JP2506770Y2 - ２サイクルディ―ゼル機関の給気制御装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は２サイクルディーゼル機関の給気制御装置に
関する。

〔従来の技術〕

スロットル弁下流の機関給気通路内に機械式過給機を
配置し、この機械式過給機を迂回するバイパス通路を設
け、このバイパス通路内に負圧アクチュエータによって
制御されるバイパス制御弁を配置し、この負圧アクチュ
エータが大気に連通可能な電磁切換弁を介してスロット
ル弁と機械式過給機間の給気通路に連結された２サイク
ル内燃機関が公知である（実開昭63-130632号公報）。
この２サイクル内燃機関では負圧アクチュエータがスロ
ットル弁と機械式過給機間の給気通路内に連通している
ときには、スロットル弁と機械式過給機間の給気通路内
に発生する負圧が負圧アクチュエータに導かれ、このと
きこの負圧が大きいほどバイパス制御弁の開度が大きく
なる。このバイパス制御弁の開度が大きいときには機械
式過給機から吐出された空気の内でバイパス通路を介し
て機械式過給機上流に返戻される空気量が増大し、その
結果機械式過給機上流の給気通路内の負圧が小さくな
る。これによって機械式過給機の吸込側と吐出側におけ
る圧力差が小さくなり、従って機械式過給機の過給仕事
が低減される。従って燃料消費率が向上すると共に、機
械式過給機の吐出空気温の上昇が抑制され、その結果良
好な燃焼が促進される。一方、機関アイドリング運転時
において機関回転数の変動が大きい場合または機械式過
給機の吐出空気温が低い場合には負圧アクチュエータが
大気に開放され、その結果バイパス制御弁が閉弁せしめ
られる。その結果機械式過給機上流の負圧が大きくなる
ので機械式過給機の過給仕事が増大し、従って機械式過
給機の吐出空気温が上昇するために燃料が十分に気化
し、斯くして良好な燃焼が得られる。

またスロットル弁下流の機関給気通路内に機械式過給
機を配置し、機械式過給機を迂回するバイパス通路を設
け、このバイパス通路内にバイパス制御弁を配置すると
共にスロットル弁と機械式過給機間の給気通路内に圧力
センサを配置した２サイクル内燃機関が本出願人により
既に提案されている（特願平1-53680号）。この２サイ
クル内燃機関では機関アイドリング運転時にスロットル
弁と機械式過給機間の給気通路内の負圧が予め定められ
た設定負圧となるようにバイパス制御弁の開度が制御さ
れる。この設定負圧は機関温度又は外気温が比較的高い
ときには小さな負圧（例えば−100mmHg程度）に定めら
れ、その結果機械式過給機の過給仕事を低減すると共に
良好な燃焼を促進させている。一方、機関温度又は外気
温が低いときには上述の設定負圧が比較的大きな負圧
（例えば−200mmHg程度）に定められ、その結果機械式
過給機の吐出空気温を上昇せしめることにより良好な燃
焼を確保するようにしている。

〔考案が解決しようとする課題〕

ところでディーゼル機関では一般的に機関燃焼室内に
おいて燃料量に対し空気量が過剰な状態にて微粒化され
た燃料が着火せしめられる。従ってディーゼル機関では
燃料量に対して十分な量の空気を燃焼室内に送り込めば
よいので、給気通路内に給気絞り弁を配置することによ
り吸入空気量を制御する必要が基本的にはない。しかし
ながら２サイクルディーゼル機関において機関本体内に
空気を送り込むために給気通路内に過給機を配置した場
合において給気通路内に給気絞り弁を配置しない場合に
は、機関内部の機械式過給機等において発生する騒音が
給気絞り弁によって遮断されることがないので、この騒
音が給気通路を介して機関外部に伝達してしまうという
問題を生ずる。

これに対して、機械式過給機上流の給気通路内に給気
絞り弁を配置した場合には外部に放出される騒音を遮断
することができるものの吸入空気が給気絞り弁によって
絞られるので、給気絞り弁下流の給気通路内は負圧とな
ってしまう。ところで機械式過給機がなす圧縮仕事は機
械式過給機の吸込側と吐出側の圧力差に比例し、従って
機械式過給機の吸込側すなわち給気絞り弁の下流側の負
圧が大きくなるほど機械式過給機の圧縮仕事が増大して
しまう。一方、２サイクルディーゼル機関の場合には２
サイクルガソリン機関の場合と違って、機械式過給機の
吸込側の負圧によって機関本体の吸入空気量を制御する
必要がない。従って２サイクルディーゼル機関では機関
負荷の大きさに拘らずに機械式過給機の吸込側における
空気圧をできるだけ大気圧に近い圧力にした方が、機械
式過給機を駆動するための駆動損失が低減されるので好
ましいことになる。しかしながら上述の実開昭63-13063
2号公報に記載された２サイクル内燃機関では機械式過
給機の吸込側の負圧を小さくするようにバイパス制御弁
の開度を制御し、また特願平1-53680号に記載された２
サイクル内燃機関では機械式過給機の吸込側の負圧が予
め定められた設定負圧となるようにバイパス制御弁の開
度を制御しており、従って、これらのいずれも機械式過
給機の吸込側の空気圧をほぼ大気圧にすることに関して
何ら示唆していない。

