JP2004270632A - エンジンの排気還流装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】従来、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（ＥＧＲ）機構においては、吸気通路と排気通路との間に配管を設けて、ＥＧＲ通路を構成しているため、コスト高となっていた。
【解決手段】排気ガスの一部を吸気側に還流する機構を設けたエンジン１において、シリンダヘッド６の排気ポート６ｂと吸気ポート６ａとの間に配設される壁に連通孔６ｃを開口し、該連通孔６ｃを上下斜め方向に穿設した。
【選択図】 図５
【解決手段】排気ガスの一部を吸気側に還流する機構を設けたエンジン１において、シリンダヘッド６の排気ポート６ｂと吸気ポート６ａとの間に配設される壁に連通孔６ｃを開口し、該連通孔６ｃを上下斜め方向に穿設した。
【選択図】 図５
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、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技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来からエンジンにおいては、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、ＮＯｘ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を再循環するようにしていた（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平５−１８３２３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のエンジンの排気還流装置においては、ＥＧＲ機構を構成するために、吸気通路と排気通路との間に配管を設けてＥＧＲ通路を形成しているので、コスト高となっていた。
そこで本発明は、吸気通路と排気通路とを配管を用いることなく連通してＥＧＲ機構を構成するとともに、簡単に加工できるようにすることで、コストを低減することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００６】
即ち、請求項１においては、排気ガスの一部を吸気側に還流する機構を設けたエンジンにおいて、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、該連通孔を上下斜め方向に穿設したものである。
【０００７】
請求項２においては、排気ガスの一部を吸気側に還流する機構を設けたエンジンにおいて、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、該連通孔の吸気側の開口を、スワールに沿わせた方向に開口したものである。
【０００８】
請求項３においては、排気ガスの一部を吸気側に還流する機構を設けたエンジンにおいて、シリンダヘッドの排気ポートと吸気ポートの間に配設される壁に連通孔を開口するとともに、吸気流路に絞りを設け、該絞りを調節可能に構成したものである。
【０００９】
請求項４においては、前記絞りをコントロールレバーと連動連結したものである。
【００１０】
請求項５においては、前記絞りをレギュレータと連動連結したものである。
【００１１】
請求項６においては、前記絞りを感熱膨張体と連動連結したものである。
【００１２】
請求項７においては、排気ガスの一部を吸気側に還流する機構を設けたエンジンにおいて、シリンダヘッドの排気ポートと吸気ポートの間に配設される壁に連通孔を開口するとともに、排気流路に絞りを設け、該絞りを調節可能に構成したものである。
【００１３】
請求項８においては、前記絞りをコントロールレバーと連動連結したものである。
【００１４】
請求項９においては、前記絞りをレギュレータと連動連結したものである。
【００１５】
請求項１０においては、前記絞りを感熱膨張体と連動連結したものである。
【００１６】
請求項１１においては、排気ガスの一部を吸気側に還流する機構を設けたエンジンにおいて、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、該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たものである。
【００１７】
請求項１２においては、排気ガスの一部を吸気側に還流する機構を設けたエンジンにおいて、シリンダヘッドの排気ポートと吸気ポートの間に配設される壁に連通孔を開口するとともに、該連通孔の中途部に開閉手段を設け、該開閉手段を調節可能に構成したものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次に、発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明に係るエンジンの正面断面図、図２は同じく側面図、図３はガバナ部分の側面断面図、図４はガバナレバー部分の断面図、図５はエンジン上部の側面断面図、図６はシリンダヘッドの平面断面図、図７は可変絞りとリミッタレバーとの連動機構を示す図、図８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、図９は可変絞りと感熱膨張体との連動機構を示す図、図１０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、図１１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、図１２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、図１３は連通孔に開閉手段を設けた状態を示す図、図１４は別実施例の連通孔の形状を示す側面断面図、図１５は別実施例の連通孔の形状を示す側面断面図、図１６は別実施例の連通孔の形状を示す側面断面図である。
【００１９】
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は本体の上部をシリンダブロック２、下部をクランクケース５とし、シリンダブロック２は中央に上下方向にシリンダ２ａを形成してピストン４を収納し、クランクケース５にはクランク軸３が軸支され、該ピストン４とクランク軸３の間はコンロッド１７により連結している。シリンダブロック２の上部がシリンダヘッド６により覆われ、該シリンダヘッド６の上部はボンネット７により覆われて弁腕室を構成し、該ボンネット７の一側（左側）にマフラー８が配置され、他側（右側）に燃料タンク９が配置されている。
【００２０】
前記シリンダブロック２下部のクランクケース５内にはガバナ１１が配置され、その上部に燃料噴射ポンプ１２が配置されている。該燃料噴射ポンプ１２はクランク軸３上に設けた歯車１８を介してカム軸１３上に設けたカムギヤ１５に動力が伝えられ、該カム軸１３の前後中央上に設けたポンプ駆動カム１４が前記燃料噴射ポンプ１２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て、高圧管を介して燃料噴射ノズル１０に所定のタイミングで所定量の燃料を供給するようにしている。該燃料噴射ポンプ１２の燃料供給量はコントロールレバー１６を回動することによってプランジャのストロークを変更して燃料噴射量を調節できるようにしている。
【００２１】
図３に示すように、ガバナ１１は前記カム軸１３上に固設した歯車２０よりガバナ軸２１上に固設した歯車２２に動力が伝えられる。該ガバナ軸２１の一端上とケースの間に潤滑油ポンプ２３が設けられ、他端側にガバナ１１を配置している。該ガバナ１１は前記歯車２２にガバナウエイト２４の中途部がピンにより枢支され、一端をウエイトとして回転数が増加すると開くようにし、他端はアームとしてスリーブ２５と係合させている。該スリーブ２５の先端がガバナレバー３０の当接部３１ｂと当接するように配置されている。
【００２２】
