JP2000328973A - Egr装置を備えたディーゼルエンジン - Google Patents
Egr装置を備えたディーゼルエンジンInfo
- Publication number
- JP2000328973A JP2000328973A JP11135184A JP13518499A JP2000328973A JP 2000328973 A JP2000328973 A JP 2000328973A JP 11135184 A JP11135184 A JP 11135184A JP 13518499 A JP13518499 A JP 13518499A JP 2000328973 A JP2000328973 A JP 2000328973A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- egr
- combustion chamber
- fuel
- diesel engine
- port
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads
- F02F1/24—Cylinder heads
- F02F1/42—Shape or arrangement of intake or exhaust channels in cylinder heads
- F02F1/4214—Shape or arrangement of intake or exhaust channels in cylinder heads specially adapted for four or more valves per cylinder
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B23/00—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
- F02B23/02—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition
- F02B23/06—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition the combustion space being arranged in working piston
- F02B23/0636—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition the combustion space being arranged in working piston the combustion space having a substantially flat and horizontal bottom
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B23/00—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
- F02B23/02—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition
- F02B23/06—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition the combustion space being arranged in working piston
- F02B23/0696—W-piston bowl, i.e. the combustion space having a central projection pointing towards the cylinder head and the surrounding wall being inclined towards the cylinder wall
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B2275/00—Other engines, components or details, not provided for in other groups of this subclass
- F02B2275/14—Direct injection into combustion chamber
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B23/00—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
- F02B23/02—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition
- F02B23/06—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition the combustion space being arranged in working piston
- F02B23/0618—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition the combustion space being arranged in working piston having in-cylinder means to influence the charge motion
- F02B23/0624—Swirl flow
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B23/00—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
- F02B23/02—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition
