JPS623125A - 直噴式デイ−ゼルエンジンの吸気装置 - 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） 本発明はディーゼルエンジンの始動促進およびエミッシ
ヨンの改善のため、断熱圧縮により吸気温度を上昇させ
るとともに、特に直噴式ディーゼルエンジンに要求され
るスワールの強化を図るようにした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び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
主吸気通路を絞った状態で、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なわせている。この装置によると、
着火性および燃焼性が改善され、白煙やＨＣ等の低減に
も役立つ。また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。

ところで、従来のこの種の装置では、本来的に着火、燃
焼時の温度が上昇しにくい低回転低負荷時や低温時（上
記公報のものでは始動暖機運転時）にのみ開閉弁を作動
させて吸気の断熱圧縮を行なわせ、つまりこのような時
の始動促進や失火対策として上記開閉弁を用いている。

他方、直噴式ディーゼルエンジンにおいては、低回転高
負荷時に、燃料の霧化を促進するとともに燃焼速度を高
めるため吸気スワールを強化したいという要求があり、
この要求に対しては、従来、吸気系にスワール生成用の
ボートを設ける等の手段が採られており、このため吸気
通路や吸気ボートが複雑な構造となっている。

（発明の目的） 本発明はこのような事情に鑑み、吸気の断熱圧縮により
吸気温度を上昇させるために設けられた開閉弁を利用し
、吸気ボート等を複雑化することなく低回転高負荷域で
吸気スワールを強化することができる直噴式ディーゼル
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開閉弁
を設け、比較的低回転かつ低負荷側の特定運転領域にお
いて上記開閉弁を吸気行程の途中で閉状態から開状態と
するように作動させ、この１ｍｒｌｌ弁の作動により吸
気行程途中から急激に吸気を導入して断熱圧縮を行なわ
せるようにした直噴　　　　　′式ディーゼルエンジン
の吸気装置において、上記特定運転領域とは別に低回転
高負荷域で開閉弁を作動させる制御手段を設けたもので
ある。

つまり、本来的に着火、燃焼時の温度が上昇しにくい運
転領域で開開弁を作動させて吸気の断熱圧縮を行なわせ
ることに加え、低回転高負荷時にも開閉弁を作動させる
ことによってスワールの強化を図るようにしたものであ
る。

（実施例） 第１図は本発明の第１の実施例を示す。同図において、
１は直噴式ディーゼルエンジンの各気筒を構成するシリ
ンダで、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
ボート５と、排気弁６を備えた排気ボート７とが開口し
ている。上記吸気ボート５には吸気通路８が連通され、
また排気ボート７には、排気通路９が連通されている。

そして、上記吸気通路８には開開弁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
行な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、本実施例ではエンジン出力軸
に連動して、吸気行程の途中で開くロータリバルブタイ
プの開閉弁を示し、この開閉弁１０は連動機構等で構成
された開閉弁駆動装置１１により駆動されるようになっ
ている。そしてこの開閉弁駆動装置１１には、開閉弁１
０を開状態に停止させることのできる図外の連動遮断手
段または開閉弁１０を吸気行程の全期間中開かせるよう
に開閉タイミングを変えることのできる開閉タイミング
可変手段などが組込まれることにより、実質的に開閉弁
１０の作動機能を停止させることが（ＣＰＵ）で、この
制御手段１２からのエンジン、二できるようになってい
る。

１２はマイクロコンピュータ等でなる制御手段運転状態
に応じた開閉弁駆動制御信号１１′に基づき上記開閉弁
駆動装置１１が制御され、これにより、開閉弁１０は作
動状態と、作動機能が停止され吸気通路を吸気行程全期
間にわたり間通させる作動停止状態とに切替えられるよ
うになっている。

この制御手段１２においては、予め第２図に示すように
開閉弁１０の作動領域が設定されている。　　　　゛す
なわち、第２図において縦軸はエンジン負荷、　　　　
　・横軸はエンジン回転数を表わし、曲線Ｒは最大負荷
のラインを示しており、この図で斜線を付した領域Ａ、
Ｂが開閉弁１０の作動領域であって、本来的に着火燃焼
時の温度が上昇しにくい比較的低回転低負荷側の運転領
域が吸気温度上昇のための開閉弁１０の作動領域Ａとさ
れるとともに、低回転高負荷側の運転領域がスワール強
化のための開閉弁１０の作動領域Ｂとされている。これ
らの領域Ａ、Ｂは予めマツプとして制御手段１２内のメ
モリに記憶されている。なお、吸気温度上昇のための開
閉弁１０の作動領域Ａは冷却水温等に応じ、低温時に拡
大するように補正してもよい。

