(57)【要約】【課題】内燃機関の排気ポートから排気ガスの一部を抽出する排気ガス抽出通路と、同通路に連なる還流制御装置と、同還流制御装置に連なり上記排気ガスを上記内燃機関の吸気ポートに供給する排気ガス供給通路とを備えた内燃機関の排気還流装置において、最も適切な場所への還流制御装置の設置を可能にしようとするものである。【解決手段】上記還流制御装置は、排気還流量を制御する制御弁と、その駆動アクチュエータとを一体化し、上記排気ガス抽出通路は、少なくとも一端がインロー嵌合されフローティング支持された連結管を備えて構成する。【選択図】        図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気ポートから排気ガスの一部を抽出する排気ガス抽出通路と、同通路に連なる還流制御装置と、同還流制御装置に連なり上記排気ガスを上記内燃機関の吸気ポートに供給する排気ガス供給通路とを備えた内燃機関の排気還流装置において、
上記還流制御装置は、排気還流量を制御する制御弁と、その駆動アクチュエータとを一体化した装置であり、
上記排気ガス抽出通路は、少なくとも一端がインロー嵌合されフローティング支持された連結管を備えて構成されていることを特徴とする内燃機関の排気還流装置。
【請求項２】
上記還流制御装置は、内燃機関のシリンダ部の側面に取り付けられ、上記連結管は、シリンダ部の外側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気還流装置。
【請求項３】
上記内燃機関は上記シリンダを略水平に傾斜して車両に搭載され、上記還流制御装置の高さ方向の位置は、上記シリンダの下方に設けられた排気ポートとシリンダの上方に設けられた吸気ポートとの高さの中間に位置し、シリンダの下方から上方へ延びる上記連結管によって上記排気ポートと上記還流制御装置とが連結されていることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の排気還流装置。
【請求項４】
上記内燃機関は単気筒内燃機関であり、シリンダ軸線に対して左右方向に伸びるクランク軸の一方の側に動弁機構のカムチェーンが設けられ、クランク軸の他方の側のシリンダ側部に上記還流制御装置が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の排気還流装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動２輪車用内燃機関の排気還流装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関の排気ガス中のＮＯＸ  を減らす方法としては、排気ガスの一部（５〜２０％）を吸気の中に戻すＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）が最も効果的であるとされている。この方法は、ＮＯＸ  は燃焼ガスが高温の時、空気中の窒素と酸素が反応してできるので、排気ガスの還流によって燃焼ガスの温度を下げ、Ｏ２＋Ｎ２→２ＮＯの反応を抑制することによって、ＮＯＸ  の低減を図る方法である。
【０００３】
一般に内燃機関の排気還流装置は、内燃機関の排気ポートから排気ガスの一部を抽出する排気ガス抽出通路と、同通路に連なり、排気ガスの還流量を制御する還流制御装置と、同還流制御装置に連なり上記排気ガスを上記内燃機関の吸気ポートに供給する排気ガス供給通路とを備えて構成されている。なお、排気ガス抽出通路と排気ガス供給通路のいずれか一方または両方を総称したものを排気ガス還流通路と呼ぶ。
【０００４】
従来の排気還流装置においては、シリンダ壁体に、シリンダ軸線方向の排気ガス還流通路が設けられている（例えば、特許文献１参照。）。また、他の例として、シリンダヘッド本体に、ほぼシリンダ軸線方向の排気ガス還流通路が設けられている例もある（例えば、特許文献２参照。）。これらの例に見られるように、特に、従来は排気ガス抽出通路が、シリンダ壁体やシリンダヘッド壁体にシリンダ軸線方向に設けられていたので、還流制御装置の設置場所が制限されていた。
