JP5170191B2 - Low pressure EGR device - Google Patents
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Description
本発明は、エンジン(燃料の燃焼により動力を発生させる内燃機関)の排気ガスの一部を、排気通路の低排気圧範囲(排気圧が低い範囲)から、吸気通路の低吸気負圧発生範囲(吸気負圧の発生が弱い範囲)へ戻す低圧EGR装置に関する。 The present invention relates to a part of exhaust gas of an engine (an internal combustion engine that generates power by combustion of fuel) from a low exhaust pressure range of the exhaust passage (a range where the exhaust pressure is low) to a low intake negative pressure generation range of the intake passage. The present invention relates to a low pressure EGR device for returning to (a range where the generation of intake negative pressure is weak).
〔従来技術〕
エンジン燃焼室の燃焼温度を抑えることで、排気ガス中におけるNOx(窒素酸化物)の発生(あるいはノッキングの発生)を抑える高圧EGR装置が知られている。
この高圧EGR装置は、従来より一般的にEGR装置と呼ばれているものであり、排気通路を流れる排気ガスの一部をEGRガスとして、吸気通路におけるスロットルバルブの吸気下流側(高吸気負圧発生範囲)に戻すことで、吸気の一部に不燃ガスであるEGRガスを混入させて、エンジンの燃焼温度を抑える技術である。
[Conventional technology]
A high-pressure EGR device that suppresses generation of NOx (nitrogen oxide) in exhaust gas (or generation of knocking) by suppressing the combustion temperature in the engine combustion chamber is known.
This high-pressure EGR device is conventionally called an EGR device, and a part of the exhaust gas flowing through the exhaust passage is used as EGR gas, and the intake valve downstream side (high intake negative pressure) of the throttle valve in the intake passage. This is a technique for reducing the combustion temperature of the engine by returning to the generation range) and mixing EGR gas that is non-combustible gas into a part of the intake air.
なお、高圧EGR装置においてEGRガスを吸気側へ戻す高圧EGR流路には、高圧EGR流路の開度調整を行なう高圧EGR調整弁が設けられており、この高圧EGR調整弁は、エンジンの運転状態(エンジン回転数、エンジン負荷など)に応じたEGR量(単位時間あたりの排気ガス還流量)が得られるようにECU(エンジン・コントロール・ユニットの略)により開度制御される。 In the high pressure EGR device, the high pressure EGR flow path for returning the EGR gas to the intake side is provided with a high pressure EGR adjustment valve for adjusting the opening of the high pressure EGR flow path. The opening degree is controlled by an ECU (abbreviation of engine control unit) so as to obtain an EGR amount (exhaust gas recirculation amount per unit time) according to the state (engine speed, engine load, etc.).
一方、近年では、広い運転範囲でエンジンの燃焼温度を抑える技術として、高圧EGR装置とは別に、低圧EGR装置を搭載する技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
低圧EGR装置は、排気通路における低排気圧範囲の排気ガスの一部を、吸気通路における低吸気負圧発生範囲に戻すことで、少量のEGRガスをエンジンの吸気側へ戻す装置である。
これにより、高圧EGR装置では実現困難であった、例えばエンジン負荷の大きい運転領域に、低濃度のEGRガスの供給が可能になる。
On the other hand, in recent years, as a technique for suppressing the combustion temperature of the engine in a wide operating range, a technique for mounting a low-pressure EGR device has been proposed in addition to the high-pressure EGR device (see, for example, Patent Document 1).
The low pressure EGR device is a device that returns a small amount of EGR gas to the intake side of the engine by returning a part of the exhaust gas in the low exhaust pressure range in the exhaust passage to the low intake negative pressure generation range in the intake passage.
This makes it possible to supply low-concentration EGR gas, for example, in an operation region where the engine load is large, which is difficult to achieve with a high-pressure EGR device.
なお、低圧EGR装置においてEGRガスを吸気側へ戻す低圧EGR流路には、低圧EGR流路の開度調整を行なう低圧EGR調整弁が設けられており、この低圧EGR調整弁も、上述した高圧EGR調整弁と同様、エンジンの運転状態(エンジン回転数、エンジン負荷など)に応じたEGR量が得られるように、ECUにより開度制御される。 In the low pressure EGR device, the low pressure EGR flow path for returning the EGR gas to the intake side is provided with a low pressure EGR adjustment valve for adjusting the opening of the low pressure EGR flow path. As with the EGR adjustment valve, the opening degree is controlled by the ECU so that an EGR amount corresponding to the engine operating state (engine speed, engine load, etc.) can be obtained.
〔背景技術〕
低圧EGR装置は、排気通路における低排気圧範囲の排気ガスの一部を、吸気通路における低吸気負圧発生範囲に戻すものである。
このため、低圧EGR装置を用いて多量のEGRガスをエンジンに戻すことが要求されるエンジンの運転領域が存在しても、その要求に対応することができなかった。
[Background Technology]
The low pressure EGR device returns a part of the exhaust gas in the low exhaust pressure range in the exhaust passage to the low intake negative pressure generation range in the intake passage.
For this reason, even if there is an engine operating region in which a large amount of EGR gas is required to be returned to the engine using the low-pressure EGR device, the request cannot be met.
そこで、低圧EGR装置がEGRガスを戻す部位の吸気通路に、吸気負圧を発生可能な吸気絞り弁(吸気負圧発生弁)を設け、低圧EGR装置を用いて多量のEGRガスをエンジンへ戻したい運転領域では、吸気絞り弁を閉じる方向(吸気負圧が発生する方向)に制御することが考えられる。
即ち、低圧EGR装置を用いて大きなEGR量を得たい運転領域では、吸気絞り弁で吸気負圧を発生させて多量のEGRガスをエンジンに戻すことが考えられる。
Therefore, an intake throttle valve (intake negative pressure generating valve) capable of generating intake negative pressure is provided in the intake passage where the low pressure EGR device returns EGR gas, and a large amount of EGR gas is returned to the engine using the low pressure EGR device. In a desired operating range, it is conceivable to control the intake throttle valve in the closing direction (the direction in which intake negative pressure is generated).
That is, in an operation region where a large EGR amount is desired to be obtained using the low pressure EGR device, it is conceivable that a large amount of EGR gas is returned to the engine by generating an intake negative pressure with the intake throttle valve.
