(57)【要約】【課題】バタフライ弁を備えたガス量調整弁において、バタフライ弁を構成するシールリングの摩耗を防止するとともに、摺動動作を繰り返した後でも耐久性を維持できて、ガス量調整弁において十分なガス量調整機能を保持させること。【解決手段】略円管状のノズル内に開閉自在に配置されたシールリングを付帯した略円板状のバタフライ弁を備えたガス量調整弁において、バタフライ弁の外周面の周方向に連続した溝が形成されており、前記溝の一部に、その溝を閉塞する形の突起部が形成されており、かつ前記溝内に１本のシールリングがＣ字形に嵌合されており、該シールリングの合口の間に前記突起部が存在していて、シールリングの一方の端面と他方の端面とがそれぞれ前記突起部の対向する端面と当接しているように構成する。【選択図】図１
2014058946.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ガス還流路に接続されてその一部を構成する略円管状のノズルと、
該ノズル内に開閉自在に配置されて前記排気ガス還流路の開口度合又は開口面積を調節可能な、前記ノズルの内周壁面と該バタフライ弁の外周面とを気密化するためのシールリングを付帯した略円板状のバタフライ弁と
を備えたガス量調整弁において、
前記バタフライ弁の外周面の周方向に連続した溝が形成されており、前記溝の一部に、その溝を閉塞する形の突起部が形成されており、かつ前記溝内に１本のシールリングがＣ字形に嵌合されており、該シールリングの合口の間に前記突起部が存在していて、シールリングの一方の端面と他方の端面とがそれぞれ前記突起部の対向する端面と当接していることを特徴とするガス量調整弁。
【請求項２】
排気ガス還流路に接続されてその一部を構成する略円管状のノズルと、
該ノズル内に開閉自在に配置されて前記排気ガス還流路の開口度合又は開口面積を調節可能な、前記ノズルの内周壁面と該バタフライ弁の外周面とを気密化するためのシールリングを付帯した略円板状のバタフライ弁と
を備えたガス量調整弁において、
前記ノズルが、ポリイミド樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂又はその強化樹脂からなる樹脂成形品から構成されていることを特徴とするガス量調整弁。
【請求項３】
前記ノズルが、ポリイミド樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂又はその強化樹脂からなる樹脂成形品から構成されている、請求項１に記載のガス量調整弁。
【請求項４】
前記強化樹脂は、該強化樹脂の全量を基準として、１〜８０重量％のフィラーで強化されている、請求項２又は３に記載のガス量調整弁。
【請求項５】
内燃機関の排気管に接続されて、排気ガスの一部を排気再循環ガスとして前記内燃機関の吸気間に再循環させるための排気ガス再循環管と、
前記排気ガス再循環管の途中に取り付けられた、請求項１〜４のいずれか１項に記載のガス量調整弁と、
前記バタフライ弁を開閉動作させる駆動モータと
を備えることを特徴とする排気ガス再循環装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バタフライ弁を備えたガス量調整弁と、このガス量調整弁を組み込んだ排気ガス再循環装置に関する。本発明のガス量調整弁は、内燃機関の排気ガスの一部を吸気管内の吸気通路へ再循環させるとき、吸気通路内に混入させる排気ガスの流量を調節するために有利に使用することができ、摺動動作が繰り返し実施されたときであっても、耐久性が保持され、製品機能の経時的低下を効果的に抑制することができる。なお、本明細書において、「弁」及び「バルブ」は同義である。
【背景技術】
【０００２】
