(57)【要約】【課題】通路壁に異物が堆積することを抑制できる流体制御弁装置を提供する。【解決手段】流体制御弁装置は、流体が流下する空気通過口５５が形成された環状の弁座３ａと、空気通過口５５を開閉可能な弁体５と、空気通過口５５に連通する連通路５６を内側に形成するように弁座３ａの周囲から下流側に延びる通路壁３ｂとを備える。弁体５は、エンジンの排ガスが逆流して生じる排気圧が弁体５に作用している状態において、通路壁３ｂに接触する外縁部５ｃを有している。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体が流下する流体通過口（５５）が形成された環状の弁座（３ａ）を内部に有するハウジング（２）と、
前記弁座に接触して閉弁し前記弁座から離間して開弁することにより前記流体通過口を開閉可能な弁体（５；２０５；３０５）と、
前記流体通過口に連通する通路（５６）を内側に形成するように前記弁座の周囲から流体流れの下流側に延びる通路壁（３ｂ）と、
を備え、
前記弁体は、エンジン（１０）の排ガスが逆流して生じる排気圧が前記弁体に作用している状態において、前記通路壁に接触する外縁部（５ｃ；２０５ｃ；３０５ｃ）を有している流体制御弁装置。
【請求項２】
前記外縁部（２０５ｃ）は、前記弁体が開弁状態であるときに、先端に向かうほど前記下流側に位置するように延びる形状である請求項１に記載の流体制御弁装置。
【請求項３】
前記外縁部（５ｃ；２０５ｃ）は、根元側よりも先端側の厚さ寸法が小さい形状である請求項１または請求項２に記載の流体制御弁装置。
【請求項４】
前記外縁部（２０５ｃ）は、先端に向かうほど縦断面形状が細くなる先細り形状である請求項３に記載の流体制御弁装置。
【請求項５】
前記弁体は、前記弁体が閉弁状態であるときに、前記外縁部が前記通路壁の下流端部に位置するように設けられている請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の流体制御弁装置。
【請求項６】
前記弁体（５；２０５）は、前記排気圧が前記弁体に作用している状態において、前記弁体の全周において前記通路壁に接触する前記外縁部（５ｃ；２０５ｃ）を有している請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の流体制御弁装置。
【請求項７】
前記弁体（３０５）は、前記排気圧が前記弁体に作用している状態において、周方向に間隔をあけて前記通路壁に接触する前記外縁部（３０５ｃ）を有している請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の流体制御弁装置。
【請求項８】
前記弁体は、前記弁体が最大限開弁側に変位している全開状態と閉弁状態との間に位置するときに、前記外縁部が前記通路壁に接触するように設けられている請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の流体制御弁装置。
【請求項９】
流体が流下する流体通過口（５５）が形成された環状の弁座（３ａ）を内部に有するハウジング（２）と、
前記弁座に接触して閉弁し前記弁座から離間して開弁することにより前記流体通過口を開閉可能な弁体（１０５）と、
前記流体通過口に連通する通路（５６）を内側に形成するように前記弁座の周囲から下流側に延びる通路壁（３ｂ）と、
を備え、
前記弁体は、前記弁体が閉弁状態であるときに、前記通路壁よりもエンジン（１０）側に位置する下流側通路（４３）に対して前記通路壁を遮断するように前記ハウジングの内壁（３ｃ）に接触する外縁部（１０５ｃ）を有している流体制御弁装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この明細書における開示は、流体通路を流れる流体の流れを制御する流体制御弁装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、流体制御弁が開示されている。この流体制御弁は、ガソリンエンジンの始動時に、２次空気流路管内に発生する２次空気を、排気ガス浄化装置としての三元触媒コンバータに導いて三元触媒の暖機を促進させる２次空気供給システムに設けられている。この流体制御弁は、ハウジングの内部に形成される２次空気通路を開閉する電磁弁と、排気ガス等の流体が電磁弁側および電動エアポンプ側のシステム内部に逆流する不具合を防止するための逆止弁とを一体化した電磁式流体制御弁である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−７５８２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のような装置では、エンジンの排ガスが逆流することによる排気圧が電磁弁に作用した場合、排ガスに含まれる物質が弁座近傍の通路を形成する通路壁に付着することがある。通路壁を含むバルブシートに堆積した異物は、弁体の開弁動作や閉弁動作の妨げになり、電磁弁が本来の機能を発揮できなくなる問題を引き起こし得る。
【０００５】
この明細書における開示の目的は、通路壁に異物が堆積することを抑制できる流体制御弁装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この明細書に開示された複数の態様は、それぞれの目的を達成するために、互いに異なる技術的手段を採用する。また、特許請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例であって、技術的範囲を限定するものではない。
