JPS6029650Y2 - 再循環排気ガス並びに空燃比制御装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は内燃機関の再循環排気ガス並びに空燃比制御装
置に関する。

通常運転時において最も頻繁に行なわれる運転状態は低
中負荷運転であり、従って燃料消費率を低減させるには
低中負荷運転時における燃料消費率を向上することが必
要になる。

このために低中負荷運転時には機関シリンダ内に供給さ
れる混合気を薄くして燃料消費率を向上させ、一方加速
運転のような高負荷運転時には十分な出力を得るために
機関シリンダ内に供給される混合気を濃くするようにし
た内燃機関が提案されている。

この種の内燃機関では加速時におけるＮＯｘの発生量を
低減するために加速時には再循環排気ガス（以下、ＥＧ
Ｒガスと称す）量を増量させ、一方低中負荷運転時にお
ける燃焼の悪化を回するために低中負荷運転にはＥＧＲ
ガス量を減少させるようにしている。

上述したようにこの種の内燃機関では加速運転のような
高負荷運転時に機関シリンダ内に供給される混合気を濃
くするようにしているが高負荷運転が接続されているよ
うな場合でも加速時と同様に機関シリンダ内に供給され
る混合気が濃くなってしまう。

しかしながら高負荷運転が持続されたような場合には高
負荷運転時における燃料消費率が全体の燃料消費率に大
きな影響を与え、従って高負荷運転が接続されている場
合に上述のように機関シリンダ内に供給される混合気が
濃くなってしまうと燃料消費率が悪化するという問題を
生ずる。

本考案は低中負荷運転時には機関シリンダ内に供給され
る混合気を薄くすると共にＥＧＲガス量を減少させ、加
速運転時には供給混合気を濃くすると共にＥＧＲガス量
を増大し、更に高負荷運転状態が持続する場合には供給
混合気を薄くすると共にＥＧＲガス量を減少させるよう
にした内燃機関を提供することにある。

以下、添附図面を参照して本考案を詳細に説明する。

図面をを参照すると、１は機関本体、２は吸気マニホル
ド、３は気化器を夫々示す。

気化器３はエアホーン４と、エアホーン４内に配置され
たスロットル弁５と、エアホーン４内に開口するメイン
ノズル６と、フロート室７と、メインノズル６並びにフ
ロート室７を連結するメイン燃料通路８と、メイン燃料
通路８内に挿入されたメインジェット９とを具備する。

メイン燃料通路８内にはエアブリード管１０が配置され
、このエアブリード管１０の内部室１１は一方では固定
ジェット１２を介してエアホーン４内に連結され、他方
ではエアブリード制御弁装置１３に連結される。

このエアブリード制御弁装置１３はダイヤフラム１４に
より隔成された大気圧室１５と負圧室１６とを有し、負
圧室１６内にはダイヤフラム押圧用圧縮ばね１７が挿入
される。

更に、エアブリード制御弁装置１３は大気に連通した弁
室１８を有し、この弁室１８内にダイヤフラム１４に連
結された弁体１９が配置される。

一方、エアブリード管１０の内部室１１に連通された弁
ポート２０が弁室１８内に開口し、この弁ポート２０は
弁体１−９によって開閉制御される。

機関運転時、負圧室１６内に加わる負圧が小さいと弁体
１９が弁ポート２０を閉鎖しているためにメイン燃料通
路８内を流れる燃料内には固定ジェット１２からのみ空
気が供給される。

従ってこのときには比較的濃い混合気が機関シリンダ内
に供給される。

一方、負圧室１６内に加わる負圧が大きくなるとダイヤ
フラム１４は圧縮ばね１７に抗して上昇するために弁体
１９が弁ポート２０を開口し、それによて弁ポート２０
からもメイン燃料通路８内の燃料内に空気が供給される
。

その結果、エアブリード量が増大するために機関シリン
ダ内に供給される混合気は薄くなることになる。

一方、本考案に係る内燃機関はＥＧＲ制御弁２１と負圧
モジュレータ２２によりなる第１ＥＧＲ制御弁装置２３
と、第２ＥＧＲ制御弁装置２４を具備する。

ＥＧＲ制御弁２１並びに第２ＥＧＲ制御弁装置２４を取
付けた弁ハウジング２５内は一対の隔壁２６．２７によ
ってＥＧＲガス流入室２８、定圧室２９、ＥＧＲガス流
出室３０に３分割される。

