JP3550907B2 - 排気ガス再循環装置用バルブ - Google Patents

Description

【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等を適切に行う必要がある。そこで、従来から、排気ガス再循環装置用バルブ（以下、ＥＧＲバルブと呼ぶ。）にて排気ガスの量およびタイミング等を制御している。
【０００４】
このＥＧＲバルブは、例えば図４に示すように、排気管（エキゾーストマニホールド）に連通する流入口２０１ｃと、この流入口２０１ｃと吸入管（インテークマニホールド）とを連通させる弁口２０２と、この弁口２０２を開閉する弁体２０３と、この弁体２０３を駆動するシャフト２０４とを有している。なお、この例では、ハウジング２０１の内部空間２０１ｂは、吸入管の一部を構成している。
【０００５】
そして、弁体を駆動するシャフト２０４がハウジング２０１に形成された貫通穴２０５ｂを貫通してハウジング２０１内外を貫通し、ハウジング２０１の外部でシャフト２０４の一端がダイヤフラム２０７に連結されている。
因みに、弁口２０２の開閉作動は、ダイヤフラム２０７によって仕切られた負圧室２０８と大気圧室２０９との圧力差によりダイヤフラム２０７を変位させてシャフト２０４を駆動することによって行っている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、通常ブローバイガスを再び吸入管に還流させるブローバイガス還元装置がエンジンに設けられているため、吸入路内には、ブローバイガスに含まれるエンジオイルが霧状（ミスト状）に漂っている。
このため、吸入路内壁に付着した霧状のエンジンオイルが次第に凝縮し、この凝縮したエンジンオイルが壁面を伝って下方に流れていく。そして、図４に示すように、シャフト２０４が略水平方向に配設されている場合には、壁面を伝ってきたエンジンオイルが、シャフト２０４の摺動とともに大気圧室内に流れ込み、最終的に大気圧室の呼吸穴２１０よりＥＧＲバルブ外に漏れ出してしまうという問題が発生する。
【０００７】
この問題に対して、例えば大気圧室が上方となるようにシャフトを略鉛直方向に配設するといった手段が考えられるが、ＥＧＲバルブは、一般的に吸気管の近傍に配設されており、かつ、吸入管と車両ボンネットとの間の隙間は小さいため、上記のようにＥＧＲバルブを配設することは、ボンネットの高さが高くなってしまうという新たな問題が発生する。
【０００８】
本発明は、上記点に鑑み、エンジンオイル等の潤滑油が排気ガス再循環装置用バルブから外部に漏れだすことを防止することを目的とする。
【０００９】
【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、３に記載の発明では、突起部（２０５ａ）の先端側に、少なくとも上方に向けて突出する突出部（２０５ｃ）を形成したことを特徴とする。
これにより、突起部（２０５ａ）の外周面と突出部（２０５ｃ）とによって、溝部（凹部）が形成されるので、ハウジング（２０１）の内壁を伝って流れてきたオイルは、前記溝部を伝って下方側に流れていく。したがって、オイルが、シャフト（２０４）と貫通穴（２０５ｂ）の壁面との隙間からハウジング（２０１）外部に漏れ出すことを防止することができる。
【００１０】
また、突起部（２０５ａ）の先端側に突出部（２０５ｃ）を形成するといった簡便な手段で、オイルがハウジング（２０１）外部に漏れ出すことを防止することができるので、Ｏリングやリップシール等によってシャフト（２０４）と貫通穴（２０５ｂ）の壁面との隙間を密閉する手段に比べて製造原価上昇が小さい。したがって、排気ガス再循環装置用バルブの製造原価上昇を抑制しつつ、オイル等の潤滑油が排気ガス再循環装置用バルブから外部に漏れ出すことを防止することができる。
【００１１】
請求項２、３に記載の発明では、突起部（２０５ａ）の先端側の全周に渡って、突起部（２０５ａ）の径外方側に向けて延びる突出部（２０５ｃ）を形成したことを特徴とする。
これにより、本発明に係る排気ガス再循環装置用バルブのシャフト（２０４）が略水平となるように排気ガス再循環装置用バルブが内燃機関（排気ガス再循環装置）に装着されたときに、請求項１に記載の排気ガス再循環装置用バルブと同様な効果を得ることができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明では、突出部（２０５ｃ）は、シャフト（２０４）の軸方向に所定の間隔を有して複数個形成されていることを特徴とする。
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。
【００１３】
【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。
【００１４】
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。
【００１５】
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４ａ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。
【００１６】
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が入力されている。
【００１７】
そして、制御装置４は信号５ａ、６ａ、７ａ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を開閉する。
次に、ＥＧＲバルブ２の構造について述べる。
図２は、ＥＧＲバルブ２の断面を示しており、２０１は、吸入空気が流通する吸入路に排気ガスを導く排気路２０１ａの一部を構成する金属製（本実施形態では、アルミニウム）のハウジングであり、このハウジング２０１には、排気路２０１ａと吸入路とを連通させる弁口２０２が形成されている。なお、ハウジング２０１の空間２０１ｂは、吸入路の一部をも兼ねており、吸入空気が、空間２０１ｂを紙面直角方向に流通するようになっている。
【００１８】
また、２０３は、弁口２０２を開閉する金属製の弁体であり、２０４は、ハウジング２０１内で弁体２０３に連結して弁体２０３を作動させるシャフトである。このシャフト２０４は、ハウジング２０１に形成された保持部２０５にて摺動可能に保持され、かつ、ＥＧＲバルブ２をエンジン１０に装着した状態で略水平となるように配設されている。
