JPH0614056Y2 - 排気還流装置における負圧制御弁 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の目的〕 「産業上の利用分野」 この考案は、自動車用機関等の内燃機関における排気還
流装置の負圧制御弁に関する。

「従来の技術」 内燃機関の排気の清浄化を図る方法の一つとして、排気
の一部を吸気通路に還流する排気還流装置が従来から知
られている。

例えば特公昭５７−５５９０１号公報には、排気還流通
路に介装された負圧応動型のダイヤフラム式の排気還流
制御弁と、この排気還流制御弁の負圧室に導入される負
圧を制御ユニットからの制御信号に基づいて可変制御す
る負圧制御弁とを用いた排気還流装置が記載されてい
る。

上記負圧制御弁は、排気還流制御弁上流側の排気圧力が
導入される排圧室と大気圧室とがダイヤフラムによつて
仕切られ、かつこのダイヤフラムの上方に設けられた弁
体に対向して大気圧室内に大気導入用の弁口が設けてあ
り、この弁口が大気導入通路を介して排気還流制御弁の
負圧室に通じる吸気負圧供給通路に連通して吸入負圧を
適宜大気により希釈できるようになつている。つまり、
排気圧力が低下すると弁口が開かれて負圧供給通路に大
気が導入され、排気圧力が上昇すると弁口が閉じられて
大気導入が遮断される。

上記のような構成となつているため、吸入空気量にほぼ
比例する排気圧力によつて排気還流制御弁の開度が基本
的に定まるとともに、排圧室内の圧力を、排気圧力の大
小により定まる所定圧に保つようにして排気還流量のフ
イードバツク制御も行なわれるようになつている。

そして、上記公報に記載の排気還流装置では、さらに負
圧制御弁内に、上記ダイヤフラムにフツクを介して連係
し磁気吸引力に抗するスプリングで押圧されたプランジ
ャと、該プランジャを吸引するソレノイドとを備えてお
り、排気還流量が所望の特性となるように電子制御でき
るように構成してある。即ち、電子制御によりソレノイ
ドコイルに印加する電気量を変えてソレノイドの吸引力
を変化させることでダイヤフラムのセツト荷重を変化さ
せ、排気圧力に対する大気導入用の弁口の開度ひいては
排気還流制御弁の開度を補正し得るようになつている。

「考案が解決しようとする課題」 しかしながら、上記のようにソレノイドを用いて大気導
入用の弁口の開閉特性を変化させるようにした従来の負
圧制御弁にあつては、ソレノイドの吸引力が、例えばバ
ツテリ電圧やソレノイドコイルの温度等によつて左右さ
れやすく、安定した特性を得ることができず、従つて最
終的な排気還流量制御が不安定なものとなり易い。

かかる問題点を解決するため、ソレノイドの代りにステ
ツプモータを使用することが考えられるが、ステツプモ
ータとダイヤフラム弁とをどのように関連させるかとい
う課題が生じたのである。

本考案は上記課題を解決し、構造簡単にしてしかも作動
確実な負圧制御弁を得ることを目的としてなされたもの
である。

〔考案の構成〕

「課題を解決するための手段」 上記課題を解決するための手段は下記のとおりである。
即ち、この考案は排気通路と吸気通路とを結ぶ排気環流
通路に介装した排気環流制御弁と、該排気環流制御弁の
弁体開閉用の負圧室に吸入負圧を導入する負圧供給通路
と、該負圧供給通路に接続する負圧度希釈用の大気通路
と、排気還流通路の前記排気環流制御弁上流側に設けた
排気圧力室に接続する排圧信号通路とを備え、排圧信号
通路からの排圧により大気通路への大気量を制御する負
圧制御弁を用いて前記負圧室の負圧を適宜大気で希釈す
ることにより排気環流量の制御を行なうようにした排気
環流装置において、前記負圧制御弁は、ステータを内蔵
するステップモータのボデイと、該ボデイの中心部に設
けられた柱状部と、該柱状部に貫通、形成され一端が大
気導入用の弁口とされ他端が前記大気通路に接続する大
気導入通路と、該柱状部の外周に形成された雄ねじと、
前記ステータと前記柱状部との間に介装され、かつ前記
雄ねじに螺合する雌ねじを有し、ステータに印加された
電気信号に応じて回動しながら軸線方向に移動する筒状
のロータと、該ロータの端部に当接し回動することなく
該ロータの軸線方向移動に追従移動するスプリングリテ
ーナと、該リテーナに隣接する大気圧室と、該大気圧室
と前記排圧信号通路に接続する排圧室とを仕切るダイヤ
フラムと、該ダイヤフラムに前記大気導入用の弁口に対
設して取付けられた弁体と、前記スプリングリテーナと
前記ダイヤフラムとの間及び前記ダイヤフラムと前記排
圧室を形成する排圧室ケースとの間にそれぞれ設けられ
たスプリングと、ロータとスプリングリテーナの当接す
る部分のスプリングリテーナ側又はロータ側のいずれか
一方に設けたロータの回動範囲を規制しかつ零点を設定
する案内溝と、他方に設けられた該案内溝に係合する突
起と、を設けてなることを特徴とする負圧制御弁であ
る。

