JPS5977047A - 多気筒デイ−ゼルエンジンの排気シヤツタ−バルブ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は多気筒ディーゼルエンジンの排気シャッターバ
ルブ装置に関するものである。

ディーゼルエンジン、とくにキャビアイに直接燃料を噴
射するタイプの直噴式ディーゼルエンジンは、ガソリン
Ｌンジンよりも効率良く熱エネルギーが運動エネルギー
に転換されるが、反面、余分な発生熱量が少ないため、
キャビティ温度および冷却水温度が上背しにくい。従っ
てエンジン始動時の暖機に時間がかかつてこの間に未燃
成分が多聞に排出され、また、始動後も、冷却水温を利
用したヒータが使用される場合の暖房性が悪いという問
題がある。

このため、特公昭５１−１９０９６　号公報にみられる
ように、排気通路に該通路を絞る排気シャ促進および暖
房性の向上を図るようにした装置が知られている。つま
りこの装置は、所定時に排気通路を絞って背圧を上、饗
さゼことにＪ、す、ニ１−ンジンに負荷を与え、ディー
ゼルエンジンに設りられているガバナの回転数保持機構
を利用して燃わ１噴射量を増加させ、これによってキャ
ビティ温度および冷ｇ＋水温度を上背させるものである
。どこ６が、この従来の装置は、エンジンの各気筒こと
の排気通路をすべて集合させた排気マニホールド下″流
の排気通路に単一の排気シャッターバルブが設けられて
いるにＪｏぎない。このため後に詳述覆るように、排気
シャッターバルブ作動時に、燃焼順序が隣り合う気筒相
互間で、一方の気筒からの排気ガスが使方の気筒に押戻
され、この気筒力日ら吸気系に吹き返されて吸気騒音を
増大させるという弊害が生じていた。

本発明はこれらの事情に鑑み、排気シャッターバルブを
備え−た多気筒ディーゼルエンジンにおいて、排気シ１
！ツターバルブ作動時の排気ガス吹き返しに起因する吸
気騒音を防止づることのできる排気シャッターバルブ装
置を提供づるものである。

寸なわら、本発明装置は、燃焼順序が隣り合わない気筒
に連なる排気通路を集合して複数の集合排気通路を形成
するとともに、該各集台排気通路にそれぞれ上記排気シ
トツタ−パル１を介設したものであり、以下、本発明の
実施例を図面によって説明Ｊ゛る。

第１図において、１はディーゼルエンジン本体であって
、複数の気筒１１〜１４を有し、図面では４気筒エンジ
ンを示している。このエンジン本体１に対づる排気系２
には、気筒１１へ・１４別の排気通路２１〜２４のうち
で燃焼順序が隣り合わない気筒に連なる排気通路を集合
した複数の乗合排気通路２５１，２６が設けられている
。すなわち、第１図の上方から第１．第２．第３．第４
気筒と呼ぶこととして、第１気筒１１．第３気筒１３、
第４気筒１／Ｉ、第２気筒１２の順序で燃焼が行われる
場合、第１気筒１１と第４気筒１−４の各排気通路２１
．２４を集合させ、また第２気筒１２と第３気筒１３の
各排気通路２２．２３を集合させて、それぞれ集合排気
通路２５．２６を設けている。この各集合排気通路２５
．２６にそれぞれＪｊｌ気シＶツタ−バルブ３，４が設
けられている。

各集合排気通路２５．２６は排気シャッターバルブ３，
４よりも下流で合流している。２７は排気サイレンサで
ある。

上記各排気シセッターバルブ３．４はそれぞれ負圧式ア
クチュエータ３０．４０によって作動されるようにし、
各種運転状態の検出信号を受ける゛制御回路５によって
上記アクチュエータ３０，４０への負圧供給が制御され
ることにより、排気シャッターバルブ３，４の作動が制
御されるようにしている。図面に示す実施例でシよ、排
気プレー−１−に兼用させるため、各排気シャッターバ
ルブ３゜４が運転状態に応じて、全開状態と中絞り状態
と深絞り状態との３段階に切替え作動されるようにして
いる。さらに、吸気系６において吸気マニホールド６１
に接続された吸気通路６２には吸気シャッターバルブ７
が設けられ、該吸気シ１！ツタ−バルブ７も、制御回路
５からの信号に基づき、運転状態に応じて制御されるに
うにしている。

