(57)【要約】【課題】エンジンの高負荷〜低負荷域まで、エンジンの性能を落とすことなくＥＧＲガス流量を増加して、ＮＯｘの発生を回避できるようなエンジンのＥＧＲ導入装置を提供する。【解決手段】エンジンの給気弁に通ずる給気入口通路に、給気の流量を制御する給気スロットル弁を有し、給気スロットル弁は、給気入口通路に連通された給気入口を有する弁ケースと、該弁ケース内に相対回転可能に嵌合され内部に流体通路孔が形成された弁体とを備えたロータリ弁で構成され、ロータリ弁は、弁体の流体通路孔と弁ケース内の給気入口とは、該弁体の回転により前記流体通路孔が前記給気入口と平行位置に来る時に給気通路を全開に設定し、弁体の回転に連れて該流体通路孔と前記給気入口の相対位値が縮小するに従い給気通路が小さくなり、流体通路孔が給気入口に対して直角に近づいたとき給気通路を全閉に設定するように形成され、該ロータリ弁は給気弁と連動して開閉される。【選択図】図１
2010196510.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの給気弁に通ずる給気入口通路に、給気の流量を制御し得る給気スロットル弁を有するとともに、エンジン排ガスの一部を排気通路からＥＧＲ通路に分岐させて該ＥＧＲ通路を前記給気スロットル弁の下流部位の前記給気入口通路に投入し、前記ＥＧＲ通路には流量を制御するＥＧＲ弁を備えて構成された、エンジンのＥＧＲ導入装置において、
前記給気スロットル弁は、前記給気入口通路に連通された給気入口を有する弁ケースと、該弁ケース内に相対回転可能に嵌合され内部に流体通路孔が形成された弁体とを備えたロータリ弁で構成され、前記ロータリ弁は、前記弁体の流体通路孔と前記弁ケース内の給気入口とは、該弁体の回転により前記流体通路孔が前記給気入口と平行位置に来る時に給気通路を全開に設定し、前記弁体の回転に連れて該流体通路孔と前記給気入口の相対位値が縮小するに従い前記給気通路が小さくなり、前記流体通路孔が前記給気入口に対して直角に近づいたとき前記給気通路を全閉に設定するように形成され、該ロータリ弁は前記給気弁と関連して開閉されることを特徴とするエンジンのＥＧＲ導入装置。
【請求項２】
前記給気弁が全閉する前に、前記ロータリ弁を閉じるように設定されたことを特徴とする請求項１記載のエンジンのＥＧＲ導入装置。  
【請求項３】
前記ロータリ弁は、エンジン負荷と連動して開閉時期をシフトされ、低負荷域ではロータリ弁が給気弁と同時に閉じるよう設定され、エンジン負荷が増加するに従いロータリ弁の開時期が進み、給気弁よりも早く閉じるよう設定されたことを特徴とする請求項１記載のエンジンのＥＧＲ導入装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＥＧＲ付きディーゼルエンジンのＥＧＲ導入促進装置に用いられ、エンジンの給気弁に通ずる給気入口通路に、該給気の流量を制御し得る給気スロットル弁を有するとともに、エンジン排ガスの一部を排気通路からＥＧＲ通路に分岐させて該ＥＧＲ通路を前記給気スロットル弁の下流部位の前記給気入口通路に投入するように構成されたエンジンのＥＧＲ導入装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図７は、従来のＥＧＲ付きディーゼルエンジンの給気系の全体配置の構成図である。
図７において、ディーゼルエンジン（以下エンジン１００という）は、排気タービン１０９とこれに同軸駆動されるコンプレッサ１０８を有する排気ターボ過給機１１０を備えており、エンジン１００の排気ガス１２０は、排ガス管１１１を通って前記排気ターボ過給機１１０の排気タービン１０９に到達し、これを駆動する。
前記コンプレッサ１０８は、排気ターボ過給機１１０の排気タービン１０９に同軸駆動
されており、該コンプレッサ１０８から吐出された空気は、給気入口管１０７を通って空気冷却器１０６に入り、該空気冷却器１０６で冷却される。
【０００３】
該空気冷却器１０６で冷却された空気は、給気スロットル弁１０５で開度を制御された後、給気管１０４内の給気入口通路を通り、シリンダ３ｓ毎に設けられた給気ポートからエンジン１００に吸入される。
エンジン１００においては、コモンレール等によって生成された高圧燃料が、噴射時期及び噴射量を制御されて、シリンダ３ｓ毎に設けられた燃料噴射弁から噴射され、噴射された高圧燃料は前記給気ポートから吸入された空気との混合によって、燃焼せしめられ、前記のように、この排気ガス１２０が排ガス管１１１を通って排気タービン１０９に送られる。