また２サイクルディーゼル機関の場合においても機関
温度が低いときには良好な燃焼を確保するために、機械
式過給機の吸込側の空気圧を若干大きめの負圧にするこ
とにより機械式過給機の吐出空気温を上昇せしめること
が好ましい。

〔課題を解決するための手段〕

上記問題点を解決するために本考案によれば給気絞り
弁下流の給気通路内に機械式過給機を配置した２サイク
ルディーゼル機関において、給気絞り弁上流の給気通路
からバイパス通路を分岐してバイパス通路を給気絞り弁
と機械式過給機間の給気通路内に連結し、バイパス通路
内にバイパス制御弁を配置して機関温度が予め定められ
た温度よりも低いときにはバイパス制御弁を閉弁状態に
保持し、機関温度が予め定められた温度よりも高いとき
にはバイパス制御弁を開弁状態に保持するようにしてい
る。

〔作用〕

機関温度が予め定められた温度よりも高いときにはバ
イパス制御弁が開弁状態に保持され、その結果給気絞り
弁と機械式過給機間の給気通路内の空気圧がほぼ大気圧
に保持される。一方、機関温度が上述の予め定められた
温度よりも低いときにはバイパス制御弁が閉弁状態に保
持され、その結果給気絞り弁と機械式過給機間の給気通
路内に負圧が発生する。

〔実施例〕

第１図を参照すると、１は２サイクルディーゼル機関
本体、２はピストン、３はシリンダヘッド、４は燃焼
室、５は燃料噴射弁、６は噴射ポンプ、７は給気弁、８
は給気ポート、９は排気弁、10は排気ポートを夫々示
す。給気ポート８は給気枝管11を介してサージタンク12
に連結される。サージタンク12は給気ダクト14を介して
機関駆動の機械式過給機15の吐出側に接続され、機械式
過給機15の吸込側は給気ダクト16を介してエアクリーナ
17に接続される。給気ダクト16内には給気絞り弁18が配
置される。更に給気絞り弁18上流の給気ダクト16から第
１のバイパス通路20が分岐され、この第１バイパス通路
20が給気絞り弁18と機械式過給機15間の給気ダクト16内
に連結される。この第１バイパス通路20内には第１バイ
パス通路20を開閉制御する第１のバイパス制御弁21が配
置される。この第１バイパス制御弁21を駆動するアクチ
ュエータ23は、第１バイパス制御弁21に弁棒を介して連
結されたダイヤフラム24と、このダイヤフラム24を第１
バイパス制御弁21の閉弁方向に向けて付勢するスプリン
グ25を備えた負圧室26とを具備する。この負圧室26は大
気に連通可能な電磁切換弁28を介して真空ポンプ30に連
結される。従ってこの電磁切換弁28を切換制御すること
によって第１バイパス通路20の開閉制御を行うことがで
きる。電磁切換弁28は電子制御ユニット35の出力信号に
基いて制御される。また２サイクルディーゼル機関本体
１には機関冷却水温に比例した出力電圧を発生する水温
センサ36が取付けられる。また給気絞り弁18には給気絞
り弁18の開度に比例した出力電圧を発生する給気絞り弁
開度センサ37が接続される。水温センサ36および給気絞
り弁開度センサ37は電子制御ユニット35に接続される。

更に第１図に示す実施例では機械式過給機15下流の給
気ダクト14から第２のバイパス通路40が分岐され、この
第２バイパス通路40が給気絞り弁18と機械式過給機15間
の給気ダクト16内に連結されている。この第２バイパス
通路40内には第２バイパス通路40を開閉制御する第２の
バイパス制御弁41が配置される。この第２バイパス制御
弁41を駆動するアクチュエータ43は、第２バイパス制御
弁41に弁棒を介して連結されたダイヤフラム44と、この
ダイヤフラム44を第２バイパス制御弁41の閉弁方向に向
けて付勢するスプリング45を備えた負圧室46とを具備す
る。この負圧室46は大気に連通可能な電磁切換弁48を介
して真空ポンプ30に連結される。従ってこの電磁切換弁
48を切換制御することによって第２バイパス通路40の開
閉制御を行うことができる。電磁切換弁48は電子制御ユ
ニット35の出力信号に基いて制御される。

次に給気絞り弁18、第１バイパス制御弁21および第２
バイパス制御弁41の開度制御について説明する。

給気絞り弁18はアクセルペダル（図示しない）に連動
している。アクセルペダルの踏み込み量が小さいときに
は給気絞り弁18の開度が小さく、アクセルペダルの踏み
込み量がある程度以上大きくなると給気絞り弁18の開度
が全開状態となる。機関アイドリング運転時のように給
気絞り弁18の開度が小さいときには、機関内部の機械式
過給機15等において発生する騒音が給気ダクト16を介し
て機関外部に伝わることを給気絞り弁18により遮断する
ことができる。

