JPH0532567B2

JPH0532567B2 -

Info

Publication number: JPH0532567B2
Application number: JP61035331A
Authority: JP
Inventors: Akio Ishida; Masahiro Maekawa
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1986-02-21
Filing date: 1986-02-21
Publication date: 1993-05-17
Also published as: JPS62195414A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、４サイクルレシプロ式過給機付エン
ジンにおいて、通常用いられている吸・排気弁の
外に、排気行程終了時の排気弁が閉じる直前に開
弁する第３弁を設け、残留排ガスを完全に掃気
し、新気充填量の増加出力向上を図るようにした
掃気・新気充填効率向上システムにおいて、第３
弁を圧縮行程後半にも開弁させて圧縮エンジンブ
レーキに併用出来るようにする過給機付エンジン
に関するものである。

従来技術従来において、４サイクルレシプロ式過給機付
エンジンにおいて、ピストンの圧縮上死点におけ
るシリンダ内残留排ガス量を極力少なくし、シリ
ンダ内の新気充填量を増やし、エンジンの出力向
上、及び圧縮行程始め温度を低下させることによ
りNOxの低減を図つた、通常用いられている
吸・排気弁の外に第３弁を設けたものがあつた。
そして、該第３弁は排気弁の閉じる直前に作動油
圧で開弁させ、過給機のタービン出力に連結した
第３弁のポートをしてシリンダ内を掃気したもの
であつた。

また、上記第３弁を高出力エンジンに設置し、
ピストンの圧縮行程後半に作動油圧で開弁して、
シリンダ内のガスを逃がして圧縮・膨脹行程に負
仕事を発生させた圧縮エンジンブレーキもあつ
た。

即ち、第６図による開弁タイミングによると、
ａは排気弁リフト、ｂは吸気弁リフト、ｃは第３
弁リフトであつて、排気行程終了時の排気弁が閉
じる直前で、吸気行程の始めに亘つて第３弁を開
弁させるとシリンダ内の残留排ガスが掃気され、
そして、新気充填量が増大されることになつた。

その理由を第５図に基いて説明すると、１０は
エンジンのピストン、１１はシリンダ、１２は吸
気弁、１３は排気弁、１４は第３弁、１５は過給
機のコンプレツサー、１６はそのタービン、１７
は吸気口、１８は排気口、及び１９は第３弁ポー
トであつて、Pcをシリンダ内圧力とし、Pa₁を過
給機のタービン入口圧力、Pa₂を同じくタービン
出口圧力とし、またPeをブースト圧力とすると、
排気行程の終了時期におけるこれら各部分の圧力
は、 Pc＞Pa₁≫…Pa₂またPe≫Pa₂ の関係にあつた。

そして、通常の第３弁のない場合でも、Pc−
Pa₂の差圧で排気が排気弁１３を通じて、シリン
ダ１１外へ流出されるが、第５図に示される如
く、吸排気弁の外に専用弁としての第３弁１４が
設置された場合には、第６図のように排気弁１３
が略閉じた後、上記第３弁１４を開弁するとシリ
ンダ１１内に残留した排気ガスはPc−Pa₂の差圧
で流出した。しかし、効果的にするには、Pc≫
Pa₂である為に、Pcを第３弁の開弁で十分低下さ
せ、その結果、Pe−Pcを十分に大きくすること
が出来、シリンダ１１内への新気流入量を増大す
ることになつた。

更に、第３弁１４の吸気弁１２の開弁に追従し
た開弁タイミングとしたことによりPe−Pa₂の圧
力差はPe≫Pa₂であるので、給気が快調にシリン
ダ内の残留の排気ガスを完全に掃気することにな
つた。

以上、過給機付エンジンに第３弁が設けられ
て、掃気を完全にすることによつて新気充填量が
増大し出力向上をするものであつた。

ところが、一方、高出力エンジンを搭載された
車両では、車両総重量に比例してエンジンブレー
キによる減速性能を向上させねばならず、その吸
収力を大きくする為には、第８図ａにポンピング
損失Ppとして示される如く、排気通路を閉塞す
ることにより排圧を上げて、エンジンの排気行程
での排気仕事として車両の運動エネルギーを吸収
した排気ブレーキがあつたが、それのみならず、
第８図ｂにコンプレツシヨン損失Pcとして示す
圧縮エンジンブレーキとを併用した第８図ｃの併
用式エンジンブレーキも既に考えられていた。そ
して、その併用式エンジンブレーキの上記圧縮エ
ンジンブレーキには油圧で作動させる第３弁が設
けられ、エンジンのエアコンプレツサとして作動
させ、圧縮上死点近傍にて第３弁が開けられ圧縮
空気を逃がしてピストンの圧縮仕事を吸収させる
ものであつた。そこで、上記第３弁の作動油圧を
発生させる為のその一例として、第７図に示す
と、排気弁１３を排気タペツト２１で作動させ、
該排気タペツトがフオローした排気カム２２に排
気タペツトと同じようフオローした第３弁用タペ
ツト２３の押圧で、第３弁１４の開弁タイミング
を得る油圧を加圧させるマスタピストン２４が作
動させられて、その油圧でロツカブラケツト２５
のスレイブピストン２６が押し下げられて第３弁
１４を開弁させたものであつた。

