JPH08151963A - 排気還流制御弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 閉弁時の応答性を良くする。閉弁姿勢を安定
させる。開弁状態での弁体のスティックを無くす。 【構成】 弁体２８を弁座３３の通路部３２上流側に配
設する。弁体２８をコイルスプリング４８によって付勢
して通路部３２の上流側から閉弁する。駆動軸４１の端
部と弁軸３４の端部とを、閉弁した初期状態において両
者が所定間隔ｄだけ離間し、開弁時に両者が当接するよ
うに対峙させる。弁軸３４にリテーナプレート４７を取
り付け、駆動軸４１に係止プレート５０を取り付ける。
係止プレート５０に、駆動軸４１と弁軸３４とが所定間
隔ｄだけ離間したときにリテーナプレート４７と当接係
合するフック部４９を設ける。弁体２８が開弁状態のま
まスティックしようとすると、リテーナプレート４７と
係止プレート５０との係合によって弁体２８が駆動軸４
１と一体になり、スティック状態が解消される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関で用いられる
排気還流制御装置に供されて、還流させる排気ガス量を
制御する排気還流制御弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車用内燃機関にあっては、排気ガス
の一部を吸気中に還流して燃焼速度を抑制し、燃焼時に
生成されるＮＯ_Xのレベルを低減させるための排気還流
制御装置を備えたものがある。

【０００３】この装置は、内燃機関の排気通路と吸気通
路との間に配設された排気還流通路と、この排気還流通
路の途中に設けられて、吸気通路への排気還流量を制御
する排気還流制御弁とから構成されている。

【０００４】ここで用いられる排気還流制御弁として
は、従来、図３に示すようなものが案出されている。

【０００５】この排気還流制御弁は、バルブボディ１
に、排気還流通路の一部を構成する通路部２が設けら
れ、この通路部２内に弁座３が設けられると共に、この
弁座３に対して弁座３の通路部２下流側から近接離反し
て通路部２の断面積を可変制御する弁体４が設けられて
いる。そして、弁体４には弁軸５が延設されていて、こ
の弁軸５が、バルブボディ１に一体に結合されたアクチ
ュエータ６の駆動軸７に連結機構部８を介して連結され
ている。

【０００６】アクチュエータ６としてはステップモータ
が用いられ、このモータのロータ（図示せず。）に螺子
機構（図示せず。）を介して駆動軸７を連結することに
より、ロータの回転を駆動軸７の軸方向の進退動作に変
換するようになっている。

【０００７】また、連結機構部８は、駆動軸７の端部に
固定された略筒状のリテーナ９と、弁軸５の端部に固定
され、リテーナ９内に軸方向変位可能に収容された係止
プレート１０と、リテーナ９内に収容されて駆動軸７と
弁軸５とを離反方向に付勢する付勢手段としてのコイル
スプリング１１とから成り、リテーナ９の端部には、駆
動軸７と弁軸５とが所定間隔離間したときに係止プレー
ト１０と当接するフランジ部１２が設けられている。コ
イルスプリング１１は、閉弁時に弁体４が弁座３に着座
した後の駆動軸７の若干のオーバーストロークを許容す
るもので、こうしてオーバーストロークを許容すること
により、駆動軸７、弁体４、弁座３等に加工誤差や組付
誤差があっても弁体４が弁座３に確実に着座し、しか
も、アクチュエータ６側に過大な負荷がかからないよう
になっている。

【０００８】そして、この排気還流制御弁は以上のよう
な構成であるため、アクチュエータ６の制御に基づいて
弁体４が弁座３に対して近接離反し、閉弁時には連結機
構部８のコイルスプリング１１が圧縮されて弁体４が弁
座３に着座し、開弁時には同機構部８のフランジ部１２
が係止プレート１０と当接して弁体４を弁座３から引き
離す。

【０００９】尚、この技術は、例えば特開平１−２０３
６４６号公報等に示されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の排
気還流制御弁においては、弁体４が排気ガスの流入に抗
する向き、つまり、通路部２の下流側から弁座３に着座
する構造となっているため、排気ガスの流入抵抗によっ
て閉弁タイミングに遅れを生じたり、閉弁姿勢が不安定
になり易いうえ、弁軸５やリテーナ９、係止プレート１
０等に付着した排気ガス中のカーボン等によって弁体４
及び弁軸５が開弁状態のままスティックして、排気ガス
の還流量制御に支障を来すことが考えられる。

