JP2008057360A - Exhaust gas recirculation device of engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車用等のエンジンから排出された排気の一部を制御弁を介して各気筒の吸気ポートに導入するエンジンの排気還流装置に関する。 The present invention relates to an exhaust gas recirculation device for an engine that introduces a part of exhaust gas discharged from an engine for automobiles or the like into an intake port of each cylinder via a control valve.
自動車用のエンジンから排出される排気の一部を制御弁(排気還流制御弁)を介して各気筒の吸気ポートに導入するエンジンの排気還流装置であって、制御弁より下流側の排気還流通路をシリンダヘッドとシリンダブロックの合せ面に設けた気筒列方向の溝により形成したものが従来から知られている(例えば、特許文献1参照。)。 An exhaust gas recirculation device for an engine that introduces part of exhaust gas discharged from an engine for an automobile into an intake port of each cylinder via a control valve (exhaust gas recirculation control valve), and an exhaust gas recirculation passage downstream of the control valve Is formed by a groove in the cylinder row direction provided on the mating surface of the cylinder head and the cylinder block (for example, see Patent Document 1).
このようにシリンダヘッドとシリンダブロックの合せ面に気筒列方向の溝を設けることで、制御弁から各気筒の吸気ポートに至る下流側の排気還流通路を簡便に形成できる。そして、シリンダヘッドおよびシリンダブロックのウォータジャケットの近くを流れることにより、排気還流通路の冷却性が向上する。 Thus, by providing a groove in the cylinder row direction on the mating surface of the cylinder head and the cylinder block, an exhaust gas recirculation passage on the downstream side from the control valve to the intake port of each cylinder can be easily formed. The cooling performance of the exhaust gas recirculation passage is improved by flowing near the water jacket of the cylinder head and the cylinder block.
しかし、上記従来の技術は、制御弁より上流側の排気還流通路の冷却性を考慮したものではなく、排気ポートから導出された高温の還流排気の熱による制御弁の耐久性の悪化を防止することができない。 However, the above conventional technique does not consider the cooling performance of the exhaust gas recirculation passage upstream from the control valve, and prevents deterioration of the durability of the control valve due to the heat of the high-temperature recirculation exhaust gas derived from the exhaust port. I can't.
したがって、制御弁より下流側の排気還流通路をシリンダヘッドとシリンダブロックの合せ面の溝により形成するエンジンの排気還流装置の、制御弁より上流側の排気還流通路の冷却性を改善し、制御弁の耐久性を向上させることが課題である。 Therefore, the cooling performance of the exhaust gas recirculation passage upstream of the control valve of the engine exhaust gas recirculation device in which the exhaust gas recirculation passage downstream of the control valve is formed by the groove on the mating surface of the cylinder head and the cylinder block is improved. It is a problem to improve the durability of.
本発明のエンジンの排気還流装置は、上記課題を解決するもので、複数の気筒を列状に配置したシリンダブロックとシリンダブロックの頂部を覆うシリンダヘッドを備え、シリンダヘッドの気筒列方向に直交する幅方向の一側に各気筒の吸気ポートが形成されるとともに幅方向の他側に各気筒の排気ポートが形成され、シリンダブロックおよびシリンダヘッドに冷却水が循環するウォータジャケットが形成されたエンジン本体の、吸気ポート側におけるシリンダヘッドとシリンダブロックの合せ面の少なくともいずれか一方に、排気還流制御弁より下流側の排気還流通路を形成する気筒列方向の溝が設けられ、その溝を各気筒の吸気ポートに連通させる連通孔がシリンダヘッドに形成され、排気ポートから排出された排気の一部を還流排気として排気還流制御弁の開閉により排気還流通路を介して各気筒の吸気ポートに導入するエンジンの排気還流装置であって、制御弁がエンジン本体の気筒列方向一端側の外壁面に接続されて、該排気還流制御弁の排気導出口に、排気還流制御弁より下流側の排気還流通路を形成する気筒列方向の溝が連通し、エンジン本体のシリンダヘッドとシリンダブロックの合せ面の少なくともいずれか一方に、排気還流制御弁より上流側の排気還流通路を形成する溝が形成され、その溝が一端で排気還流制御弁の排気導入口に連通し、排気ボート側を気筒列方向に延びて、他端で気筒列の中間に位置する気筒若しくはそれより排気還流制御弁から遠い気筒の排気ポートに連通していることを特徴とする。 The exhaust gas recirculation device for an engine according to the present invention solves the above-described problem, and includes a cylinder block in which a plurality of cylinders are arranged in a row and a cylinder head that covers the top of the cylinder block, and is orthogonal to the cylinder row direction of the cylinder head. An engine body in which an intake port for each cylinder is formed on one side in the width direction, an exhaust port for each cylinder is formed on the other side in the width direction, and a water jacket in which cooling water circulates in the cylinder block and the cylinder head At least one of the mating surfaces of the cylinder head and the cylinder