JPH11270370A

JPH11270370A - ターボ過給式ディーゼルエンジンの燃費低減装置

Info

Publication number: JPH11270370A
Application number: JP10075984A
Authority: JP
Inventors: Toshio Iijima; 寿男飯島; Yukinori Kawamoto; 幸徳川本
Original assignee: Jidosha Buhin Kogyo Co Ltd
Current assignee: Jidosha Buhin Kogyo Co Ltd
Priority date: 1998-03-24
Filing date: 1998-03-24
Publication date: 1999-10-05

Abstract

(57)【要約】【課題】ポンピングロスを低減し、燃費の低減を図
る。【解決手段】本発明は、ターボ過給機を備えたディー
ゼルエンジンに適用される燃費低減装置１において、流
体圧を蓄える蓄圧室と、蓄圧室の流体圧の供給により押
動されて排気弁２を正規のバルブタイミングとは独立し
て開弁し得るピストン１５と、ピストン１５に対する流
体圧の給排制御を実行すべく設けられた電磁弁１６と、
エンジン運転状態に基づき電磁弁１６を切替制御すると
共に、排気弁２を正規のバルブタイミングより早期に開
弁するよう電磁弁１６を切り替えるコントローラとを備
えたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はターボ過給式ディー
ゼルエンジンの燃費低減装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】排気タービン過給を行うターボ過給式デ
ィーゼルエンジンの場合、本来ポンピングロスはなく、
ポンピングワークが存在し、これが自然吸気ディーゼル
エンジンに対し燃費上、出力上のアドバンテージとなっ
ている。

【０００３】図１４において、(a) 図はポンピングワー
クの例、(b) 図はポンピングロスの例である。図示する
ように(a) 図ではハッチング部分の線図が右回り、(b)
図では左回りになっている。これは、(a) 図において
は、筒内圧が排気時より吸気時の方が高く、吸気時に吸
気がピストンを押し下げる格好となり、これが正の仕事
として働くことを意味する。逆に、(b) 図においては、
筒内圧が排気時より吸気時の方が低く、ピストンが吸気
をシリンダ内に引っ張ってくる格好となり、これが負の
仕事即ち損失となることを意味する。

【０００４】排気タービン過給を行えば、シリンダ内に
入ってくる吸気圧を筒内圧より高めることができ、これ
によってポンピングワークを発生させ、燃費低減、出力
向上を図ることができる。現に舶用エンジン等ではこの
ような例が見られる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、アイドリング
運転が必要な車両用エンジンでは、高過給により高い平
均有効圧を発生する程、ポンピングロスが顕著に発生す
るという事実がある。これは、排気弁の開弁タイミング
がアイドリング運転可能なタイミングに設定されている
からで、これだと高過給（高回転、高負荷）時に開弁が
相対的に遅れ、排気時の筒内圧が高くなり、これによっ
て吸気時の筒内圧が排気時より低くなり、ポンピングロ
スが発生してしまう。

【０００６】一方、図１５は、エンジンが高速、高負
荷、高過給で運転しているときの排気行程における状態
変化を示したものである。図示するように、排気弁が開
き始めるのは一般にピストン下降中の下死点(BDC) 到達
前である。

【０００７】排気弁が開いた直後、ピストン下死点到達
前の区間ａでは、(c) 図の如くシリンダ内圧力と排気圧
力（排気弁出口圧力）との差が大きく、(b) 図の如く圧
力比（＝排気圧力／シリンダ内圧力）が臨界圧力以下に
なっており、排気弁を通過する排気の流速が音速に達す
る。よってこの区間ａでは、排気が流出し難く、ブロー
ダウン損失上は有利である。なおブローダウン損失と
は、ピストン下降中に排気の吹出しが生じ、排気圧力に
よるピストン押下げ行程が減少することに基づく損失を
いう。

【０００８】しかしながら、ピストンが下死点を過ぎて
上昇行程に至っても、筒内圧が未だ高く、押出し損失、
即ちピストンの排気押出しに基づく損失が増し、これも
ポンピングロス増加の要因となっている。

