JPH10103167A - 排気ガス再循環装置用バルブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＥＧＲバルブの開度を検出する開度センサを
有する排気ガス再循環装置用バルブにおいて、開度セン
サの不具合が発生することを防止する。 【解決手段】 最大開度規制手段を構成する両ストッパ
２１７、２１８を大気圧室２１３内に設け、開度センサ
２２０を負圧室２１２内に設ける。これにより、ダイヤ
フラム２１４が隔壁となり、両ストッパ２１７、２１８
が衝突する際に発生する微細磨耗粉が開度センサ２２０
内に入り込むことを防止することができるので、開度セ
ンサの不具合が発生することを防止することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、排気ガス再循環装
置の排気ガス再循環装置用バルブに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】排気ガス再循環装置とは、内燃機関（エ
ンジン）の排気ガスの一部を吸入空気中に混入させる
（以下、この行為を排気再循環と呼ぶ。）ことにより最
高燃焼温度を低下させ、排気ガス中に含まれる有害物質
である窒素酸化物の低減を図る装置である。

【０００３】しかし、排気再循環は、エンジン出力の低
下およびエンジンの運転性の悪化を招くので、排気再循
環させる排気ガスの量、および排気再循環させるタイミ
ングを適切に行う必要がある。そこで、従来から、バル
ブの開度を検出する開度センサを有する排気ガス再循環
装置用バルブを用いて上記の制御を行っている。また、
排気ガス再循環装置用バルブには、開度センサの故障、
もしくはバルブが開度センサの検出可能範囲を越えて開
くことを防止する最大開度規制手段が設けられている。

【０００４】そして、この最大開度規制手段は、図７に
示すように、ダイヤフラム２１４と一体的に動くプレー
ト２１６に形成されたストッパ２１７を負圧室２１２を
形成するケーシング２１１の一部に衝突させることによ
り構成されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、発明者等
は、上記構造を有する排気ガス再循環装置用バルブの耐
久性について試験調査を行っていたところ、排気ガス再
循環装置用バルブの不具合のうち、開度センサ２２０の
不具合を原因とするものが多くを占めていることを発見
した。そこで、発明者等は、引き続き調査検討を行った
ところ、以下に述べる原因により開度センサの不具合が
誘発されることが明らかになった。

【０００６】すなわち、バルブの最大開度は、上述のご
とく、ストッパ２１７がケーシング２１１の一部に衝突
することにより規制されているので、衝突時の衝撃によ
り、ストッパ２１７およびケーシング２１１のいずれか
一方もしくは両方が磨耗する。そして、衝突時に発生す
る微細磨耗粉が開度センサ２２０内に入り込み、この開
度センサ２２０内に入り込んだ微細磨耗粉が開度センサ
の不具合を誘発する。

【０００７】本発明は、上記点に鑑み、バルブの開度を
検出するセンサ等の開度検出手段を有する排気ガス再循
環装置用バルブにおいて、開度検出手段の不具合が発生
することを防止することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、以下の技術的手段を用いる。請求項１〜
５に記載の発明では、弁口（２０４）の開度を検出する
開度検出手段（２２０）が配設された第１空間（２１
２）と、弁口（２０４）の最大開度を機械的に規制する
最大開度規制手段（２２０）が配設された第２空間（２
１３）との間には、両空間（２１２、２１３）を仕切る
第１隔壁部（２１４、２２３、２２４）が形成されてい
ることを特徴とする。

【０００９】これにより、微細磨耗粉が開度検出手段
（２２０）内に入り込むことを防止することができるの
で、開度検出手段（２２０）の耐久性を向上させること
ができる。請求項２に記載の発明では、第１隔壁部（２
１４）は、両空間（２１２、２１３）内の圧力差に応じ
て変位が可能であり、さらに、弁体（２０５）は、第１
隔壁部（２１４）の変位に連動して動く連接棒（２０
６）を介して駆動されるように構成されていることを特
徴とする。

【００１０】請求項３に記載の発明では、コイルバネ
（２１９）が配設された部位と開度検出手段（２２０）
が配設された部位と仕切る第２隔壁部（２２３、２２
４）が第１空間（２１２）内に形成されていることを特
徴とする。ところで、コイルバネ（２１９）のうち端部
の巻線（１巻目）は、コイルバネが伸縮するときに、隣
合う巻線が互いに擦れ合って磨耗するので、微細磨耗粉
が発生してしまう。