この制動系統を具体的に説明すると、上記各アクチュエ
ータ３０．’ＩＱは、大気几に侃たれた定圧室３１．’
１１と変圧室３２．４２とをダイヤフラム３３．　／Ｉ
３により仕切り、該ダイヤフラム３３．４３に排気シＩ
７ツターバルブ３．４を連結している。そして、−ト記
変圧ｒ３２．４２に人気りが導入されたときは排気シト
ツターバルブコ３，４を全開状態とし、負圧が導入され
たときは負圧の大きさに応じた度合いで排気シトツタ−
バルブ３゜４を絞り方向に作動するようにしている。こ
の各アクチュエータ３０．４０と負圧供給源としてのバ
ｔＩ−ムボンプ８との間には、排気シャッターバルブ３
，４を深絞り状態とするための第１の作動流体通路８１
と、排気シｔ・ツタ−バルブ３，４を中絞り状態または
全開状態とするための第２の作動流体通路８２と、この
両年動流体通路８１゜８２のいずれか一方を前記アクヂ
ュ」−一タ３０゜／ＩＯに接続Ｊる電磁式の切換弁８３
とが配設されている。上記両年動流体通路８１．８２は
、バキ−７−ムポンブ８に接続された負圧供給通路８０
　ｈｓら互いに分岐し、上記切換弁８３を介してアクヂ
：＋、　：、ｌ−一タ３０１，４０への連通路８／Ｉに
接続さ１１でいる。上記第２の流体通路８２には、該流
体通路８２をバキコームポンプ８に連通づる状態と人気
に開放する状態とに切替える電磁式の切換弁８５と、負
１４調節弁８６とが介設されでいるｅ該負圧調節弁８６
は、第２の作動流体通路８２に連通した負圧調節室８６
ａと、これに仕切壁を介し−（隣接する定圧室８６ｂと
、該定圧室８６ｂにダイヤフラム８６ｃを介して隣接す
る排気圧導入室８６ｄとを備えている。上記負圧調節室
８６ａには弁体８６ｅによって開口量が調節される空気
取入れ口８６「が設けられ、該弁体８６ｅはダイ曳７フ
ラム８６ｃに連結され、排気圧導入室８６ｅには排気シ
ャッターバルブ３．４よりも上流の集合排気通路２５．
２６から合成排気圧が排気１（、今人通路８６ｇを介し
て導入されるようにしている。こうして、第２の作動流
体通路８２から各アクチュエータ３０．４０に負圧が供
給される状態どなったときには、上記空気取入れしｌ　
８６　ｆから取入れられる空気によって負圧が軽減され
、かつ、この角圧軽減度が上記排気圧に応じ【制御（ｌ
されることにより、排気シャッターバルブ３．４が所定
の排気圧を保つ中絞り状態となるように、アクチー１′
」−タ３’０．４０が制御される構成とじている。

一方、前記吸気シャッターバルブ７を作動するアクチュ
エータ７０は、第１および第２のダイヤフラム７４．７
５によって仕切られて第１変圧室７１、第２変圧室７２
および定圧室７３を備え、上記両ダイヤフラム７４１．
７５は互いに一定母相対移動可能な状態に連結され、第
２ダイヤフラム７５に吸気シトツタ−バルブ７が連結さ
れている。上記第１変圧室７１には、前記負圧供給通路
８０から分岐した第３の作動流体通路８７が接続され、
この流体通路８７中に、上記第１変圧室７１をバキコー
ムボンプ８に連通ずる状態と大気に開放する状態とに切
替える電磁式の切替弁８８を設番プでいる。また、上記
第２変圧室７２には、前記第２の作動流体通路８２の切
替弁８５にり下流から分岐した第４の作動流体通路８９
が接続され、この通路８９中に第２変圧室への供給負圧
の調節弁９０が設けられている。調節弁９０は、前記第
２の作動流体通路８２中の負圧調節弁８６とほぼ同様に
、供給負圧調節室９０ａに設けられた空気取入れ量調節
用の弁体９０ｅを、定ａｙ９ｏｂと吸気負圧導入室９０
ｄどを仕切るダイヤフラム９０Ｃに連結し、上記吸気負
圧導入室９０ｄを吸気シーツターバルブ７より下流の吸
気通路６２に吸気負圧導入通路９０［を介して接続して
いる。こうして、切替弁８５．８８の作動に応じ、アク
チュエータ７０の両変圧室７１．７２の双方に人気が導
入されたときは吸気シャッターバルブ７を全開状態とし
、第１変圧室７１にのみ負圧が導入されたとぎは吸気シ
ャッターバルブ７を一定間麿の中絞り状態とし、両変圧
室７１．７２の双方に負圧が導入されたときは吸気シー
ツターバルブ７をさらに深く絞ってこれより下流の吸気
通路６２を一定の負圧に保つようにしている。

