JP2005248746A

JP2005248746A - エンジンのｅｇｒ装置

Info

Publication number: JP2005248746A
Application number: JP2004057499A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Matsuoka; 浩史松岡
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 2004-03-02
Filing date: 2004-03-02
Publication date: 2005-09-15

Abstract

【課題】簡単な改造により、構造簡単で廉価な２位置切換式のＥＧＲ装置を、極力エンジンの運転状況に対応した弁開度が得られるようにして、その性能を向上させる。
【解決手段】排気通路と吸気通路を連通可能な連絡通路Ｗと、この連絡通路Ｗを断続自在な２位置切換型の開閉弁Ｖとを設け、エンジンの運転状況に応じて開閉弁Ｖを開閉作動するように構成してあるエンジンのＥＧＲ装置３０において、排気温度の変化に応じて姿勢変化するバイメタルＡと、これの姿勢変化挙動を用いて開閉弁Ｖの開度を調節する感熱連係手段Ｂとを設けるとともに、感熱連係手段Ｂは、排気熱温度が高いときには開閉弁Ｖの開度を小さくし、排気熱温度が低いときには開閉弁Ｖの開度を大きくするように、バイメタルＡと開閉弁Ｖとを連係するものである。
【選択図】図９

Description

本発明は、エンジンのＥＧＲ装置に係り、詳しくは、排気通路と吸気通路を連通可能な連絡通路と、この連絡通路を断続自在な２位置切換型の開閉弁とを設け、エンジンの運転状況に応じて開閉弁を開閉作動するように構成してあるエンジンのＥＧＲ装置に関するものである。

例えば、自動車、農業機械、産業機械等に用いられるディーゼルエンジンにおいては、ＮＯｘやＰＭの排出が環境汚染の点から問題視されており、これを改善すべく、従来より、ＥＧＲ装置が付設されている仕様がある。ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation ：排出ガス再循環）装置は、エンジンの排出ガスの一部をシリンダー内に再循環させ、新しい吸入空気と一緒に混合させることにより、シリンダー内での燃焼を緩やかにし、燃焼温度を下げてＮＯｘを低減させる公知の技術である。

ＥＧＲ装置においては、高負荷時や高速運転時には排ガスの再循環を停止させ、それ以外の状況では排ガスを再循環させるという具合に、エンジンの運転状況に応じてＥＧＲ機能を出したり出さなかったりするシステムが採用されている。このようなシステムとしては、コンピュータ制御等によって開閉弁の開度をエンジン運転状況に応じて細かに制御することにより、そのときの状況に最適な弁開度を行わせる開度可変式のものと、排ガスの再循環を行わせるか否かの２位置切換式（ＯＮ‐ＯＦＦ式）のものとがある。開度可変式のものの例としては、特許文献１や特許文献２において開示されたものが知られている。
特開２００１−１４０７０２号公報特開平５−１８３２３号公報

開度可変式のものは、エンジンの運転状況に応じた最適なＥＧＲ効果（ＮＯｘの低減効果）を発揮させることが可能となる利点があるが、その反面、構造が複雑で部品点数が多く、コスト高になり易いものである。これに対して２位置切換式のものは、構造が簡単で部品点数も少なくて済み、廉価に構成できながらもある程度のＥＧＲ効果が得られる利点はあるが、エンジンの運転状況に応じた木目細かい制御までは行えないものである。つまり、開度可変式のＥＧＲ装置と２位置切換式のＥＧＲ装置と長所短所が相反するものであった。

従って、高いＥＧＲ効果が要求される機械（自動車等）のエンジンには開度可変式が採用され、廉価な機械（農業機械等）ののエンジンには２位置切換式が採用されるという具合に、機械の仕様や種類によっていずれかの構造のＥＧＲ装置を選択して採用しているのが実情である。

本発明の目的は、簡単な改造により、主に農業機械等に採用される構造簡単で廉価な２位置切換式のＥＧＲ装置を、極力エンジンの運転状況に対応した弁開度が得られるようにして、その性能を向上させる点にある。

請求項１の構成は、排気通路（Ｈ）と吸気通路（Ｋ）を連通可能な連絡通路（Ｗ）と、この連絡通路（Ｗ）を断続自在な２位置切換型の開閉弁（Ｖ）とを設け、エンジン（Ｅ）の運転状況に応じて前記開閉弁（Ｖ）を開閉作動するように構成してあるエンジンのＥＧＲ装置において、
排気温度の変化に応じて姿勢変化する感熱変形手段（Ａ）と、この感熱変形手段（Ａ）の姿勢変化挙動を用いて前記開閉弁（Ｖ）の開度を調節する感熱連係手段（Ｂ）とを設けるとともに、前記感熱連係手段（Ｂ）は、前記排気熱温度が高いときには前記開閉弁（Ｖ）の開度を小さくし、前記排気熱温度が低いときには前記開閉弁（Ｖ）の開度を大きくするように、前記感熱変形手段（Ａ）と前記開閉弁（Ｖ）とを連係するものに構成されていることを特徴とする。

