JPH0329570Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、エンジンの運転状態に応じて排気ガ
スの還流量を制御するようにした排気還流（以
下、EGRという）制御装置に関するもので、特
に、過給式エンジンのためのEDR制御装置に関
するものである。

（従来の技術） 一般に、自動車用エンジンにおいては、排気ガ
スの一部を、EGR通路及び吸気マニホルドを介
して燃焼室に還流させることにより、燃焼最高温
度を低下させ、窒素酸化物（NOx）の発生量を
低減させるようにしている。その場合、排気ガス
の還流量が多すぎると、燃焼性が悪化して出力が
低下し、ドライバビリテイが損なわれてしまう。
また、還流量が少なすぎると、NOxの発生を十
分に抑制することができなくなつてしまう。そこ
で、通常はEGR通路中にEGR弁を設け、エンジ
ンの運転状態に応じて最適量の排気ガスが還流さ
れるようにしている。

一方、最近、自動車用ガソリンエンジンにおい
ても、その出力性能を向上させるために、過給気
により給気の圧力を上昇させて充填量を高めるよ
うにした、過給式エンジンが多く見られるように
なつてきている。このような過給式エンジンとし
ては、排気ガスタービンによつて過給機を駆動す
るターボチヤージヤ方式のものと、クランクシヤ
フトによつて過給機を駆動するスーパーチヤージ
ヤ方式のものとが知られている。

上述のEGRシステムは、このような過給式エ
ンジンにも適用されている。その場合、EGR弁
としては、例えば実開昭55−25686号公報等に示
されているように、二つの圧力の差圧によつて作
動する差圧応動弁が用いられている。そして、そ
の一方の圧力室に過給機によつて供給される過給
圧P₂が導入され、他方の圧力室には気化器の絞
り弁近傍の圧力Pcが導入されるようにされてい
る。その絞り弁近傍の圧力Pcというのは、絞り
弁の開度が小さいときにはその上流に、絞り弁の
開度が大きいときにはその下流になるような位置
での給気圧である。

このようなEGR弁を用いることにより、エン
ジンの低回転、低負荷域ではEGR量が抑制され、
また、高出力が求められる絞り弁全開時には
EGRが中止されるようになるとともに、NOxの
発生しやすい中高負荷域では十分なEGRが行な
われるようになる。

（考案が解決しようとする問題点） ところで、エンジンの高回転時には、絞り弁と
かなり小さい開度まで急速に閉じたとしても、エ
ンジン回転数は急激には低下しない。したがつ
て、過給式エンジンの場合には、そのようなとき
にも過給圧P₂は高く保持される。一方、絞り弁
を全閉近くまで閉じることによつて、絞り弁近傍
の圧力Pcは小さくなる。そのために、上述のよ
うなEGR弁のみによつてEGR量を制御するEGR
制御装置では、このようなときにEGR弁の二つ
の圧力室に導入される圧力の差が大きくなり、
EGR弁が大きく開く。その結果、吸気マニホル
ド内が負圧のときには、多量の排気ガスが還流さ
れることになる。特にターボチヤージヤ方式の過
給式エンジンの場合には、排気圧が高いので、
EGR量は極めて多くなる。絞り弁が閉じたとき
にこのように多量の排気ガスが燃焼室に導入され
ると、サージング現象等が生じてドライバビリテ
イが悪化してしまう。

本考案は、このような問題に鑑みてなされたも
のであつて、その目的は、過給圧が高いときには
絞り弁の開度のいかんにかかわらずEGRが停止
され、ドライバビリテイを良好に保つことのでき
る、構造が簡単で作動が確実な過給式エンジンの
EGR制御装置を得ることである。

（問題点を解決するための手段） この目的を達成するために、本考案では、
EGR弁の圧力室に絞り弁近傍の圧力を導く制御
圧力導入通路に、過給圧によつて切り換えられる
切換弁を設けるようにしている。その切換弁は、
過給圧が導かれる圧力室と所定圧に保持される圧
力室とを有していて、過給圧がその所定圧より高
いとき、EGR弁の圧力室に、絞り弁近傍の圧力
に代えてその過給圧を導入するものとされてい
る。

（作用） このように構成することにより、過給圧が高い
ときには、EGR弁の二つの圧力室のいずれにも
過給圧が導入されるようになる。したがつて、そ
の間の差圧がゼロとなり、EGR弁は閉じられる。
すなわち、EGR通路が遮断され、EGRが中止さ
れるようになる。過給圧が所定圧以下の場合に
は、そのEGR弁は通常どおりに作動する。

