JPH036394B2 - - Google Patents
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- JPH036394B2 JPH036394B2 JP56204534A JP20453481A JPH036394B2 JP H036394 B2 JPH036394 B2 JP H036394B2 JP 56204534 A JP56204534 A JP 56204534A JP 20453481 A JP20453481 A JP 20453481A JP H036394 B2 JPH036394 B2 JP H036394B2
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/0025—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
- F02D41/0047—Controlling exhaust gas recirculation [EGR]
- F02D41/0077—Control of the EGR valve or actuator, e.g. duty cycle, closed loop control of position
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
- F02M26/52—Systems for actuating EGR valves
- F02M26/55—Systems for actuating EGR valves using vacuum actuators
- F02M26/56—Systems for actuating EGR valves using vacuum actuators having pressure modulation valves
- F02M26/57—Systems for actuating EGR valves using vacuum actuators having pressure modulation valves using electronic means, e.g. electromagnetic valves
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B1/00—Engines characterised by fuel-air mixture compression
- F02B1/02—Engines characterised by fuel-air mixture compression with positive ignition
- F02B1/04—Engines characterised by fuel-air mixture compression with positive ignition with fuel-air mixture admission into cylinder
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/40—Engine management systems
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Fluid-Driven Valves (AREA)
Description
た弾性の連結部材２４２，２４３
を具備することを特徴とする弁装置。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、弁装置に関する。本発明による弁装
置はダイヤフラムにより区画される圧力室の圧力
を駆動力として弁を目標開度に駆動し制御するタ
イプの弁装置に広く適用されることができ、例え
ば圧力源を利用した排気ガス再循環（EGR）弁
装置等に適用されることができる。そのEGR弁
装置はデイーゼルエンジンのEGR制御に用いら
れる。 〔従来技術、および発明が解決しようとする問題
点〕 一般に、デイーゼルエンジンにおいてもEGR
は排気中のNOxを低減する目的で行われる。過
剰のEGRはスモークを発生するから、EGRはエ
ンジンの運転条件に応じ精密に制御されることが
望ましい。この方法としてエンジン回転数および
エンジンの負荷を検出するセンサとこのセンサか
らの信号により電気アクチユエータを駆動させ負
圧を調節し、この調節負圧をEGR弁のダイヤフ
ラム室に導びき適正EGRに制御する方法がある。
このEGRシステムの電気信号をEGRの開度変化
に変換するための構成は、ソレノイドを備えた定
圧弁とダイヤフラム室を有するEGR弁である。 デイーゼルエンジンのEGRシステムは、ガソ
リンのそれと比較しEGR弁前後差圧は小さく、
EGR量の制御量も大きいためEGR弁の開度の制
御精度は比較的ゆるく、このためシステムの簡素
化をはかりやすいということは知られている。 しかし、前記従来形のデイーゼルエンジンの
EGR制御システムにおいては、十分な簡素化が
はかられていないという問題点がある。 また、ダイヤフラム室に導く圧力はバキユーム
ポンプの回転変動等により微小に変動することが
あり、弁開度が不安定になるという問題がある。
また従来、ガソリンエンジンのアイドル回転数制
御用の弁装置として、スロツトル弁バイパス通路
に挿入され所望のアイドル回転数に対応する所定
