JPS6149496B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、吸気行程時に燃焼室内に噴出される
二次空気と排気ガスの量をエンジンの運転条件に
応じて制御するようにした複合式エンジンにおけ
る噴出作動流体の切換装置に関するものである。

従来から、４サイクルエンジンの排気ガス浄化
対策として、排気ガスの一部を吸気側に戻す排気
ガス還流（以下EGRという）方法が用いられて
おり、NOX（窒素酸化物）低減の最も有効な手
段とされてきた。

しかし、燃焼室内には燃焼ガスの一部が残留
し、その残留量の新気に対する割合はエンジンの
負荷が小さくなるにつれて増加するものであつ
た。このため、エンジンの低負荷域での失火を回
避すると共にNOXの低減を図るには、EGRの量
をエンジン負荷の低下に伴ない減少させるのが望
ましく、しかもこのための構造は簡単であるのが
よい。

本発明は、このような要望に沿う複合式エンジ
ンにおける噴出作動流体の切換装置を提供するこ
とを目的とするものである。

以下本発明の一実施例を図面に基づき説明す
る。

第１図において、１はシリンダ、２はシリンダ
１内に摺動自在に配設されたピストン、３はシリ
ンダ１の上端に取り付けられたシリンダヘツド、
４はシリンダ１とピストン２及びシリンダヘツド
３との間に形成された燃焼室、５はシリンダヘツ
ド３に形成された吸気ポート、６はシリンダヘツ
ド３に形成された排気ポートで、吸気ポート５及
び排気ポート６は燃焼室４に連通している。

吸気ポート５の燃焼室４側端部内には、環状の
バルブシート７が固着されており、排気ポート６
の燃焼室側端部内には、環状のバルブシート８が
固着されている。シリンダヘツド３には、バルブ
シート７に向つて吸気ポート５に開口するガイド
保持孔９及びバルブシート８に向つて排気ポート
６内に開口するガイド保持孔１０が穿設されてい
る。この両ガイド保持孔９，１０には、筒状のバ
ルブガイド１１，１２がそれぞれ圧入されてい
る。

バルブガイド１１内には、ヘツド１３ａを燃焼
室４内に配設した吸気バルブ１３の軸部１３ｂが
摺動自在に挿入されている。バルブガイド１２内
には、ヘツド１４ａを燃焼室４内に配設した排気
バルブ１４の軸部１４ｂが摺動自在に保持されて
いる。吸気バルブ１３は、スプリング１５により
図中上方に常時附勢されており、排気バルブ１４
はスプリング１６により図中上方に常時附勢され
ている。これらの吸気バルブ１３及び排気バルブ
１４は、シリンダヘツド３に保持させたカムシヤ
フト１７及びロツカーアーム１８等を介して交互
に開閉されるようになつている。図中１９は、シ
リンダヘツド３の上部を覆うヘツドカバーであ
る。

２０は、吸気ポート５に基端部が接続された吸
気管、２１は排気ポート６に接続された排気管、
２２は吸気管２０の先端部に接続された気化器、
２３は気化器２２のエア吸入口に接続されたエア
クリーナ、２４はエアクリーナ２３内のエアフイ
ルター、２０ａは吸気管２０内の主吸気通路、２
５は気化器２２内のスロツトルバルブである。

吸気バルブ１３のヘツド１３ａのフエース１３
ｃ近傍には、吸気バルブ１３が開いたとき排気バ
ルブ１４側に向つて燃焼室４内に開口し、且つ、
吸気バルブ１３が閉じたときバルブシート７より
上流の主吸気通路２０ａ側に開口する噴出孔２６
が穿設されている。この噴出孔２６は、吸気バル
ブ１３の軸部１３ｂに形成した副吸気通路２７の
下端部に連通している。副吸気通路２７は吸気バ
ルブ１３のヘツド１３ａから軸部１３ｂの略中央
部まで延びており、軸部１３ｂには副吸気通路２
７の上端部に連通し、且つ、その外周面に開口し
てバルブガイド１１内面に臨む流入口２８が穿設
されている。

バルブガイト１１の内面には、中間通路として
の環状溝２９が周方向に形成されており、この環
状溝２９は吸気バルブ１３が開いたときにのみ流
入口２８に臨む位置に設けられている。この環状
溝２９は、シリンダヘツド３に穿設した通路３０
を介して吸気管２０に形成した通路３１に連通し
ている。なお、吸気バルブ１３とバルブガイド７
との間には、吸気バルブ１３が軸部１３ｂの周方
向に回動するのを防止する回り止め３２が第２図
の如く設けられている。この回り止め３２は、軸
部１３ｂに形成された長孔３３とバルブガイド７
の内面に突設されかつ長孔３３に嵌合されたピン
３４とからなる。

