JP4380072B2 - Ｅｇｒ弁一体型電子ベンチュリ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子ベンチュリに関し、特に内燃機関のＥＧＲ量を高効率で制御するＥＧＲ弁一体型電子ベンチュリに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１０は従来技術の一例要部構成図である。従来技術として、例えば、特開平１０−１１０６３３号公報（ディーゼルエンジンの吸気絞り装置）がある。この文献には、吸気通路を開閉するスロットル弁（ＴＨＲＶ）と、ＥＧＲガスの排気調整を行なうＥＧＲ弁（ＥＧＲＶ）と、これらスロットル弁とＥＧＲ弁の開閉を制御するステップモータ（Ｍ）と、このステップモータの動作を制御するコンピュータ（ＥＣＵ）とで構成された吸気絞り装置が開示されている。本例では、吸気流量がほとんど変化しないスロットル弁の高開度範囲内にてスロットル弁の所定位置を検出してその検出信号をＥＣＵに出力する位置検出手段（ＰＤ）が設けられ、ＥＣＵは現在のスロットル弁がディーゼルエンジンの運転に支障のない基準位置にあるようにステップモータを駆動し、かつ位置検出手段からの検出信号によりステップモータのステップ初期化を行なう。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来技術の構成は、図示のように、スロットル弁の開閉動作を制御するアクチュエータ機構（Ａ１）と、ＥＧＲ弁の開閉動作を制御するアクチュエータ機構（Ａ２）とが、ボデー本体（Ｂ）にそれぞれ別個に配設されているとともに、ステップモータはスロットル弁のアクチュエータ機構（Ａ１）のみを駆動制御している。
【０００４】
しかしながら、このように、スロットル弁のアクチュエータ機構とＥＧＲ弁のアクチュエータ機構が別個に配設されているために、両方のアクチュエータ機構により装置全体が大きくなるばかりか、そのために装置コストも上昇する問題がある。さらに付随的に、ＥＣＵにより両方のアクチュエータ機構の制御と両方の弁の開閉をリンクさせた制御を必要とするため、ＥＣＵによる制御量が多くなるという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、スロットル弁のアクチュエータ機構とＥＧＲ弁のアクチュエータ機構を、駆動モータを介して機械的に一体的に結合させることにより、装置の小型化とコストの低減を図ることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１〜７の発明によれば、スロットル弁のアクチュエータ機構とＥＧＲ弁のアクチュエータ機構を、駆動モータのモータ軸を介して機械的に一体的に結合させたので、装置のアクチュエータ機構を小さくすることができ、それにより装置コストの低減を図ることができるばかりか、ＥＣＵの制御量も低減でき負担を軽減することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明によるＥＧＲ弁一体型電子ベンチュリの原理図である。図中、Ｍは駆動モータ、ＴＨＲＶはスロットル弁、ＥＧＲＶはＥＧＲ弁、Ｌ１はスロットル弁と駆動モータを機械的に結合する第１のレバー、Ｌ２はＥＧＲ弁と駆動モータを機械的に結合する第２のレバー、ＳＰＧ１及びＳＰＧ２はスロットル弁の開閉位置を保持するスプリング、ＳＰＧ３はＥＧＲ弁の開閉位置を保持するスプリングである。
