JPS5838364A - デイ−ゼルエンジンの排気ガス再循環装置 - Google Patents

デイ−ゼルエンジンの排気ガス再循環装置

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JPS5838364A
JPS5838364A JP56136582A JP13658281A JPS5838364A JP S5838364 A JPS5838364 A JP S5838364A JP 56136582 A JP56136582 A JP 56136582A JP 13658281 A JP13658281 A JP 13658281A JP S5838364 A JPS5838364 A JP S5838364A
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JP
Japan
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exhaust gas
exhaust
particle collector
pressure
boat
Prior art date
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Pending
Application number
JP56136582A
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English (en)
Inventor
Ken Ando
安藤 謙
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Toyota Jidosha Kogyo KK
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Publication date
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Publication of JPS5838364A publication Critical patent/JPS5838364A/ja
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D9/00Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits
    • F02D9/04Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits concerning exhaust conduits
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/14Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories in relation to the exhaust system
    • F02M26/15Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories in relation to the exhaust system in relation to engine exhaust purifying apparatus
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition

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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)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、自動車等の車輌に用いられるディーゼルエン
ジンの排気ガス再循環装置に係り、更に詳細には排気通
路の途中に排気ガス中の粒子を捕集する粒子捕集器を備
えたディーゼルエンジンの排気ガス再循環装置に係る。
ディーゼルエンジンに於て、ディーゼルエンジンより排
出される排気ガス中のNOxを低減するために、排気ガ
スの一部を吸気系へ還流させる排気ガス再循環@値は、
排気通路に設けらけた排気ガス取入れボートより吸気通
路に設けられた排気ガス注入ボートへ排気ガスを導く排
気ガス再循環装置と、前記排気ガス再循環通路を流れる
排気ガスの流量を制御する排気ガス再循環制御弁とを有
している。上述の如き排気ガス再循環装置に於ける再循
環排気ガス流−は、排気ガス取入れボートに於ける排気
ガス圧力と排気ガス注入ボートに於ける吸気圧力との圧
力差と、排気ガス再循環制御弁の開弁量により決まる。
このため排気ガス再循環制御弁の開度が一定であっても
排気ガス圧力が上昇すると、それに伴い再循環排気ガス
