JPH0134665Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この考案は過給機付のミラーサイクルエンジン
における吸入空気量制御装置に関するものであ
る。

（従来技術） ガソリンエンジンやデイーゼルエンジンの出力
を向上させる手段として、いわゆるミラーサイク
ルがある。これは、吸気通路をピストンの下死点
手前の時点で閉じることにより、この時点から下
死点までは断熱膨張させるものである。したがつ
て、このミラーサイクルを既存の通常サイクルの
エンジンに適用すると、上死点での圧縮圧力が低
下する一方で、膨張比は同一に保たれるので、機
械負荷（熱焼室の最大圧力）および熱負荷（燃焼
温度）が低減しながら、出力は同一になる。

このようなミラーサイクルに過給機を付けて、
上死点での圧縮圧力を通常サイクル（オツトーサ
イクル）と同程度にすると、機械負荷や熱負荷は
同等でありながら、出力が向上する。特にデイー
ゼルエンジンでは、過給機付のミラーサイクルと
して出力向上を図るのが有効である。

そこで、エンジンの機械負荷や熱負荷が小さい
中速の所定回転数以下では通常のサイクルとする
一方、機械負荷や熱負荷が大きい上記所定回転数
以上の高速領域でミラーサイクルとして、吸気通
路を下死点手前の時点で閉じるようにし、かつ、
この吸気通路を閉じる時点を、回転数の上昇に伴
なつて早くする調整装置を設けて、空気供給量と
燃料供給量を減少させるようにしたものが知られ
ている（特開昭55−148932号公報参照）。

このようにすると、過給による機械負荷や熱負
荷が所定レベルで抑えられ、信頼性の低下は抑制
できるが、加速を行なう場合でも充填効率が下が
つて大きなトルクを得ることができなくなり、加
速性能の向上を図ることができない欠点がある。

（考案の目的） この考案は上記従来の欠点を解消するためにな
されたもので、ミラーサイクルとしてエンジンの
信頼性低下を抑制しつつ出力を増大させながら、
加速性能も向上させ得る過給機付エンジンの吸入
空気量制御装置を提供することを目的とする。

（考案の構成） 上記目的を達成するために、この考案は、エン
ジン回転数の増大に伴なつて吸気通路の開閉弁の
閉弁時期を早める調整装置に対して、加速時には
この調整装置の作動速度を遅くする開閉時期遅延
装置を付加する構成として、加速時に大きなトル
クが得られるようにしている。

（実施例） 以下、この考案の実施例を図面にしたがつて説
明する。

第１図は第１の実施例を示すもので、１１は複
数気筒の４サイクルデイーゼルエンジン本体で、
このエンジン本体１１に吸気通路１２と排気通路
１３が接続されている。１４は過給機で、排気通
路１３の排ガス１５により駆動され、吸気通路１
２の吸入空気１６を昇圧する。

上記吸気通路１２には、吸気弁（図示せず）と
は別に、円筒形のロータリバルブからなる開閉弁
１７が軸受１８を介して回転自在に設けられてお
り、開閉弁１７に開設された開口１９が吸気通路
１２に臨んだときに吸気通路１２を開放するよう
になつている。上記開閉弁１７は、調整装置２１
および閉弁時期遅延装置２２を介してタイミング
プーリ２３に連結されており、このタイミングプ
ーリ２３は、刃形ベルト２４によりクランク軸２
５の出力プーリ２６に連結されて、クランク軸２
５の1/2の回転数で回転する。

上記調整装置２１は、上記開閉弁１７に一体形
成された弁軸２９と中間軸３０の一端部（右端）
３０ａとを連結する連結管３１、支軸３２の回り
に回動自在に支持されてその回動により上記連結
管３１を軸方向へ移動させるアーム３４、このア
ーム３４に連結された作動ロツド３５によりアー
ム３４を回動させるシリンダ装置３６、および上
記吸気通路１２における過給機１４の下流側から
上記シリンダ装置３６へ吸気圧力を導入する導入
管３７を有している。上記弁軸２９と中間軸３０
の一端部３０ａには、互いに逆方向のねじれを持
つヘリカルスプラインＨが形成され、これらヘリ
カルスプラインＨに上記連結管３１の内面に突設
された突起３８，３９が係合されることより、中
間軸３０の回転力が連結管３１を介して弁軸２９
に伝達されるとともに、連結管３１を右方向３３
ａに移動すると、弁軸２９が中間軸３０に対して
一定方向へ角変位して開閉弁１７の閉弁時期を早
め、連結管３１を左方向３３ｂに移動すると、弁
軸２９が逆方向へ角変位して開閉弁１７の閉弁時
期を遅らせるようになつている。