【０００９】このように、車両用ターボ過給式ディーゼ
ルエンジンにおいては、アイドリングが必ず確保できる
ようなバルブタイミング、カム設定で全使用域をカバー
するため、特に高過給時にポンピングロスが増大し、燃
費が悪化するという欠点があった。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、ターボ過給機
を備えたディーゼルエンジンに適用される燃費低減装置
において、流体圧を蓄える蓄圧室と、蓄圧室の流体圧の
供給により押動されて排気弁を正規のバルブタイミング
とは独立して開弁し得るピストンと、ピストンに対する
流体圧の給排制御を実行すべく設けられた電磁弁と、エ
ンジン運転状態に基づき電磁弁を切替制御すると共に、
排気弁を正規のバルブタイミングより早期に開弁するよ
う電磁弁を切り替えるコントローラとを備えたものであ
る。

【００１１】これによれば、排気の開始時期を早めて排
気時の筒内圧を下げることができ、これによって吸気時
の筒内圧との差を少なくし、ポンピングロスひいては燃
費を低減できる。

【００１２】なお、上記コントローラが、エンジン運転
状態に基づき所定の遅延時間と所定の出力時間とを決定
し、エンジン回転に基づく基準パルスの入力時から上記
遅延時間を経過した後、上記出力時間だけ、上記電磁弁
に駆動信号を出力するのが好ましい。

【００１３】また、上記ピストンと上記電磁弁とが同一
の本体に取り付けられるのが好ましい。

【００１４】さらに、上記流体圧がエンジン潤滑油によ
る油圧であって、上記蓄圧室にギャラリ圧の潤滑油をさ
らに昇圧して供給する蓄圧用オイルポンプをさらに備え
るのが好ましい。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に従って説明する。

【００１６】図１は、本発明に係る燃費低減装置をター
ボ過給式ディーゼルエンジンに適用した場合の縦断正面
図、図２は同平面図、図３は同縦断側面図である。エン
ジンは各二個ずつの吸気弁（図示省略）及び排気弁２を
備えた４弁形式のものであり、これら弁がカムシャフト
３のカム４によってロッカーアーム５、バルブブリッジ
６を介して開弁ないしリフトされるようになっている。
このカム４による開弁タイミングを正規のバルブタイミ
ングという。排気弁２はバルブブリッジ６に螺合固定さ
れ、バルブスプリング７によって上方ないし閉弁側に付
勢され、閉弁時にはバルブシート８に着座されるように
なっている。シリンダヘッド９からガイド軸１０が起立
され、これがバルブブリッジ６に挿入されてバルブブリ
ッジ６の昇降を案内するようになっている。ロッカーア
ーム５は、その一端のプッシュピン１１でバルブブリッ
ジ６のピン受け部１２を上方から押し、バルブブリッジ
６及び両排気弁２を同時に押し下げるようになってい
る。

【００１７】燃費低減装置１は、ロッカーアーム５、バ
ルブブリッジ６及び両排気弁２に並列配置されたアクチ
ュエータユニット１３を有する。アクチュエータユニッ
ト１３は本体１４を有し、本体１４にはピストン１５と
電磁弁１６とが取り付けられる。このアクチュエータユ
ニット１３は、蓄圧室をなすコモンレール１７から高油
圧の供給を受け、この油圧によってピストン１５を押動
し、排気弁２を正規のバルブタイミングと独立して開弁
させるというものである。ピストン１５の駆動タイミン
グは電磁弁１６で規定されることとなる。アクチュエー
タユニット１３は各シリンダ毎に一つずつ設けられる。

