JPH09209763A

JPH09209763A - 機械式過給機付ディーゼルエンジン

Info

Publication number: JPH09209763A
Application number: JP1987796A
Authority: JP
Inventors: Koichi Hatamura; 耕一畑村; Noriyuki Iwata; 典之岩田
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1996-02-06
Filing date: 1996-02-06
Publication date: 1997-08-12

Abstract

(57)【要約】【課題】機械式過給機を備えたディーゼルエンジンに
おいて、始動時の着火、燃焼性の向上と高速域での信頼
性向上、燃費改善及び出力確保等の要求を全て満足させ
る。【解決手段】ディーゼルエンジンの吸気通路１５に機
械式過給機１６を設けるとともに、バルブリフト量１mm
まで閉じる時点をもって定義した吸気弁閉時期をＢＢＤ
Ｃ４０°ＣＡ〜ＡＢＤＣ５°ＣＡの範囲内の早閉じと
し、かつ、エンジンの高速域で慣性過給を生じさせ、さ
らに慣性同調回転数を変更するように吸気系を切換える
切換手段を設けて、エンジンの中速域以上の領域におけ
る複数の回転数域で慣性過給の同調が得られるようにし
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、吸気通路に機械式
過給機を設けたディーゼルエンジンに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、過給機付のガソリンエンジンにお
いては、幾何学的圧縮比を一般の過給機付ガソリンエン
ジンと比べて高くするとともに、少なくとも低速高負荷
域で有効圧縮比を膨張比と比べて低くするように吸気弁
閉タイミングを設定することにより、低速高負荷域での
ノッキングの発生及び排気温度の上昇を抑制しつつ、ト
ルクアップや燃費改善を図るようにした技術が開発され
ている。

【０００３】例えば、特開平３−１３８４１６号公報に
示されるように、機械式過給機等の過給機を備えるとと
もに、エンジンの幾何学的圧縮比を８．５以上に設定
し、かつ、吸気弁がバルブリフト量１mmの位置まで閉じ
る時点をもって定義した吸気弁閉時期をクランク角で下
死点後５０°以上遅れた時期に設定し、このように吸気
弁遅閉じとすることにより、有効圧縮比を低下させて圧
縮上死点温度を引下げ、低速高負荷域でのノッキング抑
制等の作用が得られるようにしたものが知られている。

【０００４】また、特開平６−１０８８６０号公報に示
されるように、過給機付のガソリンエンジンにおいて、
吸気弁閉時期を下死点以前の所定早閉じ時期である第１
タイミングとこれより遅い時期である第２タイミングと
に変更可能とする閉時期可変手段を設けるとともに、閉
時期可変手段を制御する制御手段により吸気弁閉時期を
運転状態に応じて変更し、高負荷域における低速側の運
転領域で上記第１タイミング、高速側の運転領域で上記
第２タイミングとするようにしたものも知られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記各公報
に示されているような従来のこの種の技術は、主として
ガソリンエンジンを対象にしているが、ディーゼルエン
ジンにおいても、過給機を装備するとともに、有効圧縮
比を膨張比と比べて低くするように吸気弁閉時期を設定
することにより、出力性能及び燃費等の向上を図ること
が考えられる。しかし、ディーゼルエンジンでは、この
ような技術の適用にあたり、次のようにガソリンエンジ
ンとは諸条件が異なっているために特有の課題が生じ
る。

