JP2002155765A - White smoke prevention device of diesel engine - Google Patents

White smoke prevention device of diesel engine

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JP2002155765A
JP2002155765A JP2000351644A JP2000351644A JP2002155765A JP 2002155765 A JP2002155765 A JP 2002155765A JP 2000351644 A JP2000351644 A JP 2000351644A JP 2000351644 A JP2000351644 A JP 2000351644A JP 2002155765 A JP2002155765 A JP 2002155765A
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JP
Japan
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combustion chamber
diesel engine
temperature
exhaust passage
white smoke
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JP2000351644A
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Takeya Ajiro
健也 網代
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a white smoke prevention device of a diesel engine capable of promoting a temperature raising of an air compressed in a combustion chamber without using a specific heater such as an electric heater and preventing a discharge of a white smoke accompanying an incomplete combustion. SOLUTION: The diesel engine 1 is provided with a combustion chamber 6 for compressing a suction air between a piston 4 and the combustion chamber 6; a fuel injection valve 9 for injecting a pressurized fuel to the combustion chamber; and an exhaust manifold 24 continuously laid on the combustion chamber. A butterfly valve 30 for reducing a passage area of an exhaust port 27 only at the time of low temperature starting is installed on the exhaust manifold.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ディーゼルエンジ
ンに係り、特に低温始動時の燃焼不良に伴う白煙の排出
を防止するための装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a diesel engine, and more particularly to a device for preventing the emission of white smoke due to poor combustion at a low temperature start.

【0002】[0002]

【従来の技術】ディーゼルエンジンでは、燃焼室に吸入
された空気を高い圧縮比で圧縮するとともに、この圧縮
により高温・高圧となった空気中に燃料を噴射してい
る。燃焼室に噴射された燃料の粒子は、圧縮空気で熱せ
られることにより温度上昇し、その蒸発により適当な温
度で空気と混合した時点で着火可能な混合気となって燃
焼室に充填される。
2. Description of the Related Art In a diesel engine, air taken into a combustion chamber is compressed at a high compression ratio, and fuel is injected into high-temperature, high-pressure air due to the compression. The fuel particles injected into the combustion chamber rise in temperature by being heated by the compressed air and evaporate to become an ignitable air-fuel mixture when mixed with air at an appropriate temperature and filled in the combustion chamber.

【0003】そのため、ディーゼルエンジンのように空
気の圧縮熱によって燃料の燃焼を行わせる場合に、この
燃料の着火性は、実際に燃料が燃焼室に噴射されてから
燃焼を始めるまでの着火遅れ時間と密接な関係を有し、
ディーゼルエンジンの始動性に大きな影響を及ぼす。
[0003] Therefore, when the fuel is burned by the heat of air compression as in a diesel engine, the ignitability of the fuel is determined by the ignition delay time from when the fuel is actually injected into the combustion chamber until combustion starts. Has a close relationship with
It has a great effect on the startability of diesel engines.

【0004】具体的には、ディーゼルエンジンの低温始
動時にあっては、燃焼室に吸入される空気の温度(初
温)が低いために、燃焼室で圧縮された空気の温度が相
対的に低くなり、着火遅れが大きくなる。この結果、低
温始動時における燃料の着火性が悪くなり、特にアイド
リングを含む低負荷運転時に不完全燃焼に伴う白煙を排
出するといった問題が生じてくる。
[0004] Specifically, when the diesel engine is started at a low temperature, the temperature of the air compressed into the combustion chamber is relatively low because the temperature (initial temperature) of the air taken into the combustion chamber is low. And the ignition delay increases. As a result, the ignitability of the fuel at the time of low temperature start is deteriorated, and a problem such as emission of white smoke accompanying incomplete combustion particularly during low load operation including idling occurs.

【0005】この対策として、従来、空気を燃焼室に導
く吸入経路に電熱ヒータを設置したディーゼルエンジン
が知られている。この従来のディーゼルエンジンでは、
低温始動時に電熱ヒータに通電して吸入空気を強制的に
加熱することにより、燃焼室に吸入される空気の初温を
高め、圧縮空気の温度上昇を促進して燃料の着火遅れを
短くしている。
[0005] As a countermeasure, a diesel engine in which an electric heater is installed in a suction path for guiding air to a combustion chamber is known. In this conventional diesel engine,
By energizing the electric heater at the time of low temperature start and forcibly heating the intake air, the initial temperature of the air taken into the combustion chamber is raised, the temperature rise of the compressed air is promoted, and the ignition delay of the fuel is shortened. I have.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところが、この従来の
構成によると、燃焼室に吸入される空気を加熱する専用
の電熱ヒータを必要とするので、特に吸気系の構成が複
雑となり、コスト高を招く原因となる。しかも、電熱ヒ
ータの作動中は、この電熱ヒータに大きな電流が流れる
ので、容量の大きなバッテリ等の外部電源を準備しなく
てはならず、この点において今一歩改善の余地が残され
ている。
However, according to this conventional structure, a special electric heater for heating the air sucked into the combustion chamber is required, so that the structure of the intake system becomes particularly complicated and the cost is increased. It may cause. In addition, during operation of the electric heater, a large current flows through the electric heater, so that an external power supply such as a large-capacity battery must be prepared, and there is still room for improvement in this respect.

