JPS5941018B2 - 排ガス還流量制御装置 - 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装備されて、排ガス有
害成分の発生抑止に有用な排ガス還流量制御装置に関す
るものである。

排ガス中のＮＯｘ成分の発生抑止手段として、排ガス還
流（ＥＧＲと言う）装置が用いられており、このＥＧＲ
手段では、エンジン排気系の排ガスの一部をエンジンの
吸勿中に混入させることより、混合気燃焼時における最
高温度を抑え、これにより、ＮＯｘ の生成量を低減さ
せるものである。

しかして、この種のＥＧＲ装置を有効に稼動させるため
には、エンジンの運転状態に対応して適量の排ガスを還
流させることが必要なことは言うまでもなく、基本的に
は、ＥＧＲ量を、エンジンの吸入空気の流量に比例させ
ることが望ましいとされている。

ところで、自動車エンジンの場合、一般的な都市走行時
のように、アイドリンク、徐行を繰り返しながら中負荷
以下で走行し、かつ、規匍止ＮＯｘの発生量を極力低減
しなげればならないような運転状態（以下、通常運転状
態と言う）では、上述基本に従ってＥＧＲ量を吸入流量
に比例させるように制御すれば十分であるが、しかし、
高速道路の走行、登板走行、あるいは追越し走行時のよ
うに、ＮＯｘ レベルが低く、かつ高出力が必要な運転
状態（以下、高負荷運転状態と言う）では、ＥＧＲ量を
吸入流量に比例させると、ＥＧＲに伴う出力低下のため
に走行の安全性に支障を来たしたり、また無用に燃費を
増大させたりする不具合があり、すなわち、高負荷運転
状態では、ＥＧＲ量を吸入流量に関係なく普通より低減
させてやることが望ましい。

本発明は、このような観点からなされたものであって、
すなわち、本発明の目的は、エンジンの通常運転状態で
はＥＧＲ量を吸入流量に対し定率に保持すると共に、高
負荷運転状態ではＥＧＲ量を必要な限度に保持するよう
にした排ガス還流量制御装置を提供することにある。

以下、図示の一実施例に基づいて本発明を説明する。

実施例の制御装置では、第１図に示すよ５Ｋ、エンジン
排気系１と吸勿マニホルド２との間に、排ガス還流路３
が配設されると共に、その途中には、負圧モータ４に駆
動されて開閉作動する流量制御弁５が介設されている。

さらに、制御弁５の上流側には、流路中にオリフィス６
が介装されていて、このオリフィス６は、排ガスの流圧
調整域７、すなわち制御弁５とオリフィス６の間の流路
域の内圧変動を安定化する作用を行っている。

また、気化器８内の吸気通路９上の２箇所Ａ。

Ｂには、負圧空気の取入通路（付加通路とも言う）１０
．１１が開口しているが、この２箇所Ａ、Ｈの位置は、
次のように設定される。

（ａ） 上流側箇所Ａ 一般にＥＧＲブースト負圧位置と呼ばれる位置であって
、スロットル弁１２が約２０°開かれた時の端部に対接
する位置である。

（ｂ） 下流側箇所Ｂ 一般にマニホルド負圧位置と呼ばれる位置であって、ス
ロットル弁１２より下流の適当な位置に選定される。

（ｅ） その他 但し、この両箇所Ａ、Ｈの位置設定は、必ずしも上記位
置に限定されるものでなく、その要旨は、エンジンの通
常運転状態では互に十分に異なる負圧値を示し、かつ、
高負荷運転状態では互に近似した負圧値を示す適当な２
箇所であれば良い。

しかして、下流側、すなわち高負圧側箇所Ｂの吸気付加
通路１１は、負圧モータ４の負圧室１３に導かれると共
に、低負圧側箇所Ａの吸気付加通路１０は、調節弁１４
を介して同負圧室１３に並夕］ルて導かれている。

この調節弁１４は、り圧モータ１５で駆動されて開閉し
、かつ、同気圧モータ１５の圧力室１６には、付加通路
１７を介して流圧調整域７の内圧（大気圧に近いわずか
な正圧、あるいはわずかな負圧）が付加されていて、図
示調整弁１４の場合は、＋ １５ ｍｍＨｇ以上で弁を
閉じ、＋ １０ ｍｖｔ以下の正圧または負圧で弁を開
く特性に設定されている。

なお、エンジン排気系１の排気圧（Ｐｅとする）は正圧
（＋数７＋２７７ＸＨｇ 〜十数１００ｍｖｔＨｇ ）
であり、また、マニホルド２の内圧は負圧（−数ｉ ｏ
ｏｍｖｔＨｇ ）であって、還流路３には、その流路
に沿って内圧勾配を有するが、制御弁５の発着位置は、
内圧が大気圧（ＯｍｍＨｇ）付近になる箇所が選ばれて
おり、従って上述したように、調整域７の内圧（Ｐｃと
する）は、わずかな正圧になるのが普通である。

次に、上述のように構成された実施例の制御装置の作動
について説明する。

先ず、箇所ＡにおけるＥＧＲブースト負圧値（Ｖｅとす
る）と、箇所Ｂにおけるマニホルド負圧値（Ｖｍとする
）の特性関係について述べると、エンジンの通常運転状
態では、平均的にスロットル開度が小さいことから、Ｖ
ｍは高い負圧値を示すのが普通であって、これにより、
両値Ｖｅ。

