200914719 九、發明說明 【發明所屬的技術領域】 本發明關於在內燃機所附設的EGR裝置。 【先前技術】 以往所習知的內燃機，附設有用來使排廢氣的一部分 回流到燃燒室的排廢氣再循環（E G R)裝置。例如，在專利 文獻1 ’揭示有一種內燃機，構造簡單且可使燃燒室內的 壓力及溫度上升，藉此可讓EGR的效果提升。 在該專利文獻1所記載的內燃機，將經由排氣口所排 氣的排廢氣蓄壓於氣體儲存室，在壓縮步驟時等使上述排 廢氣回到燃燒室。也就是說，在壓縮步驟等，讓在EGR 口處配設的E G R閥開啓，結果，伴隨著氣體儲存室與燃 燒室的連通，而將氣體儲存室內的排廢氣導入到燃燒室。 而導入到燃燒室的排廢氣，會與空氣及燃料的混合氣體一 起燃燒。 在使排廢氣再燃燒的內燃機，與不具備EGR裝置的 內燃機相比，其優點是排廢氣中所含的N〇x的量較少。 [專利文獻1] 日本特開2000— 282867號公報 【發明內容】 [發明欲解決的課題] 如上述的內燃機，其構造最好是當該內燃機的負荷較 -4- 200914719 小時（例如怠速時），即使排廢氣回到燃燒室，燃燒速度也 不會變慢。而希望作成，即使將最大量的空氣導入燃燒 室，也能抑制產生爆震情形。 本發明的目的就是要提供能解決上述課題的EGR裝 置。 [用以解決課題的手段] 爲了達成上述目的，本發明的EGR裝置，是附設於 內燃機，該內燃機具備有：在用來將空氣導入到燃燒室的 進氣口處配設的進氣閥、以及在用來將在上述燃燒室經過 燃燒的排廢氣予以排氣的排氣口處配設的排氣閥，其特徵 爲： 具有： 用來儲存上述排廢氣的氣體儲存室； 在用來將上述排廢氣從上述氣體儲存室回流到上述燃 燒室的EGR 口處配設的EGR閥； 用來判斷上述內燃機的負荷狀況的控制手段； 以及根據來自判斷過上述負荷狀況的上述控制手段的 指令，而設定成：使上述EGR閥可連續地開閉，將上述 氣體儲存室與上述燃燒室連續地連通或阻斷的狀態、或將 上述EGR閥封閉而維持上述氣體儲存室與上述燃燒室的 阻斷的狀態的任一種狀態的EGR閥開閉控制機構。 也就是說，藉由本發明，可因應內燃機的負荷狀況， 來任意選擇EGR閥爲可開閉狀態或封閉維持狀態（停止狀 200914719 態）。當處於可開閉狀態時，當EGR閥開啓時將排廢氣導 入燃燒室可供再燃燒。另一方面，當處於停止狀態時，不 將排廢氣導入到燃燒室。於是，例如當該內燃機的負荷很 小或很大時讓EGR閥成爲停止狀態的話，此時排廢氣不 會導入到燃燒室，可避免燃燒速度變慢。並且可預期能夠 抑制產生爆震情形。 並且’只有設置EGR閥開閉控制手段，則可變更 EGR閥的可開閉狀態及停止狀態，所以構造不會複雜。因 此也可抑制成本。 這裡作爲EGR閥開閉控制機構的一個例子，可具備 有：與用來使上述進氣閥及上述排氣閥開閉的凸輪軸抵接 的EGR凸輪； 具有，可移位地外嵌於上述凸輪軸，與該凸輪軸一體 地旋轉動作，且設置有可與上述EGR凸輪的被抵接部抵 接的抵接部的旋轉部、及不進行旋轉動作的非旋轉部的推 迫手段； 以及使上述推迫手段沿著上述凸輪軸的軸線方向移 位’使上述被抵接部與上述抵接部抵接或分離的移位機 構。 在該情況’不需要在凸輪軸的內部配設：用來將E G R 閥從可開閉狀態變更成停止狀態或相反地變更的桿部等。 因此’可避免凸輪軸的直徑過大，結果，能避免EGR裝 置、甚至是內燃機的體積或重量過大。 