(57)【要約】【課題】ＥＧＲバルブの付着物を除去できるＥＧＲバルブ構造を提供する。【解決手段】ＥＧＲバルブ構造１は、エンジンからの排気ガスの一部を吸気側に還流する還流路１００を開閉する弁体２と、還流路１００を形成するハウジング１０に設けられ、弁体２が離接される環状のシート部３とを備える。弁体２は、シート部３に当接し、その周縁側に向かって外径が大きくなる傘状のフェース部２０を備える。シート部３は、弁体２が非接触のときには所定の大きさ（外径Ｒ３１）であり、弁体２が還流路１００を閉じる動作を行うとき、フェース部２０によって内側から押圧されることで所定の大きさよりも拡径する径可変部３１を備える。閉動作に伴って径可変部３１が拡径されると、径可変部３１におけるフェース部２の当接箇所（内周縁部３１１）は、フェース部２上の付着物２００を掻き落とす。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンからの排気ガスの一部を吸気側に還流する還流路を開閉する弁体と、
前記還流路を形成するハウジングに設けられ、前記弁体が離接される環状のシート部とを備え、
前記弁体は、前記シート部に当接し、その周縁側に向かって外径が大きくなる傘状のフェース部を備え、
前記シート部は、前記弁体が非接触のときには所定の大きさであり、前記弁体が前記還流路を閉じる動作を行うとき、前記フェース部によって内側から押圧されることで前記所定の大きさよりも拡径する径可変部を備えるＥＧＲバルブ構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車などのエンジンから排出される排気ガスの一部を吸気側に還流する際に排気ガス量の調整に利用されるＥＧＲバルブ構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃費の向上、ＮＯｘの低減などを目的として、自動車のエンジンから排出される排気ガスの一部を排気側から吸気側に還流させる排気ガス再循環（ＥＧＲ）という技術がある。還流路には特許文献１，２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。還流路を形成するハウジングには、ＥＧＲバルブの弁体のフェースが当接する環状のシート材（弁座）が設けられる。ＥＧＲバルブが還流路を閉じる場合、弁体のフェースがシート材の全周に亘って接することで、還流路から吸気側への排気ガスの漏出を防止する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−２１８６４２号公報
【特許文献２】特開２００３−２２７４１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＥＧＲバルブのフェースに排気ガスに含まれるカーボンなどの異物が経時的に堆積し、この付着物がフェースとシート材間に介在して、シール不良が生じる恐れがある。シール不良によって、排気ガスの供給を望まない場合に排気ガスが吸気側に漏出して、エミッションの悪化、エンジン出力の低下、始動不良などの不具合を招き得る。
【０００５】
特許文献１は、上記異物を検出した場合にＥＧＲバルブを一旦開き、弁体をシート材に押し当てるように再度閉じることで異物を除去する構成を開示する。しかし、この構成では、弁体におけるシート材の当接位置が常に同じであるため、上述のように開閉動作を行っても、上記当接位置以外に付着した異物を除去できない。このような従来の構成では、異物除去可能な領域が小さい。特許文献２は、異物を除去せず残存させたままとし、異物の除去方法を開示しない。
【０００６】
そこで、本発明の目的の一つは、ＥＧＲバルブの付着物を除去できるＥＧＲバルブ構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示のＥＧＲバルブ構造は、
