(57)【要約】【課題】  エンジンより流出してエンジンの吸気通路に再循環されるＥＧＲガスを２位置３方向切替弁のシャフト６に直接当てないようにすることを課題とする。【解決手段】  シャフト６の周囲を周方向に取り囲むようにプロテクタブロック１３をハウジング４の隔壁部３３の途中に一体的に形成している。これによって、エンジンより流出してインレットポート４１からハウジング４のクーラ入口通路４２、４３の内部に導入された高温ＥＧＲガスが、シャフト６に直接当たらなくなり、高温ＥＧＲガスの熱に対してシャフト６を保護することが可能となる。そして、高温ＥＧＲガスの熱がシャフト側からシャフト上に設置されたガスシール側に伝わり難くなるので、高温ＥＧＲガスの熱によるガスシール７９の劣化を防止できる。したがって、シャフト６の外周とハウジング４のバルブ軸受け部のシャフト収容孔の内周との間の気密性能の低下を抑えることができる。【選択図】  図１
2007132310.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）内燃機関より流出して前記内燃機関の吸気系に再循環される排気ガスを冷却する排気ガスクーラと、
（ｂ）内部に、前記排気ガスクーラを経由させて前記内燃機関の吸気系に排気ガスを再循環させるクーラ側連通路が形成されたハウジングと、
（ｃ）このハウジングの内部に開閉自在に収容されたバルブ、およびこのバルブと一体的に動作するバルブ軸を有する切替弁と
を備えた排気ガス再循環装置の排気ガス冷却装置において、
前記ハウジングの内部には、前記バルブ軸の周囲を取り囲むようにブロックが配設されていることを特徴とする排気ガス再循環装置の排気ガス冷却装置。
【請求項２】
請求項１に記載の排気ガス再循環装置の排気ガス冷却装置において、
前記ブロックは、前記バルブ軸の外周に沿って円筒面の一部を成すように配設されていることを特徴とする排気ガス再循環装置の排気ガス冷却装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の排気ガス再循環装置の排気ガス冷却装置において、
前記ブロックは、前記クーラ側連通路の通路断面積を縮小化する方向に突き出すように配設されていることを特徴とする排気ガス再循環装置の排気ガス冷却装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のうちのいずれか１つに記載の排気ガス再循環装置の排気ガス冷却装置において、
前記ハウジングの内部には、軸受け部品を介して、前記バルブ軸を摺動自在に軸支するバルブ軸受け部が配設されており、
前記バルブ軸と前記バルブ軸受け部との間には、前記バルブ軸と前記バルブ軸受け部との隙間を気密化するためのシール部品が配設されていることを特徴とする排気ガス再循環装置の排気ガス冷却装置。
【請求項５】
請求項４に記載の排気ガス再循環装置の排気ガス冷却装置において、
前記ブロックは、前記クーラ側連通路を通過する排気ガスの熱に対して、前記シール部品を保護するように配設されていることを特徴とする排気ガス再循環装置の排気ガス冷却装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のうちのいずれか１つに記載の排気ガス再循環装置の排気ガス冷却装置において、
前記ブロックは、前記クーラ側連通路を通過する排気ガスの熱に対して、前記バルブ軸を保護するように配設されていることを特徴とする排気ガス再循環装置の排気ガス冷却装置。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のうちのいずれか１つに記載の排気ガス再循環装置の排気ガス冷却装置において、
前記ブロックは、前記クーラ側連通路を通過する排気ガス中に含まれる粘着性物質に対して、前記バルブ軸を保護するように配設されていることを特徴とする排気ガス再循環装置の排気ガス冷却装置。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のうちのいずれか１つに記載の排気ガス再循環装置の排気ガス冷却装置において、
前記ハウジングは、前記排気ガスクーラの入口部および出口部に結合されて、前記クーラ側連通路の内部に排気ガスを導入するための排気ガス入口、および前記クーラ側連通路の内部から外部に向けて排気ガスを流出させるための排気ガス出口を有し、
前記クーラ側連通路は、前記排気ガス入口から前記排気ガスクーラの入口部に向けて延びるクーラ入口側連通路、および前記排気ガスクーラの出口部から前記排気ガス出口に向けて延びるクーラ出口側連通路を有していることを特徴とする排気ガス再循環装置の排気ガス冷却装置。
【請求項９】
請求項８に記載の排気ガス再循環装置の排気ガス冷却装置において、
前記ハウジングの内部には、前記クーラ入口側連通路と前記クーラ出口側連通路とを短絡して連通するバイパス流路が形成されていることを特徴とする排気ガス再循環装置の排気ガス冷却装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の排気ガス再循環装置の排気ガス冷却装置において、
前記切替弁は、前記バルブと前記バルブ軸とを連結するバルブレバーを有し、
前記バルブレバーは、一端に前記バルブ軸の外周に固定される固定端を有し、且つ他端に前記バルブを固定する自由端を有し、
前記バルブは、前記バルブレバーの固定端側を起点とした回転動作によって前記バルブレバーの自由端側で前記クーラ入口側連通路および前記バイパス流路を選択的に開閉することを特徴とする排気ガス再循環装置の排気ガス冷却装置。
【請求項１１】
請求項９または請求項１０に記載の排気ガス再循環装置の排気ガス冷却装置において、  前記バルブは、前記クーラ入口側連通路の内部に開閉自在に収容されて、前記バイパス流路を閉鎖して前記クーラ入口側連通路を開放するバイパス全閉位置、および前記バイパス流路を開放して前記クーラ入口側連通路を閉鎖するクーラ全閉位置を、２位置にて切り替える２位置切替弁の弁体であることを特徴とする排気ガス再循環装置の排気ガス冷却装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の排気ガス再循環装置の排気ガス冷却装置において、
大気圧よりも低い負圧が導入されると駆動力を発生する負圧作動式アクチュエータを有し、この負圧作動式アクチュエータの駆動力を利用して前記バルブを２位置に駆動するバルブ駆動装置を備えたことを特徴とする排気ガス再循環装置の排気ガス冷却装置。
【請求項１３】
請求項９ないし請求項１２のうちのいずれか１つに記載の排気ガス再循環装置の排気ガス冷却装置において、
前記ハウジングは、内部に前記バイパス流路が形成されたバルブシートを有し、
前記バルブは、前記バルブシートに対して着座、離脱して前記バイパス流路を閉鎖、開放することを特徴とする排気ガス再循環装置の排気ガス冷却装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の排気ガス再循環装置の排気ガス冷却装置において、
前記バルブに対して、前記バルブを前記バルブシートに押し付ける方向に荷重を与える荷重付与手段を有していることを特徴とする排気ガス再循環装置の排気ガス冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関より流出する排気ガスの一部を内燃機関の吸気系に再循環させるための排気ガス再循環装置に適用されて、排気ガスを冷却するＥＧＲクーラを備えた排気ガス冷却装置に関するもので、特にＥＧＲクーラよりも排気ガスの流れ方向の上流側に、バイパス全閉位置とクーラ全閉位置との２位置に駆動される２位置切替弁と、内部に２位置切替弁のバルブを開閉自在に収容すると共に、２位置切替弁のバルブ軸を排気ガスの熱に対して保護するプロテクタブロックを有するハウジングとを備えた排気ガス再循環装置の排気ガス冷却装置に係わる。
【背景技術】
【０００２】
［従来の技術］
従来より、排気ガスの温度を内燃機関の運転状態に応じて最適化する目的で、内燃機関より流出する排気ガスの一部（排気再循環ガス：ＥＧＲガス）を排気通路から吸気通路に還流させるための排気ガス還流管の途中に、図１０に示したように、エンジン冷却水を用いてＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ１０１と、このＥＧＲクーラ１０１よりもＥＧＲガスの流れ方向の上流側に結合された切替弁装置１０２とを一体化したＥＧＲクーラモジュールを配置した排気ガス再循環装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。なお、排気ガス還流管は、切替弁装置１０２のハウジング１０３よりもＥＧＲガスの流れ方向の上流側に分岐管を有しており、また、切替弁装置１０２のハウジング１０３よりもＥＧＲガスの流れ方向の下流側に合流管を有している。
