(57)【要約】【課題】内燃機関のＥＧＲ装置において、ＥＧＲクーラを適切に使用することを可能とする。【解決手段】内燃機関のＥＧＲ装置（３００）は、内燃機関の排気系から分岐し、排気系を流れる排気の一部をＥＧＲガスとして吸気系に循環させるＥＧＲ通路（３１０）と、ＥＧＲ通路に設けられ、ＥＧＲガスを冷却可能な冷却手段（３２０）と、冷却手段の上流側においてＥＧＲ通路から分岐し、冷却手段をバイパスさせつつＥＧＲガスを吸気系に導入可能なバイパス通路（３３０）と、バイパス通路の流路断面積の一部の遮断を行う弁体（３４３）を有し、弁体による遮断が行われるか否かによって、ＥＧＲガスの循環経路を、バイパス通路の流路断面積の他部を含む第１の経路と、バイパス通路の流路断面積の全部を含む第２の経路との間で選択的に切り換える切り換え手段（３４０）とを備える。【選択図】図１
2009191772.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気系から分岐し、前記排気系を流れる排気の一部をＥＧＲガスとして前記内燃機関の吸気系に循環させるＥＧＲ通路と、
前記ＥＧＲ通路に設けられ、前記ＥＧＲガスを冷却可能な冷却手段と、
前記冷却手段の上流側において前記ＥＧＲ通路から分岐し、前記冷却手段をバイパスさせつつ前記ＥＧＲガスを前記吸気系に導入可能なバイパス通路と、
前記バイパス通路の流路断面の一部の遮断を行う弁体を有し、前記弁体による遮断が行われるか否かによって、前記ＥＧＲガスの循環経路を、前記バイパス通路の流路断面の他部を含む第１の経路と、前記バイパス通路の流路断面の全部を含む第２の経路との間で選択的に切り換える切り換え手段と
を備えることを特徴とする内燃機関のＥＧＲ装置。
【請求項２】
前記切り換え手段は、前記弁体を閉弁することによって前記バイパス通路の流路断面の一部を遮断し、
前記バイパス通路の流路断面の他部として、前記弁体と、前記バイパス通路の内径との間に形成される隙間空間を備えることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のＥＧＲ装置。
【請求項３】
前記隙間空間には、前記ＥＧＲガスに含まれる煤を堆積させる煤堆積部を有することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関のＥＧＲ装置。
【請求項４】
前記隙間空間の流路には、前記ＥＧＲガスに含まれる煤を堆積させる網目形状の部材を備えることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関のＥＧＲ装置。
【請求項５】
前記切り換え手段は、前記冷却手段に通じる前記ＥＧＲ通路の遮断を行う他の弁体を有し、
前記弁体による遮断が行われ且つ前記他の弁体による遮断が行われない場合、前記第１の経路として、前記バイパス通路の流路断面の他部を含み且つ前記冷却手段を含む経路を形成し、前記弁体による遮断が行われなく且つ前記他の弁体による遮断が行われる場合、前記第２の経路として、前記バイパス通路の流路断面の全部を含み且つ前記冷却手段を含まない経路を形成することを特徴とする請求項１から４のうちのいずれか一項に記載の内燃機関のＥＧＲ装置。
【請求項６】
前記切り換え手段は、前記弁体に対し所定の圧力供給路を介して供給される圧力に応じた駆動力を付与することにより、前記弁体の位置を、前記ＥＧＲガスを前記第１の経路に導く第１の位置と前記ＥＧＲガスを前記第２の経路に導く第２の位置との間で切り換えることが可能な駆動力付与手段とを含むことを特徴とする請求項１から５のうちのいずれか一項に記載の内燃機関のＥＧＲ装置。
【請求項７】
内燃機関の排気系から分岐し、前記排気系を流れる排気の一部をＥＧＲガスとして前記内燃機関の吸気系に循環させるＥＧＲ通路と、
前記ＥＧＲ通路に設けられ、前記ＥＧＲガスを冷却可能な冷却手段と、
前記冷却手段の上流側において前記ＥＧＲ通路から分岐し、前記冷却手段をバイパスさせつつ前記ＥＧＲガスを前記吸気系に導入可能な第１バイパス通路と、
前記ＥＧＲガスに含まれる煤を堆積させる煤堆積部を有すると共に、前記冷却手段の上流側において前記ＥＧＲ通路から分岐し、前記冷却手段をバイパスさせつつ前記ＥＧＲガスを前記吸気系に導入可能な第２バイパス通路と、
前記第１バイパス通路の遮断を行う弁体を有し、前記ＥＧＲガスの循環経路を、前記第１バイパス通路を含まなく且つ前記第２バイパス通路を含む第１の経路と、前記第１バイパス通路及び前記第２バイパス通路を含む第２の経路との間で選択的に切り換え可能な切り換え手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関のＥＧＲ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation：排気再循環）装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の内燃機関のＥＧＲ装置として、ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラと、ＥＧＲクーラをバイパスさせる経路とを備え、バイパスさせる経路のバルブ開度を調整することで、適正な温度のＥＧＲガスを吸気系に再循環させるものが提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
また、この種の内燃機関のＥＧＲ装置として、ＥＧＲクーラの冷却効率の低下を防止するために、冷却管の内周に沿って温度変化で伸縮可能な螺旋部材を設けるものが提案されている（例えば、特許文献２を参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−４１１１０号公報
【特許文献２】特開平１１−２５７４６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した特許文献１等によれば、ＥＧＲクーラの使用を開始した初期段階、言い換えると、新品時から間もない時間において、失火の発生を抑制するためにＥＧＲガスの流量を低減させたり、燃料の噴射時期を進角させたりするなどの失火を防止するための複雑な運転状態の制御が必要となってしまい、ひいては、失火が発生する可能性が高くなってしまい、排気に含有されるＮＯｘの量やスモークの量が多量になってしまう可能性があるという技術的な問題点が生じる。
【０００６】
そこで、本発明は、例えば上記の問題点に鑑みなされたものであり、ＥＧＲクーラを適切に使用することが可能な内燃機関のＥＧＲ装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明に係る内燃機関のＥＧＲ装置は、内燃機関の排気系から分岐し、前記排気系を流れる排気の一部をＥＧＲガス（所謂、還流ガス）として前記内燃機関の吸気系に循環させるＥＧＲ通路と、前記ＥＧＲ通路に設けられ、前記ＥＧＲガスを冷却可能な冷却手段と、前記冷却手段の上流側において前記ＥＧＲ通路から分岐し、前記冷却手段をバイパスさせつつ前記ＥＧＲガスを前記吸気系に導入可能なバイパス通路と、前記バイパス通路の流路断面の一部の遮断を行う弁体を有し、前記弁体による遮断が行われるか否かによって、前記ＥＧＲガスの循環経路を、前記バイパス通路の流路断面の他部を含む第１の経路と、前記バイパス通路の流路断面の全部を含む第２の経路との間で選択的に切り換える切り換え手段とを備える。
【０００８】
本発明に係る「内燃機関」とは、一又は複数の気筒を有し、当該気筒の各々における燃焼室において、例えばガソリン、軽油或いは各種アルコール等の燃料と吸入空気との混合体である混合気が燃焼した際に発生する力を、例えばピストン、コネクティングロッド及びクランクシャフト等の機械的な伝達経路を経る等して、動力として取り出すことが可能に構成された機関を包括する概念であり、例えば２サイクル或いは４サイクルレシプロエンジン等を指す。
