JPS61294126A - タ−ボ過給機付デイ−ゼルエンジンの吸気装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明はターボ過給機付ディーじルエンジンにおいて吸
気の充填効率を良好に確保しつつ、過給懇の信頼性向上
および断熱圧縮により吸気温度を」−界ざぜて始動促進
、エミッションの改善を図った吸気装置に関するもので
ある。

（従来技術） 従来、実開昭５９−１０７９３６号公報に示されるよう
に、ディーゼルエンジンにおいて始動時に着火性を高め
るため、燃焼室に供給する吸気を断熱圧縮して吸気温度
を上昇させるＪ：うにした吸気装置（始動促進装置）が
知られている１、この装置は、吸気通路に吸気行程の途
中で開作動する開閉弁を設け、具体的には主吸気通路に
吸気絞り弁を設けるとともに、この吸気絞り弁を迂回す
るバイパス吸気通路に開閉弁を設置ノ、始動時から暖機
時までの低負荷運転状態時に、吸気絞り弁にＪ：り主吸
気通路を絞った状態で、上記開閉弁を動弁機構あるいは
圧力応動式の開閉弁等ににり吸気行程の途中で開作動さ
せるにうにしている。そしてこのような開閉弁の作動に
より、吸気行程の途中までは燃焼室への吸気の導入を制
限し、吸気行程の途中から急激に燃焼室に吸気を導入し
て断熱圧縮を行わけ−ている。

ところで、上記従来の装置によると燃焼室内で効率良く
吸気濡面を高めることができ、名大竹の向上、エミッシ
ョンの敗色を図ることができるが、さらに、吸気の充填
効率を１ばて出力１（１能を高めようとするとターボ過
給（幾をｆＪｉ用することが考えられる。しかしながら
、過給機と上記のごとき始動促進を組合わせた場合、吸
入空気Ｉ３が減少し、過給圧がＪ＝　Ｆ／　するようｔ
′ｆ、条イ′１下に４丁り、リージング限界ラインを越
え易い状態となる。

すな、１′）ち、過給１人がターボ過給機であるとき、
吸入空気量と過給１幾コンブ１ノツリの過給圧（］ンブ
レッザ前後の圧力比）の関係にｄ月プるυ−ジング限界
ラインは、第５図の曲線Ｓに示Ｊごと＜イｒす、サージ
ングが発生しくｉい領域は吸入空気量が少なくなると過
給圧が小ざい範囲に限られてくるため、過給機がザージ
ング限Ｗラインを越え易くなる。このようなり−−ジン
グ限界ラインを越えると、過給（幾のコンブレラｌすの
ブ１ノートが浸蝕されるなど耐久性に悪影響をシコえる
。

また、始動保進４・５置は吸気行程途中で′開閉弁が開
動作Ｊるものであるので、この装置を作動状態にすると
、吸気は脈動の大きい間欠流と＞ｒる。このような状態
で、過給機を作動さけるとより−・層サージングを発生
し易い状態となる。

（発明の目的） 本発明は、上記問題点に鑑みなされたもので、過給機付
ディーゼルエンジンにおいて、開閉弁でｄ６る始動促進
装置を（Ｊｌ用した場合に、過給機の機能を低下づるこ
となく、過給機がサージング領域に突入するといったこ
とを防止し、過給機の（、ｉＪ（＋性を向上するととも
に、始動促進装置の（幾重をも最大限に発揮することが
できる過給Ｉ幾何ディーゼルエンジンの吸気装面を提供
することを目的とＪる。

（発明の構成） 本発明は、吸気通路にターボ過給機を備えたディーげル
エンジンにおいて、上記過給機の下流側の吸気通路に開
閉弁を設け、この開閉弁を吸気行程の途中から圧縮行程
初期の間で開弁させる駆動手段を設（〕るどともに、こ
の開閉弁をバイパスづるバイパス通路と、このバイパス
通路を開閉覆るバイパス弁と、上記過給１幾と開閉弁間
の吸気圧力を検出する圧力検出手段と、この吸気圧力が
過給）幾におりるり−−ジング域に近付いた時に上記バ
イパス弁を聞弁させる制ｉ８ｎ手段とを備えたものであ
る。

