JPS6014915Y2 - エンジンの排気ガス還流装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、エンジンの排気系から吸気系に排気ガスを還
流させ、窒素酸化物ＮＯｘの発生を抑制するようにした
エンジンの排気ガス還流装置に関する。

一般に、この種の排気ガス還流装置においては、エンジ
ンの運転性の面から排気ガスの還流量をエンジンの運転
状態に応じて制御する必要があり、このため、第１図に
絞弁開度と排気ガス還流通路面積との関係で示すように
、絞弁が全閉されるアイドリング運転時には、排気ガス
還流通路を全閉として排気ガスの還流を停止するととも
に、排気ガス還流通路面積が最大となる絞弁開度を絞弁
が全開となる高負荷運転域側に設置し、絞弁がアイドル
開度より開かれるのに応じて換言すれば、低負荷運転域
から中負荷運転域に負荷が増大するに応じて排気ガス還
流通路面積を緩やかに漸増させる一方、排気ガス還流通
路面積が最大となる絞弁開度から絞弁が開かれるのに応
じて換言すれば中負荷運転域から高負荷運転域に負荷が
増大するに応じて急激に排気ガス還流通路面積を減少さ
せ、絞弁が全開される時には、排気ガス還流通路を全開
として排気ガスの還流を停止する制御方式が採用されて
いる。

この種の制御方式を採用した従来公知の排気ガス還流装
置としては、第２図に示すように、エンジンＥの排気通
路１と吸気通路６とを連通ずる排気ガス還流通路１ａの
途中に、低負荷運転域から中負荷運転域に負荷が増大す
るに応じて排気ガス還流通路１ａの面積を緩やかに増大
させるように形成された円錐状の第１弁体２と中負荷運
転域から高負荷運転域に負荷が増大するに応じて排気ガ
ス還流通路１ａの面積を急激に減少させるように形成さ
れた円板状の第２弁体３を同軸に支持した流量制御弁４
を介設するとともに上記流量制御弁４をダイヤフラム装
置５の負圧室５ａを形成するダイヤフラム５ｂで支持し
、上記負圧室５ａと絞弁７下流の吸気通路６とを負圧通
路９で連通し、上記ダイヤプラム装置５により作動制御
するようにし、例えばばエンジンの加速時のような排気
ガス還流時には、吸気通路６の絞弁７下流の吸気負圧を
ダイヤフラム装置５の負圧室５ａに導入する一方、例え
ばエンジンの定常運転時のような排気ガス還流停止時に
は、検出装置８によって上記負圧通路９に介設した三方
電磁弁９ａを切換作動して、上記負圧室５ａに大気を導
入するようにしたものが提案されている。

上記した排気ガス還流装置においては、絞弁７がアイド
ル開度にある時には、上記負圧室５ａに設けたスプリン
グ５ｃの設定荷重以上の吸気負圧が上記負圧室５ａに導
入されるため、排気ガス還流通路１は第１弁体２でもっ
て全閉とされ、モして絞弁７が開かれると吸気負圧は絞
弁開度の増大に応じて減少しダイヤフラム５ｂはスプリ
ング５Ｃによって下降し、それまで、排気ガス還流通路
１ａを全閉としていた第１弁体２は開作動され、絞弁７
が全開されるような高負荷時には上記スプリング５ｃの
設定荷重以下の吸気負圧となり、第２弁体３が排気ガス
還流通路１ａを全閉とし、第１図に実線Ｘで示すような
特性を得るようにしている。

ところで、排気ガス還流停止時においては、これを検出
する検出装置８によって負圧通路９の途中に介設した三
方電磁弁９ａを切換作動して、上記負圧室５ａに大気を
導入することにより第２弁体３によって排気ガス還流通
路１ａを全閉するようにしている。

