特許 6040918 ＥＧＲバルブ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6040918

(24)【登録日】2016年11月18日

(45)【発行日】2016年12月7日

(54)【発明の名称】ＥＧＲバルブ装置

(51)【国際特許分類】

   F02M 26/21 20160101AFI20161128BHJP

   F02D 21/08 20060101ALI20161128BHJP

【ＦＩ】

   F02M26/21

   F02D21/08 301A

【請求項の数】5

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2013-241888(P2013-241888)

(22)【出願日】2013年11月22日

(65)【公開番号】特開2015-101987(P2015-101987A)

(43)【公開日】2015年6月4日

【審査請求日】2015年7月24日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】100080045

【弁理士】

【氏名又は名称】石黒 健二

(74)【代理人】

【識別番号】100124752

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷 真司

(72)【発明者】

【氏名】守谷 勇一朗

(72)【発明者】

【氏名】稲垣 徳幸

(72)【発明者】

【氏名】宮崎 真輔

(72)【発明者】

【氏名】橋本 考司

【審査官】 齊藤 公志郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１０−０３０５０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−２１３０１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−３１１２５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−３７１９２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２０８６０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２４６９４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／００９０５８３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１１／０４８５４０（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０２Ｍ ２６／００−７４

Ｆ０２Ｄ ２１／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内燃機関（１）への吸気を供給する吸気流路（２）、この吸気流路（２）に前記内燃機関（１）の排気ガスをＥＧＲガスとして導くＥＧＲ流路（１７）、および前記吸気流路（２）における吸気上流側（２ａ）と吸気下流側（２ｂ）との間に前記ＥＧＲ流路（１７）をＴ字状に合流させる合流部（Ｃ）を具有するバルブハウジング（ＶＨ）と、
前記バルブハウジング（ＶＨ）に設けられ、前記ＥＧＲ流路（１７）の開度調整を行うＥＧＲバルブ（１８）と、
前記合流部（Ｃ）に配設され、前記吸気流路（２）の開度調整を行うとともに前記合流部（Ｃ）に吸気負圧を発生させる吸気絞りバルブ（２０）と、
を備えており、
前記バルブハウジング（ＶＨ）は、前記合流部（Ｃ）における前記吸気絞りバルブ（２０）の配設位置より吸気下流側（２ｂ）において、前記吸気絞りバルブ（２０）の全開位置と前記ＥＧＲ流路（１７）の合流側開口部（１７ａ）との間で形成される最小有効流通面積（Ｔ）を、前記吸気絞りバルブ（２０）の全開時における前記吸気流路（２）の最大有効流通面積（Ｓ）の１／２以上にする拡大流路部（ＣＸ）を有していることを特徴とするＥＧＲバルブ装置。

【請求項2】

内燃機関（１）への吸気を供給する吸気流路（２）、この吸気流路（２）に前記内燃機関（１）の排気ガスをＥＧＲガスとして導くＥＧＲ流路（１７）、および前記吸気流路（２）における吸気上流側（２ａ）と吸気下流側（２ｂ）との間に前記ＥＧＲ流路（１７）をＴ字状に合流させる合流部（Ｃ）を具有するバルブハウジング（ＶＨ）と、
前記バルブハウジング（ＶＨ）に設けられ、前記ＥＧＲ流路（１７）の開度調整を行うＥＧＲバルブ（１８）と、
前記合流部（Ｃ）に配設され、前記吸気流路（２）の開度調整を行うとともに前記合流部（Ｃ）に吸気負圧を発生させる吸気絞りバルブ（２０）と、
を備えており、
前記バルブハウジング（ＶＨ）は、前記合流部（Ｃ）における前記吸気絞りバルブ（２０）の配設位置より吸気下流側（２ｂ）において、前記吸気絞りバルブ（２０）の全開位置と前記ＥＧＲ流路（１７）の合流側開口部（１７ａ）との間で形成される最小有効流通面積（Ｔ）を、前記ＥＧＲバルブ（１８）の全開時における前記ＥＧＲ流路（１７）のバルブ開口面積（Ｒ１＋Ｒ２）以上に拡開する拡大流路部（ＣＸ）を有していることを特徴とするＥＧＲバルブ装置。

【請求項3】

請求項１または２に記載のＥＧＲバルブ装置において、
前記拡大流路部（ＣＸ）は、前記合流部（Ｃ）における前記吸気絞りバルブ（２０）の配設位置より吸気下流側（２ｂ）において、前記ＥＧＲ流路（１７）の合流側開口部（１７ａ）を吸気下流側（２ｂ）に向かって拡開させながら前記吸気流路（２）の吸気下流側（２ｂ）に連接する傾斜状の合流路（Ｃ１）で形成されていることを特徴とするＥＧＲバルブ装置。

【請求項4】

請求項１または２に記載のＥＧＲバルブ装置において、
前記拡大流路部（ＣＸ）は、前記合流部（Ｃ）における前記吸気絞りバルブ（２０）の配設位置より吸気下流側（２ｂ）において、前記吸気流路（２）の吸気下流側流路断面積を拡大し、前記ＥＧＲ流路（１７）の合流側開口部（１７ａ）と前記吸気流路（２）の吸気下流側（２ｂ）とを段差的に連接する拡径状の合流路（Ｃ２）で形成されていることを特徴とするＥＧＲバルブ装置。

