JP4075362B2

JP4075362B2 - 内燃機関の排気絞り装置

Info

Publication number: JP4075362B2
Application number: JP2001365442A
Authority: JP
Inventors: 壽彦佐野; 聡島田
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2001-11-30
Filing date: 2001-11-30
Publication date: 2008-04-16
Anticipated expiration: 2021-11-30
Also published as: JP2003166429A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の排気絞り装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関の暖機性を向上させるために、排気管中に絞り弁を設け、この絞り弁を閉じることによって排気圧力を上昇させ、内燃機関の暖機を促進させるようにした排気絞り装置が従来から広く知られている（例えば、特開平５−１３３２４８号公報等を参照）。
【０００３】
このような排気絞り弁の走行時における作動は、動力性能、運転性能及びスモーク性能を悪化させることなく暖機性能を向上させるため、内燃機関の運転条件に基づいて行われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、絞り弁は、エンジンの運転条件によって全閉もしくは全開のいずれかの弁開度に切り換えられるが、この切り換えは瞬時に行われる。そのため、特に、全閉状態から全開状態に絞り弁の弁開度が切り替わる際には、瞬時に排気圧力の変動が発生するため、トルク段差が発生し、運転性能が悪化してしまうという問題がある。
【０００５】
そこで、請求項１に記載の発明は、排気管内に配設された絞り弁と、この絞り弁の弁軸が連結されたリンク部材と、このリンク部材に連結され、このリンク部材を回転させることによって上記弁軸を回転させ、上記絞り弁の弁開度を全開もしくは全閉のいずれかの開度に切り換える絞り弁駆動手段と、を有する内燃機関の排気絞り装置において、上記リンク部材から突出した突出片の上記リンク部材の回転に伴う回転軌跡上に位置して、上記突出片の回転軌跡上の所定範囲内を上記突出片と当接しつつ伴に移動する突出部を備えた一時保持機構を有し、上記一時保持機構は、略筒状の第１部材と、上記第１部材の軸心位置に一端が固定された棒状の軸部材と、上記第１部材と同軸上に位置して上記軸部材に摺動可能に貫通され、この軸部材の他端と係合可能な略筒状の第２部材と、上記第１部材と上記第２部材との間に介装され、かつ上記軸部材に外装されたコイルスプリングと、を有し、上記突出片の回転軌跡を含む基準平面に対して上記軸部材が直交するよう配設され、上記コイルスプリングの一端は、コイルスプリング軸方向と平行となるよう折曲されて上記第１部材に形成された第１穴部に挿入され、上記コイルスプリングの他端は、コイルスプリング軸方向と平行となるよう折曲されて上記第２部材に形成された第２穴部に挿入され、上記第２部材の上端面と上記軸部材の他端との間には、上記突出片と上記突出部とが当接していない状態において所定の隙間Ｔが設けられ、上記突出部は上記第２部材の外周面に形成され、上記基準平面に対して直交し、上記突出片の回転軌跡に対して上記軸部材の軸方向に離間する起立板と、上記起立板の先端に接続され、上記基準平面に対して直交し、上記突出片の回転軌跡に対して上記軸部材の軸方向に離間し、かつ上記起立板に対して所定角度傾いた傾斜板と、上記絞り弁を全閉状態から全開状態にする際に上記突出片を上記傾斜板に案内すべく上記基準平面に対して所定角度傾き、かつ上記突出片の回転軌跡を横切るガイド板と、を備え、上記突出片に当接する上記傾斜板の当接面は、上記突出片との摺動抵抗を増加させるために樹脂製のブラシ面となっており、上記絞り弁を全閉状態から全開状態にする場合には、上記突出片が上記ガイド板の表面に当接して上記ガイド板に沿って移動し、上記第２部材が上記第１部材に対して回転しつつ上記第２部材が上記軸部材の軸方向に沿って上記第１部材に向かって押し下げられて上記突出片が上記ブラシ面に案内され、上記突出片には、上記第２部材が上記第１部材に対して回転しているときに発生する上記コイルスプリングの弾性力と、上記突出片と上記ブラシ面との摺動抵抗と、からなる抵抗力が上記突出片の回転方向逆向きに働き、上記絞り弁を全開状態から全閉状態にする場合には、上記突出片が上記傾斜板に当接することなく上記ガイド板の裏面に当接し、上記隙間Ｔにより上記第１部材から上記軸部材の軸方向に沿って押し上げられることを特徴としている。これによって、絞り弁を全閉状態から全開状態にする場合には、突出部から突出片に突出片の回転方向逆向きの抵抗力が働くことになり、絞り弁を全閉状態から全開状態にするまでの作動時間が延長される。
