JPH02173348A - 電磁駆動バルブの排気ガス再循環装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はセラミックス素材を使用した軽量バルブを電磁
力により作動させる電磁駆動バルブを用い、排気弁を開
放して排気ガスを導入する電磁駆動バルブの排気ガス再
循環装置に関する。

（従来の技術） 近年、エンジンの排気ガスによる大気汚染の一対策とし
て、エンジンの吸気中に排気ガスの一部を混入せしめ、
酸素に対する他のガスの比率を増大させて燃焼ガスの最
高温度を低下させようとする排気ガス再循環装置が車両
に採用されている。

そして、この種の排気ガス再循環装置は一般にエンジン
の排気管と吸入管とを連通ずる流路を設置３、該流路に
バルブを取付けて所定の時期にバルブを開き、エンジン
の吸気に排気ガスを混入させている。

また、上述のように排気管と吸入管とを連通せずに排気
ガス再循環を行う提案として、ある気筒が吸気弁閉期間
にあるとき排気弁開期間にあたる気筒の両気筒の排気管
を各々連結するとともに、該各排気管と排気集合管との
連結部に、吸気行程の終了直前乃至直後間における少期
間に排気弁が開いているとき、前記排気管の各々と排気
集合管との連結を遮断するバルブを配設した４サイクル
の内燃機関の排気ガス再循環装置が特公昭５１−３４５
２６号特許公報に開示されている。

（発明が解決しようとする課題） 上述の排気管と吸入管とを連通ずる流路を設けるシステ
ムでは、該流路を排気ガスが通過するため汚損する欠点
があり、また後者の提案においてはＩＪ［気管の各々に
連結管を設けたり、連結を遮断するバルブが必要なため
、排気を通ずる装置が複雑となるという問題が生ずる。

本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、
その目的は排気ガスを通ずる連結管やバルブ機構などを
使用することなく、軽量な吸排気弁を電磁駆動して効率
よく排気ガスを再循環させようとする電磁駆動バルブの
排気ガス再循環装置を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明によれば、排気バルブを動弁させる電動動弁機構
と、エンジンの負荷を検出する負荷センサと、エンジン
の回転数を検出する回転センサと、排気ガス圧力を検出
する排圧センサと、これらのセンサからの情報に基づき
前記電動動弁機構を制御して吸気行程中に排気バルブを
開弁させて排気ガスを再循環せしめる再循環制御手段と
を備えた電磁駆動バルブの排気ガス再循環装置が提供さ
れる。

（作用） 軽量なセラミックス素材からなる排気バルブを電磁力に
より動弁させる電動動弁機構を設け、エンジンの負荷状
態と排出する排気量とに基づいて、吸入行程中の排気バ
ルブの弁開度やそのタイミングを設定し、排気ボートの
排気ガスを気筒内に導入して、吸気ボートからの吸気に
混入させる。

（実施例） つぎに本発明の実施例について図面を用いて詳細に説明
する。

第１図は本発明の一実施例の構成を示すブロック図であ
る。

同図において、１はエンジンであり、燃料の燃焼エネル
ギーによるエンジン出力で車両を駆動するもので、エン
ジン１への供給燃料を制御する燃料噴射装置１１には、
燃料流量を計測してエンジン負荷を検出する負荷センサ
１２が配置されている。１３はポジションセンサで、エ
ンジン１の燃焼サイクルにおけるピストン位置を検出し
て吸排気バルブの開閉タイミングの基となる信号を発す
るものである。１４は回転センサで、エンジン１の出力
軸に配置されてエンジン回転数を検出するもので、これ
らの各種センサからのそれぞれの検出信号は後述するコ
ントローラに送信される。

２は吸気バルブで、セラミックス素材が採用されて軽量
に形成され、シリンダヘッド３に設けたバルブカイト３
１により上下方向に滑動自在に保持されて、傘部２１が
シリンダヘッド３のバルブ座３２に接／ｌ１ｌｆ［する
ことにより吸気ボート３３を介して気筒か吸入する空気
流を制御するものである。