【０００４】
また前記排ガス管１１１の途中から、ＥＧＲ（排ガス再循環）管１１６が分岐されて、排気ガス１２０の一部(ＥＧＲガス)は、ＥＧＲ管１１６内に抽出される。該ＥＧＲガスは、ＥＧＲクーラ１１５で降温され、ＥＧＲ弁１１４で流量を制御されて、給気管１０４の給気スロットル弁１０５に下流部位の給気入口通路に投入される。  
【０００５】
尚、特許文献１（特開２００８−１３３７８７号公報）においては、排ガス管の途中から、ＥＧＲ管１１が分岐されて、排ガスの一部がＥＧＲ管１１で抽出され、該ＥＧＲガスは、ＥＧＲクーラ１２で降温され、ＥＧＲ弁１３で流量を制御されて、給気管３の給気スロットル弁７の下流部位の給気入口通路に投入されており、ＥＧＲ弁１３の開度と給気スロットル弁７の開度をそれぞれ制御している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１３３７８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ＥＧＲについては、排ガス管１１１の途中からＥＧＲ管１１６が分岐されて、排ガスの一部がＥＧＲとして抽出され、給気管１０４の給気スロットル弁１０５に下流部位の給気入口通路に投入されている。このため、ＥＧＲの投入口の給気管１０４内の圧力は、常時ＥＧＲの圧力よりも低くする必要がある。
【０００８】
特に、エンジンの高負荷運転域では、給気圧力が増大するため給気圧力に比べて相対的に排気圧力即ちＥＧＲ圧力が低くなり、つまりＥＧＲ圧力が給気圧力に比べて低いため、ＥＧＲガスが給気通路に入りにくくなる。
従って、エンジンの高負荷〜低負荷に至るまでエンジンの性能を落とすことなく、ＥＧＲガス流量を増加して、ＮＯｘの発生を回避できるようにする必要がある。
【０００９】
本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、エンジンの高負荷〜低負荷に至るまで、エンジンの性能を落とすことなくＥＧＲガス流量を増加して、ＮＯｘの発生を回避できるようなエンジンのＥＧＲ導入装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明はかかる課題を解決するもので、エンジンの給気弁に通ずる給気入口通路に、給気の流量を制御し得る給気スロットル弁を有するとともに、エンジン排ガスの一部を排気通路からＥＧＲ通路に分岐させて該ＥＧＲ通路を前記給気スロットル弁の下流部位の前記給気入口通路に投入し、前記ＥＧＲ通路には流量を制御するＥＧＲ弁を備えて構成された、エンジンのＥＧＲ導入装置において、
前記給気スロットル弁は、前記給気入口通路に連通された給気入口を有する弁ケースと、該弁ケース内に相対回転可能に嵌合され内部に流体通路孔が形成された弁体とを備えたロータリ弁で構成され、前記ロータリ弁は、前記弁体の流体通路孔と前記弁ケース内の給気入口とは、該弁体の回転により前記流体通路孔が前記給気入口と平行位置に来る時に給気通路を全開に設定し、前記弁体の回転に連れて該流体通路孔と前記給気入口の相対位値が縮小するに従い前記給気通路が小さくなり、前記流体通路孔が前記給気入口に対して直角に近づいたとき前記給気通路を全閉に設定するように形成され、該ロータリ弁は前記給気弁と関連して開閉されることを特徴とする。
【００１１】
かかる発明において、好ましくは、前記給気弁が全閉する前に、前記ロータリ弁を閉じるように設定される。
【００１２】
また、本発明は、好ましくは、前記ロータリ弁は、エンジン負荷と連動して開閉時期をシフトされ、低負荷域ではロータリ弁が給気弁と同時に閉じるよう設定され、エンジン負荷が増加するに従いロータリ弁の開時期が進み、給気弁よりも早く閉じるよう設定される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、エンジンの給気弁に通ずる給気入口通路に備えた給気スロットル弁は、前記給気入口通路に連通された給気入口を有する弁ケースと、該弁ケース内に相対回転可能に嵌合され内部に流体通路孔が形成された弁体を備えたロータリ弁で構成され、前記ロータリ弁は、弁体の流体通路孔と前記弁ケース内の給気入口とは、該弁体の回転により前記流体通路孔が前記給気入口と平行位置に来る時に給気通路を全開に設定