請求項２の構成は、請求項１に記載のエンジンのＥＧＲ装置において、前記開閉弁（Ｖ）は、ソレノイド（８４）と、これへの通電と通電停止とによって開き位置と閉じ位置との夫々に押圧される状態が切換られ、かつ、閉じ位置から開き位置への移動量の大小に伴って弁開度が大小に変化する状態の弁体（８１）とを有した電磁弁に構成され、前記感熱連係手段（Ｂ）は、排気温度が所定値を越えると、開き位置にある前記弁体（８１）を閉じ位置に押し返すように姿勢変化し、かつ、排気温度が高くなるに連れて前記弁体（８１）を前記閉じ位置に押し返す力も強くなる状態に前記感熱変形手段（Ａ）を配設することで構成されていることを特徴とする。

請求項３の構成は、請求項２に記載のエンジンのＥＧＲ装置において、前記開閉弁（Ｖ）は、開き位置と閉じ位置とにスライド切換自在な前記弁体（８１）を、開き位置と閉じ位置との何れかに一方に付勢する付勢バネ（８６）を設けて成る弁機構（４６）と、
前記弁体（８１）を前記付勢バネ（８６）の付勢力に抗してスライド移動可能なスプール（８３）を、通電と通電停止とによって突出状態と引込状態とに切換自在なソレノイド（８４）を設けて成り、かつ、前記弁機構（４６）に対して着脱自在に装備される電磁操作機構と、
から構成されていることを特徴とする。

請求項４の構成は、請求項３に記載のエンジンのＥＧＲ装置において、前記弁機構（４６）は、前記付勢バネ（８６）によって閉じ位置に復帰付勢される常閉型に構成され、前記電磁操作機構（３５）は、通電停止時には突出バネ（８２）によって前記スプール（８３）を突出移動し、かつ、通電時には前記ソレノイド（８４）が前記スプール（８３）を前記突出バネ（８２）の付勢力に抗して引込移動させる状態に構成されているとともに、前記感熱変形手段（Ａ）がバイメタルであることを特徴とする。

請求項１の構成によれば、感熱変形手段や感熱連係手段の機能により、開き状態にある開閉弁の開度が、排気温度が高くなると小さくなり、排気温度が低くなると大きくなるよに制御されるので、ＮＯｘの低減を図るＥＧＲ装置の効果を、エンジンの運転状況に応じて効率良く発揮させることが可能になる。感熱変形手段は、そのものが持つ固有の特質によって姿勢変化するものであるから、例えば排気温度をセンサで検出して開度調節用のアクチュエータを駆動するといった電気的制御手段に比べて、エンジンの運転状況に応じて開度を調節する手段を、構造簡単で廉価に構成できる。その結果、ＥＧＲ装置の主要部を為す開閉弁として２位置切換弁を採用しながら、弁の開度をエンジン運転状況に応じて調節することが可能になり、廉価なＥＧＲ装置としながらも排ガスのクリーン度を従来よりも改善することができる。

請求項２の構成によれば、開閉弁を、閉じ位置から開き位置への移動量の大小に伴って弁開度が大小に変化する状態の弁体とを有した電磁弁、即ち一般的な電磁弁とすることにより、温度変化によって姿勢が変化する感熱変化手段によって電磁弁の弁体を操作することができる。これにより、特別な開閉弁を専用のものとして用いることが無く、構造の簡素化を図ってより経済的に開度調節が行えるＥＧＲ装置を提供することができる。

請求項３の構成によれば、開閉弁は、連絡通路の断続を行う弁機構と、電気的に弁機構を２位置に切換駆動する電磁操作機構とに分割構成されるので、これらを一体にする場合に比べて、構造の簡素化が図れ、それによって組付けのし易さや、メンテナンスのし易さを向上させることができる。また、スプールを押し引き操作するプッシュプル動作を行う電磁操作機構は、汎用機として市場に流通しているものを使用可能であり、新たに機種を設定する場合に比べて、効率良く廉価に開閉弁を製作することが可能になる。

請求項４の構成によれば、詳しくは実施例において説明するが、開閉弁の開度調節制御が機械的要素のみで構成されることとなり、電気的要素が加わる構造のものに比べて、構造上の無理が無く、設計がし易く、かつ、その設定状態を良好に維持し易い点で有利である。また、感熱変形手段を構成するバイメタルは、既に市場に出回っている材料であり、安価で購入し易いものであるから、これを用いることにより、排気温度に応じて開閉弁の開度を調節する手段を、構造簡単で廉価に構成できる利点がある。