block on the intake port side is provided with a groove in the cylinder row direction that forms an exhaust gas recirculation passage downstream of the exhaust gas recirculation control valve. A communication hole communicating with the intake port is formed in the cylinder head, and a part of the exhaust discharged from the exhaust port is referred to as reflux exhaust. An exhaust gas recirculation device for an engine that is introduced into an intake port of each cylinder through an exhaust gas recirculation passage by opening and closing the exhaust gas recirculation control valve, and the control valve is connected to an outer wall surface on one end side in the cylinder row direction of the engine body, A groove in the cylinder row direction that forms an exhaust gas recirculation passage downstream of the exhaust gas recirculation control valve communicates with the exhaust outlet port of the exhaust gas recirculation control valve, and at least one of the mating surfaces of the cylinder head and the cylinder block of the engine body In addition, a groove that forms an exhaust gas recirculation passage upstream of the exhaust gas recirculation control valve is formed. The groove communicates at one end with the exhaust air inlet of the exhaust gas recirculation control valve, and the exhaust boat side extends in the cylinder row direction. It is characterized in that it communicates with the exhaust port of the cylinder located at the end of the cylinder row or the cylinder farther from the exhaust gas recirculation control valve.
このようにエンジンの排気還流装置を構成することで、排気ポートから導出された還流排気は、排気還流制御弁の上流側でシリンダヘッドとシリンダブロックの合せ面の少なくともいずれか一方に設けられた溝により形成される排気還流通路を流れ、エンジン本体のウォータジャケットを循環する冷却水によって冷却される。 By configuring the exhaust gas recirculation device of the engine in this manner, the recirculated exhaust gas that has been led out from the exhaust port is a groove provided on at least one of the mating surfaces of the cylinder head and the cylinder block on the upstream side of the exhaust gas recirculation control valve. Is cooled by cooling water flowing through the exhaust gas recirculation passage formed by the engine and circulating through the water jacket of the engine body.
そして、特に、その上流側の排気還流通路を形成する溝が、一端でエンジン本体の気筒列方向一端側の外壁面に接続された排気還流制御弁の排気導入口に連通し、排気ボート側を気筒列方向に延びて、他端で気筒列の中間に位置する気筒若しくはそれより排気還流制御弁から遠い気筒の排気ポートに連通する長い溝であることにより、上流側の排気還流通路の冷却性が向上して、還流排気の温度が効果的に低下し、排気還流制御弁の耐久性が向上する。 In particular, a groove forming an exhaust recirculation passage on the upstream side communicates with an exhaust inlet of an exhaust recirculation control valve connected to an outer wall surface at one end in the cylinder row direction of the engine body at one end, and Cooling performance of the exhaust gas recirculation passage on the upstream side is a long groove that extends in the direction of the cylinder row and communicates with the exhaust port of the cylinder located at the other end in the middle of the cylinder row or farther from the exhaust gas recirculation control valve. As a result, the temperature of the recirculated exhaust gas is effectively lowered, and the durability of the exhaust recirculation control valve is improved.
しかも、このように、排気還流制御弁より下流側の排気還流通路に加えて、上流側の排気還流通路をシリンダヘッドとシリンダブロックの合せ面のいずれか一方に形成した溝により形成することで、下流側の排気還流通路だけでなく、上流側の排気還流通路も、ほとんどの部分をエンジン本体の鋳造時に一挙に、簡便且つ効率的に形成することができる。 In addition, in this way, in addition to the exhaust gas recirculation passage downstream from the exhaust gas recirculation control valve, the upstream exhaust gas recirculation passage is formed by a groove formed on one of the mating surfaces of the cylinder head and the cylinder block. Not only the exhaust gas recirculation passage on the downstream side, but also the exhaust gas recirculation passage on the upstream side can be easily and efficiently formed at a time when casting the engine body.
