JP2015094328A - 排気還流バルブ - Google Patents

Abstract

【課題】低開度域では高分解能の流量特性を、高開度域では大流量の流量特性を有するＥＧＲバルブにつき、低開度域での流量特性における流量急変を防止すること。【解決手段】ＥＧＲバルブ１は、流路２を含むハウジング３と、流路２に設けられた弁座４と、弁座４に着座可能に設けられた弁体５と、弁体５が一端部に設けられた弁軸６と、弁軸６をストローク運動させるアクチュエータ７とを備える。ＥＧＲバルブ１は、弁軸６と共に弁体５を弁座４に対して移動させ計量部の開口面積を変化させることにより弁体５の開度を変化させて流路２におけるＥＧＲガスの流量を調節すると共に、弁体５の低開度域では高分解能の流量特性を有し、高開度域では大流量の流量特性を有する。弁体５と弁座４を所定の形状に規定することにより、低開度域での流量特性を段差なく曲線的に変化させるようになっている。【選択図】 図１

Description

この発明は、排気還流装置（Exhaust Gas Recirculation（ＥＧＲ）装置）を構成する排気還流通路に設けられ、アクチュエータにより駆動される排気還流バルブに関する。

従来、この種の技術として、例えば、下記の特許文献１には、図２４に示すようなポペット弁構造の排気還流バルブ（ＥＧＲバルブ）３１が記載されている。このＥＧＲバルブ３１は、ＥＧＲガスの流路３２を含むハウジング３３と、流路３２の途中に設けられた弁座３４と、弁座３４に着座可能に設けられ、弁座３４との間でＥＧＲガスの計量部を形成する弁体３５と、弁体３５が一端部に設けられた弁軸３６と、弁軸３６と共に弁体３５を軸方向へストローク運動させるためのアクチュエータ３７とを備える。ここで、弁座３４は円環状をなし、その中心に弁孔３４ａを有する。弁体３５は略傘形状をなしている。そして、アクチュエータ３７により弁軸３６と共に弁体３５をストローク運動させることにより、計量部の開口面積、すなわち弁体３５の開度を変化させて、流路３２におけるＥＧＲガス流量のを調節するようになっている。従って、このＥＧＲバルブ３１のガス流量特性は、主として弁座３４と弁体３５の形状により規定されることになる。図２４は、ＥＧＲバルブ３１の全閉状態を示す断面図である。

ところで、本願出願人は、この種のＥＧＲバルブについて、ＥＧＲガスの流れを解析したところ、弁座と弁体の形状の関係を工夫することにより、低開度域ではＥＧＲガス流量を高分解能（精密）に調整し、高開度域ではＥＧＲガスの最大流量を増加させられることを確認した。図２５に、その弁座３４と弁体３５の形状の関係を断面図により示す。ここで、図２５において、弁座３４は円環状をなし、その中心に弁孔３４ａを有する。弁体３５は、略傘形状をなしている。図２５において、弁座３４は、その軸線方向において平坦な第１端面３４ｂと第２端面３４ｃを有する。また、弁孔３４ａの内周面３４ｄは、その軸線方向における約半分がＥＧＲガスの下流側へ向けて、すなわち第１端面３４ｂへ向けて内径が拡大するテーパ形状をなしている。また、図２５において、弁体３５は、最小外形部３５ａと最大外径部３５ｂを含み、最大外径部３５ｂが最小外径部３４ｃよりも流路３２の上流側に配置される。弁体３５の外周面３５ｃは、最小外径部３５ａの付近で凹状に湾曲し、最大外径部３５ｂの付近で凸状に湾曲して形成される。弁体３５は、全閉状態において、最小外径部３５ａが弁孔３４ａの内側に位置し、最大外径部３５ｂの付近が弁座３４の第２端面３４ｃの内周縁に当接して弁孔３４ａを封鎖するようになっている。

特開２００８−２０２５１６号公報

ところが、前記従来例のＥＧＲバルブでは、次のような問題があった。すなわち、図２６に、図２５に示すＥＧＲバルブにつき、低開度域での微開状態におけるＥＧＲガスの流れのＣＡＥ解析結果（ＥＧＲガス流速分布）を説明図により示す。図２７に、図２５に示すＥＧＲバルブにつき、図２６の微開状態より少し大きい小開状態におけるＥＧＲガスの流れのＣＡＥ解析結果（ＥＧＲガス流速分布）を説明図により示す。図２８に、図２６に対応した微開状態におけるＥＧＲガスの流れの方向を概念図により示す。図２９に、図２７に対応した小開状態におけるＥＧＲガスの流れの方向を概念図により示す。図２６に示すように、微開状態では、弁座３４と弁体３５との間の計量部４０を通過したＥＧＲガスは、弁座３４の内周面３４ｄから流路３２の内周面に沿って最も速く流れることがわかる。また、図２７に示すように、小開状態では、計量部４０を通過したＥＧＲガスは、弁体３５の外周面３５ｃから弁軸３６の外周面に沿って最も速く流れることがわかる。このように従来例のＥＧＲバルブにつき、低開度域では、弁体３５が微開状態から小開状態へ開度が大きくなると、ＥＧＲガスの主な流れは、図２８に矢印で示すように流路３２の内周面寄り位置から、図２９に矢印で示すように流路３２の中心寄り位置へ切り替わることになる。その結果、低開度域におけるＥＧＲガスの流量の変化に段差（急変）が生じることになった。