【００１１】これに対して、本発明では、両スリーブ
（２２３、２２４）の重なっている部分が迷路構造部を
構成するので、コイルバネ（２１９）の磨耗に伴って発
生する微細磨耗粉が開度検出手段（２２０）内に入り込
むことを抑制することができる。したがって、開度検出
手段（２２０）の耐久性をより一層向上させることがで
きる。

【００１２】請求項４に記載の発明では、第２隔壁部
は、第１隔壁部（２１４）の変位に連動して動き、か
つ、コイルバネ（２１９）の内周側に配設された円筒状
の第１スリーブ（２２３）と、開度検出手段（２２０）
の外周部を覆い、かつ、コイルバネ（２１９）の内周側
に配設された円筒状の第２スリーブ（２２４）とを有し
ている。そして、両スリーブ（２２３、２２４）は、両
スリーブ（２２３、２２４）の軸方向端部で重なってい
ることを特徴とする。

【００１３】請求項５に記載の発明では、第１空間（２
１２）内には、鉄系材料を吸引する永久磁石（２２５）
が配設されていることを特徴とする。これにより、金属
の微細磨耗粉が永久磁石（２２５）に吸引されるので、
微細磨耗粉が開度検出手段（２２０）内に入り込むこと
を抑制することができる。なお、上記各手段の括弧内の
符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関
係を示すものである。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示す実施の形
態について説明する。 （第１実施形態）図１は、本実施形態に係る排気ガス再
循環装置用バルブ（以下、ＥＧＲバルブと呼ぶ。）を適
用したディーゼルエンジン用の排気ガス再循環装置の模
式図である。

【００１５】図１中、１０は内燃機関（エンジン）であ
り、１０ａはエンジン１０の燃焼室部位を表している。
そして、２は本実施形態に係るＥＧＲバルブであり、こ
のＥＧＲバルブ２は、前述のごく、エンジン１０の排気
ガスが流通するエキゾーストマニホールド１１から吸入
空気が流通するインテークマニホールド１２に導かれる
排気ガスの量およびタイミング等を制御するものであ
る。なお、ＥＧＲバルブ２の詳細構造については後述す
る。

【００１６】３はＥＧＲバルブ２を駆動する負圧を発生
させるとともに、その発生した負圧を制御するＥＧＲバ
ルブ負圧調圧装置（以下、負圧調圧装置と略す。）であ
り、この負圧調圧装置３は、負圧を発生させるバキュー
ムポンプ３１と、後述する制御装置４からの制御信号４
ａに応じてＥＧＲバルブ２に送る出力負圧を制御する負
圧レギュレータ３２と、負圧レギュレータ３２の出力負
圧を平滑化する負圧ダンパー３３とから構成されてい
る。

【００１７】因みに、バキュームポンプ３１は、通常ブ
レーキ操作力の低減を図るブレーキブースタ（図示せ
ず）に負圧を供給するものであるが、本実施形態では、
このバキュームポンプ３１の負圧の一部をＥＧＲバルブ
２の駆動源として利用している。また、制御装置４に
は、燃料噴射ポンプ１に設けられたスロットル（アクセ
ル）開度を検出するアクセルポジションセンサ５、エン
ジン１０の回転数を検出する回転センサ６およびエンジ
ン１０の冷却水の温度を検出する水温センサ７からの信
号５ａ、６ａ、７ａと、ＥＧＲバルブ２の開度を検出す
るリフトセンサ（開度検出手段）からの信号２ａとが入
力されている。

【００１８】そして、制御装置４は信号５ａ、６ａ、７
ａに基づいて予め決められたマップ（プログラム）に従
いＥＧＲバルブ２の開度を選定し（以下、この選定され
た開度を目標開度と呼ぶ。）、リフトセンサからの信号
２ａと目標開度とを比較しながらＥＧＲバルブ２の開度
を制御する。次に、ＥＧＲバルブ２の構造について述べ
る。

【００１９】図２はＥＧＲバルブ２の断面図であり、２
０１は、排気ガスが流入する流入口２０２、および吸入
空気が流通する吸入路（吸入管）に連通する流出口２０
３を有し、排気ガスが流通する排気路（排気管）の一部
を構成する金属製のハウジングである。このハウジング
２０１内には、流入口２０２側の空間２０２ａと流出口
２０３側の空間２０３ａとを連通させる弁口２０４が形
成されており、２０５は、この弁口２０４の開度、すな
わちＥＧＲバルブ２の開度を調節する弁体である。

