JP2015010591A - 過給機付きエンジンの排気還流装置における新気導入装置 - Google Patents

Abstract

【課題】過給時に新気導入弁にかかる負荷を小さくして新気導入弁の大型化とコストアップを抑えること。【解決手段】過給機７付きエンジン１に設けられた低圧ループ式のＥＧＲ装置は、燃焼室１６から排気通路５へ排出される排気の一部をＥＧＲガスとして吸気通路３へ流して還流させるＥＧＲ通路１７と、ＥＧＲ通路１７のＥＧＲガスの流れを調節するＥＧＲ弁１８とを含む。ＥＧＲ通路１７は、入口１７ｂがタービン９より下流の排気通路５に接続され、出口１７ａがコンプレッサ８より上流の吸気通路３に接続される。新気導入装置は、大気側からスロットル弁２１より下流の吸気通路３へ新気を導入する新気導入通路４１と、新気導入通路４１を流れる新気量を調節する新気導入弁４２とを含む。新気導入弁４２より上流又は下流の新気導入通路４１には吸気の逆流を防止する逆止弁４３が設けられる。【選択図】 図１

Description

この発明は、吸気を昇圧させる過給機を備えたエンジンに設けられ、エンジンの排気の一部を排気還流ガスとして吸気通路へ流してエンジンへ還流させる排気還流装置に係り、その排気還流装置において吸気通路へ流れる排気還流ガスを希釈するために吸気通路へ新気を導入する新気導入装置に関する。

従来、この種の技術が、例えば、自動車用エンジンにおいて採用されている。排気還流装置（Exhaust Gas Recirculation（ＥＧＲ）装置）は、エンジンの燃焼室から排気通路へ排出される燃焼後の排気の一部をＥＧＲガスとしてＥＧＲ通路を介して吸気通路へ導き、吸気通路を流れる吸気と混合させて燃焼室へ還流させるようになっている。ＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガスは、ＥＧＲ通路に設けられるＥＧＲ弁により調節されるようになっている。このＥＧＲによって、主として排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減させることができ、エンジンの部分負荷時における燃費向上を図ることができる。

エンジンの排気は、酸素が含まれていないか酸素が希薄な状態にある。従って、ＥＧＲにより排気の一部を吸気と混ぜることで、吸気中の酸素濃度が低下する。このため、燃焼室では、酸素濃度が低い状態で燃料が燃焼することから、燃焼時のピーク温度が低下し、ＮＯｘの発生を抑制することができる。ガソリンエンジンでは、ＥＧＲにより吸気中の酸素含有量を増加させることなく、スロットルバルブをある程度閉じた状態においても、エンジンのポンピングロスを低減することができる。

ここで、近時は、エンジンの更なる燃費向上を図るために、エンジンの全運転領域でＥＧＲを行うことが考えられ、大量ＥＧＲを実現することが求められている。大量ＥＧＲを実現するためには、従前の技術に対し、ＥＧＲ通路の内径を拡大したり、ＥＧＲ弁の弁体や弁座の流路開口面積を大きくしたりする必要がある。

ところで、過給機を備えたエンジンにもＥＧＲ装置が設けられることは周知である。下記の特許文献１には、この種のエンジンが記載されている。このエンジンは、排気通路に設けられたタービンと、吸気通路に設けられ、タービンにより駆動されるコンプレッサとから構成される過給機を備える。このエンジンでは、タービンより下流の排気通路とコンプレッサより上流の吸気通路との間にＥＧＲ通路が設けられ、そのＥＧＲ通路にＥＧＲ弁が設けられて低圧ループ式のＥＧＲ装置が構成されている。

この種の低圧ループ式のＥＧＲ装置を備えた過給機付きエンジンでは、ＥＧＲ通路の出口からスロットル弁までの吸気通路の経路が比較的長い。そのため、エンジンの減速時に、要求ＥＧＲ率の急減に合わせてＥＧＲ弁を全閉へ向けて直ちに閉弁しても、ＥＧＲ通路の出口からスロットル弁までの吸気通路に大量のＥＧＲガスが残留することがある。そのため、残留ＥＧＲガスが吸気に混じり、エンジンの減速時にＥＧＲ率の低下が遅れる（ＥＧＲの減衰遅れ）おそれがあった。これにより、燃焼室のＥＧＲ率が過剰となってエンジンに失火や燃焼悪化が起きるおそれがあった。その結果、エンジンの排気エミッションが悪化したり、車両のドライバビリティが悪化したりするおそれがあった。ここで、ＥＧＲの減衰遅れ時間は、高過給圧の状態からエンジンが減速したときほど、或いは、エンジン回転速度が低くなるほど長引く傾向があった。

