JPH068607B2 - デイ−ゼルエンジンの吸気装置 - Google Patents

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
絞つた状態で、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、特定のエンジン回転数で開閉弁が適正に作動するよ
うに開弁負圧等を設定しておいても、これよりエンジン
回転数が低くなると、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ことに伴い、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閉じすると、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、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時にも吸気の充填量を確保し、かつ
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、エンジンの各シリンダ別の吸気通路に、シリ
ンダ内の負圧を導入する室を有してその負圧が所定負圧
に達した時に開弁する圧力応動式の開閉弁設け、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、上記開閉弁が開作動してから少
なくとも吸気行程終期までは上記室からの負圧の放出を
阻止することにより上記開閉弁の開弁状態を保持して、
吸気行程終期以後に上記室から負圧を放出する開弁状態
保持手段を設けたものである。

つまり、吸気行程の途中で上記開閉弁が開作動してか
ら、少なくとも吸気行程終期に至るまでは、その間にシ
リンダ内の負圧が小さくなっても上記保持手段により開
閉弁の開弁状態が保たれるようにしたものである。

（実施例） 第１図乃至第５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を備えた吸気ポ
ート５と、排気弁を備えた排気ポート（図示せず）とが
開口している。上記吸気ポート５に連通する吸気通路６
には、圧力応動式の開閉弁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。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６
ａの副吸気通路６ｂ開口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１０
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つの室１６，
１７と、その一方の室１６内に設けられて弁体１３を閉
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、シリンダ内
の負圧が副吸気通路６ｂの下流側を経て導入されるよう
になっている。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から上記一方の室１
６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が開かれるようになって
おり、従って吸気絞り弁７により主吸気通路６ａが絞ら
れている状態では、シリンダ１内の負圧が上記開弁負圧
に達する吸気行程途中で自動的に開閉弁１０が開作動す
るようになっている。

またこの開閉弁１０に対し、この開閉弁１０が開作動し
てから少なくとも吸気行程終期までは開閉弁１０の開弁
状態を保持する開弁状態保持手段が設けられている。こ
の開弁状態保持手段は、上記開閉弁が開作動してから少
なくとも吸気行程終期までは上記室からの負圧の放出を
阻止し、吸気行程終期以後に上記室から負圧を放出する
ようにしたものである。すなわち、開弁状態保持手段
は、第３図乃至第５図に示すように、開閉弁１０の連通
孔１９に配置されたチェック弁２１と、開閉弁１０の一
方の室１６に連通路２２を介して接続されてこの一方の
室１６を閉鎖状態と大気への開放状態とに切替可能とす
る負圧作動式のコントロール弁２３と、このコントロー
ル弁２３を閉鎖方向に付勢するスプリング２４と、コン
トロール弁２３を上記開放状態に作動させる負圧を導入
する作動負圧導入通路２５とで構成されている。そして
上記作動負圧導入通路２５は、或るシリンダ１に対応し
た開閉弁１０に対するコントロール弁２３に、そのシリ
ンダ１とは吸気行程がずれた別のシリンダ１側から吸気
行程で生じる負圧を作用させるようにし、例えば着火順
序に従って第１シリンダ側には第３シリンダ側から、第
３シリンダ側には第４シリンダ側から、第４シリンダ側
には第２シリンダ側から、第２シリンダ側には第１シリ
ンダ側から、それぞれ開閉弁１０の下流に生じる負圧を
上記コントロール弁２３に作用させるように配設されて
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２６
と、このアクチュエータ２６を働かせるための通路２
７、真空ポンプ２８および切替弁２９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
を閉じて開閉弁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
り開閉弁１０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。また回転数検出手段３１
および負荷検出手段３２等からの信号を受けるマイクロ
コンピュータ等を用いた制御回路３０により、始動運転
時および比較的低回転、低負荷側の運転領域では上記開
閉弁作動状態とし、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上記作動停止状態とする
ように、上記駆動手段が制御されている。

上記のごとき吸気装置によると、始動運転時や比較的低
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１０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
圧が所定値以上になると上記開閉弁１０が開かれて副吸
気通路６ｂから燃焼室３に急激に多量の吸気が導入され
る。これによ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。

