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WO2017043354A1 - 排気圧力制御弁 - Google Patents

排気圧力制御弁 Download PDF

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WO2017043354A1
WO2017043354A1 PCT/JP2016/075184 JP2016075184W WO2017043354A1 WO 2017043354 A1 WO2017043354 A1 WO 2017043354A1 JP 2016075184 W JP2016075184 W JP 2016075184W WO 2017043354 A1 WO2017043354 A1 WO 2017043354A1
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WO
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exhaust gas
pressure control
control valve
exhaust
cross
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2016/075184
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English (en)
French (fr)
Inventor
一民 相澤
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Auto Advance Aizawa Co Ltd
Original Assignee
Auto Advance Aizawa Co Ltd
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Publication date
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Priority to BR112018004746-5A priority patent/BR112018004746A2/ja
Priority to CN201680040322.6A priority patent/CN107835895B/zh
Priority to EP16825692.3A priority patent/EP3236052B1/en
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    • F02D9/103—Details of the flap the rotation axis of the flap being off-set from the flap center axis the rotation axis being located at an edge
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    • F16K1/18—Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces with pivoted closure-members with pivoted discs or flaps
    • F16K1/20—Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces with pivoted closure-members with pivoted discs or flaps with axis of rotation arranged externally of valve member
    • F16K1/2007—Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces with pivoted closure-members with pivoted discs or flaps with axis of rotation arranged externally of valve member specially adapted operating means therefor
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    • F16K15/033—Check valves with guided rigid valve members with a hinged closure member or with a pivoted closure member spring-loaded
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/02—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
    • F02B2075/022—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
    • F02B2075/025—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle two
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D9/00—Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits
    • F02D9/02—Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits concerning induction conduits
    • F02D2009/0201—Arrangements; Control features; Details thereof
    • F02D2009/0279—Throttle valve control for intake system with two parallel air flow paths, each controlled by a throttle, e.g. a resilient flap disposed on a throttle

Definitions

  • the present invention relates to an exhaust pressure control valve that is provided in an engine exhaust system and restricts the flow of exhaust gas.
  • the present invention relates to an exhaust pressure control valve disposed between the muffler and the outside, or between the engine and the muffler, which reduces the exhaust noise generated when exhausted to the outside.
  • Exhaust pressure control valves are mainly installed in the middle of engine exhaust gas lines as exhaust brakes for diesel vehicles such as trucks and buses, and are used for warm-up operations when the engine is idling in cold weather.
  • Patent Document 1 discloses an exhaust pressure control valve that can rotate smoothly with a simple configuration regardless of whether the exhaust pressure control valve is large or small.
  • the exhaust pressure control valve disclosed in Patent Document 1 has a predetermined thickness, and the valve shaft of the exhaust pressure control valve is disposed across the center of the circular exhaust gas conduit. Therefore, even if the exhaust pressure control valve is fully opened, the thickness and the valve shaft of the exhaust pressure control valve become exhaust gas resistance. In other words, the cross-sectional area of the exhaust gas conduit is reduced by the thickness of the exhaust pressure control valve and the projected area of the valve shaft at the location of the exhaust pressure control valve.
  • the present invention provides an exhaust pressure control valve capable of exhausting gas using all cross-sectional areas of the exhaust gas pipe line when the exhaust pressure control valve is fully opened.
  • the exhaust pressure control valve is attached to a gas pipe having a first cross section through which exhaust gas from the engine flows, and is arranged upstream from the muffler or downstream from the muffler.
  • the exhaust pressure control valve has a second cross-section that is larger than the area of the first cross-section and is connected to the gas pipe and circulates exhaust gas, and a second cross-section that does not overlap the first cross-section when viewed from the flow direction.
  • a valve shaft supported by the housing in a direction crossing the flow direction is provided at the position, and a valve body that is connected to the valve shaft and adjusts the flow rate of the exhaust gas flowing through the gas pipe.
  • the exhaust pressure control valve includes a drive unit that drives the valve body in order to adjust the gas flow in the valve body.
  • the drive unit may be an elastic body that gives elastic force to the rotation of the valve body, for example, a spring.
  • the elastic force can be used to adjust the flow of exhaust gas with the valve body.
  • the valve body according to another aspect closes the exhaust gas flow path in a state where the valve body is inclined at an angle of 45 to 70 degrees with respect to the flow direction. Further, the back side of the valve body on the upstream side of the exhaust gas may be a convex curved surface.
  • the gas when the exhaust pressure control valve is fully opened, the gas can be exhausted using the entire cross-sectional area of the exhaust gas conduit.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an exhaust system of an engine 1.
  • FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a second exhaust pressure control valve 9A of the second exhaust pressure control valve 9.
  • FIG. It is a schematic block diagram of the 2nd exhaust pressure control valve 9B and the 2nd exhaust pressure control valve 9C.
  • 1 is a schematic configuration diagram of an exhaust system of a diesel engine 1.
  • FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a third exhaust pressure control valve 19A of the third exhaust pressure control valve 19.
  • FIG. It is a flowchart about operation
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an exhaust system of a diesel engine (hereinafter simply referred to as “engine”) 1.
  • the exhaust system of the engine 1 includes a DPF (diesel particulate collection filter) device 2, a first exhaust pressure control valve 3, a muffler 4, and a second exhaust pressure control valve 9.
  • the exhaust system of the engine 1 includes an ECU (electronic control unit) 16 for controlling the fuel pump 14 and the first exhaust pressure control valve 3 of the engine 1.
  • the exhaust manifold 8 of the engine 1 is connected to an exhaust gas conduit 7 having a circular cross section.
  • the DPF device 2 downstream of the exhaust gas pipe line 7 incorporates a ceramic filter and an oxidation catalyst, and collects particulates and graphite contained in the exhaust gas.
  • the downstream side of the DPF device 2 is connected to the first exhaust pressure control valve 3 via the exhaust gas pipe 7.
  • the first exhaust pressure control valve 3 is provided to control the pressure of the exhaust gas discharged from the engine 1.
  • a muffler 4 is connected to the downstream side of the first exhaust pressure control valve 3 via an exhaust gas pipe 7.
  • the muffler 4 reduces the exhaust noise generated when the exhaust gas is discharged to the outside.
  • a second exhaust pressure control valve 9 is connected to the downstream side of the muffler 4 via an exhaust gas pipe 7.
  • the second exhaust pressure control valve 9 is provided to improve the fuel consumption of the engine 1. Further, the second exhaust pressure control valve 9 can lower the exhaust noise, and assists the particulates and graphite of the DPF device 2.
  • the exhaust gas conduit 7 upstream of the DPF device 2 is provided with a pressure sensor 12 for detecting the pressure of the exhaust gas, and the exhaust gas conduit 7 downstream of the DPF device 2 also detects the pressure of the exhaust gas.
  • a pressure sensor 13 is provided.
  • the DPF device 2 collects particulates and graphite contained in the exhaust gas and purifies the exhaust gas.
  • the exhaust gas purified by the DPF device 2 proceeds to the first exhaust pressure control valve 3 and the muffler 4.
  • a second exhaust pressure control valve 9 is disposed downstream of the muffler 4, and the exhaust gas is discharged to the outside through the second exhaust pressure control valve 9.
  • the second exhaust pressure control valve 9 is attached downstream of the muffler 4 of the existing vehicle.
  • the first exhaust pressure control valve 3 is a general pressure control valve attached to an existing vehicle. That is, it is a pressure control valve in which the valve shaft is disposed across the center of the circular exhaust gas pipe.
