(57)【要約】【課題】  エンジンの運転中に常時使用するクーラ側連通路を通過するＥＧＲガス流の圧力損失の増加を抑えることを課題とする。【解決手段】  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において、エンジンの運転中に常時使用されるクーラ側連通路（特にクーラ入口側連通路４２〜４４）を、ハウジング４のインレットポート４１からＥＧＲクーラ２の入口部に向けてストレートに延びる直線状流路によって構成する。これによって、インレットポート４１からクーラ側連通路の内部に流入したＥＧＲガスが、第１直線状流路の軸線に沿ってほぼ直線状に流れて、そのまま直角に屈曲することなく、ＥＧＲクーラ２の入口部にスムーズに流れ込む。したがって、ＥＧＲクーラ２を経由させてエンジンの吸気系に再循環するＥＧＲガス流の圧力損失の増加を抑えることができる。【選択図】  図１
2007132309.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）この排気ガスクーラよりも排気ガスの流れ方向の上流側に配置された切替弁と、  （ｃ）前記排気ガスクーラの入口部に結合されて、前記切替弁を内蔵した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おいて、
前記ハウジングの内部には、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、および前記排気ガスクーラを迂回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バイパス側連通路が形成されており、
前記ハウジングは、少なくとも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真っ直ぐに延びる直線状流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、
前記クーラ側連通路は、前記排気ガスクーラを介して前記直線状流路に接続されて、略直角に屈曲したＬ字状流路を有し、
前記バイパス側連通路は、前記ハウジングの内部において前記直線状流路と前記Ｌ字状流路とを短絡して連通するバイパス流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３】
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、
前記ハウジングは、内部に前記直線状流路が形成された直線状流路管部、および内部に前記Ｌ字状流路が形成されたＬ字状流路管部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４】
請求項２または請求項３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、
前記バイパス側連通路は、前記直線状流路の軸線方向に対して略直角方向に配置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２ないし請求項４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、少なくとも前記クーラ側連通路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、
前記直線状流路は、前記排気ガスクーラの入口部に連通して、前記排気ガス入口から流入した排気ガスを前記排気ガスクーラの入口部に導く直線状の第１排気ガス流路を構成し、
前記Ｌ字状流路は、前記排気ガスクーラの出口部に連通して、前記排気ガスクーラの出口部から流入した排気ガスを前記排気ガス出口に導く略Ｌ字状の第２排気ガス流路を構成し、
前記バイパス流路は、前記ハウジングの内部において前記第１排気ガス流路と前記第２排気ガス流路とを短絡して連通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、
前記切替弁は、前記直線状流路の内部に開閉自在に収容されて、少なくとも前記バイパス側連通路を開閉するバルブ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７】
請求項６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、前記バイパス側連通路を全閉する際のバルブシート位置であるバイパス全閉位置から、前記バイパス側連通路を全開する際のバルブシート位置であるバイパス全開位置までのバルブ作動角度が鋭角となっ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６または請求項７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、前記バイパス側連通路の全開時に、前記排気ガス入口に対向するバルブ端面の法線が、前記直線状流路の軸線に対して垂直な垂線よりも前記バイパス側連通路側に傾い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１ないし請求項８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、内部に第１流路孔が形成された第１バルブシート、および内部に第２流路孔が形成された第２バルブシートを有し、
前記切替弁は、前記直線状流路の内部に開閉自在に収容されて、前記第１バルブシートに着座して前記第１流路孔を閉鎖し、前記第２流路孔を開放するバイパス全閉位置、および前記第２バルブシートに着座して前記第１流路孔を開放し、前記第２流路孔を閉鎖するバイパス全開位置を、２位置にて切り替える２位置切替弁であって、
前記２位置切替弁は、前記第１、第２流路孔を選択的に開閉する１個のバルブを有し、  前記第１流路孔は、少なくとも前記バイパス側連通路の一部を構成し、
前記第２流路孔は、少なくとも前記クーラ側連通路の一部を構成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２位置切替弁のバルブは、前記バイパス全閉位置から前記バイパス全開位置までのバルブ作動角度が鋭角となっ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２位置切替弁のバルブを、前記バイパス全閉位置と前記バイパス全開位置との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。
