JPS623309B2 - - Google Patents
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- JPS623309B2 JPS623309B2 JP52008102A JP810277A JPS623309B2 JP S623309 B2 JPS623309 B2 JP S623309B2 JP 52008102 A JP52008102 A JP 52008102A JP 810277 A JP810277 A JP 810277A JP S623309 B2 JPS623309 B2 JP S623309B2
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- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 12
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
Classifications
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
- F02M26/52—Systems for actuating EGR valves
- F02M26/55—Systems for actuating EGR valves using vacuum actuators
- F02M26/56—Systems for actuating EGR valves using vacuum actuators having pressure modulation valves
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
Description
本発明はNOxの低減に効果を発揮する排気ガス
再循環装置に関する。 従来の排気ガス再循環装置は、内燃機関の排気
管より排気ガスを分流し、気化器絞り部の下流で
且つスロツトルバルブの上流部に固定絞りを介し
て、背圧の関数となる量の排気ガスを再循環する
プレートEGRと称せられるタイプと、排気管よ
り分流した排気ガスを、吸気マニホールドに絞り
を介して供給するマニホールドEGRと呼ばれる
タイプがある。 このように、排気系から吸気系へ排気ガスを再
循環するいわる外部EGRは、排気ガス中のNOx
を低減する上で非常に大きな効果があるが、この
外部EGRとは別に、内燃機関のシリンダ中に完
全に掃気されずに残る残留ガスもNOxの低減に対
しては外部EGRと同じ効果があり、これ故排気
ガス中のNOxを効果的に低減するには、外部
EGRと残留ガス（内部EGRと呼ぶ）とを同時に
考えてそれらを制御する必要がある。 この際排気ガス中のNOxを効率よく低減するに
は、吸入空気量に対する全EGR（外部EGR＋内
部EGR）の率を第１図の如く一定にするのが理
想である。そして内部EGR率は高負荷で低く低
負荷で高くなるため、外部EGRの排気ガス再循
環率（以下外部EGR率という。）を第２図に示す
ように高負荷で高く、低負荷で低くというように
負荷で制御する必要がある。 従来のプレートEGRの場合は、再循環量を吸
入空気量に対し一定比率にすることができるが前
記の如く負荷でEGR率を制御するというのは不
可能である。さらにこのプレートEGRの場合は
スロツトルバルブへの異物の付着、低温時のアイ
シング、キヤブへの熱的影響等の不具合を発生す
る可能性もある。 またマニホールドEGRの場合は、吸気マニホ
ールドに直接再循環するのでプレートEGRの様
な不具合が起きる可能性が少ないかわりに、現状
のマニホールドEGRの様に、吸気負圧、ベンチ
ユリー負圧を用いて排気ガスの再循環量を制御す
るものでは、再循環量が背圧と吸気負圧との差と
絞りの面積とで決まるために、特に吸気負圧の影
響によつて、吸入空気量に対する再循環量の割合
が軽負荷で高く、高負荷で低くなる。すなわち排
気ガスの再循環量は理想制御とは逆になつてしま
い、軽負荷時にはサージングや失火が発生するこ
とがあるし、また高負荷時にはNOxの低減効果が
低下する。 このマニホールドEGRの改良型として、第３
図に示すような装置が最近使用されている。これ
は外部EGRによる再循環量を吸入空気量に対し
一定比率にしようとするものであるが、この方式
も前記プレートEGRと同様負荷でEGR率を制御
することは不可能である。 この装置の作動を第３図を用いて簡単に説明す
ると、スロツトル弁４の開度で決定され内燃機関
１に吸入される空気は気化器５で燃料と混合して
内燃機関１で燃焼されて排気管２より排気ガスと
して大気中に放出される。この際排気管２には排
気ガス量（近似的には吸入空気量）に関係した排
気圧力ＰEXが生じている。２２は通路面積Ａの絞
りであり、この絞り２２と弁座２３とで小さな圧
力室２４を形成している。この圧力室２４の圧力
をモジユレータ７に圧力管３２で導びいている。
また８は制御弁であり、弁８３を弁座２３側にス
