(57)【要約】【課題】閉弁状態においてシートとバルブとの間へ異物が噛み込んでもガス漏れ量を最小限に抑えることができる排気ガス還流装置を提供すること。【解決手段】ＥＧＲガスを導入する導入口１２と、ＥＧＲガスを吸入空気に混入するために吸気系に排出する排出口１３と、導入口１２と排出口１３とを連通する連通路１４とが形成されたハウジング１１と、連通路１４に設けられたシート１５と、シート１５に当接または離間するバルブ２０と、バルブ２０を可動させるモータ３０とを有するＥＧＲバルブ１０において、バルブ２０に、円錐部２０ａと、その先端に円錐部２０ａよりも大径の平面部２０ｂとを形成すとともに、シート１５に、バルブ２０の平面部２０ｂに対し線接触して当接する頂部を備えた凸形状の閉めきり部１５ａを形成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンから排出される排気ガスを導入する導入口と、排気ガスの一部を吸入空気に混入するためにエンジンの吸気系に排出する排出口と、前記導入口と前記排出口とを連通する連通路とが形成されたハウジングと、前記連通路に設けられたシートと、前記シートに当接または離間するバルブと、前記バルブを可動させるアクチュエータとを有する排気ガス還流装置において、
前記バルブは、円錐形状をなす円錐部と、前記円錐部の先端に設けられた前記円錐部よりも大径の平面部とを備え、
前記シートには、前記平面部の外周に当接して前記連通路を閉鎖する閉めきり部が形成されていることを特徴とする排気ガス還流装置。
【請求項２】
請求項１に記載する排気ガス還流装置において、
前記閉め切り部は、前記バルブの平面部に対し線接触して当接する頂部を備えた凸形状をなしていることを特徴とする排気ガス還流装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載する排気ガス還流装置において、
前記閉め切り部が前記バルブの平面部に当接した際、前記シートの内周端部と前記バルブの円錐部との間に０．２ｍｍ以上の隙間が形成されることを特徴とする排気ガス還流装置。
【請求項４】
請求項３に記載する排気ガス還流装置において、
前記閉め切り部が前記バルブに当接した際、前記シートの内周端部と前記閉め切り部との間に、前記バルブと前記シートとにより異物収容部が形成されることを特徴とする排気ガス還流装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４に記載するいずれか１つの排気ガス還流装置において、
前記バルブの材質と前記シートの材質は、それぞれ異なる硬度を有するものであることを特徴とする排気ガス還流装置。
【請求項６】
請求項５に記載する排気ガス還流装置において、
前記バルブの材質と前記シートの材質のうち硬度が低いものは、変形可能な特性を有する材料であることを特徴とする排気ガス還流装置。
【請求項７】
請求項５または請求項６に記載する排気ガス還流装置において、
前記シートの材料は、金属材料であることを特徴とする排気ガス還流装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンから排出される排気ガスの一部を吸気系に戻す排気ガス還流装置に関する。より詳細には、シートとバルブとの間への異物の噛み込みによる性能低下を防止することができる排気ガス還流装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、エンジンシステムには、エンジンから排出される排気ガスの一部を吸気系に戻すために排気系と吸気系とを連通する排気還流通路が設けられている。そして、排気還流通路には、排気ガスの還流量等を制御するための排気ガス還流装置が配置されている。この排気ガス還流装置として、近年、モータ（例えばステッピングモータ）によってバルブを上下動させ、その開度を制御するようにしたものが多く使用されている。
【０００３】
このような排気ガス還流装置では、エンジンの運転条件に応じた排気ガスの還流率制御をオープンループ制御で容易に実現できる反面、機械式のものと異なり、微小開度に維持される期間が存在することから、カーボン粒子や切削粉等の排気ガス中の異物の噛み込みが問題となる。すなわち、これらの異物が、シートとバルブとの間に噛み込まれた状態となると、バルブが全閉にならず漏れ量が増大してしまい、排気ガス還流制御の不良が発生するおそれがある。
【０００４】
