(57)【要約】【課題】通過流量を大幅に増加することができるポペットバルブを提供する。【解決手段】バルブシャフト６６に設けられた弁体６８を、バルブシャフト６６の作動によって弁座７０Ｃから移動させてＥＧＲ流路Ｐを開閉するＥＧＲバルブ６０であって、バルブシャフト６６は、弁体６８に対して傾斜して配置され、ＥＧＲ流路Ｐは、バルブシャフト６６が傾斜方向（開閉方向）に向かって螺旋状に作動することによって開閉される。また、弁体６８は、略半球形状に形成される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトに設けられた弁体を、該シャフトの作動によって弁座から移動させて流路を開閉するポペットバルブであって、
前記シャフトは、前記弁体に対して傾斜して配置され、
前記流路は、前記シャフトが前記傾斜方向に向かって螺旋状に作動することによって開閉される、
ポペットバルブ。
【請求項２】
請求項１記載のポペットバルブであって、
前記弁体は、略半球形状に形成される、
ポペットバルブ。
【請求項３】
請求項１記載のポペットバルブであって、
前記流路は、前記シャフトが前記傾斜方向に向かって直線状に移動し、その後に該傾斜方向に向かって螺旋状に作動することによって開閉される、
ポペットバルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポペットバルブの技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポペットバルブは、弁体が弁座から直角方向に移動して流路を開閉する構造のバルブとして公知である。ポペットバルブは、例えばエンジンのＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）装置に設けられるＥＧＲバルブに用いられている（例えば、特許文献１）。ＥＧＲバルブは、燃焼後の排気ガスの一部を吸気側へ導き再度吸気させるＥＧＲ装置のＥＧＲ量を調整する流量調整弁である。
【０００３】
ポペットバルブは、バルブ全閉状態ではシール性が高いというメリットがあるものの、弁体が常に流路に位置する構造であるため、バルブ全開状態では通過流量が少ないというデメリットがある。従来から、ポペットバルブでは、通過流量を大幅に増加することが望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１１４７１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の解決しようとする課題は、通過流量を大幅に増加することができるポペットバルブを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００７】
即ち、請求項１においては、シャフトに設けられた弁体を、該シャフトの作動によって弁座から移動させて流路を開閉するポペットバルブであって、前記シャフトは、前記弁体に対して傾斜して配置され、前記流路は、前記シャフトが前記傾斜方向に向かって螺旋状に作動することによって開閉されるものである。
【０００８】
請求項２においては、請求項１記載のポペットバルブであって、前記弁体は、略半球形状に形成されるものである。
【０００９】
請求項３においては、請求項１記載のポペットバルブであって、前記流路は、前記シャフトが前記傾斜方向に向かって直線状に移動し、その後に該傾斜方向に向かって螺旋状に作動することによって開閉されるものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のポペットバルブによれば、通過流量を大幅に増加することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】エンジンの全体的な構成を示した模式図。
【図２】ＥＧＲバルブの構成を示す模式図。
【図３】ＥＧＲバルブの作用を示す模式図。
【図４】別のＥＧＲバルブの構成を示す模式図。
【図５】別のＥＧＲバルブの作用を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１を用いて、エンジン１００の構成について説明する。
なお、図１では、エンジン１００の構成を模式的に表している。また、図１では、電気信号線を破線によって表している。
