JP3989514B2 - 排気ガス再循環装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の排気ガスの一部を吸気管内の吸気通路へ再循環させるようようにした排気ガス再循環装置に関するもので、特に吸気通路内に混入させる排気ガスの流量を調節する排気ガス再循環装置用バルブに使用される流量制御弁に係わる。

［従来の技術］
従来より、内燃機関の排気管を流れる排気ガスの一部である排気再循環ガス（ＥＧＲガス）を吸気管内を流れる吸入空気中に混入させることにより、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（例えば窒素酸化物）の低減を図るようにした排気ガス再循環装置が知られている。しかし、排気ガス再循環は、内燃機関の出力の低下および内燃機関の運転性の低下を伴うので、吸気管に還流させるＥＧＲガスの排気ガス還流量（ＥＧＲ量）を調節する必要がある。

そこで、従来より、排気ガス再循環装置の排気ガス還流管内に形成される排気ガス還流路の開口度合または開口面積を調節するための排気ガス再循環装置用の流量制御弁（以下ＥＧＲ制御弁と呼ぶ）が設けられている。ここで、駆動モータおよび減速機構によって構成される動力ユニットによってＥＧＲ制御弁のバルブと一体的に動作するシャフトを往復方向に駆動するようにした排気ガス再循環装置が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。例えば内燃機関の排気管を流れる排気ガスの一部であるＥＧＲガスを吸気管内に混入させるための排気ガス還流管内に形成される排気ガス還流路に、ＥＧＲ制御弁のバルブがバルブ全閉位置とバルブ全開位置との範囲内において開閉自在に収容されている。

これにより、内燃機関の各気筒内に吸い込まれた吸入空気は、エミッションを低減するために、内燃機関の運転条件または運転状態毎に設定されたＥＧＲ量になるように、ＥＧＲ制御弁のバルブの弁開度、つまり排気ガス還流路の開口度合または開口面積がリニアに調節され、排気ガス還流管を介して排気管からのＥＧＲガスとミキシングされるように構成されている。

［従来の技術の不具合］
ところが、従来の排気ガス再循環装置においては、排気ガス還流管、例えばバルブハウジング内に嵌め合わされた円管形状のノズル内に形成される排気ガス還流路に、ＥＧＲガス中に含まれる燃焼生成物（酸化物または炭化物）のデポジットが排気ガス還流路中の淀み部分に堆積する可能性がある。そして、燃焼生成物のデポジット（堆積物）が、ＥＧＲ制御弁のバルブの外周部とノズルの流路壁面（内壁面）との間に付着した場合には、バルブとノズルとが固着し、内燃機関の始動時に、ＥＧＲ制御弁のバルブを全閉位置から引き剥がせず、ＥＧＲガスを吸気管内を流れる吸入空気中に混入させることができなくなるという問題が生じている。

また、冬季等の寒冷時には、エンジンルーム内雰囲気は低外気温（例えば０℃以下）にまで低下するが、エンジンの回転速度を高速回転の状態で車両を走行した後に、内燃機関を停止すると、エンジンルーム内雰囲気は非常に熱的に厳しい状態になる（デッドソーク）。この場合、ＥＧＲ制御弁のバルブの外周部とノズルの内壁面との間に付着したデポジットは、比較的に高温の状態と比較的に低温の状態とを繰り返すことによって、バルブとノズルとの固着力（粘着力）が更にアップするという問題が生じている。特に、バルブ全閉位置からの開弁力が小さい動力ユニットを使用した場合には、ＥＧＲ制御弁のバルブをバルブ全閉位置から引き剥がし難いという問題が生じている。

また、ＥＧＲ制御弁のシャフトとハウジングの貫通穴との間に形成される環状隙間にデポジットが付着すると、ＥＧＲ制御弁のバルブの外周部とノズルの内壁面との粘着力が更にアップするため、ＥＧＲ制御弁のバルブを全閉位置から引き剥がし難いという問題が生じている。また、バルブの外周部とノズルの内壁面との隙間を気密化するためのシールリングとバルブの外周部との間にデポジットが付着すると、シールリングの動きが悪くなり、バルブ全閉位置から全開側への作動抵抗がアップするため、ＥＧＲ制御弁のバルブをバルブ全閉位置から引き剥がし難いという問題が生じている。
国際公開公報 ＷＯ０１／０７８０８ Ａ１（第１−２７頁、図１−図６） 国際公開公報 ＷＯ００／０６８８５ Ａ１（第１−２７頁、図１−図９）

本発明の目的は、流量制御弁のバルブの外周部にデポジットが付着しても、流量制御弁のバルブをバルブ全閉位置から容易に全開側へ動かすことのできる排気ガス再循環装置を提供することにある。また、バルブ全閉位置で付着したデポジットをバルブ全閉位置付近での開閉動作によって掻き落とすことのできる排気ガス再循環装置を提供することにある。

請求項１に記載の発明によれば、内燃機関の運転停止後に、内燃機関の運転を停止した時から駆動モータに供給する作動電流が所定値以下に下がるまでの間、流量制御弁のバルブをバルブ全閉位置付近で所定の開度だけ開閉動作させることにより、例えばバルブ全閉位置で付着したデポジットをバルブによって掻き落とすことができる。これにより、バルブとバルブハウジングとが固着することはなく、内燃機関の始動時に、流量制御弁のバルブを全閉位置から容易に動かすことができる。それによって、バルブハウジング内において流量制御弁のバルブを所定の開度に制御できるので、所望の排気ガス還流量（ＥＧＲ量）のＥＧＲガスを吸気管内を流れる吸入空気中に混入させることができる。したがって、最高燃焼温度が低下し、排気ガス中に含まれる有害物質（例えば窒素酸化物）の低減を図ることができる。

