JPS623127A - 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
ヨンの改善のため、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。

（従来及術） 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
を上昇させるようにした吸気袋＠（始動促進装置）が知
られている。この装３パ号 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ｒｆ８ｍ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、通常運転時にも開閉弁を作動させるようにすれば
、燃焼性が改善ならびに、白煙やＨＣ等の低減が期待で
きる。

ところで、上記従来の装置では、開閉弁を作動させると
き、単に開閉弁以外からの吸気の流量は一定に制限し、
もしくは阻止した状態で、開閉弁を一定のタイミングで
作動させているが、この構造では、エンジン回転数が高
くなったとき、開閉弁の開作動時点から吸気終期までの
時間が短くなるため、吸気を充分導入しきれずに吸気充
填量が低下する傾向がある。一方、エンジンの負荷との
関係を考慮した場合、負荷が高くなって燃料噴射量が増
加するほど多量の吸気が張水され、吸気量が不足すると
黒煙が発生し易くなる。

（発明の目的） 本発明はこのような事情に鑑み、広い運転領域に亘り吸
気の断熱圧縮効果により燃焼性の向上を図りつつ、吸気
充填量の低下を防止することの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、気筒毎の吸気通路に開閉弁を設け、この開閉
弁を吸気行程途中までは閉状態として燃焼室への吸気の
導入を制限し、吸気行程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
なわせるようにしたディーゼルエンジンの吸気装置にお
いて、上記開閉弁をバイパスするバイパス通路を設け、
このバイパス通路に流量調節弁を設けるとともに、エン
ジンの回転数および負荷が高くなるほど上記バイパス通
路を通る吸気流量を増加させるように上記流ｍ調節弁を
制御する制御手段を設けたものである。

つまり、エンジンの回転数および負荷が高くなるにつれ
、開閉弁の作動により吸気充填量が低下しがちとなる傾
向を、上記バイパス通路から燃焼室に流入する吸気量を
増加させることにより補うよ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はディーゼ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を備えた吸気ポート
５と、排気弁６を儀えた排気ポート７とが間口している
。上記吸気ポート５には吸気通路８が連通され、また排
気ポート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
る吸気導入規制装置が設けられている。

上記開閉弁１０は、例えばロータリバルブにより形成さ
れ、連動機構１１を介して図外のエンジン出力軸に連動
しており、上記連動機構１１において、予め開閉弁１０
の間タイミングが吸気行程途中の所定クランク角となる
ように設定されている。さらにこの連動機構１１には、
開閉弁１０を開状態に停止させることのできる連ａ遮断
手段または開閉弁１０を吸気行程の全期間中開かせるよ
うに開閉タイミングを切替える開閉タイミング切替手段
（図示せず）などが組込まれることにより、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。

また、吸気通路８には上記開閉弁１０をバイパスするバ
イパス通路１２が設けられ、このバイパス通路１２中に
は流量調節弁１３が設けられている。この流量調節弁１
３は、電気的に制御可能な作動手段からなるバルブコン
トローラ１４によって開度が調節されるようになってい
る。

１５はマイクロコンピュータ等でなる制御手段（ＣＰＵ
）で、運転状態に応じて閤ｍ弁１０を作動手段と作動停
止状態とに切替える制御を行うとともに、流ｍ調節弁１
３の開度の制御を行うようになっている。すなわち、こ
の制御手段１５は、吸気通路８の吸気マニホールドに設
けた負圧センサ１６からの吸気マニホールド負圧信号１
７、エンジン負荷に相当するコントロールレバー開度信
号１８およびエンジン回転数信号１９を受け、高回転＾
負荷の運転領域では上記開閉弁１０を作動停止状態とし
、それ以外の運転領域では作動状態とする開閉弁制御信
号２０を連動機構１１の連動遮所手段または開閉タイミ
ング切替手段に出力する一方、１０を作動手段とする運
転領域にあるとき、運転状態および吸気マニホールド負
圧に応じて流量調節弁制御信号２１をパルプコントロー
ラ１４に出力している。

