JPH0236903Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、過給機付デイーゼルエンジンの吸気
弁制御装置に関し、特に過給機の過給による吸気
圧（過給圧）の異常上昇を抑えるようにしたもの
の改良に関する。

（従来の技術） 一般に、過給機を備えたエンジンにおいては、
過給機の過給により吸気圧（過給圧）が設定値
（最大過給圧）よりも異常に上昇するのを抑制す
ることが必要である。そして、排気ターボ過給機
を備えたものにおいては、排気通路のタービンを
バイパスするバイパス通路にウエストゲート弁を
設けて、過給圧が上昇して設定値（最大過給圧）
以上になると該ウエストゲート弁を開いて排気ガ
スの一部をタービンを迂回して流下させることに
より、タービンひいては吸気通路のブロアの回転
を抑え、過給圧の上昇を抑えて過給圧を一定（最
大過給圧）に保持する、いわゆるウエストゲート
弁方式が広く採用されている。しかし、このウエ
ストゲート弁方式では、最大過給圧の制御時、排
気ガスをバイパス流下させることによつてエネル
ギー損失が大きいという問題がある。

そのため、従来、特開昭55−148932号公報に示
されるように、吸気通路を開閉する通常のきのこ
型吸気弁の上流側で過給機下流側の吸気通路にロ
ータリバルブを設け、該ロータリバルブを制御し
て、エンジンの高負荷域ほど、つまり過給圧が所
定値以上で過給圧が高くなるに従つて該ロータリ
バルブの開弁期間時期を早めることにより、吸気
の断熱膨張によつて最大吸気圧（最大過給圧）の
上昇を抑制するようにしたものが提案されてい
る。

（考案が解決しようとする課題） しかるに、この提案のものでは、きのこ型吸気
弁とその上流のロータリバルブとの間の吸気通路
部分がデツドボリユームとなるので、ロータリバ
ルブの開弁期間の制御による最大吸気圧の制御に
追従遅れが生じ、その結果、最大吸気圧の上昇制
御に対する信頼性に欠ける嫌いがあつた。

さりとて、１つのきのこ型吸気弁を用いて、そ
のリフト量を過給圧に応じて制御して、過給圧が
高くなるほど吸気吸入の終了時期（閉弁時期）を
早めることにより、最大吸気圧（最大過給圧）の
上昇を抑制することが考えられる。しかし、デイ
ーゼルエンジンでは、高圧縮、小容積の関係か
ら、上死点時にピストン上面がシリンダヘツド下
面に近接するので、吸気弁のリフト量が大きい時
にはピストン上面と干渉してしまうため、上述の
如く吸気弁のリフト量制御により吸気弁の閉弁時
期を過給圧に応じて変更することは困難である。

本考案はかかる点に鑑みてなされたもので、そ
の目的とするところは、シリンダヘツド下面に開
口する複数の吸気通路およびそれを開閉する複数
の吸気弁を設け、個々の吸気弁の開弁期間を一定
としながらも別々の開弁期間時期を有するものと
し、かつ少なくとも過給機が配設される側の吸気
通路を開閉する吸気弁の開弁期間時期を可変とす
ることにより、リフト量制御によらず、しかも追
従遅れや信頼性の低下を起すことなく、デイーゼ
ルエンジンにおける吸気吸入の終了時期を上記開
弁期間時期が可変な吸気弁によつて過給圧（吸気
圧）に応じて可変制御し、過給圧が所定値以上の
時に過給圧が高くなるに従つて早めるようにし
て、最大過給圧の上昇抑制を可能にすることにあ
る。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本考案の解決手段
は、過給機を備えるとともに、上死点時のピスト
ン上面がシリンダヘツド下面に近接する過給機付
デイーゼルエンジンを対象とする。そして、上記
シリンダヘツド下面に開口する複数の吸気通路
と、この複数の吸気通路のうち一部の吸気通路を
各々開閉しかつ吸気吸入の終了時期が下死点より
も早く設定された開弁期間時期が固定の固定吸気
弁と、上記複数の吸気通路のうち残りの吸気通路
を各々開閉しかつ吸気吸入の終了時期が上記固定
吸気弁よりも遅いとともに上記固定吸気弁とは開
弁期間がオーバーラツプする開弁時期を有する開
弁期間時期が可変の可変吸気弁とを設ける。ま
た、少なくともこの可変吸気弁で開閉される側の
吸気通路に過給機が配設されている。さらに、上
記可変吸気弁の開弁期間時期を移行させる可変駆
動装置と、上記過給機下流の吸気通路の吸気圧に
関連する信号を検出する圧力検出装置と、この圧
力検出装置からの出力を受け、過給機下流の吸気
圧が所定値以上のときに該吸気圧が高くなるに従
つて上記オーバーラツプの期間を増大させるとと
もに上記可変吸気弁の吸気吸入の終了時期を下死
点よりも早めるように上記可変駆動装置を作動制
御する制御装置とを設けたものである。