前記ガバナレバー３０は図３及び図４に示すように、第一回動体３１と第二回動体３２から構成され、該第一回動体３１は中途部にボス部３１ａを設けて第二回動体３２の連結軸３２ａに枢支され、一端（下端）に突状の当接部３１ｂを設けて前記スリーブ２５に当接され、他端（上端）に二股状の係合部３１ｃが形成されて前記コントロールレバー１６の一端を係合している。
【００２３】
このようにして、前記ガバナ１１と燃料噴射ポンプ１２の間を連動連結して、エンジン１のクランク軸３の回転数が上昇すると、歯車等を介してガバナ軸２１に回転力が伝えられ、回転数の上昇とともに遠心力によりガバナウエイト２４が開いてスリーブ２５を押して摺動させて、第一回動体３１を回動し、コントロールレバー１６を回動して、燃料噴射量を減少し、設定回転数となるように回転数を制御し、逆に、回転数が減少すると、ガバナウエイト２４が閉じてコントロールレバー１６を逆方向に回動して燃料噴射量を増加させて設定回転で運転できるようにしている。この設定回転数に設定するのは後述するレギュレータ３９を回動して設定する。
【００２４】
また、前記第二回動体３２はクランクケース５内に配置した規制アーム３３とクランクケース５外に配置したコントロールレバー３４が前記連結軸３２ａで連結されて一体的に構成され、規制アーム３３は一端をボス部３３ａとして連結軸３２ａに固定し、他端は平面視コ字状に折り曲げて規制部３３ｂとして前記第一回動体３１を嵌合して、所定の範囲内で第一回動体３１の回動を許容している。そして、規制アーム３３の中途部から側方に係止部３３ｃを突設し、該係止部３３ｃと第一回動体３１の間にバネ３５を介装して規制部３３ｂの一側に第一回動体３１が当接するように付勢している。
【００２５】
また、前記コントロールレバー３４は図２、図４に示すように、その中央部がエンジン１（シリンダブロック２）本体より外側へ突出した連結軸３２ａに固定され、該コントロールレバー３４は連結軸３２ａの固定部より三つのアーム３４ａ・３４ｂ・３４ｃが放射状に突出され、第一アーム３４ａと第二アーム３４ｂはバネ３６・３７を介してレギュレータ３９と連結され、第三アーム３４ｃはリミッタとなる感熱膨張体４０の摺動シャフト４６先端と当接されている。該感熱膨張体４０はエンジン１の本体側面に着脱可能、かつ、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３０の回動を規制するようにしている。また、レギュレータ３９はエンジン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、レバーガイド３８に沿って回動でき、任意の回動位置に維持できるようにしている。
【００２６】
このように構成することによって、エンジン１の始動時等においてエンジン１が暖まっていない状態では、感熱膨張体４０内の感熱材は膨張せずにいる。そして、ガバナ１１は、コントロールレバー３４がバネ３７に引っ張られて第三アーム３４ｃが感熱膨張体４０の第二摺動シャフト４６の先端に当接している。また、回転数が低いために遠心力は働かず、第一回動体３１の当接部３１ｂがスリーブ２５先端に当接し、第一回動体３１の他端の係合部３１ｃに係合したコントロールレバー１６を増量側に回動する。
【００２７】
このとき、第一回動体３１は規制部３３ｂ・３３ｂの間に位置して、その範囲内で回動できるようにしている。つまり、始動時はレギュレータ３９の回動により燃料供給量が設定され、その回動によりバネ３６・３７を介してコントロールレバー３４（第二回動体３２）の回動が設定され、該コントロールレバー３４の回動が設定されることで、第一回動体３１が規制部３３ｂ・３３ｂの間で回動が規制されるのである。
【００２８】
そして、始動後においては、エンジン１が暖まって、感熱膨張体４０内の感熱材が膨張すると、摺動シャフト４６が所定の距離だけ移動して、コントロールレバー３４のアーム３４ｃを押して第二回動体３２を減量側に回動する。
【００２９】
このアーム３４ｃの回動により、連結軸３２ａを介して連結された規制アーム３３が回動され、規制部３３ｂが第一回動体３１の側面に当接して回動し、コントロールレバー１６を減量側に回動する。
【００３０】
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、始動時等エンジン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４０を設定しておき、エンジン１が暖まってくると感熱体が膨張して燃料噴射量を減少させて、設定温度以上では感熱膨張体４０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し、通常の運転状態となるようにしている。
【００３１】
また、前記カム軸１３には吸気カム５１と排気カム５２が設けられ、該吸気カム５１と排気カム５２に吸気プッシュロッド５３と排気プッシュロッド５４の下端がそれぞれ当接されている。該吸気プッシュロッド５３と排気プッシュロッド５４は鉛直方向に延出されており、ボンネット７内の弁腕室内において、該吸気プッシュロッド５３と排気プッシュロッド５４の上端が吸気弁腕５５・排気弁腕５６の一側下端にそれぞれ当接され、吸気弁腕５５・排気弁腕５６の他側の下端にそれぞれ吸気弁２７と排気弁２８の上端が当接されている。
【００３２】
図５に示すように、前記吸気弁２７と排気弁２８は前記ピストン４の上方に配置され、弁頭２７ａ・２８ａをシリンダヘッド６下面に形成したバルブシートに着座させ、シリンダブロック２に形成したシリンダ２ａとシリンダヘッド６に形成した吸気ポート６ａと排気ポート６ｂの間に配置している。該吸気ポート６ａはエアクリーナー１９と連通され、排気ポート６ｂは排気マニホールド７２を介してマフラー８と連通されている。吸気弁２７・排気弁２８はシリンダヘッド６を上方に貫通してボンネット７内突出され、該ボンネット７内においてバネ４９を外嵌して吸気弁２７・排気弁２８を上方に摺動するように付勢して吸気弁２７・排気弁２８を閉じるようにしている。
また、該吸気弁２７と排気弁２８の間でシリンダヘッド６により隔てられてシリンダ２ａの中心上方位置に燃料噴射ノズル１０の先端（吐出部）が挿入されて、シリンダ２ａ内に燃料を噴射できるようにしている。
【００３３】
前記吸気ポート６ａはシリンダヘッド６に配設した吸気バルブ２７に空気を送るために設ける連通孔部であり、エアクリーナー１９と接続する構成として、該エアクリーナー１９の下方に配設したファンによりファンケース４５内に吸い込んだ空気の一部をエアクリーナー１９に導き、エアクリーナー１９を介して吸気ポート６ａに空気が導入されるようにしている。
【００３４】
そして、前記シリンダヘッド６の吸気ポート６ａと排気ポート６ｂとの間に配設される壁にＥＧＲ通路として連通孔６ｃが開口される。該連通孔６ｃは平面視でシリンダの略中央部に開口され、該連通孔６ｃを介して吸気ポート６ａと排気ポート６ｂを連通することで、排気バルブ孔２８ｂから排気ポート６ｂに排出される排気ガスの一部を吸気ポート６ａに還流可能として、排気ガス再循環（ＥＧＲ）機構が構成されている。該連通孔６ｃは、排気マニホールド７２に連通する孔（排気ポート６ｂ）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穿設されており、本実施例においては、その排気側の開口６ｅが吸気側の開口６ｄより高くなるように傾斜して連通孔６ｃが穿設されている。
したがって、簡単な構成でＥＧＲ機構を構成することができ、シリンダ内に流入する還流排気ガスにより燃焼ガス温度の上昇を抑えて、ＮＯｘを低減できる。また、ＥＧＲ通路をシリンダヘッドと一体的に構成できるので、従来の如く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。
【００３５】