以下に、本発明の実施の形態を、縦型の頭上弁式多気筒ディーゼルエンジンに適用した場合について、図面に基づいて説明する。図１〜図６は、夫々、エンジン各部の構造を示す部分図であり、図７はエンジン全体の平面図、図８は燃料供給装置の模式図、図９〜図１２はＥＧＲ装置の主要構造を示す断面図や作用図、図１３，１４は、開閉弁の開度調節制御による制御状況を示す組合せ表である。

このエンジンＥは、図１、図７に示すように、シリンダブロック４９の上部にシリンダヘッド１を組み付け、その上部にヘッドカバー１５を組み付けて構成されている。シリンダヘッド１に、燃料噴射ノズル２とグロープラグ３とを取り付けている。燃料噴射ノズル２とグロープラグ３の取付構造は、図１に示すように、シリンダ中央部４に燃料噴射ノズル２の先端を臨ませ、燃料噴射ノズル２と吸気ポート５との間の吸気ポート壁部分６にグロープラグ３を貫通させ、このグロープラグ３を燃料噴射ノズル２に対して所定角度θ１だけ傾けてその先端部をシリンダ中央部４に差込んでいる。

吸気ポート５の構成は、図１に示すように、吸気ポート５としてスワール吸気ポートを用いている。吸気弁口１０ａ，１０ｂ寄りの前記吸気ポート壁部分６の内壁面８を、シリンダ２１に近づくにつれてシリンダ中心軸線７に近づくように傾斜させて、この内壁面８をグロープラグ３の傾きに沿わせ、この内周壁８の対向壁面８ａをシリンダ中心軸線７と平行な向きに沿って立ち上げ、これら壁面８，８ａの間に吸気弁口１０ａ，１０ｂに向けて幅広となる楔型ポート部分５ａを形成している。

燃料噴射ノズル２の取付構造は、図２に示すように、前記吸気ポート壁部分６から膨出させたノズルボス６ａに燃料噴射ノズル２を挿通させている。グロープラグ３とヘッドジャケット４３との関係は、図１に示すように、吸気ポート５と排気ポート１１との間にポート間横断水路１２を形成し、このポート間横断水路１２にグロープラグ３を貫通させたポート壁部分６を臨ませている。また、ポート間横断水路１２を通過する冷却水が吸気分配手段１３側から排気合流手段１４側に向かうようにしている。

グロープラグ３とヘッドカバー１５との関係は、図１に示すように、シリンダヘッド１に装着したヘッドカバー１５の外壁１６にグロープラグ３の端部を貫通させ、グロープラグ３の端子をヘッドカバー１５外に突出させている。グロープラグ３とブリーザ室２０との関係は、図５に示すように、シリンダ中心軸線７と平行な向きに見て、ヘッドカバー１５の天井に設けるブリーザ室２０をクランク軸中心軸線１７の片側に向けて偏倚させ、図６に示すように、各吸気ポート５毎に二個の吸気弁口１０ａ，１０ｂを設け、この吸気弁口１０ａ，１０ｂ間の吸気ポート壁部分６にグロープラグ３を貫通させるに当たり、次のようにしている。即ち、図６に示すように、シリンダ中心軸線７と平行な向きに見て、二個の吸気弁口１０ａ，１０ｂの各中心点を連結する仮想連結線１８を、クランク軸中心軸線１７と直交する姿勢から、シリンダ中心軸線７を中心として所定角度θ２だけ回転させることにより、グロープラグ３をブリーザ室２０の偏倚方向とは逆方向にずらしている。

吸気装置の構成は、図２〜図４に示すように、シリンダヘッド１の側面２３に吸気分配手段１３を配置し、この吸気分配手段１３をシリンダヘッド１の側面２３に沿う長手状のケース構造とし、このシリンダヘッド１の側面２３と対向する吸気分配手段１３の側面を全面開口し、その開口縁２４をシリンダヘッド１の側面２３に取り付けている。また、シリンダヘッド１の側面２３に取付縁２５を設け、この取付縁２５に吸気分配手段１３の開口縁２４を取り付け、シリンダヘッド１の側面２３のうち、取付縁２５で囲まれた部分を取付縁２５よりもヘッド内側に後退させている。このため、吸気分配手段１３の幅寸法を短くしても、吸気通路断面積を十分に確保することができ、シリンダヘッド１の側面２３からの吸気分配手段１３の張り出し寸法を短くすることができる。

また、図２に示すように、隣り合う気筒の各吸気ポート入口２６間に位置する外向き面２７と、各吸気ポート入口２６の内周面２６ａとの境界部分２６ｂにアールをつけている。このため、吸気分配手段１３から吸気ポート５への吸気導入時に、境界部分２６ｂで乱流を生じるおそれがなく、各吸気ポート５への吸気がスムーズに行われる。更に、取付縁２５の研磨加工時にアールの一部が削られてエッジができる不備が起こらず、滑らかなアールの形成が確実に行える。また、取付縁２５の研磨加工前に予めアールをつけておくことができるため、このアールはシリンダヘッド１の鋳造型によって形成することができ、アールの形成が簡単に行える。

