JP2018123779A - Ｅｇｒバルブとｅｇｒクーラの結合構造 - Google Patents

Abstract

【課題】ＥＧＲバルブに加熱手段を設けることなく、冷間始動時にＥＧＲクーラからＥＧＲバルブへＥＧＲガスが流れても、ＥＧＲバルブの流路にて凝縮水の発生を抑えること。【解決手段】ＥＧＲバルブ3とＥＧＲクーラ4が一体的に結合される。ＥＧＲクーラ4は、ハウジング11、熱交換部12、熱交換部12より下流にてハウジング11に設けられる下流側流路11b、下流側流路11bからＥＧＲガスを外部へ導出するＥＧＲガス出口11cを含む。熱交換部12は、冷却水とＥＧＲガスとの間で熱交換が行われる。ＥＧＲバルブ3は、ＥＧＲガスの流路23aと流量制御部24を含む。ＥＧＲバルブ3が下流側流路11bに直接結合される。ＥＧＲバルブ3は、流路23a及び流量制御部24が下流側流路11bの中に収容される。熱交換部12から下流側流路11bへ流れたＥＧＲガスは、ＥＧＲバルブ3の流路23a及び流量制御部24を通過してから、ＥＧＲガス出口11dを介して外部へ流出する。【選択図】図３

Description

この発明は、ＥＧＲガス流量を調節するためのＥＧＲバルブと、ＥＧＲガスを冷却するためのＥＧＲクーラとに係り、ＥＧＲバルブとＥＧＲクーラの結合構造に関する。

従来、この種の技術として、例えば、下記の特許文献１に記載される「排気用熱交換装置」が知られている。この装置は、ＥＧＲ通路に設けられるＥＧＲバルブとＥＧＲクーラが一体に結合され、モジュール化されている。ここで、ＥＧＲクーラには、熱交換部で冷却されたＥＧＲガスを導出する出口（クーラ出口）が流路（クーラ流路）の下流側端部（クーラ下流側端部）に設けられる。ＥＧＲバルブには、クーラ出口から導出されるＥＧＲガスを導入する入口（バルブ入口）が流路の上流側端部（バルブ上流側端部）に設けられる。ＥＧＲクーラとＥＧＲバルブは、これらクーラ下流側端部とバルブ上流側端部とにより結合される。この結合によりクーラ出口とバルブ入口が連通する。この装置は、一体化されたＥＧＲバルブ及びＥＧＲクーラの耐振強度を向上させるために、ＥＧＲバルブとＥＧＲクーラが相対的に動くように結合されている。また、ＥＧＲクーラは、第１ブラケットを介してエンジンに固定され、ＥＧＲバルブは第２ブラケットを介してエンジンに固定される。また、第１ブラケット及び第２ブラケットは、ＥＧＲバルブとＥＧＲクーラの結合部を跨いで一体に形成される。

特開２０１６−１６６５４８号公報

ところが、特許文献１に記載の装置では、エンジンの冷間始動後にＥＧＲバルブが開弁され、ＥＧＲクーラからＥＧＲバルブへＥＧＲガスが流れるが、露点温度に達していないＥＧＲバルブの流路においては、ＥＧＲガスが冷やされて凝縮水が発生するおそれがあった。このような凝縮水の発生を防止するために、ＥＧＲバルブの流路周りに温水通路や温水パイプなどの過熱手段を設けてＥＧＲバルブを暖機することが考えられる。しかしながら、ＥＧＲバルブや装置が重量化、大型化、高コスト化する傾向がある。

一方、この装置では、バルブ上流側端部がクーラ下流側端部に結合されるので、装置長手方向の寸法が、ＥＧＲバルブ長手方向の寸法とＥＧＲクーラ長手方向の寸法との合計となってしまう。そのため、装置が大型化するばかりでなく、装置の耐振性が悪化するおそれがあった。この耐振強度を得るために第１及び第２のブラケットが設けられるが、それらブラケットの分だけ装置の体格が更に大きくなり、コストアップにつながることになった。