前記制御回路５は、手動の暖機用メインスｒツチ５１、
冷却水温を検出する水温センサ５２、アクセルの踏込み
状態を判別するアクセルスイッチ５３、手動の排気ブレ
ーキ用メインスイッｆ５／１、エンジンの出力が車輪に
伝達されているかどうかを判別するクフッチスイッチ５
５および二、Ｖ　−１−タルスイッチ５６等からの信号
を受け゛る。イして、これらの信号に応じて例えばつぎ
のように切替弁８３．８５．８８の作動を制御するＪ、
うにしている。すなわち、暖機メインスイップ−５１が
入れられている場合において、アイドリング時、発進時
、低速走行時等であって冷却水温が所定（１０以干のと
きには、排気系側アクチュエータ３０．４０に第２の作
動流体通路８２から負圧が供給されるとともに、吸気系
側アクチュエータ７０に第３および第４の作動流体通路
８７．８８からそれぞれｆ？ＩＩ’：’Ｊ＝が供給され
る状態に、切替弁８３．８５．８８が制御される。また
、冷却水温が所定値以上のときや加速時等には、排気系
側アクチュエータ３０゜／１．　Ｏに第２の作動流体通
路８２から大気圧が導入されるとともに、吸気系側アク
チアエータ７ｏにも第３および第４の作動流体通路８７
．８９から大気圧が導入される状態に、切替弁（’Ｊ　
３＋　８５　＋８８が制御される。さらに、す［気ブレ
ーキ用メインスイッチ５４が入れられている場合におい
てコンジンの出力が車輪に伝達された状態Ｃの誠速時に
は、排気系側アクチュエータ３０．４０に第１の作動流
体通路８１から負圧が導入されるとともに、吸気系側ア
クチュエータ７２に第３の作８流体通路８７のみから負
圧が導入される状態に切台弁８３，８５．８８が制御さ
れるようにしており、この制御は他の条件（冷却水温等
）に関係なく最優先で行われるようにしている。

この排気シｒツターバルブ装置においＸは、−「ンジン
始動時や、走行中でもヒー″ターの使用（こより冷却水
温が下がったとき等にｌｉ＆、制御回路５ｈ−らの切替
弁制御信号に応じ、排気系側の各アクチュ１．−タ３０
．／１０に、第２のｆｆ　ＶｊＪ流体通路８２から負圧
調節弁８６で調節された負圧が供給さｔしることにより
、各排気シャッターバルブ３．／Ｉ力翫中絞り状態に制
御される。これと同時に、吸気系側のアクチｊエータ７
０に第３おＪ、び第４の作動流体通路８７．８９からそ
れぞれ負圧が供給さセしることにより、吸気シャッター
パル１７が深絞り状態に制御される。このため、背ｊ１
上實にＪ、）（圧縮行程でのビス１−ンの仕事量が増加
し、か−）、吸気負圧によって吸入行程でのピストンの
仕事量も増加して、エンジンに負荷がかか・〕だ状態と
４Ｃす、ディーゼルエンジンに具備されている万ノ＼ノ
機構（図示省略〉の働きで燃料噴用量が増加される。こ
うして、キャビティ温度および冷却水温度が高められ、
暖機性や暖房性が向上されることとなる。

また、排気メインスイッチ５１を入れ（おけば、減速時
には、排気系側のアクチュＪ−夕３０．’１０に、第１
の作動流体通路８１から所定の負圧が導入されることに
より、排気シャッターバルブ３゜４が深絞り状態となり
、これと同時に吸気系側の？クチュ１−タ７０に第３の
作動流体通路８７のみから口圧が導入されることにより
、吸気シトツリーバルブ７が中絞り状態となる。また、
このときには燃わ１供給はカットされる。これによって
制動作用がえられる。

