(57)【要約】【課題】  フラップ型バルブ５のバイパス全閉位置における弁洩れ量を低減して、エミッションの悪化を効果的に抑制することを課題とする。【解決手段】  ＥＧＲクーラモジュールのフラップ型バルブ５のバイパス全閉位置を、ＥＧＲクーラ２の内部に連通するクーラ入口通路４２〜４４とクーラ出口通路５２、５３との間に配置している。また、ハウジング４のクーラ出口通路５２の途中に絞り部５６を設けている。フラップ型バルブ５のバイパス全閉時に、ＥＧＲガスがＥＧＲクーラ２を通過する際の圧力損失、およびＥＧＲガスが絞り部５６を通過する際の圧力損失）により、フラップ型バルブ５の前後差圧（ΔＰ）が、フラップ型バルブ５の背面部を第１バルブシート１１に押し付ける方向に大きく働く。これにより、フラップ型バルブ５のバイパス全閉位置における弁洩れ量を低減することができる。【選択図】  図１
2007132305.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気系に導いて再循環させる排気ガスを冷却する排気ガスクーラを備えた排気ガス再循環装置に組み込まれる切替弁装置であって、
（ａ）前記排気ガスクーラの入口側および出口側に結合されて、
内部に、前記排気ガスクーラの入口側に連通するクーラ入口通路、および前記排気ガスクーラの出口側に連通するクーラ出口通路が形成されたハウジングと、
（ｂ）このハウジングの内部に開閉自在に収容された切替弁と
を備え、
前記ハウジングは、内部に前記クーラ入口通路と前記クーラ出口通路とを短絡して前記排気ガスクーラを迂回するバイパス通路が形成された途中にバルブシートを有し、
前記切替弁は、前記バルブシートに対して着座、離脱して前記バイパス通路を閉鎖、開放するバルブを有し、
前記バルブにおける、前記バルブが前記バルブシートに着座して前記バイパス通路を閉鎖するバイパス全閉位置は、前記クーラ入口通路と前記クーラ出口通路との間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切替弁装置。
【請求項２】
請求項１に記載の排気ガス再循環装置の切替弁装置において、
前記バルブシートは、前記ハウジングに圧入固定された筒状体によって構成されており、
前記バイパス全閉位置は、前記筒状体の軸線方向の前記クーラ入口通路側に設けられていることを特徴とする排気ガス再循環装置の切替弁装置。
【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切替弁装置において、
前記バルブシートには、前記バルブとのシート接触面積を小さくするための環状凸部が設けられていることを特徴とする排気ガス再循環装置の切替弁装置。
【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切替弁装置において、
前記ハウジングには、前記クーラ出口通路と前記バイパス通路との合流部よりも前記排気ガスクーラの出口側に、前記クーラ出口通路の要求流量を満足できる開口断面積よりも小さい通路断面積を有する絞り部が設けられていることを特徴とする排気ガス再循環装置の切替弁装置。
【請求項５】
請求項１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切替弁装置において、
前記バルブシートは、内部に第１流路孔が形成された第１バルブシートを構成し、
前記ハウジングは、前記クーラ入口通路の内部に排気ガスを流入させるための入口ポート、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、
前記第１流路孔は、少なくとも前記バイパス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入口通路の一部を構成し、
前記切替弁は、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２流路孔を閉鎖するクーラ全閉位置を、２位置にて切り替える２位置切替弁であって、
前記クーラ全閉位置は、前記入口ポートと同一軸線上で、しかも前記入口ポートに対して対向した位置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切替弁装置。
【請求項６】
請求項５に記載の排気ガス再循環装置の切替弁装置において、
前記第１バルブシートは、前記ハウジングに圧入固定された第１筒状体によって構成されており、
前記第２バルブシートは、前記ハウジングに圧入固定された第２筒状体によって構成されており、
前記バイパス全閉位置は、前記第１筒状体の軸線方向の前記クーラ入口通路側に設けられており、
前記クーラ全閉位置は、前記第２筒状体の軸線方向の前記入口ポート側に設けられていることを特徴とする排気ガス再循環装置の切替弁装置。
【請求項７】
請求項５または請求項６に記載の排気ガス再循環装置の切替弁装置において、
前記バルブは、前記２位置切替弁の弁体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切替弁装置。
【請求項８】
請求項５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切替弁装置において、
前記２位置切替弁は、前記ハウジングに回転自在に支持されたバルブ軸、および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第１、第２流路孔を選択的に開閉する１個の弁体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切替弁装置。
【請求項９】
請求項５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切替弁装置において、