そこで、特許文献１に記載のエンジンには、コンプレッサより上流であってＥＧＲ通路の出口より上流の吸気通路に吸気絞り弁が設けられ、その吸気絞り弁より上流の吸気通路とスロットル弁より下流の吸気通路とを連通する新気バイパス通路（新気導入通路）が設けられ、新気導入通路に新気バイパス弁（新気導入弁）が設けられる。新気導入弁は、全閉状態と全開状態との間で開度が連続的に可変に構成される。ここで、特に記載はないが、新気導入弁を、弁体が弁座面から直角方向に移動する形式のポペット弁として、また、弁体をモータ等のアクチュエータにより駆動させる電動弁として構成することが考えられる。そして、要求ＥＧＲ率が急減するエンジンの減速時などには、新気導入弁を開き、スロットル弁より下流の吸気通路へ新気導入通路を介して新気を導入するようになっている。これにより、スロットル弁より下流の吸気通路へ流れたＥＧＲガスに新気を混合して燃焼室のＥＧＲ率を早期に減衰させることができる。

特開２０１２−５７５８２号公報

ところで、特許文献１に記載のエンジンでは、過給時にＥＧＲ弁を開いてＥＧＲガスを燃焼室へ再循環させるときには、吸気通路への新気導入を遮断するために新気導入弁を閉じることになる。このとき、新気導入弁より上流の新気導入通路にかかる大気圧と新気導入弁より下流の新気導入通路にかかる過給圧との圧力差（前後差圧）が大きくなり、新気導入弁にかかる負荷が比較的大きくなる。ここで、新気導入弁にかかる大きな負荷に対抗して新気導入弁を確実に開閉動作させるためには、新気導入弁のアクチュエータを高出力化する必要があり、そのためにアクチュエータを大型化する必要がある。しかしながら、そのような構成にすると、新気導入弁が大型化したり、コストアップしたりすることになる。

この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、過給時に新気導入弁にかかる負荷を小さくして新気導入弁の大型化とコストアップを抑えられる過給機付きエンジンの排気還流装置における新気導入装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、過給機付きエンジンの排気還流装置における新気導入装置であって、エンジンは、吸気通路と、排気通路とを含み、吸気通路には、同通路を流れる吸気量を調節するための吸気量調節弁が設けられ、過給機は、吸気量調節弁より上流の吸気通路に配置されたコンプレッサと、排気通路に配置されたタービンと、コンプレッサとタービンを一体回転可能に連結する回転軸とを含み、排気還流装置は、エンジンの燃焼室から排気通路へ排出される排気の一部を排気還流ガスとして吸気通路へ流して燃焼室へ還流させる排気還流通路と、排気還流通路における排気還流ガスの流れを調節するための排気還流弁とを含み、排気還流通路は、その入口がタービンより下流の排気通路に接続され、その出口がコンプレッサより上流の吸気通路に接続され、新気導入装置は、大気側から吸気量調節弁より下流の吸気通路へ新気を導入するための新気導入通路と、新気導入通路を流れる新気量を調節するための新気導入弁とを含み、新気導入弁より上流又は下流における新気導入通路に吸気の逆流を防止する逆止弁を設けたことを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、新気導入弁より上流又は下流における新気導入通路に逆止弁が設けられるので、過給機が作動する過給時には、その過給圧が吸気通路から新気導入通路の出口を通じて逆止弁に作用して逆止弁が閉じる。このため、過給圧が逆止弁により遮断されて新気導入弁に作用しなくなり、新気導入弁の前後差圧がなくなり、新気導入弁にかかる負荷がなくなる。一方、エンジンの運転時であって過給機が作動しないときには、吸気通路で発生する吸気負圧が新気導入通路の出口から逆止弁に作用し、逆止弁が開く。このとき、新気導入弁を開弁することにより、新気導入通路を大気側から新気が流れ、その新気が吸気通路へ導入される。

