JP2008014317A - 排気流路バルブ - Google Patents

Abstract

【課題】 排気ガスが流通する排気流路に設置される排気流路バルブにおいて、排気流路からシャフト部材のシャフト穴内へと流入する組成成分もしくは固形物のシール性能を高め、バルブ作動性を向上させるのに有効な技術を提供する。
【解決手段】 ディーゼルエンジンのＥＧＲ装置に装着されるＥＧＲクーラー切替バルブ１２０は、第１シールリング１２８、第２シールリング１２９、第３シールリング１３０、溝部１２３ａを用いて摺動部シール構造が構成される。第３シールリング１３０は、バルブ本体１２１のボア部（排気ガス通路）において弁体１２２の両側に形成されるシャフト穴１２１ｆ，１２１ｆをボア部側から塞ぐように設置される。溝部１２３ａは、シャフト１２３の軸周まわりに連続的に形成された溝であり、第３シールリング１３０の下流に流入したＰＭを貯留可能な貯留容量を備える。
【選択図】 図６

Description

本発明は、内燃機関の排気ガスが流通する排気流路に装着される排気流路バルブの構築技術に関するものである。

従来、車両のエンジンから排出される排気ガスが流通する排気流路に、流路切り替え用や流量調整用の排気流路バルブが設置された構成が知られている。例えば、ディーゼルエンジンから排出される排気ガス中のＮＯｘ排出量を低減させるべく設置されたＥＧＲ装置（排気ガス再循環装置）において、当該排気ガスの還流通路に流路切替バルブを備える構成が公知である（例えば、特許文献１参照。）。
この特許文献１に記載の流路切替バルブの具体的な構成としては、還流通路を開閉する弁体に連結されたシャフト部材が軸受部を介してバルブ本体に支持され、当該シャフト部材の駆動によって弁体が還流通路の開閉動作を行う構成が一般的である。本構成では、シャフト部材が挿設されるシャフト穴内において軸受部の還流通路側にシールリングを設け、還流通路から軸受部と流入する排気ガスを当該シールリングによってシールすることによって、排気ガス中の組成成分もしくは固形物、例えばＰＭ（パティキュレートマター）中に含まれるカーボンスーツ、ＳＯＦ（Soluble Organic Fraction：可溶有機成分）などの微粒子が軸受部に入り込み、バルブ動作に悪影響を及ぼすのを阻止しようとする。
しかしながら、シャフト穴内において軸受部の還流通路側に単にシールリングを設けるのみでは、一旦シャフト穴内に流入した組成成分もしくは固形物が軸受部へ入り込むのを確実に阻止するのに限界があった。そこで、この流路切替バルブのように、排気ガスが流通する排気流路に設置される種々の排気流路バルブにおいては、排気流路からシャフト部材のシャフト穴内へと流入する組成成分もしくは固形物のシール性能を高めるべく更なる技術を構築する要請が高い。
特開２００２−１８０９１４号公報

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、排気ガスが流通する排気流路に設置される排気流路バルブにおいて、排気流路からシャフト部材のシャフト穴内へと流入する組成成分もしくは固形物のシール性能を高め、バルブ作動性を向上させるのに有効な技術を提供することを課題とする。

上記課題を達成するため、各請求項記載の発明が構成される。これら各請求項に記載の発明は、自動車、船舶、作業用機械などに搭載されるエンジンや、その他の内燃機関に装着される排気流路バルブの構成に適用され得る。本明細書における「排気流路バルブ」は、内燃機関の排気ガスが流通する排気流路に装着される形態のバルブを広く含むものとし、例えば排気ガスの流路を切り替える流路切替用のバルブや、排気ガスの流量を調整する流量調整用のバルブなどが当該排気流路バルブに含まれる。典型的には、自動車や船舶のディーゼルエンジンに装着されるＥＧＲ装置（排気ガス再循環装置）において、ＥＧＲクーラーの排気ガス流路を切り替える流路切替バルブの構成に本発明を適用することができる。

（本発明の第１発明）
前記課題を解決する本発明の第１発明は、請求項１に記載されたとおりの排気流路バルブである。
請求項１に記載の排気流路バルブは、内燃機関の排気ガスが流通する排気流路に装着されるバルブであって、バルブ本体、弁体、シャフト部材、シール部材を少なくとも備える。
バルブ本体は、排気ガスが流通する排気流路に連通する連通路が形成された構成を有する。この連通路は、入口ポート及び出口ポートによって構成される。
弁体は、排気ガスが流通する連通路に設けられ、そのバルブ動作によって排気ガスの流路を切り替えたり、排気ガスの流量を調整する機能を有する。
シャフト部材は、弁体に連結されバルブ本体に形成されたシャフト穴に挿設されるとともに、当該シャフト穴内に設置された軸受部を介してバルブ本体に支持される構成を有する。
シール部材は、シャフト穴を連通路側から塞ぐ（遮へいする）機能を有する部材である。これにより、例えばディーゼルエンジンにおける排気ガス中の組成成分もしくは固形物、例えばＰＭ中に含まれるカーボンスーツ、ＳＯＦ（可溶有機成分）などの微粒子がシャフト穴内に入り込むのを、シール部材を介してシールすることが可能となる。特に、本発明のシール部材は、シャフト穴の外部において当該シャフト穴を連通路側から塞ぐようにして当該シャフト穴内（シャフト摺動領域）に入り込もうとする排気ガスの流れ自体を遮へいする構成であるため、一旦シャフト穴内に入り込んだ組成成分もしくは固形物の流れを遮へいする構成に比して、当該組成成分もしくは固形物のシャフト穴内への流入をより確実に阻止するのに有効である。
なお、本発明において、シャフト穴を連通路側から塞ぐシール部材に加え、例えばシャフト穴内に他のシール構造を装着することもできる。