【０００８】
本発明では、以下の図面（図４〜図７）で詳細に説明するように、正転及び逆転可能な駆動モータＭのモータ軸をスロットル弁軸の端部に設けられたレバー１と機械的に結合させ、さらに上記モータ軸をＥＧＲ弁軸の端部に設けられたバー２と機械的に結合させる。スロットル弁は、全開状態を中心として正転側及び逆転側に回転可能であり、中立位置で全開（図示の状態）となり、正転側に回転しても逆転側に回転してもスロットルは全閉となる。一方、ＥＧＲ弁は図示の位置で全閉状態となっている。
【０００９】
図２は図１構成のＥＧＲ弁一体型電子ベンチュリの基本構成図である。図示のように、本発明では、スロットル弁のアクチュエータ機構（Ｌ１参照）とＥＧＲ弁のアクチュエータ機構（Ｌ２参照）を、駆動モータのモータ軸を介して機械的に一体的に結合させたアクチュエータ機構Ａを配置しており、その結果、装置のアクチュエータ機構を小さくすることができ、それにより装置コストの低減を図ることができるばかりか、ＥＣＵの制御量も駆動モータの制御となるので負担を軽減することができる。即ち、ＥＣＵは、回転角度センサの検出信号に基づいて、後述する図８に示すように、中立点を境にして、駆動モータＭの正転時はスロットル弁（実線参照）が全開で、まずＥＧＲ弁（一点鎖線参照）が開き始めの少量のＥＧＲ制御を行い、その後、スロットル弁を閉じて大量のＥＧＲガスの制御を行なう。さらに駆動モータの逆転時はスロットル弁のみを制御する。
【００１０】
図３は図１構成のＥＧＲ弁一体型電子ベンチュリの要部詳細構成図である。図中、ＳＰＧ１，ＳＰＧ２は釣り合いによりスロットル弁を全開状態に保持（付勢）するスプリングであり、ＳＰＧ３はＥＧＲ弁を全閉状態に保持するスプリングである。また、Ｓはスロットル弁の減速ギヤに設けられモータ軸と共に回転する回転角センサである。上述のように、ＴＨＲＶはスロットル弁、ＥＧＲＶはＥＧＲ弁、Ｌ１はスロットル弁軸の端部に設けられたレバー（以下、ギヤ）であり、モータ軸の回転を所定の角度範囲でスロットル弁軸に伝達しない構造を有する。また、Ｌ２はＥＧＲ弁軸の端部に設けられたレバー（以下、ギヤ）であり、モータ軸の回転を所定の範囲でＥＧＲ弁軸に伝達しない構造を有する。
【００１１】
本発明のアクチュエータ機構Ａは、スロットル弁（ＴＨＲＶ）のアクチュエータ機構（ＳＰＧ１とＬ１参照）とＥＧＲ弁（ＥＧＲＶ）のアクチュエータ機構（Ｌ２参照）を、駆動モータＭのモータ軸を介して機械的に結合した構成である。上述した従来の装置のようにスロットル弁とＥＧＲ弁の各々にアクチュエータ機構を設けずに、機械的に一体的に結合させたので、アクチュエータ機構を小さくすることができ、それにより装置コストの低減を図ることができる。また、ＥＣＵは、回転角センサＳからの検出信号に基づいて駆動モータを制御してギヤＬ１とギヤＬ２を同時に制御することができる。
【００１２】
図４は図１構成のＥＧＲ弁一体型電子ベンチュリにおける両方のギヤＬ１，Ｌ２の位置関係を説明する説明図（その１）である。図示のように、駆動モータのモータ軸はそのギヤ（Ｇ）を介してギヤＬ１とＬ２に機械的に結合している。図示のギヤＬ１及びＬ２の位置は、スロットル弁が全開で、ＥＧＲ弁が全閉の状態である。
【００１３】
