JP2005273564A - 排気ガス再循環装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 高温の排気ガスと低温の排気ガスとを効率良く混ぜることのできる排気ガス再循環装置を提供することを課題とする。
【解決手段】 高温の排気ガスと低温の排気ガスとの混合比を調節する排気ガス混合比制御弁５の弁体として、そのバルブ端面に対する法線が、バルブシャフト８の回転中心軸線に対して所定の傾斜角度を持って傾いたフラップ型バルブ７を使用することにより、ＥＧＲガスクーラ３側からミキシング室３３内に導入される低温の排気ガスと、バイパス配管４側からミキシング室３３内に導入される高温の排気ガスとが、ミキシング室３３内においてフラップ型バルブ７に当たり出口側流路３４に向かってスワールしながら混ざり合う。これによって、高温の排気ガスと低温の排気ガスとが効率良く混ざるので、排気ガス還流管から吸気側に導入される排気還流ガスの温度を精度良く制御することが可能となる。【選択図】 図１

Description

本発明は、エンジンの排気ガスの一部を排気側から吸気側に再循環させるための排気ガス還流路を備えた排気ガス再循環装置に関するもので、特に排気ガス還流路の途中に水冷式の排気熱交換器およびこれを迂回するバイパス配管を装備した排気ガス再循環装置に係わる。

［従来の技術］
従来より、エンジンの排気ガスの一部を排気通路から吸気通路に還流させるための排気ガス還流管（ＥＧＲパイプ）を備えた排気ガス再循環装置においては、エンジンの吸気通路に再循環させる排気ガスをＥＧＲパイプの途中で冷却すると、排気ガスの温度が下がり、且つ体積が小さくなることにより、エンジンの出力を低下させることなく、エンジン内での燃料の燃焼温度を低下させて効果的に窒素酸化物（ＮＯｘ）の発生を低減させることができるため、エンジンに排気ガスを再循環させるＥＧＲパイプの途中に水冷式のＥＧＲガスクーラを装備したものがある。

しかるに、ＥＧＲパイプの途中にＥＧＲガスクーラを装備すると、エンジンに再循環させる排気ガスが必ず冷却されてしまうので、寒冷時に排気ガスを再循環しても吸入空気への暖気効果が少ない。すなわち、一般的に、寒冷時に温度の高い排気ガスを吸気側へ再循環させることは、吸入空気への暖気効果を得ることができるが、寒冷時にＥＧＲガスクーラで冷却された排気ガスが吸気側に再循環されるために、十分な暖気効果を得ることができず、寒冷時にエンジンでの着火性が低下して白煙が発生する可能性がある。

そこで、排気ガスの温度をエンジンの運転状態に応じて最適化する目的で、ＥＧＲガスを排気側から吸気側に還流させるための排気ガス還流管の途中に、エンジン冷却水を用いてＥＧＲガスを冷却する排気熱交換器（ＥＧＲガスクーラ）と、このＥＧＲガスクーラをバイパスするバイパス配管とを設け、ＥＧＲガスクーラおよびバイパス配管の上流側に、ＥＧＲガスクーラ側を流れるＥＧＲガス流量とバイパス配管側を流れるＥＧＲガス流量との流量比を調節するための排気ガス流量比制御弁（３方弁）を設けた排気ガス再循環装置（ＥＧＲ装置）が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

［従来の技術の不具合］
ところが、特許文献１に記載のＥＧＲ装置においては、ＥＧＲガスクーラよりも上流側に３方弁が配置されている。特に、ＥＧＲガスクーラ側を通る低温の排気ガスとバイパス配管側を通る高温の排気ガスとを混ぜて排気ガスの温度を最適な温度にする場合、排気ガスの温度差により排気ガスの密度が異なるため、双方の排気ガスは混ざり難く、排気ガス還流管内で温度むらができる。これは、排気還流ガス（ＥＧＲガス）の温度を測定し、３方弁の開度を制御する場合、ＥＧＲガスの温度を精度良く制御できないという問題が生じる。仮に、特許文献１に記載の３方弁を、ＥＧＲガスクーラよりも下流側に配置したとしても、ポペット型バルブである限り、同様な問題を生じることとなる。

ここで、排気ガス切替弁として、バルブを通過した排気ガスを２方向に切り替える回転式斜め円盤バルブがある（例えば、特許文献２参照）。この円盤バルブは、１方向から来た排気ガスを２つの方向のどちらかに切り替えるバルブであり、温度の違う排気ガスを混ぜ合わせるという技術思想はない。
欧州特許出願公開第１０３００５０号明細書（第１−７頁、図１−図３） 実開昭６０−７４６４号公報（第１頁、第２図）

本発明の目的は、高温の排気ガスと低温の排気ガスとを効率良く混ぜ合わすようにすることで、排気ガス還流側から吸気側に導入される排気還流ガスの温度を精度良く制御することのできる排気ガス再循環装置を提供することにある。

請求項１に記載の発明によれば、排気熱交換器から吸気側に導入される排気ガスとバイパス配管から吸気側に導入される排気ガスとの混合比を調節する排気ガス混合比制御弁を、排気熱交換器およびバイパス配管の下流側に配置している。そして、排気ガス混合比制御弁の弁体として、バルブ端面に対する法線が、ミキシング室の中心軸線または回転軸の中心軸線に対して所定の角度を持って傾いた状態で、回転軸と一体的に回転動作するフラップ型バルブを使用することにより、排気熱交換器より流出してミキシング室内に導入した低温の排気ガスとバイパス配管より流出してミキシング室内に導入した高温の排気ガスとが、ミキシング室内においてフラップ型バルブに当たり混ざり合う。これによって、高温の排気ガスと低温の排気ガスとを効率良く混ぜ合わすことが可能となるので、排気ガス還流管から吸気側に導入される排気還流ガスの温度を精度良く制御することができる。

請求項２および請求項３に記載の発明によれば、排気ガス混合比制御弁には、排気熱交換器からミキシング室内に排気ガスを導入する第１入口側流路、バイパス配管からミキシング室内に排気ガスを導入する第２入口側流路、およびミキシング室から吸気側に排気ガスを導入する出口側流路が設けられている。そして、ミキシング室は、これらの３つの流路を断面Ｔ字状に接続するように設けられている。これによって、排気熱交換器より流出して第１入口側流路を経てミキシング室内に導入した低温の排気ガスは、ミキシング室内においてフラップ型バルブの板厚方向の一端面（第１流れ方向変更部）に衝突して出口側流路の方向に排気ガスの流れ方向が変更される。また、バイパス配管より流出して第２入口側流路を経てミキシング室内に導入した高温の排気ガスが、ミキシング室内においてフラップ型バルブの板厚方向の一端面（第１流れ方向変更部）に衝突して出口側流路の方向に排気ガスの流れ方向が変更される。したがって、高温の排気ガスと低温の排気ガスとがミキシング室内においてフラップ型バルブの板厚方向の両端面に当たり、ミキシング室から出口側流路に向かってスワールしながら混ざるので、高温の排気ガスと低温の排気ガスとを効率良く混ぜ合わすことが可能となる。

請求項４に記載の発明によれば、排気ガス混合比制御弁に、フラップ型バルブの半径方向の外径側端面に接触するか、あるいは所定の隙間を隔てて対向して配置されるバルブシート部が円環状に設けられている。ここで、バルブシート部を、第１入口側流路からミキシング室内に排気ガスを導入する第１排気導入孔の周囲に設けられる第１バルブシート部、および第２入口側流路からミキシング室内に排気ガスを導入する第２排気導入孔の周囲に設けられる第２バルブシート部等よりなる２つの第１、第２バルブシート部によって構成しても良い。なお、第１排気導入孔を、第２排気導入孔に対して対向して配置しても良い。さらに、ミキシング室の中心軸線方向の一方側に、第１排気導入孔および第１バルブシート部を設け、また、ミキシング室の中心軸線方向の他方側に、第２排気導入孔および第２バルブシート部を設けても良い。