そして６１１１１１手段１２にはエンジン負荷に相当す
るコントロールレバー開度信号１３、エンジン回転数信
号１４およびエンジン冷却水ｉ信号１５が入力され、制
御手段１２はこれらの入力値と上記のように設定された
運転領域のマツプとに基づき、運転状態が開閉弁１０の
作動領域ＡまたはＢにあるとき開閉弁１０を作動状態と
し、それ以外は開閉弁１０を作動停止状態とするように
開閑弁駆動装＠１１を制御している。

このように構成された吸気装置の作用を次に説明する。

本来的に着火、燃焼時の温度が低くなりがちな比較的低
回転低負荷の領域Ａでは、開開弁１ｏが作動されて吸気
の断熱圧縮が行なわれることにより吸気温度が上昇し、
この温度上昇によって始動促進およびエミッションの改
善がなされる。つまり吸気行程途中までは開開弁１０が
閉じられて燃焼室３への吸気の導入が規制され、吸気行
程途中から開閉弁１０が開かれて急激に多量の吸気が燃
焼室３に導入されることにより吸気の断熱圧縮が行なわ
れ、吸気温度が上昇する。そして、比較的低回転低負荷
時には、この吸気温度の上昇が燃焼性の自重に寄与し、
失火が防止されるとともに白煙やＨＣ等の発生が抑制さ
れる。

また、低回転高負荷の領域Ｂでも開閉弁１０が作動され
、このときの開閉弁１０の作動は、スワールの強化によ
る燃焼の促進と、それによるスモークの発生防止とに役
立つ。つまり第３図に示すように、開開弁１０の開時期
ｔｏが吸気弁の開時期１．０よりも遅らされ、この間に
シリンダ内に生じる負圧により、開閉弁１０の開時期ｔ
ｏから吸気弁の閉時期１．Ｃまでの間に急激に吸気が導
入されるため、吸気行程の全期間に吸気が導入される場
合（破線Ｃ）と比べて吸気流速が大幅に高められ（実線
Ｄ）、吸気スワールが強化される。

そして低回転高負荷時には、このように吸気スワールが
強化されることにより、燃料の霧化や空気とのミキシン
グが良くなるとともに燃焼速度が高められて燃焼が促進
され、これに伴ってスモークの発生が防止される。なお
、低回転時には吸気行程の時間が比較的長くて吸気充填
量を確保するための時間的余裕があるため、この余裕分
だけ１ｍ１ｌｆｌ弁１０の開時期を遅らせるように調整
しておくことにより、低回転高負荷時に必要な吸気充１
を量を確保しつつ吸気スワールを強化することができる
。

本発明における開閉弁および同図弁駆動装置の他の実施
例を第４図、第５図により説明する。

この実施例での開閉弁１０′としては、この開閉弁１０
’より下流の吸気通路内の負圧が所定値以上に大きくな
ったときに自動的に開閉する自動弁タイプのものが用い
られており、吸気通路が主吸気通路８ａと補助吸気通路
８ｂとに分けられ、主吸気通路８ａ中に制御手段１２に
より制御されるアクチュエータ２１にて駆動される吸気
絞り弁２０が設けられ、かつこの吸気絞り弁２０よりも
下流側に上記補助吸気通路８ｂを開口させるとともに、
この補助吸気通路８ｂ中に上記自動弁タイプの開閉弁１
０’　が設けられている。また吸気絞り弁２０を回動さ
せる手段としてダイヤフラム装置等のアクチュエータ２
１と、これを働かせるための通路２２、真空ポンプ２３
および切替弁２４等により構成された駆動装置が設けら
れている。