上記エンジンの排気還流装置において、上流側の排気還流通路を形成する溝が他端で連通する排気ポートは、排気還流制御弁から最も遠い気筒の排気ポートとするのがよい。そうすることで、上流側の排気還流通路を長くしてエンジン本体のウォータジャケットによる冷却効果を一層高めることができ、還流排気の温度を一層効果的に低下させることができて、排気還流制御弁の耐久性が一層向上する。 In the engine exhaust gas recirculation device, the exhaust port in which the groove forming the upstream exhaust gas recirculation passage communicates with the other end is preferably the exhaust port of the cylinder farthest from the exhaust gas recirculation control valve. By doing so, the upstream exhaust gas recirculation passage can be lengthened to further enhance the cooling effect by the water jacket of the engine body, and the temperature of the recirculated exhaust gas can be lowered more effectively. Durability is further improved.
また、上流側の排気還流通路を形成する溝および下流側の排気還流通路を形成する溝は、シリンダヘッドをシリンダブロックに締結するヘッドボルト挿通用のヘッドボルト穴より外側に、ヘッドボルト穴に接近して形成するのがよい。そうすることで、溝はヘッドボルト締結位置に沿った部分ができ、シール性が安定する。 Further, the groove forming the upstream exhaust gas recirculation passage and the groove forming the downstream exhaust gas recirculation passage are closer to the head bolt hole outside the head bolt hole for inserting the head bolt for fastening the cylinder head to the cylinder block. It is good to form. By doing so, the groove is formed along the head bolt fastening position, and the sealing performance is stabilized.
また、このエンジンの排気還流装置は、排気還流制御弁をエンジン本体の気筒列方向一端側であるタイミング駆動機構とは反対側(後端側)の端壁に取り付けるとともに、その排気還流制御弁を取り付けたエンジン本体の端壁に、上流側の排気還流通路を形成する溝の端部を排気還流制御弁の排気導入口に連通させる上流側連通孔と、下流側の排気通路を形成する溝の端部を排気還流制御弁の排気導出口に連通させる下流側連通孔を形成するのがよい。そうすることで、吸気系および排気系のレイアウトを阻害することなく排気還流制御弁を安定配置でき、また、鋳造後に小加工で簡単に排気還流通路の残り部分を形成できる。 In addition, the exhaust gas recirculation device of the engine is provided with an exhaust gas recirculation control valve attached to an end wall on the opposite side (rear end side) to the timing drive mechanism on one end side in the cylinder row direction of the engine body. An upstream communication hole that communicates the end of the groove that forms the upstream exhaust gas recirculation passage with the exhaust inlet of the exhaust gas recirculation control valve, and a groove that forms the downstream exhaust gas passage on the end wall of the attached engine body It is preferable to form a downstream communication hole that communicates the end with the exhaust outlet of the exhaust gas recirculation control valve. By doing so, the exhaust gas recirculation control valve can be stably disposed without hindering the layout of the intake system and the exhaust system, and the remaining portion of the exhaust gas recirculation passage can be easily formed by small processing after casting.
このように、本発明によれば、排気還流制御弁より上流側の排気還流通路の冷却性を改善し還流排気の温度を効果的に低下させて排気還流制御弁の耐久性を向上させることができ、しかも、排気還流通路のほとんどの部分をパイプ等を用いることなくエンジン本体の鋳造時に一挙に、簡便且つ効率的に形成することができる。 Thus, according to the present invention, it is possible to improve the durability of the exhaust gas recirculation control valve by improving the cooling performance of the exhaust gas recirculation passage upstream of the exhaust gas recirculation control valve and effectively reducing the temperature of the recirculated exhaust gas. In addition, most of the exhaust gas recirculation passage can be easily and efficiently formed at the time of casting the engine body without using pipes or the like.