【０００３】
ＥＧＲクーラ１０１の内部には、切替弁装置１０２のハウジング１０３のＥＧＲクーラ入口側で開口したクーラ入口通路１０４から、ハウジング１０３のＥＧＲクーラ出口側で開口したクーラ出口通路１０５に向けてＵ字状にＥＧＲガスを流す排気ガス冷却流路が形成されている。また、切替弁装置１０２のハウジング１０３の内部には、クーラ入口通路１０４およびクーラ出口通路１０５に並列して、内部を通過するＥＧＲガスをＥＧＲクーラ１０１より迂回させるバイパス流路１０６が形成されている。
【０００４】
また、ハウジング１０３は、クーラ入口通路１０４およびクーラ出口通路１０５とバイパス流路１０６とを区画する区画壁１０７を有している。また、ハウジング１０３には、区画壁１０７を貫通するように配置されたバルブ軸１０９が回転自在に支持されている。このバルブ軸１０９には、クーラ入口通路１０４を開閉する第１バタフライ型バルブ１１１、およびバイパス流路１０６を開閉する第２バタフライ型バルブ１１２が組み付けられている。なお、バルブ軸１０９は、リンクプレート１１３や軸部材１１４を介して、負圧作動式アクチュエータ１１０のロッド１１５に駆動連結されている。
【０００５】
また、第１バタフライ型バルブ１１１は、第２バタフライ型バルブ１１２に対して、およそ９０°の相対角度となるようにバルブ軸１０９に組み付けられている。したがって、切替弁装置１０２は、第１バタフライ型バルブ１１１がクーラ全開位置に配置されると、第２バタフライ型バルブ１１２がバイパス全閉位置に配置され、また、第１バタフライ型バルブ１１１がクーラ全閉位置に配置されると、第２バタフライ型バルブ１１２がバイパス全開位置に配置されるように構成されている。
【０００６】
［従来の技術の不具合］
ところが、特許文献１に記載のＥＧＲクーラモジュールにおいては、第１、第２バタフライ型バルブ共通のバルブ軸１０９がクーラ入口通路１０４およびバイパス流路１０６に露出するようにハウジング１０３に組み付けられているので、ハウジング１０３の排気ガス入口１２１、１２２から流入した高温ＥＧＲガスがバルブ軸１０９に直接当たってしまう。また、バルブ軸１０９の材質に熱伝導性の良い材料を用いている場合には、バルブ軸１０９を伝わる熱量が多く、高温ＥＧＲガスの熱がハウジング１０３のバルブ軸受け部側へと伝わり易いので、ハウジング１０３のバルブ軸受け部への熱影響が大きい。
【０００７】
特にハウジング１０３のバルブ軸受け部の内周とバルブ軸１０９の外周との間に、ＥＧＲガス（煤）が侵入するのを防止するガスシールまたはパッキン等のシールゴムが設けられている場合には、高温ＥＧＲガスの熱がシールゴムに伝わり、シールゴムの使用限界温度（耐熱許容限界温度）を超えると、シールゴムが高温ＥＧＲガスの熱により劣化して気密性が低下するという問題が生じる。また、シールゴムとして耐熱性に優れるものを使用することも考えられるが、これはコストアップにつながる。
また、特許文献１に記載の切替弁装置１０２においては、ハウジング１０３がアルミニウム材によって形成されているので、排気ガス入口１２１、１２２から流入するＥＧＲガスの温度はそれ程高くないと推定できるが、ＥＧＲガスがバルブ軸１０９に直接当たってしまうため、バルブ軸１０９を伝わる熱量は多くなる。このため、シールゴムを冷却する冷却水が流れる冷却水路をシールゴムの周囲に設ける必要があり、ハウジング１０３の内部構造が複雑となり、コストアップとなる。
【特許文献１】欧州特許第０９８７４２７号明細書（第２頁−第８頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、内燃機関より流出して内燃機関の吸気系に再循環される排気ガスを切替弁のバルブ軸に直接当てないようにすることで、排気ガスの熱に対してバルブ軸を保護することのできる排気ガス再循環装置の排気ガス冷却装置を提供することにある。また、内燃機関より流出して内燃機関の吸気系に再循環される排気ガスを切替弁のバルブ軸に直接当てないようにすることで、シール部品の熱劣化を防止することのできる排気ガス再循環装置の排気ガス冷却装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の発明によれば、ハウジングの内部に、切替弁のバルブ軸の周囲を取り囲むようにブロックを設けている。すなわち、ハウジングの内部に、内燃機関より流出してハウジングの内部（クーラ側連通路）に導入された高温排気ガスが切替弁のバルブ軸に直接当たらないようにブロックを設けているので、高温排気ガスの熱に対して切替弁のバルブ軸を保護することができる。したがって、高温排気ガスの熱が、ハウジングのクーラ側連通路から切替弁のバルブ軸側へと伝わり難くなるので、切替弁のバルブ軸の熱影響を減らすことが可能となる。
【００１０】
請求項２に記載の発明によれば、ハウジングの内部には、切替弁のバルブ軸の外周に沿って円筒面の一部を成すようにブロックが設けられている。これによって、切替弁のバルブ軸とクーラ側連通路との距離を均等に保つことができると共に、クーラ側連通路の内部を通過する排気ガスの通路抵抗を抑制できるので、クーラ側連通路の内部を通過する排気ガス流の圧力損失の増加を抑えることができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明によれば、ハウジングの内部には、クーラ側連通路の通路断面積を縮小化する方向に突き出すようにブロックが設けられている。これによって、ブロックは、クーラ側連通路を通過する排気ガス中に含まれる粘着性物質に対して、バルブ軸を保護することができる。
【００１２】
請求項４に記載の発明によれば、ハウジングの内部に、内燃機関より流出してハウジングの内部（クーラ側連通路）に導入された高温排気ガスが切替弁のバルブ軸に直接当たらないようにブロックを設けているので、高温排気ガスの熱が、バルブ軸からシール部品側へと伝わり難く、シール部品への熱影響を減らすことが可能となる。したがって、高温排気ガスの熱によるシール部品の劣化（熱劣化）を抑えることができるので、切替弁のバルブ軸とハウジングのバルブ軸受け部との間の気密性能の低下を抑えることができ、排気ガス中に含まれる燃焼残滓やカーボン等の微粒子の侵入を抑止できる。
【００１３】
請求項５に記載の発明によれば、ハウジングの内部に、内燃機関より流出してハウジングの内部（クーラ側連通路）に導入された高温排気ガスの熱に対して、シール部品を保護するようにブロックを設けることが望ましい。これは、ハウジングの内部に、切替弁のバルブ軸の周囲を取り囲むようにブロックを設け、内燃機関より流出してハウジングの内部（クーラ側連通路）に導入された高温排気ガスが切替弁のバルブ軸に直接当たらないようにすることで実現できる。
【００１４】
請求項６に記載の発明によれば、ハウジングの内部に、内燃機関より流出してハウジングの内部（クーラ側連通路）に導入された高温排気ガスの熱に対して、切替弁のバルブ軸を保護するようにブロックを設けることが望ましい。これは、ハウジングの内部に、切替弁のバルブ軸の周囲を取り囲むようにブロックを設け、内燃機関より流出してハウジングの内部（クーラ側連通路）に導入された高温排気ガスが切替弁のバルブ軸に直接当たらないようにすることで実現できる。
【００１５】
請求項７に記載の発明によれば、ハウジングの内部に開閉自在に収容される切替弁のバルブおよびバルブ軸は、燃焼残滓やカーボン等の微粒子が含まれている排気ガスが通過するクーラ側連通路に設けられている。特に排気ガスクーラを通過して冷却された低温排気ガス中の微粒子は、高温側よりも粘着性が高い粘着性物質（粘性カーボン等）となり、ハウジング（のバルブ軸受け部）と切替弁のバルブ軸との間に跨がって粘着性物質が付着して堆積しデポジットが形成されると、バルブ軸が摺動不良を起こし、切替弁のバルブが円滑に開閉動作しなくなってしまう。
【００１６】