（本発明の第２発明）
前記課題を解決する本発明の第２発明は、請求項２に記載されたとおりの排気流路バルブである。
請求項２に記載の排気流路バルブは、請求項１に記載の構成につき、更に、シャフト穴において軸受部より連通路側に、連通路から軸受部へと流入する排気ガス中の組成成分もしくは固形物を貯留可能な貯留領域を備える構成になっている。この貯留領域は、典型的にはシャフト部材の外周やシャフト穴を凹状に加工することによって形成することができる。このような構成により、シール部材をこえてシャフト穴内に流入した排気ガス中の組成成分もしくは固形物、例えばＰＭ中に含まれるカーボンスーツ、ＳＯＦ（可溶有機成分）が貯留領域に貯留されることとなり、当該貯留領域の下流の軸受部へ流入するのが防止される。
なお、本発明において、貯留領域の配置に関しては、シャフト穴において軸受部からシャフト穴の入口部分までの範囲を広く包含し、当該配置は必要に応じて適宜設定可能である。また、本発明において、この貯留領域の形状や貯留容量等は、排気ガス中の組成成分もしくは固形物の濃度等に基づいて適宜設定される。また、本発明において、「排気ガス中の組成成分もしくは固形物」とは、排気ガス中に含まれるＰＭや、その他の組成成分や含有物を広く含む主旨である。

（本発明の第３発明）
前記課題を解決する本発明の第３発明は、請求項３に記載されたとおりの排気流路バルブである。
請求項３に記載の排気流路バルブは、請求項１または請求項２に記載の構成において、更に、シャフト穴内において軸受部より連通路側には、シャフト部材の外周にシール部材とは別のシール部材が設けられた構成になっている。このような構成によれば、シャフト穴を連通路側から塞ぐシール部材をこえてシャフト穴内に、付着物（デポジット）を生成する例えばＰＭが入り込んだとしても、当該ＰＭが軸受部に入り込もうとするのを別のシール部材を介して阻止することが可能となる。
なお、本発明では、この別のシール部材を、シャフト部材の軸方向（延在方向）に関して１段または複数段設けることができる。また、本発明では、シャフト穴内における別のシール部材の配置に関しては、シャフト穴において軸受部からシャフト穴の入口部分までの範囲を広く包含し、当該配置は必要に応じて適宜設定可能である。例えば、請求項２に記載の貯留領域を有する構成において、当該貯留領域より連通路側に別のシール部材を配置する態様、当該貯留領域より軸受部側に別のシール部材を配置する態様、また、貯留領域の両側に別のシール部材を配置する態様等を用いることができる。

（本発明の第４発明）
前記課題を解決する本発明の第４発明は、請求項４に記載されたとおりの排気流路バルブである。
請求項４に記載の排気流路バルブは、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の構成において、シール部材に撥油性のコーティング処理が施された構成になっている。撥油性のコーティング処理としては、フッ素変性シリコーン、無機ケイ素樹脂、フルオロシリコーン、フルオロシリコーン及びシリコーン樹脂、テフロンなどを適宜用いることができる。このような構成によれば、撥油性のコーティング処理が施工された部位に、例えばＰＭによって生成される付着物（デポジット）が付着しにくくなり、また付着したとしても排気ガス流れによって容易に剥離することとなる。

（本発明の第５発明）
前記課題を解決する本発明の第５発明は、請求項５に記載されたとおりの排気流路バルブである。
請求項５に記載の排気流路バルブは、内燃機関の排気ガスが流通する排気流路に装着されるバルブであって、請求項１に記載の、バルブ本体、弁体及びシャフト部材と同様の構成のバルブ本体、弁体及びシャフト部材を少なくとも備える。更に、本発明の排気流路バルブは、請求項２に貯留領域と同様の構成の貯留領域を備える。すなわち、この貯留領域は、シャフト穴内において軸受部へと流入する排気ガス中の組成成分もしくは固形物を貯留可能な機能を有する領域である。このような構成により、シャフト穴内に流入した排気ガス中の組成成分もしくは固形物が貯留領域に貯留されることとなり、当該貯留領域の下流の軸受部へ流入するのが防止される。