また、前記連通孔６ｃは、平面視で吸気バルブ２７中心と排気バルブ２８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６ｃは、その吸気側の開口６ｄと排気側の開口６ｅとを水平方向においてズラして穿設されており、つまり、平面視において吸気バルブ２７中心と排気バルブ２８中心を結ぶ仮想線に対して斜めに（交差するように）穿設されており、吸気側の開口６ｄから吸気ポート６ａに導入された排気ガスは、空気が吸気バルブ孔２７ｂからシリンダ２ａ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、即ち吸気バルブ孔２７ｂの略接線方向に連通孔６ｃの軸心が位置するように開口されている。そのため、排気ガスが還流されて連通孔６ｃから吸気ポート６ａを介してシリンダ２ａ内に入るときに、還流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、スワールを助長でき、エアクリーナー１９を介して流入する空気と還流された排気ガスを混合できて、ＮＯｘを低減することができる。
【００３６】
さらに、ＥＧＲ通路である連通孔６ｃの別実施例として、図１４（ａ）に示すように、連通孔６ｆの排気側部６ｇの径を吸気側部６ｈの径より大きく形成したり、逆に図１４（ｂ）に示すように、連通孔６ｉの吸気側部６ｊの径を排気側部６ｋの径より形成したりして連通孔６ｆ・６ｉを構成することもできる。このように、連通孔６ｆ・６ｉ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カーボンが付着しに難くなり、カーボンにより発生する連通孔６ｆ・６ｉの詰まりを防止することができる。なお、連通孔６ｆ・６ｉ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好ましい。また、図１５に示すように、連通孔６ｍ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１６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ｎを構成したりしても、カーボンの蓄積による連通孔６ｍ・６ｎの詰まりを防止することができる。
【００３７】
次に、前記ＥＧＲ機構においてＥＧＲ率を変更するための連動機構について説明する。
上述のＥＧＲ機構を設けたエンジン１において、吸気ポート６ａとエアクリーナー１９を連通する吸気流路２９の中途部に可変絞り４１が設けられ、該可変絞り４１を調節することにより、ＥＧＲ率を変更することができるようにしている。本実施例の可変絞り４１は、吸気流路２９にその断面形状と略等しい形状の弁体４１ａを内装し，該弁体４１ａ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２９の開閉を行うようにしているが、可変絞り４１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りすることができ、弁体を回動または摺動させて吸気流路２９の開口面積を調節できるものであればよい。
該可変絞り４１は図７に示すように、該弁体４１ａの回動軸４１ｂがリンク４３に固設され、該リンク４３はリンク４４を介して前記コントロールレバー３４の第二アーム３４ｂと連動連結されている。該第二アーム３４ｂには、所定の間隔を置いて複数の連結孔３４ｄ・３４ｄ・３４ｄが設けられており、該連結孔３４ｄ・３４ｄ・３４ｄの一つにリンク４４の一端が接続されているのである。そして、リンク４４を異なる位置の連結孔３４ｄに接続したり、リンク４３・４４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を変更可能としている。
【００３８】
このような構成において、可変絞り４１はコントロールレバー３４の回動に応じて自動的に開閉操作されて、空気の吸気ポート６ａへの流入量が調整されてＥＧＲ率が調節される。即ち、低速時にはコントロールレバー３４も低速側に回動されており、可変絞り４１は閉じ側に回動されている。こうして、エアクリーナー１９側からの空気量を少なくし、連通孔６ｃを介しての排気ガスの還元量を多くし（ＥＧＲ率を高くし）、不完全燃焼物を多く燃焼させてＮＯｘ等を低減するようにしている。
また、高速時にはガバナ１１によりコントロールレバー３４は高速側に回動し、可変絞り４１は開かれる。この時エンジン１は略完全燃焼しておりエアクリーナー１９側から多く空気が吸入され、連通孔６ｃからの還元量は少なくなる。
こうして、自動的に、低速時には可変絞りが閉じ側となって、ＥＧＲ率を高くし、高速時には可変絞りが開いてＥＧＲ率を低くするように調整されるので、ＮＯｘを低減できる。また、コントロールレバー３４と可変絞り４１とをリンク４３・４４を用いて連結しているので、連動機構を簡単な構造で構成できる。
また、後述するように可変絞り４１をレギュレータ３９と連動連結した場合に比して、エンジン動作に近い値でＥＧＲ率を制御することができる。
【００３９】
また、前記可変絞り４１をコントロールレバー３４と連動連結する代わりに、レギュレータ３９とリンク４７・４８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、レギュレータ３９を回転してエンジン１の回転数を設定すると、その回動によりリンク４７・４８を介して可変絞り４１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１９から吸気流路２９を介して導入される空気の吸気ポート６ａへの流入量が調整されて、前記同様にＥＧＲ率が調節される。即ち、低速設定時には、レギュレータ３９の回動により可変絞り４１は閉じ側に回動し、高速設定時には、可変絞り４１が開く。こうして、低速時には可変絞り４１は閉じ側となって、ＥＧＲ率を高くし、高速時には可変絞り４１が開いてＥＧＲ率を低くす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ＮＯｘを低減できる。また、レギュレータ３９と可変絞り４１とをリンク４７・４８を用いて連結しているので、連動機構を簡単な構造で構成できる。
【００４０】
また、図９に示すように、可変絞り４１を前記感熱膨張体４０と連動連結することも可能である。感熱膨張体４０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４６を摺動させてリミッタレバーを回動させるものであり、該感熱膨張体４０をリンク５７・５８等の連動機構を介して可変絞り４１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４１を自動的に開閉して、ＥＧＲ率を調整することができるのである。該感熱膨張体４０は低温時には可変絞り４１を閉じ側とし、高温時には可変絞り４１を開く。したがって、自動的に、低温時にはＥＧＲ率を高くし、高温時にはＥＧＲ率を低くす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ＮＯｘを低減できる。なお、前記感熱膨張体４０とは別に、排気ポート６ｂ等に感熱膨張体を配設して、該感熱膨張体と可変絞り４１を連動連結してＥＧＲ率を調節可能とすることもできる。
【００４１】
さらに、吸気流路２９の中途部に可変絞り４１を設ける代わりに、図１０乃至図１２に示すように、排気ポート６ｂと排気マニホールド７２とを連通する排気流路５９の中途部に可変絞り６１を設け、該可変絞り６１をコントロールレバー３４やレギュレータ３９、感熱膨張体４０などと連動機構を介して連動連結して調節することによりＥＧＲ率を変更することも可能である。該連動機構はリンク等からなり前記実施例と同様の構成であるので、その説明は省略する。
【００４２】
また、図１３に示すように、連通孔６ｃの中途部に開閉手段を設けて、該連通孔６ｃを流れる還流排気ガスの流量を直接に調整することで、ＥＧＲ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、ニードル弁６２を用いることができ、該ニードル弁６２の弁体を図示しないリンク機構等の連動機構を介して上述の実施例と同様にコントロールレバー３４やレギュレータ３９、感熱膨張体４０などと連動連結することでＥＧＲ率を変更することが可能である。
【００４３】
【発明の効果】
本発明は、以上のように構成したので、以下に示すような効果を奏する。
【００４４】
