JP3291644B2 - 排気ガス還流装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の吸気通
路に配置されて、吸気絞り弁（スロットルバルブとも言
う）と、排気ガスを再循環させる還流制御弁（ＥＧＲバ
ルブとも言う）と、を備えた排気ガス還流装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の排気ガス還流装置では、
内燃機関への吸気通路に、吸気絞り弁と還流制御弁とが
配設され、図７に示すような構成であった（特開平３−
２３３３７号公報等参照）。

【０００３】吸気絞り弁１０は、弁軸１２の回動によ
り、弁軸１２に保持されて吸気通路１内に配置された弁
体１１によって、吸気通路１を開閉するように構成され
ていた。

【０００４】還流制御弁２０は、弁軸２２の軸方向への
移動により、弁軸２２の先端に保持された弁体２１によ
って、排気ガス還流路に連通されて吸気通路１に開口す
る還流口３０を開閉操作して、排気ガスＧを再循環させ
るように構成されていた。また、還流制御弁２０は、吸
気絞り弁１０の吸気Ａの流れの下流側（Ｌ＝９０mm）に
配置されていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の排気ガ
ス還流装置Ｍ０では、吸気絞り弁１０の弁軸１２が鉛直
方向に配置され、還流制御弁２０の弁軸２２が水平方向
に配置されて、相互の弁軸１２・２２が直交方向に配設
されていた。すなわち、還流制御弁２０の還流口３０
が、吸気通路１における吸気絞り弁１０の弁軸１２の直
交方向に配設されることとなっていた。

【０００６】このような場合には、還流口３０が、吸気
絞り弁１０と接近して配置されると、つぎのような課題
が生じていた。

【０００７】すなわち、例えば、吸気Ａの流れの遅い内
燃機関のアイドル回転時では、弁体１１を通過する吸気
Ａの挙動は、図８〜１１に示すように、吸気絞り弁１０
を通過した直後では、弁軸１２の両端付近に渦流の中心
を設けて、２つの渦流が相互に衝突し合うこととなり、
吸気絞り弁１０から離れるにしたがって、それらの渦輪
が小さくなっていた。なお、図８は、吸気絞り弁１０か
ら２０mm下流（Ｌ＝２０mm）の位置での吸気Ａの流れを
示す図であり、図９は、吸気絞り弁１０から４６mm下流
（Ｌ＝４６mm）の位置での吸気Ａの流れを示す図であ
り、図１０は、吸気絞り弁１０から７３mm下流（Ｌ＝７
３mm）の位置での吸気Ａの流れを示す図であり、図１１
は、吸気絞り弁１０から１００mm下流（Ｌ＝１００mm）
の位置での吸気Ａの流れを示す図である。

【０００８】そのため、還流口３０が、吸気通路１にお
ける吸気絞り弁１０の弁軸１２の直交方向に配設されて
いれば、吸気絞り弁１０からある程度離れた位置（９０
mm程度）に配置されていても、吸気Ａの２つの渦流の衝
突し合う渦輪の略接線上に配置されることとなって、還
流口３０が還流制御弁２０の弁体２１により開口されて
いても、排気ガスＧの吸気通路１への流入が、吸気Ａに
おける弁軸２２の軸方向に沿う流れと衝突して、円滑に
行なわれず、排気ガスＧが、吸気通路１の末端に配置さ
れた内燃機関の複数の気筒へ均等に分配されず、排気ガ
スＧの分配にバラツキを生じてさせていた。また、逆流
も生じて、吸気絞り弁１０の弁体１１にススを付着させ
てしまう場合もあった。

【０００９】なお、還流口３０を、吸気Ａの２つの渦流
の衝突し合う渦輪の略接線上の反対側に配置させても、
同様であった。

【００１０】この解決のため、吸気絞り弁１０を経た吸
気Ａの渦流の影響が低下している吸気絞り弁１０からさ
らに離れた下流位置（Ｌ＝１００mm以上）に、還流制御
弁２０を配設させることが考えられる。

