(57)【要約】【課題】電子制御式蓄圧容器燃料噴射ターボ過給機付きDOHC４サイクルディーゼルエンジンの吸気系の漏れを修復することで吸気圧力の低下が回復して、吸気量情報を正確にする吸気系装置。【解決手段】吸気系１〜７に継ぎ手８〜２４を備えて、配管２５〜３３に鋼管、アルミニウム管を設定して、継ぎ手８〜２４に鋼板ガスケットを装着してボルト、ナットで固定する。ヘッドカバーガスケット、インテークマニホールドガスケットの両面に液状ガスケットを塗布して組み付けて、ターボ過給機コンプレッサーハウジングとセンターハウジングの接合部に液状ガスケットを塗布して組み付ける。【選択図】図１
2017096124.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子制御式コモンレール燃料噴射ターボ過給器付きDOHC４サイクルディーゼルエンジンの吸気系装置の改善において、（１）吸気系のエアクリーナー、ターボ過給器、熱交換器、インテークマニホールド、排気再循環装置、PCV装置、その他の吸気系の配管に鋼管、アルミニウム管を使用し（２）継ぎ手にガスケットを挟みボルト、ナットで固定し（３）ヘッドカバーガスケット、インテークマニホールドガスケットの両面に液状ガスケットを塗布し（４）ターボ過給器コンプレッサーハウジングとセンターハウジングの接合部に液状ガスケットを塗布し組み付け、以上（１）〜（４）の構成からなり吸気量情報が正確なことを特徴とする吸気系装置。
【請求項２】
電子制御式コモンレール燃料噴射無過給DOHC４サイクルディーゼルエンジンの吸気系装置の改善において（1）吸気系のエアクリーナー、インテークマニホールド、排気再循環装置、PCV装置、その他の吸気系の配管を鋼管、アルミニウム管にし（2）継ぎ手にガスケットを挟みボルト、ナットで固定し（３）ヘッドカバーガスケット、インテークマニホールドガスケットの両面に液状ガスケットを塗布し、以上（１）〜（３）の構成からなり吸気量情報が正確なことを特徴とする吸気系装置。
【請求項３】
らせん状に３回転巻いてある形状のピストンリングと、らせん状に３回転溝が備えてあるあるピストンにおいて、ピストン上から平行に1回転し斜め下の角度に１２０度進みピストン頭頂部と平行な角度になり、真っ直ぐ進み1回目と同じ角度で斜め下の角度に１２０度進みピストン頭頂部と平行な角度になり真っ直ぐ進み先端が３段目のピストンリングと、後端が２段目のピストンリングと隙間が小さい形状のピストンとピストンリング。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子制御式コモンレール燃料噴射ターボ過給器付きDOHC(Double Over Head Camshaft)４サイクルディーゼルエンジンの吸気系装置の改善に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンは圧縮された高温の空気中に燃料を噴射し着火温度と混合比の条件が合った所から自己着火し燃え広がる拡散燃焼のため均一燃焼が難しく高負荷時など燃料噴射量が多くなった時、部分的な酸素不足になりPM(Particulate Matter)が発生しやすく、高圧縮なため高温で燃焼し窒素酸化物も発生しやすい。
【０００３】
近年では厳しい排気ガス規制が施行され電子制御式コモンレール燃料噴射ターボ過給器付きDOHC４サイクルディーゼルエンジンは吸気系、燃料系、エンジン本体、後処理装置が改善され排気ガス低減対策が行われている。
【０００４】
吸気系の吸気量測定はエアフロセンサーと過給圧センサーが使用されている。エアフロセンサーはエアクリーナー直後に取り付けられ、熱線を使用し空気通過量を測定している。過給圧センサーはインテークマニホールドに取り付けられ半導体の電気変化量で吸気圧力を測定し、温度変化による体積の変化をエアクリーナ付近に取り付けられた吸気温度センサーの情報で電子燃料計算装置が正確な空気質量に計算している。
ブローバイ還元装置のクローズドベンチレーターはブローバイガスを旋回流とエレメントで空気と潤滑油を分離し吸気とオイルパンに戻して潤滑油の燃焼を防ぎ粒子状物質SOF(Soluble Organic Fraction)を低減している。
排気再循環装置は2種類あり、排出ガスをエギゾーストマニホールドから分流し熱交換器で冷却後制御バルブで制限しインテークマニホールドへ戻す方法とDPF(Diesel Particulate  Filter)や触媒後のエキゾーストパイプから分流し熱交換器で冷却後制御バルブで制限しターボ過給器前から吸気させる方法があり、吸気中の酸素量が減少し燃焼温度を下げる事により窒素酸化物を低減している。
燃料系の電子制御式コモンレール燃料噴射システムは燃料タンクからフィードポンプで送られた燃料を高圧ポンプで高圧にし、高圧管でレールに送り蓄えられる。レール内の圧力はプレッシャーセンサーで検出され、電子燃料計算装置からの情報で高圧ポンプの圧力は制御され許容圧を超えた場合プレッシャーリミッターが減圧する。指定の圧力で保たれたレール内の燃料は高圧管で送られ、電子燃料計算装置で計算され電磁噴射ノズルから燃焼室へ１５０メガパスカルから２００メガパスカルの高圧噴射で燃料を微粒化し、空気と触れる表面積を多くし素早く燃焼する。 エンジン負荷と回転数に応じた量と噴射時期で噴射できるため均質な混合気になり部分的な酸素不足による排気ガスの発生を低減している。
動弁系は従来型にはOHV(Over Head Valve)があった。しかし、よりコンパクト化、高回転化などの利点があるためプッシュロッドを省いてシリンダーヘッドにカムシャフトを搭載したOHC(Over Head Camshaft)が使われるようになった。さらにロッカーアームを省いて吸気バルブと排気バルブの直押しが可能なDOHCが採用されるようになった。高回転高出力が可能になりピストンの動きとバルブとカムシャフト角度センサーが正確に同期するため噴射時期のずれが無くなり４バルブ化の効果により吸気量も多くなり圧縮圧力も安定し、電磁噴射ノズルが中心に位置しているため燃焼が改善し排気ガスが低減している。
しかし、負荷変動などにより空燃比の変化によるPMや窒素酸化物が発生するため酸素センサーで空燃比を測定し電子燃料計算装置が燃料噴射量を計算し燃料噴射装置が噴射量を調整しさらに後処理装置でPM、窒素酸化物を低減している。
【０００５】
後処理装置の酸化触媒は蜂の巣状の金属に貴金属などの酸化触媒を丹持し一酸化炭素、炭化水素、一酸化窒素を二酸化炭素、水、二酸化窒素に酸化させると共に粒子状物質SOFを低減する。
DPFはPMを捕集するフィルターである。蜂の巣状の穴に交互に栓をしたセラミックの壁を通過しPMを捕集する。低負荷時にPMが多く発生しDPFがつまってしまうため除去する必要があり、排気圧が高くなり排気圧センサーに感知されると排気ガス中に燃料を噴射し排気を高温にして焼却させPMを除去している。
尿素選択還元触媒は排気ガス中の窒素酸化物の量をNOXセンサーで測定し窒素酸化物の量に応じた尿素水を排気管内に噴射し、加水分解しアンモニアを発生させ還元触媒で一酸化窒素と二酸化窒素を選択しで窒素と水に還元している。  
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】鈴木孝幸編  「ディーゼルエンジンの徹底研究」  グランプリ出版  2012年9月25日発行
【非特許文献２】鈴木孝著  「ディーゼルエンジンと自動車」  三樹書房  2008年3月25日発行
【非特許文献３】「モーターファンイラストレーテッド」VOL.７８ディーゼルエンジン第２章  三栄書房  2013年4月28日発行
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
解決しようとする問題は負荷変動に対し正確な燃料噴射量にする事である。
負荷変動があった時燃料噴射量の増減、エンジン回転数の変化があり吸気量も増減している。吸気量に対し燃料噴射量が多すぎた場合燃焼時酸素量不足のためPMが発生しやすくなり、吸気量に対し燃料噴射量が少なすぎた場合燃焼時酸素量が多いため窒素酸化物が発生しやすくなる。
その原因は吸気系のインテークホースバンド、ブローバイ還元ホースクランプの隙間や緩み、ヘッドカバーガスケット、インテークマニホールドガスケット、ターボ過給器コンプレッサーハウジングの漏れがあるためエアフロセンサー、過給圧センサーが正確な吸気量測定、酸素センサーが正確な空燃比測定をする事が出来ないためである。
吸気系装置に漏れがある場合、エアフロセンサーの吸気量測定は負圧の減速時と正圧の加速時と減速時、過給圧センサーの場合負圧の加速時と減速時、正圧の減速時に、吸気行程で使用される吸気量より多く測定している。
吸気量情報が不正確な場合アクセル開度やエンジン負荷に対応した燃料供給をする事が出来ないため、電子燃料計算装置内に記憶されている情報、カムシャフト角度、アクセル開度、水温、車速、空燃比測定の情報を基に電子燃料計算装置が燃料噴射量の計算を行い燃料噴射を行っている。しかし、出力重視の設定になっているため燃料噴射量が多くなる。また、ブローバイ還元装置から漏れた場合も酸素センサーに酸素量が多く測定されるためエンジン負荷があった場合燃料噴射量が多くなる。 
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この課題を解決するために本発明では吸気系に鋼管、アルミニウム管を使用し継ぎ手部分をボルト、ナットで確実に固定し吸気漏れがない構造に改善し正確な吸気量、空燃比測定をする。
ヘッドカバーガスケット、インテークマニホールドガスケット、ターボ過給器のコンプレッサーハウジングの漏れは液状ガスケットを使用して吸気漏れが無い構造に改善する。ピストンリングからの圧縮漏れは合い口をなるべく狭くして吸気漏れを防止する。
PCVバルブは2個使用して低負荷時通気量を少なくして高負荷時通気量を多くする。
吸気漏れが改善されると吸気圧が高くなるため、過給圧、圧縮比を下げて使用する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は吸気系装置の漏れが改善されるため吸気行程で使用される吸気量をエアフロセンサー、過給圧センサーが正確に測定できるため吸気量情報が正確になり、電子燃料計算装置が必要な燃料噴射量を計算し、最適な時期と量で電磁噴射ノズルから燃料噴射が行われる。
PCVバルブを低負荷時吸気量を少なくしブローバイ通気量が適量になり、吸気量測定を正確に行うことが出来る。その結果PM、窒素酸化物を低減することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は吸気系装置の説明図である。
【図２】図２はターボ過給器、インテークマニホールド、ヘッドカバーの説明図である。
【図３】図３は排気再循環装置の配管とPCV配管の説明図である。
【図４】図４は過給圧センサー、潤滑油量計、ピストン、ピストンリングの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
吸気漏れが無く吸気量を正確に測定するという目的を、吸気系の配管に鋼管、アルミニウム管を使用し継ぎ手部分をガスケットを挟みボルト、ナットで確実に締め付けることで点検の労力低減と耐久性を向上させた。
【実施例】
【００１２】
吸気系装置の改善の実施例を図１から図４までを使って説明する。
図１の１エアクリーナーと３吸気配管を２継ぎ手に図２の３９ガスケットを挟みボルト、ナットで確実に固定する。図１の３吸気配管と５ターボ過給器を４継ぎ手に図２の３９ガスケットを挟みボルト、ナットで確実に固定する。図１の５のターボ過給器と７吸気配管を６継ぎ手に図２の４０ガスケットを挟みボルト、ナットで確実に固定する。図１の７吸気配管と９熱交換器を８継ぎ手に図２の４０ガスケットを挟みボルト、ナットで確実に固定する。図１の９熱交換器と１１吸気配管を１０継ぎ手に図２の４０ガスケットを挟みボルト、ナットで確実に固定する。図１の１１吸気配管と図３の５８吸気配管を６０継ぎ手に７３ガスケットを挟みボルト、ナットで確実に固定する。図３の５８吸気配管と図２の４３インテークマニホールドを図２の４１継ぎ手と図３の５９継ぎ手に図２の４２ガスケットを挟みボルト、ナットで確実に固定する。
図３の４９エキゾーストマニホールドと５３排気再循環配管を５０、５２継ぎ手の間に５１ガスケットを挟みボルト、ナットで確実に固定する。図３の５３排気再循環配管と図１、２０排気再循環装置を１９継ぎ手に図３の５５ガスケットを挟みボルト、ナットで確実に固定する。図１、２０排気再循環装置と２２排気再循環装置を２１継ぎ手に図３、５５ガスケットを挟みボルト、ナットで確実に固定する。図１の２３排気再循環配管と図３の５７吸気配管を図１の２４と図３の５６継ぎ手に５５ガスケットを挟みボルト、ナットで確実に固定する。図１の３吸気配管と図３の６８PCV配管を図１の２５継ぎ手に図３の７１ガスケットを挟みボルト、ナットで確実に固定する。図３の６８PCV配管とヘッドカバーを６９継ぎ手に７２ガスケットを挟みボルト、ナットで確実に固定する。
PCVバルブをアイドリング時に通気量を少なくし、高負荷時に通気量が多くなる構造に改善する。通気量の異なるワンウェイバルブを2個使用して低負荷時に1個、高負荷時に2個通気させてインテークマニホールド内の吸気量測定を正確にすると共にブローバイ吸気量を適量にする。但しPCVバルブが取り付けてある場合はこの2個使用するPCVバルブを取り付けない。クランクケース内の通気量が少なくなり温度が高くなるからである。図３の６２PCVバルブは直進方向に通気量が多いPCVバルブを取り付け曲がっている方に通気量が少ないPCVバルブを取り付ける。通気方向はヘッドカバーからインテークマニホールドに通気する方向で取り付ける。図３の５８吸気配管と６２PCVバルブを６１継ぎ手に７０ガスケットを挟みボルト、ナットで確実に固定する。図３の６２PCVバルブと６４PCV配管を５７継ぎ手に７０ガスケットを挟みボルト、ナットで確実に固定する。図３の６４PCV配管とヘッドカバーを６５継ぎ手部分に７２ガスケットを挟みボルト、ナットで確実に固定する。
【００１３】
図２の４６ヘッドカバーの４７斜線部分に液状ガスケットを内側にはみ出さないように３ｍｍの幅で塗布し４８ヘッドカバーガスケットを取り付ける。シリンダーヘッド側ガスケットの上にに液状ガスケットを内側にはみ出さないように３ｍｍの幅で塗布しシリンダーヘッドに組み付ける。
図２の４３インテークマニホールドの４４の部分に液状ガスケットを内側にはみ出さないように３ｍｍの幅で塗布し４５インテークマニホールドガスケットを取り付け、シリンダーヘッド側ガスケットに液状ガスケットを内側にはみ出さないように３ｍｍの幅で塗布しシリンダーヘッドに組み付ける。
図２の３５ターボ過給器コンプレッサーハウジングの３６斜線部分に液状ガスケットを内側にはみ出さないように５ｍｍの幅で塗布しセンターハウジングを取り付ける。
図４の７４過給圧センサーの７５の部分に７６、Oリングを取り付けインテークマニホールドに取り付ける。
図４の７７潤滑油量計の７８の部分に７９ガスケットを取り付ける。潤滑油量計の外径とガスケットの内径が同じガスケットを使用する。
【００１４】
吸気漏れが改善されると吸気圧力が高くなり燃焼温度が高くなるためピストンリング、ベアリングメタルなどが摩耗し電子部品などにも悪影響がある。そのため圧縮比と過給圧設定を下げ、燃焼温度が高くならない設定にする。ターボ過給器を低負荷時に効かせると排気ガスが出やすくなるため設定変更を行う。
【００１５】
図４の８０ピストンは８１の部分に、らせん状にピストンリングの溝が切れてあり８２ピストンリングを上から一周して１２０度進んで二段めの溝に入りそのまま真っ直ぐ進み３周目も同じように１２０度進んで３段目の溝に入りそのまま真っ直ぐ進み先端が３段目と、後端が2段目と少しの隙間を保つため摩耗が少なく耐久性が向上している。しかし、隙間が少ないため潤滑油の管理には注意が必要である。
【符号の説明】
【００１６】
1    エアクリーナー
2    吸気配管継ぎ手
3    吸気配管
4    ターボ過給器継ぎ手
5    ターボ過給器
6    ターボ過給器継ぎ手
7    吸気配管
8    吸気配管継ぎ手
9    熱交換器
10   吸気配管継ぎ手
11   吸気配管
12   吸気配管継ぎ手
13   吸気配管
14   インテークマニホールド継ぎ手
15   インテークマニホールド
16   エキゾーストマニホールド
17   排気再循環配管継ぎ手
18   排気再循環配管
19   排気再循環配管継ぎ手
20   排気再循環装置
21   排気再循環装置継ぎ手
22   排気再循環装置
23   排気再循環配管
24   排気再循環配管継ぎ手
25   PCV配管継ぎ手
26   PCV配管
27   PCV配管継ぎ手
28   PCV配管継ぎ手
29   PCV 配管
30   PCV配管継ぎ手
31   PCVバルブ
32   PCV 配管継ぎ手
33   PCV 配管
34   PCV 配管継ぎ手
35   ターボ過給器コンプレッサーハウジング
36   液状ガスケット
37   ターボ過給器継ぎ手
38   ターボ過給器継ぎ手
39   ガスケット
40   ガスケット
41   インテークマニホールド継ぎ手
42   ガスケット
43   インテークマニホールド
44   液状ガスケット
45   インテークマニホールドガスケット
46   ヘッドカバー
47   液状ガスケット
48   ヘッドカバーガスケット
49   エキゾーストマニホールド
50   排気再循環継ぎ手
51   ガスケット
52   排気再循環継ぎ手
53   排気再循環配管
54   排気再循環継ぎ手
55   ガスケット
56   排気再循環継ぎ手
57   吸気配管
58   吸気配管
59   吸気配管継ぎ手
60   吸気配管継ぎ手
61   PCV配管継ぎ手
62   PCVバルブ
63   PCV配管継ぎ手
64   PCV配管
65   PCV配管継ぎ手
66   吸気配管
67   PCV配管継ぎ手
68   PCV配管
69   PCV配管継ぎ手
70   ガスケット
71   ガスケット
72   ガスケット
73   ガスケット
74   過給圧センサー
75   Oリング
76   Oリング
77   潤滑油量計
78   ガスケット
79   ガスケット
80   ピストン
81   ピストンリング
82   ピストンリング
【図１】
2017096124.tif 000003
【図２】
2017096124.tif 000004
【図３】
2017096124.tif 000005
【図４】
2017096124.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成27年11月25日(2015.11.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
電子制御式蓄圧容器燃料噴射ターボ過給器付きDOHC４サイクルディーゼルエンジンの吸気系装置の改善において、（１）吸気系のエアクリーナー、ターボ過給器、熱交換器、インテークマニホールド、排気再循環装置、ブローバイ還元装置、その他の吸気系に継ぎ手を備え（2）配管に鋼管、アルミニウム管を設定し（3）継ぎ手にガスケットを装着しボルト、ナットで固定し（4）ヘッドカバーガスケット、インテークマニホールドガスケットの両面に液状ガスケットを塗布し組み付け（5）ターボ過給器コンプレッサーハウジングとセンターハウジングの接合部に液状ガスケットを塗布し組み付け、以上（１）〜（５）の構成からなり吸気量情報が正確なことを特徴とする吸気系装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２】
電子制御式蓄圧容器燃料噴射無過給DOHC４サイクルディーゼルエンジンの吸気系装置の改善において（1）吸気系のエアクリーナー、インテークマニホールド、排気再循環装置、ブローバイ還元装置、その他の吸気系に継ぎ手を備え（２）配管に鋼管、アルミニウム管を設定し（３）継ぎ手にガスケットを装着しボルト、ナットで固定し（４）ヘッドカバーガスケット、インテークマニホールドガスケットの両面に液状ガスケットを塗布し組み付け、以上（１）〜（４）の構成からなり吸気量情報が正確なことを特徴とする吸気系装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項３】
らせん形状で下部から左に３回転巻いてあるピストンリングと、らせん形状で下部から左に３回転溝が備えてあるあるピストンにおいて、ピストンリングをピストン上部から装着し頭頂部と平行に右に1回転進み斜め下の角度に１２０度進みピストン頭頂部と平行な角度になり、真っ直ぐ進み1回目と同じ角度で斜め下の角度に１２０度進みピストン頭頂部と平行な角度になり真っ直ぐ進み先端が３段目のピストンリングと、後端が２段目のピストンリングと隙間が小さく設定され、圧縮漏れが少ないことを特徴とするピストンリング。
【手続補正書】
【提出日】平成27年11月25日(2015.11.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子制御式蓄圧容器燃料噴射ターボ過給器付きDOHC(Double Over Head Camshaft)４サイクルディーゼルエンジンの吸気系装置の改善に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンは圧縮された高温の空気中に燃料を噴射し着火温度と混合比の条件が合った所から自己着火し燃え広がる拡散燃焼のため均一燃焼が難しく高負荷時など燃料噴射量が多くなった時、部分的な酸素不足になりPM(Particulate Matter)が発生しやすく、高圧縮なため高温で燃焼し窒素酸化物も発生しやすい。
【０００３】
近年では厳しい排気ガス規制が施行され電子制御式蓄圧容器燃料噴射ターボ過給器付きDOHC４サイクルディーゼルエンジンは吸気系、燃料系、エンジン本体、後処理装置が改善され排気ガス低減対策が行われている。
【０００４】
吸気系の吸気量測定はエアフロセンサーと過給圧センサーが使用されている。エアフロセンサーはエアクリーナー直後に取り付けられ、熱線を使用し空気通過量を測定している。過給圧センサーはインテークマニホールドに取り付けられ半導体の電気変化量で吸気圧力を測定し、温度変化による体積の変化をエアクリーナ付近に取り付けられた吸気温度センサーの情報で電子燃料計算装置が正確な空気質量に計算している。
ブローバイ還元装置のブローバイ浄化装置はブローバイガスを旋回流とエレメントで空気と潤滑油を分離し吸気とオイルパンに戻して潤滑油の燃焼を防ぎ粒子状物質SOF(Soluble Organic Fraction)を低減している。
排気再循環装置は2種類あり、排出ガスをエギゾーストマニホールドから分流し熱交換器で冷却後制御バルブで制限しインテークマニホールドへ戻す方法とDPF(Diesel Particulate  Filter)や触媒後のエキゾーストパイプから分流し熱交換器で冷却後制御バルブで制限しターボ過給器前から吸気させる方法があり、吸気中の酸素量が減少し燃焼温度が下がる事により窒素酸化物を低減している。
燃料系の電子制御式蓄圧容器燃料噴射システムは燃料タンクから低圧ポンプで送られた燃料を高圧ポンプで高圧にし、高圧管で蓄圧容器に送り蓄えられる。蓄圧容器内の圧力は圧力センサーで検出され、電子燃料計算装置からの情報で高圧ポンプの圧力は制御され許容圧を超えた場合圧力制限バルブが減圧する。指定の圧力で保たれた蓄圧容器内の燃料は高圧管で送られ、電子燃料計算装置で計算され電磁噴射ノズルから燃焼室へ１５０メガパスカルから２００メガパスカルの高圧噴射で燃料を微粒化し、空気と触れる表面積を多くし素早く燃焼する。 エンジン負荷と回転数に応じた量と噴射時期で噴射できるため均質な混合気になり部分的な酸素不足による排気ガスの発生を低減している。
動弁系は従来型にはOHV(Over Head Valve)があった。しかし、よりコンパクト化、高回転化などの利点があるためプッシュロッドを省いてシリンダーヘッドにカムシャフトを搭載したOHC(Over Head Camshaft)が使われるようになった。さらにロッカーアームを省いて吸気バルブと排気バルブの直押しが可能なDOHCが採用されるようになった。高回転高出力が可能になりピストンの動きとバルブとカムシャフト角度センサーが正確に同期するため噴射時期のずれが無くなり４バルブ化の効果により吸気量も多くなり圧縮圧力も安定し、電磁噴射ノズルが中心に位置しているため燃焼が改善し排気ガスが低減している。
しかし、負荷変動などにより空燃比の変化によるPMや窒素酸化物が発生するため酸素センサーで空燃比を測定し電子燃料計算装置が燃料噴射量を計算し燃料噴射装置が噴射量を調整しさらに後処理装置でPM、窒素酸化物を低減している。
【０００５】
後処理装置の酸化触媒は蜂の巣状の金属に貴金属などの酸化触媒を丹持し一酸化炭素、炭化水素、一酸化窒素を二酸化炭素、水、二酸化窒素に酸化させると共に粒子状物質SOFを低減する。
DPFはPMを捕集するフィルターである。蜂の巣状の穴に交互に栓をしたセラミックの壁を通過しPMを捕集する。低負荷時にPMが多く発生しDPFがつまってしまうため除去する必要があり、排気圧が高くなり排気圧センサーに感知されると排気ガス中に燃料を噴射し排気を高温にして焼却させPMを除去している。
尿素選択還元触媒は排気ガス中の窒素酸化物の量を窒素酸化物センサーで測定し窒素酸化物の量に応じた尿素水を排気管内に噴射し、加水分解しアンモニアを発生させ還元触媒で一酸化窒素と二酸化窒素を選択して窒素と水に還元している。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】鈴木孝幸編  「ディーゼルエンジンの徹底研究」  グランプリ出版  2012年9月25日発行
【非特許文献２】鈴木孝著  「ディーゼルエンジンと自動車」  三樹書房  2008年3月25日発行
【非特許文献３】「モーターファンイラストレーテッド」VOL.７８ディーゼルエンジン第２章  三栄書房  2013年4月28日発行
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
解決しようとする問題は負荷変動に対し正確な燃料噴射量にする事である。
負荷変動があった時燃料噴射量の増減、エンジン回転数の変化があり吸気量も増減している。吸気量に対し燃料噴射量が多すぎた場合燃焼時酸素量不足のためPMが発生しやすくなり、吸気量に対し燃料噴射量が少なすぎた場合燃焼時酸素量が多いため窒素酸化物が発生しやすくなる。
その原因は吸気系のインテークホースバンド、ブローバイ還元ホースクランプの隙間や緩み、ヘッドカバーガスケット、インテークマニホールドガスケット、ターボ過給器コンプレッサーハウジングの漏れがあるためエアフロセンサー、過給圧センサーが正確な吸気量測定、酸素センサーが正確な空燃比測定をする事が出来ないためである。
吸気系装置に漏れがある場合、エアフロセンサーの吸気量測定は負圧の減速時と正圧の加速時と減速時、過給圧センサーの場合負圧の加速時と減速時、正圧の減速時に、吸気行程で使用される吸気量より多く測定している。
吸気量情報が不正確な場合アクセル開度やエンジン負荷に対応した燃料供給をする事が出来ないため、電子燃料計算装置内に記憶されている情報、カムシャフト角度、アクセル開度、水温、車速、空燃比測定の情報を基に電子燃料計算装置が燃料噴射量の計算を行い燃料噴射を行っている。しかし、出力重視の設定になっているため燃料噴射量が多くなる。また、ブローバイ還元装置から漏れた場合も酸素センサーに酸素量が多く測定されるためエンジン負荷があった場合燃料噴射量が多くなる。 
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この課題を解決するために本発明では吸気系に継ぎ手付きの吸気系と鋼管、アルミニウム管を設定し継ぎ手部分をボルト、ナットで確実に固定し吸気漏れがない構造に改善し正確な吸気量、空燃比測定をする。
ヘッドカバーガスケット、インテークマニホールドガスケット、ターボ過給器のコンプレッサーハウジングの漏れは液状ガスケットを使用して吸気漏れが無い構造に改善する。ピストンリングからの吸気漏れは合い口をなるべく小さくして吸気漏れを防止する。
クランクケース通気バルブは2個使用して低負荷時通気量を少なくして高負荷時通気量が多くなる設定にする。
吸気漏れが改善されると吸気圧が高くなるため、過給圧、圧縮比を低く設定する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は吸気系装置の漏れが改善されるため吸気行程で使用される吸気量をエアフロセンサー、過給圧センサーが正確に測定できるため吸気量情報が正確になり、電子燃料計算装置が必要な燃料噴射量を計算し、最適な時期と量で電磁噴射ノズルから燃料噴射が行われる。
クランクケース通気バルブが低負荷時にブローバイ通気量を少なくし高負荷時に多くなるためブローバイ通気量が適量になり、吸気量測定が正確に行われる。その結果PM、窒素酸化物の低減効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は吸気系装置の説明図である。
【図２】図２はターボ過給器、インテークマニホールド、ヘッドカバーの説明図である。
【図３】図３は排気再循環配管、ブローバイ還元配管、クランクケース通気配管の説明図である。
【図４】図４は過給圧センサー、潤滑油量計、ピストン、ピストンリングの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
吸気漏れが無く吸気量を正確に測定するという目的を、吸気系の配管に鋼管、アルミニウム管を使用し継ぎ手部分をガスケットを挟みボルト、ナットで確実に締め付けることで点検の労力を低減し耐久性を向上させた。