而作爲上述移位機構的一個例子，可以具備有：將上 -6- 200914719 述推迫手段所具備的非旋轉部予以抓持的抓持手段、以及 使上述抓持手段沿著上述凸輪軸的軸線方向移位的致動 器。 [發明效果] 藉由本發明，設置EGR閥開閉控制機構，並且因應 內燃機的負荷，在該EGR閥開閉控制機構的作用下，使 EGR閥從可開閉狀態變更成停止狀態，或相反地變更。因 此’也可根據負荷狀況，使E G R閥成爲停止狀態而讓排 廢氣不回流到燃燒室。 當內燃機的負荷非常小或非常大時，藉由使E G R閥 成爲停止狀態’可預期燃燒速度會提升，而可抑制產生爆 震情形。 【實施方式】 以下對於本發明的EGR裝置’舉出與其附設的內燃 機適合關係的實施方式’參考附圖來詳細說明。 弟1圖是本實施方式的EGR裝g 1 Q所附設的內燃機 1 2的主要邰分槪略縱剖面圖，第2圖及第3圖分別是從 第1圖的π—π線方向觀察的端視剖面圖、從in—m線 方向觀察的端視剖面圖。該_幾12，例如搭載於機車 等的車輛’藉由將空氣與燃料的混合氣燃燒，來讓該車輛 行駛。 Μ的氣缸體主體16、 內燃機12 ’具有：設置有氣缸 200914719 於該氣缸體主體16的上方所連結的氣缸頭18、以及覆 該氣紅S貞1 8的上部而予以保護的氣缸頭罩蓋2〇。 在氣缸14插入有活塞22，該活塞22，隔介著連桿 連結於曲軸（都沒有圖示）。藉由該活塞22的上端面、 缸頭1 8所覆蓋的空間，形成了燃燒室24。 如第2圖所示，在氣缸頭1 8的內部，形成有：與 來將空氣導入到燃燒室24的進氣歧管（沒有圖示）連通 it m α 26 '以及與用來將在燃燒室24燃燒過的排廢氣 以排氣的排氣歧管（沒有圖示）連通的排氣口 28。在進氣 配設有進氣閥30，另一方面在排氣口 28配設有排氣 32。 該進氣閥3 0與排氣閥32，會經由搖臂3 4、3 6而 凸輪軸3 8的作用下開閉。也就是說，在凸輪軸3 8設置 凸輪40、42,當追隨凸輪軸38進行旋轉動作，而各凸 40、42的凸部4〇a、42a到達預定位置時，藉由按壓上 搖臂34、36的其中一端部，讓該搖臂34、36的其中之 以其約中間腰部爲中心轉動動作。結果，伴隨著在該搖 34、36的另一端部所設的按壓構件44、46的其中之一 壓進氣閥30或排氣閥32，讓該進氣閥30或該排氣閥 朝燃燒室2 4側移位。 在進氣閥30的周圍配設有閥彈簧48、50，該閥彈 48、50的其中一端部會安置在：於氣缸頭18內定位固 的碟盤構件52;並且另一端部安置在：外嵌於進氣閥 的前端部的彈簧座構件5 4。伴隨著凸輪軸3 8進行旋轉 蓋 而 氣 用 的 予 P 閥 在 有 輪 述 臂 按 32 簧 定 30 動 -8- 200914719 作來讓凸輪40的凸部4〇a從上述搖臂34的其中一端部分 離，則閥彈簧4 8、5 0藉由其彈性作用而按壓彈簧座構件 54。藉此讓進氣閥30回復原來位置，最後安置於進氣口 26 ° 排氣閥3 2也同樣地，在其周圍配設有閥彈簧5 6、 5 8，並且該閥彈簧5 6、5 8的其中一端部會安置在碟盤構 件6 0 ;並且另一端部安置在：外嵌於排氣閥32的前端部 的彈簧座構件62。伴隨著凸輪軸38進行旋轉動作來讓凸 輪42的凸部42a從上述搖臂3 6的其中一端部分離，則在 閥彈簧5 6、5 8其彈性作用下而按壓彈簧座構件62。