（作用） このことにより、固定及び可変吸気弁の各々の
開弁期間を、互いにオーバーラツプさせながらピ
ストン上面と干渉しないように一定とするととも
に、そのうち少なくとも過給気を吸入する側の可
変吸気弁の開弁期間時期を、吸気圧（過給圧）が
所定値以上の時で該吸気圧が高くなるに従つて互
いの開弁期間のオーバーラツプ期間を増大させか
つその吸気吸入の終了時期を固定吸気弁と同様に
下死点よりも早めるように移行制御することによ
り、吸気の断熱膨張によつて最大吸気圧（最大過
給圧）の上昇を抑制するようにしたものである。

（考案の効果） したがつて、本考案の過給機付デイーゼルエン
ジンの吸気弁制御装置によれば、固定及び可変の
吸気弁の開弁期間をリフト量制御せずに各々一定
とし、かつそのうち少なくとも過給気を吸入する
側の可変吸気弁の開弁期間時期を過給圧（吸気
圧）に応じて移行制御し、過給圧が所定値以上の
時に過給圧が高くなるに従つてその吸気吸入の終
了時期を固定吸気弁と同様に下死点よりも早め
て、吸気の熱膨張により最大過給圧の上昇を抑制
することができるので、従来のロータリバルブ式
の如きデツドボリユームが無いことから追従遅れ
や信頼性の低下を招くことなく、かつ吸気弁のピ
ストン上面との干渉をなくしかつカムフエースの
摩耗やカムの駆動抵抗等の増大を抑制して動弁系
の信頼性を維持しながら、しかも従来のウエスト
ゲート弁等を要さずに最大過給圧の制御を行うこ
とができ、実用的に有利なものである。

（実施例） 以下、本考案の実施例について図面を参照しな
がら説明する。

第１図および第２図は排気ターボ過給機を備え
たデイーゼルエンジンに適用した実施例を示す。
同図において、１はシリンダ２が形成されたシリ
ンダブロツク、３は該シリンダブロツク１の上部
に接合されたシリンダヘツド、４は上記シリンダ
２内に摺動自在に嵌装されたピストンであつて、
上記シリンダ２とシリンダヘツド３下面とピスト
ン４上面とによつて燃焼室５が形成されるととも
に、上死点時にピストン４上面がシリンダヘツド
３下面に近接するように設定されている。

