(57)【要約】【課題】内燃機関の排気系および吸気系間で再循環する排気ガス量を制御する内燃機関の排気ガス再循環制御装置において、内燃機関の負荷に応じた排気ガス再循環制御を簡単な構成で実現可能とする。【解決手段】排気系の排気通路に通じる排気系側通路３３および中間通路３５間に、中間通路３５の負圧の作用に応じて開弁する第１ダイヤフラム弁３１が設けられ、吸気系の吸気通路に通じる吸気系側通路３４および中間通路３５間に、吸気系側通路３４の負圧が第１ダイヤフラム弁３１の開弁圧よりも低くなるのに応じて閉弁する第２ダイヤフラム弁３２が設けられる。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関（Ｅ）の排気系（２１）および吸気系（２０）間で再循環する排気ガス量を制御する内燃機関の排気ガス再循環制御装置において、前記排気系（２１）の排気通路（２７）に通じる排気系側通路（３３）および中間通路（３５）間に設けられるとともに前記中間通路（３５）の負圧の作用に応じて開弁する第１ダイヤフラム弁（３１）と、前記吸気系（２０）の吸気通路（２５）に通じる吸気系側通路（３４）および前記中間通路（３５）間に設けられるとともに前記吸気系側通路（３４）の負圧が第１ダイヤフラム弁（３１）の開弁圧よりも低くなるのに応じて閉弁する第２ダイヤフラム弁（３２）とを備えることを特徴とする内燃機関の排気ガス再循環制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気系および吸気系間で再循環する排気ガス量を制御する内燃機関の排気ガス再循環制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の負荷に応じて排気ガス再循環量を制御するために、内燃機関の排気系および吸気系間にダイヤフラムを用いた排気ガス再循環制御弁が介設され、その排気ガス再循環制御弁のダイヤフラム室に作用する負圧を調整するために、負圧調整弁および大気導入弁が用いられるようにした内燃機関の排気ガス再循環制御装置が、特許文献１で既に知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特公昭６０−２４３０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１で開示された排気ガス再循環制御装置によれば、排気ガス再循環量を内燃機関の負荷に応じて制御することが可能であるが、構成が複雑であり、特に汎用の内燃機関ではより簡単な構成の排気ガス再循環制御装置であることが望まれる。
【０００５】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、内燃機関の負荷に応じた排気ガス再循環制御を簡単な構成で実現可能とした内燃機関の排気ガス再循環制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は、内燃機関の排気系および吸気系間で再循環する排気ガス量を制御する内燃機関の排気ガス再循環制御装置において、前記排気系の排気通路に通じる排気系側通路および中間通路間に設けられるとともに前記中間通路の負圧の作用に応じて開弁する第１ダイヤフラム弁と、前記吸気系の吸気通路に通じる吸気系側通路および前記中間通路間に設けられるとともに前記吸気系側通路の負圧が第１ダイヤフラム弁の開弁圧よりも低くなるのに応じて閉弁する第２ダイヤフラム弁とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の上記構成によれば、内燃機関の軽負荷時には吸気負圧すなわち吸気系側通路の負圧が大きくなるのに応じて第２ダイヤフラム弁が閉弁するので排気系から吸気系への排気ガス再循環は行われず、内燃機関の中負荷時に吸気負圧が低くなるのに応じて第２ダイヤフラム弁が開弁すると、中間通路の負圧によって第１ダイヤフラム弁が開弁するので、排気系から排気系側通路、第１ダイヤフラム弁、中間通路、第２ダイヤフラム弁および吸気系側通路を介して吸気系に排気ガスの一部が再循環し、内燃機関の高負荷時には、吸気負圧が高くなるのに応じて第２ダイヤフラム弁が閉弁することで排気系から吸気系への排気ガス再循環は行われなくなり、内燃機関の負荷に応じた排気ガス再循環が可能となる。