(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ガスの還流路に配設可能な還流装置本体と、２つの閉塞弁が形成された可動部材と、還流装置本体の内部に形成され、当該可動部材が移動可能に配設される可動空間と、上記還流装置本体の外面から可動空間の中央部に連通するように開設された第一の還流用孔と、上記第一の還流用孔とは異なる還流装置本体の外面位置から可動空間の両端部に連通するように開設された第二の還流用孔と、上記可動部材が上記可動空間の一方向側に設定された際に上記各閉塞弁と当接して、可動空間の中央部と各両端部との連通を閉塞する２つの弁座とを有する排気ガス還流装置において、第一の還流用孔の可動空間への連通により形成される第一の可動空間開口部は、可動空間内の閉塞弁の移動範囲外に形成されていることを特徴とする排気ガス還流装置。
【請求項２】
排気ガスの還流路に配設可能な還流装置本体と、２つの閉塞弁が形成された可動部材と、還流装置本体の内部に形成され、当該可動部材が移動可能に配設される可動空間と、上記還流装置本体の側面から可動空間の中央部に連通するように開設された第一の還流用孔と、上記第一の還流用孔とは異なる還流装置本体の側面位置から可動空間の両端部に連通するように開設された第二の還流用孔と、上記可動部材が上記可動空間の一方向側に設定された際に上記各閉塞弁と当接して、可動空間の中央部と各両端部との連通を閉塞する２つの弁座とを有する排気ガス還流装置において、２つの閉塞弁はともに、第一の還流用孔の可動空間への連通により形成される第一の可動空間開口部と重ならない範囲で移動することを特徴とする排気ガス還流装置。
【請求項３】
可動部材はモータにより可動制御されることを特徴とする請求項１または請求項２記載の排気ガス還流装置。
【請求項４】
排気ガスは第一の還流用孔より流入し、可動部材は、２つの閉塞弁が固定配置されるとともに還流装置本体を貫通するように配設された可動軸を有し、該可動軸の軸受けは可動軸の閉塞弁より外側の両方または一方に設けられることを特徴とする請求項１または請求項２記載の排気ガス還流装置。
【請求項５】
還流装置本体が、可動空間の一方の端部に２つの弁座の外形よりも大きい組立孔が開設されたハウジングと、当該組立孔を閉塞する組立孔閉塞部材とからなり、２つの弁座が当該組立孔に近い側の方が当該組立孔に遠い側のものよりも外形が大きく形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の排気ガス還流装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ディーゼルエンジン、ガソリンエンジン（例えば、リーンバンエンジンなど）などの内燃機関において当該エンジンの燃焼室から排出された排気ガスを再度燃焼室に戻す際に使用される排気ガス還流装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
第１図は例えば日本国特許公開公報平成６年第１４７０２５号などと同様にダイヤフラムを利用した従来の排気ガス還流装置の使用例を示す構成図である。図において、１は空気と燃料との混合気を燃焼させて駆動力を出力する自動車用４サイクルエンジンであり、２は一端が当該エンジン１に接続されてエンジン１に上記混合気を供給する吸気管であり、３はこの吸気管２の他端に接続されて外気に含まれる粉塵などを除去して空気を吸気管２に送り込むエアクリーナであり、４は上記吸気管２の途中に設けられ、当該吸気管２内にガソリンなどの燃料を噴射するインジェクタであり、５はエンジン１に吸入される混合気の量を調整するスロットルバルブであり、６は一端がエンジン１に接続されてエンジン１で燃焼された混合気（排気ガス）を排出する排気管であり、７は排気管６の他端に配設されて三元触媒などにより排気ガスを浄化して外気に排出する浄化装置である。なお、上記インジェクタの配設位置は、ディーゼルエンジンなどのように燃焼室や副室内に直接燃料を噴射する場合には４’に示す位置となる。
【０００３】
また、１ａは燃焼室、１ｂは吸気管２と燃焼室１ａとの連通を閉塞する吸気バルブ、１ｃは排気管６と燃焼室１ａとの連通を閉塞する排気バルブ、１ｄは燃焼室１ａ内を上下に移動するピストンである。
【０００４】
次に、４サイクルガソリンエンジンを例にとって動作について説明する。
