JPS6016764Y2 - 排気ガス再循環装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は自動車用エンジン等の排気ガス再循環（ＥＧＲ
）装置に係る。

自動車用エンジンの排気ガス再循環装置は従来一般に、
エンジン冷間時には運転性の悪化を防ぐために排気ガス
性能を無視してＥＧＲを無条件にカットしていた。

しかし排気ガス中のＮＯｘ濃度を従来に比してより一層
低減させたい場合、従来の如くエンジン冷間時にＥＧＲ
を完全にカットしていたのではそれを遠戚することがむ
ずかしい。

かといってＥＧＲを冷間時にも温間時と同じ還流率にて
行うと、運転性が著しく悪化してしまう。

従って冷間時には温間時の還流率より低く運転性をさほ
ど悪化することがない程度の還流率にてＥＧＲを行うこ
とが好ましい。

本考案は上述した如き要求に対応して冷間時にも好まし
い還流率にてＥＧＲを行うようにした排気ガス再循環装
置を提供することを目的としており、特に本考案は背圧
制御式排気ガス再循環装置のＥＧＲ制御特性を有効に利
用して上述した目的を達威せんとするものである。

かかる目的は、本考案によれば、再循環排気ガス通路の
途中に設けられそのダイヤフラム室に作用する負圧の増
大に応じてその開弁量を増大すべく作動する排気ガス再
循環制御弁と、負圧を前記排気ガス再循環制御弁の前記
ダイヤプラム室に導く導管と、前記排気ガス再循環制御
弁より上流側の前記再循環排気ガス通路の途中に設けら
れ前記排気ガス再循環制御弁との間に圧力室を郭定する
オリフィス要素と、前記導管の途中に設けられた絞り要
素と、前記導管の途中であって前記絞り要素と前記排気
ガス再循環制御弁の前記ダイヤフラム室との間に設けら
れた負圧調整弁とを有しており、前記負圧調整弁はダイ
ヤプラムと、前記ダイヤプラムの一方の側に郭定され前
記圧力室の排圧を導入される第一のダイヤプラム室と、
前記ダイヤフラムの他方の側に郭定され大気導入孔を経
て大気中に開放されている第二のダイヤプラム室と、前
記導管を前記第二のダイヤプラム室に向けて開く弁ポー
トと、前記ダイヤフラムに担持され前記第一のダイヤプ
ラム室の圧力が前記第二のダイヤフラム室の圧力より所
定値以上高いとき前記弁ポートを閉じ、前記第一のダイ
ヤプラム室の圧力が前記第二ダイヤフラム室の圧力より
所定値以上高くないとき前記弁ポートを開く弁要素とを
有しており、更に前記大気導入孔の開度をエンジン温度
に応じて制御する弁装置が設けられていることを特徴と
する排気ガス再循環装置によって達成される。

背圧制御式排気ガス再循環装置は、排気ガス再循環制御
弁と負圧調整弁とにより圧力室が大気圧近くのほぼ一定
圧に保たれ、排気ガスを排気通路に於る排圧と前記圧力
室の圧力との差圧により吸気通路へ還流することにより
、オリフィス要素の流量係数と開口面積によって決まる
ほぼ一定の還流率にてＥＧＲを行うようになっている。

この場合の排気ガスの環流量０は次式で示さＧｅ＝ＣＡ
１ρ］＝訂 γ ・・・・・・（１） ここでＣはオリフィス要素の流量係数、 Ａ□はオリフィス要素の開口面積、 γは空気の比重、 Ｐｅは排気通路に於ける排圧、 Ｐｃは圧力室の圧力である。

圧力室の圧力Ｐｃは負圧調整弁の平衡圧力値によって決
まり、その負圧調整弁の平衡式は次式で示される。

Ａ２Ｐｄ十Ｆ＝Ａ２ＰＣ・・・・・・（２）ここでＡ２
は負圧調整弁のダイヤフラムの受圧面積、 Ｐｄは第二のダイヤプラム室の圧力、 Ｆはダイヤフラムを開弁方向に付勢する ばね力である。

第二のダイヤプラム室の圧力Ｐｄは通常負圧値であるが
、大気導入孔の開度が増大するにしたがい大気圧に近づ
くので、大気導入孔の開度の増大に伴い圧力室の圧力Ｐ
ｃが上昇し、それと排気通路に於ける排ＩＥＰｅとの差
圧が減少するため排気ガスの環流量Ｑが減少する。

したがって、本考案の如く、前記大気導入孔の開度を弁
装置によってエンジンの温度に応じて制御すると、ＥＧ
Ｒの環流率がエンジン温度に応じて変化し、エンジン冷
間時にも適当な環流率にてＥＧＲを行うことができる。

