JPWO2003060314A1

JPWO2003060314A1 - 排気ガス再循環装置

Info

Publication number: JPWO2003060314A1
Application number: JP2003560377A
Authority: JP
Inventors: 三好　帥男; 帥男三好; 英俊岡田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2002-01-16
Filing date: 2002-01-16
Publication date: 2005-05-19
Anticipated expiration: 2022-01-16
Also published as: EP1467082A4; JP4065239B2; US6976480B2; US20040107949A1; WO2003060314A1; EP1467082B1; EP1467082A1

Abstract

この発明に係る排気ガス再循環（ＥＧＲ）装置は、内燃機関の排気系と吸気系との間に配されたＥＧＲバルブ（１００）と、このＥＧＲバルブ（１００）から吸気系に送られる排気ガスを冷却するＥＧＲクーラ（２００）と、このＥＧＲクーラ（２００）を迂回して排気ガスを吸気系に送るバイパスパイプ（３００）及びバイパスバルブ（４００）を備えている。ＥＧＲクーラ（２００）はＥＧＲバルブ（１００）とバイパスバルブ（４００）との間に挟持されている。

Description

技術分野
この発明は、内燃機関（以下、エンジンという）の排気ガス中の窒素酸化物量を低減するためにエンジンの排気糸と吸気系との間に配設される排気ガス再循環（以下、ＥＧＲという）装置に関する。
背景技術
一般に、エンジン内で高温で燃焼すると、排気ガス中に窒素酸化物が生じる。ＥＧＲ装置は、不活性な排気ガスを還流させ、エンジンの燃焼室の吸入空気に混入させることで、燃焼温度を下げ窒素酸化物の生成量を抑制するものである。但し、排気ガス量が過大になると、不完全燃焼が起こるため、排気ガスの還流量をＥＧＲバルブで制御している。
しかし、ＥＧＲバルブは高温の排気ガスにより劣化することがあり、また、ＥＧＲガスは高温であり、吸収効率が悪いため、ＥＧＲ効果が低下することがあり、これらを防止するために、ＥＧＲバルブの上流側のＥＧＲ管上にＥＧＲクーラを設けた構成が知られている。このような構成は、例えば米国特許第６，２１３，１０５号公報に開示されている。
（従来例１）
第１図は上記公報に開示された従来例１のＥＧＲ装置の構成を示す斜視図である。図において１はＥＧＲバルブである。このＥＧＲバルブ１は、ハウジング１ａとこのハウジング１ａ内に形成された分配室１ｂと上記ハウジング１ａに形成されエンジン（図示せず）の排気系から排出される排気ガスを導く排気管（図示せず）に連結するための連結フランジ１ｃと上記ハウジング１ａに形成されハウジング１ａと後述の調整手段との間の熱移動を遮断する遮熱フランジ１ｄとから概略構成されている。ＥＧＲバルブ１のハウジング１ａには遮熱フランジ１ｄを介してＥＧＲバルブ１の開度を調整する調整手段２と、上記ＥＧＲバルブ１を通過した排気ガスを冷却するためのＥＧＲクーラ３が接続されている。調整手段２の端部には電力供給のための接続プラグ４が設けられている。ＥＧＲクーラ３は排気ガスを冷却する冷却水等の冷媒が流されている冷却管（図示せず）の束と、これらを囲み上記冷却管（図示せず）間のスペースに排気ガスを流すジャケット５とから概略構成されている。ＥＧＲクーラ３の一端には冷却管（図示せず）に冷媒を供給するための室６が設けられており、他端には冷却管（図示せず）から排出された冷媒を回収するための室７が設けられている。室６の下部には冷媒供給手段（図示せず）との接続部８が設けられており、室７の上部には冷媒回収部（図示せず）との接続部９が設けられている。室７にはＥＧＲクーラ３内を冷却されながら通過した排気ガスを収集するための排気ガス収集室１０が取り付けられており、この排気ガス収集室１０にはエンジン（図示せず）の吸気糸に排気ガスを供給する排気ガス供給経路（図示せず）に接続するための連結フランジ１１が設けられている。
次に動作について説明する。
エンジン（図示せず）の排気系から排出された排気ガスは、図中矢印Ａ方向から排気管（図示せず）および連結フランジ１ｃを介してＥＧＲバルブ１に供給される。ＥＧＲバルブ１の開度はエンジン（図示せず）の運転状況に応じて調整手段２で調整される。ＥＧＲバルブ１が閉状態のときは排気ガスはエンジン（図示せず）の吸気系に供給されないが、ＥＧＲバルブ１が開状態のときは、排気ガスは分配室１ｂからＥＧＲクーラ３内を通過して矢印Ｂ方向に排出され、所定の温度まで冷却されてエンジン（図示せず）の吸気糸に戻される。なお、ＥＧＲクーラ３に対して冷媒は矢印Ｃ方向から流入して矢印Ｄ方向へ流出する。
（従来例２）
また、ＥＧＲ装置では、冷寒時にＥＧＲクーラにより排気ガスが冷却されると、エンジン（図示せず）がある一定の温度以上に達する暖機が遅れ、触媒等の働きが悪くなることがある。この不都合を解決するための構成としては、例えば欧州特許公開公報ＥＰ１０３００５０Ａ１に開示されたものが知られている。
