(57)【要約】【課題】ＥＧＲバルブが備えるリップシールのシール性低下を抑制する。【解決手段】ＥＧＲバルブは、ＥＧＲガスが流れるガス通路が形成されたバルブハウジング１１を備えている。ＥＧＲバルブは、バルブハウジング１１内を変位するバルブシャフト２０を備えている。バルブシャフト２０は、ガス通路に設けられているバルブシートに着座することによってガス通路を閉塞可能な弁部と、弁部が連結された軸部２１とを有している。また、ＥＧＲバルブは、バルブハウジング１１と軸部２１との間をシールするリップシール３０を備えている。そして、ＥＧＲバルブは、バルブハウジング１１におけるリップシール３０との当接部分に粗面１７Ａを有している。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路と吸気通路とを接続するＥＧＲ通路に適用され、前記排気通路から前記吸気通路に流入するＥＧＲガスの流量を調整するＥＧＲバルブであって、
前記ＥＧＲガスが流れるガス通路が形成されたバルブハウジングと、
前記ガス通路に設けられているバルブシートに着座することによって前記ガス通路を閉塞可能な弁部と該弁部が連結された軸部とを有して前記弁部を変位させることによって前記ガス通路を開閉するバルブシャフトと、
前記バルブハウジングと前記軸部との間をシールするリップシールと、を備え、
前記バルブハウジングにおける前記リップシールとの当接部分に粗面を有するＥＧＲバルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気通路と吸気通路とを接続するＥＧＲ通路に適用されるＥＧＲバルブに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、内燃機関の排気通路と吸気通路とを接続するＥＧＲ通路に適用されるＥＧＲバルブが開示されている。ＥＧＲバルブは、バルブシートに着座することによってガス通路を閉塞可能な弁部を有するバルブシャフトと、バルブシャフトを駆動するアクチュエータと、を備えている。ＥＧＲバルブは、アクチュエータによってバルブシャフトを変位させることでガス通路を開閉し、排気通路から吸気通路に流入するＥＧＲガスの流量を調整する。ＥＧＲバルブには、ＥＧＲバルブのハウジングとバルブシャフトとの間をシールするリップシールが用いられている。リップシールは、ＥＧＲガスや、ＥＧＲガスに含まれている水分が凝縮して生成される凝縮水がアクチュエータ側に浸入することを抑制する。
【０００３】
特許文献１では、発生した凝縮水がリップシールの近傍に残留することを抑制するために、凝縮水を排出する水抜き通路をＥＧＲバルブのハウジングに形成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１８‐８０５８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
リップシールがＥＧＲガスに曝されると結露が発生することがある。すなわち、リップシールの表面に凝縮水が生成されることがある。そして、リップシールと凝縮水とが接触していると凝縮水がリップシールに吸収され、リップシールが膨潤する虞がある。膨潤によってリップシールが変形すると、隙間が生じてリップシールのシール性が低下する。
【０００６】
特許文献１のように、発生した凝縮水を排出するようにしたとしても、リップシールへの結露に起因してリップシールが膨潤しているとシール性が低下するという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するためのＥＧＲバルブは、内燃機関の排気通路と吸気通路とを接続するＥＧＲ通路に適用され、前記排気通路から前記吸気通路に流入するＥＧＲガスの流量を調整するＥＧＲバルブであって、前記ＥＧＲガスが流れるガス通路が形成されたバルブハウジングと、前記ガス通路に設けられているバルブシートに着座することによって前記ガス通路を閉塞可能な弁部と該弁部が連結された軸部とを有して前記弁部を変位させることによって前記ガス通路を開閉するバルブシャフトと、前記バルブハウジングと前記軸部との間をシールするリップシールと、を備え、前記バルブハウジングにおける前記リップシールとの当接部分に粗面を有することをその要旨とする。
【０００８】
リップシールがＥＧＲガスに曝された際には、リップシールの温度が低いほど結露が発生しやすい。上記構成によれば、バルブハウジングにおけるリップシールとの当接部分に粗面が形成されていない場合と比較して、バルブハウジングとリップシールとの接触面積を大きくすることができる。このため、バルブハウジングの熱がリップシールに伝わりやすく、リップシールの温度が上昇しやすい。これによって、リップシールがＥＧＲガスに曝された場合の結露の発生を抑制することができる。すなわち、リップシールが膨潤することによるリップシールの変形を抑制し、シール性の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】ＥＧＲバルブの一実施形態が適用される内燃機関を示す模式図。
