(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排出ガスの一部を分流させて再循環ガスとして吸気通路内へ還流させる再循環ガス導入通路と、該再循環ガス導入通路の末端部に設けられ、前記吸気通路内に開口する再循環ガス流入口と、前記再循環ガスの流量を調節する再循環ガス制御弁と、前記吸気通路内の前記再循環ガス流入口の上流側にあり、内燃機関に吸入される新気の流量を調節するメインスロットル弁と、前記吸気通路内の前記再循環ガス流入口の上流側で前記メインスロットル弁と並列に配置され、前記メインスロットル弁より径が小さく前記内燃機関に吸入される新気の量を調節するサブスロットル弁とを備える前記内燃機関の排出ガス再循環装置において、前記メインスロットル弁と並列に設けられた前記サブスロットル弁側の前記メインスロットル弁の一端の先端部の閉弁時からの開弁方向が吸気上流側に動いて開弁すると共に、サブ新気流入口が前記メインスロットル弁が閉弁している時の前記メインスロットル弁の一端の先端部の直下流側に開口し、かつ前記再循環ガス流入口が前記サブスロットル弁の側で前記サブ新気流入口より下流に開口しており、前記内燃機関に吸入される新気の量の調節は前記サブスロットル弁のみで行い、前記メインスロットル弁は前記サブスロットル弁が全開になった時のみ全開とし、前記サブスロットル弁の開度が全開以外の時は前記メインスロットル弁は全閉であることを特徴とする排出ガス再循環装置。
【請求項２】
ブローバイガス流入口がサブスロットル弁及びメインスロットル弁よりも上流側の前記吸気通路内に開口するブローバイガス流入通路を備えることを特徴とする請求項１に記載の排出ガス再循環装置。
【請求項３】
前記再循環ガス流入口が、前記吸気通路の上部側に設けられたことを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の排出ガス再循環装置。
【請求項４】
前記メインスロットル弁と前記サブスロットル弁と前記再循環ガス制御弁が同一のハウジングに形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の排出ガス再循環装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排出ガスの一部を吸気管に再循環させる排出ガス再循環装置に関し、特にメインスロットル弁と、メインスロットル弁よりも径の小さいサブスロットル弁を有するものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
排出ガス中のＮＯX 排出量を低減する方法として排出ガスを吸気に再循環させる方法がよく用いられているが、近年の排出ガス規制の強化から排出ガスの再循環量を増加させる必要性が出てきている。そのため再循環ガスの流量を調量する弁である再循環ガス制御弁の上流に新気の流量を制限するスロットル弁を付加するなどの工夫がなされている（例えば特開平６−１７７１１号公報）。
【０００３】
過渡時の特に再循環ガスの量が多い運転領域から少ない領域への急加速時に、再循環ガス制御弁は応答良く動いてもスロットル弁から各気筒の吸気弁までの間のボリュームが大きいと、再循環ガスの切れが遅くなり、その結果、スモークが増加するという問題を生じてしまう。対策として、スロットル弁と各気筒の吸気弁までのあいだのボリュームつまり距離を近づけたい。
【０００４】
図７及び図８は従来の排出ガス再循環装置に関するもので、図７は排気ガス再循環装置２の全体のシステムを示す部分断面とした正面図、図８は排気ガス再循環装置の要部を示す横断面図であり、（Ａ）は再循環率の高い低負荷域でメインスロットル弁３が半開、再循環ガス制御弁４が全開の時の作動状態を示す横断面図であり、（Ｂ）は再循環率の低い中負荷域でメインスロットル弁３が全開、再循環ガス制御弁４が半開の時の作動状態を示す横断面図である。
【０００５】
