JP2002285849A - Combustion system for diesel engine - Google Patents

Combustion system for diesel engine

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JP2002285849A
JP2002285849A JP2001084686A JP2001084686A JP2002285849A JP 2002285849 A JP2002285849 A JP 2002285849A JP 2001084686 A JP2001084686 A JP 2001084686A JP 2001084686 A JP2001084686 A JP 2001084686A JP 2002285849 A JP2002285849 A JP 2002285849A
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JP
Japan
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injection
injector
combustion chamber
cylinder
fuel
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Withdrawn
Application number
JP2001084686A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Naoki Yanagisawa
直樹 柳澤
Masato Honda
真人 本田
Yoshinori Ishii
義範 石井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Isuzu Motors Ltd
Original Assignee
Isuzu Motors Ltd
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Filing date
Publication date
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  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To set a proper average swirl ratio for improving an air use rate and reducing smoke in a combustion system for a direct injection type diesel engine provided with an injector having a plurality of two kinds of nozzle holes having different injection open angles. SOLUTION: This combustion system for the diesel engine is provided with a combustion chamber provided in the top part of a piston arranged in a cylinder so as to reciprocate and a fuel injection device having the injector for injecting fuel toward the combustion chamber. The plurality of two kinds of nozzle holes having the different injection open angles of the injector are alternately arranged in the direction of its circumference. The average swirl ratio of a swirl formed in the cylinder in a suction stroke is set to be 0.5 to 1.9.

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】本発明はシリンダ内の燃焼室
に直接的に燃料を噴射するディーゼルエンジンの燃焼シ
ステムに関わる。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a diesel engine combustion system for directly injecting fuel into a combustion chamber in a cylinder.

【0002】[0002]

【従来の技術】ディーゼルエンジンは大きく副燃焼室式
(以下副室式)と直接噴射式(以下直噴式)に分けら
れ、近年は特に低燃費化の要求を受けて、絞り損失を持
たず、副室式に比べ熱損失の少ない直噴式のディーゼル
エンジンが多く採用されるようになっている。
2. Description of the Related Art Diesel engines are broadly divided into a sub-combustion chamber type (hereinafter referred to as a sub-chamber type) and a direct injection type (hereinafter referred to as a direct injection type). Direct-injection diesel engines, which have less heat loss than sub-chamber systems, are increasingly used.

【0003】直噴式ディーゼルエンジンは、シリンダ内
のピストン頂面に燃焼室を設けてその燃焼室に直接燃料
を噴射する。そして、燃焼室内の空気が圧縮され着火温
度に達すると燃料が自己着火し燃焼を開始してシリンダ
内が膨張し、ピストンを下降せしめて回転エネルギーに
変換する。
[0003] In a direct injection type diesel engine, a combustion chamber is provided on the top surface of a piston in a cylinder, and fuel is directly injected into the combustion chamber. Then, when the air in the combustion chamber is compressed and reaches the ignition temperature, the fuel self-ignites and starts burning, the inside of the cylinder expands, and the piston is lowered to convert it into rotational energy.

【0004】ディーゼルエンジンは、上記したようにガ
ソリンエンジンのように着火装置(点火プラグ)を持た
ないためシリンダ内をガソリンエンジンに比べ高圧に圧
縮する必要がある。特に、直噴式ディーゼルエンジンで
は高圧縮雰囲気中のシリンダ内に燃料を噴射することに
なるため、燃料噴射圧力も高圧になる。燃料噴射圧力が
高圧になることで燃焼室内の燃料噴霧の到達距離も増大
し燃焼室への壁面付着燃料が増大し、燃料の微粒化や燃
焼室における空気との混合が阻害されるため、直噴式デ
ィーゼルエンジンは空気過剰率が大きいにもかかわらず
排気ガス(黒煙)の悪化を招くおそれがあった。
[0004] As described above, a diesel engine does not have an ignition device (spark plug) unlike a gasoline engine, so it is necessary to compress the inside of a cylinder to a higher pressure than a gasoline engine. In particular, in a direct injection diesel engine, fuel is injected into a cylinder in a highly compressed atmosphere, so that the fuel injection pressure also becomes high. As the fuel injection pressure becomes high, the reach of the fuel spray in the combustion chamber also increases, and the amount of fuel adhering to the wall of the combustion chamber increases, which hinders atomization of the fuel and mixing with the air in the combustion chamber. Injection-type diesel engines may cause deterioration of exhaust gas (black smoke) despite a large excess air ratio.

