(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの吸気通路と排気通路とを結ぶ排気ガス再循環通路にＥＧＲクーラが設けられた排気ガス再循環装置において、
前記吸気通路と前記排気通路とを連通させる第一流路と、前記排気通路と前記ＥＧＲクーラとを連通させる第二流路と、第一流路と第二流路とを連通させるクーラ流路とが形成されたハウジングを備えており、
前記第一流路と前記第二流路と前記クーラ流路との交差部にはバルブシャフトが架設されており、該バルブシャフトには一対の弁体部を有するバタフライバルブが固定されており、
該バタフライバルブは、前記一対の弁体部の一方が前記クーラ流路の入口を閉じている時に、他方の弁体部が前記クーラ流路の出口を閉じるように、かつ、一方の弁体部が前記第一流路と前記第二流路とを遮断している時に、他方の弁体部が前記クーラ流路を開くように、構成されており、
前記第一流路と前記第二流路との接続部には流路弁口が形成され、該流路弁口の前記一方の弁体部が対向する側の開口縁辺部には流路弁口弁座が形成されており、
前記クーラ流路にはバランス口が形成され、該バランス口の前記他方の弁体部が対向する側の開口縁辺部にはバランス口弁座が前記流路弁口弁座と対向して形成されており、
前記流路弁口弁座と前記バランス口弁座は前記バルブシャフトを中心とした回転対称位置で前記バタフライバルブの厚さ分ずれて配置されている、
ことを特徴とする排気ガス再循環装置。
【請求項２】
前記クーラ流路の入口および出口には導入口および導出口がそれぞれ形成されており、 前記導入口の前記バタフライバルブにおける前記一対の弁体部の一方が対向する側の開口縁辺部には導入口弁座が形成されており、
前記導出口の前記バタフライバルブにおける前記一対の弁体部の他方が対向する側の開口縁辺部には導出口弁座が形成されており、
前記導入口弁座と前記導出口弁座は前記バルブシャフトを中心とした回転対称位置で前記バタフライバルブの厚さの分ずれて配置されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の排気ガス再循環装置。
【請求項３】
前記ハウジングには、ＥＧＲガスが流入する流入口と、ＥＧＲガスまたはＥＧＲクーラガスが流出する流出口と、ＥＧＲガスを前記ＥＧＲクーラへ導入する導入口と、前記ＥＧＲクーラを通過したＥＧＲクーラガスを排出する導出口と、が形成されており、
前記流入口と前記流出口とは互いに対向されており、前記導入口と前記導出口とは隣り合わせに配置されている、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の排気ガス再循環装置。
【請求項４】
前記ハウジングには、ＥＧＲガスが流入する流入口と、ＥＧＲガスが流出する流出口と、ＥＧＲガスを前記ＥＧＲクーラへ導入する導入口と、が形成されており、
前記流入口と前記流出口とは互いに直角に位置されており、前記導入口と前記導出口とは隣り合わせに配置されている、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の排気ガス再循環装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの排気ガス再循環装置に関する。
例えば、自動車用ディーゼルエンジンに利用して有効なものに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用ディーゼルエンジンの排気ガス成分、特に、ＮＯｘを低減する方法の一つとしてＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）法がある。
