專利名稱：廢氣循環(huán)閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使廢氣朝吸氣系統(tǒng)再循環(huán)的廢氣循環(huán)閥。
背景技術(shù)：
廢氣循環(huán)(EGR:Exhaust Gas Recirculation:廢氣再循環(huán))閥通過對設(shè)置于排氣通路與廢氣循環(huán)通路的分支部分的閥芯的開度進行控制，來對經(jīng)由廢氣循環(huán)通路而朝吸氣通路循環(huán)的循環(huán)廢氣量進行調(diào)節(jié)。例如在專利文獻I的閥裝置中，在供來自內(nèi)燃發(fā)動機的廢氣流入的入口筒與朝外部流出的出口筒及朝再循環(huán)裝置流出的出口筒相交叉的部位構(gòu)成的外殼內(nèi)設(shè)有蝶閥。該蝶閥位于這些筒的連接部位的前方的、對流動至此處的流體造成妨礙的位置處，并且上述閥裝置采用利用電動機使其轉(zhuǎn)動來對流體的流動進行控制，并對流動至再循環(huán)裝置的廢氣量進行控制的三通閥結(jié)構(gòu)。作為三通閥結(jié)構(gòu)的其它例子，例如存在專利文獻2、專利文獻3。專利文獻2的廢氣處理裝置由在形成有一個入口和兩個出口的閥室內(nèi)以支軸為支點進行轉(zhuǎn)動的臂、設(shè)于該臂的閥按壓部的支承桿、在臂的兩側(cè)被支承桿支承成具有傾斜自由度的閥瓣(flap valve)構(gòu)成，上述廢氣處理裝置采用利用閥 瓣的正反面將兩個出口交替地打開、關(guān)閉，來用于交替地進行廢氣中的雜質(zhì)捕集的三通閥結(jié)構(gòu)。另外，專利文獻3的廢氣再循環(huán)裝置采用在并行的冷卻通路和旁通通路的合流部上設(shè)置蝶閥，用于對從各通路流入合流部的廢氣的混合比進行控制的三通閥結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)有技術(shù)文獻專利文獻專利文獻1:日本專利特表2009 - 517595號公報專利文獻2:日本專利特開平10 — 121996號公報專利文獻3:日本專利特開2009 - 156115號公報

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在專利文獻I的三通閥結(jié)構(gòu)中，由于蝶閥位于對廢氣的流動產(chǎn)生妨礙的位置，因此，存在產(chǎn)生流量及壓力的損失這樣的技術(shù)問題。此外，廢氣的入口筒和出口筒沒有配置在直線上，因此，需使與出口筒連接的排氣管折曲以轉(zhuǎn)向消聲器的位置，從而還存在外殼變大、發(fā)動機布局的配管布置自由度降低這樣的技術(shù)問題。專利文獻2、3的三通閥結(jié)構(gòu)并不是以廢氣循環(huán)閥為目的的結(jié)構(gòu)，因此，不能簡單地應(yīng)用。另外，與專利文獻I相同地，由于閥位于會對流體的流動造成妨礙的位置處，且入口和出口沒有配置成直線狀，因此，也存在上述技術(shù)問題。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題而作，其目的在于通過將廢氣的通路形成直線狀來降低流量損失，并且不會產(chǎn)生因設(shè)置廢氣循環(huán)閥而導(dǎo)致排氣管折曲等情況，能提高發(fā)動機布局的配管布置自由度。解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案本發(fā)明的廢氣循環(huán)閥包括:直線狀的排氣通路，該排氣通路供廢氣流過；廢氣循環(huán)通路，該廢氣循環(huán)通路從排氣通路分支，并將廢氣朝吸氣通路引導(dǎo)；軸，該軸位于分支為排氣通路和廢氣循環(huán)通路的通路內(nèi)壁并能自由轉(zhuǎn)動；以及蝶閥，該蝶閥的兩個翼部能以軸為中心進行轉(zhuǎn)動，當(dāng)一個單側(cè)翼部將排氣通路打開時，另一個單側(cè)翼部將廢氣循環(huán)通路關(guān)閉，當(dāng)一個單側(cè)翼部減小排氣通路時，另一個單側(cè)翼部將廢氣循環(huán)通路打開。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，通過將排氣通路設(shè)成直線狀，能抑制廢氣的壓力損失并能降低流量損失，且不會產(chǎn)生因設(shè)置廢氣循環(huán)閥而導(dǎo)致排氣管折曲等情況，能提高發(fā)動機布局的配管布置自由度，并能實現(xiàn)緊湊化。