第１図中３５は、噴出作動流体の切換装置であ
る。この切換装置３５は、第３図に示したように
エア吸入弁３６と排気吸入弁３７とからなる。エ
ア吸入弁３６は、弁本体３８と、弁本体３８に取
り付けられたケース３９と、ケース３９内に負圧
室４０を形成しているダイアフラム４１と、ダイ
アフラム４１と一体の弁体４２と、弁体４２が弁
本体３８の弁孔４３を閉じる方向にダイアフラム
４１を付勢しているスプリング４４とからなる。
排気吸入弁３７は、弁本体４５と、弁本体４５に
取り付けられたケース４６と、ケース４６内に負
圧室４７を形成しているダイアフラム４８と、ダ
イアフラム４８と一体の弁体４９と、弁体４９が
弁本体４５の弁孔５０を閉じる方向にダイアフラ
ム４８を付勢しているスプリング５１とからな
る。

エア吸入弁３６のエア流入ポート５２は通路５
３を介してスロツトルバルブ２５の上流のエアク
リーナ２３内に連通し、排気吸入弁３７の排気流
入ポート６１は通路５４及び流量調整バルブ５５
を介して排気管２１に連通している（第１図参
照）。エア吸入弁３６のエア流出ポート５６及び
排気吸入弁３７の排気流出ポート５７は通路５８
を介して通路３１に連通している。エア吸入３６
の負圧室４０及び排気吸入弁３７の負圧室４７
は、スロツトルバルブ２５がエンジンアイドリン
グ開度時にスロツトルバルブ２５の上流側に連通
し、かつ、中負荷時にスロツトルバルブ２５の下
流側連通する位置で気化器２２内の通路に通路５
９，６０を介している。第３図中、スロツトルバ
ルブ２５はエンジンアイドリング時より若干開い
ていて、このときは通路５９，６０はスロツトル
バルブ２５の下流に開口している。

スプリング４４のばね力は、エンジンの低中負
荷時に負圧室４０に作用する吸気負圧によつてダ
イアフラム４１が弁体４２を弁口４３から離間し
うる値に設定されている。また、スプリング５１
のばね力は、負圧室４７に作用する吸気負圧と大
気開放室４７Ｐに作用する大気圧によつて弁体４
９がエンジンの中負荷時の範囲でのみ弁孔５０か
ら離間し得る値に設定されている。なお、弁体４
９に作用する排気ガス圧力も考慮する必要がある
が、これは一般に非常に小さいので無視できる。

次に、このような構成の内燃機関の吸気装置の
作動を説明する。

吸気行程時に吸気バルブ１３が、カムシヤフト
１７及びロツカーアーム１８により燃焼室４側に
変位させられて、吸気バルブ１３が開く（ヘツド
１３ａがバルブシート７より離間する）ときに、
ピストン２が下降する。これにより燃焼室４内が
負圧となり、エアクリーナ２３のエアフイルター
２４を介して吸入された空気が、気化器２２で燃
料と混合された後、主吸気通路２０ａ及び吸気ポ
ート５を介して燃焼室４内に吸入される。この
際、噴出孔２６が燃焼室４に開口して、吸気負圧
が噴出孔２６、副吸気通路２７、流入口２８、通
路３０，３１，５８を介してエア吸入弁３６のエ
ア流出ポート５６及び排気吸入弁３７の排気流出
ポート５７に作用する。

また、エンジンの作動時にスロツトルバルブ２
５を回動操作してスロツトルバルブ２５の下流に
通路６０のみを開口させると、主吸気通路２０ａ
内の吸気負圧が、通路６０を介してエア吸入弁３
６の負圧室４０に導入されてスプリング４４を圧
縮する方向にダイアフラム４１に作用する。この
状態から更にスロツトルバルブ２５を開いて通路
５９をスロツトルバルブ２５の下流側に開口させ
ると、主吸気通路２０ａ内の吸気負圧が、通路５
９を介して排気吸入弁３７の負圧室４７に導入さ
れてスプリング５１を圧縮する方向にダイアフラ
ム４８に作用する。

