(57)【要約】  【課題】  簡素化と低コスト化の要請に適合する産業用ディーゼルエンジンを提供する。  【解決手段】  運転領域を、非ＥＧＲ領域１６と低ＥＧＲ率領域１７と高ＥＧＲ率領域１８の３種類に区分し、ＥＧＲ弁に開閉の２位置のみを切り換える２位置切換弁を用い、吸気絞り弁に絞りの有無のみを切り換える２位置切換弁を用い、非ＥＧＲ領域１６では、ＥＧＲ弁を閉弁状態とし、かつ、吸気絞り弁を絞り無しとし、低ＥＧＲ率領域１７では、ＥＧＲ弁を開弁状態とし、かつ、吸気絞り弁を絞り無しとし、高ＥＧＲ率領域１８では、ＥＧＲ弁を開弁状態とし、かつ、吸気絞り弁を絞り有りとする。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＥＧＲ通路(１１)にＥＧＲ弁(１２)を設け、吸気通路(１３)に吸気絞り弁(１４)を設け、吸気絞り弁(１４)の絞りにより、吸気通路(１３)へのＥＧＲガス(１５)の流入量を増加させるようにした、産業用ディーゼルエンジンであって、
運転領域を、非ＥＧＲ領域(１６)と低ＥＧＲ率領域(１７)と高ＥＧＲ率領域(１８)の３種類に区分し、ＥＧＲ弁(１２)に開閉の２位置のみを切り換える２位置切換弁を用い、吸気絞り弁(１４)に絞りの有無のみを切り換える２位置切換弁を用い、運転状態検出手段(１９)に制御手段(２０)を介してＥＧＲ弁(１２)と吸気絞り弁(１４)とを連携させ、運転状態検出手段(１９)による運転状態の検出に基いて、制御手段(２０)がＥＧＲ弁(１２)と吸気絞り弁(１４)の２位置切換制御を行うようにし、
非ＥＧＲ領域(１６)では、ＥＧＲ弁(１２)を閉弁状態とし、かつ、吸気絞り弁(１４)を絞り無しとし、
低ＥＧＲ率領域(１７)では、ＥＧＲ弁(１２)を開弁状態とし、かつ、吸気絞り弁(１４)を絞り無しとし、
高ＥＧＲ率領域(１８)では、ＥＧＲ弁(１２)を開弁状態とし、かつ、吸気絞り弁(１４)を絞り有りとする、ことを特徴とする産業用ディーゼルエンジン。
【請求項２】
請求項１に記載した産業用ディーゼルエンジンにおいて、
非ＥＧＲ領域(１６)に、高速回転高負荷と中速回転高負荷の各運転状態が含まれるようにした、ことを特徴とする産業用ディーゼルエンジン。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載した産業用ディーゼルエンジンにおいて、
低ＥＧＲ率領域(１７)に、高速回転高負荷寄りの運転状態が含まれるようにした、ことを特徴とする産業用ディーゼルエンジン。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載した産業用ディーゼルエンジンにおいて、
高ＥＧＲ率領域(１８)に、全回転領域の低負荷の運転状態が含まれるようにした、ことを特徴とする産業用ディーゼルエンジン。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載した産業用ディーゼルエンジンにおいて、
非ＥＧＲ領域(１６)に、高速回転１００％負荷と中速回転１００％負荷の各運転状態が含まれ、
低ＥＧＲ率領域(１７)に、高速回転７５％負荷の運転状態が含まれ、
高ＥＧＲ率領域(１８)に、高速回転５０％負荷と高速回転１０％負荷の各運転状態と、中速回転７５％負荷と中速回転５０％負荷の各運転状態と、アイドリング運転状態とが含まれるようにした、ことを特徴とする産業用ディーゼルエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、産業用ディーゼルエンジンに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のディーゼルエンジンとして、本発明と同様、ＥＧＲ通路にＥＧＲ弁を設け、吸気通路に吸気絞り弁を設け、吸気絞り弁の絞りにより、吸気通路へのＥＧＲガスの流入量を増加させるようにしたものがある(例えば、特許文献１参照)。