シリンダヘッド１への部品取付構造は、図２に示すように、シリンダヘッド１に吸気分配手段１３と排気合流手段１４と冷却水循環用のサーモスタットケース３１とを設け、吸気弁口１０ａ，１０ｂと排気弁口３２ａ，３２ｂからシリンダヘッド１のヘッド幅方向に沿って、吸気ポート５と排気ポート１１とを相互反対向きに導出し、吸気分配手段１３をシリンダヘッド１の一方の側面２３に取付け、排気合流手段１４を他方の側面３４に取り付けている。

図２に示すように、シリンダヘッド１のヘッド長手方向の一端部で、排気合流手段１４を取り付けたシリンダヘッド１の側面３４にサーモスタットケース３１を配置するに当たり、ヘッド長手方向を前後方向、サーモスタットケース３１を配置したシリンダヘッド１の一端部のある方を前と見て、各気筒の排気弁口３２ａ，３２ｂをその気筒の吸気弁口１０ａ，１０ｂよりも後寄りに配置して、排気合流手段１４を吸気分配手段１３よりも後寄りに配置し、排気合流手段１４の前方で、シリンダヘッド１の側面３４にサーモスタットケース３１を取り付けている。

また、図２、図４に示すように、吸気分配手段１３の前方で、シリンダヘッド１の側面２３にＥＧＲ装置３０の電磁操作機構３５を配置している。このようにして、排気合流手段１４の前方の広いスペースには大きなサーモスタットケース３１を配置し、吸気分配手段１３の前方の狭いスペースには小さな電磁操作機構３５を配置するため、シリンダヘッド１への部品の納まりがよく、シリンダヘッド１をコンパクトにまとめることができる。

排気ポート１１とプッシュロッド３６との関係は、図２に示すように、排気ポート１１の導出側に動弁装置のプッシュロッド３６を配置するに当たり、シリンダ中心軸線７と平行な向きに見て、シリンダ中心軸線７上でクランク軸中心軸線１７と直交する仮想横断線３７を想定し、この仮想横断線３７の前方にその気筒の吸気弁口１０ａ，１０ｂを、後方にその気筒の排気弁口３２ａ，３２ｂをそれぞれ配置し、排気ポート１１のうち、ヘッド幅方向に沿う導出始端部分３９から中間部分３８を前方向に偏向させて、ヘッド幅方向に沿う導出終端部分４０を仮想横断線３７と重なる位置まで前方向に偏倚させ、この導出終端部分４０の前後にその気筒の一対のプッシュロッド３６の各々を振り分けて配置している。

排気ポート１１の構成は、図２に示すように、排気ポート１１内に一対の排気弁口３２ａ，３２ｂをヘッド幅方向に沿って配列し、第一排気弁口３２ａを排気ポート１１の導出始端部分３９で開口するとともに、第二排気弁口３２ｂを排気ポート１１の中間部分３８で開口するに当たり、排気ポート１１のうち、ヘッド幅方向に沿う導出始端部分３９から中間部分３８を前方向に導出しながら湾曲させ、この中間部分３８の湾曲する円弧の中心位置に第二排気弁口３２ｂを開口し、この第二排気弁口３２ｂの後寄りに、第一排気弁口３２ａからの排気の迂回通路４１を形成している。

排気装置とＥＧＲ装置３０との関係は、図２に示すように、排気ポート１１の湾曲させた中間部分３８で案内される排気の吹き当たり箇所からＥＧＲガス導出通路（連絡通路の一例）４２を導出している。給排気の差圧に加え、排気の押し込み力を利用して排気還元を行うことができ、十分な排気還元量を確保することができる。また、ＥＧＲガス導出通路４２がヘッドジャケット４３内を通過するようにしている。このため、専用のＥＧＲガス放熱器が不要になり、シリンダヘッド１の部品配置が楽になる。ＥＧＲガス導出通路４２に続くＥＧＲガス供給通路（連絡通路の一例）４４を、吸気分配手段１３の肉壁内に形成している。このため、シリンダヘッド１からＥＧＲガス供給通路４４が大きく張り出すことがなく、シリンダヘッド１の部品配置が楽になる。

ＥＧＲ装置３０の電磁操作機構３５の取付構造は、図２に示すように、吸気分配手段１３から前方にフランジ部４５を導出し、このフランジ部４５に電磁操作機構３５を取付けている。電磁操作機構３５をシリンダヘッド１に直接取り付けた場合に比べ、電磁操作機構３５の熱劣化が抑制される。電磁操作機構３５で駆動する弁機構（ＥＧＲ弁）４６は、フランジ部４５に構成されているので、このフランジ部４５をシリンダヘッド１の側面２３から取り外すことにより、弁機構４６や弁座４７のメンテナンスを簡単に行うことができる。また、電磁操作機構３５はフランジ部４５、即ち、弁機構４６に対して着脱自在に取付けられているので、電磁操作機構３５のメンテナンスも容易に行える。