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２位置切替弁を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切替弁装置。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項９のうちのいずれか１つに記載の排気ガス再循環装置の切替弁装置において、
前記ハウジングは、排気ガスの流れ方向の上流端で開口した入口ポートから前記排気ガスクーラの入口側で開口した出口ポートに向けて真っ直ぐに延びる直線状流路管部を有し、
前記クーラ入口通路は、前記直線状流路管部の内部に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切替弁装置。
【請求項１１】
請求項１ないし請求項１０のうちのいずれか１つに記載の排気ガス再循環装置の切替弁装置において、
前記ハウジングは、前記バイパス通路との合流部で略直角に屈曲したＬ字状流路管部を有し、
前記クーラ出口通路は、前記Ｌ字状流路管部の内部に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切替弁装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気ガス再循環装置の排気ガス還流管の途中に、排気ガスを冷却する排気ガスクーラ（ＥＧＲクーラ）を配置した排気ガス再循環装置の切替弁装置に関するもので、特にＥＧＲクーラに結合されたハウジングの内部に回転自在に収容された２位置切替弁を、クーラ全閉位置とバイパス全閉位置との２位置に駆動する排気ガス再循環装置の切替弁装置に係わる。
【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８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通路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とバイパス通路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、およびバイパス通路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バタフライ型バルブ１１１がクーラ全開位置に配置され、且つ第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ている場合、ハウジング１０３のバイパス通路壁面と第２バタフライ型バルブ１１２との隙間からの高温ＥＧＲガスの弁洩れ（ホットガス洩れ）により、ＥＧＲクーラ１０１を通過することで冷却された低温ＥＧＲガスの温度（クールドガス温度）が上昇してしまうという問題が生じる。
【０００７】
これは、内燃機関の吸気側に再循環されるＥＧＲガスの温度が期待する程下がり難くなり、内燃機関の各気筒の燃焼室内に流入するＥＧＲ量（充填効率）が低下するため、内燃機関の各気筒の燃焼室内における燃料の燃焼温度があまり下がらない。これにより、ＥＧＲガスをＥＧＲクーラ１０１を通過させて冷却しても、効果的に窒素酸化物（ノックス：ＮＯｘ）の発生量を低減させることができないという問題が生じる。また、この問題を解消するためには、ＥＧＲガスの冷却性能が向上するようにＥＧＲクーラ１０１の体格を大きくする必要があり、ＥＧＲクーラモジュール全体の体格が大型化するので、自動車等の車両への搭載性が低下するという問題が生じる。
【０００８】
また、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バタフライ型バルブ１１１がクーラ全閉位置に配置され、且つ第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ている場合、ハウジング１０３のクーラ入口通路壁面と第１バタフライ型バルブ１１１との隙間からのＥＧＲガスの弁洩れ（クールドガス洩れ：なお、ＥＧＲクーラ通過後にエンジン冷却水温相当のクールドガス温度となる）により、高温ＥＧＲガスの温度（ホットガス温度）が低下してしまうという問題が生じる。
【０００９】
これは、ＥＧＲガスを内燃機関の吸気側に再循環しても吸入空気への暖気効果が少なくなり、内燃機関の各気筒の燃焼室内における燃焼状態が悪化する。これにより、ＥＧＲガスをＥＧＲクーラ１０１を迂回させても、効果的に炭化水素（ハイドロ・カーボン：ＨＣ）の発生量を低減させることができないという問題が生じる。
【００１０】
したがって、ＥＧＲクーラ１０１と切替弁装置１０２とを一体化したＥＧＲクーラモジュールにおいては、第２バタフライ型バルブ１１２のバイパス全閉位置におけるホットガス洩れ量を低減すると共に、第１バタフライ型バルブ１１１のクーラ全閉位置におけるクールドガス洩れ量を低減することで、内燃機関より排出される排気ガス中の汚染物質（ＮＯｘやＨＣ等のエミッション）を効果的に低減することが望まれる。
【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】
【００１１】
本発明の目的は、バルブのバイパス全閉位置における弁洩れ量を低減して、エミッションの悪化を効果的に抑制することのできる排気ガス再循環装置の切替弁装置を提供することにある。また、排気ガスクーラの体格の大型化を防止して、搭載性の低下を防止することのできる排気ガス再循環装置の切替弁装置を提供することにある。また、バルブのクーラ全閉位置における弁洩れ量を低減して、エミッションの悪化を効果的に抑制することのできる排気ガス再循環装置の切替弁装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１に記載の発明によれば、排気ガスクーラの入口側および出口側に結合されるハウジングの内部に、ハウジングのバルブシートに着座してバイパス通路（流路孔）を閉鎖するバイパス全閉位置（以下バルブのバイパス全閉位置と言う）と、ハウジングのバルブシートより離脱してバイパス通路（流路孔）を開放するバイパス開放位置とに切り替わる切替弁が開閉自在に収容されている。
