JPWO2008081622A1 - 排気ガス再循環バルブ - Google Patents

Abstract

ＥＧＲバルブ１１の排気ガス通路２２の内面にテフロンコーティング３１を施すと共に、バルブロッド２５の表面にクロムめっき３２を施してなる。

Description

この発明は、エンジンの排気ガスの再循環通路に設けられる排気ガス再循環バルブに関する。

車両のエンジンにおいては、排気ガス中のＮＯｘを低減させる等の目的で排気ガスを吸気側に再循環させる排気ガス再循環装置が設けられる。排気ガス再循環通路には、排気ガス再循環バルブ（ＥＧＲ「Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ」バルブ）が設けられ、このＥＧＲバルブはエンジンの運転状況等に基づき、制御される。高温の排気ガスをそのまま吸気側に戻すと効率が悪く、一般に排気ガス再循環通路には、高温の排気を冷やすためのＥＧＲクーラーが設けられる。ＥＧＲクーラーは例えば特許文献１などに開示されている。

特開２００３−１８４６５９号公報

エンジンの排気ガスには、燃料系から発生する硫黄酸化物と燃焼によって発生する硝酸酸化物と、煤などの微粒子状物質（ＰＭ）が含まれている。硫黄酸化物と硝酸化合物は、排気ガス通路内で硫酸と硝酸の腐食物を生成する。このような腐食物がＥＧＲバルブに入ると、ＥＧＲバルブにおける排気通路に暴露された弁体機構とバルブボディの排気ガス通路内面を腐食させてしまう。この傾向は、ＥＧＲクーラーにより排気ガスの温度が下げられることにより顕著となる。

ＥＧＲバルブの排気ガス通路は、鋳鉄やアルミ合金等の材料で形成されているため、排気ガス通路内に発生した腐食物は、排気ガス通路の内面を腐食させ、さびなどの腐食生成物を作る。このような腐食生成物は、循環する排気ガスの流れやエンジンの振動などによって剥がれ落ちる。一方、ＥＧＲバルブのバルブヘッド(弁体)は腐食に強いステンレス等の材料で構成されるが、腐食物はバルブヘッドの極めて表層の表面を腐食させ、表面が粗れた状態となる。このような表面には、腐食した排ガス通路内面から剥がれ落ちた腐食生成物や排気ガス中の煤などが付着しやすくなる。腐食生成物や煤などは、バルブロッドの軸受部近傍にも付着し、バルブロッドと軸受との動作を妨げる原因となる。

この発明は、このような技術的状況にかんがみてなされたもので、排気ガス再循環通路に設けられるＥＧＲバルブの排気ガス通路及びバルブロッドを、腐食生成物や煤等が付着しにくいものとすることを目的としてなされたものである。

この発明に係るＥＧＲバルブは、排気ガス通路の内面の少なくとも一部に耐腐食性材料の皮膜を形成すると共に、バルブロッドの表面の少なくとも排気ガスに曝される部分に耐腐食性材料の皮膜を形成したことを特徴とする。

この発明に係るＥＧＲバルブによれば、排気ガス通路の内面に耐腐食性材料の皮膜を形成したので、腐食生成物が付着しにくくなり排気ガス通路内面の腐食を防止することができる。また、バルブロッドの表面に耐食性材料の皮膜を形成したのでバルブロッドの表面に腐食生成物が付着しにくくなり、バルブロッドの動作不良を防ぐことができる。

この発明を適用するＥＧＲバルブを備えたエンジンの概略図である。 この発明の実施の形態１に係るＥＧＲバルブの断面図である。

以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための最良の形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
図１は、ＥＧＲバルブ及びＥＧＲクーラーを備えたエンジンの概略図であり、図２は、実施の形態１に係るＥＧＲバルブの断面図である。

先ず、この発明の対象となるエンジンの概略を説明する。ディーゼルエンジン１の燃焼室には燃料噴射ノズル２が臨んでおり、燃焼室には、燃焼室内に空気を取り入れる吸気弁３、燃焼室内の燃焼ガスを排出する排気弁４が設けられている。吸気弁３には吸気通路５が接続され、排気弁４には排気通路６が接続されている。排気通路６には、排気ガス中の粒子状物質（ＰＭ）を除去するためのＤＰＦフィルタ７が設けられる場合があり、更にマフラー８が設けられている。排気通路６から分岐して吸気側につながる排気ガス再循環通路９が設けられ、この排気ガス再循環通路９に、ＥＧＲクーラー１０、ＥＧＲバルブ１１が設けられている。ＥＧＲクーラー１０は、水冷により排気ガスを冷却する構造となっている。ＥＧＲバルブ１１は、電子制御装置（ＥＣＵ）１２により制御される。ＥＧＲバルブ１１は、ＥＧＲクーラー１０で冷却された排気ガスを種々の情報に基づき最適な排気ガス量を吸気側に供給するように制御する。

ＥＧＲバルブ１１は、図２に示すように、その本体をなすバルブハウジング２１に、ＥＧＲクーラー１０で冷却された排気ガスを吸気側に導くための排気ガス通路２２が形成され、この排気ガス通路２２の途中にバルブシート（弁座）２３が形成され、このバルブシート２３に着座し、又は離れることにより排気ガス通路２２を開閉するバルブヘッド（弁体）２４が設けられている。バルブヘッド２４はバルブロッド２５の先端に圧入等により設けられている。バルブロッド２５は、バルブハウジング２１に組み付けられた軸受２６により軸方向に摺動可能に支持されている。