上記した従来の排気ガス還流装置においては、排気ガス
還流停止時に、ダイヤフラム装置５の負圧室５ａに大気
が導入され、排気ガス還流通路１ａが第２弁体３によっ
て全閉されているため、排気ガス還流時、換言すればエ
ンジンの加速時には、検出装置８で三方電磁弁９ａを切
換作動して、ダイヤフラム装置５の負圧室５ａに吸気負
圧を導入するが、この際例えば、この時の絞弁開度が第
１図に示されるＸ線上のＰ点であったとすると、排気ガ
ス還流通路面積の変化は一点鎖線Ｑで示すように、第２
弁体３が排気ガス還流通路１ａを全閉とする点Ｆから最
大排気ガス還流通路面積Ｃを経過して点Ｐへ移行するこ
となり、一時的に多量の排気ガスが還流されエンジンの
運転性を著しく低下させる不具合があった。

本考案は、かかる不具合を解消すべくなされたものであ
って、排気ガス還流停止時には常に第１弁体でもって排
気ガス還流通路を全閉とし排気ガス還流時には第１弁体
を開くことにより、換言すれば、流量制御弁を低負荷側
から開作動させることにより、排気ガスを過剰に還流さ
せることのないエンジンの排気ガス還流装置を提供する
ことを目的としている。

このため、本考案にかかるエンジンのｊｌＦ％ガス還流
装置においては、第１弁体及び第２弁体を有する流量制
御ゴ２をダイヤフラムに支持したダイヤフラム装置の負
圧室を、内周室と外周室とに分割し、内周室および外周
室には、第１、第２負圧通路によって各々絞弁下流の吸
気負圧を導入する一方、第１、第２負圧通路のいずれか
一方には、排気ガス還流開始時に該負圧通路を大気に開
放するとともに、排気ガス還流停止時には負圧通路を導
通させて吸気負圧を導入する制御弁装置を設け、第１弁
体により排気ガスの還流通路を全閉するようにしたこと
を特徴としている。

以下、図示の実施例について本考案をより具体的に説明
する。

第３図において、１０は上流にベンチュリ１１および絞
弁１２を備えた吸気通路、１３は絞弁１２の開度に応じ
て吸気通路１０により混合気が供給されるエンジン、１
４はエンジン１３の排気通路、１５は排気通路１４の途
中に設けた触媒式等の排気ガス浄化装置、１６は排気通
路１４の排気ガス浄化装置１５の上流に排気ガスの取出
口１６ａを有し、吸気通路１０の絞弁１２の下流に還流
口１６ｂを設けた排気ガス還流通路、１７は円錐状の第
１弁体１８と円板状の第２弁体１９とを作動ロッド２０
で同軸に支持した流量制御弁、２１は作動ロッド２０の
上端をダイヤフラム２２に取付けて支持したダイヤプラ
ム装置である。

上記ダイヤフラム装置２１はダイヤフラム２２によって
仕切った負圧室２３と大気室２４とを有し、負圧室２３
はダイヤフラム装置２１の上部ケ−ス２５とダイヤフラ
ム２２との間に上下部を夫々固定して介設したベローズ
２６によって、内周室２７と外周室２８とに仕切られて
いる。

上記内周室２７および外周室２８には、吸気通路１０の
絞弁１２下流に負圧取出口２９を設けた負圧通路３０の
途中から分岐した第１負圧通路３１および第２負圧通路
３２によって夫々吸気負圧を導入しうるようにしている
。

また、上記外周室２８に連通ずる第２負圧通路３２の途
中には、例えば、三方電磁弁よりなる制御弁装置３３を
設け、吸気負圧の導入、カットを制御する。

この制御弁装置３３のソレノイドは、検出器３４によっ
て開閉制御されるスイッチ３５がオンされたときに電源
３６によって給電される。

上記検出器３４は、例えばエンジンの加速状態を検出す
ることにより、排気ガスの還流を開始すべき運転状態を
検出したときに、開始信号を発して上記スイッチ３５を
オンする。

このスイッチ３５がオンされたときには、制御弁装置３
３は給電され、給電によってフィルタ３８を装着した大
気開放口３９側を開くとともに第２負圧通路３２の負圧
取出口２９側を閉塞し、ダイヤフラム装置２１の外周室
２８に大気を導入する。

