(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上流端を排気流路に、下流端を吸気流路に、それぞれ通じさせた再循環流路と、この再循環流路を開閉する弁体と、軸方向に亙る変位に基づいてこの弁体を、上記再循環流路を開閉する方向に変位させるロッドと、給排気ポートを通じての圧縮空気の給排に基づいて、上記ロッドを軸方向に変位させるエアシリンダと、このエアシリンダに供給する圧縮空気を貯溜した圧縮空気源と、この圧縮空気源と上記給排気ポートとの間に設けられた給排気流路と、この給排気流路の途中に設けられ、上記圧縮空気源と上記給排気ポートとを連通させる状態とこの給排気ポートを大気に連通させる状態とを切り換える切換弁とを備え、上記エアシリンダは、シリンダケース内に設けたシリンダ孔内にこのシリンダ孔の軸方向の変位を可能に嵌装した有底円筒状の外側ピストンと、この外側ピストンの内側にこの外側ピストンの軸方向の変位を可能に嵌装した状態で、軸方向一端面に上記ロッドの基端面を突き当てた内側ピストンと、上記シリンダ孔の底面と上記外側ピストンとの間部分に通じる第一給排気ポートと、この外側ピストンと上記内側ピストンとの間に存在する内側圧力室に通じる第二給排気ポートとを備えたものであり、上記切換弁は、上記圧縮空気源及び大気と上記第一給排気ポートとの連通状態を切り換える第一切換弁と、この圧縮空気源及び大気と上記第二給排気ポートとの連通状態を切り換える第二切換弁とから成るものであり、これら両切換弁により上記圧縮空気源及び大気と上記両給排気ポートとの連通状態を切り換えて、上記弁体が上記再循環流路を開放する方向に上記ロッドを、上記両切換弁の切り換え状態に応じた量だけ変位させるものであり、上記圧縮空気源には、上記弁体により上記再循環流路を開放させるべく上記ロッドを押圧する為に必要とする圧力よりも十分に高い圧力の圧縮空気が貯溜されている排気再循環装置に於いて、上記両切換弁を上記両給排気ポートの上流側に配置し、これら両切換弁の上流側に、上記圧縮空気源から供給される圧縮空気の圧力を、上記弁体により上記再循環流路を開放させるべく上記ロッドを押圧する為に必要とする圧力よりも少しだけ高い圧力にまで低下させる減圧弁を、上記両切換弁に対して直列に配置した事を特徴とする排気再循環装置。
【請求項２】
第一、第二両切換弁と減圧弁とを単一のケーシング内に収納する事により制御弁ユニットを構成し、上記ケーシングの側面に開口して上記第一切換弁に通じる第三給排気ポートを上記第一給排気ポートに、このケーシングの側面に開口して上記第二切換弁に通じる第四給排気ポートを上記第二給排気ポートに、それぞれ接続した、請求項１に記載した排気再循環装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明に係る排気再循環装置は、ディーゼルエンジンから排出される排気中に含まれる窒素酸化物（ＮＯx ）を低減させるべく、排気の一部を吸気系に戻す為に利用する。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼルエンジンの燃焼室から排出される排気の一部を吸気系に戻し、この燃焼室内に送り込む混合気中の不活性ガス（Ｈ2 Ｏ、Ｎ2 、ＣＯ2 等）の割合を増加させると、上記燃焼室内での窒素酸化物の発生を抑える事ができる。但し、混合気中の不活性ガスの割合が増す事で、エンジンの出力が低下する。従って、大きな出力を要しない定速走行時等に上記混合気中に混ぜる排気の量を増加させ、加速時、登坂時等、大きな出力を要する場合には上記混合気中に混ぜる排気の量を減少させる排気再循環装置（ＥＧＲ）が、従来から使用されている。
【０００３】
図６は、この様な排気再循環装置の基本構成を示している。ディーゼルエンジンのシリンダ１の頂部に設けられた吸気口及び排気口はそれぞれ、吸気弁２或は排気弁３により開閉される。又、上記吸気口には吸気流路４の下流端が、排気口には排気流路５の上流端が、それぞれ接続されている。そして、この排気流路５の途中に再循環流路６の上流端を接続し、この再循環流路６の下流端を上記吸気流路４の途中に接続している。この再循環流路６の途中には流量調整弁７を設けて、上記排気流路５から上記吸気流路４に送られる排気の量を調整自在としている。
【０００４】
