JP2006299934A - 排気ガス還流装置、及び排気ガス還流装置を備えたディーゼル機関の絞り弁装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
コンパクトな装置で大量の排気ガスを導入できるようにすると共に、大量の排気ガスを導入しても吸気通路内の新気と還流される排気ガスとの混合が十分に行えるようにする。
【解決手段】
全開位置をイニシャル位置とする電制スロットルバルブの下流の吸気通路内に排気ガス還流通路の一部を形成する屈曲通路を配置し、当該屈曲通路から吸気通路に同心状に延びる筒状部に排気ガス還流量制御弁を配置する。この制御弁は、バタフライ弁で構成し、制御弁の回転とスロットルバルブの回転をそれぞれ流れの抵抗が低い側に流体を導くように傾く範囲を規制し、また排気ガス還流通路の直管通路と接続通路とをつなぐ屈曲通路の屈曲角を鈍角化し圧力損失の低減を図る。
【選択図】図４

Description

本発明は、ガソリン車やディーゼル車用の内燃機関に用いられるＥＧＲガス(Exhaust
Gas Recirculation ：エキゾースト ガス リサーキュレーション／排気ガス再循環）制御装置と呼ばれる、いわゆる排気ガス還流量制御装置に関し、殊に排気ガス流量制御弁が電子制御されるモータによって駆動される電子制御型の排気ガス還流量制御装置（ＥＧＲガス制御装置）に関する。

従来の電子制御型ＥＧＲガス制御装置としては、吸気管とＥＧＲガス通路との接続部近傍のＥＧＲガス通路部に開閉バルブを設け、このバルブを減速歯車を介して、モータで開閉制御するものが知られている（特表平２００２−５２１６１０号公報）。

また別の従来技術では、スロットルバルブの下流の吸気通路部にＥＧＲガス導入用の屈曲管を設け、この屈曲管を吸気通路下流側に向けて開口させると共に、吸気管に接続されるＥＧＲガス通路にバルブを設けこのバルブを負圧アクチュエータで開閉制御するものが知られている（特開平１０−２１３０１９号公報）。

特表２００２−５２１６１０号公報 特開平１０−２１３０１９号公報

上記従来技術では、大量に排気ガスを導入しようとした場合、排気ガス通路の通路抵抗を小さくしたり、通路断面積を大きくするために排気ガス通路の通路径を大きくしたり、バルブのストロークを大きくしなければならず、このため装置が大型になる問題があった。

また、大量に排気ガスを導入しようとした場合、排気ガスと新気との混合が不均一になりがちで、例えば気筒毎の還流率がばらついたり、目標還流率に到達するまでの応答時間がばらついたりする問題があった。

本発明の目的は、
１．コンパクトな装置で大量の排気ガスを導入できるようにする。

２．大量の排気ガスを導入しても吸気通路内の新気と還流される排気ガスとの混合がし易 くなるようにする。
のうち少なくともいずれかを達成するこの種の装置を提供することにある。

本発明は、上記いずれかの目的を達成するために以下に示すいずれかの構成を備える。
１．吸気通路内に設けた排気ガス通路としての直管通路と吸気通路の外部の排気ガス通路 とを、吸気通路の上流側から下流側に向かう傾斜通路で接続した。
２．吸気通路内に設けた排気ガス通路としての軸方向と吸気通路の外部の排気ガス通路と を接続する接続通路とを屈曲通路を介して接続し、
前記バタフライ式の排気ガス制御弁が開弁時に、直管通路と屈曲通路とのつながり部 下流において、接続通路の排気ガス入り口部に近い側の短通路部分と接続通路の排気ガ ス入り口部から遠い側の長通路部分とに区画するように構成した。
好適には、吸気通路内に設けたバタフライ式の排気ガス制御弁は閉弁動作時にはその 上流側が屈曲通路の排気ガスの流れに沿って上流側から下流側へ向かって閉弁動作され るよう回転方向を設定した。
３．吸気通路内に設けた排気ガス通路としての直管通路と吸気通路の外部の排気ガス通路 とを接続する接続通路が吸気通路を横切って設けられており、当該接続通路の上流の吸 気通路内にバタフライ式の絞り弁（本明細書では吸気制御弁或いはスロットルバルブと 呼ぶこともある）が設けられており、当該絞り弁は閉弁動作時にはその下流側部分が接 続通路から遠ざかる方向に傾倒するよう回転方向を設定した。

上記１の構成によれば、吸気管内に排気ガスを取り込む排気ガス通路の屈曲部での通路抵抗が少なくなり、通路径を大きくすることなく大量の排気ガスを吸気管内に導入することができる。

上記２の構成によれば、制御弁が操作された場合の排気ガス通路内の排気ガスの流れがスムースになり、大量の排気ガスを導入できるようになると共に、直管通路出口において排気ガスの偏りが少なく吸気通路を流れる新気と均一に混合され易くなる。

