(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気ガスの一部を吸気と共に同エンジンのシリンダ内に還流させる排気還流通路と冷却空気通路とにわたって回転可能に介装され、その内部に回転軸線に対し実質的平行に多数貫設され上記還流排気ガス及び冷却空気を流通させる小断面積のコア内通路を有する熱交換コア部材と、同熱交換コア部材を上記回転軸線の回りに回転させるコア部材駆動装置と、上記冷却空気通路に冷却空気を供給するファンまたはブロア等回転型の送風機と、同送風機の駆動軸に装着されたプーリと上記エンジンのクランク軸に装着されたクランクプーリまたは同クランク軸に連動する他の補機の駆動用プーリとにわたり捲装されて駆動するベルトと、上記送風機の駆動軸に設けられた動力断接用の第１クラッチ装置とからなり、
上記コア部材駆動装置が、上記送風機の駆動軸に固着された送風機用プーリと上記第１クラッチ装置との間の駆動軸部分に作動的に連結された伝動手段を介して減速駆動されることを特徴とする再循環排気ガス冷却装置。
【請求項２】
上記伝動手段内に、上記コア部材駆動装置に対する動力の伝達を断接しまたは伝達動力を低減する第２クラッチ装置を設けたことを特徴とする請求項１記載の再循環排気ガス冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジン、特にトラック等に搭載されるディーゼルエンジン用の再循環排気ガス冷却装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、トラック等の車両用ディーゼルエンジンから排出される排気ガス中の有害成分である窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減するため、エンジンの排気ガスの一部を同エンジンの吸気に混入してシリンダ内に還流させ、燃焼温度及び圧力を抑制するようにした排気ガス再循環装置は公知である。（以下、場合により、この装置をＥＧＲ装置と称し、排気ガスを再循環させることをＥＧＲと謂い、また再循環される排気ガスをＥＧＲガスという。）
【０００３】
上記ＥＧＲ装置付エンジンでは、高温の排気ガスをそのまま吸気に混入すると、吸気温度が上昇して体積効率が低下するため、エンジンの出力、燃費等の性能が悪化すると共に、場合により、燃焼が悪化して黒煙の増加等排気ガス中の他の有害成分の増加を招く、等の問題がある。
そこで、上記ＥＧＲガスを冷却することによって吸気温度を低下させ、体積効率の相対的な向上を図り、エンジンの出力、燃費及び排出ガス性能を改善するようにした種々の再循環排気ガス冷却装置（以下、場合により、ＥＧＲクーラという）が、既に提案され実用に供せられている。
【０００４】
従来のＥＧＲクーラには、エンジンの冷却水を冷却するラジエータと本質的に同様の構造を有するプレートフィン式及び多管式の冷却装置が広く使用されているが、排気ガスがＥＧＲクーラを通過する際の圧力損失が大きく、所要量の冷却されたＥＧＲガスをエンジンに供給するために必要なＥＧＲクーラの容積及び重量が相対的に著しく大きくなる不具合がある。
【０００５】
上記プレートフィン式及び多管式ＥＧＲクーラの不具合を改善するために、熱交換要素として、短円柱状又は円盤状の外形を備え、その内部に中心線に対し実質的に平行な多数の小断面積のコア内通路を貫設したハニカム構造のセラミックス製熱交換コア部材を、エンジンの排気ガスの一部を吸気と共に同エンジンのシリンダ内に還流させる排気還流通路と冷却空気通路とにわたり介装して、上記中心線を回転軸線として回転させ、上記冷却空気により冷却されたコア内通路部分に還流排気ガスを流通させることにより冷却するようにしたＥＧＲクーラが、既に本出願人により提案されている。（平成９年特許願第３３４７４２号及び平成９年特許願第３４６９８６号等参照）
【０００６】
上記ハニカム構造のセラミックス製熱交換コア部材を備えたＥＧＲクーラ（以下場合により、既提案のＥＧＲクーラという）は、従来のプレートフィン式及び多管式のＥＧＲクーラと較べて、単位体積当りでより多くの熱交換表面積を確保することができ、またＥＧＲガス及び冷却空気の流通時の圧力損失が小さく、従って、小型軽量で車両用ディーゼルエンジンに対する搭載性が優れたＥＧＲクーラを提供し得る利点がある。
【０００７】
上記既提案のＥＧＲクーラの構造の概要を、図４ないし図７について説明する。先ず、図４のエンジン全体の概略側面図において、符号１０はトラック等車両用のディーゼルエンジン、１２は同エンジン１０のクランクケース、１４は同クランクケース１２に装架されたシリンダヘッド、１６は上記シリンダヘッド１４上に装架されたＥＧＲクーラを総括的に示し、その詳細な構造については後述する。１８はエンジン１０のクランク軸２０の前端に装着されたクランクプーリ、２２はオルタネータ、２４はクーリングファンである。上記オルタネータ２２及びクーリングファン２４は、夫々の駆動プーリ２２′，２４′及び上記クランクプーリ１８に捲装された共通のベルト２６によって、クランク軸２０に連動して駆動される。