この流量調整弁７として従来から、例えば特公平３−３０６６号公報に記載された構造が知られている。この公報に記載された流量調整弁は、図７に示す様に、上記再循環流路６の途中に直列に接続自在な流通孔８を有する。そして、弁体９によって、この流通孔８の開閉及び開度の調節を自在としている。この弁体９にはロッド１０の一端（図７の上端）を結合しており、このロッド１０の他端（図７の下端）に固定した開放ピストン１１をエアシリンダ１２に、気密に嵌装している。又、上記エアシリンダ１２の上端開口を塞いだ蓋片１３と上記開放ピストン１１との間には閉鎖ばね１４を設けて、上記ロッド１０を介して上記弁体９に、上記流通孔８を閉じる方向の弾力を付与している。又、上記エアシリンダ１２の端部で、上記開放ピストン１１に対して上記閉鎖ばね１４と反対側部分は圧力室１５としている。
【０００５】
そして、この圧力室１５内に、図６に示したコンプレッサ等の圧縮空気源１６から圧縮空気を、給排気流路である供給路１８を通じて送り込み自在としている。この供給路１８の途中には電磁弁１７を設け、この供給路１８を通じての、上記圧力室１５内への圧縮空気の給排を自在としている。
【０００６】
上記電磁弁１７は、マイクロコンピュータ等の制御器１９により制御されるもので、次の(1) 〜(3) の状態を高速で切り換え自在である。
(1) 上記圧縮空気源１６と圧力室１５とを連通させる状態。
(2) 上記圧力室１５と、電磁弁１７の一部に設けられた図示しない排気ポートとを連通させる状態。
(3) 上記圧力室１５を上記圧縮空気源１６と排気ポートとの何れにも連通させず、圧力室１５内への圧縮空気の給排を停止させる状態。
【０００７】
シリンダ１上部の燃焼室内で発生する窒素酸化物の量を減少させるべく、排気の一部を燃焼室内に送り込む場合には、上記電磁弁１７を上記(1) の状態に切り換える。この結果、流量調整弁７の圧力室１５内に圧縮空気が送り込まれて、前記弁体９及びロッド１０が、前記閉鎖ばね１４の弾力に抗して変位し、流通孔８を開放する。又、エンジンの出力を増大させるべく、排気を燃焼室内に送り込まない様にする為には、上記電磁弁１７を上記(2) の状態に切り換える。この状態では上記圧力室１５が、上記供給路１８及び電磁弁１７に設けた排気ポートを通じて大気中に開放され、上記弁体９及びロッド１０が上記閉鎖ばね１４の弾力により変位して、上記流通孔８を閉じる。更に、上記弁体９による流通孔８の開度を固定する場合には、上記(3) の状態に切り換える。この状態では、上記圧力室１５に閉じ込められた圧縮空気の圧力と上記閉鎖ばね１４の弾力とが釣り合って、上記弁体９及びロッド１０が変位しなくなる。尚、この様な(3) の状態を実現可能にする為に、上記ロッド１０の端部で前記エアシリンダ１２から突出した部分には、ポテンショメータ等の変位計２０を設けて、上記弁体９の位置を検出自在としている。
【０００８】
一方、上記制御器１９は、次の(a) 〜(c) に示す信号に応じて、上記電磁弁１７の状態を切り換える。
(a) アクセル開度を表す信号
この信号を得る為に、例えばアクセルペダル２１の動きを燃料噴射ポンプ２２に伝達する為のケーブル２３の途中に変位センサ６０を設け、この変位センサ６０の検出信号を上記制御器１９に入力する。
(b) エンジンの回転速度を表す信号
この信号を得る為に、回転センサ２４によってエンジンの回転速度を検出し、この回転センサ２４の検出信号を上記制御器１９に入力する。
(c) 冷却水温度を表す信号
この信号を得る為に、エンジンのウォータジャケット部分に温度センサ２５を設け、この温度センサ２５の検出信号を上記制御器１９に入力する。
【０００９】
上記(a) 〜(c) の信号のうち、(b)(c)の信号は、シリンダ１内で窒素酸化物が発生し易い状況か否かを知る為に必要であるが、(a) の信号は、運転者がエンジンに大きな出力を要求しているか否かを知る為に必要である。即ち、前述した様に、大きな出力を要しない定速走行時等に上記混合気中に混ぜる排気の量を増加させて、燃焼室内での窒素酸化物の発生を抑える。一方、混合気中に混ぜる排気の量を増加させ、混合気中の不活性ガスの割合が増すと、エンジンの出力が低下する。この為、加速、登坂等の為にアクセルペダル２１を強く踏み込んだ場合には、前記再循環流路６を通じて吸気流路４に戻される排気の量を減少（零を含む）させて、加速、登坂等に必要な出力を確保する。
【００１０】
