JP2016006304A - 排気制御弁 - Google Patents

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Abstract

【課題】 従来のEGR制御弁は、デポジット除去機能をフィルタに付加した場合、EGRバルブをその軸線方向へ往復移動させる時に大きな摺動抵抗となり、EGRバルブの弁軸とフィルタとの間の摺動特性を悪化させてしまうという課題があった。
【解決手段】 EGR制御弁は、バルブシャフト3およびバッフル15よりも線膨張係数の大きなワイヤーメッシュ構造のフィルタ16を、バルブシャフト3とバッフル15との間の充填空間80を塞ぐように充填配置することにより、デポジットが軟化する高温時にフィルタ16の環状部分の大きな接触力によりデポジット掻き落とし効果が得られる。一方、デポジットが硬化する低温時では、バルブシャフト3およびバッフル15とフィルタ16との線膨張係数差によってフィルタ16とバルブシャフト3との接触力が小さくなるので、バルブシャフト3の摺動抵抗を低減することができる。
【選択図】 図7

Description

本発明は、排気制御弁に関するもので、特に内燃機関(エンジン)の気筒から排出される排出ガス(排気)の一部をEGRガスとして吸気管へ再循環させる排出ガス(排気)再循環装置に使用される排気再循環(EGR)制御弁に係わる。
[従来の技術]
従来より、自動車等の車両には、内燃機関(エンジン)の気筒から排出される排出ガス(排気)の一部をEGRガスとして吸気管へ再循環させる排出ガス(排気)再循環装置(EGRシステム)が搭載されている。このEGRシステムにおいては、エンジンの気筒へ導入されるEGRガスの流量を制御するEGRガス流量制御弁(以下EGR制御弁)を設置している。
このようなEGR制御弁の一例として、図9に示したように、ハウジング101と、第1、第2ポペット弁体102および弁軸103の軸線方向に往復移動するダブルポペットバルブ(以下EGRバルブ)と、このEGRバルブを開閉駆動する電動アクチュエータ104とを備えたものが公知である(例えば、特許文献1参照)。
ハウジング101のバルブボディには、EGRガスが流れる流路105、およびこの流路105の周囲に設けられる2つの第1、第2シート106が設けられている。また、ハウジング101の軸受部107には、流路105の流路壁面で開口し、この流路側の開口から奥側の開口まで延びる軸受孔108が設けられている。
EGRバルブは、ハウジング101の各第1、第2シート106に接離して流路105を開閉する2つの第1、第2ポペット弁体102、およびこれらの第1、第2ポペット弁体102と一体移動可能に連結した1本の弁軸103を有している。この弁軸103は、ハウジング101の軸受部107に筒状の軸受部材111を介して軸線方向に往復移動可能に支持されている。
また、軸受部材111よりも流路側の軸受孔108には、シール部材112が設けられている。また、シール部材112よりも流路側には、一端側が開口し、他端側が閉塞されたカップ形状(有底筒状)のホルダパイプ113内に金網を収納保持したフィルタ114が設けられている。なお、ホルダパイプ113の底部には、EGRバルブの弁軸103が往復移動可能に挿通する挿通孔が設けられている。また、ハウジング101には、弁軸103に対して、EGRバルブを閉弁(全閉)方向に付勢するリターンスプリング115が設置されている。
[従来の技術の不具合]
ところで、エンジンの運転中に、エンジンがEGR制御弁を開弁させるような運転状況になり、EGRバルブが開弁作動すると、ハウジング101の流路105を、燃焼残滓やカーボン粒子等の排気微粒子(粒子状物質:PM)および未燃燃料等の液体成分が含まれているEGRガスが流れる。
このため、流路105を流れる高温のEGRガス中に含まれるPMが未燃燃料等の液体成分をバインダーとして、EGRバルブ、特に第1、第2ポペット弁体102および弁軸103の表面に付着して堆積物(以下デポジット)を形成する可能性がある。
ここで、従来例1のEGR制御弁においては、EGR制御弁の開弁時に、第1、第2ポペット弁体102が各第1、第2シート106から離脱して流路105を開く際に、ハウジング101の軸受部107およびフィルタ114内に位置していた弁軸103の中間部分が、ホルダパイプ113の挿入孔より流路105内に移動して高温のEGRガスに晒され、弁軸103の中間部分の外周面にデポジットが付着する。
そして、EGR制御弁の閉弁時に、流路105内に突出していた弁軸103の中間部分がホルダパイプ113およびフィルタ114内に戻る際に、弁軸103の中間部分に付着したデポジットがフィルタ114に捕集(捕捉)されるようになっている。
ところが、エンジンのEGR(排気)系の高温環境下でEGRバルブの弁軸103に付着、堆積したデポジットには、高い粘着性を有する場合があり、フィルタ114に捕集されず、弁軸103にデポジットが付着した状態で、EGRバルブが閉弁作動すると、軸受部107の軸受孔108内にデポジットが侵入してしまう可能性がある。
そこで、従来例1のEGR制御弁のフィルタ114に、EGRバルブの弁軸103に付着したデポジットをEGRバルブの往復移動(開閉)時に掻き落とすデポジット除去機能(スクレーピング機能)を付加することが考えられる。
このように、デポジット除去機能をフィルタ114に付加する場合には、EGRバルブの弁軸103とフィルタ114との接触力を現状のものよりも強くする必要がある。このように弁軸103とフィルタ114との接触力を強くした場合には、EGRバルブをその軸線方向へ往復移動(開閉動作)させる時に大きな摺動抵抗となり、EGRバルブの弁軸103とフィルタ114との間の摺動特性を悪化させる可能性がある。
国際公開第2010/018650号
本発明の目的は、バルブの弁軸とフィルタとの接触力を強くしてフィルタによるデポジット掻き落とし効果を高めながらも、フィルタに対する弁軸の摺動抵抗を小さくしてバルブの動作不良を防止(抑制)することのできる排気制御弁を提供することにある。
請求項1に記載の発明(排気制御弁)によれば、バルブの弁軸およびパイプよりも線膨張係数の大きな材質からなるワイヤーメッシュ構造(状)のフィルタを、このフィルタよりも線膨張係数の小さな材質からなる弁軸と、同じくフィルタよりも線膨張係数の小さな材質からなるパイプとの間に、バルブの弁軸の外面とパイプの内面との間の充填空間を塞ぐように配置することにより、フィルタとバルブの弁軸およびパイプとの線膨張係数差によって使用環境が比較的高温環境下では、フィルタの熱膨張に伴いフィルタと弁軸との接触力が大きくなる。また、使用環境が比較的低温環境下では、フィルタと弁軸との接触力が小さくなる効果が得られる。
また、内燃機関の排気系の高温環境下では、バルブの弁軸に付着するデポジットは、高温で軟化する性質があるため、フィルタと弁軸との接触力が大きくなる効果と合わせて、デポジットが軟化する高温時のみ大きなデポジット掻き落とし効果が得られる。また、デポジットが硬化する低温時では、フィルタと弁軸との接触力が小さくなる効果が得られるため、バルブの弁軸の摺動抵抗を低減することができる。したがって、フィルタに対する弁軸の軸線方向への往復運動が良好となるため、バルブの動作不良の発生を抑制することができる。
