JP2003314377A

JP2003314377A - ガス流制御装置

Info

Publication number: JP2003314377A
Application number: JP2002122211A
Authority: JP
Inventors: Masatoshi Ikeda; 正俊池田; Masahiko Watanabe; 聖彦渡辺; Yasuyuki Kawabe; 泰之川辺; Tomoshi Kikuchi; 智志菊池; Shinji Ikeda; ▲慎▼治池田
Original assignee: Nippon Soken Inc; Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp; Soken Inc
Priority date: 2002-04-24
Filing date: 2002-04-24
Publication date: 2003-11-06

Abstract

(57)【要約】【課題】炭化水素系化合物を含むガスの流れを制御す
るためのガス流制御装置に設けられたバタフライ弁体の
開閉動作を円滑にすることのできる技術を提供する。【解決手段】ガス流制御装置は、ハウジングと、ハウ
ジング内部に形成されたガス通路と、ガス通路に設けら
れ、ガスの流通状態を制御するバタフライ弁体と、バタ
フライ弁体を駆動する駆動部と、駆動部を制御する制御
部と、を備える。バタフライ弁体は、閉状態位置を基準
とする正の角度範囲内と負の角度範囲内とで回動可能で
ある。制御部は、バタフライ弁体を閉状態位置を含む正
の角度範囲内で回動させる通常開閉モードと、バタフラ
イ弁体を正の角度範囲内と負の角度範囲内とでそれぞれ
少なくとも１回回動させ、その後、バタフライ弁体を閉
状態位置に設定する停止モードと、を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、バタフライ弁体
を備えるガス流制御装置に関し、特に、バタフライ弁体
の開閉動作を円滑にするための技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】ディーゼル機関の排気ガス中には、窒素
酸化物（ＮＯｘ）などが含まれている。近年、ＮＯｘの
低減が強く要請されている。このため、ディーゼル機関
では、通常、排気ガスの一部を排気用通路から吸気用通
路へ再循環させるための排気ガス再循環装置（ＥＧＲ装
置）が設けられている。

【０００３】ＥＧＲ装置は、排気ガスを再循環させるＥ
ＧＲ通路と、排気ガスの流れを制御するためのガス流制
御装置と、を備えている。ガス流制御装置では、例え
ば、バタフライ弁体が用いられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ディーゼル
機関の排気ガスには、ガス状物質だけでなく、粒子状物
質（固体または液体）が含まれている。粒子状物質は、
未燃焼の燃料やエンジンオイル、黒煙（スス）などを含
んでいる。これらの炭化水素系化合物は、ガス流制御装
置内部の通路壁にデポジットとして付着する。そして、
デポジットは、やがて固化する。通路壁に蓄積されたデ
ポジットは、バタフライ弁体の回動の障害となり、バタ
フライ弁体の円滑な開閉動作を妨げる。

【０００５】なお、上記の問題は、ディーゼル機関に限
らず、燃焼室内に直接ガソリンを噴射する方式のいわゆ
る筒内噴射ガソリン機関などの内燃機関と共通する問題
である。

【０００６】また、上記の問題は、デポジットが堆積す
る恐れのあるガス流制御装置に共通する問題である。

【０００７】この発明は、従来技術における上述の課題
を解決するためになされたものであり、炭化水素系化合
物を含むガスの流れを制御するためのガス流制御装置に
設けられたバタフライ弁体の開閉動作を円滑にすること
のできる技術を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段およびその作用・効果】上
述の課題の少なくとも一部を解決するため、本発明の第
１の装置は、炭化水素系化合物を含むガスの流れを制御
するガス流制御装置であって、ハウジングと、前記ハウ
ジング内部に形成されたガス通路と、前記ガス通路に設
けられ、前記ガスの流通状態を制御するためのバタフラ
イ弁体と、前記バタフライ弁体を駆動するための駆動部
と、前記駆動部を制御するための制御部と、を備え、前
記バタフライ弁体は、閉状態位置を基準とする正の角度
範囲内と負の角度範囲内とで回動可能であり、前記制御
部は、前記バタフライ弁体を前記閉状態位置を含む前記
正の角度範囲内で回動させる通常開閉モードと、前記バ
タフライ弁体を前記正の角度範囲内と前記負の角度範囲
内とでそれぞれ少なくとも１回回動させ、その後、前記
バタフライ弁体を前記閉状態位置に設定する停止モード
と、を有することを特徴とする。

【０００９】この装置では、制御部は、停止モードを有
している。停止モードを実行することによって、ハウジ
ングの内壁、より具体的には、閉状態位置付近の正およ
び負の角度範囲内の領域に堆積したデポジットを掻き取
ることができる。こうすれば、バタフライ弁体の回動の
障害となるデポジットの堆積量を低減することができ、
この結果、バタフライ弁体の開閉動作を円滑にすること
が可能となる。

