增壓式內燃發動機的製作方法

2023-09-19 07:54:40 2

本發明涉及一種增壓式內燃發動機，更具體地涉及一種能將EGR氣體導入位於將進氣增壓的壓縮機的上遊側的進氣通路中的增壓式內燃發動機。

背景技術：

常規地，例如，專利文獻1中公開了一種具有渦輪增壓器的內燃發動機。該內燃發動機包括冷卻增壓的進氣的中間冷卻器和冷卻導入位於壓縮機的上遊側的進氣通路中的EGR氣體的EGR冷卻器。EGR氣體量被控制成使得中間冷卻器和EGR冷卻器中不生成冷凝水。

引用清單

專利文獻

專利文獻1：日本特開專利申請公報No.2012-087779

專利文獻2：日本專利No.5144049

技術實現要素：

技術問題

在執行發動機冷起動之後的暖機的初始階段，如果導入EGR氣體，則容易生成冷凝水。因此，在暖機的初始階段，EGR閥通常關閉。然而，即使當EGR閥關閉時，排氣也滯留在位於EGR閥在EGR氣體流動方向上的上遊側的EGR通路中。因此，排氣中的水分接觸冷的EGR閥，藉此EGR閥的暴露於排氣的一側的表面上可能發生結露，並且可生成冷凝水。此外，即使在暖機時以外的狀況下，如果處於關閉狀態的EGR閥在運轉期間由低溫進氣冷卻，冷凝水也可能附著於EGR閥的表面上。

如果EGR閥打開並且EGR氣體在不對EGR閥中的冷凝水的生成進行任何考慮的情況下導入，則冷凝水流入進氣通路中。同時，已知一種增壓式內燃發動機，其中在相對於EGR氣體被導入進氣通路中的部分的下遊側的進氣通路中配置有將進氣增壓的壓縮機，與專利文獻1中記載的內燃發動機一樣。如果已流入進氣通路中的冷凝水被吸入像這樣的增壓式內燃發動機的壓縮機中，則擔心可能由於冷凝水的液滴與壓縮機的葉輪碰撞而發生腐蝕現象。此外，如果在通過內燃發動機完全暖機來消除EGR閥上的冷凝水之前抑制EGR氣體的導入，則不再獲得通過EGR氣體的導入而形成的燃料經濟性效果。

本發明是為了解決上述問題而做出的，並且一個目的是提供一種增壓式內燃發動機，其即使在EGR閥處於冷態時也能抑制冷凝水在EGR閥關閉時附著於其閥表面上。

問題的解決方案

本發明的第一方面是一種增壓式內燃發動機，其包括壓縮機、EGR通路、EGR閥、密封部和隔熱材料。所述壓縮機將進氣增壓。所述EGR通路將位於所述壓縮機的上遊側的進氣通路與排氣通路連接。所述EGR閥設置在所述EGR通路中，並且通過開閉所述EGR通路來調整流經所述EGR通路的EGR氣體的流量。所述密封部密封所述EGR閥與所述EGR通路的壁面之間的空間。所述隔熱材料設置在所述EGR閥的在所述EGR閥處於全閉位置時暴露於相對於所述密封部位於EGR氣流的上遊側的所述EGR通路中的表面上。在所述EGR閥的與所述密封部對應的表面上未設置所述隔熱材料。

根據本發明的第二方面，在根據本發明的第一方面的增壓式內燃發動機中，所述EGR閥是提升型EGR閥，其具有呈傘形並且開閉所述EGR通路的閥體和一端固定在所述閥體上的閥軸。所述閥體包括當所述閥體在設置於所述EGR通路的壁面上的閥座上就位時與所述閥座接觸的密封面。所述隔熱材料設置在所述閥體的暴露於相對於所述密封面位於EGR氣流的上遊側的所述EGR通路中的表面上。

