JPH11223158A

JPH11223158A - Ｅｇｒ装置及び車両

Info

Publication number: JPH11223158A
Application number: JP10026049A
Authority: JP
Inventors: Hiroki Kusano; 弘揮草野; Seiichi Kato; 精一加藤
Original assignee: Toyoda Automatic Loom Works Ltd
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 1998-02-06
Filing date: 1998-02-06
Publication date: 1999-08-17

Abstract

(57)【要約】【課題】圧力作動式のＥＧＲ弁の閉弁遅れを抑える。【解決手段】ＥＧＲ弁８はダイヤフラム１０に隔てら
れた二室１１，１２のの差圧によって弁体９が作動され
る負圧作動弁である。ＥＧＲ弁８には第１室１１と第２
室１２に導入する圧を切換えるための圧力切換弁１４が
設けられている。圧力切換弁１４を構成するスプール３
４は、アクセルペダル２８に連動して駆動される。アク
セルペダル２８がＥＧＲ作動中にＥＧＲ不作動領域とな
る設定操作量以上に踏込まれたとき、スプール３４が二
室１１，１２に導入する圧の切換えを行い、第１室１１
が大気圧に開放され、第２室１２にバキュームポンプ２
０からの負圧が導入される。このため、弁体９に閉弁方
向の強い力が付与される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、排気ガスを吸気系
へ再循環させるためのＥＧＲ弁がダイヤフラム等を有す
る圧力作動式であるＥＧＲ装置において、ＥＧＲ弁の閉
弁遅れを防ぐための構造を有するＥＧＲ装置及び車両に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車用エンジンには排気ガスの浄化を
目的として排気ガスの一部を不活性ガスとして吸気系へ
再循環させるＥＧＲ装置を備えるものがある。ＥＧＲ装
置は排気マニホールドと吸気マニホールドとを繋ぐＥＧ
Ｒ通路を通って排気ガスの一部を吸気系へ再循環させ、
ＥＧＲ通路に設けられたＥＧＲ弁の開閉によって還流量
（以降、ＥＧＲ量と称す）が制御される。ＥＧＲ弁に
は、例えばダイヤフラムを有する負圧作動式と、電磁石
を使用した電磁作動式のものがある。

【０００３】負圧作動式のＥＧＲ弁は、パワステ等と共
用される真空ポンプを負圧源とし、電子制御装置（ＥＣ
Ｕ）がバキューム・スイッチング・バルブ（電磁式負圧
切換制御弁、以降、ＶＳＶと称す）を切換え、その負圧
室に負圧が導入されることにより開弁し、その負圧室が
大気圧に開放されることにより閉弁するようになってい
る。

【０００４】ＥＧＲ弁は、車両に設けられた各種センサ
により検出されたアクセル開度やエンジン回転数等に基
づき、大まかには、エンジンの運転状態が低中負荷状態
と判断されるときに開弁され、高負荷状態と判断される
ときに閉弁されるように設定されている。このため、ア
クセル開度とエンジン回転数が大きくなったときは原則
として排気再循環が停止される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、負圧作
動式のＥＧＲ弁の負圧室が大気圧に開放されてＥＧＲ弁
が完全に閉じるまでにある程度の時間を要する。このた
め、例えばＥＧＲ実行中に、加速のためにアクセルペダ
ルを急に深く踏込んでアクセル開度が大きくなったとき
は、ＥＣＵの判断によってＶＳＶがオフされるが、ＥＧ
Ｒ弁が完全に閉じるまでのタイムラグが原因で過渡時に
黒煙がでる問題があった。つまり、ＥＧＲ弁が完全に閉
じるまでのタイムラグのため、排気ガス再循環が完全に
停止される前に燃料噴射量が増大されるため、燃料が吸
気中の酸素量に対して過剰となって黒煙が発生する。

【０００６】また、ＥＧＲ弁については、例えば実開昭
５７−１４５７５５号公報に記載されているように、開
閉動作を負圧の作用により行なうものも知られている。
すなわち、図１１に示すように、ＥＧＲ弁９１を閉弁側
に付勢するための負圧を送るために１つの負圧切換弁９
２が設けられる。アクセルペダルが踏込まれてエンジン
が高負荷運転状態となってインジェクションレバー軸９
３が回動して負圧制御弁９４からＥＧＲ弁９１の第１室
９５に導入される負圧が弱くなると、ＥＧＲ弁９１の弁
体９６は閉弁する。この際、第１室９５の弱い負圧のた
めバネ９７の予荷重だけではＥＧＲ弁９１の閉弁力が弱
いが、負圧切換弁９２がその弱くなった負圧によって開
弁されてバキュームポンプ９８からの負圧をＥＧＲ弁９
１の第２室９９に導入することで、弁体９６の閉弁力を
強くしている。よって、振動等によって弁体９６が開く
ことがない。

【０００７】しかし、負圧切換弁９２もダイヤフラム１
００を有する負圧作動式であるため、負圧切換弁９２が
開弁するときの応答遅れのため、負圧切換弁９２がＥＧ
Ｒ弁９１（弁体９６）の閉弁がほぼ完了した頃になって
遅れたタイミングで開くことになっていた。このため、
ＥＧＲ弁９１の第２室９８への負圧の導入のタイミング
が遅れ、ＥＧＲ弁９１の閉弁にやはり応答遅れが生じる
ことになっていた。よって、この装置は、ＥＧＲ弁９１
の閉弁保持力を強くすることができても、加速のために
アクセルペダルを急に踏込んだときに黒煙がでる問題を
解決することはできなかった。