【0005】一方、近年におけるディーゼルエンジンで
は、1回の燃料噴射に1回のポンプ作動を対応させて圧
送する分配型燃料噴射装置や、列型燃料噴射装置などで
はない、蓄圧式燃料噴射システムが多く採用されるよう
になった。蓄圧式燃料噴射システムは、図5に示すよう
にエンジンによって駆動されるサプライポンプ1と、サ
プライポンプの圧送量を調節するサプライポンプ制御弁
2、サプライポンプ1から配管3を通じて圧送される燃
料を高圧に蓄圧するコモンレール4、コモンレール4と
配管5によって接続されたインジェクタ6、インジェク
タの燃料噴射開始と終了をON/OFF制御するための
電磁弁10、インジェクタからのリーク燃料を燃料タン
ク8へ放出する配管7、燃料タンク8からサプライポン
プ1に燃料を送出する配管9、コモンレール内の圧力を
検出する圧力センサ11、及びサプライポンプ制御弁2
とインジェクタの電磁弁10を含めエンジンの制御を実
行するエンジンコントロールユニット(ECU)12を
有している。
On the other hand, in recent diesel engines, a pressure-accumulation type fuel injection system, which is not a distribution type fuel injection device that performs pressure feeding in response to one fuel injection with one pump operation, or a line type fuel injection device, has been developed. It has become widely adopted. As shown in FIG. 5, the pressure-accumulation type fuel injection system includes a supply pump 1 driven by an engine, a supply pump control valve 2 for adjusting a supply amount of the supply pump, and a high pressure fuel supplied from the supply pump 1 through a pipe 3. A common rail 4 for accumulating pressure, an injector 6 connected to the common rail 4 by a pipe 5, a solenoid valve 10 for ON / OFF control of the start and end of fuel injection of the injector, and a pipe for discharging fuel leaked from the injector to the fuel tank 8. 7, a pipe 9 for sending fuel from the fuel tank 8 to the supply pump 1, a pressure sensor 11 for detecting a pressure in the common rail, and a supply pump control valve 2.
And an engine control unit (ECU) 12 for controlling the engine including the solenoid valve 10 of the injector.

【0006】エンジンコントロールユニット(ECU)
12は、図示しないアクセル開度センサ、エンジン回転
速度センサからの検出信号を入力し、これら各センサの
検出値をパラメータとして燃料噴射量を決定する。そし
て、エンジンコントロールユニット(ECU)12は、
燃料噴射量とエンジン回転速度からコモンレールの目標
圧力を決定し、圧力センサ11から検出される現在のコ
モンレール圧力との偏差からサプライポンプ1の圧送量
を決定して、サプライポンプの送出量を調整する電磁弁
2の開閉タイミングをコントロールする。
[0006] Engine control unit (ECU)
Reference numeral 12 inputs detection signals from an accelerator opening sensor (not shown) and an engine rotation speed sensor, and determines the fuel injection amount using the detection values of these sensors as parameters. Then, the engine control unit (ECU) 12
The target pressure of the common rail is determined from the fuel injection amount and the engine rotation speed, the pumping amount of the supply pump 1 is determined from the deviation from the current common rail pressure detected by the pressure sensor 11, and the supply amount of the supply pump is adjusted. The opening / closing timing of the solenoid valve 2 is controlled.

【0007】コモンレール4にはエンジンの運転状態に
応じた圧力にて燃料が蓄圧されており、燃料噴射はイン
ジェクタ6に設けられた電磁弁10のON,OFFを制
御することにより行われる。燃料噴射量はコモンレール
内の圧力と噴射期間でコントロールされる。また、コモ
ンレールの燃料圧力はエンジンの運転状態により変化さ
せることでき、サプライポンプ1の燃料圧送とインジェ
クタ6の電磁弁10のON,OFF制御は別々に実行さ
れる。そのため、蓄圧式燃料噴射システムでは任意のタ
イミング、任意の噴射圧力で燃料を噴射でき、その噴射
回数も自由に設定が可能である。
Fuel is accumulated in the common rail 4 at a pressure corresponding to the operation state of the engine, and fuel injection is performed by controlling ON / OFF of a solenoid valve 10 provided in the injector 6. The fuel injection amount is controlled by the pressure in the common rail and the injection period. Further, the fuel pressure of the common rail can be changed depending on the operation state of the engine, and the fuel pressure feeding of the supply pump 1 and the ON / OFF control of the solenoid valve 10 of the injector 6 are executed separately. Therefore, in the accumulator type fuel injection system, fuel can be injected at any timing and at any injection pressure, and the number of injections can be freely set.