【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配置された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６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ターン状に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、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、この切替弁装置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、エンジン始動時等のＥＧＲガス温度が比較的に低い温度領域の時に使用されるバイパス流路１０６が、ハウジング１０３のＥＧＲガス入口１２１から、ハウジング１０３のＥＧＲガス出口１２２に向けて真っ直ぐに延びる直線状流路にて構成されている。また、内燃機関の運転時に常時使用されるクーラ入口通路１０４は、略直角に屈曲した屈曲部１２４を有するＬ字状流路にて構成されている。
【０００７】
これによって、第１、第２バタフライ型バルブ１１１、１１２のバルブシート位置が、内燃機関の運転時に常時使用されるクーラ全開位置およびバイパス全閉位置の時に、ハウジング１０３のＥＧＲガス入口１２３から、クーラ入口通路１０４を経由してＥＧＲクーラ１０１の入口部に流れ込むＥＧＲガス流は、ＥＧＲクーラ１０１の入口部の直前の屈曲部１２４で激しく折れ曲がる。すなわち、ハウジング１０３のＥＧＲガス入口１２３の軸線方向に直線状に流入したＥＧＲガス流は、クーラ入口通路１０４を通過する際に略直角に屈曲してＥＧＲクーラ１０１の入口部に流れ込むため、クーラ入口通路１０４を通過するＥＧＲガス流の圧力損失が大きくなる。
【０００８】
したがって、ＥＧＲクーラ１０１を経由させて内燃機関の吸気通路にＥＧＲガスを再循環させる際のＥＧＲガス流の圧力損失の方が、ＥＧＲクーラ１０１をバイパスさせて内燃機関の吸気通路にＥＧＲガスを再循環させる際のＥＧＲガス流の圧力損失よりも大幅に大きくなる。すなわち、内燃機関の運転中に常時使用するクーラ入口通路１０４の方が、限られた期間だけ一時的に使用するバイパス流路１０６よりも圧力損失が大幅に大きくなる。
【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】
【０００９】
本発明の目的は、内燃機関の運転中に常時使用するクーラ側連通路を通過する排気ガス流の圧力損失の増加を抑え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、内燃機関の運転中の限られた期間だけ一時的に使用するバイパス側連通路を通過する排気ガス流の圧力損失の増加を抑え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】
【００１０】
請求項１に記載の発明によれば、排気ガスクーラよりも排気ガスの流れ方向の上流側に切替弁を配置している。この切替弁は、排気ガスクーラの入口部に結合されたハウジングの内部に収容されている。そのハウジングの内部には、クーラ側連通路およびバイパス側連通路が形成されている。なお、クーラ側連通路は、このクーラ側連通路の内部を通過する排気ガスが、排気ガスクーラを経由して内燃機関の吸気系に再循環するように構成されている。また、バイパス側連通路は、このバイパス側連通路の内部を通過する排気ガスが、排気ガスクーラを迂回して内燃機関の吸気系に再循環するように構成されている。そして、クーラ側連通路を、ハウジングの排気ガス入口から排気ガスクーラの入口部に向けて真っ直ぐに延びる直線状流路によって構成することにより、ハウジングの排気ガス入口から流入した排気ガスが、直線状流路の軸線に沿って直線状に流れて、そのまま略直角に屈曲することなく、排気ガスクーラの入口部にスムーズに流れ込む。したがって、排気ガスクーラを経由させて内燃機関の吸気系に排気ガスを再循環させる際の排気ガス流の圧力損失の増加を抑えることができる。すなわち、内燃機関の運転中に常時使用するクーラ側連通路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２に記載の発明によれば、クーラ側連通路は、上記の直線状流路、および略直角に屈曲したＬ字状流路によって構成されている。そして、バイパス側連通路に、直線状流路とＬ字状流路とを短絡して連通するバイパス流路を設けることにより、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、切替弁を内蔵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体格の小型化および搭載性の向上を図ることができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明によれば、内部に切替弁を収容するハウジングに、内部に上記の直線状流路が形成された直線状流路管部、および内部に上記のＬ字状流路が形成されたＬ字状流路管部を設けても良い。また、請求項４に記載の発明によれば、バイパス側連通路を、直線状流路の軸線方向に対して略直角方向に配置しても良い。すなわち、バイパス側連通路の軸線を、直線状流路の軸線に対して垂直な垂線上に配置しても良い。なお、ハウジングに、直線状流路とＬ字状流路とを区画する隔壁部を設けても良い。この場合には、隔壁部を貫通するようにバイパス側連通路が形成される。
【００１３】
請求項５に記載の発明によれば、排気ガスクーラを備えた排気ガス冷却装置に、内部に上記のクーラ側連通路に相当する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して連通するバイパス流路（バイパス側連通路の一部）が形成されたハウジングを設けても良い。このハウジングの排気ガスの流れ方向の上流側で、少なくとも第１、第２排気ガス流路（およびバイパス流路）の内部に排気ガスを導入するための排気ガス出口を開口しても良い。また、ハウジングの排気ガスの流れ方向の下流側で、少なくとも第１、第２排気ガス流路（およびバイパス流路）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開口しても良い。ここで、第１排気ガス流路は、排気ガスクーラの入口部に連通するクーラ入口通路であって、ハウジングの排気ガス入口から流入した排気ガスを排気ガスクーラの入口部に導く直線状流路を構成する。また、第２排気ガス流路は、排気ガスクーラの出口部に連通するクーラ出口通路であって、排気ガスクーラの出口部から流入した排気ガスをハウジングの排気ガス出口に導くＬ字状流路（または直線状流路）を構成する。
【００１４】