図３０に、ＥＧＲバルブの開度に対するＥＧＲガスの流量の関係（流量特性）をグラフにより示す。図３０において、太線は上記した従来のＥＧＲバルブの流量特性を示し、実線は、それ以前のＥＧＲバルブの流量特性を示す。図３０に示すように、従来例以前のＥＧＲバルブでは、低開度域での分解能が低く、高開度域での流量が相対的に少ないことがわかる。これに対し、従来例のＥＧＲバルブでは、低開度域で高分解能の流量特性を有し、高開度域で大流量の流量特性を有することがわかる。しかしながら、従来例のＥＧＲバルブでは、低開度域で、図３０に鎖線円Ｓ３で囲って示すように、ＥＧＲガスの流量の変化に段差があることから、その部分で流量が急変するという問題があった。

この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、低開度域では高分解能の流量特性を有し、高開度域では大流量の流量特性を有する排気還流バルブにつき、低開度域での流量特性における流量の急変を防止することを可能とした排気還流バルブを提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、排気還流ガスの流路を含むハウジングと、流路に設けられた弁座と、弁座は弁孔を有し、弁孔は内周面を含み、内周面は上流側内周縁と下流側内周縁を含むことと、弁座に着座可能に設けられ、弁座との間で排気還流ガスの計量部を形成する弁体と、弁体は、略傘形状をなし、最小外径部と最大外径部を含むことと、弁体が一端部に設けられた弁軸と、弁体は、弁孔の内側に配置され、最大外径部付近が弁孔の上流側内周縁に当接する全閉位置と最大外径部が上流側内周縁から最も離間する全開位置との間で弁軸と共に弁座の軸線方向へ移動可能に設けられることとを備え、弁軸と共に弁体を弁座に対して移動させ計量部の開口面積を変化させることにより前記弁体の開度を変化させて流路における排気還流ガスの流量を調節すると共に、弁体の低開度域では高分解能の流量特性を有し、高開度域では大流量の流量特性を有する排気還流バルブにおいて、弁体と弁座を所定の形状に規定することにより、低開度域での流量特性を段差なく曲線的に変化させることを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、排気還流バルブは、弁体の低開度域では高分解能の流量特性を有し、高開度域では大流量の流量特性を有し、弁体と弁座を所定の形状に規定することにより、低開度域での流量特性が段差なく曲線的に変化するようになっている。従って、弁体の低開度域では、排気還流ガスの流量が徐々に変化することになる。

上記目的を達成するために、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、弁座は、弁孔の内周面が下流側内周縁へ向けて内径が徐々に拡大するようにテーパに形成される部分を含み、低開度域において、弁孔の内周面のある一点と弁体の表面のある一点とを結ぶ線分が最小距離となる各一点をそれぞれ第１点及び第２点とし、線分の直角二等分線上に位置するある一点と弁孔のテーパに形成された内周面とに外接する第１円と、直角二等分線上に位置するある一点と弁体の表面とに外接する第２円とを想定したとき、第１円の直径が第２円の直径以上となる関係を満たすように弁体及び弁座の形状を規定することにより、計量部を通過した排気還流ガスが弁体及び弁軸に沿って流れるようにしたことを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項１に記載の発明の作用に加え、第１円の直径が第２円の直径以上となる関係を満たすように弁体及び弁座の形状が規定されることにより、計量部を通過した排気還流ガスが弁体及び弁軸に沿って流れるようになっている。これは、排気還流ガスの流れが近接する壁に引き寄せられる性質を利用したものであり、排気還流ガスを弁体及び弁軸に沿って流すことにより、その流れ方向の急変が抑えられる。

上記目的を達成するために、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、第１円の直径が弁体の円周方向において不均一となることを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項２に記載の発明の作用に加え、計量部を通過した排気還流ガスの流れの方向が、円周方向へ徐々に変わることになり、その流れの急変が抑えられる。