次に、このディーゼルエンジンＥの燃料供給装置Ｃについて概略説明する。燃料供給装置Ｃは、図８に示すように、燃料噴射ポンプ５１と、メカニカルガバナ５２と、電子ガバナ５３とを備えて構成されている。燃料噴射ポンプ５１は、燃料増減方向にスライドする燃料調量部５４を備え、この燃料調量部５４は、付勢手段５５で燃料増量方向に付勢している。

メカニカルガバナ５２の構成は、次の通りである。メカニカルガバナ５２は、ガバナレバー７０とガバナスプリング７１とガバナ力発生手段７２とを備えている。ガバナレバー７０は、揺動自在に設けられ、ガバナスプリング７１を介して調速レバー７３に連動連結してある。ガバナスプリング７１は、調速レバー７３の調速設定に応じて、ガバナレバー７０にガバナスプリング力７４を付与する。ガバナ力発生手段７２は、ガバナレバー７０に臨み、回転数に応じたガバナ力７５をガバナレバー７０に付与する。ガバナレバー７０の揺動端部は、メカ出力部５６となっており、このメカ出力部５６は、燃料調量部（ラック）５４のメカ入力部５７に、その燃料増量側から臨んでいる。メカ出力部５６は、付勢手段５５で付勢された燃料調量部５４のメカ入力部５７を受け止め、ガバナスプリング力７４とガバナ力７５との不釣合い力による作動で、燃料調量部５４を調量移動させる。

電子ガバナ５３の構成は、次の通りである。電子ガバナ５３は、電子アクチュエータ７７とコントローラ５８と目標回転数設定手段５９と目標回転数検出手段（目標回転数センサ）６０と実回転数検出手段（実回転数センサ）６１と実調量位置検出手段（ラック位置センサ）６２とを備えている。電子アクチュエータ７７はリニアソレノイドで、その出力ロッドが電子出力部６３となっている。電子出力部６３は、燃料調量部５４の電子入力部６４にその燃料増量側から臨ませている。電子出力部６３は、付勢手段５５で付勢された燃料調量部５４の電子入力部６４を受け止め、コントローラ５８による制御作動で、燃料調量部５４を調量移動させる。

コントローラ５８の構成は、次の通りである。コントローラ５８は、回転数ＰＩＤ制御部７８と調量位置ＰＩＤ制御部７９とを備えている。回転数ＰＩＤ制御部７８は、目標回転数検出手段５９からの目標回転数検出信号と実回転数検出手段６１からの実回転数検出信号とに基づいて回転数偏差を演算し、調量位置ＰＩＤ制御部７９に目標調量位置設定信号を発信する。調量位置ＰＩＤ制御部７９では、目標調量位置設定信号と実調量位置検出手段６２からの実調量位置検出信号とに基づいて調量位置偏差を演算し、電子アクチュエータ７７に制御出力信号を発信し、電子出力部６３の作動を制御する。なお、目標回転数設定手段５９は、調速レバー７３で兼用している。実調量位置検出手段６２は、付勢手段５５に付設し、燃料調量部５４の移動に追従する付勢手段５５の出力ロッド５５ａの位置を検出することにより、燃料調量部５４の実調量位置を間接的に検出している。図１中の符号６５はブーストコンペンセータ、６６は位相補償部、６７はエマージェンシ回路である。

次に、ＥＧＲ装置３０について詳細に説明する。ＥＧＲ装置３０は、図２〜図４、図６、図９〜図１２に示すように、排気通路Ｈと吸気通路Ｋを連通可能な連絡通路Ｗと、この連絡通路Ｗを断続自在な２位置切換型の開閉弁Ｖとを設け、エンジンの運転状況に応じて開閉弁Ｖを開閉作動するように構成されている。即ち、排気温度の変化に応じて姿勢変化する感熱変形手段Ａと、この感熱変形手段の姿勢変化挙動を用いて開閉弁Ｖの開度を調節する感熱連係手段Ｂとを設けるとともに、感熱連係手段Ｂは、排気熱温度が高いときには開閉弁Ｖの開度を小さくし、排気熱温度が低いときには開閉弁Ｖの開度を大きくするように、感熱変形手段Ａと開閉弁Ｖとを連係するものに構成されている。

吸気通路Ｋとは、吸気分配手段１３や吸気ポート５や吸気弁口１０ａ，１０ｂのことであり、排気通路Ｈとは、排気合流手段１４や排気ポート１１や排気弁口３２ａ，３２ｂのことである。また、連絡通路Ｗとは、ＥＧＲガス導出通路４２とＥＧＲガス供給通路４４との総称である。ＥＧＲガス導出通路４２は、端に位置する排気通路Ｈとフランジ部４５とに亘る通路であり、ＥＧＲガス供給通路４４は、吸気分配手段１３の単管状の根元通路部１３ａとフランジ部４５とに亘る通路である（図３，７参照）。