排気再循環装置は上述の様に構成され作用する事により、車両の運行状況に応じて混合気中に混ぜる排気の量を調節する。この調節は、前記弁体９を駆動する為のロッド１０の変位量を変える事により行なう。図６〜７に示した従来構造の第１例の場合には、電磁弁１７を高速で切り換える事により圧力室１５内の圧力を調整し、この圧力と閉鎖ばね１４との釣り合いにより定まる上記変位量を、前記変位計２０により検出している。
【００１１】
又、弁体９の開度調節をより簡単に行なえる構造として従来から、実開平７−４１００８号公報に記載された構造が知られている。図８は、この公報に記載された従来技術に改良を加えた構造を利用して構成した、排気再循環装置を示している。この排気再循環装置は、エアシリンダ２６（の後述する間部分３３、或はやはり後述する内側圧力室３５内）への圧縮空気給排に基づき、再循環流路６（図６参照）に対して直列に接続される流通孔８の端部開口を開閉する様にしている。排気流路５から吸気流路４（図６参照）に排気を流す為の流通孔８を設けたブロック２７の下端面（上下は図面による。実際の組み付け状態を規制するものではない。）に固定したシリンダケース２８の内側には、シリンダ孔２９を設けている。このシリンダ孔２９の内側には有底円筒状の外側ピストン３０を、軸方向（図８の上下方向）に亙ってＬ30分だけ変位自在に、且つ気密に嵌装している。そして、上記シリンダケース２８の底板部３１には、第一給排気ポート３２を設けて、上記外側ピストン３０と上記底板部３１との間部分３３に圧縮空気を給排自在としている。
【００１２】
又、上記外側ピストン３０の内側には内側ピストン３４を、この外側ピストン３０に対し軸方向に亙りＬ34分だけ変位自在に、且つ気密に嵌装している。そして、この内側ピストン３４と上記外側ピストン３０の底部との間に、内側圧力室３５を設けている。又、上記シリンダケース２８の中間部側面（図８の左面）には、この内側圧力室３５に圧縮空気を給排する為の、第二給排気ポート３６を設けている。そして、この第二給排気ポート３６と上記内側圧力室３５とを連通させている。又、上記流通孔８の端部開口を開閉する為の弁体９をその端部（図８の上端部）に固設したロッド１０は、上記内側ピストン３４の上面に、閉鎖ばね１４の弾力に基づいて当接させている。
【００１３】
上述の様に構成される従来構造の第２例の排気再循環装置は、第一、第二両給排気ポート３２、３６への圧縮空気の供給状態を次表に示す様に切り換える事により、次表に示す様に、上記ロッド１０のストロークを（零を含めて）４段階に調節できる。
【００１４】
【表１】
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【００１５】
即ち、圧縮空気源１６（図６参照）と第一、第二両給排気ポート３２、３６との間に設けた第一、第二両切換弁３７、３８（電磁切換弁）を図８に示した状態とし、何れの給排気ポート３２、３６にも圧縮空気の供給を停止し、これら両給排気ポート３２、３６を大気に連通させた状態では、外側、内側両ピストン３０、３４の何れにも、上記ロッド１０を押圧する方向の力が付与されない。従って、上記ロッド１０が閉鎖ばね１４の弾力により図８で下方に変位し切り、上記弁体９が上記流通孔８を完全に閉じる。次に、第一切換弁３７のみを図８とは逆の状態として、第一給排気ポート３２に圧縮空気を供給し、第二給排気ポート３６への圧縮空気の供給を停止した状態では、上記内側ピストン３４の下端面を外側ピストン３０の底面に当接させた状態のまま、この外側ピストン３０がＬ30分だけ上昇する。この結果、上記弁体９が上記流通孔８の開口縁部からＬ30分だけ離れる。次に、第二切換弁３８のみを図８とは逆の状態として、第一給排気ポート３２への圧縮空気を停止し、第二給排気ポート３６に圧縮空気を供給した状態では、上記外側ピストン３０をシリンダケース２８の底板部３１に当接させた状態のまま、上記内側ピストン３４がＬ34分だけ上昇する。この結果、上記弁体９が上記流通孔８の開口縁部からＬ34分だけ離れる。更に、第一、第二両切換弁３７、３８を図８とは逆の状態として、第一、第二両給排気ポート３２、３６に圧縮空気を供給した状態では、上記外側ピストン３０がＬ30分だけ上昇するだけでなく、この外側ピストン３０に対して上記内側ピストン３４がＬ34分だけ上昇する。この結果、上記弁体９が上記流通孔８の開口縁部からＬ30＋Ｌ34分だけ離れる。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
