排气再循环阀、排气再循环阀的解冻系统以及发动机的制作方法

本发明涉及排气再循环阀、排气再循环阀的解冻系统以及发动机。

背景技术：

以往，公知使从发动机排出的排气的一部分返回进气侧，通过使氧浓度小的进气燃烧来使燃烧温度降低，从而降低在燃烧时所产生的NO_x的排气再循环。

在这样的排气再循环中，设有使发动机的排气歧管与进气歧管连通的再循环管路，并且在再循环管路的中途设有排气再循环阀(例如，参照专利文献1)。在实施排气再循环的情况下，使排气再循环阀打开，使排气的一部分从排气歧管向进气歧管再循环。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：WO2003/006815

技术实现要素：

发明所要解决的技术问题

然而，在现有的排气再循环阀中，在寒冷地带等使用的情况下，排气中所含有的水分在与阀体连结的阀杆和对阀杆进行支撑的支撑部之间冻结，会使排气再循环阀以关闭状态固着。在这样的状态下，在发动机运转后，存在利用来自充分升温的发动机的热来使冻结部分解冻需要等待，在能够实施排气再循环之前需要花费时间的问题。

或者在轻微固着的情况下，通过擦拭动作来除去冻结部分，使阀体打开，但是冰片夹在阀杆与支持部之间，在阀体打开的状态下会再次固着。

本发明的目的之一在于提供一种排气再循环阀、排气再循环阀的解冻系统及发动机，即使在产生冻结的情况下，也能够切实地缩短在能够实施排气再循环之前的启动时间。

用于解决技术问题的技术方案

本发明的排气再循环阀的特征在于，阀外壳，其设有排气通路；阀体，其设置于所述排气通路，并且开闭该排气通路；阀杆，其设置为与所述阀体连结且能够在轴向上移动；在所述阀外壳设有：流入部，其从外部供给有流体；凹部，其使从所述流入部流入的所述流体经过所述阀杆的附近流通；节流部，其从所述流入部朝向所述阀杆的附近开口。

在这里，阀杆在排气再循环阀中通常位于中央里侧位置，为使解冻用的流体能够切实地流入这样的阀杆的附近，在本发明中，在阀外壳设有凹部。然而，在这样的凹部中，流体容易积存，因此通过设置朝向阀杆开口的节流部，使所流入的流体强力地喷射到凹部，这样，即使在凹部也能够使流体切实地循环，能够迅速地使阀杆的附近升温而促进解冻。

在本发明的排气再循环阀中，在所述阀外壳设有使所述流体流出的流出部，优选所述凹部使所述流体从所述流入部向所述流出部流通。

本发明的排气再循环阀的解冻系统的特征在于，具备：上述任一排气再循环阀；供给流路，其从发动机的冷却水回路分流而将发动机冷却水作为所述流体供给到所述排气再循环阀；返回流路，其使所述发动机冷却水从所述排气再循环阀返回到所述发动机的冷却水回路的返回侧。

优选在本发明的排气再循环阀的解冻系统中，所述发动机的冷却水回路具备：第一冷却水回路，其在所述发动机冷却水向所述发动机流入的一侧设有泵；第二冷却水回路，其在所述发动机冷却水从所述发动机流出的一侧经由调温器分流而使所述发动机冷却水经过散热器向所述泵返回；所述供给流路的与所述发动机的冷却水回路的分流位置设置在所述泵的流出侧与所述调温器之间，所述返回流路向所述发动机的冷却水回路的返回位置设置在所述散热器的流出侧与所述泵流入侧之间。

本发明的发动机搭载有以上所说明的排气再循环阀的解冻系统。

附图说明

图1是表示本发明一实施方式的发动机及搭载于该发动机的排气再循环阀的解冻系统的示意图。

图2是表示排气再循环阀的剖面图。

具体实施方式

【解冻系统的简要说明】

以下，基于附图对本发明的实施方式进行说明。

图1是表示本实施方式的发动机10及搭载于该发动机的排气再循环阀3的解冻系统1的示意图。

解冻系统1是以短时间对构成未图示排气再循环系统的排气再循环阀3的冻结进行解冻，使在能够实施排气再循环之前的启动时间缩短的系统。

此外，假设本实施方式中的发动机10搭载于在寒冷地带等使用的建筑机械，但不限于此。并且，排气再循环阀3的冻结是在这样的寒冷地带等运行的建筑机械中实施发动机10的排气再循环后，发动机10的停止状态持续规定时间而产生的。也就是说，在排气再循环的实施中，排气在排气再循环阀3内通过，但在发动机10停止后，在排气再循环阀3内残留的排气中的水分由于外气温度的降低而被冷却，从而发生冻结。

