JP2020002918A

JP2020002918A - 過給機付きエンジン

Info

Publication number: JP2020002918A
Application number: JP2018125639A
Authority: JP
Inventors: 小山　秀行; Hideyuki Koyama; 秀行小山; 陽田中; Yo Tanaka; 貢奥田; Mitsugi Okuda; 洋樹尾曽; Hiroki Oso; 宣義岡田; Noriyoshi Okada
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 2018-06-30
Filing date: 2018-06-30
Publication date: 2020-01-09
Anticipated expiration: 2038-06-30
Also published as: JP6928584B2

Abstract

【課題】高回転領域での筒内圧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。【解決手段】弁アクチュエータ３は、ダイヤフラム４を臨ませた負圧室５と、ダイヤフラム４を負圧室５から押し出す方向に付勢する付勢手段６を備え、負圧室５は、過給機１のエアコンプレッサ７のエア入口通路８に連通され、負圧室５に導入される吸気負圧９と付勢手段６の付勢力１０との不釣合力で作動するダイヤフラム４を介してウェストゲート弁２を開閉駆動し、吸気負圧９が真空側に近づくにつれて、ウェストゲート弁２の開度が増加し、エンジン回転数が所定値を越える高回転領域では、エンジン回転数が上昇すると、過給圧が下降するように構成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、過給機付きエンジンに関し、詳しくは、高回転領域での筒内圧を抑制することができるものに関する。

従来、過給機付きエンジンとして、過給機を備え、過給機は、ウェストゲート弁と、ウェストゲート弁を駆動する弁アクチュエータを備えたものがある (例えば、特許文献１参照)。
このエンジンでは、弁アクチュエータは、ダイヤフラムを臨ませた過給圧室と、ダイヤフラムを過給圧室に向けて押し出す方向に付勢する付勢手段を備え、過給圧室は過給機のエアコンプレッサの過給空気出口通路に連通され、過給圧室に導入される過給圧と付勢手段の不勢力との不釣合い力で作動するダイヤフラムを介してウェストゲート弁を作動させ、過給圧が増加すると、ウェストゲート弁の開度が増加するように構成されている。

実開平６-９３８３４号公報(図１，図２参照)

特許文献１のものでは、本願図面の図３に示すように、エンジン回転数が所定値を越える高回転領域(１１)では、エンジン回転数が上昇すると、過給圧(１１２)も上昇し、筒内圧(１１３)が過剰になるおそれがある。これにより、ヘッドガスケットからのガス漏れ、ブローバイガスの増加、軸受けの磨耗等の問題が起こる。

本発明の課題は、高回転領域での筒内圧の上昇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にある。

本発明では、弁アクチュエータは、ダイヤフラムを臨ませた負圧室と、ダイヤフラムを負圧室から押し出す方向に付勢する付勢手段を備え、負圧室は、過給機のエアコンプレッサのエア入口通路に連通され、負圧室に導入される吸気負圧と付勢手段の付勢力との不釣合力で作動するダイヤフラムを介してウェストゲート弁を作動させ、吸気負圧が真空側に近づくと、ウェストゲート弁の開度が増加し、エンジン回転数が所定値を越える高回転領域では、エンジン回転数が上昇すると、過給圧が下降するように構成されている。
エンジン回転数が所定値を越える高回転領域では、エンジン回転数が上昇しても、過給圧が上昇しないように構成されていてもよい。

高回転領域では、エンジン回転数が上昇すると、過給圧が下降し、(或いは、エンジン回転数が上昇しても、過給圧が上昇せず、)高回転領域での筒内圧の上昇が抑制される。これにより、ヘッドガスケットからのガス漏れ、ブローバイガスの増加、クランク軸の軸受けの磨耗等の問題が起こり難い。

本発明の実施形態に係るエンジンのウェストゲート弁の作動を説明する図で、図１(Ａ)は低回転時、図１(Ｂ)は高回転時のものである。本発明の実施形態に係るエンジンの模式図である。本発明の実施形態と従来技術に係るエンジンの性能を説明するグラフである。