各種の流体の流量を調節する流量制御弁としてバタフライ弁が使用されており、特許文献においてその報告がなされている。例えば特許文献１には、制水弁として有用な、バタフライ弁の正逆両圧シール装置が記載されている。このシール装置では、バタフライ弁の弁本体の外周面に周方向溝を形成し、周方向溝内にシールメタルおよび２つのバッファーリングを嵌め込んだ構造が提案されている。この制水弁では、バタフライ弁の弁本体の全閉時に、バッファーリングの半径方向の弾性変形力を利用して、バタフライ弁の弁本体の周方向溝内に嵌め込まれたシールメタルのシール接触面を、弁ハウジングのシート接触面に密着させることで、弁ハウジングの内周壁面とバタフライ弁の弁本体の外周面とを気密化して、流体の全閉洩れを低減している。
【０００３】
また、内燃機関の排気管を流れる排気ガスの一部である排気再循環ガス（ＥＧＲガス）を、吸気管内を流れる吸入空気中に混入させることにより、最高燃焼温度を低下させ、排気ガス中に含まれる有害物質（例えば窒素酸化物）の低減を図るようにした排気ガス再循環システム（ＥＧＲシステム）が知られている。しかし、排気ガスの再循環は、内燃機関の出力の低下及び内燃機関の運転性の低下を伴うので、吸気管内の吸気通路へ還流させるＥＧＲガスの排気ガス還流量（ＥＧＲ量）を調節する必要がある。
【０００４】
そこで、従来より、排気ガス再循環システムの排気ガス還流管内に形成される排気ガス還流路の開口度合または開口面積を調節するための排気ガス再循環システム用の流量制御弁（「ＥＧＲ制御弁」、「ＥＧＲバルブ」等ともいう。）が設けられている。また、このＥＧＲ制御弁としてバタフライ弁を用いたものが、例えば特許文献２に記載されている。このＥＧＲ制御弁は、バタフライ弁の全閉時に、ハウジングの内周壁面に周方向溝を形成し、この周方向溝内にシールリングを設置して、シールリングのシール接触面をハウジングのシート接触面に密着させることで、シールリングの半径方向の弾性変形力を利用してハウジングの内周壁面とバタフライ弁の外周面とを気密化して、ＥＧＲガスの全閉洩れを低減している。
【０００５】
また、ＥＧＲ制御弁としてバタフライ弁を用いたものが、例えば特許文献３にも記載されている。このＥＧＲ制御弁は、バタフライ形のバルブの外周面の周方向溝の片側のリング接触面に、周方向溝の半径方向の底壁側から開口側に至るまで、バルブの半径方向に沿うように複数の突起部を設けることで、周方向溝のリング接触面を非平面形状となし、シールリングの片側の側方接触面と周方向溝の片側のリンブ接触面との接触面積を低減している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平０１−１８８７７２号公報
【特許文献２】特表平１１−５０２５８２号公報
【特許文献３】特開２００５−１１３８７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
バタフライ弁を備えたガス量調整弁においては、製品の機能を低下させるため、開閉部分のうちの接触部及び摺動部分におけるシールリングの摩耗が問題となっている。ここで、「シールリング」とは、ノズルと、該ノズル内に開閉自在に配置されバタフライ弁とで排気ガス還流量調整弁を構成するとき、ノズルの内周壁面とバタフライ弁の外周面とを気密化するために、換言すると、バタフライ弁とノズルの間に存在する微小な隙間を排除するために、通常バタフライ弁の表面に設けた溝に嵌合されるリング状部材であり、ばね構造を有している。シールリングは、そのばね構造により張力を発現するため、ノズルの表面に密着して一定のシール性を確保することができ、バタフライ弁を閉状態としたときのガス漏れを防止することができる。
【０００８】
しかしながら、バタフライ弁の開閉動作時、ノズルとの接触部において上記したようにシールリングの表面が摩耗することがあり得、その結果、本来低下することがあってはならないシールリングの張力が徐々に失われ、最終的に張力が発現できなくなると、ノズルとのシール性が失われてしまうという問題が存在する。かかる問題が存在すると、最終的には、バタフライ弁を閉状態としたときにもガス漏れが発生することとなる。