【図２】同実施形態にかかるＥＧＲバルブの断面図。
【図３】同実施形態にかかるＥＧＲバルブのリップシール周辺を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、ＥＧＲバルブの一実施形態について、図１〜図３を参照して説明する。
図１に示す内燃機関９０は、気筒＃１〜＃４を有する直列４気筒の内燃機関である。内燃機関９０は、各気筒の燃焼室９３に空気を供給する吸気通路９１を備えている。吸気通路９１には、スロットルバルブ９２が設けられている。燃焼室９３には、燃料を噴射する燃料噴射弁９４と、火花放電を生じさせる点火装置９５とが設けられている。燃焼室９３において空気と燃料との混合気が燃焼される。内燃機関９０は、燃焼された混合気を排気として燃焼室９３から排出する排気通路９６を備えている。
【００１１】
内燃機関９０は、排気をＥＧＲガスとして吸気通路９１に再循環させるＥＧＲ通路８１を備えている。ＥＧＲ通路８１は、吸気通路９１におけるスロットルバルブ９２よりも下流側の部分と排気通路９６とを接続している。ＥＧＲ通路８１には、その流路断面積を調整するＥＧＲバルブ１０が設けられている。ＥＧＲバルブ１０の開度によって、排気通路９６から吸気通路９１に流入されるＥＧＲガスの流量が調整される。
【００１２】
図２を参照してＥＧＲバルブ１０について説明する。ＥＧＲバルブ１０のバルブハウジング１１には、ＥＧＲガスが流れるガス通路１２が形成されている。ガス通路１２は、排気通路９６側の入口１３から吸気通路９１側の出口１４に向かって屈曲して形成されている。ガス通路１２内の入口１３側には、円環状のバルブシート１５が取り付けられている。
【００１３】
ＥＧＲバルブ１０は、バルブシート１５に対して入口１３側から着座することによってガス通路１２を閉塞可能な弁部２３を備えている。図２には、バルブシート１５に弁部２３が着座してガス通路１２が閉塞されている状態を示している。ガス通路１２は、バルブシート１５から弁部２３が離間することによって連通される。ＥＧＲバルブ１０は、弁部２３と軸部２１とを有するバルブシャフト２０を備えている。弁部２３は、バルブシャフト２０の軸部２１の一端に取り付けられている。
【００１４】
バルブシャフト２０は、バルブハウジング１１に収容されている。バルブハウジング１１には、バルブシャフト２０の軸部２１を収容する円柱状の孔であるシャフト収容部１６が形成されている。シャフト収容部１６は、ガス通路１２と連通している。バルブシャフト２０の軸部２１は、シャフト収容部１６に配置されている円筒状の第１筒状軸受４１及び第２筒状軸受４３を介して図中の上下方向に変位可能に支持されている。第１筒状軸受４１及び第２筒状軸受４３は、バルブシャフト２０の軸方向に並べて配置されている。第２筒状軸受４３は、一部分がバルブハウジング１１から突出している。第１筒状軸受４１は、第２筒状軸受４３よりもガス通路１２側に配置されている。
【００１５】
バルブハウジング１１のシャフト収容部１６において第１筒状軸受４１よりもガス通路１２側には、第１筒状軸受４１が配置されている部分よりも径方向に孔が拡がったシール収容部１７が形成されている。シール収容部１７には、円環状のリップシール３０が配置されている。バルブシャフト２０の軸部２１は、リップシール３０の孔に挿通されている。バルブシャフト２０が変位する際には、軸部２１がリップシール３０の内周面を摺動する。リップシール３０は、軸部２１とバルブハウジング１１との間をシールしている。
【００１６】
シャフト収容部１６においてリップシール３０よりもガス通路１２側には、円環状のガードリング４２が取り付けられている。シャフト収容部１６においてガードリング４２が取り付けられている部分は、シール収容部１７よりも径方向に孔が拡がっている。ガードリング４２は、金属材料によって成形されている。ガードリング４２は、シャフト収容部１６のうちガス通路１２側の端部に位置している。バルブシャフト２０の軸部２１は、ガードリング４２の孔に挿通されている。ガードリング４２の孔の直径は、軸部２１の直径よりも大きくされており、軸部２１はガードリング４２に接触しないように挿通されている。
【００１７】
ＥＧＲバルブ１０は、バルブシャフト２０を変位させるアクチュエータ５０を備えている。アクチュエータ５０は、バルブハウジング１１に取り付けられている。アクチュエータ５０は、ケース５１に収容されたコイル５２を備えている。ケース５１には、コイル５２に通電するための端子５３Ａを有するコネクタ５３が設けられている。
【００１８】