エンジンからの排気ガスの一部を吸気側に還流する還流路を開閉する弁体と、
前記還流路を形成するハウジングに設けられ、前記弁体が離接される環状のシート部とを備え、
前記弁体は、前記シート部に当接し、その周縁側に向かって外径が大きくなる傘状のフェース部を備え、
前記シート部は、前記弁体が非接触のときには所定の大きさであり、前記弁体が前記還流路を閉じる動作を行うとき、前記フェース部によって内側から押圧されることで前記所定の大きさよりも拡径する径可変部を備える。
【発明の効果】
【０００８】
上記のＥＧＲバルブ構造は、フェース部に上述のカーボンなどの付着物が有る場合に還流路を閉じる閉動作を行うことで上記付着物を除去できる。詳しくは、上記閉動作を行うと、弁体は径可変部を拡径するため、径可変部を抜ける方向に移動できる。弁体の移動に伴い、径可変部の内周縁部は、傘状のフェース部における小径側から大径側の領域に連続的に接触できる。このとき、フェース部に上記付着物があれば、フェース部に当接している径可変部の内周縁部によって上記付着物を掻き落とすことができる。即ち、傘状のフェース部の小径側から大径側に至る円錘台状面の範囲に亘って、上記付着物を掻き落とすことができる。また、上記円錘台状の面の範囲を上記付着物の除去可能な領域とすることができ、上述の従来の構成と比較して広い範囲に亘り、上記付着物を除去できる。従って、上記のＥＧＲバルブ構造は、上述の閉動作を行うという簡単な操作で、上記付着物を良好に除去できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態１のＥＧＲバルブ構造において、還流路の閉動作を説明する工程説明図である。
【図２】実施形態１のＥＧＲバルブ構造において、付着物を除去する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】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明のＥＧＲバルブ構造を具体的に説明する。図中、同一符号は同一名称物を示す。
【００１１】
［実施形態１］
図１，図２を参照して、実施形態１のＥＧＲバルブ構造１を説明する。図１（Ａ）は、還流路１００を閉じる閉動作初期の状態、図１（Ｂ）は閉動作途中の状態、図１（Ｃ）は閉動作完了の状態を示す。図１（Ａ），図１（Ｃ）の下図は、分かり易いようにシート部３のみを示し、弁体２を仮想的に示す。なお、図１，図２に示す弁体２及びシート部３は、動作が分かり易いように概念的に示し、弁体２の傾斜角θやシート部３の外径、内径などの大きさ、形状は例示である。
【００１２】
（概略構成）
実施形態１のＥＧＲバルブ構造１は、代表的には排気ガス再循環（ＥＧＲ）を行う自動車に設けられ、この自動車に搭載されるエンジンからの排気ガスの一部を排気側（図１では下側）から吸気側（図１では上側）に還流する還流路１００の開閉に利用される。還流路１００は、エンジンに備える気筒に連結される排気流路と吸気流路とに接続されて、排気ガスを流す流路であり、適宜な位置にＥＧＲバルブ構造１が設けられる。ＥＧＲ機構の基本的な構成は公知の技術を利用でき、詳細な説明を省略する。
【００１３】
ＥＧＲバルブ構造１は、還流路１００を開閉する弁体２と、還流路１００を形成するハウジング１０に設けられ、弁体２が離接される環状のシート部３とを備える。特に、実施形態１のＥＧＲバルブ構造１は、弁体２においてシート部３に当接するフェース部２０に排気ガスに含まれるカーボンなどの付着物２００（図２）が有る場合に、弁体２が還流路１００を閉じる動作（閉動作）を行うことで付着物２００を除去可能に構成されている。詳しくは、弁体２は、シート部３に当接し、その周縁（図１，図２では下端縁）側に向かって外径が大きくなる傘状のフェース部２０を備える。シート部３は、上述の閉動作に伴ってフェース部２０が移動する際にフェース部２０によって内側から押圧されることで拡径する径可変部３１を備える。閉動作に伴うフェース部２０の移動と径可変部３１の拡径とによって、後述するように径可変部３１は付着物２００を掻き落とすことができる（図２）。以下、弁体２及びシート部３を中心に詳細に説明する。