EGR制御弁のシャフト軸受部を示した断面図である(実施例1)。 センサカバーを取り外した状態のEGR制御弁を示した平面図である(実施例1)。 EGR制御弁を示した断面図である(実施例1)。 EGR制御弁を示した断面図である(実施例1)。 ポペットバルブアッシーと電動アクチュエータを示した斜視図である(実施例1)。 ポペットバルブアッシーと電動アクチュエータを示した斜視図である(実施例1)。 (a)はエンジン始動直後のようなEGR制御弁の使用環境が比較的低温時の摺動抵抗の低減効果を示した説明図で、(b)はエンジン運転中のようなEGR制御弁の使用環境が比較的高温時のデポジット掻き落とし効果を示した説明図である(実施例1)。 (a)は閉弁時のEGRバルブの周辺構造を示した断面図で、(b)は開弁時のEGRバルブの周辺構造を示した断面図である(実施例1)。 EGR制御弁を示した断面図である(従来例1)。
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。
[実施例1の構成]
図1ないし図8は、本発明を適用したEGRシステムに使用されるEGR制御弁(実施例1)を示したものである。
本実施例の内燃機関の制御装置(エンジン制御システム)は、例えば自動車等の車両に搭載された車両走行用のディーゼルエンジン等の内燃機関(エンジン)の排気管から吸気管へ排出ガス(排気)の一部であるEGRガスを再循環(還流)させる排気再循環装置(内燃機関の排気装置:以下EGRシステム)を備えている。
エンジンの各気筒の吸気ポートには、インテークマニホールドを介して、エアクリーナを通過した吸入空気(新気)またはEGRガスが流れる吸気通路を形成する吸気ダクト(吸気管)が接続されている。また、エンジンの各気筒の排気ポートには、エキゾーストマニホールドを介して、エンジンの各気筒に形成された燃焼室から排出された排気が流れる排気通路を形成する排気ダクト(排気管)が接続されている。
EGRシステムは、エンジンの排気系からエンジンの吸気系へEGRガスを還流させるEGRガスパイプを備えている。このEGRガスパイプ内には、エキゾーストマニホールドまたは排気管内の排気通路からインテークマニホールドまたは吸気管内の吸気通路へEGRガスを流入させるEGRガス流路(後述する)が形成されている。また、EGRガスパイプには、EGRガス流路を流れるEGRガスの流量を可変制御(調整)する排気再循環制御弁(以下EGR制御弁)が設置されている。
ここで、EGRシステムは、エンジンの運転状況に基づいてEGR制御弁のポペットバルブ(ポペット型EGRバルブ:以下EGRバルブ)を開閉制御するEGRバルブ制御装置(内燃機関のEGR制御装置)として使用される。
EGR制御弁は、内部にEGRガス流路が形成されるハウジング1と、このハウジング1の内部に往復移動可能に収容されるポペットバルブアッシーと、このポペットバルブアッシーをEGRバルブの軸線方向に開閉駆動する電動アクチュエータとを備えている。
ポペットバルブアッシーは、ハウジング1内のEGRガス流路を開閉するEGRバルブ(バルブ本体2、バルブシャフト3)と、このEGRバルブを閉弁方向に付勢するリターンスプリング4と、バルブシャフト3に一体移動可能に連結された断面コの字状(または断面矩形状)のスコッチヨーク5とを備えている。
EGRバルブは、ハウジング1のバルブボディ6の内部に往復移動可能に収容される円環状のバルブ本体2、およびハウジング1のシャフト軸受部7の内部に往復移動可能に収容されるバルブシャフト3を備えている。
バルブ本体2は、バルブボディ6に組み付けられたバルブシート11に接離してバルブボディ6内に形成されるEGRガス流路を開閉(開口面積を変更)するポペット弁体である。
バルブシャフト3は、バルブ本体2と一体移動可能に連結されて、EGRバルブの軸線方向(バルブ作動方向、往復移動方向)に真っ直ぐに延びる弁軸である。このバルブシャフト3の軸線方向の一端部(先端部)の外周には、バルブ本体2が支持固定されている。また、バルブシャフト3の軸線方向の他端部(基端部)の外周には、スコッチヨーク5が結合固定されている。
ハウジング1には、バルブ本体2を収容すると共に、内部にEGRガス流路が形成されたバルブボディ6、およびバルブシャフト3を収容する円筒状(または角筒状)のシャフト軸受部7等が一体的に設けられている。
また、ハウジング1には、モータMを収容保持するモータケース8、およびモータMのの回転を2段減速して出力部材に伝達する減速機構(以下ギアトレーン)を収容するギアケース9等が一体的に設けられている。
ここで、ギアケース9は、EGRバルブ開度センサである回転角度センサ(図示せず)を搭載するセンサカバー10との間に、電動アクチュエータ、特にギアトレーン等を収容する収容凹部(後述するギア収容室を含む)を備えている。
また、バルブボディ6の隔壁(仕切り部)の内周、つまりEGRガス流路の括れ部分の流路壁面には、バルブ本体2が着座可能な円環状のバルブシート11が圧入固定されている。また、シャフト軸受部7は、バルブシャフト3がその軸線方向に貫通する第1軸受孔(以下軸受孔)12を有している。この軸受孔12内には、バルブシャフト3をその軸線方向に往復摺動可能に支持する軸受部品が設けられている。この軸受部品は、シャフト軸受部7の内周、つまり軸受孔12の孔壁面に保持固定されている。軸受部品としては、メタルベアリング(第1軸受部材)13、シール部材14、バッフル15およびワイヤーメッシュフィルタ(以下フィルタ)16が使用される。
なお、ハウジング1のバルブボディ6やシャフト軸受部7および軸受部品の詳細は、後述する。
次に、本実施例のEGR制御弁に使用されるEGRバルブの詳細を図1ないし図8に基づいて簡単に説明する。
本実施例のEGR制御弁は、バルブ本体2がバルブボディ6のバルブシート11の弁座(シートエッジ)に着座して弁孔である流路孔18を閉鎖した全閉(閉弁)状態(図8参照)から、モータMを通電することによりスコッチヨーク5、バルブシャフト3を介して電動アクチュエータの動力(開弁力)がバルブ本体2に加わることによって、バルブ本体2が、インレットポートからEGRガスが流れ込む入口側流路である流路孔17側、つまりEGRガス(排気)の流れ方向の上流側へ向かって所定のバルブリフト量分だけ外開き(リフト)して流路孔18を開放する外開き弁方式のポペット型EGRバルブを採用している。
EGRバルブは、上述したように、バルブ本体2およびバルブシャフト3によって構成されている。
バルブ本体2は、例えばステンレス鋼等の耐熱金属によって形成されている。このバルブ本体2は、バルブボディ6のバルブシート11に接離してEGRガス流路(インレットポート→流路孔17〜19→アウトレットポート)を閉鎖、開放するバルブヘッドである。
また、バルブ本体2の外周部には、バルブシート11のシートエッジに着座可能な円錐台形状のバルブシール面(バルブフェース)が一体的に設けられている。また、バルブ本体2の中央部には、バルブシャフト3の軸線方向の先端外周に嵌合する嵌合孔が一体的に設けられている。そして、バルブ本体2は、バルブシャフト3の軸線方向の先端外周に、例えばアーク溶接(TIG溶接、抵抗溶接)やレーザー溶接等の溶接手段を用いて溶接固定されている。
