JPH0444101B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は大気圧補償圧力制御弁に関するもので
ある。

〔従来の技術〕

従来、デイーゼルエンジンの排気ガス再循環装
置（以下EGRという）は、高地においては排気
ガス再循環流量を減少しなければならないことは
良く知られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、従来では好適な大気圧補償装置がない
のが実情である。

〔課題を解決するための手段〕

そこで、本発明はかかる点に鑑みて案出された
ものであつて、 負圧源からの負圧と大気圧との差圧によつて変
位する第一ダイヤフラムと、この第一ダイヤフラ
ムと作動的に接続され、該第一ダイヤフラムの変
位に伴つて作動し、且つ大気圧の導入を制御する
連絡手段と、ダイヤフラム室と、このダイヤフラ
ム室の圧力変化に伴つて変位し、且つ弁体と連結
した第二ダイヤフラムと、負圧源とダイヤフラム
室との間を連通する第一通路と、この第一通路に
配置され、且つ連絡手段の作動により作動が制御
される第一弁と、連絡手段と作動的に接続されて
該連絡手段の作動方向と同じ方向へ移動するとと
もに、その移動方向と逆方向の力を連絡手段に作
用せしめる制御装置と、連絡手段を介してダイヤ
フラム室と大気とを連絡する第二通路と、この第
二通路に配置され、制御装置に基づく連絡手段の
逆方向の移動により作動が制御される第二弁と、
弁体側と制御装置側との間に配置され、ダイヤフ
ラム室内に負圧が導入された際に制御装置側に復
元力を作用せしめて連絡手段を介し第一弁の作動
を制御する弾性部材と、を具備し、連絡手段の作
動と制御装置の作動とに応じて第一弁、第二弁の
作動を制御してダイヤフラム室内の圧力を制御
し、弁体の動きを制御するようにした、という技
術的手段を採用したものである。

〔作用〕

本発明によれば、連絡手段と制御装置との両作
動によつて第一および第二弁を介して、ダイヤフ
ラム室と負圧源とを連通する第一通路およびダイ
ヤフラム室と大気とを連通する第二通路の開口を
制御しているため、ダイヤフラム室内の圧力を制
御することができ、従つて弁体の動きを制御可能
となる。

〔発明の効果〕

このように、ダイヤフラム室内へは大気圧の補
償を行つた圧力を供給することができ、初期の課
題を解決することができる。

〔実施例〕

以下、本発明をデイーゼルエンジンのEGR制
御装置に用いた場合の実施例を第１図および第２
図に基づいて詳細に説明する。

第１図に示す様に、主な構成は負圧源としての
負圧ポンプ１、弁手段としてのEGR弁２、制御
回路３、エンジン回転センサ４、ポンプレバー回
度センサ５である。負圧ポンプ１は通常よく知ら
れたベーンポンプで構成されており、図示しない
エンジンにより駆動される。第２図に示す様に
EGR弁２の主な構成は第一ダイヤフラム２９、
第二ダイヤフラム２２、フラツト弁２２６及び大
スプリング２３、小スプリング２６１、ソレノイ
ドコイル２５、弁体としてのEGR弁体２１、サ
ーボ弁２６、連絡シヤフト２７である。なお、ソ
レノイドコイル２５およびサーボ弁２６とで制御
装置を構成する。

連絡シヤフト２７は非強磁性体の中空のパイプ
で、図中上方の外周にリブ２７２と図中下方の外
周に溝２７３が設けてあり、図中下端には通路２
７１が設けてある。

フラツト弁２６６はゴムから出来ており、大リ
ング２６６２とリング２６６１と、これらを結ぶ
薄膜２６６３から構成される。この小リング２６
６１が前記連絡シヤフト２７の溝２７３に嵌着し
ており、大リング２６６２の内径は連絡シヤフト
２７の外径よわずかに大きい。従つて、大リング
２６６２は薄膜２６６３の伸縮により、上下移動
可能である。

サーボ弁２６は、低炭素鋼よりなる円筒状のア
ツパーケース２６０１及びダウンケース２６０２
と、前記フラツト弁２６６と、シリンダ状のリン
グ２８５とにより構成される。このアツパーケー
ス２６０１の上面にはリング状の爪２６４が設け
れてあり、この爪２６４の先端は前記フラツト弁
２６６の大リング２６６２上面に当接している。
そして、これらアツパーケース２６０１とダウン
ケース２６０２とは気密を保つて嵌合固定されて
いる。

またダウンケース２６０２とアツパーケース２
６０１とフラツト弁２６６とでケース２０４が構
成される。ダウンケース２６０２のケース２０４
側の底面には突起２６０３が設けてあり、連絡シ
ヤフト２７の図中下方端がこの突起部２６０３に
結合している。