吸気バルブ１ｂおよび排気バルブ１ｃが閉じられた状態から説明する。自動車用４サイクルエンジン１の吸気バルブ１ｂを開くとともにピストン１ｄが降下すると、エアクリーナ３から吸気管２に吸引されている空気が燃焼室１ａ内に吸引される。この際、インジェクタ４を適当に動作させることにより、燃焼室１ａ内には空気のかわりに上記混合気が吸引されることになる。また、スロットルバルブ５の開度を制御することにより、実際に燃焼室１ａ内に吸引される混合気の量を調整することができる。次に、吸気バルブ１ｂを閉じるとともにピストン１ｄを上昇させて混合気を圧縮する。これにより、混合気の空気と燃料とが反応して燃焼室１ａ内に高温高圧の燃焼ガスが生成される。この混合気の燃焼にともなう体積膨張の力によりピストンは降下し、このピストン１ｄに作用した力を駆動力として出力する。なお、当該燃焼の際に点火プラグなどを利用して、強制的に燃焼を誘発させる場合もある。最後に、ピストン１ｄが再上昇するのに合わせて排気バルブ１ｃを開いて燃焼室１ａ内の燃焼ガスを排気管６および浄化装置７を介して外気に排出する。そして、この動作を繰り返すことにより、上記自動車用４サイクルエンジン１は連続して駆動力を出力することができる。
【０００５】
そして、このような自動車用４サイクルエンジン１では、排気ガスを排気管６から外気に排出する際に、浄化装置７に設けられた三元触媒により当該排気ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）などの有害成分を除去している。
【０００６】
次に上記排気ガス還流装置について説明する。
図において、８は所定の条件の下で排気ガスを吸気管へ還流する排気ガス還流装置であり、１５は排気管６から排気ガス還流装置８に排気ガスを供給する排気ガス吸気管であり、１６は排気ガス還流装置８から還流される排気ガスを吸気管に戻す排気ガス還流管である。また、排気ガス還流装置８において、９は排気ガス吸気管１５および排気ガス還流管１６に固定されるハウジングであり、１０は排気ガス吸気管１５と排気ガス還流管１６とを連通するようにハウジング９内に開設された装置還流路であり、１３はハウジング９に形成された弁座であり、１１は当該弁座１３に当接して装置還流路１０を閉塞する閉塞弁であり、１２は閉塞弁１１が固定され、この閉塞弁１１を弁座に当接／離間させるように移動可能に配設された可動軸であり、１４ｃはハウジング９に固定され、可動軸１２を所定の方向に可動制御するダイヤフラムであり、１４ｂは閉塞弁１１を閉弁方向に付勢しているスプリングであり、１４ａは負圧を導入するダイヤフラム室であり、１４ｄは負圧をチェックするチェックバルブである。
【０００７】
次に排気還流動作について説明する。
閉塞弁１１と弁座１３とが当接して装置還流路１０が閉塞されている。上記ダイヤフラム室１４ａに負圧を導入すると、当該負圧によりダイヤフラム１４ｃに開弁方向の圧力×面積の力が発生し、閉弁方向に付勢しているスプリング力よりも大きくなった時、可動軸１２およびその一端に固定された閉塞弁１１が移動し、装置還流路１０が連通する。すると、排気ガスが吸気管２に混入し、エンジンの燃焼室１ａ内に再流入する。その結果、自動車用４サイクルエンジン１はその燃焼室１ａ内に混入した不燃性の排気ガスの分だけ燃焼が抑制される。
【０００８】
このようにして、自動車用４サイクルエンジン１の燃焼が抑制されることにより、燃料の空気に対する混合率が低いリーンバン運転時においても、燃焼ガスやエンジン温度の上昇を抑制することができる。そして、エンジン運転時において問題とされていた燃焼ガスやエンジン温度の上昇に伴うＮＯｘの増加を抑制することができる。
【０００９】
しかしながら、従来の排気ガス還流装置は以上のように構成されているので、以下のような問題点があった。
第一に、ディーゼルターボ車など吸気、排気の差圧が高い場合、これに対してバルブを締めるためにスプリング１４ｂの荷重を上げる必要があり、必然的にダイヤフラム１４ｃを大型化する必要があって装置の大型化が問題となる。第二に、ダイヤフラム１４ｃに負圧を作用させるためにはその負圧を生成する必要があるが、一般的にガソリンエンジンの場合にはスロットルバルブ５と自動車用４サイクルエンジン１との間の吸気管の圧力をそれに利用している。また、ディーゼルエンジンの場合には、車のブレーキ用に設けられたブレーキ用バキュームポンプの負圧を利用する。そのため、ガソリンエンジンの場合では負圧が発生しない領域では動作させることができず、しかも、動作させる際にも負圧を微妙に調整することができない。また、ディーゼルエンジンの場合ではブレーキ用の負圧を他用途（ここでは排気ガス還流装置）と共用させることになり、この点で問題となる。その結果、排気ガスを戻しすぎることによりノッキングや顕著なパワーダウンなどを生じないようにするためには、排気ガスの還流量は少なめに設定する必要があり、ＮＯｘの低減効果も制限されてしまうことになる。
【００１０】