のエンジン供給空気量を規定するための弁装置が
要望されているが、ダイヤフラムを利用した場
合、やはりEGR弁と同様必ずしも満足なものが
得られていないという問題点もある。 本発明の目的は、ケーシングとダイヤフラムに
より区画される圧力室と負圧あるいは正圧を発生
する外部圧力源を連通する連通孔の形成された圧
力制御弁と、弁体を駆動するためケーシング内に
設けられたダイヤフラムが連結され、該ダイヤフ
ラムの動きが弾性の連結部材により該圧力制御弁
に伝達され、制御された圧力が弾性の連結部材を
介して圧力制御弁にフイードバツクされるように
することにある。 また、本発明の他の目的は、制御された圧力を
連結部材を介して圧力制御弁にフイードバツクす
ることにより、圧力源の圧力が変動して制御圧力
が変動しても、その変動分は圧力制御弁体に加わ
るバネ力の変動として伝えられ、かつ変動を抑制
する方向に圧力制御弁を駆動して制御圧力を調整
することができるようにすることにある。 また本発明の他の目的は、一定差圧弁、電磁弁
および制御用弁を一体化し、構成部品点数を少く
し、価格の比較的低廉な制御用弁装置を得ること
にある。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明においては、ケーシング２２５，２２１
内に設けられたダイヤフラム２２３に連結され、
該ケーシングおよび該ダイヤフラムにより区画さ
れた圧力室２２９の圧力に応じて変位する弁体２
１、 該圧力室と外部の圧力源とを連通する連通孔２
５１を有し、電気的に駆動されて変位するととも
に変位量に応じて該連通孔の開度を変化させて該
圧力室の圧力を制御する圧力制御弁２５、 該圧力制御弁を電気的に駆動し連通孔の開度を
変化させることで、該連通孔を介して該圧力室に
導く圧力を圧力制御弁の変位量に応じて制御する
圧力制御弁駆動手段２６２、および、 該圧力制御弁と該ダイヤフラムの間に配設さ
れ、該ダイヤフラムの変動を該圧力制御弁に伝達
することが可能であるとともに、該ダイヤフラム
の変動を復帰させる方向に該圧力室の圧力が補正
されるよう該圧力制御弁への付勢方向が定められ
た弾性の連結部材２４２，２４３ を具備することを特徴とする弁装置、 が提供される。 〔実施例〕 本発明の一実施例としてのデイーゼルエンジン
のEGR弁装置が第１図に示される。第１図の
EGR弁装置は、EGR弁２、バキユームポンプ４、
燃料ポンプ６の燃料調量軸に連結して回転する可
変抵抗６１、エンジン回転数検出用電磁ピツクア
ツプ７２、制御回路５、および蓄電池８を主要構
成部品とする。 デイーゼルエンジンの排気管と吸気管とを導通
しているEGR管路１の途中に、EGR弁２が設け
られる。EGR弁２は、弁体２１、ダイヤフラム
２２３、ロウワーケーシング２２１、アツパーケ
ーシング２２５、弁スプリング２４１、圧力制御
弁としてのスプール弁２５、および電磁石２６に
より構成される。弁体２１はダイヤフラム２２３
と連動して上下し、そのリフトが零のとき、
EGR管路１は遮閉される。 ケーシング２２５とダイヤフラム２２３により
負圧室２２９が構成される。ダイヤフラム２２３
の上下面には弁体２１とスプリングシート２３が
固定される。さらに、圧力室２２９内には弁スプ
リング２４１がスプリングシート２３とケーシン
グ２２５との内に設けられ、ダイヤフラム２２３
を下方向に押しつける構成となつている。ケーシ
ング２２５の中央にはスプール弁２５が嵌合する
スリーブ２２６が設けてあり、このスリーブ２２
６の上部に大気に開口する大気ポート２２７と負
圧ポンプ２につながる負圧ポート２２８が設けら
れている。スプール弁２５には前述の大気ポート
２２７と負圧ポート２２８とのいずれかに連通す
る連通口２５１が設けられ、負圧室２２９に連通
している。 また、スプール弁２５の下端は連結部材として
のスプリング２４２とスプリング２４３により上
下から挟み設置されスプリング２４２の他端はス
プリングシート２３に、スプリング２４３の他端
はケーシング２２５に当接してある。連結部材と
してのスプリング２４２によりフイードバツクま
たはフエイルセーフの効果が得られる。スプリン
グを用いると、スプリングの弾性によるフイード
バツク量の緩和が期待できる。また、スリーブ２
２６の上部は電磁石２６のソレノイドコイル２６
２を保持するコイルケーシング２６３が設けら
れ、その中央に電磁石２６のコア２６１が設けら
れる。このコイルケーシング２６３、コア２６
１、スプール弁２５の上部はすべて強磁性体でつ
くられる。ソレノイドコイル２６２の２個の端子
の一方は地接され、他方は制御回路５に接続され
る。 また、ロウワーケーシング２２１は、アツパー
ケーシング２２５とともにダイヤフラム２２３を
かしめて固定し、さらにEGR弁２をEGR管路１
にとめネジ２２１ａにより固定する。ダイヤフラ
ム２２３とロウワーケーシング２２１によるスペ
ース２２４は連絡口２２２を通して大気と連通す
る。 ソレノイドコイル２６２に通電すると、その電
流の強さに応じてスプリング２４３の抗力と電磁
力の釣合つた位置までスプール弁２５を押し上げ
る。その結果、スプール弁２５に設けた連通口２
５１と大気ポート２２７で構成される絞り弁の通
路面積を増加する構成であり、同時に連通口２５
１と負圧ポート２２８とにより構成された絞り弁
の通路面積は減少する構成となる。 負圧ポンプ４は通常よく知られた構成のもの
で、この吸入口と負圧ポート２２８は導通管３を