前記大気導入孔の開度制御は、互に並列に設けられた複
数個の大気導入孔を個別に選択的に開閉して行ってよく
、又一つの大気導入孔の開度を感温式弁装置等によって
定量的に制御して行ってもよい。

以下に添付の図を用いて本考案を実施例について詳細に
説明する。

添付の第１図は本考案による排気ガス再循環制御装置の
一つの実施例を示す縦断面図である。

排気ガス再循環装置１は排気ガス入口ポート２と排気ガ
ス出口ポート３とを有する弁ハウジング４を有しており
、前記排気ガス入口ポート２は導管５を経てエンジン５
０の排気通路５１に、又前記排気ガス出口ポート３は導
管６を経てエンジン５０の吸気通路５２に各々接続され
、排気通路５１より吸気通路５２へ排気ガスを再循環す
るようになっている。

前記弁ハウジング４の排気ガス入口ポート２と排気ガス
出口ポート３との間には弁座部８によって弁ポート９が
郭定されており、該弁ポート９は前記弁座部８と共働す
る弁要素１０によって開閉されるようになっている。

弁要素１０は弁ロッド１１に担持され、該弁ロッド１１
はダイヤフラム１２に接続されて該ダイヤフラム１２に
よって駆動されるようになっている。

前記ダイヤフラム１２はカバー１３と共働してそれの図
にて上側にダイヤプラム室１４を郭定しており、このダ
イヤプラム室１４には圧縮コイルばね１５が設けられて
いる。

圧縮コイルばね１５のばね力により前記ダイヤフラム１
２は前記ダイヤフラム室１４内に所定の値以上の負圧が
導入されていないときには図にて下方に押圧され、前記
弁ロッド１１を介して前記弁要素１０を前記弁座部８に
押付け、弁ポート９を遮断するようになっている。

又、前記ダイヤプラム室１４は前記吸気通路５２内ニ設
ケられたスロットルバルブ１６が全閉位置にあるときそ
れの上流側に位置しスロットルバルブ１６が所定開度以
上開かれたときそれの下流側に位置すべく前記吸気通路
５２内に向けて開口している第一の吸気負圧取出しポー
ト（ＥＧＲポート）１７に導管１８を経て接続されてい
る。

又、前記導管１８の途中には背圧制御式排気ガス再循環
を遠戚するために絞り要素１９と負圧調整弁２０とが設
けられている。

負圧調整弁２０はダイヤフラム２１を含んでおり、この
ダイヤフラム２１はそれの図にて下側にケーシング２２
と共働して第一のダイヤフラム室２３を、上側に第二の
ダイヤプラム室２４を各々郭定しており、又圧縮コイル
ばね２５により図にて下方に向うばね力を及ぼされてい
る。

又、前記負圧調整弁２０は前記導管１８の途中を前記第
二のダイヤフラム室２４内に向けて開く弁ポート２６を
有しており、この弁ポート２６は前記ダイヤフラム２１
に担持され、これによって駆動される弁要素２７によっ
て開閉されるようになっている。

前記ダイヤフラム２１は前記第二のダイヤフラム室２３
の圧力が前記第二のダイヤフラム室２４内に圧力より所
定値以上高い時、前記圧縮コイルばね２５のばね力に抗
して図にて上方に変位して前記弁要素２７によって前記
弁ポート２６を閉じ、これに対し第一のダイヤフラム室
２３の圧力が前記第二のダイヤプラム室２４の圧力より
所定値以上高くない時前記圧縮コイルばね２５のばね力
によって図にて下方に変位して前記弁要素２７を前記弁
ポート２６から引き離してこれを開くようになっている
。

前記第一のダイヤプラム室２３は前記排気ガス再循環制
御弁１の前記弁座部８とこれより上流側に設けられたオ
リフィス要素２８との間に郭定された圧力室２９に導管
３０を経て接続され、前記圧力室２９内の圧力を導入さ
れるようになっている。

又前記第二のダイヤプラム室２４は互に並列に設けられ
た第−及び第二の大気導入孔３１．３２を経て大気中に
開放されている。

前記第一の大気導入孔３１は常に開かれているが、前記
第二の大気導入孔３２は弁要素３３によって選択的に開
閉されるようになっている。

弁要素３３は弁ロッド３４を介してダイヤフラム３５に
接続され、そのダイヤフラム３５がカバー３６と共働し
て郭定したダイヤフラム室３７内に所定値以上の負圧が
導入されていない時は圧縮コイルばね３８の作用により
図にて下方に押圧されて前記第二の大気導入孔３２を閉
じ、これに対し前記ダイヤフラム室３７内に所定値以上
の負圧が導入された時には前記圧縮コイルばね３８の作
用に抗して前記ダイヤフラム３５が図にて上方に変位す
ることにより上方に変位して前記第二の大気導入孔３２
を開くようになっている。