【００１８】本体１４はシリンダヘッド９にボルト１４
ｃで固定される。本体１４には貫通穴１４ａとピストン
挿入穴１４ｂとが設けられ、それぞれ油圧制御室１８と
ピストン室１９とを区画している。電磁弁１６は、それ
ぞれ同軸配置された電磁ソレノイド２０、ガイドスリー
ブ２１、スプール弁２２、リターンスプリング２３及び
スプリング受け部材２４で構成される。電磁ソレノイド
２０の下端の雄ねじ部２０ａにガイドスリーブ２１が圧
入され、ガイドスリーブ２１内に昇降自在にスプール弁
２２が挿入されると共に、リターンスプリング２３の挿
入後、ガイドスリーブ２１の下端にスプリング受け部材
２４が圧入されることで、電磁弁１６はユニット化され
ている。電磁弁１６は貫通穴１４ａに上方から挿入され
て雄ねじ部２０ａによって螺合固定され、ガイドスリー
ブ２１及びその内部の部品が貫通穴１４ａ内に収められ
るようになっている。ガイドスリーブ２１の外周には上
下に二か所、Ｏリングとバックアップリングとの組合せ
２６が設けられるようになっている。

【００１９】コモンレール１７及び本体１４は油圧配管
２８で接続され、油圧配管２８は本体１４及びガイドス
リーブ２１の入口穴２９，３０に連通される。一方、ガ
イドスリーブ２１の入口穴３０の下方に出口穴３１が設
けられ、出口穴３１は本体１４の出口穴３２を介してピ
ストン室１９に連通される。スプール弁２２は、上端が
閉じられた円筒状に形成されると共に、外周部の長手方
向中央部が縮径されて、ガイドスリーブ２１内面との間
に軸方向に長い連通路３３を区画している。

【００２０】そこで、図５に示すように、電磁ソレノイ
ド２０が励磁（ON）されると、スプール弁２２がリター
ンスプリング２３の付勢力に抗じて下降し、連通路３３
により入口穴２９（図に現れず），３０と出口穴３１，
３２とを連通するようになる。コモンレール１７からは
油圧配管２８を通じて常時油圧（流体圧）が供給されて
おり、このときは油圧がピストン室１９に供給されるよ
うになる。また、図６に示すように、電磁ソレノイド２
０が非励磁（OFF ）となれば、スプール弁２２がリター
ンスプリング２３の付勢力等によって上昇し、入口穴２
９（図に現れず），３０と出口穴３１，３２とが遮断さ
れ、ピストン室１９への油圧供給が停止されると共に、
ピストン室１９の油圧が出口穴３１，３２、ガイドスリ
ーブ２１内を通じてスプリング受け部材２４のチョーク
穴３４から排出されるようになる。ここで油圧がエンジ
ン潤滑油によるものなので、排出された潤滑油はそのま
ま動弁機構の潤滑等に用いられることになる。このよう
に電磁弁１６は、ONのとき供給側に、OFF のときに排出
側にそれぞれ切り替わることとなる。

【００２１】特に、チョーク穴３４が絞りを形成するた
め、電磁ソレノイド２０がOFF とされたときの油圧排出
は比較的緩慢に行われる。

【００２２】次に、図１乃至図３に示すように、ピスト
ン１５は、ピストン挿入穴１４ｂの内面に沿って摺動可
能な大径の摺動部３５と、摺動部３５の軸心位置から下
方に延出する小径の軸部３６とから一体的になる。ピス
トン１５の下方には押動部材３７が設けられ、押動部材
３７は上端が閉じられた円筒状に形成されると共に、シ
リンダヘッド９から起立された案内軸３８が挿通され
る。これによって押動部材３７は案内軸３８に沿って昇
降可能となる。また、押動部材３７は二重のリターンス
プリング３９，３９によって上方に付勢され、軸部３６
の下面に常時当接される。つまりリターンスプリング３
９，３９が、押動部材３７を介してピストン１５を上方
に付勢している。

【００２３】ここで、押動部材３７及びバルブブリッジ
６には、径方向外方に突出する突出部４０，４１が一体
的に設けられ、押動部材３７の突出部４０はバルブブリ
ッジ６の突出部４１の上面に当接されている。