【０００６】すなわち、上記のように膨張比と比べて有
効圧縮比を低下させる手法としては吸気弁閉時期を一般
的タイミングより遅閉じとする手法と上死点以前の早閉
じとする手法とがあり、このうち、上記遅閉じによる
と、有効圧縮比を低下させる作用がエンジン低速側程大
きく、高速になるにつれて上記作用が小さくなる（有効
圧縮比が上昇する）という傾向があり、早閉じの場合は
これと逆の傾向がある。そして、過給機付のガソリンエ
ンジンの場合には、ノッキングが生じ易い高負荷低速時
に有効圧縮比を大きく低下させて圧縮上死点温度を引下
げることが要求される一方、ノッキングが軽減される高
負荷高速時には、吸入時間を確保して充填量を高めるこ
とが要求される。従って、特開平６−１０８８６０号公
報に見られるように弁閉時期可変機構を設ける場合は低
速時に早閉じとすることも考えられるが、動弁機構の簡
略化等のために吸気弁閉時期を固定タイミングとする場
合は、上記の特開平３−１３８４１６号公報に見られる
ように吸気弁を遅閉じとすることが、ガソリンエンジン
の上記要求に適合する。

【０００７】ところが、ディーゼルエンジンでは、低速
時に有効圧縮比を低下させると、とくにエンジンの始動
時に着火のための圧縮圧力が不足して着火、燃焼性が悪
くなる。また、ガソリンエンジンと比べて幾何学的圧縮
比が高いディーゼルエンジンでは、高速域での高過給時
に有効圧縮比の上昇を抑制することが信頼性向上のため
に望まれる。このため、吸気弁閉時期を固定タイミング
とする場合に、吸気弁を遅閉じとすることはディーゼル
エンジンにおける始動性の確保及び信頼性向上等の要求
に適合しない。一方、吸気弁閉時期を早閉じとすると、
高速側になるにつれて有効圧縮比が低下するが、特に機
械式過給機を備える場合に、高速域で有効圧縮比の低下
に伴って機械式過給機の負担が大きくなり、過給機の駆
動損失が増大するとともに、体積効率が過度に低下する
といった問題が生じる。

【０００８】本発明は、上記の事情に鑑み、機械式過給
機を備えたディーゼルエンジンにおいて、始動性、信頼
性、燃費等を向上することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、過給機を備えたディーゼルエンジンであ
って、エンジン出力軸で駆動される機械式過給機を吸気
通路に設けるとともに、バルブリフト量１mmまで閉じる
時点をもって定義した吸気弁閉時期をクランク角で下死
点前４０°から下死点後５°までの範囲内の固定タイミ
ングとし、かつ、吸気の動的過給の同調回転数がエンジ
ンの高速域に存在するように吸気系を設定したものであ
る。

【００１０】この構成によると、吸気弁閉時期が一般的
なディーゼルエンジンと比べて早く、下死点に近い時期
に設定されていることにより、エンジン始動時等の極低
速時には有効圧縮比が比較的高い値（幾何学的圧縮比に
近い値）となり、始動時の着火性が確保される。さら
に、機械式過給機の圧縮作用も加わり、指導時の圧縮圧
力が高まることも期待できる。また、このように吸気弁
が早閉じとされることにより、エンジンが高速側となる
につれて有効圧縮比が低下し、高速域での過給時に最高
圧力や排気温度が適度に抑えられる。しかも、高速域で
は動的過給が行われ、有効圧縮比の低下に伴って機械式
過給機の負担が増大するという傾向が上記動的過給によ
り補われる。こうして高速域では、有効圧縮比の低下に
より信頼性が確保されるとともに動的過給により機械式
過給機の負担が軽減されつつ、機械式過給機により過給
が行われてトルクが確保される。

【００１１】この発明において、直噴式ディーゼルエン
ジンであってエンジンの最高回転数が３５００ｒｐｍ以
上のものではエンジンの幾何学的圧縮比を１８以下に設
定し、直噴式ディーゼルエンジンであってエンジンの最
高回転数が２０００〜３５００ｒｐｍのものではエンジ
ンの幾何学的圧縮比を１６以下に設定し、また副室式デ
ィーゼルエンジンであってエンジンの最高回転数が３５
００ｒｐｍ以上のものではエンジンの幾何学的圧縮比を
２０以下に設定することが好ましい。