【０００８】
次に、図５の概念的構成図において、上記車両用のディーゼルエンジン１０は排気マニホールド２８を含む排気通路３０を備えると共に、吸気マニホールド３２を含む吸気通路３４を備えている。また、一端上流端が上記排気通路３０の適所に連通すると共に、他端下流端が上記吸気通路３４の適所に連通する排気ガス還流通路３６（以下場合により、ＥＧＲ通路という）が備えられ、同ＥＧＲ通路３６には、総括的に符号１６で示したＥＧＲクーラが介装され、また同ＥＧＲ通路３６のＥＧＲクーラ１６より下流側に再循環排気ガスの流量を制御する可変開度のＥＧＲ弁３８が介装されている。
【０００９】
上記ＥＧＲ弁３８は、エンジン１０の回転数を検知する回転数センサ４０の回転数信号Ｎｅ、エンジン１０の冷却水温を検知する温度センサ４２の水温信号Ｔｗ、エンジン１０の負荷センサ４４により検知される負荷信号Ｌｅ、吸気通路３４内の吸気圧力を検知する吸気圧センサ４６の吸気圧信号Ｐｂ、その他エンジン１０の運転状態を示す信号を受容して、エンジン１０に供給される適量のＥＧＲガス量を設定し、ＥＧＲガス量に応じた弁開度を設定するコントロールユニット４８によって制御される。
【００１０】
上記ＥＧＲクーラ１６は、可変速度の電動モータ５０によって回転軸線Ｏ−Ｏの回りを緩速度で回転駆動される熱交換コア部材５２（以下単にコア部材という）と、同コア部材５２を収容するハウジング５４とを備え、同ハウジング５４には、上記ＥＧＲ通路３６が連通すると共に、冷却空気通路５６が連通している。上記コア部材５２の一般的な構造は、主としてセラミックス成形技術上の便宜から、縦横の仕切壁によって区画され夫々回転軸線Ｏ−Ｏに対し平行に形成された正方形断面の多数のコア内通路５８（図７参照）を備えており、一例として上記縦横の仕切壁の厚さは０．１ｍｍ、正方形断面の一辺は０．８〜１．２ｍｍ程度である。
【００１１】
上記冷却空気通路５６には、可変速度の電動モータ６０によって駆動されるファン又はブロワからなる送風機６２によって、制御された量の冷却空気が供給され、ＥＧＲクーラ１６を通過した冷却空気は上記排気通路３０に排出されるか、又は図中に一点鎖線で示されているように外気に排出される。なお、図中に矢印で示されているように、ＥＧＲガスと冷却空気とは、ＥＧＲクーラ１６内を反対方向、即ち向流的に流れることが好ましい。
【００１２】
また、上記ＥＧＲクーラ１６の上流側における冷却空気通路５６に、上記コア部材５２の目詰りを検知する目詰り検知手段を構成する圧力検知装置６４が設けられ、同圧力検知装置６４は、コア部材５２の目詰りが設定状態（一例として、コア部材５２内の排気ガス及び冷却空気通路、即ちコア内通路５２の合計断面積が２０％閉塞された状態）を超えたときに、流通抵抗の増大に起因する入口側冷却空気圧力の増大を検知して、目詰り信号又は情報を上記コントロールユニット４８に供給する。
【００１３】
上記コントロールユニット４８に内蔵されたマップにより、ＥＧＲが行なわれないエンジン１０の運転状態を除き、上記可変速度の電動モータ５０及び６０は、上記コア部材５２の目詰りが設定状態に達しない通常時においては、エンジン１０の回転数センサ４０の回転数信号Ｎｅ、負荷センサ４４により検知されるエンジン負荷Ｌｅ、ＥＧＲ弁３８の開度等エンジンの運転条件に応じ夫々制御された回転数でコントロールユニット４８により駆動される。このとき、コア部材５２の回転軸線Ｏ−Ｏの回りの回転数は、通常の回転数、例えば３０ｒｐｍ前後である。
【００１４】
上記ＥＧＲクーラ１６の詳細な構造が、図６の要部を破断して示した平面図及び図７の横断面図に示されている。
図６に良く示されているように、ＥＧＲクーラ１６のハウジング５４は、その内部に上記コア部材５２を収容する一端が開口した第１ハウジング部材５４ａと、同第１ハウジング部材５４ａの開口端にＶ型環状クランプ６６によって締結された蓋部材を形成する第２ハウジング部材５４ｂとから構成され、第１ハウジング部材５４ａの上記開口端とは反対側の端部には、前記ＥＧＲ通路３６の入口側端部材３６ａと、冷却空気通路５６の出口側端部材５６ｂとが一体的に形成され、同様に、第２ハウジング部材５４ｂには、ＥＧＲ通路３６の出口側端部材３６ｂと冷却空気通路５６の入口側端部材５６ａとが一体的に形成されている。
【００１５】
上記コア部材５２は、シリカ、アルミナ等からなる断熱性耐火繊維を押し固めて成形した円筒状の断熱兼シール部材として作用するセラミックスマット７０を介して金属材料、例えばステンレス鋼板製の外筒７２内に収容され、同外筒７２は、上記第１ハウジング部材５４ａの内側面に、回転軸線Ｏ−Ｏに対し直角方向の二つの平面内に、夫々円周方向に等間隔を存して配設された各３個の支持ローラ又は車輪７４によって、上記回転軸線Ｏ−Ｏの回りに自在に回転し得るように支持されている。