ＥＧＲガス流入室２８はＥＧＲガス導管３１を介して排
気マニホルド（図示せず）に連結され、ＥＧＲガス流出
室３０はＥＧＲガス導管３２を介して、吸気マニホルド
２内に連結される。

更に、隔壁２６上には弁ポート３３が形成され、一方隔
壁２７上には一対の弁ポート３４（，３５が形成される
。

ＥＧＲ制御弁２１はダイヤフラム３６により隔成された
大気圧室３７と負圧室３８とを有腰負圧室３８内にはダ
イヤフラム押圧用圧縮バネ３９が挿入される。

また、ダイヤフラム３６には弁ポート３３の開閉制御を
する弁体４０が連結される。

第２ＥＧＲ制御弁装置２４はダイヤフラム４１により隔
成された大気圧室４２と負圧室４３とを有腰負圧室４３
内にはダイヤフラム押圧用圧縮ばね４４が挿入される。

また、ダイヤフラム４１には弁ポート３５の開閉制御を
ちする弁体４５が連結される。

一方、負圧モジュレータ２２はダイヤフラム４６により
隔成された制御圧力室４７と大気圧室４８とを有し、制
御圧力室４７は導管４８を介して定圧室２９に連結され
る。

大気圧室４８内にはダイヤフラム押圧用圧縮ばね４９と
エアブリード管５０が設けられ、エアブリード管５０の
開口５１はダイヤフラム４６に対面配置される。

このエアブリード管５０は導管５２を介してＥＧＲ制御
弁２１の負圧室３８内に連結される。

一方、スロットル弁５の近傍におけるエアホーン４の内
壁面上にはアドバンスポート５５とＥＧＲポート５４が
形成される。

アドバンスポート５３は図に示すようにスロットル弁５
がアイドリング位置にあるときにスロットル弁５の上流
に開口し、スロットル弁５が開弁するとスロットル弁５
の後流に開口する。

一方、ＥＧＲポート５４はアドバンスポート５３の上流
近傍に形成され、このＥＧＲポート５４は導管５５並び
に絞り５６を介してエアブリード管５０と負圧室３８に
連結される。

機関運転時、排気マニホルドからＥＧＲガス導管３１並
びに弁ポート３４．３５を介して定圧室１７内にり込ま
れた排気ガスの圧力が大気圧よりもわずかばかり大きな
該定圧よりもわずかに高くなると負圧モジュレータ２２
のダイヤフラム４６は圧縮ばね４９に抗して上昇する。

その結果、エアブリード開口５１がダイヤフラム４６に
よって絞られるのでＥＧＲポート５４に負圧が加わって
いると負圧室３８内の負圧は大きくなる。

斯くしてダイヤフラム３６が圧縮ばね３９に抗して上昇
して弁体４０が弁ポート３３の開口面積を増大し、それ
によって定圧室２９内の排気ガス圧は低下する。

この排気ガス圧が上述の設定圧よりもわずかに低下する
とダイヤプラム４６が下降するためにエアブリード管５
０内へのエアブリード量が増大し、それによって負圧室
３８内の負圧が小さくなる。

その結果、弁体４０が圧縮ばね３９のばね力により下降
するので弁ポート３３の開口面積が減少せしめられ、斯
くして定圧室２９内の排気ガス圧が再び上昇する。

このようにして定圧室２９内の圧力は常時はぼ大気圧に
保持される。

排気マニホルド内の排気ガスのゲージ圧をＰ６とし、定
圧室２９内の排気ガスのゲージ圧をＰＯとすると排気マ
ニホルドからＥＧＲ導管３１並びに弁ポート３４．３５
を介して定圧室２９内に流入する排気ガス流量ＱはＱＯ
Ｏ−／ＰＥ−ＰＯとなる。

しかしながら定圧室２９内の設定排気ガス圧Ｐ。

はほぼ大気圧に等しいためにＰ。

た０となり、斯くしてＱ ｏＯ−／ＰＥとなる。

ところが吸入空気量Ｑ３と排気ガス圧ＰＩ！にはＰ。

ｏｏ Ｑ 、”なる関係があるので結局ＱＯＯＱユとな
り、吸気マニホルド２内に再循環されるＥＧＲガス量Ｑ
は吸入空気量Ｑａに比例することになる。

一方、第２ＥＧＲ制御弁装置の負圧室４３内の負圧が小
さいときは図に示すように弁体４５が弁ポート３５を開
口するので弁ポート３４．３５を排気ガスが通りやすく
、その結果比較的多量のＥＧＲガスが吸気マニホルド２
内に供給される。