そこで、発明者らは既に、日本国特許公開公報平成７年第３３２１６８号などにおいてダイヤフラムのかわりにモータを使用した排気ガス還流装置を提案している。第２図はこのようなモータを利用した従来の排気ガス還流装置の一例を示す断面図である。図において、１７はハウジング９に固定され、可動軸１２を所定の方向に可動制御するステッピングモータである。ステッピングモータは内部で回転運動を直線運動に変換するネジ構造を有し、モータの回転により可動軸１２を上下動させている。これ以外の構成は第１図に示すダイヤフラム式の排気ガス還流装置と同様なので同一の符号を付して説明を省略する。
【００１１】
このようにステッピングモータ１７で閉塞弁１１および可動軸１２を移動させることにより、負圧によらず排気ガスを還流させることができる。また、小型のステッピングモータを採用することにより、排気ガス還流装置の小型化を図ることも可能となる。
【００１２】
しかしながら、このようにステッピングモータ１７を使用した場合には、排気ガスの圧力が高い、あるいは、排気ガス還流量を大きくする場合、閉塞弁径を大きくしなければならず、モータの推力不足により、閉塞弁１１を移動させることができない場合があるという別の問題を生じる。特に、ディーゼルターボ車などにおいては排気ガスの最大圧力は２０００ｍｍＨｇ程度まで上昇し、しかも、還流ガス量も非常に大きい流量が必要であり、そのような場合にはまったく動作させることができない。
【００１３】
また、ダイヤフラム方式の場合には、弁を一定の開度に保持するために、所定の負圧をかけた後にチェックバルブ１４ｄによって密閉しているが、このときに排気ガスが脈動すると、その圧力が変化してしまう。従って、弁にかかる圧力も変化することから、弁が摺動することとなり、弁開度が変化することとなっていた。
【００１４】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、閉塞弁１１の駆動機構としてモータを使用したとしても、当該閉塞弁１１を容易に移動させることができ、ひいては、ディーゼルターボ車などにおいても従来のダイヤプラム式よりも高いＮＯｘの低減効果を得ることができる排気ガス還流装置を得ることを目的とする。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
この発明に係る排気ガス還流装置は、排気ガスの還流路に配設可能な還流装置本体と、２つの閉塞弁が形成された可動部材と、還流装置本体の内部に形成され、当該可動部材が移動可能に配設される可動空間と、上記還流装置本体の外面から可動空間の中央部に連通するように開設された第一の還流用孔と、上記第一の還流用孔とは異なる還流装置本体の外面位置から可動空間の両端部に連通するように開設された第二の還流用孔と、上記可動部材が上記可動空間の一方向側に設定された際に上記各閉塞弁と当接して、可動空間の中央部と各両端部との連通を閉塞する２つの弁座とを有する排気ガス還流装置において、第一の還流用孔の可動空間への連通により形成される第一の可動空間開口部は、可動空間内の閉塞弁の移動範囲外に形成されているものである。
このような排気ガス還流装置であれば、可動空間内の閉塞弁の移動範囲外となる可動空間開口部に連通する還流用孔をエンジンの排気側に接続することにより、閉塞弁の位置に拘らず排気ガスの高い圧力を２つの閉塞弁に均等に作用させ、可動部材に作用する排気ガスの圧力をキャンセルすることができる。従って、可動弁の移動範囲の全域において、排気ガスの圧力に拘らず可動部材を小さい力で移動させることができ、２つの閉塞弁の駆動機構としてモータを使用するとともに排気ガスの圧力が高いディーゼルターボ車に適用したとしても当該閉塞弁を容易に移動させることができ、特に効果が大きい。
【００１６】
この発明に係る排気ガス還流装置は、排気ガスの還流路に配設可能な還流装置本体と、２つの閉塞弁が形成された可動部材と、還流装置本体の内部に形成され、当該可動部材が移動可能に配設される可動空間と、上記還流装置本体の側面から可動空間の中央部に連通するように開設された第一の還流用孔と、上記第一の還流用孔とは異なる還流装置本体の側面位置から可動空間の両端部に連通するように開設された第二の還流用孔と、上記可動部材が上記可動空間の一方向側に設定された際に上記各閉塞弁と当接して、可動空間の中央部と各両端部との連通を閉塞する２つの弁座とを有する排気ガス還流装置において、２つの閉塞弁はともに、第一の還流用孔の可動空間への連通により形成される第一の可動空間開口部と重ならない範囲で移動するものである。