そして、切替弁には、ハウジングのバルブシートに対して着座、離脱してバイパス通路を閉鎖、開放するバルブ（弁体）が設けられている。
【００１３】
そして、切替弁のバルブのバイパス全閉位置を、ハウジングの内部に形成されるクーラ入口通路とクーラ出口通路との間に配置することにより、バルブがバルブシートに着座してバイパス通路を閉鎖している時（バイパス全閉時）に、排気ガスクーラの内部を通過する排気ガスの圧力損失によってバルブに印加される圧力差（クーラ入口通路内の圧力とクーラ出口通路内の圧力との差圧）が、切替弁のバルブをバルブシートに押さえ付ける方向に働く。
【００１４】
これによって、バイパス全閉時に、クーラ入口通路からバイパス通路を経由してクーラ出口通路側へ排気ガスが洩れ出ることがなくなる。すなわち、バルブのバイパス全閉位置における弁洩れ量を効果的に低減することが可能となる。したがって、排気ガスクーラの内部を通過してクーラ出口通路の内部に流入した排気ガスの温度（クールドガス温度）が上昇し難くなり、エミッションの悪化を効果的に抑制することができる。
また、排気ガスクーラの体格を大型化しなくても、排気ガスの冷却性能を向上させることができるので、排気ガス再循環装置の切替弁装置全体の体格の大型化を防止できる。これにより、排気ガス再循環装置の切替弁装置の搭載性を向上することができる。
【００１５】
請求項２に記載の発明によれば、バルブシートを、ハウジングに圧入固定された筒状体によって構成しても良い。この場合には、筒状体（バルブシート）の軸線方向のクーラ入口通路側に、バルブのバイパス全閉位置が設けられる。なお、筒状体の軸線方向の長さ分をバイパス通路長としても良く、また、筒状体の軸線方向の長さ分に、ハウジングの流路孔の長さ分を加えた長さをバイパス通路長としても良い。
【００１６】
請求項３に記載の発明によれば、バルブシートに環状凸部を設けても良い。この場合には、バルブとバルブシートとのシート接触面積が小さくなるので、バルブとバルブシートの密着面（シール面）のシール面圧を向上させることができる。これにより、バルブがバルブシートに着座してバイパス通路を閉鎖している時（バイパス全閉時）に、クーラ入口通路からバイパス通路を経由してクーラ出口通路側へ排気ガスが洩れ出ることがなくなる。すなわち、バルブのバイパス全閉位置における弁洩れ量を更に効果的に低減することができるので、エミッションの悪化を効果的に抑制することができる。
【００１７】
請求項４に記載の発明によれば、ハウジングの内部における、クーラ出口通路とバイパス通路との合流部よりも排気ガスクーラの出口側に、クーラ出口通路の要求流量を満足できる開口断面積よりも小さい通路断面積を有する絞り部を設けたことにより、バルブのバイパス全閉位置よりもクーラ出口通路側に、バルブのバイパス全閉位置よりもクーラ入口通路側よりも圧力が低い低圧領域を積極的に形成することができる。
【００１８】
これによって、排気ガスクーラの内部を通過する排気ガスの圧力損失分に加えて、更にクーラ入口通路内の圧力とクーラ出口通路内の圧力との圧力差を大きくとることができるので、切替弁のバルブをバルブシートに押さえ付ける方向に働く力を大きくすることができる。これにより、バルブがバルブシートに着座してバイパス通路を閉鎖している時（バイパス全閉時）に、クーラ入口通路からバイパス通路を経由してクーラ出口通路側へ排気ガスが洩れ出ることがなくなる。すなわち、バルブのバイパス全閉位置における弁洩れ量を更に効果的に低減することができるので、エミッションの悪化を効果的に抑制することができる
【００１９】
請求項５に記載の発明によれば、排気ガスクーラの入口側および出口側に結合されるハウジングの内部に、ハウジングの第１バルブシートに着座して第１流路孔を閉鎖するバイパス全閉位置（以下バルブのバイパス全閉位置と言う）、およびハウジングの第２バルブシートに着座して第２流路孔を閉鎖するクーラ全閉位置（以下バルブのクーラ全閉位置と言う）を、２位置にて切り替える２位置切替弁が開閉自在に収容されている。
【００２０】
そして、２位置切替弁のバルブのバイパス全閉位置を、ハウジングの内部に形成されるクーラ入口通路とクーラ出口通路との間に配置することにより、２位置切替弁のバルブが第１バルブシートに着座して第１流路孔（この第１流路孔自体がバイパス通路の一部を成す）を閉鎖している時（バイパス全閉時）に、排気ガスクーラの内部を通過する排気ガスの圧力損失によって２位置切替弁のバルブに印加される圧力差が、２位置切替弁のバルブをバルブシートに押さえ付ける方向に働く。
【００２１】
これによって、バルブが第１バルブシートに着座して第１流路孔を閉鎖している時（バイパス全閉時）に、第１流路孔からクーラ出口通路側へ高温の排気ガスが洩れ出ることがなくなる。すなわち、バルブのバイパス全閉位置における弁洩れ量を効果的に低減することができるので、エミッションの悪化を効果的に抑制することができる。
【００２２】
そして、２位置切替弁のバルブのクーラ全閉位置を、ハウジングの入口ポートと同一軸線上で、しかも入口ポートに対して対向した位置に配置することにより、２位置切替弁のバルブが第２バルブシートに着座して第２流路孔（この第２流路孔自体がクーラ入口通路の一部を成す）を閉鎖している時（クーラ全閉時）に、ハウジングの入口ポートよりクーラ入口通路の内部に流入してきた排気ガスの圧力（排気圧）が、２位置切替弁のバルブを第２バルブシートに押さえ付ける方向に働く。
【００２３】
これによって、バルブが第２バルブシートに着座して第２流路孔を閉鎖している時（クーラ全閉時）に、第２流路孔から排気ガスクーラの内部を経由してクーラ出口通路側へ低温の排気ガスが洩れ出ることがなくなる。すなわち、バルブのクーラ全閉位置における弁洩れ量を効果的に低減することができるので、エミッションの悪化を効果的に抑制することができる。
【００２４】