一方、負圧室４３内の負圧が大きくなるとダイヤフラム
４１が圧縮ばね４４に抗して右方に移動するために弁体
４５が弁ポート３５を閉鎖する。

その結果、排気ガスが通りずらくなるので吸気マニホル
ド２内に供給されるＥＧＲガス量は減少せしめられるこ
とになる。

アドバンスポート５３は導管５７、負圧伝達遅延弁５８
並びに導管５９を介して開閉弁装置６０に連結される。

負圧伝達遅延弁５８は負圧入力室６１と、負圧出力室６
２と、中間室６３を有し、負圧入力室６１は導管５７を
介してアドバンスポート５３に連結される。

負圧入力室６１と負圧出力室６２は第１絞り６４を介し
て互に連結され、負圧入力室６１と中間室６３は第２絞
り６５を介して互に連結される。

また、中間室６３と負圧出力室６２は負圧出力室６２に
向けてのみ流通可能な逆止弁６６を介して互に連結され
る。

一方、開閉弁装置６０はダイヤフラム６７により隔成さ
れた大気圧室６８と負圧室６９とを有し、負圧室６９内
にはダイヤフラム押圧用圧縮ばね７０が挿入される。

また、この負圧室６９は導管５９を介して負圧出力室６
２に連結される。

開閉弁装置６０は更に弁室７１を具備し、この弁室７１
内にダイヤフラム６９に連結されたロッド７２が突出す
る。

更に、弁室７１内には弁ポート７３が開口し、この弁ポ
ート７３の開閉制御をする弁体７４が圧縮ばね７５によ
って常時ロッド７２の先端に押圧せしめられる。

弁室７１は吸気マニホルド２内に開口する負圧ポート７
６に導管７７を介して連結され、弁ポート７５は導管７
８を介してエアブリード制御弁装置１３の負圧室１６並
びに第２ＥＧＲ制御弁装置２４の負圧室４３に連結され
る。

更に、導管７７と７８は吸気マニホルド２内に向けての
み流通可能な逆止弁７９を介して互に連結される。

機関アイドリング状態が続いている場合には図面に示す
ようにアドバンスポート５３はスロットル弁５の上流に
開口しているために開閉弁装置６０の負圧室６９はほぼ
大気圧となっており、その結果ダイヤフラム６７は下方
に移動しているために弁体７４が弁ポート７３を開口す
る。

このとき負圧ポート７６には大きな負圧が作用している
ためにエアブリード制御弁装置１３の負圧室１６並びに
第２ＥＧＲ制御弁装置２４の負圧室４３にも大きな負圧
が加わっている。

従ってエアブリード制御弁装置１３の弁体１９が弁ポー
ト２０を開口するためにエアブリード量が増大せしめら
れ、斯くして機関シリンダ内に供給される混合気は薄く
なっている。

一方、ＥＧＲポート５４にはほぼ大気圧が作用している
ので第１ＥＧＲ制御弁装置２１の負圧室３８内もほぼ大
気圧となっており、従って弁体４０が弁ポート３３を閉
鎖しているのでＥＧＲガスの供給は停止されている。

一方、図面において破線で示すようにスロットル弁５が
いくらか開弁していて低負荷運転が行なわれているとす
るとＥＧＲポート５４には負圧が加わるために第１ＥＧ
Ｒ制御弁装置２１の負圧室３８内には負圧が発生してお
り、斯くして弁体４０が弁ポート３３を開口してＥＧＲ
ガスの供給が行なわれる。

一方、開閉弁装置６０の負圧室６９にも負圧が加わって
いるのでダイヤフラム６７は圧縮ばね７０に抗して上昇
し、その結果弁体７４が弁ポート７３に閉鎖する。

このとき逆止弁７９は負圧ポート７６に加わる負圧がエ
アブリード制御弁装置１３の負圧室１６並びに第２ＥＧ
Ｒ制御弁装置２４の負圧室４３内の負圧よりも大きくな
ると開弁するのでこれら負圧室１６．４３内には吸気マ
ニホルド２内の最大負圧が作用することになる。

