(57)【要約】【課題】バイパス通路を有するＥＧＲクーラにおいて、バイパス通路のバルブでのＥＧＲガスの漏れによる冷却効率の低下を防止する。【解決手段】ＥＧＲ通路に連通する通路にバルブが設けられ、その通路の内壁上であって、バルブの閉鎖時に当該バルブが近接する位置に溝が設けられる。ＥＧＲ装置が稼働すると、ＥＧＲ通路内にデポジットが発生する。バルブ近傍に溝を設け、その溝にデポジットを積極的に堆積させる。堆積したデポジットはバルブの周辺と、通路の内壁及びシール部などとの間の間隙を埋め、バルブ閉鎖時の密閉性を向上させる。【選択図】図４
2009250096.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＥＧＲ通路と連通する通路を有する本体と、
前記通路に設けられたバルブと、
前記通路の内壁上であって、前記バルブの閉鎖時に当該バルブが近接する位置に設けられた溝と、を備えることを特徴とするＥＧＲ装置のバルブユニット。
【請求項２】
前記溝は、前記通路内の流体の流れ方向における上流側位置よりも下流側位置の方が深く形成されている請求項１に記載のバルブユニット。
【請求項３】
前記通路の内壁上に設けられ、前記バルブの閉鎖時に当該バルブが当接するシール部を備え、
前記溝は前記シール部に沿って形成されている請求項１又は２に記載のバルブユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＥＧＲクーラを有するＥＧＲ装置のバルブユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関から排気通路に排出される排気ガスの一部を吸気側に還流させることにより燃焼温度を低下させ、窒素酸化物（ＮＯｘ）の生成を抑制する排気還流（以下、「ＥＧＲ」とも呼ぶ。）装置が知られている。ＥＧＲ装置及びＥＧＲ弁の例が特許文献１及び２に記載されている。また、バタフライ弁の例が特許文献３に記載されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２１４８１６号公報
【特許文献２】特開２０００−１７０６０８号公報
【特許文献３】特開昭６３−１８６０７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般的に、ＥＧＲ通路には、吸気側へ還流される排気ガス（以下、「ＥＧＲガス」とも呼ぶ。）を冷却するためのＥＧＲクーラが設けられる。ＥＧＲクーラには、ＥＧＲガスを冷却するための通路（以下、「ＥＧＲクーラ通路」と呼ぶ。）に加えて、ＥＧＲクーラ通路をバイパスする通路（以下、「バイパス通路」と呼ぶ。）が設けられているものがある。このようなＥＧＲクーラには、ＥＧＲクーラ通路とバイパス通路とを必要に応じて開閉するためのバルブユニットが設けられる。ＥＧＲクーラ通路が詰まったとき、ＥＧＲガスを冷却したくないときなどには、バルブユニットを操作し、ＥＧＲガスをバイパス通路側に流す。
【０００５】
しかし、ＥＧＲガスを全てＥＧＲクーラ通路側に流そうとしてバイパス通路のバルブを全閉としても、バルブに漏れがあると一部のＥＧＲガスがバイパス通路に流れてしまう。特にバイパス通路にバタフライバルブを使用する場合には、構造上ＥＧＲガスが漏れる可能性は高い。この場合、ＥＧＲクーラ出口では、ＥＧＲクーラ通路を通ったＥＧＲガスに、バイパス通路のバルブから漏れたＥＧＲガスが混入し、ＥＧＲクーラ全体としての冷却効率が低下してしまう場合がある。
【０００６】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、バイパス通路を有するＥＧＲクーラにおいて、バイパス通路のバルブでのＥＧＲガスの漏れによる冷却効率の低下を防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の１つの観点では、ＥＧＲ装置のバルブユニットは、ＥＧＲ通路と連通する通路を有する本体と、前記通路に設けられたバルブと、前記通路の内壁上であって、前記バルブの閉鎖時に当該バルブが近接する位置に設けられた溝と、を備える。
【０００８】
上記のバルブユニットはＥＧＲ装置のバルブに好適に使用される。ここで、「ＥＧＲ装置のバルブ」は、ＥＧＲ通路上に設けられ、ＥＧＲガスの供給／停止を切り替えるバルブであって、例えばＥＧＲクーラを有するＥＧＲクーラ通路に設けられるバルブや、ＥＧＲクーラをバイパスするバイパス通路に設けられるバルブを含む。
【０００９】
ＥＧＲ通路に連通する通路にバルブが設けられ、その通路の内壁上であって、バルブの閉鎖時に当該バルブが近接する位置に溝が設けられる。ＥＧＲ装置が稼働すると、ＥＧＲ通路内にデポジットが発生し、バルブなどの障害物近傍に堆積しやすくなる。よって、バルブ近傍に溝を設け、デポジットを積極的に堆積させる。堆積したデポジットはバルブの周囲と通路の内壁との間の間隙を埋め、バルブ閉鎖時の密閉性を向上させる。