請求項１に記載の発明によれば、内燃機関の運転を停止した時から駆動モータに供給する作動電流が所定値以下に下がるまでの間、流量制御弁のバルブをバルブ全閉位置付近で所定の開度だけ開閉動作させることにより、内燃機関の運転停止後、つまり車両用交流発電機（オルタネータ）による充電停止後の駆動モータへの通電時間を短縮できるので、車両用交流発電機によって充電される車載用バッテリの寿命を長寿命化することができる。

請求項２に記載の発明によれば、流量制御弁のバルブを、内燃機関の運転停止後に、バルブ全閉位置を通過する所定の開度だけ開閉動作させることにより、バルブ全閉位置で付着したデポジットをバルブによって掻き落とすことができる。また、流量制御弁のバルブにデポジットが付着し難く、デポジットが硬めの内燃機関の始動前に、流量制御弁のバルブをバルブ全閉位置を通過する所定の開度だけ開閉動作させることにより、デポジットをバルブによって容易に掻き落とすことができる。

請求項３に記載の発明によれば、流量制御弁のバルブを回転方向に駆動する動力ユニットを、モータシャフトを有する駆動モータ、およびこの駆動モータの回転動力をバルブシャフトに伝達すると共に、駆動モータのモータシャフトの回転速度を所定の減速比となるように減速する減速機構を含んで構成したことにより、仮にデポジットが硬い状態、つまり掻き落とし難い状態の場合でも、駆動モータの体格を大型化することなく、流量制御弁のバルブの開閉力を比較的に大きくすることができる。それによって、請求項１に記載の発明の効果を向上することができる。

本発明を実施するための最良の形態を実施形態に基づき図面を参照して説明する。

［第１実施形態の構成］
図１ないし図５は本発明の第１実施形態を示したもので、図１は排気ガス再循環装置の主要構造を示した図で、図２は排気ガス再循環装置の全体構造を示した図である。

本実施形態の排気ガス再循環装置は、内燃機関（以下エンジンと呼ぶ）の排気管に接続されて、排気ガスの一部（排気再循環ガス：以下ＥＧＲガスと呼ぶ）を吸気管に再循環させるための排気ガス還流管の一部を構成するバルブハウジング１と、このバルブハウジング１に形成される排気ガス還流路１０に嵌合する円管形状のノズル２と、このノズル２内に開閉自在に収容されたバルブ３、およびこのバルブ３と一体的に回転方向に動作するバルブシャフト４を有する排気ガス再循環装置用の流量制御弁（以下ＥＧＲ制御弁と呼ぶ）と、このＥＧＲ制御弁のバルブシャフト４を回転方向に駆動する駆動モータ５、およびこの駆動モータ５の回転動力をＥＧＲ制御弁のバルブシャフト４に伝達するための動力伝達機構を含んで構成される動力ユニットと、この動力ユニットの駆動モータ５を電子制御するエンジン制御装置（以下ＥＣＵと呼ぶ）とを備えている。そして、排気ガス再循環装置は、ＥＧＲ制御弁のバルブ３の弁開度を電気信号に変換し、どれだけＥＧＲガスが吸気管内を流れる吸入空気に混入されているか、つまり吸気管内へのＥＧＲガスの排気ガス還流量（ＥＧＲ量）をＥＣＵへ出力するＥＧＲ量センサ（例えば図４参照）を備えている。

ＥＧＲ量センサは、図４に示したように、ＥＧＲ制御弁のバルブ３の弁開度がバルブ全開位置（最大開度・最大リフト量）の場合に、上限電圧値（例えば４Ｖ）のセンサ出力を生じ、また、ＥＧＲ制御弁のバルブ３の弁開度がバルブ全閉位置（最小開度・最小リフト量）の場合に、下限電圧値（例えば１Ｖ）のセンサ出力を生じる。このＥＧＲ量センサは、ＥＧＲ制御弁のバルブシャフト４の図示右端部に固定された略コの字状断面を有する鉄系の金属材料（磁性材料）よりなるロータ１１と、磁界発生源である分割型（略角形状）の永久磁石１２と、この永久磁石１２に磁化される分割型（略円弧状）のヨーク（磁性体：図示せず）と、分割型の永久磁石１２に対向するようにセンサカバー９側に一体的に配置された複数個のホール素子１３と、このホール素子１３と外部のＥＣＵとを電気的に接続するための導電性金属薄板よりなるターミナル（図示せず）と、ホール素子１３への磁束を集中させる鉄系の金属材料（磁性材料）よりなるステータ１４とから構成されている。

分割型の永久磁石１２および分割型のヨークは、動力伝達機構の構成要素の１つである減速ギヤにインサート成形されたロータ１１の内周面に接着剤等を用いて固定されている。なお、分割型の永久磁石１２は、着磁方向が図２において図示上下方向（図示上側がＮ極、図示下側がＳ極）の略角形状の永久磁石が、互いに同じ極が同じ側になるように配置されている。ホール素子１３は、非接触式の検出素子に相当するもので、永久磁石１２の内周側に対向して配置され、感面にＮ極またはＳ極の磁界が発生すると、その磁界に感応して起電力（Ｎ極の磁界が発生すると＋電位が生じ、Ｓ極の磁界が発生すると−電位が生じる）を発生するように設けられている。

