JPH0141890Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は、自動車等の車輌に用いられる内燃機
関の吸気−排気ガス再循環制御装置に係り、特に
可変スワール方式の吸気ポート構造を有する内燃
機関に於て、吸気制御と排気ガス再循環制御とを
互いに関連付けて制御する制御装置に係る。

従来の技術 内燃機関に用いられる可変スワール方式の吸気
ポート構造の一つとして、燃焼室への開口端の周
りに旋回したヘリカル通路の如き第一の吸気通路
と前記開口端に直線状に通ずるストレート通路の
如き第二の吸気通路とを有し、前記ストレート通
路の途中に該ストレート通路を開閉する吸気制御
弁が設けられた可変スワール方式の吸気ポート構
造は本願出願人と同一の出願人による特願昭56−
51149号及び特願昭56−120634号に於て既に提案
されている。

考案が解決しようとする問題点 上述の如き可変スワール方式の吸気ポートを備
えた内燃機関に於ては、吸気制御弁によりストレ
ート通路（第二の吸気通路）が閉じられている時
には吸気（混合気）の全てがヘリカル通路（第一
の通路）を流れて燃焼室内に流入することにより
燃焼室内に強力な吸気スワールが生じ、これによ
り見掛け上の燃焼速度が速くなつて希薄混合気に
よる運転が可能になる。しかしこのように急速燃
焼が行われると、排気有害成分であるNoxの発
生量が増大し、排気ガスと共に大気中に放出され
るNox量が増大するようになる。

この様なことは前記第一の吸気通路がヘリカル
通路であるものだけではなく、ストレートな吸気
通路であつても燃焼室内周壁にほぼ接線方向に吸
気が流入するように構成された、所謂スワールポ
ートを備えたものについても同様である。

内燃機関に於けるNoxの発生を低減する一つ
の手段として、内燃機関より排出された排気ガス
の一部を燃焼室内に再循環する排気ガス再循環が
よく知られている。排気ガス再循環は、Noxの
発生を低減する効果を生じ、上述の如き可変スワ
ール方式の吸気ポート構造を備えた内燃機関に於
て実施されてNoxの低減のために有効であるが、
しかし排気ガス再循環は内燃機関の燃焼状態を悪
化せしめる。

このため上述の如き可変スワール方式の吸気ポ
ート構造を備えた内燃機関に於ては、吸気制御弁
が開いていることにより燃焼室内に強力な吸気ス
ワールが生じずに内燃機関の燃焼状態が悪化して
いる時にも強力な吸気スワールが生じている時と
同様に排気ガス再循環が行われると、内燃機関の
運転性が著しく悪化する虞れがある。

特に、上述の如き吸気ポート構造を備えた内燃
機関に於ては、高回転域が多用されることにより
高回転域に於て排気ガス温度が高くなり、この時
も排気ガス再循環が行われると、熱的問題から吸
気装置と排気ガス再循環装置の耐久性が低下する
虞れがある。

本考案は、上述の如き可変スワール方式の吸気
ポート構造を有する内燃機関に於て、吸気制御弁
の開閉と排気ガス再循環とを互いに関連付けて制
御し、吸気制御弁が閉じていて急速燃焼により
Noxの発生量が多い時には排気ガス再循環を行
い、吸気制御弁が開いていてNoxの発生量が少
なく、しかも内燃機関の燃焼状態が悪化している
時には排気ガス再循環を強制的に禁止し、これに
よりNoxの低減と内燃機関の良好な運転性とを
両立する吸気−排気ガス再循環制御装置を提供す
ることを目的としている。