第２図は上記欧州公報に開示された従来例２のＥＧＲ装置の構成を示す正面図である。図において２０はＥＧＲクーラである。このＥＧＲクーラ２０の内部には、冷却水等の冷媒を通過させるための冷媒管（図示せず）が配設され、この冷媒管（図示せず）の接続部２１は外部の冷媒供給管（図示せず）に接続可能であり、接続部２２は冷媒排出管（図示せず）に接続可能である。ＥＧＲクーラ２０内の排気ガス上流側の端部にはエンジン（図示せず）の排気系から排出される排気ガスを通過させる配管２３が配設されている。また、配管２３近傍のＥＧＲクーラ２０内の排気ガス上流側の端部と排気ガス下流側の端部との間にはバイパスパイプ２４が配設されている。バイパスパイプ２４の上流側開口端２４ａと配管２３の下流側開口２３ａは１つのバルブ本体２５の上下動によって交互に開閉可能な位置に設けられたバルブシートとして機能している。バルブ本体２５はバルブ軸２６によって支持され、このバルブ軸２６はＥＧＲクーラ２０の開口部２０ａ内に軸受２７を介して摺動可能に支持されている。バルブ軸２６の上端はダイアフラム２８に固定されており、このダイアフラム２８とケース２９とは密閉空間Ｓを形成している。また、ダイアフラム２８とケース２９との間にはダイアフラム２８に固定されたバルブ本体２５を矢印Ｅ方向に付勢するバルブスプリング３０が配設されている。通常、高温の排気ガスを冷却するために、バルブ本体２５はバルブスプリング３０の付勢力によりバイパスパイプ２４の上流側開口端２４ａに押し付けられている。また、ケース２９の上部には外部の負圧発生手段（図示せず）に接続するための接続部２９ａが設けられている。
次に動作について説明する。
エンジン（図示せず）の排気系から排出された排気ガスは、所定温度以上であれば、バルブ本体２５をバルブスプリング３０の付勢力によりバイパスパイプ２４の上流側開口端２４ａに押し付けてこれを閉じた状態で、図中矢印Ａ方向から配管２３の下流側開口２３ａを経てＥＧＲクーラ２０の排気ガス上流側の端部２０ｂに供給される。ＥＧＲクーラ２０内では排気ガスは冷媒により所定温度まで冷却された後、ＥＧＲクーラ２０の排気ガス下流側の端部２０ｃから矢印Ｂ方向に沿って排出され、エンジン（図示せず）の吸気系に戻される。一方、排気ガスが所定温度未満であれば、冷却する必要がない。このため、ケース２９の接続部２９ａから外部の負圧発生手段（図示せず）により上記密閉空間Ｓを減圧することでダイアフラム２８をバルブスプリング３０の付勢力に抗して上方に変形させる。このとき、ダイアフラム２８の変形に伴い、バルブ軸２６を上昇させ、バルブ本体２５を配管２３の下流側開口２３ａに押し付けることで下流側開口２３ａは閉じられる。これにより、排気ガスはＥＧＲクーラ２０の排気ガス上流側の端部２０ｂからバイパスパイプ２４を通過してＥＧＲクーラ２０の排気ガス下流側の端部２０ｃから矢印Ｂ方向に沿って排出され、エンジン（図示せず）の吸気系に戻される。
しかしながら、従来例１のＥＧＲ装置では、第１図に示すようにＥＧＲバルブ１に調整手段２およびＥＧＲクーラ３を接続するように構成したので、従来例２のバイパスパイプ２４をＥＧＲバルブ１に接続することが構造上不可能であるため、冷寒時に排気ガスを冷却せずにエンジン（図示せず）の吸気系に戻すことができず、暖機が遅れ、触媒等の働きが悪くなるという不都合を解決することができないという課題があった。
また、従来例２のＥＧＲ装置では、第２図に示すようにＥＧＲクーラ２０の排気ガス上流側の端部２０ｂから排気ガス下流側の端部２０ｃまでバイパスパイプ２４で排気ガス経路を分岐するように構成したので、バイパスパイプ２４がＥＧＲクーラ２０から大きく外側に張り出すため、バイパスパイプ２４用に大きなスペースを必要としており、省スペース化を図れないという課題があった。また、ＥＧＲバルブを別に設ける必要があり、接続点数が多くなり、コスト高となっていた。
さらに、従来例２のＥＧＲ装置では、ＥＧＲクーラ２０の分岐部にバイパスパイプ２４を接続するように構成したので、分岐部に対して溶接等の作業を行う必要があり、製造費が割高となるという課題があった。
また、従来例２のＥＧＲ装置では、ＥＧＲクーラ２０の分岐部にバイパスパイプ２４を接続するように構成したので、冷却されたＥＧＲクーラ２０と冷却されないバイパスパイプ２４との間で温度差を生じ、両者間で熱膨張による長さの変化に大きな差が生じるため、両者の接続部に応力が加わり、破損する虞があるという課題があった。
この発明は上述の課題を解決するためになされたもので、熱膨張差に起因する破損の虞がなく長期使用が可能でありかつコンパクトで低コストのＥＧＲ装置を提供することを目的とする。
発明の開示
この発明に係るＥＧＲ装置は、内燃機関の排気系と吸気系との間に配されたＥＧＲバルブと、該ＥＧＲバルブから吸気系へ送られる排気ガスを冷却するＥＧＲクーラと、該ＥＧＲクーラを迂回して排気ガスを吸気系へ送る通路と再循環クーラへ送る通路との切り替えを行うバイパスバルブとを備え、前記ＥＧＲクーラを前記ＥＧＲバルブと前記バイパスバルブとの間に挟持したものである。このことによって、ＥＧＲバルブ、ＥＧＲクーラおよびバイパスバルブを接続するための配管が不要となり、ＥＧＲ装置の軽量化およびコンパクト化を図ることができると共に、配管作業を省略できるので低コスト化をも図ることができるという効果がある。
この発明に係るＥＧＲ装置は、ＥＧＲバルブに、ＥＧＲクーラへ排気ガスを送出するための排気ガス導出口とバイパス通路へ排気ガスを送出するための排気ガス導出口を個別に設けたものである。このことによって、ＥＧＲバルブ内で排気ガス通路を分岐させることになるので、ＥＧＲバルブの外部に分岐の配管を設ける必要がなく、配管作業を省略して低コスト化を図ることができるという効果がある。
この発明に係るＥＧＲ装置は、排気ガス導出口をＥＧＲバルブの軸線方向に対して略直交する方向に開口したものである。このことによって、ＥＧＲバルブの軸長を短縮できるので、軸受の負担を軽減でき、軸受の耐久性を確保することができるという効果がある。
