JP2011252421A - 排気ガス再循環装置 - Google Patents

Abstract

【課題】閉弁時におけるバルブとシートとの間の気密性が向上する排気ガス再循環装置を提供すること。
【解決手段】本発明の一態様は、エンジンから排出される排気ガスを導入する導入口１６と、排気ガスの一部を吸入空気に混入するためのエンジンの吸気系に排出する排出口１８と、導入口１６と排出口１８とを連通する連通路２０とが形成されたハウジング１０と、連通路２０に設けられたシート２２と、シート２２に当接または離間するバルブ１２と、バルブ１２を可動させるステッピングモータ１４とを有するＥＧＲバルブ１において、シート２２は、バルブ１２を可動させる方向Ｙと垂直に交わる方向Ｘに対して傾くように回動することができること、を特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、エンジンの燃焼室から排出される排気ガスの一部を吸気通路へ流して燃焼室へ再循環させる排気ガス再循環装置に関するものである。

従来より、エンジンシステムにおいて、エンジンから排出される排気ガスの一部を吸気系に戻すことが行われている。そして、吸気系への排気ガスの還流量等を制御するために排気ガス再循環装置が使用されている。このような排気ガス再循環装置では、例えば、図１２に示すように、アクチュエータ１００に接続するバルブ軸１０２の一端にバルブ１０４を設け、アクチュエータ１００の駆動を制御することにより、バルブ軸１０２の一端に設けられたバルブ１０４を上下動させて、バルブ１０４をシート１０６に当接または離間し、その開度を調節して、吸気系に戻す排気ガスの還流量等を制御するようになっている。

また、特許文献１には、バルブ（弁体）がバルブ軸（弁棒）に弾性的に接続し、または、シート（弁座）がハウジング（弁箱）内に弾性的に配設され、バルブ軸の長さの熱変化に対して封止可能であり、バルブ閉止時の衝撃を吸収してノイズの発生を低減し、組み付け公差の拡大ができるとする技術が開示されている。

特開平１１−２３０００２号公報

しかしながら、図１２に示す従来の排気ガス再循環装置のようにシート１０６がハウジングに圧入固定されていると、バルブ１０４とシート１０６との間に異物を噛み込んだ場合に、バルブ１０４とシート１０６との間に円周形状の隙間が生じてバルブ１０４とシート１０６との間の気密性を確保できないおそれがある。図１３には、図１２に示す従来の排気ガス再循環装置を例に挙げて、バルブ１０４とシート１０６との間に異物Ｍを噛み込んだ場合に、バルブ１０４とシート１０６との間の気密性を確保できない様子を示している。

また、ハウジング、バルブ１０４、シート１０６などの寸法ずれなどにより、バルブ１０４の中心軸とシート１０６の中心軸とのズレが生じてバルブ１０４とシート１０６との間の気密性を確保できないおそれがある。そして、このようにバルブ１０４とシート１０６との間の気密性を確保できないと、閉弁時に漏れ流量が大きくなってしまい、エンジンの失火につながるおそれがある。

また、特許文献１に開示されている技術においても、弁座は付勢方向に移動するにすぎないので、バルブとシートとの間に異物を噛み込んだ場合やハウジング、バルブ、シートなどの寸法ずれなどによりバルブの中心軸とシートの中心軸とのズレが生じた場合には、バルブとシートとの間の気密性を確保できないおそれがある。

そこで、本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであり、閉弁時におけるバルブとシートとの間の気密性が向上する排気ガス再循環装置を提供すること、を課題とする。

上記課題を解決するためになされた本発明の一態様は、エンジンから排出される排気ガスを導入する導入口と、前記排気ガスの一部を吸入空気に混入するためのエンジンの吸気系に排出する排出口と、前記導入口と前記排出口とを連通する連通路とが形成されたハウジングと、前記連通路に設けられたシートと、前記シートに当接または離間するバルブと、前記バルブを可動させるアクチュエータとを有する排気ガス再循環装置において、前記シートは、前記バルブを可動させる方向と垂直に交わる方向に対して傾くように回動することができること、を特徴とする。

