专利名称：废气循环阀的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种使废气朝吸气系统再循环的废气循环阀。
背景技术：
废气循环(EGR:Exhaust Gas Recirculation:废气再循环)阀通过对设置于排气通路与废气循环通路的分支部分的阀芯的开度进行控制，来对经由废气循环通路而朝吸气通路循环的循环废气量进行调节。例如在专利文献I的阀装置中，在供来自内燃发动机的废气流入的入口筒与朝外部流出的出口筒及朝再循环装置流出的出口筒相交叉的部位构成的外壳内设有蝶阀。该蝶阀位于这些筒的连接部位的前方的、对流动至此处的流体造成妨碍的位置处，并且上述阀装置采用利用电动机使其转动来对流体的流动进行控制，并对流动至再循环装置的废气量进行控制的三通阀结构。作为三通阀结构的其它例子，例如存在专利文献2、专利文献3。专利文献2的废气处理装置由在形成有一个入口和两个出口的阀室内以支轴为支点进行转动的臂、设于该臂的阀按压部的支承杆、在臂的两侧被支承杆支承成具有倾斜自由度的阀瓣(flap valve)构成，上述废气处理装置采用利用阀 瓣的正反面将两个出口交替地打开、关闭，来用于交替地进行废气中的杂质捕集的三通阀结构。另外，专利文献3的废气再循环装置采用在并行的冷却通路和旁通通路的合流部上设置蝶阀，用于对从各通路流入合流部的废气的混合比进行控制的三通阀结构。现有技术文献专利文献专利文献1:日本专利特表2009 - 517595号公报专利文献2:日本专利特开平10 — 121996号公报专利文献3:日本专利特开2009 - 156115号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题在专利文献I的三通阀结构中，由于蝶阀位于对废气的流动产生妨碍的位置，因此，存在产生流量及压力的损失这样的技术问题。此外，废气的入口筒和出口筒没有配置在直线上，因此，需使与出口筒连接的排气管折曲以转向消声器的位置，从而还存在外壳变大、发动机布局的配管布置自由度降低这样的技术问题。专利文献2、3的三通阀结构并不是以废气循环阀为目的的结构，因此，不能简单地应用。另外，与专利文献I相同地，由于阀位于会对流体的流动造成妨碍的位置处，且入口和出口没有配置成直线状，因此，也存在上述技术问题。本发明为解决上述技术问题而作，其目的在于通过将废气的通路形成直线状来降低流量损失，并且不会产生因设置废气循环阀而导致排气管折曲等情况，能提高发动机布局的配管布置自由度。解决技术问题所采用的技术方案本发明的废气循环阀包括:直线状的排气通路，该排气通路供废气流过；废气循环通路，该废气循环通路从排气通路分支，并将废气朝吸气通路引导；轴，该轴位于分支为排气通路和废气循环通路的通路内壁并能自由转动；以及蝶阀，该蝶阀的两个翼部能以轴为中心进行转动，当一个单侧翼部将排气通路打开时，另一个单侧翼部将废气循环通路关闭，当一个单侧翼部减小排气通路时，另一个单侧翼部将废气循环通路打开。发明效果根据本发明，通过将排气通路设成直线状，能抑制废气的压力损失并能降低流量损失，且不会产生因设置废气循环阀而导致排气管折曲等情况，能提高发动机布局的配管布置自由度，并能实现紧凑化。
图1是本发明实施方式I的废气循环阀的外观立体图，其示出了将排气通路打开、将EGR通路关闭的状态。图2是实施方式I的废气循环阀的外观立体图，其示出了将排气通路关闭、将EGR通路打开的状态。 图3是表示使用实施方式I的废气循环阀的发动机机构的结构例的图。图4是沿着图1所示的AA线将废气循环阀剖开后的剖视图，其示出了将排气通路打开、将EGR通路关闭的状态。图5是沿着图1所 示的AA线将废气循环阀剖开后的剖视图，其示出了将排气通路关闭、将EGR通路打开的状态。图6是表示排气通路的结构例的剖视图，图6 (a)示出了倾斜O度，图6 (b)示出了倾斜45度，图6 (C)示出了倾斜90度。图7是表示排气通路的倾斜角度与通路内流量之间的关系的CFD分析结果。图8是表示实施方式I的蝶阀的长圆形状的主视图。图9是外壳形状与正圆形状的蝶阀相对应的废气循环阀的外观立体图。图10是表示实施方式I的蝶阀的变形例的主视图。图11是具有图10所示的非对称形状的蝶阀的废气循环阀的剖视图。