この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、ＥＧＲバルブに加熱手段を特に設ける必要がなく、エンジンの冷間始動時にＥＧＲクーラからＥＧＲバルブへＥＧＲガスが流れても、ＥＧＲバルブの流路における凝縮水の発生を抑えることを可能としたＥＧＲバルブとＥＧＲクーラの結合構造を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、ＥＧＲバルブとＥＧＲクーラを一体的に結合する結合構造であって、ＥＧＲクーラは、ハウジングと、ハウジングの中に設けられる熱交換部と、熱交換部より下流にてハウジングに設けられるＥＧＲガスの下流側流路と、下流側流路に設けられ、ＥＧＲガスを外部へ導出するためのＥＧＲガス出口とを含み、熱交換部は、エンジンの冷却水とＥＧＲガスが通過して冷却水とＥＧＲガスとの間で熱交換が行われるように構成され、ＥＧＲバルブは、ＥＧＲガスの流路と、流路に設けられ、ＥＧＲガスの流量を制御するための流量制御部とを含み、ＥＧＲバルブがＥＧＲクーラの下流側流路に直接結合されるＥＧＲバルブとＥＧＲクーラの結合構造において、ＥＧＲバルブは、流路及び流量制御部の少なくとも一部が、ＥＧＲクーラの下流側流路の中に収容され、熱交換部を通過して下流側流路へ流れたＥＧＲガスが、ＥＧＲバルブの流路及び流量制御部を通過してから、ＥＧＲガス出口を介して外部へ流出するように構成されることを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、ＥＧＲクーラでは、ハウジングの中に設けられる熱交換部にエンジンの冷却水が流れる。この冷却水は、エンジンが暖機されるのに伴い温められて温水となるので、ハウジングやその下流側流路が温水からの受熱により温められることになる。また、ＥＧＲバルブの流路及び流量制御部の少なくとも一部が、ＥＧＲクーラの下流側流路の中に収容されるので、ＥＧＲバルブの流路及び流量制御部の少なくとも一部が、下流側流路からの受熱により温められ、その温度が露点温度以上となる。

上記目的を達成するために、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、ＥＧＲバルブとＥＧＲクーラが結合された状態で、ＥＧＲバルブの中心軸線がＥＧＲクーラの中心軸線から上方へずれて配置されることを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項１に記載の発明の作用に加え、ＥＧＲバルブの中心軸線がＥＧＲクーラの中心軸線から上方へずれて配置されるので、ＥＧＲクーラの下流側流路で凝縮水が発生したとしても、その凝縮水がＥＧＲバルブの流路へ流れ下ることがない。

上記目的を達成するために、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、ＥＧＲバルブは、流路及び流量制御部を含むバルブ部と、流量制御部を駆動するためのモータを含むモータ部とを備え、バルブ部とモータ部が直列に配置され、ＥＧＲバルブとＥＧＲクーラが結合された状態で、バルブ部がＥＧＲクーラの下流側流路の中に収容され、モータ部がＥＧＲクーラの下流側流路の端部に直接結合されることを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項１又は２に記載の発明の作用に加え、ＥＧＲバルブは比較的重量のあるモータ部がバルブ部に直列に配置される。ここで、バルブ部がＥＧＲクーラの下流側流路の中に収容され、モータ部が下流側流路の端部に直接結合されるので、モータ部の重心が下流側流路（との結合部）に近付けられる。

上記目的を達成するために、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、ＥＧＲバルブは、バルブ部とモータ部との間の外周にバルブフランジを含み、ＥＧＲクーラは、下流側流路の端部にクーラフランジを含み、バルブフランジとクーラフランジが互いに接合されて締結されることを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項３に記載の発明の作用に加え、ＥＧＲバルブの外周に設けられるバルブフランジと、ＥＧＲクーラの下流側流路の端部に設けられるクーラフランジとが互いに接合されて締結されるので、ＥＧＲバルブがＥＧＲクーラに強固に固定される。