このＥＧＲ法は、排気ガス再循環バルブ（Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ  Ｖａｌｖｅ。以下、ＥＧＲバルブという。）をエンジンの排気通路と吸気通路との間のＥＧＲ路（以下、ＥＧＲ管という。）に介設し、ＥＧＲバルブによってエンジンの排気ガスの一部を吸気系に戻してやり、新しい空気（吸入空気）と混ぜて燃焼室に送り込むことにより、燃焼室内に吸入された空気の過剰な酸素濃度を下げ、かつ、燃焼熱を奪う分だけ燃焼温度を下げてＮＯｘの生成を抑制する方法である。
【０００３】
しかし、ＥＧＲ管にＥＧＲバルブを設置しただけの排気ガス再循環装置（以下、ＥＧＲ装置という。）においては、高温の排気ガスをそのまま吸気通路に循環させると、高温で膨張した状態の排気ガスが吸気マニホールドに供給されることにより、気筒内で排気ガスの占める割合が増加してしまうために、気筒内の空気量が減少し、燃焼効率が悪化するとともに、ＮＯｘ等の排気ガス成分も悪化する問題があった。
【０００４】
そこで、ＥＧＲ管の途中に冷却水との熱交換によって排気ガスを冷却するＥＧＲクーラを配設し、高温の排気ガスをＥＧＲクーラで冷却した状態で、吸気マニホールドに再循環させるＥＧＲクーラ付きＥＧＲ装置が開発されている。
このＥＧＲクーラ付きＥＧＲ装置においては、エンジン始動時や寒冷時のような冷却水の温度が低い場合には、排気ガス（ＥＧＲガス）の冷却が過冷却となって、逆に気筒内の燃焼効率や排気成分の悪化を招くので、冷却水温が通常時より低いエンジン始動時や寒冷時等には、ＥＧＲクーラの通路を迂回して接続されたバイパス通路に、排気ガス（ＥＧＲガス）を流すようにしている。
【０００５】
そして、ＥＧＲクーラの使用時と不便用時の切替に、一方向からの排気ガスを２方向のいずれかに、或いは２方向からの排気ガスの何れかを一方向に切り替える流路切替弁が使用されている。
このような流路切替弁として、スイングアーム形弁体を有する流路切替弁を使用したＥＧＲクーラ付きＥＧＲ装置が提案されている。例えば、特許文献１参照。
【特許文献１】特開２００７−１００５６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、スイングアーム形弁体の流路切替弁を使用したＥＧＲクーラ付きＥＧＲ装置においては、エンジンの脈動の影響を受け易く、このエンジンの脈動の影響により、切換弁が開閉するという問題点がある。
【０００７】
本発明の目的は、エンジンの脈動の影響を抑制することができるＥＧＲ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記した課題を解決するための手段のうち代表的なものは、次の通りである。
エンジンの吸気通路と排気通路とを結ぶ排気ガス再循環通路にＥＧＲクーラが設けられた排気ガス再循環装置において、
前記吸気通路と前記排気通路とを連通させる第一流路と、前記排気通路と前記ＥＧＲクーラとを連通させる第二流路と、第一流路と第二流路とを連通させるクーラ流路とが形成されたハウジングを備えており、
前記第一流路と前記第二流路と前記クーラ流路との交差部にはバルブシャフトが架設されており、該バルブシャフトには一対の弁体部を有するバタフライバルブが固定されており、
該バタフライバルブは、前記一対の弁体部の一方が前記クーラ流路の入口を閉じている時に、他方の弁体部が前記クーラ流路の出口を閉じるように、かつ、一方の弁体部が前記第一流路と前記第二流路とを遮断している時に、他方の弁体部が前記クーラ流路を開くように、構成されており、
前記第一流路と前記第二流路との接続部には流路弁口が形成され、該流路弁口の前記一方の弁体部が対向する側の開口縁辺部には流路弁口弁座が形成されており、
前記クーラ流路にはバランス口が形成され、該バランス口の前記他方の弁体部が対向する側の開口縁辺部にはバランス口弁座が前記流路弁口弁座と対向して形成されており、
前記流路弁口弁座と前記バランス口弁座は前記バルブシャフトを中心とした回転対称位置で前記バタフライバルブの厚さ分ずれて配置されている、