【００１３】
エンジン１００は、本発明のポペットバルブに係る実施形態であるＥＧＲバルブ６０を備えるものである。本実施形態のエンジン１００は、産業用の直列４気筒ディーゼルエンジンとされている。
【００１４】
エンジン１００は、エンジン本体４０と、制御手段としてのＥＣＵ（Ｅｎｇｉｎｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）５０（以下、コントローラ５０）と、を備えている。エンジン本体４０は、気筒４１が形成されるシリンダブロック４２と、シリンダヘッド（図示略）と、吸気系統１０と、排気系統２０と、ＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）装置３０と、を備えている。
【００１５】
吸気系統１０は、気筒４１・・４１に外気を吸入するための系統である。吸気系統１０では、外気側からシリンダヘッドに接続される吸気マニホールド１５に向かって、エアクリーナ１１、吸気マニホールド１５の順でそれぞれ配置されている。
【００１６】
排気系統２０は、排気ガスを排出するための系統である。排気系統２０では、シリンダヘッドに接続される排気マニホールド２５から外気側に向かって、排気マニホールド２５、マフラー２１の順でそれぞれ配置されている。
【００１７】
ＥＧＲ装置３０は、排気系統２０から排気流量の一部をＥＧＲ流量として吸気系統１０に還流させるための経路であって、排気系統２０の中途部と吸気系統１０の中途部とをＥＧＲ配管３５によって接続している。ＥＧＲ装置３０では、排気系統２０から吸気系統１０に向かって、ＥＧＲクーラ３１、ＥＧＲバルブ６０の順でそれぞれ配置されている。
【００１８】
ＥＧＲバルブ６０は、ＥＧＲ装置３０のＥＧＲ流量を調整する弁である。ＥＧＲバルブ６０は、コントローラ５０と接続されている。ＥＧＲバルブ６０の構成について、詳しくは後述する。
【００１９】
コントローラ５０は、エンジン１００を総合的に制御するものである。コントローラ５０には、ＥＧＲバルブ６０に接続されている。コントローラ５０は、ＥＧＲ装置３０に適正なＥＧＲ量を通過させるためのＥＧＲ開度をＥＧＲバルブ６０に指令する機能を有している。
【００２０】
図２を用いて、ＥＧＲバルブ６０の構成について説明する。
なお、図２では、ＥＧＲバルブ６０の構成を一部断面視として模式的に表している。また、以下では、図２に示される弁体６８の開閉方向（水平面に対し略４５°傾斜している方向）に従って説明するものとする。さらに、図２では、弁体６８が弁座７０Ｃに閉塞されている全閉状態を表している。
【００２１】
ＥＧＲバルブ６０は、本発明のポペットパルブに係る実施形態である。ＥＧＲバルブ６０は、上述したように、ＥＧＲ装置３０のＥＧＲ量を調整する弁である。ＥＧＲバルブ６０は、直動式ＤＣモータ６１と、螺旋摺動部６５と、バルブシャフト６６と、弁体６８と、バルブケーシング７０と、備えている。
【００２２】
直動式ＤＣモータ６１は、モーターケーシング６２に収納された、駆動軸６３と、コイル６４と、から構成されている。モーターケーシング６２は、螺旋摺動部６５に対して開閉方向と平行になるように設けられている。直動式ＤＣモータ６１は、コイル６４が通電されることによって、駆動軸６３が開閉方向に移動する構成とされている。
【００２３】
螺旋摺動部６５は、バルブケーシング７０に対して開閉方向と平行になるように設けられている。螺旋摺動部６５には、バルブシャフト６６が貫通して配置されている。螺旋摺動部６５の内部には、開閉方向に沿って溝部６５Ｒが形成されている。溝部６５Ｒは、後述する螺旋部６６Ｒが嵌合するように構成されている。
【００２４】
バルブケーシング７０には、スプリング収納室７０Ａと、ＥＧＲ通路７０Ｂと、弁座７０Ｃと、当接部７０Ｄと、が形成されている。ＥＧＲ通路７０Ｂは、上流側と下流側とがＥＧＲ配管３５に連通されている。ここで、ＥＧＲ通路７０Ｂの弁座７０Ｃを通過するＥＧＲの流路をＥＧＲ流路Ｐと定義する（図２における黒抜き矢印）。
【００２５】
弁座７０Ｃは、流量調節のために開閉方向に移動する弁体６８を閉側で受け止めるものである。言い換えれば、弁体６８の開閉方向の移動は、弁座７０Ｃにて閉側が制限される。弁座７０Ｃは、後述する略半球面形状の弁体６８が嵌合するように形成されている。
