(57)【要約】【課題】  バルブ本体とバルブ支持手段との間隙に固着要因物質が侵入することを抑制した内燃機関のバルブ装置を提供する。【解決手段】  バルブシャフト１４は、その軸心に高圧気体供給孔１４ａを有するとともに、隣接するバルブ本体１３（シャンク１３ｂ）間に高圧気体供給孔１４ａに連通する高圧気体導入孔１４ｂが１８０°の角度間隔をもって一対ずつ穿設されている。バルブシャフト１４の高圧気体供給孔１４ａに導入された吸入空気は、高圧気体導入孔１４ｂからバルブホルダ１１の軸受１１ａとバルブ本体１３のシャンク１３ｂとの間隙に導入された後、バルブボディ３のボア９内に噴出する。これにより、油滴や固着要因物質は、噴出する吸入空気に妨げられて軸受１１ａとシャンク１３ｂとの間隙に侵入しにくくなる。【選択図】      図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気通路または排気通路に設けられたバルブ本体と、当該バルブ本体を回転自在に支持するバルブ支持手段とを有するバルブ装置であって、
前記バルブ支持手段と前記バルブ本体との間隙に高圧気体を導入する高圧気体導入手段を備えたことを特徴とする内燃機関のバルブ装置。
【請求項２】
前記バルブ本体がバルブシャフトを回転軸心として回転し、
前記高圧気体導入手段は、前記バルブシャフトの軸心に沿って形成された高圧気体供給孔と、当該高圧気体供給孔と当該バルブシャフトの外周とを連通させる高圧気体導入孔とを有することを特徴とする、請求項１に記載された内燃機関のバルブ装置。
【請求項３】
前記高圧気体導入手段は、前記バルブシャフトの外周に形成された高圧気体供給凹部を有することを特徴とする、請求項１に記載された内燃機関のバルブ装置。
【請求項４】
前記高圧気体導入手段は、前記バルブ支持手段の内周面に開口する高圧気体供給孔を有することを特徴とする、請求項１に記載された内燃機関のバルブ装置。
【請求項５】
前記内燃機関は、前記排気通路から前記吸気通路に排気ガスを環流させるための排気ガス再循環通路を備え、
前記高圧気体導入手段は、前記吸気通路における前記排気ガス再循環通路の開口部より上流側に高圧気体取入部を有することを特徴とする、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載された内燃機関のバルブ装置。
【請求項６】
前記吸気通路には、吸気脈動に起因して吸気圧が上昇する吸気圧上昇部位が存在し、
前記高圧気体導入手段は、前記吸気圧上昇部位に高圧気体取入部を有することを特徴とする、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載された内燃機関のバルブ装置。
【請求項７】
前記バルブ支持手段が隣接するバルブ本体を支持し、
前記高圧気体導入手段は、前記隣接するバルブ本体間の空隙に高圧気体を導入することを特徴とする、請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載された内燃機関のバルブ装置。
【請求項８】
前記高圧気体導入手段は、前記吸気通路および前記排気通路以外の高圧気体供給源から高圧気体の供給を受けることを特徴とする、請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載された内燃機関のバルブ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のバルブ装置に係り、バルブ本体とバルブ支持手段との間隙に固着要因物質が侵入することを抑制する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の吸気通路や排気通路には、スロットルバルブやスワールコントロールバルブ、排気シャッタ等のバタフライバルブが装着されることが多い。バタフライバルブは、円板状のバルブ本体と、締結や圧入によってバルブ本体に一体化されたバルブシャフトと、バルブシャフトに連結されたアクチュエータ等から構成されている。バタフライバルブはバルブボディに形成された軸受（通常は、滑り軸受）によって回転自在に保持されており、アクチュエータに駆動されることによってバルブボディのボア（バルブボア）内で回転して吸気流路面積や排気流路面積を連続的に変化させる。