バルブシャフト3は、例えばバッフル15と実質同一の線膨張係数を有するステンレス鋼等の耐熱金属(第1金属)によって形成されている。つまりバルブシャフト3は、フィルタ16よりも線膨張係数の小さな材質からなる。
バルブシャフト3は、出力部材の回転変位に連動してEGRバルブの軸線方向に往復移動するバルブステムである。また、バルブシャフト3は、ハウジング1の軸受孔12の奥側に位置する基端側から流路孔19内へ突出する先端側へ向かって軸線方向に真っ直ぐに延伸されている。また、バルブシャフト3は、シャフト軸受部7の軸受孔12内に往復移動可能に嵌挿(収容)されている。
なお、バルブ本体2とバルブシャフト3とを一体部品で構成したポペット型のEGRバルブを使用しても良い。
バルブシャフト3は、その軸線方向の両側に第1、第2突出軸部21、22をそれぞれ備えている。
第1、第2突出軸部21、22間には、シャフト軸受部7の軸受孔12内に配置される中間軸部23が設けられている。
第1突出軸部21は、バルブシャフト3の軸線方向の一端側(先端側)に設けられて、軸受孔12の流路側の開口24から流路孔19内へ突出し、且つ流路孔19からバルブシート11内の流路孔18を通り抜けて流路孔17内へ突出するように構成されている。
第1突出軸部21の先端側の外周(先端外周)には、バルブ本体2を溶接により結合固定する結合軸部が設けられている。これにより、バルブ本体2とバルブシャフト3が一体移動可能に連結される。
第2突出軸部22は、バルブシャフト3の軸線方向の他端側(基端側)に設けられて、軸受孔12の奥側の開口25およびメタルベアリング13の摺動孔の開口からアクチュエータ収容室26内に突出している。この第2突出軸部22は、その基端部が、円環状のスプリングシート27の中央部を貫通する貫通孔を通り抜けた後に、スコッチヨーク5の嵌合部(後述する)内に圧入嵌合されている。そして、第2突出軸部22の基端部は、中間軸部23側の第2突出軸部22よりも外径が小さくなっている。
第2突出軸部22の外周には、スプリングシート27の被係止部(内周部分)を係止することが可能な円環状の段差(係止部、環状段差面)が設けられている。
なお、バルブシャフト3の第2突出軸部22の基端部をスコッチヨーク5の嵌合部にかしめまたはアーク溶接やレーザー溶接等の結合手段を用いて結合固定しても良い。また、バルブシャフト3とスコッチヨーク5を一体部品で構成しても良い。
リターンスプリング4は、ハウジング1のシャフト軸受部7およびバルブシャフト3の第2突出軸部22の周囲を螺旋状に取り囲むように設置されている。このリターンスプリング4は、バルブシャフト3に対して、EGRバルブを閉弁(全閉)方向に付勢する弾性力を発生するコイル状のコンプレッションスプリングである。
リターンスプリング4は、スプリングシート27のスプリング座部とハウジング1の底部(シャフト軸受部7の外周側の円筒凹溝28の底部)のスプリング座部との間に螺旋状に巻装されたコイル部を有している。
スプリングシート27は、その内周部分が、スコッチヨーク5の嵌合部の図示下端面と第2突出軸部22の環状段差面との間に挟持されている。これにより、スプリングシート27は、バルブシャフト3と一体移動可能に連結(固定)される。
次に、本実施例の電動アクチュエータの詳細を図1ないし図8に基づいて簡単に説明する。
本実施例の電動アクチュエータは、電力の供給を受けるとEGRバルブを往復駆動(開閉駆動)する回転動力(駆動トルク)を発生するモータMと、このモータMのモータシャフト29の回転を2段減速して出力シャフト(後述する)に伝達するギアトレーン(減速機構)と、このギアトレーンの出力ギア(後述する)の回転往復(回動)運動をEGRバルブの直線往復運動(EGRバルブの軸線方向の往復運動)に変換する変換機構(リンク機構)と、減速機構および変換機構の一部を含んで構成されて、モータMの駆動トルクをヨーク側に出力する出力部材と、この出力部材の回転角度を検出する回転角度検出装置とを備えている。
ギアトレーンは、モータMのモータシャフト29の先端外周に固定された合成樹脂または金属製のピニオンギア(入力ギア、モータギア)31と、このピニオンギア31と噛み合って回転する合成樹脂または金属製の中間ギア32と、この中間ギア32と噛み合って回転する合成樹脂製の出力ギア(バルブギア)33と、モータシャフト29と並列配置された中間バルブシャフト34と、モータシャフト29と中間バルブシャフト34に並列配置された出力シャフト35とを備えている。
ここで、中間ギア32は、中間バルブシャフト34の外周に回転自在に嵌め合わされている。この中間ギア32には、ピニオンギア31と噛み合う大径ギア(中間ギア歯)36、および出力ギア33と噛み合う小径ギア(中間ギア歯)37が形成されている。
出力部材は、モータMの駆動トルクをスコッチヨーク5を介してEGRバルブに伝えるものである。この出力部材は、モータMの駆動トルクを受けて回転する出力ギア33と、この出力ギア33の回転中心軸上に設置されて、出力ギア33と一体回転可能に連結した出力シャフト35と、この出力シャフト35と一体回転可能に連結した出力レバー41と、この出力レバー41の突出端部に保持される偏芯ピン(以下ピボットピン)42と、このピボットピン42の外周に回転自在に支持されるボールベアリング(以下フォロア)43と、出力シャフト35をその回転方向に摺動可能に支持する2連ボールベアリング(第2軸受部材)45、46と、これらの2連ボールベアリング45、46の外周に圧入固定される円筒カラー47とを備えている。
なお、円筒カラー47は、図3では図示が省略されている。また、円筒カラー47を設けなくても良い。
また、ギアトレーンの出力ギア33の内周部には、中空円筒状の円筒ボス51が一体的に形成されている。また、出力ギア33は、円筒ボス51よりも半径方向の外側に部分円筒状(扇状)の歯形成部52を有している。この歯形成部52の外周には、中間ギア歯37と噛み合う出力ギア歯53が所定の角度分だけ扇状に形成されている。
出力ギア33には、円筒ボス51の一端側(バルブ側)の開口部を塞ぐように金属プレート54がインサート成形されている。この金属プレート54の中央部には、2面幅(出力シャフト35の空回りを防ぐ構造、回り止め構造)を有する嵌合孔が貫通形成されている。この嵌合孔内には、出力シャフト35の嵌合軸部55が回り止めされた状態で嵌合固定されている。これにより、出力ギア33と出力シャフト35が一体回転可能に連結される。
出力シャフト35は、その回転軸方向の両側に第1、第2突出軸部をそれぞれ備えている。また、第1、第2突出軸部間には、中間軸部が設けられている。
第1突出軸部には、2面幅を有する嵌合軸部55が設けられている。なお、嵌合軸部55が四角形状の断面を有しても良い。
第2突出軸部は、円形の断面を有している。なお、第2突出軸部に2面幅を設けても良い。
出力シャフト35の中間軸部の外周には、2連ボールベアリング45、46の各内輪が圧入嵌合によって嵌合保持されている。この出力シャフト35の中間軸部は、ハウジング1のギアケース9のシャフト軸受部(ベアリングホルダ)56の軸受孔内に回転可能に配置される。
