JP2007085180A

JP2007085180A - 過給機付きエンジン

Info

Publication number: JP2007085180A
Application number: JP2005271421A
Authority: JP
Inventors: Toshinori Okajima; 利典岡島; Tadashi Takii; 紀滝井
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 2005-09-20
Filing date: 2005-09-20
Publication date: 2007-04-05

Abstract

【課題】エンジン製造コストの低減とともに、急加速操作時のスモーク発生を抑制することができる過給機付きエンジンを提供すること。
【解決手段】本発明の過給機付きエンジンでは、ＥＧＲ弁１２の弁アクチュエータ９として過給圧アクチュエータ１０を用い、吸気通路５に過給圧アクチュエータ１０の過給圧室１０ａを連通させ、過給圧室１０ａに受圧作動体１０ｂを臨ませ、過給圧室１０ａに導入した過給圧で受圧作動体１０ｂを作動させ、この受圧作動体１０ｂにＥＧＲ弁１２を連動連結し、受圧作動体１０ｂの作動でＥＧＲ弁１２を開弁方向に駆動できるようにするとともに、ＥＧＲ弁１２を閉弁方向に付勢できる閉弁付勢手段１４を設け、吸気通路５の過給圧が所定値未満である場合、閉弁付勢手段１４の閉弁付勢力でＥＧＲ弁１２の閉弁状態を維持し、吸気通路５の過給圧が所定値以上になると、過給圧室１０ａに導入された過給圧でＥＧＲ弁１２が開弁するようにした。
【選択図】図３

Description

本発明は、過給機付きエンジンに関し、詳しくは、エンジン製造コストを低減することができるとともに、急加速操作時のスモーク発生を抑制することができる過給機付きエンジンに関するものである。

従来のエンジンとして、本発明と同様、排気通路に過給機を連通させ、排気通路を通過する排気のエネルギーで吸気通路に過給を行うようにするとともに、排気通路から吸気通路に排気を導入するＥＧＲガス通路を設け、このＥＧＲガス通路にＥＧＲ弁を設け、このＥＧＲ弁を弁アクチュエータで開閉するようにしたものがある。
この種のエンジンでは、過給によって出力を高めることができるとともに、吸気にＥＧＲガスを還流させ、燃焼室内での最高燃焼温度を低下させることにより、ＮＯ_Ｘの発生量を低減させることができる利点がある。

しかし、上記従来のエンジンでは、ＥＧＲ弁の弁アクチュエータとして電動アクチュエータを用い、この電動アクチュエータを制御手段を介してエンジン回転数センサや負荷センサに連携させているので、問題が生じている。また、このエンジンでは、エンジン回転数や負荷に基づくＥＧＲ弁の制御が行われているが、過給圧に基づくＥＧＲ弁の制御が行われていないので、問題が生じている。

上記従来技術では、次の問題がある。
《問題》エンジン製造コストが高い。
ＥＧＲ弁の弁アクチュエータとして電動アクチュエータを用い、この電動アクチュエータを制御手段を介してエンジン回転数センサや負荷センサに連携させているので、ＥＧＲの弁制御に多数の電子部品を必要とする。また、電動アクチュエータは熱に弱いため、ＥＧＲ弁のガスシールに高精度のものを用いる必要がある。このため、部品コストが高くなり、エンジン製造コストが高い。

《問題》急加速操作時にスモークが発生しやすい。
過給圧に基づくＥＧＲ弁の制御が行われていないので、アイドル運転から急加速操作を行った場合、過給圧が十分に上昇しない間に燃料が増量されるとともにＥＧＲ弁が開弁されることがある。このような場合には、吸気不足によってスモークが発生しやすい。

本発明は、上記問題点を解決することができる過給機付きエンジン、すなわち、エンジン製造コストを低減することができるとともに、急加速操作時のスモーク発生を抑制することができる過給機付きエンジンを提供することを課題とする。

