JPS6314170B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はデイーゼルエンジンの吸気装置に関す
るものである。

一般に、デイーゼルエンジンは、ガソリンエン
ジンとは異なり、吸気通路に絞り弁が設けられて
いないため、軽負荷時、特にアイドリング時には
吸入空気量が過剰になり、エンジンの圧縮抵抗が
大きくなり、トルク変動の発生しやすいものであ
る。したがつて、上記トルク変動によりエンジン
が振動し、振動騒音が発生するという問題点があ
る。

この問題点を解決する手段としては、吸気通路
に、吸気シヤツター（ガソリンエンジンの絞り弁
に相当するもの）を開閉可能に設け、軽負荷時に
のみ上記吸気シヤツタを閉じて吸気通路を絞り
（吸気シヤツターの開度を小さくし）吸入空気量
を減少せしめてエンジンの振動量及び振動騒音の
低減をはかつた吸気シヤツター装置が知られてい
る（例えば特開昭52−8217号公報参照）。

そこで、先ず、発明者は、上記事実を確認する
ために、エンジンの暖機完了（温間）状態におい
て、吸気シヤツター装置の絞り量とエンジンの振
動量との関係を調べるべく、実験を試みた。ここ
で、吸気シヤツター装置の絞り量は、アイドリン
グ時、すなわちエンジンが600r.p.m.で回転して
いるときの吸気シヤツター下流の吸気負圧で表す
ものとする（以下、吸気シヤツター装置の絞り量
は同様に表す）。また、エンジンがトルク変動に
より振動すれば、それと同様にミツシヨンケース
も振動し、また、エンジンの振動量はミツシヨン
ケースの振動量と等しいとみなせるから、本実験
では、吸気シヤツター装置の絞り量とミツシヨン
ケースの振動量との関係を調べた（エンジンの暖
機状態でアイドリング回転という条件の下で）。
その結果が第２図である。なお、振動騒音もミツ
シヨンケースの振動量とほぼ同じ傾向を示すもの
は言うまでもない。

次に、上記実験結果を検討してみると、吸気シ
ヤツター装置が全開のとき（絞り量３mmHg）か
ら、その絞り量を大きくしていけば、ミツシヨン
ケースの振動量は次第に減少していくことがわか
る。

よつて、吸気シヤツター装置の絞り量を大きく
すればするほど、エンジンの振動量および振動騒
音を小さくすることができることが確認される。

吸気シヤツター装置の絞り量について考察する
と、全開状態に対して、絞り量を100mmHgにする
と、ミツシヨンケースの振動量（エンジンの振動
量）は約3dB程度低下すること、すなわち振動エ
ネルギーが約1/2程度になることがわかる。また、
実験により、この程度の振動エネルギーの低減、
すなわちミツシヨンケースの振動量を98dB程度
以下に抑えることが必要であることが確認されて
いる。

一方、その絞り量が400mmHg以上になると、吸
入空気量が著しく低下し、燃焼状態が悪化するこ
とになり、半失火を起こしたり、白煙、臭気（ホ
ルムアルデヒド）を排出するという問題点が生じ
る。

以上の考察によれば、吸気シヤツター装置の絞
り量は、暖機完了後のアイドリング時には100mm
Hg以上400mmHg以下であることが好ましく、で
きれば150mmHg〜350mmHgの範囲にあることが望
まれる。

ところが、エンジンの始動時（スタータモータ
を回転し、クランキングが完了してエンジン回転
数がアイドリング回転数600r.p.m.に上昇するま
での間）には、上記暖機完了時と同じように、吸
気シヤツター装置の絞り量を100mmHg以上にする
と、吸入空気量が減少し、吸入空気不足の状態と
なつてエンジンの始動性が低下するという問題点
がある。

そのため、エンジンの始動時の燃焼条件の悪い
時期、すなわちスタータモータを回転させている
時間および該スタータモータへの通電が終了しク
ランキングが完了した後、エンジンの壁温が上昇
する一定期間（10秒間程度）の間は、吸気通路を
絞ることなく、十分に吸入空気を供給することが
望ましい。