【００２６】
ＥＧＲ通路７０Ｂの開閉方向の閉側には、空間Ｓが形成されている。空間Ｓの閉側測面は、当接部７０Ｄとして平坦に形成されている。なお、当接部７０Ｄは、開閉方向に移動する弁体６８を開側で受け止めるものであれば良い。言い換えれば、弁体６８の開閉方向の移動は、当接部７０Ｄにて開側が制限されていれば良い。
【００２７】
バルブシャフト６６は、弁体６８及びＥＧＲ流路Ｐに対して略４５°傾斜して配置されている。バルブシャフト６６は、直動式ＤＣモータの駆動軸６３と同軸上に配置されている。バルブシャフト６６は、上述したようにバルブケーシング７０に収納され、螺旋摺動部６５、スプリング収納室７０Ａ及びＥＧＲ通路７０Ｂを貫通して配置されている。バルブシャフト６６には、螺旋部６６Ｒと、スプリング６７と、弁体６８と、が設けられている。
【００２８】
螺旋部６６Ｒは、バルブシャフト６６の開閉方向の閉側の所定位置にて、バルブシャフト６６の表面にて１８０°だけ螺旋状に軌道を描く凸部として形成されている。螺旋部６６Ｒは、螺旋摺動部６５の溝部６５Ｒに嵌合している。なお、本実施形態では、螺旋部６６Ｒを１８０°だけ螺旋状に軌道を描く凸部として形成する構成としたが、これに限定されない。
【００２９】
スプリング６７は、バルブシャフト６６の開閉方向の閉側に設けられ、スプリング収納室７０Ａに収容されている。スプリング６７は、バルブシャフト６６を開閉方向の閉側に向けて付勢するように構成されている。
【００３０】
弁体６８は、バルブシャフト６６の開閉方向の開側先端に固設され、ＥＧＲ通路７０Ｂに収納されている。弁体６８は、略半球面形状に形成され、かつ、底面が平坦になるように形成されている。
【００３１】
図３を用いて、ＥＧＲバルブ６０の作用について説明する。
なお、図３では、ＥＧＲバルブ６０の構成を一部断面視として模式的に表している。また、図３では、ＥＧＲバルブ６０が全閉状態から全開状態となる作用を（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の順で表している。
【００３２】
図３（Ａ）に示すように、ＥＧＲバルブ６０の全閉状態では、弁体６８が弁座７０Ｃに当接してＥＧＲ流路Ｐがシールして閉塞されている。そして、直動式ＤＣモータ６１によってバルブシャフト６６が開閉方向の開側に作動され、螺旋部６６Ｒが溝部６５Ｒに嵌合した状態でバルブシャフト６６が作動されるためバルブシャフトが回転される（図２参照）。すなわち、バルブシャフト６６が開閉方向の開側に向かって螺旋状に作動する。
【００３３】
このとき、弁体６８が略半球面形状に形成されているため、弁体６８がスムーズに弁座７０Ｃから離間される。
【００３４】
図３（Ｂ）に示すように、バルブシャフト６６が開閉方向の開側に向かって螺旋状に作動し、弁体６８が空間Ｓにおいて回転しながらＥＧＲ流路Ｐから外れて当接部７０Ｄに向かって移動する。
【００３５】
図３（Ｃ）に示すように、空間Ｓにおいて回転した弁体６８底面が当接部７０Ｄに当接して、ＥＧＲ流路Ｐが開放される。このとき、特記すべき事項として、弁体６８は、ＥＧＲ流路Ｐの流れ方向に対し投影面積が最小となるように位置している、或いは、ＥＧＲ流路Ｐから完全に外れて位置している。
【００３６】
ＥＧＲバルブ６０の効果について説明する。
ＥＧＲバルブ６０によれば、ＥＧＲ流路ＰのＥＧＲ量を大幅に増加することができる。
【００３７】
すなわち、バルブシャフト６６を弁体６８及びＥＧＲ通路７０Ｂに対し略４５°傾斜して設け、バルブシャフト６６を螺旋状に作動させることによって、全開状態では弁体６８をＥＧＲ流路Ｐから完全に外れて位置させて、或いは、ＥＧＲ流路Ｐの流れ方向に対しっ投影面積が最小となるように位置させて、ＥＧＲ流路ＰのＥＧＲ量を大幅に増加することができる。
【００３８】
さらに、全開状態では弁体６８をＥＧＲ流路Ｐから完全に外れて位置させる、或いは、ＥＧＲ流路Ｐの流れ方向に対し投影面積が最小となるように位置させることによって、排圧による負荷を最小とし、モータへの負荷も低減できるので、省電力又は燃費向上を実現できる。
【００３９】
図４を用いて、ＥＧＲバルブ１６０の構成について説明する。