プリング８４で押圧している。 このような状態で圧力室２４に排気圧力ＰEXが
くるとこの圧力は圧力管３２を通りモジユレータ
７に導びかれる。この時モジユレータ７のダイヤ
フラム７１はスプリング７２により下側に押され
ているが、この排気圧力ＰEXによりダイヤフラム
７１はスプリング７２を押して上側に動き、これ
故ダイヤフラム７１に設けられた弁体７３は圧力
管３１の分岐管３１ａと当接する為大気導入口７
７および分岐管３１ａを介して圧力管３１に流入
する大気は少なくなり、制御弁８には圧力管３１
を介して吸気管３の吸気負圧が大気に希釈される
ことなく導びかれる。この為ダイヤフラム８２は
この負圧によりスプリング８４に打ち勝つて上側
に動くため弁体８３は弁座２３から離れて通路を
開く。これ故圧力室２４の圧力は小さくなり、モ
ジユレータ７のダイヤフラム７１は逆にスプリン
７２に押されて下側に動く。そして大気導入口７
７より大気が分岐管３１ａより圧力管３１内に入
るので制御弁８への負圧は小さくなる。この為制
御弁の弁体８３は閉じ側に動き、圧力室２４内の
圧力を高くする。このようにして圧力室２４内は
ある圧力Po（この場合一定）に保たれる。（この
圧力Poの値は大気圧に近い値に設定されてお
り、実際にはスプリング７２の設定荷重で決めら
れる。）このようにすれば、ＱEGR＝CA√―
Po≒CA√（ただし、ＱEGR：再循環量、
Ｃ：流量係数）となり、再循環量を吸入空気量に
比例させることが可能となる。 しかしこの方式も再循環量を吸入空気量に対し
一定比率にすることはできるが、前述の如く負荷
でEGR率を制御するというのは不可能である。 本発明は上記の問題に鑑みてなされたもので、
前述したマニホールドEGRの改良型装置におい
て、吸気管より絞りを介してモジユレータに導び
かれる負圧を負荷に比例した値とするとともに、
さらにモジユレータにおけるスプリングが設置さ
れた室を大気に開放する大気導入口に絞りを設け
てその室の圧力を負荷に比例した値と関係した
値、すなわち負荷制御された値とすることによ
り、外部EGR率が低負荷時に低く高負荷時に高
くなるというように第２図に示すような理想制御
を行うことを目的とする。 以下本発明を第４図に示す実施例について説明
すると、内燃機関１は排気管２と吸気管３とを備
えている。そして吸気管３の上流にはスロツトル
弁４が設けられており、さらにこれより上流には
エアクリーナ６からの空気とガソリンとを混合す
る気化器５が設けられている。 排気ガス再循環装置２０は、再循環通路を形成
する再循環パイプ２１および制御弁８を有するも
ので、再循環パイプ２１の一端が排気管２に接続
され、他端がスロツトル弁４の下流で吸気管３に
接続されている。また再循環パイプ２１には制御
弁８と排気管２との間に絞り２２、弁座２３があ
り、この絞り２２と弁座２３とで圧力室２４が形
成されている。制御弁８は再循環パイプ２１の途
中に設置され、弁体８３と弁座２３とで可変絞り
を形成している。 この制御弁８は、ハウジング８６及びその内部
に設けたダイヤフラム８２とで２つのダイヤフラ
ム室８５，８７が形成されている。ハウジング８
６とダイヤフラム８２の上方の面とで形成される
第１のダイヤフラム室８５には、第１の圧力管３
１を介してモジユレータ７にて制御された圧力信
号が導びかれる。ハウジング８６とダイヤフラム
８２の下方の面とで形成される第２のダイヤフラ
ム室８７には、大気導入口８８より大気が導びか
れている。弁体８３はシヤフト８１によりダイヤ
フラム８２と連結されている。また第１のダイヤ
フラム室８５内にはスプリング８４が設けられて
おり、このスプリング８４は弁体８３を弁座２３
側に押圧するよう作用している。 モジユレータ７は、ハウジング７６とダイヤフ
ラム７１とで２つのダイヤフラム室７４，７５が
形成されている。ハウジング７６とダイヤフラム
７１の下方の面とで形成される第３のダイヤフラ
ム室７４には、第２の圧力管３２を介して圧力室
２４内の圧力が導びかれる。またハウジング７６
とダイヤフラム７１の上方の面とで形成される第
４のダイヤフラム室７５内にはスプリン７２があ
り、このスプリング７２はダイヤフラム７１を下
側に押している。この第４のダイヤフラム室７５
内には大気導入口７７を介して大気が導びかれ
る。またこの大気導入口７７には絞り７８が設け
られている。さらに第４のダイヤフラム室７５内
には第１の圧力管３１より分岐された分岐管３１
ａが開口しており、この分岐管３１ａを介して第
４のダイヤフラム室７５内の圧力が第１の圧力管
３１中にブリードされ、制御弁８への圧力信号の
値を制御する。また第１の圧力管３１中には絞り
３３が設けられている。７３はダイヤフラム７１
に設けた弁体で、分岐管３１ａの開口部を開閉す
る。 負圧制御弁９は、ハウジング９８とダイヤフラ
ム９１とで２つのダイヤフラム室９２，９４が形
成されている。ハウジング９８とダイヤフラム９
１の下方の面とで形成される第５のダイヤフラム
室９２には、第１の圧力管３１を介して吸気管負
圧が導びかれる。また第５のダイヤフラム室９２
内にはスプリング９３があり、このスプリング９