【実施例】
【００１２】
吸気系装置の改善の実施例を図１から図４までを使って説明する。
図１の１エアクリーナーと９吸気配管を１８継ぎ手に図２の３９ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。図１の９吸気配管と２ターボ過給器を１９継ぎ手に図２の３９ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。図１の２のターボ過給器と１０吸気配管を２０継ぎ手に図２の４０ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。図１の１０吸気配管と３熱交換器を２１継ぎ手に図２の４０ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。図１の３熱交換器と１１吸気配管を２２継ぎ手に図２の４０ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。図１の１１吸気配管と図３の５８吸気配管を６０継ぎ手に７３ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。図３の５８吸気配管と図２の４３インテークマニホールドを図２の４１継ぎ手と図３の５９継ぎ手に図２の４２ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。
図３の４９エキゾーストマニホールドと５３排気再循環配管を５０、５２継ぎ手の間に５１ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。図３の５３排気再循環配管と図１の６排気再循環装置を２６継ぎ手に図３の５５ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。図１の６排気再循環装置と７排気再循環装置を２７継ぎ手に図３の５５ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。図１の１４排気再循環配管と図３の５７吸気配管を図１の２８と図３の５６継ぎ手に５５ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。図１の９吸気配管と図３の６８ブローバイ還元配管を図１の２９継ぎ手に図３の７１ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。図３の６８ブローバイ還元配管とヘッドカバーを６９継ぎ手に７２ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。
クランクケース通気バルブをアイドリング時に通気量を少なくし、高負荷時に通気量が多くなる構造に改善する。通気量の異なるワンウェイバルブを2個使用して低負荷時に1個、高負荷時に2個通気させてインテークマニホールド内の吸気量測定を正確にすると共にブローバイ吸気量を適量にする。但しPCV(Positive Crankcase Ventilation)バルブが取り付けてある場合はこの2個使用するクランクケース通気バルブを取り付けない。クランクケース内の通気量が少なくなり温度が高くなるからである。図３の６２クランクケース通気バルブは直進方向に通気量が多いクランクケース通気バルブを取り付け曲がっている方に通気量が少ないクランクケース通気バルブを取り付ける。通気方向はヘッドカバーからインテークマニホールドに通気する方向で取り付ける。図３の５８吸気配管と６２クランクケース通気バルブを６１継ぎ手に７０ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。図３の６２クランクケース通気バルブと６４クランクケース通気配管を５７継ぎ手に７０ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。図３の６４クランクケース通気配管とヘッドカバーを６５継ぎ手部分に７２ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。
【００１３】
図２の４６ヘッドカバーの４７斜線部分に液状ガスケットを内側にはみ出さないように３ｍｍの幅で塗布し４８ヘッドカバーガスケットを取り付ける。シリンダーヘッド側ガスケットの上にに液状ガスケットを内側にはみ出さないように３ｍｍの幅で塗布しシリンダーヘッドに組み付ける。
図２の４３インテークマニホールドの４４の部分に液状ガスケットを内側にはみ出さないように３ｍｍの幅で塗布し４５インテークマニホールドガスケットを取り付け、シリンダーヘッド側ガスケットに液状ガスケットを内側にはみ出さないように３ｍｍの幅で塗布しシリンダーヘッドに組み付ける。
図２の３５ターボ過給器コンプレッサーハウジングの３６斜線部分の中心部寄りに液状ガスケットを内側にはみ出さないように５ｍｍの幅で塗布しセンターハウジングを組み付ける。
図４の７４過給圧センサーの７５の部分に７６、Oリングを取り付けインテークマニホールドに組み付ける。
図４の７７潤滑油量計の７８の部分に７９ガスケットを取り付ける。潤滑油量計の外径とガスケットの内径が同じガスケットを使用する。
【００１４】
吸気漏れが改善されると吸気圧力が高くなり燃焼温度が高くなるためピストンリング、ベアリングメタルなどが摩耗し電子部品などにも悪影響があり高圧縮比の場合はエンジンが破損する。そのため圧縮比と過給圧を低く設定し、燃焼温度が高くならない設定にする。ターボ過給器を低負荷時に効かせると排気ガスが出やすくなるため設定変更を行う。
【００１５】
図４の８０ピストンは８１のピストンリング装着部分に、らせん形状に下部から左に３回転にピストンリングの溝を備え８２らせん形状ピストンリングをピストン上部から取り付け、ピストン頭頂部と平行に溝を右に一周して斜め下に１２０度進み二段めの溝に入りピストン頭頂部と平行にそのまま真っ直ぐ進み３周目も同じように斜め下に１２０度進み３段目の溝に入りピストン頭頂部と平行にそのまま真っ直ぐ進み先端が３段目と、後端が2段目と隙間が小さいため圧縮漏れが少ないことを特徴とする。しかし、隙間が少ないため潤滑油の管理には注意が必要である。
【産業上の利用可能性】
【００１６】
自動車以外の電子制御式蓄圧容器燃料噴射過給器付き4サイクルディーゼルエンジン、電子制御式蓄圧容器燃料噴射無過給4サイクルディーゼルエンジンで吸気系のエアクリーナーからインテークマニホールドまで距離が長い場合、慣性圧力がかかりエンジンが破損するため利用できない。２サイクルディーゼルエンジンには利用出来ない。
【符号の説明】
【００１７】
1    エアクリーナー
2    ターボ過給器
3    熱交換器
4    インテークマニホールド
5    エキゾーストマニホールド
6    排気再循環装置
7    排気再循環装置
8    クランクケース通気バルブ
9    吸気配管
10   吸気配管
11   吸気配管
12   吸気配管
13   排気再循環配管
14   排気再循環配管
15   ブローバイ還元配管
16   クランクケース通気配管
17   クランクケース通気配管
18   吸気配管継ぎ手
19   ターボ過給器継ぎ手
20   ターボ過給器継ぎ手
21   吸気配管継ぎ手
22   吸気配管継ぎ手
23   吸気配管継ぎ手
24   インテークマニホールド継ぎ手
25   排気再循環配管継ぎ手
26   排気再循環配管継ぎ手
27   排気再循環配管継ぎ手
28   排気再循環配管継ぎ手
29   ブローバイ還元配管継ぎ手
30   ブローバイ還元配管継ぎ手
31   クランクケース通気配管継ぎ手
32   クランクケース通気配管継ぎ手
33   クランクケース通気配管継ぎ手
34   クランクケース通気配管継ぎ手
35   ターボ過給器コンプレッサーハウジング
36   液状ガスケット
37   ターボ過給器継ぎ手
38   ターボ過給器継ぎ手
39   ガスケット
40   ガスケット
41   インテークマニホールド継ぎ手
42   ガスケット
43   インテークマニホールド
44   液状ガスケット
45   インテークマニホールドガスケット
46   ヘッドカバー
47   液状ガスケット
48   ヘッドカバーガスケット
49   エキゾーストマニホールド
50   排気再循環継ぎ手
51   ガスケット
52   排気再循環継ぎ手
53   排気再循環配管
54   排気再循環継ぎ手
55   ガスケット
56   排気再循環継ぎ手
57   吸気配管
58   吸気配管
59   吸気配管継ぎ手
60   吸気配管継ぎ手
61   クランクケース通気配管継ぎ手
62   クランクケース通気バルブ
63   クランクケース通気配管継ぎ手
64   クランクケース通気配管
65   クランクケース通気配管継ぎ手
66   吸気配管
67   ブローバイ還元配管継ぎ手
68   ブローバイ還元配管
69   ブローバイ還元配管継ぎ手
70   ガスケット
71   ガスケット
72   ガスケット
73   ガスケット
74   過給圧センサー
75   Oリング
76   Oリング
77   潤滑油量計
78   ガスケット
79   ガスケット
80   ピストン
81   ピストンリング
82   ピストンリング
【手続補正書】
【提出日】平成27年11月25日(2015.11.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2017096124.tif 000007
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2017096124.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成27年12月1日(2015.12.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2017096124.tif 000009
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2017096124.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成27年12月1日(2015.12.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
電子制御式蓄圧容器燃料噴射ターボ過給機付きDOHC４サイクルディーゼルエンジンの吸気系装置の改善において、（１）吸気系のエアクリーナー、ターボ過給機、熱交換機、インテークマニホールド、排気再循環装置、ブローバイ還元装置、その他の吸気系に継ぎ手を備え（2）配管に鋼管、アルミニウム管を設定し（3）継ぎ手にガスケットを装着しボルト、ナットで固定し（4）ヘッドカバーガスケット、インテークマニホールドガスケットの両面に液状ガスケットを塗布し組み付け（5）ターボ過給機コンプレッサーハウジングとセンターハウジングの接合部に液状ガスケットを塗布し組み付け、以上（１）〜（５）の構成からなり吸気量情報が正確なことを特徴とする吸気系装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項３】
らせん形状で下部から左に３回転巻いてあるピストンリングと、らせん形状で下部から左に３回転溝が備えてあるピストンにおいて、ピストンリングをピストン上部から装着し頭頂部と平行に右に1回転進み斜め下の角度に１２０度進みピストン頭頂部と平行な角度になり、真っ直ぐ進み1回目と同じ角度で斜め下の角度に１２０度進みピストン頭頂部と平行な角度になり真っ直ぐ進み先端が３段目のピストンリングと、後端が１段目のピストンリングと隙間が小さく設定され、圧縮漏れが少ないことを特徴とするピストンリングとピストン。
【手続補正書】
【提出日】平成27年12月1日(2015.12.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子制御式蓄圧容器燃料噴射ターボ過給機付きDOHC(Double Over Head Camshaft)４サイクルディーゼルエンジンの吸気系装置の改善に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンは圧縮された高温の空気中に燃料を噴射し着火温度と混合比の条件が適した所から自己着火し燃え広がる拡散燃焼のため均一燃焼が難しく高負荷時など燃料噴射量が多くなった時、部分的な酸素不足になりPM(Particulate Matter)が発生しやすく、高圧縮なため高温で燃焼し窒素酸化物も発生しやすい。
【０００３】
近年では厳しい排気ガス規制が施行され電子制御式蓄圧容器燃料噴射ターボ過給機付きDOHC４サイクルディーゼルエンジンは吸気系、燃料系、エンジン本体、後処理装置が改善され排気ガス低減対策が行われている。
【０００４】
吸気系の吸気量測定はエアフロセンサーと過給圧センサーが使用されている。エアフロセンサーはエアクリーナー直後に取り付けられ、熱線を使用し空気通過量を測定している。過給圧センサーはインテークマニホールドに取り付けられ半導体の電気変化量で吸気圧力を測定し、温度変化による体積の変化をエアクリーナ付近に取り付けられた吸気温度センサーの情報で電子燃料計算装置が正確な空気質量に計算している。
ブローバイ還元装置のブローバイ浄化装置はブローバイガスを旋回流とエレメントで空気と潤滑油を分離し吸気とオイルパンに戻して潤滑油の燃焼を防ぎ粒子状物質SOF(Soluble Organic Fraction)を低減している。
排気再循環装置は2種類あり、排出ガスをエギゾーストマニホールドから分流し熱交換機で冷却後制御バルブで制限しインテークマニホールドへ戻す方法とDPF(Diesel Particulate  Filter)や触媒後のエキゾーストパイプから分流し熱交換機で冷却後制御バルブで制限しターボ過給機前から吸気させる方法があり、吸気中の酸素量が減少し燃焼温度が下がる事により窒素酸化物を低減している。
燃料系の電子制御式蓄圧容器燃料噴射システムは燃料タンクから低圧ポンプで送られた燃料を高圧ポンプで高圧にし、高圧管で蓄圧容器に送り蓄えられる。蓄圧容器内の圧力は圧力センサーで検出され、電子燃料計算装置からの情報で高圧ポンプの圧力は制御され許容圧を超えた場合圧力制限バルブが減圧する。指定の圧力で保たれた蓄圧容器内の燃料は高圧管で送られ、電子燃料計算装置で計算され電磁噴射ノズルから燃焼室へ１５０メガパスカルから２００メガパスカルの高圧噴射で燃料を微粒化し、空気と触れる表面積を多くし素早く燃焼する。エンジン負荷と回転数に応じた量と噴射時期で噴射できるため均質な混合気になり部分的な酸素不足による排気ガスの発生を低減している。
動弁系は従来型にはOHV(Over Head Valve)があった。しかし、よりコンパクト化、高回転化などの利点があるためプッシュロッドを省いてシリンダーヘッドにカムシャフトを搭載したOHC(Over Head Camshaft)が使われるようになった。さらにロッカーアームを省いて吸気バルブと排気バルブの直押しが可能なDOHCが採用されるようになった。高回転高出力が可能になりピストンの動きとバルブとカムシャフト角度センサーが正確に同期するため噴射時期のずれが無くなり４バルブ化の効果により吸気量も多くなり圧縮圧力も安定し、電磁噴射ノズルが中心に位置しているため燃焼が改善し排気ガスが低減している。
しかし、負荷変動などにより空燃比の変化によるPMや窒素酸化物が発生するため酸素センサーで空燃比を測定し電子燃料計算装置が燃料噴射量を計算し燃料噴射装置が噴射量を調整しさらに後処理装置でPM、窒素酸化物を低減している。
【０００５】
後処理装置の酸化触媒は蜂の巣状の金属に貴金属などの酸化触媒を丹持し一酸化炭素、炭化水素、一酸化窒素を二酸化炭素、水、二酸化窒素に酸化させると共に粒子状物質SOFを低減する。
DPFはPMを捕集するフィルターである。蜂の巣状の穴に交互に栓をしたセラミックの壁を通過しPMを捕集する。低負荷時にPMが多く発生しDPFがつまってしまうため除去する必要があり、排気圧が高くなり排気圧センサーに感知されると排気ガス中に燃料を噴射し排気を高温にして焼却させPMを除去している。
尿素選択還元触媒は排気ガス中の窒素酸化物の量を窒素酸化物センサーで測定し窒素酸化物の量に応じた尿素水を排気管内に噴射し、加水分解しアンモニアを発生させ還元触媒で一酸化窒素と二酸化窒素を選択して窒素と水に還元している。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】鈴木孝幸編  「ディーゼルエンジンの徹底研究」  グランプリ出版  2012年9月25日発行
【非特許文献２】鈴木孝著  「ディーゼルエンジンと自動車」  三樹書房  2008年3月25日発行
【非特許文献３】「モーターファンイラストレーテッド」VOL.７８ディーゼルエンジン第２章  三栄書房  2013年4月28日発行
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
解決しようとする問題は負荷変動に対し正確な燃料噴射量にする事である。
負荷変動があった時燃料噴射量の増減、エンジン回転数の変化があり吸気量も増減している。吸気量に対し燃料噴射量が多すぎた場合燃焼時酸素量不足のためPMが発生しやすくなり、吸気量に対し燃料噴射量が少なすぎた場合燃焼時酸素量が多いため窒素酸化物が発生しやすくなる。
その原因は吸気系のインテークホースバンド、ブローバイ還元ホースクランプの隙間や緩み、ヘッドカバーガスケット、インテークマニホールドガスケット、ターボ過給機コンプレッサーハウジングの漏れがあるためエアフロセンサー、過給圧センサーが正確な吸気量測定、酸素センサーが正確な空燃比測定をする事が出来ないためである。
吸気系装置に漏れがある場合、エアフロセンサーの吸気量測定は負圧の減速時と正圧の加速時と減速時、過給圧センサーの場合負圧の加速時と減速時、正圧の減速時に、吸気行程で使用される吸気量より多く測定している。
吸気量情報が不正確な場合アクセル開度やエンジン負荷に対応した燃料供給をする事が出来ないため、電子燃料計算装置内に記憶されている情報、カムシャフト角度、アクセル開度、水温、車速、空燃比測定の情報を基に電子燃料計算装置が燃料噴射量の計算を行い燃料噴射装置が燃料噴射を行っている。しかし、出力重視の設定になっているため燃料噴射量が多くなる。また、ブローバイ還元装置から漏れた場合も酸素センサーに酸素量が多く測定されるためエンジン負荷があった場合燃料噴射量が多くなる。 
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この課題を解決するために本発明では吸気系に継ぎ手付きの吸気系と鋼管、アルミニウム管を設定し継ぎ手部分にガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定し吸気漏れがない構造に改善する。ヘッドカバーガスケット、インテークマニホールドガスケット、ターボ過給機のコンプレッサーハウジングの漏れは液状ガスケットを塗布して組み付け吸気漏れが無い構造に改善する。ピストンリングからの吸気漏れは合い口をなるべく小さく設定して吸気漏れを防止する。
クランクケース通気バルブは３個使用して低負荷時通気量を少なくして高負荷時通気量が多くなる設定にする。そして吸気漏れを改善した結果吸気量測定、空燃比測定が正確に行われ吸気量情報、空燃比情報が正確になるのである。
【０００９】
しかし、吸気漏れが改善されると吸気圧力が高くなり燃焼温度が高くなるためピストンリング、ベアリングメタルが摩耗し電子部品にも悪影響があり高圧縮比の場合はエンジンが破損する。そのため圧縮比と過給圧を低く設定し、燃焼温度を低く設定する。また、低負荷時は過給圧を負圧に設定する。
なお、吸気系のエアクリーナーからエンジンまで距離が長く慣性圧力がかかる場合と吸気系に慣性圧力がかかる設定の場合はエンジンが破損するため本発明の吸気系装置の改善を利用出来ない。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は吸気系装置の漏れが改善されるため吸気行程で使用される吸気量をエアフロセンサー、過給圧センサーが正確に測定し吸気量情報が正確になり、酸素センサーの空燃比測定も正確になるため電子燃料計算装置が必要な燃料噴射量を計算し、最適な時期と量で電磁噴射ノズルから燃料噴射が行われる。そして、クランクケース通気バルブのブローバイ通気量が低負荷時は少なくし高負荷時に多くなるためブローバイ通気量が適量になり、吸気量測定が正確に行われPM、窒素酸化物の低減効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は吸気系装置の説明図である。
【図２】図２はターボ過給機、インテークマニホールド、ヘッドカバーの説明図である。
【図３】図３は排気再循環配管、ブローバイ還元配管、クランクケース通気配管の説明図である。
【図４】図４は過給圧センサー、潤滑油量計、ピストン、ピストンリングの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
吸気漏れを改善し吸気量を正確に測定するという目的を、継ぎ手付きの吸気系と配管に鋼管、アルミニウム管を設定し継ぎ手にガスケット装着しボルト、ナットで確実に締め付けることで点検の労力を低減すると共に耐久性を向上させた。
【実施例】
【００１３】
吸気系装置の改善の実施例を図１から図４までを使って説明する。
図１の１エアクリーナーと９吸気配管を１８継ぎ手に図２の３９ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。図１の９吸気配管と２ターボ過給機を１９継ぎ手に図２の３９ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。図１の２ターボ過給機と１０吸気配管を２０継ぎ手に図２の４０ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。図１の１０吸気配管と３熱交換機を２１継ぎ手に図２の４０ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。図１の３熱交換機と１１吸気配管を２２継ぎ手に図２の４０ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。図１の１１吸気配管と図３の５８吸気配管を６０継ぎ手と図1の２３継ぎ手に図3の７３ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。図３の５８吸気配管と図２の４３インテークマニホールドを図２の４１継ぎ手と図３の５９継ぎ手に図２の４２ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。
図３の４９エキゾーストマニホールドと５３排気再循環配管を５０継ぎ手と５２継ぎ手の間に５１ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。図３の５３排気再循環配管と図１の６排気再循環装置を２６継ぎ手と図３の５４継ぎ手に５５ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。図１の６排気再循環装置と７排気再循環装置を２７継ぎ手に図３の５５ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。図１の１４排気再循環配管と図３の５７吸気配管を図１の２８継ぎ手と図３の５６継ぎ手に５５ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。図１の９吸気配管と図３の６８ブローバイ還元配管を図１の２９継ぎ手と図３の６７継ぎ手に図３の７１ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。図３の６８ブローバイ還元配管とヘッドカバーを６９継ぎ手に７２ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。
クランクケース通気バルブをアイドリング時に通気量を少なくし、高負荷時に通気量が多くなる構造に改善する。通気量の異なるワンウェイバルブを３個使用して低負荷時に1個、高負荷時に３個通気させてインテークマニホールド内の吸気量測定を正確にすると共にブローバイ通気量を適量にする。但しPCV(Positive Crankcase Ventilation)バルブが取り付けてある場合はこの３個使用するクランクケース通気バルブを取り付けない。クランクケース内の通気量が少なくなり温度が高くなるからである。図３の６２クランクケース通気バルブは直進方向に通気量が多いクランクケース通気バルブを取り付け曲がっている方に通気量が少ないクランクケース通気バルブを２個取り付ける。通気方向はヘッドカバーからインテークマニホールドに通気する方向で取り付ける。図３の５８吸気配管と６２クランクケース通気バルブを６１継ぎ手に７０ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。図３の６２クランクケース通気バルブと６４クランクケース通気配管を６３継ぎ手に７０ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。図３の６４クランクケース通気配管とヘッドカバーを６５継ぎ手に７２ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。
【００１４】
図２の４６ヘッドカバーの４７斜線部分に液状ガスケットを内側にはみ出さないように３ｍｍの幅で塗布し４８ヘッドカバーガスケットを取り付ける。シリンダーヘッド側ヘッドカバーガスケットの上に液状ガスケットを内側にはみ出さないように３ｍｍの幅で塗布しシリンダーヘッドに組み付ける。
図２の４３インテークマニホールドの４４のガスケット装着部分に液状ガスケットを内側にはみ出さないように３ｍｍの幅で塗布し４５インテークマニホールドガスケットを装着し、シリンダーヘッド側インテークマニホールドガスケットに液状ガスケットを内側にはみ出さないように３ｍｍの幅で塗布しシリンダーヘッドに組み付ける。
図２の３５ターボ過給機コンプレッサーハウジングの３６斜線部分の中心部寄りに液状ガスケットを内側にはみ出さないように５ｍｍの幅で塗布しセンターハウジングを組み付ける。
図４の７４過給圧センサーの７５のOリング装着部分に７６のOリングを装着しインテークマニホールドに組み付ける。
図４の７７潤滑油量計の７８のガスケット装着部分に７９ガスケットを装着する。潤滑油量計の外径とガスケットの内径が同じガスケットを使用する。
【００１５】
図４の８０ピストンは８１のピストンリング装着部分に、らせん形状に下部から左に３回転にピストンリングの溝を備え８２らせん形状ピストンリングをピストン上部から取り付け、ピストン頭頂部と平行に溝を右に一周して斜め下に１２０度進み二段めの溝に入りピストン頭頂部と平行にそのまま真っ直ぐ進み３周目も同じく斜め下に１２０度進み３段目の溝に入りピストン頭頂部と平行にそのまま真っ直ぐ進み先端が３段目と、後端が１段目と隙間が小さいため圧縮漏れが少ないことを特徴とする。しかし、隙間が小さいため潤滑油の管理には注意が必要である。
【産業上の利用可能性】
【００１６】
自動車以外の電子制御式蓄圧容器燃料噴射ターボ過給機付き4サイクルディーゼルエンジン、電子制御式蓄圧容器燃料噴射無過給4サイクルディーゼルエンジンで吸気系のエアクリーナーからエンジンまで距離が長く慣性圧力がかかる場合と吸気系に慣性圧力がかかる設定の場合はエンジンが破損するため利用できない。２サイクルディーゼルエンジンには利用出来ない。
【符号の説明】
【００１７】
1    エアクリーナー
2    ターボ過給機
3    熱交換機
4    インテークマニホールド
5    エキゾーストマニホールド
6    排気再循環装置
7    排気再循環装置
8    クランクケース通気バルブ
9    吸気配管
10   吸気配管
11   吸気配管
12   吸気配管
13   排気再循環配管
14   排気再循環配管
15   ブローバイ還元配管
16   クランクケース通気配管
17   クランクケース通気配管
18   吸気配管継ぎ手
19   吸気配管継ぎ手
20   吸気配管継ぎ手
21   吸気配管継ぎ手
22   吸気配管継ぎ手
23   吸気配管継ぎ手
24   吸気配管継ぎ手
25   排気再循環配管継ぎ手
26   排気再循環配管継ぎ手
27   排気再循環配管継ぎ手
28   排気再循環配管継ぎ手
29   ブローバイ還元配管継ぎ手
30   ブローバイ還元配管継ぎ手
31   クランクケース通気配管継ぎ手
32   クランクケース通気配管継ぎ手
33   クランクケース通気配管継ぎ手
34   クランクケース通気配管継ぎ手
35   ターボ過給機コンプレッサーハウジング
36   液状ガスケット
37   ターボ過給機継ぎ手
38   ターボ過給機継ぎ手
39   ガスケット
40   ガスケット
41   インテークマニホールド継ぎ手
42   ガスケット
43   インテークマニホールド
44   インテークマニホールドガスケット
45   インテークマニホールドガスケット
46   ヘッドカバー
47   ヘッドカバーガスケット
48   ヘッドカバーガスケット
49   エキゾーストマニホールド
50   排気再循環配管継ぎ手
51   ガスケット
52   排気再循環配管継ぎ手
53   排気再循環配管
54   排気再循環配管継ぎ手
55   ガスケット
56   排気再循環配管継ぎ手