【０００５】
【特許文献１】
実公昭６１−４３９６９号公報（第２図）
【特許文献２】
特開昭５８−８２６１号公報（第３図）。
【０００６】
【解決しようとする課題】
本発明は、上記従来技術の課題を解決し、最も適切な場所への還流制御装置の設置を可能にしようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段および効果】
本発明は上記課題を解決したものであって、請求項１に記載の発明は、内燃機関の排気ポートから排気ガスの一部を抽出する排気ガス抽出通路と、同通路に連なる還流制御装置と、同還流制御装置に連なり上記排気ガスを上記内燃機関の吸気ポートに供給する排気ガス供給通路とを備えた内燃機関の排気還流装置において、上記還流制御装置は、排気還流量を制御する制御弁と、その駆動アクチュエータとを一体化した装置であり、上記排気ガス抽出通路は、少なくとも一端がインロー嵌合されフローティング支持された連結管を備えて構成されていることを特徴とするものである。
【０００８】
本発明は上記のように、排気ポートと還流制御装置との間を配管によって連絡するので、還流制御装置を内燃機関外周部のデッドスペース等任意の場所に設置することができる。これによって、内燃機関の外形寸法の大型化を防止することができる。
【０００９】
また、還流制御装置は、排気還流量を制御する制御弁と、その駆動アクチュエータとを一体化した装置となっているので、任意の場所に一体として設置できる。
【００１０】
さらに、内部を高温ガスが流通する排気ガス抽出通路は、フローティング配管としているので、熱による配管の伸縮を吸収することができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の排気還流装置において、上記還流制御装置は、内燃機関のシリンダ部の側面に取り付けられ、上記連結管は、シリンダ部の外側に配置されていることを特徴とするものである。
【００１２】
このように構成されているので、高温となる連結管をシリンダ側方を通る走行風によって空冷冷却することができ、還流制御装置の熱負荷を低減することができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の内燃機関の排気還流装置において、上記内燃機関は上記シリンダを略水平に傾斜して車両に搭載され、上記還流制御装置の高さ方向の位置は、上記シリンダの下方に設けられた排気ポートとシリンダの上方に設けられた吸気ポートとの高さの中間に位置し、シリンダの下方から上方へ延びる上記連結管によって上記排気ポートと上記還流制御装置とが連結されていることを特徴とするものである。
【００１４】
本発明は上記のように構成されているので、短い連結管によって、排気ポートと還流制御装置とを連結することができる。さらに、連結管内の流れが昇り方向であるので、水分等による管路の閉塞が生じない。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の内燃機関の排気還流装置において、上記内燃機関は単気筒内燃機関であり、シリンダ軸線に対して左右方向に伸びるクランク軸の一方の側に動弁機構のカムチェーンが設けられ、クランク軸の他方の側のシリンダ側部に上記還流制御装置が設けられていることを特徴とするものである。
【００１６】
本発明は上記のように構成されているので、還流制御装置を、カムチェーンと相互干渉することなく、内燃機関のデッドスペースに設置することができるので、内燃機関の大型化を防止することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施形態の排気還流装置を装備した自動２輪車用内燃機関の縦断面を左方から見た図であり、線Ｌはこの内燃機関を車両に搭載した時の水平線であり、矢印Ｆは前方を指し、矢印Ｕは上方を指している。図において、１はクランクケース、２はその前方に連なるシリンダブロック、３はその前方に連なるシリンダヘッド、４は更にその前方に連なるシリンダヘッドカバーである。５はクランクケース内に回転可能に支持されているクランク軸、６は同クランク軸に連なるコンロッド、７は同コンロッドの前端に連なり、シリンダ孔８の中で摺動するピストンである。