【００１６】
上記外筒７２の外側面に、環状のスプロケットホイール７６が溶接圧入等適宜の手段によって固着され、同スプロケットホイール７６は、チェーン７８を介してスプロケットピニオン８０に作動的に連結されている。スプロケットピニオン８０は、可変速度の電動モータ５０の出力軸８２に固着され、従って、同電動モータ５０の回転速度を上記コントロールユニット４８により制御することによって、コア部材５２を収蔵した外筒７２を所望の速度で回転させることができる。なお、上記スプロケットピニオン８０を、スプロケット歯と噛合するピンを備えたピンピニオンとし、同ピンピニオン８０と上記スプロケットホイール７６とを直接噛合させてスプロケットホイール７６を回転させるように変更することができる。
【００１７】
上記コア部材５２の冷却空気入口側端部材５６ａ及び排気ガス出口側端部材３６ｂに対向する端面には、第１シール部材８４が板ばね８６により圧接され、同様にコア部材５２の冷却空気出口側端部材５６ｂ及び排気ガス入口側端部材３６ａに対抗する端面には、第２シール部材８８が板ばね９０により圧接されている。
【００１８】
上記第１及び第２シール部材８４及び８８は実質的に同一の形状を有し、夫々銅系、炭素系、フッ化物系又は酸化物系の固体潤滑材、特に好ましくはアルミ青銅で作られている。アルミ青銅製の第１及び第２シール部材８４及び８８は、高温下での摩擦係数が十分小さく、摺動相手のコア部材５２の端面を傷めることがなく、さらに鋳造が可能であるので、複雑な形状の成形が容易である。
【００１９】
図７に第１シール部材８４の正面形状が示されている。同シール部材８４はコア部材５２の端面外周縁に当接する円環状外枠部８４ａと、直径方向の架橋部８４ｂとからなるΘ型の正面形状を備え、同架橋部８４ｂの上方の略半円状透孔が、排気ガス出口側端部材３６ｂの略半円状をなす開口端とコア部材５２の対向する略半円部分内の多数のコア内通路５８とを連通させると共に、架橋部８４ｂの下方の略半円状透孔が、冷却空気入口側端部材５６ａの略半円状をなす開口端とコア部材５２の対向する略半円部分内の多数のコア内通路５８とを連通させる。なお、既に述べたように第２シール部材８８も同様のΘ型の正面形状を備え、その架橋部８８ｂの上方の略半円状透孔を介して排気ガス入口側端部材３６ａの略半円状をなす開口端とコア部材５２の対向する略半円部分内の多数のコア内通路５８とを連通させると共に、架橋部８８ｂの下方の略半円状透孔が、冷却空気出口側端部材５６ｂの略半円状をなす開口端とコア部材５２の対向する略半円部分内の多数のコア内通路５８とを連通させる。なお、図示は省略されているが、コア部材５２の回転軸線Ｏ−Ｏの回りの回転によって上記第１及び第２シール部材８４及び８８が連れ回りしないように、回り止めピンその他適宜の手段によって、第１及び第２シール部材８４及び８８は、第２ハウジング部材５４ｂ及び第１ハウジング部材５４ａ側に、回転方向に関し夫々係止されている。
【００２０】
上記構成において、エンジン１０の運転中、排気通路に排出された排気ガスの一部が、同エンジン１０の運転状態に応じて、コントロールユニット４８によって開度を制御されるＥＧＲ弁３８により流量を制御されてＥＧＲ通路３６内を流れる。
一方、コア部材５２のコア内通路５８の目詰りが設定状態に達しない間は、エンジンの運転状態に応じて、コントロールユニット４８により制御された回転速度で可変速度の電動モータ５０及び６０が夫々駆動される。上記電動モータ５０の回転により、スプロケットピニオン８０及び協働するチェーン７８並びにスプロケットホイール７６を介して、コア部材５２が回転軸線Ｏ−Ｏの回りを制御された速度、例えば３０ｒｐｍ前後の速度で回転する。また上記電動モータ６０によってファン又はブロワ６２が駆動され、ＥＧＲ通路３６内を流れるＥＧＲガスを所望の温度に冷却するのに必要な流量の冷却空気がコア部材５２に供給される。
【００２１】
コア部材５２の回転により、多数の小断面積のコア内通路５８の略半数に冷却空気が流れて同コア内通路５８の仕切壁を冷却する。一方、残りの略半数のコア内通路５８には、上記ＥＧＲ通路３６からのＥＧＲガスが流れるので、高温のＥＧＲガスが仕切壁に接して冷却されたのち、エンジン１０の吸気通路３４に供給され、吸気と混合してエンジン１０の各シリンダの燃焼室に供給される。冷却されたＥＧＲガスが吸気と共にエンジンの燃焼室に供給されるので、体積効率が向上し、エンジン１０の出力及び燃費が改善され、またＮＯｘ等の排出ガス性能が向上する。
【００２２】
上記既提案のＥＧＲクーラ１６では、コア部材５２を回転軸線Ｏ−Ｏの回りに緩速度で回転させるために、可変速度の電動モータ５０を設ける必要があり、また冷却空気の供給源としてファン又はブロワ６２を駆動する可変速度の電動モータ６０が必要となる。従って、製造コストが可成高くなり、またこれら電動モータ５０及び６０は、エンジン１０によって駆動されるオルタネータ２２の電気負荷として駆動されるので、大容量のオルタネータ２２が必要となり、かつ、エンジン１０の出力の相当部分が上記電動モータ５０，６０により消費されるので、燃費が悪化する不具合がある。