上述の様に構成され作用する従来構造の第１〜２例の場合には、何れの構造の場合も、次に述べる様な解決すべき点がある。即ち、何れの構造の場合も、急発進、急な登坂開始等の為にエンジンの出力を急激に増大させるべく、アクセルペダルを急に踏み込んだ場合に、弁体９が再循環流路６を閉じるのが遅れる。即ち、エンジンの出力を増大させる際には上記再循環流路６を閉じ、燃焼室内に送り込む混合気中に排気が混入するのを防止する。アクセルペダルが大きく踏み込まれた状態で上記混合気中に排気が混入すると、必要とする出力の増大を図れないだけでなく、エンジンの燃焼室内での不完全燃焼により、排気中に含まれる黒煙が増大する。
【００１７】
一方、アクセルペダルを急に踏み込んだ場合に、弁体９が再循環流路６を閉じるまでの時間を短縮する為には、上記弁体９を開放方向に変位させる為のエアシリンダ１２の圧力室１５、或はエアシリンダ２６の間部分３３、内側圧力室３５内の圧縮空気を迅速に排出する必要がある。これに対して従来構造の第１〜２例は、何れの構造の場合も、エアシリンダ１２の圧力室１５、或はエアシリンダ２６の間部分３３、内側圧力室３５から圧縮空気を排出する為に或る程度の時間を要する事が避けられない。特に、従来の排気再循環装置の場合には、上記エアシリンダ１２の圧力室１５、或はエアシリンダ２６の間部分３３、内側圧力室３５内に、上記弁体９を開放方向に変位させる為に必要とする圧力よりも十分に高い圧力の圧縮空気を送り込んでいる。この為、上記弁体９が上記再循環流路６を閉じる程度にまでエアシリンダ１２の圧力室１５、或はエアシリンダ２６の間部分３３、内側圧力室３５内の圧力が低下するのに要する時間が長くなる。この点に就いて、図９により説明する。
【００１８】
燃焼室内に導入する混合気中に不活性ガスを混入すべく上記弁体９を開放する為、電磁弁１７（又は第一、第二切換弁３７、３８）を、圧縮空気源１６と給排気ポート（第一、第二両給排気ポート３２、３６）とを連通させる状態に切り換えると、上記エアシリンダ１２の圧力室１５、或はエアシリンダ２６の間部分３３、内側圧力室３５内の圧力（以下、エアシリンダ１２により説明を行なう。従って、図９に関する説明中、エアシリンダ１２とは、上記エアシリンダ１２の圧力室１５、及びエアシリンダ２６の間部分３３、内側圧力室３５を含む。）は図９（Ａ）の実線ａに示す様に変化し、上記弁体９は同図に破線ｂで示す過程で閉弁状態から開弁状態に変化する。即ち、上記電磁弁１７の作動時間Ｔ0 を経過した後、上記エアシリンダ１２内の圧力が上昇を開始する。そして、このエアシリンダ１２内の圧力が、閉鎖ばね１４の弾力に抗して開放ピストン１１（又は外側、内側ピストン３０、３４）を変位させるのに必要な圧力に達した時点で、上記弁体９が開放方向に変位を開始する。そして、Ｔ1 時間経過後に、この弁体９が開放される。
【００１９】
弁体９は、この様な経過により開放されるが、図９（Ａ）から明らかな通り、上記弁体９により上記再循環流路６を開放する為に上記エアシリンダ１２内に送り込む圧縮空気の圧力は、Ｐ0 あれば十分である。これに対して各従来構造の場合には、エアコンプレッサに付属のエアタンク等の圧縮空気源１６に貯溜した圧縮空気を、そのまま上記エアシリンダ１２に設けた給排気ポートに送り込んでいる。上記圧縮空気源１６に貯溜した圧縮空気の圧力Ｐ1 は、再循環流路６を開放する為に必要とする圧力Ｐ0 よりも十分に高い。従って、上記弁体９を開放する際に上記エアシリンダ１２内の圧力は、上記必要とする圧力Ｐ0 を越えて上記圧縮空気源１６に貯溜した圧縮空気の圧力Ｐ1 にまで上昇する。これら両圧力の差△Ｐ（＝Ｐ1 −Ｐ0 ）は、単なる過剰圧力である。
【００２０】
一方、アクセルペダルの踏み込み等に基づいて、混合気中への不活性ガスの混入を停止すべく、上記弁体９を閉鎖する為、電磁弁１７を給排気ポートを大気中に通じさせる状態に切り換えると、上記エアシリンダ１２内の圧力は図９（Ｂ）の実線ａ´に示す様に変化し、上記弁体９は同図に破線ｂ´で示す過程で開弁状態から閉弁状態に変化する。即ち、上記電磁弁１７の作動時間Ｔ0 ´を経過した後、上記エアシリンダ１２内の圧力が低下し始める。そして、このエアシリンダ１２内の圧力が、閉鎖ばね１４の弾力に基づいて開放ピストン１１を変位させられる程度の圧力Ｐ0 ´（ヒステリシスを無視すれば、Ｐ0 ´＝Ｐ0 。但し、実際にはヒステリシスの存在により、Ｐ0 ´≠Ｐ0 。）にまで低下した時点で、上記弁体９が閉鎖方向に変位を開始する。そして、Ｔ1 ´時間経過後に、この弁体９が閉鎖される。