即ち、請求項１に示す如く、排気ガスの一部を吸気側に還流する機構を設けたエンジンにおいて、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、該連通孔を上下斜め方向に穿設したので、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、ＮＯｘを低減することができる。また、連通孔を斜めに穿設するので、排気マニ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。
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、コストに低減化を図ることができる。
【００４５】
請求項２に示す如く、排気ガスの一部を吸気側に還流する機構を設けたエンジンにおいて、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、該連通孔の吸気側の開口を、スワールに沿わせた方向に開口したので、排気ガスが連通孔から吸気ポートを介してシリンダ内に入るときに、連通孔から流入する還流排気ガスがスワールを乱さずに、スワールを助長でき、エアクリーナーから流入する空気と還流された排気ガスを混合できて、ＮＯｘを低減することができる。
【００４６】
請求項３に示す如く、排気ガスの一部を吸気側に還流する機構を設けたエンジンにおいて、シリンダヘッドの排気ポートと吸気ポートの間に配設される壁に連通孔を開口するとともに、吸気流路に絞りを設け、該絞りを調節可能に構成したので、該絞りによりＥＧＲ率を変更することができる。また、高速時や高負荷時にＥＧＲ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、ＮＯｘを低減できる。
【００４７】
請求項４に示す如く、前記絞りをコントロールレバーと連動連結したので、自動的に、低速時には絞りを閉じ側として、ＥＧＲ率を高くし、高速時には絞りを開いてＥＧＲ率を低くすることとができて、ＮＯｘを低減できる。
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、構造が簡単な連動機構を構成でき、該連動機構に長さ調節機構を設けると還流量制御時期を変更できる。さらに、エンジン動作に近い値でＥＧＲ率を制御することができる。
【００４８】
請求項５に示す如く、前記絞りをレギュレータと連動連結したので、自動的に、低速設定時には絞りを閉じ側として、ＥＧＲ率を高くし、高速設定時には絞りを開いてＥＧＲ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ＮＯｘを低減できる。
また、リンクを用いて連結すれば構造が簡単な連動機構を構成できる。
【００４９】
請求項６に示す如く、前記絞りを感熱膨張体と連動連結したので、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、ＥＧＲ率を高くし、高温時には絞りを開いてＥＧＲ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ＮＯｘを低減できる。
【００５０】
請求項７に示す如く、排気ガスの一部を吸気側に還流する機構を設けたエンジンにおいて、シリンダヘッドの排気ポートと吸気ポートの間に配設される壁に連通孔を開口するとともに、排気流路に絞りを設け、該絞りを調節可能に構成したので、該絞りによりＥＧＲ率を変更することができる。また、高速時や高負荷時にＥＧＲ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、ＮＯｘを低減できる。
【００５１】
請求項８に示す如く、前記絞りをコントロールレバーと連動連結したので、自動的に、低速時には絞りを閉じ側として、ＥＧＲ率を高くし、高速時には絞りを開いてＥＧＲ率を低くすることとができて、ＮＯｘを低減できる。
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、構造が簡単な連動機構を構成でき、該連動機構に長さ調節機構を設けると還流量制御時期を変更できる。さらに、エンジン動作に近い値でＥＧＲ率を制御することができる。
【００５２】
請求項９に示す如く、前記絞りをレギュレータと連動連結したので、自動的に、低速設定時には絞りを閉じ側として、ＥＧＲ率を高くし、高速設定時には絞りを開いてＥＧＲ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ＮＯｘを低減できる。
また、リンクを用いて連結すれば構造が簡単な連動機構を構成できる。
【００５３】
請求項１０に示す如く、前記絞りを感熱膨張体と連動連結したので、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、ＥＧＲ率を高くし、高温時には絞りを開いてＥＧＲ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ＮＯｘを低減できる。
【００５４】
請求項１１に示す如く、排気ガスの一部を吸気側に還流する機構を設けたエンジンにおいて、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、該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たので、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。
【００５５】
請求項１２に示す如く、排気ガスの一部を吸気側に還流する機構を設けたエンジンにおいて、シリンダヘッドの排気ポートと吸気ポートの間に配設される壁に連通孔を開口するとともに、該連通孔の中途部に開閉手段を設け、該開閉手段を調節可能に構成したので、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ＥＧＲ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ＥＧＲ率を下げるように調節することで、ＮＯｘを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るエンジンの正面断面図。
【図２】同じく側面図。
【図３】ガバナ部分の側面断面図。
【図４】ガバナレバー部分の断面図。
【図５】エンジン上部の側面断面図。
【図６】シリンダヘッドの平面断面図。
【図７】可変絞りとリミッタレバーとの連動機構を示す図。
【図８】可変絞りとコントロールレバーとの連動機構を示す図。
【図９】可変絞りと感熱膨張体との連動機構を示す図。
【図１０】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。
【図１１】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。
【図１２】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。
【図１３】連通孔に開閉手段を設けた状態を示す図。
【図１４】別実施例の連通孔の形状を示す側面断面図。（ａ）大径側を排気側通路とした状態を示す図。（ｂ）大径側を吸気側通路とした状態を示す図。
【図１５】別実施例の連通孔の形状を示す側面断面図。
【図１６】別実施例の連通孔の形状を示す側面断面図。
【符号の説明】
１ エンジン
６ シリンダヘッド
６ａ 吸気ポート
６ｂ 排気ポート
６ｃ 連通孔
【発明の属する技術分野】
本発明は、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技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来からエンジンにおいては、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、ＮＯｘ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を再循環するようにしていた（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平５−１８３２３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のエンジンの排気還流装置においては、ＥＧＲ機構を構成するために、吸気通路と排気通路との間に配管を設けてＥＧＲ通路を形成しているので、コスト高となっていた。
