JP2018004030A - 二重偏心弁 - Google Patents

Abstract

【課題】全閉状態からの開弁時に弁体に負圧流体が作用しても、弁体の振動を抑えることで、弁体と弁座の接触摩耗を抑え、流体流量特性の安定化を図ること。【解決手段】二重偏心弁を含むＥＧＲ弁は、弁座３８、弁体３９、回転軸４０及び流路を備える。流路は、弁座３８を境に上流側流路３６Ａと下流側流路３６Ｂに分かれ、下流側流路３６Ｂに弁体３９が配置される。弁体３９は、回転軸４０の軸線Ｌ１から弁体３９の軸線Ｌ２が伸びる方向と平行に伸びる仮想面Ｖ１を境とする第１側部３９Ａと第２側部３９Ｂを含む。弁体３９が全閉状態から開弁方向へ回動するとき、第１側部３９Ａは上流側流路３６Ａへ回動し、第２側部３９Ｂは下流側流路３６Ｂへ回動する。全閉状態の弁体３９の閉弁方向への回動を規制するために閉弁ストッパ６５が第１側部３９Ａに係合可能に設けられる。全閉状態の弁体３９を閉弁方向へ回動付勢するスプリングが設けられる。【選択図】図６

Description

この発明は、弁体の回動中心である回転軸の軸線が弁体のシール面から離れて配置される（一次偏心）と共に、弁体の軸線から離れて配置される（二次偏心）二重偏心弁に関する。

従来、この種の技術として、例えば、下記の特許文献１に記載される二重偏心弁が知られている。この二重偏心弁は、全閉時におけるシール性向上と、弁体の回動時に弁体と弁座との引き摺りによる摩耗の防止を図るために構成される。すなわち、この二重偏心弁は、弁孔と弁孔の縁部に形成されたシート面を含む弁座と、シート面に対応するシール面が外周に形成された弁体と、弁体を回動させる回転軸と、回転軸を回転駆動させる駆動機構と、回転軸を支持する軸受とを備え、弁座と弁体が流体が流れる流路に配置される。流路は、弁座を境として流体の流れに対する上流側流路と下流側流路に分かれ、弁体は上流側流路に配置される。ここで、この二重偏心弁は、軸受を支点として、弁体と回転軸の弁体側とを弁座の方向へ押圧するために、回転軸の駆動機構側に付勢力が加えられるように構成される。そして、全閉時に弁体と弁座との間に異物が噛み込まれて回転軸がロックされるのを防止するために、回転軸をハウジングにて片持ち支持することにより、弁体と弁座との間で多少の軸受ガタを許容するようになっている。また、全閉時に弁体と弁座との間からのガス漏れを防止するために、軸受ガタを利用し、駆動機構により弁体を弁座に接触させてシールするようになっている。

国際公開第２０１６／００２５９９号

ここで、特許文献１に記載の二重偏心弁を、エンジンの排気還流通路（ＥＧＲ通路）にて排気還流ガス（ＥＧＲガス）の流量を調節する排気還流弁（ＥＧＲ弁）の構成として採用することができる。この場合、ＥＧＲ弁が全閉状態から開弁するときに、下流側流路から弁体に吸気負圧が作用すると、弁体が弁座へ向けて引かれることになる。このとき、所定の小開度域では弁体が振動し、その振動に伴って弁体が弁座に接触し、弁座と弁体に摩耗が生じるおそれがあった。また、弁体が振動する分だけ弁体の開度が不安定になり、ＥＧＲガス流量特性が不安定になるおそれがあった。これらの問題は、特にＥＧＲ弁の微小開度域（例えば「０〜５°」前後の範囲）で顕著になると考えられる。

この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、全閉状態からの開弁時に弁体に負圧流体が作用しても、弁体の振動を抑えることで、弁体と弁座の接触摩耗を抑え、流体流量特性の安定化を図ることを可能とした二重偏心弁を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、円環状をなし、弁孔と弁孔に形成された環状のシート面を含む弁座と、円板状をなし、シート面に対応する環状のシール面が外周に形成された弁体と、流体が流れる流路を含むハウジングと、弁座と弁体が流路に配置されることと、流路は、弁座を境として上流側流路と下流側流路に分かれ、下流側流路に弁体が配置されることと、弁体を回動させるための回転軸と、回転軸をハウジングにて回転可能に支持するための軸受と、回転軸の軸線が弁体のシール面から離れて配置されると共に、弁体の軸線から離れて配置されることと、弁体は、回転軸の軸線から弁体の軸線が伸びる方向と平行に伸びる仮想面を境とする第１の側部と第２の側部を含み、弁体が弁座に着座した全閉状態から開弁方向へ回動するときに、第１の側部が上流側流路へ向けて回動し、第２の側部が下流側流路へ向けて回動することとを備えた二重偏心弁において、全閉状態の弁体に対し、開弁方向とは逆向きの閉弁方向へ向かう回動を規制するために、第１の側部に係合可能に設けられた閉弁ストッパと、全閉状態の弁体を閉弁方向へ回動付勢するための回動付勢手段とを備えたことを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、弁座に着座した全閉状態の弁体は、回動付勢手段により閉弁方向へ回動付勢されるが、弁体の第１の側部が閉弁ストッパに係合するので、閉弁方向への更なる回動が規制され、全閉状態が保たれる。このとき、弁体は、その第１の側部の閉弁ストッパとの係合部を支点として閉弁方向へ回動付勢され、弁体が微動することで、シール面が弁座のシート面に接触する。また、下流側流路に負圧流体が作用し、全閉状態の弁体がその負圧流体により引かれても、弁体の第１の側部が閉弁ストッパに係合するので、弁体の弁座からの浮き上がりが規制される。一方、下流側流路に負圧流体が作用し、かつ、弁体が全閉状態から開弁するときは、弁体が負圧流体により引かれ、その第１の側部が閉弁ストッパに係合しながら開弁し始める。