【００２４】この構成によれば、図５に示すように、電
磁ソレノイド２０がONとされピストン室１９に油圧供給
が行われると、ピストン１５がその油圧によって下方に
押動され、これに伴って押動部材３７、バルブブリッジ
６及び排気弁２が押し下げられる。これにより排気弁２
は開弁ないしリフトされる。このときのリフト量はカム
４による正規のリフト量より小さい。一方、図６に示す
ように、電磁ソレノイド２０がOFF とされピストン室１
９の油圧が排出されれば、ピストン１５が押動部材３７
及びバルブブリッジ６を介し、リターンスプリング３
９，３９及びバルブスプリング７によって上昇される。
これにより排気弁２は閉弁される。

【００２５】このように、ピストン１５は、電磁ソレノ
イド２０のON/OFFに応じて、排気弁２を正規のバルブタ
イミングとは独立して開閉することができる。ただし、
ピストン１５によるリフト（以下ピストンリフトとい
う）とカム４によるリフト（以下カムリフトという）と
が互いに干渉した場合はリフト量の多い方が優先され
る。例えば、ピストン１５が排気弁２を開弁していると
き、カム４が正規のタイミングで排気弁２を開弁しよう
とした場合、カム４によるリフト量が上回れば、突出部
４０，４１同士が離れ、バルブブリッジ６がロッカーア
ーム５のみにより押し下げられる。そして排気弁２はカ
ム４のみによってリフトされるようになる。

【００２６】ここで、ピストン１５の下降量、つまり排
気弁２のピストンリフト量は以下のリリーフ機構によっ
て所定量に制限される。即ち、図８に示すように、ピス
トン１５の軸心部には、ピストン室１９のオイルをリー
クさせるためのリーク穴４２が設けられ、リーク穴４２
は逆Ｔ字状に形成されて下方の末端が外部に開放されて
いる。一方、ピストン室１９の上壁にはストッパボルト
４３が所定位置まで螺合され、ロックナット４４によっ
て位置が固定されている。ストッパボルト４３の内部の
中空穴４５にリターンスプリング４６とチェックピン４
７とが配設され、チェックピン４７はリターンスプリン
グ４６によって下方に付勢されている。中空穴４５の内
側壁にストップリング４６ａが係止され、チェックピン
４７の下降が規制されている。チェックピン４７は、ピ
ストン１５の頂面に当接してリーク穴４２を塞ぎ得るよ
うになっている。

【００２７】これにおいては、ピストン１５が油圧を受
けて下降する際、チェックピン４７がリーク穴４２を塞
ぎつつ、ピストン１５に追従して下降する。しかしなが
ら、その下降がストップリング４６ａで規制されると、
その位置からピストン１５が下がった瞬間、リーク穴４
２が開き、ピストン室１９のオイルがリーク穴４２から
排出される。これによってピストン室１９の最大油圧値
が規定され、ピストン１５ないし排気弁２の下降量も一
定量に制限される。ここではストッパボルト４３の位置
がピストン１５の下降量、排気弁２のピストンリフト量
を決定するようになるが、これは外部から容易に調節す
ることができる。即ち、ロックナット４４を緩め、スト
ッパボルト４３の位置を調節してロックナット４４を再
度締め付ければ、位置調節が達成される。

【００２８】なお、このようなリリーフ作用により、エ
ンジンオーバーラン時のジャンプ、バウンス等に基づく
排気弁２とエンジンピストンとの衝突を防止できる。ま
たオイルにエアが混入した場合でもエアをオイルととも
に排出できる。

【００２９】ところで、図４に示すように、電磁ソレノ
イド２０は電子制御装置であるコントローラ４８に電気
的に接続されている。コントローラ４８は、ここでは本
装置専用でＥＣＵと組み合わせて使用されるが、別段他
の電子制御装置と兼用であっても構わない。コントロー
ラ４８の構成、機能は後に明らかとなる。ここでコント
ローラ４８には回転センサ４９が接続されている。回転
センサ４９は、カムシャフト３のスリット付円盤３ａを
利用して、カムシャフト３の所定角度回転毎に基準パル
スを発生する。

【００３０】また、同図に示すように、本装置１は、大
気圧程度のエンジン潤滑油を高圧まで高めてコモンレー
ル１７に蓄えるための油圧発生装置５０を有する。特に
ここではその一部をエンジンに通常装備されるオイルポ
ンプ等と共用にしている。