  • the second exhaust pressure control valve 9 has a valve shaft disposed at a position deviating from the cross section of the circular exhaust gas conduit.
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the second exhaust pressure control valve 9A of the second exhaust pressure control valve 9.
  • FIG. 2A is a cross-sectional view showing the valve body 92 in which the second exhaust pressure control valve 9A is opened.
  • FIG. 2B is a cross-sectional view showing the valve body 92 in which the second exhaust pressure control valve 9A is closed.
  • 2C is a cross-sectional view taken along the line CC in FIG. 2B, and is a view seen from the upstream direction from the bore 91.
  • FIG. 2D is a cross-sectional view taken along the line DD in FIG. It is the figure which looked at the downstream direction from the bore. The arrow indicates the flow direction in which the exhaust gas flows.
  • the housing 95 ⁇ / b> A of the second exhaust pressure control valve 9 ⁇ / b> A has an opening 97, and the exhaust gas conduit 7 downstream of the muffler 4 is attached to the opening 97.
  • the housing 95 ⁇ / b> A has an opening 99 on the downstream side, and the exhaust gas conduit 7 is also attached to the opening 99.
  • the exhaust gas conduit 7 downstream of the housing 95A may not be provided, and the exhaust gas may be directly discharged to the outside from the opening 99.
  • the cross-sectional area CS1 of the bore 71 of the exhaust gas conduit 7 is smaller than the cross-sectional area CS2 of the bore 91 of the second exhaust pressure control valve 9A.
  • the bore 91 of the housing 95 ⁇ / b> A has a cross-sectional shape in which one side of a quadrilateral having four sides is arcuate. This arc has a diameter slightly larger than the outer shape of the circular exhaust pipe 7.
  • the valve shaft 96 is disposed in the housing 95A so as to be parallel to one side of the straight line opposite to the arc. In other words, the valve shaft 96 is supported by the housing 95A in a direction intersecting with the flow direction in which the exhaust gas flows.
  • the valve body 92 is a flat plate having the same shape as the cross section of the bore 91, and is formed to have a size capable of sealing the bore 71 of the exhaust gas conduit 7.
  • the valve body 92 may be rotatably connected to the valve shaft 96, or the valve shaft 96 may be rotatably connected to the housing 95A, and the valve shaft 96 and the valve body 92 may be fixedly connected.
  • the valve body 92 rotates to seal (closed state) or open (open state) the bore 71 of the exhaust gas conduit 7.
  • a coil spring 94 that pushes the valve body 92 in one direction is inserted into the valve shaft 96.
  • a part of the coil spring extends to the central region of the valve body 92, and the valve body 92 opposes the exhaust gas flowing. That is, in a state where the exhaust gas is not flowing, the valve element 92 is inclined 90 degrees with respect to the flow direction by the force of the coil spring 94 to close the exhaust gas conduit 7. In a state in which the exhaust gas is weakly circulating, the valve element 92 is inclined from 40 degrees to 80 degrees with respect to the distribution direction, and the exhaust gas pipe line 7 is opened.
  • valve body 92 In a state where the exhaust gas is circulated strongly, the force of the coil spring 94 cannot resist the valve body 92, and the valve body 92 is inclined from 30 degrees to near 0 degrees with respect to the flow direction to open the exhaust gas pipe line 7. That is, the valve body 92 can open the opening of the exhaust gas pipe line 7 as necessary according to the strength of the exhaust gas.
  • the valve shaft 96 is disposed at a position of the cross section of the housing 95A that does not overlap the cross section of the exhaust gas pipe line 7 when viewed from the flow direction, and the valve body 92 is in the flow direction.
  • the valve body 92 is in the flow direction.
  • the second exhaust pressure control valve 9A does not impair power, torque and the like.
  • the strength of the coil spring needs to be appropriately changed depending on the displacement of the engine 1, the engine 1 is not a diesel, but a gasoline engine, a 2-stroke or 4-stroke engine, a 4-cylinder or a 6-cylinder engine, or the like. However, it is necessary to make the valve body 92 incline nearly 0 degrees with respect to the flow direction with the exhaust gas having almost the maximum output of the engine 1.
  • the example which uses a coil spring is shown in 1st Embodiment, what is necessary is just an elastic body which gives elastic force to rotation of valve bodies 92, such as a leaf
  • the material of the valve body 92, the housing 95A, and the valve shaft 96 is formed of a casting, an aluminized steel plate, titanium, Inconel, or stainless steel. These materials are preferably stainless steel so that they can withstand aesthetics and exhaust gas temperatures.
  • the ECU 16 receives detection signals from various sensors that detect the operating state of the engine 1.
  • the ECU 16 controls the fuel supply amount and the fuel supply timing to the engine 1 by controlling the fuel pump 14 based on these detection signals.
  • Exhaust gas discharged from the engine 1 flows to the DPF device 2 through the exhaust manifold 8 and the exhaust gas pipe 7.
  • the DPF device 2 collects particulates and graphite. When the pressure loss of the DPF device 2 increases, the pressure loss appears as a pressure difference between the upstream side and the downstream side of the DPF device 2.
  • the ECU 16 calculates a pressure difference detected by the upstream pressure sensor 12 and the downstream pressure sensor 13, and when the pressure difference exceeds a predetermined value, the first exhaust gas is used to regenerate the filter of the DPF device 2.
  • the pressure control valve 3 is closed.
  • Some vehicles have an idling stop mechanism so that unnecessary exhaust gas is not emitted when the vehicle is stopped during normal operation. That is, the engine 1 is stopped.
  • the first exhaust pressure control valve 3 When there is no second exhaust pressure control valve 9A, the first exhaust pressure control valve 3 is open in this state, and external cold air flows back to the vicinity of the engine 1 through the exhaust gas conduit 7. There is. For this reason, the temperature of the engine 1 will fall.
  • the ECU 16 mainly reads the water temperature map, the fuel pump 14 supplies more fuel to the engine 1 than when the engine 1 is hot when the vehicle starts to increase the temperature that has decreased. To do. In other words, the idling stop mechanism causes the deterioration of fuel consumption.
  • the valve element 92 closes the exhaust gas pipe line 7, so that external cold air flows back to the vicinity of the engine 1 through the exhaust gas pipe line 7. None come. Therefore, even when the engine 1 is stopped, the temperature of the engine 1 is maintained, and the fuel pump 14 supplies appropriate fuel to the engine 1 even when the vehicle starts.
  • the exhaust gas does not always circulate from the engine 1, and the exhaust gas is not exhausted even if the two-stroke or four-stroke engine has multiple cylinders. There are times when they are not in circulation.
  • the exhaust gas does not circulate through the exhaust gas pipe line 7 when the vehicle is running at a low speed or is temporarily stopped, and conversely, external cold air flows back to the DPF device 2, the exhaust gas pipe line 7 or the muffler 4. come. For this reason, when the temperature of the engine 1 falls and the vehicle starts, the fuel pump 14 supplies more fuel to the engine 1 than when the engine 1 is hot, resulting in poor fuel consumption.
  • the valve body 92 opens only small even when the exhaust gas pipe 7 is opened during low-speed traveling, and the valve body 92 exhausts during reverse flow of external cold air.
  • the gas line 7 is closed.
  • the temperature of the engine 1 is maintained even when the engine 1 is stopped, and the fuel efficiency of the engine is improved.
  • the valve body 92 is inclined close to 0 degrees with respect to the flow direction, so that exhaust gas can be exhausted using all the cross-sectional areas of the exhaust gas pipe line 7 and engine performance can be maximized.