【００２３】
そのうえ、図４のＥＧＲクーラ１６の搭載状態を示した側面図から明らかなように、電動モータ５０及び６０がシリンダヘッド１４の側方に大きく突出するために、図示を省略されている他のエンジン部品、補機、さらに、エンジン周辺の車両部品等との干渉を避けて上記電動モータ５０及び６０を配置するスペースを確保することが容易ではなく搭載性が劣る不具合がある。
【００２４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記既提案のＥＧＲクーラ、即ちハニカム構造のコア部材を緩速度で回転させながら、同コア部材に多数貫設された小断面積のコア内通路に、排気ガスと冷却空気とを順次交互に流通させることにより、排気ガスを冷却して吸気と共にエンジンの各シリンダに供給するようにしたＥＧＲクーラにおける上記種々の問題点を改善するために、冷却空気供給源としてのファン又はブロワ等送風機の駆動用電動モータを廃し、さらに必要に応じ、コア部材駆動用の電動モータを廃止することによって、エンジンの電気負荷を低減して燃費を向上すると共に、少なくとも、可成の配置スペースを要する上記送風機駆動用電動モータを廃止することによって、ＥＧＲクーラのエンジンへの搭載性を向上することができる安価な再循環排気ガス冷却装置を提供することを、主たる目的とするものである。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、エンジンの排気ガスの一部を吸気と共に同エンジンのシリンダ内に還流させる排気還流通路と冷却空気通路とにわたって回転可能に介装され、その内部に回転軸線に対し実質的平行に多数貫設され上記還流排気ガス及び冷却空気を流通させる小断面積のコア内通路を有する熱交換コア部材と、同熱交換コア部材を上記回転軸線の回りに回転させるコア部材駆動装置と、上記冷却空気通路に冷却空気を供給するファンまたはブロア等回転型の送風機と、同送風機の駆動軸に装着されたプーリと上記エンジンのクランク軸に装着されたクランクプーリまたは同クランク軸に連動する他の補機の駆動用プーリとにわたり捲装されて駆動するベルトと、上記送風機の駆動軸に設けられた動力断接用の第１クラッチ装置とからなり、上記コア部材駆動装置が、上記送風機の駆動軸に固着された送風機用プーリと上記第１クラッチ装置との間の駆動軸部分に作動的に連結された伝動手段を介して減速駆動されることを特徴とする再循環排気ガス冷却装置を提案するものである。
また、好ましくは、上記伝動手段内に、上記コア部材駆動装置に対する動力の伝達を断接しまたは伝達動力を低減する第２クラッチ装置を設けたことを特徴とする。
【００２６】
上記本発明の構成により、ＥＧＲガス冷却用の冷却空気源として作動するファン又はブロワ等回転型送風機を駆動する比較的大型の電動モータが不要となるので、エンジンの電気負荷が相応して低減し、出力及び燃費の改善が達成されると共に、オルタネータの容量を小さくすることができ、またＥＧＲクーラのエンジンへの搭載性が向上する。
【００２７】
本発明においては、上記送風機の駆動軸に動力断接用の第１のクラッチ装置が介装されることが好ましい。上記第１クラッチ装置を設けることにより、ＥＧＲが行なわれないエンジンの運転領域、及び後述するコア部材の目詰り発生時に、一時的に送風機の運転を停めることができるので、エンジン出力の浪費を防止しエンジンの燃費を向上し得ると共に、後に詳述するようにコア部材の目詰り解消を円滑に達成することができる。
【００２８】
また、本発明において、上記コア部材駆動装置が、上記送風機駆動軸に固着された送風機用プーリと上記第１クラッチ装置との間の駆動軸部分に作動的に連結された伝動手段を介して減速駆動されるように構成することが好ましい。
この構成により、コア部材をその回転軸線の回りに回転させるための駆動装置として従来用いられていた電動モータを省くことができるので、エンジンの電気負荷を一層低減することができ、またＥＧＲクーラのエンジンへの搭載性を改善することができる。
【００２９】
さらに、本発明においては、上記伝動手段内に、コア部材駆動装置に対する動力の伝達を断接しまたは伝達動力を低減することができる第２のクラッチ装置が設けられることが好ましい。
上記第２クラッチ装置を設けることにより、ＥＧＲが行なわれないエンジンの運転領域、及び後述するコア部材の目詰り発生時に、一時的にコア部材駆動装置の運転を停めることができるので、エンジン出力の浪費を防止しエンジンの燃費を向上し得ると共に、コア部材の目詰り解消を迅速容易に達成することができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下本発明の好ましい実施態様を、図１ないし図３を参照して説明する。（なお、図４ないし図７を参照して説明した既提案のＥＧＲクーラ及び同ＥＧＲクーラを搭載するエンジンにおいて、実質的に同一又は対応する部材及び部分には同一の符号を用いる。）
