JPS6233097Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、エンジンの排気ガスの一部を吸気系
に還流させて燃料の燃焼温度を積極的に低下さ
せ、もつて排気ガス中の窒素酸化物の発生量を可
及的に減少せしめるようにしたエンジンの排気還
流装置に関するものである。

この種の排気還流装置を装備したエンジンにお
いてその排気特性（特にNOx発生量）とともに
出力特性，燃費効率等の諸特性をも良好に維持し
得る理想的な排気還流量は、エンジンの負荷に応
じて、第１図において曲線_１で示す如く低負荷
域と中高負荷域とで変化傾向が異なる２段階状の
カーブ₁a，₁bを描いて変化する。この理想排
気還流量曲線_１に実際のエンジンの排気還流量
を近似させる方法としては、実開昭55−114350号
公報に示す排気還流装置の如く排気還流弁を２個
併設して低負荷域と中，高負荷域とで排気還流量
を別々に制御する方法と、１個の排気還流弁を用
いこの排気還流弁をエンジンの排気圧によつて制
御されるトランスデユーサで制御するようにした
方法とが知られている。

ところが、前者の場合には比較的高価な排気還
流弁を２個用いるところから製造コストが高くな
るという問題があり、また、後者の場合には、ト
ランスデユーサの作動特性上、排気還流量曲線が
第１図において一点鎖線_２で示す如く作動初期
における立上りが急激な曲線となるため、低負荷
域においてこの排気還流量曲線_２を理想排気還
流量曲線_２に近似させようとすれば中，高負荷
域において排気還流量過多となつて燃焼特性が悪
化し出力低下をきたし、逆に中，高負荷域におい
て排気還流量曲線′_２を理想排気還流量曲線
_１に近似させようとすれば低負荷域において排気
還流量が不足して排気特性が損なわれるという得
失相反する問題があつた。

さらに、トランスデユーサを用いた排気還流装
置（排圧式排気還流装置）においては、エンジン
負荷（即ち、排圧）に比例した排気還流量を得る
ことができるという利点がある一方で、該トラン
スデユーサの構造上の理由（後述）から、特に低
負荷運転時において瞬間的な排気還流量過多が懸
念されるという欠点を有している。即ち、トラン
スデユーサは、一般に排圧の変動に対応して作動
するダイヤフラムに弁体を取付けこの弁体によつ
て負圧管に設けた大気開放口を開閉して負圧の大
気希釈量を調整することにより負圧の大きさを排
圧（負荷）に応じて補正するようになついるが、
この場合、上記弁体がダイヤフラム式に取付けら
れている関係上、該弁体が排圧の圧力脈動の影響
を受けてサージングを起こすおそれがあり、場合
によつてはサージングにより上記弁体が瞬間的に
上記大気開放口を閉塞し、これにより大気希釈さ
れていない負圧が瞬間的に排気還流弁の負圧室に
導入され、排気還流量が瞬間的に過多となるおそ
れがあり、しかもこのような弁体のサージングに
伴う排気還流量の瞬間的な過多現象は、中・高負
荷運転時よりも吸入空気量が少なく燃焼安定性の
比較的悪い低負荷運転時において顕著となるもの
である。