この１１１１成にＪ、す、過給機による吸気圧力がり“
−ジング域に近イ」いた時に、吸気は開閉弁をバイパス
して供給され、したがってＶ−ジング限ｖ１１一杯の過
給圧まで開閉弁を使用ザることができるものである。

（実施例） 第１図は本発明の第１の実施例を示す。同図において、
１はディーピルエンジンの各気筒を構成′リ−るシリン
ダで、その内部のビス１ヘン２上方には燃焼室３が形成
されており、この燃焼室３には、吸気弁４を備えた吸気
ポーＩ〜５と、刊気弁６を備えた排気ポー１へ７とが開
口している。」−記吸気ポー１〜５には吸気通路８が連
通され、また排気ポー１〜７には、排気通路９が連通さ
れている。そして、−に記吸気通路８には開閉弁１０に
につて吸気行程途中までは燃焼室３への吸気の導入を制
限し、吸気行程途中から圧縮行程初期の間で聞弁じ、急
激に吸気を燃焼室３に導入して断熱圧縮を行わせる始動
促進装置が設けられている。

この始動促進装置は、本実施例ではエンジン出力軸に連
動して、吸気行程の途中で聞くロータリバルブタイプの
開閉弁を示し、この開閉弁１０１．；１１開閉弁駆動装
置１１（駆動手段）ににり駆動されるようになっている
。そしてこの開閉弁駆動装置１１には開閉弁１０を開状
態に停止さ１（ることのできる図外の連動遮断手段また
は開閉弁１０を吸気行程の全明間中聞かせるように開閉
タイミングを変えることのできる開閉タイミング可変手
段などを連動機構に組込むことにより、実質的に開閉弁
１０の作動機能を停止させることができるようになって
いる。

１２はマイクロコンビコーク等でなる制御手段（ＣＰ　
１．Ｊ　）で、この制御手段１２からのエンジン運転状
態に応じた開弁時期制御信号１１′に幇づき上記開閉弁
駆動装胃１１が制御され、これにｊこり、開閉弁１０４
：１作動状〔ｉｉｊと、作動機能が停止され吸気通路を
吸気行程全期間にわたり開通さｌるｔ′［動停止状態と
に切替えられ、Ｊｉたエンジン運転状態に応して燃料の
１ｌｉｉ射尾、１Ｉｒ５ＣＪ　ＩＴ、４期が制御される
ようになっている３、Ｊイｔわ）５、この制御手段１２
は、吸気通路８の開閉弁１０　Ｊ：り上流側の吸気マニ
ホールドに設（）た（１圧センリ−１３からの吸気マニ
ホールド負圧信号、エンジン負荷に相当する二１ン１〜
Ｉ］−ルレバー開度信号１４、エンジン回転数信号１５
、］−ンジン冷却水）晶しンリ１６と吸気温レンリ１７
からの検出信号おにび吸気通路８の開閉弁１０Ｊ、り上
流側に設（プた後記過給機２０と開閉弁１０間の吸気圧
力を検出する吸気圧力ｌｚンリ１８（圧力検出手段）か
らの検１１目ａ号が入力され、これら入力（「１と制御
手段１２に予めメモリーされたマツプに基いて燃ｔ’ｌ
噴ｑ・１吊および噴用時朋を演ｉ＋１シ、燃わ１噴ｑ４
ポンプ１９に１１１力ｌ）、Ｊ：た、烏口１９、かつ高
角前側の運転域では上記開閉ｔｉ’　１０を作動停止状
態とし、それ以外の運転域で【、１作動状態とする閉弁
時期制御信号１１′を出ツ〕づ−るものである。なお、
燃料供給は燃オ）Ｉ哨ロ１ポンプ１９を経て各気筒ごと
の燃焼室３に臨ま１ｔた燃わ１噴Ｄ＝１弁１９′から行
なわれるＪ：うになっている。