【００１１】しかし、還流制御弁２０を吸気絞り弁１０
から離れた位置に配置させる場合には、吸気絞り弁１０
と還流制御弁２０との間の吸気通路１が長く必要となる
ため、排気ガス還流装置Ｍ０の占めるスペースが大きく
必要となってしまう。

【００１２】本発明は、上述の課題を解決するものであ
り、還流制御弁を吸気絞り弁に接近して配置させるよう
にコンパクトにしても、排気ガスの分配特性を向上させ
ることができる排気ガス還流装置を提供することを目的
とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明に係る排気ガス還
流装置は、内燃機関への吸気通路に配置されて、弁軸の
回動により、該弁軸に保持されて前記吸気通路内に配置
された弁体で、前記吸気通路を開閉する吸気絞り弁と、
弁軸の軸方向への移動により、該弁軸の先端に保持され
た弁体で、排気ガス還流路に連通されて前記吸気通路に
開口する還流口を開閉操作して、排気ガスを再循環させ
る還流制御弁と、を備え、前記還流制御弁が前記吸気絞
り弁の下流側に配置されている排気ガス還流装置であっ
て、前記吸気絞り弁の弁軸と前記還流制御弁の弁軸とが
平行として、前記還流口が、前記吸気通路における前記
吸気絞り弁の弁軸の端部側の部位に配設されていること
を特徴とする。前記吸気絞り弁の弁軸は、水平方向に配
設させることが望ましい。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
に基づいて説明する。

【００１５】実施形態の排気ガス還流装置Ｍ１は、図１
〜３に示すように、内燃機関への吸気通路１の一部を構
成する貫通孔８ａを備えた筒状のボディ８に、吸気絞り
弁１０と還流制御弁２０とを配設させて一体的に構成さ
れている。

【００１６】吸気絞り弁１０は、従来と同様に、ボディ
８の吸気通路１（貫通孔８ａ）を開閉可能な円板状の弁
体１１を弁軸１２に保持させて構成されている。弁軸１
２は、ニードルべアリング等の軸受１３に両端を支持さ
せるとともに、図示しない端部にアクセルワイヤを接続
させ、他端側にスロットルバルブ開度センサ１４を接続
させている。そして、実施形態の弁軸１２は、水平方向
に配設されている。

【００１７】還流制御弁２０は、還流口３０を開閉可能
な弁体２１を先端に配置させた弁軸２２が、軸受２３に
よって吸気絞り弁１０の弁軸１２と平行として支持さ
れ、他端に連結されたダイアフラム式のアクチュエータ
２４により、軸方向に移動するように構成されている。

【００１８】アクチュエータ２４は、ケース２５、ダイ
アフラム２６、ばね２７等を備えて構成され、ダイアフ
ラム２６に弁軸２２が連結されている。ケース２５とダ
イヤフラム２６とで囲まれた部位が負圧室２８となり、
この負圧室２８のニップル２９は、図示しない負圧源と
接続されている。なお、このアクチュエータ２４は、負
圧室２８がエンジンＥからの熱の影響を受けないよう
に、吸気通路１を間にして、エンジンＥから離れた反対
側に配置されている（図３参照）。

【００１９】還流口３０は、吸気通路１のエンジンＥ側
で、ステンレス等の円筒状の連通管３１をボディ８に接
合させ、その連通管３１の吸気通路１に突出した先端側
に、配設されている。連通管３１の他端は、集合排気管
５と接続された排気ガス還流路３に連通されている。

【００２０】そして、実施形態の場合、還流制御弁２０
の配置位置は、吸気絞り弁１０の配置位置から、Ｌ＝７
０mmの位置に配置されている。

【００２１】実施形態の排気ガス還流装置Ｍ０の作動態
様について説明すると、エンジンＥの運転状態に応じ
て、吸気絞り弁１０の弁軸１２が回動して、弁体１１が
吸気通路１を開閉する。また、還流制御弁２０の負圧室
２８に負圧が作用して、弁体２１が還流口３０を開閉す
る。