上記３の構成によれば、絞り弁が操作された場合の吸気通路内の新気の流れが接続通路の影響下においても比較的スムースになり、排気ガス通路である直管通路出口部において排気ガスと新気とが均一に混合され易くなる。

以下、本発明の一実施例を図１乃至図５，図１７及び図２０に示す排気ガス還流装置を備えたディーゼル機関の絞り弁装置に沿って説明する。

図１は、本発明になる排気ガス還流装置を備えたディーゼル機関の絞り弁装置の全体斜視図で、吸気通路の一部を断面して内部が分かるようにしてある。

当該排気ガス還流装置を備えたディーゼル機関の絞り弁装置は絞り弁部１００の下流に排気ガス還流装置部２００が配置されている。

本実施例では絞り弁部１００と排気ガス還流装置部２００の両者が一体のボディー１０に組み込まれている。

ボディー１０の上流端に吸気通路の空気取り入れ口１が開口している。

空気取り入れ口１のすぐ下流にはバタフライバルブで構成された絞り弁２が設けられている。この絞り弁２は回転軸３にねじ２Ａ，２Ｂによって固定されている。

回転軸３はボディー１０のベアリングホルダー３Ｂの内部に固定された大径のボールベアリング４ａと、吸気通路１ｃを隔ててこのボールベアリング４ａに対面する位置でボディー１０に保持された小径のボールベアリング４ｂとからなる一対のボールベアリングによって回転可能に支持されている。

結果的に吸気通路１ｃ内に設けられた絞り弁２はボディー１０に対して回転軸３，一対のボールベアリング（４ａ，４ｂ）を介して回転可能に支持されている。

一方、回転軸３はその一端に減速歯車機構８０の終段歯車８Ａが固定されている。

モータハウジング２Ｍの中には直流モータ２０Ｍ（以下モータ２０Ｍと呼ぶ）が設けられている。モータ２０Ｍは取付けブラケット２０Ｆをねじ２０Ｇによってボディー１０にねじ止めすることで固定されている。

モータ２０Ｍの回転軸２０ａの端部に固定された出力歯車８Ｂと上述の終段歯車８Ａとの間に配置された中間歯車８Ｃによって、減速歯車機構８０が構成されており、上述したようにモータ２０Ｍによってこの減速歯車機構８０を介して回転軸３、ひいては絞り弁２が回転駆動される。終段歯車８Ａの切り欠き端部が全閉位置で、ストッパ２０Ｘに当接し、全開位置で全開ストッパ２０Ｙに当接する。終段歯車８Ａが反時計方向に回転することで絞り弁２は開き、時計方向に回転することで絞り弁２は閉じる。

このとき、モータ２０Ｍの回転軸２０ａは終段歯車８Ａと同じ方向に回転するよう構成している。中間歯車８Ｃには大径歯車と小径歯車とが設けられていて、モータ２０Ｍの回転軸２０ａに固定されている歯車８Ｂが大径歯車に噛み合い、終段歯車８Ａが小径歯車に噛み合うよう構成している。この構成によって上記の絞り弁２の回転方向とモータ２０Ｍの回転軸２０ａの回転方向が決まる。

ボディー１０と一体に形成された保持プレート１０Ａには、樹脂カバー６がねじ６１〜６７（一部図示されていないものもある）によって固定されている。

樹脂カバー６は減速歯車機構８０を覆うだけでなく、回転軸の回転角度を検出する回転角センサ６１の取付け部６Ｓ１，６Ｓ２，回路取付け部６Ａ，コネクタ６Ｂを備えている。

絞り弁部１００の下流にはボディー１０の側面に排気ガス入り口１Ｂとしての開口が設けられた突出管部１Ｃがボディー１０と一体に形成されている。

突出管部１Ｃの排気ガス入り口１Ｂの開口端面１Ａは後述する排気ガス導入用の管路部材７を接続するためのフランジ部を形成している。

Ｌ字状に屈曲する通路部を有する排気ガス導入用の管路部材７はその出口部にフランジ部７Ａを備えており、ボディー１０の突出管部１Ｃの開口端面１Ａに形成されたフランジ部に当接された状態で、２本のねじ７Ｂをねじ穴１Ｄ，７Ｄにねじ込んでねじ止め固定される。

両者間には図示していないがシール部材としてのガスケットが挟み込んである。

突出管部１Ｃの内部にはボディー１０内に形成された吸気通路に接続される排気ガス通路の一部としての傾斜通路１ｄが形成されている。傾斜通路１ｄは排気ガス入り口１Ｂから吸気通路の下流側に向けて傾斜を有する。吸気通路内には吸気の流れに平行に延びる直管通路１ａが形成されている。直管通路１ａの外周と、吸気管の内周との間に必要な空気流量を得るためのリング状あるいは馬蹄形状の吸気通路が形成されている。