上記目的を達成するために、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、閉弁ストッパの第１の側部との係合部又は第１の側部の閉弁ストッパとの係合部が凸曲面をなすことを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項１に記載の発明の作用に加え、微小開弁域では、弁体の第１の側部と閉弁ストッパとの係合部が凸曲面に沿って移動しながら弁体が開弁し始める。

上記目的を達成するために、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、弁体が全閉状態となり、かつ、下流側流路に高負圧流体が作用するときに、弁体を更に閉弁方向へ回動付勢するための別の回動付勢手段を更に備えたことを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項１又は２に記載の発明の作用に加え、弁体が全閉状態となり、かつ、下流側流路に高負圧流体が作用するときは、別の回動付勢手段により、弁体が更に閉弁方向へ回動付勢される。従って、高負圧流体が作用しても、弁体の弁座からの浮き上がりが規制され、弁体が微動してそのシール面が弁座のシート面に接触する。

請求項１に記載の発明によれば、全閉状態からの開弁時に弁体に負圧流体が作用しても、弁体の振動を抑えることができ、これによって弁体と弁座の接触摩耗を抑えることができ、流体の流量特性の安定化を図ることができる。また、全閉時には、弁体と弁座との間を封止することができ、流体の漏れを抑えることができる。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、弁体と閉弁ストッパとの係合部の負荷を分散することができると共に、弁体の開弁を滑らかに開始することができる。

請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の発明の効果に加え、全閉時に高負圧流体が弁体に作用しても、弁体と弁座との間を確実に封止することができ、流体の漏れを効果的に抑えることができる。

一実施形態に係り、ガソリンエンジンシステムを示す概略構成図。 一実施形態に係り、ＥＧＲ弁を示す斜視図。 一実施形態に係り、全閉状態における弁部を一部破断して示す斜視図。 一実施形態に係り、全開状態における弁部を一部破断して示す斜視図。 一実施形態に係り、全閉状態におけるＥＧＲ弁を示す平断面図。 一実施形態に係り、全閉状態における弁座、弁体及び回転軸の関係を示す断面図。 一実施形態に係り、弁座及び弁体等を示す図６のＡ−Ａ線断面図。 一実施形態に係り、別の回動付勢手段の電気的構成を示すブロック図。 一実施形態に係り、回動付勢制御の内容を示すフローチャート。 一実施形態に係り、エンジン減速時におけるスロットル開度、エンジン回転速度及び吸気圧力の挙動を示すタイムチャート。 一実施形態に係り、全閉状態から開弁するときの弁座、弁体及び回転軸等の関係を示す断面図。 一実施形態に係り、全閉状態における弁座、弁体及び閉弁ストッパ等の関係を示す部分断面図。 一実施形態に係り、微小開弁時における弁座、弁体及び閉弁ストッパ等の関係を示す部分断面図。 別の実施形態に係り、全閉状態における弁座、弁体及び閉弁ストッパ等の関係を示す部分断面図。

以下、この発明の二重偏心弁をエンジンに設けられる排気還流装置（ＥＧＲ装置）の排気還流弁（ＥＧＲ弁）に具体化した一実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。

図１に、この実施形態のガソリンエンジンシステムを概略構成図により示す。自動車に搭載されたガソリンエンジンシステムは、レシプロタイプのエンジン１を備える。エンジン１には、その各気筒へ吸気を導入するための吸気通路２と、各気筒から排気を導出するための排気通路３が設けられる。吸気通路２と排気通路３には、過給機５が設けられる。吸気通路２には、エアクリーナ４、過給機５のコンプレッサ５ａ、インタークーラ６、スロットル装置７及び吸気マニホルド８が設けられる。スロットル装置７は、バタフライ式のスロットル弁７ａが開閉されることにより、吸気通路２の吸気量を調節するようになっている。吸気マニホルド８は、サージタンク８ａと、サージタンク８ａからエンジン１の各気筒へ分岐する複数の分岐通路８ｂとを含む。排気通路３には、過給機５のタービン５ｂと、排気を浄化するために直列に配置された第１の触媒９及び第２の触媒１０が設けられる。エンジン１は周知の構成を備え、燃料と吸気との混合気を燃焼し、燃焼後の排気を排気通路３へ排出するようになっている。過給機５は、タービン５ｂが排気の流れにより回転動作し、それに連動してコンプレッサ５ａが回転することにより、吸気通路２の吸気を昇圧させるようになっている。