【００１９】
因みに、２０２ａは、弁体２０３を着座させるバルブシートであり、このバルブシート２０２ａは、排気ガスの熱からハウジング２０１を保護するとともに、弁体２０３着座時の衝撃力に伴う磨耗を防止するためステンレス等の金属で構成されている。
ところで、保持部２０５は、空間２０１ｂの内方側に向けて突出する突起部２０５ａと、この突起部２０５ａの先端からハウジング２０１の外部まで貫通する貫通穴２０５ｂと、突起部２０５ａの先端の全周に渡って突起部２０５ａの径外方側に向けて延びるフランジ部（突出部）２０５ｃとから構成されている。そして、シャフト２０４が貫通穴２０５ｂを貫通して空間２０１ｂから空間２０１ｂ外まで延びて、後述するダイヤフラム２０７に連結している。
【００２０】
また、２０６は、シャフト２０４を駆動する駆動部のケーシングであり、このケーシング２０６と、圧力に応じて変位する薄膜状のダイヤフラム２０７とによって、負圧調圧装置３からの負圧が導かれる負圧室２０８が形成されている。
そして、ダイヤフラム２０７を挟んで空間２０１ｂ側には大気圧室２０９が形成されており、この大気圧室２０９は、大気（外部）連通する呼吸穴２１０によって内部の圧力が大気圧に保たれている。なお、シャフト２０４の駆動（弁口２０２の開閉）は、大気圧室２０９と負圧室２０８との圧力差を負圧調圧装置３により制御してダイヤフラム２０７を変位させることにより行う。
【００２１】
また、２１１は、負圧室２０８内に配設されてダイヤフラム２０７を大気圧室２０９側に押圧するコイルバネであり、２１２、２１３は、ダイヤフラム２０７がシャフト２０４との結合部位で局所的に変位することを防止する金属製のプレートである。なお、負圧室２０８側のプレート２１２は、コイルバネ２１１の座りを安定させるバネ座機能（Ａの部分）、およびプレート２１２の一部（Ｂ部）をケーシングに衝突させることにより、ダイヤフラム２０７の最大変位（弁口２０２の最大開度）を機械的に規制するストッパ機能をも有している。
【００２２】
次に、本実施形態に係るＥＧＲバルブ２の特徴を述べる。
前述のごとく、吸入路内に漂っているミスト状のエンジンオイルの一部は、ハウジング２０１の内壁面を伝って保持部２０５に向かって流れる。このとき、突起部２０５ａの外周面とフランジ部２０５ｃとによって、図２に示すように、溝部（凹部）２０５ｄが形成されるので、保持部２０５に向かって流れてきたエンジンオイルは、溝部２０５ｄを伝って下方側に流れていく。したがって、エンジンオイルが、シャフト２０４と貫通穴２０５ｂの壁面との隙間から大気圧室２０９に流れ込むことが防止される。
【００２３】
ところで、上記説明からも明らかなように、溝部２０５ｄは、少なくとも保持部２０５の上方側に形成されていれば、エンジンオイルが大気圧室２０９に流れ込むこと防止することができるので、フランジ部２０５ｃは、前述のごとく突起部２０５ａの先端の全周に渡って形成する必要はなく、突起部２０５ａの先端側に少なくとも上方に向けて突出する部分があればよい。
【００２４】
また、本実施形態によれば、突起部２０５ａの先端にフランジ部２０５ｃを形成するといった簡便な手段で、エンジンオイルが大気圧室２０９に流れ込むことを防止することができるので、Ｏリングやリップシール等によってシャフト２０４と貫通穴２０５ｂの壁面との隙間を密閉する手段に比べて製造原価上昇が小さい。
【００２５】
したがって、ＥＧＲバルブ２の製造原価上昇を抑制しつつ、エンジンオイル等の潤滑油がＥＧＲバルブ２から外部に漏れだすことを防止することができる。
（第２実施形態）
本実施形態は、フランジ部２０５ｃを、図３に示すように、シャフト２０４軸方向に所定の間隔を有して複数個（本実施形態では、３個）形成したものである。これにより、より確実にエンジンオイル等の潤滑油がＥＧＲバルブ２から外部に漏れだすことを防止することができる。
【００２６】
ところで、上述の実施形態では、フランジ部２０５ｃを突起部２０５ａの先端に形成したが、フランジ部２０５ｃを形成する部位は、厳密に突起部２０５ａの先端に限定されるものではなく、突起部２０５ａの外周面とフランジ部２０５ｃとによって溝部２０５ｄが形成される程度に先端側の部位に形成すればよい。
また、シャフト２０４の配設状態は、厳密に水平に限定されるものではなく、空間２０１ｂから大気圧室２０９に向けてエンジンオイルが流れ込む程度の状態をいうものである。
【００２７】
また、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ＥＧＲ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、および排気ガスの圧力（動圧）を利用して吸入空気を加圧して吸入する、いわゆるターボチャージャ付きエンジンに対しても実施することができる。
【００２８】
なお、ターボチャージャ付きエンジンでは、排気路内および吸気路内に吸入空気を加圧するタービンが配設されているため、このタービンを潤滑および冷却する潤滑油が吸入空気中に混入してしまい、ターボチャージャを有していないエンジンに比べて、空間２０１ｂのオイルミストが多いので、ＥＧＲバルブ２からオイルが漏れ出す問題が発生し易い。したがって、ターボチャージャ付きエンジンに本発明に係るＥＧＲバルブ２を適用すると、より効果的である。
【００２９】
また、上述の実施形態では、単純に弁口２０２の開閉を行うタイプのＥＧＲバルブであっが、ポテンショメータ等を利用した弁口２０２の開度を検出する開度センサを有して、弁口２０２の開度を信号５ａ、６ａ、７ａに基づいて段階的もしくは連続的に制御するＥＧＲバルブにも適用することができる。
【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】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】
２０１…ハウジング、２０２…弁口、２０３…弁体、２０４…シャフト、
２０５…保持部、２０５ａ…突起部、２０５ｂ…貫通穴、
２０５ｃ…フランジ部（突出部）、２０６…ケーシング、
２０７…ダイヤフラム、２０８…負圧室、２０９…大気圧室、
２１０…呼吸穴、２１１…コイルバネ、２１２、２１３…プレート。