そこで、ハウジングの内部に、ハウジングのクーラ側連通路を通過する排気ガス中に含まれる粘着性物質に対して切替弁のバルブ軸を保護するようにブロックを設けている。これは、ハウジングの内部に、切替弁のバルブ軸の周囲を取り囲むようにブロックを設け、排気ガスクーラより流出してハウジングの内部（クーラ側連通路）に導入された低温排気ガスが切替弁のバルブ軸に直接当たらないようにすることで実現できる。したがって、低温排気ガス中に含まれる微粒子（粘着性物質）が、切替弁のバルブ軸に付着し難くなるので、切替弁のバルブ軸の摺動不良を防止することができる。
【００１７】
請求項８に記載の発明によれば、ハウジングの排気ガス入口からクーラ入口側連通路の内部に導入された高温排気ガスは、排気ガスクーラの内部に流入して排気ガスクーラの内部を通過する際に冷却される。また、排気ガスクーラの内部を通過する際に冷却されて低温化した排気ガス（低温排気ガス）は、排気ガスクーラからクーラ出口側連通路の内部に流入してハウジングの排気ガス出口より流出する。したがって、内燃機関の吸気系に再循環される排気ガスの温度が下がり、内燃機関の燃焼室内での燃料の燃焼温度が低下するので、内燃機関より排出される排気ガス中の汚染物質（窒素酸化物：ＮＯｘ（ノックス）等のエミッション）の発生量を効果的に低減させることができる。
【００１８】
請求項９に記載の発明によれば、ハウジングの内部には、クーラ入口側連通路とクーラ出口側連通路とを短絡して連通するバイパス流路が形成されている。この場合には、ハウジングの排気ガス入口からクーラ入口側連通路の内部に導入された高温排気ガスを、排気ガスクーラより迂回させてクーラ出口側連通路の内部に直接流入させることで、内燃機関より流出する高温排気ガスを内燃機関の吸気系に再循環させることができる。したがって、例えば寒冷時においても、内燃機関の燃焼室内に吸入される吸入空気への十分な暖気効果を得ることができ、内燃機関の燃焼室内での着火性が向上するので、内燃機関より排出される排気ガス中の汚染物質（炭化水素：ＨＣ（ハイドロ・カーボン）等のエミッション）の発生量を効果的に低減させることができる。
また、クーラ出入口通路とバイパス流路とが並列して配置された従来のハウジングと比べて、ハウジングの体格を小型化することができる。これにより、排気ガスクーラと内部に切替弁を収容したハウジングとを備えた排気ガス冷却装置の搭載スペースを縮小化できるので、排気ガス冷却装置全体の小型化および搭載性の向上を図ることができる。
【００１９】
請求項１０に記載の発明によれば、切替弁のバルブとバルブ軸とをバルブレバーによって連結しても良い。そして、切替弁のバルブを、バルブレバーの固定端側を起点とした回転動作によってバルブレバーの自由端側でクーラ入口側連通路およびバイパス流路を選択的に開閉するように構成しても良い。
【００２０】
請求項１１に記載の発明によれば、切替弁のバルブを、クーラ入口側連通路の内部に開閉自在に収容して、バイパス全閉位置とクーラ全閉位置とを２位置にて切り替える２位置切替弁の弁体としても良い。ここで、２位置切替弁のバルブがバイパス全閉位置に保持（設定）されると、バイパス流路が閉鎖（全閉）され、且つクーラ入口側連通路が開放（全開）される。また、２位置切替弁のバルブがクーラ全閉位置に保持（設定）されると、バイパス流路が開放（全開）され、且つクーラ入口側連通路が閉鎖（全閉）される。
【００２１】
請求項１２に記載の発明によれば、大気圧よりも低い負圧が導入されると駆動力を発生する負圧作動式アクチュエータの駆動力を利用して、２位置切替弁のバルブを２位置に駆動するバルブ駆動装置を設けても良い。また、請求項１３に記載の発明によれば、ハウジングに、内部にバイパス流路が形成されたバルブシートを設け、切替弁に、バルブシートに対して着座、離脱してバイパス流路を閉鎖、開放するバルブを設けても良い。
【００２２】
請求項１４に記載の発明によれば、切替弁のバルブに対して、切替弁のバルブをバルブシートに押し付ける方向に荷重を与えるスプリング等の荷重付与手段を設置しても良い。この場合には、エンジン振動等の振動がハウジングから、ハウジング（のバルブ軸受け部）に支持されているバルブ軸に伝わり、切替弁のバルブがバイパス全閉時に対し微小なリフトで開閉を繰り返すようなチャタリング現象の発生を抑えることができる。これにより、バイパス全閉時の弁洩れを防止できるので、排気ガスクーラの内部を通過して冷却された低温排気ガスの温度（クールドガス温度）の上昇を防止することができる。したがって、内燃機関より排出される排気ガス中の汚染物質を効果的に低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明を実施するための最良の形態は、内燃機関より流出して内燃機関の吸気系に再循環される排気ガスの熱に対してバルブ軸を保護するという目的を、ハウジングの内部に、切替弁のバルブ軸の周囲を取り囲むようにブロックを設け、内燃機関より流出してハウジングの内部（クーラ側連通路）に導入された高温排気ガスが切替弁のバルブ軸に直接当たらないようにすることで実現した。
【実施例１】
【００２４】
［実施例１の構成］
図１ないし図９は本発明の実施例１を示したもので、図２は排気ガス再循環装置の全体構成を示した図で、図３ないし図５は切替弁装置の全体構造を示した図である。
【００２５】
本実施例のＥＧＲクーラモジュール１は、図２に示したように、排気ガスクーラとしてのＥＧＲクーラ２を利用して排気ガスを冷却する排気ガス冷却装置であって、例えばディーゼルエンジン等の内燃機関（以下エンジンと言う）Ｅの燃焼室より流出した排気ガスの一部を吸気系に導いて再循環させる排気ガス再循環装置に組み込まれている。この排気ガス再循環装置は、エンジンＥの排気管（以下エンジン排気管と言う）１４に接続されて、エンジンＥの燃焼室より流出する排気ガスの一部（排気再循環ガス：以下ＥＧＲガスと言う）をエンジンＥの吸気管（以下エンジン吸気管と言う）１５の内部に再循環させるための排気ガス還流管１６、１７と、これらの排気ガス還流管１６、１７内に形成される排気ガス還流路を通過するＥＧＲガスの還流量（ＥＧＲ量）を連続的または段階的に調節する排気ガス還流量制御弁（以下ＥＧＲ制御弁と言う）１９とを備えている。
【００２６】
ここで、エンジン排気管１４の内部には、エンジンＥの燃焼室より流出した排気ガスが流れる排気通路が形成されている。また、エンジン吸気管１５の内部には、エアクリーナ２０で濾過されて、エンジンＥの燃焼室に吸入される吸入空気が流れる吸気通路が形成されている。また、排気ガス還流管１６、１７間には、ＥＧＲクーラモジュール１が直列的に直接結合されている。そして、排気ガス還流管１６は、エンジン排気管１４のエキゾーストマニホールドに接続されている。また、排気ガス還流管１７は、エンジン吸気管１５のインテークマニホールドまたはサージタンクに接続されている。また、エンジンＥには、ＥＧＲクーラモジュール１にエンジン冷却水を循環供給するためのエンジン冷却水回路（冷却水循環路）２２、２４が設けられている。
【００２７】
エンジン冷却水回路は、エンジンＥのウォータジャケット（図示せず）からＥＧＲクーラモジュール１の冷却水入口管（温水パイプ）２１へエンジン冷却水を循環供給するための冷却水配管２２と、ＥＧＲクーラモジュール１の冷却水出口管（温水パイプ）２３からラジエータ（図示せず）を経てエンジンＥのウォータジャケットにエンジン冷却水を循環供給する（戻す）ための冷却水配管２４と、エンジン冷却水回路中にエンジン冷却水の循環流を発生させるウォータポンプ（図示せず）とを備えている。なお、本実施例では、ラジエータでエンジン冷却水と室外空気（外気）とを熱交換させることで、所定の温度範囲（例えば７５〜８０℃）のエンジン冷却水をエンジンＥのウォータジャケットに戻すように構成されている。
【００２８】
本実施例のＥＧＲクーラモジュール１は、高温ＥＧＲガスをエンジン冷却水と熱交換させてＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ２と、このＥＧＲクーラ２の入口側および出口側に結合される切替弁装置３とを一体化したもので、排気ガス再循環装置の排気ガス還流管１６、１７の一部およびエンジン冷却水回路の冷却水配管２２、２４の一部を構成している。ここで、切替弁装置３は、内部に２つの第１、第２排気ガス流路、およびこれらの第１、第２排気ガス流路を短絡（ショートカット）するバイパス流路が形成されたハウジング４と、このハウジング４の内部に開閉自在に収容されて、バイパス全閉位置とクーラ全閉位置との２位置に駆動される２位置３方向切替弁を備えている。なお、２つの第１、第２排気ガス流路は、ＥＧＲクーラ２を経由させてエンジンＥの吸気系にＥＧＲガスを再循環させるクーラ側連通路を構成する。また、バイパス流路は、ＥＧＲクーラ２を迂回させてエンジンＥの吸気系にＥＧＲガスを再循環させるバイパス側連通路（バイパス流路）を構成する。