【0007】本発明は、このような事情にもとづいてな
されたもので、電熱ヒータのような格別な加熱装置を用
いなくとも、燃焼室で圧縮される空気の温度上昇を促進
させることができ、不完全燃焼に伴う白煙の排出を防止
できるディーゼルエンジンの白煙防止装置の提供を目的
とする。
The present invention has been made in view of such circumstances, and can promote the temperature rise of air compressed in a combustion chamber without using a special heating device such as an electric heater. It is an object of the present invention to provide a white smoke prevention device for a diesel engine that can prevent the emission of white smoke accompanying incomplete combustion.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1に係る本発明のディーゼルエンジンの白煙
防止装置は、吸入空気をピストンとの間で圧縮する燃焼
室と、この燃焼室に加圧された燃料を噴射する燃料噴射
弁と、上記燃焼室に連なる排気通路に設置され、低温始
動時に排気通路の通路面積を減じる絞り手段と、を備え
ていることを特徴としている。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a diesel engine white smoke prevention apparatus for compressing intake air between a piston and a combustion chamber. A fuel injection valve for injecting fuel pressurized into the combustion chamber, and a throttle means provided in an exhaust passage connected to the combustion chamber to reduce a passage area of the exhaust passage at a low temperature start.

【0009】また、請求項4に係る本発明のディーゼル
エンジンの白煙防止装置は、吸入空気をピストンとの間
で圧縮する燃焼室と、この燃焼室に加圧された燃料を噴
射する燃料噴射弁と、上記燃焼室に連なる排気通路に設
置され、この排気通路を開放する開き位置と、この排気
通路を部分的に閉じる閉じ位置とに亘って操作される絞
り弁と、この絞り弁を上記開き位置又は閉じ位置のいず
れかに選択的に操作する駆動手段と、始動時におけるエ
ンジン温度が予め決められた温度よりも低いか否かを検
出し、このエンジン温度が規定値よりも低い時に上記駆
動手段を介して上記絞り弁を上記閉じ位置に操作するた
めの制御手段と、を備えていることを特徴としている。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an apparatus for preventing white smoke from a diesel engine, comprising: a combustion chamber for compressing intake air between the piston and a fuel injection for injecting pressurized fuel into the combustion chamber; A throttle valve installed in an exhaust passage connected to the combustion chamber, the throttle valve being operated over an open position that opens the exhaust passage, and a closed position that partially closes the exhaust passage. A drive unit for selectively operating either the open position or the closed position, and detecting whether or not the engine temperature at the time of starting is lower than a predetermined temperature, and when the engine temperature is lower than a specified value, Control means for operating the throttle valve to the closed position via a driving means.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を、図面
にもとづいて説明する。図1ないし図3は、例えば産業
用機械、建設機械あるいは発電機のような汎用機械に用
いられる4サイクル3気筒ディーゼルエンジン1を開示
している。図1および図3において、符号2で示すシリ
ンダブロックは、三つのシリンダ3(一つのみを図示)
を有している。シリンダ3は、図示しないクランク軸の
軸方向に間隔を存して配置されており、これらシリンダ
3の内部にピストン4が収容されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIGS. 1 to 3 disclose a four-cycle three-cylinder diesel engine 1 used for general-purpose machines such as industrial machines, construction machines, and generators. In FIGS. 1 and 3, the cylinder block denoted by reference numeral 2 has three cylinders 3 (only one is shown).
have. The cylinders 3 are arranged at intervals in the axial direction of a crankshaft (not shown), and the pistons 4 are housed inside the cylinders 3.

【0011】シリンダブロック2の上端には、シリンダ
ヘッド5が連結されている。シリンダヘッド5は、ピス
トン4の頂部と協働して主燃焼室6を構成している。こ
のシリンダヘッド5の内部には、渦室7が形成されてい
る。渦室7は、噴口8を通じて主燃焼室6に連なってお
り、この渦室7に燃料噴射弁9を通じて加圧された燃料
が噴射されるようになっている。
A cylinder head 5 is connected to an upper end of the cylinder block 2. The cylinder head 5 forms a main combustion chamber 6 in cooperation with the top of the piston 4. A vortex chamber 7 is formed inside the cylinder head 5. The vortex chamber 7 is connected to the main combustion chamber 6 through an injection port 8, and pressurized fuel is injected into the vortex chamber 7 through a fuel injection valve 9.

【0012】また、シリンダブロック2およびシリンダ
ヘッド5の内部には、夫々ウォータジャケット10が形
成されている。ウォータジャケット10は、シリンダ
3、主燃焼室6および渦室7を取り囲んでおり、このウ
ォータジャケット10内をエンジン冷却水が流通するよ
うになっている。
A water jacket 10 is formed inside each of the cylinder block 2 and the cylinder head 5. The water jacket 10 surrounds the cylinder 3, the main combustion chamber 6, and the vortex chamber 7, and the engine coolant flows through the water jacket 10.