３によりダイヤフラム９１は上側に押されてい
る。９５は弁体で、シヤフト９６によりダイヤフ
ラム９１と連結されている。またハウジング９８
とダイヤフラム９１の上方の面とで形成される第
６のダイヤフラム室９４には大気導入口９７より
大気が導びかれている。さらに第１の圧力管３１
より分岐された分岐管３１ｂは第６のダイヤフラ
ム室９４内に開口しており、分岐管３１ｂの通路
面積は弁体９５により制御される。そして、弁体
９５により決定される量の大気ブリードを行うこ
とにより、第１の圧力管３１を介してモジユレー
タ７および制御弁８に導びかれる圧力信号の負圧
の値を第５図に示すように制御する。３４は第１
の圧力管３１内に設けられた絞りである。 上記構成に於いて、スロツトル弁４の開度によ
つて決定され内燃機関１に吸入される空気は気化
器５で燃料と混合して内燃機関１に供給され、内
燃機関１で燃焼し排気管２より排気ガスとして大
気中に放出される。 ここでモジユレータ７の第４のダイヤフラム室
７５の圧力変化を無視して作動を説明すると、制
御弁８のダイヤフラム８２はスプリング８４によ
り下側に押されているので、シヤフト８１により
ダイヤフラム８２と連結されている弁体８３は弁
座２３と当接して再循環通路を閉じている。これ
故圧力室２４は、排気ガス量に関係した（排気ガ
ス量は吸入空気量と比例していので吸入空気量に
関係した）排気圧力ＰEXと同圧になる。この排気
圧力ＰEXは第２の圧力管３２を介してモジユレー
タ７の第３のダイヤフラム室７４に導びかれる。
この排気圧力ＰEXはモジユレータ７のスプリング
７２の力よりも大きいため、ダイヤフラム７１は
上方に動いて分岐管３１ａの開口部の面積を小さ
くなす。すると、分岐管３１ａを介して第１の圧
力管３１内へブリードされる大気の量は少なくな
るので、第１の圧力管３１を介して制御弁８の第
１のダイヤフラム室８５に導びかれる圧力信号の
値は負圧制御弁９により制御された値に近い値と
なつてゆく。 そして制御弁８のダイヤフラム８２はこの圧力
信号によりスプリング８４に抗して上側に動き、
シヤフト８１でダイヤフラム８２と連結されてい
る弁体８３を上側に動かすので弁座２３の開口面
積は増す。これ故圧力室２４内の排気ガスは再循
環パイプ２１を通り吸気管３内に再循環される。
この際、再循環排気ガス量のほうが絞り２２を通
り圧力室２４内に供給される排気ガス量より多く
なるので、圧力室２４内の圧力は排気圧力ＰEXよ
り小さくなる。 そして、圧力室２４の圧力が、モジユレータ７
におけるスプリング７２の力よりも小さくなる
と、ダイヤフラム７１は下側に押されるので、分
岐管３１ａを介して第１の圧力管３１にブリード
される大気の量は多くなる。これ故第１の圧力管
３１を介し制御弁８の第１のダイヤフラム室８５
に導びかれる圧力信号の負圧の値は小さくなり、
弁体８３は弁座２３の開口面積を小さくしてゆ
く、この為絞り２２を通り圧力室２４内に入る排
気ガス量のほうが弁座２３の開口部を通つて吸気
管３に再循環される排気ガス量より多くなるの
で、圧力室２４の圧力値はその直前の値より大き
くなる。このようにして圧力室２４内の圧力はス
プリング７２によつて決められる値に制御され
る。 この第４のダイヤフラム室７５の圧力が一定で
あれば、圧力室２４の圧力も一定となつて再循環
排気ガス量が吸入空気量に比例することは公知で
あるが、本発明では負圧制御弁９によつてモジユ
レータ７の第４のダイヤフラム室７５に導びかれ
る圧力信号の負圧を負荷に関係したものとし、か
つ絞り７８によりその室７５に負荷に関係した値
の負圧を残留させることにより、圧力室２４の圧
力を負荷に応じて変化させて再循環排気ガス量を
負荷制御するようにしている。 その具体的な作動を説明すると、負圧制御弁９
の第５のダイヤフラム室９２に第１の圧力管３１
を介して吸気管負圧が導びかれる。これ故ダイヤ
フラム９１はスプリング９３に抗して下側に動く
為、ダイヤフラム９１とはシヤフト９６を介して
連結されている弁体９５も下側に動き、これによ
り分岐管３１ｂの開口面積は吸気管負圧の大きさ
に応じて制御される。そしてこの開口面積は、吸
気管負圧が大きいときには大きく、その負圧が小
さい時には小さい。第１の圧力管３１内にブリー
ドされる大気量はその開口面積で決定されるた
め、負圧制御弁９によつて第５図示すような圧力
信号が得られ、この圧力信号が絞り３３を介して
モジユレータ７および制御弁８に導びかれる。 この際負圧制御弁９で制御された圧力信号の負
圧は、吸気管負圧が大きいつまり軽負荷の時には
小さく、吸気管負圧が小さいつまり高負荷の時に
は大きくなり、負荷に比例したものとなる。 そして、モジユレータ７の第４のダイヤフラム
室７５にはこの圧力信号（負圧）が導かれ、しか
もモジユレータ７の大気導入口７７には絞り７８
を設けている為第４のダイヤフラム室７５に流入
する大気は少量であり、従つて第４のダイヤフラ
ム室７５内には負圧が残留し、かつその負圧は圧
力信号の負圧と比例した値すなわち負荷に比例し
た値となる。 この際の具体的な挙動を数式にて説明すると、