しかし、スロットル弁３と再循環ガス制御弁４との距離が短い図７のような構造では、図８（Ｂ）のように再循環率の低い中負荷域では順流域１３の存在により起きない再循環ガスの逆流が、図８（Ａ）のように再循環率が高い場合には、クロスハッチングで示した再循環ガスがスロットル弁３の下流に発生する逆流域１４の存在により逆流域１４に流入し易くなり、スロットル弁３に逆流してしまう。  逆流した再循環ガスによってスロットル弁３にデポジットが堆積する。そして、スロットル弁３にデポジットが堆積すると、スロットル弁３の開閉位置と新気の流入量の関係が変化し、燃料噴射量に対する新気の流入量が減少するためにスモークが増加する等エミッションが悪化するという不具合を生じてしまうという問題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は排気ガスの再循環制御時に、再循環ガスがスロットル弁３に逆流、到達するのを防止することで、スロットル弁３へのデポジットの堆積の問題を解決することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記課題を解決するために、請求項１ないし請求項４に記載の技術的手段を採用する。請求項１によれば、メインスロットル弁と並列に設けられたサブスロットル弁側のメインスロットル弁の一端の先端部の閉弁時からの開弁方向が吸気上流側に動いて開弁すると共に、サブ新気流入口がメインスロットル弁が閉弁している時のメインスロットル弁の一端の先端部の直下流側に開口し、かつ再循環ガス流入口がサブスロットル弁の側でサブ新気流入口より下流に開口しているので、メインスロットル弁のメインスロットル弁内側（燃焼室１２側）面の表面をサブ新気流入口から流出する新気が吹き払い、メインスロットル弁内側面に再循環ガスが接触することがないので、メインスロットル弁にデポジットが堆積することが防止される。さらに、内燃機関に吸入される新気の量の調節はサブスロットル弁のみで行い、メインスロットル弁はサブスロットル弁が全開になった時のみ全開とし、サブスロットル弁の開度が全開以外の時はメインスロットル弁は全閉であるので、再循環ガスがメインスロットル弁の表面に逆流することがより確実に防止され、メインスロットル弁にデポジットが堆積することがより確実に防止できる。
【０００９】
請求項２によれば、オイル分および未燃燃料分を含んだブローバイガスをサブスロットル弁及びメインスロットル弁よりも上流側の吸気通路内に開口するシステムにおいても、メインスロットル弁内側面表面をサブ新気が常に流れているために、メインスロットル弁表面にオイル分および未燃燃料が堆積することがなく、その結果デポジットの堆積もない。
【００１０】
請求項３によれば、再循環ガス流入口が、吸気通路の上部側に設けられているため、ブローバイガス中の油滴は重力の影響で吸気通路の下部側を流れるので、吸気通路内で再循環ガスが油滴と混合することが少なくなり、再循環ガス中の微粒子が油滴に付着してデポジットが堆積することがより確実に防止できる。請求項４によれば、メインスロットル弁とサブスロットル弁と再循環ガス制御弁が同一のハウジングに形成されているため、排出ガス再循環装置をコンパクトに形成でき、組み立てコストも低減できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１及び図２は本発明の実施形態の構造に関するものであり、図１は排出ガス再循環装置のシステム構造を示すもので、（Ａ）は内燃機関１を正面から見た時の部分断面図、（Ｂ）は内燃機関１を下側から見た時の部分断面図である。図２は排出ガス再循環装置の要部を示すもので、（Ａ）は吸気上流側から見た正面図、（Ｂ）は吸気の流れ方向に沿う方向の断面を示す横断面図、（Ｃ）は吸気下流側から見た背面図を各々示す。
【００１２】
図１及び図２において、排出ガス再循環装置２は、吸気管５、メイン吸気通路２０、サブ吸気通路２１、メインスロットル弁３、サブスロットル弁１９、サブ新気流入口２２、再循環ガス制御弁４、再循環ガス導入通路８、再循環ガス流入口９、ブローバイガス導入通路１０、ブローバイガス流入口１１より構成される。
【００１３】
メインスロットル弁３はメイン吸気通路２０内にあり、サブスロットル弁１９はサブ吸気通路２１内にありメインスロットル弁３よりも径が小さく、共に図示しないエアクリーナを介して燃焼室１２内に流入する新気を調量する。
再循環ガス制御弁４は吸気管５内のメインスロットル弁３とサブスロットル弁１９の下流にあり、吸気通路１６とエキゾーストマニホルド７を連通する再循環ガス導入通路８から流入する再循環ガスを調量する。再循環ガス流入口９は吸気通路１６下流側のサブ新気流入口２２の下流側に開口している。
【００１４】
ブローバイガス導入通路１０はヘッドカバー１８と吸気通路１６を連通しており、ブローバイガス流入口１１はメインスロットル弁３とサブスロットル弁１９の上流側の吸気管５の内壁５１に開口している。