請求項６に記載の発明によれば、第１バルブシートを、ハウジングに圧入固定された第１筒状体によって構成しても良い。この場合には、第１筒状体（第１バルブシート）の軸線方向のクーラ入口通路側に、２位置切替弁のバルブのバイパス全閉位置が設けられる。また、第２バルブシートを、ハウジングに圧入固定された第２筒状体によって構成しても良い。この場合には、第２筒状体（第２バルブシート）の軸線方向の入口ポート側に、２位置切替弁のバルブのクーラ全閉位置が設けられる。
【００２５】
請求項７に記載の発明によれば、切替弁のバルブは、２位置切替弁の弁体を構成している。また、請求項８に記載の発明によれば、２位置切替弁を、ハウジングに回転自在に支持されたバルブ軸、およびバルブとバルブ軸とを連結するバルブレバーによって構成しても良い。そして、２位置切替弁の弁体（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第１、第２流路孔を選択的に開閉する１個の弁体によって構成しても良い。
【００２６】
請求項９に記載の発明によれば、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（の弁体）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１０に記載の発明によれば、ハウジングに、排気ガスの流れ方向の上流端で開口した入口ポートから排気ガスクーラの入口側で開口した出口ポートに向けて真っ直ぐに延びる直線状流路管部を設けても良い。この場合には、ハウジングの直線状流路管部の内部にクーラ入口通路が設けられる。さらに、請求項１１に記載の発明によれば、ハウジングに、バイパス通路との合流部で略直角に屈曲したＬ字状流路管部を設けても良い。この場合には、Ｌ字状流路管部の内部にクーラ出口通路が設けられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明を実施するための最良の形態は、切替弁のバルブのバイパス全閉位置における弁洩れ量を低減してエミッションの悪化を効果的に抑制するという目的と排気ガスクーラの体格の大型化を防止して搭載性の低下を防止するという目的とを、切替弁のバルブのバイパス全閉位置を、ハウジングの内部に形成されるクーラ入口通路とクーラ出口通路との間に配置することで実現した。また、２位置切替弁のバルブのクーラ全閉位置における弁洩れ量を低減してエミッションの悪化を効果的に抑制するという目的を、２位置切替弁のバルブのクーラ全閉位置を、ハウジングの入口ポートと同一軸線上で、しかも入口ポートに対して対向した位置に配置することで実現した。
【実施例１】
【００２８】
［実施例１の構成］
図１ないし図７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はＥＧＲクーラモジュールの全体構造を示した図で、図４は切替弁装置の全体構造を示した図である。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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）するバイパス通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、バイパス通路は、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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
ハウジング４は、図２および図３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ないし図６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。
【００３６】
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。
【００３７】
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通路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通路３４、３５との合流部（クーラ出口通路５３）が設けられている。
【００３８】
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が気密的にハウジング４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。
【００３９】
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の入口側で開口した第１出口ポート４５に向けてバイパス通路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。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の入口側に連通するクーラ入口通路４２〜４４が設けられている。ここで、クーラ入口通路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、バイパス通路３４と断面Ｔ字状に接続する分岐部（バイパス通路３４とクーラ入口通路４２との分岐部）とを兼ね備えている。
【００４０】
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の出口側に連通するクーラ出口通路５２、５３が設けられている。
【００４１】