（本発明の第６発明）
前記課題を解決する本発明の第６発明は、請求項６に記載されたとおりの排気流路バルブである。
請求項６に記載の排気流路バルブは、請求項５に記載の構成につき、更に、シャフト穴内において軸受部より連通路側には、シャフト部材の外周にシール部材が設けられた構成になっている。当該シール部材は、請求項３に記載の別のシール部材と同様の構成を有する。このような構成によれば、シャフト穴内に組成成分もしくは固形物が入り込んだとしても、当該組成成分もしくは固形物が軸受部に入り込もうとするのを、シール部材を介して阻止することが可能となる。なお、本発明では、例えば、請求項５に記載の貯留領域を有する構成において、当該貯留領域より連通路側にシール部材を配置する態様、当該貯留領域より軸受部側にシール部材を配置する態様、また、貯留領域の両側にシール部材を配置する態様等を用いることができる。

（本発明の第７発明）
前記課題を解決する本発明の第７発明は、請求項７に記載されたとおりの排気流路バルブである。
請求項７に記載の排気流路バルブは、請求項２または請求項５に記載の構成において、シャフト部材の外周に形成された溝部を用いて貯留領域が構成されるようになっている。このような構成によれば、シャフト部材を加工することによって貯留領域を簡便に形成することが可能となる。
なお、本発明において、シャフト部材の溝部は、シャフト部材の外周において軸周まわりに連続的（例えば線状）に形成されてもよいし、あるいは軸周まわりに非連続的（例えば点状ないし穴状）に形成されてもよい。また、本発明では、この溝部を、シャフト部材の軸方向（延在方向）に関して１段または複数段設けることができる。

（本発明の第８発明）
前記課題を解決する本発明の第８発明は、請求項８に記載されたとおりの排気流路バルブである。
請求項８に記載の排気流路バルブは、請求項１〜７のいずれかに記載の排気流路バルブを、排気ガスの一部を吸気系へ循環させるＥＧＲ装置（排気ガス再循環装置）の流路切替バルブに適用した構成を有する。この排気流路バルブは、その弁体の切り替え動作により、内燃機関の排気ガスを、排気ガス冷却用のＥＧＲ冷却管と、当該ＥＧＲ冷却管をバイパスするＥＧＲバイパス管とに切り替えて供給可能な構成になっている。このような構成によれば、ＥＧＲ装置の流路切替バルブにおいて、排気ガス中の組成成分もしくは固形物がシャフト穴内（シャフト摺動領域）や当該シャフト穴内の軸受部に入り込むのを防止することが可能となる。

以上のように、本発明によれば、排気ガスが流通する排気流路に設置される排気流路バルブにおいて、排気流路に連通する連通路側からシャフト穴を塞ぐようにシール部材を介在させたり、当該連通路からシャフト部材の軸受部へと流入する排気ガス中の組成成分もしくは固形物を貯留可能な貯留領域をシャフト穴内に設けることによって、排気流路からシャフト部材のシャフト穴内（シャフト摺動領域）や当該該シャフト穴内の軸受部へと流入する組成成分もしくは固形物の侵入を抑制することができ、ひいてはバルブ作動性（制御性）を向上させることが可能となる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ詳細に説明する。まず、図１を用いて、本発明における「内燃機関」の一実施の形態であるディーゼルエンジン１００の構成を説明する。ここで、図１には本実施の形態のディーゼルエンジン１００の概略構成が示される。

図１に示すディーゼルエンジン１００は、自動車、船舶、作業用機械などに搭載されるディーゼルエンジン（内燃機関）である。このディーゼルエンジン１００は、図１に示すように、エンジン本体１０１、吸気通路１０３、排気通路１０５、ターボチャージャー１０７、ＥＧＲ装置（排気ガス再循環装置）１１０等を備えている。

吸気通路１０３は、エンジン本体１０１へ吸気される吸気ガスが流通する通路であり、吸気管１０３ａ、吸気管１０３ｂ、吸気マニホールド１０３ｃの順で吸気（新気）が流れるように構成されている。ターボチャージャー１０７を構成するコンプレッサ１０７ａによって、吸気管１０３ａ内に吸気（新気）が流入し、コンプレッサ１０７ａを経由して吸気管１０３ｂ内へと流れる。このコンプレッサ１０７ａは、後述するタービン１０７ｂによって駆動されるようになっている。吸気管１０３ｂ内を流通した吸気（新気）は、後述するＥＧＲ管１１１ｄを流通した排気ガスと合流して吸気マニホールド１０３ｃへと流入し、新気と排気ガスが合流した当該ガスは、エンジン本体１０１の各気筒へ吸気されることとなる。

排気通路１０５は、エンジン本体１０１から排気された排気ガスが流通する通路であり、排気マニホールド１０５ａ、排気管１０５ｂ、排気管１０５ｃの順で排気ガスが流れるように構成されている。エンジン本体１０１の各気筒から排気マニホールド１０５ａへ流入した排気ガスは、そのほとんどが排気管１０５ｂを通じてタービン１０７ｂ側へと流れ、タービン１０７ｂを回転させたのち、排気管１０５ｃを通じて排気ガス浄化装置（図示省略）へと流入する。一方、排気マニホールド１０５ａへ流入した排気ガスは、その一部がＥＧＲ装置１１０のＥＧＲ通路１１１側へと分岐して流れる。