- F02B23/06—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition the combustion space being arranged in working piston
- F02B23/0636—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition the combustion space being arranged in working piston the combustion space having a substantially flat and horizontal bottom
- F02B23/0639—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition the combustion space being arranged in working piston the combustion space having a substantially flat and horizontal bottom the combustion space having substantially the shape of a cylinder
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B23/00—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
- F02B23/02—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition
- F02B23/06—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition the combustion space being arranged in working piston
- F02B23/0678—Unconventional, complex or non-rotationally symmetrical shapes of the combustion space, e.g. flower like, having special shapes related to the orientation of the fuel spray jets
- F02B23/0693—Unconventional, complex or non-rotationally symmetrical shapes of the combustion space, e.g. flower like, having special shapes related to the orientation of the fuel spray jets the combustion space consisting of step-wise widened multiple zones of different depth
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
- F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
- Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
Abstract
気との燃焼室への供給系を別系統に構成し,EGRガス
と燃料とを吸入行程で燃焼室に供給して燃料の活性化を
達成し,混合を促進し,確実に着火燃焼させる。 【解決手段】 このディーゼルエンジンは,排気管28
から分岐したEGR管25,EGR管25と連通するE
GRポート13に配置されたEGR弁9,排気ガスの一
部をEGRガスとして燃焼室1へ供給するEGRポンプ
6,空気を燃焼室1に供給するためEGR弁9の開放に
次いで開放する吸気ポート12に配置された吸気弁8,
燃焼室1に燃料供給源からの重油等の燃料を噴射する燃
料ポンプ2と燃料噴射ノズル5,及びエンジン運転状態
に応じて燃焼室1へ供給するEGRガス量及び燃料流量
を制御するコントローラ30から構成されている。
Description
を燃料とし,排気ガスの一部を燃焼室に供給するEGR
装置を備えたディーゼルエンジンに関する。
ソリン,軽油,重油が知られているが,ディーゼルエン
ジンでは,主として軽油を燃料として燃焼室で燃焼させ
る。軽油はセタン価が高く,粘性も余り大きくなく,燃
焼室内に微粒化燃料を均一に分散させるために適してい
る。最近の排気ガス中のパティキュレート,NOX の発
生を極めて少なくさせるため,燃料を高圧力100MP
a程度に圧縮して噴射し,燃焼室内での噴霧の微粒化を
実現させている。これらの燃料の粘性は,ガソリンが
0.1cStであり,軽油が1.8〜2.7cStであ
り,重油では20cSt〜400cStである。また,
燃料のセタン価は,軽油が40以上であるのに対し,重
油は25程度と小さいものである。また,燃料コスト
は,例えば,ガソリンを100とすれば,軽油は70程
度であり,重油は15程度である。
電システムに用いられるエンジンは,熱効率が高く,排
気ガスがクリーンでなければならないため,燃料は着火
性の優れた軽油を用いるタイプが多い。コージェネレー
ションシステムに設けられたディーゼルエンジンでは,
熱効率が大きければ大きい程,また,燃料費が安ければ
安い程,発電コストが安価になって有用になる。しかし
ながら,ディーゼルエンジンでは,燃料としてガソリン
や軽油を使用すると,燃料コストが高価になるので,燃
料として天然ガスが使用されている。
は,重油を燃料とするディーゼルエンジンが開示されて
いる。該ディーゼルエンジンは,重油を燃料として高圧
噴射させることなく,シリンダヘッドに主室と副室を設
けると共に連絡口近傍に燃料を噴射する燃料噴射ノズル
を設け,連絡口に設けた開閉弁の開弁した直後に燃料噴
射ノズルから開閉弁のシート部に向かって燃料を噴射し
て燃料を連絡口を通過する高速空気流に乗せ,主室から
副室への空気流中に燃料を分散させて気化分散させた
上,着火燃焼させている。
レーションシステムに設けられたディーゼルエンジンに
