(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸排気系に過給機を搭載する内燃機関に適用され、この内燃機関の排気通路に設けられる排気浄化装置を通過した排気ガスの一部を低圧ＥＧＲガスとして前記過給機のコンプレッサより上流側の吸気通路に再循環させる低圧ＥＧＲ装置であって、
前記排気浄化装置より下流側の前記排気通路と前記コンプレッサより上流側の前記吸気通路とを接続する低圧ＥＧＲ通路と、
この低圧ＥＧＲ通路を通って前記吸気通路へ還流する低圧ＥＧＲガスの流量を調整する低圧ＥＧＲバルブと、
この低圧ＥＧＲバルブを駆動するバルブ駆動手段と、
前記排気通路と前記吸気通路のどちらか一方の通路に配置され、その一方の通路の開度を絞ることで、前記吸気通路に還流する低圧ＥＧＲガスの流量を増加させる絞り弁と、
前記低圧ＥＧＲバルブが前記低圧ＥＧＲ通路を開く方向へ回転する開弁動作に連動して前記一方の通路を閉じる方向へ前記絞り弁を駆動し、且つ、前記低圧ＥＧＲバルブが前記低圧ＥＧＲ通路を閉じる方向へ回転する閉弁動作に連動して前記一方の通路を開く方向へ前記絞り弁を駆動する連動機構と、
前記絞り弁および前記低圧ＥＧＲバルブの回転を規制して故障モードを設定する故障モード設定手段と、
前記低圧ＥＧＲバルブの回転位置によって前記故障モードが設定されているか否かを判定する故障モード判定手段とを備え、
前記故障モード設定手段は、
前記低圧ＥＧＲバルブの開弁動作に連動して前記絞り弁が前記一方の通路を閉じる方向へ回転する時の閉弁方向と反対方向へ前記絞り弁を付勢するスプリングと、
このスプリングに付勢されて回転する前記絞り弁を前記所定の回転位置に機械的に停止させる絞り弁側ストッパと、
前記絞り弁の停止位置に対応して前記低圧ＥＧＲバルブの回転を機械的に停止させるバルブ側ストッパとを有し、
前記故障モード判定手段は、
前記低圧ＥＧＲバルブの回転位置をバルブ角度として検出するバルブ角度センサを有し、前記低圧ＥＧＲバルブの開度が最小となる全閉位置から前記低圧ＥＧＲバルブの開度が最大となる全開位置へ前記低圧ＥＧＲバルブを駆動した時に、前記バルブ角度センサによって検出されるバルブ角度が、前記バルブ側ストッパによって回転停止された前記低圧ＥＧＲバルブの回転位置である場合は、前記故障モードが設定されていると判定することを特徴とする低圧ＥＧＲ装置。
【請求項２】
請求項１に記載した低圧ＥＧＲ装置において、
前記連動機構は、
前記低圧ＥＧＲバルブと一体に回転する駆動プレートと、
前記絞り弁と一体に回転する従動プレートと、
前記駆動プレートの回転を前記従動プレートに伝達するカム手段とで構成され、
前記故障モード設定手段は、前記カム手段の不具合によって、前記駆動プレートと前記従動プレートとの連結が解除された状態となった時に設定されることを特徴とする低圧ＥＧＲ装置。
【請求項３】
請求項２に記載した低圧ＥＧＲ装置において、
前記絞り弁側ストッパは、前記スプリングに付勢されて前記絞り弁と一体に回転する前記従動プレートの回転方向に対向して配置され、
前記絞り弁は、前記従動プレートが前記絞り弁側ストッパに当接することで前記所定の回転位置に停止することを特徴とする低圧ＥＧＲ装置。
【請求項４】
請求項３に記載した低圧ＥＧＲ装置において、
前記バルブ側ストッパは、前記従動プレートに対向して設けられ、
前記従動プレートが前記絞り弁側ストッパに当接して前記絞り弁が前記所定の回転位置に停止している状態で、前記低圧ＥＧＲバルブが前記全閉位置から前記低圧ＥＧＲ通路を開く方向へ駆動された時に、前記バルブ側ストッパが前記従動プレートに当接することで、前記低圧ＥＧＲバルブの回転が停止することを特徴とする低圧ＥＧＲ装置。
【請求項５】
請求項２〜４に記載した何れか一つの低圧ＥＧＲ装置において、
前記カム手段には、前記低圧ＥＧＲバルブの全開位置での開度ばらつきに対して、前記絞り弁の全閉位置での開度ばらつきを抑制する不感帯が設定されていることを特徴とする低圧ＥＧＲ装置。
【請求項６】
請求項５に記載した低圧ＥＧＲ装置において、
前記カム手段は、前記駆動プレートに形成されるカム溝と、前記従動プレートに設けられ、且つ、前記駆動プレートの回転に伴って前記カム溝内を移動するローラとで構成され、前記不感帯は、前記駆動プレートの回転中心から同一長さの円弧によって形成される前記カム溝のカムプロフィールによって設定されることを特徴とする低圧ＥＧＲ装置。
【請求項７】
請求項１〜６に記載した何れか一つの低圧ＥＧＲ装置において、
前記故障モードが設定された時に、前記絞り弁側ストッパによって前記絞り弁の回転が停止する位置は、前記絞り弁の開度が最小となる全閉位置と、前記絞り弁の開度が最大となる全開位置との間であることを特徴とする低圧ＥＧＲ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸排気系に過給機を搭載する内燃機関に適用され、この内燃機関の排気通路に設けられる排気浄化装置を通過した排気ガスの一部（低圧ＥＧＲガス）を過給機のコンプレッサより上流側の吸気通路に再循環させる低圧ＥＧＲ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンの排気に含まれるＮＯｘ（窒素酸化物）を抑制する手段として、排気の一部をＥＧＲガスとして吸気に再循環させるＥＧＲ技術が公知である。
