特許 6019352 排気圧力制御弁

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6019352

(24)【登録日】2016年10月14日

(45)【発行日】2016年11月2日

(54)【発明の名称】排気圧力制御弁

(51)【国際特許分類】

   F02D 9/10 20060101AFI20161020BHJP

   F02D 9/04 20060101ALI20161020BHJP

【ＦＩ】

   F02D9/10 H

   F02D9/10 D

   F02D9/04 E

   F02D9/10 G

【請求項の数】4

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2015-179658(P2015-179658)

(22)【出願日】2015年9月11日

【審査請求日】2015年9月29日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】503090544

【氏名又は名称】有限会社オート・アドバンス・アイザワ

(74)【代理人】

【識別番号】100106541

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 信和

(72)【発明者】

【氏名】相澤 一民

【審査官】 山村 秀政

(56)【参考文献】

【文献】 特表２００７−５０６０２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１０／１５１３９１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開平０９−０１３９９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 登録実用新案第３０２９６５６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 米国特許第０７４３４５７０（ＵＳ，Ｂ２）

【文献】 特開平１１−２９４１３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−２７９６７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０６０５０２９４（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開２００２−２５６８９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−３４０２７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１２０２８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００２／０００５１８５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００９／００５００９４（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０２Ｄ ９／１０

Ｆ０２Ｄ ９／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項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、且つ該第２断面は上流から下流にかけて高さが低く形成される傾斜領域を有し、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し、
前記エンジンから前記排気ガスが強く流通する際に、前記弁体が前記傾斜領域に収まり前記排気ガスの流路を開状態にする排気圧力制御弁。

【請求項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。

【請求項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。

【請求項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。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

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。

【背景技術】

【0002】

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。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１１−３２９５５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

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。

【0005】

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。

【課題を解決するための手段】

【0006】

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。

【0007】

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。

【発明の効果】

【0008】

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。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】エンジン１の排気系の概略構成図である。

【図2】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3】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。

【図4】ディーゼルエンジン１の排気系の概略構成図である。

【図5】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6】第２実施形態の動作についてフローチャートである。

【図7】第３排気圧力制御弁１９Ｂの概略構成図である。

【発明を実施するための最良の形態】

【0010】

＜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。

【0011】

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。

【0012】

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。

【0013】

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。

【0014】

＜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。

【0015】

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。

【0016】

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。

【0017】

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。

【0018】

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。

【0019】

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。

【0020】

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。

【0021】

＜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。

【0022】

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。

【0023】

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。

【0024】

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。

【0025】

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。

【0026】

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。

【0027】

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。

【0028】

＜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。

【0029】

＜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。

【0030】

＜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。

【0031】

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。

【0032】

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。

【0033】

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。

【0034】

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。

【0035】

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。

【0036】

＜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。

【0037】

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。

【0038】

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。

【0039】

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。

【0040】

＜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。

【0041】

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。

【0042】

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。

【0043】

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。

【0044】

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。

【0045】

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。

【0046】

＜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。

【0047】

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。

【0048】

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。

【0049】

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。

【0050】

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）。

【0051】

＜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。

【0052】

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。

【0053】

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。

【0054】

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。

【0055】

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。

【符号の説明】

【0056】

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

【要約】

【課題】 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。
【解決手段】 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。
【選択図】 図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】