この発明に係るＥＧＲ装置は、ＥＧＲバルブとバイパスバルブとを水冷配管で接続したものである。このことによって、ＥＧＲ装置の軽量化およびコンパクト化を図ることができるという効果がある。
この発明に係るＥＧＲ装置は、水冷配管としてＥＧＲクーラ内の冷却水通路を利用したものである。このことによって、外部配管を設ける必要がないので、ＥＧＲ装置の軽量化およびコンパクト化を図ることができるという効果がある。
この発明に係るＥＧＲ装置は、ＥＧＲバルブまたはバイパスバルブのＥＧＲクーラとの接続部を、パイプ形状にダイカストで成形したものである。このことによって、ＥＧＲ装置の低コスト化を図ることができるという効果がある。
この発明に係るＥＧＲ装置は、ＥＧＲクーラ内の冷却水通路内への冷却水の供給を行う入口の先端部分を、冷却水の流れ方向に対して傾けたものである。このことによって、冷却水の偏った循環による局部的な温度分布を抑制してＥＧＲクーラ内の温度を均一に制御することができ、排気ガス温度の安定化を図ることができるという効果がある。
この発明に係るＥＧＲ装置は、ＥＧＲクーラ内の冷却水の流れ方向と排気ガスの流れ方向を同一としたことを特徴とするものである。このことによって、ＥＧＲクーラの構造を簡素化して低コスト化を図ることができるという効果がある。
この発明に係るＥＧＲ装置は、ＥＧＲクーラにＥＧＲバルブを直接接続したことを特徴とするものである。このことによって、排気ガスの通路面積を拡大してＥＧＲシステム内での圧力損失を小さくすることができるという効果がある。
この発明に係るＥＧＲ装置は、ＥＧＲクーラにバイパスバルブを直接接続したことを特徴とするものである。このことによって、排気ガスの通路面積を拡大してＥＧＲシステム内での圧力損失を小さくすることができるという効果がある。
この発明に係るＥＧＲ装置は、ＥＧＲクーラを迂回した排気ガスを内燃機関の吸気系へ送るバイパスパイプを、ＥＧＲバルブとバイパスバルブとの間に挟持し、かつＥＧＲクーラに対して平行に配設したことを特徴とするものである。このことによって、ＥＧＲバルブ、バイパスバルブおよびバイパスパイプを接続するための配管が不要となり、ＥＧＲ装置の軽量化およびコンパクト化を図ることができると共に、配管作業を省略できるので低コスト化をも図ることができるという効果がある。
この発明に係るＥＧＲ装置は、バイパスパイプの少なくとも一部に蛇腹部を設けたことを特徴とするものである。このことによって、温度の異なるＥＧＲクーラとバイパスパイプとの間で熱膨張率の差異によって生じる長さ変化の違いを蛇腹部で吸収して接続部に加わる偏荷重を抑制することができるので、ＥＧＲ装置の破損を未然に防止することができるという効果がある。
この発明に係るＥＧＲ装置は、バイパスパイプをＥＧＲクーラより熱膨張率の小さい材料で構成したことを特徴とするものである。このことによって、温度の異なるＥＧＲクーラとバイパスパイプとの間で熱膨張率の差異によって生じる長さ変化の違いを、バイパスパイプを構成する熱膨張率の小さい材料で吸収して接続部に加わる偏荷重を抑制することができるので、ＥＧＲ装置の破損を未然に防止することができるという効果がある。
この発明に係るＥＧＲ装置は、ＥＧＲバルブのアクチュエータを電制式とし、かつバイパスバルブのアクチュエータを空圧式としたことを特徴とするものである。このことによって、精度が要求されるアクチュエータには電制式を用い、単純な通路切り替え用のアクチュエータには空圧式を用いたので、高精度を維持したＥＧＲ装置の低コスト化を図ることができるという効果がある。
この発明に係るＥＧＲ装置は、内燃機関の排気系と吸気系との間に配された排気ガス再循環バルブと、該排気ガス再循環バルブから吸気系へ送られる排気ガスを冷却する排気ガス再循環クーラと、該排気ガス再循環クーラを迂回して排気ガスを吸気系へ送るバイパスバルブとを備え、排気ガス再循環バルブにバイパスバルブを直接接続したものである。このことによって、排気ガスの通路面積を拡大してＥＧＲシステム内での圧力損失を小さくすることができると共に、バイパスパイプを配管する必要がないので、ＥＧＲ装置の軽量化、コンパクト化および低コスト化を図ることができるという効果がある。
この発明に係るＥＧＲ装置は、ＥＧＲクーラ内の断面を一部遮る邪魔板を設けたことを特徴とするものである。このことによって、ＥＧＲクーラ内を冷却水が一気に流れるのを邪魔してＥＧＲクーラ内に冷却水を一時的に滞留させることができ、排気ガスに対する冷却効果を均一化することができるという効果がある。
発明を実施するための最良の形態
以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための最良の形態について、添付の図面に従ってこれを説明する。
実施の形態１．
第３図はこの発明の実施の形態１によるＥＧＲ装置の内部構成を示す断面図であり、第４図は第３図に示したＥＧＲ装置の要部を切り欠いて示す斜視図であり、第５図は第３図のＶ−Ｖ線断面図であり、第６図は第３図に示したＥＧＲ装置の要部を拡大して示す縦断面図である。図において１００はＥＧＲバルブ、２００はＥＧＲクーラ、３００はバイパスパイプ、４００はバイパスバルブである。