【００１４】
（弁体）
弁体２は、還流路１００を開閉して、還流路１００の開口面積を変更し、吸気側への排気ガス量の調整に利用される。弁体２には、弁体２を支持固定する軸部２２が立設される。軸部２２の端部には弁体２の駆動機構（図示せず）が設けられる。この駆動機構によって、弁体２は、軸部２２の軸方向（図１では上下方向）に移動して、還流路１００を開閉する。駆動機構は、特許文献１など公知の構成を参照するとよい。
【００１５】
弁体２は、還流路１００の閉動作を行うとき、シート部３を介して還流路１００に接する円錘台状の部材である。弁体２におけるシート部３に当接するフェース部２０の外周面は、軸部２２との接続側（図１では上側）からフェース部２０の周縁側（同下側）に向かって、フェース部２０の外径が大きくなるように傾斜する面である。フェース部２０の周縁と傾斜面とがなす傾斜角θは、９０°未満の範囲で適宜選択できる。但し、傾斜角θが小さ過ぎたり９０°に近過ぎたりすると、フェース部２０の外周面によって径可変部３１を適切に押圧し難くなり、その結果、径可変部３１を十分に拡径できず、付着物２００を除去し難いと考えられる。
【００１６】
（シート部）
シート部３は、貫通孔（ここでは貫通孔３１０，３３０）が設けられた円環状の部材であり、内周空間を還流路１００の一部とする。この貫通孔には弁体２の軸部２２が挿通されており、還流路１００の閉動作を行うと、軸部２２に連なる弁体２のフェース部２０もシート部３の貫通孔に挿入され、フェース部２０の一部は上記貫通孔を形成する内周面に当接する。シート部３は、フェース部２０の一部がその全周に亘って当接することで還流路１００を気密に封止するように構成される。かつ、シート部３は、上記閉動作を行って気密に封止するまでの間に、シート部３の貫通孔に進入したフェース部２０に押圧されて拡径可能に構成される。
【００１７】
この例のシート部３は、軸部２２の軸方向に並んで、同軸上に配置される径固定部３３と径可変部３１とを備える。径固定部３３は、弁体２が閉動作を行う際に径可変部３１よりも後に弁体２が当接する側（図１では上側）に配置され、主として気密封止部として機能する。径可変部３１は、拡径可能な部分であり、弁体２が閉動作を行う際に径固定部３３よりも先に弁体２が当接する側（図１では下側）に配置され、主として付着物２００の除去部として機能する。
【００１８】
この例の径固定部３３は、貫通孔３３０が設けられ、切れ目なく連続する円環状の部材であり、所定の外径Ｒ３３を有する。外径Ｒ３３は、常時一定であり、不変である。貫通孔３３０を形成する内周面の少なくとも一部にフェース部２０の傾斜面に沿った傾斜部分を有する。径固定部３３は、ＥＧＲバルブの弁座として利用される公知のシート材を利用できる。
【００１９】
この例の径可変部３１は、貫通孔３１０が設けられた円環状の部材である。但し、切れ目がある。弁体２が非接触のとき、弁体２からの力が加えられず切れ目が合わされており、径可変部３１は所定の大きさ（初期の外径Ｒ３１＝最小径）である（図１（Ａ）下図）。弁体２が還流路１００を閉じる動作を行うとき、弁体２からの力が加えられて切れ目が開き、径可変部３１は所定の大きさ（外径Ｒ３１）よりも拡径して、より大きな外径ＲＬをとる（図１（Ｃ）下図）。径可変部３１は、例えば、図１（Ａ）下図に示すように段差形状の切れ目を有し、各段部（係合部）の一部が接した状態で拡径する合口部３０を備える円環体を利用できる。この例では、初期の外径Ｒ３１を径固定部３３の外径Ｒ３３よりも小さくし（Ｒ３１＜Ｒ３３）、大きな外径ＲＬをとる場合にでも上述の係合部の一部が接して、径可変部３１が円環にみえる状態を維持できるように、外径Ｒ３１、合口部３０の大きさなどを調整している。このような径可変部３１は、常時、円環にみえる端面を有しており、一方の端面（図１では上側の端面）の全周に亘って、径固定部３３を安定して支持できる（図１（Ａ）〜図１（Ｃ））。