２２は吸気バルブ２のステムエンド部２３に設けた可動
子で、例えば軟鉄のような磁性材料が用いられ、可動子
コイル２４を有して上下方向に励磁されるよう構成され
ている。

２５は可動子２２に対応する固定子て、磁性材料よりな
り可動子２２の上方に配置され固定子コイル２６を有し
て、通電によって可動子２２を吸引／離反することによ
り吸気バルブ２を上下に動弁駆動する。なお２７はコイ
ル状のスプリングであり、可動子２２とバルブガイド３
１との間に設けられ、弾性力により常時は閉弁させるも
のである。

４は排気バルブで、セラミックス素材が用いられて軽量
に形成され、バルブガイド３４により上下方向に滑動自
在に保持されて、下方の傘部４１がバルブ座３５に接／
Ｉ！ＩｌＩすることにより、排気ボート３６への気筒内
の燃焼ガスの排出を制御するものである。そしてエンジ
ンの吸気行程において該排気バルブ４を所定のタイミン
グ開弁することにより、吸気による負圧にて排気ガスの
一部が排気ポート３６より気筒に吸入され、吸気ボート
３３からの空気に混入されるものである。

４２は排気バルブ４のステムエンド部４３に設けた可動
子で磁性材料からなり、可動子コイル４４を有して上下
方向に励磁されるよう構成されている。４５は可動子４
２に対応する固定子で磁性材料からなり、可動子４２の
上方に配置され固定子コイル４６を有して、通電によっ
て可動子４２を吸引／１１を反することにより排気バル
ブ４を上下に動弁駆動する。なお、４７はコイル状のス
プリングで、その弾性力によって排気バルブ４を常時閉
弁させるためのものである。

４８は排圧センサで、排気ポート３６における排気ガス
圧力を検出するもの、４９は排気ガスセンサで、排気ガ
スの成分、特に残存する酸素量を検出するもので、これ
らのセンサは排気ポート３６に配置され、それぞれ検出
した信号をコントローラ５に送信する。

なお、上述の吸気バルブ２の動弁駆動用の可動子コイル
２４、固定子コイル２６、および排気バルブ４の動弁駆
動用の可動子コイル４４、固定子コイル４６のそれぞれ
のリード線はコントローラ５の出力ボートにそれぞれ接
続されている。

コントローラ５はマイクロコンピュータからなり、演算
処理を行う中央制御装置、演算処理手順や制御手順など
を格納する各種メモリ、入／出力ボートなどを備えてお
り、前述の各種センサからの検出信号が入力されると、
メモリに格納された手順により処理が行われ、エンジン
の燃焼サイクルや排気ガス再循環処理に対応して、吸気
バルブ２、排気バルブ４の動弁作動が行われるよう、出
力ボートに接続された動弁駆動用の各種のコイルに通電
指令が発令されるよう構成されている。

つぎにこのように構成された本実施の作動について説明
する。

第２図はエンジンの燃焼サイクルにおける排気行程から
吸入行程に移行する際の排気バルブと吸気バルブとの動
弁動作の一例を示すものである。

そして第１図における排圧センサ４８の検出信号から排
気ガス圧、すなわち排気ガス量をチエツクし、負荷セン
サ１２、回転センサ１４などからの検出信号に基づいた
エンジン負荷状態や回転数に適応して設定した排気バブ
ル開度とタイミングを、吸気行程中に実行して排気ガス
再循環操作を行うことになる。なおエンジンの始動時に
は、排気ガス量が増大するように弁開度とタイミングを
設定することにより、高温のガスが気筒に導入されて良
好な始動性が得られることになる。

第３図は本実施例の作動の一例を示す処理フロー図であ
り、つぎにその処理を説明する。

ステップ１において回転センサ１４の検出信号からエン
ジン回転数を、ステップ２において負荷センサ１２の検
出信号からエンジン負荷を、ステップ３において回転セ
ンサ１４の検出信号と記憶されたメモリ内容とからエン
ジン加速度を、それぞれ読込みデータ処理を行う。