【００１０】上記の装置において、前記バタフライ弁体
は、板状部を含み、前記板状部と前記ハウジングとの間
には、前記バタフライ弁体が前記閉状態位置に設定され
た場合に、前記板状部の外周と前記ハウジングの内壁と
が互いに接触しないような間隙が設けられていることが
好ましい。

【００１１】こうすれば、デポジットの固化に起因する
バタフライ弁体とハウジングとの固着を緩和することが
できるため、バタフライ弁体の開閉動作をより円滑にす
ることが可能となる。

【００１２】上記の装置において、前記停止モードにお
ける前記バタフライ弁体の回動は、前記正の角度範囲内
と前記負の角度範囲内とでそれぞれ複数回実行されるこ
とが好ましい。

【００１３】こうすれば、閉状態位置付近の領域に堆積
したデポジットをより確実に掻き取ることができる。

【００１４】本発明の第２の装置は、炭化水素系化合物
を含むガスの流れを制御するガス流制御装置であって、
ハウジングと、前記ハウジング内部に形成されたガス通
路と、前記ガス通路に設けられ、前記ガスの流通状態を
制御するためのバタフライ弁体と、を備え、前記バタフ
ライ弁体は、板状部と軸部とを含み、前記板状部は、前
記軸部の中心軸からオフセットされた位置に設けられて
いることを特徴とする。

【００１５】この装置では、板状部は、軸部の中心軸か
らオフセットされた位置に設けられている。このため、
板状部は、回動時に、ハウジングの内壁に堆積したデポ
ジットを効率よく掻き取ることができる。こうすれば、
バタフライ弁体の回動の障害となるデポジットの堆積量
を低減することができ、この結果、バタフライ弁体の開
閉動作を円滑にすることが可能となる。

【００１６】上記の装置において、前記板状部の外形寸
法は、前記ガス通路の通路寸法にほぼ等しく、前記ハウ
ジングの内壁には、前記バタフライ弁体を回動可能とす
るための凹部が形成されているようにしてもよい。

【００１７】上記の装置において、前記板状部と前記ハ
ウジングとの間には、前記バタフライ弁体が閉状態位置
に設定された場合に、前記板状部の外周と前記ハウジン
グの内壁とが互いに接触しないような間隙が設けられて
いることが好ましい。

【００１８】こうすれば、デポジットの固化に起因する
バタフライ弁体とハウジングとの固着を緩和することが
できるため、バタフライ弁体の開閉動作をより円滑にす
ることが可能となる。

【００１９】さらに、上記の装置において、前記バタフ
ライ弁体を駆動するための駆動部と、前記駆動部を制御
するための制御部と、を備え、前記バタフライ弁体は、
閉状態位置を基準とする正の角度範囲内で回動可能であ
り、前記制御部は、前記バタフライ弁体を前記閉状態位
置を含む前記正の角度範囲内で回動させる通常開閉モー
ドと、前記バタフライ弁体を前記正の角度範囲内で少な
くとも１回回動させ、その後、前記バタフライ弁体を前
記閉状態位置に設定する停止モードと、を有するように
してもよい。

【００２０】こうすれば、停止モードを実行することに
よって、ハウジングの内壁、より具体的には、閉状態位
置付近の正の角度範囲内の領域に堆積したデポジットを
効率よく掻き取ることができる。したがって、バタフラ
イ弁体の回動の障害となるデポジットの堆積量を低減す
ることができ、この結果、バタフライ弁体の開閉動作を
円滑にすることが可能となる。

【００２１】上記の装置において、前記バタフライ弁体
は、前記閉状態位置を基準とする前記正の角度範囲内と
負の角度範囲内とで回動可能であり、前記停止モードに
おける前記バタフライ弁体の回動は、前記正の角度範囲
内と前記負の角度範囲内とでそれぞれ少なくとも１回実
行されるようにしてもよい。

【００２２】こうすれば、閉状態位置付近の正および負
の角度範囲内の領域に堆積したデポジットを掻き取るこ
とができるため、バタフライ弁体の開閉動作をより円滑
にすることが可能となる。

【００２３】なお、この発明は、ガス流制御装置、ガス
流制御装置を搭載した移動体などの装置、ガス流制御装
置の制御方向、その方法または装置の機能を実現するた
めのコンピュータプログラム、そのコンピュータプログ
ラムを記録した記録媒体、そのコンピュータプログラム
を含み搬送波内に具現化されたデータ信号、等の種々の
態様で実現することができる。