図１〜図３は本発明の実施形態に係るエンジンを説明する図で、この実施形態では立形のディーゼルエンジンについて説明する。

エンジンの概要
図２に示すように、このエンジンは、シリンダ(１８)と、シリンダ(１８)内に配置されたピストン(１９)と、クランクケース(２０)と、クランクケース(２０)内に設けられたクランク軸(１６)と、クランク軸(１６)とピストン(１９)の間に設けられたコンロッド(２１)と、シリンダ(１８)の上部に組み付けられたシリンダヘッド(２２)と、クランクケース(２０)の下部に組み付けられたオイルパン(２３)と、排気通路(２４)と、過給機(１)と、過給通路(２５)を備えている。

図２に示すように、過給機(１)は、排気タービン(２６)と、エアコンプレッサ(７)を備え、排気通路(２４)は、シリンダヘッド(２２)の排気ポート(２７)と排気タービン(２６)の排気入口通路(２６ａ)の間に配置され、過給通路(２５)は、エアコンプレッサ(７)の過給空気出口通路(７ａ)とシリンダヘッド(２２)の吸気ポート(２８)の間に配置されている。
過給機(１)は、排気(２９)によって駆動される排気タービン(２６)でエアコンプレッサ(７)を連動し、過給空気(３０)を過給空気出口通路(７ａ)と過給通路(２５)と吸気ポート(２８)を順に介してシリンダ(１８)に供給する。

図２に示すように、このエンジンは、過給機(１)を備え、過給機(１)は、ウェストゲート弁(２)と、ウェストゲート弁(２)を開閉駆動する弁アクチュエータ(３)を備えている。
図１(Ａ)(Ｂ)に示すように、弁アクチュエータ(３)は、ダイヤフラム(４)を臨ませた負圧室(５)と、ダイヤフラム(４)を負圧室(５)から押し出す方向に付勢する付勢手段(６)を備え、図２に示すように、負圧室(５)は、過給機(１)のエアコンプレッサ(７)のエア入口通路(８)に連通され、図１(Ａ)(Ｂ)に示すように、負圧室(５)に導入される吸気負圧(９)と付勢手段(６)の付勢力(１０)との不釣合力で作動するダイヤフラム(４)を介してウェストゲート弁(２)を開閉駆動し、吸気負圧(９)が真空側に近づくにつれて、ウェストゲート弁(２)の開度が増加する。
図３に示すように、エンジン回転数が所定値を越える高回転領域(１１)では、エンジン回転数が上昇すると、過給圧(１２)が下降するように構成されている。

請求項１の効果高回転領域での筒内圧の上昇が抑制
このため、図３に示すように、高回転領域(１１)では、エンジン回転数が上昇すると、過給圧(１２)が下降し、高回転領域(１１)での筒内圧(１３)の上昇が抑制される。これにより、図２に示すヘッドガスケット(１４)からのガス漏れ、ブローバイガス(１５)の増加、クランク軸(１６)の軸受け(１７)の磨耗等の問題が起こり難い。

図３に示すように、このエンジンの特性は、次の通りである。
吸気負圧(９)は、エンジン回転数が上昇するにつれて上昇し、真空側に近づく。これは従来のもの(過給圧でウェストゲート弁を制御するもの)と同様である。過給圧(１２)は、上凸の曲線となり、高回転領域(１１)ではエンジン回転数が上昇するにつれて下降する。これは従来のものの過給圧(１１２)が常に上昇するのとは異なる。筒内圧(１３)は、高回転領域(１１)で、低く抑えられている。これは従来のものの筒内圧(１１３)が常に上昇し、高回転領域(１１)で、高く維持されるのとは異なる。なお、最大トルク点は従来のものに比べ、やや高速側に偏倚する。出力は従来のものに比べ、大きな変化はない。

図１(Ａ)(Ｂ)に示すように、ウェストゲート弁(２)にはタペット弁が用いられている。弁アクチュエータ(３)はニューマチック式で、ダイヤフラム(４)で、負圧室(５)と大気圧室(３１)が区画され、大気圧室(３１)は大気と連通し、付勢手段(６)はダイヤフラム(４)を大気圧室(３１)に向けて押し出す方向に付勢している。付勢手段(６)は負圧室(５)内に設けられた押しバネで構成されている。