【０００７】
開示された流体制御弁装置のひとつは、流体が流下する流体通過口（５５）が形成された環状の弁座（３ａ）を内部に有するハウジング（２）と、弁座に接触して閉弁し弁座から離間して開弁することにより流体通過口を開閉可能な弁体（５；２０５；３０５）と、流体通過口に連通する通路（５６）を内側に形成するように弁座の周囲から流体流れの下流側に延びる通路壁（３ｂ）と、を備え、弁体は、エンジン（１０）の排ガスが逆流して生じる排気圧が弁体に作用している状態において、通路壁に接触する外縁部（５ｃ；２０５ｃ；３０５ｃ）を有している。
【０００８】
エンジンからの排ガスの逆流による排気圧が弁体に作用している状態では、排ガスに含まれる異物が通路壁などに付着することがある。この流体制御弁装置によれば、弁体が開弁方向に移動する過程において、外縁部が通路壁を擦るように変位するので、通路壁に付着している異物を外縁部によって擦り取ることができる。仮に異物が通路壁に堆積していても、この外縁部の働きにより、堆積した異物を擦り取れるため、通路壁に異物が堆積することを抑制できる流体制御弁装置を提供できる。
【０００９】
開示された流体制御弁装置のひとつは、流体が流下する流体通過口（５５）が形成された環状の弁座（３ａ）を内部に有するハウジング（２）と、弁座に接触して閉弁し弁座から離間して開弁することにより流体通過口を開閉可能な弁体（１０５）と、流体通過口に連通する通路（５６）を内側に形成するように弁座の周囲から下流側に延びる通路壁（３ｂ）と、を備え、弁体は、弁体が閉弁状態であるときに、通路壁よりもエンジン（１０）側に位置する下流側通路（４３）に対して通路壁を遮断するようにハウジングの内壁（３ｃ）に接触する外縁部（１０５ｃ）を有している。
【００１０】
前述のように、排ガスの逆流による排気圧が弁体に作用している状態では、排ガスに含まれる異物が通路壁などに付着することがある。この流体制御弁装置によれば、閉弁状態であるときに、弁体の外縁部によって、通路壁を下流側通路に対して遮断するので、下流側通路を通って逆流する排ガスが通路壁に接触することを抑制できる。したがって、この流体制御弁装置によれば、閉弁状態において異物が通路壁に付着しにくいため、通路壁に異物が堆積することを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１実施形態の２次空気制御弁を備える２次空気供給システムの構成を示す概要図である。
【図２】第１実施形態の２次空気制御弁の構成を示す断面図である。
【図３】第１実施形態の２次空気制御弁におけるポペットバルブおよびバルブシートについて、閉弁状態を示した部分断面図である。
【図４】第１実施形態のポペットバルブおよびバルブシートについて、排ガス逆流時の状態を示した部分断面図である。
【図５】第１実施形態のポペットバルブおよびバルブシートについて、開弁状態を示した部分断面図である。
【図６】第２実施形態のポペットバルブおよびバルブシートについて、閉弁状態を示した部分断面図である。
【図７】第３実施形態のポペットバルブおよびバルブシートについて、排ガス逆流時の状態を示した部分断面図である。
【図８】第４実施形態のポペットバルブおよびバルブシートについて、排ガス逆流時の状態を示した部分断面図である。
【図９】第５実施形態のポペットバルブを示した下面図である。
【図１０】他の実施形態のポペットバルブおよびバルブシートについて、全開時と閉弁時の間の状態を示した部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、図面を参照しながら本開示を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。
【００１３】
（第１実施形態）
第１実施形態に係る流体制御弁装置について図１〜図５を参照しながら説明する。２次空気制御弁１は、明細書に開示の目的を達成可能な、流体の流量を制御する流体制御弁装置の一例である。２次空気制御弁１は、ガソリンエンジン等の内燃機関の始動時に、２次空気流路管１１，１２内に発生する２次空気について、流下流量を制御する流体制御弁装置である。２次空気制御弁１は、流量が制御される２次空気を、排気ガス浄化装置としての三元触媒コンバータ１３に導いて三元触媒の暖機を促進させる２次空気供給システムに組み込まれている。この２次空気供給システムは、例えば、自動車等のエンジンルームに搭載されている。電動エアポンプ１４と２次空気制御弁１とは、気密性を確保するように２次空気流路管１１を介して接続されている。２次空気制御弁１とエンジン排気管１６とは、気密性を確保するように２次空気流路管１２を介して接続されている。
【００１４】
三元触媒コンバータ１３は、エンジン１０の各気筒の燃焼室から排出される排気ガス中の有害成分とされる、一酸化炭素、炭化水素、窒素酸化物の３つの元素を一括して化学反応により、無害な成分に変化させる。三元触媒コンバータ１３は、特に酸化作用によって炭化水素を無害な水に変化させる内燃機関の排気ガス浄化装置である。
【００１５】
エンジン１０は、吸入空気と燃料との混合気を燃焼室内で燃焼させて得る熱エネルギーにより出力を得る。エンジン１０は、各気筒の燃焼室内に吸入空気を供給するためのエンジン吸気管１５と、各気筒の燃焼室から流出した排気ガスを三元触媒コンバータ１３を経由して外部に排出するためのエンジン排気管１６と、を有する。エンジン１０は、シリンダボア内でピストン１７を摺動自在に支持するシリンダブロックと、吸気ポートおよび排気ポートが形成されたシリンダヘッドとを備える。
