JPH03213624A - サイクル可変ディーゼルエンジン - 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、エンジンの高速もしくは高負荷時に２サイク
ル作動し、低速低負荷時には吸気を２回圧縮し実質的に
圧縮比を増加させ燃焼を安定させるサイクル可変ディー
ゼルエンジンに関する。

（従来の技術） ディーゼルエンジンでは、圧縮比を低下させ低圧縮とす
ると共に、該圧縮比が低下した分、吸気を過給すると、
該ディーゼルエンジンの出力が向上することが知られて
いる。

すなわち、高圧縮比低過給圧エンジンでも、低圧縮比高
過給圧エンジンでも、爆発時の燃焼室内圧力は、はぼ同
一である。

ところで、低圧縮比高過給圧エンジンでは燃料供給量を
増加させることにより、出力を増加させることが可能と
なる。しかし、圧縮比を減少させると理論熱効率の低下
による燃費率の悪化がおこり、また、低温始動時あるい
は部分負荷時では、圧縮終了時の温度、すなわち圧縮端
温度が低いため安定した燃焼が得られない。よって、圧
縮比の低減には限度がある。

（発明が解決しようとする課題） このような従来の低圧縮比高過給圧エンジンでは、圧縮
比が小であるため、圧縮行程終期の燃焼室内温度、すな
わち圧縮端温度が、高圧縮比低過給圧エンジンの圧縮端
温度に比して低温度になる。

よって、該低圧縮比高過給圧エンジンは、低速低負荷時
あるいは始動時等の、燃焼室内部温度がより低温度の場
合には、燃料が着火せず、燃焼が不安定になるという問
題がある。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、低圧縮比
及び高過給圧とすることにより出力が向上し、かつ低速
低負荷時における燃焼が安定したサイクル可変ディーゼ
ルエンジンを提供しようとするものである。

（課題を解決するための手段） 本発明によれば、エンジンの主燃焼室と連通する副燃焼
室と、該副燃焼室と主燃焼室との連通部分に設けられ隔
圧縮行程にて該連通部分を閉鎖し副燃焼室内に圧縮され
た吸気を封止すると共に他の隔圧縮行程にて該連通部分
を開放する開閉手段と、上記エンジンの２サイクル作動
時に該開閉手段の作動を開放状態にて停止せしめる常開
手段とを有することを特徴とするサイクル可変ディーゼ
ルエンジンを提供できる。

（作用） 本発明のサイクル可変ディーゼルエンジンでは、高回転
時あるいは高負荷時等の、燃焼室内部温度が高温度の場
合には通常の２サイクル作動を行ない、低速低負荷時等
の、燃焼室内部温度が低温度の場合には、圧縮された吸
気を一旦副燃焼室内に封止し、次の圧縮行程にて該副燃
焼室を主燃焼室に対して開放し、前回の圧縮行程にて圧
縮された吸気と、今回圧縮された吸気とを合体し、圧縮
端温度を高温度化させる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面に従って詳細に説明する
。

第１図は、本発明の一実施例を示すブロック図である。

１は本発明によるエンジンのシリンダである。

該シリンダ１の下部には吸気ボート１１が配設され、シ
リンダ１の内部に連通している。また、該吸気ボート１
１の連通位置より所定量上方には排気ポート１２が配設
され、シリンダ１内部を外気り対して連通している。

また、上記吸気ボート１１は、シリンダ１と連通ずる直
前に吸気管１３に分岐している。該吸気管１３は、シリ
ンダ１の上端面にてシリンダ１と連通し、該連通口には
吸入空気バルブ１４が配されている。

該吸入空気バルブ１４の軸端部には、バルブ駆動装置１
５が連結されている。該バルブ駆動装置１５は外部から
の信号により吸入空気バルブ１４を自在に開閉駆動する
ものであり、例えば、吸入空気バルブ１４の軸端部に連
結された可動永久磁石を、固定電磁石にて吸引排斥する
構成である。

尚、該バルブ駆動装置１５は通常のカムシャフトと吸入
空気バルブ１４とを連結するロッカーアームを油圧にて
移動させ、カムシャフトと吸入空気バルブ１４との連結
を自在に接続あるいは切断する構成としてもよい。