おいて,燃料として重油や植物油が使用できれば,燃料
コストが低減できる。しかしながら,これらの重油や植
物油は,気化性が悪く,そのためディーゼルエンジンの
燃焼パターンが得られ難く,噴霧された燃料の分散性が
良好でなく,NOxHC等の排出量が増加するという問
題がある。そこで,これらの燃料の問題を解決するた
め,燃料を加熱して燃料の粘度を下げたり,他の燃料を
加えたりする方法が考えられるが,これらの方法で燃料
をディーゼル燃焼させようとしても十分に解決できない
のが現状である。
ムで,天然ガスを使用したエンジンが使用されている
が,天然ガスと言えどもやはり燃料コストが高く,その
コスト比は50%程である。そこで,燃料として軽油や
天然ガスを用いることなく,それらより安価な重油を燃
料として用いるディーゼルエンジンを開発することが望
まれているが,重油を燃料として用いる場合に,すすや
NOxの発生等の種々の問題があり,それらを解決した
重油を燃料とする燃焼システムを開発しなければならな
い。ところが,重油を燃料とするディーゼルエンジンで
は,重油の粘性が大きいので,高圧縮を要する噴射ポン
プは使用できず,燃焼室に高圧力で燃料噴霧を作ること
が困難であり,しかも空気と燃料との混合が悪化し,H
C,すす等が大量に発生するという問題がある。粘性が
大きい重油で重油圧力を上げるためには,燃料噴射ポン
プを大きくすることが必要であるが,高圧噴射のできる
燃料噴射ポンプを使用すると,大型になり,高価なポン
プになる。
油や植物油を燃料として使用する場合に,燃焼を改善
し,熱効率をアップし,排気ガスの清浄化を実施するた
めには,燃料と空気との混合が良好になるように,空気
中で燃料を微粒状態で拡散させるために,燃料を微粒化
させて動きの激しい気体による攪拌,燃料が気化し易い
温度へ上昇させることが考えられるが燃料と空気との攪
拌時間の確保も必要な条件となる。また,ディーゼルエ
ンジンにおいて,NOX ,すすの発生を低減するには,
リーン混合気にしたいが,リーン混合気にするとミスフ
ァイヤが起こるという問題がある。また,ディーゼルエ
ンジンにおいて,EGRを利用して温度上昇させた気体
中に重油や植物油の燃料を噴射させて気化し易い状態に
することが考えられるが,圧縮空気を送り込む吸気管に
EGR用の排気ガスを供給するように構成した場合に
は,EGR用の排気ガスを吸気ブースト圧力と同一或い
はそれ以上の圧力に圧縮する必要があり,ポンプの仕事
量が増大したり,或いは,ターボチャージャの入口でE
GRガスを取り込む場合,EGRガスに含まれる多量の
水分が水滴になり,時には燃焼室の壁面の腐食やカーボ
ンの体積等の問題が生じる。
の問題を解決することであり,気体温度を上昇させると
共にNOx,HC等の排出量を低減させ,重油や植物油
の燃料と吸気との十分な混合期間を確保するため,吸気
にEGRを行ってO2 濃度を薄く調整すると共に,ター
ボチャージャのコンプレッサによって圧縮空気を燃焼室
へ供給する吸気ポートに接続する吸気管と,EGR用の
排気ガスを燃焼室へ供給するEGRポートに接続するE
GR管との二系統の通路に構成し,吸入行程において,
EGR弁を開放してEGRポートから燃焼室へEGR用
の排気ガスを供給すると共に重油や植物油の燃料を燃焼
室に供給し,次いで,吸気弁を開放して燃焼室へ吸気ポ
ートから圧縮空気を供給し,燃焼室内で排気ガス,燃料
及び圧縮空気の混合を促進し,圧縮行程上死点近傍で着
火用燃料を噴射して着火燃焼させ,NOX ,HC,水滴
等の発生を防止して熱効率を向上させるディーゼルエン
ジンを提供することである。
ダを構成するシリンダブロック,前記シリンダブロック
に固定されたシリンダヘッドに配置された燃焼室を形成
するヘッドライナ,前記燃焼室から排出される排気ガス
を流す排気管に設けられたターボチャージャ,前記ター
ボチャージャから排出された排気ガスが流れる排出管か
ら分岐したEGR管,該EGR管と連通する前記シリン
ダヘッドに形成されたEGRポートに配置されたEGR
弁,前記排気ガスの一部をEGRガスとして前記EGR
管及びEGRポートを通じて前記燃焼室へ供給するEG
Rポンプ,前記ターボチャージャのコンプレッサで圧縮
された空気を前記燃焼室に供給するため前記EGR弁の
開放に次いで開放する吸気ポートに配置された吸気弁,
前記燃焼室に燃料供給源からの重油,軽油,植物油等の
燃料を噴射する燃料噴射装置,及びエンジン運転状態に
応じて前記燃焼室へ供給するEGRガス量及び前記燃料
の流量を制御するコントローラ,から成るEGR装置を
備えたディーゼルエンジンに関する。
の前記排出管から分岐したEGR管に連通し,また,前
記吸気ポートは前記ターボチャージャの前記コンプレッ
サに接続した吸気管に連通している。
され,前記吸気ポートはタンジェンシャルポートに形成
され,前記EGRポートから前記燃焼室の中心付近に前
記EGRガスが旋回流として供給され,前記吸気ポート
から前記燃焼室の前記シリンダ壁面に沿って前記空気が
旋回流として供給され,前記燃焼室内に前記EGRガス
と前記空気との前記旋回流による層状渦流が形成され
る。
程上死点後90°〜120°位までリフトし,前記吸気
弁は吸入行程上死点後90°〜120°位から圧縮行程
下死点後60°〜90°位までリフトしている。
EGRガスを吸気の全量の70%〜80%程度のEGR
ガス量を前記燃焼室に供給するように制御し,また,全
負荷時には前記EGRガスが吸気の全量の50%程度の
EGRガス量を前記燃焼室に供給するように制御する。
更に,前記コントローラは,吸入行程上死点前10°か
ら吸入行程下死点後30°位までに前記燃焼室に前記燃
料を全流量の70%〜90%程度を噴射し,圧縮行程上
死点近傍で残量を着火用燃料として前記燃焼室に噴射す
る制御を行う。
のピストンヘッド中央部には前記燃焼室の一部を構成す
るキャビティが形成され,前記燃料噴射ノズルからの前
記着火用燃料が前記キャビティ内に噴射される。更に,
前記燃焼室は,前記ピストンの上面の断面円錐形の領域
とピストンヘッド中央部に形成されたキャビティで形成
された凹部の領域とから構成されている。
ンのピストンヘッド,前記ヘッドライナ及び前記シリン
ダブロックの孔部に配置されたシリンダライナは,壁面