一方、連絡シヤフト２７のリブ２７２の図中上
方には略円筒状のダイヤフラムカラー２７０が気
密を保つように嵌合されており、このダイヤフラ
ムカラー２７０の円周には溝が設けてある。第一
ダイヤフラム２９はゴムから出来ており、小リン
グ２９１と大リング２９２と、これら２つの結合
する薄膜２９３とで構成される。そして、この小
リング２９１が前記ダイヤフラムカラー２７０の
溝に嵌着し、大リング２９２は、低炭素鋼製で略
円筒状のアツパーボデイー２８の上面に設けたリ
ング状溝に嵌着される。このように、連絡シヤフ
ト２７は第一ダイヤフラム２９と作動的に接続さ
れて該ダイヤフラム２９の変位に伴つて作動す
る。

上記アツパーボデイー２８の図中上部外周端に
は、まきじめ爪２８０１が設けてあり、このまき
じめ爪２８０１とまき締めすることにより、側面
及び上面に大気に通じる貫通穴２８１及び２８２
を有するサポータ２８０がアツパーボデイー２８
に固定される。図中上部には前記ダイヤフラムカ
ラー２７０の外径より僅かに大きい径の穴が設け
てある。そして、この穴と前記第一ダイヤフラム
２９とにより負圧室２０１が構成される。さら
に、このアツパーボデイー２８には上記負圧室２
０１と負圧ポンプ１とを連通した穴を有するパイ
プ状突起２８３が設けてある。また、このアツパ
ーボデイー２８の中央部にはつば部２８６が設け
られ、ダウンボデイー２４の図中上端に設けられ
たまきじめ爪２４０１がこのつば部２８６にまき
締め固定され、アツパーボデイー２８とダウンボ
デイー２４とはＯリング２５３を介して固定され
る。さらにまた、このアツパーボデイー２８の図
中下部には磁路用コア２８４が設けてあり、この
磁路用コア２８４の先端には円筒状シート２６３
が固定されている。尚、上記アツパーボデイー２
８の中心部には、僅かな隙間を残して前記連絡シ
ヤフト２７が貫通している。

この円筒状シート２６３は、強磁性体ではない
材料で構成されており、下部先端の内側はテーパ
状である。そして、前記フラツト弁２６６の大リ
ング２６６２の上部平面に当接している。

前記磁路用コア２８４の外周には、ソレノイド
ボビン２５０が装着してある。このソレノイドボ
ビン２５０にソレノイドコイル２５が巻回してあ
り、その巻始めと巻終りは、ソレノイドボビン２
５０に配設された電極２５２に半田付けされてい
る。この電極から導線がアツパーボデイー２８に
設けた穴を通つて外部に導かれ、制御回路３に繋
がつている。導線が通るアツパーボデイー２８の
穴には、電極を保護するために接着剤２５０２が
充填してある。上記ソレノイドボビン２５０は、
アツパーボデイー２８のつば部２８６と、前記磁
路用コア２８４に嵌合固定したつば２８５とダウ
ンボデイー２４のコイルケース２４１とによつて
固定されている。

ダウンボデイー２４は低炭素鋼よりできてお
り、このダウンボデイー２４によつて外周を固定
された第二ダイヤフラム２２とでダイヤフラム室
２０３を形成している。第二ダイヤフラム２２の
中央部は２枚の押え板２２１，２２２で挟まれ、
EGR弁体２１と連動している。ダイヤフラム室
２０３側の押え板２２１とアツパーボデイー２４
との間に大スプリング２３が前記第二ダイヤフラ
ム２２を下方に押し下げながら挟持され、押え板
２２１とサーボ弁２６との間にサーボ弁２６側に
復元力を作用せしめる弾性部材としての小スプリ
ング２６１が挟持されている。

そして、パイプ状突起２８３を介して負圧ポン
プ１と第二ダイヤフラム室２０３との間を連通す
る第一通路には、円筒状シート２６３とフラツト
弁２６６とにより構成される第一弁が配置される
ことになる。

また、連絡シヤフト２７を介してダイヤフラム
室２０３と大気とを連絡する第二通路には、アツ
パーケース２６０１の爪２６４とフラツト弁２６
６とにより構成される第二弁が配置される。

