JPS5824624B2 - 排気ガス再循環装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、内燃機関の排気ガス再循環装置、特に吸気加
熱装置を備える内燃機関の排気ガス再循環装置に関する
。

吸気加熱装置では、吸気分岐管の集合部分の外壁にライ
ザ部が形成され、このライザ部へ排気ガス、あるいは冷
却水を導くことによって吸気分岐管を加熱し、吸気分岐
管内壁に燃料滴が付着することを防止している。

他方排気ガス再循環装置は、排気ガスの一部を吸気系へ
再循環させて窒素酸化物の発生を抑制している。

排気ガスの再循環は、機関の運転性能（ドライブアビリ
ティ）への影響が大きいので、良好な運転性能を損わな
いように制御される必要がある。

したがって従来の排気ガス再循環装置では、ウォータジ
ャケットに温度応動弁が設けられ、冷却水温度に関係し
て再循環流量が制御されている。

しかし、前述の吸気加熱装置を備えた内燃機関のこの種
の従来の排気ガス再循環装置では、機関の運転がなお不
安定な状態にあるにもかかわらず、排気ガス再循環が実
施されて、機関の運転性能をさらに悪化させることがあ
り、特に冷間時においてこの傾向が大きかった。

本発明の目的は、機関の運転性能を良好に正しく維持し
ながら排気ガス再循環を実施することができる吸気加熱
装置付内燃機関の排気ガス再循環装置を提供することで
ある。

本発明は次の事実に基礎を置く。

すなわち、機関の運転性能は、機関の暖機状態に関係す
るのではなく、機関へ供給される燃料の霧化状態に関係
するということである。

通常、機関の低温状態では燃料の霧化状態が悪く、機関
が暖まっている状態では燃料の霧化状態が良いと考えら
れるが、機関湯度と燃料の霧化状態とは必ずしも正確に
対応しない。

例えば、吸入空気が低温であるときは、暖機されている
にもかかわらず、燃料の霧化状態が悪い。

また機関はウォータジャケットによって包囲されており
、機関は比較的速く暖まるのに対し、冷気を当てられて
いる気化器および吸気分岐管は暖まり難く、いつまでも
燃料の霧化状態が悪いという場合もある。

吸気加熱装置付内燃機関では、燃料の霧化状態では特に
吸気分岐管のライザ部の温度に関係する。

したがって本発明では、ライザ部の温度に関係して排気
ガスの再循環流量が制御される。

時間ｔの経過に対する冷却水Ａおよびライザ部Ｂの温度
Ｈは第１図のように表わされる。

第２図以下を参照して本発明の詳細な説明する。

１は気化器、２は絞り弁、３は吸気分岐管、４は排気分
岐管である。

吸気分岐管３および排気分岐管４は機関４５へ接続され
ている。

排気ガス再循環（ＥＧＲ）通路５は、排気分岐管４から
吸気分岐管３へ至っている。

ＥＧＲ通路５の途中にはＥＧＲ制御弁６が設けられてい
る。

ＥＧＲ制御弁６において、７はダイヤフラム、８，９は
弁ハウジング内の空間をダイヤフラム７によって区画さ
れている負圧室と大気圧室、１２はダイヤフラムγへ連
結している弁体、１３は弁体１２によって開閉される弁
ポート、１４はダイヤフラム７を大気圧室９の方へ押付
けるばねである。

さらにＥＧＲ制御弁６において、弁ポート１３に対して
排気分岐管４の側にはオリフィス１０が設げられており
、オリフィス１０と弁ポート１３との間に定圧室１１が
形成されている。

負圧調圧弁１５において、１６はダイヤフラム、１７，
１８はダイヤフラム１６によって互いに区画されている
大気室と制御室、２１はダイヤフラム１６を制御室１８
の方へ押付けるばね、２２はダイヤフラム１６に取付け
られてポート２３を開閉する弁体である。

大気室１７は、ポート２４およびフィルタ２５を介して
大気へ連通している。

バイメタル式温度応動開閉弁２６は、バイメタル円板２
γ（第３図）の湾曲変形を利用して通路を開閉する形式
であり、吸気分岐管３のライザ部３１の温度を検出でき
る個所に取付けられている。