６はエンジンに吸気を供給するための吸気通路
であつて、該吸気通路６の途中からは第１および
第２吸気通路６ａ，６ｂに分岐され、各々独立し
てシリンダヘツド３下面に開口し燃焼室５に連通
している。７は上流端がシリンダヘツド３下面に
開口して燃焼室５に連通する排気通路である。上
記第１吸気通路６ａのシリンダヘツド３下面への
開口部には、該第１吸気通路６ａを開閉しかつ吸
気吸入の終了時期（閉弁時期）が下死点よりも早
く設定された、開弁期間時期が固定の固定吸気弁
８が配設されている。また、上記第２吸気通路６
ｂのシリンダヘツド３下面への開口部には、該第
２吸気通路６ｂを開閉しかつ吸気吸入の終了時期
（閉弁時期）が上記固定吸気弁８よりも遅いとと
もに上記固定吸気弁８とは開弁時期がオーバーラ
ツプする開弁時期を有する、開弁期間時期が可変
の可変吸気弁９が配設されている。また、上記排
気通路７のシリンダヘツド３下面への開口部には
該排気通路７を開閉する排気弁（図示せず）が配
設されている。

また、１０は排気ターボ過給機であつて、排気
通路７に介設されたタービン１０ａと、上記第
１、第２吸気通路６ａ，６ｂの分岐部上流の吸気
通路６に介設され上記タービン１０ａによつて駆
動されるブロア１０ｂとからなり、排気ガス流に
よつて回転するタービン１０ａによりブロア１０
ｂが回転駆動され、このブロア１０ｂの回転によ
り吸気を第１、第２吸気通路６ａ，６ｂを介して
エンジンに過給するものである。

さらに、上記シリンダヘツド３の上部には、互
いに平行に延びる固定側と可変側との２本のカム
シヤフト１１，１２が配設され、固定側カムシヤ
フト１１には、上記固定吸気弁８および排気弁に
対応する位置にそれぞれ該固定吸気弁８および排
気弁の各上端部にタペツト１３（固定吸気弁８側
のみ図示）を介して当接する固定吸気弁用および
排気弁用のカム１４，１５が設けられている。一
方、可変側カムシヤフト１２には、上記可変吸気
弁９に対応する位置に該可変吸気弁９の上端部に
タペツト１６を介して当接する可変吸気弁用のカ
ム１７が設けられている。また、上記両カムシヤ
フト１１，１２はその軸端部において一対の歯車
１８，１９を介して互いに相反する方向に回転可
能に連結されているとともに、固定側カムシヤフ
ト１１の軸端は該軸端に設けたプーリ２０に巻掛
けられたタイミングベルト２１を介してエンジン
のクランクシヤフト（図示せず）に駆動連結され
ている。そして、エンジンに同期して互いに相反
する方向に回転するカムシヤフト１１，１２によ
り各カム１４，１５，１７を介して各吸気弁８，
９および排気弁を開閉駆動するように構成されて
いるとともに、各吸気弁８，９および排気弁の開
弁期間をピストン４上面と干渉しないよう一定の
ものとし、かつ第３図に示すように固定吸気弁８
の開弁以後に可変吸気弁９が開弁して両吸気弁
８，９の互いの開弁期間がオーバーラツプする開
弁時期を有するように設定されている。

そして、上記可変側カムシヤフト１２の軸端寄
り部分は分割されていて、該各分割部の外周には
互いに相反する方向のヘリカルスプライン２２，
２３が形成され、該両ヘリカルスプライン２２，
２３に跨つて両ヘリカルスプライン２２，２３に
係合する円筒状の調整こま２４が嵌合されていて
上記両分割部が結合されている。さらに、上記調
整こま２４にはラツク２５が連結され、該ラツク
２５には、可逆転モータ２６の回転軸に設けられ
たピニオン２７が噛合されており、該モータ２６
の作動回路２８には作動スイツチ２９が介設され
ている。該作動スイツチ２９のON作動によるモ
ータ２６の作動によりピニオン２７とラツク２５
との噛合を介して調整こま２４を軸方向に移動さ
せ、そのことにより該調整こま２４とヘリカルス
プライン２２，２３との係合を介して可変吸気弁
用カム１７のカムフエースの可変吸気弁９に対す
る当接時期が変化して該可変吸気弁９の開弁期間
時期を移行させるようにした可変駆動装置３０が
構成されている。