【００１１】そこで本発明は、常時安定した排気ガスの
還流量制御を行うことのできる排気還流制御弁を提供し
ようとするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は上述した課題を
解決するための手段として、排気還流通路の一部を構成
する通路部と、この通路部に配設された弁座と、この弁
座に対して近接離反して前記通路部の断面積を可変制御
する弁体と、この弁体に延設された弁軸と、内燃機関の
運転状態に応じて駆動軸を進退動作させて前記弁体の位
置を制御するアクチュエータとを備え、前記駆動軸と弁
軸とが、閉弁時の駆動軸のオーバーストロークを許容す
るように連結されて成る排気還流制御弁において、前記
弁体を弁座の通路部上流側に配設すると共に、この通路
部上流側から閉弁するように弁体を付勢手段によって付
勢し、前記駆動軸の端部と弁軸の端部とを、閉弁した初
期状態において両者が所定間隔離間し、開弁時に両者が
当接するように対峙させ、さらに、前記駆動軸と弁軸と
に、両者が所定間隔離間したときに両者の離反方向の変
位を規制する係止手段を設けるようにした。

【００１３】

【作用】開弁時には、アクチュエータの駆動軸が所定間
隔分前進したところで、駆動軸の端部が弁軸の端部に当
接し、この後、駆動軸が付勢手段の力に抗して弁軸を押
圧して弁体を弁座から押し離す。

【００１４】閉弁時には、アクチュエータの駆動軸が後
退すると、弁体及び弁軸が付勢手段の力によって閉弁方
向に変位する。駆動軸は弁体が弁座に着座した後、所定
間隔分だけオーバーストロークする。また、このとき弁
体及び弁軸が開弁状態のままスティックしようとする
と、駆動軸と弁軸が所定間隔離間したところで係止手段
によって両者の変位が規制され、その結果、弁体が駆動
軸と一体になって後退して弁座に対して着座することと
なる。

【００１５】

【実施例】次に、本発明の一実施例を図１，図２に基づ
いて説明する。

【００１６】図２は本発明にかかる排気還流制御弁が適
用された内燃機関の吸排気系を示し、２０は、エアクリ
ーナ２１を介して機関本体の燃焼室２２内に吸気を供給
する吸気通路、２３は、燃焼室２２から排出された排気
ガスを触媒コンバータ２４及び排気マフラー２５を介し
て外部に排出する排気通路、２６は、この排気通路２３
の途中から分岐されて吸気通路２０の途中に接続された
排気還流通路（以下、ＥＧＲ通路と呼ぶ。）、２７は、
このＥＧＲ通路２６の途中に設けられた本発明にかかる
排気還流制御弁である。

【００１７】排気還流制御弁２７は、図１に示すよう
に、ケーシング部が、弁体２８を収容するバルブボディ
２９と、アクチュエータたるステップモータ３０を収容
するモータハウジング３１とから構成されおり、バルブ
ボディ２９には、ＥＧＲ通路２６の一部を構成する略Ｌ
字状の通路部３２が形成されている。

【００１８】バルブボディ２９は、通路部３２の排気通
路２３側の開口部に円環状の弁座３３が取り付けられて
いて、この弁座３３の上流側に、通路部３２の断面積を
可変制御する略円錐状の弁体２８が近接離反可能に配設
されている。弁体２８にはステップモータ３０方向に延
出する弁軸３４が螺着されており、この弁軸３４が、バ
ルブボディ２９に取り付けられたホルダ３５と軸受３６
とによって軸方向の変位が可能であるように保持されて
いる。尚、軸受３６は、弁軸３４回りの気密を保つと共
に、弁軸３４の軸方向の摺動を許容するようになってい
る。

【００１９】一方、モータハウジング３１には、上下一
対の電磁コイル３７，３７が埋設されると共に、この電
磁バルブ３７，３７によって回転制御されるロータ３８
がボールベアリング３９，３９を介して取り付けられて
いる。ロータ３８の内周には雌螺子４０が形成され、こ
の雌螺子４０に駆動軸４１の端部の雄螺子４２が螺合さ
れている。また、モータハウジング３１の下端の開口部
には蓋部材４３が取り付けられており、この蓋部材４３
によって前記下側のボールベアリング３９を保持すると
共に、前記駆動軸４１の回転を規制するようになってい
る。したがって、ステップモータ３０のロータ３８が制
御信号に基づいて回転すると、ロータ３８と駆動軸４１
の間で相対回転を生じ、その結果として駆動軸４１がロ
ータ３８の回転に応じた方向及び量だけ軸方向に進退動
作する。また、４４は、コントロールユニット４５（図
２参照。）と電磁コイル３７，３７とを電気的に接続す
るコネクタであり、内燃機関の運転状態に応じたコント
ロールユニット４５の出力信号がこのコネクタ４４を通
して電磁コイル３７，３７に入力されるようになってい
る。