しかるに、低圧EGR調整弁は、上述したように、エンジン回転数やエンジン負荷等に応じて開度制御されるものである。
一方、吸気絞り弁は、ECUにより大きなEGR量を得たい運転領域の時だけ、閉じる方向に制御されるものである。
However, as described above, the opening degree of the low pressure EGR regulating valve is controlled according to the engine speed, the engine load, and the like.
On the other hand, the intake throttle valve is controlled in the closing direction only when the ECU is in an operating region where a large EGR amount is desired.
このように、低圧EGR調整弁と吸気絞り弁は、それぞれが別の運転要因に基づいて作動制御されるものであるため、低圧EGR調整弁と吸気絞り弁は、それぞれが独立して操作される。
このため、低圧EGR調整弁を駆動するための「専用のアクチュエータ」と、吸気絞り弁を駆動するための「専用のアクチュエータ」とが必要となり、コストアップ、体格アップ、重量アップの要因になってしまう。
Thus, since the low-pressure EGR adjustment valve and the intake throttle valve are each controlled by operation based on different operating factors, the low-pressure EGR adjustment valve and the intake throttle valve are operated independently. .
For this reason, a “dedicated actuator” for driving the low-pressure EGR adjustment valve and a “dedicated actuator” for driving the intake throttle valve are required, resulting in an increase in cost, physique and weight. End up.
このため、小型化、軽量化、コスト削減などの目的で、低圧EGR調整弁と吸気絞り弁とを1つの電動アクチュエータ(電動モータ+減速機構)で駆動する要求がある。
そこで、1つの電動アクチュエータで低圧EGR調整弁を駆動するように設けるとともに、1つの電動アクチュエータの出力をリンク装置で変換させてから吸気絞り弁に伝えることが提案されている(周知技術ではない)。
For this reason, there is a demand for driving the low-pressure EGR adjustment valve and the intake throttle valve with one electric actuator (electric motor + deceleration mechanism) for the purpose of downsizing, lightening, and cost reduction.
Therefore, it has been proposed to drive the low-pressure EGR adjustment valve with one electric actuator and to transmit the output of one electric actuator to the intake throttle valve after converting it with a link device (not a well-known technique). .
リンク装置の具体例を、図5を参照して説明する(図5に示す技術は、周知の技術ではない)。なお、後述する[発明を実施するための形態]および[実施例]と同一符号は、同一機能物を示すものである。
図5に示すリンク装置7は、
・カム溝8が形成され、低圧EGR調整弁4と一体に回動するカムプレート9と、
・カム溝8に嵌まり合うカム溝係合部10を有し、吸気絞り弁5と一体に回動する従動アーム11とを備える。
なお、図5のカム溝係合部10は、ローラ10aと軸部10bで構成されるものである。
A specific example of the link device will be described with reference to FIG. 5 (the technique shown in FIG. 5 is not a well-known technique). In addition, the same code | symbol as the [form for inventing] mentioned later and [Example] shows the same function thing.
The link device 7 shown in FIG.
A
A cam
In addition, the cam
そして、電動アクチュエータ6(例えば、電動モータ44+減速機構45)によって低圧EGR調整弁4が全閉開度θ0から中間開度θ1の区間では、低圧EGR調整弁4だけが回動して吸気絞り弁5が全開状態に維持される。
また、電動アクチュエータ6によって低圧EGR調整弁4が中間開度θ1から全開開度θ2の区間では、低圧EGR調整弁4の開度変化に伴い、吸気絞り弁5の開度も変化する。
When the low pressure EGR adjustment valve 4 is moved by the electric actuator 6 (for example, the
In addition, when the low pressure EGR adjustment valve 4 is in the interval from the intermediate opening θ1 to the fully open opening θ2 by the
〔従来技術の問題点〕
ここで、リンク装置7は、カムプレート9の回動に伴うカム溝係合部10の変位を円滑に行なう目的で、従動アーム角Aθの変化範囲が、常に0°より大きく設けられている。即ち、従動アーム角Aθが「設計上は0°<Aθ」に設けられている。
なお、従動アーム角Aθは、従動アーム11の回動位置を表す角度であり、「低圧EGR調整弁4の回転中心と吸気絞り弁5の回転中心を結ぶ基準線L0」に対する「低圧EGR調整弁4の回転中心とカム溝係合部10(ローラ10aの回転中心)を結ぶ回動線L1」の角度で表したものである。
[Problems of the prior art]
Here, the link device 7 is always provided with a change range of the driven arm angle Aθ larger than 0 ° for the purpose of smoothly displacing the cam
The driven arm angle Aθ is an angle representing the rotational position of the driven arm 11, and “the low pressure EGR adjustment valve relative to the“
しかしながら、現実には、吸気脈動やバックファイヤ等の外力が吸気絞り弁5に作用し、従動アーム11が回動変位して、実際の従動アーム11における従動アーム角Aθが、0°より小さくなる可能性がある。
即ち、従動アーム角Aθは、「設計上は0°<Aθ」であっても、「実際はAθ<0°」になる可能性がある。
However, in reality, an external force such as intake pulsation or backfire acts on the
That is, the driven arm angle Aθ may be “actually Aθ <0 °” even if “designally 0 ° <Aθ”.
このことを、図5を参照して具体的に説明する。
カム溝8とローラ10aとの間には、クリアランス(製造上の公差等を含む)が存在する。また、ローラ10aを支持する軸部10bが外力によって撓む可能性もある。
このため、図5(a)の状態(低圧EGR調整弁4が全閉開度θ0)において、吸気絞り弁5に図示右回り(時計回り)の外力を与えると、図5(b)に示すように従動アーム11も図示右回りに回動し(この時、カムプレート9は停止している)、設計上は回動線L1(低圧EGR調整弁4が全閉開度θ0における位置)であったものが、回動線L1’に変化して「実際の従動アーム角Aθ」が0°より小さくなってしまう。即ち、従動アーム角Aθが「実際はAθ<0°」になってしまう。
This will be specifically described with reference to FIG.