を構成する耐熱性セラミック部材と該セラミック部材の
背面に配置された多孔質部材から遮熱構造に形成されて
いる。
ャージャの後流の前記排出管には,前記排気ガスを冷却
する冷却装置が設けられている。
源から前記燃料噴射ノズルまでの燃料供給系には,前記
重油等の燃料の流動性を高めるためヒータが設けられて
いる。更に,このディーゼルエンジンは,前記EGRポ
ートに接続する前記EGR管が前記排出管に接続された
分岐部より後流の前記排出管には,前記EGRポートへ
送り込むEGR量を調節するため排気制御弁が設けられ
ている。
構成されているので,燃焼室に先ずEGR用排気ガスを
供給して多量のEGRを実施すると共に,重油や植物油
の燃料を燃焼室に供給して攪拌期間を確保して排気ガス
と燃料との混合を促進し,次いで,ターボチャージャの
仕事量を増加させることなく,別系統の通路によって吸
入行程後半から圧縮行程前半で圧縮空気を燃焼室に供給
し,攪拌期間を確保して排気ガスと燃料との混合気と空
気との混合を促進し,圧縮行程上死点近傍で着火用燃料
をピストンのキャビティに噴射して混合気を着火燃焼さ
せ,NOx,HC等の排出量を低減し,燃料コストを大
幅に低減することができる。また,吸気弁は,ピストン
下死点後90°位まで開弁しておれば,燃焼室へは十分
な空気が供給されることになる。
程の初期に燃焼室に供給されるEGR用排気ガスは冷却
装置で冷却された冷却排気ガスとなって低圧力になって
いるが,ピストンの下降と共に燃焼室に吸入されるの
で,冷却排気ガスを高圧力にする仕事は不要になり,次
いで,高圧力に圧縮された空気が吸入行程の中間位から
吸気弁の開放で燃焼室に供給されるので,吸入行程の後
半では圧縮空気がピストンを押し下げるような仕事をピ
ストンに与え,仕事のロスが少なくなる。
によるEGR装置を備えたディーゼルエンジンの実施例
を説明する。図1はこの発明によるディーゼルエンジン
の一実施例を示す概略断面図,図2は図1のディーゼル
エンジンにおけるEGRポート,吸気ポート,連絡口及
び排気ポートの関係を示す平面図,図3は図1のディー
ゼルエンジンにおけるEGR弁,吸気弁,排気弁及び制
御弁のリフトタイミングを説明する線図,図4は図1の
ディーゼルエンジンの吸入行程におけるEGRガス,燃
料及び空気の流れを説明する概略断面図,及び図5は図
1のディーゼルエンジンの作動状態を示す処理フロー図
である。
ンは,コージェネレーションシステムの発電システム等
に適用して好ましいものであり,重油,植物油等の気化
性の低い燃料を使用し,燃料費を安価にして電力コスト
を低減することができるものである。このディーゼルエ
ンジンは,シリンダブロック19にガスケット36を介
在して取り付けられたシリンダヘッド3,シリンダブロ
ック19の孔部23に嵌合したシリンダ14を構成する
シリンダライナ22,シリンダヘッド3に形成されたキ
ャビティ40に配置されたヘッドライナ10,及びシリ
ンダライナ22に形成したシリンダ14内を往復動する
ピストン15を有している。ヘッドライナ10は,ヘッ
ド下部26とライナ上部27とが一体構造に構成された
燃焼室部材である。燃焼室1は,ヘッドライナ10とピ
ストン15とで囲まれるシリンダ14内に形成されると
共に,ピストン15の中央に形成されたキャビティ4に
よって形成されている。
カム式動弁機構等で開閉駆動される吸気弁8が配置され
たバルブシートを備えた吸気ポート12,電磁力駆動機
構等で開閉駆動されるEGR弁9が配置されたバルブシ
ートを備えたEGRポート13,及びカム式動弁機構等
で開閉駆動される排気弁17(図2)が配置されたバル
ブシートを備えた排気ポート16が形成されている。シ
リンダヘッド3には,ヘッドライナ10に形成された吸
気ポート12が連通する吸気ポート12,ヘッドライナ
10に形成されたEGRポート13が連通するEGRポ
ート13,及びヘッドライナ10に形成された排気ポー
ト16が連通する排気ポート16が形成されている。吸
気ポート12は吸気管24に連通し,EGRポート13
はEGR管25に連通し,また,排気ポート16は排気
管28に連通している。
ミックスや耐熱合金の耐熱材から形成されている。ヘッ
ドライナ10は,その外周面及び上面とキャビティ40
との間に遮熱空気層34を形成するように,ガスケット
35が介在してキャビティ40に配置され,燃焼室1が
遮熱構造に構成されている。また,シリンダライナ22
は,図示していないが,耐熱性のセラミック材料から成
り,その背面即ち外周面には多孔質部材が配置され,遮
熱構造に構成されている。燃料噴射ノズル5は,シリン
ダヘッド3に形成された孔部に挿通して取り付けられて
いる。燃料噴射ノズル5は,重油や植物油等の気化性の
悪い燃料を,燃料ポンプ2の作動によって燃料源から燃
料供給路44を通じて多噴孔43から燃焼室1へ噴射す
る。
セラミックスや耐熱合金の耐熱材から形成されたピスト
ンヘッド20と,ピストンヘッド20に固定されたAl
合金等の金属材から形成されたピストンスカート21と
から構成されている。ピストンヘッド20とピストンス
カート21との間には,ガスケット37が介在して遮熱
空気層38が形成されている。ピストンヘッド20とピ
ストンスカート21とは,例えば,結合リング42によ
って固定されている。ピストンヘッド20の上面は,円
錐台形状の傾斜面45に形成され,その中央部にキャビ
ティ4から成るボウル形の凹部が形成されている。燃焼
室1は,ヘッドライナ10のヘッド下部26の下面,ピ
ストンヘッド20の上面の傾斜面45,及びシリンダ1
4によって囲まれる領域,及びピストンヘッド20に形
成されたキャビティ4の凹部によって形成されている。
従って,燃焼室1は,ピストン15,ヘッドライナ10
及びシリンダライナ22によって遮熱構造に構成されて
いる。また,燃焼室1は,主として,ピストンヘッド2
0の上面の断面円錐形即ち傾斜面45の領域とピストン
ヘッド20の中央部に形成されたキャビティ4で形成さ
れた凹部の領域とから構成され,それによって,燃料噴
射ノズル5の噴孔43から噴射された着火用燃料が凹部
のキャビティ4内で混合気を生成するようになる。
排出される排気ガスを流す排気通路を構成する排気管2