【請求項5】

請求項３または４に記載のＥＧＲバルブ装置において、
前記バルブハウジング（ＶＨ）は成型材料によりＴ字状に形成される成型品であって、
Ｔ字状の３方向から型抜きされて作製されていることを特徴とするＥＧＲバルブ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、自動車のごとき車両に搭載される内燃機関（以下、エンジンともいう。）のＥＧＲ装置、例えば、吸排気系に過給機を搭載するエンジンに適用され、このエンジンの排気通路に設けられる排気浄化装置を通過した排気ガスの一部をＥＧＲガスとして過給機のコンプレッサより上流側の吸気通路に再循環させるＥＧＲ装置において、特に、バルブを集約しているＥＧＲバルブ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、エンジンの排気ガスに含まれるＮＯｘ（窒素酸化物）を抑制する手段として、排気ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気に再循環させるＥＧＲ技術が公知である。
このＥＧＲ技術は、ＥＧＲガスの量を増やすことでＮＯｘの量を減らすことができる反面、ＥＧＲガスを過剰に再循環させると、粒子状物質である黒鉛（ＰＭ）が発生しやすくなるため、近年、高圧系と低圧系のＥＧＲ装置を組み合わせることで、黒鉛の発生を抑制しつつ、ＮＯｘを削減する方式が賞用されている。

【0003】

かかる方式の場合、とりわけ、低圧系のＥＧＲ装置には種々の工夫を要する。つまり、このＥＧＲ装置は、排気圧が比較的低い運転領域から吸気負圧の発生が低い運転領域にＥＧＲガスを戻すシステム構成にならざるを得ないため、少量のＥＧＲガスをエンジンに戻すことは可能であるが、多量のＥＧＲガスをエンジンに戻すことが困難となる。
そこで、図６に示すように、ＥＧＲ流路１００との合流部より吸気上流側の吸気流路１１０に吸気（新気）制御用の吸気絞りバルブ１２０を配置することで、多量のＥＧＲガスをエンジンに戻すことが要求される運転領域では、図示矢印のごとく、吸気絞りバルブ１２０を閉じる方向、つまり、吸気負圧が大きくなる方向に吸気絞りバルブ１２０の開度を制御し、ＥＧＲバルブ１３０の開度に応じてＥＧＲガスを還流するＥＧＲ装置が提案されている。

【0004】

〔従来技術の問題点〕
しかしながら、かかるＥＧＲ装置にあっては、ＥＧＲバルブおよびこのバルブを開閉駆動する電動アクチュエータのごとき駆動手段のほかに、吸気絞りバルブおよびこのバルブを開閉駆動する同様な駆動手段を必要とするために、システム全体が必然的に大型化し、車両搭載上の制約を余儀なくされることである。
このため、ＥＧＲバルブと吸気絞りバルブとの両バルブを共通のバルブハウジングに設置してＥＧＲバルブ装置として１ユニット化すること、および、この両バルブの開閉制御を共通の駆動手段（電動アクチュエータ）で行うことが考えられ、実用に供されつつある（例えば、特許文献１参照）。
この特許文献１に記載のＥＧＲバルブ装置によれば、吸気絞りバルブをバルブハウジングの合流部分に配設することで、ＥＧＲ装置全体のコンパクト化を図れ、車両搭載上の制約が緩和されるため、これからのＥＧＲ装置向けとして有望視されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１２−１７７３１４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、車両を取り巻く環境が年々厳しさを増しており、これに伴なって、この種ＥＧＲ装置にもより一層の小型化・高性能化が待望されている。したがって、機能的にも体格的にも当該ＥＧＲ装置の中枢を担うＥＧＲバルブ装置に関し、エンジンの高性能化に追従して好適なＥＧＲ性能を発揮するように如何にマッチングさせていくかが、当業者にとっての当面の課題である。

【0007】

本発明者らは、このマッチング技術の更なる向上を目指し、数多の実験・研究を重ねてきたが、このたび使用実態を精査したところ、次のような問題点が内在していることを突き止めた。
（１）かつてのこの種ＥＧＲ装置においては、上述のごとく、吸気絞りバルブを閉じることにより、合流部に大きな吸気負圧を発生させ、多量のＥＧＲガスをエンジンに戻すことであった。
（２）ところが、エンジンの高出力化に伴なって、吸気絞りバルブを全開にした状態でＥＧＲバルブを全開（もしくはそれに近い中間開度）にしてできるだけ多くのＥＧＲガスをエンジンに戻すことが必要な運転領域が生じてきた。
（３）この運転領域において、吸気絞りバルブを全開位置状態にし、ＥＧＲバルブを全開（もしくは所望も中間開度）にしても、意外なことに所望のＥＧＲガス量が還流しないことが確認された。その原因を究明したところ、吸気絞りバルブを合流部に配設することで、充分なＥＧＲ機能が発揮されるものと考えられていたが、吸気絞りバルブを全開状態にすると、その弁体がＥＧＲガスの流通を一部阻害するためにＥＧＲ機能が損なわれることが判明した。

