JP4028430B2 - 排気ガス浄化装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、排気系に供給する2次空気の流通量を制御する制御用AIバルブと吸気系に再循環する排気ガスの流通量を制御する制御用EGRバルブとを備え、それぞれの配管路を簡素化して内燃機関の排気系に接続した排気ガス浄化装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
内燃機関の排気浄化システムとして、排気管の途上に設けられた3元触媒装置の上流側に2次空気を供給して、排気管内の大気汚染成分であるHC(炭化水素)やCO(一酸化炭素)を酸化させて排気ガスを浄化するエアーインジェクションシステムが知られている。また、排気ガスの一部を内燃機関の吸気系に再循環させることによって、内燃機関のシリンダ室内の燃焼温度を下げてNOx(窒素酸化物)の発生を抑制する排気再循環装置(EGR装置)が知られている。
【0003】
この種の排気浄化システムとして、内燃機関の排気系への取り付けに必要な部品点数や取り付け工数の削減を図ることを目的として、前記エアーインジェクションシステムに備えられるAIバルブと前記排気再循環装置に備えられるEGRバルブとを一体化した排気浄化用バルブ装置が開示されている(例えば、特許文献1参照)。
【0004】
図9に示されるように、この排気浄化用バルブ装置では、弁ハウジングにおいて、排気管10に接続される管路11の端部にポート12が設けられ、このポート12に連接させるようにEGRバルブ(EGRV)とAIバルブ(AIV)とを一体的に配設している。
【0005】
AIVには、負圧制御弁13を介して負圧を受け入れる負圧室14がダイヤフラム15によって形成され、このダイヤフラム15には弁通路16を開閉する弁体部17が設けられている。弁通路16にはエアーポンプ18に接続される入口ポート19と、管路11を介して排気管10に接続される出口ポート20とが形成され、出口ポート20にはリード弁21が逆流防止用に配設されている。そして、図示しない電子制御回路の制御に基づいて、負圧制御弁13を介して弁体部17の開度が制御され、エアーポンプ18から供給される圧力空気、すなわち2次空気が排気管10に供給される(図9中、破線矢印参照)。
【0006】
一方、EGRVには、負圧制御弁22を介して負圧を受け入れる負圧室23がダイヤフラム24によって形成され、このダイヤフラム24には、弁通路25とポート12の間を開閉する弁体26が設けられている。弁通路25は、管路27を介して吸気管28に接続されている。そして、図示しない電子制御回路において、内燃機関の回転数や吸入空気量等により最適なEGR量(EGR率)が算出され、この算出結果に基づいて負圧制御弁22を介して弁体26の開度が制御され、排気ガスが再循環される(図9中、実線矢印参照)。
【0007】
【特許文献1】
特開2002−256984号公報(段落[0012]、[0020]〜[0025]、図3)
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
前述した従来技術に係る排気浄化用バルブ装置では、排気管10に接続される管路11を共通化して部品点数の削減を図っているが、AIバルブとEGRバルブとが個別に設けられ、さらにこれらのバルブを駆動するための負圧制御弁13、22も個別に設けられており、該装置の部品点数が十分に削減されたとはいえず、依然として複雑な構成となっている。
【0009】
また、EGRバルブは、特に、4輪車に用いられる場合、耐熱性および排気ガス中のカーボン付着対策等のため高価な部材を用いており、かつ応答性および弁開度調節等の精密な制御が要求されることからより高価なものとなっている。
【0010】
さらに、最近の環境負荷低減の要求により、2輪車に対する排ガス規制がより厳しくなっており、このため、2輪車にも十分に適用可能な装置、すなわち小型かつ低コストな装置の開発が望まれている。
【0011】
本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、装置の構成を簡素化するとともに、小型かつ低コストで、排気ガスの浄化効率を向上させることが可能な排気ガス浄化装置を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項1に係る排気ガス浄化装置は、内燃機関の排気系に供給する2次空気の流通量を制御する制御用AIバルブと、前記排気系から前記内燃機関の吸気系に再循環する排気ガスの流通量を制御する制御用EGRバルブと、前記制御用AIバルブが配設される第1配管路および前記制御用EGRバルブが配設される第2配管路を、前記排気系に接続される第3配管路に集約し、かつ前記第1配管路および前