【００２０】前記バルブボディ２９のモータハウジング
３１に臨む部位には空洞部４６が設けられており、駆動
軸４１と弁軸３４の端部がこの空洞部４６内に突出し、
その内部において互いに対峙するようになっている。空
洞部４６内に突出した弁軸３４の端部には略円板状のリ
テーナプレート４７が取り付けられ、このリテーナプレ
ート４７の裏面と空洞部４６の底面との間に、付勢手段
としてのコイルスプリング４８が介装されている。この
ため、弁軸３４に結合された弁体２８はこのコイルスプ
リング４８によって閉弁方向（通路部３２の上流側から
弁座３３に着座する方向）に付勢されている。また、互
いに対峙する駆動軸４１と弁軸３４の端部は、弁体２８
が弁座３３に着座し駆動軸４１が初期位置にセットされ
ている初期状態において（図１に示す状態において）互
いに所定間隔ｄだけ離間するようにセットされ、開弁時
には両者が当接して駆動軸４１の駆動力を弁軸３４に直
接伝達するようになっている。そして、初期状態におけ
る駆動軸４１と弁軸３４の間の間隔ｄは、弁体２８と弁
軸３４の螺合部を適宜回転させ、弁軸３４の駆動軸４１
側の端部から弁座３３までの距離を変えることによって
調整できるようになっている。尚、コイルスプリング４
８は駆動軸４１による弁軸３４の開弁動作に支障を来さ
ない範囲のばね定数に設定されているが、開弁時には、
そのばね力によってロータ３８と駆動軸４１の螺合部の
バックラッシを解消できるようになっている。

【００２１】また、前記空洞部４６内に突出する駆動軸
４１の端部には先端部にフック部４９を備えた係止プレ
ート５０が一体に取り付けられている。この係止プレー
ト５０のフック部４９は、リテーナプレート４７に形成
されたスリット５１に挿通され、駆動軸４１と弁軸３４
とが所定間隔ｄだけ離間したときにフック部４９の先端
がリテーナプレート４７の裏面に当接して駆動軸４１と
弁軸３４の離反方向の変位を規制するようになってい
る。

【００２２】さらに、バルブボディ２９の空洞部４６を
囲繞する周壁部には複数のフィン５２が突設されてお
り、バルブボディ２９や弁軸３４に伝達される排気ガス
の熱をこの部分で空気中に放熱して、排気ガスの熱がス
テップモータ３０側に伝達されるのを阻止するようにな
っている。また、バルブボディ２９とモータハウジング
３１との接合部間には断熱材５３が介装されており、同
様にステップモータ３０側への熱伝達を可及的に阻止す
るようになっている。

【００２３】この排気還流制御弁は以上のような構成で
あるため、機関運転が開始されると、その機関運転の状
態に応じた制御信号がコントロールユニット４５からス
テップモータ３０に出力され、それによってロータ３８
が正逆いずれかの方向に所定量回転して駆動軸４１を軸
方向に進退変位させる。そして、この結果、弁体２８が
通路部３２の開口面積を可変制御して、ＥＧＲ通路２６
から吸入通路２０に流入する排気ガスの還流量を最適に
制御する。

【００２４】ここで、開弁時と閉弁時の各部の動作につ
いてさらに詳しく説明すると、弁体２８が弁座３３に着
座した初期状態から開弁を行う場合には、ステップモー
タ３０の駆動軸４１が所定間隔ｄ分だけ前進したところ
で、駆動軸４１の端部が弁軸３４の端部に当接し、その
後駆動軸４１がコイルスプリング４８の力に抗して弁軸
３４を押圧して弁体２８を弁座３３から押し離す。そし
て、逆にこの開弁状態から閉弁を行う場合には、駆動軸
４１が後退を開始すると、弁軸３４がこの駆動軸４１に
よって軸方向の変位を規制されつつコイルスプリング４
８の力を受けて閉弁方向に変位し、弁体２８が弁座３３
に完全に着座した後には、駆動軸４１がオーバーストロ
ークして駆動軸４１が弁軸３４の端部から所定間隔ｄだ
け離間する。