【０００３】
この種のディーゼルエンジンでは、運転状態に応じて、ＥＧＲ弁と吸気絞り弁の開閉を制御する必要がある。
この従来のディーゼルエンジンでは、運転領域を４種類に区分し、ＥＧＲ弁と吸気絞り弁と３個の三方電磁弁を用い、運転状態検出手段に制御手段を介して３個の三方電磁弁を連携させ、運転状態検出手段による運転状態の検出に基いて、制御手段が３個の三方電磁弁のＯＮ・ＯＦＦ制御を行うようになっている。
【０００４】
【特許文献１】実開昭６１−１２８３４５号公報(図４、図５、図６参照)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この従来技術では、次の問題がある。
《問題》  部品点数が多く、構造が複雑になり、産業用ディーゼルエンジンとしての用途には不向きである。
ＥＧＲ弁と吸気絞り弁と３個の三方電磁弁を用いる構造となっており、部品点数が多く、構造が複雑になり、簡素化と低コストが要請される産業用ディーゼルエンジンとしての用途には不向きである。
【０００６】
《問題》  制御が煩雑になり、産業用ディーゼルエンジンとしての用途には不向きである。
３個の三方電磁弁のＯＮ・ＯＦＦ制御を行う必要があり、制御が煩雑になり、簡素化と低コストが要請される産業用ディーゼルエンジンとしての用途には不向きである。
【０００７】
本発明は、上記問題点を解決することができる産業用ディーゼルエンジン、すなわち、簡素化と低コスト化の要請に適合する産業用ディーゼルエンジンを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に係る発明の発明特定事項は、次の通りである。
図２に例示するように、ＥＧＲ通路(１１)にＥＧＲ弁(１２)を設け、吸気通路(１３)に吸気絞り弁(１４)を設け、吸気絞り弁(１４)の絞りにより、吸気通路(１３)へのＥＧＲガス(１８)の流入量を増加させるようにした、産業用ディーゼルエンジンであって、次のようにしたことを特徴とする。
【０００９】
図１(Ａ)に例示するように、運転領域を、非ＥＧＲ領域(１６)と低ＥＧＲ率領域(１７)と高ＥＧＲ率領域(１８)の３種類に区分し、図２に例示するように、ＥＧＲ弁(１２)に開閉の２位置のみを切り換える２位置切換弁を用い、吸気絞り弁(１４)に絞りの有無のみを切り換える２位置切換弁を用い、運転状態検出手段(１９)に制御手段(２０)を介してＥＧＲ弁(１２)と吸気絞り弁(１４)とを連携させ、運転状態検出手段(１９)による運転状態の検出に基いて、制御手段(２０)がＥＧＲ弁(１２)と吸気絞り弁(１４)の２位置切換制御を行うようにし、
図１(Ｂ)に例示するように、非ＥＧＲ領域(１６)では、ＥＧＲ弁(１２)を閉弁状態とし、かつ、吸気絞り弁(１４)を絞り無しとし、
低ＥＧＲ率領域(１７)では、ＥＧＲ弁(１２)を開弁状態とし、かつ、吸気絞り弁(１４)を絞り無しとし、
高ＥＧＲ率領域(１８)では、ＥＧＲ弁(１２)を開弁状態とし、かつ、吸気絞り弁(１４)を絞り有りとする、ことを特徴とする産業用ディーゼルエンジン。
【発明の効果】
【００１０】
（請求項１に係る発明）
《効果》  部品点数が少なく、構造が簡単になり、産業用ディーゼルエンジンとしての用途に適合する。