【０００３】
上述したバタフライバルブのうち、スロットルバルブやスワールコントロールバルブには、バルブオーバラップに起因する吹き返し等により、燃料中の不揮発成分やカーボン等（以下、固着要因物質と記す）からなるデポジットがバルブ本体に固着／堆積することがある。そして、バルブ本体の外周にデポジットが堆積すると、全閉位置においてもバルブ本体とバルブボアとの間にクリアランスが生じてしまい、アイドル運転時における燃料消費の増大やエンジン制御精度の悪化が起こる虞があった。そこで、バルブ本体の外周端面やバルブ本体に対向するバルブボアの内周面を親油成分および撥油成分を分散させたコーティング膜によって被覆し、デポジットの起点物質となる油滴のバルブ本体への付着や停滞を抑制する技術が提案されている（特許文献１，２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−３８６３０号公報
【特許文献２】特開２００８−３８６３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１，２の技術によれば、バルブ本体とバルブボアとの間でのデポジットの堆積は抑制できるものの、バタフライバルブと軸受との間隙への油滴や固着要因物質の侵入を防止することはできなかった。特に、スワールコントロールバルブにおいては、吸気バルブに近い部位に設置されるために、バタフライバルブと軸受との間に固着要因物質が徐々に固着／堆積することが多い。そして、複数気筒のスワールコントロールバルブが連設され、これらスワールコントロールバルブがバルブシャフトを共用している場合には、吸気脈動によって隣接する気筒間で吸気管圧に差が生じることから、上述した間隙に油滴や固着要因物質が更に侵入しやすくなる。そのため、このような内燃機関が長期間にわたって運転された場合、スワールコントロールバルブの作動不良（バルブ本体が閉鎖した状態での固着等）が生じ、円滑なスワールコントロール制御が行えなくなって燃料消費量の増大や出力の低下がもたらされる虞があった。
【０００６】
本発明は、このような背景に鑑みなされたもので、バルブ本体とバルブ支持手段との間隙に固着要因物質が侵入することを抑制した内燃機関のバルブ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、第１の発明は、内燃機関の吸気通路または排気通路に設けられたバルブ本体と、当該バルブ本体を回転自在に支持するバルブ支持手段とを有するバルブ装置であって、前記バルブ支持手段と前記バルブ本体との間隙に高圧気体を導入する高圧気体導入手段を備えたことを特徴とする。
【０００８】
また、第２の発明は、第１の発明に係る内燃機関のバルブ装置において、前記バルブ本体がバルブシャフトを回転軸心として回転し、前記高圧気体導入手段は、前記バルブシャフトの軸心に沿って形成された高圧気体供給孔と、当該高圧気体供給孔と当該バルブシャフトの外周とを連通させる高圧気体導入孔とを有することを特徴とする。
【０００９】
また、第３の発明は、第１の発明に係る内燃機関のバルブ装置において、前記高圧気体導入手段は、前記バルブシャフトの外周に形成された高圧気体供給凹部を有することを特徴とする、請求項１に記載された内燃機関のバルブ装置。
【００１０】
また、第４の発明は、第１の発明に係る内燃機関のバルブ装置において、前記高圧気体導入手段は、前記バルブ支持手段の内周面に開口する高圧気体供給孔を有することを特徴とする。
【００１１】
また、第５の発明は、第１〜第４の発明に係る内燃機関のバルブ装置において、前記内燃機関は、前記排気通路から前記吸気通路に排気ガスを環流させるための排気ガス再循環通路を備え、前記高圧気体導入手段は、前記吸気通路における前記排気ガス再循環通路の開口部より上流側に高圧気体取入部を有することを特徴とする。
【００１２】