上記目的を達成するために、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、第１円の直径が流路の出口側に近付くほど大きくなることを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項３に記載の発明の作用に加え、流路の出口に近い側に弁座と流路の内壁で構成される凹部が形成される。従って、計量部を通過した排気還流ガスの流れの一部がこの凹部へ逃げ、弁体の円周方向において排気還流ガスの流れにつき流速の高い部分が流路の下流側へ徐々に移動する。

上記目的を達成するために、請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、弁体は、最小外径部へ向けて外径が徐々に縮小するテーパ部を含み、弁体のテーパ部と弁軸の軸線とがなす角度を第１角度とし、弁座の上流側内周縁から更に上流側へ続く内周面と弁軸の軸線とがなす角度を第２角度とし、第１角度が第２角度より大きくなるように弁体及び弁座の形状を規定することにより、計量部を通過した排気還流ガスが弁座と弁体及び弁軸との間の中間に沿って流れるようにしたことを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項１に記載の発明の作用に加え、弁体の低開度域では、最初に弁座に沿っていた排気還流ガスの流れが、開度の増加に伴い、弁座にも弁体及び弁軸にも沿わない、弁座と弁体及び弁軸との間の中間に沿って流れるようになる。

請求項１乃至５の何れかに記載の発明によれば、低開度域では高分解能の流量特性を有し、高開度域では大流量の流量特性を有する排気還流バルブにつき、低開度域での排気還流ガスの流量特性における流量の急変を防止することができる。

第１実施形態に係り、全閉状態のＥＧＲバルブを示す正断面図。 第１実施形態に係り、図１の鎖線四角で囲った部分を示す拡大断面図。 第１実施形態に係り、低開度域の微開状態におけるＥＧＲガス流れのＣＡＥ解析結果（ＥＧＲガス流速分布）を示す説明図。 第１実施形態に係り、低開度域の小開状態におけるＥＧＲガス流れのＣＡＥ解析結果（ＥＧＲガス流速分布）を示す説明図。 第１実施形態に係り、図３に対応した微開状態におけるＥＧＲガスの流れの方向を示す概念図。 第１実施形態に係り、図４に対応した小開状態におけるＥＧＲガスの流れの方向を示す概念図。 第１実施形態に係り、ＥＧＲバルブにつき、低開度域におけるＥＧＲガスの流量特性を従来例の流量特性と比較して示すグラフ。 第２実施形態に係り、ＥＧＲバルブにつき、弁座と弁体及び弁軸との関係を示す断面図。 第２実施形態に係り、ＥＧＲバルブにつき、（Ａ）はハウジング、弁座、弁体及び弁軸の関係を示す断面図、（Ｂ）は弁座の弁孔と弁座に連続する流路の内周面の形状の違いを示す平面図。 第２実施形態に係り、ＥＧＲバルブにつき、低開度域におけるＥＧＲガスの流量特性を従来例の流量特性と比較して示すグラフ。 第３実施形態に係り、ＥＧＲバルブにつき、弁座と弁体の関係を示す模式図。 第３実施形態に係り、比較例のＥＧＲバルブにつき、弁座と弁体の関係を示す模式図。 第３実施形態に係り、比較例のＥＧＲバルブにつき、弁座と弁体の関係を示す模式図。 第３実施形態に係り、低開度域の微開状態におけるＥＧＲガス流れのＣＡＥ解析結果（ＥＧＲガス流速分布）を示す説明図。 第３実施形態に係り、低開度域の小開状態におけるＥＧＲガス流れのＣＡＥ解析結果（ＥＧＲガス流速分布）を示す説明図。 第３実施形態に係り、同じく小開状態におけるＥＧＲガス流れのＣＡＥ解析結果（ＥＧＲガス流速分布）を示す説明図。 第３実施形態に係り、図１４に対応した微開状態におけるＥＧＲガスの流れの方向を示す概念図。 第３実施形態に係り、ＥＧＲバルブにつき、図１５に対応した小開状態におけるＥＧＲガスの流れの方向を示す概念図。 第３実施形態に係り、比較例につき、低開度域の微開状態におけるＥＧＲガス流れのＣＡＥ解析結果（ＥＧＲガス流速分布）を示す説明図。 第３実施形態に係り、比較例につき、低開度域の小開状態におけるＥＧＲガス流れのＣＡＥ解析結果（ＥＧＲガス流速分布）を示す説明図。 第３実施形態に係り、比較例につき、図１９に対応した微開状態におけるＥＧＲガスの流れの方向を示す概念図。 第３実施形態に係り、比較例につき、図２０に対応した小開状態におけるＥＧＲガスの流れの方向を示す概念図。 第３実施形態に係り、ＥＧＲバルブにつき、低開度域におけるＥＧＲガスの流量特性を従来例の流量特性と比較して示すグラフ。 従来例に係り、ＥＧＲバルブの全閉状態を示す断面図。 従来例に係り、ＥＧＲバルブにつき、弁座と弁体の形状の関係を示す断面図。 従来例に係り、低開度域の微開状態におけるＥＧＲガスの流れのＣＡＥ解析結果（ＥＧＲガス流速分布）を示す説明図。 従来例に係り、低開度域の小開状態におけるＥＧＲガスの流れのＣＡＥ解析結果（ＥＧＲガス流速分布）を示す説明図。 従来例に係り、図２６に対応した微開状態におけるＥＧＲガスの流れの方向を示す概念図。 従来例に係り、図２７に対応した小開状態におけるＥＧＲガスの流れの方向を示す概念図。 従来例に係り、ＥＧＲバルブにつき、ＥＧＲガスの流量特性を示すグラフ。

