JP4939473B2 - 排気ガス再循環装置 - Google Patents

Description

本発明は、排気ガス再循環装置に関し、一層詳細には、内燃機関の排気系から吸気系へと排気ガスを再循環させる流路を切換可能な排気ガス再循環装置に関する。

従来から、例えば、内燃機関から排出される有害成分を除去するために、内燃機関から排出される排気ガスを吸気系へと再循環させることにより、前記排気ガス中に含まれるＮＯｘ等の有害成分を減少させることが可能な排気ガス再循環システムが採用されている。

このような排気ガス再循環システムでは、内燃機関の排気系と吸気系とがＥＧＲ通路で接続され、前記ＥＧＲ通路は、内燃機関が低・中負荷運転時に排気ガスが流通される第１通路と、前記内燃機関が高負荷運転時に前記排気ガスが流通される第２通路とから構成される。第２通路の途中には、排気ガスを冷却するための熱交換器が設けられると共に、前記第１及び第２通路が下流側で合流し、排気系までの間には、通路切換バルブ及び流量制御バルブが設けられる。

そして、内燃機関の低・中負荷運転時には、通路切換バルブの切換作用下に第１通路へと排気ガスを流通させて流量制御バルブによって流量調整がなされた後に、排気ガスが吸気系へと供給される。一方、内燃機関の高負荷運転時には、通路切換バルブの切換作用下に第２通路へと排気ガスを流通させ、熱交換器で冷却された後に流量制御バルブで流量調整がなされ、前記吸気系へと供給される（例えば、特許文献１参照）。

特開平７−１６６９７３号公報

しかしながら、特許文献１に係る従来技術においては、排気ガスの流量制御を行うための流量制御バルブと、内燃機関の運転状態に応じて前記排気ガスが流通する通路を切り換えるための通路切換バルブとをそれぞれ別個に設けているため、例えば、排気ガス再循環装置を車両に搭載する際、大きなスペースを必要とするという問題がある。また、排気ガス再循環装置を構成する部品点数が増大し、コストの増大を招くと共に重量が増大してしまうという問題がある。

本発明は、前記の課題を考慮してなされたものであり、排気ガスが流通する流路の切り換えと流量制御とを行うことができると共に、小型軽量化を図ることが可能な排気ガス再循環装置を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、駆動部と、
排気ガスが導入・導出される第１〜第３ポートを有するボディと、
前記ボディの内部に回動自在に設けられ、シャフトに保持され前記第１ポートと前記第２ポートとの間の連通状態を切換自在な第１弁部と、前記第２ポートと第３ポートとの間の連通状態を切換自在な第２弁部とを有する弁機構と、
前記駆動部からの駆動力を前記弁機構へと伝達し、前記第１及び第２弁部をそれぞれ独立して回動変位させる駆動力伝達機構と、
を備えることを特徴とする。

本発明によれば、駆動部の駆動作用下に駆動力伝達機構を介して弁機構の第１及び第２弁部をそれぞれ独立して回動変位させ、前記第１弁部によって第１ポートを閉塞することにより、第２ポートと第３ポートとを連通させて排気ガスを流通させると共に、前記駆動部を前記とは反対方向に変位させ、前記第２弁部によって第３ポートを閉塞することにより、前記第１ポートと第２ポートとを連通させて排気ガスを流通させている。

従って、駆動力伝達機構、第１及び第２弁部からなる弁機構によって第１ポートと第２ポート、又は、第２ポートと第３ポートのいずれか一方を連通させることにより、内燃機関の運転状態に応じて排気ガスの流通経路を切り換えることができると共に、前記第１及び第２弁部の回動量を調整することによって前記排気ガスの流量も同時に制御することができる。その結果、排気ガス再循環装置によって排気ガスを流通させる流路の切り換えと、前記排気ガスの流量調整を行うことが可能となり、排気ガスの流量を調整可能な流量調整バルブと、前記排気ガスが流通する通路を切り換えるための切換バルブとを別個に設けていた従来の排気ガス再循環装置と比較し、その部品点数及びコストの削減を図ることができると共に小型軽量化を図ることができる。

また、駆動力伝達機構は、前記駆動部の駆動作用下に回転する駆動ギアと、
前記駆動ギアに噛合される伝達ギアと、
前記第１弁部及び第２弁部に対応してそれぞれ設けられ、前記伝達ギアに噛合される一組の従動ギアと、
前記第１及び第２弁部に連結され、前記従動ギアの回転作用下に回転変位する一組の回転部材と、
を備えるとよい。これにより、駆動部の駆動力が駆動ギアに噛合された伝達ギアへと伝達された後、前記伝達ギアから一組の従動ギアに対してそれぞれ伝達されると共に、前記第１及び第２弁部に対してそれぞれ連結された回転部材が回転変位する。これにより、駆動部の駆動作用下に第１及び第２弁部が開閉動作し、第１〜第３ポート間における排気ガスの流通状態を切り換えることができる。

