1342920 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（EGR)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EGR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NOx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- 1342920 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 1342920 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 E G R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E G R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EGR 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- 1342920 、以及 的致動 且因應 下，使 :更。因 而讓排 EGR閥 丨產生爆 t的內燃 J內燃機 、別是從 -III 線 ;於機車 ί該車輛 述推迫手段所具備的非旋轉部予以抓持的抓持手段 使上述抓持手段沿著上述凸輪軸的軸線方向移位 器。 [發明效果] 藉由本發明’設置EGR閥開閉控制機構， 內燃機的負荷，在該EGR閥開閉控制機構的作 EG R閥從可開閉狀態變更成停止狀態，或相反地 此’也可根據負荷狀況，使E G R閥成爲停止狀 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 成爲停止狀態，可預期燃燒速度會提升，而可抑 震情形。 【實施方式】 以下對於本發明的EGR裝置，舉出與其附g 機適合關係的實施方式，參考附圖來詳細說明。 第1圖是本實施方式的EGR裝置1〇所附設# 12的主要部分槪略縱剖面圖，第2圖及第3圖夭 第1圖的11 一 11線方向觀察的端視剖面圖、從Π】 方向觀察的端視剖面圖。該內燃機1 2，例如搭_ 等的車輛’藉由將空氣與燃料的混合氣燃燒，來諸 行駛。 內燃機12，具有：設置有氣缸】4的氣缸體主體】6、 1342920 於該氣缸體主體16的上方所連結的氣缸頭18、以及覆蓋 該氣缸頭1 8的上部而予以保護的氣缸頭罩蓋2 0。 在氣缸14插入有活塞22，該活塞22，隔介著連桿而 連結於曲軸（都沒有圖示）。藉由該活塞22的上端面、氣 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18的內部，形成有：與用 來將空氣導入到燃燒室24的進氣歧管（沒有圖示）連通的 進氣口 26 '以及與用來將在燃燒室24燃燒過的排廢氣予 以排氣的排氣歧管（沒有圖示）連通的排氣口 28。在進氣口 配設有進氣閥30，另一方面在排氣口 28配設有排氣閥 32 ° 該進氣閥30與排氣閥32，會經由搖臂34、36而在 凸輪軸38的作用下開閉。也就是說，在凸輪軸38設置有 凸輪40、42，當追隨凸輪軸38進行旋轉動作，而各凸輪 40、42的凸部40a、42a到達預定位置時，藉由按壓上述 搖臂34、36的其中一端部，讓該搖臂34' 36的其中之一 以其約中間腰部爲中心轉動動作。結果，伴隨著在該搖臂 34、36的另一端部所設的按壓構件44、46的其中之一按 壓進氣閥30或排氣閥32，讓該進氣閥30或該排氣閥32 朝燃燒室24側移位。 在進氣閥30的周圍配設有閥彈簧48、50，該閥彈簧 48、50的其中一端部會安置在：於氣缸頭丨8內定位固定 的碟盤構件52 ;並且另一端部安置在：外嵌於進氣閥30 的前端部的彈簧座構件54。伴隨著凸輪軸38進行旋轉動 -8- 1342920 作來讓凸輪40的凸部40a從上述搖臂34的其中~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、 58，並且該閥彈簧56、58的其中一端部會安置在碟盤構 件60 ;並且另一端部安置在：外嵌於排氣閥3 2的前端部 的彈簧座構件6 2。伴隨著凸輪軸3 8進行旋轉動作來讓凸 輪42的凸部42a從上述搖臂36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EG R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 —端部安置於：於氣缸頭18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 -9- 1342920 輪8〇可與凸輪軸38獨立來進行旋轉動作。也就是說，不 會從凸輪軸3 8傳達對於E G R凸輪8 0的旋轉推迫力，如 • 後述，只從推迫手段也就是推迫用組裝體8 2傳達。 如第4圖所示’ EGR凸輪80作成約圓環形狀，在其 -內周壁部，沿著該內周壁部的圓周方向形成有環狀溝 . 84 °在外周壁部突出形成有第一凸輪部86，在從該第一 凸輪部86以預定角度分離的位置（例如曲軸角度的180 φ 度）’形成有與該第一凸輪部86約同樣地突出的第二凸輪 部8 8。並且，從其一底面突出設置有作爲被抵接部的第 一凸部90，該第一凸部90位於第一凸輪部86與第二凸 輪部8 8之間。 