請求項５に記載の発明によれば、排気ガス混合比制御弁のミキシング室の中心軸線を、回転軸の中心軸線方向に対して所定の傾斜角度だけ傾斜して設けている。そして、フラップ型バルブの外径側端面とバルブシート部の内径面との間に形成されるクリアランスを、排気熱交換器側および第１入口側流路を全開する時の方が、バイパス配管側および第２入口側流路を全開する時と比べて狭くしている。これによって、排気熱交換器側および第１入口側流路に排気ガスを流す時には、フラップ型バルブの外径側端面とバルブシート部の内径面との間に形成されるクリアランスが狭くなる。また、バイパス配管側および第２入口側流路に排気ガスを流す時には、フラップ型バルブの外径側端面とバルブシート部の内径面との間に形成されるクリアランスが広くなる。したがって、排気熱交換器側および第１入口側流路に排気ガスを流す時に、バイパス配管側および第２入口側流路からミキシング室内に高温の排気ガスが漏れ出ることを防止できるので、排気ガスの冷却性能に影響を与えることなく、排気熱交換器の小型化を図ることが可能となる。

請求項６に記載の発明によれば、エンジン停止時またはエンジン始動時に、バイパス配管側および第２入口側流路を全開することにより、仮にフラップ型バルブの表面に排気ガス中に含まれる微粒子が付着して硬化なデポジットが形成されて、フラップ型バルブとバルブシート部とに跨がって硬化なデポジットが堆積していたとしても、エンジン始動時に、バイパス配管側および第２排気ガス流路からミキシング室内に導入された高温の排気ガスをフラップ型バルブに当てることで、高温の排気ガスの熱で、フラップ型バルブの外径側端面とバルブシート部の内径面とに跨がって堆積した硬化なデポジットを軟化させることができる。したがって、フラップ型バルブを回転軸と共に一体的に回転動作させることで、フラップ型バルブをバルブシート部の内径面から剥がし易くなり、フラップ型バルブの動作不良を防止することができる。

請求項７に記載の発明によれば、フラップ型バルブの半径方向の外径側端面に、鋭角的に尖った形状のエッジ部を設けたことにより、仮にバルブシート部の内径面に排気ガス中に含まれる微粒子が付着してデポジットが形成されて堆積していたとしても、フラップ型バルブを回転軸と共に一体的に回転動作させることで、バルブシート部の内径面に堆積したデポジットを掻き落とすことが可能となる。また、フラップ型バルブの外径側端面とバルブシート部の内径面とに跨がってデポジットが堆積して、フラップ型バルブがバルブシート部の内径面に固着していた場合でも、小さな駆動力で、フラップ型バルブをバルブシート部の内径面から引き剥がすことが可能となる。

請求項８に記載の発明によれば、排気ガス混合比制御弁に、排気熱交換器より流出した排気ガスとバイパス配管より流出した排気ガスとを合流させて吸気側に送り込むための合流管を設けても良い。また、合流管に、排気熱交換器からミキシング室内に排気ガスを導入する第１入口側流路、バイパス配管からミキシング室内に排気ガスを導入する第２入口側流路、ミキシング室から前記吸気側に排気ガスを導入する出口側流路、およびこれらの３つの流路を断面Ｔ字状に接続する３方管壁部を設けても良い。

請求項９に記載の発明によれば、エンジンの排気ガスの一部を吸気側に再循環させるための排気ガス還流管の途中で、排気熱交換器およびバイパス配管と排気ガス混合比制御弁とを直列的に直接結合して一体化することにより、排気熱交換器と排気ガス混合比制御弁とを結合する排気ガス還流管（配管）と、バイパス配管と排気ガス混合比制御弁とを結合する排気ガス還流管（配管）とが不要となるので、部品点数を減少できる。これによって、排気熱交換器と排気ガス混合比制御弁との組み付け性を向上することができ、あるいはバイパス配管と排気ガス混合比制御弁との組み付け性を向上することができる。また、排気ガス還流管の通路長を非常に短縮できるので、配管の取り回しが容易となり、車両への搭載性をより向上できる。

請求項１０に記載の発明によれば、エンジンの排気ガスの一部を吸気側に再循環させるための排気ガス還流管の途中で、排気熱交換器とバイパス配管とを並列的に、しかも近傍に配置して排気ガス冷却装置を構成することにより、排気熱交換器とバイパス配管とが離れて設けられた従来技術と比べて、排気ガス冷却装置の体格を小型化できる。したがって、配管の取り回しが容易となり、排気ガス冷却装置の組み付けが容易となるので、車両への搭載性を向上できる。

請求項１１に記載の発明によれば、バイパス配管は、排気熱交換器の筒方向寸法と略同一の寸法で、且つ排気熱交換器と並列的に、しかも近傍に配置されている。そして、バイパス配管に、バイパス配管の筒方向に伸縮することが可能な蛇腹状のベローズ部を設けることにより、高温の排気ガスを冷却して低温部となる排気熱交換器と高温の排気ガスをそのまま通過させて高温部となるバイパス配管との熱膨張の差をベローズ部で吸収することができる。これにより、耐久性に優れた排気ガス冷却装置となる。

本発明の最良の形態は、高温の排気ガスと低温の排気ガスとを効率良く混ぜ合わすようにすることで、排気ガス還流管から吸気側に導入される排気還流ガスの温度を精度良く制御するという目的を、高温の排気ガスと低温の排気ガスとがミキシング室内においてフラップ型バルブの板厚方向の両端面に当てて、ミキシング室から出口側流路に向かってスワールしながら混ざるようにしたことで実現した。

［実施例１の構成］
図１ないし図４は本発明の実施例１を示したもので、図１は排気ガス冷却装置および排気ガス混合比制御弁を一体化したＥＧＲモジュールの主要構造を示した図である。

本実施例の排気ガス再循環装置は、例えばディーゼルエンジン等の内燃機関（以下エンジンと言う：図示せず）に使用されるもので、エンジンの排気管内に形成される排気通路に接続されて、排気ガスの一部（排気再循環ガス：以下ＥＧＲガスと言う）を吸気管内に形成される吸気通路に再循環させるための排気ガス還流管（図示せず）と、この排気ガス還流管内に形成される排気ガス還流路を通過するＥＧＲガスの還流量（ＥＧＲ量）を連続的または段階的に調節する排気ガス還流量制御弁（以下ＥＧＲ制御弁と言う：図示せず）とを備えている。また、排気ガス還流管の途中、すなわち、排気管より分岐する排気側排気ガス還流管と吸気管に合流する吸気側排気ガス還流管との間には、ＥＧＲモジュール１が直列的に直接結合されている。ここで、本実施例の排気側排気ガス還流管は、排気管のエキゾーストマニホールドに接続している。また、吸気側排気ガス還流管は、吸気管のインテークマニホールドまたはサージタンクに接続している。

また、エンジンには、ＥＧＲモジュール１にエンジン冷却水を循環供給するためのエンジン冷却水回路（冷却水循環路）が設けられている。このエンジン冷却水回路は、エンジンのウォータジャケット（図示せず）からＥＧＲモジュール１の冷却水入口管２へエンジン冷却水を循環供給するための冷却水配管（図示せず）と、ＥＧＲモジュール１の冷却水出口管（図示せず）からラジエータ（図示せず）を経てエンジンのウォータジャケットにエンジン冷却水を循環供給する（戻す）ための冷却水配管（図示せず）と、エンジン冷却水回路中にエンジン冷却水の循環流を発生させるウォータポンプ（図示せず）とを備えている。なお、本実施例では、ラジエータでエンジン冷却水と室外空気（外気）とを熱交換させることで、所定の温度範囲（例えば７５〜８０℃）のエンジン冷却水をエンジンのウォータジャケットに戻すように構成されている。

次に、本実施例のＥＧＲモジュール１の構造を図１ないし図４に基づいて簡単に説明する。ここで、図２はＥＧＲモジュールの全体構造を示した図で、図３（ａ）、（ｂ）はバイパス配管側全開状態を示した図で、図３（ｃ）はＥＧＲガスクーラ側全開状態を示した図である。

本実施例のＥＧＲモジュール１は、内部を通過する排気ガスを冷却するＥＧＲガスクーラ３と、内部を通過する排気ガスをＥＧＲガスクーラ３より迂回させるバイパス配管４と、ＥＧＲガスクーラ３から吸気側排気ガス還流管に導入される排気ガスとバイパス配管４から吸気側排気ガス還流管に導入される排気ガスとの混合比を調節する排気ガス混合比制御弁５とによって構成されており、排気ガス再循環装置の排気ガス還流管の一部およびエンジン冷却水回路の冷却水配管の一部を構成している。