57   吸気配管
58   吸気配管
59   吸気配管継ぎ手
60   吸気配管継ぎ手
61   クランクケース通気配管継ぎ手
62   クランクケース通気バルブ
63   クランクケース通気配管継ぎ手
64   クランクケース通気配管
65   クランクケース通気配管継ぎ手
66   吸気配管
67   ブローバイ還元配管継ぎ手
68   ブローバイ還元配管
69   ブローバイ還元配管継ぎ手
70   ガスケット
71   ガスケット
72   ガスケット
73   ガスケット
74   過給圧センサー
75   Oリング
76   Oリング
77   潤滑油量計
78   ガスケット
79   ガスケット
80   ピストン
81   ピストンリング
82   ピストンリング
【手続補正書】
【提出日】平成27年12月1日(2015.12.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明は吸気系装置の漏れが改善されるため吸気行程で使用される吸気量をエアフロセンサー、過給圧センサーが正確に測定し吸気量情報が正確になり、酸素センサーの空燃比測定も正確になるため電子燃料計算装置が必要な燃料噴射量を計算し、最適な時期と量で電磁噴射ノズルから燃料噴射が行われる。そして、クランクケース通気バルブのブローバイ通気量が低負荷時は少なくなり高負荷時には多く変化するためブローバイ通気量が適量になり、吸気量測定が正確に行われPM、窒素酸化物の低減効果がある。
【手続補正書】
【提出日】平成27年12月1日(2015.12.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
解決しようとする問題は負荷変動に対し正確な燃料噴射量にする事である。
負荷変動があった時燃料噴射量の増減、エンジン回転数の変化があり吸気量も増減している。吸気量に対し燃料噴射量が多すぎた場合燃焼時酸素量不足のためPMが発生しやすくなり、吸気量に対し燃料噴射量が少なすぎた場合燃焼時酸素量が多いため窒素酸化物が発生しやすくなる。
その原因は吸気系のインテークホースバンド、ブローバイ還元ホースクランプの隙間や緩み、ヘッドカバーガスケット、インテークマニホールドガスケット、ターボ過給機コンプレッサーハウジングの漏れがあるためエアフロセンサー、過給圧センサーが正確な吸気量測定、酸素センサーが正確な空燃比測定をする事が出来ないためである。
吸気系装置に漏れがある場合、エアフロセンサーの吸気量測定は負圧の減速時と正圧の加速時と減速時、過給圧センサーの場合負圧の加速時と減速時、正圧の減速時に、吸気行程で使用される吸気量より多く測定している。
吸気量情報が不正確な場合アクセル開度やエンジン負荷に対応した燃料供給をする事が出来ないため、電子燃料計算装置内に記憶されている情報、カムシャフト角度、アクセル開度、蓄圧容器圧力、水温、車速、空燃比測定の情報を基に電子燃料計算装置が燃料噴射量の計算を行い燃料噴射装置が燃料噴射を行っている。しかし、出力重視の設定になっているため燃料噴射量が多くなる。また、ブローバイ還元装置から漏れた場合も酸素センサーに酸素量が多く測定されるためエンジン負荷があった場合燃料噴射量が多くなる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明は吸気系装置の漏れが改善されるため吸気行程で使用される吸気量をエアフロセンサー、過給圧センサーが正確に測定し吸気量情報が正確になり、酸素センサーの空燃比測定も正確になるため電子燃料計算装置が必要な燃料噴射量を計算し、最適な時期と量で電磁噴射ノズルから燃料噴射が行われる。そして、クランクケース通気バルブでブローバイ通気量が低負荷時には少なくなり高負荷時には多く変化するためブローバイ通気量が適量になり、吸気量測定が正確に行われPM、窒素酸化物の低減効果がある。
【手続補正書】
【提出日】平成27年12月7日(2015.12.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
電子制御式蓄圧容器燃料噴射ターボ過給機付きDOHC４サイクルディーゼルエンジンの吸気系装置の改善において、（１）吸気系のエアクリーナー、ターボ過給機、熱交換機、インテークマニホールド、排気再循環装置、ブローバイ還元装置、その他の吸気系に継ぎ手を備え（2）配管に鋼管、アルミニウム管を設定し（3）継ぎ手に鋼板ガスケットを装着しボルト、ナットで固定し（4）ヘッドカバーガスケット、インテークマニホールドガスケットの両面に液状ガスケットを塗布し組み付け（5）ターボ過給機コンプレッサーハウジングとセンターハウジングの接合部に液状ガスケットを塗布し組み付け、以上（１）〜（５）の構成からなり吸気量情報が正確なことを特徴とする吸気系装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２】
電子制御式蓄圧容器燃料噴射無過給DOHC４サイクルディーゼルエンジンの吸気系装置の改善において（1）吸気系のエアクリーナー、インテークマニホールド、排気再循環装置、ブローバイ還元装置、その他の吸気系に継ぎ手を備え（２）配管に鋼管、アルミニウム管を設定し（３）継ぎ手に鋼板ガスケットを装着しボルト、ナットで固定し（４）ヘッドカバーガスケット、インテークマニホールドガスケットの両面に液状ガスケットを塗布し組み付け、以上（１）〜（４）の構成からなり吸気量情報が正確なことを特徴とする吸気系装置。
【手続補正書】
【提出日】平成27年12月7日(2015.12.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
解決しようとする問題は吸気量情報を正確にする事である。
負荷変動があった時燃料噴射量の増減、エンジン回転数の変化があり吸気量も増減している。吸気量に対し燃料噴射量が多すぎた場合燃焼時酸素量不足のためPMが発生しやすくなり、吸気量に対し燃料噴射量が少なすぎた場合燃焼時酸素量が多いため窒素酸化物が発生しやすくなる。
その原因は吸気系のインテークホースバンド、ブローバイ還元ホースクランプの隙間や緩み、ヘッドカバーガスケット、インテークマニホールドガスケット、ターボ過給機コンプレッサーハウジングの漏れがあるためエアフロセンサー、過給圧センサーが正確な吸気量測定、酸素センサーが正確な空燃比測定をする事が出来ないためである。
吸気系装置に漏れがある場合、エアフロセンサーの吸気量測定は負圧の減速時と正圧の加速時と減速時、過給圧センサーの場合負圧の加速時と減速時、正圧の減速時に、吸気行程で使用される吸気量より多く測定している。
吸気量情報が不正確な場合アクセル開度やエンジン負荷に対応した燃料供給をする事が出来ないため、電子燃料計算装置内に記憶されている情報、カムシャフト角度、アクセル開度、蓄圧容器圧力、水温、車速、空燃比測定の情報を基に電子燃料計算装置が燃料噴射量の計算を行い燃料噴射装置が燃料噴射を行っている。しかし、出力重視の設定になっているため燃料噴射量が多くなる。また、ブローバイ還元装置から漏れた場合も酸素センサーに酸素量が多く測定されるためエンジン負荷があった場合燃料噴射量が多くなる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
この課題を解決するために本発明では吸気系に継ぎ手付きの吸気系と鋼管、アルミニウム管を設定し継ぎ手部分に鋼板ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定し吸気漏れがない構造に改善する。ヘッドカバーガスケット、インテークマニホールドガスケット、ターボ過給機のコンプレッサーハウジングの漏れは液状ガスケットを塗布して組み付け吸気漏れが無い構造に改善する。ピストンリングからの吸気漏れは合い口隙間をなるべく小さく設定して吸気漏れを防止する。クランクケース通気バルブは３個使用して低負荷時通気量を少なくして高負荷時通気量が多くなる設定にする
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
しかし、吸気漏れを改善すると吸気圧力、燃焼温度、圧縮圧力が高くなりエンジンが破損する危険性があるため低圧縮比、低過給圧に設定変更する必要がある。従来の圧縮比、過給圧の設定の場合はシリンダーヘッドボルト破損、シリンダーボア摩耗、ピストン熔解になり圧縮比、過給圧の設定を変更した場合でも燃焼温度、圧縮圧力が高い場合はピストンリング、ベアリングメタルが摩耗しカムシャフトが歪みシリンダーヘッドボルト、シリンダーヘッドガスケット、バルブステムシール、エンジンに装着されている各センサー、電子燃料計算装置の電子部品にも損傷がある。
このような問題が起こるため吸気漏れの改善後は必ず圧縮比、過給圧を低く設定し燃焼温度も低く設定する。また、低負荷時は過給圧を負圧に設定する。
なお、吸気系のエアクリーナーからエンジンまで距離が長く慣性圧力がかかる場合と吸気系に慣性圧力がかかる設定の場合はエンジンが破損するため本発明の吸気系装置の改善を利用出来ない。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
吸気漏れを改善し吸気量を正確に測定するという目的を、継ぎ手付きの吸気系と配管に鋼管、アルミニウム管を設定し継ぎ手に鋼板ガスケット装着しボルト、ナットで確実に固定することで点検の労力を低減すると共に耐久性を向上させた。
【手続補正書】
【提出日】平成27年12月11日(2015.12.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
電子制御式蓄圧容器燃料噴射ターボ過給機付きDOHC４サイクルディーゼルエンジンの吸気系装置の改善において、（１）吸気系の吸気濾過機、ターボ過給機、熱交換機、インテークマニホールド、排気再循環装置、ブローバイ還元装置、その他の吸気系に継ぎ手を備え（2）配管に鋼管、アルミニウム管を設定し（3）継ぎ手に鋼板ガスケットを装着しボルト、ナットで固定し（4）ヘッドカバーガスケット、インテークマニホールドガスケットの両面に液状ガスケットを塗布し組み付け（5）ターボ過給機コンプレッサーハウジングとセンターハウジングの接合部に液状ガスケットを塗布し組み付け、以上（１）〜（５）の構成からなり吸気量情報が正確なことを特徴とする吸気系装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２】
電子制御式蓄圧容器燃料噴射無過給DOHC４サイクルディーゼルエンジンの吸気系装置の改善において（1）吸気系の吸気濾過機、インテークマニホールド、排気再循環装置、ブローバイ還元装置、その他の吸気系に継ぎ手を備え（２）配管に鋼管、アルミニウム管を設定し（３）継ぎ手に鋼板ガスケットを装着しボルト、ナットで固定し（４）ヘッドカバーガスケット、インテークマニホールドガスケットの両面に液状ガスケットを塗布し組み付け、以上（１）〜（４）の構成からなり吸気量情報が正確なことを特徴とする吸気系装置。
【手続補正書】
【提出日】平成27年12月11日(2015.12.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子制御式蓄圧容器燃料噴射ターボ過給機付きDOHC(Double Over Head Camshaft)４サイクルディーゼルエンジンの吸気系装置の改善に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンは圧縮された高温の空気中に燃料を噴射し着火温度と混合比の条件が適した所から自己着火し燃え広がる拡散燃焼のため均一燃焼が難しく高負荷時など燃料噴射量が多くなった時、部分的な酸素不足になりPM(Particulate Matter)が発生しやすく、高圧縮なため高温で燃焼し窒素酸化物も発生しやすい。
【０００３】
近年では厳しい排気ガス規制が施行され電子制御式蓄圧容器燃料噴射ターボ過給機付きDOHC４サイクルディーゼルエンジンは吸気系、燃料系、エンジン本体、後処理装置が改善され排気ガス低減対策が行われている。
【０００４】
吸気系の吸気量測定は吸気量センサーと過給圧センサーが使用されている。吸気量センサーは吸気濾過機直後に取り付けられ、熱線を使用し空気通過量を測定している。過給圧センサーはインテークマニホールドに取り付けられ半導体の電気変化量で吸気圧力を測定し、温度変化による体積の変化を吸気濾過機付近に取り付けられた吸気温度センサーの情報で電子燃料計算装置が正確な空気質量に計算している。
ブローバイ還元装置のブローバイ浄化装置はブローバイガスを旋回流とエレメントで空気と潤滑油を分離し吸気とオイルパンに戻して潤滑油の燃焼を防ぎ粒子状物質SOF(Soluble Organic Fraction)を低減している。
排気再循環装置は2種類あり、排出ガスをエギゾーストマニホールドから分流し熱交換機で冷却後制御バルブで制限しインテークマニホールドへ戻す方法とDPF(Diesel Particulate  Filter)や触媒後のエキゾーストパイプから分流し熱交換機で冷却後制御バルブで制限しターボ過給機前から吸気させる方法があり、吸気中の酸素量が減少し燃焼温度が下がる事により窒素酸化物を低減している。
燃料系の電子制御式蓄圧容器燃料噴射装置は燃料タンクから低圧ポンプで送られた燃料を高圧ポンプで高圧にし、高圧管で蓄圧容器に送り蓄えられる。蓄圧容器内の圧力は圧力センサーで検出され、電子燃料計算装置からの信号で高圧ポンプの圧力は制御され許容圧を超えた場合圧力制限バルブが減圧する。指定の圧力で保たれた蓄圧容器内の燃料は高圧管で送られ、電子燃料計算装置で計算され電磁噴射ノズルから燃焼室へ１５０メガパスカルから２００メガパスカルの高圧噴射で燃料を微粒化し、空気と触れる表面積を多くし素早く燃焼する。エンジン負荷と回転数に応じた量と噴射時期で噴射できるため均質な混合気になり部分的な酸素不足による排気ガスの発生を低減している。
動弁系は従来型にはOHV(Over Head Valve)があった。しかし、よりコンパクト化、高回転化などの利点があるためプッシュロッドを省いてシリンダーヘッドにカムシャフトを搭載したOHC(Over Head Camshaft)が使われるようになった。さらにロッカーアームを省いて吸気バルブと排気バルブの直押しが可能なDOHCが採用されるようになった。高回転高出力が可能になりピストンの動きとバルブとカムシャフト角度センサーが正確に同期するため噴射時期のずれが無くなり４バルブ化の効果により吸気量も多くなり圧縮圧力も安定し、電磁噴射ノズルが中心に位置しているため燃焼が改善し排気ガスが低減している。
しかし、負荷変動などにより空燃比の変化によるPMや窒素酸化物が発生するため酸素センサーで空燃比を測定し電子燃料計算装置が燃料噴射量を計算し燃料噴射装置が噴射量を調整しさらに後処理装置でPM、窒素酸化物を低減している。
【０００５】
後処理装置の酸化触媒は蜂の巣状の金属に貴金属などの酸化触媒を丹持し一酸化炭素、炭化水素、一酸化窒素を二酸化炭素、水、二酸化窒素に酸化させると共に粒子状物質SOFを低減する。
DPFはPMを捕集するフィルターである。蜂の巣状の穴に交互に栓をしたセラミックの壁を通過しPMを捕集する。低負荷時にPMが多く発生しDPFがつまってしまうため除去する必要があり、排気圧が高くなり排気圧センサーに感知されると排気ガス中に燃料を噴射し排気を高温にして焼却させPMを除去している。
尿素選択還元触媒は排気ガス中の窒素酸化物の量を窒素酸化物センサーで測定し窒素酸化物の量に応じた尿素水を排気管内に噴射し、加水分解しアンモニアを発生させ還元触媒で一酸化窒素と二酸化窒素を選択して窒素と水に還元している。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】鈴木孝幸編  「ディーゼルエンジンの徹底研究」  グランプリ出版  2012年9月25日発行
【非特許文献２】鈴木孝著  「ディーゼルエンジンと自動車」  三樹書房  2008年3月25日発行
【非特許文献３】「モーターファンイラストレーテッド」VOL.７８ディーゼルエンジン第２章  三栄書房  2013年4月28日発行
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
解決しようとする問題は吸気量情報を正確にする事である。
負荷変動があった時燃料噴射量の増減、エンジン回転数の変化があり吸気量も増減している。吸気量に対し燃料噴射量が多すぎた場合燃焼時酸素量不足のためPMが発生しやすくなり、吸気量に対し燃料噴射量が少なすぎた場合燃焼時酸素量が多いため窒素酸化物が発生しやすくなる。
その原因は吸気系の吸気ホースバンド、ブローバイ還元ホースクランプの隙間や緩み、ヘッドカバーガスケット、インテークマニホールドガスケット、ターボ過給機コンプレッサーハウジングの漏れがあるため吸気量センサー、過給圧センサーが正確な吸気量測定、酸素センサーが正確な空燃比測定をする事が出来ないためである。
吸気系装置に漏れがある場合、吸気量センサーの吸気量測定は負圧の減速時と正圧の加速時と減速時、過給圧センサーの場合負圧の加速時と減速時、正圧の減速時に、吸気行程で使用される吸気量より多く測定している。
吸気量情報が不正確な場合アクセル開度やエンジン負荷に対応した燃料供給をする事が出来ないため、電子燃料計算装置内に記憶されている情報、カムシャフト角度、アクセル開度、蓄圧容器圧力、水温、車速、空燃比測定の情報を基に電子燃料計算装置が燃料噴射量の計算を行い燃料噴射装置が燃料噴射を行っている。しかし、出力重視の設定になっているため燃料噴射量が多くなる。また、ブローバイ還元装置から漏れた場合も酸素センサーに酸素量が多く測定されるためエンジン負荷があった場合燃料噴射量が多くなる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この課題を解決するために本発明では吸気系に継ぎ手付きの吸気系と鋼管、アルミニウム管を設定し継ぎ手部分に鋼板ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定し吸気漏れがない構造に改善する。ヘッドカバーガスケット、インテークマニホールドガスケット、ターボ過給機のコンプレッサーハウジングの漏れは液状ガスケットを塗布して組み付け吸気漏れが無い構造に改善する。ピストンリングからの吸気漏れは合い口隙間をなるべく小さく設定して吸気漏れを防止する。クランクケース通気バルブは３個使用して低負荷時通気量を少なくして高負荷時通気量が多くなる設定にする。
【０００９】
しかし、吸気漏れを改善すると吸気圧力、燃焼温度、圧縮圧力が高くなりエンジンが破損し危険であるため低圧縮比、低過給圧に設定変更する必要がある。従来の圧縮比、過給圧に設定した場合はシリンダーヘッドボルト破損、シリンダーボア摩耗、ピストン溶解になり圧縮比、過給圧の設定を変更した場合でも燃焼温度、圧縮圧力が高い場合はピストンリング、ベアリングメタルが摩耗しカムシャフトが歪みシリンダーヘッドボルト、シリンダーヘッドガスケット、バルブステムシール、エンジンに装着されているセンサー、電子燃料計算装置の電子部品にも損傷がある。
このような問題が起こるため吸気漏れの改善後は必ず圧縮比、過給圧を低く設定し燃焼温度も低く設定する。そして、低負荷時は過給圧を負圧に設定する。
また、吸気系の漏れが無いため潤滑油圧力が高い場合潤滑油がブローバイ還元配管、クランクケース通気配管、吸気配管を通り燃焼室に入りエンジンが故障する。潤滑油経路に詰まりがある場合も潤滑油圧力が高くなり、潤滑油が吸気系と燃焼室に入りエンジンが故障する。
このような問題も起こるため潤滑油の管理には注意し潤滑油圧力が高くなる設定にしない。
なお、吸気系の吸気濾過機からエンジンまで距離が長く慣性圧力がかかる場合と吸気系に慣性圧力がかかる設定の場合はエンジンが破損するため本発明の吸気系装置の改善を利用出来ない。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は吸気系装置の漏れが改善されるため吸気行程で使用される吸気量を吸気量センサー、過給圧センサーが正確に測定し吸気量情報が正確になり、酸素センサーの空燃比測定も正確になるため電子燃料計算装置が必要な燃料噴射量を計算し、最適な時期と量で電磁噴射ノズルから燃料噴射が行われる。そして、クランクケース通気バルブでブローバイ通気量が低負荷時には少なくなり高負荷時には多く変化するためブローバイ通気量が適量になり、吸気量測定が正確に行われPM、窒素酸化物の低減効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は吸気系装置の説明図である。
【図２】図２はターボ過給機、インテークマニホールド、ヘッドカバーの説明図である。
【図３】図３は排気再循環配管、ブローバイ還元配管、クランクケース通気配管の説明図である。
【図４】図４は過給圧センサー、潤滑油量計、ピストン、ピストンリングの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
吸気漏れを改善し吸気量を正確に測定するという目的を、継ぎ手付きの吸気系と配管に鋼管、アルミニウム管を設定し継ぎ手に鋼板ガスケット装着しボルト、ナットで確実に固定することで点検の労力を低減すると共に耐久性を向上させた。
【実施例】
【００１３】
吸気系装置の改善の実施例を図１から図４までを使って説明する。
図１の１吸気濾過機と９吸気配管を１８継ぎ手に図２の３９ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。図１の９吸気配管と２ターボ過給機を１９継ぎ手に図２の３９ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。図１の２ターボ過給機と１０吸気配管を２０継ぎ手に図２の４０ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。図１の１０吸気配管と３熱交換機を２１継ぎ手に図２の４０ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。図１の３熱交換機と１１吸気配管を２２継ぎ手に図２の４０ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。図１の１１吸気配管と図３の５８吸気配管を６０継ぎ手と図1の２３継ぎ手に図3の７３ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。図３の５８吸気配管と図２の４３インテークマニホールドを図２の４１継ぎ手と図３の５９継ぎ手に図２の４２ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。
図３の４９エキゾーストマニホールドと５３排気再循環配管を５０継ぎ手と５２継ぎ手の間に５１ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。図３の５３排気再循環配管と図１の６排気再循環装置を２６継ぎ手と図３の５４継ぎ手に５５ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。図１の６排気再循環装置と７排気再循環装置を２７継ぎ手に図３の５５ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。図１の１４排気再循環配管と図３の５７吸気配管を図１の２８継ぎ手と図３の５６継ぎ手に５５ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。図１の９吸気配管と図３の６８ブローバイ還元配管を図１の２９継ぎ手と図３の６７継ぎ手に図３の７１ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。図３の６８ブローバイ還元配管とヘッドカバーを６９継ぎ手に７２ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。
クランクケース通気バルブをアイドリング時に通気量を少なくし、高負荷時に通気量が多くなる構造に改善する。通気量の異なるワンウェイバルブを３個使用して低負荷時に1個、高負荷時に３個通気させてインテークマニホールド内の吸気量測定を正確にすると共にブローバイ通気量を適量にする。但しPCV(Positive Crankcase Ventilation)バルブが取り付けてある場合はこの３個使用するクランクケース通気バルブを取り付けない。クランクケース内の通気量が少なくなり温度が高くなるからである。図３の６２クランクケース通気バルブは直進方向に通気量が多いクランクケース通気バルブを取り付け曲がっている方に通気量が少ないクランクケース通気バルブを２個取り付ける。通気方向はヘッドカバーからインテークマニホールドに通気する方向で取り付ける。図３の５８吸気配管と６２クランクケース通気バルブを６１継ぎ手に７０ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。図３の６２クランクケース通気バルブと６４クランクケース通気配管を６３継ぎ手に７０ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。図３の６４クランクケース通気配管とヘッドカバーを６５継ぎ手に７２ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。
【００１４】
図２の４６ヘッドカバーの４７斜線部分に液状ガスケットを内側にはみ出さないように３ｍｍの幅で塗布し４８ヘッドカバーガスケットを取り付ける。シリンダーヘッド側ヘッドカバーガスケットの上に液状ガスケットを内側にはみ出さないように３ｍｍの幅で塗布しシリンダーヘッドに組み付ける。
図２の４３インテークマニホールドの４４のガスケット装着部分に液状ガスケットを内側にはみ出さないように３ｍｍの幅で塗布し４５インテークマニホールドガスケットを装着し、シリンダーヘッド側インテークマニホールドガスケットに液状ガスケットを内側にはみ出さないように３ｍｍの幅で塗布しシリンダーヘッドに組み付ける。
図２の３５ターボ過給機コンプレッサーハウジングの３６斜線部分の中心部寄りに液状ガスケットを内側にはみ出さないように５ｍｍの幅で塗布しセンターハウジングを組み付ける。
図４の７４過給圧センサーの７５のガスケット装着部分に７６のガスケットを装着しインテークマニホールドに組み付ける。
図４の７７潤滑油量計の７８のガスケット装着部分に７９ガスケットを装着する。潤滑油量計の外径とガスケットの内径が同じガスケットを使用する。
【００１５】
図４の８０ピストンは８１のピストンリング装着部分に、らせん形状に下部から左に３回転にピストンリングの溝を備え８２らせん形状ピストンリングをピストン上部から取り付け、ピストン頭頂部と平行に溝を右に一周して斜め下に１２０度進み二段めの溝に入りピストン頭頂部と平行にそのまま真っ直ぐ進み３周目も同じく斜め下に１２０度進み３段目の溝に入りピストン頭頂部と平行にそのまま真っ直ぐ進み先端が３段目と、後端が１段目と隙間が小さいため圧縮漏れが少ないことを特徴とする。しかし、隙間が小さいため潤滑油の管理には注意が必要である。
【産業上の利用可能性】
【００１６】
自動車以外の電子制御式蓄圧容器燃料噴射ターボ過給機付き4サイクルディーゼルエンジン、電子制御式蓄圧容器燃料噴射無過給4サイクルディーゼルエンジンで吸気系の吸気濾過機からエンジンまで距離が長く慣性圧力がかかる場合と吸気系に慣性圧力がかかる設定の場合はエンジンが破損するため利用できない。２サイクルディーゼルエンジンには利用出来ない。
【符号の説明】
【００１７】
1    吸気濾過機
2    ターボ過給機
3    熱交換機
4    インテークマニホールド
5    エキゾーストマニホールド
6    排気再循環装置
7    排気再循環装置
8    クランクケース通気バルブ
9    吸気配管
10   吸気配管
11   吸気配管
12   吸気配管
13   排気再循環配管
14   排気再循環配管
15   ブローバイ還元配管
16   クランクケース通気配管
17   クランクケース通気配管
18   吸気配管継ぎ手
19   吸気配管継ぎ手
20   吸気配管継ぎ手
21   吸気配管継ぎ手
22   吸気配管継ぎ手
23   吸気配管継ぎ手
24   吸気配管継ぎ手
25   排気再循環配管継ぎ手
26   排気再循環配管継ぎ手
27   排気再循環配管継ぎ手
28   排気再循環配管継ぎ手
29   ブローバイ還元配管継ぎ手
30   ブローバイ還元配管継ぎ手
31   クランクケース通気配管継ぎ手
32   クランクケース通気配管継ぎ手
33   クランクケース通気配管継ぎ手
34   クランクケース通気配管継ぎ手
35   ターボ過給機コンプレッサーハウジング
36   液状ガスケット
37   ターボ過給機継ぎ手
38   ターボ過給機継ぎ手
39   ガスケット
40   ガスケット
41   インテークマニホールド継ぎ手
42   ガスケット
43   インテークマニホールド
44   インテークマニホールドガスケット
45   インテークマニホールドガスケット
46   ヘッドカバー
47   ヘッドカバーガスケット
48   ヘッドカバーガスケット
49   エキゾーストマニホールド
50   排気再循環配管継ぎ手
51   ガスケット
52   排気再循環配管継ぎ手
53   排気再循環配管
54   排気再循環配管継ぎ手
55   ガスケット
56   排気再循環配管継ぎ手
57   吸気配管
58   吸気配管
59   吸気配管継ぎ手
60   吸気配管継ぎ手
61   クランクケース通気配管継ぎ手
62   クランクケース通気バルブ
63   クランクケース通気配管継ぎ手
64   クランクケース通気配管