【0013】図2に示すように、シリンダブロック2に
は、単独形の燃料噴射ポンプ11が支持されている。燃
料噴射ポンプ11は、三つの吐出口12a,12b,1
2cを有している。これら吐出口12a,12b,12
cは、夫々噴射管13を介して各シリンダ3の燃料噴射
弁9に接続されている。
As shown in FIG. 2, the cylinder block 2 supports a single fuel injection pump 11. The fuel injection pump 11 has three discharge ports 12a, 12b, 1
2c. These outlets 12a, 12b, 12
“c” is connected to the fuel injection valve 9 of each cylinder 3 via an injection pipe 13.

【0014】図1および図3に見られるように、シリン
ダヘッド5は、各シリンダ3毎に吸気ポート15と排気
ポート16とを備えている。吸気ポート15および排気
ポート16は、主燃焼室6に開口されており、これら両
ポート15,16の主燃焼室6への開口部15a,16
aは、シリンダ3の径方向に並んでいる。
As shown in FIGS. 1 and 3, the cylinder head 5 has an intake port 15 and an exhaust port 16 for each cylinder 3. The intake port 15 and the exhaust port 16 are open to the main combustion chamber 6, and the openings 15a, 16 of these ports 15, 16 to the main combustion chamber 6 are provided.
a are arranged in the radial direction of the cylinder 3.

【0015】また、シリンダヘッド5には、吸気ポート
15の開口部15aを開閉する吸気バルブ17と排気ポ
ート16の開口部16aを開閉する排気バルブ18とが
支持されている。吸気バルブ17および排気バルブ18
は、シリンダ3のボア中心線O1に沿って互いに平行に配
置されている。これら吸気バルブ17および排気バルブ
18は、夫々ロッカアーム19、プッシュロッド20お
よびタペット21を介して吸排気用のカム軸22に連携
されている。
The cylinder head 5 supports an intake valve 17 for opening and closing the opening 15a of the intake port 15 and an exhaust valve 18 for opening and closing the opening 16a of the exhaust port 16. Intake valve 17 and exhaust valve 18
Are arranged parallel to each other along a bore center line O1 of the cylinder 3. The intake valve 17 and the exhaust valve 18 are linked to a cam shaft 22 for intake and exhaust via a rocker arm 19, a push rod 20, and a tappet 21, respectively.

【0016】そのため、カム軸22がクランク軸からの
動力伝達によって回転駆動されると、タペット21およ
びプッシュロッド20を介してロッカアーム19が揺動
運動し、このロッカアーム19によって吸気バルブ17
および排気バルブ18が開閉駆動されるようになってい
る。
Therefore, when the camshaft 22 is driven to rotate by the transmission of power from the crankshaft, the rocker arm 19 swings via the tappet 21 and the push rod 20, and the rocker arm 19 causes the intake valve 17 to swing.
And the exhaust valve 18 is driven to open and close.

【0017】図1に示すように、吸気ポート15および
排気ポート16は、シリンダ3のボア中心線O1を境とし
て互いに逆向きに延びており、夫々シリンダヘッド5の
側面に開口されている。吸気ポート15の上流端は、吸
気管23に接続されているとともに、排気ポート16の
下流端は、排気通路としての排気マニフォルド24に接
続されている。
As shown in FIG. 1, the intake port 15 and the exhaust port 16 extend in opposite directions with respect to the bore center line O1 of the cylinder 3 and are opened on the side surfaces of the cylinder head 5, respectively. The upstream end of the intake port 15 is connected to an intake pipe 23, and the downstream end of the exhaust port 16 is connected to an exhaust manifold 24 as an exhaust passage.

【0018】排気マニフォルド24は、排気ポート16
の下流端に連なる三つの枝管部25a,25b,25c
と、これら枝管部25a,25b,25cの下流端が合
流される一つの集合管部26とを備えている。集合管部
26は、上向きに開放された一つの排気出口27を有し
ている。排気出口27の通路形状は、断面円形をなして
おり、この排気出口27に排気管28が連結されてい
る。
The exhaust manifold 24 is connected to the exhaust port 16.
Branch pipe parts 25a, 25b, 25c connected to the downstream end of
And one collecting pipe 26 to which the downstream ends of the branch pipes 25a, 25b, 25c are joined. The collecting pipe section 26 has one exhaust outlet 27 opened upward. The passage of the exhaust outlet 27 has a circular cross section, and an exhaust pipe 28 is connected to the exhaust outlet 27.

【0019】排気マニフォルド24の排気出口27に
は、絞り弁(絞り手段)としてのバタフライ弁30が設
置されている。バタフライ弁30は、円盤状のディスク
31と、このディスク31に固定されたピボット軸32
とを有している。ピボット軸32は、ディスク31の中
心を通るとともに、このディスク31を径方向に沿って
貫通しており、このピボット軸32の両端部が排気マニ
フォルド24の集合管部26に回動可能に支持されてい
る。
At the exhaust outlet 27 of the exhaust manifold 24, a butterfly valve 30 as a throttle valve (throttle means) is provided. The butterfly valve 30 includes a disk-shaped disk 31 and a pivot shaft 32 fixed to the disk 31.
And The pivot shaft 32 passes through the center of the disk 31 and penetrates the disk 31 in the radial direction. Both ends of the pivot shaft 32 are rotatably supported by the collecting pipe portion 26 of the exhaust manifold 24. ing.