＜第１実施形態＞
以下、本発明における排気還流バルブ（ＥＧＲバルブ）を具体化した第１実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。

図１に、全閉状態のＥＧＲバルブ１を正断面図により示す。図２に、図１の鎖線四角Ｓ１で囲った部分を拡大断面図により示す。ＥＧＲバルブ１は、エンジンから排出される排気ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気通路（図示略）へ戻すＥＧＲ通路（図示略）に設けられ、ＥＧＲガス流量を調節するために使用される。

図１に示すように、ＥＧＲバルブ１は、ポペット弁構造をなし、ＥＧＲガスの流路２を含み、金属材料により製造されたハウジング３と、流路２の中間に設けられた弁座４と、弁座４に着座可能に設けら、弁座４との間でＥＧＲガスの計量部１０（図２参照）を形成する弁体５と、弁体５を弁座４に対して移動させるために弁体５が一端部に設けられた弁軸６と、弁軸６と共に弁体５を駆動するためのアクチュエータ７とを備える。アクチュエータ７は、ＤＣモータより構成され、弁軸６と共に弁体５を軸方向へ往復運動（ストローク運動）させるように構成される。このＥＧＲバルブ１は、弁体５を弁座４に対して移動させて計量部１０（図２参照）の開口面積を変化させることにより、弁体５の開度を変化させて流路２におけるＥＧＲガスの流量を調節するようになっている。この実施形態では、アクチュエータ７の構成の詳しい説明は省略する。

流路２は、ハウジング３にて全体が略鉤形に直角に屈曲するように形成される。流路２の両端は、エンジンの排気通路（図示略）からＥＧＲガスが導入される入口２ａと、吸気通路（図示略）へＥＧＲガスが導出される出口２ｂとなっている。弁座４は、ハウジング３とは別体に製造され、流路２の途中に組み付けられる。

図１において、弁軸６は、アクチュエータ７と弁体５との間に設けられ、ハウジング３を垂直に貫通して配置される。弁体５は、弁軸６の下端部に固定され、弁座４に対して当接又は離間するようになっている。ハウジング３と弁軸６との間には、弁軸６をストローク運動可能に支持するために直列に配置された第１スラスト軸受１１と第２スラスト軸受１２が設けられる。各スラスト軸受１１，１２は、略筒形をなし、ハウジング３の中心に形成された組付孔３ａに嵌合されて固定される。

ハウジング３と弁軸６との間には、ハウジング３と弁軸６との間をシールするための略円筒状をなすリップシール１３が、第２スラスト軸受１２に隣接して設けられる。リップシール１３の下側には、デポガードプラグ１４が設けられる。リップシール１３とデポガードプラグ１４は、組付孔３ａに圧入されて固定される。

図１、図２に示すように、弁体５は、略傘形状をなし、最小外形部５ａと最大外径部５ｂを含む。最大外径部５ｂは最小外径部５ａよりも流路２の上流側に位置する。弁体５の外周面は、最小外径部５ａから最大外径部５ｂへ向けて外径が徐々に拡大するように傾斜するテーパ部５ｃを有し、最大外径部５ｂは円筒状をなしている。テーパ部５ｃと最大外径部５ｂとの間は段状をなしている。

図１、図２に示すように、弁座４は、その中心に弁孔４ａを有し、弁孔４ａは内周面４ｂを含む。内周面４ｂは、その軸線方向（図１、図２における上下方向）において上流側内周縁４ｃと下流側内周縁４ｄを含む。また、内周面４ｂは、下流側内周縁４ｄへ向けて内径が徐々に拡大するように傾斜するテーパ状に形成される。