さらに、第１及び第２弁部は、駆動力伝達機構から駆動力が伝達されるシャフトと、
シャフトに連結され、第２及び第３ポートに着座自在な弁体と、
をそれぞれ備え、
前記弁体を、前記シャフトの中心に対して偏心させて設けるとよい。これにより、弁体の着座部位に摺動部材を設けることなく、該弁体を弁座部に着座させてシールさせることができると共に、排気ガス中に含まれる燃焼生成物等が前記シャフトを支持する軸受等へ進入することを抑制できる。

さらにまた、第２ポートを、内燃機関の排気系に接続し、前記排気系から排気ガスを供給し、第１ポートを、前記内燃機関の吸気系に接続すると共に、第３ポートを、前記排気系と吸気系との間に設け前記排気ガスを冷却するための冷却手段に接続するとよい。これにより、弁体の切換作用下に第２ポートに供給された排気ガスを、例えば、内燃機関の運転状態に応じて第１ポート又は第３ポートのいずれか一方へと切り換えて流通させることが可能となる。

本発明によれば、以下の効果が得られる。

すなわち、駆動部からの駆動力を駆動力伝達機構を介して弁機構へと伝達し、前記弁機構の第１及び第２弁部を独立してそれぞれ回動変位させることにより、第１ポートと第２ポート、又は、第２ポートと第３ポートのいずれか一方を連通させて排気ガスの流通経路を切り換えることができると共に、前記第１及び第２弁部の回動量を調整することによって前記排気ガスの流量を制御することができる。その結果、排気ガス再循環装置によって排気ガスを流通させる流路の切り換えと、前記排気ガスの流量調整を行うことが可能となり、排気ガスの流量を調整可能な流量調整バルブと、前記排気ガスが流通する通路を切り換えるための切換バルブとを別個に設けていた従来の排気ガス再循環装置と比較し、その部品点数の削減及び小型軽量化を図ることができる。

本発明に係る排気ガス再循環装置について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。

図１において、参照符号１０は、本発明の実施の形態に係る排気ガス再循環装置を示す。

この排気ガス再循環装置１０は、図１〜図８に示されるように、排気ガスが導入される導入ポート（第２ポート）１２、該排気ガスが導出される第１及び第２導出ポート１４、１６を有するハウジング（ボディ）１８と、前記ハウジング１８の内部に設けられ、前記導入ポート１２と第１及び第２導出ポート１４、１６との連通状態を切り換える弁機構２０と、図示しないコントローラからの制御信号に基づいて回転駆動する駆動部２２と、前記駆動部２２からの駆動力を前記弁機構２０へと伝達するギア機構（駆動力伝達機構）２４とを含む。

ここでは、図２に示されるように、排気ガス再循環システム２６において、排気ガス再循環装置１０が、内燃機関を構成する吸気系２８（例えば、吸気マニホールド）と排気系３０（例えば、排気マニホールド）との間に接続され、且つ、前記吸気系２８と排気系３０との間に設けられ、再循環させる排気ガスを冷却するためのＥＧＲクーラー（冷却手段）３２に対して上流側に設けられる場合について説明する。

ハウジング１８は、その一端部側（矢印Ａ方向）に導入ポート１２、第１及び第２導出ポート１４、１６が設けられ、他端部側（矢印Ｂ方向）に、駆動部２２及びギア機構２４が収容される収容室３４が設けられる。

この導入ポート１２、第１及び第２導出ポート１４、１６は、ハウジング１８の軸線と直交するように該ハウジング１８の側方に向かってそれぞれ延在し、前記導入ポート１２と第１導出ポート（第１ポート）１４とが一直線上に形成されると共に、該導入ポート１２と第１導出ポート１４との間に設けられた連通室３６に対して第２導出ポート（第３ポート）１６が直交するように接続される。すなわち、第２導出ポート１６は、導入ポート１２及び第１導出ポート１４に対して直交した三叉状に形成される。

導入ポート１２は、ハウジング１８の側方に開口して内燃機関の排気系３０に接続され、一方、第１導出ポート１４は、ハウジング１８の側方に開口して前記内燃機関の吸気系２８に接続されると共に、第２導出ポート１６も前記第１導出ポート１４と同様に、前記ハウジング１８の側方に開口し、ＥＧＲクーラー３２を介して前記内燃機関の吸気系２８に接続される。

