JPS6263164A - 内燃機関のｅｇｒ制御装置 - Google Patents

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】 「技術分野」 本発明は、内燃機関、特にディーゼルエンジン用として
好適なＥＧＲ（排気再循環）装置に関し、特にＥＧＲ量
（排気再循環量）を調整できるようにしたＥＧＲ制御装
置に関する。

「従来技術およびその問題点」 自動車エンジンの排気ガス中のＮＯｘ低減対策として従
来、排気ガスの一部を吸気側に導＜　ＥＧＲ装置が実用
化されている。ガソリンエンジン用のこのＥＧＲ装置は
、排気通路と吸気通路を結ぶ循環通路に固定オリフィス
を設け、この固定オリフィスを、ＥＧＲバルブのオンオ
フ制御よって開閉させる構成となっており、一定のＮＯ
ｘ低減の効果を得ることができる。ところがディーゼル
エンジンに、この固定オリフィス式のＥＧＲ装置を用い
ると、オリフィス径が小さい場合にはＮＯｘ低減の効果
を期待することができず、他方これが大き過ぎると、　
ＮＯＸの低減はできるものの、排気ガス中の黒鉛の増加
、出力の低下が生じ、さらにＳＯｘが増加して排気系が
腐食する等の重大な問題が生じる。このような問題点を
解決するには、エンジンの運転状態等に応じてＥＧＲ量
を精密に制御することが必要で２固定オリフイスを単に
開閉するＥＧＲ装置ではこの要求に応えることができな
い。

このような背景から既に、吸気通路と排気通路を結ぶ循
環通路に開度を変化させるＥＧＲバルブを設け、さらに
このＥＧＲバルブの開度を制御する負圧制御バルブを設
けて、この負圧制御バルブをエンジンの運転状態等に応
じて制御することにより、エンジンの状態に応じたＥＧ
Ｒ量が得られるようにしたＥＧＲ制御装置が知られてい
る。

第７図はこのＥＧＲ制御装置の概念図で、内燃機関ｉｔ
の排気通路１２と吸気通路１３とは循環通路１４で連通
しており、この循環通路１４に、ＥＧＲバルブ１５が設
けられている。このＥＧＲバルブ１５は、弁座１６に弁
体１７を接離させるもので、弁体１７はダイアフラム１
８に結合されている。このダイアフラム１８は、常時は
圧縮ばね１９により弁体１７を弁座１６に着座させる方
向に付勢されており、ダイアフラム室２０が負圧になっ
て圧縮ばね１９の力に打ち勝つと、弁体１７を弁座１６
から離間させる。ダイアフラム室２０はＥＧＲパイプ２
１、負圧制御バルブ２２および負圧パイプ２３を介して
負圧源（真空ポンプ）２４と連通しており、負圧制御バ
ルブ２２がダイアフラム室２０に導入する負圧の大きさ
を制御する。負圧制御バルブ２２は、エンジンの回転数
、負荷、冷却水温等の運転状況に応じてコンピュータ制
御される。

第８図はこの負圧制御バルブ２２の従来例である。ダイ
アフラム室２５には、その壁部に上記ＥＧＲパイプ２１
が開口し、中央部の内部には、上記負圧パイプ２３がそ
の内部迄延長されている。

ダイアフラム室２５を画成するダイアプラム２６には、
ソレノイドＳで図の上下に移動する開閉部材２７が固定
されており、この開閉部材２７内に、上記負圧パイプ２
３の下端を開閉する弁体２８が移動可能に配設されてい
る。この弁体２８は圧縮ばね２９により常時は負圧パイ
プ２３下端に密着していて、負圧パイプ２３とＥＧＲパ
イプ２１の連通を断っている。他方ダイアフラム室２５
内には、開閉部材２７を下方に押す圧縮ばね３０が挿入
されていて、この圧縮ばね３０の力により、開閉部材２
７のフランジ弁部３１が１弁体２８と係合してダイアプ
ラム室２５と大気との連通を断っている。

