(57)【要約】【課題】排気の還流量を細かく制御できるバルブ装置を提供する。【解決手段】エンジンの排気を還流させるＥＧＲ通路４０に設けられ、排気の還流量を調整するＥＧＲバルブ４２は、排気が流れる流路を含むハウジング１００と、ハウジング１００に設けられ、弁孔１１２を有する弁座１１０と、弁孔１１２を閉塞する閉塞位置と弁孔１１２を開放する開放位置との間で移動する弁体１２０と、を備え、弁座１１０は、閉塞位置に位置する弁体１２０と接触する第１内周面１１４と、弁体１２０が閉塞位置から開放位置へ移動する際に対向するように、弁体１２０の移動方向に対して傾斜して設けられた第２内周面１１６と、を有する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気を還流させる還流通路に設けられ、前記排気の還流量を調整するバルブ装置であって、
前記排気が流れる流路を含むハウジングと、
前記ハウジングに設けられ、弁孔を有する弁座と、
前記弁孔を閉塞する閉塞位置と前記弁孔を開放する開放位置との間で移動する弁体と、
を備え、
前記弁座は、
前記閉塞位置に位置する前記弁体と接触する第１内周面と、
前記弁体が前記閉塞位置から前記開放位置へ移動する際に対向するように、前記弁体の移動方向に対して傾斜して設けられた第２内周面と、
を有する、バルブ装置。
【請求項２】
前記第１内周面は、前記移動方向に対して傾斜して設けられ、
前記第２内周面の前記移動方向に対する傾斜角度は、前記第１内周面の前記移動方向に対する傾斜角度よりも小さい、
請求項１に記載のバルブ装置。
【請求項３】
前記第２内周面の前記移動方向における長さは、前記第１内周面の前記移動方向における長さよりも大きい、
請求項１又は２に記載のバルブ装置。
【請求項４】
前記ハウジングは、
前記第１内周面が設けられているハウジング本体と、
前記ハウジング本体に着脱可能に装着され、前記第２内周面が設けられている着脱部材と、を有する、
請求項１から３のいずれか１項に記載のバルブ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの排気を還流させる還流通路に設けられ、排気の還流量を調整するバルブ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両において、エンジンの気筒内における燃焼温度を低下させてＮＯｘ排出量を低減するために、エンジンの排気の一部を吸気通路へ還流させる還流通路が利用されている。還流通路には、排気の還流量を調整するためのバルブ装置であるＥＧＲバルブが設けられている。
【０００３】
ＥＧＲバルブは、弁孔が形成された弁座と、弁座に着座可能に設けられ弁孔を開閉する弁体とを有する。このＥＧＲバルブにおいては、弁体が移動して弁座との間の排気が通過する開口面積を調整することで、排気の還流量を調整している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−７３８８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、部品の共通化の要請に伴い、例えば、排気量の大きい車両に用いられるＥＧＲバルブが、排気量の小さい車両に用いられる場合がある。排気量が小さい車両においては、排気の還流量も少ないため、弁体が弁孔を開放する度合いが小さくなる。これにより、弁体が排気の還流量の調整のために移動する移動量も小さくなるため、排気の還流量を細かく制御できない。
【０００６】
そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、排気の還流量を細かく制御できるバルブ装置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】
【０００７】
本発明の一の態様においては、エンジンの排気を還流させる還流通路に設けられ、前記排気の還流量を調整するバルブ装置であって、前記排気が流れる流路を含むハウジングと、前記ハウジングに設けられ、弁孔を有する弁座と、前記弁孔を閉塞する閉塞位置と前記弁孔を開放する開放位置との間で移動する弁体と、を備え、前記弁座は、前記閉塞位置に位置する前記弁体と接触する第１内周面と、前記弁体が前記閉塞位置から前記開放位置へ移動する際に対向するように、前記弁体の移動方向に対して傾斜して設けられた第２内周面と、を有する、バルブ装置を提供する。