  • Example 1 of a diesel engine engine A Mitsubishi engine, model KK-FE82DG, and a diesel engine with a displacement of 4890 cc were run on the same road at the speed of the same conditions, and the fuel consumption improvement was measured.
  • the second exhaust pressure control valve 9A mileage per liter: 4.3km
  • the second exhaust pressure control valve 9A mileage per liter: 5.3km
  • the fuel efficiency was improved by about 23.3%.
  • Example 2 of gasoline engine experiment> In 1st Embodiment, although it was demonstrated in the exhaust system of the diesel engine, it is applicable also to a gasoline engine. A fuel engine with a Mitsubishi Pajuro Mini, model E-H56A, and a 660cc displacement engine was run on the same road at the same speed and the improvement in fuel consumption was measured. Before installing the second exhaust pressure control valve 9A: mileage per liter: 6.4km After installing the second exhaust pressure control valve 9A: mileage per liter: 9.5km When the second exhaust pressure control valve 9A is attached downstream of the muffler 4, the fuel efficiency is improved by about 46.2%.
  • FIG. 3 is a schematic configuration diagram of another second exhaust pressure control valve 9B.
  • FIG. 3A is a cross-sectional view showing the valve body 92 in which the second exhaust pressure control valve 9B is opened.
  • FIG. 3B is a cross-sectional view showing the valve body 92 in which the second exhaust pressure control valve 9B is closed.
  • symbol is attached
  • the housing 95B of the second exhaust pressure control valve 9B has an opening 97, and the exhaust gas conduit 7 downstream of the muffler 4 is attached to the opening 97. Yes.
  • the end of the exhaust gas pipe 7 has an oblique opening 73 cut in a direction inclined by 70 to 45 degrees from the exhaust gas flow direction.
  • the housing 95B has an opening 99B on the downstream side thereof.
  • the exhaust gas pipe 7 is not provided downstream of the housing 95B.
  • the cross section of the housing 95B has a shape in which one side of a quadrilateral consisting of four sides is formed in an arc shape like the cross section of the housing 95A. However, the height direction of the shape decreases from upstream to downstream.
  • the opening 99B may have substantially the same cross-sectional area as the cross-sectional area CS1 of the exhaust gas pipe line 7.
  • the cross-sectional area CS2 in the vicinity of the valve body 92 attached to the second exhaust pressure control valve 9B is larger than the cross-sectional area CS1 of the exhaust gas pipe line 7.
  • valve element 92 In a state where exhaust gas is not circulating, the valve element 92 is tilted from 70 degrees to 45 degrees with respect to the flow direction by the force of the coil spring 94 to close the exhaust gas flow path. In a state where the exhaust gas is weakly circulating, the valve element 92 is inclined by nearly 40 degrees to 20 degrees with respect to the flow direction, and the exhaust gas conduit 7 is opened. In a state where the exhaust gas is circulated strongly, the force of the coil spring 94 cannot resist the valve body 92, and the valve body 92 is inclined from 20 degrees to near 0 degrees with respect to the flow direction, thereby opening the exhaust gas pipe line 7.
  • the housing 95B can have a lower height direction (vertical direction in FIG. 3) than the housing 95A.
  • the oblique opening 73 of the exhaust gas conduit 7 is inclined from 70 degrees to 45 degrees from the flow direction of the exhaust gas, but may be cut at an angle of 45 degrees to 30 degrees. .
  • FIG. 3C is a cross-sectional view showing the valve body 92 in which the second exhaust pressure control valve 9C is opened.
  • the exhaust gas conduit 7 has an oblique opening 73.
  • the exhaust gas pipe 7 is an opening orthogonal to the flow direction, but the valve body 92 is inclined by about 70 to 45 degrees with respect to the flow direction and closes the exhaust gas flow path.
  • the housing 95C of the second exhaust pressure control valve 9C has an opening 97C, and the exhaust gas conduit 7 downstream of the muffler 4 is attached to the opening 97.
  • the end of the exhaust gas pipe 7 is an opening orthogonal to the flow direction of the exhaust gas.
  • the housing 95C has an opening 99C on the downstream side.
  • the exhaust gas conduit 7 is not provided downstream of the housing 95C.
  • the cross section of the housing 95C is the same as the cross section of the housing 95B.
  • FIG. 4 is a schematic configuration diagram of the exhaust system of the diesel engine 1.
  • the exhaust system of the engine 1 includes a DPF device 2, a third exhaust pressure control valve 19, and a muffler 4.
  • the exhaust system of the engine 1 has an ECU 16 for controlling the fuel pump 14 of the engine 1 and the drive motor 6 for the third exhaust pressure control valve 19.
  • the exhaust manifold 8 of the engine 1 is connected to an exhaust gas conduit 7 having a circular cross section.
  • the DPF device 2 is disposed downstream of the exhaust gas conduit 7, and the downstream side of the DPF device 2 is connected to the third exhaust pressure control valve 19 via the exhaust gas conduit 7.
  • the third exhaust pressure control valve 19 is provided to control the pressure and shielding of the exhaust gas discharged from the engine 1.
  • the muffler 4 is connected to the downstream side of the third exhaust pressure control valve 19 via the exhaust gas pipe 7. The exhaust gas is discharged to the outside through the muffler 4.
  • the upstream and downstream exhaust gas pipes 7 of the DPF device 2 are provided with pressure sensors 12 and 13 for detecting the pressure of the exhaust gas.
  • the third exhaust pressure control valve 19 driven by the drive motor 6 will be described.
  • FIG. 5 is a schematic configuration diagram of the third exhaust pressure control valve 19 ⁇ / b> A of the third exhaust pressure control valve 19.
  • FIG. 5A is a cross-sectional view showing a valve body 192A in which the third exhaust pressure control valve 19A is opened.
  • FIG. 5B is a cross-sectional view showing a valve body 192A in which the third exhaust pressure control valve 19A is closed.
  • FIG. 5C is a CC cross section of FIG. The arrow indicates the flow direction in which the exhaust gas flows.
  • the housing 195A of the third exhaust pressure control valve 19A has an opening 197, and the exhaust gas conduit 7 downstream of the DPF device 2 is attached to the opening 197. ing. Further, the housing 195A has an opening 199 on the downstream side thereof, and the exhaust gas conduit 7 is also attached to the opening 199.
  • the valve body 192 ⁇ / b> A is a flat plate having the same shape as the cross section of the bore 191, and is formed in a size that can seal the bore 71 of the exhaust gas conduit 7.
  • the sectional area CS1 of the bore 71 of the exhaust gas pipe line 7 is smaller than the sectional area CS2 of the bore 191 of the third exhaust pressure control valve 19A.
  • the cross section of the bore 191 of the housing 195A has a shape in which one side of a quadrilateral having four sides is arcuate.
  • the valve shaft 196 is disposed in the housing 195A so as to be parallel to one side of the straight line opposite to the arc.
  • the valve shaft 196 is supported by the housing 195A in a direction that intersects the flow direction in which the exhaust gas flows.
  • valve body 192A and the valve shaft 196 are fixed, and the valve shaft 196 is rotatably supported by the bearing 61 in the housing 195A.
  • One end of the valve shaft 196 extends through the housing 195A. This penetration portion is arranged so that the seal ring 62 sandwiches the bearing 61 from both sides, thereby eliminating the leakage of exhaust gas.
  • One end of the valve shaft 196 is connected to the rotating shaft 64 of the drive motor 6 by a coupling 63.
  • the drive motor 6 is attached to the casing 66, a stator coil 65 disposed on the inner wall of the casing 66, a pair of bearings 61, a rotating shaft 64 provided rotatably on the bearing 61, and the rotating shaft 64. And a rotor 67.