バルブハウジング１は、ノズル２内に形成される排気ガス還流路１５内にバルブ３をバルブ全閉位置からバルブ全開位置に至るまで回転方向に回転自在に保持する装置であり、排気ガス還流管またはエンジンの吸気管にボルト等の締結具（図示せず）を用いて締め付け固定されている。このバルブハウジング１には、バルブ３を開閉自在に収容する円管形状のノズル２を嵌合保持するノズル嵌合部２１が一体的に形成されている。ノズル嵌合部２１の内周には、段差部よりも図示左側の方が段差部よりも図示右側より内径が大きい。そして、ノズル２およびノズル嵌合部２１には、バルブシャフト４の図示右端部（一端部）をメタル軸受け（片持ち軸受け）２２を介して回転自在に支持するシャフト軸受部２３が一体的に形成されている。

なお、バルブハウジング１は、熱的に厳しい環境で使用されることから、高温に強い耐熱性材料、例えばステンレス鋼等により一体的に形成されている。また、ノズル２もバルブハウジング１と同様に、高温に強い耐熱性材料、例えばステンレス鋼等により円管形状に形成されている。また、メタル軸受け２２は、例えばＮｉ−Ｃｕ−Ｃ等により円筒形状に形成されている。そして、ノズル嵌合部２１およびシャフト軸受部２３の図示右側の外壁部には、動力ユニットのうちの動力伝達機構を回転自在に収容する凹形状のギヤケース２４が一体的に形成されている。

また、ノズル嵌合部２１およびシャフト軸受部２３の図示下側の外壁部には、動力ユニットのうちの駆動モータ５を収容する凹形状のモータハウジング２５が一体的に形成されている。そして、ノズル嵌合部２１およびシャフト軸受部２３とモータハウジング２５との間、例えば排気ガス還流路１５の周囲またはバルブ全閉位置近傍またはノズル２の周囲のノズル嵌合部２１には、ＥＧＲガスの熱をモータハウジング２５内雰囲気中に伝えないようにするためのエアによる断熱層（断熱手段）２６が設けられている。

また、バルブハウジング１には、例えば排気ガス還流路１５の周囲またはバルブ全閉位置近傍またはノズル２の周囲のノズル嵌合部２１に形成される温水循環経路（図示せず）に所定の温度範囲内（例えば７５〜８０℃）のエンジン冷却水（温水）を流入させるための冷却水配管２７、および温水循環経路内から温水を流出させるための冷却水配管（図示せず）が接続されている。なお、断熱層２６内に、エンジン冷却水（温水）を循環供給するようにしても良い。

そして、バルブハウジング１のギヤケース２４およびモータハウジング２５の開口側には、ギヤケース２４の開口側を閉塞するセンサカバー９が取り付けられている。このセンサカバー９は、上述したＥＧＲ量センサの各端子間を電気的に絶縁する熱可塑性樹脂よりなる。そして、センサカバー９は、ギヤケース２４およびモータハウジング２５の開口側に設けられた嵌合部（接合端面）に嵌め合わされる被嵌合部（接合端面）を有し、リベット（図示せず）もしくはスクリュー３０（図１０参照）等によってギヤケース２４の開口側に設けられた嵌合部に気密的に組み付けられている。

本実施形態のＥＧＲ制御バルブは、バルブハウジング１のノズル嵌合部２１に嵌合保持された円管形状のノズル２、このノズル２内においてバルブ全閉位置とバルブ全開位置との間の回転角度範囲にて開閉自在に収容されて、ノズル２内に形成される排気ガス還流路１５の開口度合または開口面積を調節するためのバルブ３、およびこのバルブ３と一体的に回転方向に動作するバルブシャフト４等から構成されている。

バルブ３は、ノズル２と同様に、高温に強い耐熱性材料、例えばステンレス鋼等により略円板形状に形成されて、吸気管内を流れる吸入空気中に混入させるＥＧＲガスのＥＧＲ量を制御するバタフライ形の回転弁で、バルブシャフト４に形成されたバルブ装着部３１に複数個の締結用ネジや固定用ボルト等のスクリュー３２を用いて締め付け固定されている。このバルブ３の外周部には、バルブ全閉位置付近においてノズル２の内壁面（流路壁面）に摺接することが可能なシールリング（シール材）３３を保持する円環状の保持溝３４が形成されている。なお、シールリング３３も、バルブ３と同様に、高温に強い耐熱性材料、例えばステンレス鋼等により円環状に形成されている。

バルブシャフト４は、バルブ３と同様に、高温に強い耐熱性材料、例えばステンレス鋼等により一体的に形成されて、バルブ３を保持する半円形状のバルブ装着部３１を有し、シャフト軸受部２３に回転自在または摺動自在に支持されている。そして、バルブシャフト４の図示右端部には、動力伝達機構の構成要素の１つであるバルブ側ギヤ８、およびＥＧＲ量センサの構成要素の１つであるロータ１１をかしめ等の固定手段によって固定するためのかしめ固定部が一体的に形成されている。なお、バルブシャフト４の図示右端部とシャフト軸受部２３の内周部との間には、オイルシール３５を保持するための円環形状のストッパ３６が装着されている。