「作用」 吸入空気量にほぼ比例して排気圧力が上昇すると、排気
圧力は排圧信号通路を介して負圧制御弁の排圧室に至
り、２個のスプリングによりバランスしているダイヤフ
ラム及び該ダイヤフラムに取付けられている弁体を大気
導入通路の弁口に近ずけるため、大気導入用の弁口、弁
体間の隙間が減少し、大気希釈度を減らして排気還流制
御弁の負圧室の負圧度を増し、開弁度を増すことにより
排気還流量を増大させる。

逆に、排気圧力が低下すると、大気導入用の弁口、弁体
間の隙間が増大し、大気希釈度を増して排気還流制御弁
の負圧室の負圧度を減らし、開弁度を減らすことにより
排気還流量を減少させる。

またこれらの場合、公知のごとく排気還流制御弁と負圧
制御弁との協働により排圧室内の圧力を排気圧力に追随
する一定値に保つことによつて排気還流量のフイードバ
ツク制御も同時に行なつている。

さて、ステツプモータに信号が印加されると、その信号
に応じてロータが回動しながら軸線方向例えば弁体のあ
る方に向つて移動し、ロータに当接しているスプリング
リテーナもその移動に追随して回動することなく下方に
移動する。すると２個のスプリングが圧縮されることに
よりダイヤフラムは排圧室側に変位する。そのため排気
圧力に対する大気導入通路の弁口の開閉特性が変化す
る。即ち、ステツプモータの回動角制御によつて、排気
還流量を所望の特性となるように制御する。

「実施例」 この考案を第１図〜第３図に示す一実施例に基づいて説
明する。

先ず排気還流装置の概略図である第１図において、エア
ークリーナ１を通つた空気はスロツトル弁２を備えた吸
気通路３を通つてシリンダ４内に燃料とともに吸入され
爆発、燃焼し、燃焼による排気は排気通路５を通つて排
出される。排気通路５と吸気通路３とを結ぶ排気還流通
路６には負圧応動型の排気還流制御弁７が介装されてい
る。排気還流制御弁７は負圧室８と、弁体９に一体結合
しかつスプリング１０ａにより閉弁方向に付勢されてい
るダイヤフラム１０とを備え、負圧室８は負圧供給通路
１１を介してスロツトル弁２の下流の吸気通路３に連通
している。負圧供給通路１１の吸気通路３寄りにはオリ
フイス１２が設けられている。

排気還流制御弁７の上流側にはオリフイス１３が設けら
れ、弁座との間に排気圧力室１４が設けられ、排気圧力
室１４には排圧信号通路１５が連通されている。

次に、負圧制御弁１６の構成を主として第２図に基づい
て詳細に説明する。

負圧制御弁１６はステツプモータ部Ｓとダイヤフラム部
Ｄとから成る。ステツプモータ部Ｓにおいて、ステータ
１９を内蔵しているボデイ２０の中心部には柱状部２１
がボデイ２０と一体形成されて延びている。柱状部２１
の中心部には大気導入通路１７が形成され、その一端は
大気導入用の弁口２２とされ、他端は大気通路１７ａ
（第１図）を介して負圧供給通路１１（第１図）に連通
している。

柱状部２１の外周には雄ねじ２３が形成されている。

ステータ１９、柱状部２１間の空間には、雄ねじ２３に
螺合する雌ねじを有しかつ柱状部２１に設けた案内部21
a,21bに案内されて回転しながら軸線方向に移動できる
ロータ２４が介装置されている。ボデイ２０に設けたフ
ランジ部に取付穴２５が穿設されている。