本考案は、上記の如き問題に鑑み、１個の排気
還流弁とトランスデユーサを使用する方法のもの
において、吸気通路中に低負荷時に機能する第１
の負圧ポートと中，高負荷時に機能する第２の負
圧ポートとを開口せしめ前記排気還流弁を低負荷
時には第１負圧ポートからの負圧によつて制御
し、中，高負荷時にはトランスデユーサーを介し
て第２負圧ポートからの負圧によつて制御するよ
うにすることにより、トランスデユーサの作動特
性に起因する低負荷域における排気還流量不足及
び中，高負荷域における排気還流量過多及びトラ
ンスデユーサの構造のそのものに起因する低負荷
域における瞬間的な排気還流量過多を防止してエ
ンジンの排気特性、出力特性等の諸性能を全負荷
域において良好に維持せしめ得る如くした低コス
トの排気還流装置を提供することを目的としてな
されたものであつて、エンジンの排気系と吸気系
とを連通する排気還流通路と、該排気還流通路を
開閉制御する負圧作動式排気還流弁とを備え、排
気ガスの一部を吸気系へ還流するエンジンの排気
還流装置において、全閉状態のスロツトル弁より
上流で且つスロツトル弁が所定の設定開度だけ開
いた時、その下流側に位置する第１負圧ポート
と、該第１負圧ポートより上流で且つスロツトル
弁が上記設定開度より大きく開いた時、その下流
に位置する第２負圧ポートと、第１負圧ポートか
らの負圧を大気開放口を介して希釈した後に排気
還流弁の負圧室に導く第１負圧通路と、第２負圧
ポートからの負圧をエンジンの排圧により該負圧
を補正するトランスデユーサを介して排気還流弁
の負圧室に導く第２負圧通路と、スロツトル弁の
開度が上記設定開度以下の時は第１負圧通路から
の負圧により排気還流弁を所定量開け、スロツト
ル弁開度が設定開度より大きい時は第２負圧通路
からの負圧により排気還流弁を作動させる負圧通
路制御装置とを備えたことを特徴とするものであ
る。

以下、本考案のエンジンの排気還流装置を第２
図ないし第５図に示す実施例に基づいて説明する
と、第２図には本考案実施例に係る自動車用エン
ジンに装着される排気還流装置Z₁の全体系統図が
示されており、図中符号１はエンジン本体、２は
吸気系Ｘを構成する吸気管、３は排気系Ｙを構成
する排気管、４はキヤブレター、５はエアークリ
ーナ、６はスロツトル弁である。

この排気還流装置Z₁は、吸気管２のスロツトル
弁６より吸気下流側位置と排気管３を連通せしめ
る排気還流通路９の途中に、エンジンの負荷に応
じて変化する吸気管２内の負圧によつて駆動せし
められて該排気還流通路９を開閉制御する如く作
用する負圧作動式排気還流弁１０を介設してお
り、該排気還流弁１０の開弁度を調整することに
よつて排気系Ｙ側から吸気系Ｘ側に還流さしめら
れる排気ガスの量を制御することができるように
なつている。この排気ガスは、エンジン１が無負
荷運転状態にある場合には還流が停止され、負荷
運転時においてのみ吸気系Ｘ側に還流されるが、
その場合、排気還流量を負荷が増大するに従つて
前記理想排気還流量曲線に近似する排気還流量曲
線に沿つて制御するために負圧通路制御製置１１
とトランスデユーサ１２とを付設している。

負圧通路制御製置１１は、負圧室１６内に供給
される負圧に応じて切換作動する弁体１７により
第１負圧入口３６と第２負圧入口３７を択一的に
負圧出口３５に連通せしめる如く作用する負圧作
動式３方切換弁で構成されている。負圧制御装置
１１の負圧出口３５は排気還流弁１０の負圧室１
３に連通せしめられており、該負圧室１３に供給
される負圧の強弱に応じて排気還流弁１０の弁体
１４を駆動し、排気系Ｙから吸気系Ｘへの排気還
流量を制御するようにされている。この負圧通路
制御装置１１の負圧室１６は、全閉位置より少し
開いた第１開弁位置におけるスロツトル弁６の吸
気下流側に開口する如く吸気管２に形成した切換
弁制御用負圧ポート２０に連通せしめられてい
る。このため、スロツトル弁６が第２図に示すよ
うに全閉（無負荷運転）又は第３図に示すように
第１開弁位置（低負荷運転）にある場合には、負
圧室１６内に負圧が供給されるため弁体１７はス
プリング１８のバネ力に抗して駆動され第１負圧
入口３６と負圧出口３５を連通せしめるが（第１
弁位置）、スロツトル弁６が第４図に示すように
他の位置にある場合（中，高負荷運転時）には、
切換弁制御用負圧ポート２０がスロツトル弁６の
吸気上流側に位置するため、負圧室１６内には正
圧が供給され弁体１７によつて負圧出口３５は第
１負圧入口３６との連通が遮断されて第２負圧入
口３７側に連通せしめられる（第２弁位置）こと
になる。