【００１２】このようにすると、幾何学的圧縮比が従来
の一般的なディーゼルエンジン（エンジン最高回転数が
３５００ｒｐｍ以上の高速乗用車用小型ディーゼルエン
ジンでは幾何学的圧縮比が１８〜２０、エンジン最高回
転数が２０００〜３５００ｒｐｍの中速トラック用大型
ディーゼルエンジンでは幾何学的圧縮比が１６〜１８、
副室式出是エンジンでは幾何学的圧縮比が２０〜２３）
と比べて低くなり、信頼性の確保等に有利となる。そし
て、このように幾何学的圧縮比が低くされながらも、吸
気弁閉時期が上記のように設定されることで始動性が確
保されるとともに、高速域では機械式過給機による過給
及び動的過給によりトルクが確保される。

【００１３】また、この発明において、吸気の動的過給
の同調回転数を変更するように吸気系を切換える切換手
段を設けるとともに、この切換手段の作動によってエン
ジンの中速域以上の領域における複数の回転数域で吸気
の動的過給の同調が生じるように吸気系を設定すること
が好ましい。

【００１４】このようにすると、上記有効圧縮比が低下
する中速域以上の領域において、動的過給により機械式
過給機の負担を軽減する作用が広範囲にわたって得られ
る。

【００１５】高速域で行われる動的過給は、慣性過給で
あってもよいし、共鳴過給であってもよい。

【００１６】ここで、慣性過給とは、個々の気筒におい
て吸気行程中に生じた圧力波がサージタンク等で反転し
て反射され、自気筒に対して吸気行程終期に作用するこ
とにより充填効率を高めるような動的効果をいう。ま
た、共鳴過給とは、複数気筒において生じる吸気圧力振
動が共鳴することによりに充填効率を高めるような動的
効果をいう。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。図１及び図２は本発明の一実施形態を示
し、これらの図において、１はディーゼルエンジンのエ
ンジン本体である。当実施形態では、上記エンジン本体
１が、４気筒の直噴式ディーゼルエンジンとしての構造
を有しており、各気筒２のピストン３に燃焼室４が形成
されるとともに、この燃焼室４に臨む燃料噴射用のノズ
ル５がシリンダヘッドに装備されている。上記ノズル５
は燃料通路６を介して燃料噴射ポンプ７に接続されてい
る。上記燃料噴射ポンプ７は、コントロールユニット
（ＥＣＵ）８により、運転状態に応じて制御されるよう
になっている。

【００１８】さらに、各気筒２の燃焼室４に対して吸気
ポート９及び排気ポート１０がシリンダヘッドに形成さ
れており、上記吸気ポート９及び排気ポート１０は吸気
弁１１及び排気弁１２によってそれぞれ開閉されるよう
になっている。

【００１９】エンジンの吸気通路１５には、リショルム
型コンプレッサ等の機械式過給機１６が介設されてい
る。この過給機１６は伝動手段１７を介してエンジン出
力軸１８に連結され、エンジン出力軸１８で駆動される
ようになっている。さらに、吸気通路１５における過給
機１６より下流側にはインタークーラ１９が設けられ、
このインタークーラ１９により、過給機１６から吐出さ
れた空気が冷却されるようになっている。また、上記過
給機１６及びインタークーラ１９をバイパスするバイパ
ス通路２０が接続され、このバイパス通路２０には制御
弁２１が介設されている。この制御弁２１は上記コント
ロールユニット８により運転状態に応じて制御され、低
負荷時等に開かれ、始動時には閉じられるようになって
いる。