根據本發明的第三方面，在根據本發明的第二方面的增壓式內燃發動機中，所述閥體包括傘形表面和側周面，所述傘形表面是所述閥體的位於所述閥軸的固定部位的相反側的表面，所述側周面是位於所述傘形表面與所述密封面之間的部位的表面。所述隔熱材料形成為覆蓋所述傘形表面，並且在所述閥體處於全閉位置時遍及與所述EGR通路的位於所述閥座在EGR氣體流動方向上的上遊側的壁面的整個圓周與該壁面接觸。在所述閥體處於全閉位置時所述側周面與所述EGR通路的與所述側周面對向的壁面之間存在的間隙通過所述隔熱材料與所述EGR通路的位於所述間隙在EGR氣體流動方向上的上遊側的內部空間阻斷。

本發明的有利效果

根據本發明的第一方面，在包括密封EGR閥與EGR通路的壁面之間的空間的密封部的增壓式內燃發動機中，包括設置在EGR閥的在EGR閥處於全閉位置時暴露於相對於密封部位於EGR氣流的上遊側的EGR通路中的表面上的隔熱材料，由此，即使當EGR閥冷時，EGR閥和作為冷凝水生成源的EGR氣體也通過隔熱材料彼此隔熱。因此，能防止EGR氣體在閥關閉期間通過與EGR閥的直接接觸而冷卻至EGR氣體的露點。如此，根據本發明，能利用簡單的結構在閥關閉期間抑制冷凝水附著於EGR閥的表面上。

根據本發明的第二方面，在使用提升型EGR閥的情況下，能利用簡單結構在閥關閉期間抑制冷凝水附著於EGR閥的表面上。

根據本發明的第三方面，在EGR閥的閥關閉時，EGR氣體進入側周面與EGR通路的與側周面對向的壁面之間的間隙的進入路徑能利用隔熱材料阻斷。由此，在當EGR閥打開時冷凝水容易連同EGR氣體一起被吸入進氣通路側的部位，能防止在EGR閥的閥關閉期間存在冷凝水。因此，根據本發明，能更可靠地防止冷凝水在EGR閥打開時連同EGR氣體一起被吸向進氣通路側。

附圖說明

圖1是用於說明根據本發明的實施方式1的內燃發動機中的EGR裝置的周邊的構型的視圖；

圖2是用於說明圖1所示的EGR閥的特徵構型的截面圖；

圖3是用於說明根據本發明的實施方式2的隔熱材料的構型的截面圖；

圖4是用於說明根據本發明的實施方式3的隔熱材料的構型的視圖；

圖5是用於說明根據本發明的實施方式4的隔熱材料的構型的視圖；以及

圖6是用於說明本發明的實施方式5的隔熱材料的構型的視圖。

具體實施方式

實施方式1

[內燃發動機的EGR裝置的周邊的構型]

圖1是用於說明根據本發明的實施方式1的內燃發動機中10的EGR裝置20的周邊的構型的視圖。內燃發動機10是具有增壓器(例如，渦輪增壓器16)的內燃發動機，並且包括供吸入氣缸內的空氣流過的進氣通路12和供從氣缸內排出的排氣流過的排氣通路14。在進氣通路12中，配置有渦輪增壓器16的壓縮機16a。同時，在排氣通路14中，配置有經由連接軸(未示出)與壓縮機16a一體地連接的渦輪16b。

在位於渦輪16b的下遊側的排氣通路14中，配置有排氣淨化催化劑(例如，三元催化劑)18。此外，圖1所示的內燃發動機10包括低壓環(LPL)型EGR裝置20。EGR裝置20包括將位於排氣淨化催化劑18的下遊側的排氣通路14與位於壓縮機16a的上遊側的進氣通路12連接的EGR通路22。在EGR通路22中，配置有用於冷卻流經其內部的EGR氣體的EGR冷卻器24。注意，如果僅EGR通路能將EGR氣體導入到位於壓縮機16a的上遊側的進氣通路12，則要成為本發明的對象的EGR通路相對於EGR通路與排氣通路的連接位置不限於上述構型。