また、第１及び第２導出ポート１４、１６には、弁機構２０を構成する第１及び第２弁体５６、６０が着座する弁座部１４ａ、１６ａがそれぞれ形成される。

収容室３４は、ハウジング１８の他端部側に向かって開口し、該ハウジング１８の軸線と略平行に形成された第１及び第２シャフト孔３８、４０を通じて第１及び第２導出ポート１４、１６と連通している。なお、第１及び第２シャフト孔３８、４０には、弁機構２０を構成する第１及び第２シャフト４２、４４を回転自在に支持する軸受４６ａが設けられると共に、前記軸受４６ａと同軸上にオイルシール４８がワッシャ５０を挟んで設けられ、前記オイルシール４８が、第１及び第２シャフト４２、４４の外周面に摺接している。なお、オイルシール４８は、セットプレート５１によって第１及び第２シャフト孔３８、４０内で覆われている。

弁機構２０は、第１導出ポート１４における排気ガスの連通状態を切り換える第１弁部５２と、第２導出ポート１６における前記排気ガスの連通状態を切り換える第２弁部５４からなる。

この第１弁部５２は、ハウジング１８に対して回転自在に支持される第１シャフト４２と、前記第１シャフト４２の一端部側（矢印Ａ方向）に装着され、第１導出ポート１４に臨む第１弁体５６と、前記第１シャフト４２の他端部側（矢印Ｂ方向）に装着される第１回転プレート（回転部材）５８とを含む。

また、第２弁部５４は、ハウジング１８に対して回転自在に支持される第２シャフト４４と、前記第２シャフト４４の一端部側（矢印Ａ方向）に装着され、第２導出ポート１６に臨む第２弁体６０と、前記第２シャフト４４の他端部側（矢印Ｂ方向）に装着される第２回転プレート（回転部材）６２とを含む。

第１及び第２弁体５６、６０は、それぞれ円盤状に形成され、平面状に形成された中央部が２本のボルト６４を介して第１及び第２シャフト４２、４４に連結されると共に、外縁部には、前記中央部に対して所定角度で傾斜した鍔部６６が形成される。鍔部６６は、環状に形成され、その端部が第１及び第２導出ポート１４、１６の内壁面に着座する着座部として機能する。また、第１及び第２弁体５６、６０は、排気ガスが供給される導入ポート１２側に向かって凹状となるように設けられる。換言すれば、第１及び第２弁体５６、６０は、上流側に向かって凹状となるように配設される。

また、第１及び第２弁体５６、６０は、図６に示されるように、その中心Ｌ１、Ｌ２が第１及び第２シャフト４２、４４の中心Ｓに対して半径方向に所定距離だけ偏心して装着されると共に、厚さ方向にも前記中心Ｓから所定距離だけ偏心して装着される。

第１及び第２シャフト４２、４４は、ハウジング１８の軸線と平行に設けられ、その一端部が第１及び第２導出ポート１４、１６に臨む支持孔６８に軸受４６ｂを介して支持される。一方、第１及び第２シャフト４２、４４の他端部が、第１及び第２シャフト孔３８、４０に挿通され軸受４６ａで支持されると共に、収容室３４の内部に突出している。

すなわち、第１及び第２シャフト４２、４４は、軸受４６ａ、４６ｂの設けられた支持孔６８と第１及び第２シャフト孔３８、４０によってハウジング１８の内部で回転自在に支持されている。なお、支持孔６８は、軸受４６ｂが内部に収容された状態でキャップ７０によって閉塞される。

また、第１及び第２シャフト４２、４４の他端部側（矢印Ｂ方向）には、ギア機構２４を構成する第１及び第２バルブギア７２、７４、第１スプリング７６ａ、７６ｂ及びスプリングホルダ７８が挿通されると共に、その端部に第１及び第２回転プレート５８、６２がそれぞれ係合されている。

第１及び第２回転プレート５８、６２は、所定厚さを有するプレート状に形成され、円形状に形成される本体部８０と、該本体部８０の外周部から半径外方向に突出した突出部８２とからなる。

本体部８０の中央には、孔部を介して第１及び第２シャフト４２、４４の他端部が係合され、第１及び第２回転プレート５８、６２は、第１及び第２シャフト４２、４４に対する相対的な回転変位が規制されて該第１及び第２シャフト４２、４４と共に回転する。

この突出部８２は、本体部８０に対して略扇状に突出し、且つ、前記本体部８０の孔部を中心として所定角度（例えば、４５°）で形成されると共に、第１及び第２シャフト４２、４４に装着された際、突出部８２が第１及び第２弁体５６、６０と略平行となるように配置される（図５及び図６参照）。そして、突出部８２は、ギア機構２４の回転作用下に第１及び第２バルブギア７２、７４の膨出部９２ａ、９２ｂ（後述する）がそれぞれ当接して押圧されることにより、第１及び第２回転プレート５８、６２が回転する。