ＥＧＲガスクーラ３は、これと並列接続されるバイパス配管４と共に排気ガス冷却装置を構成するもので、排気側排気ガス還流管から導入される高温の排気ガス（ＥＧＲガス）と冷却水配管から流入する低温のエンジン冷却水とを熱交換させることで、ＥＧＲガスを所望の排気温度以下に冷却する水冷式の排気熱交換器である。この排気ガス冷却装置の主要部品を成すＥＧＲガスクーラ３は、分岐ジョイント部１１を介して排気側排気ガス還流管の下流端部に直列的に直接結合される角筒状のケーシング１２を有している。そして、ケーシング１２は、連結ジョイント部１３を介して排気ガス混合比制御弁５の上流端部に直列的に直接結合されている。このケーシング１２には、耐沸騰性および耐圧強度を高めるための複数の補強リブ１５が外部に向かって凸状となるように等間隔で形成されている。なお、ケーシング１２は、複数の排気チューブ１４を内部に収容しており、複数の排気チューブ１４の周囲にエンジン冷却水が循環する冷却水通路１６を有している。

ＥＧＲガスクーラ３の外郭を形成するケーシング１２は、耐熱性および耐腐食性に優れた金属材料（例えばステンレス鋼）よりなる断面が略コの字状にプレス成形された２枚の成形プレート（金属板）を板厚方向に銅等のろう材を用いてろう付け接合することにより、角パイプ状に形成されている。そして、ケーシング１２の図示左端部には、エンジン冷却水をエンジンのウォータジャケットから冷却水通路１６内に流入させるための冷却水入口管２が設けられ、また、ケーシング１２の図示右端部には、エンジン冷却水を冷却水通路１６から連結ジョイント部１３を経て排気ガス混合比制御弁５内に導入させるための冷却水出口部が設けられている。複数の排気チューブ１４は、分岐ジョイント部１１からＥＧＲガスが導入される複数の偏平管である。これらの排気チューブ１４は、その短径方向に所定の隙間を隔てて複数段積層されて、その長径方向がケーシング１２の筒方向の全長に渡るように延長されている。

なお、本実施例のＥＧＲガスクーラ３は、冷却水通路１６内を通過するエンジン冷却水の耐沸騰性を向上させる目的で、ケーシング１２の冷却水通路１６内のエンジン冷却水の流れ方向と複数の排気チューブ１４の各排気ガス冷却通路１７内のＥＧＲガスの流れ方向とを同一方向（平行流）としている。そして、各排気チューブ１４は、偏平管状に形成されている。この各排気チューブ１４は、ケーシング１２と同様に、耐熱性および耐腐食性に優れた金属材料（例えばステンレス鋼）よりなる断面が略コの字状にプレス成形された２枚の成形プレート（金属板）を板厚方向に複数交互に積層して多管構造の熱交換部を構成し、銅等のろう材を用いて一体ろう付け接合することにより製造されている。そして、複数の排気チューブ１４内には、排気ガス冷却通路１７が形成され、これらの各排気ガス冷却通路１７内には、ＥＧＲガスとの伝熱面積を増加してＥＧＲガスとエンジン冷却水との熱交換効率を向上させるための矩形波状のインナーフィン（図示せず）が配設されている。

バイパス配管４は、ＥＧＲガスクーラ３のケーシング１２の筒方向寸法と略同一の寸法で、且つＥＧＲガスクーラ３と並列的に、しかも近傍に配置されており、分岐ジョイント部１１からＥＧＲガスが導入される略円筒管である。このバイパス配管４は、ケーシング１２と同様に、耐熱性および耐腐食性に優れた金属材料（例えばステンレス鋼）よりなる２枚の成形プレート（金属板）を銅等のろう材を用いてろう付け接合することにより、円筒管形状に形成されている。また、バイパス配管４には、バイパス配管４の筒方向に伸縮することが可能な蛇腹状のベローズ部１８が一体的に形成されている。そして、バイパス配管４内には、２方分岐流路２３から導入されるＥＧＲガスを、ＥＧＲガスクーラ３側の排気ガス冷却通路１７より迂回（バイパス）させるためのバイパス通路１９が形成されている。

ここで、上述したように、ＥＧＲガスクーラ３の排気ガスの流れ方向の上流側には、排気側排気ガス還流管の下流端部にＥＧＲガスクーラ３を直列的に直接結合するための分岐ジョイント部１１が一体的に接続されている。また、ＥＧＲガスクーラ３の排気ガスの流れ方向の下流側には、排気ガス混合比制御弁５の上流端部にＥＧＲガスクーラ３を直列的に直接結合するための連結ジョイント部１３が一体的に接続されている。また、分岐ジョイント部１１と連結ジョイント部１３との間には、ＥＧＲガスクーラ３に隣設してＥＧＲガスクーラ３に対してバイパス配管４が並列的に配置されている。これらのＥＧＲガスクーラ３、バイパス配管４、分岐ジョイント部１１および連結ジョイント部１３は、硫化物、硝酸、硫酸、アンモニウムイオン、酢酸等を含む４００〜５００℃以上のＥＧＲガスおよびその凝縮水に排気ガス通路側が晒されるので、耐熱性および耐腐食性に優れた金属材料（例えばステンレス鋼）を一体ろう付け接合することによって製造され、排気ガス冷却装置が一体化されている。

分岐ジョイント部１１は、排気側排気ガス還流管から導入したＥＧＲガスを、ＥＧＲガスクーラ３側の排気ガス冷却通路１７と、バイパス配管４側のバイパス通路１９とに分岐させる分岐管を構成すると共に、タンクプレート２１とコアプレート２２とから構成されている。この分岐ジョイント部１１は、ケーシング１２の筒方向の上流側端部にろう付け接合することにより直接結合されている。そして、タンクプレート２１とコアプレート２２とは、ケーシング１２と同様に、耐熱性および耐腐食性に優れた金属材料（例えばステンレス鋼）よりなる成形プレート（金属板）を銅等のろう材を用いてろう付け接合することにより所定の形状に形成されている。ここで、コアプレート２２には、複数の排気チューブ１４の各排気ガス冷却通路１７の図示左端部が差し込まれた状態でろう付け接合される角穴形状の挿入孔が排気チューブ１４の本数分だけ形成されている。また、コアプレート２２には、バイパス配管４の図示左端部が差し込まれた状態でろう付け接合される丸穴形状の取付孔が形成されている。

そして、タンクプレート２１とコアプレート２２とで囲まれた内部空間（入口側タンク室）は、排気側排気ガス還流管から導入されたＥＧＲガスを、ＥＧＲガスクーラ３側の排気ガス冷却通路１７とバイパス配管４側のバイパス通路１９とに所定の流量比（混合比）で分岐させる２方分岐流路２３として機能する。なお、タンクプレート２１とコアプレート２２の凹み部とで囲まれた内部空間は、２方分岐流路２３内に流入したＥＧＲガスを各排気ガス冷却通路１７に分流（分配）するためのＥＧＲガスクーラ３の入口側タンク部２４を構成する。

連結ジョイント部１３は、ケーシング１２と同様に、耐熱性および耐腐食性に優れた金属材料（例えばステンレス鋼）よりなる金属板を所定の形状となるようにプレス成形することにより製造されている。この連結ジョイント部１３は、ＥＧＲガスクーラ３およびバイパス配管４の下流部を排気ガス混合比制御弁５に直列的に直接結合している。また、連結ジョイント部１３には、複数の排気チューブ１４の各排気ガス冷却通路１７の図示右端部が差し込まれた状態でろう付け接合される角穴形状の挿入孔が排気チューブ１４の本数分だけ形成されている。また、連結ジョイント部１３には、バイパス配管４の図示右端部が差し込まれた状態でろう付け接合される丸穴形状の取付孔が形成されている。なお、連結ジョイント部１３は、ケーシング１２の冷却水通路１６の冷却水出口部と排気ガス混合比制御弁５内の冷却水通路とを直接連通する冷却水通路２６を形成している。また、排気ガス混合比制御弁５と連結ジョイント部１３の凹み部とで囲まれた内部空間は、ＥＧＲガスクーラ３側の各排気ガス冷却通路１７から流入したＥＧＲガスを合流させるためのＥＧＲガスクーラ３の出口側タンク部（以下排気ガス冷却通路と言う）２７を構成する。また、連結ジョイント部１３は、排気ガス冷却通路２７よりも図示下部側に、バイパス配管４のバイパス通路１９から流入したＥＧＲガスを排気ガス混合比制御弁５内に導入するためのバイパス通路２９を形成している。