そこで本発明は、吸気通路と排気通路とを配管を用いることなく連通してＥＧＲ機構を構成するとともに、簡単に加工できるようにすることで、コストを低減することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００６】
即ち、請求項１においては、排気ガスの一部を吸気側に還流する機構を設けたエンジンにおいて、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、該連通孔を上下斜め方向に穿設したものである。
【０００７】
請求項２においては、排気ガスの一部を吸気側に還流する機構を設けたエンジンにおいて、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、該連通孔の吸気側の開口を、スワールに沿わせた方向に開口したものである。
【０００８】
請求項３においては、排気ガスの一部を吸気側に還流する機構を設けたエンジンにおいて、シリンダヘッドの排気ポートと吸気ポートの間に配設される壁に連通孔を開口するとともに、吸気流路に絞りを設け、該絞りを調節可能に構成したものである。
【０００９】
請求項４においては、前記絞りをコントロールレバーと連動連結したものである。
【００１０】
請求項５においては、前記絞りをレギュレータと連動連結したものである。
【００１１】
請求項６においては、前記絞りを感熱膨張体と連動連結したものである。
【００１２】
請求項７においては、排気ガスの一部を吸気側に還流する機構を設けたエンジンにおいて、シリンダヘッドの排気ポートと吸気ポートの間に配設される壁に連通孔を開口するとともに、排気流路に絞りを設け、該絞りを調節可能に構成したものである。
【００１３】
請求項８においては、前記絞りをコントロールレバーと連動連結したものである。
【００１４】
請求項９においては、前記絞りをレギュレータと連動連結したものである。
【００１５】
請求項１０においては、前記絞りを感熱膨張体と連動連結したものである。
【００１６】
請求項１１においては、排気ガスの一部を吸気側に還流する機構を設けたエンジンにおいて、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、該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たものである。
【００１７】
請求項１２においては、排気ガスの一部を吸気側に還流する機構を設けたエンジンにおいて、シリンダヘッドの排気ポートと吸気ポートの間に配設される壁に連通孔を開口するとともに、該連通孔の中途部に開閉手段を設け、該開閉手段を調節可能に構成したものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次に、発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明に係るエンジンの正面断面図、図２は同じく側面図、図３はガバナ部分の側面断面図、図４はガバナレバー部分の断面図、図５はエンジン上部の側面断面図、図６はシリンダヘッドの平面断面図、図７は可変絞りとリミッタレバーとの連動機構を示す図、図８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、図９は可変絞りと感熱膨張体との連動機構を示す図、図１０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、図１１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、図１２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、図１３は連通孔に開閉手段を設けた状態を示す図、図１４は別実施例の連通孔の形状を示す側面断面図、図１５は別実施例の連通孔の形状を示す側面断面図、図１６は別実施例の連通孔の形状を示す側面断面図である。
【００１９】
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は本体の上部をシリンダブロック２、下部をクランクケース５とし、シリンダブロック２は中央に上下方向にシリンダ２ａを形成してピストン４を収納し、クランクケース５にはクランク軸３が軸支され、該ピストン４とクランク軸３の間はコンロッド１７により連結している。シリンダブロック２の上部がシリンダヘッド６により覆われ、該シリンダヘッド６の上部はボンネット７により覆われて弁腕室を構成し、該ボンネット７の一側（左側）にマフラー８が配置され、他側（右側）に燃料タンク９が配置されている。
【００２０】
前記シリンダブロック２下部のクランクケース５内にはガバナ１１が配置され、その上部に燃料噴射ポンプ１２が配置されている。該燃料噴射ポンプ１２はクランク軸３上に設けた歯車１８を介してカム軸１３上に設けたカムギヤ１５に動力が伝えられ、該カム軸１３の前後中央上に設けたポンプ駆動カム１４が前記燃料噴射ポンプ１２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て、高圧管を介して燃料噴射ノズル１０に所定のタイミングで所定量の燃料を供給するようにしている。該燃料噴射ポンプ１２の燃料供給量はコントロールレバー１６を回動することによってプランジャのストロークを変更して燃料噴射量を調節できるようにしている。
【００２１】
図３に示すように、ガバナ１１は前記カム軸１３上に固設した歯車２０よりガバナ軸２１上に固設した歯車２２に動力が伝えられる。該ガバナ軸２１の一端上とケースの間に潤滑油ポンプ２３が設けられ、他端側にガバナ１１を配置している。該ガバナ１１は前記歯車２２にガバナウエイト２４の中途部がピンにより枢支され、一端をウエイトとして回転数が増加すると開くようにし、他端はアームとしてスリーブ２５と係合させている。該スリーブ２５の先端がガバナレバー３０の当接部３１ｂと当接するように配置されている。
【００２２】
前記ガバナレバー３０は図３及び図４に示すように、第一回動体３１と第二回動体３２から構成され、該第一回動体３１は中途部にボス部３１ａを設けて第二回動体３２の連結軸３２ａに枢支され、一端（下端）に突状の当接部３１ｂを設けて前記スリーブ２５に当接され、他端（上端）に二股状の係合部３１ｃが形成されて前記コントロールレバー１６の一端を係合している。
【００２３】
このようにして、前記ガバナ１１と燃料噴射ポンプ１２の間を連動連結して、エンジン１のクランク軸３の回転数が上昇すると、歯車等を介してガバナ軸２１に回転力が伝えられ、回転数の上昇とともに遠心力によりガバナウエイト２４が開いてスリーブ２５を押して摺動させて、第一回動体３１を回動し、コントロールレバー１６を回動して、燃料噴射量を減少し、設定回転数となるように回転数を制御し、逆に、回転数が減少すると、ガバナウエイト２４が閉じてコントロールレバー１６を逆方向に回動して燃料噴射量を増加させて設定回転で運転できるようにしている。この設定回転数に設定するのは後述するレギュレータ３９を回動して設定する。
【００２４】
また、前記第二回動体３２はクランクケース５内に配置した規制アーム３３とクランクケース５外に配置したコントロールレバー３４が前記連結軸３２ａで連結されて一体的に構成され、規制アーム３３は一端をボス部３３ａとして連結軸３２ａに固定し、他端は平面視コ字状に折り曲げて規制部３３ｂとして前記第一回動体３１を嵌合して、所定の範囲内で第一回動体３１の回動を許容している。そして、規制アーム３３の中途部から側方に係止部３３ｃを突設し、該係止部３３ｃと第一回動体３１の間にバネ３５を介装して規制部３３ｂの一側に第一回動体３１が当接するように付勢している。
【００２５】