本発明によれば、シートはバルブを可動させる方向と垂直に交わる方向に対して傾くように回動することができるので、バルブとシートとの間に異物を噛み込んだときやシートの中心軸とバルブの中心軸との間にズレが生じたときに、バルブとシートとの間の隙間の量を抑制できる。そのため、シートとバルブとの気密性が向上する。

本発明の一態様として、前記シートの前記導入口への落下を防止するストッパを有し、前記シートの外周面が前記連通路の内面に摺動可能なように凸状球面に形成されていること、を特徴とする。

かかる態様によれば、シートとハウジング間のシール性を確保しながら、シートとバルブとの気密性が向上する。

本発明の一態様として、前記シートを前記ストッパが位置する方向に付勢する弾性体を有すること、を特徴とする。

かかる態様によれば、弾性体がシートを付勢する力によりシートと弾性体との間のシール性が実現され、特に、シートが回動して傾いたときにもシートと弾性体との間のシール性が維持されるので、シートと弾性体との間のシール性が向上する。

本発明の一態様として、前記シートにおける前記弾性体が位置する側の面が凸状球面に形成されていること、を特徴とする。

かかる態様によれば、シートが傾き易くなり、シートとバルブとの気密性がさらに向上する。また、シートが回動して傾いたときにもシートと弾性体との間のシール性が確実に維持されるので、シートと弾性体との間のシール性がさらに向上する。

本発明の一態様として、前記シートにおける前記ストッパが位置する側の面にて前記シートの外周側の縁部が凸状球面に形成されていること、を特徴とする。

かかる態様によれば、シートがさらに傾き易くなり、シートとバルブとの気密性がさらに向上する。

本発明の一態様として、前記連通路は内面に凸状球面に形成された凸部を備え、前記シートの外周面は凹状球面に形成され、前記シートの外周面が前記凸部に嵌合していること、を特徴とする。

かかる態様によれば、バルブとシートとの間に異物を噛み込んだときやシートの中心軸とバルブの中心軸との間にズレが生じたときに、バルブとシートとの間の隙間の量を抑制できる。そのため、シートとバルブとの気密性が向上する。

本発明に係る排気ガス再循環装置によれば、閉弁時におけるバルブとシートとの間の気密性が向上する。

第１の実施の形態に係るＥＧＲバルブの概略構成を示す断面図である。 第１の実施の形態に係るＥＧＲバルブのシート付近の概略構成を示す断面図である。 スプリングを示す図である。 バルブとシートとの間に異物を噛み込んだときの様子を示す図である。 異物を噛み込んだ部分の拡大図である。 シートの変更例を示す図である。 シートの変更例を示す図である。 バルブとシートとの間に異物を噛み込んだときの様子を示す図である。 バルブとシートとの間に異物を噛み込んだときの様子を示す図である。 第２の実施の形態に係るＥＧＲバルブのシート付近の概略構成を示す断面図である。 バルブとシートとの間に異物を噛み込んだときの様子を示す図である。 従来の排気ガス再循環装置を示す図である。 従来の排気ガス再循環装置において、バルブとシートとの間に異物を噛み込んだときの様子を示す図である。

以下、本発明を具体化した形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
＜第１の実施の形態＞
〔排気ガス再循環装置の全体構成と作用の説明〕
第１の実施の形態に係る排気ガス再循環装置は、ＥＧＲガスをエンジンの吸気系に戻すためのＥＧＲバルブである。図１は、第１の実施の形態に係るＥＧＲバルブの概略構成を示す断面図である。

第１の実施の形態に係るＥＧＲバルブ１には、図１に示すように、ハウジング１０と、ハウジング１０内に摺動可能に設けられたバルブ１２と、バルブ１２を上下動させるアクチュエータとしてのステッピングモータ１４とが備わっている。ハウジング１０には、ＥＧＲガスが導入される導入口１６と、ＥＧＲガスが排出される排出口１８と、導入口１６と排出口１８とを連通する連通路２０とが形成されている。導入口１６は、バルブ１２より上流側で下方に向かって開口しており、排出口１８はバルブ１２より下流側でバルブ１２より上方に位置し横方向に向かって開口している。そして、連通路２０の途中に、バルブ１２が当接または離間するシート２２が形成されている。
また、シート２２の下方にはストッパ２４が設けられ、シート２２の上方にはスプリング２６が設けられている。なお、シート２２やストッパ２４やスプリング２６の詳細については後述する。