バルブロッド２５の後端は、バルブハウジング２１に設けられたアクチュエータ２７のロッド２８の先端と対向している。アクチュエータ２７は、電子制御装置（図１参照）からの指令により駆動制御される。バルブロッド２５の上部にはスプリングホルダ２９が取り付けられており、このスプリングホルダ２９とバルブハウジング２１との間に、バルブヘッド２４をバルブシート２３に着座させるばね力をバルブロッド２５に付与するスプリング３０が設けられている。電子制御装置によりアクチュエータ２７が作動されてロッド２８がバルブロッド２５を軸方向に押すことにより、バルブヘッド２４はバルブシート２３に対し移動、つまりバルブが開かれる。アクチュエータ２７のロッド２８がスプリング３０の復元力により戻ることにより、バルブヘッド２４はバルブシート２３に着座される。

排気ガス通路２２は、バルブシート２３を境に吸入側排気ガス通路２２ａと排気側排気ガス通路２２ｂとなっている。これらの排気ガス通路２２ａ、２２ｂの内面に耐腐食性材料の皮膜（排気ガス通路内面皮膜）３１が形成される。また、ステンレス等で作られているバルブロッド２５の表面に耐腐食性材料の皮膜（バルブロッド皮膜）３２が形成される。排気ガス通路内面皮膜３１はテフロンコーティング又はセラミックスコーティングであり、この実施の形態ではテフロンコーティングが採用されている。バルブロッド皮膜３２は、ニッケル系、チタン系、又はクロム系のめっきであり、更に具体的には、無電解ニッケルめっき、チタンニッケルめっき、クロムめっき、硬質クロムめっきであり、この実施の形態ではクロムめっきが採用されている。

吸気側排気ガス通路２２ａと排気側排気ガス通路２２ｂの内面にテフロンコーティングなどの排気ガス通路内面皮膜３１を施すことにより、これらの内面が、エンジンからの循環排気ガスＧから発生する腐食物によって腐食されにくくなり、腐食生成物が発生しにくくなる。バルブハウジング２１の排気ガス通路２２は複雑な形状をしており、そこを循環する循環排気ガスＧの流れも排ガス通路２２の各位置で異なる。例えば、循環排ガスＧの流れが曲げられる位置など循環排気ガスＧの流れが速い部位では、腐食物による排気ガス通路２２ａの内面の腐食が速く、腐食生成物の発生も多くなる。従って、これらの部位にのみ排気ガス通路内面被膜３１を施すことも有効であり、また排気ガス通路２２の内面全面に排気ガス通路内面被膜３１を設ける場合には、これらの部位の膜厚を厚く形成するようにしてもよい。

複雑な排気ガス通路２２ｂの場合、排気ガス通路２２ｂに形成されたくぼみ２２ｃや構成部品の陰２２ｄなど、循環する排気ガスの流れが極めて遅くなる部位がある。このような部位２２ｃ、２２ｄには、排気ガスと共に循環する煤等が堆積しやすい。排気ガス通路内面被膜３１は、この堆積した煤等を排気ガス通路２２から剥離しやすくする効果もある。

バルブロッド２５の表面にバルブロッド皮膜３２を施すことによりバルブロッド２５の表面が粗れた状態になることを防ぎ、腐食生成物や煤などが付着しにくくなる。バルブロッド２５における皮膜３２を形成する部分は、少なくとも弁の開時に軸受２６から突出する部分に設けられていればよいが、めっきなどの皮膜３２は、部分的に形成するよりも全体に形成する方が製作上容易であるので、この実施の形態では、バルブロッド２５の表面全体にクロムめっきを施してある。

この実施の形態によるＥＧＲバルブによれば、排ガス通路２２にテフロンコーティング又はセラミックスコーティングなどの皮膜３１を形成したことにより、排気ガス通路２２の内面に排気ガス中の腐食生成物や煤などが付着しにくくなり、付着しても容易に剥離するようになる。また、バルブロッド２５に無電解ニッケルめっき、チタンニッケルめっき、クロムめっき、硬質クロムめっきなどの皮膜３２を形成したことにより、バルブロッド２５の表面が排気ガス中の腐食生成物によって粗らされることがなくなり、バルブロッド２５の表面に腐食生成物や煤などが付着しにくくなる。よって、バルブロッド２５の軸受２６に対する摺動に支障を来たすことはなくなる。

以上のように、この発明に係る排気ガス再循環バルブは、排気ガス通路の内面の少なくとも一部に耐腐食性材料の皮膜を形成すると共に、バルブロッドの表面の少なくとも排気ガスに曝される部分に耐腐食性材料の皮膜を形成することで、排気ガス通路内面の腐食を防止できると共に、バルブロッドの動作不良を防ぐことのできる排気ガス再循環バルブとしたので、エンジンの排気ガスの再循環通路に設けられる排気ガス再循環バルブなどに用いるのに適している。

Claims (3)

1. エンジンの排気ガスを再循環させる排気ガス再循環通路に設けられるＥＧＲバルブであって、排気ガス通路の内面の少なくとも一部に耐腐食性材料の皮膜を形成すると共に、バルブロッドの表面の少なくとも排気ガスに曝される部分に耐腐食性材料の皮膜を形成したことを特徴とする排気ガス再循環バルブ。
2. 前記排気ガス通路の内面に形成される前記皮膜はテフロン又はセラミックスであり、前記バルブロッドに形成される前記皮膜は、ニッケル系、チタン系又はクロム系のめっきであることを特徴とする請求項１に記載のＥＧＲバルブ。
3. 前記排気ガス通路における前記皮膜が形成される部分は、少なくとも前記排気ガス通路の内面のくぼみ、又は排気ガスが当たる個所である請求項１に記載のＥＧＲバルブ。

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