請求項１に記載の発明によれば、ＥＧＲバルブに加熱手段を特に設ける必要がなく、エンジンの冷間始動時にＥＧＲクーラからＥＧＲバルブへＥＧＲガスが流れても、ＥＧＲバルブの流路における凝縮水の発生を抑えることができる。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、ＥＧＲバルブを、ＥＧＲクーラで発生した凝縮水の侵入から保護することができる。

請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の発明の効果に加え、一体に結合されたＥＧＲバルブとＥＧＲクーラがエンジン等の振動を受けて振動しても、ＥＧＲバルブのモータ部の振幅を小さく抑えることができ、ＥＧＲバルブの耐振性を確保することができる。

請求項４に記載の発明によれば、請求項３に記載の発明の効果に加え、エンジン等の振動に対しＥＧＲバルブとＥＧＲクーラとの結合を安定的に保つことができ、モジュール化されたＥＧＲバルブとＥＧＲクーラとの耐振強度を高めることができる。

一実施形態に係り、ＥＧＲモジュールの吸気マニホールドに対する取り付け状態を示す斜視図。 一実施形態に係り、ＥＧＲモジュールの正面側を示す斜視図。 一実施形態に係り、ＥＧＲモジュールの一部を切断して示す正面図。 一実施形態に係り、図３のＥＧＲモジュールの一部であって、ＥＧＲバルブとＥＧＲクーラを分解して示す断面図。

以下、本発明のＥＧＲバルブとＥＧＲクーラの結合構造を具体化した一実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。

図１に、ＥＧＲモジュール１の吸気マニホールド２に対する取り付け状態を斜視図により示す。このＥＧＲモジュール１は、エンジンから排出される排気の一部をＥＧＲガスとしてエンジンへ還流するためのＥＧＲ装置を構成する一要素である。ＥＧＲモジュール１は、ＥＧＲガス流量を調節するためのＥＧＲバルブ３と、ＥＧＲガスを冷却するためのＥＧＲクーラ４とを一体に結合して構成される。ＥＧＲモジュール１は、吸気マニホールド２の近傍に配置され、吸気マニホールド２及びエンジン（図示略）に対し支持される。ＥＧＲクーラ４の上流側（左側）端部には、上流側のクーラフランジ１１ｅが設けられる。そのフランジ１１ｅには、ＥＧＲ通路５の下流側フランジ５ａが接続される。ＥＧＲ通路５の上流側端は、エンジンの排気通路（図示略）に接続される。そして、ＥＧＲ通路５からＥＧＲクーラ４へ流れて冷却されるＥＧＲガスは、ＥＧＲバルブ３を通過してから分配通路６を介して吸気マニホールド２の各分岐通路７へ分配供給される。

図２に、ＥＧＲモジュール１の正面側を斜視図により示す。図３に、ＥＧＲモジュール１の一部を切断した正面図により示す。図４に、図３のＥＧＲモジュール１の一部であって、ＥＧＲバルブ３とＥＧＲクーラ４を分解して断面図により示す。図２〜図４に示すように、ＥＧＲクーラ４は、クーラハウジング１１と、クーラハウジング１１の中に設けられる熱交換部１２と、熱交換部１２より上流にてクーラハウジング１１に設けられるＥＧＲガスの上流側流路１１ａと、熱交換部１２より下流にてクーラハウジング１１に設けられるＥＧＲガスの下流側流路１１ｂと、下流側流路１１ｂに設けられ、ＥＧＲガスを外部へ導出するためのＥＧＲガス出口１１ｃ及び出口通路１１ｄとを含む。上流側流路１１ａの端部には上流側のクーラフランジ１１ｅが設けられ、下流側流路１１ｂの端部には、下流側のクーラフランジ１１ｆが設けられる。出口通路１１ｄの端部には、出口フランジ１１ｇが設けられる。図１に示すように、出口フランジ１１ｇは分配通路６に接続される。周知のように、熱交換部１２は、エンジンの冷却水とＥＧＲガスが通過して冷却水とＥＧＲガスとの間で熱交換が行われるように構成される。ＥＧＲバルブ３は、ＥＧＲクーラ４の下流側流路１１ｂに直接結合される。そして、クーラハウジング１１の外側には、熱交換部１２へ冷却水を導入する導入管継手１１ｈと、熱交換部１２から冷却水を導出する導出管継手１１ｉが設けられる。