図１(Ａ)(Ｂ)に示すように、ダイヤフラム(４)には連動ロッド(３２)が連結され、連動ロッド(３２)とウェストゲート弁(２)との間に支点(３３ａ)を中心として回動する回動レバー(３３)が設けられ、回動レバー(３３)の一端部に連動ロッド(３２)の先端部がピン(３２ｂ)と長孔(３３ｂ)で枢支され、回動レバー(３３)の他端部にウェストゲート弁(２)の弁軸(２ｂ)の基端部がピン(２ｆ)と長孔(３３ｃ)で枢支されている。連動ロッド(３２)はロッド軸受け(３２ａ)で往復動自在に軸受けされ、ウェストゲート弁(２)は弁軸受け(２ｃ)で往復動自在に軸受けされている。ウェストゲート弁(２)の先端部の弁体(２ａ)は弁口(２ｄ)と対向している。図２に示すように、弁口(２ｄ)は、ウェストゲート通路(２ｅ)を介して排気タービン(２６)の排気出口通路(２６ｂ)に連通している。

図１(Ａ)に示すエンジン低回転時には、吸気負圧(９)が低く、ダイヤフラム(４)は大気圧室(３１)側に大きく突出し、連動ロッド(３２)は負圧室(５)側に大きく引き込まれており、回動レバー(３３)を介してウェストゲート弁(２)の弁体(２ａ)は閉弁または小さい開度に維持され、弁口(２ｄ)からウェストゲート通路(２ｅ)に流出する排気(２９)の放出分(２９ａ)は無いか、或いは、少ない。
図１(Ｂ)に示すエンジン高回転時には、吸気負圧(９)が高く、真空側に近づき、ダイヤフラム(４)は大気圧で大気圧室(３１)側から負圧室(５)側に押され、、連動ロッド(３２)は負圧室(５)から大きく突出し、回動レバー(３３)を介してウェストゲート弁(２)の弁体(２ａ)は大きい開度に維持され、弁口(２ｄ)からウェストゲート通路(２ｅ)に流出する排気(２９)の放出分(２９ａ)は多い。

図３に示すように、エンジン回転数が所定値を越える高回転領域(１１)では、エンジン回転数が上昇すると、過給圧(１２)が下降するように構成されているが、これに代えて、エンジン回転数が所定値を越える高回転領域(１１)では、エンジン回転数が上昇しても、過給圧(１２)が上昇しないように構成されていてもよい。

この場合、図３に示すように、高回転領域(１１)では、エンジン回転数が上昇しても、過給圧(１２)が上昇せず、高回転領域(１１)での筒内圧(１３)の上昇が抑制される。これにより、図２に示すヘッドガスケット(１４)からのガス漏れ、ブローバイガス(１５)の増加、クランク軸(１６)の軸受け(１７)の磨耗等の問題が起こり難い。

(１)…過給機、(２)…ウェストゲート弁、(３)…弁アクチュエータ、(４)…ダイヤフラム、(５)…負圧室、(６)…付勢手段、(７)…エアコンプレッサ、(８)…エア入口通路、(９)…吸気負圧、(１０)…付勢力、(１１)…高回転領域、(１２)…過給圧。

Claims

過給機(１)を備え、過給機(１)は、ウェストゲート弁(２)と、ウェストゲート弁(２)を開閉駆動する弁アクチュエータ(３)を備え、
弁アクチュエータ(３)は、ダイヤフラム(４)を臨ませた負圧室(５)と、ダイヤフラム(４)を負圧室(５)から押し出す方向に付勢する付勢手段(６)を備え、負圧室(５)は、過給機(１)のエアコンプレッサ(７)のエア入口通路(８)に連通され、負圧室(５)に導入される吸気負圧(９)と付勢手段(６)の付勢力(１０)との不釣合力で作動するダイヤフラム(４)を介してウェストゲート弁(２)を開閉駆動し、吸気負圧(９)が真空側に近づくにつれて、ウェストゲート弁(２)の開度が増加し、
エンジン回転数が所定値を越える高回転領域(１１)では、エンジン回転数が上昇すると、過給圧(１２)が下降するように構成されている、ことを特徴とする過給機付きエンジン。
請求項１に記載された過給機付きエンジンにおいて、
エンジン回転数が所定値を越える高回転領域(１１)では、エンジン回転数が上昇すると、過給圧(１２)が下降するように構成されていることに代えて、
エンジン回転数が所定値を越える高回転領域(１１)では、エンジン回転数が上昇しても、過給圧(１２)が上昇しないように構成されている、ことを特徴とする過給機付きエンジン。