【００２５】また、経時使用によって排気ガス中のカー
ボン等が弁軸３４やホルダ３５、軸受３６等に付着し
て、それによって弁軸３４及び弁体２８が開弁状態のま
まスティックしようとした場合には、閉弁動作時に駆動
軸４１と弁軸３４が所定間隔ｄだけ離間したところで係
止プレート５０のフック部４９がリテーナプレート４７
に当接係合し、その結果、弁軸３４及び弁体２８が駆動
軸４１に引っ張られて上記スティックを解消される。

【００２６】この排気還流制御弁においては、閉弁時の
駆動軸４１のオーバーストロークを許容するようになっ
ているため、駆動軸４１、弁体２８、弁座３３等に多少
の加工誤差や組付誤差があっても弁体２８を確実に弁座
３３に着座させることができ、しかも、弁体２８を弁座
３３の上流側に配設して、弁体２８の閉弁が排気ガスの
流入方向と同じ方向で行われるようにしているため、ス
テップモータ３０の出力を大きくすることなく閉弁時の
応答性を良好にし、閉弁時における弁体２８の姿勢も安
定させることができる。また、係止プレート５０のフッ
ク部４９とリテーナプレート４７との係合によって開弁
状態での弁体２８のスティックを確実に解消することが
できるため、エンジン始動時や低速走行時のように排気
ガスの還流を規制したい場合に、排気ガスが機関に流入
するのを確実に阻止することができる。

【００２７】さらに、この排気還流制御弁の場合、弁体
２８と弁軸３４とを螺合によって結合し、両者を適宜回
転させることによって駆動軸４１と弁軸３４との間隔ｄ
を調整できるようにしているため、組付時にこの間隔ｄ
を正確に調整することでステップモータ３０による弁体
２８の制御精度を確実に向上させることが可能である。
尚、図１に示すように、弁体２８の端面に溝５４を形成
しておき、前記調整時にこの溝５４に工具を係合させる
ようにすれば、間隔ｄの調整作業をバルブボディ２９の
外側から容易にかつ確実に行うことができる。

【００２８】

【発明の効果】以上のように本発明は、弁体を弁座の通
路部上流側に配設すると共に、この通路部上流側から閉
弁するように弁体を付勢手段によって付勢し、駆動軸の
端部と弁軸の端部とを、閉弁した初期状態において両者
が所定間隔離間し、開弁時に両者が当接するように対峙
させるようにしたため、弁体の閉弁が排気ガスの流入方
向に沿う向きとなって閉弁時の応答性が良くなり、閉弁
姿勢も安定することとなり、さらに、駆動軸と弁軸と
に、両者が所定間隔離間したときに両者の離反方向の変
位を規制する係止手段を設けたため、弁体が開弁状態の
ままスティックするのをこの係止手段の作用によって確
実に回避することができる。したがって、本発明によれ
ば、排気ガスの還流量制御を安定化させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す断面図。

【図２】本発明が適用される内燃機関の吸排気系を示す
概略図。

【図３】従来の技術を示す断面図。

【符号の説明】

２７…排気還流制御弁、 ２８…弁体、 ３０…ステップモータ（アクチュエータ）、 ３２…通路部、 ３３…弁座、 ３４…弁軸、 ４１…駆動軸、 ４７…リテーナプレート（係止手段）、 ４８…コイルスプリング（付勢手段）、 ５０…係止プレート（係止手段）。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 排気還流通路の一部を構成する通路部
   と、この通路部に配設された弁座と、この弁座に対して
   近接離反して前記通路部の断面積を可変制御する弁体
   と、この弁体に延設された弁軸と、内燃機関の運転状態
   に応じて駆動軸を進退動作させて前記弁体の位置を制御
   するアクチュエータとを備え、前記駆動軸と弁軸とが、
   閉弁時の駆動軸のオーバーストロークを許容するように
   連結されて成る排気還流制御弁において、前記弁体を弁
   座の通路部上流側に配設すると共に、この通路部上流側
   から閉弁するように弁体を付勢手段によって付勢し、前
   記駆動軸の端部と弁軸の端部とを、閉弁した初期状態に
   おいて両者が所定間隔離間し、開弁時に両者が当接する
   ように対峙させ、さらに、前記駆動軸と弁軸とに、両者
   が所定間隔離間したときに両者の離反方向の変位を規制
   する係止手段を設けたことを特徴とする排気還流制御
   弁。
2. 【請求項２】 前記付勢手段の一端を保持するリテーナ
   プレートを前記弁軸に取り付ける一方で、前記駆動軸
   に、この駆動軸と弁軸とが所定間隔離間したときに前記
   リテーナプレートと係合する係止プレートを取り付け、
   これら両プレートによって前記係止手段を構成したこと
   を特徴とする請求項１に記載の排気還流制御弁。