【０００９】
本発明に係る内燃機関のＥＧＲ装置（以下、適宜「本発明のＥＧＲ装置」等と略称する）によれば、例えば排気ポート、排気マニホールド及び排気管（フロントパイプやリアパイプ等といった、気筒配列上生じるものを含む）等を適宜に含み得る概念としての排気系から分岐する（好適な一形態としては、各気筒からの排気が集約される排気マニホールド、或いはそれよりも下流側の排気管から分岐する）、ＥＧＲ通路を備える。このＥＧＲ通路は、例えば吸気ポート、吸気マニホールド及び吸気管等を適宜に含み得る概念としての吸気系に、直接若しくは間接的に、又はＥＧＲバルブ等、ＥＧＲガスの流量（即ち、循環量であり、以下、適宜「ＥＧＲガス量」等と略称する）を制御可能な弁装置等の状態に応じて限定的に連通する構成となっており、ＥＧＲ通路に導かれる、上記排気系に排出される排気の一部が、不活性のＣＯ２を比較的大量に含むＥＧＲガスとして吸気系に還流される構成となっている。定性的に言えば、当該ＥＧＲガスが、吸気系に供給される吸気と幾らかなり混合されることによって、例えばＮＯｘ等（内燃機関の形態によっては、ＰＭ（Particulate Matter：粒子状物質）等を含む）、各種対象物質の発生が幾らかなり抑制される。
【００１０】
一方、当該対象物質の発生を抑制する観点から言えば、内燃機関の燃焼温度は低い方が、或いは少なくとも当該対象物質の発生量を実践上問題が生じる程度に増加させる程には高くない方が良い。従って、本発明のＥＧＲ装置には、ＥＧＲ通路に、例えば内燃機関の冷却水循環系を利用した、又は当該冷却水循環系統から独立した冷却水循環系を利用した、或いは冷却水循環系を使用した冷却とはその冷却態様の少なくとも一部が物理的に、機械的に、機構的に、電気的に又は化学的に異なる、例えばＥＧＲクーラ等の冷却手段が備わる。ＥＧＲガスは、好適な一形態として、例えばこの冷却手段が設置された区間を通過する際に行われる、例えば冷却手段との熱交換等によって、相対的に冷却され、少なくとも排気温と較べて温度が低下された状態で吸気系に循環される。
【００１１】
他方、吸気系に導かれた新気とＥＧＲガスとの混合体たる吸気（気筒内に吸入される気体）の温度たる吸気温は、内燃機関の燃焼に少なからず影響を与え、吸気温の低下は失火に直結し易い。また、このような失火を招かずとも、少なくとも内燃機関の燃焼性能を低下させ易い。燃焼性能の低下は、ＨＣ（炭化水素）及びＣＯ（一酸化炭素）の排出量を増加させるため、エミッションの悪化を招き易い他、出力トルクの不足等動力性能の低下を招き易い。特に、ディーゼルエンジン等、点火装置を有さぬ圧縮自着火式の内燃機関等においては、その傾向が顕著である。
【００１２】
従って、冷却手段により冷却されたＥＧＲガスを吸気系に循環させることによるこの種の不具合が実践的にみて顕在化し得る程度に吸気温が低い場合、或いは内燃機関の運転条件（好適な一形態として、例えば噴射量及び機関回転速度等によって規定される条件、或いはそれに加えて又は代えて、例えば始動時であるか否かといった限定的な条件、又は外気温や湿度等の環境条件を適宜含み得る）に基づいて、その旨の実践上の判断を下し得る場合（即ち、吸気温がそのように低いと推定される場合）には、冷却手段によるＥＧＲガスの冷却がかえって内燃機関の総合的な性能を低下させる懸念がある。
【００１３】
このため、本発明のＥＧＲ装置には、少なくとも冷却手段をバイパスしてＥＧＲガスを吸気系に導くためのバイパス通路が、冷却手段の上流側においてＥＧＲ通路から分岐している。尚、「上流側」とは、ＥＧＲガスの流れる方向を基準として規定される方向概念であって、この場合、即ち、排気系側（必ずしも、三次元空間上の位置関係において排気系に近接している必要はない）を指す。このバイパス通路の構成は、少なくとも冷却手段をバイパスさせつつＥＧＲガスを吸気系に導き得る限りにおいて自由であり、例えば、冷却手段下流側においてＥＧＲ通路に合流してもよいし、ＥＧＲ通路から分岐したまま再度合流することなく吸気系と接続されていてもよい。
【００１４】
典型的には、本発明のＥＧＲ装置には、例えばＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る各種の制御系による、然るべき駆動系或いは駆動部材の制御等により、例えば物理的、機械的、機構的、電気的、磁気的又は化学的に生成又は供給される或いは発生する各種の駆動力等に応じた、例えば駆動対象の位置変化、形状変化又は運動状態の変化等によって、ＥＧＲガスの循環経路を、この第１の経路と第２の経路との間で選択的に切り換えることが可能な切り換え手段が備わる。
【００１５】
この切り換え手段は、バイパス通路の一部を遮断可能な弁体を有する。この切り換え手段に有される弁体による遮断が行われるか否かによって、ＥＧＲガスの循環経路を、バイパス通路の流路断面の他部を含む第１の経路（言い換えると、一部を含まない第１の経路）と、バイパス通路の流路断面の全部を含む第２の経路との間で選択的に切り換えられる。特に、少なくとも定常的な状態では、第１の経路が選択された場合、ＥＧＲガスは相対的に低温となり、ＮＯｘ等の対象物質の発生を抑制する旨の上述した効果が奏される。また、第２の経路が選択された場合、ＥＧＲガスは相対的に高温となり（ＥＧＲ通路を流れる過程における冷却効果を無視すれば、実質的には排気温又はそれに準じる高温である）、燃焼安定性の向上（少なくとも燃焼性能の低下抑制）に係る効果が奏される。
【００１６】
尚、この弁体による遮断は、遮断が行われるか否かの２値的な状態を意味することに加えて又は代えて、例えば５０％や７０％だけ遮断するなど遮断の程度や度合いを意味してよい。
【００１７】
典型的には、この切り換え手段に有される弁体による遮断が行われる場合、ＥＧＲガスの循環経路として、バイパス通路の流路断面の他部を含む第１の経路（言い換えると、一部を含まない第１の経路）が形成される。他方、この切り換え手段に有される弁体による遮断が行われない場合、ＥＧＲガスの循環経路として、バイパス通路の流路断面の全部を含む第２の経路が形成される。
【００１８】
これにより、切り換え手段の弁体がバイパス通路の流路断面の一部を遮断しバイパス通路を流れるＥＧＲガスの流量を減少させる場合、ＥＧＲガスは、切り換え手段の弁体によって遮断されないバイパス通路の流路断面の他部、言い換えると、弁体の外周とバイパス通路の内径との間の隙間空間を流れる。これにより、ＥＧＲガスは、バイパス通路の流路断面の一部を除いた、バイパス通路の流路断面の他部を常に流れる。従って、このバイパス通路の流路断面の他部を流れるＥＧＲガスは、弁体の遮断が行われるか否かに関係なく冷却手段をバイパスすることができる。従って、冷却手段の冷却対象となるＥＧＲガスの流量を減少させ、切り換え手段の弁体によって、バイパス通路の流路断面の全部が遮断される場合と比較して、ＥＧＲ装置全体での冷却効率を低減させることができる。ここに本発明に係るＥＧＲ装置全体での冷却効率とは、冷却手段単体での冷却効率とは異なる趣旨であり、冷却手段に加えてバイパス通路を含むＥＧＲ装置全体でのＥＧＲガスを冷却する効率を意味する。特に、ＥＧＲ装置全体での冷却効率は、数日、数十日、数ヶ月、数十ヶ月等の冷却手段の交換としての指標となるようなより長期間における冷却効率を意味することが好ましい。
【００１９】
以上より、冷却手段の使用を開始した初期段階、言い換えると、冷却手段の新品時から間もない時間においては、ＥＧＲ装置全体での冷却効率を積極的に低減させ、失火が発生する可能性を簡便に低減させることができる。
【００２０】
特に、冷却手段の使用を開始した初期段階において、ＥＧＲ装置全体での冷却効率を低減させることは、冷却手段の過剰な或いは不必要な冷却作用を初期段階において、省くことができ、冷却手段の冷却作用をより長時間に亘って継続的に維持することができる。