図１、図２に例示するように、運転領域を、非ＥＧＲ領域(１６)と低ＥＧＲ率領域(１７)と高ＥＧＲ率領域(１８)の３種類に区分し、ＥＧＲ弁(１２)に開閉の２位置のみを切り換える２位置切換弁を用い、吸気絞り弁(１４)に絞りの有無のみを切り換える２位置切換弁を用いるので、ＥＧＲ率を調節するに当たり、これらの弁のみで足り、部品点数が少なく、構造が簡単になり、簡素化と低コスト化が要請される産業用ディーゼルエンジンとしての用途に適合する。
【００１１】
《効果》  制御が簡単になり、産業用ディーゼルエンジンとしての用途に適合する。
図２に例示するように、ＥＧＲ率を調節するに当たり、ＥＧＲ弁(１２)と吸気絞り弁(１４)の２個の弁を２位置切換制御するだけで済み、制御が簡単になり、簡素化と低コスト化が要請される産業用ディーゼルエンジンとしての用途に適合する。
【００１２】
（請求項２に係る発明）
《効果》  高負荷運転状態でのスモークの発生量を低減することができる。
図１(Ａ)に例示するように、非ＥＧＲ領域(１６)に、高速回転高負荷と中速回転高負荷の各運転状態が含まれるようにした。すなわち、スモークが発生しやすいこの運転状態で、ＥＧＲガス(１５)が還流されないようにしたので、不完全燃焼が防止され、スモークの発生量を低減することができる。
【００１３】
（請求項３に係る発明）
《効果》  高速回転高負荷寄り運転状態でのスモークとＮＯＸの発生量を共に低減することができる。
図１(Ａ)に例示するように、低ＥＧＲ率領域(１７)に、高速回転高負荷寄りの運転状態が含まれるようにした。すなわち、ややスモークが発生しやすいこの運転状態で、低いＥＧＲ率でＥＧＲガス(１５)が還流されるようにしたので、高いＥＧＲ率でＥＧＲガス(１５)が還流される場合に比べ、不完全燃焼が起こりにくく、スモークとＮＯＸの発生量を共に低減することができる。
【００１４】
（請求項４に係る発明）
《効果》  低負荷運転状態でのＮＯＸの発生量を低減することができる。
図１(Ａ)に例示するように、高ＥＧＲ率領域(１８)に、全回転領域の低負荷の運転状態が含まれるようにした。すなわち、スモークが発生しにくいこの運転状態では、高いＥＧＲ率でＥＧＲガス(１５)が還流されるようにしたので、低いＥＧＲ率でＥＧＲガス(１５)が還流される場合に比べ、ＮＯＸの発生量を低減することができる。
【００１５】
（請求項５に係る発明）
《効果》  産業用ディーゼルエンジンとして適合性が高い。
図１(Ａ)に例示するように、非ＥＧＲ領域(１６)に、中速回転１００％負荷と高速回転１００％負荷の各運転状態が含まれる。すなわち、産業用ディーゼルエンジンとしての使用頻度が高く、高出力が要請されるこれらの運転状態が非ＥＧＲ領域(１６)に含まれるので、産業用ディーゼルエンジンとして適合性が高い。
また、低ＥＧＲ率領域(１７)に、高速回転７５％負荷の運転状態が含まれる。すなわち、産業用ディーゼルエンジンとしての使用頻度が高く、高出力とＮＯＸ排出量低減の両方が要請されるこの運転状態が低ＥＧＲ率領域(１７)に含まれるので、産業用ディーゼルエンジンとして適合性が高い。
また、高ＥＧＲ率領域(１８)に、高速回転５０％負荷と高速回転及び１０％負荷の各運転状態と、中速回転７５％負荷及び中速回転５０％負荷の各運転状態と、アイドリング運転状態とが含まれる。すなわち、産業用ディーゼルエンジンとして、ＮＯＸ排出量低減が強く要請されるこれらの運転状態が高ＥＧＲ率領域(１８)に含まれるので、産業用ディーゼルエンジンとして適合性が高い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１〜図２はいずれも本発明の実施形態に係る産業用ディーゼルエンジンを説明する図で、この実施形態では多気筒ディーゼルエンジンを用いて説明する。
