JPS61294147A - 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） 本発明は過給機イー１デイーゼルエンジンにおいて断熱
圧縮により吸気温度を−１−昇させて始動促進を図り、
かつ過給機の信頼性の向上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＋ｆｆｌ　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ようにした吸気装置（始動促進装
置）が知られている。この装置は、吸気通路に吸気行程
の途中で開作動りる開閉弁を設（）、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け、始動時から
暖機時までの低負荷運転状態時に、吸気絞り弁により主
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より吸気行程の途中で開作動
させるようにしている。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、１配従来の装置にＪ−ると燃焼室内で効率良
く吸気温度を高めることができるが、さらに、吸気の充
填効率を上げて出力性能を高めようとするとターボ過給
機、圧力波過給機等の過給機を併用することが考えられ
る。しかしながら、過給機と上記のごどき始動促進を組
合わけた場合、吸入空気間が減少ｌノ、過給圧が上界す
るような条件下になり、１フージング限界ラインを越え
易い状態となる。

すなわち、過給機がターボ過給機であるとき、吸入空気
間と過給機コンプレッ（プの過給圧（：」ンプレッサ前
後の圧力比）の関係にお番ノるサージング限界ラインは
、第５図の曲線Ｓに示Ｊごとくなり、サージングが発生
しない領域は吸入空気１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、過給機がサージング限界ライ
ンを越え易くなる。このようなサージング限界ラインを
越えると、過給機の］ンプレツηのフィンが浸蝕される
など耐久性に悪影響を与える。

また、始動促進装置は吸気行程途中で開閉弁が開動作す
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ｖノの大きい間欠流となる。このような状態で、過
給機を作動させるとより一層４ｊ−−ジングを発生し易
い状態どなる。

また特に過給機がいわゆる圧力波過給機である場合には
、始動促進装置が作動直後に、該過給機と始動促進装置
の間に大きな０圧波が伝播し、圧力波過給機内に残留す
る排気ガスが吸気吐出口から流出する、いわゆる内部連
流１１気ガス吊が増大し、その結果、圧力波過給機のロ
ータの冷却が充分に行なわれず圧力波過給機が過熱し、
その信頼性が損われるといった問題が生じる。

（発明の目的） 本発明は、十へ〇問題点に肥みなされたもので、過給機
付ディーｔ′２ルエンジンにおいて、開閉弁である始動
促進装置を０１用した場合に、過給機がり一一ジング領
域に突入するといったことを防止し、過給機の信頼性を
向上することができる過給機付ディーゼルエンジンの吸
気装置を提供することを目的とする。

（発明の構成） 本発明は、吸気通路に過給機を備えたディーぜルエンジ
ンにおいて、ｌ１記過給機をバイパスする吸気バイパス
通路を設置ノるとと−ｂに、このバイパス通路に該通路
を開閉するバイパス弁を設【ノ、さらに上記過給機の下
流側吸気通路に吸気行程の途中で閉状態から開状態とす
ることにより急激に吸気を燃焼室に導入して断熱圧縮を
行なわける開閉弁を設け、かつエンジンの運転状態に応
じて上記開閉弁を作動状態と吸気行程全期間に日り開通
させる年初停止状態とに切替える駆動制御手段と、上配
聞閉弁の作動状態時に上記バイパス弁を開弁させる制御
手段とを備えたものである。

この構成により、開閉弁の作動状態、すなわち始動促進
装置の作動時は、過給機の吸気バイパス通路が開通さけ
られ、これにより過給機のコンプレッサと開閉弁の間の
圧力を低下せしめ、吸気間欠流の脈動を抑えて、サージ
ング領域に入らないようにし、また、開閉弁を全吸気行
程において間＝　５− 通させた状態すなわち始動促進装置の作動停止時は、吸
気バイパス通路が閉路され、通常の過給作用が得られる
にうにしたものである。

（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ｔ！ルエンジンの各気筒を構成するシリンダ
で、その内部のピストン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を備えた吸気ボー
ト５と、排気弁６を備えた排気ボート７とが開口してい
る。、に記吸気ボート５には吸気通路８が連通され、ま
た排気ボート７には、排気通路９が連通されている。そ
して、上記吸気通路８には開閉弁１０によって吸気行程
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、吸気行程の途中で開く１１−タリバルブタイプ
の開閉弁を示し、この開閉弁１０は開閉弁駆動装ｄ１１
により駆動されるようになっている。イしてこの開閉弁
駆動装置１１にｔま開閉弁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
気行程の全期間中間かけ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ｌｊＩ
機構に組込むことにより、実質的に開閉弁１００作動機
能を停止さけることができるようになっている。