次に作動について説明する。

まず最初にエンジンの駆動によつて負圧ポンプ
１が作動し、その負圧ポンプ１によつて負圧室２
０１が真空に引かれると、第一ダイヤフラム２９
の上下面に作用する圧力差により、連絡シヤフト
２７が図中下方に押しさげられる。該連絡シヤフ
ト２７は前述したようにサーボ弁２６のダウンケ
ース２６０２に結合しているため、該サーボ弁２
６も連絡シヤフト２７と一体的に押し下げられ
る。この時、アツパーケース２６０１の爪２６４
はフラツト弁２６６の大リング２６６２に当接し
たままであるが、円筒状シート２６３とフラツト
弁２６６の大リング２６６２との間には隙間が生
じる。そうして負圧室２０１の負圧が、連絡シヤ
フト２７とアツパーボデイー２８との隙間と、円
筒状シート２６３とフラツト弁２６６の大リング
２６６２との隙間と、サーボ弁２６とコイルボビ
ン２５０との間隙とを通つて、ダイヤフラム室２
０３に導かれる。このダイヤフラム室２０３に導
かれた負圧によつて第二ダイヤフラム２２が図中
上方に引き上げられ、EGR弁体２１も上昇する。
すると、小スプリング２６１も圧縮されるので、
その復元力によつてサーボ弁２６および連絡シヤ
フト２７が図中上方に押しあげられ、円筒状シー
ト２６３とフラツト弁２６６の大リング２６６２
との〓間がなくなり、該シート２６３とフラツト
弁２６６とで構成される第一弁が閉じる。従つ
て、第一通路としての負圧の通路が閉じられる。
この様な状態でEGR弁体が常時保持される。

次に、エンジン回転センサ４、ポンプレバー回
転センサ５の信号を制御回路３が受け、この制御
回路３によつてソレノイドコイル２５に通電させ
ると、ソレノイドコイル２５により磁力線が生じ
る。この磁力線は、磁路用コア２８４からつば部
２８６、ダウンボデイー２４のコイルケース２４
１、非強磁性体のデイフエンサ２４２、アツパー
ケース２６０１、つば２８５を通つて磁路用コア
２８４に戻るという閉ループを構成する。この様
な磁力線によつてサーボ弁２６は、負圧ポンプ１
による連絡シヤフト２７の作動方向とは逆向きの
力を受けるため図中上方へと引き上げられ、同時
に該サーボ弁２６に一体的に結合している連絡シ
ヤフト２７も図中上方へと引き上げられる。この
時、連絡シヤフト２７が上方へ引き上げられる過
程でフラツト弁２６６の大リング２６６２が薄膜
２６６３によつて外方に変形し、従つてフラツト
弁２６６の大リング２６６２とアツパーケース２
６０１の爪２６４との接触が解除され、その間に
〓間が生じる。フラツト弁２６６の大リング２６
６２とアツパーケース２６０１の爪２６４との間
に隙間が生じる。その結果、サポータ２８０の貫
通穴２８１，２８２から入つた大気が、連絡シヤ
フト２７を通り通路２７１よりケース２０４内に
入り、さらにフラツト弁２６６の大リング２６６
２とアツパーケース２６０１の爪２６４の隙間
と、サーボ弁２６とソレノイドボビン２５０の隙
間を通つて、ダイヤフラム室２０３に導かれる。
そして、第二ダイヤフラム２２は図中下方に移動
し、これに応じてフラツト２６６の大リング２６
６２とアツパーケース２６０１の爪２６４との間
に生じた隙間がなくなる。

負圧ポンプ１の吸入圧力絶対圧Ｐは、第３図に
示す如く、大気圧Poが760mmHgから630mmHgに
変化するのに対し（イ；760mmHg、ロ；630mm
Hg、ハ；550mmHg）、約10mmHgの変化にとどま
つている。大気圧Poと負圧ポンプ１の吸入絶対
圧Ｐとの差圧ΔP＝Po−Ｐは第４図に示す如くほ
とんど直線的に変化している。このΔPは、第一
ダイヤフラム２９のサポータ２８０側面に作用し
ており、第一ダイヤフラム２９はサーボ弁２６に
力をおよぼす。サーボ弁２６に対して作用しうる
力を整理すると、このΔPによつて生じる下向き
の力Fpと、ソレノイドコイル２５による上向き
の電磁力Fmと、小スプリング２６１による上向
きの力Fsとである。今、サーボ弁２６にFpとFs
とが作用しているとすると、前述した如くFp＝
Fsが成り立つ位置まで第二ダイヤフラム２２が
移動し、大気通路及び負圧通路を閉じて第二ダイ
ヤフラム２２は保持される。さらにソレノイドコ
イル２５に通電した際には電磁力Fmが作用し、
Fp＝Fs＋Fmが成り立つ位置に第二ダイヤフラム
２２が移動し、大気圧通路及び負圧通路を閉じて
第二ダイヤフラムは保持される。Fpが一定値を
保つている限りFmを決めればFsは決まり、電流
の強さによりEGR弁体２１の位置が決まる。こ
のことは、ダイヤフラム室２０３の負圧がどんな
値になつているかはEGR弁２１の位置を決定す
る主要因ではないことを意味する。いいかえれば
大スプリング２３の設計精度は、大きなバラツキ
を持つていても、ソレノイドコイル２５に与える
電流値により常に一定のEGR弁体２１の位置を
与えることを意味する。