変換機構は、スコッチヨーク5、出力レバー41、ピボットピン42およびフォロア43等を有している。
スコッチヨーク5は、アクチュエータ収容室26内に収容されている。このスコッチヨーク5は、バルブシャフト3の第2突出軸部22の外周に結合される嵌合部57を有している。これにより、バルブシャフト3とスコッチヨーク5が一体移動可能に連結される。このスコッチヨーク5は、フォロア43を介して、ピボットピン42からモータMの駆動トルクを受けてバルブシャフト3の軸線方向に往復移動する。
また、スコッチヨーク5の内部には、フォロア43が滑動可能に挿入されるヨーク溝58が形成されている。
出力レバー41は、出力シャフト35とピボットピン42およびフォロア43とを駆動連結して、モータMの駆動トルクをピボットピン42とフォロア43に伝達するリンクレバーである。この出力レバー41は、アクチュエータ収容室26内に配置されている。
出力レバー41の基端部には、出力シャフト35の第2突出軸部がその軸線方向に貫通するように圧入嵌合する第1嵌合孔が設けられている。また、出力レバー41の先端部には、第2嵌合孔がそれぞれ設けられている。なお、第2嵌合孔は、出力シャフト35の第2突出軸部の回転中心軸から所定の距離だけ偏芯した位置に設けられている。
ピボットピン42は、出力レバー41の第2嵌合孔に打ち込まれて出力レバー41の先端部(出力部)に圧入固定されている。このピボットピン42は、フォロア43と共に、スコッチヨーク5のヨーク溝58内に挿入される。また、ピボットピン42は、ギアケース9のシャフト軸受部の軸受孔(後述する)の開口および2連ボールベアリング45、46の端面からアクチュエータ収容室26内に突出している。
フォロア43は、スコッチヨーク5と共に、アクチュエータ収容室26内に収容されている。このフォロア43は、ピボットピン42の外周に回転自在に支持されて、スコッチヨーク5のヨーク溝58内に摺動(転動)可能に挿入されている。また、フォロア43は、出力シャフト35の第2突出軸部の回転中心軸から所定の距離だけ偏芯した位置に設けられている。また、フォロア43は、出力レバー41およびピボットピン42を介して、出力シャフト35と一体回転可能に連結されている。
なお、ハウジング1の外側に形成されるアクチュエータ収容室26内には、リターンスプリング4、変換機構およびスプリングシート27等の機能部品が収容されている。
ここで、電動アクチュエータの動力源であるモータMは、エンジン制御ユニット(電子制御装置:以下ECU)によって電子制御されるモータ駆動回路を介して、外部電源(バッテリ)に電気的に接続されている。
ECUには、CPU、メモリ(ROM、RAMおよびEEPROM等)、入力回路(入力部)、出力回路(出力部)、電源回路、タイマー回路等の機能を含んで構成される周知の構造のマイクロコンピュータが設けられている。
ここで、ECUは、イグニッションスイッチがオン(IG・ON)されると、先ず、エンジンの運転状況(エンジン情報)または運転条件(状態)を計算(算出)するのに必要な各種センサの出力信号を取得(入力)するように構成されている。
そして、各種センサからの出力信号(電気信号)は、A/D変換回路によってA/D変換された後に、マイクロコンピュータの入力部に入力されるように構成されている。このマイクロコンピュータの入力部には、回転角度センサだけでなく、エアフロメータ、クランク角度センサ、アクセル開度センサ、スロットル開度センサ、吸気温センサ、水温センサおよび排出ガスセンサ(空燃比センサ、酸素濃度センサ)等が接続されている。
回転角度検出装置は、出力部材と一体回転可能に設置された円筒状の磁気回路部と、この磁気回路部の回転角度を測定してEGR制御弁のバルブ位置情報(バルブ開度、ストローク量)を検出する回転角度センサとを備え、磁気回路部と回転角度センサとの相対回転角度の変化を回転角度センサに磁気回路部から与えられる磁気変化によって検出する。
磁気回路部は、出力ギア33の円筒ボス51の内周に接着剤等により固定されている。この磁気回路部は、円筒ボス51の直径方向に2分割された一対の部分円筒状センサヨーク61、およびこのセンサヨーク61の分割部間に同一方向に磁極が向いて配置された一対のセンサマグネット(磁石)62を備えている。
なお、出力ギア33の円筒ボス51が合成樹脂の場合には、磁気回路部が円筒ボス51にインサート成形されていても構わない。
回転角度センサは、センサカバー10のセンサ搭載部に設置された一対のステータコアの対向部間に挟み込まれて保持されている。この回転角度センサは、半導体ホール素子の感磁面を鎖交する磁束密度に対応した出力信号(アナログ電圧信号)をECUへ向けて出力するホールICを主体として構成されている。
なお、ホールICの代わりに、ホール素子単体、磁気抵抗素子等の非接触式の磁気検出素子を使用しても良い。
次に、本実施例のハウジング1の詳細を図1ないし図8に基づいて簡単に説明する。
本実施例のハウジング1は、上述したように、バルブボディ6、シャフト軸受部7、モータケース8およびギアケース9を備えている。
バルブボディ6の上流側端面には、排気管の分岐部またはEGRガスパイプの結合フランジの結合端面に複数のスクリューを用いて螺子締結により結合される鍔状の結合フランジ63が設けられている。
また、バルブボディ6の下流側端面には、吸気管の合流部またはEGRガスパイプの結合フランジの結合端面に複数のスクリューを用いて螺子締結により結合される鍔状の結合フランジ64が設けられている。
これらの結合フランジは、排気管の分岐部または吸気管の合流部等のエンジン側(車両側)の固定部材に取り付けられる結合端面を有している。これにより、EGR制御弁がエンジン側(車両側)の固定部材に固定される。
バルブボディ6の内部には、EGRガス流路(流路孔17〜19)が形成されている。また、バルブボディ6には、EGRガス流路を、バルブシート11よりも排気の流れ方向の上流側に位置する第1流路(入口側流路:流路孔17)と、バルブシート11よりも排気の流れ方向の下流側に位置する第2流路(出口側流路:流路孔19)とに区画する円環状(円筒状)の隔壁(仕切り部)が形成されている。
バルブボディ6の隔壁の内周部分には、断面矩形状のバルブシート11の外周が圧入固定されている。このバルブシート11のシートエッジには、EGRバルブが着座可能な円環状の弁座が設けられている。また、バルブシート11の内部には、EGRガスが通り抜ける流路孔(弁孔)18が形成されている。
第1流路(流路孔17)は、バルブボディ6の上流端面で開口したインレットポート(流路入口)からEGRガスが流れ込む入口流路である。
流路孔18は、バルブシート11の中央部を貫通するように設けられて、流路孔17と流路孔19とを連通する弁孔(連通孔)である。
第2流路(流路孔19)は、流路孔18から流れ込んだEGRガスを、バルブボディ6の下流端面で開口したアウトレットポートへ導く出口流路である。
シャフト軸受部7は、メタルベアリング13の外環部を保持する円筒状の第1軸受ホルダである。このシャフト軸受部7は、メタルベアリング13の周囲を円周方向に取り囲むように配置されている。