ＥＧＲバルブ１００はアルミニウム製の略円筒状ハウジング１１０を備えている。ハウジング１１０の底部には排気ガスをハウジング１１０内に導くためのガス導入口１１１が形成され、側部には排気ガスをＥＧＲクーラ２００へ導くための排気ガス導出口１１２が形成され、この排気ガス導出口１１２近傍のハウジング１１０の側部には排気ガスをバイパスバルブ４００へ導くための排気ガス導出口１１３が形成されている。これら２つの排気ガス導出口１１２および１１３はハウジング１１０の軸線方向に対して略直交する方向に向けて開口されている。ＥＧＲクーラ２００への排気ガス導出口１１２の開口面積はＥＧＲクーラ２００との接続による圧力損失を低減するために可能な限り大きく形成されている。また、アルミニウム製のハウジング１１０のガス導入口１１０には排気ガス中の硫黄酸化物によるガス導入口１１０の腐食を防止するステンレス製のバルブシート１３０が設けられている。ハウジング１１０の上部には凹部１１０ａが設けられており、その凹部１１０ａの中央部には開口部１１０ｂが形成されている。ハウジング１１０の開口部１１０ｂには軸受１７０を介して軸線方向に摺動自在にバルブ軸１４０が配設されている。バルブ軸１４０の下端にはバルブ本体１２０が固定されている。バルブ軸１４０の上端はアクチュエータ１９０の駆動軸１９０ａの下端に当接しており、上端近傍にはスプリングホルダ１６０が固定されている。スプリングホルダ１６０とハウジング１１０の凹部１１０ａの底部との間にはバルブ軸１４０に固定されたバルブ本体１２０を閉弁方向（矢印Ｅ方向）に付勢するバルブスプリング１５０が配設されている。アクチュエータ１９０は駆動軸１９０ａを上下方向に高精度に移動制御する電制式（電動モータ）である。また、ハウジング１１０の一部にはＥＧＲクーラ２００から冷却水を引き込む冷却水通路１０５が設けられている。この冷却水通路１０５によりハウジング１１０を冷却することで、ハウジング１１０の高温化によるアクチュエータ１９０の破損が防止される。また、ハウジング１１０および軸受１７０等の内部部品も冷却される。
ＥＧＲクーラ２００は暖機後のエンジンの吸気効率を高めるために排気ガスを所定温度に冷却するものである。ＥＧＲクーラ２００は略円筒状のケース２０１を備えている。ケース２０１の両端外周部には出入口フランジ２１０および２２０が溶接等の機械的加工手段で取り付けられている。ケース２０１は出入口フランジ２１０を介してＥＧＲバルブ１００の側部に固定されており、出入口フランジ２２０を介してバイパスバルブ４００の側部に固定されている。ケース２０１内には第５図に示すように複数の排気ガス通路２５０が設けられている。排気ガス通路２５０の入口２１１の開口面積はこれと対向するＥＧＲバルブ１００のハウジング１１０の排気ガス導出口１１２と同様に圧力損失を低減するために可能な限り大きく形成されている。ケース２０１内で排気ガス通路２５０以外の部分は互いに連通し冷却水で満たされた冷却水通路２０２となっている。冷却水通路２０２の一部の冷却水下流端にはハウジング１１０の開口部１１０ｃに接続して冷却水通路１０５と連通するパイプ２０３が設けられており、冷却水通路２０２の冷却水上流端にはバイパスバルブ４００のハウジング４１０の開口部４１０ａに接続して冷却水通路４０５と連通するパイプ２０４が設けられている。
バイパスパイプ３００はＥＧＲバルブ１００を通過する排気ガスを冷却する必要がない場合に排気ガスをバイパスバルブ４００へ導くものである。バイパスパイプ３００の排気ガス上流側の端部外周部には出入口フランジ３１０が溶接等の機械的加工手段により取り付けられており、バイパスパイプ３００は出入口フランジ３１０を介してハウジング１１０の排気ガス導出口１１３に連通するようにＥＧＲバルブ１００の側部に固定されている。バイパスパイプ３００の排気ガス下流側の端部外周部には出入口フランジ３２０が溶接等により取り付けられており、バイパスパイプ３００は出入口フランジ３２０を介してバイパスバルブ４００の側部に固定されている。バイパスパイプ３００の一部には熱膨張による長さ変化を吸収する蛇腹部３５０が形成されている。
バイパスバルブ４００は略円筒状のハウジング４１０を備えている。ハウジング４１０の側部には１つの排気ガス導出口４１１および２つの排気ガス導入口４１２および４１３が形成されている。排気ガス導入口４１２はＥＧＲクーラ２００の排気ガス通路２５０の出口２２１と連通しており、排気ガス導入口４１３はバイパスパイプ３００の排気ガス下流側の端部と連通している。また、排気ガス導出口４１１はエンジン（図示せず）の吸気系に連通している。ハウジング４１０内の中央部にはクーラ側バルブシート４３２が圧入等により固定されており、ハウジング４１０内の底部には上記クーラ側バルブシート４３２と同軸の位置にバイパス側バルブシート４３３が圧入等により固定されている。また、ハウジング４１０内の上部内壁間には支持部材４３４が設けられており、この支持部材（軸受）４３４の中央部には開口部４３４ａが形成されている。ハウジング４１０の開口部４３４ａにはフィルタ（排ガスの付着物をかき落とすためのスチールウール状のもの）４３５を介して軸線方向に摺動自在にバルブ軸４４０が配設されている。また、４３６はホルダであり、フィルタ４３５を保持するものである。バルブ軸４４０の下端にはバルブ本体４２０が固定されている。バルブ軸４４０の上端はスプリングホルダ４６１に固定されている。このスプリングホルダ４６１と他のスプリングホルダ４６２との間に挟持されたダイアフラム４７０の外縁部はハウジング４１０の上端縁とケース４８０との間に挟持された状態で固定されている。ダイアフラム４７０とケース４８０は圧力室４９０を構成している。ケース４８０の上部にはソレノイドバルブ（図示せず）に連絡するための接続部４８５が設けられている。スプリングホルダ４６１とケース４８０との間にはバルブ本体４２０がバイパス側バルブシート４３３に当接する方向（矢印Ｆ方向）に付勢するバルブスプリング４５０が配設されている。ハウジング４１０の上部にはＥＧＲクーラ２００に供給される冷却水を導入するためのパイプ部４０１が設けられている。パイプ部４０１は冷却水通路４０５、ＥＧＲクーラ２００の冷却水通路２０２、冷却水通路１０５を経てＥＧＲバルブ１００のハウジング１１０に設けられたパイプ部１０１に連絡されている。これらの通路は１つの水冷配管を構成している。
