JP2004169556A - 内燃機関の排気還流装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】上記還流制御装置は、排気還流量を制御する制御弁と、その駆動アクチュエータとを一体化し、上記排気ガス抽出通路は、少なくとも一端がインロー嵌合されフローティング支持された連結管を備えて構成する。
【選択図】 図5
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動2輪車用内燃機関の排気還流装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
内燃機関の排気ガス中のNOX を減らす方法としては、排気ガスの一部(5〜20%)を吸気の中に戻すEGR(Exhaust Gas Recirculation)が最も効果的であるとされている。この方法は、NOX は燃焼ガスが高温の時、空気中の窒素と酸素が反応してできるので、排気ガスの還流によって燃焼ガスの温度を下げ、O2+N2→2NOの反応を抑制することによって、NOX の低減を図る方法である。
【0003】
一般に内燃機関の排気還流装置は、内燃機関の排気ポートから排気ガスの一部を抽出する排気ガス抽出通路と、同通路に連なり、排気ガスの還流量を制御する還流制御装置と、同還流制御装置に連なり上記排気ガスを上記内燃機関の吸気ポートに供給する排気ガス供給通路とを備えて構成されている。なお、排気ガス抽出通路と排気ガス供給通路のいずれか一方または両方を総称したものを排気ガス還流通路と呼ぶ。
【0004】
従来の排気還流装置においては、シリンダ壁体に、シリンダ軸線方向の排気ガス還流通路が設けられている(例えば、特許文献1参照。)。また、他の例として、シリンダヘッド本体に、ほぼシリンダ軸線方向の排気ガス還流通路が設けられている例もある(例えば、特許文献2参照。)。これらの例に見られるように、特に、従来は排気ガス抽出通路が、シリンダ壁体やシリンダヘッド壁体にシリンダ軸線方向に設けられていたので、還流制御装置の設置場所が制限されていた。
【0005】
【特許文献1】
実公昭61−43969号公報(第2図)
【特許文献2】
特開昭58−8261号公報(第3図)。
【0006】
【解決しようとする課題】
本発明は、上記従来技術の課題を解決し、最も適切な場所への還流制御装置の設置を可能にしようとするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段および効果】
本発明は上記課題を解決したものであって、請求項1に記載の発明は、内燃機関の排気ポートから排気ガスの一部を抽出する排気ガス抽出通路と、同通路に連なる還流制御装置と、同還流制御装置に連なり上記排気ガスを上記内燃機関の吸気ポートに供給する排気ガス供給通路とを備えた内燃機関の排気還流装置において、上記還流制御装置は、排気還流量を制御する制御弁と、その駆動アクチュエータとを一体化した装置であり、上記排気ガス抽出通路は、少なくとも一端がインロー嵌合されフローティング支持された連結管を備えて構成されていることを特徴とするものである。
【0008】
本発明は上記のように、排気ポートと還流制御装置との間を配管によって連絡するので、還流制御装置を内燃機関外周部のデッドスペース等任意の場所に設置することができる。これによって、内燃機関の外形寸法の大型化を防止することができる。
【0009】
また、還流制御装置は、排気還流量を制御する制御弁と、その駆動アクチュエータとを一体化した装置となっているので、任意の場所に一体として設置できる。
【0010】
さらに、内部を高温ガスが流通する排気ガス抽出通路は、フローティング配管としているので、熱による配管の伸縮を吸収することができる。
【0011】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の内燃機関の排気還流装置において、上記還流制御装置は、内燃機関のシリンダ部の側面に取り付けられ、上記連結管は、シリンダ部の外側に配置されていることを特徴とするものである。
【0012】
このように構成されているので、高温となる連結管をシリンダ側方を通る走行風によって空冷冷却することができ、還流制御装置の熱負荷を低減することができる。
【0013】
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の内燃機関の排気還流装置において、上記内燃機関は上記シリンダを略水平に傾斜して車両に搭載され、上記還流制御装置の高さ方向の位置は、上記シリンダの下方に設けられた排気ポートとシリンダの上方に設けられた吸気ポートとの高さの中間に位置し、シリンダの下方から上方へ延びる上記連結管によって上記排気ポートと上記還流制御装置とが連結されていることを特徴とするものである。
【0014】