There is a clearance (including manufacturing tolerances) between the
For this reason, in the state of FIG. 5A (low pressure EGR adjustment valve 4 is fully closed opening θ0), when a clockwise external force (clockwise) is applied to the
このように{図5(b)に示すように}、「実際の従動アーム角Aθ」が0°より小さくなると(Aθ<0°)、カム溝係合部10がカム溝8に対して閂(かんぬき:押さえつけて動かなくする)として作用し、カムプレート9のロックが発生する懸念がある。
即ち、「設計上は0°<Aθ」であっても「実際はAθ<0°」になってカムプレート9がロックする可能性があり、電動アクチュエータ6を通電制御しても、カムプレート9が回動せず、低圧EGR調整弁4および吸気絞り弁5の開度制御ができなくなる懸念がある。
As described above (as shown in FIG. 5B), when the “actual driven arm angle Aθ” is smaller than 0 ° (Aθ <0 °), the cam
That is, even if “designed 0 ° <Aθ”, “actually Aθ <0 °” may occur and the
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、「設計上は0°<Aθ」であっても「実際はAθ<0°」になってカムプレートがロックする不具合を回避できる低圧EGR装置の提供にある。 The present invention has been made in view of the above problems, and its purpose is to solve the problem that even if “0 ° <Aθ by design”, “actually Aθ <0 °”, the cam plate is locked. The object is to provide a low-pressure EGR device that can be avoided.
[請求項1の手段]
請求項1の手段を採用する低圧EGR装置は、カムプレートの回動に伴う従動アーム角Aθの変化範囲が、常に0°より大きく設けられていて、メカストッパ(可動側の一方の部材が固定側の他方の部材に当接することによって従動アームの回動範囲を規制する手段)によって、従動アーム角Aθの最小アーム角Aθ0を、Aθ0>0°からAθ0=0°まで許容する(即ち、最小アーム角Aθ0を0°以上の角度範囲内)に規制する。
これにより、吸気脈動やバックファイヤ等の外力が吸気絞り弁に作用し、従動アームに回動する力が加えられても、「実際の従動アーム角Aθ」が0°より小さくなることがない。
このため、吸気絞り弁に外力が加えられても、カム溝係合部がカム溝に対して閂として作用する不具合がなく、カムプレートがロックする不具合を回避することができ、低圧EGR調整弁の信頼性を高めることができる。
[Means of claim 1]
In the low pressure EGR device adopting the means of claim 1, the range of change of the driven arm angle Aθ accompanying the rotation of the cam plate is always larger than 0 °, and the mechanical stopper (one member on the movable side is fixed side) The minimum arm angle Aθ0 of the driven arm angle Aθ is allowed from Aθ0> 0 ° to Aθ0 = 0 ° (ie, the minimum arm) by means of restricting the rotation range of the driven arm by contacting the other member The angle Aθ0 is restricted to an angle range of 0 ° or more .
Thus, even if an external force such as intake pulsation or backfire acts on the intake throttle valve and a rotating force is applied to the driven arm, the “actual driven arm angle Aθ” does not become smaller than 0 °.
For this reason, even when an external force is applied to the intake throttle valve, there is no problem that the cam groove engaging portion acts as a hook against the cam groove, and the problem that the cam plate is locked can be avoided. Can improve the reliability.
[請求項2の手段]
請求項2の手段のカム溝係合部は、カム溝内に嵌まり合うローラと、従動アームの回動端側に固定されてローラを回転自在に支持する軸部とを備える。
これにより、カム溝とローラとの間にクリアランスが存在しても、ローラを支持する軸部に撓みが生じても、「実際の従動アーム角Aθ」の最小角を、0°以上に規制することができる。
[Means of claim 2]
The cam groove engaging portion of the means of
As a result, even if there is a clearance between the cam groove and the roller or the shaft portion supporting the roller is bent, the minimum angle of the “actual driven arm angle Aθ” is restricted to 0 ° or more. be able to.
[請求項3の手段]
請求項3の手段は、メカストッパを成す一方の可動側部材がバルブハウジングの外部において回動する従動アームであり、メカストッパを成す他方の固定側部材がバルブハウジングの外壁に設けられた凸部である。
そして、従動アームがバルブハウジングの外壁の凸部に当接することで、従動アームの実質的な最小角(Aθ0)を0°以上に規制することができる。
[Means of claim 3]
According to a third aspect of the present invention, one movable side member forming the mechanical stopper is a driven arm that rotates outside the valve housing, and the other fixed side member forming the mechanical stopper is a convex portion provided on the outer wall of the valve housing. .
Then, when the driven arm comes into contact with the convex portion of the outer wall of the valve housing, the substantial minimum angle (Aθ0) of the driven arm can be regulated to 0 ° or more.
[請求項4の手段]
請求項4の手段は、メカストッパを成す一方の可動側部材が吸気絞り弁であり、メカストッパを成す他方の固定側部材が吸気通路の内壁に形成された突起部である。
そして、吸気絞り弁が突起部に当接することで、従動アームの実質的な最小角(Aθ0)を0°以上に規制することができる。
[Means of claim 4]
According to a fourth aspect of the present invention, one movable side member forming the mechanical stopper is an intake throttle valve, and the other fixed side member forming the mechanical stopper is a protrusion formed on the inner wall of the intake passage.
The substantial minimum angle (Aθ0) of the driven arm can be restricted to 0 ° or more by the intake throttle valve coming into contact with the protrusion.
図面を参照して[発明を実施するための形態]を説明する。
低圧EGR装置1は、
・吸気通路2にEGRガスを導く低圧EGR流路3の開度調整を行なう低圧EGR調整弁4と、
・吸気通路2と低圧EGR流路3の合流部に吸気負圧を発生させる吸気絞り弁5と、
・低圧EGR調整弁4を駆動する1つの電動アクチュエータ6と、
・この電動アクチュエータ6の出力特性を変化させて吸気絞り弁5を駆動するリンク装置7とを備える。
[Description of Embodiments] [Mode for carrying out the invention] will be described with reference to the drawings.