【００２１】
弁体９は、この様な経過により閉鎖されるが、図９（Ｂ）から明らかな通り、上記エアシリンダ１２内には、上記電磁弁１７が給排気ポートを大気中に通じさせる状態に切り換えられた瞬間には、未だＰ1 なる、上記圧力Ｐ0 ´よりも相当に高い圧力（Ｐ1 ≫Ｐ0 ´）が存在する。従って、上記電磁弁１７の切り換え後、上記エアシリンダ１２内の圧力がＰ0 ´に低下して上記弁体９が閉鎖されるまでに要する時間Ｔ1 ´が長くなる（弁体９が閉鎖されるまでの間に遅延時間が発生する）。そして、この遅延時間の分、必要とするエンジンの出力増大が遅れ、排気中に含まれる黒煙が増大する。
【００２２】
この様な不都合の原因となる遅延時間を短くする為に従来は、弁体９が閉鎖方向に変位する際に摩擦係合する部分の摩擦力の軽減を図っている。ところが、摩擦力を軽減しても、エアシリンダ１２内の圧力が低下しない限り弁体９は閉鎖されない為、その効果には限度がある。又、上述した何れの排気再循環装置に於いても、上記電磁弁１７（第一、第二切換弁３７、３８）は、設置スペースの関係上、或は当該弁１７（３７、３８）の長寿命化を図るべく比較的温度の低い場所に設置する関係上、供給路１８が長くなる傾向がある。この点によっても上記遅延時間の短縮化が妨げれられている。本発明の排気再循環装置は、この様な事情に鑑みて発明したものである。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
本発明の排気再循環装置は、前述した従来の排気再循環装置と同様に、上流端を排気流路に、下流端を吸気流路に、それぞれ通じさせた再循環流路と、この再循環流路を開閉する弁体と、軸方向に亙る変位に基づいてこの弁体を、上記再循環流路を開閉する方向に変位させるロッドと、給排気ポートを通じての圧縮空気の給排に基づいて、上記ロッドを軸方向に変位させるエアシリンダと、このエアシリンダに供給する圧縮空気を貯溜した圧縮空気源と、この圧縮空気源と上記給排気ポートとの間に設けられた給排気流路と、この給排気流路の途中に設けられ、上記圧縮空気源と上記給排気ポートとを連通させる状態とこの給排気ポートを大気に連通させる状態とを切り換える切換弁とを備える。
【００２４】
そして、上記エアシリンダは、シリンダケース内に設けたシリンダ孔内にこのシリンダ孔の軸方向の変位を可能に嵌装した有底円筒状の外側ピストンと、この外側ピストンの内側にこの外側ピストンの軸方向の変位を可能に嵌装した状態で、軸方向一端面に上記ロッドの基端面を突き当てた内側ピストンと、上記シリンダ孔の底面と上記外側ピストンとの間部分に通じる第一給排気ポートと、この外側ピストンと上記内側ピストンとの間に存在する内側圧力室に通じる第二給排気ポートとを備えたものである。又、上記切換弁は、上記圧縮空気源及び大気と上記第一給排気ポートとの連通状態を切り換える第一切換弁と、この圧縮空気源及び大気と上記第二給排気ポートとの連通状態を切り換える第二切換弁とから成るものである。そして、これら両切換弁により上記圧縮空気源及び大気と上記両給排気ポートとの連通状態を切り換えて、上記弁体が上記再循環流路を開放する方向に上記ロッドを、上記両切換弁の切り換え状態に応じた量だけ変位させる。又、上記圧縮空気源には、上記弁体により上記再循環流路を開放させるべく上記ロッドを押圧する為に必要とする圧力よりも十分に高い圧力の圧縮空気が貯溜されている。
【００２５】
特に、本発明の排気再循環装置に於いては、上記両切換弁を上記両給排気ポートの上流側、好ましくは直前に配置している。更に、これら両切換弁の上流側に、上記圧縮空気源から供給される圧縮空気の圧力を、上記弁体により上記再循環流路を開放させるべく上記ロッドを押圧する為に必要とする圧力よりも少しだけ高い圧力にまで低下させる減圧弁を、上記両切換弁に対して直列に配置している。
【００２６】
【作用】
上述の様に構成される本発明の排気再循環装置により、燃焼室内での窒素酸化物の発生を抑えるべく、この燃焼室から排出される排気の一部を吸気系に戻す為に、弁体により再循環流路を所望量だけ開放したり、或はエンジンの出力増大を図るべく、上記弁体によりこの再循環流路を閉鎖する際の作用は、前述の図８に示した従来構造の第２例の場合と同様である。