具体实施例方式以下，为了更详细地说明本发明，参照附图对用于实施本发明的实施方式进行说明。实施方式I如图1及图2所示，本实施方式I的废气循环阀是在形成有作为流体流入口的废气入口 2、作为流出口的废气出口 3及EGR气体出口 6的外壳I的内部设有蝶形形状的阀(以下称为“蝶阀”)9的三通阀结构，其将从废气入口 2流入的流体的流动方向切换至废气出口 3或EGR气体出口 6。以下，使用将该废气循环阀应用到图3所示的发动机机构的废气循环阀27或废气循环阀29的例子来进行说明。
在图3中，在吸气通路20中流动的空气在压缩器21中被压缩，该压缩空气在吸气通路22中流动而供给至发动机燃烧室23。从发动机燃烧室23排出的废气经由排气通路25，一边对涡轮24进行驱动，一边被排出至外部。形成有使在涡轮24下游的排气通路25中流动的低压的废气循环至压缩器21上游的吸气通路20的低压EGR通路26，并设置废气循环阀27，以对从排气通路25朝低压EGR通路26循环的废气的流量进行控制。或者，形成使在涡轮24上游、即发动机燃烧室23下游的排气通路25中流动的高压的废气朝发动机燃烧室23上游的吸气通路22循环的高压EGR通路28，并设置废气循环阀29，以对从排气通路25朝高压EGR通路28循环的废气的流量进行控制。图4及图5是沿图1所示的AA线将废气循环阀剖开的剖视图。另外，图1及图4示出了将排气通路4侧打开、将EGR通路7侧关闭的状态，图2及图5示出了将排气通路4侧关闭、将EGR通路7侧打开的状态。在图1、图2、图4及图5所示的废气循环阀中，在外壳I中形成有将废气入口 2及废气出口 3连通的直线状的排气通路4。上述排气通路4与图3所示的排气通路25连通，使废气从废气入口 2朝废气出口 3的方向流动。另外，在外壳I中形成有从排气通路4分支的EGR通路7。EGR通路7在与排气通路4的直线方向大致正交的方向上分支。该EGR通路7与低压EGR通路26 (或高压EGR通路28)连通，以使从分支口 5朝EGR气体出口 6的方向再循环的气体(以下称为“EGR气体”)流动。从EGR气体出口 6流出的EGR气体经由低压EGR通路26 (或高压EGR通路28)而朝吸气通路20 (或吸气通路22)流出。在外壳I的排气通路4与EGR通路7分支的分支部分形成有轴承部10a、10b，这些轴承部10a、10b将轴8的轴向两端部分支承成能自由转动，从而将轴8轴支承于分支部分的通路内壁的位置。在该轴8上安装 有长圆形状的蝶阀9。另外，在分支口 5的开口部分中的、除了设置有轴8的部分之外的其余部分处形成有供蝶阀9的单侧翼部9b落位的阀座5a。另外，在图示例中，轴8被设于两端部分的轴承部10a、10b双臂支承，但也可在任意一端部分设置轴承部来进行单臂支承。当利用未图示的致动器来驱动轴8旋转时，安装于该轴8上的蝶阀9也一体地旋转。通过使蝶阀9朝一个方向旋转，一个单侧翼部9a便朝将排气通路4逐渐关闭的方向移动，以减小开口面积，与此同时，另一个单侧翼部9b将EGR通路7逐渐打开。通过使蝶阀9朝相反方向旋转，则一个单侧翼部9a将排气通路4逐渐打开，与此同时，另一个单侧翼部9b将EGR通路7逐渐关闭。此处，对排气通路4的形状与流量及压力损失之间的关系进行说明。图6(a)是与本实施方式I的排气通路4同样地将废气入口 2和废气出口 3配置在直线上的、倾斜O度的排气通路4的剖视图，图6(b)是在中途倾斜了 45度后的排气通路4的剖视图，图6(c)是在中途倾斜了 90度后的排气通路4的剖视图。图7是使流体在图6所示的各倾斜角度的排气通路4中朝箭头方向流动时的、通路内流量及通路内压力损失的CFD(ComputationalFluid Dynamics:计算流体动力学)分析结果。将各排气通路4恒定地设为Φ50ι πι,将地点PO、Pl的压力差Λ P恒定地设为lOkPa。