流量が増大する。
ところで、車輌用ディーゼルエンジンに於ては、これよ
り排出される排気ガス中の炭素粒子の如き粒子を捕集し
、これが大気中へ放出されることを防止する粒子捕集器
が排気通路の途中に設けられているものがある。この粒
子捕集器は、一般に、フィルタ構造を有し、捕集した粒
子の量が増大するに従ってそのフィルタ構造が詰り、こ
れに応じてこれより上流側に於ける排気通路の排気ガス
圧力が上昇するようになる。
排気ガス再循環のための排気ガス取入れボートは、排気
ガス再循環のために必要な再循環排気ガス流量が得られ
るよう、一般に、粒子捕集器より上流側の排気通路に設
けられ、このため粒子捕集器の詰りによりこれより上流
側に於ける排気通路の排気ガス圧力が上昇すると、それ
に伴い前記排気ガス取入れボートに於ける排気ガス圧力
が上昇し、粒子捕集器の詰り度合に応じて再循環排気ガ
ス流量が増大する。この結果、排気ガス再循環が過剰に
行われ、エンジン性能に支障が生じるようになることが
ある。
本発明は上述の如き不具合に艦み、粒子捕集器の経時変
化によるこれの詰りにより排気ガス圧力が変動しても排
気ガス再循環tllJ−特性が変動しないよう改良され
た排気ガス再循環装置を提供することを目的としている
かかる目的は本発明によれば、排気通路の途中に排気ガ
ス中の粒子を捕集する粒子捕集器を備えたディーゼルエ
ンジンの排気ガス再循環装置にして、前記粒子捕集器よ
り上流側の排気通路に設けられた排気ガス取入れボート
より吸気通路に設けられた排気ガス注入ボートへ排気ガ
スを導く排気ガス再循環通路と、前記排気ガス再循環通
路を流れる排気ガスの流量を制御する排気ガス再循環制
御弁と、前記排気ガス取入れボートと前記粒子捕集器と
の間の前記排気通路を選択的に絞る排気絞り弁と、前記
排気絞り弁と前記粒子捕集器との閏の前記排気通路に於
ける排気ガス圧力の増大に応じて前記排気絞り弁の絞り
度を減少させるtIIIIIM]手段とを有しているこ
とを特徴とする排気ガス再循環装置によって達成される
以下に添付の図を参照しつつ本発明を実施例について詳
細に説明する。
第1図は本発明による排気ガス再循環装置が組込まれた
ディーゼルエンジンを示す概略構成図である。図に於て
、1はディーゼルエンジンを示しており、このディーゼ
ルエンジンはシリンダポア2内にピストン3を震動自在
に受入れ、該ピストンはその上方に1m室4を郭定して
いる。ディーゼルエンジン1は燃焼室4に連通ずる渦流
室5を有しており、該渦流室には図には示されていない
燃料噴射ノズルよりディーゼルエンジン用の液体燃料が
噴射供給されるようになっている。
ディーゼルエンジン1は吸気マニホールド6及び吸気ボ
ート7を経て燃焼室4内に空気を吸入し、燃焼室4より
排気ボート8を経て排気マニホールド9へ排気ガスを排
出する。吸気ボート7と排気ボート8は各々ポペット弁
により開閉されるようになっており、図に於ては、符号
10により排気用のポペット弁のみが示されている。
排気マニホールド9には排気!!11、粒子捕集器12
、排気管13が順に接続されている。
14は排気ガス再循環制御弁を示している。排気ガス再
循環制御弁14はその入口ボート15にて導管16によ
り排気マニホールド10に形成された排気ガス取入れボ
ート17に接続され、また出口ボート18にて導!!1
9により吸気マニホールド6に形成された排気ガス注入
ボート20に接続されている。排気ガス再循環制御弁1
4は弁装jlli21を含み、該弁要素21は弁座部2
2と共働して入日ボート15を開閉し、またその実効開
口面積をl1lJ御するようになっている。この弁要素
21は弁ロッド23によりダイヤフラム装置24に連結
され、このダイヤフラム装置によって駆動されるように
なっている。ダイヤフラム装置24はダイヤフラム25
を含んでおり、該ダイヤフラムはそのダイヤフラム室2
6に導入される負圧の増大に応じて圧縮コイルばね27
の作用に抗して図にて右方へ駆動され、前記弁要素21
を右方へ移動させて入口ボート15を開き、またその実
効開口断面積を増大するようになっている。
ダイヤフラム室26には負圧ポンプ28が発生する負圧
が負圧制御弁29によりその負圧を調節されつつ供給さ
れるようになっている。負圧l1IIIl弁29はディ
ーゼルエンジン1の運転状態に応じて負圧を調節するよ
うになっており、例えばディーゼルエンジン1に燃料を
供給する燃料ポンプのポンプレバーに応動し、ディーゼ
ルエンジン1の負荷の増大に応じてダイヤフラム室26
に与える負圧を小さくするようになっている。
排気管11には排気絞り弁30が設けられている。排気
絞り弁30は弁軸31に担持されたバタフライ弁として
構成され、レバー32を介してダイヤフラム装置!33
のロッド34に駆動連結されている。
ダイヤフラム装置33はダイヤフラム35を含んでおり
、該ダイヤフラム35はそのダイヤフラム室36に導入
される正圧の増大に応じて圧縮コイルばね37の作用に