【００２７】
特に、本発明の排気再循環装置の場合には、エンジンの出力増大を図るべく、上記弁体によりこの再循環流路を閉鎖する際に要する時間を極く短くできる。即ち、エアシリンダ内に送り込まれていた圧縮空気は、減圧弁により、再循環流路を開放させるべくロッドを押圧する為に必要とする圧力よりも少しだけ高い圧力にまで低下している。従って、給排気流路が長い場合でも、上記エアシリンダ内の圧力が、上記弁体が閉鎖方向に変位可能な程度にまで低下するのに要する時間がより短くなる。更に、第一、第二両切換弁を上記第一、第二両給排気ポートの直前に配置する事で、この給排気流路を短くすれば、エアシリンダの内部に送り込まれていた圧縮空気の排出が、より一層迅速に行なわれる。
【００２８】
【実施例】
図１〜５は本発明の実施例を示している。尚、本発明の特徴は、アクセルペダルの踏み込み時に再循環流路を迅速に閉鎖すべく、この再循環流路の開放時にエアシリンダ２６内に過剰な圧縮空気を送り込まず、且つ、閉鎖時には送り込まれていた圧縮空気を迅速に排出してこのエアシリンダ２６内の圧力を迅速に低下させる部分の構造にある。その他の部分の構造及び作用は、前述した従来構造の第２例と同様である。従って、この第２例の構造と同等部分に就いては同一符号を付して、重複する説明を省略若しくは簡略にし、以下、本発明の特徴部分を中心に説明する。
【００２９】
第一、第二両給排気ポート３２、３６を、圧縮空気源１６（図６）又は大気に選択的に連通させる為の第一、第二両切換弁３７、３８は、上記両給排気ポート３２、３６の直前に、互いに並列に配置している。より具体的には、これら第一、第二両切換弁３７、３８と次述する減圧弁３９とを、図３〜４に示す様に単一のケーシング４０内に収納する事により、制御弁ユニット４１を構成する。そして、上記ケーシング４０の側面に開口して上記両切換弁３７、３８に通じる第三、第四両給排気ポート４２、４３を、それぞれ上記第一、第二両給排気ポート３２、３６に接続している。即ち、エアシリンダ２６側の第一給排気ポート３２とケーシング４０側の第三給排気ポート４２とを、同じく第二給排気ポート３６と第四給排気ポート４３を、それぞれ直接若しくは可能な限り短い配管を介して接続する。これにより供給路１８（図６）全体の長さを短くする。そして、第一給排気ポート３２と第三給排気ポート４２との間、並びに第二給排気ポート３６と第四給排気ポート４３との間での圧縮空気のやり取りを自在としている。
【００３０】
上記第一、第二両切換弁３７、３８の直前には減圧弁３９を、これら両切換弁３７、３８に対して直列に設けている。この減圧弁３９は、エアコンプレッサのタンク等の圧縮空気源１６（図６）から供給される圧縮空気の圧力を、弁体９により再循環流路６を開放させるべく、ロッド１０を押圧する為に必要とする圧力よりも少しだけ高い圧力にまで低下させる機能を有する。
【００３１】
これら第一、第二両切換弁３７、３８と減圧弁３９とを単一のケーシング４０内に収納して成る制御弁ユニット４１は、上記第三、第四両給排気ポート４２、４３の他、上記圧縮空気源１６に通じる給気ポート４４と、大気に開放された排気ポート４５とを備える。上記給気ポート４４に供給された圧縮空気は、周知の構造を有する上記減圧弁３９により圧力低下してから、上記両切換弁３７、３８に通じる給気流路４６に導入される。即ち、上記給気ポート４４からケーシング４０内に送り込まれた圧縮空気は、減圧ピストン４７を圧縮ばね４８の弾力に抗して変位（図示の実施例の場合、下降）させ、更に弁体４９を別の圧縮ばね５０に抗して変位（図示の実施例の場合、下降）させてから、上記給気流路４６に達する。上記給気ポート４４から給気流路４６に達するまでの間に圧縮空気は、上記各圧縮ばね４８、５０の弾力と構成各部材の断面積等に応じて定まる圧力にまで減圧される。即ち、本発明の排気再循環装置の場合には、これら各圧縮ばね４８、５０の弾力と構成各部材の断面積等を規制する事により、上記給気流路４６に送り込まれる圧縮空気の圧力を、上記弁体９により再循環流路６を開放させるべく、ロッド１０を押圧する為に必要とする圧力よりも少しだけ高い圧力にまで低下させている。
【００３２】