【００２０】
この例では、径可変部３１の貫通孔３１０を形成する内周面を、軸部２２に平行な円筒面とする。そのため、弁体２が閉動作を行っても、径可変部３１における径固定部３３に近い側の内周縁部３１３（図１では上側）は弁体２に接触しない。径可変部３１における径固定部３３から遠く、弁体２に近い側の内周縁部３１１（同下側）のみが弁体２のフェース部２０に当接する。この例では、内周縁部３１１近傍の角部を直角状としており、内周縁部３１１は、フェース部２０の傾斜面に対してエッジを立てたように当接する。
【００２１】
ハウジング１０には、シート部３を保持する溝部が設けられている。この例の溝部は、径固定部３３が圧入される円環状の圧入溝１３と、径可変部３１を保持する円環状の保持溝１１とを含み、還流路１００内に挿通配置される軸部２２と同軸上に設けられている。
【００２２】
圧入溝１３は、径固定部３３が圧入されて、径固定部３３の外径Ｒ３３と実質的に同一の内径を有する。
【００２３】
保持溝１１は、弁体２がシート部３に非接触であり、径可変部３１が拡径しておらず所定の大きさ（外径Ｒ３１）を有する状態から、径可変部３１が拡径してより大きな外径ＲＬを有する状態までを保持可能な大きさに設けられる。
【００２４】
（動作説明）
実施形態１のＥＧＲバルブ構造１について、還流路１００の開閉動作と、このときの弁体２とシート部３との配置状態を説明する。
【００２５】
（（開動作））
還流路１００を開いて、吸気側に排気ガスを供給する場合、図１（Ａ）に示すように、弁体２（二点鎖線参照）をシート部３から離す。このとき、シート部３には軸部２２のみが挿入される。軸部２２の外径は貫通孔３１０，３３０の最小内径よりも小さく、軸部２２と貫通孔３１０，３３０の内周面間に排気ガスの流路を確保して、吸気側に排気ガスを供給できる。シート部３のうち、径可変部３１は、弁体２が非接触であるため外径Ｒ３１（＜Ｒ３３）を有し、合口部３０は閉じた状態である。径可変部３１は、内周縁部３１１に弁体２が当接する直前まで外径Ｒ３１を維持する。
【００２６】
（（閉動作））
還流路１００を閉じて、吸気側に排気ガスを供給しない場合、弁体２をシート部３に近付けるように移動させる閉動作を行う。図１では、弁体２を上方に移動させる。この移動に伴い、図１（Ａ）に示すように弁体２（実線参照）のフェース部２０の一部であって、軸部２２に近い側の領域が径可変部３１の内周縁部３１１に接する。弁体２におけるこの当接箇所（以下、当接開始地点Ｓと呼ぶ）よりも軸部２２側の領域は径可変部３１にも径固定部３３にも接しない。
【００２７】
弁体２を更に移動させると、図１（Ｂ）に示すように弁体２のフェース部２０は、径可変部３１の貫通孔３１０を通過する際に径可変部３１を押し広げる。フェース部２０は、その周縁側（図１では下側）に向かって外径が大きい円錘台状である。そのため、上述の閉動作初期における内周縁部３１１の当接位置での外径（図１（Ａ））、即ち当接開始地点Ｓの外径よりも、閉動作途中における内周縁部３１１の当接位置での外径（図１（Ｂ））が大きく、合口部３０が閉じた状態の径可変部３１を通過できない。そこで、フェース部２０の傾斜面によって径可変部３１を押圧して合口部３０を開いて拡径する。このとき、内周縁部３１１は、上述のようにフェース部２０の傾斜面にエッジを立てたように当接する。そのため、図２に拡大して示すようにフェース部２０に付着物２００が有る場合、フェース部２０が移動すると、付着物２００を掻き落とすことができる。この掻き落としは、内周縁部３１１がフェース部２０の傾斜面に沿って移動する間、行われる。