記第2配管路と前記第3配管路とを連通させるマニホールド部と、を備え、前記マニホールド部は、前記第1配管路に接続される第1チェック弁および前記第2配管路に接続される第2チェック弁と、前記第1配管路に連通する第1ポート室および前記第2配管路に連通する第2ポート室および前記第3配管路に連通する第3ポート室とを有し、前記第1チェック弁と前記第2チェック弁とは、それぞれの流通方向が互いに逆向きになるように配置されたリード弁からなり、前記第1ポート室と前記第3ポート室は、第1隔壁部に形成された第1孔部によって連通される一方、前記第2ポート室と前記第3ポート室は、第2隔壁部に形成された第2孔部によって連通され、前記第1孔部は、前記第1チェック弁の開閉により連通または閉塞される一方、前記第2孔部は、前記第2チェック弁の開閉により連通または閉塞され、前記制御用AIバルブおよび前記制御用EGRバルブは、前記マニホールド部から前記2次空気の供給側に離間して配置されることを特徴とする。
【0013】
本発明の請求項1に係る排気ガス浄化装置によれば、制御用AIバルブが配設される第1配管路に接続される第1チェック弁のみならず、制御用EGRバルブが配設される第2配管路にも第2チェック弁を接続しているため、一方の配管路が他方の配管路に及ぼす影響を阻止することができる。すなわち、例えば、従来技術では共有化された管路によって2次空気に排気ガスが混在する可能性がある一方、排気ガス中に2次空気が混在すると、内燃機関内で燃焼された排気ガスの酸素濃度が正確に検出されないことがあり、このような2次空気用の第1配管路と排気ガス用の第2配管路とによる相互の影響をこの第2チェック弁によって阻止することができる。なお、排気系へ接続する配管路が1つに集約される第3配管路を設ける場合には、この影響がより大きくなるので、第2配管路に第2チェック弁を接続することで一層効果的になる。また、第2配管路に第2チェック弁を接続すると、制御用AIバルブが配設される第1配管路側の負圧による2次空気の吸引作用がより有効に働くため、2次空気による排気ガスの浄化効率を向上させることができる。
【0014】
さらに、制御用AIバルブおよび制御用EGRバルブの開動作のタイミングが重複するような場合でも、内燃機関の排気系による正圧または負圧の脈動に応じて第1および第2チェック弁が交互に開閉動作するので、該制御用AIバルブおよび制御用EGRバルブの高速応答性や精密な弁開度調節等の制御が不要となる。これにより、制御用AIバルブおよび制御用EGRバルブの構成を簡素化することができるとともに、これらを制御するための機構や動作指令等を簡単にすることができる。その結果、排気ガス浄化装置の小型化かつ低コスト化を図ることが可能となる。
【0015】
また、制御用AIバルブおよび制御用EGRバルブは、第1および第2チェック弁が設けられるマニホールド部から2次空気の供給側に離間して配置されているため、特に、制御用EGRバルブは、内燃機関から伝達される熱や排気ガスによる熱の影響を受け難くなるとともに、排気ガス中のカーボン付着等を第2チェック弁によって抑制することができる。その結果、制御用EGRバルブに耐熱性やカーボン付着対策等を施した高価な部材を用いる必要がないので、一層排気ガス浄化装置の低コスト化を図ることが可能となる。
【0016】
さらに、第1および第2チェック弁が設けられるマニホールド部から制御用AIバルブおよび制御用EGRバルブを離間して配置しているので、これらのバルブの形状やその選定、取り付け等の設計自由度が向上する。その結果、汎用バルブ等を用いることができるので、より一層排気ガス浄化装置の小型化かつ低コスト化を図ることが可能となる。
【0017】
この場合、応答性に優れるリード弁を採用するとともに、第3配管路に連通する第3ポート室の容積を十分に確保して、第1ポート室と第2ポート室の容積を可及的に小さくしている。その結果、内燃機関の排気系による正圧または負圧の脈動に対する応答性を向上させることが可能になり、排気ガスの浄化効率を向上させることができる。
【0018】
しかも、マニホールド部を第1〜第3ポート室に仕切り、それぞれ第1〜第3配管路に連通させているので、拡幅のリード弁も容易に取り付けることができる。また、第1〜第3配管路は、それぞれ第1〜第3ポート室の容積を考慮しなくともそれらの管路断面積を設定することが可能になるので、該第1〜第3配管路の管路断面積を可及的に小さくすることができる。
【0019】
さらに、本発明の請求項2に係る排気ガス浄化装置では、前記第1配管路および前記第2配管路は、前記マニホールド部から前記制御用AIバルブおよび前記制御用EGRバルブに向かって同一方向に延在するとともに、前記第1隔壁部または前記第2隔壁部のいずれか一方は、前記第1配管路および前記第2配管路の延在する方向に直交するとともに、前記第1隔壁部と前記第2隔壁部は互いに直交して配置される。これにより、マニホールド部内において、第3ポート室に対して第1チェック弁および第2チェック弁の開閉により、それぞれ連通または閉塞される第1ポート室および第2ポート室を効率的に配置することができる。その結果、排気ガス浄化装置を小型化することが可能となる。