【００２０】上記インタークーラ１９より下流において
上記吸気通路１５にはサージタンク２２が設けられ、こ
のサージタンク２２に、各気筒の吸気ポート９に通じる
気筒別吸気通路２３が接続されている。また、吸気の動
的過給の同調回転数を変更するように吸気系を切換える
切換手段が設けられ、図示の実施形態ではサージタンク
２２と吸気ポート９との間の各気筒別吸気通路２３の通
路長を変更することにより慣性過給の同調回転数を変更
するように、切換手段が構成されている。すなわち、上
記気筒別吸気通路２３が、各サージタンク２２の側面部
からサージタンク２２の下方へ湾曲した部分を経てエン
ジン本体１側に延び吸気ポート９に至る第１通路部２３
ａと、サージタンク２２の下面部と上記第１通路部２３
ａの途中とを短絡的に接続する第２通路部２３ｂとを有
し、この第２通路部２３ｂの途中に開閉弁２４が設けら
れている。これら第１，第２通路部２３ａ，２３ｂ及び
開閉弁２４により切換手段が構成され、開閉弁２４が開
状態となったときは閉状態のときと比べ、サージタンク
２２と吸気ポート９との間の通路長が短くなることによ
り、慣性過給の同調回転数が高められるようになってい
る。

【００２１】上記開閉弁２４はコントロールユニット８
により運転状態に応じて制御され、少なくとも高負荷域
において比較的高回転側の所定回転数を境にエンジン回
転数がこれより低いとき閉状態、高いとき開状態となる
ように切換作動される。なお、上記コントロールユニッ
ト８は、エンジン回転数、エンジン負荷、水温等の検出
信号２５，２６，２７を受け、これらの信号に基づいて
上記燃料噴射ポンプ７、制御弁２１、開閉弁２４等を制
御するようになっている。

【００２２】このようなディーゼルエンジンにおいて、
エンジンの幾何学的圧縮比は、一般の直噴式ディーゼル
エンジンと比べて低く設定されている。すなわち、最高
回転数が２０００〜３５００ｒｐｍのエンジンでは上記
幾何学的圧縮比が１６以下、好ましくは１４〜１６の範
囲内に設定され、最高回転数が３５００ｒｐｍ以上のエ
ンジンでは上記幾何学的圧縮比が１８以下、好ましくは
１６〜１８の範囲内に設定される。

【００２３】また、図３（ａ）中に示すように、吸気弁
及び排気弁の開閉タイミングは固定タイミングとされ、
つまり、エンジン全域にわたって一定のタイミングで開
閉される。そして、とくに吸気弁閉時期ＩＣは、一般の
ディーゼルエンジンよりも早くて下死点（ＢＤＣ）に近
い早閉じとされ、具体的には、バルブリフト量１mmまで
閉じる時点をもって定義した吸気弁閉時期がＢＢＤＣ４
０°ＣＡ〜ＡＢＤＣ５°ＣＡの範囲内に設定されてい
る。ここで、「ＢＢＤＣ」は下死点前、「ＡＢＤＣ」は
下死点後を意味し、また「°ＣＡ」はクランク角を意味
している。なお、図３（ｂ）に示すカムリフトカーブに
おいてリフト部Ｌからランプ部への切換わり点を実質の
閉時期ＩＣ´とみなすと、この実質の閉時期ＩＣ´と上
記のバルブリフト量１mmまで閉じる時点をもって定義さ
れた吸気弁閉時期ＩＣとの差は、エンジンによって多少
のバラツキはあるものの、２０±５°ＣＡ程度である。

【００２４】また、上記各独立吸気通路２３の第１，第
２通路部２３ａ，２３ｂ及び開閉弁２４により構成され
る切換手段は、上記のように開閉弁２４の開閉に応じて
慣性同調回転数が変わるようになっているが、開閉弁２
４が閉状態のときの慣性同調回転数と開閉弁が開状態の
ときの慣性同調回転数とがともにエンジンの中速域以上
の実用回転数域内にあり、かつ、両慣性同調回転数があ
る程度の回転数差をもつように、上記第１，第２通路部
２３ａ，２３ｂの通路長及び通路断面積等が設定されて
いる。