なお、４０は外周室２８に縮装したスプリングであり、
このスプリング４０の設定荷重は、内周室２７および外
周室２８の両方の室に吸気負圧が作用しているときには
、常に第１弁体１８でもって排気ガス還流通路を閉じる
ように設定されるとともに、外周室２８に大気が導入さ
れた際には、内周室２７に作用する吸気負圧の変化に応
じて、第１図の実線Ｘで示すような特性が得られるよう
に設定される。

次に、上記の構成よりなる排気ガス還流装置の作動につ
いて説明する。

いま、図示の如く、絞弁１２が全閉されたアイドリング
運転、減速運転においては、エンジンの加速以外の運転
域であることを検出器３４が検出し、この検出器３４に
よってスイッチ３５がオフされ、制御弁装置３３は図示
の非作動状態に保持され、第２負圧通路３２は導通する
。

その結果、ダイヤフラム装置２１の負圧室２３を構成す
る内周室２７および外周室２８には、各々第１、第２負
圧通路３１．３２を介して絞弁１２下流の吸気負圧が導
入され、吸気負圧はダイヤフラム２２の全体に作用する
換言すれば、ダイヤフラム２２の全体の面積に吸気負圧
が作用するのでスプリング４０の設定荷重に抗してダイ
ヤフラム２２は上側に偏倚され、ダイヤフラム２２にロ
ッド２０を介して支持した流量制御弁１７をリフトし、
円錐状の第１弁体１８によって排気ガス還流通路１６の
途中に設けた弁座１６ｃを閉じ、排気ガスの還流を停止
した状態を維持する。

次に、上記の状態から加速を行った場合には検出器３４
がこれを検出してスイッチ３５をオンし、その結果、図
に仮想線で示すように、第２負圧通路３２を遮断すると
ともに、大気開放口３９を開いてダイヤフラム装置２１
の外周室２８に大気を導入する。

この結果、吸気負圧が作用するダイヤフラム２２の受圧
面積が外周室２８に相当する分だけ小さくなる。

このため、絞弁１２の開度に応じた吸気負圧は内周室２
７にのみ作用し、内周室２７に作用する吸気負圧とスプ
リング４０の設定荷重との相対的な大小関係に応じてダ
イヤフラム２２は支持した流量制御弁１７を押下げ、そ
の押下げ量に応じて第１弁体１８と弁座１６ｃとの間の
間隙によって決められる通路面積でもって排気ガスは還
流される。

この場合、エンジンの加速時の絞弁１２の開度に応じた
吸気負圧が内周室２７に作用されるので内周室２７に作
用する吸気負圧が比較的高い間においては、排気ガス還
流通路１６の最小通路面積は、円錐状の第１弁体１８に
よって決められるため、第１図に示したように二点鎖線
Ｒで示すように、実線Ｘ上の点Ｇから点Ｐへ移行する。

そして、加速状態から定常運転に移行すれば、検出器３
４は、この状態を検知してスイッチ３５をオフし制御弁
装置３３を非作動の状態つまり第２負圧通路３２を連通
し大気をカットした状態に保持され、したがって、外周
室２８にも吸気負圧が導入され、円錐状の第１弁体１８
によって排気ガス還流通路１６を閉じて、排気ガスの還
流を停止した状態に維持する。

上記のように、排気ガスの還流停止時において、制御弁
装置３３を非作動とし、外周室２８にも吸気負圧を導入
するようにしているので定常運転時に、吸気負圧が負圧
室２３全体すなわち内周室２７および外周室２８に作用
するため、吸気負圧が作用するダイヤフラム２２の受圧
面積力状きくなるのでスプリング４０の設定荷重に抗し
て流量制御弁１７をリフトし、第１弁体１８によって排
気ガス還流通路１６を全閉することができる。