另外，图表的纵轴表示流量(L/min)，横轴表示各排气通路4的倾斜角度(度)。根据图7的图表可知，在将倾斜O度的排气通路4的流量设为100%的情况下，若使排气通路4倾斜45度，则流量减少为大约62%，若使排气通路4倾斜90度，则流量减少为大约53%。即，通路内压力损失随着倾斜加剧而增加。这样，可知流体容易受到通路形状的影响，直线形状的通路的流量及压力的损失最少。 在本实施方式I中，排气通路4为直线结构，因此，废气的流量及压力的损失较少。除此之外，由于将轴8配置于排气通路4与EGR通路7的分支部分，因此，轴8不会对废气的流动造成妨碍，能抑制流量的损失。另外，当排气通路4打开时，由于蝶阀9的一个单侧翼部9a沿着排气通路4的内壁面，同时另一个单侧翼部9b将分支口 5封闭，因此，两个翼部9a、9b均不会妨碍排气通路4内的废气的流动，能抑制流量的损失。另外，废气入口 2和废气出口 3位于同一直线上，因此，在将废气循环阀配置于图3所示的排气通路25的中途的情况下，构成该排气通路25的排气管不会产生折曲等，提高了发动机布局的配管布置自由度。藉此，能使发动机紧凑化。图8是表示蝶阀9的形状的主视图。蝶阀9是由与轴8的轴向正交的方向的直线部分和其两端的圆弧部分构成的长圆形状。该圆弧部分的曲率半径也可以是任意的。在图8的例子中，在蝶阀9的长边方向的中心固定有轴8，两个翼部9a、9b相对于轴8呈对称形状。单侧翼部9a起到了将排气通路4关闭的阀芯的作用，单侧翼部9b起到了将EGR通路7关闭的阀芯的作用。该蝶阀9是简单的长圆形状，因此，能通过对金属板等板材进行冲裁加工等容易地制作出。另外，轴8和蝶阀9只要通过任意的安装方法加以固定即可，例如利用销或螺钉旋紧来加以固定。另外，由于蝶阀9是具有沿着将圆筒状的排气通路4剖开后的圆形截面的圆弧部分的长圆形状，因此，能将外壳I中蝶阀9在进行打开关闭动作时通过的部分、即阀轨道通过部11的直径扩大量抑制到最小限度。藉此，能实现外壳I的小型化及轻量化。与此相对，图9中示出了将蝶阀9设为正圆形状而非长圆形状的情况下的废气循环阀。当欲将蝶阀9形成为正圆且形成为沿着排气通路4的圆形截面的形状时，在轴8的轴向上对蝶阀9进行拉伸。这样，为了确保阀轨道通过部11，外壳I也需大幅扩大直径。因此，外壳I大型化且变重。另外，虽未图示，但即便将蝶阀9设为四边形状，也同样需要大幅扩大外壳I的直径。此外，当图4所示的排气通路4打开时，两个翼部9a、9b的朝向与废气的流向相同，因此，轴8上产生的转矩较少。藉此，能容易地进行打开关闭动作。另外，产生的转矩会施加在将排气通路4打开的方向上，因此，起到了对EGR通路7的关闭进行辅助的自动防止故障(fail safe)的作用。另外，当图5所示的排气通路4关闭时，蝶阀9受到废气的压力而在轴8上产生转矩，但由于两个翼部9a、9b相对于轴8呈对称形状，因此，上述压力大致相等，降低了转矩。藉此，能容易地进行阀的打开、关闭动作。至此为止说明的蝶阀9形成为如图5所示使从轴8到单侧翼部9a前端为止的长度dl比排气通路4的直径d2短，即便将排气通路4关闭，也不会完全关闭，而留有间隙(间隙量d3)。藉此，能在吸入EGR气体的同时减小排气通路4，以同时起到节流阀的功能。通过使蝶阀9相对于轴8呈非对称形状，就能容易地调节单侧翼部9a的长度dl，因此，能与发动机燃 烧室23的条件相符合地进行任意的间隙量d3、即最大EGR量的调节。图10是表示蝶阀9的变形例的主视图，如上所述改变长度dl而形成为非对称形状。非对称形状的蝶阀9能仅通过改变直线部分的尺寸来加以制作，无需改变圆弧部分的形状。藉此，也可与图8所示的对称形状的蝶阀9同样地形成简单的长圆形状，并能通过金属板的冲裁加工等容易地制作出。图11中示出了具有图10说明的非对称形状的蝶阀9的废气循环阀的剖视图。增长将排气通路4封闭的单侧翼部9a的长度dl来减少废气，便相应地会使流入EGR通路7的EGR气体的最大EGR量增加。这样，由于能通过改变蝶阀9的形状来调节废气的减少量，因此，无需使外壳I变形。