し、前記弁体の回転に連れて該流体通路孔と前記給気入口の相対位値が縮小するに従い前記給気通路が小さくなり、前記流体通路孔と前記給気入口に対して直角に近づいたとき前記給気通路を全閉に設定するように形成され、該ロータリ弁は前記給気弁と関連して開閉されるように構成されたので、すなわち、前記給気スロットル弁は、回転式で弁ケース内に相対回転可能に嵌合され内部に流体通路孔が形成された弁体を備えたロータリ弁で構成されているので、エンジン負荷の最適位置に、エンジン負荷の検出手段等と連動して、相対回転する弁体の流体通路孔と弁ケース内の給気入口との関係位置をセットすることにより、弁体の開時期を簡単に要望の値にシフトすることができる。
【００１４】
従って、かかる給気スロットル弁にロータリ弁を採用することにより、特にエンジンの高負荷運転域においては、エンジンの性能を落とすことなく、給気スロットル弁の最適な開時期に簡単にシフトすることができ、これによりＥＧＲガス流量を増加し得る給気スロットル弁の開時期を、エンジン負荷の検出手段等と連動して簡単に設定することができる。また、ロータリ弁を給気弁よりも早く閉じることで、エンジンの実圧縮比が低下し、筒内ガス温度が低下するためＥＧＲガス量増加の効果とあわせてＮＯｘの発生量を低減できる。
【００１５】
また、排気タービンの絞りと前記ロータリ弁からなる給気スロットル弁のシフト位置
との関係から、排気タービンの絞りに相当する排気圧力に対応するロータリ弁の最適シフト位置の位相を設定できる。
【００１６】
また、かかる発明において、前記給気弁が全閉する前に、前記ロータリ弁からなる給気スロットル弁を閉じるように設定されるように構成するため、給気弁が全閉する前にロータリ弁からなる給気スロットル弁を閉じることとなり、一方で前記ＥＧＲ通路は、ロータリ弁からなる給気スロットル弁の下流部位から前記給気入口通路に接続されているので、該ＥＧＲガス導入口の前記下流部位の給気圧力が前記給気スロットル弁の閉鎖により低下する。
従って、エンジンの低負荷運転域においても、前記のような、ＥＧＲガスの流入部位の給気圧力の低下により、ＥＧＲガスの流入が容易となり、エンジンの性能を落とすことなく、ＥＧＲガス流量の低下を防止でき、ＮＯｘの発生量を低減できる。
【００１７】
また、ロータリ弁からなる給気スロットル弁を、前記給気弁が全閉する前に閉じることにより、エンジンの実圧縮比が低下するため、前記のようなＥＧＲガスの流入増加と筒内ガス温度の低下によっても、ＮＯｘの発生量を低減できる。
【００１８】
また、かかる発明において、ロータリ弁は、エンジン負荷と連動して開閉時期をシフトされ、低負荷域ではロータリ弁が給気弁と同時に閉じるよう設定され、エンジン負荷が増加するに従いロータリ弁の開時期が進み、給気弁よりも早く閉じるよう設定されるように構成するので、ＥＧＲ通路はロータリ弁の下流部位から前記給気入口通路に投入されているので、該ＥＧＲガス導入口の前記下流部位の給気圧力が、前記給気弁が閉じるよりも前にロータリ弁が閉鎖することにより低下する。  
従って、かかるＥＧＲガスの流入部位の給気圧力の低下により、ＥＧＲガスの流入が容易となり、エンジンの性能を落とすことなく、ＥＧＲガス流量を増加させることができ、ＮＯｘの発生量を低減できる。
【００１９】
また、エンジン低負荷時にはロータリ弁が前記給気弁と同時に閉じるようにシフトされるので、ＥＧＲ量増大と筒内ガス温度低下による燃焼悪化を避けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１実施例に係るＥＧＲ付きディーゼルエンジンの給気系の全体配置の構成図である。
【図２】本発明の第１実施例にかかる図１のＺ部詳細図である。
【図３】本発明の第１実施例において、ロータリ弁からなる給気スロットル弁の拡大断面図である。
【図４】前記ロータリ弁の作用説明図である。
【図５】本発明の第１実施例におけるＰ−Ｖ（筒内圧力−容積）線図である。
【図６】本発明の第２実施例を示す弁の開口面積線図である。
【図７】従来のＥＧＲ付きディーゼルエンジンの給気系の全体配置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００２２】
（実施例１）
図１は、本発明の第１実施例に係るＥＧＲ付きディーゼルエンジンの給気系の全体配置の構成図である。図２は図１のＺ部詳細図である。図３はロータリ弁からなる給気スロットル弁の拡大断面図である。図４は前記ロータリ弁の作用説明図である。
