(57)【要約】【課題】内燃機関の始動を妨げることなく、弁体への異物の付着を抑制できるＥＧＲバルブを提供する。【解決手段】内燃機関の排気ガスの一部を吸気系に戻すＥＧＲ通路１００を開閉する弁体２と、ＥＧＲ通路１００を形成するハウジング１０に設けらるバルブシート３と、を備えるＥＧＲバルブ１である。弁体２は、バルブステム２１と、バルブステム２１の先端に設けられ、バルブシート３に当接する傘状のバルブヘッド２０と、を備える。このＥＧＲバルブ１はさらに、バルブヘッド２０がバルブシート３から離隔するリフト状態のときにバルブヘッド２０を振動させる振動機構４を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気ガスの一部を吸気系に戻すＥＧＲ通路を開閉する弁体と、
前記ＥＧＲ通路の一部を形成するハウジングに設けられるバルブシートと、を備え、
前記弁体は、バルブステムと、前記バルブステムの先端に設けられ、前記バルブシートに当接する傘状のバルブヘッドと、を備えるＥＧＲバルブであって、
前記バルブヘッドが前記バルブシートから離隔するリフト状態のときに前記バルブヘッドを振動させる振動機構を備えるＥＧＲバルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関から排出される排気ガスの一部を吸気系に戻す際に、その排気ガスの流量を調整するＥＧＲバルブに関する。
【背景技術】
【０００２】
環境に対する負荷軽減の観点から、ＮＯｘ生成量を低減する技術として排気ガス再循環機構（Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ：ＥＧＲ）が注目されている。排気ガス再循環機構は、燃焼室から排出された排気ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気系に戻すＥＧＲ通路を備える。燃焼室にＥＧＲガスを導入することで、燃焼室の酸素量が減り、燃焼温度が低下するので、ＮＯｘの生成量が低減される。
【０００３】
ＥＧＲ通路には特許文献１に記載されるようにＥＧＲバルブが配置され、エンジンの回転数や負荷などに応じてＥＧＲバルブの開度を調整して、排気ガス量を最適化することがなされている。ＥＧＲバルブは、ＥＧＲ通路を開閉する弁体と、ＥＧＲ通路を形成するハウジングに設けられ、弁体が接離される環状のバルブシート（弁座）と、を備える。弁体は、軸状のバルブステムと傘状のバルブヘッドとを備え、バルブヘッドがバルブシートの全周に亘って接することでＥＧＲ通路が閉じられる。一方、弁体のバルブヘッドがバルブシートから離隔するように弁体が動作されると、ＥＧＲ通路が開かれる。
【０００４】
ＥＧＲでは、排気ガスに含まれる粒子状物質（煤）などの異物が弁体のバルブヘッドに経時的に堆積し、この堆積物が固着することがある。固着物がバルブヘッドとバルブシートとの間に介在すると、ＥＧＲ通路が閉じきらないシール不良が生じる。シール不良は、エミッションの悪化や、内燃機関の出力の低下などの不具合の原因となる。このような不具合を解消する技術として、特許文献１には、イグニッションスイッチをＯＮにしたときに、ＥＧＲバルブを最大開度で所定時間開放し、固着物を強制的に除去する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−２９３３５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１は、内燃機関の始動のためにイグニッションスイッチをＯＮにしてから所定時間、ＥＧＲバルブを強制開弁するため、クランキング中に燃焼室に吸い込まれるＥＧＲガスの割合が増え、空燃比が悪化する。その結果、内燃機関の始動時の着火性が低下し、始動時間が長くなってしまうという問題や、排気ガスに大量のスモークが発生するという問題が生じる。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的の一つは、内燃機関の始動を妨げることなく、弁体への異物の付着を抑制できるＥＧＲバルブを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一形態に係るＥＧＲバルブは、
内燃機関の排気ガスの一部を吸気系に戻すＥＧＲ通路を開閉する弁体と、
前記ＥＧＲ通路の一部を形成するハウジングに設けられるバルブシートと、を備え、
前記弁体は、バルブステムと、前記バルブステムの先端に設けられ、前記バルブシートに当接する傘状のバルブヘッドと、を備えるＥＧＲバルブであって、
前記バルブヘッドが前記バルブシートから離隔するリフト状態のときに前記バルブヘッドを振動させる振動機構を備える。
【発明の効果】
【０００９】
