JPS5812466B2 - 排気ガス還流装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、自動車エンジン等に用いられ、排ガス中の
有害成分ＮＯＸの発生抑止に有用な排気ガス還流装置（
以下、ＥＧＲと言う）に関するものである。

従来知られているＥＧＲの基本的な構造は、第３図に示
すように、エンジン１の排気管２と、吸気マニホールド
３との間に排気ガスの還流通路４を設け、カリ、同通路
４の途中に配設された負圧作動弁５により還流量を制御
するものであって、同作動弁５は、気化器６内混合気通
路７のスロットル弁８上流の開口７ａにおげる負圧（以
下、ＥＧＲ負圧と言う）によって駆動される。

開口７ａは、スロットル弁８が全閉位置ではその上流に
位置し、スロットル弁８が部分開時にその下流に位置す
るように設けられている。

ここで、エンジンの各負荷状態におけるＮＯｘの発生レ
ベルとＥＧＲ負圧との関係について述べると、まずＮＯ
ｘの発生レベルは、第４図の出力特性グラフ上に表記し
たように、スロットル全開運転状態およびアイドル運転
状態と、低負荷運転状態（領域Ｌ）ではＮＯｘの発生が
少《、中速回転速度以上であって、全開運転状態を除く
中高負荷運転状態（図示、２０００〜３０００ｐｐｍ）
では発生が著しい特性を持っている。

一方、ＥＧＲの負圧値は、第５図に示すように、エンジ
ンの中速回転速度以上であって、中負荷運転状態から負
圧が上昇し始める特性があり、このように、ＥＧＲ負圧
特性がＮＯｘの発生特注に相関することから、上述のよ
うに、ＥＧＲ作動弁５の駆動にＥＧＲ負圧が用いられて
いる。

しかし、この相関性は、両グラフ（第４図、第５図）の
対比から容易に解るように、単に傾向的なものであり、
従って、上述した従来構造のＥＧＲでは、負荷状態の全
域にわたって、各負荷状態に対応した適量の還流が得ら
れるように制御することは期待できない。

たとえば、低負荷域Ｌにおいて多量の排気ガスが還流さ
れるため、小量の吸入混合１大量の排気ガスが混入して
燃料が過少化し、これにより、燃焼が不安定化してドラ
イバビリテイが悪化する難点があり、そのほか、作動弁
５０制御特性（第６図）に示すように、市街地走行時に
見られる軽負荷の定常走行状態（負圧値Ｐ）では、匍脚
流量が変動点にあるために作動弁５の作動が不安定で還
流量のバラッキが多く、このためＮＯｘの抑止効力が十
分でないなど、従来のＥＧＲでは、エンジンの負荷域に
適応したきめの細かいＥＧＲ制御が得られない欠点があ
った。

又、特開昭４９−１２８１３１号に示される排ガス還流
装置は、内燃機関の負荷に応じて変化する負圧にもとづ
き制御弁を作動して排ガス還流量を制御するものにおい
て、低負荷運転領域で生じる圧力により開弁ずる調整弁
によって前記制御弁への負圧伝達通路に外気を導入する
ことにより、該伝達通路の負圧を低下させて排ガス還流
量を減少するように構成したものであるが、特定の負荷
域には排ガスの還流を行なうか停止するかの作動しか行
なえず、負荷に応じて段階的な排ガス還流を行なうこと
ができない不具合があった。

第１図及び第２図は特開昭４９−５１４１８号に示され
る従来の排ガス還流装置を示し、吸気通路２０２に排ガ
スを還流する排ガス還流通路２０４に、２組の排ガス還
流装置２０６，２０８を設け、それぞれ並列に配設され
た制御弁２１０，２１２をダイヤフラム２１４，２１６
に連結し、それぞれのダイヤフラム２１４，２１６によ
り形成された負圧室２１８，２２０を負圧通路２２２，
２２４によって吸気通路２０２の負圧孔２２６，２２８
に連通している。

負圧孔２２６，２２Ｂはスロットル弁２３０全閉時には
その上流に位置し、スロットル弁２３０部分開作動時に
は下流に位置しており、且つ、負圧孔２２８は負圧孔２
２６に対して上方に位置している。

第２図は、上述した構成によって得られる負圧特性を示
すものであり、同図において、二点鎖線ＡＯは、負圧孔
２２６の負圧特注、破線Ｂｏは、負圧孔２２８の負圧特
性、横線領域Ｃｏは、ＮＯｘの発生量が少ないにも拘ら
ず、排ガス環流量が多すぎる領域を示す。