【００２２】そのため、排気ガス還流路３からの排気ガ
スＧが、還流口３０から流入し、吸気Ａと混合され、エ
ンジンＥの各気筒に分配されることとなる。

【００２３】この時、実施形態の排気ガス還流装置Ｍ１
では、エンジンＥのアイドル回転時、吸気絞り弁１０の
弁体１１を通過する吸気Ａは、吸気絞り弁１０の弁軸１
２の両端付近に中心を設けた２つの渦流となって下流に
流れるが（実施形態では弁軸１２を水平方向に配設させ
ているものの、吸気Ａの挙動は、弁軸１２に対しては、
図８〜１１に示すと同様となる）、その一方の渦流にお
ける他方の渦流から離れた部位に、すなわち、吸気Ａの
その一方の渦流の渦輪外周の部位に、還流口３０が配設
されているため、吸気Ａにおける弁軸２２の軸方向に沿
う流れと衝突せずに、還流口３０から排気ガスＧが円滑
に吸気通路１に流入されて、吸気Ａと排気ガスＧとの混
合が円滑に行なわれる。

【００２４】したがって、実施形態の排気ガス還流装置
Ｍ１では、吸気絞り弁１０に接近して還流制御弁２０を
配置させるように（Ｌ＝９０mmからＬ＝７０mmと接近さ
せるように）、コンパクトにしても、エンジンＥの各気
筒への排気ガスＧの分配性能を向上させることができ
る。また、吸気Ａにおける弁軸２２の軸方向に沿う流れ
と衝突せずに、還流口３０から円滑に吸気通路１に排気
ガスＧを流入させることができることから、吸気絞り弁
１０の弁体１１へのススの付着も防止することができ
る。

【００２５】ちなみに、実施形態と従来例との分配性能
を比較したグラフ図を図４・５に示す。これらのグラフ
図からも解るように、実施形態のものは、アイドル回転
時のみならず、それ以外の場合でも、還流口３０の配置
位置が吸気絞り弁１０に接近していても、分配性能を向
上させていることが解る。

【００２６】さらに、実施形態の排気ガス還流装置Ｍ１
では、吸気絞り弁１０の弁軸１２を水平方向に配置させ
ており、弁軸１２の両端で、弁体１１を含めた弁軸１２
の重量を均等に支持することができるため、弁軸１２を
鉛直方向に配置させる場合に比べて、弁軸１２の摩耗を
両端で均等にすることができ、吸気絞り弁１１の耐久性
を向上させることができる。

【００２７】なお、実施形態では、還流口３０の配置位
置を吸気絞り弁１０から７０mmの位置（Ｌ＝７０mm）に
した場合を説明したが、還流口３０の配置位置は、さら
に吸気絞り弁１０に接近させて、弁体１１と干渉しない
Ｌ＝６０mm程度まで接近させても良い。

【００２８】さらに、実施形態では、還流口３０を、吸
気絞り弁１０の弁軸１２におけるスロットルバルブ開度
センサ１４の反対側の端部に配置させた場合を示した
が、アクチュエータ２４のエンジンＥの熱の影響が無け
れば、還流口３０を、吸気絞り弁１０の弁軸１２におけ
るスロットルバルブ開度センサ１４側の端部に配置させ
ても良い。

【００２９】また、実施形態では、図２に示すように、
吸気通路１（貫通孔８ａ）の軸方向で、重なるように、
吸気絞り弁１０の弁軸１２と還流制御弁２０の弁軸２２
とを平行にした場合を示したが、図６に示すように、若
干偏心させるようにずらして両者の弁軸１２・２２を平
行に配置させても良い。

【００３０】さらに、実施形態では、排気ガス還流装置
Ｍ１として、１つのボディ８内に吸気絞り弁１０と還流
制御弁２０とを配置させたものを示したが、それぞれの
弁１０・２０を別々のボディに配置させて、両者のボデ
ィを結合させるようにしても良い。