在位於EGR冷卻器24在EGR氣體流動方向上的下遊側的EGR通路22中設置有EGR閥26。EGR閥26通過開閉EGR通路22來調整再循環到進氣通路12的EGR氣體的流量。EGR閥26基於來自未示出的ECU(電子控制單元)的指令而被驅動成打開或關閉。更具體地，在位於EGR冷卻器24在EGR氣體流動方向上的下遊側的EGR通路22中配置有收納EGR閥26的EGR閥殼體28。

在EGR閥殼體28的內部，形成有用作EGR通路22的一部分的內部通路22a(參見圖2)。EGR閥26由金屬製成，並且是具有開閉EGR通路22(的內部通路22a)的傘形閥體26a和一端固定在閥體26a上的閥軸26b的提升型EGR閥。當EGR閥26關閉時，位於EGR閥26的下遊側的EGR通路22充滿新鮮空氣。因此，在本構型的情況下，EGR閥26的暴露於位於EGR閥26的下遊側的EGR通路22中的部位(閥體26a和閥軸26b各者的一部分)對應於在閥關閉時暴露於進氣中的部位。注意，EGR閥殼體28利用內燃發動機10的冷卻水升溫。

在執行發動機冷起動之後的暖機的初始階段，如果EGR氣體被導入，則容易生成冷凝水。因此，在暖機的初始階段，EGR閥通常關閉。然而，即使當EGR閥關閉時，排氣也滯留在位於EGR閥的在EGR氣體流動方向上的上遊側的EGR通路中。因此，排氣中的水分接觸冷的EGR閥，藉此EGR閥的位於暴露於排氣中的一側的表面上可能發生結露，並且可生成冷凝水。這同樣適用於與本實施方式的構型中一樣具有EGR閥殼體利用冷卻水升溫的構型的內燃發動機，這是因為在暖機的初始階段冷卻水溫度低。此外，在EGR閥的一部分與本構型中一樣在閥關閉期間暴露於進氣中的構型中，如果EGR閥在閥關閉期間通過低溫進氣冷卻到EGR氣體(更具體地，滯留在位於EGR閥的上遊側的EGR通路中的排氣)的露點以下的溫度，則即使在暖機完成之後EGR閥的表面上也生成冷凝水。注意，與本構型不一樣，在EGR閥構造成由於EGR閥配置在位於進氣通路側的EGR通路的端部處而更容易暴露於進氣中的情況下這變得顯而易見。

[EGR閥的特徵構型]

圖2是用於說明圖1所示的EGR閥26的特徵構型的截面圖。在EGR通路22的內部通路22a的壁面上(更具體地，在EGR閥殼體28的壁面上)設置有閥體26a在其上就位的閥座28a。EGR閥26的閥體(傘形部)26a包括呈圓環形的密封面26a1，該密封面在閥體26a在閥座28a上就位時與閥座28a接觸。EGR閥26在閥體26a就位並且密封面26a1與閥座28a接觸時(也就是說，在EGR閥26處於全閉位置時)切斷EGR通路22。

為本實施方式的EGR閥26設置了隔熱材料30。隔熱材料30設置在EGR閥26的暴露於相對於「密封部」位於EGR氣流的上遊側的EGR通路22中的「表面」上，所述「密封部」在EGR閥26處於全閉位置時密封EGR閥26與EGR通路22的壁面之間的空間。更具體地，在提升型EGR閥26的情況下，密封面26a1和閥座28a在閥關閉時彼此接觸的部位對應於這裡提到的「密封部」。此外，閥體26a的位於密封面26a1在EGR氣體流動方向上的上遊側的表面——即閥體26a的傘形表面26a2和側周面26a3——對應於這裡提到的EGR閥26的「表面」。傘形表面26a2是閥體26a的位於閥軸26b的固定部位的相反側的表面，而側周面26a3是位於密封面26a1與傘形表面26a2之間的部位的表面。除此之外，未為EGR閥26的與密封部對應的壁面(即，密封面26a1)設置隔熱材料30。換言之，當EGR閥26處於全閉位置時，密封面26a1與閥座28a直接接觸。