【００１８】
シリンダヘッド３には、ピストン７に対面する端面に燃焼室１０が形成され、さらに、同燃焼室１０に連なり上方へ延びる吸気ポート１１と、同燃焼室１０に連なり下方へ延びる排気ポート１２が形成されている。吸気ポート１１には吸気弁１３、排気ポート１２には排気弁１４が設けてある。
【００１９】
図２は上記内燃機関の横断面を上方から見た図である。シリンダヘッドカバー４とシリンダヘッド３を貫通して、外部から燃焼室１０に達する燃料噴射装置１５が設けてある。この燃料噴射装置は直噴型であり、圧縮空気によって燃料を燃焼室へ直接噴射するようになっている。シリンダヘッド３には燃焼室１０に臨む点火プラグ１６が設けてある。
【００２０】
この内燃機関の左側部分には、動弁機構が設けてある。クランク軸５の左側部分にはカムチェーン２０を駆動するドライブスプロケット２１が設けてある。シリンダブロック２の左側にはカム軸２２が回転可能に設けられ、吸気カム２３、排気カム２４が一体的に形成されている。カム軸２２にはドリブンスプロケット２５が設けられ、上記カムチェーン２０が掛け回されている。
【００２１】
図３は上記内燃機関の動弁機構部の縦断面を左方から見た図である。線Ｌはこの内燃機関を車両に搭載した時の水平線であり、矢印Ｆは前方を指し、矢印Ｕは上方を指している。カム軸の前方の吸気ポート１１側には、端部にローラ２６を備え、吸気第１ロッカー軸２７を中心として回動する吸気第１ロッカーアーム２８が設けてある。シリンダヘッドカバー４の中には、吸気第２ロッカー軸２９を中心として回動する吸気第２ロッカーアーム３０が設けてある。吸気第２ロッカーアーム３０の外側端は、吸気弁１３の軸頭部に当接している。吸気第１ロッカーアーム２８の前端と吸気第２ロッカーアーム３０の内側端には、それぞれ球面凹部２８ａ、３０ａが形成してあり、その間に、両端に鋼ボール３８を介して吸気側駆動ロッド３１が装着してある。
【００２２】
同様に、カム軸の前方、排気ポート１２側には、端部にローラ３２を備え排気第１ロッカー軸３３を中心として回動する排気第１ロッカーアーム３４が設けてある。シリンダヘッドカバー４の中には、排気第２ロッカー軸３５を中心として回動する排気第２ロッカーアーム３６が設けてある。排気第２ロッカーアーム３６の外側端は、排気弁１４の軸頭部に当接している。排気第１ロッカーアーム３４の前端と排気第２ロッカーアーム３６の内側端には、それぞれ球面凹部３４ａ、３６ａが形成してあり、その間に、両端に鋼ボール３８を介して排気側駆動ロッド３７が装着してある。
【００２３】
この動弁機構において、クランク軸５からカムチェーン２０を介してカム軸２２が駆動され、カム軸２２に形成されているカム２３、２４の回転が、吸気、排気それぞれの第１ロッカーアーム２８、３４、駆動ロッド３１、３７、第２ロッカーアーム３０、３６を介して、吸気弁１３、排気弁１４の軸頭部に伝達され、それぞれの弁の開閉がなされる。
【００２４】
なお、図３において、４０は燃料圧送用エアーポンプであり、４１は同ポンプの駆動軸である。このエアーポンプ４０はカム軸２２に装着されたエアーポンプ用ドライブスプロケット４２から、エアーポンプ駆動用チェーン４３、および、前記駆動軸４１に装着されたエアーポンプ用ドリブンスプロケット４４を介して駆動される。
【００２５】
図４は、上記内燃機関のシリンダブロック２からシリンダヘッドカバー４までの部分の右側外観図である。これは、カムチェーンが設けてある側の反対側のシリンダ部側面の外観を示している。線Ｌは、この内燃機関を車両に搭載した時の水平線であり、矢印Ｆは前方を指し、矢印Ｕは上方を指している。シリンダブロック２の下方には内燃機関冷却用ウオーターポンプ４５が設けてある。図において、上記ウオーターポンプ４５の向こう側に、図示はされていないが、燃料噴射装置１５から燃料を圧送するための、前述のエアーポンプ４０が設けてある。