上記目的を達成するために、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、新気導入弁は、弁体が弁座の座面から直角方向へ移動するポペット弁として、また、弁体をアクチュエータにより駆動させる電動弁として構成され、弁体を弁座へ向けて押圧するアシストスプリングを含み、弁体が弁座へ向かう方向が新気導入通路における新気の流れの方向に対向するように新気導入通路に対して新気導入弁を設置したことを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項１に記載の発明の作用に加え、吸気通路で発生する吸気負圧により逆止弁が開くときには、新気導入通路を吸気通路へ向けて新気が流れる。このとき、新気は、新気導入弁の弁体が弁座へ向かう方向（閉弁方向）と逆向きに流れるので、弁体には閉弁方向と逆向きに新気の流れの力（吸気負圧の力でもある）が作用し、その流れの力がアクチュエータに負荷として作用する。ここで、新気導入弁には、弁体を弁座へ向けて押圧するアシストスプリングが設けられるので、そのアシストスプリングの力の分だけアクチュエータにかかる負荷が低減される。

上記目的を達成するために、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、逆止弁は、弾力のある薄板の一端部を固定して一方向へのみ開くようにしたリードバルブであることを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項１又は２に記載の発明の作用に加え、逆止弁がリードバルブであるので、比較的小さな圧力差で逆止弁が動作することになる。

請求項１に記載の発明によれば、過給時に新気導入弁にかかる負荷を小さくすることができ、これによって新気導入弁の大型化とコストアップを抑えることができ、新気導入弁の信頼性を向上させることができる。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、非過給時（吸気負圧発生時）に新気導入弁のアクチュエータにかかる負荷を小さくことができ、この意味で新気導入弁の信頼性を更に向上させることができる。

請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の発明の効果に加え、逆止弁を高速動作に追従させることができ、エンジンの運転が負圧時から過給時に切り替わるときには、新気導入通路への吸気の逆流を速やかに遮断することができる。

第１実施形態に係り、排気還流装置と新気導入装置を含む過給機付エンジンシステムを示す概略構成図。 第１実施形態に係り、新気導入弁が微小開弁した状態における新気導入通路、新気導入弁及び逆止弁を示す断面図。 第１実施形態に係り、新気導入弁が全開した状態における新気導入通路、新気導入弁及び逆止弁を示す断面図。 第１実施形態に係り、逆止弁を一部破断して示す正面図。 第１実施形態に係り、ガイドを示す平面図。 第１実施形態に係り、逆止弁を分解して示す断面図。 第１実施形態に係り、負圧時（非過給時）と過給時におけるステップモータにかかる力の関係を示す模式図。 比較例に係り、逆止弁を設けない場合の過給時におけるステップモータにかかる力の関係を示す模式図。 第２実施形態に係り、新気導入装置を構成するアッセンブリを示す断面図。

＜第１実施形態＞
以下、本発明の過給機付きエンジンの排気還流装置における新気導入装置を具体化した第１実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。

図１に、この実施形態における排気還流装置（ＥＧＲ装置）と新気導入装置を含む過給機付エンジンシステムを概略構成図により示す。このエンジンシステムは、レシプロタイプのエンジン１を備える。エンジン１の吸気ポート２には、吸気通路３が接続され、排気ポート４には、排気通路５が接続される。吸気通路３の入口には、エアクリーナ６が設けられる。エアクリーナ６の直近であってエアクリーナ６より下流の吸気通路３には、吸気通路３を流れる吸気量を計測するためのエアフローメータ５０が設けられる。エアクリーナ６より下流の吸気通路３には、排気通路５との間に、吸気通路３における吸気を昇圧させるための過給機７が設けられる。

過給機７は、吸気通路３に配置されたコンプレッサ８と、排気通路５に配置されたタービン９と、コンプレッサ８とタービン９を一体回転可能に連結する回転軸１０とを含む。過給機７は、排気通路５を流れる排気によりタービン９を回転させて回転軸１０を介してコンプレッサ８を一体的に回転させることにより、吸気通路３における吸気を昇圧させる、すなわち過給を行うようになっている。