ことを特徴とする排気ガス再循環装置。
【発明の効果】
【０００９】
前記したＥＧＲ装置によれば、エンジンの脈動の影響を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施の形態を図面に即して説明する。
【００１１】
本実施の形態において、本発明に係るＥＧＲ装置は、自動車に搭載されるディーゼルエンジンの排気ガスを再循環させるものとして構成されている。
図１に示されているように、本実施の形態に係るＥＧＲ装置は、エンジン１の吸気通路２と排気通路３とを接続するＥＧＲ管４を備えている。ＥＧＲ管４にはＥＧＲクーラ５が切替弁６を介して設置されている。
【００１２】
図２および図３に示されているように、切替弁６はハウジング１０を備えている。ハウジング１０はアルミニウムあるいは鋳鉄、ステンレス鋼等が使用されて略直方体形状に形成されている。
ハウジング１０には、ＥＧＲ管４に取り込まれたＥＧＲガスが流入する流入口１１と、ＥＧＲガスまたはＥＧＲクーラガスが流出する流出口１２と、ＥＧＲガスをＥＧＲクーラへ導入する導入口１３と、ＥＧＲクーラを通過したＥＧＲクーラガスが排出される導出口１４とが形成されている。
流入口１１と流出口１２とはハウジング１０の一対の側壁において互いに対向するように開口している。流入口１１と流出口１２とは一直線上に配置されている。
流入口１１と流出口１２とが開設された一対の側壁間に架設された第一隔壁２１には、導入口１３と導出口１４とが隣り合わせに配置されている。第一隔壁２１の中央部には段差が設けられており、この段差により、導入口１３と導出口１４とは厚さ方向にずらされている。
【００１３】
ハウジング１０内には、流入口１１と導入口１３とを連通させる第一流路１５と、流出口１２と導出口１４とを連通させる第二流路１６と、第一流路１５と第二流路１６とを連通させるクーラ流路１７とが形成されている。クーラ流路１７にはバランス口１８が設けられている。バランス口１８は第一隔壁２１の中央部において直角に交差するように形成された第二隔壁２２に開設されている。
【００１４】
第一流路１５と第二流路１６との接続部には、流路弁口１９が形成されており、流路弁口１９はバランス口１８と一直線上で並んでいる。バランス口１８は導入口１３と導出口１４との間において直角に配置された状態になっている。
導入口１３と導出口１４とバランス口１８と流路弁口１９とは、開口形状が互いに略同一の形状に形成されており、これらの開口縁辺部には導入口弁座１３ａ、導出口弁座１４ａ、バランス口弁座１８ａ、流路弁口弁座１９ａが形成されている。
【００１５】
第一隔壁２１と第二隔壁２２との交差部にはバルブシャフト２３が配置されており、バルブシャフト２３は第一流路１５および第二流路１６と直角に架設されている。
図３に示されているように、バルブシャフト２３はハウジング１０に軸受部２４によって回転自在に支持されている。バルブシャフト２３の両端部はハウジング１０の外部にそれぞれ突出しており、一方の突出端部にはロータリーアクチュエータ２５が連結されている。ロータリーアクチュエータ２５はバルブシャフト２３を９０度ずつ往復回動させるように構成されている。
【００１６】
バルブシャフト２３の中間部には長方形の平板形状に形成されたバタフライバルブ２６が、直交するように配置されてボルト２７によって締結されている。
バタフライバルブ２６におけるバルブシャフト２３の両脇には、一対の弁体部２６ａ、２６ｂが形成されており、両弁体部２６ａ、２６ｂの形状は導入口１３、導出口１４、バランス口１８および流路弁口１９の開口形状に大きめに相似している。
一対の弁体部２６ａ、２６ｂは導入口弁座１３ａ、導出口弁座１４ａ、バランス口弁座１８ａ、流路弁口弁座１９ａに離座および着座することにより、導入口１３、導出口１４、バランス口１８および流路弁口１９を開閉するように構成されている。