【０００８】本発明は上記問題点を解消するためになさ
れたものであって、その第１の目的は、アクセル操作部
を加速などのため急に大きく操作しても、圧力作動式の
ＥＧＲ弁の閉弁の応答遅れを小さく抑え、閉弁遅れに起
因する不具合を防止することができるＥＧＲ装置及び車
両を提供することにある。第２の目的は、調整用低圧源
が故障しても、アクセル操作部を大きく操作したときに
ＥＧＲ弁を確実に閉弁させることにある。第３の目的
は、ＥＧＲ装置を大型化させずコンパクトに済ませるこ
とにある。第４の目的は、前記各目的を達成するために
ＥＧＲ装置に付加する構成を簡単に済ませることにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るために請求項１に記載の発明では、エンジンの排気通
路と吸気通路とをつなぐＥＧＲ通路と、該ＥＧＲ通路を
開閉するための圧力作動式のＥＧＲ弁を有するＥＧＲ装
置であって、高圧源からの高圧と低圧源からの低圧を入
力源とし、前記ＥＧＲ弁の開閉のため各々入力源との連
通を断接切換えされる二室に対して導入する圧の組合せ
を切換える非圧力作動式の弁手段を備え、前記弁手段
は、アクセル操作部と作動連結され、前記アクセル操作
部が設定操作量以上に操作されたときに、前記二室に導
入する圧を該ＥＧＲ弁に閉弁方向の力が付与される前記
高圧と低圧の組合せで導入するように設定されている。

【００１０】第２の目的を達成するために請求項２に記
載の発明では、請求項１に記載の発明において、前記弁
手段は、前記ＥＧＲ弁の開度調整をするための調整用低
圧源を入力源の一つとしており、前記アクセル操作部が
前記設定操作量未満のときは、前記二室に導入する圧を
該ＥＧＲ弁に開弁方向の力が付与されるように前記調整
用低圧源からの調整圧と前記高圧の組合せで導入するよ
うに設定されている。

【００１１】第３の目的を達成するために請求項３に記
載の発明では、請求項１又は請求項２に記載の発明にお
いて、前記弁手段は、前記アクセル操作部に連動して変
位する一つの弁体を有する切換弁である。

【００１２】第４の目的を達成するために請求項４に記
載の発明では、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記
載の発明において、前記弁手段は機械作動式である。第
４の目的を達成するために請求項５に記載の発明では、
請求項４に記載の発明において、前記弁手段は、前記ア
クセル操作部の操作量を検出した信号に基づいてエンジ
ン加速制御のために駆動される駆動手段と間接的に、も
しくは前記アクセル操作部と直接的に機械的に作動連結
されている。

【００１３】請求項６に記載の発明では、請求項１〜請
求項５のいずれか一項に記載の発明において、前記ＥＧ
Ｒ弁は、前記二室に導入される低圧が負圧で高圧が大気
圧である負圧作動式である。

【００１４】請求項７に記載の発明では、車両には、請
求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の前記ＥＧＲ装
置が備えられている。（作用）従って、請求項１に記載の発明によれば、アク
セル操作部の操作によって弁手段は作動され、ＥＧＲ弁
の二室に導入する圧の組合せが弁手段によって切換えら
れる。アクセル操作部を急に大きく操作して設定操作量
以上となると、ＥＧＲ弁に閉弁方向の力が付与される高
圧と低圧の組合せで二室に圧が導入される。このとき、
弁手段が非圧力作動式であることから、弁手段による圧
の切換えにほとんど遅れが伴わず、二室に導入される圧
の切換えが速く行われる。このため、高圧と低圧との大
きな差圧に基づく作動力が弁に付加されて、ＥＧＲ弁は
圧力作動式であっても応答遅れ少なく速く閉じる。

【００１５】請求項２に記載の発明によれば、アクセル
操作部が設定操作量未満のときは、二室に導入する圧は
ＥＧＲ弁に開弁方向の力が付与されるように調整用低圧
源からの調整圧と高圧の組合せで導入される。その調整
圧によって弁の開度が調整される。アクセル操作部が設
定操作量以上に操作されたときは、弁手段による切換え
によりＥＧＲ弁は閉弁されるので、例えば調整用低圧源
が故障しても、確実にＥＧＲ弁を閉弁することが可能と
なる。つまり、弁手段がＥＧＲ弁と同じ調整用低圧源を
入力源とする圧力作動式ではなく非圧力作動式であっ
て、ＥＧＲ弁と独立する駆動方式をとるので、調整用低
圧源が故障してもＥＧＲ弁の閉弁が可能となる。

【００１６】請求項３に記載の発明によれば、弁手段が
アクセル操作部に連動して変位する一つの弁体を有する
切換弁であるので、簡単な構造で済む。請求項４に記載
の発明によれば、弁手段は機械作動式であるので、アク
セル操作部やアクセル操作部に連動して駆動される駆動
手段に作動連結すれば、それらの駆動力を利用して弁手
段をアクセル操作部に連動して作動させることが可能と
なる。

【００１７】請求項５に記載の発明によれば、弁手段
は、アクセル操作部の操作量を検出した信号に基づいて
エンジン加速制御のために駆動される駆動手段の駆動力
を利用し、あるいはアクセル操作部が操作される操作力
を利用して作動される。

【００１８】請求項６に記載の発明によれば、アクセル
操作部が設定操作量以上に操作されたとき、弁手段によ
る導入圧の組合せの切換えにより二室には、ＥＧＲ弁に
閉弁方向の作動力を付与する負圧と大気圧が導入され
る。一方が大気圧なので、必要な圧力源（入力源）が負
圧源の１つだけで済む。

【００１９】請求項７に記載の発明によれば、車両に
は、請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載のＥＧＲ
装置が備えられているので、請求項１〜請求項６のいず
れか一項に記載の発明と同様の作用が得られる。

【００２０】

【発明の実施の形態】（第１実施形態）以下、本発明を
ディーゼルエンジンシステムに具体化した第１実施形態
を図１〜図４に基づいて説明する。

【００２１】図４は、車両としての自動車に搭載された
エンジンシステム１を示す。このエンジンシステム１
は、エンジン２と、同エンジン２へ燃料を圧送する分配
型の燃料噴射ポンプ３とを備えている。