【０００７】
【発明の効果】
本発明によれば、一時保持機構により、絞り弁を全閉状態から全開状態にするまでの作動時間が延長されるので、絞り弁を全閉状態から全開状態にする際に、排気圧力の下降が緩やかになり、トルク段差が少なくなるので、運転性を向上させることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【０００９】
図１は、本発明に係る内燃機関の排気絞り装置の全体構成図を示している。
【００１０】
排気通路１には、マフラー２よりも排気上流側に、弁軸３によって支持されたバタフライ弁型の絞り弁４が設けられている。この絞り弁４は、全閉位置と、全開位置と、の間で回転できるよう構成されている。弁軸３には、作動ロッド５の一端部５ａ（後述する図３を参照）がリンク部材６（図３を参照、詳細は後述する）を介して連結されている。
【００１１】
絞り弁４を開閉する絞り弁駆動手段としてのダイヤフラム装置７は、作動ロッド５の他端部５ｂが連結されたダイヤフラム８と、ダイヤフラム８によって画成された負圧室９と、負圧室９内に配設されたスプリング１０と、を備えている。負圧室９は、負圧導入管１１を介して負圧発生源としてのバキュームタンク１２と連通している。
【００１２】
また、負圧導入管１１の途中には、ソレノイドバルブ１３が介装されており、負圧室９への負圧導入と負圧室９への大気圧導入との切り換えが可能となっている。
【００１３】
ソレノイドバルブの制御は、冷却水温、車速、エンジン回転数及び燃料噴射量に基づいて、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）１４によって行われている。
【００１４】
すなわち、エンジンの運転状態が図２中の斜線で示す領域内にあり、かつエンジン冷機時の場合に、絞り弁４が全閉状態となるようソレノイドバルブ１３は制御され、エンジン運転状態が図２中の斜線で示す領域外であるか、エンジン暖機時の場合には、絞り弁４が全開状態となるようソレノイドバルブ１３は制御される。
【００１５】
詳述すれば、絞り弁４を全閉状態にする場合には、負圧室９とバキュームタンク１２とが連通するようソレノイドバルブ１３を切り換え、負圧室９内を負圧状態にすることで、ダイヤフラム８をスプリング１０の付勢力に抗して上昇させ、絞り弁４を全閉状態にする。一方、絞り弁４を全開状態にする場合には、負圧室９と一端が大気開放された大気開放管１５とが連通するようソレノイドバルブ１３を切り換え、負圧室９内を大気圧状態にすることで、スプリング１０の付勢力によってダイヤフラム８を下降させ、絞り弁４を全開状態にする。
【００１６】
リンク部材６は、図３に示すように、略Ｌ字形の板状の部材であって、絞り弁４の弁軸３が固定される中心部１８と、この中心部１８から延出する第１腕部１９及び第２腕部２０と、からなり、第１腕部１９に作動ロッド５の一端部５ａが回転可能に連結されている。つまり、ソレノイドバルブ１３の切り換えによって生じる作動ロッド５の直線運動が、このリンク部材６を介することによって、弁軸３に回転運動として伝達されている。
【００１７】
このリンク部材６の周囲を囲むハウジング２１には、第１ストッパー２２と第２ストッパー２３が設けられている。第１ストッパー２２は、絞り弁４が全閉状態のときに、リンク部材６の第２腕部２０が当接するよう配設されており、第２ストッパー２３は、絞り弁４が全開状態のときに、リンク部材６の第２腕部２０が当接するよう配設されている。つまり、第１ストッパー部材２２及び第２ストッパー部材２３によって、リンク部材６の回転可能範囲が決定され、絞り弁４の弁開度は、全開もしくは全閉のいずれかの開度に保持される。
【００１８】
ここで、第２腕部２０の先端には、突出片２４が設けられている。この突出片２４のリンク部材の回転に伴う回転軌跡Ｐ上には、一時保持機構２５が設けられている。この一時保持機構２５は、回転軌跡Ｐ上に位置して、回転軌跡Ｐ上の所定範囲内を突出片２４と当接しつつ伴に移動する突出部２６を有している。
【００１９】