特に、上流側の排気還流通路を形成する溝を、排気還流制御弁から最も遠い気筒の排気ポートから還流排気を導入するよう構成することで、還流排気の温度を一層効果的に低下させ、排気還流制御弁の耐久性を一層向上させることができる。 In particular, the groove forming the upstream exhaust gas recirculation passage is configured to introduce the recirculated exhaust gas from the exhaust port of the cylinder farthest from the exhaust gas recirculation control valve, thereby reducing the temperature of the recirculated exhaust gas more effectively. The durability of the reflux control valve can be further improved.
また、特に、上流側の排気還流通路を形成する溝および下流側の排気還流通路を形成する溝をヘッドボルト穴より外側にヘッドボルト穴に接近して形成することにより、溝のシール性の安定性を高めることがする。 In particular, the groove that forms the upstream exhaust gas recirculation passage and the groove that forms the downstream exhaust gas recirculation passage are formed outside the head bolt hole and close to the head bolt hole, thereby stabilizing the groove sealing performance. To increase sex.
また、特に、排気還流制御弁をエンジン本体の後端側の端壁に取り付け、その端壁に上流側の排気還流通路を形成する溝の端部を排気還流制御弁の排気導入口に連通させる連通孔と、下流側排気通路を形成する溝の端部を排気還流制御弁の排気導出口に連通させる連通孔を形成することにより、吸気系および排気系のレイアウトを阻害することなく排気還流制御弁を安定配置でき、鋳造後に小加工で簡単に排気還流通路の残り部分を形成できる。 In particular, an exhaust gas recirculation control valve is attached to an end wall on the rear end side of the engine body, and an end portion of a groove forming an upstream exhaust gas recirculation passage is communicated with the exhaust gas inlet of the exhaust gas recirculation control valve. Exhaust gas recirculation control without obstructing the layout of the intake system and exhaust system by forming a communication hole and a communication hole that connects the end of the groove forming the downstream exhaust passage to the exhaust outlet of the exhaust gas recirculation control valve The valve can be stably arranged, and the remaining portion of the exhaust gas recirculation passage can be easily formed by small processing after casting.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1〜図3は、実施形態の一例を示している。図1は、シリンダヘッドの底面図、図2はシリンダヘッドの背面図、図3は図1のA−A断面図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 to 3 show an example of the embodiment. 1 is a bottom view of the cylinder head, FIG. 2 is a rear view of the cylinder head, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.
この実施形態のエンジンは、直列4気筒の水冷ガソリンエンジンで、第1乃至第4の4つの気筒♯1〜♯4を平行配置で列状に形成するシリンダブロック1と、このシリンダブロック1の頂部を覆うシリンダヘッド2とでエンジン本体が構成され、シリンダブロック1およびシリンダヘッド2には、それぞれ、冷却水が循環するウォータジャケット3,4が形成されている。
The engine of this embodiment is an in-line four-cylinder water-cooled gasoline engine, and a
シリンダヘッド2は、下面に、各気筒♯1〜♯4の燃焼室凹部5が形成され、それら燃焼室凹部5の周囲のシリンダブロック1との合せ面に、各気筒♯1〜♯4のボア輪郭の外側に沿う配置で、シリンダブロック1側およびシリンダヘッド2側のウォータジャケット3,4を図示しないメタルガスケットの孔を介して連通させる複数の開口部6が設けられている。
The
また、シリンダヘッド2には、気筒列方向に直交する幅方向の一側に各気筒♯1〜♯4の吸気ポート7が形成され、該幅方向の他側に各気筒♯1〜♯4の排気ポート8が形成されている。