【００２６】
シリンダブロックの右側外面に還流制御装置５０が取付けてある。シリンダブロックの外側に、排気ポート１２から上記還流制御装置５０に至る排気ガス抽出通路５１が設けてあり、さらに上記還流制御装置５０から吸気ポート１１に至る排気ガス供給通路５２が設けてある。上記の排気ガス抽出通路５１と排気ガス供給通路５２は、構造は異なるが、共に管状部分を備えた通路であり、シリンダブロック２およびシリンダヘッド３の外側に取付けてある。上記排気ガス抽出通路５１、還流制御装置５０、および排気ガス供給通路５２から、内燃機関の排気還流装置が構成され、これらの各部を連ねた通路を経て、排気ポート１２から抽出された排気ガスが、還流制御装置５０で流量を制御されて、吸気ポート１１へ供給される。
【００２７】
還流制御装置５０は、制御弁部５３と駆動アクチュエータ部５４とを一体化した装置である。排気ガス抽出通路５１は、排気ポート１２に連なる排気ガス抽出部５５と、同抽出部５５と上記還流制御装置５０とをつなぐ抽出側連結管５６とからなっている。排気ガス供給通路５２は、吸気ポート１１に連なる排気ガス供給部５７と、上記還流制御装置５０と上記排気ガス供給部５７とをつなぐ供給側連結管５８とからなっている。供給側連結管５８は両端共固定であるが、抽出側連結管５６は高熱を受けるので、後述するように、一端がフローティング支持となっており、熱による伸縮を吸収するようになっている。なお、図２には、還流制御装置５０と供給側連結管５８とが図示してある。
【００２８】
図５は排気ガス抽出通路５１と還流制御装置５０の図である。排気ガス抽出通路５１と、還流制御装置５０の制御弁部５３とは断面が示してある。駆動アクチュエータ部５４は外観が示してある。排気ガス抽出部５５は排気ポート１２の近くに設けられた本体５９と、シールリング６０と、シールリング保持金具６１とからなっている。図には、本体５９の奥に、排気ポート１２に直結する排気ガス抽出口５９ａが見える。本体５９とシールリング保持金具６１とは、シールリング６０を挟んでねじ結合されるようになっている。
【００２９】
還流制御装置５０の制御弁部５３には、コイルばね６２によって閉方向に付勢されている弁体６３が設けてある。弁体６３に連なる軸部６４は、駆動アクチュエータ部５４の内部へ挿入されている。アクチュエータはステップモータ式アクチュエータであり、電線接続端子６５から送られる制御信号に応じて、軸部６４を介して弁体６３を開閉駆動する。
【００３０】
制御弁部５３の排気ガス入口部６６には雌ねじが設けてあり、抽出側連結管５６が、その基端部の雄ねじによって螺着されている。抽出側連結管５６の先端部は、排気ガス抽出部５５にインロー嵌合され、シールリング６０によってフローティング支持されている。
【００３１】
制御弁部５３の側部には、弁体６３の下流側空間に連通する排気ガス送出口６７が設けてあり、排気ガス供給通路５２の供給側連結管５８が接続固定されている。供給側連結管５８の他端は吸気ポート１１に設けられた排気ガス供給部５７（図４）に接続固定されている。
【００３２】
図６はシール部の組立て説明図である。抽出側連結管５６の取付けに際しては、まず図のように、抽出側連結管５６にシールリング６０とシールリング保持金具６１を装着し、抽出側連結管５６の先端部が排気ガス抽出部本体５９に少し嵌り、かつ抽出側連結管５６の基端部の雄ねじが還流制御装置５０の排気ガス入口部６６の雌ねじに螺着された状態で、シールリング保持金具６１でシールリング６０を排気ガス抽出部本体５９内に押し込みながら、シールリング保持金具６１の雄ねじを排気ガス抽出部本体５９の雌ねじに螺着する。シールリング保持金具６１が排気ガス抽出部本体５９に螺着されると、シールリング６０が変形し、抽出側連結管５６の外面に当接して、ガス漏れが防止される。抽出側連結管５６は排気ポート１２に近接しているので高温ガスの影響を受け、膨張と収縮を繰り返す。本実施形態の抽出側連結管５６の排気ポート１２に近い端部は、シールリングによってフローティング支持されているので、管軸方向に膨張・収縮が可能である。本実施形態では、抽出側連結管の一端のみを、インロー嵌合とし、シールリングによるフローティング支持としているが、抽出側連結管の両端を、インロー嵌合とし、両端を、シールリングによるフローティング支持としてもよい。