【００１０】
上記のバルブユニットの一態様では、前記溝は、前記通路内の流体の流れ方向における上流側位置よりも下流側位置の方が深く形成されている。これにより、ガスの流れが滞り易くなり、デポジットが溝に堆積しやすくなる。
【００１１】
上記のバルブユニットの他の一態様は、前記通路の内壁上に設けられ、前記バルブの閉鎖時に当該バルブが当接するシール部を備え、前記溝は前記シール部に沿って形成されている。この態様では、溝に堆積したデポジットはバルブの周囲とシール部との間の間隙を埋め、バルブ閉鎖時の密閉性を向上させる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。
【００１３】
図１に、本発明によるバルブユニットを適用した内燃機関のＥＧＲ装置の概略構成を示す。図１において、実線矢印は吸気、排気の流れを示し、破線矢印は信号の流れを示す。
【００１４】
内燃機関のＥＧＲ装置１００は、直列４気筒の内燃機関（以下、「エンジン」と呼ぶ。）１を備える。エンジン１の各気筒は、吸気マニホールド２及び排気マニホールド３に接続されている。
【００１５】
吸気マニホールド２に接続された吸気通路６には、エンジン１への流入空気量を計測するエアフローメータ（図示せず）と、スロットル弁（図示せず）と、ターボチャージャ４のコンプレッサ４ａと、吸気を冷却するインタークーラ５とが設けられている。排気マニホールド３に接続された排気通路７には、ターボチャージャ４のタービン４ｂが設けられている。
【００１６】
排気通路７の排気マニホールド３より下流側の位置と、吸気通路６の吸気マニホールド２より上流側の位置とは、ＥＧＲ通路１１により接続されている。ＥＧＲ通路１１には、ＥＧＲ量を制御するためのＥＧＲバルブ１０と、吸気側に還流される排気（ＥＧＲガス）を冷却するＥＧＲクーラ３０とが設けられている。
【００１７】
ＥＣＵ２０は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを有し、ＥＧＲ装置１００の各要素を制御する。具体的に、ＥＣＵ２０は、制御信号Ｓ１によりＥＧＲバルブ１０の開閉を制御する。また、ＥＣＵ２０は、制御信号Ｓ２をＥＧＲクーラ３０に供給し、ＥＧＲクーラ３０内の後述するＥＧＲクーラ通路及びバイパス通路の開閉を制御する。
【００１８】
図２は、ＥＧＲクーラ３０の構成を概略的に示す断面図である。ＥＧＲクーラ３０は、ＥＧＲ通路１１に設けられ、ＥＧＲクーラ通路３１と、バイパス通路３２と、ガス入口部３４と、ガス出口部３５と、バルブユニット４０とを備える。
【００１９】
排気マニホールド３からＥＧＲ通路１１を流れてきたＥＧＲガスは、ガス入口部３４を通過し、ＥＧＲクーラ通路３１及びバイパス通路３２に流入する。ＥＧＲクーラ通路３１は、図示しない冷却水通路により導入されたエンジン冷却水により冷却され、ＥＧＲクーラ通路３１の内部を通過するＥＧＲガスを冷却する。一方、バイパス通路３２はＥＧＲクーラ通路３１をバイパスするように設けられており、バイパス通路３２を通過するＥＧＲガスは冷却されない。
【００２０】
バルブユニット４０は、ＥＧＲクーラ通路３１に連通する第１の通路４８と、バイパス通路３２に連通する第２の通路４９とを備える。第１の通路４８には第１のバルブ４１が設けられ、第２の通路４９には第２のバルブ４２が設けられている。バルブ４１及び４２はバタフライ式バルブであり、１つのバルブシャフト４３に対して９０度ずらした角度で固定されている。なお、以下の説明においては、ＥＧＲクーラ通路３１と通路４８をまとめて「ＥＧＲクーラ通路」と呼び、バイパス通路３２と通路４９をまとめて「バイパス通路」と呼ぶ。
【００２１】
バルブユニット４０は、バルブシャフト４３の回転により、３つのモードのいずれかで動作する。図３に、バルブユニット４０の３つの動作モードを示す。図３（ａ）は第１のモードであり、バルブ４１を全開としてＥＧＲクーラ通路を開放し、バルブ４２を全閉としてバイパス通路を閉鎖している。なお、図２はこの状態の例を図示している。図３（ｂ）は第２のモードであり、バルブ４１を全閉としてＥＧＲクーラ通路を閉鎖し、バルブ４２を全開としてバイパス通路を開放している。図３（ｃ）は第３のモードであり、バルブ４１及び４２をともに半開として、ＥＧＲクーラ通路及びバイパス通路の両方にＥＧＲガスを通過させている。ＥＣＵ２０は、エンジン１の運転状態などに応じて、制御信号Ｓ２によりバルブユニット４０のバルブシャフト４３を回転させ、上記の３つのモードのいずれかを選択する。