バルブ１２は、ステッピングモータ１４側（上方）に延設されたバルブ軸２８を有している。バルブ軸２８の端部にはホルダ部材３０が装着されている。そして、ホルダ部材３０とハウジング１０との間にスプリング３２が配設され、スプリング３２によりホルダ部材３０を介してバルブ１２が上方に付勢されている。これにより、ステッピングモータ１４に通電されていない状態では、バルブ１２はシート２２に当接して全閉状態になっている。

ステッピングモータ１４は、周知のように、コイル３４およびロータ３６を備えている。そして、ロータ３６にねじ棒３８が連結されている。これにより、ねじ棒３８は、ロータ３６とともに回転する。

続いて、上記した構成を有するＥＧＲバルブ１の動作について、説明する。まず、エンジンから排出された排気ガスの一部がＥＧＲガスとして導入口１６からＥＧＲバルブ１内に導入される。
そして、ＥＧＲガスをエンジンの吸気系に還流させる場合、ステッピングモータ１４を正回転させると、ロータ３６に連結されているねじ棒３８が正回転する。このねじ棒３８の正回転によって、スプリング３２の付勢力に抗してバルブ１２が下方に押されシート２２から離間する。これにより、連通路２０が開放されて導入口１６と排出口１８とが連通するので、ＥＧＲガスがＥＧＲバルブ１から排出されてエンジンの吸気系に還流される。

その後、エンジンの吸気系へのＥＧＲガスの還流を停止する場合には、ステッピングモータ１４を逆回転させる。そうすると、ロータ３６に連結されているねじ棒３８が逆回転する。このとき、スプリング３２の付勢力によって、ホルダ部材３０も上方へ移動する。その結果、バルブ１２が上方へ移動してシート２２に当接する（図１に示す状態）。これにより、連通路２０が遮断されて導入口１６と排出口１８とが連通しなくなるので、ＥＧＲガスがＥＧＲバルブ１から排出されなくなってエンジンの吸気系への還流が停止する。

〔シート付近の構成の説明〕
図２は、第１の実施の形態に係るＥＧＲバルブ１のシート２２付近の概略構成を示す断面図である。図２に示すように、第１の実施の形態に係るＥＧＲバルブ１では、シート２２の下方にストッパ２４が設けられ、シート２２の上方にスプリング２６が設けられている。図２は、全閉時を示している。

シート２２は、円環状に形成されており、内周面４０と、外周面４２と、中心軸方向の両端面に設けられた第１面４４と第２面４６とを備える。第１面４４はスプリング２６の第１部分５６（図３参照）と接触し、第２面４６はその外周側の一部がストッパ２４の辺をなす第２部分５２に接触している。本実施例では、シート２２の外周面４２が凸状球面に形成され、シート２２の外周面４２が連通路２０の通路面４７に摺動可能なように接触
している。

ストッパ２４は、円環状に形成され、その断面は角部がＲ形状のＬ字に形成されている。そして、ストッパ２４の断面形状におけるＬ字の一方の辺をなす第１部分４８がハウジング１０の内壁面５０に圧入されており、これにより、ストッパ２４はハウジング１０に固定されている。また、ストッパ２４の断面形状におけるＬ字の他方の辺をなす第２部分５２にシート２２が載せられている。このようにして、ストッパ２４は、シート２２が導入口１６側に落下しないようにシート２２を支えている。

図３は、本発明の弾性体の一例であるスプリング２６を示す図である。図３において、（ａ）は（ｂ）におけるＡ−Ａ断面図であり、（ｂ）は上面図である。図３に示すように、スプリング２６は円環状のプレート形状に形成され、内周側に排気ガスの流路としての穴が形成されている。そして、スプリング２６の断面は、おおよそＳ字に形成され、内周側から外周側にかけて第１部分５６と第２部分５８と第３部分６０とを備えている。また、第１部分５６と第２部分５８との間に曲線形状の第１変曲部６２が形成され、第２部分５８と第３部分６０との間に曲線形状の第２変曲部６４が形成されている。そして、スプリング２６の第１部分５６とシール２２の第１面４４とが接触し、スプリング２６の第３部分６０とハウジング１０の内壁面５０から内側に突出する突出面６５（図２参照）とが接触している。そして、スプリング２６のバネ力により、シート２２をストッパ２４が位置する方向に付勢しながら、シート２２の外周面４２と連通路２０との隙間と排出口１８との間を遮断するようにシールしている。