２０は燃焼室３へ導入される吸気を過給するターボ式過
給機で、吸気通路８の開閉弁１０より上流側に介設され
吸気を過給するコンブレラ１す２０ａど、υ１気通路９
に介設され↑ｊ１気流により駆動されコンプレッサ２０
ａと軸により連結されたタービン２０ｂとからなる。ま
た、コンブレラ′ｖ２０ａの下流側吸気通路と開閉弁１
０の下流側吸気通路とを結び開閉弁１０をバイパスする
バイパス通路２１ａが設（プられ、かつ、このバイパス
通路２１ａには該通路を開閉づ−るバイパス弁２１ｂが
設けられている。ぞして、このバイパス弁２１ｂは、上
記吸気圧力センサ１８による検出圧力が過給機におりる
り゛−ジング域に近付いた時に制御手段１２からのバイ
パス弁制御信号２１ｂ′により閉弁させられるようにな
っている。

すイＴわら、制御手段１２の内部には第５図に相当Ｊる
丁ンジン回転数に対するリージング限Ｗの過給圧マツプ
がメモリーされており、エンジン運転時は常に吸気圧カ
ゼン４）１８　カ＋　＋ろの信号と回転数信号１５より
、過給圧がマツプにおりるり一−ジング限界（ｌ′１を
越えていないかどうか判定し、過給Ｌ「が該限界値を越
えると、バイパス５を制御信号２１ｂ’　を出力してバ
イパス弁２１ｂを聞すＣし、吸気バイパス通路２１ａを
開通せしめる。ぞ（〕て常に勺−ジング限界の過給圧内
に収まるようにバイパス弁２１ｂの開口面積が制御され
るＪ、うになっている。また過給圧が限界値よりも低く
なｉばバイパス弁２１ｂは閉弁させられるようになって
いる。

次に上記構成の作用を説明する。

制御手段１２への各信号入力に１ルづき、エンジンの運
転状態が判断され、高回転、高負荷側の運転域以外の、
例えば暖は運転時には開閉弁１０は作動状態どされる。

そして、エンジン運転に伴う過給機２０の作動にＪ、り
吸気は過給される。いま、吸気圧カセンザ１８にＪ：り
検出した過給圧がター−９＝ ジング限界値にり小さりれば、バイパス弁２１ｂが閉弁
させられていて過給された吸気は間開弁１０を通して導
入される。したがって、過給＋ｆｆｉ　２０にＪ：る過
給作用を確保（）つつ、開閉弁１０の作動にＪ：る断熱
圧縮作用を得ることができる。すなわち、吸気の充填効
率を高めつつ、始動促進すなわち着火性の向上およびエ
ミッションの１−ＩＣ低減などを達成することができる
。

次に検出過給圧がリージング限界値を越えると、バイパ
ス弁２１ｂは閉弁させられ、吸気は開閉弁１０をバイパ
スしてバイパス通路２１ａより導入される。したがって
、開閉弁１０は必然的にその機能が停止され、このため
開閉弁１０の作動により発生していた吸気の間欠流は浦
滅し、ザージング発生を防止でき、コンプレッサ２０ａ
の破壊を未然に防ぐことかできる。なお、この時、吸気
は］ンプレッリ−２０ａににり圧縮されているので、そ
の温度は高められており、吸気温度の低下は殆ど問題に
ならない。

また、高回転、高負荷側の運転時には開閉弁１０は作動
状態から作動機能停止状態Ｊ−かわら、吸気行程全期間
に亘り開閉弁１０を開通させる状態に切替えられるので
、バイパス弁２１ｂの開閉に関係なくコンプレツリー２
０ａに、Ｊ：る通常の過給作用が得られる。そして、こ
の時には聞ｒＪｌ弁１０は全吸気行程期間、開通してい
るので、これによる吸気の脈動は生じておらず、コンプ
レツリ２０ａがサージング領域に突入するおそれは殆ど
ない。