ロータ２４の下端面には、回動範囲の零点及び最大回動
角を規制するための突片２６が突設されており、また、
ロータ２４の下端面に当接する面を有するスプリングリ
テーナ２７がボデイ２０を一部分割して締結した下部ボ
デイ２０ａに軸線方向摺動可能に嵌装されている。

スプリングリテーナ２７の外周は第３図に詳示するよう
に例えばスプライン軸部２８となつており、下部ボデイ
２０ａ側はスプライン軸部２８が滑合するスプライン穴
２９となつている。

スプリングリテーナ２７の上面には本例では円周方向30
0°の範囲に亘つて案内溝３０が設けてあり、この案内
溝３０に前記ロータ２４の突片２６が係合している。

スプリングリテーナ２７の下面には大気の流れを妨げな
いように適宜切欠きを施した、ダイヤフラムの変位規制
手段である突出部３１が設けてあり、ロータ２４が最大
回動したとき該突出部３１の先端部が弁体３２の段部３
２ａに当接することによつてダイヤフラムの上動を規制
し、弁口２２、弁体３２間の隙間を確実に充分大きく保
つようにされている。

次に、ダイヤフラム部Ｄの構成を説明する。

ダイヤフラム部Ｄは下部ボデイ２０ａに螺着固定された
第２のボデイ３３と、弁体３２が取付けられたダイヤフ
ラム３４と、ダイヤフラム３４をボデイ３３との間で挟
圧、固定し、ダイヤフラム３４によつて大気圧室３８と
排圧室１８とに仕切るための排圧室ケース３５と、スプ
リングリテーナ２７とダイヤフラム３４との間及びダイ
ヤフラム３４と排圧室ケース３５との間にそれぞれ縮設
されたスプリング３６及び３７とから成る。また第２の
ボデイ３３の側壁には大気連通穴３９が設けてあり、該
穴の内側に取付けたフイルタ４０を通つて清浄空気が大
気圧室３８に流入できるようになつている。排圧室１８
は排圧信号通路１５を介して排気圧力室１４に連通して
いる（第１図参照）。

なお、ステータ１９に入力される電気信号（パルス信
号）は図示省略した制御回路から発せられる。この制御
回路は各種センサ例えば機関回転数、車速、機関温度、
機関負荷、スロツトル弁の開度等を検出するセンサから
の信号を受け、所定のプログラムに従い、運転状態に見
合う最適信号を発するようになつている。

以上の構成に成る本実施例の負圧制御弁の作用を説明す
る。

内燃機関の運転に伴なうスロツトル弁２下流の吸入負圧
はオリフイス１２、負圧供給通路１１を介して排気還流
制御弁７の負圧室８に至り、他方、シリンダ４からの排
気の一部は排気通路５から排気還流通路６、オリフイス
１３を介して排気圧力室１４に至る。吸入空気量が増加
すると、排気圧力が上昇するため、排気圧力室１４内の
圧力及び排圧信号通路１５を介して連通されている排圧
室１８内の圧力も上昇し、その圧力がダイヤフラム３４
に作用して弁体３２を弁口２２に近ずける、すると大気
圧室３８、弁口２２、大気導入通路１７、大気通路１７
ａを介して負圧供給通路１１に流れる空気の量が減るの
で、負圧室８内の負圧度が高まる。するとダイヤフラム
１０及びこれに一体の弁体９はスプリング付勢力に抗し
て図で上方に吸引され、弁開度を増し、これによつて排
気還流量は増大する。

逆に吸入空気量が減少すると、排気圧力が減少するた
め、前記とは逆に弁体３２は弁口２２から遠ざかり、負
圧供給通路１１に流れる空気の量が増大し、負圧室８内
の負圧度が減少する。つまり負圧が大気によつて希釈さ
れる。するとダイヤフラム１０及びこれに一体の弁体９
はスプリングの付勢力により図で下方に押され、弁開度
が減少し、これによつて排気還流量は減少する。

上記の如く、吸入負圧と排気圧力の増減に従つて排気還
流制御弁の弁開度を増減することにより、吸入空気量に
見合う量の排気の還流を行なう。

そして公知の如く、例えば排気圧力が一定である場合、
負圧制御弁１６と排気還流制御弁７との協働により、排
気圧力室１４及び排圧室１８内の圧力が前記排気圧力に
応じた一定の値に保たれるようにフイードバツク制御が
行なわれる。即ち、排気還流制御弁７が過大に開いて排
気圧力室１４内の圧力が前記一定の値以下になると負圧
制御弁１６の排圧室１８の圧力は下り、弁口２２と弁体
３２間の弁開度は増大して大気導入量を増やして排気還
流制御弁７の弁開度を減らして排気圧力室１４内の圧力
を上げ、逆に排気還流制御弁７が過小に閉じて排気圧力
室１４内の圧力が前記一定の値以上になると負圧制御弁
１６における大気導入量を減らして排気還流制御弁７の
弁開度を増やし、これらの繰り返しにより排気還流量の
フイードバツク制御も行なわれるのである。