次に動作について説明する。
エンジン（図示せず）の排気系から排気ガスが排出されると、ＥＧＲバルブ１００のアクチュエータ１９０の駆動軸１９０ａがバルブ軸１４０をバルブスプリング１５０の付勢力に抗して矢印Ｅ方向に押し下げる。これにより、バルブ軸１４０に固定されたバルブ本体１２０はバルブシート１３０から離れてガス導入口１１１とハウジング１１０内とが連通するため、排気ガスがハウジング１１０の内部に導入される。
このとき、排気ガスの温度が所定温度以上である場合には、バイパスバルブ４００において圧力室４９０が負圧を導入しないため、バルブスプリング４５０の付勢力によりバルブ本体４２０がバルブシート４３３に当接している状態が維持され、バイパスパイプ３００は閉塞されたままである。従って、ＥＧＲバルブ１００のハウジング１１０内に導入された排気ガスは、バイパスパイプ３００を通過せず、ＥＧＲクーラ２００の複数の排気ガス通路２５０を通過して所定温度に冷却され、排気ガス導入口４１２からバイパスバルブ４００の内部に導入され、排気ガス導出口４１１を経てエンジン（図示せず）の吸気系に戻される。
また、排気ガスの所定温度未満である場合には、ソレノイドバルブ（図示せず）を作動して圧力室４９０を負圧にする。このとき、圧力室４９０のダイアフラム４７０の上下面間で圧力差が生じ、その負圧がバルブスプリング４５０の付勢力より大きくなれば、その付勢力に抗してダイアフラム４７０は上昇する。この上昇に伴い、バルブ軸４４０に固定されたバルブ本体４２０も上昇してバイパス側バルブシート４３３から離れる。圧力室４９０の負圧がさらに大きくなるとバルブ軸４４０が上昇してバルブ本体４２０はクーラ側バルブシート４３２に当接する。このため、ＥＧＲクーラ２００は閉塞される。従って、ＥＧＲバルブ１００のハウジング１１０内に導入された排気ガスは、ＥＧＲクーラ２００の複数の排気ガス通路２５０を通過せず、バイパスパイプ３００を通過し、排気ガス導入口４１２からバイパスバルブ４００の内部に導入され、排気ガス導出口４１１を経てエンジン（図示せず）の吸気系に戻される。
以上のように、この実施の形態１によれば、ＥＧＲクーラ２００をＥＧＲバルブ１００とバイパスバルブ４００との間に挟持するように構成したので、ＥＧＲバルブ１００、ＥＧＲクーラ２００およびバイパスバルブ４００を接続するための配管が不要となり、ＥＧＲ装置の軽量化およびコンパクト化を図ることができると共に、配管作業を省略できるので低コスト化をも図ることができるという効果がある。
この実施の形態１では、ＥＧＲバルブ１００に、ＥＧＲクーラ２００へ排気ガスを送出するための排気ガス導出口１１２とバイパスバルブ４００へ排気ガスを送出するための排気ガス導出口１１３を個別に設けるように構成したので、ＥＧＲバルブ１００の外部に分岐の配管を設ける必要がなく、配管作業を省略して低コスト化を図ることができるという効果がある。
この実施の形態１では、排気ガス導出口１１２および１１３をＥＧＲバルブ１００の軸線方向に対して略直交する方向に開口するように構成したので、フランジ部分を容易に共用でき、接続構造の簡略化（特にシール構造）を図ることができるという効果がある。
この実施の形態１では、ＥＧＲバルブ１００とバイパスバルブ４００とを、パイプ部４０１、冷却水通路４０５、冷却水通路２０２、冷却水通路１０５およびパイプ部１０１から構成された１つの水冷配管で接続するように構成したので、ＥＧＲ装置の軽量化およびコンパクト化を図ることができるという効果がある。
この実施の形態１では、水冷配管としてＥＧＲクーラ２００内の冷却水通路２０２を利用するように構成したので、外部配管を設ける必要がないので、ＥＧＲ装置の軽量化およびコンパクト化を図ることができるという効果がある。
この実施の形態１では、ＥＧＲクーラ２００にＥＧＲバルブ１００を直接接続し、かつＥＧＲクーラ２００にバイパスバルブ４００を直接接続するように構成したので、排気ガスの通路面積を拡大してＥＧＲシステム内での圧力損失を小さくすることができるという効果がある。
この実施の形態１では、ＥＧＲクーラ２００を迂回した排気ガスを内燃機関の吸気系へ送るバイパスパイプ３００を、ＥＧＲバルブ１００とバイパスバルブ４００との間に挟持し、かつＥＧＲクーラ２００に対して平行に配設するように構成したので、ＥＧＲバルブ１００、バイパスバルブ４００およびバイパスパイプ３００を接続するための配管が不要となり、ＥＧＲ装置の軽量化およびコンパクト化を図ることができると共に、配管作業を省略できるので低コスト化をも図ることができるという効果がある。
この実施の形態１では、バイパスパイプ３００の少なくとも一部に蛇腹部３５０を設けるように構成したので、温度の異なるＥＧＲクーラ２００とバイパスパイプ３００との間で熱膨張率の差異によって生じる長さ変化の違いを蛇腹部３５０で吸収して接続部に加わる偏荷重を抑制することができ、ＥＧＲ装置の破損を未然に防止することができるという効果がある。
この実施の形態１では、精度が要求されるＥＧＲバルブ１００のアクチュエータを電制式とし、かつ単純な通路切り替え用のバイパスバルブ４００のアクチュエータを空圧式とするように構成したので、高精度を維持したＥＧＲ装置の低コスト化を図ることができるという効果がある。