【００２９】
また、ハウジング４の内部には、２位置３方向切替弁の弁体（バルブ：フラップ型バルブ５）が着座する２つの第１、第２バルブシート（第１、第２筒状体）１１、１２が配設されている。また、ハウジング４の内部には、２位置３方向切替弁の弁軸（バルブ軸：シャフト６）に高温ＥＧＲガスおよび低温ＥＧＲガスが直接当たらないようにプロテクタブロック１３が一体的に形成されている。
【００３０】
ＥＧＲクーラ２は、切替弁装置３のハウジング４から導入される高温ＥＧＲガスと冷却水配管２２から流入する低温のエンジン冷却水とを熱交換させることで、ＥＧＲガスを所望の排気温度以下に冷却する水冷式の排気ガスクーラである。このＥＧＲクーラ２は、複数の熱交換チューブ（図示せず）を内部に収容しており、これらの熱交換チューブの周囲にエンジン冷却水が循環する冷却水流路（図示せず）を有している。ここで、冷却水配管２２から、切替弁装置３のハウジング４に接続された温水パイプ２１に流入したエンジン冷却水は、ハウジング４の内部（例えばシャフト６の周囲）に形成された冷却水通路（図示せず）を経由して冷却水通路の出口部に導かれる。そして、エンジン冷却水は、切替弁装置３のハウジング４に設けられた温水パイプ２３から冷却水配管２４に導かれる。
【００３１】
また、複数の熱交換チューブの各々は、ＥＧＲクーラ２の入口から出口に向けてＵ字状にＥＧＲガスが流れるようにＵ字管となっている。そして、ＥＧＲクーラ２の内部には、ハウジング４からＥＧＲガスが流入する第１排気ガス流路群とハウジング４にＥＧＲガスを流出する第２排気ガス流路群とを区画する隔壁部２５が設けられている。
【００３２】
ハウジング４は、図１ないし図５に示したように、ＥＧＲクーラ２の入口部（ＥＧＲガスの入口側）および出口部（ＥＧＲガスの出口側）に結合されている。このハウジング４は、金属材料（例えば鉄系の鋳物（鋳鉄）、アルミニウム鋳物またはアルミニウムダイカスト等）によって所定の形状に一体的に形成されている。また、ハウジング４には、図１、図４および図５に示したように、排気ガス還流管１６のＥＧＲガスの流れ方向の下流端に設けられるフランジ部（図示せず）にスクリュー等の締結具を用いて締め付け固定されるインレットポート側フランジ部２６、および排気ガス還流管１７のＥＧＲガスの流れ方向の上流端に設けられるフランジ部（図示せず）にスクリュー等の締結具を用いて締め付け固定されるアウトレットポート側フランジ部２７が設けられている。また、ハウジング４には、ＥＧＲクーラ２の入口部および出口部に設けられるフランジ部（図示せず）にスクリュー等の締結具を用いて締め付け固定されるＥＧＲクーラ側フランジ部２９が設けられている。
【００３３】
ハウジング４は、直線状流路管部３１、および略直角（例えば９０°）に屈曲したＬ字状流路管部３２を有している。そして、ハウジング４の直線状流路管部３１の内部空間は、外部（排気ガス還流管１６）からＥＧＲクーラモジュール１のインレットポート４１を経由してＥＧＲクーラ２の内部にＥＧＲガスを導入するための第１排気ガス流路（直線状流路）として利用されている。また、ハウジング４のＬ字状流路管部３２の内部空間は、ＥＧＲクーラ２の内部からＥＧＲクーラモジュール１のアウトレットポート５５を経由して外部（排気ガス還流管１７）にＥＧＲガスを流出させるための第２排気ガス流路（Ｌ字状流路）として利用されている。
【００３４】
そして、ハウジング４の内部には、第１排気ガス流路と第２排気ガス流路とを気密的に区画する隔壁部３３が一体的に形成されている。この隔壁部３３には、２つの第１、第２排気ガス流路をショートカットするバイパス流路３４、３５が形成されている。そして、ハウジング４の隔壁部３３には、直線状流路管部３１とＬ字状流路管部３２とを連通する第１連通孔が開口している。また、直線状流路管部３１には、直線状流路管部３１の上流側と下流側とを連通する第２連通孔が開口している。
【００３５】
そして、ハウジング４の内部には、２位置３方向切替弁のシャフト６を回転方向に摺動自在に軸支する円筒状のバルブ軸受け部３６が設けられている。このバルブ軸受け部３６の内部は、バルブ軸方向（シャフト６の軸線方向）に延びるシャフト収容孔が設けられている。このシャフト収容孔の内部には、２位置３方向切替弁のシャフト６が回転自在に収容される。なお、ハウジング４は、バルブ軸受け部３６のシャフト収容孔の軸線方向の一端側が開口している。そして、ハウジング４には、シャフト収容孔の開口部を閉塞するプラグ３７が気密的に圧入固定されている。また、ハウジング４の冷却水通路の入口部および出口部には、温水パイプ２１、２３が液密的に圧入固定されている。また、ハウジング４には、後述する負圧作動式アクチュエータ９を取り付けるためのブラケット６３がスクリュー３９等の締結具を用いて気密的に締め付け固定されている。ここで、４０は、ハウジング４の内部に形成されている冷却水通路の開口部を塞ぐプラグである。
【００３６】
そして、第１排気ガス流路は、ハウジング４の排気ガスの流れ方向の上流端で開口したインレットポート（ハウジング４の排気ガス入口）４１から、ＥＧＲクーラ２の入口側で開口したクーラ入口側連通口４５に向けてバイパス流路３４、３５の軸線方向に対して直交する方向に真っ直ぐに延びる第１直線状流路である。また、クーラ入口側連通口４５は、ＥＧＲクーラ２の複数の熱交換チューブの入口側端部に連通している。また、第１排気ガス流路は、ＥＧＲクーラ２の入口側に連通するクーラ入口通路４２〜４４を有している。ここで、本実施例では、クーラ入口通路４２〜４４、クーラ入口側連通口４５によってクーラ入口側連通路が構成されている。
【００３７】
そして、第２排気ガス流路は、ＥＧＲクーラ２の出口側で開口したクーラ出口側連通口５１から、ハウジング４の排気ガスの流れ方向の下流端で開口したアウトレットポート（ハウジング４の排気ガス出口）５５に向けて途中で略直角に屈曲したＬ字状流路である。なお、クーラ出口側連通口５１は、ＥＧＲクーラ２の複数の熱交換チューブの出口側端部に連通している。また、第２排気ガス流路は、ＥＧＲクーラ２の出口側に連通するクーラ出口通路５２、５３を有している。ここで、本実施例では、クーラ出口側連通口５１、クーラ出口通路５２、５３によってクーラ出口側連通路が構成されている。
【００３８】
２つのバイパス流路３４、３５は、ＥＧＲクーラ２を介さずに、クーラ入口通路４２とクーラ出口通路５３とを直接連通して、内部を通過するＥＧＲガスをＥＧＲクーラ２より迂回させるバイパス流路である。また、クーラ出口通路５３を含む２つのバイパス流路３４、３５は、第１排気ガス流路との分岐部（クーラ入口通路４２）から、ハウジング４のアウトレットポート５５に向けて、バイパス流路３４、３５の軸線方向に真っ直ぐに延びる第２直線状流路である。ここで、本実施例では、クーラ入口通路４２、２つのバイパス流路３４、３５およびクーラ出口通路５３によってバイパス側連通路が構成されている。  
【００３９】
ここで、本実施例のハウジング４は、内部に第１流路孔（バイパス流路３４）が形成された第１バルブシート１１、および内部に第２流路孔（クーラ入口通路４３）が形成された第２バルブシート１２を有している。第１バルブシート１１は、耐熱性および耐腐食性に優れた金属材料（例えばＳＵＳ３０３等のステンレス鋼）によって円筒形状に一体的に形成された第１円筒体（第１筒状体）よりなる。この第１バルブシート１１は、ハウジング４と別体で製造された後に、ハウジング４の直線状流路管部３１とＬ字状流路管部３２との間（クーラ入口通路４２とクーラ出口通路５３との間）に設けられる第１連通孔の孔壁面に圧入嵌合されている。そして、第１バルブシート１１の軸線方向のクーラ入口通路側の環状端面には、フラップ型バルブ５の背面部が着座する円環状の第１弁座部５６が設けられている。
【００４０】
この第１弁座部５６は、フラップ型バルブ５の回転動作範囲を規制する規制部として利用されている。これにより、フラップ型バルブ５の背面部が第１バルブシート１１の第１弁座部５６に着座した際にフラップ型バルブ５のそれ以上の回転方向の一方側（バイパス流路３４、３５を閉じる側）への回転動作が規制される。ここで、第１バルブシート１１の第１弁座部５６には、図３に示したように、フラップ型バルブ５の背面部とのシート接触面積を小さくしてフラップ型バルブ５の密着面と第１バルブシート１１の密着面とのシール面圧を向上させるための円環状凸部が設けられている。