過給機７に隣接して排気通路５には、タービン９を迂回する排気バイパス通路１１が設けられる。この排気バイパス通路１１には、ウェイストゲートバルブ１２が設けられる。ウェイストゲートバルブ１２により排気バイパス通路１１を流れる排気が調節されることにより、タービン９に供給される排気流量が調節され、タービン９及びコンプレッサ８の回転速度が調節され、過給機７による過給圧が調節されるようになっている。

また、過給機７に隣接して吸気通路３には、コンプレッサ８を迂回する吸気バイパス通路３７が設けられる。この吸気バイパス通路３７には、吸気バイパス弁３８が設けられる。必要に応じて吸気バイパス弁３８を開き、吸気バイパス通路３７に吸気を流すことにより、コンプレッサ８より下流の吸気通路３における過給圧が低減されるようになっている。

吸気通路３において、過給機７のコンプレッサ８とエンジン１との間には、インタークーラ１３が設けられる。このインタークーラ１３は、コンプレッサ８により昇圧されて高温となった吸気を適温に冷却するためのものである。インタークーラ１３とエンジン１との間の吸気通路３には、サージタンク３ａが設けられる。また、インタークーラ１３の下流側であってサージタンク３ａより上流の吸気通路３には、電動式のスロットル弁である電子スロットル装置１４が設けられる。本発明の吸気量調節弁に相当するこの電子スロットル装置１４は、吸気通路３に配置されるバタフライ形のスロットル弁２１と、そのスロットル弁２１を開閉駆動するためのモータ２２と、スロットル弁２１の開度（スロットル開度）ＴＡを検出するためのスロットルセンサ２３とを備える。この電子スロットル装置１４は、運転者によるアクセルペダル（図示略）の操作に応じてスロットル弁２１がモータ２２により開閉駆動され、開度が調節されるように構成される。この電子スロットル装置１４の構成として、例えば、特開２０１１−２５２４８２号公報の図１及び図２に記載される「スロットル装置」の基本構成を採用することができる。タービン９の下流側の排気通路５には、排気を浄化するための排気触媒としての触媒コンバータ１５が設けられる。

エンジン１には、燃焼室１６に燃料を噴射供給するためのインジェクタ２５が設けられる。インジェクタ２５には、燃料タンク（図示略）から燃料が供給されるようになっている。また、エンジン１には、各気筒に対応して点火プラグ２９が設けられる。各点火プラグ２９は、イグナイタ３０から出力される高電圧を受けて点火動作する。各点火プラグ２９の点火時期は、イグナイタ３０による高電圧の出力タイミングにより決定される。点火プラグ２９とイグナイタ３０により点火装置が構成される。

この実施形態において、大量ＥＧＲを実現するための低圧ループ式のＥＧＲ装置は、エンジン１の燃焼室１６から排気通路５へ排出される排気の一部を吸気通路３へ流して燃焼室１６へ還流させる排気還流通路（ＥＧＲ通路）１７と、ＥＧＲ通路１７における排気流量（ＥＧＲ流量）を調節するためにＥＧＲ通路１７に設けられた排気還流弁（ＥＧＲ弁）１８とを備える。ＥＧＲ通路１７は、触媒コンバータ１５より下流の排気通路５と、コンプレッサ８より上流の吸気通路３との間に設けられる。すなわち、排気通路５を流れる排気の一部をＥＧＲガスとしてＥＧＲ通路１７を通じて吸気通路３へ流して燃焼室１６へ還流させるために、ＥＧＲ通路１７の出口１７ａが、コンプレッサ８より上流の吸気通路３に接続される。また、ＥＧＲ通路１７の入口１７ｂは、触媒コンバータ１５より下流の排気通路５に接続される。

ＥＧＲ通路１７には、同通路１７を流れるＥＧＲガスを冷却するためのＥＧＲクーラ２０が設けられる。この実施形態で、ＥＧＲ弁１８は、ＥＧＲクーラ２０より下流のＥＧＲ通路１７に配置される。