ここで、クーラ出口通路５３は、バイパス通路３５と断面Ｔ字状に接続する合流部（バイパス通路３５とクーラ出口通路５３との合流部）と、バイパス通路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つのバイパス通路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。これらのバイパス通路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。すなわち、本実施例では、バイパス通路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。
【００４２】
また、クーラ出口通路５３を含む２つのバイパス通路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、バイパス通路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４２〜４４、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、クーラ入口通路４２、２つのバイパス通路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。  
【００４３】
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）に突出させることで、クーラ出口通路５２の通路断面積を絞るように設けられている。また、突起部５７の存在により、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）が入り難い構造となっている。
【００４４】
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およびバイパス通路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。
【００４５】
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、離脱してバイパス通路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。
【００４６】
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（デフォルト位置：図１、図３および図５参照）とクーラ全閉位置（フルリフト位置：図６参照）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、且つバイパス通路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、且つバイパス通路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。
【００４７】
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３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。
【００４８】
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（クーラ入口通路４２〜４４）の軸線に対して平行方向（図３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９１に着座している。
【００４９】
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（クーラ入口通路４２〜４４）の軸線に対して垂直な垂線よりもバイパス流路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のクーラ全閉位置を規定する第２バルブシート１２の第２弁座部９２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。
【００５０】
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。
【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。
【００５２】
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通路４３、４４およびバイパス通路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。
【００５３】
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３、図４および図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バルブ軸６の軸方向の一端部が固定されている。  
【００５４】
負圧作動式アクチュエータ９は、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、バルブ軸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が固定されている。
【００５５】
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６６内に負圧を導入し、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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
ここで、本実施例のハウジング４は、内部に第１流路孔（バイパス通路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。
【００６０】
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９１が設けられている。
【００６１】