図２〜図４に示すように、ＥＧＲバルブ３は、バルブ部２１とモータ部２２とを備え、バルブ部２１とモータ部２２とが直列に配置される。バルブ部２１は、筒状のバルブハウジング２３と、そのハウジング２３に設けられるＥＧＲガスの流路２３ａと、その流路２３ａに設けられ、ＥＧＲガス流量を制御するための流量制御部２４とを含む。流量制御部２４は、弁座２５と、弁座２５に着座可能（開閉可能）に設けられる弁体２６と、弁体２６から伸びる弁軸２７とを含む。モータ部２２は、流量制御部２４を、すなわち弁体２６を弁軸２７を介して駆動するためのモータ２８と、モータ２８に接続される配線端子（図示略）を有するコネクタ２９とを含む。ここで、モータ２８は、周知の構成を有することから、詳しい説明を省略する。

図２〜図４に示すように、ＥＧＲバルブ３は、バルブ部２１の大部分が、ＥＧＲクーラ４の下流側流路１１ｂの中に収容される。すなわち、バルブ部２１を構成するバルブハウジング２３が、下流側流路１１ｂの中に緩く嵌め入れられる（ドロップインされる）。この状態で、バルブハウジング２３の流路２３ａに形成された出口２３ｂが、ＥＧＲガス出口１１ｃに連通する。これにより、ＥＧＲクーラ４にて、熱交換部１２を通過して下流側流路１１ｂへ流れたＥＧＲガスが、ＥＧＲバルブ３の流路２３ａ及び流量制御部２４を通過してから、ＥＧＲガス出口１１ｃ及び出口通路１１ｄを介して分配通路６へ流出するようになっている。

図２〜図４に示すように、ＥＧＲバルブ３のバルブ部２１の大部分がＥＧＲクーラ４の下流側流路１１ｂの中に収容された状態で、モータ部２２は下流側流路１１ｂの端部に直接結合される。すなわち、ＥＧＲバルブ３は、バルブ部２１とモータ部２２との間のバルブハウジング２３の外周にバルブフランジ２３ｃが設けられる。そして、このバルブフランジ２３ｃとクーラフランジ１１ｆが、Ｏリング３２を介して互いに接合されてボルト３０により締結される。

ここで、図３、図４に示すように、ＥＧＲバルブ３のバルブハウジング２３の端部と、ＥＧＲクーラ４の下流側流路１１ｂとの間には、両者２３，１１ｂの間を封止するための筒状のシール部材３１が設けられる。また、図１に示すように、ＥＧＲモジュール１が、吸気マニホールド２の近傍に配置された状態では、図２に示すように、ＥＧＲバルブ３の中心軸線Ｌ１がＥＧＲクーラ４の中心軸線Ｌ２から上方へずれて配置される。