又、この負圧通路制御装置１１の第１負圧入口
３６と第２負圧入口３７の内、第１負圧入口３６
は、吸気管２のしかもスロツトル弁全閉位置にお
いては該スロツトル弁６より吸気上流側に位置し
スロツトル弁６が第１開弁位置にある場合（第３
図）には該スロツトル弁６より吸気下流側となる
位置に形成した第１負圧ポート２１に第１負圧通
路３１を介して、また第２負圧入口３７は第１負
圧ポート２１よりさらに吸気上流側でしかもスロ
ツトル弁６が第１開弁位置よりさらに開いた第２
開弁位置にある場合にはスロツトル弁６の吸気下
流側となる位置に形成した第２負圧ポート２２に
第２負圧通路３２を介してそれぞれ連通せしめら
れている。この第２負圧通路３２の中間位置には
後述するトランスデユーサ１２が介在せしめられ
ている。尚、第１負圧入口３６は、エヤークリー
ナ３９を取付けた大気開放口５１介して大気に開
放されており、その途中には負圧調整用オリフイ
ス４０が介設されている。

トランスデユーサ１２は、弁体４３付きのダイ
ヤフラム５０によつて前記排気還流通路９の排気
還流弁１０より排気上流位置に形成した定圧室３
８に連通する排気圧室４１と、吸気管２の前記第
２負圧ポート２２よりさらに吸気上流位置でしか
もスロツトル弁６が全開位置（第４図、符号
６′）にあるときスロツトル弁６の吸気下流側に
位置する如く形成した第３負圧ポート２３に連通
すると同時に大気に開口せしめられた大気圧室４
２の２室に区画形成されている。又、大気圧室４
２側には、該大気圧室４２を貫通し且つその中間
部において該大気圧室４２に連通する負圧管４８
が取付けられている。この負圧管４８は、第２負
圧通路３２内に介在せしめられて該第２負圧通路
３２の一部として作用するとともに、その大気圧
室４２内に向けて形成された開口４５はダイヤフ
ラム５０の弁体４３によつて適宜に開閉せしめら
れる。

続いて、この実施例の排気還流装置Z₁の作用を
説明すると、先ず、エンジンが無負荷運転されて
いる場合には、スロツトル弁６が全閉位置（第２
図）にあるため、切換弁制御用負圧ポート２０は
スロツトル弁６の吸気下流側に、また第１負圧ポ
ート２１は吸気上流側にそれぞれ位置しており、
負圧通路制御装置１１は切換弁制御用負圧ポート
２０から抽出された負圧によつて第１弁位置に設
定されている。このため、排気還流弁１０の負圧
室１３内には第１負圧ポート２１から抽出された
正圧が負荷されることになり、該排気還流弁１０
はその弁体１４によつて排気還流通路９を閉塞し
て排気Ｅが吸気系Ｘ側に流れるのを阻止する如く
作用する。

