JPH0988733A - 排気ガス再循環制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 長期間の使用に対して信頼性の維持ができ、
応答性の良いフィードバック制御ができると共に、組立
性が良く、特性バラツキの修正の容易な排気ガス再循環
制御弁を得る。 【解決手段】 排気ガス再循環制御弁１の圧力室８に隣
接して圧力検出手段２０を収納する収納室１９ａを設
け、圧力室８と収納室１９ａを隔てる壁に設けられた圧
力導入路１９ｂにより圧力検出手段２０が圧力室８の圧
力を検出するようにすると共に、圧力検出手段２０はシ
ール材２１を介して圧力導入路１９ｂを有する壁に仮固
定され、さらに、背面より保持具２４によりシール材２
１を押圧しながら固定されるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、車両用内燃機関
等の排気ガス再循環システムに用いられる圧力応動式の
排気ガス再循環制御弁に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１２及び図１３は、従来の排気ガス再
循環制御弁の構成図と、これを用いた排気ガス再循環シ
ステムの系統図である。図１２は例えば実公昭６４−１
４８５号公報に開示された排気ガス再循環制御弁の構造
を示す断面図で、図において、排気ガス再循環制御弁１
は、上部ハウジング２ａと、下部ハウジング２ｂと、両
ハウジングにより形成される内室を二分して設けられ受
圧板を構成するダイヤフラム３と、ダイヤフラム３に連
結され下端に弁体４を有する軸４ａと、上部ハウジング
２ａに取付けられた位置検出器１０よりなり、下部ハウ
ジング２ｂには排気ガス導入口５と、排気ガス排出口６
と、これらを連通する排気ガス通路７が形成され、排気
ガス通路７には弁座７ａが設けられて弁体４と共に弁を
構成している。また、上部ハウジング２ａとダイヤフラ
ム３の間には圧力室８が形成されると共にバネ９が設け
られ、バネ９は弁体４と弁座７ａよりなる弁を閉じる方
向に付勢されている。位置検出器１０は軸４ａと連動す
るロッド１０ａと、抵抗体１０ｂと、ロッド１０ａを軸
４ａに押圧するバネ１０ｃと、ロッド１０ａに設けられ
たブラシ１０ｄよりなり、抵抗体１０ｂをブラシ１０ｄ
が摺動して弁の開度を検出する。

【０００３】図１３において、１１は内燃機関、１２と
１３はその吸気管と排気管を示し、吸気管１２と排気管
１３の間には排気ガス還流管１４が設けられ、排気ガス
還流管１４の途中に排気ガス再循環制御弁１が設けられ
ている。１５は負圧導入管で、負圧導入管１５は吸気管
１２の負圧を負圧調整弁１６に導入し、負圧調整弁１６
は圧力供給源として電子制御装置１７の指令に基づいた
値の圧力を負圧導入管１５を介して排気ガス再循環制御
弁１の圧力室８に供給する。また、１８は大気圧センサ
である。