隔熱材料30呈大致圓盤形狀並且形成為覆蓋整個傘形表面26a2的罩蓋。使用具有比金屬EGR閥26的熱傳導率低的熱傳導率的材料(例如，樹脂)作為隔熱材料30的材料。這裡，例如，使用嵌入法作為用於將隔熱材料30安裝在EGR閥26上的方法。更具體地，設置在隔熱材料30上的爪30a與形成在閥體26a的側周面26a3上的階梯26a3a接合，藉此將隔熱材料30固定在EGR閥26上。注意，隔熱材料30更容易通過在如上所述將隔熱材料30形成為罩蓋時充分確保隔熱材料30的厚度來確保隔熱性能，但本發明的隔熱材料可通過以諸如樹脂的隔熱材料塗覆EGR閥的對應部分來形成。

如上所述，本實施方式的EGR閥26以例如覆蓋閥體26a的暴露於位於密封面26a1在EGR氣體流動方向上的上遊側的EGR通路22中的表面(主要是傘形表面26a2)的方式設置有隔熱材料30。由此，即使當EGR閥26的溫度在滯留於EGR通路22中的EGR氣體的露點以下時，EGR閥26和作為冷凝水生成源的EGR氣體也通過具有比EGR閥26的熱傳導率低的熱傳導率的隔熱材料30彼此隔熱。因此，能防止EGR氣體由於在閥關閉期間與EGR閥26直接接觸而冷卻至其露點。如上所述，根據本實施方式的構型，能利用簡單結構防止冷凝水在閥關閉期間附著於EGR閥26的表面。

順便說一下，在上述實施方式1中，說明了隔熱材料30以存在側周面26a3的未覆蓋有隔熱材料30的部位的模式形成的示例。然而，代替像這樣的構型，可使用覆蓋整個側周面26a3和傘形表面26a2的隔熱材料。

實施方式2

接下來，參考圖3，將說明本發明的實施方式2。

圖3是用於說明根據本發明的實施方式2的隔熱材料32的構型的截面圖。注意，在圖3中，與上述圖2所示的構成要素相同的要素被賦予相同的附圖標記，並且將省略或節略其說明。

在上述實施方式1的構型中，閥體26a的側周面26a3的一部分(對應於圖3中的金屬部位26a3b)未如圖2所示覆蓋有隔熱材料30，並且暴露於位於密封面26a1的上遊側的EGR通路22中的EGR氣體。即使對於如上所述的構型，佔據閥體26a的位於密封面26a1在EGR氣體流動方向上的上遊側的表面的大部分的整個傘形表面26a2也覆蓋有隔熱材料30，並且因此可表述為充分抑制了冷凝水向閥體26a的表面的附著。然而，根據這種構型，在側周面26a3中保留了冷凝水附著於未覆蓋有隔熱材料30的部位26a3b的可能性。部位26a3b是在EGR閥26打開時冷凝水容易連同EGR氣體一起被吸向進氣通路12側的部位。

因此，如圖3所示，在本實施方式中，隔熱材料32形成為當閥體26a處於全閉位置時遍及位於閥座28a在EGR氣體流動方向上的上遊側的EGR通路22的壁面(即，EGR閥殼體28的壁面28b)的整個圓周與壁面28b接觸。通過如上所述形成的隔熱材料32，側周面26a3與EGR閥殼體28的在閥體26a處於全閉位置時與側周面26a3對向的壁面28b之間存在的間隙與位於該間隙在EGR氣體流動方向上的上遊側的EGR通路22的內部空間阻斷。

根據如上所述構成的隔熱材料32，在EGR閥26關閉時，通向側周面26a3的未覆蓋有隔熱材料32的部位26a3b的EGR氣體的進入路徑能由隔熱材料32切斷。由此，在EGR閥26的關閉期間，能防止在EGR閥26打開時冷凝水容易連同EGR氣體一起被吸向進氣通路12側的部位26a3b存在冷凝水。因此，根據本構型，能更可靠地防止冷凝水在EGR閥26打開時連同EGR氣體一起被吸向進氣通路12側。