8に設けられたターボチャージャ18,ターボチャージ
ャ18のタービン(図示せず)を通った排気ガスを冷却
するためターボチャージャ18の後流の排出管46に設
けられた冷却装置7,冷却装置7の後流の排出管46の
分岐部39で分岐したEGR管25,冷却装置7で冷却
された排気ガスの一部を燃焼室1へ供給するためEGR
管25に設けられたEGRポンプ6,EGR管25に連
通するEGR弁9が配置されたEGRポート13,及び
ターボチャージャ18のコンプレッサ(図示せず)で圧
縮された圧縮空気を吸気管24を通じて燃焼室1に供給
するため開閉作動する吸気弁8が配置された吸気ポート
12を備えている。
には冷却された排気ガスのEGRガス圧を検出する圧力
センサ11,及び吸気管24には圧縮された空気の圧力
を検出する圧力センサ33が設けられている。また,分
岐部39の後流の排出管28には,EGR管25への排
気ガス流量を制御するためアクチュエータ41で作動さ
れる排気制御弁29が設けられている。ターボチャージ
ャ18の後流の排出管46には,排気ガスの流れで発生
する騒音を低減する排気マフラ等を設けることができ
る。冷却装置7は,詳細を図示していないが,例えば,
冷却ファン等によって供給される冷却風や冷却ポンプ等
によって供給される冷却水によって,排気ガスから熱を
奪う構造を有する一種の熱交換器に構成されている。
状態を検出するため,エンジン負荷を検出する負荷セン
サ31,及び燃焼室1の壁温を検出する温度センサ32
が設けられている。負荷センサ31,温度センサ32及
び圧力センサ11,33で検出された情報は,コントロ
ーラ30に入力される。コントローラ30は,これらの
検出情報に基づいて,図5に示すように,燃料ポンプ
2,EGRポンプ6,ターボチャージャ18に設けた発
電・電動機(図示せず),冷却装置7及び排気制御弁2
9の作動を制御する。このディーゼルエンジンは,図3
に示すように,コントローラ30によってEGR弁9及
び燃料ポンプ2が作動制御されると共に,排気弁17及
び吸気弁8が開閉作動される。
程の初期から吸入行程上死点後90°〜120°位まで
リフトしてEGRポート13を燃焼室1に連通させ,冷
却された排気ガスをEGRガスとして燃焼室1へ供給す
ると共に,燃料ポンプ2の作動によって燃料噴射ノズル
5の噴孔43から燃焼室1のシリンダ中央部に燃料が噴
射される。また,吸気弁8は,EGR弁9の開放に次い
で,吸入行程上死点後90°〜120°位から圧縮行程
下死点後60°〜90°位までリフトして吸気ポート1
2を燃焼室1に連通させ,圧縮空気を燃焼室1へ供給す
る。
によって燃焼室1に供給される排気ガス量を吸気量の5
0%以上に制御し,部分負荷時から高負荷に従って吸気
に供給される排気ガス量を低減させ,全負荷時には排気
ガス量を供給の50%に低減させる制御を行うように設
定されている。従って,コントローラ30は,エンジン
負荷が大きくなるに従って空気量を適正に増加させる制
御を行うため,EGRガス量の低減に見合った量だけ吸
入空気量を増加させる制御を行う。また,コントローラ
30は,通常の定格運転時には,燃料ポンプ2の作動に
よって燃料噴射ノズル5が吸入行程上死点前10°から
吸入行程60°で作動され,燃焼室1に重油や植物油の
燃料を燃焼室1に供給し,圧縮行程上死点付近で着火用
燃料をピストン15のキャビティ4内に噴射して着火燃
焼させる。排気弁17は,排気行程でリフトして燃焼室
1と排気ポート16とを連通し,燃焼室1に存在する排
気ガスを排気管28へと排出する。コントローラ30
は,燃焼室1の壁温が低い時には,燃料噴射ノズル5
は,圧縮行程後半に燃焼室1へ燃料を噴射するように燃
料ポンプ2が制御される。コントローラ30は,部分負
荷時には,燃料流量を低減するため,吸入行程上死点近
傍から吸入行程60°で作動され,燃焼室1に重油や植
物油の燃料を燃焼室1に供給し,圧縮行程上死点付近で
着火用燃料をピストン15のキャビティ4内に噴射して
着火燃焼させる。
るシリンダヘッド3に形成されたEGRポート13はヘ
リカルポートに形成され,また,吸気管24に接続する
シリンダヘッド3に形成された吸気ポート12はタンジ
ェンシャルポートに形成されている。従って,EGR管
25からEGRポート13を通って燃焼室1に供給され
た冷却された排気ガスと,吸気管24から吸気ポート1
2を通って燃焼室1に供給された圧縮空気とは,図4に
示すように,燃焼室1内においてピストン15の下降に
従って冷却排気ガスの外周に圧縮空気が存在するパター
ンの成層状態の渦流層が形成されることになる。
管25が排出管46に接続された分岐部39より後流の
排出管46に,EGR管25へ送り込むEGR量を調節
するため排圧制御弁29が設けられている。排圧制御弁
29は,コントローラ30の指令でエンジン負荷等のエ
ンジン運転状態に応じて燃焼室1へ供給するEGR用排
気ガス量を調整するようにアクチュエータ41によって
作動される。
ィーゼルエンジンの作動を説明する。このディーゼルエ
ンジンは,図3に示すように,吸入行程,圧縮行程,膨
張行程及び排気行程の4サイクルを繰り返すことによっ
て駆動される。コントローラ30は,EGRポンプ6と
排気制御弁29の作動を制御すると共に燃料ポンプ2の
作動状態(燃料噴射ノズル5の開度)を制御して燃料噴
射ノズル5の噴孔43から噴射される燃料流量を制御
し,排気ガスの冷却装置7を通って燃焼室1に供給する
EGR用の冷却排気ガス量を制御すると共に,燃焼室1
に供給する燃料流量をエンジン負荷に応じて制御する。
後の定格運転状態になると,コントローラ30は,負荷
センサ31からのエンジン負荷Lの検出信号を受けて予
め決められた所定の負荷Laより大きいか否かを判断す
る(ステップ10)。コントローラ30は,例えば,1
/4負荷までは吸気の全流量の75%程度の排気ガスを
燃焼室1に供給し,また,エンジン負荷が1/4負荷以
上になると,排気ガス量を低減させつつ,吸入空気量を
増加させ,負荷に伴うO2 を供給する制御を行い,4/
4負荷の全負荷時には,冷却排気ガス量を50%程度に
低減して吸入空気量を50%にする制御を行う。
定の負荷Laより大きい時には,燃焼室1の壁温Tが予