この第１弁座部９１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９１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（バイパス通路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９１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。
【００６２】
したがって、本実施例では、フラップ型バルブ５のバルブ全閉時のバルブシート位置（バイパス全閉位置）が、第１バルブシート１１の軸線方向のクーラ入口通路側に設けられる第１弁座部９１の位置によって規定される。すなわち、フラップ型バルブ５のバイパス全閉位置は、第１排気ガス流路のうちのクーラ入口通路４２と第２排気ガス流路のうちのクーラ出口通路５３との間に配置される。また、第１バルブシート１１の第１弁座部側の径小部（円筒部）９３に対して逆側には、ハウジング４の隔壁部３３に嵌合する鍔状の径大部９４が設けられている。この径大部９４は、第１バルブシート１１の第１弁座部側の円筒部９３の外径よりも大きく、第１バルブシート１１の最大外径部を構成している。
【００６３】
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９２が設けられている。
【００６４】
この第２弁座部９２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９２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、４４を閉じる側）への回転動作が規制される。
【００６５】
ここで、本実施例では、フラップ型バルブ５のクーラ全閉時のバルブシート位置（クーラ全閉位置）が、第２バルブシート１２の軸線方向のインレットポート側に設けられる第２弁座部９２の位置によって規定される。すなわち、フラップ型バルブ５のクーラ全閉位置は、ハウジング４のインレットポート４１と同一軸線で、しかもインレットポート４１に対して対向した位置に配置されている。また、第２バルブシート１２の第２弁座部側の径小部（円筒部）９５に対して逆側には、ハウジング４の直線状流路管部３１に嵌合する鍔状の径大部９６が設けられている。この径大部９６は、第２バルブシート１２の第２弁座部側の円筒部９５の外径よりも大きく、第２バルブシート１２の最大外径部を構成している。
【００６６】
［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７に基づいて簡単に説明する。
【００６７】
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。
【００６８】
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５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９１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、バイパス通路３４、３５が閉鎖（全閉）されるバイパス全閉位置に維持される。
【００６９】
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１、図３ないし図５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。
【００７０】
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９２に着座してクーラ入口通路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がバルブ軸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に固定されたバルブ軸６が回転中心軸線を中心にして回転する。
【００７１】
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９１より離脱して、第２バルブシート１２の第２弁座部９２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、クーラ入口通路４３が閉鎖（全閉）され、バイパス通路３４が開放（全開）される。
【００７２】
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３および図６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９２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、バイパス通路３４、３５の軸線方向に変更される。そして、バイパス通路３４、３５を通過した高温ＥＧＲガスは、バイパス通路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。
【００７３】
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９１に着座してバイパス通路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、図３ないし図５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、燃焼温度を低下して効果的にＮＯｘの発生を低減させることができる。
【００７４】
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９２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３および図６に示したように、バイパス通路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。