【００２２】エンジン２を構成するエンジン本体４に
は、吸気通路としての吸気マニホールド５と排気通路と
しての排気マニホールド６がそれぞれ接続されている。
排気マニホールド６と吸気マニホールド５との間には両
者を接続するＥＧＲ通路７が設けられている。ＥＧＲ通
路７の途中には圧力作動式（負圧作動式（ダイヤフラム
式））のＥＧＲ弁８が取付けられている。

【００２３】ＥＧＲ弁８はＥＧＲ通路７を開閉する弁体
９と、弁体９を連結するダイヤフラム１０と、ダイヤフ
ラム１０で区画された二室を構成する第１室１１および
第２室１２と、第１室１１に配置されてダイヤフラム１
０を付勢するバネ１３を備える。弁体９は、ロッド９ａ
と弁部９ｂとからなる。

【００２４】ＥＧＲ弁８のハウジング８ａ（図１に示
す）の側部には、二室１１，１２に導入すべき圧力を切
換制御するための弁手段を構成する圧力切換弁１４が設
けられている。圧力切換弁１４は管路１５を通じてバキ
ューム・スイッチング・バルブ（ＶＳＶ）１６に接続さ
れている。ＶＳＶ１６の入力ポートは管路１７を通じて
エレクトリック・バキューム・レギュレーティング・バ
ルブ（電子制御式負圧調整弁、以降、ＥＶＲＶと称す）
１８の出力ポートに接続されている。

【００２５】ＥＶＲＶ１８の入力ポートは、管路１９を
通じて低圧源（負圧源）であるバキュームポンプ２０に
接続されている。バキュームポンプ２０はエンジン本体
４のクランクシャフト（図示せず）から伝達される回転
力により駆動される。また、管路１９から分岐した管路
２１は圧力切換弁１４に接続されている。

【００２６】ＥＶＲＶ１８の出力ポートは管路１７から
分岐する管路２２を通じて圧力センサ２３の入力ポート
に接続されている。ＥＶＲＶ１８は、ＥＧＲ弁８の開度
を何％というように連続制御できるように、制御手段と
しての電子制御装置（ＥＣＵ）２４によりデューティ制
御される。ＥＶＲＶ１８は、圧力センサ２３が検出した
検出値に基づいてその出力ポートからの出力が後述する
設定負圧となるようにＥＣＵ２４によりフィードバック
制御される。なお、ＶＳＶ１６、ＥＶＲＶ１８及びＥＣ
Ｕ２４により、調整用低圧源が構成される。また、本実
施形態では大気圧が高圧源となる。

【００２７】燃料噴射ポンプ３はエンジン２の出力軸に
連結されており、エンジン２からの伝達力によってその
内蔵するベーンポンプ（図示せず）を駆動するととも
に、プランジャ（図示せず）が往復動してエンジン２の
出力軸の回転に同期して燃料を吐出する。燃料噴射ポン
プ３にはエンジン回転数を検出する回転数センサ２５
と、アクセルレバー２６の開度を検出するためのロータ
リポジションセンサ２７が設けられている。ロータリポ
ジションセンサ２７はアクセルレバー２６の開度、すな
わちアクセルペダル２８の踏込量（操作量）に応じた検
出電圧を出力する。各センサ２３，２５，２７等はＥＣ
Ｕ２４に電気的に接続されている。

【００２８】ＥＣＵ２４に内蔵されたメモリ２９には、
各種センサ２３，２５，２７等からの信号によって得ら
れた各種パラメータからエンジン２の運転状態を把握
し、現在の運転状態からＥＧＲを実行すべきか（ＥＧＲ
作動領域に属するか）否かを判定するためのマップが記
憶されている。このマップを参照することにより、ＥＧ
Ｒを実行すべきであればＥＧＲ弁８の開度を何％にすべ
きであるかの判定をすることもできる。ＥＧＲの判定は
基本的にアクセル開度とエンジン回転数をパラメータと
して行なってはいるが、水温や外気温等のその他の要因
もパラメータとして考慮される。エンジン２の高負荷運
転時、例えばアクセル開度がＥＧＲを実行させない（Ｅ
ＧＲ不作動領域に属する）ほど大きいときはＥＧＲ弁８
は閉弁（開度０％）される設定がなされている。

【００２９】ＥＧＲ判定によってマップ上のＥＧＲ作動
領域にあると判定されたときには、ＥＣＵ２４がマップ
を参照して求めた開度（％）に応じた設定負圧を出力ポ
ートから出力できるようにＥＶＲＶ１８がＥＣＵ２４に
よってディーティ制御される。このときＶＳＶ１６は、
ＥＶＲＶ１８からの負圧をその出力ポートから出力でき
るようにオンに切換えられる。一方、ＥＧＲ判定によっ
てマップ上のＥＧＲ不作動領域にあると判定されたとき
には、ＶＳＶ１６がオフに切換えられ、その出力ポート
が大気圧に開放される。なお、ＥＧＲ弁８，圧力切換弁
１４，ＶＳＶ１６，ＥＶＲＶ１８，バキュームポンプ２
０，ＥＣＵ２４等によりＥＧＲ装置が構成される。

【００３０】次に圧力切換弁１４について詳しく説明す
る。図１，図２に示すように、ハウジング８ａと一体に
形成された圧力切換弁１４を構成するハウジング１４ａ
は、ＥＧＲ弁８側においてシリンダ３０を形成するとと
もに、管路１５側において圧力導入室３１と負圧室３２
とを形成している。圧力導入室３１と負圧室３２は隔壁
３３によって完全に遮断されている。前記管路１５は圧
力導入室３１に接続されており、圧力導入室３１にはＶ
ＳＶ１６から出力される圧、すなわち設定負圧または大
気圧が導入される。また、前記管路２１は負圧室３２に
接続されており、負圧室３２にはバキュームポンプ２０
からの負圧が導入される。