このガソリンエンジンシステムは、ＥＧＲ装置２１を備える。この装置２１は、エンジン１から排気通路３へ排出される排気の一部を排気還流ガス（ＥＧＲガス）として吸気通路２へ流して各気筒へ還流させるためのＥＧＲ通路２２と、ＥＧＲ通路２２に設けられ、ＥＧＲガスを冷却するための排気還流クーラ（ＥＧＲクーラ）２３と、ＥＧＲクーラ２３より下流のＥＧＲ通路２２に設けられ、ＥＧＲガスの流量を調節するためのＥＧＲ弁２４とを含む。ＥＧＲ通路２２は、入口２２ａと複数の出口２２ｂを含む。ＥＧＲ通路２２の下流側には、複数の出口２２ｂを有するＥＧＲ分配管２５が設けられる。ＥＧＲ分配管２５は、吸気マニホルド８の分岐通路８ｂに設けられる。この実施形態で、ＥＧＲ通路２２の入口２２ａは、排気通路３にて２つの触媒９，１０の間に接続される。ＥＧＲ分配管２５の複数の出口２２ｂは、各分岐通路８ｂのそれぞれに連通する。複数の出口２２ｂが各分岐通路８ｂにそれぞれ連通するのは、ＥＧＲガスを各分岐通路８ｂを介して各気筒へ均等に導入するためである。

この実施形態で、ＥＧＲ弁２４は、開度可変な電動弁により構成される。このＥＧＲ弁２４として、大流量、高応答及び高分解能の特性を有することが望ましい。そこで、この実施形態では、ＥＧＲ弁２４の構造として、例えば、特許第５７５９６４６号公報に記載される「二重偏心弁」を基本構成として採用することができる。この二重偏心弁は、大流量制御に対応して構成される。

ここで、この二重偏心弁を含む電動式のＥＧＲ弁２４の基本構成について以下に説明する。図２に、このＥＧＲ弁２４を斜視図により示す。ＥＧＲ弁２４は、二重偏心弁より構成される弁部３１と、モータ４２（図５参照）を内蔵したモータ部３２と、減速機構４３（図５参照）を内蔵した減速機構部３３とを備える。弁部３１は、ＥＧＲガスが流れる流路３６を有する管部３７を含み、流路３６には弁座３８、弁体３９及び回転軸４０の先端部が配置される。回転軸４０には、モータ４２（図５参照）の回転力が減速機構４３（図５参照）を介して伝達されるようになっている。ＥＧＲガスは、本発明の流体の一例に相当する。

図３に、弁体３９が弁座３８に着座する全閉位置に配置された全閉状態における弁部３１を一部破断して斜視図により示す。図４に、弁体３９が弁座３８から最も離れた全開状態における弁部３１を一部破断して斜視図により示す。図３、図４に示すように、流路３６には段部３６ａが形成され、その段部３６ａに弁座３８が組み込まれる。弁座３８は、円環状をなし、中央に弁孔３８ａを有する。弁孔３８ａの縁部には、環状のシート面３８ｂが形成される。弁体３９は、円板状をなし、その外周には、シート面３８ｂに対応する環状のシール面３９ａが形成される。弁体３９は回転軸４０の先端に固定されて回転軸４０と一体的に回動するようになっている。図３、図４において、流路３６は、弁座３８を境として上流側流路３６Ａと下流側流路３６Ｂに分かれる。図３、図４においては、弁座３８より下の流路３６がＥＧＲガスの流れの上流側流路３６Ａを示し、弁座３８より上の流路３６がＥＧＲガスの流れの下流側流路３６Ｂを示す。そして、弁体３９は、下流側流路３６Ｂに配置される。この実施形態で、上流側流路３６Ａは、ＥＧＲ通路２２を介して排気通路３に通じる「排気側」であり、下流側流路３６Ｂは、ＥＧＲ通路２２を介して吸気通路２（吸気マニホルド８）に通じる「吸気側」である。