【００１７】
このエンジンの概要は、次の通りである。
図２に示すように、シリンダヘッド(２１)の横一側に排気マニホルド(２２)を取り付け、横他側に吸気マニホルド(２３)を取り付け、シリンダヘッド(２１)内から吸気マニホルド(２３)にわたって、ＥＧＲ通路(１１)を設けている。ＥＧＲとは排気ガス還流を意味する。ＥＧＲ通路(１１)の通路途中にＥＧＲ弁(１２)を設けている。吸気マニホルド(２３)の吸気通路(１３)には吸気絞り弁(１４)を設けている。吸気絞り弁(１４)付近にＥＧＲ通路(１１)の通路出口を臨ませ、吸気絞り弁(１４)の絞りにより、吸気通路(１３)へのＥＧＲガス(１５)の流入量を増加させるようにしている。この実施形態では、運転領域を区分し、運転領域に応じたＥＧＲ率の調節を行っている。
【００１８】
運転領域の区分とＥＧＲ率の調節手段は、次の通りである。
図１に示すように、運転領域を、非ＥＧＲ領域(１６)と低ＥＧＲ率領域(１７)と高ＥＧＲ率領域(１８)の３種類に区分し、図２に示すように、ＥＧＲ弁(１２)に開閉の２位置のみを切り換える２位置切換弁を用い、吸気絞り弁(１４)に絞りの有無のみを切り換える２位置切換弁を用い、運転状態検出手段(１９)に制御手段(２０)を介してＥＧＲ弁(１２)と吸気絞り弁(１４)とを連携させ、運転状態検出手段(１９)による運転状態の検出に基いて、制御手段(２０)がＥＧＲ弁(１２)と吸気絞り弁(１４)の２位置切換制御を行うようにしている。
【００１９】
各部の具体的内容は、次の通りである。
図２に示すように、運転状態検出手段(１９)には、負荷センサ(１９ａ)と回転センサ(１９ｂ)とを用いている。負荷センサ(１９ａ)には、燃料噴射ポンプ(２４)の燃料調量ラック位置を検出するラック位置センサを用いている。負荷センサ(１９ａ)には、クランク軸の軸トルクを検出するトルクセンサを用いてもよい。回転センサ(１９ｂ)はクランク軸の回転速度を検出する。制御手段(２０)にはマイコンを用いている。ＥＧＲ弁(１２)と吸気絞り弁(１４)とはいずれも弁アクチュエータ(１２ａ)(１４ａ)を備え、この弁アクチュエータ(１２ａ)(１４ａ)のＯＮ・ＯＦＦ制御により、ＥＧＲ弁(１２)の開閉と吸気絞り弁(１４)の絞りの有無を設定する。なお、図中の符号(２５)は電子ガバナのアクチュエータであり、このアクチュエータ(２５)を制御手段(２０)に連携させ、このアクチュエータ(２５)で燃料噴射ポンプ(２４)の燃料調量ラック位置を調量制御する。負荷センサ(１９ａ)と回転センサ(１９ｂ)と制御手段(２０)は、電子ガバナで用いるものを兼用する。
【００２０】
非ＥＧＲ領域(１６)に含まれる運転状態は、次の通りである。
図１(Ａ)に示すように、非ＥＧＲ領域(１６)には、全回転領域の高負荷の運転状態が含まれる。運転モード１の定格回転１００％負荷運転状態、運転モード５の中速回転１００％負荷運転状態は、この非ＥＧＲ領域(１６)に含まれる。運転モード１の定格回転１００％負荷運転とは最大出力が得られる運転状態をいう。運転モード５の中速回転１００％負荷運転状態とは、定格回転の６０％の回転で、最大負荷をかけた場合の運転状態をいう。このエンジンでは、定格回転の６０％の回転で、最大トルクが得られる。図１(Ａ)の横軸は回転速度、縦軸はトルク(或いは負荷)を示している。
