JPS635581B2 - - Google Patents

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JPS635581B2
JPS635581B2 JP55003494A JP349480A JPS635581B2 JP S635581 B2 JPS635581 B2 JP S635581B2 JP 55003494 A JP55003494 A JP 55003494A JP 349480 A JP349480 A JP 349480A JP S635581 B2 JPS635581 B2 JP S635581B2
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JP
Japan
Prior art keywords
negative pressure
chamber
exhaust gas
valve
line
Prior art date
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Expired
Application number
JP55003494A
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English (en)
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JPS56101050A (en
Inventor
Tadashi Furuya
Shuji Oota
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UD Trucks Corp
Original Assignee
UD Trucks Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by UD Trucks Corp filed Critical UD Trucks Corp
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Priority to US06/224,423 priority patent/US4359033A/en
Publication of JPS56101050A publication Critical patent/JPS56101050A/ja
Publication of JPS635581B2 publication Critical patent/JPS635581B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • 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
    • F02M26/52Systems for actuating EGR valves
    • F02M26/55Systems for actuating EGR valves using vacuum actuators
    • F02M26/56Systems for actuating EGR valves using vacuum actuators having pressure modulation valves
    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はデイーゼル機関の排気還流(以下
EGRという)を行う装置に関するものであつて、
デイーゼル機関のうち燃料噴射ポンプの燃料噴射
量の制御をニユーマチツクガバナで行なう機関に
おいてEGRを行うものである。
第1図は従来のEGR装置を示すものであつて、
エアクリーナ1からとり入れられた外気は、ベン
チユリー部2を通り、吸気管3を介し、吸気弁6
からシリンダ4の燃焼室5に送り込まれる。燃焼
後のガスは、図示しない排気バルブから排気管7
に送り出され、マフラー8を通り外部へ放出され
る。
この排気ガスの一部は、分岐管9より、EGR
バルブ11の開閉に応じてオリフイス10を通つ
て吸気管3に還流されるようになつている。この
EGRバルブ11はバキユームアンプ12で制御
されるバキユームポンプ13の負圧により作動さ
れる。筒内5へ燃料を噴射する噴射ポンプ14は
エアクリーナ部に通ずるライン15とベンチユリ
ー部に通ずるライン16を有し、これら両ライン
間の差圧によつて噴射量を制御するようにしてあ
る。