したがって、定常運転時から絞弁１２を一旦全閉し、次
いで再び加速を行う場合には、第１図に２点鎖線Ｒで示
すように、排気ガス還流通路面積の全開状態Ｃを、通過
することなく、排気ガス還流通路面積を全開側Ｇから徐
々に増大させる方向に、換言すれば、第１弁体１８によ
って開くことができ、排気ガス還流量は、急激に増加す
ることなく所望の量にまで漸増する。

なお、上記実施例では、内周室２７に常時吸気負圧を作
用させ、外周室２８には排気ガス還流停止時にのみ吸気
負圧を作用させるようにしたが、関係を逆にしてもよい
ことはいうまでもない。

また、排気ガス還流時を検出する検出器３４としては、
エンジンの加速状態を検出する加速検出手段として構成
するほか、エンジン冷却水温等のエンジン温度検出手段
、或いはエンジンの車速あるいは回転数を検出する車速
あるいは回転数検出手段、又はこれら手段の組合せによ
って構成するようにしてもよい。

以上詳述したことから明らかなように、本考案は、第１
、第２弁体を有する流量制御弁によって排気ガスの還流
を制御するに際して、排気ガスの還流停止時には、吸気
負圧が作用するダイヤフラムの受圧面積を大きくするこ
とにより常に第１弁体によって排気ガス還流通路を全閉
するようにし、排気ガス還流開始時には吸気負圧が作用
するダイヤフラムの受圧面積を小さくシ、排気ガス還流
時における初期還流量を零から緩やかに増加させるよう
にしたエンジンの排気ガス還流装置を提供するものであ
って、排気ガスの還流開始時に排気ガスを急激に増大さ
せることがないので走行性を悪化させることがなく、と
くに低負荷運転域からの加速時に排気ガスの還流を行う
場合には、加速性能を損うことな（ＮＯｘの抑制が行え
るといった利点を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は排気ガス還流量の制御方式を絞弁開度と排気ガ
ス還流通路面積との関係で示すグラフ、第２図は従来の
排気ガス還流装置の一例を示す構成説明図、第３図は本
考案の一実施例に係る排気ガス還流装置の構成説明図で
ある。 １０・・・・・・吸気通路、１２・・・・・・絞弁、１
４・・・・・・排気通路、１６・・・・・・排気ガス還
流通路、１７・・・・・・流量制御弁（１８・・・・・
・第１弁体、１９・・・・・・第２弁体）、２１・・・
・・・ダイヤフラム装置、２３・・・・・・負圧室（２
６・・・・・・ベローズ、２７・・・・・・内周室、２
８・・・・・・外周室）、３１，３２・・・・・・第１
、第２負圧通路、３３・・・・・・制御弁装置、３４・
・・・・・検出器、３５・・・・・・スイッチ、３６・
・・・・・電源。

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. （１）排気ガス還流通路に上下２個の弁体を備えた流量
   制御弁を介設するとともに上記流量制御弁を支持するダ
   イヤプラムによって分割される負圧室と大気室とを有す
   るダイヤプラム装置を設ける一方、上記負圧室をベロー
   ズによって内周室と外周室とに分割するとともに、上記
   内周室および外周室を第１および第２負圧通路を介して
   各々絞弁下流の吸気通路に連通し、上記内周室もしくは
   外周室の一方の室には常時絞弁下流の吸気通路の負圧を
   導入する一方、他方の室に排気ガス還流時大気を導入す
   るため、排気ガス還流開始信号で作動する制御弁装置を
   設け、排気ガス還流時には上記制御弁装置の作動により
   上記他方の室に大気を導入するとともに、排気ガス還流
   停止時には上記制御弁装置の非作動により、上記他方の
   室にも絞弁下流の吸気通路の負圧を導入するようにした
   ことを特徴とするエンジンの排気ガス還流装置。
2. （２）エンジンの加速時を検出して上記制御弁装置を作
   動させるようにした実用新案登録請求の範囲第（１）項
   記載のエンジンの排気ガス還流装置。