【0008】上述したように、高圧化した直噴式ディー
ゼルエンジンでは、燃料噴射圧力により却って排気ガス
(黒煙)が悪化するという問題がある。その対策として
更なる噴霧の微粒化を図るべく多噴孔、小噴孔径化も試
みられているが、隣り合う噴霧の重なりが生じて燃焼室
内の空気利用率が悪化して排気ガス(黒煙)の悪化を招
くおそれがあり、むやみに多噴口にしたり噴霧を小径化
することは出来ない。
As described above, the high-pressure direct injection diesel engine has a problem that the exhaust gas (black smoke) is rather deteriorated by the fuel injection pressure. As a countermeasure, attempts have been made to increase the diameter of the multiple injection holes and small injection holes in order to further atomize the spray. However, the overlap of adjacent sprays causes the air utilization rate in the combustion chamber to deteriorate, and the exhaust gas (black smoke) ) May be worsened, and it is not possible to uselessly increase the number of nozzles or reduce the diameter of the spray.

【0009】上記した問題に配慮して、図6に示すよう
にピストンPの燃焼室aに臨むインジェクタbの噴孔を
多噴孔化して噴射の開き角度を噴孔毎に変更して、いわ
ゆる千鳥状に配列したものが提案されている。これはイ
ンジェクタbを多噴孔化した場合の噴霧の重なりを防止
して排気ガス、特に黒煙の悪化を防止するというもので
ある。
In consideration of the above-mentioned problem, as shown in FIG. 6, the injection hole of the injector b facing the combustion chamber a of the piston P is made multi-hole, and the opening angle of the injection is changed for each injection hole. Staggered arrangements have been proposed. This is to prevent the sprays from overlapping when the injector b has multiple injection holes, thereby preventing deterioration of exhaust gas, especially black smoke.

【0010】ところで、従来から直噴ディーゼルエンジ
ンでは燃焼室の空気と燃料の混合を吸気ポートから流入
する空気の渦流すなわちスワールによって行うようにさ
れていた。そのため燃焼室の形状も、上記図6で示すよ
うにスワールの保存性に優れた、深い形状を有するも
の、いわゆる深皿型燃焼室や、燃焼室のピストン頂部側
が絞られている、いわゆるリエントラント型燃焼室が主
流であった。しかし、近年のように燃料噴射圧力が高く
なると必ずしもスワールを高めることが排気ガス特に黒
煙の改善につながるとは限らず、噴孔を小径化して燃料
噴霧を微粒化し噴霧内の空気過剰率を増加させることに
よりスモークの発生を改善したり、また、より一層の燃
費改善を目的として熱損失の少ない浅皿型燃焼室が用い
られるようになってきたりして燃焼システムが多様化し
てきている。
Conventionally, in a direct injection diesel engine, mixing of air and fuel in a combustion chamber is performed by a swirl of air flowing from an intake port, that is, a swirl. Therefore, as shown in FIG. 6, the shape of the combustion chamber has a deep shape with excellent swirl preservability, that is, a so-called deep dish combustion chamber, and a so-called reentrant type in which the piston top side of the combustion chamber is narrowed. The combustion chamber was the mainstream. However, when the fuel injection pressure is increased as in recent years, increasing the swirl does not always lead to improvement of exhaust gas, especially black smoke.The diameter of the injection hole is reduced to atomize the fuel spray, and the excess air ratio in the spray is reduced. Combustion systems have been diversified by improving the generation of smoke by increasing the number, and by using shallow dish-type combustion chambers with low heat loss for the purpose of further improving fuel efficiency.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】燃焼室の形状に関わら
ずインジェクタの噴孔に関し、噴射開き角度を噴孔毎に
変更して配設することは排気ガスの改善に有効な手段と
考えられるが、噴霧が重ならないように且つ空気利用率
を向上させた燃焼を実施させるには、スワールを考慮す
ることも重要であるにもかかわらず、従来においてはス
ワールとの関係において最適な燃焼システム条件が明ら
かにされていない。
Regarding the injection hole of the injector irrespective of the shape of the combustion chamber, it is considered that it is effective to improve the exhaust gas to arrange the injection opening angle by changing the injection opening angle for each injection hole. Although it is important to consider swirl in order to carry out combustion in which sprays do not overlap and improve air utilization rate, conventionally, optimal combustion system conditions in relation to swirl have conventionally been determined. Not disclosed.