通して連通する。可変抵抗６１は制御回路５と導
線で結線され、また、エンジン圧力検出用電磁ピ
ツクアツプ７２は制御回路５と導線で結線され
る。 第１図装置における制御回路５の構成が第２図
に示される。入力端子５０１は前記可変抵抗６１
の出力に接続される。可変抵抗６１の固定端子の
一方は電源Vcに接続され、他方は接地される。
入力端子５０２は前記回転数検出器７２の出力に
接続される。出力端子５２１は前記電磁石２６の
コイル２６２の一端に接続される。該電磁石２６
のコイル２６２の他端は蓄電池の正極（＋Ｂ）に
接続される。 AD変換器５０３は、スケーリング増幅器と
AD変換器と記憶器とAD変換のスタート信号と
記憶器へのラツチ信号を発生するタイミングパル
ス生回路により構成され、８ビツト出力を出す。
入力端子５０２には前記回転数検出器７２からの
信号を整形する整形回路５０４が接続される。 タイミングパルス回路５０５はAD変換器５０
３のAD変換器タイミングと、後述の計数回路５
０６の計数タイミングと、後述のCPU５０７の
データ入力タイミングをとるためのもので発振
器、カウンタ、論理回路により構成される。計数
回路５０６は、前記整形回路５０４からの出力パ
ルス数を計数する計数回路と、それを記憶する記
憶器と、前記タイミングパルス回路５０５からの
信号を受けて計数をするタイミング信号および記
憶するラツチ信号を発生するタイミングパルス発
生回路により構成される。計数回路５０６は８ビ
ツトの２進コードを出力する。CPU５０７は計
算回路と、前記AD変換器５０３と、計数回路５
０６の出力と、タイミングパルス回路５０５から
の出力信号と、計算回路のバスラインとを結合す
るインターフエイス回路と、該計算回路の出力値
を記憶す記憶回路により構成される。 計算回路としてはマイクロコンピユータを用い
ることができる。マイクロコンピユータとして
は、例えば、東芝製TLCS−12Aを使用すること
がきる。該マイクロコンピユータは、内部のクロ
ツク周波数（2MHz）を使用しており、電源が印
加されるとイニシヤライズし動作を始め、指定し
たROMのアドレスからスタートする。CPU５０
７は２進コードで８ビツト信号を出力する。DA
変換器５０８としては、例えば、Ｒ−2R型の梯
子回路網による変換器を用いることができる。 DA変換器５０８の出力信号と供給される三角
波信号を発生させるために三角波発生器５０９が
設けられる。三角波発生器５０９は、例えば、約
200Hzの三角波を発生する。DA変換器５０８お
よび三角波発生器５０９の出力信号は駆動回路５
１に供給される。駆動回路５１において、抵抗の
一端は前記DA変換器５０８の出力に、他端は演
算増幅器５１３の非反転入力に接続される。抵抗
５１２の一端は、前記三角波発生器５０９の出力
に、他端は演算増幅器５１３の非反転入力に接続
される。演算増幅器５１３の出力はNPNトラン
ジスタ５１５のベースに接続される。該トランジ
スタ５１５のエミツタは抵抗５１６と抵抗５１４
の一端にそれぞれ接続される。抵抗５１６の他端
は地接される。抵抗５１４の他端は前記演算増幅
器５１３の反転入力に接続される。トランジスタ
５１５の出力は制御回路５の出力端子５２１に接
続される。 制御回路５の動作が以下に記述される。まず、
タイミングパルス回路５０５からのスタート信号
によりAD変換器はAD変換して記憶した値を出
力する。ほぼ同時にタイミングパルス回路５０５
からの計数スタート信号により計数回路５０６は
整形回路５０４からのパルス数を計数して記憶し
た値を出力する。 CPU５０７の動作が第３図のフローチヤート
より説明される。まず、電源が印加されると動作
を開始する。ステツプS1でCPU５０７内のすべ
てのメモリをイニシヤライズする。ステツプS2
はタイマチエツクで、前記タイミングパルス回路
５０５からの信号が入つてきたかどうかを判別す
る。タイミングパルス回路５０５の出力パルスは
約0.2ｍＳが高レベルで、他は抵レベル、の20Hz
の周波数のパルスである。すなわち、ステツプ
S2においては、該パルスの高レベルがきている
かどうかを判別する。ノウ（NO）の場合には戻
り、イエス（YES）の場合にはステツプS3へ進
む。このステツプS2では約50μsで判別できるの
で0.2ｍＳのパルス巾があれば十分間に合う。 ステツプS3はAD変換器５０３の記憶器に記憶
されている値Vlを読み込む。ステツプS4は前記
計数回路５０６の記憶器に記憶されている値Ｎを
読み込む。ステツプS5はポンプ開度をVlとエン
ジン回路数Ｎにより予め設定したEGR量をマツ
プより読み出し、補間演算してDpを求める。DA
変換器５０８はCPU５０７からの２進コード信
号をアナログ電圧に変換する。駆動回路５１は一
種の定電流回路である。抵抗５１６は電流検出抵
抗で、演算増幅器５１３の非反転入力に印加され
た電圧と、抵抗５１６と、トランジスタ５１５と
の接続点との電圧とが等しくなるようにトランジ
スタ５１５に流れる電流が制御される。 また、三角波回路５０９からの三角波が抵抗５
８２を介して演算増幅器５１３の非反転出力に印
加されるのでスプール弁２５とソレノイドケーシ
ング２６３との摩擦によりソレノイドコイル２６
２の電流値に対するスプール弁２５の移動ストロ
ークの特性にヒステリシスがあり、その影響を減
少させるためのものである。従つて、DA変換器
５０８の出力電圧に三角波が重畳される波形とな
る。この三角波の周波数は約300Hzである。 一方、バキユームポンプ４から導びかれた負圧