め決められた所定の温度Taより高いか否かを判断する
(ステップ11)。壁温Tが所定の温度Taより高い時
には,EGR弁9を作動してEGRポート13から燃焼
室1へEGRガスを供給する(ステップ12)。その
時,EGR管25に設けられた圧力センサ11によって
EGRガス圧PE を検出し,予め決められた所定のEG
Rガス圧PE 0 より大きいか否かを判断する(ステップ
13)。EGRガス圧PE が所定のEGRガス圧PE 0
より大きい場合には,燃料ポンプ2の作動で燃料噴射ノ
ズル5の開度F1 に制御され(ステップ15),吸入行
程上死点前10°から吸入行程上死点後60°の期間に
燃料噴射ノズル5から燃焼室1へ燃料が供給される(ス
テップ15)。また,ステップ13で,EGRガス圧P
E が所定のEGRガス圧PE 0 より小さい場合には,E
GRガス圧が燃焼室1へEGRガスが供給できる圧力で
ないので,EGRポンプ6の作動を増強してEGRガス
圧PE を上昇させる(ステップ14)。次いで,タイマ
ーをオンして圧縮行程上死点近傍まで経過させ(ステッ
プ16),圧縮行程上死点近傍において燃料噴射ノズル
5を開度F2 1 に制御し,着火用燃料を燃焼室1へ供給
する(ステップ17)。そこで,燃焼室1で着火燃焼が
起こり,膨張行程へ移行してピストン15に仕事をし,
膨張行程下死点になって排気弁17が開放して排気行程
へ移行する。
所定の負荷Laより小さい場合には,燃焼室1へ供給す
る燃料流量が少ないと共に,燃焼室1へ供給するEGR
ガス流量も少なくてよいので,EGR弁9の開度を小さ
くする制御をする(ステップ18)。その時,EGR管
25に設けられた圧力センサ11によってEGRガス圧
PE を検出し,予め決められた所定のEGRガス圧P
E 1 より大きいか否かを判断する(ステップ19)。E
GRガス圧PE が所定のEGRガス圧PE 1 より大きい
場合には,燃料ポンプ2の作動で燃料噴射ノズル5の開
度F3 に制御され,吸入行程上死点から吸入行程上死点
後60°の期間に燃料噴射ノズル5から燃焼室1へ燃料
が供給される(ステップ20)。また,ステップ19
で,EGRガス圧PE が所定のEGRガス圧PE 1 より
小さい場合には,EGRガス圧が燃焼室1へEGRガス
が供給できる十分な圧力でないので,EGRポンプ6の
作動を増強してEGRガス圧PE を上昇させる。次い
で,タイマーをオンして圧縮行程上死点近傍まで経過さ
せ(ステップ21),圧縮行程上死点前10°において
燃料噴射ノズル5を開度F2 2 に制御し,着火用燃料を
燃焼室1へ供給する(ステップ22)。そこで,燃焼室
1で着火燃焼が起こり,膨張行程へ移行してピストン1
5に仕事をし,膨張行程下死点になって排気弁17が開
放して排気行程へ移行する。
定の温度Taより低い時には,吸入行程上死点近傍から
吸入行程上死点後90°〜120°の期間に,EGR弁
9を作動してEGRポート13から燃焼室1へEGRガ
スを供給すると共に,燃焼室1の壁温が低いので,燃料
噴射ノズル5から燃焼室1への燃料の噴射は圧縮行程上
死点前60°の近傍まで行わず,その後,圧縮行程上死
点前60°から圧縮行程上死点近傍で燃料噴射ノズル5
の開度F3 1 に制御し,燃料噴射ノズル5から燃焼室1
へ燃料を噴射する(ステップ23)。そこで,燃焼室1
で着火燃焼が起こり,膨張行程へ移行してピストン15
に仕事をし,膨張行程下死点になって排気弁17が開放
して排気行程へ移行する。
上記のように,EGR用の冷却排気ガスを燃焼室に供給
するEGR管と,ターボチャージャのコンプレッサから
の圧縮空気を燃焼室へ供給する吸気管とを別々に設け,
最初に排気ガスと重油や植物油の燃料を燃焼室に供給し
て混合を促進し,次いで圧縮空気を燃焼室に供給するの
で,多量の排気ガスを燃焼室に送り込むことができると
共に,重油や植物油の燃料をEGRガスによって活性化
して気化性を向上させ,燃料,排気ガス及び空気の混合
期間を十分に確保でき,ターボチャージャのコンプレッ
サの仕事をEGR用の冷却排気ガス分だけ低減させるこ
とができ,しかも,燃焼室へ供給する燃料流量,EGR
用の排気ガス流量と圧縮空気量を,エンジン負荷,燃焼
室の壁温に応答して簡単に且つ適正に制御することがで
きると共に,EGR用排気ガスを冷却して燃焼室に供給
することによってO2 供給量を低減してNOX の発生を
低減できる。
行程において重油や植物油の燃料をEGRガス中で拡散
微粒化し,これらの混合を促進し,O2 濃度が低い状態
でシリンダ中央部に成層化し,シリンダ周辺部は吸気ポ
ートからシリンダへ供給された新気が成層化してO2 濃
度が高い状態になっており,次いで,圧縮行程上死点近
傍で着火用燃料がピストンのキャビティへ噴射され,確
実に着火燃焼し,EGR装置によって燃焼室に排気ガス
を供給することによって常に適正なO2 が供給され,N
OxやHCの発生を低減できる。
を示す概略断面図である。
ト,吸気ポート,連絡口及び排気ポートの関係を示す平
面図である。
吸気弁,排気弁及び制御弁のリフトタイミングを説明す
る線図である。
EGRガス,燃料及び空気の流れを説明する概略断面図
である。
理フロー図である。
Claims (12)
- 【請求項1】 ピストンが往復動するシリンダを構成す
るシリンダブロック,前記シリンダブロックに固定され
たシリンダヘッドに配置された燃焼室を形成するヘッド
ライナ,前記燃焼室から排出される排気ガスを流す排気
管に設けられたターボチャージャ,前記ターボチャージ
ャから排出された排気ガスが流れる排出管から分岐した
EGR管,該EGR管と連通する前記シリンダヘッドに
形成されたEGRポートに配置されたEGR弁,前記排
気ガスの一部をEGRガスとして前記EGR管及びEG
Rポートを通じて前記燃焼室へ供給するEGRポンプ,
前記ターボチャージャのコンプレッサで圧縮された空気
を前記燃焼室に供給するため前記EGR弁の開放に次い
で開放する吸気ポートに配置された吸気弁,前記燃焼室
に燃料供給源からの重油,軽油,植物油等の燃料を噴射
する燃料噴射装置,及びエンジン運転状態に応じて前記
燃焼室へ供給するEGRガス量及び前記燃料の流量を制
御するコントローラ,から成るEGR装置を備えたディ