ステップ４ではこれらのデータに基づき、排気ガス再循
環操作を行う条件か否かを判断し、この条件でないとき
はステップ１０に進んで正常運転を行うが、条件に適合
するときはステップ５に移り、排気バルブ２の開度条件
の設定を行う。

ステップ６ではポジションセンサ１３の検出信号に基づ
いて、排気行程から吸気行程に移行する際においてピス
トンが上死点にあるタイミングをチエツクし、ステップ
７にて排圧センサ４８などから排気ガス量が多くて排気
バルブを開弁じてよい状態ならばステップ８に進み、開
弁のタイミングを演算して設定する。

そしてステップ９では、第２図における例えばＡまたは
ＢまたはＣの弁開度のように排気バルブを開放して、気
筒の吸気中に排気ポートからの排気ガスを混入させる。

ついでステップ１４では排気ガスセンサ４９の検出信号
により残存する酸素量をチエツクし、所定量の酸素が検
知の場合はステップ１５に進んで排気バルブの開度条件
を大にし、つぎのステップ１６にて再度排気ガスセンサ
４９からの信号に基づいて排気ガス中の酸素量をチエツ
クする。ここで所定の酸素量に満たない場合は始めのフ
ローに戻るが、酸素量に達している場合はステップ１５
に戻って排気バルブの開度を人にするよう制御すること
になる。

なお、ステップ６からステップ１１に移行した場合はエ
ンジン回転を連続するか否かをチエツクし、連続しない
場合はステップ１２にて異常信号を発するとともにステ
ップ１３では排気バルブの再循環のための開弁を止めて
始めのフローに戻ることになる。

以上、本発明を上述の実施例によって説明したか、本発
明の主旨の範囲内で種々の変形が可能であり、こねらな
本発明の範囲から排除するものではない。

（発明の効果） 本発明によれば、軽量なセラミックス素材からなる排気
バルブを電磁力により動弁さぜる電動動弁機構を設け、
エンジン負荷状態と排気ガス量とに基ついて、吸入行程
中の排気バルブの開弁の弁開度やそのタイミングを設定
し開弁させて排気ガスを気筒に混入させるので、吸気管
と排気管とを連通ずる連結管や開閉バルブ７１どが不要
となって装置か簡素化される効果か得られるとともに、
弁開度やタイミングが電気的に設定自在のため、混入す
る排気ガス量の制御の自由度か増大するという効果があ
る。

したがって、エンジン始動時ては温度の高いガスの導入
により、エンジンの始動性が良好になるという効果が得
られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成を示すブロック図、第
２図は排気バルブと吸気バルブとの動弁動作の一例の説
明図、第３図は本実施例の作動の一例を示す処理フロー
図である。 １・・・エンジン、２・・・吸気バルブ、４・・・排気
バルブ、５・・・コントローラ、１２・・・負荷センサ
、１３・・・ポジションセンサ、１４・・・回転センサ
、３６・・・排気ボート、４２・・・可動子、４４・・
・可動子コイル、４５・・・固定子、４６・・・固定子
コイル、４８・・・排圧センサ、４９・・・排気ガスセ
ンサ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）排気バルブを動弁させる電動動弁機構と、エンジ
   ンの負荷を検出する負荷センサと、エンジンの回転数を
   検出する回転センサと、排気ガス圧を検出する排圧セン
   サと、これらのセンサからの情報に基づき前記電動動弁
   機構を制御して吸気行程中に排気バルブを開弁させて排
   気ガスを再循環せしめる再循環制御手段とを備えたこと
   を特徴とする電磁駆動バルブの排気ガス再循環装置。
2. （２）前記再循環制御手段は排気バルブ開度と、吸気行
   程中におけるタイミングとを排気ガス量に応じて設定し
   制御することを特徴とする請求項（１）記載の電磁駆動
   バルブの排気ガス再循環装置。