上記吸気ボート１１には、吸気管１３どの分起点より上
流部に、絞り弁１６が配設されている。

該絞り弁１６は、外部からの信号により、吸気ボート１
１及び吸気管１３へ流れる空気流量を増減制御するもの
である。

そして、該絞り弁１６の更に上流にはコンプレッサ１７
が配設され、絞り弁１６へ外気を圧送する。該コンプレ
ッサ１７は、上記排気ポート１２から排出される排気ガ
スにより駆動されるターボチャージャでも、エンジンの
回転軸により機械的に駆動されるルーツブロアでも、あ
るいはその他の構造のものでもよい。

２は、上記シリンダ１内に摺動自在に配設されたピスト
ンである。そして、該ピストン２とシリンダ１内壁とに
より主燃焼室２１が形成され、上記吸気管１３は該主燃
焼室２１に連通している。

該主燃焼室２１には、更に副燃焼室３が連通路３１によ
って連通されている。該連通路３１にはロータリー式の
副室バルブ３２が配設されている。該副室バルブ３２は
、外部からの信号により連通口３１を自在に開閉するも
のである。

尚、該副室バルブ３２は外部からの信号により連通口３
１を自在に開閉するものであれば、ロータリー式に限定
されるものではない。

該副燃焼室３には噴射ノズル３３が配設されており、燃
料ポンプ３４から供給される燃料を副燃焼室３内部へと
噴射する。尚、該燃料ポンプ３４は、外部からの信号に
より噴射ノズル３３への燃料供給タイミングを自在に変
更することができる。

更に、該副燃焼室３の近傍位置には、該副燃焼室３の内
壁温度を検知する温度センサ３５が配設されている。

該温度センサ３５はコントローラ４に接続されており、
検知した温度をコントローラ４に入力する。

該コントローラ４には上記温度センサ３５の他、エンジ
ンの回転数を検知する回転センサ４１と、エンジンの負
荷を検知する負荷センサ４２とからの信号が人力されて
いる。

また、上記バルブ駆動装置１５、絞り弁１６、副室バル
ブ３２及び燃料ポンプ３４は該コントローラ４と接続さ
れており、該コントローラ４はこれらに対して制御信号
を出力する。

該コントローラ４は、上記信号の入出力を司る人出力イ
ンターフェイスの他、プログラム等を予め記憶するＲＯ
Ｍ、該ＲＯＭに記憶されたプログラムの下に演算を行な
うＣＰＵ、演算結果及び各種データを記憶するＲＡＭ、
コントローラ４内部の信号の流れを司るコントロールメ
モリ等から構成されている。

次に、上記構成による本実施例の作動について説明する
。

第２図は、２段圧縮時の作動を説明するタイミングチャ
ートである。

本図は爆発時から開始されており、本図上部から順次ク
ランク角の進行に伴なう、行程変化、ピストン２のスト
ローク、副室バルブ３２の開閉状態、吸入空気バルブ１
４の開閉状態を示している。

クランク角が本図における０°で燃焼室内にて燃料の爆
発が起きると、吸入空気バルブ１４は閉鎖されているの
で、膨張行程に移行しピストン２は押し下げられる。ピ
ストン２の上端部が排気ボート１２の開口位置まで下降
すると、シリンダ１内部の燃焼ガスは排気ボート１２か
ら噴出し内部圧力が低下する。そして、続いて開口する
吸気ボート１１から圧送されてくる吸気によりシリシタ
１内部に残留している排気カスは掃気される。

続いてピストン２は下死点（ＢＤＣ）を経て上昇へと反
転し、圧縮行程Ｉに移行する。該圧縮行程ｌては副室バ
ルブ３２が開放されているので、圧縮された吸気は副燃
焼室３へ送られる。

ピストン２が上死点（ＴＤＣ）に到達し、圧縮行程■が
終了すると、副室バルブ３２を閉鎖し副燃焼室３内部の
圧縮吸気を封止すると共に、吸入空気バルブ１４を駆動
し、吸気管１３と主燃焼室２１とを連通される。すると
、ピストン２の降下に伴い、主燃焼室２１内には吸気が
吸入される。

そして、ＢＤＣを経てピストン２が再び上昇を開始する
と、吸入空気バルブ１４を閉鎖し圧縮行程Ｈへと移行す
る。そして、ピストン２がＢＤＣから所定量上昇し、排
気ボート１２をピストン２が閉鎖すると、副室バルブ３
２を開放し、上記圧縮行程■で圧縮した吸気と共に今回
の圧縮行程ＩＩにて圧縮する。