Ｖｍ間には大きな差を生じて、ｌ Ｖｍ、 ｌ ＞ ｌ
Ｖｅ ｌとなる。

また、エンジンの高負荷運転状態では、平均的にスロッ
トル開度が全開に近くなることから、ｖｍは低負圧値ト
ｔｘ リ、ｌｖｍｌ＝ｌｖｅｌ となる。

ところで、ｌｖｍｌ〉１ｖｅｌ となる状態下におい
ては、制御弁５の作動開度は、Ｐｅに比例した開度を示
す作動特性を持つ。

それは、気圧モータ１５の作用に基づき、制御弁５が、
Ｐｃを一定の調整値（たとえば図示の場合、＋ １４ｍ
ｍＨｇ ）に保持するように駆動されることに因るもの
であって、すなわち、エンジン回転速度の上昇に対応し
てＰｅが上昇し、これに伴ってＰｃが調整値を超すと、
調整弁１４が閉動して、負圧室１３への低負圧吸気の混
入を絞るかまたは遮断し、これにより、負圧室１３の内
圧（ｖｏとする）がＶｍに接近ないし等値となってその
負圧値Ｖ。

が上昇し、従って制御弁５は開動する。

しかして、制御弁５０上記開動によりＥＧＲ量（Ｑｅと
する）は増大し、その結果、Ｐｃが低下して調整値に戻
る方向に移行し、このように、制御弁５は、Ｐｃを常に
調整値に保つようにフィードバック作動する習性を持っ
ていることから、ＰｃはＰｅに関係なく一定の調整値に
保たれ、これと平行に制御弁５の作動開度は、Ｐｅの変
動に対応して比例的に追従することになる。

なお、Ｑｅは制御弁５の開度に比例し、また、エンジン
の吸入空気流量（Ｑａとする）はエンジンの回転速度に
比例するので、上述作動から明かなように、Ｑｅは、Ｑ
ａに比例するように制御されることになる。

この作動を理論式によって表現すれば、 ここで、Ｐｃ ”＝Ｏ（ＯｒｒｕｒｂＨｇ ）すなわち
、 次に、ｌ Ｖｍ ｌ ＝ Ｉ Ｖｅ Ｉ となる高負
荷状態下においては、調節弁１４の開閉に関係なくＶ。

−Ｖｍ”＝Ｖｅ となるので、制御弁５の上記フィー
ドバック作動習性は解消し、Ｑｅは、Ｑａと無関係にＶ
ｍに対応した値となり、かつ、ＰｃはＰｅに追従して自
由に変動することになる。

しかして、この時のＶｍは、上述したように低い負圧値
になっているので、制御弁５の作動開度は小さく、従っ
て、Ｑｅは、エンジンの出力に殆んど影響を与えない程
度のわずかな値に留まる。

ここで、上述した２種類のＥＧＲ作動域を、エンジンの
出力特性曲線に基づいて表記すれば、第２図に示すよう
に、Ｖｅ’；ＶｍとなるＶｅ曲線に包まれた高負荷出力
域Ｃでは、ＱｅばＱａに関係なく低減され、また、上記
調整値下限のＰｅ曲線と、上記Ｖｅ曲線に挾まれた中負
荷以下の出力域りでは、ＱｅはＱａに対応してＥＧＲさ
れる。

なお、Ｖｍ曲線は、負圧モータ４の弁閉成特性を示して
いる。

そのほか、上述実施例の構成において、制御弁５の上記
フィードバック作動を安定させる目的から、吸気付加通
路１０，１１にオリフィスを介装しても良い。

以上のように、本発明に係る排ガス還流量制御装置によ
れば、排ガス還流路中の流量制御弁の上流に接して、大
気圧付近の内圧に保たれる流圧調整域を形成させると共
に、同制御弁を駆動する負圧モータに、特定の相関値を
有する２種類の負圧吸気を付加し、これにより、該制御
弁に対し、所要のフィードバック習性を選択的に持たせ
るように構成したので、エンジンの定常運転状態下にあ
っては、十分量の排ガスを還流させて、有効にＮＯｘ成
分の発生を抑止させ、さらに、エンジンの高負荷運転状
態下にあっては、排ガス還流量を低減させて、エンジン
の出力低下を防止することが可能となるほか、燃費の無
用な増大を防止し得るなど、エンジンの運転性、安全性
、および経済性を向上させる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示す排ガス還流量制御装
置の概要図、第２図は、第１図に示す実施例装置のＥＧ
Ｒ作動域のグラフの図である。 Ａ、Ｂ・・・・・・低負圧側、および高負圧側の２箇所
、１・・・・・・排気系、２・・・・・・吸気系として
のマニホルド、３・・・・・・還流路、４・・・・・・
負圧モータ、５・・・・・・流量制御弁、６・・・・・
・オリフィス、７・・・・・・流圧調整域、９・・・・
・・吸気通路、１０・・・・・・吸気付加通路、１４・
・・・・・調節弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ エンジン排気系の排ガスの一部を、エンジン吸気系
   に導入する排ガス還流路の途中に、負圧モータに駆動さ
   れて開閉する流量制御弁を介設すると共に、同制御弁の
   上流側還流路中にオリフィスを介装することにより、該
   制御弁と同オリフィスの間の流路域を以て排ガスの流圧
   調整域となさしめ、さらに、エンジンの吸気通路上の２
   箇所であって、かつ、夫々の箇所における吸気負圧値が
   、エンジンの通常運転状態にあっては互に十分に異なる
   値を示し、また、高負荷運転状態にあっては互に近似し
   た値を示す２箇所の負圧吸気を、上記負圧モータの負圧
   室に並列させて付加すると共に、低負圧側箇所からの吸
   偲付加通路の途中に、上記流圧調整域の内圧に応動して
   開閉する調節弁を介設し、これにより、エンジンの通常
   運転状態下では、該調整域の内圧値を、大気圧付近に保
   持させるようにしたことを特徴とする排ガス還流量制御
   装置。