WO2004081363A1 - エンジンの排気還流装置 - Google Patents

Abstract

排気ガスの一部をシリンダヘッドの吸気側に還流する機構を設けたエンジンにおいて、該シリンダヘッドの排気ポートと吸気ポートとの間に配設される壁に、連通孔を開口したエンジンの排気還流装置である。連通孔を上下斜め方向に穿設し、該連通孔の吸気側の開口方向を、吸気の渦流の方向に沿わせるようにしている。そして、前記吸気ポートに連通する吸気流路と排気ポートに連通する排気流路との少なくとも一方に絞りを設け、該絞りにより吸気流路又は排気流路の開口面積を調節可能に構成した。

Description

明 細 書 エンジンの排気還流装置 技術分野

この発明は、 排気ガスの一部を吸気側に還流する排気ガス再循環機構を設けた エンジンの排気還流装置の構成に関する。 背景技術

従来から、 エンジンの排気還流装置には吸気通路と排気通路とを連通して、 排 気ガスを吸気側へ再循環可能とする排気ガス再循環 （以下 EGRと記載する） 機 構を備えたものがある。 EGR機構は、 エンジンから排出されたガスの一部を吸 気通路へ還流し、 シリンダ内の燃焼ガス温度を低下させることにより、 N〇xの 低減を図るものである。

そして、 EGR機構を構成するために、 例えば特開平 5— 18323号公報に 示される技術では、 吸気通路と排気通路との間に EGR通路を形成し、 該 EGR 通路により吸気通路に排気通路を連通させて排気ガスが再循環するようにしてい た。

しかし、 前述のエンジンの排気還流装置においては、 吸気通路と排気通路との 間に配管を設けて EG R通路を形成することで EG R機構を構成しているので、 EGR機構が複雑な構造となり、 コスト高となっていた。

発明の開示

本発明は、 排気ガスの一部をシリンダへッドの吸気側に還流する機構を設けた エンジンにおいて、 該シリンダへッドの排気ポートと吸気ポートとの間に配設さ れる壁に、 連通孔を開口している。 このことによって、 該連通孔により簡単な構 成で EGR機構を実現でき、 ガス燃焼温度の上昇を抑えて、 N〇xを低減するこ とができる。 さらに、 EGR通路をシリンダヘッドと一体的に構成できるので、 排気ガスを還流するための配管が不要となって、 コストの低減化を図ることがで きる。

また、 本発明は、 前記連通孔を、 上下斜め方向に穿設している。 このことによ つて、 排気マ二ホールドに連通する孔 （排気ポート） より孔開け加工が容易にで きる。

また、 本発明は、 前記連通孔の吸気側の開口方向を、 吸気の渦流の方向に沿わ せている。 このことによって、 排気ガスが連通孔の吸気側の開口から吸気ポー卜 を介してシリンダ内に入るときに、 連通孔から流入する排気ガスが渦流 (スヮ一 ル） を乱さずに、 該スワールを助長して、 エアクリーナーから流入する空気に還 流された排気ガスを混合できる。 そのため、 N O Xを低減することができる。 また、 本発明は、 前記吸気ポートに連通する吸気流路に絞りを設け、 該絞りに より、 吸気流路の開口面積を調節可能に構成している。 このことによって、 絞り により E G R率を変更することができる。 また、 高速時や高負荷時に E G R率を 下げるように調節して、 外気の吸入を多くすることで、 N O Xを低減できる。 また、 本発明は、 前記絞りを、 燃料噴射ポンプの燃料噴射量を調節するための コントロールレバーと、 連動連結している。 このことによって、 自動的に低速時 には絞りを閉じ側として、 E G R率を高くし、 高速時には絞りを開いて E G R率 を低くして、 N O xの低減化を図ることができる。 また、 リンクを用いて絞りと コントロールレバーとを連結すれば、 簡単な構造の連動機構を構成でき、 さらに 該連動機構に長さ調節機構を設けることで排気ガスの還流量の制御時期を変更で きる。 さらに、 エンジン動作に近い値で E G R率を制御することができる。 また、 本発明は、 前記絞りを、 レギユレ一夕と連動連結している。 このことに よって、 自動的に低速設定時には絞りを閉じ側として E G R率を高くし、 髙速設 定時には絞りを開いて E G R率を低くして、 エンジンの性能を悪化させることな く N O Xを低減できる。 また、 リンクを用いて連結すれば簡単な構造の連動機構 を構成できる。 また、 本発明は、 前記絞りを、 エンジンの温度に応じて収縮する感熱膨張体と 、 連動連結している。 このことによって、 エンジン自体の温度変化に応じて、 自 動的に、 低温時には絞りを閉じ側として E G R率を高くし、 高温時には絞りを開 いて E G R率を低くして、 エンジンの性能を悪化させることなく N O Xを低減で さる。