先ず、図１の概略側面図及び図２の概略正面図において、エンジン１０のシリンダヘッド１４に装架されるＥＧＲクーラ１６は、そのコア部材５２を回転軸線Ｏ−Ｏの回りに回転させる電動モータ５０及び冷却空気源としてのファン又はブロワ等の回転型送風機６２を駆動する電動モータ６０を除き、前記既提案のＥＧＲクーラ１６と実質的に同等の構造を有する。
【００３１】
図１及び図２に良く示されているように、クランク軸２０に固着されたクランクプーリ１８と、クーリングファン２４の駆動プーリ２４′と、オルタネータ２２の駆動プーリ２２′とにわたって共通のベルト２６が捲装され、上記オルタネータ２２及びクーリングファン２４がエンジン１０のクランク軸２０に連動して駆動されることは、既提案のＥＧＲクーラ１６を搭載したエンジン１０と同様であるが、上記オルタネータ２２の駆動プーリ２４′に、さらに一段の送風機用の駆動プーリ９２が同軸的に追加して設けられている。
【００３２】
一方、ＥＧＲクーラ１６の冷却空気通路５６に冷却空気を供給する送風機６２は、図３に良く示されているように、中空円盤状のハウジング９４内に収容され、外周に多数の半径方向に突設された羽根９６を有するロータ９８を備えている。上記ロータ９８はベアリング１００を介して送風機駆動軸又は第１駆動軸１０２の一端に回転自在に支持され、同第１駆動軸１０２の他端には、送風機用プーリ１０４が固着されている。
上記ロータ９８と第１駆動軸１０２との間には、動力断接用の第１クラッチ装置１０６が介装され、同第１クラッチ装置１０６は、ロータ９８のハブ９８′に板ばね１０８を介して連結された環板状のアーマチヤ１１０と、第１駆動軸１０２に固着され、その外周部分に環状の電磁コイル１１２とを備えたクラッチ本体１１４とから構成されている。上記電磁コイル１１２は前記コントロールユニット４８により制御され、コントロールユニット４８により付勢されると、アーマチヤ１１０を吸着しクラッチ本体１１４に当接させて第１駆動軸１０２とロータ９８とを連結し、逆に、コントロールユニット４８により消勢されると、板ばね１０８によりアーマチヤ１１０がクラッチ本体１１４から離れ、第１駆動軸１０２とロータ９８との連結が解除される。
【００３３】
上記第１駆動軸１０２の送風機用プーリ１０４と第１クラッチ装置１０６との中間部分に第１ウオーム１１６が固着され、同第１ウオーム１１６は第１駆動軸１０２に対し直角方向に延在して配置された中間軸１１８の一端部分に固着された第１ウオームホイール１２０と噛合する。上記中間軸１１８の他端部分に第２ウオーム１２２が固着され、同第２ウオーム１２２は第２駆動軸１２４の一端部分に固着された第２ウオームホイール１２６に噛合する。図３に示されているように、上記第２駆動軸１２４は第１駆動軸１０２に対し実質的に平行に配置されている。
【００３４】
上記第２駆動軸１２４の他端部分に第２クラッチ装置１２８が配設されている。第２クラッチ装置１２８は、自体周知の流体式クラッチ装置であって、一例としてその原理的構造を図３について説明すると、上記第２駆動軸１２４に固着された円板状のロータ１３０と、ベアリング１３２を介して第２駆動軸１２４上に回転自在に支持された中空円盤状のハウジング１３４とを備え、同ハウジング１３４の外側面にスプロケットピニオン８０が固着されている。同スプロケットピニオン８０は、前記ＥＧＲクーラ１６の外筒７２の外周に固着されたスプロケットホイール７６と上記スプロケットピニオン８０とに捲装されたチェーン７８を介して上記コア部材５２を駆動する。換言すれば、上記スプロケットピニオン８０、スプロケットホイール７６及びチェーン７８によってコア部材駆動装置が形成されている。
【００３５】
上記ハウジング１３４の内部には、上記ロータ１３０に対向して円板状のディスク１３６が第２駆動軸１２４に対し同軸的に配設され、同ディスク１３６はスプライン１３８を介してハウジング１３４に軸線方向に摺動自在に、かつ回転方向には相対回転不能に支持されている。また、ハウジング１３４の内部の中空室１４０内には耐熱性の高粘度液体、例えばシリコンオイルが充填されている。
【００３６】
上記ロータ１３０のディスク１３６に対向する側面において半径方向外周部分に多数の環状突起１４２が適宜の半径方向間隔を存して形成され、またディスク１３６のロータ１３０に対向する側面には、上記環状突起１４２間に進入することが可能な多数の環状突起１４４が形成されている。さらに、上記ディスク１３６には、同ディスク１３６を軸線方向に変位させることができる適宜の可変ストロークのアクチュエータ１４６の出力ロッド１４８が連結され、同アクチュエータ１４６は上記ハウジング１３４に支持されており、その出力ロッド１４８の軸線方向の変位位置は、上記コントロールユニット４８により制御される。
【００３７】