【００２５】なお、上記ディーゼルエンジンは自動車用
ディーゼルエンジンであって、最高回転数が３５００ｒ
ｐｍ以上、例えば６０００ｒｐｍ程度である。

【００２６】以上のような当実施形態の機械式過給機付
ディーゼルエンジンの作用を、図４〜図７を参照しつつ
次に説明する。なお、以下の説明の中でいう吸気弁閉時
期及び図４中にパラメータとして示す吸気弁閉時期の値
は、バルブリフト量１mmまで閉じる時点をもって定義し
たものである。

【００２７】図４は、吸気弁閉時期をパラメータとして
有効圧縮比とエンジン回転数との関係を示すものであ
る。この図において、曲線Ａ１は吸気弁閉時期がＡＢＤ
Ｃ２５°ＣＡの場合のもので、従来の一般的なエンジン
の吸気弁閉時期はこの程度である。この場合、エンジン
の低速側では吸気の吹き返しが生じること等により有効
圧縮比ε_e が幾何学的圧縮比ε_m (破線で示す)よりかな
り低くなり、エンジン回転数が上昇するにつれ有効圧縮
比が高くなって幾何学的圧縮比ε_mに近づく。

【００２８】同図中の曲線Ａ２，Ａ３，Ａ４は吸気弁閉
時期がＡＢＤＣ５°ＣＡ、ＢＢＤＣ３５°ＣＡ，ＢＢＤ
Ｃ４０°ＣＡの各場合を示している。このように吸気弁
閉時期が所定範囲内の早閉じとされた場合、低速側で
は、吸気の吹き返しが少なくなることにより、ＡＢＤＣ
２５°ＣＡの場合と比べて有効圧縮比ε_e が高くなる
（幾何学的圧縮比ε_m に近くなる）という傾向が生じる
一方、高速側では、エンジン回転数の上昇につれて有効
圧縮比が低下する傾向が生じる。このような傾向は、後
に詳述するように、ディーゼルエンジンの始動性の向上
及び高速域での信頼性の向上に有利となる。そして、高
速域でのトルクは、機械式過給機１６による過給作用で
確保される。

【００２９】つまり、上記曲線Ａ２，Ａ３，Ａ４のよう
な特性はディーゼルエンジンの要求に適合するものであ
る。また、このように吸気弁閉時期が早閉じとされた場
合、高速域である程度以上にエンジン回転数が上昇する
と吸気がチョーク状態となることで有効圧縮比が急激に
低下する傾向があるが、前記のように高速域で慣性過給
が行われるように吸気系が構成されていることにより、
高速域での有効圧縮比の低下傾向が適度に緩和される
（破線Ａ３´，Ａ４´）。

【００３０】なお、吸気弁閉時期をＢＢＤＣ４０°ＣＡ
よりもさらに早くし、例えば各ＢＢＤＣ５５°ＣＡとし
た場合、図４中に曲線Ａ５で示すように、吸入期間が過
度に短くなるために、始動時等の低速時でも有効圧縮比
ε_e がかなり低くなって始動性向上の効果が得られなく
なるとともに、高速域ではさらに有効圧縮比ε_e が低下
して過給機の負担軽減及びトルク確保が困難になる。

【００３１】このような図４に示すデータから、吸気弁
閉時期はＢＢＤＣ４０°ＣＡ〜ＡＢＤＣ５°ＣＡの範囲
が好ましい。

【００３２】図５は、上記のような作用、効果をより具
体的に示すため、本発明の一実施例と比較例とにつき、
体積効率及び過給機損失馬力とエンジン回転数との関係
を示している。上記体積効率は有効圧縮比に略対応する
ものである。

【００３３】この図において、実線の曲線Ｂ１，Ｃ１
は、本発明の一実施例として、機械式過給機付エンジン
で吸気弁閉時期をＢＢＤＣ２０°ＣＡとするとともに、
上記実施形態のように高速側の領域で慣性過給及びその
切換えを行うようにした場合の体積効率及び過給機損失
馬力を示す。また一点鎖線の曲線Ｂ２，Ｃ２は、比較例
として、機械式過給機付エンジンで吸気弁閉時期を一般
的なタイミングであるＡＢＤＣ２５°ＣＡとした場合の
体積効率及び過給機損失馬力を示す。