【００４１】
第２バルブシート１２は、耐熱性および耐腐食性に優れた金属材料（例えばＳＵＳ３０３等のステンレス鋼）によって円筒形状に一体的に形成された第２円筒体（第２筒状体）よりなる。第２バルブシート１２は、ハウジング４と別体で製造された後に、ハウジング４の直線状流路管部３１に設けられる第２連通孔の孔壁面に圧入嵌合されている。そして、第２バルブシート１２の軸線方向のインレットポート側の環状端面には、フラップ型バルブ５の腹面部が着座する円環状の第２弁座部５７が設けられている。この第２弁座部５７は、フラップ型バルブ５の回転動作範囲を規制する規制部として利用されている。これにより、フラップ型バルブ５の腹面部が第２バルブシート１２の第２弁座部５７に着座した際にフラップ型バルブ５のそれ以上の回転方向の他方側（クーラ入口通路４３を閉じる側）への回転動作が規制される。
【００４２】
切替弁装置３の２位置３方向切替弁は、ハウジング４の内部（クーラ入口通路４２）に開閉自在（回転自在）に収容されて、クーラ入口通路４３、４４およびバイパス流路３４、３５を選択的に開閉する平板状のフラップ型バルブ５と、ハウジング４のバルブ軸受け部３６に回転自在に軸支（支持）された円柱状のシャフト６と、フラップ型バルブ５とシャフト６とを連結する平板状のバルブレバー７とによって構成されている。ここで、２位置３方向切替弁を、バイパス全閉位置とクーラ全閉位置との２位置に駆動するバルブ駆動装置は、図３ないし図７に示したように、大気圧よりも低い負圧が導入されると駆動力を発生する負圧作動式アクチュエータ９、およびこの負圧作動式アクチュエータ９のロッド６１の直線運動をシャフト６の回転運動に変換する運動方向変換機構を構成するリンクプレート６２を有し、負圧作動式アクチュエータ９の駆動力を利用して２位置３方向切替弁のフラップ型バルブ５を、バイパス全閉位置とクーラ全閉位置との２位置に駆動するように構成されている。なお、リンクプレート６２の入力側の嵌合穴には、負圧作動式アクチュエータ９のロッド６１の先端部が係合している。また、リンクプレート６２の出力側の嵌合穴には、プラグ３７より外部に突出したシャフト６の軸線方向の先端部が固定されている。
【００４３】
負圧作動式アクチュエータ９は、図４および図７に示したように、薄膜状のダイヤフラム６０と、このダイヤフラム６０に連動したロッド６１と、シャフト６およびロッド６１と共にリンク機構を構成するリンクプレート６２と、ブラケット６３の棚状の座部に組み付けられた複数のケーシング６４、６５とを有している。ダイヤフラム６０は、複数のケーシング６４、６５間に挟み込まれて、複数のケーシング６４、６５の内部空間を、負圧が導入される負圧室６６と、大気に開放された大気圧室６７とに気密的に区画するゴム系の弾性体である。なお、複数のケーシング６４、６５の内部空間（特に負圧室６６）の内部には、ダイヤフラム６０を図示下方（フラップ型バルブ５のバイパス全閉位置側）に付勢するスプリング力（付勢力）を発生するコイルスプリング６８等のバルブ付勢手段が収容されている。また、ケーシング６４には、図示しない電磁式または電動式の負圧制御弁を介し電動式バキュームポンプから負圧室６６の内部に負圧を導入するための負圧導入管６９が接続されている。
【００４４】
そして、負圧作動式アクチュエータ９は、負圧制御弁を介し電動式バキュームポンプからの負圧を負圧室６６内に導入し、負圧室６６と大気圧室６７との圧力差を利用して、ダイヤフラム６０をこれ自身の板厚方向（図示上下方向）に変位させることで、ダイヤフラム６０に連動したロッド６１を軸線方向に変位させるように構成されている。そして、ロッド６１の軸線方向の変位がリンクプレート６２を介してシャフト６に伝達されると、シャフト６が所定の回転角度だけ回転する。これにより、２位置３方向切替弁は、フラップ型バルブ５のバイパス全閉位置とフラップ型バルブ５のクーラ全閉位置との２位置に駆動される。すなわち、フラップ型バルブ５のバルブシート位置が変更される。
【００４５】
ここで、負圧作動式アクチュエータ９の動力源である負圧をダイヤフラム６０よりも板厚方向の上端側の負圧室６６に供給する負圧制御弁および電動式バキュームポンプは、エンジン制御ユニット（以下ＥＣＵと呼ぶ）１０によって通電制御されるように構成されている。なお、負圧制御弁は、負圧室６６の内部への負圧供給量を切り替える。ここで、ＥＣＵ１０には、制御処理、演算処理を行うＣＰＵ、各種プログラムおよびデータを保存する記憶装置（ＲＯＭやＲＡＭ等のメモリ）、入力回路、出力回路等の機能を含んで構成される周知の構造のマイクロコンピュータが設けられている。また、ＥＣＵ１０は、図示しないイグニッションスイッチをオン（ＩＧ・ＯＮ）すると、メモリ内に格納された制御プログラムやマップ７０に基づいて、フラップ型バルブ５の弁開度を電子制御するように構成されている。なお、ＥＣＵ１０は、イグニッションスイッチがオフ（ＩＧ・ＯＦＦ）されると、メモリ内に格納された制御プログラムに基づく上記の制御が強制的に終了されるように構成されている。
【００４６】
そして、各種センサからのセンサ信号は、Ａ／Ｄ変換器でＡ／Ｄ変換された後に、ＥＣＵ１０に内蔵されたマイクロコンピュータに入力されるように構成されている。そして、マイクロコンピュータには、クランク角度センサ、アクセル開度センサ、冷却水温度センサ、排気ガス還流管１６、１７の内部を流れるＥＧＲ量を間接的に検出するエアフロメータ、エンジンＥの燃焼室内に吸入される吸入空気の温度（吸気温）を検出するための吸気温度センサ（吸気温度検出手段）７１、およびＥＧＲクーラモジュール１より流出してエンジン吸気管１５に再循環されるＥＧＲガスの温度を検出するための排気温度センサ（排気温度検出手段）７２等が接続されている。
【００４７】
本実施例の２位置３方向切替弁のフラップ型バルブ５は、耐熱性および耐腐食性に優れた金属材料（例えばＳＵＳ３０４等のステンレス鋼）によって円板形状（円形状の平板状）に形成されている。このフラップ型バルブ５の板厚方向の一端面には、ハウジング４の第１バルブシート１１に対して着座、離脱してバイパス流路３４、３５を閉鎖、開放する背面部が設けられている。また、フラップ型バルブ５の板厚方向の他端面には、ハウジング４の第２バルブシート１２に対して着座、離脱してクーラ入口通路４３、４４を閉鎖、開放する腹面部が設けられている。
【００４８】
本実施例の２位置３方向切替弁は、バイパス全閉位置（デフォルト位置：図８参照）とクーラ全閉位置（フルリフト位置：図９参照）との２位置に駆動されるように構成されている。バイパス全閉位置とは、バイパス全閉時に、フラップ型バルブ５の背面部が、第１バルブシート１１に着座（密着）してクーラ入口通路４３、４４を開放（全開）し、且つバイパス流路３４、３５を閉鎖（全閉）する２位置３方向切替弁のバルブシート位置である。また、クーラ全閉位置とは、クーラ全閉時に、フラップ型バルブ５の腹面部が、第２バルブシート１２に着座（密着）してクーラ入口通路４３、４４を閉鎖（全閉）し、且つバイパス流路３４、３５を開放（全開）する２位置３方向切替弁のバルブシート位置である。
【００４９】
本実施例の２位置３方向切替弁のシャフト６は、耐熱性および耐腐食性に優れた金属材料（例えばＳＵＳ３０４等のステンレス鋼）によって一体的に形成されている。このシャフト６は、軸受け部品およびシール部品を介して、ハウジング４のバルブ軸受け部３６のシャフト収容孔の内周に回転方向に摺動自在に支持されている。そして、シャフト６は、フラップ型バルブ５とシャフト６とを連結するバルブレバー７の固定端を保持固定するバルブ保持部を有している。また、シャフト６のシャフト方向の一端部は、プラグ３７よりハウジング４の外部に突出している。また、シャフト６の外周とハウジング４のバルブ軸受け部３６の内周との間には、図１および図６に示したように、シャフトガイド７３、レバー固定部７４、２つの第１、第２スリーブ７５、７６、ブッシング７７およびガスシール７９等の機能部品が装着されている。
【００５０】