【０００９】
また、バタフライ弁の開閉動作時、シールリングの側面においてもバタフライ弁との摩耗を生じる傾向にある。このため、バタフライ弁とシールリングの間に隙間が生じ、そこからもガス漏れが発生する。この摩耗の発生原因としては、バタフライ弁の開閉動作時に、シールリングとバタフライ弁の相対的な位置がずれることが考察される。
【００１０】
本発明は、バタフライ弁を備えたガス量調整弁における上述のような問題点にかんがみてなされたものである。したがって、本発明の目的は、バタフライ弁を備えたガス量調整弁と、このガス量調整弁を組み込んだ排気ガス再循環装置において、バタフライ弁の開閉動作時に発生するシールリングの摩耗を防止するとともに、その結果、摺動動作が繰返された後でも耐久性に変化がなく、ガス量調整弁において十分なガス量調整機能を確保可能となすことにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは、上記の目的を達成するために鋭意研究した結果、バタフライ弁を備えたガス量調整弁において、バタフライ弁に付帯されたシールリングを改良することと、バタフライ弁が取り付けられるノズルを改良することと、シールリング及びノズルの両方を改良することとが有効であるという知見を得、本発明を完成した。
【００１２】
本発明は、排気ガス還流路に接続されてその一部を構成する略円管状のノズルと、該ノズル内に開閉自在に配置されて排気ガス還流路の開口度合又は開口面積を調節可能な、ノズルの内周壁面と該バタフライ弁の外周面とを気密化するためのシールリングを付帯した略円板状のバタフライ弁とを備えた排気ガス還流量調整弁、すなわち、ガス量調整弁にある。
【００１３】
一つの面において、本ガス量調整弁は、バタフライ弁の外周面の周方向に連続した溝が形成されており、この溝の一部に、その溝を閉塞する形の突起部が形成されており、かつその溝内に１本のシールリングがＣ字形に嵌合されており、該シールリングの合口の間に上記突起部が存在していて、シールリングの一方の端面と他方の端面とがそれぞれ上記突起部の対向する端面と当接していることを特徴とする。
【００１４】
本発明によれば、シールリングとバタフライ弁の関係を上記のように構成したので、バルブ開閉動作時のシールリングとバタフライ弁の相対位置のずれをなくすことができ、バタフライ弁とシールリングの側面において従来発生していた摩耗を防止することができる。
【００１５】
もう一つの面において、本ガス量調整弁は、ノズルが、ポリイミド（ＰＩ）樹脂、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）樹脂、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）樹脂又はその強化樹脂からなる樹脂成形品から構成されていることを特徴とする。
【００１６】
本発明によれば、ノズルの材質として、従来常用されてきたステンレス鋼等の金属に代えて樹脂成形品を用いることで、ノズルとの接触部において従来発生していたシールリング表面の摩耗を防止することができる。このとき、樹脂製のノズルの側において摩耗が発生することが危惧されるけれども、本発明では、ＰＩ樹脂、ＰＰＳ樹脂、強化樹脂等の摩耗しにくい樹脂を特に使用することで、この問題を回避することができる。
【００１７】
ノズルが強化樹脂から構成されるとき、その強化樹脂は、ＰＩ樹脂、ＰＰＳ樹脂、ＰＥＩ樹脂等に各種の強化材を配合することで形成することができる。適当な強化材は、以下に説明するように、フィラーである。フィラーの量は、広い範囲で変更することができるけれども、通常、強化樹脂の全量を基準として、約１〜８０重量％の量で配合されていることが好ましい。
【００１８】