第2図はたて軸にベンチユリー負圧とエアクリ
ーナ負圧との差圧P1をとり、横軸に燃料の筒内
噴射量Qをとつたときの特性を示すものである
が、この特性は機関の回転数および負荷の状態に
かかわらず、この曲線上にほぼ一致する。そして
この特性は燃料噴射ポンプのガバナ特性により一
元的に決定される。
従来、デイーゼル機関のEGRはベンチユリー
負圧の絶対値が低いためにバキユームアンプ12
を使用して負圧の絶対値を高くしてこの負圧で
EGRバルブ11を作動させている。このために、
第1図で示すようにエアクリーナの負圧ライン1
5を分岐させたライン15aとベンチユリー負圧
をとり出すライン16を分岐させたライン16a
をバキユームアンプ12の入力とし、このバキユ
ームアンプで制御されるバキユームポンプの負圧
でEGRバルブ11を作動している。
第3図は、たて軸にバキユームアンプの出力
を、よこ軸に筒内噴射量Qをとつた場合の特性を
示している。EGRを実施する領域をバキユーム
アンプ出力P2が−200mmHg以下で行なうものとす
れば、EGRのバルブ特性は第4図のようになる。
図でたて軸はEGRバルブの流量Eを示し、よこ
軸はバキユーム出力P2を示している。
以上のシステムでEGRを実行すると第5図の
ようなEGR率の分布となる。図でたて軸はEGR
率Rを示し、よこ軸は機関回転数Nを示してい
る。
ここでEGR率Rの定義は以下のものとする。
R=EGRガス容積流量/機関の吸い込む全ガス容積流
量×100(%) 第5図のEGR率の分布からわかるように、機
関が低回転域の状態ではEGR率が増大していく。
又高速回転域でもEGR率が増大する傾向となる。
この特性は同一負荷率でEGRバルブへ入力さ
れる負圧がほぼ同一であり、EGRバルブリフト
量が同一であれば、EGRバルブを通過して吸気
管に送られるEGRガス量は高速域の方が排気管
内圧力が大きくなり増加する傾向である。しかし
EGR率として考えると機関が吸い込む全ガス流
量は低速になるほど少なくなるので、EGR率が
低速側で増大することになる。
この特性から、従来は次の2つの問題点があつ
た。
(1) 低速側でEGR率が増大する特性のため、全
速度域である決つたEGR率を得ようとすると
低速域ではEGR率が増加するので、これによ
り低速状態で排ガス成分のうち炭化水素の増大
及びそれにともなう悪臭の発生につながる。
又、黒煙の増大をきたす。
(2) 高速側で高負荷になるほど排気管内圧力が増
大し、一定の開弁圧力を有するEGRバルブで
は高回転になるほどより高負荷でEGRバルブ
が開弁するようになる。これにより最高出力域
での出力低下が発生する。
例えば特公昭53−37967号公報には第1アクチ
ユエータとピストンとより成るバキユームアンプ
を用い、そのピストンにより第2のアクチユエー
タを作動させてEGRバルブを開閉する技術が示
されている。しかしながらかかる公知技術では第
1図に関して説明したバキユームアンプ12と同
じ作用を行なうので、機関の回転数の違いによる
EGR率の制御ができず、前記(1)、(2)に記載した
欠点を解消することはできない。
したがつて本発明の目的は、全速度域で決つた
EGR率を得ることができ、最高出力域での出力
の低下を防止できるデイーゼル機関の排気還流装
置を提供するにある。
本発明によれば、デイーゼル機関の排気管から
の排気を給気管へ還流させる排気還流弁がバキユ
ームアンプで制御されるバキユームポンプの負圧
で作動され、ニユーマチツクガバナによつて燃料
噴射ポンプが制御されるデイーゼル機関の排気還
流装置において、ベンチユリー負圧をバキユーム
アンプに送るラインの途中に、機関回転低速域で
排気還流弁を低下させるベンチユリー負圧変換バ
ルブを設け、該バルブはベンチユリー負圧フイー
ドバツク室を備えている。
したがつてEGRバルブはベンチユリー負圧フ
イードバツク室によりその開度が制御され、回転
数が低くなるほど開度が小さくなるので低速域で
のEGR率を低下でき、またEGRバルブが開いた
とたんに、ベンチユリー負圧のバランスがくずれ
て回転が上昇することもない。特に本発明によれ
ば、機関低速域においても負荷にかかわらずある
決められたEGR率に等しくなるか、あるいはそ
れ以下のEGR率になるように制御することがで
き、また、高速側で最高出力を保証し、機関の耐
久性を向上させる目的でEGR率を一定のものか
ら更に低下させることができる。その結果、すべ
ての走行状態において悪臭や黒煙の発生を防止で
き、窒素酸化物を低下できる。
本発明の1実施例を第6図以下で説明する。