【0008】

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、コンパクトな構成でありながら、エンジンの要求性能に適合したＥＧＲ性能を発揮することができるＥＧＲバルブ装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

〔請求項１の手段〕
請求項１に記載のＥＧＲバルブ装置は、エンジンへの吸気を供給する吸気流路、この吸気流路にエンジンの排気ガスをＥＧＲガスとして導くＥＧＲ流路、および吸気流路における吸気上流側と吸気下流側との間にＥＧＲ流路をＴ字状に合流させる合流部を具有するバルブハウジングと、このバルブハウジングに設けられ、ＥＧＲ流路の開度調整を行うＥＧＲバルブと、合流部に配設され、吸気流路の開度調整を行うとともに合流部に吸気負圧を発生させる吸気絞りバルブとを備えることを基本構成とするものであって、
バルブハウジングは、合流部における吸気絞りバルブの配設位置より吸気下流側において、吸気絞りバルブの全開位置とＥＧＲ流路の合流側開口部との間で形成される最小有効流通面積を、吸気絞りバルブの全開時における吸気流路の最大有効流通面積の１／２以上にする拡大流路部を有していることを特徴としている。

【0010】

上記構成のＥＧＲバルブ装置によれば、吸気絞りバルブの全開位置状態の時には吸気絞りバルブの全開位置とＥＧＲ流路の合流側開口部との間には充分な流通面積を確保することができるため、ＥＧＲバルブを全開にすると、吸気絞りバルブに何ら阻害されることなく充分な量のＥＧＲガスを還流することができる。
しかも、拡大流路部を設けるだけの簡単な構成であり、バルブハウジング自体も従来通り簡単に（切削加工を特別に要することなく）作製することもできる。
したがって、コンパクトな１ユニット構成でありながら、エンジンの要求性能に適合したＥＧＲ性能を発揮することができるＥＧＲバルブ装置を提供することができる。

【0011】

〔請求項２の手段〕
請求項２に記載のＥＧＲバルブ装置は、吸気流路の流通面積に関係なく適用するものであって、バルブハウジングは、合流部における吸気絞りバルブの配設位置より吸気下流側において、吸気絞りバルブの全開位置とＥＧＲ流路の合流側開口部との間で形成される最小有効流通面積を、ＥＧＲバルブの全開時におけるＥＧＲ流路のバルブ開口面積以上に拡開する拡大流路部を有していることを特徴としている。

【0012】

かかるＥＧＲバルブ装置においては、吸気流路の流通面積の大小にかかわらず、吸気絞りバルブの全開位置における所望のＥＧＲガス流通面積を確保でき、バルブハウジング自体も従来通り簡単に作製することができるため、上記請求項１の手段と同様の効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明を適用したＥＧＲバルブ装置の第１実施形態の説明に供するもので、ＥＧＲバルブが全開位置および吸気絞りバルブが全閉位置の状態時における模式的構成図である（実施例１）。

【図2】上記ＥＧＲバルブ装置における主としてバルブハウジングの構造説明に供するもので、ＥＧＲバルブが中間開度位置および吸気絞りバルブが全開位置の状態時における模式的断面図である（実施例１）。

【図3】上記バルブハウジングの作製例を示す断面図である。

【図4】本発明を適用したＥＧＲバルブ装置の第２実施形態を示すもので、主としてバルブハウジングの構造説明に供するものであり、ＥＧＲバルブが中間開度位置および吸気絞りバルブが全開位置の状態時における模式的断面図である（実施例２）。

【図5】エンジンの吸排気システムの全体構成を概略的に示す模式図である。

【図6】従来のＥＧＲ装置における低圧ＥＧＲバルブと吸気絞り弁との関係を示す模式的断面図である（従来技術）。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面に示す２つの実施例にしたがって詳細に説明する。

【実施例】

【0015】

各実施例は、本発明を適用するＥＧＲバルブ装置の代表例として、吸排気系に過給機を搭載する内燃機関（エンジン）に好適なＥＧＲバルブ装置を示しており、以下の説明では、まず、エンジンの吸排気システムの基本的な構成を概説したのち、本発明の各実施例における特徴点および本発明の基本的機能について順次説明し、最後に本発明の特徴点毎の作用効果を要約列挙する。
なお、各実施例において、同一または均等部分には、同一符号を付し、重複説明を省略することとする。

【0016】

［実施例１］
〔吸排気システムの基本構成〕
本発明を適用するエンジンの吸排気システムの全体構成について、図５に基づいて説明する。
エンジン１は、例えば、燃料に軽油を使用するディーゼルエンジン、あるいは、ガソリンを使用するガソリンエンジンであり、吸入空気（吸気、新気）をエンジン１の気筒内に導入する吸気流路２と、気筒内で燃料の燃焼によって発生した排気ガスを大気に排出する排気流路３とを備える。
過給機Ｋは、例えば、エンジン１より排出される排気ガスのエネルギを回転力に変換する排気タービン４と、この排気タービン４と同軸に連結されるコンプレッサ５とを有し、このコンプレッサ５の回転によって吸気を圧縮して吸気流路２からエンジン１へ供給するターボチャージャである。