【００２４】

【発明の実施の形態】Ａ．第１実施例：次に、本発明の
実施の形態を実施例に基づき説明する。図１は、本発明
のガス流制御装置を適用したディーゼル機関１００の概
略構成を示す説明図である。このディーゼル機関１００
は、いわゆる４気筒エンジンであり、シリンダブロック
とシリンダヘッドとを含むエンジン本体１０は、４つの
燃焼室＃１〜＃４を有している。各燃焼室＃１〜＃４に
は、吸気用通路２０を介して空気が供給される。燃料供
給ポンプ１３から供給された燃料が４つの燃料噴射ノズ
ル１４によって４つの燃焼室＃１〜＃４内にそれぞれ噴
射されると、各燃焼室内で、空気と燃料との混合ガスが
燃焼する。排気ガスは、排気用通路３０を介して外部に
排出される。なお、排気用通路３０の下流側には、排気
ガス中に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）などのガス状物
質や、黒煙（スス）などの粒子状物質を浄化するための
浄化ユニット３２が設けられている。

【００２５】排気用通路３０と吸気用通路２０との間に
は、過給器４０が設けられている。過給器４０は、排気
用通路３０内に設けられたタービン４１と、吸気用通路
２０内に設けられたコンプレッサ４２と、タービン４１
とコンプレッサ４２とを連結するシャフト４３と、を備
えている。各燃焼室＃１〜＃４から排出された排気ガス
がタービン４１を回すと、シャフト４３を介して、コン
プレッサ４２が回転する。コンプレッサ４２は、上流側
に設けられたエアクリーナ２２を介して流入した空気を
圧縮する。なお、過給器４０には、タービン４１の入口
の開口面積を調整するためのアクチュエータ４５が設け
られており、開口面積を小さくすると、コンプレッサ４
２による空気の圧縮率が向上する。圧縮により温度が上
昇した空気は、コンプレッサ４２の下流側に設けられた
インタークーラ２４で冷却された後に、各燃焼室＃１〜
＃４内に供給される。

【００２６】また、排気用通路３０と吸気用通路２０と
の間には、排気ガス再循環装置（ＥＧＲ（Exhaust Gas
Recirculation ）装置）６０が設けられている。ＥＧＲ
装置６０は、排気用通路３０と吸気用通路２０とを接続
するＥＧＲ通路６２と、ＥＧＲ通路６２の通路途中に設
けられた流量調整部２００と、を備えている。排気用通
路３０内の排気ガスの一部は、ＥＧＲ通路６２を介し
て、吸気用通路２０内に還流する。流量調整部２００
は、ＥＧＲ弁を備えており、排気ガスの還流量を調整す
る。このように排気ガスを還流させれば、混合ガスが燃
焼する際の最高燃焼温度が低くなるので、窒素酸化物
（ＮＯｘ）の生成量を減少させることができる。なお、
吸気用通路２０には、スロットル弁２６が設けられてお
り、ＥＧＲ弁の開度とスロットル弁２６の開度とを調整
することにより、燃焼室＃１〜＃４の全吸気量のうちの
排気ガス還流量の占める割合を調整することができる。

【００２７】燃料供給ポンプ１３と燃料噴射ノズル１４
とアクチュエータ４５とスロットル弁２６と浄化ユニッ
ト３２と流量調整部２００とは、制御部９０によって制
御される。制御部９０は、エンジン回転速度やアクセル
開度などのエンジンの運転条件を検出し、検出結果に応
じて各制御を実行する。

【００２８】なお、本実施例における流量調整部２００
と制御部９０とが、本発明におけるガス流制御装置に相
当する。

【００２９】図２は、図１の流量調整部２００を示す説
明図である。図２（Ａ），（Ｂ）は、それぞれ、流量調
整部２００をｙｚ平面で切断したときの概略断面図と、
−ｙ方向から見たときの概略平面図と、を示している。
図示するように、流量調整部２００は、ハウジング２１
０とバタフライ弁体２２０と駆動部２３０とを備えてい
る。なお、ハウジング２１０とバタフライ弁体２２０と
が、図１の流量調整部２００内部のＥＧＲ弁を構成す
る。

【００３０】ハウジング２１０は、略中空円筒状の導管
であり、ハウジングの内部には、排気ガスが通るガス通
路２１１が形成されている。なお、ハウジング２１０
は、図示しないフランジを介して、ＥＧＲ通路６２を形
成する導管に接続されている。すなわち、ガス通路２１
１は、図１のＥＧＲ通路６２の一部を構成する。バタフ
ライ弁体２２０は、ガス通路２１１に設けられており、
略円柱状の軸部２２２と、軸部に接続された略円形の板
状部２２４と、を備えている。なお、本実施例では、軸
部２２２と板状部２２４とは、一体成形されている。軸
部２２２は、ハウジング２１０の外部に設けられた駆動
部２３０の駆動軸に接続されている。駆動部２３０は、
軸部２２２を回動させることにより、板状部２２４を、
軸部２２２の中心軸ＣＡを中心として回動させる。この
バタフライ弁体２２０の回動によって、排気ガスの流通
状態が制御される。