The low pressure EGR device 1 is
A low pressure EGR adjustment valve 4 for adjusting the opening degree of the low pressure
An
One
A link device 7 that drives the
リンク装置7は、
・カム溝8を有し、低圧EGR調整弁4と一体に回動するカムプレート9と、
・カム溝8に係合するカム溝係合部10を有し、吸気絞り弁5と一体に回動する従動アーム11とを備える。
The link device 7
A
A cam
従動アーム11の従動アーム角Aθを「低圧EGR調整弁4の回転中心と吸気絞り弁5の回転中心を結ぶ基準線L0」に対する「低圧EGR調整弁4の回転中心とカム溝係合部10を結ぶ回動線L1」の角度で表した場合に、
カムプレート9の回動に伴う「設計上の従動アーム角Aθ」の変化範囲が、常に0°より大きく設けられる。
The driven arm angle Aθ of the driven arm 11 is set to “the rotation center of the low pressure EGR adjustment valve 4 and the cam
The change range of the “designed driven arm angle Aθ” accompanying the rotation of the
「設計上の従動アーム角Aθ」の変化範囲のうちの最小アーム角をAθ0とする。
低圧EGR装置1は、部材と部材(例えば、従動アーム11とバルブハウジング12の凸部13)の当接によって、従動アーム11の最小角を、0°以上(具体的には、0°以上で最小アーム角Aθ0以下の角度範囲内)に規制するメカストッパ14を備える。
The minimum arm angle in the change range of the “designed driven arm angle Aθ” is Aθ0.
The low pressure EGR device 1 has a minimum angle of the driven arm 11 of 0 ° or more (specifically, 0 ° or more) by contact between a member and a member (for example, the driven arm 11 and the
以下において本発明が適用された具体的な一例(実施例)を、図面を参照して説明する。実施例は具体的な一例を開示するものであって、本発明が実施例に限定されないことは言うまでもない。なお、以下の実施例において上記[発明を実施するための形態]と同一符号は、同一機能物を示すものである。 Hereinafter, a specific example (example) to which the present invention is applied will be described with reference to the drawings. The embodiment discloses a specific example, and it goes without saying that the present invention is not limited to the embodiment. In the following embodiments, the same reference numerals as those in the “DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION” denote the same functional objects.
〔エンジン吸排気システムの概略説明〕
先ず、図2〜図4を参照してエンジン吸排気システムを説明する。
エンジン吸排気システムには、高圧EGR装置21と低圧EGR装置1が設けられている。
高圧EGR装置21は、高排気圧範囲(DPF22の排気上流側で、高い排気圧が発生する範囲)の排気通路23の内部と、高吸気負圧発生範囲(スロットルバルブ24の吸気下流側で、高い吸気負圧が発生する範囲)の吸気通路2の内部とを接続して、多量のEGRガスをエンジンへ戻すことを得意とする排気ガス再循環装置であり、排気ガスの一部をEGRガスとして吸気通路2の吸気下流側へ戻す高圧EGR流路25を備えている。
具体的な一例として、図2の高圧EGR流路25は、排気通路23側がエキゾーストマニホールドに接続され、吸気通路2側がインテークマニホールドのサージタンク26に接続されている。
[Outline of engine intake and exhaust system]
First, an engine intake / exhaust system will be described with reference to FIGS.
The engine intake / exhaust system is provided with a high
The high
As a specific example, the high pressure
図2に示す高圧EGR装置21には、高圧EGR流路25の途中に、高圧EGR流路25の開度を調整することでEGRガスの流量調整を行なう高圧EGR調整弁27と、吸気側に戻されるEGRガスの冷却を行なう高圧EGRクーラ28と、吸気側に戻されるEGRガスを高圧EGRクーラ28から迂回させる高圧クーラバイパス29と、高圧EGRクーラ28と高圧クーラバイパス29の切り替えを行なう高圧EGRクーラ切替弁30とが設けられている。
なお、図2は具体例であり、高圧EGRクーラ28、高圧クーラバイパス29および高圧EGRクーラ切替弁30を搭載しないものであっても良い。
The high-
FIG. 2 is a specific example, and the high pressure EGR cooler 28, the high pressure
低圧EGR装置1は、低排気圧範囲(DPF22の排気下流側で、低い排気圧が発生する範囲)の排気通路23の内部と、低吸気負圧発生範囲(スロットルバルブ24の吸気上流側で、低い吸気負圧が発生する範囲)の吸気通路2の内部とを接続して、少量のEGRガスをエンジンに戻すことを得意とする排気ガス再循環装置であり、排気ガスの一部をEGRガスとして吸気通路2の吸気上流側に戻す低圧EGR流路3を備えている。
具体的な一例として、図2の低圧EGR流路3は、排気通路23側がDPF22より排気下流側の排気管に接続され、吸気通路2側がターボチャージャのコンプレッサ31より吸気上流側の吸気管に接続されている。
The low pressure EGR device 1 includes an
As a specific example, the low pressure
低圧EGR装置1には、低圧EGR流路3の途中に、低圧EGR流路3の開度を調整することでEGRガスの流量調整を行なう低圧EGR調整弁4と、吸気側に戻されるEGRガスの冷却を行なう低圧EGRクーラ32とが設けられている。
また、低圧EGR装置1は、吸気通路2と低圧EGR流路3の合流部に吸気負圧を発生させるための吸気絞り弁5を設けている。
The low-pressure EGR device 1 includes a low-pressure EGR adjustment valve 4 that adjusts the flow rate of the EGR gas by adjusting the opening degree of the low-pressure
Further, the low pressure EGR device 1 is provided with an
この吸気絞り弁5は、吸気通路2を最大に絞った状態であっても、吸気通路2の一部を開放するように設けられるものである。具体的には、吸気絞り弁5が吸気通路2を最大に絞った状態であっても、吸気通路2の例えば10%ほどを開放するように設けられるものである(図3の実線Yの最小流量参照)。
The
次に、高圧EGR装置21および低圧EGR装置1の制御を行なうECUを説明する。ECUは、高圧EGR装置21および低圧EGR装置1の運転制御を行なうEGR制御プログラムが搭載されている。
このEGR制御プログラムは、
(i)エンジンの暖気状態(例えば、エンジン冷却水の温度)に基づいて高圧EGRクーラ切替弁30の切り替えを行なう高圧EGRクーラ切替プログラムと、
(ii)エンジン回転数とエンジン負荷(エンジン負荷トルク)に応じて高圧EGR調整弁27、低圧EGR調整弁4および吸気絞り弁5の開度制御を行なう高圧/低圧EGR量制御プログラムとを備えている。
Next, the ECU that controls the high-
This EGR control program is
(I) a high-pressure EGR cooler switching program for switching the high-pressure EGR
(Ii) a high-pressure / low-pressure EGR amount control program for controlling the opening of the high-pressure
高圧/低圧EGR量制御プログラムの概略を、図4を参照して説明する。
高圧/低圧EGR量制御プログラムは、
(i)図4に示す実線α以下における運転領域(エンジン回転数とエンジン負荷トルクの関係によるエンジン運転領域)の時に、低圧EGR装置1を停止させ、高圧EGR装置21の高圧EGR調整弁27の開度制御のみによってEGR制御を行ない(具体的には、低圧EGR流路3を低圧EGR調整弁4によって閉塞させ、高圧EGR調整弁27をエンジン回転数とエンジン負荷トルクの関係に応じた開度に制御する)、
(ii)図4に示す実線αと実線βの間の運転領域の時に、高圧EGR装置21の高圧EGR調整弁27の開度制御と、低圧EGR装置1の低圧EGR調整弁4および吸気絞り弁5の開度制御の両方によってEGR制御を行ない(具体的には、高圧EGR調整弁27をエンジン回転数とエンジン負荷トルクの関係に応じた開度に制御するとともに、低圧EGR調整弁4および吸気絞り弁5をエンジン回転数とエンジン負荷トルクの関係に応じた開度に制御する)、
(iii)図4に示す実線β以上における運転領域の時に、高圧EGR装置21を停止させ、低圧EGR装置1の低圧EGR調整弁4および吸気絞り弁5の開度制御のみによってEGR制御を行なう(具体的には、高圧EGR流路25を高圧EGR調整弁27によって閉塞させ、低圧EGR調整弁4および吸気絞り弁5をエンジン回転数とエンジン負荷トルクの関係に応じた開度に制御する)制御プログラムである。
An outline of the high pressure / low pressure EGR amount control program will be described with reference to FIG.