一時保持機構２５は、図４〜図６に示すように、ハウジング２１に固定された金属製で略有底円筒状の第１部材２７と、第１部材の軸心位置に一端が固定された棒状の軸部材２８と、第１部材２７と同軸上に位置して軸部材２８に摺動可能に貫通され、この軸部材２８の他端によって係止される金属製で略有底円筒状の第２部材２９と、第１部材２７と第２部材２９との間に介装され、かつ軸部材２８に外装されるコイルスプリング３０と、を有している。
【００２０】
軸部材２８は、第１部材２７に固定されたボルト３１と、このボルト３１が挿入された座金３２と、座金３２と第１部材２７とによって挟持され、その外径が座金３２の外径よりも小さい金属製で略円筒状のスリーブ３３とからなっている。
【００２１】
そして、軸部材２８の他端に相当する座金３２と、第２部材２９の上端面２９ａとが係合することによって、第２部材２９の軸部材２８からの脱落が防止されている。
【００２２】
コイルスプリング３０の一端３０ａは、コイルスプリング３０の軸方向と平行となるよう折曲されており、この一端３０ａが第１部材２７に形成された第１穴部３４に挿入されている。コイルスプリング３０の他端３０ｂは、コイルスプリング３０の軸方向と平行となるよう折曲されており、この他端３０ｂが第２部材２９に形成された第２穴部３５に挿入されている。
【００２３】
また、第２部材２９の上端面２９ａと座金３２との間には、第１部材２７と第２部材２９とが軸部材２８に沿って相対的に離間した際に、コイルスプリング３０の両端３０ａ，３０ｂが第１，第２穴部３４，３５からそれぞれ抜け落ちない程度の隙間Ｔが設けられている。
【００２４】
そして、軸部材２８は、突出片２４の回転軌跡Ｐを含む基準平面に対して直交するよう配設されている。
【００２５】
突出部２６は第２部材２９の外周面に形成され、上記基準平面に対して直交し、突出片２４の回転軌跡Ｐに対して軸部材２８の軸方向に離間する金属製の起立板３６と、起立板３６の先端に接続され、上記基準平面に対して直交し、突出片２４の回転軌跡Ｐに対して軸部材２８の軸方向に離間し、かつ起立板３６に対して所定角度傾いた金属製の傾斜板３７と、突出片２４を傾斜板３７に案内すべく上記基準平面に対して所定角度傾き、かつ突出片２４の回転軌跡Ｐを横切る金属製のガイド板３８と、を備えている。
【００２６】
また、突出片２４に当接する傾斜板３７の当接面には、突出片２４との摺動抵抗を増加させるために表面を毛羽立たせて略ブラシ状にした樹脂材料が貼り合わされており、このブラシ面３７ａに対して突出片２４が当接するようになっている。
【００２７】
ソレノイドバルブ１３を切り換えることによって生じる負圧室９内の圧力変化によって、ダイヤフラム８に固定された作動ロッド５を直線運動させると、リンク部材６は回転する。
【００２８】
絞り弁４を全閉状態から全開状態にする場合には、図７に示すように、ガイド板３８に沿って突出片２４が移動し、第２部材２９が第１部材２７に対して回転しつつ軸部材２８の軸方向に沿って第１部材２７に向かって押し下げられる。そして、コイルスプリング３０を圧縮することによってブラシ面３７ａに案内された突出片２４は、ブラシ面３７ａと摺動しつつさらに第２部材２９を第１部材２７に対して回転させる。
【００２９】
ここで、コイルスプリング３０の両端３０ａ，３０ｂは、それぞれ第１穴部３４、第２穴部３５に挿入され、軸部材２８回りに、第１部材２７及び第２部材２９に対して相対回転することができないので、第２部材２９が第１部材２７に対して回転している間は、突出部２６から突出片２４に、突出片２４の回転方向逆向きにコイルスプリング３０の弾性力が働く。さらに、突出片２４とブラシ面３７ａとの摺動抵抗が、突出片２４に、突出片２４の回転方向逆向きに働く。つまり、絞り弁４を全閉状態から全開状態にする際には、リンク部材６の回転速度が遅くなり、図８に示すように、絞り弁４を全閉状態から全開状態にするまでの作動時間が延長される。そのため、排気圧力の下降が緩やかになり、トルク段差が少なくなるので、運転性を向上させることができる。
【００３０】
ここで、突出片２４が一時保持機構２５を通り過ぎると、コイルスプリング３０の弾性力によって、第２部材２９は、図７ａの状態になるよう復元する。また、負圧室９内のスプリング１０の弾性力に比べて、コイルスプリング３０の弾性力及び突出片２４とブラシ面３７ａとの摺動抵抗は十分に小さいものである。
【００３１】
尚、図８中の破線は、一時保持機構２５を設けなかった場合の絞り弁４の挙動を表してしいる。
【００３２】
絞り弁４を全開状態から全閉状態にする場合には、図９に示すように、突出片２４が傾斜板３７に当接することなくガイド板３８に当接し、上述した隙間Ｔが設けられているので、第２部材２９が第１部材２７に対して実質的に回転することなく第１部材２７から軸部材２８の軸方向に沿って押し上げられる。
