JPS623124A - 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） 本発明はディーゼルエンジンの始動促進およびエミッシ
ョンの改善のため、断熱圧縮により吸気温度を上昇させ
るようにしたディーゼルエンジンの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　　　　
　、１．：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′。”°１′″ｆｆｉ”′
″＠ｆｉｅｌｌ°ｒｒｖｔｉｍ　　　　１を行わせてい
る。この装置によると、エアヒータ　　　　　　。

によって吸気を加熱する場合と比べ、多大のエネルギー
が電力として消費されることがなく、しかも燃焼室内で
効率良く吸気温度を高めることができる。なお、上記従
来の装置では始動暖機運転時に開閉弁を作動させている
が、通常運転時にも例えば比較的低回転、低負荷の運転
領域で開閉弁を作動させるようにすれば、吸気温度の上
昇により燃焼性が向上されるとともに白煙やＨＣ等の発
生が防止される。

また、この装置において吸気行程途中で開く開閉弁とし
ては、動弁機構や連動機構を介してエンジン出力軸で駆
動されるもの、またはシリンダ内の負圧が所定負圧に達
した時に自動的に開作動する圧力応動式のものを採用し
得るが、特に圧力応動式のものを用いれば、動弁機構や
連動機構を必要とせず簡単な構造で吸気の断熱圧縮を行
わせることができる。

ところで、このような圧力応動式の開閉弁を用いる場合
に、従来の装置では、開閉弁が単に予め設定された開弁
負圧で開いてから大気圧近くまでシリンダ内の負圧が小
さくなった時点で閉じるようになっているに過ぎないた
め、特にアイドル回転数以下の低回転状態にあるクラン
キング中に、開閉弁が早開じして吸気の断熱圧縮効果が
低下し易くなるという問題があった。つまり、このよう
な開閉弁を用いる場合に、通常、アイドル回転数以上の
回転数域では開閉弁が吸気行程途中から吸気行程終期ま
で開状態となるように予め開閉弁の開弁負圧等が設定さ
れているが、アイドル回転数よりも低回転のクランキン
グ時には、シリンダ内の負圧が上記開弁負圧に達して開
閉弁が開作動する時点から吸気行程終期までの時間が長
くなるため、吸気行程終期より前に負圧が小さくなって
開閉弁が早く閉じてしまう。そしてこのように開閉弁が
早開じすると、その後に再び吸気導入が妨げられること
によりシリンダ内の圧力が低下し、これに伴って断熱膨
張による温度低下が生じるため、充填量および断熱圧縮
効果が低減されるという問題がある。

（発明の目的） 本発明はこのような事情に鑑み、圧力応動式の開閉弁を
用いて簡単な構造によりながら吸気の断熱圧縮により燃
焼性の向上およびエミッションの改善を図り、特に、エ
ンジン回転数が低いクランキング時にも良好な断熱圧縮
効果を発揮させることができるディーゼルエンジンの吸
気装置を提供するものである。

（発明の構成） 本発明は、エンジンの各クランク角の吸気通路に、シリ
ンダ内の負圧が所定負圧に達した時に開作動する圧力応
動式の開閉弁を設け、この開閉弁の作動により吸気行程
途中までは燃焼室への吸気導入を制限し、吸気行程途中
から急激に吸気を燃焼室に導入して断熱圧縮を行わせる
ようにしたディーゼルエンジンの吸気装置において、ア
イドル回転数以下の低回転時に上記開閉弁の開作動をク
ランク角に対応させて所定量遅らせる遅延手段を設けた
ものである。

つまり、予めアイドル回転数以上で適正な開閉タイミン
グが得られるように設定されている開閉弁に対し、アイ
ドル回転数以下の低回転時には、開閉弁の開作動時期を
遅らせることによって開閉弁の早開じを防止するように
したものである。

（実施例） 第１図および第２図は本発明の一実施例を示す。　　　
　　□これらの図において、１はディーゼルエンジンの
各シリンダであって、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、排気弁を備えた排気ボート（
図示せず）とが開口している。

上記吸気ボート５に連通する吸気通路６□よ、圧　　　
　　・与力応動式の開閉弁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　　　　　
゛を行わせる吸気導入規制装置が設けられている。　　
　　　　１この吸気導入規制装置は、当実施例では主吸
気通　　　　　゛路６ａと、下流端が主吸気通路６ａに
開口する副吸気通路６ｂとからなる吸気通路６が各シリ
ンダ“□゛１別に形成され、かつ、主吸気通路６ａの副
吸気通路６ｂ開ロ位置より上流に吸気絞り弁７が設け　
　　　　□られるとともに、副吸気通路６ｂに上記開閉
弁１　　　　　　′Ｏが設けられていることにより構成
されている。