The high pressure / low pressure EGR amount control program is
(I) In the operation region (the engine operation region based on the relationship between the engine speed and the engine load torque) below the solid line α shown in FIG. 4, the low pressure EGR device 1 is stopped and the high pressure
(Ii) Opening control of the high pressure
(Iii) In the operating region above the solid line β shown in FIG. 4, the high
低圧EGR装置1は、低排気圧範囲のEGRガスを、低吸気負圧発生範囲に戻すものであるため、少量のEGRガスをエンジンに戻すことを得意とする。しかるに、低圧EGR装置1を用いて多量のEGRガスをエンジンへ戻したい運転領域が存在しても、低吸気負圧発生範囲にEGRガスを戻す構造の低圧EGR装置1では多量のEGRガスをエンジンへ戻すことが困難である。
そこで、低圧EGR装置1は、EGRガスを戻す吸気通路2内に積極的に吸気負圧を発生させるための吸気絞り弁5を設け、低圧EGR装置1において大きなEGR量を得たい運転領域では、吸気絞り弁5を閉じる方向(吸気負圧が発生する方向)に開度制御し、低圧EGR装置1において多量のEGRガスをコントロールすることを可能にしている。
The low-pressure EGR device 1 is good at returning a small amount of EGR gas to the engine because it returns the EGR gas in the low exhaust pressure range to the low intake negative pressure generation range. However, even if there is an operation region where a large amount of EGR gas is desired to be returned to the engine using the low pressure EGR device 1, the low pressure EGR device 1 having a structure for returning the EGR gas to the low intake negative pressure generation range is configured to supply a large amount of EGR gas to the engine. It is difficult to return.
Therefore, the low pressure EGR device 1 is provided with an
しかし、(i)低圧EGR装置1を用いて少量のEGRガスをエンジンへ戻す「低濃度制御状態」の時は、吸気絞り弁5が負圧を発生させないように最大開度(全開開度)で固定されて、低圧EGR調整弁4のみを開度制御する必要があり、
(ii)低圧EGR装置1を用いて多量のEGRガスをエンジンへ戻す「高濃度制御状態」の時は、低圧EGR調整弁4の開度を増加するとともに、負圧を増加させるべく吸気絞り弁5の開度を小さくする必要がある。
However, (i) in the “low concentration control state” in which a small amount of EGR gas is returned to the engine using the low-pressure EGR device 1, the maximum opening (full opening) so that the
(Ii) In the “high concentration control state” in which a large amount of EGR gas is returned to the engine using the low pressure EGR device 1, the opening of the low pressure EGR adjustment valve 4 is increased and the intake throttle valve is increased to increase the negative pressure. It is necessary to reduce the opening of 5.
このように、「低濃度制御状態」では吸気絞り弁5が全開に固定されて低圧EGR調整弁4のみが開度制御され、「高濃度制御状態」では低圧EGR調整弁4の開度に対応して吸気絞り弁5の開度も変化するものである。
このため、低圧EGR調整弁4を駆動するための専用のアクチュエータと、吸気絞り弁5を駆動するための専用のアクチュエータとが要求されるが、それぞれに専用のアクチュエータを搭載すると、コストアップ、体格アップ、重量アップの要因になってしまう。
Thus, in the “low concentration control state”, the
For this reason, a dedicated actuator for driving the low-pressure EGR adjustment valve 4 and a dedicated actuator for driving the
そこで、低圧EGR装置1は、図1に示すように、低圧EGR調整弁4を駆動する1つの電動アクチュエータ6と、この電動アクチュエータ6の出力特性を変化させて吸気絞り弁5を駆動するリンク装置7とを備え、リンク装置7を介して伝達された電動アクチュエータ6の出力によって吸気絞り弁5を駆動するように設けられている。
Therefore, as shown in FIG. 1, the low pressure EGR device 1 includes one
リンク装置7には、電動アクチュエータ6の出力特性を変化させて吸気絞り弁5へ伝達する特性変換部が設けられており、低圧EGR調整弁4が所定開度より大きくなってから低圧EGR調整弁4の開度アップに連動させて吸気絞り弁5の開度を小さくするように設けられている(図3参照)。
なお、図3の実線Xは低圧EGR調整弁4の回転角度に対するEGR流量の変化を示し、図3の実線Yは低圧EGR調整弁4の回転角度に対する吸気絞り弁5による吸気流量の変化を示すものである。
The link device 7 is provided with a characteristic conversion unit that changes the output characteristic of the
3 indicates the change in the EGR flow rate with respect to the rotation angle of the low pressure EGR adjustment valve 4, and the solid line Y in FIG. 3 indicates the change in the intake flow rate by the
〔低圧EGRバルブユニット40の説明〕
低圧EGR調整弁4と吸気絞り弁5は、上述したように、リンク装置7を介して連結し、共通の電動アクチュエータ6によって駆動されるものである。
