JP3665117B2 - 内燃エンジンの排気システム内の空気噴射回路のための閉止バルブユニット - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃エンジンの排気システムに空気を噴射するための回路のための閉止バルブユニットに関する。
【０００２】
【従来技術】
かかる回路は既に公知であり、その機能は排気バルブに隣接するエンジンの排気マニホールド内に外部の新鮮な空気を取り込み、噴射することにある。排ガスの温度は極めて高いので、未燃焼の残留炭化水素が再燃焼され、汚染物のレベルはより低くなる。
【０００３】
排気システムに空気を噴射することには別の機能がある。触媒コンバータを使用することは大幅に普及しつつあり、触媒コンバータは所定の温度に達した場合に限り有効である。自動車の平均的な走行距離を考慮すれば、これら自動車が走行する距離のかなりの範囲で触媒コンバータは低温となっているので、触媒コンバータは有効に作動しない。したがって、意識的に過度に濃厚な混合気をシリンダー内に噴射し、次に排気マニホールド内に新鮮な空気を噴射し、ある種のポスト（後）燃焼を行い、排ガスの温度を急に高め、触媒コンバータを急速に加熱することが提案されてきた。当然ながら、過度に濃縮された混合気を導入し、排気システムに空気を噴射することは、触媒コンバータを所定の温度まで加熱するのに必要な時間、続くだけである。
【０００４】
今日まで、排気システムに空気を噴射する機能は独立した空気フィルタまたはエンジンの給気フィルタを介し、外部の新鮮な空気を取り込み、閉止バルブおよびチェックバルブを介して排気マニホールドにこの空気を送る空気ポンプによって達成されていた。閉止バルブはポンプが作動していない時に回路を閉じるようになっており、チェックバルブは排気マニホールド内の振動圧力がポンプ内の送り圧力よりも大きくなった時に、排ガスが回路内へ逆流するのを防止するようになっている。閉止バルブ自体は、バタフライバルブより下流側の入口マニホールドからの負圧を取り込むソレノイドバルブによって制御されるダイヤフラムバルブである。このソレノイドバルブ自体は、空気ポンプの機能を制御する同じ電気リレーによって制御されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、かかる回路は極端に複雑であり、回路および電子回路のいずれもコストが高く、故障しやすかった。
【０００６】
本発明はこれら欠点を解消することを企図している。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この目的のため、本発明の対象は、内燃エンジンの排気システム内の空気噴射回路のための閉止バルブユニットであって、
ケーシングと、
該ケーシング内において第１チャンバの境界を定める膜と、
空気ポンプから前記第１チャンバ内に給気するための手段と、
前記ケーシング内に設けられた第２チャンバと、
前記空気ポンプから前記第２チャンバ内に給気するための手段と、
前記ケーシング内に設けられた第３チャンバと、
前記第３チャンバから前記エンジンの排気マニホールドに向けて排気するための手段と、
空気ポンプが作動中に前記第２チャンバと第３チャンバとの間の連通を可能にするよう、前記膜によって制御されたバルブとを備えたことを特徴とする閉止バルブユニットである。
【０００８】
したがって、本発明に係わる閉止バルブは、従来技術と比較すると空気噴射ポンプのみに依存するという利点を有する。この閉止バルブは、実際にはこのポンプの送り圧力により直接制御され、それ自体電源を必要とするソレノイドバルブを介して入口マニホールド内に広がる負圧によっては制御されない。これにより簡素性が大幅に改善され、よって排気システム内の空気噴射回路のコストが低くなり、故障の恐れも小さくなる。
【０００９】
第１実施例では、第１チャンバ内に給気するための前記手段は、前記第１チャンバと第２チャンバとの間に設けられた通路を含む。
【００１０】
この場合、本発明のバルブに対して空気ポンプが単一のダクトにより連結される。
【００１１】