本発明は、冷機運転時の燃焼性を損ねることな
く、エンジンの始動時におけるエンジンの始動性
を向上させる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。その特徴とするところ
は、暖機完了後のアイドリング時にその絞り量を
100mmHg以上400mmHg以下の吸気負圧が生じる絞
り量にするとともに、エンジン冷機運転時に吸気
シヤツター装置の絞り量を暖機完了後の絞り量に
比べて減少させ、かつエンジン始動時にクランキ
ング完了から一定期間経過までは吸気シヤツター
の作動を解除させるところの吸気シヤツター装置
の絞り量を減少させる装置を設けたことである。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。

第１図において、１はエンジン、２，３はそれ
ぞれエンジンの燃焼室に連通する吸気通路および
排気通路である。吸気通路３には蝶型弁で構成さ
れる吸気シヤツター４が、排気通路３には排気制
動弁５がそれぞれ開閉可能に取付けられている。

吸気シヤツター４および排気制動弁５は、それ
ぞれリンク機構６，７を介して第１および第２パ
ワーチヤンバー８，９に連結されている。

各パワーチヤンバー８，９の負圧室８ａ，９ａ
はそれぞれ第１および第２三方ソレノイド弁１
０，１１が介装された負圧通路１２を通じてバキ
ユームタンク１３に接続されている。バキユーム
タンク１３にはチエツク弁１４を介して、エンジ
ン１により駆動されるバキユームポンプ１５が接
続されている。前記両三方ソレノイド弁１０，１
１は、励磁されない非作動時において、負圧通路
１２を閉じ、パワーチヤンバー８，９の負圧室８
ａ，９ａを大気孔１０ａ，１１ａを介して大気に
開放し、励磁された作動時には大気孔１０ａ，１
１ａを閉じると共に負圧通路１２を開き、負圧室
８ａ，９ａをバキユームタンク１３に連通するよ
うになつている。

しかして、吸気シヤツター４および排気制動弁
５は、各パワーチヤンバー８，９の負圧室８ａ，
９ａが大気圧状態にあると、負圧室８ａ，９ａ内
のスプリング８ｃ，９ｃの弾発力によつて開位置
に保持される一方、負圧室８ａ，９ａが負圧状態
になると、スプリング８ｃ，９ｃの弾発力に抗し
てダイヤフラム８ｂ，９ｂが偏位し、閉位置とな
る。

１６は吸気シヤツター４の上流側と下流側とを
接続する第１バイパス通路で、排気ブレーキ作動
時のみ開く電磁弁１７および排気ブレーキ時の吸
気音をさらに弱める消音器１８（拡大室）が介装
されている。第１バイパス通路１６の最小面積は
電磁弁１７が開いた場合、吸気シヤツター４が閉
じその下流の吸気負圧がアイドリング回転で15〜
70mmHgになるように設定されている。

２０は吸気シヤツター４の上流側と下流側とを
接続する第２バイパス通路で、その途中に開閉弁
１９が介設されている。この開閉弁１９は、エン
ジン１の燃焼状態が不安定な冷機時（例えばエン
ジン冷却水の温度が80℃以下のとき）に開き、第
２バイパス通路２０を連通し、吸気シヤツター４
が閉じた状態でアイドリング時の吸気シヤツター
装置による絞り量を減少させるようになつてい
る。

２１は一方をアースしたバツテリで、該バツテ
リ２１に対し、エンジン１を運転する場合に閉じ
るキースイツチ２２と、エンジン１の始動時、正
確にはクランキングとクランキングの後の数秒間
の間に開かれる始動リレースイツチ２３と、アク
セルペダル（図示省略）を踏むと開き、離すと閉
じるアクセルスイツチ２４とがそれぞれに直列に
接続されている。さらに、該アクセルスイツチ２
４に対し、運転者の選択にて手動操作で開閉する
排気ブレーキスイツチ２５と、クラツチペダル
（図示省略）を踏むと開き、離すと閉じるクラツ
チスイツチ２６と、チエンジレバーのニユートラ
ル位置で開き、変速位置で閉じるニユートラルス
イツチ２７とがそれぞれ直列に接続されている。