この実施形態で、弁体５は弁孔４ａの内側に配置され、図１に実線で示すように、最大外径部５ｂの付近が弁孔４ａの上流側内周縁４ｃに当接する全閉位置と、図１に２点鎖線で示すように、最大外径部５ｂが上流側内周縁４ｃから最も離間する全開位置との間で弁軸６と共に弁座４の軸線方向へストローク運動可能に設けられる。そして、このＥＧＲバルブ１は、従来例と同様、弁体５の低開度域では高分解能（精密）の流量特性を有し、高開度域では大流量の流量特性を有するように設定されている。この点については後で詳しく説明する。

ここで、このＥＧＲバルブ１は、弁体５と弁座４を所定の形状に規定することにより、低開度域でのＥＧＲガスの流量特性が段差なく曲線的に滑らかに変化するように設定されている。そのために、この実施形態では、図２に示すように、弁体５の低開度域において、弁孔４ａの内周面４ｂのある一点と弁体５の表面のある一点とを結ぶ線分Ｌ１が最小距離となる各一点をそれぞれ第１点Ａ及び第２点Ｂとする。また、線分Ｌ１の直角二等分線Ｌ２上に位置するある一点Ｃと弁孔４ａのテーパ状の内周面４ｂとに外接する第１円ＳＡと、直角二等分線Ｌ２上に位置するある一点Ｃと弁体５の表面（テーパ部５ｃ）とに外接する第２円ＳＢとを想定する。そして、第１円ＳＡの直径φＡが第２円ＳＢの直径φＢ以上となる関係を満たすように弁体５と弁座４の形状を規定することにより、計量部１０を通過したＥＧＲガスが、主として弁体５及び弁軸６に沿って流れるようにしている。

以上説明したように、この実施形態のＥＧＲバルブ１によれば、アクチュエータ７により弁軸６と共に弁体５をストローク運動させて弁体５を弁座４に対して移動させ、計量部１０の開口面積を変化させることにより、流路２におけるＥＧＲガスの流量が調節される。ここで、ＥＧＲバルブ１は、弁体５の低開度域では高分解能の流量特性を有し、高開度域では大流量の流量特性を有し、弁体５と弁座４を所定の形状に規定することにより、低開度域での流量特性が段差なく曲線的に滑らかに変化するようになっている。従って、低開度域では、ＥＧＲガスの流量が徐々に変化することになる。詳しくは、図２において、第１円ＳＡの直径φＡが第２円ＳＢの直径φＢ以上となる関係を満たすように弁体５及び弁座４の形状が規定されることにより、計量部１０を通過したＥＧＲガスが弁体５及び弁軸６に沿って流れるようになっている。これは、ＥＧＲガスの流れが近接する壁に引き寄せられる性質を利用したものであり、ＥＧＲガスを弁体５及び弁軸６に沿って流すことにより、その流れ方向の急変が抑えられる。この結果、低開度域でのＥＧＲガスの流量特性における流量の急変を防止することができる。

図３に、この実施形態のＥＧＲバルブ１につき、低開度域の微開状態におけるＥＧＲガスの流れのＣＡＥ解析結果（ＥＧＲガス流速分布）を説明図により示す。図４に、図３の微開状態より少し大きい低開度域の小開状態におけるＥＧＲガスの流れのＣＡＥ解析結果（ＥＧＲガス流速分布）を説明図により示す。図５に、図３に対応した微開状態におけるＥＧＲガスの流れの方向を概念図により示す。図６に、図４に対応した小開状態におけるＥＧＲガスの流れの方向を概念図により示す。図３、図４において、紗（網かけ）が濃くなるほどＥＧＲガスの流速が高くなることを示す（図１４〜図１６，図１９，図２０，図２６，図２７についても同様。）。図３において、微開状態におけるＥＧＲガスの流れは、弁体５と弁軸６に沿った部分で流速が高い傾向を示し、これは図４において、小開状態になっても変わらないことがわかる。すなわち、低開度域において、図５、図６に示すように、計量部１０を通過したＥＧＲガスの流れは、微開状態及び小開状態とも、主として弁体５と弁軸６に沿って高い流速を維持したまま下流側へ流れることがわかる。これに比べて、従来例のＥＧＲバルブでは、計量部４０を通過したＥＧＲガスは、図２７に示すように、微開状態では、弁座３４の内周面３４ｄに沿って流れ、図２８に示すように、小開状態では、弁体３５と弁軸３６に沿った流れに切り替わる。このため、従来例のＥＧＲバルブでは、低開度域でのＥＧＲガスの流量が急変していた。

図７に、この実施形態のＥＧＲバルブ１につき、低開度域におけるＥＧＲガスの流量特性を従来例の流量特性と比較してグラフにより示す。図７において、横軸はＥＧＲバルブの開度を、縦軸はＥＧＲガスの流量を示す（図１０，図２３についても同様。）。図７に示すように、破線で示す従来例の流量特性は、開度が増加する途中で流量が一旦低下する急変を示している。これに対し、実線で示す本実施形態の流量特性は、開度が増加する途中で流量が急変することはなく、全体として曲線的に滑らかに変化することがわかる。