ーゼルエンジン。 - 【請求項2】 前記EGRポートは,前記冷却装置の後
流の前記排出管から分岐した前記EGR管に連通し,ま
た,前記吸気ポートは前記ターボチャージャの前記コン
プレッサに接続した吸気管に連通していることから成る
請求項1に記載のEGR装置を備えたディーゼルエンジ
ン。 - 【請求項3】 前記EGRポートはヘリカルポートに形
成され,前記吸気ポートはタンジェンシャルポートに形
成され,前記EGRポートから前記燃焼室の中心付近に
前記EGRガスが旋回流として供給され,前記吸気ポー
トから前記燃焼室の前記シリンダ壁面に沿って前記空気
が旋回流として供給され,前記燃焼室内に前記EGRガ
スと前記空気との前記旋回流による層状渦流が形成され
ることから成る請求項1に記載のEGR装置を備えたデ
ィーゼルエンジン。 - 【請求項4】 前記EGR弁は吸入行程の初期から吸入
行程上死点後90°〜120°位までリフトし,前記吸
気弁は吸入行程上死点後90°〜120°位から圧縮行
程下死点後60°〜90°位までリフトしていることか
ら成る請求項1に記載のEGR装置を備えたディーゼル
エンジン。 - 【請求項5】 前記コントローラは,部分負荷時には前
記EGRガスを吸気の全量の70%〜80%程度のEG
Rガス量を前記燃焼室に供給するように制御し,また,
全負荷時には前記EGRガスが吸気の全量の50%程度
のEGRガス量を前記燃焼室に供給するように制御する
ことから成る請求項1に記載のEGR装置を備えたディ
ーゼルエンジン。 - 【請求項6】 前記コントローラは,吸入行程上死点前
10°から吸入行程下死点後30°位までに前記燃焼室
に前記燃料を全流量の70%〜90%程度を噴射し,圧
縮行程上死点近傍で残量を着火用燃料として前記燃焼室
に噴射する制御を行うことから成る請求項1に記載のE
GR装置を備えたディーゼルエンジン。 - 【請求項7】 前記ピストンのピストンヘッド中央部に
は前記燃焼室の一部を構成するキャビティが形成され,
前記燃料噴射ノズルからの前記着火用燃料が前記キャビ
ティ内に噴射されることから成る請求項6に記載のEG
R装置を備えたディーゼルエンジン。 - 【請求項8】 前記ピストンのピストンヘッド,前記ヘ
ッドライナ及び前記シリンダブロックの孔部に配置され
たシリンダライナは,壁面を構成する耐熱性セラミック
部材と該セラミック部材の背面に配置された多孔質部材
から遮熱構造に形成されていることから成る請求項1に
記載のEGR装置を備えたディーゼルエンジン。 - 【請求項9】 前記ターボチャージャの後流の前記排出
管には,前記排気ガスを冷却する冷却装置が設けられて
いることから成る請求項1に記載のEGR装置を備えた
ディーゼルエンジン。 - 【請求項10】 前記燃料供給源から前記燃料噴射ノズ
ルまでの燃料供給系には,前記重油等の燃料の流動性を
高めるためヒータが設けられていることから成る請求項
1に記載のEGR装置を備えたディーゼルエンジン。 - 【請求項11】 前記EGRポートに接続する前記EG
R管が前記排出管に接続された分岐部より後流の前記排
出管には,前記EGRポートへ送り込むEGR量を調節
するため排気制御弁が設けられていることから成る請求
項1に記載のEGR装置を備えたディーゼルエンジン。 - 【請求項12】 前記燃焼室は,前記ピストンの上面の
断面円錐形の領域とピストンヘッド中央部に形成された
キャビティで形成された凹部の領域とから構成されてい
ることから成る請求項1に記載のEGR装置を備えたデ
ィーゼルエンジン。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11135184A JP2000328973A (ja) | 1999-05-17 | 1999-05-17 | Egr装置を備えたディーゼルエンジン |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11135184A JP2000328973A (ja) | 1999-05-17 | 1999-05-17 | Egr装置を備えたディーゼルエンジン |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000328973A true JP2000328973A (ja) | 2000-11-28 |
Family
ID=15145811
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11135184A Pending JP2000328973A (ja) | 1999-05-17 | 1999-05-17 | Egr装置を備えたディーゼルエンジン |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000328973A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100633896B1 (ko) | 2004-06-03 | 2006-10-16 | 현대자동차주식회사 | 자동차 엔진의 배기가스 재순환 장치 |
JP2006329000A (ja) * | 2005-05-24 | 2006-12-07 | Yanmar Co Ltd | 圧縮自着火式内燃機関 |
JP2010065678A (ja) * | 2008-09-12 | 2010-03-25 | Hyundai Motor Co Ltd | 車両の燃焼システム |
JP2010236381A (ja) * | 2009-03-30 | 2010-10-21 | Toyota Motor Corp | 内燃機関のegr装置 |
WO2015029117A1 (ja) * | 2013-08-26 | 2015-03-05 | 日本碍子株式会社 | 内燃機関 |
WO2020105355A1 (ja) * | 2018-11-20 | 2020-05-28 | ヤンマー株式会社 | 副室式ディーゼル機関 |
-
1999
- 1999-05-17 JP JP11135184A patent/JP2000328973A/ja active Pending