【０００４】このように構成された排気ガス再循環シス
テム及び排気ガス再循環制御弁において、内燃機関１１
の運転中、内燃機関の回転速度や負荷の状況、冷却水温
度等に応じた排気ガス還流量が電子制御装置１７におい
て算定され、排気ガス還流量に応じた圧力値の指令が負
圧調整弁１６に与えられて負圧調整弁１６は排気ガス再
循環制御弁１に指令に基づいた負圧を供給する。排気ガ
ス再循環制御弁１はその圧力室８に負圧を受け、ダイヤ
フラム３を引き上げて弁体４と弁座７ａよりなる弁を開
き、排気管１３と吸気管１２を連通せしめ、排気ガスを
吸気管１２に再循環させる。弁体４と弁座７ａよりなる
弁の開度は圧力室８の負圧値とバネ９の押圧力により決
まるため、排気ガスの還流量は電子制御装置１７の圧力
指令値により決まることになる。位置検出器１０は弁の
開度によりその出力が変わるポテンショメータであり、
弁の開度を検出して電子制御装置１７にその値をフィー
ドバックし、電子制御装置１７は圧力指令値と弁開度を
比較して圧力指令値を修正し、弁開度を目標値に設定す
る。なお、大気圧センサ１８は大気圧により燃料供給量
を補正するもので、所謂空燃比の高地補正のためのもの
である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】以上のように構成され
た従来の排気ガス再循環制御弁においては、フィードバ
ック制御に使用される位置検出器１０が、抵抗体１０ｂ
とこれを摺動するブラシ１０ｄよりなるポテンショメー
タであるため、使用中に抵抗体１０ｂの摩耗により位置
検出の誤差が発生し、ディーゼルエンジンのように長時
間使用される場合には、時間と共にこの検出誤差が増大
して排気ガス再循環制御に支障を来す結果、途中での交
換を余儀なくされるものであった。これに対し、特開平
１−２２７８６０号公報に開示されているように、圧力
供給源である負圧調整弁１６と排気ガス再循環制御弁１
との間の負圧導入管１５に圧力検出手段を介入させ、圧
力検出手段の出力を電子制御装置にフィードバックする
手法が提案されているが、この手法では、圧力導入管等
の流路がデッドボリュウムとなって、弁の開度に関与す
る圧力室の圧力の測定に対しては充分な追従性が得られ
ず、応答性を良くするためには学習機能や予測制御等、
煩雑な制御を必要とするものであった。

【０００６】この発明は、上述のような課題を解決する
ためになされたもので、第１の目的は、圧力室の圧力を
直接検知してこれを電子制御装置にフィードバックさせ
ることにより、長期間にわたって信頼性の維持ができ、
応答性の良い排気ガス再循環制御弁を得ようとするもの
である。また、第２の目的は、圧力室の圧力を検知する
センサにより大気圧も検知し、大気圧センサを排除しよ
うとするものである。さらに、第３の目的は、圧力室の
圧力を直接検知するものにおいて、組立性と耐振性に優
れた排気ガス再循環制御弁を提供しようとするものであ
る。さらにまた、第４の目的は、部品の集積誤差による
特性誤差の修正や、特性の変更が容易にできる排気ガス
再循環制御弁を提供しようとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明に係る排気ガス
再循環制御弁においては、排気ガス再循環制御弁の圧力
室に隣接して一体に構成された収納室に圧力検出手段を
収納し、圧力供給源より圧力室に与えられた流体の圧力
を、圧力室と収納室を連通する圧力導入路を介して圧力
検出手段により直接検出し、電子制御装置にフィードバ
ックするようにしたものである。

【０００８】さらに、圧力室と収納室を連通する圧力導
入路の収納室側外周部にＯリング等のシール材を収納す
る収納部と、収納室に収納された圧力検出手段をその背
面より保持する保持具と、この保持具を収納室に係合す
る係合手段とを設け、保持具を収納室に係合装着するこ
とにより、圧力検出手段がシール材収納部のシール材に
圧接しながら固定され、圧力検出手段の感圧部が大気と
は遮断されて圧力室と連通するようにしたものである。

【０００９】また、圧力室の圧力を受けて弁を操作する
受圧板と共に圧力に対する弁の開度を設定するバネの、
受圧板に対する押圧力を圧力室の外部から調整具もしく
はネジにより変更または調整できるようにしたものであ
る。また、圧力検出手段を収納する収納室内の圧力検出
手段の周囲に、粒状体よりなる、または軟質の合成樹脂
よりなる緩衝材を充填するようにしたものである。ま
た、排気ガス再循環制御弁の圧力室に隣接して設けられ
た圧力検出手段に、圧力の絶対値を検出する絶対圧セン
サを使用するようにしたものである。