【００３１】本実施例では、図２（Ａ），（Ｂ）に示す
ように、板状部２２４の外径は、ハウジング２１０の内
径（すなわち、ガス通路２１１の通路幅）よりも所定の
寸法だけ小さく設定されている。このため、板状部２２
４とハウジング２１０とは接触していない。バタフライ
弁体２２０が閉状態位置に設定される場合には、板状部
２２４の外周とハウジング２１０の内壁との間には、間
隙が形成される。したがって、バタフライ弁体２２０が
閉状態となったときにも排気ガスは僅かに流通する。し
かしながら、上記の間隙の寸法は、比較的小さく設定さ
れているため、排気ガスの漏れ流量は僅かである。な
お、本実施例では、間隙の寸法は、約２０μｍに設定さ
れている。板状部２２４は、閉状態位置において、ガス
通路２１１の中心線ＣＬに直交するｘｚ平面と平行に設
定される。また、板状部２２４は、その閉状態位置を基
準とする正の角度範囲内（図中、右回り方向）と負の角
度範囲内（図中、左回り方向）との双方で回動可能であ
る。

【００３２】図３は、比較例としての流量調整部９００
を示す説明図である。図３（Ａ），（Ｂ）は、それぞ
れ、流量調整部９００をｙｚ平面で切断したときの概略
断面図と、−ｙ方向から見たときの概略平面図と、を示
している。この流量調整部９００は、図２と同様に、ハ
ウジング９１０とバタフライ弁体９２０と駆動部９３０
とを備えており、バタフライ弁体９２０は、軸部９２２
と板状部９２４とを備えている。

【００３３】比較例では、板状部９２４の外径は、ハウ
ジング９１０の内径（すなわち、ガス通路９１１の通路
幅）と等しく設定されている。このため、板状部９２４
は、閉状態位置において、ガス通路９１１の中心線ＣＬ
に直交するｘｚ面からやや傾いた位置に配置される。ま
た、板状部９２４は、その閉状態位置を基準とする正の
角度範囲内（図中、右回り方向）でのみ回動可能であ
る。

【００３４】図４は、図３のハウジング９１０の内壁に
堆積するデポジットを模式的に示す説明図である。な
お、図４（Ａ），（Ｂ）は、それぞれ図３（Ａ），
（Ｂ）に対応する。図示するように、ハウジング９１０
の内壁には、排気ガスに含まれる炭化水素系化合物（未
燃焼の燃料やエンジンオイル、黒煙（スス）などを含
む）がデポジットとして付着する。付着したデポジット
は、板状部９２４の回動とともに、押し潰されたり、掻
き取られたりする。そして、ハウジング９１０の内壁に
デポジットが堆積すると、板状部９２４とハウジング９
１０との間隔はデポジットによって狭くなる。この現象
は、特に、板状部９２４の閉状態位置付近の領域、換言
すれば、略円形の板状部９２４と略中空円筒状のハウジ
ング９１０との間隔が比較的小さくなる領域で生じ易
い。より具体的には、図４（Ｂ）に破線で示すように、
軸部９２２近傍の４つの領域で、板状部とハウジングと
の間隔が小さくなる。このため、バタフライ弁体９２０
は、回動が困難となり、図３（Ａ）に示す閉状態に戻り
難くなる。さらに、板状部９２４がハウジング９１０に
堆積したデポジットと接触した状態で比較的長時間経過
すると、デポジットが固化して、バタフライ弁体９２０
とハウジング９１０とが固着してしまう。この現象は、
特に、ディーゼル機関の停止期間中に生じ易い。バタフ
ライ弁体９２０とハウジング９１０との固着は、特に、
板状部９２４の外周部分が両側からデポジットに挟まれ
た状態において、強固となる。このような場合には、次
回の開閉動作開始時に、バタフライ弁体９２０が回動し
難くなる。

【００３５】そこで、本実施例では、図２に示す流量調
整部２００を採用することによって、バタフライ弁体２
２０が円滑に回動できるように工夫している。すなわ
ち、本実施例では、図３の比較例と異なり、板状部２２
４とハウジング２１０との間には、バタフライ弁体２２
０が閉状態位置に設定された場合に、板状部の外周とハ
ウジングの内壁とが互いに接触しないような間隙が設け
られている。このため、バタフライ弁体２２０は、比較
的容易に回動し、閉状態に戻ることができる。また、デ
ポジットの固化に起因するバタフライ弁体２２０とハウ
ジング２１０との固着が緩和される。

【００３６】本実施例では、さらに、ディーゼル機関の
運転停止の際に、以下のような停止処理を実行してい
る。図５は、バタフライ弁体２２０の停止処理の一例を
示す説明図である。なお、図５では、バタフライ弁体２
２０が閉状態のときの軸部２２２の回転角度が「０」度
と示されている。また、閉状態位置を基準とする正の角
度範囲内（図２（Ａ）の右回り方向）での軸部の回転角
度が「＋」で示されており、負の角度範囲内（図２
（Ａ）の左回り方向）での軸部の回転角度が「−」で示
されている。