シャフト軸受部7の内部には、流路孔19の流路壁面で開口し、この流路側の開口24から奥側の開口25までバルブシャフト3の軸線方向に真っ直ぐに延びる軸受孔12が形成されている。この軸受孔12の内部には、バルブシャフト3がその軸線方向に往復移動可能に嵌挿されている。
また、軸受孔12の軸線方向の一端側(流路孔側、流路側)には、流路孔19の流路壁面で開口した流路側の開口24が形成されている。
また、軸受孔12の軸線方向の他端側(流路孔側に対して反対側、奥側)には、アクチュエータ収容室26の壁面で開口した奥側の開口25が形成されている。
シャフト軸受部7は、メタルベアリング13の周囲を円周方向に取り囲むように円筒状の形成されている。このシャフト軸受部7には、メタルベアリング13の圧入固定位置を規制する第1規制部としての機能を有する円環状の第1段差、およびシール部材14の圧入固定位置を規制する第2規制部としての機能を有する円環状の第2段差が設けられている。
なお、軸受孔12には、メタルベアリング13の外環部を圧入嵌合する軸受圧入孔、シール部材14の外環部を圧入嵌合するシール圧入孔、およびバッフル15の外周を保持する円筒状の収容孔(パイプ圧入孔)が設けられている。
モータケース8の内部には、モータMを収容する凹状のモータ収容室59が形成されている。このモータケース8の開口部は、モータMのフロントブラケット65により塞がれている。
ギアケース9の内部には、ギアトレーンを収容するギア収容室60が形成されている。このギアケース9の開口部は、センサカバー10により塞がれている。また、ギアケース9の開口周縁には、センサカバー10の結合端面に螺子締結により結合される鍔状の結合フランジ66が設けられている。
ギアケース9には、2連ボールベアリング45、46および円筒カラー47の外環部を保持する円筒状のシャフト軸受部56が一体的に形成されている。このシャフト軸受部56は、2連ボールベアリング45、46および円筒カラー47の周囲を円周方向に取り囲むように配置されている。
シャフト軸受部56は、円筒カラー47の外環部または2連ボールベアリング45、46の外輪を保持する第2軸受ホルダである。このシャフト軸受部56の内部には、出力シャフト35が回転可能に嵌挿される第2軸受孔(以下軸受孔)が設けられている。この軸受孔は、円筒カラー47の外環部が圧入固定される圧入孔を有している。また、ハウジング1のシャフト軸受部7、56間に形成されるアクチュエータ収容室26は、バルブボディ6の結合部またはギアケース9の結合部に複数のスクリューを用いて螺子締結により結合される合成樹脂または金属製のケースカバー67により塞がれている。
センサカバー10は、合成樹脂によって形成されている。このセンサカバー10には、ギアケース9の結合フランジ64の結合端面に複数のスクリュー68を用いて螺子締結により結合される鍔状の結合フランジ69が設けられている。
また、センサカバー10には、モータMのフロントブラケット65から外側へ向かって突出する一対のブラシターミナルと一対のモータターミナルとの電気接続を行う内部接続用コネクタ(図示せず)と、一対の第1、第2モータターミナルおよび複数のセンサターミナルと外部回路(ECUやバッテリ)との電気接続を行う外部接続用コネクタ(図示せず)とが設けられている。
次に、本実施例のメタルベアリング13の詳細を図1ないし図8に基づいて簡単に説明する。
メタルベアリング13は、焼結材で形成され、内部に多数の気孔を有し、その内部気孔に潤滑油が含浸された円筒状の焼結含油軸受(円筒滑り軸受、メタルブッシュ)であって、その摺動孔の孔壁面(内周面)に多数の内部気孔の開口(表面気孔)が形成されている。このメタルベアリング13は、その摺動孔内に嵌挿されるバルブシャフト3の往方向(開弁方向)または復方向(閉弁方向)の直線運動による負圧によって、その内部気孔に浸透している潤滑油がバルブシャフト3との摺動面(内周面)の開口から滲み出すことで、メタルベアリング13の内周面とバルブシャフト3の外周面との摺動部分の油膜を形成し、この油膜によってバルブシャフト3が往復移動可能に支持される。
メタルベアリング13は、バルブシャフト3をその移動方向に摺動可能に支持している。このメタルベアリング13の内部には、バルブシャフト3の外周面をその移動方向に摺動可能に支持する摺動孔が貫通形成されている。また、バルブシャフト3の外周面とメタルベアリング13の内周面との間には、バルブシャフト3の円滑な往復移動のための摺動クリアランスが設けられている。
また、メタルベアリング13は、シャフト軸受部7の軸受圧入孔の壁面に圧入固定される円筒状の外環部を有している。この外環部の外周部分は、シャフト軸受部7の軸受圧入孔に気密的に圧入固定される圧入固定部として使用される。また、外環部は、シャフト軸受部7の第1段差に当接することによってメタルベアリング13の圧入固定位置が規制される。
次に、本実施例のシール部材14の詳細を図1ないし図8に基づいて簡単に説明する。 シール部材14は、例えばL字状の金属補強環71およびI字状の金属補強環72によって補強された密閉シールであって、バルブシャフト3のラジアル方向およびスラスト方向に弾性変形が可能な合成ゴム製のシールゴム(弾性変形部)73を備えている。
シール部材14は、バルブシャフト3の周囲を円周方向に取り囲むように、メタルベアリング13よりも軸受孔12の流路側であるシール圧入孔内に収容されて、シャフト軸受部7の軸受孔12の孔壁面とバルブシャフト3の外周面との間を気密的に密閉する気密シール部材である。
金属補強環71、72は、シャフト軸受部7の軸受孔12のシール圧入孔の壁面に圧入固定される円筒状の外環部を有している。この外環部の外周部分は、軸受孔12のシール圧入孔に液密的に圧入固定される圧入固定部として使用される。また、外環部は、シャフト軸受部7の第2段差に当接することによってシール部材14の圧入固定位置が規制される。
シールゴム73は、良好な摺動性を有するフッ素ゴム、ニトリルゴムまたはアクリルゴム等の合成ゴムによって構成されている。
シールゴム73は、バルブボディ6のシャフト軸受部7の内周とバルブシャフト3の中間軸部23の外周との間に形成される環状隙間を液密的または気密的に密閉シールするガスケット(ダストシール)機能を備えている。
シールゴム73は、バルブシャフト3の中間軸部23の周囲を円周方向に取り囲むように、バルブボディ6のシャフト軸受部7の内部に設置されている。
シールゴム73は、例えばL字状に形成されて、バルブシャフト3の中間軸部23の周囲を円周方向に取り囲む円環部と、この円環部の内周からバルブシャフト3側に斜めに突出した円環状のシールリップを有している。このシールリップは、バルブシャフト3の中間軸部23の外周面(摺動面)に接触するものの、シャフト摺動は可能となっている。
次に、本実施例のバッフル15の詳細を図1ないし図8に基づいて簡単に説明する。
バッフル15は、一端側が開口し、他端側が閉塞されたカップ形状(有底筒状)を呈し、流路孔19を流れるEGRガス中に含まれる異物(PMやデポジットを含む)が軸受孔12内に侵入するのを抑制するカップバッフルである。このバッフル15は、例えばバルブシャフト3と実質同一の線膨張係数を有する薄肉ステンレス鋼等の第1金属によって形成されている。つまりバッフル15は、フィルタ16よりも線膨張係数の小さな材質からなる。