は、エンジン回転数、その他の条件により必ずし
も一定値をとるとは限らない。しかし、負圧室２
２９の負圧はソレノイドコイル２６２に通電され
る電流のみで一義的に決まる。その理由は次に述
べるとおりである。 スプール弁に働く力を考え、圧力制御方法を明
示する。すなわち、釣合い条件として、スプール
弁を上方へ押し上げる電磁力Fn、ダイヤフラム
１２の有効受圧面積Ａとの作用する圧力Ｐ、該圧
力Ｐによつて発生するEGR弁リフト量ｌ、また、
スプール弁とダイヤフラム１２との設けた少なく
とも１つ以上のスプリングの等価バネ定数Kn、
ダイヤフラム１２とケーシングとの間のスプリン
グのバネ定数Ks、およびプリセツト力Fsより、
下記の関係式(1)、(2)が得られる。 Fn−kn・ｌ＝０ ………(1) PA＝ks・ｌ＋Fs ………(2) (1)、(2)より Ｐ＝１／Ａ（（ks／ko）・Fn＋Fs） ………(3) とあらわすことができる。(3)式右辺においては、
Fnを除く各値は、設計上の定数であり、制御圧
力Ｐは、電動機の電磁力Fnの関係として得られ
る。 また、バキユームポンプの出力変動等が生じて
も、制御圧力の変化が、スプリング２４２，２４
３を通じて、スプール弁に反映される構造として
おり、常に１つの電磁力Fnに対して、１つの制
御圧力Ｐが得られる。 前述の説明に関連するが、運転条件により予め
必要なEGRをFnにおきかえて記憶させておくこ
とにより、任意のEGR率を得ることができる。
さらに、運転条件が急変した場合、急激にFnの
値が変化するが、この場合負圧室２２９内の圧力
Ｐ２２９は新しい値に即応できる。すなわち、新
たなFnにバランスする圧力Ｐ２２９とずれが生
じた圧力になつていえば、スプール弁体の位置は
通路面積を負圧ポートおよび大気ポートのいずれ
をも同時に変化せしめるため、固定オリフイスの
流入だけで圧力変化をさせた場合よりも大幅に速
い応答になる。 第１図装置においては、スプール弁が利用され
ており、必要時に多量の空気が制御され、応答速
度が高められる。また、第１図装置においては、
スプール弁がダイヤフラムにより一定差圧弁に構
成されており、負圧源の圧力変化が吸収され、精
度の高い制御が行われる。 第１図装置においてはダイヤフラムと負圧制御
電磁弁により弁体を駆動する装置を前提としてお
り、この前提となる装置においては、圧力源を用
いているため、電磁弁のみで直接弁体を駆動する
ものにくらべて非常に小さい電磁駆動力ですむこ
とにより、電磁弁を小型にすることできる。第１
図装置はこの前提となる装置がさらに改良された
ものである。 本発明による弁装置はEGR弁装置に限らず、
ダイヤフラムにより区画される圧力室の圧力を駆
動力として弁を目標開度に駆動するタイプのあら
ゆる弁装置に適用して同様の作用効果を得ること
ができる。例えば本発明による弁装置をガソリン
エンジンのアイドル回転数制御用弁装置等に適用
してもよい。 〔発明の効果〕 本発明によれば、ケーシングとダイヤフラムに
より区画される圧力室と外部圧力源を連通する連
通孔の形成されたスプール弁と、弁体を駆動する
ためケーシング内に設けられたダイヤフラムが連
結され該ダイヤフラムの動きが連結部材により該
スプール弁に伝達され、制御された圧力が連結部
材を介してスプール弁にフイードバツクされるこ
とができる。本発明の装置においては、制御され
た圧力を連結部材を介して圧力制御弁によりフイ
ードバツクし、これにより、圧力源の圧力が変動
して制御圧力が変動しても、その変動分は圧力制
御弁に加わるバネ力の変動として伝えられ、変動
を抑制する方向に圧力制御弁を駆動して制御圧力
を調整することができる。また本発明によれば一
定差圧弁、電磁弁および制御用弁が一体化され、
構成部品点数が少くなり、価格の比較的低廉な制
御用弁装置が得られる。
置はダイヤフラムにより区画される圧力室の圧力
を駆動力として弁を目標開度に駆動し制御するタ
イプの弁装置に広く適用されることができ、例え
ば圧力源を利用した排気ガス再循環（EGR）弁
装置等に適用されることができる。そのEGR弁
装置はデイーゼルエンジンのEGR制御に用いら
れる。 〔従来技術、および発明が解決しようとする問題
点〕 一般に、デイーゼルエンジンにおいてもEGR
は排気中のNOxを低減する目的で行われる。過
剰のEGRはスモークを発生するから、EGRはエ
ンジンの運転条件に応じ精密に制御されることが
望ましい。この方法としてエンジン回転数および
エンジンの負荷を検出するセンサとこのセンサか
らの信号により電気アクチユエータを駆動させ負
圧を調節し、この調節負圧をEGR弁のダイヤフ
ラム室に導びき適正EGRに制御する方法がある。
このEGRシステムの電気信号をEGRの開度変化
に変換するための構成は、ソレノイドを備えた定
圧弁とダイヤフラム室を有するEGR弁である。 デイーゼルエンジンのEGRシステムは、ガソ
リンのそれと比較しEGR弁前後差圧は小さく、
EGR量の制御量も大きいためEGR弁の開度の制
御精度は比較的ゆるく、このためシステムの簡素
化をはかりやすいということは知られている。 しかし、前記従来形のデイーゼルエンジンの
EGR制御システムにおいては、十分な簡素化が
はかられていないという問題点がある。 また、ダイヤフラム室に導く圧力はバキユーム
ポンプの回転変動等により微小に変動することが
あり、弁開度が不安定になるという問題がある。
また従来、ガソリンエンジンのアイドル回転数制