【００３７】時刻ｔ１までの期間では、ディーゼル機関
は、通常の運転を実行している。このとき、制御部９０
は、エンジン回転速度や車両のユーザから与えられるア
クセル開度などのエンジンの運転条件に応じて、駆動部
２３０を制御する。これにより、板状部２２４の開度が
順次調整され、ガス通路２１１を通過する排気ガスの流
量が調整される。

【００３８】時刻ｔ１では、ディーゼル機関は、運転を
停止する。なお、運転停止命令は、例えば、ユーザが車
両のキーシリンダに挿入されたキーを回転させることに
よって、制御部９０に与えられる。このとき、ディーゼ
ル機関は、アイドリング状態から停止状態に切り替わ
り、制御部９０は、バタフライ弁体２２０を一旦閉状態
に設定する。

【００３９】時刻ｔ１から所定期間経過後の時刻ｔ２で
は、停止処理が開始される。制御部９０は、板状部２２
４を正の角度範囲内と負の角度範囲内とで交互に２回ず
つ回動させる。その後、時刻ｔ３において、制御部９０
は、バタフライ弁体２２０をその停止位置である閉状態
位置に設定する。

【００４０】このような停止処理を実行すれば、ハウジ
ング２１０の内壁、より具体的には、閉状態位置付近の
正および負の角度範囲内の領域に堆積したデポジット
は、固化する前に、バタフライ弁体２２０によって掻き
取られる。このとき、板状部２２４の外周部分は、停止
位置において、両側からデポジットに挟まれた状態にな
り難くなるため、デポジットの固化に起因するバタフラ
イ弁体２２０とハウジング２１０との固着をさらに緩和
することができる。この結果、次回の開閉動作開始時
に、バタフライ弁体２２０を円滑に回動させることが可
能となるとともに、固化したデポジットに起因するドラ
イバビリティの劣化を防止することが可能となる。

【００４１】なお、図５では、停止処理時のバタフライ
弁体２２０の回動範囲は、＋３０度〜−３０度に設定さ
れているが、これに代えて、より大きな範囲（例えば＋
４５度〜−４５度）、あるいは、より小さな範囲（例え
ば＋１５度〜−１５度）に設定されていてもよい。ま
た、正の回動範囲と負の回動範囲とは異なっていてもよ
く、例えば、＋３０度〜−１５度に設定されていてもよ
い。一般には、停止処理時の板状部の回動範囲は、バタ
フライ弁体２２０が閉状態位置で停止したときに、板状
部の周囲のデポジットが除去された状態となるように設
定されていればよい。

【００４２】また、図５では、停止処理時のバタフライ
弁体２２０の回動は、正および角の度範囲内で交互に２
回ずつ実行されているが、これに代えて、正の角度範囲
内の回動回数と負の角度範囲内の回動回数とが異なるよ
うにしてもよい。例えば、正の角度範囲内の回動を１回
追加して、正の角度範囲内の回動を３回実行し、負の角
度範囲内の回動を２回実行するようにしてもよい。

【００４３】さらに、図５では、停止処理時のバタフラ
イ弁体２２０の回動は、正および負の角度範囲内で交互
に２回実行されているが、１回だけ実行されるようにし
てもよいし、３回以上実行されるようにしてもよい。停
止処理時のバタフライ弁体２２０の回動を複数回実行す
る場合には、閉状態位置付近の領域に堆積したデポジッ
トをより確実に掻き取ることができる。なお、回動回数
は、ディーゼル機関の運転継続時間に応じて、変更され
てもよい。例えば、運転継続時間が比較的長い場合に
は、ハウジングの内壁には比較的多量のデポジットが堆
積すると考えられるため、回動回数を増加させることが
好ましい。

【００４４】一般には、制御部は、バタフライ弁体を閉
状態位置を含む正の角度範囲内で回動させる通常開閉モ
ードと、バタフライ弁体を正の角度範囲内と負の角度範
囲内とでそれぞれ少なくとも１回回動させ、その後、バ
タフライ弁体を閉状態位置に設定する停止モードと、を
有していればよい。

【００４５】以上説明したように、本実施例のガス流制
御装置は、ハウジング２１０と、ハウジング内部に形成
されたガス通路２１１と、ガス通路に設けられたバタフ
ライ弁体２２０と、駆動部２３０と、制御部９０と、を
備えている。そして、制御部９０は、通常開閉モードと
停止モードとを有している。停止モードを実行すること
によって、ハウジングの内壁、より具体的には、閉状態
位置付近の正および負の角度範囲内の領域に堆積したデ
ポジットを掻き取ることができる。こうすれば、バタフ
ライ弁体の回動の障害となるデポジットの堆積量を低減
することができ、この結果、バタフライ弁体の開閉動作
を円滑にすることが可能となる。

