JPH0949459A

JPH0949459A - 内燃機関のｅｇｒ装置

Info

Publication number: JPH0949459A
Application number: JP7202603A
Authority: JP
Inventors: Izumi Watabe; 泉渡部; Takahiko Nishizawa; 隆彦西沢
Original assignee: Jidosha Buhin Kogyo Co Ltd
Current assignee: Jidosha Buhin Kogyo Co Ltd
Priority date: 1995-08-08
Filing date: 1995-08-08
Publication date: 1997-02-18

Abstract

(57)【要約】【課題】過給圧程度の高圧下においても正確なＥＧＲ
ガス流量制御を実行し得る内燃機関のＥＧＲ装置を提供
する。【解決手段】本発明は、内燃機関１の吸気系３に排ガ
スの一部を環流させるためのＥＧＲ装置１２であって、
上記排ガスが通過するＥＧＲ通路７に設けられ、シリン
ダ１６内を摺動するピストン１７に駆動されて上記ＥＧ
Ｒ通路７を適宜開閉する弁体１８を有した弁手段８と、
この弁手段８に接続され、上記シリンダ１６に流体圧を
供給するための弁作動手段４，９と、上記弁手段８に設
けられ、上記弁体１８の位置を検出するセンサ２６と、
このセンサ２６からの出力に基づき上記弁作動手段４，
９の供給流体圧を制御し、上記弁体１８の位置を内燃機
関１の運転状態に応じて調節するコントローラ４５とを
備えたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の排気系
から排ガスの一部を取り出し、その排ガスを吸気系に環
流させるためのＥＧＲ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】このようなＥＧＲ装置としては従来様々
なタイプのものが見られ、その代表例の一つとして、内
燃機関の吸気負圧を利用してダイヤフラムからなる弁を
開閉し、これによって排ガスの一部即ちＥＧＲガスの流
量を制御するものがある。また、現在では、以下に示す
ような電子制御式ＥＧＲ装置も開発され、比較的高精度
のＥＧＲを実現している。

【０００３】図４に示すように、このＥＧＲ装置におい
ては、各種センサａからエンジンｂの運転状態を検知
し、コントロールユニットｃから出力される電気信号に
てアクチュエータｄを作動させ、ＥＧＲバルブｅの開度
を制御する構成をとる。ここで最適ＥＧＲ量は、主にエ
ンジン回転速度と吸入空気量とに基づいてマップ化され
ており、このマップはコントロールユニットｃに予めメ
モリされていて、コントロールユニットｃは、このマッ
プに基づき、アクチュエータｄのソレノイドｆに通電す
るデューティ比を制御し、ＥＧＲバルブｅの開度を制御
する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ここにいう
ＥＧＲバルブｅもダイヤフラムを用いたものが一般的
で、しかしこれは構造的にはそれ程頑丈でなく、例えば
過給機付内燃機関の場合において吸気圧や排気圧が高ま
ったとき、正確な動作を行うかはどうかは疑問である。

【０００５】そこで、本発明は上記課題を解決すべく創
案されたものであり、その目的は、正確なＥＧＲガス流
量制御を実行し得る内燃機関のＥＧＲ装置を提供するこ
とにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、内燃機関の吸気系に排ガスの一部を環流させ
るためのＥＧＲ装置であって、上記排ガスが通過するＥ
ＧＲ通路に設けられ、シリンダ内を摺動するピストンに
駆動されて上記ＥＧＲ通路を適宜開閉する弁体を有した
弁手段と、この弁手段に接続され、上記シリンダに流体
圧を供給するための弁作動手段と、上記弁手段に設けら
れ、上記弁体の位置を検出するセンサと、このセンサか
らの出力に基づき上記弁作動手段の供給流体圧を制御
し、上記弁体の位置を内燃機関の運転状態に応じて調節
するコントローラとを備えたものである。

【０００７】上記構成においては、コントローラがセン
サからの出力に基づいて弁作動手段を動作させ、この弁
作動手段からは所定流体圧が弁手段のシリンダ内に供給
される。この流体圧により、ピストンが駆動されて弁体
は適宜開閉移動される。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下本発明の好適な実施の形態を
添付図面に基づいて詳述する。