前記第１三方ソレノイド弁１０の一方の端子
は、アクセルスイツチ２４と排気ブレーキスイツ
チ２５との間に接続され、他方の端子はアースさ
れている。また、第２三方ソレノイド弁１１の一
方の端子はニユートラルスイツチ２７に接続さ
れ、他方の端子はアースされている。

２８はスタータスイツチで、抵抗器２９を介し
てトランジスタ３０のベースに接続されている。
トランジスタ３０のコレクタは、スタータスイツ
チ２８と並列な励磁コイル２３ａ（始動リレース
イツチ２３）に接続され、エミツタはアースされ
ている。スタータスイツチ２８と抵抗器２９との
間に、コンデンサ３１および抵抗器３２が直列に
接続され、該抵抗器３２はアースされている。こ
れらは、スタータスイツチ２８が閉じスタータモ
ータが回転しているクランキング時およびそれに
続くスタータスイツチ２８が開いたクランキング
完了後の一定期間始動スイツチリレー２３を開
き、吸気シヤツター４が始動時に閉じて始動を妨
げることのないようにするものである。

なお、３３はエアクリーナである。

上記のように構成すれば、エンジン１を始動す
るため、キースイツチ２２を閉じた後、スタータ
スイツチ２８を閉じると、スタータモータ（図示
省略）が回転するとともに、バツテリ２１からト
ランジスタ３０のベースへ電流が流れ、該トラン
ジスタ３０を導通する。この導通により、始動リ
レースイツチ２３の励磁コイル２３ａに電流が流
れ、始動リレースイツチ２３が励磁されて開く。
したがつて、このとき、アクセルペダルの踏込み
が解除されアクセルスイツチ２４が閉じていても
第１三方ソレノイド弁１０は励磁されず、バキユ
ームタンク１３よりの負圧は遮断されており、パ
ワーチヤンバー８の負圧室８ａは大気孔１０ａを
通じて大気に開放され、第１パワーチヤンバー８
のダイヤフラム８ｂは偏位しないから、吸気シヤ
ツター４は全開状態に保たれる。一方、このスタ
ータスイツチ２８が閉じられているとき、コンデ
ンサ３１が充電される。

続いて、スタータモータが回転した後、スター
タスイツチ２８を開くと、バツテリ２１よりの通
電は断たれるが、前記充電していたコンデンサ３
１から電流がトランジスタ３０のベースに流入す
るから、トランジスタ３０は依然として導通状態
を保ち、始動リレースイツチ２３が開いたままと
なり、したがつて吸気シヤツター４の作動が解除
され、全開状態のままである。この間、約10秒程
度、すなわち燃焼室の壁温が燃焼熱により上昇し
て燃焼が安定し、吸気シヤツター４を閉じても半
失火を生じないようになるまでの間である（この
時間はコンデンサ３１の容量により決定される）。
次いで、コンデンサ３１よりの放電が終了する
と、トランジスタ３０は非導通状態となり、始動
リレースイツチ２３の励磁コイル２３ａに電流が
流れなくなり、該始動リレースイツチ２３は閉じ
る。すると、キースイツチ２２は閉じているか
ら、アクセルペダルを踏込んでいなければ、アク
セルスイツチ２４が閉じ、第１三方ソレノイド弁
１０が励磁され、第１パワーチヤンバー８の負圧
室８ａがバキユームタンク１３に連通され、該負
圧室８ａに負圧が導入される。しかして、ダイヤ
フラム９ｂが偏位し、その偏位により吸気シヤツ
ター４が閉じ、吸気通路３を絞る。この絞り量
が、第１及び第２バイパス通路１６，２０が閉じ
た状態で、換言すればエンジン１の暖機完了後の
アイドリング時で100mmHg以上400mmHg以下であ
る。