【００２１】
仮に、切り換え手段の弁体によって、バイパス通路の流路断面の全部が遮断される場合、冷却手段の使用を開始した初期段階において、ＥＧＲ装置全体での冷却効率は、不必要に高くなってしまい、失火の発生を抑制するためにＥＧＲガスの流量を低減させたり、燃料の噴射時期を進角させたりするなどの失火を防止するための複雑な運転状態の制御が必要となってしまい、ひいては、失火が発生する可能性が高くなってしまい、排気に含有されるＮＯｘの量やスモークの量が多量になってしまう可能性があるという技術的な問題点が生じる。
【００２２】
本発明に係る内燃機関のＥＧＲ装置の一の態様では、前記切り換え手段は、前記弁体を閉弁することによって前記バイパス通路の流路断面の一部を遮断し、前記バイパス通路の流路断面の他部として、前記弁体と、前記バイパス通路の内径との間に形成される隙間空間を備える。
【００２３】
この態様によれば、切り換え手段の弁体がバイパス通路の流路断面の一部を遮断しバイパス通路を流れるＥＧＲガスの流量を減少させる場合、ＥＧＲガスは、切り換え手段の弁体によって遮断されないバイパス通路の流路断面の他部である、弁体の外周とバイパス通路の内径との間の隙間空間を流れる。これにより、ＥＧＲガスは、バイパス通路の流路断面の一部を除いた、バイパス通路の流路断面の他部を常に流れる。従って、このバイパス通路の流路断面の他部を流れるＥＧＲガスは、弁体の遮断が行われるか否かに関係なく冷却手段をバイパスすることができる。従って、冷却手段の冷却対象となるＥＧＲガスの流量を減少させ、切り換え手段の弁体によって、バイパス通路の流路断面の全部が遮断される場合と比較して、ＥＧＲ装置全体での冷却効率を低減させることができる。
【００２４】
本発明に係る内燃機関のＥＧＲ装置の他の態様では、前記隙間空間には、前記ＥＧＲガスに含まれる煤を堆積させる煤堆積部を有する。
【００２５】
この態様によれば、上述したように、切り換え手段の弁体がバイパス通路の流路断面の一部を遮断しバイパス通路を流れるＥＧＲガスの流量を減少させる場合、ＥＧＲガスは、切り換え手段の弁体によって遮断されないバイパス通路の流路断面の他部、言い換えると、弁体の外周とバイパス通路の内径との間の隙間空間を流れる。
【００２６】
加えて、時間が経過するに従って、煤堆積部において、この隙間空間を流れるＥＧＲガスに含まれる煤が、例えば付着されるなどして堆積していく。これにより、ひいては、隙間空間に有される煤堆積部に煤が堆積され、隙間空間を流れるＥＧＲガスの流量は、時間が経過するに従って減少する。
【００２７】
これにより、冷却手段の使用を開始した初期段階では、バイパス通路を流れるＥＧＲガスのうち隙間空間を流れるＥＧＲガスの流量が、バイパス通路の流路断面の全部が遮断される場合と比較して多量になるので、初期段階におけるＥＧＲ装置全体での冷却効率を、バイパス通路の流路断面の全部が遮断される場合と比較して低くさせることができる。
【００２８】
このことに加えて、例えば冷却手段が新品時から所定の使用時間だけ経過した時間、即ち、後期段階では、隙間空間に有される煤堆積部に煤が徐々に堆積していくので、隙間空間を流れるＥＧＲガスの流量は、時間の経過に従って減少し、ひいては、隙間空間の煤堆積部が煤で埋まってしまう。これにより、バイパス通路の流路断面の他部としての隙間空間は常時、ＥＧＲガスの流れを遮断していることになるので、初期段階においてバイパス通路の流路断面の他部を流れていたＥＧＲガスは、後期段階では、弁体の遮断が行われるか否かに関係なく冷却手段をバイパスできなくなる。従って、後期段階では、冷却手段の冷却対象となるＥＧＲガスの流量を初期段階より増加させ、初期段階におけるＥＧＲ装置全体での冷却効率と比較して、後期段階におけるＥＧＲ装置全体での冷却効率を積極的に増加させることができる。
【００２９】
この結果、冷却手段を長期間に亘ってより効率的に使用することができ、排気に含有されるＮＯｘの量やスモークの量を顕著に低減させることが可能である。
【００３０】
本発明に係る内燃機関のＥＧＲ装置の他の態様では、前記隙間空間の流路には、前記ＥＧＲガスに含まれる煤を堆積させる網目形状の部材を備える。
【００３１】
この態様によれば、隙間空間に備えられた網目形状の部材にＥＧＲガスに含まれる煤を簡便に付着させることができる。特に、網目形状の網目の大きさや網目形状の網の太さを変化させることで、隙間空間の網目形状の部材が煤で埋まってしまう時間を調整することができる。
【００３２】
本発明に係る内燃機関のＥＧＲ装置の他の態様では、前記切り換え手段は、前記冷却手段に通じる前記ＥＧＲ通路の遮断を行う他の弁体を有し、前記弁体による遮断が行われ且つ前記他の弁体による遮断が行われない場合、前記第１の経路として、前記バイパス通路の流路断面の他部を含み且つ前記冷却手段を含む経路を形成し、前記弁体による遮断が行われなく且つ前記他の弁体による遮断が行われる場合、前記第２の経路として、前記バイパス通路の流路断面の全部を含み且つ前記冷却手段を含まない経路を形成する。
【００３３】
この態様によれば、弁体による遮断が行われるか否かに加えて又は代えて、他の弁体による遮断が行われるか否かによって、第１の経路と第２の経路とを簡便に形成することができるので、切り換え手段は、第１の経路と、第２の経路とを簡便に切り換えることができる。
【００３４】
本発明に係る内燃機関のＥＧＲ装置の他の態様では、前記切り換え手段は、前記弁体に対し所定の圧力供給路を介して供給される圧力に応じた駆動力を付与することにより、前記弁体の位置を、前記ＥＧＲガスを前記第１の経路に導く第１の位置と前記ＥＧＲガスを前記第２の経路に導く第２の位置との間で切り換えることが可能な駆動力付与手段とを含む。
【００３５】
この態様によれば、切り換え手段は、弁体と駆動力付与手段を備え、駆動力付与手段を介した弁体の位置制御によって、弁体は第１の経路に対応する第１の位置と第２の経路に対応する第２の位置との間で切り換えられる。尚、弁体は単数であっても複数であってもよく、またその位置変化の態様は何ら限定されず、例えば弁体は回転してもよいし、一定方向へスライドしてもよい。
【００３６】
この駆動力付与手段は、その物理的、機械的、機構的、電気的又は磁気的な態様が如何なるものであれ、所定の圧力供給路を介して供給される圧力、好適な一形態としては、内燃機関で生成される大気圧未満の負圧に応じて段階的又は連続的に変化する駆動力を弁体に付与することにより弁体を駆動するように構成されている。
【００３７】
上記課題を解決するために、本発明に係る内燃機関のＥＧＲ装置は、内燃機関の排気系から分岐し、前記排気系を流れる排気の一部をＥＧＲガス（所謂、還流ガス）として前記内燃機関の吸気系に循環させるＥＧＲ通路と、前記ＥＧＲ通路に設けられ、前記ＥＧＲガスを冷却可能な冷却手段と、前記冷却手段の上流側において前記ＥＧＲ通路から分岐し、前記冷却手段をバイパスさせつつ前記ＥＧＲガスを前記吸気系に導入可能な第１バイパス通路と、前記ＥＧＲガスに含まれる煤を堆積させる煤堆積部を有すると共に、前記冷却手段の上流側において前記ＥＧＲ通路から分岐し、前記冷却手段をバイパスさせつつ前記ＥＧＲガスを前記吸気系に導入可能な第２バイパス通路と、前記第１バイパス通路の遮断を行う弁体を有し、前記ＥＧＲガスの循環経路を、前記第１バイパス通路を含まなく且つ前記第２バイパス通路を含む第１の経路と、前記第１バイパス通路及び前記第２バイパス通路を含む第２の経路との間で選択的に切り換え可能な切り換え手段と、を備える。
【００３８】
本発明に係る内燃機関のＥＧＲ装置によれば、切り換え手段は、第１バイパス通路を遮断可能な弁体を有する。この切り換え手段に有される弁体による遮断が行われるか否かによって、ＥＧＲガスの循環経路を、第１バイパス通路を含まなく且つ第２バイパス通路を含む第１の経路と、第１バイパス通路及び前記第２バイパス通路を含む第２の経路との間で選択的に切り換えられる。