（実施例） 以下、図面を用いて本考案の実施例を説明す
る。

図中、第１図は本考案による過給式エンジンの
EGR制御装置の一実施例を示すシステム図であ
る。

この図から明らかなように、このエンジンは過
給式エンジンであつて、エンジン本体１の燃焼室
２には、エアクリーナ３から吸引され過給機４に
よつて加圧された空気が、サージタンク５、気化
器６、及び吸気マニホルド７からなる給気通路を
経て、シリンダヘツド１ａに設けられた吸気ポー
ト８から供給されるようになつている。サージタ
ンク５にはリリーフ弁９が設けられ、過給機４を
通して供給される給気の過給圧P₂が一定圧以上
に上昇することのないようにされている。気化器
６は可変ベンチユリ型のもので、要求給気量に応
じてサクションピストン１０が上下動し、その給
気に適量の燃料を混合させるようになつている。
また、気化器６の下流側には、その給気量を制御
する絞り弁１１が設けられている。

エンジン本体１の燃焼室２において燃焼された
ガスは、シリンダヘツド１ａに設けられた排気ポ
ート１２から排出されるようになつている。その
排気ポート１２には、排気マニホルド１３が接続
され、その排気マニホルド１３に接続された触媒
コンバータ（図示せず）により、排気ガスが浄化
されるようになつている。

排気ポート１２と吸気マニホルド７とは、
EGR通路１４によつて接続され、排気ポート１
２から排出される排気ガスの一部が吸気マニホル
ド７に導かれるようにされている。このEGR通
路１４には、EGR弁１５が設けられている。こ
のEGR弁１５は、ダイヤフラム１６によつて仕
切られた二つの圧力室、すなわち第１圧力室１７
と第２圧力室１８とを有するもので、それらの圧
力室１７，１８に導かれる圧力の差圧に応じてダ
イヤフラム１６が変形し、それによつて弁体１９
が移動して、EGR通路１４を流れる排気ガス量
が制御されるようになつている。

EGR弁１５の下側の第１圧力室１７は、高圧
通路２０によつてサージタンク５に接続されてい
る。すなわち、この第１圧力室１７には、常に過
給機４による過給圧P₂が導かれるようになつて
いる。一方、EGR弁１５の上側の第２圧力室１
８は、制御圧力導入通路２１によつて切換弁２２
に接続されている。

特に第２図に明示されているように、この切換
弁２２は、２枚のダイヤフラム２３，２４によつ
て仕切られた三つの圧力室２５，２６，２７と一
つの弁室２８とを有している。最も下側の圧力室
２７と弁室２８との間には連通口２９が設けられ
ており、その連通口２９が弁体３０によつて開閉
されるようになつている。また、弁室２８には、
弁体３０に対向する導入ポート３１が設けられて
おり、その導入ポート３１が同じ弁体３０によつ
て開聞されるようになつている。そして、その弁
体３０は、スプリング３２によつて、常に連通口
２９を閉じ、導入ポート３１を開く方向に付勢さ
れている。ダイヤフラム２３のリテーナ３３に
は、ダイヤフラム２４のリテーナ３４が摺動自在
に支持され、そのリテーナ３４に、弁体３０のシ
ヤフト３０ａが固着されている。

上下の圧力室２５，２７には、高圧通路２０か
ら分岐する分岐通路３５，３６（第１図）によつ
て、過給圧P₂が導入されるようになつている。
また、中央の圧力室２６には、エアフイルタ（図
示せず）を通して大気が導入されるようになつて
いる。そして、圧力室２５に導入される過給圧
P₂が所定圧、例えば50mmHg以上のときに、ダイ
ヤフラム２３のリテーナ３３がダイヤフラム２４
のリテーナ３４に当接し、そのリテーナ３４を介
して弁体３０を押圧して、連通口２９を開くとと
もに導入ポート３１を閉じるように設定されてい
る。

すなわち、中央の圧力室２６は常に所定圧に保
持されるようになつている。

EGR弁１５の制御圧力導入通路２１は、この
切換弁２２の弁室２８の出力ポート２８ａに接続
されるようになつている。また、その弁室２８の
導入ポート３１は、第１図に示されているよう
に、制御圧力導入通路３７によつて感温弁３８に
接続されている。この感温弁３８には、高圧通路
２０から分岐する高圧分岐通路３９と、低圧通路
４０とが接続されている。この低圧通路４０の他
端は、気化器６の絞り弁１１の全閉位置よりはや
や上流側で、絞り弁１１が所定開度以上に開いた
ときにはその下流側となる位置に設けられた圧力
検出ポート４１に接続されている。

感温弁３８は、エンジン本体１あるいは吸気マ
ニホルド７のウオータジヤケツト４２に取り付け
られるバイメタル４３を有するもので、エンジン
冷却水温によつて弁体４４が移動されるようにな
つている。すなわち、その水温が所定温度、例え
ば75℃以上のときには、図示されているように制
御圧力導入通路３７と低圧通路４０とを連通させ
るとともに高圧分岐通路３９を遮断し、水温が75
℃以下のときには、制御圧力導入通路３７と高圧
分岐通路３９とを連通させるとともに低圧通路４
０を遮断するようにされている。