本実施形態の動力ユニットは、ＥＧＲ制御弁のバルブシャフト４を回転方向に駆動する駆動モータ５、およびこの駆動モータ５の回転動力をＥＧＲ制御弁のバルブシャフト４に伝達するための動力伝達機構（本例では歯車減速機構）を含んで構成されている。駆動モータ５は、ギヤケース２４およびセンサカバー９内に埋設されたモータ用通電端子に一体的に接続されて、通電により作動する駆動源である。この駆動モータ５は、金属材料製のフロントフレーム４１、円筒状のヨーク４２、複数の永久磁石（図示せず）、モータシャフト（図示せず）、アーマチャコア、アーマチャコイル等を有する駆動源である。

そして、駆動モータ５は、センサカバー９に埋設されて保持された２個のモータ通電端子（図示せず）、これらのモータ通電端子に一体的に接続されて、センサカバー９から駆動モータ５側に突出した２個のモータ接続端子（図示せず）、およびこれらのモータ接続端子に着脱自在に接続する２個のモータ給電端子（図示せず）を介して通電されて、モータシャフトが回転するモータアクチュエータ（直流電動機）である。

また、本実施形態では、ＥＣＵによって指令される指令ＥＧＲ量（目標弁開度）とＥＧＲ量センサによって検出される検出ＥＧＲ量（弁開度）とが略一致するように、駆動モータ５への駆動電流値をフィードバック制御している。なお、駆動モータ５への制御指令値（駆動電流値）の制御は、図５に示したように、デューティ（ＤＵＴＹ）制御により行うことが望ましい。すなわち、指令ＥＧＲ量（指令弁開度）と検出ＥＧＲ量（弁開度）との偏差に応じて単位時間当たりの制御パルス信号のオン／オフの割合（通電割合・デューティ比）を調整して、ＥＧＲ制御弁のバルブ３の弁開度を変化させるデューティ（ＤＵＴＹ）制御を用いている。

なお、フロントフレーム４１は、モータハウジング２５の開口側端面に、固定用ボルトや締結ネジ等のスクリューを用いて締め付け固定されている。また、ヨーク４２のフロント側端部は、フロントフレーム４１に複数箇所でかしめ等の固定手段を用いて固定されている。ここで、本実施形態の駆動モータ５のヨーク４２の凸状のエンドヨークとモータハウジング２５の凹状の底壁部との間には、駆動モータ５を図示右方向に付勢する付勢力（フロントフレーム４１に押し付ける付勢力）を発生するウェーブワッシャ４３が介装されている。ウェーブワッシャ４３は、モータシャフトの軸方向と略同一方向への弾性変形が可能で、且つ周方向に波形成形された環状弾性体である。

歯車減速機構は、駆動モータ５のモータシャフトの回転速度を所定の減速比となるように減速するもので、駆動モータ５のモータシャフトの外周に固定されたピニオンギヤ６と、このピニオンギヤ６と噛み合って回転する中間減速ギヤ７と、この中間減速ギヤ７と噛み合って回転するバルブ側ギヤ８とを有し、ＥＧＲ制御弁のバルブシャフト４を回転駆動するバルブ駆動手段である。ピニオンギヤ６は、金属材料により所定の形状に一体的に形成され、駆動モータ５のモータシャフトと一体的に回転するモータ側ギヤである。

中間減速ギヤ７は、樹脂材料により所定の形状に一体成形され、回転中心を成す支持軸４４の外周に回転自在に嵌め合わされている。そして、中間減速ギヤ７には、ピニオンギヤ６に噛み合う大径ギヤ４５、およびバルブ側ギヤ８に噛み合う小径ギヤ４６が設けられている。ここで、ピニオンギヤ６および中間減速ギヤ７は、駆動モータ５のトルクをバルブ側ギヤ８に伝達するトルク伝達手段である。また、支持軸４４の軸方向の一端部（図示右端部）は、センサカバー９の内壁面に形成された凹状部に嵌め込まれ、他端部（図示左端部）は、ギヤケース２４の底壁面に形成された凹状部に圧入固定されている。

本実施形態のバルブ側ギヤ８は、樹脂材料により所定の略円環形状に一体成形され、そのバルブ側ギヤ８の外周面には、中間減速ギヤ７の小径ギヤ４６と噛み合うギヤ部４７が一体的に形成されている。ここで、本実施形態の排気ガス再循環装置においては、ギヤケース２４の底壁面とバルブ側ギヤ８の図示左側端面との間に、リターンスプリング４９が装着されている。なお、バルブ側ギヤ８の内径側には、鉄系の金属材料（磁性材料）よりなるロータ１１がインサート成形されている。

［第１実施形態の作用］
次に、本実施形態の排気ガス再循環装置の作用を図１および図２に基づいて簡単に説明する。

例えばディーゼルエンジン等のエンジンが始動することにより、エンジンのシリンダーヘッドの吸気ポートの吸気バルブが開かれると、エアクリーナで濾過された吸入空気が、吸気管、スロットルボディを通って各気筒のインテークマニホールドに分配され、エンジンの各気筒内に吸入される。そして、エンジンでは、燃料が燃える温度よりも高い温度になるまで空気を圧縮し、そこに燃料を噴霧して燃焼が成される。そして、各気筒内で燃えた燃焼ガスは、シリンダーヘッドの排気ポートから排出され、エキゾーストマニホールド、排気管を経て排出される。このとき、図３の特性図に示したように、ＥＣＵによってＥＧＲ制御バルブのバルブ３が所定の開度となるように駆動モータ５が通電されると、駆動モータ５のモータシャフトが回転する。