前記ダイヤフラム室３７は導管３９を経て電磁切換弁４
０に接続されており、電磁切換弁４０は、通電時は前記
ダイヤプラム室３７を大気ポート４１に、非通電時は前
記ダイヤフラム室３７を導管４２を経て吸気管負圧取出
しポート４３に接続するようになっている。

前記吸気管負圧取出しポート４３は常時前記スロットル
バルブ１６の下流側に位置すべく設けられている。

前記電磁切換弁４０はサーモスイッチ４４により通電を
制御され、エンジン温度が所定温度以上の時、即ちエン
ジン温間時にのみ通電されるようになっている。

以上の如く構成された排気ガス再循環装置は次の如く作
動する。

スロットルバルブ１６が吸気管負圧取出しポート１７を
越えて開かれていないときは、即ちアイドリング運転時
などは前記吸気管負圧取出しポート１７には吸気管負圧
が作用せず、実質的に大気圧が現われており、従って排
気ガス再循環制御弁１は閉弁した状態にあり、排気ガス
の再循環は停止された状態にある。

スロットルバルブ１６が図示する如く前記吸気管負圧取
出しポート１７を越えて開かれると、その吸気管負圧取
出しポート１７に実質的な吸気管負圧が現われ、その吸
気管負圧が導管１８を通り負圧調整弁２０によってその
負圧値を調整されて前記排気ガス再循環制御弁１のダイ
ヤフラム室１４内に導入されることにより排気ガス再循
環制御弁１は開弁し、排気ガスの再循環を行うようにな
る。

この場合、排気ガス再循環制御弁１が負圧調整弁２０に
よって調整された負圧により駆動されることににより圧
力室２９は前記負圧調整弁２０の平衡圧力値に応じた実
質的に一定の圧力に保たれ、そのため排気ガスは排気通
路５１内の圧力と前記圧力室２９内の圧力との差圧によ
り吸気通路５２内へ環流し、その環流量は排圧に、換言
すれば吸入空気量に比例する。

この場合、エンジン冷間時には前記ダイヤプラム室３７
が電磁切換弁４０によって吸気管負圧取出しポート４３
に接続され、ダイヤフラム３５によって弁要素３３が図
にて上方に駆動され、前記第二の大気導入孔３２が開か
れるので、この時には前記第二の大気導入孔３２が閉じ
ているエンジン温間時に比べて前記負圧調整弁２０の第
二のダイヤプラム室２４内の圧力（負圧）が大気圧に近
づき、その分前記負圧調整弁２０の平衡圧力値が高くな
る。

そのため前記圧力室２９内の圧力も高くなり、前記排気
通路５１内の圧力と前記圧力室２９内の圧力との差が小
さくなることによりエンジン冷間時には排気ガスの環流
量がエンジン温間時に比べて少なくなる。

このようにエンジン冷間時にはエンジン温間時に比べて
小さい環流率にてＥＧＲが行われることにより運転性を
さほど悪化することなくエンジン冷間時に於ける排気ガ
ス中のＮＯｘ濃度を低減することができる。

尚、上述した実施例に於ては、第二の大気導入孔３２は
ダイヤフラム駆動式の弁装置により開閉されるようにな
っているが、この第二の大気導入孔３２は例えばサーモ
ワックスタイプの感温弁装置によりその開口面積をエン
ジン温度に応じて連続的に増減制御されるよう構成され
ていてもよい。

又、導管１８の途中に感温弁を設け、エンジン温度が極
端に低い時には前記感温弁によって前記導管１８の連通
を遮断し、ＥＧＲをカットするようにしてもよい。

第２図は本考案による排気ガス再循環装置の他の一つの
実施例を示す要部の概略縦断面図である。

尚、第２図に於て第１図に対応する部分は第１図に付し
た符号と同一の符号により示されている。

かかる実施例の場合、前記負圧調整弁２０は一つの大気
導入孔４５を有しており、その大気導入孔４５は導管４
６を経て感温弁６０に接続され、その開度を定量的に制
御されるようになっている。

感温弁６０はエンジン温度、例えばエンジン冷却水温に
応動するサーモワックスアクチュエータ６１を含んでお
り、このサーモワックスアクチュエータ６１はそのアク
チュエータロッド６２に接続されたコーン形の弁要素６
３を駆動するようになっている。