65   クランクケース通気配管継ぎ手
66   吸気配管
67   ブローバイ還元配管継ぎ手
68   ブローバイ還元配管
69   ブローバイ還元配管継ぎ手
70   ガスケット
71   ガスケット
72   ガスケット
73   ガスケット
74   過給圧センサー
75   ガスケット
76   ガスケット
77   潤滑油量計
78   ガスケット
79   ガスケット
80   ピストン
81   ピストンリング
82   ピストンリング
【手続補正書】
【提出日】平成27年12月17日(2015.12.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子制御式蓄圧容器燃料噴射ターボ過給機付きDOHC(Double Over Head Camshaft)４サイクルディーゼルエンジンの吸気系装置の改善に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンは圧縮された高温の空気中に燃料を噴射し着火温度と混合比の条件が適した所から自己着火し燃え広がる拡散燃焼のため均一燃焼が難しく高負荷時など燃料噴射量が多くなった時、部分的な酸素不足になりPM(Particulate Matter)が発生しやすく、高圧縮なため高温で燃焼し窒素酸化物も発生しやすい。
【０００３】
近年では厳しい排気ガス規制が施行され電子制御式蓄圧容器燃料噴射ターボ過給機付きDOHC４サイクルディーゼルエンジンは吸気系、燃料系、エンジン本体、後処理装置が改善され排気ガス低減対策が行われている。
【０００４】
吸気系の吸気量測定は吸気量センサーと過給圧センサーが使用されている。吸気量センサーは吸気濾過機直後に取り付けられ、熱線を使用し空気通過量を測定している。過給圧センサーはインテークマニホールドに取り付けられ半導体の電気変化量で吸気圧力を測定し、温度変化による体積の変化を吸気濾過機付近に取り付けられた吸気温度センサーの情報で電子燃料計算装置が正確な空気質量に計算している。
ブローバイ還元装置のブローバイ浄化装置はブローバイガスを旋回流とエレメントで空気と潤滑油を分離し吸気とオイルパンに戻して潤滑油の燃焼を防ぎ粒子状物質SOF(Soluble Organic Fraction)を低減している。
排気再循環装置は2種類あり、排出ガスをエギゾーストマニホールドから分流し熱交換機で冷却後制御バルブで制限しインテークマニホールドへ戻す方法とDPF(Diesel Particulate  Filter)や触媒後のエキゾーストパイプから分流し熱交換機で冷却後制御バルブで制限しターボ過給機前から吸気させる方法があり、吸気中の酸素量が減少し燃焼温度が下がる事により窒素酸化物を低減している。
燃料系の電子制御式蓄圧容器燃料噴射装置は燃料タンクから低圧ポンプで送られた燃料を高圧ポンプで高圧にし、高圧管で蓄圧容器に送り蓄えられる。蓄圧容器内の圧力は圧力センサーで検出され、電子燃料計算装置からの信号で高圧ポンプの圧力は制御され許容圧を超えた場合圧力制限バルブが減圧する。指定の圧力で保たれた蓄圧容器内の燃料は高圧管で送られ、電子燃料計算装置で計算され電磁噴射ノズルから燃焼室へ１５０メガパスカルから２００メガパスカルの高圧噴射で燃料を微粒化し、空気と触れる表面積を多くし素早く燃焼する。エンジン負荷と回転数に応じた量と噴射時期で噴射できるため均質な混合気になり部分的な酸素不足による排気ガスの発生を低減している。
動弁系は従来型にはOHV(Over Head Valve)があった。しかし、よりコンパクト化、高回転化などの利点があるためプッシュロッドを省いてシリンダーヘッドにカムシャフトを搭載したOHC(Over Head Camshaft)が使われるようになった。さらにロッカーアームを省いて吸気バルブと排気バルブの直押しが可能なDOHCが採用されるようになった。高回転高出力が可能になりピストンの動きとバルブとカムシャフト角度センサーが正確に同期するため噴射時期のずれが無くなり４バルブ化の効果により吸気量も多くなり圧縮圧力も安定し、電磁噴射ノズルが中心に位置しているため燃焼が改善し排気ガスが低減している。
しかし、負荷変動などにより空燃比の変化によるPMや窒素酸化物が発生するため酸素センサーで空燃比を測定し電子燃料計算装置が燃料噴射量を計算し燃料噴射装置が噴射量を調整しさらに後処理装置でPM、窒素酸化物を低減している。
【０００５】
後処理装置の酸化触媒は蜂の巣状の金属に貴金属などの酸化触媒を丹持し一酸化炭素、炭化水素、一酸化窒素を二酸化炭素、水、二酸化窒素に酸化させると共に粒子状物質SOFを低減する。
DPFはPMを捕集するフィルターである。蜂の巣状の穴に交互に栓をしたセラミックの壁を通過しPMを捕集する。低負荷時にPMが多く発生しDPFがつまってしまうため除去する必要があり、排気圧が高くなり排気圧センサーに感知されると排気ガス中に燃料を噴射し排気を高温にして焼却させPMを除去している。
尿素選択還元触媒は排気ガス中の窒素酸化物の量を窒素酸化物センサーで測定し窒素酸化物の量に応じた尿素水を排気管内に噴射し、加水分解しアンモニアを発生させ還元触媒で一酸化窒素と二酸化窒素を選択して窒素と水に還元している。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】鈴木孝幸編  「ディーゼルエンジンの徹底研究」  グランプリ出版  2012年9月25日発行
【非特許文献２】鈴木孝著  「ディーゼルエンジンと自動車」  三樹書房  2008年3月25日発行
【非特許文献３】「モーターファンイラストレーテッド」VOL.７８ディーゼルエンジン第２章  三栄書房  2013年4月28日発行
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
解決しようとする問題は吸気量情報を正確にする事である。
負荷変動があった時燃料噴射量の増減、エンジン回転数の変化があり吸気量も増減している。吸気量に対し燃料噴射量が多すぎた場合燃焼時酸素量不足のためPMが発生しやすくなり、吸気量に対し燃料噴射量が少なすぎた場合燃焼時酸素量が多いため窒素酸化物が発生しやすくなる。
その原因は吸気系の吸気ホースバンド、ブローバイ還元ホースクランプの隙間や緩み、ヘッドカバーガスケット、インテークマニホールドガスケット、ターボ過給機コンプレッサーハウジングの漏れがあるため吸気量センサー、過給圧センサーが正確な吸気量測定、酸素センサーが正確な空燃比測定をする事が出来ないためである。
吸気系装置に漏れがある場合、吸気量センサーの吸気量測定は負圧の減速時と正圧の加速時と減速時、過給圧センサーの場合負圧の加速時と減速時、正圧の減速時に、吸気行程で使用される吸気量より多く測定している。
吸気量情報が不正確な場合アクセル開度やエンジン負荷に対応した燃料供給をする事が出来ないため、電子燃料計算装置内に記憶されている情報、カムシャフト角度、アクセル開度、蓄圧容器圧力、水温、車速、空燃比測定の情報を基に電子燃料計算装置が燃料噴射量の計算を行い燃料噴射装置が燃料噴射を行っている。しかし、出力重視の設定になっているため燃料噴射量が多くなる。また、ブローバイ還元装置から漏れた場合も酸素センサーに酸素量が多く測定されるためエンジン負荷があった場合燃料噴射量が多くなる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この課題を解決するために本発明では吸気系に継ぎ手付きの吸気系と鋼管、アルミニウム管を設定し継ぎ手部分に鋼板ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定し吸気漏れがない構造に改善する。ヘッドカバーガスケット、インテークマニホールドガスケット、ターボ過給機のコンプレッサーハウジングの漏れは液状ガスケットを塗布して組み付け吸気漏れが無い構造に改善する。ピストンリングからの吸気漏れは合い口隙間をなるべく小さく設定して吸気漏れを防止する。クランクケース通気バルブは３個使用して低負荷時通気量を少なくして高負荷時通気量が多くなる設定にする。
【０００９】
しかし、吸気系の漏れを改善すると吸気圧力が高くなり危険であるため設定変更について説明する。
吸気系の漏れを修復する事で吸気圧力の低下が回復し、吸気圧力、圧縮圧力、燃焼温度が高くなり圧力の影響を受けた部品が強度不足になりエンジンを破損する。
この対策として低圧縮比、低過給圧に設定し燃焼温度を低く設定する必要がある。そして、低負荷時は過給圧を負圧に設定する。
従来の設定にした場合の破損箇所について説明する。従来の圧縮比に設定した場合はシリンダーヘッドボルト破損、シリンダーボア摩耗になりエンジンを破損し、従来の過給圧に設定した場合はピストン溶解になりエンジンを破損する。圧縮比、過給圧の設定を変更した場合でも燃焼温度、圧縮圧力が高い場合はピストン溶解になりエンジンを破損し、ピストンリング、ベアリングメタルが摩耗しカムシャフトが歪みシリンダーヘッドボルト、シリンダーヘッドガスケット、バルブステムシール、エンジンに装着されているセンサー、電子燃料計算装置の電子部品にも損傷がある。過給圧の設定が高い場合は、ブローバイ還元配管からブローバイが多く吸気され潤滑油が燃焼し粒子状物質SOFが排気される。
また、潤滑油圧力の異常上昇で破損する。吸気系の漏れが無いため潤滑油圧力が高い場合と潤滑系回路に詰まりがある場合は潤滑油がブローバイ還元配管、クランクケース通気配管、吸気配管を通り燃焼室に入りヘッドボルト破損、シリンダーボア摩耗になりエンジンを破損する。この対策として潤滑油の管理に注意し潤滑油圧力を高く設定しない。
なお、吸気系の吸気濾過機からエンジンまで距離が長いため慣性圧力がかかる場合と吸気系に慣性圧力がかかる設定の場合はエンジンが破損するため本発明の吸気系装置の改善を利用出来ない。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は吸気系装置の漏れが改善されるため吸気行程で使用される吸気量を吸気量センサー、過給圧センサーが正確に測定し吸気量情報が正確になり、酸素センサーの空燃比測定も正確になるため電子燃料計算装置が必要な燃料噴射量を計算し、最適な時期と量で電磁噴射ノズルから燃料噴射が行われる。そして、クランクケース通気バルブでブローバイ通気量が低負荷時には少なくなり高負荷時には多く変化するためブローバイ通気量が適量になり、吸気量測定が正確に行われPM、窒素酸化物の低減効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は吸気系装置の説明図である。
【図２】図２はターボ過給機、インテークマニホールド、ヘッドカバーの説明図である。
【図３】図３は排気再循環配管、ブローバイ還元配管、クランクケース通気配管の説明図である。
【図４】図４は過給圧センサー、潤滑油量計、ピストン、ピストンリングの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
吸気漏れを改善し吸気量を正確に測定するという目的を、継ぎ手付きの吸気系と配管に鋼管、アルミニウム管を設定し継ぎ手に鋼板ガスケット装着しボルト、ナットで確実に固定することで点検時間を短縮すると共に耐久性を向上させた。
【実施例】
【００１３】
吸気系装置の改善の実施例を図１から図４までを使って説明する。
図１の１吸気濾過機と９吸気配管を１８継ぎ手に図２の３９ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。図１の９吸気配管と２ターボ過給機を１９継ぎ手に図２の３９ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。図１の２ターボ過給機と１０吸気配管を２０継ぎ手に図２の４０ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。図１の１０吸気配管と３熱交換機を２１継ぎ手に図２の４０ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。図１の３熱交換機と１１吸気配管を２２継ぎ手に図２の４０ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。図１の１１吸気配管と図３の５８吸気配管を６０継ぎ手と図1の２３継ぎ手に図3の７３ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。図３の５８吸気配管と図２の４３インテークマニホールドを図２の４１継ぎ手と図３の５９継ぎ手に図２の４２ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。
図３の４９エキゾーストマニホールドと５３排気再循環配管を５０継ぎ手と５２継ぎ手の間に５１ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。図３の５３排気再循環配管と図１の６排気再循環装置を２６継ぎ手と図３の５４継ぎ手に５５ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。図１の６排気再循環装置と７排気再循環装置を２７継ぎ手に図３の５５ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。図１の１４排気再循環配管と図３の５７吸気配管を図１の２８継ぎ手と図３の５６継ぎ手に５５ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。図１の９吸気配管と図３の６８ブローバイ還元配管を図１の２９継ぎ手と図３の６７継ぎ手に図３の７１ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。図３の６８ブローバイ還元配管とヘッドカバーを６９継ぎ手に７２ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。
クランクケース通気バルブをアイドリング時に通気量を少なくし、高負荷時に通気量が多くなる構造に改善する。通気量の異なるワンウェイバルブを３個使用して低負荷時に1個、高負荷時に３個通気させてインテークマニホールド内の吸気量測定を正確にすると共にブローバイ通気量を適量にする。但しPCV(Positive Crankcase Ventilation)バルブが取り付けてある場合はこの３個使用するクランクケース通気バルブを取り付けない。クランクケース内の通気量が少なくなり温度が高くなるからである。図３の６２クランクケース通気バルブは直進方向に通気量が多いクランクケース通気バルブを取り付け曲がっている方に通気量が少ないクランクケース通気バルブを２個取り付ける。通気方向はヘッドカバーからインテークマニホールドに通気する方向で取り付ける。図３の５８吸気配管と６２クランクケース通気バルブを６１継ぎ手に７０ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。図３の６２クランクケース通気バルブと６４クランクケース通気配管を６３継ぎ手に７０ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。図３の６４クランクケース通気配管とヘッドカバーを６５継ぎ手に７２ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。
【００１４】
図２の４６ヘッドカバーの４７斜線部分に液状ガスケットを内側にはみ出さないように３ｍｍの幅で塗布し４８ヘッドカバーガスケットを取り付ける。シリンダーヘッド側ヘッドカバーガスケットの上に液状ガスケットを内側にはみ出さないように３ｍｍの幅で塗布しシリンダーヘッドに組み付ける。
図２の４３インテークマニホールドの４４のガスケット装着部分に液状ガスケットを内側にはみ出さないように３ｍｍの幅で塗布し４５インテークマニホールドガスケットを装着し、シリンダーヘッド側インテークマニホールドガスケットに液状ガスケットを内側にはみ出さないように３ｍｍの幅で塗布しシリンダーヘッドに組み付ける。
図２の３５ターボ過給機コンプレッサーハウジングの３６斜線部分の中心部寄りに液状ガスケットを内側にはみ出さないように５ｍｍの幅で塗布しセンターハウジングを組み付ける。
図４の７４過給圧センサーの７５のガスケット装着部分に７６のガスケットを装着しインテークマニホールドに組み付ける。
図４の７７潤滑油量計の７８のガスケット装着部分に７９ガスケットを装着する。潤滑油量計の外径とガスケットの内径が同じガスケットを使用する。
【００１５】
図４の８０ピストンは８１のピストンリング装着部分に、らせん形状に下部から左に３回転にピストンリングの溝を備え８２らせん形状ピストンリングをピストン上部から装着し、ピストン頭頂部と平行に溝を右に一周して斜め下に１２０度進み二段めの溝に入りピストン頭頂部と平行にそのまま真っ直ぐ進み３周目も同じく斜め下に１２０度進み３段目の溝に入りピストン頭頂部と平行にそのまま真っ直ぐ進み先端が３段目と、後端が１段目と隙間が小さいため圧縮漏れが少ないことを特徴とする。しかし、隙間が小さいため潤滑油の管理には注意が必要である。
【符号の説明】
【００１６】
1    吸気濾過機
2    ターボ過給機
3    熱交換機
4    インテークマニホールド
5    エキゾーストマニホールド
6    排気再循環装置
7    排気再循環装置
8    クランクケース通気バルブ
9    吸気配管
10   吸気配管
11   吸気配管
12   吸気配管
13   排気再循環配管
14   排気再循環配管
15   ブローバイ還元配管
16   クランクケース通気配管
17   クランクケース通気配管
18   吸気配管継ぎ手
19   吸気配管継ぎ手
20   吸気配管継ぎ手
21   吸気配管継ぎ手
22   吸気配管継ぎ手
23   吸気配管継ぎ手
24   吸気配管継ぎ手
25   排気再循環配管継ぎ手
26   排気再循環配管継ぎ手
27   排気再循環配管継ぎ手
28   排気再循環配管継ぎ手
29   ブローバイ還元配管継ぎ手
30   ブローバイ還元配管継ぎ手
31   クランクケース通気配管継ぎ手
32   クランクケース通気配管継ぎ手
33   クランクケース通気配管継ぎ手
34   クランクケース通気配管継ぎ手
35   ターボ過給機コンプレッサーハウジング
36   液状ガスケット
37   ターボ過給機継ぎ手
38   ターボ過給機継ぎ手
39   ガスケット
40   ガスケット
41   インテークマニホールド継ぎ手
42   ガスケット
43   インテークマニホールド
44   インテークマニホールドガスケット
45   インテークマニホールドガスケット
46   ヘッドカバー
47   ヘッドカバーガスケット
48   ヘッドカバーガスケット
49   エキゾーストマニホールド
50   排気再循環配管継ぎ手
51   ガスケット
52   排気再循環配管継ぎ手
53   排気再循環配管
54   排気再循環配管継ぎ手
55   ガスケット
56   排気再循環配管継ぎ手
57   吸気配管
58   吸気配管
59   吸気配管継ぎ手
60   吸気配管継ぎ手
61   クランクケース通気配管継ぎ手
62   クランクケース通気バルブ
63   クランクケース通気配管継ぎ手
64   クランクケース通気配管
65   クランクケース通気配管継ぎ手
66   吸気配管
67   ブローバイ還元配管継ぎ手
68   ブローバイ還元配管
69   ブローバイ還元配管継ぎ手
70   ガスケット
71   ガスケット
72   ガスケット
73   ガスケット
74   過給圧センサー
75   ガスケット
76   ガスケット
77   潤滑油量計
78   ガスケット
79   ガスケット
80   ピストン
81   ピストンリング
82   ピストンリング
【手続補正書】
【提出日】平成27年12月23日(2015.12.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
電子制御式蓄圧容器燃料噴射ターボ過給機付きDOHC４サイクルディーゼルエンジンの吸気系において、（１）吸気系の吸気濾過機、ターボ過給機、熱交換機、インテークマニホールド、排気再循環装置、ブローバイ還元装置、その他の吸気系に継ぎ手を備え（2）配管に鋼管、アルミニウム管を設定し（3）継ぎ手に鋼板ガスケットを装着しボルト、ナットで固定し（4）ヘッドカバーガスケット、インテークマニホールドガスケットの両面に液状ガスケットを塗布し組み付け（5）ターボ過給機コンプレッサーハウジングとセンターハウジングの接合部に液状ガスケットを塗布し組み付け、以上（１）〜（５）の構成からなり吸気圧力の低下が回復し吸気量情報が正確なことを特徴とする吸気系装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２】
電子制御式蓄圧容器燃料噴射無過給DOHC４サイクルディーゼルエンジンの吸気系において（1）吸気系の吸気濾過機、インテークマニホールド、排気再循環装置、ブローバイ還元装置、その他の吸気系に継ぎ手を備え（２）配管に鋼管、アルミニウム管を設定し（３）継ぎ手に鋼板ガスケットを装着しボルト、ナットで固定し（４）ヘッドカバーガスケット、インテークマニホールドガスケットの両面に液状ガスケットを塗布し組み付け、以上（１）〜（４）の構成からなり吸気圧力の低下が回復し吸気量情報と空燃比情報が正確なことを特徴とする吸気系装置。
【手続補正書】
【提出日】平成27年12月23日(2015.12.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子制御式蓄圧容器燃料噴射ターボ過給機付きDOHC(Double Over Head Camshaft)４サイクルディーゼルエンジンの吸気系に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンは圧縮された高温の空気中に燃料を噴射し着火温度と混合比の条件が適した所から自己着火し燃え広がる拡散燃焼のため均一燃焼が難しく高負荷時など燃料噴射量が多くなった時、部分的な酸素不足になりPM(Particulate Matter)が発生しやすく、高圧縮なため高温で燃焼し窒素酸化物も発生しやすい。
【０００３】
近年では厳しい排気ガス規制が施行され電子制御式蓄圧容器燃料噴射ターボ過給機付きDOHC４サイクルディーゼルエンジンは吸気系、燃料系、エンジン本体、後処理装置が改善され排気ガス低減対策が行われている。
【０００４】
吸気系の吸気量測定は吸気量センサーと過給圧センサーが使用されている。吸気量センサーは吸気濾過機直後に取り付けられ、熱線を使用し空気通過量を測定している。過給圧センサーはインテークマニホールドに取り付けられ半導体の電気変化量で吸気圧力を測定し、温度変化による体積の変化を吸気濾過機付近に取り付けられた吸気温度センサーの情報で電子燃料計算装置が正確な空気質量に計算している。
ブローバイ還元装置のブローバイ浄化装置はブローバイガスを旋回流とエレメントで空気と潤滑油に分離し吸気とオイルパンに戻して潤滑油の燃焼を防ぎ粒子状物質SOF(Soluble Organic Fraction)を低減している。
排気再循環装置は2種類あり、排出ガスをエギゾーストマニホールドから分流し熱交換機で冷却後制御バルブで制限しインテークマニホールドへ戻す方法とDPF(Diesel Particulate  Filter)や触媒後のエキゾーストパイプから分流し熱交換機で冷却後制御バルブで制限しターボ過給機前から吸気させる方法があり、吸気中の酸素量が減少し燃焼温度が下がる事により窒素酸化物を低減している。
燃料系の電子制御式蓄圧容器燃料噴射装置は燃料タンクから低圧ポンプで送られた燃料を高圧ポンプで高圧にし、高圧管で蓄圧容器に送り蓄えられる。蓄圧容器内の圧力は圧力センサーで検出され、電子燃料計算装置からの信号で高圧ポンプの圧力は制御され許容圧を超えた場合圧力制限バルブが減圧する。指定の圧力で保たれた蓄圧容器内の燃料は高圧管で送られ、電子燃料計算装置で計算され電磁式噴射孔から燃焼室へ１５０メガパスカルから２００メガパスカルの高圧噴射で燃料を微粒化し、空気と触れる表面積を多くし素早く燃焼する。エンジン負荷と回転数に応じた量と噴射時期で噴射できるため均質な混合気になり部分的な酸素不足による排気ガスの発生を低減している。
動弁系は従来型にはOHV(Over Head Valve)があった。しかし、よりコンパクト化、高回転化などの利点があるためプッシュロッドを省いてシリンダーヘッドにカムシャフトを搭載したOHC(Over Head Camshaft)が使われるようになった。さらにロッカーアームを省いて吸気バルブと排気バルブの直押しが可能なDOHCが採用されるようになった。高回転高出力が可能になりピストンの動きとバルブとカムシャフト角度センサーが正確に同期するため噴射時期のずれが無くなり４バルブ化の効果により吸気量も多くなり圧縮圧力も安定し、電磁式噴射孔が中心に位置しているため燃焼が改善し排気ガスが低減している。
しかし、負荷変動などにより空燃比の変化によるPMや窒素酸化物が発生するため酸素センサーで空燃比を測定し電子燃料計算装置が燃料噴射量を計算し燃料噴射装置が噴射量を調整しさらに後処理装置でPM、窒素酸化物を低減している。
【０００５】
後処理装置の酸化触媒は蜂の巣状の金属に貴金属などの酸化触媒を丹持し一酸化炭素、炭化水素、一酸化窒素を二酸化炭素、水、二酸化窒素に酸化させると共に粒子状物質SOFを低減する。
DPFはPMを捕集するフィルターである。蜂の巣状の穴に交互に栓をしたセラミックの壁を通過しPMを捕集する。低負荷時にPMが多く発生しDPFがつまってしまうため除去する必要があり、排気圧が高くなり排気圧センサーに感知されると排気ガス中に燃料を噴射し排気を高温にして焼却させPMを除去している。
尿素選択還元触媒は排気ガス中の窒素酸化物の量を窒素酸化物センサーで測定し窒素酸化物の量に応じた尿素水を排気管内に噴射し、加水分解しアンモニアを発生させ還元触媒で一酸化窒素と二酸化窒素を選択して窒素と水に還元している。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】鈴木孝幸編  「ディーゼルエンジンの徹底研究」  グランプリ出版  2012年9月25日発行
【非特許文献２】鈴木孝著  「ディーゼルエンジンと自動車」  三樹書房  2008年3月25日発行
【非特許文献３】「モーターファンイラストレーテッド」VOL.７８ディーゼルエンジン第２章  三栄書房  2013年4月28日発行
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
解決しようとする問題は吸気量情報を正確にする事である。
負荷変動があった時燃料噴射量の増減、エンジン回転数の変化があり吸気量も増減している。吸気量に対し燃料噴射量が多すぎた場合燃焼時酸素量不足のためPMが発生しやすくなり、吸気量に対し燃料噴射量が少なすぎた場合燃焼時酸素量が多いため窒素酸化物が発生しやすくなる。
その原因は吸気系の吸気ホースバンド、ブローバイ還元ホースクランプの隙間や緩み、ヘッドカバーガスケット、インテークマニホールドガスケット、ターボ過給機コンプレッサーハウジングの漏れがあるため吸気量センサー、過給圧センサーが正確な吸気量測定、酸素センサーが正確な空燃比測定をする事が出来ないためである。
吸気系に漏れがある場合、吸気量センサーの吸気量測定は負圧の減速時と正圧の加速時と減速時、過給圧センサーの場合負圧の加速時と減速時、正圧の減速時に、吸気行程で使用される吸気量より多く測定している。
吸気量情報が不正確な場合アクセル開度やエンジン負荷に対応した燃料供給をする事が出来ないため、電子燃料計算装置内に記憶されている情報、カムシャフト角度、アクセル開度、蓄圧容器圧力、電磁式噴射孔、低圧ポンプ、高圧ポンプ、水温、車速、空燃比測定の情報を基に電子燃料計算装置が燃料噴射量の計算を行い燃料噴射装置が燃料噴射を行っている。しかし、出力重視の設定になっているため燃料噴射量が多くなる。また、ブローバイ還元装置から漏れた場合も酸素センサーに酸素量が多く測定されるためエンジン負荷があった場合燃料噴射量が多くなる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この課題を解決するために本発明では吸気系に継ぎ手付きの吸気系と鋼管、アルミニウム管を設定し継ぎ手に鋼板ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定し吸気漏れがない構造に修復する。ヘッドカバーガスケット、インテークマニホールドガスケット、ターボ過給機のコンプレッサーハウジングの漏れは液状ガスケットを塗布して組み付け吸気漏れが無い構造に修復する。ピストンリングからの吸気漏れは合い口隙間をなるべく小さく設定して吸気漏れを防止する。クランクケース通気バルブは３個使用して低負荷時通気量を少なくして高負荷時通気量が多くなる設定にする。
【０００９】
しかし、吸気系の漏れを修復すると吸気圧力が高くなり危険であるため設定変更について説明する。
吸気系の漏れを修復する事で吸気圧力の低下が回復し、吸気圧力、圧縮圧力、燃焼温度が高くなり圧力の影響を受けた部品が強度不足になりエンジンを破損する。
この対策として低圧縮比、低過給圧に設定し燃焼温度を低く設定する必要がある。圧縮比は出来るだけ低く設定し、過給圧も低く設定する。次に、吸気カムシャフト、排気カムシャフトのバルブ開閉時期を正確に設定する。そして、低負荷時は過給圧を負圧に設定する。