圖1是本發(fā)明實施方式I的廢氣循環(huán)閥的外觀立體圖，其示出了將排氣通路打開、將EGR通路關(guān)閉的狀態(tài)。圖2是實施方式I的廢氣循環(huán)閥的外觀立體圖，其示出了將排氣通路關(guān)閉、將EGR通路打開的狀態(tài)。 圖3是表示使用實施方式I的廢氣循環(huán)閥的發(fā)動機機構(gòu)的結(jié)構(gòu)例的圖。圖4是沿著圖1所示的AA線將廢氣循環(huán)閥剖開后的剖視圖，其示出了將排氣通路打開、將EGR通路關(guān)閉的狀態(tài)。圖5是沿著圖1所 示的AA線將廢氣循環(huán)閥剖開后的剖視圖，其示出了將排氣通路關(guān)閉、將EGR通路打開的狀態(tài)。圖6是表示排氣通路的結(jié)構(gòu)例的剖視圖，圖6 (a)示出了傾斜O(jiān)度，圖6 (b)示出了傾斜45度，圖6 (C)示出了傾斜90度。圖7是表示排氣通路的傾斜角度與通路內(nèi)流量之間的關(guān)系的CFD分析結(jié)果。圖8是表示實施方式I的蝶閥的長圓形狀的主視圖。圖9是外殼形狀與正圓形狀的蝶閥相對應(yīng)的廢氣循環(huán)閥的外觀立體圖。圖10是表示實施方式I的蝶閥的變形例的主視圖。圖11是具有圖10所示的非對稱形狀的蝶閥的廢氣循環(huán)閥的剖視圖。
具體實施例方式以下，為了更詳細地說明本發(fā)明，參照附圖對用于實施本發(fā)明的實施方式進行說明。實施方式I如圖1及圖2所示，本實施方式I的廢氣循環(huán)閥是在形成有作為流體流入口的廢氣入口 2、作為流出口的廢氣出口 3及EGR氣體出口 6的外殼I的內(nèi)部設(shè)有蝶形形狀的閥(以下稱為“蝶閥”)9的三通閥結(jié)構(gòu)，其將從廢氣入口 2流入的流體的流動方向切換至廢氣出口 3或EGR氣體出口 6。以下，使用將該廢氣循環(huán)閥應(yīng)用到圖3所示的發(fā)動機機構(gòu)的廢氣循環(huán)閥27或廢氣循環(huán)閥29的例子來進行說明。
在圖3中，在吸氣通路20中流動的空氣在壓縮器21中被壓縮，該壓縮空氣在吸氣通路22中流動而供給至發(fā)動機燃燒室23。從發(fā)動機燃燒室23排出的廢氣經(jīng)由排氣通路25，一邊對渦輪24進行驅(qū)動，一邊被排出至外部。形成有使在渦輪24下游的排氣通路25中流動的低壓的廢氣循環(huán)至壓縮器21上游的吸氣通路20的低壓EGR通路26，并設(shè)置廢氣循環(huán)閥27，以對從排氣通路25朝低壓EGR通路26循環(huán)的廢氣的流量進行控制?；蛘?，形成使在渦輪24上游、即發(fā)動機燃燒室23下游的排氣通路25中流動的高壓的廢氣朝發(fā)動機燃燒室23上游的吸氣通路22循環(huán)的高壓EGR通路28，并設(shè)置廢氣循環(huán)閥29，以對從排氣通路25朝高壓EGR通路28循環(huán)的廢氣的流量進行控制。圖4及圖5是沿圖1所示的AA線將廢氣循環(huán)閥剖開的剖視圖。另外，圖1及圖4示出了將排氣通路4側(cè)打開、將EGR通路7側(cè)關(guān)閉的狀態(tài)，圖2及圖5示出了將排氣通路4側(cè)關(guān)閉、將EGR通路7側(cè)打開的狀態(tài)。在圖1、圖2、圖4及圖5所示的廢氣循環(huán)閥中，在外殼I中形成有將廢氣入口 2及廢氣出口 3連通的直線狀的排氣通路4。上述排氣通路4與圖3所示的排氣通路25連通，使廢氣從廢氣入口 2朝廢氣出口 3的方向流動。另外，在外殼I中形成有從排氣通路4分支的EGR通路7。EGR通路7在與排氣通路4的直線方向大致正交的方向上分支。