本発明によれば、ＰＩ樹脂、ＰＰＳ樹脂、ＰＥＩ樹脂等からノズルを形成することに加えて、これらの樹脂にフィラーの適当量を配合することで、シールリング表面の摩耗を防止し、なおかつ樹脂製ノズルの変形も抑制することができる。なお、摺動部における樹脂製ノズルの変形は、シールリングとの摩耗及びクリープ変形によるものと考察されるので、これを抑制するためには、上記したように、フィラーの配合量を１重量％以上とすることが好ましく、望ましくは３０重量％以上を配合する必要がある。なお、フィラーを配合するとき、その配合量が１重量％を下回ると、添加の効果を得ることができない。
【００１９】
本発明は、そのもう一つの面において、内燃機関の排気管に接続されて、排気ガスの一部を排気再循環ガスとして内燃機関の吸気間に再循環させるための排気ガス再循環管と、排気ガス再循環管の途中に取り付けられた本発明のガス量調整弁と、バタフライ弁を開閉動作させる駆動モータとを備えることを特徴とする排気ガス再循環装置にある。ここで、排気ガス再循環装置は、排気ガス再循環システムと呼ぶこともできる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、上記の説明及び以下の詳細な説明から理解されるように、バタフライ弁におけるシールリングの構造を改良したりノズルの材質を改良したりしたので、シールリングの表面及び側面、そしてノズルの内面の摩耗を抑制することができ、よって、バタフライ弁が、その耐久性の低下が問われるほどの繰り返しの摺動動作にさらされたとき（本発明では、これを「摺動動作耐久工程」という。）であっても、バタフライ弁におけるガス漏れ量を大幅に抑制することができる。また、バタフライ弁のガス漏れを長期間にわたって安定に抑制することができるので、バタフライ弁を組み込んだＥＧＲシステムを高い信頼性をもって安定に運転することができ、窒素酸化物（ＮＯｘ）の排出量を効果的に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】排気ガス再循環装置の一部を示す模式図である。
【図２】図１に示した排気ガス再循環装置のガス量調整弁を拡大して示した模式図である。
【図３】ガス量調整弁におけるノズルとバタフライ弁の関係を説明する模式断面図である。
【図４】図３のＡ及びＢの断面図である。
【図５】摺動試験におけるガス漏れ量をプロットしたグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明によるガス量調整弁及び排気ガス再循環（ＥＧＲ）装置は、この技術分野で周知のＥＧＲシステムにおいて有利に使用することができる。本発明によれば、ＥＧＲシステムにおいて特別な変更あるいは改良を施すことなく、そのままのシステムに本発明のガス量調整弁及びＥＧＲ装置を利用することができる。
【００２３】
ＥＧＲシステムは、一般的に述べると、内燃機関（エンジン）の排気管に接続されて、排気ガスの一部（「排気再循環ガス」あるいは「ＥＧＲガス」という。）を吸気管に戻して再循環させることで、吸気の一部に不燃ガスであるＥＧＲガスを混入させる周知の技術である。ＥＧＲ装置は、排気通路を流れる排気ガスの一部を吸気通路へ戻すＥＧＲ流路と、このＥＧＲ流路内のガス量調整を弁開度調整にて行なうＥＧＲバルブ（本発明では「排気ガス還流量調整弁」あるいは「ガス量調整弁」ともいう。）とを少なくとも備え、このＥＧＲバルブの開度が車両の走行状態に応じてエンジン制御装置（ＥＣＵ）によって制御される。ＥＧＲバルブは、吸気通路におけるスロットルバルブの吸気下流側へＥＧＲガスを戻す高圧ＥＧＲ装置に搭載される高圧ＥＧＲバルブであってもよいし、吸気通路におけるスロットルバルブの吸気上流側（例えばターボチャージャ搭載車両であればコンプレッサの吸気上流側）へＥＧＲガスを戻す低圧ＥＧＲ装置に搭載される低圧ＥＧＲバルブであってもよい。
【００２４】