  • valve body 192A rotates from the 0 degree direction (FIG. 5A) to the 90 degree direction (FIG. 5B) with respect to the flow direction, and the exhaust gas pipe line 7 is closed from the open state.
  • the valve body 192A In the open state, the valve body 192A is located at the position of the cross section of the housing 195A that does not overlap the cross section of the exhaust gas pipe line 7 when viewed from the flow direction, and exhaust gas is exhausted using all the cross-sectional areas CS1 of the exhaust gas pipe line 7. Can be exhausted.
  • FIG. 6 is a flowchart for the operation of the second embodiment. This will be described below with reference to this flowchart.
  • step S11 The user presses the engine start button (step S11). Then, the engine 1 is started, and the ECU 16 calculates a pressure difference detected by the upstream pressure sensor 12 and the downstream pressure sensor 13 (step S13). In step S15, it is determined whether this pressure difference exceeds a predetermined value.
  • YES a predetermined value
  • the ECU 16 rotates the drive motor 6 and closes the third exhaust pressure control valve 19 for a predetermined time (step S17). .
  • step S17 As a result, exhaust gas containing unburned components flows through the DPF device 2 and the particulates and graphite collected by the filter burn.
  • the filter of the DPF device 2 is regenerated (step S19).
  • the ECU 16 reversely rotates the drive motor 6 to control and open the third exhaust pressure control valve 19 (step S21). Then, the process proceeds to step S13.
  • step S15 When the pressure difference is within a predetermined value in step S15 (NO), normal operation is performed.
  • an accelerator pedal depression signal (not shown) or a pressure signal from the pressure sensor 12 or the pressure sensor 13 is detected (step S23).
  • the ECU 16 drives the drive motor 6 to rotate the rotating shaft 64 of the third exhaust pressure control valve 19 (step S25).
  • the ECU 16 opens the valve body 192A of the third exhaust pressure control valve 19 to 0 degrees with respect to the exhaust gas flow direction.
  • the ECU 16 When the ECU 16 receives a signal indicating that the amount of depression of the accelerator pedal is small, the ECU 16 opens the valve body 192A of the third exhaust pressure control valve 19 about 85 degrees with respect to the flow direction of the exhaust gas. Further, the valve body 192A may be opened widely when the pressure of the pressure sensor 13 is high, and the valve body 192A may be opened small when the pressure of the pressure sensor 13 is low.
  • the ECU 16 may control the rotation amount of the rotating shaft 64 of the drive motor 6 by combining the accelerator pedal depression amount signal and the pressure sensor 12 and pressure sensor 13 pressure signals.
  • the third exhaust pressure control valve 19 is closed when the engine 1 is stopped.
  • step S27 When the user turns off the engine start button, the operation is terminated. If the start button is not turned off, normal operation is continued (step S27).
  • FIG. 7 is a schematic configuration diagram of another third exhaust pressure control valve 19B.
  • FIG. 7A is a cross-sectional view showing a valve body 192B in which the third exhaust pressure control valve 19B is opened.
  • FIG. 7B is a cross-sectional view showing a valve body 192b in which the third exhaust pressure control valve 19B is closed.
  • symbol is attached
  • the housing 195B of the third exhaust pressure control valve 19B has an opening 197, and the exhaust gas conduit 7 downstream of the DPF device 2 is attached to the opening 197. ing.