第２図は上記のごどぎ作用を１ｑるための制御手段１２
ににるフローヂャートを示す。同図にＪ３いて、まず制
御手段１２内部のメモリーをイニシャライズしくステッ
プＳ１）、次いでエンジン回転数と負荷を検出しくステ
ップＳ２　、　Ｓ３　）だ後、エンジンの運転状態が開
閉弁１０の作動領域か否かを判定しくステップＳ４）、
作動領域である時、開閉弁１０上流の吸気圧力おにび吸
入空気量を検出あるいは演算しくステップ８５　、８Ｇ
　）　、次いで、予めメモリーされたマツプに基いて開
閉弁１０が作動してり゛−ジング限界に入らないか否か
を判断する（ステップＳ７）。そしてり−−ジング限弄
に入らないと判断された時、開閉弁１０を作動せしめ（
ステップＳｏ）、サージング限界に入ると判断された時
（ま、バイパス弁２１ｂを閉弁（オーブン）する（ステ
ップＳ９）。また、ステップＳ４にてエンジン運転状態
が開閉弁１０の作動領域でないと判定された時は、開閉
弁１０を作動停止とする（ステップ５ｈｏ）。以下、同
様のステップを繰り返すものである。

なお、コンプレツリ２０ａと開閉弁１０の間にサージタ
ンク（図示せず）を設（プることにより、このサージタ
ンクにより吸気間欠流の脈動を吸収するようにすれば、
］ンプレッサのサージング発生を一層効果的に防止する
ことかできる。

本発明に°お（づる始動促進装岡の他の実施例を第３図
、第４図により説明する。

この実施例での開閉弁１０′としては、この開閉弁１０
′より下流の吸気通路内の負圧が所定値Ｊス上に大きく
なったとぎにｒ：Ｉ動的に開閉する自動弁タイプのもの
が用いられており、吸気通路が主吸気通路８ａど補助吸
気通路８ｂとに分りられ、」＝吸気通路８ａ中に制御手
段１２により制御されるアクチユエータ２２にて駆動さ
れる吸気絞り弁２３が設けられ、かつこの吸気絞り弁２
３よりも下流側に上記補助吸気通路８ｂを開口させると
ともに、この補助吸気通路８ｂ中に上記自動弁タイプの
開閉弁１０′が設（−〕られている。また吸気絞り弁２
３を回動させる手段どしてダイヤフラム装置等のアクチ
ユエータ２２と、これを働かぜるための通路２４、真空
ポンプ２５．１３よび切替弁２６等により構成された駆
動装置が設けられている。

ぞして制御手段１２にＪ：り切替弁２６が制御されるこ
とにより、真空ポンプ２５から通路２４を通してアクチ
ュエータ２２に負圧が導入された時、吸気絞り弁２３が
間かれるように構成されている。

また、Ｕ■閉弁１０’　は第４図に拡大して示すごとく
、弁室２７内に設りられて弁座２８に上流側から当接す
る弁体２９ど、この弁体２９に連結軸３０を介して連結
されたダイヤフラム３１と、このダイヤフラム３１によ
り仕切られた二つの室３２．３３ど、その一方の室３２
内に設（プられた弁　１３一 体２９を閉弁方向に付勢するリターンスプリング３／Ｉ
とからなる。そして上記一方の室３２は、弁体２９、連
結Ｎ　３０およびダイヤフラム３１を貫通した連通孔３
５を介して弁体２９より下流の副吸気通路８ｂに連通し
、他方の室３３は開口３６を介して副吸気通路８ｂの上
流側すなわち図外のサージタンクに連通して略大気圧に
保たれている。

したがって開閉弁１０′より下流の副吸気通路８ｂ内の
負圧が連通孔３５を介して室３２に伝わり、この負圧が
一定値以下の場合にはリターンスプリング３４により弁
体２９は閉弁方向に付勢されているが、負圧が一定値以
上に大きくなるとダイヤフラム３１を介してリターンス
プリング３４のイ」勢力に抗して弁体２９が閉弁さ−け
られるＪ：うに４ｒっでいる。