【００１０】

【作用】上記のように構成された排気ガス再循環制御弁
においては、圧力検出手段が隣接する圧力室の圧力を直
接検知し、電子制御装置にフィードバックするので、圧
力を検出する流路にデッドボリュウムとなるものがな
く、学習機能や予測制御を必要とせずに応答性の良い制
御ができ、制御の単純化と高精度化が可能になる。ま
た、圧力検出手段には半導体圧力センサが使用でき、接
触摺動部分がなくなるので長期間の使用に対し高い信頼
性を得ることができる。また、空燃比の高地補正のため
の大気圧測定は、運転初期及び運転途中に適宜その値を
測定して電子制御装置に記憶させておけば良く、排気ガ
ス再循環制御弁の非動作時には圧力室は大気圧になって
いるため、内燃機関の始動前及び排気ガス再循環制御弁
の非動作時を検知して圧力室の圧力を測定し、これを大
気圧として記憶させておけば従来例の大気圧センサは不
必要となる。そのためには、圧力検出手段に圧力の絶対
値を測定する絶対圧センサを使用すれば良い。

【００１１】さらに、圧力検出手段を収納する収納室の
開口側からシール材収納部にＯリング等のシール材を装
着し、収納室の圧力導入路に圧力検出手段の圧力導入孔
が一致するように圧力検出手段を装着し、圧力検出手段
の背面より収納室のカバーを兼ねた保持具により圧力検
出手段がシール材を加圧するように固定し、収納室の係
合手段に保持具を係合装着するだけで組付けが完了し、
同時に圧力検出手段の感圧部の、大気に対する気密性
と、圧力室に対する連通が得られる。さらにまた、収納
室内の圧力検出手段周囲に緩衝材を充填することによ
り、圧力検出手段に加わる振動を軽減でき、緩衝材に例
えばゲル化シリコンのような樹脂材を使用する時にはシ
ール材の排除も可能になる。

【００１２】また、圧力室の圧力に対する弁の開度は各
部品の精度によりバラツキが発生するが、バネの押圧力
を外部から調整することにより、圧力に対する弁開度特
性を平行移動させることができ、組立後の特性調整や特
性変更が可能になる。

【００１３】

【実施の形態】

実施の形態１．図１はこの発明の一実施の形態である排
気ガス再循環制御弁の断面図、図２は図１のＡ−Ａ線断
面を矢印方向にみた断面図、図３はこの発明の排気ガス
再循環制御弁を使用した排気ガス再循環システムの系統
図であり、図中、上記従来例と同一部分には同一符号を
付し、その説明を省略する。図において、１９は上部ハ
ウジングで、上部ハウジング１９には圧力室８に隣接し
て圧力検出手段２０を収納する収納室１９ａが設けら
れ、圧力室８と収納室１９ａを仕切る壁には圧力導入路
１９ｂが設けられて両室を連通している。１９ｃは圧力
導入路１９ｂの収納室１９ａ側の外周部に設けられたリ
ング状のリブで、リブ１９ｃと圧力導入路１９ｂの間に
はシール材収納部が設けられ、Ｏリング等のシール材２
１が装着される。圧力検出手段２０は感圧部であるセン
サとセンサの信号を増幅する増幅回路を含み、その圧力
導入孔２０ａが圧力導入路１９ｂに連通するようにシー
ル材２１を加圧しながら取付けられ、圧力検出手段２０
の感圧部は大気とは遮断され、圧力室８と連通する。２
２は圧力検出手段２０の出力用の基板であり出力端子２
３に接続される。２４は収納室１９ａのカバーを兼ねた
圧力検出手段２０の保持具であり、保持具２４を取付け
ると同時に圧力検出手段２０が収納室１９ａ内に固定さ
れるように構成されている。

【００１４】以上のように構成された実施の形態におい
て、内燃機関１１の運転中、従来の排気ガス再循環シス
テムと同様、内燃機関の回転速度や負荷の状況、冷却水
温度等を信号入力として電子制御装置１７は予めプログ
ラムされた排気ガス再循環量を算定し、算定結果を圧力
値指令として負圧調整弁１６に与え、負圧調整弁１６は
圧力供給源として指令に基づいた圧力を排気ガス再循環
制御弁１の圧力室８に与える。排気ガス再循環制御弁１
は導入された圧力値に基づいて弁を開き排気ガスを再循
環させると同時に、圧力室８の圧力は圧力導入路１９
ｂ，圧力導入孔２０ａを経て圧力検出手段２０により検
出され、電子制御装置１７にフィードバックされる。電
子制御装置１７は指令した目標値とフィードバックされ
た検出値との差に応じた修正指令を出し、検出値を目標
値に一致させて弁の開度を目標値に設定し、算定された
量の排気ガスを再循環させる。