【0020】そのため、バタフライ弁30のディスク3
1は、図4の(A)に示すように、排気出口27を閉じ
る閉じ位置と、図4の(B)に示すように排気出口27
を開放する閉じ位置とに亘って90°回動するようにな
っている。
Therefore, the disk 3 of the butterfly valve 30
1 is a closed position for closing the exhaust outlet 27 as shown in FIG. 4A, and an exhaust outlet 27 as shown in FIG.
Is rotated by 90 ° over a closed position where the shutter is opened.

【0021】また、ディスク31は、ピボット軸32を
避けた位置に円形の通孔33を有している。通孔33
は、ディスク31が閉じ位置に回動された時に、このデ
ィスク31の上流側と下流側とを連通させるためのもの
である。そのため、ディスク31は、上記通孔33の存
在により、上記閉じ位置に回動された場合でも排気出口
27を部分的に閉止するに止まり、本実施形態の場合
は、ディスク31が閉じ位置に回動された時に、排気出
口27の通路面積が1/6に減じられるようになってい
る。
The disk 31 has a circular through hole 33 at a position avoiding the pivot shaft 32. Through hole 33
When the disk 31 is turned to the closed position, the upstream side and the downstream side of the disk 31 communicate with each other. Therefore, due to the presence of the through hole 33, the disk 31 only partially closes the exhaust outlet 27 even when rotated to the closed position. In the case of the present embodiment, the disk 31 is turned to the closed position. When moved, the passage area of the exhaust outlet 27 is reduced to 1/6.

【0022】図4および図5に示すように、ピボット軸
32の一端は、排気マニフォルド24の外方に突出され
ている。このピボット軸32の一端は、駆動手段として
の弁駆動装置35に連携されている。弁駆動装置35
は、バタフライ弁30のディスク31を閉じ位置又は開
き位置のいずれかに選択的に保持するためのものであ
る。この弁駆動装置35は、駆動源としての電磁ソレノ
イド36と、この電磁ソレノイド36の動きをピボット
軸32に伝えるリンク機構37とを備えている。
As shown in FIGS. 4 and 5, one end of the pivot shaft 32 projects outside the exhaust manifold 24. One end of the pivot shaft 32 is linked to a valve driving device 35 as driving means. Valve drive 35
Is for selectively holding the disk 31 of the butterfly valve 30 at either the closed position or the open position. The valve drive device 35 includes an electromagnetic solenoid 36 as a drive source, and a link mechanism 37 that transmits the movement of the electromagnetic solenoid 36 to the pivot shaft 32.

【0023】電磁ソレノイド36は、電磁石によって直
線的に往復動されるアーマチュア(図示せず)を有して
いる。また、リンク機構37は、コントロールレバー3
8と中継ロッド39とで構成されている。コントロール
レバー38は、その一端がピボット軸32に固定されて
いるとともに、他端がピン40を介して中継ロッド39
の先端に連結されている。中継ロッド39に基端は、電
磁ソレノイド36のアーマチュアに連結されている。
The electromagnetic solenoid 36 has an armature (not shown) which is linearly reciprocated by an electromagnet. Further, the link mechanism 37 is connected to the control lever 3.
8 and a relay rod 39. The control lever 38 has one end fixed to the pivot shaft 32 and the other end connected to a relay rod 39 via a pin 40.
It is connected to the tip of. The base end of the relay rod 39 is connected to the armature of the electromagnetic solenoid 36.

【0024】そのため、電磁ソレノイド36が励磁され
ると、そのアーマチュアの動きが中継ロッド39からコ
ントロールレバー38を介してバタフライ弁30のピボ
ット軸32に伝えられ、このバタフライ弁30のディス
ク31が開き位置から閉じ位置に回動される。また、電
磁ソレノイド36の励磁が解除されると、この電磁ソレ
ノイド36に組み込まれたリターンスプリング(図示せ
ず)により中継ロッド39が押し戻され、ディスク31
が閉じ位置から開き位置に回動されるようになってい
る。
Therefore, when the electromagnetic solenoid 36 is excited, the movement of the armature is transmitted from the relay rod 39 to the pivot shaft 32 of the butterfly valve 30 via the control lever 38, and the disk 31 of the butterfly valve 30 is opened. To the closed position. When the excitation of the electromagnetic solenoid 36 is released, the relay rod 39 is pushed back by a return spring (not shown) incorporated in the electromagnetic solenoid 36, and the disk 31
Are rotated from the closed position to the open position.

【0025】図5に示すように、電磁ソレノイド36
は、制御手段としてのコントローラ43から出力される
信号にもとづいて励磁される。コントローラ43は、デ
ィーゼルエンジン1の低温始動時に電磁ソレノイド36
を励磁させるためのもので、このコントローラ43に
は、ディーゼルエンジン1の温度を示す信号S1が入力さ
れる。本実施の形態では、ウォータジャケット10を流
れるエンジン冷却水の水温を水温センサ44で検出し、
このエンジン冷却水の水温を上記信号S1として利用して
いる。
As shown in FIG. 5, the electromagnetic solenoid 36
Is excited based on a signal output from a controller 43 as a control means. The controller 43 controls the electromagnetic solenoid 36 when the diesel engine 1 is started at a low temperature.
A signal S1 indicating the temperature of the diesel engine 1 is input to the controller 43. In the present embodiment, the temperature of the engine cooling water flowing through the water jacket 10 is detected by the water temperature sensor 44,
The temperature of the engine cooling water is used as the signal S1.

