JPS623126A - 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
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
主吸気通路を絞った状態で、上記開ｍ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、
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１７１１ｍ弁
を作動させているが、通常運転時でも燃焼不良が生じ易
い運転状態や温度状態にあるときに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。

ところで、このような吸気装置では、開閉弁の作動によ
り吸気導入が規制されると必要な充填量の確保が困難に
なるとき（例えば高回転高負荷運転時）には、開閉弁の
作動機能が停止されて吸気通路が吸気行程全期間にわた
り開通する作動機能停止状態とされる。そして開閉弁の
作動状態と作動機能停止状態との切替えは、従来、単に
一定の速さで行なわれていた。ところが、負荷変動が小
さい定常時には、特に開閉弁の作動状態への切替えが急
に行なわれると、燃焼性が高められることによりエンジ
ン回転数が急激に変動してトルクショックが生じ、他方
、負荷変動が大きい過渡時には、特に開閉弁の作動機能
停止状態への切替えが速やかに行なわれないと、一時的
に吸気量が不足してスモークが発生し易くなり、従来で
はこれらの問題を同時に解決することが困難であった。

（発明の目的） 本発明はこのような事情に鑑み、開閉弁の作動状態と作
動機能停止状態との切替えを定常時と過渡時とに応じて
適正に行ない、定常時における切替えの際のトルクショ
ックを軽減しつつ、過渡時にも必要な充填量を確保する
ことの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、気筒毎の吸気通路に開閉弁を設け、この開閉
弁を吸気行程途中までは閉状態として燃焼室への吸気の
導入を制限し、吸気行程途中で開状態から開状態とする
ことにより急激に吸気を燃焼室に導入して断熱圧縮を行
な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、上記開閉弁の作動状態と作動機能を停止させて吸
気通路を吸気行程全期間にわたり開通させる作動機能停
止状態とに切替可能な駆動手段と、エンジンの負荷を検
出する負荷検出手段と、上記駆動手段による開閉弁の作
動状態と作動機能停止状態との切替えを制御し、かつ、
負荷変動が小さい定常時には少な（とも上記作動状態へ
の切替えを緩やかに、負荷変動が大きい過渡時には少な
くとも上記作動機能停止状態への切替えを急速に行なわ
せる制御手段とを設けたものである。

この構成により、定常時において開閉弁が作動機能停止
状態から作動状態へ切替わる際にはエンジン回転数の急
激な変動が抑制され、他方、過渡時において開閉弁が作
動状態から作動機能停止状態に切替わる際には応答性良
く充填量の確保がなされることとなる。

（実施例） 第１図および第２図は本発明の第１の実施例を　　゛示
す。同図において、１は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ｅ機構からなる
１７１１ｆｆｌ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
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を組込
むことにより、実質的に開閉弁１０の作動機能を停止さ
せることができるようになっている。

すなわち上記開閉弁駆動装置１１は、第２図に示すよう
に、エンジン出力軸（クランク軸）に連結された駆動軸
１２と、これにギヤ１３．１４を介して連結されたバル
ブ駆動軸１５と、バルブ軸１８とを備え、バルブ駆動軸
１５とバルブ軸１６との間に一対のヘリカルスプライン
１７．１８およびこれらに係合する調整部材１９からな
る開閉タイミング可変手段が組込まれ、調整部材１９の
移動により開閉弁１０が作動状態と作動機能停止状態と
に切替えられるようにしている。そして上記調整部材１
９に対し、ダイヤフラム装置等のアクチュエータ２０と
、これを働かせるための真空ポンプ２１、通路２２およ
びデユーティ比制御可能な制御弁２３が設けられ、これ
らにより後記の制御手段２５からの制御信号に応じて調
整部材１９を移動させ、かつその移動速度をコントロー
ルできるようにしている。

２５はマイクロコンピュータ等からなる制御手段（ＣＰ
Ｕ）であって、エンジン負荷に相当するコントロールレ
バー開度信号２６、エンジン回転数信号２７およびエン
ジン冷却水温信号２８を受　　　　　゛け、エンジンの
運転状態および温度状態に応じ開閉弁駆動装置１１にお
ける開閉タイミング可変手段の制御弁２３に制御信号を
出力することにより、開閉弁１０を作動状態と吸気行程
の全期間申開かせる作動機能停止状態とに切替えるよう
にしている。すなわちこの制御手段２５は、例えば比較
的低回転低負荷側に開閉弁１０の作動領域を予め設定し
てこの領域では冷却水温に関係なく開閉弁１０を作動状
態とし、また低温時には開閉弁１０を作動させる回転領
域を拡大させるように補正領域を設定してこの補正領域
では冷却水温が所定値以下のときのみ開閉弁１０を作動
させ、これら以外の運転状態や温度状態では開閉弁１０
を作動機能停止状態とするようにしている。

