流制御弁と、結合部材を
   介して前記還流制御弁と一体的に結合されるとともにそ
   の還流制御弁を開閉駆動するステップモータとを備え、
   前記結合部材に冷却用空気の冷却通路が形成されるとと
   もに、吸気管にスロットル弁を迂回するバイパス通路が
   設けられ、そのバイパス通路が前記冷却通路に連通され
   て当該冷却通路を通過する空気により冷却される電動式
   流量制御弁と、 前記バイパス通路を開閉可能に設けられて前記冷却通路
   の通過空気量を制御可能な電磁式冷却空気量制御弁と、 前記内燃機関の運転状態に対応して前記電磁式冷却空気
   量制御弁を開閉駆動する制御装置と、 を備えてなることを特徴とする電動式流量制御弁装置。