このような状態は、駆動モータへ通電していない無通電時、フェール時（異常時）、及びエンジン運転時で駆動モータに通電し要求ＥＧＲ量がゼロの時、である。無通電時及びフェール時では、スロットル弁（ＴＨＲＶ）はスプリングＳＰＧ１，ＳＰＧ２の釣り合いにより、ほぼ全開位置に固定される。また、ＥＧＲ弁（ＥＧＲＶ）はスプリングＳＰＧ３により全閉位置に固定される。また、エンジン運転時で要求ＥＧＲ量がゼロの時は、駆動モータに通電し、ＴＨＲＶが全開に、ＥＧＲＶが全閉になる角度に保持する。
【００１４】
図５は図１構成のＥＧＲ弁一体型電子ベンチュリにおける両方のギヤＬ１，Ｌ２の位置関係を説明する説明図（その２）である。図示のギヤＬ１及びＬ２の位置は、ＴＨＲＶが全開で、ＥＧＲＶが半開の状態である。このような状態は、エンジン運転時で要求ＥＧＲ量が小さい時である。この場合、駆動モータに通電して正転方向に回転させる（矢印方向）。この回転により、ギヤＧと結合するギヤＬ２が矢印方向に回転し、ＥＧＲ弁を半開させる。一方、モータ軸とスロットル弁のギヤＬ１は係合しておらず空振りの状態となり、スプリングＳＰＧ１とＳＰＧ２とにより、全開位置に保持される。
【００１５】
図６は図１構成のＥＧＲ弁一体型電子ベンチュリにおける両方のギヤＬ１，Ｌ２の位置関係を説明する説明図（その３）である。図示のギヤＬ１及びＬ２の位置は、ＴＨＲＶが閉じ、ＥＧＲＶが全開の状態である。このような状態は、エンジン運転時で要求ＥＧＲ量が多い時である。この場合、駆動モータに通電してさらに正転方向に回転させる（矢印方向）。この回転により、ギヤＧと結合するギヤＬ２が矢印方向に回転し、ＥＧＲ弁を全開させる。一方、モータ軸とスロットル弁のギヤＬ１は係合してＴＨＲＶが閉じられる。ＴＨＲＶを全閉まで閉じれば、ＥＧＲ率を１００％とすることができる。なお、ＥＧＲ率は、
｛（ＥＧＲガス流量）／（吸気量＋ＥＧＲガス流量）｝×１００（％）
で表される。
【００１６】
図７は図１構成のＥＧＲ弁一体型電子ベンチュリにおける両方のギヤＬ１，Ｌ２の位置関係を説明する説明図（その４）である。図示のギヤＬ１及びＬ２の位置は、ＴＨＲＶが適切な開度まで閉じられＥＧＲＶが全閉の状態（エンジン始動時）、もしくはＴＨＲＶが全閉でＥＧＲＶが全閉の状態である（エンジン停止時）。前者のエンジン始動時では、駆動モータに通電して逆転方向に回転させると、モータ軸の回転はギヤＬ１を介してＴＨＲＶに伝達されるため、ＴＨＲＶをエンジン始動時に適切な開度まで閉じることができる。一方、後者のエンジン停止時では、駆動モータに通電して逆転方向に回転させると、モータ軸の回転はギヤＬ１を介してＴＨＲＶに伝達され、ＴＨＲＶを全閉することができる。この時、ＥＧＲ弁はモータ軸とは無関係に全閉位置に保持される。
【００１７】
図８は本発明におけるスロットル弁開度とＥＧＲ弁開度と駆動モータの正転／逆転の関係を示したグラフである。図示のように、（Ａ）の区間では、スロットル弁（ＴＨＲＶ）が逆転でＴＨＲＶのみ制御し、（Ｂ）の区間では、ＴＨＲＶが全開で少量のＥＧＲを制御し、（Ｃ）の区間では、ＴＨＲＶが正転で大量のＥＧＲを制御する。
【００１８】
ＴＨＲＶ及びＥＧＲＶの作動の説明は、上記の図４〜図７で、ギヤＬ１及びＬ２の係合関係にそって説明したが、ここでは、作動の各時点にそって説明する。即ち、ＴＨＲＶ及びＥＧＲＶの作動は、（１）駆動モータへ通電しない無通電時及びフェール時、（２）エンジン始動時、（３）エンジン運転時、（４）エンジン停止時、に大別することができる。さらに、（３）のエンジン運転時は、要求ＥＧＲ量がゼロの時、要求ＥＧＲ量が小さい時、要求ＥＧＲ量が多い時、に分けられる。