かかるバルブ装置によれば、弁体が開放位置へ移動する際の移動量に対して、弁体と弁座の間の開口の面積の増加の度合いが小さくなる。これにより、弁体の移動量に応じて、開口を通過する排気の通過量を細かく制御でき、この結果、排気の還流量を細かく制御できる。
【０００８】
また、前記第１内周面は、前記移動方向に対して傾斜して設けられ、前記第２内周面の前記移動方向に対する傾斜角度は、前記第１内周面の前記移動方向に対する傾斜角度よりも小さいこととしてもよい。
【０００９】
また、前記第２内周面の前記移動方向における長さは、前記第１内周面の前記移動方向における長さよりも大きいこととしてもよい。
【００１０】
また、前記ハウジングは、前記第１内周面が設けられているハウジング本体と、前記ハウジング本体に着脱可能に装着され、前記第２内周面が設けられている着脱部材と、を有することとしてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、排気の還流量を細かく制御可能なバルブ装置を提供できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一の実施形態に車両１の構成の一例を示す模式図である。
【図２】ＥＧＲバルブ４２の構成の一例を示す斜視図である。
【図３】図２のＥＧＲバルブ４２を下側から見た図である。
【図４】図３のＡ−Ａ断面図である。
【図５】弁体１２０の閉塞位置及び開放位置を説明するための図である。
【図６】比較例に係るＥＧＲバルブ９００を説明するための図である。
【図７】開口面積と弁体の移動量との関係を説明するためのグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
＜車両の構成＞
図１を参照しながら、本発明の一の実施形態に係るバルブ装置であるＥＧＲバルブが搭載されている車両１の構成について説明する。
【００１４】
図１は、車両１の構成の一例を示す模式図である。車両１は、トラックやバス等の大型車両である。図１に示すように、車両１は、エンジン１０と、吸気通路２０と、排気通路３０と、ＥＧＲ通路４０と、過給機５０とを有する。
【００１５】
エンジン１０は、ここでは４気筒のディーゼルエンジンである。エンジン１０は、燃料と吸気（空気）の混合気を燃焼、膨張させて、動力を発生させる。エンジン１０は、吸気マニホールド１１と、排気マニホールド１２と、気筒１３ａ〜１３ｄとを有する。吸気マニホールド１１は、吸気通路２０と接続された多岐管であり、吸気通路２０の吸気を４つの気筒１３ａ〜１３ｄへ分岐させる。排気マニホールド１２は、排気通路３０と接続された多岐管であり、気筒１３ａ〜１３ｄから排出された排気を集合させ、排気通路３０へ排出させる。気筒１３ａ〜１３ｄは、吸気を吸入させると共に、燃焼後の排気を排出する。
【００１６】
吸気通路２０は、吸気（空気）を吸気マニホールド１１を介して気筒１３ａ〜１３ｄへ吸入させるための通路である。吸気通路２０には、上流側から下流側へ向かって、過給機５０のコンプレッサ５２、インタークーラ２３、インテークスロットルバルブ２４が設けられている。コンプレッサ５２は、コンプレッサ５２を通過する吸気を圧縮する。インタークーラ２３は、コンプレッサ５２によって圧縮されて温度が上昇した吸気を、冷却液や大気により冷却する。インテークスロットルバルブ２４は、吸気の流量を調整する。
【００１７】
排気通路３０は、排気マニホールド１２で集合した排気を車両の外部へ排出するための通路である。排気通路３０には、過給機５０のタービン５１が設けられている。過給機５０のタービン５１は、タービン５１を通過する排気のエネルギーを受けて回転する。タービン５１は、吸気通路２０のコンプレッサ５２と連結されている。
【００１８】
ＥＧＲ通路４０は、排気通路３０と吸気通路２０の間を接続しており、エンジン１０から排出された排気の一部を、吸気通路２０に還流させる還流通路である。ＥＧＲ通路４０には、ＥＧＲクーラ４１と、ＥＧＲバルブ４２が設けられている。ＥＧＲクーラ４１は、ＥＧＲ通路４０の排気を冷却する。ＥＧＲバルブ４２は、ＥＧＲクーラ４１の下流側に開閉可能に設けられ、吸気通路２０へ還流される排気の還流量を調整するバルブ装置である。なお、ＥＧＲバルブ４２の詳細については、後述する。
【００１９】
過給機５０は、エンジン１０に吸入される吸気を過給する装置であり、ここでは排気の圧力を動力源とするターボチャージャである。過給機５０においては、タービン５１が、通過する排気のエネルギーを受けて回転することで、タービン５１と連結したコンプレッサ５２が、回転して吸気通路２０の吸気を圧縮する。