請求項１に係る発明の発明特定事項は、次の通りである。
図１および図２に例示されるように排気通路（４）に過給機（６）を連通させ、排気通路（４）を通過する排気のエネルギーで吸気通路（５）に過給を行うようにするとともに、排気通路（４）から吸気通路（５）に排気を導入するＥＧＲガス通路（８）を設け、このＥＧＲガス通路（８）にＥＧＲ弁（１２）を設け、このＥＧＲ弁（１２）を弁アクチュエータ（９）で開閉するようにした、過給機付きエンジンにおいて、図３に例示されるようにＥＧＲ弁（１２）の弁アクチュエータ（９）として過給圧アクチュエータ（１０）を用い、吸気通路（５）に過給圧アクチュエータ（１０）の過給圧室（１０ａ）を連通させ、この過給圧室（１０ａ）に受圧作動体（１０ｂ）を臨ませ、過給圧室（１０ａ）に導入した過給圧で受圧作動体（１０ｂ）を作動させ、この受圧作動体（１０ｂ）にＥＧＲ弁（１２）を連動連結し、受圧作動体（１０ｂ）の作動でＥＧＲ弁（１２）を開弁方向に駆動することができるようにするとともに、ＥＧＲ弁（１２）に閉弁付勢手段（１３）を設け、この閉弁付勢手段（１３）の閉弁付勢力でＥＧＲ弁（１２）を閉弁方向に付勢することができるようにし、吸気通路（５）の過給圧が所定値未満である場合には、閉弁付勢手段（１４）の閉弁付勢力でＥＧＲ弁（１２）の閉弁状態を維持し、吸気通路（５）の過給圧が所定値以上になると、過給圧室（１０ａ）に導入された過給圧でＥＧＲ弁（１２）が開弁するようにした、ことを特徴とする過給機付きエンジン。

請求項２に係る発明の発明特定事項は、次の通りである。
請求項１に記載した過給機付きエンジンにおいて、図３に例示されるようにＥＧＲ弁（１２）に開弁圧調節手段（１５）を設け、この開弁圧調節手段（１５）の開弁付勢力でＥＧＲ弁（１２）を開弁方向に付勢することにより、過給圧によるＥＧＲ弁（１２）の開弁開始圧を調節できるようにし、開弁圧調節手段（１５）を感温温度に応じて伸縮する素材で形成し、エンジン温度に基く開弁圧調節手段（１５）の感温温度が所定値未満である場合には、その感温温度が所定値以上である場合よりも、開弁圧調節手段（１５）の開弁付勢力を小さくするか、または、開弁圧調節手段（１５）の開弁付勢力をなくすことにより、過給圧によるＥＧＲ弁（１２）の開弁開始圧が高くなるようにした、ことを特徴とする過給機付きエンジン。

（請求項１に係る発明）
《効果》エンジン製造コストを低減することができる。
図３に例示するように、ＥＧＲ弁（１２）の弁アクチュエータ（９）として過給圧アクチュエータ（１０）を用い、吸気通路（５）に過給圧アクチュエータ（１０）の過給圧室（１０ａ）を連通させ、この過給圧室（１０ａ）に受圧作動体（１０ｂ）を臨ませ、過給圧室（１０ａ）に導入した過給圧で受圧作動体（１０ｂ）を作動させ、この受圧作動体（１０ｂ）にＥＧＲ弁（１２）を連動連結し、受圧作動体（１０ｂ）の作動でＥＧＲ弁（１２）を開弁方向に駆動することができるようにするとともに、ＥＧＲ弁（１２）に閉弁付勢手段（１３）を設け、この閉弁付勢手段（１３）の閉弁付勢力でＥＧＲ弁（１２）を閉弁方向に付勢することができるようにしたので、ＥＧＲ弁（１２）の弁制御に電子部品を必要としない。また、過給圧アクチュエータ（１０）は、電動アクチュエータに比べて耐熱性が高いので、ＥＧＲ弁（１２）のガスシールに高精度のものを用いる必要はない。このため、部品コストが低くなり、エンジン製造コストを低減することができる。

《効果》急加速操作時のスモーク発生を抑制することができる。
吸気通路（５）の過給圧が所定値未満である場合には、閉弁付勢手段（１３）の閉弁付勢力でＥＧＲ弁（１２）の閉弁状態を維持し、吸気通路（５）の過給圧が所定値以上になると、過給圧室（１０ａ）に導入された過給圧でＥＧＲ弁（１２）が開弁するようにしたので、アイドル運転から急加速操作を行った場合、過給圧が十分に上昇しない間は、燃料が増量されても、ＥＧＲ弁（１２）の閉弁を維持することができる。このため、吸気不足に起因する急加速操作時のスモーク発生を抑制することができる。