【0017】

吸気流路２には、吸気口６ａより取り込んだ外気に含まれる砂埃などの異物を取り除くエアクリーナ６、上記のコンプレッサ５、このコンプレッサ５で圧縮された吸気を冷却するインタークーラ７、吸気量を調整するスロットルバルブ８を組み込んだスロットルボディ９、および、所定の容積室を形成するサージタンク１０等が配設されている。
排気流路３には、上記の排気タービン４、排気ガスに含まれる粒子状物質（ＰＭ）を補集するＤＰＦ１１（ディーゼルパティキュレートフィルターの略）等が設けられている。
なお、ＤＰＦ１１は、排気浄化装置の一例である。

【0018】

〔ＥＧＲ装置の基本構成〕
次に、ＥＧＲ装置について説明する。
エンジン１の吸排気系には、高圧ＥＧＲ装置と低圧ＥＧＲ装置とが設けられている。

【0019】

高圧ＥＧＲ装置は、エンジン１から排出された直後の比較的高温および高圧の排気ガスの一部を高圧ＥＧＲガスとして吸気側へ還流させる高圧系の排気還流装置である。
この高圧ＥＧＲ装置は、図５の上方に示しているように、排気タービン４より排気上流側の排気流路３とスロットルバルブ８より吸気下流側の吸気流路２（本実施例ではサージタンク１０）とを接続する高圧ＥＧＲ流路１２と、この高圧ＥＧＲ流路１２を通って吸気側へ還流する高圧ＥＧＲガスの流量を調整する高圧ＥＧＲバルブ１３と、吸気側へ還流する高圧ＥＧＲガスを冷却する高圧ＥＧＲクーラ１４と、この高圧ＥＧＲクーラ１４をバイパスするバイパスＥＧＲ流路１５と、高圧ＥＧＲガスが高圧ＥＧＲクーラ１４を経由して吸気側に還流するＥＧＲ経路とバイパスＥＧＲ流路１５を通って吸気側に還流するＥＧＲ経路とを切り替えるＥＧＲ流路切替バルブ１６とを備える。

【0020】

低圧ＥＧＲ装置は、比較的低温および低圧の排気ガスの一部を低圧ＥＧＲガスとして吸気側へ還流させる低圧系の排気還流装置である。
この低圧ＥＧＲ装置は、図５の下方に示しているように、排気タービン４より排気下流側（本実施例ではＤＰＦ１１の排気下流側）の排気流路３とコンプレッサ５より吸気上流側の吸気流路２とを接続する低圧ＥＧＲ流路１７と、この低圧ＥＧＲ流路１７を通って吸気側へ還流する低圧ＥＧＲガスの流量を調整する低圧ＥＧＲバルブ１８と、吸気側へ還流する低圧ＥＧＲガスを冷却する低圧ＥＧＲクーラ１９と、低圧ＥＧＲバルブ１８が低圧ＥＧＲ流路１７を開閉する動作に連動して吸気流路２の開度を調整する吸気絞りバルブ２０とを備える。

【0021】

続いて、本発明に係る低圧ＥＧＲバルブ１８と吸気絞りバルブ２０との基本的な連携関係について、主として図１を参照しながら説明する。
なお、以下の説明では、各機能要素が低圧系に係るものであるため、特別な場合を除き、「低圧ＥＧＲ流路１７および低圧ＥＧＲバルブ１８」等の低圧系機能要素を、それぞれ単に「ＥＧＲ流路１７およびＥＧＲバルブ１８」等と略称することする。

【0022】

ＥＧＲバルブ１８と吸気絞りバルブ２０は、後述する連動機構と共に、１つのバルブハウジングＶＨに集約され、ＥＧＲバルブユニットＵとして一体的に構成されている。なお、このＥＧＲバルブユニットＵが本発明のＥＧＲバルブ装置を構成するものであって、バルブハウジングＶＨには、吸気流路２の一部およびＥＧＲ流路１７の一部がＴ字状に配設されている。

【0023】

ＥＧＲバルブ１８は、円板状の弁体１８ａがシャフト１８ｂと一体に回転するバタフライバルブであり、吸気流路２に接続されるＥＧＲ流路１７の出口（図２の合流側開口部１７ａ）付近に配置される。なお、図１に示す吸気流路２は、図示左側がエアクリーナ６側、図示右側がエンジン１側である。
このＥＧＲバルブ１８は、弁体１８ａの開度が最小となる全閉位置と、弁体１８ａの開度が最大となる全開位置（図１に示す破線位置）との間でシャフト１８ｂを中心として回動可能に設けられ、電動アクチュエータ（図示せず）に発生する回転力が動力伝達装置（以下に説明する）を介してシャフト１８ｂに伝達されることで回動変位する。

【0024】

電動アクチュエータは、例えば、直流モータを使用したバルブ駆動手段であり、ＥＧＲバルブ１８の回動位置をバルブ角度として検出するバルブ角度センサ（図示せず）の検出角度が、エンジン１の運転状態に応じて設定される制御目標値と一致するように、電子制御装置であるＥＣＵ（図示せず）によってフィードバック制御される。
動力伝達装置は、直流モータの回転速度を減速して駆動トルクを増幅する歯車列によって構成される。この歯車列は、直流モータの出力軸に取り付けられるピニオン２１と、このピニオン２１に噛み合う減速ギヤ２２と、この減速ギヤ２２と共通の中心軸２２ａに支持されて減速ギヤ２２と一体に回転する小径ギヤ２３と、この小径ギヤ２３に噛み合うバルブギヤ２４とで構成され、このバルブギヤ２４がＥＧＲバルブ１８のシャフト１８ｂに固定されている。