次いで、本発明のＥＧＲバルブ及びＥＧＲ装置の好ましい１形態を図１〜図４を参照して具体的に説明する。なお、ＥＧＲバルブ及びＥＧＲ装置の構成要素を以下において説明するとき、本発明に関連する構成要素を中心に説明するので、特に断りのない限り、記載した構成要素は、それぞれ、従来常用のＥＧＲバルブ及びＥＧＲ装置に含まれる構成要素と構成、寸法、材質等が同様であり、必要に応じて任意に改良や変更を施し得るということを理解されたい。
【００２５】
本形態のＥＧＲ装置は、図示される通り、エンジンの排気管に接続されて、排気ガス（ＥＧＲガス）の一部を吸気管に再循環させるための排気ガス還流路（ガス流路）２の一部を構成するバルブ本体（ハウジング）３、このバルブ本体３内に開閉自在に収容されたバタフライ弁６、このバタフライ弁６の外周面に設けられた周方向溝７内に設置されたシールリング８、バタフライ弁６と一体的に回転方向に動作するバルブシャフト１０を有する排気ガス再循環装置用の流量制御弁（ＥＧＲバルブ）１と、このＥＧＲバルブ１のバタフライ弁６を閉弁方向に付勢するコイルスプリング（リターンスプリング）２１と、バタフライ弁６を開弁方向（または閉弁方向）に駆動する駆動モータと、駆動モータの回転動力をＥＧＲバルブ１のバルブシャフト１０に伝達するための動力伝達機構とを含んで構成される動力ユニット、そしてこの動力ユニットの駆動モータを電子制御するエンジン制御装置（以下、「ＥＣＵ」という。）を備えている。
【００２６】
ＥＧＲ装置は、バタフライ弁６の弁開度を電気信号に変換し、どれだけＥＧＲガスが吸気管内を流れる吸入空気に混入されているか、つまり吸気管内へのＥＧＲガスの排気ガス還流量（ＥＧＲ量）をＥＣＵへ出力するＥＧＲ量センサ２２を備えている。ところで、本形態のＥＧＲ量センサ２２は、この技術分野で常用の磁気型センサであり、任意の常用の構成を有することができる。また、本形態では、ＥＣＵによって指令される指令ＥＧＲ量（目標弁開度）とＥＧＲ量センサによって検出される検出ＥＧＲ量（弁開度）とが略一致するように、駆動モータへの駆動電流値をフィードバック制御している。なお、駆動モータへの制御指令値（駆動電流値）の制御は、例えばデューティ（ＤＵＴＹ）制御により行うことが望ましい。すなわち、指令ＥＧＲ量（指令弁開度）と検出ＥＧＲ量（弁開度）との偏差に応じて単位時間当たりの制御パルス信号のオン／オフの割合（通電割合・デューティ比）を調整して、ＥＧＲバルブ１のバタフライ弁６の弁開度を変化させるデューティ（ＤＵＴＹ）制御を用いることが好ましい。
【００２７】
再び図１及び図２を参照して説明すると、本形態のＥＧＲバルブ１は、上述したように、エンジンの排気ガスの一部を吸気側に再循環させるためのガス流路２を形成するバルブ本体３、このバルブ本体３に嵌合保持された円管形状のノズル９、このノズル９内においてバルブ全閉位置とバルブ全開位置との間の回転角度範囲にて開閉自在に収容されて、ノズル９内に形成されるガス流路２の開口度合または開口面積を調節するための略円板形状のバタフライ弁６、バタフライ弁６の外周面に形成された周方向溝（シール嵌合溝）７内において半径方向に移動できるよう自身の半径方向に対して直交する板厚方向に保持された略円環状のシールリング８、バタフライ弁６一体的に回転方向に動作するバルブシャフト１０等を有している。本形態のノズル９は、外側金属環４とその内側の樹脂ノズル５とからなり、樹脂ノズル５は、本発明に従い特定の樹脂から構成されている。ＥＧＲバルブ１は、バルブ全閉時に、シールリング８の半径方向の弾性変形力を利用してシールリング８のシール接触面８ａをノズル９のシート接触面９ａに密着させることで、ノズル９の内周壁面とバタフライ弁６の外周面とを気密化（シール）するように構成されている。
【００２８】