另外，通过改变两个翼部9a、9b的面积比来调节在排气通路4关闭时施加于两个翼部9a、9b的压力，从而能容易地调节转矩。因此，能进一步降低在蝶阀9上产生的转矩。如上所述，根据实施方式1，废气循环阀包括:直线状的排气通路4，该排气通路4供废气流过；EGR通路7，该EGR通路7从排气通路4分支并将废气朝吸气通路20 (或吸气通路22)引导；轴8，该轴8位于分支为排气通路4和EGR通路7的通路内壁并能自由转动；以及蝶阀9，该蝶阀9的两个翼部9a、9b以轴8为中心进行转动，当一个单侧翼部9a将排气通路4打开时，另一个单侧翼部9b将EGR通路7关闭，当一个单侧翼部9a将排气通路4关闭时，另一个单侧翼部9b将EGR通路7打开。因此，能抑制在排气通路4中流动的废气的压力损失，并能抑制流量损失。另外，不会产生因设置废气循环阀而导致排气管折曲等情况，从而能提高发动机布局的配管布置自由度，进而能实现发动机的紧凑化。此外，由于将阀芯设为蝶形形状，因此，能降低转矩。另外，根据实施方式1，由于将蝶阀9设为由与轴8的轴向正交的方向上的直线部分及其两端的圆弧部分构成的长圆形状，因此，能将阀轨道通过部11的直径扩大量抑制到最小限度，从而能使外壳1小型化及轻量化。另外，能简化阀形状，能便宜且容易地制作出。另外，根据实施方式1，仅通过改变蝶阀9的长圆形状的直线部分的尺寸就能容易地形成为非对称形状。此外，以一个单侧翼部9a在将排气通路4关闭时在其与排气通路4的内壁之间形成有间隙的方式，将蝶阀9设为以轴8为中心的两个翼部9a、9b呈非对称的长圆形状，从而能调节排气通路4的排气减少量，另外，能进一步降低转矩。另外，本申请发明在其发明范围内，能进行实施方式的任意构成要素的变形，或是能省略实施方式的任意的构成要素。工业上的可利用性如上所述，本发明的废气循环阀既可以用于图3所示的低压EGR用的废气循环阀27，也可以用于高压EGR用的废气循环阀29。不过，由于将排气通路设为直线状，并将轴及蝶阀配置于不会对废气的流动造成妨碍的位置处来实现大流量化，因此，更适于低压EGR用的废气循环阀。符号说明I 外壳2 废气入口3 废气出口4 排气通路5 分支口5a 阀座
6 EGR 气体出口7 EGR 通路8 轴9 蝶阀9a、9b 单侧翼部IOaUOb 轴承部11 阀轨道通过部20、22 吸气通路21 压缩器23 发动机燃烧室24 涡轮25 排气通路
26 低压EGR通路27、29 废气循环阀28 高压EGR通路
权利要求
1.一种废气循环阀，其特征在于，包括 直线状的排气通路，该排气通路供废气流过； 废气循环通路，该废气循环通路从所述排气通路分支，并将所述废气朝吸气通路引导； 轴，该轴位于分支为所述排气通路和所述废气循环通路的通路内壁并能自由转动；以及 蝶阀，该蝶阀的两个翼部能以所述轴为中心进行转动，当一个单侧翼部将所述排气通路打开时，另一个单侧翼部将所述废气循环通路关闭，当所述一个单侧翼部减小所述排气通路时，所述另一个单侧翼部将所述废气循环通路打开。
2.如权利要求I所述的废气循环阀，其特征在于， 所述蝶阀形成由与所述轴的轴向正交的方向上的直线部分及其两端的圆弧部分构成的长圆形状。
3.如权利要求2所述的废气循环阀，其特征在于， 所述蝶阀形成为以所述轴为中心的两个翼部呈非对称的长圆形状，当一个单侧翼部将所述排气通路关闭时，在该一个单侧翼部与所述排气通路内壁之间形成有间隙。
全文摘要
一种废气循环阀，包括排气通路(4)，该排气通路(4)将废气入口(2)和废气出口(3)配置在同一直线上；EGR通路(7)，该EGR通路(7)从排气通路(4)分支；轴(8)，该轴(8)以能自由转动的方式安装于排气通路(4)与EGR通路(7)的分支部分；以及长圆形状的蝶阀(9)，该蝶阀(9)与轴(8)一体转动，以将排气通路(4)和EGR通路(7)打开、关闭。
文档编号F02M25/07GK103237978SQ201080070480
公开日2013年8月7日 申请日期2010年12月13日 优先权日2010年12月13日
发明者栗原朗优, 长谷川晓 申请人:三菱电机株式会社