【００７５】
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。
【００７６】
［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１、図３および図５に示したように、フラップ型バルブ５のバイパス全閉時のバルブシート位置、つまりフラップ型バルブ５のバイパス全閉位置（第１バルブシート１１の第１弁座部９１の位置）を、ハウジング４の直線状流路管部３１の内部空間（クーラ入口通路４２〜４４）と、９０°に屈曲したＬ字状流路管部３２の内部空間（クーラ出口通路５２、５３）との間に配置している。また、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（クーラ出口通路５２、５３）においては、クーラ出口通路５２の途中に絞り部５６を設けている。この絞り部５６は、クーラ出口通路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を有している。
【００７７】
ここで、図１にフラップ型バルブ５のバイパス全閉時におけるフラップ型バルブ５の前後差圧（ΔＰ）を示す。なお、フラップ型バルブ５の腹面部側の圧力は、排気ガス還流管１６からＥＧＲクーラモジュール１のインレットパイプ４１を経由してクーラ入口通路４２内に導入されるＥＧＲガスの排気圧力（Ｐｉ）に相当する。また、フラップ型バルブ５の背面部側の圧力は、クーラ出口通路５２からクーラ出口通路５３およびＥＧＲクーラモジュール１のアウトレットパイプ５５を経由して排気ガス還流管１７に向けて流出するＥＧＲガスの排気圧力（Ｐｏ）に相当する。
【００７８】
また、フラップ型バルブ５の背面部側の圧力（特にバイパス通路３４、３５およびクーラ出口通路５３内の圧力）は、ＥＧＲガスがＥＧＲクーラ２を通過する際の流通抵抗（圧力損失：ΔＰｃ）、およびＥＧＲガスが絞り部５６を通過する際の流通抵抗（圧力損失：ΔＰｈ）の影響を受けて、ＥＧＲガスの排気圧力（Ｐｉ）よりもフラップ型バルブ５の前後差圧（ΔＰ）分だけ低下する。これを下記の数１の演算式に示す。
［数１］
ΔＰ＝Ｐｉ−Ｐｏ＝Ｐｉ−（ΔＰｃ＋ΔＰｈ）
したがって、本実施例のハウジング４の直線状流路管部３１、Ｌ字状流路管部３２の内部空間には、ＥＧＲガスの排気圧力の高い領域（フラップ型バルブ５の腹面部側、特にクーラ入口通路４２）と、ＥＧＲガスの排気圧力の低い領域（フラップ型バルブ５の背面部側、特にバイパス通路３４、３５およびクーラ出口通路５３）とが形成される。
【００７９】
以上のＥＧＲクーラモジュール１の構造によって、フラップ型バルブ５のバイパス全閉時に、ＥＧＲガスがＥＧＲクーラ２を通過する際の圧力損失、およびＥＧＲガスが絞り部５６を通過する際の圧力損失により、フラップ型バルブ５の前後差圧（ΔＰ）が、フラップ型バルブ５の背面部を第１バルブシート１１の第１弁座部９１に押し付ける方向に大きく働く。その上、本実施例の第１バルブシート１１の第１弁座部９１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となっている。これによって、フラップ型バルブ５のバイパス全閉時に、クーラ入口通路４２からバイパス通路３４、３５を経由してクーラ出口通路側へ高温ＥＧＲガスが洩れ出ることがなくなる。
【００８０】
すなわち、フラップ型バルブ５のバイパス全閉位置における弁洩れ量を効果的に低減することができるので、ＥＧＲクーラ２を通過する際にエンジン冷却水によって冷却された低温ＥＧＲガスの温度（クールドガス温度）が上昇する問題を解決することができる。したがって、エンジンＥのエンジン吸気管側に再循環されるＥＧＲガスの温度が期待通りに下がり、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）が増加するため、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が効果的に下がる。これにより、効果的にＮＯｘの発生量を低減させ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）の悪化を効果的に抑制することができる。  
【００８１】
また、フラップ型バルブ５のバイパス全閉時に、ＥＧＲクーラ２で冷却された低温ＥＧＲガスを効率良くエンジンＥのエンジン吸気管側に再循環させることができるので、ＥＧＲガスの冷却性能を向上させる目的で、ＥＧＲクーラ２の体格を大きくする必要はなく、ＥＧＲクーラモジュール全体の体格も大きくする必要はない。これにより、ＥＧＲクーラモジュール１の搭載スペースを縮小化することができるので、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を向上させることができる。
【００８２】
また、本実施例のＥＧＲクーラモジュール１においては、図３および図６に示したように、フラップ型バルブ５のクーラ全閉時のバルブシート位置、つまりフラップ型バルブ５のクーラ全閉位置（第２バルブシート１２の第２弁座部９２の位置）を、ハウジング４の直線状流路管部３１の内部空間（クーラ入口通路４２〜４４）における、ＥＧＲクーラモジュール１のインレットポート４１と同一軸線上で、しかもインレットポート４１に対して対向した位置に配置している。
【００８３】
以上のＥＧＲクーラモジュール１の構造によって、フラップ型バルブ５のクーラ全閉時に、インレットポート４１よりクーラ入口通路４２の内部に流入してきた高温ＥＧＲガス流がフラップ型バルブ５の背面部に衝突して高温ＥＧＲガスの流れ方向が変更される際に、インレットポート４１よりクーラ入口通路４２の内部に流入してきた高温ＥＧＲガスの圧力（排気圧）が、フラップ型バルブ５の腹面部を第２バルブシート１２の第２弁座部９２に押さえ付ける方向に働く。これによって、フラップ型バルブ５のクーラ全閉時に、クーラ入口通路４３、４４からＥＧＲクーラ２の内部を経由してクーラ出口通路側へ低温ＥＧＲガスが洩れ出ることがなくなる。