ＥＧＲ装置１１０は、排気ガスをディーゼルエンジン１００の吸気系に再循環させるＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation：排気ガス再循環）機能を有する装置であり、ＥＧＲ通路１１１、ＥＧＲクーラー１１３、制御部（コントローラ）１１５、ＥＧＲクーラー切替バルブ１２０等を備えている。このＥＧＲ装置１１０が、本発明における「ＥＧＲ装置」を構成する。

ＥＧＲ通路１１１は、エンジン本体１０１から排気された排気ガスが流通する通路であり、ＥＧＲ管１１１ａ、このＥＧＲ管１１１ａが分岐したＥＧＲ冷却管１１１ｂ及びＥＧＲバイパス管１１１ｃ、これらＥＧＲ冷却管１１１ｂ及びＥＧＲバイパス管１１１ｃが合流したＥＧＲ管１１１ｄによって構成されている。このＥＧＲ通路１１１が、本発明における「排気流路」に対応している。

排気ガスが流通する排気流路であって、ＥＧＲ管１１１ａがＥＧＲ冷却管１１１ｂとＥＧＲバイパス管１１１ｃとに分岐する箇所には、ＥＧＲクーラー切替バルブ１２０が設置されている。このＥＧＲクーラー切替バルブ１２０が、本発明における「排気流路バルブ」に相当する。このＥＧＲクーラー切替バルブ１２０は、ＥＧＲ運転時において、制御部１１５からの制御信号によって制御され、エンジン本体１０１から排気された排気ガスをＥＧＲ冷却管１１１ｂとＥＧＲバイパス管１１１ｃとに切り替えて供給可能な構成になっている。ＥＧＲ冷却管１１１ｂには、ＥＧＲ冷却管１１１ｂを流れる排気ガスの冷却を冷却水を用いて行う排気ガス冷却用のＥＧＲクーラー１１３が設置されている。このように、制御部１１５がＥＧＲクーラー切替バルブ１２０を制御することによって、ＥＧＲクーラー１１３において冷却される排気ガス量が変わり、結果としてＥＧＲ管１１１ｄを流通して吸気と合流する排気ガスの温度が制御されることとなる。なお、ＥＧＲ冷却管１１１ｂが本発明における「ＥＧＲ冷却管」に対応しており、ＥＧＲバイパス管１１１ｃが本発明における「ＥＧＲバイパス管」に対応しており、ＥＧＲクーラー１１３が本発明における「ＥＧＲクーラー」に対応している。

次に、上記ＥＧＲクーラー切替バルブ１２０の詳細な構成及び動作を図２〜図９を用いて説明する。

まず、図２〜図４を参照しながら、ＥＧＲクーラー切替バルブ１２０の全体的な構成を説明する。図２には、図１中のＥＧＲクーラー切替バルブ１２０の外観が示され、図３には、図２中のＥＧＲクーラー切替バルブ１２０を側面からみた様子が示される。また、図４には、図２中のＥＧＲクーラー切替バルブ１２０のＡ−Ａ線断面における内部構造が示される。

図２及び図３に示すように、ＥＧＲクーラー切替バルブ１２０は、空冷用の空冷フィン１２１ｄを備えるバルブ本体（ボデー）１２１の内部に、弁体（バルブ）１２２が設けられている。バルブ本体１２１は、例えばアルミニウム材料を主体として構成される。このバルブ本体１２１が、本発明における「バルブ本体」に対応している。

弁体１２２は、シャフト１２３を介してバルブ本体１２１側に支持されており、このシャフト１２３は、レバー１２４及びロッド１２５を介してアクチュエータ１２６に接続されている。この弁体１２２は、例えばフェライト系やオーステナイト系のステンレス材料を主体として構成される。この弁体１２２が、本発明における「弁体」に対応している。

アクチュエータ１２６は、特に図示しないものの、内部にダイヤフラムを設けたダイヤフラム室を有し、当該ダイヤフラム室に負圧管１２６ａを通じて負圧が付与される構成になっている。このアクチュエータ１２６に負圧が付与されると、ロッド１２５が図３中の矢印１０方向に駆動され、また負圧をパージし大気圧のときは当該ロッド１２５が矢印１２方向に駆動され、これによりシャフト１２３は図３中の矢印２０方向あるいは矢印２２方向に回転駆動されることとなる。なお、シャフト１２３を駆動するアクチュエータとしては、本実施の形態のような負圧式のアクチュエータ１２６以外に、電動機や電磁ソレノイドなどの電動式のアクチュエータを用いることもできる。

