(57)【要約】【課題】圧力損失の大幅な増加を招くことなくＥＧＲクーラ内におけるデポジットの付着堆積を防止し得るＥＧＲ装置を提供することを目的とする。【解決手段】還流ガス４’を流路切替バルブ１３により選択的にバイパス流路８に流してＥＧＲクーラ７を迂回し得るように構成したＥＧＲ装置に関し、ＥＧＲクーラ７及びバイパス流路８の夫々の入口７ａ，８ａに設けられた弁座７ｂ，８ｂと、該各弁座７ｂ，８ｂに挟まれた境界部を支点として前記各弁座７ｂ，８ｂ間を往復円弧運動するアーム１４と、該アーム１４の先端部に背中合わせで装備され且つ前記各弁座７ｂ，８ｂに対し個別に嵌合圧着して前記各入口７ａ，８ａを閉塞する一対の弁体７ｃ，８ｃとにより流路切替バルブ１３をスイング式に構成した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気系路から抜き出した還流ガスをＥＧＲクーラを経由させてからＥＧＲバルブを介し吸気系路に導くＥＧＲラインと、該ＥＧＲラインに前記ＥＧＲクーラを迂回するよう並設されたバイパス流路とを備え、還流ガスを流路切替バルブにより選択的に前記バイパス流路に流して前記ＥＧＲクーラを迂回し得るように構成したＥＧＲ装置であって、前記ＥＧＲクーラ及び前記バイパス流路の夫々の入口に設けられた弁座と、該各弁座に挟まれた境界部を支点として前記各弁座間を往復円弧運動するアームと、該アームの先端部に背中合わせで装備され且つ前記各弁座に対し個別に嵌合圧着して前記各入口を閉塞する一対の弁体とにより前記流路切替バルブをスイング式に構成したことを特徴とするＥＧＲ装置。
【請求項２】
ＥＧＲクーラの入口とバイパス流路の入口の夫々に対する還流ガスの導入方向が交差するように前記各入口を配置し、流路切替バルブのアームの往復円弧運動の角度範囲を１８０°より小さく設定したことを特徴とする請求項１に記載のＥＧＲ装置。
【請求項３】
アームの往復円弧運動がレバー機構を介しアクチュエータの往復直線運動を変換して行われるように構成したことを特徴とする請求項１又は２に記載のＥＧＲ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＥＧＲ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車のエンジン等では、排気側から排気ガスの一部を還流ガスとして抜き出して吸気側へと戻し、その吸気側に戻された還流ガスでエンジン内での燃料の燃焼を抑制させて燃焼温度を下げることによりＮＯxの発生を低減するようにした、いわゆるＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）装置を備えて排気ガス再循環を実施するものがある。
【０００３】
この際、エンジンに再循環する還流ガスを途中で冷却すると、該還流ガスの温度が下がり且つその容積が小さくなることにより、エンジンの出力を余り低下させずに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。このため、還流ガスを再循環する系路の途中には、シェルアンドチューブ型のＥＧＲクーラが装備されているのが一般的である。
【０００４】
図３は従来におけるＥＧＲ装置の一例を示すもので、図中１はエンジン、２は該エンジン１の各気筒３から排出される排気ガス４を集める排気マニホールド、５は該排気マニホールド２から抜き出した排気ガス４の一部を還流ガス４’として吸気管６へと再循環せしめるＥＧＲライン、７は該ＥＧＲライン５の途中に装備されて前記還流ガス４’を冷却水との熱交換により水冷するＥＧＲクーラを示している。
【０００５】
ここで、前記ＥＧＲライン５には、前記ＥＧＲクーラ７を迂回するバイパス流路８が並設されており、流路切替バルブ９により必要に応じ選択的に還流ガス４’が前記バイパス流路８に流されて前記ＥＧＲクーラ７を迂回できるようになっている。
【０００６】
即ち、常時は前記流路切替バルブ９によりＥＧＲクーラ７に還流ガス４’が導かれて冷却されるようになっているが、冷間始動時等では流路切替バルブ９によりバイパス流路８が選択されて前記還流ガス４’が冷却されないまま吸気管６へ再循環され、エンジン１の暖機が優先されるようになっている。
