(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路から吸気通路に排気ガスを還流する排気ガス還流通路を有したハウジングと、前記排気ガス還流通路を介して吸気通路に還流される排気ガス量を調整する調整弁と、前記ハウジング内に固定された摺動部材に対して摺動自在に保持され、かつ、上記調整弁に一端を連接する弁軸と、該弁軸の他端部に取り付けられ前記調整弁を開閉するアクチュエータと、前記摺動部材近傍に一端を接続し排気ガス還流通路内に延設される側壁部と該側壁部を所定距離延設したのち前記弁軸の軸中心方向に折曲がって延設される底壁部とによって形成されるホルダーと、前記摺動部材の排気ガス還流通路側に該ホルダーと前記摺動部材とにより形成される閉鎖空間と、該ホルダーの底壁部に前記弁軸が貫通する第１弁軸貫通孔とを設けた排気ガス還流装置において、
前記ホルダーの底壁部の閉鎖空間側に、前記弁軸が貫通する第２弁軸貫通孔を有しかつ排気ガス中のカーボン等微小粒子の閉鎖空間内への侵入を防止する侵入防止部材を、該ホルダーに対して弁軸の軸方向と直交する方向に移動可能にスプリングで底壁部に圧接して設け、該弁軸と第２弁軸貫通孔との間の隙間を、弁軸と第１弁軸貫通孔との間の隙間よりも狭く設定するとともに、該侵入防止部材とホルダーの側壁部との間隙を、弁軸と第１弁軸貫通孔との間隙よりも広く設定することで、侵入防止部材の弁軸軸方向と直交する方向の変位可能量を、弁軸の弁軸軸方向と直交する方向の変位可能量よりも多くなるように設定することを特徴とする排気ガス還流装置。
【請求項２】
摺動部材近傍の弁軸に、該弁軸の摺動方向に延びかつ一端側が閉鎖空間に連通する溝を設けたことを特徴とする請求項第１項記載の排気ガス還流装置。
【請求項３】
溝を弁軸の軸方向に螺旋状に設けたことを特徴とする請求項第２項記載の排気ガス還流装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本願発明は、内燃機関の排気ガス再循環システムに用いられる排気ガス還流装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来この種の排気ガス還流装置は、例えば、実開昭５４−１０１２１７号公報に開示されるもののように、内燃機関の排気通路から吸気通路に排気ガスを還流する排気ガス還流通路を有したハウジングと、前記排気ガス還流通路を介して吸気通路に還流される排気ガス量を調整する調整弁と、該調整弁に一端を連接し、前記ハウジング内に固定された摺動部材に対して摺動自在の弁軸と、該弁軸の他端部に取り付けられ差圧により作動して前記調整弁を開閉するダイアフラムと、該摺動部材近傍に一端を接続し排気ガス還流通路内に延設される側壁部と該側壁部を所定距離延設したのち前記弁軸の軸中心方向に折曲がって延設される底壁部とによって形成されるホルダーと、前記摺動部材の排気ガス還流通路側に該ホルダーと前記摺動部材とにより形成される閉鎖空間と、該ホルダーに前記弁軸が貫通する第１弁軸貫通孔を設けた排気ガス還流装置において、該閉鎖空間内に、弁軸と摺動可能で、且つ、ハウジング内に固定された摺動部材近傍に弾性的に圧接され、排気ガス中のカーボン等微小粒子が閉鎖空間内へ侵入するのを防止する侵入防止部材を設けたものある。
【０００３】