【００１６】
エンジン１０の吸気ポートおよび排気ポートは、吸気バルブ１８および排気バルブ１９によって開閉される。また、エンジン１０のシリンダヘッドには、先端部が燃焼室に露出するようにスパークプラグ２０が取り付けられている。また、吸気ポートの壁面または吸気バルブ１８の背壁面には、燃料を噴射する電磁式の燃料噴射弁２１が取り付けられている。
【００１７】
エンジン吸気管１５の内部には、吸気ポートを介してエンジン１０の燃焼室に連通する吸気通路が形成され、この吸気通路をエンジン１０の燃焼室内に吸入される吸入空気が流れる。エンジン吸気管１５の内部には、吸入空気を濾過するエアクリーナ２２と、アクセルペダル２３の踏み込み量、すなわちアクセル開度に対応して開閉動作を行うスロットルバルブ２４とが収容されている。
【００１８】
エンジン排気管１６の内部には、排気ポートを介してエンジン１０の燃焼室に連通する排気通路が形成され、この排気通路をエンジン１０の燃焼室から流出して三元触媒コンバータ１３に向かう排気ガスが流れる。エンジン排気管１６には、排気ガスの空燃比（排気ガス中の酸素濃度）を検出する空燃比センサ２５、三元触媒の温度を検出する触媒温度センサ２６、および排気ガス温度を検出する排気温度センサ等が設置されている。
【００１９】
２次空気供給システムは、２次空気制御弁１、２次空気流路管１１，１２、電動エアポンプ１４等によって構成されている。２次空気流路管１１や２次空気流路管１２の内部には、エンジン排気管１６の排気通路に連通する２次空気通路が形成されており、この２次空気通路を２次空気が流れる。２次空気流路管１１、２次空気流路管１２には、２次空気の圧力を検出する圧力センサ２７等が設置されている。
【００２０】
電動エアポンプ１４は、２次空気流路管１１の上流端に気密的に接続されている。電動エアポンプ１４は、電力の供給を受けて駆動力を発生する電動モータと、この電動モータによって回転駆動されるポンプインペラと、このポンプインペラ側への異物の侵入を防止するエアフィルタとを有する。電動エアポンプ１４は、内部に電動モータを収容保持するモータハウジング３１と、内部にポンプインペラを回転自在に収容するポンプハウジング３２と、エアダクト３３を介してポンプハウジング３２に気密的に結合されるフィルタケース３４とを有する。
【００２１】
２次空気制御弁１は、２次空気流路管１１と２次空気流路管１２の間に気密性を確保するように接続されている。２次空気制御弁１は、電磁式の通路開閉弁（電磁弁とも称する）を構成するエアスイッチングバルブ（以下ＡＳＶとも称する）と逆止弁とを一体化した電磁式の流体制御弁（コンビバルブモジュールとも称する）である。ＡＳＶは、ハウジング２の内部に形成される２次空気通路３５を開閉する装置である。逆止弁は、２次空気流路管１２とエンジン排気管１６との合流部分から、排気ガス等の流体がＡＳＶ側および電動エアポンプ側のシステム内部に逆流する不具合を防止する機能がある。
【００２２】
逆止弁は、ハウジング２よりも２次空気流れの下流側に結合されたハウジング４１と、ハウジング４１に保持された金属プレート４２とを備える。さらに逆止弁は、金属プレート４２に形成された複数個の空気通過口４３を開閉する薄膜状のリードバルブ４４と、リードバルブ４４の開き具合または最大開度を規制するリードストッパ４５とを備える。
【００２３】
ハウジング４１は、２次空気流路管１２の上流端に気密性を確保するように接続されている。この実施形態では、リードバルブ４４が開弁した際に、複数個の空気通過口４３からハウジング４１内の流体導出通路４６に流入した２次空気が、ハウジング４１の出口部であるアウトレットポート４７より２次空気流路管１２内に流出する。リードバルブ４４は、電動エアポンプ１４から吐出される２次空気の圧力によって開弁する逆止弁の弁体を構成する。
【００２４】
ＡＳＶは、ハウジング２に設けられたバルブシート３と、バルブシート３に一体に形成された円環状の弁座３ａに対して接近、離間して弁座３ａの中心軸線に沿うように往復直線運動を行うポペットバルブ４とを備える。ＡＳＶは、ソレノイド部が発生する電磁力によってポペットバルブ４を吸引して軸方向に変位させる電磁弁である。さらにＡＳＶは、ポペットバルブ４のバルブ頭部６ａおよびバルブ軸部６を閉弁作動方向、換言すれば弁座３ａに着座する側に付勢するコイルスプリング７と、閉弁時に弁座３ａに接触する弁体５とを備える。
【００２５】
２次空気供給システムは、エンジン１０の運転状態に基づいて、２次空気制御弁１の動力源であるアクチュエータ、および電動エアポンプ１４の動力源である電動モータを電子制御するエンジン制御ユニット（以下ＥＣＵと称する）を備える。ＥＣＵは、制御処理、演算処理を行うＣＰＵ、各種プログラム、データを保存する記憶装置であるＲＯＭやＲＡＭ等のメモリ、入力回路、出力回路、電磁弁駆動回路およびポンプ駆動回路等の機能を含んで構成される構造のマイクロコンピュータを有する。
【００２６】
ＥＣＵは、イグニッションスイッチがオンされると、メモリ内に格納されている制御プログラムに基づいて、２次空気制御弁１のアクチュエータに供給する駆動電力を調整して２次空気制御弁１のＡＳＶの開閉動作を制御する。ＥＣＵは、電動エアポンプ１４の電動モータに供給する供給電力を調整して電動エアポンプ１４の回転動作、例えば回転速度を制御する。
【００２７】