直管通路１ａと傾斜通路１ｄとは後述する屈曲通路１ｂで接続され、全体として排気ガス通路を形成している。

直管通路１ａの中にはバタフライバルブで構成される排気ガス制御用の制御弁４が配置されている。

制御弁４は回転軸５に固定されている。

回転軸５は排気ガス通路の直管通路１ａを横切って貫通し、吸気通路１ｃを形成するボディー１０まで延び、ボディー１０のベアリングハウジング５Ｂ内に位置するボールベアリング４ｃと、これに対面する位置でボディー１０に固定されている別のボールベアリング４ｄにより回転可能に支持されている。

一方、回転軸５はその一端に減速歯車機構９０の終段歯車９Ａが固定されている。

ボディー１０に一体に形成されたモータハウジング４Ｍの中には直流モータ５０Ｍ（以下モータ５０Ｍと呼ぶ）が設けられている。モータ５０Ｍは取付けブラケット５０Ｆをねじ５０Ｇによってボディー１０にねじ止めすることで固定されている。

モータ５０Ｍの回転軸５０ａの端部に固定された出力歯車９Ｂと上述の終段歯車９Ａとの間に配置された中間歯車９Ｃによって、減速歯車機構９０が構成されており、上述したようにモータ５０Ｍによってこの減速歯車機構９０を介して回転軸５、ひいては制御弁４が回転駆動される。

終段歯車９Ａの切り欠き端部が全閉位置で、ストッパ５０Ｘに当接する。終段歯車９Ａが時計方向に回転することで制御弁４は開き、反時計方向に回転することで制御弁４は閉じる。

このとき、モータ５０Ｍの回転軸５０ａは終段歯車９Ａと同じ方向に回転するよう構成している。中間歯車９Ｃには大径歯車と小径歯車とが設けられていて、モータ５０Ｍの回転軸５０ａに固定されている歯車９Ｂが大径歯車に噛み合い、終段歯車９Ａが小径歯車に噛み合うよう構成している。この構成によって上記の制御弁４の回転方向とモータ５０Ｍの回転軸５０ａの回転方向が決まる。

このように絞り弁２の回転駆動系と、制御弁４の回転駆動系との回転方向を逆にすることで、両者が同時に駆動された際の振動（モータの電気的振動，歯車の機械的振動）が共振することを防止している。

ベアリングハウジング３Ｂ，５Ｂはキャップ３Ｃ，５Ｃで封止されており、これによってベアリング部のグリースが吸気通路あるいは外部に流れ出ることが防止される。また、外気がベアリング部から吸気通路へ流れ込んで、吸気量が絞り弁上流に設けられている空気流量計（図示しない）で計測できなくなる問題も抑制している。

吸気通路の上流端に位置する空気取り入れ口１には図示しないダクトの一端が接続され、エアークリーナを通過した空気をダクトを介して吸気通路に導入するよう構成される。

吸気通路の下流端にはフランジ部１０Ａが形成されており、下流のサージタンクの絞り弁装置取付け面にガスケットを挟んで当接され、ボディー１０に一体に形成した４つの取付けスリーブ１０Ｂにボルトを挿通し、図示しないサージタンク部に固定する。

図４は排気ガス還流装置を備えたディーゼル機関の絞り弁装置の縦断面図（モータの断面部は図示していない）で、図５は図４のＰ矢印方向から見た図である。

排気ガス通路（傾斜通路１ｄ，屈曲通路１ｂ，直管通路１ａからなる）はボディー１０に一体に形成されている。

傾斜通路１ｄは排気ガス入り口１Ｂから吸気通路の下流側に向けて傾斜しながら、吸気通路内に延び、ほぼ中央部に位置する直管通路１ａに屈曲通路１ｂを介して繋がっている。円筒状の直管通路１ａの周囲にはリブ１ｅによって仕切られたリング状の吸気通路１ｆが形成され、ボディー１０によって形成される吸気通路１ｃを構成する円筒状の周壁部分とこの直管通路１ａとは二重管構造をなしている。

ここで、リング状の吸気通路部の通路断面積は上流の絞り弁位置における吸気通路部断面積と同じかそれ以上になるよう直管通路１ａ周囲で拡径されている。

本実施例では絞り弁２の初期位置は図４の一点鎖線で示す全開状態位置（全開ストッパ２０Ｙ位置）で、モータへの通電が絶たれるとばね２Ｓの力で、この初期位置(全開位置)に戻され、全開ストッパ２０Ｙに衝突する。