【００４６】Ｂ．第２実施例：図６は、第２実施例にお
ける流量調整部３００を示す説明図である。図６
（Ａ），（Ｂ）は、それぞれ、流量調整部３００をｙｚ
平面で切断したときの概略断面図と、−ｙ方向から見た
ときの概略平面図と、を示している。

【００４７】この流量調整部３００は、第１実施例（図
２）の流量調整部２００と同様に、ハウジング３１０と
バタフライ弁体３２０と駆動部３３０とを備えており、
バタフライ弁体３２０は、軸部３２２と板状部３２４と
を備えている。ただし、本実施例では、バタフライ弁体
３２０の形状が変更されており、これに伴い、ハウジン
グ３１０の形状も変更されている。

【００４８】具体的には、本実施例では、軸部３２２と
板状部３２４との関係が変更されている。すなわち、本
実施例（図２）では、板状部３２４は、軸部３２２の中
心軸ＣＡからオフセットされた位置に設けられている。
換言すれば、板状部３２４の重心を通る面であって板状
部の表面とほぼ平行な基準面は、軸部３２２の中心軸Ｃ
Ａから軸部の半径方向にずれた位置に設定されている。
なお、基準面の中心軸ＣＡからのずれ寸法（すなわち、
中心軸ＣＡ上の一点と基準面との間の最短距離）は、略
円形の板状部３２４の直径の約５〜約１５％に設定され
ていることが好ましい。

【００４９】また、本実施例では、ハウジング３１０の
内径は、バタフライ弁体３２０が設けられた位置付近で
大きくなっている。より具体的には、ハウジング３１０
の内壁には、凹部３１２が形成されている。これは、バ
タフライ弁体３２０を回動可能とするためである。すな
わち、本実施例では、板状部３２４の外径は、凹部３１
２が形成されていない部分のハウジング３１０の内径
（すなわち、ガス通路３１１の通路幅）Ｄとほぼ等しく
設定されている。このため、ハウジング３１０の内壁に
は、中心軸ＣＡを中心とする円弧状（凹状）の切断面を
有する凹部３１２が形成されている。板状部３２４は、
閉状態において、ガス通路３１１の中心線ＣＬに直交す
るｘｚ平面と平行に設定される。

【００５０】そして、本実施例においては、第１実施例
と同様に、板状部３２４とハウジング３１０との間に
は、バタフライ弁体３２０が閉状態位置に設定された場
合に、板状部の外周とハウジングの内壁とが互いに接触
しないような間隙が設けられている。なお、間隙の寸法
は、約２０μｍに設定されている。このため、第１実施
例と同様に、バタフライ弁体３２０は、比較的容易に回
動し、閉状態に戻ることができる。また、デポジットの
固化に起因するバタフライ弁体３２０とハウジング３１
０との固着が緩和される。

【００５１】なお、図６では、バタフライ弁体３２０が
凹部３１２に沿うように閉状態位置から所定の正の角度
（図６では約＋２５度）まで回動するとき、ガス通路３
１１の開口面積は、比較的緩やかに増加する。具体的に
は、板状部３２４の一方の先端Ｅ１と凹部３１２との間
隔はほぼ一定に保たれるが、板状部３２４の他方の先端
Ｅ２とハウジング３１０との間隔は徐々に大きくなって
ゆく。この説明からも分かるように、図６に示す構造を
採用すれば、軸部の回転角度を比較的小さく調整して比
較的少量の排気ガスを流通させる場合に、比較的精度よ
く流量を調整することができる。

【００５２】ところで、本実施例では、板状部３２４は
オフセットされた状態で軸部３２２に接続されている。
このため、板状部３２４は、回動時に、ハウジング３１
０の内壁、より具体的には、板状部３２４とハウジング
３１０との間隔が比較的小さくなる軸部３２２の近傍領
域（図４（Ｂ）参照）に堆積したデポジットを効率よく
掻き取ることが可能となっている。

【００５３】図７は、図６の板状部３２４の動作を示す
説明図である。図７（Ａ）は、第１実施例（図２）の板
状部２２４の動作を示しており、図７（Ｂ）は、第２実
施例の板状部３２４の動作を示している。図７（Ａ）で
は、板状部２２４は、その外周上の各位置において、板
状部表面の法線方向に向かう力でデポジットを掻き取
る。一方、図７（Ｂ）では、板状部３２４は、その外周
上の各位置において、板状部表面の法線方向から僅かに
傾いた方向に向かう力でデポジットを掻き取る。すなわ
ち、板状部３２４は、法線方向の力と、板状部表面に平
行な方向の力と、の合成力でデポジットを掻き取ってい
る。このため、図７（Ａ）では、デポジットは、バタフ
ライ弁体２２０の回動に伴って、板状部２２４の進行方
向に順次蓄積されてゆく。一方、図７（Ｂ）では、デポ
ジットは、バタフライ弁体３２０の回動に伴って、板状
部３２４の進行方向から逸れた方向に排除されてゆき、
板状部の進行方向に蓄積され難い。このように、本実施
例のバタフライ弁体３２０を用いれば、デポジットを板
状部３２４の軌跡から効率よく排除することが可能とな
る。