また、第６の発明は、第１〜第４の発明に係る内燃機関のバルブ装置において、前記吸気通路には、吸気脈動に起因して吸気圧が上昇する吸気圧上昇部位が存在し、前記高圧気体導入手段は、前記吸気圧上昇部位に高圧気体取入部を有することを特徴とする。
【００１３】
また、第７の発明は、第１〜第６の発明に係る内燃機関のバルブ装置において、前記バルブ支持手段が隣接するバルブ本体を支持し、前記高圧気体導入手段は、前記隣接するバルブ本体間の空隙に高圧気体を導入することを特徴とする。
【００１４】
また、第８の発明は、第１〜第７の発明に係る内燃機関のバルブ装置において、前記高圧気体導入手段は、前記吸気通路および前記排気通路以外の高圧気体供給源から高圧気体の供給を受けることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
第１の発明によれば、油滴や固着要因物質が高圧気体に妨げられてバルブ支持手段とバルブ本体との間に侵入しにくくなり、内燃機関が長期間にわたって運転された場合においてもバルブ装置の作動不良が効果的に抑制される。また、第２の発明によれば、鋼管等を用いることにより、バルブシャフトの軸心に高圧気体供給孔を穿設する必要がなくなり、製造に要するコストや工数の低減等を実現することができる。また、第３の発明によれば、強度や剛性に優れた中実のバルブシャフトの外周に高圧気体供給凹部となる溝を形成すること等により、バルブ装置の確実な作動を実現することができる。また、第４の発明によれば、バルブシャフトに高圧気体供給孔や高圧気体供給凹部を設ける必要が無くなるため、バルブ装置のより確実な作動を実現することができる。また、第５の発明によれば、高圧気体にカーボンや未燃燃料を含んだＥＧＲガスが殆ど混入しないため、バルブ装置の作動不良がより効果的に抑制される。また、第６の発明によれば、自然吸気エンジンにおいても、比較的高圧の吸入空気（高圧気体）をバルブ装置に供給できる。また、第７の発明によれば、高圧気体導入手段の構成を簡素化することができる。また、第８の発明によれば、吸気通路に吸気圧上昇部位が存在しない自然吸気エンジンにおいても、高圧気体をバルブ装置に供給できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１実施形態に係るスワールコントロールユニットの斜視図である。
【図２】第１実施形態に係るスワールコントロールユニットの分解斜視図である。
【図３】図１中のIII部拡大縦断面図である。
【図４】図３中のＩＶ−ＩＶ断面図である。
【図５】第１実施形態に係る高圧気体導入経路を示す模式図である。
【図６】第１実施形態の作用を示す模式図である。
【図７】第２実施形態に係るスワールコントロールユニットの要部を示す縦断面図である。
【図８】図７中のＶIII−ＶIII断面図である。
【図９】第２実施形態の作用を示す模式図である。
【図１０】第３実施形態に係るスワールコントロールユニットの要部を示す縦断面図である。
【図１１】第３実施形態の作用を示す模式図である。
【図１２】第４実施形態に係る高圧気体導入経路を示す模式図である。
【図１３】第５実施形態に係る高圧気体導入経路を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して、本発明をスワールコントロールユニットに適用したいくつかの実施形態を詳細に説明する。
【００１８】
［第１実施形態］
図１は第１実施形態に係るスワールコントロールユニットの斜視図であり、図２は第１実施形態に係るスワールコントロールユニットの分解斜視図であり、図３は図１中のIII部拡大縦断面図であり、図４は図３中のＩＶ−ＩＶ断面図であり、図５は第１実施形態に係る高圧気体導入経路を示す模式図である。
【００１９】
≪第１実施形態の構成≫