また第１バイパス制御弁21は水温センサ36によって検
出された機関温度Ｔが予め定められた温度Ｔ₀（例えば2
5℃）よりも高いときには開弁状態に保持され、一方機
関温度Ｔが上述の予め定められた温度Ｔ₀よりも低いと
きには閉弁状態に保持される。

第２図は機関温度Ｔが上述の温度Ｔ₀よりも高い場合
と低い場合とにおける給気絞り弁18の開度Ｌと第２バイ
パス制御弁41の目標開度Ｂ₀との関係の一例を示してい
る。第２図からわかるように給気絞り弁開度Ｌが大きく
なるほど目標開度Ｂ₀が小さくなる。また同一の給気絞
り弁開度Ｌの場合、機関温度Ｔが低いときの目標開度Ｂ
₀は機関温度Ｔが高いときの目標開度Ｂ₀に比べて小さい
開度となる。この目標開度Ｂ₀を実現するために必要と
される電磁切換弁48作動のディーティ比が予め実験によ
り求められ、このディーティ比に従って第２バイパス制
御弁41の開度Ｂが制御される。給気絞り弁18の開度Ｌが
小さいときには給気絞り弁18下流の給気ダクト16内の絶
対圧が低くなる。このとき第２図に示すように第２バイ
パス制御弁41の開度が大きくなるので機械式過給機15か
ら給気ダクト14内に吐出された空気の内で第２バイパス
通路40を介して給気ダクト16内に返戻される空気量が増
大し、その結果給気絞り弁18下流の給気ダクト16内の絶
対圧が上昇する。これによって機械式過給機15の吸込側
と吐出側における圧力差が小さくなり、従って機械式過
給機15の過給仕事が低減される。

まず機関温度Ｔが予め定められた温度Ｔ₀よりも高い
ときについて説明する。この場合には上述のように第１
バイパス制御弁21が開弁状態に保持される。従って給気
絞り弁18下流の給気ダクト16内の空気圧は給気絞り弁18
の開度にほとんど影響されず、ほぼ大気圧に保持され
る。この結果機械式過給機15の吸込側と吐出側とにおけ
る圧力差が非常に小さくなり、従って機械式過給機15の
過給仕事が大幅に低減される。従って燃料消費率が向上
すると共に、機械式過給機15の吐出空気温が低下するた
めにノッキングや自己着火の発生を阻止することができ
る。

次に機関温度Ｔが予め定められた温度Ｔ₀よりも低い
ときについて説明する。この場合には上述のように第１
バイパス制御弁21が閉弁状態に保持される。この結果第
１バイパス通路20が閉鎖されるので、エアクリーナ17を
通って吸入された全吸入空気は給気絞り弁18を介して機
械式過給機15に向かう。その結果吸入空気が給気絞り弁
18によって絞られ、従って給気絞り弁18下流の給気ダク
ト16内に負圧が発生する。一方、第２図に示すように機
関温度が低いときの第２バイパス制御弁41の開度Ｂは、
機関温度が比較的高い場合の開度Ｂに比べて閉じ気味と
なる。従って機械式過給機15から吐出された空気の内で
給気ダクト16に返戻される空気量が少なく、斯くして給
気絞り弁18と機械式過給機15間の給気ダクト16内の負圧
が比較的大きな負圧となる。従って機械式過給機15の吐
出空気温が上昇せしめられ、斯くして良好な燃焼を得る
ことができる。

なお本実施例では第１バイパス制御弁21の開閉を切換
える設定温度Ｔ₀を25℃としているが、この設定温度Ｔ₀
は各エンジンに最適の任意の温度に設定することができ
る。

〔考案の効果〕

機関温度が比較的高いときは給気絞り弁と機械式過給
機間の給気ダクト内の空気圧がほぼ大気圧に保持される
ので燃料消費率を向上し、かつノッキングや自己着火の
発生を阻止することができる。一方、機関温度が低いと
きは給気絞り弁と機械式過給機間の給気ダクト内に比較
的大きな負圧が発生するので機械式過給機の吐出空気温
が上昇し、斯くして良好な燃焼を得ることができる。ま
た機関内部で発生する騒音が給気ダクトを介して機関外
部に伝播することを給気絞り弁により遮断することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は２サイクルディーゼル機関給気制御装置の全体
図、第２図は給気絞り弁開度と第２バイパス制御弁開度
の関係を示す線図である。 14……給気ダクト、15……機械式過給機、16……給気ダ
クト、18……給気絞り弁、20……第１のバイパス通路、
21……第１のバイパス制御弁。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−258130（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−186929（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−233825（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−153225（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−121448（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】給気絞り弁下流の給気通路内に機械式過給
   機を配置した２サイクルディーゼル機関において、給気
   絞り弁上流の給気通路からバイパス通路を分岐して該バ
   イパス通路を給気絞り弁と機械式過給機間の給気通路内
   に連結し、該バイパス通路内にバイパス制御弁を配置し
   て機関温度が予め定められた温度よりも低いときには該
   バイパス制御弁を閉弁状態に保持し、機関温度が上記予
   め定められた温度よりも高いときには該バイパス制御弁
   を開弁状態に保持するようにした２サイクルディーゼル
   機関の給気制御装置。