【００３１】

【発明の効果】本発明の排気ガス還流装置では、吸気絞
り弁の弁軸と還流制御弁の弁軸とが平行として、還流口
が、吸気通路における吸気絞り弁の弁軸の端部側の部位
に配設されている。

【００３２】そのため、吸気絞り弁の弁体を通過する吸
気は、吸気絞り弁の弁軸の両端付近に中心を設けた２つ
の渦流となって下流に流れるが、その一方の渦流におけ
る他方の渦流から離れた部位に、すなわち、吸気のその
一方の渦流の渦輪外周の部位に、還流口が配設されるた
め、還流口が吸気絞り弁に接近して配置されても、吸気
における還流制御弁の弁軸の軸方向に沿う流れと衝突せ
ずに、還流口から排気ガスが円滑に吸気通路に流入され
て、吸気と排気ガスとの混合が円滑に行なわれる。

【００３３】したがって、本発明に係る排気ガス還流装
置では、吸気絞り弁に接近して還流制御弁を配置させる
ように、コンパクトにしても、内燃機関の各気筒への排
気ガスの分配性能を向上させることができる。また、吸
気における還流制御弁の弁軸の軸方向に沿う流れと衝突
せずに、還流口から円滑に吸気通路に排気ガスを流入さ
せることができることから、吸気絞り弁の弁体へのスス
の付着も防止することができる。

【００３４】そして、吸気絞り弁の弁軸を水平方向に配
置させる場合には、弁軸の両端で、弁体を含めた弁軸の
重量を均等に支持することができるため、弁軸を鉛直方
向に配置させる場合に比べて、弁軸の摩耗を両端で均等
にすることができ、吸気絞り弁の耐久性を向上させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の排気ガス還流装置の横断
面図である。

【図２】同実施形態の排気ガス還流装置の正面図であ
り、図１のII方向から見た状態における吸気絞り弁の全
開状態を示す図である。

【図３】同実施形態の使用態様を示す概略平面図であ
る。

【図４】同実施形態と従来例との分配性能を比較したグ
ラフ図である。

【図５】回転数を変えた場合の同実施形態と従来例との
分配性能を比較したグラフ図である。

【図６】他の実施形態の正面図であり、吸気絞り弁の全
開状態を示す図である。

【図７】従来例を示す横断面図である。

【図８】吸気絞り弁を通過した吸気の状態を示す図であ
る。

【図９】吸気絞り弁を通過した吸気の状態を示す図であ
り、図８より離れた状態を示す。

【図１０】吸気絞り弁を通過した吸気の状態を示す図で
あり、図９より離れた状態を示す。

【図１１】吸気絞り弁を通過した吸気の状態を示す図で
あり、図１０より離れた状態を示す。

【符号の説明】

１…吸気通路、 ３…排気ガス還流路、 １０…吸気絞り弁、 １１…弁体、 １２…弁軸、 ２０…還流制御弁、 ２１…弁体、 ２２…弁軸、 ３０…還流口、 Ａ…吸気、 Ｇ…排気ガス、 Ｍ０・Ｍ１…排気ガス還流装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02M 25/07 580 F02D 9/10

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関への吸気通路に配置されて、 弁軸の回動により、該弁軸に保持されて前記吸気通路内
   に配置された弁体で、前記吸気通路を開閉する吸気絞り
   弁と、 弁軸の軸方向への移動により、該弁軸の先端に保持され
   た弁体で、排気ガス還流路に連通されて前記吸気通路に
   開口する還流口を開閉操作して、排気ガスを再循環させ
   る還流制御弁と、 を備え、 前記還流制御弁が前記吸気絞り弁の下流側に配置されて
   いる排気ガス還流装置であって、 前記吸気絞り弁の弁軸と前記還流制御弁の弁軸とが平行
   として、 前記還流口が、前記吸気通路における前記吸気絞り弁の
   弁軸の端部側の部位に配設されていることを特徴とする
   排気ガス還流装置。
2. 【請求項２】 前記吸気絞り弁の弁軸が水平方向に配設
   されていることを特徴とする請求項１記載の排気ガス還
   流装置。