また、バッフル15は、バルブシャフト3の中間軸部23の外周面とシャフト軸受部7の内周面(軸受孔12の孔壁面)との間に設置されている。このバッフル15は、メタルベアリング13およびシール部材14よりも軸受孔12の流路側に保持されて、軸受孔12内から軸受孔12の流路側の開口24を通って流路孔19内へ一部が突出するように設置されている。
バッフル15は、バルブシャフト3の中間軸部23の周囲を円筒状(または角筒状)の充填空間80を隔てて覆う中空筒状のホルダパイプ81、および軸受孔12の流路側の開口24を覆う円環状(または角環状)のカバー82を有している。
ホルダパイプ81は、所定の板厚を有し、バルブシャフト3の中間軸部23の外周面に沿うように軸線方向に延伸されている。このホルダパイプ81は、シャフト軸受部7の軸受孔12内に保持されるパイプ基端部、および軸受孔12の流路側の開口24から流路孔19内へ突出するパイプ突出部等を有している。
パイプ基端部は、シール部材14の金属補強環71、72に接触するように、しかもシャフト軸受部7の軸受孔12のパイプ圧入孔の壁面に圧入固定される円筒状の外環部を有している。
パイプ突出部は、流路孔19を流れる高温のEGRガスに直接晒されるように流路孔19内に露出しており、EGRガス中に含まれる異物が軸受孔12内に侵入するのを抑制するバッフルパイプとしての機能を備えている。
カバー82は、所定の板厚を有し、バルブシャフト3の中間軸部23の周囲を周方向に取り囲むように円環形状(または角環形状)に形成されている。このカバー82の中央部には、その板厚方向に挿通孔83が貫通形成されている。また、カバー82は、流路孔19を流れる高温のEGRガスに直接晒されるように流路孔19内に露出しており、EGRガス中に含まれる異物が軸受孔12内に侵入するのを抑制するバッフルプレートとしての機能を備えている。
挿通孔83は、カバー82の内外を連通するようにカバー82を貫通し、且つバルブシャフト3の中間軸部23がその軸線方向に挿通するように配されている。
バルブシャフト3の中間軸部23とカバー82との間には、バルブシャフト3がその軸線方向に往復移動可能となるように所定のクリアランスが形成されている。
次に、本実施例のフィルタ16の詳細を図1ないし図8に基づいて簡単に説明する。
フィルタ16は、バルブシャフト3およびバッフル15よりも線膨張係数の大きな材質からなるワイヤーメッシュ構造を備えている。このフィルタ16は、第1金属よりも低温収縮性および高温膨張性に優れるアルミニウム合金等の第2金属製の金属細線(ワイヤー、細い金属線)をメッシュ状に編んだワイヤーメッシュを充填空間80内に充填配置したものである。
フィルタ16は、バルブシャフト3の中間軸部23の外周面とバッフル15のホルダパイプ81の内周面との間を塞ぐように充填空間80内に充填配置されている。
なお、充填空間80は、シール部材14の金属補強環71、72およびシールゴム73の端面とカバー82の内面との間の軸方向空間、およびバルブシャフト3の中間軸部23の外周面とバッフル15のホルダパイプ81の内周面との径方向空間を有している。
[実施例1の作用]
次に、本実施例のEGRシステムに使用されるEGR制御弁の作動を図1ないし図8に基づいて簡単に説明する。
ここで、図8(a)は、バルブ本体2がバルブシート11に着座して流路孔17〜19を閉鎖する閉弁(全閉)状態を示した図である。
また、図8(b)は、バルブ本体2がバルブシート11から所定のバルブリフト量分だけ流路孔17側に外開き(リフト)して流路孔17〜19を開放する開弁状態を示した図である。
本実施例のEGRバルブを往復駆動するモータMは、ECUによって通電制御されるように構成されている。
ここで、ECUは、イグニッションスイッチがオン(IG・ON)されると、先ず、エンジンの運転状況(エンジン情報)または運転条件(状態)を計算(算出)するのに必要な各種センサの出力信号を取得(入力)し、エンジンの運転状況または運転条件およびROMに格納されたプログラムに基づいて、電動アクチュエータのモータMを電子制御するように構成されている。
ここで、モータMへの電力供給が成されない運転状況(エンジンの運転状況)では、リターンスプリング4の付勢力によって、バルブ本体2がバルブシート11のシートエッジ(弁座)に着座することにより、バルブシート11の流路孔18を閉鎖する閉弁(全閉)状態となる(図8(a)参照)。
したがって、バルブシート11の中央部に貫通形成される連通孔(EGR制御弁の弁孔)である流路孔18が閉鎖されることで、バルブボディ6内に形成されるEGRガス流路(流路孔17〜19)が閉鎖される。これにより、EGRガスが、エアクリーナを通過した清浄な吸気(新気)に混入しない(EGRカット)。
次に、EGR制御弁を開弁させるような運転状況(エンジンの運転状況)になると、EGRバルブがその運転状況に対応した所定のバルブ開度(バルブリフト量またはストローク量)に開弁するように開弁作動させる。
そして、モータMの内部導体(モータ巻線部、電機子コイル等)に電力(モータ駆動電流またはモータ印加電圧)が供給され、モータMの内部導体に開弁方向(EGRバルブの開き側)のモータ駆動電流が流れる。よって、モータMのモータシャフト29が開弁方向に回転させる。これにより、モータMの駆動トルクが、ピニオンギア31、中間ギア32および出力ギア33に伝達される。
そして、出力ギア33と一体回転可能に連結した出力シャフト35が、出力ギア33の回転に伴って所定の回転角度分だけ開弁方向に回転する。
そして、出力シャフト35から駆動トルクが伝達された出力レバー41が、出力シャフト35の回転に伴って所定の回転角度(出力ギア33の作動角度と等しい回転角度)分だけ開弁方向に回転する。
ここで、出力レバー41の突出端部、つまり出力シャフト35の回転中心軸から所定の径方向距離分だけ偏芯した位置にピボットピン42が取り付けられている。そして、ピボットピン42に支持されたフォロア43は、出力シャフト35および出力レバー41が回転すると、フォロア43の外周部(外輪)がスコッチヨーク5のヨーク溝58の溝側面と摺動接触することにより、出力シャフト35および出力レバー41の回転運動がバルブシャフト3の直線(往復)運動に変換される。
そして、リターンスプリング4の付勢力に抗して、バルブシャフト3およびスコッチヨーク5がポペット弁体開き側(EGRバルブの開き側)へ直線移動する。このとき、シャフト軸受部7のメタルベアリング13によってバルブシャフト3がその移動方向にガイドされているので、バルブシャフト3もポペット弁体開き側へ直線移動する。
そして、バルブシャフト3の直線移動に伴って、バルブシャフト3に一体移動可能に連結されたバルブ本体2が、バルブシート11より離脱して、エンジンの運転状況に対応した所定のバルブリフト量分だけ流路孔17側へ向かって外開きすることにより、バルブシート11の流路孔18を開放する開弁状態となる(図8(b)参照)。
したがって、バルブシート11の流路孔18が開放されることで、バルブボディ6内に形成されるEGRガス流路(流路孔17〜19)が開放される。