ＥＣＵは、エンジン始動時に、排気温度センサによって排気ガス温度を検出し、排気ガス温度が所定値以下であるとき、ポペットバルブ４を開弁駆動するように、２次空気制御弁１のアクチュエータに駆動電力を供給する。このとき、電動エアポンプ１４の電動モータにも電力が供給されるため、２次空気流路管１１，１２の内部に２次空気流が発生する。またＥＣＵは、電動エアポンプ１４の異常故障を診断する故障診断機能を備えている。ＥＣＵは、圧力センサ２７によって検出した２次空気流路管１１，１２の２次空気圧力が所定の圧力範囲から外れている時に異常であると判定し、２次空気制御弁１のアクチュエータへの供給電力および電動エアポンプ１４の電動モータを制限または遮断する。
【００２８】
ＡＳＶのハウジング２は、金属材料、例えば、アルミニウムダイカスト等により製造されている。ハウジング２には、円筒状の筒壁部５１が形成されている。筒壁部５１の内部には、ポペットバルブ４が通路を開閉自在に収容、保持されている。筒壁部５１には、ポペットバルブ４の軸方向に対して半径方向に延びるインレットパイプ５２が一体に設けられている。
【００２９】
この実施形態では、インレットパイプ５２の入口部であるインレットポート５３からハウジング２内の流体導入通路５４を経由して、弁座３ａの内側に形成された空気通過口５５に２次空気が流下するように構成されている。ハウジング２の出口部には、ＡＳＶの空気通過口５５と逆止弁の空気通過口４３とを連通させる連通路５６が形成されている。ハウジング２の出口部の開口端縁部には、ハウジング４１と結合する結合部５７が形成されている。この実施形態では、空気通過口５５、流体導入通路５４および連通路５６によって、ＡＳＶの内部に形成される２次空気通路３５が構成されている。
【００３０】
筒壁部５１の内周部には、ハウジング２の内部を２つの流体通路である流体導入通路５４および連通路５６に区画する円環状の隔壁部５８が設けられている。図２に示すように、少なくとも隔壁部５８には、弁体５が着座することが可能な円環状の弁座３ａと通路壁３ｂが一体に設けられている。バルブシート３には、流体が流下する流体通過口として、２次空気が通過する円形状の空気通過口５５が形成されている。
【００３１】
ＡＳＶは、ポペットバルブ４を開弁方向に駆動するバルブ駆動装置であるアクチュエータを備えている。このアクチュエータは、ハウジング２の筒壁部５１と、通電によって磁力を発生するコイル８を含む電磁石と、この電磁石に吸引されるムービングコア６７とを備えて構成されている。電磁石は、コイル８、ステータコア６５およびヨーク６６を有する。ステータコア６５およびヨーク６６は、コイル８に駆動電力が供給されることにより磁化されて電磁石となる。ステータコア６５は、ムービングコア６７を吸引するための吸引部を有する。
【００３２】
ムービングコア６７は、バルブ軸部６の上部に位置する径小部の外周に圧入固定されている。コイル８に駆動電力が供給されると、ムービングコア６７は磁化されてポペットバルブ４を伴ってストローク方向である軸方向の下方に移動する。このように、この実施形態は、コイル８とともに磁気回路を形成する複数の磁性体としてステータコア６５、ヨーク６６およびムービングコア６７を設けている。また、コイル８とともに磁気回路を形成する複数の磁性体として、ヨーク６６を廃止し、ステータコア６５およびムービングコア６７のみを設けるように構成してもよい。また、ステータコア６５を２個以上に分割する構成としてもよい。
【００３３】
コイルスプリング７は、プレートプレッシャ６４とムービングコア６７との間に収容されて保持されている。コイルスプリング７は、ムービングコア６７に対して、ムービングコア６７をデフォルト位置に戻す方向に付勢力であるスプリング荷重を発生する。コイルスプリング７は、ポペットバルブ４およびムービングコア６７に対して、バルブ頭部６ａをシール部９から離す方向に付勢する付勢力を発生する荷重付与手段として機能する。
【００３４】
コイル８は、樹脂製のコイルボビン６９の外周に、絶縁被膜を施した導線が複数回巻装されている。コイル８は、駆動電力が供給されると磁気吸引力（起磁力）を発生する励磁コイルであり、通電されると周囲に磁束を発生する。この磁束の発生により、ムービングコア６７、ステータコア６５およびヨーク６６が磁化されるため、ムービングコア６７がステータコア６５の吸引部に吸引されてストローク方向（下方）に移動する。また、コイル８およびコイルボビン６９は、筒壁部５１またはヨーク６６の内周とステータコア６５の円筒状部の外周との間に形成される円筒状空間（コイル収納部）に保持されている。
【００３５】
コイル８は、コイルボビン６９の一対の鍔状部間に巻装されたコイル部、およびコイル部より取り出された一対の端末リード線を有する。コイル部の外周側は、樹脂ケースとして機能する樹脂モールド部材によって被覆されて保護されている。コイル８の一対の端末リード線は、一対の外部接続端子であるターミナル７０に、例えば、かしめ、溶接等により電気的に接続されている。一対のターミナル７０の先端部は、樹脂製のコネクタハウジング７１の雄型コネクタ７２内に露出して、外部電源側または電磁弁駆動回路側の雌型コネクタに差し込まれて電気的な接続をなすコネクタピンとして機能する。
【００３６】
バルブシート３は、弁体５が開閉する弁座３ａを含み、ハウジング２と同一の材料によって形成されている。バルブシート３は、空気通過口５５の開口周縁部に設けられた弁座３ａと、弁座３ａの周囲から２次空気流れの下流側に延びる通路壁３ｂを備えている。以下に記載する下流側は、２次空気流れの下流側を意味する。通路壁３ｂは、流体通過口である空気通過口５５に連通する連通路５６を内側に形成するように設けられている。通路壁３ｂは、流体通過口に連通する通路を内側に形成するように弁座３ａの周囲から下流側に延びる筒状の壁を形成している。