請求項６に記載の発明によれば、排気ガスクーラよりも排気ガスの流れ方向の上流側に配置される切替弁の弁体（バルブ）は、少なくともバイパス側連通路を開閉するように、ハウジングの直線状流路（第１排気ガス流路）の内部において開閉自在に収容されている。また、請求項７に記載の発明によれば、切替弁のバルブは、バイパス側連通路を全閉する際のバルブシート位置であるバイパス全閉位置から、バイパス側連通路を全開する際のバルブシート位置であるバイパス全開位置までのバルブ作動角度が９０°未満の鋭角となっている。なお、バルブ作動角度は、直角を除く鋭角（０°よりも大きく９０°未満）であれば構わないが、望ましくは２０〜７０°の範囲が好適で、更に望ましくは３０〜６０°の範囲が好適で、最も望ましくは４０〜５０°の範囲が最適である。
【００１５】
請求項８に記載の発明によれば、バイパス側連通路の全開時に、ハウジングの排気ガス入口に対向するバルブ端面の法線を、ハウジングの直線状流路の軸線に対して垂直な垂線よりもバイパス側連通路側に（所定の傾斜角度だけ）傾けている。すなわち、切替弁のバルブは、バイパス側連通路の全開時に、ハウジングの排気ガス入口に対向するバルブ端面の法線が、ハウジングの排気ガス入口に向かって（所定の傾斜角度だけ）前傾姿勢となるように保持されている。これによって、バイパス側連通路の全開時に、ハウジングの排気ガス入口から直線状流路に流入した排気ガスは、先ず直線状流路の軸線に沿って真っ直ぐに流れ、角度が付けられた切替弁のバルブ端面に衝突し、略直角方向に流れを変えてバイパス側連通路にスムーズに流れ込む。
【００１６】
したがって、バイパス側連通路の全開時に、ハウジングの排気ガス入口に対向するバルブ端面の法線を、ハウジングの直線状流路の軸線に対して垂直な垂線上に配置することで、ハウジングの排気ガス入口から直線状流路に流入した排気ガスが、バイパス側連通路の直前で激しく直角に屈曲してバイパス側連通路に流れ込む場合と比べて、排気ガスの流れ性が良くなり、排気ガスクーラを迂回させて内燃機関の吸気系に排気ガスを再循環させる際の排気ガス流の圧力損失の増加を抑えることができる。すなわち、内燃機関の運転中の限られた期間だけ一時的に使用するバイパス側連通路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。なお、切替弁のバルブを、金属材料によって平板状に形成しても良い。
【００１７】
請求項９に記載の発明によれば、ハウジングの直線状流路の内部には、ハウジングの第１バルブシートに着座して、少なくともバイパス側連通路の一部を成す第１流路孔を閉鎖し、且つ少なくともクーラ側連通路の一部を成す第２流路孔を開放するバイパス全閉位置（クーラ全開位置）、およびハウジングの第２バルブシートに着座して、第１流路孔を開放し、且つ第２流路孔を閉鎖するバイパス全開位置（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（バルブ）が開閉自在に収容されている。これによって、例えば１個のバルブによって第１、第２流路孔を選択的に開閉することができる。
【００１８】
請求項１０に記載の発明によれば、２位置切替弁のバルブは、バイパス全閉位置（クーラ全開位置）からバイパス全開位置（クーラ全閉位置）までのバルブ作動角度が９０°未満の鋭角となっている。なお、バルブ作動角度は、直角を除く鋭角（０°よりも大きく９０°未満）であれば構わないが、望ましくは２０〜７０°の範囲が好適で、更に望ましくは３０〜６０°の範囲が好適で、最も望ましくは４０〜５０°の範囲が最適である。また、請求項１１に記載の発明によれば、２位置切替弁のバルブを、バイパス全閉位置とバイパス全開位置との２位置に駆動するバルブ駆動装置を設けても良い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明を実施するための最良の形態は、内燃機関の運転中に常時使用するクーラ側連通路を通過する排気ガス流の圧力損失の増加を抑えるという目的を、クーラ側連通路を、ハウジングの排気ガス入口から排気ガスクーラの入口部に向けて真っ直ぐに延びる直線状流路によって構成することで実現した。また、内燃機関の運転中の限られた期間だけ一時的に使用するバイパス側連通路を通過する排気ガス流の圧力損失の増加を抑えるという目的を、バイパス側連通路の全開時に、ハウジングの排気ガス入口に対向するバルブ端面の法線を、ハウジングの直線状流路の軸線に対して垂直な垂線よりもバイパス側連通路側に（所定の傾斜角度だけ）傾けることで実現した。
【実施例１】
【００２０】
［実施例１の構成］
図１ないし図５は本発明の実施例１を示したもので、図１はＥＧＲクーラモジュールの全体構造を示した図で、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は切替弁装置の全体構造を示した図である。
【００２１】
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。
【００２２】
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）が設けられている。
【００２３】
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。
【００２４】
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の入口部および出口部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方向切替弁と、この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とを備えている。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を構成する。
【００２５】
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（例えばバルブ軸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。
【００２６】
また、複数の熱交換チューブの各々は、例えばＥＧＲクーラ２の入口部から出口部に向けて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。
【００２７】
ハウジング４は、図１および図２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３ないし図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。
【００２８】
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（第１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。
【００２９】