御用の弁装置として、スロツトル弁バイパス通路
に挿入され所望のアイドル回転数に対応する所定
のエンジン供給空気量を規定するための弁装置が
要望されているが、ダイヤフラムを利用した場
合、やはりEGR弁と同様必ずしも満足なものが
得られていないという問題点もある。 本発明の目的は、ケーシングとダイヤフラムに
より区画される圧力室と負圧あるいは正圧を発生
する外部圧力源を連通する連通孔の形成された圧
力制御弁と、弁体を駆動するためケーシング内に
設けられたダイヤフラムが連結され、該ダイヤフ
ラムの動きが弾性の連結部材により該圧力制御弁
に伝達され、制御された圧力が弾性の連結部材を
介して圧力制御弁にフイードバツクされるように
することにある。 また、本発明の他の目的は、制御された圧力を
連結部材を介して圧力制御弁にフイードバツクす
ることにより、圧力源の圧力が変動して制御圧力
が変動しても、その変動分は圧力制御弁体に加わ
るバネ力の変動として伝えられ、かつ変動を抑制
する方向に圧力制御弁を駆動して制御圧力を調整
することができるようにすることにある。 また本発明の他の目的は、一定差圧弁、電磁弁
および制御用弁を一体化し、構成部品点数を少く
し、価格の比較的低廉な制御用弁装置を得ること
にある。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明においては、ケーシング２２５，２２１
内に設けられたダイヤフラム２２３に連結され、
該ケーシングおよび該ダイヤフラムにより区画さ
れた圧力室２２９の圧力に応じて変位する弁体２
１、 該圧力室と外部の圧力源とを連通する連通孔２
５１を有し、電気的に駆動されて変位するととも
に変位量に応じて該連通孔の開度を変化させて該
圧力室の圧力を制御する圧力制御弁２５、 該圧力制御弁を電気的に駆動し連通孔の開度を
変化させることで、該連通孔を介して該圧力室に
導く圧力を圧力制御弁の変位量に応じて制御する
圧力制御弁駆動手段２６２、および、 該圧力制御弁と該ダイヤフラムの間に配設さ
れ、該ダイヤフラムの変動を該圧力制御弁に伝達
することが可能であるとともに、該ダイヤフラム
の変動を復帰させる方向に該圧力室の圧力が補正
されるよう該圧力制御弁への付勢方向が定められ
た弾性の連結部材２４２，２４３ を具備することを特徴とする弁装置、 が提供される。 〔実施例〕 本発明の一実施例としてのデイーゼルエンジン
のEGR弁装置が第１図に示される。第１図の
EGR弁装置は、EGR弁２、バキユームポンプ４、
燃料ポンプ６の燃料調量軸に連結して回転する可
変抵抗６１、エンジン回転数検出用電磁ピツクア
ツプ７２、制御回路５、および蓄電池８を主要構
成部品とする。 デイーゼルエンジンの排気管と吸気管とを導通
しているEGR管路１の途中に、EGR弁２が設け
られる。EGR弁２は、弁体２１、ダイヤフラム
２２３、ロウワーケーシング２２１、アツパーケ
ーシング２２５、弁スプリング２４１、圧力制御
弁としてのスプール弁２５、および電磁石２６に
より構成される。弁体２１はダイヤフラム２２３
と連動して上下し、そのリフトが零のとき、
EGR管路１は遮閉される。 ケーシング２２５とダイヤフラム２２３により
負圧室２２９が構成される。ダイヤフラム２２３
の上下面には弁体２１とスプリングシート２３が
固定される。さらに、圧力室２２９内には弁スプ
リング２４１がスプリングシート２３とケーシン
グ２２５との内に設けられ、ダイヤフラム２２３
を下方向に押しつける構成となつている。ケーシ
ング２２５の中央にはスプール弁２５が嵌合する
スリーブ２２６が設けてあり、このスリーブ２２
６の上部に大気に開口する大気ポート２２７と負
圧ポンプ２につながる負圧ポート２２８が設けら
れている。スプール弁２５には前述の大気ポート
２２７と負圧ポート２２８とのいずれかに連通す
る連通口２５１が設けられ、負圧室２２９に連通
している。 また、スプール弁２５の下端は連結部材として
のスプリング２４２とスプリング２４３により上
下から挟み設置されスプリング２４２の他端はス
プリングシート２３に、スプリング２４３の他端
はケーシング２２５に当接してある。連結部材と
してのスプリング２４２によりフイードバツクま
たはフエイルセーフの効果が得られる。スプリン
グを用いると、スプリングの弾性によるフイード
バツク量の緩和が期待できる。また、スリーブ２
２６の上部は電磁石２６のソレノイドコイル２６
２を保持するコイルケーシング２６３が設けら
れ、その中央に電磁石２６のコア２６１が設けら
れる。このコイルケーシング２６３、コア２６
１、スプール弁２５の上部はすべて強磁性体でつ
くられる。ソレノイドコイル２６２の２個の端子
の一方は地接され、他方は制御回路５に接続され
る。 また、ロウワーケーシング２２１は、アツパー
ケーシング２２５とともにダイヤフラム２２３を
かしめて固定し、さらにEGR弁２をEGR管路１
にとめネジ２２１ａにより固定する。ダイヤフラ
ム２２３とロウワーケーシング２２１によるスペ
ース２２４は連絡口２２２を通して大気と連通す
る。 ソレノイドコイル２６２に通電すると、その電
流の強さに応じてスプリング２４３の抗力と電磁
力の釣合つた位置までスプール弁２５を押し上げ
る。その結果、スプール弁２５に設けた連通口２
５１と大気ポート２２７で構成される絞り弁の通
路面積を増加する構成であり、同時に連通口２５
１と負圧ポート２２８とにより構成された絞り弁