考案が解決しようとする問題点 上述の如き目的は、本考案によれば、燃焼室へ
の開口端に連通する第一の吸気通路と第二の吸気
通路とを有し、前記第二の吸気通路の途中に該第
二の吸気通路を開閉する吸気制御弁が設けられて
いる吸気ポート構造を有する内燃機関の吸気−排
気ガス再循環制御装置に於て、第一のダイヤフラ
ム室を有し前記第一のダイヤフラム室に大気圧が
作用している時には前記吸気制御弁を開弁駆動し
前記第一のダイヤフラム室に負圧が作用している
時には前記吸気制御弁を閉弁駆動するダイヤフラ
ム装置と、内燃機関の運転状態に応じて選択的に
開弁して前記第一のダイヤフラム室へ大気圧を供
給する大気開放弁と、第二のダイヤフラム室を有
し前記第二のダイヤフラム室に大気圧が作用して
いる時には閉弁し前記第二のダイヤフラム室に負
圧が作用している時には開弁して排気ガス再循環
流量を制御するダイヤフラム式排気ガス再循環制
御弁と、前記第一のダイヤフラム室と前記第二の
ダイヤフラム室とを互いに連通接続する連絡通路
と、前記連絡通路の途中に設けられ前記第一のダ
イヤフラム室の側より前記第二のダイヤフラム室
へ向う流体の流れのみを許し前記大気開放弁が開
弁している時には前記第一のダイヤフラム室の側
より前記第二のダイヤフラム室へ大気圧を与える
逆止弁とを有する内燃機関の吸気−排気ガス再循
環制御装置によつて達成される。

考案の作用及び効果 上述の如き構成によれば、大気開放弁が開弁し
て第一のダイヤフラム室に大気圧が供給され、こ
れによつて吸気制御弁が開弁している時には、逆
止弁を経て排気ガス再循環制御弁の第二のダイヤ
フラム室にも大気圧が供給され、これにより排気
ガス再循環制御弁が閉弁して排気ガス再循環が強
制的に停止されるようになる。大気開放弁が閉弁
していて第一のダイヤフラム室に負圧が供給され
ている時には、この負圧は逆止弁の逆止作用によ
り第二のダイヤフラム室には与えられず、従つて
この時には吸気制御弁の開弁制御より制約を受け
ることなく排気ガス再循環制御弁の開閉が行われ
て排気ガス再循環制御が行われる。

例えば、機関回転数が所定値以上である時には
開弁するよう大気開放弁が構成されていれば、高
回転域に於て、吸入効率の向上のために吸気制御
弁が開弁すると共に排気ガス再循環制御弁が閉弁
し、所謂ECRカツトが高回転域に於ては機関負
荷に抱らず行われ、この時に高温の排気ガスが再
循環されることにより吸気装置と排気ガス再循環
装置の耐久性が低下することが回避される。

実施例 以下に添付の図を参照して本考案を実施例につ
いて詳細に説明する。

第１図乃至第４図は本考案による吸気−排気ガ
ス排気ガス再循環制御装置の一つの実施例を示し
ている。これらの図に於て、１は内燃機関を示し
ており、内燃機関１は燃焼室２を有している。内
燃機関１は、吸気ポート３より燃焼室２内に燃料
と空気との混合気を吸入し、排気ガスを排気ポー
ト４より排出するようになつている。吸気ポート
３には吸気マニホールド６及び気化器７が順に接
続されており、また排気ポート４には排気マニホ
ールド８が接続されている。

吸気マニホールド６は、第２図に示されている
如く、ガイドベーン９を有しており、該ガイドベ
ーンは吸気マニホールド６を各々燃焼室７への開
口端に連通する第一の吸気通路１０と第二の吸気
通路１１とに区分している。第一の吸気通路１０
は該第一の吸気通路を経て燃焼室２に吸入される
吸気の流れが円筒状の燃焼室周壁面に対しほぼ接
線方向となるようなスワールポート或いは燃焼室
２への開口端の周りに旋回したヘリカルポートと
して構成されている。

第二の吸気通路１１の途中には吸気制御弁１２
が設けられている。吸気制御弁１２は、弁軸１３
によつて担持されたバタフライ弁として構成さ
れ、第二の吸気通路１１を開閉するようになつて
いる。

吸気制御弁１２の弁軸１３には駆動レバー１５
が取付けられており、駆動レバー１５はダイヤフ
ラム装置１６のロツド１７と駆動連結されてい
る。ダイヤフラム装置１６は、ダイヤフラム１８
の図にて下方の側にダイヤフラム室（第一のダイ
ヤフラム室）１９を郭定しており、ダイヤフラム
室１９に所定値より大きい負圧が導入されている
時には圧縮コイルばね２０のばね力に抗して弁軸
１３を第１図或いは第３図で見て反時計廻り方向
へ回転駆動して吸気制御弁１２を第１図に示され
ている如き閉弁位置にもたらし、これに対しダイ
ヤフラム室１９に所定値より大きい負圧が導入さ
れていない時には、即ち大気圧が導入されている
時には圧縮コイルばね２０のばね力によつて弁軸
１３を第１図或いは第３図で見て時計廻り方向へ
回転駆動して吸気制御弁１２を第３図に示されて
いる如き開弁位置にもたらすようになつている。

