JPS5824625B2 - 排気ガス再循環制御装置 - Google Patents

排気ガス再循環制御装置

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JPS5824625B2
JPS5824625B2 JP52132463A JP13246377A JPS5824625B2 JP S5824625 B2 JPS5824625 B2 JP S5824625B2 JP 52132463 A JP52132463 A JP 52132463A JP 13246377 A JP13246377 A JP 13246377A JP S5824625 B2 JPS5824625 B2 JP S5824625B2
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JP
Japan
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valve
egr
chamber
negative pressure
exhaust gas
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JP52132463A
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荻田保
加藤健治
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/52Systems for actuating EGR valves
    • F02M26/55Systems for actuating EGR valves using vacuum actuators
    • F02M26/58Constructional details of the actuator; Mounting thereof
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/52Systems for actuating EGR valves
    • F02M26/55Systems for actuating EGR valves using vacuum actuators
    • F02M26/56Systems for actuating EGR valves using vacuum actuators having pressure modulation valves

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は内燃機関の排気ガス再循環制御装置(以下EG
R装置と称する)に関する。
EGR装置(外部EGR装置)は、周知の如く機関の排
気系より排気ガスの一部を取り出しこれを機関外部の通
路を介して吸気系のスロットル弁上流もしくは下流に注
入することにより、排気ガス成分のうちNOx成分の浄
化を行うものである。
この場合、前記通路には帰還制御弁(以下EGR弁と称
する)が設けられ、該EGR弁の作動により排気ガスの
帰還が制御される。
EGR弁の作動は一般に機関の各種運転条件に応じて制
御されるが、本発明に関するEGR弁は機関吸気系のス
ロットル系近傍の吸入通路に関するポートの負圧によっ
て制御される。
このスロットル弁近傍の吸入通路に関するポート(以下
EGRポートと称する)とは、スロットル弁がアイドリ
ンク位置にある場合にスロットル弁の上流となり、スロ
ットル弁が所定の開度位置を越えた場合にスロットル弁
の下流となる吸入通路位置に開口するポートを意味して
いる。
従って該EGRポートにおける作動圧はスロットル弁が
アイドリンク位置になると大気圧となり、スロットル弁
が所定の開度を越えると急激に負圧となり、さらにスロ
ットル弁の開度が増すにつれ上記負圧が徐々に減少して
行(ことになる。
EGR弁は上記EGRポートにおける負圧の絶対値が所
定値を越えた場合に開弁するように制御される。
従って、排気ガスの帰還即ちEGR制御はスロットル弁
開度が前記所定開度を越えており、かつ高負荷運転状態
ではない場合にのみ行われることになる。
さて、この種のEGR装置を備えた機関を高地で運転す
る場合には種々の問題点が発生する。
即ち、高地においては機関出力が平地に比較して一般に
