JPH0352983Y2

JPH0352983Y2 -

Info

Publication number: JPH0352983Y2
Application number: JP1984085941U
Authority: JP
Priority date: 1984-06-10
Filing date: 1984-06-10
Publication date: 1991-11-19
Also published as: DE3520705A1; US4624228A; JPS611634U; DE3520705C2

Description

【考案の詳細な説明】（産業上の利用分野）本考案は着火性を向上させて特に冷間時の始動
が良好になるようにしたデイーゼルエンジンの吸
気装置にに関するものである。

（従来技術）近時デイーゼルエンジンにおいては、断熱圧縮
を有効に利用して吸気温度を上げることにより、
始動促進を図るようにしたものが提案されてい
る。すなわち、実開昭55−165935号公報に示すよ
うに、吸気行程時に吸気を絞ることにより、気筒
内を高負圧にしておく一方、吸気行程終期にから
圧縮行程初期にかけて排気弁を開弁させて、上記
高負圧となつたシリンダ内に一気に排気ガスを吸
引させることにより、この一気に吸引された排気
ガスによる断熱圧縮作用によつて、吸気温度を上
昇させるようにしたものが提案されている。

しかしながら、前記従来のものでは、高負荷時
にも不活性ガスである排気ガスを吸入するので、
高負荷時において出力がダウンしてしまうという
問題がある。また、上記従来のものにおいて、低
負荷低回転時にのみ排気ガスを吸入させる構成と
すれば、その動弁機構が極めて復雑になつてしま
うという問題も生じる。

ところで、デイーゼルエンジンにおいては、ブ
ローバイガスやEGRガス等の吸気付加ガスをエ
ンジンの吸気通路内に導入することが一般に行な
われているが、この吸気付加ガスの導入と上記断
熱圧縮とが相互に悪影響を与えないように何等か
の対策が望まれるものである。すなわち、断熱圧
縮の点について着目すると、吸気行程初期に吸気
付加ガスが自由に吸引されてしまうと、断熱圧縮
の前提となる十分な高負圧が得られないこととな
る。一方、吸気付加ガスの点に着目すると、ブロ
ーバイガスの場合にあつては、上記高負圧によ大
きな吸引力の影響を受けて、セパレータによるブ
ローバイガスとオイルとの分離が十分になされな
いこととなつてオイル消費が多くなつてしまい、
また、いわゆる暖機EGRと呼ばれるようにエン
ジン始動時にEGRを行なう場合にあつては、多
量にEGRガスが吸引されて、気筒内の酸素分が
不足してしまい、着火性を阻害する大きな原因と
なる。

（考案の目的）本考案は上述のような事情を勘案してなされた
もので、排気ガスを利用することなく断熱圧縮を
行えるようにすると共に、この断熱圧縮と吸気付
加ガス導入とが相互に悪影響を与えないようにし
たデイーゼルエンジンの吸気装置を提供すること
を目的とする。

（考案の構成）前述の目的を達成するため、本考案にあつては
次のような構成としてある。すなわち、燃焼室に開口してエンジンの回転に同期して開
閉される吸気ポートよりも上流の吸気通路に、該
吸気ポートが開いた吸気行程の初期に該吸気通路
を閉じ吸気行程の終期に該吸気通路を開くタイミ
ングバルブが配設され、前記タイミングバルブ上流側の吸気通路内に、
ブローバイガス、EGRガス等の吸気付加ガス供
給源に連なる吸気付加ガス用通路が開口されてい
る、ような構成としてある。

このような構成とすることにより、吸気行程初
期から終期にかけては、タイミングバルブが閉じ
ているので気筒内が高負圧とされる一方、吸気行
程終期にはタイミングバルブすなわち吸気通路が
開かれて新気が一気に気筒内に導入されて、断熱
圧縮を効果的に行なうことができる。特に、タイ
ミングバルブを閉じているときは気筒内への吸気
付加ガス供給が抑制されているので、上記高負圧
の生成すなわち断熱圧縮がより効果的に行なわれ
ることになる。

また、気筒内での高負圧生成時にはこの高負圧
が吸気付加ガス用通路に作用せず、しかもタイミ
ングバルブが開いて吸気付加ガスを気筒内に吸引
し得る時期が吸気行程のうち一部の時期のみとさ
れるので、吸気付加ガスを過大に気筒内に吸引し
てしまうこともない。

（実施例）第１図、第２図において、１はデイーゼルエン
ジンの本体で、このエンジン本体１は、互いに直
列に４つの気筒C₁〜C₄を有する直列４気筒型と
されている。各気筒C₁〜C₄には、吸気ポート２
および排気ポート３が開口され、吸気ポート２は
吸気弁４により、また排気ポート３は排気弁５に
より、それぞれエンジンの回転に同期して周知の
タイミングで開閉されるようになつている。