（請求項２に係る発明）
請求項１に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》冷始動時の白煙発生を抑制することができる。
開弁圧調節手段（１５）を感温温度に応じて伸縮する素材で形成し、エンジン温度に基く開弁圧調節手段（１５）の感温温度が所定値未満である場合には、その感温温度が所定値以上である場合よりも、開弁圧調節手段（１５）の開弁付勢力を小さくするか、または、開弁圧調節手段（１５）の開弁付勢力をなくすことにより、過給圧によるＥＧＲ弁（１２）の開弁開始圧が高くなるようにしたので、冷始動時に暖機時間を短縮するために加速操作を行った場合でも、ＥＧＲ弁（１２）が開弁されにくい。このため、冷始動時にＥＧＲガスで燃焼性が低下する不具合を防止することができ、冷始動時の白煙発生を抑制することができる。

本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態である過給機付きエンジンの平面図を示し、図２は、本発明の実施形態である過給機付きエンジンの正面図を示し、図３は、本発明の実施形態である過給機付きエンジンのＥＧＲ弁の縦断正面図を示す。

本発明の実施形態の概要は、次の通りである。
本発明の一実施形態である過給機付きエンジンのシリンダブロック１上にはシリンダヘッド２およびヘッドカバー３が順次組み付けられている。図１に示すようにシリンダヘッド２の右側壁側にはシリンダヘッド２の排気ポートに連通するように排気通路４が設けられ、シリンダヘッド２の左側壁側にはシリンダヘッド２の吸気ポートに連通するように吸気通路５が設けられている。シリンダヘッド２の右側壁側には過給機６が排気通路４に連通するように組み付けられている。過給機６は、排気通路４を通過する排気のエネルギーで吸気通路５に過給を行うように過給管７を介して吸気通路５に連通されている。図１の矢印ａはエアクリーナから過給機６へと供給される吸気を示し、矢印ａ’は過給機６から吸気通路５へと過給される吸気を示す。過給管７はヘッドカバー３の上方をわたって過給機６と吸気通路５を連通するように設けられている。過給管７に並ぶようにＥＧＲガス通路８がヘッドカバー３の上方にわたって設けられている。ＥＧＲガス通路８は、排気通路４から吸気通路５に排気を導入するように、一端部が排気通路４に連通し、他端部が吸気通路５に連通している。このＥＧＲガス通路８の吸気通路５側にはＥＧＲ弁ケース１２ａが設けられ、このＥＧＲ弁ケース１２ａ内のＥＧＲ弁１２を弁アクチュエータ９で開閉するようにしている。

ＥＧＲ弁９の弁アクチュエータ９としては過給圧アクチュエータ１０が用いられている。過給圧アクチュエータ１０の過給圧室１０ａは吸気通路５に連通しており、この過給圧室１０ａにダイアフラム等の受圧作動体１０ｂを臨ませ、吸気通路５から過給圧導入管１０ｃを介して過給圧室１０ａに導入した過給圧（図３の矢印Ｐ参照）で受圧作動体１０ｂを作動させる。この受圧作動体１０ｂに連動軸１１を介してＥＧＲ弁１２の弁体軸部１２ｂを連動連結しており、受圧作動体１０ｂの作動でＥＧＲ弁１２を開弁方向（図３の矢印Ｏ参照）に駆動することができるようにされている。またＥＧＲ弁１２を閉弁方向（図３の矢印Ｃ参照）に付勢するために閉弁付勢手段１３がＥＧＲ弁１２に設けられている。閉弁付勢手段１３はＥＧＲ弁１２の弁体軸部１２ｂに固定されたリテーナ部１４に接当している。閉弁付勢手段１３は、リテーナ部１４を介してＥＧＲ弁１２に閉弁付勢力を与え、ＥＧＲ弁１２を閉弁方向に付勢することができる。

ＥＧＲ弁１２は、これら過給圧アクチュエータ１０および閉弁付勢手段１３により、吸気通路５の過給圧が所定値未満である場合には、閉弁付勢手段１３の閉弁付勢力でＥＧＲ弁１２の閉弁状態を維持し、吸気通路５の過給圧が所定値以上になると、過給圧室１０ａに導入された過給圧で開弁するようにされている。なお、過給圧の上記所定値とはアイドル運転からの急加速操作によって燃料を増量させた場合にＥＧＲ弁を開弁してもスモークが発生しない過給圧の値をいう。