コイル５２の内側には、マグネットロータ５４が配置されている。マグネットロータ５４は、バルブシャフト２０と連結されているロータ本体５４Ａと、ロータ本体５４Ａの外周を覆う筒状のマグネット部５４Ｂとを有している。ロータ本体５４Ａには、バルブシャフト２０のうち弁部２３とは反対側における軸部２１の端部が連結されている。ロータ本体５４Ａと軸部２１とは、ねじ機構５５によって連結されている。ロータ本体５４Ａとケース５１との間には第１ボール軸受５６が取り付けられている。マグネット部５４Ｂの内側には、第２ボール軸受５８が設けられている。第２ボール軸受５８は、マグネットロータ５４におけるロータ本体５４Ａとは反対側の端部において、バルブハウジング１１から突出している第２筒状軸受４３との間に取り付けられている。マグネットロータ５４は、第１ボール軸受５６及び第２ボール軸受５８によって、ケース５１内に回転可能に支持されている。
【００１９】
マグネット部５４Ｂの内側には、第１スプリング５７と第２スプリング５９が設けられている。第１スプリング５７は、マグネットロータ５４を第１ボール軸受５６側に付勢している。第２スプリング５９は、弁部２３がバルブシート１５に押し付けられる方向にバルブシャフト２０を付勢している。
【００２０】
アクチュエータ５０では、コイル５２への通電によってマグネットロータ５４が回転することができる。マグネットロータ５４の回転運動は、ねじ機構５５を介してバルブシャフト２０の軸方向に沿った直線運動に変換される。これによって、バルブシャフト２０が図中の上下方向に変位される。このようにアクチュエータ５０によって、バルブシャフト２０を変位させることができ、バルブシャフト２０の変位によってバルブシート１５からの弁部２３の離間と、バルブシート１５への弁部２３の着座と、を行うことができる。
【００２１】
図３を参照してリップシール３０周辺の構造について詳述する。
リップシール３０は、金属材料によって形成されている円環状の芯部３１と、芯部３１に保持されているシール部３２とを有している。シール部３２は、弾性を有するゴム等を材料としている。
【００２２】
円環状の芯部３１は、図３に示す断面において、軸部２１を挟んだ一方側の形状がＵ字をなしている。バルブシャフト２０の軸方向における芯部３１の長さは、軸部２１側よりもバルブハウジング１１側の方が長くなっている。リップシール３０の芯部３１は、シール部３２によって覆われているが、一部がリップシール３０の外面に露出している。芯部３１は、リップシール３０の側面に露出する第１露出部３１Ａと、第１筒状軸受４１側のリップシール３０の頂面に露出する第２露出部３１Ｂとを有している。第１露出部３１Ａは、リップシール３０の側面のうちガス通路１２側に位置している。
【００２３】
バルブハウジング１１の内周面であるシール収容部１７の壁面は、バルブハウジング１１とリップシール３０との接触面積を大きくするために、表面粗さが大きくされた粗面１７Ａとなっている。粗面１７Ａは、リップシール３０の側面に対向する壁面と、リップシール３０の頂面に対向する壁面とに形成されている。シール収容部１７に収容されているリップシール３０は、粗面１７Ａと当接している。なお、図３に示している粗面１７Ａは模式的なものであり、粗面１７Ａによってリップシール３０のシール性が損なわれるものではない。
【００２４】
また、バルブシャフト２０の軸部２１は、中空に形成されている。軸部２１の内部には、軸部２１の構成材料よりも熱伝導率の高い熱伝導材２２が封入されている。熱伝導材２２としては、例えばナトリウムを採用することができる。熱伝導材２２は、バルブシャフト２０の弁部２３がバルブシート１５に当接している状態の軸部２１においてリップシール３０と当接する位置から弁部２３側の範囲に封入されている。
【００２５】
本実施形態の作用及び効果について説明する。
ＥＧＲバルブ１０では、リップシール３０を収容するシール収容部１７が粗面１７Ａを有している。このため、シール収容部１７に粗面１７Ａが形成されていない場合と比較して、バルブハウジング１１とリップシール３０との接触面積が大きくなっている。これによって、バルブハウジング１１の熱がリップシール３０に伝わりやすくなり、リップシール３０のシール部３２の温度が上昇しやすくなる。リップシール３０の温度が低い場合には、リップシール３０がＥＧＲガスに曝されるとリップシール３０の表面に結露が発生することがあるが、リップシール３０の温度が上昇しやすいＥＧＲバルブ１０によれば、リップシール３０がＥＧＲガスに曝された場合の結露の発生を抑制することができる。このため、結露の発生に起因して凝縮水がシール部３２に吸収されることによるシール部３２の膨潤を抑制できる。膨潤によって引き起こされるシール部３２の変形を抑制できるため、リップシール３０のシール性の低下を抑制することができる。
【００２６】