このＥＧＲ技術は、ＥＧＲガスの量を増やすことでＮＯｘの量を減らすことができる反面、ＥＧＲガスを過剰に再循環させると、粒子状物質である黒鉛（ＰＭ）が発生しやすくなる。これに対し、近年、高圧系と低圧系のＥＧＲ装置を組み合わせることで、黒鉛の発生を抑制しつつ、ＮＯｘを削減する方式が提案されている。
しかし、低圧系のＥＧＲ装置は、排気圧が比較的低い領域から吸気負圧の発生が低い領域にＥＧＲガスを戻すシステムであるため、少量のＥＧＲガスをエンジンに戻すことは可能であるが、多量のＥＧＲガスをエンジンに戻すことは困難である。
【０００３】
そこで、特許文献１では、図１０に示す様に、低圧ＥＧＲ通路１００との合流部より吸気上流側の吸気通路１１０に吸気絞り弁１２０を配置して、多量のＥＧＲガスをエンジンに戻すことが要求される運転領域では、図示矢印で示す様に、吸気絞り弁１２０を閉じる方向、つまり、吸気負圧が大きくなる方向に吸気絞り弁１２０の開度を制御する低圧ＥＧＲ装置が提案されている。
また、同文献１の低圧ＥＧＲ装置は、低圧ＥＧＲバルブ１３０を駆動するアクチュエータの出力特性をリンク装置により変換して吸気絞り弁１２０に伝達することで、吸気絞り弁１２０を駆動する専用のアクチュエータを廃止している。さらに、同文献１には、リンク装置に何らかの不具合が発生して吸気絞り弁１２０を制御できなくなった場合を想定して、低圧ＥＧＲバルブ１３０の回転角を検出する回転角センサによって吸気絞り弁１２０の故障を判定する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−３２９２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示される「吸気絞り弁の故障を判定する技術」では、吸気絞り弁１２０の開度がメカストッパによって規制される最大開度に対応した開度と異なる場合、つまり、低圧ＥＧＲバルブ１３０と一体に回転するカムプレートが通常の作動角範囲から外れた状態となった時に、低圧ＥＧＲバルブ１３０の回転角を検出して吸気絞り弁１２０が故障していると判定している。しかし、この故障判定方法では、カムプレートの作動角範囲が増大する。つまり、リンク装置が故障すると、スプリングによって閉弁方向へ付勢されている低圧ＥＧＲバルブ１３０が、低圧ＥＧＲ通路１００の開度が最小となる全閉位置を通過して、通常の開弁方向（リンク装置が故障していない時の開弁方向）とは反対方向へ回転するため、低圧ＥＧＲバルブ１３０と一体に回転するカムプレートが通常の作動角範囲から外れることになる。
【０００６】
上記の結果、カムプレートの作動角範囲が増大するため、その分の作動スペースを確保する必要があり、リンク装置を含む低圧ＥＧＲ装置の体格が大きくなってしまう。
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、低圧ＥＧＲバルブの通常回動範囲内で故障判定を行うことにより、連動機構の作動角範囲が増大することなく、低圧ＥＧＲ装置を小型化できる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（請求項１に係る発明）
本発明は、吸排気系に過給機を搭載する内燃機関に適用され、この内燃機関の排気通路に設けられる排気浄化装置を通過した排気ガスの一部を低圧ＥＧＲガスとして過給機のコンプレッサより上流側の吸気通路に再循環させる低圧ＥＧＲ装置であって、排気浄化装置より下流側の排気通路とコンプレッサより上流側の吸気通路とを接続する低圧ＥＧＲ通路と、この低圧ＥＧＲ通路を通って吸気通路へ還流する低圧ＥＧＲガスの流量を調整する低圧ＥＧＲバルブと、この低圧ＥＧＲバルブを駆動するバルブ駆動手段と、排気通路と吸気通路のどちらか一方の通路に配置され、その一方の通路の開度を絞ることで、吸気通路に還流する低圧ＥＧＲガスの流量を増加させる絞り弁と、低圧ＥＧＲバルブが低圧ＥＧＲ通路を開く方向へ回転する開弁動作に連動して一方の通路を閉じる方向へ絞り弁を駆動し、且つ、低圧ＥＧＲバルブが低圧ＥＧＲ通路を閉じる方向へ回転する閉弁動作に連動して一方の通路を開く方向へ絞り弁を駆動する連動機構と、絞り弁および低圧ＥＧＲバルブの回転を規制して故障モードを設定する故障モード設定手段と、低圧ＥＧＲバルブの回転位置によって故障モードが設定されているか否かを判定する故障モード判定手段とを備える。  
【０００８】
故障モード設定手段は、低圧ＥＧＲバルブの開弁動作に連動して絞り弁が一方の通路を閉じる方向へ回転する時の閉弁方向と反対方向へ絞り弁を付勢するスプリングと、このスプリングに付勢されて回転する絞り弁を所定の回転位置に機械的に停止させる絞り弁側ストッパと、絞り弁の停止位置に対応して低圧ＥＧＲバルブの回転を機械的に停止させるバルブ側ストッパとを有し、故障モード判定手段は、低圧ＥＧＲバルブの回転位置をバルブ角度として検出するバルブ角度センサを有し、低圧ＥＧＲバルブの開度が最小となる全閉位置から低圧ＥＧＲバルブの開度が最大となる全開位置へ低圧ＥＧＲバルブを駆動した時に、バルブ角度センサによって検出されるバルブ角度が、バルブ側ストッパによって回転停止された低圧ＥＧＲバルブの回転位置である場合は、故障モードが設定されていると判定することを特徴とする。