上記ディスク１３６が、図３に実線で示した位置にあるときは、ロータ１３０の環状突起１４２とディスク１３６の環状突起１４４とが軸線方向に十分離隔しているので、第２駆動軸１２４が回転してロータ１３０が中空室１４０内で回転しても、シリコンオイルを介してディスク１３６に十分なトルクが伝達されず、スプロケットピニオン８０及びスプロケットホイール７６とチェーン７８とからなるコア部材駆動装置における摩擦抵抗、コア部材５２を収容した外筒７２の回転に伴なう各種の摩擦抵抗等に打ち克つトルクが伝達されないので、コア部材５２は回転しない。
【００３８】
上記コントロールユニット４８の制御信号により、アクチュエータ１４６が作動してその出力ロッド１４８を介しディスク１３６がロータ１３０に向い移動されると、ロータ１３０の環状突起１４２間にディスク１３６の環状突起１４４が進入してラビリンス通路状の狭隙が形成されて、ロータ１３０からディスク１３６へのトルク伝達が増大し、スプライン１３８を介しハウジング１３４が伝達トルクの増大に相応した速度で回転し、スプロケットピニオン８０及びチェーン７８を介してスプロケットホイール７６が回転し、従ってコア部材５２が回転される。ディスク１３６が、図３に点線で示されている最大変位位置に右動すると、環状突起１４２間に協働する環状突起１４４が最も深く進入して最大のトルクが伝達されることとなり、コア部材５２の回転速度が増大する。
【００３９】
上記第１駆動軸１０２に固着された送風機用プーリ１０４と上記駆動プーリ９２との間に、図２に良く示されているように、ベルト１５０が捲装されている。なお、同図２において、符号１５２はベルト１５０に当接してベルトを緊張させる周知構造のテンションローラである。
【００４０】
エンジン１０の運転状態がＥＧＲを行なう状態であり、かつコア部材５２のコア内通路５８に目詰りが生じていない通常の運転状態では、クランク軸２０の回転が、クランクプーリ１８とオルタネータプーリ２２′とファンプーリ２４′とにわたって捲装されたベルト２６を介して上記オルタネータプーリ２２′に伝達され、さらにオルタネータプーリ２２′に追加して同軸的に設けられた駆動プーリ９２からベルト１５０を介して送風機用プーリ１０４に伝達される。
【００４１】
上記通常のエンジン運転状態では、コントロールユニット４８の駆動信号により第１クラッチ装置１０６が係合し、かつ第２クラッチ装置１２８が実質的に直結に近い最大トルク伝達状態に保持されているので、送風機６２が、クランクプーリ１８と送風機用プーリ１０４とのプーリ比に応じてクランク軸２０の回転速度より増速された第１駆動軸１０２の回転速度で駆動され、加圧された冷却空気が既提案のＥＧＲクーラと同様に、コア部材５２に供給される。上記第１駆動軸１０２の回転は、第１ウオーム１１６と第１ウオームホイール１２０とからなる第１の減速装置と、第２ウオーム１２２と第２ウオームホイール１２６とからなる第２の減速装置と、第２駆動軸１２４と、第２クラッチ装置１２８とを含む伝動手段を介し大幅に減速されて、スプロケットピニオン８０に伝達される。同スプロケットピニオン８０の回転は、チェーン７８及びスプロケットホイール７６を介してコア部材５２に伝達され、同コア部材５２が緩速度、例えば３０ｒｐｍ程度の速度で回転する。
【００４２】
上記コア部材５２に供給されるＥＧＲガスは、上記送風機６２から供給された冷却空気との熱交換により、既提案のＥＧＲクーラと実質的に同様に冷却され、冷却されたＥＧＲガスはＥＧＲ弁３８を経てエンジン１０の吸気通路３４に供給され、エンジン１０の体積効率の向上により出力、燃費が改善されると共に、排出ガス中のＮＯｘが低減される。
【００４３】
次に、エンジン１０がＥＧＲを行なわない運転状態になったときは、コントロールユニット４８の信号により、第１クラッチ装置１０６が解放されるので、送風機６２の運転が停止されると共に、第２クラッチ装置１２８も実質的にトルクを伝達しない状態に設定されるため、コア部材５２の回転軸線Ｏ−Ｏの回りの回転が停止され、さらにＥＧＲ弁３８が全閉されるので、ＥＧＲクーラ１６は休止状態となる。
【００４４】
エンジン１０の運転時間の増大、従ってＥＧＲクーラ１６の稼働時間が累積すると共に、次第にコア部材５２のコア内通路５８の仕切壁に、排気ガス中の水分、未燃燃料が液化して付着し、これに煤その他の固形粒子が付着して堆積し、所謂目詰りが発生する。目詰りが発生してコア内通路５８の断面積が小さくなると、冷却空気通路５６を流れる冷却空気量が減少してＥＧＲガスの冷却性能が低下すると共に、ＥＧＲガスの流量も減少する。
【００４５】
そこで、コア部材５２の目詰りが予め設定された状態、一例として、冷却空気通路５６に臨むコア内通路５８の合計断面積が、最初の断面積より２０％  減少した場合、コア内通路５８の目詰り堆積物を除去し、所謂洗浄を行なう必要がある。上記コア内通路５８の目詰りが進むと、冷却空気通路５６からコア部材５２に流入する空気圧が、流通抵抗の増大によって当然に上昇するので、予め種々の目詰り状態における冷却空気通路５６のＥＧＲクーラ上流側の圧力変化を実験的に調べておくことによって、送風機６２の吐出側に設けられた圧力検知装置６４の出力信号に基づき、上記目詰りが設定状態を超えたかどうかが、コントロールユニット４８で判断される。