排気ガス混合比制御弁５は、ＥＧＲガスクーラ３側の排気ガス冷却通路１７、２７より流出した低温の排気ガスとバイパス配管４側のバイパス通路１９、２９より流出した高温の排気ガスとを合流させて吸気側排気ガス還流管内の排気ガス還流路を経て吸気管内の吸気通路に送り込むための合流管を構成するハウジング６と、高温の排気ガスと低温の排気ガスとの混合比を調節するフラップ型バルブ７と、このフラップ型バルブ７と一体的に回転動作するバルブシャフト（回転軸）８と、フラップ型バルブ７をバルブシャフト８の回転中心軸線を中心にして回転駆動するアクチュエータ９とを備えている。

ハウジング６の内部には、ＥＧＲガスクーラ３側の排気ガス冷却通路１７、２７を経てＥＧＲガスが導入される第１入口側流路３１と、バイパス配管４側のバイパス通路１９、２９を経てＥＧＲガスが導入される第２入口側流路３２と、第１入口側流路３１から流入した低温の排気ガスと第２入口側流路３２から流入した高温の排気ガスとを合流させて混ぜ合わせるミキシング室３３と、このミキシング室３３から吸気側排気ガス還流管内の排気ガス還流路に排気ガスを流出する出口側流路３４とが形成されている。なお、これらの第１入口側流路３１、第２入口側流路３２、ミキシング室３３および出口側流路３４は、ハウジング６内に形成される排気ガス還流路を構成する。

ここで、ミキシング室３３は、第１入口側流路３１から略円形状の第１排気導入孔４１を介してＥＧＲガスが導入されると共に、第２入口側流路３２から略円形状の第２排気導入孔４２を介してＥＧＲガスが導入されるように構成されている。また、ミキシング室３３は、これらの３つの第１入口側流路３１、第２入口側流路３２および出口側流路３４を断面Ｔ字状に接続する３方管壁部（Ｔ字管壁部）４３内に形成されている。この３方管壁部４３の軸線、すなわち、ミキシング室３３の中心軸線は、バルブシャフト８の回転中心軸線方向に対して所定の傾斜角度（例えば５〜１５°程度）だけ傾斜して設けられている。そして、ミキシング室３３の中心軸線方向の一方側の第１排気導入孔４１を形成する３方管壁部４３の内径面には、円環状の第１バルブシート部５１が設けられている。また、ミキシング室３３の中心軸線方向の他方側の第２排気導入孔４２を形成する３方管壁部４３の内径面には、円環状の第２バルブシート部５２が設けられている。

なお、第１排気導入孔４１は、第２排気導入孔４２に対して対向して配置されている。また、３方管壁部４３の円筒状側壁の中間部から図示右方向に延長された円管状の出口側配管５４内には、上記の出口側流路３４が形成されている。２つの第１、第２排気導入孔４１、４２は、ミキシング室３３の中心軸線方向の両側でそれぞれ開口している。また、ミキシング室３３と出口側流路３４とを連通する排気排出孔４４は、２つの第１、第２排気導入孔４１、４２に対して略直交する方向で開口している。また、２つの第１、第２入口側流路３１、３２を区画する隔壁部４５には、ＥＧＲガスクーラ３側の排気ガス冷却通路１７、２７とハウジング６内の第１入口側流路３１とを円滑に接続するための第１テーパ部（傾斜面）、およびバイパス配管４側のバイパス通路１９、２９とハウジング６内の第２入口側流路３２とを円滑に接続するための第２テーパ部（傾斜面）が形成されている。

また、ハウジング６内には、ＥＧＲガスクーラ３の冷却水通路１６の冷却水出口部から冷却水通路２６を経てエンジン冷却水が導入される冷却水通路４６が形成されている。この冷却水通路４６の図示左端部に設けられる冷却水入口部は、連結ジョイント部１３の冷却水通路２６に直列的に直接結合している。また、冷却水通路４６の下流側端部には、冷却水配管に接続する冷却水出口管（図示せず）が設けられている。そして、本実施例のハウジング６は、アルミニウム鋳物またはアルミニウムダイカストにより所定の形状に一体的に形成されており、一体ろう付けされて一体化された排気ガス冷却装置の連結ジョイント部１３の下流部に、図示しない締結ボルト等のスクリューを用いて締め付け固定されている。

この場合には、連結ジョイント部１３の冷却水通路２６とハウジング６の冷却水通路４６とを結合する結合箇所からエンジン冷却水が漏洩しないように、連結ジョイント部１３の図示右端面とハウジング６の図示左端面との間にゴムシール（図示せず）を装着する。また、連結ジョイント部１３の排気ガス冷却通路２７とハウジング６内の第１入口側流路３１とを結合する結合箇所からＥＧＲガスが漏洩しないように、また、連結ジョイント部１３のバイパス通路２９とハウジング６内の第２入口側流路３２とを結合する結合箇所からＥＧＲガスが漏洩しないように、連結ジョイント部１３の図示右端面とハウジング６の図示左端面との間にメタルガスケット（図示せず）をそれぞれ装着する。
なお、ハウジング６の材質として連結ジョイント部１３と一体ろう付けが可能な金属材料を用いた場合には、排気ガス冷却装置の一体ろう付け時に、ハウジング６もろう付け接合するようにしても良い。この場合には、一体ろう付けした後に、排気ガス混合比制御弁５の各構成部品を、ハウジング６に組み付けるようにする。ここで、ハウジング６の冷却水通路４６は、排気ガス混合比制御弁５の内部構成部品をＥＧＲガスの熱から保護する目的で、排気ガス混合比制御弁５の内部構成部品やアクチュエータ９の動力源を構成する駆動モータ（図示せず）の周囲を巡るように設けても良い。

本実施例のフラップ型バルブ７は、耐熱性および耐腐食性に優れた金属材料、例えばステンレス鋼等により略円板形状に形成されて、バルブシャフト８の図示下端側のバルブ保持部５９の外周に嵌め合わされてバルブシャフト８と一体化されている。また、フラップ型バルブ７は、その板厚方向の両端面（バルブ端面）に対する法線が、ミキシング室３３の中心軸線またはバルブシャフト８の回転中心軸線に対して所定の傾斜角度（例えば３０〜６０°、望ましくは４０〜５０°、最も望ましくは４５°程度）を持って傾いた状態で、バルブシャフト８と一体的に回転動作する回転式斜め円板状バルブ本体である。そして、フラップ型バルブ７の板厚方向の一端面（ＥＧＲガスクーラ３側バルブ端面）には、ＥＧＲガスクーラ３側の排気ガス冷却通路１７、２７および第１入口側流路３１からミキシング室３３内に導入された排気ガスが衝突して出口側流路３４の方向に排気ガスの流れ方向を変更する第１流れ方向変更部６１が設けられている。また、フラップ型バルブ７の板厚方向の他端面（バイパス配管４側バルブ端面）には、バイパス配管４側のバイパス通路１９、２９および第２入口側流路３２からミキシング室３３内に導入された排気ガスが衝突して出口側流路３４の方向に排気ガスの流れ方向を変更する第２流れ方向変更部６２が設けられている。

そして、フラップ型バルブ７は、バルブシャフト８の回転中心軸線を中心とする円板状部、およびバルブシャフト８のバルブ保持部５９の外周に嵌め合わされる嵌合穴６３を有している。なお、円板状部は、バルブシャフト８の回転中心軸線とフラップ型バルブ７の軸線との交点を中心にして略半円錐形状の回転軌跡を描く第１半円板状部、およびバルブシャフト８の回転中心軸線とフラップ型バルブ７の軸線との交点を中心にして略半円錐形状の回転軌跡を描く第２半円板状部によって構成されている。そして、第１半円板状部は、第２半円板状部に対して常に第１入口側流路３１側に位置し、第２半円板状部は、第１半円板状部に対して常に第２入口側流路３２側に位置する。そして、第１半円板状部の半径方向の外径側端部には、鋭角的に尖った形状の第１エッジ部６４が略半円弧状に形成されている。また、第２半円板状部の半径方向の外径側端部には、鋭角的に尖った形状の第２エッジ部６５が略半円弧状に形成されている。

