JPS6124541B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、内燃エンジンに付設される排気ガ
ス浄化装置に関し、特にEGR装置と呼ばれる排
ガス還流方式の浄化装置に関するものである。

EGR装置の一般的な方式は、排気ガス通路と
吸気通路との間を連通する排気ガス還流路を設け
ると共に、負圧モータにより開閉駆動される流量
制御弁をその還流路に介装し、これにより、排気
ガスの一部分を吸気通路中に還流させるようにし
たものである。

しかして、本発明は、従来技術に属する浄化装
置の構造の改良に関するものであつて、初めに改
良前における対象浄化装置の概要につき、第１図
によつて説明する。

気化器１とシリンダヘツド２との間に連成され
て吸気マニホルド３の浄化装置取付壁４には、マ
ニホルド吸気通路５の排気ガス流入口５ａが開口
すると共に、マニホルド・ヒートライザ６内を貫
通して一体成形された還流管７の下流端７ａが開
口し、かつ、マニホルド吸気通路５は、吸気ポー
ト８を経て燃焼室９に連通すると共に、還流管７
の上流端は、ヘツド２に一体成形されて、排気ポ
ート１０から分岐した排気ガス流出路１１の下端
に接合されている。

一方、取付壁４に締着された浄化装置のボデー
１２内には、排気ガスの還流路が穿開されてい
て、同還流路は、還流管７の上流端７ａに連成さ
れた流入路１３と、オリフイス１４の下流側にあ
つて上部弁室をなす絞り室１５と、弁路１６と、
排気ガス流入口５ａに連成された下部弁室１７で
形成されている。

しかして、同弁路１６には、針弁よりなる流量
制御弁１８が進退して弁路１６を開閉成するが、
この制御弁１８は、その上端が負圧モータ１９の
ダイヤフラム２０に固着されていて、負圧室２１
の負圧によつて弁路１６を開成し、更に、同負圧
室２１には、負圧付加通路２２を介して、気化器
１の絞り弁２３付近の吸気負圧が付加されてい
る。

次にエンジンルーム内の適所には、防振取付け
により負圧調整器２４が配設されていて、この負
圧調整器２４内には、ダイヤフラム２５を隔て、
その上部と下部に、基準圧室２６と受圧室２７の
両室が形成されている。

しかして、この基準圧室２６は、フイルタ２８
を介し、大気圧付近の基準空気としての大気に開
口し、また、その上壁中心に縦設された通管２９
の下端開口は、ダイヤフラム２５の上面に展着さ
れた弁板３０に当接し、かつ、その上端は、供給
管３１に接合されて、負圧室２１に連通してい
る。

一方、受圧室２７に開口する圧力付加通路３２
の他端は、絞り室１５に開口し、これにより、受
圧室２７には、オリフイス１４によつて絞られた
絞り圧が付加されている。

そのほか、吸気マニホルド３のヒートライザ６
の底壁の一箇所には、サーモバルブよりなる大気
開放弁３３が装着されていて、この開放弁３３
は、通管３４を経て供給管３１に連通しており、
しかして、この開放弁３３の作動は、冷却水温が
所定温度以下の低温時には、通管３４を大気開放
し、かつ所定温度以上の高温時には通管３４を閉
塞する作用を行つている。

ここで、上述のように構成された改良前におけ
る浄化装置の作動について述べる。

先ず、負圧調整器２４は、制御弁１８の制御作
動に対してフイードバツク作用を行うものであつ
て、すなわち、絞り圧が上昇して大気圧以上にな
ると、弁板３０を押上げて通管２９を閉口させる
ので、負圧室２１には吸気負圧がかかつて制御弁
１８が開き、これにより、絞り圧を低下させる方
向に作用する。

これと反対に、絞り圧が下降して大気圧以下に
なると、弁板３０を引下げて通管２９を開口させ
るので負圧室２１に大気が供給されて制御弁１８
が閉じ、これにより、絞り圧を上昇させる方向に
作用し、このような両作用の繰返しにより、制御
弁１８の開度は、絞り圧を基準圧力すなわち大気
付近に保つ開度にセツトされる。

なお、正確に言えば、上記保持圧力値は、基準
圧力と、基準圧室２６の内装ばねの弾圧力との和
であり、このことから、該内装ばねの弾力特性値
を選定することにより、保持圧力値を所望の値に
設定し得るものである。