【0020】
また、本発明の請求項3に係る排気ガス浄化装置では、前記第1配管路および前記第2配管路は、前記マニホールド部から前記制御用AIバルブおよび前記制御用EGRバルブに向かって同一方向に延在するとともに、前記第1隔壁部および前記第2隔壁部は、互いに交差する方向に傾斜して配置される。これにより、マニホールド部内において、第1ポート室および第2ポート室をより効率的に配置することができるとともに、該マニホールド部を、例えば、幅方向に小さくすることができる。その結果、排気ガス浄化装置をより一層小型化することが可能となる。
【0021】
さらに、本発明の請求項4に係る排気ガス浄化装置では、前記第3配管路は、前記内燃機関の内部において前記排気系に接続される。このように、内燃機関の内部、例えば、シリンダ室により近い排気系に第3配管路を接続することで、内燃機関による正圧または負圧の脈動をより確実に得ることができる。その結果、内燃機関の正圧による排気ガスの再循環作用および負圧による2次空気の吸引作用がより有効に働くので、排気系における排気ガスの浄化効率をより一層向上させることができる。また、第3配管路を内燃機関の内部、例えば、シリンダヘッドにおいて接続する場合には、該シリンダヘッド内に第3配管路を容易に形成することができるので、内燃機関の外部、例えば、管状のパイプ等に接続する場合に比較して簡単に接続することができる。しかも、特に、2輪車用の単気筒内燃機関の場合には、排気系が1つの配管路で構成されるためより一層効果的である。
【0024】
さらに、制御用AIバルブおよび制御用EGRバルブの開動作のタイミングが重複するような場合でも、内燃機関の排気系による正圧または負圧の脈動に応じて第1および第2チェック弁が交互に開閉動作するので、該制御用AIバルブおよび制御用EGRバルブの高速応答性や精密な弁開度調節等の制御が不要となる。これにより、制御用AIバルブおよび制御用EGRバルブの構成を簡素化することができるとともに、これらを制御するための機構や動作指令等を簡単にすることができる。その結果、排気ガス浄化装置の小型化かつ低コスト化を図ることが可能となる。
【0025】
また、第1および第2チェック弁が、制御用AIバルブおよび制御用EGRバルブより排気系側に配設されているため、特に、制御用EGRバルブは、内燃機関から伝達される熱や排気ガスによる熱の影響を受け難くなるとともに、排気ガス中のカーボン付着等を第2チェック弁によって抑制することができる。その結果、制御用EGRバルブに耐熱性やカーボン付着対策等を施した高価な部材を用いる必要がないので、より一層排気ガス浄化装置の低コスト化を図ることが可能となる。
【0026】
さらに、第1配管路と第2配管路とによる相互の影響、例えば、従来技術では2次空気と排気ガスとが混在する可能性があり、排気系への配管路が1つに集約される場合には、この影響がより大きくなるが、第2配管路に第2チェック弁を接続することで相互の影響を阻止することができる。
【0027】
この場合、応答性に優れるリード弁を採用するとともに、内燃機関の排気系に接続される1つの配管路に連通する第3ポート室の容積を十分に確保して、第1ポート室と第2ポート室の容積を可及的に小さくしている。その結果、内燃機関の排気系による正圧または負圧の脈動に対する応答性を向上させることが可能になり、排気ガスの浄化効率を向上させることができる。
【0028】
しかも、マニホールド部を第1〜第3ポート室に仕切り、それぞれ3つの配管路に連通させているので、拡幅のリード弁も容易に取り付けることができる。また、マニホールド部に制御用AIバルブおよび前記制御用EGRバルブを連設することが可能になるので、第1配管路および第2配管路を簡素化することができ、より一層排気ガス浄化装置の小型化かつ低コスト化を図ることが可能になる。
【0031】
【発明の実施の形態】
本発明に係る排気ガス浄化装置について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【0032】
図1は、第1の実施形態に係る排気ガス浄化装置30が適用される内燃機関(以下、エンジンともいう)32の概略構成説明図である。
【0033】
排気ガス浄化装置30は、エンジン32の排気系33に供給する2次空気(酸化・希釈用空気)の流通量を制御するとともに、排気系33からエンジン32の吸気系35に再循環する排気ガスの流通量を制御する制御用バルブ機構34を備える。
【0034】