従来の設定にした場合の破損箇所について説明する。従来の圧縮比に設定した場合はシリンダーヘッドボルト破損、シリンダーヘッド破損、コネクティングロッド歪み、シリンダーボア摩耗になりエンジンを破損し、従来の過給圧に設定した場合はピストン溶解になりエンジンを破損する。圧縮比、過給圧の設定を変更した場合でも燃焼温度、圧縮圧力が高い場合と吸気カムシャフト、排気カムシャフトのバルブ開閉時期の設定で圧縮比が高い場合はピストン溶解になりエンジンを破損し、ピストンリング、ベアリングメタルが摩耗しカムシャフトが歪みシリンダーヘッドボルト、シリンダーヘッドガスケット、バルブステムシール、サーモスタット、エンジンに装着されているセンサー、電子燃料計算装置の電子部品にも損傷がある。過給圧の設定が高い場合は、ブローバイ還元配管からブローバイが多く吸気され潤滑油が燃焼し粒子状物質SOFが排気される。
また、潤滑油圧力の異常上昇で破損する。吸気系の漏れが無いため潤滑油圧力が高い場合と潤滑系回路に詰まりがある場合は潤滑油がブローバイ還元配管、クランクケース通気配管、吸気配管を通り燃焼室に入りシリンダーヘッドボルト破損、シリンダーボア摩耗になりエンジンを破損する。この対策として潤滑油の管理に注意し潤滑油圧力を高く設定しない。
なお、吸気系の吸気濾過機からエンジンまで距離が長いため慣性圧力がかかる場合と吸気系に慣性圧力がかかる設定の場合はエンジンが破損するため本発明の吸気系装置を利用出来ない。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は吸気系の漏れが修復されるため吸気行程で使用される吸気量を吸気量センサー、過給圧センサーが正確に測定し吸気量情報が正確になり、酸素センサーの空燃比測定も正確になるため電子燃料計算装置が必要な燃料噴射量を計算し、最適な時期と量で電磁式噴射孔から燃料噴射が行われる。そして、クランクケース通気バルブがブローバイ通気量を低負荷時には少なくし高負荷時には多く変化させるためブローバイ通気量が適量になり、吸気量測定が正確に行われPM、窒素酸化物の低減効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は吸気系装置の説明図である。
【図２】図２はターボ過給機、インテークマニホールド、ヘッドカバーの説明図である。
【図３】図３は排気再循環配管、ブローバイ還元配管、クランクケース通気配管の説明図である。
【図４】図４は過給圧センサー、潤滑油量計、ピストン、ピストンリングの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
吸気漏れを修復し吸気量を正確に測定するという目的を、継ぎ手付きの吸気系と配管に鋼管、アルミニウム管を設定し継ぎ手に鋼板ガスケット装着しボルト、ナットで確実に固定する事で点検時間を短縮すると共に耐久性を向上させた。
【実施例】
【００１３】
吸気漏れの修復の実施例を図１から図４までを使って説明する。
図１の１吸気濾過機と９吸気配管を１８継ぎ手に図２の３９ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。図１の９吸気配管と２ターボ過給機を１９継ぎ手に図２の３９ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。図１の２ターボ過給機と１０吸気配管を２０継ぎ手に図２の４０ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。図１の１０吸気配管と３熱交換機を２１継ぎ手に図２の４０ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。図１の３熱交換機と１１吸気配管を２２継ぎ手に図２の４０ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。図１の１１吸気配管と図３の５８吸気配管を６０継ぎ手と図1の２３継ぎ手に図3の７３ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。図３の５８吸気配管と図２の４３インテークマニホールドを図２の４１継ぎ手と図３の５９継ぎ手に図２の４２ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。
図３の４９エキゾーストマニホールドと５３排気再循環配管を５０継ぎ手と５２継ぎ手の間に５１ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。図３の５３排気再循環配管と図１の６排気再循環装置を２６継ぎ手と図３の５４継ぎ手に５５ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。図１の６排気再循環装置と７排気再循環装置を２７継ぎ手に図３の５５ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。図１の１４排気再循環配管と図３の５７吸気配管を図１の２８継ぎ手と図３の５６継ぎ手に５５ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。図１の９吸気配管と図３の６８ブローバイ還元配管を図１の２９継ぎ手と図３の６７継ぎ手に図３の７１ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。図３の６８ブローバイ還元配管とヘッドカバーを６９継ぎ手に７２ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。
クランクケース通気バルブをアイドリング時に通気量を少なくし、高負荷時に通気量が多く変化する構造に改善する。通気量の異なるワンウェイバルブを３個使用して低負荷時に1個、高負荷時に３個通気させてインテークマニホールド内の吸気量測定を正確にすると共にブローバイ通気量を適量にする。但しPCV(Positive Crankcase Ventilation)バルブが取り付けてある場合とクランクケース内の通気量が少なくなり温度が高くなる場合はこの３個使用するクランクケース通気バルブを取り付けない。通気不足のため温度が高くなりピストンリング、ベアリングメタルが摩耗するからである。図３の６２クランクケース通気バルブは直進方向に通気量が多いクランクケース通気バルブを取り付け曲がっている方に通気量が少ないクランクケース通気バルブを２個取り付ける。通気方向はヘッドカバーからインテークマニホールドに通気する方向で取り付ける。図３の５８吸気配管と６２クランクケース通気バルブを６１継ぎ手に７０ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。図３の６２クランクケース通気バルブと６４クランクケース通気配管を６３継ぎ手に７０ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。図３の６４クランクケース通気配管とヘッドカバーを６５継ぎ手に７２ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。
【００１４】
図２の４６ヘッドカバーの４７斜線部分に液状ガスケットを内側にはみ出さないように３ｍｍの幅で塗布し４８ヘッドカバーガスケットを取り付ける。シリンダーヘッド側ヘッドカバーガスケットの上に液状ガスケットを内側にはみ出さないように３ｍｍの幅で塗布しシリンダーヘッドに組み付ける。
図２の４３インテークマニホールドの４４のガスケット装着部分に液状ガスケットを内側にはみ出さないように３ｍｍの幅で塗布し４５インテークマニホールドガスケットを装着し、シリンダーヘッド側インテークマニホールドガスケットに液状ガスケットを内側にはみ出さないように３ｍｍの幅で塗布しシリンダーヘッドに組み付ける。
図２の３５ターボ過給機コンプレッサーハウジングの３６斜線部分の中心部寄りに液状ガスケットを内側にはみ出さないように５ｍｍの幅で塗布しセンターハウジングを組み付ける。
図４の７４過給圧センサーの７５のガスケット装着部分に７６のガスケットを装着しインテークマニホールドに組み付ける。
図４の７７潤滑油量計の７８のガスケット装着部分に７９ガスケットを装着する。潤滑油量計の外径とガスケットの内径が同じガスケットを使用する。
【００１５】
図４の８０ピストンは８１のピストンリング装着部分に、らせん形状に下部から左に３回転にピストンリングの溝を備え８２らせん形状ピストンリングをピストン上部から装着し、ピストン頭頂部と平行に溝を右に一周して斜め下に１２０度進み二段めの溝に入りピストン頭頂部と平行にそのまま真っ直ぐ進み３周目も同じく斜め下に１２０度進み３段目の溝に入りピストン頭頂部と平行にそのまま真っ直ぐ進み先端が３段目と、後端が１段目と隙間が小さいため圧縮漏れが少ないことを特徴とする。しかし、隙間が小さいため潤滑油の管理には注意が必要である。
【符号の説明】
【００１６】
1    吸気濾過機
2    ターボ過給機
3    熱交換機
4    インテークマニホールド
5    エキゾーストマニホールド
6    排気再循環装置
7    排気再循環装置
8    クランクケース通気バルブ
9    吸気配管
10   吸気配管
11   吸気配管
12   吸気配管
13   排気再循環配管
14   排気再循環配管
15   ブローバイ還元配管
16   クランクケース通気配管
17   クランクケース通気配管
18   吸気配管継ぎ手
19   吸気配管継ぎ手
20   吸気配管継ぎ手
21   吸気配管継ぎ手
22   吸気配管継ぎ手
23   吸気配管継ぎ手
24   吸気配管継ぎ手
25   排気再循環配管継ぎ手
26   排気再循環配管継ぎ手
27   排気再循環配管継ぎ手
28   排気再循環配管継ぎ手
29   ブローバイ還元配管継ぎ手
30   ブローバイ還元配管継ぎ手
31   クランクケース通気配管継ぎ手
32   クランクケース通気配管継ぎ手
33   クランクケース通気配管継ぎ手
34   クランクケース通気配管継ぎ手
35   ターボ過給機コンプレッサーハウジング
36   液状ガスケット
37   ターボ過給機継ぎ手
38   ターボ過給機継ぎ手
39   ガスケット
40   ガスケット
41   インテークマニホールド継ぎ手
42   ガスケット
43   インテークマニホールド
44   インテークマニホールドガスケット
45   インテークマニホールドガスケット
46   ヘッドカバー
47   ヘッドカバーガスケット
48   ヘッドカバーガスケット
49   エキゾーストマニホールド
50   排気再循環配管継ぎ手
51   ガスケット
52   排気再循環配管継ぎ手
53   排気再循環配管
54   排気再循環配管継ぎ手
55   ガスケット
56   排気再循環配管継ぎ手
57   吸気配管
58   吸気配管
59   吸気配管継ぎ手
60   吸気配管継ぎ手
61   クランクケース通気配管継ぎ手
62   クランクケース通気バルブ
63   クランクケース通気配管継ぎ手
64   クランクケース通気配管
65   クランクケース通気配管継ぎ手
66   吸気配管
67   ブローバイ還元配管継ぎ手
68   ブローバイ還元配管
69   ブローバイ還元配管継ぎ手
70   ガスケット
71   ガスケット
72   ガスケット
73   ガスケット
74   過給圧センサー
75   ガスケット
76   ガスケット
77   潤滑油量計
78   ガスケット
79   ガスケット
80   ピストン
81   ピストンリング
82   ピストンリング
【手続補正書】
【提出日】平成27年12月29日(2015.12.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2017096124.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成27年12月29日(2015.12.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子制御式蓄圧容器燃料噴射ターボ過給機付きDOHC(Double Over Head Camshaft)４サイクルディーゼルエンジンの吸気系に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンは圧縮された高温の空気中に燃料を噴射し着火温度と混合比の条件が適した所から自己着火し燃え広がる拡散燃焼のため均一燃焼が難しく高負荷時など燃料噴射量が多くなった時、部分的な酸素不足になりPM(Particulate Matter)が発生しやすく、高圧縮なため高温で燃焼し窒素酸化物も発生しやすい。
【０００３】
近年では厳しい排気ガス規制が施行され電子制御式蓄圧容器燃料噴射ターボ過給機付きDOHC４サイクルディーゼルエンジンは吸気系、燃料系、エンジン本体、後処理装置が改善され排気ガス低減対策が行われている。
【０００４】
吸気系の吸気量測定は吸気量センサーと過給圧センサーが使用されている。吸気量センサーは吸気濾過機直後に取り付けられ、熱線を使用し空気通過量を測定している。過給圧センサーはインテークマニホールドに取り付けられ半導体の電気変化量で吸気圧力を測定し、温度変化による体積の変化を吸気濾過機付近に取り付けられた吸気温度センサーの情報で電子燃料計算装置が正確な空気質量に計算している。
ブローバイ還元装置のブローバイ浄化装置はブローバイガスを旋回流とエレメントで空気と潤滑油に分離し吸気とオイルパンに戻して潤滑油の燃焼を防ぎ粒子状物質SOF(Soluble Organic Fraction)を低減している。
排気再循環装置は2種類あり、排出ガスをエギゾーストマニホールドから分流し熱交換機で冷却後制御バルブで制限しインテークマニホールドへ戻す方法とDPF(Diesel Particulate  Filter)や触媒後のエキゾーストパイプから分流し熱交換機で冷却後制御バルブで制限しターボ過給機前から吸気させる方法があり、吸気中の酸素量が減少し燃焼温度が下がる事により窒素酸化物を低減している。
燃料系の電子制御式蓄圧容器燃料噴射装置は燃料タンクから低圧ポンプで送られた燃料を高圧ポンプで高圧にし、高圧管で蓄圧容器に送り蓄えられる。蓄圧容器内の圧力は圧力センサーで検出され、電子燃料計算装置からの信号で高圧ポンプの圧力は制御され許容圧を超えた場合圧力制限バルブが減圧する。指定の圧力で保たれた蓄圧容器内の燃料は高圧管で送られ、電子燃料計算装置で計算され電磁式噴射孔から燃焼室へ１５０メガパスカルから２００メガパスカルの高圧噴射で燃料を微粒化し、空気と触れる表面積を多くし素早く燃焼する。エンジン負荷と回転数に応じた量と噴射時期で噴射できるため均質な混合気になり部分的な酸素不足による排気ガスの発生を低減している。
動弁系は従来型にはOHV(Over Head Valve)があった。しかし、よりコンパクト化、高回転化などの利点があるためプッシュロッドを省いてシリンダーヘッドにカムシャフトを搭載したOHC(Over Head Camshaft)が使われるようになった。さらにロッカーアームを省いて吸気バルブと排気バルブの直押しが可能なDOHCが採用されるようになった。高回転高出力が可能になりピストンの動きとバルブとカムシャフト角度センサーが正確に同期するため噴射時期のずれが無くなり４バルブ化の効果により吸気量も多くなり圧縮圧力も安定し、電磁式噴射孔が中心に位置しているため燃焼が改善し排気ガスが低減している。
しかし、負荷変動などにより空燃比の変化によるPMや窒素酸化物が発生するため酸素センサーで空燃比を測定し電子燃料計算装置が燃料噴射量を計算し燃料噴射装置が噴射量を調整しさらに後処理装置でPM、窒素酸化物を低減している。
【０００５】
後処理装置の酸化触媒は蜂の巣状の金属に貴金属などの酸化触媒を丹持し一酸化炭素、炭化水素、一酸化窒素を二酸化炭素、水、二酸化窒素に酸化させると共に粒子状物質SOFを低減する。
DPFはPMを捕集するフィルターである。蜂の巣状の穴に交互に栓をしたセラミックの壁を通過しPMを捕集する。低負荷時にPMが多く発生しDPFがつまってしまうため除去する必要があり、排気圧が高くなり排気圧センサーに感知されると排気ガス中に燃料を噴射し排気を高温にして焼却させPMを除去している。
尿素選択還元触媒は排気ガス中の窒素酸化物の量を窒素酸化物センサーで測定し窒素酸化物の量に応じた尿素水を排気管内に噴射し、加水分解しアンモニアを発生させ還元触媒で一酸化窒素と二酸化窒素を選択して窒素と水に還元している。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】鈴木孝幸編  「ディーゼルエンジンの徹底研究」  グランプリ出版  2012年9月25日発行
【非特許文献２】鈴木孝著  「ディーゼルエンジンと自動車」  三樹書房  2008年3月25日発行
【非特許文献３】「モーターファンイラストレーテッド」VOL.７８ディーゼルエンジン第２章  三栄書房  2013年4月28日発行
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
解決しようとする問題は吸気量情報を正確にする事である。
負荷変動があった時燃料噴射量の増減、エンジン回転数の変化があり吸気量も増減している。吸気量に対し燃料噴射量が多すぎた場合燃焼時酸素量不足のためPMが発生しやすくなり、吸気量に対し燃料噴射量が少なすぎた場合燃焼時酸素量が多いため窒素酸化物が発生しやすくなる。
その原因は吸気系の吸気ホースバンド、ブローバイ還元ホースクランプの隙間や緩み、ヘッドカバーガスケット、インテークマニホールドガスケット、ターボ過給機コンプレッサーハウジングの漏れがあるため吸気量センサー、過給圧センサーが正確な吸気量測定、酸素センサーが正確な空燃比測定をする事が出来ないためである。
吸気系に漏れがある場合、吸気量センサーの吸気量測定は負圧の減速時と正圧の加速時と減速時、過給圧センサーの場合負圧の加速時と減速時、正圧の減速時に、吸気行程で使用される吸気量より多く測定している。
吸気量情報が不正確な場合アクセル開度やエンジン負荷に対応した燃料供給をする事が出来ないため、電子燃料計算装置内に記憶されている情報、カムシャフト角度、アクセル開度、蓄圧容器圧力、電磁式噴射孔、低圧ポンプ、高圧ポンプ、水温、車速、空燃比測定の情報を基に電子燃料計算装置が燃料噴射量の計算を行い燃料噴射装置が燃料噴射を行っている。しかし、出力重視の設定になっているため燃料噴射量が多くなる。また、ブローバイ還元装置から漏れた場合も酸素センサーに酸素量が多く測定されるためエンジン負荷があった場合燃料噴射量が多くなる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この課題を解決するために本発明では吸気系に継ぎ手付きの吸気系と鋼管、アルミニウム管を設定し継ぎ手に鋼板ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定し吸気漏れがない構造に修復する。ヘッドカバーガスケット、インテークマニホールドガスケット、ターボ過給機のコンプレッサーハウジングの漏れは液状ガスケットを塗布して組み付け吸気漏れが無い構造に修復する。ピストンリングからの吸気漏れは合い口隙間をなるべく小さく設定して吸気漏れを防止する。クランクケース通気バルブは３個使用して低負荷時通気量を少なくして高負荷時通気量が多くなる設定にする。
【０００９】
しかし、吸気系の漏れを修復すると吸気圧力が高くなり危険であるため設定変更について説明する。
吸気系の漏れを修復する事で吸気圧力の低下が回復し、吸気圧力、吸気温度、圧縮圧力、燃焼温度が高くなり圧力の影響を受けた部品が強度不足になりエンジンを破損する。
破損防止のために低圧縮比、低過給圧に設定し燃焼温度を低く設定する必要がある。圧縮比、過給圧は可能な範囲で最も低い設定にする。次に、吸気カムシャフト、排気カムシャフトのバルブ開閉時期を正確に設定する。そして、低負荷時は過給圧を負圧に設定する。
従来の設定にした場合の破損状況について説明する。従来の圧縮比、過給圧に設定した場合はシリンダーヘッドボルト破損、シリンダーヘッド破損、コンロッド歪み、シリンダーボア摩耗、ピストン溶解しエンジンを破損する。圧縮比、過給圧の設定を変更した場合でも燃焼温度、圧縮圧力が高い場合と吸気カムシャフト、排気カムシャフトのバルブ開閉時期の設定で圧縮比が高い場合はピストン溶解しエンジンを破損し、ピストンリング、ベアリングメタルが摩耗しカムシャフトが歪みシリンダーヘッドボルト、シリンダーヘッドガスケット、バルブステムシール、サーモスタット、エンジンに装着されているセンサー、電子燃料計算装置の電子部品にも損傷がある。過給圧の設定が高い場合は、ブローバイ還元配管からブローバイが多く吸気され潤滑油が燃焼し粒子状物質SOFが排気される。
また、潤滑油圧力の異常上昇で潤滑油量が減少し破損する。吸気漏れが修復されているため潤滑油圧力が高い場合と潤滑系回路に詰まりがある場合はヘッドカバーから潤滑油が漏れて減少し潤滑油不足になり、同時に吸気系に潤滑油が入りエンジンを破損する。
破損防止のため潤滑油の管理に注意し潤滑油圧力が異常上昇しない対策をとる。
潤滑油圧力の異常上昇時の破損状況について説明する。潤滑油量が減少しベアリングメタル摩耗、ピストンリング摩耗、シリンダーボア摩耗になりエンジンが焼きつき、吸気系に潤滑油が入りブローバイ還元配管、クランクケース通気配管、吸気配管を通り燃焼室に入りシリンダーヘッドボルトが破損しエンジンを破損する。
なお、吸気系の吸気濾過機からエンジンまで距離が長いため慣性圧力がかかる場合と吸気系に慣性圧力がかかる設定の場合はエンジンが破損するため、本発明の吸気系装置を利用出来ない。      
【発明の効果】
【００１０】
本発明は吸気系の漏れが修復されるため吸気行程で使用される吸気量を吸気量センサー、過給圧センサーが正確に測定し吸気量情報が正確になり、酸素センサーの空燃比測定も正確になるため電子燃料計算装置が必要な燃料噴射量を計算し、最適な時期と量で電磁式噴射孔から燃料噴射が行われる。そして、クランクケース通気バルブがブローバイ通気量を低負荷時には少なくし高負荷時には多く変化させるためブローバイ通気量が適量になり、吸気量測定が正確に行われPM、窒素酸化物の低減効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は吸気系装置の説明図である。
【図２】図２はターボ過給機、インテークマニホールド、ヘッドカバーの説明図である。
【図３】図３は排気再循環配管、ブローバイ還元配管、クランクケース通気配管の説明図である。
【図４】図４は過給圧センサー、潤滑油量計、ピストン、ピストンリングの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
吸気漏れを修復し吸気量を正確に測定するという目的を、継ぎ手付きの吸気系と配管に鋼管、アルミニウム管を設定し継ぎ手に鋼板ガスケット装着しボルト、ナットで確実に固定する事で点検時間を短縮すると共に耐久性を向上させた。
【実施例】
【００１３】
吸気漏れの修復の実施例を図１から図４までを使って説明する。
図１の１吸気濾過機と９吸気配管を１８継ぎ手に図２の３９ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。図１の９吸気配管と２ターボ過給機を１９継ぎ手に図２の３９ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。図１の２ターボ過給機と１０吸気配管を２０継ぎ手に図２の４０ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。図１の１０吸気配管と３熱交換機を２１継ぎ手に図２の４０ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。図１の３熱交換機と１１吸気配管を２２継ぎ手に図２の４０ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。図１の１１吸気配管と図３の５８吸気配管を６０継ぎ手と図1の２３継ぎ手に図3の７３ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。図３の５８吸気配管と図２の４３インテークマニホールドを図２の４１継ぎ手と図３の５９継ぎ手に図２の４２ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。
図３の４９エキゾーストマニホールドと５３排気再循環配管を５０継ぎ手と５２継ぎ手の間に５１ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。図３の５３排気再循環配管と図１の６排気再循環装置を２６継ぎ手と図３の５４継ぎ手に５５ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。図１の６排気再循環装置と７排気再循環装置を２７継ぎ手に図３の５５ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。図１の１４排気再循環配管と図３の５７吸気配管を図１の２８継ぎ手と図３の５６継ぎ手に５５ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。図１の９吸気配管と図３の６８ブローバイ還元配管を図１の２９継ぎ手と図３の６７継ぎ手に図３の７１ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。図３の６８ブローバイ還元配管とヘッドカバーを６９継ぎ手に７２ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。
クランクケース通気バルブをアイドリング時に通気量を少なくし、高負荷時に通気量が多く変化する構造に改善する。通気量の異なるワンウェイバルブを３個使用して低負荷時に1個、高負荷時に３個通気させてインテークマニホールド内の吸気量測定を正確にすると共にブローバイ通気量を適量にする。但しPCV(Positive Crankcase Ventilation)バルブが取り付けてある場合とクランクケース内の通気量が少なくなり温度が高くなる場合はこの３個使用するクランクケース通気バルブを取り付けない。通気不足のため温度が高くなりピストンリング、ベアリングメタルが摩耗するからである。図３の６２クランクケース通気バルブは直進方向に通気量が多いクランクケース通気バルブを取り付け曲がっている方に通気量が少ないクランクケース通気バルブを２個取り付ける。通気方向はヘッドカバーからインテークマニホールドに通気する方向で取り付ける。図３の５８吸気配管と６２クランクケース通気バルブを６１継ぎ手に７０ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。図３の６２クランクケース通気バルブと６４クランクケース通気配管を６３継ぎ手に７０ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。図３の６４クランクケース通気配管とヘッドカバーを６５継ぎ手に７２ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。
【００１４】
図２の４６ヘッドカバーの４７斜線部分に液状ガスケットを内側にはみ出さないように３ｍｍの幅で塗布し４８ヘッドカバーガスケットを取り付ける。シリンダーヘッド側ヘッドカバーガスケットの上に液状ガスケットを内側にはみ出さないように３ｍｍの幅で塗布しシリンダーヘッドに組み付ける。
図２の４３インテークマニホールドの４４のガスケット装着部分に液状ガスケットを内側にはみ出さないように３ｍｍの幅で塗布し４５インテークマニホールドガスケットを装着し、シリンダーヘッド側インテークマニホールドガスケットに液状ガスケットを内側にはみ出さないように３ｍｍの幅で塗布しシリンダーヘッドに組み付ける。
図２の３５ターボ過給機コンプレッサーハウジングの３６斜線部分の中心部寄りに液状ガスケットを内側にはみ出さないように５ｍｍの幅で塗布しセンターハウジングを組み付ける。
図４の７４過給圧センサーの７５のガスケット装着部分に７６のガスケットを装着しインテークマニホールドに組み付ける。
図４の７７潤滑油量計の７８のガスケット装着部分に７９ガスケットを装着する。潤滑油量計の外径とガスケットの内径が同じガスケットを使用する。
【００１５】
図４の８０ピストンは反対側半面頭頂部と平行に３本ピストンリング溝を備え片側半面らせん形状に下部から左に３回転にピストンリング溝を備え８２らせん形状ピストンリングをピストン上部からピストン頭頂部と平行にピストンリング溝に装着し、右に一周して斜め下に１２０度進み二段目のピストンリング溝に入りピストン頭頂部と平行にそのまま真っ直ぐ進み、３周目も同じく斜め下に１２０度進み３段目のピストンリング溝に入りピストン頭頂部と平行にそのまま真っ直ぐ進み先端が３段目のピストンリングと、後端が１段目のピストンリングと隙間が小さいため圧縮漏れが少ない事と、ピストンリング先端に８４と、ピストンリング後端に８３のそれぞれピストンリング溝を延長した空き溝を備えピストンリングの摩耗が少ない事を特徴とする。但し、ピストンリング先端と３段目の隙間とピストンリング後端と1段目の隙間が無く接触している場合ピストンリングが摩耗するため、隙間を小さく設定して摩耗を防止する。
【符号の説明】
【００１６】
１     吸気濾過機
２     ターボ過給機
３     熱交換機
４     インテークマニホールド
５     エキゾーストマニホールド
６     排気再循環装置
７     排気再循環装置
８     クランクケース通気バルブ
９     吸気配管
１０   吸気配管
１１   吸気配管
１２   吸気配管
１３   排気再循環配管
１４   排気再循環配管
１５   ブローバイ還元配管
１６   クランクケース通気配管