【００３７】
バルブ頭部６ａは、バルブ軸部６の下部から径外方向に延びる円盤状部であり、バルブ軸部６と同じ材質でバルブ軸部６に一体に設けられている。バルブ頭部６ａには、ポペットバルブ４の閉弁時に弁座３ａに接触してポペットバルブ４と弁座３ａとの隙間を封止する弁体５が一体に設けられている。弁体５は、円環状であり、空気通過口５５の開口周縁部の全周に設けられた弁座３ａと通路壁３ｂとに接触可能なように設けられている。弁体５は、弾性変形可能な材質、例えば、弾性変形可能な樹脂やフッ素系ゴム、シリコーンゴム等のエラストマーで構成されている。
【００３８】
図３は、ポペットバルブ４の閉弁状態を示した部分断面図である。図３に示すように、弁体５は、バルブ頭部６ａの外周縁部に結合している円盤状の環状部５ａと、環状部５ａの径外側から下流側に延びる筒状部５ｂと、筒状部５ｂの下流側部から径外側に突出する外縁部５ｃとを一体に備えている。バルブ頭部６ａと弁体５は、異なる材質の部品を一体に成形することにより、結合されている。例えば、バルブ頭部６ａと弁体５は、金型を用いた金属と樹脂のインサート成形や、ゴムと樹脂の二色成形を用いて、一体に成形することができる。バルブ頭部６ａと弁体５は、接合部を接着剤で接着することによって一体に結合してもよいし、ねじ、かしめ金具等の結合部品を用いて一体に結合してもよい。
【００３９】
ポペットバルブ４は、例えば、金属材料、ゴム、その他の樹脂材料によって一体的に形成され、ハウジング２の内部に移動自在に収容されている。ポペットバルブ４は、バルブシート３の弁座３ａに対して接触、離間して空気通過口５５を閉鎖、開放する弁体を構成する。ポペットバルブ４は、バルブ頭部６ａの中央部からアクチュエータ側または上流側に向かって延びる円柱状のバルブ軸部６と、バルブ軸部６の下部または下流側に位置し空気通過口５５を覆う大きさを有する鍔状またはフランジ状のバルブ頭部６ａと、を一体に有する。バルブ軸部６は、空気通過口５５をその軸方向に貫通するように設けられている。バルブ頭部６ａは、その外周縁部が弁体５の環状部５ａの内縁部に結合して、弁体５の内側で弁体５を支持している。バルブ頭部６ａは上流側または上方に位置する背面部が弁座３ａよりも下流側または下方に位置するように設けられ、弁体５は、下流側または下方から、弁座３ａに着座するように設けられている。
【００４０】
ポペットバルブ４は、バルブ頭部６ａが弁座３ａから下流側へ最も離間しているとき、つまりバルブ全開時に、逆止弁と弁座３ａとの間に形成される空間、すなわち連通路５６の途中で、バルブ頭部６ａが保持されている。ポペットバルブ４は、開弁動作時に、ポペットバルブ４の軸線に沿った下流側、すなわち逆止弁側に移動する。ポペットバルブ４がバルブ軸部６の軸方向に沿って往復運動することにより、バルブ頭部６ａおよび弁体５は弁座３ａに対して軸方向に変位する。
【００４１】
したがって、ＡＳＶは、ポペットバルブ４がその軸線に沿う下方向である開弁側に最も移動すると、バルブ頭部６ａおよび弁体５が弁座３ａから離間して、空気通過口５５を開放するバルブ全開位置に設定される。ＡＳＶは、ポペットバルブ４がその軸線に沿った上方向（閉弁方向）に移動すると、弁体５が弁座３ａに着座して空気通過口５５を閉鎖するバルブ全閉位置に設定される。
【００４２】
弁体５は、環状部５ａの上流側の面が弁座３ａに接触する閉弁状態と環状部５ａが弁座３ａから最も離間する全開状態とにわたって外力によって変形可能な部材である。弁体５は、環状部５ａが弾性変形容易な材質で形成されていることが好ましい。これにより、弁体５は閉弁状態で空気通過口５５を閉塞して、２次空気流路管１２内への２次空気の流入を遮断する機能を発揮できる。
【００４３】
図４は、排ガスが逆流している状態を示した部分断面図である。図４に示すように、外縁部５ｃは、少なくとも、エンジン１０の排ガスが逆流して排気圧が作用している状態において通路壁３ｂに接触するように設けられている。この排気圧は、エンジン１０の排気バルブの開閉に伴って生じる排気脈動や車両振動によってリードバルブ４４が開弁したときにも発生する。このようにエンジン１０からの排ガスが弁体５に接触しやすい状況では、排ガスに含まれる、例えば窒素酸化物、硫黄酸化物、微小粒子状物質などの異物が弁体５や通路壁３ｂなどに付着する場合がある。この付着物は、例えば弁体５が閉弁したときに、弁座３ａや通路壁３ｂと弁体５との間に挟まり、弁漏れを引き起こす要因になり得る。したがって、付着物を除去することが求められている。
【００４４】
外縁部５ｃは筒状部５ｂの全周に設けられている。外縁部５ｃは、筒状部５ｂの全周から径外側に突出するように設けられており、弁体５において最も径外側に位置する部分である。したがって、外縁部５ｃは、排気圧が弁体５に作用している状態において、弁体５の全周について通路壁３ｂに接触する。弁体５は、バルブ頭部６ａに支持されている環状部５ａを固定端とし、外縁部５ｃを自由端とする構成である。この構成により、外縁部５ｃは、全開状態と閉弁状態とにわたって弁体５が軸方向に変位する過程で、通路壁３ｂと擦れ合うことで作用する外力によって最も大きく変位しやすい部位である。
【００４５】