【００３１】図２，図３に示すように、シリンダ３０の
上壁と底壁には、外部（大気）と連通する二つの孔３０
ａ，３０ｂが形成されている。また、シリンダ３０の側
壁には管路１５側に圧力導入室３１と負圧室３２のそれ
ぞれに連通する連通孔３０ｃ，３０ｄが形成され、ダイ
ヤフラム１０側に第１室１１と第２室１２のそれぞれに
連通する二つの孔３０ｅ，３０ｆが形成されている。

【００３２】シリンダ３０には、その室内を軸線方向に
移動可能な弁体としてのピストン型のスプール３４が、
バネ３５によって上方に付勢された状態で収容されてい
る。スプール３４には、図１〜図３に示すように３本の
通路３６，３７，３８が形成されている。すなわち、第
１通路３６はスプール３４の上端面と側面との間を連通
する略Ｌ字状に穿孔され、第３通路３８はスプール３４
の下端面と側面との間を連通する略Ｌ字状に穿孔されて
いる。そして、第２通路３７は第１通路３６と第３通路
３８との間において水平に延びて貫通している。

【００３３】第１室１１と第２室１２に導入される圧の
組合せは、スプール３４の変位によって切換えられる。
第１通路３６は第１室１１を大気に開放するためのも
の、第３通路３８は第２室１２を大気に開放するための
ものである。また、第２通路３７は、第２室１２が第３
通路３８を通じて大気に開放されるとき、第１室１１を
圧力導入室３１に連通させ、第１室１１が第１通路３６
を通じて大気に開放されるとき、第２室１２を負圧室３
２に連通させるためのものである。

【００３４】スプール３４はアクセルペダル２８を踏込
んだときに下方に引張られるように、ワイヤ３９によっ
てアクセルペダル２８と連結されている。ワイヤ３９の
途中には調整用のバネ４０が介装されている。バネ４０
は、アクセルペダル２８を踏込んでから図２の初期位置
にあるスプール３４が動き始めるまでの遊びの調整と、
アクセルペダル２８の踏込量に対するスプール３４の変
位量の割合を調整するストローク調整をするために設け
られている。これらの調整はバネ４０の強さの調整（例
えば予荷重の調整やバネ定数の変更）によって行われ
る。本実施形態では、アクセルペダル２８を所定量（例
えば１０〜３０％範囲内のアクセル開度）踏込んだとき
に、初期位置にあるスプール３４が動き始めるように設
定されている。

【００３５】本実施形態では、スプール３４が初期位置
から変位する途中で二室１１，１２に導入される圧の組
合せが切換わる。この圧の組合せが切換わるスプール３
４の位置（切換位置）は、アクセルペダル２８が設定操
作量に達したときにその切換えが行われるように設定さ
れている。

【００３６】本実施形態では、マップは、エンジン回転
数の値によってＥＧＲ作動領域内となるアクセル開度の
最大値が変化するように作成されている。ＥＧＲ作動領
域にあるときにスプール３４が切換位置に達することの
ないように、ＥＧＲ作動領域の境界線上の値のうち最大
のアクセル開度を超えたときのアクセル開度、すなわち
エンジン回転数の値にかかわらず常にＥＧＲ不作動領域
となるアクセル開度のうち最小のアクセル開度を設定操
作量とし、この設定操作量に達したときにスプール３４
が切換位置に達するように設定している。この設定がバ
ネ４０の強さの調整により行われている。

【００３７】アクセルペダル２８の踏込量が設定操作量
未満の段階では、スプール３４が初期位置を含む領域内
にある第１状態に位置し、第１室１１が第２通路３７を
通じて圧力導入室３１に繋がるとともに、第２室１２が
第３通路３８を通じて大気に開放される。このとき第１
通路３６は遮断される。この状態では、ＶＳＶ１６から
出力された負圧または大気圧が第１室１１に導入され、
第２室１２が大気圧に開放される。このため、ＥＧＲ作
動領域にあるときは、マップから得られた開度％に応じ
た負圧が第１室１１に導入されて弁体９にバネ１３の付
勢力に抗した力が付与され、弁体９は二室１１，１２の
差圧に応じた開度％で開弁する。また、ＥＧＲ不作動領
域にあるときは、第１室１１にＶＳＶ１６から出力され
た大気圧が導入されるため、二室１１，１２が共に大気
圧に開放されてバネ１３の付勢力により弁体９が閉弁す
る。

【００３８】また、アクセルペダル２８の踏込量が設定
操作量以上の段階では、スプール３４が初期位置から切
換位置までの距離以上変位して第１状態から第２状態に
切換わり、第１室１１が第１通路３６を通じて大気圧に
開放され、第２室１２が第２通路３７を通じて負圧室３
２に繋がる。この状態では、第１室１１に大気圧が導入
され、第２室１２にバキュームポンプ２０からの負圧が
導入されるため、弁体９にはバネ１３の付勢力とともに
二室１１，１２の差圧による閉弁方向の力が付与される
ようになっている。

【００３９】次にこのＥＧＲ装置の作用について説明す
る。例えば低中負荷運転では、アクセルペダル２８の踏
込量が小さいので、スプール３４が第１状態に配置され
る（例えば図１，図２，図３（ａ）に示す初期位置）。
このため、第２室１２は大気圧に開放される。このと
き、ＥＧＲ判定によりＥＧＲ作動領域にあるときは、Ｖ
ＳＶ１６がオンし、ＥＶＲＶ１８から出力されるその時
の運転状態に応じた負圧が第１室１１に導入される。そ
の結果、弁体９はその時の運転状態に適した開度％で開
弁する。

【００４０】これに対し、ＥＧＲ作動中の低中負荷運転
のときに例えば急加速のためアクセルペダル２８を高負
荷運転となるほど急に大きく踏込んだときは、スプール
３４が第１状態から第２状態に切換わる。スプール３４
は例えば図３（ｂ）の状態に配置され、第１通路３６を
通じて第１室１１に大気圧が導入されるとともに、第２
通路３７を通じて第２室１１に負圧室３２からの負圧が
導入される。第２室１２に導入されるのはバキュームポ
ンプ２０からの大きな負圧であるので、二室１１，１２
の間に大きな差圧が生じ、弁体９は素早く閉弁する。よ
って、燃料供給量が増大されたことに遅れなく吸気マニ
ホールド５への排気ガスの流れ込みが遮断されるので、
黒煙が発生することがない。なお、この際、ＶＳＶ１６
はオフする。