特にこのように圧力応動式の開閉弁１０が作動される場
合に、吸気行程途中で開閉弁１０が開作動した後は、前
記開弁状態保持手段により吸気行程終期以後まで確実に
開弁状態が保たれる。つまり図に示す構造の開弁状態保
持手段によると、或るシリンダ１の吸気行程途中でその
シリンダ１に対応する開閉弁１０の一方の室１６に導入
された負圧が開弁負圧に達して開閉弁１０が開作動した
後は、チェック弁２１により連通路２２を通って負圧が
放出されることが防止されるため、このシリンダ１内の
負圧が小さくなっても、コントロール弁２３が開かれる
までは上記一方の室１６内に負圧が封じ込められて開弁
状態が保たれる。そしてこのシリンダ１の吸気行程終期
以後に、他のシリンダ１の吸気行程で生じる負圧により
コントロール弁２３が開かれたとき、上記一方の室１６
内から負圧が放出されて開閉弁１０が閉作動する。

この開弁状態保持手段の働きにより、低回転時にも吸気
充填量を確保し、かつ断熱圧縮効果を良好に発揮させる
ことができるもので、この作用をさらに第６図によつて
説明する。この図は低回転時における開閉弁１０の開閉
動作およびシリンダ１内の圧力変化を、上記開弁状態保
持手段を備えた本発明装置による場合については実線Ａ
_１およびＢ_１で示し、また開弁状態保持手段を有しない
場合（従来装置に相当する）については２点鎖線Ａ_２お
よびＢ_２で示す。この図において、ｔ_１は開閉弁１０の
開作動時期であり、この時期ｔ_１はほぼ一定のクランク
角となり、予め開弁負圧等の設定により定められるが、
この場合に、開閉弁１０が作動されるべき運転領域内で
エンジン回転数がある程度高くなったときにも、開閉弁
１０の開作動後に充分に吸気を導入し得るように予め開
作動時期ｔ_１を設定しておく必要がある。そしてこのよ
うに開作動時期ｔ_１が設定されることにより、エンジン
始動中等の低回転時には、開閉弁１０の開作動時期ｔ_１
から吸気行程終期までの時間が長くなることに伴い、吸
気行程終期よりかなり前に吸気の断熱圧縮（期間Ｔ）を
終えて負圧が低下する。

従って上記開弁状態保持手段を設けない場合、吸気負圧
の低下によって２点鎖線Ａ_２で示すように開閉弁１０が
早閉じし、その後に２点鎖線Ｂ_２で示すようにシリンダ
１内の圧力が再び低下するため、吸気の断熱膨張による
温度低下が生じるとともに吸気充填量が低減する。これ
に対し、開弁状態保持手段を設けた本発明装置によれ
ば、実線Ａ_１で示すように吸気行程終期以後までの開閉
弁１０の開弁状態が得られるため、実線Ｂ_１で示すよう
に吸気の断熱圧縮後も吸気が導入されてシリンダ１内の
圧力低下が防止され、これにより充填量が確保されると
ともに、断熱圧縮後の温度低下が防止されることとな
る。

なお、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
に開閉弁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
して上記実施例と同様の開弁状態保持手段を設けること
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
に上記開閉弁が開作動してから少なくとも吸気行程終期
までは開閉弁の開弁状態を保持する開弁状態保持手段を
設けているため、エンジン始動時等の低回転時にも上記
開閉弁の早閉じすることが確実に防止され、吸気充填量
を確保するとともに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。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の装置の縦断側面図、第２図
はこの装置の概略横断平面図、第３図は開閉弁の拡大断
面図、第４図は開弁状態保持手段を構成する通路配設部
分の概略図、第５図は開弁状態保持手段におけるコント
ロール弁配置部分の拡大図、第６図は開閉弁の作動およ
びシリンダ内の圧力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、７…吸気絞り弁、１０…開閉弁、２１〜２５…開弁
状態保持手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンの各シリンダ別の吸気通路に、シ
   リンダ内の負圧を導入する室を有してその負圧が所定負
   圧に達した時に開弁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、上記開閉弁が開作動してか
   ら少なくとも吸気行程終期までは上記室からの負圧の放
   出を阻止することにより上記開閉弁の開弁状態を保持し
   て、吸気行程終期以後に上記室から負圧を放出する開弁
   状態保持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。