【0025】

吸気絞りバルブ２０は、ＥＧＲバルブ１８と同様に、円板状の弁体２０ａがシャフト２０ｂと一体に回転するバタフライバルブであり、ＥＧＲ流路１７からＥＧＲガスが流れ込む吸気流路２のＥＧＲガス流入部（ＥＧＲ流路１７との接続部＝図２の合流部Ｃ）に配置されている。
この吸気絞りバルブ２０は、以下に説明する連動機構を介してＥＧＲバルブ１８に連結され、標準作動として、ＥＧＲバルブ１８がＥＧＲ流路１７を開く開弁動作に連動して吸気流路２の開度を絞ることにより、吸気流路２に還流するＥＧＲガスの流量を増加させる働きを行う。
連動機構は、スクリュ２５によりバルブギヤ２４に固定されてＥＧＲバルブ１８と一体に回転する駆動プレート２６と、吸気絞りバルブ２０のシャフト２０ｂに固定されて吸気絞りバルブ２０と一体に回転する従動プレート２７と、駆動プレート２６の回転を従動プレート２７に伝達するカム手段（以下に説明する）とで構成される。

【0026】

カム手段は、駆動プレート２６に形成されたカム溝２８と、従動プレート２７に取り付けられるローラ２９とで構成され、このローラ２９がカム溝２８に収容されている。
カム溝２８は、カムプロフィールが異なる第１のカム面２８ａと第２のカム面２８ｂとを有しているが、このカムプロフィールは、標準作動の場合、例えば次のように設定されている。つまり、第１のカム面２８ａは、ＥＧＲバルブ１８が全閉位置から中間開度（例えば全閉位置と全開位置との間の所望位置、例えば図２の実線位置）まで回転する間、吸気絞りバルブ２０が全開位置（図２に示す位置）に保持されるように、駆動プレート２６の回転中心から同一長さの円弧によってカムプロフィールが形成されている。第２のカム面２８ｂは、第１のカム面２８ａから連続して設けられ、ＥＧＲバルブ１８が中間開度から図１に示す全開位置まで回転する時に、吸気絞りバルブ２０を全閉位置まで駆動するカムプロフィールが形成されている。

【0027】

ローラ２９は、従動プレート２７に設けられるアーム部２７ａに回転自在に支持されている。
従動プレート２７は、外周形状が略円形状に設けられ、径方向の中心部を挿通するシャフト２０ａに固定されている。ローラ２９を支持するアーム部２７ａは、従動プレート２７の周方向の一部に設けられて、従動プレート２７の径方向外側へ突き出ている。また、アーム部２７ａの先端形状は、一定の曲率を有する円弧状に形成されている。
上記のカム手段は、ＥＧＲバルブ１８と一体に駆動プレート２６が回転すると、駆動プレート２６に形成されたカム溝２８のカムプロフィールにローラ２９が追従しながらカム溝２８内を移動することで、駆動プレート２６の回動が従動プレート２７に伝達されて、従動プレート２７と一体に吸気絞りバルブ２０が回動する。

【0028】

スプリング３０は、ＥＧＲバルブ１８の開弁動作に連動して吸気絞りバルブ２０が吸気流路２を閉じる方向へ回転する時の閉弁方向とは逆方向、つまり、図１において時計回転方向へ吸気絞りバルブ２０を付勢している。

【0029】

〔本実施例の特徴〕
本発明のＥＧＲバルブ装置（ＥＧＲバルブユニットＵ）は、とりわけ、バルブハウジングＶＨにおける流路構成と吸気絞りバルブ２０の配置関係に特徴を有するもので、図２をも参照しながら詳細に説明する。

【0030】

バルブハウジングＶＨは、３つの接続口ＶＨ１〜ＶＨ３を有する全体としてＴ字形を呈している。対向する２つの接続口ＶＨ１、２には、エンジン１への吸気を供給する吸気流路２が設けられており、この吸気流路２にエンジン１の排気ガスをＥＧＲガスとして導くＥＧＲ流路１７が、残りの接続口ＶＨ３に設けられている。また、バルブハウジングＶＨの中央部分には、吸気流路２における吸気上流側２ａ（エアクリーナ６側）と吸気下流側２ｂ（エンジン１側）との間にＥＧＲ流路１７をＴ字状に合流させる合流部Ｃを有している。
吸気流路２において、吸気上流側２ａと吸気下流側２ｂとは、合流部Ｃを除き、基本的には同一径の横断面円形の流通面積を有している。
そして、バルブハウジングＶＨには、ＥＧＲ流路１７の開度調整を行うＥＧＲバルブ１８と、吸気流路２の開度調整を行う吸気絞りバルブ２０とが装着されている。