図５に、全閉状態のＥＧＲ弁２４を平断面図により示す。図５に示すように、このＥＧＲ弁２４は、主要な構成要素として、弁座３８、弁体３９及び回転軸４０の他に、ボディ４１、モータ４２、減速機構４３及び戻し機構４４を備える。ボディ４１は、流路３６と管部３７を含むアルミ製の弁ハウジング４５と、同ハウジング４５の開口端を閉鎖する合成樹脂製のエンドフレーム４６とを含む。回転軸４０及び弁体３９は、弁ハウジング４５に設けられる。すなわち、回転軸４０には、その先端に弁体３９を取り付けるためのピン４０ａが設けられる。回転軸４０は、ピン４０ａを含む先端部を自由端とし、先端部が弁体３９と共に下流側流路３６Ｂに配置される。この実施形態では、下流側流路３６Ｂにて、弁体３９と回転軸４０の先端部が配置されると共に、弁体３９が弁座３８に着座可能に設けられる。また、回転軸４０は、ピン４０ａの反対側を基端部４０ｂとし、その基端部４０ｂにて弁ハウジング４５に片持ち支持される。また、回転軸４０の基端部４０ｂは、互いに離れて配置された２つの軸受、すなわち第１軸受４７と第２軸受４８を介して弁ハウジング４５に回転可能に支持される。第２軸受４８に隣接して回転軸４０と弁ハウジング４５との間には、ゴムシール６１が設けられる。第１軸受４７及び第２軸受４８は、それぞれボールベアリングにより構成される。弁体３９は、その軸線Ｌ２（図６参照）上にて上方（下流側流路３６Ｂ）へ突出する突部３９ｂを含み、この突部３９ｂにピン孔３９ｃが形成される。弁体３９は、このピン孔３９ｃにピン４０ａを圧入し溶接することにより回転軸４０に固定される。この実施形態で、回転軸４０が弁ハウジング４５に対し軸受４７，４８を介して片持ち支持されることにより、弁体３９と弁座３８と間にミクロン単位の軸受ガタが許容されるようになっている。

図５において、エンドフレーム４６は、弁ハウジング４５に対し複数のクリップ（図示略）により固定される。エンドフレーム４６の内側には、回転軸４０の基端に対応して配置され、弁体３９の開度（弁開度）を検出するための開度センサ４９が設けられる。また、回転軸４０の基端部４０ｂには、メインギヤ５１が固定される。メインギヤ５１と弁ハウジング４５との間には、弁体３９を閉弁方向へ回動付勢するためのリターンスプリング５０が設けられる。このリターンスプリング５０の付勢力として、全閉状態の弁体３９を開弁させようとする前後差圧に対向できる「１００ｋＰａ」程度を想定することができる。このリターンスプリング５０は、本発明の回動付勢手段の一例に相当する。メインギヤ５１の裏側には、凹部５１ａが形成され、その凹部５１ａに磁石５６が収容される。この磁石５６は、その上から押さえ板５７により押さえ付けられて固定される。従って、メインギヤ５１が、弁体３９及び回転軸４０と一体的に回転することにより、磁石５６の磁界が変化し、その磁界の変化を開度センサ４９が弁開度として検出するようになっている。

図５に示すように、モータ４２は、弁ハウジング４５に形成された収容凹部４５ａに収容される。モータ４２は、収容凹部４５ａにて、留め板５８と板ばね５９を介して弁ハウジング４５に固定される。モータ４２は、弁体３９を開閉するために減速機構４３を介して回転軸４０に駆動連結される。すなわち、モータ４２の出力軸（図示略）上に固定されたモータギヤ５３が、中間ギヤ５２を介し、メインギヤ５１に駆動連結される。中間ギヤ５２は、大径ギヤ５２ａと小径ギヤ５２ｂを含む二段ギヤにより構成される。中間ギヤ５２は、ピンシャフト５４を介して弁ハウジング４５に回転可能に支持される。大径ギヤ５２ａには、モータギヤ５３が連結され、小径ギヤ５２ｂには、メインギヤ５１が連結される。この実施形態では、各ギヤ５１〜５３により減速機構４３が構成される。メインギヤ５１と中間ギヤ５２は、軽量化のために樹脂材料により形成される。弁ハウジング４５とエンドフレーム４６との接合部分には、ゴム製のガスケット６０が設けられる。このガスケット６０により、モータ部３２と減速機構部３３の内部が大気に対して密閉される。

従って、図３に示すように、全閉状態から、モータ４２が作動し、モータギヤ５３が回転することにより、その回転が中間ギヤ５２により減速されてメインギヤ５１に伝達される。これにより、回転軸４０及び弁体３９が、リターンスプリング５０の付勢力に抗して回動され、流路３６が開かれる。すなわち、弁体３９が開弁される。弁体３９を閉弁させる場合は、モータ４２がモータギヤ５３を逆転させることになる。また、弁体３９をある開度に保持するためには、モータ４２に回転力を発生させ、その回転力を保持力としてモータギヤ５３、中間ギヤ５２及びメインギヤ５１を介して回転軸４０に伝達する。この保持力がリターンスプリング５０の付勢力に均衡することにより、弁体３９がある開度に保持される。

ここで、図３に示す全閉状態において、吸気通路２から下流側流路３６Ｂに吸気負圧が作用することがある。例えば、平地でのエンジン１のアイドル運転時には、一例として「−５０〜−６５ｋＰａ」程度の吸気負圧を想定することができ、エンジン１の減速運転時には、一例として「−６０〜−８５ｋＰａ」程度の吸気負圧を想定することができる。この場合、弁体３９がその吸気負圧により引かれて弁座３８から浮き上がり、ＥＧＲガスが下流側流路３６Ｂへ漏れて吸気通路２へ流れ、エンジン１で失火等が発生するおそれがある。この実施形態で、この弁体３９の浮き上りは、回転軸４０が二つの軸受４７，４８を介して弁ハウジング４５に支持され、それら軸受４７，４８に構造上、ミクロン単位の軸受ガタが存在することにより起こり得るものである。そこで、このＥＧＲ弁２４には、全閉時に吸気負圧の作用による弁体３９の浮き上がりを防止するための構成が設けられる。