このような排気ガス還流装置であれば、可動空間内の閉塞弁の移動範囲と重ならない可動空間開口部に連通する還流用孔をエンジンの排気側に接続することにより、閉塞弁の位置に拘らず排気ガスの高い圧力を２つの閉塞弁に均等に作用させ、可動部材に作用する排気ガスの圧力をキャンセルすることができる。従って、可動弁の移動範囲の全域において、排気ガスの圧力に拘らず可動部材を小さい力で移動させることができ、２つの閉塞弁の駆動機構としてモータを使用するとともに排気ガスの圧力が高いディーゼルターボ車に適用したとしても当該閉塞弁を容易に移動させることができ、特に効果が大きい。
【００１７】
この発明に係る排気ガス還流装置は、可動部材はモータにより可動制御されるものである。
このような排気ガス還流装置であれば、閉塞弁の位置に拘らず排気ガスの高い圧力を２つの閉塞弁に均等に作用させて、可動部材に作用する排気ガスの圧力をキャンセルすることができるので、可動弁の移動範囲の全域において排気ガスの圧力に拘らず可動部材を容易に移動させることができる。従って、ディーゼルターボ車などにおいても閉塞弁を微妙に移動させることができ、従来のダイヤフラム式よりも高いＮＯｘの低減効果を得ることができる。
【００１８】
この発明に係る排気ガス還流装置は、排気ガスは第一の還流用孔より流入し、可動部材が、２つの閉塞弁が固定配置されるとともに還流装置本体を貫通するように配設された可動軸を有し、該可動軸の軸受けは可動軸の閉塞弁より外側の両方または一方に設けられるものである。
このような排気ガス還流装置であれば、可動空間の中央部に連通された第一の還流用孔にエンジンの排気側を接続することができる一方で、可動軸の軸受けは当該第一の還流用孔とは閉塞弁の反対側に配置することができるので、可動軸による還流装置本体の貫通部位には還流動作中にしか排気ガスが触れないようにすることができる。従って、この可動軸と還流装置本体の貫通位置との間に、排気ガスに含まれる排気塵が詰まり難くなり、排気ガス還流装置を長期に渡って連続して使用することができる。
【００１９】
この発明に係る排気ガス還流装置は、還流装置本体が、可動空間の一方の端部に２つの弁座の外形よりも大きい組立孔が開設されたハウジングと、当該組立孔を閉塞する組立孔閉塞部材とからなり、２つの弁座が当該組立孔に近い側の方が当該組立孔に遠い側のものよりも外形が大きく形成されているものである。
このような排気ガス還流装置であれば、ハウジングと２つの弁座とを別体に形成し、それを組み立てることにより排気ガス還流装置を形成することができる。従って、ハウジングを鋳造で容易に形成しつつ、弁座を削り出しなどで精度良く形成することにより、容易に所定の閉塞精度を有する排気ガス還流装置を得ることができる。また、２つの弁座をハウジングと別体に形成してから組みつけるようにしたので、２つの弁座の内径を精度よく一致させることができ、しかも、２つの弁座の取り付け順と２つの閉塞弁の取り付け順を適当にすることにより、２つの閉塞弁の外形を精度よく一鼓させて形成することも可能となり、２つの閉塞弁による排気ガスの圧力キャンセル効果を最大限に引き出すことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための最良の形態について、添付の図面にしたがって説明する。
実施の形態１．
第３図はモータを利用したこの発明の実施の形態１による排気ガス還流装置を示す構成図である。なお、ここでは特にガソリンエンジンとディーゼルエンジンとについて説明する。図において、１は空気と燃料との混合気を燃焼させて駆動力を出力する自動車用４サイクルガソリンエンジンであり、２は一端が当該エンジン１に接続されてエンジン１に上記混合気を供給する吸気管であり、３はこの吸気管２の他端に接続されて外気に含まれる粉塵などを除去して空気を吸気管２に送り込むエアクリーナであり、４は上記吸気管２の途中に設けられ、当該吸気管２内にガソリンを噴射するインジェクタであり（ここで、ディーゼルエンジンの場合にはインジェクタは燃焼室もしくは副室に直接噴射するので、４'のように設けられる）、５はエンジン１に吸入される混合気の量を調整するスロットルバルブ（ディーゼルエンジンの場合にはこのスロットルバルブを設けない場合もある）であり、６は一端がエンジン１に接続されてエンジン１で燃焼された混合気（排気ガス）を排出する排気管であり、７は排気管６の他端に配設されて三元触媒などにより排気ガスを浄化して外気に排出する浄化装置であり、８は吸引した排気ガスを排気する排気ガス還流装置であり、１５は排気管６から排気ガス還流装置８に排気ガスを供給する排気ガス吸気管であり、１６は排気ガス還流装置８から排気される排気ガスをスロットルバルブ５とエンジン１との間の吸気管２に戻す排気ガス還流管であり、１８は走行状態に応じて排気ガス還流装置８に対してバルブリフト制御信号を出力するコントロールユニットである。なお、自動車用４サイクルガソリンエンジン１において、１ａは燃焼室、１ｂは吸気管２と燃焼１ａとの連通を閉塞する吸気バルブ、１ｃは排気管６と燃焼室１ａとの連通を閉塞する排気バルブ、１ｄは燃焼室１ａ内を上下に移動するピストンである。