＜第２実施形態＞
次に、本発明におけるＥＧＲバルブを具体化した第２実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。

なお、以下に説明する各実施形態において前記第１実施形態と同等の構成要素については同一の符号を付して説明を省略し、異なる点を中心に説明する。

図８に、この実施形態におけるＥＧＲバルブ１の弁座４と弁体５及び弁軸６との関係を断面図により示す。図９（Ａ）に、ハウジング３、弁座４、弁体５及び弁軸６の関係を断面図により示し、図９（Ｂ）に、弁座４の弁孔４ａと弁座４に連続する流路２の内周面２ｃの形状の違いを平面図により示す。この実施形態では、弁体５と弁座４の形状の点で第１実施形態と構成が異なる。すなわち、図８に示すように、第１点Ａ１，Ａ２に対応する第１円ＳＡ１，ＳＡ２の直径φＡ１，φＡ２が、弁体５の円周方向において不均一となるように設定されている。詳しくは、第１円ＳＡ１，ＳＡ２それぞれの直径φＡ１，φＡ２が、流路２の出口側に近付くほど大きくなるように設定されている。第２点Ｂ１，Ｂ２に対応する第２円ＳＢ１，ＳＢ２の直径φＢ１，φＢ２については、弁体５の円周方向において大きさに変わりはない。また、図９（Ａ），（Ｂ）に示すように、ハウジング３において、弁座４に隣接する流路２の内壁２ｃにつき、出口２ｂに最も近い側（出口側）の第１部位Ｐ１から弁軸６の軸線Ｘ１までの第１間隔ＩＡが、その反対側の内壁２ｃの第２部位Ｐ２から軸線Ｘ１までの第２間隔ＩＢより大きくなるように設定されている。

以上説明したように、この実施形態のＥＧＲバルブ１によれば、第１円ＳＡ１，ＳＡ２の直径φＡ１，φＡ２が弁体５の円周方向において不均一となるので、計量部１０を通過したＥＧＲガスの流れの方向が、弁体５の円周方向へ徐々に変わることになり、その流れの急変が抑えられる。詳しくは、第１円ＳＡ１，ＳＡ２の直径φＡ１，φＡ２がそれぞれ流路２の出口２ｂ側に近付くほど大きくなる。これにより、流路２の出口２ｂに近い側、すなわち第１部位Ｐ１の側に、弁座４と内壁２ｃで構成される凹部２０が形成される。従って、計量部１０を通過したＥＧＲガスの流れの一部がこの凹部２０へ逃げ、弁体５の円周方向においてＥＧＲガスの流れの流速の高い部分が流路２の下流側へ徐々に移動することになる。この結果、低開度域での流量特性における流量の急変を防止することができる。その他の作用効果については、第１実施形態のそれと同じである。

図１０に、この実施形態のＥＧＲバルブ１につき、低開度域におけるＥＧＲガスの流量特性を従来例の流量特性と比較してグラフにより示す。図１０に示すように、破線で示す従来例の流量特性は、開度が増加する途中で流量が一旦低下する急変を示している。これに対し、実線で示す本実施形態の流量特性は、従来例で流量が急変する開度領域で開度の増加に伴い流量が徐々に変化することがわかる。

＜第３実施形態＞
次に、本発明におけるＥＧＲバルブを具体化した第３実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。

図１１に、この実施形態におけるＥＧＲバルブ１の弁座４と弁体５の関係を模式図により示す。図１２に、比較例のＥＧＲバルブにおける弁座４と弁体５の関係を模式図により示す。図１３に、同じく比較例のＥＧＲバルブにおける弁座４と弁体５の関係を模式図により示す。図１１において、弁体５は、最小外径部５ａへ向けて外径が徐々に縮小するテーパ部５ｃを含む。弁座４は、上流側内周縁４ｃから下流側へ続く内周面４ｅが弁軸６の軸線Ｘ１と平行をなすように形成され、上流側内周縁４ｃから更に上流側へ続く内周面４ｆが弁軸６の軸線Ｘ１と交差するように傾斜する。ここで、弁体５のテーパ部５ｃと弁軸６の軸線Ｘ１とがなす角度を第１角度αとし、弁座４の上流側内周縁４ｃから更に上流側へ続く内周面４ｆと弁軸６の軸線Ｘ１とがなす角度を第２角度βとする。そして、第１角度αが第２角度βより大きくなるように弁体５及び弁座４の形状を規定することにより、計量部１０を通過したＥＧＲガスが、低開度域での開度増加に伴い、弁座４と弁体５及び弁軸６との間の中間に沿って（矢印Ｆで流れを示す。）流れるように設定されている。ここで、低開度域での開度が更に微少となる場合は、計量部１０を通過したＥＧＲガスは弁座４の内周面４ｅ及び流路２の内周面に沿って（矢印Ｅで流れを示す。）流れることになる。