１７   クランクケース通気配管
１８   吸気配管継ぎ手
１９   吸気配管継ぎ手
２０   吸気配管継ぎ手
２１   吸気配管継ぎ手
２２   吸気配管継ぎ手
２３   吸気配管継ぎ手
２４   吸気配管継ぎ手
２５   排気再循環配管継ぎ手
２６   排気再循環配管継ぎ手
２７   排気再循環配管継ぎ手
２８   排気再循環配管継ぎ手
２９   ブローバイ還元配管継ぎ手
３０   ブローバイ還元配管継ぎ手
３１   クランクケース通気配管継ぎ手
３２   クランクケース通気配管継ぎ手
３３   クランクケース通気配管継ぎ手
３４   クランクケース通気配管継ぎ手
３５   ターボ過給機コンプレッサーハウジング
３６   液状ガスケット
３７   ターボ過給機継ぎ手
３８   ターボ過給機継ぎ手
３９   ガスケット
４０   ガスケット
４１   インテークマニホールド継ぎ手
４２   ガスケット
４３   インテークマニホールド
４４   インテークマニホールドガスケット
４５   インテークマニホールドガスケット
４６   ヘッドカバー
４７   ヘッドカバーガスケット
４８   ヘッドカバーガスケット
４９   エキゾーストマニホールド
５０   排気再循環配管継ぎ手
５１   ガスケット
５２   排気再循環配管継ぎ手
５３   排気再循環配管
５４   排気再循環配管継ぎ手
５５   ガスケット
５６   排気再循環配管継ぎ手
５７   吸気配管
５８   吸気配管
５９   吸気配管継ぎ手
６０   吸気配管継ぎ手
６１   クランクケース通気配管継ぎ手
６２   クランクケース通気バルブ
６３   クランクケース通気配管継ぎ手
６４   クランクケース通気配管
６５   クランクケース通気配管継ぎ手
６６   吸気配管
６７   ブローバイ還元配管継ぎ手
６８   ブローバイ還元配管
６９   ブローバイ還元配管継ぎ手
７０   ガスケット
７１   ガスケット
７２   ガスケット
７３   ガスケット
７４   過給圧センサー
７５   ガスケット
７６   ガスケット
７７   潤滑油量計
７８   ガスケット
７９   ガスケット
８０   ピストン
８１   ピストンリング
８２   ピストンリング
８３   ピストンリング空き溝
８４   ピストンリング空き溝
【手続補正書】
【提出日】平成27年12月29日(2015.12.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子制御式蓄圧容器燃料噴射ターボ過給機付きDOHC４サイクルディーゼルエンジンの吸気系において、（１）吸気系の吸気濾過機、ターボ過給機、熱交換機、インテークマニホールド、排気再循環装置、ブローバイ還元装置、その他の吸気系に継ぎ手を備え（2）配管に鋼管、アルミニウム管を設定し（3）継ぎ手に鋼板ガスケットを装着しボルト、ナットで固定し（4）ヘッドカバーガスケット、インテークマニホールドガスケットの両面に液状ガスケットを塗布し組み付け（5）ターボ過給機コンプレッサーハウジングとセンターハウジングの接合部に液状ガスケットを塗布し組み付け、以上（１）〜（５）の構成からなり吸気圧力の低下が回復し吸気量情報が正確な事を特徴とする吸気系装置。
【請求項２】
電子制御式蓄圧容器燃料噴射無過給DOHC４サイクルディーゼルエンジンの吸気系において（1）吸気系の吸気濾過機、インテークマニホールド、排気再循環装置、ブローバイ還元装置、その他の吸気系に継ぎ手を備え（２）配管に鋼管、アルミニウム管を設定し（３）継ぎ手に鋼板ガスケットを装着しボルト、ナットで固定し（４）ヘッドカバーガスケット、インテークマニホールドガスケットの両面に液状ガスケットを塗布し組み付け、以上（１）〜（４）の構成からなり吸気圧力の低下が回復し吸気量情報が正確な事を特徴とする吸気系装置。
【請求項３】
前記電子制御式蓄圧容器燃料噴射無過給DOHC４サイクルディーゼルエンジンの吸気系において空燃比情報が正確な事を特徴とする請求項２記載の吸気系装置。
【請求項４】
片側半面頭頂部と平行に３本ピストンリング溝を備え反対側半面らせん形状で下部から左に３回転ピストンリング溝が備えてあるピストンにおいて、ピストンリング溝がピストン上部から頭頂部と平行に右に1回転進み斜め下の角度に１２０度進みピストン頭頂部と平行な角度になり、真っ直ぐ進み1回目と同じ角度で斜め下の角度に１２０度進みピストン頭頂部と平行な角度になり真っ直ぐ進み先端が３段目のピストンリング溝と、後端が１段目のピストンリング溝と隙間が小さく設定され、ピストンリング先端とピストンリング後端にそれぞれピストンリング溝を延長した空き溝を備えピストンリングの摩耗が少ない事を特徴とするピストン。
【請求項５】
らせん状に形成され下部から左に３回転巻いてあるピストンリングにおいて、ピストンリングをピストン上部から装着し頭頂部と平行に右に1回転進み斜め下の角度に１２０度進みピストン頭頂部と平行な角度になり、真っ直ぐ進み1回目と同じ角度で斜め下の角度に１２０度進みピストン頭頂部と平行な角度になり真っ直ぐ進み先端が３段目のピストンリングと、後端が１段目のピストンリングと隙間が小さく設定され圧縮漏れが少ない事を特徴とするピストンリング。
【手続補正書】
【提出日】平成28年1月4日(2016.1.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2017096124.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成28年1月4日(2016.1.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子制御式蓄圧容器燃料噴射ターボ過給機付きDOHC(Double Over Head Camshaft)４サイクルディーゼルエンジンの吸気系に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンは圧縮された高温の空気中に燃料を噴射し着火温度と混合比の条件が適した所から自己着火し燃え広がる拡散燃焼のため均一燃焼が難しく高負荷時など燃料噴射量が多くなった時、部分的な酸素不足になりPM(Particulate Matter)が発生しやすく、高圧縮なため高温で燃焼し窒素酸化物も発生しやすい。
【０００３】
近年では厳しい排気ガス規制が施行され電子制御式蓄圧容器燃料噴射ターボ過給機付きDOHC４サイクルディーゼルエンジンは吸気系、燃料系、エンジン本体、後処理装置が改善され排気ガス低減対策が行われている。
【０００４】
吸気系の吸気量測定は吸気量センサーと過給圧センサーが使用されている。吸気量センサーは吸気濾過機直後に取り付けられ、熱線を使用し空気通過量を測定している。過給圧センサーはインテークマニホールドに取り付けられ半導体の電気変化量で吸気圧力を測定し、温度変化による体積の変化を吸気濾過機付近に取り付けられた吸気温度センサーの情報で電子燃料計算装置が正確な空気質量に計算している。
ブローバイ還元装置のブローバイ浄化装置はブローバイガスを旋回流とエレメントで空気と潤滑油に分離し吸気とオイルパンに戻して潤滑油の燃焼を防ぎ粒子状物質SOF(Soluble Organic Fraction)を低減している。
排気再循環装置は２種類あり、排出ガスをエギゾーストマニホールドから分流し熱交換機で冷却後制御バルブで制限しインテークマニホールドへ戻す方法とDPF(Diesel Particulate  Filter)や触媒後の排気管から分流し熱交換機で冷却後制御バルブで制限しターボ過給機前から吸気させる方法があり、吸気中の酸素量が減少し燃焼温度が下がる事により窒素酸化物を低減している。
燃料系の電子制御式蓄圧容器燃料噴射装置は燃料タンクから低圧ポンプで送られた燃料を高圧ポンプで高圧にし、高圧管で蓄圧容器に送り蓄えられる。蓄圧容器内の圧力は圧力センサーで検出され、電子燃料計算装置からの信号で高圧ポンプの圧力は制御され許容圧を超えた場合圧力制限バルブが減圧する。指定の圧力に保たれた蓄圧容器内の燃料は高圧管で送られ、電磁式噴射孔から燃焼室へ１５０メガパスカルから２００メガパスカルの高圧噴射で燃料を微粒化し、空気と触れる表面積が多くなり素早く燃焼する。電子燃料計算装置で計算されエンジン負荷と回転数に応じた量と噴射時期で噴射できるため均質な混合気になり部分的な酸素不足による排気ガスの発生を低減している。
動弁系は従来型にはOHV(Over Head Valve)があった。しかし、よりコンパクト化、高回転化などの利点があるためプッシュロッドを省いてシリンダーヘッドにカムシャフトを搭載したOHC(Over Head Camshaft)が使われるようになった。さらにロッカーアームを省いて吸気バルブと排気バルブの直押しが可能なDOHCが採用されるようになった。高回転高出力が可能になりピストンの動きとバルブとカムシャフト角度センサーが正確に同期するため噴射時期のずれが無くなり４バルブ化の効果により吸気量も多くなり圧縮圧力も安定し、電磁式噴射孔を中心に設置しているため燃焼が改善し排気ガスが低減している。
しかし、負荷変動による空燃比の変化がありPMや窒素酸化物が発生するため酸素センサーで空燃比を測定し電子燃料計算装置が燃料噴射量を計算し燃料噴射装置が噴射量を調整しさらに後処理装置でPM、窒素酸化物を低減している。
【０００５】
後処理装置の酸化触媒は蜂の巣状の金属に貴金属などの酸化触媒を丹持し一酸化炭素、炭化水素、一酸化窒素を二酸化炭素、水、二酸化窒素に酸化させると共に粒子状物質SOFを低減する。
DPFはPMを捕集するフィルターである。蜂の巣状の穴に交互に栓をしたセラミックの壁を通過しPMを捕集する。低負荷時にPMが多く発生しDPFが詰まってしまうため除去する必要があり、排気圧が高くなり排気圧センサーに感知されると排気ガス中に燃料を噴射し排気を高温にして焼却させPMを除去している。
尿素選択還元触媒は排気ガス中の窒素酸化物の量を窒素酸化物センサーで測定し窒素酸化物の量に応じた尿素水を排気管内に噴射し、加水分解しアンモニアを発生させ還元触媒で一酸化窒素と二酸化窒素を選択して窒素と水に還元している。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】鈴木孝幸編  「ディーゼルエンジンの徹底研究」  グランプリ出版  ２０１２年９月２５日発行
【非特許文献２】鈴木孝著  「ディーゼルエンジンと自動車」  三樹書房  ２００８年３月２５日発行
【非特許文献３】「モーターファンイラストレーテッド」VOL.７８ディーゼルエンジン第２章  三栄書房  ２０１３年４月２８日発行
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
解決しようとする問題は吸気量情報を正確にする事である。
負荷変動があった時燃料噴射量の増減、エンジン回転数の変化があり吸気量も増減している。吸気量に対し燃料噴射量が多すぎた場合燃焼時酸素量不足のためPMが発生しやすくなり、吸気量に対し燃料噴射量が少なすぎた場合燃焼時酸素量が多いため窒素酸化物が発生しやすくなる。
その原因は吸気系の吸気ホースバンド、ブローバイ還元ホースクランプの隙間や緩み、ヘッドカバーガスケット、インテークマニホールドガスケット、ターボ過給機コンプレッサーハウジングの漏れがあるため吸気量センサー、過給圧センサーが正確な吸気量測定、酸素センサーが正確な空燃比測定をする事が出来ないためである。
吸気系に漏れがある場合の吸気量センサーの吸気量測定は負圧の減速時と正圧の加速時と減速時、過給圧センサーの場合負圧の加速時と減速時、正圧の減速時に、吸気行程で使用される吸気量より多く測定している。
吸気量情報が不正確な場合はアクセル開度やエンジン負荷に対応した燃料供給をする事が出来ないため、電子燃料計算装置内に記憶されている情報、カムシャフト角度、アクセル開度、蓄圧容器圧力、電磁式噴射孔、低圧ポンプ、高圧ポンプ、水温、車速、空燃比測定の情報を基に電子燃料計算装置が燃料噴射量の計算を行い燃料噴射装置が燃料噴射を行っている。しかし、出力重視の設定になっているため燃料噴射量が多くなる。また、ブローバイ還元装置から漏れた場合も酸素センサーに酸素量が多く測定されるためエンジン負荷があった場合燃料噴射量が多くなる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この課題を解決するために本発明では吸気系に継ぎ手付きの吸気系と鋼管、アルミニウム管を設定し継ぎ手に鋼板ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定し吸気漏れがない構造に修復する。ヘッドカバーガスケット、インテークマニホールドガスケット、ターボ過給機のコンプレッサーハウジングの漏れは液状ガスケットを塗布して組み付け吸気漏れが無い構造に修復する。ピストンリングからの吸気漏れは合い口隙間をなるべく小さく設定して吸気漏れを防止する。クランクケース通気バルブは３個使用して低負荷時通気量を少なくして高負荷時通気量が多くなる設定にする。
【０００９】
しかし、吸気系の漏れを修復すると吸気圧力が高くなり危険であるため設定変更について説明する。
吸気系の漏れを修復する事で吸気圧力の低下が回復し、吸気圧力、吸気温度、圧縮圧力、燃焼温度が高くなり圧力の影響を受けた部品が強度不足になりエンジンを破損する。
破損防止のために低圧縮比、低過給圧に設定し燃焼温度を低く設定する必要がある。圧縮比、過給圧は利用可能な範囲で最も低い設定にする。次に、低負荷時は過給圧を負圧に設定する。そして、吸気カムシャフト、排気カムシャフトのバルブ開閉時期を正確に設定する。
従来の設定にした場合の破損状況について説明する。従来の圧縮比、過給圧に設定した場合はピストン溶解し、シリンダーヘッドボルト破損、シリンダーヘッド破損、シリンダーヘッドガスケット破損、ピストンリング破損、ベアリングメタル破損、コンロッド歪み、シリンダーボア摩耗しエンジン破損する。
圧縮比、過給圧の設定変更を行っても圧縮圧力、過給圧、燃焼温度が高い場合はエンジン破損する。吸気カムシャフト、排気カムシャフトのバルブ開閉時期の設定で圧縮比が高い場合もエンジン破損する。両方破損状況はピストン溶解し、シリンダーヘッドボルト破損、シリンダーヘッド破損、シリンダーヘッドガスケット破損、コンロッド歪み、ピストンリング破損、シリンダーボア摩耗、カムシャフト歪み、ベアリングメタル破損、エンジンに装着されているセンサーが破損する。燃焼温度、エンジン温度が高いためブローバイ還元配管からブローバイが多く吸気され潤滑油が燃焼し粒子状物質SOFが排出される。
また、潤滑油圧力の異常上昇が原因で破損と火災が発生し危険である。吸気漏れが修復されているため潤滑油圧力が高い場合と潤滑系回路に詰まりがある場合は潤滑系回路、ヘッドカバーから潤滑油が漏れて減少し潤滑油不足になりエンジン破損とエンジン火災が発生し、同時に吸気系、排気再循環装置に潤滑油が入りエンジン破損とエンジン火災が発生する。
破損と火災防止のため潤滑油の管理に注意し潤滑油圧力が異常上昇しない対策をとる。
潤滑油圧力の異常上昇時の状況について説明する。潤滑油が漏れ潤滑油量が減少しターボ過給機破損、ベアリングメタル破損、シリンダーヘッドガスケット破損、シリンダーボア摩耗、ピストンリング破損しエンジンが焼きつき破損とエンジン火災が発生する。潤滑油圧力の異常上昇で潤滑油が吸気系に入りブローバイ還元配管、クランクケース通気配管、吸気配管を通り燃焼室に入りシリンダーヘッドボルト破損、シリンダーヘッド破損、シリンダーヘッドガスケットが破損しエンジン破損する。吸気配管を通った潤滑油が排気再循環装置に入り排気再循環配管、エキゾーストマニホールド、排気管に入り潤滑油が燃えるためエンジン火災が発生する。
なお、吸気系の吸気濾過機からエンジンまで距離が長いため慣性圧力がかかる場合と吸気系に慣性圧力がかかる設定の場合はエンジンが破損するため、本発明の吸気系装置を利用出来ない。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は吸気系の漏れが修復されるため吸気行程で使用される吸気量を吸気量センサー、過給圧センサーが正確に測定し吸気量情報が正確になり、酸素センサーの空燃比測定も正確になるため電子燃料計算装置が必要な燃料噴射量を正確に制御し、最適な時期と量で電磁式噴射孔から燃料噴射が行われる。そして、クランクケース通気バルブがブローバイ通気量を低負荷時には少なくし高負荷時には多く変化させるためブローバイ通気量が適量になり、吸気量測定が正確に行われPM、窒素酸化物の低減効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は吸気系装置の説明図である。
【図２】図２はターボ過給機、インテークマニホールド、ヘッドカバーの説明図である。
【図３】図３は排気再循環配管、ブローバイ還元配管、クランクケース通気配管の説明図である。
【図４】図４は過給圧センサー、潤滑油量計、ピストン、ピストンリングの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
吸気漏れを修復し吸気量を正確に測定するという目的を、継ぎ手付きの吸気系と配管に鋼管、アルミニウム管を設定し継ぎ手に鋼板ガスケット装着しボルト、ナットで確実に固定する事で点検時間を短縮すると共に耐久性を向上させた。
【実施例】
【００１３】
吸気漏れの修復の実施例を図１から図４までを使って説明する。
図１の１吸気濾過機と９吸気配管を１８継ぎ手に図２の３９ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。図１の９吸気配管と２ターボ過給機を１９継ぎ手に図２の３９ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。図１の２ターボ過給機と１０吸気配管を２０継ぎ手に図２の４０ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。図１の１０吸気配管と３熱交換機を２１継ぎ手に図２の４０ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。図１の３熱交換機と１１吸気配管を２２継ぎ手に図２の４０ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。図１の１１吸気配管と図３の５８吸気配管を６０継ぎ手と図1の２３継ぎ手に図３の７３ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。図３の５８吸気配管と図２の４３インテークマニホールドを図２の４１継ぎ手と図３の５９継ぎ手に図２の４２ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。
図３の４９エキゾーストマニホールドと５３排気再循環配管を５０継ぎ手と５２継ぎ手の間に５１ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。図３の５３排気再循環配管と図１の６排気再循環装置を２６継ぎ手と図３の５４継ぎ手に５５ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。図１の６排気再循環装置と７排気再循環装置を２７継ぎ手に図３の５５ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。図１の１４排気再循環配管と図３の５７吸気配管を図１の２８継ぎ手と図３の５６継ぎ手に５５ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。図１の９吸気配管と図３の６８ブローバイ還元配管を図１の２９継ぎ手と図３の６７継ぎ手に図３の７１ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。図３の６８ブローバイ還元配管とヘッドカバーを６９継ぎ手に７２ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。
クランクケース通気バルブをアイドリング時に通気量を少なくし、高負荷時に通気量が多く変化する構造に改善する。通気量の異なるワンウェイバルブを３個使用して低負荷時に1個、高負荷時に３個通気させてインテークマニホールド内の吸気量測定を正確にすると共にブローバイ通気量を適量にする。但しPCV(Positive Crankcase Ventilation)バルブが取り付けてある場合とクランクケース内の通気量が少なくなり温度が高くなる場合はこの３個使用するクランクケース通気バルブを取り付けない。通気不足のため温度が高くなりピストンリング、ベアリングメタルが摩耗するからである。図３の６２クランクケース通気バルブは直進方向に通気量が多いクランクケース通気バルブを取り付け曲がっている方に通気量が少ないクランクケース通気バルブを２個取り付ける。通気方向はヘッドカバーからインテークマニホールドに通気する方向で取り付ける。図３の５８吸気配管と６２クランクケース通気バルブを６１継ぎ手に７０ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。図３の６２クランクケース通気バルブと６４クランクケース通気配管を６３継ぎ手に７０ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。図３の６４クランクケース通気配管とヘッドカバーを６５継ぎ手に７２ガスケットを装着しボルト、ナットで確実に固定する。
【００１４】
図２の４６ヘッドカバーの４７斜線部分に液状ガスケットを内側にはみ出さないように３ｍｍの幅で塗布し４８ヘッドカバーガスケットを取り付ける。シリンダーヘッド側ヘッドカバーガスケットの上に液状ガスケットを内側にはみ出さないように３ｍｍの幅で塗布しシリンダーヘッドに組み付ける。
図２の４３インテークマニホールドの４４のガスケット装着部分に液状ガスケットを内側にはみ出さないように３ｍｍの幅で塗布し４５インテークマニホールドガスケットを装着し、シリンダーヘッド側インテークマニホールドガスケットに液状ガスケットを内側にはみ出さないように３ｍｍの幅で塗布しシリンダーヘッドに組み付ける。
図２の３５ターボ過給機コンプレッサーハウジングの３６斜線部分の中心部寄りに液状ガスケットを内側にはみ出さないように５ｍｍの幅で塗布しセンターハウジングを組み付ける。
図４の７４過給圧センサーの７５ガスケット装着部分に７６ガスケットを装着しインテークマニホールドに組み付ける。
図４の７７潤滑油量計の７８ガスケット装着部分に７９ガスケットを装着する。潤滑油量計の外径とガスケットの内径が同じガスケットを使用する。
【００１５】
図４の８０ピストンは反対側半面頭頂部と平行に３本ピストンリング溝を備え片側半面らせん形状に下部から左に３回転にピストンリング溝を備え、８２らせん形状ピストンリングをピストン上部からピストン頭頂部と平行にピストンリング溝に装着し、右に１回転進み斜め下に１２０度進み２段目のピストンリング溝に入りピストン頭頂部と平行にそのまま真っ直ぐ進み、３回転目も同じく斜め下に１２０度進み３段目のピストンリング溝に入りピストン頭頂部と平行にそのまま真っ直ぐ進み先端が３段目のピストンリングと、後端が１段目のピストンリングと隙間が小さいため圧縮漏れが少ない事と、ピストンリング先端に８４と、ピストンリング後端に８３のそれぞれピストンリング溝を延長した空き溝を備えピストンリングの摩耗が少ない事を特徴とする。但し、ピストンリング先端と３段目の隙間とピストンリング後端と1段目の隙間が無く接触している場合ピストンリングが摩耗するため、隙間を小さく設定して摩耗を防止する。
【符号の説明】
【００１６】
１     吸気濾過機
２     ターボ過給機
３     熱交換機
４     インテークマニホールド
５     エキゾーストマニホールド
６     排気再循環装置
７     排気再循環装置
８     クランクケース通気バルブ
９     吸気配管
１０   吸気配管
１１   吸気配管
１２   吸気配管
１３   排気再循環配管
１４   排気再循環配管
１５   ブローバイ還元配管
１６   クランクケース通気配管
１７   クランクケース通気配管
１８   吸気配管継ぎ手
１９   吸気配管継ぎ手
２０   吸気配管継ぎ手
２１   吸気配管継ぎ手
２２   吸気配管継ぎ手
２３   吸気配管継ぎ手
２４   吸気配管継ぎ手
２５   排気再循環配管継ぎ手
２６   排気再循環配管継ぎ手
２７   排気再循環配管継ぎ手
２８   排気再循環配管継ぎ手
２９   ブローバイ還元配管継ぎ手
３０   ブローバイ還元配管継ぎ手
３１   クランクケース通気配管継ぎ手
３２   クランクケース通気配管継ぎ手
３３   クランクケース通気配管継ぎ手
３４   クランクケース通気配管継ぎ手
３５   ターボ過給機コンプレッサーハウジング
３６   液状ガスケット
３７   ターボ過給機継ぎ手
３８   ターボ過給機継ぎ手
３９   ガスケット
４０   ガスケット
４１   インテークマニホールド継ぎ手
４２   ガスケット
４３   インテークマニホールド
４４   インテークマニホールドガスケット
４５   インテークマニホールドガスケット
４６   ヘッドカバー
４７   ヘッドカバーガスケット
４８   ヘッドカバーガスケット
４９   エキゾーストマニホールド
５０   排気再循環配管継ぎ手
５１   ガスケット
５２   排気再循環配管継ぎ手
５３   排気再循環配管
５４   排気再循環配管継ぎ手
５５   ガスケット
５６   排気再循環配管継ぎ手
５７   吸気配管
５８   吸気配管
５９   吸気配管継ぎ手
６０   吸気配管継ぎ手
６１   クランクケース通気配管継ぎ手
６２   クランクケース通気バルブ
６３   クランクケース通気配管継ぎ手
６４   クランクケース通気配管
６５   クランクケース通気配管継ぎ手
６６   吸気配管
６７   ブローバイ還元配管継ぎ手
６８   ブローバイ還元配管
６９   ブローバイ還元配管継ぎ手
７０   ガスケット
７１   ガスケット
７２   ガスケット
７３   ガスケット
７４   過給圧センサー
７５   ガスケット
７６   ガスケット
７７   潤滑油量計
７８   ガスケット
７９   ガスケット
８０   ピストン
８１   ピストンリング
８２   ピストンリング
８３   ピストンリング空き溝
８４   ピストンリング空き溝
【手続補正書】
【提出日】平成28年1月15日(2016.1.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2017096124.tif 000013
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2017096124.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成28年1月15日(2016.1.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子制御式蓄圧容器燃料噴射ターボ過給機付きDOHC４サイクルディーゼルエンジンの吸気系において、（１）吸気系の吸気ろ過機、ターボ過給機、熱交換機、インテークマニホールド、排気再循環装置、ブローバイ還元装置、その他の吸気系に継ぎ手を備えて、（２）配管に鋼管、アルミニウム管を設定して、（３）継ぎ手に鋼板ガスケットを装着してボルト、ナットで固定して、（４）ヘッドカバーガスケット、インテークマニホールドガスケットの両面に液状ガスケットを塗布して組み付けて、（５）ターボ過給機コンプレッサーハウジングとセンターハウジングの接合部に液状ガスケットを塗布して組み付けて、以上の（１）〜（５）の構成からなり吸気圧力の低下が回復して吸気量情報が正確なことを特徴とする吸気系装置。
【請求項２】
電子制御式蓄圧容器燃料噴射無過給DOHC４サイクルディーゼルエンジンの吸気系において、（１）吸気系の吸気ろ過機、インテークマニホールド、排気再循環装置、ブローバイ還元装置、その他の吸気系に継ぎ手を備えて、（２）配管に鋼管、アルミニウム管を設定して、（３）継ぎ手に鋼板ガスケットを装着してボルト、ナットで固定して、（４）ヘッドカバーガスケット、インテークマニホールドガスケットの両面に液状ガスケットを塗布して組み付けて、以上の（１）〜（４）の構成からなり吸気圧力の低下が回復して吸気量情報が正確なことを特徴とする吸気系装置。
【請求項３】
前記電子制御式蓄圧容器燃料噴射無過給DOHC４サイクルディーゼルエンジンの吸気系において空燃比情報が正確なことを特徴とする請求項２記載の吸気系装置。
【請求項４】
片側半面らせん形状で下部から左に３回転ピストンリング溝を備えて、反対側半面頭頂部と平行に３本ピストンリング溝を備えるピストンにおいて、ピストンリング溝がピストン上部から頭頂部と平行に右に1回転進み斜め下の角度に１２０度進みピストン頭頂部と平行な角度になり、真っすぐ進み２回転目と同じ角度で斜め下の角度に１２０度進みピストン頭頂部と平行な角度になり真っすぐ進み先端が３段目のピストンリング溝と、後端が１段目のピストンリング溝と両方の隙間を小さく設定して、ピストンリング先端とピストンリング後端の両方にピストンリング溝を延長した空き溝を備えてピストンリングの摩耗が少ないことを特徴とするピストン。
【請求項５】
らせん状に形成したピストンリングにおいて、ピストンリング下部の先端をピストン上部からピストンリング溝に装着して頭頂部と平行に右に1回転進み斜め下の角度に１２０度進みピストン頭頂部と平行な角度になり、真っすぐ進み２回転目と同じ角度で斜め下の角度に１２０度進みピストン頭頂部と平行な角度になり真っすぐ進み先端が３段目のピストンリングと、後端が１段目のピストンリングと両方に隙間を小さく設定して圧縮漏れが少ないことを特徴とするピストンリング。