また、 本発明は、 前記排気ボートに連通する排気流路に絞りを設け、 該絞りに より、 排気流路の開口面積を調節可能に構成している。 このことによって、 該絞 りにより E G R率を変更することができる。 また、 高速時や高負荷時に E G R率 を下げるように調節して、 外気の吸入を多くすることで、 N O Xを低減できる。 また、 本発明は、 前記絞りを、 燃料噴射ポンプの燃料噴射量を調節するための コントロールレバーと、 連動連結している。 このことによって、 自動的に低速時 には絞りを閉じ側として E G R率を高くし、 高速時には絞りを開いて E G R率を 低くして、 N O Xの低減化を図ることができる。 また、 リンクを用いて絞りとコ ントロ一ルレバーとを連結すれば、 簡単な構造の連動機構を構成でき、 さらに該 連動機構に長さ調節機構を設けることで排気ガスの還流量の制御時期を変更でき る。 さらに、 エンジン動作に近い値で E G R率を制御することができる。

また、 本発明は、 前記絞りを、 レギユレ一夕と連動連結している。 このことに よって、 自動的に低速設定時には絞りを閉じ側として E G R率を高くし、 高速設 定時には絞りを開いて E G R率を低して、 エンジンの性能を悪化させることなく N〇xを低減できる。 また、 リンクを用いて連結すれば簡単な構造の連動機構を 構成できる。 また、 本発明は、 前記絞りを、 エンジンの温度に応じて収縮する感熱膨張体と 、 連動連結している。 このことによって、 エンジン自体の温度変化に応じて、 自 動的に低温時には絞りを閉じ側として E G R率を高くし、 高温時には絞りを開い て E G R率を低くすることができて、 エンジンの性能を悪化させることなく N O Xを低減できる。

また、 本発明は、 前記連通孔の吸気側部と排気側部の径の大きさを異なるよう に構成している。 このことによって、 カーボンの蓄積により発生する連通孔の詰 まりを防止することができる。

また、 本発明は、 前記連通孔の中途部に開閉手段を設け、 該開閉手段により、 連通孔の開口面積を調節可能に構成している。 このことによって、 該開閉手段に より連通孔における排気還流ガスの流量を調節して E G R率を変更することがで きる。 よって、 高速時や高負荷時に排気還流ガスの流量を少なくして E G R率を 下げるように調節することで、 N O Xを低減できる。 図面の簡単な説明

第 1図は、 本発明に係るエンジンの正面断面図である。

第 2図は、 本発明に係るエンジンの側面図である。

第 3図は、 ガバナ部分の側面断面図である。

第 4図は、 ガバナレバー部分の断面図である。

第 5図は、 エンジン上部の側面断面図である。

第 6図は、 シリンダヘッドの平面断面図である。

第 7図は、 可変絞りとリミッタレバーとの連動機構を示す図である。

第 8図は、 可変絞りとコントロールレバーとの連動機構を示す図である。 第 9図は、 可変絞りと感熱膨張体との連動機構を示す図である。

第 1 0図は、 別実施例の可変絞りとリミッタレバーとの連動機構を示す図であ る。

第 1 1図は、 別実施例の可変絞りとコントロールレバーとの連動機構を示す図 である。

第 1 2図は、 別実施例の可変絞りと感熱膨張体との連動機構を示す図である。 第 1 3図は、 連通孔に開閉手段を設けた状態を示す図である。

第 1 4図は、 別実施例の連通孔の形状を示す側面断面図である。 （a ) 大径側 を排気側通路とした状態を示す図である。 （b ) 大径側を吸気側通路とした状態 を示す図である。

第 1 5図は、 別実施例の連通孔の形状を示す側面断面図である。

第 1 6図は、 別実施例の連通孔の形状を示す側面断面図である。 発明を実施するための最良の形態

まず、 本発明に係るエンジンの全体構成から説明する。 図 1に示すように、 エンジン 1の本体は上部のシリンダブ口ック 2と下部のク ランクケ一ス 5とから構成されており、 該シリンダブロック 2の中央にシリンダ 2 aが上下方向に形成され、 該シリンダ 2 a内にピストン 4が収納されている。 前記クランクケース 5にはクランク軸 3が前後方向に軸支され、 該クランク軸 3 とピストン 4とがコンロッド 1 7により連結されている。