ここで、図４に示すように、バルブ本体１２１の内部には、ＥＧＲ管１１１ａに連通する入口ポート１２１ａ、第１出口ポート１２１ｂ及び第２出口ポート１２１ｃが形成されている。これら入口ポート１２１ａ、第１出口ポート１２１ｂ及び第２出口ポート１２１ｃによって、本発明における「連通路」が構成される。弁体１２２は、この連通路に設けられており、シャフト１２３に対応した箇所から２つの弁翼片１２２ａ及び１２２ｂが延在する構成になっている。これら弁翼片１２２ａ及び１２２ｂによって略Ｌ字形が形成される。弁翼片１２２ａと弁翼片１２２ｂとの狭角（内角）は、９０度未満の所定角度、例えば８０度に設定される。上記構成のアクチュエータ１２６を介して弁体１２２が回転駆動されることによって、当該弁体１２２は第１の切り替え状態（図４中の弁体１２２の実線位置）と、第２の切り替え状態（図４中の弁体１２２の二点鎖線位置）とに切り替え動作される。

第１の切り替え状態（弁体１２２が図４中の実線で示す位置に設定された状態）では、弁体１２２の弁翼片１２２ｂが隔壁１２１ｅに当接し、ＥＧＲ冷却管１１１ｂに接続された第１出口ポート１２１ｂが、弁体１２２の弁翼片１２２ａによって閉鎖される。これにより、ＥＧＲ管１１１ａを流れる排気ガスは、第１の切り替え状態において入口ポート１２１ａ及び第２出口ポート１２１ｃを通じてＥＧＲバイパス管１１１ｃへ流入する。この第１の切り替え状態は、例えば冷却水温度が低いエンジン始動時や寒冷時において形成され、排気ガスをＥＧＲクーラー１１３を通さずにＥＧＲバイパス管１１１ｃを通して直接吸気マニホールド１０３ｃ側に再循環させる。

一方、第２の切り替え状態（弁体１２２が図４中の二点鎖線で示す位置に設定された状態）では、弁体１２２の弁翼片１２２ａが隔壁１２１ｅに当接し、ＥＧＲバイパス管１１１ｃに接続された第２出口ポート１２１ｃが、弁体１２２の弁翼片１２２ｂによって閉鎖される。これにより、ＥＧＲ管１１１ａを流れる排気ガスは、第２の切り替え状態において入口ポート１２１ａ及び第１出口ポート１２１ｂを通じてＥＧＲ冷却管１１１ｂへ流入する。この第２の切り替え状態は、例えば冷却水温度が所定温度以上に上昇した時において形成され、排気ガスをＥＧＲクーラー１１３を通して吸気マニホールド１０３ｃ側に再循環させる。

次に、図５〜図９を参照しながら、ＥＧＲクーラー切替バルブ１２０における摺動部シール構造を説明する。ここで、図５は、図３中のＥＧＲクーラー切替バルブ１２０のＢ−Ｂ線断面における構造を示す図であり、図６は、図５中のＥＧＲクーラー切替バルブ１２０の部分拡大図である。また、図７には本実施の形態の第１シールリング１２８の平面視における形状が示され、図８には本実施の形態の第２シールリング１２９の平面視における形状が示され、図９には本実施の形態の第３シールリング１３０の平面視における形状が示される。

図５及び図６に示すように、本発明における「シャフト部材」としてのシャフト１２３は、弁体１２２に連結され、バルブ本体１２１に形成されたシャフト穴１２１ｆ（本発明における「シャフト穴」に対応）に挿設されるとともに、当該シャフト穴１２１ｆ内に設置された軸受ブッシュ１２７を介してバルブ本体１２１に支持される構成になっている。この軸受ブッシュ１２７は、シャフト穴１２１ｆ内におけるシャフト１２３の摺動領域であり、例えば銅系焼結材を主体として構成される。この軸受ブッシュ１２７が、本発明における「軸受部」に対応している。

本実施の形態では、ＥＧＲクーラー切替バルブ１２０の摺動部シール構造が、第１シールリング１２８、第２シールリング１２９、第３シールリング１３０、溝部１２３ａを用いて構成されている。なお、この摺動部シール構造は、排気ガス中の組成成分、例えばＰＭ（パティキュレートマター）中に含まれるカーボンスーツ、ＳＯＦ（Soluble Organic Fraction：可溶有機成分）などの微粒子（以下、「ＰＭ」という）がシャフト穴１２１ｆに流入するのを阻止する機能を有する。