なお、この実施の形態１では、第５図に示すようにＥＧＲクーラ２００のケース２０１内に排気ガスを流すための複数の排気ガス通路２５０を配設しかつこれら排気ガス通路２５０を除くケース２０１内に冷却水を流すように構成したが、排気ガスの流路と冷却水の流路とを逆の構成としてもよい。この点は、以下の各実施の形態においても同様である。
実施の形態２
第７図はこの発明の実施の形態２によるＥＧＲ装置の外部構成を示す斜視図であり、第８図は第７図に示したＥＧＲ装置に用いられるＥＧＲバルブの配管構成を示す正面図であり、第９図は第７図に示したＥＧＲ装置の要部を拡大して示す縦断面図であり、第１０図は第９図のＸ−Ｘ線断面図である。この実施の形態２の構成要素のうち、実施の形態１の構成要素と共通するものについては同一符号を付し、その部分の説明を省略する。
この実施の形態２の特徴は、第７図および第８図に示すように互いに平行な２つの排気ガス導出口１１２および１１３を、ＥＧＲバルブ１００の軸線方向に直交する方向に配列するように構成した点にある。このため、排気ガス導出口１１２および１１３は共にアクチュエータ１９０から近い位置に配設されるので、ＥＧＲバルブ１００のバルブ軸（図示せず）の長さを短縮することができる。このようにバルブ軸長を短縮化することで、バルブ軸が長い場合と比べて軸受（図示せず）にかかる負荷を減少させることができると共に、ＥＧＲバルブ１００の軽量化およびコンパクト化を図ることができるという効果がある。また、ＥＧＲ１００のバルブ軸は第７図に示すようにバイパスバルブ４００のバルブ軸と略直交するように配置されている。
この実施の形態２の他の特徴は、第９図および第１０図に示すように冷却水通路２０２の冷却水上流端にバイパスバルブ４００のハウジング４１０の開口部４１０ａに接続して冷却水通路４０５と連通するパイプ２０５を設け、このパイプ２０５の下流端２０５ａをケース２０１の半径方向内方に曲げて傾けるように構成した点にある。パイプ２０５の下流端２０５ａがケース２０１の半径方向内方に向けられているので、パイプ２０５から冷却水通路２０２内に流入する冷却水が第１０図中の矢印で示すようにケース２０１内に均一に行き渡る。これにより、複数の排気ガス通路２５０内の排気ガスは所定温度に冷却される。
以上のように、この実施の形態２によれば、互いに平行な２つの排気ガス導出口１１２および１１３を、ＥＧＲバルブ１００の軸線方向に直交する方向に配列するように構成したので、実施の形態１の効果に加えて、ＥＧＲバルブ１００のバルブ軸長を短くしてＥＧＲバルブ１００の更なる軽量化およびコンパクト化を図ることができるという効果がある。
また、この実施の形態２では、パイプ２０５の下流端２０５ａをケース２０１の半径方向内方に曲げて傾けるように構成したので、ＥＧＲクーラ２００内での冷却温度の偏りをなくして排気ガス温度の均一化を図ることができるという効果がある。
この実施の形態２では、ＥＧＲクーラ２００内の冷却水通路２０２内への冷却水の供給および冷却水通路２０２内からの冷却水の排出を行う出入口の先端部分を、冷却水の流れ方向に対して傾けるように構成したので、冷却水の偏った循環による局部的な温度分布を抑制してＥＧＲクーラ２００内の温度を均一に制御することができ、排気ガス温度の安定化を図ることができるという効果がある。
実施の形態３
第１１図はこの実施の形態３によるＥＧＲ装置の要部を拡大して示す横断面図である。この実施の形態３の構成要素のうち、実施の形態１等の構成要素と共通するものについては同一符号を付し、その部分の説明を省略する。
この実施の形態３の特徴は、実施の形態２と異なり、パイプ２０５の下流端２０５ａをケース２０１の内周方向に沿って曲げて傾けるように構成した点にある。パイプ２０５から冷却水通路２０２内に流入する冷却水が第１１図中の矢印で示すようにケース２０１内に均一に行き渡る。これにより、複数の排気ガス通路２５０内の排気ガスは所定温度に冷却される。
以上のように、この実施の形態３によれば、パイプ２０５の下流端２０５ａをケース２０１の内周方向に向けるように構成したので、実施の形態２と同様に、ＥＧＲクーラ２００内での冷却温度の偏りをなくして排気ガス温度の均一化を図ることができるという効果がある。
実施の形態４
第１２図はこの実施の形態４によるＥＧＲ装置の要部を拡大して示す縦断面図である。この実施の形態４の構成要素のうち、実施の形態１等の構成要素と共通するものについては同一符号を付し、その部分の説明を省略する。
この実施の形態４の特徴は、ＥＧＲクーラ２００の冷却水通路２０２の上流端に接続されるバイパスバルブ４００の接続部４１０ｂをバイパスバルブ４００のハウジング４１０とダイカストで一体成形し、実施の形態１におけるパイプ２０４または実施の形態２および実施の形態３におけるパイプ２０５を廃止するように構成した点にある。
以上のように、この実施の形態４によれば、バイパスバルブ４００の接続部４１０ｂをバイパスバルブ４００のハウジング４１０とダイカストで一体成形するように構成したので、パイプ２０４または２０５等の部品を廃止でき、ＥＧＲ装置の低コスト化を図ることができるという効果がある。
実施の形態５
第１３図はこの実施の形態５によるＥＧＲ装置の要部を拡大して示す縦断面図である。この実施の形態５の構成要素のうち、実施の形態１等の構成要素と共通するものについては同一符号を付し、その部分の説明を省略する。
この実施の形態５の特徴は、ＥＧＲクーラ２００の冷却水通路２０２の周面形状を断面波形に形成するように構成した点にある。