このようにシート２２付近が構成されることにより、第１の実施の形態に係るＥＧＲバルブ１によれば、次のような作用効果を得ることができる。
図４は、全閉時にバルブ１２とシート２２との間に異物Ｍを噛み込んだときのバルブ１２とシート２２との周辺を示す図である。図５は、異物Ｍを噛み込んだ部分の拡大図である。バルブ１２とシート２２との間に異物Ｍを噛み込んだとき、図４に示すように、シート２２は、バルブ１２を可動させる方向（図中のＹ方向）と垂直に交わる方向（図中のＸ方向）に対して傾くように回動する。詳しくは、図４に示すように、シート２２の外周面４２が連通路２０の通路面４７を摺動して、シート２２における異物Ｍを噛み込んだ側がスプリング２６のバネ力に対抗して上方に浮き上がる一方で、シート２２の異物Ｍを噛み込んだ側の反対側が浮き上がらないように、シート２２が傾く。そのため、バルブ１２とシート２２との隙間は、異物Ｍを噛み込んだ部分６６の隙間に対してそのバルブ１２の径方向の反対側の部分６８の隙間が小さくなる。したがって、閉弁時におけるバルブ１２とシート２２との間の気密性が向上する。

また、このとき、スプリング２６の第１部分５６とシール２２の第１面４４との間、および、スプリング２６の第３部分６０とハウジング１０の突出面６５との間において、シールがなされている。そのため、シール２２の外周面４２とハウジング１０の内壁面５０との間の隙間から、排出口１８へＥＧＲガスが漏れない。
このように、閉弁時におけるバルブ１２とシート２２との間の気密性が向上するので、閉弁時の漏れ流量を低減することができる。そのため、エンジンの失火を防ぐことができる。

また、ハウジング１０、バルブ１２、シート２２等の寸法ずれが生じたときであっても、シート２２のいずれかの部分がスプリング２６のバネ力に対抗して浮き上がる一方で、シート２２の当該部分の径方向の反対側の部分がスプリング２６のバネ力によりストッパ２４に押さえつけられるようにして、シート２２が傾く。そのため、バルブ１２とシート２２との間の隙間を小さくすることができる。したがって、各部品の寸法のばらつきによるバルブ１２とシート２２との間の密着性の悪化を改善することができ、閉弁時の漏れ流量を低減できる。

図６と図７は、変更例を示す図である。図６に示すように、シート７０におけるスプリング２６が位置する側の面である第１面４４を凸状球面にしてもよい。また、図７に示すように、シート７１におけるストッパ２４が位置する側の面である第２面４６の外周縁部７３を凸状球面にしてもよい。なお、図７に示すストッパ２４おける第２部分５２は、図６に示すストッパ２４おける第２部分５２よりも内周側に長く形成されている。これにより、シート７１が傾いたときに、シート７１における第２面４６とストッパ２４おける第２部分５２とが確実に接触する。

これにより、シート７０，７１が傾き易くなるので、例えば、図８と図９に示すように、バルブ１２とシート７０，７１との間に異物Ｍを噛み込んだときであってもバルブ１２とシート７０，７１との間の気密性がさらに向上する。また、シート７０，７１が傾いたときであっても確実にシート７０，７１とスプリング２６との間のシール性が維持されるので、シート７０，７１とスプリング２６との間のシール性が向上する。

＜第２の実施の形態＞
次に、第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態に係るＥＧＲバルブは、実施例１とは異なり、連通路２０に凸部７６を設けたものである。そこで、第２の実施の形態に係るＥＧＲバルブについて、図１０と図１１を参照しながら説明する。図１０は、第２の実施の形態に係るＥＧＲバルブのシート付近の概略構成を示す断面図である。図１１は、バルブとシートとの間に異物を噛み込んだときの様子を示す図である。なお、第２の実施の形態は、基本的な構成を第１の実施の形態と同じくするため、以下では、同じ構成のものにはその説明を省略し、相違点を中心に説明する。