この従来の負圧制御バルブｚ２は、エンジンの運転状態
に応じＳへの通電量を制御して開閉部材２７を上下させ
ることにより、ＥＧＲバルブ１５のダイアフラム室２０
に導入する負圧を制御することができる。すなわち開閉
部材２７を第８図（Ａ）のように下降させると、フラン
ジ弁部３１が弁体２８を下降させて負圧パイプ２３の下
端を開き、したがって負圧源２４は、ダイアフラム室２
５およびＥＧＲパイプ２１を介してＥＧＲバルブ１５の
ダイアフラム室２０に連通する。これに対し同図（Ｃ）
のように開閉部材２７を上昇させると、弁体２８が負圧
バイブ２３下端に密着したまま、フランジ弁部３１が弁
体２８から離れ、その結果、開閉部材２７と弁体２８の
隙間を介してダイアフラム室２５内に大気が導入され、
ＥＧＲバルブ１５のダイアフラム室２５にもこの大気が
導入される。この両者の中間域（同図（Ｂ））では、ダ
イアフラム室２５は、負圧源２４および大気のいずれに
も連通しない、したがって、ソレノイドＳへの通電量を
エンジン運転状態に応じて制御すると、第８図（Ａ）の
状態ではＥＧＲバルブ１５のダイアフラム室２０に導入
される負圧が増大する結果、弁座１６かものダイアプラ
ム１８の離間量が増大してＥＧＲバルブ１５の開度が増
加し、同（Ｂ）の状態では逆にＥＧＲバルブ１５の開度
が減少し、同（Ｃ）の状態では、゛そのときのＥＧＲバ
ルブ１５の開度が維持されることになる。

ところがこの従来装置は、ダイアフラム室２５を形成す
るためにダイアプラム２６を要し、またこのダイアプラ
ム２６に開閉部材２７を固定するという構造上、装置構
成が不安定で、振動に弱いという問題があり、またダイ
アプラム２６は長期使用により性質が劣化するために耐
久性に問題があった。

「発明の目的」 本発明は、このような従来のＥＧＲ制御装置の問題点を
解消し、特にＥＧＲバルブを制御する負圧制御バルブと
して、振動に強く、ダイアフラムを用いない、＃磁性に
優れた構造の単純な装置を得ることを目的とする。

「発明の概要」 本発明は、バルブボディ内を摺動する可動鉄心の位置制
御によって、ＥＧＲバルブへの負圧導入量を制御するよ
うにしたもので、筒状のバルブボディには、負圧源に連
なる負圧パイプ、ＥＧＲバルブに連なるＥＧＲパイプ、
および大気通路が開口しており、またこのバルブボディ
内に嵌めた可動鉄心を移動させて位置制御する電磁移動
手段が設けられている。そしてこの可動鉄心の移動位置
に応じ、ＥＧＲパイプと、真空パイプおよび大気通路と
の連通状態を制御し、ＥＧＲバルブへの負圧導入量を制
御する。

「発明の実施例」 以下図示実施例について本発明を説明する。第１図ない
し第３図は本発明の第一の実施例を示すものである０本
発明による負圧制御バルブ４０は、その筒状のバルブボ
ディ４１の周面に軸線方向位置を異ならせて、上記ＥＧ
Ｒバルブ１５に連なるＥＧＲパイプ２１と、負圧源２４
に連なる負圧パイプ２３が開口している。このバルブボ
ディ４１内には、可動鉄心４２が摺動可能に嵌められて
いて、この可動鉄心４２に、ＥＧＲバイブ２１と負圧パ
イプ２３を連通させる連通路４３が穿設されている。こ
の連通路４３は、可動鉄心４２の軸部通路４３ａと、半
径方向通路４３ｂとからなり、軸部通路４３ａは、可動
鉄心４２によって画成された、ＥＧＲパイプ２１の連通
する制御室４４に、半径方向通路４３ｂは負圧パイプ２
３に、それぞれ直接連通している。この半径方向通路４
３ｂと負圧パイプ２３の連通は、可動鉄心４２の全移動
域において保たれる。