このため、シートとバルブとの間に異物が噛み込まないようにした排気ガス還流装置が種々提案されている。そのうちの１つとして、例えば、特開２００３−０５６４１２号公報に開示された排気ガス還流装置がある。この排気ガス還流装置では、バルブの上流側となる排気還流通路が、シートの下方位置において略水平方向に延びる第１通路部と、この第１通路部から略垂直方向に延びて上端がシートに達する第２通路部とを有し、第２通路部の下端に、バルブの投影面積よりも大きな面積を有する異物捕獲用の凹部が設けられている。
【０００５】
これにより、この排気ガス還流装置では、排気還流通路へと取り込まれた排気ガスが、第１通路部を通り、かつ第２通路部へと略９０度折れ曲がって、シートへと向かい、このシートとバルブとの間隙を通って流れる。ここで、排気ガスの流れが第１通路部から第２通路部へと曲がる際に、排気ガス中の比較的重い異物が分離され、さらには、第２通路部を上方へ向かう流れによって異物がバルブならびにシートに衝突し、分離される。そして、これらの分離された異物が、バルブの投影面積よりも大きな面積を有する下方の凹部内に確実に落下し、外部に飛散しないようになっている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−０５６４１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記した排気ガス還流装置では、シートとバルブとの間へ異物が噛み込むことを防止することはできないという問題があった。なぜなら、上記した排気ガス還流装置では、排気ガスの流れが第１通路部から第２通路部へと曲がる際に分離されなかった異物は、第２通路部を上方へ向かう流れによってバルブおよびシートへ運ばれる。このため、そのような異物がバルブとシートとの間に噛み込んでしまうおそれがあるからである。
そして、シートとバルブとの間に異物が噛み込んでしまうと、閉弁状態においてバルブが全閉とならずにガス漏れ流量が増大してしまう。そうなると、排気ガス還流制御の不良が発生してエンジン性能が低下してしまうおそれがある。
【０００８】
そこで、本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであり、閉弁状態においてシートとバルブとの間へ異物が噛み込んでもガス漏れ量を最小限に抑えることができる排気ガス還流装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記問題点を解決するためになされた本発明に係る排気ガス還流装置は、
エンジンから排出される排気ガスを導入する導入口と、排気ガスの一部を吸入空気に混入するためにエンジンの吸気系に排出する排出口と、前記導入口と前記排出口とを連通する連通路とが形成されたハウジングと、前記連通路に設けられたシートと、前記シートに当接または離間するバルブと、前記バルブを可動させるアクチュエータとを有する排気ガス還流装置において、前記バルブは、円錐形状をなす円錐部と、前記円錐部の先端に設けられた前記円錐部よりも大径の平面部とを備え、前記シートには、前記平面部の外周に当接して前記連通路を閉鎖する閉めきり部が形成されていることを特徴とする。
【００１０】
この排気ガス還流装置では、アクチュエータがバルブを可動させることにより、バルブをシートに当接または離間させて連通路が遮断または開放させる。これにより、導入口から導入される排気ガスが排出口から吸気系に排出される。このとき、アクチュエータの動作を制御することにより、バルブの開閉時期や開度を制御して排気ガス還流制御が行われる。
【００１１】
そして、この排気ガス還流装置では、シートに形成された閉め切り部が、バルブの平面部外周に当接して連通路を閉鎖する。このとき、シートとバルブは、閉め切り部と平面部外周とが接触するだけでその他の部分は接触しない。このため、従来のシール部であるバルブの円錐部とシート内周との間に隙間が生じる。従って、シートとバルブとの間に異物が噛み込んでも、その異物が上記隙間に収容されるため、シートに形成された閉め切り部がバルブの平面部外周に確実に当接して連通路を閉鎖することができる。よって、閉弁状態においてガス漏れ量を最小限に抑えることができ、性能低下を防止することができる。
【００１２】
ところで、閉弁状態において、閉め切り部とバルブの平面部外周との間に異物が噛み込むおそれがある。そして、閉め切り部とバルブの平面部外周との間に異物が噛み込むと、閉め切り部とバルブの平面部外周とが密着せず、ガス漏れ量が増大する可能性がある。