【００２１】
低ＥＧＲ率領域(１７)に含まれる運転状態は、次の通りである。
図１(Ａ)に示すように、低ＥＧＲ率領域(１７)には、高速回転高負荷寄りの運転状態が含まれる。運転モード２の定格回転７５％負荷運転状態は、この低ＥＧＲ率領域(１７)に含まれる。運転モード２の定格回転７５％負荷運転状態とは、定格回転で最大負荷の７５％をかたけ場合の運転状態をいう。
【００２２】
高ＥＧＲ率領域(１８)に含まれる運転状態は、次の通りである。
図１(Ａ)に示すように、高ＥＧＲ率領域(１８)には、全回転領域の中負荷と低負荷の運転状態が含まれる。運転モード３の定格回転５０％負荷運転状態、運転モード４の定格回転１０％負荷運転状態、運転モード６の中速回転７５％負荷運転状態、運転モード７の中速回転５０％負荷運転状態、運転モード８のアイドリング運転状態が含まれる。運転モード３の定格回転５０％負荷運転状態、運転モード４の定格回転１０％負荷運転状態とは、定格回転で最大負荷の５０％または１０％をかたけ場合の運転状態をいう。運転モード６の中速回転７５％負荷運転状態、運転モード７の中速回転５０％負荷運転状態とは、定格回転の６０％で最大負荷の７５％または５０％をかけた場合の運転状態をいう。運転モード８のアイドリング運転状態とは、このエンジンでは１２００ｒｐｍの無負荷の運転状態をいう。
【００２３】
各弁の状態とＥＧＲ率は、次の通りである。
図１(Ｂ)に示すように、非ＥＧＲ領域(１６)では、ＥＧＲ弁(１２)を閉弁状態とし、かつ、吸気絞り弁(１４)を絞り無しとする。この場合、ＥＧＲ率は０％となる。低ＥＧＲ率領域(１７)では、ＥＧＲ弁(１２)を開弁状態とし、かつ、吸気絞り弁(１４)を絞り無しとする。この場合、ＥＧＲ率は５〜１０％となる。高ＥＧＲ率領域(１８)では、ＥＧＲ弁(１２)を開弁状態とし、かつ、吸気絞り弁(１４)を絞り有りとする。この場合、ＥＧＲ率は１０〜２０％となる。
【００２４】
なお、運転モード１〜８は、産業用エンジンの排気ガス試験のＣ１−８モード法に対応する運転モードであり、このエンジンはこの排気ガス試験に適合し得る範囲で、簡便かつ安価な構造と制御を備えたものである。この産業用ディーゼルエンジンは、農業機械や建設機械やエンジン発電機等に搭載して用いる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態に係る産業用ディーゼルエンジンを説明する図で、図１(Ａ)は運転領域区分とこれに含まれる運転状態を説明する図、図１(Ｂ)は運転領域区分と各弁の状態とＥＧＲ率とを説明する表である。
【図２】本発明の実施形態に係る産業用ディーゼルエンジンの模式平面図である。
【符号の説明】
【００２６】
(１)…定格回転１００％負荷状態、(２)…定格回転７５％負荷状態、(３)…定格回転５０％負荷状態、(４)…定格回転１０％負荷状態、(５)…中速回転１００％負荷状態、(６)…中速回転７５％負荷状態、(７)…中速回転５０％負荷状態、(８)…アイドリング状態、 (１１)…ＥＧＲ通路、(１２)…ＥＧＲ弁、(１３)…吸気通路、(１４)…吸気絞り弁、(１５)…ＥＧＲガス、(１６)…非ＥＧＲ領域、(１７)…低ＥＧＲ率領域、(１８)…高ＥＧＲ率領域、(１９)…運転状態検出手段、(２０)…制御手段。
【図１】
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【図２】
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