そして、直線状流路管部３１とＬ字状流路管部３２との間には、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（開口部）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（開口部）が開口している。なお、クーラ出口側連通路５２とアウトレットポート５５との間には、第２排気ガス流路とバイパス流路３４、３５との合流部（クーラ出口側連通路５３）が設けられている。
【００３０】
そして、隔壁部３３には、軸受け部品（図示せず）を介して２位置３方向切替弁のバルブ軸６を回転方向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。軸受け部品の内部には、２位置３方向切替弁のバルブ軸６の外周面が摺接するシャフト摺動孔が設けられている。なお、ハウジング４は、バルブ軸受け部３６の軸方向の一端側が開口している。そして、ハウジング４には、バルブ軸受け部３６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６５がスクリュー３９等の締結具を用いて締め付け固定されている。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。
【００３１】
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の第１入口ポート、排気ガス入口）４１から、ＥＧＲクーラ２の入口部で開口した第１出口ポート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（ストレート）に延びる第１直線状流路である。なお、インレットポート４１は、ＥＧＲクーラモジュール１の入口ポートを構成している。また、第１出口ポート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排気ガス流路には、すなわち、インレットポート４１とこのインレットポート４１と同一軸線上に設けられる第１出口ポート４５との間には、ＥＧＲクーラ２の入口部に連通するクーラ入口側連通路４２〜４４が設けられている。ここで、クーラ入口側連通路４２は、２位置３方向切替弁のフラップ型バルブ５を開閉自在に収容するバルブ室と、バイパス流路３４と断面Ｔ字状に接続する分岐部（バイパス流路３４とクーラ入口側連通路４２との分岐部）とを兼ね備えている。
【００３２】
そして、第２排気ガス流路は、ＥＧＲクーラ２の出口部で開口した第２入口ポート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の第２出口ポート、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、第２入口ポート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、アウトレットポート５５は、ＥＧＲクーラモジュール１の出口ポートを構成している。また、第２排気ガス流路には、すなわち、第２入口ポート５１とこの第２入口ポート５１に対して９０°の相対角度を持つアウトレットポート５５との間には、ＥＧＲクーラ２の出口部に連通するクーラ出口側連通路５２、５３が設けられている。
【００３３】
ここで、クーラ出口側連通路５３は、バイパス流路３５と断面Ｔ字状に接続する合流部（バイパス流路３５とクーラ出口側連通路５３との合流部）と、バイパス流路３５より流入した高温のＥＧＲガスが流れるバイパス出口通路とを兼ね備えている。２つのバイパス流路３４、３５は、ＥＧＲクーラ２を介さずに、第１排気ガス流路との分岐部（クーラ入口側連通路４２）と第２排気ガス流路との合流部（クーラ出口側連通路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。これらのバイパス流路３４、３５は、第１排気ガス流路（第１直線状流路）の軸線方向に対して略直角方向に配置されている。
【００３４】
すなわち、本実施例では、バイパス流路３４、３５の軸線を第１排気ガス流路（第１直線状流路）の軸線に対して垂直な垂線上に配置している。また、クーラ出口側連通路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（クーラ入口側連通路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（ストレート）に延びる第２直線状流路である。ここで、本実施例では、クーラ入口側連通路４２〜４４、第１出口ポート４５によってクーラ入口側連通路が構成されている。また、第２入口ポート５１、クーラ出口側連通路５２、５３によってクーラ出口側連通路が構成されている。また、クーラ入口側連通路４２、２つのバイパス流路３４、３５およびクーラ出口側連通路５３によってバイパス側連通路が構成されている。
【００３５】
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（特にクーラ出口側連通路５２）には、ハウジング４のＬ字状流路管部３２の内部空間（クーラ出口側連通路５２、５３）の要求流量を満足できる開口断面積、つまりクーラ出口側連通路５２の第２入口ポート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５６が設けられている。この絞り部５６は、隔壁部３３に一体的に形成された突起部５７等によって構成されている。この突起部５７は、隔壁部３３の通路壁面を部分的に、クーラ出口側連通路５２の通路断面積を縮小化する側（必要流量を確保できるだけの面積）に突出させ、バルブ軸６の軸受け部に排気ガス中に含まれる煤（デポジット）が入り難い構造としている。
【００３６】
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に相当する）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（クーラ入口側連通路４３に相当する）が形成された第２バルブシート１２を有している。２つの第１、第２バルブシート１１、１２は、所定の隙間を隔てて（クーラ入口側連通路４２を間に挟んで）配置されており、第１バルブシート１１の軸線方向が、第２バルブシート１２の軸線方向に対して垂直となるように配置されている。
【００３７】
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（クーラ入口側連通路４２とクーラ出口側連通路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側連通路側の環状端面には、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円環状の第１弁座部６１が設けられている。
【００３８】