より詳細には、前記第１チャンバと第２チャンバとは隣接し、壁によって分離でき、前記通路は前記壁内に形成された開口部から形成される。
【００１２】
前記通路はバルブロッド内に等しく形成できる。
【００１３】
この場合、通路は第１チャンバ内に軸方向に伸び、その開口部は静止時においてスプリングの作用を受ける閉塞要素、例えば第２膜によって閉塞できる。
【００１４】
第１膜は、スプリングによって前記第１チャンバに向いた面と反対側の面に作用される。
【００１５】
より詳細には、前記第１チャンバは、例えばケーシングの壁内に形成された排気ダクトにより前記第３チャンバに接続でき、この排気ダクトには較正されたチェックバルブを装着できる。
【００１６】
別の実施例では、第１チャンバ内に給気するための前記手段は空気ポンプから空気を導入するためのダクトを含む。
【００１７】
より詳細には、本発明に係わるバルブユニットは、チェックバルブによって第３チャンバと分離された、前記ケーシング内に設けられた第４チャンバを含むことができ、第３チャンバから排気するための手段は前記チェックバルブ、前記第４チャンバおよび前記第４チャンバから前記エンジンの排気マニホールドに排気するための手段を含む。
【００１８】
この実施例では、本発明に従って簡素化された閉止バルブが、従来のチェックバルブとともに単一ユニットとなるように組み立てられている。
【００１９】
チェックバルブは開口部が穿孔された支持体に中心部が固定され、弾性板バネによって前記支持体に保持されたほぼ円形の膜を含むことができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明を限定しない実施例を例示することにより、本発明の特定の実施例について説明する。
【００２１】
図１は電動モータ２によって駆動される空気ポンプ１を示す。このポンプは独立した空気フィルタまたはこの回路が使用されるエンジンのメイン空気入口フィルタのいずれかから接続されたダクト３を介し、外部の空気を取り込むようになっている。
【００２２】
このポンプ１はダクト４に沿って加圧空気を送る。このダクト４は２本のダクト５と６とに分かれており、いずれのダクトも本発明に係わるバルブ７に接続されている。このバルブの出口はダクト８によりエンジンの排気マニホールド内の空気噴射バルブに接続されている。
【００２３】
図２において断面が示されたバルブ７は、バルブ本体、すなわち複数のチャンバを構成するケーシング９を含む。
【００２４】
本体９内に壁１１および膜１２によって区画された第１チャンバ１０が形成されている。膜１２のチャンバ１０と反対側の面は、換気孔１４が設けられたカバー１３によって保護されている。チャンバ１０の入口開口部１５は入口ダクト１６によって形成され、たとえばカラーによって前記ダクト１６にチューブ５を固定できるようになっている。
【００２５】
中心部分において、壁１１はガイドチューブ１７を形成し、このチューブ内でバルブ１９のロッド１８がスライドできるようになっている。バルブ１９と反対の端部において、ロッド１８は膜１２の中心に固定されている。壁１１とバルブ１９との間でガイドチューブ１７のまわりに嵌合された螺旋スプリング２０は、バルブ１９を壁１１から離間するように押圧している。
【００２６】
バルブ１９は、適当な手段によって本体９内に固定されたディスク２３の中心に穿孔された開口部２２のまわりに形成されたバルブシート（弁座）２１と協働するようになっている。ディスク２３は本体９および壁１１と共に第２チャンバ２４を区画している。チャンバ２４内に連通する入口開口２５は入口ダクト２６に接続されており、このダクト２６に、例えばカラーによってダクト６を固定できるようになっている。アパーチャ２２はチャンバ２４の出口を形成する。
【００２７】
本体９およびディスク２３はバルブ支持体２８と共に第３チャンバ２７の境界を定める。支持体２８と共に第４チャンバ３０の境界を定める第２本体２９をクリンプ加工することにより、本体９の下方部分に支持体２８が固定されている。
【００２８】