抗して図にて左方へ駆動され、排気絞り弁30を開弁方
向へ駆動するようになっている。ダイヤフラム室36は
導管38を経て排気絞り弁2より下流側に於ける排気管
11に設けられた排気ガス圧力取出しボート39に接続
されている。ダイヤフラム装W133は粒子捕集器12
が詰っていない時には排気絞り弁30を図示されている
如く、排気絞り位置にもたらして該排気絞り弁30より
上流側の排気通路に於ける排気ガス圧力を粒子捕集器が
最も詰っている時に生じる排気ガス圧力にまで高め、排
気ガス圧力取出しボート39に現われる排気ガス圧力の
上昇に伴い排気絞り弁30を開弁方向に駆動して排気絞
り量を低減するようになっている。
上述の如き構成によれば、ディーゼルエンジン1の運転
状態を一定とした場合、粒子捕集器12が詰っていない
時にはダイヤフラム装置33によって排気絞り弁30が
図示されている如き排気絞り位置にもたらされることに
より、これより上流側の排気通路に於ける排気ガス圧力
が高められ、粒子捕集器12が最も詰っている時に生じ
る排気ガス圧力に実質的に等しくなる。経時的変化によ
り粒子補集器12に詰りが生じると、それに応じて排気
絞り弁30と粒子捕集器12との闇に於ける排気通路の
排気ガス圧力が上昇し、排気ガス圧力取出しボート39
に現われる排気ガス圧力がそれに応じて増大することに
よりダイヤフラム室36に導入される排気ガス圧力が増
大する。これによりダイヤフラム35はその排気ガス圧
力に応じて圧縮コイルばね37の作用に抗して図にて左
方へ変位し、排気絞り弁30を開弁方向へ駆動するよう
になる。排気絞り弁30の開弁方向の移動に伴い排気絞
り量が減少し、排気絞り弁30より上流側に於ける排気
通路の排気ガス圧力は粒子捕集器12が最も詰っている
時に生じる排気ガス圧力にほぼ維持されるようになる。
このようにディーゼルエンジンの運転状態を一定とした
場合、粒子捕集器12の詰り状態の変化に拘らず排気絞
り弁30より上流側の排気通路に於ける排気ガス圧力が
ほぼ一定に保たれることにより、排気ガス取入れボート
17に現われる排気ガス圧力が粒子捕集112の詰り状
態の変化によって変化することがなく、この結果、粒子
補集器の詰り状態の変化によって再循環排気ガス流鏝が
変動することが回避される。
尚、この実施例に於ては、ディーゼルエンジン1の回転
数の増大により排気ガス肚力が上昇すると、それに伴い
排気ガス圧力取出しボート39に現われる排気ガス圧力
が上昇し、ダイヤフラム装置33によりて排気絞り弁3
0が開弁方向へ駆動されるから、エンジン負荷を一定と
した場合、EGR率はエンジン回転数の増大に伴い低下
するようになる。
第2図乃至第4図は各々本発明によるディーゼルエンジ
ンの排気ガス再循環装置の他の実施例を示している。尚
、第2図乃至第4図に於て、第1図に対応する部分は第
1図に付した符号と同一の符号により示されている。
第2図に示された実施例に於ては、ダイヤフラム装置3
3はダイヤフラム35によってダイヤフラム室36より
隔てられたもう一つのダイヤフラム室40を有しており
、このダイヤフラム室40には正圧ポンプ41が発生す
る正圧が任力制御弁42によりその圧力を調整されつつ
供給されるようになっている。圧力I制御弁42はディ
ーゼルエンジン1の回転数に感応し、エンジン回転数の
増大に伴いダイヤフラム室40に供給する圧力を増大す
るようになっている。
かかる実施例に於ては、エンジン回転数の増大に伴いダ
イヤフラム室40に導入される圧力が増大することによ
り、エンジン回転数の増大によって排気ガス圧力取出し
ボート39に現われる排気ガス圧力が上昇してもこれが
ダイヤフラム35に作用する力はダイヤフラム室40に
導入される圧力の増大によって補償され、この結果、排
気絞り弁30はエンジン回転数の影響を受けることなく
その、開度が制御されるようになる。
この実施例に於は、排気絞り弁30によりこれより上流
側の排気通路に於ける排気ガス圧力が調節されることに
より粒子補集112の詰り量の変化によって再循環排気
ガスの流量が変動することがなく、またエンジン負荷を
一定とした場合、EGR亭はエンジン回転数の変化に拘
らずほぼ一定また第3図に示された実施例に於ては、排
気絞り弁30が二段式ダイヤフラム!lIF50により
駆動されるようになっている。このダイヤフラム装置5
0は、二枚のダイヤフラム51.52と、そのダイヤフ
ラムの各々の一方の側に設けられたダイヤフラム室53
.54と、前記両ダイヤフラムに接続されこれらをレバ
ー32に駆動連結するロッド55と、圧縮コイルばね5
6とを含んでおり、ダイヤフラム室35には排気ガス圧
力取出しボート39に現われる排気ガス圧力が導管38
を経て供給され、またもう一つのダイヤフラム室54に
は負圧ポンプ28が発生する負圧が負圧制御弁43によ
ってその負圧をl1節されつつ供給されるようになって
いる。負圧制御弁43はエンジン回転数に感応し、エン