順便說一下，在上述實施方式2中，說明了隔熱材料32以存在側周面26a3的未覆蓋有隔熱材料32的部位26a3b的模式形成的示例。然而，在本發明中，作為「形成為覆蓋傘形表面並且在閥體處於全閉位置時遍及位於閥座在EGR氣體流動方向上的上遊側的EGR通路的壁面的整個圓周與該壁面接觸的隔熱材料」，只要隔熱材料能引起在閥體處於全閉位置時側周面與EGR通路的與側周面對向的壁面之間存在的間隙通過隔熱材料與位於該間隙在EGR氣體流動方向上的上遊側的EGR通路的內部空間隔離，則可採取以側周面根本未覆蓋有隔熱材料的模式形成的隔熱材料。

此外，通過本發明的隔熱材料抑制冷凝水附著於EGR閥的表面的效果隨著EGR閥的在閥關閉期間暴露於位於密封部的上遊側的EGR通路中的部位越增加而越下降。因此，作為在應用於提升型EGR閥時是要被覆蓋以本發明的隔熱材料的對象的EGR閥的表面，與對於上述實施方式1和2的隔熱材料30和32一樣，優選這樣的表面，即該表面至少包括佔據閥體26a的位於密封面26a1在EGR氣體流動方向上的上遊側的表面的大部分的整個傘形表面26a2。然而，適用於提升型EGR閥的隔熱材料並非始終局限於處於覆蓋整個傘形表面的模式下的隔熱材料，並且可以是處於例如儘管傘形表面的周緣處的很小部位暴露於EGR通路但基本上覆蓋整個傘形表面的模式下的隔熱材料。

實施方式3

接下來，將參考圖4說明本發明的實施方式3。

圖4是用於說明根據本發明的實施方式3的隔熱材料44的構型的視圖。圖4所示的EGR閥40屬於蝶形閥。本發明的隔熱材料也適用於像這種類型的EGR閥40。注意，本發明的內燃發動機除以下將說明的點外與上述內燃發動機10相似地構成。

圖4所示的EGR閥40配置在EGR通路42的中途的部位。EGR閥40包括開閉EGR通路42的圓盤狀的閥體40a和設置在閥體40a的中央以用作閥體40a的旋轉軸的閥軸40b。

圖4示出處於全閉位置時的EGR閥40。如圖4所示，在本發明的EGR閥40中，閥體40a和EGR通路42的壁面在閥關閉時未彼此接觸，並且在閥體40a與壁面之間形成有用於允許閥體40a的開閉的很小間隙。也就是說，在本構型中，閥體40a的周面40a1與EGR通路42的與周面40a1對向的壁面之間的部位對應於本發明中的非接觸方法的「密封部」。

在其頂部上，包括圓盤形的隔熱材料44以便覆蓋閥體40a和閥軸40b的相對於上述密封部位於EGR氣流上遊側的表面。這裡，隔熱材料44是例如嵌入型罩蓋，並且在隔熱材料44中形成有分別與形成在閥體40a中的多個孔40a2接合的多個突起44a。除此之外，在EGR閥的對應於密封部的壁面(即，閥體40a的周面40a1)上未設置隔熱材料44。換言之，當EGR閥40處於全閉位置時，閥體40a的周面40a1經由間隙與EGR通路42的壁面對向。

根據上述本實施方式的構型，也能利用簡單結構防止冷凝水在閥關閉期間附著於EGR閥40的表面上。

實施方式4

接下來，將參考圖5說明本發明的實施方式4。

圖5是用於說明根據本發明的實施方式4的隔熱材料48的構型的視圖。在上述實施方式3中，通過列舉引用「密封部」屬於利用蝶型EGR閥40的非接觸類型的構型作為示例進行說明。然而，本發明的隔熱材料也可適用於如以下所示的「密封部」屬於利用碟型EGR閥40的接觸類型的構型。