本発明は上記のように構成されているので、短い連結管によって、排気ポートと還流制御装置とを連結することができる。さらに、連結管内の流れが昇り方向であるので、水分等による管路の閉塞が生じない。
【0015】
請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の内燃機関の排気還流装置において、上記内燃機関は単気筒内燃機関であり、シリンダ軸線に対して左右方向に伸びるクランク軸の一方の側に動弁機構のカムチェーンが設けられ、クランク軸の他方の側のシリンダ側部に上記還流制御装置が設けられていることを特徴とするものである。
【0016】
本発明は上記のように構成されているので、還流制御装置を、カムチェーンと相互干渉することなく、内燃機関のデッドスペースに設置することができるので、内燃機関の大型化を防止することができる。
【0017】
【発明の実施の形態】
図1は本発明の一実施形態の排気還流装置を装備した自動2輪車用内燃機関の縦断面を左方から見た図であり、線Lはこの内燃機関を車両に搭載した時の水平線であり、矢印Fは前方を指し、矢印Uは上方を指している。図において、1はクランクケース、2はその前方に連なるシリンダブロック、3はその前方に連なるシリンダヘッド、4は更にその前方に連なるシリンダヘッドカバーである。5はクランクケース内に回転可能に支持されているクランク軸、6は同クランク軸に連なるコンロッド、7は同コンロッドの前端に連なり、シリンダ孔8の中で摺動するピストンである。
【0018】
シリンダヘッド3には、ピストン7に対面する端面に燃焼室10が形成され、さらに、同燃焼室10に連なり上方へ延びる吸気ポート11と、同燃焼室10に連なり下方へ延びる排気ポート12が形成されている。吸気ポート11には吸気弁13、排気ポート12には排気弁14が設けてある。
【0019】
図2は上記内燃機関の横断面を上方から見た図である。シリンダヘッドカバー4とシリンダヘッド3を貫通して、外部から燃焼室10に達する燃料噴射装置15が設けてある。この燃料噴射装置は直噴型であり、圧縮空気によって燃料を燃焼室へ直接噴射するようになっている。シリンダヘッド3には燃焼室10に臨む点火プラグ16が設けてある。
【0020】
この内燃機関の左側部分には、動弁機構が設けてある。クランク軸5の左側部分にはカムチェーン20を駆動するドライブスプロケット21が設けてある。シリンダブロック2の左側にはカム軸22が回転可能に設けられ、吸気カム23、排気カム24が一体的に形成されている。カム軸22にはドリブンスプロケット25が設けられ、上記カムチェーン20が掛け回されている。
【0021】
図3は上記内燃機関の動弁機構部の縦断面を左方から見た図である。線Lはこの内燃機関を車両に搭載した時の水平線であり、矢印Fは前方を指し、矢印Uは上方を指している。カム軸の前方の吸気ポート11側には、端部にローラ26を備え、吸気第1ロッカー軸27を中心として回動する吸気第1ロッカーアーム28が設けてある。シリンダヘッドカバー4の中には、吸気第2ロッカー軸29を中心として回動する吸気第2ロッカーアーム30が設けてある。吸気第2ロッカーアーム30の外側端は、吸気弁13の軸頭部に当接している。吸気第1ロッカーアーム28の前端と吸気第2ロッカーアーム30の内側端には、それぞれ球面凹部28a、30aが形成してあり、その間に、両端に鋼ボール38を介して吸気側駆動ロッド31が装着してある。
【0022】
同様に、カム軸の前方、排気ポート12側には、端部にローラ32を備え排気第1ロッカー軸33を中心として回動する排気第1ロッカーアーム34が設けてある。シリンダヘッドカバー4の中には、排気第2ロッカー軸35を中心として回動する排気第2ロッカーアーム36が設けてある。排気第2ロッカーアーム36の外側端は、排気弁14の軸頭部に当接している。排気第1ロッカーアーム34の前端と排気第2ロッカーアーム36の内側端には、それぞれ球面凹部34a、36aが形成してあり、その間に、両端に鋼ボール38を介して排気側駆動ロッド37が装着してある。
【0023】
この動弁機構において、クランク軸5からカムチェーン20を介してカム軸22が駆動され、カム軸22に形成されているカム23、24の回転が、吸気、排気それぞれの第1ロッカーアーム28、34、駆動ロッド31、37、第2ロッカーアーム30、36を介して、吸気弁13、排気弁14の軸頭部に伝達され、それぞれの弁の開閉がなされる。
【0024】
なお、図3において、40は燃料圧送用エアーポンプであり、41は同ポンプの駆動軸である。このエアーポンプ40はカム軸22に装着されたエアーポンプ用ドライブスプロケット42から、エアーポンプ駆動用チェーン43、および、前記駆動軸41に装着されたエアーポンプ用ドリブンスプロケット44を介して駆動される。
【0025】
