(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流入口及び流出口を有するケース内に弁体が往復動可能に収容され、前記ケースの内壁により断面円形状の計量部が形成されるとともに、弁体はその外周に全周にわたり形成されたテーパ部によって先端側部分よりも基端側部分が拡径され、前記弁体の先端側部分を前記計量部に挿入してその往復動方向における前記テーパ部の位置を変化させることにより同計量部と前記弁体のテーパ部との間の隙間を通過して前記流入口から前記流出口に流れる流体を計量する内燃機関の流量制御弁において、
前記計量部には前記弁体の先端側部分が挿入される側の周縁部に同弁体の往復動の際に同弁体のテーパ部と面接触可能なテーパ部が形成されてなり、
前記弁体の基端側部分は円筒状に形成されており、同円筒内の中空は前記弁体における前記基端側の端部のみで前記ケースの内部と連通している
ことを特徴とする内燃機関の流量制御弁。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関の流量制御弁において、
前記計量部の周縁部に形成されるテーパ部は前記弁体のテーパ部と等しいテーパ角を有してなる
ことを特徴とする内燃機関の流量制御弁。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の内燃機関の流量制御弁において、
前記ケースは水平方向に突出する状態で前記内燃機関に取り付けられるとともに、前記弁体は水平方向に往復動するものであり、
前記計量部のテーパ部は、同計量部の周縁部において少なくとも鉛直方向下方部分に形成される
ことを特徴とする内燃機関の流量制御弁。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関の流量制御弁において、
前記計量部のテーパ部は、同計量部の前記周縁部の全周にわたって形成される
ことを特徴とする内燃機関の流量制御弁。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の内燃機関の流量制御弁において、
同流量制御弁は内燃機関のクランク室内から吸気通路に供給されるブローバイガスの流量を制御するためのＰＣＶバルブである
ことを特徴とする内燃機関の流量制御弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばブローバイガスの流量を制御するＰＣＶバルブ等、内燃機関の流量制御弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関に用いられる流量制御弁の代表例として、例えば特許文献１に記載されるように、ブローバイガス還元装置に用いられるＰＣＶ（Positive Crankcase Ventilation）バルブを挙げることができる。以下、こうしたＰＣＶバルブの構成について図８を参照して説明する。なお、図８はＰＣＶバルブの断面構造を示している。
【０００３】
同図８に示されるように、このＰＣＶバルブは、流出口５２及び流入口５３を有する断面円形状のケース５４と、ケース５４内を往復動可能に収容される弁体５５とを備えている。このケース５４はその基端側部分（同図８において右側部分）が内燃機関のシリンダヘッドカバー７０に取り付けられている。そして、ケース５４の流出口５２は吸気通路においてスロットルバルブ（図示略）の下流側に連通される一方、流入口５３はシリンダヘッドカバー７０の内部に連通されている。
【０００４】
また、ケース５４の内部において、流入口５３と流出口５２との間には所定の内径を有する断面円形状の計量部６１が同ケース５４の内壁によって形成されている。一方、弁体５５は、円柱状の先端部５７と、同先端部５７より外径が大きく設定された円筒状の基端部５８と、先端部５７から基端部５８に向けて拡径してこれら先端部５７と基端部５８とを接続するテーパ部５９とを有している。また、ケース５４の内部には、この弁体５５を流入口５３側に向けて付勢するバルブスプリング５６が設けられている。
【０００５】