【0026】そして、コントローラ43は、エンジン始
動時のエンジン冷却水の水温が50℃を下回る時にディー
ゼルエンジン1が低温始動状態にあると判断し、励磁信
号S2を電磁ソレノイド36に送出するようになってい
る。
The controller 43 determines that the diesel engine 1 is in a low temperature starting state when the temperature of the engine cooling water at the time of starting the engine is lower than 50 ° C., and sends an excitation signal S 2 to the electromagnetic solenoid 36. ing.

【0027】すなわち、図6のフローチャートに見られ
るように、コントローラ43は、第1の工程P1において
ディーゼルエンジン1のメインスイッチ(図示せず)が
ONされると、第2の工程P2で水温センサ44を介して実
際のエンジン冷却水の水温を検出する。このエンジン冷
却水の水温は、第3の工程P3においてエンジン始動時に
おけるエンジン温度の目安として決められた値(50℃)
と比較される。そして、実際のエンジン冷却水の水温が
50℃を下回る時は、ディーゼルエンジン1が低温始動状
態にあるとの判断がなされ、第4の工程P4に移行する。
この第4の工程P4では、励磁信号S2がコントローラ43
から電磁ソレノイド36に送出され、電磁ソレノイド3
6が励磁される。このため、リンク機構37を介してバ
タフライ弁30のディスク31が開き位置から閉じ位置
に回動操作され、排気マニフォルド24の排気出口27
の通路面積が1/6に減じられる。
That is, as shown in the flowchart of FIG. 6, the controller 43 sets the main switch (not shown) of the diesel engine 1 in the first process P1.
When it is turned ON, the actual temperature of the engine cooling water is detected via the water temperature sensor 44 in a second step P2. The temperature of the engine cooling water is a value (50 ° C.) determined as a reference of the engine temperature at the time of starting the engine in the third process P3.
Is compared to And the temperature of the actual engine cooling water
When the temperature is lower than 50 ° C., it is determined that the diesel engine 1 is in the low temperature starting state, and the process shifts to the fourth step P4.
In this fourth step P4, the excitation signal S2 is
From the electromagnetic solenoid 36 to the electromagnetic solenoid 3
6 is excited. Therefore, the disk 31 of the butterfly valve 30 is rotated from the open position to the closed position via the link mechanism 37, and the exhaust outlet 27 of the exhaust manifold 24 is
Passage area is reduced to 1/6.

【0028】また、第3の工程P3において、エンジン冷
却水の温度が50℃を上回っていると、コントローラ43
はディーゼルエンジン1が温暖状態にあると判断し、電
磁ソレノイド36への励磁信号S2の送出を停止する第5
の工程P5へ移行する。そのため、バタフライ弁30が閉
じ位置から開き位置に回動し、排気出口27の通路面積
が最大となる。
In the third step P3, if the temperature of the engine cooling water exceeds 50 ° C., the controller 43
Determines that the diesel engine 1 is in a warm state, and stops sending the excitation signal S2 to the electromagnetic solenoid 36.
Shifts to step P5. Therefore, the butterfly valve 30 rotates from the closed position to the open position, and the passage area of the exhaust outlet 27 is maximized.

【0029】このような構成のディーゼルエンジン1に
おいて、吸気ポート15から主燃焼室6に吸入された空
気は、圧縮行程中にピストン4により圧縮されるととも
に、その一部が噴口8から渦室7に流入し、この渦室7
内に強いスワールを発生させる。この渦室7に燃料噴射
弁9を介して加圧された燃料を噴射すると、この燃料の
大部分は圧縮空気と混じり合って渦室7内で燃焼すると
ともに、一部の未燃焼燃料を含む燃焼ガスは噴口8から
主燃焼室6に噴出し、この主燃焼室6で完全に燃焼す
る。
In the diesel engine 1 having such a configuration, the air drawn into the main combustion chamber 6 from the intake port 15 is compressed by the piston 4 during the compression stroke, and a part of the air is drawn from the injection port 8 to the vortex chamber 7. Into the vortex chamber 7
Generates a strong swirl inside. When the pressurized fuel is injected into the vortex chamber 7 through the fuel injection valve 9, most of the fuel is mixed with the compressed air and burns in the vortex chamber 7, and includes some unburned fuel. The combustion gas is blown out from the injection port 8 into the main combustion chamber 6 and completely burns in the main combustion chamber 6.

【0030】そして、燃焼が完了した既燃ガスは、排気
行程において排気ポート16が開かれた時に、排気マニ
フォルド24から排気管28を経て大気中に排出され
る。
Then, the burned gas whose combustion has been completed is discharged from the exhaust manifold 24 to the atmosphere via the exhaust pipe 28 when the exhaust port 16 is opened in the exhaust stroke.

【0031】ところで、ディーゼルエンジン1の低温始
動時にあっては、従来の技術で述べた通り主燃焼室6に
吸入される空気の温度が低いために、主燃焼室6で圧縮
されて渦室7に流入する圧縮空気の温度が低下し、燃料
の着火性が悪くなる。
When the diesel engine 1 is started at a low temperature, since the temperature of the air taken into the main combustion chamber 6 is low as described in the background art, the air is compressed in the main combustion chamber 6 and the vortex chamber 7 is compressed. The temperature of the compressed air flowing into the tank decreases, and the ignitability of the fuel deteriorates.