エンジン本体１には吸気マニホルド６が接続さ
れ、その各分岐管６ａが、対応する吸気ポート２
に連通され、この各分岐管６ａと吸気ポート２と
の間には、それぞれタイミングバルブとしての負
圧開閉弁Ａが介装されている。この負圧開閉弁Ａ
は、それぞれ、第２図〜第４図にも示すようにエ
ンジン本体１と吸気マニホルド６との間に介装さ
れた弁保持体７に保持され、この弁保持体７は、
吸気ポート２と分岐管６ａとを連通する連通路７
ａを有して、この連通路７ａと吸気ポート２と分
岐管６ａとによつて、各気筒C₁〜C₄に対する分
岐吸気通路Ｂが構成されている。

タイミングバルブとしての負圧開閉弁Ａは、第
４図、第５図に示すように、分岐吸気通路Ｂその
ものを開閉する主弁体として機能するシヤツタ板
８と、これに一体として取付けたケーシング９と
を有する。このシヤツタ板８の一端部は、弁保持
体７に回動自在に保持された回動軸１０に対して
ねじ止めされ、この回動軸１０の回動角度位置に
応じて、第３図あるいは第４図実線で示すような
セツト位置（閉位置）と、第４図一点鎖線で示す
リセツト位置（開位置）とをとり得るようになつ
ている。このセツト位置にあつては、弁保持体７
に形成した弁座７ｂにシヤツタ板８が着座して、
連通路７ａ（分岐吸気通路Ｂ）を閉とし、またリ
セツト位置にあつては、弁保持体７に形成された
収納凹所７ｃ内に負圧開閉弁Ａが全体的に収納さ
れて、連通路７ａを大きく開口させるようになつ
ている。上記回動軸１０は、２本に分割された軸
１０ａと、１０ｂとをオルダム継手１１等によつ
て一体回転するように連結してなり、その回動は
リンク１２を介して後述する負圧作動式のアクチ
ユエータ１３によつて行われるようになつてい
る。そして、エンジンが後述する所定の運転状態
のときにのみ、アクチユエータ１３によつて負圧
開閉弁Ａは、前述したリセツト位置となるように
されている。

前記ケーシング９内には、隔壁１４により弁室
１５が画成され、シヤツタ板８に形成した連通口
１６により、弁室１５と負圧開閉弁Ａ下流側の分
岐吸気通路Ｂとが連通され、またケーシング９に
形成した連通口１７により、弁室１５と負圧開閉
弁Ａ上流側の分岐吸気通路Ｂとが連通されてい
る。上記シヤツタ板８に形成した連通口１６は、
隔壁１４に摺動自在に保持された副弁体として機
能する弁体１８によつて開閉されるものである。
この弁体１８は、ケーシング９内に張設されたダ
イヤフラム１９に連結され、常時はリターンスプ
リング２０により、シヤツタ板８に着座されて連
通口１６を閉とする方向に付勢されている。

前記ダイヤフラム１９によつてケーシング９内
に画成された負圧室２１が、弁体１８に形成され
た負圧導入路２２を介して、負圧開閉弁Ａ下流側
の分岐吸気通路Ｂに連通され、負圧室２１内の負
圧が所定の開弁圧にまで上昇すると、リターンス
プリング２０に抗して、ダイヤフラム１９が第５
図に示すように左方動して、すなわち弁体１８が
シヤツタ板８より離間して、連通口１６を開くよ
うになつている。そして、この負圧開閉弁Ａの開
弁圧は、互いにその開弁タイミング（連通口１６
を開としている時期）がオーバラツプしないよう
に設定されている。

再び第１図において、２３は吸気付加ガス用通
路としてのブローバイガス通路、また２４は吸気
付加ガス用通路としてのEGR通路である。ブロ
ーバイガス通路２３は、その一端部が、ブローバ
イガス供給源としてのエンジン本体１（のシリン
ダヘツドカバーより正確にはクランクケース）に
接続され、その他端部は、気筒数に応じて４本に
分岐されて、その各分岐部２３ａが、それぞれ負
圧開閉弁Ａ上流側において、吸気マニホルド６の
分岐管６ａに接続されている。また、EGR通路
２４は、その一端部が、エンジン本体１の排気ポ
ート３に連なるEGRガス供給源としての排気マ
ニホルド２５に接続され、その他端部は、吸気マ
ニホルド６の集合管６ｂ部分に接続されている。