再循環ガス量はＱEGR＝CA√EX―△…(1)
（Ｃ：流量係数、Ａ：絞り２２の面積、ＰEX：排
気圧力、△Ｐ：圧力室２４内の圧力）の式で表わ
される。また圧力△Ｐはスプリング７２のセツト
荷重Ｗとダイヤフラム７１の受圧面積Ａ１と第４
のダイヤフラム室７５の圧力Peとで決まり、具
体的にはA1×△Ｐ＝Ｗ＋A1×Peの式で表わさ
れ、この式から、△Ｐ＝Ｗ／Ａ１＋Peとなる。 従つて、式(1)は
再循環装置に関する。 従来の排気ガス再循環装置は、内燃機関の排気
管より排気ガスを分流し、気化器絞り部の下流で
且つスロツトルバルブの上流部に固定絞りを介し
て、背圧の関数となる量の排気ガスを再循環する
プレートEGRと称せられるタイプと、排気管よ
り分流した排気ガスを、吸気マニホールドに絞り
を介して供給するマニホールドEGRと呼ばれる
タイプがある。 このように、排気系から吸気系へ排気ガスを再
循環するいわる外部EGRは、排気ガス中のNOx
を低減する上で非常に大きな効果があるが、この
外部EGRとは別に、内燃機関のシリンダ中に完
全に掃気されずに残る残留ガスもNOxの低減に対
しては外部EGRと同じ効果があり、これ故排気
ガス中のNOxを効果的に低減するには、外部
EGRと残留ガス（内部EGRと呼ぶ）とを同時に
考えてそれらを制御する必要がある。 この際排気ガス中のNOxを効率よく低減するに
は、吸入空気量に対する全EGR（外部EGR＋内
部EGR）の率を第１図の如く一定にするのが理
想である。そして内部EGR率は高負荷で低く低
負荷で高くなるため、外部EGRの排気ガス再循
環率（以下外部EGR率という。）を第２図に示す
ように高負荷で高く、低負荷で低くというように
負荷で制御する必要がある。 従来のプレートEGRの場合は、再循環量を吸
入空気量に対し一定比率にすることができるが前
記の如く負荷でEGR率を制御するというのは不
可能である。さらにこのプレートEGRの場合は
スロツトルバルブへの異物の付着、低温時のアイ
シング、キヤブへの熱的影響等の不具合を発生す
る可能性もある。 またマニホールドEGRの場合は、吸気マニホ
ールドに直接再循環するのでプレートEGRの様
な不具合が起きる可能性が少ないかわりに、現状
のマニホールドEGRの様に、吸気負圧、ベンチ
ユリー負圧を用いて排気ガスの再循環量を制御す
るものでは、再循環量が背圧と吸気負圧との差と
絞りの面積とで決まるために、特に吸気負圧の影
響によつて、吸入空気量に対する再循環量の割合
が軽負荷で高く、高負荷で低くなる。すなわち排
気ガスの再循環量は理想制御とは逆になつてしま
い、軽負荷時にはサージングや失火が発生するこ
とがあるし、また高負荷時にはNOxの低減効果が
低下する。 このマニホールドEGRの改良型として、第３
図に示すような装置が最近使用されている。これ
は外部EGRによる再循環量を吸入空気量に対し
一定比率にしようとするものであるが、この方式
も前記プレートEGRと同様負荷でEGR率を制御
することは不可能である。 この装置の作動を第３図を用いて簡単に説明す
ると、スロツトル弁４の開度で決定され内燃機関
１に吸入される空気は気化器５で燃料と混合して
内燃機関１で燃焼されて排気管２より排気ガスと
して大気中に放出される。この際排気管２には排
気ガス量（近似的には吸入空気量）に関係した排
気圧力ＰEXが生じている。２２は通路面積Ａの絞
りであり、この絞り２２と弁座２３とで小さな圧
力室２４を形成している。この圧力室２４の圧力
をモジユレータ７に圧力管３２で導びいている。
また８は制御弁であり、弁８３を弁座２３側にス
プリング８４で押圧している。 このような状態で圧力室２４に排気圧力ＰEXが
くるとこの圧力は圧力管３２を通りモジユレータ
７に導びかれる。この時モジユレータ７のダイヤ
フラム７１はスプリング７２により下側に押され
ているが、この排気圧力ＰEXによりダイヤフラム
７１はスプリング７２を押して上側に動き、これ
故ダイヤフラム７１に設けられた弁体７３は圧力
管３１の分岐管３１ａと当接する為大気導入口７
７および分岐管３１ａを介して圧力管３１に流入
する大気は少なくなり、制御弁８には圧力管３１
を介して吸気管３の吸気負圧が大気に希釈される
ことなく導びかれる。この為ダイヤフラム８２は
この負圧によりスプリング８４に打ち勝つて上側
に動くため弁体８３は弁座２３から離れて通路を
開く。これ故圧力室２４の圧力は小さくなり、モ
ジユレータ７のダイヤフラム７１は逆にスプリン
７２に押されて下側に動く。そして大気導入口７
７より大気が分岐管３１ａより圧力管３１内に入
るので制御弁８への負圧は小さくなる。この為制
御弁の弁体８３は閉じ側に動き、圧力室２４内の
圧力を高くする。このようにして圧力室２４内は
ある圧力Po（この場合一定）に保たれる。（この
圧力Poの値は大気圧に近い値に設定されてお
り、実際にはスプリング７２の設定荷重で決めら
れる。）このようにすれば、ＱEGR＝CA√―
Po≒CA√（ただし、ＱEGR：再循環量、
Ｃ：流量係数）となり、再循環量を吸入空気量に
比例させることが可能となる。 しかしこの方式も再循環量を吸入空気量に対し