【００１５】以上のようにこの実施の形態によれば、圧
力検出手段２０が弁の操作に直接関与する圧力室８の圧
力を検出するようにしたので、上記従来例の摺動式の位
置検出器のような摺動部分の摩耗による検出誤差の発生
がなく、信頼性の向上が計れる。また、圧力検出流路に
デッドボリュームがないため応答性に優れ、短時間で弁
開度を目標値に一致させることのできる排気ガス再循環
制御弁が得られる。また、圧力センサ２０は、大気圧と
の差を検出する所謂相対圧センサでも圧力の絶対値を検
出する絶対圧センサでも同様の効果が得られるが、絶対
圧センサを使用する場合、内燃機関の始動前及び排気ガ
ス再循環制御弁の非動作時には圧力室８の圧力が大気圧
になっているため、この時点での圧力を測定することに
より、空燃比を設定するための大気圧センサを省略する
ことができる。

【００１６】実施の形態２．図４は実施の形態１で示し
た図１の圧力検出手段２０と収納室１９ａの組付け状態
を示す縦断面図、図５は図４のＢ−Ｂ線断面を矢印方向
にみた断面図、図６は収納室１９ａの背面図である。こ
の実施の形態においては、収納室１９ａの内面にはその
上下方向に設けられた段部１９ｆと、段部１９ｆにより
拡大された内壁１９ｅに段部１９ｆから一定距離を置い
て突起１９ｄが設けられており、また、出力端子２３が
Ｌ字状に折り曲げられてその一端が収納室１９ａ内に突
出している。収納室１９ａの外面の左右の壁面１９ｇに
は嵌合溝１９ｈが設けられており、カバーを兼ねた保持
具２４には嵌合溝１９ｈに係合するための係止部２４ａ
と、組付時、圧力検出手段２０を支承するためのホルダ
２４ｂが設けられ、また、圧力検出手段２０の基板２２
には図示しないスルーホールが設けられて出力端子２３
と係合接続されるようになっている。

【００１７】この実施の形態は、圧力検出手段２０の組
付性を良くするためのものであって、図に示すように、
まず、リブ１９ｃと圧力導入路１９ｂの間の面にシール
材２１を装着し、続いて圧力検出手段２０と一体になっ
た基板２２の図示しないスルーホールに出力端子２３の
一端を係合させながら、基板２２が内壁１９ｅの上下に
設けられた突起１９ｄを乗り越えて段部１９ｆに当接す
るところまで挿入する。基板２２は内壁１９ｅにより上
下方向に、出力端子２３により左右方向に位置決めされ
るため、圧力検出手段２０の先端の小径部外径はリング
状のリブ１９ｃの内径に挿入され、圧力導入孔２０ａと
圧力導入路１９ｂが連通するようにシール材２１を押圧
しながら取付けられる。基板２２は、突起１９ｄと段部
１９ｆの間に仮保持され、基板２２と出力端子２３との
電気的な接続が可能となる。さらに収納室１９ａのカバ
ーを兼ねた保持具２４を取付け、係止部２４ａを収納室
外壁１９ｇの嵌合溝１９ｈに係合することにより、ホル
ダ２４ｂが圧力検出手段２０を押圧固定し、シール材２
１がリブ１９ｃと圧力導入路１９ｂの間の壁面と圧力検
出手段２０の間に圧縮挟持されて、圧力検出手段２０の
感圧部は大気に対する気密性と、圧力室８に対する連通
が得られ、組立が完了する。以上のようにこの実施の形
態によれば、構成部品の組付けが一方から連続的に行
え、締結のための部品も必要とせず、組付けの自動化が
容易に実現できる。

