JPH05163949A - スワールコントロールバルブの開度制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 排気還流時の燃焼安定化のために設けられる
スワールコントロールバルブを必要以上に閉じないよう
にしてポンピングロスの抑制を図る。 【構成】 スロットル弁４の全閉位置より僅かに上流に
位置する負圧取出口５のＶＣ負圧によって排気還流装置
が制御される。スロットル弁４の下流には、スワールコ
ントロールバルブ７が配設され、これをアクチュエータ
８が開閉している。アクチュエータ８には負圧取出口５
のＶＣ負圧が同様に導かれ、該負圧が弱いときにはスワ
ールコントロールバルブ７が比較的大きく開くようにな
っている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、燃焼室内のスワール
を強化するために吸気通路の一部を閉じるようにしたス
ワールコントロールバルブに関し、特にその開度制御装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関から排出されるＮＯｘを低減す
るために、排気の一部を吸気系に還流させる排気還流装
置が非常に有効な手段として知られている。この排気還
流装置においては、排気還流率（ＥＧＲ率）を適宜に制
御する必要があり、所望の特性を得るべく種々の方式の
ものが提案されているが、スロットル弁の全閉位置より
僅かに上流側に開口した負圧取出口から取り出される負
圧、所謂ＶＣ負圧を排気還流制御弁の基本的な作動源と
するものが最も一般的に用いられている（例えば特開昭
５５−１６１９５１号公報、特開昭５５−１３７３４８
号公報等参照）。

【０００３】一方、この排気還流を行うと、機関の燃焼
状態は不安定となり易く、特に部分負荷域で運転性が悪
化する。そこで、吸気通路の一部を閉じることで燃焼室
内のスワールを強化し、燃焼安定化を図るようにしたス
ワールコントロールバルブが排気還流装置とともに用い
られることがある。このスワールコントロールバルブ
は、例えば吸気２弁式機関で一対の吸気ポートの一方を
閉じる構成のものや、バタフライバルブ型の弁体の一部
に切欠部を設けて吸気流を片寄らせる構成のものなどが
あるが、そのバルブを駆動するアクチュエータとしては
一般に負圧ダイヤフラム式アクチュエータが用いられて
いる。そして、このアクチュエータには、特開昭５５−
１０７０１９号公報や特公昭５８−９２４７号公報に示
されているように、スロットル弁下流の吸気管負圧を制
御負圧として導いている。すなわち、吸気管負圧が強い
低中負荷域ではスワールを強化すべくスワールコントロ
ールバルブが閉じ、また高負荷域では負圧が弱まるため
スワールコントロールバルブが開かれるようになってい
る。

【０００４】上記のようなスワールコントロールバルブ
を備えることにより排気還流率の許容限界（運転性悪化
を招かない範囲での最大の排気還流率）は、図２に一点
鎖線で示すように、スワールコントロールバルブを具備
しないもの（破線参照）に比して高くなる。そして、実
際の排気還流率は同図に実線で示すように、この許容限
界を越えないように設定されている。尚、この例は、所
謂ＢＰＴ方式の排気還流装置によるものであり、ある負
荷以上の領域では、排気還流率が一定に保たれている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のスワールコ
ントロールバルブは、吸気管負圧がアクチュエータのセ
ット荷重を上廻る低中負荷域で全閉状態となるが、この
スワールコントロールバルブが閉じると、燃焼が良好と
なる反面、ポンピングロスが増大し、機関の燃料消費率
は悪化する。つまり、必要以上にスワールコントロール
バルブを閉じてスワールを強化することは燃費向上の上
では好ましくない。

【０００６】しかしながら、図２に実線で示す排気還流
率特性と一点鎖線で示すスワールコントロールバルブ全
閉時の許容限界特性とは必ずしも相似形とならないた
め、許容限界内で排気還流率特性を設定すると、アイド
ルを含む低負荷域でスワールコントロールバルブが過剰
に作用している形となり、不必要なポンピングロスを生
じさせる結果となる。すなわち、上記従来のものでは、
ポンピングロスの低減ひいては燃費の向上が十分に果た
せず、更に改善の余地があった。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明に係るスワール
コントロールバルブの開度制御装置は、上記の点に鑑
み、スワールコントロールバルブの閉作動を必要最小限
に保ってポンピングロスを抑制するようにしたものであ
って、スロットル弁の全閉位置より僅かに上流側の位置
から取り出される負圧を排気還流制御弁の基本的な作動
源とする排気還流装置と、スロットル弁より下流側に位
置し、吸気通路の一部を閉じることにより燃焼室内のス
ワールを強化するスワールコントロールバルブと、負圧
に応じて上記スワールコントロールバルブを閉作動させ
る負圧式アクチュエータとを備えてなる内燃機関におい
て、上記排気還流装置用の負圧と同一の位置から取り出
される負圧を、上記アクチュエータの制御負圧として導
入することを特徴としている。