  • the end of the exhaust gas pipe 7 is an opening in which the exhaust gas pipe 7 is orthogonal to the flow direction.
  • the housing 195B has an opening 199B on the downstream side thereof.
  • An exhaust gas conduit 7 upstream of the muffler 4 is attached to the opening 199B.
  • the cross section of the housing 195B has a shape in which one side of a quadrilateral consisting of four sides is formed in an arc shape like the cross section of the housing 195A. However, the height direction of the shape decreases from upstream to downstream.
  • the opening 199B has substantially the same cross-sectional area as the cross-sectional area CS1 of the exhaust gas pipe line 7.
  • the cross-sectional area CS2 near the valve body 192 attached to the third exhaust pressure control valve 19B is larger than the cross-sectional area CS1 of the exhaust gas conduit 7.
  • the housing 195B is formed with a groove 193a and a rib 193b so that the closed valve body 192B is inclined at about 45 degrees with respect to the flow direction.
  • the valve body 192B is brought into contact with the inclined groove 193a and the rib 193b by about 45 degrees with respect to the flow direction by the drive motor 6, and the flow path in the bore 191 is closed.
  • the valve body 192 ⁇ / b> B is opened by the drive motor 6 based on an accelerator pedal depression signal (not shown) or a pressure signal from the pressure sensor 12 or the pressure sensor 13.
  • the valve element 192B has a ventral side 192p and a back side 192r.
  • the back side 192r is a convex curved surface of a quadratic curve from the tip to the root end where the valve shaft 196 is located. Since the back side 192r has such a curved shape, the valve body 192B can easily finely adjust the flow rate of the exhaust gas when the valve body 192B is weak from the closed state and the exhaust gas is circulating.

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Abstract

排気圧力制御弁が全開した際に排気ガス管路のすべての断面積を使ってガスを排気できる排気圧力制御弁を提供するために、排気圧力制御弁（９）は、エンジンからの排気ガスが流通する第１断面を有するガス管路（７）に取り付けられ、マフラ（４）より上流又はマフラ（４）から下流に配置される。排気圧力制御弁（９）は、第１断面の面積より大きな第２断面を有しガス管路に接続されて排気ガスを流通するハウジング（９５Ａ）と、流通方向から見て第１断面と重なり合わない第２断面の位置にハウジングに流通方向と交差する方向に支持された弁軸（９６）と、弁軸に連結されてガス管路に流通する排気ガスの流量を調整する弁体（９２）と、を備える。

Description

排気圧力制御弁
　本発明は、エンジンの排気系に設けられて排気ガスの流れを制限する排気圧力制御弁に関する。特に外部へ排出される際に発生する排気音を低減するマフラから外部、又はエンジンからマフラまでの間に配置される排気圧力制御弁に関する。
　排気圧力制御弁は、主としてトラックやバスなどのディーゼル車に排気ブレーキとしてエンジンの排気ガス管路の途中に配設されたり、寒冷時にエンジンのアイドリング時の暖気運転のために使用される。特許文献１は、その排気圧力制御弁が排気圧力の大小にかかわらず、簡易な構成で、スムーズな回転ができる排気圧力制御弁を開示している。
特開２０１１－３２９５５号公報
　しかし、特許文献１に開示される排気圧力制御弁は所定の厚さがあり、またその排気圧力制御弁の弁軸が円形の排気ガス管路の中心を通るように横切って配置されている。そのため、排気圧力制御弁が全開しても、排気圧力制御弁の厚さ及び弁軸が排ガスの抵抗になってしまう。別言すれば、排気ガス管路の断面積は、排気圧力制御弁の箇所で、排気圧力制御弁の厚さ及び弁軸の投影面積分だけ、小さくなってしまう。
　そこで本発明は、排気圧力制御弁が全開した際には、排気ガス管路のすべての断面積を使ってガスを排気できる排気圧力制御弁を提供する。
　一観点の排気圧力制御弁は、エンジンからの排気ガスが流通する第１断面を有するガス管路に取り付けられ、マフラより上流又はマフラから下流に配置される。排気圧力制御弁は、第１断面の面積より大きな第２断面を有しガス管路に接続されて排気ガスを流通するハウジングと、流通方向から見て第１断面と重なり合わない第２断面の位置に、ハウジングに流通方向と交差する方向に支持された弁軸と、弁軸に連結されてガス管路に流通する排気ガスの流量を調整する弁体と、を備える。
　別の観点の排気圧力制御弁は、弁体でガスの流通を調整するため、弁体を駆動する駆動部を備える。その駆動部は弁体の回転に弾性力を与える弾性体、例えばバネであってもよい。その弾性力を使って弁体で排気ガスの流通を調整できる。
　別の観点の弁体は流通方向に対して４５度から７０度の斜めに傾いた状態で排気ガスの流路を閉状態にする。また排気ガスの上流側にある弁体の背側が凸状の曲面であってもよい。
　本発明によれば、排気圧力制御弁が全開した際には、排気ガス管路のすべての断面積を使ってガスを排気できる。
エンジン１の排気系の概略構成図である。 第２排気圧力制御弁９の第２排気圧力制御弁９Ａの概略構成図である。 第２排気圧力制御弁９Ｂ、第２排気圧力制御弁９Ｃの概略構成図である。 ディーゼルエンジン１の排気系の概略構成図である。 第３排気圧力制御弁１９の第３排気圧力制御弁１９Ａの概略構成図である。 第２実施形態の動作についてフローチャートである。 第３排気圧力制御弁１９Ｂの概略構成図である。
＜第１実施形態の構成＞