【００５４】なお、本実施例においても、ディーゼル機
関の運転停止の際には、停止処理を実行することが好ま
しい。

【００５５】図８は、バタフライ弁体３２０の停止処理
の一例を示す説明図であり、図５に対応する。図８で
は、制御部９０は、時刻ｔ２〜ｔ３’において、バタフ
ライ弁体３２０を正の角度範囲内のみで３回回動させ、
その後、バタフライ弁体３２０をその停止位置である閉
状態位置に設定している。バタフライ弁体３２０が通常
の開閉動作を実行する際には、バタフライ弁体は、閉状
態位置を基準とする正の角度範囲内でのみ回動してい
る。このため、上記のような停止処理を実行すれば、ハ
ウジング３１０の内壁、より具体的には、閉状態位置付
近の正の角度範囲内の領域に堆積したデポジットは、固
化する前に、バタフライ弁体３２０によって掻き取られ
る。このとき、板状部３２４の外周部分の２つの表面の
うち、負の角度側の表面がデポジットに接触した状態と
なり得るが、正の角度側の表面はデポジットに接触した
状態となり難い。このため、デポジットの固化に起因す
るバタフライ弁体３２０とハウジング３１０との固着を
比較的緩和することができ、この結果、次回の開閉動作
開始時に、バタフライ弁体３２０を比較的円滑に回動さ
せることができる。

【００５６】なお、制御部９０は、図８の停止処理に代
えて、第１実施例（図５）の停止処理を実行するように
してもよい。こうすれば、閉状態位置付近の正および負
の角度範囲内の領域に堆積したデポジットを掻き取るこ
とができるため、バタフライ弁体の開閉動作をより円滑
にすることが可能となる。

【００５７】すなわち、第２実施例のバタフライ弁体を
用いる場合には、制御部は、一般に、バタフライ弁体を
閉状態位置を含む正の角度範囲内で回動させる通常開閉
モードと、バタフライ弁体を正の角度範囲内で少なくと
も１回回動させ、その後、バタフライ弁体を閉状態位置
に設定する停止モードと、を有していればよい。

【００５８】以上説明したように、本実施例のガス流制
御装置は、ハウジング３１０と、ハウジング内部に形成
されたガス通路３１１と、ガス通路に設けられたバタフ
ライ弁体３２０と、を備えている。バタフライ弁体は、
軸部３２２と板状部３２４とを備えている。そして、板
状部は、軸部の中心軸からオフセットされた位置に設け
られている。こうすれば、板状部は、回動時に、ハウジ
ングの内壁に堆積したデポジットを、効率よく掻き取る
ことができる。したがって、バタフライ弁体の回動の障
害となるデポジットの堆積量を低減することができ、こ
の結果、バタフライ弁体の開閉動作を円滑にすることが
可能となる。

【００５９】なお、この発明は上記の実施例や実施形態
に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲に
おいて種々の態様において実施することが可能であり、
例えば次のような変形も可能である。

【００６０】（１）上記実施例では、バタフライ弁体の
板状部は、略円形の外形形状を有しているが、これに代
えて、略矩形の外形形状を有していてもよい。この場合
には、ハウジングには、略矩形の断面を有する通路が形
成されていればよい。

【００６１】（２）上記実施例では、バタフライ弁体
は、排気ガスの流量を調整しているが、これに代えて、
排気ガスの流通の有無を制御するようにしてもよい。一
般には、バタフライ弁体は、ガスの流通状態を制御可能
であればよい。

【００６２】（３）上記実施例では、本発明のガス流制
御装置を、ディーゼル機関に適用した場合について説明
したが、これに代えて、燃焼室内に直接ガソリンを噴射
する方式のガソリンエンジンなどの他の内燃機関に適用
するようにしてもよい。また、本発明のガス流制御装置
は、車両や、船舶搭載用、定置用などの種々の内燃機関
に適用可能である。一般に、本発明は、炭化水素系化合
物を含むガスの流れを制御するガス流制御装置に適用可
能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のガス流制御装置を適用したディーゼル
機関１００の概略構成を示す説明図である。