上記構成によれば、弁体がリフト状態のときに弁体のバルブヘッドを振動させることで、バルブヘッドに異物が堆積することを抑制できる。その結果、バルブヘッドに固着物が形成され難く、ＥＧＲバルブのシール不良が生じ難い。
【００１０】
また、上記構成では内燃機関の始動時に弁体を開放する必要がないため、内燃機関の始動時にＥＧＲガスが内燃機関に導入されることがなく、ＥＧＲガスによって内燃機関の始動が妨げられることがない。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態１に示すＥＧＲバルブの概略構成図であって、（Ａ）は弁体が閉鎖している状態、（Ｂ）は弁体が開放している状態を示す図である。
【図２】実施形態１のＥＧＲバルブに備わる振動機構の配置状態を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明のＥＧＲバルブの実施形態を図面に基づいて説明する。なお、本発明は、これらの例示に限定されず、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００１３】
＜実施形態１＞
≪基本構成≫
図１に示すＥＧＲバルブ１は、車両に搭載される排気ガス再循環機構（ＥＧＲ）の一部を構成する。ＥＧＲは、内燃機関の燃焼室から排出される排気ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気系に戻すＥＧＲ通路１００と、吸気系へのＥＧＲガスの導入量を制御するＥＧＲバルブ１と、を備える。本例では、図１の紙面上側が吸気系側、紙面下側が排気系側であって、排気ガスは紙面下側から上側に流れるものとする。
【００１４】
ＥＧＲバルブ１は、ＥＧＲ通路１００を開閉する弁体２と、弁体２が接離される環状のバルブシート３と、を備えている。弁体２は、軸状のバルブステム２１と、バルブステム２１の先端に設けられるバルブヘッド２０とで構成されている。バルブヘッド２０は、その周縁側に向かって外径が徐々に大きくなることで、傘状に形成されている。
【００１５】
ＥＧＲバルブ１のバルブシート３は、ＥＧＲ通路１００の一部を形成するハウジング１０に設けられる。バルブシート３は、弁体２のバルブステム２１と同軸状に配置される円環状部材であって、バルブシート３の貫通孔３ｈは、ＥＧＲ通路１００の一部を構成する。バルブシート３の貫通孔３ｈにおける排気系側（紙面下側）の縁部の位置には、バルブヘッド２０の傾斜面２ｓ（バルブフェース）に沿った傾斜面３ｓが形成されている。
【００１６】
図１（Ａ）に示すように、弁体２がバルブステム２１の軸方向の紙面上方側（吸気系側）に駆動されると、バルブヘッド２０の傾斜面２ｓがバルブシート３の傾斜面３ｓの全周にわたって密着し、ＥＧＲ通路１００が閉鎖される。一方、図１（Ｂ）に示すように、弁体２がバルブステム２１の軸方向の紙面下方側（排気系側）に駆動されると、バルブヘッド２０がバルブシート３から離隔し、ＥＧＲ通路１００が開放される。弁体２の駆動量（リフト量）を変更することで、ＥＧＲ通路１００の開口面積を変更でき、吸気系に導入するＥＧＲガスの量を調整することができる。弁体２の駆動は、バルブステム２１の他端（バルブヘッド２０と反対側の端部）に設けられる駆動機構（図示せず）によって行なわれる。駆動機構は、特許文献１など公知の構成、例えばソレノイドなどを利用することができる。
【００１７】
≪振動機構≫
排気ガスの一部であるＥＧＲガスには煤などの粒子状の異物が含まれている。この異物が弁体２のバルブヘッド２０やバルブシート３に付着すると、ＥＧＲバルブ１の弁体２が閉じきらないシール不良が発生する恐れがある。そのような問題を解決するための構成として、本例のＥＧＲバルブ１はさらに、弁体２のバルブヘッド２０がバルブシート３から離隔するリフト状態（図１（Ｂ）参照）のときにバルブヘッド２０を振動させる振動機構４を備える。
【００１８】
本例の振動機構４は、バルブヘッド２０に設けられる圧電素子４０と、圧電素子４０に繋がる電線４１と、電線４１を介して圧電素子４０に高周波電圧を印加する印加装置４２と、電圧の大きさや印加時期を制御する制御部４３と、で構成されている。振動機構４の説明にあたっては、図２を合わせて参照する。図２は、弁体２のバルブヘッド２０を傾斜面２ｓ側から見たときの圧電素子４０の配置状態を示す図である。後述するように、圧電素子４０は、バルブヘッド２０の陥入部２ｈ（図１）に埋まっているが、図２ではバルブヘッド２０の傾斜面２ｓ上にあるように図示している。
【００１９】
圧電素子４０は、電圧の印加によって振動する部材である。本例の圧電素子は、図２に示すように、概略Ｃ字状に形成されており、Ｃ字の切れ目を挟む一端と他端に端子部４０ａ，４０ｂが設けられている。端子部４０ａ，４０ｂにはそれぞれ別々の電線４１（図１参照）が接続されており、端子部４０ａ，４０ｂ間に電圧を印加できる、即ち圧電素子４０全体に電圧を印加できるようになっている。