【０００９】
本発明の低圧ＥＧＲ装置は、故障モードが設定されると、先ず、絞り弁がスプリングに付勢されて回転する。この時の回転方向は、通常作動時の閉弁方向と反対方向、つまり、低圧ＥＧＲバルブの開弁動作に連動して絞り弁が一方の通路を閉じる方向へ回転する時の閉弁方向と反対方向である。スプリングに付勢されて回転する絞り弁は、絞り弁側ストッパにより回転規制されて所定の回転位置に停止する。さらに、絞り弁の停止位置に対応して低圧ＥＧＲバルブの回転がバルブ側ストッパによって機械的に停止する。
この後、バルブ駆動手段によって低圧ＥＧＲバルブを全閉位置から全開位置へ駆動した時に、バルブ角度センサによって検出されるバルブ角度が、バルブ側ストッパによって回転停止した低圧ＥＧＲバルブの回転位置である場合、言い換えると、全開位置でない場合は、故障モードが設定されていると判定する。
上記の様に、低圧ＥＧＲバルブを全閉位置から全開位置へ駆動する通常の作動範囲内で故障判定を行うことができるので、連動機構の作動角範囲が増大することはなく、特許文献１の従来技術と比較して、低圧ＥＧＲ装置の小型化を図ることが可能である。
【００１０】
（請求項２に係る発明）
請求項１に記載した低圧ＥＧＲ装置において、連動機構は、低圧ＥＧＲバルブと一体に回転する駆動プレートと、絞り弁と一体に回転する従動プレートと、駆動プレートの回転を従動プレートに伝達するカム手段とで構成され、故障モード設定手段は、カム手段の不具合によって、駆動プレートと従動プレートとの連結が解除された状態となった時に設定されることを特徴とする。
カム手段に何らかの不具合が発生して、駆動プレートと従動プレートとの連結が解除され、駆動プレートと従動プレートがフリーな状態になると、スプリングに付勢されている絞り弁が通常作動時の閉弁方向と反対方向に回転して、絞り弁ストッパによって規制される所定の回転位置に機械的に停止する。この絞り弁の停止位置に対応して低圧ＥＧＲバルブの回転がバルブ側ストッパによって機械的に停止するため、低圧ＥＧＲバルブを全閉位置から全開位置へ駆動したにも係わらず、バルブ角度センサによって検出されるバルブ角度が、バルブ側ストッパによって回転が停止した低圧ＥＧＲバルブの停止位置である場合（全開位置でない場合）は、故障モードが設定されていると判定できる。
【００１１】
（請求項３に係る発明）
請求項２に記載した低圧ＥＧＲ装置において、絞り弁側ストッパは、スプリングに付勢されて絞り弁と一体に回転する従動プレートの回転方向に対向して配置され、絞り弁は、従動プレートが絞り弁側ストッパに当接することで所定の回転位置に停止することを特徴とする。
上記の構成では、絞り弁と一体に回転する従動プレートが絞り弁側ストッパに当接することで、スプリングに付勢された絞り弁を所定の回転位置に停止させることができる。
【００１２】
（請求項４に係る発明）
請求項３に記載した低圧ＥＧＲ装置において、バルブ側ストッパは、従動プレートに対向して設けられ、従動プレートが絞り弁側ストッパに当接して絞り弁が所定の回転位置に停止している状態で、低圧ＥＧＲバルブが全閉位置から低圧ＥＧＲ通路を開く方向へ駆動された時に、バルブ側ストッパが従動プレートに当接することで、低圧ＥＧＲバルブの回転が停止することを特徴とする。
上記の構成では、故障モードが設定されると、絞り弁が所定の回転位置に停止するので、駆動プレートに設けられるバルブ側ストッパが従動プレートに当接することで、絞り弁の停止位置に対応して低圧ＥＧＲバルブの回転を機械的に停止させることができる。
【００１３】
（請求項５に係る発明）
請求項２〜４に記載した何れか一つの低圧ＥＧＲ装置において、カム手段には、低圧ＥＧＲバルブの全開位置での開度ばらつきに対して、絞り弁の全閉位置での開度ばらつきを抑制する不感帯が設定されていることを特徴とする。
カム手段に不感帯が設定されていないと、例えば、低圧ＥＧＲバルブの全開位置での開度が小さい方向にばらつきを持った場合に、絞り弁の全閉位置は狙い値より大きい側となるため、低圧ＥＧＲバルブの前後での圧力差が狙い値より小さくなる。その結果、低圧ＥＧＲ量が低下して、エミッションが悪化する。
【００１４】
また、絞り弁を吸気通路に配置した構成では、低圧ＥＧＲバルブの全開位置での開度が大きい方向にばらつきを持った場合に、絞り弁の全閉位置は狙い値より小さい側となるため、吸気量がより絞られることになる。その結果、燃焼室への吸気量が不足して、エンジン性能が悪化する。
これに対し、本発明では、カム手段に不感帯を設定しているので、低圧ＥＧＲバルブの全開位置がばらつきを持った場合でも、絞り弁の全閉位置での開度ばらつきが抑制されるため、エンジン性能の低下およびエミッションの悪化を防止できる。なお、絞り弁の全閉位置とは、絞り弁の開度が最小となる位置であり、絞り弁が一方の通路を全閉する（完全に閉じる）位置と同義ではない。