【００２１】
第４図はモータを利用したこの発明の実施の形態１による排気ガス還流装置８を示す断面図である。図において、９は排気ガス吸気管１５および排気ガス還流管１６が固定されるハウジングであり、１７はこのハウジング９に固定されたステッピングモータであり、２７はハウジング９とステッピングモータ１７との間に配設されるスペーサである。また、ステッピングモータ１７はスペーサ２７とともに固定ネジ２８によりハウジング９に固定されている。１７ａはステッピングモータの回転子である。
【００２２】
１０は排気ガス吸気管１５と排気ガス還流管１６とを連通するようにハウジング９内に開設された装置還流路であり、この装置還流路１０は、上記ステッピングモータの回転子１７ａの軸方向に高さを有する略円柱形状の可動空間１０ａと、排気ガス吸気管１５が固定されるハウジング側面からこの可動空間１０ａの中央部に連通するように開設された流入孔１０ｂと、排気ガス還流管１６が固定されるハウジング側面から可動空間１０ａの両端部に連通するように開設された流出孔１０ｃとから構成されている。また、１０ｄは流入孔１０ｂの可動空間１０ａへの連通により可動空間１０ａの中央部側面に形成される流入開口部であり、１０ｅはそれぞれ流出孔１０ｃの可動空間１０ａへの連通により可動空間１０ａの両端部側面に形成される流出開口部である。
【００２３】
２３はステッピングモータの回転子１７ａに接続されるとともに可動空間１０ａ内まで延在するように形成された略円柱を有し、当該回転子に従勤して回転子１７ａの回転軸方向に移動する可動軸であり、９ａはハウジング９に開設されてこの可動軸２３が揺動可能に貫通する可動軸用貫通孔であり、２４はこの可動軸用貫通孔９ａの可動空間１０ａ側に固定され、当該可動軸用貫通孔９ａへの排気ガスの流入を抑制するフィルタ部材であり、２０は可動軸２３の回転子１７ａとは反対側の先端近傍に固定された略円板形状の第一閉塞弁であり、１９はこの第一閉塞弁２０よりも回転子１７ａ寄りの位置に固定され、第一閉塞弁２０と同一の外径の略円板形状に形成された第二閉塞弁である。また、２２は可動軸２３が回転子１７ａ側に移動した際に第一閉塞弁２０に当接するようにハウジング９に固定された第一弁座であり、２１は可動軸２３が回転子１７ａ側に移動した際に第二閉塞弁１９に当接するようにハウジング９に固定された第二弁座であり、これら２対の弁座２１、２２と閉塞弁１９、２０とが当接すると、可動空間１０ａの中央部と両端部との連通は遮断され、流入孔１０ｂと流出孔１０ｃとは分離される。
【００２４】
３０は略円板形状を有し、可動軸２３の固定子側端部に固定配置されるバネ受座であり、２９はこのバネ受座３０とハウジング９との間に配設され、閉塞弁を閉弁方向に付勢する方向に力を作用させるコイルスプリングであり、このコイルスプリング２９によりバネ受座３０および可動軸２３は回転子１７ａ側に力を付勢される。従って、可動空間１０ａの中央部と両端部との連通は通常は遮断されることとなり、流入孔１０ｂと流出孔１０ｃとが分離された状態が停止時の状態となる。
【００２５】
１０ｆは可動空間１０ａのステッピングモータ１７とは反対側の端部においてハウジング９に開設された組立用孔であり、２５はこの組立用孔１０ｆに巌合する組立孔閉塞部材であり、２６はこの組立孔閉塞部材２５をハウジング９に固定する固定ネジである。
【００２６】
そして、ハウジング９に固定されるステッピングモータ１７はこのコイルスプリング２９の力に抗してモータ軸１７ｂでバネ受座３０を押圧することにより可動軸２３を移動させ、流入孔１０ｂと流出孔１０ｃとを連通させることができる。そして、この際自動車用４サイクルエンジン１が動作していれば、排気ガスの圧力の方が吸気の圧力よりも高いので、排気管６から吸気管２へ排気ガスが還流することになる。第５図はこのようなステッピングモータ１７のステップ数と弁開度との関係の一例を示す弁開度特性図である。同図に示すように、ステップ数の増加に応じて弁開度は大きくなり、このように弁開度が大きくなれば排気ガスの還流量も増加する。なお、第二閉塞弁１９は、弁開度が最大となる第４８番目のステップ数においても流入開口部１０ｄに重ならない範囲内で移動する。
【００２７】
次に動作について説明する。