こうしたＰＣＶバルブにおいて、吸気通路に発生する負圧が流出口５２を通じてケース５４の内部に導入されると、その負圧の作用により弁体５５がバルブスプリング５６の付勢力に抗して同流出口５２側に変位するようになる。そして、このように弁体５５が変位することによりその先端部５７が計量部６１に挿入される。吸気通路の負圧が更に増大すると、弁体５５の先端部５７に加えてそのテーパ部５９も計量部６１に挿入されるようになる。そして、このように計量部６１に弁体５５のテーパ部５９が挿入され、計量部６１内における弁体５５の往復動方向におけるテーパ部５９の位置が変化することにより、計量部６１とテーパ部５９との間の隙間を通過して流入口５３から流出口５２に流れるブローバイガスの量が計量（調量）されるようになる。
【特許文献１】特開２００５−３３０８９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、こうしたＰＣＶバルブにあっては、例えば機関振動や重力の影響によって弁体５５の位置が正規の位置からずれた状態で、その先端部５７が計量部６１に挿入されると、そのテーパ部５９が計量部６１の周縁部６１ａに衝突し、その接触部分における接触面圧が過大となって計量部６１の周縁部６１ａに変形が生じることがある。そして、こうした変形が生じるとそれに起因してＰＣＶバルブの流量特性が変化するおそれがある。なお、こうした問題は上述したＰＣＶバルブはもとより、他の内燃機関の流量調整弁にあっても、概ね共通したものとなっている。
【０００７】
この発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、弁体のテーパ部と計量部の周縁部とが衝突して同周縁部が変形することに起因する流量制御弁の流量特性変化を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、流入口及び流出口を有するケース内に弁体が往復動可能に収容され、前記ケースの内壁により断面円形状の計量部が形成されるとともに、弁体はその外周に全周にわたり形成されたテーパ部によって先端側部分よりも基端側部分が拡径され、前記弁体の先端側部分を前記計量部に挿入してその往復動方向における前記テーパ部の位置を変化させることにより同計量部と前記弁体のテーパ部との間の隙間を通過して前記流入口から前記流出口に流れる流体を計量する内燃機関の流量制御弁において、前記計量部には前記弁体の先端側部分が挿入される側の周縁部に同弁体の往復動の際に同弁体のテーパ部と面接触可能なテーパ部が形成されてなり、前記弁体の基端側部分は円筒状に形成されており、同円筒内の中空は前記弁体における前記基端側の端部のみで前記ケースの内部と連通していることを要旨とするものである。
【０００９】
上記構成では、機関振動等により、流量制御弁の弁体が正規の位置からずれた状態で計量部に挿入され、そのテーパ部が計量部の周縁部に衝突することがあっても、同テーパ部は計量部の周縁部に形成されたテーパ部に面接触するようになるため、その接触部分における接触面圧が過大になることを抑制することができる。したがって、計量部の周縁部における変形を抑制することができ、こうした変形に起因して流量制御弁の流量特性が変化することを抑制することができるようになる。
【００１０】
また、このように弁体が正規の位置からずれた状態であっても、弁体のテーパ部と計量部のテーパ部とが面接触することにより、同弁体を計量部内に導くことができ、弁体を計量部に円滑に挿入することができるようになる。
【００１１】
なお、このように弁体のテーパ部を計量部の周縁部のテーパ部と面接触させる上では、請求項２に記載の発明によるように、前記計量部の周縁部に形成されるテーパ部を前記弁体のテーパ部と等しいテーパ角を有するものとすることが望ましい。同構成によれば、その接触部分における接触面圧が過大になることを効果的に抑制することができる。その結果、計量部の周縁部における変形を抑制することができ、こうした変形に起因して流量制御弁の流量特性が変化することをより効果的に抑制することができるようになる。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の内燃機関の流量制御弁において、前記ケースは水平方向に突出する状態で前記内燃機関に取り付けられるとともに、前記弁体は水平方向に往復動するものであり、前記計量部のテーパ部は、同計量部の周縁部において少なくとも鉛直方向下方部分に形成されることを要旨とするものである。
【００１３】