【００１５】
（請求項６に係る発明）
請求項５に記載した低圧ＥＧＲ装置において、カム手段は、駆動プレートに形成されるカム溝と、従動プレートに設けられ、且つ、駆動プレートの回転に伴ってカム溝内を移動するローラとで構成され、不感帯は、駆動プレートの回転中心から同一長さの円弧によって形成されるカム溝のカムプロフィールによって設定されることを特徴とする。
上記の構成によれば、低圧ＥＧＲバルブの全開位置がばらつきを持った場合でも、不感帯を設定するカムプロフィール上ではローラが静止している。つまり、低圧ＥＧＲバルブの開度ばらつきの分だけ駆動プレートが回転しても、不感帯を設定するカムプロフィールが駆動プレートの回転中心から同一長さの円弧によって形成されるため、カムプロフィールからローラが駆動力を受けることはなく、ローラを有する従動プレートが回転することはない。よって、低圧ＥＧＲバルブの全開位置がばらつきを持った場合でも、絞り弁の全閉位置での開度ばらつきを抑制できるので、絞り弁が配置される一方の通路（排気通路または吸気通路）の流量ばらつきを小さくできる。
【００１６】
（請求項７に係る発明）
請求項１〜６に記載した何れか一つの低圧ＥＧＲ装置において、故障モードが設定された時に、絞り弁側ストッパによって絞り弁の回転が停止する位置は、絞り弁の開度が最小となる全閉位置と、絞り弁の開度が最大となる全開位置との間であることを特徴とする。  上記の構成では、故障モードが設定された時に、絞り弁が全閉位置に停止することはないので、内燃機関の運転状態に大きな影響を生じることはない。一例として、絞り弁の開度が最小となる全閉位置を弁開度０％、絞り弁の開度が最大となる全開位置を弁開度１００％と定義した場合、故障モードが設定された時に弁開度５０％〜１００％の間で絞り弁の回転を停止させることにより、一方の通路の開度を５０％以上確保できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】低圧ＥＧＲバルブの全閉位置および吸気絞り弁の全開位置を示す低圧ＥＧＲユニットの断面図である（実施例１）。
【図２】低圧ＥＧＲバルブの全開位置および吸気絞り弁の全閉位置を示す低圧ＥＧＲユニットの断面図である（実施例１）。
【図３】吸気絞り弁の回転が絞り弁側ストッパによって機械的に停止した状態を示す低圧ＥＧＲユニットの断面図である。
【図４】低圧ＥＧＲバルブの回転がバルブ側ストッパによって機械的に停止した状態を示す低圧ＥＧＲユニットの断面図である。
【図５】エンジンの吸排気システムを概略的に示す模式図である。
【図６】低圧ＥＧＲバルブの全開位置および吸気絞り弁の全閉位置を示す低圧ＥＧＲユニットの断面図である（実施例２）。
【図７】（ａ）駆動プレートとローラとの位置関係を示す平面図、（ｂ）不感帯を設定したカムプロフィールの拡大図である。
【図８】低圧ＥＧＲバルブと吸気絞り弁の開度特性を示すグラフである。
【図９】低圧ＥＧＲバルブと吸気絞り弁の開度特性を示すグラフである。
【図１０】従来技術に係る低圧ＥＧＲバルブと吸気絞り弁とを示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明を実施するための最良の形態を以下の実施例により詳細に説明する。
【実施例】
【００１９】
（実施例１）
実施例１では、吸排気系に過給機を搭載する内燃機関にＥＧＲ装置を適用した一例を説明する。
内燃機関は、例えば、燃料に軽油を使用するディーゼルエンジン、あるいは、ガソリンを使用するガソリンエンジン（以下、内燃機関をエンジン１と呼ぶ）であり、図５に示す様に、吸入空気をエンジン１の気筒内に導入する吸気通路２と、気筒内で燃料の燃焼によって発生した排気ガスを大気に排出する排気通路３とを備える。
過給機は、例えば、エンジン１より排出される排気ガスのエネルギを回転力に変換する排気タービン４と、この排気タービン４と同軸に連結されるコンプレッサ５とを有し、このコンプレッサ５の回転によって吸気を圧縮してエンジン１に供給するターボチャージャである。
【００２０】
吸気通路２には、吸気口６ａより取り込んだ外気に含まれる砂埃などの異物を取り除くエアクリーナ６、上記のコンプレッサ５、このコンプレッサ５で圧縮された空気を冷却するインタークーラ７、吸気量を調整するスロットルバルブ８を組み込んだスロットルボディ９、および、所定の容積室を形成するサージタンク１０等が設けられている。
排気通路３には、上記の排気タービン４、排気ガスに含まれる粒子状物質（ＰＭ）を補集するＤＰＦ１１（ディーゼルパティキュレートフィルターの略）等が設けられている。なお、ＤＰＦ１１は、本発明の排気浄化装置の一例である。
【００２１】
次に、ＥＧＲ装置について説明する。
エンジン１の吸排気系には、高圧ＥＧＲ装置と低圧ＥＧＲ装置とが設けられている。
高圧ＥＧＲ装置は、エンジン１から排出された直後の比較的高温および高圧の排気ガスの一部を高圧ＥＧＲガスとして吸気側へ還流させる高圧系の排気還流装置である。