駆動部２２は、収容室３４の内部にギア機構２４と隣接するように収容され、コントローラ（図示せず）からの制御信号に基づいて回転駆動する回転駆動源８４（例えば、ステッピングモータ）と、歯部を有し、前記回転駆動源８４の駆動軸に連結されるピニオンギア（駆動ギア）８６とを含む。このピニオンギア８６は、ギア機構２４を構成する中間ギア（伝達ギア）８８に噛合される。

ギア機構２４は、ハウジング１８の収容室３４に回転自在に軸支され、ピニオンギア８６に噛合される中間ギア８８と、第１シャフト４２が内部に挿通され、ハウジング１８の凸部に回転自在に保持される第１バルブギア（従動ギア）７２と、第２シャフト４４が内部に挿通され、前記ハウジング１８の凸部に回転自在に保持される第２バルブギア（従動ギア）７４とを含む。なお、ハウジング１８の凸部には、スプリングホルダ７８が圧入されて固定されている。これにより、オイルシール４８、セットプレート５１が、第１及び第２シャフト孔３８、４０の内部に保持される。

中間ギア８８は、支軸７７を介して回転自在に設けられ、ピニオンギア８６が噛合される大径部８８ａと、前記大径部８８ａと同軸上に形成され、該大径部８８ａより小径な小径部８８ｂとを有し、前記小径部８８ｂが、ハウジング１８の一端部側に設けられ、第２バルブギア７４の歯部と噛合されている。すなわち、駆動部２２を構成するピニオンギア８６が回転することにより、噛合された大径部８８ａを介して中間ギア８８が回転し、小径部８８ｂが噛合された第２バルブギア７４が回転する。換言すれば、駆動部２２からの回転駆動力が、中間ギア８８を介して第２バルブギア７４へと伝達されることとなる。

第１バルブギア７２は、円筒状に形成され、その一端部がハウジング１８の凸部に挿通されて回転自在に保持されると共に、他端部側の外周面には歯部が刻設されている。この歯部が、第２バルブギア７４に対して噛合されている。また、第１バルブギア７２の内部には、第１シャフト４２の他端部が挿通されると共に、前記第１シャフト４２の外周側に挿通されたスプリングホルダ７８及び第１スプリング７６ａが設けられる。

第１スプリング７６ａは、図７に示されるように、スプリングホルダ７８と第１回転プレート５８との間に介装され、前記第１回転プレート５８を回転方向に付勢している。そして、第１スプリング７６ａの弾発力が第１回転プレート５８を介して第１シャフト４２に付勢されることにより、駆動部２２から第１シャフト４２へと伝達される回転駆動力が滅勢された際、前記第１スプリング７６ａの弾発力によって第１弁体５６が反時計回り（矢印Ｆ２方向）に強制的に回動し、弁座部１４ａに着座した弁閉状態となる（図６及び図７参照）。すなわち、第１スプリング７６ａは、第１弁体５６を弁座部１４ａに着座した弁閉状態へと復帰させるリターンスプリングとして機能する。

さらに、第１バルブギア７２の一端部とハウジング１８との間には、第２スプリング９０ａが介装され、前記第１バルブギア７２を回転方向に付勢している。すなわち、第１バルブギア７２に対して第２スプリング９０ａの弾発力が付勢されることにより、前記第１バルブギア７２の回転方向へのがたつきが解消される。

第２バルブギア７４は、第１バルブギア７２と同様に、円筒状に形成され、その一端部がハウジング１８の凸部に挿通されて回転自在に保持されると共に、他端部側の外周面に歯部が刻設され、中間ギア８８の小径部８８ｂ及び第１バルブギア７２が噛合されている。

そして、駆動部２２の回転作用下にピニオンギア８６が回転することにより、中間ギア８８が回転し、それに伴って、第２バルブギア７４が回転すると共に第１バルブギア７２が回転する。すなわち、駆動部２２からの回転駆動力が、ピニオンギア８６及び中間ギア８８を介して第１及び第２バルブギア７２、７４へと伝達される。この際、第１及び第２バルブギア７２、７４は、互いに反対方向となるように回転する。

詳細には、第１バルブギア７２の回転方向は、中間ギア８８と同一方向となり、前記第２バルブギア７４の回転方向は、ピニオンギア８６と同一方向となる。

また、第２バルブギア７４の内部には、第２シャフト４４の他端部が挿通されると共に、前記第２シャフト４４の外周側に挿通されたスプリングホルダ７８及び第１スプリング７６ｂが設けられる。