Claims (2)

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、
   前記吸入空気が流通する吸入路に、前記排気ガスを導く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、前記吸入路と前記排気路とを連通させる弁口（２０２）と、
   前記弁口（２０２）の開度を調節する弁体（２０３）と、
   前記ハウジング（２０１）に形成され、前記ハウジング（２０１）内方側に向けて突出する突起部（２０５ａ）と、
   前記突起部（２０５ａ）に形成され、前記突起部（２０５ａ）の先端から前記ハウジング（２０１）の外部まで貫通する貫通穴（２０５ｂ）と、
   前記弁体（２０３）と前記ハウジング（２０１）内で連結し、前記貫通穴（２０５ｂ）を貫通して前記ハウジング（２０１）の内部から外部まで略水平方向に延びるとともに、前記貫通穴（２０５ｂ）内で摺動して駆動されるシャフト（２０４）と、
   前記ハウジング（２０１）の外部で前記シャフト（２０４）に連結し、前記シャフト（２０４）を駆動する駆動部（２０６〜２０８）と、
   前記突起部（２０５ａ）の先端側に形成され、少なくとも上方に向けて突出する突出部（２０５ｃ）とを有し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. 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、
   前記吸入空気が流通する吸入路に、前記排気ガスを導く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、前記吸入路と前記排気路とを連通させる弁口（２０２）と、
   前記弁口（２０２）の開度を調節する弁体（２０３）と、
   前記ハウジング（２０１）に形成され、前記ハウジング（２０１）の内方側に向けて突出する突起部（２０５ａ）と、
   前記突起部（２０５ａ）に形成され、前記突起部（２０５ａ）の先端から前記ハウジング（２０１）の外部まで貫通する貫通穴（２０５ｂ）と、
   前記弁体（２０３）と前記ハウジング（２０１）内で連結し、前記貫通穴（２０５ｂ）を貫通して前記ハウジング（２０１）の内部から外部まで延びるとともに、前記貫通穴（２０５ｂ）内で摺動して駆動されるシャフト（２０４）と、
   前記ハウジング（２０１）の外部で前記シャフト（２０４）に連結し、前記シャフト（２０４）を駆動する駆動部（２０６〜２０８）と、
   前記突起部（２０５ａ）の先端側全周に渡って形成され、前記突起部（２０５ａ）の径外方側に向けて延びる突出部（２０５ｃ）とを有することを特徴とする排気ガス再循環装置用バルブ。
   
   【請求項３】前記突出部（２０５ｃ）は、前記シャフト（２０４）の軸方向に所定の間隔を有して複数個形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。

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