【０００９】図３は、本発明に係るＥＧＲ装置が設けら
れたエンジン（内燃機関）の全体を示す構成図である。
このエンジン１は、ターボ過給機２を備えたディーゼル
エンジンで、その吸気通路（吸気系）３にはコンプレッ
サ４が、排気通路（排気系）５にはタービン６が設けら
れている。コンプレッサ４の下流側の吸気通路３（例え
ば吸気マニホールド）と、タービン６の上流側の排気通
路５（例えば排気マニホールド）とは、排ガスの一部即
ちＥＧＲガスを吸気通路３に環流させるためのＥＧＲ通
路７で互いに接続される。ＥＧＲ通路７には、これを通
過するＥＧＲガス流量を制御すべく開閉するＥＧＲ弁
（弁手段）８が設けられ、このＥＧＲ弁８の実質的な開
閉動作は、ＥＧＲ弁８に接続された圧力調整弁９によっ
て制御される。即ち、エアコンプレッサ６０からの圧縮
空気をリザーブするエアタンク６１からの空気圧が制御
用導入管１０を通じて圧力調整弁９に導入され、圧力調
整弁９はその空気圧を適宜調整し、制御用供給管１１を
通じてＥＧＲ弁８に供給する。

【００１０】図１は、かかるＥＧＲ装置の全体を示し、
図示するようにＥＧＲ装置１２は、前述のＥＧＲ弁８、
圧力調整弁９、制御用導入管１０及び制御用供給管１１
を有する。

【００１１】ＥＧＲ通路７は分割ＥＧＲ管７ａ，７ｂに
より区画され、これら分割ＥＧＲ管７ａ，７ｂはＥＧＲ
弁８のロワボディ１３に直角方向に連結される。ロワボ
ディ１３もその内部に、ＥＧＲ通路７を区画する直角状
の通路穴１４を有する。ロワボディ１３の上方にはアッ
パボディ１５が結合され、アッパボディ１５内部には円
筒状シリンダ１６が形成される。シリンダ１６内にはピ
ストン１７が摺動可能に収容され、ピストン１７の下側
には、ロワボディ１３の上壁部１３ａを貫通するバルブ
（弁体）１８が昇降自在に配置される。バルブ１８の軸
部１８ａはバルブガイド１９に摺動可能に挿入され、バ
ルブガイド１９は上壁部１３ａのバルブ穴２０に圧入さ
れている。軸部１８ａの下端部には下方に向かって順次
拡径する傘部１８ｂが形成され、傘部１８ｂは、通路穴
１４の下端部を区画するバルブシート２１（規制部）に
対し下側にて昇降移動できる。そして傘部１８ｂは、バ
ルブシート２１に当接するときはＥＧＲ通路７を閉鎖
し、バルブシート２１から下方に離間移動するときはＥ
ＧＲ通路７を開放する。

【００１２】バルブ１８の軸頭部１８ｃにはコッタ２２
を介してリテーナ２３が固定される。リテーナ２３の下
側にはバルブスプリング２４が圧縮状態にて配置され、
バルブスプリング２４はバルブ１８を上昇側即ち閉方向
に付勢する。バルブ１８の軸頭部１８ｃにはピストン１
７の下側凸部１７ａが当接され、ピストン１７の上部に
形成された案内軸部１７ｂはアッパボディ１５のガイド
穴２５に摺動可能に挿入される。ガイド穴２５の上端開
口部にはポテンショメータ２６（センサ）が嵌入され、
ポテンショメータ２６はピストン１７の位置に応じた信
号を出力し、バルブ１８の位置を検出する。

【００１３】アッパボディ１５の側壁にはシリンダ１６
の上端に貫通する取付穴２７が形成され、この取付穴２
７に前述の制御用供給管１１の一端が挿入固定されてい
る。またロワボディ１３には、ピストン１７の移動に伴
うその背面側のエア抜きのための抜き穴２８が形成さ
れ、この抜き穴２８の出口に、穴径を絞るためのジェッ
ト２９（ダンパ手段）が取り付けられている。なおシリ
ンダ１６内にはステムシール３０も設けられる。