【０００７】
また、ＥＧＲライン５に対するバイパス流路８の合流箇所の直後には、還流ガス４’の再循環量を制御するためのＥＧＲバルブ１０が装備されており、特にパティキュレートフィルタを再生するためのポスト噴射の実施時や排気マニホールド２内のＨＣ濃度が高い運転状態では全閉にされるようになっている。
【０００８】
即ち、還流ガス４’におけるＨＣ濃度が高い状態では、ＥＧＲクーラ７で冷却されることでＨＣ重合が起こり易くなるため、これを避けるために前記ＥＧＲバルブ１０を全閉として還流ガス４’の再循環を停止するようにしている。
【０００９】
このようにＥＧＲクーラを迂回するバイパス流路を備えたＥＧＲ装置に関連する先行技術文献情報としては下記の特許文献１等がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００６−９０１６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、斯かる従来構造においては、バタフライ式の流路切替バルブ９が採用されている場合が多く、このようなバタフライ式の流路切替バルブ９では、閉塞時における気密性が低いため、ＥＧＲバルブ１０を全閉としても、還流ガス４’が僅かな隙間からＥＧＲクーラ７内に出入りしてしまうことが避けられず、該ＥＧＲクーラ７内にＨＣ重合によるデポジット（不完全燃焼生成物）が発生してＥＧＲクーラ７の効率低下や詰まりを招く虞れがあった。
【００１２】
即ち、二系統に分かれているＥＧＲライン５とバイパス流路８は、ＥＧＲクーラ７の出側の合流箇所で相互間が連通するようになっているため、ＥＧＲクーラ７の入側が高い気密性をもって遮断されていない限り、排気脈動の断続的な作用によりＥＧＲクーラ７の出側で還流ガス４’がＥＧＲライン５とバイパス流路８との間を行ったり来たりするような動きを繰り返すことになる。
【００１３】
この結果、ＥＧＲクーラ７内で還流ガス４’が連続的に冷却され、該還流ガス４’に含まれるＨＣ成分がＨＣ重合により高分子化してデポジットが生成され易くなり、該デポジットがＥＧＲクーラ７内における熱交換部に付着堆積して熱交換の効率を低下してしまったり、還流ガス４’が流れる通路を塞いでしまったりする虞れがあった。
【００１４】
一方、気密性の高いポペット式の流路切替バルブを採用することも考えられ、例えば、上記の特許文献１でもポペット式の流路切替バルブを採用した例が示されているが、図４に拡大して示す通り、ポペット式の流路切替バルブ９’では、ＥＧＲクーラ７及びバイパス流路８の夫々の入口７ａ，８ａを還流ガス４’の導入方向に対し略直角な向きに対向配置し且つ前記各入口７ａ，８ａに弁座７ｂ，８ｂを形成し、その対向方向に傘状の弁体７ｃ，８ｃを二段で備えたステム１１を配置してエアシリンダ１２により往復直線運動させる形式となるので、各入口７ａ，８ａに対し還流ガス４’の流れを急激に大きく曲げて導入しなければならず、圧力損失の大幅な増加が避けられないという不具合があった。
【００１５】
本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、圧力損失の大幅な増加を招くことなくＥＧＲクーラ内におけるデポジットの付着堆積を防止し得るＥＧＲ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、排気系路から抜き出した還流ガスをＥＧＲクーラを経由させてからＥＧＲバルブを介し吸気系路に導くＥＧＲラインと、該ＥＧＲラインに前記ＥＧＲクーラを迂回するよう並設されたバイパス流路とを備え、還流ガスを流路切替バルブにより選択的に前記バイパス流路に流して前記ＥＧＲクーラを迂回し得るように構成したＥＧＲ装置であって、前記ＥＧＲクーラ及び前記バイパス流路の夫々の入口に設けられた弁座と、該各弁座に挟まれた境界部を支点として前記各弁座間を往復円弧運動するアームと、該アームの先端部に背中合わせで装備され且つ前記各弁座に対し個別に嵌合圧着して前記各入口を閉塞する一対の弁体とにより前記流路切替バルブをスイング式に構成したことを特徴とするものである。