　図１は、ディーゼルエンジン（以下、単に「エンジン」と言う。）１の排気系の概略構成図である。エンジン１の排気系は、ＤＰＦ（ディーゼル微粒子捕集フィルタ）装置２、第１排気圧力制御弁３、マフラ４及び第２排気圧力制御弁９を有する。また、エンジン１の排気系は、エンジン１の燃料ポンプ１４と第１排気圧力制御弁３とを制御するために、ＥＣＵ（電子制御装置）１６を有する。エンジン１の排気マニホールド８は、断面が円形の排気ガス管路７に接続される。その排気ガス管路７の下流のＤＰＦ装置２は、セラミック製のフィルタと酸化触媒を内蔵し、排気ガスに含まれるパティキュレートや黒鉛を捕集する。ＤＰＦ装置２の下流側は、排気ガス管路７を介して第１排気圧力制御弁３に接続される。第１排気圧力制御弁３は、エンジン１から排出される排気ガスの圧力を制御するために設けられる。第１排気圧力制御弁３の下流側は、排気ガス管路７を介してマフラ４が接続される。マフラ４は、排気ガスが外部へ排出される際に発生する排気音を低減する。マフラ４の下流側は、排気ガス管路７を介して第２排気圧力制御弁９が接続される。第２排気圧力制御弁９は、エンジン１の燃費向上のために設けられる。また第２排気圧力制御弁９は排気音を下げることができ、ＤＰＦ装置２のパティキュレートや黒鉛も補助する。
　ＤＰＦ装置２の上流側の排気ガス管路７には、排気ガスの圧力を検出するための圧力センサ１２が設けられ、下流側の排気ガス管路７には、同じく排気ガスの圧力を検出するための圧力センサ１３が設けられる。ＤＰＦ装置２は、排気ガスに含まれるパティキュレートや黒鉛を捕集して排気ガスを浄化する。ＤＰＦ装置２で浄化された排気ガスは、第１排気圧力制御弁３及びマフラ４に進む。そしてマフラ４の下流に第２排気圧力制御弁９が配置され、排気ガスは第２排気圧力制御弁９を通って外部へ放出される。
　第１実施形態では、既存の車両のマフラ４の下流に、第２排気圧力制御弁９が取り付けられている。第１排気圧力制御弁３は既存の車両に取り付けられている一般的な圧力制御弁である。つまり、弁軸が円形の排気ガス管路の中心を横切って配置されている圧力制御弁である。一方、第２排気圧力制御弁９は、円形の排気ガス管路の断面から外れる位置に弁軸が配置されている。次に、その第２排気圧力制御弁９について説明する。
　図２は、第２排気圧力制御弁９の第２排気圧力制御弁９Ａの概略構成図である。図２（Ａ）は、この第２排気圧力制御弁９Ａを開状態にした弁体９２を示した断面図である。図２（Ｂ）は、この第２排気圧力制御弁９Ａを閉状態にした弁体９２を示した断面図である。図２（Ｃ）は、図２（Ｂ）のＣ－Ｃ断面でありボア９１から上流方向を見た図であり、図２（Ｄ）は、図２（Ｂ）のＤ－Ｄ断面でありボア９１から下流方向を見た図である。矢印は排気ガスの流通する流通方向である。
＜第２排気圧力制御弁９Ａの構成＞
　図２（Ａ）及び（Ｂ）に示されるように、第２排気圧力制御弁９Ａのハウジング９５Ａは開口９７を有し、その開口９７にマフラ４の下流の排気ガス管路７が取り付けられる。また、ハウジング９５Ａはその下流側に開口９９を有し、その開口９９にも排気ガス管路７が取り付けられている。ハウジング９５Ａの下流の排気ガス管路７は無くてもよく、開口９９から排気ガスが直接外部へ放出されてもよい。
　排気ガス管路７のボア７１の断面積ＣＳ１は、第２排気圧力制御弁９Ａのボア９１の断面積ＣＳ２よりも小さい。図２（Ｃ）及び（Ｄ）に示されるように、ハウジング９５Ａのボア９１の断面は、４辺からなる四角形のうちの一辺が円弧状になった形状である。この円弧は、円形の排ガス管７の外形よりも若干大きい直径を有している。弁軸９６は、この円弧の反対側の直線の一辺に平行になるように、ハウジング９５Ａに配置されている。別言するとこの弁軸９６は、排気ガスの流通する流通方向と交差する方向にハウジング９５Ａに支持されている。
　弁体９２は、ボア９１の断面と同様な形状の平板であり、排気ガス管路７のボア７１を封止できる大きさに形成されている。弁体９２は、弁軸９６に対して回転自在に連結されていてもよく、弁軸９６がハウジング９５Ａに回転自在で弁軸９６と弁体９２とが固定され連結されていてもよい。弁体９２は、回転して排気ガス管路７のボア７１を封止したり（閉状態）又は開封したり（開状態）する。
　弁軸９６には、弁体９２を一方向に押すコイルバネ９４が挿入されている。そのコイルバネの一部は弁体９２の中央領域まで伸びており、弁体９２は流通する排気ガスに対抗している。つまり、排気ガスが流通していない状態では、コイルバネ９４の力により、弁体９２は流通方向に対して９０度方向に傾き排気ガス管路７を閉状態にする。排気ガスが弱く流通している状態では、弁体９２は流通方向に対して４０度から８０度近く傾き、排気ガス管路７を開状態にする。排気ガスが強く流通している状態では、コイルバネ９４の力で抗しきれず、弁体９２は流通方向に対して３０度から０度近く傾き、排気ガス管路７を開状態にする。つまり、弁体９２は排気ガスの強弱に応じて、必要な分だけ排気ガス管路７の開口を開けることができる。
　図２（Ａ）に示されるように、弁軸９６は、流通方向から見て排気ガス管路７の断面と重なり合わないハウジング９５Ａの断面の位置に配置され、弁体９２が流通方向に対して０度近く傾いた際に、流通方向に、排気ガス管路７のすべての断面積ＣＳ１を遮るものはない。したがって、車両が高速運転している際には、排気ガス管路７からスムーズに排気ガスが外部に出ていくので、燃費が良なるとともに回転の立ち上がりやレスポンスが向上する。その一方で第２排気圧力制御弁９Ａはパワー及びトルク等を損なうことがない。
　コイルバネの強さは、エンジン１の排気量、エンジン１がディーゼルではなくガソリンエンジン等、２ストローク又は４ストロークエンジン等、４気筒又は６気筒エンジン等で、適宜変更する必要がある。しかしながら、そのエンジン１のほぼ最大出力の排気ガスで、弁体９２が流通方向に対して０度近く傾いた状態にする必要がある。なお、第１実施形態では、コイルバネを使用した例を示しているが、板ばね又はトーションバー等の弁体９２の回転に弾性力を与える弾性体であればよい。
　弁体９２、ハウジング９５Ａ及び弁軸９６の材質は、鋳物、アルミニウムめっき鋼板、チタン、インコネル、又はステンレス鋼で形成される。特に美観や排ガスの温度に耐えることができるように、これらの材質はステンレス鋼が好ましい。
＜第１実施形態の動作＞
　以下、第１実施形態の動作について説明する。ＥＣＵ１６は、エンジン１の運転状態を検出する各種センサの検出信号を入力する。ＥＣＵ１６は、これら検出信号に基づいて、燃料ポンプ１４を制御することによりエンジン１への燃料供給量及び燃料供給タイミングを制御する。エンジン１から排出される排気ガスは、排気マニホールド８及び排気ガス管路７を介してＤＰＦ装置２へ流れる。
　ＤＰＦ装置２はパティキュレートや黒鉛を捕集する。ＤＰＦ装置２の圧力損失が大きくなると、圧力損失はＤＰＦ装置２の上流側と下流側との間の圧力差として現れる。ＥＣＵ１６は、上流側の圧力センサ１２及び下流側の圧力センサ１３により検出される圧力差を算出し、この圧力差が所定値を超えるときに、ＤＰＦ装置２のフィルタを再生させるために第１排気圧力制御弁３を閉じる。
　これにより、エンジン１の排気圧力が上昇し、この圧力上昇に応じてエンジン１に供給される燃料が増量される。ＤＰＦ装置２には、未燃成分を含んだ排気ガスが流れ、このガスがフィルタ上流の酸化触媒に供給される。酸化触媒に供給された未燃成分は、酸化反応によって触媒内のガス温度を上昇させ、フィルタに捕集されたパティキュレートや黒鉛が燃焼する。これによってＤＰＦ装置２のフィルタが再生される。ＤＰＦ装置２のフィルタの再生が完了すると、ＥＣＵ１６は、第１排気圧力制御弁３を制御して開き、通常運転状態に戻る。
　通常運転状態で車両が停止状態の場合に、不要な排気ガスが出ないようにアイドリングストップ機構を有する車両がある。つまりエンジン１が停止した状態になる。第２排気圧力制御弁９Ａが無い場合には、この状態で第１排気圧力制御弁３は開状態であり、外部の冷気が排気ガス管路７を介してエンジン１付近まで逆流してくることがある。このためエンジン１の温度が低下してしまう。ＥＣＵ１６は、水温マップを主に読み込んでいる為、その下がった温度を上げるべく、車両が発進する際には、エンジン１が高温である場合よりも燃料ポンプ１４がエンジン１へ多くの燃料を供給する。つまり、アイドリングストップ機構は燃費悪化の原因を作っている。
　一方、第２排気圧力制御弁９Ａがある場合には、弁体９２が排気ガス管路７を閉状態にしているため、外部の冷気が排気ガス管路７を介してエンジン１付近まで逆流してくることはない。このためエンジン１が停止状態でもエンジン１の温度が維持され、車両が発進する際でも、燃料ポンプ１４はエンジン１へて適正な燃料を供給する。