機関が排気ガスを導入する必要がない状態では絞り弁２は初期位置としての全開状態位置で待機している。

制御弁４の初期位置は図４の破線で示す全閉状態位置（全閉ストッパ５０Ｘ位置）で、モータへの通電が絶たれるとばね５Ｓの力で、この初期位置（全閉位置）に戻され全閉ストッパ５０Ｘに衝突する。

排気ガス通路の傾斜通路１ｄは回転軸３，５に対して交差する方向（好適には直角に交差）に延びており、回転軸３，５は互いに平行に配置されている。

機関が排気ガスの導入を要求するときは、制御弁４が例えば図４の実線位置まで開き、このとき絞り弁２は必要な吸気負圧を発生できる位置まで、例えば図４の実線位置まで閉じる。

両者の開度は要求される排気ガスの導入量に応じて調整される。

具体的には、（１）絞り弁が全閉（機関の回転を維持するのに必要な最小量の空気のみが流れる状態）で、制御弁４が全開の状態（最大ＥＧＲ状態）、（２）両者とも全開状態（小ＥＧＲ状態）、（３）両者とも中間開度状態（ＥＧＲ量制御状態）、（４）両者とも初期位置状態（ＥＧＲゼロ状態）のいずれかに調整される。

絞り弁２が全開状態から閉じる場合は、回転軸３より下流側部分が傾斜通路１ｄ部から離れる方向に、つまり回転軸３から上流部分が傾斜通路１ｄ側に近寄る方向に回転する。

なお、絞り弁２の全開から全閉までの回転範囲は回転角θＴＨ１で示す。

このように構成した実施例では、回転軸３に対して吸入空気の主流を通路面積の大きい、つまり傾斜通路に邪魔されない方向に、導くことができる。さらに絞り弁による整流作用も手伝って排気ガス通路部周囲での圧力損失を低減することができる。

図６に示す実施例は絞り弁２の回転方向を逆にした場合で、吸気の流れが傾斜通路１ｄの外周壁に衝突して渦を巻くため、圧力損失が増大する。この結果、上述の図４の場合と比べこの開度制御領域で吸気流量を減少させることができる。この場合、吸入空気の必要を確保するためには外周部の開口面積をさらに拡大しなければならない。

したがって、このような運転領域で空気流量がさほど多く要求されない車種の場合は絞り弁２の下流側を傾斜通路１ｄ側へ回転させて吸入空気流量を減少させることができる。

図４と図６の場合のそれぞれの吸気量ＱＴＨ１とＱＴＨ２を比較すると、図７のように絞り弁２の開度に対する流量は、中間開度域で２０％の差を生じさせることができる。これは、吸気通路径で１.１ 倍の差を持たせることに相当する。この結果、同じ構成の装置でも、車種によって絞り弁の回転方向を変えるだけで異なった空気流量特性の装置が得られるという利点がある。

また、図４に示す絞り弁開度制御によると中間開度域の流量特性が直線性を持つという特徴があり、図６に示す絞り弁制御によると中間開度領域の流量特性が絞り弁開度変化に対して緩やかに変化する特性を持つと言う特徴がある。

一方、本実施例では装置の小型化を図るため、制御弁４は屈曲通路１ｂの近傍に配置している。そして、吸気通路１ｃ内に設けた排気ガス通路としての直管通路１ａ内にバタフライ式の制御弁４が設けられており、直管通路１ａと吸気通路１ｃの外部の排気ガス導入用の管路部材７とを接続する接続通路としての傾斜通路１ｄが屈曲通路１ｂを介して接続されている。

制御弁４は直管通路１ａと屈曲通路１ｂとのつながり部下流において、制御弁４の開弁時に接続通路としての傾斜通路１ｄが排気ガス入り口１Ｂに近い側の短通路部分１ｇと接続通路としての傾斜通路１ｄの排気ガス入り口１Ｂ側から遠い側の長通路部分１ｈとに通路を分けるように開弁動作する。

このように実施例では、制御弁の回転方向を特定することで制御弁４自身が排気ガスの流れに対して抵抗にならないよう工夫し、制御弁４の全閉から全開までの回転範囲（回転角θＥＶ１）で、制御弁４自身による整流作用も利用して排気ガス通路内における排気ガスの偏流を防止している。

具体的には弁開度が全閉近傍では、制御弁４が屈曲通路１ｂの屈曲部の外側に集中する流れを回転軸５に対し屈曲部の中心のａ点側に向けるように制御弁４の下流側が上流側に回転し、逆に上流側が排気ガスの入り口１Ｂ側から遠い側に回転し、制御弁４の全開開度近傍では、図８，図９に示すように排気ガスの流れを屈曲部の長通路側１ｄｏと屈曲部の短通路側１ｄｉに二分し、流れの主流が屈曲部の長通路側に集中することを防止する。