低下する。
このため、平地と等しい機関出力を得るためにどうして
もアクセルの踏み込み量即ちスロットル弁開度が大きく
なりEGRポートの負圧がEGR弁の開弁作動圧よりも
大気圧側となる時間が長くなる。
従ってこの間EGR制御が行われずNOx成分が多量に
排出される問題がある。
また、高地においては負圧進角装置に印加される絶対圧
が小さくなるため、その分点火時間を進角させる補償が
行われることが多いが、この場合、前述の如<EGR制
御が行われていないと排気カスを含まない混合物が燃焼
することになるから点火時期が進み過ぎ、ノッキングが
発生したりさらには機関出力が低下するなどして運転特
性の悪化が生じる恐れがある。
従って本発明は従来技術の上述の問題点を解決するもの
である。
即ち本発明の目的は、機関が高地で運転された場合にも
、排気ガス中のNOx成分の低減及び運転特性の悪化防
止が計れる排気ガス再循環制御装置を提供することにあ
る。
上述の目的を達成する本発明の特徴は、機関の排気系と
吸気系とを連通可能とする排気ガス帰還用通路と、前記
帰還用通路中に設けられ、機関吸気系のスロットル弁近
傍の吸入通路に開口するポートに連通するダイアフラム
室を有すると共に該ダイアフラム室内の負圧の絶対値が
設定値以上の場合に開弁作動する帰還制御弁とを備えた
排気ガス再循環制御装置において、前記開弁作動の設定
値可変制御用の副室を有する前記帰還制御弁と、大気圧
の値が所定値以下の場合に作動する大気圧感応弁と、該
感応弁の作動により前記副室に作動圧を印加する機構と
をさらに備え、前記大気圧感応弁作動時は前記帰還制御
弁の開弁作動の前記設定値が低下するようにしたことに
ある。
以下図面を用いて本発明の詳細な説明する。
第1図は本発明装置の一実施例を表わす構成図である。
この図において、1は機関本体、2は吸気マニホールド
、3は排気マニホールドを表わしている。
吸気マニホールド2の上流にはスロットル弁4を有する
キャブレター5が設けられておりさらにその上流にはエ
アクリーナ6が設けられて(・る。
また、1は燃料噴出用ノズル、8は吸入通路を表わして
おり、9は前述のEGRポートを表わしている。
このEGRポート9はEGR弁10のダイアフラム室1
1に通路12を介して連通している。
一方、吸気マニホールド2にはポート13が開口してお
り、該ポート13はチェック弁14及び通路15を介し
てEGR弁10の副室16に連通可能に構成されて(・
る。
また、上記通路15には大気圧感応弁17のポート18
が連通している。
排気マニホールド3はポート19を介してEGR弁10
のポート20に、また吸気マニホールド2はポート21
を介してEGR弁10のポート22にそれぞれ連通して
いる。
EGR弁10は前述のダイアフラム室11を形成するダ
イアフラム23と、該ダイアフラム23に弁軸24を介
して連結している弁体25と、該弁体の着座する弁座2
6とを備えている。
ダイアフラム23はスプリング21によって図面上で下
方向に押圧されている。
従ってダイアフラム室11に大気圧が印加された場合、
スプリング27の押圧力により弁体25は弁座26に着
座し、斯くしてポート20とポート22とはしゃ断され
る。
ダイアフラム室11に負圧が印加されその吸入力がスプ
リング27の押圧力に打ち勝つと、即ち負圧の絶対値が
スプリング21の押圧力によって定まる設定圧を越える
と弁体25が上方に移動し斯くしてポート20とポート
22とが絞りとしても働く弁座26を介して連通ずる。
一方、前述の副室16は円筒部材28と該円筒部材28
の内側を密封的に摺動可能な可動ディスク29とによっ
て形成されており、可動ディスク29はスプリング30
によって図面上で下方向に押圧されると共にスプリング
27によって図面上で上方向に押圧されて℃・る。
今、副室16に負圧が印加されると可動ディスク29が
上方に移動し、スプリング27が伸張する。
このため、スプリング27のダイアフラム23に対する
押圧力が低下し、従ってEGR弁の開弁作動に必要なダ
イアフラム室11の負圧の前述の設定圧が低下すること
になる。
大気圧感応弁17は室31と、該室内に設けられ内部に
特定の気体を密封したベローズ32と、該ベローズ32
に連結されたプランジャ33とを備えている。
室31はエアクリーナ34及びポート35を介して大気
と連通している。
高地になって大気圧が低下して行くとベローズ32が膨