【００３１】油圧発生装置５０は、オイルパン５１に貯
留された大気圧程度のエンジン潤滑油を吸入して吐出す
るエンジン潤滑用オイルポンプ５２を有する。このオイ
ルポンプ５２から吐出されたオイルの圧力は、リリーフ
弁５３で管理され、リリーフ弁５３を経たオイルはオイ
ルフィルタ５４を通過した後、オイルギャラリ５５に貯
えられる。ここから種々の配管を通じてオイルが各エン
ジン潤滑部に供給される訳だが、ここではそのギャラリ
圧のオイルがさらに、フィルタ５６を経た後、蓄圧用オ
イルポンプ５７で高圧まで昇圧されるようになってい
る。蓄圧用オイルポンプ５７から吐出されたオイルは、
蓄圧用リリーフ弁５８で所定のコモンレール圧に調整さ
れる。そしてこのコモンレール圧のオイルがコモンレー
ル１７に供給され蓄えられる。５９は圧力計である。

【００３２】蓄圧用オイルポンプ５７は、カムシャフト
３に通常設けられるタイミングギヤ６０で駆動されるよ
うになっている。これによって蓄圧用オイルポンプ５７
はエンジン回転数の1/2 の回転数で回転駆動されること
となる。図中、破線はオイルの戻り経路を示す。

【００３３】さて、以上の構成にかかる本装置の動作内
容は図９に示す如きである。ここで図９は本装置単体で
の動作をシミュレーションした結果で、横軸にはクラン
ク角がとってある。先ず、所定のクランク角（ここでは
エンジンピストンの圧縮上死点）で回転センサ４９から
基準パルスが発生すると、コントローラ４８が所定の遅
延時間T1を経過した時点で、所定の出力時間T2だけ電磁
ソレノイド２０に駆動信号（ON信号）を出力する。こう
なるとその時間だけ電磁弁１６が供給側に切り替わり、
コモンレール１７の高圧油がピストン１５に供給され、
ピストン１５が押動部材３７、バルブブリッジ６を介し
て排気弁２を開弁させる。出力時間T2が経過すると、コ
ントローラ４８が電磁ソレノイド２０をOFF にするの
で、これによって電磁弁１６が排出側に切り替わり、ピ
ストン室１９のオイルが排出され、ピストン１５が上昇
し、排気弁２が閉弁する。出力時間T2が短時間であるた
め、ピストン室１９への油圧供給はパイロット的に行わ
れ、排気弁２のリフトカーブは図示するように山形とな
る。上段の線図はピストン室１９の供給側（入口側）の
圧力を示しており、ピストン室１９への油圧供給が行わ
れると圧力が低下する。ａで示す圧力低下部分が最初に
排気弁２を静止状態から動かすための慣性油圧である。
一方、ｂで示す圧力上昇部分が油圧排出時のバルブスプ
リング７、リターンスプリング３９，３９による戻り油
圧である。

【００３４】これと対応したコントローラ４８の構成、
機能を以下に説明する。図４に示すように、コントロー
ラ４８は、強電部（ドライバ）をなし電磁ソレノイド２
０に駆動信号を出力するソレノイド駆動回路と、弱電部
をなしソレノイド駆動回路への出力信号を成形する演算
回路とからなる。演算回路は具体的には、クロック、ゲ
ート１、ゲート２、カウンタ１、カウンタ２、カウンタ
比較器１、カウンタ比較器２、及び遅延時間T1、出力時
間T2のマップをメモリしたROM からなる。

【００３５】クロックは一定時間間隔で時間パルスを発
生しており、そのパルスをゲート１に常時送出してい
る。一方ゲート１は、回転センサ４９から基準パルスを
入力した時点で、いわゆる開状態となり、カウンタ１に
時間パルスを送出する。カウンタ１では、その時間パル
スのパルス数をカウントしてそのカウント数をカウンタ
比較器１に送る。