なお、排気系33は、エンジン32から排出される排気ガスを流通する排気管36と、排気管36の下流側に配設される触媒装置38とから構成される。一方、吸気系35は、1次空気(燃焼用空気)を取り入れるメインエアクリーナ40と、このメインエアクリーナ40から取り入れられた1次空気をエンジン32に流通する吸気管42と、吸気管42の途上に配設され、前記1次空気の流通量を調節するスロットルバルブ44とから構成される。
【0035】
制御用バルブ機構34は、サブエアクリーナ46から取り入れた2次空気を流通させる第1配管路48および前記メインエアクリーナ40に排気ガスを再循環する第2配管路50の途上に配設されている。第1配管路48および第2配管路50は、それぞれの一端がマニホールド部52に接続されている。また、第1配管路48および第2配管路50は、マニホールド部52から制御用バルブ機構34に向かって同一方向に延在している。従って、制御用バルブ機構34は、マニホールド部52から吸気系35側に離間して配置されることになる。
【0036】
マニホールド部52では、第1配管路48および第2配管路50を、1つの配管路である第3配管路54にそれぞれ連通するように集約して排気管36に接続している。なお、第3配管路54は、例えば、エンジン32のシリンダヘッド32aを貫通して、その内部において排気管36に接続される。このように構成することで、シリンダヘッド32a内に第3配管路54を容易に形成することができるため、エンジン32の外部において、例えば、管状のパイプ等により構成される排気管36に接続する場合に比較して簡単に接続することができる。しかも、特に、2輪車用の単気筒エンジンの場合には、排気管36が1本で構成されるためより一層効果的である。
【0037】
図2に示されるように、制御用バルブ機構34は、ソレノイド部34aと弁体34bとを備える。また、制御用バルブ機構34は、例えば、汎用の切換バルブ等から構成され、図示しないエンジンコンピュータ等の指令に基づいてソレノイド部34aを作動して、弁体34bの進退駆動を行う。弁体34bは、第1配管路48の開閉を制御する制御用AI(Air Injection)バルブとしての第1弁部56と、第2配管路50の開閉を制御する制御用EGR(Exhaust Gas Recirculation)バルブとしての第2弁部58とを有する。
【0038】
マニホールド部52は、第1配管路48に連通する第1ポート室60と、第2配管路50に連通する第2ポート室62と、第3配管路54に連通する第3ポート室64とを有する。第1ポート室60と第3ポート室64は、第1隔壁部51aに形成された第1孔部52aによって連通されており、第1リード弁(第1チェック弁)66の開閉により連通または閉塞される。一方、第2ポート室62と第3ポート室64は、第2隔壁部51bに形成された第2孔部52bによって連通されており、第2リード弁(第2チェック弁)68の開閉により連通または閉塞される。
【0039】
この場合、第1リード弁66と第2リード弁68とは、それぞれの流通方向(あるいは、流通を阻止するチェック方向)が互いに逆向きになるように配置される。すなわち、前記サブエアクリーナ46から取り入れられた2次空気は、第1リード弁66の開動作によって第1配管路48から第3配管路54へと流通する。一方、エンジン32の排気管36に排出された排気ガスは、第2リード弁68の開動作によって第3配管路54から第2配管路50へと流通する。その際、第1リード弁66と第2リード弁68は、一方が開動作するときは、他方は閉動作され、逆止弁として機能する。
【0040】
次に、このように構成される排気ガス浄化装置30の動作について説明する。
【0041】
先ず、エンジン32が始動された後、暖機するまでは、前記エンジンコンピュータの指令に基づいて制御用バルブ機構34のソレノイド部34aが作動される。この場合、弁体34bが、図2中、下方側に駆動され、第1弁部56が開動作して第1配管路48を連通状態にする。このとき、第2配管路50は、第2弁部58によって閉塞されている。
【0042】
そして、エンジン32の排気管36による負圧の脈動に応じて第1リード弁66が開動作し、サブエアクリーナ46を介して取り入れられた2次空気が、第1配管路48、マニホールド部52および第3配管路54を介して排気管36に供給される。これにより、排気管36に排出された排気ガス中のHC(炭化水素)やCO(一酸化炭素)が酸化され、排気ガスの浄化が行われる。なお、このとき、第2配管路50は第2弁部58によって閉塞されているため、第2リード弁68が開動作することはない。
【0043】
一方、エンジン32が暖機状態になると、前記エンジンコンピュータの指令に基づいて制御用バルブ機構34のソレノイド部34aが前記とは逆方向に作動され、弁体34bの第2弁部58が開動作して第2配管路50を連通状態にする。このとき、第1配管路48は、第1弁部56によって閉塞されている(図2参照)。