この第１弁座部６１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おり、第１バルブシート１１の軸線に対して垂直な垂線上に配置されている。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６１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６１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を設けても良い。
【００３９】
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の軸線方向の入口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６２が設けられている。
【００４０】
この第２弁座部６２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おり、第２バルブシート１２の軸線に対して垂直な垂線よりもインレットポート側に所定の傾斜角度（例えば４０〜５０°程度）だけ傾くように配置されている。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６２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（クーラ入口側連通路４３を閉じる側）への回転動作が規制される。
【００４１】
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（クーラ入口側連通路４２）に開閉自在（回転自在）に収容されて、クーラ入口側連通路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）された円柱状のバルブ軸６と、フラップ型バルブ５とバルブ軸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。
【００４２】
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）に一体的に形成されている。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側連通路４３、４４を閉鎖、開放する腹面部が設けられている。
【００４３】
ここで、本実施例の２位置３方向切替弁は、バイパス全閉位置（クーラ全開位置、デフォルト位置：図１および図４参照）とクーラ全閉位置（バイパス全開位置、フルリフト位置：図５参照）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（クーラ全開時）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）してクーラ入口側連通路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、バイパス全開時（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）してクーラ入口側連通路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。
【００４４】
したがって、２位置３方向切替弁の弁体であるフラップ型バルブ５は、バイパス全閉時にバイパス全閉位置に保持（配置）され、また、クーラ全閉時にクーラ全閉位置に保持（配置）される。また、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から、フラップ型バルブ５のクーラ全閉位置までのバルブ作動角度（バルブ許容回転角度）が９０°未満の鋭角となっている。なお、バルブ作動角度は、直角を除く鋭角（０°よりも大きく９０°未満）であれば構わないが、望ましくは２０〜７０°の範囲が好適で、更に望ましくは３０〜６０°の範囲が好適で、最も望ましくは４０〜５０°の範囲が最適である。なお、図１に示したフラップ型バルブ５のバルブ作動角度は、約４９°である。
【００４５】
そして、フラップ型バルブ５は、バイパス全閉時に、そのバルブ端面（フラップ型バルブ５の腹面部）の法線が、ハウジング４の第１排気ガス流路（クーラ入口側連通路４２〜４４）の軸線に対して平行方向（図１において図示左右方向）に配置されるように、フラップ型バルブ５のバイパス全閉位置（クーラ全開位置）を規定する第１バルブシート１１の第１弁座部６１に着座している。
【００４６】
また、フラップ型バルブ５は、バイパス全開時に、ハウジング４のインレットポート４１に対向配置されるバルブ端面（フラップ型バルブ５の背面部）の法線が、ハウジング４の第１排気ガス流路（クーラ入口側連通路４２〜４４）の軸線に対して垂直な垂線よりもインレットポート側に所定の傾斜角度（例えば４０〜５０°程度）だけ傾くように、フラップ型バルブ５のクーラ全閉位置（バイパス全開位置）を規定する第２バルブシート１２の第２弁座部６２に着座している。すなわち、フラップ型バルブ５は、バイパス全開時に、ハウジング４のインレットポート４１に対向配置されるバルブ端面（フラップ型バルブ５の背面部）の法線が、ハウジング４のインレットポート４１に向かって所定の傾斜角度（例えば４０〜５０°程度）だけ前傾姿勢となるように保持されている。
【００４７】
バルブ軸６は、ハウジング４の隔壁部３３に設けられたバルブ軸受け部３６に軸受け部品を介して回転方向に摺動自在に支持されており、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。このバルブ軸６は、フラップ型バルブ５とバルブ軸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、本実施例では、バルブ軸受け部３６に構成される軸受け部品とバルブ軸６とのクリアランス部に排気ガス中に含まれている煤（デポジット）が入り込むのを防止するためにシールゴム等のガスシール（図示せず）がハウジング４のバルブ軸受け部３６の内周とバルブ軸６の外周との間に装着されている。
【００４８】
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、一端にバルブ軸６の外周に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、バルブ軸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、バルブ軸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の嵌め込み溝形状に形成されて、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。
【００４９】