この高圧ＥＧＲ装置は、図５に示す様に、排気タービン４より排気上流側の排気通路３とスロットルバルブ８より吸気下流側の吸気通路２（本実施例ではサージタンク１０）とを接続する高圧ＥＧＲ通路１２と、この高圧ＥＧＲ通路１２を通って吸気側へ還流する高圧ＥＧＲガスの流量を調整する高圧ＥＧＲバルブ１３と、吸気側へ還流する高圧ＥＧＲガスを冷却する高圧ＥＧＲクーラ１４と、この高圧ＥＧＲクーラ１４をバイパスするバイパスＥＧＲ通路１５と、高圧ＥＧＲガスが高圧ＥＧＲクーラ１４を経由して吸気側に還流するＥＧＲ経路とバイパスＥＧＲ通路１５を通って吸気側に還流するＥＧＲ経路とを切り替えるＥＧＲ通路切替弁１６とを備える。
【００２２】
低圧ＥＧＲ装置は、比較的低温および低圧の排気ガスの一部を低圧ＥＧＲガスとして吸気側へ還流させる低圧系の排気還流装置である。
この低圧ＥＧＲ装置は、図５に示す様に、排気タービン４より排気下流側（本実施例ではＤＰＦ１１の排気下流側）の排気通路３とコンプレッサ５より吸気上流側の吸気通路２とを接続する低圧ＥＧＲ通路１７と、この低圧ＥＧＲ通路１７を通って吸気側へ還流する低圧ＥＧＲガスの流量を調整する低圧ＥＧＲバルブ１８と、吸気側へ還流する低圧ＥＧＲガスを冷却する低圧ＥＧＲクーラ１９と、低圧ＥＧＲバルブ１８が低圧ＥＧＲ通路１７をを開閉する動作に連動して吸気通路２の開度を調整する吸気絞り弁２０とを備える。
【００２３】
続いて、本発明に係る低圧ＥＧＲバルブ１８と吸気絞り弁２０について説明する。
低圧ＥＧＲバルブ１８と吸気絞り弁２０は、後述する連動機構と共に、低圧ＥＧＲユニットＵＴとして一体的に構成されている。なお、低圧ＥＧＲユニットＵＴには、図１に示す吸気通路２の一部および低圧ＥＧＲ通路１７の一部を含むことができる。
低圧ＥＧＲバルブ１８は、図１に示す様に、シャフト１８ａと一体に回転するバタフライバルブであり、吸気通路２に接続される低圧ＲＧＲ通路１７の出口付近に配置される。なお、図１〜図４に示す吸気通路２は、図示左側がエアクリーナ６側、図示右側がエンジン１側である。
この低圧ＥＧＲバルブ１８は、バルブ開度が最小となる全閉位置（図１に示す位置）と、バルブ開度が最大となる全開位置（図２に示す位置）との間でシャフト１８ａを中心として回動可能に設けられ、電動アクチュエータ（図示せず）に発生する回転力が動力伝達装置（以下に説明する）を介してシャフト１８ａに伝達されることで回転する。
【００２４】
電動アクチュエータは、例えば、直流モータを使用した本発明のバルブ駆動手段であり、低圧ＥＧＲバルブ１８の回転位置をバルブ角度として検出するバルブ角度センサ（図示せず）の検出角度が、エンジン１の運転状態に応じて設定される制御目標値と一致するように、電子制御装置であるＥＣＵ（図示せず）によって直流モータに供給される通電量がフィードバック制御される。
動力伝達装置は、直流モータの回転速度を減速して駆動トルクを増幅する歯車列によって構成される。この歯車列は、直流モータの出力軸に取り付けられるピニオン２１と、このピニオン２１に噛み合う減速ギヤ２２と、この減速ギヤ２２と共通の中心軸２２ａに支持されて減速ギヤ２２と一体に回転する小径ギヤ２３と、この小径ギヤ２３に噛み合うバルブギヤ２４とで構成され、このバルブギヤ２４が低圧ＥＧＲバルブ１８のシャフト１８ａに固定されてシャフト１８ａと一体に回転する。
【００２５】
吸気絞り弁２０は、低圧ＥＧＲバルブ１８と同様に、シャフト２０ａと一体に回転するバタフライバルブであり、図１に示す様に、低圧ＲＧＲ通路１７から低圧ＥＧＲガスが流れ込む吸気通路２のＥＧＲガス流入部（低圧ＲＧＲ通路１７との接続部）に配置される。  この吸気絞り弁２０は、以下に説明する連動機構を介して低圧ＥＧＲバルブ１８に連結され、低圧ＥＧＲバルブ１８が低圧ＲＧＲ通路１７を開く開弁動作に連動して吸気通路２の開度を絞ることにより、吸気通路２に還流する低圧ＥＧＲガスの流量を増加させる働きを行う。
連動機構は、図１に示す様に、スクリュ２５によりバルブギヤ２４に固定されて低圧ＥＧＲバルブ１８と一体に回転する駆動プレート２６と、吸気絞り弁２０のシャフト２０ａに固定されて吸気絞り弁２０と一体に回転する従動プレート２７と、駆動プレート２６の回転を従動プレート２７に伝達するカム手段（以下に説明する）とで構成される。
【００２６】
カム手段は、駆動プレート２６に形成されたカム溝２８と、従動プレート２７に取り付けられるローラ２９とで構成され、このローラ２９がカム溝２８に収容されている。
カム溝２８は、カムプロフィールが異なる第１のカム面２８ａと第２のカム面２８ｂとを有している。第１のカム面２８ａは、低圧ＥＧＲバルブ１８が図１に示す全閉位置から中間開度（例えば全閉位置と全開位置との略中間位置）まで回転する間、吸気絞り弁２０が全開位置（図１に示す位置）に保持されるように、駆動プレート２６の回転中心から同一長さの円弧によってカムプロフィールが形成されている。第２のカム面２８ｂは、第１のカム面２８ａから連続して設けられ、低圧ＥＧＲバルブ１８が中間開度から図２に示す全開位置まで回転する時に、吸気絞り弁２０を全閉位置まで駆動するカムプロフィールが形成されている。
【００２７】
ローラ２９は、従動プレート２７に設けられるアーム部２７ａ（図３参照）にローラ軸２９ａが固定され、このローラ軸２９ａの外周に回転自在に嵌合して取り付けられる。