Further, the
また、シリンダヘッド2には、各気筒♯1〜♯4のボア輪郭の周囲4箇所となる配置で、シリンダヘッド2をシリンダブロック1に締結するヘッドボルト挿通用のヘッドボルト穴9が設けられている。
Further, the
シリンダヘッド2には、エンジン本体の気筒列方向一端側であるタイミング駆動機構とは反対側(後端側)の端壁の吸気ポート7側寄りの位置に、その外壁面に接続する配置で、排気ポート8から導出された排気の一部を還流排気として各気筒♯1〜♯4の吸気ポート7に導入する排気還流装置のEGR弁10(排気還流制御弁)が取り付けられる。
The
そして、EGR弁10より上流側の排気還流通路として、シリンダヘッド2のシリンダブロック1との合せ面に溝11が形成されている。
A
この溝11は、EGR弁10が取り付けられたヘッド後端側の吸気ポート7寄りの位置を一端として、ヘッド後端面に沿って幅方向に排気ポート8側まで延び、次いで、排気ポート8側を各気筒♯1〜♯4のボア輪郭周囲のヘッドボルト穴9より外側で、ヘッドボルト穴9に接近して、一部がヘッドボルト締結位置に沿う配置で気筒列方向に延びて、他端がEGR弁10から最も遠い第1気筒♯1の排気ポート8の直下に達している。そして、この溝11の先端部(他端)を第1気筒♯1の排気ポート8に連通させるよう、シリンダヘッド2に連通孔12が形成されている。
The
また、EGR弁10より下流側の排気還流通路として、吸気ポート7側におけるシリンダヘッド2のシリンダブロック1との合せ面に気筒列方向に延びる溝13が形成されている。
Further, as an exhaust gas recirculation passage downstream of the
この溝13は、吸気ポート7側を各気筒♯1〜♯4のボア輪郭周囲のヘッドボルト穴9より外側で、ヘッドボルト穴9に接近して、一部がヘッドボルト締結位置に沿う配置で、EGR弁10が取り付けられたヘッド後端側の吸気ポート7寄りの位置を一端として気筒列方向に延び、他端がEGR弁10から最も遠い第1気筒♯1の吸気ポート7の直下に達している。そして、この溝13を各気筒♯1〜♯4の吸気ポート7直下の4箇所でそれぞれの吸気ポート7に連通させるよう、シリンダヘッド2に連通孔14が形成されている。
This
これら上流側および下流側の排気還流通路を形成する溝11,13および連通孔12,14は、エンジン本体の鋳造時に同時に成形される。
The
そして、シリンダヘッド2の後端壁には、EGR弁10が取り付けられる位置に、上流側の排気還流通路を形成する溝11の端部を気筒列方向にEGR弁10の排気導入口に連通させる導入側連通孔15と、下流側の排気通路を形成する溝13の端部を気筒列方向にEGR弁10の排気導出口に連通させる導出側連通孔16が、導入側連通孔15が下側で導出側連通孔16が上側となる配置で上下平行に形成されている。これら導入側連通孔15および導出側連通孔16は、導入側連通孔15が気筒列方向に比較的短く、導出側連通孔16が比較的長い。そして、上流側の排気還流通路を形成する溝11と下流側の排気還流通路を形成する溝13が、気筒列方向に相互にずれた位置でそれぞれ連通孔17,18を介して導入側連通孔15および導出側連通孔16に連通している。
The end of the
これら導入側連通孔15、導出側連通孔16、および連通孔17,18は、いずれも鋳造後に機械加工で形成される。 These introduction side communication holes 15, lead-out side communication holes 16, and communication holes 17 and 18 are all formed by machining after casting.
このようにエンジンの排気還流装置を構成することで、還流排気はEGR弁10から最も遠い第1気筒♯1の排気ポート8から導出されて、シリンダヘッド2のシリンダブロック1との合せ面に設けられた溝11により形成される長い排気還流通路を流れ、ウォータジャケット4を循環する冷却水により冷却されたシリンダヘッド2への熱放散により、EGR弁10の耐久性を損なわない程度に温度が低下してEGR弁10に導入される。そして、還流排気は、EGR弁10の開閉により下流側でもシリンダヘッド2のシリンダブロック1との合せ面に設けられた溝13により形成される排気還流通路に流れ、吸気ポート7側でシリンダヘッド2への熱放散により更に温度が低下して、連通孔14を介し各気筒♯1〜♯4の吸気ポート7に導入される。
By configuring the exhaust gas recirculation device of the engine in this way, the recirculated exhaust gas is led out from the
なお、この実施形態は、還流排気をEGR弁10から最も遠い第1気筒♯1の排気ポート8から上流側の排気還流通路に導出するよう、先端が第1気筒♯1の排気ポート8に連通する溝11を形成した例であり、還流排気を冷却するためにはこれが最善であるが、この溝11は、先端が少なくとも気筒列の中間に位置する気筒若しくはそれより制御弁から遠い気筒の排気ポートに連通するものであればよく、適宜設計変更が可能である。
In this embodiment, the tip communicates with the
図4は、上記実施形態の変形例を示すシリンダヘッドの断面図である。
この例は、上流側の排気還流通路を、シリンダヘッド2側の合せ面に設けた溝11Aとシリンダブロック1側の合せ面に設けた溝11Bとで構成し、下流側の排気還流通路も、シリンダヘッド2側の合せ面に設けた溝13Aとシリンダブロック1側の合せ面に設けた溝13Bとで構成したものである。その他の構成は図1〜図3に示す実施形態のものと同様である。この場合、還流排気はシリンダヘッド2側とシリンダブロック1側の両方への熱放散によりより効率的に温度が低下する。
FIG. 4 is a cross-sectional view of a cylinder head showing a modification of the above embodiment.