また、８気筒など大型エンジン等においては、
上記第３弁の作動油圧が大容量の高油圧を発生さ
せねばならない為に、燃料噴射ポンプと同様の機
能構造である別置きの油圧ポンプを採用して、燃
料噴射ポンプと同様にクランク軸の回転で駆動さ
せたものもあつた。

発明が解決しようとする問題点しかしながら、従来においては、過給機付エン
ジンの出力向上の為め第３弁設置と、高出力エン
ジンの圧縮エンジンブレーキの第３弁設置とが第
３弁の開弁タイミングの異なる別途の機能機構で
あつた故に、それも特に、圧縮エンジンブレーキ
の第３弁開弁タイミングがそれほどの正確さを必
要としなくても、出力向上の為の排気行程終了直
前に開弁する開弁タイミングでは第３弁リフトタ
イミングを正確にしなければならず、開弁タイミ
ングの不一致が第３弁の共用を困難にし、それ故
に、これらの機構は、その中の個々の１機能にの
みに作動するよう構成され、それ以外の機能の運
転時には遊んでいる機構であつた。従つて、第３
弁機構が付加された割には価値的に無駄があつて
不都合であつた。

そこで、本発明は、これら機能と開弁タイミン
グの相違する第３弁の開弁を油圧がスレイブピス
トンを押し下げることにより作動させ、その油圧
を給油する給油パイプ途中に切換弁を設け、該切
換弁の操作で、正出力運転時の出力向上の為の掃
気、新気充填効率向上システムと、圧縮エンジン
ブレーキとに共用出来るようにすることを目的と
する。

問題点を解決するための手段本発明は、吸・排気弁の外に、排気行程終了時
の排気弁が閉じる直前に開弁タイミングを有する
第３弁を設け、残留排ガスの掃気をし、出力向上
を図る第３弁による掃気・新気充填効率向上シス
テムにおいて、第３弁の作動を油圧により行い、
その油圧の給油パイプ途中に切換弁を設け、該切
換弁の切換で第３弁の開弁タイミングを圧縮行程
後半とし、圧縮エンジンブレーキの吸収仕事が行
えるようにした４サイクルレシプロ式過給機付エ
ンジンである。

即ち、吸・排気弁の外に油圧で作動する専用弁
である第３弁を設け、第３弁の開弁タイミングが
エンジンの運転状況に応じて、第７図に示す如
く、油圧でロツカブラケツト２５のスレイブピス
トン２６を押し下げ、第３弁１４が開弁される４
サイクルレシプロ式過給機付エンジンであつて、
ピストンの圧縮上死点におけるシリンダ内の残留
排ガス量を極力少なくするよう掃気し、シリンダ
内の新気充填量を増大して出力の向上がされ、ま
た、高温の残留排ガスとの新気と混合による圧縮
行程始め温度の上昇を防いでNOxの低減を図る。
その為に、第３弁の開弁タイミングが、第６図に
示す如く、排気行程終了時の排気弁の閉じる直前
に第３弁を開き、吸気弁と同時に開く時期を設け
ることにより、シリンダ内の残留排ガスにより完
全に掃気出来るようになる。

ところで、総重量の大きな車両に高出力エンジ
ンが搭載され、それに伴つて、車両の減速性能が
フートブレーキにのみ頼るのではなく、車両の運
動エネルギーを吸収するエンジンブレーキをも大
きくする必要を生じ、従来では、排気通路を閉塞
することにより排圧を上げ、エンジンの排気行程
での排気仕事として車両の運転エネルギーを吸収
した排気ブレーキが採用されていたが、しかし、
その吸収馬力はエンジンの総排気量にほぼ比例す
るので、過給機付エンジンは無過給のエンジンと
比らべると制動性能の面で不利であつた。そこ
で、従来においては、過給機付エンジンの場合に
は、通常トランスミツシヨンのギヤ比の適正化等
で対処していたものの、高過給化すると、正出力
の向上と同時に負出力、即ち、吸収馬力の増大を
図る必要が生じ、その解決の為に、エンジンをエ
アコンプレツサーとして作動させる上記第３弁の
開弁タイミングで、第３弁を圧縮行程後半に開弁
させて、圧縮空気を逃がしてピストンの圧縮仕事
を吸収させる圧縮エンジンブレーキにするもので
ある。