張してプランジャ33を図面上で右方向に押動し、室3
1とポート18とをしゃ断する。
大気圧が高くなるとベローズ32は膨張せず、従って図
面に示す如(、室31とポート18とが連通し、ポート
18には大気圧が印加される。
チェック弁14は大気圧感応弁11の閉弁時に通路15
に所定値の負圧が常に印加されるようにするため設けら
れているものである。
即ち、チェック弁140室36内に設けられた弁体37
に対するスプリング38の押圧力がポート13を介して
室36に印加される吸気マニホールド2の負圧による吸
引力により大きい場合に室36と通路15とがしゃ断さ
れるため、例え吸気マニホールド2内の負圧が大気圧に
近づいた場合にも前述の如く通路15内の負圧が所定値
に維持される。
なお、チェック弁14には大気圧感応弁17の開弁時に
通路150大気圧がポート13に通じないように絞り3
9が設けられている。
次に本実施例の動作を説明する。
まず、本実施例装置を適用した機関が平地において運転
された場合について説明する。
この場合大気圧感応弁17が開弁することから、EGR
弁1弁上0室16には大気圧が印加され、可動ディスク
29はスプリング30の押圧力により円筒部材28の下
端部まで移動している。
従ってスプリング27が圧縮されてその押圧力が設定値
となりEGR弁1弁上0来技術と同様の開弁作動を行う
1即ち、スロットル弁4がアイドリンク位置にある場合
は閉弁し、スロットル弁4の開度が所定の開度を越える
と開弁して排気マニホールド3より排気ガスを吸気マニ
ホールド2に帰還させる。
スロットル弁4の開度がさらに大きくなり高負荷状態と
なるとダイアフラム室11の負圧の絶対値が開閉弁動の
設定値より低くなるため閉弁する。
従ってEGR制御が行われなくなる。
次に、機関が高地において運転された場合について説明
する。
この場合、大気圧が低下するため大気圧感応弁17が閉
弁する。
これにより通路15には前述の如く所定値の負圧が印加
され、この負圧がEGR弁1弁上0室16に印加される
ことから、可動ディスク29は円筒部材28の上端位置
に移動しスプリング27が伸長する。
斯くしてEGR弁1弁上0ける開弁作動の負圧絶対値の
設定値が低下する。
従って高地において、高負荷側で運転が行われダイアフ
ラム室11に印加される負圧の絶対値が平地における開
弁作動の設定値より低下した場合にもEGR弁1弁上0
弁したままとなり、EGR制御がそのまま行われる。
即ち、高地においてはEGR制御の行われる領域が平地
の場合に比してより高負荷側まで拡大されることになる
第2図は本発明装置の他の実施例を表わす構成図である
この実施例は本発明を背圧制御式EGR装置に適用した
場合を表わしている。
背圧制御式EGR装置は、周知の如く、EGR制御によ
る帰還ガス流量の制御に機関の排気系の圧力(背圧)を
利用して吸入空気量に比例する量の帰還ガスを吸気系に
再循環するものである。
本実施例と第1図における実施例との相異点は、第2図
から明らかなように、EGR弁10′の構造が多少異な
ること及び背圧変換弁(以下EGR弁と称する)40が
新たに付加されていることにある。
即ち、通路12の途中にBPTP4O10けられており
、該弁40はこの通路12に連通する室41とダイアフ
ラム42と該ダイアフラム42の作動により室41と連
通もしくはしゃ断される室43とを備えている。
室43はポート44を介して大気と連通している。
ダイアフラム室45はEGR弁10′の制御圧力室46
に連通ずるように構成されている。
EGR弁10′には絞りの働きをもする弁座26′とポ
ート20′との間に絞り47を介して上述の制御圧力室
46が設けられている。
IBPT弁40において、ダイアフラム室45内の圧力
が高い場合はダイアフラム42が押上げられ室43と室
41とがしゃ断されることから、EGRポート19の負
圧はそのままEGR弁10′に印加される。
ダイアフラム室45内の圧力が低い場合、スプリング4
8の押圧力が打ち勝ってダイアフラム42が押し下がり
ポート44より室41に大気が導入される。
従ってEGR弁10′に供給される負圧の絶対値が低く
なり、EGR弁10′が閉弁方向に作動する。
このように制御圧力室46内の圧力を一定に制御するこ
とによりEGR制御による帰還ガス量が一定に制御され
る。
本実施例装置におけるその他の部分の作動及びその効果