バルブ本体３は、ノズル９内に形成されるガス流路２内にバタフライ弁６をバルブ全閉位置からバルブ全開位置に至るまで回転方向に回転自在に保持する装置であり、排気ガス還流管またはエンジンの吸気管にボルト等の締結具を用いて締め付け固定されている。このバルブ本体３には、バタフライ弁６を開閉自在に収容する円管形状のノズル９を嵌合保持するノズル嵌合部１４が一体的に形成されている。また、ノズル９及びノズル嵌合部１４には、バルブシャフト１０の右端部を軸受け１６を介して回転自在に支持するシャフト軸受部が一体的に形成されている。ここで、バルブ本体３は、アルミニウム合金のダイカストにより形成されている。
【００２９】
また、バルブシャフト１０は、高温に強い耐熱性材料、例えばステンレス鋼等により一体的に形成されて、バタフライ弁６を例えば溶接等の固定手段を用いて保持固定するバルブ装着部をシャフトの先端に有し、シャフト軸受部に回転自在または摺動自在に支持されている。
【００３０】
本形態のＥＧＲバルブ１では、ノズル９は、上述したように、外側金属環４と、内側の樹脂ノズル５とから一体的に構成されることが好ましい。外側金属環４は、バルブシャフト１０と同様に、高温に強い耐熱性材料、例えばステンレス鋼等により円管形状に形成することが好ましい。
【００３１】
樹脂ノズル５は、本発明に従い特定の樹脂から構成されている。適当なノズルは、前記したように、ポリイミド樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂又はその強化樹脂からなる樹脂成形品から形成することができる。
【００３２】
樹脂ノズル５が強化樹脂から構成されるとき、その強化樹脂は、ＰＩ樹脂、ＰＰＳ樹脂、ＰＥＩ樹脂等に各種の強化材を配合することで形成することができる。適当な強化材はフィラーであり、好適なフィラーの一例は、例えば、炭素繊維、グラファイト、チタン酸カリウム、タルク、含フッ素樹脂（ＰＴＦＥなど）、タルク、二硫化モリブデンなどを包含する。これらのフィラーは、任意に常用の添加剤を含有していていてもよい。また、これらのフィラーは、任意の形態、例えば粉末、顆粒、ウイスカーなどの形態で使用することができる。さらに、これらのフィラーの配合量は、広い範囲で変更することができる。通常、フィラーの配合量は、強化樹脂の全量を基準として、約１〜８０重量％の範囲であり、望ましくは約３０〜６０重量％の範囲である。フィラーの配合量が１重量％を下回ると、樹脂ノズルの摺動性が十分に高められないため、摩耗が防止できず、変形が大きくなり、シール性が得られなくなる。反対に、フィラーの配合量が８０重量％を上回ると、樹脂の粘度が高くなる結果、成形性が悪くなり、所望とする樹脂成形物が得られなくなる。
【００３３】
ノズル９を上記のように構成することで、本発明では、例えばステンレス鋼製のシールリング８が樹脂製の樹脂ノズル５を摺動することになり、シールリング８とノズル９との摺動個所の摩耗を抑えることができる。このため、ＥＧＲバルブ１が長期にわたって使用されても、摩耗の発生を抑えることができ、ＥＧＲバルブ１の信頼性を高めることができる。
【００３４】
また、バタフライ弁６は、外側金属環４と同様に、高温に強い耐熱性材料、例えばステンレス鋼等により略円板形状に形成することが好ましい。バタフライ弁６は、吸気管内を流れる吸入空気中に混入させるＥＧＲガスのＥＧＲ量を制御するバタフライ形の回転弁であり、バルブシャフト１０の先端に保持固定されている。バタフライ弁６の半径方向の外径側端部の端面（外周面）には、シールリング８を半径方向に移動できるよう、このシールリング８の半径方向に対して直交する板厚方向に保持する円環状の周方向溝（「シールリング溝」、「シール嵌合溝」等ともいう。）７が周方向に連続して形成されている。この周方向溝７の両側の溝壁面には、シールリング８の両側の側方接触面がそれぞれ接触することが可能なリング接触面が形成されている。
【００３５】