しかも第１および第２ダイヤフラム弁が、排気系および吸気系間に直列に接続された簡単な構成で、内燃機関の負荷に応じた排気ガス再循環が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】排気ガス再循環制御装置を内燃機関とともに示す概略構成図である。
【図２】内燃機関の停止状態での排気ガス再循環制御装置の縦断面図である。
【図３】内燃機関の運転開始状態での排気ガス再循環制御装置の縦断面図である。
【図４】内燃機関の中負荷状態での排気ガス再循環制御装置の縦断面図である。
【図５】内燃機関の高負荷状態での排気ガス再循環制御装置の縦断面図である。
【図６】内燃機関の負荷に応じた吸気負圧の変化ならびに第１および第２ダイヤフラム弁の開閉状態を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を、添付の図面を参照しながら説明すると、先ず図１において、たとえば汎用の内燃機関Ｅのシリンダブロック１１に摺動自在に嵌合されるピストン１３の頂部を臨ませる燃焼室１４が、前記シリンダブロック１１と、該シリンダブロック１１に結合されるシリンダヘッド１２との間に形成され、前記シリンダヘッド１２には、前記燃焼室１４に通じ得る吸気ポート１５および排気ポート１６が設けられる。また前記吸気ポート１５および前記燃焼室１４間の連通・遮断を切換える吸気弁１７と、前記燃焼室１４および前記排気ポート１６間の連通・遮断を切換える排気弁１８とが開閉作動可能として前記シリンダヘッド１２に配設される。
【００１０】
前記シリンダヘッド１２には、前記燃焼室１４に燃焼用空気を供給するための吸気系２０が接続され、この吸気系２０は、エアクリーナ２２と、上流端が前記エアクリーナ２２に接続されるスロットルボディ２３もしくは気化器と、前記吸気ポート１５に通じるようにして前記スロットルボディ２３もしくは気化器と前記シリンダヘッド１２との間に介設される吸気管２４とを備え、前記エアクリーナ２２から前記吸気ポート１５に至るようにして前記吸気系２０に形成される吸気通路２５の吸気量を制御するスロットル弁２６が前記スロットルボディ２３もしくは前記気化器に配設される。また前記シリンダヘッド１２には、前記排気ポート１６に通じる排気通路２７を形成する排気管２８を備える排気系２１が接続される。
【００１１】
前記内燃機関Ｅの排気系２１および吸気系２０間で再循環する排気ガス量は、排気ガス再循環制御装置３０で制御されるものであり、この排気ガス再循環制御装置３０は、前記排気系２１および前記吸気系２０間に介設されて直列に接続される第１ダイヤフラム弁３１および第２ダイヤフラム弁３２を備える。
【００１２】
前記排気系２１における前記排気管２８には、その排気通路２７に通じるようにして排気系側通路３３の一端が接続される。また前記吸気系２０において前記スロットル弁２６よりも下流側の吸気通路２５に通じるようにして前記吸気管２４に吸気系側通路３４の一端が接続される。而して第１ダイヤフラム弁３１は、前記排気系側通路３３および中間通路３５間に介設され、第２ダイヤフラム弁３２は、前記中間通路３５および前記吸気系側通路３４間に介設される。
【００１３】
図２において、第１ダイヤフラム弁３１は、第１弁ハウジング３６と、第１弁ハウジング３６との間に第１ダイヤフラム室３９および弁室４０を形成するようにして第１弁ハウジング３６に周縁部が挟持される第１ダイヤフラム３７と、第１ダイヤフラム３７を前記弁室４０側に付勢するばね力を発揮して第１ダイヤフラム室３９に収容される第１弁ばね３８とを備える。
【００１４】