【０００８】

【作用】上記構成では、実質的に同一の特性の負圧が排
気還流装置とスワールコントロールバルブ用アクチュエ
ータとに供給される。従って、その負圧が弱く、排気還
流率が低く抑制される領域では、それに応じてスワール
コントロールバルブの開度が大きくなる。つまり、排気
還流率の許容限界特性が実際の排気還流率特性に沿うよ
うにスワールコントロールバルブの開度が規制され、不
必要なポンピングロスの発生が防止される。

【０００９】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図面に基づいて
詳細に説明する。

【００１０】図１は、この発明の一実施例を示す構成説
明図であって、１が内燃機関、２がその吸気通路、３が
排気通路を示している。上記吸気通路２、詳しくは各気
筒の吸気通路２が集合したコレクタ部２ａの入口側にス
ロットル弁４が配設されており、該スロットル弁４近傍
の通路壁面に負圧取出口５が開口形成されている。この
負圧取出口５は、スロットル弁４の全閉位置より僅かに
上流側で、かつスロットル弁４の開作動に伴い相対的に
下流側となる位置に設けられている。また、上記吸気通
路２のスロットル弁４より下流側に、燃焼室６内のスワ
ールを強化するためのスワールコントロールバルブ７が
介装されている。このスワールコントロールバルブ７
は、各気筒毎に設けられているもので、例えば各気筒に
一対づつ設けた吸気ポートの一方を開閉するバタフライ
バルブ型の構成となっている。そして、このスワールコ
ントロールバルブ７を開閉駆動するようにダイヤフラム
式負圧アクチュエータ８が設けられている。このアクチ
ュエータ８は、負圧室８ａに負圧が導入されるとスワー
ルコントロールバルブ７を閉作動させるものであり、負
圧が導入されていない状態ではスワールコントロールバ
ルブ７を全開状態に保っている。尚、その開度特性とし
ては、図３に示すように、負圧の強さに応じて開度が連
続的に変化するようになっており、かつ一定以上の負圧
で全閉となる。

【００１１】一方、排気還流装置として、この実施例で
は所謂ＢＰＴ方式の排気還流装置が用いられている。こ
れは、排気通路３からコレクタ部２ａに至る排気還流通
路１１を開閉する排気還流制御弁１２と、この排気還流
制御弁１２の負圧室１２ａに導入される負圧を、弁体１
２ｂ上流側の排圧に基づいて補正する負圧制御弁１３と
から大略構成されている。すなわち、オリフィス１４を
備えた負圧通路１５を介して上記負圧室１２ａと前述し
た負圧取出口５とが連通されているとともに、上記負圧
通路１５のオリフィス１４と排気還流制御弁１２との間
に大気導入通路１６の一端が接続されている。この大気
導入通路１６の他端は、負圧制御弁１３の大気室１３ａ
内でダイヤフラム１７により開閉されるようになってお
り、かつ負圧制御弁１３の圧力室１３ｂと排気還流制御
弁１２の弁体１２ｂ上流の排圧室１２ｃとが排圧通路１
８にて連通されている。尚、排気還流通路１１の排圧室
１２ｃ上流側にはオリフィス１９が介装されている。

【００１２】また、上記負圧通路１５のオリフィス１４
より負圧取出口５側に、スワールコントロールバルブ用
負圧通路２０の一端が接続されている。このスワールコ
ントロールバルブ用負圧通路２０の他端は、スワールコ
ントロールバルブ用アクチュエータ８の負圧室８ａに接
続されている。また、上記スワールコントロールバルブ
用負圧通路２０の通路途中に、図示せぬコントロールユ
ニットからの制御信号により開作動して大気の導入を行
うＥＧＲカット電磁弁２１が介装されている。

【００１３】上記の構成において、負圧取出口５には図
４の実線に示すような特性の負圧、所謂ＶＣ負圧が発生
する。すなわち、負圧取出口５がスロットル弁４より相
対的に上流側となるアイドル付近では負圧が０であり、
かつスロットル弁４より相対的に下流側となると、スロ
ットル弁４の開作動に伴ってあるレベルまで急激に負圧
が増大し、その後は緩やかに増大する特性を示す。

【００１４】そして、排気還流装置では、基本的に上記
のＶＣ負圧を作動源として排気還流制御弁１２が開作動
し、排気の還流が行われる。すなわち、スロットル弁４
を徐々に開いた場合に、所定の排気還流率に達するまで
は、ＶＣ負圧の特性に略沿った特性で排気還流率が上昇
する。その後、所定の排気還流率に達すると、排圧室１
２ｃの排圧の低下によって大気導入通路１６へ大気が導
入され、ＶＣ負圧を弱めるため、排気還流率は所定値以
上には上昇しない。従って、図２に実線で示すような排
気還流率特性が得られる。