前記シリンダプロック 2上にはシリンダへッド 6が配置され、 該シリンダへッ ド 6上にボンネットカバー 7が配置されて弁腕室が形成されている。 そして、 ェ ンジン上部のシリンダヘッド 6の一側 （図 1において左側） にマフラー 8が配置 され、 他側 （図 1において右側） に燃料タンク 9が配置されている。

また、 前記シリンダプロック 2下部のクランクケース 5内にはバランスウェイ トゃガバナ装置 1 1等が配置され、 該ガバナ装置 1 1の上方にカム軸 1 3や燃料 噴射ポンプ 1 2などが配置されている。 燃料噴射ポンプ 1 2は、 カム軸 1 3の前 後中央上に設けられたボンプ駆動力ム 1 4の回転駆動により該燃料噴射ポンプ 1 2のプランジャを押し引きして燃料タンク 9からの燃料を吸入し、 高圧管を介し て燃料噴射ノズル 1 0に所定の夕ィミングで所定量の燃料を供給するように構成 されている。 該燃料噴射ノズル 1 0による燃料噴射量は、 燃料噴射ポンプ 1 2の コントロールレバー 1 6を回動してプランジャの有効ストロークを変更すること で調節可能となっている。

前記カム軸 1 3はクランク軸 3と平行にクランクケース 5に軸支されており、 その一端にギア 1 5が固設されている。 該ギア 1 5にはクランク軸 3に固設され たギア 1 8が嚙合されるとともに、 図 3に示すように、 ガバナ軸 2 1上に固設さ れたガバナギア 2 2が嚙合されている。 こうして、 クランク軸 3からギア 1 8と ギア 1 5を介してカム軸 1 3に駆動力が伝達され、 該カム軸 1 3からカムギア 1 5及びガバナギア 2 2を介してガバナ軸 2 1に駆動力が伝達される。

前記ガバナ軸 2 1はカム軸 1 3と平行に該カム軸 1 3の下方でクランクケース 5に軸支されており、 その前後中央部に前記ガバナギア 2 2が固設されている。 該ガバナ軸 2 1のクランクケース 5側 （前側） 端部には潤滑油ポンプ 2 3が設け られ、 他側 （後側） 端部にガバナ装置 1 1が配置されている。

図 3に示すように、 ガバナ装置 1 1はガバナウエイト 2 4とガバナレバー 3 0 とを備えており、 該ガバナウエイト 2 4の中途部がガバナギア 2 2にピンにより 枢支されて、 ガバナウエイト 2 4の一端がガバナ軸 2 1の回転数が増加すると開 くようになっている。 また、 ガバナウエイト 2 4の他端はスリ一ブ 2 5と係合さ れている。 該スリーブ 2 5はガバナ軸 2 1に摺動可能に嵌合され、 その先端がガ バナレバー 3 0の当接部 3 1 bと当接するように配置されている。

図 3及び図 4に示すように、 前記ガバナレバ一 3 0は第一回動体 3 1と第二回 動体 3 2とを備えており、 該第一回動体 3 1はその中途部に設けられたボス部 3 1 aで第二回動体 3 2の連結軸 3 2 aに枢支されている。 該第一回動体 3 1の一 端 (下端) には突状の当接部 3 1 bが設けられ、 該当接部 3 1 bに前記スリーブ 2 5が当接されている。 また、 第一回動体 3 1の他端 (上端) には二股状の係合 部 3 1 cが形成され、 該係合部 3 1 cと前記コントロールレバー 1 6の一端とが 係合されている。 '

このようにして前記ガバナ装置 1 1と燃料噴射ポンプ 1 2とが連動連結された 構成において、 クランク軸 3の回転数が上昇すると、 ガバナ軸 2 1の回転数も上 昇し、 その回転数の上昇に応じてガバナウエイト 2 4が遠心力により開いてスリ ーブ 2 5を押して摺動させる。 そして、 該スリーブ 2 5の摺動により第一回動体 3 1が回動されて、 コントロールレバー 1 6が回動され、 燃料噴射量が減少され て、 設定回転数となるように回転数が制御される。 逆に、 回転数が減少すると、 ガバナウエイト 2 4が閉じてコントロールレバ一 1 6が逆方向に回動されて、 燃 料噴射量が増加され、 設定回転で運転されるように回転数が制御される。 なお、 設定回転数の設定は後述するレギュレ一タ 3 9を回動して行われる。