【００４１】また、低中負荷運転でアクセルペダル２８
を踏込んでスプール３４がまだ第１状態にあるままアク
セル開度がＥＧＲ作動領域から外れたときは、ＶＳＶ１
６がオフし、第１室１１に大気圧が導入される。このた
め、バネ１３の付勢力によって弁体９は閉弁することに
なる。この際、燃料供給量が急激に増える訳ではない以
上詳述したようにこの実施形態によれば、次の効果が得
られる。

【００４２】（１）アクセルペダル２８と連動してスプ
ール３４が動く機械作動式の圧力切換弁１４を採用し、
アクセルペダル２８が設定操作量まで踏込まれたときに
スプール３４が、第１室１１に大気圧を、第２室１２に
負圧を導入する状態に切換わるようにしたので、アクセ
ルペダル２８を加速のために急に深く踏込んだときにＥ
ＧＲ弁８を素早く閉弁させることができる。よって、Ｅ
ＧＲ弁８の閉弁時の応答遅れを小さくでき、加速時にも
黒煙を発生させない。

【００４３】（２）従来技術で述べた排気再循環装置
（図１１）では閉弁時に第１室９５の負圧が弱くなるだ
けであったのに対し、ＥＧＲ弁８の閉弁時に第１室１１
が大気圧に開放されて二室１１，１２の差圧を大きくで
きるため、従来装置に比べて弁体９をより速く閉じるこ
とができる。よって、黒煙の発生をより効果的に低減で
きる。

【００４４】（３）圧力切換弁１４がアクセルペダル２
８の操作力によってワイヤ３９を介して駆動される機械
式作動弁であって、ＥＧＲ弁８と作動のための圧力源を
共にする圧力作動式ではないので、例えばＶＳＶ１６が
故障してオンのままになっても、アクセルペダル２８が
設定操作量以上に踏込まれたときにはＥＧＲ弁８を閉弁
することができる。

【００４５】（４）マップがエンジン回転数の値の変化
によってＥＧＲ作動領域内のアクセル開度の値が変化す
るように作成されているが、エンジン回転数にかかわら
ず常にＥＧＲ不作動領域となるアクセル開度のうち最小
のアクセル開度を設定操作量とし、この設定操作量に達
したときにスプール３４の切換位置に達するように設定
した。このため、圧力切換弁１４を設けても、ＥＧＲ条
件（マップ）の設定に何ら犠牲を及ぼさずに、急加速時
の黒煙の発生を抑えることができる。

【００４６】（５）ワイヤ３９の途中に調整用のバネ４
０を間に入れたので、バネ４０の強さ調整することで、
ＥＧＲ条件に合わせてアクセルペダル２８の踏込量に対
するスプール３４の切換位置の調整を比較的簡単に行な
うことができる。

【００４７】（６）圧力切換弁１４がピストン型のスプ
ール３４の変位によって切換えられる構成であるので、
負圧作動弁に比べてそのサイズが小型で済み、ＥＧＲ弁
８をさほど大型化させない。

【００４８】（７）圧力切換弁１４がピストン型のスプ
ール３４でその変位が直線的であるので、アクセルペダ
ル２８とワイヤ３９で直接繋ぐだけの簡単な構造でアク
セルペダル２８との連動を図ることができる。

【００４９】（８）スプール３４が第１状態にあって
も、ＶＳＶ１６によって弁体９を開閉することが可能で
あるので、エンジン始動時や暖機時など、エンジンが低
中負荷運転の状態にあり、かつ、吸気マニホールド５に
排気ガスを流したくない場合にも、問題なく対応でき
る。

【００５０】（第２実施形態）次に本発明を具体化した
第２実施形態を図５に基づいて説明する。本実施形態で
は、ＶＳＶおよびＥＶＲＶを備えておらず、ＥＧＲ弁は
開度１００％と０％との２段階で開閉するように切換え
られる。なお、他の構成については第１実施形態と同様
であるので、同様の構成については同じ符号を用いてそ
の説明を省略し、特に異なる構成についてのみ説明す
る。

【００５１】圧力切換弁１４にはバキュームポンプ２０
から延びる管路５０が接続されている。ハウジング１４
ａによってシリンダ３０と圧力導入室５１とが形成され
ている。圧力導入室５１は前記第１実施形態において隔
壁３３を取り除いて１室とした構造となっており、スプ
ール３４が第２状態に切換わった状態では、第２通路３
７を通じて第２室１２が圧力導入室５１と繋がるように
なっている。圧力導入室５１には１本の管路５０だけが
接続されている。また、シリンダ３０には圧力導入室５
１と連通する孔３０ｇが、第１実施形態における２つの
孔３０ｃ，３０ｄに代えて形成されている。

【００５２】スプール３４が第１状態に配置された状態
では、第２通路３７を通じて第１室１１に負圧が導入さ
れ、第３通路３８を通じて第２室１２に大気圧が導入さ
れて、ＥＧＲ弁８は開弁する。また、スプール３４が第
２状態に配置された状態では、第１通路３６を通じて第
１室１１に大気圧が導入され、第２通路３７を通じて第
２室１２に負圧が導入されて、ＥＧＲ弁８は閉弁する。

【００５３】スプール３４の切換位置は、アクセルペダ
ル２８がＥＧＲ作動領域とＥＧＲ不作動領域との切換わ
りのアクセル開度まで踏込まれたときに、第１状態から
第２状態に切換わるように設定されている。本実施形態
では、ＥＧＲ弁８の開閉制御はスプール３４による切換
えだけによって行われる。