また、実開昭５６−１３８１４３号公報には、内燃機関の排気通路から吸気通路に排気ガスを還流する排気ガス還流通路を有したハウジングと、前記排気ガス還流通路を介して吸気通路に還流される排気ガス量を調整する調整弁と、該調整弁に一端を連接し、前記ハウジング内に固定された摺動部材に対して摺動自在の弁軸と、該弁軸の他端部に取り付けられ差圧により作動して前記調整弁を開閉するダイアフラムと、摺動部材の排気ガス還流通路側に閉鎖空間を形成するホルダーと、該ホルダーに前記弁軸が貫通する第１弁軸貫通孔を設けた排気ガス還流装置において、該摺動部材に溝を設けたものが開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、実開昭５４−１０１２１７号公報に開示されたような構造では、ホルダーとハウジングとにより形成された閉空間内に排気ガス中のカーボン等微小粒子が侵入するのを防止できずに、閉空間内に微小粒子が滞留し、閉空間内に滞留した微小粒子が弁軸とハウジング内に固定された摺動部材近傍に弾性的に圧接された侵入防止部材との間に侵入し、侵入した微小粒子により侵入防止部材の弁軸との摺動作動が滑らかに行われず、また、閉空間内に滞留した微小粒子が弁軸と摺動部材との間に侵入し、侵入した微小粒子により弁軸の摺動作動が滑らかに行われず、調整弁が正確に作動しないという問題が発生する。また、弁軸とホルダーの弁軸との当接部との隙間を狭めれば閉鎖空間内へのカーボン等微小粒子の侵入を防止できるものの、調整弁の閉塞性能、弁軸の摺動性能、等の関係上所定量以下には隙間を狭めることはできないため、閉鎖空間内にカーボン等微小粒子が侵入するのを防止できない。
【０００５】
また、実開昭５６−１３８１４３号公報に開示されたような構造では、弁軸と摺動部材との間に入った微小粒子を摺動部材に設けられた溝部により弁軸から落とすことはできる。しかし、溝部に堆積した微小粒子が弁軸の摺動によってなされる仕事は、弁軸との接触圧力と、微小粒子と弁軸との摩擦係数と、移動距離によって求められる。溝部に堆積した微小粒体が弁軸の移動により弁軸開弁方向になされた仕事と溝部に堆積した微小粒体が弁軸の移動により弁軸閉弁方向になされた仕事とは同量であり、かつ、溝部に堆積した微小粒子を排出するのには微小粒子の移動距離は弁軸の軸方向の移動距離に比較して極めて長いため、溝部に堆積した微小粒子を摺動部外に排出することは極めて困難である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するために、本願発明では、以下のようになる。請求項第１項記載の発明では、内燃機関の排気通路から吸気通路に排気ガスを還流する排気ガス還流通路を有したハウジングと、前記排気ガス還流通路を介して吸気通路に還流される排気ガス量を調整する調整弁と、該調整弁に一端を連接し、前記ハウジング内に固定された摺動部材に対して摺動自在の弁軸と、該弁軸の他端部に取り付けられ差圧により作動して前記調整弁を開閉するアクチュエータと、該摺動部材近傍に一端を接続し排気ガス還流通路内に延設される側壁部と該側壁部を所定距離延設したのち前記弁軸の軸中心方向に折曲がって延設される底壁部とによって形成されるホルダーと、前記摺動部材の排気ガス還流通路側に該ホルダーと前記摺動部材とにより形成される閉鎖空間と、該ホルダーの底壁部に前記弁軸が貫通する第１弁軸貫通孔を設けた排気ガス還流装置において、前記ホルダーの底壁部の閉鎖空間側に、前記弁軸が貫通する第２弁軸貫通孔を有しかつ排気ガス中のカーボン等微小粒子の閉鎖空間内への侵入を防止する侵入防止部材を、該ホルダーに対して弁軸の軸方向と直交する方向に移動可能にスプリングで底壁部に圧接して設け、該弁軸と第２弁軸貫通孔との間の隙間を、弁軸と第１弁軸貫通孔との間の隙間よりも狭く設定するとともに、該侵入防止部材とホルダーの側壁部との間隙を、弁軸と第１弁軸貫通孔との間隙よりも広く設定することで、侵入防止部材の弁軸軸方向と直交する方向の変位可能量を、弁軸の弁軸軸方向と直交する方向の変位可能量よりも多くなるように設定している。
【０００７】
また、請求項第２項記載の発明では、請求項第１項記載の排気ガス還流装置において、摺動部材近傍の弁軸に、該弁軸の摺動方向に延びかつ一端側が閉鎖空間に連通する溝を設けている。
【０００８】
また、請求項第３項記載の発明では、請求項第２項記載の排気ガス還流装置において、溝を弁軸の軸方向に螺旋状に設けている。