【００１５】一方、スワールコントロールバルブ７の開
度も上述したＶＣ負圧により制御されるため、図４に二
点鎖線で示したような開度特性となる。つまり、アイド
ル付近ではＶＣ負圧が０であるため全開状態を保ち、か
つＶＣ負圧の立ち上がりに伴い徐々に閉じて行き、更に
ＶＣ負圧の変化が緩やかになる付近では全閉となる。
尚、従来のように吸気管負圧により制御した場合には、
図４に一点鎖線で示すように、アイドル付近を含めて全
閉状態となる。

【００１６】このように、スワールコントロールバルブ
７の開度が低負荷域である程度大きく開いた状態となる
結果、該スワールコントロールバルブ７によるポンピン
グロスが低減する。ここで、スワールコントロールバル
ブ７が全閉とならないことからスワールはある程度弱ま
り、排気還流率の許容限界が全閉時の特性よりも低下す
るが、その開度つまりスワールの強化がＶＣ負圧に応じ
た形で与えられるため、排気還流率の許容限界として
は、図２に二点鎖線で示すように実際の排気還流率特性
に相似した特性で得ることができる。従って、図２に斜
線を施して示す領域でポンピングロスの低減が図れると
同時に、略一定の余裕代を見込んだ形で許容限界以下の
排気還流率となり、運転性悪化を招くことがない。換言
すれば、スワールコントロールバルブ７によるスワール
の強化が実際の排気還流率に応じた形で必要最小限にな
され、不必要なポンピングロスの発生を回避することが
できるのである。

【００１７】尚、低温時等にＥＧＲカット電磁弁２１が
ＯＮ作動すると、負圧通路１５およびスワールコントロ
ールバルブ用負圧通路２０の双方に大気が導入される。
そのため、排気還流制御弁１２が閉じて排気還流が停止
されるとともに、スワールコントロールバルブ７が全開
状態となり、やはり不必要なポンピングロスの発生が防
止される。

【００１８】また上記実施例では、単一の負圧取出口５
において取り出された全く同一の負圧が排気還流装置と
スワールコントロールバルブ用アクチュエータ８とに導
入されているため、負圧取出口５の加工精度等によりＶ
Ｃ負圧の特性（図４の実線参照）が多少ばらついていた
としても、実際の排気還流率が変動すると同時にスワー
ルコントロールバルブ７の開度特性も変動する。従っ
て、許容限界と実際の排気還流率との間には所期の余裕
代を確保することができ、ＶＣ負圧の特性ばらつきに起
因する運転性悪化が確実に回避される。

【００１９】尚、上記実施例のように負圧取出口５を共
用せずに、一対の負圧取出口５を吸気通路２の同一位置
に並設し、排気還流装置とスワールコントロールバルブ
用アクチュエータ８へそれぞれ負圧を導くように構成し
ても良い。

【００２０】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、この発明
に係るスワールコントロールバルブの開度制御装置によ
れば、スワールコントロールバルブの閉作動を実際の排
気還流率特性に対応した必要最小限なものとすることが
でき、ポンピングロスを抑制して燃料消費率の向上が図
れる。しかも、スワールの強化による燃焼の安定化が実
際の排気還流率に見合った形で行われるので、排気還流
に伴う運転性悪化を確実に回避することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る開度制御装置の一実施例を示す
構成説明図。

【図２】排気還流率特性とその許容限界との関係を示す
特性図。

【図３】スワールコントロールバルブおよび排気還流制
御弁の負圧に対する開度特性を示す特性図。

【図４】ＶＣ負圧の特性およびこれによるスワールコン
トロールバルブの開度特性を示す特性図。

【符号の説明】

４…スロットル弁 ５…負圧取出口 ７…スワールコントロールバルブ ８…ダイヤフラム式負圧アクチュエータ １２…排気還流制御弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｍ 25/07 ５８０ Ｆ 8923−3Ｇ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スロットル弁の全閉位置より僅かに上流
   側の位置から取り出される負圧を排気還流制御弁の基本
   的な作動源とする排気還流装置と、スロットル弁より下
   流側に位置し、吸気通路の一部を閉じることにより燃焼
   室内のスワールを強化するスワールコントロールバルブ
   と、負圧に応じて上記スワールコントロールバルブを閉
   作動させる負圧式アクチュエータとを備えてなる内燃機
   関において、上記排気還流装置用の負圧と同一の位置か
   ら取り出される負圧を、上記アクチュエータの制御負圧
   として導入することを特徴とするスワールコントロール
   バルブの開度制御装置。