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100633896B1 (ko) | 2004-06-03 | 2006-10-16 | 현대자동차주식회사 | 자동차 엔진의 배기가스 재순환 장치 |
JP2006329000A (ja) * | 2005-05-24 | 2006-12-07 | Yanmar Co Ltd | 圧縮自着火式内燃機関 |
JP4502329B2 (ja) * | 2005-05-24 | 2010-07-14 | ヤンマー株式会社 | 圧縮自着火式内燃機関 |
JP2010065678A (ja) * | 2008-09-12 | 2010-03-25 | Hyundai Motor Co Ltd | 車両の燃焼システム |
JP2010236381A (ja) * | 2009-03-30 | 2010-10-21 | Toyota Motor Corp | 内燃機関のegr装置 |
WO2015029117A1 (ja) * | 2013-08-26 | 2015-03-05 | 日本碍子株式会社 | 内燃機関 |
WO2015029985A1 (ja) * | 2013-08-26 | 2015-03-05 | 日本碍子株式会社 | 内燃機関 |
JPWO2015029985A1 (ja) * | 2013-08-26 | 2017-03-02 | 日本碍子株式会社 | 内燃機関 |
US9951740B2 (en) | 2013-08-26 | 2018-04-24 | Ngk Insulators, Ltd. | Internal combustion engine |
WO2020105355A1 (ja) * | 2018-11-20 | 2020-05-28 | ヤンマー株式会社 | 副室式ディーゼル機関 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN100362223C (zh) | 发动机的燃烧控制装置 | |
US5479775A (en) | Air-compressing fuel-injection internal-combustion engine with an exhaust treatment device for reduction of nitrogen oxides | |
CN100476180C (zh) | 内燃机的工作方法 | |
CN100482932C (zh) | 柴油发动机的控制装置 | |
CA2372724A1 (en) | Method of operating a dual fuel internal combustion engine | |
CN102374058A (zh) | 控制具有强制进气系统的柴油发动机的方法和装置 | |
CN102312745A (zh) | 柴油发动机及控制该柴油发动机的方法 | |
CN101128656A (zh) | 内燃机 | |
CN102016268A (zh) | 内燃机的燃料喷射控制装置 | |
US7188586B2 (en) | Fuel injection system for diesel engines | |
CN109026412A (zh) | 一种双燃料发动机稀薄燃烧组织方法 | |
EP0809003B1 (en) | Low evaporativity fuel diesel engine | |
JP2000328973A (ja) | Egr装置を備えたディーゼルエンジン | |
US6935303B2 (en) | Method of controlling the injection of fluid into an internal combustion engine | |
CN100465416C (zh) | 用于运行直接喷射柴油内燃机的方法及内燃机 | |
US6467454B1 (en) | Spark-ignition internal combustion engine | |
JPH09268916A (ja) | 重油を燃料とするディーゼルエンジン | |
WO2002101230A1 (en) | CYLINDER IN A TWO-STROKE UNIFLOW SCAVENGED CROSSHEAD ENGINE, AND A METHOD FOR REDUCTION OF NO¿x? | |
JPH08254123A (ja) | 内燃機関の燃焼室 | |
JP4015132B2 (ja) | 燃焼室を備えたシリンダを有するクロスヘッドディーゼルエンジン及びこのようなエンジンへ燃料を噴射する方法 | |
JPH09217624A (ja) | 重油を燃料とするディーゼルエンジン | |
JPH09268915A (ja) | 低質油を燃料とするディーゼルエンジン | |
US7055493B2 (en) | Method for fuel injection in a combustion engine, and combustion engine | |
WO2003008776A2 (en) | Dual fuel source diesel engine | |
CN110219729A (zh) | 一种二冲程均质压燃发动机及燃烧组织方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060515 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20080417 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080520 |
|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20080723 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080924 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20081125 |