另一方面，在凸輪軸38設置有定位銷92，該定位銷 92 ’會進入於在EG R凸輪80的內周壁部所設的上述環狀 溝84(參考第1圖）。藉此，能阻止EGR凸輪80沿著凸輪 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。而 在該搖臂98的另一端部也設置有按壓構件〗〇〇，該按壓 • 構件1 0 0與E G R閥7 2的上端部相接。 - 在凸輪軸38又設置有上述推迫用組裝體82。該推迫 用組裝體82，具有碟狀的內輪構件102及外輪構件104, 在該內輪構件102與外輪構件1〇4之間中介安裝有軸承 1 06(參考第1圖）。 在內輪構件102的內周壁部形成有齒部】〇8(參考第1 圖、第3圖及第4圖），該齒部1〇8，與在凸輪軸38的端 -10- 1342920 部附近的外周壁所形成的齒部1〗〇嚙合。於是伴隨著凸輪 軸3 8進行旋轉動作’讓內輪構件丨〇 2與凸輪軸3 8 —體地 進行旋轉動作。也就是說，該內輪構件1 〇 2是旋轉部。 在內輪構件1 0 2 ’在與E G R凸輪8 0面對側的底面， 突出形成有作爲抵接部的第二凸部〗12(參考第〗圖及第4 圖）。如後述’藉由從該第二凸部112來按壓與該第二凸 部Π2抵接的上述第一凸部90，而讓EGR凸輪80進行旋 轉動作。 另一方面’由於在內輪構件1〇2與外輪構件104之間 中介安裝有如上述的軸承1〇6(參考第1圖），所以外輪構 件104不會追隨內輪構件1〇2進行旋轉動作。換言之，外 輪構件104是非旋轉部。 如第4圖所示’外輪構件1 〇 4，其外周壁藉由作爲抓 持手段的第一爪部114及第二爪部Η6所抓持。該第一爪 部1 1 4及第二爪部1 1 6 ’具有互相分離地彎曲的彎曲部 U8、118’在該彎曲部118、118彼此之間收容有推迫用 組裝體82。在各彎曲部ns、118分別設置有螺栓插通 孔’藉由讓通過該螺栓插通孔的螺栓120、120螺合於外 輪構件1〇4，而將外輪構件104、第一爪部1 14、及第二 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122、 1 2 2 ’通過樞支部1 2 4的軸線方向約中間腰部。而如第2 圖所示，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的各正方形前端部 -11 - 1342920 1 2 6、1 2 6，分別形成有U字型的缺口部，在各缺口部， 通過有固定軸〗32，該固定軸]32用來將構成作爲致動器 的電磁線圈1 2 8的桿部1 3 0予以卡止。藉由該第—爪部 1 14及第二爪部1 16(抓持手段）與電磁線圏128 ,構成了 ： 用來使推迫用組裝體8 2沿著凸輪軸3 8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(參考第丨圖、 第3圖及第4圖）、及推迫用組裝體82的作用下，將eg R 閥72設定成可開閉狀態或停止狀態。也就是說，該移位 機構、EGR凸輪80、及推迫用組裝體82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 1 3 4 ’而電連接於沒有圖示的控制手段、例如c P U。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10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66及凸輪鏈輪 64的作用下’讓凸輪軸38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3 6的端部會隔介著按壓構件4 6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- 1342920
著讓燃燒過的排廢氣儲存於氣體儲存室7 〇。 而凸輪軸3 8又進行旋轉動作，讓凸輪42的凸吉丨 從搖臂3 ό的端部分離，之後在伸展的閥彈簧5 6、5 8 力作用下，讓排氣閥3 2回到原來的位置，而安置於 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40a會成爲按壓搖臂 端部的位置，藉此，讓閥彈簧48、50收縮並且讓進 30從進氣口 26分離。換言之，讓進氣口 26與燃燒 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 4〇a從搖臂34的端部分離，然後閥彈簧48、50伸展 壓進氣閥3 0。結果，進氣閥3 0回到原來位置而安置 氣口 26’而達成阻斷該進氣口 26與燃燒室24的狀声j 期間，其齒部1 0 8嚙合於凸輪軸3 8的齒部1 1 〇 迫用組裝體82的內輪構件102，也會追隨凸輪軸38 轉動作。 在該過程中，上述CPU會根據來自於節流閥開 應器或旋轉感應器等的電子資訊，而判斷內燃機12 荷爲中速區域到局部區域的話，該C P U會將指令發 上述電磁線圈I 2 8而成爲如第1圖所示的狀態。 在該情況，如該第1圖所示，EGR凸輪80的第 部9 0與推迫用組裝體8 2的第二凸部1 1 2會互相抵招 上述，推迫用組裝體8 2的內輪構件1 〇 2進行旋轉動 所以EGR凸輪80的第一凸部90會被內輪構件]02 5 42a 的彈 排氣 34的 氣閥 室24 I凸部 :而彈 :於進 言。 