該EGR通路7與低壓EGR通路26 (或高壓EGR通路28)連通，以使從分支口 5朝EGR氣體出口 6的方向再循環(huán)的氣體(以下稱為“EGR氣體”)流動。從EGR氣體出口 6流出的EGR氣體經(jīng)由低壓EGR通路26 (或高壓EGR通路28)而朝吸氣通路20 (或吸氣通路22)流出。在外殼I的排氣通路4與EGR通路7分支的分支部分形成有軸承部10a、10b，這些軸承部10a、10b將軸8的軸向兩端部分支承成能自由轉(zhuǎn)動，從而將軸8軸支承于分支部分的通路內(nèi)壁的位置。在該軸8上安裝 有長圓形狀的蝶閥9。另外，在分支口 5的開口部分中的、除了設(shè)置有軸8的部分之外的其余部分處形成有供蝶閥9的單側(cè)翼部9b落位的閥座5a。另外，在圖示例中，軸8被設(shè)于兩端部分的軸承部10a、10b雙臂支承，但也可在任意一端部分設(shè)置軸承部來進行單臂支承。當(dāng)利用未圖示的致動器來驅(qū)動軸8旋轉(zhuǎn)時，安裝于該軸8上的蝶閥9也一體地旋轉(zhuǎn)。通過使蝶閥9朝一個方向旋轉(zhuǎn)，一個單側(cè)翼部9a便朝將排氣通路4逐漸關(guān)閉的方向移動，以減小開口面積，與此同時，另一個單側(cè)翼部9b將EGR通路7逐漸打開。通過使蝶閥9朝相反方向旋轉(zhuǎn)，則一個單側(cè)翼部9a將排氣通路4逐漸打開，與此同時，另一個單側(cè)翼部9b將EGR通路7逐漸關(guān)閉。此處，對排氣通路4的形狀與流量及壓力損失之間的關(guān)系進行說明。圖6(a)是與本實施方式I的排氣通路4同樣地將廢氣入口 2和廢氣出口 3配置在直線上的、傾斜O(jiān)度的排氣通路4的剖視圖，圖6(b)是在中途傾斜了 45度后的排氣通路4的剖視圖，圖6(c)是在中途傾斜了 90度后的排氣通路4的剖視圖。圖7是使流體在圖6所示的各傾斜角度的排氣通路4中朝箭頭方向流動時的、通路內(nèi)流量及通路內(nèi)壓力損失的CFD(ComputationalFluid Dynamics:計算流體動力學(xué))分析結(jié)果。將各排氣通路4恒定地設(shè)為Φ50ι πι,將地點PO、Pl的壓力差Λ P恒定地設(shè)為lOkPa。另外，圖表的縱軸表示流量(L/min)，橫軸表示各排氣通路4的傾斜角度(度)。根據(jù)圖7的圖表可知，在將傾斜O(jiān)度的排氣通路4的流量設(shè)為100%的情況下，若使排氣通路4傾斜45度，則流量減少為大約62%，若使排氣通路4傾斜90度，則流量減少為大約53%。即，通路內(nèi)壓力損失隨著傾斜加劇而增加。這樣，可知流體容易受到通路形狀的影響，直線形狀的通路的流量及壓力的損失最少。 在本實施方式I中，排氣通路4為直線結(jié)構(gòu)，因此，廢氣的流量及壓力的損失較少。除此之外，由于將軸8配置于排氣通路4與EGR通路7的分支部分，因此，軸8不會對廢氣的流動造成妨礙，能抑制流量的損失。另外，當(dāng)排氣通路4打開時，由于蝶閥9的一個單側(cè)翼部9a沿著排氣通路4的內(nèi)壁面，同時另一個單側(cè)翼部9b將分支口 5封閉，因此，兩個翼部9a、9b均不會妨礙排氣通路4內(nèi)的廢氣的流動，能抑制流量的損失。另外，廢氣入口 2和廢氣出口 3位于同一直線上，因此，在將廢氣循環(huán)閥配置于圖3所示的排氣通路25的中途的情況下，構(gòu)成該排氣通路25的排氣管不會產(chǎn)生折曲等，提高了發(fā)動機布局的配管布置自由度。藉此，能使發(fā)動機緊湊化。圖8是表示蝶閥9的形狀的主視圖。蝶閥9是由與軸8的軸向正交的方向的直線部分和其兩端的圓弧部分構(gòu)成的長圓形狀。該圓弧部分的曲率半徑也可以是任意的。在圖8的例子中，在蝶閥9的長邊方向的中心固定有軸8，兩個翼部9a、9b相對于軸8呈對稱形狀。單側(cè)翼部9a起到了將排氣通路4關(guān)閉的閥芯的作用，單側(cè)翼部9b起到了將EGR通路7關(guān)閉的閥芯的作用。該蝶閥9是簡單的長圓形狀，因此，能通過對金屬板等板材進行沖裁加工等容易地制作出。另外，軸8和蝶閥9只要通過任意的安裝方法加以固定即可，例如利用銷或螺釘旋緊來加以固定。