上記構成において、吸気絞り弁２３にＪ：り主吸気通路
６ａが絞られている状態では、吸気行程においてピスト
ン２が下降し、燃焼室３に連通する主、副吸気通路８ａ
、８ｂ内の負圧がある一定値以上に大きくなると開閉弁
１０′が閉状態から同状態になり、急激に吸気が燃焼室
３に導入され断熱圧縮作用が１１１られる。使方、吸気
絞り弁２３が聞かれている状態では、殆ど吸気負圧が牛
しないので、開閉弁１０′の作動が停止され、開閉弁１
０′は閉弁状態に保たれる。

このような始動促進装はを用いたものにおいて−６、主
吸気通路８ａど副吸気通路８ｂの上流側合流部に過給機
のコンプレッサを設り、かつ、開閉弁１０′の上流側に
吸気圧力セン９を設置ノ（いずれし図示せず）、吸気絞
り弁２３の開度制御を上記第１実施例にお（−１るバイ
パス弁２１ｂと同様に、過給圧が４）−−ジング域に近
イ１いた時に行なうにうにすることにＪ：す、主吸気通
路８ａと吸気絞り弁２３でもって、上記第１実施例にお
りるバイパス通路２１ａとバイパス弁２１ｂと同様の機
能を発揮さけることができる。

なお、始動促進装置としては上記の他に図示していない
が上記のごとき自動弁タイプの開閉弁を吸気通路中に回
動可能に設（ジ、開閉弁の作動状態では通路中に介在さ
せ、開閉弁の作動停止状態では通路中に介在しないよう
にアクブコ劉「−りにより回動さ１まるような構成など
種々の実施態様を採用し得る。

（発明の効果） 以上のように本発明によれば、過給機の下流側吸気通路
に作動状態では吸気行程の途中で閉から開作動し、作動
停止ト状態では全吸気行程期間間通する開閉弁を設け、
該開閉弁をバイパスづ−るバイパス通路を設け、過給圧
がサージング域に近付いた時にバイパス通路中の上記バ
イパス弁を開弁させるようにしたものであり、過給作用
をザージング限界一杯まで活かしつつ、開閉弁を作動さ
せて断熱圧縮にＪ：る吸気の温度−［昇任用を１！７る
ことができる。したがって、過給性能を低下することな
く過給機のサージング領域への突入を防止して過給機の
信頼性を確保することがでさると同時に、最大限ににζ
を動促進、半失火状態の改善、エミッションにお【プる
ｌ−Ｉ　Ｃの低減などの効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるターボ過給機イ・１デ
イーゼルエンジンの吸気装置の全体構成図、第２図は同
装置におりる制御のフローヂ１／−１〜、第３図は同吸
気’ＪＡＥにおｔ−Ｊる始動促進装置としての間ｉ弁の
仙の実施例を示す断面図、第４図は同量開弁の断面図、
第５図はターボ過給機付ディーゼルエンジンでの吸入空
気量とコンブ１ノツサ過給圧の関係におＬＪる］ノーー
ジング限界ラインの特性図である。 ３・・・燃焼室、８・・・吸気通路、１０．１０’・・
・開閉弁、１１・・・開閉弁駆動装「り、１２・・・制
御手段、１８・・・吸気圧カセンザ、２０・・・過給機
、２１ａ・・・吸気バイパス通路、２ｉｂ・・・バイパ
ス弁、２２・・・アクチュエータ、２３・・・吸気絞り
弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、吸気通路にターボ過給機を備えたディーゼルエンジ
   ンにおいて、上記過給機の下流側の吸気通路に開閉弁を
   設け、この開閉弁を吸気行程の途中から圧縮行程初期の
   間で開弁させる駆動手段を設けるとともに、この開閉弁
   をバイパスするバイパス通路と、このバイパス通路を開
   閉するバイパス弁と、上記過給機と開閉弁間の吸気圧力
   を検出する圧力検出手段と、この吸気圧力が過給機にお
   けるサージング域に近付いた時に上記バイパス弁を開弁
   させる制御手段とを備えたことを特徴とするターボ過給
   機付ディーゼルエンジンの吸気装置。