これらのうちのレバー固定部７４、第１スリーブ７５は、シャフト６の外周に例えば溶接等の固定手段を用いて固定されている。また、２つの第１、第２スリーブ７５、７６は、金属材料によって円筒状に一体的に形成されており、バルブ軸受け部３６とシャフト６との間に侵入するＥＧＲガス中に含まれる異物がブッシング７７側に到達し難くするための迷路を形成する。また、ブッシング７７は、摺動性の良いカーボン材料によって円筒状に一体的に形成されており、シャフト６を回転方向に摺動自在に支持するための軸受け部品である。また、ガスシール７９は、ゴム系弾性体によって円筒状に一体的に形成されており、バルブ軸受け部３６とシャフト６との隙間にＥＧＲガス中の異物が侵入するのを防止するゴムシール等のシール部品である。
【００５１】
バルブレバー７は、耐熱性および耐腐食性に優れた金属材料（例えばＳＵＳ３０４等のステンレス鋼）によって所定の形状（例えばＶ字状）に一体的に形成されている。このバルブレバー７は、一端にシャフト６のレバー固定部７４の外周に例えば溶接等の固定手段を用いて固定される固定端を有し、且つ他端側にフラップ型バルブ５の背面部（図示下端面）を固定する自由端を有している。バルブレバー７の固定端は、シャフト６のバルブ保持部の円柱形状に対応して円弧形状（または円筒形状）に形成されて、シャフト６のバルブ保持部の外周面の周方向の一部に例えば溶接等の固定手段を用いて保持固定されている。また、バルブレバー７の自由端は、フラップ型バルブ５の中央部にある孔形状に対応した形状に形成されて、フラップ型バルブ５の背面部の中央部を例えば溶接等の固定手段を用いて保持固定している。したがって、フラップ型バルブ５は、バルブレバー７の固定端側を起点とした回転動作によってバルブレバー７の自由端側でクーラ入口通路４３、４４およびバイパス流路３４、３５を選択的に開閉する１個の弁体（２位置３方向切替弁の弁体）を構成している。
【００５２】
ここで、本実施例のハウジング４の内部に設けられるプロテクタブロック１３は、２位置３方向切替弁のシャフト６の周囲を周方向に取り囲むように、更にシャフト６上に設置されるガスシール７９の周囲を周方向に取り囲むように、ハウジング３の隔壁部３３の途中に一体的に形成されている。このプロテクタブロック１３は、２位置３方向切替弁のシャフト６、ハウジング４のバルブ軸受け部３６、およびシャフト６上に設置されるガスシール７９を高温ＥＧＲガスの熱に対して保護する第１プロテクタ部９１と、２位置３方向切替弁のシャフト６、およびハウジング４のバルブ軸受け部３６を低温ＥＧＲガス中に含まれる粘着性物質（例えば粘性カーボン等）に対して保護する第２プロテクタ部９２とを有している。
【００５３】
第１プロテクタ部９１は、ハウジング４の内部（クーラ入口通路４２〜４４）に露出するハウジング壁部（ブロック）であって、２位置３方向切替弁のシャフト６の外周に沿って円筒面の一部を成す円弧状壁面９３、およびクーラ入口通路４３、４４の通路断面積を縮小化する方向に突き出すように設けられたテーパー壁面９４を有している。また、第２プロテクタ部９２は、クーラ出口通路５２の通路断面積を縮小化する方向に突き出すようにテーパー壁面９５を有している。なお、プロテクタブロック１３は、２位置３方向切替弁のバルブレバー７が回転動作する際にバルブレバー７との干渉を防止するために、少なくともバルブレバー７の幅分および回転方向の軌跡分だけ開口した開口部９０を有している。
【００５４】
ここで、本実施例のハウジング４のＬ字状流路管部３２の内部空間（特にクーラ出口通路５２）には、ハウジング４のＬ字状流路管部３２の内部空間（クーラ出口通路５２、５３）の要求流量を満足できる開口断面積、つまりクーラ出口通路５２のクーラ出口側連通口側の開口断面積よりも小さい通路断面積（流路断面積）を有する絞り部９６が設けられている。この絞り部９６は、プロテクタブロック１３の第２プロテクタ部９２のテーパー壁面９５の先端部（突起部）によって構成されている。なお、テーパー壁面９５の先端部は、フラップ型バルブ５のバイパス全閉時に、２位置３方向切替弁のバルブレバー７の図示下端位置（Ｖ字状部９７）より少なくとも同一平面より飛び出して配置されている。また、テーパー壁面９５は、ＥＧＲクーラ２の出口部よりクーラ出口通路５２の内部に流入したＥＧＲガスが開口部９０よりシャフト側に侵入しないようにするため、ＥＧＲガスの流れ方向がアウトレットポート側に向くように案内するガイド壁面としても働く。
【００５５】
［実施例１の作用］
次に、本実施例の排気ガス再循環装置の作用を図１ないし図９に基づいて簡単に説明する。
【００５６】
例えばディーゼルエンジン等のエンジンＥが始動することにより、エンジンＥのシリンダヘッドに形成された吸気ポートの吸気バルブが開かれると、エアクリーナ２０で濾過された吸入空気が、エンジン吸気管１５、スロットルボディ、サージタンクを通って各気筒のインテークマニホールドに分配され、エンジンＥの各気筒の燃焼室内に吸入される。そして、エンジンＥでは、燃料が燃える温度よりも高い温度になるまで空気を圧縮し、そこにインジェクタから高圧燃料を噴霧して燃焼が成される。
【００５７】
そして、エンジンＥの各気筒の燃焼室内で燃えた燃焼ガスは、エンジンＥのシリンダヘッドに形成された排気ポートから排出され、エキゾーストマニホールド、エンジン排気管１４を経て排出される。ここで、負圧制御弁および電動式バキュームポンプへの通電が成されていない場合には、負圧作動式アクチュエータ９のケーシング６４、６５の内部に設けられるコイルスプリング６８の付勢力によってダイヤフラム６０が図示下方に変位しているので、負圧作動式アクチュエータ９のロッド６１が図示下方に位置している（図４および図７参照）。この場合には、図１および図８に示したように、フラップ型バルブ５の背面部が第１バルブシート１１の第１弁座部５６に着座するバルブシート位置に維持される。したがって、フラップ型バルブ５のバルブシート位置は、クーラ入口通路４３、４４を開放（全開）し、且つバイパス流路３４、３５を閉鎖（全閉）するバイパス全閉位置に維持される。
【００５８】
したがって、排気ガス還流管１６からインレットポート４１を経由して、ハウジング４のクーラ入口通路４２〜４４に流入した高温ＥＧＲガス（例えば４５０〜６００℃の排気温度）は、図３および図８に示したように、ハウジング４の第１排気ガス流路を直線状流路管部３１の軸線方向に真っ直ぐに流れ、ハウジング４のクーラ入口側連通口４５からＥＧＲクーラ２の複数の熱交換チューブの内部に流入する。そして、ＥＧＲクーラ２の内部に流入した高温ＥＧＲガスは、複数の熱交換チューブを通過する際にエンジン冷却水（例えば８０〜９０℃程度の冷却水温）と熱交換して冷やされて低温ＥＧＲガス（例えば１００℃程度の排気温度）となる。そして、低温ＥＧＲガスは、クーラ出口側連通口５１からハウジング４の内部（クーラ出口通路５２）に再度流入し、クーラ出口通路５３にて流れ方向が９０°屈曲した後に、アウトレットポート５５よりハウジング４の外部に流出する。そして、ハウジング４の外部に流出した低温ＥＧＲガスは、排気ガス還流管１７を経由してエンジン吸気管１５に再循環（還流）される。
【００５９】
一方、切替弁装置３のフラップ型バルブ５のバルブシート位置が、第２バルブシート１２の第２弁座部５７に着座してクーラ入口通路４３、４４を閉鎖するクーラ全閉位置となるように、負圧制御弁および電動式バキュームポンプへの通電が成されると、負圧作動式アクチュエータ９のケーシング６４、６５の内部に形成される負圧室６６内に負圧が導入される。そして、負圧室６６と大気圧室６７との圧力差に応じてダイヤフラム６０が図示上方に変位すると、ロッド６１が図示上方に移動する。そして、ロッド６１の図示上方への直線運動に伴ってリンクプレート６２がシャフト６の軸心を中心にして回転し、リンクプレート６２の回転に伴ってリンクプレート６２に固定されたシャフト６が回転中心軸線を中心にして回転する。これによって、フラップ型バルブ５がシャフト６の軸心を中心にして回転するため、第１バルブシート１１の第１弁座部５６より離脱して、第２バルブシート１２の第２弁座部５７に着座する。したがって、フラップ型バルブ５のバルブシート位置は、クーラ入口通路４３、４４を閉鎖（全閉）し、且つバイパス流路３４、３５を開放（全開）するクーラ全閉位置となる。
【００６０】