図4は、上記内燃機関のシリンダブロック2からシリンダヘッドカバー4までの部分の右側外観図である。これは、カムチェーンが設けてある側の反対側のシリンダ部側面の外観を示している。線Lは、この内燃機関を車両に搭載した時の水平線であり、矢印Fは前方を指し、矢印Uは上方を指している。シリンダブロック2の下方には内燃機関冷却用ウオーターポンプ45が設けてある。図において、上記ウオーターポンプ45の向こう側に、図示はされていないが、燃料噴射装置15から燃料を圧送するための、前述のエアーポンプ40が設けてある。
【0026】
シリンダブロックの右側外面に還流制御装置50が取付けてある。シリンダブロックの外側に、排気ポート12から上記還流制御装置50に至る排気ガス抽出通路51が設けてあり、さらに上記還流制御装置50から吸気ポート11に至る排気ガス供給通路52が設けてある。上記の排気ガス抽出通路51と排気ガス供給通路52は、構造は異なるが、共に管状部分を備えた通路であり、シリンダブロック2およびシリンダヘッド3の外側に取付けてある。上記排気ガス抽出通路51、還流制御装置50、および排気ガス供給通路52から、内燃機関の排気還流装置が構成され、これらの各部を連ねた通路を経て、排気ポート12から抽出された排気ガスが、還流制御装置50で流量を制御されて、吸気ポート11へ供給される。
【0027】
還流制御装置50は、制御弁部53と駆動アクチュエータ部54とを一体化した装置である。排気ガス抽出通路51は、排気ポート12に連なる排気ガス抽出部55と、同抽出部55と上記還流制御装置50とをつなぐ抽出側連結管56とからなっている。排気ガス供給通路52は、吸気ポート11に連なる排気ガス供給部57と、上記還流制御装置50と上記排気ガス供給部57とをつなぐ供給側連結管58とからなっている。供給側連結管58は両端共固定であるが、抽出側連結管56は高熱を受けるので、後述するように、一端がフローティング支持となっており、熱による伸縮を吸収するようになっている。なお、図2には、還流制御装置50と供給側連結管58とが図示してある。
【0028】
図5は排気ガス抽出通路51と還流制御装置50の図である。排気ガス抽出通路51と、還流制御装置50の制御弁部53とは断面が示してある。駆動アクチュエータ部54は外観が示してある。排気ガス抽出部55は排気ポート12の近くに設けられた本体59と、シールリング60と、シールリング保持金具61とからなっている。図には、本体59の奥に、排気ポート12に直結する排気ガス抽出口59aが見える。本体59とシールリング保持金具61とは、シールリング60を挟んでねじ結合されるようになっている。
【0029】
還流制御装置50の制御弁部53には、コイルばね62によって閉方向に付勢されている弁体63が設けてある。弁体63に連なる軸部64は、駆動アクチュエータ部54の内部へ挿入されている。アクチュエータはステップモータ式アクチュエータであり、電線接続端子65から送られる制御信号に応じて、軸部64を介して弁体63を開閉駆動する。
【0030】
制御弁部53の排気ガス入口部66には雌ねじが設けてあり、抽出側連結管56が、その基端部の雄ねじによって螺着されている。抽出側連結管56の先端部は、排気ガス抽出部55にインロー嵌合され、シールリング60によってフローティング支持されている。
【0031】
制御弁部53の側部には、弁体63の下流側空間に連通する排気ガス送出口67が設けてあり、排気ガス供給通路52の供給側連結管58が接続固定されている。供給側連結管58の他端は吸気ポート11に設けられた排気ガス供給部57(図4)に接続固定されている。
【0032】
図6はシール部の組立て説明図である。抽出側連結管56の取付けに際しては、まず図のように、抽出側連結管56にシールリング60とシールリング保持金具61を装着し、抽出側連結管56の先端部が排気ガス抽出部本体59に少し嵌り、かつ抽出側連結管56の基端部の雄ねじが還流制御装置50の排気ガス入口部66の雌ねじに螺着された状態で、シールリング保持金具61でシールリング60を排気ガス抽出部本体59内に押し込みながら、シールリング保持金具61の雄ねじを排気ガス抽出部本体59の雌ねじに螺着する。シールリング保持金具61が排気ガス抽出部本体59に螺着されると、シールリング60が変形し、抽出側連結管56の外面に当接して、ガス漏れが防止される。抽出側連結管56は排気ポート12に近接しているので高温ガスの影響を受け、膨張と収縮を繰り返す。本実施形態の抽出側連結管56の排気ポート12に近い端部は、シールリングによってフローティング支持されているので、管軸方向に膨張・収縮が可能である。本実施形態では、抽出側連結管の一端のみを、インロー嵌合とし、シールリングによるフローティング支持としているが、抽出側連結管の両端を、インロー嵌合とし、両端を、シールリングによるフローティング支持としてもよい。
【0033】