前記EGR通路２４には、これを開閉するため
の負圧式の開閉弁２６が接続され、また吸気負圧
を発生させてEGR量を調整するため、吸気マニ
ホルド６の集合管６ａとエアクリーナ２７との間
の吸気管２８内には絞り弁２９が配設されて、こ
の絞り弁２９の開度は、負圧式のアクチユエータ
３０により制御されるようになつている。上記開
閉弁２６、アクチユエータ３０および前述したア
クチユエータ１３の各負圧室２６ａ，３０ａある
いは１３ａは、それぞれ、電磁式の切換弁３１，
３２あるいは３３を介して、図示を略す負圧ポン
プに接続されている。

前記電磁式の切換弁３１，３２，３３は、それ
ぞれ制御装置としてのコントロールユニツト３４
により制御されるもので、切換弁３１は、励磁さ
れたときに大気側から負圧ポンプ側への連通に切
換えられ、このときに開閉弁２６の負圧室２６ａ
に負圧が導入されて、EGR通路２４が開とされ
る。また、切換弁３２は、例えばデイーテイ制御
により、大気側と負圧ポンプ側との連通度合が調
整され、アクチユエータ３０の負圧室３０ａに調
圧された負圧が導入されて、絞り弁２９の開度が
調整され、これによりEGR量が調整される。さ
らに、切換弁３３は、励磁されたときに大気側か
ら負圧ポンプ側への連通に切換えられ、このとき
にアクチユエータ１３の負圧室１３ａに負圧が導
入されて、負圧開閉弁Ａが前述したセツト位置と
される。

前記負圧開閉弁Ａのセツト位置とリセツト位置
との切換えは、コントロールユニツト３４に入力
されるエンジン回転数信号S₁、エンジン負荷信号
S₂、エンジン冷却水温信号S₃に基づいてなされる
ものである。そして、実施例では、冷却水温が−
５℃以下で、かつエンジン回転数とエンジン負荷
とをパラメータとする第６図ハツチングを付した
運転領域（以下この領域を作動域と称す）となつ
た場合にのみ、負圧開閉弁Ａをセツト位置とする
ようにしてある。上記作動域は、エンジン回転数
については負圧開閉弁Ａの信頼性（追従性の限
界）を考慮して、またエンジン負荷については気
筒内の酸素分が不足しないことを考慮して、それ
ぞれ決定してある。なお、エンジンの運転状態に
応じたEGR量の調整については、従来と同じな
のでその説明は省略する。

なお、実施例では、エンジン本体１は、直接噴
射式とされたいわゆるマン型（蒸発燃焼式）とさ
れ、このため、第２図に示すように、ピストン３
５の頂壁にキヤビテイ３６が形成される一方、こ
のキヤビテイ３６内周壁に沿つて燃料が薄膜状に
流れるように、燃料噴射弁３７が当該キヤビテイ
３６に指向されている。

以上のような構成の作用について説明するが、
先ず、断熱圧縮を行うか否か、すなわち負圧開閉
弁Ａをセツト位置とするかリセツト位置とするか
の制御について、第７図に示すフローチヤートに
基づいて説明する。

先ず、ステツプ50で冷却水温度信号S₃が入力さ
れ、ステツプ51でこの冷却水温が−５℃以下であ
るか否かが判別される。冷却水温が−５℃以下で
あるときは、着火性が悪いすなわち始動困難の場
合であるので、ステツプ52において負圧開閉弁Ａ
をセツト位置とする（コントロールユニツト３４
により切換弁３３を励磁する）。次いで、ステツ
プ53，54において順次エンジン回転数信号S₁およ
びエンジン負荷信号S₂が入力され、ステツプ55に
おいて、前述した負圧開閉弁Ａの作動域であるか
否かが判別される。そして、この作動域にあると
判別された場合は、ステツプ53へ戻つて負圧開閉
弁Ａをセツト位置に保持し続け、この作動域にな
いと判定された場合は、ステツプ56において負圧
開閉弁Ａをリセツト位置とする（切換弁３３を消
磁する）。なお、ステツプ51において、冷却水温
が−５℃を越えている場合は、着火性が良好な環
境にあるとして、そのままステツプ50へ戻ること
となる。

次に、セツト位置にある負圧開閉弁Ａの作用に
ついて気筒C₁に着目して説明することとする。

先ず、エンジン始動前は、負圧開閉弁Ａのシヤ
ツタ板８が分岐吸気通路場を閉とするセツト位置
（第４図実線位置）とされ、かつ連通口１６は弁
体１８によつて閉とされている。この状態から、
エンジンをクランキングさせると、気筒C₁内の
ピストン３５が下降するのに伴つて、気筒C₁内
の負圧が上昇する。そして、この気筒C₁内の負
圧が所定の大きさすなわち前述したような開弁圧
にまで高まると、連通口１６が開かれて、吸気が
一気に気筒C₁内に導入され、これまでに吸入さ
れていた吸入空気を断熱圧縮する。この断熱圧縮
により、吸気温度は数十度程度高められることに
なり、この吸気温度上昇により、スムーズに着火
されてエンジン始動か促進され、かつ着火後の安
定した燃焼が確保される。なお、負圧開閉弁Ａ
（の連通口１６）が開く前に吸引された空気は、
当該負圧開閉弁Ａ下流側の分岐吸気通路Ｂ内にあ
る空気である。