另外，由于蝶閥9是具有沿著將圓筒狀的排氣通路4剖開后的圓形截面的圓弧部分的長圓形狀，因此，能將外殼I中蝶閥9在進行打開關(guān)閉動作時通過的部分、即閥軌道通過部11的直徑擴大量抑制到最小限度。藉此，能實現(xiàn)外殼I的小型化及輕量化。與此相對，圖9中示出了將蝶閥9設(shè)為正圓形狀而非長圓形狀的情況下的廢氣循環(huán)閥。當(dāng)欲將蝶閥9形成為正圓且形成為沿著排氣通路4的圓形截面的形狀時，在軸8的軸向上對蝶閥9進行拉伸。這樣，為了確保閥軌道通過部11，外殼I也需大幅擴大直徑。因此，外殼I大型化且變重。另外，雖未圖示，但即便將蝶閥9設(shè)為四邊形狀，也同樣需要大幅擴大外殼I的直徑。此外，當(dāng)圖4所示的排氣通路4打開時，兩個翼部9a、9b的朝向與廢氣的流向相同，因此，軸8上產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩較少。藉此，能容易地進行打開關(guān)閉動作。另外，產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩會施加在將排氣通路4打開的方向上，因此，起到了對EGR通路7的關(guān)閉進行輔助的自動防止故障(fail safe)的作用。另外，當(dāng)圖5所示的排氣通路4關(guān)閉時，蝶閥9受到廢氣的壓力而在軸8上產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，但由于兩個翼部9a、9b相對于軸8呈對稱形狀，因此，上述壓力大致相等，降低了轉(zhuǎn)矩。藉此，能容易地進行閥的打開、關(guān)閉動作。至此為止說明的蝶閥9形成為如圖5所示使從軸8到單側(cè)翼部9a前端為止的長度dl比排氣通路4的直徑d2短，即便將排氣通路4關(guān)閉，也不會完全關(guān)閉，而留有間隙(間隙量d3)。藉此，能在吸入EGR氣體的同時減小排氣通路4，以同時起到節(jié)流閥的功能。通過使蝶閥9相對于軸8呈非對稱形狀，就能容易地調(diào)節(jié)單側(cè)翼部9a的長度dl，因此，能與發(fā)動機燃 燒室23的條件相符合地進行任意的間隙量d3、即最大EGR量的調(diào)節(jié)。圖10是表示蝶閥9的變形例的主視圖，如上所述改變長度dl而形成為非對稱形狀。非對稱形狀的蝶閥9能僅通過改變直線部分的尺寸來加以制作，無需改變圓弧部分的形狀。藉此，也可與圖8所示的對稱形狀的蝶閥9同樣地形成簡單的長圓形狀，并能通過金屬板的沖裁加工等容易地制作出。圖11中示出了具有圖10說明的非對稱形狀的蝶閥9的廢氣循環(huán)閥的剖視圖。增長將排氣通路4封閉的單側(cè)翼部9a的長度dl來減少廢氣，便相應(yīng)地會使流入EGR通路7的EGR氣體的最大EGR量增加。這樣，由于能通過改變蝶閥9的形狀來調(diào)節(jié)廢氣的減少量，因此，無需使外殼I變形。另外，通過改變兩個翼部9a、9b的面積比來調(diào)節(jié)在排氣通路4關(guān)閉時施加于兩個翼部9a、9b的壓力，從而能容易地調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩。因此，能進一步降低在蝶閥9上產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。如上所述，根據(jù)實施方式1，廢氣循環(huán)閥包括:直線狀的排氣通路4，該排氣通路4供廢氣流過；EGR通路7，該EGR通路7從排氣通路4分支并將廢氣朝吸氣通路20 (或吸氣通路22)引導(dǎo)；軸8，該軸8位于分支為排氣通路4和EGR通路7的通路內(nèi)壁并能自由轉(zhuǎn)動；以及蝶閥9，該蝶閥9的兩個翼部9a、9b以軸8為中心進行轉(zhuǎn)動，當(dāng)一個單側(cè)翼部9a將排氣通路4打開時，另一個單側(cè)翼部9b將EGR通路7關(guān)閉，當(dāng)一個單側(cè)翼部9a將排氣通路4關(guān)閉時，另一個單側(cè)翼部9b將EGR通路7打開。因此，能抑制在排氣通路4中流動的廢氣的壓力損失，并能抑制流量損失。