【００１４】このように、このＥＧＲ弁８においては、
エンジンの動弁機構の如くバルブ１８が傘部１８ｂを有
し、その傘部１８ｂがバルブシート２１との間で開閉を
行い、且つ、バルブ１８の移動をピストン１７の移動に
置き換え、そのピストン１７に与える流体圧特に空気圧
によって開閉作動させるという、極めて頑丈且つ堅牢
で、比較的高圧に耐えられる構成となっている。ここ
で、下方の分割ＥＧＲ管７ａは排気通路５側に、側方の
分割ＥＧＲ管７ｂは吸気通路３側にそれぞれ配置され、
よってＥＧＲガスは、下方の分割ＥＧＲ管７ａから通路
穴１４を通じ側方の分割ＥＧＲ管７ｂに流れる。

【００１５】制御用供給管１１の他端は、圧力調整弁９
のアッパボディ３１に径方向に貫通形成された導圧ポー
ト３２の一端に挿入固定される。導圧ポート３２の他端
には、絞りとしてのジェット３３と、前述の制御用導入
管１０の一端が順に挿入固定されている。一方、アッパ
ボディ３１内部には圧力溜３４が形成され、この圧力溜
３４と導圧ポート３２とは、アッパボディ３１の軸心に
沿って形成された連通ポート３５で連通される。さらに
圧力溜３４には、その内部圧力乃至空気を外部に逃がす
ためのリリーフ管３６が接続される。そして連通ポート
３５の下端部周囲部分にはバルブシート３７が埋設され
る。このように圧力調整弁９はリリーフ弁の構成がなさ
れている。

【００１６】アッパボディ３１の下側にはソレノイドボ
ディ３８が結合され、ソレノイドボディ３８の軸心部に
は収容穴３９が形成される。収容穴３９にはリリーフ弁
体４０が昇降自在に収容され、リリーフ弁体４０はアッ
パボディ３１の中心穴４１を摺動自在に挿通する。リリ
ーフ弁体４０の下端部にはスプリング収容穴４２が形成
され、このスプリング収容穴４２にはリターンスプリン
グ４３が圧縮状態で挿入される。リターンスプリング４
３はリリーフ弁体４０を上方に付勢し、その頭面部４０
ａをバルブシート３７に押し付けるよう弾発力を与え
る。

【００１７】収容穴３９を囲繞するソレノイドボディ３
８内部にはデューティソレノイド４４が設けられ、デュ
ーティソレノイド４４は、通電がなされると、リリーフ
弁体４０をリターンスプリング４３の弾発力に抗じて下
方に引っ張る。図示の状態では、デューティソレノイド
４４に通電がなされておらず、リリーフ弁体４０はバル
ブシート３７に押し付けられて連通ポート３５を閉鎖し
ている。一方、通電がなされると、図２に示す如くリリ
ーフ弁体４０が下方に移動されて、連通ポート３５は開
放する。

【００１８】このデューティソレノイド４４及び前述の
ポテンショメータ２６はＥＣＵ４５（コントローラ）に
電気的に接続される。このＥＣＵ４５には他にも、エン
ジン１に取り付けられた水温計４６及び回転速度センサ
４７、エンジン１の吸気流量を検出するための吸気セン
サ（図示せず）、スロットルセンサ（図示せず）、及び
インジェクタポンプ４８に設けられたラックセンサ４９
等が接続されている。

【００１９】加えて、ＥＧＲ弁８は、これを通過するＥ
ＧＲガスの温度を昇降させるための温度調節手段を有し
ている。即ち、通路穴１４内には、内部に冷却水を循環
させる冷却水管５０が挿入され、冷却水管５０は上側が
入口側、下側が出口側とされて、その出口側に、冷却水
温度に応じて管内を開閉するサーモバルブ５１が設けら
れる。サーモバルブ５１は、冷却水が所定温度以下のと
きには閉、所定温度以上のときには開となる。

【００２０】次に、かかる実施の形態の作用について説
明する。

【００２１】ＥＧＲ弁８の開閉動作は次のように行われ
る。先ず、圧力調整弁９には、制御用導入管１０を通じ
てエアタンク６１からの空気圧が導入される。そして、
リリーフ弁体４０が連通ポート３５を閉じているとする
と、その空気圧は導圧ポート３２及び制御用供給管１１
を順に通過してシリンダ１６に供給される。そしてその
空気圧はピストン１７及びバルブ１８をバルブスプリン
グ２４の弾発力に抗じて下方に駆動し、通路穴１４乃至
ＥＧＲ通路７を開く。こうなると、ＥＧＲ通路７内にて
ＥＧＲガスの流通が可能となる。