吸気バルブ１ｂおよび排気バルブ１ｃが閉じられた状態から説明する。自動車用４サイクルエンジン１の吸気バルブ１ｂを開くとともにピストン１ｄが降下すると、エアクリーナ３から吸気管２に吸引されている空気が燃焼室１ａ内に吸引される。この際、インジェクタ４を適当に動作させることにより、燃焼室１ａ内には空気のかわりに上記混合気が吸引されることになる。また、スロットルバルブ５の開度を制御することにより、実際に燃焼室１ａ内に吸引される混合気の量を調整することができる。次に、吸気バルブ１ｂを閉じるとともにピストン１ｄを上昇させて混合気を圧縮する。これにより、混合気の空気と燃料とが反応して燃焼室１ａ内に高温の燃焼ガスが生成される。この混合気の燃焼にともなう体積膨張の力によりピストン１ｄは降下し、このピストン１ｄに作用した力を駆動力として出力する。なお、当該燃焼の際に点火プラグなどを利用して、強制的に燃焼を誘発させる場合もある。最後に、ビストン１ｄが再上昇するのに合わせて排気バルブ１ｃを開いて燃焼室１ａ内の燃焼ガスを排気管６および浄化装置７を介して外気に排出する。そして、この動作を繰り返すことにより、上記自動車用４サイクルエンジン１は連続して駆動力を出力することができる。
【００２８】
なお、このようなエンジンでは、排気ガスを排気管６から外気に排出する際に、浄化装置７に設けられた三元触媒により当該排気ガスに含まれるＮＯｘなどの有害成分を除去している。
【００２９】
このように自動車用４サイクルエンジン１の運転期間において、エンジン冷却水の温度、エンジン回転数、インジェクタの開度（燃料噴射量）などに応じてコントロールユニット１８は例えば第６図のフローチャートに示すように、排気ガス還流用のメイン制御ルーチンを繰り返し実行する。図において、ＳＴ１はステッピングモータ１７の初期位置などを決定するイニシャライズ処理ステップであり、ＳＴ２は上記各種の条件に基づきバルブリフト制御信号を出力するエグソーストガスリサーキュレーション制御処理（ＥＧＲ制御処理）ステップであり、このバルブリフト制御信号に基づいて上記ステッピングモータ１７は所定のステップ数だけ回転し、排気ガス還流装置８の弁開度が所定の開度に設定される。
【００３０】
第７図はこのようなＥＧＲ制御処理ステップＳＴ２の詳細な制御手順を示すフローチャートの一例である。図において、ＳＴ３はイニシャライズ処理ステップＳＴ１が完了したか否かを判断するイニシャライズ処理完了判別ステップであり、このステップＳＴ３において完了したと判断された場合には以下のステップＳＴ４に進み、それ以外ではＥＧＲ制御処理ステップＳＴ２を終了する。ＳＴ４はエンジン回転数、吸気管の圧力を読み取る基本データ読取りステップであり、ＳＴ５はこれらエンジン回転数、吸気管の圧力から基本的なステップモータ１７による基本弁開度を算出する基本開度算出ステップであり、ＳＴ６はエンジン冷却水の温度を読み取る補正データ読取ステップであり、ＳＴ７は当該冷却水温度に応じて弁開度の補正係数を算出する目標ステップモータ開度水温補正係数算出ステップであり、ＳＴ８は上記基本弁開度と上記補正係数とを乗算してステップモータ１７による目標弁閑度を演算する目標ステップモータ開度演算ステップであり、この目標弁開度に応じて上記バルブリフト制御信号が生成される。
【００３１】
そして、この一連のＥＧＲ制御処理ステップＳＴ２では、例えば、エンジン回転数が所定回転数以上であって吸気管２の圧力が低い場合には排気ガスを還流するように弁開度が大きくなるように上記演算処理を設定することができる。また、エンジン冷却水の温度が高くなるほど、上記補正係数を大きくするように設定することもできる。更に、ステッピングモータ１７を使用しているので、オープンループ制御で精度良く弁開度を制御することができ、アイドリング状態でも微量の排気ガスを還流するように弁開度を精度良く制御することもできる。
【００３２】
従って、実施の形態１による排気ガス還流装置を用いれば、定常速度走行時やアイドリング時において排気ガス還流装置８の閉塞弁を開くことにより、排気ガスをエンジンの燃焼室１ａに還流させることができる。この制御の結果、エンジン１はその燃焼室１ａ内に混入した不燃性の排気ガスの分だけ燃焼が抑制されるので、あらゆる走行状態に応じて最適に排気ガスを還流させることができ、燃焼に起因する燃焼ガスの温度上昇を抑制することができ、ＮＯｘを低減することができる。また、アイドリング時においても、エンジン１の暖気状態に応じて最適な量の排気ガスを還流させることができるので、同様に燃焼ガスの温度上昇を抑制してＮＯｘを低減することができる。
【００３３】
また、ステッピングモータ１７を用いて閉塞弁の開度を制御しているので、エンジン１の性能を損なわない範囲で大量に精度良く排気ガスを還流させることが可能となり、従来のダイヤフラムを利用した排気ガス還流装置では到底得ることができなかった程度のＮＯｘの低減効果を得ることができる。
【００３４】