第４チャンバ３０はチェックバルブを介して第３チャンバ２７に連通している。チェックバルブは連通孔が穿孔された支持体２８から形成されており、チャンバ３０の側面上の中心にゴム膜３１を支持しており、このゴム膜３１は金属製の弾性板バネ３２によって支持体２８内の連通孔を閉じるように保持されている。
【００２９】
支持体２８の中心部分に取り付けられた円錐体３３は、膜３１とスプリング３２の変位を制限できるようにするものである。このバルブを通過する空気は、チャンバ２７からチャンバ３０へ通過するが、チャンバ３０からチャンバ２７へは通過できないことが判る。
【００３０】
ダクト３４はチャンバの出口を形成するものであり、このダクトには楕円形コネクタ３５およびナット３６が嵌合されており、よって、ダクト３４は排気マニホールド用の接続パイプ８に接続できるようになっている。
【００３１】
エンジン２が始動すると、ポンプ１はエンジンから加圧された空気をダクト５および６内へ送る。ダクト５内に送られた空気はチャンバ１０内の圧力を増加させ、よって膜１２を変形し、膜１２はスプリング２０の作用に抗してバルブ１９を上昇させるように移動する。
【００３２】
バルブ１９はこのように開放されるので、ダクト６内に送られた空気はチャンバ２４内へ導入され、次に開口部２２を介してチャンバ２７内へ送られる。この空気は次にチェックバルブ３１〜３３を通過し、チャンバ３０内へ送られ、これよりダクト８内へ送られる。
【００３３】
バルブ３１〜３３の作動によって、排ガスがダクト８からダクト５および６へ送られるのを防止する。
【００３４】
エンジンがパワーを受けるのを終了すると、チャンバ１０内の圧力は正常レベルまで戻るので、バルブ１９は閉じ、よってバルブ７は閉止バルブとして働く。
【００３５】
図３に示された実施例のバルブ７’は、実際にはバルブ７と同一であるが、チャンバ１０は入口開口部１５と入口ダクト１５を有していない点が異なっている。この開口部は開口部３７に置き換えられており、開口部３７は壁１１内に形成され、第１チャンバ１０をチャンバ２４から分離している。
【００３６】
ポンプ１から送られる空気はチューブ６、ダクト２６、チューブ２４および開口部３７を介してチャンバ１０内に吸入される。
【００３７】
このような差異を別にすれば、バルブ７’はバルブ７と同じように機能する。
【００３８】
図４に示されたバルブ７”はそれぞれ第２チャンバ２４および第３チャンバ２７を分離しているバルブ１９のヘッドおよびシート（弁座）が第３チャンバ２７内に位置しているという点で、基本的には図２および３に示されたバルブと異なる。したがって、このバルブは上記の方法とは逆の方向に開く。
【００３９】
この実施例では、本体９のフランジ４０とカバー４１との間にキャビティが区画されている。膜１２およびこのカバー４１は、このキャビティ内に第１チャンバ１０を区画している。
【００４０】
バルブのロッド４２は通路を形成するように中空であり、この通路は第１チャンバ１０と第２チャンバ２４とを連通できるようになっている。このため、ロッド４２内には軸方向ダクト４３が形成され、ダクト４３はラジアル開口部４４を介してチャンバ２４内に、更に軸方向開口部４５を介してチャンバ１０内に空気を送るようになっている。
【００４１】
カバー４１内のめくら孔４８内にセットされたスプリング４７により、開口部４５に対して第２膜４６が押圧されている。更に膜１２およびこの膜が取り付けられたバルブ１９、並びにその開口部４５も、スプリング４９によって膜４６側に押圧されている。
【００４２】
第１チャンバ１０と第３チャンバ２７とは一組のボア５０によって連通が可能となっている。カバー４１内にセットされ、スプリング５２によって較正されたチェックバルブ５１はチャンバ２７からチャンバ１０へのリークを防止している。
【００４３】
このバルブも、ケーシングの本体内にセットすることができる。
【００４４】
図３に示される実施例と同じように、バルブ１９を制御する圧力はチャンバ２７、更に本例ではダクト４３を介してチャンバ１０内に導入される。この圧力が十分なスレッショルド値に達すると、膜４６はこの圧力をチャンバ１０内に導入できるようにする。次に膜１２は下方に曲がり、バルブ１９を開放する。
【００４５】