【００５４】従って、アクセルペダル２８が加速のため
に急に深く踏込んだときに、スプール３４が第１状態か
ら第２状態に切換わり、第１室１１に大気圧が導入され
るとともに第２室に負圧が導入されるため、ＥＧＲ弁８
が素早く閉弁する。よって、ＥＧＲ弁８の閉弁時の応答
遅れがを小さくなって、加速時でも黒煙が発生しない。
また、ＥＧＲ弁８の開閉はスプール３４の変位だけによ
って機械的に制御される。

【００５５】従って、本実施形態によれば、前記第１実
施形態における (１), (２), (５)〜（８）に記載の効
果に加えて、以下のような効果を得ることができる。（９）ＶＳＶおよびＥＶＲＶ等を用いた電子制御部分を
無くすことができる。

【００５６】（第３実施形態）次に本発明を具体化した
第３実施形態を図６、図７に基づいて説明する。本実施
形態では、前記第２実施形態と同様に、ＶＳＶおよびＥ
ＶＲＶを備えていない構成であるが、ＥＧＲ弁は開度１
００％と０％との２段階で開閉切換えするだけでなく、
半開状態にも保持される。なお、他の構成については第
１実施形態と同様であるので、同様の構成については同
じ符号を用いてその説明を省略し、特に異なる構成につ
いてのみ説明する。

【００５７】本実施形態では、ダイヤフラム１０を下方
に付勢するバネ１３の付勢力が前記各実施形態に比べて
弱く設定してあり、第１室１１と第２室１２が共に大気
圧に開放された図６に示す状態において、弁体９が同図
に示すように半開（例えば５０％の開度）状態に保持さ
れる。

【００５８】圧力切換弁１４は次のように構成される。
ハウジング１４ａによってシリンダ６０と圧力導入室６
１が形成されている。シリンダ６０には、図７に示すよ
うに、上下に二つの孔６０ａ，６０ｂと、側部の管路５
０側に連通孔６０ｃと、側部のダイヤフラム１０側に第
１室１１と第２室１２のそれぞれに連通する二つの孔６
０ｄ，６０ｅとが形成されている。

【００５９】本実施形態においても、シリンダ６０内に
収容されたスプール６２は、バネ３５によって図６，図
７における上方に付勢された状態で、アクセルペダル２
８の操作に連動して変位するように途中にバネ４０を介
したワイヤ３９によってアクセルペダル２８に連結され
ている。図７に示すように、スプール６２には、二室１
１，１２へ導入する圧の切換えをするための３本の通路
６３，６４，６５が形成されている。スプール６２はシ
リンダ６０内を変位することで二室１１，１２への導入
圧を切換える３つの状態をもつ。

【００６０】図７（ａ）に示すように、スプール６２が
第１状態に配置された状態では、第２通路６４を通じて
第１室１１に負圧が導入されるとともに、第３通路６５
を通じて第２室１２が大気圧に開放される。このとき弁
体９は全開（開度１００％）となる。また、図７（ｂ）
に示すように、スプール６２が第２状態に配置された状
態では、第１室１１と第２室１２がそれぞれ第１通路６
３と第３通路６５を通じて共に大気圧に開放される。こ
のとき弁体９は半開（例えば開度５０％）となる。さら
に図７（ｃ）に示すように、スプール６２が第３状態に
配置された状態では、第１通路６３を通じて第１室１１
が大気圧に開放されるとともに、第２通路６４を通じて
第２室１２に負圧が導入される。このとき弁体９は全閉
（開度０％）となる。

【００６１】本実施形態では、バネ１３の付勢力を半開
状態を作るために弱くしているものの、スプール６２が
第３状態に配置された状態においては、バネ１３の付勢
力と、二室１１，１２の差圧によって弁体９を閉弁方向
に付勢する力との総和が、従来知られたＥＧＲ弁のそれ
よりも強くなるように設定されている。従って、弁体９
が閉じる速度は従来のＥＧＲ弁よりも速くなる。

【００６２】従って、アクセルペダル２８の踏込量が少
ないときにはスプール６２が第１状態に配置されてＥＧ
Ｒ弁８は全開する。アクセルペダル２８をＥＧＲ量５０
％のところまで踏込んだときは、スプール６２が第２状
態に配置されて第１室１１と第２室１２が共に大気圧に
開放され、ＥＧＲ弁８は半開する。そして、アクセルペ
ダル２８をさらに踏込んでＥＧＲ不作動領域のアクセル
開度に達すると、スプール６２が第３状態に配置されて
ＥＧＲ弁８は閉弁する。

【００６３】従って、本実施形態によれば、前記各実施
形態における (１), (２), (５)〜（９）に記載の効果
に加えて、以下のような効果を得ることができる。（１０）ＥＧＲ弁８を半開状態に保持する制御が可能と
なる。よって、ＥＧＲ制御を前記第２実施形態の構成よ
り適切に行なうことができる。

【００６４】なお、本発明の実施形態は以下のように変
更してもよい。 ○ 弁手段を構成する弁体（スプール）は、前記各実施
形態のようにアクセルペダルに直接連結されることに限
定はされない。例えば図８に示すように、アクセルペダ
ル２８に連動して回動するように燃料噴射ポンプ３に備
えられたアクセルレバー２６に対し、スプール３４（６
２）をワイヤ３９によってバネ４０を介して連結しても
よい。また、ガソリン車の場合、図９に示すように、モ
ータ等のアクチュエータ７０がスロットル弁７１を駆動
する軸７２にレバー７３を取付け、そのレバー７３とス
プール３４（６２）とをワイヤ３９によってバネ４０を
介して連結してもよい。