また、 前記第二回動体 3 2は規制アーム 3 3とコント口一ルレバー 3 4を備え ており、 該クランクケース 5内に配置された規制アーム 3 3とクランクケース 5 外に配置されたコントロールレバー 3 4とが前記連結軸 3 2 aで連結されて一体 的に構成されている。 規制アーム 3 3はその一端に設けられたボス部 3 3 aで連 結軸 3 2 aの内側端に固定され、 他端に折り曲げて形成された平面視コ字状の規 制部 3 3 bに前記第一回動体 3 1を嵌合して、 第一回動体 3 1の回動を所定の範 囲内に規制するように構成されている。 そして、 規制アーム 3 3の中途部から側 方に係止部 3 3 cが突設され、 該係止部 3 3 cと第一回動体 3 1の間にバネ 3 5 が介装されて、 第一回動体 3 1が規制部 3 3 bの一側に当接するように付勢され ている。

図 2、 図 4に示すように、 前記コント口一ルレバー 3 4は、 エンジン 1本体の 外側において前記連結軸 3 2 aの外側端に固定されている。 該コントロールレバ 一 3 4は、 その中央の連結軸 3 2 aとの固定部から放射状に突出される三つのァ ーム 3 4 a · 3 4 b · 3 4 cを備えており、 これらのアーム 3 4 a · 3 4 b · 3 4 cのうち、 第一アーム 3 4 aと第二アーム 3 4 bとがそれぞれバネ 3 6 - 3 7 を介してレギユレ一夕 3 9と連結され、 第三アーム 3 4 cがリミッタとなる感熱 膨張体 4 0の摺動シャフト 4 6の先端と当接されている。 レギユレ一夕 3 9はェ ンジン 1の回転数を設定したり、 エンジン 1を停止させたりするものであり、 レ バ一ガイド 3 8に沿って回動され、 任意の回動位置に維持できるように構成され ている。 また、 感熱膨張体 4 0はエンジン 1の本体側面に着脱可能且つ位置調整 可能に取り付けられ、 エンジン 1の温度上昇に応じてガバナレバー 3 0の回動を 規制するようになっている。

このような構成において、 始動時などでエンジン 1が暖まっていない場合、 感 熱膨張体 4 0内の感熱材は膨張せずにいる。 そして、 第二回動体 3 2のコント口 ールレバ一 3 4がバネ 3 7に引っ張られて回動し、 第三アーム 3 4 cが感熱膨張 体 4 0の第二摺動シャフト 4 6の先端に当接する。 また、 回転数が低いためガバ ナウエイト 2 4に遠心力が働かないので、 第一回動体 3 1がバネ 3 5に引っ張ら れて回動して、 該第一回動体 3 1の当接部 3 l bがスリーブ 2 5の先端に当接 し、 該第一回動体 3 1の係合部 3 1 cがコントロールレバー 1 6を増量側に回動 する。

このとき、 第一回動体 3 1は第二回動体 3 2の規制部 3 3 b · 3 3 bの間に位 置して、 その範囲内で回動できるようになつている。 つまり、 始動時はレギユレ 一夕 3 9の回動により燃料供給量が設定され、 同時に該レギユレ一夕 3 9の回動 により第二回動体 3 2のコントロールレバー 3 4がバネ 3 6 · 3 7を介して回動 されて、 該コント口一ルレバー 3 4の回動が設定され、 該コントロールレバー 3 4の回動の設定に基づいて第一回動体 3 1の回動が第二回動体 3 2の規制部 3 3 b · 3 3 bにより規制されるのである。 そして、 始動後において、 エンジン 1が暖まって感熱膨張体 4 0内の感熱材が 膨張すると、 摺動シャフト 4 6が所定の距離だけ移動して、 コントロールレバー 3 4のアーム 3 4 cを押して第二回動体 3 2を減量側に回動する。 該アーム 3 4 cの回動により、 連結軸 3 2 aを介して連結された規制アーム 3 3も規制部 3 3 bを第一回動体 3 1の側面に当接して回動し、 該規制アーム 3 3とともに回動す る第一回動体 3 1がコントロールレバー 1 6を減量側に回動する。

こうして、 エンジン 1が設定温度に暖まっているかを、 リミッタを構成する感 熱材により検知して、 始動時などでエンジン 1が冷えている状態では、 通常より も燃料供給量が多くなるように感熱膨張体 4 0を設定しておき、 エンジン 1が暧 まってくると感熱材が膨張して燃料噴射量を減少させる。 そして、 エンジンが設 定温度以上に暖まると、 感熱膨張体 4 0の摺動シャフト自体の構造と摺動制限体 により突出量を制限して、 燃料噴射量を所定量減少させて、 通常の運転状態とな るようになっている。