上記シリンダ装置３６の作動ロツド３５の先端
部は燃料噴射ポンプ４１のコントロールレバー４
２に連結されており、作動ロツド３５の左方向４
３への移動により、燃料噴射ポンプ４１からの燃
料噴射量が減少するようになつている。

上記閉弁時期遅延装置２２は、タイミングプー
リ２３に固着された回転軸４４と、この回転軸４
４の中空部に挿入されて中間軸３０の他端部（左
端）３０ｂを右方向３３ａへ押圧するばね部材４
５とを有しており、上記回転軸４４の内面に突設
された突起４６を上記中間軸３０の他端部３０ｂ
に形成された螺旋溝Ｓに係合させることにより、
回転軸４４の回転力を中間軸３０に伝達するとと
もに、後述するように、加速時に上記調整装置２
１の作動速度を遅くして開閉弁１７の閉弁時期の
進みを抑制する。

上記構成において、エンジンの回転数が上昇す
ると、排ガス１５の流量が増加して過給機１４の
回転数も上昇し、過給圧、すなわち、吸気通路１
２における過給機１４の下流側の圧力が増大す
る。この圧力の増大により、シリンダ装置３６の
作動ロツド３５が左方向４３に移動し、アーム３
４を時計方向に回動させて連結管３１を右方向３
３ａへ移動させ、これによつて弁軸２９、すなわ
ち開閉弁１７を角変位させて、開閉弁１７の開弁
および閉弁の時期を早める。このとき、シリンダ
装置３６におけるピストン４９を押圧する調整ば
ね５０のばね力の大きさを適宜設定することによ
り、エンジンの中速の所定回転数までは、第２図
に示すように、開閉弁１７の閉弁時期が進まない
で、吸気弁の開閉時期と開閉弁１７の開閉時期と
がほぼ同一になるように設定して、ミラーサイク
ルでない通常のサイクルとし、上記所定回転数以
上では、第３図に示すように、開閉弁１７の閉弁
時期を吸気弁よりも進ませて、吸気弁が閉じる下
死点付近よりも早く開閉弁１７を閉じることによ
り、ミラーサイクルとすることができる。

第３図のように開閉弁１７の開閉時期を進ませ
ると、開閉弁１７と吸気弁の両方が開いている時
間が短くなるので、それだけ１サイクル当りの吸
入空気量が少なくなる。ここで、開閉弁１７の開
弁時期T₁は吸気弁の閉弁期間内にあるから、上
記開弁時期の早遅は吸入空気量とは、無関係であ
り、開閉弁１７の閉弁時期T₂のみが吸入空気量
を左右する。

上記吸入空気量が減少する一方で、シリンダ装
置３６の作動ロツド３５が燃料噴射ポンプ４１の
コントロールレバー４２を反時計方向に回動さ
せ、１サイクル当りの燃料噴射量を減少させる。
このように、所定回転数以上では、１サイクル当
りの吸入空気量と燃料噴射量が回転数の上昇とと
もに減少するので、結局、所定回転数以上で燃焼
室の最大圧力（燃焼圧）がほぼ一定となる圧力特
性が得られる。したがつて、所定回転数以上でエ
ンジンの機械負荷および熱負荷が過大となるのが
防止される。

つぎに、加速時にエンジン回転数が急上昇する
と、第１図のタイミングプーリ２３の回転数も急
上昇し、閉弁時期遅延装置２２の回転軸４４は左
から見て右回り５２に急激に増速しようとするの
で、中間軸３０が上記増速に追従できなくなり、
回転軸４４に対して左回り５３に回転する。つま
り、中間軸３０に角度の遅れが発生する。このと
き、中間軸３０の螺旋溝Ｓが回転軸４４の突起４
６に係合しているから、中間軸３０はばね部材４
５のばね力に抗して左方向３３ｂへ移動する。一
方、調整装置２１のシリンダ装置３６には、急加
速により昇圧された吸気圧力が導入管３７を介し
て作用しているから、アーム３４は連結管３１を
右方向３３ａへ移動させて弁軸２９の角度を進ま
せ、開閉弁１７の閉弁時期を早めるように作動し
ており、この調整装置２１の作動速度を、上記閉
弁時期遅延装置２２の中間軸３０の角度遅れによ
り遅くしているのである。こうして急加速時のみ
調整装置２１の作動速度が遅くなり、吸入空気量
および燃料噴射量の抑制が遅れる結果、充填効率
が高められ、燃焼圧力が増し、トルクが増大する
ので、加速性能が向上する。一時遅延された調整
装置２１の作動は、急加速が終ると回復し、燃焼
圧力は下がる。ここで、燃焼圧力の増大は短時間
内のものであるから、エンジンの機械負荷および
熱負荷は一時的に増大するだけなので、全体的に
見てエンジンの信頼性は低下しない。