図１０は制御弁４の回転方向を逆にした場合の実施例で、制御弁４の整流作用により流れが屈曲通路１ｂの屈曲部の長通路側に集中するように制御できる。その結果、直管通路
１ａの出口で吸気通路の流れの速い（流量の多い）側に指向する偏流となり吸入空気と排気ガスの混合促進に寄与する。

図８と図１０の場合のそれぞれの排気ガス循環量ＱＥＶ１とＱＥＶ２を比較すると、図１１のように図１０の実施例による制御弁４の開度に対する流量特性は、制御弁４の全閉近傍で流量の感度が高く、また全開近傍では流量が減少する特性が得られる。図８と図
１０のどちらを実施するかは図８の場合のように流量特性が全域にわたってリニアな変化特性となるものを重視するか、図１０のように混合あるいは、全閉近傍での感度を重視するかで決定することができる。

絞り弁２の中間開度域の空気流量特性が直線性を有するタイプで、排気ガスがリニアな特性になる実施例を選んだ場合は、絞り弁２と制御弁４とは開閉動作時に互いに逆方向に回転することになる。

また、互いに平行に配置されている回転軸３と５とはそれぞれの関連する減速歯車機構を介してそれぞれのモータで駆動され、絞り弁２と制御弁４の開閉動作時には両モータの回転方向が互いに逆方向になるように構成している。

つまり、絞り弁２を駆動するモータの回転軸と回転軸３とは互いに回転方向が逆回転で、また回転軸５と制御弁４を駆動するためのモータの回転軸とは互いに回転方向が逆回転になるようそれぞれの減速歯車機構を噛み合わせている。

このように両弁２，４の回転方向，歯車機構の回転方向，モータの回転方向を互いに逆にすることによって２つの回転系の振動が共振するのを防ぐことができる。

以下、排気ガスの偏流を防ぐために、直管通路１ａの開放端形状に工夫を施した実施例について、図１２により説明する。

接続通路としての傾斜通路１ｄを通る排気ガスの流れは、屈曲通路１ｂの屈曲部に沿って長通路側に集中して流れる。このため、流れ解析等により流跡が安定するまでの必要な流路長を解析すると、長通路側では排気ガス出口１Ｆで排気ガスの流れが安定するためには回転軸５から排気ガス出口１Ｆまでの長さＬｏが十分長いことが必要であり、一方短通路側では傾斜通路１ｄを通る排気ガスの流れの影響が少ないので、排気ガス出口１Ｇで排気ガスの流れが安定するためには回転軸５から排気ガス出口１Ｇまでの長さＬｉがＬｏより短くなければならないことが解った。

そこで、この実施例では、直管通路１ａの長通路側の排気ガス出口１Ｆと回転軸５までの距離Ｌ０よりも直管通路１ａの短通路側排気ガス出口１Ｇと回転軸５までの距離Ｌｉの方を短くした。

これにより、直管通路１ａの出口での排気ガスの流れがスムースになり、排気ガスの流量が制御弁４の広い開度範囲に亘ってリニアに変化することができるようになった。

なお、直管通路１ａの直径をφＤとすると、最小Ｌｉの目安はφＤ／２程度である。

次に、図１３により、排気ガス通路の一部である接続通路としての傾斜通路１ｄを傾斜させた理由について説明する。

吸気通路１ｃと同軸上に伸びる直管通路１ａと接続通路としての傾斜通路１ｄの間に屈曲通路１ｂが存在するため、この屈曲通路１ｂでは前後の直管部に対して圧力損失は増加する。このため、必要な排気ガス流量を確保するためには通路径の拡大が必要となる。

本発明者らは、排気ガスの流速が特定の範囲内であれば、屈曲通路１ｂの屈曲角度を鈍角化する（屈曲角θＥＧを９０°以上とする）ことで、通路径を拡大することなく圧力損失を目標値まで低減することができることを見出した。

屈曲角に対する流量変化は、図１４のように直径が同じストレート管に比べ９０°エルボ管では４０％も低下するが、本装置の排気ガスの流速ならば、排気ガス通路が所定の管径であれば、屈曲角θＥＧを約１４０°にすればストレート管とほぼ同等流量となることが解った。

また、屈曲角θＥＧを広げると屈曲通路１ｂの曲げ支点ａが屈曲中心側に移動し傾斜通路１ｄの中心との距離Ｌ３が小さくなり回転軸５の中心軸との距離Ｌ２が小さくなる。

一方、回転軸３の中心軸上では絞り弁２と傾斜通路１ｄの外周とのクリアランスＬ４は、θＥＧの増加に対し変化が少なく回転軸３と５の軸中心間距離Ｌ１を総合的に小さくできるので、装置の小型化が図れる。