【００１３】
そこで、本発明に係る排気ガス環流装置においては、前記閉め切り部は、前記バルブの平面部に対し線接触して当接する頂部を備えた凸形状をなしていることが望ましい。
これにより、閉め切り部とバルブの平面部外周との間に異物が噛み込んだとしても、閉め切り部に鋭角な頂部を備えた凸形状をなしているため、その頂部が異物に食い込んで異物を介して（場合によっては異物を噛み切って）バルブの平面部に当接することができる。従って、閉め切り部とバルブの平面部外周との間に異物が噛み込んだとしても、閉弁状態におけるガス漏れ量を増大させることなく最小限に抑えることができる。
【００１４】
本発明に係る排気ガス環流装置においては、前記閉め切り部が前記バルブの平面部に当接した際、前記シートの内周端部と前記バルブの円錐部との間に０．２ｍｍ以上の隙間が形成されることが望ましい。
【００１５】
閉め切り部がバルブの平面部に当接した際、シートの内周端部とバルブの円錐部とが密着する構造であると、バルブの平面部にシートの頂部が当接しない部分が発生するおそれがある。そこで、閉弁状態において、シートの内周端部とバルブの円錐部との間に０．２ｍｍ以上の隙間を設けることにより、シートの頂部をバルブの平面部に確実に線接触させることができる。
【００１６】
また、本発明に係る排気ガス環流装置においては、前記閉め切り部が前記バルブに当接した際、前記シートの内周端部と前記閉め切り部との間に、前記バルブと前記シートとにより異物収容部が形成されることが望ましい。
【００１７】
このような異物収容部を形成することにより、シートとバルブとの間に噛み込んだ異物を一時的に捕獲することができる。その結果、シートとバルブとの間へ異物が噛み込んでも、シートに形成された閉め切り部がバルブの平面部外周に確実に当接して連通路を閉鎖することができる。よって、閉弁状態においてガス漏れ量を最小限に抑えることができる。
【００１８】
また、本発明に係る排気ガス環流装置においては、前記バルブの材質と前記シートの材質は、それぞれ異なる硬度を有するものであることが望ましい。
これにより、シートの閉め切り部とバルブの平面部外周との密着性が向上するのでシール性能を高めることができるからである。
【００１９】
また、本発明に係る排気ガス環流装置においては、前記バルブの材質と前記シートの材質のうち硬度が低いものは、変形可能な特性を有する材料であることが望ましい。なお、ここでいう変形には、弾性変形および塑性変形の両方が含まれる。
これにより、シートの閉め切り部とバルブの平面部外周との密着性がさらに向上するのでシール性能をより高めることができるからである。
【００２０】
また、本発明に係る排気ガス環流装置においては、前記シートの材料は、金属材料であることが望ましい。具体的にシートの材質としては、ステンレス鋼やアルミニウム合金などを使用すればよい。環流される排気ガスが高温であるため、シートに耐熱性が要求されるからである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係る排気ガス還流装置によれば、上記した通り、閉弁状態においてシートとバルブとの間へ異物が噛み込んでもガス漏れ量を最小限に抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の流体用レギュレータを具体化した最も好適な実施の形態について図面に基づいて詳細に説明する。本実施の形態に係る排気ガス還流装置は、ＥＧＲガスをエンジンの吸気系に戻すためのＥＧＲバルブである。
【００２３】
そこで、実施の形態に係るＥＧＲバルブについて、図１〜図３を参照しながら説明する。図１は、実施の形態に係るＥＧＲバルブの閉弁状態における概略構成を示す断面図である。図２は、図１に示すＥＧＲバルブのバルブ部付近における拡大図である。図３は、実施の形態に係るＥＧＲバルブの開弁状態における概略構成を示す断面図である。
【００２４】
本実施形態に係るＥＧＲバルブ１０には、図１に示すように、ハウジング１１と、ハウジング１１内に摺動可能に設けられたバルブ２０と、バルブ２０を上下動させるモータ３０とが備わっている。ハウジング１１には、ＥＧＲガスが導入される導入口１２と、ＥＧＲガスが排出される排出口１３と、導入口１２と排出口１３とを連通する連通路１４とが形成されている。導入口１２は、バルブ２０より上流側で下方に向かって開口しており、排出口１３はバルブ２０より下流側でバルブ２０より上方に位置し横方向に向かって開口している。そして、連通路１４の途中に、バルブ２０が当接または離間するシート１５が形成されている。