１２はマイクロコンピユータ等でなるＬｌ＋御手段（Ｃ
Ｐ　Ｕ　）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′に基づき上記開閉弁
駆動装置１１が駆動され、これににす、開閉弁１０は作
動状態と、作動機能が停止１−され吸気通路を吸気行程
全期間にわたり開通さ１！る作動停止状態とに切替えら
れ、またエンジン運転状態に応じて燃料の噴射量、噴射
時期が制御されるようになっている。すなわら、この制
御手段１２は、吸気通路８の吸気マニホールドに設けた
負圧センサ１３からの吸気マニホールドｔ１圧信号１４
、エンジン負荷に相当する］ン１〜ロールレバー開度信
号１５．１ンジン回転数信号１６、エンジン冷却水温１
′！ンリ−１７および吸気温センサ１８からの検出信号
が入力され、これら入力値と制御手段１２に予めメモリ
ーされたマツプに基いて燃料噴射量おＪ：び噴射時期を
演算」ノ、燃料噴射ポンプ１９に出力し、また、高回転
かつ高負荷側の運転域では上記開閉弁１０の作動停止状
態とし、それ以外の運転域では作動状態とづる開弁時期
制御信号１１′を出力するものである。なお、この燃料
供給は燃料噴射ポンプ１９を経て各気筒ごとの燃焼室３
に臨ませた燃料噴射弁１９′から行なわれるＪ：うにイ
Ｔっている。

２０は燃焼室３へ導入される吸気を過給する過給機で、
本実施例では、吸気通路８に介設され吸気を過給するコ
ンプレッサ２０ａと、排気通路９に介設され排気流にＪ
：り駆動され］ンプレッリ２０ａと軸により連結された
タービン２０ｂとからなるターボ式過給機を示している
。また、コンブｌフッ１す２０ａをバイパスする吸気バ
イパス通路２１　ａ　ｈ＜設けられ、かつ、このバイパ
ス通路２１ａには該通路を開閉するバイパス弁２１ｂが
設けられている。そして、このバイパス弁２１ｂは、上
記開閉弁１０の作動状態時に制御手段１２からのバイパ
ス弁制御信ｑ２１ｂ’　により開弁さＩｔられるように
なっている。

次に−［記構酸の作用を説明づる。

制御手段１２への各信号入力に基づき、二［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、
例えば暖機運転時には開閉弁１０は作動状態とされ、同
時にバイパス弁２１ｂは開弁させられ、吸気バイパス通
路２１ａにより吸気は］ンブレツサ２０ａをバイパスし
て導入される。

従って、］ンプレッサ２０ａど開閉弁１０の間の吸気通
路８内の圧力はほとんど過給されることなく低い値とな
り、従って、開閉弁１０の開閉による吸気間欠流の脈動
は抑えられ、号−ジング領域に突入することは防止され
、過給１１２０の耐気性に悪影響を与えるようなことは
ない。そして、吸気行程途中で開閉弁１０が開かれるこ
とにＪ：す、周知のごとく吸気の断熱圧縮がなされ、エ
ンジン−〇　− の暖機運転時の始動促進がなされる。

他方、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ずなわら、吸気行程全期間に
自り開閉弁１０を開通させる状態に切替え、同時にバイ
パス弁２１ｂは閉弁し、吸気バイパス通路２１ａを閉路
せしめる。この結果、過給機２０により通常の過給作用
が得られ、吸気の充填効率が向上し、出力トルクを高め
ることができる。そして、この時には開閉弁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
が生じていないので、過給機２０がサージング領域に突
入するようなことは低減される。

なお、第１図にｔよ図示していないが、排気通路９に介
設したタービン２０ｂをバイパスする排気バイパス通路
を設け、この通路中にバイパス弁を設け、このバイパス
弁を、上記吸気バイパス通路２１ａに設けたバイパス弁
２１ｂと連係して開閉動作さ１！るようにし、また、吸
気通路８内の過給圧力が所定値以トに高くなった時に開
き、いわゆるウェストゲートの機能をもたけてもよい。

第２図は本発明の他の実施例として上記ターボ過給機２
０に代えてＩＪ［気の圧力波エネルギーを吸気に伝達す
る、いわゆる圧力波過給機２０′を用いた場合を示１゜
この実施例においては、圧力波過給機２０′に対し、吸
気側にバイパス弁２１ｂを備えた吸気バイパス通路２１
ａが設りられる仙、排気側にもバイパス弁（ウェス１ヘ
ゲ−１〜弁）４１ｂを備えたｉｌｌ気バイパス通路４１
ａ　ｈ＜設（）られている。このつＪストゲート機能を
もったバイパス弁４１ｂを制御手段１２からのバイパス
弁制御信号４１ｂ′により開動作さ１！ることにより、
始動促進装回作動時、寸なわち開閉弁１０の作動状態時
に、吸気側の負圧やサージングの影響で圧力波過給機２
０′の排気側から吸気側へ流入づる内部還流排気ガス（
内部Ｅ　Ｇ　Ｒ）　ｆｊｌが増大することを防止するこ
とができ、着火性悪化を防止することができる。

また、１記いずれの実施例においても、過給機２０．２
０’　と開閉弁１０の間にサージタンク（図示せず）を
設（Ｊることにより、このサージタンクにＪ：り吸気間
欠流の脈動を吸収Ｍ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１−６ることかできる。