（１）駆動モータへ通電しない無通電時及びフェール時では、スロットル弁は両方のスプリング（ＳＰＧ１，ＳＰＧ２）の釣り合いにより、ほぼ全開位置に固定され、ＥＧＲ弁はスプリング（ＳＰＧ３）により全閉位置に固定される。
（２）エンジン始動時では、駆動モータに通電し、逆転方向に回転させると、駆動モータの回転はギヤ（Ｌ１）を介してスロットル弁に伝達され、その結果、スロットル弁をエンジン始動に適切な開度まで閉じることができる。この時、ＥＧＲ弁は駆動モータ軸とは無関係に、全閉位置に保たれる。このように、駆動モータを逆転させることにより、スロットル弁のみの開閉操作をすることができる。このように、モータを逆転させることにより、ＴＨＲＶのみ操作することができる。
（３）エンジン運転時において、要求ＥＧＲ量がゼロの時は、駆動モータに通電し、スロットル弁が全開し、ＥＧＲ弁が全閉となる角度に保持する。また、要求ＥＧＲ量が小さい時は、駆動モータに通電し、正転方向に回転させる。この回転により、駆動モータ軸の一端がギヤ（Ｌ２）を介してＥＧＲ弁の軸と結合し、ＥＧＲ弁を開く、但し、この時、駆動モータ軸の他端とスロットル弁の軸のギヤ（Ｌ１）は結合しておらず、スロットル弁は両方のスプリング（ＳＰＧ１，２）により、ほぼ全開位置に保持されている。さらに、要求ＥＧＲ量が多い時は、駆動モータに通電し、さらに正転方向に回転させる。この回転により、駆動モータ軸の一端がギヤ（Ｌ２）を介してＥＧＲ弁の軸と結合し、ＥＧＲ弁を開き、さらに、駆動モータ軸の他端とスロットル弁の軸のギヤ（Ｌ１）が結合し、スロットル弁は閉じる。スロットル弁を全閉まで閉じれば、ＥＧＲ率１００％とすることができる。
（４）エンジン停止時では、駆動モータに通電し、逆転方向に回転させる。駆動モータの回転はギヤ（Ｌ１）を介してスロットル弁に伝達され、スロットル弁を全閉にする。この時、ＥＧＲ弁は駆動モータ軸とは無関係に、全閉位置に保たれる。その結果、吸気がなくなり、排気ガスの還流もなくなるためエンジンが停止する。
【００１９】
図９は本発明におけるＥＣＵの要部ブロック構成図である。要求ＥＧＲ量判定手段１は、要求ＥＧＲ量がゼロか、要求ＥＧＲ量が小さいか、要求ＥＧＲ量が多いかを判定し、判定結果を出力する。スロットル弁開度及びＥＧＲ弁開度判定手段２は、スロットル弁軸のギヤに設けられた回転角度センサＳの検出信号に基づいてスロットル弁開度を判定し判定結果を出力する。モータ通電判定手段３は、駆動モータに通電されているか否かを判定し判定結果を出力する。エンジン運転状態判定手段４は、エンジンの始動時か、エンジンの運転時か、エンジンの停止時か判定し判定結果を出力する。ＥＧＲ量制御手段５は、これら各手段１〜４の判定結果を受けて、駆動モータの正転／逆転と回転量を決定し、回転方向及び回転量を出力する。駆動モータ正転／逆転駆動手段６は駆動モータを回転方向及び回転量に基づいて駆動する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明によるＥＧＲ弁一体型電子ベンチュリの原理図である。
【図２】 図１構成のＥＧＲ弁一体型電子ベンチュリの基本構成図である。
【図３】 図１構成のＥＧＲ弁一体型電子ベンチュリの要部詳細構成図である。
【図４】 図１構成のＥＧＲ弁一体型電子ベンチュリにおける両方のギヤの位置関係を説明する説明図（その１）である。