【００３４】この図のように、体積効率について見る
と、低速側の領域では、本発明の一実施例による場合
（曲線Ｂ１）の方が比較例による場合（曲線Ｂ２）より
も斜線部分だけ体積効率が高められ、その分だけ始動時
の着火，燃焼性が高められることとなる。また、早閉じ
による有効圧縮比低減作用がエンジン回転数の上昇に応
じて大きくなるため、エンジンの高速側では本発明の一
実施例による場合（曲線Ｂ１）の方が比較例による場合
（曲線Ｂ２）よりも斜線部分だけ体積効率が低くなり、
その分がエンジンの信頼性向上に寄与することとなる。

【００３５】また、単に吸気弁閉時期をＢＢＤＣ２０°
ＣＡの早閉じとしただけで、高速域で吸気の慣性過給効
果が生じない場合には、曲線Ｂ１１で示すように高速域
でエンジンの体積効率が大きく低下し、このようにエン
ジンの体積効率が低下すると過給機吐出側圧力が上昇し
て機械式過給機の負担が増大し、信頼性上好ましくない
だけでなく、曲線Ｃ１１のように過給機損失馬力が増大
するため、トルク低下及び燃費の悪化を招く。これに対
し、高速域で慣性過給効果が生じるようにしておくと、
エンジンの体積効率の低下が軽減され、過給機の負担が
慣性過給で補われるため、高速域で慣性過給効果が生じ
ない場合と比べて過給機損失馬力が低減される。とくに
慣性過給の同調回転数を変更する切換手段を設けた本発
明の実施例によると、切換手段を設けない場合（曲線Ｂ
１２，Ｃ１２）と比べ、体積効率低下を軽減するととも
に過給機損失馬力を低減する作用がより一層高められ
る。

【００３６】このように、吸気弁の早閉じによりディー
ゼルエンジンの始動時の着火，燃焼性の向上と高速域で
の信頼性の向上とが図られるとともに、上記慣性過給に
よって高速域での体積効率の過度の低下及び過給機損失
馬力の増大が避けられつつ、機械式過給機１６によって
過給が行われるため、高速域でのトルクの確保及び燃費
の改善が図られる。

【００３７】また、上記の吸気弁早閉じ等による作用と
関連して、エンジンの幾何学的圧縮比が一般の直噴式デ
ィーゼルエンジンと比べて低い１４〜１８程度とされる
ことにより、信頼性向上及び燃費改善等の効果がさらに
高められる。

【００３８】すなわち、エンジンの圧縮比と熱効率との
関係としては、図６に示すように、所定圧縮比（１４〜
１６程度）までは圧縮比が高くなるにつれて熱効率が高
められるが、所定圧縮比を越えるとフリクションロス等
で圧縮比が高くなるにつれて熱効率が低下する傾向があ
り、よって１４〜１６程度が最も熱効率の高い（燃費の
良い）圧縮比となる。ところが、従来の一般的な直噴式
ディーゼルエンジンでは、始動時等の極低速時の着火，
燃焼性を確保する必要から、幾何学的圧縮比が大型直噴
式ディーゼルエンジンでは１６〜１８、小型直噴式ディ
ーゼルエンジンでは１８〜２０に高く設定されていた。

【００３９】これに対し、当実施形態のディーゼルエン
ジンでは、幾何学的圧縮比を従来の一般的なディーゼル
エンジンより低い１４〜１６（大型直噴式ディーゼルエ
ンジン）あるいは１６〜１８（小型直噴式ディーゼルエ
ンジン）としても、吸気弁早閉じにより体積効率を高め
る作用で圧縮比が補われ、始動時の着火，燃焼性が確保
される。そして、このように従来より幾何学的圧縮比が
低くされることにより、信頼性の確保に有利となるとと
もに、熱効率の高い圧縮比に近づけられ、その上、吸気
弁早閉じによりエンジン回転数の上昇につれて有効圧縮
比が低下するため、燃焼サイクルの温度が低く抑えら
れ、高過給時の信頼性確保を容易なものにしてくれる。
このような作用によっても、燃費が改善されるとともに
信頼性が向上されることとなる。