　通常の運転状態で車両が進行状態の場合でも、エンジン１から常に排気ガスが流通しているのではなく、２ストローク又は４ストロークエンジンで多気筒であっても、排気ガスが排気ガス管路７に流通していないタイミングがある。市街地走行のときに、低速走行や一時停止した状態では、排気ガスが排気ガス管路７に流通せず、逆に外部の冷気がＤＰＦ装置２、排気ガス管路７又はマフラ４まで逆流してくる。このためエンジン１の温度が低下してしまい、車両が発進する際には、エンジン１が高温である場合よりも燃料ポンプ１４がエンジン１へ多くの燃料を供給し、燃費が悪くなる。  
　一方、第２排気圧力制御弁９Ａがある場合には、低速走行では弁体９２が排気ガス管路７を開いても小さくしか開いておらず、また外部の冷気の逆流時には弁体９２が排気ガス管路７を閉じている。このためエンジン１が停止状態でもエンジン１の温度が維持され、エンジンの燃費が向上する。また高速走行では、弁体９２が流通方向に対して０度近く傾くために、排気ガス管路７のすべての断面積を使って排気ガスを排気でき、エンジン能力を最大化できる。
＜デーゼルエンジンエンジンの実験例１＞
　三菱キャンター、型式ＫＫ－ＦＥ８２ＤＧ、排気量４８９０ｃｃのディーゼルエンジンで、同じ条件の速度で同じ道を走行し、燃費向上を測定した。
　第２排気圧力制御弁９Ａを取り付ける前：１リッターあたりの走行距離４．３ｋｍ
　第２排気圧力制御弁９Ａを取り付けた後：１リッターあたりの走行距離５．３ｋｍ
第２排気圧力制御弁９Ａをマフラ４の下流に取り付けた方が、燃費が約２３．３％向上した。
＜ガソリンエンジンの実験例２＞
　第１実施形態では、ディーゼルエンジンの排気系での説明であったが、ガソリンエンジンにも適用できる。
　三菱パジュロミニ、型式Ｅ－Ｈ５６Ａ、排気量６６０ｃｃのガソリンエンジンで、同じ条件の速度で同じ道を走行し、燃費向上を測定した。
　第２排気圧力制御弁９Ａを取り付ける前：１リッターあたりの走行距離６．４ｋｍ
　第２排気圧力制御弁９Ａを取り付けた後：１リッターあたりの走行距離９．５ｋｍ
第２排気圧力制御弁９Ａをマフラ４の下流に取り付けた方が、燃費が約４６．２％向上した。
＜変形例１：第２排気圧力制御弁９Ｂの構成＞
　図３は、別の第２排気圧力制御弁９Ｂの概略構成図である。図３（Ａ）は、この第２排気圧力制御弁９Ｂを開状態にした弁体９２を示した断面図である。図３（Ｂ）は、この第２排気圧力制御弁９Ｂを閉状態にした弁体９２を示した断面図である。なお、一例の第２排気圧力制御弁９Ａと同じ構造には同じ符号が付されている。
　図３（Ａ）及び（Ｂ）に示されるように、第２排気圧力制御弁９Ｂのハウジング９５Ｂは開口９７を有し、その開口９７にマフラ４の下流の排気ガス管路７が取り付けられている。排気ガス管路７の端部は、排気ガスの流通方向から７０度から４５度ほど傾いた方向に切断された斜め開口７３を有している。またハウジング９５Ｂはその下流側に開口９９Ｂを有している。ハウジング９５Ｂの下流には排気ガス管路７は設けられていない。
　ハウジング９５Ｂの断面はハウジング９５Ａの断面と同じように、４辺からなる四角形のうちの一辺が円弧状になった形状である。しかしながら、その形状は、上流から下流にかけて高さ方向が低くなっていく。開口９９Ｂは、排気ガス管路７の断面積ＣＳ１とほぼ同じ断面積であってもよい。一方、第２排気圧力制御弁９Ｂで弁体９２が取り付けられた付近の断面積ＣＳ２は、排気ガス管路７の断面積ＣＳ１よりも大きい。
　排気ガスが流通していない状態では、コイルバネ９４の力により、弁体９２は流通方向に対して７０度から４５度ほどに傾き排気ガスの流路を閉状態にする。弱く排気ガスが流通している状態では、弁体９２は流通方向に対して４０度から２０度近く傾き、排気ガス管路７を開状態にする。強く排気ガスが流通している状態では、コイルバネ９４の力で抗しきれず、弁体９２は流通方向に対して２０度から０度近く傾き、排気ガス管路７を開状態にする。
　上述した第２排気圧力制御弁９Ａでは、弱く排気ガスが流通し弁体９２が小さく開いている状態では、排気ガスが流通方向に対して９０度方向に排気ガス管路７からボア９１に流れ込む。このため排気ガスが外部方向に排出されにくい。一方、第２排気圧力制御弁９Ｂでは、弱く排気ガスが流通し弁体９２が小さく開いている状態であっても、排気ガスが流通方向に対して７０度から４５度方向に流れ、より直線的に流れやすい。このため、排気ガスが外部方向に排出され易い。
　また弁体９２を流通方向に９０度傾ける必要がないため、ハウジング９５Ｂはハウジング９５Ａと比べて、高さ方向（図３において上下方向）を低くできる。第２排気圧力制御弁９Ｂでは、排気ガス管路７の斜め開口７３が、排気ガスの流通方向から７０度から４５度ほど傾いていたが、４５度から３０度に傾けて切断してもよい。
＜変形例２：第２排気圧力制御弁９Ｃの構成＞
　図３（Ｃ）は、この第２排気圧力制御弁９Ｃを開状態にした弁体９２を示した断面図である。第２排気圧力制御弁９Ｂの例では、排気ガス管路７が斜め開口７３を有していた。第２排気圧力制御弁９Ｃは、排気ガス管路７が流通方向に直交する開口でありながら、弁体９２が流通方向に対して７０度から４５度ほどに傾き排気ガスの流路を閉じる。
　第２排気圧力制御弁９Ｃのハウジング９５Ｃは開口９７Ｃを有し、その開口９７にマフラ４の下流の排気ガス管路７が取り付けられている。排気ガス管路７の端部は、排気ガスの流通方向に直交する開口である。またハウジング９５Ｃはその下流側に開口９９Ｃを有している。ハウジング９５Ｃの下流には排気ガス管路７は設けられていない。ハウジング９５Ｃの断面はハウジング９５Ｂの断面と同じである。
　ハウジング９５Ｃは、閉状態の弁体９２が流通方向に対して７０度から４５度ほどに傾くように、溝９３ａ及びリブ９３ｂが形成されている。排気ガスが流通していない状態では、コイルバネ９４の力により、弁体９２が流通方向に対して７０度から４５度ほどに傾き溝９３ａ及びリブ９３ｂに当接し、ボア９１内の排気ガスの流路を閉状態にする。これにより、第２排気圧力制御弁９Ｃは、第２排気圧力制御弁９Ｂと同等の効果を得ることができる。
＜第２実施形態の構成＞
　図４は、ディーゼルエンジン１の排気系の概略構成図である。エンジン１の排気系は、ＤＰＦ装置２、第３排気圧力制御弁１９及びマフラ４を有する。また、エンジン１の排気系は、エンジン１の燃料ポンプ１４と第３排気圧力制御弁１９用の駆動モータ６とを制御するために、ＥＣＵ１６を有する。エンジン１の排気マニホールド８は、断面が円形の排気ガス管路７に接続される。その排気ガス管路７の下流にＤＰＦ装置２が配置され、ＤＰＦ装置２の下流側は、排気ガス管路７を介して第３排気圧力制御弁１９に接続される。第３排気圧力制御弁１９は、エンジン１から排出される排気ガスの圧力及び遮蔽を制御するために設けられる。第３排気圧力制御弁１９の下流側は、排気ガス管路７を介してマフラ４が接続される。排気ガスはマフラ４を通って外部へ放出される。
　ＤＰＦ装置２の上流側及び下流側の排気ガス管路７には、排気ガスの圧力を検出するための圧力センサ１２、１３が設けられる。次に駆動モータ６で駆動される第３排気圧力制御弁１９について説明する。
＜第３排気圧力制御弁１９Ａの構成＞
　図５は、第３排気圧力制御弁１９の第３排気圧力制御弁１９Ａの概略構成図である。図５（Ａ）は、この第３排気圧力制御弁１９Ａを開状態にした弁体１９２Ａを示した断面図である。図５（Ｂ）は、この第３排気圧力制御弁１９Ａを閉状態にした弁体１９２Ａを示した断面図である。図５（Ｃ）は、図５（Ａ）のＣ－Ｃ断面である。矢印は排気ガスの流通する流通方向である。
　図５（Ａ）及び（Ｂ）に示されるように、第３排気圧力制御弁１９Ａのハウジング１９５Ａは開口１９７を有し、その開口１９７にＤＰＦ装置２の下流の排気ガス管路７が取り付けられている。また　ハウジング１９５Ａはその下流側に開口１９９を有し、その開口１９９にも排気ガス管路７が取り付けられている。弁体１９２Ａは、ボア１９１の断面と同様な形状の平板であり、排気ガス管路７のボア７１を封止できる大きさに形成されている。