藉此 讓排氣閥32回復原來位置，最後安置於排氣口 28。 在凸輪軸38的其中一端部，連結著凸輪鏈輪64(參 考第1圖）。凸輪軸38，伴隨著將於該凸輪鏈輪64所捲 繞的凸輪鏈條66驅動而隨著進行旋轉動作。 在進氣口 26的右方形成有EGR 口 68(參考第3圖）， 在該EGR 口 68連通著用來儲存排廢氣的氣體儲存室70。 而EGR閥72安置/分離於該EGR 口 68。 進氣閥30及排氣閥32也同樣地，在EGR閥72的周 圍也配設有閥彈簧74(參考第3圖）。該閥彈簧74的其中 一端部安置於：於氣缸頭1 8內所定位固定的碟盤構件 76，並且另一端部安置於：外嵌於EGR閥72的前端部的 彈簧座構件7 8。 如第1圖及第3圖所示’在上述凸輪軸38，又設置 有：用來將EGR閥72開閉的EGR凸輪80。而該EGR凸 200914719 輪80可與凸輪軸38獨立來進行旋轉動作。也就是說， 會從凸輪軸38傳達對於EGR凸輪80的旋轉推迫力， 後述，只從推迫手段也就是推迫用組裝體82傳達。 如第4圖所示，EGR凸輪80作成約圓環形狀，在 內周壁部，沿著該內周壁部的圓周方向形成有環狀 84。在外周壁部突出形成有第一凸輪部86，在從該第 凸輪部8 6以預定角度分離的位置（例如曲軸角度的1 度），形成有與該第一凸輪部8 6約同樣地突出的第二凸 部8 8。並且，從其一底面突出設置有作爲被抵接部的 一凸部90，該第一凸部90位於第一凸輪部86與第二 輪部8 8之間。 另一方面，在凸輪軸38設置有定位銷92，該定位 92，會進入於在EGR凸輪80的內周壁部所設的上述環 溝8 4(參考第1圖）。藉此，能阻止EGR凸輪80沿著凸 軸3 8的軸線方向移位的情形。 在EGR凸輪80，也連接著搖臂98的其中一端部。 在該搖臂98的另一端部也設置有按壓構件〗〇〇，該按 構件100與EGR閥72的上端部相接。 在凸輪軸38又設置有上述推迫用組裝體82。該推 用組裝體82，具有碟狀的內輪構件1 〇2及外輪構件1 〇4 在該內輪構件1 0 2與外輪構件1 〇 4之間中介安裝有軸 106(參考第1圖）。 在內輪構件102的內周壁部形成有齒部108(參考第 圖、第3圖及第4圖），該齒部1〇8’與在凸輪軸38的 不 如 其 溝 80 輪 第 凸 銷 狀 輪 而 壓 迫 承 端 -10- 200914719 部附近的外周壁所形成的齒部1 1 0嚙合。於是伴隨 軸3 8進行旋轉動作，讓內輪構件1 02與凸輪軸3 8 進行旋轉動作。也就是說，該內輪構件1 0 2是旋轉 在內輪構件102，在與EGR凸輪80面對側的 突出形成有作爲抵接部的第二凸部1 12(參考第1圓 圖）。如後述，藉由從該第二凸部112來按壓與該 部1 12抵接的上述第一凸部90，而讓EGR凸輪80 轉動作。 另一方面，由於在內輪構件1 0 2與外輪構件1 中介安裝有如上述的軸承1〇6(參考第1圖），所以 件104不會追隨內輪構件102進行旋轉動作。換言 輪構件104是非旋轉部。 如第4圖所示’外輪構件1 〇 4，其外周壁藉由 持手段的第一爪部114及第二爪部116所抓持。該 部114及第二爪部116，具有互相分離地彎曲的 1 1 8、1 1 8，在該彎曲部1 1 8、1 1 8彼此之間收容有 組裝體8 2。