上記排ガス還流装置２０６ ，２０８によれば、第２図
二点鎖線で示す領域Ａｏで負圧孔２６のみがスロットル
弁２３０の下流に位置して一方の排ガス還流装置６のみ
が作動して匍御弁２１０を開作動し、さらに破線で示す
領域Ｂｏで負圧孔２２８もスロットル弁２３０の下流に
位置して制御弁２１２も開作動する。

従って負荷に応じて排ガス還流装置２０６，２０８の一
方が作動し、又は両方が作動し、排ガス還流量を段階的
に匍脚するが、第２図横線領域Ｃｏで示す範囲では、Ｎ
Ｏｘ発生量が少ないにも拘らず、両方の排ガス環流装置
２０６，２０８が作動するため、排ガス環流量が多すぎ
、運転性を悪化させる不具合があった。

又、負圧孔２２６，２２８はそれぞれの径、位置等高い
精度が必要とされ、両負圧孔２２６，２２８の加工が困
難で高価となる不具合があった。

本発明の目的は、上記欠点の除去にあり、すなわち、各
負荷域ごとに適良なＥＧＲ匍脚が得られる排気ガス還流
装置を提供することにある。

以下、図示の実施例に基づいて本発明を説明する。

まず、第７図に示す実施例還流装置は、排気ガス還流通
路４の途中に、一体化された第１、第２の２個の作動弁
１０，１１が並列状に配設されていて、両作動弁１０，
１１０第１、第２の各負圧室１２，１３は、共にＥＧＲ
負圧開口７ａに連通されている。

従って、この還流装置による制御流量は、各作動弁１０
，１１の制御弁１４．１５が匍脚する分流量の和となる
。

上記ＥＧＲ負圧開口７ａは、先に述べたようにスロット
ル弁８が全閉位置ではその上流に位置し、スロットル弁
８が部分開時にはその下流に位置するように設けられて
いる。

しかして、作動弁１０（以下、１次側と言う）と作動弁
１１（以下、２次側と言う）の各負圧平衡ばね１６，１
７の弾力特性値は異なっていて、１次側は低い負圧で作
動する流量特性を有し、かつ、２次側は高い負圧で作動
する特性を有している。

従って、還流装置の特性はこれら両特性を合わせたもの
となり、その結果、市街地走行時の軽負荷域では、１次
側作動弁１００作用による正確な還流量が安定して得ら
れ、カリ、加速運転に移行した場合には、より大きな流
量が安定して得られる。

そして、この還流装置では、１次側作動弁１０と２次側
作動弁１１に加えてオリフイス２０と大気開放弁２１を
設けている。

すなわち、２次側作動弁１１に至る負圧空気の通路２２
にオリフィス２０を介設し、かつ、その下流側通路２３
の先端に開放弁２１を取付けている。

上記オリフイス２０は、開放弁２１が下流側通路２３を
大気開放作動したときに、第２負圧室１３を大気開放し
て２次側作動弁１１０匍脚弁１５を閉作動せしめ、且つ
、開口７ａに充分な負圧が発生していれば第１負圧室１
２には匍脚弁１４を開作動する充分な負圧が残存する寸
法に設定されている。

しかして、この開放弁２１の負圧室２４はマニホールド
３の負圧開口３ａに連通していて、この負圧室２４には
、第８図に示す特性の吸気マニホールド負圧が付加され
、がっ、その制御弁２５は、低負荷域Ｌにおいて作動す
るように峻定されている。

第１実施例は以上のように構成されているので、この還
流装置における制御特性は、第９図に示すように、軽負
荷域および高負荷域では上述の様に有効に作動し、しか
も、低負荷域では、マニホールド負圧が急上昇するため
に開放弁２１が作動して２次側１１に付加する負圧空気
をリークさせ、これにより、２次側１１に付加される負
圧が低下するので、低負荷域における還流量が減少し、
燃料の過少化が防止され、ドライバビリティが向上する
。

そのほか、この構成では、２個の作動弁１０，１１と開
放弁２１が一体化されているので構造が極めてコンパク
トになり、また、負圧配管を工夫すればオリフイス２０
も一体に組付けることが可能であり、極めて実用性が高
ぃ。

また、オリフィス２０は、その遅延性により作動点の移
行を円滑化する作用も果している。

次に、第１０図によって第２の実施例の構成について説
明する。

この還流装置では、第１実施例と同様な１次側作動弁１
０と２次側作動弁１１を設け、かつ、上述開放弁２１と
同作用をなすと共に、２重開口端を開閉作動する制御弁
３０を備えた同等の開放弁３１を設けている。