在图1中，解冻系统1由阀解冻用水回路2和排气再循环阀3构成，阀解冻用水回路2从利用发动机冷却水对发动机10进行冷却的作为冷却水回路的发动机冷却水回路11分流，再次与发动机冷却水回路11合流，排气再循环阀3设置为使来自阀解冻用水回路2的发动机冷却水能够流入且流出。

首先，在这里，发动机冷却水回路11具备：在发动机10的内部设置的发动机侧水套12、在发动机10的外部设置的第一冷却水回路13、以及同样在发动机10的外部设置的第二冷却水回路14。

发动机侧水套12在气缸体10A及气缸盖10B内穿过而相互连通，构成为供发动机冷却水流通的内部空间。在气缸体10A设有使发动机冷却水从第一冷却水回路13流入发动机侧水套12的发动机侧流入部12A。在气缸盖10B设有使发动机冷却水从发动机侧水套12向第一冷却水回路13流出的第一发动机侧流出部12B。

在第一冷却水回路13，在发动机冷却水向发动机10流入的一侧，设有水泵15，该水泵15作为使发动机冷却水循环的泵。利用发动机10的输出来驱动水泵15。

第二冷却水回路14构成为在发动机冷却水从发动机10流出的一侧经由调温器16分流，使发动机冷却水经过散热器17而返回水泵15。

此外，如以下所说明的那样，发动机冷却水的一部分作为解冻系统的解 冻水而被使用。

【解冻系统的阀解冻用水回路的说明】

阀解冻用水回路2具备供给流路21和返回流路22，供给流路21从发动机侧水套12分流，使发动机侧水套12内的一部分发动机冷却水作为流体即解冻水向排气再循环阀3供给，返回流路22使来自排气再循环阀3的解冻水向发动机冷却水回路11的返回侧，具体地说向位于水泵15的上游侧的第一、第二冷却水回路13、14的合流部分返回。在气缸体10A设有使解冻水从发动机侧水套12向供给流路21流出的第二发动机侧流出部21A。

【排气再循环阀的说明】

图2是表示排气再循环阀3的剖面图。

在图2中，排气再循环阀3具备：阀外壳31，其在内部设有排气通路31A；附图中的上下第一阀座32及第二阀座33，其设置在排气通路31A的中途；附图中的上下第一阀体34及第二阀体35，其相对于第一、第二阀座32、33接触及分离而开闭排气通路31A；阀杆36，其设置为与作为阀体的第一、第二阀体34、35连结且能够在轴向上移动。

阀外壳31具备铸造的主体部分，在该主体部分设有在内部支承阀杆36的衬套37和作为使解冻水流通的凹部的阀侧水套38。并且，阀外壳31具备挡块39，该挡块39设有：阀侧流入部39A，其作为使从外部供给的流体流入阀侧水套38的流入部；阀侧流出部39B，其作为使流体从阀侧水套38流出的流出部；节流部39D，其从阀侧流入部39A朝向阀杆36的附近开口。

后文将对阀侧水套38及挡块39进行详细说明。

阀外壳31内的排气通路31A由供排气从附图中右侧的排气入口3A流入的入口侧通路31B、使排气从附图中左侧上下的第一排气出口3B及第二排气出口3C流出的第一出口侧通路31C及第二出口侧通路31D构成。

其中，作为出口侧通路设置一个即可，不需要一定像本实施方式那样设置多个。

第一阀座32被设置为入口侧通路31B与第一出口侧通路31C的交界，第一阀体34相对于第一阀座32接触及分离。

第二阀座33被设置为入口侧通路31B与第二出口侧通路31D的交界，并且第二阀体35相对于第二阀座33接触及分离。

第一、第二阀体34、35均为提升阀形状，通过阀杆36的移动而被同步 驱动。

显然，在出口侧通路为一个的情况下，分别设置一个这样的阀体及所述阀座即可，不需要设置多个。

阀杆36在阀外壳31内插入贯通孔31F，该贯通孔31F贯通第一出口侧通路31C与第一出口侧通路31C上方的弹簧室31E。在阀杆36的上部侧设有将螺旋弹簧3D夹持在阀外壳31内的座面31G之间的凸缘，在此省略详细的图示。利用螺旋弹簧3D，经由阀杆36向第一、第二阀体34、35关闭的一侧施力。