そして、ＴＤＣにて燃料を噴射し爆発させ、上記最初の
爆発からの行程を繰り返し、上記４サイクル作動する。

尚、上記２回の圧縮行程により圧縮される吸気量が５過
る場合には、絞り弁１６によりシリンダ１内へ流入する
吸気量を制限する。

次に、上記コントローラ４による制御内容について説明
する。

第３図は、本実施例による制御内容を示すフロー図であ
る。

ステップ１にて、回転センサ４１からのエンジン回転数
Ｎｅと、負荷センサ４・２からのエンジン負荷Ｌｅと、
温度センサ３５からの副燃焼室壁温Ｔｗとを人力する。

そして、ステップ２〜ステツプ４にて、該Ｎｅ、Ｌｅ、
Ｔｗを、各々に対応する所定値Ｎｏ、Ｌｏ、ＴＯと比較
し、共に所定値以下であればステップ５へ、少なくとも
１個の測定値が所定値以上であればステップ８へと進む
。

ステップ５では燃料ポンプ３４へ信号を出力し、燃料噴
射タイミングを第２図にて説明した４サイクル作動に対
応するタイミングにする。

そして、ステップ６及びステップ７にて、副室パルプ３
２と吸入吸気バルブ１４とを第２図に示すタイミングで
作動させる。

一方、ステップ８へ進んだ場合には、燃料噴射タイミン
グを通常の２サイクル作動時のタイミングにセットし、
ステップ９にて副室バルブ３２を常開にして連通路３１
を常時連通状態とする。

そして、更にステップ１０にて、バルブ駆動装置１５へ
の信号出力を停止し、吸入空気バルブ１４を常閉状態と
する。以上、ステップ８への流れは通常の２サイクル作
動を行なうフローである。

ところで、本実施例は、クロス掃気式の２サイクエンジ
ンにて説明したが、ループ掃気式やユニフロー掃気式の
２サイクルエンジンを用いてもよい。

以上、本発明の実施例について詳細に説明したが、本発
明の精神から逸れないかぎりで、種々の異なる実施例は
容易に構成でき、よって、本発明は前記特許請求の範囲
において記載した限定以外、特定の実施例に制約される
ものではない。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、高回転時あるい
は高負荷時等の、燃焼室内部温度が高温度の場合には通
常の２サイクル作動を行ない、低速低負荷時等の、燃焼
室内部温度が低温度の場合には、圧縮された吸気を一旦
副燃焼室内に封止し、次の圧縮行程にて該副燃焼室を主
燃焼室に対して開放し、前回の圧縮行程にて圧縮された
吸気と、今回圧縮された吸気とを合体し、圧縮端温度を
高温度化させるので、出力が向上し、かつ低速低負荷時
における燃焼が安定したサイクル可変ディーゼルエンジ
ンを提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示すブロック図、第２図
は、２段圧縮時の作動を説明するタイミングチャート、
第３図は、本実施例による制御内容を示すフロー図であ
る。 １・・・シリンダ、２・・・ピストン、３・・・副燃焼
室、４・・・コントローラ、１４・・・吸入空気バルブ
、１６・・・絞り弁、３２・・・副室パルプ、３４・・
・燃料ポンプ。３５・・・温度センサ、４１・・・回転
センサ、４２・・・負荷センサ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）エンジンの主燃焼室と連通する副燃焼室と、該副
   燃焼室と主燃焼室との連通部分に設けられ隔圧縮行程に
   て該連通部分を閉鎖し副燃焼室内に圧縮された吸気を封
   止すると共に他の隔圧縮行程にて該連通部分を開放する
   開閉手段と、上記エンジンの２サイクル作動時に該開閉
   手段の作動を開放状態にて停止せしめる常開手段とを有
   することを特徴とするサイクル可変ディーゼルエンジン
   。
2. （２）上記副燃焼室の内壁温度を検知する温度検知手段
   と、該内壁温度が所定値以下の場合に上記開閉手段を作
   動せしめる制御手段を有することを特徴とする請求項（
   １）記載のサイクル可変ディーゼルエンジン。
3. （３）上記他の隔圧縮行程にて圧縮される吸気はピスト
   ンの下降時に吸入されることを特徴とする請求項（１）
   記載のサイクル可変ディーゼルエンジン。