【0031】

吸気絞りバルブ２０は、合流部Ｃに配設されており、吸気流路２の開度調整を行うとともに、吸気流路２の流通面積を絞る（閉じていく）ことで、合流部Ｃに吸気負圧を発生させる。図１の破線で示す全閉位置から図２の実線で示す全開位置まで回動変位するが、配設位置の関係上、全開位置では弁体２０ａがＥＧＲ流路１７の合流側開口部１７ａと完全に対向することになる。

【0032】

そこで、バルブハウジングＶＨには、合流部Ｃにおける吸気絞りバルブ２０の配設位置より吸気下流側２ｂに、ＥＧＲ流路１７の合流側開口部１７ａと吸気流路２の吸気下流側２ｂとを連接する拡大流路部ＣＸを設けている。この拡大流路部ＣＸが本発明の特徴とするところである。

【0033】

本実施例においては、この拡大流路部ＣＸとして、ＥＧＲ流路１７の合流側開口部１７ａを吸気下流側２ｂに向かって拡開させながら吸気流路２の吸気下流側２ｂに連通させる傾斜状の合流路Ｃ１を設けている。換言すれば、合流部Ｃにおいて、ＥＧＲ流路１７の合流側開口部１７ａと吸気流路２の吸気下流側２ｂとがなす角部（破線で示す）Ｃ０を削り取って当該両流路１７ａ、２ｂが斜めに且つ円滑に連なるがごとき形状を呈している。

【0034】

そして、この合流路Ｃ１を設けることにより、バルブハウジングＶＨ内の流路構成を次のような流通面積に設定している。
吸気流路２において、この吸気流路２の有効最大流通面積は、吸気上流側２ａの流通面積を最大限に活用する場合であって、吸気絞りバルブ２０の弁体２０ａを全開位置にしたときの吸気上流側２ａの最大有効流通面積に該当し、これをＳと呼ぶ。一方、ＥＧＲ流路１７の最大有効流通面積は、合流側開口部１７ａの開口面積を最大限に活用する場合であって、ＥＧＲバルブ１８の弁体１８ａを全開位置にしたときのバルブ開口面積（Ｒ１＋Ｒ２）に該当するが、吸気絞りバルブ２０の全開位置では弁体２０ａがＥＧＲ流路１７の合流側開口部１７ａと完全に対向することになるため、吸気絞りバルブ２０の全開位置に制約されることになる。そこで、吸気絞りバルブ２０の弁体２０ａの下面（ＥＧＲ流路１７との対向面）周縁と、ＥＧＲ流路１７の合流側開口部１７ａとで形成される流通面積を、最小有効流通面積Ｔと呼ぶとき、Ｔ≧Ｓ／２の関係を満足するように、合流路Ｃ１（拡大流路部ＣＸ）を形成している。

【0035】

なお、破線で示す角部Ｃ０が存在する場合には、吸気絞りバルブ２０の全開時にここを通過するＥＧＲガスの有効流通面積Ｔ０は弁体２０ａの板厚等を考慮すると、最大でも吸気流路２の有効最大流通面積Ｓの１／２未満（Ｔ０＜Ｓ／２）であった。

【0036】

ここで、本発明の要である流通面積を決定するＳ、Ｔ、（Ｒ１＋Ｒ２）の大小関係について補足すると、一般的なＥＧＲ装置の場合には、吸気流路２の流通面積がＥＧＲ流路１７の流通面積に対して充分に大きく、Ｓ＞２×（Ｒ１＋Ｒ２）の関係にあることから、上記のごとく、Ｔ≧Ｓ／２に設定したが、例えば、両者の流通面積がＳ＜２×（Ｒ１＋Ｒ２）のごとく逆関係になる場合には、吸気流路２の流通面積の如何にかかわらず、Ｔ≧（Ｒ１＋Ｒ２）に設定することは勿論である。

【0037】

かくして、合流路Ｃ１を設けることにより、吸気絞りバルブ２０の全開状態時において、ＥＧＲバルブ１８を全開位置にしたときは、ＥＧＲ流路１７の合流側開口部１７ａから合流部Ｃへ流出するＥＧＲガスを、最小有効流通面積Ｔを最大限活用して（吸気絞りバルブ２０の弁体２０ａとの干渉を回避して）、吸気下流側２ｂへ供給することができる。

【0038】

〔本実施例の効果〕
ＥＧＲ装置は、標準的にはエンジン１の出力性能を犠牲にできる運転領域で使用されるものであり、前述したように、ＥＧＲバルブ１８が例えば図２に示す所望の中間開度から図１に示す全開位置まで回転する時に、吸気絞りバルブ２０を全閉位置まで駆動するようにしているが、近年、エンジン１に高出力性能を確保しながら、つまり、吸気絞りバルブ２０を全開にした状態で、最大限のＥＧＲガスを還流させる特殊運転領域が出現するようになってきた。
このような特殊運転領域において、上記構成のＥＧＲバルブ装置（ＥＧＲバルブユニットＵ）は、次のような作用効果を奏する。
（１）吸気絞りバルブ２０の全開状態時においては、ここを通過するＥＧＲガスの有効流通面積（吸気絞りバルブ２０の弁体２０ａの下面周縁と、ＥＧＲ流路１７の合流側開口部１７ａとで形成される流通面積）を、最小でもＴ０より大きい流通面積Ｔ（≧Ｓ／２）を確保することができるため、ＥＧＲバルブ１８の開度に応じて、例えば、図２の所望の中間開度位置から図１の全開位置までの範囲においても、白抜き矢印のごとく所望量のＥＧＲガスを還流させることができる。