こうして、EGR弁１５の第２圧力室１８には、
過給圧P₂が50mmHgより低く、エンジン冷却水温
が75℃以上のとき、絞り弁１１近傍の圧力Pcが
導かれるようになつている。

次に、このように構成された過給式エンジンに
おけるEGR制御装置の作用について説明する。

エンジンを始動させると、エアクリーナ３から
吸引された空気は、過給機４によつて加圧され、
サージタンク５に導かれる。そして、その加圧空
気は気化器６に導かれ、燃料と混合されて、混合
気が生成される。その混合気は、絞り弁１１によ
つて計量された後、吸気マニホルド７及び吸気ポ
ート８を通してエンジン本体１の燃焼室２に導か
れ、燃焼される。燃焼後の排気ガスは、排気ポー
ト１２から排気マニホルド１３に導かれ、触媒を
通して浄化された後、外部に排出される。

エンジン始動後の暖機運転期間中は、エンジン
温度は十分に上昇していない。したがつて、エン
ジン冷却水温は75℃以下であり、感温弁３８の弁
体４４は、高圧分岐通路３９を開き、低圧通路４
０を閉じている。その結果、制御圧力導入通路３
７には、サージタンク５内の過給圧P₂が、高圧
通路２０及び高圧分岐通路３９を通して導かれる
ことになる。すなわち、切換弁２２の弁室２８の
導入ポート３１には、過給圧P₂が導かれる。ま
た、切換弁２２の下側圧力室２７には、高圧通路
２０から分岐通路３６を通して過給圧P₂が導入
されている。したがつて、切換弁２２の弁体３０
がいずれの位置にあつても、その出力ポート２８
ａには過給圧P₂が導かれる。

こうして、EGR弁１５の第２圧力室１８には
過給圧P₂が導入される。一方、第１圧力室１７
には、高圧通路２０を通して常に過給圧P₂が導
入されている。したがつて、このときには第１及
び第２圧力室１７，１８間の差圧がゼロとなり、
EGR弁１５の弁体１９によつてEGR通路１４は
遮断された状態で保持される。すなわち、このと
きにはEGRは行われない。このように、エンジ
ン低温時にはEGRを停止することによつて、燃
焼の安定性が確保される。

暖機運転が完了して、エンジン冷却水温が75℃
以上に達すると、感温弁３８のバイメタル４３が
作動して、その弁体４４が高圧分岐通路３９を遮
断するとともに低圧通路４０を開く。したがつ
て、切換弁２２の導入ポート３１には、絞り弁１
１近傍の圧力Pcが導かれるようになる。そして、
通常の運転時には、過給圧P₂は50mmHg以下であ
るので、切換弁２２の弁体３０は導入ポート３１
を開くとともに連通口２９を閉じている。その結
果、EGR弁１５の第２圧力室１８には絞り弁１
１近傍の圧力Pcが導入されることになる。

こうして、通常の運転時には、EGR弁１５の
第１圧力室１７に導入される過給圧P₂と第２圧
力室１８に導入される絞り弁１１近傍の圧力Pc
との差圧によつて、EGR弁１５の弁体１９が移
動され、EGR量が制御されるようになる。すな
わち、絞り弁１１が全閉あるいはアイドル開度位
置付近にあるときには、圧力検出ポート４１は絞
り弁１１の上流側に位置するので、その検出圧力
Pcは過給圧P₂とほぼ等しくなる。したがつて、
EGRは行われない。また、絞り弁１１がほぼ全
開とされたときにも、その検出圧力Pcは過給圧
P₂とほぼ等しくなるので、EGRは行われない。
絞り弁１１が半開状態にあるときには、圧力検出
ポート４１が絞り弁１１の下流側となり、その検
出圧力Pcが小さくなる。したがつて、EGR弁１
５のダイヤフラム１６がその圧力Pcと過給圧P₂
との差圧に応じて変形し、それに対応して弁体１
９がEGR通路１４を開く。その結果、排気ポー
ト１２から排出される排気ガスが、弁体１９によ
つて制御された量だけEGR通路１４を通して吸
気マニホルド７に導かれ、燃焼室２に還流され
る。

このようにして、燃焼が不安定となりやすいエ
ンジンの低回転、低負荷域、及び高出力が求めら
れる絞り弁１１の全開時にはEGR量が抑制され、
NOxが生じやすい中高負荷域においては適量の
EGRが行われるようになる。