【００２０】
なお、図１には示していないが、車両１には、上述した各装置の動作を制御するＥＣＵが設けられている。ＥＣＵは、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有するマイクロコンピュータを備えた電子制御装置（Electric Control Unit）である。例えば、ＥＣＵは、ＥＧＲバルブ４２の開度を調整して、ＥＧＲ通路４０における排気の還流量を制御する。
【００２１】
＜ＥＧＲバルブ４２の詳細構成＞
図２〜図５を参照しながら、ＥＧＲバルブ４２の詳細構成について説明する。
【００２２】
図２は、ＥＧＲバルブ４２の構成の一例を示す斜視図である。図３は、図２のＥＧＲバルブ４２を下側から見た図である。図４は、図３のＡ−Ａ断面図である。図５は、弁体１２０の閉塞位置及び開放位置を説明するための図である。
ＥＧＲバルブ４２は、図３に示すように、ハウジング１００と、弁座１１０と、弁体１２０とを有する。
【００２３】
ハウジング１００は、ＥＧＲバルブ４２の筐体を成す。ハウジング１００は、内部に排気が流れる流路１０２を含む。流路１０２は、ここでは約９０度に屈曲しており、流路１０２の両端がＥＧＲ通路４０と繋がっている。また、ハウジング１００は、図３に示すように、排気の流入口１０４と、排気の流出口１０６を有する。ＥＧＲ通路４０を流れる排気は、流入口１０４を介して流路１０２へ流れ込んだ後に、流出口１０６を介してＥＧＲ通路４０へ流出される。なお、図２〜図４において、排気Ｇの流れる向きが矢印にて示されている。
【００２４】
弁座１１０は、ハウジング１００に設けられている。ここでは、弁座１１０は、流路１０２の途中（具体的には、流出口１０６側）に設けられている。弁座１１０は、弁体１２０が着座可能となるように構成されている。また、弁座１１０は、図５（ｂ）に示すように、排気が通過可能な円形状の弁孔１１２を含む。弁孔１１２は、弁体１２０によって閉塞又は開放される。弁孔１１２が閉塞されている場合には、排気が通過せず、弁孔１１２が解放されている場合には、排気が通過する。
【００２５】
弁体１２０は、弁座１１０に対して接触（着座）又は離間して、弁孔１１２を閉塞又は解放する。弁体１２０は、移動可能に設けられており、図５（ａ）に示す弁孔１１２を閉塞する閉塞位置と、図５（ｂ）に示す弁孔１１２を開放する開放位置との間で移動する。弁体１２０による弁孔１１２の閉塞又は開放によって排気の通過量を制御することで、排気の還流量を制御できる。弁体１２０は、図３に示すように、軸部１２２と、弁部１２４とを有する。
【００２６】
軸部１２２は、ハウジング１００内に設けられたモータ（不図示）に連結されている。軸部１２２は、モータによって軸方向（図３）に移動する。例えば、軸部１２２は、モータによって、閉塞位置から開放位置へ移動する（押し出される）。なお、軸部１２２の開放位置から閉塞位置への移動は、ハウジング１００内に設けられたリターンスプリング（不図示）によって行われる。リターンスプリングは、軸部１２２を開放位置から閉塞位置へ向かって付勢している。
【００２７】
弁部１２４は、軸部１２２の先端に設けられており、軸部１２２と共に軸方向に移動する。弁部１２４は、円盤状に形成されている。弁体１２０が閉塞位置に位置する際に、図５（ａ）に示すように弁部１２４が弁孔１１２を閉塞する。弁部１２４は、弁体１２０が閉塞位置から開放位置へ移動する際に、流出口１０６へ向かって移動する。
【００２８】
ところで、本実施形態では、ＥＧＲバルブ４２によって排気の還流量をより細かく制御できるように、弁座１１０が構成されている。具体的には、弁座１１０は、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、第１内周面１１４と、第２内周面１１６とを有する。
【００２９】
第１内周面１１４は、弁体１２０が閉塞位置に位置する際に、図５（ａ）に示すように弁部１２４と接触する面である。第１内周面１１４は、弁孔１１２を囲むように形成されている。このため、第１内周面１１４が弁部１２４と接触している際には、弁孔１１２が閉塞される。また、第１内周面１１４は、弁体１２０の移動方向である軸部１２２の軸方向（図３）に対して傾斜するように設けられた傾斜面である。具体的には、第１内周面１１４は、排気の流出口１０６へ向かって内径が大きくなるように、形成されている。なお、第１内周面１１４は、軸方向に対して所定の角度θ１で傾斜している。
【００３０】