さらに、上記可変駆動装置３０の作動スイツチ
２９は制御装置３１によつてON−OFF制御され
る。該制御装置３１には、排気ターボ過給機１０
（ブロア１０ｂ）下流の吸気通路６に配設され吸
気圧（過給圧）を検出する圧力検出装置としての
圧力センサ３２と、エンジンによつて駆動される
燃料噴射ポンプ３３に設けられエンジン回転数を
検出する回転数センサ３４と、同じく燃料噴射ポ
ンプ３３に設けられエンジンの負荷を検出するポ
テンシヨンメータ３５と、上記可変駆動装置３０
のラツク２５の移動位置、つまり可変吸気弁９の
開弁期間時期の移行度を検出するポジシヨンセン
サ３６とがそれぞれ入力接続されている。しかし
て、上記制御装置３１は、圧力センサ３２、回転
数センサ３４、ポテンシヨンメータ３５およびポ
ジシヨンセンサ３６の各出力により作動スイツチ
２９をON−OFF制御して可変駆動装置３０の作
動つまり可変吸気弁９の開弁期間時期の移行度を
フイードバツク制御し、圧力センサ３２からの吸
気圧（過給圧）信号により第３図に示すように過
給圧が所定値以上の時に過給圧が高くなるに従つ
て可変吸気弁９の閉弁時期を早くする。すなわち
可変吸気弁９と固定吸気弁８との開弁期間のオー
バーラツプする期間を増大させるとともに可変吸
気弁９の吸気吸入の終了時期を下死点よりも早め
るように制御する。さらに、ポテンシヨンメータ
３５からの負荷信号により可変吸気弁９の閉弁時
期を下死点0゜〜下死点後最大60゜の範囲において
低負荷域ほど早くする。すなわち低負荷域ほど可
変吸気弁９と固定吸気弁８との開弁期間のオーバ
ーラツプする期間を増大させるとともに吸気吸入
の終了時期を早めるように制御する。回転数セン
サ３４により回転数が500rpm以下のときには始
動時と判断して上記可変吸気弁９の閉弁時期をほ
ぼ下死点0゜につまり両吸気弁８，９の閉弁時期が
ほぼオーバーラツプして吸気吸入の終了時期をほ
ぼ下死点0゜にするように制御するものである。

したがつて、上記実施例においては、排気ター
ボ過給機１０の作動により吸気の過給を行つてい
る場合、該過給機１０（ブロア１０ｂ）下流の吸
気通路６の吸気圧つまり過給圧が所定値以上のと
きであつて該過給圧が設定値（最大過給圧）より
も異常上昇しようとすると、それを圧力センサ３
２が検出して、制御装置３１により可変駆動装置
３０が作動して可変吸気弁９の開弁期間時期が移
行制御され、可変吸気弁９と固定吸気弁８との開
弁期間のオーバーラツプする期間が増大して吸気
吸入の終了時期が下死点よりも早くなるので、吸
気の断熱膨張が行われて最大吸気圧（最大過給
圧）の上昇が抑制される。また、このことによ
り、吸気の充填量の減少による排気ガス量の減少
によつて過給機１０の過給作用が低下して、過給
圧は一定（最大過給圧）に保持されることにな
る。

その場合、上記吸気吸入の終了時期の変更は、
ピストン４上面と干渉しない程度の一定の開弁期
間を有する２つの吸気弁８，９のうち可変吸気弁
９のみの開弁期間時期を移行させて行うので、従
来のロータリバルブ方式の如きデツドボリユーム
を生じることがないことから最大過給圧の制御に
追従遅れやそれによる信頼性の低下を招くことが
なく、作動信頼性に優れている。しかも、リフト
量制御による場合のようなピストン上面との干渉
を防止でき、また３次元カムを用いる場合のよう
なカムフエースの摩耗やカムの駆動抵抗等の増大
を抑制でき、動弁系の信頼性を良好に維持するこ
とができる。また、従来の如きウエストゲート弁
等を不要として、エネルギー損失の低減化を図る
ことができる。