そして、モータシャフトが回転することによりピニオンギヤ６が回転して中間減速ギヤ７の大径ギヤ４５にトルクが伝達される。そして、大径ギヤ４５の回転に伴って小径ギヤ４６が支持軸４４を中心にして回転すると、小径ギヤ４６に噛み合うギヤ部４７を有するバルブ側ギヤ８が回転する。これにより、バルブ側ギヤ８がバルブシャフト４を中心にして回転するので、バルブシャフト４が所定の回転角度だけ回転し、図２に示したように、ＥＧＲ制御弁のバルブ３がバルブ全閉位置より全開位置側へ開く方向（開方向）に回転駆動される。すると、エンジンの排気ガスの一部が、ＥＧＲガスとして、排気ガス還流管を経てバルブハウジング１およびノズル２の排気ガス還流路１５内に流入する。そして、排気ガス還流路１５内に流入したＥＧＲガスは、吸気管の吸気通路内に流入して、エアクリーナからの吸入空気と混合される。

なお、ＥＧＲガスのＥＧＲ量は、吸入空気量センサ（エアフロメータ）と吸気温センサとＥＧＲ量センサとからの検出信号で、所定値を保持できるようにフィードバック制御している。したがって、エンジンの各気筒内に吸い込まれて吸気管内を通過する吸入空気は、エミッションを低減するために、エンジンの運転状態毎に設定されたＥＧＲ量になるようにＥＧＲ制御弁のバルブ３の弁開度がリニアに制御され、排気管から排気ガス還流路１５を経て吸気管内に還流したＥＧＲガスとミキシングすることになる。

［第１実施形態の効果］
以上のように、本実施形態の排気ガス再循環装置においては、内部に駆動モータ５を収容すると共に、駆動モータ５を支持固定するためのモータハウジング２５を、排気ガス還流路近傍のバルブハウジング１の外壁部に一体的に設けている。また、バルブハウジング１の外壁部に、内部に歯車減速機構を構成する中間減速ギヤ７およびバルブ側ギヤ８を回転自在に収容するためのギヤケース２４を一体的に設けている。

例えば電子制御式スロットル制御装置においては、アイシングを防止するためにエンジン冷却水をスロットルボディのボアの周囲に導入しているが、電子制御式スロットル制御装置の使用環境（例えば１２０℃程度）と比べて非常に高温の雰囲気（例えば２５０〜４００℃）で使用される排気ガス再循環装置の場合には、バルブハウジング１内に嵌め合わされた円管形状のノズル２内に形成される排気ガス還流路１５を通過するＥＧＲガスの熱が駆動モータ５側や歯車減速機構側に伝わると、ギヤケース２４内雰囲気およびモータハウジング２５内雰囲気が高温となって、樹脂ギヤとされた中間減速ギヤ７およびバルブ側ギヤ８が変形する可能性があり、また、駆動モータ５のモータトルクが低下する可能性がある。

そこで、排気ガス再循環装置の場合には、ノズル２やバルブハウジング１に伝わったＥＧＲガスの高熱をギヤケース２４内雰囲気およびモータハウジング２５内雰囲気に伝熱しないようにする目的で、ノズル嵌合部２１、ギヤケース２４およびモータハウジング２５に、排気ガス還流路１５と駆動モータ５との間を断熱する断熱手段として、エアによる断熱層２６を設けることで、駆動モータ５側および歯車減速機構側へのＥＧＲガスの熱伝導を抑制できるので、樹脂ギヤとされた中間減速ギヤ７およびバルブ側ギヤ８の変形を防止でき、且つ駆動モータ５のモータトルクの低下を防止することができる。なお、断熱層２６内にエンジン冷却水を導入するようにしても同様な効果を得ることができる。

また、図３に示したように、ＥＧＲ制御弁のバルブ３の弁開度を、エンジン停止時（エンジンＯＦＦ時）に、バルブ全閉位置より所定の開度だけ閉弁側に開いた位置で保持することにより、デポジットによるバルブ全閉位置におけるバルブ３とノズル２との固着を防止できるので、エンジンの始動時に、ＥＧＲ制御弁のバルブ３をバルブ全閉位置から容易に動かすことができる。それによって、ノズル２内においてＥＧＲ制御弁のバルブ３を所定の開度に制御できるので、所望の排気ガス還流量（ＥＧＲ量）のＥＧＲガスを吸気管内を流れる吸入空気中に混入させることができる。したがって、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（例えば窒素酸化物）の低減を図ることができる。

そして、ＥＧＲ制御弁のバルブ３を、エンジン停止後に、バルブ全閉位置を通過する所定の開度だけ開閉動作させる。この場合には、バルブ全閉位置付近のノズル２の内壁面に付着したデポジットをＥＧＲ制御弁のバルブ３の外周部によって容易に掻き落とすことができる。なお、ＥＧＲ制御弁のバルブ３にデポジットが付着し難く、デポジットが硬めのエンジンの始動前に、ＥＧＲ制御弁のバルブ３をバルブ全閉位置を通過する所定の開度だけ開閉動作させるようにしても良い。この場合には、バルブ全閉位置付近のノズル２の内壁面に付着したデポジットをＥＧＲ制御弁のバルブ３の外周部によって容易に掻き落とすことができる。