【００３９】
これにより、切り換え手段の弁体が第１バイパス通路を遮断し第１バイパス通路を流れるＥＧＲガスの流量を減少させる場合、ＥＧＲガスは、切り換え手段の弁体によって遮断されない第２バイパス通路を流れる。これにより、ＥＧＲガスは、第２バイパス通路を常に流れる。従って、この第２バイパス通路を流れるＥＧＲガスは、弁体の遮断が行われるか否かに関係なく冷却手段をバイパスすることができる。従って、冷却手段の冷却対象となるＥＧＲガスの流量を減少させ、切り換え手段の弁体によって、第１バイパス通路及び第２バイパス通路が遮断される場合と比較して、ＥＧＲ装置全体での冷却効率を低減させることができる。従って、冷却手段の使用を開始した初期段階、言い換えると、冷却手段の新品時から間もない時間においては、ＥＧＲ装置全体での冷却効率を積極的に低減させ、失火が発生する可能性を簡便に低減させることができる。
【００４０】
加えて、時間が経過するに従って、第２バイパス通路に有される煤堆積部において、第２バイパス通路を流れるＥＧＲガスに含まれる煤が、例えば付着されるなどして堆積していく。これにより、ひいては、第２バイパス通路に有される煤堆積部に煤が堆積され、第２バイパス通路を流れるＥＧＲガスの流量は、時間が経過するに従って減少する。
【００４１】
このことに加えて、例えば冷却手段が新品時から所定の使用時間だけ経過した時間、即ち、後期段階では、第２バイパス通路に有される煤堆積部に煤が徐々に堆積していくので、第２バイパス通路を流れるＥＧＲガスの流量は、時間の経過に従って減少し、ひいては、第２バイパス通路の煤堆積部が煤で埋まってしまう。これにより、後期段階では、第２バイパス通路は常時、ＥＧＲガスの流れを遮断していることになるので、初期段階において第２バイパス通路を流れていたＥＧＲガスは、後期段階では、弁体の遮断が行われるか否かに関係なく冷却手段をバイパスできなくなる。従って、後期段階では、冷却手段の冷却対象となるＥＧＲガスの流量を初期段階より増加させ、初期段階におけるＥＧＲ装置全体での冷却効率と比較して、後期段階におけるＥＧＲ装置全体での冷却効率を積極的に増加させることができる。
【００４２】
この結果、冷却手段を長期間に亘ってより効率的に使用することができ、排気に含有されるＮＯｘの量やスモークの量を顕著に低減させることが可能である。
【００４３】
本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施するための最良の形態から明らかにされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
以下、図面を参照して、本発明の好適な各種実施形態について説明する。
【００４５】
（第１実施形態）
（基本構成）
先ず、図１を参照して、本発明の第１実施形態に係るエンジンシステム１０の構成について説明する。ここに、図１は、第１実施形態に係るエンジンシステム１０の構成を概念的に表してなる概略構成図である。
【００４６】
図１において、エンジンシステム１０は、図示せぬ車両に搭載され、ＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）１００、エンジン２００及びＥＧＲ装置３００を備える。
【００４７】
ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等を備え、エンジン２００の動作全体を制御することが可能に構成された電子制御ユニットである。ＥＣＵ１００は、ＲＯＭに格納される制御プログラムに従って、後述するＥＧＲ制御を実行することが可能に構成されている。
【００４８】
エンジン２００は、軽油を燃料とする、本発明に係る「内燃機関」の一例たる直列４気筒ディーゼルエンジンである。エンジン２００の概略について説明すると、エンジン２００は、シリンダブロック２０１に４本のシリンダ２０２が並列配置された構成を有している。そして、各気筒内において燃料を含む混合気が圧縮自着火した際に生じる熱エネルギが、不図示のピストンの往復運動を生じさせ、更にコネクティングロッドを介してピストンに連結されるクランクシャフト（いずれも不図示）の回転運動に変換される構成となっている。以下に、エンジン２００の要部構成を、その動作の一部と共に説明する。
【００４９】
尚、本実施形態に係るエンジン２００は、シリンダ２０２が図１において紙面と垂直な方向に４本並列してなる直列４気筒ディーゼルエンジンであるが、個々のシリンダ２０２の構成は相互に等しいため、ここでは一のシリンダ２０２についてのみ説明することとする。
【００５０】
シリンダ２０２内における混合気の燃焼に際し、外部から吸入された空気は、各シリンダについて共通に設置された吸気マニホールド２０３に導かれた後、各シリンダについて独立に設けられた吸気ポート２０４に導かれ、吸気ポート２０４とシリンダ内部とを連通可能に構成された不図示の吸気バルブの開弁時にシリンダ２０２内に吸入される。シリンダ２０２内には、筒内直噴型のインジェクタ２０５から燃料たる軽油が噴射される構成となっており、噴射された燃料が各シリンダ内部で、吸入された空気（以下、「吸気」と略称する）と混合され、上述した混合気となる。
【００５１】
エンジン２００において、燃料は、不図示の燃料タンクに貯留されている。この燃料タンクに貯留される燃料は、不図示のフィードポンプの作用により燃料タンクから汲み出され、不図示の低圧配管を介して高圧ポンプ２０６に圧送される構成となっている。高圧ポンプ２０６は、コモンレール２０７に対し、燃料を供給することが可能に構成されている。尚、高圧ポンプ２０６は、公知の各種態様を採り得、ここでは、その詳細については省略することとする。
【００５２】
コモンレール２０７は、ＥＣＵ１００と電気的に接続され、上流側（即ち、高圧ポンプ２０６側）から供給される高圧燃料をＥＣＵ１００により設定される目標レール圧まで蓄積することが可能に構成された、高圧貯留手段である。尚、コモンレール２０７には、レール圧を検出することが可能なレール圧センサ及びレール圧が上限値を超えないように蓄積される燃料量を制限するプレッシャリミッタ等が配設されるが、ここではその図示を省略することとする。前述したインジェクタ２０５は、シリンダ２０２毎に搭載されており、夫々が高圧デリバリ２０８を介してコモンレール２０７に接続されている。
【００５３】
ここで、インジェクタ２０５の構成について補足すると、インジェクタ２０５は、ＥＣＵ１００から供給される指令に基づいて作動する電磁弁と、この電磁弁への通電時に燃料を噴射するノズル（いずれも不図示）とを備える。当該電磁弁は、コモンレール２０７の高圧燃料が印加される圧力室と、当該圧力室に接続された低圧側の低圧通路との間の連通状態を制御することが可能に構成されており、通電時に当該加圧室と低圧通路とを連通させると共に、通電停止時に当該加圧室と低圧通路とを相互に遮断する。
【００５４】
一方、ノズルは、噴孔を開閉するニードルを内蔵し、圧力室の燃料圧力がニードルを閉弁方向（噴孔を閉じる方向）に付勢している。従って、電磁弁への通電により加圧室と低圧通路とが連通し、圧力室の燃料圧力が低下すると、ニードルがノズル内を上昇して開弁する（噴孔を開く）ことにより、コモンレール２０７より供給された高圧燃料を噴孔より噴射することが可能に構成される。また、電磁弁への通電停止により加圧室と低圧通路とが相互に遮断されて圧力室の燃料圧力が上昇すると、ニードルがノズル内を下降して閉弁することにより、噴射が終了する構成となっている。
【００５５】
尚、燃料は、個々のシリンダ２０２において、インジェクタ２０５を介し、目標噴射量に相当する燃料が、燃焼室内の急激な温度上昇を防止するための少量のパイロット噴射と、目標噴射量とパイロット噴射量との差分に相当するメイン噴射とに分割して噴射される構成となっている。