一方、上記第一、第二両切換弁３７、３８はそれぞれ、上記給気流路４６に通じる入口ポート５１ａ、５１ｂと、この入口ポート５１ａ、５１ｂと対向する排気ポートと、これら入口ポート５１ａ、５１ｂと排気ポートとの間に設けられた弁室５３ａ、５３ｂと、これら各弁室５３ａ、５３ｂ内に配置された弁体５４ａ、５４ｂと、これら各弁体５４ａ、５４ｂを上記排気ポートを閉じる方向に付勢するばね５５ａ、５５ｂとを備える。そして、上記各弁室５３ａ、５３ｂを、前記第三、第四給排気ポート４２、４３に通じさせ、上記各排気ポートに対して上記各弁室５３ａ、５３ｂと反対側部分を、上記排気ポート４５に通じる排気流路５６に通じさせている。更に、上記各弁体５４ａ、５４ｂには鉄芯５７ａ、５７ｂを結合し、この鉄芯５７ａ、５７ｂの周囲に、円筒状のソレノイド５８ａ、５８ｂを配置している。又、上記各鉄芯５７ａ、５７ｂには、ばね５９ａ、５９ｂにより、上記ばね５５ａ、５５ｂと逆方向の弾力を付与している。このばね５９ａ、５９ｂの弾力は、上記ばね５５ａ、５５ｂの弾力よりも大きい。従って上記第一、第二両切換弁３７、３８はそれぞれ、上記ソレノイド５８ａ、５８ｂへの非通電時には、図４〜５に示す様に、第三、第四給排気ポート４２、４３と排気ポート４５とを連通させる状態に切り換わる。これに対して、上記ソレノイド５８ａ、５８ｂへの通電時には、第三、第四給排気ポート４２、４３と給気ポート４４とを連通させる状態に切り換わる。
【００３３】
上述の様に構成される本発明の排気再循環装置の場合には、エンジンの出力増大を図るべく、弁体９により再循環流路６を閉鎖する際に要する時間を極く短くできる。先ず、第一、第二両切換弁３７、３８を、第一、第二両給排気ポート３２、３６の直前に配置している為、これら第一、第二給排気ポート３２、３６を大気に連通させるべく上記第一、第二切換弁３７、３８を切り換える（ソレノイド５８ａ、５８ｂへの通電を停止する）と、上記弁体９を開放する為にエアシリンダ２６の内側圧力室３５、間部分３３の内部に送り込まれていた圧縮空気が、迅速に排出される。
【００３４】
しかも、このエアシリンダ２６の内側圧力室３５、間部分３３内に送り込まれていた圧縮空気は、減圧弁３９により、再循環流路６を開放させるべくロッド１０を押圧する為に必要とする圧力よりも少しだけ高い圧力にまで低下しているので、上記エアシリンダ２６の内側圧力室３５、間部分３３内の圧力が、上記弁体９が閉鎖方向に変位可能な程度にまで低下するのに要する時間がより短くなる。この点に就いて、図２により更に詳しく説明する。
【００３５】
燃焼室内に導入する混合気中に不活性ガスを混入すべく上記弁体９を開放する為、第一、第二切換弁３７、３８の一方又は双方を、圧縮空気源１６と第一、第二給排気ポート３２、３６とを連通させる状態に切り換えると、上記エアシリンダ２６の内側圧力室３５、間部分３３内の圧力は図２（Ａ）の実線αに示す様に変化し、上記弁体９は同図に破線βで示す過程で閉弁状態から開弁状態に変化する。即ち、上記第一、第二切換弁３７、３８の作動時間ｔ0 を経過した後、上記エアシリンダ２６の内側圧力室３５、間部分３３内の圧力が上昇を開始する。そして、このエアシリンダ２６の内側圧力室３５、間部分３３内の圧力が、閉鎖ばね１４の弾力に抗して外側、内側ピストン３０、３４を変位させるのに必要な圧力に達した時点で、上記弁体９が開放方向に変位を開始する。そして、ｔ1 時間経過後に、この弁体９が開放される。
【００３６】
弁体９は、この様な経過により開放されるが、図２（Ａ）から明らかな通り、上記エアシリンダ２６の内側圧力室３５、間部分３３内の圧力は前記減圧弁３９の作用により、上記弁体９により上記再循環流路６を開放する為に必要とするだけの圧力Ｐ0 よりも僅かに高いｐ1 程度にまでしか上昇しない。これに対して前記従来構造の場合には、前述した通り上記エアシリンダ２６の内側圧力室３５、間部分３３内の圧力は、同図に鎖線γで示す様に、前記圧縮空気源１６に貯溜した圧縮空気の圧力Ｐ1 まで上昇した。
【００３７】