バルブボディ４１内には、可動鉄心４２の移動位置に応
じ、ＥＧＲパイプ２１を、負圧パイプ２３または大気に
連通させるための通路開閉手段として、スプール弁４５
が摺動可能に嵌められている。このスプール弁４５は、
バルブボディ４１のフランジ部４１ａの軸孔４１ｂを通
って、可動鉄心４２の軸部に当接する小径部４５ａと、
この上に位置する大径部４５ｂとを有し、この小径部４
５ａおよび大径部４５ｂの下面には、それぞれ弾性体か
らなるバルブシート４６および４７が添着されている。

このスプール弁４５は、ばね座プラグ４８との間に挿入
した圧縮ばね４９により、そのバルブシート４７がフラ
ンジ部４１ａに密着する方向に押圧されており、密着状
態では、制御室４４と大気との連通が断たれる。

すなわちバルブボディ４１の軸孔４１ｂと、スプール弁
４５の小径部４５ａとの嵌合部、およびバルブボディ４
１と小径部４５＆との嵌合部には、それぞれ大気通路５
０．５１が形成され、ばね座プラグ４８には大気孔５２
が穿設されていて、バルブシート４７がフランジ部４１
ａから離れているときには、制御室４４が大気と連通ず
る。しかしバルブシート４７がフランジ部４１ａに密着
すると、この連通が断たれる。５３はフィルタを示す、
また小径部４５ａ下面のバルブシート４７が可動鉄心４
２の軸部通路４３ａ上端を閉じると、ＥＧＲパイプ２１
と負圧パイプ２３の連通が断たれる。

バルブボディ４１の下部には、ソレノイドケース５５が
固定されている。このソレノイドケース５５内には、ソ
レノイド５６および固定鉄心５７が固定されていて、こ
の固定鉄心５７上に、圧縮ばね５８を挟んで、上記可動
鉄心４２が位置している。可動鉄心４２はソレノイド５
６に通電すると、圧縮ばね５８の力に抗して固定鉄心５
７側に吸引される磁性材料から構成されている。５９は
可動鉄心４２の昇降を可能とする空気抜き通路である。

ソレノイド５６に対する通電量は、エンジンの回転数、
負荷、冷却水温等の運転データの入力を受ける制御装置
６０によって制御される。

上記構成の本装置は、次のように作動する。まずソレノ
イド５６に通電されない状態では、圧縮ばね５８の力に
より可動鉄心４２が上昇端にある（第２図）、このとき
、可動鉄心４２はスプール弁４５の小径部４５ａ（バル
ブシート４７）と当接してこれを４９の力に抗して押し
上げる。よって軸部通路４３ａはバルブシート４７によ
って閉塞されるのに対し、バルブシート４７がフランジ
部４Ｌａから離れるため、大気孔５２．および大気通路
５１．５０を介して制御室４４が大気に連通し、したが
ってＥＧＲバルブ１５のダイアフラム室２０が大気に連
通ずる。よってＥＧＲバルブ１５は閉じ、排気通路１２
の排気が吸気通路１３側に循環することはない。

これに対しソレノイド５６に通電すると、圧縮ばね５８
の力に抗して可動鉄心４２が吸引されて下降する（第３
図）、すると可動鉄心４２はスプール弁４５から離れる
ため、軸部通路４３ａの上端が開放されてＥＧＲバルブ
１５とＥＧＲバイブ２１が連通する。またスプール弁４
５の下降を抑制していた力が除かれる結果、圧縮ばね４
９の力によりスプール弁４５が下降し、そのバルブシー
ト４７がフランジ部４１ａに密着して、制御室４４と大
気との連通が断たれる。よって負圧源２４がＥＧＲバル
ブ１５と連通して、ダイアフラム室２０に負圧が導入さ
れる。その結果ダイアプラム１８が吸引されて弁体１７
が弁座１６から離れ、ＥＧＲバルブ１５が開＜、ＥＧＲ
バルブ１５が開くと排気通路１２の排気が吸気通路１３
に循環されるＥＧＲシステムが作動する。この循環量は
、ダイアフラム室２０に導入される負圧が大きい程大き
い。

第１図は以上の両者の中間の場合で、スプール弁４５の
バルブシート４７がフランジ部４１ａに密着して制御室
４４と大気との連通を断ち、同時にバルブシート４７も
また可動鉄心４２の上端に密着して軸部通路４３ａを閉
塞する。この状態では、ＥＧＲバルブ１５のダイアフラ
ム室２０には負圧も大気も導入されないから、ＥＧＲバ
ルブ１５はそのときの開度を維持する。