圖5所示的構型的EGR通路46的壁面包括在閥關閉時閥體40a的平面部分的周緣部40a3在其中就位的閥座46a。閥座46a以不妨礙閥體40a的開閉的模式形成在閥座46a在閥關閉時可接觸閥體40a的周緣部40a3的位置。也就是說，在本構型中，周緣部40a3對應於閥體40a的「密封面」。密封面(周緣部)40a3與閥座46a在閥關閉時彼此接觸的部位對應於「密封部」。

此外，在閥體40a的位於密封面(周緣部)40a3在EGR氣體流動方向上的上遊側的表面——即閥體40a和閥軸40b的暴露於位於EGR氣流的上遊側的EGR通路46中的表面——上形成有隔熱材料48。除此之外，未為EGR閥40的與密封部對應的壁面(即，密封面(周緣部)40a3)設置隔熱材料48。換言之，當EGR閥40處於全閉位置時，密封面40a3與閥座46a直接接觸。作為將隔熱材料48安裝在EGR閥40上的方法，能使用上文對隔熱材料44所述的方法。

根據上述本實施方式的構型，能利用簡單結構防止冷凝水在閥關閉期間附著於EGR閥40的表面上。

實施方式5

接下來，將參考圖6說明本發明的實施方式5。

圖6是用於說明本發明的實施方式5的隔熱材料54的構型的視圖。圖6所示的EGR閥50屬於瓣型閥。本發明的隔熱材料也適用於像這種類型的EGR閥50。注意，本實施方式的內燃發動機除以下將說明的點外與上述內燃發動機10相似地構成。

圖6所示的EGR閥50配置在位於進氣通路12側的EGR通路52的端部52a處。EGR閥50包括開閉端部(EGR通路52的開口)52a的板狀的閥體50a和固定在閥體50a的一端部上以用作閥體50a的旋轉軸的閥軸50b。

如圖6所示，當EGR閥50關閉時，閥體50a在EGR通路52的端部52a的壁面上就位。也就是說，在本構型中，閥體50a的與形成EGR通路52的端部52a的開口的周緣的部位(閥座)52a1接觸的部位對應於密封面50a1。密封面50a1的內側的部位50a2對應於「EGR閥50的暴露於相對於在EGR閥50處於全閉位置時密封EGR閥50與EGR通路52的壁面(上述部位52a1)之間的空間的密封部位於EGR氣流上遊側的EGR通路52的表面」。

因此，在EGR閥50中，為閥體50a的部位50a2設置了圓盤形的隔熱材料54。除此之外，未為EGR閥50的與密封部對應的壁面(即，密封面50a1)設置隔熱材料54。換言之，當EGR閥50處於全閉位置時，密封面50a1與閥座52a1直接接觸。例如，可使用與實施方式3中的方法相似的方法作為用於將隔熱材料54安裝在閥體50a上的方法。

根據上述本實施方式的構型，能利用簡單結構防止冷凝水在閥關閉期間附著於EGR閥50的表面上。

附圖標記列表

10 內燃發動機

12 進氣通路

14 排氣通路

16 渦輪增壓器

16a 壓縮機

16b 渦輪

18 排氣淨化催化劑

20 EGR裝置

22，42，46，52 EGR通路

22a EGR通路的內部通路

24 EGR冷卻器

26 提升型EGR閥

26a 提升型EGR閥的閥體

26a1 密封面

26a2 閥體的傘形表面

26a3 側周面

26a3a 側周面的階梯

26a3b 側周面的部位

26b 提升型EGR閥的閥軸

28 EGR閥殼體

28a EGR閥殼體的閥座

28b EGR閥殼體的壁面

30，32，44，48，54 隔熱材料

30a 隔熱材料的爪

40 碟型EGR閥

40a 碟型EGR閥的閥體

40a1 閥體的周面

40a2 閥體的孔

40a3 閥體的周緣部

40b 碟型EGR閥的閥軸

44a 隔熱材料的突起

46a EGR通路的閥座

50 瓣型EGR閥

50a 瓣型EGR閥的閥體

50a1 閥體的密封面

50a2 閥體的部位

50b 瓣型EGR閥的閥軸

52a EGR通路的端部

52a1 EGR通路的端部的部位