更に、第二閉塞弁１９を流入開口部１０ｄに重ならない範囲内で移動させているので、言い換えれば、流入開口部１０ｄが第二閉塞弁１９の移動範囲外に形成されているので、第二閉塞弁１９にはその弁開度に応じた位置によらず排気ガスによる圧力を安定して作用させることができる。つまり、第二閉塞弁の横方向からの排気ガス流入を防ぎ、第二閉塞弁１９の全面に排気ガスを当てるようにすることができ、第二閉塞弁１９への圧力印加を確実にすることができる。これとともに、この第二閉塞弁１９とは逆向きの力として排気ガスによる圧力が作用する第一閉塞弁２０を可動軸に設けているので、排気ガスの圧力により可動軸２３の移動を妨げる力は２つの閉塞弁１９、２０に作用する力によりキャンセルされる。しかも、２つの閉塞弁１９、２０に作用する力は弁開度によらず安定しているので、２つの閉塞弁１９、２０にはその弁開度に拘らず排気ガス圧力を逆向きに且つ均等に作用させることができ、弁開度によらず少ない力で可動軸２３を移動させることができる。その結果、排気ガスの最大圧力が２０００ｍｍＨｇ程度まで上昇するディーゼルターボ車などにこの排気ガス還流装置８を利用したとしても、比較的小出力（例えば４ｋｇｆ出力）のステッピングモータ１７で閉塞弁１９、２０を開閉させることができ、ひいては、ディーゼルターボ車などにおいても従来のダイヤフラム式よりも高いＮＯｘの低減効果を得ることができる。
【００３５】
また更に、可動空間１０ａの中央部に連通された開口部１０ｂに排気ガス吸気管１５を接続するとともに、停止状態にあっては２つの閉塞弁１９、２０により可動空間１０ａの中央部と両端部との連通を遮断するようにしているので、停止状態において排気ガスが可動軸用貫通孔９ａに積極的に接触してしまうことはない。従って、当該可動軸用貫通孔９ａと可動軸２３との間に排気ガスに含まれる排気塵が詰まり難くなり、排気ガス還流装置８を分解清掃などを行うことなく長期に渡って連続して使用することができる。
【００３６】
次にこの排気ガス還流装置の製造工程について説明する。
第８図はこの発明の実施の形態１による可動部材の組立工程図である。同図（ａ）は分解図、同図（ｂ）は組立完了図である。図において、１９ａは第二閉塞弁１９の中央部に開設された第二可動軸用貫通孔であり、２０ａは第一閉塞弁２０の中央部において第二可動軸用貫通孔１９ａよりも大きく開設された第一可動軸用貫通孔であり、２３ａは略円柱形状に形成された可動軸本体であり、２３ｂは可動軸本体２３ａの中央部において第二可動軸用貫通孔１９ａと巌合する大きさに形成された第二弁受部であり、２３ｃは可動軸本体２３ａの一端部に形成されて第一可動軸用貫通孔２０ａと巌合する大きさに形成された第一弁受部であり、２３ｄは第二弁受部２３ｂの第一弁受部２３ｃ側に隣接する位置に形成され、第二弁受部２３ｂよりも大きく且つ第一弁受部２３ｃよりも小さな外形に形成された第二弁止部であり、２３ｅは第一弁受部２３ｃの端部側に隣接して形成され、第一弁受部２３ｃよりも大きな外形に形成された第一弁止部である。そして、これらの各部材は第一弁座２２および第二弁座２１を含めて相互の精度をだすために削り出しにより形成されている。また、この第一弁座２２および第二弁座２１はともに略円板形状の外径形状に形成されており、しかも、第一弁座２２の外径は第二弁座２１の外径よりも大きく形成されている。
【００３７】
まず、第一可動軸用貫通孔２０ａに可動軸本体２３ａを通し、第一弁止部２３ｅに当接するまで第一弁受部２３ｃに第一閉塞弁２０を圧入して嵌合させる。この状態で第一弁受部２３ｃの第二弁受部２３ｂ側の部位をかしめて第一閉塞弁２０を可動軸２３に固定する。次に、第一弁座２２を可動軸に通した後、第二可動軸用貫通孔１９ａに可動軸本体２３ａを通し、第二弁止部２３ｄに当接するまで第二弁受部２３ｂに第二閉塞弁１９を圧入して競合させる。この状態で第二弁受部２３ｂの第一弁受部２３ｃとは反対側の部位をかしめて第二閉塞弁１９を可動軸２３に固定する。このようにしてこの実施の形態１による可動部材は形成することができる。
【００３８】
第９図および第１０図はこの発明の実施の形態１によるハウジングの組立工程図である。第９図（ａ）は一部分解断面図、第９図（ｂ）および第１０図（ａ）から（ｃ）は組立工程の組立工程断面図である。図において、９ｂは可動軸用貫通孔９ａ寄りの流出開口部１０ｅと流入開口部１０ｄとの間の可動空間１０ａにおいて第二弁座２１の外径と嵌合するように形成された第二弁座嵌合部であり、９ｂはこの第二弁座嵌合部９ｄの可動軸用貫通孔９ａ側に隣接する位置において第二弁座嵌合部９ｄよりも可動空間１０ａ内側に突出するように形成された第二弁座止部であり、９ｃは組立用孔１０ｆ寄りの開口部１０ｅと開口部１０ｄとの間の可動空間１０ａにおいて第一弁座２２の外径と嵌合するように形成された第一弁座嵌合部であり、９ｅはこの第一弁座嵌合部９ｃの第二弁座嵌合部９ｂ側に隣接する位置において、第一弁座嵌合部９ｃよりも可動空間１０ａ内側に突出し且つ、第二弁座嵌合部９ｂよりも大きい内径を形成するように形成された第一弁座止部である。そして、この実施の形態１ではハウジング９は鋳造にて形成されている。また、ディーゼルエンジンの場合には、アルミは排気ガスにより腐食されてしまうので、鉄、ステンレスなどで形成した方がよい。