制御装置６０は、このように作動する木魚圧制御バルブ
４０のソレノイド５６に対する通電量をエンジンの運転
状態等に応じて制御する。一般的には、エンジンの回転
数および負荷が一定値以上のとき、および一定値以下の
ときには、ソレノイド５６への通電が停止され（すなわ
ちＥＧＲバルブ１５が閉じ）、回転数および負荷の中間
域において、ソレノイド５６へ通電される（ＥＧＲバル
ブ１５が開く）が、本発明は制御の態様は問わない０以
上の説明から明らかなように、ソレノイド５６への通電
量を精密に制御することで、ＥＧＲパルプ１５の開度、
つまりＥＧＲ量も精密に制御でき、排気ガス中のＮＯｘ
を理想的に減少させることができる。

第４図ないし第６図は、本発明の第二の実施例を示す。

この実施例は、移動部材を可動鉄心４２のみとして構成
したもので、第一の実施例と機能的に同一の部材には同
一の符号を付している。

ＥＧＲパイプ２１と負圧パイプ２３は、バルブボディ４
１の頭部に開口して、可動鉄心４２の上部の制御室６１
に連通しており、かつ負圧パイプ２３は、制御室６１の
内部中央に延長されている。

可動鉄心４２は、バルブボディ４１内に嵌めたシリンダ
６２に移動可能に嵌められており、その図の上端中央に
は、この負圧パイプ２３と接離してこれを開閉するバル
ブシート６３が添着されている。またこの可動鉄心４２
の図の下方は小径部４２ａとなっていて、この小径部４
２ａは、バルブシート６４の軸孔６４ａを通って下方に
延び、固定鉄心５７と対向している。シリンダ６２と可
動鉄心４２との間には、大気通路６５が形成され、同様
にバルブシート６４の軸孔６４ａと可動鉄心４２の小径
部４２ａとの間には、大気通路６６が形成されている。

また固定鉄心５７の軸部には、可動鉄心４２の移動を可
使とするとともに、バルブボディ４１内に大気を導くた
めの大気通路６７が形成されている。６８は可動鉄心４
２と固定鉄心５７の間に挿入された圧縮ばねで、常時は
可動鉄心４２を固定鉄心５７から離間させる。可動鉄心
４２がバルブシート６４から離れた状態では、大気通路
６７．６６および６５を介して制御室６１が大気と連通
ずる。６９はフィルタである。また可動鉄心４２の図の
下端には、固定鉄心５７と接離して大気通路６７を開閉
するシート７０が添着されている。

この実施例では、ソレノイド５６に通電しない状態では
、可動鉄心４２が圧縮ばね６８の力により上昇し、その
バルブシート６１が負圧パイプ２３に当接してこれを閉
塞する（第５図）、よって制御室６１と負圧源２４との
連通が断たれる。

他方、可動鉄心４２がバルブシート６４から離間するた
め、大気通路６７．６６および６５を介して制御室６１
が大気に連通し、その結果ＥＧＲパイプ２１には大気が
導入される。よってＥＧＲバルブ１５は閉じ、排気通路
１２の排気が吸気通路１３側に循環することはない。

これに対し、ソレノイド５６に最大電流を流して可動鉄
心４２を固定鉄心５７側に吸引すると、第６図のように
可動鉄心４２がバルブシート６４に着座して大気通路６
５と６６の連通を断ち、またシー）７０が固定鉄心５７
の上端に当接して大気通路６７を閉塞する。他方このと
きには、バルブシート６３が負圧パイプ２３から離れて
いるため、Ｅ　Ｇ　Ｒ’パイプ２１には、負圧パイプ２
３を介して負圧源２４の負圧が導入され、したがってＥ
ＧＲバルブ１５が開き、排気通路１２の排気が吸気通路
１３側に循環される。

以上の二つの状態の中間的な場合が第４図である。この
状態では、負圧パイプ２３で吸引される空気量と、大気
通路６７．６６および６５を介して制御室６１に供給さ
れる空気量とが釣り合い。