図１０に示すように、第２の実施の形態に係るＥＧＲバルブ２は、ハウジング１０の連通路２０の通路面４７に凸状球面に形成した凸部７６を設けている。また、シート７８の外周面８０を凹状球面に形成している。なお、凸部７６の曲率を、シート７８の外周面８０の曲率よりも大きくしている。そして、シート７８の外周面８０が凸部７６に嵌合している。

このような第２の実施の形態に係るＥＧＲバルブ２によれば、図１１に示すように、バルブ１２とシート７８との間に異物Ｍを噛み込んだとき、シート７８の異物Ｍを噛み込んだ側が浮き上がるように、シート７８が傾く。そのため、バルブ１２とシート７８との隙間は、異物Ｍを噛み込んだ部分８２の隙間に対してそのバルブ１２の径方向の反対側の部分８４の隙間が小さくなる。したがって、閉弁時におけるバルブ１２とシート７８との間の気密性が向上する。

また、ハウジング１０、バルブ１２、シート７８等の寸法ずれが生じたときであっても、シート７８のいずれかの部分が浮き上がるようにして、シート７８が傾く。そのため、バルブ１２とシート７８との間の隙間を小さくすることができる。したがって、各部品の寸法のばらつきによるバルブ１２とシート７８との間の密着性を向上させることができ、閉弁時の漏れ流量を低減できる。

また、このとき、凸部７６とシール７８の外周面８０との間において、シールがなされている。そのため、凸部７６とシール７８の外周面８０との間から排出口１８にＥＧＲガスが漏れない。
このように、第２の実施の形態に係るＥＧＲバルブ２によれば、凸部７６とシール７８の外周面８０との間のシール性を維持しながら、閉弁時におけるバルブ１２とシート７８との間の気密性が向上する。そのため、閉弁時の漏れ流量を低減することができる。したがって、エンジンの失火を防ぐことができる。

なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。

１ ＥＧＲバルブ
２ ＥＧＲバルブ
１０ ハウジング
１２ バルブ
１４ ステッピングモータ
１６ 導入口
１８ 排出口
２０ 連通路
２２ シート
２４ ストッパ
２６ スプリング
２８ バルブ軸
４０ 内周面
４２ 外周面
４４ 第１面
４６ 第２面
４７ 通路面
５６ 第１部分
５８ 第２部分
６０ 第３部分
６５ 突出面
７６ 凸部
７８ シート
８０ 外周面

Claims (6)

1. エンジンから排出される排気ガスを導入する導入口と、前記排気ガスの一部を吸入空気に混入するためのエンジンの吸気系に排出する排出口と、前記導入口と前記排出口とを連通する連通路とが形成されたハウジングと、前記連通路に設けられたシートと、前記シートに当接または離間するバルブと、前記バルブを可動させるアクチュエータとを有する排気ガス再循環装置において、
   前記シートは、前記バルブを可動させる方向と垂直に交わる方向に対して傾くように回動することができること、
   を特徴とする排気ガス再循環装置。
2. 請求項１に記載する排気ガス再循環装置において、
   前記シートの前記導入口への落下を防止するストッパを有し、
   前記シートの外周面が前記連通路の内面に摺動可能なように凸状球面に形成されていること、
   を特徴とする排気ガス再循環装置。
3. 請求項２に記載する排気ガス再循環装置において、
   前記シートを前記ストッパが位置する方向に付勢する弾性体を有すること、
   を特徴とする排気ガス再循環装置。
4. 請求項３に記載する排気ガス再循環装置において、
   前記シートにおける前記弾性体が位置する側の面が凸状球面に形成されていること、
   を特徴とする排気ガス再循環装置。
5. 請求項３または４に記載する排気ガス再循環装置において、
   前記シートにおける前記ストッパが位置する側の面にて前記シートの外周側の縁部が凸状球面に形成されていること、
   を特徴とする排気ガス再循環装置。
6. 請求項１に記載する排気ガス再循環装置において、
   前記連通路は内面に凸状球面に形成された凸部を備え、
   前記シートの外周面は凹状球面に形成され、
   前記シートの外周面が前記凸部に嵌合していること、
   を特徴とする排気ガス再循環装置。

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