第２内周面１１６は、第１内周面１１４の流出口１０６側の端部と繋がっている。第２内周面１１６は、弁体１２０が閉塞位置から開放位置へ移動する際に、図５（ｂ）に示すように弁部１２４に対向する。このため、弁孔１１２が解放される際には、弁部１２４と第２内周面１１６の間の開口１３０の面積の大きさに応じて、通過する排気の量が左右される。かかる第２内周面１１６を設けることで、弁体１２０が閉塞位置から開放位置へ移動する際に、弁座１１０との間の開口１３０の面積が急激に大きくなることを防止できる。
【００３１】
また、第２内周面１１６は、軸方向に対して傾斜して設けられている。具体的には、第２内周面１１６は、排気の流出口１０６（図３）へ向かって内径が大きくなるように、形成されている。かかる場合には、弁体１２０の閉塞位置からの移動量が増えるにつれて、弁部１２４と第２内周面１１６の間の開口１３０の面積が大きくなり、排気の通過量も増大する。
【００３２】
また、弁体１２０の移動量に対して、弁部１２４と第２内周面１１６の間の開口１３０の面積が微増するように、第２内周面１１６の傾斜角度が設定されている。具体的には、第２内周面１１６の移動方向に対する傾斜角度θ２は、第１内周面１１４の移動方向に対する傾斜角度θ１よりも小さい。また、第２内周面１１６の移動方向における長さは、第１内周面１１４の移動方向における長さよりも大きい。これにより、弁体１２０の移動によって、弁部１２４と第２内周面１１６の間の開口１３０の面積の大きさを細かく制御できるので、排気の通過量をより細かく制御できる。
【００３３】
ここで、図６に示す比較例と対比しながら、更に説明する。
図６は、比較例に係るＥＧＲバルブ９００を説明するための図である。なお、図６（ａ）は、ＥＧＲバルブ９００の弁体９２０が閉塞位置に位置する状態を示し、図６（ｂ）は、弁体９２０が開放位置に位置する状態を示している。ＥＧＲバルブ９００の弁座９１０は、第１内周面９１４を有するが、本実施形態の第２内周面１１６を有しない。このため、弁体９２０が図６（ｂ）に示す開放位置に位置する際には、弁体９２０の弁部９２４と第１内周面９１４の間の開口９３０が大きくなってしまう。このため、開口９３０を通過する排気の通過量を細かく制御できない。
【００３４】
図７は、開口面積と弁体の移動量との関係を説明するためのグラフである。グラフの破線８１０が図６の比較例を示し、実線８２０が本実施形態を示している。グラフを見ると分かるように、本実施形態の場合には、比較例に比べて、弁体１２０の移動量に対する開口１３０の面積の増加の度合いが小さくなっている。
【００３５】
なお、上記では、ハウジング１００に第１内周面１１４及び第２内周面１１６が一体で設けられていることとしたが、これに限定されない。例えば、ハウジング１００は、第１内周面１１４が設けられているハウジング本体と、ハウジング本体に着脱可能に装着され第２内周面１１６が設けられている着脱部材とを有することとしてもよい。すなわち、ハウジング１００が分離可能な構成であってもよい。かかる場合には、排気量の小さい車両には、着脱部材が装着されたハウジング１００を搭載し、排気量の大きい車両には、着脱部材が装着されていないハウジング１００を搭載する。これにより、排気量の異なる車両に対して、ハウジング１００を共通化することが可能となる。
【００３６】
＜本実施形態における効果＞
上述した本実施形態に係るＥＧＲバルブ４２によれば、弁座１１０は、弁体１２０が閉塞位置に位置する際に弁体１２０に接触する第１内周面１１４に加えて、弁体１２０が閉塞位置から開放位置へ移動する際に対向するように傾斜している第２内周面１１６を有する。
かかる場合には、弁体１２０が開放位置へ移動する際の移動量に対して、弁体１２０と弁座１１０の間の開口１３０の面積の増加の度合いが小さくなる。これにより、弁体１２０の移動量に応じて、開口１３０を通過する排気の通過量を細かく制御でき、この結果、ＥＧＲバルブ４２による排気の還流量を細かく制御できる。
【００３７】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【符号の説明】
【００３８】
４０    ＥＧＲ通路
４２    ＥＧＲバルブ
１００    ハウジング
１１０    弁座
１１２    弁孔
１１４    第１内周面
１１６    第２内周面
１２０    弁体
【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】
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