【００３６】ここで、遅延時間T1、出力時間T2のマップ
には、エンジン回転数及びエンジン負荷に対応する各時
間T1，T2の値が設定されている。エンジン回転数及びエ
ンジン負荷のデータはＥＣＵから送られ、これらに基づ
きコントローラ４８は、基準パルス入力時の遅延時間T
1、出力時間T2をマップからルックアップする。もっと
も、エンジン運転状態を示す他の要素、例えば水温、吸
気圧等を含めて各時間T1，T2を決定するようにしてもよ
い。

【００３７】こうして決定された遅延時間T1と、カウン
タ１のカウント数とがカウンタ比較器１で比較される。
そしてカウント数が遅延時間T1に相当する値となったな
らば、カウンタ比較器１からソレノイド駆動回路に命令
信号が出される。こうなればソレノイド駆動回路が電磁
ソレノイド２０に駆動信号を出力する。

【００３８】カウンタ比較器１による命令信号はゲート
２にも出力される。この時点でゲート２が開状態とな
り、カウンタ２にクロックからの時間パルスが送出され
る。カウンタ比較器２では、前述の如く決定された出力
時間T2とカウンタ２によるカウント数とが比較される。
そしてカウント数が出力時間T2に相当する値となったな
らば、カウンタ比較器２からソレノイド駆動回路に、駆
動信号送出停止のための命令信号が出される。こうなれ
ば、ソレノイド駆動回路が駆動信号の送出を停止する。
以上により図９の動作が達成される。

【００３９】ここで、図１０には、本装置の油圧応答特
性を調べた試験結果が示されている。基準パルスの代わ
りに近接スイッチの信号が用いられ、この信号発生時か
ら所定の遅延時間T1を経過した後、所定の出力時間T2の
間だけ、電磁ソレノイド２０に駆動信号（ソレノイド印
加電圧）が出力されている。これによって電磁ソレノイ
ド２０に電流が流れ、やや遅れてピストン室１９の油圧
が立ち上がる。本装置には僅かながらこのような応答遅
れが存在する。

【００４０】さて、上述のように本装置では、遅延時間
T1、出力時間T2の決定の仕方により排気弁２の開弁タイ
ミングをいかようにも設定できる。そこで本装置では、
排気弁２の開弁タイミングを図１１に示すように決定す
ることとしている。

【００４１】同図も図９と同様のシミュレーション結果
であり、本装置をエンジンに適用した例であるが、同図
に示されるように、排気弁２は正規のバルブタイミン
グ、つまりカムリフトによる開弁より早期に開弁される
ようになっている。またそうなるように遅延時間T1、出
力時間T2が決定されている。基準パルスが圧縮上死点で
発生するのは同様で、このパルス発生後、所定の遅延時
間T1を経て、所定の出力時間T2だけ電磁ソレノイド２０
が励磁され、一瞬遅れて排気弁２がリフトするようにな
っている。このリフト期間と正規のリフト期間とはオー
バーラップし、図示例では排気弁２がピストンリフトに
より最大リフトした付近からカムリフトに移行する。も
っとも、ピストンリフトによるリフト開始時期、リフト
期間、リフト量は、遅延時間T1、出力時間T2の決定の仕
方により自由に変化させることができる。例えば、リフ
ト開始時期を早めたいときは遅延時間T1を短くすればよ
い。またリフト期間、リフト量を多くしたいときは、出
力時間T2を長くすれば、油圧排出時期が遅れるのでリフ
ト期間が長くなり、ピストン室１９の油圧値が増大する
のでリフト量が多くなる。ただしオーバーラップさせる
ことは必須である。こうして、現在のエンジン運転状態
に最も適した排気弁早開きを達成できることになる。

【００４２】図１２は、本装置適用のエンジンを実際に
運転したときの試験結果である。同図から、実際の結果
がシミュレーション結果にほぼ一致していることが分か
る。

【００４３】このような排気弁早開きを行うことで以下
のような利点が得られる。上述したように、車両用ター
ボ過給式ディーゼルエンジンでは、アイドリングが必ず
確保できるようなバルブタイミングに設定されているた
め、高過給時にポンピングロスが増大し、燃費が悪化し
てしまう。しかし、本装置を適用し、高過給時に排気弁
早開きを行うようにすれば、排気時の筒内圧を下げら
れ、ポンピングロスを低減できる。

