JPH01315631A - ２サイクルディーゼルエンジン - 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２サイクルデイーゼルエンジンに関する。

〔従来の技術〕

ディーゼルエンジンでは空気を圧縮して高温にし、この
熱によって燃料を自己着火せしめて燃焼せしめる。従っ
てディーゼルエンジンでは圧縮比は高く設定する必要が
あり、一般に１５から２２程度とされる。

一方、実開昭６２−５７７３３号公報には、２サイクル
エンジンの燃焼室上部に給気弁と排気弁を設けて給気、
排気を弁方式にした２サイクルエンジンが開示されてい
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

ディーゼルエンジンでは、圧縮比を現状より低下させる
ことにより燃費を向上させることができる。しかしなが
ら前述のように、ディーゼルエンジンでは燃料を自己着
火せしめるために圧縮比を低下せしめることができない
。従って圧縮比を低下せしめて燃費の向上を図ることが
できないという問題がある。

一方、２サイクルデイーゼルエンジンでは、エンジン始
動後においては、燃焼室内の残留ガスにより圧縮空気の
温度は高温となるため、エンジン始動後においては圧縮
比を高くする必要がない。

本発明は上記問題点に鑑み、エンジンの始動性を低下さ
せることなく燃費の向上を図ることのできる２サイクル
デイーゼルエンジンを提供することを目的とする。

なお、前述の実開昭６２−５７７３３号公報によっては
、上記問題点を解決することができない。

〔課題を解決するための手段〕

上記問題点を解決するために本発明によれば、エンジン
始動時であるかエンジン始動後であるか判定する判定手
段と、圧縮比可変装置とを備え、判定手段によりエンジ
ン始動時と判定されたとき圧縮比可変装置により圧縮比
を高め、判定手段によりエンジン始動後と判定されたと
き圧縮比可変装置により圧縮比を低下させるようにして
いる。

〔作　用〕

本発明は上記した構成によって、エンジン始動時と判定
されたとき圧縮比を高め、エンジン始動後と判定された
とき圧縮比を低下させることとなる。

〔実施例〕

第１図は第１の実施例である２サイクルデイーゼルエン
ジンの概略構成図を示す。同図において、１はシリンダ
ブロック、２はシリンダブロック１内で往復動するピス
トン、３はシリンダブロック１上に固定されたシリンダ
ヘッド、４はシリンダブロック１の内壁面と、シリンダ
ヘッド３の下面とピストン２の頂面との間に形成された
燃焼室、５は給気ボート、６は排気ボート、７は給気弁
、８は排気弁、９はサージタンク、１０は給気ボート５
とサージタンク９とを連結する枝管、１１は給気管、１
２は機械式過給機、１３はスロットル弁、１４は燃焼室
４内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁を夫々示す。給気
弁７及び排気弁８は夫々別のカム軸１５　、１６によっ
て開閉駆動され、いわゆるダブルオーバヘッドカム（Ｄ
ＯＨＣ）型式として構成される。給気弁カム軸１５には
、給気弁７の開弁時期及び開弁時期を制御するバルブタ
イミング可変装置１７が設けられる。

電子制御ユニット３０はディジタルコンピュータからな
り、双方向性バス３１によって相互に接続されたＲＯＭ
（リードオンリメモリ）３２、ＲＡＭ（ランダムアクセ
スメモリ）３３、ＣＰＵ　（マイクロプロセッサ）３４
、入力ポート３５および出力ボート３６を具備する。ク
ランク角センサ２゜はエンジン回転数Ｎに比例した出力
パルスを発生し、この出力パルスは入力ボート３５に入
力される。エンジン始動時ＯＮとされるスタータスイッ
チ２１も入力ボート３５に接続される。出力ボート３６
は、駆動回路３７を介してバルブタイミング可変装置１
７に接続される。