【0032】しかるに、上記構成のディーゼルエンジン
1にあっては、始動時におけるディーゼルエンジン1の
温度をエンジン冷却水の水温から検出し、この水温が50
℃に達しないような低温時に、バタフライ弁30を閉じ
位置に回動させて排気マニフォルド24の排気出口27
の通路面積を1/6に減じている。
However, in the diesel engine 1 having the above-described configuration, the temperature of the diesel engine 1 at the time of starting is detected from the temperature of the engine cooling water.
When the temperature does not reach ℃, the butterfly valve 30 is rotated to the closed position to release the exhaust outlet 27 of the exhaust manifold 24.
Passage area is reduced to 1/6.

【0033】そのため、ディーゼルエンジン1の始動過
程においては、主燃焼室6から排気マニフォルド24に
排出された高温の既燃ガスの抜けが悪くなり、この高温
の既燃ガスの一部が主燃焼室6や排気マニフォルド24
に滞留する。
Therefore, during the start-up process of the diesel engine 1, the high-temperature burned gas discharged from the main combustion chamber 6 to the exhaust manifold 24 becomes difficult to escape, and a part of the high-temperature burned gas is removed from the main combustion chamber. 6 and exhaust manifold 24
To stay in.

【0034】この結果、主燃焼室6を含むシリンダヘッ
ド5が既燃ガスの熱影響を受けて短時間のうちに温度上
昇し、吸入行程時に吸気ポート15から主燃焼室6に吸
入された空気が加熱される。それとともに、既燃ガスの
滞留により吸入空気の体積効率が減少し、空気過剰率が
小さくなる。
As a result, the temperature of the cylinder head 5 including the main combustion chamber 6 rises in a short time due to the thermal influence of the burned gas, and the air sucked into the main combustion chamber 6 from the intake port 15 during the intake stroke. Is heated. At the same time, the volume efficiency of the intake air decreases due to the retention of the burnt gas, and the excess air ratio decreases.

【0035】したがって、吸入空気が既燃ガスの熱影響
を受ける分だけ吸入空気の初温が高くなるので、圧縮行
程時に圧縮された圧縮空気の温度が上昇し、実際に燃料
が渦室7に噴射されてから燃焼を始めるまでの着火遅れ
時間が短くなる。よって、低温始動時においても、燃料
の着火性を良好に維持することができ、不完全燃焼に伴
う白煙の排出を防止することができる。
Therefore, the initial temperature of the intake air is increased by an amount corresponding to the influence of the heat of the burned gas on the intake air, so that the temperature of the compressed air compressed during the compression stroke rises, and the fuel actually enters the vortex chamber 7. The ignition delay time from the injection to the start of combustion is reduced. Therefore, even at the time of the low temperature start, the ignitability of the fuel can be maintained satisfactorily, and the emission of white smoke accompanying incomplete combustion can be prevented.

【0036】なお、本発明者は、ボア70mm、ストロー
ク70mm、排気量808ccの4サイクル3気筒ディーゼ
ルエンジンにおいて、排気マニフォルド24にバタフラ
イ弁30を設置した場合と、設置しないスタンダードな
場合との夫々において低温始動時の白煙の発生状況につ
いて検証した。この結果、スタンダードなディーゼルエ
ンジンでは、エンジンが始動してから白煙が消失するま
でに90秒を要したのに対し、排気マニフォルド24に
バタフライ弁30を設置した本発明のディーゼルエンジ
ン1では、このエンジン1が始動してから18秒経過し
た時点で白煙が消失することが確かめられた。
It should be noted that the inventor of the present invention has proposed a four-cycle three-cylinder diesel engine having a bore of 70 mm, a stroke of 70 mm, and a displacement of 808 cc, in a case where the butterfly valve 30 is installed in the exhaust manifold 24 and in a case where the butterfly valve 30 is not installed. The generation status of white smoke at low temperature start was verified. As a result, in the standard diesel engine, it took 90 seconds from the start of the engine to the disappearance of the white smoke. On the other hand, in the diesel engine 1 of the present invention in which the butterfly valve 30 was installed in the exhaust manifold 24, It was confirmed that white smoke disappeared 18 seconds after the engine 1 was started.

【0037】この検証結果からも明らかなように、低温
始動時に排気マニフォルド24の排気出口27を絞るこ
とで、既燃ガスの熱影響を受けて主燃焼室6に吸入され
る空気の温度上昇が促進され、燃料の着火性が高められ
ていることが分かる。
As is clear from the verification results, by narrowing the exhaust outlet 27 of the exhaust manifold 24 at the time of low temperature starting, the temperature rise of the air taken into the main combustion chamber 6 due to the thermal influence of the burned gas is reduced. It can be seen that the ignitability of the fuel is enhanced by being promoted.