【0044】
そして、排気管36における触媒装置38の上流側に配設される図示しないO2センサ(酸素濃度検出器)による検出結果や、エンジン32の回転数および吸入空気量等に基づいて、前記エンジンコンピュータがエンジン32に供給する吸気ガスを制御する。すなわち、前記エンジンコンピュータは、理論空燃比に基づいて図示しない燃料噴射装置に指令を送出し、前記吸気ガスの空燃比が制御される。その際、排気管36に排出された排気ガスの正圧の脈動に応じて第2リード弁68が開動作し、この排気ガスの一部が第3配管路54、マニホールド部52および第2配管路50を介してメインエアクリーナ40に再循環される。これにより、エンジン32のシリンダ室の燃焼温度が下がってNOx(窒素酸化物)の発生が抑制され、排気ガスの浄化が行われる。なお、このとき、第1配管路48は第1弁部56によって閉塞されているため、第1リード弁66が開動作することはない。
【0045】
ここで、エンジン32の使用状態によっては、排気管36への2次空気の供給、および排気管36からの排気ガスの再循環を両方とも行わない場合があり、このとき、制御用バルブ機構34の弁体34bは、第1配管路48および第2配管路50を両方とも閉塞状態にする(図2参照)。
【0046】
以上述べたように、第1の実施形態に係る排気ガス浄化装置30によれば、制御用バルブ機構34は、マニホールド部52から離間して配置されることで、エンジン32から伝達される熱や排気ガスによる熱の影響を受け難くなるとともに、排気ガス中のカーボン付着等を第2リード弁68によって抑制することができる。その結果、制御用バルブ機構34に耐熱性やカーボン付着対策等を施した高価な部材を用いる必要がないので、排気ガス浄化装置30の低コスト化を図ることが可能になる。
【0047】
また、制御用バルブ機構34がマニホールド部52から離間して配置されるので、制御用バルブ機構34の形状やその選定、取り付け等の設計自由度が向上する。その結果、制御用バルブ機構34に汎用の切換バルブ等を用いることができるので、排気ガス浄化装置30の小型化かつ低コスト化を図ることが可能となる。
【0048】
さらに、第1配管路48に接続される第1リード弁66のみならず、第2配管路50にも第2リード弁68を接続しているため、例えば、第2配管路50が他方の第1配管路48に及ぼす影響を阻止することができる。すなわち、例えば、従来技術では共有化された管路によって2次空気に排気ガスが混在する可能性がある一方、排気ガス中に2次空気が混在すると、エンジン32のシリンダ室内で燃焼された排気ガスの酸素濃度が前記O2センサによって正確に検出されないことがあり、このような2次空気用の第1配管路48と排気ガス用の第2配管路50とによる相互の影響を第2リード弁68によって阻止することができる。なお、排気管36への接続が1つに集約された第3配管路54を設ける場合には、この影響がより大きくなるので、第2配管路50に第2リード弁68を接続することで一層効果的になる。また、第2配管路50に第2リード弁68を接続すると、第1配管路48側の負圧による2次空気の吸引作用がより有効に働くため、この2次空気による排気ガスの浄化効率を向上させることができる。
【0049】
また、エンジン32の排気管36による正圧または負圧の脈動に応じて第1および第2リード弁66、68が交互に開閉動作するので、制御用バルブ機構34の高速応答性や精密な弁開度調節等の制御が不要となる。これにより、制御用バルブ機構34を簡素化することができるとともに、これらを制御するための前記エンジンコンピュータやその動作指令等を簡単にすることができる。その結果、排気ガス浄化装置30の小型化かつ低コスト化を図ることが可能となる。
【0050】
さらに、マニホールド部52において、第1ポート室60と第3ポート室64の間、および第2ポート室62と第3ポート室64の間の開閉には、それぞれ応答性に優れる第1および第2リード弁66、68を採用するとともに、第3配管路54に連通する第3ポート室64の容積を十分に確保して、第1ポート室60と第2ポート室62の容積を可及的に小さくしている。その結果、エンジン32の排気管36による正圧または負圧の脈動に対する応答性を向上させることが可能になり、排気ガスの浄化効率をより一層向上させることができる。
【0051】
しかも、マニホールド部52を第1〜第3ポート室60、62、64に仕切り、それぞれ第1〜第3配管路48、50、54に連通させているので、拡幅の第1および第2リード弁66、68も容易に取り付けることができる。また、第1〜第3配管路48、50、54は、それぞれ第1〜第3ポート室60、62、64の容積を考慮しなくともそれらの管路断面積を設定することが可能になるので、該第1〜第3配管路48、50、54の管路断面積を可及的に小さくすることができる。