図１に示すように、ＥＧＲ弁１８は、ポペット弁として、かつ、電動弁として構成される。すなわち、ＥＧＲ弁１８は、ステップモータ３１により駆動される弁体３２を備える。弁体３２は、略円錐形状をなし、ＥＧＲ通路１７に設けられた弁座３３に着座可能に設けられる。ステップモータ３１は直進的に往復運動（ストローク運動）可能に構成された出力軸３４を備え、その出力軸３４の先端に弁体３２が固定される。出力軸３４は軸受３５を介してＥＧＲ通路１７を構成するハウジングに支持される。そして、ステップモータ３１の出力軸３４をストローク運動させることにより、弁座３３に対する弁体３２の開度が調節されるようになっている。ＥＧＲ弁１８の出力軸３４は、弁体３２が弁座３３に着座する全閉状態から、弁体３２が軸受３５に当接する全開状態までの間で所定のストロークだけストローク運動可能に設けられる。この実施形態では、大量ＥＧＲを実現するために、従前の技術に比べて弁座３３の開口面積が拡大されている。それに合わせて、弁体３２が大型化されている。このＥＧＲ弁１８の構成として、例えば、特開２０１０−２７５９４１号公報の図１に記載された「ＥＧＲバルブ」の基本構成を採用することができる。

この実施形態のＥＧＲ装置には、新気導入装置が設けられる。図１に示すように、新気導入装置は、大気側から電子スロットル装置１４（スロットル弁２１）より下流の吸気通路３へ新気を導入するための新気導入通路４１と、新気導入通路４１を流れる新気量を調節するための電動式の新気導入弁４２とを含む。新気導入通路４１は、その入口４１ａがエアフローメータ５０より下流であってＥＧＲ通路１７の出口１７ａより上流の吸気通路３に接続され、その出口４１ｂが電子スロットル装置１４より下流の吸気通路３に接続される。新気導入弁４２の開度が調節されることにより、スロットル弁２１より下流の吸気通路３へ新気導入通路４１から流れる新気の量が調節される。

ここで、エンジン１の減速運転時にＥＧＲ弁１８を全閉にしても、ＥＧＲ通路１７の出口１７ａから電子スロットル装置１４までの吸気通路３の経路が比較的長いことから、そこにＥＧＲガスが残留することがある。この残留ＥＧＲガスが燃焼室１６に流れ込むと、エンジン１が失火を起こすおそれがある。そこで、この実施形態では、エンジン１の減速運転時に、スロットル弁２１より下流の吸気通路３へ流れる残留ＥＧＲガスを希釈して燃焼室１６のＥＧＲ率を減衰させるために、新気導入弁４２を開いて、スロットル弁２１より下流の吸気通路３へ新気を導入するようになっている。

図１に示すように、新気導入弁４２に隣接して、新気導入弁４２より下流における新気導入通路４１には、吸気の逆流を防止する逆止弁４３が設けられる。図２に、新気導入弁４２が微小開弁した状態における新気導入通路４１、新気導入弁４２及び逆止弁４３を断面図により示す。図３に、新気導入弁４２が全開した状態における新気導入通路４１、新気導入弁４２及び逆止弁４３を断面図により示す。この実施形態で、新気導入弁４２は、全閉状態と全開状態との間で開度が連続的に可変に構成される。新気導入弁４２は、弁体５１が弁座５２の座面から直角方向へ移動するポペット弁として、また、弁体５１をアクチュエータとしてのステップモータ５３により駆動させる電動弁として構成される。ステップモータ５３は、ネジリードにより軸線方向へストローク運動可能に構成される出力軸５４を含む。弁体５１は弾丸形をなし出力軸５４の先端に固定される。弁体５１とステップモータ５３との間にはアシストスプリング５５が設けられる。このアシストスプリング５５は、弁体５１を弁座５２へ向けて押圧するように設けられる。すなわち、アシストスプリング５５は、弁体５１が弁座５２へ向かう方向（閉弁方向）へ弁体５１を付勢するようになっている。従って、図２に示す状態から図３に示す状態へ弁体５１を移動させる、すなわち新気導入弁５２を開弁するためには、ステップモータ５３は、アシストスプリング５５の付勢力に抗して出力軸５４を移動させることになる。図２、図３において、新気導入弁４２は、その弁体５１が弁座５２へ向かう方向が新気導入通路４１における新気の流れの方向に対向するように新気導入通路４１に対して設置される。ここで、新気導入通路４１は、その一部が直角に曲がり、新気導入弁４２は、その曲がり部分にて弁体５１の先が新気導入通路４１の上流側へ向く状態で配置される。