ライザ部３１は、鉛直方向上方から下降して延びている
混合気通路が水平方向へ向きを変える個所に形成されて
いる。

ライザ部３１は、吸気分岐管３の集合部分に属し、てい
る。

すなわちライザ部３１は、燃料滴がもつとも溜まり易い
吸気分岐管部分に形成されている。

ライザ部３１には排気分岐管４内の排気ガスが当てられ
る。

絞り弁２０所定開度に関係して負圧あるいはは。

ぼ大気圧を得られる個所に、ＥＧＲポート３２が設けら
れている。

ＥＧＲポート３２は温度応動開閉弁２６を介してＥＧＲ
制御弁６の負圧室８へ接続されている。

温度応動開閉弁２６と負圧室８との間に形成されている
通路は、負圧調圧弁１５の４ポート２３へ接続されてい
る。

負圧調圧弁１５０制御室１８は定圧室１１へ接続されて
いる。

温度応動開閉弁２６とポート２３との間に形成されてい
句剤烙部分を３３、ポート２３と負圧室８との間に形成
されている通路部分を３４とする。

通路部分３３には、ポート２３がらの大気圧がＥＧＲ，
Ｉ−’ −） ３２の方へ流れるのを阻止するオリフィ
ス２８が設けられている。

負圧調圧弁１５は、ＥＧＲ制御弁６の定圧室１１内の排
気ガス圧をほぼ一定（大気圧）に維持し、これにより機
関へ供給される空気−燃料混合気の流量と再循環排気ガ
スの流量との比が吸気管負圧から影響を受けることを防
止する。

すなわち定圧室１１の排気ガス圧が所定値以上になると
、負圧調圧弁１５のダイヤフラム１６ばばね２１に抗し
て大気室１７の方へたわみ、弁体２２によりポート２３
が閉じられる。

こうして通路部分３３の負圧は大気へ逃がされることな
く通路部分３４を介して負圧室８へ導かれ、弁体１２が
弁ポート１３を開く。

弁ポート１３の開により定圧室１１の排気ガス圧が低下
すると、負圧制御弁１５のダイヤフラム１６ばばね２１
により制御室１８の方へ押戻され、ポート２３は開かれ
る。

こうして通路部分３３の負圧はポート２３から逃がされ
て、負圧室８の負圧はほぼ大気圧に近付き、弁ポート１
３は閉じられ、定圧室１１の排気ガス圧は上昇する。

このように弁体１２の開閉動作が数１０Ｈｚの頻度で繰
返されることにより、定圧室１１の排気ガス圧はほぼ一
定に維持される。

機関が所定負荷以下にあるとき、すなわち絞り弁２がＥ
ＧＲポート３２より下流にある場合、ＥＧＲポート３２
はほぼ大気圧にある。

したがってこの場合は、温度応動開閉弁２６の開閉に関
係なく、ＥＧＲ制御弁６の負圧室８へ負圧が供給される
ことはないので、排気ガス再循環が実施されることはな
い。

機関が所定負荷以上にある場合、すなわち絞り弁２がＥ
ＧＲポート３２より上流にあるとき、ＥＧＲボート３２
は負圧にある。

ライザ部３１が所定温度Ｔ１以下であるとき、燃料の霧
化が悪い。

このとき、温度応動開閉弁２６のバイメタル円板２７は
０リング２９の方向へ湾曲して通路を閉じているので、
ＥＧＲポート３２からの負圧が通路部分３３へ導入され
ることはない。

こうしてこのときもＥＧＲ制御弁６の負圧室８へ負圧が
供給されることはなく、排気ガス再循環は実施されない
。

したがって排気ガス再循環の実施による運転性能の悪化
は防止することができる。

ライザ部３１が所定温度Ｔ１以上であるとき、燃料の霧
化は良好であり、機関の運転は比較的安定している。

このとき温度応動開閉弁２６のバイメタル円板２７はＯ
リング２９とは逆方向へ湾曲して通路を開いているので
、通路部分３３へ負圧が導入される。

こうしてＥＧＲ通路５は開かれ、排気ガスが吸気分岐管
３へ供給される。

第２図の実施例におけるライザ部３１の温度Ｔと再循環
排気ガス流量Ｑとの関係は第４図（機関速度一定）に示
されているとおりである。

ライザ部温度Ｔと再循環排気ガス流量Ｑとの関係は第７
図（機関速度一定）に示されているような連続的な関係
になることも適切であるが、第６図（機関速度一定）に
示されているような少なくとも段階的な関係にするため
には前述の温度応動開閉弁２６の代わりに第５図の温度
応動弁３５を用いる。