図６には、全閉状態における弁座３８、弁体３９及び回転軸４０の関係を断面図により示す。図６において、回転軸４０の軸線（主軸線）Ｌ１は、弁体３９のシール面３９ａから離れて配置されると共に、弁体３９の軸線Ｌ２から離れて配置される。ここで、回転軸４０のピン４０ａの軸線（副軸線Ｌ３）は、主軸線Ｌ１に対し平行に伸びると共に、主軸線Ｌ１から回転軸４０の半径方向へ偏って配置される。弁体３９は、主軸線Ｌ１から弁体３９の軸線Ｌ２が伸びる方向と平行に伸びる仮想面Ｖ１を境とする第１の側部３９Ａ（図６において網掛け（紗）を付して示す部分）と第２の側部３９Ｂ（図６において網掛け（紗）を付さない部分）を含む。そして、弁体３９が全閉状態から、回転軸４０の主軸線Ｌ１を中心にして、開弁方向（図６の時計方向）Ｆ１へ回動するとき、第１の側部３９Ａは上流側流路３６Ａへ向けて回動し、第２の側部３９Ｂは下流側流路３６Ｂへ向けて回動するようになっている。開弁状態から弁体３９を全閉状態へ閉弁するときは、開弁方向Ｆ１とは逆向きの閉弁方向（図６の反時計方向）へ回動するようになっている。

上記した弁座３８、弁体３９及び回転軸４０の配置関係を前提として、図３〜図６に示すように、弁座３８には、全閉状態の弁体３９に対し、開弁方向Ｆ１とは逆向きの閉弁方向へ向かう回動を規制するための閉弁ストッパ６５が設けられる。閉弁ストッパ６５は、弁体３９の第１の側部３９Ａの上面に係合可能に設けられる。閉弁ストッパ６５は、Ｌ形状をなし、その短辺部６５ａが弁座３８の上面に固定され、長辺部６５ｂが第１の側部３９Ａの上面に係合可能に配置される。ここで、閉弁ストッパ６５は、例えば、溶接により弁座３８に固定することができる。図７に、弁座３８及び弁体３９等を図６のＡ−Ａ線断面図により示す。図６、図７に示すように、閉弁ストッパ６５の第１の側部３９Ａとの係合部には、半球状の凸曲面を有する凸部６５ｃが一体に形成される。この実施形態では、弁体３９が全閉状態にあるとき、リターンスプリング５０が弁体３９を閉弁方向へ回動付勢することにより、第１の側部３９Ａの上面が閉弁ストッパ６５の凸部６５ｃに係合するようになっている。

また、この実施形態では、リターンスプリング５０の他に、全閉状態の弁体３９を更に閉弁方向へ回動付勢するための別の回動付勢手段が設けられる。図８に、その回動付勢手段の電気的構成をブロック図により示す。図８に示すように、この実施形態では、ＥＧＲ弁２４の開閉を制御するためのコントローラ７０と、スロットル弁７ａの開度（スロットル開度）ＴＡを検出するためのスロットルセンサ７１（図１参照）と、サージタンク８ａの中の吸気圧力ＰＭを検出するための吸気圧センサ７２（図１参照）と、大気圧力ＰＡを検出するための大気圧センサ７３とを備える。コントローラ７０には、スロットルセンサ７１、吸気圧センサ７２、大気圧センサ７３及びＥＧＲ弁２４が接続される。そして、コントローラ７０は、ＥＧＲ弁２４に対し、次のような回動付勢制御を実行するようになっている。この実施形態で、ＥＧＲ弁２４のモータ４２、減速機構４３及びコントローラ７０等は、本発明の別の回動付勢手段の一例に相当する。

図９に、この回動付勢制御の内容をフローチャートにより示す。処理がこのルーチンへ移行すると、ステップ１００で、コントローラ７０は、スロットルセンサ７１の検出値に基づきスロットル開度ＴＡを取り込む。

次に、ステップ１１０で、コントローラ７０は、減速ＥＧＲ全閉制御中であるか否かを判断する。コントローラ７０は、この判断を、ＥＧＲ弁２４の前回の開閉制御の内容とスロットル開度ＴＡに基づいて行うことができる。コントローラ７０は、この判断結果が肯定となる場合は処理をステップ１２０へ移行し、この判断結果が否定となる場合は処理をステップ１９０へ移行する。

ステップ１２０では、コントローラ７０は、全閉デューティアップフラグＸＤＴＵが「０」か否かを判断する。このフラグＸＤＴＵは、後述する全閉デューティアップ制御を中止する場合に「１」に、同制御の実行を許容する場合に「０」に設定されるようになっている。コントローラ７０は、この判断結果が肯定となる場合は処理をステップ１３０へ移行し、この判断結果が否定となる場合は処理をステップ１８０へ移行する。