また、 図 3に示すように、 前記カム軸 1 3の中途部には吸気カム 5 1と排気力 ム 5 2とが所定間隔で設けられるとともに、 該吸気カム 5 1'と排気カム 5 2との 間に前記ポンプ駆動カム 1 4が設けられている。 吸気カム 5 1と排気カム 5 2に は夕ぺット 5 3 · 5 4がそれぞれ当接され、 各夕ぺット 5 3 · 5 4にそれぞれ吸 気プッシュロッドと排気プッシュロッドの下端が連結されている。 一方、 吸気プ ッシュロッドと排気プッシュロッドは、 シリンダブロック 2とシリンダへッド 6 に上下方向に開口されたロッド孔を経て、 ボンネットカバー 7内の弁腕室まで延 出されている。 そして、 吸気プッシュロッドと排気プッシュロッドの上端が吸気 弁腕 5 5と排気弁腕 5 6の一側下端にそれぞれ当接され、 図 5に示すように、 吸 気弁腕 5 5と排気弁腕 5 6の他側の下端にそれぞれ吸気弁 2 7と排気弁 2 8の上 端が当接されている。

前記吸気弁 2 7 (排気弁 2 8 ) は、 下端部の弁頭 2 7 a ( 2 8 a ) と胴部の弁 棒 2 7 b ( 2 8 b ) とを備えており、 前記ピストン 4の上方に配置されている。 弁頭 2 7 a ( 2 8 a ) は、 シリンダヘッド 6に形成された吸気ポート 6 a (排気 ポート 6 b ) とシリンダブロック 2に形成されたシリンダ 2 aの燃焼室とを連通 又は遮断できるように、 シリンダへッド 6下面に形成されたバルブシートに対し て着座又は離間可能に配置されている。 吸気ポート 6 aはシリンダへッド 6の一 側面 （後面） に設けられたエアクリーナー 1 9と連通され、 排気ポート 6 bは一 側面 （前面） に設けられた排気マ二ホールド 7 2を介してマフラ一 8と連通され ている。

前記弁棒 2 7 b ( 2 8 b ) は、 シリンダヘッド 6を上方に貫通してボンネット カバー 7側に搐動可能に突出され、 その上端が弁腕 5 5 ( 5 6 ) に当接されてい る。 そして、 弁腕室内において、 該弁棒 2 7 b ( 2 8 b ) にバネ 4 9 ( 4 9 ) が 外嵌され、 該バネ 4 9 ( 4 9 ) により弁頭 2 7 a ( 2 8 a ) が上方に摺動するよ うに付勢されて、 吸気弁 2 7 (排気弁 2 8 ) が閉じるように構成されている。 したがって、 クランク軸 3の回転駆動からギア 1 8とギア 1 5とを介してカム 軸 1 3に駆動力が伝達されると、 該カム軸 1 3の吸気カム 5 1と排気カム 5 2と が回転して、 吸気カム 5 1と排気カム 5 2が夕ぺット 5 3 · 5 4を昇降する。 そ して、 タぺット 5 3 · 5 4の昇降により、 各夕ぺット 5 3ノ 5 4に連結されたプ ッシュロッド、 弁腕 5 5 · 5 6を介して吸気弁 2 7と排気弁 2 8がそれぞれ上下 に摺動されて開閉する。 つまり、 吸気弁 2 7と排気弁 2 8の開閉はカム軸 1 3の 吸気カム 5 1と排気カム 5 2の回転に連動して行われる。

また、 前記吸気弁 2 7と排気弁 2 8との間には噴射ノズル 1 0が配置されてい る。 該噴射ノズル 1 0は、 その先端部 （吐出部） がシリンダ 2 aの中心上方に位 置するようにシリンダへッド 6を貫通して下方に突出され、 シリンダ 2 a内に燃 料噴射ポンプ 1 2から供給された燃料を噴射できるように構成されている。 前記吸気ポート 6 aはシリンダ 2 a内に空気を送るために、 シリンダへッド 6 に設けられた連通孔部であり、 エアクリーナー 1 9と連通されている。 こうし て、 エアクリーナー 1 9の下方に配設されたファンによりファンケース 4 5内に 吸い込まれた空気の一部がエアクリーナー 1 9を介して吸気ポート 6 aに導入さ れるようになっている。