的推 而旋 丨度感 的負 i出到 卜凸 卜如 】作， 的第 -13- 1342920 —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80的第一凸輪部86或第二 凸輪部8 8到達預定位置時，讓被該第一凸輪部8 6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7 0的排廢氣導入到燃燒室2 4，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1 1 2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1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CPU，經由電纜134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圈1 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]14及第二爪部116其正方形前端部126、 -14- 1342920 ]26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 1 4及第二爪部6以樞支部 爲中心而轉動動作。 如上述’第一爪部114及第二爪部Π6是一同隔 螺栓1 2 0、1 2 0而連結於外輪構件1 〇 4。於是，外輪 1 〇4 ’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 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Η 0而嚙合。 藉由該後退動作，內輪構件102的第二凸部Π2 EGR凸^ 80的弟一'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1 00由搖臂98按壓EGR閥72。也就是說，維 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 70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 Aits — 弟一 著按 持著 EGR 存室 排廢 成推 另一 達到 環狀 傳達 -15- 1342920
到E G R凸輪8 0。 而因爲定位用螺栓插入到環狀溝84，所以可 E G R凸輪8 0沿著凸輪軸3 8的軸線方向移位。也就是 能夠防止EGR凸輪80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 荷成爲從中速區域到局部區域時，檢測到該情形的 C P U ’會經由電纜1 3 4將「使桿部1 3 〇後退」的指今 到電磁線圈1 2 8 »藉由該控制訊號讓桿部】3 〇進行移 作’並且隔介著固定軸1 3 2而連結於該桿部1 3 〇的凳 部]14及第二爪部116會以樞支部124爲中心進行_ 作。最後’如第1圖所示，內輪構件1 0 2的第二凸| 與EGR凸輪80的第一凸部90可互相抵接，結果， 輪構件102的旋轉推迫力可對於EGR凸輪820傳這 就是說，EGR閥72變得可開閉，當EGR閥72開卷 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 80抵接或分離的部位的推迫用組裝體82這樣簡骂 造，則可因應於內燃機1 2的負荷狀況，讓EGR閥 爲可開閉狀態、或維持關閉狀態（停止狀態），並且|| 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闲 由讓EGR閥72成爲停止狀態’則能預期讓燃燒ϋ 升，且能抑制爆震情形的產生。 在上述實施方式，將EGR閥72控制成可開閉片 避免 :說， 的負 上述 r發出 :退動 卜爪 ί動動 β】1 2 讓內 i。也 :時， 凸輪 .的構 72成 :常容 ;，藉 i度提 :態或 -16- 1342920 停止狀態的EGR閥開閉控制手段 > 雖然是以EGR凸輪 8 0、推迫用組裝體8 2、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、且從停止狀 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]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11 _ 1丨線方向觀察的端視剖面 圖。 第3圖是從第1圖的111 一 111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】 】〇 : EGR裝置 1 2 :內燃機 1 4 :氣缸 ]8 :氣缸頭 -17- 1342920 2 2 :活塞 24 :燃燒室 26 :進氣口 2 8 :排氣口 3 0 :進氣閥 3 2 :排氣閥 34、 36、 98:搖臂 3 8 :凸輪軸 40 、 42 :凸輪 40a、42a ··凸咅G 64 :凸輪鏈輪 6 6 :凸輪鏈條 68 ： EGR □ 70 :氣體儲存室 72 : EGR 閥 80 : EGR凸輪 82 :推迫用組裝體 8 6、8 8 :凸輪部 90 :第一凸部 9 2 :定位銷 1 0 2 :內輪構件 1 04 :外輪構件 1 0 6 :軸承 10 8、110:齒部 -18 1342920 1 1 2 :第二凸部 】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