【００６５】これらの構成によれば、アクセルレバー２
６の回動変位や、アクチュエータ７１の軸７２の回動を
利用してスプール３４（６２）を駆動させるため、スプ
ールを駆動させるための専用のアクチュエータを設けな
くて済む。また、前記各実施形態のようにアクセルペダ
ル２８からワイヤ３９を引き延ばす構成に比べ、エンジ
ンルーム内での引き延ばしで済むため、ワイヤ３９が短
く済むとともに、アクセルペダル２８からの引き延ばし
のためのスペースを確保しなくて済み、しかもその取付
作業も簡単に済ませられる。

【００６６】○ 前記各実施形態では、弁手段を構成す
る弁体（スプール）をピストン式としたが、ピストン式
に限定されない。例えば図１０に示すような回転式の弁
体（スプール）７５であってもよい。スプール７５の底
部に固定された軸７６にはプーリ７７が固定され、プー
リ７７に一端が固定されて一部巻き掛けられたワイヤ３
９の他端を調整用のバネ４０を介して、アクセルペダル
２８や燃料噴射ポンプのアクセルレバー２６などに連結
する。軸７６はワイヤ３９を巻き付ける方向にバネ等に
よって付勢されており、スプール７５はワイヤ３９を介
してアクセルペダル２８に連動して回転する。スプール
７５はシリンダ７８内に収容され、回転することによっ
て例えば２つの状態に切換えられる。スプール７５が第
１状態に配置された状態では、図１０（ａ）におけるII
−II線方向の切断面である同図（ｂ）に示すように、第
１通路７９を通じて第１室１１が圧力導入室３１に繋が
り、第２通路８０を通じて第２室１２が大気圧に開放さ
れる。また、スプール７５が第２状態に配置された状態
では、図１０（ａ）におけるIII−III線方向の切断面で
ある同図（ｃ）に示すように、第３通路８１を通じて第
１室１１が大気圧に開放され、第４通路８２を通じて第
２室１２が負圧室３２に繋がる。この構成によっても、
前記第１実施形態における (１) 〜 (３), (５), (６)
に記載の効果を同様に得ることができる。

【００６７】○ 電子ガバナ式において、燃料供給量を
制御するための駆動手段の駆動を利用するのではなく、
弁手段（例えばピストン）を駆動させるためにステッピ
ングモータ等の専用のアクチュエータを設けるようにし
てもよい。この場合、ロータリポジションセンサ２７の
信号を得て弁体（スプール）を駆動制御してもよい。

【００６８】○ ＥＧＲ弁の二室に導入される各圧は、
負圧と大気圧に限定されない。例えば、低圧が大気圧
で、高圧が正圧であってもよい。また、負圧源と正圧源
を設けて、低圧が負圧で高圧が正圧となるようにしても
よい。

【００６９】○ 弁手段は、ＶＳＶを複数組合わせて構
成することもできる。すなわち、二室のそれぞれにＶＳ
Ｖを接続し、ＥＧＲ弁の開弁時には、第１室側のＶＳＶ
を負圧出力とするとともに、第２室側のＶＳＶを大気圧
出力とする。そして、ＥＧＲ弁が閉弁時に、第１室側の
ＶＳＶを大気圧出力とするとともに、第２室側のＶＳＶ
を負圧出力となるようにする。この構成によっても、Ｅ
ＧＲ弁を応答遅れなく速く閉じることができる。

【００７０】○ ディーゼルエンジンとガソリンエンジ
ンのどちらにも適用してもよい。 ○ ＥＧＲ弁が圧力作動式（負圧作動式）であるどのよ
うなＥＧＲ装置にも適用してよい。ダイヤフラム式に限
定はされない。

【００７１】次に、前記各実施形態及び別例から把握で
きる請求項に記載した発明以外の技術的思想について、
それらの効果とともに以下に記載する。（１）請求項１〜請求項７のいずれか一項において、前
記圧力作動式のＥＧＲ弁はダイヤフラム式である。この
構成によっても、請求項１〜請求項７のいずれか一項と
同様の効果が得られる。

【００７２】（２）請求項１、請求項２、請求項３〜請
求項７のいずれか一項において、非圧力作動式とは、機
械作動式もしくは電磁作動式である。（３）請求項２において、前記調整低圧源を制御する制
御手段に設定されたＥＧＲ作動判定用のデータにおけて
ＥＧＲ作動領域となるアクセル開度がエンジン回転数に
対して変化して設定されており、前記設定操作量は、エ
ンジン回転数にかかわらず常にＥＧＲ不作動領域となる
アクセル開度のうち最小のアクセル開度に設定されてい
る。この構成によれば、弁手段を設けても、ＥＧＲ条件
に何ら犠牲を及ぼさない。なお、ＥＣＵ２４により制御
手段が構成される。

【００７３】（４）請求項３において、前記弁体は切換
時に直線変位するように設けられている。この構成によ
れば、アクセル操作部やアクセル操作部と連動する部材
などの変位に応じて弁体を変位させることが可能とな
り、弁体を作動させるための駆動力を与えるときの力の
方向変換が不要となる。アクセル操作部やアクセル操作
部と連動する部材の変位を直線的に伝達するためのワイ
ヤ等を使用するだけで済み、構成を簡単にできる。

【００７４】（５）請求項５において、前記弁手段を構
成する弁体は、前記アクセル操作部もしくは前記駆動手
段との間でバネを介してワイヤによって連結されてい
る。この構成によれば、アクセル操作部の操作量と弁体
の切換位置のタイミング調整がバネによって簡単にでき
る。

【００７５】（６）請求項１〜請求項４のいずれか一項
に記載の前記弁手段を有するＥＧＲ弁。この構成によれ
ば、請求項１〜請求項４のいずれか一項と同様の効果が
得られる。

【００７６】（７）請求項１〜請求項７及び前記（１）
〜（６）のいずれか一つにおいて、前記ＥＧＲ弁はバネ
によって閉弁方向に付勢された常閉型の弁である。この
構成によっても、請求項１〜請求項７及び前記（１）〜
（６）のいずれか一つと同様の効果が得られる。