【００２０】そして、この弁体２０５は、後述するダイ
ヤフラム２１４の変位に連動して動くシャフト（連接
棒）２０６に接合してる。このため、弁体２０５は、ダ
イヤフラム２１４の変位に連動して弁口２０４の開度を
調節するように駆動される。なお、２０６ａ、２０７
は、シャフト２０６を高温の排気ガスに直接晒されるこ
とを防止する防護壁であり、２０８はシャフト２０６の
変位する際にシャフト２０６がガタツクことを防止する
軸受であり、２０９は、この軸受２０８を保持するリテ
ーナである。また、２１０は弁体２０５が弁口２０４を
閉じた際の密閉性を確保するバルブシート（弁座）であ
る。

【００２１】また、２１１は、負圧レギュレータ３２の
出力負圧が導入される負圧室（第１空間）２１２と、大
気圧が導入される大気圧室（第２空間）２１３とを有す
る金属製のケーシングであり、２１４は、ケーシング２
１１内の空間を負圧室２１２と大気圧室２１３とに仕切
るとともに、両圧力室２１２、２１３内の圧力差に応じ
て変位する圧力応動部材をなす、薄膜状のゴムまたは金
属から形成されたダイヤフラムである。

【００２２】また、２３０はダイヤフラム２１４ととも
に大気圧室２１３を形成するケーシングであり、このケ
ーシング２３０はダイヤフラム２１４を間に挟んでケー
シング２１１によってかしめ固定されている。なお、２
３０ａは、大気圧室２１３と大気中とを連通させる呼吸
穴である。なお、２１５、２１６は、ダイヤフラム２１
４とシャフト２０６との結合部分のみが局所的に変位す
ること防止する金属製のプレートであり、これらのプレ
ートは、両圧力室２１２、２１３側からダイヤフラム２
１４を挟むように配設されている。これにより、ダイヤ
フラム２１４が局所的に変位することなく、ダイヤフラ
ム２１４全体をシャフト２０６の軸方向に変位させるこ
とができる。

【００２３】また、大気圧室２１３側に配設されたプレ
ート２１６には、Ｌ字状のプレートストッパ２１７がプ
レート２１６に一体形成されており、このプレートスト
ッパ２１７は、ケーシング２３０に一体形成されたＬ字
状のケーシングストッパ２１８に衝突することにより、
弁口２０４の最大開度を機械的に規制する最大開度規制
手段を構成している。なお、図中Ｌは、シャフト２０６
の最大変位量、すなわち弁口２０４の最大開度を示すも
のである。

【００２４】一方、負圧室２１２内には、ダイヤフラム
２１４を大気圧室２１３側に向けて押圧する弾性力を発
生する金属製のコイルバネ２１９、および弁口２０４の
開度を検出する開度センサ（開度検出手段）２２０が配
設されている。この開度センサ２２０は、所定の電気抵
抗値を有する抵抗板２２０ａと、シャフト２０６と連動
して抵抗板２２０ａに対して動くブラシ２２０ｂとから
なる、いわゆるポテンショメータを構成している。そし
て、抵抗板２２０ａとブラシ２２０ｂとの間の電圧の変
化よりシャフト２０６の変位、すなわち弁口２０４の開
度を検出している。

【００２５】なお、２２１、２２２は、コイルバネ２１
９の座りを良くする樹脂製のバネ座であり、バネ座２２
１はケーシング２１１に形成された凹部２１１ｂに嵌合
することにより位置ずれが規制され、バネ座２２２はシ
ャフト２０６に嵌合することにより位置ずれが規制され
ている。次に、本実施形態の特徴を述べる。

【００２６】最大開度規制手段を構成する両ストッパ２
１７、２１８が配設さている大気圧と、開度センサ２２
０が配設されている負圧室２１２とは、第１隔壁部をな
すダイヤフラム２１４によって仕切られているので、両
ストッパ２１７、２１８が衝突することによって発生す
る微細磨耗粉が開度センサ２２０内に入り込むことを防
止することができる。したがって、微細磨耗粉がヤスリ
のような役目を果して、抵抗板２２０ａおよびブラシ２
２０ｂの磨耗が急速に進むことが防止されるので、開度
センサ２２０の不具合が発生することを防止され、開度
センサ２２０の耐久性を向上させることができる。

【００２７】また、バネ座２２１、２２２が、金属より
柔らかい（硬度の低い）樹脂にて形成されているので、
コイルバネ２１９の端部がバネ座２２１、２２２と擦れ
合って磨耗することを防止することができる。したがっ
て、コイルバネ２１９の磨耗に伴う微細磨耗粉の発生を
防止することができるので、開度センサ２２０の耐久性
をさらに向上させることができる。