以上のように、この実施の形態５によれば、ＥＧＲクーラ２００の冷却水通路２０２の周面形状を断面波形に形成するように構成したので、冷却水通路２０２の表面積を増加させ、排気ガスに対する冷却効率を高めることができるという効果がある。
実施の形態６
第１４図はこの実施の形態６によるＥＧＲ装置の内部構成を示す縦断面図である。この実施の形態６の構成要素のうち、実施の形態１等の構成要素と共通するものについては同一符号を付し、その部分の説明を省略する。
この実施の形態６の特徴は、ＥＧＲクーラ２００の冷却水通路２０２の上流端２０２ａおよび下流端２０２ｂをいずれも先細り形状に形成するように構成した点にある。これにより、ＥＧＲクーラ２００内の流路抵抗が減るので、ＥＧＲクーラ２００内へ流入する排気ガスの圧力損失をも減らすことができる。
また、実施の形態６の他の特徴は、バイパスパイプ３００をＥＧＲクーラ２００より熱膨張率の小さい材料で構成した点にある。これにより、温度の異なるＥＧＲクーラ２００とバイパスパイプ３００との間で熱膨張率の差異によって生じる長さ変化の違いを、バイパスパイプ３００を構成する熱膨張率の小さい材料で吸収して接続部に加わる偏荷重を抑制することができるので、ＥＧＲ装置の破損を未然に防止することができるという効果がある。なお、この実施の形態６では、熱膨張率の小さい材料で構成したバイパスパイプ３００の一部に上述の長さ変化を吸収する蛇腹部３５０を設けているので、小熱膨張材料と蛇腹部３５０の相乗効果を得ることができる。また、熱膨張率の小さい材料で構成したバイパスパイプ３００の一部に上述の長さ変化を吸収する蛇腹部３５０を設けない構成でもよいことは勿論である。
実施の形態７
第１５図はこの実施の形態７によるＥＧＲ装置の外部構成を示す縦断面図であり、第１６図は第１５図のＸＶＩ−ＸＶＩ線断面図であり、第１７図は第１５図のＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ線断面図である。この実施の形態７の構成要素のうち、実施の形態１等の構成要素と共通するものについては同一符号を付し、その部分の説明を省略する。
この実施の形態７の特徴は、ＥＧＲバルブ１００にバイパスバルブ４００を直接接続するように構成した点にある。即ち、ＥＧＲクーラ２００の排気ガス上流側の側面にはＥＧＲバルブ１００が設けられ、ＥＧＲクーラ２００の排気ガス下流側の同一側面にはバイパスバルブ４００が設けられている。ＥＧＲバルブ１００の排気ガス導出口１１３の開口端縁にはフランジ１１３ａが設けられ、バイパスバルブ４００の排気ガス導入口４１３の開口端縁にはフランジ４１３ａが設けられている。ＥＧＲバルブ１００の排気ガス導出口１１３とバイパスバルブ４００の排気ガス導入口４１３とは第１５図に示すようにフランジ１１３ａおよび４１３ａをボルト止めすることで連通するように構成されている。また、ＥＧＲクーラ２００内の冷却水の流れ方向は排気ガスの流れ方向と逆方向になるように設定されている。このことにより、低温の冷却水で高温の排気ガスを冷却することができ、熱交換効率がよくなる。なお、ＥＧＲクーラ２００は断面矩形状に形成されている。
以上のように、この実施の形態７によれば、ＥＧＲバルブ１００にバイパスバルブ４００を直接接続するように構成したので、排気ガスの通路面積を拡大してＥＧＲシステム内での圧力損失を小さくすることができると共に、実施の形態１から実施の形態６におけるバイパスパイプ３００を配管する必要がないので、ＥＧＲ装置の軽量化、コンパクト化および低コスト化を図ることができるという効果がある。
また、この実施の形態７では、ＥＧＲクーラ２００内の冷却水の流れ方向と排気ガスの流れ方向を同一とするように構成したので、ＥＧＲクーラ２００の構造を簡素化して低コスト化を図ることができるという効果がある。
実施の形態８
第１８図はこの実施の形態８によるＥＧＲ装置の要部の内部構成を示す縦断面図であり、第１９図は第１８図に示したＥＧＲ装置の他の要部の内部構成を示す縦断面図である。この実施の形態８の構成要素のうち、実施の形態１等の構成要素と共通するものについては同一符号を付し、その部分の説明を省略する。
この実施の形態８の特徴は、実施の形態７と異なり、ＥＧＲバルブ１００のハウジング１１０とバイパスバルブ４００のハウジング４１０に共通冷却水通路５００を設けるように構成した点にある。
以上のように、この実施の形態８によれば、共通冷却水通路５００を設けるように構成したので、ＥＧＲバルブ１００とバイパスバルブ４００を効率良く冷却してＥＧＲバルブ１００のバルブスプリング１５０およびバイパスバルブ４００のバルブスプリング４５０のばね特性の低下を防止することができるという効果がある。また、モータ部および他の内部部品も冷却される。
実施の形態９
第２０図はこの実施の形態９によるＥＧＲ装置の要部の外部構成を示す正面図であり、第２１図は第２０図のＸＸＩ−ＸＸＩ線断面図である。この実施の形態９の構成要素のうち、実施の形態１等の構成要素と共通するものについては同一符号を付し、その部分の説明を省略する。
この実施の形態９の特徴は、実施の形態７または実施の形態８において用いられるＥＧＲクーラ２００のケース２０１内の断面を一部遮る邪魔板５１０を設けるように構成した点にある。即ち、断面矩形状のケース２０１内には、一辺の長さがケース２０１の内部断面の一辺に相当し、他辺の長さがケース２０１の内部断面の他辺より短い矩形状の邪魔板５１０が配設されている。ケース２０１内の上流側では、冷却水が邪魔板５１０に衝突してその流れ方向を変えながら邪魔板５１０とケース２０１との隙間を越えてケース２０１内の下流側へ流れることになる。