【０００９】
【作用・効果】
請求項第１項記載の発明によれば、侵入防止部材がホルダー等に固設されていないため弁軸の摺動を侵入防止部材により阻止することがないことに加え、侵入防止部材がホルダーの底壁部にスプリングで圧接されて閉鎖空間内の気密性を保持することにより閉鎖空間内に排気ガス中のカーボン等の微小粒子が侵入することを防止でき、弁軸と摺動部材との間に排気ガス中のカーボン等の微小粒子が侵入することによる弁軸の摺動不良を防止できる。すなわち、弁軸と第２弁軸貫通孔との間の隙間を、弁軸と第１弁軸貫通孔との間の隙間よりも狭く設定することと、侵入防止部材をスプリングで底壁部に圧接することで、閉鎖空間内の気密性を効果的に保持することができ、閉鎖空間内に排気ガス中のカーボン等の微小粒子が侵入することを防止できる。また、侵入防止部材がホルダーに対して弁軸の軸方向と直交する方向に移動可能であることで、弁軸の軸方向と直交する方向の自由度が増加するため侵入防止部材と弁軸とのクリアランスを最小限に設定でき、これにより、閉鎖空間内に微小粒子が侵入することをさらに防止できる。また、弁軸の軸方向と直交する方向の自由度が増大するため調整弁が弁座に着座する位置が弁軸の軸方向と直交する方向にずれた場合にも、速やかに調整弁を閉塞位置に移動できるため、調整弁の閉塞性能が向上できる。さらに、侵入防止部材とホルダーの側壁部との間隙を、弁軸と第１弁軸貫通孔との間隙よりも広く設定することで、弁軸の摺動をホルダーにより阻止することがなく、弁軸の摺動不良を防止できるとともに、閉鎖空間内に排気ガス中のカーボン等の微小粒子が第１弁軸貫通孔と第２弁軸貫通孔との隙間より侵入することを防止でき、弁軸と摺動部材との間に排気ガス中のカーボン等の微小粒子が侵入することによる弁軸の摺動不良を防止できる。
【００１０】
請求項第２項記載の発明によれば、請求項第１項の効果に加え、摺動部材内にカーボン等の微小粒子が侵入したとしても、摺動部材内に侵入したカーボン等の微小粒子を効率良く摺動部材外に排出でき弁軸と摺動部材との間に排気ガス中のカーボン等の微小粒子が侵入することによる弁軸の作動不良を防止できる。
【００１１】
請求項第３項記載の発明によれば、請求項第１項及び第２項に記載の効果に加え、摺動部材内にカーボン等の微小粒子が侵入したとしても、摺動部材に侵入したカーボン等の微小粒子をさらに効率良く摺動部材外に排出でき、弁軸と摺動部材との間に排気ガス中のカーボン等の微小粒子が侵入することによる弁軸の作動不良を防止できる。
【００１２】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面に沿って詳細に説明する。図１は内燃機関の全体を表すシステム図である。図２は本発明の排気ガス還流装置の正断面図である。図３は、本発明とは異なる参考例の排気ガス還流装置の正断面図である。図４は、本発明の別の実施例の排気ガス還流装置の正断面図である。図５は、図２におけるホルダー近傍の拡大図である。図６は、図２もしくは図４における摺動部材近傍の弁軸の拡大図である。図７は、図６の別の実施例である。図８から図１１は、図２もしくは図４におけるＡ−Ａ断面である。
【００１３】
図１に開示されるように、１０は複数のシリンダ１１を有するシリンダブロック、１２は上記シリンダ１０内に摺動可能に嵌挿されたピストン、１３は上記シリンダブロック１１に載置されたシリンダヘッドであって、該シリンダヘッド１３には、一つのシリンダ１１毎に各々２つずつ吸気ポート１４，及び排気ポート１５，が形成され、該吸気ポート１４，及び排気ポート１５，はシリンダ１１に開口している。１６は、シリンダ１１と吸気ポート１４とを開閉する吸気弁、１７は、シリンダ１１と排気ポート１５とを開閉する排気弁である。なお、吸気は、従来と同様に、エアクリーナ１８、吸気管１９、スロットルバルブ２０、サージタンク２１、吸気ポート１４，吸気弁１６を通してシリンダ１１内に吸入される。