ステップ１３０では、コントローラ７０は、全閉デューティアップ制御を実行する。この制御は、ＥＧＲ弁２４につき、弁体３９が全閉状態のときに、リターンスプリング５０の付勢力に加えて弁体３９を更に閉弁方向へ回動付勢するためにモータ４２をデューティ制御することである。モータ４２がデューティ制御されることから、弁体３９は閉弁方向へ回動付勢されると共に、高周波の振動が与えられる。

次に、ステップ１４０で、コントローラ７０は、吸気圧センサ７２及び大気圧センサ７３の検出値に基づき吸気圧力ＰＭ及び大気圧力ＰＡを取り込む。

次に、ステップ１５０で、コントローラ７０は、吸気圧力ＰＭから大気圧力ＰＡを減算することにより吸気負圧ＭＰＥを算出する。

次に、ステップ１６０で、コントローラ７０は、吸気負圧ＭＰＥが所定値Ｐ１より小さいか否かを判断する。この所定値Ｐ１は、全閉デューティアップ制御を実行すべき高負圧を判定する基準値を意味する。すなわち、高負圧とは、所定値Ｐ１より大きい負圧を意味する。この所定値Ｐ１として、例えば「−８０ｋＰａ」を当てはめることができる。コントローラ７０は、この判断結果が肯定となる場合は処理をステップ１００へ戻し、この判断結果が否定となる場合は処理をステップ１７０へ移行する。

ステップ１７０では、コントローラ７０は、吸気負圧ＭＰＥが高負圧ではないことから、全閉デューティアップ制御を中止するために全閉デューティアップフラグＸＤＴＵを「１」に設定し、処理をステップ１００へ戻す。

一方、ステップ１２０から移行してステップ１８０では、コントローラ７０は、全閉デューティアップ制御を中止し、処理をステップ１００へ戻す。

また、ステップ１１０から移行してステップ１９０では、コントローラ７０は、ＥＧＲ弁２４につき通常の開閉制御を実行する。

次に、ステップ２００で、コントローラ７０は、全閉デューティアップフラグＸＤＴＵを「０」に設定し、処理をステップ１００へ戻す。

上記回動付勢制御によれば、コントローラ７０は、ＥＧＲ弁２４につき、弁体３９が全閉状態となり、かつ、下流側流路３６Ｂに所定値Ｐ１より大きい高負圧の吸気負圧ＭＰＥが作用するときに、弁体３９を更に閉弁方向へ回動付勢するように全閉デューティアップ制御を実行するようになっている。この制御では、エンジン１の減速時に回動付勢制御の応答遅れが懸念されるので、コントローラ７０は、減速ＥＧＲ全閉制御のときに一律に全閉デューティアップ制御を実行し、その後、吸気負圧ＭＰＥの変化に応じて同制御を解除するようになっている。

図１０に、エンジン１の減速時におけるスロットル開度ＴＡ、エンジン回転速度ＮＥ及び吸気圧力ＰＭの挙動をタイムチャートにより示す。図１０において、時刻ｔ１〜ｔ２の間でスロットル開度ＴＡが急減少し、エンジン１が減速を開始すると、エンジン回転速度ＮＥが低下し始め、時刻ｔ３でアイドル回転速度に達する。このとき、吸気圧力ＰＭは、時刻ｔ１〜ｔ２の間で低下し始め、大気圧力ＰＡよりも低くなる。その後、吸気圧力ＰＭは、時刻ｔ２を過ぎると一旦「−８５ｋＰａ」程度の高負圧まで低下するが、その後、エンジン１のアイドル回転速度が安定し始める時刻ｔ４頃には「−７０ｋＰａ」程度の負圧状態に戻り、その後、負圧の程度はアイドル運転に伴い一定となる。この一定となる負圧の程度は、車両が高地へ移動したり、車両の電気負荷が増大したり、外気が低温化することで小さくなる。従って、この実施形態では、吸気負圧ＭＰＥが「−８０ｋＰａ」より小さい高負圧となるときだけ、弁体３９を更に閉弁方向へ回動付勢するために全閉デューティアップ制御が実行されるようになっている。

以上説明したこの実施形態の二重偏心弁を含むＥＧＲ弁２４によれば、弁座３８に着座した全閉状態の弁体３９は、リターンスプリング５０により閉弁方向へ回動付勢されるが、弁体３９の第１の側部３９Ａが閉弁ストッパ６５に係合するので、閉弁方向への更なる回動が規制され、全閉状態が保たれる。このとき、弁体３９は、その第１の側部３９Ａの閉弁ストッパ６５との第１の係合部Ｅ１を支点として閉弁方向へ回動付勢され、弁体３９が微動することで、シール面３９ａが弁座３８のシート面３８ｂに接触する。また、下流側流路３６Ｂに吸気負圧が作用し、全閉状態の弁体３９がその吸気負圧により引かれても、弁体３９の第１の側部３９Ａが閉弁ストッパ６５に係合するので、弁体３９の弁座３８からの浮き上がりが規制される。このため、全閉時には、弁体３９と弁座３８との間を封止することができ、ＥＧＲガス漏れを抑えることができる。この結果、ＥＧＲガスが吸気通路２へ漏れ流れてエンジン１に失火等が発生することを防止することができる。