つぎに大気圧が変化しFpがFp′に変化すると、
Fmが変化しなくてもFp′＝Fs′＋Fmが成り立つ
ようにEGR弁体２１が移動する。

Fp′＜FpであればFs′＜Fsとなり、従つてFsが
小さくなるためにはEGR弁体２１は下方向に移
動し、排気ガス通路を閉じようとする。つまり、
大気圧Poの低下によりEGR弁体２１を下方に移
動することになり、高度補償がFpの変化によつ
て実現されたことになる。大気圧変化ΔPに対す
るEGR弁２１リフト量変化をΔl、ダイヤフラム
２９の有効面積をＡとすれば、 ΔFp＝AΔP、ΔFp＝ΔFs、ΔFs＝KΔl ∴Δl＝（Ａ／Ｋ）ΔPとなりΔl／ΔP＝Ａ／Ｋとな
る。このことはダイヤフラム２９の有効面積Ａ及
び小スプリング２６１のバネ定数Ｋとの比を適当
に選ぶことによつて、任意の補償量が得られるこ
とを示している。実質的に本実施例は、ダイヤフ
ラムは２つで構成されており、部品点数が少なく
できている。

また、量産した場合のばらつきに対しては、２
段ダイヤフラム式EGR弁に負圧制御弁を一体化
した場合には、スプリング二つのばらつきが起き
ることに対して本実施例では小スプリング２６１
のばらつき一つに対して考慮すればよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す全体の構成図、
第２図はEGR弁の実施例を示す断面図、第３図
は負圧源による負圧と大気圧の変化量の違いを示
す図、第４図は大気圧の負圧との差圧と、大気圧
との関係を示す図である。 １……負圧ポンプ、２１……EGR弁体、２２
……第二ダイヤフラム、２５……ソレノイドコイ
ル、２６……フラツト弁、２７……連絡シヤフ
ト、２９……第一ダイヤフラム、２０３……ダイ
ヤフラム室、２６１……小スプリング。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 負圧源１からの負圧と大気圧との差圧によつ
   て変位する第一ダイヤフラム２９と、 前記第一ダイヤフラム２９と作動的に接続さ
   れ、該第一ダイヤフラム２９の変位に伴つて作動
   し、且つ大気圧の導入を制御する連絡手段２７
   と、 ダイヤフラム室２０３と、 前記ダイヤフラム室２０３の圧力変化に伴つて
   変位し、且つ弁体２１と連結した第二ダイヤフラ
   ム２２と、 前記負圧源１と前記ダイヤフラム室２０３との
   間を連通する第一通路と、 前記第一通路に配置され、且つ前記連絡手段２
   ７の作動により作動が制御される第一弁２６３，
   ２６６と、 前記連絡手段２７と作動的に接続されて該連絡
   手段２７の作動方向と同じ方向へ移動するととも
   に、その移動方向と逆方向の力を前記連絡手段２
   ７に作用せしめる制御装置２５，２６と、 前記連絡手段２７を介して前記ダイヤフラム室
   ２０３と大気とを連絡する第二通路と、 前記第二通路に配置され、前記制御装置２５，
   ２６に基づく前記連絡手段２７の前記逆方向の移
   動により作動が制御される第二弁２６４，２６６
   と、 前記弁体２１側と前記制御装置２５，２６側と
   の間に配置され、前記ダイヤフラム室２０３内に
   負圧が導入された際に前記制御装置２５，２６側
   に復元力を作用せしめて前記連絡手段２７を介し
   前記第一弁２６３，２６６の作動を制御する弾性
   部材２６１と、 を具備し、 前記連絡手段２７と前記制御装置２５，２６と
   の動きに応じて前記第一弁２６３，２６６、前記
   第二弁２６４，２６６の作動を制御して前記ダイ
   ヤフラム室２０３内の圧力を制御し、前記弁体２
   １の動きを制御するようにした ことを特徴とする大気圧補償圧力制御弁。 ２ 前記制御装置２５，２６が、電気的に駆動さ
   れるサーボ弁装置２５，２６によつて構成されて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の大気圧補償圧力制御弁。 ３ 前記連絡手段２７が、中空状のシヤフトによ
   り構成されており、その内部空間が前記第二通路
   の一部を成していることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項または第２項記載の大気圧補償圧力制
   御弁。 ４ 前記第一弁が、前記第一通路に配置された円
   筒状シート２６３と、前記シヤフト２７に固定さ
   れたフラツト弁２６６とにより構成されているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の大気
   圧補償圧力制御弁。 ５ 前記第二弁が、前記フラツト弁２６６と、前
   記制御装置２５，２６のケース２６０１の爪２６
   ４とにより構成されており、前記フラツト弁２６
   ６はその一部に伸縮自在な薄膜２６６３を有して
   いて、該薄膜２６６３の伸縮により前記爪２６４
   との接触が解除可能とされていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第４項記載の大気圧補償圧力制
   御弁。