図１５のように、絞り弁２に対し吸気通路１ｃｂ側を流れる吸入空気は、吸気通路に突出した傾斜通路１ｄにより、図１６のように流れが二分化される。

二分化された吸入空気は傾斜通路１ｄの外周に沿って流れ、傾斜通路１ｄの下流側でまた合流するため合流部分には渦が生じ易く傾斜通路１ｄの外壁と吸気通路内壁をリブ１ｅでつなぐことにより整流することができる（渦の発生を抑制できる）。

また、ボディ１を鋳造、例えばアルミ鋳物やアルミダイカストで製造する場合、リブ
１ｅがあることにより屈曲通路１ｂの特にｂ点近傍への湯廻りが向上し鋳造欠陥を防止できる。

更に、排気ガス還流時の高温環境下では直管通路１ａが熱により変形し、直管通路１ａと回転軸５との軸中心がずれることが予想されるが、リブ１ｅは熱による直管通路１ａの変形量を抑えることにも有効である。その結果、図１７に示すように直管通路１ａに貫設した貫通孔に挿通される回転軸５の周りのクリアランス５Ａ，５Ｂを小さく設定できるので、制御弁４の閉弁時にこのクリアランスから吸気通路へ漏れ出す排気ガス量を少なくすることができる。

図１８及び図１９は直管通路１ａの中心を吸気通路１ｃの中心から排気ガス入り口１Ｂ側へオフセットした実施例を示す。

つまり、回転軸３の中心軸線を含んで空気流線方向に延びる平面３ａに対して、回転軸５の中心軸線を含んで直管通路１ａ内を流れる排気ガスの流線に添った方向に延びる平面５ａが平行で、且つ排気ガス入り口側にオフセットさせたものである。

具体的には直管通路１ａを排気ガス入り口１Ｂ位置方向にオフセットｇ１を取ることにより、吸気通路１ｃの直管通路１ａ外周における通路面積、特に流れの主流となる１ｃｆ側を大きくでき圧力損失が低減できる。

これにより、同一流量を確保しながら通路径φＤ０を小さくすることができ、装置の小型化が図れる。

一方、耐熱性を考慮した場合、還流排気ガスの温度が直接ボディー１０に伝わらないようにするためには、直管通路１ａと吸気通路１ｃ内壁との間に適度な隙間ｇ２を取り、空気の層を作ることが効果的である。

以下、本実施例の実施の態様をまとめると以下の通りである。

（実施態様１）
吸気通路内に排気ガスの一部を還流する排気ガス還流装置で、前記吸気通路内に排気ガス還流通路の一部が突出し、当該突出通路内に排気ガスの流量を調整する制御弁を配置し、また、前記吸気通路の還流通路上流側に吸気量または管内圧力を制御するためのバタフライ式吸気制御弁を初期位置（イニシャル位置）で全開状態に維持されるように配置した排気ガス還流装置において、前記吸気制御弁下流から前記排気ガス還流通路の突出し部までの吸気通路内の吸気流れを、弁の回転範囲内で前記吸気制御弁が弁体の整流作用を利用し、前記吸気制御弁の回転軸に対し吸気通路に直交する通路断面の投影開口面積が大きい側へ導くように傾くことを特徴とする排気ガス還流装置。

（実施態様２）
吸気通路内に排気ガスの一部を還流する排気ガス還流装置で、前記吸気通路内に排気ガス還流通路の一部が突出し、当該突出通路内に排気ガスの流量を調整するバタフライ式の制御弁を配置した排気ガス還流装置において、前記還流通路は吸気通路に突出したのち吸気通路の軸方向下流側に筒状体に延びる屈曲部を有し、前記排気ガス制御弁は前記屈曲部の下流に配置され、かつ排気ガスの流れ方向を弁の回転範囲内で前記排気ガス制御弁が弁体の整流作用を利用し、前記排気ガス制御弁の回転軸に対し前記屈曲部の曲げ中心側へ導くように傾くことを特徴とする排気ガス還流装置。

（実施態様３）
吸気通路内に排気ガスの一部を還流する排気ガス還流装置で、前記吸気通路内に排気ガス還流通路の一部が突出し、当該突出通路内に排気ガスの流量を調整する制御弁を配置した排気ガス還流装置において、前記還流通路は吸気通路に突出したのち吸気通路の軸方向下流側に筒状体に延びる屈曲部を有し、当該還流通路の下流開放端に段差を設けたことを特徴とする排気ガス還流装置。

（実施態様４）
実施態様３に記載したものにおいて、前記還流通路開放端は前記屈曲形状の曲げＲ外側の方が下流軸方向に長いことを特徴とする排気ガス還流装置。

（実施態様５）
吸気通路内に排気ガスの一部を還流する排気ガス還流装置で、前記吸気通路内に排気ガス還流通路の一部が突出し、当該突出通路内に排気ガスの流量を調整する制御弁を配置した排気ガス還流装置において、前記還流通路は吸気通路に突出したのち吸気通路の軸方向下流側に筒状体に延びる屈曲部を有し、この屈曲角度が内角９０°以上であることを特徴とする排気ガス還流装置。