本実施例ではメインスロットル弁３及び再循環ガス制御弁４のアクチュエータを負圧作動のダイヤフラム３２、４３とし、サブスロットル弁１９のアクチュエータをステップモータ１９２とした。メインスロットル弁３は図示しない負圧切り換え弁を介して全開−全閉のＯＮ−ＯＦＦ動作を行う。サブスロットル弁１９は、ステップモータ１９２により全開から全閉までリニアに作動する。また、再循環ガス制御弁４は、図示しない負圧調量弁を介して全開から全閉までリニアに作動する。
【００１５】
メインスロットル弁３と並列に設けられたサブスロットル弁１９側のメインスロットル弁３の一端の先端部の閉弁時からの開弁方向が吸気上流側に動いて開弁すると共に、サブ新気流入口２２がメインスロットル弁３が閉弁している時のメインスロットル弁３の一端の先端部の直下流に開口し、かつ再循環ガス流入口９がサブスロットル弁１９の側でサブ新気流入口２２より下流に開口しているので、メインスロットル弁３のメインスロットル弁内側面３ａの表面をサブ新気流入口２２から流出する新気が吹き払い、メインスロットル弁内側面３ａに再循環ガスが接触することがないので、メインスロットル弁３にデポジットが堆積することが防止される。
【００１６】
また、ブローバイガス流入口１１がサブスロットル弁１９及びメインスロットル弁３よりも上流側の吸気通路１６内に開口するので、適度な吸気負圧が得られるため、ブローバイガスの過度の吸い込みが防止され、適度な吸い込みが達成される。
また、再循環ガス流入口９が、吸気通路１６の上部側に設けられているため、ブローバイガス中の油滴は重力の影響で吸気通路１６の下部側を流れるので、吸気通路１６内で再循環ガスが油滴と混合することが少なくなり、再循環ガス中の微粒子が油滴に付着してデポジットが堆積することがより確実に防止できる。
【００１７】
更に、メインスロットル弁３とサブスロットル弁１９と再循環ガス制御弁４が同一のハウジングに形成されているため、排出ガス再循環装置２をコンパクトに形成でき、組み立てコストも低減できる。
作動及び制御方法を図３〜図５を用いて説明する。
図３及び図４は本発明の実施形態の排出ガス再循環装置の要部の、内燃機関１の運転条件に応じた作動をあらわす説明図である。
【００１８】
図３において、（Ａ）は内燃機関１の停止時で、再循環制御無しのときの状態であり、（Ｂ）は内燃機関１の作動時で、再循環制御有りのときの状態であり、（Ｃ）は内燃機関１の作動時で、再循環制御無しのときの状態である。
図４において、（Ａ）は内燃機関１の作動時で、再循環制御有りで再循環率が高い低負荷域の状態であり、（Ｂ）は内燃機関１の作動時で、再循環制御有りで再循環率が低い中負荷域あるいは高負荷域の状態である。
【００１９】
図５は本発明の実施形態の排出ガス再循環装置の制御を示すフローチャートである。
図３〜図５において、内燃機関１の停止時は、メインスロットル弁３、サブスロットル弁１９、再循環ガス制御弁４は全て全閉にする。
内燃機関１の作動時の再循環制御無しの時は、メインスロットル弁３、サブスロットル弁１９は共に全開とし、再循環ガス制御弁４は全閉とする。
【００２０】
内燃機関１の作動時で、再循環制御有りのときには、例えば低負荷域で吸気絞りが必要な場合、図３（Ｂ）に示すようにメインスロットル弁３は全閉、サブスロットル弁１９及び再循環ガス制御弁４は半開〜全開となるが、再循環制御有りの場合の作動を図４を用いて更に詳しく説明する。
低負荷域で吸気絞りが必要な再循環率が大きい時は図４（Ａ）に示すように、メインスロットル弁３は全閉、再循環ガス制御弁４は全開、サブスロットル弁１９のみを全開から半開まで作動させ、燃焼室１２に導入する新気量と排出ガス再循環率を調量する。
【００２１】
この時メインスロットル弁３は全閉のため、サブスロットル弁１９から吸気管５内に流入した新気は、常にメインスロットル弁３のメインスロットル弁内側面３ａの表面を流れた後に燃焼室１２に流入することになる。
次に中負荷域および高負荷域で吸気絞りが必要無い再循環率が小さい時は図４（Ｂ）に示すように、メインスロットル弁３、サブスロットル弁１９は共に全開にし、再循環ガス制御弁４を全開から全閉に近い半開まで作動させ燃焼室１２に導入する再循環ガスの量を調量して排出ガス再循環率を調量する。
【００２２】