この制御手段１５による流量調節弁１３の制御は、エン
ジンの回転数および負荷が高くなるほど流Ｒ調節弁１３
の開度を大きくしてバイパス通路１２の流量を増加させ
るようにしている。具体的には、例えば開閉弁１０下流
の吸気マニホールド負圧（開閉弁１０が開から開となる
時点の負圧）の目標値となる設定負圧を、予め、エンジ
ンの回転数および負荷が高くなるほど小さな値となるよ
うに定め、これをマツプとして記憶し、このマツプと運
転状態および吸気マニホールド負圧の各検出信号とに基
づいてバイパス通路１２の流量を制御している。

なお、２２は燃料噴射ポンプ、２３は燃料噴射弁である
。

第２図は上記制御手段１５による制御の具体例をフロー
チャートで示している。このフローチャートにおいては
、ステップＳ１．Ｓ２でエンジン回転およびエンジン負
荷（コントロールレバー開度）を検出し、これらの検出
値に基づいてステップＳ３で運転状態が開閉弁作動領域
にあるか否かを調べる。そして、開閉弁作動領域にない
ときは　　　　　゛ステップＳ４で開閉弁１０を前記の
作動停止状態とする制御信号を出力し、また開閉弁作動
領域に　　　　　′あるときは、ステップＳ５で開閉弁
１０を作動状態とするとともに、次に述べるようなステ
ップＳθ〜Ｓｈｏによる流量調整弁制御のための処理を
行　　　　　゛う。

すなわち、ステップＳ８で吸気マニホールド負圧を検出
し、これと運転状態に応じた設定負圧と　　　　　゛の
比較に基づいてステップＳ７で流量調節弁１３の開度を
決定し、ステップＳ８で流量調節弁１３を決定された開
度に作動する。次にステップＳ９で再び吸気マニホール
ド負圧を検出し、ステップＳ１ｏで設定負圧となってい
るかどうかを調べ、設定負圧となっていなければステッ
プＳ６に戻り、つまり吸気マニホールド負圧が設定負圧
になるまで流ｍ調節弁１３の開度調節を繰返す。設定負
圧になればリターンする。

以上のような吸気装置によると、開閉弁作動領域では開
閉弁１０が吸気行程の途中で開くように一定タイミング
で開閉作動するとともに、運転状態に応じて流量調節弁
１３が制御されることにより、第３図に示すようにシリ
ンダ１内の負圧変化が低回転負荷時（実線Ａ）と高回転
負荷時（破線Ｂ）とに応じて適切に調整される。

すなわち、吸気行程初期のＴＤＣから開閉弁１０の開タ
イミングｔｏとなるまではシリンダ１内の負圧が次第に
大きくなり、上記開タイミングｔＯから吸気行程終期ま
では開閉弁１０を通して急激に吸気がシリンダ１内に導
入されることにより、吸気の断熱圧縮が行なわれつつ負
圧が小さくなる。　　　　゛そして、低回転低負荷時に
は、流量調節弁１３の開度が小さくされ、上記間タイミ
ングｔｏとなるまでの間にバイパス通路１２からシリン
ダ１内に流入する吸気量が少ないため、実線Ａで示すよ
うにシリンダ１内の負圧が比較的大きな値に達し、これ
によって開閉弁１０が開いてからの吸気導入による断熱
圧縮効果が高められる。この場合、低回転時には上記開
タイミングｔｏから吸気行程終期のＢＤＣまでのクラン
ク角変化に対応する時間が長くなるため、ＢＤＣ時でほ
ぼ大気圧に復帰する程度まで充分に吸気が導入され、ま
た低負荷時には燃料噴射口が小さいため、吸気量が不足
することはない。こうして、有効に燃焼性の改善が図ら
れる。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　１、一方、高回転高負荷時には、流量制御弁１３の
開度が大きくされ、開閉弁１０が開くまでの間に　　　
　°□バイパス通路１２からシリンダ１内に導入される
吸気の流量が増加するため、その増加分（斜線で示す）
だけシリンダ１内に発生する負圧が低回転負荷時と比べ
て小さくなり、破線Ｂで示すような負圧変化となる。こ
れにより、回転数が高くなるに伴い上記開タイミングｔ
ｏからＢＤＣまでのクランク角変化に対応する時間が短
くなっても、この時間中に負圧が充分に小さくなって充
填量の低下が抑制され、さらに負荷が高くなるほど充填
量の低下が抑制されるため、燃料噴射量に対して吸気量
が不足することが防止される。