第6図に示す本発明のシステムにおいても、従
来のEGR装置と同様に外部から導入する空気は
エアクリーナ1からベンチユリー2を通り吸気管
3、吸気バルブ6を介してシリンダ4の燃焼室5
へ送り込まれる。燃焼後の排ガスは、排気管7、
マフラー8を通つて大気へ放出されるが、ガスの
一部はパイプ9からオリフイス10を経て、
EGRバルブ11の開閉度に応じて吸気管3へ還
流される。
エアクリーナ1部の負圧を検出するライン15
は燃料噴射ポンプに通ずるとともに、その分岐管
15aはバキユームポンプ13の負圧を制御する
バキユームアンプ12へ通じている。一方、ベン
チユリー部の負圧を検出するライン16は噴射ポ
ンプ14へ通ずるとともに、その分岐管16aは
オリフイス17を介してベンチユリー負圧変換バ
ルブ20へ通じている。又、この分岐管16aは
バキユームアンプへ通ずるライン16bにも連結
されている。
このベンチユリー負圧変換バルブ20は、4つ
の室A,B,C,Dを有し、B室とC室の間とC
室とD室の間にはそれぞれダイヤフラム21,2
2が介在させてある。A室はエレメント23を介
して大気に開放されており、B室はライン24を
介してベンチユリーとエアクリーナとの間の吸気
管に通じており、機関の負荷には関係なく、回転
数のみに比例して増加する負圧が入力される。C
室は開口25により大気に開放され、D室はベン
チユリー負圧をベンチユリー負圧変換バルブで変
換した後の負圧をライン26を通じてフイードバ
ツクするフイードバツク室である。
この変換バルブ20は、B,D室の負圧が小さ
いときは、A室から大気を導入してベンチユリー
からの入力負圧を減少させ、ベンチユリー負圧よ
り低い出力負圧となり、ライン16bからバキユ
ームアンプ12へ入力される。そして機関回転数
が上昇すると、B室負圧が上昇し、この負圧にダ
イアフラム21,22の面積比を乗じたものがD
室負圧よりも大きくなると、ダイアフラムが上昇
をはじめてA室への入口27を塞ぐようになるか
ら、A室からの大気導入量が減少をはじめ、変換
バルブの出力負圧はベンチユリー入力圧に近づい
てくる。
さらに回転数が上昇すると、ダイアフラムは完
全に入口27を閉じ、A室からの大気導入はなく
なるから、出力負圧はベンチユリー負圧と同一と
なり、変換バルブがない場合と同等のEGR特性
を示す。
第7図は横軸にB室負圧PBを、たて軸にD室
負圧PDをとつた場合のベンチユリー負圧変換バ
ルブ20の特性を示し、さらに第8図は横軸に機
関回転数Nを、たて軸にバキユームアンプ出力負
圧Pをとつたときの特性を示している。
そこで、アンプ出力がP0の負圧から開弁する
ようなEGRバルブを設ければ、機関の負圧が75
%負荷でEGRが入り始め、それ以下の負荷にな
るにしたがつてEGR率は増加していくことにな
る。そしてR0以下の回転数ではEGRは作動しな
い。
第9図は横軸に機関回転数Nを、たて軸に
EGR率Rをとつたグラフであるが、EGRしはじ
めの回転数や低速でのEGR率Rの調整は、ベン
チユリー負圧変換バルブのダイアフラム面積比あ
るいはスプリングの組付力そしてA室からの大気
導入量の調整をオリフイス径を調整することによ
り希望の特性にすることができる。
高速側でのEGR率の低減は、B室に入るライ
ン24の途中にチエツクバルブ28を設けてお
き、B室内のベンチユリーがある負圧以上になつ
たときに開弁して大気を導入するようにしてお
く。これによりある回転数以上に還流回転数が上
昇したときにチエツク弁が開くようにしておけ
ば、B室の負圧はそれ以上にならず、ダイアフラ
ムのリフト量が低下してA室より大気が導入さ
れ、ベンチユリー入力負圧が小さくなるので出力
負圧が小さくなり、EGR率が低下する。
以上のような作用により、第10図に示すよう
な所望のEGR率Rの特性を得ることができる。
次に第11図に示す本発明の他の実施例におい
ては、ベンチユリー負圧変換バルブの大気室Cに
エアクリーナ負圧を入れ、バキユームアンプとエ
アクリーナ負圧とを結ぶラインを省略したもので
ある。
図示のシステムの大部分は前述の実施例の構成
と同様であるが、エアクリーナ1と噴射ポンプ1
4とを結ぶライン15から分岐したライン15b
はベンチユリー負圧変換バルブ20aのC室へ結
ばれている。そして変換バルブ20aの出力ライ
ン26はライン16bからバキユームアンプ12
へ導入される。バキユームアンプ12は大気へ通
ずる開口12aをもち、そのかわりにエアクリー
ナ負圧に通ずるラインを省略してある。
本実施例においても、前述のシステムと同様に