従動プレート２７は、外周形状が略円形状に設けられ、径方向の中心部を挿通するシャフト２０ａに固定されている。ローラ軸２９ａが固定されるアーム部２７ａは、従動プレート２７の周方向の一部に設けられて、従動プレート２７の径方向外側へ突き出ている。また、アーム部２７ａの先端形状は、一定の曲率を有する円弧状に形成されている。
上記のカム手段は、低圧ＥＧＲバルブ１８と一体に駆動プレート２６が回転すると、駆動プレート２６に形成されたカム溝２８のカムプロフィールにローラ２９が追従しながらカム溝２８内を移動することで、駆動プレート２６の回転が従動プレート２７に伝達されて、従動プレート２７と一体に吸気絞り弁２０が回転する。
【００２８】
本実施例の低圧ＥＧＲユニットＵＴは、連動機構が故障した時に故障モードを設定する故障モード設定手段と、故障モードが設定されているか否かを判定する故障モード判定手段とを備える。故障モードは、連動機構が故障した時、具体的には、ローラ軸２９ａと共にローラ２９が従動プレート２７から脱落して駆動プレート２６の回転を従動プレート２７に伝達できなくなった時、言い換えると、駆動プレート２６と従動プレート２７がフリーな状態になった時に設定される。
故障モード設定手段は、吸気絞り弁２０を付勢するスプリング３０と、このスプリング３０に付勢されて回転する吸気絞り弁２０を所定の回転位置に機械的に停止させる絞り弁側ストッパ３１と、吸気絞り弁２０の停止位置に対応して低圧ＥＧＲバルブ１８の回転を機械的に停止させるバルブ側ストッパ３２とによって設定される。
【００２９】
スプリング３０は、低圧ＥＧＲバルブ１８の開弁動作に連動して吸気絞り弁２０が吸気通路２を閉じる方向へ回転する時の閉弁方向、つまり、図１から図２に至る通常作動時の閉弁方向と反対方向（図示時計回転方向）へ吸気絞り弁２０を付勢している。
絞り弁側ストッパ３１は、例えば、低圧ＥＧＲユニットＵＴのケース３３（図１参照）に設けることができ、スプリング３０に付勢されて吸気絞り弁２０と一体に回転する従動プレート２７の回転方向に対向して配置されている。吸気絞り弁２０は、図３に示す様に、従動プレート２７に設けられたアーム部２７ａの側面が絞り弁側ストッパ３１に当接することによって機械的に回転が規制される。
【００３０】
この絞り弁側ストッパ３１は、従動プレート２７のアーム部２７ａが当接して回転が規制された時に、吸気絞り弁２０が吸気通路２を全閉することはなく、吸気通路２を所定開度だけ開いた状態で停止する位置に設けられる。すなわち、吸気絞り弁２０の全閉位置（但し、この全閉位置は図２に示す通常作動時の全閉位置と反対側である）と、吸気絞り弁２０の全開位置との間で吸気絞り弁２０の回転を停止する位置に設けられている。具体的には、吸気絞り弁２０の開度が最小となる全閉位置を弁開度０％、吸気絞り弁２０の開度が最大となる全開位置を弁開度１００％と定義した場合に、弁開度５０％〜１００％の間で吸気絞り弁２０の回転を停止できる位置に絞り弁側ストッパ３１が設けられている。
【００３１】
バルブ側ストッパ３２は、低圧ＥＧＲバルブ１８が全閉位置から低圧ＥＧＲ通路１７を開く方向へ駆動された時に、図４に示す様に、従動プレート２７に設けられたアーム部２７ａの先端部に当接することで、低圧ＥＧＲバルブ１８の回転が機械的に停止する。このバルブ側ストッパ３２は、低圧ＥＧＲバルブ１８の回転が全閉位置と全開位置との間（実施例１では略中間位置）で停止する位置に設けられている。つまり、低圧ＥＧＲバルブ１８が全開位置から中間位置まで回転した時点で、バルブ側ストッパ３２がアーム部２７ａに当接して低圧ＥＧＲバルブ１８の回転が停止する。なお、バルブ側ストッパ３２は、アーム部２７ａの先端形状に対応した円弧形状に設けられている。
【００３２】
故障モード判定手段は、低圧ＥＧＲバルブ１８の回転位置（バルブ角度）を検出するバルブ角度センサの検出角度によって故障モードが設定されているか否かを判定する。
バルブ角度センサは、例えば、永久磁石とホールＩＣを用いた周知の非接触式回転角度センサであり、低圧ＥＧＲバルブ１８のシャフト１８ａに永久磁石が取り付けられ、その永久磁石に近接してホールＩＣが配設され、ホールＩＣに発生する電気信号がＥＣＵへ出力される。
この故障モード判定手段は、低圧ＥＧＲバルブ１８を全閉位置から全開位置へ駆動した時に、バルブ角度センサによって検出されるバルブ角度が、バルブ側ストッパ３２によって回転停止した低圧ＥＧＲバルブ１８の回転位置である場合に、故障モードが設定されていると判定する。
【００３３】
次に、低圧ＥＧＲ装置の作動を説明する。
ａ）連動機構が故障していない通常時の作動説明。
低圧ＥＧＲバルブ１８が全閉位置から全開位置へ駆動されると、連動機構を介して吸気絞り弁２０が全開位置から全閉位置へ駆動される。この時、低圧ＥＧＲバルブ１８が全閉位置から中間位置（例えば、バルブ開度５０％）まで回転する間は、駆動プレート２６に取り付けられたローラ２９が第１のカム面２８ａに沿って相対移動するため、吸気絞り弁２０が回転することはなく、図１に示す全開位置に保持されている。