【００２５】
バルブ２０は、モータ３０側（上方）に延設されたバルブ軸２１を有している。また、バルブ２０は、図２に示すように、円錐状の円錐部２０ａと円錐部２０ａ先端に設けられた平面部２０ａとを備えている。平面部２０ａの径は、円錐部２０ａの最大径よりも大きくなっている。このため、平面部２０ｂの上面は、円錐部２０の底面から外周方向へ突出している。このようなバルブ２０は、スプリング２２により上方に付勢されており、モータ３０により駆動（上下動）されるようになっている。これにより、バルブ２０がシート１５に対して当接または離間して連通路１４が遮断または開放される。
【００２６】
バルブ２０が当接するシート１５には、図２に示すように、Ｖ字形状（頂部を備えた凸形状）をなす閉め切り部１５ａが形成されている。この閉め切り部１５ａは、閉弁状態においてバルブ２０の平面部２０ｂの上面外周に線接触するようになっている。つまり、バルブ２０とシート１５とが当接した状態では、バルブ２０の平面部２０ｂの上面とシート１５の閉め切り部１５ａの頂部とが線接触することになる。
【００２７】
また、シート１５の内周端部１５ｂは、バルブ２０の円錐部２０ａに倣った形状をなし、閉弁状態においてバルブ２０の円錐部２０ａとの間に０．２ｍｍ以上の隙間ができるように形成されている。これにより、閉弁状態において、シート１５の内周端部がバルブ２０に接触することを防止することができ、その結果としてシート１５の閉め切り部１５ａをバルブ２０の平面部２０ｂに確実に接触させることができるようになっている。
【００２８】
モータ３０は、周知のように、コイル３１およびロータ３２を備えている。そして、ロータ３２にねじ棒３３が連結されている。これにより、ねじ棒３３は、ロータ３２とともに回転する。このねじ棒３３には、ストローク部材３４が螺合している。そして、ストローク部材３４は、ねじ棒３３の回転によって上下方向に移動するようになっている。このストローク部材３４の下端部は、バルブ軸２１の上端部に当接している。これにより、ストローク部材３４が下方へ動くとバルブ２０が下方に押されてシート１５から離間する。逆に、ストローク部材３４が上方へ動くとバルブ２０がスプリング２１により上方に持ち上げられてシート１５に当接する。
【００２９】
そして、バルブ２０がシート１５に当接した状態において、シート１５の内周端部１５ｂと閉め切り部１５ａとの間に、シート１５とバルブ２０とによって異物収容部１６が形成されるようになっている。この異物収容部１６は、閉弁状態において一時的に異物を収容可能な空間である。
【００３０】
ここで、バルブ２０はアルミニウム合金で形成されており、シート１５はステンレス鋼で形成されている。つまり、バルブ２０とシート１５とは、硬度が異なる金属材料によって形成されている。また、シート１５の材質は、バルブ２０の材質よりも硬度が高いものである。バルブ２０とシート１５との材質をこのようにすることにより、バルブ２０の開閉を繰り返していると、バルブ２０の平面部２０ａがシート１５の閉め切り部１５ａに倣うように変形してくるため、シート１５の閉め切り部１５ａとバルブ２０の平面部２０ｂの外周との密着性を向上させることができ、シール性能を高めることができる。
【００３１】
続いて、上記した構成を有するＥＧＲバルブ１０の動作について説明する。まず、エンジンから排出された排気ガスの一部がＥＧＲガスとして導入口３からＥＧＲバルブ１０内に導入される。
そして、ＥＧＲガスをエンジンの吸気系に還流させる場合、モータ３０を正回転させると、ロータ３２に連結されているねじ棒３３が正回転する。このねじ棒３３の正回転によって、ストローク部材３４が下方へ移動する。その結果、バルブ２０が下方へ移動してシート１５から離間する（図３に示す状態）。これにより、連通路１４が開放されて導入口１２と排出口１３とが連通するので、ＥＧＲガスがＥＧＲバルブ１０から排出されてエンジンの吸気系に還流される。
【００３２】