【0039】

（２）拡大流路部ＣＸとして、特に、傾斜状の合流路Ｃ１を採用しており、この合流部Ｃ１は、関係する両流路、即ちＥＧＲ流路１７の合流側開口部１７ａと吸気流路２の吸気下流側２ｂとを斜めに且つ円滑に連ねているため、ＥＧＲガスの流れが滑らかになり（流通抵抗が低減し）、ＥＧＲガスの還流量を増量できる。
（３）バルブハウジングＶＨに拡大流路部ＣＸとして傾斜状の合流路Ｃ１を付加するだけの簡単な構成であり、ＥＧＲバルブ装置として、コンパクトな１ユニット化を実現することができる。

【0040】

〔バルブハウジングＶＨの製造方法〕
次に、上記実施例１に係るバルブハウジングＶＨの製造方法の一例について、図３を参照しながら説明する。
バルブハウジングＶＨは、全体としてＴ字状を呈しており、成型材料により形成される成型品であって、素材の成型材料としては、アルミニウム合金のごとき軽合金、あるいは、ポリイミド樹脂のごとき耐熱樹脂が用いられ、ダイキャスト（金型鋳造）や射出成形等の成型手段で作製されるものである。
本実施例においては、内部流路構成として拡大流路部ＣＸを備えているが、拡大流路部ＣＸを傾斜状の合流路Ｃ１で形成しているため、いずれの成型手段を採用したとしても、図３に３種類のハッチングＸ、Ｙ、Ｚで示すごとく、３つの接続口ＶＨ１〜ＶＨ３、つまり、Ｔ字状の３方向から型抜きして作製することができる。
したがって、拡大流路部ＣＸ（傾斜状の合流路Ｃ１）を設けるために、切削加工等の特別な加工を一切要しない。

【0041】

［実施例２］
次に、本発明の第２実施形態について、上述の実施例１との相違点を中心に図４に基づいて説明する。
ＥＧＲ流路１７の合流側開口部１７ａと吸気流路２の吸気下流側２ｂとを連接する拡大流路部ＣＸとして、上述の実施例１ではＥＧＲ流路１７の合流側開口部１７ａを吸気下流側２ｂに向かって拡開させながら吸気流路２の吸気下流側２ｂに連通させる傾斜状の合流路Ｃ１を採用したが、この実施例２はバルブハウジングＶＨの組付け手段がパイプ嵌合方式ではなくフランジ締結方式である場合に好適な適用例を示すものである。

【0042】

図４に示すように、バルブハウジングＶＨは、エンジン１側の接続口ＶＨ２にフランジＶＦが設けられており、このフランジＶＦでエンジン１からの配管（図５のコンプレッサ５の吸入側の配管）ＰのフランジＰＦと締結されている。
本実施例においては、ＥＧＲ流路１７の合流側開口部１７ａと吸気流路２の吸気下流側２ｂとを連接する拡大流路部ＣＸとして、拡径状の合流路Ｃ２を備えている。
この拡径状の合流路Ｃ２は、吸気通路２の吸気下流側２ｂ全体を、吸気上流側２ａに対し所定量Ｑだけ径の大きい大径部Ｃ２１にするとともに、ＥＧＲ流路１７の合流側開口部１７ａに欠円状切欠きＣ２２を設けて、ＥＧＲ流路１７の合流側開口部１７ａと吸気流路２の吸気下流側２ｂとを段差的に連接している。
なお、（Ｒ１＋Ｒ２）は、ＥＧＲバルブ１８の弁体１８ａを全開位置にしたときのバルブ開口面積を示している。
かくして、吸気絞りバルブ２０の全開位置とＥＧＲ流路１７の合流側開口部１７ａとの間で形成される最小有効流通面積Ｔを、上記バルブ面積（Ｒ１＋Ｒ２）以上、または、吸気流路２の有効最大流通面積Ｓの１／２以上にしている。

【0043】

上記構成によれば、吸気絞りバルブ２０の全開状態時においては、ここを通過するＥＧＲガスの有効流通面積（吸気絞りバルブ２０の弁体２０ａの下面周縁と、ＥＧＲ流路１７の合流側開口部１７ａとで形成される流通面積）を、最小でもＴ０より大きい流通面積Ｔ〔Ｔ≧（Ｒ１＋Ｒ２）もしくはＴ≧Ｓ／２〕を確保することができるため、ＥＧＲバルブ１８を全開位置にすることにより、所望のＥＧＲガスを還流させることができる。
また、吸気通路２の吸気下流側２ｂ全体を大径部Ｃ２１にするだけであるため、バルブハウジングＶＨは、３つの接続口ＶＨ１〜ＶＨ３、つまり、Ｔ字状の３方向から型抜きすることができる。
したがって、本実施例においても、上記実施例１と同様の効果を得ることができる。
なお、本実施例によれば、接続口ＶＨ２の口径（拡径量Ｑ）の調整で拡大流路部ＣＸの流通面積を自由に選定することができ、しかも、接続口ＶＨ２の口径と配管Ｐとの孔径の相違を、フランジＶＦ、ＰＦによって調整することができるため、拡大流路部ＣＸの流通面積の設計自由度が向上する。