ＥＧＲ弁１２にはさらに開弁圧調節手段１５が設けられている。ＥＧＲ弁１２は、この開弁圧調節手段１５の開弁付勢力でＥＧＲ弁１２を開弁方向に付勢することにより、過給圧によるＥＧＲ弁１２の開弁開始圧を調節できるようにされている。開弁圧調節手段１５は、閉弁付勢手段１３が接当したリテーナ部１４にその上から接当しており、リテーナ部１４を介してＥＧＲ弁１２を開弁方向に付勢する。
開弁圧調節手段１５は感温温度に応じて伸縮する形状記憶合金等の素材で形成されている。エンジン温度に基く開弁圧調節手段１５の感温温度が所定値未満である場合には、その感温温度が所定値以上である場合よりも、開弁圧調節手段１５の開弁付勢力を小さくする（または、開弁圧調節手段１５の開弁付勢力をなくす）ことにより、過給圧によるＥＧＲ弁１２の開弁開始圧が高くなるようにされている。なお、上記感温温度の所定値とはＥＧＲガスによる燃焼性の低下が白煙発生を引き起す冷始動時の温度の値をいう。

以上のように説明してきた過給機付きエンジンは、本発明の一実施形態に過ぎず、本発明は、この実施形態に限定されることはなく、請求の範囲に基く技術的範囲内で適宜変更して実施することができる。

本発明の実施形態である過給機付きエンジンの平面図を示す。本発明の実施形態である過給機付きエンジンの正面図を示す。本発明の実施形態である過給機付きエンジンのＥＧＲ弁の縦断正面図を示す。

符号の説明

１…シリンダブロック
２…シリンダヘッド
３…ヘッドカバー
４…排気通路
５…吸気通路
６…過給機
７…過給管
８…ＥＧＲガス通路
９…弁アクチュエータ
１０…加給圧アクチュエータ
１２…ＥＧＲ弁

Claims

排気通路（４）に過給機（６）を連通させ、排気通路（４）を通過する排気のエネルギーで吸気通路（５）に過給を行うようにするとともに、排気通路（４）から吸気通路（５）に排気を導入するＥＧＲガス通路（８）を設け、このＥＧＲガス通路（８）にＥＧＲ弁（１２）を設け、このＥＧＲ弁（１２）を弁アクチュエータ（９）で開閉するようにした、過給機付きエンジンにおいて、
ＥＧＲ弁（１２）の弁アクチュエータ（９）として過給圧アクチュエータ（１０）を用い、吸気通路（５）に過給圧アクチュエータ（１０）の過給圧室（１０ａ）を連通させ、この過給圧室（１０ａ）に受圧作動体（１０ｂ）を臨ませ、過給圧室（１０ａ）に導入した過給圧で受圧作動体（１０ｂ）を作動させ、この受圧作動体（１０ｂ）にＥＧＲ弁（１２）を連動連結し、受圧作動体（１０ｂ）の作動でＥＧＲ弁（１２）を開弁方向に駆動することができるようにするとともに、ＥＧＲ弁（１２）に閉弁付勢手段（１３）を設け、この閉弁付勢手段（１３）の閉弁付勢力でＥＧＲ弁（１２）を閉弁方向に付勢することができるようにし、
吸気通路（５）の過給圧が所定値未満である場合には、閉弁付勢手段（１４）の閉弁付勢力でＥＧＲ弁（１２）の閉弁状態を維持し、吸気通路（５）の過給圧が所定値以上になると、過給圧室（１０ａ）に導入された過給圧でＥＧＲ弁（１２）が開弁するようにした、ことを特徴とする過給機付きエンジン。
請求項１に記載した過給機付きエンジンにおいて、
ＥＧＲ弁（１２）に開弁圧調節手段（１５）を設け、この開弁圧調節手段（１５）の開弁付勢力でＥＧＲ弁（１２）を開弁方向に付勢することにより、過給圧によるＥＧＲ弁（１２）の開弁開始圧を調節できるようにし、
開弁圧調節手段（１５）を感温温度に応じて伸縮する素材で形成し、エンジン温度に基く開弁圧調節手段（１５）の感温温度が所定値未満である場合には、その感温温度が所定値以上である場合よりも、開弁圧調節手段（１５）の開弁付勢力を小さくするか、または、開弁圧調節手段（１５）の開弁付勢力をなくすことにより、過給圧によるＥＧＲ弁（１２）の開弁開始圧が高くなるようにした、ことを特徴とする過給機付きエンジン。