ここで、図２において、新気導入通路４１を矢印Ｆ１の方向へ新気（大気）が流れるとき、新気導入弁４２の弁体５１には、新気の流れにより弁体５１を開く方向へ新気（大気）の力が作用する。従って、弁体５１を弁座５２へ向けて移動させるためには、すなわち新気導入弁４２を閉弁させるためには、この新気（大気）の流れの力（吸気負圧の力でもある）に対抗する推力がステップモータ５３に要求されることになる。

図２、図３に示すように、逆止弁４３は新気導入通路４１を構成する配管５６の内部に斜めに配置される。この実施形態で、逆止弁４３はリードバルブとして構成される。リードバルブは、ワンウェイバルブの一種であり、弾力のある薄板の一端部を固定して一方向へのみ開く構造を有する。すなわち、逆止弁４３は、基板６１と、屈曲した板状のガイド６２と、弾力のある薄板状の弁片６３とを含む。図４に、逆止弁４３を一部破断して正面図により示す。図５に、ガイド６２を平面図により示す。図６に、逆止弁４３を分解した断面図により示す。図４、図６に示すように、基板６１は平板状をなし、その中央に弁孔６１ａが形成される。ガイド６２は、その基部がネジ６４により基板６１に締め付けられて固定され、その先側の部分が基板６１から離れるように湾曲して形成される。図５に示すように、ガイド６２は先側の部分は二股に分かれて形成される。薄板状の弁片６３は、その基部が基板６１とガイド６２との間に挟まれて固定され、その先側の部分が基板６１の表面とガイド６２の内面とに当接可能に配置される。図５に示すように、弁片６３は先側の部分も二股に分かれて形成される。

従って、逆止弁４３は、新気の流れを許容するときは、図４に実線で示すように、スロットル弁２１より下流の吸気通路３で発生する吸気負圧を受けて弁片６３がガイド６２へ近付く方向へ変位し、弁孔６１ａが開くことになる。一方、逆止弁４３は、吸気の逆流を阻止するときは、図４に２点鎖線で示すように、スロットル弁２１より下流の吸気通路３に作用する過給圧を受けて弁片６３が基板６１に当接するように変位し、弁孔６１ａが閉じることになる。

以上説明したこの実施形態における新気導入装置によれば、新気導入弁４２より下流における新気導入通路４１に逆止弁４３が設けられるので、過給機７が作動する過給時には、その過給圧が吸気通路３から新気導入通路４１の出口４１ｂを通じて逆止弁４３に作用して、逆止弁４３の弁片６３により弁孔６１ａが閉じる。このため、過給圧が逆止弁４３により遮断されて新気導入弁４２の弁体５１に作用しなくなり、その弁体５１の前後差圧がなくなり、弁体５１にかかる負荷がなくなる。この結果、過給時に新気導入弁４２のステップモータ５３にかかる負荷を小さくすることができ、その分だけステップモータ５３に要求される推力を低減することができる。これにより、ステップモータ５３の信頼性を向上させることができ、ステップモータ５３を高出力化するために大型化する必要がなくなる。この結果、新気導入弁４２の大型化とコストアップを抑えることができ、新気導入弁４２の信頼性を向上させることができる。

一方で、エンジン１の運転時であって過給機７が作動しない非過給時（負圧時）には、吸気通路３で発生する吸気負圧が新気導入通路４１の出口４１ｂから逆止弁４３に作用し、逆止弁４３の弁片６３により弁孔６１ａが開くことになる。このとき、新気導入弁４２を開弁することにより、新気導入通路４１をエアフローメータ５０の側から新気が流れ、その新気がスロットル弁２１より下流の吸気通路３へ導入される。ここで、新気は、新気導入弁４２の弁体５１が弁座５２へ向かう方向（閉弁方向）と逆向きに流れるので、弁体５１には閉弁方向と逆向きに新気の流れの力（吸気負圧の力でもある）が作用し、その流れの力がステップモータ５３に負荷として作用することになる。ここで、新気導入弁４２には、弁体５１を弁座５２へ向けて押圧するアシストスプリング５５が設けられるので、そのアシストスプリング５５の付勢力の分だけステップモータ５３にかかる負荷が低減される。このため、非過給時（吸気負圧発生時）には、ステップモータ５３にかかる負荷を小さくすることができ、その分だけステップモータ５３に要求される推力を低減することができる。この意味でステップモータ５３の信頼性を向上させることができ、新気導入弁４３の信頼性を更に向上させることができる。