在各彎曲部1 1 8、1 1 8分別設置有螺 孔，藉由讓通過該螺栓插通孔的螺栓120、120螺 輪構件1 0 4，而將外輪構件1 〇 4、第一爪部丨丨4、 爪部1 1 6連結在一起。 該第一爪部114及第二爪部116的各直線部 1 2 2 ’通過樞支部1 2 4的軸線方向約中間腰部。而 圖所不，該樞支部124在氣缸頭18內被支承。 而在第一爪部114及第二爪部116的各正方形 著凸輪 一體地 部。 底面， 3及第4 第二凸 進行旋 04之間 外輪構 之，外 作爲抓 第一爪 彎曲部 推迫用 栓插通 合於外 及第二 122、 如第2 前端部 -11 - 200914719 126、126，分別形成有U字型的缺口部，在各缺口部， 通過有固定軸132，該固定軸132用來將構成作爲致動器 的電磁線圈128的桿部130予以卡止。藉由該第一爪部 1 14及第二爪部1 16(抓持手段）與電磁線圈128，構成了 ： 用來使推迫用組裝體82沿著凸輪軸38的軸線方向移位的 移位機構。 如後述，在該移位機構、EGR凸輪80(參考第1圖、 第3圖及第4圖）、及推迫用組裝體82的作用下，將EGR 閥7 2設定成可開閉狀態或停止狀態。也就是說，該移位 機構、E GR凸輪8 0、及推迫用組裝體8 2其功能是作爲 EGR閥開閉控制手段。 上述電磁線圈1 2 8，經由用來傳達控制訊號的電纜 134，而電連接於沒有圖示的控制手段、例如CPU。在該 CPU電連接有：用來檢測在沒有圖示的上述進氣歧管的內 部所設置的節流閥的開度的節流閥開度感應器、或用來檢 測內燃機1 2的轉數的旋轉感應器等。 本實施方式的附設有EGR裝置1〇的內燃機12，基本 如以上所構成，接著針對其作用效果加以說明。 使內燃機12作動之後，在凸輪鏈條6 6及凸輪鏈輪 64的作用下，讓凸輪軸3 8旋轉動作。而隨著讓凸輪40、 42旋轉動作，其中當凸輪42的凸部42a到達預定位置 時，搖臂36的端部會隔介著按壓構件46而按壓排氣閥 3 2。藉此讓閥彈簧5 6、5 8收縮，並且排氣閥3 2從排氣口 28分離。也就是說，排氣口 28與燃燒室24連通，伴隨 -12- 200914719 著讓燃燒過的排廢氣儲存於氣體儲存室7 0。 而凸輪軸38又進行旋轉動作，讓凸輪42的凸部42a 從搖臂3 6的端部分離’之後在伸展的閥彈簧5 6、5 8的彈 力作用下，讓排氣閥3 2回到原來的位置，而安置於排氣 口 28。也就是說’阻斷排氣口 28與燃燒室24。 另一方面’凸輪40的凸部4〇a會成爲按壓搖臂34的 端部的位置’藉此，讓閥彈簧48、50收縮並且讓進氣閥 3〇從進氣口 26分離。換言之’讓進氣口 26與燃燒室24 連通，經由進氣口 26將空氣導入到燃燒室24。 而藉由繼續讓凸輪軸38旋轉動作而讓凸輪40的凸部 40a從搖臂34的端部分離’然後閥彈簧48、50伸展而彈 壓進氣閥3 0。結果，進氣閥3 0回到原來位置而安置於進 氣口 26，而達成阻斷該進氣口 26與燃燒室24的狀態。 期間，其齒部108嚙合於凸輪軸38的齒部1 1〇的推 迫用組裝體82的內輪構件1〇2，也會追隨凸輪軸38而旋 轉動作。 在該過程中，上述CPU會根據來自於節流閥開度感 應器或旋轉感應器等的電子資訊，而判斷內燃機12的負 荷爲中速區域到局部區域的話’該CPU會將指令發出到 上述電磁線圏1 28而成爲如第1圖所示的狀態。 