そこで上記過給機付エンジンの正出力運転時の
出力向上に利用していた第３弁を圧縮エンジンブ
レーキにも利用出来るようにする為に、第３弁の
作動を油圧で行い、該油圧が給油されるようパイ
ピングされた給油パイプ途中に切換弁を設け、該
切換弁により排気行程終了時と圧縮行程後半との
第３弁開弁タイミングを切換え、正出力運転時の
出力向上と圧縮エンジンブレーキとに使用出来る
ように操作できるものである。

作用従つて、排気行程終了時の排気弁の閉じる直前
に、第３弁が開かれる開弁タイミングを油圧によ
り作動させ、正出力運転時の出力向上をさせる。
その作動の為の油圧を給油する給油パイプの途中
に切換弁を設けて、該切換弁による油圧の切換え
で第３弁の開弁タイミングを圧縮行程後半に開弁
するようにさせて圧縮エンジンブレーキとして作
用させる。

実施例以下、図面に基いて実施例を説明すると、吸気
行程、圧縮行程、爆発行程、そして排気行程をク
ランク軸２回転で行う４サイクルエンジンにおい
て、着火間隔は、第４図に示す如く、通常、クラ
ンク軸角度が２気筒であると360度、４気筒であ
ると180度、６気筒であると120度、そして８気筒
であると90度となり、点火順序についても、同様
に第４図で示す如く、通常、２気筒の場合である
と＃１→＃２、４気筒の場合であると＃１→＃３
→＃４→＃２、そして６気筒の場合であると＃１
→＃５→＃３→＃６→＃２→＃４等であつた。

そこで、着火間隔及び点火順序に基いて、多気
筒４サイクルエンジンにおける作動は、排気行程
終了時の排気弁が閉じる直前に第３弁を油圧で開
弁させる掃気・新気充填効率向上システムを、そ
の第３弁の作動の為に油圧を給油するパイピング
がされ、パイピングされた給油パイプの途中に設
けられた切換弁で、圧縮行程後半に進行している
他気筒に切換え、その他気筒の第３弁の開弁をさ
せて、その気筒を圧縮エンジンブレーキ作動にす
るものである。

正出力運転時の掃気、新気充填効率向上システ
ムと、圧縮エンジンブレーキとの第３弁の作動を
切換弁による油圧の切換えで行う為には、第７図
に示す如く、排気タペツト２１をフオローさせた
排気カム２２に同じくフオローする第３弁用タペ
ツト２３によりマスタシリンダ２４で油圧が加圧
させて、ロツカブラケツト２５のスレイブピスト
ン２６を押し下げて第３弁が作動される油圧作動
システムの場合、例えば、６気筒であると、第１
図の如き回転切換弁１を回転させることにより６
気筒が同時に切換えるものである。

２は切換弁ケースであり、Ａは第３弁用タペツ
ト２３に押圧されるマスタピストン２４にパイピ
ングされる給油パイプであつて、各気筒の給油パ
イプはＡ＃１、Ａ＃２、Ａ＃３、Ａ＃４、Ａ＃５
及びＡ＃６である。また、Ｂは第３弁を作動させ
るスレイブピストン２６へ油圧を給油するのにパ
イピングされた給油パイプであつて、各気筒の給
油パイプはＢ＃１、Ｂ＃２、Ｂ＃３、Ｂ＃４、Ｂ
＃５及びＢ＃６である。そこで、第２図ａにより
示す、正出力運転時の掃気・新気充填効率向上シ
ステムの第３弁１４作動油圧系結合状態を、回転
切換弁１を回転させることによつて、第２図ｂに
示す如く、各気筒のマスタピストン２４で加圧さ
れた油圧を給油パイプＡより圧縮エンジンブレー
キ作動する圧縮行程後半にクランク軸角度の進ん
でいる他気筒の給油パイプＢに切換え、スレイブ
ピストン２６が押し下げられて第３弁が作動す
る。

これらの第３弁開弁タイミングを第２図ｃで示
すと、排気行程の排気弁開弁タイミング３の終了
近傍で、吸気行程の吸気弁開弁タイミング４始め
時期に第３弁の開弁タイミング５で第３弁を開弁
し、該第３弁により掃気、新気充填効率向上をし
て正出力運転時の出力向上システム状態とし、こ
の状態から、回転切換弁１を回転切換をして、約
240度進んでいる気筒に、即ち、圧縮行程後半に
ある気筒に第３弁開弁タイミング６で第３弁が開
弁するよう切換え、それで第３弁の開弁タイミン
グとする変更がされる。