本形態のＥＧＲバルブは、図２〜図４に示されるように、バタフライ弁６の外周面６ａの周方向に連続した周方向溝７が形成されており、この溝７の一部に、その溝を閉塞する形の突起部６０が形成されている。また、溝７内には１本のシールリング８がＣ字形に嵌合されており、シールリング８の合口、すなわち、相対向する端面によって規定される空間の間に突起部６０が存在している。したがって、シールリング８の一方の端面８ｂと他方の端面８ｃとがそれぞれ突起部６０の対向する端面と当接している。ここで、突起部６０は、バタフライ弁６と同じ材料から一体的に形成されていることが好ましいが、必要に応じて、バタフライ弁６とは別の材料から形成されて、溝７内に埋め込まれていてもよい。このように構成することで、本発明では、開閉動作時のシールリング８とバタフライ弁６の相対位置のずれをなくし、従来の技術において、バタフライ弁６とシールリング８の側面において生じていた摩耗の発生を防止することで、ＥＧＲバルブが長期に使用されても、摩耗の発生を抑えることができ、ＥＧＲバルブの信頼性を高めることができる。
【００３６】
シールリング８は、ばね構造を有するもので、バタフライ弁６と同様に、高温に強い耐熱性材料、例えばステンレス鋼等により略円環板形状に形成されていることが好ましい。シールリング８は、その外周側端部８ａがバタフライ弁６の外径側端部の端面（外周面）６ａより半径方向の外方側（外径側）に突出した状態で、そのシールリング８の内周側端部が周方向溝７内において半径方向に移動できるように、板厚方向に保持されている。シールリング８は、その合口に隙間がある略Ｃ字形状に形成されている。なお、シールリング８の合口形状は任意であり、例えば、パッドジョイント形状、テーパージョイント形状、ラップジョイント形状のいずれであってもよい。
【００３７】
次いで、本形態のＥＧＲ装置の作用を再び図１及び図２を参照して説明する。
【００３８】
例えばディーゼルエンジン等のエンジンが始動することにより、エンジンのシリンダーヘッドの吸気ポートの吸気バルブが開かれると、エアクリーナで濾過された吸入空気が、吸気管、スロットルボディを通って各気筒のインテークマニホールドに分配され、エンジンの各気筒内に吸入される。エンジンでは、燃料が燃える温度よりも高い温度になるまで空気を圧縮し、そこに燃料を噴霧して燃焼が成される。そして、各気筒内で燃えた燃焼ガスは、シリンダーヘッドの排気ポートから排出され、エキゾーストマニホールド、排気管を経て排出される。このとき、ＥＣＵによってＥＧＲバルブ１のバタフライ弁６が所定の開度となるように駆動モータが通電されると、駆動モータのモータシャフトが回転する。
【００３９】
モータシャフトが回転すると、例えば、付属のピニオンギヤが回転して中間減速ギヤの大径ギヤにトルクが伝達される。そして、大径ギヤの回転に伴って小径ギヤが支持軸を中心にして回転すると、小径ギヤに噛み合うギヤ部を有するバルブ側ギヤが回転する。これにより、バルブ側ギヤがバルブシャフト１０を中心にして回転するので、バルブシャフト１０が所定の回転角度だけ回転し、ＥＧＲバルブ１のバタフライ弁６がバルブ全閉位置よりバルブ全開位置側へ開く方向（開方向）に回転駆動される。すると、エンジンの排気ガスの一部が、ＥＧＲガスとして、排気ガス還流管を経てバルブ本体及びノズル９のガス流路２内に流入する。そして、ガス流路２内に流入したＥＧＲガスは、吸気管の吸気通路内に流入して、エアクリーナからの吸入空気と混合される。
【００４０】
本形態では、ＥＧＲガスのＥＧＲ量を、吸入空気量センサ（エアフロメータ）と吸気温センサとＥＧＲ量センサ２２とからの検出信号で、所定値を保持できるようにフィードバック制御している。したがって、エンジンの各気筒内に吸い込まれて吸気管内を通過する吸入空気は、エミッションを低減するために、エンジンの運転状態毎に設定されたＥＧＲ量になるようにＥＧＲバルブ１のバタフライ弁６の弁開度がリニアに制御され、排気管からガス流路２を経て吸気管内に還流したＥＧＲガスとミキシングすることになる。
【００４１】