一定比率にすることはできるが、前述の如く負荷
でEGR率を制御するというのは不可能である。 本発明は上記の問題に鑑みてなされたもので、
前述したマニホールドEGRの改良型装置におい
て、吸気管より絞りを介してモジユレータに導び
かれる負圧を負荷に比例した値とするとともに、
さらにモジユレータにおけるスプリングが設置さ
れた室を大気に開放する大気導入口に絞りを設け
てその室の圧力を負荷に比例した値と関係した
値、すなわち負荷制御された値とすることによ
り、外部EGR率が低負荷時に低く高負荷時に高
くなるというように第２図に示すような理想制御
を行うことを目的とする。 以下本発明を第４図に示す実施例について説明
すると、内燃機関１は排気管２と吸気管３とを備
えている。そして吸気管３の上流にはスロツトル
弁４が設けられており、さらにこれより上流には
エアクリーナ６からの空気とガソリンとを混合す
る気化器５が設けられている。 排気ガス再循環装置２０は、再循環通路を形成
する再循環パイプ２１および制御弁８を有するも
ので、再循環パイプ２１の一端が排気管２に接続
され、他端がスロツトル弁４の下流で吸気管３に
接続されている。また再循環パイプ２１には制御
弁８と排気管２との間に絞り２２、弁座２３があ
り、この絞り２２と弁座２３とで圧力室２４が形
成されている。制御弁８は再循環パイプ２１の途
中に設置され、弁体８３と弁座２３とで可変絞り
を形成している。 この制御弁８は、ハウジング８６及びその内部
に設けたダイヤフラム８２とで２つのダイヤフラ
ム室８５，８７が形成されている。ハウジング８
６とダイヤフラム８２の上方の面とで形成される
第１のダイヤフラム室８５には、第１の圧力管３
１を介してモジユレータ７にて制御された圧力信
号が導びかれる。ハウジング８６とダイヤフラム
８２の下方の面とで形成される第２のダイヤフラ
ム室８７には、大気導入口８８より大気が導びか
れている。弁体８３はシヤフト８１によりダイヤ
フラム８２と連結されている。また第１のダイヤ
フラム室８５内にはスプリング８４が設けられて
おり、このスプリング８４は弁体８３を弁座２３
側に押圧するよう作用している。 モジユレータ７は、ハウジング７６とダイヤフ
ラム７１とで２つのダイヤフラム室７４，７５が
形成されている。ハウジング７６とダイヤフラム
７１の下方の面とで形成される第３のダイヤフラ
ム室７４には、第２の圧力管３２を介して圧力室
２４内の圧力が導びかれる。またハウジング７６
とダイヤフラム７１の上方の面とで形成される第
４のダイヤフラム室７５内にはスプリン７２があ
り、このスプリング７２はダイヤフラム７１を下
側に押している。この第４のダイヤフラム室７５
内には大気導入口７７を介して大気が導びかれ
る。またこの大気導入口７７には絞り７８が設け
られている。さらに第４のダイヤフラム室７５内
には第１の圧力管３１より分岐された分岐管３１
ａが開口しており、この分岐管３１ａを介して第
４のダイヤフラム室７５内の圧力が第１の圧力管
３１中にブリードされ、制御弁８への圧力信号の
値を制御する。また第１の圧力管３１中には絞り
３３が設けられている。７３はダイヤフラム７１
に設けた弁体で、分岐管３１ａの開口部を開閉す
る。 負圧制御弁９は、ハウジング９８とダイヤフラ
ム９１とで２つのダイヤフラム室９２，９４が形
成されている。ハウジング９８とダイヤフラム９
１の下方の面とで形成される第５のダイヤフラム
室９２には、第１の圧力管３１を介して吸気管負
圧が導びかれる。また第５のダイヤフラム室９２
内にはスプリング９３があり、このスプリング９
３によりダイヤフラム９１は上側に押されてい
る。９５は弁体で、シヤフト９６によりダイヤフ
ラム９１と連結されている。またハウジング９８
とダイヤフラム９１の上方の面とで形成される第
６のダイヤフラム室９４には大気導入口９７より
大気が導びかれている。さらに第１の圧力管３１
より分岐された分岐管３１ｂは第６のダイヤフラ
ム室９４内に開口しており、分岐管３１ｂの通路
面積は弁体９５により制御される。そして、弁体
９５により決定される量の大気ブリードを行うこ
とにより、第１の圧力管３１を介してモジユレー
タ７および制御弁８に導びかれる圧力信号の負圧
の値を第５図に示すように制御する。３４は第１
の圧力管３１内に設けられた絞りである。 上記構成に於いて、スロツトル弁４の開度によ
つて決定され内燃機関１に吸入される空気は気化
器５で燃料と混合して内燃機関１に供給され、内
燃機関１で燃焼し排気管２より排気ガスとして大
気中に放出される。 ここでモジユレータ７の第４のダイヤフラム室
７５の圧力変化を無視して作動を説明すると、制
御弁８のダイヤフラム８２はスプリング８４によ
り下側に押されているので、シヤフト８１により
ダイヤフラム８２と連結されている弁体８３は弁
座２３と当接して再循環通路を閉じている。これ
故圧力室２４は、排気ガス量に関係した（排気ガ
ス量は吸入空気量と比例していので吸入空気量に
関係した）排気圧力ＰEXと同圧になる。この排気