【００３３】
以上詳述したように、本実施形態の内燃機関の排気還流装置においては、
排気ポートと還流制御装置との間を配管によって連絡するので、還流制御装置を内燃機関外周部のデッドスペース等任意の場所に設置することができ、内燃機関の外形寸法の大型化を防止することができる。還流制御装置は、排気還流量を制御する制御弁と、その駆動アクチュエータとを一体化した装置となっているので、任意の場所に一体として設置できる。また、内部を高温ガスが流通する排気ガス抽出側連結管は、フローティング配管としているので、配管の熱による伸縮を吸収することができる。
【００３４】
さらに、高温となる抽出側連結管は、シリンダ側方を通る走行風によって空冷冷却することができるので、還流制御装置の熱負荷を低減することができる。また、短い抽出側連結管によって、排気ポートと還流制御装置とを連結することができる。さらに、抽出側連結管内の流れが昇り方向であるので、水分等による管路の閉塞が生じない。また、還流制御装置を、カムチェーンと相互干渉することなく、内燃機関のデッドスペースに設置することができるので、内燃機関の大型化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の排気還流装置を装備した自動２輪車用内燃機関の縦断面を左方から見た図である。
【図２】上記内燃機関の横断面を上方から見た図である。
【図３】上記内燃機関の動弁機構部の縦断面を左方から見た図である。
【図４】上記内燃機関のシリンダ部の右側外観図である。
【図５】排気ガス抽出通路と還流制御装置の断面図である。
【図６】シール部の組立て説明図である。
【符号の説明】
１…クランクケース、２…シリンダブロック、３…シリンダヘッド、４…シリンダヘッドカバー、５…クランク軸、６…コンロッド、７…ピストン、８…シリンダ孔、１０…燃焼室、１１…吸気ポート、１２…排気ポート、１３…吸気弁、１４…排気弁、１５…燃料噴射装置、１６…点火プラグ、２０…カムチェーン、２１…ドライブスプロケット、２２…カム軸、２３…吸気カム、２４…排気カム、２５…ドリブンスプロケット、２６…ローラ、２７…吸気第１ロッカー軸、２８…吸気第１ロッカーアーム、２８ａ…球面状凹部、２９…吸気第２ロッカー軸、３０…吸気第２ロッカーアーム、３０ａ…球面状凹部、３１…吸気側駆動ロッド、３２…ローラ、３３…排気第１ロッカー軸、３４…排気第１ロッカーアーム、３４ａ…球面状凹部、３５…排気第２ロッカー軸、３６…排気第２ロッカーアーム、３６ａ…球面状凹部、３７…排気側駆動ロッド、３８…鋼ボール、４０…燃料圧送用エアーポンプ、４１…エアーポンプの駆動軸、４２…エアーポンプ用ドライブスプロケット、４３…エアーポンプ駆動用チェーン、４４…エアーポンプ用ドリブンスプロケット、４５…ウオーターポンプ、５０…還流制御装置、５１…排気ガス抽出通路、５２…排気ガス供給通路、５３…制御弁部、５４…駆動アクチュエータ部、５５…排気ガス抽出部、５６…抽出側連結管、５７…排気ガス供給部、５８…供給側連結管、５９…本体、５９ａ…排気ガス抽出口、６０…シールリング、６１…シールリング保持金具、６２…コイルばね、６３…弁体、６４…軸部、６５…電線接続端子、６６…排気ガス入口部、６７…排気ガス送出口。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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