(57)【要約】【課題】排気ガス再循環バルブにおいて、排気ガスの流量特性をよりリニアな特性とし、しかも、該排気ガスの流量を増加させる。【解決手段】排気ガス再循環バルブ１０を構成するバルブ１４は、シャフト３８に連結され、該シャフト３８と共にボディ本体１２の内部に回転自在に設けられる。このバルブ１４の外周面は、略球面状に形成され、その軸線（曲率中心）Ｂ２とシャフト３８の軸線Ｂ１とが排気ガスの流通方向に沿って所定距離だけ偏心するように配置される。そして、シャフト３８の軸線Ｂ１とバルブ１４の曲率中心Ｂ２との偏心距離Ｌと、排気ガスが流入するボディ本体１２のガス流入口２０の直径Ｄとの比が、５．５％以上となるように設定される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ガスの流通する流路を有したボディと、少なくとも外周面の一部が球状であり前記流路に配置され前記排気ガスの流通状態を切り換えるバルブと、前記流路において前記バルブより上流側に設けられ前記バルブの着座するシート部を有したシート部材と、前記バルブに連結され該バルブを回動させるシャフトとを備える排気ガス再循環バルブにおいて、
前記バルブの曲率中心と前記シャフトの軸線との前記排気ガスの流通方向に沿った偏心量は、前記ボディに形成され前記排気ガスの流入する流入口の直径に対する比が、５．５％以上となるように設定されることを特徴とする排気ガス再循環バルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気系から吸気系へと排気ガスを再循環させる流路を切換可能な排気ガス再循環バルブに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば、内燃機関から排出される有害成分を除去するために、排気ガス再循環バルブが用いられている。この排気ガス再循環バルブは、内燃機関から排出される排気ガスを吸気系に再循環させ、前記排気ガス中に含まれるＮＯｘ等の有害成分を減少させるために、前記内燃機関の吸気系と排気系とを連通させる機能を有する。
【０００３】
本出願人は、内燃機関の吸気通路と排気通路とを接続する排気ガス還流路に設けられる流路開閉弁を提案している（特許文献１参照）。この流路開閉弁は、排気ガス還流路に接続されるボディ本体を有し、前記ボディ本体の内部には球状のボールバルブが回動自在に配設される。そして、回転駆動源にシャフトを介して連結されたボールバルブが所定角度だけ回動することで、前記ボディ本体に形成された排気ガス流入口と排気ガス流出口との連通状態を切り換え、排気ガス還流路における排気ガスの流通状態を制御している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２３６６８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、前記の提案に基づいてなされたものであり、排気ガスの流量特性をより一層リニアな特性としつつ、該排気ガスの流量を増加させることが可能な排気ガス再循環バルブを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記の目的を達成するために、本発明は、排気ガスの流通する流路を有したボディと、少なくとも外周面の一部が球状であり前記流路に配置され前記排気ガスの流通状態を切り換えるバルブと、前記流路において前記バルブより上流側に設けられ前記バルブの着座するシート部を有したシート部材と、前記バルブに連結され該バルブを回動させるシャフトとを備える排気ガス再循環バルブにおいて、
前記バルブの曲率中心と前記シャフトの軸線との前記排気ガスの流通方向に沿った偏心量は、前記ボディに形成され前記排気ガスの流入する流入口の直径に対対する比が、５．５％以上となるように設定されることを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、少なくとも外周面の一部が球状であるバルブを有した排気ガス再循環バルブにおいて、前記外周面の曲率中心と該バルブを回転させるシャフトの軸心との偏心距離が、排気ガスの流入するボディの流入口の直径に対する比が、前記偏心距離が直径の５．５％以上となるように設定することにより、流路を流通する排気ガスの流量特性をより一層リニアな特性としつつ、その流量を増加させることができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【０００９】
すなわち、少なくとも外周面の一部が球状であるバルブを有した排気ガス再循環バルブにおいて、前記外周面の曲率中心と該バルブを回転させるシャフトの軸心との偏心距離は、排気ガスの流入するボディの流入口の直径に対する比が５．５％以上となるように設定することにより、流路を流通する排気ガスの流量特性をより一層リニアな特性としつつ、その流量を増加させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態に係る排気ガス再循環バルブの一部断面斜視図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
【図３】図１の排気ガス再循環バルブにおけるシャフトの軸線とバルブの軸線との偏心距離と排気ガスの全開時流量との関係を示す特性線図である。