圧力ＰEXは第２の圧力管３２を介してモジユレー
タ７の第３のダイヤフラム室７４に導びかれる。
この排気圧力ＰEXはモジユレータ７のスプリング
７２の力よりも大きいため、ダイヤフラム７１は
上方に動いて分岐管３１ａの開口部の面積を小さ
くなす。すると、分岐管３１ａを介して第１の圧
力管３１内へブリードされる大気の量は少なくな
るので、第１の圧力管３１を介して制御弁８の第
１のダイヤフラム室８５に導びかれる圧力信号の
値は負圧制御弁９により制御された値に近い値と
なつてゆく。 そして制御弁８のダイヤフラム８２はこの圧力
信号によりスプリング８４に抗して上側に動き、
シヤフト８１でダイヤフラム８２と連結されてい
る弁体８３を上側に動かすので弁座２３の開口面
積は増す。これ故圧力室２４内の排気ガスは再循
環パイプ２１を通り吸気管３内に再循環される。
この際、再循環排気ガス量のほうが絞り２２を通
り圧力室２４内に供給される排気ガス量より多く
なるので、圧力室２４内の圧力は排気圧力ＰEXよ
り小さくなる。 そして、圧力室２４の圧力が、モジユレータ７
におけるスプリング７２の力よりも小さくなる
と、ダイヤフラム７１は下側に押されるので、分
岐管３１ａを介して第１の圧力管３１にブリード
される大気の量は多くなる。これ故第１の圧力管
３１を介し制御弁８の第１のダイヤフラム室８５
に導びかれる圧力信号の負圧の値は小さくなり、
弁体８３は弁座２３の開口面積を小さくしてゆ
く、この為絞り２２を通り圧力室２４内に入る排
気ガス量のほうが弁座２３の開口部を通つて吸気
管３に再循環される排気ガス量より多くなるの
で、圧力室２４の圧力値はその直前の値より大き
くなる。このようにして圧力室２４内の圧力はス
プリング７２によつて決められる値に制御され
る。 この第４のダイヤフラム室７５の圧力が一定で
あれば、圧力室２４の圧力も一定となつて再循環
排気ガス量が吸入空気量に比例することは公知で
あるが、本発明では負圧制御弁９によつてモジユ
レータ７の第４のダイヤフラム室７５に導びかれ
る圧力信号の負圧を負荷に関係したものとし、か
つ絞り７８によりその室７５に負荷に関係した値
の負圧を残留させることにより、圧力室２４の圧
力を負荷に応じて変化させて再循環排気ガス量を
負荷制御するようにしている。 その具体的な作動を説明すると、負圧制御弁９
の第５のダイヤフラム室９２に第１の圧力管３１
を介して吸気管負圧が導びかれる。これ故ダイヤ
フラム９１はスプリング９３に抗して下側に動く
為、ダイヤフラム９１とはシヤフト９６を介して
連結されている弁体９５も下側に動き、これによ
り分岐管３１ｂの開口面積は吸気管負圧の大きさ
に応じて制御される。そしてこの開口面積は、吸
気管負圧が大きいときには大きく、その負圧が小
さい時には小さい。第１の圧力管３１内にブリー
ドされる大気量はその開口面積で決定されるた
め、負圧制御弁９によつて第５図示すような圧力
信号が得られ、この圧力信号が絞り３３を介して
モジユレータ７および制御弁８に導びかれる。 この際負圧制御弁９で制御された圧力信号の負
圧は、吸気管負圧が大きいつまり軽負荷の時には
小さく、吸気管負圧が小さいつまり高負荷の時に
は大きくなり、負荷に比例したものとなる。 そして、モジユレータ７の第４のダイヤフラム
室７５にはこの圧力信号（負圧）が導かれ、しか
もモジユレータ７の大気導入口７７には絞り７８
を設けている為第４のダイヤフラム室７５に流入
する大気は少量であり、従つて第４のダイヤフラ
ム室７５内には負圧が残留し、かつその負圧は圧
力信号の負圧と比例した値すなわち負荷に比例し
た値となる。 この際の具体的な挙動を数式にて説明すると、
再循環ガス量はＱEGR＝CA√EX―△…(1)
（Ｃ：流量係数、Ａ：絞り２２の面積、ＰEX：排
気圧力、△Ｐ：圧力室２４内の圧力）の式で表わ
される。また圧力△Ｐはスプリング７２のセツト
荷重Ｗとダイヤフラム７１の受圧面積Ａ１と第４
のダイヤフラム室７５の圧力Peとで決まり、具
体的にはA1×△Ｐ＝Ｗ＋A1×Peの式で表わさ
れ、この式から、△Ｐ＝Ｗ／Ａ１＋Peとなる。 従つて、式(1)は
【式】となる。
そして、従来装置においては圧力Peを常に大
気圧になしているため再循環ガス量が吸入空気量
に比例、つまり外部EGR率が一定となるが、本
発明装置ではその圧力Peを前述のように負荷に
比例した負圧に制御しているため、外部EGR率
を低負荷で低く高負荷で高く制御でき、第２図に
示すような外部EGRの理想制御ができる。 以上述べたように本発明は、内燃機関の吸入空
気量とほぼ比例関係となる排気圧力を利用して排
気ガス再循環量を吸入空気量に比例させる装置を
基本として、排気ガス再循環量をさらに負荷制御
（負荷の高い時にEGR率を高く、負荷の低い時に
EGR率を低く）している為、外部EGRと内部
EGRとを考えた場合の外部EGRを理想的に制御
でき、効果的なNOx低減が可能となる。 また、モジユレータのダイヤフラム室内の負圧
を負圧制御弁で制御された負圧に確実に比例させ
ることができ、精度の良い負荷制御が可能であ
る。
気圧になしているため再循環ガス量が吸入空気量