さて、自動車等の内燃機関においては、通常の走行運転
時には排気還流率即ち排気還流量／吸入空気量をほぼ一
定に保つのが好ましいが、例えばアイドリング時や高負
荷走行時には該還流率を零もしくは極めて小さい値にし
なければならない等、機関の各種運転状況によつて変え
る必要がある。

そこで、本考案においては、図示省略した制御回路から
運転状態に見合う電気信号即ちパルス信号がステツプモ
ータ部Ｓのステータ１９に印加されると、その信号に応
じた角度だけロータ２４が回動するとともにその回動角
度に比例して例えばロータ２４が下動し、スプリングリ
テーナ２７をスプリング36,37の弾力に抗して下方に押
す。

すると自らも下動し乍ら圧縮されたスプリング３６に押
されてダイヤフラム３４は下方に変位し、弁口２２、弁
体３２間の弁開度は大となつて排気還流制御弁７の負圧
室に送る空気量は増加し閉弁させるために必要な、ダイ
ヤフラム３４にかかる排圧室１８内の圧力は高まる傾向
となる。即ち排気還流量が少なくなる傾向となる。そし
て最大パルス信号が印加されたときにはロータ２４の突
片２６が第３図の斜線で示すように案内溝３０の端面に
当接するとともにスプリングリテーナ２７の突出部３１
の先端部が弁体３２の段部３２ａに当接する。この場合
には排圧がいかに増大しても弁口２２、弁体３２間の隙
間が一定に保持され、大気が充分排気還流制御弁７の負
圧室８に流入するため、弁体９は完全に閉じ、したがつ
て排気の還流は行なわれない。

逆にロータ２４が第２図に示すように最上部にあると
き、ロータ２４の突片２６は第３図の符号４２で示す位
置（零点）にあり、この場合には閉弁するために要する
排圧は低くなる。即ち排圧上昇による排気還流は充分に
行なわれる。

実施例はロータ２４に突片２６を設け、突片２６をスプ
リングリテーナ２７の案内溝３０に嵌合したが、ロータ
２４に案内溝を設け、該案内溝に嵌入する突片をスプリ
ングリテーナ２７に設けてもよく、実施例に限定される
訳ではなくロータ２４の回転角度が機械的に制限される
ようになつていればよい。

〔考案の効果〕

以上説明してきたように、本考案は、排気通路と吸気通
路とを結ぶ排気環流通路に介装した排気環流制御弁と、
該排気環流制御弁の弁体開閉用の負圧室に吸入負圧を導
入する負圧供給通路と、該負圧供給通路に接続する負圧
度希釈用の大気通路と、排気還流通路の前記排気環流制
御弁上流側に設けた排気圧力室に接続する排圧信号通路
とを備え、排圧信号通路からの排圧により大気通路への
大気量を制御する負圧制御弁を用いて前記負圧室の負圧
を適宜大気で希釈することにより排気環流量の制御を行
なうようにした排気環流装置において、前記負圧制御弁
は、ステータを内蔵するステップモータのボデイと、該
ボデイの中心部に設けられた柱状部と、該柱状部に貫
通、形成され一端が大気導入用の弁口とされ他端が前記
大気通路に接続する大気導入通路と、該柱状部の外周に
形成された雄ねじと、前記ステータと前記柱状部との間
に介装され、かつ前記雄ねじに螺合する雌ねじを有し、
ステータに印加された電気信号に応じて回動しながら軸
線方向に移動する筒状のロータと、該ロータの端部に当
接し回動することなく該ロータの軸線方向移動に追従移
動するスプリングリテーナと、該リテーナに隣接する大
気圧室と、該大気圧室と前記排圧信号通路に接続する排
圧室とを仕切るダイヤフラムと、該ダイヤフラムに前記
大気導入用の弁口に対設して取付けられた弁体と、前記
スプリングリテーナと前記ダイヤフラムとの間及び前記
ダイヤフラムと前記排圧室を形成する排圧室ケースとの
間にそれぞれ設けられたスプリングと、ロータとスプリ
ングリテーナの当接する部分のスプリングリテーナ側又
はロータ側のいずれか一方に設けたロータの回動範囲を
規制しかつ零点を設定する案内溝と、他方に設けられた
該案内溝に係合する突起と、を設けてなることを特徴と
する負圧制御弁としたため、従来のソレノイドを用いた
もののようにバツテリ電圧や温度条件等に全く左右され
ずに極めて安定した特性を得ることができるほか、構造
が簡単である。