第１スプリング７６ｂは、図８に示されるように、スプリングホルダ７８と第２回転プレート６２との間に介装され、前記第２回転プレート６２を回転方向に付勢している。そして、第１スプリング７６ｂの弾発力が第２回転プレート６２を介して第２シャフト４４に付勢されることにより、駆動部２２から第２シャフト４４へと伝達される回転駆動力が滅勢された際、前記第１スプリング７６ｂの弾発力によって第２弁体６０が時計回り（矢印Ｅ２方向）に強制的に回動し、弁座部１６ａに着座した弁閉状態となる（図８参照）。すなわち、第１スプリング７６ｂは、第２弁体６０を弁座部１６ａに着座した弁閉状態へと復帰させるリターンスプリングとして機能する。

さらに、第２バルブギア７４の一端部とハウジング１８との間には、第２スプリング９０ｂが介装され、前記第２バルブギア７４を回転方向に付勢している。すなわち、第２バルブギア７４に対して第２スプリング９０ｂの弾発力が付勢されることにより、前記第２バルブギア７４の回転方向へのがたつきが解消される。

一方、第１及び第２バルブギア７２、７４の端面には、所定高さで円弧状に膨出した膨出部９２ａ、９２ｂが設けられる。この膨出部９２ａ、９２ｂは、第１及び第２バルブギア７２、７４の中心に対して所定半径で形成され、該中心を支点として約１８０°となるように形成されると共に、前記膨出部９２ａ、９２ｂの内側には、第１及び第２回転プレート５８、６２の本体部８０が配設される。

そして、第１及び第２バルブギア７２、７４が回転することにより、膨出部９２ａ、９２ｂが第１及び第２回転プレート５８、６２の突出部８２に当接し、周方向に向かって押圧することにより、前記第１及び第２バルブギア７２、７４と共に回転変位する。

すなわち、第１及び第２バルブギア７２、７４の回転駆動力が、膨出部９２ａ、９２ｂ及び突出部８２を介して第１及び第２回転プレート５８、６２へと伝達され、第１及び第２シャフト４２、４４が回転する。

本発明の実施の形態に係る排気ガス再循環装置１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。図５及び図６に示される弁機構２０を構成する第１弁体５６が第１導出ポート１４を閉塞し、且つ、第２弁体６０が第２導出ポート１６を閉塞して前記導入ポート１２と第１及び第２導出ポート１４、１６との連通がいずれも遮断された全閉状態を初期位置として説明する。この場合、第１回転プレート５８の突出部８２が中間ギア８８側となり、第２回転プレート６２の突出部８２が中間ギア８８から離間する方向に配置された状態となる。

先ず、図示しない内燃機関の低速又は低負荷運転時には、コントローラ（図示せず）からの制御信号に基づいて回転駆動源８４が回転駆動し、ピニオンギア８６が反時計回り（矢印Ｃ１方向）で回転することにより、中間ギア８８が時計回り（矢印Ｄ１方向）で回転し、それに伴って、第２バルブギア７４が反時計回り（矢印Ｅ１方向）で回転すると共に、該第２バルブギア７４に噛合された第１バルブギア７２が時計回り（矢印Ｆ１方向）に回転する（図９参照）。

そして、第１バルブギア７２の膨出部９２ａによって第１回転プレート５８の突出部８２が時計回り方向に押圧され、該第１回転プレート５８が時計回り（矢印Ｆ１方向）で回転し、第１シャフト４２が回転することによって第１弁体５６が第１導出ポート１４の弁座部１４ａから離間するように回動する（図１０参照）。これにより、第１弁体５６が弁開状態となって導入ポート１２と第１導出ポート１４とが連通室３６を通じて連通し、内燃機関の排気系３０から排出された排気ガスが導入ポート１２から第１導出ポート１４へと流通し、前記内燃機関の吸気系２８へと所望流量で供給される。

一方、第２バルブギア７４の膨出部９２ｂは、図９に示されるように、該第２バルブギア７４が反時計回り（矢印Ｅ１方向）で回転した際、その端部が第２回転プレート６２の突出部８２に当接することがない。そのため、第２回転プレート６２は、第２バルブギア７４の回転作用下に回転することがなく、それに伴って、第２シャフト４４及び第２弁体６０が回動することがない。その結果、第２弁体６０が第２導出ポート１６の弁座部１６ａに着座した弁閉状態のままで維持され、導入ポート１２と第２導出ポート１６とが非連通状態で維持される。

このように第１導出ポート１４から導出される排気ガスは、内燃機関の吸気系２８に直接供給される。すなわち、内燃機関の排気系３０から吸気系２８へと直接排気ガスを供給している。

なお、駆動部２２の回転駆動量（例えば、回転数、回転角度）を、図示しない検出手段によって検出し、該検出手段によって検出された結果を図示しないコントローラへと出力することにより、前記第１弁体５６の弁開度を検出することができ、それに伴って、排気ガスの流量を確認することができる。