以上のように、バルブレバー７を介してバルブ軸６に一体的に連結されたフラップ型バルブ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側連通路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。ここで、２位置３方向切替弁（フラップ型バルブ５、バルブ軸６およびバルブレバー７等）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１および図３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を有し、この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。
【００５０】
負圧作動式アクチュエータ９は、薄膜状のダイヤフラム（図示せず）と、このダイヤフラムに連動するロッド６３と、バルブ軸６およびロッド６３と共にリンク機構を構成するリンクプレート６４と、ブラケット６５の棚状の座部に組み付けられた複数のケーシング６６、６７とを有している。ダイヤフラムは、複数のケーシング６６、６７の内部空間を、負圧が導入される負圧室（図示せず）と、大気に開放された大気圧室（図示せず）とに気密的に区画するゴム系の弾性体である。
【００５１】
ロッド６３は、ダイヤフラムの変位に対応してダイヤフラムと一体的に直線運動を行う軸である。このロッド６３の軸線方向の上端部は、複数のケーシング６６、６７間に挟み込まれたダイヤフラムに結合され、また、ロッド６３の軸線方向の下端部（先端部）は、リンクプレート６４に結合されている。そして、リンクプレート６４は、負圧作動式アクチュエータ９のロッド６３の直線運動をバルブ軸６の回転運動に変換する運動方向変換機構を構成している。なお、リンクプレート６４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６３の先端部が係合している。また、リンクプレート６４の出力側の嵌合穴には、プラグ３７より外部に突出したバルブ軸６の軸方向の一端部が固定されている。
【００５２】
そして、複数のケーシング６６、６７の内部空間（特に負圧室）の内部には、ダイヤフラムを図示下方（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等のバルブ付勢手段（図示せず）が収容されている。また、ケーシング６６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。
【００５３】
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より負圧室内に負圧を導入し、負圧室と大気圧室との圧力差を利用して、ダイヤフラムをこれ自身の板厚方向に変位させることで、ダイヤフラムに連動したロッド６３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６３の軸線方向の変位がリンクプレート６４を介してバルブ軸６に伝達されると、バルブ軸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。
【００５４】
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負圧室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、負圧室の内部への負圧供給量を切り替える。
【００５５】
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。
【００５６】
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センサと、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、および排気ガス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。
【００５７】
［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５に基づいて簡単に説明する。
【００５８】
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。
【００５９】
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６６、６７の内部に設けられるコイルスプリングの付勢力によってダイヤフラムが変位しているので、負圧作動式アクチュエータ９のロッド６３が図示下方に位置している（図３参照）。この場合には、図４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６１に着座するバルブシート位置に維持される。すなわち、フラップ型バルブ５のバルブシート位置は、バイパス流路３４、３５が閉鎖（全閉）されるバイパス全閉位置に維持される。
【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のクーラ入口側連通路４２〜４４に流入した高温ＥＧＲガス（例えば４５０〜６００℃の排気温度）は、図１および図４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の第１出口ポート４５からＥＧＲクーラ２の内部に流入する。そして、ＥＧＲクーラ２の複数の熱交換チューブ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、第２入口ポート５１からハウジング４の内部（クーラ出口側連通路５２）に再度流入し、クーラ出口側連通路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。
【００６１】
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６２に着座してクーラ入口側連通路４３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６６、６７の内部に形成される負圧室内に負圧が導入される。そして、負圧室と大気圧室との圧力差に応じてダイヤフラムが変位すると、ロッド６３が図示上方に移動する。そして、ロッド６３の図示上方への直線運動に伴ってリンクプレート６４がバルブ軸６の軸心を中心にして回転し、リンクプレート６４の回転に伴ってリンクプレート６４に固定されたバルブ軸６が回転中心軸線を中心にして回転する。
【００６２】