ここで、エンジン１の減速運転時又はアイドル運転時には、ＥＧＲ弁２４に作用する吸気負圧は、エンジン１の運転環境が高地になるほど（海抜が高くなるほど）小さくなり、平地で最も大きくなる。このため、平地での吸気負圧に対処できれば、高地での対処は問題にならない。リターンスプリング５０の付勢力は、弁体３９の前後差圧として「１００ｋＰａ」まで対応して弁体３９を全閉状態に保つことができる。従って、通常、平地での吸気負圧は、エンジン１の減速運転時には「−６０〜−８５ｋＰａ」、アイドル運転時には「−５０〜−６５ｋＰａ」となることから、コントローラ７０による回動付勢制御がなくても、吸気負圧に対抗して弁体３９を全閉状態に保つことができる。一方、エンジン１の過給時に、ＥＧＲ弁２４に作用する過給圧力が、弁体３９を弁座３８に着座させる方向に作用するので、弁体３９を全閉状態に保つことについて問題はない。また、ＥＧＲ弁２４に伝わるエンジン１の振動は、過給圧力が高くなるほど増加するので、弁座３８と弁体３９につき、全閉時の耐振動摩耗に対して優位となる。

加えて、この実施形態の構成によれば、全閉時に、下流側流路３６Ｂに所定値Ｐ１より大きい高負圧の吸気負圧が作用するとき（例えば、エンジン１の減速初期）には、コントローラ７０による回動付勢制御により、弁体３９が更に閉弁方向へ回動付勢される。従って、全閉時に、弁体３９に高負圧の吸気負圧が作用しても、弁体３９の弁座３８からの浮き上がりが規制され、弁体３９が微動してそのシール面３９ａが弁座３８のシート面３８ｂに接触する。このため、リターンスプリング５０の付勢力にある程度のバラツキが存在し、全閉時に所定値Ｐ１より大きい高負圧が弁体３９に作用しても、弁体３９と弁座３８との間を確実に封止することができ、ＥＧＲガス漏れを効果的に抑えることができる。この結果、ＥＧＲガスが吸気通路２へ漏れ流れてエンジン１に失火等が発生することを防止することができる。なお、この回動付勢制御は、エンジン１の減速初期に行われるだけなので、同制御においてモータ４２に通電することでエンジン１の燃費が悪化することもほとんどない。

一方、この実施形態の構成によれば、下流側流路３６Ｂに吸気負圧が作用し、かつ、弁体３９が全閉状態から開弁するときは、図１１に断面図に示すように、弁体３９が吸気負圧ＭＰＥにより引かれ、その第１の側部３９Ａが閉弁ストッパ６５に第１の係合部Ｅ１にて係合しながら開弁し始める。このため、全閉状態からの開弁時に弁体３９に吸気負圧が作用しても、弁体３９の振動を抑えることができ、これによって弁体３９と弁座３８の接触摩耗を抑えることができ、ＥＧＲガス流量特性の安定化を図ることができる。特に、この実施形態では、図１１に示すように、第１の側部３９Ａと閉弁ストッパ６５との第１の係合部Ｅ１に加え、回転軸４０の外周が軸受４７，４８の内周４７ａ，４８ａの上部の第２の係合部Ｅ２にて係合した状態、すなわち２箇所で係合した状態で、弁体３９の開弁が開始する。この意味で、弁体３９の振動を効果的に抑えることができ、これによって弁体３９と弁座３８の接触摩耗を効果的に抑えることができ、ＥＧＲガス流量特性を一層安定化させることができる。

この実施形態の構成によれば、閉弁ストッパ６５の第１の側部３９Ａとの第１の係合部Ｅ１が凸部６５ｃの凸曲面をなすので、弁体３９の微小開弁域では、その係合部Ｅ１が凸曲面に沿って移動しながら弁体３９が開弁し始める。すなわち、全閉状態では、図１２に示すように、弁体３９の第１の側部３９Ａと閉弁ストッパ６５の凸部６５ｃとが、第１の係合部Ｅ１で係合する。その後、弁体３９が微小開弁すると、図１３に示すように、第１の係合部Ｅ１が、同図１３の左方向へ移動する。このため、弁体３９と閉弁ストッパ６５との第１の係合部Ｅ１の負荷を分散することができると共に、弁体３９の開弁を滑らかに開始することができる。なお、このような状態で弁体３９が吸気負圧により引かれた場合でも、弁体３９が、第１の係合部Ｅ１及びそれに対する第２の係合部Ｅ２（回転軸４０の外周と軸受４７，４８の内周４７ａ，４８ａの上部との係合部）の２箇所で支持されることにより、弁体３９の位置をバラツキなく安定させることができる。