図９、図１０に示すように、開閉弁Ｖは、ソレノイド８４と、これへの通電と通電停止とによって開き位置「開」と閉じ位置「閉」との夫々に押圧される状態が切換られ、かつ、閉じ位置から開き位置への移動量の大小に伴って弁開度が大小に変化する状態の弁体８１とを有した電磁弁に構成されている。感熱連係手段Ｂは、排気温度が所定置を越えると、開き位置にある弁体８１を閉じ位置に押し返すように姿勢変化し、かつ、排気温度が高くなるに連れて弁体８１を閉じ位置に押し返す力も強くなる状態に感熱変形手段Ａを配設することで構成されている。

開閉弁Ｖは、開き位置「開」と閉じ位置「閉」とにスライド切換自在な弁体８１を、開き位置に付勢する突出バネ８２を設けて成る弁機構４６と、弁体８１を突出バネ８２の付勢力に抗してスライド移動可能なスプール８３を、通電と通電停止とによって突出状態と引込状態とに切換自在なソレノイド８４を設けて成り、かつ、ボルト８７等によって弁機構４６に対して着脱自在に装備される電磁操作機構３５とから構成されている。

弁機構４６は、弁軸８１ａの先端に弁８１ｂが一体形成されてフランジ部４５にスライド移動自在に嵌合装着される弁体８１、弁軸８１ａの根元側端部に取付けられる被操作円板８５、及び、この被操作円板８５とこれを収容するフランジ部４５の穴部４５Ａの底壁４５ａとの間に介装される巻きバネ８６等から構成されている。弁８１ｂは、ＥＧＲガス導出通路４２とＥＧＲガス供給通路４４とを連通すべくフランジ部４５に形成された連通孔８８を開閉するものであり、連通孔８８には、弁８１ｂに面接触するテーパ面状の弁座４７が形成されている。巻きバネ８６は、弁体８１を電磁操作機構３５側に押圧して、弁８１ｂで連通孔８８を閉じ付勢するものであり、これによって弁機構４６は「常閉型」の弁に構成されている。

電磁操作機構３５は、突出バネ８２によって突出付勢されるスプール８３と、吸引コイル８４ａと保持コイル８４ｂとから成るソレノイド８４等から構成され、ボルト８７を用いて着脱自在にフランジ部４５に取付けられている。ソレノイド８４への通電を停止しているときには、突出バネ８２によってスプール８３が弁機構４６側に押圧付勢されて突出しており、それによって巻きバネ８６の付勢力に抗して弁体８１を押し操作し、連通孔８８が全開となる。そして、ソレノイド８４に通電すると、突出バネ８２の付勢力に抗してスプール８３を引込み移動させるので、巻きバネ８６の付勢力によって弁体８１が電磁操作機構３５側に押圧移動され、連通孔８８は全閉となる。つまり、開閉弁Ｖとしては、通電によって連絡通路Ｗが遮断される「閉」状態になり、通電停止によって連絡通路Ｗが開く「開」状態になる「常開型」の弁に構成されている。尚、電磁操作機構３５は公知構造のものに付き、図９における内部構造は簡略化して描いてある。

感熱変形手段Ａは、図９、図１０（ａ），（ｂ）に示すように、その複数（３個）が底壁４５ａに取付けられている。即ち、一段低い取付面４５ｂに、ＥＧＲガス供給通路４４に臨む状態のボルト８９を用いて片持ち状態に取付けられたバイメタルで感熱変形手段Ａが構成されており、バイメタルＡの開放側端が被操作円板８５の底面に当接自在となっている。バイメタルＡは、膨張係数の高い第１金属９０と、これよりも膨張係数の低い第２金属９１とを貼り合せたものであり、第２金属９１が電磁操作機構３５側となる状態で取付面４５ｂにバイメタルＡをボルト止めする構造により、前述の感熱連係手段Ｂが構成されている。

即ち、ＥＧＲガス供給通路４４との間の厚さが薄く形成された底壁４５ａやボルト８９を介して伝わってくる連絡通路Ｗの温度、即ち排気温度が所定値を越えると、先端側が電磁操作機構３５側に移動するようにバイメタルＡの屈曲変形が開始されて被操作円板８５の押し返しが開始され、開き位置にある弁体８１を閉じ位置に向けて押し返すように姿勢変化する。そして、排気温度が高くなるに連れてバイメタルＡがより屈曲して反り返って弁体８１を閉じ位置に押し返す力も強くなる。つまり、バイメタルＡの姿勢変化により、電磁操作機構３５の突出バネ８２の付勢力に抗して開き位置にある弁体８１を押し返すので、排気温度が高くなるに連れて開閉弁Ｖの開度が小さくなるように機能する。