【0038】また、上記構成によれば、既燃ガスの一部
を主燃焼室6や排気マニフォルド24に滞留させること
で、低温始動時の吸入空気の温度を高めることができる
ので、吸気管23に電熱ヒータを設置する必要はなく、
敢えて電熱ヒータを設置するにしても、この電熱ヒータ
は発熱量の少ないもので良い。そのため、電熱ヒータの
電源容量を小さくすることができ、コスト的な面でも有
利となるといった利点がある。
Further, according to the above configuration, a part of the burned gas is retained in the main combustion chamber 6 and the exhaust manifold 24, so that the temperature of the intake air at the time of low temperature starting can be increased. It is not necessary to install an electric heater in
Even if an electric heater is dared to be installed, the electric heater need only generate a small amount of heat. Therefore, there is an advantage that the power supply capacity of the electric heater can be reduced, which is advantageous in terms of cost.

【0039】なお、上記実施の形態では、排気マニフォ
ルドの集合管部にバタフライ弁を設置したが、本発明は
これに制約されるものではなく、例えば排気マニフォル
ドの複数の枝管部に夫々バタフライ弁を設置して、これ
らバタフライ弁を互いに連動させたり、あるいは排気マ
ニフォルドの集合管部に連なる排気管にバタフライ弁を
設置しても良い。
In the above-described embodiment, the butterfly valve is provided in the collecting pipe of the exhaust manifold. However, the present invention is not limited to this. For example, the butterfly valve is provided in each of a plurality of branch pipes of the exhaust manifold. And the butterfly valves may be linked to each other, or a butterfly valve may be installed in an exhaust pipe connected to the collecting pipe section of the exhaust manifold.

【0040】また、ディーゼルエンジンの排気通路を開
閉する絞り手段にしてもバタフライ弁に限らず、他の形
式の弁であっても良い。
The throttle means for opening and closing the exhaust passage of the diesel engine is not limited to the butterfly valve, but may be another type of valve.

【0041】さらに、本発明に係るディーゼルエンジン
において、その燃焼室の形式は、渦室を有する副室式に
特定されるものではなく、例えば予燃焼室式や燃料をピ
ストン頭部とシリンダヘッドとの間に直接噴射する単室
式であっても良い。
Further, in the diesel engine according to the present invention, the type of the combustion chamber is not limited to a sub-chamber type having a vortex chamber, but may be, for example, a pre-combustion chamber type or a type in which fuel is transferred to a piston head and a cylinder head. Single-chamber type that directly injects air between the two.

【0042】[0042]

【発明の効果】以上詳述した本発明によれば、低温始動
時に限り排気通路の通路面積を強制的に減じるようにし
たので、排気行程時に燃焼室から排気通路に排出される
高温の既燃ガスの抜けが悪くなって、この既燃ガスの一
部が燃焼室や排気通路に滞留する。このため、燃焼室が
既燃ガスの熱影響を受けて短時間のうちに温度上昇し、
吸入行程時に燃焼室に吸入された空気の温度上昇が促進
されるとともに、既燃ガスの滞留によって吸入空気の体
積効率が減少し、空気過剰率が小さくなる。
According to the present invention described in detail above, since the passage area of the exhaust passage is forcibly reduced only at the time of low-temperature start, the high-temperature combustible discharged from the combustion chamber to the exhaust passage during the exhaust stroke. Gas escape becomes worse, and a part of the burned gas stays in the combustion chamber and the exhaust passage. Therefore, the temperature of the combustion chamber rises in a short time due to the thermal influence of the burned gas,
The temperature rise of the air sucked into the combustion chamber during the suction stroke is promoted, and the volume efficiency of the suction air is reduced due to the retention of the burned gas, and the excess air ratio is reduced.

【0043】この結果、吸気系に電熱ヒータのような格
別な加熱装置を設置しなくとも、燃焼室に吸入される空
気の温度(初温)を高めることができ、その分、圧縮行
程時に圧縮された圧縮空気の温度が上昇して、実際に燃
料が燃焼室に噴射されてから燃焼を始めるまでの着火遅
れ時間が短くなる。よって、低温始動時においても燃料
の着火性を良好に維持することができ、不完全燃焼に伴
う白煙の排出を防止できるといった利点がある。
As a result, the temperature (initial temperature) of the air taken into the combustion chamber can be increased without having to install a special heating device such as an electric heater in the intake system, and accordingly, the compression during the compression stroke can be increased. The temperature of the compressed air thus generated rises, and the ignition delay time from when fuel is actually injected into the combustion chamber to when combustion starts is shortened. Therefore, there is an advantage that the ignitability of the fuel can be favorably maintained even at the time of a low temperature start, and the emission of white smoke accompanying incomplete combustion can be prevented.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】バタフライ弁が組み込まれた排気マニフォルド
を有するディーゼルエンジンの断面図。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a diesel engine having an exhaust manifold incorporating a butterfly valve.

【図2】図1の2F−2F線に沿うディーゼルエンジンの断
面図。
FIG. 2 is a sectional view of the diesel engine taken along the line 2F-2F in FIG. 1;

【図3】ディーゼルエンジンの平面図。FIG. 3 is a plan view of a diesel engine.

【図4】(A)は、バタフライ弁が閉じ位置に回動され
た状態を示す排気マニフォルドの平面図。(B)は、バ
タフライ弁が開き位置に回動された状態を示す排気マニ
フォルドの平面図。
FIG. 4A is a plan view of an exhaust manifold showing a state where a butterfly valve is turned to a closed position. (B) is a top view of an exhaust manifold showing a state where a butterfly valve was turned to an open position.