【手続補正書】
【提出日】平成28年1月15日(2016.1.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子制御式蓄圧容器燃料噴射ターボ過給機付きDOHC(Double Over Head Camshaft)４サイクルディーゼルエンジンの吸気系に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンは圧縮された高温の空気中に燃料を噴射して着火温度と混合比の条件が適した所から自己着火して燃え広がる拡散燃焼をしているため均一燃焼は難しい。また、高負荷時の燃料噴射量が多くなったときに、部分的な酸素不足になりPM(Particulate Matter)が発生しやすく、高圧縮比で混合気が高温で燃焼しているため窒素酸化物も発生しやすい。
【０００３】
近年では厳しい排気ガス規制が施行されて電子制御式蓄圧容器燃料噴射ターボ過給機付きDOHC４サイクルディーゼルエンジンの吸気系、燃料系、エンジン本体、後処理装置が改善されて排気ガスが低減している。
【０００４】
吸気系の吸気量測定は吸気量センサーと過給圧センサーが使用されている。吸気量センサーは吸気ろ過機直後に装着されて熱線を利用して空気通過量を測定している。過給圧センサーはインテークマニホールドに装着されて半導体の電気変化量で吸気圧力を測定して、温度変化による体積の変化を吸気ろ過機付近に装着された吸気温度センサーの情報で電子燃料計算装置が正確な空気質量に計算している。
ブローバイ還元装置のブローバイ浄化装置はブローバイガスを旋回流とエレメントで空気と潤滑油に分離して、吸気とオイルパンに戻して潤滑油の燃焼を防ぎ粒子状物質SOF(Soluble Organic Fraction)を低減している。
排気再循環装置は２種類あり、排出ガスをエギゾーストマニホールドから分流して熱交換機で冷却後に制御バルブで制限してインテークマニホールドへ戻す方法とDPF(Diesel Particulate  Filter)や触媒後の排気管から分流して熱交換機で冷却後に制御バルブで制限してターボ過給機前から吸気させる方法があり、吸気中の酸素量が減少して燃焼温度が低下するため窒素酸化物が低減している。
燃料系の電子制御式蓄圧容器燃料噴射装置は燃料タンクから低圧ポンプで送られた燃料を高圧ポンプで高圧にして、高圧管で蓄圧容器に送り蓄えられる。蓄圧容器内の圧力は圧力センサーで検出して、電子燃料計算装置からの信号で高圧ポンプの圧力は制御して許容圧を超えた場合は圧力制限バルブが減圧する。指定の圧力に保たれた蓄圧容器内の燃料は高圧管で送られて、電磁式噴射孔から燃焼室へ１５０MPaから２００MPaの高圧噴射で燃料を微粒化して、空気と触れる表面積が増加するため素早く燃焼する。電子燃料計算装置で計算してエンジン負荷と回転数に応じた量と噴射時期で噴射できるため均質な混合気になり部分的な酸素不足によるPMの発生を低減している。
動弁系は従来型にはOHV(Over Head Valve)があった。しかし、よりコンパクト化、高回転化などの利点があるためプッシュロッドを省いてシリンダーヘッドにカムシャフトを搭載したOHC(Over Head Camshaft)が使われるようになった。さらに、ロッカーアームを省いて吸気バルブと排気バルブを直接押し込むDOHCが採用されるようになった。高回転で高出力が可能になりピストンの動きとバルブとカムシャフト角度センサーが正確に同期するため噴射時期がずれなくなり４バルブ化の効果により吸気量が多くなる利点がある。そして、圧縮圧力が安定して電磁式噴射孔を中心に設置して燃焼を改善しているため排気ガスが低減している。
しかし、負荷変動による空燃比の変化がありPMや窒素酸化物が発生するため、酸素センサーが空燃比を測定して電子燃料計算装置が燃料噴射量を計算して燃料噴射装置で噴射量を調整して燃料を噴射している。そして、後処理装置でPM、窒素酸化物を低減している。
【０００５】
後処理装置の酸化触媒は蜂の巣状の金属に貴金属などの酸化触媒を丹持して一酸化炭素、炭化水素、一酸化窒素を二酸化炭素、水、二酸化窒素に酸化させるとともに粒子状物質SOFを低減する。
DPFはPMを捕集するフィルターである。蜂の巣状の穴に交互に栓をしたセラミックの壁に排気ガスを通過させてPMを捕集する。低負荷時にPMが多く発生してDPFが詰まるため除去する必要があり、排気圧が高いときは排気圧センサーが感知して排気ガス中に燃料を噴射して排気を高温にして焼却させてPMを除去している。
尿素選択還元触媒は排気ガス中の窒素酸化物の量を窒素酸化物センサーで測定して窒素酸化物の量に応じた尿素水を排気管内に噴射して、加水分解してアンモニアを発生させて還元触媒で一酸化窒素と二酸化窒素を選択して窒素と水に還元している。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】鈴木孝幸編  「ディーゼルエンジンの徹底研究」  グランプリ出版  ２０１２年９月２５日発行
【非特許文献２】鈴木孝著  「ディーゼルエンジンと自動車」  三樹書房  ２００８年３月２５日発行
【非特許文献３】「モーターファンイラストレーテッド」VOL.７８ディーゼルエンジン第２章  三栄書房  ２０１３年４月２８日発行
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
解決しようとする問題は吸気量情報を正確にすることである。
負荷変動があったときに燃料噴射量の増減とエンジン回転数の変化があり吸気量も増減している。吸気量に対して燃料噴射量が多すぎた場合は燃焼時に酸素量不足のためPMが発生しやすくなり、吸気量に対して燃料噴射量が少なすぎた場合は燃焼時に酸素量が多いため窒素酸化物が発生しやすくなる。
その原因は吸気系の吸気ホースバンド、ブローバイ還元ホースクランプの隙間や緩みによる漏れと、ヘッドカバーガスケット、インテークマニホールドガスケット、ターボ過給機コンプレッサーハウジングの漏れがあるため吸気量センサー、過給圧センサーが正確な吸気量測定、酸素センサーが正確な空燃比測定をすることができないためである。
吸気系に漏れがある場合の吸気量センサーの吸気量測定は負圧の減速時と正圧の加速時、減速時に過給圧センサーの場合は負圧の加速時、減速時と正圧の減速時に吸気行程で使用される吸気量より多く測定している。
吸気量情報が不正確な場合はアクセル開度やエンジン負荷に対応した燃料供給をすることができないため、電子燃料計算装置内に記憶されている情報、カムシャフト角度、アクセル開度、蓄圧容器圧力、電磁式噴射孔、低圧ポンプ、高圧ポンプ、水温、車速、空燃比測定の情報を基に電子燃料計算装置が燃料噴射量の計算を行い燃料噴射装置が燃料を噴射している。しかし、出力重視の設定になっているため燃料噴射量が多くなる。また、ブローバイ還元装置から漏れた場合も酸素センサーに酸素量が多く測定されるためエンジン負荷があった場合は燃料噴射量が多くなる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この課題を解決するために本発明では吸気系に継ぎ手付きの吸気系と鋼管、アルミニウム管を設定して継ぎ手に鋼板ガスケットを装着してボルト、ナットで確実に固定して漏れがない構造に修復する。ヘッドカバーガスケット、インテークマニホールドガスケット、ターボ過給機のコンプレッサーハウジングの漏れは液状ガスケットを塗布して組み付けて漏れがない構造に修復する。ピストンリングからの圧縮漏れは合い口隙間をなるべく小さく設定して圧縮漏れを防止する。クランクケース通気バルブは３個に設定して低負荷時に通気量を少なくして高負荷時に通気量が多くなる設定にする。
【０００９】
しかし、吸気系の漏れを修復すると吸気圧力が高くなり危険であるため設定変更について説明する。
吸気系の漏れを修復することで吸気圧力の低下が回復して、吸気圧力、吸気温度、圧縮圧力、燃焼温度が高くなり圧力の影響を受けた部品が強度不足になりエンジンを破損する。
そこで、エンジン破損を防止するために低圧縮比、低過給圧に設定変更を行い燃焼温度を低く設定変更を行い部品の強度を確保する必要がある。まず、利用可能な範囲内で最も低く圧縮比、過給圧の設定変更を行う。次に、低負荷時の過給圧を負圧に設定変更を行う。そして、吸気カムシャフト、排気カムシャフトを適正なバルブ開閉時期に設定する。
それでも、従来の設定にした場合の破損状況について説明する。従来の圧縮比、過給圧に設定した場合はピストン溶解、シリンダーヘッドボルト破損、シリンダーヘッド破損、シリンダーヘッドガスケット破損、ピストンリング破損、ベアリングメタル破損、コンロッドゆがみ、シリンダーボア摩耗してエンジン破損する。
ところが、幾ら圧縮比、過給圧の設定変更を行っても圧縮圧力、過給圧、燃焼温度が高い場合はエンジン破損する。一方、吸気カムシャフト、排気カムシャフトのバルブ開閉時期の設定で圧縮比が高い場合もエンジン破損する。両方の破損状況について説明する。破損状況はピストン溶解、シリンダーヘッドボルト破損、シリンダーヘッド破損、シリンダーヘッドガスケット破損、コンロッドゆがみ、ピストンリング破損、シリンダーボア摩耗、カムシャフトゆがみ、ベアリングメタル破損、エンジンに装着されているセンサーが破損する。燃焼温度、エンジン温度が高いためブローバイ還元配管からブローバイが多く吸引されて潤滑油が燃焼して粒子状物質SOF、窒素酸化物を排出する。
また、潤滑油圧力の異常上昇が原因で破損と火災が発生して危険である。さらに、吸気漏れを修復しているため潤滑油圧力が高い場合と潤滑系回路に詰まりがある場合は潤滑系回路、ヘッドカバーから潤滑油が漏れて減少して潤滑油不足になりエンジン破損とエンジン火災が発生して、同時に吸気系、排気再循環装置に潤滑油が入りエンジン破損とエンジン火災が発生する。
上記の潤滑油圧力の異常上昇によるエンジン破損とエンジン火災の発生を防止するため潤滑油の管理に注意して、潤滑油圧力を異常上昇させない対策をとる。
以下に、潤滑油圧力の異常上昇時の状況について説明する。潤滑油が漏れて潤滑油量が減少して、ターボ過給機破損、ベアリングメタル破損、シリンダーヘッドガスケット破損、シリンダーボア摩耗、ピストンリング破損して焼きつきエンジン破損とエンジン火災が発生する。潤滑油圧力が異常上昇して潤滑油が吸気系に入りブローバイ還元配管、クランクケース通気配管、吸気配管を通り燃焼室に入りシリンダーヘッドボルト破損、シリンダーヘッド破損、シリンダーヘッドガスケットが破損してエンジン破損する。吸気配管を通った潤滑油が排気再循環装置に入り排気再循環配管、エキゾーストマニホールド、排気管に入り潤滑油が燃えるためエンジン火災が発生する。
なお、吸気系の吸気ろ過機からエンジンまで距離が長いため慣性圧力がかかる場合と吸気系に慣性圧力がかかる設定の場合はエンジンが破損するため、本発明の吸気系装置を利用できない。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は吸気系の漏れを修復するため吸気行程で使用される吸気量を吸気量センサー、過給圧センサーが正確に測定して吸気量情報が正確になり、酸素センサーの空燃比測定も正確になるため電子燃料計算装置が必要な燃料噴射量を正確に制御して、最適な時期と量で電磁式噴射孔から燃料噴射が行われる。そして、クランクケース通気バルブがブローバイ通気量を低負荷時には少なくして高負荷時には多く変化させてブローバイ通気量が適量になるため、吸気量測定が正確に行われPM、窒素酸化物の低減効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は吸気系装置の説明図である。
【図２】図２はターボ過給機、インテークマニホールド、ヘッドカバーの説明図である。
【図３】図３は排気再循環配管、ブローバイ還元配管、クランクケース通気配管の説明図である。
【図４】図４は過給圧センサー、潤滑油量計、ピストン、ピストンリングの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
吸気系の漏れを修復して吸気量を正確に測定するという目的を、継ぎ手付きの吸気系と配管に鋼管、アルミニウム管を設定して継ぎ手に鋼板ガスケットを装着してボルト、ナットで確実に固定することで点検時間を短縮するとともに耐久性を向上させた。
【実施例】
【００１３】
吸気系の漏れを修復する実施例を図１から図４までを使って説明する。
図１の１吸気ろ過機と９吸気配管を１８継ぎ手に図２の３９ガスケットを装着してボルト、ナットで確実に固定する。図１の９吸気配管と２ターボ過給機を１９継ぎ手に図２の３９ガスケットを装着してボルト、ナットで確実に固定する。図１の２ターボ過給機と１０吸気配管を２０継ぎ手に図２の４０ガスケットを装着してボルト、ナットで確実に固定する。図１の１０吸気配管と３熱交換機を２１継ぎ手に図２の４０ガスケットを装着してボルト、ナットで確実に固定する。図１の３熱交換機と１１吸気配管を２２継ぎ手に図２の４０ガスケットを装着してボルト、ナットで確実に固定する。図１の１１吸気配管と図３の５８吸気配管を６０継ぎ手と図1の２３継ぎ手に図３の７３ガスケットを装着してボルト、ナットで確実に固定する。図３の５８吸気配管と図２の４３インテークマニホールドを図２の４１継ぎ手と図３の５９継ぎ手に図２の４２ガスケットを装着してボルト、ナットで確実に固定する。
図３の４９エキゾーストマニホールドと５３排気再循環配管を５０継ぎ手と５２継ぎ手の間に５１ガスケットを装着してボルト、ナットで確実に固定する。図３の５３排気再循環配管と図１の６排気再循環装置を２６継ぎ手と図３の５４継ぎ手に５５ガスケットを装着してボルト、ナットで確実に固定する。図１の６排気再循環装置と７排気再循環装置を２７継ぎ手に図３の５５ガスケットを装着してボルト、ナットで確実に固定する。図１の１４排気再循環配管と図３の５７吸気配管を図１の２８継ぎ手と図３の５６継ぎ手に５５ガスケットを装着してボルト、ナットで確実に固定する。図１の９吸気配管と図３の６８ブローバイ還元配管を図１の２９継ぎ手と図３の６７継ぎ手に図３の７１ガスケットを装着してボルト、ナットで確実に固定する。図３の６８ブローバイ還元配管とヘッドカバーを６９継ぎ手に７２ガスケットを装着してボルト、ナットで確実に固定する。
クランクケース通気バルブを低負荷時に通気量を少なくして、高負荷時に通気量が多く変化する構造に改善する。通気量の異なるワンウェイバルブを３個に設定して低負荷時に1個、高負荷時に３個通気させてインテークマニホールド内の吸気量測定を正確にするとともにブローバイ通気量を適量にする。ただし、PCV(Positive Crankcase Ventilation)バルブが取り付けてある場合とクランクケース内の通気量が少なくなり温度が高くなる場合はこの３個に設定したクランクケース通気バルブを取り付けない。クランクケース内が通気不足になるため温度が高く変化してピストンリング、ベアリングメタルが摩耗するからである。図３の６２クランクケース通気バルブは直進方向に通気量が多いクランクケース通気バルブを取り付けて曲がっている方向に通気量が少ないクランクケース通気バルブを２個取り付ける。通気方向はヘッドカバーからインテークマニホールドに通気する方向で取り付ける。図３の５８吸気配管と６２クランクケース通気バルブを６１継ぎ手に７０ガスケットを装着してボルト、ナットで確実に固定する。図３の６２クランクケース通気バルブと６４クランクケース通気配管を６３継ぎ手に７０ガスケットを装着してボルト、ナットで確実に固定する。図３の６４クランクケース通気配管とヘッドカバーを６５継ぎ手に７２ガスケットを装着してボルト、ナットで確実に固定する。
【００１４】
図２の４６ヘッドカバーの４７斜線部分に液状ガスケットを内側にはみ出さないように３mmの幅で塗布して４８ヘッドカバーガスケットを取り付ける。シリンダーヘッド側ヘッドカバーガスケットの上に液状ガスケットを内側にはみ出さないように３mmの幅で塗布してシリンダーヘッドに組み付ける。
図２の４３インテークマニホールドの４４ガスケット装着部分に液状ガスケットを内側にはみ出さないように３mmの幅で塗布して４５インテークマニホールドガスケットを装着して、シリンダーヘッド側のインテークマニホールドガスケットに液状ガスケットを内側にはみ出さないように３mmの幅で塗布してシリンダーヘッドに組み付ける。
図２の３５ターボ過給機コンプレッサーハウジングの３６斜線部分の中心部寄りに液状ガスケットを内側にはみ出さないように５mmの幅で塗布してセンターハウジングを組み付ける。
図４の７４過給圧センサーの７５ガスケット装着部分に７６ガスケットを装着してインテークマニホールドに組み付ける。
図４の７７潤滑油量計の７８ガスケット装着部分に７９ガスケットを装着する。潤滑油量計の外径とガスケットの内径が同じガスケットを設定する。
【００１５】
図４の８０ピストンは片側半面らせん形状で下部から左に３回転にピストンリング溝を備えて、反対側半面８１ピストン頭頂部と平行に３本ピストンリング溝を備えている。８２ピストンリングは、らせん状に形成している。８０ピストンのピストンリング溝について説明する。８２ピストンリングを８０ピストン上部からピストン頭頂部と平行にピストンリング溝に装着して、右に１回転進み斜め下に１２０度進み２段目のピストンリング溝に入りピストン頭頂部と平行にそのまま真っすぐ進み、３回転目も２回転目と同じく斜め下に１２０度進み３段目のピストンリング溝に入りピストン頭頂部と平行にそのまま真っすぐ進み先端が３段目のピストンリングと、後端が１段目のピストンリングと両方の隙間が小さいため圧縮漏れが少ないことと、ピストンリング先端に８５と、ピストンリング後端に８６の両方にピストンリング溝を延長した空き溝を備えてピストンリングの摩耗が少ないことを特徴とする。ただし、ピストンリング先端と３段目の隙間と、ピストンリング後端と1段目の隙間がなく接触している場合はピストンリングが摩耗するため、隙間を小さく設定して摩耗を防止する。
【符号の説明】
【００１６】
１     吸気ろ過機
２     ターボ過給機
３     熱交換機
４     インテークマニホールド
５     エキゾーストマニホールド
６     排気再循環装置
７     排気再循環装置
８     クランクケース通気バルブ
９     吸気配管
１０   吸気配管
１１   吸気配管
１２   吸気配管
１３   排気再循環配管
１４   排気再循環配管
１５   ブローバイ還元配管
１６   クランクケース通気配管
１７   クランクケース通気配管
１８   吸気配管継ぎ手
１９   吸気配管継ぎ手
２０   吸気配管継ぎ手
２１   吸気配管継ぎ手
２２   吸気配管継ぎ手
２３   吸気配管継ぎ手
２４   吸気配管継ぎ手
２５   排気再循環配管継ぎ手
２６   排気再循環配管継ぎ手
２７   排気再循環配管継ぎ手
２８   排気再循環配管継ぎ手
２９   ブローバイ還元配管継ぎ手
３０   ブローバイ還元配管継ぎ手
３１   クランクケース通気配管継ぎ手
３２   クランクケース通気配管継ぎ手
３３   クランクケース通気配管継ぎ手
３４   クランクケース通気配管継ぎ手
３５   ターボ過給機コンプレッサーハウジング
３６   液状ガスケット
３７   ターボ過給機継ぎ手
３８   ターボ過給機継ぎ手
３９   ガスケット
４０   ガスケット
４１   インテークマニホールド継ぎ手
４２   ガスケット
４３   インテークマニホールド
４４   インテークマニホールドガスケット
４５   インテークマニホールドガスケット
４６   ヘッドカバー
４７   ヘッドカバーガスケット
４８   ヘッドカバーガスケット
４９   エキゾーストマニホールド
５０   排気再循環配管継ぎ手
５１   ガスケット
５２   排気再循環配管継ぎ手
５３   排気再循環配管
５４   排気再循環配管継ぎ手
５５   ガスケット
５６   排気再循環配管継ぎ手
５７   吸気配管
５８   吸気配管
５９   吸気配管継ぎ手
６０   吸気配管継ぎ手
６１   クランクケース通気配管継ぎ手
６２   クランクケース通気バルブ
６３   クランクケース通気配管継ぎ手
６４   クランクケース通気配管
６５   クランクケース通気配管継ぎ手
６６   吸気配管
６７   ブローバイ還元配管継ぎ手
６８   ブローバイ還元配管
６９   ブローバイ還元配管継ぎ手
７０   ガスケット
７１   ガスケット
７２   ガスケット
７３   ガスケット
７４   過給圧センサー
７５   ガスケット
７６   ガスケット
７７   潤滑油量計
７８   ガスケット
７９   ガスケット
８０   ピストン
８１   ピストン
８２   ピストンリング
８３   ピストンリング
８４   ピストンリング
８５   ピストンリング空き溝
８６   ピストンリング空き溝
【手続補正書】
【提出日】平成28年1月17日(2016.1.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2017096124.tif 000015
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2017096124.tif 000016
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2017096124.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】平成28年1月17日(2016.1.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
吸気系の漏れを修復する実施例を図１から図４までを使って説明する。
図１の吸気ろ過機１と吸気配管２５を吸気配管継ぎ手８に図２のガスケット３９を装着してボルト、ナットで確実に固定する。図１の吸気配管２５とターボ過給機２を吸気配管継ぎ手９に図２のガスケット３９を装着してボルト、ナットで確実に固定する。図１のターボ過給機２と吸気配管２６を吸気配管継ぎ手１０に図２のガスケット４０を装着してボルト、ナットで確実に固定する。図１の吸気配管２６と熱交換機３を吸気配管継ぎ手１１に図２のガスケット４０を装着してボルト、ナットで確実に固定する。図１の熱交換機３と吸気配管２７を吸気配管継ぎ手１２に図２のガスケット４０を装着してボルト、ナットで確実に固定する。図１の吸気配管２７と図３の吸気配管６０を吸気配管継ぎ手６２と図1の吸気配管継ぎ手１３の間に図３のガスケット７７を装着してボルト、ナットで確実に固定する。図３の吸気配管６０と図２のインテークマニホールド４３を図２のインテークマニホールド継ぎ手４１と図３の吸気配管継ぎ手６１の間に図２のガスケット４２を装着してボルト、ナットで確実に固定する。
図３のエキゾーストマニホールド４９と排気再循環配管５３を排気再循環配管継ぎ手５０と排気再循環配管継ぎ手５２の間にガスケット５１を装着してボルト、ナットで確実に固定する。図３の排気再循環配管５３と図１の排気再循環装置５を排気再循環配管継ぎ手１６と図３の排気再循環配管継ぎ手５４の間にガスケット５５を装着してボルト、ナットで確実に固定する。図１の排気再循環装置５と排気再循環装置６を排気再循環配管継ぎ手１７に図３のガスケット５５を装着してボルト、ナットで確実に固定する。図１の排気再循環配管３０と図３の吸気配管５７を図１の排気再循環配管継ぎ手１８と図３の排気再循環配管継ぎ手５６の間にガスケット５５を装着してボルト、ナットで確実に固定する。図１の吸気配管２５と図３のブローバイ還元配管７２を図１のブローバイ還元配管継ぎ手１９と図３のブローバイ還元配管継ぎ手７１に図３のガスケット７５を装着してボルト、ナットで確実に固定する。図３のブローバイ還元配管７２とヘッドカバーをブローバイ還元配管継ぎ手７３にガスケット７６を装着してボルト、ナットで確実に固定する。
クランクケース通気バルブを低負荷時に通気量を少なくして、高負荷時に通気量が多く変化する構造に改善する。通気量の異なるワンウェイバルブを３個に設定して低負荷時に1個、高負荷時に３個通気させてインテークマニホールド内の吸気量測定を正確にするとともにブローバイ通気量を適量にする。ただし、PCV(Positive Crankcase Ventilation)バルブが取り付けてある場合とクランクケース内の通気量が少なくなり温度が高くなる場合はこの３個に設定したクランクケース通気バルブを取り付けない。クランクケース内が通気不足になるため温度が高く変化してピストンリング、ベアリングメタルが摩耗するからである。図３のクランクケース通気バルブ６４は直進方向に通気量が多いクランクケース通気バルブを取り付けて曲がっている方向に通気量が少ないクランクケース通気バルブを２個取り付ける。通気方向はヘッドカバーからインテークマニホールドに通気する方向で取り付ける。図３の吸気配管６０とクランクケース通気バルブ６４をクランクケース通気配管継ぎ手６３にガスケット７４を装着してボルト、ナットで確実に固定する。図３のクランクケース通気バルブ６４とクランクケース通気配管６６をクランクケース通気配管継ぎ手６５にガスケット７４を装着してボルト、ナットで確実に固定する。図３のクランクケース通気配管６６とヘッドカバーをクランクケース通気配管継ぎ手６７にガスケット７６を装着してボルト、ナットで確実に固定する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
図２のヘッドカバー４６の斜線部分４７に液状ガスケットを内側にはみ出さないように３mmの幅で塗布してヘッドカバーガスケット４８を取り付ける。シリンダーヘッド側ヘッドカバーガスケットの上に液状ガスケットを内側にはみ出さないように３mmの幅で塗布してシリンダーヘッドに組み付ける。
図２のインテークマニホールド４３のガスケット装着部分４４に液状ガスケットを内側にはみ出さないように３mmの幅で塗布してインテークマニホールドガスケット４５を装着して、シリンダーヘッド側のインテークマニホールドガスケットに液状ガスケットを内側にはみ出さないように３mmの幅で塗布してシリンダーヘッドに組み付ける。
図２のターボ過給機コンプレッサーハウジング３５の斜線部分３６の中心部寄りに液状ガスケットを内側にはみ出さないように５mmの幅で塗布してセンターハウジングを組み付ける。
図４の過給圧センサー７８のガスケット装着部分７９にガスケット８０を装着してインテークマニホールドに組み付ける。
図４の潤滑油量計８１のガスケット装着部分８２にガスケット８３を装着する。潤滑油量計の外径とガスケットの内径が同じガスケットを設定する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
図４のピストン８４は片側半面らせん形状で下部から左に３回転にピストンリング溝を備えて、反対側半面ピストン８５頭頂部と平行に３本ピストンリング溝を備えている。ピストンリング８６は、らせん状に形成している。ピストン８４のピストンリング溝について説明する。ピストンリング８６の下部の先端をピストン８４上部からピストン頭頂部と平行にピストンリング溝に装着して、右に１回転進み斜め下に１２０度進み２段目のピストンリング溝に入りピストン頭頂部と平行にそのまま真っすぐ進み、３回転目も２回転目と同じく斜め下に１２０度進み３段目のピストンリング溝に入りピストン頭頂部と平行にそのまま真っすぐ進み先端が３段目のピストンリングと、後端が１段目のピストンリングと両方の隙間が小さいため圧縮漏れが少ないことと、ピストンリング先端にピストンリング溝が延長されたあき溝８９を備えて、ピストンリング後端にピストンリング溝が延長されたあき溝９０を備えているため、ピストンリングの摩耗が少ないことを特徴とする。ただし、ピストンリング先端と３段目の隙間と、ピストンリング後端と1段目の隙間がなく接触している場合はピストンリングが摩耗するため、隙間を小さく設定して摩耗を防止する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
１     吸気ろ過機
２     ターボ過給機
３     熱交換機
４     インテークマニホールド
５     排気再循環装置
６     排気再循環装置
７     クランクケース通気バルブ
８     吸気配管継ぎ手
９     吸気配管継ぎ手
１０   吸気配管継ぎ手
１１   吸気配管継ぎ手
１２   吸気配管継ぎ手
１３   吸気配管継ぎ手
１４   吸気配管継ぎ手
１５   排気再循環配管継ぎ手
１６   排気再循環配管継ぎ手
１７   排気再循環配管継ぎ手
１８   排気再循環配管継ぎ手
１９   ブローバイ還元配管継ぎ手
２０   ブローバイ還元配管継ぎ手
２１   クランクケース通気配管継ぎ手
２２   クランクケース通気配管継ぎ手
２３   クランクケース通気配管継ぎ手
２４   クランクケース通気配管継ぎ手
２５   吸気配管
２６   吸気配管
２７   吸気配管
２８   吸気配管
２９   排気再循環配管
３０   排気再循環配管
３１   ブローバイ還元配管
３２   クランクケース通気配管
３３   クランクケース通気配管
３４   エキゾーストマニホールド
３５   ターボ過給機コンプレッサーハウジング
３６   液状ガスケット
３７   ターボ過給機継ぎ手
３８   ターボ過給機継ぎ手
３９   ガスケット
４０   ガスケット
４１   インテークマニホールド継ぎ手
４２   ガスケット
４３   インテークマニホールド
４４   インテークマニホールドガスケット
４５   インテークマニホールドガスケット
４６   ヘッドカバー
４７   液状ガスケット
４８   ヘッドカバーガスケット
４９   エキゾーストマニホールド
５０   排気再循環配管継ぎ手
５１   ガスケット
５２   排気再循環配管継ぎ手
５３   排気再循環配管
５４   排気再循環配管継ぎ手