【図４】図４Ａは、図１の排気ガス再循環バルブに対してガス流入口の直径を小さくした場合におけるシャフトの偏心距離と排気ガスの全開時流量との関係を示す特性線図であり、図４Ｂは、図１の排気ガス再循環バルブに対してガス流入口の直径を大きくした場合におけるシャフトの偏心距離と排気ガスの全開時流量との関係を示す特性線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明に係る排気ガス再循環バルブ１０について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。図１において、参照符号１０は、本発明の実施の形態に係る排気ガス再循環バルブを示す。
【００１２】
この排気ガス再循環バルブ１０は、図１及び図２に示されるように、ボディ本体（ボディ）１２と、該ボディ本体１２の内部に回動自在に設けられるバルブ１４と、前記バルブ１４の外周面に当接するバルブシート（シート部材）１６と、前記ボディ本体１２の上部に設けられ、前記バルブ１４に対して回転駆動力を付与する駆動力伝達機構１８とを含む。
【００１３】
このボディ本体１２は、例えば、金属製材料から形成され、その下側には、排気ガスの供給されるガス流入口（流入口）２０と、その反対側に設けられ前記排気ガスを導出して内燃機関（図示せず）へと循環させるガス流出口２２とが設けられている。なお、ボディ本体１２において、ガス流入口２０とガス流出口２２とは略一直線上に設けられる。また、ボディ本体１２には、ガス流入口２０とガス流出口２２との間に連通室（流路）２４が形成され、この連通室２４の内部に略円盤状のバルブ１４が回動自在に配設される。
【００１４】
連通室２４とガス流入口２０との間には、ガス流入口２０に対して拡径した装着孔２６が形成され、該装着孔２６には、バルブ１４の外周面に摺接するバルブシート１６が設けられる。このバルブシート１６は、例えば、金属製材料から形成され、軸方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）に沿って貫通した連通孔２８と、該連通孔２８の内から徐々に拡径するテーパ状のシート部３０とを備え、装着孔２６において、前記連通孔２８がボディ本体１２のガス流入口２０側（矢印Ａ２方向）、シート部３０が連通室２４側（矢印Ａ１方向）となるように配置される。そして、バルブシート１６の連通孔２８を通じてガス流入口２０と連通室２４とが連通している。
【００１５】
また、バルブシート１６は、装着孔２６において軸方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）及び径方向に移動可能に設けられ、該装着孔２６の連通室２４側（矢印Ａ１方向）に設けられたリング状のストッパ３２との間にスプリング３４が介装され、該スプリング３４によって前記バルブシート１６がガス流入口２０側（矢印Ａ２方向）へと付勢されている。
【００１６】
一方、ボディ本体１２の略中央部には、図１に示されるように、連通室２４から鉛直上方に向かって貫通したシャフト孔３６が形成され、後述する駆動力伝達機構１８のシャフト３８が挿通される。
【００１７】
バルブ１４は、半球面状の外周面を有し略円盤状に形成された本体部４０と、該本体部４０の端部から軸方向（矢印Ａ１方向）に突出し、シャフト３８に連結される軸部４２とを備える。
【００１８】
駆動力伝達機構１８は、バルブ１４の連結されるシャフト３８と、前記シャフト３８の上端部に連結されるバルブギア４４と、ボディ本体１２の上部に連結され前記バルブギア４４を介して前記シャフト３８を回転駆動させる駆動源４６とを含む。
【００１９】
シャフト３８は、その上端部がバルブギア４４の略中央部に挿通されてナット４８を締め付けることによって固定されると共に、ボディ本体１２においてバルブ１４の上方及び下方にそれぞれ装着された一組の軸受５０ａ、５０ｂによって回転自在に支持されている。
【００２０】
また、図２に示されるように、シャフト３８の軸線Ｂ１は、バルブ１４における外周面の曲率中心を通る軸線Ｂ２に対して偏心した位置となるように連結されている。すなわち、軸線Ｂ１は、バルブ１４の軸線Ｂ２に対して所定距離だけ離間して平行となるように設定されている。
【００２１】
このため、バルブ１４は、軸線Ｂ２から偏心した位置に設定された軸線Ｂ１を中心として回動（揺動）するように連通室２４内に設置されている。
【００２２】
このシャフト３８の軸線Ｂ１は、バルブ１４の軸線Ｂ２に対して排気ガスの流通方向に沿った下流側（矢印Ａ１方向）に所定距離（偏心距離Ｌ）だけ偏心するように配置される。
【００２３】
詳細には、偏心距離Ｌは、ボディ本体１２におけるガス流入口２０の直径Ｄに対する比が、５．５％以上となるように設定される（Ｌ／Ｄ×１００＝５．５）。換言すれば、偏心距離Ｌを直径Ｄで除した値が、０．０５５以上となるように設定される。
【００２４】
駆動源４６は、例えば、通電作用下に回転駆動するステッピングモータやロータリーアクチュエータからなり、その回転駆動力がバルブギア４４を介してシャフト３８へと伝達されることにより、シャフト３８に連結されたバルブ１４が軸線Ｂ１を中心として回動動作する。
【００２５】