【００５６】
上述した混合気は、圧縮工程において自着火して燃焼し、燃焼済みガスとして、或いは一部未燃の混合気として、吸気バルブの開閉に連動して開閉する排気バルブ（不図示）の開弁時に排気ポート２０９を介して排気マニホールド２１０に導かれる構成となっている。この排気マニホールド２１０は、排気管２１１に連通しており、排気の大部分は、この排気管２１１に導かれる構成となっている。
【００５７】
一方、排気管２１１には、タービンハウジング２１３に収容される形でタービン２１２が設置されている。タービン２１２は、排気管２１１に導かれた排気の圧力（以下、適宜「排圧」と略称する）により所定の回転軸を中心として回転可能に構成されている。このタービン２１２の回転軸は、コンプレッサハウジング２１６に収容される形で吸気管２１４に設置されたコンプレッサ２１５と共有されており、タービン２１２が排圧により回転すると、コンプレッサ２１５も当該回転軸を中心として回転する構成となっている。
【００５８】
コンプレッサ２１５は、図示せぬクリーナを介して外界から吸気管２１４に導かれた吸気を、その回転に伴う圧力により上述した吸気マニホールド２０３へ圧送することが可能に構成されており、このコンプレッサ２１５による吸気の圧送効果により、所謂過給が実現される構成となっている。即ち、タービン２１２とコンプレッサ２１５とにより、一種のターボチャージャが構成されている。また、コンプレッサ２１５と吸気マニホールド２０３との間には、インタークーラ２１７が設置されており、過給された吸気を冷却することが可能に構成される。このインタークーラ２１７の冷却効果によって、過給効率が向上せしめられている。
【００５９】
吸気管２１４には、吸気の量を調節可能なディーゼルスロットルバルブ２１８が配設されている。このディーゼルスロットルバルブ２１８は、ＥＣＵ１００と電気的に接続され且つＥＣＵ１００により上位に制御されるスロットルバルブモータ２１９から供給される駆動力により回転可能に構成された回転弁であり、ディーゼルスロットルバルブ２１８を境にした吸気管２１４の上流部分と下流部分とをほぼ遮断する全閉位置から、ほぼ全面的に連通させる全開位置まで、その回転位置が連続的に制御される構成となっている。尚、エンジン２００は、ディーゼルエンジンであり、その出力は、ガソリン等を燃料とするエンジンにおける空燃比制御（吸入空気量制御）と異なり、噴射量の増減制御を介してコントロールされる。従って、ディーゼルスロットルバルブ２１８は、エンジン２００の動作期間において、基本的に全開位置（図示するディーゼルスロットルバルブ２１８の位置が全開位置に相当する）に制御される。
【００６０】
吸気マニホールド２０３には、吸気の温度たる吸気温Ｔｉｍを検出する吸気温センサ２２０が設置されている。吸気温センサ２２０は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された吸気温Ｔｉｍは、ＥＣＵ１００によって一定又は不定のタイミングで検出される構成となっている。
【００６１】
尚、排気管２１１には、不図示のＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）が設置されている。ＤＰＦは、エンジン２００から排出されるＰＭを捕集可能且つ浄化可能に構成されている。また、シリンダ２０２を収容するシリンダブロック２０１における、シリンダ２０２の外周部位には、ＬＬＣ等の冷却水を循環供給するためのウォータジャケットが設けられており、シリンダ２０２を含むエンジン２００全体を冷却可能に構成されている。この冷却水の温度は、不図示の水温センサにより検出され、水温センサと電気的に接続されたＥＣＵ１００により一定又は不定の周期で把握される構成となっている。
【００６２】
また、エンジンシステム１０において、ＥＣＵ１００には、図示する以外にも、エンジン２００の、或いはエンジン２００が搭載される車両の運転条件を規定する各種の指標値が、各指標値について設置された各種のセンサ（不図示）を介して電気的に入力される構成となっている。例えば、ＥＣＵ１００は、エンジン２００の機関回転速度ＮＥをＮＥセンサから、またアクセルペダルの開度（即ち、アクセル開度）をアクセルポジションセンサから取得することが可能に構成されている。
【００６３】
尚、本実施形態において、エンジン２００はディーゼルエンジンとして構成されるが、本発明に係る内燃機関は、ガソリン或いはアルコールを燃料とするエンジンにも同様に適用可能である。更には、気筒配列も多種多様であってよい。
【００６４】
次に、ＥＧＲ装置３００について説明する。ＥＧＲ装置３００は、ＥＧＲパイプ３１０、ＥＧＲクーラ３２０、バイパスパイプ３３０、切換弁３４０、負圧ダイアフラム３５０及びＥＧＲバルブ３６０を備え、排気の一部を吸気管２１４に循環させることが可能に構成された、本発明に係る「内燃機関のＥＧＲ装置」の一例である。
【００６５】
ＥＧＲパイプ３１０は、一端部が排気マニホールド２１０に接続され、その内部が排気マニホールド２１０に連通する中空且つ金属製の配管であり、本発明に係る「ＥＧＲ通路」の一例である。ＥＧＲパイプ３１０の他端部は、吸気マニホールド２０３との接続部位近傍において吸気管２１４に接続され、その内部で吸気管２１４と連通する構成となっている。尚、吸気マニホールド２０３又は上述した吸気管２１４は、本発明に係る「吸気系」の一例である。
【００６６】
ＥＧＲクーラ３２０は、ＥＧＲパイプ３１０に設けられた冷却装置であり、本発明に係る「冷却手段」の一例である。ＥＧＲクーラ３２０は、外周部にエンジン２００の冷却水配管が張り巡らされた構成を有し、ＥＧＲパイプ３１０に導かれＥＧＲクーラ３２０を通過する排気（即ち、本発明に係る「ＥＧＲガス」の一例であり、以下、「ＥＧＲガス」と称する）は、この冷却水との熱交換により冷却され、下流側（即ち、吸気管２１４側）へ導かれる構成となっている。ＥＧＲクーラ３２０には、夫々が上述したウォータジャケットに連通するインレットパイプ３２１及びアウトレットパイプ３２２が接続されており、冷却水は、インレットパイプ３２１から当該冷却水配管に流入し、アウトレットパイプ３２２を介して当該冷却水配管の外に排出される。排出された冷却水は、エンジン２００の冷却水循環系に還流され、所定の経路を経て再びインレットパイプ３２１から供給される。尚、ＥＧＲクーラ３２０のインレットパイプ３２１内の冷却水の温度Ｔｗは、図示されない水温センサーによって測定され、その測定値は、ＥＣＵ１００に通知される。
【００６７】
バイパスパイプ３３０は、ＥＧＲクーラ３２０の上流側（即ち、排気マニホールド２１０側）の所定部位においてＥＧＲパイプ３１０から分岐し、ＥＧＲクーラ３２０の下流側且つＥＧＲバルブ３６０の上流側においてＥＧＲパイプ３１０へ合流するように配置された、本発明に係る「バイパス通路」の一例たる中空の金属製配管である。パイパスパイプ３３０に導かれたＥＧＲガスは、バイパスパイプ３３０の物理構成上、ＥＧＲクーラ３２０をバイパスすることとなり、積極的に冷却されることのないまま、吸気管２１４に還流される。
【００６８】
切換弁３４０は、ＥＧＲパイプ３１０とバイパスパイプ３３０との接続部位（即ち、上述した所定部位）に設置された、本発明に係る「弁体」の一例たる開閉弁を含んだ弁装置である。尚、この切換弁３４０は、熱エネルギーを有する排気系からの距離が長いＥＧＲクーラ３２０の下流側において設けられることが好ましいが、この限りではなく、ＥＧＲクーラ３２０の上流側において設けられてよい。また、この切換弁３４０によって、本発明に係る「切り換え手段」の一例が構成されている。
【００６９】