【００３３】
つまり、突出片２４には、突出片２４とブラシ面３７ａとの摺動抵抗及びコイルスプリング３０の弾性力が、突出片２４の回転方向逆向きに実質的に働かない。そのため、絞り弁４は、図８に示すように、速やかに閉じられる。
【００３４】
ここで、突出片２４が一時保持機構２５を通り過ぎると、自身の自重によって、第２部材２９は、図９ａの状態に復元する。
【００３５】
尚、絞り弁４を全閉状態から全開状態にするまでの作動時間は、突出片２４と突出部２６とのラップ代Ｕの長さ（図７ａを参照）、ブラシ面３７ａを有する傾斜板３７の長さ、傾斜板３７の起立板３６に対する傾き、ブラシ面３７ａの動摩擦係数等を適宜設定することによって、所望の作動時間にチューニングすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る内燃機関の排気絞り装置の全体構成図。
【図２】排気絞り装置における絞り弁の作動領域を示す説明図。
【図３】本発明に係る内燃機関の排気絞り装置の要部説明図であって、絞り弁の弁軸と作動ロッドとの間に介装されるリンク部材と、一時保持機構との相対的な位置関係を示す説明図。
【図４】一時保持機構の側面図。
【図５】一時保持機構の平面図
【図６】一時保持機構の断面図。
【図７】絞り弁を全閉状態から全開状態にする際の一時保持機構とリンク部材の突出片との関係を示す説明図。
【図８】絞り弁の挙動を示す説明図。
【図９】絞り弁を全開状態から全閉状態にする際の一時保持機構とリンク部材の突出片との関係を示す説明図。
【符号の説明】
５…作動ロッド
６…リンク部材
１８…中心部
１９…第１腕部
２０…第２腕部
２４…突出片
２５…一時保持機構
２６…突出部

Claims

排気管内に配設された絞り弁と、この絞り弁の弁軸が連結されたリンク部材と、このリンク部材に連結され、このリンク部材を回転させることによって上記弁軸を回転させ、上記絞り弁の弁開度を全開もしくは全閉のいずれかの開度に切り換える絞り弁駆動手段と、を有する内燃機関の排気絞り装置において、
上記リンク部材から突出した突出片の上記リンク部材の回転に伴う回転軌跡上に位置して、上記突出片の回転軌跡上の所定範囲内を上記突出片と当接しつつ伴に移動する突出部を備えた一時保持機構を有し、
上記一時保持機構は、略筒状の第１部材と、上記第１部材の軸心位置に一端が固定された棒状の軸部材と、上記第１部材と同軸上に位置して上記軸部材に摺動可能に貫通され、この軸部材の他端と係合可能な略筒状の第２部材と、上記第１部材と上記第２部材との間に介装され、かつ上記軸部材に外装されたコイルスプリングと、を有し、上記突出片の回転軌跡を含む基準平面に対して上記軸部材が直交するよう配設され、
上記コイルスプリングの一端は、コイルスプリング軸方向と平行となるよう折曲されて上記第１部材に形成された第１穴部に挿入され、
上記コイルスプリングの他端は、コイルスプリング軸方向と平行となるよう折曲されて上記第２部材に形成された第２穴部に挿入され、
上記第２部材の上端面と上記軸部材の他端との間には、上記突出片と上記突出部とが当接していない状態において所定の隙間（Ｔ）が設けられ、
上記突出部は上記第２部材の外周面に形成され、上記基準平面に対して直交し、上記突出片の回転軌跡に対して上記軸部材の軸方向に離間する起立板と、上記起立板の先端に接続され、上記基準平面に対して直交し、上記突出片の回転軌跡に対して上記軸部材の軸方向に離間し、かつ上記起立板に対して所定角度傾いた傾斜板と、上記絞り弁を全閉状態から全開状態にする際に上記突出片を上記傾斜板に案内すべく上記基準平面に対して所定角度傾き、かつ上記突出片の回転軌跡を横切るガイド板と、を備え、上記突出片に当接する上記傾斜板の当接面は、上記突出片との摺動抵抗を増加させるために樹脂製のブラシ面となっており、
上記絞り弁を全閉状態から全開状態にする場合には、上記突出片が上記ガイド板の表面に当接して上記ガイド板に沿って移動し、上記第２部材が上記第１部材に対して回転しつつ上記第２部材が上記軸部材の軸方向に沿って上記第１部材に向かって押し下げられて上記突出片が上記ブラシ面に案内され、上記突出片には、上記第２部材が上記第１部材に対して回転しているときに発生する上記コイルスプリングの弾性力と、上記突出片と上記ブラシ面との摺動抵抗と、からなる抵抗力が上記突出片の回転方向逆向きに働き、
上記絞り弁を全開状態から全閉状態にする場合には、上記突出片が上記傾斜板に当接することなく上記ガイド板の裏面に当接し、上記隙間（Ｔ）により上記第１部材から上記軸部材の軸方向に沿って押し上げられることを特徴とする内燃機関の排気絞り装置。