次に第２図から第４図を参照してバルブタイミング可変
装置１７について説明する。バルブタイミング可変装置
１７はシリンダヘッド３に回転自在に支持されたカム軸
１５と、クランク軸（図示せず）の回転を受けてこのカ
ム軸１５を回転させるタイミングギヤ５０との間に位相
調整機構を設けたものである。そこでまずカム軸１５側
の部材について説明すると、カム軸１５の軸端にはワッ
シャ５１およびボルト５２によってインナスリー１５３
が固定されている。インナスリーブ５３およびカム軸１
５間には回り止めビン５４が挿通されていてこれら部材
間では相対回転は全く生じない。

タイミングギヤ５０にはアウタスリーブ５５が一体に取
付けられている。アウタスリーブ５５は上記インナスリ
ーブ５３の外側に相対回転可能に嵌めたものである。

しかしてこの相対回転可能なインナスリーブ５３とアウ
タスリーブ５５の周部には、直径方向の相対向する対称
位置にスリット５６　、５７がそれぞれ穿設されている
。このスリット５６　、５７は第４図に示すようにカム
軸２の軸線Ａ方向に対して互いに反対方向に傾斜して交
叉するように穿設されており、このスリット５６　、５
７内に、独立して回転できるローラベアリング５８　、
５９がそれぞれ位置している。スリット５６　、５７は
ローラベアリング５８　、５９の中心よりオフセットし
て、かつオフセットの方向がスリット５６と５７とで逆
になるようにして設け、ベアリング５８　、５９に対し
て一方の面５６Ａ。

５７Ａだけが当り、他方の面５６Ｂ、５７Ｂは隙間Ｃが
できる片当りの状態となるようにしている。これはスリ
ット５６　、５７内をローラベアリング５８　、５９が
移動する際回動じやすくするためである。

ローラベアリング５８　、５９は、アウタスライダ６０
からその直径方向に突設されたベアリング軸６１に回転
自在に支持されている。アウタスライダ６０はカム軸１
５の軸線Ａの周りに回転自在かつ軸線Ａの方向に変位可
能である。ステップモータ６２の回転軸６３は、インナ
スライダ６４の内周面と螺合し、回転軸６３の回転によ
りインナスライダ６４は軸線Ａの方向に変位する。イン
ナスライダ６４はベアリング６５を介してアウタスライ
ダ６０に内接している。これによりインナスライダ６４
とアウタスライダ６０とは軸線Ａ方向に一体に変位しか
つ軸線Ａの周りに相互に相対回転可能である。

ステップモータ６２オフ時においては、ローラベアリン
グ５８　、５９は軸線Ａ方向に自由に変位可能である。

タイミングギヤ５０をタイミングベルトまたはチェーン
を介してクランク軸によって回転させると、アウタスリ
ーブ５５がギヤ５０と一体に回転する。これによりロー
ラベアリング５８　、５９はスリット５８　、５７に沿
って軸線Ａ方向右側（第２図）に移動し、カム軸１５に
最も近い側に寄ってその位置に維持される。アウタスリ
ーブ５５の回転は、ローラベアリング５８　、５９を介
してインナスリーブ５３及びカム軸１５に伝達される。

ローラベアリング５８　、５９がカム軸１５側に最も近
い位置にあるとき、給気弁閉弁時期が最も遅れる（第５
図（ｂ）参照）、ステップモータ６２をオンした場合、
ローラベアリング５８　、５９は軸線へ方向左側（第２
図）に移動せしめられ、カム軸１５から最も遠い位置に
維持される。これによって、タイミングギヤ５０とカム
軸１５どの位相が変化し、給気弁開弁時期が最も早くな
る（第５図（ａ）参照）。

第５図は給気弁７及び排気弁８の開弁時期を示しており
、（ａ）は始動時、（ｂ）は始動後の状態を示している
。始動時における排気弁開弁時期は下死点前１１０度で
あり、排気弁閉時期は下死点ｔ＆１５度である。始動後
における排気弁開開時期は始動時と同様であり変化せし
められない。一方給気弁開弁時期は始動時は下死点前１
００度であり、始動後は下死点前６０度である。給気弁
閉弁時期は始動時は下死点後２０度であり、始動後は下
死点後６０度である。