その後、エンジンの吸気系へのＥＧＲガスの還流を停止する場合には、モータ３０を逆回転させる。そうすると、ロータ３２に連結されているねじ棒３３が逆回転する。このねじ棒３３の逆回転およびスプリング２２の付勢力によって、ストローク部材３４が上方へ移動する。その結果、バルブ２０が上方へ移動してシート１５に当接する（図１に示す状態）。これにより、連通路１４が遮断されて導入口１２と排出口１３とが連通しなくなるので、ＥＧＲガスがＥＧＲバルブ１０から排出されなくなってエンジンの吸気系への還流が停止する。
【００３３】
ここで、開弁状態から閉弁状態にする場合に、ＥＧＲガス中に混入しいて得る金属粉などの異物が、バルブとシートとの間に噛み込むおそれがある。そして、バルブとシートとの間に異物が噛み込むと、バルブが全閉にならずに閉弁状態におけるガス漏れ量が増大するおそれがあった。
【００３４】
ところが、本実施の形態に係るＥＧＲバルブ１０では、閉弁状態において、シート１５とバルブ２０は、閉め切り部１５ａと平面部２０ｂの外周とが接触するだけでその他の部分は接触しない。そして、シート１５とバルブ２０とによって、シート１５の閉め切り部１５ａと内周端部１５ｂとの間に異物収容部１６が形成される。このため、シート１５とバルブ２０との間に異物が噛み込んだとしても、その異物が異物収容部に収容される。従って、シート１５の閉め切り部１５ａがバルブ２０の平面部２０ｂの外周に確実に当接して連通路１４を閉鎖することができる。よって、閉弁状態におけるガス漏れ量を最小限に抑えることができ、性能低下を防止することができる。
【００３５】
なお、閉め切り部１５ａとバルブ２０の平面部２０ｂの外周との間に異物が噛み込んだ場合には、閉め切り部１５ａが鋭角な頂部を備えた凸形状をなしているため、その頂部が異物に食い込んで異物を介して（場合によっては異物を噛み切って）バルブ２０の平面部２０ｂに当接することができる。従って、閉め切り部１５ａとバルブ２０の平面部２０ｂの外周との間に異物が噛み込んだとしても、閉弁状態におけるガス漏れ量を増大させることなく最小限に抑えることができる。
【００３６】
このように、ＥＧＲバルブ１０では、エンジンの吸気系へのＥＧＲガスの還流を停止する際に、シート１５とバルブ２０との間に異物が噛み込んでも、バルブ２０の平面部２０ｂとシート１５の閉め切り部１５ａとを確実に当接させることができるので、閉弁状態におけるガス漏れ量を最小限に抑えることができる。
【００３７】
以上、詳細に説明した通り、本実施の形態に係るＥＧＲバルブ１０によれば、シート１５の下面にＶ字形状（頂部を備えた凸形状）をなす閉め切り部１５ａが形成されており、閉弁状態において、シート１５の閉め切り部１５ａとバルブ２０の平面部２０ｂの外周とが線接触して連通路１４が遮断される。このとき、シート１５とバルブ２０とによって、シート１５の閉め切り部１５ａと内周端部１５ｂとの間に異物収容部１６が形成される。これにより、シート１５とバルブ２０との間に異物が噛み込んだとしても、その異物が異物収容部に収容される。従って、シート１５の閉め切り部１５ａがバルブ２０の平面部２０ｂの外周に確実に当接して連通路１４を閉鎖することができる。よって、閉弁状態におけるガス漏れ量を最小限に抑えることができ、性能低下を防止することができる。
【００３８】
なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。例えば、上記した実施の形態では、バルブ２０を可動するアクチュエータとしてモータ３０を例示しているが、モータ３０の代わりにダイヤフラムを使用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】実施の形態に係るＥＧＲバルブの閉弁状態における概略構成を示す断面図である。
【図２】図１に示すＥＧＲバルブのバルブ部付近における拡大図である。
【図３】実施の形態に係るＥＧＲバルブの開弁状態における概略構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１０    ＥＧＲバルブ
１１    ハウジング
１２    導入口
１３    排出口
１４    連通路
１５    シート
１５ａ  閉め切り部
１５ｂ  内周端部
１６    異物収容部
２０    バルブ
２０ａ  円錐部
２０ｂ  平面部
２１    バルブ軸
３０    モータ
３１    コイル
３２    ロータ
３３    ねじ棒
３４    ストローク部材
【図１】
2007218176.tif 000003
【図２】
2007218176.tif 000004
【図３】
2007218176.tif 000005