スワールコントロールユニット１は、Ｖ型６気筒ディーゼルエンジン（図示せず）のクランクケース中央（Ｖバンク間）に設置され、図１に示すように、一方のバンクに吸気を導入するためのバルブボディ２と他方のバンクに吸気を導入するためのバルブボディ３とを各３つ互い違いに配置してなる構成を採っている。図２に示すように、スワールコントロールユニット１は、アッパハウジング５、ロアハウジング６、アッパハウジング５とロアハウジング６とに挟持されたバルブアセンブリ７、図示しないアクチュエータに駆動されてバルブアセンブリ７を開閉するドライブリンク８を主要構成要素としている。なお、図１中の符号９は、バルブボディ２，３のボアを示す。
【００２０】
図２〜図４に示すように、バルブアセンブリ７は、アッパハウジング５およびロアハウジング６に保持される８つのバルブホルダ１１、これらバルブホルダ１１の軸受１１ａに回転自在に支持された６つのバルブ本体１３、各バルブ本体１３の回転軸心を貫通するバルブシャフト１４を有している。バルブ本体１３は、円板状のバルブプレート１３ａ、バルブプレート１３ａの両端に突設されてバルブホルダ１１の軸受１１ａに摺動自在に内嵌するシャンク１３ｂ、バルブシャフト１４が圧入される貫通孔１３ｃを有しており、隣接するバルブ本体のシャンク１３ｂ間には所定の空隙Ｓが設けられている。また、バルブシャフト１４は、その軸心に高圧気体供給孔１４ａを有するとともに、高圧気体供給孔１４ａに連通する高圧気体導入孔１４ｂを備えている。なお、高圧気体導入孔１４ｂは、バルブホルダ１１ごとに１８０°の角度間隔をもって一対ずつ穿設されており、バルブシャフト１４の外周におけるシャンク１３ｂ間の空隙Ｓにあたる位置に開口している。
【００２１】
図５に示すように、エンジンＥの吸気管２０には、上流側に図示しないエアクリーナやターボチャージャが設置されるとともに、ターボチャージャの下流にスロットルバルブ２１とスワールコントロールユニット１とが連設されている。また、排気管２２と吸気管２０とは排気ガス再循環（以下、ＥＧＲと記す）通路２３を介して連通されており、ＥＧＲ通路２３に設置されたＥＧＲバルブ２４が開弁することにより、排気管２２から吸気管２０にＥＧＲガスが導入される。本実施形態の場合、吸気管２０におけるＥＧＲ通路２３の上流側に高圧気体取入部２５が設置されており、この高圧気体取入部２５から取り入れられた吸入空気が、高圧気体供給管２６を介して前述したバルブシャフト１４の高圧気体供給孔１４ａに導入される。
【００２２】
≪第１実施形態の作用≫
エンジンＥが運転を開始すると、ターボチャージャによって加圧された吸入空気は、図５に示すように、吸気管２０を介して燃焼室（図示せず）に流入し、燃焼室内で燃料噴射弁（図示せず）から噴射された燃料とともに燃焼した後に排気管２２に排出される。また、所定の運転領域では、ＥＧＲバルブ２４が開弁することにより、排気管２２から吸気管２０に所定量のＥＧＲガスが導入される。
【００２３】
スロットルバルブ２１の下流では、比較的高圧の吸入空気（高圧気体）が高圧気体取入部２５から取り入れられ、この吸入空気が高圧気体供給管２６を介してバルブシャフト１４の高圧気体供給孔１４ａに導入される。この際、吸気管２０におけるＥＧＲ導入通路２３の上流側に高圧気体取入部２５が設けられているため、高圧気体供給孔１４ａに導入される吸入空気にはカーボンや未燃燃料を含んだＥＧＲガスが殆ど混入しない。
【００２４】
バルブシャフト１４の高圧気体供給孔１４ａに導入された吸入空気は、図６の模式図に示すように、高圧気体導入孔１４ｂからシャンク１３ｂ間の空隙Ｓに流入し、バルブホルダ１１の軸受１１ａとシャンク１３ｂとの間隙に導入された後、バルブボディ３のボア９内に噴出する。これにより、油滴や固着要因物質は、噴出する吸入空気に妨げられて軸受１１ａとシャンク１３ｂとの間隙に侵入しにくくなる。その結果、スワールコントロールバルブの作動不良（バルブ本体が閉鎖した状態での固着等）が生じる虞が殆どなくなり、内燃機関が長期間にわたって運転された場合においても円滑なスワールコントロール制御が可能となる。
【００２５】
［第２実施形態］
図７は第２実施形態に係るスワールコントロールユニットの要部を示す縦断面図であり、図８は図７中のＶIII−ＶIII断面図である。