以上のように、この実施の形態９によれば、ＥＧＲクーラ２００内に邪魔板５１０を設けるように構成したので、ＥＧＲクーラ２００内の排気ガス通路２５０を排ガスが一気に流れるのを邪魔してＥＧＲクーラ２００内に排ガスを結果として行き渡らせることができ、排気ガスに対する冷却効果を均一化することができるという効果がある。
産業上の利用可能性
この発明は、長期使用が可能であり、かつ低コストでの製造が可能なコンパクトなＥＧＲ装置である。このため、安価で小型化を目指す種々の自動車のエンジンへの搭載が可能である。
【図面の簡単な説明】
第１図は従来例１のＥＧＲ装置の構成を示す斜視図である。
第２図は従来例２のＥＧＲ装置の構成を示す正面図である。
第３図はこの発明の実施の形態１によるＥＧＲ装置の内部構成を示す縦断面図である。
第４図は第３図に示したＥＧＲ装置の要部を切り欠いて示す斜視図である。
第５図は第３図のＶ−Ｖ線断面図である。
第６図は第３図に示したＥＧＲ装置の要部を拡大して示す縦断面図である。
第７図はこの発明の実施の形態２によるＥＧＲ装置の外部構成を示す斜視図である。
第８図は第７図に示したＥＧＲ装置に用いられるＥＧＲバルブの配管構成を示す正面図である。
第９図は第７図に示したＥＧＲ装置の要部を拡大して示す縦断面図である。
第１０図は第９図のＸ−Ｘ線断面図である。
第１１図はこの実施の形態３によるＥＧＲ装置の要部を拡大して示す横断面図である。
第１２図はこの実施の形態４によるＥＧＲ装置の要部を拡大して示す縦断面図である。
第１３図はこの実施の形態５によるＥＧＲ装置の要部を拡大して示す縦断面図である。
第１４図はこの実施の形態６によるＥＧＲ装置の内部構成を示す縦断面図である。
第１５図はこの実施の形態７によるＥＧＲ装置の外部構成を示す縦断面図である。
第１６図は第１５図のＸＶＩ−ＸＶＩ線断面図である。
第１７図は第１５図のＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ線断面図である。
第１８図はこの実施の形態８によるＥＧＲ装置の要部の内部構成を示す縦断面図である。
第１９図は第１８図に示したＥＧＲ装置の他の要部の内部構成を示す縦断面図である。
第２０図はこの実施の形態９によるＥＧＲ装置の要部の外部構成を示す正面図である。
第２１図は第２０図のＸＸＩ−ＸＸＩ線断面図である。

Claims

内燃機関の排気系と吸気系との間に配された排気ガス再循環バルブと、該排気ガス再循環バルブから吸気系へ送られる排気ガスを冷却する排気ガス再循環クーラと、該排気ガス再循環クーラを迂回して排気ガスを吸気系へ送る通路と再循環クーラへ送る通路との切り替えを行うバイパスバルブとを備え、前記排気ガス再循環クーラは前記排気ガス再循環バルブと前記バイパスバルブとの間に挟持されている、排気ガス再循環装置。
排気ガス再循環バルブに、排気ガス再循環クーラへ排気ガスを送出するための排気ガス導出口とバイパス通路へ排気ガスを送出するための排気ガス導出口を個別に設けたことを特徴とする請求の範囲第１項記載の排気ガス再循環装置。
排気ガス導出口は排気ガス再循環バルブの軸線方向に対して略直交する方向に開口されていることを特徴とする請求の範囲第２項記載の排気ガス再循環装置。
排気ガス再循環バルブとバイパスバルブとを水冷配管で接続したことを特徴とする請求の範囲第１項記載の排気ガス再循環装置。
水冷配管は排気ガス再循環クーラ内の冷却水通路であることを特徴とする請求の範囲第４項記載の排気ガス再循環装置。
排気ガス再循環バルブまたはバイパスバルブの排気ガス再循環クーラとの接続部を、パイプ形状にダイカストで成形したことを特徴とする請求の範囲第５項記載の排気ガス再循環装置。
排気ガス再循環クーラ内の冷却水通路内への冷却水の供給を行う入口の先端部分は冷却水の流れ方向に対して傾けられたことを特徴とする請求の範囲第１項記載の排気ガス再循環装置。
排気ガス再循環クーラ内の冷却水の流れ方向と排気ガスの流れ方向とを逆方向としたことを特徴とする請求の範囲第１項記載の排気ガス再循環装置。
排気ガス再循環クーラに排気ガス再循環バルブを直接接続したことを特徴とする請求の範囲第１項記載の排気ガス再循環装置。
排気ガス再循環クーラにバイパスバルブを直接接続したことを特徴とする請求の範囲第９項記載の排気ガス再循環装置。
排気ガス再循環クーラを迂回した排気ガスを内燃機関の吸気系へ送るバイパスパイプは排気ガス再循環バルブとバイパスバルブとの間に挟持され、かつ排気ガス再循環クーラに対して平行に配設されていることを特徴とする請求の範囲第２項記載の排気ガス再循環装置。
バイパスパイプの少なくとも一部に蛇腹部を設けたことを特徴とする請求の範囲第１１項記載の排気ガス再循環装置。
バイパスパイプは排気ガス再循環クーラより熱膨張率の小さい材料で構成されたことを特徴とする請求の範囲第１１項記載の排気ガス再循環装置。
排気ガス再循環バルブのアクチュエータは電制式であり、かつバイパスバルブのアクチュエータは空圧式であることを特徴とする請求の範囲第１項記載の排気ガス再循環装置。
内燃機関の排気系と吸気系との間に配された排気ガス再循環バルブと、該排気ガス再循環バルブから吸気系へ送られる排気ガスを冷却する排気ガス再循環クーラと、該排気ガス再循環クーラを迂回して排気ガスを吸気系へ送るバイパスバルブとを備え、前記排気ガス再循環バルブに前記バイパスバルブが直接接続されている、排気ガス再循環装置。
排気ガス再循環クーラ内の断面を一部遮る邪魔板を設けたことを特徴とする請求の範囲第１５項記載の排気ガス再循環装置。