その後、低圧ＥＧＲバルブ１８が中間位置から全開位置まで回転すると、ローラ２９が第２のカム面２８ｂに追従しながらカム溝２８内を移動するため、吸気絞り弁２０は全開位置から図２に示す全閉位置へ回転する。これにより、エンジン１の吸気行程で発生する吸気負圧が大きくなるため、多量の低圧ＥＧＲガスをエンジン１に戻すことができる。
【００３４】
ｂ）連動機構が故障した時の作動説明。
連動機構が故障した場合、つまり、ローラ２９がローラ軸２９ａと共に従動プレート２７から脱落して駆動プレート２６と従動プレート２７とがフリーな状態になると、吸気絞り弁２０が通常作動時の閉弁方向と反対方向（時計回転方向と呼ぶ）へスプリング３０に付勢されて回転する。時計回転方向へ回転した吸気絞り弁２０は、図３に示す様に、従動プレート２７に設けられるアーム部２７ａの側面が絞り弁側ストッパ３１に当接することで回転を停止する。
【００３５】
この後、低圧ＥＧＲバルブ１８が全閉位置から全開位置へ駆動されると、図４に示す様に、駆動プレート２６に設けられたバルブ側ストッパ３２が、従動プレート２７に設けられたアーム部２７ａの先端部に当接することで、低圧ＥＧＲバルブ１８の回転が機械的に停止する。この低圧ＥＧＲバルブ１８の回転位置、つまり、バルブ側ストッパ３２によって回転が停止した低圧ＥＧＲバルブ１８のバルブ角度がバルブ角度センサによって検出され、その検出結果がＥＣＵに出力される。ＥＣＵは、バルブ角度センサで検出された低圧ＥＧＲバルブ１８のバルブ角度が、バルブ側ストッパ３２によって回転が停止した低圧ＥＧＲバルブ１８の回転位置と一致した時に、故障モードが設定されている判定する。なお、ＥＣＵは、故障モードが設定されていると判定した場合に、その旨を乗員に知らせるための警告表示（例えば警告灯を点灯させる）を行う。
【００３６】
（実施例１の効果）
実施例１に記載した低圧ＥＧＲバルブ１８装置は、連動機構が故障した時、すなわち、ローラ２９がローラ軸２９ａと共に従動プレート２７から脱落して駆動プレート２６と従動プレート２７がフリーな状態となった時に、低圧ＥＧＲバルブ１８を全閉位置から全開位置へ駆動する通常の作動範囲内で故障判定を行うことができる。つまり、故障モードが設定される際に、低圧ＥＧＲバルブ１８が全閉位置から通常作動時の開弁方向と反対側の開弁方向へ回転することはない。これにより、低圧ＥＧＲバルブ１８と一体に回転する駆動プレート２６の作動角範囲が増大することはないので、通常の作動角範囲を超える余分なスペースを確保する必要はなく、特許文献１に開示された従来技術と比較して、低圧ＥＧＲユニットＵＴの小型化を図ることが可能である。
【００３７】
また、故障モードが設定された時に、吸気絞り弁２０の回転を機械的に停止させる絞り弁側ストッパ３１は、弁開度５０％〜１００％の間で吸気絞り弁２０の回転を停止できる位置に設けられている。これにより、吸気絞り弁２０の開度が最小となる全閉位置に吸気絞り弁２０が停止することはなく、吸気通路２の開度を５０％以上確保できる。この場合、エンジン１に吸入される空気（新気）が著しく減少することはないので、エンジン１の運転状態に大きな影響が生じることはない。
【００３８】
（実施例２）
図６は実施例２に係る低圧ＥＧＲユニットＵＴの断面図である。
実施例１に記載した第２のカム面２８ｂは、低圧ＥＧＲバルブ１８が中間開度から図２に示す全開位置まで回転する時に、吸気絞り弁２０を全閉位置まで駆動するカムプロフィールが形成されている。この実施例２では、低圧ＥＧＲバルブ１８の全開位置での開度ばらつきに対して、吸気絞り弁２０の全閉位置での開度ばらつきを抑制する不感帯を第２のカム面２８ｂのカムプロフィールに設定した一例を説明する。
以下の説明おいて、図７（ａ）に示す様に、低圧ＥＧＲバルブ１８の全閉位置における回転角度θ０を基準として、低圧ＥＧＲバルブ１８が全開位置に駆動された時の回転角度をθｍとする。また、低圧ＥＧＲバルブ１８が全開位置に駆動された時に、第２のカム面２８ｂ上でローラ２９が接触する接触点Ａより第１のカム面２８ａ側を閉弁側、接触点Ａより反閉弁側を開弁側と定義する。
【００３９】
ここで、第２のカム面２８ｂが図７（ｂ）の二点鎖線で示すカムプロフィールを有していると、低圧ＥＧＲバルブ１８が回転角度θｍに対して閉弁側と開弁側とにそれぞれΔθ１、Δθ２の開度ばらつきを持った時に、図８に示す様に、吸気絞り弁２０の全閉位置がばらつくことにより、吸気量にばらつきΔＱを生じる。なお、図７（ｂ）の二点鎖線で示すカムプロフィールは、第２のカム面２８ｂとローラ２９との接触点を通って、閉弁側から開弁側に向かって曲率が次第に小さくなる曲線、つまり、駆動プレート２６の回転中心Ｏ（図７（ａ）参照）からの距離が次第に大きくなる（ｒ１＜ｒｍ＜ｒ２）曲線によって形成されている。
【００４０】
低圧ＥＧＲバルブ１８の全開位置がばらつきを持つと、以下の不具合を招く。
ａ）低圧ＥＧＲバルブ１８の全開位置が小さい方向にばらつきを持った場合、つまり、低圧ＥＧＲバルブ１８の全閉位置での回転角度が図７（ｂ）に示すθ１にずれた場合。
吸気絞り弁２０の全閉位置は、図８に示す様に、狙い値より大きい側に振れるため、低圧ＥＧＲバルブ１８の前後での圧力差が狙い値より小さくなる。その結果、吸気側へ還流する低圧ＥＧＲガスの流量が低下して、エミッションが悪化する。