次に、上記セツト開度における排気ガス流量、
すなわちマニホルド吸気通路５への還流量の特性
について説明する。

今、第２図の機能図に示すように、 排気ガス流入路１３の圧力、すなわち排気ガス
圧力 …Pe 絞り室１５の絞り圧 …Pc 下部弁室１７の圧力、すなわちマニホルド負圧
…pm 基準圧室２６の圧力 …ps 受圧室２７の圧力 …pf₁ 大気圧 pa 絞り（オリフイス１４）の有効径寸 …ｄ エンジンの吸入空気量 …Qi 排気ガスの還流量（弁１８の開通量） …Qg 排気ガスの還流率（Qg／Qi） …α とする。

先ず、絞りの理論流量によれば、 であつて、常数を外に出してKnと置けば、 Qg＝K₁√− となる。

しかして、上述したように、Pc＝Pf≒Pa＝０
に保たれることから、 Qg＝K₁√ であつて、更に、内燃エンジンの特性から、排気
ガス圧力値Peは、吸入空気量Qiの２乗に比例す
るので、 Qi＝K₂√∴α＝Ｑｇ／Ｑｉ＝Ｋ_１／Ｋ_２ となる。

すなわち、この浄化装置における還流特性は、
第３図および第４図に示すように、その還流率は
一定で、その還流量は比例的に増減することが解
り、なおその作動間における還流路上の圧力勾配
は、第５図に示す分布特性を示す。

このように、上述した改良前の装置の還流率
は、エンジンの運転要素の中の吸入空気量で決ま
る恒率であり、すなわち、他の運転要素、例えば
吸気系各部の負圧や排気ガス圧力などが変動して
も、その還流率は変らない。

ところで、排気ガスを混合気中に還流させる目
的は混合気の燃焼作動温度を抑止することにより
NOxの発生量を低減させようとするものであ
り、この目的を有効に達成させるためには、浄化
装置の還流特性が、エンジンの運転状態の如何で
変動するNOx生成率に見合つた還流率を示す特
性であることが必要である。

ここで、エンジンの低負荷運転状態、すなわち
第６図の出力線図に表記された作動域Ａの状態で
は、シリンダの排気工程における排気作用力が弱
まることから、燃焼室内に残留する排ガス量が増
大し、これにより、内部EGR現象が発生して
NOxの発生量が自動的に減少する特性を持つて
いるが、この場合において、改良前の装置作動で
は、吸入空気量に比例した定率の還流が行われ
て、混合気中の既燃成分が過大となり、その結
果、先火等の不具合が生じ易くなる欠点がある。

本発明は、上記欠点を解消するためになされた
ものであつて、すなわち、本発明の目的は、装置
スペースを増大させることなく、エンジンの負荷
状態に対応して、有効な還流作動が得られる排気
ガス浄化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。

実施例の浄化装置では、第７図に示すように、
そのボデー３５内に、還流路と還流側路の２つの
下記並行通路が形成されている。

(a) 還流路 この還流路は、改良前の還流路（第１図）と同
態様の排ガス流路であつて、すなわち、流入路１
３と第１の絞りであるオリフイス１４と、絞り室
１５と、弁路１６と、下部弁室１７とで形成され
ている。

(b) 還流側路 この側路は、制御弁１８をバイパスする通路で
あつて、すなわち、絞り室１５と下部弁室１７と
の間を連通していて、具体的には第２の絞りであ
る上流側オリフイス３６および下流側オリフイス
３７と、両オリフイス３６，３７間に形成された
圧力室３８とで形成され、かつ、上流側の絞り通
路３９には、針弁よりなる調整弁４０が対接して
いる。なお、絞り通路３９が十分に細経であれ
ば、オリフイス３６は設けなくとも良い。

そのほか、ボデー３５の図面右側部には、分流
調整器４１が一体状に取付けられていて、この調
整器４１は、ダイヤフラム４２で隔てられた負圧
室４３と、同ダイヤフラム４２に駆動されて、絞
り通路３９を開閉作動する調整弁４０とで形成さ
れると共に、その負圧室４３は、通孔４４を経て
下部弁室１７に連通している。

なお、ボデー３５の上部には、改良前と同様
に、負圧モータ１９が取付けられていて、負圧付
加通路２２を介して吸気負圧が供給されている。

次に、負圧調整器４５は、調整弁４６が取付け
られたダイヤフラム４７と、その上、下側の基準
圧室４８および受圧室４９とで形成されていて、
その受圧室４９は、圧力付加通路５０を経て絞り
通路３９に連通しており、また、基準圧室４８
は、フイルタ５１を介して大気中に開口すると共
に、負圧室２１に連通する基準空気供給管３１の
開口には、弁４６が対接して同開口を開閉作動し
ている。