弁要素６３は弁ハウジング６４の接続ポート６５と大気
取入れポート６６との間に設けられた弁ポート６７と共
働して前記大気導入孔４５の実質的な開口面積を連続的
に増減制御するようになっており、この弁要素６３はエ
ンジン冷間時には図示する如く降下した位置にあって前
記弁ポート６７を全開し、エンジン温度の上昇に伴い前
記サーモワックスアクチュエータ６１の働きにより図に
て上方に変位して前記弁ボート６７の開口面積を減少し
、そしてエンジンが所定の温度、即ち暖機完了温度に達
した時には前記弁ポート６７の開口面積を成る小さな所
定の値にし、又ストッパー６８が前記弁ハウジング６４
の内壁に衝突することにより、それ以上上昇することを
禁止され、前記弁ポート６７の開度を上述した成る小さ
な所定の値に維持するようになっている。

又前記弁要素６３はエンジン温度が低下する時は戻しば
ね６８の作用により図にて下方に降下して前記弁ポート
６７の開度を徐々に増大するようになっている。

したがってこの場合、ＥＧＲの環流率はエンジンの暖機
状態に応じて連続的に増減制御される。

以上に於ては本考案を特定の実施例について詳細に説明
したが、本考案はこれに限られるのではなく本考案の範
囲内にて種々の実施例が可能であることは当業者にとっ
て明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による排気ガス再循環装置の一つの実施
例を示す概略構成図、第２図は本考案による排気ガス再
循環装置の他の一つの実施例の要部を示す概構成図であ
る。 １〜排気ガス再循環制御弁、２〜排気ガス入ロポート、
３〜排気ガス出ロボート、４〜弁ハウジング、５，６〜
導管、８〜弁座部、９〜弁ポート、１０〜弁要素、１１
〜弁ロツド、１２〜ダイヤプラム、１３〜カバー、１４
〜ダイヤプラム室、１５〜圧縮コイルばね、１６〜スロ
ツトルバルブ、１７〜吸気管負圧取出しポート、１８〜
導管、１９〜絞り要素、２０〜負圧調整弁、２１〜ダイ
ヤプラム、２２〜ケーシング、２３〜第一のダイヤフラ
ム室、２４〜第二のダイヤプラム室、２５〜圧縮コイル
ばね、２６〜弁ボート、２７〜弁要素、２８〜オリフイ
ス要素、２９〜圧力室、３０〜導管、３１〜第一の大気
導入孔、３２〜第二の大気導入孔、３３〜弁要素、３４
〜弁ロンド、３５〜ダイヤプラム、３６〜カバー、３７
〜ダイヤフラム室、３８〜圧縮コイルばね、３９〜導管
、４０〜電磁切換弁、４１〜大気ポート、４２〜導管、
４３〜吸気管負圧取出しポート、４４〜サーモスイツチ
、４５〜大気導入孔、４６〜導管、５０〜エンジン、５
１〜排気通路、５２〜吸気通路、６０〜感温弁、６１〜
サーモワツクスアクチユエータ、６２〜アクチユエータ
ロツド、６３〜弁要素、６４〜弁ハウジング、６５〜接
続ポート、６６〜大気取入れポート、６７〜弁ポート、
６８〜ストツパ、６９〜戻しばね。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 再循環排気ガス通路の途中に設けられそのダイヤプラム
   室に作用する負圧の増大に応じてその開弁量を増大すべ
   く作動する排気ガス再循環制御弁と、負圧を前記排気ガ
   ス再循環制御弁の前記ダイヤプラム室に導く導管と、前
   記排気ガス再循環制御弁より上流側の前記再循環排気ガ
   ス通路の途中に設けられ前記排気ガス再循環制御弁との
   間に圧力室を郭定するオリフィス要素と、前記導管の途
   中に設けられた絞り要素と、前記導管の途中であって前
   記絞り要素と前記排気ガス再循環制御弁の前記ダイヤプ
   ラム室との間に設けられた負圧調整弁とを有しており、
   前記負圧調整弁はダイヤフラムと、前記ダイヤプラムの
   一方の側に郭定され前記圧力室の排圧を導入される第一
   のダイヤプラム室と、前記ダイヤプラムの他方の側に郭
   定され大気導入孔を経て大気中に開放されている第二の
   ダイヤプラム室と、前記導管を前記第二のダイヤフラム
   室に向けて開く弁ポートと、前記ダイヤフラムに担持さ
   れ前記第一のダイヤプラム室の圧力が前記第二のダイヤ
   プラム室の圧力より所定値以上高いとき前記弁ポートを
   閉じ（前記第一のダイヤプラム室の圧力が前記第二ダイ
   ヤフラム室の圧力より所定値以上高くないとき前記弁ポ
   ートを開く弁要素とを有しており、更に前記大気導入孔
   の開度をエンジン温度に応じて制御する弁装置が設けら
   れていることを特徴とする排気ガス再循環装置。