【００１７】
ＥＧＲクーラ５は一端面が開口した直方体の容器形状に形成されており、その開口面にハウジング１０が連結されている。ハウジング１０がＥＧＲクーラ５に連結された状態において、導入口１３および導出口１４がＥＧＲクーラ５の開口に対向した状態になっており、ＥＧＲクーラ５内における第二隔壁２２に対向する部位には区画壁５ａが形成されている。ＥＧＲクーラ５の区画壁５ａはＥＧＲクーラ５内にＵ字形状の流路５ｂを形成している。すなわち、導入口１３から導入されたＥＧＲガス（排気ガス）は、流路５ｂを流通して導出口１４に至る。
図示しないが、ＥＧＲクーラ５は冷却水が流通するラジエータ部を備えている。
【００１８】
次に、以上の構成に係る切替弁６の作用および効果を説明する。
【００１９】
エンジン１の冷却水温が所定温度以下である場合（冷間時）には、図２（ａ）および図３（ａ）に示されているように、バタフライバルブ２６の両弁体部２６ａ、２６ｂが導入口弁座１３ａ、導出口弁座１４ａに着座するとともに、バランス口弁座１８ａ、流路弁口弁座１９ａから離座することにより、導入口１３、導出口１４を閉鎖し、バランス口１８、流路弁口１９を開放した状態になっている。
したがって、ＥＧＲ管４から流入口１１に流れ込んだＥＧＲガスは、第一流路１５および第二流路１６を通って流出口１２から流れ出して、吸気通路２へ供給される。
このように、冷間時には、ＥＧＲガスはＥＧＲクーラ５を通過することなくそのまま吸気通路２へ供給される。
【００２０】
この際には、第一流路１５と第二流路１６とが一直線上で隣接し、流入口１１と流出口１２とが互いに対向しているので、流入口１１から流入したＥＧＲガスは、バタフライバルブ２６の上を流れて流出口１２から流出する。
第一流路１５のＥＧＲガスの圧力がバタフライバルブ２６の一方の弁体部２６ａを導入口弁座１３ａに着座させるとともに、バタフライバルブ２６の他方の弁体部２６ｂを導出口弁座１４ａに着座させるので、導入口１３、導出口１４を確実に閉鎖することができるとともに、エンジン１による排気ガスの脈動の影響を抑制することができる。
このとき、両弁体部２６ａ、２６ｂは常に略同じ圧力を受けるため、エンジン１による排気ガスの脈動により圧力が増減しても、バタフライバルブ２６が開閉することはない。
したがって、流入口１１からハウジング１０に流入したＥＧＲガスは、ＥＧＲクーラ５側へ漏れることなく吸気通路２側へ全て流れる。
【００２１】
冷却水温が所定温度以上になると（暖気後）、ロータリーアクチュエータ２５により、バルブシャフト２３が９０度回動され、図２（ｂ）および図３（ｂ）に示されているように、バタフライバルブ２６の両弁体部２６ａ、２６ａがバランス口弁座１８ａ、流路弁口弁座１９ａに着座するとともに、導入口弁座１３ａ、導出口弁座１４ａから離座することにより、バランス口１８、流路弁口１９を閉鎖し、導入口１３、導出口１４を開放した状態になる。
したがって、ＥＧＲ管４から流入口１１に流れ込んだＥＧＲガスは、導入口１３からＥＧＲクーラ５へ供給される。そして、ＥＧＲクーラ５によって冷却されたＥＧＲガスは、導出口１４を介して第二流路１６へ流れ込んで流出口１２から流れ出して、吸気通路２へ供給される。
このように、暖気後には、ＥＧＲクーラ５によって冷却されたＥＧＲガスが吸気通路２へ供給される。
【００２２】
この際には、第一流路１５のＥＧＲガスの圧力がバタフライバルブ２６の一方の弁体部２６ａを流路弁口弁座１９ａに着座させるとともに、第二流路１６のＥＧＲガスの圧力がバタフライバルブ２６の他方の弁体部２６ｂをバランス口弁座１８ａに着座させるので、流路弁口１９、バランス口１８を確実に閉鎖することができるとともに、エンジン１による排気ガスの脈動の影響を抑制することができる。
したがって、流入口１１からハウジング１０に流入したＥＧＲガスは、第二流路１６側へ漏れることなくＥＧＲクーラ５側へ全て流れるので、高い冷却効率が得られる。