このため、低圧EGR調整弁4と吸気絞り弁5は、図1に示すように、1つの低圧EGRバルブユニット40として設けられている。
[Description of Low Pressure EGR Valve Unit 40]
As described above, the low pressure EGR adjustment valve 4 and the
For this reason, the low pressure EGR adjustment valve 4 and the
この低圧EGRバルブユニット40は、低圧EGR流路3と吸気通路2の合流部を備えるバルブハウジング12に、上述した低圧EGR調整弁4、吸気絞り弁5、電動アクチュエータ6およびリンク装置7を搭載するものである。
以下において、低圧EGRバルブユニット40に搭載される低圧EGR調整弁4、吸気絞り弁5、電動アクチュエータ6およびリンク装置7の概略を順次説明する。
The low pressure
Below, the outline of the low pressure EGR regulating valve 4, the
低圧EGR調整弁4は、低圧EGR流路3内に配置されるバタフライバルブであり、バルブハウジング12に対して回動自在に支持される低圧EGRシャフト42と一体に回動する。
吸気絞り弁5は、吸気通路2内に配置されるバタフライバルブであり、バルブハウジング12に対して回動自在に支持される吸気絞シャフト43と一体に回動する。
そして、低圧EGRシャフト42と吸気絞シャフト43は、平行に配置されるものである。
The low pressure EGR adjustment valve 4 is a butterfly valve disposed in the low pressure
The
The low
電動アクチュエータ6は、通電により回転出力を発生する電動モータ44(例えば、DCモータ)と、この電動モータ44の回転出力を減速して出力トルクを増大させる減速機構45(例えば歯車減速装置)とを組み合わせたものである。そして、減速機構45の出力により、低圧EGR調整弁4を駆動するとともに、リンク装置7を介して吸気絞り弁5を駆動するものである。
The
リンク装置7は、バルブハウジング12の外部に配置されて、電動アクチュエータ6の出力特性(回動特性)を変換して吸気絞り弁5を駆動するものであり、低圧EGR調整弁4と一体に回転するカムプレート9と、吸気絞り弁5と一体に回転する従動アーム11とを備える。
The link device 7 is disposed outside the
カムプレート9は、板形状を呈し、耐摩耗性に優れた材料(例えば、ナイロン系樹脂など)により成形されたものであり、低圧EGRシャフト42に対して直角に固定配置されている。
従動アーム11も、板形状を呈し、耐摩耗性に優れた材料(例えば、ナイロン系樹脂など)により成形されたものであり、従動アーム11の回動端側がカムプレート9に対して所定の隙間を隔てて重なるように、吸気絞シャフト43に対して直角に固定配置されている。
The
The follower arm 11 also has a plate shape and is formed of a material having excellent wear resistance (for example, nylon resin), and the pivot end side of the follower arm 11 has a predetermined gap with respect to the
リンク装置7において電動アクチュエータ6の出力特性を変換する特性変換部は、カムプレート9の回転中心から離れた位置に設けられたカム溝8と、従動アーム11の回転中心から離れた位置に設けられてカム溝8に嵌まり合うカム溝係合部10とによって構成される。
カム溝係合部10は、カム溝8内に嵌まり合う円筒状のローラ10a(回転差吸収体)と、従動アーム11の回動端側に固定されてローラ10aを回転自在に支持する軸部10bとからなる。なお、ローラ10aを支持する軸部10bは、従動アーム11と一体に形成されるものであっても良いし、別体に形成された後に従動アーム11に固定されるものであっても良い。
A characteristic converter for converting the output characteristics of the
The cam
カム溝係合部10を駆動するカム溝8のカムプロフィールは、「開度キープ用カム溝8a」と「吸気絞用カム溝8b」を繋ぎ合わせて設けられている。
カム溝8における「開度キープ用カム溝8a」は、「カムプレート9の回転中心と同一中心の円弧溝」であり、低圧EGR調整弁4が低圧EGR流路3を最大に絞る全閉開度θ0(図3のEGRバルブ開度=0°)から所定中間開度θ1に至る回動範囲(開度θ0〜開度θ1)において、吸気絞り弁5の開度を最大開度に保つように設けられている。
The cam profile of the
The “opening keep cam groove 8 a” in the
カム溝8における「吸気絞用カム溝8b」は、上述した「開度キープ用カム溝8a」の一方の端部に連続するように連なって形成されており、
「カムプレート9の回転中心と同一中心の円弧溝」に対して「所定の角度で変化する角度形状」を呈し、低圧EGR調整弁4が所定中間開度(θ1)から最大開度(θ2:図3のEGRバルブ開度=90°)に至る回動範囲(開度θ1〜開度θ2)において従動アーム11を回動させて、吸気絞り弁5の開度を最大開度から吸気通路2を閉じる方向に回動させるように設けられている。
The “intake restricting
The "circular groove having the same center as the rotation center of the
カムプレート9の回動(電動アクチュエータ6の作動に伴う低圧EGR調整弁4の回動)に伴い、カム溝係合部10がカム溝8に沿って変位することで、従動アーム角Aθが変化する。
なお、従動アーム角Aθは、従動アーム11の回動位置を表す角度であり、「低圧EGR調整弁4の回転中心と吸気絞り弁5の回転中心を結ぶ基準線L0」に対する「低圧EGR調整弁4の回転中心とローラ10aの回転中心(カム溝係合部10)を結ぶ回動線L1」の角度で表したものである。
As the
The driven arm angle Aθ is an angle representing the rotational position of the driven arm 11, and “the low pressure EGR adjustment valve relative to the“
カムプレート9の回動に伴うカム溝係合部10の変位を円滑に行なう目的で、カムプレート9の回動に伴う「設計上の従動アーム角Aθ」の変化範囲が、常に0°より大きく設けられている(0°<Aθ)。
即ち、低圧EGR調整弁4が全回動範囲(θ0〜θ2)で回動変化しても、従動アーム角Aθの回動変化が「設計上は0°<Aθ」となるように設けられている。
In order to smoothly displace the cam
That is, even if the low-pressure EGR adjustment valve 4 changes its rotation in the entire rotation range (θ0 to θ2), the rotation change of the driven arm angle Aθ is “designed to be 0 ° <Aθ”. Yes.