切換弁３４０は、その弁体の位置として、ＥＧＲクーラ３２０及び切換弁３４０の隙間空間ＳＰを含む第１の経路を使用してＥＧＲガスを循環させる第１の位置と、バイパスパイプ３３０における弁体３４３によって開放（又は開弁）された空間及び切換弁３４０の隙間空間ＳＰを含む第２の経路を使用してＥＧＲガスを循環させる第２の位置とを採ることが可能に構成されている。この第１の経路は、言い換えると、バイパスパイプ３３０における弁体３４３によって開放（又は開弁）された空間を含まない経路であり、本発明に係る「第１の経路」の一例である。また、第２の経路は、言い換えると、ＥＧＲクーラ３２０を含まない経路であると共に、バイパスパイプ３３０の全体空間であり、本発明に係る「第２の経路」の一例である。
【００７０】
この弁体の位置は、負圧ダイアフラム３５０から供給される駆動力により制御される構成となっている。
【００７１】
負圧ダイアフラム３５０は、切換弁３４０の弁体に対し物理的な駆動力を付与することが可能に構成された、本発明に係る「駆動力付与手段」の一例たる圧力駆動型のアクチュエータである。負圧ダイアフラム３５０は、圧力供給路３５２を介して供給される圧力に応じた駆動力を、駆動力伝達路３５１を介して当該弁体に付与することが可能に構成されている。より具体的には、負圧ダイアフラム３５０は、圧力供給路３５２を介して大気圧未満の負圧が供給されている状態において、弁体を駆動する駆動力を付与可能であり、当該負圧が所定値以下である場合に、当該弁体の位置を上述した第１の位置に維持する駆動力を付与することが可能に構成されている。一方で、圧力供給路３５２が大気解放された状態（即ち、負圧が供給されない状態）において、弁体に対して駆動力が付与されない構成となっている。切換弁３４０の弁体は、デフォルトの位置が第２の位置に設定されており、負圧ダイアフラム３５０に負圧が供給されない状態（即ち、駆動力の付与がなされない状態）では、第２の位置に維持される構成となっている。即ち、ＥＧＲ装置３００では、負圧ダイアフラム３５０に負圧が供給されている場合に第１の経路が選択され、負圧ダイアフラム３５０に大気圧が供給されている場合に第２の経路が選択される構成となっている。尚、このような弁体の位置制御の態様は一例に過ぎず、駆動力の付与と弁体の位置との関係は、ここに例示するものと一部が異なっていてもよいし、真逆であってもよい。
【００７２】
負圧ダイアフラム３５０に圧力を供給する圧力供給路３５２には、ＶＳＶ（Vacuum Switching Valve）３５３が設置されている。ＶＳＶ３５３は、圧力供給路３５２にエンジン２００内で生成される負圧を導く不図示の負圧供給路と、圧力供給路３５２を大気解放する不図示の大気解放路とのいずれか一方を圧力供給路３５２に接続するためのスイッチング素子である。ＶＳＶ３５３は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、その作動状態は、ＥＣＵ１００により制御される構成となっている。尚、ＶＳＶ３５３の制御態様は特に限定されないが、本実施形態では、ＥＣＵ１００によりＶＳＶ３５３に通電がなされると、圧力供給路３５２と負圧供給路とが連通するように、またＶＳＶ３５３への通電が停止されると、圧力供給路３５２と大気解放路とが連通するように、ＶＳＶ３５３の作動状態が制御される構成となっている。即ち、総体的に言えば、ＥＧＲ装置３００では、ＥＣＵ１００によりＶＳＶ３５３に対する通電がなされた場合に、ＥＧＲガスの循環経路として第１の経路が選択される構成となっている。
【００７３】
一方、圧力供給路３５２にはオリフィス３５４が設置されている。オリフィス３５４は、圧力供給路３５２を介した負圧ダイアフラム３５０への圧力の伝達速度を一定に維持するための調圧手段である。オリフィス３５４が設置されていることにより、ＶＳＶ３５３の作動状態が切り換えられた場合の圧力供給路３５２における圧力の変化速度（大気圧から負圧、又は負圧から大気圧への変化速度）は、オリフィス３５４が設置されない場合と比較して低下する構成となっている。尚、オリフィス３５４によって、圧力の変化速度がどの程度低下せしめられるかについては、後述する。
【００７４】
ＥＧＲバルブ３６０は、バイパスパイプ３３０との合流部位よりも下流側においてＥＧＲパイプ３１０に設置され、開度制御によりＥＧＲガス量を可変に制御することが可能に構成された電磁開閉弁である。ＥＧＲバルブ３６０は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、その開度はＥＣＵ１００により上位に制御される構成となっている。
【００７５】
尚、ＥＧＲガスの導入可否を含めたＥＧＲガス量自体は、ＥＧＲバルブ３６０の開度制御により可変に制御されるものであり、ＥＧＲバルブ３６０を如何なる開度に制御するかについては、ＥＣＵ１００により、例えば予め実験的に、経験的に、理論的に、又はシミュレーション等に基づいて、定常状態において、ドライバビリティに影響する動力性能を始め、エミッションとは異なる各種の要求性能を実践上問題が生じる程低下させることのない範囲で、ＮＯｘ及びＰＭの発生を可及的に高効率に抑制し得るように適合されている。
【００７６】
（詳細構成）
次に、図２を参照して、本実施形態に係る内燃機関のＥＧＲ装置の切換弁の詳細構成について説明する。ここに、図２は、本実施形態に係る切換弁の内部を概念的に示した外観斜視図（図２（ａ））、本実施形態に係る切換弁をＥＧＲガスが流れる方向から場合における断面図（図２（ｂ））、及び比較例に係る切換弁をＥＧＲガスが流れる方向から場合における断面図（図２（ｃ））である。
【００７７】
図２（ａ）に示されるように、切換弁３４０は、バイパスパイプ３３０と連通した部分において、弁体３４３を備えると共に、ＥＧＲクーラ３２０と連通した部分において弁体３４５を備えて構成されている。典型的には、弁体３４３が閉弁しバイパスパイプ３３０の一部を遮断することによってバイパスパイプ３３０を流れるＥＧＲガスの流量は最小となる。このことに加えて又は代えて、弁体３４５が閉弁し、ＥＧＲクーラ３２０に通じるＥＧＲパイプ３１０の流路を遮断することによってＥＧＲクーラ３２０を流れるＥＧＲガスの流量は最小となる。弁体３４３が開弁又は閉弁するタイミングと、弁体３４５が開弁又は閉弁するタイミングとは同期していてよい、或いは、同期していなくてよい。
【００７８】
詳細には、図２（ｂ）に示されるように、切換弁３４０においては、切換弁３４０の本体ボディ３４１の内径部３４２と切換弁３４０の弁体３４３の外周との間の隙間空間ＳＰが存在し、この隙間空間ＳＰには網目形状の部材３４４が備えられている。これにより、この網目形状の部材３４４にＥＧＲガスに含まれる煤が付着し、時間が経過するに従って、部材３４４の網目に煤が付着する付着量が多くなる。これにより、ひいては、網目形状の部材３４４の網目の空間が煤で埋まり、弁体３４３から漏れるＥＧＲガスの流量は、時間が経過するに従って少量になる。尚、本発明に係る隙間空間の一具体例が隙間空間ＳＰによって構成されている。
【００７９】
図２（ｃ）に示されるように、比較例に係る切換弁３４０においては、切換弁３４０の本体ボディ３４１の内径部３４２と切換弁３４０の弁体３４３の外周との間の隙間空間は殆ど又は完全に存在しない、或いは、図２（ｂ）に示された隙間空間より小さい隙間空間が存在する。加えて、比較例に係る切換弁３４０においては、網目形状の部材３４４が備えられていない。
【００８０】
特に、本実施形態に係る隙間空間ＳＰの断面積と、バイパスパイプ３３０を流れるＥＧＲガスを遮断する弁体３４３の面積との割合は、ＥＧＲ装置全体での所定の冷却効率が得られるように、実験的、理論的、経験的、又はシミュレーション等によって、規定することができる。具体的には、本実施形態に係る隙間空間ＳＰの断面積を、バイパスパイプ３３０を流れるＥＧＲガスを遮断する弁体３４３の面積を基準にして、大きくした場合、ＥＧＲクーラの使用を開始した初期段階におけるＥＧＲ装置全体での冷却効率を減少側に変化させることができる。尚、ＥＧＲ装置全体での冷却効率については、後述される。他方、本実施形態に係る隙間空間ＳＰの断面積を、バイパスパイプ３３０を流れるＥＧＲガスを遮断する弁体３４３の面積を基準にして、小さくした場合、ＥＧＲクーラの使用を開始した初期段階におけるＥＧＲ装置全体での冷却効率を増加側に変化させることができる。