また、この実施形態の構成によれば、下流側流路３６Ｂに弁体３９と回転軸４０の先端部が配置されると共に、弁体３９が弁座３８に着座可能に設けられる。従って、全閉時に、下流側流路３６Ｂに作用する過給圧力が、弁体３９が弁座３８に着座する方向に作用する。このため、全閉時には、過給圧力を利用してＥＧＲ弁２４をより確実に封止することができ、同弁２４から排気通路３への吸気漏れを効果的に防止することができる。

加えて、この実施形態の構成によれば、下流側流路３６Ｂに弁体３９と回転軸４０の先端部が配置されるので、全閉時に、弁体３９と回転軸４０の先端部がＥＧＲガスに曝されることがない。この意味で、弁体３９及び回転軸４０の先端部におけるデポジットや水分の付着を抑えることができる。

なお、この発明は前記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で構成の一部を適宜変更して実施することもできる。

（１）前記実施形態では、図６に示すように、閉弁ストッパ６５に凸曲面を有する凸部６５ｃを設けて、弁体３９の第１の側部３９Ａと係合すように構成したが、図１４に断面図で示すように、弁体３９の第１の側部３９Ａに凸曲面を有する凸部３９ｄを設けて、閉弁ストッパ６５と係合するように構成することもできる。この場合も、前記実施形態と同等の作用及び効果を得ることができる。

（２）前記実施形態では、弁体３９が全閉状態となり、かつ、下流側流路３６Ｂに所定値Ｐ１より大きい高負圧が作用したときだけ、コントローラ７０がＥＧＲ弁２４を制御して弁体３９を更に閉弁方向へ回動付勢するように構成した。これに対し、弁体が全閉状態となったときはいつでも、コントローラがＥＧＲ弁を制御して弁体を更に閉弁方向へ回動付勢するように構成することもできる。

（３）前記実施形態では、本発明の二重偏心弁をＥＧＲ弁２４に具体化したが、ＥＧＲ弁に限らず、流体の流量を調節するものであれば各種の流量調節弁に本発明の二重偏心弁を具体化することができる。

この発明は、例えば、エンジンに装備されるＥＧＲ装置のＥＧＲ弁に利用することがで
きる。

３６ 流路
３６Ａ 上流側流路
３６Ｂ 下流側流路
３８ 弁座
３８ａ 弁孔
３８ｂ シート面
３９ 弁体
３９Ａ 第１の側部
３９Ｂ 第２の側部
３９ａ シール面
４０ 回転軸
４２ モータ（別の回動付勢手段）
４３ 減速機構（別の回動付勢手段）
４５ 弁ハウジング
４７ 第１軸受
４８ 第２軸受
５０ リターンスプリング（回動付勢手段）
６５ 閉弁ストッパ
６５ｃ 凸部
７０ コントローラ（別の回動付勢手段）
Ｌ１ 軸線（主軸線）
Ｌ２ 軸線（弁体の）
Ｖ１ 仮想面
Ｆ１ 開弁方向
Ｅ１ 第１の係合部

Claims (3)

1. 円環状をなし、弁孔と前記弁孔に形成された環状のシート面を含む弁座と、
   円板状をなし、前記シート面に対応する環状のシール面が外周に形成された弁体と、
   流体が流れる流路を含むハウジングと、
   前記弁座と前記弁体が前記流路に配置されることと、
   前記流路は、前記弁座を境として上流側流路と下流側流路に分かれ、前記下流側流路に前記弁体が配置されることと、
   前記弁体を回動させるための回転軸と、
   前記回転軸を前記ハウジングにて回転可能に支持するための軸受と、
   前記回転軸の軸線が前記弁体の前記シール面から離れて配置されると共に、前記弁体の軸線から離れて配置されることと、
   前記弁体は、前記回転軸の軸線から前記弁体の軸線が伸びる方向と平行に伸びる仮想面を境とする第１の側部と第２の側部を含み、前記弁体が前記弁座に着座した全閉状態から開弁方向へ回動するときに、前記第１の側部が前記上流側流路へ向けて回動し、前記第２の側部が前記下流側流路へ向けて回動することと
   を備えた二重偏心弁において、
   前記全閉状態の前記弁体に対し、前記開弁方向とは逆向きの閉弁方向へ向かう回動を規制するために、前記第１の側部に係合可能に設けられた閉弁ストッパと、
   前記全閉状態の前記弁体を前記閉弁方向へ回動付勢するための回動付勢手段と
   を備えたことを特徴とする二重偏心弁。
2. 前記閉弁ストッパの前記第１の側部との係合部又は前記第１の側部の前記閉弁ストッパとの係合部が凸曲面をなすことを特徴とする請求項１に記載の二重偏心弁。
3. 前記弁体が前記全閉状態となり、かつ、前記下流側流路に高負圧流体が作用するときに、前記弁体を更に前記閉弁方向へ回動付勢するための別の回動付勢手段を更に備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の二重偏心弁。

Images