さらに弁体５は、外縁部５ｃが弾性変形容易な材質で形成されていることが好ましい。この構成によれば、外縁部５ｃは通路壁３ｂと擦れ合うことで作用する外力によって最も大きく変位しやすい部位である。さらに弁体５が開弁側に変位するときに外縁部５ｃを通路壁３ｂに接触した状態で弾性変形させることができる。例えば、通路壁３ｂに接触している外縁部５ｃの先端が外縁部５ｃの根元側よりも上流側に位置するように弾性変形することができる。これによれば、外縁部５ｃが元の形状に戻ろうとする復元力を利用して付着物を擦り取る効果が得られる。
【００４６】
外縁部５ｃの厚さ寸法は、根元部よりも先端部の方が小さい形状である。これにより、外縁部５ｃは先端側が変形しやすい特性を有する。また外縁部５ｃは先端面が曲面をなすように形成されている。この構成によれば、弾性変形した外縁部５ｃと通路壁３ｂとの接触面積を大きくできるので、開弁動作時に大きな接触面積を維持しながら通路壁３ｂを擦り続けることができ、付着物を擦り取る効果が大きい弁体５を提供できる。
【００４７】
外縁部５ｃは、図３に示すように、環状部５ａが弁座３ａに接触している閉弁状態において通路壁３ｂに接触するように設けられている構成でもよい。車両の走行中は通常、閉弁状態であり、排ガスが発生する状況では弁体５は閉弁状態であることが多い。また、閉弁状態ではエンジン１０の排ガスが逆流して弁体５に排気圧が作用していることもあるし、排ガスの逆流が発生していないこともある。
【００４８】
図３や図４に示す状態では、外縁部５ｃは、通路壁３ｂの下流端部である下流端壁３ｃよりも上流側部位において通路壁３ｂに接触している。弁体５は、全開状態において外縁部５ｃが下流端壁３ｃよりも下流側に位置するように設けられている。通路壁３ｂにおいて外縁部５ｃが接触している部位よりも下流側には、排ガスに含まれる異物が付着することがある。弁体５は図３や図４に示す状態から開弁する場合、外縁部５ｃが通路壁３ｂに接触しながら下流側に変位する。この開弁動作において、図５に示すように、外縁部５ｃは外縁部５ｃよりも下流側で通路壁３ｂに付着している異物を擦り取ることで、通路壁３ｂに堆積した異物を脱落させることができる。
【００４９】
次に第１実施形態の流体制御弁装置がもたらす作用効果について説明する。流体制御弁装置は、流体が流下する流体通過口が形成された環状の弁座３ａを内部に有するハウジング２と、流体通過口を開閉可能な弁体５と、流体通過口に連通する連通路５６を内側に形成するように弁座３ａの周囲から下流側に延びる通路壁３ｂとを備える。弁体５は、エンジン１０の排ガスが逆流して生じる排気圧が弁体５に作用している状態において、通路壁３ｂに接触する外縁部５ｃを有している。
【００５０】
エンジン１０からの排ガスの逆流による排気圧が弁体５に作用している状態では、排ガスに含まれる異物がバルブシート３の通路壁３ｂなどに付着することがある。この構成によれば、弁体５が開弁方向に移動する過程において通路壁３ｂを擦るように外縁部５ｃを変位させることができる。これにより、通路壁３ｂに付着している異物を外縁部５ｃによって擦り取って、通路壁３ｂから脱落させることができる。仮に異物が通路壁３ｂに堆積していても、この外縁部５ｃの働きにより、堆積した異物を除去できる。このように、排気圧が作用している状態からバルブの開弁動作毎に、異物の除去機能を発揮可能な流体制御弁装置を提供できる。したがって、第１実施形態の流体制御弁装置によれば、通路壁３ｂに異物が堆積することを抑制できる。
【００５１】
弁体５は、排気圧が弁体５に作用している状態において、弁体５の全周において通路壁３ｂに接触する外縁部５ｃを有している。この構成によれば、通路壁３ｂの全周において付着物を除去することができるので、弁体５の開弁動作や閉弁動作の妨げになる状況をさらに回避可能な流体制御弁装置を提供できる。
【００５２】
外縁部５ｃは、根元側よりも先端側の厚さ寸法が小さい形状であるため、弁体５が開弁方向に変位するときに外縁部５ｃを弾性変形させやすい。このため、外縁部５ｃは通路壁３ｂに接触している先端側が根元側よりも上流側に位置するように弾性変形できるので、外縁部５ｃが元の形状に戻ろうとする復元力を利用して付着物を擦り取ることができる。
【００５３】
（第２実施形態）
第２実施形態では、第１実施形態の弁体５の他の形態である弁体１０５について図６を参照して説明する。図６において、第１実施形態と同様の構成であるものは同一の符号を付し、同様の作用、効果を奏するものである。第２実施形態で特に説明しない構成、作用、効果については、第１実施形態と同様である。以下、第１実施形態と異なる点についてのみ説明する。
【００５４】
図６は、ポペットバルブ４の閉弁状態を示した部分断面図である。バルブ頭部６ａと弁体１０５は、異なる材質の部品を一体に成形することにより、結合されている。図６に示すように、弁体１０５は、バルブ頭部６ａと結合する円盤状の環状部５ａと、環状部５ａの径外側から下流側に延びる筒状部１０５ｂと、筒状部１０５ｂの下流側部から径外側に突出する外縁部１０５ｃとを一体に備えている。弁体１０５は、弾性変形可能な材質、例えば、弾性変形可能な樹脂やフッ素系ゴム、シリコーンゴム等のエラストマーで構成されている。
【００５５】
筒状部１０５ｂは、環状部５ａの径外側から下流側に延びる形状であり、その下流側端部で外縁部１０５ｃと一体になっている。筒状部１０５ｂは、閉弁状態において下流側端部が下流端壁３ｃよりも下流側、下方に位置するように設けられている。外縁部１０５ｃは、環状部５ａが弁座３ａに接触する閉弁状態であるときに下方から下流端壁３ｃに接触している。外縁部１０５ｃは筒状部１０５ｂの全周に設けられている。したがって、外縁部１０５ｃは通路壁３ｂよりもエンジン１０側に位置する空気通過口４３に対して通路壁３ｂを遮断し、弁体１０５全体としては閉弁状態において空気通過口５５と通路壁３ｂと連通路５６とが連通しないように分断している。