図 5、 図 6に示すように、 前記シリンダへッド 6の吸気ポート 6 aと排気ポー 卜 6 bとの間に配設される壁に E G R通路として連通孔 6 cが開口されている。 該連通孔 6 cは平面視でシリンダへッド 6の略中央部に開口され、 該連通孔 6 c を介して吸気ポー卜 6 aと排気ポート 6 bとが連通されている。 これによつて、 排気弁孔 2 8 cから排気ポート 6 bに排出される排気ガスの一部が吸気ポート 6 aに還流可能となり、 排気ガス再循環 （E G R ) 機構が構成される。

そして、 前記連通孔 6 cは排気マ二ホールド 7 2に連通する孔 （排気ポート 6 b ) より孔開け加工が容易となるように、 正面断面視で上下斜め方向に傾斜して シリンダへッド 6に穿設されている。 本実施例においては、 連通孔 6 cは排気側 の開口 6 eが吸気側の開口 6 dより高くなるように傾斜してシリンダへッド 6に 穿設されている。

したがって、 簡単な構成で E G R機構を実現することができ、 シリンダ 2 a内 に流入する排気ガスにより燃焼ガス温度の上昇を抑えて、 N O xを低減できる。 また、 E G R通路をシリンダヘッドと一体的に構成できるので、 従来必要であつ た排気ガスを還流するための配管が不要となって、 コストの低減化を図ることが できる。

また、 前記連通孔 6 cは平面視で吸気弁 2 7中心と排気弁 2 8の中心を結ぶ最 短距離で開口することもできるが、 本実施例では図 6に示すように、 前記連通孔 6 cはその吸気側の開口 6 dと排気側の開口 6 eとを水平方向においてズラして シリンダヘッド 6に穿設されている。 つまり、 平面視において吸気弁 2 7の中心 と排気弁 2 8の中心を結ぶ仮想線に対して斜めに （交差するように） シリンダへ ッド 6に穿設されている。

こうして、 連通孔 6 cの吸気側の開口 6 dが、 空気が吸気弁孔 2 7 cからシリ ンダ 2 a内に流入するときに形成されるスワール （渦流） に沿わせた方向に開口 されている。 即ち、 連通孔 6 cの吸気側の開口 6 dは、 該連通孔 6 cの軸心が吸 気弁孔 2 7 cの略接線方向に位置するように開口されている。 そのため、 排気ポ ート 6 bの排気ガスが連通孔 6 cの吸気側の開口 6 dから吸気ポート 6 aを介し てシリンダ 2 a内に入るとき、 還流された排気ガスはスワールの方向に沿って流 入するので、 スワールを乱さずに、 スワールを助長して、 エアクリーナー 1 9を 介して流入する空気に還流された排気ガスを混合できる。 そのため、 N O xを低 減することができる。

さらに、 E G R通路である連通孔 6 cの別実施例として、 図 1 4 ( a ) に示す ように、 連通孔 6 f の排気側部 6 gの径を吸気側部 6 hの径より大きく形成した り、 逆に図 1 4 ( b ) に示すように、 連通孔 6 iの吸気側部 6 jの径を排気側部 6 kの径より大きく形成したりして、 連通孔 6 f · 6 iを構成することもでき る。 このように、 連通孔 6 f · 6 iの径を中途部で変えることにより、 小径部で は通過するガスの流速が速くなり力一ボンが付着し難くなり、 力一ボンにより発 生する連通孔 6 f · 6 iの詰まりを防止することができる。 なお、 連通孔 6 f 。

6 iは小径側部の軸方向の長さをできるだけ短くするほうが詰まり難くなるため 好ましい。

また、 図 1 5に示すように、 連通孔 6 mの形状をオリフィスのように途中で絞 る構成としたり、 図 1 6に示すように、 吸気側部と排気側部の両側をテーパー形 状として軸心方向中央部を細くして絞るように連通孔 6 nを構成したりしても、 力一ボンの蓄積による連通孔 6 m · 6 nの詰まりを防止することができる。 次に、 前記 E G R機構において E G R率を変更するための連動機構について説 明する。

図 7に示すように、 前述の E G R機構を設けたエンジン 1において、 吸気ポ一 ト 6 aとエアクリーナー 1 9とを連通する吸気流路 2 9の中途部に可変絞り 4 1 が設けられ、 該可変絞り 4 1を調節することにより、 E G R率を変更することが できるようになつている。 本実施例の可変絞り 4 1は、 吸気流路 2 9にその断面 形状と略等しい形状の弁体 4 1 aを内装し， 該弁体 4 1 aの中央部を水平方向