また、排気ガスも従来と同様に、排気弁１７，排気ポート１５，排気通路２２，触媒２３，消音器２４，を通り内燃機関外へ排出される。２５は、シリンダ内に燃料を供給する燃料噴射弁である。燃料噴射弁２５は吸気通路１９の途中に設けられており、燃料噴射量は内燃機関回転数，内燃機関負荷状態等の信号により制御されている。２６，２７は、一端を排気通路に開口し、他端を吸気通路に開口して、排気ガスを吸気通路に還流する排気ガス還流通路である。排気ガス還流通路２６には、吸気通路に還流する排気ガスの量を調整する排気ガス還流装置２８を設けている。
【００１４】
図２に開示されるように、２９は、内部に排気ガス通路３０を有したハウジングである。ハウジング２９に設けられた第１の開口３１は内燃機関の排気通路２２に接続される排気ガス還流通路２６に、第２の開口３２は内燃機関の吸気通路１９に接続される排気ガス還流通路２７に接続している。ハウジング２９内部には、排気ガス通路３０を開閉して排気ガス流量を調整する調整弁３３を設けており、排気ガス通路３０内には調整弁３３が着座する環状の弁座３４を設けている。調整弁３３にはハウジング２９に装着された摺動部材３５の内部を摺動する弁軸３６の一端部が連接されており、また、弁軸３６の他端部はその外周部がハウジングケース３７とカバー３８とによって挟持されるダイアフラム３９に連接されている。ダイアフラム３９とハウジングケース３７とによって形成される第１室４０はケースの開口４１によって大気が導入される。ダイアフラム３９とカバー３８とによって形成される第２室４２は、スロットルバルブ２０の下流側吸気通路１９を負圧源とする負圧通路４３に接続され、第２室４２を大気圧以下に減圧する。また、この第２室４２にはスプリング４４が設置され、負圧が掛かっていない状態において、調整弁３３を弁座３４に圧接するように付勢している。負圧源より負圧通路４３を介し第２室４２に負圧が掛かると、第１室４０の気圧が大気圧であるために第１室４０と第２室４２とに気圧差が生じダイアフラム３９に調整弁３３を弁座３４から離弁させる方向に力が働く。第２室４２に設置されたスプリング４４のバネ力以上の力が働くと調整弁３３は弁座３４から離弁して排気ガスを吸気通路１９に還流する。また、調整弁３３の開度はダイアフラム３９に掛かる負圧の大きさに比例している。このようにして吸気の中に排気ガス等の不活性ガスを所定量導入することで、燃焼を抑制し燃焼室内の燃焼温度を低く保て、窒素酸化物等の燃焼温度が高温の時に発生する有害物質の排出を抑制できる。なお、ここでは負圧による弁軸３６の移動についてのみについて記載したが、モーター等を用いた電気的な制御による弁軸３６の移動にも適応できる。
【００１５】
摺動部材３５の排気ガス通路３０側には、摺動部材３５近傍のハウジング２９に一端を接続し弁軸３６軸方向に延設している側壁部４５と、側壁部４５を所定距離延設した後、弁軸３６方向に折り曲がっている底壁部４６とによりホルダー４７が形成されている。また、ホルダー４７の底壁部４６には弁軸３６が貫通する第１弁軸貫通孔４８が設けられている。また、第１弁軸貫通孔４８の形状は第１弁軸貫通孔４８近傍の弁軸３６の断面形状に酷似している。摺動部材３５の排気ガス還流通路３０側には、ホルダー４７と摺動部材３５とハウジング２９とにより円筒形の閉鎖空間４９が形成されている。閉鎖空間４９内には、弁軸３６が貫通する第２弁軸貫通孔５０を有しかつ排気ガス中のカーボン等の微小粒子が閉鎖空間４９内に侵入するのを防止する侵入防止部材５１を設けている。また、閉鎖空間４９内には、スプリング５２が設けられており、弁軸３６とは所定の間隙を保持して弁軸３６の周囲に巻かれている。スプリング５２は、一端を侵入防止部材５１に他端を摺動部材３５に当接し、常時、侵入防止部材５１を第１弁軸貫通孔４８近傍のホルダー４７の底壁部４６に弾性的に圧接している。また、第２弁軸貫通孔５０の形状は第２弁軸貫通孔５０近傍の弁軸３６の断面形状に酷似しており、第２弁軸貫通孔５０と弁軸３６との平均間隙は弁軸３６と侵入防止部材５１との機械的な摺動性能を損なわない程度に狭く設定されている。つまり、侵入防止部材５１もスプリング５２も弁軸３６の摺動の抵抗にならないように設けられている。また、侵入防止部材はスプリングにより圧接されているだけであるから、弁軸３６の軸方向に直交する方向の変位にも変位可能である。