図７に、本実施形態に係り、負圧時（非過給時）と過給時におけるステップモータ５３にかかる力の関係を模式図により示す。図８に、比較例に係り、逆止弁４３を設けない場合の過給時におけるステップモータ５３にかかる力の関係を模式図により示す。この実施形態では、図７の上段に示すように、負圧時には、エアフローメータ５０の側からスロットル弁２１より下流の吸気通路３へ向けて新気（大気）が流れることから、ステップモータ５３には、アシストスプリング５５の付勢力（スプリング力）ＦＳとは逆向きに、弁体５１が受ける大気（新気）の流れの力ＦＶが作用する。従って、大気（新気）の流れの力ＦＶとスプリング力ＦＳとの差が、新気導入弁４２を閉弁するためにステップモータ５３に要求される推力（モータ推力）ＦＭとなる。

一方、この実施形態では、図７の下段に示すように、過給時には、逆止弁４３により過給圧が遮断されるので、新気導入弁４２の弁体５１に過給圧が作用しなくなる。このため、ステップモータ５３には、スプリング力ＦＳがかかるだけとなる。従って、この状態では、新気導入弁４２を開弁するためにステップモータ５３に要求されるモータ推力ＦＭは、スプリング力ＦＳと同じ大きさの逆向きの力だけとなる。また、新気導入弁４２を閉弁状態に維持するためにステップモータ５３にはモータ推力ＦＭが要求されない。このため、過給時には、ステップモータ５３に要求されるモータ推力ＦＭを大幅に低減できることがわかる。

これに対し、図８に示すように、逆止弁４３を設けない場合の過給時には、過給により吸気が逆流するので、ステップモータ５３には、スプリング力ＦＳと同じ向きに、弁体５１が受ける吸気の逆流の力（過給圧の力でもある。）ＦＶが作用する。従って、吸気の逆流の力ＦＶとスプリング力ＦＳとの和が、新気導入弁４２を開弁するためにステップモータ５３に要求されるモータ推力ＦＭとなる。この点、図７の下段と図８を比較することにより、本実施形態では、過給時に新気導入弁４２を開弁するためのモータ推力ＦＭを大幅に低減できることがわかる。

この実施形態では、逆止弁４３がリードバルブであることから、逆止弁４３が比較的小さな圧力差でも動作することになる。このため、逆止弁４３を高速動作に追従させることができ、エンジン１の運転が負圧時から過給時に切り替わるときには、逆止弁４３を速やかに閉弁することができ、新気導入通路４１への吸気の逆流を速やかに遮断することができる。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の過給機付きエンジンの排気還流装置における新気導入装置を具体化した第２実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。

なお、以下の実施形態において第１実施形態と同等の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略し、異なった点を中心に説明する。

図９に、この実施形態の新気導入装置を構成するアッセンブリ７１を断面図により示す。このアッセンブリ７１は、新気導入通路４１の一部を構成する通路４１Ａを内部に有するケーシング７２と、そのケーシング７２に組み付けられた新気導入弁４２とを備える。ケーシング７２は、新気導入弁４２が取り付けられる第１の台座７２ａと、逆止弁４３が取り付けられる第２の台座７２ｂと、エアフローメータ５０の側（上流側）の配管（図示略）に接続される上流側管継手７２ｃと、スロットル弁２１より下流の吸気通路３の側（下流側）の配管（図示略）に接続される下流側管継手７２ｄとを含む。上流側管継手７２ｃと下流側管継手７２ｄは互いに直角をなすように配置される。ケーシング７２の内部の通路４１Ａは、二段に折れ曲がるように形成される。上流側管継手７２ｃの基部近傍には、新気導入弁４２の弁体５１に対応する弁座５２が形成される。第１の台座７２ａに取り付けられた新気導入弁４２の弁体５１は、弁座５２へ向けて、すなわち上流側管継手７２ｃが伸びる方向へ向けて往復動可能に設けられる。第２の台座７２ｂは、下流側管継手７２ｄと第１の台座７２ａとの間に配置される。第２の台座７２ｂの座面は、上記した弁座５２と平行をなすように形成され、その中央には、逆止弁４３の弁孔６１ａに整合する座孔７２ｅが形成される。逆止弁４３は、第２の台座７２ｂに対してネジ６４により締め付け固定される。