此外，在阀外壳31上安装有电动式直线马达M。利用从直线马达M突出的杆的前端对阀杆36的端部进行挤压，能够克服螺旋弹簧3D的弹簧力而使第一、第二阀体34、35向打开状态位移。

衬套37形成为在中央具有插入孔37A的筒状。衬套37在插入孔37A插入有阀杆36的状态下保持在贯通孔31F内，并且滑动自如地支承阀杆36。在外气温度低的情况下，阀杆36会与衬套37固着。这是由于残留的排气中的水分在阀杆36的表面、衬套37的插入孔37A周围冻结。

在贯通孔31F中在滑动自如地插入有阀杆36的状态下嵌入有筒状的刮削器3E。刮削器3E是与该阀杆36的滑动相配合，刮去在阀杆36的表面附着的碳等的部件。

【阀侧水套的说明】

如图2所示，阀侧水套38在阀外壳31内，在入口侧通路31B的附图中上方被厚壁部31H隔开。通过在阀侧水套38与入口侧通路31B之间设置厚壁部31H，在阀侧水套38内流动的解冻水的温度不会受到比流入入口侧通路31B内的、更高温的排气的影响，这样的解冻水不会作为排气的冷却水而发挥功能。

这样的阀侧水套38在使解冻水从阀侧流入部39A向阀侧流出部39B流通的部位，具备挡块39侧的第一凹部38A、接近衬套37的第二凹部38B、以及与排气入口3A向相同方向开口的开口部38C。第一凹部38A经由该开口部38C面向阀侧流入部39A及阀侧流出部39B。

第一凹部38A利用阀侧水套38的开口部38C侧的部分形成。该第一凹部38A形成连接挡块39的阀侧流入部39A与阀侧流出部39B的最短流路，具有附图中大致纵向的矩形剖面形状。

第二凹部38B作为从第一凹部38A向阀外壳31中央里侧位置延长的部分而形成，具有附图中大致横向长的矩形剖面形状。利用第一凹部38A形成解冻水在阀侧流入部39A及阀侧流出部39B之间流动的最短流路，与此相对，第二凹部38B设置在从这样的流路偏离的位置。

因此，在第二凹部38B，流入的解冻水容易积存，冷却的解冻水滞留而不能充分发挥解冻功能。于是，在本实施方式中，设有后述节流部39D，通过设置节流部39D，能够促进由于衬套37及被该衬套37支承的阀杆36的冻结而固着的部分的解冻。

【挡块的说明】

挡块39是通过机械加工在规定厚度的块状部件上设置阀侧流入部39A及阀侧流出部39B的结构。挡块39自身在封堵阀侧水套38的开口部38C的位置安装于阀外壳31主体部分的平坦的安装面31I。在安装面31I与挡块39之间插入有环装密封部件39C。

在这里，阀外壳31的安装面31I是加工为规定的平面粗糙度的加工面。在这样的安装面31I上还安装有将排气向排气再循环阀3的排气入口3A引导的未图示的再循环管路。

在挡块39上设有与阀侧流入部39A连通，经过阀侧水套38而朝向阀杆36的附近开口的节流部39D。具体地说，节流部39D的方向如附图中实线箭头A所示，是使节流部39D所喷出的解冻水朝向第二凹部38B的中央的方向。

这样，解冻水朝向第二凹部38B强力地喷射，直接冲击在第二凹部38B内容易积存的解冻水而对其进行搅拌，能够促进解冻水的流动。其结果是，利用连续地流入的解冻水的温度使由于衬套37及阀杆36的冻结而固着的部分良好地升温。