チャンバ２７内の圧力が低下すると、膜１２は更に上昇し、よってバルブ１９を閉じ、チャンバ１０内に含まれていた空気の一部をバルブ５１を介してチャンバ２７内へ導入する。
【００４６】
これと逆に、バルブ５１は、排気マニホールド内に生じる周期的な超圧力がチャンバ１０内に生じ、バルブ１９の作動を損なうことを防止する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わるバルブを含む排気システムに空気を噴射するための回路を示す図である。
【図２】本発明に係わるバルブの軸方向断面図である。
【図３】本発明に係わるバルブの別の実施例を示す軸方向断面図である。
【図４】本発明に係わるバルブの別の実施例を示す軸方向断面図である。
【符号の説明】
１…空気ポンプ、２…電動モータ、３、４、５、６…ダクト、７，７’…バルブ、８…ダクト、９…ケーシング、１０…第１チャンバ、１１…壁、１２…膜、１３…カバー、１４…換気孔、１５…開口部、１９…バルブ、２４…第２チャンバ、２７…第３チャンバ。

Claims (13)

1. 内燃エンジンの排気システム内の空気噴射回路のための閉止バルブユニットであって、
   ケーシング（９、２９）と、
   該ケーシング内において第１チャンバ（１０）の境界を定める膜（１２）と、
   空気ポンプ（１）から前記第１チャンバ（１０）内に給気するための手段（１６、３７，４３）と、
   前記ケーシング内に設けられた第２チャンバ（２４）と、
   前記空気ポンプから前記第２チャンバ内に給気するための手段（２６）と、
   前記ケーシング内に設けられた第３チャンバ（２７）と、
   前記第３チャンバから前記エンジンの排気マニホールドに向けて排気するための手段と、
   空気ポンプが作動中に前記第２チャンバと第３チャンバとの間の連通を可能にするよう、前記膜によって制御されたバルブ（１９）とを備え、
   前記膜は、正圧のみによって変形移動される
   ことを特徴とする閉止バルブユニット。
2. 前記第１チャンバ内に給気するための前記手段は、前記第１チャンバと第２チャンバとの間に設けられた通路（３７，４３）を含む請求項１記載のバルブユニット。
3. 前記第１および第２チャンバは隣接し、壁（１１）によって分離されており、前記通路（３７）は前記壁内に形成された開口部から形成されている、請求項２記載のバルブユニット。
4. 前記通路（４３）はバルブロッド内に形成されている、請求項２記載のバルブユニット。
5. 前記通路は第１チャンバ内に軸方向に伸びており、その開口部は静止時においてスプリング（４７）の作用を受ける閉塞機素（４６）によって閉塞されている、請求項４記載のバブルユニット。
6. 前記閉塞機素は第２膜を含む、請求項５記載のバルブユニット。
7. 前記膜の前記第１チャンバに向いた面と反対側の面にスプリングが作用する、請求項４〜６のいずれかに記載のバルブユニット。
8. 前記第１チャンバは排気ダクト（５０）により前記第３チャンバに接続されている、請求項４〜７のいずれかに記載のバルブユニット。
9. 前記排気ダクトに較正されたチェックバルブ（５１、５２）が嵌合されている、請求項８記載のバルブユニット。
10. 前記排気ダクトはケーシングの壁内に形成されている、請求項８または９記載のバルブユニット。
11. 第１チャンバ内に給気するための前記手段は空気ポンプから空気を導入するためのダクト（１６）を含む、請求項１記載のバルブユニット。
12. チェックバルブ（３１−３３）によって第３チャンバと分離された、前記ケーシング内に設けられた第４チャンバ（３０）を含み、第３チャンバから給気するための手段は前記チェックバルブ、前記第４チャンバおよび前記第４チャンバから前記エンジンの排気マニホールドに排気するための手段（３４）を含む、請求項１、２および１１のいずれかに記載のバルブユニット。
13. 前記チェックバルブは開口部が穿孔された支持体（２８）に中心部が固定され、弾性板バネ（３２）によって前記支持体に保持されたほぼ円形の膜（３１）を含む、請求項１２記載のバルブユニット。

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