【００２２】一方、バルブ１８の位置乃至開度はポテン
ショメータ２６によって常に検出されており、この位置
信号はＥＣＵ４５へと送られている。ＥＣＵ４５は、特
に回転速度センサ４７と吸気センサとからエンジン１の
運転状態を読み取っていて、この運転状態に対応する予
めメモリされたマップから、最適ＥＧＲ量となるバルブ
１８の位置を算出する。そしてＥＣＵ４５は、この算出
された位置にバルブ１８がくるよう、圧力調整弁９のデ
ューティソレノイド４４を適宜通電してＥＧＲ弁８のフ
ィードバック制御を行う。

【００２３】ＥＣＵ４５は、デューティ比０〜100(%)の
デューティ電流をデューティソレノイド４４に無段階に
与えて圧力調整弁９を制御する。即ち、デューティ比０
(%)のとき、リリーフ弁体４０は連通ポート３５を閉
じ、導入された空気圧は全てバルブ１８の開動に供さ
れ、これによりバルブ１８は全開状態となる。

【００２４】またデューティ比100(%)のとき、図２に示
す如くリリーフ弁体４０は連通ポート３５を完全に開放
する。こうすると導入された過給圧は連通ポート３５、
圧力溜３４を通じてリリーフ管３６から外部にリークさ
れる。一方、ＥＧＲ弁８のシリンダ１６内の圧力も、制
御用供給管１１、導圧ポート３２を逆に通じて前記同様
の経路を経て外部にリークするから、結局シリンダ１６
内圧はほぼ大気圧となってバルブ１８が全閉状態とな
る。

【００２５】デューティ比がこれらの間の値をとると
き、デューティソレノイド４４はデューティ比に比例し
た電磁力を発生して、リターンスプリング４３の弾発力
と釣り合う位置までリリーフ弁体４０を移動させる。こ
の移動により、シリンダ１６内圧は適宜増減され、これ
によりバルブ１８の位置は、ＥＣＵ４５で算出された最
適ＥＧＲ量となる位置に調節される。

【００２６】このようにして、バルブ１８の位置即ちＥ
ＧＲ弁８の開度を、エンジン１の運転状態に応じて最適
に制御することができる。そしてバルブ１８の現在位置
に基づくフィードバック制御であるため、高精度な制御
を実現できる。さらに、従来のような吸気負圧でなく空
気圧（圧縮空気）を利用してバルブ１８を制御するよう
にしたため、確実な動作を行え信頼性を高められる。な
お本形態の場合、エアタンク６１からの空気圧を利用す
るようにしたが、エアコンプレッサ６０から直接空気圧
を導入しても良い。なお、シリンダ１６に与える流体圧
としては他に油圧を利用することも可能である。

【００２７】このＥＧＲ装置１２は以下のような特徴も
有している。第一に、通路穴１４内に冷却水管５０を挿
入して冷却水を循環させるようにしたため、この冷却水
によりＥＧＲガスの温度を昇降させることができる。即
ち、エンジン１の始動直後や低温時等、冷却水が所定温
度以下のとき（コールドＥＧＲのとき）にはサーモバル
ブ５１が閉となり冷却水は循環されない。このため、Ｅ
ＧＲガスを高温のまま保持して吸気温上昇に利用でき、
アイドル時等の白煙、ＨＣの発生を抑制できる。またエ
ンジン１の暖気後、冷却水が所定温度以上のとき（ホッ
トＥＧＲのとき）にはサーモバルブ５１が開となって冷
却水が循環される。こうなればＥＧＲガスを冷却でき、
吸気温の過上昇を防いでＮＯｘ低減を図れる。

【００２８】第二に、ＥＧＲ弁８のピストン１７背面側
の抜き穴２８にジェット２９を設けたことで、その背面
側シリンダ室内と外部間のエア通過量が制限され、ピス
トン１７やバルブ１８の移動速度が制限される。よっ
て、バルブ１８の急激な移動や過移動を防止でき、精度
よく安定した動作を実行できる。なお圧力調整弁９に設
けられたジェット３３も、これと同様に急激な圧力導入
を緩和する。