【図5】バタフライ弁の駆動経路を概略的に示すブロッ
ク図。
FIG. 5 is a block diagram schematically showing a drive path of a butterfly valve.

【図6】バタフライ弁の開閉タイミングを示すフローチ
ャート。
FIG. 6 is a flowchart showing the opening / closing timing of a butterfly valve.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…ディーゼルエンジン 4…ピストン 6…燃焼室(主燃焼室) 9…燃料噴射弁 24…排気通路(排気マニフォルド) 30…絞り手段、絞り弁(バタフライ弁) 35…駆動手段(弁駆動装置) 43…制御手段(コントローラ) DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Diesel engine 4 ... Piston 6 ... Combustion chamber (main combustion chamber) 9 ... Fuel injection valve 24 ... Exhaust passage (exhaust manifold) 30 ... Throttle means, throttle valve (butterfly valve) 35 ... Drive means (valve drive device) 43 ... Control means (controller)

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 吸入空気をピストンとの間で圧縮する燃
焼室と、 この燃焼室に加圧された燃料を噴射する燃料噴射弁と、 上記燃焼室に連なる排気通路に設置され、低温始動時に
排気通路の通路面積を減じる絞り手段と、を備えている
ことを特徴とするディーゼルエンジンの白煙防止装置。
A combustion chamber for compressing intake air between the piston and a piston; a fuel injection valve for injecting fuel pressurized into the combustion chamber; and an exhaust passage connected to the combustion chamber; A white smoke prevention device for a diesel engine, comprising: throttle means for reducing a passage area of an exhaust passage.
【請求項2】 請求項1の記載において、上記絞り手段
は、上記排気通路を閉じる閉じ位置と、上記排気通路を
開放する開き位置とに亘って回動可能な円盤状のディス
クを有するバタフライ弁であり、このバタフライ弁のデ
ィスクは、上記閉じ位置に回動された時に、ディスクの
上流側と下流側とを連通させる通孔を有していることを
特徴とするディーゼルエンジンの白煙防止装置。
2. A butterfly valve according to claim 1, wherein said throttle means has a disk-shaped disk rotatable between a closed position for closing said exhaust passage and an open position for opening said exhaust passage. Wherein the disk of the butterfly valve has a through hole for communicating the upstream side and the downstream side of the disk when rotated to the closed position, wherein the white smoke prevention device for a diesel engine is provided. .
【請求項3】 請求項1又は請求項2の記載において、
上記排気通路は、複数の燃焼室に接続された複数の枝管
部と、これら枝管部の下流端が互いに合流された一本の
集合管部とを有する排気マニフォルドであり、この排気
マニフォルドの集合管部に上記絞り手段が設置されてい
ることを特徴とするディーゼルエンジンの白煙防止装
置。
3. The method according to claim 1, wherein
The exhaust passage is an exhaust manifold having a plurality of branch pipes connected to the plurality of combustion chambers, and a single collecting pipe section in which the downstream ends of the branch pipes are merged with each other. An apparatus for preventing white smoke of a diesel engine, wherein the above-mentioned throttling means is provided in a collecting pipe portion.
【請求項4】 吸入空気をピストンとの間で圧縮する燃
焼室と、 この燃焼室に加圧された燃料を噴射する燃料噴射弁と、 上記燃焼室に連なる排気通路に設置され、この排気通路
を開放する開き位置と、この排気通路を部分的に閉じる
閉じ位置とに亘って操作される絞り弁と、 この絞り弁を上記開き位置又は閉じ位置のいずれかに選
択的に操作する駆動手段と、 始動時におけるエンジン温度が予め決められた温度より
も低いか否かを検出し、エンジン温度が規定値よりも低
い時に上記駆動手段を介して上記絞り弁を上記閉じ位置
に操作するための制御手段と、を備えていることを特徴
とするディーゼルエンジンの白煙防止装置。
4. A combustion chamber for compressing intake air with a piston, a fuel injection valve for injecting fuel pressurized into the combustion chamber, and an exhaust passage installed in an exhaust passage connected to the combustion chamber. A throttle valve that is operated over an open position to open the throttle valve, a closed position that partially closes the exhaust passage, and a drive unit that selectively operates the throttle valve to either the open position or the closed position. Detecting whether or not the engine temperature at the time of starting is lower than a predetermined temperature, and controlling the throttle valve to the closed position via the driving means when the engine temperature is lower than a predetermined value. And a means for preventing white smoke of a diesel engine.
【請求項5】 請求項4の記載において、上記制御手段
は、エンジン冷却水の水温から実際のエンジン温度を検
出するセンサを含み、このエンジン冷却水の水温に基づ
いて上記絞り弁が閉じ位置又は開き位置のいずれかに位
置するように上記駆動手段を制御することを特徴とする
ディーゼルエンジンの白煙防止装置。
5. The control means according to claim 4, wherein said control means includes a sensor for detecting an actual engine temperature from a temperature of the engine cooling water, and based on the temperature of the engine cooling water, the throttle valve closes or closes. A white smoke prevention device for a diesel engine, wherein the driving unit is controlled so as to be located at one of the open positions.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6947825B2 (en) 2002-12-18 2005-09-20 Isuzu Motors Limited Fuel injection quantity control device for diesel engine

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