ダイヤフラム室１９は、導管２１及び２２と逆
止弁２４を経て吸気マニホールド（インテークマ
ニホールド）６の図示されていない吸気管負圧取
出ポートに連通接続され、また導管２１と２２と
によつて大気開放弁２３に連通接続されている。

大気開放弁２３は、電磁作動式の開閉弁であつ
てよく、例えば内燃機関１の回転数が所定値以上
である時には開弁して導管２２を大気中に開放せ
しめ、これに大気圧を導入するよう構成されてい
る。

従つて、大気開放弁３が閉弁している時には、
逆止弁２４の逆止作用によつてダイヤフラム室１
９、導管２１及び２２に吸気管負圧が封入される
状態になり、この吸気管負圧によつて吸気制御弁
１２は、第１図及び第２図に示されている如く、
閉弁し、これに対し大気開放弁２３が開弁してい
る時には、これより導管２２及び２１を経てダイ
ヤフラム室１９に大気圧が導入されるようにな
り、吸気制御弁１２は、第３図及び第４図に示さ
れている如く、開弁するようになる。

内燃機関１には排気ガス再循環制御装置２５が
取付けられている。排気ガス再循環制御装置２５
は排気ガス再循環制御弁２６を含んでいる。排気
ガス再循環制御弁２６は、入口ポート２７と出口
ポート２８とを有し、入口ポート２７を排気ガス
再循環通路２９によつて排気マニホールド８に設
けられた図示されていない排気ガス取入ポートに
連通接続され、出口ポート２８を排気ガス再循環
通路３０によつて吸気マニホールド６に設けられ
た図示されていない排気ガス注入ポートに連通接
続されている。これにより排気ガス再循環制御弁
２６が開弁している時には排気ガスが排気ガス再
循環通路２９より排気ガス再循環制御弁２６を経
て排気ガス再循環通路２８へ流れ、排気ガス再循
環が行われる。

排気ガス再循環制御弁２６は入口ポート２７を
開閉してその実効開口面積を制御する弁要素３１
を有しており、弁要素３１は、ダイヤフラム室
（第二のダイヤフラム室）３２に所定値より大き
い負圧が導入されていない時には、即ち大気圧が
導入されている時には圧縮コイルばね３４のばね
力によつて図にて下方へ移動して入口ポート２７
を閉じ、これに対しダイヤフラム室３２に所定値
より大きい負圧が導入されている時にはその負圧
に応じて圧縮コイルばね３４のばね力に抗して図
にて上方へ移動して入口ポート２７を開くように
なつている。

ダイヤフラム室３２は、導管３５、負圧調整弁
３６、吸気温度感知弁３７、導管３８を経て気化
器７に設けられた吸気管負圧取出しポート７ａに
連通接続されている。吸気管負圧取出しポート７
ａは、スロツトルバルブ３９が図示されている如
き全閉位置にある時にはその上流側に位置し、ス
ロツトルバルブ３９が破線３９′で示されている
如く比較的小さい所定開度以上開かれた時にはそ
れの下流側に位置すべく設けられている。

負圧調整弁３９は弁ポート４０を開閉する要素
４１及び該弁要素を担持したダイヤフラム４２と
を有しており、ダイヤフラム４２は、それの図に
て上側に大気ポート４３を介して大気中に開放さ
れた大気開放室４４を、また下方にダイヤフラム
室４５を各々郭定している。ダイヤフラム４２
は、ダイヤフラム室４５に所定値以上の圧力（正
圧）が導入されていない時には圧縮コイルばね４
６のばね力によつて弁要素４１が弁ポート４０よ
り引離されてこれを開く位置に位置し、これに対
しダイヤフラム室４５に所定値以上の圧力が導入
された時には圧縮コイルばね４６のばね力に抗し
て図にて上方へ移動して弁要素４１が弁ポート４
０を閉じる位置に位置するようになつている。