第４図は本発明の別の実施例を示し、この実施例では各
シリンダ１別の吸気通路が比較的大径の主吸気通路８ａ
と副吸気通路８ｂとで構成され、主吸気通路８ａに吸気
絞り弁２５が設けられるとともに、その下流に副吸気通
路８ｂが開口し、この副吸気通路８ｂに、エンジン出力
軸に連動して吸気行程途中で開く開閉弁１０が設けられ
ている。

そして上記吸気絞り弁２５に対し、ダイヤフラム装置等
のアクチュエータ２６と、これを働がせる真空ポンプ２
７、通路２８およびディーティ比制御可能な制御弁２９
が設けられ、制御弁２９が制御手段１５によって制御さ
れることにより、吸気絞り弁２５の開閉および開度調節
が行なわれるよ　　　　　、うにしている。

この構造によると、吸気絞り弁２５を全開すれば主吸気
通路８ａから自由に吸気が燃焼室３に導入されることに
より実質的に開閉弁１ｏの作動機能が停止される。そし
て、吸気絞り弁２５により主吸気通路８ａを絞った状態
では、開閉弁１０が実質的に働くとともに、主吸気通路
８ａおよび吸気絞り弁２５が開閉弁１ｏに対するバイパ
ス通路およびその流量調節弁に相当するものとなり、吸
気絞り弁２５の開度を高回転高負荷時はど大きくア。よ
う。１ヨア。ユ、、よ０、□１．．え、よ　　　・ン実
施例と同様の作用が得られる。

なお、高回転高負荷時の充填量の低下を防止するために
は、開閉弁１０の開タイミングを変えることも考えられ
るが、この開閉弁１０の開タイミングを無段階に変える
ことのできるようなタイミング調整機構が必要となる。

これと比べて本発明は、上記のようなタイミング調整機
構を必要とせず、比較的簡単な構造とすることができる
。

（発明の効果） 以上のように本発明は、吸気通路に設けた開閉弁を吸気
行程途中で開作動させて吸気の断熱圧縮を行なわせると
ともに、開閉弁をバイパスするバイパス通路の吸気流量
をエンジンの回転数および負荷が高くなるほど増加させ
るようにしているため、広い運転領域に亘り吸気の断熱
圧縮効果により燃焼性を向上しつつ充填量を確保するこ
とができ、比較的簡単な構造で失火等を防止すると同時
に高回転高負荷側での吸気不足によるスモークの発生を
防止することができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す全体構成図、第２図は
制御手段による制御のフローチャート、第３図は吸気行
程でのシリンダ内の圧力変化を示す説明図、第４図は別
の実施例を示す要部断面図である。 １・・・シリンダ（気筒）、３・・・燃焼室、８・・・
吸気通路、１０・・・開閉弁、１２・・・バイパス通路
、１３・・・流量調節弁、１５・・・制御手段、８ａ・
・・主吸気通　　　　　路（バイパス通路）、２５・・
・吸気絞り弁（流量調節弁）。 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）１ 同　　　　　　弁理士　　　板谷康夫 第　　１　　図 第　　３　　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、気筒毎の吸気通路に開閉弁を設け、この開閉弁を吸
   気行程途中までは閉状態として燃焼室への吸気の導入を
   制限し、吸気行程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
   るようにしたディーゼルエンジンの吸気装置において、
   上記開閉弁をバイパスするバイパス通路を設け、このバ
   イパス通路に流量調節弁を設けるとともに、エンジンの
   回転数および負荷が高くなるほど上記バイパス通路を通
   る吸気流量を増加させるように上記流量調節弁を制御す
   る制御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。