【００２８】（第２実施形態）本実施形態は、負圧室２
１２内に、コイルバネ２１９が配設された部位と開度セ
ンサ２２０が配設された部位とに仕切る第２隔壁部をな
す円筒状の第１、２スリーブ２２３、２２４を設けたも
のである。具体的には、図３に示すように、プレート２
１６に接合され、ダイヤフラム２１４の変位に連動して
動く第１スリーブ２２３と、開度センサ２２０の外周部
を覆う第２スリーブ２２４とから構成されており、両ス
リーブ２２３、２２４は、コイルバネ２１９の内周側に
配設された状態で、第１スリーブ２２３が第２スリーブ
２２４の内側に位置するように、両スリーブ２２３、２
２４の軸方向端部で重なっている。ところで、コイルバ
ネ２１９のうち端部の巻線（１巻目）は、コイルバネが
伸縮するときに、隣合う巻線が互いに擦れ合って磨耗す
るので、微細磨耗粉が発生してしまう。

【００２９】これに対して、本実施形態では、両スリー
ブ２２３、２２４の重なっている部分が迷路構造部Ａを
構成するので、コイルバネ２１９の磨耗に伴って発生す
る微細磨耗粉が開度センサ２２０内に入り込むことを抑
制することができる。したがって、開度センサ２２０の
耐久性をより一層向上させることができる。また、第１
スリーブ２２３を下側（大地側）とし、第２スリーブ２
２４を上側（天側）に配設した場合には、微細磨耗粉が
開度センサ２２０の内部に入り込むには、微細磨耗粉
は、図３に示すように、一度、迷路構造部Ａ内を重力に
逆らって移動する必要がある。したがって、より一層微
細磨耗粉が開度センサ２２０内に入り込むことを抑制す
ることができる。

【００３０】なお、本実施形態では、第２隔壁部として
第１、２スリーブ２２３、２２４としたが、これに替え
て伸縮可能な蛇腹状のベローズとしてもよい。また、第
１、２スリーブ２２３、２２４もしくは前記ベローズを
開度センサ２２０の外周側を覆うように配設したとき
は、前述のように、第１、２スリーブ２２３、２２４も
しくは前記ベローズによって、微細磨耗粉が開度センサ
２２０内に入り込むことを抑制することができるので、
両ストッパ２１７、２１８を負圧室２１２内に配設して
もよい。因みに、この場合は、第１、２スリーブ２２
３、２２４もしくは前記ベローズを第１隔壁部とみなす
ことができる。

【００３１】（第３実施形態）本実施形態は、開度セン
サ２２０の不具合を誘発する微細磨耗粉は、主に金属粉
であることに着目してなされたものである。具体的に
は、図４に示すように、第１実施形態に係るＥＧＲバル
ブ２と同様な構造を有するＥＧＲバルブ２の負圧室２１
２内に鉄系材料を吸引する永久磁石２２５を配設したも
のである。

【００３２】これにより、金属の微細磨耗粉が永久磁石
２２５に吸引されるので、微細磨耗粉が開度センサ２２
０内に入り込むことを抑制することができる。なお、永
久磁石２２５は、第２実施形態あるいは後述する第４、
５実施形態に係るＥＧＲバルブ２と同様な構造を有する
ＥＧＲバルブ２の負圧室２１２内に配設してもよい。

【００３３】（第４実施形態）本実施形態は、最大開度
規制手段を構成するストッパをハウジング２０１の流出
口２０３側の空間２０３ａ内に形成したものである。具
体的は、図５に示すように、保護壁２０６ａの端部をリ
テーナ２０９に衝突させることにより最大開度規制手段
を構成したものである。なお、本実施形態では、プレー
ト２１６は樹脂にて形成され、かつ、バネ座も兼ねてい
る。

【００３４】（第５実施形態）本実施形態は、図６に示
すように、コイルバネ２１９およびストッパ最大開度規
制手段を構成するストッパ２２６、２２７を大気圧室２
１３内に配設したものである。なお、本実施形態では、
ストッパ２２６、２２７は、コイルバネ２１９のバネ座
も兼ねている。

【００３５】ところで、本発明に係るＥＧＲバルブ２
は、ディーゼルエンジン用の排気ガス再循環装置用のＥ
ＧＲバルブに適用が限定されるものではなく、ガソリン
エンジンのように、燃料と空気とが混合した吸入空気を
燃焼させる内燃機関に対しても実施することができる。
また、本発明に係るＥＧＲバルブ２の配設方向は、ケー
シング２１１側を上側とするものに限定されるものでは
なく、ケーシング２１１側を下側もしくは水平方向とし
てもよい。