負圧調整弁３６のダイヤフラム室４５は、導管
４７によつて排気ガス再循環通路２９に連通接続
され、排気ガス再循環通路２９に於ける排気ガス
圧力を導入されるようになつている。

上述の如き負圧調整弁３６は、排気ガス再循環
通路２９に於ける排気ガス圧力をほぼ一定に保つ
よう、排気ガス再循環制御弁２６のダイヤフラム
室３２に供給される負圧を調圧し、これによつて
排気ガス再循環流量の吸入空気流量に対する比
率、即ちEGR率がほぼ一定に保たれるようにし
ている。

吸気温度感知弁３７は、吸気温度に感応し、機
関暖機完了後に於ては開弁して導管３５と３６と
を互いに連通接続し、これに対し機関冷間時に
は、閉弁して導管３８と３５との連通を遮断し、
排気ガス再循環制御弁２６のダイヤフラム室３２
に吸気管負圧が供給されることを禁止して排気ガ
ス再循環が行われないようにしている。

導管３５は連絡通路としての連絡導管５０、逆
止弁４８及び連絡通路としての連絡導管４９によ
つて導管２２と連通接続されている。

逆止弁４８は、入口ポート４８ａと出口ポート
４８ｂとを有し、入口ポート４８ａにて連絡導管
４９により導管２２に連通接続され、出口ポート
４８ｂにて連絡導管５０により導管３５に連通接
続され、入口ポート４８ａと出口ポート４８ｂと
の間に弁室４８ｃと弁ポート４８ｅ及び該弁ポー
トを開閉する弁要素４８ｄとを有し、入口ポート
４８ａより出口ポート４８ｂへ向う流体の流れの
みを許すように構成されている。

次に上述の如き構成よりなる本考案による吸気
−排気ガス再循環制御装置の作動について説明す
る。

第１図及び第２図に示されている状態は、内燃
機関１がアイドル運転されている時の状態であ
り、この時には大気開放弁２３が閉弁していてダ
イヤフラム装置１６のダイヤフラム室１９には吸
気管負圧が逆止弁２４、導管２２及び２１を経て
導入される。これによつてこの時には吸気制御弁
１２は閉弁している。従つてこの時には、第一の
吸気通路１０が閉じられ、吸気の全てが第二の吸
気通路１１を経て燃焼室２内に吸入され、燃焼室
２内に強力な吸気スワールが生じるようになる。

またこの時には、吸気管負圧取出ポート７ａが
スロツトルバルブ３９より上流側にあることによ
り、これより導管３８、吸気温度感知弁３７、導
管３５を経て排気ガス再循環制御弁２６のダイヤ
フラム室３２に大気圧が導入され、排気ガス再循
環制御弁２６が閉弁する。従つてこの時には排気
ガス再循環は行われない。

尚、導管２２の吸気管負圧は逆止弁４８の逆止
作用によつて導管３５へ及ぶことがなく、また導
管３５の大気圧も逆止弁４８の逆止作用によつて
導管２２に及ぶこともなく、互いに悪影響が及ぶ
ことがない。

上述の如き状態から、スロツトルバルブ３９が
開かれて吸気管負圧取出ポート７ａがスロツトル
バルブ３９より下流側へ位置するようになると、
吸気管負圧取出ポート７ａには吸気管負圧が作用
するようになり、この吸気管負圧が負圧調整弁３
６により調圧されつつ排気ガス再循環制御弁２６
のダイヤフラム室３２に導入されるようになり、
排気ガス再循環制御弁２６が開弁する。これによ
り所定のEGR率をもつて排気ガス再循環が行わ
れる。

機関回転数が上昇し、機関回転数が所定値以上
になると、大気開放弁２３が開弁する。大気開放
弁２３が開弁すると、導管２１，２２及びダイヤ
フラム装置１６のダイヤフラム室１９内に封入さ
れていた吸気管負圧が排出されてこれらに大気圧
が導入されるようになり、吸気制御弁１２が第３
図及び第４図に示されている如く開弁するように
なる。これにより第二の吸気通路１１が開き、吸
気は第一の吸気通路１０に加えて第二の吸気通路
１１を経ても燃焼室２内に吸入されるようにな
り、燃焼室２内の吸気スワールは低減するものの
充填効率の向上が図られる。