【００１８】実施の形態３．図７はこの実施の形態の断
面図、図８はその背面図、図９はこの実施の形態の変形
例を示すものである。図７及び図８の実施の形態では、
保持具２４は、実施の形態２の係止部２４ａとホルダ２
４ｂの機能を有するだけで大きく開口部を有し、この開
口部から収納室１９ａ内の圧力検出手段２０の周囲に、
軟質の樹脂よりなる緩衝材２５を注入充填するようにし
たものである。また、図９に示す変形例は、実施の形態
２の収納室１９ａ内の圧力検出手段２０の周囲に、粒状
のまたはゴム状の緩衝材２５を充填するようにしたもの
である。

【００１９】圧力検出手段２０に半導体圧力センサを使
用する場合、半導体圧力センサは内部に極細のボンディ
ングワイヤ等を使用しているため、特にその耐振性には
注意を要するものである。この実施の形態によれば、圧
力検出手段２０の周囲に緩衝材２５を充填するようにし
たので、内燃機関からの振動は緩衝材２５に吸収され、
圧力検出手段２０に加わる振動を低減することができ
る。また図７及び図８の実施の形態において、緩衝材２
５に例えばゲル化シリコン等のような軟質で密着性の良
い樹脂を使用することにより気密性と耐水性を得ること
ができ、シール材２１を省略することも可能になる。

【００２０】実施の形態４．図１０はこの実施の形態の
構成を示す説明図であり、この実施の形態においては、
バネ９は一端が受圧板３に当接し、他端はバネ受け２６
に当接して受圧板３を弁が閉じる方向に押圧している。
２７は調整具であり、図の２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，に
示すように長さＬの異なる複数の調整具が準備される。
組み付け後、調整具２７を長さＬの異なるものに交換す
ることによりバネ受け２６の位置が変わり、バネ９の受
圧板３に対する押圧力を変えることができる。これによ
り、圧力室８の圧力に対する弁の開度特性が平行移動
し、開弁開始時の圧力室８の圧力や、所定圧力に対する
目標弁開度の調整が可能になり、各部品のバラツキによ
る製品特性のバラツキが最終工程で調整できる。

【００２１】実施の形態５．図１１はこの実施の形態の
構成を示す断面図であり、上記実施の形態４との違いは
上部ハウジング１９にメネジ部２８が設けられ、このメ
ネジ部２８に螺合するオネジ２９により、バネ受け２６
の位置を連続的に変えられるようにしたものである。こ
の実施の形態では、各部品のバラツキによる製品特性の
バラツキが最終工程で連続的に修正できるものである。

【００２２】また、上記実施の形態４とこの実施の形態
５においては、次の効果を合わせ持つものである。つま
り、圧力検出手段２０に半導体圧力センサを用いる場
合、圧力に対する出力電圧のバラツキを調整し、さら
に、排気ガス再循環制御弁１の圧力に対する弁開度を調
整しなければならないが、排気ガス再循環制御弁１と圧
力検出手段２０が一体化され、さらに最終工程で特性調
整ができるこれらの実施の形態では、半導体圧力センサ
の出力電圧に対する弁開度の調整を行うことにより、半
導体圧力センサの調整を簡略化することができるもので
ある。

【００２３】

【発明の効果】この発明は、以上に説明したように、排
気ガス再循環制御弁の圧力室に隣接して接触摺動部を持
たない圧力検出手段を一体化して設け、圧力室の圧力を
直接検出できるようにしたので、長期間の使用に耐え、
応答性の良いフィードバック制御が可能な排気ガス再循
環制御システムを得ることができ、また、圧力検出手段
に絶対圧センサを用いることにより、空燃比制御用の大
気圧センサを省略することができる。さらに、構成部品
を一方向から連続的に順次組み付けて行くことにより、
圧力検出部の気密性を保持しながら容易に組立ができ、
組立自動化の容易な排気ガス再循環制御弁を得ることが
できる。さらにまた、簡単な構成で耐振性の良い排気ガ
ス再循環制御弁を得ることができ、また、製品完成後に
外部よりバネの押圧力を設定できるようにしたので、最
終工程で特性のバラツキを修正したり、特性の変更をし
たりすることができ、生産性と精度に優れた排気ガス再
循環制御弁を得ることができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１の排気ガス再循環制
御弁の断面図である。