以上説明したこの実施形態におけるＥＧＲバルブとＥＧＲクーラの結合構造によれば、エンジンの始動が開始されると、ＥＧＲクーラ４では、クーラハウジング１１の中に設けられる熱交換部１２にエンジンの冷却水が流れる。この冷却水は、エンジンが暖機されるのに伴い温められて温水となるので、クーラハウジング１１やその下流側流路１１ｂが温水からの受熱により温められることになる。また、ＥＧＲバルブ３の流路２３ａと流量制御部２４がＥＧＲクーラ４の下流側流路１１ｂの中に収容されるので、それら流路２３ａ及び流量制御部２４の両方が、下流側流路１１ｂからの受熱により温められ、その温度が露点温度以上となる。ここで、通常、エンジンの冷間始動時には、ＥＧＲバルブ３は、エンジンの暖機が完了してから開弁されるようになっている。従って、エンジンの冷間始動時には、ＥＧＲクーラ４の下流側流路１１ｂが温水からの受熱により温められ、ＥＧＲバルブ３の流路２３ａ及び流量制御部２４が下流側流路１１ｂからの受熱により温められるようになってから、ＥＧＲクーラ４からＥＧＲバルブ３へＥＧＲガスが流れることになる。このため、エンジンの冷間始動時にＥＧＲクーラ４からＥＧＲバルブ３へＥＧＲガスが流れても、ＥＧＲバルブ３の流路２３ａにおける凝縮水の発生を抑えることができる。

ここで、ＥＧＲバルブ３では、ＥＧＲクーラ４からの受熱により凝縮水の発生を抑えることができるので、ＥＧＲバルブ３に温水通路や温水パイプなどの加熱手段を特に設ける必要がなくなる。このため、ＥＧＲバルブ３及びＥＧＲモジュール１の軽量化、コンパクト化及び低コスト化を図ることができる。

この実施形態の構成によれば、ＥＧＲモジュール１が吸気マニホールド２の近傍に配置された状態において、ＥＧＲバルブ３の中心軸線Ｌ１がＥＧＲクーラ４の中心軸線Ｌ４から上方へずれて配置される。従って、ＥＧＲクーラ４の下流側流路１１ｂで凝縮水が発生したとしても、その凝縮水がＥＧＲバルブ３の流路２３ａへ流れ下ることがない。このため、ＥＧＲバルブ３を、ＥＧＲクーラ４で発生した凝縮水の侵入から保護することができる。

この実施形態の構成によれば、ＥＧＲバルブ３は比較的重量のあるモータ部２２がバルブ部２１に直列に配置される。ここで、バルブ部２１がＥＧＲクーラ４の下流側流路１１ｂの中に収容され、モータ部２２が下流側流路１１ｂの端部に直接結合されるので、モータ部２２の重心が下流側流路１１ｂ（との結合部）に近付けられる。このため、ＥＧＲモジュール１がエンジン等の振動を受けて振動しても、ＥＧＲバルブ３のモータ部２２の振幅を小さく抑えることができ、ＥＧＲバルブ３の耐振性を確保することができる。また、ＥＧＲモジュール１の長手方向の寸法を短くすることができ、ＥＧＲモジュール１のコンパクト化を図ることができる。

この実施形態の構成によれば、ＥＧＲバルブ３の外周に設けられるバルブフランジ２３ｃと、ＥＧＲクーラ４の下流側流路１１ｂの端部に設けられるクーラフランジ１１ｆとが互いに接合されて締結されるので、ＥＧＲバルブ３がＥＧＲクーラ４に強固に固定される。このため、エンジン等の振動に対しＥＧＲバルブ３とＥＧＲクーラ４との結合を安定的に保つことができ、ＥＧＲモジュール１の耐振強度を高めることができる。この結果、従来例とは異なり、ＥＧＲモジュール１に対し、耐振強度を得るためのブラケットを設ける必要がない。

この実施形態の構成によれば、バルブハウジング２３の端部と下流側流路１１ｂとの間にシール部材３１が設けられるので、下流側流路１１ｂとＥＧＲガス出口１１ｃとの間が封止される。このため、下流側流路１１ｂからＥＧＲガス出口１１ｃへのＥＧＲガス漏れを防止することができ、ＥＧＲバルブ３によるＥＧＲガス流量の制御性を確保することができる。

なお、この発明は前記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で構成の一部を適宜変更して実施することもできる。