第１シールリング１２８及び第２シールリング１２９は、シャフト穴１２１ｆ内において軸受ブッシュ１２７より弁体１２２側（図６中の右側）のシャフト外周に設置される。本実施の形態では、第２シールリング１２９の両側に左右一対の第１シールリング１２８，１２８が配置されており、シャフト穴１２１ｆ内には計３段（３層）のシール部材が介在する構成になっている。これら第１シールリング１２８及び第２シールリング１２９は、固形物のシールを行うべく、シャフト穴１２１ｆ内における排気ガスの流れに対し交差する方向に延在する部位を有する。これら第１シールリング１２８及び第２シールリング１２９が、本発明の請求項３における「別のシール部材」、また本発明の請求項６における「シール部材」に対応している。これら第１シールリング１２８や第２シールリング１２９の設置数は、図６に示す例に限定されず、必要に応じて適宜変更可能である。
第３シールリング１３０は、バルブ本体１２１のボア部（排気ガス通路）において弁体１２２の両側に形成されるシャフト穴１２１ｆ，１２１ｆをボア部側（入口ポート１２１ａ側）から塞ぐ（遮へいする）ように設置される。この第３シールリング１３０は、ＰＭのシールを行うべく、シャフト１２３に対し交差する方向に延在する部位を有する。この第３シールリング１３０は、本発明の請求項１における「シール部材」に対応している。
これら第１シールリング１２８、第２シールリング１２９、第３シールリング１３０は、いずれも例えばフェライト系やオーステナイト系のステンレス材料を主体として構成される。

また、本実施の形態では、図７〜図９に示すように、これら第１シールリング１２８、第２シールリング１２９、第３シールリング１３０は、各シールリングを識別可能とするべく、互いに異なる形状を有する構成になっている。具体的には、第１シールリング１２８は、その外周面が２面カットされた２面カット部１２８ａを有し（図７参照）、第２シールリング１２９は、その内周面が２面カットされた２面カット部１２９ａを有し（図８参照）、第３シールリング１３０は、２面カット部１２８ａ，１２９ａのような部位を有していない（図９参照）。これにより、ＥＧＲクーラー切替バルブ１２０の製造過程において、各シールリングを容易に識別することが可能とされる。

図６に戻って、シャフト１２３の溝部１２３ａは、第１シールリング１２８及び第２シールリング１２９と、第３シールリング１３０との間において、第１シールリング１２８及び第２シールリング１２９より第３シールリング１３０側に設けられ、シャフト１２３の軸周を凹状に加工した構成を有する。この溝部１２３ａは、軸受ブッシュ１２７へ向かう排気ガスの流れに関して、第３シールリング１３０の下流に配置される。この溝部１２３ａは、シャフト１２３の軸周まわりに連続的（例えば線状）に形成された溝であり、第３シールリング１３０の下流に流入したＰＭを貯留可能な貯留容量を備える。この溝部１２３ａが本発明における「貯留領域」、「溝部」に対応している。当該溝部１２３ａの形状や貯留容量等は、排気ガス中のＰＭの濃度等に基づいて適宜設定されるのが好ましい。なお、本実施の形態では、この溝部１２３ａにかえて、軸周まわりに非連続的（例えば点状ないし穴状）に形成された貯留領域を用いてもよい。また、本実施の形態では、この溝部１２３ａを、シャフト１２３の軸方向（延在方向）に関して１段または複数段設けることができる。

また、本実施の形態では、バルブ本体１２１の内部、弁体１２２の外周部、第３シールリング１３０の外周部に撥油性のコーティング処理が施されている。この撥油性のコーティング処理が、本発明における「撥油性のコーティング処理」に対応している。当該コーティング処理としては、フッ素変性シリコーン、無機ケイ素樹脂、フルオロシリコーン、フルオロシリコーン及びシリコーン樹脂、テフロン（登録商標）などを適宜用いることができる。当該撥油性のコーティング処理は、ＥＧＲクーラー切替バルブ１２０を構成する各構成部材の必要部位に適宜施工することができる。

本実施の形態では、ＥＧＲクーラー切替バルブ１２０の上記構成の摺動部シール構造により以下のような作用効果を奏することとなる。

すなわち、本実施の形態では、バルブ本体１２１のボア部において弁体１２２の両側に形成されるシャフト穴１２１ｆ，１２１ｆをボア部側から塞ぐように第３シールリング１３０を設けることにより、排気ガス中のＰＭがシャフト穴１２１ｆ，１２１ｆ内に入り込むのを防止することが可能となる。特に、本実施の形態のように、シャフト穴１２１ｆ，１２１ｆの外部において当該シャフト穴１２１ｆ，１２１ｆをボア部側から塞ぐようにしてシャフト穴１２１ｆ，１２１ｆ内に入り込もうとするＰＭの流れを遮へいする構成は、一旦シャフト穴１２１ｆ，１２１ｆ内に入り込んだＰＭの流れを遮へいする構成に比して、当該ＰＭのシャフト穴１２１ｆ，１２１ｆ内への流入をより確実に阻止するのに有効である。また、弁体１２２の両側に第３シールリング１３０を設けることにより、弁体１２２のスラスト方向（図５ないし図６中の左右方向）に関する位置を安定させることができ、当該弁体１２２によるバルブシール性を安定させることが可能となる。

また、本実施の形態では、第３シールリング１３０に加えて、当該第３シールリング１３０の下流に溝部１２３ａを配置したため、第３シールリング１３０の下流に流入した排気ガス中のＰＭに含まれる例えばカーボンスーツが溝部１２３ａに貯留される。これにより、溝部１２３ａの下流の軸受ブッシュ１２７にＰＭに含まれるカーボンスーツが入り込むのを防止することが可能となる。