したがつて、始動リレースイツチ２３は、スタ
ータスイツチ２８が閉じてスタータモータが回転
しているクランキング時と、スタータモータへの
通電が終了したクランキング完了から、燃焼室の
壁温が上昇するまでの一定期間との間、ずつと開
き、吸気シヤツター４の作動を解除して、それを
全開状態に保ち、十分な吸入空気を燃焼室に供給
するから、良好なエンジンの始動性が得られ、安
定して燃焼が行われる。

ここで、クランキング完了から一定期間経過す
るまで、吸気シヤツター４の作動を解除している
のは、クランキング完了後であつても、壁温が低
い状態では圧縮により生ずる熱が奪われてしま
い、燃焼が不安定となるからである。

また、冷機運転時においては、吸気シヤツター
装置による吸気通路２の絞りが解除されている
と、燃焼状態が安定していても、暖機運転時と同
様にアイドリング時に吸気シヤツター装置で吸気
通路２を絞ると、壁温が始動時よりも上昇してい
ても、圧縮による温度上昇が不足して、半失火を
生じ有害未燃焼ガスを排出することになるため、
開閉弁１９を開き第２バイパス通路２０を連通さ
せることにより、アイドリング回転時の吸気シヤ
ツター装置の絞り量を暖機完了後の絞り量に比べ
て減少せしめ、燃焼状態を安定化させている。な
お、燃焼熱があるため、吸気シヤツター装置の絞
り量を始動時よりも大きくすることができる。

さらに、排気ブレーキ時にも、同様に、電磁弁
１７を開き第１バイパス通路１６を連通すること
により、吸気シヤツター装置の絞り量を減少せし
め、アイドリング運転時の吸気負圧に換算して15
〜70mmHgになるようにしている。これは、排気
ブレーキ時に、アイドリング時と同程度に吸気通
路２を絞りすぎると、排気通路３が絞られている
から、吸入空気が制限され、排気ブレーキ性能が
低下するとともに、吸気通路２を一定以上絞らな
いと圧力波が吸気通路へ吹き返し吸気騒音が低減
できないためである。

上記実施例では、エンジン始動時、始動リレー
スイツチ２３を開くことにより、吸気シヤツター
４を全開状態に保つように構成しているが、要す
るに始動時における吸気シヤツター装置の絞り量
を、暖機完了後のアイドリング時における吸気シ
ヤツター装置の絞り量よりも減少せしめればよい
のであるから、始動リレースイツチ２３を設ける
かわりに始動リレースイツチ２３の励磁コイル２
３ａで電磁弁１７を開放するように構成しトラン
ジスタ３０を導通したとき、電磁弁１７を励磁し
てクランキング時及びクランキング完了から一定
期間が経過するまで、第１バイパス通路１６を開
放するように構成することもできる。

また、始動時にトランジスタ３０を導通させる
のは、該トランジスタ３０のベースに直接に電気
的に接続されたスタータスイツチ２８にて行つて
いるが、クランキング時のエンジン回転数は
200r.p.m.〜300r.p.m.で小さいが、安定すると
（アイドリング時）、エンジン回転数は600r.p.m.
になるから、このことを利用することができる。
具体的には、例えば、エンジン回転数が増加する
と、それに伴つて増加するレギユレータ電圧を利
用するのである。

また、上記実施例におけるクラツチスイツチ２
６およびニユートラルスイツチ２７は、アイドリ
ング時に何れかが開き、排気ブレーキの作動を不
能とするものであるから、これらのスイツチ２
６，２７の代わりに、アイドリング時に開き、ア
イドリング時よりも若干高いエンジン回転数のと
きには閉じる回転数スイツチを用いても差支えな
い。

上記アクセルスイツチ２４、クラツチスイツチ
２６、ニユートラルスイツチ２７は、必ずしもア
クセルペダル、クラツチペダル、チエンジレバー
の動きに直接応動する形式である必要はなく、間
接的に動きを換知する形式であつてもよい。例え
ば、アクセルスイツチ２４では燃料噴射ポンプの
コントロールレバーのアイドリング位置を検知す
るアイドリングスイツチを適用することもでき
る。