さらに、上記実施例では、エンジンの始動時に
は、可変吸気弁９と固定吸気弁８との開弁期間が
ほぼオーバーラツプして吸気吸入の終了時期がほ
ぼ下死点0゜になるので、負荷がほとんどかからず
かつ回転数も低い（500rpm以下）ことから始動
時の有効仕事量を増大させることができる。ま
た、エンジンの低負荷時には、可変吸気弁９と固
定吸気弁８との開弁期間のオーバーラツプする期
間が増大して吸気吸入の終了時期が早くなるの
で、圧縮仕事量が低減でき、燃費を向上させるこ
とができる。さらに、エンジンの高負荷時には両
吸気弁８，９の開弁期間のオーバーラツプする期
間が減少して吸気吸入の終了時期が遅くなるの
で、吸気の充填効率が高められてスモークを低減
することができる。

尚、上記実施例では、過給機１０からの過給気
を第１、第２吸気通路６ａ，６ｂを介してエンジ
ンに供給して過給効果を得るようにしたが、可変
吸気弁９を設けた第２吸気通路６ｂのみに過給機
１０（ブロア１０ｂ）を設ける、いわゆる部分過
給方式に対しても適用でき、同様の作用効果を奏
することができる。すなわち、少なくとも過給気
を吸入する吸気通路側に可変吸気弁を設けて、該
可変吸気弁による吸気吸入の終了時期を下死点よ
りも早くすることで吸気の断熱膨張により過給圧
の上昇抑制効果が得られ、固定吸気弁は開弁期間
時期が固定であるので過給気の吸入如何は問わな
い。また、吸気圧を検出する圧力検出装置とし
て、排気ターボ過給機の場合、タービン上流の排
気通路に排気の圧力センサーを設けて間接的に過
給圧を検出することが可能である。さらに、過給
機としては、上記実施例の如き排気ターボ過給機
の他に各種タイプの過給機が採用可能である。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の実施例を示し、第１図は模式縦
断面図、第２図は模式平面図、第３図はバルブタ
イミングの説明図である。 ３……シリンダヘツド、４……ピストン、６ａ
……第１吸気通路、６ｂ……第２吸気通路、８…
…固定吸気弁、９……可変吸気弁、１０……排気
ターボ過給機、３０……可変駆動装置、３１……
制御装置、３２……圧力センサ（圧力検出装置）。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 過給機を備えるとともに、上死点時のピストン
   上面がシリンダヘツド下面に近接する過給機付デ
   イーゼルエンジンにおいて、上記シリンダヘツド
   下面に開口する複数の吸気通路と、この複数の吸
   気通路のうち一部の吸気通路を各々開閉しかつ吸
   気吸入の終了時期が下死点よりも早く設定された
   開弁期間時期が固定の固定吸気弁と、上記複数の
   吸気通路のうち残りの吸気通路を各々開閉しかつ
   吸気吸入の終了時期が上記固定吸気弁よりも遅い
   とともに上記固定吸気弁とは開弁期間がオーバー
   ラツプする開弁時期を有する開弁期間時期が可変
   の可変吸気弁と、少なくともこの可変吸気弁で開
   閉される側の吸気通路に配設される過給機と、上
   記可変吸気弁の開弁期間時期を移行させる可変駆
   動装置と、上記過給機下流の吸気通路の吸気圧に
   関連する信号を検出する圧力検出装置と、この圧
   力検出装置からの出力を受け、過給機下流の吸気
   圧が所定値以上のときに該吸気圧が高くなるに従
   つて上記オーバーラツプの期間を増大させるとと
   もに上記可変吸気弁の吸気吸入の終了時期を下死
   点よりも早めるように上記可変駆動装置を作動制
   御する制御装置とを設けたことを特徴とする過給
   機付デイーゼルエンジンの吸気弁制御装置。