【００１７】
而して、このようにすれば、流路切替バルブがスイング式となったことにより、従来のポペット式の流路切替バルブを採用した場合の如きＥＧＲクーラ及びバイパス流路の夫々の入口を還流ガスの導入方向に対し略直角な向きに対向配置する必要がなくなり、ＥＧＲクーラやバイパス流路の夫々の入口に対し還流ガスの流れを大きく変更させることなく穏やかに曲げて円滑に導くことが可能となるので、従来のポペット式の流路切替バルブを採用した場合と比較して圧力損失の大幅な低減化が図られる。
【００１８】
しかも、ＥＧＲクーラ及びバイパス流路の夫々の入口に設けられた弁座に対し弁体が個別に嵌合圧着して気密性の高い閉塞が図られるようになっているので、ＥＧＲバルブの全閉時にＥＧＲクーラの入口をしっかりと閉塞しておけば、還流ガスが僅かな隙間からＥＧＲクーラ内に出入りしてしまうことが防止される。
【００１９】
この結果、排気脈動の断続的な作用によりＥＧＲクーラの出側で還流ガスがＥＧＲラインとバイパス流路との間を行ったり来たりするような動きが繰り返されなくなり、該ＥＧＲクーラ内で還流ガスが連続的に冷却されるような事態が回避されてＥＧＲクーラ内におけるデポジットの付着堆積が防止される。
【００２０】
また、本発明を具体的に実施するにあたっては、ＥＧＲクーラの入口とバイパス流路の入口の夫々に対する還流ガスの導入方向が交差するように前記各入口を配置し、流路切替バルブのアームの往復円弧運動の角度範囲を１８０°より小さく設定することが好ましい。
【００２１】
このようにすれば、ＥＧＲクーラ及びバイパス流路の夫々の入口をアームにより個別に閉塞するにあたり、該アームの往復円弧運動の角度範囲が１８０°より小さくなって、前記アームを往復円弧運動させるための駆動機構の作動ストロークが小さくて済み、該駆動機構を含む全体構成のコンパクト化が図られる。
【００２２】
例えば、アームの駆動機構は、アームの往復円弧運動がレバー機構を介しアクチュエータの往復直線運動を変換して行われるように構成することが好ましく、このようにすれば、弁座への弁体の押し付け荷重をレバー比により調整することが可能となり、適切な押し付け荷重を設定して高い気密性を確保することが可能となる。
【発明の効果】
【００２３】
上記した本発明のＥＧＲ装置によれば、下記の如き種々の優れた効果を奏し得る。
【００２４】
（Ｉ）本発明の請求項１に記載の発明によれば、ＥＧＲクーラ及びバイパス流路の夫々の入口に対し還流ガスの流れを大きく変更させることなく穏やかに曲げて円滑に導くことができ、従来のポペット式の流路切替バルブを採用した場合と比較して圧力損失の大幅な低減化を図ることができると共に、ＥＧＲクーラ及びバイパス流路の夫々の入口に設けられた弁座に対し弁体を個別に嵌合圧着させて気密性の高い閉塞を図ることができ、ＥＧＲバルブの全閉時にＥＧＲクーラの入口をしっかりと閉塞し、還流ガスが僅かな隙間からＥＧＲクーラ内に出入りして連続的に冷却されてしまうことを防止できるので、圧力損失の大幅な増加を招くことなくＥＧＲクーラ内におけるデポジットの付着堆積を防止することができ、ＥＧＲクーラの効率低下や詰まりを未然に回避することができる。
【００２５】
（ＩＩ）本発明の請求項２に記載の発明によれば、アームを往復円弧運動させるための駆動機構の作動ストロークを小さくすることができ、該駆動機構を含む全体構成のコンパクト化を図ることができるので、ＥＧＲ装置全体のエンジンへの搭載性を向上することができる。
【００２６】
（ＩＩＩ）本発明の請求項３に記載の発明によれば、弁座への弁体の押し付け荷重をレバー比により調整することができるので、適切な押し付け荷重を設定して高い気密性を確保することができ、ＥＧＲバルブの全閉時にＥＧＲクーラの入口を確実に閉塞してＥＧＲクーラ内におけるデポジットの付着堆積をより確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明を実施する形態の一例を示す概略図である。