ここで、図４は、ＥＧＲ量センサのセンサ出力の挙動を示したタイミングチャートである。例えば電子制御式スロットル制御装置においては、車両の駐車中または停車中等のエンジン停止時（エンジンＯＦＦ時）にスロットルバルブがアイシング等によりスロットルボディのボア内で固着しないように、一定開度だけ開けておいたり、また、固着しても少し開いたスロットルバルブの外周部とボア内壁面との隙間から吸入空気をエンジンの気筒内に吸入できるようにしているため、退避走行が可能とされている。

しかし、ＥＧＲ制御弁は、退避走行への考慮は必要ではなく、バルブ全閉位置付近は、バルブ３の外周部に設けた円環状の保持溝３４に保持された円環状のシールリング３３が、バルブ全閉位置付近ではノズル２の内壁面で摺動するので、これを利用して一定の摺動パターンを組んでデポジットをボア内壁面から掻き落とすことを目的として、次のように、ＥＧＲ制御弁のバルブ３をオーバーシュート（オーバーターン）させるようにしても良い。

それは、図４のタイミングチャートに一点鎖線で示したように、ＥＧＲ制御弁のバルブ３の目標弁開度がバルブ全開位置からバルブ全閉位置に変更する場合に、バルブ全閉位置を所定の弁開度だけ閉側に通過させて、ＥＧＲ制御弁のバルブ３をオーバーシュートさせる。すなわち、ＥＧＲ制御弁のバルブ３の固着の原因となるバルブ全閉位置付近に付着したデポジットを掻き落とすために、バルブ全閉流量≒０となる回転角度範囲内でバルブ全閉位置よりも閉側にバルブ３を作動させることにより、バルブ全閉位置付近のノズル２の内壁面に付着したデポジットをＥＧＲ制御弁のバルブ３の外周部のシールリング３３によって掻き落とす。

なお、エンジン停止後またはエンジン始動前に、所定時間が経過するまでの間、ＥＧＲ制御弁のバルブ３をバルブ全閉位置付近で所定の開度だけ開閉動作させるようにしても良い。この場合には、例えばバルブ全閉位置で付着したデポジットをＥＧＲ制御弁のバルブ３によって掻き落とすことができる。これにより、デポジットによるバルブ全閉位置におけるバルブ３とノズル２との固着を防止できるので、エンジンの始動時に、ＥＧＲ制御弁のバルブ３をバルブ全閉位置から容易に動かすことができる。

ここで、デポジットを掻き落とす際には、バルブ全閉位置付近のノズル２の内壁面にデポジットが付着していると駆動モータ５への作動電流値が高くなるため、図５に示したように、エンジン停止時から駆動モータ５に供給するモータ電流（作動電流）のＭＡＸ電流値（開側作動電流値または閉側作動電流値）が所定のＭＡＸ電流値（所定値）以下に下がるまでの間、ＥＧＲ制御弁のバルブ３をバルブ全閉位置付近で所定の開度だけ開閉動作を繰り返すようにすることで、エンジン停止後、つまり車両用交流発電機（オルタネータ）による充電停止後の駆動モータ５への通電時間を短縮できるので、車両用交流発電機によって充電される車載用バッテリの寿命を長寿命化することができる。

また、ＥＧＲ制御弁のバルブ３を回転方向に駆動する動力ユニットを、モータシャフトを有する駆動モータ５、およびこの駆動モータ５の回転動力をＥＧＲ制御弁のバルブシャフト４に伝達すると共に、駆動モータ５のモータシャフトの回転速度を所定の減速比となるように減速する歯車減速機構を含んで構成したことにより、仮にエンジン始動時のようにデポジットが硬い状態、つまり掻き落とし難い状態の場合でも、駆動モータ５の体格を大型化することなく、ＥＧＲ制御弁のバルブ３の開閉力を比較的に大きくすることができる。

［第２実施形態］
図６および図７は本発明の第２実施形態を示したもので、図６は排気ガス再循環装置の全体構造を示した図である。

デポジットは高温と低温とを繰り返すことにより、その粘着力をアップする傾向にある。そこで、本実施形態の排気ガス再循環装置においては、バルブハウジング１の、ＥＧＲ制御弁のバルブ３を開閉自在に収容したノズル２を嵌合するノズル嵌合部２１、すなわち、ノズル２の排気ガス還流路１５の周囲またはバルブ全閉位置近傍に、図６および図７に示したように、所定の温度範囲（例えば７５〜８０℃）内の温水が循環する温水循環経路５２を設けている。

また、バルブハウジング１には、図６に示したように、温水循環経路５２に所定の温度範囲内のエンジン冷却水（温水）を流入させるための冷却水配管５１、および温水循環経路５２内から温水を流出させるための冷却水配管５３が接続されている。これにより、ＥＧＲ制御弁のバルブ３の回りに温水を循環させることができるので、例えばバルブ全閉位置で、ＥＧＲ制御弁のバルブ３の外周部とノズル２の流路壁面との間に付着するデポジットを比較的に高温または比較的に低温にさせないようにすることができる。それによって、デポジットの粘着力が増大し難くなり、デポジットによるバルブ全閉位置におけるＥＧＲ制御弁のバルブ３とノズル２との固着を防止できる。