次に、第３図に示すように、スロツトル弁６が
第１開弁位置まで開いてエンジン１が低負荷運転
されている場合には、切換弁制御用負圧ポート２
０と第１負圧ポート２１の双方がスロツトル弁６
の吸気下流側に位置しているため、負圧通路制御
装置１１は第１弁位置のまま位置保持され第１負
圧ポート２１から抽出された負圧はエアクリーナ
３９から大気開放口５１を通つて第１負圧入口３
６に導入される大気により希釈されて負圧室１３
内に負荷される。このため、排気還流弁１０が少
しだけ開き（低負荷開弁位置）、その通路面積に
対応する量の排気Ｅが排気系Ｙ側から吸気系Ｘ側
に還流せしめられる。この第１負圧ポート２１か
ら抽出した負圧による排気還流弁１０の制御は、
スロツトル弁６が第１開弁位置と第２開弁位置の
間にある間だけ持続されるが、この間の排気還流
量は、第５図において２点鎖線で図示する排気還
流量曲線_３の負荷ａから負荷ｂに至る領域Ａの
範囲内の曲線部に相当する。この場合、負圧通路
制御装置１１の負圧調整用オリフイス４０によつ
て負圧室１３に負荷される負圧を調整することに
よつて領域Ａの範囲内の排気還流量曲線_３を理
想排気還流量曲線_１に可及的に近似せしめるこ
とができる。

次に、スロツトル弁６が第２開弁位置まで開い
た中負荷運転時（第４図）には、切換弁制御用負
圧ポート２０と第３負圧ポート２３がスロツトル
弁６の吸気上流側に位置し、他の第１，第２負圧
ポート２１，２２は吸気下流側に位置している。

このため、負圧通路制御装置１１は第２弁位置
に設定され、第１負圧ポート２１は無効とされて
いる。又、トランスデユーサ１２の排気圧室４１
には排気還流通路９内の排気圧が、また大気圧室
４２には第３負圧ポート２３から抽出した正圧と
大気圧がそれぞれ負荷せしめられており、ダイヤ
フラム５０の弁体４３はこの両室の圧力が均衡し
た位置でしかも負圧管４８の開口４５を開弁した
状態のまま位置保持される。従つて、排気還流弁
１０は、第２負圧ポート２２で抽出された低圧の
負圧によつて前記低負荷開弁位置よりも大きく開
弁され（中負荷開弁位置）、吸気系Ｘ側には低負
荷運転時よりも多量の排気Ｅが還流せしめられ
る。

スロツトル弁６が第４図において符号６′で示
すように全開位置にある高負荷運転時には、第
２，第３負圧ポート２２，２３とも該スロツトル
弁６の吸気下流側に位置せしめられている。この
ため、第２負圧ポート２２から抽出された負圧
は、トランスデユーサ１２の負圧管４８及び負荷
通路制御装置１１を介して排気還流弁１０の負圧
室１３に負荷され、該排気還流弁１０を開弁して
排気Ｅを吸気系Ｘ側に還流せしめる如く作用する
が、この場合、排気圧室４１に負荷される排気ガ
スＥの排気圧が高くしかも大気圧室４２内にも第
３負圧ポート２３から抽出した負圧が負荷される
ため、弁体４３は第４図において符号４３′で示
す如く大気圧室４２側に変位して負圧管４８の開
口４５を閉塞する。従つて、第２負圧ポート２２
から抽出されて排気還流弁１０の負圧室１３に負
荷される負圧は、抽出時の圧力が中負荷時の描出
圧力より低い上に大気によつて希釈されることが
ないため、その圧力は中負荷運転時の場合よりさ
らに低くなり、該排気還流弁１０は中負荷開弁位
置よりもさらに大きく開弁して吸気系Ｘ側に多量
の排気Ｅが還流される。

この高負荷運転時と前記中負荷運転時における
排気還流量は、第５図に示す排気還流量曲線_３
の領域Ｂにおける曲線部に相当する。即ち、この
実施例の排気還流装置Z₁によればエンジンの負荷
変動に伴うスロツトル弁６の弁開度に応じて自動
的に第１負圧ポート２１から抽出された負圧と第
２負圧ポート２２から抽出された負圧とによつて
排気還流弁１０が選択的に制御され、吸気系に還
流される排気量は理想排気還流量曲線l₁に近似す
る排気還流量曲線l₃に沿つて増減変化せしめられ
ることになる。