エンジンの高回転時には、過給圧P₂が50mmHg
以上となる。また、リリーフ弁９の故障時等にも
過給圧P₂が高くなることがある。そのときには、
その過給圧P₂が、高圧通路２０及び分岐通路３
５を通して切換弁２２の上側圧力室２５に導入さ
れる。それによつて、大気圧室である中央の圧力
室２６との間のダイヤフラム２３が下方に変形
し、リテーナ３３，３４を介して弁体３０が下方
に押圧される。こうして、下側の圧力室２７と弁
室２８との間の連通口２９が開かれ、導入ポート
３１が閉じられる。その結果、高圧通路２０から
分岐通路３６を通して下側圧力室２７に導入され
た過給圧P₂が、連通口２９から弁室２８、制御
圧力導入通路２１を通してEGR弁１５の第２圧
力室１８に導かれる。したがつて、EGR弁１５
の二つの圧力室１７，１８内の圧力が等しくな
り、EGR通路１４が遮断される。

このように、過給圧P₂が所定圧より高いとき
には、EGR通路１４が積極的に閉じられ、EGR
が停止される。

エンジンの高回転時、絞り弁１１を、圧力検出
ポート４１がその下流側に位置する範囲内で急速
に閉じると、吸気マニホルド７内が負圧となり、
その検出ポート４１によつて検出される圧力Pc
が負圧となることがある。そのような場合にも、
エンジンの回転数は急激には低下しないので、過
給圧P₂は高く保持される。したがつて、切換弁
２２の導入ポート３１は弁体３０によつて閉じら
れており、EGR弁１５の第２圧力室１８は過給
圧P₂が導入されている。すなわち、EGR通路１
４は遮断されている。それによつて、そのときに
排気ポート１２から多量の排気ガスが還流するこ
とが防止される。

このようにして、還流される排気ガス量が常に
最適に制御されるようになる。

（考案の効果） 以上の説明から明らかなように、本考案によれ
ば、通常は絞り弁近傍の圧力が導入されるEGR
弁の第２圧力室に、過給圧が所定圧より高いとき
にはその過給圧を導入するようにしているので、
過給圧が高いときには常にEGR通路が遮断され
るようになり、過給圧が高く絞り弁が急速に閉じ
られたときに多量の排気ガスが還流されるような
ことが防止されるようになる。そして、過給圧が
高いときというのは、通常は、エンジン回転数が
高く、EGRが中止されてよい時期であり、過給
圧が所定圧より低いときには通常どおりのEGR
制御が行われるので、常に最適なEGR制御が行
われるようになり、エミツシヨン性及びドライバ
ビリテイが効果的に確保されるようになる。

しかも、そのようにEGR弁の圧力室に導く圧
力を切り換える切換弁を、過給圧と所定圧との差
圧によつて作動する純機械的なものとしているの
で、そのEGR制御装置は、構造が簡単で安価に
構成することができるばかりでなく、作動も確実
なものとすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案による過給式エンジンにおけ
る排気還流制御装置の一実施例を示すシステム
図、第２図は、その制御装置に用いられる切換弁
の縦断面図である。 １……エンジン本体、２……燃焼室、４……過
給機、６……気化器、７……吸気マニホルド、１
１……絞り弁、１２……排気ポート、１４……排
気還流通路、１５……排気還流弁、１７……第１
圧力室、１８……第２圧力室、２０……高圧通
路、２１……制御圧力導入通路、２２……切換
弁、３７……制御圧力導入通路、３８……感温
弁、４１……圧力検出ポート、P₂……過給圧、
Pc……絞り弁近傍の圧力。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 過給機４により加圧された給気の過給圧P₂が
   導かれる第１圧力室１７と、給気通路の絞り弁１
   １近傍の圧力Pcが導かれる第２圧力室１８とを
   有し、これら第１及び第２圧力室１７，１８に導
   入される圧力の差圧によつて排気還流量を制御す
   るようにした排気還流弁１５を備えた過給式エン
   ジンの排気還流制御装置において； 前記排気還流弁１５の第２圧力室１８に前記絞
   り弁１１近傍の圧力Pcを導く制御圧力導入通路
   ２１に、前記過給圧P₂が導かれる圧力室２５と
   所定圧に保持される圧力室２６とを備えていて、
   これらの圧力室２５，２６内の圧力の差圧によつ
   て作動する切換弁２２を設け、 その切換弁２２を介して、前記過給圧P₂が導
   かれる高圧通路２０を前記制御圧力導入通路２１
   に接続し、 前記過給圧P₂が前記所定圧より高いとき、前
   記第２圧力室１８に、前記絞り弁１１近傍の圧力
   Pcに代えて前記過給圧P₂を導入するようにした
   ことを特徴とする、 過給式エンジンにおける排気還流制御装置。