In this example, the upstream exhaust gas recirculation passage is constituted by a
その他、上流側および下流側の排気通路を構成する溝を、いずれもシリンダブロック側に設けることもできる。また、上流側および下流側の排気通路を構成する溝の一方をシリンダヘッド側に設け、他方をシリンダブロック側に設けることもできる。本発明は、その他様々な態様で実施することが可能である。 In addition, the grooves constituting the upstream and downstream exhaust passages can both be provided on the cylinder block side. Also, one of the grooves constituting the upstream and downstream exhaust passages can be provided on the cylinder head side, and the other can be provided on the cylinder block side. The present invention can be implemented in various other modes.
1 シリンダブロック
2 シリンダヘッド
3、4 ウォータジャケット
7 吸気ポート
8 排気ポート
9 ヘッドボルト穴
10 EGR弁(排気還流制御弁)
11、11A、11B 溝(上流側の排気還流通路)
12 連通孔
13、13A、13B 溝(下流側の排気還流通路)
14 連通孔
15 導入側連通孔
16 導出側連通孔
17、18 連通孔
♯1〜♯4 気筒(第1気筒〜第4気筒)
DESCRIPTION OF
11, 11A, 11B Groove (upstream exhaust recirculation passage)
12
14
Claims (4)
前記排気還流制御弁が前記エンジン本体の気筒列方向一端側の外壁面に接続されて、該排気還流制御弁の排気導出口に前記溝が連通し、
前記エンジン本体の前記シリンダヘッドと前記シリンダブロックの合せ面の少なくともいずれか一方に、前記排気還流制御弁より上流側の排気還流通路を形成する溝が形成され、該溝が一端で前記排気還流制御弁の排気導入口に連通し、排気ボート側を気筒列方向に延びて、他端で気筒列の中間に位置する気筒若しくはそれより前記排気還流制御弁から遠い気筒の排気ポートに連通していることを特徴とするエンジンの排気還流装置。 A cylinder block having a plurality of cylinders arranged in a row and a cylinder head covering the top of the cylinder block, and an intake port for each cylinder is formed on one side in the width direction perpendicular to the cylinder row direction of the cylinder head The cylinder head and the cylinder block on the intake port side of the engine body in which an exhaust port of each cylinder is formed on the other side in the width direction and a water jacket in which cooling water circulates is formed in the cylinder block and the cylinder head. A cylinder row direction groove that forms an exhaust gas recirculation passage on the downstream side of the exhaust gas recirculation control valve is provided on at least one of the mating surfaces, and a communication hole that communicates the groove with an intake port of each cylinder is provided in the cylinder head A part of the exhaust discharged from the exhaust port is used as a recirculation exhaust to open and close the exhaust recirculation control valve Ri A exhaust gas recirculation system for an engine to be introduced into the intake port of each cylinder through the exhaust gas recirculation passage,
The exhaust gas recirculation control valve is connected to an outer wall surface on one end side in the cylinder row direction of the engine body, and the groove communicates with an exhaust outlet of the exhaust gas recirculation control valve;
A groove that forms an exhaust gas recirculation passage upstream of the exhaust gas recirculation control valve is formed in at least one of the mating surfaces of the cylinder head and the cylinder block of the engine body, and the groove is at one end of the exhaust gas recirculation control. Communicating with the exhaust introduction port of the valve, extending the exhaust boat side in the cylinder row direction, and communicating with the exhaust port of the cylinder located at the other end in the middle of the cylinder row or a cylinder farther from the exhaust gas recirculation control valve An exhaust gas recirculation device for an engine.
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