【図２】図１の流路切替バルブの駆動機構を模式的に示す概略図である。
【図３】従来例を示す概略図である。
【図４】ポペット式の流路切替バルブの例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【００２９】
図１及び図２は本発明を実施する形態の一例を示すもので、本形態例においては、前述した図３及び図４の従来例と略同様に、排気マニホールド２（排気系路）から抜き出した還流ガス４’をＥＧＲクーラ７を経由させてからＥＧＲバルブ１０を介し吸気管６（吸気系路）に導くＥＧＲライン５と、該ＥＧＲライン５に前記ＥＧＲクーラ７を迂回するよう並設されたバイパス流路８とを備え、還流ガス４’を選択的に前記バイパス流路８に流して前記ＥＧＲクーラ７を迂回し得るように構成したＥＧＲ装置となっているが、還流ガス４’を選択的に前記バイパス流路８に流すための流路切替バルブ１３が下記の如く構成されている点が特徴となっている。
【００３０】
即ち、前記流路切替バルブ１３は、前記ＥＧＲクーラ７及び前記バイパス流路８の夫々の入口７ａ，８ａに設けられた弁座７ｂ，８ｂと、該各弁座７ｂ，８ｂに挟まれた境界部を支点として前記各弁座７ｂ，８ｂ間を往復円弧運動するアーム１４と、該アーム１４の先端部に背中合わせで装備され且つ前記各弁座７ｂ，８ｂに対し個別に嵌合圧着して前記各入口７ａ，８ａを閉塞する一対の弁体７ｃ，８ｃとによりスイング式のバルブとして構成されている。
【００３１】
しかも、前記ＥＧＲクーラ７の入口７ａとバイパス流路８の入口８ａの夫々に対する還流ガス４’の導入方向が略直角に交差するように前記各入口７ａ，８ａが配置されており、前記流路切替バルブ１３のアーム１４の往復円弧運動の角度範囲が約９０°に設定されている。
【００３２】
ここで、図２に示す如く、前記流路切替バルブ１３におけるアーム１４の駆動機構１７は、該アーム１４の往復円弧運動がレバー機構１５を介しエアシリンダ１６（アクチュエータ）の往復直線運動を変換して行われるように構成されており、より具体的には、アーム１４の基端部から直角に延びる回動軸１８を、前記各弁座７ｂ，８ｂに挟まれた境界部に支点として回動自在に配置し、この回動軸１８の一端に突設したレバー機構１５を前記エアシリンダ１６の先端と枢着した構成としている。
【００３３】
尚、図２はアーム１４の駆動機構１７を模式的に示したものであり、説明の便宜上からアーム１４の張り出し側に対し反対側へレバー機構１５を張り出した図示としてあるが、実際のアーム１４とレバー機構１５とは、回動軸１８の長手方向における異なる位相に配置されることになるため、両者を同じ向きに張り出させてコンパクトなレイアウトとなるように設計すべきものである。
【００３４】
而して、このようにすれば、流路切替バルブ１３がスイング式となったことにより、従来のポペット式の流路切替バルブ９’（図４参照）を採用した場合の如きＥＧＲクーラ７及びバイパス流路８の夫々の入口７ａ，８ａを還流ガス４’の導入方向に対し略直角な向きに対向配置する必要がなくなり、ＥＧＲクーラ７やバイパス流路８の夫々の入口７ａ，８ａに対し還流ガス４’の流れを大きく変更させることなく穏やかに曲げて円滑に導くことが可能となるので、従来のポペット式の流路切替バルブ９’（図４参照）を採用した場合と比較して圧力損失の大幅な低減化が図られる。
【００３５】
しかも、ＥＧＲクーラ７及びバイパス流路８の夫々の入口７ａ，８ａに設けられた弁座７ｂ，８ｂに対し弁体７ｃ，８ｃが個別に嵌合圧着して気密性の高い閉塞が図られるようになっているので、ＥＧＲバルブ１０の全閉時にＥＧＲクーラ７の入口７ａをしっかりと閉塞しておけば、還流ガス４’が僅かな隙間からＥＧＲクーラ７内に出入りしてしまうことが防止される。
【００３６】
この結果、排気脈動の断続的な作用によりＥＧＲクーラ７の出側で還流ガス４’がＥＧＲライン５とバイパス流路８との間を行ったり来たりするような動きが繰り返されなくなり、該ＥＧＲクーラ７内で還流ガス４’が連続的に冷却されるような事態が回避されてＥＧＲクーラ７内におけるデポジットの付着堆積が防止される。