すなわち、内燃機関１に吸入される新気の量の調節は主にサブスロットル弁１９のみで行い、メインスロットル弁３はサブスロットル弁１９が全開になった時のみ全開とし、サブスロットル弁１９の開度が全開以外の時はメインスロットル弁３は全閉であるので、再循環ガスがメインスロットル弁３の表面に逆流することがより確実に防止され、メインスロットル弁３にデポジットが堆積することがより確実に防止できる。
【００２３】
図５に以上に説明した排出ガス再循環装置の動作及び制御をフローチャートにしてまとめて示す。
図６は排出ガス再循環率が５０％の時の、クロスハッチングで示した再循環ガスの流れの様子を比較した横断面図であり、（Ａ）は従来の排出ガス再循環装置における再循環ガスの流れを、（Ｂ）は本発明の実施形態における再循環ガスの流れを各々示す。本発明の実施形態では、メインスロットル弁３のメインスロットル弁内側面３ａの表面をサブ新気流入口２２から流出する新気が吹き払い、メインスロットル弁内側面３ａに再循環ガスが接触することがないので、メインスロットル弁３にデポジットが堆積することが防止されることがよくわかる。
【００２４】
なお、メインスロットル弁３と再循環ガス流入口９の位置が近い排気ガス再循環装置であればメインスロットル弁３とサブスロットル弁１９と再循環ガス制御弁４が同一のハウジングに形成されていない排気ガス再循環装置においても本発明は適応でき、図６に示すような効果が得られる。
また、メインスロットル弁３と再循環ガス制御弁４のアクチュエータとしてはステップモータや圧電素子等を用い、サブスロットル弁１９のアクチュエータとしては負圧作動のダイヤフラムを使用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の構造に関するものであり、排出ガス再循環装置のシステム構造を示すもので、（Ａ）は内燃機関１を正面から見た時の部分断面図、（Ｂ）は内燃機関１を下側から見た時の部分断面図である。
【図２】本発明の実施形態の構造に関するものであり、排出ガス再循環装置の要部を示すもので、（Ａ）は吸気上流側から見た正面図、（Ｂ）は吸気の流れ方向に沿う方向の断面を示す横断面図、（Ｃ）は吸気下流側から見た背面図を各々示す。
【図３】本発明の実施形態の排出ガス再循環装置の要部の、内燃機関１の運転条件に応じた作動をあらわす説明図であり、（Ａ）は内燃機関１の停止時で、再循環制御無しのときの状態であり、（Ｂ）は内燃機関１の作動時で、再循環制御有りのときの状態であり、（Ｃ）は内燃機関１の作動時で、再循環制御無しのときの状態である。
【図４】本発明の実施形態の排出ガス再循環装置の要部の、内燃機関１の運転条件に応じた作動をあらわす説明図であり、（Ａ）は内燃機関１の作動時で、再循環制御有りで再循環率が高い低負荷域の状態であり、（Ｂ）は内燃機関１の作動時で、再循環制御有りで再循環率が低い中負荷域の状態である。
【図５】本発明の実施形態の排出ガス再循環装置の制御を示すフローチャートである。
【図６】排出ガス再循環率が５０％の時の、クロスハッチングで示した再循環ガスの流れの様子を比較した横断面図であり、（Ａ）は従来の排出ガス再循環装置における再循環ガスの流れを、（Ｂ）は本発明の実施形態における再循環ガスの流れを各々示す。
【図７】従来の排出ガス再循環装置に関するもので、排気ガス再循環装置２の全体のシステムを示す部分断面とした正面図を示す。
【図８】従来の排出ガス再循環装置に関するもので、排気ガス再循環装置の要部を示す横断面図であり、（Ａ）は再循環率の高い低負荷域でメインスロットル弁３が半開、再循環ガス制御弁４が全開の時の作動状態を示す横断面図であり、（Ｂ）は再循環率の低い中負荷域でメインスロットル弁３が全開、再循環ガス制御弁４が半開の時の作動状態を示す横断面図である。
【符号の説明】
１  内燃機関
２  排出ガス再循環装置
３  メインスロットル弁
４  再循環ガス制御弁
８  再循環ガス導入通路
９  再循環ガス流入口
１１  ブローバイガス流入口
１６  吸気通路
１９  サブスロットル弁
２２  サブ新気流入口
【図１】
0003890669.tif 000002
【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】
0003890669.tif 000008
【図８】
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