一方、図示しない内燃機関の高速又は高負荷運転時には、図５及び図６に示されるように、導入ポート１２と第１及び第２導出ポート１４、１６との連通が遮断された全閉状態から回転駆動源８４に対して制御信号を出力し、前記とは反対方向となる時計回り（矢印Ｃ２方向）にピニオンギア８６を回転駆動させる。これにより、ピニオンギア８６に噛合された中間ギア８８が反時計回り（矢印Ｄ２方向）で回転すると共に、第２バルブギア７４が時計回り（矢印Ｅ２方向）で回転し、それに伴って、第１バルブギア７２が反時計回り（矢印Ｆ２方向）に回転する（図１１参照）。

そして、図１１に示されるように、第２バルブギア７４の膨出部９２ｂによって第２回転プレート６２の突出部８２が時計回り方向（矢印Ｅ２方向）に押圧され、該第２回転プレート６２が時計回り（矢印Ｅ２方向）に回転し、それに伴って、第２シャフト４４が回転することによって第２弁体６０が第２導出ポート１６の弁座部１６ａから離間するように時計回りに回動する（図１２参照）。

これにより、図１２に示されるように、第２弁体６０が弁開状態となって導入ポート１２と第２導出ポート１６とが連通室３６を通じて連通し、内燃機関の排気系３０から排出された排気ガスが導入ポート１２から第２導出ポート１６へと流通し、前記内燃機関の吸気系２８の上流側に配置されたＥＧＲクーラー３２へと所望の流量で供給される。

また、第１バルブギア７２の膨出部９２ａは、図１１に示されるように、該第１バルブギア７２が反時計回り（矢印Ｆ２方向）で回転した際、その端部が第１回転プレート５８の突出部８２に当接することがない。そのため、第１回転プレート５８は、第１バルブギア７２の回転作用下に回転することがなく、それに伴って、第１シャフト４２及び第１弁体５６が回動することがない。その結果、第１弁体５６が第１導出ポート１４の弁座部１４ａに着座した弁閉状態のままで維持され、導入ポート１２と第１導出ポート１４とが非連通状態で維持される（図１２参照）。

この際、駆動部２２の回転駆動量（例えば、回転数、回転角度）を、図示しない検出手段によって検出し、該検出手段によって検出された結果を図示しないコントローラへと出力することにより、前記第２弁体６０の弁開度を検出し、それに伴った排気ガスの流量を確認することができる。

以上のように、本実施の形態では、内燃機関の運転状態（負荷状態）に応じて駆動部２２を所定方向に回転駆動させ、該駆動部２２からの回転駆動力をギア機構２４の第１及び第２バルブギア７２、７４を介して第１及び第２シャフト４２、４４へと伝達し、第１及び第２弁体５６、６０を回動させることによって開閉動作させることができる。これにより、導入ポート１２に対する第１導出ポート１４及び第２導出ポート１６の連通状態を切り換え、排気ガスの流通経路を自在に切り換えることができると共に、前記第１弁体５６及び第２弁体６０の回動量を制御することによって前記排気ガスの流量を自在に制御することができる。

すなわち、単一の排気ガス再循環装置１０によって排気ガスを流通させる流路の切り換えと、前記排気ガスの流量調整を行うことが可能となる。

その結果、排気ガスの流量を調整可能な流量調整バルブと、前記排気ガスが流通する通路を切り換えるための切換バルブとを別個に設けていた従来の排気ガス再循環装置と比較し、その部品点数及びコストの削減を図ることができ、同時に、小型軽量化を図ることもできる。

また、排気ガス再循環装置１０の設置スペースを省スペース化することができることから、車両に搭載される際のレイアウトの自由度を増大させることができる。

さらに、単一の回転駆動源８４によって排気ガスを流通させる流路の切り換えと、前記排気ガスの流量調整とを行うことができるため非常に効率的である。

さらにまた、弁機構２０を構成する第１及び第２弁体５６、６０は、ギア機構２４を構成する第１及び第２バルブギア７２、７４、第１及び第２回転プレート５８、６２の回転作用下にそれぞれ単独で回動動作し、第１及び第２導出ポート１４、１６のいずれか一方と導入ポート１２とを連通状態に切り換えることが可能となる。

またさらに、ハウジング１８において導入ポート１２と第１導出ポート１４とを一直線上に形成しているため、前記導入ポート１２と第１導出ポート１４とをより使用頻度の高い流路として用いることにより、流通する排気ガスの流量損失を低減することができる。