更に、本実施の形態では、シャフト穴１２１ｆ，１２１ｆ内において溝部１２３ａの下流に第１シールリング１２８及び第２シールリング１２９を設けたため、ＰＭが溝部１２３ａの下流に入り込んだとしても、当該ＰＭが軸受ブッシュ１２７へ入り込もうとするのを、第１シールリング１２８及び第２シールリング１２９によって阻止することが可能となる。

また、本実施の形態では、バルブ本体１２１の内部、弁体１２２の外周部、第３シールリング１３０の外周部などに撥油性のコーティング処理を施工しているため、当該コーティング処理が施工された部位に、ＰＭによって生成される付着物（デポジット）が付着しにくくなり、また付着したとしても排気ガス流れによって容易に剥離することとなる。また、バルブ本体１２１の内部、弁体１２２の外周部に撥油性のコーティング処理を施工することにより、バルブ本体と弁体とが金属接触する場合に比してバルブ本体１２１と弁体１２２との間の摺動抵抗を低減させ、弁体１２２の円滑な動作を実現することが可能となる。

以上のような各作用効果により、シャフト１２３とバルブ本体１２１、第１シールリング１２８及び第２シールリング１２９、軸受ブッシュ１２７との間のクリアランスを適正に保つとともに、バルブ本体１２１と弁体１２２との間の摺動抵抗を低減させることによって、シャフト１２３の動作に関する不具合の発生を防止することが可能となる。とりわけ、本実施の形態によれば、ＰＭ中に含まれるカーボンスーツ、ＳＯＦ（可溶有機成分）によって生成される付着物（デポジット）の粘着性によりバルブ作動性（バルブ制御性）に悪影響が及ぶのを排除することができる。

（他の実施の形態）
なお、本発明は上記の実施の形態のみに限定されるものではなく、種々の応用や変形が考えられる。例えば、上記実施の形態を応用した次の各形態を実施することもできる。

上記実施の形態では、貯留領域としての溝部１２３ａをシャフト１２３の軸周に設ける場合について記載したが、このような溝部の形状や、当該溝部を設置する箇所はシャフト穴１２１ｆ内において適宜変更可能である。例えば、溝部１２３ａにかえてバルブ本体１２１のシャフト１２３に対向する部位を凹ませて溝部を形成したり、溝部１２３ａに加えてバルブ本体１２１の当該溝部１２３ａに対向する部位を凹ませた凹部を形成し、これら溝部１２３ａと凹部との協働によって溝部を形成する構成を用いることができる。

また、上記実施の形態では、シャフト穴１２１ｆ内において溝部１２３ａの軸受ブッシュ１２７側に第１シールリング１２８及び第２シールリング１２９を配置する場合について記載したが、本発明では、第１シールリング１２８や第２シールリング１２９のようなシール部材を、溝部１２３ａのボア部側（第３シールリング１３０側）のみに配置したり、溝部１２３ａの両側に配置することが可能である。

また、上記実施の形態では、ＥＧＲクーラー切替バルブ１２０の摺動部シール構造を、第１シールリング１２８、第２シールリング１２９、第３シールリング１３０、溝部１２３ａを用いて構成する場合について記載したが、本発明は少なくとも第３シールリング１３０ないし溝部１２３ａに相当する手段を有していれば足り、その他の手段は必要に応じて適宜省略することができる。
具体的には、ＥＧＲクーラー切替バルブ１２０の摺動部シール構造を、第３シールリング１３０のみを用いて構成する第１の態様、第３シールリング１３０と第１シールリング１２８ないし第２シールリング１２９とを組み合わせて構成する第２の態様、第３シールリング１３０と溝部１２３ａとを組み合わせて構成する第３の態様、溝部１２３ａのみを用いて構成する第４の態様、溝部１２３ａと第１シールリング１２８ないし第２シールリング１２９とを組み合わせて構成する第５の態様等がある。なお、第３シールリング１３０を用いる第１〜第３の態様では、当該第３シールリング１３０に対する撥油性のコーティング処理を必要に応じて省略することもできる。

また、上記実施の形態では、バルブ本体１２１の内部、弁体１２２の外周部、第３シールリング１３０の外周部に撥油性のコーティング処理を施工する場合について記載したが、必要に応じてこれらの部材以外の箇所、例えば第１シールリング１２８や第２シールリング１２９に当該コーティング処理を適宜施工可能である。

また、上記実施の形態では、自動車、船舶、作業用機械などに搭載されるＥＧＲ装置１１０付きのディーゼルエンジン１００において、当該ＥＧＲ装置１１０を構成するＥＧＲクーラー切替バルブ１２０に本発明を適用する場合について記載したが、種々の内燃機関において排気ガスが流通する排気流路に設置される各種のバルブに、本発明を適用することができる。例えば、自動車に装着される排気ブレーキ用バタフライバルブの構成に本発明を適用することができる。