ジン回転数の増大に伴いダイヤフラム室54に与える負
圧を増大するようになっている。
かかる実施例に於ては、エンジン回転数の増大に伴いダ
イヤフラム室54に導入される負圧が増大し、ダイヤフ
ラム52を図にて右方へ駆動する力が増大し、これによ
り111!2図に示された実施例と同様、ダイヤフラム
50がエンジン回転数の増大に伴い排気絞り弁30を開
弁方内へ駆動することがなくなり、粒子捕集器12の詰
り状態が一定である場合、排気絞り弁30はエンジン回
転数の変動に拘らず成る所定の開度に維持されるように
なる。
尚、第2図及び第3図に示された実施例に於ては、エン
ジン回転数の変動により排気絞り弁30の開度が夜勤し
ないよう構成されているが、必要であれば、エンジン回
転数の変化に応じて排気絞り弁30の開度を変化させ、
これにより排気絞り弁30より上流側に於ける排気通路
の排気ガス圧力を制御してエンジン回転数に応じてEG
R率を変化させることも可能ある。
また第4図に示された実施例に於ては、ダイヤフラム室
53には排気ガス圧力が、ダイヤ1ラム室54にはエン
ジン回転数に応じてtsmされる負圧が、更にダイヤフ
ラム51によってダイヤフラム室53とは隔てられたダ
イヤフラム室57に正圧ポンプ41が発生する正圧が圧
力制御弁42によりその圧力を調節されつつ供給される
ようになっr イ8゜圧力$11@弁42はエンジン負
荷等に応じてダイヤプラム室57に供給する圧力を制御
するよう構成されていればよい。かかる実施例に於ては
、粒子捕1112の詰り状態の変動によりEGR率が変
化することが防止され、その上で排気絞り弁30によっ
てエンジン回転数やエンジン負荷に応LjTEGR率の
修正制御が適宜に行われるようになる。
以上に於ては本発明を特定の実施例について詳細に説明
したが、本発明はこれに限定されるものではなく本発明
の範囲内にて種々の実施例が可能であることは当業者に
とつ明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
第1図乃至第4図は各々本発明によるディーゼルエンジ
ンの排気ガス再循環装置の実施例を示す概略構成図であ
る。 1・・・ディーゼルエンジン、2・・・シリンダボア。 3・・・ピストン、4・・・燃焼室、5・・・下流室、
6・・・吸気マニホールド、7・・・吸気ボート、8・
・・排気ボート、9・・・排気マニホールド、10・・
・ポペット弁。 11・・・排気管、12・・・粒子捕楽器、13・・・
排気管。 14・・・排気ガス再−環制−弁、15・・・入口ボー
ト。 16・・・導管、17・・・排気ガス取入れボート、1
8・・・出口ボート、19・・・導管、20・・・排気
ガス注入ボート、21・・・弁要素、22・・・弁座部
、23・・・弁ロンド、24・・・ダイヤフラム装置、
25・・・ダイヤフラム、26・・・ダイヤフラム室、
27・・・圧縮コイルばね、28・・・負圧ポンプ、2
9・・・負圧@御弁。 30・・・排気絞り弁、31・・・弁軸、32・・・レ
バー。 33・・・ダイヤフラム装置、34・・・ロッド、35
・・・ダイヤフラム、36・・・ダイヤフラム室、37
・・・圧縮コイルばね、38・・・導管、39・・・排
気ガス圧力取出しボート、40・・・ダイヤフラム室、
41・・・正圧ポンプ、42・・・圧力制御弁、43・
・・負圧制御弁。 50・・・ダイヤフラム@瞳、51.52・・・ダイヤ
フラム、53.54・・・ダイヤフラム室、55・・・
0ツド、56・・・圧縮コイルばね、57・・・ダイヤ
フラム特許出願人     トヨタ自動申工業株式会社
代  理  人        弁理士   明  石
  昌  酸第1図 9I:1 第2図 9ら 第3図 第4図 −398−

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 排気通路の途中に排気ガス中の粒子を捕集する粒子捕集
    器を備えたディーゼルエンジンの排気ガス再循環装置に
    して、前記粒子捕集器より上流側の排気通路に設けられ
    た排気ガス取入れボートより吸気通路に設けられた排気
    ガス注入ボートへ排気ガスを導く排気ガス再循環通路と
    、前記排気ガス再循環通路を流れる排気ガスの流量を制
    御する排気ガス再循環制御弁と、前記排気ガス取入れボ
    ートと前記粒子捕集器との閏の前記排気通路を選択的に
    絞る排気絞り弁と、前記排気絞り弁と前記粒子補集器と
    の闇の前記排気通路に於ける排気ガス圧力の増大に応じ
    て前記排気絞り弁の絞り度を減少させる制御手段とを有
    していることを特徴とする排気ガス再循環装置。
JP56136582A 1981-08-31 1981-08-31 デイ−ゼルエンジンの排気ガス再循環装置 Pending JPS5838364A (ja)

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