JPH06123257A - 調速機付き内燃機関の排気還流制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】空気調速機を備えた内燃機関の調速性能域を含
む性能域に運転安定性を保持できる還流量を最適制御
し、調速性能域の運転安定性を保持できる排気還流制御
装置を提供する。 【構成】気化器１０と吸気マニホールド３０間に空気調
速機２０を配備した調速機付き内燃機関において、前記
空気調速機２０上流側に開口した調速機絞弁負圧導入口
２５と排気還流制御弁５０の負圧作動室５２とを負圧通
路９３，９４で連結し、該負圧通路に前記気化器１０の
絞弁１１の閉鎖に連動して負圧通路を遮断する開閉三方
電磁弁４０を設け、排気還流弁５０の弁体５４を吸気マ
ニホールド３０に接続された排気還流通路９０，９１間
に配置し、さらに前記負圧通路９４内の負圧を気化器１
０のベンチュリ負圧に比例させて調整する負圧制御弁６
０を設け、アイドリング時には排気還流をなくし、部分
負荷および全開性能域では負荷に比例して排気還流量を
制御するもの。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、調速機付き内燃機関の
運転安定性を保持できるように排気の還流を制御するこ
とができる排気還流制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関から排出されるＮＯ_x の低減技
術として排気の一部を吸気の中へ還流することが知られ
ており、一般に排気還流率を増加するとＮＯ_x の低減効
果が大きくなるが、これに伴い運転性や燃費も悪くなる
ため、機関運転に応じた還流量になるように最適制御し
ている。そして、空気調速機を備えた内燃機関の調速性
能域は、他の性能域と比べて運転負荷が軽くなると運転
の安定性が乏しく、一律に排気を還流するとさらに安定
性に欠けることとなり、この調速性能域では負荷に応じ
て排気の還流量を最適に制御できる排気還流制御装置の
開発が望まれていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、空気調速機
付き内燃機関において、排気の一部を吸気の中へ還流し
て排出されるＮＯｘを低減し、さらにまた調速性能域の
運転安定性を常に保持できるように排気の還流量を制御
できる排気還流制御装置を提供しようとするものであ
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、気化器と吸気
マニホールド間に空気調速機を配備した調速機付き内燃
機関において、排気ガスを吸気系に還流する装置を備え
たことを特徴とする調速機付き内燃機関の排気還流制御
装置であり、また気化器と吸気マニホールド間に空気調
速機を配備した調速機付き内燃機関において、前記空気
調速機上流側に開口した調速機絞弁負圧導入口と排気還
流制御弁の負圧作動室とを負圧通路で連結し、該負圧通
路に前記気化器の絞弁の閉鎖に連動して負圧通路を遮断
する電磁弁を設け、前記排気還流制御弁を前記吸気マニ
ホールドに接続された排気還流通路に配置したことを特
徴とする調速機付き内燃機関の排気還流制御装置であ
る。

【０００５】

【作用】機関アイドリング状態では、気化器絞弁の閉鎖
に連動して調速機絞弁負圧導入口に連なる負圧通路が遮
断され、排気還流制御弁の負圧作動室には負圧が働か
ず、その弁体は排気還流路を閉鎖したままで排気還流は
行われない。部分負荷性能域や全開性能域では、気化器
絞弁の開きによって調速機絞弁負圧導入口からの負圧は
負圧通路を経て排気還流制御弁を作動して負圧の変化に
応じた排気還流が行われる。この負圧通路の負圧は負荷
の上昇に伴って小さくなるが、気化器の絞弁の開度によ
って変化するベンチュリ負圧によって負圧制御弁が負圧
通路内の負圧を高めるように作動し、負荷に比例して排
気還流制御弁を作動させる。即ち、負荷に比例して排気
還流量が制御される。