の通路面積は減少する構成となる。 負圧ポンプ４は通常よく知られた構成のもの
で、この吸入口と負圧ポート２２８は導通管３を
通して連通する。可変抵抗６１は制御回路５と導
線で結線され、また、エンジン圧力検出用電磁ピ
ツクアツプ７２は制御回路５と導線で結線され
る。 第１図装置における制御回路５の構成が第２図
に示される。入力端子５０１は前記可変抵抗６１
の出力に接続される。可変抵抗６１の固定端子の
一方は電源Vcに接続され、他方は接地される。
入力端子５０２は前記回転数検出器７２の出力に
接続される。出力端子５２１は前記電磁石２６の
コイル２６２の一端に接続される。該電磁石２６
のコイル２６２の他端は蓄電池の正極（＋Ｂ）に
接続される。 AD変換器５０３は、スケーリング増幅器と
AD変換器と記憶器とAD変換のスタート信号と
記憶器へのラツチ信号を発生するタイミングパル
ス生回路により構成され、８ビツト出力を出す。
入力端子５０２には前記回転数検出器７２からの
信号を整形する整形回路５０４が接続される。 タイミングパルス回路５０５はAD変換器５０
３のAD変換器タイミングと、後述の計数回路５
０６の計数タイミングと、後述のCPU５０７の
データ入力タイミングをとるためのもので発振
器、カウンタ、論理回路により構成される。計数
回路５０６は、前記整形回路５０４からの出力パ
ルス数を計数する計数回路と、それを記憶する記
憶器と、前記タイミングパルス回路５０５からの
信号を受けて計数をするタイミング信号および記
憶するラツチ信号を発生するタイミングパルス発
生回路により構成される。計数回路５０６は８ビ
ツトの２進コードを出力する。CPU５０７は計
算回路と、前記AD変換器５０３と、計数回路５
０６の出力と、タイミングパルス回路５０５から
の出力信号と、計算回路のバスラインとを結合す
るインターフエイス回路と、該計算回路の出力値
を記憶す記憶回路により構成される。 計算回路としてはマイクロコンピユータを用い
ることができる。マイクロコンピユータとして
は、例えば、東芝製TLCS−12Aを使用すること
がきる。該マイクロコンピユータは、内部のクロ
ツク周波数（2MHz）を使用しており、電源が印
加されるとイニシヤライズし動作を始め、指定し
たROMのアドレスからスタートする。CPU５０
７は２進コードで８ビツト信号を出力する。DA
変換器５０８としては、例えば、Ｒ−2R型の梯
子回路網による変換器を用いることができる。 DA変換器５０８の出力信号と供給される三角
波信号を発生させるために三角波発生器５０９が
設けられる。三角波発生器５０９は、例えば、約
200Hzの三角波を発生する。DA変換器５０８お
よび三角波発生器５０９の出力信号は駆動回路５
１に供給される。駆動回路５１において、抵抗の
一端は前記DA変換器５０８の出力に、他端は演
算増幅器５１３の非反転入力に接続される。抵抗
５１２の一端は、前記三角波発生器５０９の出力
に、他端は演算増幅器５１３の非反転入力に接続
される。演算増幅器５１３の出力はNPNトラン
ジスタ５１５のベースに接続される。該トランジ
スタ５１５のエミツタは抵抗５１６と抵抗５１４
の一端にそれぞれ接続される。抵抗５１６の他端
は地接される。抵抗５１４の他端は前記演算増幅
器５１３の反転入力に接続される。トランジスタ
５１５の出力は制御回路５の出力端子５２１に接
続される。 制御回路５の動作が以下に記述される。まず、
タイミングパルス回路５０５からのスタート信号
によりAD変換器はAD変換して記憶した値を出
力する。ほぼ同時にタイミングパルス回路５０５
からの計数スタート信号により計数回路５０６は
整形回路５０４からのパルス数を計数して記憶し
た値を出力する。 CPU５０７の動作が第３図のフローチヤート
より説明される。まず、電源が印加されると動作
を開始する。ステツプS1でCPU５０７内のすべ
てのメモリをイニシヤライズする。ステツプS2
はタイマチエツクで、前記タイミングパルス回路
５０５からの信号が入つてきたかどうかを判別す
る。タイミングパルス回路５０５の出力パルスは
約0.2ｍＳが高レベルで、他は抵レベル、の20Hz
の周波数のパルスである。すなわち、ステツプ
S2においては、該パルスの高レベルがきている
かどうかを判別する。ノウ（NO）の場合には戻
り、イエス（YES）の場合にはステツプS3へ進
む。このステツプS2では約50μsで判別できるの
で0.2ｍＳのパルス巾があれば十分間に合う。 ステツプS3はAD変換器５０３の記憶器に記憶
されている値Vlを読み込む。ステツプS4は前記
計数回路５０６の記憶器に記憶されている値Ｎを
読み込む。ステツプS5はポンプ開度をVlとエン
ジン回路数Ｎにより予め設定したEGR量をマツ
プより読み出し、補間演算してDpを求める。DA
変換器５０８はCPU５０７からの２進コード信
号をアナログ電圧に変換する。駆動回路５１は一
種の定電流回路である。抵抗５１６は電流検出抵
抗で、演算増幅器５１３の非反転入力に印加され
た電圧と、抵抗５１６と、トランジスタ５１５と
の接続点との電圧とが等しくなるようにトランジ
スタ５１５に流れる電流が制御される。 また、三角波回路５０９からの三角波が抵抗５
８２を介して演算増幅器５１３の非反転出力に印
加されるのでスプール弁２５とソレノイドケーシ
ング２６３との摩擦によりソレノイドコイル２６
２の電流値に対するスプール弁２５の移動ストロ
ークの特性にヒステリシスがあり、その影響を減