また、前記コントロールレバー３４は図２、図４に示すように、その中央部がエンジン１（シリンダブロック２）本体より外側へ突出した連結軸３２ａに固定され、該コントロールレバー３４は連結軸３２ａの固定部より三つのアーム３４ａ・３４ｂ・３４ｃが放射状に突出され、第一アーム３４ａと第二アーム３４ｂはバネ３６・３７を介してレギュレータ３９と連結され、第三アーム３４ｃはリミッタとなる感熱膨張体４０の摺動シャフト４６先端と当接されている。該感熱膨張体４０はエンジン１の本体側面に着脱可能、かつ、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３０の回動を規制するようにしている。また、レギュレータ３９はエンジン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、レバーガイド３８に沿って回動でき、任意の回動位置に維持できるようにしている。
【００２６】
このように構成することによって、エンジン１の始動時等においてエンジン１が暖まっていない状態では、感熱膨張体４０内の感熱材は膨張せずにいる。そして、ガバナ１１は、コントロールレバー３４がバネ３７に引っ張られて第三アーム３４ｃが感熱膨張体４０の第二摺動シャフト４６の先端に当接している。また、回転数が低いために遠心力は働かず、第一回動体３１の当接部３１ｂがスリーブ２５先端に当接し、第一回動体３１の他端の係合部３１ｃに係合したコントロールレバー１６を増量側に回動する。
【００２７】
このとき、第一回動体３１は規制部３３ｂ・３３ｂの間に位置して、その範囲内で回動できるようにしている。つまり、始動時はレギュレータ３９の回動により燃料供給量が設定され、その回動によりバネ３６・３７を介してコントロールレバー３４（第二回動体３２）の回動が設定され、該コントロールレバー３４の回動が設定されることで、第一回動体３１が規制部３３ｂ・３３ｂの間で回動が規制されるのである。
【００２８】
そして、始動後においては、エンジン１が暖まって、感熱膨張体４０内の感熱材が膨張すると、摺動シャフト４６が所定の距離だけ移動して、コントロールレバー３４のアーム３４ｃを押して第二回動体３２を減量側に回動する。
【００２９】
このアーム３４ｃの回動により、連結軸３２ａを介して連結された規制アーム３３が回動され、規制部３３ｂが第一回動体３１の側面に当接して回動し、コントロールレバー１６を減量側に回動する。
【００３０】
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、始動時等エンジン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４０を設定しておき、エンジン１が暖まってくると感熱体が膨張して燃料噴射量を減少させて、設定温度以上では感熱膨張体４０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し、通常の運転状態となるようにしている。
【００３１】
また、前記カム軸１３には吸気カム５１と排気カム５２が設けられ、該吸気カム５１と排気カム５２に吸気プッシュロッド５３と排気プッシュロッド５４の下端がそれぞれ当接されている。該吸気プッシュロッド５３と排気プッシュロッド５４は鉛直方向に延出されており、ボンネット７内の弁腕室内において、該吸気プッシュロッド５３と排気プッシュロッド５４の上端が吸気弁腕５５・排気弁腕５６の一側下端にそれぞれ当接され、吸気弁腕５５・排気弁腕５６の他側の下端にそれぞれ吸気弁２７と排気弁２８の上端が当接されている。
【００３２】
図５に示すように、前記吸気弁２７と排気弁２８は前記ピストン４の上方に配置され、弁頭２７ａ・２８ａをシリンダヘッド６下面に形成したバルブシートに着座させ、シリンダブロック２に形成したシリンダ２ａとシリンダヘッド６に形成した吸気ポート６ａと排気ポート６ｂの間に配置している。該吸気ポート６ａはエアクリーナー１９と連通され、排気ポート６ｂは排気マニホールド７２を介してマフラー８と連通されている。吸気弁２７・排気弁２８はシリンダヘッド６を上方に貫通してボンネット７内突出され、該ボンネット７内においてバネ４９を外嵌して吸気弁２７・排気弁２８を上方に摺動するように付勢して吸気弁２７・排気弁２８を閉じるようにしている。
また、該吸気弁２７と排気弁２８の間でシリンダヘッド６により隔てられてシリンダ２ａの中心上方位置に燃料噴射ノズル１０の先端（吐出部）が挿入されて、シリンダ２ａ内に燃料を噴射できるようにしている。
【００３３】
前記吸気ポート６ａはシリンダヘッド６に配設した吸気バルブ２７に空気を送るために設ける連通孔部であり、エアクリーナー１９と接続する構成として、該エアクリーナー１９の下方に配設したファンによりファンケース４５内に吸い込んだ空気の一部をエアクリーナー１９に導き、エアクリーナー１９を介して吸気ポート６ａに空気が導入されるようにしている。
【００３４】
そして、前記シリンダヘッド６の吸気ポート６ａと排気ポート６ｂとの間に配設される壁にＥＧＲ通路として連通孔６ｃが開口される。該連通孔６ｃは平面視でシリンダの略中央部に開口され、該連通孔６ｃを介して吸気ポート６ａと排気ポート６ｂを連通することで、排気バルブ孔２８ｂから排気ポート６ｂに排出される排気ガスの一部を吸気ポート６ａに還流可能として、排気ガス再循環（ＥＧＲ）機構が構成されている。該連通孔６ｃは、排気マニホールド７２に連通する孔（排気ポート６ｂ）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穿設されており、本実施例においては、その排気側の開口６ｅが吸気側の開口６ｄより高くなるように傾斜して連通孔６ｃが穿設されている。
したがって、簡単な構成でＥＧＲ機構を構成することができ、シリンダ内に流入する還流排気ガスにより燃焼ガス温度の上昇を抑えて、ＮＯｘを低減できる。また、ＥＧＲ通路をシリンダヘッドと一体的に構成できるので、従来の如く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。
【００３５】
また、前記連通孔６ｃは、平面視で吸気バルブ２７中心と排気バルブ２８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６ｃは、その吸気側の開口６ｄと排気側の開口６ｅとを水平方向においてズラして穿設されており、つまり、平面視において吸気バルブ２７中心と排気バルブ２８中心を結ぶ仮想線に対して斜めに（交差するように）穿設されており、吸気側の開口６ｄから吸気ポート６ａに導入された排気ガスは、空気が吸気バルブ孔２７ｂからシリンダ２ａ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、即ち吸気バルブ孔２７ｂの略接線方向に連通孔６ｃの軸心が位置するように開口されている。そのため、排気ガスが還流されて連通孔６ｃから吸気ポート６ａを介してシリンダ２ａ内に入るときに、還流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、スワールを助長でき、エアクリーナー１９を介して流入する空気と還流された排気ガスを混合できて、ＮＯｘを低減することができる。
【００３６】
さらに、ＥＧＲ通路である連通孔６ｃの別実施例として、図１４（ａ）に示すように、連通孔６ｆの排気側部６ｇの径を吸気側部６ｈの径より大きく形成したり、逆に図１４（ｂ）に示すように、連通孔６ｉの吸気側部６ｊの径を排気側部６ｋの径より形成したりして連通孔６ｆ・６ｉを構成することもできる。このように、連通孔６ｆ・６ｉ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カーボンが付着しに難くなり、カーボンにより発生する連通孔６ｆ・６ｉの詰まりを防止することができる。なお、連通孔６ｆ・６ｉ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好ましい。また、図１５に示すように、連通孔６ｍ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１６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ｎを構成したりしても、カーボンの蓄積による連通孔６ｍ・６ｎの詰まりを防止することができる。