このダイアフラム４１，４８に作用する吸気負
圧はエンジンの負荷（スロツトルバルブ２５の開
度）が更に大きくなるにつれて小さくなる。この
ような吸気負圧の作用によりエア吸入弁３６のダ
イアフラム４１はエンジンが低中負荷のときにス
プリング４４を圧縮する方向に変位させられて弁
体４２が弁口４３から離間（開弁）し、排気吸入
弁３７のダイアフラム４８は、上記負圧によりエ
ンジンが中負荷のときにスプリング５１を圧縮す
る方向に変位させられて、弁体４９が弁孔５０か
ら離間（開弁）する。しかし、エンジンが高負荷
のときはダイアフラム４１，４８に作用する吸気
負圧が小さくなるので、エア吸入弁３６も排気吸
入弁３７も閉弁する。

従つて、エンジンが低負荷のときには、吸気行
程時にエアクリーナ２４内の空気が、通路５３、
エア吸入弁３６、通路３０，３１、環状溝２９、
流入口２８、副吸気通路２７を介して噴出孔２６
から燃焼室４内に噴出される。一方、エンジンが
中負荷のときには、上述したようにして空気が燃
焼室４内に噴出されると同時に、排気管２１内の
排気ガスの一部が吸気行程時に通路５４、流量調
整バルブ５５、排気吸入弁３７、通路３０，３
１、環状溝２９、流入口２８、及び副吸気通路２
９を介して噴出孔２６から燃焼室４内に噴出され
る。このように、低負荷のときには空気のみが燃
焼室４内に噴出され、中負荷のときには空気と排
気ガスとが燃焼室４内に噴出される。なお、高負
荷のときには空気も排気ガスも燃焼室４内に噴出
されない。

この結果、燃焼室４内に残留する燃焼ガスの新
気に対する割合がエンジン負荷の低下に伴なつて
増加しても、低負荷時には排気ガスの増加による
失火を回避でき、また、中負荷時には燃焼室に排
気ガスを噴出させて燃焼温度が高くなるのを防止
できる。

このように燃焼室４内に噴出される空気、又
は、空気と排気ガスとの混合流体は、燃焼室４内
に強い渦流を形成して、燃焼室４内に吸入された
混合気を強制的に撹拌し、燃焼室４内全体に希薄
で均質の混合気を短時間で形成する。

本発明は、以上説明したように、吸気バルブの
噴出孔に連通させたエア吸入弁と排気吸入弁と
を、スロツトルバルブの開度に応じて開閉制御す
るようにし、エンジンの低負荷時には噴出孔に空
気のみを供給可能にエア吸入弁を設定したもので
あるから、燃焼室内の燃焼ガスの新気に対する割
合がエンジンの負荷の低下に伴なつて増加して
も、失火するのを防止することができる。また、
中負荷のときには、噴出孔に空気と排気ガスを供
給可能にエア吸入弁と排気吸入弁を設定したの
で、中負荷時の燃焼温度が高温になつてNOXが
発生するのを防止できる。

しかも、エア吸入弁と排気吸入弁とを別個に設
けたので、それぞれの開弁時期の設定が容易、確
実に行なえる上に、スロツトルバルブの開閉に関
連して変化する吸気負圧を利用して制御するよう
にした場合には、EGRの分配を滑らかにかつ均
一に行なうことができると共に、EGR制御のた
めの構造を簡単にできる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すエンジンの断
面図、第２図は第１図の部分断面拡大図、第３図
は第１図に示した噴出作動流体の切換装置の配管
系統図である。 １３……吸気バルブ、２５……スロツトルバル
ブ、２６……噴出孔、３６……エア吸入弁、３７
……排気吸入弁、５２……エア流入ポート、５６
……エア流出ポート。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 吸気バルブに、該吸気バルブが開いたときに
   燃焼室に開口する噴出口を形成したエンジンにお
   いて、スロツトルバルブの開度に応じて開弁する
   エア吸入弁と、前記スロツトルバルブの開度が該
   エア吸入弁の開弁時開度より大きな開度となつた
   とき開弁する排気吸入弁とを設け、前記エア吸入
   弁を、そのエア流入ポートを大気に開放してエア
   流出ポートを前記噴出口に接続すると共に、該噴
   出口とエンジンの排気側とを、前記排気吸入弁を
   介して接続したことを特徴とする複合式エンジン
   における噴出作動流体の切換装置。