在該情況，如該第1圖所示，E G R凸輪8 0的第一凸 部90與推迫用組裝體82的第二凸部112會互相抵接。如 上述，推迫用組裝體82的內輪構件1〇2進行旋轉動作， 所以EGR凸輪80的第一凸部90會被內輪構件1〇2的第 -13- 200914719 二凸部112所按壓。藉此，EGR凸輪80也進行旋轉動 作。 當旋轉動作的EGR凸輪8〇的第一凸輪部86或第二 凸輪部88到達預定位置時’讓被該第一凸輪部86或第二 凸輪部88所按壓的搖臂98轉動動作，其端部隔介著按壓 構件100來按壓EGR閥72。藉此讓閥彈簧74壓縮，並且 EGR閥72從EGR 口 68分離而朝燃燒室24側移位，結 果，讓燃燒室24與氣體儲存室70連通。於是，將儲存於 氣體儲存室70的排廢氣導入到燃燒室24，與下次進氣步 驟經由進氣口新導入的空氣、及新導入的燃料一起燃燒。 當然當第一凸輪部86或第二凸輪部88從搖臂98分 離時，藉由伸展的閥彈簧74的彈壓力，讓EGR閥72回 到原來的位置，而安置於EGR 口 68。 如以上’在第一凸部90與第二凸部112互相抵接的 情況，EGR閥72將開放/封閉的步驟連續反覆進行。 另一方面’在上述節流閥的開度變成最小的怠速運轉 時、或開度變得最大的最大負荷時，上述CPU，會根據來 自於節流閥開度感應器或旋轉感應器等的電子資訊，來判 斷爲低負荷區域到高負荷區域。在該情況，不需要特別將 EGR閥72開啓而使排廢氣回流到燃燒室24。 因此’上述C P U ’經由電纜1 3 4來發送控制訊號，將 「使桿部1 3 0前進」的指令發出到電磁線圏丨2 8。藉由該 控制訊號’如第5圖所示，讓桿部1 3 0進行前進動作。 第一爪部114及第二爪部116其正方形前端部126、 -14- 200914719 126是隔介著固定軸132而連結於該桿部13〇’伴隨 前進動作’讓第一爪部〗1 4及第二爪部1 1 6以樞支剖 爲中心而轉動動作。 如上述’第一爪部114及第二爪部116是一同隔 螺栓1 20、1 20而連結於外輪構件1 04。於是，外輪 104 ’甚至是推迫用組裝體82全體沿著凸輪軸38的 方向而朝第5圖的右方後退。當然此時，推迫用組 f 82是被凸輪軸38的齒部110所導引。是因爲內輪 1 02的齒部1 08相對於該齒部1 1 0而嚙合。 藉由該後退動作，內輪構件1 0 2的第二凸部1 1 2 EGR凸輪80的第一凸部90分離。於是，不會傳達 EGR凸輪80的旋轉推迫力，最後，EGR凸輪80的 動作會停止。當然EGR凸輪80的第一凸輪部86及 凸輪部88也沒有抵接於搖臂98，因此，也不會隔介 壓構件100由搖臂98按壓EGR閥72。也就是說，維 C. EGR閥72安置於EGR 口 68的狀態，換言之，維持 閥72關閉的狀態’結果，維持將燃燒室24與氣體儲 7〇阻斷的狀態。而EGR閥72成爲停止狀態，於是讓 氣不會回流到燃燒室2 4。 此時，凸輪軸3 8持續進行旋轉動作。因此，構 迫用組裝體82的內輪構件1 〇2持續進行旋轉動作。 方面，如上述’因爲旋轉推迫力不會從凸輪軸38傳 EGR凸輪80。而在凸輪軸38所設的定位銷92，會於 溝84內移位。