以上説明したようにこの実施形態では、前記第１実施形態の作用効果に加え次のような作用効果を有する。すなわち、新気導入通路４１の一部を構成する通路４１Ａを含むケーシング７２、新気導入弁４２及び逆止弁４３がアッセンブリ７１として一体的に組み付けられる。従って、既存のエンジンシステムに対する新気導入弁４２及び逆止弁４３の組み付けが容易となり、既存のエンジンシステムに対する本発明の新気導入装置の実施を容易なものにすることができる。

なお、この発明は前記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で以下のように実施することができる。

前記各実施形態では、新気導入弁４２より下流の新気導入通路４１に逆止弁４３を設けたが、新気導入弁より上流の新気導入通路に逆止弁を設けるように構成してもよい。

この発明は、自動車用のガソリンエンジン又はディーゼルエンジンに利用することができる。

１ エンジン
３ 吸気通路
５ 排気通路
７ 過給機
８ コンプレッサ
９ タービン
１０ 回転軸
１４ 電子スロットル装置（吸気量調節弁）
１６ 燃焼室
１７ ＥＧＲ通路
１７ａ 出口
１７ｂ 入口
１８ ＥＧＲ弁
２１ スロットル弁
４１ 新気導入通路
４１Ａ 通路
４２ 新気導入弁
４３ 逆止弁
５１ 弁体
５２ 弁座
５３ ステップモータ（アクチュエータ）
５５ アシストスプリング
６３ 弁片

Claims (3)

1. 過給機付きエンジンの排気還流装置における新気導入装置であって、
   前記エンジンは、吸気通路と、排気通路とを含み、前記吸気通路には、同通路を流れる吸気量を調節するための吸気量調節弁が設けられ、
   前記過給機は、前記吸気量調節弁より上流の前記吸気通路に配置されたコンプレッサと、前記排気通路に配置されたタービンと、前記コンプレッサと前記タービンを一体回転可能に連結する回転軸とを含み、
   前記排気還流装置は、前記エンジンの燃焼室から前記排気通路へ排出される排気の一部を排気還流ガスとして前記吸気通路へ流して前記燃焼室へ還流させる排気還流通路と、前記排気還流通路における排気還流ガスの流れを調節するための排気還流弁とを含み、
   前記排気還流通路は、その入口が前記タービンより下流の前記排気通路に接続され、その出口が前記コンプレッサより上流の前記吸気通路に接続され、
   前記新気導入装置は、大気側から前記吸気量調節弁より下流の前記吸気通路へ新気を導入するための新気導入通路と、前記新気導入通路を流れる新気量を調節するための新気導入弁とを含み、前記新気導入弁より上流又は下流における前記新気導入通路に吸気の逆流を防止する逆止弁を設けた
   ことを特徴とする過給機付きエンジンの排気還流装置における新気導入装置。
2. 前記新気導入弁は、弁体が弁座の座面から直角方向へ移動するポペット弁として、また、前記弁体をアクチュエータにより駆動させる電動弁として構成され、前記弁体を前記弁座へ向けて押圧するアシストスプリングを含み、
   前記弁体が前記弁座へ向かう方向が前記新気導入通路における新気の流れの方向に対向するように前記新気導入通路に対して前記新気導入弁を設置した
   ことを特徴とする請求項１に記載の過給機付きエンジンの排気還流装置における新気導入装置。
3. 前記逆止弁は、弾力のある薄板の一端部を固定して一方向へのみ開くようにしたリードバルブであることを特徴とする請求項１又は２に記載の過給機付きエンジンの排気還流装置における新気導入装置。

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