［第３実施形態］
図８および図９は本発明の第３実施形態を示したもので、図８は排気ガス再循環装置の全体構造を示した図である。

本実施形態の排気ガス再循環装置においては、図８および図９に示したように、ＥＧＲ制御弁のバルブ３を開閉自在に収容したノズル２を嵌合する、バルブハウジング１のノズル嵌合部２１と、内部に駆動モータ５を収容すると共に、駆動モータ５を支持固定するためのモータハウジング２５とを繋ぐつなぎ部５４の断面積を小さくしている。これにより、ノズル２の排気ガス還流路１５内を流れるＥＧＲガスの熱が駆動モータ５に伝熱するのを抑制できるので、駆動モータ５のモータトルクの低下を防止することができる。

［第４実施形態］
図１０は本発明の第４実施形態を示したもので、排気ガス再循環装置の全体構造を示した図である。

本実施形態の排気ガス再循環装置においては、内部に駆動モータ５を収容すると共に、駆動モータ５を支持固定するためのモータハウジング２５の外周面に複数の放熱用リブ５５を一体的に形成している。これにより、ノズル２の排気ガス還流路１５内を流れるＥＧＲガスの放熱性を高めると共に、駆動モータ５の放熱性を高めるようにしている。これにより、駆動モータ５の温度上昇を防止できるので、駆動モータ５のモータトルクの低下を防止することができる。

［第５実施形態］
図１１は本発明の第５実施形態を示したもので、排気ガス再循環装置の全体構造を示した図である。

デポジットは高温と低温とを繰り返すことにより、その粘着力をアップする傾向にある。そこで、本実施形態の排気ガス再循環装置においては、バルブハウジング１のノズル嵌合部２１、排気ガス還流路１５の周囲またはバルブ全閉位置近傍に、所定の温度範囲（例えば７５〜８０℃）内の温水が循環する温水循環経路５２を設けている。また、バルブハウジング１には、温水循環経路５２に所定の温度範囲内のエンジン冷却水（温水）を流入させるための冷却水配管５１、および温水循環経路５２内から温水を流出させるための冷却水配管５３が接続されている。

そして、排気ガス再循環装置をエンジンルーム内に搭載した車両は、エンジンを冷却するエンジン冷却装置（内燃機関用冷却装置）を備えている。そして、エンジン冷却装置を、エンジン停止後に、所定の条件を満足するまでの間、温水循環経路５２内において温水の循環流を発生させる電動式ポンプ（図示せず）を含んで構成している。これにより、エンジン停止後であっても、電動式ポンプを作動させることで、ＥＧＲ制御弁のバルブ３の周囲に温水を循環させることができる。

ここで、デポジットは、高温と低温とを繰り返すことにより、粘着力をアップするために、ＥＧＲ制御弁のバルブ３の周囲の温水循環経路５２に温水を循環させることで、ＥＧＲ制御弁のバルブ３の外周部のデポジットを高温にさせないようにすることができるので、デポジットの粘着力が増大し難く、例えばバルブ全閉位置における、ＥＧＲ制御弁のバルブ３の固着を防止できる。また、エンジン停止後、デポジットはデッドソークにより高温となり易く、その後に低温となる。このように高温と低温とを繰り返し、粘着力がアップするために、エンジン停止後のデッドソークの間も、電動式ポンプを作動させることで、ＥＧＲ制御弁のバルブ３の周囲に温水を循環させることにより、デポジットの温度上昇を防止できる。これにより、デポジットの粘着力のアップを防止できるので、例えばバルブ全閉位置における、ＥＧＲ制御弁のバルブ３の固着を防止できる。

［第６実施形態］
図１２は本発明の第６実施形態を示したもので、排気ガス再循環装置の主要構造を示した図である。

本実施形態の排気ガス再循環装置においては、バルブ全閉位置の時のＥＧＲガスの洩れを低減させる目的で、ＥＧＲ制御弁のバルブシャフト４とシャフト貫通穴２８とのクリアランスを小さくしている。これにより、デポジットがＥＧＲ制御弁のバルブシャフト４が貫通するシャフト貫通穴２８に入った場合に、軸ロックまたは摺動抵抗がアップする問題があるため、ＥＧＲ制御弁のバルブシャフト４を片持ちにすることで、すなわち、バルブハウジング１のノズル嵌合部２１およびノズル２に、バルブシャフト４の図示右端部（一端部）をメタル軸受け（片持ち軸受け）２２を介して回転自在に支持するシャフト軸受部２３を一体的に設けることで、デポジットの付着面積を少なくして、ＥＧＲ制御弁のバルブ３の固着を低減している。

また、ＥＧＲ制御弁は、ＥＧＲガスが高温になるため、ＥＧＲ制御弁のバルブシャフト４およびシャフト軸受部２３をステンレス鋼で製造しているため、ＥＧＲ制御弁のバルブシャフト４とシャフト貫通穴２８との摺動性が低い。また、高温のために油脂は使用できないので、ＥＧＲ制御弁のバルブシャフト４の外周とノズル嵌合部２１およびノズル２のシャフト貫通穴２８の内周との間のクリアランス（環状隙間）に、バルブシャフト４とシャフト貫通穴２８との間の潤滑性能に優れ、耐熱性に優れる摺動剤５６を塗布するようにしている。これにより、ＥＧＲ制御弁のバルブシャフト４の外周とノズル嵌合部２１およびノズル２のシャフト貫通穴２８の内周との間の環状隙間にデポジットが付着するのを防止することができる。