第10図に示す所望の特性を得ることができる。
噴射ポンプの大気圧室側に結ぶライン15は従
来から知られているようにベンチユリー上流の動
圧でも、エアクリーナーとベンチユリーの間の負
圧でも大気開放でもよい。
本発明は以上のように、機関回転数の全域にわ
たつてEGR率が適正な値になるように自動的に
制御することができるから、排ガス対策と出力向
上に多大の効果を発揮するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の排気還流装置を示す説明図、第
2図は第1図の装置におけるベンチユリー部とエ
アクリーナ部との差圧の特性を示すグラフ、第3
図はバキユームアンプの特性を示すグラフ、第4
図は排気流量を示すグラフ、第5図は排気還流率
を示すグラフ、第6図は本発明の実施例装置を示
す説明図、第7図はバキユーム変換バルブの特性
を示すグラフ、第8図はバキユームアンプ出力を
示すグラフ、第9図は排気還流率のグラフ、第1
0図は本発明の効果を示す排気還流率の特性グラ
フ、第11図は本発明の他の実施例を示す説明図
である。 1…エアクリーナ、2…ベンチユリー、3…吸
気管、5…燃焼室、7…排気管、11…排気還流
弁、12…バキユームアンプ、13…バキユーム
ポンプ、14…噴射ポンプ、20…バキユーム負
圧変換バルブ、28…チエツクバルブ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 デイーゼル機関の排気管からの排気を給気管
    へ還流させる排気還流弁がバキユームアンプで制
    御されるバキユームポンプの負圧で作動され、ニ
    ユーマチツクガバナによつて燃料噴射ポンプが制
    御されるデイーゼル機関の排気還流装置におい
    て、ベンチユリー負圧をバキユームアンプに送る
    ラインの途中に、機関回転低速域で排気還流率を
    低下させるベンチユリー負圧変換バルブを設け、
    該バルブはベンチユリー負圧フイードバツク室を
    備えたことを特徴とするデイーゼル機関の排気還
    流装置。 2 ベンチユリー負圧変換バルブは、ベンチユリ
    ー負圧を入力し、大気に通ずるA室と、ベンチユ
    リーとエアクリーナとの間に開口するラインに通
    ずるB室と、大気に通じダイアフラムを有するC
    室と出力ラインに通じ、ダイアフラムを有するベ
    ンチユリー負圧フイードバツク室であるD室の4
    つの室から成り、ベンチユリー負圧変換バルブの
    出力をバキユームアンプの入力とする特許請求の
    範囲第1項記載のデイーゼル機関の排気還流装
    置。 3 前記ベンチユリー負圧変換バルブのC室と大
    気圧側のラインを結びバキユームアンプと大気圧
    側のラインを省略し、バキユームアンプの大気圧
    側を大気解放した特許請求の範囲第2項記載のデ
    イーゼル機関の排気還流装置。 4 ベンチユリー負圧変換バルブのB室とベンチ
    ユリーとエアクリーナとの間の開口部とを結ぶラ
    インの途中に一定負圧以上で開弁して大気を導入
    するチエツクバルブを設けた特許請求の範囲第1
    項から第3項のいづれか1項のデイーゼル機関の
    排気還流装置。
JP349480A 1980-01-18 1980-01-18 Exhaust gas recirculating device for diesel engine Granted JPS56101050A (en)

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JP349480A JPS56101050A (en) 1980-01-18 1980-01-18 Exhaust gas recirculating device for diesel engine
US06/224,423 US4359033A (en) 1980-01-18 1981-01-12 Exhaust gas recycling in diesel engines

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JPS56101050A JPS56101050A (en) 1981-08-13
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ID=11558883

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