【００１６】
次に各間隙について説明する。図５に開示されるように、弁軸３６の平均半径と第２弁軸貫通孔５０の平均半径との差により求まる平均間隙を第１間隙ｄ１とし、弁軸３６の平均半径と、第１弁軸貫通孔４８の平均半径との差により求まる平均間隙を第２間隙ｄ２とし、侵入防止部材５１外周の平均半径とホルダーの側壁部４５の内周の平均半径との差より求まる平均間隙を第３間隙ｄ３と設定した場合、第２間隙ｄ２は第１間隙ｄ１よりも広く設定されている。また、第３間隙ｄ３は第２間隙ｄ２よりも広くなるように設定する。なお、平均半径とは弁軸３６の摺動中心を中心として同心円を描いた場合の最大半径と最小半径との平均である。第２間隙ｄ２は第１間隙ｄ１よりも広く設定することにより、閉鎖空間４９内の気密性を保持することができ、閉鎖空間４９内に排気ガス中のカーボン等の微小粒子が侵入することを防止でき、弁軸３６と摺動部材３５との間に排気ガス中のカーボン等の微小粒子が侵入することによる弁軸３６の摺動不良を防止できる。また、第３間隙ｄ３は第２間隙ｄ２よりも広く設定することにより、侵入防止部材５１が、弁軸３６の軸方向と直交方向に移動することにより、侵入防止部材５１とホルダー４７の側壁部４５とが当接し、侵入防止部材５１とホルダー４７の底壁部４６との圧接面との間に間隙が発生し、閉塞不良を起こすのを防止できる。
【００１７】
ここで、本発明とは異なる参考例を記載しておく。すなわち、図３に開示されるように、侵入防止部材５６の第２貫通孔５０近傍には閉鎖空間の外部に突出する突出部５７が形成されている。また、侵入防止部材５６のホルダー４７の底壁部４６との当接部分５７近傍の延設方向と、ホルダー４７の底壁部４６の侵入防止部材５６との当接部分５８近傍の延設方向とは斜交している。つまり、調整弁３３が弁座３４に着座する位置が弁軸３６の軸方向と直交する方向にずれた場合にも、閉鎖空間４９の外部に突出した侵入防止部材５６のホルダー４７の底壁部４６との当接部分５７近傍の延設方向と、ホルダー４７の底壁部４６の侵入防止部材５６との当接部分５８近傍の延設方向とが斜交しているため、調整弁３３が弁座３４に着座する位置に戻す方向の力が該当接部近傍で働き、速やかに調整弁３３を閉塞位置に移動できるため、調整弁３３の閉塞性能が向上できる。
【００１８】
次に、本発明の別の実施例を説明する。すなわち、図６に開示されるように、摺動部材３５近傍の弁軸３６には、弁軸３６の摺動方向に延設される溝５９を設けており、好ましくは、図７に開示するように螺旋状の溝６０である。弁軸３６に、弁軸３６の摺動方向に延設される溝５９を設けることにより、摺動部材３５内にカーボン等の微小粒子が侵入したとしても、効率良く摺動部材３５外に排出でき弁軸３６と摺動部材３５との間に排気ガス中のカーボン等の微小粒子が侵入することによる弁軸３６の作動不良を防止できる。つまり、弁軸３６の移動量と微小粒子の移動量は同一であり溝５９に堆積した微小粒子は弁軸３６の移動に伴って弁軸３６と摺動部材３５との間より排出され、弁軸３６と摺動部材３５との間より排出された微小粒子は内燃機関の振動等により溝５９部より排出されるため、摺動部材３５内に侵入したカーボン等の微小粒子を効率良く摺動部材３５外に排出でき弁軸３６と摺動部材３５との間に排気ガス中のカーボン等の微小粒子が侵入することによる弁軸３６の作動不良を防止できる。