なお、上記主吸気通路６ａおよび副吸気通路６ｂはそれ
ぞれサージタンク８．９を介して図外のエアクリーナに
接続されている。

上記開閉弁１０は、副吸気通路６ｂのサージタンク９へ
の開口部に配置されており、弁室１１内に設けられて弁
座１２に上流側から当接する弁体１３と、この弁体１３
に連結軸１４を介して連結されたダイヤフラム１５と、
このダイヤフラム１５により仕切られた２つの’！１６
．１７と、その一方の室１６内に設けられて弁体１３を
ｍ弁方向に付勢するリターンスプリング１８とを備えて
いる。そして上記一方の室１６は弁体１３、連結軸１４
およびダイヤフラム１５を貫通した連通孔１９を介して
弁体１３より下流の副吸気通路６ｂに連通し、他方の室
１７はサージタンク９に連通してほぼ大気圧に保たれて
いる。こうして開閉弁１０は、弁体１３より下流の副吸
気通路６ｂから上記一方の空１６に導入される負圧が所
定の開弁負圧に達したとき、リターンスプリング１８の
付勢力および弁体１３自体に作用する負圧力に抗して弁
体１３が開かれ、また開弁後は負圧が充分に小さくなっ
た時点で閉じられるようになっている。

上記開閉弁１０に対し、アイドル回転数以下の低回転時
に上記開閉弁１０の開作動をクランク角に対応させて所
定量遅らせる遅延手段が設けられている。この遅延手段
は、当実施例では、後記の制御回路２５により制御され
て上記連通孔１９を絞る連通孔絞り弁２０で構成されて
いる。この連通孔絞り弁２０は、遅延手段作動信号ａを
受けたとき連通孔１９を絞ってその通路面積を小さくし
、それ以外では連通孔１９を全開状態とするようにして
いる。

一方、吸気絞り弁７に対しては、これを開閉作動するダ
イヤフラム装置により形成されたアクチュエータ２１と
、このアクチュエータ２１を働かせるための通路２２、
真空ポンプ２３および切替弁２４とで構成された駆動手
段が設けられ、この駆動手段により、吸気絞り弁７を閏
じで開閉弁１０を作動させる開閉弁作動状態と吸気絞り
弁７を開いて主吸気通路６ａを開通させることにより吸
気絞り弁７の作動機能を停止させる作動停止状態とに吸
気系を切替可能としている。

また２５はマイクロコンピュータ等を用いた制御回路で
あって、回転数検出手段２６および負荷検出手段２７等
からの運転状態を検出する信号を受け、クランキング時
および比較的低回転、低負荷の運転領域では開閉弁１０
を作動状態とし、吸気の断熱圧縮を行う必要のない高回
転、高負荷側の運転領域では主吸気通路６ａを開通させ
て開閉弁１０を作動停止状態とするように、切替弁２４
に出力する制御信号すによって上記駆動手段を制御して
いる。さらにこの制御回路２５は、エンジン回転数検出
信号に基づき、アイドル回転数以下の低回転時（クラン
キング時）には遅延手段作動信号ａを連通孔絞り弁２０
に出力するようにしている。

以上のような吸気装置によると、クランキング時や比較
的低回転、低負荷の運転領域では、吸気絞り弁７により
主吸気通路６ａが絞られた状態で、開閉弁１Ｑが作動し
、つまり吸気行程の途中までは燃焼室３への吸気導入が
制限されてシリンダ１内の負圧が次第に大きくなり、こ
の負圧が開閉弁１０の一方の室１６に導入されて開弁負
圧に達すると上記ｖ！ａｒｒ＋弁１０が開かれ、副吸気
通路６ｂから燃焼窯３に急激に多量の吸気が導入される
。これにＪ：って吸気の断熱圧縮が行われ、燃焼室３内
の温度が上昇するため、着火性および燃焼性が高められ
るとともに、排気中の白煙やＨＣ等が低減される。

ところで、アイドル回転数以上のときには連通孔絞り弁
２０が作動せずに開閉弁１０の連通孔１９は全開し、吸
気行程でシリンダ１内およびこれに連通ずる副吸気通路
６ｂ下流側に生じた負圧は即座に開閉弁１０の一方の室
１６に導入される。

この状態ではシリンダ１内の負圧が開ｍ弁１０の開弁負
圧に達するほぼ一定のクランク角で開閉弁１０が開作動
し、その後、吸気の流入によりシリンダ１内の負圧が充
分に小さくなった時点で開閉弁１０が閉じられる。そし
てアイドル回転数もしくはそれ以上の回転数ではこの状
態で開閉弁１０の閉時期がほぼ吸気行程終期と一致して
良好に断熱圧縮が行われるように、予め開閉弁１０の開
弁負圧等が設定されている。