第１図の閉弁時期遅延装置２２が調整装置２１
の作動速度をどの程度遅らせるかは、ばね部材４
５のばね定数の選択により決まる。このばね定数
を大きくすれば、中間軸３０の左方向３３ｂへの
移動量が少なくなり、それだけ中間軸３０の角度
の遅れが少なくなつて、上記作動速度を遅らせる
効果が小さくなる。これとは逆に、上記ばね定数
を小さくすると、上記作動速度を遅らせる効果が
大きくなる。

第４図はこの考案の第２の実施例を示し、閉弁
時期遅延装置２２は、ケース５５の中に第１およ
び第２のダイヤフラム５６，５７と、これらの間
に位置する隔壁５８とを取り付けて、オイルが満
たされた第１および第２のオイル室５９，６０を
形成し、上記第１のダイヤフラム５６の作動ロツ
ド６４に調整装置２１のシリンダ装置３６の作動
ロツド３５を連結するとともに、上記第２のダイ
ヤフラム５７をばね部材６１で第１のダイヤフラ
ム５６側（右側）へ押圧し、さらに、上記隔壁５
８に、両オイル室５９，６０間を連通する絞り６
２と、第２のオイル室６０から第１のオイル室５
９へ向かう一方向のオイル流れのみを許すリード
バルブ６３とを設けてなるものである。

この実施例によれば、加速時でない通常運転時
は、エンジン回転数の上昇に応じてシリンダ装置
３６の作動ロツド３５が左方向４３へ移動し、ア
ーム３４および連結管３１の作用により開閉弁１
７の閉弁時期を早めて、吸入空気量を減少させる
とともに、燃料噴射ポンプ４１からの燃料噴射量
も減少させる。これに対し、加速時には、シリン
ダ装置３６の作動ロツド３５が急激に左方向４３
へ移動しようとするが、第１のオイル室５９のオ
イルは絞り６２からのみ第２のオイル室６０へ流
入するだけなので、上記作動ロツド３５に連結さ
れた第１のダイラフラム５６は左方向４３へ撓み
にくくなり、したがつて、作動ロツド３５の左方
向４３への移動にブレーキがかかつた状態とな
る。つまり、調整装置２１の作動速度が遅くな
る。なお、作動ロツド３５が右方向６５へ後退す
ると、第２のオイル室６０のオイルは、ばね部材
６１のばね力により第２のダイヤフラム５７を介
して右方向６５へ押し戻され、リードバルブ６３
を通つて第１のオイル室５９へ戻る。

上記各実施例では、開閉弁１７としてロータリ
バルブを用いたが、これとは異なり新たなカム軸
ときのこ弁を用いてもよいし、あるいは、吸気弁
または吸気通路の絞り弁そのものを開閉弁として
利用し、その閉弁時期を制御するようにしてもよ
い。

また、閉弁時期遅延装置２２の他の例として、
回転センサで検知したエンジン回転数の変動を演
算して加速状態を検出し、その検出信号により、
第４図のアーム３４の近傍に２点鎖線で示すピン
６６を突出させて、アーム３４の回動を阻止する
ものや、加速時のみ作動しない不感帯を作動ロツ
ド３５もしくはアーム３４に設けるものなどがあ
る。

（考案の効果） 以上説明したように、この考案によれば、ミラ
ーサイクルが実現されて、エンジンの機械負荷お
よび熱負荷の増大を抑制しつつ、エンジン出力を
向上させることができるとともに、加速時には大
きなトルクが得られて、加速性能が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の第１の実施例を示す概略構
成図、第２図および第３図は同実施例における開
閉弁と吸気弁の開閉時期を示すタイミング図、第
４図は第２の実施例を示す概略構成図である。 １２……吸気通路、１４……過給機、１７……
開閉弁、２１……調整装置、２２……閉弁時期遅
延装置。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 吸気通路に開閉弁を設けるとともに、この開閉
   弁の閉弁時期を調整する調整装置を設け、エンジ
   ン回転数が増えるにつれて上記開閉弁の閉弁時期
   を早めるようにした過給機付エンジンの吸入空気
   量制御装置において、加速時には上記開閉弁の閉
   弁時期を早める調整装置の作動速度を遅くする閉
   弁時期遅延装置を設けたことを特徴とする過給機
   付エンジンの吸入空気量制御装置。