【００４４】図１３は図１４(b) の吸排気行程の部分に
相当する拡大図である。破線は本装置不適用、実線は本
装置適用の場合を示す。図示するように、本装置不適用
の場合、排気時の筒内圧と吸気時の筒内圧との差ΔＰ₁
が大きく、大きなポンピングロスが発生している。しか
し本装置適用の場合は、新膨張線ｑが発生し、エンジン
ピストン下死点到達前の筒内圧の落ち込みが早く、結果
的にエンジンピストン上昇中の筒内圧も下がっている。
これによって圧力差ΔＰ₂が小さくなり、ポンピングロ
スの低減を達成できる。そして燃費を低減できる。

【００４５】また、筒内圧が早く落ち込む結果、エンジ
ンピストン上昇時の押出し損失も低減され、燃費がさら
に低減する。

【００４６】ここで、エンジンピストン下死点到達前は
筒内圧が高い方がブローダウン損失上有利であり、本装
置適用の場合逆に不利となる。つまり、排気エネルギが
早期にシリンダ内から流出してしまう結果、筒内圧がそ
の分下がり、ピストン押下げに寄与しなくなってしま
う。

【００４７】しかし、ここではその喪失分の排気エネル
ギをターボ過給機で回収でき、損失を補填することがで
きる。即ち、早期に排出された排気エネルギでターボ過
給機のタービンをより駆動でき、これによって過給圧を
高め、出力向上による燃費低減等を図れる。そして多量
の低温の新気をシリンダ内に送り込めるようにもなり、
燃焼温度の低下によるNOx 発生量低減が達成できる。

【００４８】このように、本装置を用いた場合は燃費が
大幅に低減され、しかもNOx 発生量も低減できるように
なる。

【００４９】ここで、本装置は排気弁２をいつでも自由
に開弁させることができるので、高過給時に限らず、中
・低過給時等いつでも作動させることが可能である。よ
ってエンジンの全使用域においてポンピングロスを低減
し、燃費を低減できる。場合によってはポンピングワー
クとなることも期待でき、こうなればさらなる燃費低減
が実現される。本装置適用のエンジンにさらにインター
クーラを組み合わせれば、燃焼温度がさらに低下し、NO
x 発生も抑えられる。

【００５０】他にも、本装置では、電磁弁１６のチョー
ク穴３４により、ピストン室１９から油圧を排出する
際、排出速度を抑えて油圧排出を緩慢にできる。これに
より、ピストン１５が一気に上昇することがなくなり、
排気弁２の上昇速度も抑えて着座時（閉弁時）の衝撃を
抑制できる。そして打撃騒音の低減、耐久性の向上等も
図れる。

【００５１】さらに、本装置はシンプルに構成され、特
にアクチュエータユニット１３が、同一の本体１４にピ
ストン１５と電磁弁１６とを取り付けたコンパクトな構
成であるため、シリンダヘッド９内に容易に組み込むこ
とができる。また、本装置はエンジンと独立した構成で
あるため、エンジンに任意的に付加することができる
し、故障した際もフェールセーフが確保できる。

【００５２】他の実施の形態としては図７に示すような
ものが考えられる。前記実施の形態では、ピストン１５
でバルブブリッジ６を押し下げ、両方の排気弁２を開弁
させるようになっていたが、ここでは一方の排気弁２の
みを開弁させる構成となっている。即ち、排気弁２の上
方にプッシュロッド６２とピストン１５とが同軸配置さ
れ、ピストン１５はプッシュロッド６２を介して排気弁
２を押し下げるようになっている。プッシュロッド６２
はスリーブ６３に摺動自在に挿通され、スリーブ６３は
バルブブリッジ６に螺合され、ナット６４で固定され
る。ここでは図示する排気弁２がバルブブリッジ６に固
定されておらず、図示しない他方の排気弁２のみがバル
ブブリッジ６に固定される。プッシュロッド６２とスリ
ーブ６３の下端部とはテーパ嵌合するようになってい
る。