【0044】

〔変形例〕
以上本発明の実施形態を２つの実施例について詳述してきたが、本発明の精神を逸脱しない範囲で種々変形することが可能であり、その変形例を例示する。

【0045】

（１）実施例１、２では、ＥＧＲ流路１７が吸気流路２に対し直角に合流する正Ｔ字状にしたが、図６あるいは特許文献１のごとくＥＧＲ流路１７が斜めに合流する変則Ｔ字状タイプであっても良く、この変則Ｔ字状タイプも、本発明の特許請求の範囲に記載の「Ｔ字状」に包含されることは勿論である。
（２）実施例２において、拡径状の合流部Ｃ２は、吸気通路２の吸気下流側２ｂ全体を大径部Ｃ２１に形成することによって設けたが、吸気上流側２ａと同一径の吸気下流側２ｂに所定量Ｑだけ膨出させる断面Ｕ字状の拡径部を追加形成したダルマ型にしても良い。

【0046】

（３）本実施形態では低圧側のＥＧＲ装置に対し本発明を適用したが、高圧側のＥＧＲ装置にも吸気絞りバルブが装備される場合には本発明のＥＧＲバルブ装置を同様に適用することができる。
（４）また、本実施形態では、吸排気系にターボチャージャを搭載したエンジン１に本発明のＥＧＲバルブ装置を適用した一例を示したが、ターボチャージャに限定されるものではなく、例えば、吸気通路２に配置されるコンプレッサ５をエンジン１によって駆動するスーパチャージャを搭載したエンジン１に本発明を適用することもできる。この場合、低圧ＲＧＲ通路１７の上流端（低圧ＥＧＲガスの取入口）は、排気浄化装置（実施例１ではＤＰＦ１１）より下流側の排気通路３に接続され、排気浄化装置で浄化された排気ガスの一部が低圧ＥＧＲガスとして吸気通路２に還流する。

【0047】

以上詳述してきた本発明の特徴点および特記すべき作用効果を、特許請求の範囲において従属項として記載した各手段にしたがって構造面および方法面の両面から要約列挙すれば、次の通りである。

【0048】

（特徴点１＝請求項３の手段）
請求項１または２に記載のＥＧＲバルブ装置において、拡大流路部ＣＸは、合流部Ｃにおける吸気絞りバルブ２０の配設位置より吸気下流側２ｂに、ＥＧＲ流路１７の合流側開口部１７ａを吸気下流側２ｂに向かって拡開させながら吸気流路２の吸気下流側２ｂに連接する傾斜状の合流路Ｃ１で形成されていることを特徴としている（実施例１）。
上記手段によれば、特に、傾斜状の合流路Ｃ１を採用しており、この合流部Ｃ１は、関係する両流路、即ちＥＧＲ流路１７の合流側開口部１７ａと吸気流路２の吸気下流側２ｂとを斜めに且つ円滑に連ねているため、ＥＧＲガスの流れが滑らかになり、ＥＧＲガスの還流量を増量できる。

【0049】

（特徴点２＝請求項４の手段）
請求項１または２に記載のＥＧＲバルブ装置において、拡大流路部ＣＸは、合流部Ｃにおける吸気絞りバルブ２０の配設位置より吸気下流側２ｂに、吸気流路２の吸気下流側流路断面積を拡大し、ＥＧＲ流路１７の合流側開口部１７ａと吸気流路２の吸気下流側２ｂとを段差的に連接する拡径状の合流路Ｃ２で形成されていることを特徴としている（実施例２）。
上記手段によれば、特に、拡径状の合流路Ｃ２を採用しており、この合流部Ｃ２は、関係する両流路、即ちＥＧＲ流路１７の合流側開口部１７ａと吸気流路２の吸気下流側２ｂとを段差的に連ねているため、拡径量Ｑの調整で合流路Ｃ２の流通面積を自由に選定することができ、設計自由度が増す。

【0050】

（特徴点３＝請求項５の手段）
請求項３または４に記載のＥＧＲバルブ装置において、バルブハウジングＶＨは成型材料によりＴ字状に形成される成型品であって、Ｔ字状の３方向から型抜きされて作製されていることを特徴としている。
上記手段によれば、拡大流路部ＣＸ（傾斜状の合流路Ｃ１、拡径状の合流路Ｃ２）を設けるために、切削加工等の特別な加工を一切要しない。

【符号の説明】

【0051】

１…エンジン（内燃機関）、２…吸気流路、２ａ…吸気上流側、２ｂ…吸気下流側、１７…低圧ＥＧＲ流路（ＥＧＲ流路）、１７ａ…合流側開口部、１８…ＥＧＲバルブ、２０…吸気絞りバルブ、Ｃ…合流部、ＣＸ…拡大流路部、Ｒ１、Ｒ２…バルブ開口面積、Ｓ…最大有効流通面積、Ｔ…最小有効流通面積、Ｕ…ＥＧＲバルブユニット（ＥＧＲバルブ装置）、ＶＨ…バルブハウジング。

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図1】