【００５６】
この状態で排ガスが逆流すると、下流端壁３ｃにおいて外縁部１０５ｃが接触していない部分には排ガス中の異物が付着し得るが、弁体１０５によって通路から遮断されている通路壁３ｂには異物は接触しない。一方、弁体１０５が図６に示す閉弁状態から下流側に変位すると、環状部５ａが弁座３ａから離間するとともに、外縁部１０５ｃが下流端壁３ｃから離間する開弁状態になる。この状態では、２次空気流路管１１内の２次空気が空気通過口５５を通じて２次空気流路管１２内に流れるので、通路壁３ｂに排ガスが接触する可能性は低い。
【００５７】
第２実施形態の流体制御弁装置は、流体通過口が形成された環状の弁座３ａを内部に有するハウジング２と、流体通過口を開閉可能な弁体１０５と、流体通過口に連通する連通路５６を内側に形成するように弁座の周囲から下流側に延びる通路壁３ｂとを備える。弁体１０５は、閉弁状態であるときに、通路壁３ｂよりもエンジン１０側に位置する下流側通路に対して通路壁３ｂを遮断するようにハウジング２の内壁に接触する外縁部１０５ｃを有している。弁体１０５は、閉弁状態において、弁体１０５の全周において下流端壁３ｃに接触する外縁部１０５ｃを有している。
【００５８】
前述したようにエンジン１０からの排ガスの逆流による排気圧が弁体１０５に作用している状態では、排ガスに含まれる異物が通路壁３ｂなどに付着することがある。この流体制御弁装置によれば、閉弁状態であるときに、弁体１０５の外縁部１０５ｃによって、通路壁３ｂを下流側通路に対して遮断するので、下流側通路を通って逆流する排ガスが通路壁３ｂに接触することを抑制できる。この流体制御弁装置によれば、閉弁状態において異物が通路壁３ｂに付着しにくいため、通路壁３ｂに異物が堆積することを抑制できる。
【００５９】
（第３実施形態）
第３実施形態では、第１実施形態の弁体５の他の形態である弁体２０５について図７を参照して説明する。図７において、第１実施形態と同様の構成であるものは同一の符号を付し、同様の作用、効果を奏するものである。第３実施形態で特に説明しない構成、作用、効果については第１実施形態と同様であり、以下、第１実施形態と異なる点についてのみ説明する。
【００６０】
図７は、ポペットバルブ４の閉弁状態、排ガスの逆流が発生している状態を示した部分断面図である。バルブ頭部６ａと弁体２０５は、異なる材質の部品を一体に成形することにより、結合されている。図７に示すように、弁体２０５は、バルブ頭部６ａと結合する円盤状の環状部５ａと、環状部５ａの径外側から下流側に延びる筒状部２０５ｂと、筒状部２０５ｂの下流側部から径外側に突出する外縁部２０５ｃとを一体に備えている。弁体２０５は、弾性変形可能な材質、例えば、弾性変形可能な樹脂やフッ素系ゴム、シリコーンゴム等のエラストマーで構成されている。
【００６１】
筒状部２０５ｂは、環状部５ａの径外側から下流側に延びる形状であり、その下流側端部で外縁部２０５ｃと一体になっている。筒状部２０５ｂは、下流側、下方に向かうほどその厚さ寸法が小さくなるように形成されている。外縁部２０５ｃは、環状部５ａが弁座３ａに接触する閉弁状態においてその下流側端部である先端が下流端壁３ｃよりも上流側、上方に位置するように設けられている。外縁部２０５ｃは、閉弁状態であるときに通路壁３ｂに接触している。外縁部２０５ｃは、開弁状態であるときに、先端に向かうほど下流側に位置するように延びる形状である。したがって、外縁部１０５ｃは、下流側に向かうほど径外側に位置するように、バルブ軸部６や弁体２０５の軸線に対して斜め下方へ傾斜する縦断面形状をなしている。
【００６２】
また、外縁部２０５ｃは、先端に向かうほど縦断面形状が細くなる先細り形状であり、先端に向かうほど厚さ寸法が小さくなっている。この構成により、外縁部２０５ｃと通路壁３ｂとの接触面積を小さくでき、また弁体２０５が開弁方向に変位するときに外縁部２０５ｃを弾性変形させやすい。また外縁部２０５ｃは筒状部２０５ｂの全周に設けられている。
【００６３】
第３実施形態の流体制御弁装置によれば、外縁部２０５ｃは、根元側よりも先端側の厚さ寸法が小さい形状であるため、弁体２０５が開弁方向に変位するときに外縁部２０５ｃを弾性変形させやすい。このため、外縁部２０５ｃは通路壁３ｂに接触している先端側の方が根元側よりも上流側に位置するように弾性変形できるので、外縁部２０５ｃが元の形状に戻ろうとする復元力を利用して付着物を擦り取ることができる。
【００６４】
さらに外縁部２０５ｃは、先端に向かうほど下流側に位置するように延びる形状であるため、弁体２０５が開弁方向に変位するときに通路壁３ｂに対して鋭角状に接触するので、付着物を擦り取りやすい弁体２０５を提供できる。さらに弁体２０５は、開弁状態から閉弁方向に変位するときには通路壁３ｂに対する圧力を抑えることができる形状であるので、閉弁動作時の抵抗が小さく、スムーズな閉弁動作を可能にする弁体２０５を提供できる。
【００６５】
また、外縁部２０５ｃは先端に向かうほど縦断面形状が細くなる先細り形状であるため、外縁部５ｃと通路壁３ｂとの接触面積を小さくできるので接触圧が大きくなり、付着物を擦り取る効果が大きい弁体２０５を提供できる。また、開弁動作時に通路壁３ｂに対して大きな接触圧をかけながら通路壁３ｂを擦り続けることができるので、付着物を擦り取る効果が大きい弁体２０５を提供できる。
【００６６】
（第４実施形態）