また、第１及び第２弁体５６、６０による切換作用下に第１導出ポート１４又は第２導出ポート１６のいずれか一方のみにしか排気ガスが流れることがない。換言すれば、第１及び第２導出ポート１４、１６に対して同時に排気ガスが流通することがない。そのため、第１及び第２弁体５６、６０を含む弁機構２０に対して排気ガス中に含有される燃焼生成物等が付着することを抑制できると共に、前記燃焼生成物等が軸受４６ａ内に進入することが抑制され、該燃焼生成物等が付着した際に生じる前記弁機構２０の動作不良を防止できる。

さらに、第１及び第２弁体５６、６０は、その中心が第１及び第２シャフト４２、４４の中心に対して偏心するように設けられているため、前記第１及び第２弁体５６、６０の着座部位に摺動部材を設けることなく、前記第１及び第２弁体５６、６０を弁座部１４ａ、１６ａに着座させてシールさせることが可能となる。また、排気ガス中に含まれる燃焼生成物等の軸受４６ａへの進入することも抑制できる。

さらにまた、第１及び第２バルブギア７２、７４における歯部の歯数を変更することにより、第１及び第２弁体５６、６０の開閉タイミング及び開閉量を容易に調整することが可能となる。

一方、弁機構２０を構成する第１及び第２弁体５６、６０は、上述した単一の円盤形状からなる構成に限定されるものではなく、例えば、図１３Ａ及び図１３Ｂに示される弁機構１５０のように、第１及び第２シャフト４２、４４を挟んだ両側に一対の弁プレート１５２ａ、１５２ｂが設けられ、前記弁プレート１５２ａ、１５２ｂがボルト１５４及びナット１５６を介して固定される構成としてもよい。

この弁プレート１５２ａ、１５２ｂは、一定厚さからなるプレート状に形成され、その一端部側が第１及び第２シャフト４２、４４において平面状に切り欠かれた部位に固定される。一方の弁プレート１５２ａと他方の弁プレート１５２ｂとは、第１及び第２シャフト４２、４４を挟んで互い違いとなるように設けられている。

一方、弁機構１５０の設けられるハウジング１５８の連通路１６０には、前記弁プレート１５２ａ、１５２ｂの着座する一対の弁座部１６２ａ、１６２ｂが形成され、前記連通路１６０の内壁面から突出した前記弁座部１６２ａ、１６２ｂに前記弁プレート１５２ａ、１５２ｂが当接することにより、前記連通路１６０の連通状態が遮断される。

この連通路１６０は、図１３Ａ及び図１３Ｂにおいて上部が上流側、下部が下流側となるように形成されると共に、一方の弁プレート１５２ａが上流側、他方の弁プレート１５２ｂが下流側となるように設けられている。

また、第１及び第２シャフトは、弁プレート１５２ａ、１５２ｂを弁座部１６２ａ、１６２ｂから離間させる際に、反時計回り（矢印Ｇ１方向）に回動し、反対に、前記弁プレート１５２ａ、１５２ｂを前記弁座部１６２ａ、１６２ｂに対してそれぞれ着座させる際、時計回り（矢印Ｇ２方向）に回動する。

すなわち、一方の弁プレート１５２ａが、弁座部１６２ａに対して上方から着座すると共に、他方の弁プレート１５２ｂが、弁座部１６２ｂに対して下方から着座する（図１３Ａ参照）。

このように変形例に係る弁機構１５０では、第１及び第２シャフト４２、４４を中心として弁プレート１５２ａ、１５２ｂがそれぞれ偏心して設けられているため、弁座部１６２ａ、１６２ｂに着座した際のシール性を向上できると共に、前記弁プレート１５２ａ、１５２ｂの固定方法に高い精度が要求されることがなく、組付性及び設計の自由度を高めることが可能となる。

また、上述した本実施の形態では、排気ガス再循環装置１０が、排気ガス再循環システム２６においてＥＧＲクーラー３２の上流側に設けられ、その第１導出ポート１４が内燃機関の吸気系２８に直接接続され、第２導出ポート１６が前記ＥＧＲクーラー３２に接続される場合について説明したが、これに限定されるものではなく、図１４に示される排気ガス再循環システム２００のように、前記排気ガス再循環装置１０を、前記ＥＧＲクーラー３２の下流側に設けるようにしてもよい。

この場合、排気ガス再循環装置１０は、例えば、導入ポート１２が内燃機関の吸気系２８に接続されると共に、第１導出ポート１４が前記内燃機関の排気系３０に対して直接接続され、第２導出ポート１６がＥＧＲクーラー３２に接続される。すなわち、第１導出ポート１４と第２導出ポート１６との切換作用下に内燃機関の排気系３０から供給された排気ガスが、前記第１導出ポート１４又は第２導出ポート１６を通じて導入ポート１２へと流通し、前記内燃機関の吸気系２８へと供給される。