【００８１】
（本実施形態の作用と効果との検討）
次に、図３を参照して、本実施形態に係る内燃機関のＥＧＲ装置の作用と効果とについて説明する。ここに、図３は、本実施形態に係るＥＧＲ装置全体での冷却効率の時間経過に伴う変化、ＥＧＲクーラ単体での冷却効率の時間経過に伴う変化、バイパスパイプを流れるＥＧＲガスのうち弁体から漏れるＥＧＲガスの流量の時間経過に伴う変化、吸気マニフォールド内の吸気の温度の時間経過に伴う変化を示したグラフ（図３（ａ）、図３（ｂ）、図３（ｃ）及び図３（ｄ））である。尚、図３中の４つのグラフ中の、実線は本実施形態を示し、点線は比較例を示す。また、図３中の４つのグラフの横軸は時間軸を示す。また、図３（ａ）の縦軸は、ＥＧＲ装置全体での冷却効率（所謂、システム冷却効率）をパーセントで示す。図３（ｂ）の縦軸は、ＥＧＲクーラ単体での冷却効率（所謂、クーラ側冷却効率）をパーセントで示す。図３（ｃ）の縦軸は、バイパスパイプを流れるＥＧＲガスのうち弁体から漏れるＥＧＲガスの流量（所謂、漏れ量）を単位時間当たりの流量（ｍｌ／ｓｅｃ）で示す。図３（ｄ）の縦軸は、吸気マニフォールド２０３内の吸気の温度（セ氏°）を示す。
【００８２】
先ず、図３（ｃ）の時間Ｔｉｍｅ０に示されるように、例えば車両が新車であるためＥＧＲクーラが新品であり、且つ、切換弁３４０の弁体３４３が閉弁しバイパスパイプ３３０を流れるＥＧＲガスの流量を減少させると共に、切換弁３４０の弁体３４５が開弁しＥＧＲクーラ３２０側の通路にＥＧＲガスを導く際、本実施形態のバイパスパイプを流れるＥＧＲガスのうち弁体から漏れるＥＧＲガスの流量は、比較例と較べて多量になる。
【００８３】
何故ならば、本実施形態では、上述したように、バイパスパイプ３３０を流れるＥＧＲガスのうち切換弁３４０の弁体３４３から漏れるＥＧＲガスの流路、即ち、切換弁３４０の本体ボディ３４１の内径部３４２と切換弁３４０の弁体３４３の外周との間の隙間空間が、比較例と較べて大きいためである。尚、この隙間空間には、網目形状の部材３４４を備えるが、ＥＧＲクーラの使用を開始した初期段階、言い換えると、新品時から間もない時間においては、この網目形状の部材３４４にＥＧＲガスに含まれる煤が付着する付着量が殆ど無い或いは顕著に少量である。これにより、初期段階では、弁体３４３から漏れるＥＧＲガスの流量は、この隙間空間の大きさに依存するので、バイパスパイプを流れるＥＧＲガスのうち弁体から漏れるＥＧＲガスの流量は、比較例と較べて多量になる。
【００８４】
これにより、切換弁３４０の下流側における、ＥＧＲクーラ３２０によって冷却されない高温度のＥＧＲガスの流量が、比較例と較べて多量になる。この際、ＥＧＲクーラの使用を開始した初期段階において、失火が発生する可能性を比較例と較べて簡便に低減させることができる。
【００８５】
この結果、図３（ａ）の時間Ｔｉｍｅ０から時間Ｔｉｍｅ１に示されるように、例えばＥＧＲクーラが新品時から所定の使用時間だけ経過した時間までにおいては、ＥＧＲ装置全体での冷却効率は、比較例と較べて低くなる。
【００８６】
特に、ＥＧＲ装置全体での冷却効率は、次の式（１）によって示される。
【００８７】
（ＥＧＲ装置全体での冷却効率）＝  
（Ｔｉｎ  −  Ｔｏｕｔ）  ／  （Ｔｉｎ  −  Ｔｗ）    ……  （１）
但し、
Ｔｉｎ：ＥＧＲパイプ３１０がバイパスパイプ３３０に分岐する分岐点より上流側の部分におけるＥＧＲガスの温度
Ｔｏｕｔ：切換弁３４０より下流側の部分におけるＥＧＲガスの温度
Ｔｗ：ＥＧＲクーラ３２０のインレットパイプ３２１内の冷却水の温度である。尚、これらの温度Ｔｉｎ、Ｔｏｕｔ、及びＴｗは、図示されない温度センサーによって夫々測定される。
【００８８】
加えて、図３（ｄ）の時間Ｔｉｍｅ０から時間Ｔｉｍｅ３に示されるように、例えばＥＧＲクーラが新品時から所定の使用時間だけ経過した時間においては、吸気マニフォールド２０３内の吸気の温度は、比較例と較べて高くなる。
【００８９】
図３（ｂ）に示されるように、一般的に、ＥＧＲクーラは、当該ＥＧＲクーラの内部やＥＧＲガスの流入部には煤などが堆積するので、ＥＧＲクーラ単体での冷却効率も時間が経過するに従って低下する。よって、例えばＥＧＲクーラが新品時から所定の使用時間だけ経過した時間Ｔｉｍｅ４において、ほぼ一定になる。
【００９０】
尚、ＥＧＲクーラ単体での冷却効率は、次の式（２）によって示される。
【００９１】
（ＥＧＲクーラ単体での冷却効率）＝  
（Ｔｉｎ  −  Ｔｃ）  ／  （Ｔｃ  −  Ｔｗ）    ……  （２）
但し、
Ｔｃは、ＥＧＲクーラ３２０と切換弁３４０との間におけるＥＧＲガスの温度である。尚、上述した温度Ｔｉｎ、及びＴｗに加えて、温度Ｔｃは、図示されない温度センサーによって夫々測定される。
【００９２】
このＥＧＲクーラ単体での冷却効率の時間経過に伴う変化については、本実施形態と比較例とでは略同じである。
【００９３】
本実施形態では、上述したように、バイパスパイプ３３０を流れるＥＧＲガスのうち切換弁３４０の弁体３４３から漏れるＥＧＲガスの流路、即ち、切換弁３４０の本体ボディ３４１の内径部３４２と切換弁３４０の弁体３４３の外周との間の流路に網目形状の部材３４４を備える。これにより、この網目形状の部材３４４にＥＧＲガスに含まれる煤が付着し、時間が経過するに従って、部材３４４の網目に煤が付着する付着量が多くなる。これにより、ひいては、網目形状の部材３４４の網目の空間が煤で埋まり、弁体３４３から漏れるＥＧＲガスの流量は、時間が経過するに従って減少する。
【００９４】
図３（ｃ）の時間Ｔｉｍｅ２に示されるように、切換弁３４０の弁体３４３がバイパスパイプ３３０を閉じさせると共に、切換弁３４０の弁体３４５が開弁しＥＧＲクーラ３２０側の通路にＥＧＲガスを導く際、本実施形態のバイパスパイプを流れるＥＧＲガスのうち弁体３４３から漏れるＥＧＲガスの流量は、比較例と較べて少量になる。そして、図３（ｃ）の時間Ｔｉｍｅ５に示されるように、本実施形態のバイパスパイプを流れるＥＧＲガスのうち弁体から漏れるＥＧＲガスの流量は、比較例と較べて少ない流量で略一定になる。
【００９５】
以上の結果、図３（ａ）の時間Ｔｉｍｅ１の以降の時間に示されるように、例えばＥＧＲクーラが新品時から所定の使用時間だけ経過した時間においては、ＥＧＲ装置全体での冷却効率は、比較例と較べて高くなり、本実施形態では、排気に含有されるＮＯｘの量やスモークの量を比較例と較べて顕著に低減させることが可能である。
【００９６】
特に、本実施形態では、ＥＧＲクーラの使用を開始した初期段階、言い換えると、新品時から間もない時間において、ＥＧＲ装置全体での冷却効率を、比較例と較べて低くさせると共に、例えばＥＧＲクーラが新品時から所定の使用時間だけ経過した時間、即ち、後期段階においては、ＥＧＲ装置全体での冷却効率を、比較例と較べて高くさせる。
【００９７】
この結果、図３（ａ）に示されるように、本実施形態に係る、ＥＧＲクーラの使用を開始した初期段階におけるＥＧＲ装置全体での冷却効率と、上述した後期段階におけるＥＧＲ装置全体での冷却効率との差分Ｓ１を、比較例に係る差分Ｓ２と較べて小さくさせることができる。従って、本実施形態では、ＥＧＲクーラを長期間に亘ってより効率的に使用することができ、排気に含有されるＮＯｘの量やスモークの量を比較例と較べて顕著に低減させることが可能である。
【００９８】