少させるためのものである。従つて、DA変換器
５０８の出力電圧に三角波が重畳される波形とな
る。この三角波の周波数は約300Hzである。 一方、バキユームポンプ４から導びかれた負圧
は、エンジン回転数、その他の条件により必ずし
も一定値をとるとは限らない。しかし、負圧室２
２９の負圧はソレノイドコイル２６２に通電され
る電流のみで一義的に決まる。その理由は次に述
べるとおりである。 スプール弁に働く力を考え、圧力制御方法を明
示する。すなわち、釣合い条件として、スプール
弁を上方へ押し上げる電磁力Fn、ダイヤフラム
１２の有効受圧面積Ａとの作用する圧力Ｐ、該圧
力Ｐによつて発生するEGR弁リフト量ｌ、また、
スプール弁とダイヤフラム１２との設けた少なく
とも１つ以上のスプリングの等価バネ定数Kn、
ダイヤフラム１２とケーシングとの間のスプリン
グのバネ定数Ks、およびプリセツト力Fsより、
下記の関係式(1)、(2)が得られる。 Fn−kn・ｌ＝０ ………(1) PA＝ks・ｌ＋Fs ………(2) (1)、(2)より Ｐ＝１／Ａ（（ks／ko）・Fn＋Fs） ………(3) とあらわすことができる。(3)式右辺においては、
Fnを除く各値は、設計上の定数であり、制御圧
力Ｐは、電動機の電磁力Fnの関係として得られ
る。 また、バキユームポンプの出力変動等が生じて
も、制御圧力の変化が、スプリング２４２，２４
３を通じて、スプール弁に反映される構造として
おり、常に１つの電磁力Fnに対して、１つの制
御圧力Ｐが得られる。 前述の説明に関連するが、運転条件により予め
必要なEGRをFnにおきかえて記憶させておくこ
とにより、任意のEGR率を得ることができる。
さらに、運転条件が急変した場合、急激にFnの
値が変化するが、この場合負圧室２２９内の圧力
Ｐ２２９は新しい値に即応できる。すなわち、新
たなFnにバランスする圧力Ｐ２２９とずれが生
じた圧力になつていえば、スプール弁体の位置は
通路面積を負圧ポートおよび大気ポートのいずれ
をも同時に変化せしめるため、固定オリフイスの
流入だけで圧力変化をさせた場合よりも大幅に速
い応答になる。 第１図装置においては、スプール弁が利用され
ており、必要時に多量の空気が制御され、応答速
度が高められる。また、第１図装置においては、
スプール弁がダイヤフラムにより一定差圧弁に構
成されており、負圧源の圧力変化が吸収され、精
度の高い制御が行われる。 第１図装置においてはダイヤフラムと負圧制御
電磁弁により弁体を駆動する装置を前提としてお
り、この前提となる装置においては、圧力源を用
いているため、電磁弁のみで直接弁体を駆動する
ものにくらべて非常に小さい電磁駆動力ですむこ
とにより、電磁弁を小型にすることできる。第１
図装置はこの前提となる装置がさらに改良された
ものである。 本発明による弁装置はEGR弁装置に限らず、
ダイヤフラムにより区画される圧力室の圧力を駆
動力として弁を目標開度に駆動するタイプのあら
ゆる弁装置に適用して同様の作用効果を得ること
ができる。例えば本発明による弁装置をガソリン
エンジンのアイドル回転数制御用弁装置等に適用
してもよい。 〔発明の効果〕 本発明によれば、ケーシングとダイヤフラムに
より区画される圧力室と外部圧力源を連通する連
通孔の形成されたスプール弁と、弁体を駆動する
ためケーシング内に設けられたダイヤフラムが連
結され該ダイヤフラムの動きが連結部材により該
スプール弁に伝達され、制御された圧力が連結部
材を介してスプール弁にフイードバツクされるこ
とができる。本発明の装置においては、制御され
た圧力を連結部材を介して圧力制御弁によりフイ
ードバツクし、これにより、圧力源の圧力が変動
して制御圧力が変動しても、その変動分は圧力制
御弁に加わるバネ力の変動として伝えられ、変動
を抑制する方向に圧力制御弁を駆動して制御圧力
を調整することができる。また本発明によれば一
定差圧弁、電磁弁および制御用弁が一体化され、
構成部品点数が少くなり、価格の比較的低廉な制
御用弁装置が得られる。
第１図は本発明の一実施例としてのデイーゼル
エンジンのEGR弁装置を示す図、第２図は第１
図装置における制御回路の構成を示す図、第３図
は第２図回路における演算のフローチヤートを示
す図である。 １……EGR管路、２……EGR弁、２１……弁
体、２２１……ロウワーケーシング、２２２……
連絡口、２２３……ダイヤフラム、２２４……ス
ペース、２２５……アツパーケーシング、２２６
……スリーブ、２２７……大気ポート、２２８…
…負圧ポート、２２９……圧力室、２３……スプ
リングシート、２４１，２４２，２４３……弁ス
プリング、２５……スプール弁、２５１……連通
口、２６……電磁石、２６１……コア、２６２…
…ソレノイドコイル、２６３……ソレノイドコイ
ルケーシング、３……導通管、４……バキユーム
ポンプ、５……制御回路、６……燃料ポンプ、６
１……可変抵抗、７２……電磁ピツクアツプ、８
……蓄電池。
エンジンのEGR弁装置を示す図、第２図は第１
図装置における制御回路の構成を示す図、第３図
は第２図回路における演算のフローチヤートを示
す図である。 １……EGR管路、２……EGR弁、２１……弁
体、２２１……ロウワーケーシング、２２２……
連絡口、２２３……ダイヤフラム、２２４……ス
ペース、２２５……アツパーケーシング、２２６
……スリーブ、２２７……大気ポート、２２８…
…負圧ポート、２２９……圧力室、２３……スプ
リングシート、２４１，２４２，２４３……弁ス