【００３７】
次に、前記ＥＧＲ機構においてＥＧＲ率を変更するための連動機構について説明する。
上述のＥＧＲ機構を設けたエンジン１において、吸気ポート６ａとエアクリーナー１９を連通する吸気流路２９の中途部に可変絞り４１が設けられ、該可変絞り４１を調節することにより、ＥＧＲ率を変更することができるようにしている。本実施例の可変絞り４１は、吸気流路２９にその断面形状と略等しい形状の弁体４１ａを内装し，該弁体４１ａ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２９の開閉を行うようにしているが、可変絞り４１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りすることができ、弁体を回動または摺動させて吸気流路２９の開口面積を調節できるものであればよい。
該可変絞り４１は図７に示すように、該弁体４１ａの回動軸４１ｂがリンク４３に固設され、該リンク４３はリンク４４を介して前記コントロールレバー３４の第二アーム３４ｂと連動連結されている。該第二アーム３４ｂには、所定の間隔を置いて複数の連結孔３４ｄ・３４ｄ・３４ｄが設けられており、該連結孔３４ｄ・３４ｄ・３４ｄの一つにリンク４４の一端が接続されているのである。そして、リンク４４を異なる位置の連結孔３４ｄに接続したり、リンク４３・４４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を変更可能としている。
【００３８】
このような構成において、可変絞り４１はコントロールレバー３４の回動に応じて自動的に開閉操作されて、空気の吸気ポート６ａへの流入量が調整されてＥＧＲ率が調節される。即ち、低速時にはコントロールレバー３４も低速側に回動されており、可変絞り４１は閉じ側に回動されている。こうして、エアクリーナー１９側からの空気量を少なくし、連通孔６ｃを介しての排気ガスの還元量を多くし（ＥＧＲ率を高くし）、不完全燃焼物を多く燃焼させてＮＯｘ等を低減するようにしている。
また、高速時にはガバナ１１によりコントロールレバー３４は高速側に回動し、可変絞り４１は開かれる。この時エンジン１は略完全燃焼しておりエアクリーナー１９側から多く空気が吸入され、連通孔６ｃからの還元量は少なくなる。
こうして、自動的に、低速時には可変絞りが閉じ側となって、ＥＧＲ率を高くし、高速時には可変絞りが開いてＥＧＲ率を低くするように調整されるので、ＮＯｘを低減できる。また、コントロールレバー３４と可変絞り４１とをリンク４３・４４を用いて連結しているので、連動機構を簡単な構造で構成できる。
また、後述するように可変絞り４１をレギュレータ３９と連動連結した場合に比して、エンジン動作に近い値でＥＧＲ率を制御することができる。
【００３９】
また、前記可変絞り４１をコントロールレバー３４と連動連結する代わりに、レギュレータ３９とリンク４７・４８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、レギュレータ３９を回転してエンジン１の回転数を設定すると、その回動によりリンク４７・４８を介して可変絞り４１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１９から吸気流路２９を介して導入される空気の吸気ポート６ａへの流入量が調整されて、前記同様にＥＧＲ率が調節される。即ち、低速設定時には、レギュレータ３９の回動により可変絞り４１は閉じ側に回動し、高速設定時には、可変絞り４１が開く。こうして、低速時には可変絞り４１は閉じ側となって、ＥＧＲ率を高くし、高速時には可変絞り４１が開いてＥＧＲ率を低くす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ＮＯｘを低減できる。また、レギュレータ３９と可変絞り４１とをリンク４７・４８を用いて連結しているので、連動機構を簡単な構造で構成できる。
【００４０】
また、図９に示すように、可変絞り４１を前記感熱膨張体４０と連動連結することも可能である。感熱膨張体４０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４６を摺動させてリミッタレバーを回動させるものであり、該感熱膨張体４０をリンク５７・５８等の連動機構を介して可変絞り４１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４１を自動的に開閉して、ＥＧＲ率を調整することができるのである。該感熱膨張体４０は低温時には可変絞り４１を閉じ側とし、高温時には可変絞り４１を開く。したがって、自動的に、低温時にはＥＧＲ率を高くし、高温時にはＥＧＲ率を低くす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ＮＯｘを低減できる。なお、前記感熱膨張体４０とは別に、排気ポート６ｂ等に感熱膨張体を配設して、該感熱膨張体と可変絞り４１を連動連結してＥＧＲ率を調節可能とすることもできる。
【００４１】
さらに、吸気流路２９の中途部に可変絞り４１を設ける代わりに、図１０乃至図１２に示すように、排気ポート６ｂと排気マニホールド７２とを連通する排気流路５９の中途部に可変絞り６１を設け、該可変絞り６１をコントロールレバー３４やレギュレータ３９、感熱膨張体４０などと連動機構を介して連動連結して調節することによりＥＧＲ率を変更することも可能である。該連動機構はリンク等からなり前記実施例と同様の構成であるので、その説明は省略する。
【００４２】
また、図１３に示すように、連通孔６ｃの中途部に開閉手段を設けて、該連通孔６ｃを流れる還流排気ガスの流量を直接に調整することで、ＥＧＲ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、ニードル弁６２を用いることができ、該ニードル弁６２の弁体を図示しないリンク機構等の連動機構を介して上述の実施例と同様にコントロールレバー３４やレギュレータ３９、感熱膨張体４０などと連動連結することでＥＧＲ率を変更することが可能である。
【００４３】
【発明の効果】
本発明は、以上のように構成したので、以下に示すような効果を奏する。
【００４４】
即ち、請求項１に示す如く、排気ガスの一部を吸気側に還流する機構を設けたエンジンにおいて、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、該連通孔を上下斜め方向に穿設したので、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、ＮＯｘを低減することができる。また、連通孔を斜めに穿設するので、排気マニ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。
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、コストに低減化を図ることができる。
【００４５】
請求項２に示す如く、排気ガスの一部を吸気側に還流する機構を設けたエンジンにおいて、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、該連通孔の吸気側の開口を、スワールに沿わせた方向に開口したので、排気ガスが連通孔から吸気ポートを介してシリンダ内に入るときに、連通孔から流入する還流排気ガスがスワールを乱さずに、スワールを助長でき、エアクリーナーから流入する空気と還流された排気ガスを混合できて、ＮＯｘを低減することができる。
【００４６】
請求項３に示す如く、排気ガスの一部を吸気側に還流する機構を設けたエンジンにおいて、シリンダヘッドの排気ポートと吸気ポートの間に配設される壁に連通孔を開口するとともに、吸気流路に絞りを設け、該絞りを調節可能に構成したので、該絞りによりＥＧＲ率を変更することができる。また、高速時や高負荷時にＥＧＲ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、ＮＯｘを低減できる。
【００４７】
請求項４に示す如く、前記絞りをコントロールレバーと連動連結したので、自動的に、低速時には絞りを閉じ側として、ＥＧＲ率を高くし、高速時には絞りを開いてＥＧＲ率を低くすることとができて、ＮＯｘを低減できる。