以上詳述したように、本実施形態の内燃機関の排気還流装置においては、
排気ポートと還流制御装置との間を配管によって連絡するので、還流制御装置を内燃機関外周部のデッドスペース等任意の場所に設置することができ、内燃機関の外形寸法の大型化を防止することができる。還流制御装置は、排気還流量を制御する制御弁と、その駆動アクチュエータとを一体化した装置となっているので、任意の場所に一体として設置できる。また、内部を高温ガスが流通する排気ガス抽出側連結管は、フローティング配管としているので、配管の熱による伸縮を吸収することができる。
【0034】
さらに、高温となる抽出側連結管は、シリンダ側方を通る走行風によって空冷冷却することができるので、還流制御装置の熱負荷を低減することができる。また、短い抽出側連結管によって、排気ポートと還流制御装置とを連結することができる。さらに、抽出側連結管内の流れが昇り方向であるので、水分等による管路の閉塞が生じない。また、還流制御装置を、カムチェーンと相互干渉することなく、内燃機関のデッドスペースに設置することができるので、内燃機関の大型化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態の排気還流装置を装備した自動2輪車用内燃機関の縦断面を左方から見た図である。
【図2】上記内燃機関の横断面を上方から見た図である。
【図3】上記内燃機関の動弁機構部の縦断面を左方から見た図である。
【図4】上記内燃機関のシリンダ部の右側外観図である。
【図5】排気ガス抽出通路と還流制御装置の断面図である。
【図6】シール部の組立て説明図である。
【符号の説明】
1…クランクケース、2…シリンダブロック、3…シリンダヘッド、4…シリンダヘッドカバー、5…クランク軸、6…コンロッド、7…ピストン、8…シリンダ孔、10…燃焼室、11…吸気ポート、12…排気ポート、13…吸気弁、14…排気弁、15…燃料噴射装置、16…点火プラグ、20…カムチェーン、21…ドライブスプロケット、22…カム軸、23…吸気カム、24…排気カム、25…ドリブンスプロケット、26…ローラ、27…吸気第1ロッカー軸、28…吸気第1ロッカーアーム、28a…球面状凹部、29…吸気第2ロッカー軸、30…吸気第2ロッカーアーム、30a…球面状凹部、31…吸気側駆動ロッド、32…ローラ、33…排気第1ロッカー軸、34…排気第1ロッカーアーム、34a…球面状凹部、35…排気第2ロッカー軸、36…排気第2ロッカーアーム、36a…球面状凹部、37…排気側駆動ロッド、38…鋼ボール、40…燃料圧送用エアーポンプ、41…エアーポンプの駆動軸、42…エアーポンプ用ドライブスプロケット、43…エアーポンプ駆動用チェーン、44…エアーポンプ用ドリブンスプロケット、45…ウオーターポンプ、50…還流制御装置、51…排気ガス抽出通路、52…排気ガス供給通路、53…制御弁部、54…駆動アクチュエータ部、55…排気ガス抽出部、56…抽出側連結管、57…排気ガス供給部、58…供給側連結管、59…本体、59a…排気ガス抽出口、60…シールリング、61…シールリング保持金具、62…コイルばね、63…弁体、64…軸部、65…電線接続端子、66…排気ガス入口部、67…排気ガス送出口。
Claims (4)
- 内燃機関の排気ポートから排気ガスの一部を抽出する排気ガス抽出通路と、同通路に連なる還流制御装置と、同還流制御装置に連なり上記排気ガスを上記内燃機関の吸気ポートに供給する排気ガス供給通路とを備えた内燃機関の排気還流装置において、
上記還流制御装置は、排気還流量を制御する制御弁と、その駆動アクチュエータとを一体化した装置であり、
上記排気ガス抽出通路は、少なくとも一端がインロー嵌合されフローティング支持された連結管を備えて構成されていることを特徴とする内燃機関の排気還流装置。 - 上記還流制御装置は、内燃機関のシリンダ部の側面に取り付けられ、上記連結管は、シリンダ部の外側に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の排気還流装置。
- 上記内燃機関は上記シリンダを略水平に傾斜して車両に搭載され、上記還流制御装置の高さ方向の位置は、上記シリンダの下方に設けられた排気ポートとシリンダの上方に設けられた吸気ポートとの高さの中間に位置し、シリンダの下方から上方へ延びる上記連結管によって上記排気ポートと上記還流制御装置とが連結されていることを特徴とする請求項2に記載の内燃機関の排気還流装置。
- 上記内燃機関は単気筒内燃機関であり、シリンダ軸線に対して左右方向に伸びるクランク軸の一方の側に動弁機構のカムチェーンが設けられ、クランク軸の他方の側のシリンダ側部に上記還流制御装置が設けられていることを特徴とする請求項3に記載の内燃機関の排気還流装置。
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