さらにこの制御手段２５は、上記制御弁２３をデユーテ
ィ比制御して調整部材１９の移動速度を制御することに
より、開閉弁１０の作動状態と作動機能停止状態との切
替速度を負荷変動に応じて制御し、負荷変動が小さい定
常時には少なくとも上記作動状態への切替えを緩やかに
、負荷変動が大きい過渡時には少なくとも上記作動機能
停止状態への切替えを急速に行なわせるようにしている
。

なお、２９は燃料噴射ポンプ、２９′は燃料噴射弁であ
る。

上記制御手段２５による制御の具体例を第３図のフロー
チャートによって説明する。

このフローチャートにおいては、ステップＳ１゜Ｓ２で
エンジン回転数および負荷を検出し、これらの検出信号
に基いてステップＳ３で運転状態が開閉弁１０の作動領
域にあるか否かを調べ、作動領域にないときはステップ
Ｓ４で補正領域にあるか否かを調べ、補正領域にあれば
ステップＳ５で冷却水温を検出し、ステップＳ６で冷却
水温が所定水温か否かを調べる。これらは運転状態およ
び温度状態の検出、判別のための処理である。

運転状態が開閉弁１０の作動領域にあるとき（ステップ
Ｓ３での判定結果がＹＥＳのとき）は、ステップＳ７で
負荷変動を調べることにより加速度を検出し、ステップ
Ｓ８で加速時か否かを調べ゛る。そしてこのステップＳ
８での判定結果がＮＯのとき、つまり負荷変動が小さい
定常時であって、運転状態や温度状態が開閉弁１０を作
動させるべぎ状態となったときは、ステップＳ９で、開
閉弁１０を徐々に作動状態に切替える（ＩＩ整部材１９
を徐々に移動させる）ように、制御弁２３を介してアク
チュエータ２０を制御する。

また、補正領域にあっても所定水温以上となったとき（
ステップＳ６での判定結果がＮｏのとき）は、ステップ
Ｓ１ｏで負荷変動を検出し、ステップ　　　　　・Ｓ１
１で負荷変動が大きい過渡時か否かを調べる。

そして過渡時でなければステップ８１２で開閉弁１０を
徐々に作動機能停止状態に切替え、過渡時であればステ
ップ８１３で開閉弁１０を即座に作動機能停止状態に切
替える（調整部材１９を急速に移動させる）ように、制
御弁２３を介してアクチュエータ２０を制御する。

一方、ステップＳ８で加速時であることを判定したとき
、またはステップＳ４で補正領域にないことを判定した
ときも、ステップ８１３に移り、開ｍ弁１０を即座に作
動機能停止状態に切替える。

以上のような吸気装置においては、低回転低負荷等の本
来的に燃焼不良が生じ易い運転状態や温度状態にあると
きは、開閉弁１０が吸気行程の途中で開かれるように開
閉作動されることにより、吸気行程途中から急激に吸気
が燃焼室３に導入されて吸気の断熱圧縮が行なわれ、こ
れによって吸気温度が上昇し、燃焼性が向上される。ま
た高回転高負荷時等には、実質的に開閉弁１０の作動機
能が停止されて吸気通路８が吸気行程の全期間中開通さ
れ、つまり吸気導入の規制が解除されて必要な吸気充填
量が確保される。

特に本発明では、負荷変動が小さい定常時には、運転状
態や温度状態の変化に応じて開閉弁１０が作動機能停止
状態から作動状態に切替わるとき、この切替わりが緩や
かに行なわれるため、この切替わりに伴って燃焼性が高
められることによるエンジン回転数の上昇も緩やかに行
なわれる。従って、定常時の比較的小さな負荷変動に対
してエンジン回転数が急激に変動することが防止される
。

一方、負荷変動が大きい加速時等の過渡時には、開閉弁
１０の作動状態から作動機能停止状態への切替えが即座
に行なわれるため、応答性良く必要な充填量が確保され
る。つまり、上記のような過渡時には、燃料の増量に対
して上記作動機能停止状態への切替えが遅れると一時的
に吸気不足が生じ、出力の向上が阻害されるとともに、
黒煙が発生し易くなるので、上記の切替えを急速に行な
わせることによりこのような事態を防止している。

本発明における開閉弁および開閉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１
０’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２５
により制御されるアクチュエータ３１にて駆動される吸
気絞り弁３０が設けられ、かつこの吸気絞り弁３０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
１０′が設けられている。また吸気絞り弁３０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３
１と、これを働かせるための通路３２、真空ポンプ３３
および制御弁３４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２５により制御弁３４が制御されること
により、真空ポンプ３３から通路３２を通してアクチュ
エータ３１に負圧が導入された時、吸気絞り弁３０が開
かれるように構成されている。