ｂ）低圧ＥＧＲバルブ１８の全開位置が大きい方向にばらつきを持った場合、つまり、低圧ＥＧＲバルブ１８の全閉位置での回転角度が図７（ｂ）に示すθ２にずれた場合。
吸気絞り弁２０の全閉位置は、図８に示す様に、狙い値より小さい側に振れるため、吸気量がより絞られることになる。その結果、燃焼室への吸気量が不足して、エンジン性能が悪化する。
【００４１】
これに対し、実施例２に係る第２のカム面２８ｂは、図７（ｂ）の実線で示す様に、少なくともθ１からθ２の間で、駆動プレート２６の回転中心Ｏから同一長さｒｍの円弧によってカムプロフィールが形成されている。つまり、少なくともθ１からθ２の間では、低圧ＥＧＲバルブ１８の開度ばらつきに対して、吸気絞り弁２０の開度が不感帯となる。このため、低圧ＥＧＲバルブ１８の全開位置がばらつきを持った場合でも、θ１からθ２の間に形成されるカムプロフィール上ではローラ２９が静止している。言い換えると、低圧ＥＧＲバルブ１８の開度ばらつきの分だけ駆動プレート２６が回転しても、θ１からθ２の間に設定されるカムプロフィールが駆動プレート２６の回転中心Ｏから同一長さの円弧によって形成されるため、カムプロフィールからローラ２９が駆動力を受けることはなく、ローラ２９を有する従動プレート２７が回転することはない。よって、低圧ＥＧＲバルブ１８の全開位置がばらつきを持った場合でも、吸気絞り弁２０の全閉位置での開度ばらつきを抑制できる（実質的には吸気絞り弁２０の開度ばらつきを無くすことができる）ので、図９に示す様に、吸気量のばらつきΔＱを略無くすことができる。その結果、エンジン性能の低下およびエミッションの悪化を防止できる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
実施例１、２の低圧ＥＧＲユニットＵＴは、低圧ＲＧＲ通路１７から低圧ＥＧＲガスが流れ込む吸気通路２のＥＧＲガス流入部（低圧ＲＧＲ通路１７との接続部）に吸気絞り弁２０を配置しているが、低圧ＲＧＲ通路１７との接続部より吸気上流側（図１、図６の左側）の吸気通路２に配置することもできる。また、実施例１、２では、本発明に係る絞り弁として吸気絞り弁２０を示しているが、吸気絞り弁２０に替えて排気絞り弁に適用することもできる。この排気絞り弁は、例えば、排気通路３と低圧ＲＧＲ通路１７との接続部、あるいは、低圧ＲＧＲ通路１７との接続部より排気下流側の排気通路３に配置され、排気通路３を絞ることで低圧ＥＧＲガスの流量を増加させる働きを行う。
【００４３】
実施例１では、吸排気系にターボチャージャを搭載したエンジン１に本発明の低圧ＥＧＲ装置を適用した一例を記載したが、ターボチャージャに限定されるものではなく、例えば、吸気通路２に配置されるコンプレッサ５をエンジン１によって駆動するスーパチャージャを搭載したエンジン１に本発明を適用することもできる。この場合、低圧ＲＧＲ通路１７の上流端（低圧ＥＧＲガスの取入口）は、排気浄化装置（実施例１ではＤＰＦ１１）より下流側の排気通路３に接続される。つまり、排気浄化装置で浄化された排気ガスの一部が低圧ＥＧＲガスとして吸気通路２に還流する。
【００４４】
実施例１では、故障モードが設定された時に、従動プレート２７に設けられたアーム部２７ａの側面が絞り弁側ストッパ３１に当接することで吸気絞り弁２０の回転を停止させる構成であるが、例えば、吸気通路２の内部に絞り弁側ストッパ３１を配置して、吸気絞り弁２０の端部を絞り弁側ストッパ３１に直接当接させることで、吸気絞り弁２０の回転を停止させる構成を採用することもできる。
【符号の説明】
【００４５】
１    エンジン（内燃機関）
２    吸気通路
３    排気通路
４    排気タービン（過給機）
５    コンプレッサ（過給機）
１１    ＤＰＦ（排気浄化装置）
１７    低圧ＲＧＲ通路
１８    低圧ＥＧＲバルブ
２０    吸気絞り弁（絞り弁）
２６    駆動プレート（連動機構）
２７    従動プレート（連動機構）
２７ａ  従動プレートのアーム部
２８    カム溝（カム手段、連動機構）
３０    スプリング（故障モード設定手段）
３１    絞り弁側ストッパ（故障モード設定手段）
３２    バルブ側ストッパ（故障モード設定手段）
ＵＴ    低圧ＥＧＲユニット
【図１】
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【図２】
0005287953.tif 000003
【図３】
0005287953.tif 000004
【図４】
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【図５】
0005287953.tif 000006
【図６】
0005287953.tif 000007
【図７】
0005287953.tif 000008
【図８】
0005287953.tif 000009
【図９】
0005287953.tif 000010
【図１０】
0005287953.tif 000011