なお、図４では、ＥＧＲバルブ１６０の構成を一部断面視として模式的に表している。また、以下では、図４に示される弁体６８の開閉方向（水平面に対し略４５°傾斜している方向）に従って説明するものとする。さらに、図４では、弁体１６８が弁座１７０Ｃに閉塞されている全閉状態を表している。
【００４０】
ＥＧＲバルブ１６０は、本発明のポペットパルブに係る別の実施形態である。ＥＧＲバルブ１６０は、直動式ＤＣモータ１６１と、螺旋摺動部１６５と、バルブシャフト１６６と、弁体１６８と、バルブケーシング１７０と、備えている。
【００４１】
直動式ＤＣモータ１６１は、上述した直動式ＤＣモータと同様であるため説明を省略する。
【００４２】
螺旋摺動部１６５の内部には、溝部１６５Ｒが形成されている。溝部１６５Ｒは、上述した溝部６５Ｒと比較して開閉方向の開側に形成されている。
【００４３】
バルブケーシング１７０は、上述したバルブケーシング７０と同様であるため説明を省略する。ただし、弁座１７０Ｃは、断面視にて輪郭が直線となるように形成されている。なお、弁座１７０Ｃは、断面視にて輪郭がＲ形状となるように形成されていても良い。
【００４４】
バルブシャフト１６６は、上述したバルブシャフト６６と同様であるため説明を省略する。ただし、バルブシャフト１６６に形成される螺旋部１６６Ｒの開閉方向の開側には、螺旋状に軌道を描く凸部と連続して開閉方向と平行なストレート部１６６Ｓが所定長さだけ形成されている。
【００４５】
弁体１６８は、上述した弁体６８と同様であるため説明を省略する。ただし、弁体１６８の上面縁部は、断面視にて輪郭が直線となるように形成されている。なお、弁体１６８の上面縁部は、断面視にて輪郭がＲ形状となるように形成されていても良い。
【００４６】
図５を用いて、ＥＧＲバルブ１６０の作用について説明する。
なお、図５では、ＥＧＲバルブ１６０の構成を一部断面視として模式的に表している。また、図５では、ＥＧＲバルブ１６０が全閉状態から全開状態となる作用を（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）の順で表している。
【００４７】
図５（Ａ）に示すように、ＥＧＲバルブ１６０の全閉状態では、弁体１６８が弁座１７０Ｃに当接してＥＧＲ流路Ｐがシールして閉塞されている。そして、直動式ＤＣモータ１６１によってバルブシャフト６６が開閉方向の開側に作動される。このとき、溝部１６５Ｒとストレート部１６６Ｓが嵌合しているため、バルブシャフト１６６は開閉方向に直線状に移動するのみである（図４参照）。
【００４８】
図５（Ｂ）に示すように、ＥＧＲバルブ１６０が開閉方向に直線状に移動した後に、溝部１６５Ｒと螺旋部１６６Ｒとが嵌合した状態でバルブシャフト１１６が作動されるためバルブシャフト１６６が回転される（図４参照）。すなわち、バルブシャフト１６６が開閉方向の開側に向かって螺旋状に作動する。
【００４９】
図５（Ｃ）に示すように、バルブシャフト１６６が開閉方向の開側に向かって螺旋状に作動し、弁体１６８は空間Ｓにおいて回転しながら、ＥＧＲ流路Ｐから外れて当接部１７０Ｄに向かって移動する。
【００５０】
図５（Ｄ）に示すように、空間Ｓにおいて回転した弁体１６８の底面が当接部１７０Ｄに当接する等によって、ＥＧＲ流路Ｐが開放される。このとき、特記すべき事項として、弁体１６８は、ＥＧＲ流路Ｐの流れ方向に対し投影面積が最小となるように位置している、或いは、ＥＧＲ流路Ｐから完全に外れて位置している。
【００５１】
ＥＧＲバルブ１６０の効果について説明する。
ＥＧＲバルブ１６０によれば、ＥＧＲ流路ＰのＥＧＲ量を大幅に増加することができる。
【００５２】
また、ＥＧＲバルブ１６０によれば、バルブシャフト１６６をまず開閉方向に直線状に移動させるので、弁体１６８を略半球形状に形成する必要もない。
【符号の説明】
【００５３】
６０        ＥＧＲバルブ（ポペットバルブ）
６６        バルブシャフト（シャフト）
６８        弁体
７０Ｃ      弁座
７０Ｄ      当接部
１００      エンジン
Ｐ          流路
【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図３】
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