【００７７】

【発明の効果】以上詳述したように請求項１及び請求項
７に記載の発明によれば、アクセル操作部を急に大きく
操作して設定操作量以上にすると、アクセル操作部の操
作により作動された弁手段によって、二室に導入される
圧の組合せがＥＧＲ弁に閉弁方向の力を付与する高圧と
低圧に切換わるので、ＥＧＲ弁が速く閉じ、その閉弁時
の応答遅れを小さくすることができる。従って、例えば
アクセル操作部を急に大きく操作したときの黒煙発生等
の不具合を防止することができる。

【００７８】請求項２及び請求項７に記載の発明によれ
ば、調整用低圧源を用いてＥＧＲ弁の開度調整をする構
成において、弁手段が調整用低圧源を作動源としない非
圧力作動式であるので、調整用低圧源が故障してもアク
セル操作部が設定操作量以上に操作されればＥＧＲ弁を
閉弁させることができる。

【００７９】請求項３及び請求項７に記載の発明によれ
ば、弁手段が一つの弁体を有する切換弁であるので、構
造を簡単に済ませることができる。請求項４及び請求項
７に記載の発明によれば、弁手段が機械作動式であるの
で、アクセル操作部やアクセル操作部に連動して駆動さ
れる駆動部分に作動連結することによって、それらの駆
動力を利用して弁手段をアクセル操作部に連動して作動
させることができる。

【００８０】請求項５及び請求項７に記載の発明によれ
ば、アクセル操作部の操作量を検出した信号に基づいて
エンジン加速制御のために駆動される駆動手段の駆動力
や、アクセル操作部の操作力を利用して、機械式作動弁
である弁手段を作動させることで、弁手段の作動機構の
構成を簡単にでき、ひいてはＥＧＲ装置そのものの構成
を簡単にすることができる。

【００８１】請求項６及び請求項７に記載の発明によれ
ば、ＥＧＲ弁が二室に導入される低圧が負圧で高圧が大
気圧である負圧作動式であるので、必要な圧力源（入力
源）が負圧源の１つだけで済む。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態におけるＥＧＲ装置の摸式側断面
図。

【図２】同じく部分摸式側断面図。

【図３】圧力切換弁の（ａ）開弁状態と（ｂ）閉弁状態
を示す側断面図。

【図４】ＥＧＲ装置を備えたエンジンシステムの摸式構
成図。

【図５】第２実施形態におけるＥＧＲ装置の摸式側断面
図。

【図６】第３実施形態におけるＥＧＲ装置の摸式側断面
図。

【図７】同じく圧制御弁の開閉状態を示す側断面図。

【図８】別例のＥＧＲ装置における弁体の駆動構造を示
す摸式図。

【図９】図８と異なる別例の弁体の駆動構造を示す摸式
図。

【図１０】図９と異なる別例の弁体を示し、(a)は斜視
図、(b),(c)は断面図。

【図１１】従来技術におけるＥＧＲ装置を示す摸式図。

【符号の説明】

１…ディーゼルエンジンシステム、２…エンジン、５…
吸気通路としての吸気マニホールド、６…排気通路とし
ての排気マニホールド、７…ＥＧＲ通路、８…ＥＧＲ
弁、９…弁体、１０…ダイヤフラム、１１…二室を構成
する第１室、１２…二室を構成する第２室、１４…弁手
段を構成するとともに切換弁としての圧力切換弁、１６
…調整用低圧源を構成するＶＳＶ、１８…調整用低圧源
を構成するＥＶＲＶ、２２…低圧源としてのバキューム
ポンプ、２４…調整用低圧源を構成するＥＣＵ、２６…
駆動手段を構成するアクセルレバー、２８…アクセル操
作部としてのアクセルペダル、３４，６２，７５…弁手
段を構成するとともに弁体としてのスプール、３５…弁
手段を構成するバネ、３９…ワイヤ、４０…バネ、７０
…駆動手段を構成するアクチュエータ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンの排気通路と吸気通路とをつな
ぐＥＧＲ通路と、該ＥＧＲ通路を開閉するための圧力作
動式のＥＧＲ弁を有するＥＧＲ装置であって、高圧源からの高圧と低圧源からの低圧を入力源とし、前
記ＥＧＲ弁の開閉のため各々入力源との連通を断接切換
えされる二室に対して導入する圧の組合せを切換える非
圧力作動式の弁手段を備え、前記弁手段は、アクセル操作部と作動連結され、前記ア
クセル操作部が設定操作量以上に操作されたときに、前
記二室に導入する圧を該ＥＧＲ弁に閉弁方向の力が付与
される前記高圧と低圧の組合せで導入するように設定さ
れているＥＧＲ装置。
【請求項２】前記弁手段は、前記ＥＧＲ弁の開度調整
をするための調整用低圧源を入力源の一つとしており、
前記アクセル操作部が前記設定操作量未満のときは、前
記二室に導入する圧を該ＥＧＲ弁に開弁方向の力が付与
されるように前記調整用低圧源からの調整圧と前記高圧
の組合せで導入するように設定されている請求項１に記
載のＥＧＲ装置。
【請求項３】前記弁手段は、前記アクセル操作部に連
動して変位する一つの弁体を有する切換弁である請求項
１又は請求項２に記載のＥＧＲ装置。
【請求項４】前記弁手段は機械作動式である請求項１
〜請求項３のいずれか一項に記載のＥＧＲ装置。
【請求項５】前記弁手段は、前記アクセル操作部の操
作量を検出した信号に基づいてエンジン加速制御のため
に駆動される駆動手段と間接的に、もしくは前記アクセ
ル操作部と直接的に機械的に作動連結されている請求項
４に記載のＥＧＲ装置。
【請求項６】前記ＥＧＲ弁は、前記二室に導入される
低圧が負圧で高圧が大気圧である負圧作動式である請求
項１〜請求項５のいずれか一項に記載のＥＧＲ装置。
【請求項７】請求項１〜請求項６のいずれか一項に記
載の前記ＥＧＲ装置を備えている車両。