【００２８】
弁体２を更に移動させると、上述のように径可変部３１が更に拡径して、図１（Ｃ）に示すように弁体２のフェース部２０の一部であって、大径側の周縁（図１では下端縁）に近い領域は径可変部３１の内周縁部３１１が当接する。フェース部２０の他部であって、軸部２２に近い側の領域は、径固定部３３の貫通孔３３０の内周面（上述の傾斜部分）に当接する。この当接によって、径可変部３１の貫通孔３１０の内周面とフェース部２０間に隙間があっても、還流路１００を完全に閉塞できる。フェース部２０から付着物２００を除去して、フェース部２０が清浄であることからも、フェース部２０と径固定部３３の上記傾斜部分とはその全周に亘って隙間なく接触でき、気密に封止できる。ここで、弁体２における径固定部３３の傾斜部分に当接する領域は、気密封止領域として機能する。そのため、この気密封止領域のうち、最も軸部２２側（図１では上側）に位置する箇所（以下、シール地点Ｅと呼ぶ）を当接開始地点Ｓと同位置、好ましくは、シール地点Ｅを当接開始地点Ｓよりも大径側の周縁寄りに位置するように径固定部３３の内周面を調整する。つまり、シール地点Ｅを、径可変部３１の内周縁部３１１による付着物２００の除去領域に含まれるように調整する。こうすることで、弁体２において、シール地点Ｅを含む気密封止領域に付着物２００が存在しても、上述のように内周縁部３１１が掻き落として清浄にでき、弁体２の気密封止領域と径固定部３３の傾斜部分とを密接させて閉塞できる。
【００２９】
なお、径可変部３１は、保持溝１１に収納されるため、保持溝１１をガイドとして拡径できる。径可変部３１が拡径していない状態では、貫通孔３１０に軸部２２のみが挿入され、弁体２が挿入されない。そのため、径可変部３１は保持溝１１内でずれて、径固定部３３に対して偏心状態に配置される可能性がある。偏心状態でも径可変部３１が保持溝１１から抜け落ちないように、径可変部３１の外径や内径、保持溝１１の最小内径などを調整する。また、径可変部３１は、外径ＲＬ（図１（Ｃ）の下図）となるまで拡径しても、上述のように合口部３０の一部が係合しており、環状の状態が維持されるため、圧入溝１３に圧入されている径固定部３３をより安定して保持できる。
【００３０】
（効果）
実施形態１のＥＧＲバルブ構造１は、弁体２のフェース部２０に排気ガスに含まれるカーボンなどの付着物２００が有る場合に還流路１００の閉動作に伴うフェース部２０の移動と径可変部３１の拡径とによって、付着物２００を除去できる。ＥＧＲバルブ構造１は、閉動作を行うという簡単な操作で付着物２００を容易にかつ良好に除去でき、フェース部２０のシール面を常時正常に維持できる。そのため、実施形態１のＥＧＲバルブ構造１によれば、シール不良による不具合（エミッションの悪化、エンジン出力の低下、始動時の不良など）を防止できる。また、実施形態１のＥＧＲバルブ構造１は、シート材の形状を変更することで容易に実施できる。特に、この例のＥＧＲバルブ構造１は、公知のシール材と、合口構造を有する環状の部材とを用いることで容易に実施可能である上に、気密封止も良好に行える。
【符号の説明】
【００３１】
１  ＥＧＲバルブ構造
２  弁体
２０  フェース部
２２  軸部
３  シート部
３０  合口部
３１  径可変部
３１０  貫通孔
３１１，３１３  内周縁部
３３  径固定部
３３０  貫通孔
１０  ハウジング
１１  保持溝
１３  圧入溝
１００  還流路
２００  付着物
【図１】
2018123725.tif 000003
【図２】
2018123725.tif 000004