【０００６】

【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する
と、図１は本発明に係る排気還流装置の系統図であり、
気化器１０の下流側には空気調速機２０を配備し、この
空気調速機２０の下流側は吸気マニホールド３０に連結
されている。気化器１０の絞弁１１の弁軸にはスイッチ
レバー１３が軸支され、このスイッチレバー１３で開閉
三方電磁弁４０を作動させる絞弁スイッチ１５を操作で
きる機構になっており、ベンチュリ部１２に開口したベ
ンチュリ負圧導入口１４は負圧通路９５を介して負圧制
御弁６０のダイヤフラム６５と６６間のベンチュリ負圧
作動室６２に連通されている。空気調速機２０は、調速
機絞弁２１とスタビライザーロッド２２により構成さ
れ、スタビライザーロッド２２はスタビライザー部２３
に内蔵されており、スタビライザーロッド２２はベンチ
ュリ部１２より上方部と連通した大気通路２４を介して
大気圧によって押され、調速機絞弁２１の閉じ力を補っ
ている。また、空気調速機２０の入口側、即ち調速機絞
弁２１が全閉の位置より上流側には調速機絞弁負圧導入
口２５が開口し、負圧通路９３を介して開閉三方電磁弁
４０の連結部４３に連通している。開閉三方電磁弁４０
は、ベンチュリ部１２の上方部に連なる減圧通路９２，
負圧通路９４，負圧通路９３の３通路にそれぞれ連結部
４１，連結部４２，連結部４３を介して連通され、絞弁
１１の閉鎖時の絞弁スイッチ１５により作動し、作動時
には連結部４３を閉鎖して減圧通路９２と負圧通路９４
とが導通し、非作動時には連結部４１を閉鎖して負圧通
路９３と９４とが導通するようになっている。負圧通路
９４の一部は分岐されて負圧の変動を和らげるバキュー
ムディレーバルブ８０に連なり、またバキュームディレ
ーバルブ８０と開閉三方電磁弁４０の間にはサーモ開閉
弁４４が配置されて機関本体冷却水ジャケット４５に取
り付けられ、機関本体冷却水ジャケット４５の熱で開閉
作動する。バキュームディレーバルブ８０には排気還流
制御弁５０の負圧作動室５２が連結され、排気還流制御
弁５０の弁体５４が排気経路（図示せず）に連なる排気
還流通路９０と空気調速機２０の吸気導通路２６に連な
る排気還流通路９１の間に設けられ、この弁体５４は負
圧作動室５２と大気室５３とを区画したダイヤフラム５
１に連結され、ダイヤフラム５１はスプリング５５によ
って付勢され、弁体５４を閉弁方向に付勢している。

【０００７】６０は排気還流制御弁５０にかかる負圧を
調整するための負圧制御弁で、ダイヤフラム６５，６
６，６７が内蔵され、これらのダイヤフラムはロッド６
８で一体に固定されている。ダイヤフラム６５の上部に
は大気室６１が設けられ、大気室６１はロッド６８に連
結された開閉弁６９を介して負圧通路９４によりバキュ
ームディレーバルブ８０を経て排気還流制御弁５０の負
圧作動室５２に連通され、開閉弁６９はスプリング７０
によって負圧通路９４を開放する方向に付勢されてい
る。ダイヤフラム６５と６６の間は負圧通路９５によっ
て気化器１０のベンチュリ負圧導入口１４に連なるベン
チュリ負圧作動室６２で、ダイヤフラム６６と６７間は
大気室６３，ダイヤフラム６７の下部は排圧室６４で、
ロッド６８を上方向に付勢するスプリング７１が設けら
れる一方、排圧通路９６を介して排気還流通路９０に連
通されている。

【０００８】しかして、気化器１０により供給された混
合ガスは、空気調速機２０の吸気導通路２６を通り吸気
マニフォールド３０に供給される。機関アイドリング状
態においては、気化器１０の絞弁１１は閉方向に動くた
め、スイッチレバー１３によって絞弁スイッチ１５が働
き、開閉三方電磁弁４０が作動し、連結部４３が閉じ減
圧通路９２と負圧通路９４が導通し、空気調速機２０の
調速機絞弁負圧導入口２５に連なる負圧通路９３は負圧
通路９４と減圧通路９２のいずれにも導通しなくなる。
このように、開閉三方電磁弁４０が作動している場合に
は、負圧通路９４はベンチュリ部１２の上部の大気に連
通し、またアイドリングのために負圧制御弁６０のベン
チュリ負圧作動室６２はベンチュリ負圧が少なく、開閉
弁６９が大きく開いて負圧通路９４が大気に通ずる状態
になり、排気還流制御弁５０の弁体５４はスプリング５
５によって排気還流通路９０と９１の間を閉鎖してい
る。即ち、アイドリング状態では排気還流は行われな
い。