ダイヤフラム装置１６のダイヤフラム室１９に
上述の如く大気圧が導入されるようになると、こ
の大気圧は、連絡導管４９、逆止弁４８及び連絡
導管５０を経て導管３５に至り、これより更に排
気ガス再循環制御弁２６のダイヤフラム室３２に
導入されるようになる。これにより吸気管負圧取
出ポート７ａに吸気管負圧が作用していても排気
ガス再循環制御弁２６は閉弁し、排気ガス再循環
が強制的に停止されるようになる。

尚、逆止弁４８の出口ポート４８ｂは第１図に
於て連絡導管５１によつて負圧調整弁３６より吸
気管負圧取出ポート７ａの側の部位にて導管３５
と連通接続されていてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による吸気−排気ガス再循環制
御弁の一つの実施例を示す概略構成図、第２図は
本考案による吸気−排気ガス再循環制御装置が適
用される吸気ポート構造を吸気制御弁の閉弁状態
について示す概略平面図、第３図は同じく本考案
による吸気−排気ガス再循環装置が適用される吸
気ポート構造を吸気制御弁が開弁している時の状
態について示す概略構成図、第４図は同じくその
概略平面図である。 １……内燃機関、２……燃焼室、３……吸気ポ
ート、４……排気ポート、６……吸気マニホール
ド、７……気化器、８……排気マニホールド、１
０……第一の吸気通路、１１……第二の吸気通
路、１２……吸気制御弁、１３……弁軸、１５…
…駆動レバー、１６……ダイヤフラム装置、１７
……ロツド、１９……ダイヤフラム室（第一のダ
イヤフラム室）、２０……圧縮コイルばね、２１，
２２……導管、２３……大気開放弁、２４……逆
止弁、２５……排気ガス再循環装置、２６……排
気ガス再循環制御弁、２７……入口ポート、２８
……出口ポート、２９，３０……排気ガス再循環
通路、３１……弁要素、３２……ダイヤフラム室
（第二のダイヤフラム室）、３３……ダイヤフラ
ム、３４……圧縮コイルばね、３５……導管、３
６……負圧調整弁、３７……吸気温度感知弁、３
８……導管、３９……スロツトルバルブ、４０…
…弁ポート、４１……弁要素、４２……ダイヤフ
ラム、４３……大気ポート、４４……大気開放
室、４５……ダイヤフラム室、４６……圧縮コイ
ルばね、４８……逆止弁、４９，５０，５１……
連絡導管。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 燃焼室への開口端に連通する第一の吸気通路と
   第二の吸気通路とを有し、前記第二の吸気通路の
   途中に該第二の吸気通路を開閉する吸気制御弁が
   設けられている吸気ポート構造を有する内燃機関
   の吸気−排気ガス再循環制御装置に於て、第一の
   ダイヤフラム室を有し前記第一のダイヤフラム室
   に大気圧が作用している時には前記吸気制御弁を
   開弁駆動し前記第一のダイヤフラム室に負圧が作
   用している時には前記吸気制御弁を閉弁駆動する
   ダイヤフラム装置と、内燃機関の運転状態に応じ
   て選択的に開弁して前記第一のダイヤフラム室へ
   大気圧を供給する大気開放弁と、第二のダイヤフ
   ラム室を有し前記第二のダイヤフラム室に大気圧
   が作用している時には閉弁し前記第二のダイヤフ
   ラム室に負圧が作用している時には開弁して排気
   ガス再循環流量を制御するダイヤフラム式排気ガ
   ス再循環制御弁と、前記第一のダイヤフラム室と
   前記第二のダイヤフラム室とを互いに連通接続す
   る連絡通路と、前記連絡通路の途中に設けられ前
   記第一のダイヤフラム室の側より前記第二のダイ
   ヤフラム室へ向う流体の流れのみを許し前記大気
   開放弁が開弁している時には前記第一のダイヤフ
   ラム室の側より前記第二のダイヤフラム室へ大気
   圧を与える逆止弁とを有する内燃機関の吸気−排
   気ガス再循環制御装置。