そして、排気側排気ガス還流管からＥＧＲモジュール１内に導入されたＥＧＲガスのほぼ全流量をバイパス配管４側に通す場合、すなわち、バイパス配管４側のバイパス通路１９、２９およびハウジング６内の第２入口側流路３２を全開するように、フラップ型バルブ７の回転角度を制御した際には、図３（ａ）、（ｂ）に示したように、フラップ型バルブ７の第１半円板状部の外径側端部の外径面とハウジング６の３方管壁部４３の第１バルブシート部５１の内径面との間に形成されるバルブクリアランス、および第２半円板状部の外径側端部の外径面と第２バルブシート部５２の内径面との間に形成されるバルブクリアランスが広くなっている。すなわち、バイパス配管４側のバイパス通路１９、２９およびハウジング６内の第２入口側流路３２を全開する際には、図３（ａ）、（ｂ）に示したように、ＥＧＲガスクーラ３側の排気ガス冷却通路１７、２７および第１入口側流路３１を全閉しないように構成されている。

また、排気側排気ガス還流管からＥＧＲモジュール１内に導入されたＥＧＲガスの全流量をＥＧＲガスクーラ３側に通す場合、すなわち、ＥＧＲガスクーラ３側の排気ガス冷却通路１７、２７およびハウジング６内の第１入口側流路３１を全開するように、フラップ型バルブ７の回転角度を制御した際には、図３（ｃ）に示したように、第１半円板状部の外径側端部の外径面と第１バルブシート部５１の内径面との間に形成されるバルブクリアランス、および第２半円板状部の外径側端部の外径面と第２バルブシート部５２の内径面との間に形成されるバルブクリアランスが狭くなっている。すなわち、ＥＧＲガスクーラ３側の排気ガス冷却通路１７、２７およびハウジング６内の第１入口側流路３１を全開する際には、図３（ｃ）に示したように、バイパス配管４側のバイパス通路１９、２９および第２入口側流路３２を全閉するように構成されている。

バルブシャフト８は、ハウジング６の図示上端側の軸受支持部に収容保持される軸受け（ボールベアリング）５５、およびオイルシールホルダ５６に収容保持されるオイルシール５７内に摺動自在に設けられており、フラップ型バルブ７と同様に、耐熱性および耐腐食性に優れた金属材料、例えばステンレス鋼等により一体的に形成されている。このバルブシャフト８の先端部は、ハウジング６の第１排気導入孔４１を貫通してミキシング室３３内に差し込まれている。そのバルブシャフト８の先端部には、フラップ型バルブ７の嵌合穴６３が嵌め込まれるバルブ保持部（径小部）５９を有している。このバルブ保持部５９は、フラップ型バルブ７を例えば溶接等の固定手段を用いて保持固定する。
ここで、バルブシャフト８の外周には、大径スリーブ７１が装着されている。また、ハウジング６には、大径スリーブ７１の内径に入り込む小径スリーブ７２が装着されている。これらの大径スリーブ７１および小径スリーブ７２によって、バルブシャフト８の外周とオイルシールホルダ５６の内周との間に形成される摺動部内にＥＧＲガス中に含まれる微粒子が侵入してデポジットを形成することを抑制している。これによって、バルブシャフト８の外周とオイルシールホルダ５６の内周との間の微小な隙間にデポジットが噛み込まれることにより、バルブシャフト８がオイルシールホルダ５６との摺動部に固着（スティック）して、排気ガス混合比制御弁５のフラップ型バルブ７が円滑に開閉作動しなくなる不具合を解消できる。

本実施例の排気ガス混合比制御弁５のフラップ型バルブ７およびバルブシャフト８を駆動するアクチュエータ９は、動力ユニットよりなる電動式アクチュエータで、バルブシャフト８を回転駆動することで、フラップ型バルブ７を開弁方向に駆動する。動力ユニットは、排気ガス混合比制御弁５のハウジング６の図示上端面に直接結合されたアクチュエータケース７３内に収容されており、排気ガス混合比制御弁５のフラップ型バルブ７およびバルブシャフト８を回転方向に駆動する駆動モータと、この駆動モータの回転動力を排気ガス還流量制御弁のバルブシャフト８に伝達するための動力伝達機構（本例では歯車減速機構）とを含んで構成されている。歯車減速機構は、駆動モータのモータシャフトの回転速度を所定の減速比となるように減速するもので、２つ以上の減速ギヤ（図示せず）によって構成されている。ここで、駆動モータは、エンジン制御ユニット（以下ＥＣＵと呼ぶ）によって通電制御されるように構成されている。

ＥＣＵは、制御処理、演算処理を行うＣＰＵ、各種プログラムおよびデータを保存する記憶装置（ＲＯＭやＲＡＭ等のメモリ）、入力回路、出力回路等の機能を含んで構成される周知の構造のマイクロコンピュータが設けられている。また、ＥＣＵは、図示しないイグニッションスイッチをオン（ＩＧ・ＯＮ）すると、メモリ内に格納された制御プログラムに基づいて、排気ガス混合比制御弁５のフラップ型バルブ７の弁開度を電子制御するように構成されている。なお、ＥＣＵは、イグニッションスイッチがオフ（ＩＧ・ＯＦＦ）されると、メモリ内に格納された制御プログラムに基づく上記の制御が強制的に終了されるように構成されている。ここで、各種センサからのセンサ信号は、Ａ／Ｄ変換器でＡ／Ｄ変換された後に、ＥＣＵに内蔵されたマイクロコンピュータに入力されるように構成されている。そして、マイクロコンピュータには、クランク角度センサ、アクセル開度センサ、エアフロメータおよび冷却水温度センサ等が接続されている。また、マイクロコンピュータには、排気ガス還流管内を流れるＥＧＲ量を検出するＥＧＲ量センサ（図示せず）と、排気ガス還流管内を、ＥＧＲモジュール１より流出して吸気通路内に向かうＥＧＲガスの温度を検出するための排気温度センサ（排気温度検出手段：図示せず）とが接続されている。ここで、排気温度センサは、ミキシング室３３から流出した吸気側排気ガス還流管内を通過するＥＧＲガスの温度に対応したセンサ信号（電圧信号）をＥＣＵに出力する。

［実施例１の制御方法］
次に、本実施例の排気ガス再循環装置の制御方法を図１ないし図３に基づいて簡単に説明する。

エンジンの運転状態に対応した、排気ガス混合比制御弁５のフラップ型バルブ７の弁開度の制御方法の一例を説明する。先ず、エンジンの運転停止時には、フラップ型バルブ７が、図３（ａ）、（ｂ）に示したバルブ停止位置で停止するようにアクチュエータ９の駆動モータを通電制御する。これによって、エンジンの運転状態が冷間始動時、つまり冷却水温度センサによって検出したエンジン冷却水温度（ＴＨＷ）が第１所定値（例えば０℃）よりも低い時には、排気側排気ガス還流管からＥＧＲモジュール１内に導入されたＥＧＲガスのほぼ全流量をバイパス配管４側に通すように、すなわち、ハウジング６内の第２入口側流路３２を全開するようにバイパス配管４側全開位置でフラップ型バルブ７が停止していることになる。なお、本実施例では、第２入口側流路３２を全開している時でも、フラップ型バルブ７の第１半円板状部の外径側端部の外径面とハウジング６の３方管壁部４３の第１バルブシート部５１の内径面との間に形成されるバルブクリアランス、および第２半円板状部の外径側端部の外径面と第２バルブシート部５２の内径面との間に形成されるバルブクリアランスが広くなっており、第１入口側流路３１が完全に閉じられることはない。