温度応動弁３５は２枚のバイメタル円板３６．３７をも
つ。

ライザ部３１の温度がＴ２以下であるとき、バイメタル
円板３６．３７はともにそれぞれの０１，１ング３８，
３９に密着し、入口４１と出口４２とは接続されず、出
口ポート４２へ接続されている通路部分３３へは負圧が
導入されない。

したがってこのとき排気ガス再循環は実施されない。

ライザ部の温度が１２以上かつＴ３以下であるとき、バ
イメタル円板３６のみ０リング３８から離れる。

こうしてオリフィス４３を介して通路部分３３へ負圧が
導入される。

ＥＧＲ制御弁６は、前述したように、負圧室８へ供給さ
れる負圧に関係してＥＧＲ通路５の流路断面積を連続的
に制御する形式ではなく、負圧調圧弁１５により調圧さ
れて負圧室８へ供給される負圧あるいはほぼ大気圧によ
ってＥＧＲ通路５を開あるいは閉にするオンオフ制御で
ある。

したがって温度応動弁３５のオリフィス４３により負圧
がＥＧＲ制御弁６の負圧室８へ供給される時刻は遅れる
のに対し、負圧調圧弁１５のポート２３を介して負圧室
８へ大気圧が供給される時刻は遅れないので、単位時間
当たりの弁ポート１３の開き時間の割合は比較的小さい
。

こうして少ない量の排気ガスが吸気分岐管３内へ供給さ
れる。

ライザ部３１の温度がＴ３以上にあるとき、バイメタル
円板３７もＯリング３９から離れる。

通路部、分３３へはオリフィス４３を介さずに負圧が導
入されるので、単位時間当たりの弁ポート１３の開き時
間の割合は通常になる。

こうして通常量の排気ガスが吸気分岐管３内へ供給され
る。

実施例の吸気加熱装置は排気ガスの熱によりライザ部を
加熱する形式であるが、本発明は機関冷却水の温熱によ
りライザ部を加熱する吸気加熱装置にも適用可能である
ことはいうまでもない。

このように本発明によれば、機関の運転性能に与える影
響の大きい燃料の霧化状態に深く関係するライザ部の温
度を検出し、ライザ部の温度に関係して排気ガスの再循
環流量を制御するので、機関の運転性能に支障を与える
ことなく、排気ガス再循環を実施することができる。

なお、吸入空気は機関運転中は燃料の霧化の際に燃料の
気化熱を奪われて低温であり、機関運転の一時停止中は
吸気壁の放射熱を受けて高温となり、吸気温が高い場合
が燃料の霧化状態が良いとは限らず、燃料の正確な霧化
状態をライザ部の温度に代えて吸気温度から検出するこ
とはほぼ困難である。

【図面の簡単な説明】

第１図は時間経過に対する冷却水およびライザ部の温度
変化を表わすグラフ、第２図は本発明の１実施例の構成
図、第３図は第２図のバイメタル式温度応動開閉弁の詳
細な図、第４図は第２図の実施例におけるライザ部温度
と再循環排気ガス流量との関係を表わすグラフ、第５図
は本発明の別の実施例に用いられる温度応動弁を示す図
、第６図は第５図の温度応動弁を用いる実施例における
ライザ部温度と排気ガス再循環流量との関係を表わすグ
ラフ、および第７図は排気ガス再循環流量をライザ部温
度に対して連続的に変化させる場合の両者の関係を表わ
すグラフである。 ３・・・・・・吸気分岐管、５・・・・・・ＥＧＲ通路
、６・・・・・・ＥＧＲ制御弁、２６・・・・・・バイ
メタル式温度応動開閉弁、３１・・・・・・ライザ部、
３５・・・・・・バイメタル式％式％

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 加熱部としてのライザ部を有する吸気分岐管排気ガ
   スの一部を吸気系へ導く排気ガス再循環通路、および該
   排気ガス再循環通路を介して流れる排気ガスの流量を該
   ライザ部の温度に関係して制御する手段を備えることを
   特徴とする、排気ガス再循環装置。