は第1図の実施例と全く同様である。
第3図は前述のEGR弁10 、10’の他の構成例を
示している。
第3図のEGR弁においては円筒部材50の上端部内側
にストッパ51が設けられている。
これにより可動ディスク52は高地におし・て上方に移
動した際に該ストッパ51にあたってそれ以上上昇しな
い。
従ってEGR弁の開弁作動の負圧絶対値が該ストッパ位
置に対応する値以上低下しないことになり、高地におけ
る適切な開弁作動の設定値を得ることができる。
また、本発明は以上述べた機関の述く、燃料の供給をキ
ャブレターによって行う方式のみならず、第4図に示す
ように吸気マニホールド2に燃料噴射弁53を設け、該
噴射弁53から燃料の供給を行う方式についても適用す
ることができる。
以上詳細に説明したように本発明装置は、大気圧が所定
値以下となった場合にEGR弁の副室に負圧を導入し、
そのEGR弁の開弁作動に必要な作動圧の設定値を低下
させるため、機関が高地で運転された場合に平地で運転
された場合に比してEGR弁の開弁される運転領域がよ
り高負荷側まで拡大せしめられる。
その結果、高地において、出力低下を補正しようとして
運転者がアクセルの踏み込み量を多くした場合にもEG
R弁が開弁じてEGRが行われることになり、NOx成
分の排出量が低減化せしめられる。
また、高地において点火時期を進角させる如きシステム
を有している場合にも、上述の如く、平地より高負荷側
までEGRが行われるため、点火時期が進み過ぎてしま
う恐れがなくなり、過進角によるノンキング発生等を抑
止できるから高地における運転特性の悪化を防止できる
という利点をも本発明装置は有している。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の構成図、第2図は本発明の
他の実施例の構成図、第3図はEGR弁の他の構成例を
示す部分断面図、第4図は本発明の他の適用例を表わす
説明図である。 ・ 1・・・・・・機関本体、2・・・・・・吸気マニ
ホールド、3・・・・・・排気マニホールド、4・・・
・・・スロットル弁、5・・・・・・キャブレター、8
・・・・・・吸入通路、9・・・・・・EGRポート、
10 、10’・・・・・・EGR弁、11・・パ°°
ダイアフラム室、14・・・・・・チェック弁、16−
0゜・・・副室、17・・・・・・大気圧感応弁、40
・・・・・・BPT弁、51・・・・・・ストッパ、5
3・・・・・・燃料噴射弁。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 機関の排気系と吸気系とを連通可能とする排気ガス
    帰還用通路と、前記帰還用通路中に設けられ、機関吸気
    系のスロットル弁近傍の吸入通路に開口するポートに連
    通するダイアフラム室及び開弁作動の設定値可変制御用
    の副室を有すると共に前記ダイアフラム室内の負圧の絶
    対値が前記設定値以上の場合に開弁作動する帰還制御弁
    とを備えた排気ガス再循環制御装置であって、前記副室
    とスロットル弁下流の吸入通路とをチェック弁を介して
    連結する負圧導管と、大気圧が所定値以下の場合にのみ
    前記負圧導管を大気からしゃ断せしめる大気圧感応弁と
    をさらに設け、大気圧が所定値以下の場合に前記副室に
    負圧を導いて前記帰還制御弁の開弁作動の前記設定値が
    低下するようにしたことを特徴とする排気ガス再循環制
    御装置。
JP52132463A 1977-11-07 1977-11-07 排気ガス再循環制御装置 Expired JPS5824625B2 (ja)

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US05/915,560 US4187811A (en) 1977-11-07 1978-06-14 Exhaust gas recirculation system of an internal combustion engine

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JPS5467121A JPS5467121A (en) 1979-05-30
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