また、エンジンの暖機運転が終了した後（エンジンの暖機後）、つまり冷却水温度センサによって検出したエンジン冷却水温度（ＴＨＷ）が第１所定値よりも高温の第２所定値（例えば８０℃）よりも高い時には、エンジンの各気筒の燃焼室内での燃料の燃焼温度を低下させて効果的に窒素酸化物（ＮＯｘ）の発生を低減させる目的で、フラップ型バルブ７が、図３（ｃ）に示したバルブ停止位置で停止するようにアクチュエータ９の駆動モータを通電制御する。これによって、エンジンの暖機後には、排気側排気ガス還流管からＥＧＲモジュール１内に導入されたＥＧＲガスの全流量をＥＧＲガスクーラ３側に通すように、すなわち、ＥＧＲガスクーラ３側の排気ガス冷却通路１７、２７およびハウジング６内の第１入口側流路３１を全開し、且つバイパス配管４側のバイパス通路１９、２９およびハウジング６内の第２入口側流路３２を全閉するようにＥＧＲガスクーラ３側全開位置でフラップ型バルブ７が停止する。これによって、エンジンの暖機後には、ＥＧＲガスを吸気管の吸気通路に再循環させるための排気ガス還流路内を通過するＥＧＲガスの温度が十分に低くなる。具体的には、吸気管の吸気通路に再循環するＥＧＲガスの温度が例えば１２０℃程度になる。

また、冷間始動時から暖機時までの間、つまり冷却水温度センサによって検出したエンジン冷却水温度（ＴＨＷ）が第１所定値（例えば０℃）以上で、且つ第２所定値（例えば８０℃）以下の温度範囲内に有る時には、排気温度センサによって検出したＥＧＲガス温度（ＥＧＲモジュール１より流出して吸気通路内に向かうＥＧＲガスの温度）が、エンジンの運転状態に対応して設定される目標ＥＧＲガス温度と略一致するように、排気ガス混合比制御弁５のフラップ型バルブ７の弁開度（回転角度）が、公知の比例積分微分制御（ＰＩＤ制御）または比例積分制御（ＰＩ制御）を用いてフィードバック制御される。これによって、冷間始動時から暖機時までの間は、ＥＧＲガスを吸気管の吸気通路に再循環させるための排気ガス還流路内を通過するＥＧＲガスの温度が目標ＥＧＲガス温度に応じて制御される。具体的には、吸気管の吸気通路に再循環するＥＧＲガスの温度が例えば１３０℃〜３００℃程度に制御される。ここで、冷間始動時から暖機時までの間は、エンジン負荷によって排気ガス温度が変化する。具体的には、エンジン負荷が低負荷時には、排気ガス温度が例えば１８０℃程度になり、また、エンジン負荷が中負荷時には、排気ガス温度が例えば３５０℃程度になる。このため、冷間始動時から暖機時までの間は、排気ガス混合比制御弁５のフラップ型バルブ７の弁開度をエンジン負荷に応じて最適化することによって、ＥＧＲガス温度が目標ＥＧＲガス温度（例えば１３０℃〜３００℃程度）に制御される。

［実施例１の作用］
次に、本実施例の排気ガス再循環装置の作用を図１ないし図３に基づいて簡単に説明する。

例えばディーゼルエンジン等のエンジンが始動することにより、エンジンのシリンダヘッドに形成された吸気ポートの吸気バルブが開かれると、エアクリーナで濾過された吸入空気が、吸気管内の吸気通路、スロットルボディ、サージタンクを通って各気筒のインテークマニホールドに分配され、エンジンの各気筒内に吸入される。そして、エンジンでは、燃料が燃える温度よりも高い温度になるまで空気を圧縮し、そこにインジェクタから高圧燃料を噴霧して燃焼が成される。そして、各気筒内で燃えた燃焼ガスは、エンジンのシリンダヘッドに形成された排気ポートから排出され、エキゾーストマニホールド、排気管内の排気通路を経て排出される。

このとき、ＥＣＵによって排気ガス混合比制御弁５のフラップ型バルブ７が所定の弁開度（回転角度）となるように、アクチュエータ９の駆動モータへの駆動電流値が調整されると、バルブシャフト８が回転中心軸線を中心にして回転する。これによって、ＥＧＲガスクーラ３側の排気ガス冷却通路１７、２７からハウジング６内の第１入口側流路３１を経てミキシング室３３内に導入される低温の排気ガスは、ミキシング室３３内でフラップ型バルブ７の板厚方向の一端面（第１流れ方向変更部６１）に当たり、ハウジング６内の出口側流路３４に向かってスワールしながら吸気側に流れる。また、バイパス配管４側のバイパス通路１９、２９からハウジング６内の第２入口側流路３２を経てミキシング室３３内に導入される高温の排気ガスは、ミキシング室３３内でフラップ型バルブ７の板厚方向の他端面（第２流れ方向変更部６２）に当たり、ハウジング６内の出口側流路３４に向かってスワールしながら低温の排気ガスと混ざる（図１参照）。したがって、排気ガス還流管から吸気管に再循環（還流）するＥＧＲガスの温度が最適化される。

ここで、例えば定常時に、排気ガス混合比制御弁５のフラップ型バルブ７の弁開度（回転角度：例えば第１、第２排気導入孔４１、４２に対する開口面積）を調節して、図３（ｃ）に示したように、排気側排気ガス還流管からＥＧＲモジュール１内に導入されたＥＧＲガスの全流量をＥＧＲガスクーラ３側に通すようにすることで、排気側排気ガス還流管から分岐ジョイント部１１の２方分岐流路２３内に導入されたＥＧＲガスを、ＥＧＲガスクーラ３の入口側タンク部２４、排気ガス冷却通路１７、２７、ハウジング６内の第１入口側流路３１、第１排気導入孔４１、ミキシング室３３、排気排出孔４４、出口側流路３４および吸気側排気ガス還流管を経由させて吸気管に再循環（還流）させるようにすると、ＥＧＲガスがＥＧＲガスクーラ３の複数の排気チューブ１４の各排気ガス冷却通路１７を通過する際に、ＥＧＲガスクーラ３のケーシング１２の冷却水通路１６内を流れるエンジン冷却水によって十分に冷却される。これによって、温度が低く、体積の小さいＥＧＲガスが吸入空気と混入することになるので、エンジンの出力を低下させることなく、燃焼温度を低下して効果的にＮＯｘの発生を低減させることができる。

また、例えば寒冷時に、排気ガス混合比制御弁５のフラップ型バルブ７の弁開度（回転角度：例えば第１、第２排気導入孔４１、４２に対する開口面積）を調節して、排気側排気ガス還流管からＥＧＲモジュール１内に導入されたＥＧＲガスのほぼ全流量をバイパス配管４に通すようにすることで、排気側排気ガス還流管から分岐ジョイント部１１の２方分岐流路２３内に導入されたＥＧＲガスを、バイパス配管４側のバイパス通路１９、２９、ハウジング６内の第２入口側流路３２、第２排気導入孔４２、ミキシング室３３、排気排出孔４４、出口側流路３４および吸気側排気ガス還流管を経由させて吸気管に再循環（還流）させるようにすると、ＥＧＲガスの温度が比較的に高い状態で再循環されることになる。これによって、吸入空気への十分な暖気効果を得ることができ、エンジンでの着火性が向上し、白煙の発生を防止することができる。また、ＥＧＲガスを冷却することによって吸入空気の温度を低下させると、ＮＯｘの排出量は減少する傾向にあるが、比較的にエンジンの低回転、低負荷の運転条件においては、ＥＧＲガスを冷却することによって排気微粒子（パティキュレート・マター：ＰＭ）の排出量が増加する。このため、エンジンの運転状態に応じて排気ガス混合比制御弁５のフラップ型バルブ７を適度な弁開度（回転角度）に制御することで、ＥＧＲガスの温度が最適な温度となるように変化させて、ＮＯｘの排出量およびＰＭの排出量を同時に低減させることも可能である。