ケースが水平方向に突出する状態で内燃機関に取り付けられて弁体が水平方向に往復動する流量制御弁にあっては、弁体に作用する重力によって同弁体が鉛直方向下方にずれる可能性が高く、そのようにずれが生じた状態で弁体が計量部に挿入されると同計量部の周縁部における鉛直方向下方部分と弁体のテーパ部とが衝突する可能性も高くなる。
【００１４】
この点、上記構成によれば、計量部の周縁部にあって少なくともその鉛直方向下方部分にテーパ部を形成するようにしているため、計量部の周縁部と弁体のテーパ部とが衝突しても同テーパ部は計量部の周縁部に形成されたテーパ部に面接触するようになる。したがって、計量部の周縁部における変形を抑制することができ、こうした変形に起因して流量制御弁の流量特性が変化することを好適に抑制することができるようになる。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３に記載の内燃機関の流量制御弁において、前記計量部のテーパ部は、同計量部の前記周縁部の全周にわたって形成されることを要旨とするものである。
【００１６】
上記構成によれば、テーパ部を計量部の周縁部全周にわたって形成するようにしているため、機関振動等によって弁体が正規の位置からずれた場合に、そのずれ方向が何れの方向であっても、計量部の周縁部における変形を抑制することができるため、流量特性の変化をより確実に抑制することができる。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の内燃機関の流量制御弁において、同流量制御弁は内燃機関のクランク室内から吸気通路に供給されるブローバイガスの流量を制御するためのＰＣＶバルブであることを要旨とするものである。
【００１８】
また上記構成によるように、請求項１〜４に記載の流量制御弁は、例えばこれを内燃機関のクランク室内から吸気通路に供給されるブローバイガスの流量を制御するためのＰＣＶバルブとして具体化することができる。こうした構成によれば、ＰＣＶバルブにおいてその計量部の周縁部と弁体のテーパ部とが衝突することによる計量部周縁部の変形を抑制することができ、同変形に起因するブローバイガスの流量特性変化を好適に抑制することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、この発明にかかる内燃機関の流量制御弁をブローバイガス還元装置に用いられるＰＣＶバルブに具体化するようにした一実施形態について図１〜図６を参照して説明する。なお、図１はＰＣＶバルブの断面構造を示している。同図１に示されるように、このＰＣＶバルブにおいて、流出口２７及び流入口２８を有する円筒状のケース２０はその基端側部分（同図１において右側部分）が内燃機関のシリンダヘッドカバー７０によって支持され、水平方向に突出する状態で同シリンダヘッドカバー７０に取り付けられている。このケース２０の内部には弁体３０が水平方向に沿って往復動可能に収容されている。そして、ケース２０の流出口２７は吸気通路においてスロットルバルブ（いずれも図示略）の下流側に連通される一方、流入口２８はシリンダヘッドカバー７０の内部に連通されている。また、ケース２０の内部において、流入口２８と流出口２７との間には所定の内径を有する断面円形状の計量部２３が同ケース２０の内壁によって形成されている。また、ケース２０内において、流出口２７の近傍にはクッションスプリング４１が設けられる一方、流入口２８の近傍にはバルブシート２１が設けられている。このバルブシート２１にはケース２０の内部と流入口２８を介してケース２０の外部とを連通する連通孔２１ａが形成されている。
【００２０】
一方、弁体３０は、円柱状の先端部３１と、同先端部３１より外径が大きく設定された円筒状の基端部３２と、先端部３１から基端部３２に向けて拡径してこれら先端部３１と基端部３２とを接続するテーパ部３３とを有している。ケース２０の内部には、この弁体３０を流入口２８に向けて付勢するバルブスプリング２６が設けられている。更に、計量部２３には弁体３０の先端部３１が挿入される側の周縁部に弁体３０のテーパ部３３と等しいテーパ角を有するテーパ部２４がその全周にわたって形成されている。
【００２１】
こうしたＰＣＶバルブにおいて、機関停止中は吸気通路に負圧が発生しないため、弁体３０はバルブスプリング２６による付勢力によって付勢されることにより、その基端部３２がバルブシート２１に接触した状態となる（図示略）。一方、機関が始動されると流出口２７を通じて吸気通路の負圧がケース２０の内部に導入されるため、図１に示すようにその負圧の作用により弁体３０は基端部３２がバルブシート２１に接触した状態からバルブスプリング２６の付勢力に抗して流出口２７側に変位するようになる。