【図５】 図１構成のＥＧＲ弁一体型電子ベンチュリにおける両方のギヤの位置関係を説明する説明図（その２）である。
【図６】 図１構成のＥＧＲ弁一体型電子ベンチュリにおける両方のギヤの位置関係を説明する説明図（その３）である。
【図７】 図１構成のＥＧＲ弁一体型電子ベンチュリにおける両方のギヤの位置関係を説明する説明図（その４）である。
【図８】 本発明におけるスロットル弁開度とＥＧＲ弁開度と駆動モータの正転／逆転の関係を示したグラフである。
【図９】 本発明におけるＥＣＵの要部ブロック構成図である。
【図１０】 従来技術の一例要部構成図である。
【符号の説明】
ＴＨＲＶ…スロットル弁
ＥＧＲＶ…ＥＧＲ弁
Ｌ１…第１のギヤ
Ｌ２…第２のギヤ
ＳＰＧ…スプリング
１…要求ＥＧＲ量判定手段
２…スロットル弁開度及びＥＧＲ弁開度判定手段
３…モータ通電判定手段
４…エンジン運転状態判定手段
５…ＥＧＲ量制御手段
６…駆動モータ正転／逆転駆動手段

Claims (7)

1. 内燃機関のＥＧＲ量を制御するＥＧＲ弁一体型電子ベンチュリであって、
   正転／逆転可能な駆動モータと、
   前記駆動モータのモータ軸と機械的に減速結合され、前記モータ軸の回転を所定の角度範囲で前記スロットル弁軸に伝達しない構造を有する第１のギヤと、
   前記モータ軸と機械的に減速結合され、前記モータ軸の回転を所定の角度範囲でＥＧＲ弁軸に伝達しない構造を有する第２のギヤと、
   を具備し、
   前記スロットル弁軸と前記ＥＧＲ弁軸とは平行である、
   ＥＧＲ弁一体型電子ベンチュリ。
2. 前記スロットル弁は、全開状態を中心として正転側及び逆転側ともに回転可能な構造を有する請求項１に記載のＥＧＲ弁一体型電子ベンチュリ。
3. 前記スロットル弁軸の端部に前記スロットル弁の回転角度を検出する回転角度センサをさらに具備する請求項１または２に記載のＥＧＲ弁一体型電子ベンチュリ。
4. 前記スロットル弁を全開状態に保持するための複数のスプリングをさらに具備する請求項１または２に記載のＥＧＲ弁一体型電子ベンチュリ。
5. 前記ＥＧＲ弁を全閉状態に保持するためのスプリングをさらに具備する請求項１または２に記載のＥＧＲ弁一体型電子ベンチュリ。
6. 前記回転角度センサの検出信号を用いて前記駆動モータの正転／逆転を制御するコンピュータをさらに具備する請求項１〜５のいずれかに記載のＥＧＲ弁一体型電子ベンチュリ。
7. 内燃機関のＥＧＲ量を制御するＥＧＲ弁一体型電子ベンチュリであって、
   正転／逆転可能な駆動モータと、
   全開状態を中心として正転側及び逆転側ともに回転可能なスロットル弁と、
   前記駆動モータのモータ軸と機械的に減速結合され、前記モータ軸の回転を所定の角度範囲で前記スロットル弁の弁軸に伝達しない構造を有する第１のギヤと、
   前記駆動モータのモータ軸と機械的に減速結合され、前記モータ軸の回転を所定の角度範囲でＥＧＲ弁軸に伝達しない構造を有する第２のギヤと、
   前記スロットル弁側の減速ギヤに固定された回転角度センサと、
   前記スロットル弁を釣り合いにより全開状態に保持する２つのスプリングと、
   前記ＥＧＲ弁軸を全閉側に保持するスプリングと、
   前記回転角度センサの検出信号を用いて前記駆動モータの正転／逆転を制御するコンピュータと、
   を具備するＥＧＲ弁一体型電子ベンチュリ。

Images