【００２３】
図１において、ディーゼルエンジン（以下エンジン１００という）は、排気タービン１０９とこれに同軸駆動されるコンプレッサ１０８を有する排気ターボ過給機１１０を備えており、エンジン１００の排気ガス１２０は、排ガス管１１１を通って前記排気ターボ過給機１１０の排気タービン１０９に到達し、これを駆動して排ガス管１１２から外部に排出される。
前記コンプレッサ１０８は、排気ターボ過給機１１０の排気タービン１０９に同軸駆動
されており、該コンプレッサ１０８から吐出された空気は、給気入口管１０７を通って空気冷却器１０６に入り、該空気冷却器１０６で冷却される。
【００２４】
該空気冷却器１０６で冷却された空気は、ロータリ弁１で開度を制御された後、給気管１０４内の給気入口通路を通り、シリンダ３ｓ毎に設けられた給気ポートからエンジン１００に吸入される。
エンジン１００においては、コモンレール等によって生成された高圧燃料が、噴射時期及び噴射量を制御されて、シリンダ３ｓ毎に設けられた燃料噴射弁から噴射され、噴射された高圧燃料は、前記給気管１０４内の給気入口通路を通って吸入された空気との混合によって、燃焼せしめられ、前記のように、この排気ガスが排ガス管１１１を通って排気タービン１０９に送られる。
【００２５】
また前記排ガス管１１１の途中から、ＥＧＲ（排ガス再循環）管１１６が分岐されて、排ガス１２０の一部（ＥＧＲガス）はＥＧＲ管１１６内に抽出される。該抽出されたＥＧＲガスは、ＥＧＲクーラ１１５で降温され、ＥＧＲ弁１１４で流量を制御されて、給気管１０４の給気スロットル弁１０５の下流部位の給気入口通路に投入される。
【００２６】
本発明は、前記給気スロットル弁の改良に係りロータリ弁からなる給気スロットル弁にかかるものである。
【００２７】
前記ロータリ弁１は、前記給気入口管１０７の給気入口通路１０７ａに連通された給気入口１０７ｂを有する弁ケース１ｂと、該弁ケース内１ｂに相対回転可能に嵌合され内部に流体通路孔１ｃが形成された球状の弁体１ａを備えて構成されている。
前記ロータリ弁１は、弁体１ａの流体通路孔１ｃと前記弁ケース１ｂ内の給気入口１０７ｂとは、図３のように、該弁体１ａの回転により前記流体通路孔１ｃが前記給気入口１０７ｂの方向と平行位置に来る時には、給気通路の前記給気入口１０７ｂと流体通路孔１ｃと給気出口１０４ａとが、一直線に連通する。
【００２８】
また、図４のＴ１に示すように、前記弁体１ａの回転に連れて該流体通路孔１ｃと前記給気入口１０７ｂの相対位値Ｔが縮小するに従い、前記給気通路が小さくなり、図４のＴ２に示すように、前記流体通路孔１ｃと前記給気入口１０７ｂに対して直角に近づいたとき前記給気通路を全閉になるように設定している。
図３において、１ｆは前記弁体１ａの４すみに設置されたシールリング、１ｄは前記弁体１ａを駆動する操作部である。
【００２９】
図１において、前記ロータリ弁１の操作部１ｄは、弁制御装置２によって操作される。前記エンジン１００の負荷を検出する負荷検出器３からのエンジン負荷の検出信号、及び前記エンジン１００のエンジン回転数を検出するエンジン回転数検出器４からのエンジン回転数の検出信号は、前記弁制御装置２に入力される。そして、前記弁制御装置２はかかるエンジン負荷及びエンジン回転数の検出信号に基づき、前記ロータリ弁１の操作部１ｄを駆動する。
【００３０】
そして、かかる実施例においては、図２に示されるように、エンジンの給気弁８が弁座７に当たって全閉する前に、前記ロータリ弁１からなる給気スロットル弁を閉じるように設定している。
即ち、図５のＰ−Ｖ（筒内圧力−容積）線図に示すように、エンジンの給気弁８がロータリ弁１を閉じるように設定すれば、給気弁８が全閉する前にロータリ弁１を閉じることとなり、図２に示すように、一方では前記ＥＧＲ通路１１６ａは、ロータリ弁１の下流部位から前記給気入口通路１０７ａに投入されているので、該ＥＧＲガス導入口の前記下流部位の給気圧力Ａは、通常時（給気圧力Ｂ）よりも前記ロータリ弁１の閉鎖により、図５のＣ部のように低下する。
【００３１】
従って、エンジンの高負荷運転域においては、前記のような、図２に示すように、ＥＧＲガスの流入部位１１６ｃの給気圧力の低下により、ＥＧＲガスの流入が容易となり、エンジンの性能を落とすことなく、ＥＧＲガス流量の低下を防止でき、ＮＯｘの発生量を低減できる。
【００３２】