【００４６】
コア部材５２の目詰りが設定状態を超えると、コントロールユニット４８から第１クラッチ装置１０６及び第２クラッチ装置１２８に夫々制御信号が供給され、第１クラッチ装置１０６が予め設定された時間解放されるので、送風機６２が設定時間停止する。また、第２クラッチ装置１２８は、設定時間、実質的にトルクが伝達されないか、又は通常運転時より著しく小さいトルクが生起される状態になり、この結果、スプロケットピニオン８０が回転しないか又は著しく低い速度で回転し、コア部材５２は回転を停止するか、又は一例として５〜１０ｒｐｍの低速度で回転する。一方、ＥＧＲ弁３８は、そのときのエンジン１０の運転状態に応じた開度に維持されている。
【００４７】
コア部材５２が停止し又は低速回転を行なうと共に、冷却空気の供給が停止されるので、コア部材５２の温度がＥＧＲガスの高温によって短時間（例えば数秒）で上昇する。コア部材５２の温度上昇によって、コア内通路５８の堆積物のバインダとして作用していた水分、液化未燃燃料が気化してバインダとしての機能を失なうので、煤等の粒子状堆積物が結合力を失ない又は結合力が著しく小さくなって、容易に除去され得る状態となる。
【００４８】
上記設定時間の経過後に、コントロールユニット４８から上記第１クラッチ装置１０６及び第２クラッチ装置１２８に駆動信号が発せられて、コア部材５２の回転が通常の回転数に復帰すると共に、送風機６２からコア部材５２に冷却空気が供給されると、コア内通路５８内の堆積物は、大部分が冷却空気流によって吹き飛ばされて排気通路３０に排出され（又は冷却空気流と共に外気に排出され）、一部分は、ＥＧＲガスにより吹き飛ばされて吸気通路３４に流入し、この結果、コア部材５２の目詰りが効果的に解消され、又は少くとも上記設定状態より大幅に軽減される。この結果、ＥＧＲガスの冷却が効果的に行なわれると共に、必要なＥＧＲガス流量を確保することができる。
【００４９】
また、上記装置では、冷却空気通路５６におけるＥＧＲクーラ１６の上流側に、コア部材５２の目詰りを検知する手段として圧力検知装置６４が設けられているが、ＥＧＲクーラ１６の上流側及び下流側における冷却空気通路５６の双方に圧力検知装置を設けて、ＥＧＲクーラ１６を流れる冷却空気の圧力損失を差圧として検知することにより目詰り状態を検知することができる。同様に、コア部材５２の目詰り検知手段として、ＥＧＲ通路３６におけるＥＧＲクーラ１６の上流側及び下流側に夫々圧力検知装置を設けて、ＥＧＲクーラ１６を流れるＥＧＲガスの圧力損失を差圧として検出することもできる。
【００５０】
上記本発明の実施形態によれば、コア部材５２に冷却空気を供給する回転型送風機６２の駆動装置として、従来の電動モータを使用することなく、エンジン１０のクランク軸２０に連動する補機の一つであるオルタネータ２２のプーリ２２′に追設された駆動プーリ９２と送風機６２を駆動する第１駆動軸１０２に固着された送風機用プーリ１０４とに捲装されたベルト１５０により駆動されるので、エンジン１０の電気負荷を低減してその出力及び燃費を向上し得ると共に、オルタネータ２２を小型化することができ、またＥＧＲクーラ１６のエンジン１０に対する搭載性を向上し得る利点がある。なお、配置スペース上可能な場合は、クランクプーリ１８に上記駆動プーリ９２に相当するプーリを増設して送風機用プーリ１０４をベルト伝動することができ、また補機として、オルタネータ２２以外の他の補機、例えば燃料噴射ポンプ駆動用プーリ、動弁用カム軸駆動用プーリ等、クランク軸２０に連動して駆動される他のプーリに上記駆動プーリ９２を付設して送風機用プーリ１０４をベルト伝動することができ、これらの変形例の場合にも、上記と同様の効果を奏することができる。
【００５１】
さらに、コア部材５２を回転させるための電動モータを廃し、上記送風機６２を駆動する第１駆動軸１０２に作動的に連結されて減速駆動される第２駆動軸１２４を含む伝動手段によって、コア部材５２を駆動することにより、エンジン１０の電気負荷を一層低減し、エンジン１０の出力、燃費を向上し得ると共に、オルタネータ２２を更に小型化することができ、ＥＧＲクーラ１６のエンジン１０に対する搭載性を向上し得る利点がある。
【００５２】
また、上記送風機の駆動軸に動力断接用の第１クラッチ装置が介装され、またコア部材駆動装置の伝動手段内に、動力の伝達を断接しまたは伝達動力を低減することができる第２クラッチ装置が設けられることにより、ＥＧＲが行なわれないエンジン１０の運転領域では、ＥＧＲクーラ１６を休止させ、またコア部材５２に目詰りが生じたとき、目詰りを解消し又は少くとも低減する洗浄を容易に行ない得る利点がある。