【００４０】図７は本発明の別の実施形態を示してい
る。当実施形態では、エンジン本体１が副室式ディーゼ
ルエンジンとしての構造を有しており、各気筒における
ピストン３３の上方の主燃焼室に噴口を介して連通する
副室３４がシリンダヘッドに形成されるとともに、燃料
噴射用のノズル３５が上記副室３４に臨むように装備さ
れている。吸気系等の構造は図１に示す実施形態と同様
であり、吸気通路１５には機械式過給機１６、インター
クーラ１９、サージタンク２２、慣性過給の切換手段等
が配設されている。

【００４１】このディーゼルエンジンにおいて、エンジ
ンの幾何学的圧縮比は一般の副室式ディーゼルエンジン
（２０〜２３）と比べて低く、２０以下に設定されてい
る。好ましくは上記幾何学的圧縮比が１８〜２０の範囲
内とされる。また、吸気弁閉時期がＢＢＤＣ４０°ＣＡ
〜ＡＢＤＣ５°ＣＡの範囲内に設定されている点、及び
エンジンの中速域以上の領域における複数の回転数域で
慣性過給効果が得られるようにしている点は、先の実施
形態と同様である。

【００４２】この実施形態によっても、吸気弁早閉じに
より始動時の着火，燃焼性が高められるとともに高速域
での信頼性が高められ、また、単に吸気弁早閉じとした
場合にエンジンの高速側で有効圧縮比が大きく低下する
とともに機械式過給機１６の負担が増大するという傾向
が上記慣性過給で補われつつ、機械式過給機１６による
過給が行われることにより、トルク確保及び燃費改善が
図られ、さらに幾何学的圧縮比が一般の副室式ディーゼ
ルエンジンと比べて低くされることで信頼性向上及び燃
費改善の効果が高められる。

【００４３】なお、上記各実施形態では、エンジンの高
速側の複数の回転数域で慣性過給効果が得られるように
サージタンク２２より下流の各気筒別吸気通路２３等が
構成されているが、気筒相互にわたって伝播される圧力
波の共鳴によって動的効果をもたせる共鳴過給がエンジ
ンの高速側で生じるように、サージタンク２２より上流
側部分を含めた吸気系を構成してもよい。このように動
的過給として共鳴過給を利用すれば、排気弁と吸気弁の
オーバラップ期間中に燃焼室内を掃気する作用も得られ
る。また、このように共鳴過給を利用する場合も、エン
ジンの中速域以上の領域で共鳴同調回転数を変更し得る
ような切換手段を設けることにより、複数の回転数域で
共鳴過給効果が得られるようにしておくことが望まし
い。

【００４４】また、エンジンの気筒数は４気筒に限られ
ず、その他の各部の構造も本発明の要旨を逸脱しない範
囲で種々変更して差し支えない。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、ディー
ゼルエンジンの吸気通路に機械式過給機を設けるととも
に、バルブリフト量１mmまで閉じる時点をもって定義し
た吸気弁閉時期をＢＢＤＣ４０°ＣＡ〜ＡＢＤＣ５°Ｃ
Ａの範囲内とし、かつ、エンジンの高速域で動的過給が
生じるようにしているため、低速域で有効圧縮比を高め
て着火，燃焼性を向上する一方、高速域では、吸気弁早
閉じにより最高圧力及び排気温度を低減するとともに、
動的過給により機械式過給機の負担を軽減しつつ、機械
式過給機による過給でトルクを確保することができる。
従って、ディーゼルエンジンにおいて重要な始動時の着
火、燃焼性の向上と高速域での信頼性向上、燃費改善及
び出力確保等の要求を全て満足させることができる。