さらに、溝５９は、常時、閉鎖空間４９と第１室４０とを連通しないように設定する。さらに、溝５９は、調整弁３３の開弁時のみに、第１室内４０に露出するように設定されているか、もしくは、溝５９は、調整弁３３の閉弁時に、閉鎖空間４９内に露出するように設定されていてもよい。これは、閉鎖空間４９内に侵入してきた排気ガスを溝５９を介して直接内燃機関外部に排出するのを防止するためである。また、特に開弁時は、閉鎖空間４９内と第２室が連通しないようにして排気ガス通路３０と大気圧との気圧差により侵入防止部材５１に上向きの力が加わり、侵入防止部材と５１ホルダー４７の底壁部４６との当接部に間隙ができることによって排気ガスが閉鎖空間４９内に侵入してくることを、閉鎖空間４９内と第２室とが連通しないように設定することで、閉鎖空間４９内に侵入してきた排気ガスを溝５９を介して直接エンジン１０外部に排出するのを防止するためである。また、溝５９の形状としては、図８から図１１に開示されているように、略三角形、矩形形状、円弧状形状、弁軸軸中心に向かって凹形状、等がある。
【００１９】
なお、図４に開示するように、侵入防止部材５１はホルダー４７の底壁部４６のみに当接させるものだけではなく、摺動部材３５に当接する侵入防止部材６１を併設してもよい。ホルダー４７の底壁部４６と摺動部材３５とにそれぞれ当接する侵入防止部材５１，６１を併設することにより、閉鎖空間４９内に排気ガスが侵入してくるのを防止し、且つ、侵入してきた排気ガスに対して弁軸３６と摺動部材３５との間へ侵入するのを防止でき、弁軸３６の摺動不良を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、内燃機関の全体を表すシステム図である。
【図２】  図２は、本発明の排気ガス還流装置の正断面図である。
【図３】  図３は、本発明とは異なる参考例の排気ガス還流装置の正断面図である。
【図４】  図４は、本発明の別の実施例の排気ガス還流装置の正断面図である。
【図５】  図５は、図２におけるホルダー近傍の拡大図である。
【図６】  図６は、図２もしくは図４における摺動部材近傍の弁軸の拡大図である。
【図７】  図７は、別の実施例の図２もしくは図４における摺動部材近傍の弁軸の拡大図である。
【図８】  図８は、図２もしくは図４におけるＡ−Ａ断面である。
【図９】  図９は、別の実施例の図２もしくは図４におけるＡ−Ａ断面である。
【図１０】  図１０は、別の実施例の図２もしくは図４におけるＡ−Ａ断面である。
【図１１】  図１１は、別の実施例の図２もしくは図４におけるＡ−Ａ断面である。
【符号の説明】
２８…排気ガス還流装置、２９…ハウジング、３０…排気ガス通路、３１…第１の開口、２６…排気ガス還流通路、３２…第２の開口、２７…排気ガス還流通路、３３…調整弁、３４…弁座、３５…摺動部材、３６…弁軸、３９…ダイアフラム、４３…負圧通路、４２…第２室、４４…スプリング、４０…第１室、４５…ホルダーの側壁部、４６…ホルダーの底壁部、４７…ホルダー、４８…第１弁軸貫通孔、４９…閉鎖空間、５０…第２弁軸貫通孔、５１…侵入防止部材、５２…スプリング、５６…侵入防止部材、５７…突出部、５９…溝
【図１】
0003733597.tif 000002
【図２】
0003733597.tif 000003
【図３】
0003733597.tif 000004
【図４】
0003733597.tif 000005
【図５】
0003733597.tif 000006
【図６】
0003733597.tif 000007
【図７】
0003733597.tif 000008
【図８】
0003733597.tif 000009
【図９】
0003733597.tif 000010
【図１０】
0003733597.tif 000011
【図１１】
0003733597.tif 000012