仮に、比較例では、ＥＧＲクーラの使用を開始した初期段階、言い換えると、新品時から間もない時間において、ＥＧＲ装置全体での冷却効率は、本実施形態と較べて、不必要に高くなってしまうため、失火の発生を抑制するためにＥＧＲガスの流量を低減させたり、燃料の噴射時期を進角させたりするなどの失火を防止するための複雑な運転状態の制御が必要となってしまい、ひいては、失火が発生する可能性が高くなってしまい、排気に含有されるＮＯｘの量やスモークの量が多量になってしまう可能性があるという技術的な問題点が生じる。
【００９９】
これに対して、本実施形態では、上述したように初期段階では、バイパスパイプを流れるＥＧＲガスのうち弁体３４３から漏れるＥＧＲガスの流量が比較例と較べて多量になるので、ＥＧＲクーラの使用を開始した初期段階におけるＥＧＲ装置全体での冷却効率を比較例と較べて低くさせることができる。加えて、上述したように後期段階では、網目形状の部材３４４の網目に煤が徐々に付着していくので、バイパスパイプを流れるＥＧＲガスのうち弁体３４３から漏れるＥＧＲガスの流量は、比較例と較べて少量になるので、後期段階におけるＥＧＲ装置全体での冷却効率を、比較例と較べて高くさせることができる。従って、本実施形態では、ＥＧＲクーラを長期間に亘ってより効率的に使用することができ、排気に含有されるＮＯｘの量やスモークの量を比較例と較べて顕著に低減させることが可能である。
【０１００】
（他の実施形態）
次に、図４及び図５を参照して、他の実施形態に係る内燃機関のＥＧＲ装置の詳細構成について説明する。ここに、図４は、第２実施形態に係るＥＧＲ装置の基本構成を示したブロック図（図４（ａ））及び第３実施形態に係るＥＧＲ装置の基本構成を示したブロック図（図４（ｂ））である。図５は、第２及び第３実施形態に係る切換弁をＥＧＲガスが流れる方向から場合における断面図である。尚、他の実施形態においては、上述した第１実施形態の構成要素と概ね同一の構成要素については、同一の符号番号を付し、それらの構成要素の説明及び図示は適宜省略する。
【０１０１】
（第２実施形態）
図４（ａ）に示されるように、第２実施形態に係るＥＧＲ装置においては、上述した第１実施形態に係るバイパスパイプ３３０及び切換弁３４０に代えて、第１バイパスパイプ３３０ａ、第２バイパスパイプ３３０ｂ及び切換弁３４０ａを備えて構成されている。
【０１０２】
第１バイパスパイプ３３０ａは、ＥＧＲクーラ３２０の上流側においてＥＧＲパイプ３１０から分岐し、ＥＧＲクーラ３２０をバイパスさせつつＥＧＲガスを吸気マニフォールド２０３に導入可能な通路である。尚、この第１バイパスパイプ３３０ａによって本発明に係る第１バイパス通路の一例が構成されている。
【０１０３】
第２バイパスパイプ３３０ｂは、ＥＧＲクーラ３２０の上流側においてＥＧＲパイプ３１０から分岐し、ＥＧＲクーラ３２０をバイパスさせつつＥＧＲガスを吸気マニフォールド２０３に導入可能な通路である。特に、第２バイパスパイプ３３０ｂの流路の断面積は第１バイパスパイプ３３０ａの流路の断面積より小さいことが好ましい。これにより、ＥＧＲクーラの使用を開始した初期段階におけるＥＧＲ装置全体での冷却効率を高精度に調整することができる。尚、この第２バイパスパイプ３３０ｂによって本発明に係る第２バイパス通路の一例が構成されている。
【０１０４】
図５に示されるように、第２実施形態に係る切換弁３４０ａにおいては、切換弁３４０ａの本体ボディ３４１の内径部３４２と切換弁３４０ａの弁体３４３の外周との間の隙間空間は無くてよい。加えて、第２実施形態に係る切換弁３４０ａにおいては、網目形状の部材３４４が備えられていない。
【０１０５】
特に、図５に示されるように、第２バイパスパイプ３３０ｂの流路空間ＳＰａには網目形状の部材３４４が備えられている。これにより、この網目形状の部材３４４にＥＧＲガスに含まれる煤が付着し、時間が経過するに従って、部材３４４の網目に煤が付着する付着量が多くなる。これにより、ひいては、網目形状の部材３４４の網目の空間が煤で埋まり、第２バイパスパイプ３３０ｂを流れるＥＧＲガスの流量は、時間が経過するに従って少量になる。尚、本発明に係る隙間空間の他の具体例が流路空間ＳＰａによって構成されている。
【０１０６】
（第３実施形態）
図４（ｂ）に示されるように、第３実施形態に係るＥＧＲ装置においては、上述した第１実施形態に係るバイパスパイプ３３０及び切換弁３４０に代えて、第１バイパスパイプ３３０ａ、第３バイパスパイプ３３０ｃ及び切換弁３４０ａを備えて構成されている。
【０１０７】
第１バイパスパイプ３３０ａは、上述した第２実施形態と概ね同様にして、ＥＧＲクーラ３２０の上流側においてＥＧＲパイプ３１０から分岐し、ＥＧＲクーラ３２０をバイパスさせつつＥＧＲガスを吸気マニフォールド２０３に導入可能な通路である。
【０１０８】
第３バイパスパイプ３３０ｃは、第１バイパスパイプ３３０ａから分岐し、ＥＧＲクーラ３２０をバイパスさせつつＥＧＲガスを吸気マニフォールド２０３に導入可能な通路である。尚、この第３バイパスパイプ３３０ｃによって本発明に係る第２バイパス通路の他の例が構成されている。
【０１０９】
図５に示されるように、第３実施形態に係る切換弁３４０ａは、第２実施形態に係る切換弁３４０ａと概ね同様である。特に、第３バイパスパイプ３３０ｃの流路空間ＳＰａには、上述した第２バイパスパイプ３３０ｂと概ね同様にして、網目形状の部材３４４が備えられている。これにより、この網目形状の部材３４４にＥＧＲガスに含まれる煤が付着し、時間が経過するに従って、部材３４４の網目に煤が付着する付着量が多くなる。これにより、ひいては、網目形状の部材３４４の網目の空間が煤で埋まり、第２バイパスパイプ３３０ｂを流れるＥＧＲガスの流量は、時間が経過するに従って少量になる。尚、本発明に係る隙間空間の他の具体例が流路空間ＳＰａによって構成されている。
【０１１０】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う内燃機関のＥＧＲ装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【０１１１】
【図１】第１実施形態に係るエンジンシステム１０の構成を概念的に表してなる概略構成図である。
【図２】本実施形態に係る切換弁の内部を概念的に示した外観斜視図（図２（ａ））、本実施形態に係る切換弁をＥＧＲガスが流れる方向から場合における断面図（図２（ｂ））、及び比較例に係る切換弁をＥＧＲガスが流れる方向から場合における断面図（図２（ｃ））である。
【図３】本実施形態に係るＥＧＲ装置全体での冷却効率の時間経過に伴う変化、ＥＧＲクーラ単体での冷却効率の時間経過に伴う変化、バイパスパイプを流れるＥＧＲガスのうち弁体から漏れるＥＧＲガスの流量の時間経過に伴う変化、吸気マニフォールド内の吸気の温度の時間経過に伴う変化を示したグラフ（図３（ａ）、図３（ｂ）、図３（ｃ）及び図３（ｄ））である。
【図４】第２実施形態に係るＥＧＲ装置の基本構成を示したブロック図（図４（ａ））及び第３実施形態に係るＥＧＲ装置の基本構成を示したブロック図（図４（ｂ））である。
【図５】第２及び第３実施形態に係る切換弁をＥＧＲガスが流れる方向から場合における断面図である。
【符号の説明】
【０１１２】
１０…エンジンシステム、１００…ＥＣＵ、２００…エンジン、３００…ＥＧＲ装置、３１０…ＥＧＲパイプ、３２０…ＥＧＲクーラ、３３０…バイパスパイプ、３３０ａ…第１バイパスパイプ、３３０ｂ…第２バイパスパイプ、３３０ｃ…第３バイパスパイプ、３４０…切換弁、３４０ａ…切換弁、３４３、３４５…弁体、３５０…負圧ダイアフラム、３５２…圧力供給路、３５３…ＶＳＶ、３５４…オリフィス、３６０…ＥＧＲバルブ、ＳＰ…隙間空間、ＳＰａ…流路空間。
【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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