(直角方向でも可能） の軸まわりに回転して吸気流路 2 9の開閉を行うように構 成されているが、 可変絞りの構造は限定するものではなく、 本実施例のようにバ タフライ弁を用いたり、 シャッターを用いた構造でもよく、 弁体を回動又は摺動 させて吸気流路 2 9の開口面積を調節できるものであればよい。

前記可変絞り 4 1においては、 弁体 4 1 aの回動軸 4 1 bがリンク 4 3に固定 され、 該リンク 4 3がリンク 4 4を介して前記コントロールレバー 3 4の第二ァ ーム 3 4 bと連動連結されている。 また、 前記第二アーム 3 4 bには、 所定の間 隔を置いて複数の連結孔 3 4 d · 3 4 dが設けられており、 これらの連結孔 3 4 d · 3 4 dの一つにリンク 4 4の一端が接続されている。 そして、 リンク 4 4を 異なる位置の連結孔 3 4 dに接続したり、 リンク 4 3 · 4 4にターンバックル等 を用いたりして、 連動機構に長さ調節機構を設けることで、 排気ガスの還流量の 制御時期が変更可能となる。

このように構成することにより、 可変絞り 4 1がコントロールレバ一 3 4の回 動に応じて自動的に開閉操作されて、 吸気ポート 6 aへの空気の流入量が調整さ れて E G R率が調節される。

即ち、 低速時にはコントロールレバー 3 4は低速側に回動され、 可変絞り 4 1 が閉じ側に回動される。 こうして、 エアクリーナ一 1 9側からの空気の流入量が 少なくなり、 連通孔 6 cを介しての排気ガスの還流量が多く ( E G R率が高く） なって、 不完全燃焼物を多く燃焼させて N O X等が低減するようになっている。 また、 高速時にはガバナ装置 1 1によりコントロールレバ一 3 4は高速側に回 動され、 可変絞り 4 1が開かれる。 このとき、 エンジン 1は略完全燃焼しており エアクリーナー 1 9側から多く空気が吸入されるため、 連通孔 6 cからの排気ガ スの還流量は少なくなる。

つまり、 可変絞り 4 1が、 自動的に低速時には閉じ側となって E G R率が高く なり、 高速時には開いて E G R率が低くなるように調整されるので、 N〇xを低 減できる。 また、 可変絞り 4 1をコントロールレバー 3 4とリンク 4 3 ' 4 4を 用いて連動連結する構成としているので、 連動機構を簡単な構造で構成できる。 さらに、 後述するように可変絞り 4 1をレギユレ一夕 3 9と連動連結した場合 に比して、 エンジン動作に近い値で E G R率を制御することができる。

また、 前記可変絞り 4 1をコントロ一ルレバー 3 4と連動連結する代わりに、 レギユレ一夕 3 9とリンク 4 7 · 4 8を介して連動連結する構成とすることもで きる。

この場合、 図 8に示すように、 レギユレ一夕 3 9を回動してエンジン 1の回転 数を設定すると、 該レギユレ一夕 3 9の回動によりリンク 4 7 · 4 8を介して可 変絞り 4 1が設定位置に応じた位置に開閉操作されて、 エアクリーナー 1 9から 吸気流路 2 9を介して導入される空気の吸気ポート 6 aへの流入量が調整され て、 前記同様に E G R率が調節される。

即ち、 低速設定時には、 レギユレ一夕 3 9の回動により可変絞り 4 1は閉じ側 に回動し 高速設定時には、 可変絞り 4 1が開く。 よって、 自動的に低速時には 可変絞り 4 1が閉じ側となって E G R率が高くなり、 高速時には可変絞り 4 1が 開いて E G R率が低くなるように調整されるので、 エンジンの性能を悪化させる ことなく N〇xを低減できる。 また、 可変絞り 4 1をレギユレ一夕 3 9とリンク 4 7 · 4 8を用いて連動連結する構成としているので、 連動機構を簡単な構造で 構成できる。