開閉弁Ｖの開閉切換は、図９に示すように、電磁操作機構３５のソレノイド８４をコントローラ５８で制御することにより、実エンジン回転数の高低とエンジンに作用する負荷の大小に応じて自動的に行われる。即ち、制御入力として、目標回転数検出手段６０と実回転数検出手段６１と実調量位置検出手段６２とが装備されており、これらの検出情報によって、図１３に示すように、高負荷で、かつ、回転数が中速又は高速であるときにのみ、開閉弁Ｖが閉じとなり、それ以外の運転状況では開閉弁Ｖが開くように制御される。

高温の燃焼状態で排気温度が高くなる高負荷時の中又は高速回転時には、開閉弁Ｖを開いて排ガスを吸気側に再循環させると、排ガス温度（ＥＧＲガス温度）が高く、吸気の充填効率が下がり、ＰＭが多くなるので、これらの運転状況ではソレノイド８４に通電して開閉弁Ｖを閉じ状態に切換えるように、コントローラ５８が制御機能する。それ以外の運転状況では、ソレノイド８４えの通電が停止されて開閉弁Ｖが閉じ位置（図１２参照）に切換るが、その開度は、バイメタルＡと感熱連係手段Ｂとにより、負荷や回転数の状況に応じて自動的に調節制御される。

即ち、バイメタルＡと感熱連係手段Ｂとの協働による開度調節機能により、開閉弁Ｖの開き状態における開度は、例えば、図１３に示すように自動調節される。まず、低負荷時には、エンジン回転数の如何に拘わらずに排気温度が低いので、バイメタルＡの姿勢変化が起きず、開閉弁Ｖの全開（図９、及び図１３の◎印参照）状態が維持される。中負荷時には、エンジン回転数の如何に拘わらずに排気温度がやや上昇するので、バイメタルＡの姿勢変化が生じて被操作円板８５を押し返し、開閉弁Ｖは半開（図１１、及び図１３の○印参照）状態に操作される。また、高負荷時には、回転数が低速であっても排気温度が相当上昇するので、バイメタルＡの姿勢変化が顕著に生じて被操作円板８５を強く押し返し、開閉弁Ｖは僅かに開く少開（図１３の△印参照）状態に操作される。

このような開度調節制御により、排気温度が高い状態、即ち、噴射量が多く空気不足になり易い状態では開閉弁（ＥＧＲ弁）Ｖの開き量（スプール８３のリフト量）は少なくなって再循環ガス量（ＥＧＲガス量）が減少し、ＰＭ悪化を防止することが可能になる。一方、排気温度が低い状態、即ち、噴射量が少なく空気が豊富にある状態では、開閉弁（ＥＧＲ弁）Ｖの開き量（スプール８３のリフト量）は大きくなり、再循環ガス量（ＥＧＲガス量）が増加し、ＮＯｘ低減効果を増すことができる。

尚、図１４に示すように、開閉弁Ｖの開度調節制御を簡略化しても良い。即ち、負荷を低・中と高の２種に、かつ、回転数を低と中・高の２種に夫々分け、負荷が低・中のときには開閉弁Ｖを全開（◎印）状態にし、負荷が高く、かつ、回転数が低い場合には開閉弁Ｖを半開（○印）状態にする。この場合は、負荷が高く、かつ、回転数が中・高のときにのみ、電磁操作機構３５に通電されて開閉弁Ｖが閉じ状態に切換えられる。

バイメタルＡによる開度調節は、突出バネ８２で突出付勢されているスプール８３を押し返すことで為される構造であるから、その突出バネ８２と巻きバネ８６との夫々の付勢力とバイメタルＡの姿勢変化による押し力との関係、即ち機械的要素のみの関係を適宜に設定すれば良い。例えば、開閉弁Ｖを、通電によって連通孔８８が閉じる「常開型」に構成する場合（図示省略）では、ソレノイド８４による推力と巻きバネ８６の付勢力とバイメタルＡの押し力との関係、即ち機械的要素と電気的要素とが絡まる関係となり、開度調節制御の設定が複雑化し易い。故に、機械的要素のみで済む前述の構成の方が、構造上の無理が無く、設計がし易く、かつ、その設定状態を良好に維持し易い点で有利である。

バイメタルＡは、スイッチ部品等として既に市場に出回っている材料であり、安価で購入し易いものであるから、これを用いることにより、排気温度に応じて開閉弁Ｖの開度を調節する手段を構造簡単で廉価に構成することができる。バイメタルＡは、図１０においては３個用いているが、その数や長さ、姿勢変化特性等を適宜に選択設定することにより、種々の弁体８１のリフト量や押し返し強さに対応させることが可能である。開閉弁Ｖは、弁機構４６と電磁操作機構３５とを別個のものとし、組合せて使用することで一つの弁として機能する構造としてあるので、電磁操作機構３５は購入部品等の汎用機を用いて廉価に構成することが可能であり、また仕様変更も容易である。