【0052】
次に、図3を参照しながら、第2の実施形態に係る排気ガス浄化装置80について説明する。なお、これ以下では、第1の実施形態に係る排気ガス浄化装置30と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【0053】
この排気ガス浄化装置80では、前述した第1の実施形態の排気ガス浄化装置30におけるマニホールド部52に代替して、他のマニホールド部82が備えられる。このマニホールド部82では、第1孔部52aの連通方向と、第2孔部52bの連通方向とが直交する向きに配置されている。換言すると、この第2の実施形態では、第1リード弁66によって連通または閉塞される第1孔部52aは、その連通方向が、第1配管路48および第2配管路50の延在する方向、すなわち第1配管路48および第2配管路50の流通方向に直交するように配置されている。
【0054】
これにより、マニホールド部82内において、第3ポート室64に対して第1リード弁66および第2リード弁68の開閉により、それぞれ連通または閉塞される第1ポート室60および第2ポート室62を効率的に配置することができる。その結果、排気ガス浄化装置80を小型化することが可能となる。
【0055】
なお、この第2の実施形態では、第1孔部52aの連通方向を第1配管路48および第2配管路50の流通方向に直交させているが、例えば、図4に示されるように、第2孔部52bの連通方向を第1配管路48および第2配管路50の流通方向に直交させるようにしたマニホールド部84を備えるようにしてもよい。
【0056】
次に、図5を参照しながら、第3の実施形態に係る排気ガス浄化装置90について説明する。
【0057】
この排気ガス浄化装置90では、前述した第2の実施形態の排気ガス浄化装置80におけるマニホールド部82に代替して、他のマニホールド部92が備えられる。このマニホールド部92では、第1孔部52aの連通方向と、第2孔部52bの連通方向とが傾斜する向きに配置されている。換言すると、この第3の実施形態では、第1リード弁66によって連通または閉塞される第1孔部52aと第2リード弁68によって連通または閉塞される第2孔部52bとは、それぞれの連通方向が、第1配管路48および第2配管路50の延在する方向、すなわち第1配管路48および第2配管路50の流通方向に傾斜するように配置されている。
【0058】
これにより、マニホールド部92内において、第1ポート室60および第2ポート室62をより効率的に配置することができるとともに、該マニホールド部92を、例えば、幅方向に小さくすることができる。その結果、排気ガス浄化装置90をより一層小型化することが可能となる。
【0059】
次に、図6を参照しながら、第4の実施形態に係る排気ガス浄化装置100について説明する。
【0060】
この排気ガス浄化装置100では、前述した第1の実施形態の排気ガス浄化装置30における制御用バルブ機構34に代替して、制御用AIバルブ102と制御用EGRバルブ104とが個別に備えられる。制御用AIバルブ102は、ソレノイド部102aと弁部106とを備える。また、制御用EGRバルブ104は、ソレノイド部104aと弁部108とを備える。
【0061】
制御用AIバルブ102の弁部106および制御用EGRバルブ104の弁部108は、前述した第1の実施形態における制御用バルブ機構34の第1弁部56および第2弁部58にそれぞれ対応しており、前記エンジンコンピュータの指令に基づいて開閉動作される。
【0062】
この場合、制御用AIバルブ102および制御用EGRバルブ104の開動作のタイミングが重複する場合が想定されるが、エンジン32の排気管36による正圧または負圧の脈動に応じて第1および第2リード弁66、68が交互に開閉動作するので、制御用AIバルブ102および制御用EGRバルブ104の高速応答性や精密な弁開度調節等の制御が不要となる。これにより、制御用AIバルブ102および制御用EGRバルブ104の構成を簡素化することができるとともに、これらを制御するための前記エンジンコンピュータやその動作指令等を簡単にすることができる。その結果、より一層排気ガス浄化装置の小型化かつ低コスト化を図ることが可能となる。なお、制御用AIバルブ102および制御用EGRバルブ104は、同一種類の、例えば、汎用の開閉バルブ等を用いることができる。
【0063】
次に、図7を参照しながら、第5の実施形態に係る排気ガス浄化装置110について説明する。
【0064】
この排気ガス浄化装置110は、前述した第1の実施形態の排気ガス浄化装置30におけるマニホールド部52と制御用バルブ機構34とを連結して構成したものである。換言すると、マニホールド部52と制御用バルブ機構34の間の第1配管路48および第2配管路50を省略したものである。