一方、アクセルペダルの踏み込み等に基づいて、混合気中への不活性ガスの混入を停止すべく、上記弁体９を閉鎖する為、第一、第二切換弁３７、３８を第一、第二両給排気ポート３２、３６を排気ポート４５を介して大気中に通じさせる状態に切り換えると、上記エアシリンダ２６の内側圧力室３５、間部分３３内の圧力は図２（Ｂ）の実線α´に示す様に変化し、上記弁体９は同図に太破線β´で示す過程で開弁状態から閉弁状態に変化する。即ち、上記第一、第二切換弁３７、３８の作動時間ｔ0 ´を経過した後、上記エアシリンダ２６の内側圧力室３５、間部分３３内の圧力が低下し始める。そして、このエアシリンダ２６の内側圧力室３５、間部分３３内の圧力が、閉鎖ばね１４の弾力に基づいて外側、内側ピストン３０、３４を変位させられる程度の圧力ｐ0 ´にまで低下した時点で、上記弁体９が閉鎖方向に変位を開始する。そして、ｔ1 ´時間経過後に、この弁体９が閉鎖される。
【００３８】
弁体９は、この様な経過により閉鎖されるが、図２（Ｂ）から明らかな通り、上記第一、第二切換弁３７、３８が第一、第二両給排気ポート３２、３６を排気ポート４５を介して大気中に通じさせる状態に切り換えられた瞬間に上記エアシリンダ２６の内側圧力室３５、間部分３３内に残っている圧力ｐ1 は、上記圧力ｐ0 ´よりも少し高いだけである（ｐ1 ＞ｐ0 ´）。従って、上記第一、第二切換弁３７、３８の切り換え後、上記エアシリンダ２６の内側圧力室３５、間部分３３内の圧力がｐ0 ´に低下して上記弁体９が閉鎖されるまでに要する時間ｔ1 ´は極く短くて済む（遅延時間が短縮される）。これに対して前記従来構造の場合には、前述した通り上記エアシリンダ２６の内側圧力室３５、間部分３３内の圧力は、同図に鎖線γ´で示す様に、前記圧縮空気源１６に貯溜した圧縮空気の圧力Ｐ1 まで上昇している為、弁体９は同図に細破線β″で示す過程で変化し、上記遅延時間が長くなる。図２（Ｂ）から明らかな通り、本発明の場合には、上記エアシリンダ２６の内側圧力室３５、間部分３３内の圧力を過剰に上昇させない事により、上記遅延時間を△ｔ分だけ短縮できる。そして、この短縮分△ｔ分だけ、必要とする出力増大が早くなり、排気中に含まれる黒煙の排出量を低減できる。
【００３９】
【発明の効果】
本発明の排気再循環装置は、以上に述べた通り構成され作用するので、大きな出力を得るべくアクセルペダルを踏み込んだ際に、再循環流路を閉鎖するまでに要する時間を大幅に短縮できる。この結果、アクセルペダルの踏み込み時に、出力が増大するまでの時間後れを短縮し、しかも排気中に含まれる黒煙の量を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施例を示す断面図。
【図２】  排気再循環流路を閉鎖する際のエアシリンダ内の圧力変化を示す線図。
【図３】  切換弁と減圧弁とを組み込んだ制御弁ユニットの側面図。
【図４】  図３のＡ−Ａ断面を、給気ポートの方向を変えて示す図。
【図５】  図４のＢ−Ｂ断面図。
【図６】  本発明の対象となる排気再循環装置の回路図。
【図７】  従来の流量調整弁の第１例を示す断面図。
【図８】  同第２例を示す断面図。
【図９】  従来構造に関する、図２と同様の図。
【符号の説明】
１  シリンダ
２  吸気弁
３  排気弁
４  吸気流路
５  排気流路
６  再循環流路
７  流量調整弁
８  流通孔
９  弁体
１０  ロッド
１１  開放ピストン
１２  エアシリンダ
１３  蓋片
１４  閉鎖ばね
１５  圧力室
１６  圧縮空気源
１７  電磁弁
１８  供給路
１９  制御器
２０  変位計
２１  アクセルペダル
２２  燃料噴射ポンプ
２３  ケーブル
２４  回転センサ
２５  温度センサ
２６  エアシリンダ
２７  ブロック
２８  シリンダケース
２９  シリンダ孔
３０  外側ピストン
３１  底板部
３２  第一給排気ポート
３３  間部分
３４  内側ピストン
３５  内側圧力室
３６  第二給排気ポート
３７  第一切換弁
３８  第二切換弁
３９  減圧弁
４０  ケーシング
４１  制御弁ユニット
４２  第三給排気ポート
４３  第四給排気ポート
４４  給気ポート
４５  排気ポート
４６  給気流路
４７  減圧ピストン
４８  圧縮ばね
４９  弁体
５０  圧縮ばね
５１ａ、５１ｂ  入口ポート
５３ａ、５３ｂ  弁室
５４ａ、５４ｂ  弁体
５５ａ、５５ｂ  ばね
５６  排気流路
５７ａ、５７ｂ  鉄芯
５８ａ、５８ｂ  ソレノイド
５９ａ、５９ｂ  ばね
６０  変位センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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