具体的に、
・低圧EGR調整弁4の回動範囲が全閉開度θ0〜所定中間開度θ1において従動アーム角Aθが0°に近い位置(0°<Aθ)に停止するものであり、
・低圧EGR調整弁4の回動範囲が所定中間開度θ1〜最大開度θ2において従動アーム角Aθが0°から離れる方向(0°<Aθ)へ変化するものである。
Specifically,
The rotation range of the low pressure EGR adjustment valve 4 is stopped at a position where the driven arm angle Aθ is close to 0 ° (0 ° <Aθ) when the fully closed opening θ0 is the predetermined intermediate opening θ1.
The rotation range of the low-pressure EGR adjustment valve 4 changes in a direction in which the driven arm angle Aθ departs from 0 ° (0 ° <Aθ) at a predetermined intermediate opening θ1 to maximum opening θ2.
ここで、従動アーム角Aθが0°に近い位置に停止する時(低圧EGR調整弁4の回動範囲が全閉開度θ0〜所定中間開度θ1の時:例えば、図1に示すように低圧EGR調整弁4が全閉開度θ0の時)に、吸気絞り弁5に外力(吸気脈動やバックファイヤ等)が作用することで、「実際の従動アーム角Aθ」が0°より小さくなる方向へ従動アーム11に回動力が発生する可能性がある。
Here, when the driven arm angle Aθ stops at a position close to 0 ° (when the rotation range of the low-pressure EGR adjustment valve 4 is a fully closed opening θ0 to a predetermined intermediate opening θ1, for example, as shown in FIG. When the low pressure EGR adjustment valve 4 is at the fully closed opening degree θ0, an external force (intake pulsation, backfire, etc.) acts on the
そこで、低圧EGRバルブユニット40には、「実際の従動アーム角Aθ」が0°より小さくなるのを防ぐメカストッパ14を設けている。
このメカストッパ14は、部材と部材の当接によって、実質的な従動アーム角Aθの最小角側の回動線L1’を0°以上に規制するものである。
即ち、メカストッパ14は、部材と部材の当接によって、従動アーム角Aθの最小角を、0°以上で最小アーム角Aθ0以下の角度範囲内に規制するものである。
Therefore, the low pressure
The
That is, the
具体的に、この実施例のメカストッパ14は、バルブハウジング12の外部において回動する従動アーム11と、バルブハウジング12の外壁に設けられた凸部13とで構成され、図1の破線に示すように、従動アーム11が凸部13に当接することで、従動アーム11の実質的な最小角を0°以上に規制するものである。
即ち、カム溝8とローラ10aとの間にクリアランス(製造上の公差等を含む)が存在しても、さらにローラ10aを支持する軸部10bに撓みが生じても、「実際の従動アーム角Aθ」の最小角を、0°以上に規制するものである。
なお、凸部13は、バルブハウジング12の一部に形成される一体成形品であっても良いし、別体で形成された後にバルブハウジング12に固定される別部品であっても良い。
Specifically, the
That is, even if there is a clearance (including manufacturing tolerances) between the
The
〔実施例の効果〕
この実施例の低圧EGR装置1は、上述したように、メカストッパ14を設けて「実際の従動アーム角Aθ」の最小角を0°以上に規制している。
これにより、吸気脈動やバックファイヤ等の外力が吸気絞り弁5に作用し、従動アーム11に回動する力が加えられても、「実際の従動アーム角Aθ」が0°より小さくなることがない。
このため、吸気絞り弁5に外力が加えられても、カム溝係合部10がカム溝8に対して閂として作用する不具合が生じず、カムプレート9がロックする不具合を回避することができ、低圧EGR調整弁4の信頼性を高めることができる。
[Effects of Examples]
As described above, the low pressure EGR device 1 of this embodiment is provided with the
As a result, even if an external force such as intake pulsation or backfire acts on the
For this reason, even if an external force is applied to the
また、この実施例では、バルブハウジング12の外壁に凸部13を設けるのみで、本発明を実施することができる。即ち、シンプルな構造によって、コストアップを招くことなく、本発明の優れた効果を得ることができる。
In this embodiment, the present invention can be implemented only by providing the
上記実施例では、メカストッパ14の一例として、従動アーム11に部材(凸部13)を当接させて開度規制を行なう例を示したが、吸気絞り弁5に部材を当接させることで従動アーム11の開度規制を行なっても良い。
具体的には、吸気絞り弁5と、吸気通路2の内壁に設ける突起部とでメカストッパ14を構成し、吸気絞り弁5が吸気通路2内に突出する突起部に当接することで、従動アーム11の実質的な最小角を0°以上に規制しても良い。
In the above embodiment, as an example of the
Specifically, a
上記実施例では、具体的な一例として、ターボチャージャを搭載するエンジン吸排気システムに本発明を適用する例を示したが、ターボチャージャに代えて他の吸気過給機(スーパチャージャ等)を搭載するエンジンの吸排気システムに本発明を適用しても良いし、ターボチャージャ等の吸気過給機を搭載しないエンジンの吸排気システムに本発明を適用しても良い。 In the above-described embodiment, an example in which the present invention is applied to an engine intake / exhaust system equipped with a turbocharger has been shown as a specific example. However, another intake supercharger (such as a supercharger) is installed instead of the turbocharger. The present invention may be applied to an intake / exhaust system for an engine, or the present invention may be applied to an intake / exhaust system for an engine not equipped with an intake supercharger such as a turbocharger.
上記実施例では、DPF22を搭載することから解るように、ディーゼルエンジンの吸排気システムに本発明を適用する例を示したが、ディーゼルエンジンとは異なる他のエンジン(ガソリンエンジン等)の吸排気システムに本発明を適用しても良い。
上記の説明では、EGRガスを吸気へ戻して燃焼温度を下げることでNOxを低減させる例を示したが、EGRガスを吸気へ戻して燃焼温度を下げることでノッキングを防ぐものであっても良い。
In the above embodiment, as is understood from the fact that the DPF 22 is mounted, an example in which the present invention is applied to an intake / exhaust system of a diesel engine has been shown. However, an intake / exhaust system of another engine (such as a gasoline engine) different from the diesel engine. The present invention may be applied to.