此外，对于节流部39D的方向，不限于以上所说明的方向，例如也可以是附图中双点划线箭头B、C所示的那样，沿着第二凹部38B的内壁面喷出流体的方向。

【发动机冷却水及解冻水的流动的说明】

在寒冷地带等，在发动机10停止后经过一晚的情况下等，利用排气再循环而再循环的排气中的水分由于外气温度的降低而冻结，阀杆36及衬套37固着。在这样的状况下，第二天早上发动机10再次启动时，水泵15驱动，发动机冷却水在发动机冷却水回路11的第一冷却水回路13循环，从发动机 侧水套12分流的发动机冷却水作为解冻水在阀解冻用水回路2中循环。

此时在发动机10启动后其燃烧温度立即达到高温，因此发动机冷却水的温度虽然没有上升到以散热器17热交换的程度，但是在短时间内达到生成空调用制热空气的程度的温度。同样，作为解冻水的温度，也在短时间内达到对阀杆36与衬套37的冻结部分进行解冻所需的足够的温度。而且，由于发动机冷却水不会达到显著的高温，调温器16保持关闭。因此，发动机冷却水不会流动到具有散热器17的第二冷却水回路14，被散热器17冷却的发动机冷却水与解冻水不会在合流部分混合。因此，解冻水维持在适合对冻结部分进行解冻的温度，迅速地对冻结部分进行解冻，能够在短时间内实施排气再循环。

在冻结部分解冻后发动机10继续运行，发动机冷却水的温度充分达到高温，调温器16开放，发动机冷却水在第二冷却水回路14侧循环，发动机冷却水被散热器17冷却。另一方面，冻结水虽然升为高温，但是由于与利用散热器17冷却的发动机冷却水合流，因此达到与发动机冷却水大致相同的温度，能够维持在规定的温度。在实施排气再循环的情况下，通过排气再循环阀3的排气的温度与解冻水的温度相比更高。因此，这一次相对于被这样的排气加热的阀杆36、衬套37，解冻水作为阀侧冷却水发挥功能，对加热部分进行冷却。

此外，如前所述，阀侧水套38与入口侧通路31B被厚壁部31H隔开，因此在排气再循环阀3内，流入该入口侧通路31B的排气不会被解冻水冷却。

根据以上本实施方式，在排气再循环阀3设置的阀侧水套38的第二凹部38B与解冻水的阀侧流入部39A及接近阀侧流出部39B的第一凹部38A相比容易使水积存，但是由于在阀侧流入部39A设有朝向第二凹部38B开口的节流部39D，因此能够使流入的解冻水强力地喷射到第二凹部38B。这样，在第二凹部38B解冻水切实地循环，因此能够使由于阀杆36与衬套37的冻结而产生的固着部分迅速地升温而促进解冻，切实地缩短在能够实施排气再循环之前的启动时间。

此外，本发明不限于前述实施方式，意在包括在能够实现本发明目的范围内的变形、改良等。

在所述实施方式中，阀解冻用水回路2构成为解冻水从发动机侧水套12分流，返回发动机冷却水回路11的第一、第二冷却水回路13、14的合流部 分，但不限于此。

也就是说，阀解冻用水回路2的与发动机冷却水回路11的分流位置设置在水泵15的流出侧与调温器16之间即可，例如可以从在发动机10的外侧设置的第一冷却水回路13的调温器16的上游侧分流。

另一方面，阀解冻用水回路2向发动机冷却水回路11的返回位置设置在散热器17的流出侧与水泵15的流入侧之间即可。然而，考虑到在阀解冻用水回路2中流动的解冻水的流量与在发动机冷却水回路11中流动的发动机冷却水的流量的均衡，优选返回位置是所述实施方式中的位置，或者是在第一冷却水回路13中更靠近水泵15的位置。

本发明除了能够用于在建筑机械中搭载的发动机的排气再循环阀之外，还能够用于农用或运输用作业车辆、或者定置式发电机等。

附图标记说明

1…解冻系统，3…排气再循环阀，10…发动机，11…发动机冷却水回路(冷却水回路)，13…第一冷却水回路，14…第二冷却水回路，15…水泵(泵)，16…调温器，17…散热器，21…供给流路，22…返回流路，31…阀外壳，34…第一阀体(阀体)，35…第二阀体(阀体)，36…阀杆，38…阀侧水套(凹部)，39A…阀侧流入部(流入部)，39B…阀侧流出部(流出部)，39D…节流部。