【００２２】
図２に戻り、ＥＧＲクーラ通路及びバイパス通路を通過したＥＧＲガスはガス出口部３５を通ってＥＧＲ通路１１へ流出し、吸気マニホールド２の方向へ還流する。よって、上記の第１のモードではＥＧＲクーラ通路３１を通り冷却されたＥＧＲガスが吸気側へ戻され、第２のモードではバイパス通路３２を通った冷却されていないＥＧＲガスが吸気側へ戻される。また、第３のモードでは、バルブ４１及び４２の開度に応じた割合でＥＧＲクーラ通路３１を通ったＥＧＲガスとバイパス通路３２を通ったＥＧＲガスとが混合されて吸気側へ戻される。
【００２３】
次に、バルブユニット４０の構造について詳しく説明する。図４（ａ）はバルブユニット４０の構成を示す。なお、図４（ａ）の例では、ＥＧＲクーラ通路は全開、バイパス通路は全閉となっている。図４（ｂ）は、図４（ａ）におけるＸ２−Ｘ２断面図を示す。図４（ａ）及び４（ｂ）に示すように、バルブユニット４０の通路４８の内壁には溝４４が形成されており、通路４９の内壁には溝４５が形成されている。具体的に、溝４４は、通路４８の内壁上であって、バルブ４１が閉鎖されたときに当該バルブ４１の周囲（外周）が近接する位置に形成されている。溝４５は、通路４９の内壁上であって、バルブ４２が閉鎖されたときに当該バルブ４２の周囲が近接する位置に形成されている。
【００２４】
また、図４（ｂ）に示すように、バルブユニット４０の通路４９の内壁には、バルブ４２を閉鎖したときにバルブ４２の上下の端部（バルブシャフト４３の延在方向における端部）及び左右の端部（バルブシャフト４３の延在方向と垂直な方向における端部）が当接する位置にシール部４７が設けられており、溝４５はシール部４７の近傍に形成されている。同様に、通路４８についても、バルブ４１を閉鎖したときにバルブ４１の上下及び左右の端部が当接する位置にシール部が設けられており、溝４４はそのシール部の近傍に形成されている。
【００２５】
次に、溝４４及び４５の機能を説明する。バルブユニット４０のバルブ４１、４２はバタフライ式バルブであるため、通路４８、４９の内壁との間で完全な密閉を実現することは難しく、図４（ｂ）の矢印に示すように、構造上ＥＧＲガスの漏れが生じやすい。そこで、通路４８、４９の内壁上でバルブ４１、４２の周囲に対応する位置に溝４４、４５を設け、そこにデポジット（堆積物）を堆積させることにより密閉性（シール性）を向上させる。溝４５にデポジット６０が堆積した状態を図４（ｃ）に模式的に示す。溝４５にデポジット６０が堆積することにより、バルブ４２の周囲と、通路４９の内壁及びシール部４７との間の隙間が埋まり、密閉性が高まる。これにより、バイパス通路におけるＥＧＲガスの漏れを低減することができる。通路４８に設けられた溝４４も同様の作用により、ＥＧＲクーラ通路におけるＥＧＲガスの漏れを低減することができる。
【００２６】
溝４４、４５は、図４（ｂ）に示すように、ＥＧＲガスの流れ方向５０における上流側から下流側にかけて深くなるように形成することが好ましい。なお、図４（ｂ）では、上流側から下流側へ向かって、断面が三角形となるように深さを徐々に深くしているが、本発明の適用はこの形状には限られず、例えば何段かのステップ状に深さが深くなる形状としてもよい。上流側より下流側の溝の深さを深くすることにより、ＥＧＲガスの流れが滞り、デポジットが堆積しやすくなる。デポジットが十分に堆積することにより、バルブ周辺の密閉性がより向上する。
【００２７】
以上説明したように、本発明では、ＥＧＲ装置に使用されるバルブユニットにおいて、バルブが設けられた通路上の、バルブの周辺位置に溝を設けることにより、その溝にデポジットを堆積させ、バルブと通路内壁及びシール部との間隙を埋めて密閉性を向上させる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】実施形態による内燃機関の排気還流装置の概略構成を示す。
【図２】ＥＧＲクーラの構造を示す。
【図３】バルブユニットの動作モードを示す。
【図４】バルブユニットの詳細な構造を示す。
【符号の説明】
【００２９】
１  エンジン
２  吸気マニホールド
３  排気マニホールド
１０  ＥＧＲバルブ
１１  ＥＧＲ通路
２０  ＥＣＵ
３０  ＥＧＲクーラ
４１、４２  バルブ
４４、４５  溝
【図１】
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【図２】
2009250096.tif 000004
【図３】
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【図４】
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