なお、供給管３１から分岐した通管３４は、大
気開放弁３３（第１図）に連通している。

次に、以上のように構成された実施例装置の作
動について述べるが、以下の説明では、既述した
呼称符号のほか、第８図の機能図に示すように、
圧力室３８の圧力をPd、受圧室４９の圧力をPf₂
と呼ぶ。

先ず、上述構造では、還流路量Qgが変動すれ
ば圧力室の圧力Pdが変化することから、負圧調
整器４５はフイードバツク作用を行ない、これに
より、圧力室の圧力Pdは、ほぼ大気圧に保たれ
る。

ここで、分流調整器４１の作動を述べると、マ
ニホルド負圧Pmが低い高負荷域（第６図、符号
Ｂ）では、調整弁４０はほぼ全閉し、Pmが高い
低負荷域Ａでは、同弁４０は全開するように組付
けられていて、その結果、通常の負荷域では、絞
り通路３８の流速は、弁路１６の流速とほぼ等し
くなり、また、高負荷域Ｂ（低負荷域Ａ）では、
絞り通路３９の流速は、弁路１６の流速に関係な
く、遅まり（早まり）ことになる。

しかして、流量制御弁１８の作動開度は、圧力
室の圧力Pdをほぼ大気圧（Pf₂）に保つ開度に制
御されるので、流速低下によりPdが上昇する高
負荷域Ｂでは、制御弁１８が開いて還流量を増大
させ、また、流速上昇によりPdが低下する低負
荷域Ａでは、制御弁１８が閉じて還流を停止さ
せ、更に、通常の負荷域では、改良前と同様に、
一定率によつて還流作動が行われる。

なお、実施例の構成において、基準圧室４８を
エヤクリーナ付近に連通しても良く、また、分流
調整弁４０の駆動源には、上記マニホルド負圧の
ほか、エンジン負荷に対応して比例的に作用する
他の運転要素の信号入力を用いることができる。

そのほか、上記実施例の構成では、側路関係部
材をコンパクトにボデー内にまとめたので、装置
の大型化が避けられており、若し、同等作用の部
材を外付きで構成した場合には、50％以上のスペ
ース増となる。

以上のように、本発明に係る排気ガス浄化装置
によれば、還流路の側路に介装された調整弁を、
適当な運転要素の信号入力で開閉させると共に、
側路に形成された圧力室の圧力を負圧調整器の受
圧室に付加させるように形成したので、エンジン
の負荷に対応した適量の排気ガス還流作動が得ら
れ、これにより、有効にNOxを低減させるほ
か、エンジンの円滑な運転が維持され、このよう
に、浄化装置の実用性を高める効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、改良前の浄化装置の概要図、第２図
は、第１図の要部機能図、第３図ないし第５図
は、同浄化装置の特性グラフの図であつて、
夫々、還流率、還流量、および圧力分布の各特性
のグラフの図、第６図は、エンジンの運転領域の
グラフの図、第７図は、本発明の一実施例を示す
排気ガス浄化装置の概要図、第８図は、第７図の
機能図である。 ５……マニホルド吸気通路、１０……排気ガス
通路としての排気ポート、１３，１７……還流路
としての流入路と下部弁室、１８……流量制御
弁、１９……負圧モータ、２２……負圧付加通
路、３６……絞りとしてのオリフイス、３８……
圧力室、４１……分流調整器、４５……負圧調整
器、４８……基準圧室、４９……受圧室、５０圧
力付加通路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ エンジンの排気ガス通路と吸気通路との間を
   連通する排気ガス還流路を配設すると共に、該還
   流路に第１の絞りを設け、負圧モータにより開閉
   駆動される流量制御弁を上記第１の絞りより下流
   側の該還流路に設け、これにより、排気ガスの一
   部分を吸気通路中に還流させるようにした排気ガ
   ス浄化装置において、エンジンの適宣箇所の負圧
   気を、上記負圧モータに供給する負圧付加通路
   と、大気圧付近の空気（以下、基準空気と言う）
   が供給される基準圧室および受圧室の両室を有
   し、かつ両室の差圧に応動して基準空気を上記負
   圧モータに供給作動する負圧調整器と、上記制御
   弁をバイパスすべく上記第１の絞り下流側の上記
   還流路に並列に形成した還流側路に直列に介装さ
   れた第２の絞りおよび調整弁と、エンジンの負荷
   に対応して変動する運転要素の信号入力に比例的
   に作用し、上記調整弁を開閉作動する分流調整器
   と、上記第２の絞りと上記調整弁間の還流側路の
   圧力を、上記受圧室に付加する圧力付加通路とを
   備えたことを特徴とする排気ガス浄化装置。