【００３６】また、上述の実施形態では、負圧室２１２
と大気圧室２１３との圧力差により弁体２０５（シャフ
ト２０６）を駆動するように構成されていたが、弁体２
０５駆動する手段は、これに限定されるものではなく、
電動モータなどのアクチュエータを用いてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】排気ガス再循環装置の模式図である。

【図２】第１実施形態に係る排気ガス再循環装置用バル
ブの断面図である。

【図３】第２実施形態に係る排気ガス再循環装置用バル
ブの断面図である。

【図４】第３実施形態に係る排気ガス再循環装置用バル
ブの断面図である。

【図５】第４実施形態に係る排気ガス再循環装置用バル
ブの断面図である。

【図６】第５実施形態に係る排気ガス再循環装置用バル
ブの断面図である。

【図７】従来の技術に係る排気ガス再循環装置用バルブ
の断面図である。

【符号の説明】

２…排気ガス再循環装置用バルブ ２０１…ハウジング、２０２…流入口、２０３…流出
口、２０４…弁口、２０５…弁体、２０６…シャフト
（連接棒）、２１１…ケーシング、２１２…負圧室（第
１空間）、２１３…大気圧室（第２空間）２１４…ダイ
ヤフラム（第１隔壁部）、２１７…プレートストッパ、
２１８…ケーシングストッパ、２２３…第１スリーブ、
２２４…第２スリーブ、２２５…永久磁石 ２３０…ケーシング。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関から排出される排気ガスの一部
   を内燃機関に吸入される吸入空気中に混入させ、前記排
   気ガス中の有害物質を低減する排気ガス再循環装置に適
   用され、 前記吸入空気中に混入させる前記排気ガスの量を調節す
   る排気ガス再循環装置用バルブであって、 前記排気ガスが流通する排気路の一部を構成するハウジ
   ング（２０１）と、 前記ハウジング（２０１）に形成され、前記吸入空気が
   流通する吸入路と前記排気路とを連通させる弁口（２０
   ４）と、 前記弁口（２０４）の開度を調節する弁体（２０５）
   と、 前記弁体（２０５）の変位量を検出することにより、前
   記弁口（２０４）の開度を検出する開度検出手段（２２
   ０）と、 前記弁口（２０４）の最大開度を機械的に規制する最大
   開度規制手段（２１７、２１８）とを有し、 前記開度検出手段（２２０）が配設された第１空間（２
   １２）と前記最大開度規制手段（２２０）が配設された
   第２空間（２１３）との間には、前記両空間（２１２、
   ２１３）を仕切る第１隔壁部（２１４、２２３、２２
   ４）が形成されていることを特徴とする排気ガス再循環
   装置用バルブ。
2. 【請求項２】 前記第１隔壁部（２１４）は、前記両空
   間（２１２、２１３）内の圧力差に応じて変位が可能で
   あり、 前記弁体（２０５）は、前記第１隔壁部（２１４）の変
   位に連動して動く連接棒（２０６）を介して駆動される
   ように構成されていることを特徴とする請求項１に記載
   の排気ガス再循環装置用バルブ。
3. 【請求項３】 前記第１空間（２１２）内に配設され、
   前記第１隔壁（２１４）を前記第２空間（２１３）側に
   向けて押圧する弾性力を発するコイルバネ（２１９）
   と、 前記第１空間（２１２）内に形成され、前記コイルバネ
   （２１９）が配設された部位と前記開度検出手段（２２
   ０）が配設された部位と仕切る第２隔壁部（２２３、２
   ２４）とを有していることを特徴とする請求項２記載の
   排気ガス再循環装置用バルブ。
4. 【請求項４】 前記開度検出手段（２２０）は、前記コ
   イルバネ（２１９）の内周側に配設されており、 前記第２隔壁部は、 前記第１隔壁部（２１４）の変位に連動して動き、か
   つ、前記コイルバネ（２１９）の内周側に配設された円
   筒状の第１スリーブ（２２３）と、 前記開度検出手段（２２０）の外周部を覆い、かつ、前
   記コイルバネ（２１９）の内周側に配設された円筒状の
   第２スリーブ（２２４）とを有し、 前記両スリーブ（２２３、２２４）は、前記両スリーブ
   （２２３、２２４）の軸方向端部で重なっていることを
   特徴とする請求項３に記載の排気ガス再循環装置用バル
   ブ。
5. 【請求項５】 前記第１空間（２１２）内には、鉄系材
   料を吸引する永久磁石（２２５）が配設されていること
   を特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の
   排気ガス再循環装置用バルブ。