　排気ガス管路７のボア７１の断面積ＣＳ１は、第３排気圧力制御弁１９Ａのボア１９１の断面積ＣＳ２よりも小さい。図５（Ｃ）に示されるように、ハウジング１９５Ａのボア１９１の断面は、４辺からなる四角形のうちの一辺が円弧状になった形状である。弁軸１９６は、この円弧の反対側の直線の一辺に平行になるように、ハウジング１９５Ａに配置されている。この弁軸１９６は、排気ガスの流通する流通方向と交差する方向にハウジング１９５Ａに支持されている。
　弁体１９２Ａと弁軸１９６とは固定され、弁軸１９６がハウジング１９５Ａにて軸受け６１で回転自在に支持されている。弁軸１９６の一端はハウジング１９５Ａを突き抜けて伸びている。この突き抜け箇所は、シールリング６２が軸受け６１を両側から挟むように配置され、排気ガスの漏れを無くしている。弁軸１９６の一端は、駆動モータ６の回転軸６４とカップリング６３で接続されている。
　駆動モータ６は、ケーシング６６と、このケーシング６６の内壁に配置されたステータコイル６５と、一対の軸受け６１と、軸受け６１に回転自在に設けられた回転軸６４と、回転軸６４に取り付けられたロータ６７とにより構成されている。
　駆動モータ６は、弁体１９２Ａは流通方向に対して０度方向（図５（Ａ））から９０度方向（図５（Ｂ））へ回転させ、排気ガス管路７を開状態から閉状態にする。開状態では、弁体１９２Ａは、流通方向から見て排気ガス管路７の断面と重なり合わないハウジング１９５Ａの断面の位置になり、排気ガス管路７のすべての断面積ＣＳ１を使って排気ガスを排気できる。
＜第２実施形態の動作＞
　図６は第２実施形態の動作についてフローチャートである。以下このフローチャートを参照して説明する。
　使用者がエンジンスタートボタンを押す（ステップＳ１１）。するとエンジン１が始動し、ＥＣＵ１６は、上流側の圧力センサ１２及び下流側の圧力センサ１３により検出される圧力差を算出する（ステップＳ１３）。ステップＳ１５では、この圧力差が所定値を超えるか否かを判断する。圧力差が所定値を超えるときに（ＹＥＳ）、ＤＰＦ装置２のフィルタを再生させるために、ＥＣＵ１６は、駆動モータ６を回転させて第３排気圧力制御弁１９を所定時間だけ閉じる（ステップＳ１７）。これにより、ＤＰＦ装置２には、未燃成分を含んだ排気ガスが流れ、フィルタに捕集されたパティキュレートや黒鉛が燃焼する。こうしてＤＰＦ装置２のフィルタが再生される（ステップＳ１９）。ＤＰＦ装置２のフィルタの再生が完了すると、ＥＣＵ１６は、駆動モータ６を逆回転させ、第３排気圧力制御弁１９を制御して開く（ステップＳ２１）。そしてステップＳ１３に進む。
　ステップＳ１５で圧力差が所定値以内であるとき（ＮＯ）、通常運転となる。通常運転中には、不図示のアクセルペダルの踏み込み量の信号又は圧力センサ１２もしくは圧力センサ１３からの圧力信号を検出する（ステップＳ２３）。ＥＣＵ１６は検出された信号に基づいて、駆動モータ６を駆動し第３排気圧力制御弁１９の回転軸６４を回転させる（ステップＳ２５）。例えば、アクセルペダルの踏み込み量が大である信号を受けると、ＥＣＵ１６は、第３排気圧力制御弁１９の弁体１９２Ａが排気ガスの流通方向に対して０度まで大きく開く。アクセルペダルの踏み込み量が小である信号を受けると、ＥＣＵ１６は、第３排気圧力制御弁１９の弁体１９２Ａが排気ガスの流通方向に対して８５度ぐらい開く。また圧力センサ１３の圧力が大きいときに弁体１９２Ａが大きく開き、圧力センサ１３の圧力が小さいときに弁体１９２Ａが小さく開くようにしてもよい。アクセルペダルの踏み込み量の信号、圧力センサ１２及び圧力センサ１３の圧力の信号を組み合わせてＥＣＵ１６が、駆動モータ６の回転軸６４の回転量を制御してもよい。
　なお、駐停車や信号待ちなどの間にエンジンを停止させるアイドリングストップ機構において、エンジン１が停止した場合は、第３排気圧力制御弁１９は閉状態である。
　使用者がエンジンスタートボタンをオフすると終了し、スタートボタンがオフされなければ通常運転を続ける（ステップＳ２７）。
＜変形例１：第３排気圧力制御弁１１９Ｂの構成＞
　図７は、別の第３排気圧力制御弁１９Ｂの概略構成図である。図７（Ａ）は、この第３排気圧力制御弁１９Ｂを開状態にした弁体１９２Ｂを示した断面図である。図７（Ｂ）は、この第３排気圧力制御弁１９Ｂを閉状態にした弁体１９２ｂを示した断面図である。なお、第３排気圧力制御弁１９Ａと同じ構造には同じ符号が付されている。
　図７（Ａ）及び（Ｂ）に示されるように、第３排気圧力制御弁１９Ｂのハウジング１９５Ｂは開口１９７を有し、その開口１９７にＤＰＦ装置２の下流の排気ガス管路７が取り付けられている。排気ガス管路７の端部は排気ガス管路７が流通方向に直交する開口である。またハウジング１９５Ｂはその下流側に開口１９９Ｂを有している。その開口１９９Ｂにマフラ４の上流の排気ガス管路７が取り付けられている。
　ハウジング１９５Ｂの断面はハウジング１９５Ａの断面と同じように、４辺からなる四角形のうちの一辺が円弧状になった形状である。しかしながら、その形状は、上流から下流にかけて高さ方向が低くなっていく。開口１９９Ｂは、排気ガス管路７の断面積ＣＳ１とほぼ同じ断面積である。一方、第３排気圧力制御弁１９Ｂで弁体１９２が取り付けられた付近の断面積ＣＳ２は、排気ガス管路７の断面積ＣＳ１よりも大きい。
　ハウジング１９５Ｂは、閉状態の弁体１９２Ｂが流通方向に対して４５度ほどに傾くように、溝１９３ａ及びリブ１９３ｂが形成されている。排気ガスが流通していない状態では、駆動モータ６により弁体１９２Ｂが流通方向に対して４５度ほどに傾き溝１９３ａ及びリブ１９３ｂに当接し、ボア１９１内の流路を閉状態にする。不図示のアクセルペダルの踏み込み量の信号又は圧力センサ１２もしくは圧力センサ１３からの圧力信号に基づいて、駆動モータ６により弁体１９２Ｂが開状態になる。
　弁体１９２Ｂはその腹側１９２ｐと背側１９２ｒとを有している。その背側１９２ｒは、その先端から弁軸１９６のある根元端まで、二次曲線の凸状の曲面である。背側１９２ｒがこのような曲面形状であるため、弁体１９２Ｂが閉状態から弱く排気ガスが流通している場合に、弁体１９２Ｂが排気ガスの流量を微調整しやすい。
１　…　ディーゼルエンジン
２　…　ＤＰＦ装置
３　…　第１排気圧力制御弁
４　…　マフラ
６　…　駆動モータ
７　…　排気ガス管路
８　…　排気マニホールド
９、９Ａ、９Ｂ、９Ｃ　…　第２排気圧力制御弁
１２、１３　…　圧力センサ
１４　…　燃料ポンプ
１６　…　ＥＣＵ
１９、１９Ａ、１９Ｂ　…　第３排気圧力制御弁
６１　…　軸受け
６２　…　シールリング
６３　…　カップリング
６４　…　回転軸
６５　…　ステータコイル
６７　…　ロータ
７１、９１、１９１　…　ボア
９２、１９２Ａ、１９２Ｂ、１９２ｂ　…　弁体
１９２ｐ　…　腹側
１９２ｒ　…　背側
９３ａ　…　溝
９３ｂ　…　リブ
９４　…　コイルバネ
９５Ａ、９５Ｂ、９５Ｃ、１９５Ａ、１９５Ｂ　…　ハウジング
９６、１９６　…　弁軸
９７、９７Ｃ、９９、９９Ｃ、１９７、１９９、１９９Ｂ　…　開口
 

Claims (4)

  1. 　エンジンからの排気ガスが流通する第１断面を有するガス管路に取り付けられ、マフラより上流又は前記マフラから下流に配置される排気圧力制御弁であって、
    　前記第１断面の面積より大きな第２断面を有し、前記ガス管路に接続されて前記排気ガスを流通するハウジングと、
    　前記流通方向から見て前記第１断面と重なり合わない前記第２断面の位置に、前記ハウジングに前記流通方向と交差する方向に支持された弁軸と、
    　前記弁軸に連結されて、前記ガス管路に流通する前記排気ガスの流量を調整する弁体と、を備え、
    　前記エンジンから前記排気ガスが流通しない際に、前記弁体は前記流通方向に対して４５度から７０度の斜めに傾いた状態で前記排気ガスの流路を閉状態にする排気圧力制御弁。
  2. 　前記弁体で前記排気ガスの流通を調整するため、前記弁体を駆動する駆動部を備えた請求項１に記載の排気圧力制御弁。
  3. 　前記駆動部は前記弁体の回転に弾性力を与える弾性体を含み、前記弾性力を使って前記弁体で前記排気ガスの流通を調整する請求項２に記載の排気圧力制御弁。
  4. 　前記排気ガスの上流側にある前記弁体の背側が凸状の曲面で形成されている請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の排気圧力制御弁。 
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