また、ロータリ弁１を、前記給気弁８が全閉する前に閉じることにより、エンジンの実圧縮比が低下するため、前記のようなＥＧＲガスの流入増加と筒内ガス温度の低下によっても、ＮＯｘの発生量を低減できる。
【００３３】
以上のように、かかる第１実施例によれば、前記給気スロットル弁は、回転式で弁ケース１ｂ内に相対回転可能に嵌合され内部に流体通路孔１ｃが形成された弁体１ａを備えたロータリ弁１で構成されているので、負荷検出器３で検出されたエンジン負荷の検出信号のエンジン負荷の最適位置に、相対回転する弁体１ａの流体通路孔１ｃと弁ケース１ｂ内の給気入口との関係位置をセットすることにより、弁体１ａの開時期を簡単に要望の値にシフトすることができる。
【００３４】
従って、かかる給気スロットル弁にロータリ弁１を採用することにより、特にエンジンの低負荷運転域においては、エンジンの性能を落とすことなく、ロータリ弁１の最適な開時期に簡単にシフトすることができ、これによりＥＧＲガス流量を増加し得るロータリ弁１の開時期を、エンジン負荷の負荷検出器３と連動して簡単に設定することができることとなり、従ってＮＯｘの発生量を低減できる。
【００３５】
また、排気タービン１０９の絞りと前記ロータリ弁１からなる給気スロットル弁のシフト位置との関係から、排気タービン１０９の絞りに相当する排気圧力に対応するロータリ弁１の最適シフト位置の位相を設定できる。
【００３６】
（実施例２）
図６は本発明の第２実施例を示す弁の開口面積線図である。
この第２実施例においては、構成は前記第１実施例と同様であるが、前記ロータリ弁１の開閉タイミングを具体的に設定する。
【００３７】
かかる第２実施例においては、ロータリ弁１は、エンジン１００の負荷を検出する負荷検出器３からのエンジン負荷の検出信号と連動して開閉時期をシフトされる。
図６において、前記エンジン負荷が一定負荷以下の低負荷時（部分負荷域）には、前記給気弁８が閉じるのと同時にロータリ弁１が閉じ（図６のＢ）、エンジン負荷が増加するに従い、ロータリ弁１の開時期が進み、給気弁８が閉じる時期より早く閉じる（図６のＡ）ように設定される。
【００３８】
かかる第２実施例によれば、ロータリ弁１を、エンジン負荷と連動して開閉時期をシフトするように構成し、エンジン負荷が高負荷時（図６のＡ）には、ロータリ弁１を給気弁８が閉じるよりも前に閉じることにより、ＥＧＲ通路１１６はロータリ弁１の下流部位（図２の１１６ｃ）から前記給気入口通路に投入されているので、該ＥＧＲガス導入口の前記下流部位（図２の１１６ｃ）の給気圧力が、前記給気弁８が閉じるよりも前に、ロータリ弁１が閉鎖することにより低下する。  
従って、かかるＥＧＲガスの流入部位（図２の１１６ｃ）の給気圧力の低下により、ＥＧＲガスの流入が容易となり、エンジンの性能を落とすことなく、ＥＧＲガス流量の低下を防止でき、ＮＯｘの発生量を低減できる。
【００３９】
また、エンジン低負荷時には（図６のＢ）前記給気弁８と同時に閉じるようにシフトされるので、ＥＧＲ量増大と筒内ガス温度低下による燃焼悪化を避けることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明によれば、エンジンの高負荷〜低負荷域まで、エンジンの性能を落とすことなくＥＧＲガス流量を増加して、ＮＯｘの発生を回避できるような
エンジンのＥＧＲ導入装置を提供できる。
【符号の説明】
【００４１】
１  ロータリ弁
１ａ  弁体
１ｂ  弁ケース
１ｃ  流体通路孔
１ｄ  操作部
１ｆ  シールリング 
２  弁制御装置
３  シリンダ  
３  負荷検出器
４  エンジン回転数検出器
１００  エンジン
１０４  給気管
１０４ａ  給気出口
１０７  給気入口管
１０７ａ  給気入口通路
１０７ｂ  給気入口
１０９  排気タービン
１１０  排気ターボ過給機
１１１  排ガス管
１１４  ＥＧＲ弁
１１６  ＥＧＲ（排ガス再循環）管
１２０  排ガス
【図１】
2010196510.tif 000003
【図２】
2010196510.tif 000004
【図３】
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【図４】
2010196510.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2010196510.tif 000009