プリング、２５……スプール弁、２５１……連通
口、２６……電磁石、２６１……コア、２６２…
…ソレノイドコイル、２６３……ソレノイドコイ
ルケーシング、３……導通管、４……バキユーム
ポンプ、５……制御回路、６……燃料ポンプ、６
１……可変抵抗、７２……電磁ピツクアツプ、８
……蓄電池。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ ケーシング２２５，２２１内に設けられたダ
イヤフラム２２３に連結され、該ケーシングおよ
び該ダイヤフラムにより区画された圧力室２２９
の圧力に応じて変位する弁体２１、 該圧力室と外部の圧力源とを連通する連通孔２
５１を有し、電気的に駆動されて変位するととも
に変位量に応じて該連通孔の開度を変化させて該
圧力室の圧力を制御する圧力制御弁２５、 該圧力制御弁を電気的に駆動し連通孔の開度を
変化させることで、該連通孔を介して該圧力室に
導く圧力を圧力制御弁の変位量に応じて制御する
圧力制御弁駆動手段２６２、および、 該圧力制御弁と該ダイヤフラムの間に配設さ
れ、該ダイヤフラムの変動を該圧力制御弁に伝達
することが可能であるとともに、該ダイヤフラム
の変動を復帰させる方向に該圧力室の圧力が補正
されるよう該圧力制御弁への付勢方向が定められ
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56204534A JPS58106277A (ja) | 1981-12-19 | 1981-12-19 | 弁装置 |
| US06/451,052 US4462377A (en) | 1981-12-19 | 1982-12-20 | Exhaust gas recirculation device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56204534A JPS58106277A (ja) | 1981-12-19 | 1981-12-19 | 弁装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58106277A JPS58106277A (ja) | 1983-06-24 |
| JPH036394B2 true JPH036394B2 (ja) | 1991-01-29 |
Family
ID=16492127
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56204534A Granted JPS58106277A (ja) | 1981-12-19 | 1981-12-19 | 弁装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4462377A (ja) |
| JP (1) | JPS58106277A (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS63272926A (ja) * | 1987-04-30 | 1988-11-10 | Kiyousan Denki Kk | ダイヤフラムアクチエ−タ |
| JP2658460B2 (ja) * | 1989-12-28 | 1997-09-30 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の排気ガス再循環装置 |
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| US5271370A (en) * | 1991-07-31 | 1993-12-21 | Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha | Emulsion fuel engine |
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| DE19500565B4 (de) * | 1995-01-11 | 2006-12-14 | Robert Bosch Gmbh | Ventilanordnung |
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| US4411242A (en) * | 1981-04-03 | 1983-10-25 | Nippon Soken, Inc. | Method and apparatus for controlling EGR in internal combustion engine |
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1981
- 1981-12-19 JP JP56204534A patent/JPS58106277A/ja active Granted
-
1982
- 1982-12-20 US US06/451,052 patent/US4462377A/en not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4462377A (en) | 1984-07-31 |
| JPS58106277A (ja) | 1983-06-24 |
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