エンジン始動時であるかエンジン始動後であるかは、ク
ランク角センサ２０の出力パルスに基づいて算出される
エンジン回転数により、電子制御ユニット３０で判定さ
れる。

エンジン始動時エンジンの燃焼室内には、高温の残留ガ
スがないため、ディーゼルエンジンにおいては、始動時
、燃料を圧縮着火するためには、圧縮比を高め圧縮空気
温度を高めなければならない。このため、第５図（ａ）
に示すように、エンジン始動時においては給気弁７の閉
弁時期を速め圧縮比を約２０に高めている。これにより
良好な始動性を得ることができる。

一方始動後においては、バルブタイミング可変装置１７
によって、給気弁７の閉弁時期を４０度遅らせる。これ
に伴って給気弁開弁時期も４０度遅れる。このように給
気弁閉弁時期を遅らせることにより、圧縮比を約１２程
度まで低下させる９２サイクルデイーゼルエンジンでは
始動後においては、圧縮比を下げても燃焼室内の残留ガ
スにより圧縮空気の温度を自己着火できる程度に十分高
温とすることができる。このように、始動後においては
圧縮比を大きく低下させることができ、これにより、燃
費の向上、騒音の低減、エンジン本体の軽量化等を図る
ことができる。

本実施例を実行するフローチャートを第６図に示す。キ
ースイッチがオンにされると電子制御ユニット３０が作
動する。ステップ８０においてステップモータ６２をオ
ンし、これによって給気弁開弁時期は早められ（第５図
（ａ）参照）、この状態が維持される。これにより、エ
ンジン始動時初期から高圧縮比念実現できる。ステップ
８１ではスタータスイッチ２１がオンか否か判定される
。肯定判定された場合だけステップ８２に進み、エンジ
ン回転数Ｎが５００ｒｐｍ以下から構成される装置動時
は５００ｒｐ＋ｎ以下であるため肯定判定され、ステッ
プ８３に進み、ステップモータ６２はオン状態が維持さ
れる。Ｎが５００ｒｐｍ以上になると、ステップ８４に
進み、ステップモータ６２をオフし、給気弁閉弁時期は
遅くせしめられる（第５図（ｂ）参照）。

これにより圧縮比を低下させることができる。ステップ
８４の処理の後ステップ８２に戻り、エンジン回転数Ｎ
が５００ｒｐｍを越えている間、ステップモータ６２は
オン状態に保持される。ステップ８５ではエンジン回転
数Ｎ＝Ｏか否か判定される。

否定判定されるとステップ８２に戻る。エンジンが停止
して肯定判定された場合、ステップ８６に進む。この時
、ステップモータ６２はステップ８３でオン状態とされ
ており、エンジン停止後においても３秒間ステップモー
タ６２はオン状態に維持され、給気弁閉弁時期は、確実
に早められる（第５図（ａ））、これによって、次回の
エンジン始動時に備える。３秒間経過した２表ステップ
８７に進み、電子制御ユニット３０の電源をオフした後
このルーチンを終了する。尚、電子制御ユニット３０の
電源がオフされると、ステップモータ６２への通電もオ
フされる。

次に第７ｒ２１ｔ！：参照して第２の実施例について説
明する。なお第１図と同一部分については同一番号を付
して説明を省略する。

コネクティングロッド１００の小端部のピストンピン挿
通孔１０１とピストンピン１０２の外周との間には円周
方向に肉厚が変化し、内周円と外周円とが互に偏心して
いる偏心ベアリング１０３が回転可能に介装される。

コネクティングロッド１００の、前記偏心ベアリング１
０３に対応する位置には偏心ベアリング１０３の半径方
向に延びるロックピン収納穴１０４が形成され、この穴
１０４には、ロックピン１０５が摺動自在にかつ穴１０
４から偏心ベアリング１０３に対して出没自在に収納さ
れている。一方、偏心ベアリング１０３には、その半径
方向の厚みがＰｌい部分に、ロックビン１０５が出没で
きる径をもつロックピン係合孔１０６が形成されている
。ロックビン係合孔１０６にロックビン１０５が係合す
るとピストン２を高い位置に保ち高圧縮比とし、ロック
ビン１０６による保合が解除されているときには、偏心
ベアリング１０３が自在に回転し、圧縮上死点でピスト
ン２は低位置となり、低圧縮比状態を現出できるように
なっている。すなわち、この可変圧縮比機構では、圧縮
比が高低２段階に切換え可能になっている。