一方、アイドル回転数以下の低回転時であるクランキン
グ時には、連通孔絞り弁２０が作動して開閉弁１０の連
通孔１９が絞られ、これによって開閉弁１０の開作動が
遅らされることにより、開閉弁１０の早開じが防止され
る。この作用を第３図によって説明すると、遅延手段を
設けていない従来の装置では、２点鎖線Ａで示すように
、シリンダ内の負圧（開閉弁に導入される負圧）が開弁
負圧Ｐに達した時点ｔ１で開閉弁が開くが、この時点ｔ
１から吸気行程終期までの時間がクランキング時には長
くなることにより、吸気行程終期のＢＤＣ時点よりも早
い時点ｔ２で負圧が小さくなって開閉弁が閉じ、この時
点ｔ２から再び吸気の導入が遮断されて負圧が大きくな
る。そしてこのときの断熱膨張により、それまでに断熱
圧縮で上昇した吸気温度が引き下げられてしまうことに
なり、また吸気充填率も低下する。これに対して本発明
の上記実施例装置では、クランキング時に連通孔絞り弁
２０によって開閉弁１０の連通孔１９が絞られ、開閉弁
１０の一方の室１６への負圧導入が制限されることによ
り、実線Ｂで示すように、開閉弁１０の一方の室１６内
の負圧の増大は緩やかになって開弁負圧に達する開閉弁
開作動時点ｔ３が遅らされ、これに伴って負圧が充分小
さくなる時期がＢＤＣ付近まで遅らされる。このため、
開閉弁１０の早開じが防止され、開閉弁１０の閉作動後
に断熱膨張を生じることがなくて断熱圧縮効果が阻害さ
れず、また充填量の低下も防止されることとなる。

なお、上記実施例ではクランキング時に開閉弁１０の連
通孔１９を一定量だけ絞っているが、連通孔絞り弁２０
を開度調節可能な構造とし、クラ　　　　　゛ンキング
時の回転数に応じて開閉弁１０の開作動の遅延時間を制
御するようにしてもよい。

また開閉弁１０の開作動の遅延手段は上記実施例以外に
も種々の構造を採用し得る。例えば、開閉弁１０より下
流の副吸気通路６ｂに絞り弁を設け、この絞り弁をクラ
ンキング時に小開度として開閉弁１０への負圧導入を遅
らせるようにしてもよい。あるいは開閉弁１０より下流
の吸気通路６の容積を可変とし、例えばピストン等によ
り容積を変えることができるようにした室を開閉弁１０
下流の吸気通路６に連通させておき、その容積をクラン
キング時に大きくすることにより負圧の増大を遅らせる
ようにしてもよい。あるいはまた、クランキング時に主
吸気通路６ａに設けられた絞り弁を若干開くか、別に設
けたリーク通路を開くことにより、シリンダ１への吸気
リーク量を増加させるようにしてもよい。

また、上記実施例では各シリンダ別の吸気通路６を主吸
気通路６ａと副吸気通路６ｂとに分けて副吸気通路６ｂ
に１ｍ閉弁１０を設けているが、各シリンダごとに１つ
ずつの吸気通路を設けてこの吸気通路に圧力応動式の開
閉弁１０を設けてもよく、この場合、開閉弁１０を吸気
通路から退避する位置に回動可能とし、作動停止状態と
するときは開閉弁１０を退避位置に回動させて吸気通路
を開通させればよい。そしてこの場合も、開閉弁１０に
対して上述のような遅延手段を設けることにより、上記
実施例と同様の作用が得られる。

（発明の効果） 以上のように本発明は、シリンダ内の負圧が所定負圧に
達したときに開弁する圧力応動式の開閉弁により、簡単
な構造で吸気の断熱圧縮を行わせて燃焼性およびエミッ
ションを向上することがで　　　　　゛きる。しかも、
本発明では特にアイドル回転数以下の低回転時に上記開
閉弁の開作動を遅らせるようにしているため、クランキ
ング時に相当する低　　　　　、回転時とアイドル回転
数以上の時とに応じて開閉弁の１Ｊ１１ｒ１１タイミン
グが適正に調整され、これらの回転数域に亘って吸気の
断熱圧縮効果を良好に発揮させることができるものであ
る。　　　　　　　　　　　ゼ

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の装置の断面図、第　　　　
　２図は開閉弁の拡大断面図、第３図は開閉弁に導入さ
れる負圧の変化を示す説明図である。　　　　　　　　
、１・・・シリンダ、３・・・燃焼室、４・・・吸気弁
、６・・・吸気通路、１０・・・開閉弁、２０・・・連
通孔絞り弁（遅延手段）、２５・・・制御回路。 特許出願人　　　　マ　ツ　ダ　株式会社代　理　人　
　　　弁理士　　　小谷悦司同　　　　　　弁理士　　
　長１）正 向　　　　　　弁理士　　　板谷康夫 第　　１　　図 第　　２　　図 第　　３　　図 □

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、エンジンの各シリンダ別の吸気通路に、シリンダ内
   の負圧が所定負圧に達した時に開作動する圧力応動式の
   開閉弁を設け、この開閉弁の作動により吸気行程途中ま
   では燃焼室への吸気導入を制限し、吸気行程途中から急
   激に吸気を燃焼室に導入して断熱圧縮を行わせるように
   したディーゼルエンジンの吸気装置において、アイドル
   回転数以下の低回転時に上記開閉弁の開作動をクランク
   角に対応させて所定量遅らせる遅延手段を設けたことを
   特徴とするディーゼルエンジンの吸気装置。