【0065】
これにより、第1配管路48に接続される第1リード弁66のみならず、第2配管路50にも第2リード弁68を接続しているため、例えば、第2配管路50が他方の第1配管路48に及ぼす影響を阻止することができる。すなわち、例えば、従来技術では共有化された管路によって2次空気に排気ガスが混在する可能性がある一方、排気ガス中に2次空気が混在すると、エンジン32のシリンダ室内で燃焼された排気ガスの酸素濃度が前記O2センサによって正確に検出されないことがあり、このような2次空気用の第1配管路48と排気ガス用の第2配管路50とによる相互の影響を第2リード弁68によって阻止することができる。また、第2配管路50に第2リード弁68を接続すると、第1配管路48側の負圧による2次空気の吸引作用がより有効に働くため、この2次空気による排気ガスの浄化効率を向上させることができる。
【0066】
さらに、エンジン32の排気管36による正圧または負圧の脈動に応じて第1および第2リード弁66、68が交互に開閉動作するので、制御用バルブ機構34の高速応答性や精密な弁開度調節等の制御が不要となる。これにより、制御用バルブ機構34を簡素化することができるとともに、これらを制御するための前記エンジンコンピュータやその動作指令等を簡単にすることができる。その結果、排気ガス浄化装置110の小型化かつ低コスト化を図ることが可能となる。
【0067】
また、この排気ガス浄化装置110では、第1および第2リード弁66、68が、制御用バルブ機構34より排気系33側(図1参照)に配設されることになるため、制御用バルブ機構34は、エンジン32から伝達される熱や排気ガスによる熱の影響を受け難くなるとともに、排気ガス中のカーボン付着等を第2リード弁68によって抑制することができる。その結果、制御用バルブ機構34に耐熱性やカーボン付着対策等を施した高価な部材を用いる必要がないので、より一層排気ガス浄化装置110の低コスト化を図ることが可能となる。
【0068】
なお、第5の実施形態では、マニホールド部52を例示して説明しているが、この排気ガス浄化装置110に前述した第2および第3の実施形態におけるマニホールド部82、84、92(図3〜図5参照)を適用してもよいことはもちろんである。また、この排気ガス浄化装置110において、マニホールド部52の第3ポート室64を、第1ポート室60および第2ポート室62にそれぞれ対応させてさらに仕切るとともに、第3配管路54を、仕切られた第3ポート室64のそれぞれに対応させて図示しない個別の配管路に構成してもよい。
【0069】
次に、図8を参照しながら、第6の実施形態に係る排気ガス浄化装置120について説明する。
【0070】
この排気ガス浄化装置120は、前述した第5の実施形態の排気ガス浄化装置110におけるマニホールド部52に代替して、他のマニホールド部122を備えたものである。マニホールド部122には、それぞれ第1配管路48に接続される第1チェック弁124および第2配管路50に接続される第2チェック弁126が備えられる。第1チェック弁124および第2チェック弁126は、ボール状の閉塞部材128aと、この閉塞部材128aを弁座128b側へ付勢するスプリング128cとを有する。
【0071】
この場合、マニホールド部122を設けないで、第1配管路48および第2配管路50の途上にそれぞれ第1チェック弁124および第2チェック弁126を直に配設してもよい。これにより、排気ガス浄化装置120をより簡素化することが可能となり、排気ガス浄化装置120の小型化かつ低コスト化を図ることができる。
【0072】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の排気ガス浄化装置によれば、制御用EGRバルブが配設される第2配管路にも第2チェック弁を接続しているため、制御用AIバルブが配設される第1配管路側の負圧による2次空気の吸引作用をより有効に働かせることが可能になる。その結果、2次空気による排気ガスの浄化効率を向上させることができる。
【0073】
また、内燃機関の排気系による正圧または負圧の脈動に応じて第1および第2チェック弁が交互に開閉動作するので、該制御用AIバルブおよび制御用EGRバルブの高速応答性や精密な弁開度調節等の制御が不要となる。これにより、制御用AIバルブおよび制御用EGRバルブの構成を簡素化することができるとともに、これらを制御するための機構や動作指令等を簡単にすることができる。その結果、排気ガス浄化装置の小型化かつ低コスト化を図ることが可能となる。
【0074】