〔別実施例〕
<１> 図９におけるスプール８３と弁体８１とを連結一体化して、電磁操作機構３５と弁機構４６とが一体化された開閉弁Ｖを、エンジンＥに着脱自在に設ける構造でも良い。また、この一体化された開閉弁Ｖの場合、通電によって開く常閉型と、通電によって閉じる常開型のいずれの構造を採ることも可能である。
<２> 感熱変形手段Ａとしては、互いに膨張係数の異なる３種以上の金属によるバイメタルや、ワックス等のサーモペレットを採用することが可能である。

シリンダヘッドの前端部分周辺の縦断側面図図１のシリンダヘッドの前端部分の横断平面図 (Ａ)は図２のIII−III線断面図、(Ｂ)は図１のシリンダヘッドの側面図図２のIV−IV線断面図図１のヘッドカバーを示し、(Ａ)は平面図、(Ｂ)は側面図図１のヘッドカバーを取り外した平面図ディーゼルエンジンの平面図燃料供給装置の概略構造を示す模式図ＥＧＲ装置の開閉弁を示す断面図（ａ）はバイメタルの配置状態を示す要部の平面図、（ｂ）はバイメタル部分の側面図開閉弁の半開状態を示す要部の断面図開閉弁の閉じ状態を示す要部の断面図開閉弁の開度調節制御の一例を示す組合せ表開閉弁の開度調節制御の他例を示す組合せ表

符号の説明

３５電磁操作機構
４６弁機構
８１弁体
８２突出バネ
８３スプール
８４ソレノイド
８６付勢バネ
Ａ感熱変形手段
Ｂ感熱連係手段
Ｅエンジン
Ｈ排気通路
Ｋ吸気通路
Ｖ開閉弁
Ｗ連絡通路

Claims

排気通路（Ｈ）と吸気通路（Ｋ）を連通可能な連絡通路（Ｗ）と、この連絡通路（Ｗ）を断続自在な２位置切換型の開閉弁（Ｖ）とを設け、エンジン（Ｅ）の運転状況に応じて前記開閉弁（Ｖ）を開閉作動するように構成してあるエンジンのＥＧＲ装置であって、
排気温度の変化に応じて姿勢変化する感熱変形手段（Ａ）と、この感熱変形手段（Ａ）の姿勢変化挙動を用いて前記開閉弁（Ｖ）の開度を調節する感熱連係手段（Ｂ）とを設けるとともに、前記感熱連係手段（Ｂ）は、前記排気熱温度が高いときには前記開閉弁（Ｖ）の開度を小さくし、前記排気熱温度が低いときには前記開閉弁（Ｖ）の開度を大きくするように、前記感熱変形手段（Ａ）と前記開閉弁（Ｖ）とを連係するものに構成されているエンジンのＥＧＲ装置。
前記開閉弁（Ｖ）は、ソレノイド（８４）と、これへの通電と通電停止とによって開き位置と閉じ位置との夫々に押圧される状態が切換られ、かつ、閉じ位置から開き位置への移動量の大小に伴って弁開度が大小に変化する状態の弁体（８１）とを有した電磁弁に構成され、前記感熱連係手段（Ｂ）は、排気温度が所定値を越えると、開き位置にある前記弁体（８１）を閉じ位置に押し返すように姿勢変化し、かつ、排気温度が高くなるに連れて前記弁体（８１）を前記閉じ位置に押し返す力も強くなる状態に前記感熱変形手段（Ａ）を配設することで構成されている請求項１に記載のエンジンのＥＧＲ装置。
前記開閉弁（Ｖ）は、開き位置と閉じ位置とにスライド切換自在な前記弁体（８１）を、開き位置と閉じ位置との何れかに一方に付勢する付勢バネ（８６）を設けて成る弁機構（４６）と、
前記弁体（８１）を前記付勢バネ（８６）の付勢力に抗してスライド移動可能なスプール（８３）を、通電と通電停止とによって突出状態と引込状態とに切換自在なソレノイド（８４）を設けて成り、かつ、前記弁機構（４６）に対して着脱自在に装備される電磁操作機構と、
から構成されている請求項２に記載のエンジンのＥＧＲ装置。
前記弁機構（４６）は、前記付勢バネ（８６）によって閉じ位置に復帰付勢される常閉型に構成され、前記電磁操作機構（３５）は、通電停止時には突出バネ（８２）によって前記スプール（８３）を突出移動し、かつ、通電時には前記ソレノイド（８４）が前記スプール（８３）を前記突出バネ（８２）の付勢力に抗して引込移動させる状態に構成されているとともに、前記感熱変形手段（Ａ）がバイメタルである請求項３に記載のエンジンのＥＧＲ装置。