【００２０】
本例の圧電素子４０は、図１に示すように、バルブヘッド２０の傾斜面２ｓ側に開口を有する陥入部２ｈの内部に配置されている。陥入部２ｈは、傾斜面２ｓに沿った方向に延びており、そのため圧電素子４０は傾斜面２ｓとほぼ同じ角度に傾斜している。また、陥入部２ｈの先端（開口と反対側の端部）は、図１（Ａ）に示すように、バルブヘッド２０におけるバルブシート３に当接する部分よりもバルブヘッド２０の中心側に留まっている。そのため、陥入部２ｈが、バルブヘッド２０とバルブシート３との密着性を損なうことはない。
【００２１】
ここで、圧電素子４０は、バルブヘッド２０を振動させることができる形状であればＣ字状に限定されるわけではなく、矩形などであっても構わない。また、圧電素子４０は、傾斜面２ｓのうち、バルブシート３の傾斜面３ｓに干渉しない位置に設けても構わない。さらに言えば、圧電素子４０を設ける位置は、バルブヘッド２０に限定されるわけではなく、バルブステム２１であっても構わない。バルブステム２１が振動すれば、バルブヘッド２０も振動するからである。
【００２２】
制御部４３は、弁体２の駆動状態に応じて電線４１を通じて圧電素子４０に高周波電圧を印加するように印加装置４２に指令する。周波数は１．６ＭＨｚ以上２．５ＭＨｚ以下とすることが好ましい。制御部４３は、車両に搭載されるＥＣＵ（ｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｕｎｉｔ）で構成することができる。
【００２３】
制御部４３が電圧の印加を指令するタイミングは、図１（Ｂ）に示すように、弁体２がリフト状態にあるとき、即ち弁体２のバルブヘッド２０がバルブシート３から離隔したときである。弁体２がリフト状態にあると、ＥＧＲ通路１００内にＥＧＲガスの急な流れが形成され、ＥＧＲガスに含まれる異物がバルブヘッド２０やバルブシート３に付着し易くなるからである。弁体２がリフト状態にあることは、弁体２を駆動させる駆動機構から得られる情報（ソレノイドへの通電電圧など）に基づいて、判断することができる。圧電素子４０に電圧を印加すると、バルブヘッド２０が細かく振動し、バルブヘッド２０への異物の付着が抑制される。その結果、ＥＧＲバルブ１のシール不良の発生を効果的に抑制することができる。
【００２４】
バルブヘッド２０の振動は、弁体２のリフト時のうち、最大リフト時（バルブヘッド２０がバルブシート３から最も離隔した時）に行なうことが好ましい。最大リフト時はＥＧＲガスの流量が大きく、弁体２に接する異物も多くなるため、このときにバルブヘッド２０を振動させることで、バルブヘッド２０への異物の付着を効果的に抑制できる。また、最大リフト時は、ＥＧＲガスの流量が多いため、弁体２のバルブヘッド２０が振動しても、ＥＧＲガスの流量にバラツキが生じ難いからである。ここで、弁体２が最大リフトとなるシチュエーションの具体例として、スロットルを絞らずに、リーンバーン（ｌｅａｎ−ｂｕｒｎ）によって内燃機関の出力を絞るときなどを挙げることができる。スロットルを絞らないことで、ポンピングロスの増加を抑制しつつ、燃焼室へのＥＧＲガスの導入によってリーンバーンを実現することができる。
【００２５】
≪効果≫
上記構成に示すように、弁体２がリフト状態のときに弁体２のバルブヘッド２０を振動させることで、バルブヘッド２０に異物が堆積することを抑制し、ＥＧＲバルブ１のシール不良を抑制している。つまり、上記構成では、ＥＧＲの使用時にバルブヘッド２０への異物の付着を抑制しており、特許文献１のように異物の除去を目的として内燃機関の始動時にＥＧＲを動作させる必要がない。そのため、内燃機関の始動時にＥＧＲガスが内燃機関に導入されることがなく、ＥＧＲガスによって内燃機関の始動が妨げられることがない。
【００２６】
＜変形例＞
実施形態１の構成に加えて、バルブシート３にも実施形態１と同様の振動機構４を設けても構わない。バルブシート３にも振動機構４を設けることで、バルブシート３への異物の付着を抑制し易く、異物の付着に伴うＥＧＲバルブ１のシール不良をより効果的に抑制することができる。バルブシート３を振動させる場合も、弁体２がリフト状態にあるときに行うと良い。
【符号の説明】
【００２７】
１  ＥＧＲバルブ
２  弁体
２０  バルブヘッド    ２ｈ  陥入部  ２ｓ  傾斜面
２１  バルブステム
３  バルブシート    ３ｈ  貫通孔  ３ｓ  傾斜面
４  振動機構
４０  圧電素子    ４０ａ，４０ｂ  端子部
４１  電線  ４２  印加装置  ４３  制御部
１０  ハウジング
１００  ＥＧＲ通路
【図１】
2018135826.tif 000003
【図２】
2018135826.tif 000004