本実施の形態のディーゼルエンジン１００の概略構成を示す図である。 図１中のＥＧＲクーラー切替バルブ１２０の外観を示す図である。 図２中のＥＧＲクーラー切替バルブ１２０を側面からみた様子を示す図である。 図２中のＥＧＲクーラー切替バルブ１２０のＡ−Ａ線断面における内部構造を示す図である。 図３中のＥＧＲクーラー切替バルブ１２０のＢ−Ｂ線断面における構造を示す図である。 図５中のＥＧＲクーラー切替バルブ１２０の部分拡大図である。 本実施の形態の第１シールリング１２８の平面視における形状を示す図である。 本実施の形態の第２シールリング１２９の平面視における形状を示す図である。 本実施の形態の第３シールリング１３０の平面視における形状を示す図である。

符号の説明

１００…ディーゼルエンジン
１０１…エンジン本体
１０３…吸気通路
１０３ａ，１０３ｂ…吸気管
１０３ｃ…吸気マニホールド
１０５…排気通路
１０５ａ…排気マニホールド
１０５ｂ，１０５ｃ…排気管
１０７…ターボチャージャー
１０７ａ…コンプレッサ
１０７ｂ…タービン
１１０…ＥＧＲ装置
１１１…ＥＧＲ通路
１１１ａ，１１１ｄ…ＥＧＲ管
１１１ｂ…ＥＧＲ冷却管
１１１ｃ…ＥＧＲバイパス管
１１３…ＥＧＲクーラー
１１５…制御部
１２０…ＥＧＲクーラー切替バルブ
１２１…バルブ本体
１２１ａ…入口ポート
１２１ｂ…第１出口ポート
１２１ｃ…第２出口ポート
１２１ｄ…空冷フィン
１２１ｅ…隔壁
１２１ｆ…シャフト穴
１２２…弁体
１２２ａ，１２２ｂ…弁翼片
１２３…シャフト
１２３ａ…溝部
１２４…レバー
１２５…ロッド
１２６…アクチュエータ
１２７…軸受ブッシュ
１２８…第１シールリング
１２８ａ，１２９ａ…２面カット部
１２９…第２シールリング
１３０…第３シールリング

Claims (8)

1. 内燃機関の排気ガスが流通する排気流路に装着される排気流路バルブであって、
   前記排気流路に連通する連通路が形成されたバルブ本体と、
   前記連通路に設けられた弁体と、
   前記弁体に連結され、前記バルブ本体に形成されたシャフト穴に挿設されるとともに、当該シャフト穴内に設置された軸受部を介して前記バルブ本体に支持されるシャフト部材と、
   前記シャフト穴を前記連通路側から塞ぐシール部材と、
   を備える排気流路バルブ。
2. 請求項１に記載の排気流路バルブであって、
   更に、前記シャフト穴内において前記軸受部より前記連通路側には、前記軸受部へと流入する排気ガス中の組成成分もしくは固形物を貯留可能な貯留領域が設けられていることを特徴とする排気流路バルブ。
3. 請求項１または２に記載の排気流路バルブであって、
   更に、前記シャフト穴内において前記軸受部より前記連通路側には、前記シャフト部材の外周に前記シール部材とは別のシール部材が設けられていることを特徴とする排気流路バルブ。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の排気流路バルブであって、
   前記シール部材には、撥油性のコーティング処理が施されていることを特徴とする排気流路バルブ。
5. 内燃機関の排気ガスが流通する排気流路に装着される排気流路バルブであって、
   前記排気流路に連通する連通路が形成されたバルブ本体と、
   前記連通路に設けられた弁体と、
   前記弁体に連結され前記バルブ本体に形成されたシャフト穴に挿設されるとともに、当該シャフト穴内に設置された軸受部を介して前記バルブ本体に支持されるシャフト部材と、
   を備え、
   前記シャフト穴内において前記軸受部より前記連通路側には、前記軸受部へと流入する排気ガス中の組成成分もしくは固形物を貯留可能な貯留領域が設けられていることを特徴とする排気流路バルブ。
6. 請求項５に記載の排気流路バルブであって、
   更に、前記シャフト穴内において前記軸受部より前記連通路側には、前記シャフト部材の外周にシール部材が設けられていることを特徴とする排気流路バルブ。
7. 請求項２または５に記載の排気流路バルブであって、
   前記貯留領域は、前記シャフト部材の外周に形成された溝部を用いて構成されることを特徴とする排気流路バルブ。
8. 排気ガス冷却用のＥＧＲクーラーを有するＥＧＲ冷却管と、前記ＥＧＲ冷却管をバイパスするＥＧＲバイパス管と、内燃機関の排気ガスを前記ＥＧＲ冷却管と前記ＥＧＲバイパス管とに切り替えて供給可能な排気流路バルブと、を備えたＥＧＲ装置において、
   前記排気流路バルブは、請求項１〜７のいずれかに記載の排気流路バルブを用いて構成されることを特徴とする排気流路バルブ。

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