一方、バルブ全閉時には、駆動モータの回転動力またはコイルスプリング２１の付勢力を利用して、バルブシャフト１０が初期位置に戻される。このため、バタフライ弁６は、バルブ全開側よりバルブ全閉位置側へ閉じる方向（閉方向）に回転駆動される。これにより、バタフライ弁６の外周面の周方向溝７内に保持されたシールリング８のシール接触面が、シールリング８自身の半径方向の弾性変形力によってノズル９のシート接触面９ａに押し付けられるので、シールリング８のシール接触面がノズル９のシート接触面９ａに密着する。したがって、ノズル９の内周壁面とバタフライ弁６の外周面とが気密化（シール）されるので、ＥＧＲガスが吸気管の吸気通路内に混入しなくなる。
【実施例】
【００４２】
本例では、本発明に従い図１〜図４に示すＥＧＲバルブを作製し、このＥＧＲバルブを図示のＥＧＲ装置に使用したときのガス漏れ特性を、全閉⇔全開作動を繰り返す摺動試験により評価した。
【００４３】
本例で使用したバタフライ弁６は、直径２４ｃｍのステンレス鋼製円板で、その外周面に周方向に連続したシール嵌合溝７を有していた。シール嵌合溝７は、その一部に溝を全体的に閉塞する突起部６０が形成されているものと突起部６０が形成されていないものとの２種類とした。ここで、突起部６０は、それが形成されているものの場合、バタフライ弁６と同じくステンレス鋼から一体的に形成されている。
【００４４】
シールリング８は、バタフライ弁６と同じくステンレス鋼から形成されている。シールリング８は、シール嵌合溝７に埋め込んで嵌合し、埋め込んだときに、外周面がシール嵌合溝７から若干突出するとともに、シールリング８の合口が突起部６０を挟んで、シールリング８の両端面が突起部６０の両端面と当接するのに十分な形状及びサイズを有している。
【００４５】
ノズル９は、ステンレス鋼製の外側金属環４に、比較のために下記の３種類の異なるノズル５を一体的に接合することによって作製した。
ノズルI：ステンレス鋼製ノズル（溝７に突起部なし；比較例）
ノズルII：樹脂ノズル（溝７に突起部なし；本発明例）
ノズルIII：樹脂ノズル（溝７に突起部あり；本発明例）
本発明例の樹脂ノズルは、ポリエーテルイミド樹脂（商品名「ベスペル（登録商標）」、デュポン社製）にフィラーとして炭素繊維及び含フッ素樹脂（両者の配合比：２５／１５）を５０重量％の量で配合して成形したものである。
【００４６】
ノズルI 〜IIIのそれぞれを備えた試験体を３００万回の摺動試験に供し、試験途中で測定されたガス漏れ量（Ｌ）をプロットしたところ、図５に示すような測定結果が得られた。本例の場合、ガス漏れ量が６Ｌを下回るとき、許容しうる摩耗防止効果が達成されたと評価することができるので、得られた測定結果から、ノズルIIは、シールリング表面の摩耗を抑制するのに有効であり、ノズルIIIは、シールリング表面の摩耗を抑制するとともに、側面の摩耗を同時に抑制するのに有効である、と考察することができた。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明によれば、バタフライ弁におけるガス漏れ量を大幅に抑制することができ、また、バタフライ弁のガス漏れを長期間にわたって安定に抑制することができるので、より高精度な流量制御やシール性の向上を達成することができる。また、バタフライ弁を組み込んだＥＧＲシステムを高い信頼性をもって安定に運転することができ、窒素酸化物（ＮＯｘ）の排出量を効果的に低減することができる。
【符号の説明】
【００４８】
１    ＥＧＲバルブ
２    ガス流路
３    バルブ本体
４    外側金属環
５    樹脂ノズル
６    バタフライ弁
７    シール嵌合溝
８    シールリング
９    ノズル
１０    バルブシャフト
【図１】
2014058946.tif 000003
【図２】
2014058946.tif 000004
【図３】
2014058946.tif 000005
【図４】
2014058946.tif 000006
【図５】
2014058946.tif 000007