【０００９】部分負荷性能域では、気化器１０の絞弁１
１が負荷に応じた開度で開き、調速機絞弁２１はスタビ
ライザーロッド２２と調速機スプリング（図示せず）で
バランスされて同様に負荷に応じた開度になっている。
この状態では絞弁スイッチ１５は働かず、開閉三方電磁
弁４０は非作動になり、連結部４１が閉じ負圧通路９３
と９４が導通している。そして、調速機絞弁負圧導入口
２５には調速機絞弁２１通過時に生ずる吸気負圧が生
じ、この負圧は調速機絞弁２１の開き具合により負圧の
作動する性能域が設定されることになり、負圧通路９３
を経て負圧通路９４に至り、サーモ開閉弁４４とバキュ
ームディレーバルブ８０を介して排気還流制御弁５０の
負圧作動室５２に働き、負圧に応じて弁体５４の開度が
制御され、排気は弁体５４の開度による還流量で排気還
流通路９０，９１を経て空気調速機２０の吸気導通路２
６に還流される。即ち、部分負荷性能域では、負荷に対
応した調速機絞弁２１の開度による吸気負圧の変化に応
じて排気還流制御弁５０で排気還流量が制御される。次
に、全開性能域では、気化器１０の絞弁１１は全開状態
であり、所定の負荷になると調速機絞弁２１は調速機ス
プリング（図示せず）の張力とスタビライザーロッド２
２の大気圧により調速機絞弁２１を閉じさせる力を受け
る。また、調速機絞弁２１は弁軸が偏心して設置され、
吸入空気によって調速機絞弁２１を閉じる力が働く。全
開性能域ではこれらがバランスされ、所定の回転になる
ように調速機絞弁２１が開閉する。従って、全開性能域
でも前記の部分負荷性能域での排気還流と同様に、調速
機絞弁２１の開き具合による吸気負圧の変化に応じて排
気還流制御弁５０で排気還流量が制御される。

【００１０】なお、サーモ開閉弁４４は機関本体冷却水
ジャケット４５の熱で開閉作動し、所定の温度になると
サーモ開閉弁４４の通路が導通し、所定の温度以下では
不通である。即ち、機関冷気時には排気還流は行われな
い。また、バキュームディレーバルブ８０は、排気還流
制御弁５０の負圧作動室５２に働く負圧の変動を和ら
げ、排気還流量の変化を少なくして機関の運転性を保持
している。また、負圧制御弁６０は、ロッド６８で３ヶ
一体に固定されたダイヤフラム６５，６６，６７の上下
動で開閉弁６９を作動し、排気還流制御弁５０の負圧作
動室５２の負圧を調整している。即ち、ベンチュリ負圧
導入口１４の負圧はダイヤフラム６５，６６で区画され
たベンチュリ負圧作動室６２に作用し、ダイヤフラム６
６は６５に比べて面積を大きくしてあり、ダイヤフラム
６６は負圧により上方向に動く。また排圧室６４は排気
還流通路９０から排気通路９６を経由した排圧を受けて
ダイヤフラム６７を上下させる。これにより、ロッド６
８はスプリング７０と７１とでバランスされて上下動
し、開閉弁６９の負圧通路９４に対する開閉量を制御し
て排気還流制御弁５０の負圧作動室５２の負圧を調整し
ている。

【００１１】さらに、調速機絞弁負圧導入口２５の負圧
と調速機絞弁２１の作動について説明する。調速機絞弁
負圧導入口２５の開口位置は、調速機絞弁２１が全閉の
位置より上流側とし、調速機絞弁２１が所定の開度にな
った時には吸気負圧が作動しないように設定する。い
ま、気化器１０の絞弁１１が全開状態で調速機絞弁２１
のみで制御している調速機性能域では、負荷の低下に伴
い調速機絞弁２１は閉じる方向に動き、吸気負圧は図２
の曲線１００のように負荷の低下に伴い大きくなる。こ
の時、調速機絞弁負圧導入口２５には曲線１００よりや
や小さい負圧である曲線１０１が作用し、負圧通路９
３，９４を経てその負圧が負圧制御弁６０に作用する。
この時の空気流量は多いためにそのベンチュリ負圧がベ
ンチュリ負圧導入口１４から負圧通路９５を経て負圧制
御弁６０のベンチュリ負圧作動室６２に大きく作用し、
開閉弁６９は負圧通路９４を閉じる方向に動き、負圧通
路９４からの負圧リーク量を少なくし、排気還流制御弁
５０の弁体５４の開度を大きくし、排気還流量を多くす
る。また、負荷が小さくなるに従って負圧通路９４から
の負圧リーク量を多くし、排気還流制御弁５０で排気還
流量を少なくする。このように、負圧制御弁６０によっ
て、図２の曲線１０３に示すように、負荷が小さくなる
に伴って排気還流制御弁５０に作用する負圧が小さくな
り、排気還流量を少なくすることができ、機関の安定を
保持できる排気還流域を容易に設定できる。即ち、前記
の部分負荷および全開性能域では負荷に比例して排気還
流量が制御されることになる。調速機絞弁２１の弁開度
位置が図３の鎖線に示すような１０２の位置にくると、
調速機絞弁負圧導入口２５には吸気負圧が作用しなくな
り、排気還流制御弁５０は調速機絞弁２１と気化器１０
の絞弁１１間の負圧の受けることになるが、この負圧は
小さく排気還流制御弁５０を作動できない。即ち、調速
機絞弁２１が所定の開度になると調速機絞弁負圧導入口
２５には排気還流制御弁５０を作動できる負圧が生じな
くなり排気還流がされないことになる。従って調速機絞
弁負圧導入口２５の開口位置１０４（図４参照）を所望
の位置にすることにより排気還流制御弁５０の作動域を
設定できる。なお、気化器１０の絞弁１１が部分的に開
いている部分負荷性能域でも同じ作用をする。図４の曲
線１０５は部分負荷性能域における調速機絞弁２１の弁
開度位置を示し、下域は排気還流されず、上域は負荷の
大きさに比例した排気還流量となる。