また、ＥＧＲ制御弁のバルブシャフト４とシャフト貫通穴２８との摺動性の悪化によってＥＧＲ制御弁のバルブ３の開閉動作およびバルブシャフト４の摺動動作が阻害されること（かじりまたは軸ロックまたは軸ヒスアップ）を防止することができる。その上、ノズル嵌合部２１およびノズル２のシャフト貫通穴２８からのデポジットやＥＧＲガスの洩れも低減することができる。また、摺動剤５６として、二流化モリブデン粉末またはグラファイトまたはグラファイト・グリースまたはファイバ・グリースを主成分とした固体潤滑剤または半固体潤滑剤を用いたことにより、液体潤滑剤を用いた時のようにＥＧＲガス圧等により塗布部から摺動剤５６が排出されることはなく、恒久的に潤滑性能を確保することができる。

［第７実施形態］
図１３は本発明の第７実施形態を示したもので、排気ガス再循環装置の主要構造を示した図である。

本実施形態の排気ガス再循環装置においては、ＥＧＲ制御弁のバルブ３の外周部には、バルブ全閉位置付近においてノズル２の内壁面（流路壁面）に摺接することが可能なシールリング３３を保持する円環状の保持溝３４が形成されている。ここで、シールリング３３は、バルブ全閉位置付近ではノズル２の内壁面と摺動しているので、ＥＧＲ制御弁のバルブ３との摺動が悪くなると、バルブロック等の可能性があるので、シールリング３３と保持溝３４との間の隙間に、シールリング３３とバルブ３との間の潤滑性能に優れる摺動剤５７を塗布することにより、ＥＧＲ制御弁のバルブ３の保持溝３４とシールリング３３との間の隙間にデポジットが付着するのを防止することができる。

したがって、デポジットの付着によるシールリング３３の作動不良、また、ＥＧＲ制御弁のバルブ３との摺動性の悪化によるシールリング３３の作動不良を防止することができるので、シールリング３３とノズル２の流路壁面との間からのＥＧＲガスの洩れを低減することができる。また、摺動剤５７として、二流化モリブデン粉末またはグラファイトまたはグラファイト・グリースまたはファイバ・グリースを主成分とした固体潤滑剤または半固体潤滑剤を用いたことにより、液体潤滑剤を用いた時のようにＥＧＲガス圧等により塗布部から摺動剤５７が排出されることはなく、恒久的に潤滑性能を確保することができる。なお、保持溝３４の入口側のみに摺動剤を塗布するようにしても良い。

排気ガス再循環装置の主要構造を示した断面図である（第１実施形態）。 排気ガス再循環装置の全体構造を示した断面図である（第１実施形態）。 ＥＧＲ制御弁のバルブ開度に対する流量特性を示した特性図である（第１実施形態）。 ＥＧＲ量センサのセンサ出力の挙動を示したタイミングチャートである（第１実施形態）。 エンジン停止後の駆動モータへの制御指令値、モータ電流の挙動を示したタイミングチャートである（第１実施形態）。 排気ガス再循環装置の全体構造を示した断面図である（第２実施形態）。 図６のＡ−Ａ断面図である（第２実施形態）。 排気ガス再循環装置の全体構造を示した断面図である（第３実施形態）。 図８のＢ−Ｂ断面図である（第３実施形態）。 排気ガス再循環装置の全体構造を示した正面図である（第４実施形態）。 排気ガス再循環装置の全体構造を示した断面図である（第５実施形態）。 排気ガス再循環装置の主要構造を示した断面図である（第６実施形態）。 排気ガス再循環装置の主要構造を示した断面図である（第７実施形態）。

符号の説明

１ バルブハウジング
２ ノズル
３ バルブ
４ バルブシャフト
５ 駆動モータ
１０ 排気ガス還流路
１５ 排気ガス還流路
２１ ノズル嵌合部
２２ メタル軸受け（片持ち軸受け）
２３ シャフト軸受部
２４ ギヤケ−ス
２５ モ−タハウジング
２６ 断熱層（断熱手段）
２８ シャフト貫通穴
３３ シールリング
３４ 保持溝
５２ 温水循環経路
５４ つなぎ部
５７ 摺動剤

Claims (3)

1. （ａ）内燃機関の排気通路に連通し、排気ガスの一部を吸気通路に再循環させるための排気ガス還流路を有するバルブハウジングと、
   （ｂ）このバルブハウジング内に開閉自在に収容されて、前記排気ガス還流路の開度を変更するバルブを有する流量制御弁と、
   （ｃ）この流量制御弁を回転方向に駆動する動力ユニットと
   を備え、
   前記流量制御弁は、前記バルブと一体的に動作するバルブシャフトを有し、
   前記動力ユニットは、前記バルブシャフトを回転方向に駆動する駆動モータを含んで構成されており、前記内燃機関の運転停止後に、前記内燃機関の運転を停止した時から前記駆動モータに供給する作動電流が所定値以下に下がるまでの間、前記流量制御弁を前記バルブ全閉位置付近で所定の開度だけ開閉動作させることを特徴とする排気ガス再循環装置。
2. 請求項１に記載の排気ガス再循環装置において、
   前記動力ユニットは、前記流量制御弁を、前記バルブ全閉位置を通過する所定の開度だけ開閉動作させることを特徴とする排気ガス再循環装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の排気ガス再循環装置において、
   前記動力ユニットは、前記流量制御弁を回転方向に駆動するモータシャフトを有する駆動モータ、およびこの駆動モータの回転動力を前記バルブシャフトに伝達すると共に、前記モータシャフトの回転速度を所定の減速比となるように減速する減速機構を含んで構成されていることを特徴とする排気ガス再循環装置。

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