第１弁ハウジング３６には、前記排気系側通路３３に連なる第１入力通路４１を形成する円筒状の第１入力管部４２がその内端を前記弁室４０に臨ませるようにして設けられており、この第１入力管部４２の内端に着座して第１入力通路４１を閉じ得る第１弁体４３が第１ダイヤフラム３７の中央部に設けられる。また第１弁ハウジング３６には、前記中間通路３５の一部である通路部４４を形成するとともにその通路部４４の内端を前記弁室４０に通じさせる円筒状の第１出力管部４５が設けられており、第１ダイヤフラム室３９および前記通路部４４間を結ぶ第１連通路４６が第１弁ハウジング３６に設けられる。
【００１５】
この第１ダイヤフラム弁３１では、前記通路部４４すなわち前記中間通路３５の負圧が第１ダイヤフラム室３９に作用するので、前記中間通路３５の負圧によって第１ダイヤフラム３７に作用する負圧力が第１弁ばね３８のばね荷重に打ち勝ったときに、第１弁体４３を第１入力管部４２の内端から離座させる側に第１ダイヤフラム３７が撓んで開弁する。
【００１６】
第２ダイヤフラム弁３２は、第２弁ハウジング４８と、第２弁ハウジング４８との間に第２ダイヤフラム室５１および大気開放室５２を形成するようにして第２弁ハウジング４８に周縁部が挟持される第２ダイヤフラム４９と、第２ダイヤフラム４９を前記大気開放室５２側に付勢するばね力を発揮して第２ダイヤフラム室５１に収容される第２弁ばね５０とを備える。
【００１７】
第２弁ハウジング４８には、前記中間通路３５の一部である通路部５３を形成するとともにその通路部５３の内端を前記大気開放室５２に臨ませる第２入力管部５４と、前記吸気系側通路３４に外端を通じさせる出力通路５５を形成するとともに内端を前記大気開放室５２に臨ませる第２出力管部５６とが、第２入力管部５４の内端および第２出力管部５６の内端を相互に間隔をあけて同軸に対向させるようにして設けられる。また第２ダイヤフラム４９には、第２入力管部５４の内端および第２出力管部５６の内端間を摺動し得る第２弁体５７が設けられる。この第２弁体５７には、第２ダイヤフラム４９が第２ばね５０のばね力によって大気開放室５２側に撓んだ状態で第２入力管部５４の内端および第２出力管部５６の内端間を連通させる連通孔５８が設けられており、第２ダイヤフラム４９が第２ばね５０のばね力に抗して第２ダイヤフラム室５１側に撓むと、前記連通孔５８は第２入力管部５４の内端および第２出力管部５６の内端間から第２ダイヤフラム室５１側に変位し、この状態で第２入力管部５４および第２出力管部５６間が遮断されることになる。
【００１８】
また第２弁ハウジング４８には、前記出力通路５５および第２ダイヤフラム室５１間を結ぶ第２連通路５９と、大気開放室５２を外部に通じさせる大気開放孔６０が設けられる。また第１ダイヤフラム弁３１における第１出力管部４５の外端部と、第２ダイヤフラム弁３２における第２入力管部５４の外端とは、中間通路３５を構成するようにして円筒状のジョイント部材６１で相互に接続される。
【００１９】
このような第２ダイヤフラム弁３２では、前記出力通路５５すなわち前記吸気系側通路３４の負圧が第２ダイヤフラム室５１に作用するので、前記吸気系側通路３４の負圧によって第２ダイヤフラム４９に作用する負圧力が第２弁ばね５０のばね荷重に打ち勝ったときに、第２弁体５７がその連通孔５８を第２入力管部５４の内端および第２出力管部５６の内端間から移動するように摺動し、この状態で第２入力管部５４および第２出力管部５６間が遮断されることになる。
【００２０】
而して第２ダイヤフラム弁３２における第２弁ばね５０のばね荷重は、第１ダイヤフラム弁３１における第１弁ばね３８のばね荷重よりも大きく設定されており、第２ダイヤフラム弁３２は、前記吸気系側通路３４の負圧が第１ダイヤフラム弁３１の開弁圧よりも低くなるのに応じて閉弁することになる。
【００２１】
このような排気ガス再循環制御装置３０によれば、内燃機関Ｅの運転停止状態では、吸気系２０の吸気通路２５内は大気圧となっており、図２で示すように、第１ダイヤフラム弁３１は開弁し、第２ダイヤフラム弁３２は閉弁しており、排気系２１からの排気ガスが吸気系２０側に再循環することはない。
【００２２】