【００５３】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の特許請求の範囲内で適宜変更又は修正を加え実施することができる。一例として、上記コア部材の駆動装置として、例示したスプロケット伝動装置に代え、歯車伝動装置又はベルト伝動装置を適宜採用することができる。また、上記第２クラッチ装置１２８として例示されている流体式クラッチ装置に代え、電磁式クラッチ装置を用いることができ、同様に、第１クラッチ装置１０６として、例えば流体アクチュエータにより作動される摩擦板クラッチ装置を採用することができる。
【００５４】
【発明の効果】
叙上のように、本発明に係る再循環排気ガス冷却装置は、エンジンの排気ガスの一部を吸気と共に同エンジンのシリンダ内に還流させる排気還流通路と冷却空気通路とにわたって回転可能に介装され、その内部に回転軸線に対し実質的平行に多数貫設され上記還流排気ガス及び冷却空気を流通させる小断面積のコア内通路を有する熱交換コア部材と、同熱交換コア部材を上記回転軸線の回りに回転させるコア部材駆動装置と、上記冷却空気通路に冷却空気を供給するファンまたはブロワ等回転型の送風機と、同送風機が、その駆動軸に装着されたプーリと上記エンジンのクランク軸に装着されたクランクプーリまたは同クランク軸に連動する他の補機の駆動用プーリとにわたり捲装されたベルトにより駆動されるように構成されたことを特徴とし、送風機の駆動用に効率が低い電動モータを使用せず、エンジンの出力により直接送風機を駆動することにより、エンジンの電気負荷を軽減することができ、出力及び燃費を向上し得ると共に、オルタネータの小型化を図ることができ、またＥＧＲクーラのエンジンに対する搭載性を向上し得る利点がある。
【００５５】
また、本発明において、上記コア部材駆動装置が、上記送風機駆動軸に固着された送風機用プーリと上記第１クラッチ装置との間の駆動軸部分に作動的に連結された伝動手段を介して減速駆動される構成とすることによって、従来コア部材駆動装置として用いられていた電動モータを追加して廃止することができ、エンジンの電気負荷を一層低減して出力、燃費を向上することができ、またＥＧＲクーラのエンジンに対する搭載性を一層改善することができる。
【００５６】
さらに、本発明において、上記送風機の駆動軸に動力断接用の第１のクラッチ装置が介装されていること、及び上記伝動手段内に、コア部材駆動装置に対する動力の伝達を断接しまたは伝達動力を低減することができる第２のクラッチ装置が設けられたことにより、ＥＧＲが行なわれないエンジンの運転状態においてＥＧＲクーラ及び送風機の運転を休止することができると共に、コア部材に目詰りが発生したときに、一時的に送風機の運転を停止し、かつコア部材の駆動を一時的に停止し又は著しい低速度で運転することによって、目詰りを解消し又は少くとも低減することができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好ましい実施形態を示す概略側面図である。
【図２】図１に示したＥＧＲクーラを搭載したエンジンの正面図である。
【図３】図１に示したＥＧＲクーラ搭載エンジンにおける送風機及びコア部材駆動装置の概略構成図である。
【図４】既提案のＥＧＲクーラ搭載エンジンの概略側面図である。
【図５】図４に示したエンジンにおけるＥＧＲクーラの作動態様を説明する概念的構成図である。
【図６】図４におけるＥＧＲクーラ１６の要部を断面で示した拡大平面図である。
【図７】図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う断面図である。
【符号の説明】
１０…車両用ディーゼルエンジン、１２…クランクケース、１４…シリンダヘッド、１６…ＥＧＲクーラ、１８…クランクプーリ、２０…クランク軸、２２…オルタネータ、２２′…オルタネータの駆動プーリ、２４…クーリングファン、２４′…クーリングファンの駆動用プーリ、２６…ベルト、３０…排気通路、３４…吸気通路、３６…排気ガス還流通路（ＥＧＲ通路）、３８…ＥＧＲ弁、４８…コントロールユニット、５０…電動モータ、５２…熱交換コア部材、５６…冷却空気通路、５８…コア内通路、６０…電動モータ、６２…送風機、７６…スプロケットホイール、７８…チェーン、８０…スプロケットピニオン、９２…駆動プーリ、９４…送風機のハウジング、９６…羽根、９８…ロータ、１０２…第１駆動軸（送風機駆動軸）、１０４…送風機用プーリ、１０６…第１クラッチ装置、１１６…第１ウオーム、１２０…第１ウオームホイール、１２２…第２ウオーム、１２４…第２駆動軸、１２６…第２ウオームホイール、１２８…第２クラッチ装置、１５０…ベルト。
【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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