また、スプリングリテーナ又はロータのいずれか一方に
はロータの回動範囲を規制し、かつ零点を設定する案内
溝を設け、他方には該案内溝に係合する突起を設けたた
め、上記効果に加えて零点設定及びロータの回動範囲が
機械的に容易に設定できるという効果がある。

また、スプリングリテーナにダイヤフラムの変位規制手
段を設けた場合には、さらに上記諸効果に加えて、排気
還流を行なわせたくない運転状態になつたときの排気還
流停止機能を確実なものとすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の適用される排気還流装置の概略図、第
２図は本考案の負圧制御弁の縦断面図、第３図は第２図
のスプリングリテーナの上面図である。 １……エアークリーナ、２……スロツトル弁、３……吸
気通路、４……シリンダ、５……排気通路、６……排気
還流通路、７……排気還流制御弁、８……負圧室、９…
…弁体、１０……ダイヤフラム、１０ａ……スプリン
グ、１１……負圧供給通路、12,13……オリフイス、１
４……排気圧力室、１５……排圧信号通路、１６……負
圧制御弁、１７……大気導入通路、１７ａ……大気通
路、１８……排圧室、１９……ステータ、２０……ボデ
イ、２０ａ……下部ボデイ、２１……柱状部、21a,21b
……案内部、２２……弁口、２３……雄ねじ、２４……
ロータ、２５……取付穴、２６……突片、２７……スプ
リングリテーナ、２８……スプライン軸部、２９……ス
プライン穴、３０……案内溝、３１……突出部、３２…
…弁体、３２ａ……段部、３３……第２のボデイ、３４
……ダイヤフラム、３５……排圧室ケース、36,37……
スプリング、３８……大気圧室、３９……大気連通穴、
４０……フイルタ、Ｓ……ステツプモータ部、Ｄ……ダ
イヤフラム部。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】排気通路と吸気通路とを結ぶ排気環流通路
   に介装した排気環流制御弁と、該排気環流制御弁の弁体
   開閉用の負圧室に吸入負圧を導入する負圧供給通路と、
   該負圧供給通路に接続する負圧度希釈用の大気通路と、
   排気環流通路の前記排気環流制御弁上流側に設けた排気
   圧力室に接続する排圧信号通路とを備え、排圧信号通路
   からの排圧により大気通路への大気量を制御する負圧制
   御弁を用いて前記負圧室の負圧を適宜大気で希釈するこ
   とにより排気環流量の制御を行なうようにした排気環流
   装置において、前記負圧制御弁は、ステータを内蔵する
   ステップモータのボデイと、該ボデイの中心部に設けら
   れた柱状部と、該柱状部に貫通、形成され一端が大気導
   入用の弁口とされ他端が前記大気通路に接続する大気導
   入通路と、該柱状部の外周に形成された雄ねじと、前記
   ステータと前記柱状部との間に介装され、かつ前記雄ね
   じに螺合する雌ねじを有し、ステータに印加された電気
   信号に応じて回動しながら軸線方向に移動する筒状のロ
   ータと、該ロータの端部に当接し回動することなく該ロ
   ータの軸線方向移動に追従移動するスプリングリテーナ
   と、該リテーナに隣接する大気圧室と、該大気圧室と前
   記排圧信号通路に接続する排圧室とを仕切るダイヤフラ
   ムと、該ダイヤフラムに前記大気導入用の弁口に対設し
   て取付けられた弁体と、前記スプリングリテーナと前記
   ダイヤフラムとの間及び前記ダイヤフラムと前記排圧室
   を形成する排圧室ケースとの間にそれぞれ設けられたス
   プリングと、ロータとスプリングリテーナの当接する部
   分のスプリングリテーナ側又はロータ側のいずれか一方
   に設けたロータの回動範囲を規制しかつ零点を設定する
   案内溝と、他方に設けられ該案内溝に係合する突起と、
   を設けてなることを特徴とする負圧制御弁。