また、排気ガスの脈動を抑制することができるため、アクチュエータを小型化することができる。
【００２３】
図４および図５は本発明の他の実施の形態を示している。
【００２４】
本実施の形態が前記実施の形態と異なる点は、切替弁６Ａの構造である。
すなわち、切替弁６Ａのハウジング１０Ａには、ＥＧＲ管４に取り込まれたＥＧＲガスが流入する流入口１１と、ＥＧＲガスが流出する流出口１２と、ＥＧＲガスをＥＧＲクーラへ導入する導入口１３と、が形成されている。
流入口１１と流出口１２とはハウジング１０Ａの側壁において互いに直角に位置するように開口している。流入口１１と対向した第一隔壁２１には、導入口１３と導出口１４とが隣り合わせに配置されている。
【００２５】
ハウジング１０Ａ内には、流入口１１と導入口１３とを連通させる第一流路１５と、流出口１２と導出口１４とを連通させる第二流路１６と、第一流路１５と第二流路１６とを連通させるクーラ流路１７とが形成されている。クーラ流路１７にはバランス口１８が設けられている。バランス口１８は第一隔壁２１の中央部において直角に交差するように形成された第二隔壁２２に開設されている。
【００２６】
第一流路１５と第二流路１６との接続部には、流路弁口１９が形成されており、流路弁口１９はバランス口１８と一直線上で並んでいる。バランス口１８は導入口１３と導出口１４との間において直角に配置された状態になっている。
導入口１３と導出口１４とバランス口１８と流路弁口１９とは、開口形状が互いに略同一の形状に形成されており、これらの開口縁辺部には導入口弁座１３ａ、導出口弁座１４ａ、バランス口弁座１８ａ、流路弁口弁座１９ａが形成されている。
【００２７】
第一隔壁２１と第二隔壁２２との交差部にはバルブシャフト２３が配置されており、バルブシャフト２３は第一流路１５および第二流路１６と直角に架設されている。
バルブシャフト２３の中間部には長方形の平板形状に形成されたバタフライバルブ２６が、直交するように配置されてボルト２７によって締結されている。
バタフライバルブ２６におけるバルブシャフト２３の両脇には、一対の弁体部２６ａ、２６ｂが形成されており、両弁体部２６ａ、２６ｂの形状は導入口１３、導出口１４、バランス口１８および流路弁口１９の開口形状に大きめに相似している。
一対の弁体部２６ａ、２６ｂは導入口弁座１３ａ、導出口弁座１４ａ、バランス口弁座１８ａ、流路弁口弁座１９ａに離座および着座することにより、導入口１３、導出口１４、バランス口１８および流路弁口１９を開閉するように構成されている。
【００２８】
次に、以上の構成に係る切替弁６Ａの作用および効果を説明する。
【００２９】
エンジン１の冷却水温が所定温度以下である場合（冷間時）には、図４に示されているように、バタフライバルブ２６の両弁体部２６ａ、２６ｂが導入口弁座１３ａ、導出口弁座１４ａに着座するとともに、バランス口弁座１８ａ、流路弁口弁座１９ａから離座することにより、導入口１３、導出口１４を閉鎖し、バランス口１８、流路弁口１９を開放した状態になっている。
したがって、ＥＧＲ管４から流入口１１に流れ込んだＥＧＲガスは、第一流路１５および第二流路１６を通って流出口１２から流れ出して、吸気通路２へ供給される。
このように、冷間時には、ＥＧＲガスはＥＧＲクーラ５を通過することなくそのまま給気通路２へ供給される。
【００３０】
この際には、第一流路１５のＥＧＲガスの圧力がバタフライバルブ２６の一方の弁体部２６ａを導入口弁座１３ａに着座させるとともに、バタフライバルブ２６の他方の弁体部２６ｂを導出口弁座１４ａに着座させるために、導入口１３、導出口１４を確実に閉鎖することができるとともに、エンジン１による排気ガスの脈動の影響を抑制することができる。
つまり、両弁体部２６ａ、２６ｂは常に略同じ圧力を受けるため、エンジン１による排気ガスの脈動により圧力が増減しても、バタフライバルブ２６が開閉することはない。