［実施例１の効果］
以上のように、本実施例の排気ガス再循環装置においては、高温の排気ガスと低温の排気ガスとの混合比を調節する排気ガス混合比制御弁５のハウジング６を、ＥＧＲガスクーラ３およびバイパス配管４の下流側に直接結合している。そして、排気ガス混合比制御弁５の弁体として、円板状バルブ本体の板厚方向の両端面（バルブ端面）に対する法線が、ミキシング室３３の中心軸線またはバルブシャフト８の回転中心軸線に対して所定の傾斜角度を持って傾いたフラップ型バルブ７を使用することにより、ＥＧＲガスクーラ３側の排気ガス冷却通路１７、２７からミキシング室３３内に導入される低温の排気ガス（図１において図示破線）と、バイパス配管４側のバイパス通路１９、２９からミキシング室３３内に導入される高温の排気ガス（図１において図示実線）とが、ミキシング室３３内においてフラップ型バルブ７の板厚方向の両端面（第１、第２流れ方向変更部６１、６２）に当たりハウジング６内の出口側流路３４に向かってスワールしながら混ざり合う。これによって、高温の排気ガスと低温の排気ガスとを効率良く混ぜ合わすことが可能となるので、排気ガス再循環装置の排気ガス還流管から吸気管内に導入されるＥＧＲガスの温度を精度良く制御することができる。

そして、排気ガス混合比制御弁５のハウジング６の３方管壁部４３の軸線、すなわち、ミキシング室３３の中心軸線を、バルブシャフト８の回転中心軸線方向に対して所定の傾斜角度だけ傾斜して設けている。このため、排気側排気ガス還流管からＥＧＲモジュール１内に導入されたＥＧＲガスのほぼ全流量をバイパス配管４側に通す場合には、図３（ａ）、（ｂ）に示したように、フラップ型バルブ７の外径側端部の外径面と第１バルブシート部５１の内径面との間に形成されるバルブクリアランス、およびフラップ型バルブ７の外径側端部の外径面と第２バルブシート部５２の内径面との間に形成されるバルブクリアランスが広く設定される。また、排気側排気ガス還流管からＥＧＲモジュール１内に導入されたＥＧＲガスの全流量をＥＧＲガスクーラ３側に通す場合には、図３（ｃ）に示したように、フラップ型バルブ７の外径側端部の外径面と第１バルブシート部５１の内径面との間に形成されるバルブクリアランス、およびフラップ型バルブ７の外径側端部の外径面と第２バルブシート部５２の内径面との間に形成されるバルブクリアランスが狭く設定される。したがって、排気側排気ガス還流管からＥＧＲモジュール１内に導入されたＥＧＲガスの全流量をＥＧＲガスクーラ３側に通す場合に、バイパス配管４側のバイパス通路１９、２９、ハウジング６内の第２入口側流路３２からミキシング室３３内に高温の排気ガスが漏れ出ることを防止できるので、排気ガスの冷却性能に影響を与えることなく、ＥＧＲガスクーラ３の小型化を図ることができる。

ここで、図４（ａ）、（ｂ）に示した比較例１のフラップ型バルブ７の外径側端面は、第１、第２バルブシート部５１、５２の内径面に対して平行方向に形成されている。この比較例１のフラップ型バルブ７に対して、本実施例のフラップ型バルブ７は、フラップ型バルブ７の半径方向の外径側端面に鋭角的に尖った形状の第１、第２エッジ部６４、６５を設けている。これによって、仮に第１、第２バルブシート部５１、５２の内径面に排気ガス中に含まれる微粒子が付着してデポジットが形成されて堆積していたとしても、アクチュエータ９の駆動モータを通電制御してフラップ型バルブ７をバルブシャフト８と共に一体的に回転動作させることで、第１、第２バルブシート部５１、５２の内径面に堆積したデポジットを掻き落とすことができる。また、フラップ型バルブ７の外径側端面と第１、第２バルブシート部５１、５２の内径面とに跨がってデポジットが堆積して、フラップ型バルブ７が第１、第２バルブシート部５１、５２の内径面に固着していた場合でも、図４（ａ）、（ｂ）に示した比較例１のフラップ型バルブ７と比べて、フラップ型バルブ７の外径側端部において第１、第２バルブシート部５１、５２の内径面に対して対向する部分の面積が小さいので、小さな駆動力で、フラップ型バルブ７を第１、第２バルブシート部５１、５２の内径面から引き剥がすことができる。これにより、アクチュエータ９の駆動モータを小型化することができる。

そして、エンジン停止時に、排気側排気ガス還流管からＥＧＲモジュール１内に導入されたＥＧＲガスのほぼ全流量をバイパス配管４側に通すようにバイパス配管４側全開位置でフラップ型バルブ７を停止させておくことにより、エンジン始動時に、バイパス配管４側のバイパス通路１９、２９およびハウジング６内の第２入口側流路３２が全開となる。これによって、仮にフラップ型バルブ７の板厚方向の他端面（第２流れ方向変更部６２：表面）に排気ガス中に含まれる微粒子が付着して硬化なデポジットが形成されて、フラップ型バルブ７と第１、第２バルブシート部５１、５２とに跨がって硬化なデポジットが堆積していたとしても、エンジン始動時に、バイパス配管４側のバイパス通路１９、２９およびハウジング６内の第２入口側流路３２からミキシング室３３内に導入された高温の排気ガスをフラップ型バルブ７の板厚方向の他端面（第２流れ方向変更部６２：表面）に当てることで、高温の排気ガスの熱で、フラップ型バルブ７の外径側端面と第１、第２バルブシート部５１、５２の内径面とに跨がって堆積した硬化なデポジットを軟化させることができる。したがって、フラップ型バルブ７をバルブシャフト８と共に一体的に回転動作させることで、フラップ型バルブ７を第１、第２バルブシート部５１、５２の内径面から剥がし易くなり、フラップ型バルブ７の動作不良を防止することができる。

また、本実施例では、バイパス配管４の筒方向に伸縮することが可能な蛇腹状のベローズ部１８をバイパス配管４に一体的に形成している。これによって、高温の排気ガスをエンジン冷却水で冷却して低温部となるＥＧＲガスクーラ３と高温の排気ガスをそのまま通過させて高温部となるバイパス配管４との熱膨張の差をベローズ部１８で吸収することができる。これにより、耐久性に優れた排気ガス冷却装置となる。

［変形例］
本実施例では、排気ガス混合比制御弁５のアクチュエータ９を、駆動モータと動力伝達機構（例えば歯車減速機構等）とを含んで構成される動力ユニットを備えた電動式アクチュエータによって構成したが、排気ガス混合比制御弁５のアクチュエータ９を、電磁式または電動式負圧制御弁を備えた負圧作動式アクチュエータや、電磁式流量制御弁等の電磁式アクチュエータによって構成しても良い。また、排気ガス還流量制御弁（ＥＧＲ制御弁）のハウジングを、排気ガス冷却装置（ＥＧＲガスクーラ３およびバイパス配管４）の上流側に接続しても、排気ガス混合比制御弁５のハウジング６の下流側に接続してもどちらでも構わない。また、本実施例では、フラップ型バルブ７を、ＥＧＲガスクーラ３側の全開方向に開弁駆動およびＥＧＲガスクーラ３側の全閉方向に閉弁駆動するアクチュエータ９を設けているが、フラップ型バルブ７を、ＥＧＲガスクーラ３側の全閉方向または全開方向に付勢するスプリング等のバルブ付勢手段を設けても良い。

本実施例では、排気ガス冷却装置（ＥＧＲガスクーラ３およびバイパス配管４）の下流側に、排気ガス混合比制御弁５のハウジング６を直列的に直接結合しているが、排気ガス混合比制御弁５の下流側に、排気ガス還流量制御弁のハウジングを直列的に直接結合し、排気ガス混合比制御弁５と排気ガス還流量制御弁とで１個のハウジングを共通化しても良い。この場合には、ＥＧＲガスクーラ３と排気ガス還流量制御弁とを結合する排気ガス還流管および冷却水配管が不要となり、部品点数を減少できる。また、ＥＧＲガスクーラ３と排気ガス還流量制御弁との組み付け性を向上することができ、また、排気ガス還流路および冷却水通路の通路長を非常に短縮できるので、配管の取り回し（レイアウト）が容易となり、車両への搭載性を向上できる。なお、ＥＧＲガスクーラ３またはバイパス配管４の下流側近傍に、排気ガス混合比制御弁５のハウジング６を近接配置して、ＥＧＲガスクーラ３またはバイパス配管４と排気ガス混合比制御弁５とを結合する排気ガス還流管および冷却水配管を従来の技術よりも短くしても良い。

