JP2000257513A - 再循環排気ガス冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 熱交換コア部材を冷却空気通路とＥＧＲ通路
にわたり配設して回転させ、冷却空気でＥＧＲガスを冷
却するＥＧＲクーラにおいて、冷却空気源としての送風
機を駆動する電動モータ及びコア部材を回転させる電動
モータを廃止して、その搭載性を改善する。 【解決手段】 熱交換コア部材５２に冷却空気を供給す
る送風機６２の第１駆動軸１０２に送風機用プーリ１０
４を設け、クランクプーリ１８又は同クランクプーリに
連動する他の補機駆動用のプーリ２２′に捲装されたベ
ルト１５０により第１駆動軸を回転させ、第１駆動軸に
連結された第２駆動軸１２４を介して熱交換コア部材を
回転させる。第１駆動軸に動力断接用の第１クラッチ装
置１０６を設けて送風機の運転を必要に応じ停止し得る
ようにすると共に、第２駆動軸に第２クラッチ装置１２
８を設け熱交換コア部材を停止させ又は減速させる。

Description

【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（ＮＯ_ｘ）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ＥＧ
Ｒ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３
４６９８６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ＥＧ
Ｒ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２
８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Ｎ_ｅ、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Ｔ_ｗ、エンジン１０の負荷センサ４４により検知され
る負荷信号Ｌ_ｅ、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Ｐ_ｂ、その他エンジン１
０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、ＥＧ
Ｒ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６
０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Ｎ_ｅ、負荷センサ４４により検知されるエン
ジン負荷Ｌ_ｅ、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３
０ｒｐｍ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５
４ａ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７
０を介して金属材料、例えばステンレス鋼板製の外筒７
２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８
０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８
４ｂの上方の略半円状透孔が、排気ガス出口側端部材３
６ｂ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３
６ａ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５
４ｂ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５
２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ＮＯ_ｘ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１
０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５
０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する再循環排気ガス冷
却装置を提案するものである。

【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、Ｅ
ＧＲ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ＥＧ
Ｒ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Ｅ
ＧＲ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２
６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５
６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９
８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１
０４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１
２０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８
０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７
８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１
４０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１
４２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１
３０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２
２′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１２
２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ＮＯ_ｘ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Ｅ
ＧＲ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１
０６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３
８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５
２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、Ｅ
ＧＲ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、Ｅ
ＧＲ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１
０４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ＥＧ
Ｒ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。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【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する再循環排気ガス冷
   却装置。
2. 【請求項２】 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を特徴とする請求
   項１記載の再循環排気ガス冷却装置。
3. 【請求項３】 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ことを特徴とする請求項１又は請
   求項２記載の再循環排気ガス冷却装置。
4. 【請求項４】 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を特徴
   とする請求項３記載の再循環排気ガス冷却装置。