前記実施形態では、ＥＧＲバルブ３のバルブ部２１の大部分（流路２３ａ及び流量制御部２４を含む。）をＥＧＲクーラ４の下流側流路１１ｂの中に収容したが、流路及び流量制御部の一部を下流側流路の中に収容するようにしてもよい。

この発明は、ＥＧＲ通路にＥＧＲクーラとＥＧＲバルブを設けてなるＥＧＲ装置に利用することができる。

１ ＥＧＲモジュール
３ ＥＧＲバルブ
４ ＥＧＲクーラ
１１ クーラハウジング（ハウジング）
１１ｂ 下流側流路
１１ｃ ＥＧＲガス出口
１１ｄ 出口通路
１１ｆ クーラフランジ
１２ 熱交換部
２１ バルブ部
２２ モータ部
２３ バルブハウジング
２３ａ 流路
２３ｃ バルブフランジ
２４ 流量制御部
２５ 弁座
２６ 弁体
２７ 弁軸
２８ モータ
３０ ボルト
Ｌ１ 中心軸線（ＥＧＲバルブの）
Ｌ２ 中心軸線（ＥＧＲクーラの）

Claims (4)

1. ＥＧＲバルブとＥＧＲクーラを一体的に結合する結合構造であって、
   前記ＥＧＲクーラは、ハウジングと、前記ハウジングの中に設けられる熱交換部と、前記熱交換部より下流にて前記ハウジングに設けられるＥＧＲガスの下流側流路と、前記下流側流路に設けられ、前記ＥＧＲガスを外部へ導出するためのＥＧＲガス出口とを含み、前記熱交換部は、エンジンの冷却水と前記ＥＧＲガスが通過して前記冷却水と前記ＥＧＲガスとの間で熱交換が行われるように構成され、
   前記ＥＧＲバルブは、前記ＥＧＲガスの流路と、前記流路に設けられ、前記ＥＧＲガスの流量を制御するための流量制御部とを含み、
   前記ＥＧＲバルブが前記ＥＧＲクーラの前記下流側流路に直接結合されるＥＧＲバルブとＥＧＲクーラの結合構造において、
   前記ＥＧＲバルブは、前記流路及び前記流量制御部の少なくとも一部が、前記ＥＧＲクーラの前記下流側流路の中に収容され、前記熱交換部を通過して前記下流側流路へ流れた前記ＥＧＲガスが、前記ＥＧＲバルブの前記流路及び前記流量制御部を通過してから、前記ＥＧＲガス出口を介して外部へ流出するように構成されることを特徴とするＥＧＲバルブとＥＧＲクーラの結合構造。
2. 前記ＥＧＲバルブと前記ＥＧＲクーラが結合された状態で、前記ＥＧＲバルブの中心軸線が前記ＥＧＲクーラの中心軸線から上方へずれて配置されることを特徴とする請求項１に記載のＥＧＲバルブとＥＧＲクーラの結合構造。
3. 前記ＥＧＲバルブは、前記流路及び前記流量制御部を含むバルブ部と、前記流量制御部を駆動するためのモータを含むモータ部とを備え、前記バルブ部と前記モータ部が直列に配置され、
   前記ＥＧＲバルブと前記ＥＧＲクーラが結合された状態で、前記バルブ部が前記ＥＧＲクーラの前記下流側流路の中に収容され、前記モータ部が前記ＥＧＲクーラの前記下流側流路の端部に直接結合される
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のＥＧＲバルブとＥＧＲクーラの結合構造。
4. 前記ＥＧＲバルブは、前記バルブ部と前記モータ部との間の外周にバルブフランジを含み、前記ＥＧＲクーラは、前記下流側流路の端部にクーラフランジを含み、前記バルブフランジと前記クーラフランジが互いに接合されて締結されることを特徴とする請求項３に記載のＥＧＲバルブとＥＧＲクーラの結合構造。

Images