このため、エンジンの各気筒より流出した排気の一部であるEGRガスが、排気管内に形成される排気通路の分岐部から、EGRガス流路を経由して、吸気管内に形成される吸気通路の合流部へ再循環される。これにより、エンジンの各気筒に供給される吸気にEGRガスが混入される。
これによって、排気中に含まれる有害物質(例えばNOx等)が低減される。
このとき、バルブシャフト3の中間軸部23は、EGRバルブの閉弁時には、図7および図8(a)に示したように、シャフト軸受部7の軸受孔12、シール部材14またはバッフル15内に位置していた部位(図8にメッシュで示した部分)Aが、図7および図8(b)に示したように、バルブ本体2のストローク分だけ、バッフル15の挿通孔83から流路孔19内に突出する。このため、バルブ本体2、バルブシャフト3の第1突出軸部21および流路孔19内に突出した中間軸部23は、流路孔17〜19内を流れるEGRガスに晒されることになり、上述したように、バルブ本体2、バルブシャフト3の第1突出軸部21および中間軸部23の外周面にデポジットが付着する。
また、EGR制御弁を全閉(閉弁)させるような運転状況(エンジンの運転状況)になると、モータMの内部導体に電力(モータ駆動電流またはモータ印加電圧)が供給され、モータMの内部導体に閉弁方向(EGRバルブの閉じ側)のモータ駆動電流が流れる。よって、モータMのモータシャフト29が閉弁方向に回転する。
これにより、バルブ本体2およびバルブシャフト3がリターンスプリング4の付勢力をアシストして閉じ側へ閉弁駆動される。
したがって、バルブシート11の流路孔18が閉鎖されることで、バルブボディ6内に形成されるEGRガス流路(流路孔17〜19)が閉鎖される。これにより、EGRガスが、エアクリーナを通過した清浄な吸気(新気)に混入しない(EGRカット)。
このとき、EGRバルブの開閉弁時に流路孔19内に突出していた中間軸部23の部位Aは、図7および図8(a)に示したように、シャフト軸受部7の軸受孔12、シール部材14またはバッフル15内に戻される。
そして、バッフル15の挿通孔83を通り抜ける際に、バルブシャフト3の中間軸部23とバッフル15のカバー82との間のクリアランスよりも中間軸部23の外周面から突出した状態で、中間軸部23の外周面に付着していたデポジットは、バッフル15のカバー82によって削り落とされる。
そして、残ったデポジットは、充填空間80内に充填配置されたフィルタ16に捕集または捕捉される。
ところで、本実施例のEGR制御弁においては、フィルタ16の線膨張係数が、バルブシャフト3およびバッフル15の線膨張係数よりも大きいため、環境温度が比較的高温時には、つまり高温環境下では、バルブシャフト3の中間軸部23の外周面に対するフィルタ16の接触力が大きくなる(図7(b)の白抜き矢印参照)。すなわち、エンジン運転中のようなEGR制御弁の使用環境が比較的高温時には、バルブシャフト3の外周面に対するフィルタ16の環状部分の大きな接触力によりデポジット掻き落とし効果が得られる。このとき、バルブシャフト3に付着したデポジットが軟化するため、フィルタ16の環状部分によるデポジットの掻き落とし効果が大きくなる。
したがって、シャフト軸受部7に保持されるバッフル15の充填空間80内に充填配置されるフィルタ16は、バルブシャフト3の中間軸部23の外周面に接触する環状部分が、バルブシャフト3の中間軸部23の外周面に付着したデポジットを掻き落とすスクレーピング機能を備えることになる。特に、エンジンのEGR系の高温環境下でバルブシャフト3の中間軸部23に付着した高い粘着性を有するデポジットであっても、フィルタ16の環状部分でバルブシャフト3の中間軸部23の外周面から掻き落とすことができる。
一方、寒冷時等のエンジン始動直後のようなEGR制御弁の使用環境が比較的低温時には、つまり低温環境下では、バルブシャフト3の外周面に対するフィルタ16の環状部分の接触力が小さい(図7(a)の白抜き矢印参照)。このとき、バルブシャフト3に付着したデポジットが硬化(堆積固化)するが、フィルタ16の環状部分の接触力の低下によりフィルタ16の環状部分に対するバルブシャフト3の摺動抵抗が小さくなる。
これにより、本実施例のEGR制御弁においては、環境温度が低温である程、フィルタ16とバルブシャフト3との間の摺動抵抗が小さくなる摺動特性を備えることになる。
[実施例1の効果]
以上のように、本実施例のEGR制御弁においては、フィルタ16よりも線膨張係数の小さな材質からなるバルブシャフト3の外周面とバッフル15のホルダパイプ81の内周面との間に、バルブシャフト3およびバッフル15よりも線膨張係数の大きな材質からなるワイヤーメッシュ構造のフィルタ16を配置している。特にワイヤーメッシュ構造のフィルタ16を充填空間80内に充填配置している。
バルブシャフト3は、バッフル15と実質的同一の線膨張係数を有する第1金属(例えばステンレス鋼等)によって形成されている。
一方、フィルタ16は、第1金属よりも低温収縮性および高温膨張性に優れる第2金属(例えばアルミニウム合金等)によって形成されている。すなわち、フィルタ16は、バルブシャフト3およびバッフル15よりも線膨張係数の大きな材質からなるワイヤーメッシュ構造を備えている。
これによって、デポジットが流動する比較的高温時は、バルブシャフト3およびバッフル15とフィルタ16との線膨張係数差によって、フィルタ16の熱膨張に伴いフィルタ16とバルブシャフト3との接触力が大きくなる作用効果が得られる。すなわち、エンジンのEGR系の高温環境(高温のEGRガスにEGRバルブ晒されるような温度環境)下では、バルブシャフト3に付着するデポジットは、高温で軟化する性質があるため、フィルタ16によるデポジット捕集効果と合わせて、デポジットが軟化する比較的高温時にフィルタ16の環状部分の大きな接触力によりデポジット掻き落とし効果が得られる。
一方、デポジットが硬化する比較的低温時では、バルブシャフト3およびバッフル15とフィルタ16との線膨張係数差によってフィルタ16とバルブシャフト3との接触力が小さくなる作用効果が得られる。すなわち、エンジン始動直後のように低温環境下では、フィルタ16とバルブシャフト3との接触力が小さくなるので、バルブシャフト3の摺動抵抗を低減することができる。
したがって、バルブシャフト3とフィルタ16との間の摺動性を向上することができるので、フィルタ16に対するバルブシャフト3の軸線方向への往復運動が良好となる。これにより、高い粘着性を有するデポジットをバルブシャフト3の中間軸部23の外周面から掻き落とすデポジット除去機能をフィルタ16に付加した場合でも、EGRバルブの動作不良の発生を抑制することができる。
[変形例]
本実施例では、ギアトレーンの出力ギア33または出力シャフト35の回転往復(回動)運動をEGRバルブの直線往復運動(バルブシャフト3の軸線方向の往復運動)に変換する運動方向変換機構として、スコッチヨーク5、出力レバー41、ピボットピン42およびフォロア43等を含む変換機構を採用しているが、運動方向変換機構として、カムまたはスクリューを含む変換機構を採用しても良い。
本実施例では、EGRバルブをその軸線方向に開閉駆動するアクチュエータとして、