【００８４】
すなわち、フラップ型バルブ５のクーラ全閉位置における弁洩れ量を効果的に低減することができるので、ＥＧＲクーラ２を通過することでエンジン冷却水によって冷やされた低温ＥＧＲガスによって高温ＥＧＲガスの温度（ホットガス温度）が低下する問題を解決することができる。したがって、高温ＥＧＲガスを効率良くエンジンＥのエンジン吸気管側に再循環す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。これにより、効果的にＨＣの発生量を低減させ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（ＨＣ等のエミッション）の悪化を効果的に抑制することができる。
【００８５】
［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（バイパス通路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。
【００８６】
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り、ＥＧＲクーラ２を通過する排気ガス流量（低温ＥＧＲガス量）とバイパス通路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、切替弁をバイパス通路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、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。
【００８７】
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。
【００８８】
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９１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９２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。
【００８９】
本実施例では、バイパス通路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およびクーラ入口通路４２〜４４）と第２直線状流路（バイパス通路３４、３５、クーラ出口通路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、バイパス通路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（クーラ入口通路４２）から第２排気ガス流路との合流部（クーラ出口通路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。
【００９０】
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通路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）に向けてバイパス通路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通路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通路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】
【００９１】
【図１】２位置３方向切替弁のバイパス全閉時におけるバルブ前後差圧を示した説明図である（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】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】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６】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】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】
【００９２】
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（排気ガス再循環装置の切替弁装置）
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  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（第１筒状体）
１２  第２バルブシート（第２筒状体）
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通路（第１流路孔）
３５  ハウジングのバイパス通路
４１  インレットポート（第１入口ポート）
４２  ハウジングのクーラ入口通路
４３  第２バルブシートのクーラ入口通路（第２流路孔）
４４  ハウジングのクーラ入口通路
４５  第１出口ポート
５１  第２入口ポート
５２  ハウジングのクーラ出口通路
５３  ハウジングのクーラ出口通路
５５  アウトレットポート（第２出口ポート）
５６  ハウジングの絞り部
９１  第１バルブシートの第１弁座部（環状凸部）
９２  第２バルブシートの第２弁座部
【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】
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【図８】
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