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、構造が簡単な連動機構を構成でき、該連動機構に長さ調節機構を設けると還流量制御時期を変更できる。さらに、エンジン動作に近い値でＥＧＲ率を制御することができる。
【００４８】
請求項５に示す如く、前記絞りをレギュレータと連動連結したので、自動的に、低速設定時には絞りを閉じ側として、ＥＧＲ率を高くし、高速設定時には絞りを開いてＥＧＲ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ＮＯｘを低減できる。
また、リンクを用いて連結すれば構造が簡単な連動機構を構成できる。
【００４９】
請求項６に示す如く、前記絞りを感熱膨張体と連動連結したので、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、ＥＧＲ率を高くし、高温時には絞りを開いてＥＧＲ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ＮＯｘを低減できる。
【００５０】
請求項７に示す如く、排気ガスの一部を吸気側に還流する機構を設けたエンジンにおいて、シリンダヘッドの排気ポートと吸気ポートの間に配設される壁に連通孔を開口するとともに、排気流路に絞りを設け、該絞りを調節可能に構成したので、該絞りによりＥＧＲ率を変更することができる。また、高速時や高負荷時にＥＧＲ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、ＮＯｘを低減できる。
【００５１】
請求項８に示す如く、前記絞りをコントロールレバーと連動連結したので、自動的に、低速時には絞りを閉じ側として、ＥＧＲ率を高くし、高速時には絞りを開いてＥＧＲ率を低くすることとができて、ＮＯｘを低減できる。
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、構造が簡単な連動機構を構成でき、該連動機構に長さ調節機構を設けると還流量制御時期を変更できる。さらに、エンジン動作に近い値でＥＧＲ率を制御することができる。
【００５２】
請求項９に示す如く、前記絞りをレギュレータと連動連結したので、自動的に、低速設定時には絞りを閉じ側として、ＥＧＲ率を高くし、高速設定時には絞りを開いてＥＧＲ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ＮＯｘを低減できる。
また、リンクを用いて連結すれば構造が簡単な連動機構を構成できる。
【００５３】
請求項１０に示す如く、前記絞りを感熱膨張体と連動連結したので、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、ＥＧＲ率を高くし、高温時には絞りを開いてＥＧＲ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ＮＯｘを低減できる。
【００５４】
請求項１１に示す如く、排気ガスの一部を吸気側に還流する機構を設けたエンジンにおいて、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、該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たので、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。
【００５５】
請求項１２に示す如く、排気ガスの一部を吸気側に還流する機構を設けたエンジンにおいて、シリンダヘッドの排気ポートと吸気ポートの間に配設される壁に連通孔を開口するとともに、該連通孔の中途部に開閉手段を設け、該開閉手段を調節可能に構成したので、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ＥＧＲ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ＥＧＲ率を下げるように調節することで、ＮＯｘを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るエンジンの正面断面図。
【図２】同じく側面図。
【図３】ガバナ部分の側面断面図。
【図４】ガバナレバー部分の断面図。
【図５】エンジン上部の側面断面図。
【図６】シリンダヘッドの平面断面図。
【図７】可変絞りとリミッタレバーとの連動機構を示す図。
【図８】可変絞りとコントロールレバーとの連動機構を示す図。
【図９】可変絞りと感熱膨張体との連動機構を示す図。
【図１０】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。
【図１１】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。
【図１２】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。
【図１３】連通孔に開閉手段を設けた状態を示す図。
【図１４】別実施例の連通孔の形状を示す側面断面図。（ａ）大径側を排気側通路とした状態を示す図。（ｂ）大径側を吸気側通路とした状態を示す図。
【図１５】別実施例の連通孔の形状を示す側面断面図。
【図１６】別実施例の連通孔の形状を示す側面断面図。
【符号の説明】
１ エンジン
６ シリンダヘッド
６ａ 吸気ポート
６ｂ 排気ポート
６ｃ 連通孔
Claims (12)
- 排気ガスの一部を吸気側に還流する機構を設けたエンジンにおいて、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、該連通孔を上下斜め方向に穿設したことを特徴とするエンジンの排気還流装置。
- 排気ガスの一部を吸気側に還流する機構を設けたエンジンにおいて、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、該連通孔の吸気側の開口を、スワールに沿わせた方向に開口したことを特徴とするエンジンの排気還流装置。
- 排気ガスの一部を吸気側に還流する機構を設けたエンジンにおいて、シリンダヘッドの排気ポートと吸気ポートの間に配設される壁に連通孔を開口するとともに、吸気流路に絞りを設け、該絞りを調節可能に構成したことを特徴とするエンジンの排気還流装置。
- 前記絞りをコントロールレバーと連動連結したことを特徴とする請求項３記載のエンジンの排気還流装置。
- 前記絞りをレギュレータと連動連結したことを特徴とする請求項３記載のエンジンの排気還流装置。
- 前記絞りを感熱膨張体と連動連結したことを特徴とする請求項３記載のエンジンの排気還流装置。
- 排気ガスの一部を吸気側に還流する機構を設けたエンジンにおいて、シリンダヘッドの排気ポートと吸気ポートの間に配設される壁に連通孔を開口するとともに、排気流路に絞りを設け、該絞りを調節可能に構成したことを特徴とするエンジンの排気還流装置。
- 前記絞りをコントロールレバーと連動連結したことを特徴とする請求項７記載のエンジンの排気還流装置。
- 前記絞りをレギュレータと連動連結したことを特徴とする請求項７記載のエンジンの排気還流装置。
- 前記絞りを感熱膨張体と連動連結したことを特徴とする請求項７記載のエンジンの排気還流装置。
- 排気ガスの一部を吸気側に還流する機構を設けたエンジンにおいて、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、該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たことを特徴とするエンジンの排気還流装置。
- 排気ガスの一部を吸気側に還流する機構を設けたエンジンにおいて、シリンダヘッドの排気ポートと吸気ポートの間に配設される壁に連通孔を開口するとともに、該連通孔の中途部に開閉手段を設け、該開閉手段を調節可能に構成したことを特徴とするエンジンの排気還流装置。
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