另外，不會產(chǎn)生因設(shè)置廢氣循環(huán)閥而導(dǎo)致排氣管折曲等情況，從而能提高發(fā)動機布局的配管布置自由度，進而能實現(xiàn)發(fā)動機的緊湊化。此外，由于將閥芯設(shè)為蝶形形狀，因此，能降低轉(zhuǎn)矩。另外，根據(jù)實施方式1，由于將蝶閥9設(shè)為由與軸8的軸向正交的方向上的直線部分及其兩端的圓弧部分構(gòu)成的長圓形狀，因此，能將閥軌道通過部11的直徑擴大量抑制到最小限度，從而能使外殼1小型化及輕量化。另外，能簡化閥形狀，能便宜且容易地制作出。另外，根據(jù)實施方式1，僅通過改變蝶閥9的長圓形狀的直線部分的尺寸就能容易地形成為非對稱形狀。此外，以一個單側(cè)翼部9a在將排氣通路4關(guān)閉時在其與排氣通路4的內(nèi)壁之間形成有間隙的方式，將蝶閥9設(shè)為以軸8為中心的兩個翼部9a、9b呈非對稱的長圓形狀，從而能調(diào)節(jié)排氣通路4的排氣減少量，另外，能進一步降低轉(zhuǎn)矩。另外，本申請發(fā)明在其發(fā)明范圍內(nèi)，能進行實施方式的任意構(gòu)成要素的變形，或是能省略實施方式的任意的構(gòu)成要素。工業(yè)上的可利用性如上所述，本發(fā)明的廢氣循環(huán)閥既可以用于圖3所示的低壓EGR用的廢氣循環(huán)閥27，也可以用于高壓EGR用的廢氣循環(huán)閥29。不過，由于將排氣通路設(shè)為直線狀，并將軸及蝶閥配置于不會對廢氣的流動造成妨礙的位置處來實現(xiàn)大流量化，因此，更適于低壓EGR用的廢氣循環(huán)閥。符號說明I 外殼2 廢氣入口3 廢氣出口4 排氣通路5 分支口5a 閥座
6 EGR 氣體出口7 EGR 通路8 軸9 蝶閥9a、9b 單側(cè)翼部IOaUOb 軸承部11 閥軌道通過部20、22 吸氣通路21 壓縮器23 發(fā)動機燃燒室24 渦輪25 排氣通路
26 低壓EGR通路27、29 廢氣循環(huán)閥28 高壓EGR通路
權(quán)利要求
1.一種廢氣循環(huán)閥，其特征在于，包括 直線狀的排氣通路，該排氣通路供廢氣流過； 廢氣循環(huán)通路，該廢氣循環(huán)通路從所述排氣通路分支，并將所述廢氣朝吸氣通路引導(dǎo)； 軸，該軸位于分支為所述排氣通路和所述廢氣循環(huán)通路的通路內(nèi)壁并能自由轉(zhuǎn)動；以及 蝶閥，該蝶閥的兩個翼部能以所述軸為中心進行轉(zhuǎn)動，當(dāng)一個單側(cè)翼部將所述排氣通路打開時，另一個單側(cè)翼部將所述廢氣循環(huán)通路關(guān)閉，當(dāng)所述一個單側(cè)翼部減小所述排氣通路時，所述另一個單側(cè)翼部將所述廢氣循環(huán)通路打開。
2.如權(quán)利要求I所述的廢氣循環(huán)閥，其特征在于， 所述蝶閥形成由與所述軸的軸向正交的方向上的直線部分及其兩端的圓弧部分構(gòu)成的長圓形狀。
3.如權(quán)利要求2所述的廢氣循環(huán)閥，其特征在于， 所述蝶閥形成為以所述軸為中心的兩個翼部呈非對稱的長圓形狀，當(dāng)一個單側(cè)翼部將所述排氣通路關(guān)閉時，在該一個單側(cè)翼部與所述排氣通路內(nèi)壁之間形成有間隙。
全文摘要
一種廢氣循環(huán)閥，包括排氣通路(4)，該排氣通路(4)將廢氣入口(2)和廢氣出口(3)配置在同一直線上；EGR通路(7)，該EGR通路(7)從排氣通路(4)分支；軸(8)，該軸(8)以能自由轉(zhuǎn)動的方式安裝于排氣通路(4)與EGR通路(7)的分支部分；以及長圓形狀的蝶閥(9)，該蝶閥(9)與軸(8)一體轉(zhuǎn)動，以將排氣通路(4)和EGR通路(7)打開、關(guān)閉。
文檔編號F02M25/07GK103237978SQ201080070480
公開日2013年8月7日 申請日期2010年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月13日
發(fā)明者栗原朗優(yōu), 長谷川曉 申請人:三菱電機株式會社