したがって、流入口１１からハウジング１０に流入したＥＧＲガスは、ＥＧＲクーラ５側へ漏れることなく吸気通路２側へ全て流れる。
【００３１】
冷却水温が所定温度以上になると（暖気後）、ロータリーアクチュエータ２５（図３参照）により、バルブシャフト２３が９０度回動され、図５に示されているように、バタフライバルブ２６の両弁体部２６ａ、２６ｂがバランス口弁座１８ａ、流路弁口弁座１９ａに着座するとともに、導入口弁座１３ａ、導出口弁座１４ａから離座することにより、バランス口１８、流路弁口１９を閉鎖するとともに、導入口１３、導出口１４を開放した状態になる。
したがって、ＥＧＲ管４から流入口１１に流れ込んだＥＧＲガスは、導入口１３からＥＧＲクーラ５へ供給される。そして、ＥＧＲクーラ５によって冷却されたＥＧＲガスは、吸気通路２へ供給される。
【００３２】
この際には、第一流路１５のＥＧＲガスの圧力がバタフライバルブ２６の一方の弁体部２６ａを流路弁口弁座１９ａに着座させるとともに、第二流路１６のＥＧＲガスの圧力がバタフライバルブ２６の他方の弁体部２６ｂをバランス口弁座１８ａに着座させるので、流路弁口１９、バランス口１８を確実に閉鎖することができるとともに、エンジン１による排気ガスの脈動の影響を抑制することができる。
つまり、両弁体部２６ａ、２６ｂは常に略同じ圧力を受けるため、エンジン１による排気ガスの脈動により圧力が増減しても、バタフライバルブ２６が開閉することはない。
したがって、流入口１１からハウジング１０に流入したＥＧＲガスは、第二流路１６側へ漏れることなくＥＧＲクーラ５側へ全て流れるので、高い冷却効率が得られる。
また、排気ガスの脈動を抑制することができるため、アクチュエータを小型化することができる。
【００３３】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々に変更が可能であることはいうまでもない。
【００３４】
例えば、バルブシャフト２３の位置は、バタフライバルブ２６の中心線上が望ましいが、多少偏心していてもよい。
【００３５】
また、両弁体部２６ａ、２６ｂは、略同一形状ではなく、略同一面積となるようにしてもよい。
【００３６】
バルブシャフト２３はロータリーアクチュエータの他、リンク機構を介してオンオフ式アクチュエータにより、往復回動させてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一実施の形態であるＥＧＲ装置を示す模式図である。
【図２】その切替弁を示しており、（ａ）は冷間時の正面断面図、（ｂ）は暖気時の正面断面図である。
【図３】（ａ）は図２のａ−ａ線に沿う断面図、（ｂ）は図２のｂ−ｂ線に沿う断面図である。
【図４】本発明の他の実施の形態であるＥＧＲ装置を示す模式図であり、切替弁の冷間時を示している。
【図５】その暖気時を示す模式図である。
【符号の説明】
【００３８】
１…エンジン、２…吸気通路、３…排気通路、４…ＥＧＲ管、５…ＥＧＲクーラ、５ａ…区画壁、５ｂ…流路、６、６Ａ…切替弁、
１０、１０Ａ…ハウジング、１１…流入口、１２…流出口、１３…導入口、１３ａ…導入口弁座、１４…導出口、１４ａ…導出口弁座、１５…第一流路、１６…第二流路、１７…クーラ流路、１８…バランス口、１８ａ…バランス口弁座、１９…流路弁口、１９ａ…流路弁口弁座、
２１…第一隔壁、２２…第二隔壁、２３…バルブシャフト、２４…軸受部、２５…ロータリーアクチュエータ、２６…バタフライバルブ、２６ａ、２６ｂ…弁体部、２７…ボルト。
【図１】
0004974835.tif 000002
【図２】
0004974835.tif 000003
【図３】
0004974835.tif 000004
【図４】
0004974835.tif 000005
【図５】
0004974835.tif 000006