（実施態様６）
吸気通路内に排気ガスの一部を還流する排気ガス還流装置で、前記吸気通路内に排気ガス還流通路の一部が突出し、当該突出通路内に排気ガスの流量を調整する制御弁を配置した排気ガス還流装置において、前記還流通路は吸気通路に突出したのち吸気通路の軸方向下流側に筒状体に延びる屈曲部を有し、当該屈曲部曲げＲ内側の還流通路外壁と吸気通路内壁との間をつなぐ、リブを設けたことを特徴とする排気ガス還流装置。

（実施態様７）
実施態様１に記載したものにおいて、前記排気ガス還流量制御弁の回転軸が前記吸気制御弁の回転軸に対し吸気通路の中心軸上からオフセットして配置されていることを特徴とする排気ガス還流装置。

実施態様１，２によれば、バタフライ式の吸気制御弁とバタフライ式の排気ガス制御弁の少なくともいずれかの回転方向を特定の方向に規定して、吸気通路の中において新気及び排気ガスがスムースに合流できる方向に新気及び排気ガスの流れを案内しているので流体の流れが安定し、還流量の制御のばらつきが減少し、応答性が向上する。

この実施例の場合、排気ガス通路が必ずしも傾斜通路で、構成されている必要はない。

また、絞り弁装置部分と、排気ガス制御装置部分とは独立した装置として構成することができる。

本発明になる排気ガス還流装置を備えたディーゼル機関の絞り弁装置の一実施例を示す部分断面斜視図。 本発明になる排気ガス還流装置を備えたディーゼル機関の絞り弁装置の一実施例を示すカバー側斜視図。 本発明になる排気ガス還流装置を備えたディーゼル機関の絞り弁装置の一実施例を示すモータ側斜視図。 本発明になる排気ガス還流装置を備えたディーゼル機関の絞り弁装置の一実施例を示す縦断面図。 図４のＰ矢視図。 図４とは逆の制御をした場合の排気ガス還流装置を備えたディーゼル機関の絞り弁装置の縦断面図。 図４と図６の絞り弁の開度に対する流量特性比較図。 本発明になる排気ガス還流装置を備えたディーゼル機関の絞り弁装置の排気ガス制御弁の動作を説明するための縦断面図。 図８のＱ矢視図。 図８とは逆の制御をした場合の排気ガス制御弁の動作を説明するための縦断面図。 図８と図１０の排気ガス制御弁の開度に対する流量特性比較図。 本発明になる排気ガス還流装置を備えたディーゼル機関の絞り弁装置の具体的構成を説明するための縦断面図。 本発明になる排気ガス還流装置を備えたディーゼル機関の絞り弁装置の具体的構成を説明するための縦断面図。 傾斜通路の通路導入角に対する排気ガス流量特性図。 本発明になる排気ガス還流装置を備えたディーゼル機関の絞り弁装置の具体的構成を説明するための縦断面図。 図１５のＡ−Ａ断面図。 図１５のＢ−Ｂ断面図。 本発明になる排気ガス還流装置を備えたディーゼル機関の絞り弁装置の別の実施例を示す縦断面図。 図１８のＲ矢視図。 本発明になる排気ガス還流装置を備えたディーゼル機関の絞り弁装置のカバーをはずした内部構造を示す図面。

符号の説明

１…空気取り入れ口、１ａ…直管通路、１ｂ…屈曲通路、１ｃ…吸気通路、１ｄ…傾斜通路、１ｅ…リブ、２…絞り弁、３，５…回転軸、４…制御弁、６…カバー、７…排気ガス導入用の管路部材。

Claims (20)