【００３７】
従って、上記形態例によれば、ＥＧＲクーラ７やバイパス流路８の夫々の入口７ａ，８ａに対し還流ガス４’の流れを大きく変更させることなく穏やかに曲げて円滑に導くことができ、従来のポペット式の流路切替バルブ９’（図４参照）を採用した場合と比較して圧力損失の大幅な低減化を図ることができる。
【００３８】
しかも、ＥＧＲクーラ７及びバイパス流路８の夫々の入口７ａ，８ａに設けられた弁座７ｂ，８ｂに対し弁体７ｃ，８ｃを個別に嵌合圧着させて気密性の高い閉塞を図ることができ、ＥＧＲバルブ１０の全閉時にＥＧＲクーラ７の入口７ａをしっかりと閉塞し、還流ガス４’が僅かな隙間からＥＧＲクーラ７内に出入りして連続的に冷却されてしまうことを防止できるので、圧力損失の大幅な増加を招くことなくＥＧＲクーラ７内におけるデポジットの付着堆積を防止することができ、ＥＧＲクーラ７の効率低下や詰まりを未然に回避することができる。
【００３９】
また、特に本形態例においては、ＥＧＲクーラ７の入口７ａへの還流ガス４’の導入方向に対しバイパス流路８の入口８ａへの還流ガス４’の導入方向が略直角に交差するようにバイパス流路８を形成し、前記流路切替バルブ１３のアーム１４の往復円弧運動の角度範囲を約９０°に設定しているので、ＥＧＲクーラ７及びバイパス流路８の夫々の入口７ａ，８ａをアーム１４により個別に閉塞するにあたり、該アーム１４を往復円弧運動させるための駆動機構１７の作動ストロークを小さくすることができ、該駆動機構１７を含む全体構成のコンパクト化を図ることができて、ＥＧＲ装置全体のエンジン１への搭載性を向上することができる。
【００４０】
ただし、ＥＧＲ装置全体のエンジン１への搭載性に余裕がある場合には、ＥＧＲクーラ７の入口７ａへの還流ガス４’の導入方向と、バイパス流路８の入口８ａへの還流ガス４’の導入方向とが平行となるように配置しても良い。
【００４１】
更に、アーム１４の往復円弧運動がレバー機構１５を介しエアシリンダ１６の往復直線運動を変換して行われるように構成しているので、弁座７ｂ，８ｂへの弁体７ｃ，８ｃの押し付け荷重をレバー比により調整することが可能となり、適切な押し付け荷重を設定して高い気密性を確保することができる。
【００４２】
このため、適切な押し付け荷重を設定して高い気密性を確保することができ、ＥＧＲバルブ１０の全閉時にＥＧＲクーラ７の入口７ａを確実に閉塞してＥＧＲクーラ７内におけるデポジットの付着堆積をより確実に防止することができる。
【００４３】
因みに、先に説明したポペット式の流路切替バルブ９’（図４参照）の場合には、エアシリンダ１２（図４参照）の径により押し付け荷重が殆ど決まってしまうので、押し付け荷重が略ワンポイントで決まってしまうことになり、適切な押し付け荷重を設定することが難しいという事情がある。
【００４４】
尚、本発明のＥＧＲ装置は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、図示では還流ガスを吸気管に戻す場合で例示しているが、還流ガスが戻される吸気系路は吸気マニホールドであっても良いこと、また、アクチュエータはエアシリンダに限定されないこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００４５】
２      排気マニホールド（排気系路）
４’    還流ガス
５      ＥＧＲライン
６      吸気管（吸気系路）
７      ＥＧＲクーラ
７ａ    入口
７ｂ    弁座
７ｃ    弁体
８      バイパス流路
８ａ    入口
８ｂ    弁座
８ｃ    弁体
１０    ＥＧＲバルブ
１３    流路切替バルブ
１４    アーム
１５    レバー機構
１６    エアシリンダ（アクチュエータ）
【図１】
2016075169.tif 000003
【図２】
2016075169.tif 000004
【図３】
2016075169.tif 000005
【図４】
2016075169.tif 000006