本発明の実施の形態に係る排気ガス再循環バルブ１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。なお、ここでは、図１及び図２に示されるように、バルブ１４の外周面がバルブシート１６のシート部３０に着座し、ガス流入口２０とガス流出口２２との間の連通が遮断された弁閉状態を初期位置として説明する。
【００２６】
このような弁閉状態にある初期位置から、駆動力伝達機構１８の駆動源４６が駆動することで、該駆動源４６の回転駆動力がバルブギア４４を介してシャフト３８へと伝達され、前記シャフト３８に連結されたバルブ１４が軸線Ｂ２から偏心した位置に設定された軸線Ｂ１を中心として所定角度だけ反時計回りに回転する。これにより、バルブ１４はバルブシート１６から徐々に離間する方向に変位する。
【００２７】
そして、バルブ１４の外周面が、バルブシート１６のシート部３０から離間することによって、弁開状態となり該外周面と前記シート部３０との間の間隙を通じてガス流入口２０に供給された排気ガスが連通室２４内へと導入される。駆動源４６の駆動作用下にさらにバルブ１４を回転させることにより、該バルブ１４がシート部３０から徐々に離間し、前記バルブ１４が初期位置から、例えば、約９０°回転した状態で完全な弁開状態となる。このような弁開状態において、ガス流入口２０に供給された排気ガスが、バルブシート１６の連通孔２８、連通室２４を通じてガス流出口２２へと流通し、図示しない内燃機関へと供給される。
【００２８】
次に、ボディ本体１２におけるガス流入口２０の直径Ｄ、偏心距離Ｌ、バルブ１４の弁開時における全開時流量との関係について、図３、図４Ａ及び図４Ｂを参照しながら説明する。なお、図３は、ガス流入口２０の直径Ｄが１８ｍｍの場合における偏心距離Ｌと、バルブ１４の全開時における排気ガスの流量との関係を示す特性線図であり、図４Ａは、上述した図３のガス流入口２０より小径である直径Ｄが９ｍｍの場合における偏心距離Ｌと排気ガスの流量との関係を示す特性線図であり、図４Ｂは、上述した図３のガス流入口２０より大径である直径Ｄが２７ｍｍの場合における偏心距離Ｌと排気ガスの流量との関係を示す特性線図である。
【００２９】
先ず、図３に示される特性線図では、偏心距離Ｌのない状態（Ｌ＝０）から約１ｍｍ近傍に到達する辺りまで排気ガスの流量が急激に増加し、該偏心距離Ｌが１ｍｍ以上となるに従って、前記流量の増加が鈍化していることが諒解される。換言すれば、排気ガスの流量増加代は、偏心距離Ｌが約１ｍｍとなるまでが最も大きくなる。すなわち、流量特性は、偏心距離Ｌが約１ｍｍ近傍で変化している。
【００３０】
そのため、ガス流入口２０の直径Ｄと偏心距離Ｌとの比（Ｌ／Ｄ×１００）が、約５．５％となる前記偏心距離Ｌに到達するまでの排気ガスの流量増加が大きくなるため、少なくとも前記ガス流入口２０の直径Ｄに対する偏心距離Ｌの比が、約５．５％以上となるように設定するとよい。
【００３１】
また、図４Ａに示される特性線図では、偏心距離Ｌのない状態（Ｌ＝０）から約０．５ｍｍに到達する辺りまで排気ガスの流量が急激に増加し、該偏心距離Ｌが０．５ｍｍ以上となるに従って、前記流量の増加が徐々に緩やかになっていくことが諒解される。すなわち、流量特性は、偏心距離Ｌが約０．５ｍｍ近傍で変化している。この場合も、ガス流入口２０の直径Ｄと偏心距離Ｌとの関係は、０．５／９×１００≒５．５％となる。
【００３２】
さらに、図４Ｂに示される特性線図では、偏心距離Ｌのない状態（Ｌ＝０）から約１．５ｍｍに到達する辺りまで排気ガスの流量が急激に増加し、該偏心距離Ｌが１．５ｍｍ以上となるに従って、前記増加代が徐々に緩やかとなっていくことが諒解される。すなわち、流量特性は、偏心距離Ｌが約１．５ｍｍ近傍で変化しており、この場合も、ガス流入口２０の直径Ｄと偏心距離Ｌとの関係は、１．５／２７×１００≒５．５％となる。
【００３３】
以上のように、本実施の形態では、バルブ１４の曲率中心（軸線）Ｂ２と該バルブ１４を回転させるシャフト３８の軸心Ｂ１とが偏心した排気ガス再循環バルブ１０において、ボディ本体１２に形成され排気ガスの流入するガス流入口２０の直径Ｄと、排気ガスの流通方向に沿った前記バルブ１４の曲率中心（軸線）Ｂ２とシャフト３８の軸線Ｂ１との偏心距離Ｌとの関係を、前記偏心距離Ｌが直径Ｄの５．５％以上となるように設定することにより、排気ガスの流量特性をより一層リニアとしつつ、その流量を増加させることが可能となる。
【００３４】
なお、本発明に係る排気ガス再循環バルブは、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【符号の説明】
【００３５】
１０…排気ガス再循環バルブ          １２…ボディ本体
１４…バルブ                        １６…バルブシート
１８…駆動力伝達機構                ２０…ガス流入口
２２…ガス流出口                    ２４…連通室
３０…シート部                      ３８…シャフト
４６…駆動源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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