【００１２】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、調速
機付き内燃機関において、調速機絞弁の開閉によって排
気還流制御弁を開閉制御し、アイドリング時では排気還
流をなくし、調速機絞弁負圧導入口に負圧が働く部分負
荷性能域および全開性能域では負荷に比例して排気還流
量を制御し、調速機絞弁負圧導入口に負圧が働かない性
能域では排気還流せず、その位置の選定によって所望の
機関性能域で排気還流の作動を設定でき、調速性能域で
当該機関特有の安定性を考慮した排気還流量の設定がで
きるという、極めて有益なる効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す系統図である。

【図２】機関運転負荷と吸気負圧の関係を示す線図であ
る。

【図３】調速機絞弁と調速機絞弁負圧導入口付近の説明
図である。

【図４】機関出力と回転数の関係を示す線図である。

【符号の説明】

１０ 気化器 １１ 絞弁 １２ ベンチュリ部 １３ スイッチレバー １４ ベンチュリ負圧導入口 １５ 絞弁スイッチ ２０ 空気調速機 ２１ 調速機絞弁 ２２ スタビライザーロッド ２３ スタビライザー部 ２４ 大気通路 ２５ 調速機絞弁負圧導入口 ２６ 吸気導通路 ３０ 吸気マニホールド ４０ 開閉三方電磁弁 ４１ 連結部 ４２ 連結部 ４３ 連結部 ４４ サーモ開閉弁 ４５ 機関本体冷却水ジャケット ５０ 排気還流制御弁 ５１ ダイヤフラム ５２ 負圧作動室 ５３ 大気室 ５４ 弁体 ５５ スプリング ６０ 負圧制御弁 ６１ 大気室 ６２ ベンチュリ負圧作動室 ６３ 大気室 ６４ 排圧室 ６５ ダイヤフラム ６６ ダイヤフラム ６７ ダイヤフラム ６８ ロッド ６９ 開閉弁 ７０ スプリング ７１ スプリング ８０ バキュームディレーバルブ ９０ 排気還流通路 ９１ 排気還流通路 ９２ 減圧通路 ９３ 負圧通路 ９４ 負圧通路 ９５ 負圧通路 ９６ 排圧通路 １００ 曲線 １０１ 曲線 １０２ 弁開度位置 １０３ 曲線 １０４ 開口位置 １０５ 曲線

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 気化器と吸気マニホールド間に空気調速
   機を配備した調速機付き内燃機関において、排気ガスを
   吸気系に還流する装置を備えたことを特徴とする調速機
   付き内燃機関の排気還流制御装置。
2. 【請求項２】 気化器と吸気マニホールド間に空気調速
   機を配備した調速機付き内燃機関において、前記空気調
   速機上流側に開口した調速機絞弁負圧導入口と排気還流
   制御弁の負圧作動室とを負圧通路で連結し、該負圧通路
   に前記気化器の絞弁の閉鎖に連動して負圧通路を遮断す
   る電磁弁を設け、前記排気還流制御弁を前記吸気マニホ
   ールドに接続された排気還流通路に配置したことを特徴
   とする調速機付き内燃機関の排気還流制御装置。
3. 【請求項３】 前記気化器のベンチュリ部と前記負圧通
   路間に、負圧通路内の負圧を前記気化器のベンチュリ負
   圧に比例させて調整する負圧制御弁を設けた請求項２記
   載の調速機付き内燃機関の排気還流制御装置。
4. 【請求項４】 前記電磁弁と排気還流制御弁の負圧作動
   室間の負圧通路に、機関本体冷却水ジャケットに取り付
   けられ所定温度以下で負圧通路を遮断するサーモ開閉弁
   を設けた請求項２又は３記載の調速機付き内燃機関の排
   気還流制御装置。