これによって、フラップ型バルブ５がバルブ軸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６１より離脱して、第２バルブシート１２の第２弁座部６２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が、インレットポート４１に対向配置されたクーラ全閉位置となる。本実施例では、フラップ型バルブ５が例えば４０〜５０°程度の回転角度で保持され、クーラ入口側連通路４３が閉鎖（全閉）され、バイパス流路３４が開放（全開）される。
【００６３】
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のクーラ入口側連通路４２に流入した高温ＥＧＲガスは、図１および図５に示したように、クーラ入口側連通路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６２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のクーラ出口側連通路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。
【００６４】
ここで、エンジンＥの運転状態の常用域の時（例えばエンジンＥを始動してから所定時間以上が経過している時）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６１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１および図４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。
【００６５】
また、エンジンＥの始動直後でＥＧＲガス温度（排気ガス温度）が所定値以下の期間、あるいは外気温度が例えば５℃以下の寒冷時に、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６２に着座してクーラ入口側連通路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１および図５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、炭化水素（ハイドロ・カーボン：ＨＣ）や白煙の発生を防止することができる。
【００６６】
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ことができる。
【００６７】
［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、内部をＵ字状にＥＧＲガスが流れる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、ＥＧＲクーラ２を経由してエンジンＥの吸気通路にＥＧＲガスを再循環させるための２つの第１、第２排気ガス流路を形成している。ここで、第１排気ガス流路は、ハウジング４のインレットポート４１からＥＧＲクーラ２の入口部に向けてストレートに延びる第１直線状流路（クーラ入口側連通路４２〜４４および第１出口ポート４５）によって構成されている。また、第２排気ガス流路は、ＥＧＲクーラ２の出口部からハウジング４のアウトレットポート５５に向けて、途中で略直角に屈曲したＬ字状流路（第２入口ポート５１およびクーラ出口側連通路５２、５３）によって構成されている。
【００６８】
これによって、エンジンＥの運転中に常時使用される第１排気ガス流路から略直角に屈曲する屈曲部を廃止し、第１排気ガス流路を、ハウジング４のインレットポート４１からＥＧＲクーラ２の入口部に向けてストレートに延びる第１直線状流路によって構成することで、インレットポート４１からクーラ入口側連通路４２の内部に流入したＥＧＲガスが、第１直線状流路の軸線に沿ってほぼ直線状に流れて、そのまま直角に屈曲することなく、クーラ入口側連通路４２〜４４および第１出口ポート４５を経由してＥＧＲクーラ２の入口部にスムーズに流れ込む。したがって、ＥＧＲクーラ２を経由させてエンジンＥの吸気通路にＥＧＲガスを再循環させる際のＥＧＲガス流の圧力損失の増加を抑えることができる。
【００６９】
すなわち、エンジンＥの運転中に常時使用される第１排気ガス流路（クーラ入口側連通路４２〜４４および第１出口ポート４５）を通過するＥＧＲガス流の圧力損失の増加を抑えることができるので、エンジンＥの各気筒の燃焼室内に流入するＥＧＲ量（充填効率）を増加することができる。このため、エンジンＥの各気筒の燃焼室内における燃料の燃焼温度を効果的に下げることができるので、エンジンＥより排出する排気ガス中の汚染物質（ＮＯｘ等のエミッション）の悪化（ＮＯｘ等の発生量の増加）を効果的に抑制することができる。
【００７０】
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、２つの第１、第２排気ガス流路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。ここで、バイパス流路３４、３５は、第１排気ガス流路（第１直線状流路）の軸線方向に対して略直角方向に配置されている。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６参照）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。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。
【００７１】
また、本実施例のＥＧＲクーラモジュール１においては、２位置３方向切替弁のフラップ型バルブ５は、バイパス全開時に、フラップ型バルブ５の背面部の法線が、ハウジング４の第１直線状流路（クーラ入口側連通路４２〜４４）の軸線に対して垂直な垂線よりもインレットポート側に所定の傾斜角度（例えば４０〜５０°程度）だけ傾くように、フラップ型バルブ５のクーラ全閉位置（バイパス全開位置）を規定する第２バルブシート１２に着座している。すなわち、フラップ型バルブ５は、バイパス全開時に、フラップ型バルブ５の背面部の法線が、ハウジング４のインレットポート４１に向かって所定の傾斜角度（例えば４０〜５０°程度）だけ前傾姿勢となるように保持されている。
【００７２】
これによって、エンジンＥの運転中の限られた期間（例えばエンジン始動直後のＥＧＲガス温度（排気ガス温度）が所定値以下の期間）だけ一時的に使用するバイパス流路３４、３５を含むハウジング４の内部空間（クーラ入口側連通路４２、バイパス流路３４、３５、クーラ出口側連通路５３およびアウトレットポート５５）から、ＥＧＲガス流が激しく略直角に屈曲する屈曲部を廃止することで、インレットポート４１からクーラ入口側連通路４２の内部に流入したＥＧＲガスが、第１直線状流路の軸線に沿ってほぼ直線状に流れて、角度が付けられた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）に衝突し、略直角方向に流れを変えてバイパス流路３４、３５にスムーズに流れ込む。  