さらに、内燃機関から伝達される熱や排気ガスによる熱の影響を受け難くなるとともに、排気ガス中のカーボン付着等を第2チェック弁によって抑制することができる。その結果、特に、制御用EGRバルブに耐熱性やカーボン付着対策等を施した高価な部材を用いる必要がないので、一層排気ガス浄化装置の低コスト化を図ることが可能となる。
【0075】
さらにまた、第1および第2チェック弁が設けられるマニホールド部から制御用AIバルブおよび制御用EGRバルブを離間して配置しているので、これらのバルブの形状やその選定、取り付け等の設計自由度が向上する。その結果、汎用バルブ等を用いることができるので、一層排気ガス浄化装置の小型化かつ低コスト化をより図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態に係る排気ガス浄化装置が適用されるエンジンの概略構成説明図である。
【図2】前記排気ガス浄化装置の縦断面説明図である。
【図3】第2の実施形態に係る排気ガス浄化装置の縦断面説明図である。
【図4】図3における排気ガス浄化装置の変形例を示す縦断面説明図である。
【図5】第3の実施形態に係る排気ガス浄化装置の縦断面説明図である。
【図6】第4の実施形態に係る排気ガス浄化装置の縦断面説明図である。
【図7】第5の実施形態に係る排気ガス浄化装置の縦断面説明図である。
【図8】第6の実施形態に係る排気ガス浄化装置の縦断面説明図である。
【図9】従来技術に係る排気浄化用バルブ装置の説明図である。
【符号の説明】
30、80、90、100、110、120…排気ガス浄化装置
32…エンジン 33…排気系
34…制御用バルブ機構 35…吸気系
36…排気管 38…触媒装置
40…メインエアクリーナ 42…吸気管
44…スロットルバルブ 46…サブエアクリーナ
48…第1配管路 50…第2配管路
51a…第1隔壁部 51b…第2隔壁部
52、82、84、92、122…マニホールド部
52a…第1孔部 52b…第2孔部
54…第3配管路 56…第1弁部
58…第2弁部 60…第1ポート室
62…第2ポート室 64…第3ポート室
66…第1リード弁 68…第2リード弁
102…制御用AIバルブ 104…制御用EGRバルブ
106、108…弁部 124…第1チェック弁
126…第2チェック弁
Claims (4)
- 内燃機関の排気系に供給する2次空気の流通量を制御する制御用AIバルブと、
前記排気系から前記内燃機関の吸気系に再循環する排気ガスの流通量を制御する制御用EGRバルブと、
前記制御用AIバルブが配設される第1配管路および前記制御用EGRバルブが配設される第2配管路を、前記排気系に接続される第3配管路に集約し、かつ前記第1配管路および前記第2配管路と前記第3配管路とを連通させるマニホールド部と、
を備え、
前記マニホールド部は、前記第1配管路に接続される第1チェック弁および前記第2配管路に接続される第2チェック弁と、
前記第1配管路に連通する第1ポート室および前記第2配管路に連通する第2ポート室および前記第3配管路に連通する第3ポート室とを有し、
前記第1チェック弁と前記第2チェック弁とは、それぞれの流通方向が互いに逆向きになるように配置されたリード弁からなり、
前記第1ポート室と前記第3ポート室は、第1隔壁部に形成された第1孔部によって連通される一方、前記第2ポート室と前記第3ポート室は、第2隔壁部に形成された第2孔部によって連通され、
前記第1孔部は、前記第1チェック弁の開閉により連通または閉塞される一方、前記第2孔部は、前記第2チェック弁の開閉により連通または閉塞され、
前記制御用AIバルブおよび前記制御用EGRバルブは、前記マニホールド部から前記2次空気の供給側に離間して配置されることを特徴とする排気ガス浄化装置。 - 請求項1記載の排気ガス浄化装置において、
前記第1配管路および前記第2配管路は、前記マニホールド部から前記制御用AIバルブおよび前記制御用EGRバルブに向かって同一方向に延在するとともに、
前記第1隔壁部または前記第2隔壁部のいずれか一方は、前記第1配管路および前記第2配管路の延在する方向に直交するとともに、前記第1隔壁部と前記第2隔壁部は互いに直交して配置されることを特徴とする排気ガス浄化装置。 - 請求項1記載の排気ガス浄化装置において、
前記第1配管路および前記第2配管路は、前記マニホールド部から前記制御用AIバルブおよび前記制御用EGRバルブに向かって同一方向に延在するとともに、
前記第1隔壁部および前記第2隔壁部は、互いに交差する方向に傾斜して配置されることを特徴とする排気ガス浄化装置。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載の排気ガス浄化装置において、
前記第3配管路は、前記内燃機関の内部において前記排気系に接続されることを特徴とする排気ガス浄化装置。
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