さらに、この実施例においては、トランスデユ
ーサ１２の弁体４３が排圧の圧力脈動によりサー
ジングを起こし易いエンジンの低負荷運転時に
は、このトランスデユーサ１２を介さずに、第１
負圧ポート２１から抽出され且つ大気希釈される
負圧によつて排気還流弁１０を直接的に制御する
ようにしているため、低負荷運転時における上記
弁体４３のサージングに起因する瞬間的な排気還
流量過多が未然に防止されることになる。

続いて、本考案の効果を説明すると、本考案の
排気還流装置は、エンジンの吸気系に、低負荷時
に排気還流弁を作動させる負圧を抽出するための
第１負圧ポートと、中，高負荷時に排気還流弁を
作動させる負圧を抽出するための第２負圧ポート
とを形成し、低負荷時には第１負圧ポートから抽
出され大気により希釈された負圧により排気還流
弁を制御し、中・高負荷時には第２負圧ポートか
ら抽出されトランスデユーサによりエンジンの排
圧に応じて圧力補正された負圧によつて排気還流
弁を制御するようにしているため、排気還流弁を
エンジンの全負荷域においてトランスデユーサを
介して負荷される負圧のみによつて制御するよう
にした場合に発生する低負荷域での排気還流量不
足と中，高負荷域での排気還流量過多現象並びに
トランスデユーサの構造そのものに起因する低負
荷域での瞬間的な排気還流量過多を未然に防止し
て負荷変動に対する排気還流量を理想排気還流量
に近似せしめてエンジンの全負荷域における排気
特性，出力特性等の諸性能を良好に維持すること
ができるという効果がある。

又、一個の排気還流弁を第１負圧ポートからの
負圧と第２負圧ポートからの負圧で選択的に制御
するとによりエンジンの負荷変動に対する排気還
流量を理想排気還流量に近似せしめ得る如くして
いため、実開昭55−114350号公報に示す排気還流
装置の如く排気還流量を理想排気還流量に近似さ
せるために比較的高価な排気還流弁を２個使用し
たような場合に比してその製造コストの低廉化を
図り得るという効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の排気還流装置における排気還流
量特性を説明するためのグラフ、第２図は本考案
実施例に係る排気還流装置の全体系統図、第３図
及び第４図はそれぞれ第２図の排気還流装置の作
用説明図、第５図は第２図は排気還流装置におけ
る排気還流量特性を説明するためのグラフであ
る。 １……エンジン、２……吸気管、３……排気
管、６……スロツトル弁、９……排気還流通路、
１０……排気還流弁、１１……負圧通路制御装
置、１２……トランスデユーサ、１３……負圧
室、２１……第１負圧ポート、２２……第２負圧
ポート、３１……第１負圧通路、３２……第２負
圧通路、Ｘ……吸気系、Ｙ……排気系。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. エンジンの排気系と吸気系とを連通する排気還
   流通路と、該排気還流通路を開閉制御する負圧作
   動式排気還流弁とを備え、排気ガスの一部を吸気
   系へ還流するエンジンの排気還流装置において、
   全閉状態のスロツトル弁より上流でかつスロツト
   ル弁が所定の設定開度だけ開いた時、その下流に
   位置する第１負圧ポートと、該第１負圧ポートよ
   り上流でかつスロツトル弁が上記設定開度より大
   きく開いた時、その下流に位置する第２負圧ポー
   トと、第１負圧ポートからの負圧を大気開放口を
   介して希釈した後に排気還流弁の負圧室に導く第
   １負圧通路と、第２負圧ポートからの負圧をエン
   ジンの排圧により該負圧を補正するトランスデユ
   ーサを介して排気還流弁の負圧室に導く第２負圧
   通路と、スロツトル弁の開度が上記設定開度以下
   の時は第１負圧通路からの負圧により排気還流弁
   を所定量開け、スロツトル弁開度が設定開度より
   大きい時は第２負圧通路からの負圧により排気還
   流弁を作動させる負圧通路制御装置とを備えたこ
   とを特徴とするエンジンの排気還流装置。