つぎに、ロックビン１０５の駆動構造について述べる。

ロックピン収納穴１０４には、ロックビン１０５を挟ん
でロックピンロック用油圧通路１０７とロックピンアン
ロック用油圧通路１０８とが接続され、ロックビンロッ
ク用油圧通路１０７はロックビン１０５を偏心ベアリン
グ１０３方向に付勢する位置に開口されている。また、
偏心ベアリング１０３の外周にはロックビン１０５に対
応する位置に、円周方向に全周にわたって延びるロック
ピンガイド溝１０９が形成され、この’／Ｍ　１０９に
は、前記ロックビン係合孔１０５が設けられている。

コネクティングロッド１００内に設けられた前記油圧通
路１０７　、１０８は、コネクテイングロ１．ド大端部
のクランクピン軸受の円周上に互に独立して設けられた
油溝１１０　、１１１にそれぞれ連通されている。

油２ｇ１１ｏ　、　１１１は、クランクシャフト１１２
内の油孔１１３を介して、クランクジャーナル軸受部の
円周上に互に独立して設けられた油溝１．１４　、１１
５に、クランクシャフト１１２の回転時に間欠的に連通
可能に接続されている。油溝１１４は油溝１１０を介し
てロックビンロック用油圧通路１０７に連通可能であり
、油清１１５は油溝１１１を介してロックピンアンロッ
ク用油圧通路１０８に連通可能である。

シリンダブロックｌ内には、高圧縮比用メインオイル通
路１１６と低圧縮比用メインオイル通路１１７とが設け
られており、高圧縮比用メインオイル通路１１６は油清
１１４に連通され、低圧縮比用メインオイル通路１１７
は油溝１１５に連通されている。

オイルパン１１８のオイル１１９は、オイルポンプ１２
０によって汲み上げられ、切換弁１２１を介して高圧縮
比用メインオイル通路１１６か低圧縮比用メインオイル
通路１１７の何れかに送られる。

切換弁１２１は第１の実施例と同様に電子制御ユニット
３０によって制御される。すなわちエンジン始動時にお
いては高圧縮比用メインオイル通路１１６にオイルが送
られ高圧縮比とされる。またエンジン始動後においては
低圧縮比用メインオイル通路１１７にオイルが送られ、
低圧縮比とされる。

このように圧縮比を制御することによって第１の実施例
と同様の効果を奏することができる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によればエンジン始動時には圧縮比
を高め、エンジン始動後には圧縮比を低下させるので、
エンジンの始動性を低下させることなく燃費の向上を図
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す全体構成図、第２
図はバルブタイミング可変装置の縦断面図、第３図は第
２図の線Ｇａによる断面図、第４図はバルブタイミング
可変装置のスリットの拡大図、第５図は給気弁及び排気
弁の開弁時期を示す図、第６図はフローチャート、第７
図は第２の実施例を示す全体構成図である。 ７・・・給気弁、 １７・・・バルブタイミング可変装置、２０・・・クラ
ンク角センサ、 ２１・・・スタータスイッチ、 ３０・・・電子制御ユニット、 １００・・・コネクティングロッド、 １０３・・・偏心ベアリング、 １０５・・・ロックピン。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　エンジン始動時であるかエンジン始動後であるか判定
   する判定手段と、圧縮比可変装置とを備え、前記判定手
   段によりエンジン始動時と判定されたとき前記圧縮比可
   変装置により圧縮比を高め、前記判定手段によりエンジ
   ン始動後と判定されたとき前記圧縮比可変装置により圧
   縮比を低下させるようにした２サイクルディーゼルエン
   ジン。