【００２９】第三に、本形態においては制御用供給管１
１を、シリンダ１６内への圧力供給及び排出の両方に共
用しているため、配管数を減小でき装置のシンプル化を
図れる。そしてまた、本形態では制御用導入管１０、制
御用供給管１１及びリリーフ管３６の各内径Ｄ₁₀，
Ｄ₁₁，Ｄ₃₆をＤ₁₀≦Ｄ₁₁＜Ｄ₃₆としており、これにより
シリンダ１６内からの圧力排出を確実に行える。

【００３０】第四に、本形態においては、ＥＧＲ弁８の
バルブ１８をバルブシート２１に対し排気通路５側にて
移動できるようにし、換言すれば吸気通路３側にて移動
を規制するようにしたため次のような効果をもたらす。
即ち、過給圧が過大となった場合、この過給圧はバルブ
１８の傘部１８ｂの上面（第１の作用面）に作用してバ
ルブ１８を強制的に開動させる。こうすると過給圧エア
が排気通路５に抜けて過給圧の過上昇は防止される。一
方、排気ブレーキ作動により排気圧が上昇した場合、そ
の排気圧はバルブ１８の傘部１８ｂの下面（第２の作用
面）に作用してバルブ１８を強制的に閉動させる。こう
すると排気圧の抜けが防止され、確実な排気ブレーキ作
動が可能となる。このように、本形態のＥＧＲ弁８は、
過給圧が過大となったときのための安全弁（ウェイスト
ゲート）の機能と、排気ブレーキ作動時のための自動遮
断弁の機能とを合わせ持っている。なおこれを達成すべ
く、バルブスプリング２４のセットフォースはブースト
圧が過大とならぬように設定されたリリーフ圧で開動す
るようになっている。

【００３１】そして、このような機能は、ＥＧＲ弁８を
本形態の如く頑丈な構成とすることで可能となる。従来
のダイヤフラム式のものでは、比較的高圧な過給圧や排
気圧を直接作用させて開弁或いは閉弁することは極めて
困難で、本形態の場合、傘部１８ｂ等を有した強固なバ
ルブ１８を用いたため、過給圧や排気圧を直接作用さ
せ、開弁・閉弁を行わせることができる。

【００３２】尚、本発明は上記の形態に限定されず様々
な変形例が可能である。

【００３３】

【発明の効果】本発明は次の如き優れた効果を発揮す
る。

【００３４】（１）正確なＥＧＲガス流量制御を実行
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るＥＧＲ装置の実施の形態を示す構
成図である。

【図２】ＥＧＲ装置の閉弁状態を示す構成図である。

【図３】本発明に係るＥＧＲ装置が設けられたエンジン
の全体を示す構成図である。

【図４】従来のＥＧＲ装置を示す構成図である。

【符号の説明】

１エンジン（内燃機関）３吸気通路（吸気系）４コンプレッサ（弁作動手段）７ＥＧＲ通路８ＥＧＲ弁（弁手段）９圧力調整弁（弁作動手段）１２ＥＧＲ装置１６シリンダ１７ピストン１８バルブ（弁体）２１バルブシート（規制部）２６ポテンショメータ（センサ）２９ジェット（ダンパ手段）４５ＥＣＵ（コントローラ）５０冷却水管（温度調節手段）５１サーモバルブ（温度調節手段）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関の吸気系に排ガスの一部を環流
させるためのＥＧＲ装置であって、上記排ガスが通過す
るＥＧＲ通路に設けられ、シリンダ内を摺動するピスト
ンに駆動されて上記ＥＧＲ通路を適宜開閉する弁体を有
した弁手段と、該弁手段に接続され、上記シリンダに流
体圧を供給するための弁作動手段と、上記弁手段に設け
られ、上記弁体の位置を検出するセンサと、該センサか
らの出力に基づき上記弁作動手段の供給流体圧を制御
し、上記弁体の位置を内燃機関の運転状態に応じて調節
するコントローラとを備えたことを特徴とする内燃機関
のＥＧＲ装置。
【請求項２】上記弁手段が、これを通過する排ガスの
温度を昇降させるための温度調節手段を有した請求項１
記載の内燃機関のＥＧＲ装置。
【請求項３】上記弁作動手段が、上記シリンダへの供
給圧力を調整するための圧力調整弁を有した請求項１乃
至２記載の内燃機関のＥＧＲ装置。
【請求項４】上記弁手段が、上記弁体の移動速度を制
限するためのダンパ手段を有した請求項１乃至３記載の
内燃機関のＥＧＲ装置。