【００２２】
ここで、機関低負荷時にはスロットルバルブの開度が小さくなり、吸気通路に発生する負圧が大きくなるため、図３に示すように弁体３０はその負圧に基づく力により付勢されて流出口２７側に変位しその先端部３１がクッションスプリング４１に接触するようになる。なおこのように、弁体３０の先端部３１がクッションスプリング４１に接触することにより、弁体３０が流出口２７側に変位した場合でもその先端部３１がケース２０に衝突することはない。また、このとき、弁体３０の外周面と計量部２３との間に形成されるブローバイガスの流路断面積は最も小さくなり、流入口２８からケース２０内に導入されて流出口２７を通じて吸気通路に流出するブローバイガスの流量は、図４（ａ）に示されるように機関運転中における最小の流量となる。
【００２３】
これに対して、機関中負荷時にはスロットルバルブの開度が大きくなり、吸気通路に発生する負圧は減少するため、図２に示すように弁体３０はバルブスプリング２６の付勢力により付勢されて流入口２８側に変位する。そのため、こうした弁体３０の変位に伴って弁体３０の外周面と計量部２３との間に形成されるブローバイガスの流路断面積は徐々に増大するようになるため、ＰＣＶバルブを通過するブローバイガスの流量は機関低負荷時と比較して増加するようになる。このように、機関負荷の上昇に伴って、ＰＣＶバルブを通過するブローバイガスの流量は図４（ｂ）に示されるように増大するようになる。そして、機関高負荷時においては図１に示されるように弁体３０はバルブスプリング２６の付勢力により付勢されて更に流入口２８側に変位し、弁体３０の外周面と計量部２３との間に形成されるブローバイガスの流路断面積は最も大きくなるため、図４（ｃ）に示されるように、ブローバイガスの流量は最大となる。
【００２４】
このように計量部２３に弁体３０が挿入され、計量部２３内における弁体３０の往復動方向におけるテーパ部３３の位置が変化することにより、計量部２３と弁体３０（特にテーパ部３３）との間の隙間を通過して流入口２８から流出口２７に流れるブローバイガスの量が計量（調量）されるようになる。
【００２５】
以上説明した本実施形態によれば、以下に記載する作用効果を奏することができる。
（１）図５に示されるように、弁体３０は基本的には、ケース２０に対する径方向の位置が正規の位置に維持されるものの、機関振動や重力等の弁体３０に作用する力の影響により、図６に示されるように弁体３０が正規の位置からずれることもある。なお、ここでは上記正規の位置として、ケース２０の軸線と弁体３０の軸線とが実質的に一致するものを想定している。
【００２６】
本実施形態のＰＣＶバルブでは、計量部２３の周縁部に弁体３０のテーパ部３３と等しいテーパ角を有するテーパ部２４が全周にわたって形成されているため、弁体３０が正規の位置からずれた状態でその先端部３１が計量部２３に挿入され、これにより同弁体３０のテーパ部３３が計量部２３の周縁部に衝突することがあっても、図６に示されるように弁体３０のテーパ部３３が計量部２３のテーパ部２４に面接触するようになる。このため弁体３０と計量部２３との接触が生じたとしても、その接触部分における接触面圧が過大になることを抑制することができるようになる。その結果、同周縁部の変形を抑制することができ、こうした変形に起因してＰＣＶバルブの流量特性が変化することを抑制することができるようになる。また、このように弁体３０が正規の位置からずれた状態であっても、弁体３０のテーパ部３３と計量部２３のテーパ部とが面接触することによって、弁体３０を計量部２３内に導くことができるため、弁体３０を計量部２３に円滑に挿入することができるようになる。
（２）特に、本実施形態にかかるＰＣＶバルブでは、計量部２３の周縁部においてその全周にわたってテーパ部２４を形成するようにしている。そのため、弁体３０のテーパ部２４が正規の位置からずれて計量部２３の周縁部に衝突した場合、そのずれた方向が何れの方向であっても、テーパ部３３は計量部２３の周縁部に形成されたテーパ部２４に面接触することになり、その接触部分における接触面圧が過大になることを抑制することができる。その結果、計量部２３が変形してしまうことがないため、ＰＣＶバルブの流量特性が変化することを確実に抑制することができるようになる。