また、 図 9に示すように、 可変絞り 4 1を前記感熱膨張体 4 0と連動連結する 構成とすることも可能である。 感熱膨張体 4 0は前述の如くエンジン 1の温度変 化に応じて膨張して摺動シャフト 4 6を摺動させることで、 コントロールレバー 3 4を回動させるものであり、 該感熱膨張体 4 0をリンク 5 7 · 5 8などにより 可変絞り 4 1と連動連結することにより、 エンジン 1自体の温度変化に応じて可 変絞り 4 1を自動的に開閉して、 E G R率を調整することができるのである。 即ち、 前記感熱膨張体 4 0は低温時には可変絞り 4 1を閉じ側とし、 高温時に は可変絞り 4 1を開く。 したがって、 自動的に低速時には可変絞り 4 1が閉じ側 となって E G R率が高くなり、 高速時には可変絞り 4 1が開いて E G R率が低く なるように調整されるので、 ェンジンの性能を悪化させることなく N〇 Xを低減 できる。 なお、 前記感熱膨張体 4 0とは別に、 排気ポート 6 bなどに感熱膨張体 を配設して、 該感熱膨張体と可変絞り 4 1を連動連結して E G R率を調節可能と することもできる。

さらに、 吸気流路 2 9の中途部に可変絞り 4 1を設ける代わりに、 図 1 0乃至 図 1 2に示すように、 排気ポート 6 bと排気マ二ホールド 7 2とを連通する排気 流路 5 9の中途部に可変絞り 6 1を設け、 該可変絞り 6 1をコントロールレバー 3 4ゃレギユレ一夕 3 9、 感熱膨張体 4 0などと連動連結して調節することによ り E G R率を変更することも可能である。 なお、 該連動機構はリンクなどを用い て構成される連動機構は前記実施例と略同様の構成であるので、 その説明は省略 する。

また、 連通孔 6 cの中途部に開閉手段を設けて、 該連通孔 6 cを流れる排気ガ スの流量を直接に調整することで、 E G R率を調節できるように構成することも できる。 該開閉手段としては、 例えば、 図 1 3に示すようにニードル弁 6 3を用 いることができ、 該ニードル弁 6 3の弁体を図示しないリンク機構等の連動機構 を介して前述の実施例と同様にコントロールレバー 3 4ゃレギユレ一夕 3 9、 感 とで E G R率を変更することが可能である。 産業上の利用可能性

以上のように、 本発明に係るエンジンの排気還流装置は、 簡単な構造で E G R 機構を実現して、 ガス燃焼温度の上昇を抑えて、 N O Xを低減することができる ので、 産業上有用である。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 排気ガスの一部をシリンダへッドの吸気側に還流する機構を設けたエンジン において、 該シリンダへッドの排気ボートと吸気ポートとの間に配設される壁に 、 連通孔を開口したことを特徴とするエンジンの排気還流装置。

2 . 前記連通孔を、 上下斜め方向に穿設することを特徴とする請求項 1記載のェ ンジンの排気還流装置。

3 . 前記連通孔の吸気側の開口方向を、 吸気の渦流の方向に沿わせることを特徴 とする請求項 1記載のエンジンの排気還流装置。

4 . 前記吸気ポートに連通する吸気流路に絞りを設け、 該絞りにより、 吸気流路 の開口面積を調節可能に構成することを特徴とする請求項 1記載のエンジンの排 気還流装置。

5 . 前記絞りを、 燃料噴射ポンプの燃料噴射量を調節するためのコントロールレ バーと、 連動連結することを特徴とする請求項 4記載のエンジンの排気還流装 置。

6 . 前記絞りを、 レギユレ一夕と連動連結することを特徴とする請求項 4記載の エンジンの排気還流装置。

7 . 前記絞りを、 エンジンの温度に応じて収縮する感熱膨張体と、 連動連結する ことを特徴とする請求項 4記載のエンジンの排気還流装置。

8 . 前記排気ポートに連通する排気流路に絞りを設け、 該絞りにより、 排気流路 の開口面積を調節可能に構成することを特徴とする請求項 1記載のエンジンの排 気還流装置。

9 . 前記絞りを、 燃料噴射ポンプの燃料噴射量を調節するためのコントロールレ バーと、 連動連結することを特徴とする請求項 8記載のエンジンの排気還流装 置。

1 0 . 前記絞りを、 レギユレ一夕と連動連結することを特徴とする請求項 8記載 のェンジンの排気還流装置。

1 1 . 前記絞りを、 エンジンの温度に応じて収縮する感熱膨張体と、 連動連結す ることを特徴とする請求項 8記載のエンジンの排気還流装置。

1 2 . 前記連通孔の吸気側部と排気側部の径の大きさを異なるように構成するこ とを特徴とする請求項 1記載のエンジンの排気還流装置。

1 3 . 前記連通孔の中途部に開閉手段を設け、 該開閉手段により、 連通孔の開口 面積を調節可能に構成することを特徴とする請求項 1記載のエンジンの排気還流 装置。