そして制御手段１２により切替弁２４が制御されること
により、真空ポンプ２３から通路２２を通してアクチュ
エータ２１に負圧が導入された時、吸気絞り弁２０が開
かれるように構成されている。　　　　□゛また、開ｍ
弁１０′は第５図に拡大して示すどとく、弁室３０内に
設けられて弁座３１に上流側から当接する弁体３２と、
この弁体３２に連結軸３３を介して連結されたダイヤフ
ラム３４と、このダイヤフラム３４により仕切られた二
つの室３５．３６と、その一方の室３５内に設けられた
弁体３２を閉弁方向に付勢するリターンスプリング３７
とからなる。そして上記一方の室３５は、弁体３２、連
結軸３３およびダイヤフラム３４を貫通した連通孔３８
を介して弁体３２より下流の副吸気通路８ｂに連通し、
他方の室３６は開口３９を介して副吸気通路８ｂの上流
側すなわち図外のサージタンクに連通して略大気圧に保
たれている。

したがって開閉弁１０’　より下流のｎ１吸気通路８ｂ
内の負圧が連通孔３８を介して室３５に伝わり、この負
圧が一定値以下の場合にはリターンスプリング３７によ
り弁体３２は閉弁方向に付勢されているが、負圧が一定
値以上に大きくなるとダイヤフラム３４を介してリター
ンスプリング３７の付勢力に抗して弁体３２が開弁させ
られるようになっている。

上記構成において、吸気絞り弁２０により主吸気通路６
ａが絞られている状態では、吸気行程においてピストン
２が下降し、燃焼室３に連通ずる主、副吸気通路８ａ、
８ｂ内の負圧がある一定値以上に大きくなると開閉弁１
０’が開状態から開状態になり、急激に吸気が燃焼室３
に導入され断熱圧縮作用が得られる。他方、吸気絞り弁
２０が開かれている状態では、殆ど吸気負圧が生じない
ので、開閉弁１０′の作動が停止され、開閉弁１　　　
　　′０′は閉弁状態に保たれる。

このような開閉弁および開閉弁駆動装置を用いたものに
おいても、制御手段１２により吸気絞り弁２０の開閉を
制御することにより、上記第１実施例と同様の機能を発
揮させることができる。

なお、これら実施例のほかにも、図示していないが上記
のごとき自動弁タイプの開閉弁を吸気通路中に回動可能
に設け、開閉弁の作−動状態では通路中に介在させ、開
閉弁の作動停止状態では通路中に介在しないようにアク
チュエータにより回動させるような構成など種々の実ｍ
態様を採用し得る。

（発明の効果） 以上のように本発明は、直噴式ディーゼルエンジンの吸
気装置において比較的低回転かつ低負荷側の運転領域で
吸気温度を上昇させるため開閉弁を作動させて断熱圧縮
を行なわせるとともに、低回転高負荷時にも開閉弁を作
動させることにより、開閉弁を利用して直噴式ディーゼ
ルエンジンに要求される低回転高負荷時のスワールの強
化をも達成させている。このため、吸気温度を上昇させ
て始動促進等を図るというこの種装置の本来の役目に加
え、複雑な吸気ボート構造等を必要とせずに、低回転高
負荷時の燃焼促進およびそれによるスモークの低減を可
能にするものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による直噴式ディーゼルエン
ジンの吸気装置の全体構成図、第２図は開閉弁の作動領
域を示す説明図、第３図は開閉弁の作動による吸気流速
の変化を示す説明図、第４図は別の実施例を示す要部断
面図、第５図は同開閉弁の拡大断面図である。 ８・・・吸気通路、１０．１０’　・・・開閉弁、１１
・・・開閉弁駆動装置、１２・・・制御手段。 特許出願人　　　　　マ　ツ　ダ　株式会社第　　１　
　図 Ｈ入もムＣへで プ〈候１

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、エンジンの各シリンダ別の吸気通路に開閉弁を設け
   、比較的低回転かつ低負荷側の特定運転領域において上
   記開閉弁を吸気行程の途中で閉状態から開状態とするよ
   うに作動させ、この開閉弁の作動により吸気行程途中か
   ら急激に吸気を導入して断熱圧縮を行なわせるようにし
   た直噴式ディーゼルエンジンの吸気装置において、上記
   特定運転領域とは別に低回転高負荷域で開閉弁を作動さ
   せる制御手段を設けたことを特徴とする直噴式ディーゼ
   ルエンジンの吸気装置。