第３図は、４気筒における正出力運転時と圧縮
エンジンブレーキ時とを切換弁で切換えられた状
態のパイピングを示すものであつて、第３図ａは
正出力運転時の出力向上の為の掃気、新気充填効
率向上システムのパイピング状態であり、第３図
ｂは圧縮エンジンブレーキ時のパイピングであ
る。

なお、Ｃは切換弁の第３弁用タペツト側の給油
パイプであり、その各気筒の給油パイプはＣ＃１、Ｃ＃２、Ｃ＃３、Ｃ＃４に対して第３弁を作
動するスレイブピストン側の給油パイプＤの各気
筒の給油パイプはＤ＃１、Ｄ＃２、Ｄ＃３、Ｄ＃４である。

効果以上の結果、本発明は、第３弁を設けることに
より、正出力運転時に、該第３弁が開弁し、シリ
ンダ内の残留排ガスを減少させることによりシリ
ンダ内の新気充填量が増して出力の向上を図るこ
とが出来ると共に、高温の残留排ガスと新気との
混合で圧縮行程始め温度の上昇を防ぎ、NOxの
低減が図ることが出来、更にまた、第３弁の開弁
で圧縮エンジンブレーキ運転時の吸収馬力の増大
を可能に出来、その正出力運転時の掃気、新気充
填と圧縮エンジンブレーキとの切換えを第３弁の
開弁タイミングの切換えで行い、吸収馬力を大き
くし、車両の減速能力を増大させて、走行上の安
全性に対する余裕を増すことが出来るようにな
り、しかも、その切換弁が多気筒４サイクルレシ
プロ式エンジン全般に適用出来ることで便利なも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の回転切換弁の構造図であつ
て、Ａは側面図、Ｂは輪切り断面図であり、第２
図は、本発明の４サイクルレシプロ式６気筒エン
ジンの油圧で作動する第３弁開弁タイミングの切
換え状態図であつて、ａは、正出力運転時のパイ
ピング状態図、ｂは、圧縮エンジンブレーキ時の
パイピング状態図、そしてｃは、第３弁開弁タイ
ミング説明図である。第３図は、本発明の４気筒
エンジンにおける実施例の油圧で作動する第３弁
開弁タイミングの切換え状態図であつて、ａは、
正出力運転時のパイピング状態図、ｂは、圧縮エ
ンジンブレーキ時のパイピング状態図である。第
４図は、エンジン気筒数とクランク軸角度との関
係図である。第５図は、従来の第３弁を有する過
給機付エンジンの給排気系回路図であり、第６図
は、従来の正出力運転時の出力向上の為、掃気、
新気充填効率向上の弁リフト図である。第７図
は、従来の第３弁開弁の為に油圧を加圧するシス
テム図である。第８図は、エンジンの燃焼及びブ
レーキングサイクル説明のPV線図であり、ａは、
排気ブレーキPV線図、ｂは、圧縮エンジンブレ
ーキPV線図、ｃは、併用式エンジンブレーキPV
線図である。１……回転切換弁、２……切換弁ケース、３…
…排気弁の開弁タイミング、４……吸気弁の開弁
タイミング、５……排気行程終了時の第３弁開弁
タイミング、６……圧縮行程後半の第３弁開弁タ
イミング、１０……ピストン、１１……シリン
ダ、１２……吸気弁、１３……排気弁、１４……
第３弁、１５……コンプレツサー、１６……ター
ビン、１７……吸気口、１８……排気口、１９…
…第３弁ポート、２１……排気タペツト、２２…
…排気カム、２３……第３弁用タペツト、２４…
…マスタピストン、２５……ロツカブラケツト、
２６……スレイブピストン、Ａ，Ｃ……マスタピ
ストン側パイピング給油パイプ、Ｂ，Ｄ……第３
弁作動スレイブピストン側パイピング給油パイ
プ、ａ……排気弁リフト、ｂ……吸気弁リフト、
ｃ……第３弁リフト。

Claims

【特許請求の範囲】

１吸・排気弁の外に、排気行程終了時の排気弁
が閉じる直前に開弁タイミングを有する第３弁を
設け、残留排ガスの掃気をし出力向上を図る第３
弁による掃気・新気充填効率向上システムにおい
て、上記第３弁の作動を油圧により行い、その油
圧の給油パイプ途中に切換弁を設け、該切換弁の
切換えで第３弁の開弁タイミングを圧縮行程後半
とし、圧縮エンジンブレーキの吸収仕事が行える
ようにした４サイクルレシプロ式過給機付エンジ
ン。