に比例、つまり外部EGR率が一定となるが、本
発明装置ではその圧力Peを前述のように負荷に
比例した負圧に制御しているため、外部EGR率
を低負荷で低く高負荷で高く制御でき、第２図に
示すような外部EGRの理想制御ができる。 以上述べたように本発明は、内燃機関の吸入空
気量とほぼ比例関係となる排気圧力を利用して排
気ガス再循環量を吸入空気量に比例させる装置を
基本として、排気ガス再循環量をさらに負荷制御
（負荷の高い時にEGR率を高く、負荷の低い時に
EGR率を低く）している為、外部EGRと内部
EGRとを考えた場合の外部EGRを理想的に制御
でき、効果的なNOx低減が可能となる。 また、モジユレータのダイヤフラム室内の負圧
を負圧制御弁で制御された負圧に確実に比例させ
ることができ、精度の良い負荷制御が可能であ
る。
第１図は理想的なEGRの特性図、第２図は理
想的な外部EGRの特性図、第３図は従来装置を
示す模式的な構成図、第４図は本発明装置の実施
例を示す模式的な構成図、第５図は第４図図示の
負圧制御弁９の特性図である。 １…内燃機関、２…排気管、３…吸気管、４…
スロツトル弁、７…モジユレータ、７１…ダイヤ
フラム、７５…ダイヤフラム室、７８…絞り、８
…制御弁、９…負圧制御弁、２１…再循環通路を
形成する再循環パイプ、２４…圧力室。
想的な外部EGRの特性図、第３図は従来装置を
示す模式的な構成図、第４図は本発明装置の実施
例を示す模式的な構成図、第５図は第４図図示の
負圧制御弁９の特性図である。 １…内燃機関、２…排気管、３…吸気管、４…
スロツトル弁、７…モジユレータ、７１…ダイヤ
フラム、７５…ダイヤフラム室、７８…絞り、８
…制御弁、９…負圧制御弁、２１…再循環通路を
形成する再循環パイプ、２４…圧力室。
Claims (1)
- １ 内燃機関の排気管から分流した排気ガスをス
ロツトル弁下流の吸気管に再循環させる再循環通
路と、前記再循環通路に設けられ通路面積を制御
する制御弁と、排気管と制御弁との間の循環通路
内に設けられた絞りと、前記制御弁と前記絞りと
の間に形成された圧力室と、この圧力室の圧力を
ダイヤフラムの一方の面に受け、その圧力に応じ
て圧力信号の値を制御するモジユレータと、この
モジユレータで制御された圧力信号に応動して前
記制御弁を制御する排気ガス再循環装置におい
て、前記モジユレータで制御される前の信号圧力
を、前記内燃機関の負荷が増すに伴つて負圧が大
きくなるように制御する負圧制御弁を設け、この
負圧制御弁によつて制御された信号圧力を前記モ
ジユレータのダイヤフラムの他方面に形成された
室に導入し、さらに前記モジユレータのダイヤフ
ラムの他方面に形成された室を所定開口面積の絞
りを介して大気と連通したことを特徴とする内燃
機関の排気ガス再循環装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP810277A JPS5393222A (en) | 1977-01-26 | 1977-01-26 | Exhaust emission recirculating device in internal engine |
| US05/871,936 US4196706A (en) | 1977-01-26 | 1978-01-24 | Exhaust gas recirculation system for internal combustion engine |
| DE2803242A DE2803242C3 (de) | 1977-01-26 | 1978-01-25 | Abgas-Rückführungssystem für eine Brennkraftmaschine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP810277A JPS5393222A (en) | 1977-01-26 | 1977-01-26 | Exhaust emission recirculating device in internal engine |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5393222A JPS5393222A (en) | 1978-08-16 |
| JPS623309B2 true JPS623309B2 (ja) | 1987-01-24 |
Family
ID=11683928
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP810277A Granted JPS5393222A (en) | 1977-01-26 | 1977-01-26 | Exhaust emission recirculating device in internal engine |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4196706A (ja) |
| JP (1) | JPS5393222A (ja) |