図１２に示す比較例では、この実施形態とは異なり、第１角度αが第２角度β（９０°）より小さくなるように弁体５及び弁座４の形状を規定することにより、計量部１０を通過したＥＧＲガスが、低開度域での開度増加に伴い、弁体５及び弁軸６に沿って（矢印Ｇで流れを示す。）流れるように設定されている。ここで、低開度域での開度が更に微少となる場合は、計量部１０を通過したＥＧＲガスは弁体４の内周面４ｅ及び流路２の内周面に沿って（矢印Ｅで流れを示す。）流れることになる。

ここで、第２角度βは、図１３に示すように、上流側内周縁４ｃから更に上流側へ続く内周面４ｆが湾曲している場合は、上流側内周縁４ｃから内周面４ｆの湾曲面に外接する接線Ｌ３と軸線Ｘ１とがなす角度を意味する。

以上説明したこの実施形態のＥＧＲバルブ１では、上記した第１角度αが第２角度βより大きくなるように弁体５及び弁座４の形状が規定されるので、弁体５の低開度域では、最初に弁座４の内周面４ｅに沿っていたＥＧＲガスの流れが、低開度域での開度の増加に伴い、弁座４にも弁体５及び弁軸６にも沿わない、弁座４と弁体５及び弁軸６との間の中間に沿って流れるようになる。この結果、低開度域での流量特性における流量の急変を防止することができる。その他の作用効果については、第１実施形態のそれと同じである。

図１４に、この実施形態のＥＧＲバルブ１につき、低開度域の微開状態におけるＥＧＲガスの流れのＣＡＥ解析結果（ＥＧＲガス流速分布）を説明図により示す。図１５及び図１６には、図１４の微開状態より少し大きい小開状態におけるＥＧＲガスの流れのＣＡＥ解析結果（ＥＧＲガス流速分布）を説明図により示す。図１７に、この実施形態のＥＧＲバルブ１につき、図１４に対応した微開状態におけるＥＧＲガスの流れの方向を概念図により示す。図１８に、この実施形態のＥＧＲバルブ１につき、図１５及び図１６に対応した小開状態におけるＥＧＲガスの流れの方向を概念図により示す。図１４において、微開状態におけるＥＧＲガスの流れは、弁座４の内周面４ｅに沿った部分で流速が高い傾向にあり、これは図１５及び図１６において、弁体５の開度が増して小開状態になると、弁座４と弁体５及び弁軸６との間の中間にて流速が高い傾向になることがわかる。すなわち、弁体５の低開度域において、図１７に示すように、計量部１０を通過したＥＧＲガスの流れは、微開状態では、主として弁座４の内周面４ｅに沿って下流側へ向けて流れ、図１８に示すように、計量部１０を通過したＥＧＲガスの流れは、小開状態では、主として弁座４と弁体５及び弁軸６との間の中間に沿って下流側へ向けて流れることがわかる。

図１９に、比較例のＥＧＲバルブにつき、低開度域の微開状態におけるＥＧＲガスの流れのＣＡＥ解析結果（ＥＧＲガス流速分布）を説明図により示す。図２０には、図１９の微開状態より少し大きい小開状態におけるＥＧＲガスの流れのＣＡＥ解析結果（ＥＧＲガス流速分布）を説明図により示す。図２１に、比較例のＥＧＲバルブにつき、図１９に対応した微開状態におけるＥＧＲガスの流れの方向を概念図により示す。図２２に、比較例のＥＧＲバルブにつき、図２０に対応した小開状態におけるＥＧＲガスの流れの方向を概念図により示す。図１９において、微開状態におけるＥＧＲガスの流れは、弁座４の内周面４ｅに沿った部分で流速が高い傾向にあり、これは図２０において、弁体５の開度が増して小開状態になると、弁体５及び弁軸６に沿って流速が高い傾向になることがわかる。すなわち、弁体５の低開度域において、計量部１０を通過したＥＧＲガスの流れは、図２１に示すように微開状態では、主として弁座４の内周面４ｅに沿って下流側へ向けて流れ、図２２に示すように小開状態では、主として弁体５及び弁軸６に沿って高い流速を維持したまま下流側へ向けて流れることがわかる。