【図２】図１の流量調整部２００を示す説明図である。

【図３】比較例としての流量調整部９００を示す説明図
である。

【図４】図３のハウジング９１０の内壁に堆積するデポ
ジットを模式的に示す説明図である。

【図５】バタフライ弁体２２０の停止処理の一例を示す
説明図である。

【図６】第２実施例における流量調整部３００を示す説
明図である。

【図７】図６の板状部３２４の動作を示す説明図であ
る。

【図８】バタフライ弁体３２０の停止処理の一例を示す
説明図であり、図５に対応する。

【符号の説明】

１０…エンジン本体１３…燃料供給ポンプ１４…燃料噴射ノズル２０…吸気用通路２２…エアクリーナ２４…インタークーラ２６…スロットル弁３０…排気用通路３２…浄化ユニット４０…過給器４１…タービン４２…コンプレッサ４３…シャフト４５…アクチュエータ６０…ＥＧＲ装置６２…ＥＧＲ通路９０…制御部１００…ディーゼル機関２００…流量調整部２１０…ハウジング２１１…ガス通路２２０…バタフライ弁体２２２…軸部２２４…板状部２３０…駆動部３００…流量調整部３１０…ハウジング３１１…ガス通路３１２…凹部３２０…バタフライ弁体３２２…軸部３２４…板状部３３０…駆動部９００…流量調整部９１０…ハウジング９１１…ガス通路９２０…バタフライ弁体９２２…軸部９２４…板状部９３０…駆動部

フロントページの続き (72)発明者渡辺聖彦愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地株式会社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者川辺泰之愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地株式会社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者菊池智志愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者池田 ▲慎▼治愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内Ｆターム(参考） 3G062 AA01 AA03 AA05 BA04 BA06 CA06 CA10 DA01 DA02 EA10 ED01 ED04 ED10 FA02 FA05 FA23 GA04 GA06 GA16 3H052 AA02 BA03 CA01 DA01 EA01 EA16

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】炭化水素系化合物を含むガスの流れを制
御するガス流制御装置であって、ハウジングと、前記ハウジング内部に形成されたガス通路と、前記ガス通路に設けられ、前記ガスの流通状態を制御す
るためのバタフライ弁体と、前記バタフライ弁体を駆動するための駆動部と、前記駆動部を制御するための制御部と、を備え、前記バタフライ弁体は、閉状態位置を基準とする正の角
度範囲内と負の角度範囲内とで回動可能であり、前記制御部は、前記バタフライ弁体を前記閉状態位置を含む前記正の角
度範囲内で回動させる通常開閉モードと、前記バタフライ弁体を前記正の角度範囲内と前記負の角
度範囲内とでそれぞれ少なくとも１回回動させ、その
後、前記バタフライ弁体を前記閉状態位置に設定する停
止モードと、を有することを特徴とするガス流制御装
置。
【請求項２】請求項１記載のガス流制御装置であっ
て、前記バタフライ弁体は、板状部を含み、前記板状部と前記ハウジングとの間には、前記バタフラ
イ弁体が前記閉状態位置に設定された場合に、前記板状
部の外周と前記ハウジングの内壁とが互いに接触しない
ような間隙が設けられている、ガス流制御装置。
【請求項３】請求項１記載のガス流制御装置であっ
て、前記停止モードにおける前記バタフライ弁体の回動は、
前記正の角度範囲内と前記負の角度範囲内とでそれぞれ
複数回実行される、ガス流制御装置。
【請求項４】炭化水素系化合物を含むガスの流れを制
御するガス流制御装置であって、ハウジングと、前記ハウジング内部に形成されたガス通路と、前記ガス通路に設けられ、前記ガスの流通状態を制御す
るためのバタフライ弁体と、を備え、前記バタフライ弁体は、板状部と軸部とを含み、前記板状部は、前記軸部の中心軸からオフセットされた
位置に設けられていることを特徴とするガス流制御装
置。
【請求項５】請求項４記載のガス流制御装置であっ
て、前記板状部の外形寸法は、前記ガス通路の通路寸法にほ
ぼ等しく、前記ハウジングの内壁には、前記バタフライ弁体を回動
可能とするための凹部が形成されている、ガス流制御装
置。
【請求項６】請求項４記載のガス流制御装置であっ
て、前記板状部と前記ハウジングとの間には、前記バタフラ
イ弁体が閉状態位置に設定された場合に、前記板状部の
外周と前記ハウジングの内壁とが互いに接触しないよう
な間隙が設けられている、ガス流制御装置。
【請求項７】請求項４記載のガス流制御装置であっ
て、さらに、前記バタフライ弁体を駆動するための駆動部と、前記駆動部を制御するための制御部と、を備え、前記バタフライ弁体は、閉状態位置を基準とする正の角
度範囲内で回動可能であり、前記制御部は、前記バタフライ弁体を前記閉状態位置を含む前記正の角
度範囲内で回動させる通常開閉モードと、前記バタフライ弁体を前記正の角度範囲内で少なくとも
１回回動させ、その後、前記バタフライ弁体を前記閉状
態位置に設定する停止モードと、を有する、ガス流制御装置。
【請求項８】請求項７記載のガス流制御装置であっ
て、前記バタフライ弁体は、前記閉状態位置を基準とする前
記正の角度範囲内と負の角度範囲内とで回動可能であ
り、前記停止モードにおける前記バタフライ弁体の回動は、
前記正の角度範囲内と前記負の角度範囲内とでそれぞれ
少なくとも１回実行される、ガス流制御装置。