於是’旋轉推迫力也不會從定位銷92 著該 ;124 介著 構件 軸線 裝體 構件 會從 對於 旋轉 第二 著按 持著 EGR 存室 排廢 成推 另一 達到 環狀 傳達 -15- 200914719 到EGR凸輪80。 而因爲定位用螺栓插入到環狀溝84，所以可避免 EGR凸輪80沿著凸輪軸38的軸線方向移位。也就是說， 能夠防止E G R凸輪8 0產生位置偏移。 從該狀態起變更上述節流閥的開度，內燃機1 2的負 荷成爲從中速區域到局部區域時，檢測到該情形的上述 CPU，會經由電纜134將「使桿部130後退」的指令發出 到電磁線圈1 2 8。藉由該控制訊號讓桿部1 3 0進行後退動 作，並且隔介著固定軸1 3 2而連結於該桿部1 3 0的第一爪 部1 1 4及第二爪部1 1 6會以樞支部1 24爲中心進行轉動動 作。最後，如第1圖所示，內輪構件1 02的第二凸部1 1 2 與EGR凸輪80的第一凸部90可互相抵接，結果，讓內 輪構件1 0 2的旋轉推迫力可對於E GR凸輪8 2 0傳達。也 就是說，EGR閥72變得可開閉，當EGR閥72開啓時， 排廢氣回流到燃燒室24。 藉由該實施方式，只是組裝了，具有對於EGR凸輪 80抵接或分離的部位的推迫用組裝體82這樣簡單的構 造，則可因應於內燃機12的負荷狀況，讓EGR閥72成 爲可開閉狀態、或維持關閉狀態（停止狀態），並且非常容 易從其中一種狀態變更成另一種狀態。 例如，當該內燃機1 2的負荷非常小或非常大時，藉 由讓EGR閥72成爲停止狀態，則能預期讓燃燒速度提 升，且能抑制爆震情形的產生。 在上述實施方式，將EGR閥72控制成可開閉狀態或 -16- 200914719 停止狀態的EGR閥開閉控制手段，雖然是以EGR凸輪 8〇、推迫用組裝體82、及移位機構所構成，而只要能將 EGR閥72，從可開閉狀態變更成停止狀態、旦從停止狀 態變更成可開閉狀態，作成任何構造都可以。 致動器也可以是氣缸機構。 【圖式簡單說明】 第1圖是本實施方式的EGR裝置所附設的內燃機的 主要部分槪略縱剖面圖。 第2圖是從第1圖的1〗一 II線方向觀察的端視剖面 圖。 第3圖是從第1圖的ΙΠ 一 ΠΙ線方向觀察的端視剖面 圖。 第4圖是顯示構成第1圖的EGR裝置的EGR凸輪、 推迫用組裝體、第一爪部及第二爪部的槪略分解立體結構 圖。 第5圖是在第1圖的內燃機，EGR閥處於停止狀態時 的主要部分槪略縱剖面圖。 【主要元件符號說明】 10 : EGR裝置 1 2 :內燃機 14 :氣缸 1 8 :氣缸頭 -17- 200914719 22 :活塞 24 :燃燒 2 6 :進氣 28 :排氣 30 :進氣 3 2 :排氣 34 、 36 、
3 8 :凸輪 40 、 42 : 40a' 42a 64 :凸輪 66 :凸輪 6 8 ·· EGR 70 :氣體 72 ： EGR 80 ： EGR 82 :推迫 86 、 88 ： 90 :第一 9 2 :定位 102 :內幸 1 0 4 :外奉 1 06 :軸 2 108、 11C 室
P
P 閥 閥 98 :搖臂 軸 凸輪 :凸部 鏈輪 鏈條
P 儲存室 閥 凸輪 用組裝體 凸輪部 凸部 銷 命構件 命構件 I :齒部 -18- 200914719 1 1 2 :第二凸部 1 1 4、1 1 6 :爪部 1 2 8 :電磁線圈 1 3 0 :桿部 1 32 :固定軸 1 34 :電纜