従ってエアブリード制御弁装置１３の弁体１９が弁ポー
ト２０を開口するためにエアブリード量は増量され、斯
くして機関シリンダ内に供給される混合気は薄くなる。

一方、第２ＥＧＲ制御弁装置２４の弁体４５が弁ポート
３５を閉鎖するため少量のＥＧＲガスが吸気マニホルド
２内に供給されている。

次にスロットル弁５がアイドリング運転から大きく開弁
せしめられて加速運転が行なわれる場合を考えてみると
スロットル弁５がアイドリング位置にあるときには上述
したように開閉弁装置６０の負圧室６９内はほぼ大気圧
となっている。

次いで加速すべくスロットル弁５が開弁せしめられると
アドバンスポート５３には負圧が作用するが開閉弁装置
６０の負圧室６９内はほぼ大気圧となっているために負
圧伝達遅延弁５８の逆止弁６６は閉弁し、斯くして負圧
室６９内の空気は第１絞り６４並びにアドバンスポート
５３を介して徐々に吸気マニホルド２内に流出する。

このようにして加速時には開閉弁装置６０の負圧室６９
内の負圧が徐々に大きくなるために加速後暫くの間は弁
体７４が弁ポート７３を開口しており、従って加速後暫
くの間は吸気マニホルド２内の負圧が開閉弁装置６０の
弁室７１を介してエアブリード制御弁装置１３の負圧室
１６並びに第２ＥＧＲ制御弁装置２４の負圧室４３内に
加わる。

従って加速すべくスロットル弁５が大きく開弁せしめら
れると吸気マニホルド２内の負圧は小さくなるためにエ
アブリード制御弁装置１３の負圧室１６並びに第２ＥＧ
Ｒ制御弁装置２４の負圧室４３内の負圧も小さくなる。

その結果、エアブリード制御弁装置１３の弁体１９が弁
ポート２０を閉鎖するためにエアブリード量は減少せし
められ、斯くして濃い混合気が機関シリンダ内に供給さ
れる。

一方、第２ＥＧＲ制御弁装置２４の弁体４５は弁ポート
３５を開口するために供給ＥＧＲガス量は増大せしめら
れる。

加速運転時に変速ギヤがローギヤ位置からセカンドギヤ
位置或いはサードギヤ位置に切換えられる際にスロット
ル弁５が一時的にアイドリング開度に戻されるとアドバ
ンスポート５３には一時的にほぼ大気圧が作用する。

このとき開閉弁装置６０の負圧室６９内は負圧となって
いるので負圧伝達遅延弁５８の逆止弁６６が一時的に開
弁し、その結果エアホーン４内の空気がアドバンスポー
ト５３から第１絞り６４並びに第２絞り６５を介して負
圧室６９内に徐々に流入する。

従って、変速ギヤの切換え動作の間は負圧室６９内の負
圧が一時的に小さくなるが変速ギヤの切換え動作時にお
いてスロットル弁５がアイドリング位置に位置する期間
は短かく、斯くして変速ギヤの切換え動作時における負
圧室６９内の負圧低下量はわずかである。

従って変速ギヤがローギヤ位置からセカンドギヤ位置或
いはサードギヤ位置に順次切換えられて加速運転が行な
われている間には開閉弁装置６０の負圧室６９内の負圧
が徐々に大きくなる。

次いで、負圧室６９内の負圧が所定負圧よりも大きくな
るとダイヤフラム６７は圧縮ばね７０に抗して上昇し、
弁体７４が弁ポート７３を閉鎖する。

次いで変速ギヤ位置を例えばサードギヤ位置からトップ
ギヤ位置に切換えるためにスロットル弁５が一時的に閉
弁せしめられると吸気マニホルド２内には一時的に大き
な負圧が発生する。

その結果、逆止弁７９が開弁してエアブリード制御弁装
置１３の負圧室１６並びに第２ＥＧＲ制御弁装置２４の
負圧室４３内には吸気マニホルド２内の最大負圧が加わ
る。

次いでスロットル弁５が再び開弁されて定常走行が行な
われると吸気マニホルド２内の負圧は小さくなるがこの
とき逆止弁７９は閉弁せしめられるためにエアブリード
制御弁装置１３の負圧室１６並びに第２ＥＧＲ制御弁装
置２４の負圧室４３内は上述の最大負圧に維持されるこ
とになる。