本実施例では、フラップ型バルブ７の第１半円板状部の半径方向の寸法と、フラップ型バルブ７の第２半円板状部の半径方向の寸法とを、同一寸法としているが、フラップ型バルブ７の第１半円板状部の半径方向の寸法を、フラップ型バルブ７の第２半円板状部の半径方向の寸法よりも長く設定しても、あるいは短く設定してもどちらでも構わない。また、本実施例では、フラップ型バルブ７の第１、第２板状部の形状を、半円板形状としているが、フラップ型バルブ７の第１、第２板状部の形状を、半長円形状または半楕円形状または多角形状にしても良い。この場合には、ハウジング６のミキシング室３３の流路壁面形状をフラップ型バルブ７の形状に対応させる。

また、バイパス配管４側全開時にフラップ型バルブ７の第１、第２半円板状部の外径側端面（外周部）が対向する第１、第２バルブシート部５１、５２に凹状部を設けても良い。また、ＥＧＲガスクーラ（排気熱交換器）３側全開時にフラップ型バルブ７の第１、第２半円板状部の外径側端面（外周部）が対向する第１、第２バルブシート部５１、５２に凸状部を設けても良い。これらの場合には、ハウジング６の３方管壁部４３の軸線、つまりミキシング室３３の中心軸線を、バルブシャフト８の回転中心軸線方向に対して傾斜させなくても、バイパス配管４側全開時のバルブクリアランスを、ＥＧＲガスクーラ（排気熱交換器）３側の全開時のバルブクリアランスよりも大きくすることができる。

排気ガス冷却装置および排気ガス混合比制御弁を一体化したＥＧＲモジュールの主要構造を示した部分断面図である（実施例１）。 排気ガス冷却装置および排気ガス混合比制御弁を一体化したＥＧＲモジュールの全体構造を示した部分断面図である（実施例１）。 （ａ）はバイパス配管側全開状態を示した断面図で、（ｂ）は（ａ）のＡ部拡大図で、（ｃ）はＥＧＲガスクーラ側全開状態を示した断面図である（実施例１）。 （ａ）はバイパス配管側全開状態を示した断面図で、（ｂ）は（ａ）のＡ部拡大図である（比較例１）。

符号の説明

１ ＥＧＲモジュール
３ ＥＧＲガスクーラ（排気熱交換器）
４ バイパス配管
５ 排気ガス混合比制御弁
６ ハウジング（合流管）
７ フラップ型バルブ
８ バルブシャフト（回転軸）
９ アクチュエータ
１８ ベローズ部
３１ 第１入口側流路
３２ 第２入口側流路
３３ ミキシング室
３４ 出口側流路
４１ 第１排気導入孔
４２ 第２排気導入孔
４３ ３方管壁部
５１ 第１バルブシート部
５２ 第２バルブシート部
６１ 第１流れ方向変更部
６２ 第２流れ方向変更部
６４ 第１エッジ部
６５ 第２エッジ部

Claims (11)

1. エンジンの排気ガスの一部を吸気側に再循環させるための排気ガス還流管の途中に、
   内部を通過する排気ガスを冷却する排気熱交換器と、
   内部を通過する排気ガスを前記排気熱交換器より迂回させるバイパス配管と、
   前記排気熱交換器から前記吸気側に導入される排気ガスと前記バイパス配管から前記吸気側に導入される排気ガスとの混合比を調節する排気ガス混合比制御弁と
   を配置した排気ガス再循環装置において、
   前記排気ガス混合比制御弁は、前記排気熱交換器および前記バイパス配管の下流側に配置されて、
   前記排気熱交換器より流出した排気ガスと前記バイパス配管より流出した排気ガスとを合流させて混ぜ合わせるミキシング室、
   このミキシング室内において中心軸線を中心にして回転する回転軸、
   およびバルブ端面に対する法線が、前記ミキシング室の中心軸線または前記回転軸の中心軸線に対して所定の角度を持って傾いた状態で、前記回転軸と一体的に回転動作するフラップ型バルブを有していることを特徴とする排気ガス再循環装置。
2. 請求項１に記載の排気ガス再循環装置において、
   前記排気ガス混合比制御弁は、前記排気熱交換器から前記ミキシング室内に排気ガスを導入する第１入口側流路、前記バイパス配管から前記ミキシング室内に排気ガスを導入する第２入口側流路、および前記ミキシング室から前記吸気側に排気ガスを導入する出口側流路を有し、
   前記ミキシング室は、これらの３つの流路を断面Ｔ字状に接続することを特徴とする排気ガス再循環装置。
3. 請求項２に記載の排気ガス再循環装置において、
   前記フラップ型バルブは、前記第１入口側流路から前記ミキシング室内に導入された排気ガスが衝突して前記出口側流路の方向に排気ガスの流れ方向を変更する第１流れ方向変更部、および前記第２入口側流路から前記ミキシング室内に導入された排気ガスが衝突して前記出口側流路の方向に排気ガスの流れ方向を変更する第２流れ方向変更部を有し、
   前記第１流れ方向変更部および前記第２流れ方向変更部は、前記フラップ型バルブの板厚方向の両端面にそれぞれ形成されていることを特徴とする排気ガス再循環装置。
4. 請求項２または請求項３に記載の排気ガス再循環装置において、
   前記排気ガス混合比制御弁には、前記フラップ型バルブの半径方向の外径側端面に接触するか、あるいは所定の隙間を隔てて対向して配置されるバルブシート部が円環状に設けられていることを特徴とする排気ガス再循環装置。
5. 請求項４に記載の排気ガス再循環装置において、
   前記排気ガス混合比制御弁は、前記ミキシング室の中心軸線を、前記回転軸の中心軸線方向に対して所定の傾斜角度だけ傾斜して設けており、
   前記フラップ型バルブの外径側端面と前記バルブシート部の内径面との間に形成されるクリアランスは、前記排気熱交換器側および前記第１入口側流路を全開する時の方が、前記バイパス配管側および前記第２入口側流路を全開する時と比べて狭いことを特徴とする排気ガス再循環装置。
6. 請求項４または請求項５に記載の排気ガス再循環装置において、
   前記排気ガス混合比制御弁は、エンジン停止時またはエンジン始動時に、前記バイパス配管側および前記第２入口側流路を全開することを特徴とする排気ガス再循環装置。
7. 請求項４ないし請求項６のうちのいずれか１つに記載の排気ガス再循環装置において、 前記フラップ型バルブの半径方向の外径側端面には、鋭角的に尖った形状のエッジ部が設けられていることを特徴とする排気ガス再循環装置。
8. 請求項１ないし請求項７のうちのいずれか１つに記載の排気ガス再循環装置において、 前記排気ガス混合比制御弁は、前記排気熱交換器より流出した排気ガスと前記バイパス配管より流出した排気ガスとを合流させて前記吸気側に送り込むための合流管を有し、
   前記合流管は、前記排気熱交換器から前記ミキシング室内に排気ガスを導入する第１入口側流路、前記バイパス配管から前記ミキシング室内に排気ガスを導入する第２入口側流路、前記ミキシング室から前記吸気側に排気ガスを導入する出口側流路、およびこれらの３つの流路を断面Ｔ字状に接続する３方管壁部を有していることを特徴とする排気ガス再循環装置。
9. 請求項１ないし請求項８のうちのいずれか１つに記載の排気ガス再循環装置において、 前記排気ガス還流管の途中で、前記排気熱交換器および前記バイパス配管と前記排気ガス混合比制御弁とを直列的に直接結合したことを特徴とする排気ガス再循環装置。
10. 請求項１ないし請求項９のうちのいずれか１つに記載の排気ガス再循環装置において、 前記排気ガス還流管の途中で、前記排気熱交換器と前記バイパス配管とを並列的に、しかも近傍に配置して排気ガス冷却装置を構成したことを特徴とする排気ガス再循環装置。
11. 請求項１０に記載の排気ガス再循環装置において、
    前記バイパス配管は、前記排気熱交換器の筒方向寸法と略同一の寸法とされており、前記バイパス配管の筒方向に伸縮することが可能な蛇腹状のベローズ部を有していることを特徴とする排気ガス再循環装置。
    

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