第４実施形態では、弁体と通路壁３ｂとの位置関係についての他の形態を説明する。図８において、前述の実施形態と同様の構成であるものは同一の符号を付し、同様の作用、効果を奏するものである。第４実施形態で特に説明しない構成、作用、効果については前述の実施形態と同様であり、以下、第１実施形態および第３実施形態と異なる点についてのみ説明する。
【００６７】
図８は、ポペットバルブ４の閉弁状態、排ガスの逆流が発生している状態を示した部分断面図である。弁体２０５の外縁部２０５ｃは、閉弁状態であるときに、通路壁３ｂの下流端部に位置している。すなわち、閉弁状態において、外縁部２０５ｃよりも下流側には、通路壁３ｂがほとんど存在していない。弁体２０５は開弁状態において通路壁３ｂの全体を連通路５６から遮断し、通路壁３ｂに対する異物の付着可能面積を減らしている。
【００６８】
第４実施形態の流体制御弁装置によれば、弁体２０５は、閉弁状態であるときに外縁部２０５ｃが通路壁３ｂの下流端部に位置するように設けられている。この構成によれば、閉弁状態であるときに、弁体２０５によって、通路壁３ｂを下流側通路に対して遮断するので、下流側通路を通って逆流する排ガスが通路壁３ｂに接触することを抑制できる。したがって、閉弁状態において異物が通路壁３ｂに付着しにくいため、異物の堆積を抑制できる流体制御弁装置を提供できる。
【００６９】
（第５実施形態）
第５実施形態では、前述の実施形態の弁体の他の形態である弁体３０５について図９を参照して説明する。図９において、前述の実施形態と同様の構成であるものは同一の符号を付し、同様の作用、効果を奏するものである。第５実施形態で特に説明しない構成、作用、効果については前述の実施形態と同様であり、以下、第１実施形態、第３実施形態および第４実施形態と異なる点についてのみ説明する。
【００７０】
図９は、弁体３０５を下流側から見た下面図である。弁体３０５は、周方向に間隔をあけて部分的に設けられた外縁部３０５ｃを備える。弁体３０５の筒状部における下流端部には、筒状部よりも径外側に突出している外縁部３０５ｃと外縁部３０５ｃが存在しない部分３０５ｄとが全周において交互に設けられている。弁体３０５は、全周において外縁部３０５ｃを部分的に有している。外縁部３０５ｃは、弁体３０５の外周縁に部分的に切り込みを入れることによっても形成することができる。
【００７１】
第５実施形態の流体制御弁装置によれば、弁体３０５は、排気圧が弁体３０５に作用している状態において、周方向に間隔をあけて通路壁３ｂに接触する外縁部３０５ｃを有している。この構成によれば、弁体３０５の周方向に部分的に設けられている外縁部３０５ｃによって、弁体３０５を開弁方向に移動させるときに通路壁３ｂの付着物を掻き出す力を強化できる弁体３０５を提供できる。
【００７２】
（他の実施形態）
この明細書の開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。例えば、開示は、実施形態において示された部品、要素の組み合わせに限定されず、種々変形して実施することが可能である。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示は、実施形態に追加可能な追加的な部分をもつことができる。開示は、実施形態の部品、要素が省略されたものを包含する。開示は、ひとつの実施形態と他の実施形態との間における部品、要素の置き換え、または組み合わせを包含する。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示される技術的範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内での全ての変更を含むものと解されるべきである。
【００７３】
図１０に示すように、前述の実施形態における弁体は、弁体が最大限開弁側に変位している全開状態と閉弁状態との間に位置するときに、外縁部５ｃが通路壁３ｂに接触するように設けられている構成であってもよい。これによれば、弁体が全開状態と閉弁状態との間にある状態から、開弁側に変位した場合でも外縁部５ｃが通路壁３ｂを擦るように変位するので、通路壁３ｂに付着している異物を外縁部５ｃによって擦り取ることができる。したがって、通路壁３ｂの付着物を広い動作範囲において除去可能な弁体を提供できる。
【００７４】
前述の実施形態に記載した各弁体は、弾性変形可能な材質で形成されているが、明細書が開示する目的を達成可能な流体制御弁装置は、容易に弾性変形しない材質によって形成された弁体を備えるものであってもよい。このような弁体であっても、開弁動作において外縁部が通路壁３ｂと擦れ合うように設けられている構成を有していれば、外縁部によって通路壁３ｂの付着物を除去する機能を発揮できる。
【符号の説明】
【００７５】
２…ハウジング、  ３ａ…バルブシート（弁座）、  ３ｂ…通路壁
３ｃ…下流端壁（内壁）、  ５，１０５，２０５，３０５…弁体
５ｃ，１０５ｃ，２０５ｃ，３０５ｃ…外縁部、  １０…エンジン
４３…空気通過口（下流側通路）、  ５５…空気通過口（流体通過口）
５６…連通路（通路）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2019090385.tif 000009
【図８】
2019090385.tif 000010
【図９】
2019090385.tif 000011
【図１０】
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