図２３に、この実施形態のＥＧＲバルブ１につき、低開度域におけるＥＧＲガスの流量特性を従来例の流量特性と比較してグラフにより示す。図２３に示すように、破線で示す従来例の流量特性は、開度が増加する途中で流量が一旦低下する急変を示している。これに対し、実線で示す本実施形態の流量特性は、開度が増加する途中で流量が急変することはなく、微開状態での曲線に連続して全体的に曲線的に滑らかに変化することがわかる。

なお、この発明は前記各実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で構成の一部を適宜変更して実施することもできる。

例えば、前記各実施形態では、アクチュエータ７をステップモータにより構成したが、アクチュエータをダイアフラム式アクチュエータにより構成することもできる。

この発明は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンに設けられるＥＧＲ装置に利用することができる。

１ ＥＧＲバルブ
２ 流路
３ ハウジング
４ 弁座
４ａ 弁孔
４ｂ 内周面
４ｃ 上流側内周縁
４ｄ 下流側内周縁
４ｆ 内周面
５ 弁体
５ａ 最小外径部
５ｂ 最大外径部
５ｃ テーパ部
６ 弁軸
１０ 計量部
Ａ 第１点
Ａ１ 第１点
Ａ２ 第１点
Ｂ 第２点
Ｂ１ 第２点
Ｂ２ 第２点
Ｃ 一点
Ｃ１ 一点
Ｃ２ 一点
Ｌ１ 線分
Ｌ２ 直角二等分線
ＳＡ 第１円
ＳＡ１ 第１円
ＳＡ２ 第１円
ＳＢ 第２円
ＳＢ１ 第２円
ＳＢ２ 第２円
φＡ 直径
φＡ１ 直径
φＡ２ 直径
φＢ 直径
φＢ１ 直径
φＢ２ 直径
ＩＡ 第１間隔
ＩＢ 第２間隔

Claims (5)

1. 排気還流ガスの流路を含むハウジングと、
   前記流路に設けられた弁座と、
   前記弁座は弁孔を有し、前記弁孔は内周面を含み、前記内周面は上流側内周縁と下流側内周縁を含むことと、
   前記弁座に着座可能に設けられ、前記弁座との間で前記排気還流ガスの計量部を形成する弁体と、
   前記弁体は、略傘形状をなし、最小外径部と最大外径部を含むことと、
   前記弁体が一端部に設けられた弁軸と、
   前記弁体は、前記弁孔の内側に配置され、前記最大外径部付近が前記弁孔の前記上流側内周縁に当接する全閉位置と前記最大外径部が前記上流側内周縁から最も離間する全開位置との間で前記弁軸と共に前記弁座の軸線方向へ移動可能に設けられることと
   を備え、前記弁軸と共に前記弁体を前記弁座に対して移動させ前記計量部の開口面積を変化させることにより前記弁体の開度を変化させて前記流路における前記排気還流ガスの流量を調節すると共に、前記弁体の低開度域では高分解能の流量特性を有し、高開度域では大流量の流量特性を有する排気還流バルブにおいて、
   前記弁体と前記弁座を所定の形状に規定することにより、前記低開度域での前記流量特性を段差なく曲線的に変化させることを特徴とする排気還流バルブ。
2. 前記弁座は、前記弁孔の内周面が前記下流側内周縁へ向けて内径が徐々に拡大するようにテーパに形成される部分を含み、
   前記低開度域において、前記弁孔の前記内周面のある一点と前記弁体の表面のある一点とを結ぶ線分が最小距離となる前記各一点をそれぞれ第１点及び第２点とし、前記線分の直角二等分線上に位置するある一点と前記弁孔の前記テーパに形成された前記内周面とに外接する第１円と、前記直角二等分線上に位置する前記ある一点と前記弁体の表面とに外接する第２円とを想定したとき、前記第１円の直径が前記第２円の直径以上となる関係を満たすように前記弁体及び前記弁座の形状を規定することにより、前記計量部を通過した前記排気還流ガスが前記弁体及び前記弁軸に沿って流れるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の排気還流バルブ。
3. 前記第１円の直径が前記弁体の円周方向において不均一となることを特徴とする請求項２に記載の排気還流バルブ。
4. 前記第１円の直径が前記流路の出口側に近付くほど大きくなることを特徴とする請求項３に記載の排気還流バルブ。
5. 前記弁体は、前記最小外径部へ向けて外径が徐々に縮小するテーパ部を含み、
   前記弁体の前記テーパ部と前記弁軸の前記軸線とがなす角度を第１角度とし、前記弁座の前記上流側内周縁から更に上流側へ続く内周面と前記弁軸の軸線とがなす角度を第２角度とし、前記第１角度が前記第２角度より大きくなるように前記弁体及び前記弁座の形状を規定することにより、前記計量部を通過した前記排気還流ガスが前記弁座と前記弁体及び前記弁軸との間の中間に沿って流れるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の排気還流バルブ。