【００２７】
なお、以上説明した実施形態は次のようにその形態を適宜変更した態様にて実施することができる。
・上記実施形態では、計量部２３の周縁部全周にわたって弁体３０のテーパ部３３と等しいテーパ角を有するテーパ部２４を形成するようにした。ここで、上記実施形態において例示したＰＣＶバルブは、そのケース２０が水平方向に突出する状態でシリンダヘッドカバー７０に取り付けられ、弁体３０が水平方向に往復動するものであるため、弁体３０に作用する重力によって弁体３０が鉛直方向下方にずれる可能性が高く、そのようにずれが生じた状態で弁体３０が計量部２３に挿入されると計量部２３の周縁部における鉛直方向下方部分と弁体３０のテーパ部３３とが衝突する可能性も高くなる。そこで、図７に示されるように、計量部２３の周縁部において、弁体３０のテーパ部３３と衝突する可能性が高い鉛直方向下方部分にのみ、テーパ部４３を形成する構成を採用することもできる。同構成によれば、計量部２３の周縁部にあって少なくとも鉛直方向下方部分にテーパ部４３を形成しているため、計量部２３の周縁部の鉛直方向下方部分のテーパ部４３と弁体３０のテーパ部３３とが衝突してもテーパ部３３は計量部２３の周縁部の鉛直方向下方部分に形成されたテーパ部４３に面接触するようになる。したがって、計量部２３の周縁部鉛直下方部分における変形を抑制することができ、こうした変形に起因してＰＣＶバルブの流量特性が変化することを好適に抑制することができるようになる。
【００２８】
・上記各実施形態では、ＰＣＶバルブのケース２０が内燃機関、具体的にはシリンダヘッドカバー７０に対して水平に取り付けられる例を示したが、ケース２０の取付態様はこれに限られない。例えば、鉛直方向やこれに対して傾斜した方向に突出する状態でケース２０をシリンダヘッドカバー７０等、内燃機関に取り付けるようにしてもよい。この場合は弁体３０の計量部２３への挿入の際に衝突しやすい部分が予め特定できるのであれば、計量部２３の周縁部のうち、その衝突しやすい部分にのみ弁体３０のテーパ部３３と同一の角度のテーパ部を設ける構成を採用することもできる。
【００２９】
・上記各実施形態では、計量部２３の周縁部に弁体３０のテーパ部３３と等しいテーパ角を有するテーパ部２４、４３を形成するようにしたが、弁体３０の先端部３１が挿入されるに際して計量部２３のテーパ部２４、４３と弁体３０のテーパ部３３とが面接触してその接触部分における過度な変形が抑制されるのであれば、それら計量部２３のテーパ部２４、４３と弁体３０のテーパ部３３とのテーパ角は必ずしも等しくなくてもよく、それらが異なっていてもよい。
【００３０】
・上記各実施形態では、内燃機関のブローバイガス流量を制御するためのＰＣＶバルブに本発明を具体化するようにしたが、本発明はこれに限らず同様の構成を有するものであれば、他の流体の流量を制御するＰＣＶバルブ以外の流量制御弁に適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】実施形態にかかるＰＣＶバルブの断面図。
【図２】実施形態にかかるＰＣＶバルブの断面図。
【図３】実施形態にかかるＰＣＶバルブの断面図。
【図４】機関負荷とブローバイガス流量との関係を示すグラフ。
【図５】実施形態にかかるＰＣＶバルブの計量部近傍を拡大して示す拡大断面図。
【図６】実施形態にかかるＰＣＶバルブの計量部近傍を拡大して示す拡大断面図。
【図７】実施形態の変形例にかかるＰＣＶバルブの計量部近傍を拡大して示す拡大断面図。
【図８】従来のＰＣＶバルブの断面図。
【符号の説明】
【００３２】
２０…ケース、２１…バルブシート、２１ａ…連通孔、２３…計量部、２４…テーパ部、２６…バルブスプリング、２７…流出口、２８…流入口、３０…弁体、３１…先端部、３２…基端部、３３…テーパ部、４１…クッションスプリング、４３…テーパ部、７０…シリンダヘッドカバー。
【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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【図８】
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