【図２】 図１のＡ−Ａ線断面図である。

【図３】 この発明による排気ガス再循環制御システム
の系統図である。

【図４】 この発明の実施の形態２を説明するための縦
断面図である。

【図５】 図４のＢ−Ｂ線断面図である。

【図６】 この発明の図４の上部ハウジングの側面図で
ある。

【図７】 この発明の実施の形態３を説明するための断
面図である。

【図８】 この発明の実施の形態３を説明するための側
面図である。

【図９】 この発明の実施の形態３の変形例を示す断面
図である。

【図１０】この発明の実施の形態４を説明するための構
成図である。

【図１１】この発明の実施の形態５の排気ガス再循環制
御弁の断面図である。

【図１２】従来の排気ガス再循環制御弁の断面図であ
る。

【図１３】従来の排気ガス再循環制御システムの系統図
である。

【符号の説明】

１ 排気ガス再循環制御弁、２ｂ 下部ハウジング、３
受圧板、４ 弁体、４ａ 軸、７ 排気ガス通路、、
８ 圧力室、９ バネ、１９上部ハウジング、１９ａ
収納室、１９ｂ 圧力導入路、１９ｃ リブ、２０ 圧
力検出手段、２１ シール材、２２ 基板、２３ 出力
端子、２４ 保持具、

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の運転状況に応じて圧力値を指
   示する電子制御装置、この電子制御装置により指示され
   た圧力値の流体が供給される圧力室を有する排気ガス再
   循環制御弁、この排気ガス再循環制御弁の圧力室に隣接
   してこれと一体に構成され圧力導入路を介して圧力室に
   連通する収納室、この収納室に配設され前記圧力導入路
   から導入される流体の圧力を検出する感圧部を有する圧
   力検出手段を備え、前記排気ガス再循環制御弁の圧力室
   に供給される流体の圧力値に応じて弁の開度を制御して
   排気ガス還流量を制御すると共に、前記流体の圧力値を
   前記電子制御装置にフィードバックすることにより、圧
   力室の圧力値と弁開度を目標値に設定するよう構成した
   ことを特徴とする排気ガス再循環制御装置。
2. 【請求項２】 排気ガス再循環制御弁の圧力室と収納室
   を連通する圧力導入路の収納室側の外周部にシール材収
   納部を設けると共に、このシール材収納部にシール材を
   装着し、収納室に収納された圧力検出手段を背面より保
   持する保持具と収納室に係合手段を設け、前記保持具を
   前記収納室に係合装着することにより、圧力検出手段が
   シール材収納部のシール材に圧接しながら固定されるよ
   うに構成したことを特徴とする請求項１記載の排気ガス
   再循環制御装置。
3. 【請求項３】 排気ガス再循環制御弁は、圧力室の圧力
   に応じて弁の開度を操作する受圧板と、この受圧板とバ
   ネ受けの間に配置され、受圧板と共に弁の開度を設定す
   るバネを有するものであって、前記バネ受けの位置が外
   部より調整可能に構成されていることを特徴とする請求
   項１または請求項２記載の排気ガス再循環制御装置。
4. 【請求項４】 収納室内には、圧力検出手段の周囲に軟
   質の合成樹脂よりなる緩衝材が充填されていることを特
   徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項記載の排気
   ガス再循環制御装置。
5. 【請求項５】 圧力検出手段は、流体圧力の絶対値を検
   出する絶対圧センサであることを特徴とする請求項１〜
   請求項４のいずれか一項記載の排気ガス再循環制御装
   置。