このためこのときのＥＧＲバルブ１５の開度が維持され
る。

以上のようにこの実施例によれば、可動鉄心４２という
単一の移動部材だけで、第一の実施例と同等の機能を得
ることができ、より構成が単純でコストが安く、故障の
少ないＥＧＲ制御装置を得ることができる。

なお本発明は１以上の説明から明らかなように特にディ
ーゼルエンジン用のＥＧＲ装置として好適なものである
が、より理想的なＥＧＲ装置としてガソリンエンジンに
使用してもよい。

「発明の効果」 以上のように本発明のＥＧＲ制御装置は、　ＥＧＲバル
ブを制御する負圧制御バルブが、筒状のバルブボディに
摺動可能に嵌められた可動鉄心と、この可動鉄心の移動
位置に応じ、ＥＧＲパイプと、真空パイプおよび大気通
路との連通状態を制御する通路開閉手段とから構成され
、この可動鉄心を電磁制御手段によって移動制御するこ
とで。

ＥＧＲパイプに対する負圧導入量を制御するようにした
ので、作動が確実であり、振動に対する信頼性が高い、
すなわち従来装置のようにダイアフラムを使用するもの
ではないので、長期使用によっても性能が劣化せず、耐
久性、信頼性とも高いＥＧＲ制御装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の第一の実施例を示すもの
で、第１図は本発明によるＥＧＲ制御装置に用いる負圧
制御バルブの縦断面図、第２図、第３図はそれぞれ第１
図の負圧制御バルブの異なる作動状態を示す要部の断面
図である。第４図ないし第６図は本発明の第二の実施例
を示すもので、第４図は負圧制御バルブの縦断面図、第
５図、第６図はそれぞれ第４図の負圧制御バルブの異な
る作動状態を示す要部の断面図である。第７図はＥＧＲ
装置全体の構成例を示す系統接続図、第８図（Ａ）、（
Ｂ）、（Ｃ）は従来の負圧制御バルブの例を示す、互い
に異なる作動状態の断面図である。 １１・・・内燃機関、１２・・・排気通路、１３・・・
吸気通路、１４・・・循環通路、１５・・・ＥＧＲバル
ブ、１６・・・弁座、１７・・・弁体、Ｉ８・・・ダイ
アプラム、１９・・・圧縮ばね、２０・・・ダイアフラ
ム室、２１・・・ＥＧＲパイプ、２３・・・負圧パイプ
、２４・・・負圧源、４０・・・真空制御バルブ、４１
・・・バルブボディ、４１ａ・・・フランジ部、４１ｂ
・・・軸孔、４２・・・可動鉄心、４３・・・連通路、
４４・・・制御室、４５・・・スプール弁、４５ａ・・
・小径部、４５ｂ・・・大径部、４６゜４７・・・バル
ブシート、５０．５１・・・大気通路、５２・・・大気
孔、５５・・・ソレノイドケース、５６・・・ソレノイ
ド、５６・・・固定鉄心、５８・・・圧縮ばね、５９・
・・空気抜き通路、６０・・・制御装置、６１・・・制
御室、６３．６４・・・バルブシート、６５．６６．６
７・・・大気通路、６８・・・圧縮ばね。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）内燃機関の排気通路と吸気通路とを結ぶ循環通路
   に、導入負圧の大小により開度を変化させるＥＧＲバル
   ブを配設し、このＥＧＲバルブと負圧源との間に、ＥＧ
   Ｒバルブへの導入負圧量を調節する負圧制御バルブを配
   設した内燃機関のＥＧＲ制御装置において、上記負圧制
   御バルブを、負圧源に連なる真空パイプ、ＥＧＲバルブ
   に連なるＥＧＲパイプおよび大気通路を開口させた筒状
   のバルブボディと；このバルブボディ内に摺動可能に嵌
   められた可動鉄心と；この可動鉄心をバルブボディ内で
   移動させる電磁移動手段と；上記可動鉄心の移動位置に
   応じ、上記ＥＧＲパイプと、上記真空パイプおよび大気
   通路との連通状態を制御する通路開閉手段とから構成し
   たことを特徴とする内燃機関のＥＧＲ制御装置。