| DE (1) | DE2803242C3 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5813744B2 (ja) * | 1977-05-26 | 1983-03-15 | 株式会社日本自動車部品総合研究所 | 内燃機関の排気ガス再循環装置 |
| US4285317A (en) * | 1978-04-13 | 1981-08-25 | Nippondenso Co., Ltd. | Exhaust gas recirculation system |
| US5611204A (en) * | 1993-11-12 | 1997-03-18 | Cummins Engine Company, Inc. | EGR and blow-by flow system for highly turbocharged diesel engines |
| US5611203A (en) * | 1994-12-12 | 1997-03-18 | Cummins Engine Company, Inc. | Ejector pump enhanced high pressure EGR system |
| US5533489A (en) * | 1995-03-30 | 1996-07-09 | Cummins Electronics Co. | Exhaust gas recirculation control system |
| US6467270B2 (en) | 2001-01-31 | 2002-10-22 | Cummins Inc. | Exhaust gas recirculation air handling system for an internal combustion engine |
| JP5169439B2 (ja) * | 2008-04-24 | 2013-03-27 | 株式会社デンソー | 内燃機関制御装置及び内燃機関制御システム |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3884200A (en) * | 1971-08-03 | 1975-05-20 | Ranco Inc | Exhaust gas recirculation control system for internal combustion engines |
| US3799131A (en) * | 1972-04-19 | 1974-03-26 | Gen Motors Corp | Exhaust gas recirculation |
| DE2247587C2 (de) * | 1972-09-28 | 1974-10-10 | Deutsche Vergaser Gmbh & Co Kg, 4040 Neuss | Steuereinrichtung für die Rückführung von Auspuffgas in die Ansaugleitung einer gemischverdichtenden Brennkraftmaschine |
| AU6377773A (en) * | 1973-01-02 | 1975-06-19 | Ranco Inc | Exhaust gas recirculating valve |
| JPS555745Y2 (ja) * | 1975-06-13 | 1980-02-08 | ||
| JPS52106023A (en) * | 1976-03-02 | 1977-09-06 | Toyota Motor Corp | Automobile engine exhaust gas re-circulation unit |
| JPS52139916U (ja) * | 1976-04-19 | 1977-10-24 | ||
| JPS52155820U (ja) * | 1976-05-21 | 1977-11-26 |
-
1977
- 1977-01-26 JP JP810277A patent/JPS5393222A/ja active Granted
-
1978
- 1978-01-24 US US05/871,936 patent/US4196706A/en not_active Expired - Lifetime
- 1978-01-25 DE DE2803242A patent/DE2803242C3/de not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4196706A (en) | 1980-04-08 |
| DE2803242A1 (de) | 1978-07-27 |
| JPS5393222A (en) | 1978-08-16 |
| DE2803242C3 (de) | 1982-01-07 |
| DE2803242B2 (de) | 1981-05-07 |
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