５５   ガスケット
５６   排気再循環配管継ぎ手
５７   吸気配管
５８   吸気配管継ぎ手
５９   吸気配管継ぎ手
６０   吸気配管
６１   吸気配管継ぎ手
６２   吸気配管継ぎ手
６３   クランクケース通気配管継ぎ手
６４   クランクケース通気バルブ
６５   クランクケース通気配管継ぎ手
６６   クランクケース通気配管
６７   クランクケース通気配管継ぎ手
６８   吸気配管
６９   吸気配管継ぎ手
７０   吸気配管継ぎ手
７１   ブローバイ還元配管継ぎ手
７２   ブローバイ還元配管
７３   ブローバイ還元配管継ぎ手
７４   ガスケット
７５   ガスケット
７６   ガスケット
７７   ガスケット
７８   過給圧センサー
７９   ガスケット
８０   ガスケット
８１   潤滑油量計
８２   ガスケット
８３   ガスケット
８４   ピストン
８５   ピストン
８６   ピストンリング
８７   ピストンリング
８８   ピストンリング
８９   ピストンリングあき溝
９０   ピストンリングあき溝
【手続補正書】
【提出日】平成28年1月17日(2016.1.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項４】
片側半面らせん形状で下部から左に３回転ピストンリング溝を備えて、反対側半面頭頂部と平行に３本ピストンリング溝を備えるピストンにおいて、ピストンリング溝がピストン上部から頭頂部と平行に右に1回転進み斜め下の角度に１２０度進みピストン頭頂部と平行な角度になり、真っすぐ進み２回転目と同じ角度で斜め下の角度に１２０度進みピストン頭頂部と平行な角度になり真っすぐ進み先端が３段目のピストンリング溝と、後端が１段目のピストンリング溝と両方の隙間を小さく設定して、ピストンリング溝の先端とピストンリング溝の後端の両方にあき溝を備えてピストンリングの摩耗が少ないことを特徴とするピストン。
【手続補正書】
【提出日】平成28年1月18日(2016.1.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
吸気系の漏れを修復する実施例を図１から図４までを使って説明する。
図１の吸気ろ過機１と吸気配管２５を吸気配管継ぎ手８に図２のガスケット３９を装着してボルト、ナットで確実に固定する。図１の吸気配管２５とターボ過給機２を吸気配管継ぎ手９に図２のガスケット３９を装着してボルト、ナットで確実に固定する。図１のターボ過給機２と吸気配管２６を吸気配管継ぎ手１０に図２のガスケット４０を装着してボルト、ナットで確実に固定する。図１の吸気配管２６と熱交換機３を吸気配管継ぎ手１１に図２のガスケット４０を装着してボルト、ナットで確実に固定する。図１の熱交換機３と吸気配管２７を吸気配管継ぎ手１２に図２のガスケット４０を装着してボルト、ナットで確実に固定する。図１の吸気配管２７と図３の吸気配管６０を吸気配管継ぎ手６２と図1の吸気配管継ぎ手１３の間に図３のガスケット７７を装着してボルト、ナットで確実に固定する。図３の吸気配管６０と図２のインテークマニホールド４３をインテークマニホールド継ぎ手４１と図３の吸気配管継ぎ手６１の間に図２のガスケット４２を装着してボルト、ナットで確実に固定する。
図３のエキゾーストマニホールド４９と排気再循環配管５３を排気再循環配管継ぎ手５０と排気再循環配管継ぎ手５２の間にガスケット５１を装着してボルト、ナットで確実に固定する。図３の排気再循環配管５３と図１の排気再循環装置５を排気再循環配管継ぎ手１６と図３の排気再循環配管継ぎ手５４の間にガスケット５５を装着してボルト、ナットで確実に固定する。図１の排気再循環装置５と排気再循環装置６を排気再循環配管継ぎ手１７に図３のガスケット５５を装着してボルト、ナットで確実に固定する。図１の排気再循環配管３０と図３の吸気配管５７を図１の排気再循環配管継ぎ手１８と図３の排気再循環配管継ぎ手５６の間にガスケット５５を装着してボルト、ナットで確実に固定する。図１の吸気配管２５と図３のブローバイ還元配管７２を図１のブローバイ還元配管継ぎ手１９と図３のブローバイ還元配管継ぎ手７１の間に図３のガスケット７５を装着してボルト、ナットで確実に固定する。図３のブローバイ還元配管７２とヘッドカバーをブローバイ還元配管継ぎ手７３にガスケット７６を装着してボルト、ナットで確実に固定する。
クランクケース通気バルブを低負荷時に通気量を少なくして、高負荷時に通気量が多く変化する構造に改善する。通気量が異なるワンウェイバルブを３個に設定して低負荷時に1個で吸入して、高負荷時は３個で吸入するためインテークマニホールド内の吸気量測定を正確にするとともにブローバイ通気量を適量にする。ただし、PCV(Positive Crankcase Ventilation)バルブが取り付けてある場合とクランクケース内の通気量が少なくなり温度が高くなる場合はこの３個に設定したクランクケース通気バルブを取り付けない。クランクケース内が通気不足になるため温度が高く変化してピストンリング、ベアリングメタルが摩耗するからである。図３のクランクケース通気バルブ６４は直進方向に通気量が多いクランクケース通気バルブを取り付けて、曲がっている方向に通気量が少ないクランクケース通気バルブを２個取り付ける。吸入方向はヘッドカバーからインテークマニホールドに流通する方向で取り付ける。図３の吸気配管６０とクランクケース通気バルブ６４をクランクケース通気配管継ぎ手６３にガスケット７４を装着してボルト、ナットで確実に固定する。図３のクランクケース通気バルブ６４とクランクケース通気配管６６をクランクケース通気配管継ぎ手６５にガスケット７４を装着してボルト、ナットで確実に固定する。図３のクランクケース通気配管６６とヘッドカバーをクランクケース通気配管継ぎ手６７にガスケット７６を装着してボルト、ナットで確実に固定する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
図２のヘッドカバー４６の斜線部分４７に液状ガスケットを内側にはみ出さないように３mmの幅で塗布してヘッドカバーガスケット４８を取り付ける。次にシリンダーヘッド側ヘッドカバーガスケットの上に液状ガスケットを内側にはみ出さないように３mmの幅で塗布してシリンダーヘッドに組み付ける。図２のインテークマニホールド４３のガスケット装着部分４４に液状ガスケットを内側にはみ出さないように３mmの幅で塗布してインテークマニホールドガスケット４５を装着する。そして、シリンダーヘッド側のインテークマニホールドガスケットに液状ガスケットを内側にはみ出さないように３mmの幅で塗布してシリンダーヘッドに組み付ける。
図２のターボ過給機コンプレッサーハウジング３５の斜線部分３６の中心部寄りに液状ガスケットを内側にはみ出さないように５mmの幅で塗布してセンターハウジングを組み付ける。
図４の過給圧センサー７８のガスケット装着部分７９にガスケット８０を装着してインテークマニホールドに組み付ける。図４の潤滑油量計８１のガスケット装着部分８２にガスケット８３を装着する。潤滑油量計の外径とガスケットの内径が同じガスケットを設定する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
図４のピストン８４は片側半面が、らせん形状で下部から左に３回転にピストンリング溝を備えて、反対側半面はピストン８５頭頂部と平行に３本ピストンリング溝を備えている。ピストンリング８６は、らせん状に形成している。ピストン８４のピストンリング溝について説明する。ピストンリング８６の下部の先端をピストン８４上部からピストン頭頂部と平行にピストンリング溝に装着して、右に１回転進み斜め下に１２０度進み２段目のピストンリング溝に入りピストン頭頂部と平行にそのまま真っすぐ進み、３回転目も２回転目と同じく斜め下に１２０度進み３段目のピストンリング溝に入りピストン頭頂部と平行にそのまま真っすぐ進み先端が３段目のピストンリングと、後端が１段目のピストンリングと両方の隙間が小さいため圧縮漏れが少ないことと、ピストンリング先端にピストンリング溝が延長されたあき溝８９を備えて、ピストンリング後端にピストンリング溝が延長されたあき溝９０を備えているため、ピストンリングの摩耗が少ないことを特徴とする。ただし、ピストンリング先端と３段目の隙間と、ピストンリング後端と1段目の隙間がなく接触している場合はピストンリングが摩耗するため、隙間を小さく設定して摩耗を防止する。
【手続補正書】
【提出日】平成28年1月18日(2016.1.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子制御式蓄圧容器燃料噴射ターボ過給機付きDOHC(Double Over Head Camshaft)４サイクルディーゼルエンジンの吸気系に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンは圧縮された高温の空気中に燃料を噴射して着火温度と混合比の条件が適した所から自己着火して燃え広がる拡散燃焼をしているため均一燃焼は難しい。また、高負荷時の燃料噴射量が多くなったときに、部分的な酸素不足になりPM(Particulate Matter)が発生しやすく、高圧縮比で混合気が高温で燃焼しているため窒素酸化物も発生しやすい。
【０００３】
近年では厳しい排気ガス規制が施行されて電子制御式蓄圧容器燃料噴射ターボ過給機付きDOHC４サイクルディーゼルエンジンの吸気系、燃料系、エンジン本体、後処理装置が改善されて排気ガスが低減している。
【０００４】
吸気系の吸気量測定は吸気量センサーと過給圧センサーが使用されている。吸気量センサーは吸気ろ過機直後に装着されて熱線を利用して空気通過量を測定している。過給圧センサーはインテークマニホールドに装着されて半導体の電気変化量で吸気圧力を測定して、温度変化による体積の変化を吸気ろ過機付近に装着された吸気温度センサーの情報で電子燃料計算装置が正確な空気質量に計算している。
ブローバイ還元装置のブローバイ浄化装置はブローバイガスを旋回流とエレメントで空気と潤滑油に分離して、吸気とオイルパンに戻して潤滑油の燃焼を防ぎ粒子状物質SOF(Soluble Organic Fraction)を低減している。
排気再循環装置は２種類あり、排出ガスをエギゾーストマニホールドから分流して熱交換機で冷却後に制御バルブで制限してインテークマニホールドへ戻す方法とDPF(Diesel Particulate  Filter)や触媒後の排気管から分流して熱交換機で冷却後に制御バルブで制限してターボ過給機前から吸気させる方法があり、吸気中の酸素量が減少して燃焼温度が低下するため窒素酸化物が低減している。
燃料系の電子制御式蓄圧容器燃料噴射装置は燃料タンクから低圧ポンプで送られた燃料を高圧ポンプで高圧にして、高圧管で蓄圧容器に送り蓄えられる。蓄圧容器内の圧力は圧力センサーで検出して、電子燃料計算装置からの信号で高圧ポンプの圧力は制御して許容圧を超えた場合は圧力制限バルブが減圧する。指定の圧力に保たれた蓄圧容器内の燃料は高圧管で送られて、電磁式噴射孔から燃焼室へ１５０MPaから２００MPaの高圧噴射で燃料を微粒化して、空気と触れる表面積が増加するため素早く燃焼する。電子燃料計算装置で計算してエンジン負荷と回転数に応じた量と噴射時期で噴射できるため均質な混合気になり部分的な酸素不足によるPMの発生を低減している。
動弁系は従来型にはOHV(Over Head Valve)があった。しかし、よりコンパクト化、高回転化などの利点があるためプッシュロッドを省いてシリンダーヘッドにカムシャフトを搭載したOHC(Over Head Camshaft)が使われるようになった。さらに、ロッカーアームを省いて吸気バルブと排気バルブを直接押し込むDOHCが採用されるようになった。高回転で高出力が可能になりピストンの動きとバルブとカムシャフト角度センサーが正確に同期するため噴射時期がずれなくなり４バルブ化の効果により吸気量が多くなる利点がある。そして、圧縮圧力が安定して電磁式噴射孔を中心に設置して燃焼を改善しているため排気ガスが低減している。
しかし、負荷変動による空燃比の変化がありPMや窒素酸化物が発生するため、酸素センサーが空燃比を測定して電子燃料計算装置が燃料噴射量を計算して燃料噴射装置で噴射量を調整して燃料を噴射している。そして、後処理装置でPM、窒素酸化物を低減している。
【０００５】
後処理装置の酸化触媒は蜂の巣状の金属に貴金属などの酸化触媒を丹持して一酸化炭素、炭化水素、一酸化窒素を二酸化炭素、水、二酸化窒素に酸化させるとともに粒子状物質SOFを低減する。
DPFはPMを捕集するフィルターである。蜂の巣状の穴に交互に栓をしたセラミックの壁に排気ガスを通過させてPMを捕集する。低負荷時にPMが多く発生してDPFが詰まるため除去する必要があり、排気圧が高いときは排気圧センサーが感知して排気ガス中に燃料を噴射して排気を高温にして焼却させてPMを除去している。
尿素選択還元触媒は排気ガス中の窒素酸化物の量を窒素酸化物センサーで測定して窒素酸化物の量に応じた尿素水を排気管内に噴射して、加水分解してアンモニアを発生させて還元触媒で一酸化窒素と二酸化窒素を選択して窒素と水に還元している。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】鈴木孝幸編  「ディーゼルエンジンの徹底研究」  グランプリ出版  ２０１２年９月２５日発行
【非特許文献２】鈴木孝著  「ディーゼルエンジンと自動車」  三樹書房  ２００８年３月２５日発行
【非特許文献３】「モーターファンイラストレーテッド」VOL.７８ディーゼルエンジン第２章  三栄書房  ２０１３年４月２８日発行
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
解決しようとする問題は吸気量情報を正確にすることである。
負荷変動があったときに燃料噴射量の増減とエンジン回転数の変化があり吸気量も増減している。吸気量に対して燃料噴射量が多すぎた場合は燃焼時に酸素量不足のためPMが発生しやすくなり、吸気量に対して燃料噴射量が少なすぎた場合は燃焼時に酸素量が多いため窒素酸化物が発生しやすくなる。その原因は吸気系の吸気ホースバンド、ブローバイ還元ホースクランプの隙間や緩みによる漏れと、ヘッドカバーガスケット、インテークマニホールドガスケット、ターボ過給機コンプレッサーハウジングの漏れがあるので吸気量センサーと過給圧センサーが正確な吸気量測定をすることができないことと、酸素センサーが正確な空燃比測定をすることができないためである。吸気系に漏れがある場合の吸気量センサーの吸気量測定は負圧の減速時と正圧の加速時と減速時に吸気行程で使用される吸気量より多く測定している。過給圧センサーの場合は負圧の加速時と減速時と正圧の減速時に吸気行程で使用される吸気量より多く測定している。吸気量情報が不正確な場合はアクセル開度やエンジン負荷に対応した燃料供給をすることができないために、電子燃料計算装置内に記憶されている情報、カムシャフト角度、アクセル開度、蓄圧容器圧力、電磁式噴射孔、低圧ポンプ、高圧ポンプ、水温、車速、空燃比測定の情報を基に電子燃料計算装置が燃料噴射量の計算をして燃料噴射装置が燃料を噴射している。しかし、出力重視の設定になっているために燃料噴射量が多くなる。また、ブローバイ還元装置から漏れた場合も酸素センサーに酸素量が多く測定されるためにエンジン負荷があった場合は燃料噴射量が多くなる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この課題を解決するために本発明では吸気系に継ぎ手付きの吸気系と配管に鋼管、アルミニウム管を設定して継ぎ手の間に鋼板ガスケットを装着してボルト、ナットで確実に固定して漏れがない構造に修復する。ヘッドカバーガスケット、インテークマニホールドガスケット、ターボ過給機のコンプレッサーハウジングの漏れは液状ガスケットを塗布して組み付けて漏れがない構造に修復する。ピストンリングからの圧縮漏れは合い口隙間をなるべく小さく設定して圧縮漏れを防止する。クランクケース通気バルブは３個に設定して低負荷時にブローバイガス吸入量を少なくして高負荷時にブローバイガス吸入量が多くなる設定にする。
【０００９】
しかし、吸気系の漏れを修復すると吸気圧力が高くなり危険であるため設定変更について説明する。
吸気系の漏れを修復することで吸気圧力の低下が回復して、吸気圧力、吸気温度、圧縮圧力、燃焼温度が高くなり圧力の影響を受けた部品が強度不足になりエンジンを破損する。
そこで、エンジン破損を防止するために低圧縮比、低過給圧に設定変更を行い燃焼温度を低く設定変更を行い部品の強度を確保する必要がある。まず、利用可能な範囲内で最も低く圧縮比、過給圧の設定変更を行う。次に、低負荷時の過給圧を負圧に設定変更を行う。そして、吸気カムシャフト、排気カムシャフトを適正なバルブ開閉時期に設定する。
それでも、従来の設定にした場合の破損状況について説明する。従来の圧縮比、過給圧に設定した場合はピストン溶解、シリンダーヘッドボルト破損、シリンダーヘッド破損、シリンダーヘッドガスケット破損、ピストンリング破損、ベアリングメタル破損、コンロッドゆがみ、シリンダーボア摩耗してエンジン破損する。
ところが、幾ら圧縮比、過給圧の設定変更を行っても圧縮圧力、過給圧、燃焼温度が高い場合はエンジン破損する。一方、吸気カムシャフト、排気カムシャフトのバルブ開閉時期の設定で圧縮比が高い場合もエンジン破損する。両方の破損状況について説明する。破損状況はピストン溶解、シリンダーヘッドボルト破損、シリンダーヘッド破損、シリンダーヘッドガスケット破損、コンロッドゆがみ、ピストンリング破損、シリンダーボア摩耗、カムシャフトゆがみ、ベアリングメタル破損、エンジンに装着されているセンサーが破損する。燃焼温度、エンジン温度が高いためにブローバイ還元配管からブローバイが多く吸引されて潤滑油が燃焼して粒子状物質SOF、窒素酸化物を排出する。
また、潤滑油圧力の異常上昇が原因で破損と火災が発生して危険である。さらに、吸気漏れを修復しているために潤滑油圧力が高い場合と潤滑系回路に詰まりがある場合は潤滑系回路、ヘッドカバーから潤滑油が漏れて減少して潤滑油不足になりエンジン破損とエンジン火災が発生して、同時に吸気系、排気再循環装置に潤滑油が入りエンジン破損とエンジン火災が発生する。
上記の潤滑油圧力の異常上昇によるエンジン破損とエンジン火災の発生を防止するために潤滑油の管理に注意して、潤滑油圧力を異常上昇させない対策をとる。
以下に、潤滑油圧力の異常上昇時の状況について説明する。潤滑油が漏れて潤滑油量が減少して、ターボ過給機破損、ベアリングメタル破損、シリンダーヘッドガスケット破損、シリンダーボア摩耗、ピストンリング破損して焼きつきエンジン破損とエンジン火災が発生する。潤滑油圧力が異常上昇して潤滑油が吸気系に入りブローバイ還元配管、クランクケース通気配管、吸気配管を通り燃焼室に入りシリンダーヘッドボルト破損、シリンダーヘッド破損、シリンダーヘッドガスケットが破損してエンジン破損する。吸気配管を通った潤滑油が排気再循環装置に入り排気再循環配管、エキゾーストマニホールド、排気管に入り潤滑油が燃えるためエンジン火災が発生する。
なお、吸気系の吸気ろ過機からエンジンまで距離が長いために慣性圧力がかかる場合と吸気系に慣性圧力がかかる設定の場合はエンジンが破損するため、本発明の吸気系装置を利用できない。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は吸気系の漏れを修復して吸気行程で使用される吸気量を吸気量センサーと過給圧センサーが正確に測定して吸気量情報を正確にする。さらに、酸素センサーの空燃比測定を正確にして電子燃料計算装置が必要な燃料噴射量を正確に制御できるために、最適な時期と量で電磁式噴射孔から燃料を噴射する。また、クランクケース通気バルブがブローバイガス吸入量を変化させてブローバイガス吸入量を適量にして、吸気量測定が正確にできるためにPM、窒素酸化物の排出を低減する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は吸気系装置の説明図である。
【図２】図２はターボ過給機、インテークマニホールド、ヘッドカバーの説明図である。
【図３】図３は排気再循環配管、ブローバイ還元配管、クランクケース通気配管の説明図である。
【図４】図４は過給圧センサー、潤滑油量計、ピストン、ピストンリングの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
吸気系の漏れを修復して吸気量を正確に測定するという目的を、継ぎ手付きの吸気系と配管に鋼管、アルミニウム管を設定して継ぎ手に鋼板ガスケットを装着してボルト、ナットで確実に固定することで点検時間を短縮するとともに耐久性を向上させた。
【実施例】
【００１３】
吸気系の漏れを修復する実施例を図１から図４までを使って説明する。
図１の吸気ろ過機１と吸気配管２５を吸気配管継ぎ手８に図２のガスケット３９を装着してボルト、ナットで確実に固定する。図１の吸気配管２５とターボ過給機２を吸気配管継ぎ手９に図２のガスケット３９を装着してボルト、ナットで確実に固定する。図１のターボ過給機２と吸気配管２６を吸気配管継ぎ手１０に図２のガスケット４０を装着してボルト、ナットで確実に固定する。図１の吸気配管２６と熱交換機３を吸気配管継ぎ手１１に図２のガスケット４０を装着してボルト、ナットで確実に固定する。図１の熱交換機３と吸気配管２７を吸気配管継ぎ手１２に図２のガスケット４０を装着してボルト、ナットで確実に固定する。図１の吸気配管２７と図３の吸気配管６０を吸気配管継ぎ手６２と図1の吸気配管継ぎ手１３の間に図３のガスケット７７を装着してボルト、ナットで確実に固定する。図３の吸気配管６０と図２のインテークマニホールド４３をインテークマニホールド継ぎ手４１と図３の吸気配管継ぎ手６１の間に図２のガスケット４２を装着してボルト、ナットで確実に固定する。
図３のエキゾーストマニホールド４９と排気再循環配管５３を排気再循環配管継ぎ手５０と排気再循環配管継ぎ手５２の間にガスケット５１を装着してボルト、ナットで確実に固定する。図３の排気再循環配管５３と図１の排気再循環装置５を排気再循環配管継ぎ手１６と図３の排気再循環配管継ぎ手５４の間にガスケット５５を装着してボルト、ナットで確実に固定する。図１の排気再循環装置５と排気再循環装置６を排気再循環配管継ぎ手１７に図３のガスケット５５を装着してボルト、ナットで確実に固定する。図１の排気再循環配管３０と図３の吸気配管５７を図１の排気再循環配管継ぎ手１８と図３の排気再循環配管継ぎ手５６の間にガスケット５５を装着してボルト、ナットで確実に固定する。図１の吸気配管２５と図３のブローバイ還元配管７２を図１のブローバイ還元配管継ぎ手１９と図３のブローバイ還元配管継ぎ手７１の間に図３のガスケット７５を装着してボルト、ナットで確実に固定する。図３のブローバイ還元配管７２とヘッドカバーをブローバイ還元配管継ぎ手７３にガスケット７６を装着してボルト、ナットで確実に固定する。
クランクケース通気バルブを低負荷時に吸入量を少なくして、高負荷時に吸入量が多く変化する構造に改善する。流通量が異なるワンウェイバルブを３個に設定して低負荷時に1個で吸入して、高負荷時は３個で吸入するためインテークマニホールド内の吸気量測定を正確にするとともにブローバイガス吸入量を適量にする。ただし、PCV(Positive Crankcase Ventilation)バルブが取り付けてある場合とクランクケース内の通気量が少なくなり温度が高くなる場合はこの３個に設定したクランクケース通気バルブを取り付けない。クランクケース内が通気不足になるために温度が高く変化してピストンリング、ベアリングメタルが摩耗するからである。図３のクランクケース通気バルブ６４は直進方向に吸入量が多いクランクケース通気バルブを取り付けて、曲がっている方向に吸入量が少ないクランクケース通気バルブを２個取り付ける。吸入方向はヘッドカバーからインテークマニホールドに流通する方向で取り付ける。図３の吸気配管６０とクランクケース通気バルブ６４をクランクケース通気配管継ぎ手６３にガスケット７４を装着してボルト、ナットで確実に固定する。図３のクランクケース通気バルブ６４とクランクケース通気配管６６をクランクケース通気配管継ぎ手６５にガスケット７４を装着してボルト、ナットで確実に固定する。図３のクランクケース通気配管６６とヘッドカバーをクランクケース通気配管継ぎ手６７にガスケット７６を装着してボルト、ナットで確実に固定する。
【００１４】
図２のヘッドカバー４６の斜線部分４７に液状ガスケットを内側にはみ出さないように３mmの幅で塗布してヘッドカバーガスケット４８を取り付ける。シリンダーヘッド側ヘッドカバーガスケットの上に液状ガスケットを内側にはみ出さないように３mmの幅で塗布してシリンダーヘッドに組み付ける。
図２のインテークマニホールド４３のガスケット装着部分４４に液状ガスケットを内側にはみ出さないように３mmの幅で塗布してインテークマニホールドガスケット４５を装着して、シリンダーヘッド側のインテークマニホールドガスケットに液状ガスケットを内側にはみ出さないように３mmの幅で塗布してシリンダーヘッドに組み付ける。
図２のターボ過給機コンプレッサーハウジング３５の斜線部分３６の中心部寄りに液状ガスケットを内側にはみ出さないように５mmの幅で塗布してセンターハウジングを組み付ける。
図４の過給圧センサー７８のガスケット装着部分７９にガスケット８０を装着してインテークマニホールドに組み付ける。
図４の潤滑油量計８１のガスケット装着部分８２にガスケット８３を装着する。潤滑油量計の外径とガスケットの内径が同じガスケットを設定する。
【００１５】
図４のピストン８４は片側半面が、らせん形状で下部から左に３回転にピストンリング溝を備えて、反対側半面はピストン８５頭頂部と平行に３本ピストンリング溝を備えている。ピストンリング８６は、らせん状に形成している。ピストン８４のピストンリング溝について説明する。ピストンリング８６の下部の先端をピストン８４上部からピストン頭頂部と平行にピストンリング溝に装着して、右に１回転進み斜め下に１２０度進み２段目のピストンリング溝に入りピストン頭頂部と平行にそのまま真っすぐ進み、３回転目も２回転目と同じく斜め下に１２０度進み３段目のピストンリング溝に入りピストン頭頂部と平行にそのまま真っすぐ進み先端が３段目のピストンリングと、後端が１段目のピストンリングと両方の隙間が小さいために圧縮漏れが少ないことと、ピストンリング先端にピストンリング溝が延長されたあき溝８９を備えて、ピストンリング後端にピストンリング溝が延長されたあき溝９０を備えているためにピストンリングの摩耗が少ないことを特徴とする。ただし、ピストンリング先端と３段目の隙間と、ピストンリング後端と1段目の隙間がなく接触している場合はピストンリングが摩耗するため、隙間を小さく設定して摩耗を防止する。
【符号の説明】
【００１６】
１     吸気ろ過機
２     ターボ過給機
３     熱交換機
４     インテークマニホールド
５     排気再循環装置
６     排気再循環装置
７     クランクケース通気バルブ
８     吸気配管継ぎ手
９     吸気配管継ぎ手
１０   吸気配管継ぎ手
１１   吸気配管継ぎ手
１２   吸気配管継ぎ手
１３   吸気配管継ぎ手
１４   吸気配管継ぎ手
１５   排気再循環配管継ぎ手
１６   排気再循環配管継ぎ手
１７   排気再循環配管継ぎ手
１８   排気再循環配管継ぎ手
１９   ブローバイ還元配管継ぎ手
２０   ブローバイ還元配管継ぎ手
２１   クランクケース通気配管継ぎ手
２２   クランクケース通気配管継ぎ手
２３   クランクケース通気配管継ぎ手
２４   クランクケース通気配管継ぎ手
２５   吸気配管
２６   吸気配管
２７   吸気配管
２８   吸気配管
２９   排気再循環配管
３０   排気再循環配管
３１   ブローバイ還元配管
３２   クランクケース通気配管
３３   クランクケース通気配管
３４   エキゾーストマニホールド
３５   ターボ過給機コンプレッサーハウジング
３６   液状ガスケット
３７   ターボ過給機継ぎ手
３８   ターボ過給機継ぎ手
３９   ガスケット
４０   ガスケット
４１   インテークマニホールド継ぎ手
４２   ガスケット
４３   インテークマニホールド
４４   インテークマニホールドガスケット
４５   インテークマニホールドガスケット
４６   ヘッドカバー
４７   液状ガスケット
４８   ヘッドカバーガスケット
４９   エキゾーストマニホールド
５０   排気再循環配管継ぎ手
５１   ガスケット
５２   排気再循環配管継ぎ手
５３   排気再循環配管
５４   排気再循環配管継ぎ手
５５   ガスケット
５６   排気再循環配管継ぎ手
５７   吸気配管
５８   吸気配管継ぎ手
５９   吸気配管継ぎ手
６０   吸気配管
６１   吸気配管継ぎ手
６２   吸気配管継ぎ手
６３   クランクケース通気配管継ぎ手
６４   クランクケース通気バルブ
６５   クランクケース通気配管継ぎ手
６６   クランクケース通気配管
６７   クランクケース通気配管継ぎ手
６８   吸気配管
６９   吸気配管継ぎ手
７０   吸気配管継ぎ手
７１   ブローバイ還元配管継ぎ手
７２   ブローバイ還元配管
７３   ブローバイ還元配管継ぎ手
７４   ガスケット
７５   ガスケット
７６   ガスケット
７７   ガスケット
７８   過給圧センサー
７９   ガスケット
８０   ガスケット
８１   潤滑油量計
８２   ガスケット
８３   ガスケット
８４   ピストン
８５   ピストン
８６   ピストンリング
８７   ピストンリング
８８   ピストンリング
８９   ピストンリングあき溝
９０   ピストンリングあき溝