さらに、ＥＧＲバルブ１０のリップシール３０は、芯部３１が露出した第１露出部３１Ａと第２露出部３１Ｂとを有している。第１露出部３１Ａによって、バルブシャフト２０の軸方向に直交する方向からバルブハウジング１１の熱を芯部３１に伝達することができる。第２露出部３１Ｂによって、バルブシャフト２０の軸方向からバルブハウジング１１の熱を芯部３１に伝達することができる。このように芯部３１の温度を上昇させることによって、芯部３１に保持されているシール部３２の温度を上昇させることができる。すなわち、バルブハウジング１１からシール部３２に直接伝わる熱と、バルブハウジング１１から芯部３１を介してシール部３２の内部に伝わる熱とによって、シール部３２の温度を上昇させることができる。これによって、リップシール３０のシール部３２の温度をより早く上昇させることができる。シール部３２の温度をより早く上昇させることによって結露の発生を抑制することができ、結露の発生に起因したシール部３２の膨潤を抑制できる。膨潤によって引き起こされるシール部３２の変形を抑制できるため、リップシール３０のシール性の低下を抑制することができる。
【００２７】
また、ＥＧＲバルブ１０のバルブシャフト２０は、軸部２１に熱伝導材２２が封入されている。このため、軸部２１の熱伝導率が高くなっている。すなわち、軸部２１に伝わった熱が軸部２１に当接しているリップシール３０に伝わりやすい。これによって、軸部２１側からもリップシール３０の温度を上昇させることができる。リップシール３０のシール部３２の温度をより早く上昇させることによって結露の発生を抑制することができ、結露の発生に起因したシール部３２の膨潤を抑制できる。膨潤によって引き起こされるシール部３２の変形を抑制できるため、リップシール３０のシール性の低下を抑制することができる。
【００２８】
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・上記実施形態では、中空の軸部２１に熱伝導材２２を封入しているが、必ずしも熱伝導材２２を封入しなくてもよい。また、単一の材料によって中実の軸部を形成してもよい。
【００２９】
・上記実施形態では、リップシール３０の芯部３１が第１露出部３１Ａと第２露出部３１Ｂとを有しているが、リップシール３０において芯部３１を露出させる位置は変更することができる。リップシール３０において芯部３１が露出する位置は、内燃機関９０の燃焼室における燃焼によって発生する熱が伝わりやすい位置であることが好ましい。
【００３０】
・上記実施形態では、リップシール３０の芯部３１が第１露出部３１Ａと第２露出部３１Ｂとを有しているが、芯部３１のすべてがシール部３２によって覆われていてもよい。
・上記実施形態において、粗面１７Ａをシール収容部１７の壁面における一部に形成してもよい。例えば、シール収容部１７に収容されているリップシール３０に対してバルブシャフト２０の軸方向に直交する方向の壁面、すなわちリップシール３０の側面と対向する壁面のみ表面粗さを大きくしてもよい。
【００３１】
・上記実施形態では、バルブシート１５への弁部２３の着座とバルブシート１５からの弁部２３の離間とを、バルブシャフト２０の軸方向への変位によって行う構成を採用している。ＥＧＲバルブ１０としては、例えば、バルブシャフトの中心軸を回転軸としてバルブシャフトを回転させることによって弁部を変位させて弁部の着座と離間とを行うバタフライバルブを採用することもできる。この場合であっても、上記実施形態におけるリップシール３０やシール収容部１７を適用することによって、上記実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００３２】
・上記実施形態では、ＥＧＲバルブ１０が適用される内燃機関９０を直列４気筒の内燃機関としているが、ＥＧＲ通路８１を備える内燃機関であればＥＧＲバルブ１０を適用することができる。
【符号の説明】
【００３３】
１０…ＥＧＲバルブ、１１…バルブハウジング、１２…ガス通路、１３…入口、１４…出口、１５…バルブシート、１６…シャフト収容部、１７…シール収容部、１７Ａ…粗面、２０…バルブシャフト、２１…軸部、２２…熱伝導材、２３…弁部、３０…リップシール、３１…芯部、３１Ａ…第１露出部、３１Ｂ…第２露出部、３２…シール部、４１…第１筒状軸受、４２…ガードリング、４３…第２筒状軸受、５０…アクチュエータ、５１…ケース、５２…コイル、５３…コネクタ、５３Ａ…端子、５４…マグネットロータ、５４Ａ…ロータ本体、５４Ｂ…マグネット部、５５…ねじ機構、５６…第１ボール軸受、５７…第１スプリング、５８…第２ボール軸受、５９…第２スプリング、８１…ＥＧＲ通路、９０…内燃機関、９１…吸気通路、９２…スロットルバルブ、９３…燃焼室、９４…燃料噴射弁、９５…点火装置、９６…排気通路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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