【００７３】
また、クーラ出口側連通路５３を含む２つのバイパス流路３４、３５を、第１排気ガス流路との分岐部（クーラ入口側連通路４２）からハウジング４のアウトレットポート５５に向けてストレートに延びる第２直線状流路によって構成することで、バイパス流路３４、３５からクーラ出口側連通路５３の内部に流入したＥＧＲガスが、第２直線状流路の軸線に沿ってほぼ直線状に流れて、そのまま直角に屈曲することなく、アウトレットポート５５からスムーズに流出する。したがって、インレットポート４１から第１直線状流路に流入した排気ガスが、バイパス流路３４、３５の直前で激しく直角に屈曲してバイパス流路３４、３５に流れ込む場合と比べて、ＥＧＲガスの流れ性を改善することができ、ＥＧＲクーラ２を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際のＥＧＲガス流の圧力損失の増加を抑えることができる。
【００７４】
すなわち、エンジンＥの運転中の限られた期間だけ一時的に使用するバイパス流路３４、３５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ので、エンジンＥの各気筒の燃焼室内に吸入される吸入空気への暖気効果が大きくなり、内燃機関の各気筒の燃焼室内における燃焼状態を改善することができる。このため、エンジンＥより排出する排気ガス中の汚染物質（ＨＣ等のエミッション）の悪化（ＨＣ等の発生量の増加）を効果的に抑制することができる。
【００７５】
［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、負圧制御弁を介し電動式バキュームポンプからの負圧により駆動される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。
【００７６】
本実施例では、２位置３方向切替弁の弁体として、バルブ軸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制御することによって、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。また、切替弁をバイパス流路３４の開閉のみを行う通路開閉弁としても良い。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、バイパス全開時に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）が流れる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の第２入口ポート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６１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６２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】
本実施例では、バイパス流路３４、３５の軸線を第１排気ガス流路（第１直線状流路）の軸線に対して垂直な垂線上に配置することで、第１直線状流路（インレットポート４１およびクーラ入口側連通路４２〜４４）と第２直線状流路（バイパス流路３４、３５、クーラ出口側連通路５３およびアウトレットポート５５）とをＴ字状に接続しているが、バイパス流路３４、３５の軸線と、第１排気ガス流路（第１直線状流路）の軸線に対して垂直な垂線との交差角度を鋭角とし、第１直線状流路と第２直線状流路とを略トの字状に接続しても良い。また、バイパス流路を、第１排気ガス流路（第１直線状流路）との分岐部（クーラ入口側連通路４２）から第２排気ガス流路との合流部（クーラ出口側連通路５３）に向けて円弧状に滑らかに湾曲する屈曲流路としても良い。
【００８０】
本実施例では、第２排気ガス流路を途中で略直角に屈曲するＬ字状流路とし、このＬ字状流路とバイパス流路３４、３５とをＴ字状に接続しているが、第２排気ガス流路を、ＥＧＲクーラ２の出口部からハウジング４の排気ガス出口（アウトレットポート）に向けてバイパス流路３４、３５の軸線に対して直交する方向に真っ直ぐ（ストレート）に延びる直線状流路とし、この直線状流路とバイパス流路３４、３５とをＴ字状に接続しても良い。この場合には、ハウジング４の内部空間（第１、第２排気ガス流路およびバイパス流路）がＨ字状流路となる。また、直線状流路とバイパス流路３４、３５とをＹ字状に接続しても良い。また、第２排気ガス流路を、ＥＧＲクーラ２の出口部からハウジング４の排気ガス出口（アウトレットポート）に向けて円弧状に滑らかに湾曲する屈曲流路としても良い。これらの場合には、エンジンＥの運転中に常時使用される第２排気ガス流路（第２入口ポート５１、クーラ出口側連通路５２、５３およびアウトレットポート５５）を通過するＥＧＲガス流の圧力損失の増加を実施例１よりも抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】ＥＧＲクーラモジュールの全体構造を示した断面図である（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斜視図である（実施例１）。
【図４】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５】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６】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）
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
３１  直線状流路管部
３２  Ｌ字状流路管部
３３  ハウジングの隔壁部
３４  第１バルブシートのバイパス流路（第１流路孔、バイパス側連通路）
３５  ハウジングのバイパス流路（バイパス側連通路）
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側連通路（クーラ側連通路、バイパス側連通路、直線状流路）
４３  第２バルブシートのクーラ入口側連通路（クーラ側連通路、直線状流路、第２流路孔）
４４  ハウジングのクーラ入口側連通路（クーラ側連通路、直線状流路）
５２  ハウジングのクーラ出口側連通路（クーラ側連通路、Ｌ字状流路）
５３  ハウジングのクーラ出口側連通路（クーラ側連通路、バイパス側連通路、Ｌ字状流路）
５５  アウトレットポート（排気ガス出口）
【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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