【００５３】この構成によれば、バルブブリッジ６がエ
ンジンのカム４で押し下げられず静止しているとき、ピ
ストン１５が油圧で押し下げられれば、プッシュロッド
６２がスリーブ６３内を下降して排気弁２を押し下げ
る。一方、バルブブリッジ６がエンジンのカム４で押し
下げられたときは、スリーブ６３下端部のテーパ部がプ
ッシュロッド６２下端部のテーパ部に係合するので、プ
ッシュロッド６２と排気弁２とが同時に押し下げられ
る。このときピストン１５が下降しなければプッシュロ
ッド６２がピストン１５から離れる。

【００５４】他の構成の相違点としては、本体１４内に
リターンスプリング３９とスプリング受け６５とが設け
られる点、電磁弁１６が倒立配置されている点等が揚げ
られる。このような１弁駆動方式を採用するか、２弁駆
動方式を採用するかはエンジンに応じて定めればよい。

【００５５】他にも本発明は種々の実施の形態を採用し
得る。

【００５６】

【発明の効果】以上要するに本発明は以下の如き優れた
効果を発揮する。

【００５７】（１）ポンピングロスを低減し、燃費を
低減できる。

【００５８】（２）燃焼温度を下げられ、NOx 発生量
を低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る燃費低減装置の縦断正面図であ
る。

【図２】同平面図である。

【図３】同縦断側面図である。

【図４】本装置の全体構成図である。

【図５】本装置作動時の縦断側面図である。

【図６】本装置非作動時の縦断側面図である。

【図７】他の実施の形態を示す縦断面図である。

【図８】リリーフ機構を示す半断面図である。

【図９】本装置単体の動作をシミュレーションした結果
を示すタイムチャートである。

【図１０】本装置の油圧応答特性線図である。

【図１１】本装置をエンジンに適用した場合の動作をシ
ミュレーションした結果を示すタイムチャートである。

【図１２】本装置適用のエンジンを実際に運転させた場
合のタイムチャートである。

【図１３】本装置適用の場合と不適用の場合とにおける
吸排気行程のＰＶ線図である。

【図１４】ＰＶ線図を示し、(a) はポンピングワークの
例、(b) はポンピングロスの例である。

【図１５】エンジンの排気行程における状態変化図であ
る。

【符号の説明】

１燃費低減装置２排気弁１７コモンレール１４本体１５ピストン１６電磁弁４８コントローラ５７蓄圧用オイルポンプ T1 遅延時間 T2 出力時間

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ターボ過給機を備えたディーゼルエンジ
ンに適用される燃費低減装置において、流体圧を蓄える
蓄圧室と、該蓄圧室の流体圧の供給により押動されて排
気弁を正規のバルブタイミングとは独立して開弁し得る
ピストンと、ピストンに対する流体圧の給排制御を実行
すべく設けられた電磁弁と、エンジン運転状態に基づき
電磁弁を切替制御すると共に、排気弁を正規のバルブタ
イミングより早期に開弁するよう電磁弁を切り替えるコ
ントローラとを備えたことを特徴とするターボ過給式デ
ィーゼルエンジンの燃費低減装置。
【請求項２】上記コントローラが、エンジン運転状態
に基づき所定の遅延時間と所定の出力時間とを決定し、
エンジン回転に基づく基準パルスの入力時から上記遅延
時間を経過した後、上記出力時間だけ、上記電磁弁に駆
動信号を出力する請求項１記載のターボ過給式ディーゼ
ルエンジンの燃費低減装置。
【請求項３】上記ピストンと上記電磁弁とが同一の本
体に取り付けられた請求項１又は２記載のターボ過給式
ディーゼルエンジンの燃費低減装置。
【請求項４】上記流体圧がエンジン潤滑油による油圧
であって、上記蓄圧室にギャラリ圧の潤滑油をさらに昇
圧して供給する蓄圧用オイルポンプをさらに備えた請求
項１乃至３いずれかに記載のターボ過給式ディーゼルエ
ンジンの燃費低減装置。