【００４６】また、このように吸気弁早閉じにより始動
性が向上されることから、従来の一般的なディーゼルエ
ンジンと比べて幾何学的圧縮比を低くすることができ、
例えばエンジン回転数が３５００ｒｐｍ以上の小型直噴
式ディーゼルエンジンで１８以下、エンジン回転数が２
０００〜３５００ｒｐｍ以上の大型直噴式ディーゼルエ
ンジンで１６以下、副室式ディーゼルエンジンで２０以
下とすることができ、これによって信頼性向上及び燃費
改善の効果をより一層高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態による機械式過給機付ディ
ーゼルエンジンの概略図である。

【図２】上記機械式過給機付ディーゼルエンジンのエン
ジン本体及び吸気系の一部を示す概略平面図である。

【図３】（ａ）はバルブタイミングを示す図、（ｂ）は
カムリフトカーブにおける吸気弁閉時期付近の部分を拡
大して示す図である。

【図４】吸気弁の閉時期をパラメータとして有効圧縮比
とエンジン回転数との関係を示す図である。

【図５】本発明の実施例と比較例とにつき、体積効率及
び過給機損失馬力とエンジン回転数との関係を示す図で
ある。

【図６】熱効率と圧縮比との関係を示す図である。

【図７】本発明の別の実施形態による機械式過給機付デ
ィーゼルエンジンの概略図である。

【符号の説明】

１，３１エンジン本体５，３５燃料噴射用のノズル１１吸気弁１５吸気通路１６機械式過給機２３気筒別吸気通路２３ａ第１通路部２３ｂ第２通路部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】過給機を備えたディーゼルエンジンであ
って、エンジン出力軸で駆動される機械式過給機を吸気
通路に設けるとともに、バルブリフト量１mmまで閉じる
時点をもって定義した吸気弁閉時期をクランク角で下死
点前４０°から下死点後５°までの範囲内の固定タイミ
ングとし、かつ、吸気の動的過給の同調回転数がエンジ
ンの高速域に存在するように吸気系を設定したことを特
徴とする機械式過給機付ディーゼルエンジン。
【請求項２】直噴式ディーゼルエンジンであって、エ
ンジンの最高回転数を３５００ｒｐｍ以上に設定すると
ともに、エンジンの幾何学的圧縮比を１８以下に設定し
たことを特徴とする請求項１記載の機械式過給機付ディ
ーゼルエンジン。
【請求項３】直噴式ディーゼルエンジンであって、エ
ンジンの最高回転数を２０００〜３５００ｒｐｍ以上に
設定するとともに、エンジンの幾何学的圧縮比を１６以
下に設定したことを特徴とする請求項１記載の機械式過
給機付ディーゼルエンジン。
【請求項４】副室式ディーゼルエンジンであって、エ
ンジンの最高回転数を３５００ｒｐｍ以上に設定すると
ともに、エンジンの幾何学的圧縮比を２０以下に設定し
たことを特徴とする請求項１記載の機械式過給機付ディ
ーゼルエンジン。
【請求項５】吸気の動的過給の同調回転数を変更する
ように吸気系を切換える切換手段を設けるとともに、こ
の切換手段の作動によってエンジンの中速域以上の領域
における複数の回転数域で吸気の動的過給の同調が生じ
るように吸気系を設定したことを特徴とする請求項１乃
至４のいずれかに記載の機械式過給機付ディーゼルエン
ジン。
【請求項６】吸気の動的過給として慣性過給がエンジ
ンの高速域で行われるように吸気系を設定したことを特
徴とする請求項１乃至５記載のいずれかに記載の機械式
過給機付ディーゼルエンジン。
【請求項７】吸気の動的過給として共鳴過給がエンジ
ンの高速域で行われるように吸気系を設定したことを特
徴とする請求項１乃至５記載のいずれかに記載の機械式
過給機付ディーゼルエンジン。