また、第１及び第２弁体５６、６０は、それぞれ第１及び第２導出ポート１４、１６側が凹状となるように設けられる。

なお、本発明に係る排気ガス再循環装置は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

本実施の形態に係る排気ガス再循環装置を示す外観斜視図である。 図１の排気ガス再循環装置を含む排気ガス再循環システムの概略説明図である。 図１の排気ガス再循環装置から駆動部、弁機構及びギア機構を取り出した状態を示す分解斜視図である。 図３に示す駆動部、弁機構及びギア機構の拡大斜視図である。 図１に示す排気ガス再循環装置の平面図である。 図５の排気ガス再循環装置における導入ポート、第１及び第２導出ポートと弁機構とを示す断面図である。 図５のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った断面図である。 図５のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿った断面図である。 図５の排気ガス再循環装置における第１弁体が回転し、導入ポートと第１導出ポートが連通した状態を示す平面図である。 図９の排気ガス再循環装置における導入ポート、第１及び第２導出ポートと弁機構とを示す断面図である。 図９の排気ガス再循環装置における第１及び第２弁体がそれぞれ回転し、導入ポートと第２導出ポートとが連通した状態を示す平面図である。 図１１の排気ガス再循環装置における導入ポート、第１及び第２導出ポートと弁機構とを示す断面図である。 図１３Ａは、変形例に係る一対の弁体を有する弁機構が採用された排気ガス再循環装置の拡大断面図であり、図１３Ｂは、前記弁体が第１及び第２シャフトの回動作用下に着座部から離間した弁開状態を示す拡大断面図である。 図１の排気ガス再循環装置がＥＧＲクーラーの下流側に設けられた場合を示す排気ガス再循環システムの概略説明図である。

符号の説明

１０…排気ガス再循環装置 １２…導入ポート
１４…第１導出ポート １６…第２導出ポート
１８、１５８…ハウジング ２０、１５０…弁機構
２２…駆動部 ２４…ギア機構
２６、２００…排気ガス再循環システム
２８…吸気系 ３０…排気系
３２…ＥＧＲクーラー ４２…第１シャフト
４４…第２シャフト ５２…第１弁部
５４…第２弁部 ５６…第１弁体
５８…第１回転プレート ６０…第２弁体
６２…第２回転プレート ７２…第１バルブギア
７４…第２バルブギア ８８…中間ギア
９０ａ、９０ｂ…第２スプリング ９２ａ、９２ｂ…膨出部
１５２ａ、１５２ｂ…弁プレート

Claims (4)

1. 単一の駆動部と、
   排気ガスが導入・導出される第１〜第３ポートを有するボディと、
   前記ボディの内部に回動自在に設けられ、第１のシャフトに保持され前記第１ポートと前記第２ポートとの間の連通状態を切換自在な第１弁部を有する第１の弁機構と、第２のシャフトに保持され前記第２ポートと第３ポートとの間の連通状態を切換自在な第２弁部とを有する第２の弁機構と、
   前記単一の駆動部からの駆動力を前記第１及び第２の弁機構へと伝達し、前記単一の駆動部によって前記第１及び第２弁部をそれぞれ独立して回動変位させる駆動力伝達機構と、
   を備えることを特徴とする排気ガス再循環装置。
2. 請求項１記載の排気ガス再循環装置において、
   前記駆動力伝達機構は、前記駆動部の駆動作用下に回転する駆動ギアと、
   前記駆動ギアに噛合される伝達ギアと、
   前記第１弁部及び第２弁部に対応してそれぞれ設けられ、前記伝達ギアに噛合される一組の従動ギアと、
   前記第１及び第２弁部に接続され、前記従動ギアの回転作用下に回転変位する一組の回転部材と、
   を備えることを特徴とする排気ガス再循環装置。
3. 請求項１又は２記載の排気ガス再循環装置において、
   前記第１及び第２弁部は、前記駆動力伝達機構から駆動力が伝達される前記第１及び第２のシャフトと、
   前記前記第１及び第２のシャフトに連結され、前記第２及び第３ポートに着座自在な弁体と、
   をそれぞれ備え、
   前記前記第１及び第２のシャフトが、前記弁体の中心に対して偏心させて設けられることを特徴とする排気ガス再循環装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の排気ガス再循環装置において、
   前記第２ポートは、内燃機関の排気系に接続され、前記排気系から前記排気ガスが供給され、前記第１ポートは、前記内燃機関の吸気系に接続されると共に、前記第３ポートが、前記排気系と吸気系との間に設けられ前記排気ガスを冷却するための冷却手段に接続されることを特徴とする排気ガス再循環装置。

Images