なお、上記実施例の排気ブレーキスイツチ２５
は必ずしも必要でなく省略してもよい。

上記実施例は、アクセルペダルの踏込みを解除
したときのみ吸気シヤツターを閉じ、その他のと
きは全開するものであるが、本発明はこれに限ら
れるものではなく、低回転かつ低負荷時にも吸気
シヤツターを閉じるようにしてもよい（ただし、
この場合、アイドリング時よりは閉じ量を小さく
設定する必要がある）。

また、上記実施例は、自動車用デイーゼルエン
ジンについての例であるが、その他各種の産業機
械に用いられているデイーゼルエンジンにも本発
明が適用できることは言うまでもない。

本発明は、上記のように、暖機完了後のアイド
リング時に吸気シヤツター装置の絞り量を100mm
Hg以上400mmHg以下の吸気負圧が生じる絞り量
にするとともに、エンジン冷機運転時に吸気シヤ
ツター装置の絞り量を暖機完了後の絞り量に比べ
て減少させ、かつエンジン始動時にクランキング
完了から一定期間経過までは吸気シヤツターの作
動を解除させるところの吸気シヤツター装置の絞
り量を減少させる装置を設けたため、冷機運転時
の燃焼性を損ねることなく、エンジン始動時にお
いては十分な吸入空気が供給され、エンジンの始
動性は良好である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例であるデイーゼルエ
ンジンの吸気装置の全体構成図、第２図は暖機完
了時で、かつアイドリング回転時における吸気シ
ヤツター装置の絞り量と、ミツシヨンケースの振
動量との関係を示すグラフである。 １……エンジン、２……吸気通路、３……排気
通路、４……吸気シヤツター、５……排気制動
弁、６，７……リンク機構、８……第１パワーチ
ヤンバー、８ａ……負圧室、８ｂ……ダイヤフラ
ム、８ｃ……スプリング、９……第２パワーチヤ
ンバー、９ａ……負圧室、９ｂ……ダイヤフラ
ム、９ｃ……スプリング、１０……第１三方ソレ
ノイド弁、１０ａ……大気孔、１１……第２三方
ソレノイド弁、１１ａ……大気孔、１２……負圧
通路、１３……バキユームタンク、１４……チエ
ツク弁、１５……バキユームポンプ、１６……第
１バイパス通路、１７……電磁弁、１８……消音
器、１９……開閉弁、２０……第２バイパス通
路、２１……バツテリ、２２……キースイツチ、
２３……始動リレースイツチ、２３ａ……励磁コ
イル、２４……アクセルスイツチ、２５……排気
ブレーキスイツチ、２６……クラツチスイツチ、
２７……ニユートラルスイツチ、２８……スター
タスイツチ、２９……抵抗器、３０……トランジ
スタ、３１……コンデンサ、３２……抵抗器、３
３……エアクリーナ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 吸気通路に吸気シヤツターが設けられ、軽負
   荷時に該吸気シヤツターを閉じ吸入空気量を絞る
   吸気シヤツター装置を備えたデイーゼルエンジン
   の吸気装置において、暖機完了後のアイドリング
   時にその絞り量を100mmHg以上400mmHg以下の吸
   気負圧が生じる絞り量にするとともに、エンジン
   冷機運転時に吸気シヤツター装置の絞り量を暖機
   完了後の絞り量に比べて減少させ、かつエンジン
   始動時にクランキング完了から一定期間経過まで
   は吸気シヤツターの作動を解除させるところの吸
   気シヤツター装置の絞り量を減少させる装置を設
   けたことを特徴とする自動車用デイーゼルエンジ
   ンの吸気装置。 ２ 吸気シヤツター装置の絞り量を減少させる装
   置は、吸気シヤツターの閉作動を阻止するもので
   ある特許請求の範囲第１項記載のデイーゼルエン
   ジンの吸気装置。 ３ 吸気シヤツター装置の絞り量を減少させる装
   置は、吸気シヤツター上流側と下流側との吸気通
   路を接続するバイパス通路であつて、エンジン始
   動時に開く開閉手段が介装されている特許請求の
   範囲第１項記載のデイーゼルエンジンの吸気装
   置。