したがって、排気ガス還流管１６からインレットポート４１を経由して、ハウジング４のクーラ入口通路４２に流入した高温ＥＧＲガスは、図９に示したように、クーラ入口通路４２を直線状流路管部３１の軸線方向に真っ直ぐに流れて、第２バルブシート１２の第２弁座部５７に着座しているフラップ型バルブ５の背面部に衝突する。このとき、フラップ型バルブ５の背面部が直線状流路管部３１の軸線方向に対して所定の傾斜角度（例えば４０°〜５０°程度）で傾斜しているため、フラップ型バルブ５の背面部に衝突した高温ＥＧＲガスの流れ方向が、バイパス流路３４、３５の軸線方向に変更される。そして、バイパス流路３４、３５を通過した高温ＥＧＲガスは、バイパス流路３４、３５の軸線方向に真っ直ぐに流れて、ハウジング４のクーラ出口通路５３に流入し、アウトレットポート５５よりハウジング４の外部に流出する。そして、ハウジング４の外部に流出した高温ＥＧＲガスは、排気ガス還流管１７を経由してエンジン吸気管１５に再循環（還流）される。
【００６１】
ここで、例えば定常時に、フラップ型バルブ５のバルブシート位置を、フラップ型バルブ５の背面部が第１バルブシート１１の第１弁座部５６に着座してバイパス流路３４、３５を閉鎖（全閉）するバイパス全閉位置に設定し、排気ガス還流管１６からＥＧＲクーラモジュール１の内部に導入されるＥＧＲガスの全流量を、図３および図８に示したように、ＥＧＲクーラ２の内部を通過させてエンジン吸気管１５に再循環（還流）させるようにすると、高温ＥＧＲガスが、ＥＧＲクーラ２の内部で十分に冷却される。これによって、温度が低く、密度の小さい低温ＥＧＲガスが、エンジン吸気管１５の吸気通路内で吸入空気と混入することになるので、エンジンＥの出力を低下させることなく、エンジンＥの各気筒の燃焼室内での燃料の燃焼温度が低下して、エンジンＥより排出される排気ガス中の汚染物質（ＮＯｘ等のエミッション）の発生を効果的に低減させることができる。
【００６２】
また、例えば寒冷時に、フラップ型バルブ５のバルブシート位置を、フラップ型バルブ５の腹面部が第２バルブシート１２の第２弁座部５７に着座してクーラ入口通路４３、４４を閉鎖（全閉）するクーラ全閉位置に設定し、排気ガス還流管１６からＥＧＲクーラモジュール１の内部に導入されるＥＧＲガスの全流量を、図９に示したように、バイパス流路３４、３５を通過させてエンジン吸気管１５に再循環（還流）させるようにすると、ＥＧＲガスの温度が比較的に高い状態で再循環されることになる。これによって、吸入空気への十分な暖気効果を得ることができ、エンジンＥでの燃焼性が向上し、ＨＣや白煙の発生を防止することができる。
【００６３】
また、ＥＧＲガスを冷却することによって吸入空気の温度を低下させると、ＮＯｘの排出量が減少する傾向にあるが、比較的にエンジンＥの低回転、低負荷の運転条件においては、ＥＧＲガスを冷却することによってＨＣの排出量が増加する。このため、エンジンＥの運転状態に応じてフラップ型バルブ５を適度な弁開度（回転角度）に制御することで、ＥＧＲガスの温度が最適な温度となるように変化させて、ＮＯｘの排出量およびＨＣの排出量を同時に低減させるようにすることもできる。
【００６４】
［実施例１の効果］
以上のように、本実施例の排気ガス再循環装置に組み込まれるＥＧＲクーラモジュール１においては、図２および図３に示したように、ＵターンフロータイプのＥＧＲクーラ２の入口部および出口部に切替弁装置３のハウジング４が結合されている。そして、ハウジング４の内部には、負圧作動式アクチュエータ９の駆動力を利用してバイパス全閉位置とクーラ全閉位置との２位置に駆動される２位置３方向切替弁のフラップ型バルブ５が開閉自在に収容されている。
【００６５】
そして、フラップ型バルブ５は、負圧作動式アクチュエータ９のロッド６１にリンクプレート６２を介してシャフト６が駆動連結されており、エンジン振動に対してチャタリングしないように、負圧作動式アクチュエータ９のケーシング６４、６５の内部に設けられるコイルスプリング６８の付勢力によってハウジング４の内部に設けられる第１バルブシート１１の第１弁座部側に付勢されている。
【００６６】
また、フラップ型バルブ５とシャフト６とは、Ｖ字状のバルブレバー７により結合されており、シャフト６の回転動作をフラップ型バルブ５に伝達するように構成されている。また、本実施例のＥＧＲクーラモジュール１においては、図１および図６に示したように、シャフト６とブッシング７７との隙間（クリアランス）から高温ＥＧＲガスが吹き上がらないように、その上、低温ＥＧＲガス中に含まれる微粒子（粘着性物質：例えば粘性カーボン等）によりシャフト６が固着しないように、シャフト６の外周に密着してガスシール７９が配置されている。
【００６７】
そして、本実施例のＥＧＲクーラモジュール１において、２位置３方向切替弁のフラップ型バルブ５のバイパス全閉時に、フラップ型バルブ５の背面部が第１バルブシート１１の第１弁座部５６に着座してバイパス流路３４、３５を閉鎖し、クーラ入口通路４３、４４を開放すると、図１、図３および図８に示したように、インレットポート４１→クーラ入口通路４２〜４４→クーラ入口側連通口４５→ＥＧＲクーラ２→クーラ出口側連通口５１→クーラ出口通路５２、５３→アウトレットポート５５を経由するクーラ側連通経路が形成される。
【００６８】
また、本実施例のＥＧＲクーラモジュール１において、２位置３方向切替弁のフラップ型バルブ５のクーラ全閉時に、フラップ型バルブ５の腹面部が第２バルブシート１２の第２弁座部５７に着座してバイパス流路３４、３５を開放し、クーラ入口通路４３、４４を閉鎖すると、図９に示したように、インレットポート４１→クーラ入口通路４２→バイパス流路３４、３５→クーラ出口通路５３→アウトレットポート５５を経由するバイパス側連通経路が形成される。
【００６９】
そして、本実施例のＥＧＲクーラモジュール１の切替弁装置３においては、２位置３方向切替弁のシャフト６の周囲のハウジング形状を工夫して、すなわち、シャフト６の周囲を周方向に取り囲むように、更にガスシール７９の周囲を周方向に取り囲むようにプロテクタブロック１３をハウジング４の隔壁部３３の途中に一体的に形成している。これによって、エンジンＥより流出してインレットポート４１からハウジング４のクーラ入口通路４２〜４４の内部、あるいはバイパス流路３４、３５の内部に導入された高温ＥＧＲガスが、シャフト６に直接当たらなくなる。
【００７０】
したがって、高温ＥＧＲガスの熱に対してシャフト６を保護することができるので、高温ＥＧＲガスの熱が、ハウジング４のクーラ入口通路４２〜４４の内部、あるいはバイパス流路３４、３５からシャフト側へと伝わり難くなるので、シャフト６の熱影響を減らすことが可能となる。また、高温ＥＧＲガスの熱が、シャフト６からこのシャフト上に設置されたガスシール側へと伝わり難くなるので、ガスシール７９への熱影響を減らすことが可能となる。これにより、高温ＥＧＲガスの熱によるガスシール７９の劣化を防止できるので、ガスシール７９のシール性能、つまりシャフト６の外周とハウジング４のバルブ軸受け部３６のシャフト収容孔の内周との間の気密性能の低下を抑えることができる。この結果、ハウジング４からのＥＧＲガス洩れやシャフト固着を防止できるので、ＥＧＲクーラモジュール１の切替弁装置３の信頼性および耐久性を向上することができる。
【００７１】
また、シャフト６の周囲を周方向に取り囲むようにプロテクタブロック１３をハウジング４の隔壁部３３の途中に一体的に形成しているので、ＥＧＲクーラ２の出口部からクーラ出口通路５２、５３の内部に導入された低温ＥＧＲガスが、シャフト６に直接当たらなくなる。これによって、低温ＥＧＲガス中に含まれる微粒子（粘着性物質）に対してシャフト６およびバルブ軸受け部３６を保護することができる。したがって、低温ＥＧＲガス中に含まれる粘着性物質が、シャフト６とバルブ軸受け部３６との間に跨がるように付着したり、堆積したりし難くなるので、ハウジング４のバルブ軸受け部３６に対するシャフト６の作動不良を防止することができる。この結果、フラップ型バルブ５を円滑に開閉動作させることができるので、ＥＧＲクーラモジュール１の切替弁装置３の信頼性および耐久性を向上することができる。
【００７２】
また、本実施例のＥＧＲクーラモジュール１においては、ＵターンフロータイプのＥＧＲクーラ２の入口部および出口部に結合されるハウジング４の内部に、クーラ入口通路４２〜４４とクーラ出口通路５２、５３とをショートカットすることで、ＥＧＲクーラ２を迂回（バイパス）させてエンジンＥの吸気通路にＥＧＲガスを再循環させるためのバイパス流路３４、３５を形成している。これによって、クーラ入口通路１０４およびクーラ出口通路１０５とバイパス流路１０６とが並列して配置された特許文献１に記載の切替弁装置１０２のハウジング１０３（図１０参照）と比べて、切替弁装置３のハウジング４の体格を飛躍的に小型化することができる。
【００７３】