しかして、同匍脚弁３０によって開閉される一方の負圧
通管３２は、エンジン１に付設された配電器３３の真空
進角装置３４の負圧室３５にオリフイス３６を介して連
通している。

なお、該負圧室３５は、一般の配電器における構成と同
様に、負圧導管３７を経てスロットル弁８上流側傍のデ
ィスプースト負圧開口７ｂに連通されている。

この進角装置３４は、通管３２が閉塞された状態、すな
わち従来の一般配電器の構成では、エンジンの低負荷時
にはデイスプースト負圧の上昇により点火時期を進め、
反対に高負荷時には点火時期を遅らせ、これにより、高
負荷時におけるノツキングを防止しているが、ＥＧＲを
付設したエンジンの場合は、高負荷域において多量の排
気ガスの還流により混合気の燃焼性が低下して出力が不
足状態になり、ドライバビリテイを悪化させる原因にな
っており、また、低負荷域においては、燃料の過少化の
ため点火時期が早過ぎて燃焼を不安定にしていた。

しかし、この還流装置においては、低負荷時に
開放弁３１の作動により負圧室３５の負圧を低下させる
ので、高負荷時における点火時期を早目に設定すること
が可能となり、これにより、上述したＥＧＲの付設に伴
なうドライバビリティの悪化が補償され、すなわち、ド
ライバビリテイを良好に維持した状態で排気ガスを還流
させることが可能となる。

そのほか、上述の実施例を通し、第１１図に示すように
、ＥＧＲ負圧の付加通路に、オリフィス４６、およびエ
ンジン冷却水４７中に浸設されたサーモバルブ４８を付
設し、これにより、エンジンの冷間時においてＥＧＲを
リークさせ、還流装置を不稼動状態に保つようにすれぱ
、冷間運転中における無用な還流が防止される。

以上のように、本発明の排気ガス還流装置によれば、還
流量を制御する負圧作動弁を２個甚設し、両作動弁の特
性を別個に設定して各負荷状態に対応させて適良な排気
ガスの還流が得られるようにしたので、ドライバビリテ
イおよび燃費を悪化させることな＜ＮＯｘの発生レベル
に適応した排気ガスの混入が可能となり、ＮＯｘの発生
を有効に抑止することができ、公害対策上有用である。

また、開口７ａは、各負圧室１２，１３への供給負圧を
正確にする必要上、極めて高い精度が要求され、製造コ
ストが高いものとなるが、本実施例によれば、第１の作
動弁１０と第２の作動弁１１とが開口７ａに共に連通さ
れ、共通開口として用いられて負圧が供給されるので、
製造コストの低減が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は従来技術の一例を示す概略図および特
性曲線図、第３図は、ＥＧＲの基本的構造を示す模式図
、第４図は、ＮＯＸの発生特性のグラフの図、第５図は
、ＥＧＲ負圧詩性のグラフの図、第６図は、単一作動弁
による制御特性のグラフの図、第７図は、本発明の実施
例を示す排気ガス還流装置の概要図、第８図は、マニホ
ールド負圧特性のグラフの図、第９図は、上記実施例の
特性グラフの図、第１０図は、第２実施例を示す還流装
置の概要図、第１１図は、サーモバルブの配設態様を示
す模式図である。 １……エンジン、２……排気管、３……吸気管としての
マニホールド、４……還流通路、１０，１１……負圧作
動弁、１６，１７……負圧平衡ばね、２０，３６…冑オ
リフイス、２１，３１，４２，４５……開放弁、２２，
２３……負圧空気の通路、３４……真空進角装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 排気通路と吸気通路を連通ずる排気ガスの還流通路
   、同還流通路に並列に配置された第１の制御弁１４及び
   第２の制御弁１５、上記吸気通路のスロットル弁全閉時
   にはその上流に位置し上記スロットル弁部分開時にはそ
   の下流に位置する開口７ａ、同開口７ａの負圧が直接作
   用する第１負圧室１２を有し第１の制御弁１４を開閉作
   動する第１の作動弁１０、上記開口７ａの負圧がオリフ
   ィス２０を介し作用する第２負圧室１３を有し第２０匍
   脚弁１５を開閉作動する第２の作動弁１１、及び上記第
   ２負圧室１３をマニホルド負圧によって大気開放する制
   御弁２５を有した大気開放弁２１を備え、第１の作動弁
   １０は低負圧で開作動し、第２の作動弁１１は高負圧で
   開作動する特性を有し、オリフイス２０は大気開放弁２
   １が開作動して第２負圧室１３が大気開放されたときに
   第１負圧室１２に第１の制御弁１４を開作動する充分な
   負圧が残存する寸法に設定されていることを特徴とする
   排気ガス還流装置。