モータM、ギアトレーンおよび変換機構を有する電動アクチュエータを採用しているが、電磁(ソレノイド)アクチュエータや流体圧作動アクチュエータを採用しても良い。
本実施例では、本発明の排気制御弁を、内燃機関の排気循環装置(EGRシステム)に使用されるEGR制御弁に適用しているが、本発明の排気制御弁を、内燃機関のEGR系に組み込まれるEGRクーラバイパス弁等に適用しても良い。また、内燃機関の排気系に組み込まれるウェイストゲート弁、スクロール流路切替弁、排気流量制御弁、排気圧力制御弁、排気流路切替弁または排気絞り弁等に適用しても良い。
また、EGR制御弁や排気制御弁の弁体として、ポペット型のEGRバルブを採用しているが、バルブとシャフトとの間に変換機構を介することにより、バタフライバルブ、フラップバルブ、プレートバルブ、ロータリバルブ等の回転型バルブを採用しても良い。また、ダブルポペットバルブを採用しても良い。
また、シャフト(弁軸)としてバルブシャフト3の代わりに、軸線方向に延びる作動ロッドを用いても良い。
また、出力シャフト35の第2突出軸部(出力部)22に出力レバー41を組み付ける前に、予め出力レバー41、ピボットピン42およびフォロア43を組み立てて、これらをユニット(サブアッシー)化したフォロアサブアッセンブリを構成し、フォロアサブアッセンブリを出力シャフト35の第2突出軸部(出力部)22に組み付けるようにしても良い。
また、ボールベアリングよりなるフォロア43の代わりに、ピボットピン(支軸)42の外周に回転自在に支持されるフォロアローラを使用しても良い。
本実施例では、EGR(排気)制御弁のバルブとして、ポペット弁体(バルブ本体2)がハウジング1のバルブシート11の弁座に着座している閉弁(全閉)状態から、バルブ本体2がバルブシート11よりも排気の流れ方向の上流側に形成される第1流路(流路孔17)へ向かって所定のバルブリフト量分だけ外開き(リフト)する外開き弁方式のポペット型EGRバルブを採用しているが、EGR(排気)制御弁のバルブとして、ポペット弁体がハウジング1のバルブシート11の弁座に着座している閉弁(全閉)状態から、ポペット弁体がバルブシート11よりも排気の流れ方向の下流側に形成される第2流路(流路孔19)へ向かって所定のバルブリフト量分だけ内開き(リフト)する内開き弁方式のポペット型EGRバルブを採用しても良い。
本実施例では、ハウジング1のシャフト軸受部7の軸受孔として、バルブシート11よりも排気の流れ方向の下流側(例えば内燃機関(エンジン)の吸気管内の吸気通路側)に位置する第2流路(流路孔19)の流路壁面で開口し、且つこの流路側の開口24から奥側へ延びる軸受孔12を採用しているが、ハウジング1のシャフト軸受部7の軸受孔として、バルブシート11よりも排気の流れ方向の上流側(例えば内燃機関(エンジン)の排気管内の排気通路側)に位置する第1流路(流路孔17)の流路壁面で開口し、且つこの流路側の開口から奥側へ延びる軸受孔を採用しても良い。
この場合、EGRバルブの弁軸(バルブシャフト3)の第1突出軸部21は、軸受孔の開口から第1流路(流路孔17)へ突出し、且つ第1流路(流路孔17)から弁孔(流路孔18)を通り抜けて第2流路(流路孔19)内へ突出するように構成される。
本実施例では、ポペット弁体(バルブ本体2)の外周に、バルブシート11のシートエッジ(弁座)に着座可能な円錐台形状のバルブシール面を設けたが、ポペット弁体の外周に、バルブシート11の開口周縁部(弁座)に着座可能な円環状のバルブシール面を設けても良い。
また、例えば自動車等の車両に搭載される内燃機関(エンジン)として、多気筒ディーゼルエンジンの代わりに、多気筒ガソリンエンジンを用いても良い。また、単気筒エンジンに適用しても良い。
1 ハウジング
2 バルブ本体(ポペット弁体)
3 バルブシャフト(弁軸)
7 シャフト軸受部
11 バルブシート
12 軸受孔
13 メタルベアリング(軸受部材)
14 シール部材
15 バッフル
16 フィルタ

Claims (7)

  1. (a)内燃機関の気筒から排出された排気が流れる流路(17〜19)、この流路(17〜19)の周囲に設けられた環状のシート(11)、および前記流路(17〜19)の壁面で開口し、且つこの流路側の開口(24)から奥側まで延びる軸受孔(12)を有するハウジング(1、6、7)と、
    (b)前記シート(11)に接離して前記流路(17〜19)を開閉する弁体(2)、およびこの弁体(2)と一体移動可能に設けられて、前記軸受孔(12)内に往復移動可能に収容される弁軸(3)を有し、前記弁体(2)および前記弁軸(3)の軸線方向に往復移動するバルブと、
    (c)前記軸受孔(12)の奥側に設置されて、前記弁軸(3)をその軸線方向に往復摺動可能に支持する筒状の軸受部材(4)と、
    (d)この軸受部材(4)よりも前記軸受孔(12)の流路側に設置されて、前記弁軸(3)の周囲を充填空間(80)を隔てて覆う中空筒状のパイプ(81)と、
    (e)前記弁軸(3)の外面と前記パイプ(81)の内面との間を塞ぐように前記充填空間(80)内に配置されて、前記弁軸に付着した異物を捕集または捕捉するフィルタ(16)と
    を備え、
    前記フィルタ(16)は、前記弁軸(3)および前記パイプ(81)よりも線膨張係数の大きな材質からなるワイヤーメッシュを採用していることを特徴とする排気制御弁。
  2. 請求項1に記載の排気制御弁において、
    前記パイプ(81)は、排気中に含まれる異物の前記軸受孔(12)内への侵入を抑制するカップ形状のバッフル(15)に設けられていることを特徴とする排気制御弁。
  3. 請求項2に記載の排気制御弁において、
    前記バッフル(15)は、前記パイプ(81)の流路側端部に連結されて、前記軸受孔(12)の流路側の開口(24)を覆うカバー(82)を有していることを特徴とする排気制御弁。
  4. 請求項3に記載の排気制御弁において、
    前記バッフル(15)は、前記カバー(82)の内外を連通するよう貫通し、且つ前記弁軸(3)がその軸線方向に挿通可能な挿通孔(83)を有していることを特徴とする排気制御弁。
  5. 請求項1ないし請求項4のうちいずれか1つに記載の排気制御弁において、
    前記弁軸(3)は、前記パイプ(81)と実質的同一の線膨張係数を有する第1金属によって形成されており、
    前記フィルタ(16)は、前記第1金属よりも低温収縮性および高温膨張性に優れる第2金属によって形成されていることを特徴とする排気制御弁。
  6. 請求項1ないし請求項5のうちいずれか1つに記載の排気制御弁において、
    前記フィルタ(16)は、前記弁軸(3)の外面に接触する環状部分を有し、
    前記フィルタ(16)の温度環境が高温環境下では、前記フィルタ(16)の環状部分が、前記弁軸(3)の外面に付着したデポジットを掻き落とすスクレーピング機能を有していることを特徴とする排気制御弁。
  7. 請求項1ないし請求項6のうちいずれか1つに記載の排気制御弁において、
    前記弁軸(3)および前記パイプ(81)は、前記フィルタ(16)よりも線膨張係数の小さな材質からなることを特徴とする排気制御弁。
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