したがって、ＥＧＲクーラ２と切替弁装置３とを備えたＥＧＲクーラモジュール１の搭載スペースを縮小化できるので、ＥＧＲクーラモジュール１の体格の小型化および自動車等の車両のエンジンルームへの搭載性の向上を図ることができる。ここで、本実施例のＥＧＲクーラモジュール１においては、高温ＥＧＲガスの温度が比較的に低ければブッシング７７等の軸受け部品およびガスシール７９等のシール部品を保護することができるので、ハウジング４の内部に冷却水通路を設けなくても良い。この場合には、温水パイプ２１、２３および冷却水配管２２、２４は不要となる。これにより、切替弁装置３のハウジング４の内部構造を簡略化できるので、コスト削減を図ることができる。
【００７４】
［変形例］
本実施例では、切替弁装置３の２位置３方向切替弁のフラップ型バルブ５を開弁駆動（または閉弁駆動）するバルブ駆動装置を、負圧制御弁および電動式バキュームポンプを備えた負圧作動式アクチュエータ９によって構成したが、切替弁装置の２位置３方向切替弁の弁体（バルブ）を開弁駆動または閉弁駆動するバルブ駆動装置を、電動モータと動力伝達機構（例えば歯車減速機構等）とを含んで構成される電動式アクチュエータや、電磁式アクチュエータによって構成しても良い。また、切替弁装置３の２位置３方向切替弁のフラップ型バルブ５を閉弁方向（バイパス流路３４、３５を閉じる側）に付勢するコイルスプリング６８等のバルブ付勢手段を、切替弁装置３のハウジング４の内部に設置しても良い。
【００７５】
本実施例では、２位置３方向切替弁の弁体として、シャフト６の軸心を中心にして回転するフラップ型バルブ５を適用した例を説明したが、２位置３方向切替弁の弁体として、プレート型バルブ、ロータリー型バルブ等の他のバルブを用いても良い。また、切替弁装置を、バイパス全閉位置とクーラ全閉位置との間のバルブ作動角度を連続的または段階的に変更して、ＥＧＲクーラ２を通過する排気ガス流量（低温ＥＧＲガス量）とバイパス流路３４、３５を通過する排気ガス流量（高温ＥＧＲガス量）との混合比を調整して、エンジンＥの吸気系に再循環されるＥＧＲガス温度（排気ガス温度）を制御する排気ガス温度制御弁として用いても良い。
【００７６】
本実施例では、本発明を、クーラ入口通路４３、４４およびバイパス流路３４、３５を選択的に開閉する２位置３方向切替弁に適用した例を説明したが、本発明を、ＥＧＲクーラ２に冷却性能の異なる複数の排気ガス流路を設け、これらの排気ガス流路にそれぞれ連通する複数のクーラ側連通路を切り替える切替弁に使用しても良い。また、２位置３方向切替弁のバルブ端面（フラップ型バルブ５の背面部）を、クーラ全閉時にＥＧＲガスが緩やかに流れ方向を変更するように球面状（または円弧状）に湾曲させても良い。
【００７７】
本実施例では、本発明の排気ガス再循環装置の切替弁装置３を、内部をＵ字状にＥＧＲガス（排気ガス）流れるＵターンフロータイプのＥＧＲクーラ（排気ガスクーラ）２を備えた排気ガス冷却装置（ＥＧＲクーラモジュール１）に適用したが、本発明の排気ガス再循環装置の切替弁装置３を、内部をＳ字状またはＩ字状にＥＧＲガス（排気ガス）が流れるタイプの排気ガスクーラを備えた排気ガス冷却装置（ＥＧＲクーラモジュール）に適用しても良い。この場合には、排気ガスクーラの出口タンク部とハウジング４のクーラ出口側連通口５１とを、熱交換機能を持たない排気ガス配管で接続する。
【００７８】
本実施例では、２位置３方向切替弁の弁体（フラップ型バルブ５）の背面部が着座する第１弁座部５６を、ハウジング４の隔壁部３３に圧入嵌合される円筒状の第１バルブシート１１の環状端面に設けているが、２位置３方向切替弁の弁体（バルブ）が着座する第１弁座部を、ハウジング４の隔壁部３３に設けられる第１連通孔の開口周端縁に直接設けても良い。この場合には、ハウジング４に第１弁座部が一体的に形成される。また、２位置３方向切替弁の弁体（フラップ型バルブ５）の腹面部が着座する第２弁座部５７を、ハウジング４の直線状流路管部３１に圧入嵌合される円筒状の第２バルブシート１２の環状端面に設けているが、２位置３方向切替弁の弁体（バルブ）が着座する第２弁座部を、ハウジング４の直線状流路管部３１に設けられる第２連通孔の開口周端縁に直接設けても良い。この場合には、ハウジング４に第２弁座部が一体的に形成される。
【００７９】
また、ハウジング４のプロテクタブロック１３の第１、第２プロテクタ部９１、９２とバルブ軸受け部３６との間に、外気が通過可能な空気流路（断熱層）が設けられていても良い。また、ハウジング４のプロテクタブロック１３の第１、第２プロテクタ部９１、９２とバルブ軸受け部３６との間に、バルブ軸受け部３６および軸受け部品を冷却するための冷却水通路が設けられていても良い。また、第１、第２バルブシート１１、１２をハウジング４のプロテクタブロック１３を覆うように延長しても良い。また、本実施例では、ハウジング４の内部に、バイパス流路３４、３５、クーラ入口通路４２〜４４、クーラ出口通路５２、５３を設けているが、ハウジング４の内部にバイパス側連通路（バイパス流路３４、３５）が設けられていなくても良い。また、ハウジング４の内部にクーラ入口通路４２〜４４またはクーラ出口通路５２、５３のいずれか一方のクーラ側連通路が設けられていれば良い。
【００８０】
本実施例では、ＥＧＲクーラ２の入口部に、内部に２位置３方向切替弁を開閉自在に収容するハウジング４を結合し、ＥＧＲクーラ２よりも排気ガスの流れ方向の上流側に２位置３方向切替弁の弁体（バルブ）を配設しているが、ＥＧＲクーラ２の出口部に、内部に切替弁を開閉自在に収容するハウジングを結合し、ＥＧＲクーラ２よりも排気ガスの流れ方向の下流側に切替弁の弁体（バルブ）を配設しても良い。この場合には、切替弁の弁体（バルブ）が、ＥＧＲクーラ２の出口側に連通するクーラ出口通路５２の内部に開閉自在に収容される。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】シャフトおよびガスシールのプロテクタブロックを示した斜視図である（実施例１）。
【図２】排気ガス再循環装置の全体構成を示した構成図である（実施例１）。
【図３】切替弁装置の全体構造を示した断面図である（実施例１）。
【図４】切替弁装置の全体構造を示した斜視図である（実施例１）。
【図５】切替弁装置の全体構造を示した斜視図である（実施例１）。
【図６】シャフト上に設置された機能部品を示した説明図である（実施例１）。
【図７】負圧作動式アクチュエータを示した断面図である（実施例１）。
【図８】２位置３方向切替弁のバイパス全閉位置を示した説明図である（実施例１）。
【図９】２位置３方向切替弁のクーラ全閉位置を示した説明図である（実施例１）。
【図１０】ＥＧＲクーラモジュールの全体構造を示した断面図である（従来の技術）。
【符号の説明】
【００８２】
Ｅ  エンジン（内燃機関）
１  ＥＧＲクーラモジュール（排気ガス冷却装置）
２  ＥＧＲクーラ（排気ガスクーラ）
３  切替弁装置
４  ハウジング
５  フラップ型バルブ（２位置３方向切替弁の弁体）
６  シャフト（バルブ軸、２位置３方向切替弁の弁軸）
７  バルブレバー（２位置３方向切替弁の連結部）
９  負圧作動式アクチュエータ（バルブ駆動装置）
１１  第１バルブシート
１２  第２バルブシート
１３  プロテクタブロック
３４  第１バルブシートのバイパス流路
３５  ハウジングのバイパス流路
３６  バルブ軸受け部
４１  インレットポート（排気ガス入口）
４２  ハウジングのクーラ入口通路（クーラ入口側連通路）
４３  第２バルブシートのクーラ入口通路（クーラ入口側連通路）
４４  ハウジングのクーラ入口通路（クーラ入口側連通路）
４５  ハウジングのクーラ入口側連通口（クーラ入口側連通路）
５１  ハウジングのクーラ出口側連通口（クーラ出口側連通路）
５２  ハウジングのクーラ出口通路（クーラ出口側連通路）
５３  ハウジングのクーラ出口通路（クーラ出口側連通路）
５５  アウトレットポート（排気ガス出口）
６８  コイルスプリング（荷重付与手段）
７７  ブッシュ（軸受け部品）
７９  ガスシール（シール部品）
９６  ハウジングの絞り部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2007132310.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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