In the above description, an example in which NOx is reduced by returning the EGR gas to the intake air and lowering the combustion temperature is shown, but knocking may be prevented by returning the EGR gas to the intake air and lowering the combustion temperature. .
1 低圧EGR装置
2 吸気通路
3 低圧EGR流路
4 低圧EGR調整弁
5 吸気絞り弁
6 電動アクチュエータ
7 リンク装置
8 カム溝
9 カムプレート
10 カム溝係合部
10a ローラ
10b 軸部
11 従動アーム
12 バルブハウジング
13 バルブハウジングの外壁に設けられた凸部
14 メカストッパ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Low
Claims (4)
前記吸気通路(2)と前記低圧EGR流路(3)の合流部に吸気負圧を発生させる吸気絞り弁(5)と、
前記低圧EGR調整弁(4)を駆動する1つの電動アクチュエータ(6)と、
この電動アクチュエータ(6)の出力特性を変化させて前記吸気絞り弁(5)を駆動するリンク装置(7)とを備え、
前記リンク装置(7)が、前記低圧EGR調整弁(4)と一体に回動し、カム溝(8)が形成されるカムプレート(9)と、前記吸気絞り弁(5)と一体に回動し、前記カム溝(8)に係合するカム溝係合部(10)を有する従動アーム(11)とを備えている低圧EGR装置(1)において、
(a)前記リンク装置(7)は、
前記従動アーム(11)の従動アーム角Aθを「前記低圧EGR調整弁(4)の回転中心と前記吸気絞り弁(5)の回転中心を結ぶ基準線L0」に対する「前記低圧EGR調整弁(4)の回転中心と前記カム溝係合部(10)を結ぶ回動線L1」の角度で表した場合に、
前記カムプレート(9)の回動に伴う従動アーム角Aθの変化範囲が、常に0°より大きく設けられており、
(b)当該低圧EGR装置(1)は、
一方の可動側部材とこの部材の動きを止める他方の固定側部材とから構成され、前記可動側部材が前記吸気絞り弁(5)もしくは前記従動アーム(11)の動きに追従するメカストッパ(14)を備えており、
(c)前記メカストッパ(14)は、
前記カムプレート(9)の回動に伴う従動アーム角Aθの変化範囲のうちの最小アーム角をAθ0とした場合に、
前記可動側部材が前記固定側部材に当接することで、前記最小アーム角Aθ0をAθ0>0°からAθ0=0°まで許容することを特徴とする低圧EGR装置。 A low pressure EGR adjustment valve (4) for adjusting the opening of the low pressure EGR flow path (3) for introducing EGR gas to the intake passage (2) through which intake air passes;
An intake throttle valve (5) for generating an intake negative pressure at a junction of the intake passage (2) and the low pressure EGR flow path (3);
One electric actuator (6) for driving the low-pressure EGR regulating valve (4);
A link device (7) for driving the intake throttle valve (5) by changing the output characteristics of the electric actuator (6) ,
The link device (7) rotates integrally with the low pressure EGR adjustment valve (4), and rotates together with the cam plate (9) in which the cam groove (8) is formed and the intake throttle valve (5). A low pressure EGR device (1) comprising a driven arm (11) having a cam groove engaging portion (10) that moves and engages the cam groove (8) ;
(A) The link device (7)
The driven arm angle Aθ of the driven arm (11) is set to “the low pressure EGR adjusting valve (4) relative to the“ reference line L0 connecting the rotation center of the low pressure EGR adjusting valve (4) and the rotation center of the intake throttle valve (5) ”. ) And a rotation line L1 connecting the cam groove engaging portion (10) ”,
The change range of the driven arm angle Aθ accompanying the rotation of the cam plate (9) is always larger than 0 ° ,
(B) The low pressure EGR device (1)
A mechanical stopper (14) which is composed of one movable side member and the other fixed side member which stops the movement of the member, and the movable side member follows the movement of the intake throttle valve (5) or the driven arm (11). With
(C) The mechanical stopper (14)
When the minimum arm angle in the change range of the driven arm angle Aθ accompanying the rotation of the cam plate (9) is Aθ0,
A low-pressure EGR device that allows the minimum arm angle Aθ0 from Aθ0> 0 ° to Aθ0 = 0 ° by the movable side member coming into contact with the fixed side member .
前記カム溝係合部(10)は、
前記カム溝(8)内に嵌まり合うローラ(10a)と、
前記従動アーム(11)の回動端側に固定されて前記ローラ(10a)を回転自在に支持する軸部(10b)とを備えることを特徴とする低圧EGR装置。 In the low pressure EGR device (1) according to claim 1,
The cam groove engaging portion (10)
A roller (10a) fitted into the cam groove (8);
A low pressure EGR device comprising: a shaft portion (10b) fixed to the rotating end side of the driven arm (11) and rotatably supporting the roller (10a).
前記メカストッパ(14)を成す一方の可動側部材は、前記低圧EGR調整弁(4)および前記吸気絞り弁(5)を収容するバルブハウジング(12)の外部において回動する前記従動アーム(11)であり、
前記メカストッパ(14)を成す他方の固定側部材は、前記バルブハウジング(12)の外壁に設けられた凸部(13)であることを特徴とする低圧EGR装置。 In the low pressure EGR device (1) according to claim 1 or 2,
One movable side member constituting the mechanical stopper (14) is the driven arm (11) that rotates outside the valve housing (12) that houses the low pressure EGR adjustment valve (4) and the intake throttle valve (5). And
The mechanical stoppers (14) the other of the fixed member forming a, the low-pressure EGR device, characterized in that the protrusion provided on the outer wall (13) of the valve housing (12).
前記メカストッパ(14)を成す一方の可動側部材は、前記吸気絞り弁(5)であり、
前記メカストッパ(14)を成す他方の固定側部材は、前記吸気通路(2)の内壁に形成された突起部であることを特徴とする低圧EGR装置。 In the low pressure EGR device (1) according to claim 1 or 2,
One movable side member constituting the mechanical stopper (14) is the intake throttle valve (5),
Other fixed-side member constituting the mechanical stoppers (14), the low-pressure EGR device, characterized in that said a protrusion formed on the inner wall of the intake passage (2).
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