エンジン始動後、エンジンが高負圧運転状態に
なると、負圧開閉弁Ａは第４図一点鎖線で示す位
置となつて、分岐吸気通路Ｂの吸入抵抗を減少さ
せ、これにより馬力の向上が図られる。

ここで、ブローバイガス、EGRガスの吸気付
加ガスは、それぞれ負圧開閉弁Ａの上流側におい
て吸気通路内に導入されるので、この負圧開閉弁
Ａが閉じている間すなわち気筒C₁内に高負圧を
生成している間は、この吸気付加ガスが気筒C₁
内に吸引されることがなく、これにより、断熱圧
縮の前提としての気筒C₁内における高負圧発生
（生成）が有効に行なわれる。また一方、この高
負圧により吸気付加ガスが極めて強い力で吸引さ
れるのが防止され、この結果、ブローバイガス中
へのオイル混入したがつてこれに伴うオイル消費
が防止されると共に、気筒C₁内に吸引される
EGRガス量も少なくなるので酸素不足という事
態が回避される。

なお、吸気弁４の開弁時期が各気筒間でオーバ
ラツプする場合は、各負圧開閉弁Ａの開弁タイミ
ングが互いにオーバラツプしないように、すなわ
ち一の負圧開閉弁Ａが開いているときに他の負圧
開閉弁Ａが開ないようにその開弁圧を設定してお
くことにより、いわゆる吸気干渉を防止して断熱
圧縮を有効に行なうことができる。

以上実施例について説明したが、本考案はこれ
に限らず、例えば次のような場合をも含むもので
ある。

タイミングバルブを例えばバタフライ式とし
て、その開閉タイミングを、コントロールユニ
ツト３４により制御するようにしてもよい。ま
た、タイミングバルブをロータリバルブとし
て、これをエンジンの回転と同期させることに
より、その開閉タイミングを所定のものとする
ようにしてもよい。

吸気通路に導入される吸気付加ガスとして
は、ブローバイガスとEGRガスのいずれか１
つであつてもよい。

往復動型エンジンに限らず、ロータリピスト
ンエンジンにあつても同様に適用し得る。

（考案の効果）本考案は以上述べたことから明らかなように、
断熱圧縮のために利用するガスとして、排気ガス
ではなく新気の空気を用いるようにしてあるの
で、高負荷時における出力ダウンを防止しつつ着
火性を向上させてエンジンの始動を良好に行なう
ことができ、かつ排気弁に対する動弁機構をこと
さら複雑なものとする必要がなくなつて、構造的
にも簡単なものとすることができる。また、吸気
付加ガス導入と断熱圧縮を行なうこととの相互の
間で悪影響を及ぼし合うことを防止することがで
き、特にこの悪影響防止は、吸気付加ガス用通路
の開口位置を所定位置とするだけで特別の装置を
別途付加することなく行なうことができるので、
構造的にまたコスト的に極めて有利である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す全体平面図。
第２図は本考案の一実施例を示す縦断面図。第３
図はタイミングバルブとしての負圧開閉弁を保持
した弁保持体を吸気マニホルド側から見た正面
図。第４図、第５図はタイミングバルブとしての
負圧開閉弁の具体例とその作動を示す断面図。第
６図はタイミングバルブとしての負圧開閉弁を作
動させる運転領域の一例を示す図。第７図はタイ
ミングバルブとしての負圧開閉弁を作動させる制
御例を示すフローチヤート。１……エンジン本体、２……吸気ポート、４…
…吸気弁、６……吸気マニホルド、２３……ブロ
ーバイガス通路、２４……EGR通路、３４……
コントロールユニツト、Ａ……負圧開閉弁（タイ
ミングバルブ）、Ｂ……分岐吸気通路、C₁〜C₄…
…気筒。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】燃焼室に開口してエンジンの回転に同期して開
閉される吸気ポートよりも上流の吸気通路に、該
吸気ポートが開いた吸気行程の初期に該吸気通路
を閉じ吸気行程の終期に該吸気通路を開くタイミ
ングバルブが配設され、前記タイミングバルブ上流側の吸気通路内に、
ブローバイガス、EGRガス等の吸気付加ガス供
給源に連なる吸気付加ガス用通路が開口されてい
る、ことを特徴とするデイーゼルエンジンの吸気装
置。