図７，図８に示すように、第２実施形態も、その全体構成は上述した第１実施形態と同様であるが、高圧気体導入孔に代えて、バルブシャフト１４の外周に高圧気体導入溝１４ｄ（高圧気体供給凹部）が形成されている。図９の模式図に示すように、第２実施形態においても、吸入空気がバルブホルダ１１の軸受１１ａとバルブ本体１３のシャンク１３ｂとの間隙に導入される点は同様であるが、バルブシャフト１４に強度や剛性に優れた中実のものが採用できるため、スワールコントロールユニット１の作動がより確実となる長所がある。
【００２６】
［第３実施形態］
図１０は第３実施形態に係るスワールコントロールユニットの要部を示す縦断面図である。
第３実施形態も、その全体構成は上述した第１実施形態と同様であるが、上下各一対の高圧気体供給孔１１ｂと高圧気体導入孔１１ｃとがバルブホルダ１１側に形成されている。図１１の模式図に示すように、第３実施形態においても、吸入空気がバルブホルダ１１の軸受１１ａとバルブ本体１３のシャンク１３ｂとの間隙に導入される点は同様であるが、バルブシャフト１４に中実な円柱状のものが採用できるため、スワールコントロールユニット１の作動がより確実となる長所がある。
【００２７】
［第４実施形態］
図１２は第４実施形態に係る高圧気体導入経路を示す模式図である。
第４実施形態も、その全体構成は前述した第１実施形態と同様であるが、吸気管２０がスロットルバルブ２１とスワールコントロールユニット１との間で大きく湾曲しており、高圧気体取入部２５がその湾曲部位２０ａに設置されている。湾曲部位２０ａは、吸気脈動によって吸入空気の圧力が上昇する吸気圧上昇部位であるため、例えば自然吸気エンジンにおいても、該部に高圧気体取入部２５を設けることで比較的高圧の吸入空気（高圧気体）をスワールコントロールユニット１に供給できる。
【００２８】
［第５実施形態］
図１３は第５実施形態に係る高圧気体導入経路を示す模式図である。
第５実施形態も、その全体構成は前述した第１実施形態と同様であるが、高圧気体供給管２６がエンジン駆動あるいは電動のエアポンプ２７に接続されており、このエアポンプ２７が吐出した圧縮空気がスワールコントロールユニット１に供給される。本実施形態では、このような構成を採ったことにより、吸気管２０に湾曲部位が存在しない自然吸気エンジンにおいても、高圧気体をスワールコントロールユニット１に供給できる。
【００２９】
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記各実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、上記実施形態は、複数のバルブ本体が連設されたスワールコントロールユニットに本発明を適用したものであるが、単一のバルブ本体を有するスロットルバルブや排気シャッタ等、他種のバルブ装置にも当然に適用可能である。また、上記実施形態では、バルブ本体のシャンクがバルブホルダの軸受に支持されるものとしたが、バルブシャフトがバルブボディやバルブホルダの軸受に支持される構成としてもよい。その他、高圧気体供給孔や高圧気体供給凹部、高圧気体導入孔の具体的形状や本数等についても、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００３０】
１      スワールコントロールユニット（バルブ装置）
１１    バルブホルダ（バルブ支持手段）
１１ａ  軸受
１１ｂ  高圧気体供給孔
１１ｃ  高圧気体導入孔
１３    バルブ本体
１３ｂ  シャンク
１４    バルブシャフト
１４ａ  高圧気体供給孔
１４ｂ  高圧気体導入孔
１４ｄ  高圧気体導入溝（高圧気体供給凹部）
２０    吸気管（吸気通路）
２０ａ  湾曲部位（吸気圧上昇部位）
２３    ＥＧＲ通路（排気ガス再循環通路）
２５    高圧気体取入部
２６    高圧気体供給管
２７    エアポンプ（高圧気体供給源）
Ｅ      エンジン（内燃機関）
Ｓ      空隙
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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