1. 吸気通路内に排気ガスの一部を戻す排気ガス還流装置において、排気ガスを前記吸気通路内に導く通路の一部が前記吸気通路内で軸方向に延びる直管通路部を備え、当該直管通路部と前記吸気通路の外部に位置する排気ガス通路とが前記吸気通路の上流側から下流側に向かう斜め通路で接続されていることを特徴とする排気ガス還流装置。
2. 請求項１に記載のものにおいて、前記排気ガスの戻し量を調整する制御バルブを前記直管通路部の内部に設置したことを特徴とする排気ガス還流装置。
3. 請求項２に記載のものにおいて、前記制御バルブがバタフライバルブで構成されており、当該制御バルブが固定された第１の軸が前記直管通路部を貫通し、さらに前記吸気通路を横切って前記吸気通路を形成する通路体の壁に回転可能に軸支されていることを特徴とする排気ガス還流装置。
4. 請求項３に記載のものにおいて、前記制御弁は閉動作時には当該制御弁の上流側が前記傾斜通路から遠ざかる方向に傾倒することを特徴とする排気ガス還流装置。
5. 請求項３に記載のものにおいて、前記制御バルブが固定された前記第１の軸が第１の減速歯車機構を介して第１のモータにより駆動されることを特徴とする排気ガス還流装置。
6. 請求項１乃至５のいずれかに記載したものにおいて、前記吸気通路と前記直管通路とが断面環状の筒状通路で構成された二重管形であることを特徴とする排気ガス還流装置。
7. 請求項１もしくは６のいずれかに記載したものにおいて、前記吸気通路の前記直管通路が位置する部位より上流の前記吸気通路内に当該吸気通路の断面積を制御する絞り弁が取り付けられていることを特徴とする排気ガス還流装置。
8. 請求項７に記載したものにおいて、前記絞り弁はバタフライバルブで構成されており、当該絞り弁が固定された第２の軸が前記吸気通路を形成する通路体の壁に回転可能に軸支されていることを特徴とする排気ガス還流装置。
9. 請求項８に記載したものにおいて、前記絞り弁は閉動作時において当該絞り弁の下流側部分が前記斜め通路から遠い側に位置するよう前記吸気通路の中心軸に対して傾斜することを特徴とする排気ガス還流装置。
10. 請求項９に記載のものにおいて、前記絞り弁と前記制御弁とは閉動作時には互いに逆方向に回転することを特徴とする排気ガス還流装置。
11. 請求項８乃至１０のいずれかに記載のものにおいて、前記第１の軸と第２の軸とは互いに平行に配置されていることを特徴とする排気ガス還流装置。
12. 請求項８に記載のものにおいて、前記第２の軸は第２の減速歯車機構を介して第２のモータで駆動され、前記絞り弁と前記制御弁の閉動作時には前記第１及び第２のモータの回転方向が互いに逆方向になることを特徴とする排気ガス還流装置。
13. 請求項１２に記載のものにおいて、前記第２の軸と前記絞り弁駆動用のモータの回転軸とは互いに回転方向が逆回転で、また前記第１の軸と前記制御弁駆動用のモータの回転軸とは互いに回転方向が逆回転になるよう前記第１，第２の減速歯車機構が各々配置されていることを特徴とする排気ガス還流装置。
14. 吸気通路内に設けた排気ガス通路としての直管通路内にバタフライ式の排気ガス制御弁を設け、
    当該直管通路と前記吸気通路の外部の排気ガス通路とを接続する接続通路が屈曲通路を介して接続されており、
    前記排気ガス制御弁は前記直管通路と前記屈曲通路とのつながり部下流において、前記排気ガス制御弁の開弁時に前記接続通路の排気ガス入り口に近い側の短通路部分と前記接続通路の排気ガス入り口側から遠い側の長通路部分とに通路を分けるように開弁動作することを特徴とする排気ガス還流装置。
15. 請求項１４に記載のものにおいて、前記制御弁は閉弁動作時にはその上流側部分が前記長通路部分側を閉じるように、下流側が前記短通路部分側を閉じるように回転制御されるよう回転方向が設定されていることを特徴とする排気ガス還流装置。
16. 請求項１４に記載のものにおいて、前記接続通路の上流の前記吸気通路内にバタフライ式の絞り弁が設けられており、
    当該絞り弁は閉弁動作時にはその下流側部分が接続通路から遠ざかる方向に傾倒するよう回転制御されることを特徴とする排気ガス還流装置。
17. 請求項１６に記載のものにおいて、前記排気ガス制御弁と前記絞り弁とは互いに平行に配置された回転軸に軸支されており、
    両回転軸は前記吸気通路壁面部に取付けられた一対のモータであって、それぞれの回転軸に平行に配置されているモータによって減速歯車機構を介して回転駆動されることを特徴とする排気ガス還流装置。
18. 吸気通路内に通常全開状態に保持され、排気ガスの還流時に閉じる絞り弁を備えたディーゼル機関の絞り弁装置であって、
    絞り弁の下流に前記請求項１乃至６及び１４に記載のいずれかの排気ガス還流装置を備えたディーゼル機関の絞り弁装置。
19. 請求項６若しくは１４のいずれかに記載したものにおいて、前記直管通路が前記吸気通路の中心軸線から前記排気ガスの入り口側にオフセットされている排気ガス還流装置。
20. 請求項１８の請求項６若しくは１４を引用する請求項に記載したものにおいて、前記直管通路が前記吸気通路の中心軸線から前記排気ガスの入り口側にオフセットされている排気ガス還流装置を備えたディーゼル機関の絞り弁装置。
    

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