また、開閉弁１０′は第５図に拡大して示すごとく、弁
室４０内に設けられて弁座４１に上流側から当接する弁
体４２と、この弁体４２に連結軸４３を介して連結され
たダイヤフラム４４と、このダイヤフラム４４により仕
切られた二つの室４５．４６と、その一方の室４５内に
設けられた弁体４２を閉弁方向に付勢するリターンスプ
リング４７とからなる。そして上記一方の室４５は、弁
体４２、連結軸４３およびダイヤフラム４４を貫通した
連通孔４８を介して弁体４２より下流の副吸気通路８ｂ
に連通し、他方の室４６は開口４９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′より下流の副吸気通路８ｂ内の
負圧が連通孔４８を介して室４５に伝わり、この負圧が
一定値以下の場合にはリターンズブリング４７により弁
体４２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４４を介
してリターンスプリング４７の付勢力に抗して弁体４２
が開弁させられるようにな　　　　　゛・。

つている。

また上記開ｍ弁１０′に対しては、リターンス　　　　
　□プリング４７を支持する移動可能なスプリング支持
板５０と、このスプリング支持板５０を作動するアクチ
ュエータ５１と、このアクチュエータ５１を働かせる通
路５２、真空ポンプ３３および制御弁５３とにより、開
閉弁１０′の開弁負圧を調整する開弁負圧調整手段が構
成されている。

この構成による場合、吸気絞り弁３０により主吸気通路
８ａが絞られている状態では、シリンダ１内の負圧が開
弁負圧に達する吸気行程の途中で開閉弁１０′が閉状態
から開状態となるように作動し、吸気絞り弁３０が開か
れると主吸気通路８ａから吸気が導入されて開閉弁１０
′の作動機能が停止する。そして、制御手段２５からの
信号で駆動装置を介して吸気絞り弁３０が開閉されるこ
とにより開閉弁１０′が作動状態と作動機能停止とに切
替えられるとともに、定常時に作動状態に切替えられる
ときは、吸気絞り弁３０が徐々に閉じられると同時に、
開閉弁１０′の開弁負圧が小さな値から徐々に正規の値
にまで変えられるように制御されることにより、作動状
態への切替えが緩やかに行なわれる。また過渡時には急
速に開閉弁１０′が開かれることにより作動機能停止状
態への切替えが急速に行なわれる。このようにしても前
記実施例と同様の作用が得られる。

なお、これらの実施例の他にも、例えば第４図と同様の
吸気通路構成でその副吸気通路にエンジン出力軸に連動
する０−タリバルブタイプの開閉弁を設けておいて、主
吸気通路の吸気絞り弁の開閉とその開閉速度を制御する
ようにしたもの等も採用し得る。

（発明の効果） 以上のように本発明は、運転状態等に応じ必要時に開閉
弁を作動させて吸気の断熱圧縮により燃焼性の改善を図
るとともに、負荷変動が小さい定常時には開閉弁の作動
状態への切替えを緩やかに、負荷変動が大きい過渡時に
はＲｒＭ弁の作動機能停止状態への切替えを急速に行な
わせているため、定常時には運転状態を安定させてトル
クショックを防止することができる一方、過渡時に必要
な吸気充填量を確保し、黒煙の発生を防止できるもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるディーゼルエンジンの
吸気装置の全体構成図、第２図は同装置における開閉弁
の駆動手段の一興体例を示す要部構成図、第３図は同装
置における制御のフローチャート、第４図は同吸気装置
における開閉弁および駆動手段の他の実施例を示す要部
断面図、第５図は同開閉弁の断面図である。 ８・・・吸気通路、１０．１０’　・・・開閉弁、１１
・・・開閉弁駆動装置、２５・・・制御手段、２６・・
・コントロールレバー開度信号（負荷検出手段）。 特許出願人　　　　　マ　ツ　ダ　株式会社代　理　人
　　　　　弁理士　　　小谷悦司同　　　　　　　弁理
士　　　長１）正向　　　　　　　弁理士　　　板谷康
夫第　　１　　図 第　　２　　＠ 第　　４ｒｇ！Ｊ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、気筒毎の吸気通路に開閉弁を設け、この開閉弁を吸
   気行程途中までは閉状態として燃焼室への吸気の導入を
   制限し、吸気行程途中で閉状態から面状態とすることに
   より急激に吸気を燃焼室に導入して断熱圧縮を行なわせ
   るようにしたディーゼルエンジンの吸気装置において、
   上記開閉弁の作動状態と作動機能を停止させて吸気通路
   を吸気行程全期間にわたり開通させる作動機能停止状態
   とに切替可能な駆動手段と、エンジンの負荷を検出する
   負荷検出手段と、上記駆動手段による開閉弁の作動状態
   と作動機能停止状態との切替えを制御し、かつ、負荷変
   動が小さい定常時には少なくとも上記作動状態への切替
   えを緩やかに、負荷変動が大きい過渡時には少なくとも
   上記作動機能停止状態への切替えを急速に行なわせる制
   御手段と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。