これらの制御が行われる場合に、的記各集合す１気通路
２５．２６に個別に−ぞれぞ゛れ１」１気シトツタ−バ
ルブ３，４が設けられていることに」、す、排気ガスの
吹き返しに起因した吸気騒音が防止される。この作用を
具１体的に説明するため、各気筒の行程並びに吸、活気
弁開閉時期の関係を第２図に示す。この図において、Ｎ
ｏ、１．Ｎｏ、２．ＮＯ，３，Ｎ’０．４はそれぞれ前
記第１気筒１１゜第２気筒１２．第３気筒１３．第４気
筒１４を意味し、Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄはそれぞれ吸入、圧縮
、燃焼、排気の各行程を表わづ。また、各気筒の行程を
示す枠中に実線で示す区間は吸気弁が開いている期間、
点線で示す区間は排気弁が開（，１（いる期間である。

この図のように、燃焼順序が隣り合う気筒、例えば第１
気筒と第３気筒とでは、第３気筒の排気弁の開弁期間初
期と第１気筒の排気弁の量弁期間終期とがラップし、さ
らに第１気筒の吸気弁の開弁期間初期もこれにラップす
る。また、一般に排気弁の開弁期間の初期には気筒から
■り出される排気ガスの圧力が高く、排気弁の開弁期間
の終期には排気ガスの圧力が低り４１っていく）、。

このため、従来のように排気シャッターバルブより上流
でずベー（の気筒の排気通路が集合された禍造とした場
合、排気シャッターバルブ°が絞られて排気抵抗が増大
したとき、第３気筒からその排気弁の開弁期間初期に送
り出される高圧の排気ガスが、排気弁の量弁期間終期に
ある第１気筒に押し戻され、さらにこの第１気筒の吸気
弁が開かれ始めることによって上記排気ガスが吸気系に
まＣ吹き返される。他の燃焼順序が隣り合う気筒相互間
で−ｂ同様である。これが吸気騒音の原因となる。

これに対し、燃焼順序が隣り合わない気筒の排気通路を
集合させた複数の集合排気通路２５．２６に個別に排気
シャッターバルブ３，４を設けた本発明にＪ：ると、集
合排気通路を其通にする気筒相互間では、排気弁の開弁
期間がラップすることがないので、上記のような排気ガ
スの吸気系への吹きかえしが防止されることとなる。

なａ３、本発明において、排気シャッターバルブの作動
を制御づる１段は上記実施例に限定されず、また、吸気
シＶツタ−バルブは省略してｂよい。

以上のように、本発明は、多気筒ディーゼルエンジンに
おいて、燃焼順序が隣り合わない気筒に連なる排気通路
を集合した複数の集合排気通路に、個別にそれぞれ排気
シャッターバルブを設置）でいるため、排気シャッター
バルブを伯動さｌることにより例えばディーゼルエンジ
ンの暖機性、暖１刀性を高めるとともに、−傘寿排気ガ
スの吸気系への吹き返しに起因した吸気騒音を防止゛り
ることができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す概略図、第２図は各気筒
の行程および吸、排気弁の開閉簡明を示す説明図である
。 １・・・ディーゼルエンジン本体、１１・〜・１／Ｉ・
・・気筒、２１〜２４・・・各気筒に連なる排気通路、
２５．２６・・・集合排気通路、３．／Ｉ・・・υ［気
シャッターバルブ。 特許出願人　　　　　　東洋工業株式会社代理人　弁理
士　　　　小谷情司

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、排気通路に該通路を絞る排気シトツタ−バルブを介
   設し、エンジンの運転状態に応じて該ＩＪＩ気シャッタ
   ーバルブを作動づるにうにした多気筒ディーゼルエンジ
   ンの排気シャッターバルブ装置において、燃焼順序が隣
   り合わない気筒に連なる排気通路を集合して複数の集合
   排気通路を形成するとともに、該各集会排気通路に−で
   れぞれ上記排気シャッターバルブを介設するようにした
   ことを特徴とする多気筒ディーゼル「ンジンの排気シｔ
   ・ツタ−バルブ装置。