従って定常走行が開始されるとエアブリード制御弁装置
１３の弁体１９が弁ポート２０を開口するために機関シ
リンダ内に供給される混合気は薄くなり、また第２ＥＧ
Ｒ制御弁装置２４の弁体４５が弁ポート３５を閉鎖する
ために供給ＥＧＲガス量は低下することになる。

なお、薄い混合気が機関シリンダ内に供給されていると
きにＥＧＲガスの供給量を増大せしめると燃焼が悪化す
る。

従ってＥＧＲガスの供給量が減少せしめられているとき
のみにエアブリード量が増量されるようにエアブリード
制御弁装置１３並びに第２ＥＧＲ制御弁装置２４のばね
力並びにダイヤプラム面積が設定されている。

以上述べたように本考案によれば低負荷或いは中負荷運
転時には機関シリンダ内に薄い混合気が供給されると共
にＥＧＲガスの供給量が減少せしめられる。

従って良好な燃焼を確保しつつ燃料消費率を向上するこ
とができる。

更に、機関加速時には機関シリンダ内に濃い混合気が供
給されると共にＥＧＲガスの供給量が増量せしめられる
のでＮＯｘの排出量を低減しつつ加速に必要な十分な出
力を得ることができる。

更に、変速ギヤがトップ位置において定常的な運転を行
なっている、いわゆる定常運転状態には機関シリンダ内
に供給される混合気を薄くすることができると共にＥＧ
Ｒガスの供給量を減少させることができるので全体的な
燃料消費率を大巾に向上することができる。

【図面の簡単な説明】 図は本考案に係る再循環排気ガス並びに空燃比制御装置
の全体図である。 ３・・・・・・気化器、５・・・・・・スロットル弁、
８・・・・・・メイン燃料通路、１３・・・・・・エア
ブリード制御弁装置、２３・・・・・・第１ＥＧＲ制御
弁装置、２４・・・・・・第２ＥＧＲ制御弁装置、３１
，３２・・・・・・ＥＧＲガス導管、５３・・・・・・
アドバンスポート、５４・・・・・・ＥＧＲポート、５
８・・・・・・負圧伝達遅延弁、７１・・・・・・開閉
弁装置、７９・・・・・・逆止弁。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 気化器の燃料噴射ノズルに通ずる燃料通路内にエアブリ
   ード通路を連結すると共に該エアブリード通路内に負圧
   ダイヤプラム式エアブリー制御弁装置を設け、機関吸気
   通路と排気通路とを連結するＥＧＲガス通路内に吸入空
   気量に比例してＥＧＲガス供給量を制御する負圧応動型
   第１ＥＧＲ制御弁装置を設けると共に上記ＥＧＲ通路内
   に該第１ＥＧＲ制御弁装置と直列に負圧ダイヤプラム式
   第２ＥＧＲ制御弁装置を設け、更にスロットル弁がアイ
   ドリング装置にあるときにスロットル弁上流の吸気通路
   内に開口しスロットル弁が開弁するとスロットル弁下流
   の吸気通路内に開口するアドバンスポートを具備し、両
   負圧ダイヤプラム室に加わる負圧が大きくなるにつれて
   エアブリード流通断面を増大させると共にＥＧＲガス流
   通断面を減少させるようにした再循環排気ガス並びに空
   燃比制御装置において、常時スロットル弁後流の吸気通
   路内に開口する負圧ポートを並列配置の負圧ダイヤプラ
   ム式開閉弁装置並びに逆止弁を介して上記エアブリード
   制御弁装置の負圧ダイヤプラム室並びに上記第２ＥＧＲ
   制御弁装置の負圧ダイヤプラム室に連結し、該負圧ダイ
   ヤプラム式開閉弁装置の負圧ダイヤフラム室を上記アド
   バンスポートに連結して該負圧ダイヤプラム室内の負圧
   が所定負圧よりも大きくなったときに該開閉弁装置の開
   閉弁を閉弁し、更に上記逆止弁が吸気通路内に向けての
   み流通可能である再循環排気ガス並びに空燃比制御装置
   。