【００３９】
そして、第二弁座２１を組立用孔１０ｆから可動空間１０ａに挿入し、第二弁座止部９ｄに当接するまで第二弁座談合部９ｄに第二弁座２１を圧入して嵌合する。この状態で第二弁座嵌合部９ｄの組立用孔１０ｆ例の部位をかしめて第二弁座２１をハウジング９に固定する（第９図（ｂ）を参照）。次に、上記組み立てた可動部材を組立用孔１０ｆから可動空間１０ａに挿入し、この可動部材に組み込まれた第一弁座２２を第一弁座止部９ｅに当接するまで第一弁座嵌合部９ｃに圧入して嵌合する。この状態で第一弁座嵌合部９ｃの組立用孔１０ｆ側の部位をかしめて第一弁座２２をハウジング９に固定する（第１０図（ａ）を参照）。更に、可動軸用貫通孔９ａから可動軸２３を突出させた後、ハウジング９との間にコイルスプリング２９を圧縮配置した状態で可動軸２３の突出先端部にバネ受座３０を固定する（第１０図（ｂ）を参照）。最後に、組立用孔１０ｆに組立孔閉塞部材２５を被せ、この組立孔閉塞部材２５を固定ネジ２６でハウジング９に固定し（第１０図（ｃ）を参照）、スペーサ２７とステッピングモータ１７を当該ハウジング９に固定することで、排気ガス還流装置８の組立を完了する（第４図を参照）。
【００４０】
以上のように、この実施の形態１による排気ガス還流装置８によれば、ハウジング９と２つの弁座２１、２２とを別体に形成し、それを組み立てることにより排気ガス還流装置８を形成するようにしているので、ハウジング９を鋳造で容易に形成しつつ、弁座２１、２２を削り出しなどで精度良く形成することができ、所定の閉塞精度を有する排気ガス還流装置を容易に得ることができる。
【００４１】
また、２つの弁座２１、２２をハウジング９と別体に形成してから組みつけるようにしたので、２つの弁座２１、２２の内径を精度よく一致させることができ、しかも、２つの弁座２１、２２の取り付け順と２つの閉塞弁１９、２０の取り付け順を適当にすることにより、２つの閉塞弁１９，２０の外形をも精度よく一致させて形成することができ、２つの閉塞弁１９，２０による排気ガスの圧力キャンセル効果を最大限に引き出すことができる。
【００４２】
また、組立工程の多くをかしめと圧入とにより行うことができ、組立作業を容易なものとすることができ、しかも、ねじ、ボルトなどの部品点数を削減することができるので、コストも低減させることができる。
ここで、上記においては、ステッピングモータ方式において二重弁を用いる例について説明したが、ダイヤフラム方式においても同様に適用することができる。この場合、特に、排気ガスの脈動による弁開度の変化を防止することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
以上のように、この発明に係る排気ガス還流装置は、ディーゼルターボ車などの高圧の排気ガスを排出するエンジンなどにおいても、精度良く排気ガスを還流させる場合に適している。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】ダイヤフラムを利用した従来の排気ガス還流装置の使用例を示す構成図である。
【図２】モータを利用した従来の排気ガス還流装置の一例を示す断面図である。
【図３】モータを利用したこの発明の実施の形態１による排気ガス還流装置を示す構成図である。
【図４】モータを利用したこの発明の実施の形態１による排気ガス還流装置を示す断面図である。
【図５】２０００ｍｍＨｇの排気ガス圧力の下で得られたこの発明の実施の形態１による排気ガス還流装置の動作特性を示す断面図である。
【図６】この発明の実施の形態１による排気ガス還流装置のメイン制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図７】この発明の実施の形態1による排気ガス還流装置のＥＧＲ制御処理の詳細なフローチャートである。
【図８】この発明の実施の形態1による可動部材の組立工程図である。
【図９】この発明の実施の形態1によるハウシシグの組立工程図である（その１）
【図１０】この発明の実施の形態１によるハウジングの組立工程図である（その２）。
【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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【図１０】
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