本発明における始動促進装置の他の実施例を第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
′Ｊ−り下流の吸気通路８内の負圧が所定値以上に大き
くなったときに自動的に開閉する自動弁タイプのものが
用いられでおり、吸気通路が］二吸気通路８ａと補助吸
気通路８ｂとに分けられ、主吸気通路８ａ中に制御手段
１２により制御されるアクチコエータ２２にて駆動され
る吸気絞り弁２３が設【Ｊられ、かつこの吸気絞り弁２
３よりも下流側にＬ記補助吸気通路８ｂを間口させると
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′が設置Ｊられている。また吸気絞り弁２３
を回動させる手段としてダイヤフラム装置等のアクチコ
エータ２２と、これを鋤かけるための通路２４、真空ポ
ンプ２５おＪ：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。

そして制御手段１２により切替弁２６が制御されること
にＪ：す、真空ポンプ２５から通路２４を通してアクヂ
ュＪ−タ２２に負圧が導入された時、吸気絞り弁２３が
開かれるＪ：うに構成されている。

また、開閉弁１０′は第４図に拡大して示すごとく、弁
室２７内に設けられて弁座２８に上流側から当接する弁
体２９と、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により什
切られた二つの室３２．３３と、その一方の室３２内に
設（ジられた弁体２９を閉弁方向に付勢するリターンス
プリング３４とからむる。そして十配一方の室３２は、
弁体２９、連結軸３０およびダイヤフラム３１を貫通し
た連通孔３５を介して弁体２９より下流の副吸気通路８
ｂに連通し、他方の室３３Ｉよ開口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ｈ斤が
一定値以下の場合にはリターンスブリ＝　１３− ング３／Ｉ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の付勢力に抗して弁体
２９が開弁させられるようになっ−Ｃいる。

上記構成において、吸気絞り弁２３により主吸気通路６
ａ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に連通ずる主、副吸気通路８ａ、
８ｂ内の負圧がある一定値以上に大ぎくなると開閉弁１
０′が閉状態から開状態になり、急激に吸気が燃焼室３
に導入され断熱圧縮作用が得られる。他方、吸気絞り弁
２３が開かれている状態では、殆ど吸気負圧が生じない
ので、開閉弁１０′の作動が停止１され、開閉弁１０′
は閉弁状態に保たれる。

このような始動促進装置を用いたものにおいても、上述
と同様に吸気通路の上流側に過給機のコンプレッサを設
りるとともに、この］ンプレッサをバイパスするバイパ
ス弁付きの吸気バイパス通路を設け、このバイパス弁を
−１−述と同様に開閉制！ｌＩｌすることににす、−ト
記第１実施例と同様の効果が得られる。

なお、始動促進装量としては上記の他に図示１ノでいな
いが一１１記のごとき自動弁タイプの開閉弁を吸気通路
中に回動ｎ（能に設（−〕、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
しないようにアクチコＪ−夕により回動させるような構
成など種々の実施態様を採用し得る。

（発明の効果） 以上のにうに本発明によれば過給機をバイパスする吸気
バイパス通路と、この通路を開閉するバイパス弁を設け
、過給機の下流側吸気通路に作動状態では吸気行程の途
中で開から開作動し、作動停止状態では全吸気行程期間
開通する開閉弁を設け、該開閉弁の作ｉＪ＋状態時に上
記バイパス弁を開弁さゼるようにしたものであり、暖機
運転時など出力ｌ・ルク要求が低い運転域において開閉
弁を作動さけて着火性を高め始動促進効果を１５Ｉるど
どもに、過給機の４１−ジング領域への突入を防止して
、過給機の信頼性を向上することができ、また、高回転
、高負荷運転時には、開閉弁を作動停止状態す’ｔｒわ
ち全吸気行程期間、開通させ、かつ過給機を作動ｌｔシ
め、通常の過給効果を得て、出力トルクを高めることが
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過給機付ディーゼルエ
ンジンの吸気装置の全体構成図、第２図は本発明の他の
実施例を示づ一全体構成図、第３図は同過給機付ディー
ゼルエンジンの吸気装置における開閉弁の他の実施例を
示１一部分断面図、第４図は同開閉弁の断面図、第５図
は過給機付ディーゼルエンジンでの吸入空気量と＝１ン
プレツサ過給圧の関係におｔＪるサ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、９・・・υ］気油
通路１０．１０’　・・・開閉弁、１１・・・開閉弁駆
動装置、１２・・・制御手段、２（１，２０’　・・・
過給機、２１ａ・・・吸気バイパス通路、２１ｂ・・・
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、上記過給機をバイパスする吸気バイパス通路を
   設けるとともに、このバイパス通路に該通路を開閉する
   バイパス弁を設け、さらに上記過給機の下流側吸気通路
   に吸気行程の途中で閉状態から開状態とすることにより
   急激に吸気を燃焼室に導入して断熱圧縮を行なわせる開
   閉弁を設け、かつエンジンの運転状態に応じて上記開閉
   弁を作動状態と吸気行程全期間に亘り開通させる作動停
   止状態とに切替える駆動制御手段と、上記開閉弁の作動
   状態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過給機付ディーゼルエンジンの吸気
   装置。