また内燃機関Ｅの運転を開始した直後の軽負荷またはローアイドル状態では、吸気系２０の吸気通路２５のうちスロットル弁２６よりも下流側で大きな吸気負圧が発生するので、図３で示すように、第２ダイヤフラム弁３２が閉弁する。この際、吸気系２０において吸気負圧が急激に大きくなる過程で第１ダイヤフラム弁３１にも開弁側の負圧が作用するが、第１ダイヤフラム弁３１が最大限開弁するまえに第２ダイヤフラム弁３２が閉弁するので、第１ダイヤフラム弁３１は実質的には閉弁したままであり、この状態でも排気系２１からの排気ガスが吸気系２０側に再循環することはない。
【００２３】
内燃機関Ｅが中負荷となると、第２ダイヤフラム弁３２では、第２弁ばね５０のばね荷重に抗して第２ダイヤフラム４９を第２ダイヤフラム室５１側に撓ませる負圧力が第２ダイヤフラム４９に作用することはなく、図４で示すように、第２ダイヤフラム弁３２が開弁する。この第２ダイヤフラム弁３２の開弁によって中間通路３５に吸気系２０からの吸気負圧が作用するので、第１ダイヤフラム弁３１も開弁することになり、排気系２１からの排気ガスが吸気系２０側に再循環することになる。
【００２４】
内燃機関Ｅが高負荷となると、吸気系２０の吸気負圧が大気圧に近い値となり、図５で示すように、第１ダイヤフラム弁３１が閉弁し、排気系２１からの排気ガスが吸気系２０側に再循環することはない。
【００２５】
このような排気ガス再循環制御装置３０における第１および第２ダイヤフラム弁３１，３２は、内燃機関Ｅの負荷の変化に応じた吸気負圧の変化に応じて図６で示すタイミングで開閉することになり、内燃機関Ｅが中負荷にある状態で、第１および第２ダイヤフラム弁３１，３２が開弁し、排気系２１からの排気ガスが吸気系２０側に再循環することになる。
【００２６】
次にこの実施の形態の作用について説明すると、内燃機関Ｅの排気系２１および吸気系２０間で再循環する排気ガス量を制御する排気ガス再循環制御装置３０が、前記排気系２１の排気通路２７に通じる排気系側通路３３および中間通路３５間に設けられるとともに前記中間通路３５の負圧の作用に応じて開弁する第１ダイヤフラム弁３１と、前記吸気系２０の吸気通路２５に通じる吸気系側通路３４および前記中間通路３５間に設けられるとともに前記吸気系側通路３４の負圧が第１ダイヤフラム弁３１の開弁圧よりも低くなるのに応じて閉弁する第２ダイヤフラム弁３２とを備える。したがって内燃機関Ｅの軽負荷時には吸気負圧すなわち吸気系側通路３４の負圧が大きくなるのに応じて第２ダイヤフラム弁３２が閉弁して排気系２１から吸気系２０への排気ガス再循環は行われず、内燃機関Ｅの中負荷時に吸気負圧が低くなるのに応じて第２ダイヤフラム弁３２が開弁すると、中間通路３５の負圧によって第１ダイヤフラム弁３１が開弁するので、排気系２１から排気系側通路３３、第１ダイヤフラム弁３１、中間通路３５、第２ダイヤフラム弁３２および吸気系側通路３４を介して吸気系２０に排気ガスの一部が再循環する。さらに内燃機関Ｅの高負荷時には、吸気負圧が高くなるのに応じて第１ダイヤフラム弁３２が閉弁することで排気系２１から吸気系２０への排気ガス再循環は行われなくなり、内燃機関Ｅの負荷に応じた排気ガス再循環が可能となる。
【００２７】
しかも第１および第２ダイヤフラム弁３１，３２が、排気系２１および吸気系２０間で直列に接続された簡単な構成で、内燃機関Ｅの負荷に応じた排気ガス再循環が可能となる。
【００２８】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。
【符号の説明】
【００２９】
２０・・・吸気系
２１・・・排気系
２５・・・吸気通路
２７・・・排気通路
３０・・・排気ガス再循環制御装置
３１・・・第１ダイヤフラム弁
３２・・・第２ダイヤフラム弁
３３・・・排気系側通路
３４・・・吸気系側通路
３５・・・中間通路
Ｅ・・・内燃機関
【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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