【0012】本発明は以上の点に鑑みなされたもので、
その主たる技術的課題は、噴射開き角度が異なる2種の
複数の噴孔を有するインジェクタを備えた直噴式ディー
ゼルエンジンの燃焼システムにおいて、空気利用率を向
上させスモークを低減する適正な平均スワール比を設定
することにある。
The present invention has been made in view of the above points,
The main technical problem is that in a direct injection diesel engine combustion system with an injector having two types of injection holes with different injection opening angles, an appropriate average swirl ratio to improve air utilization and reduce smoke is set. To set.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上記技術的課題を達成す
るために、本発明においては、シリンダ内に往復動可能
に配設されたピストンの頂部に設けられた燃焼室と、該
燃焼室に向けて燃料噴射を行うインジェクタを有する燃
料噴射装置とを備え、該インジェクタの噴射開き角度が
異なる2種の複数の噴孔が円周方向に交互に配列されて
いるディーゼルエンジンの燃焼システムにおいて、吸気
行程時に該シリンダ内に形成されるスワールの平均スワ
ール比が0.5〜1.9になるように設定される、こと
を特徴とするディーゼルエンジンの燃焼システムが提供
される。
In order to achieve the above technical object, according to the present invention, there is provided a combustion chamber provided at a top of a piston reciprocally disposed in a cylinder, and a combustion chamber provided in the combustion chamber. A fuel injection device having an injector for injecting fuel toward the diesel engine, wherein a plurality of two types of injection holes having different injection opening angles of the injector are alternately arranged in a circumferential direction. A combustion system for a diesel engine is provided, wherein an average swirl ratio of swirl formed in the cylinder during a stroke is set to be 0.5 to 1.9.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、本発明によるディーゼルエ
ンジンの燃焼システムを図1乃至図3に示す実施の形態
に基づいて説明する。図1には中心軸線(O)に対する
噴射開き角度が異なる2種のそれぞれ複数の燃料噴射孔
16及び17を交互に配列したインジェクタ13とピス
トン14及びピストン14の頂部に設けられた浅皿型の
燃焼室15が示されている。なお、噴射開き角度は、燃
料噴射孔16および17に基づく噴霧F1およびF2の
軸線とのインジェクタ中心軸線(O)に対する噴霧角度
である。図2はインジェクタ13の先端部を下方から臨
んだ図であり、噴孔16と17が周方向に交互にいわゆ
る千鳥状に配設されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A combustion system for a diesel engine according to the present invention will be described below with reference to the embodiments shown in FIGS. FIG. 1 shows an injector 13 in which a plurality of fuel injection holes 16 and 17 each having a different injection opening angle with respect to a center axis (O) are alternately arranged, a piston 14, and a shallow dish type provided on the top of the piston 14. A combustion chamber 15 is shown. Note that the injection opening angle is a spray angle with respect to the center axis (O) of the injector and the axis of the sprays F1 and F2 based on the fuel injection holes 16 and 17. FIG. 2 is a view in which the tip of the injector 13 is viewed from below, and the injection holes 16 and 17 are alternately arranged in a circumferential direction in a so-called staggered manner.

【0015】図3は吸気行程時にシリンダ内に形成され
るスワールの平均スワール比を0から変化させた場合の
スモークの相対値を示す。なお、図3に示すスモークの
相対値は、以下に示す燃料噴射条件により全負荷でシュ
ミレーションを行った値である。即ち、燃料噴射条件
は、噴孔16及び噴孔17の径が0.20mm、噴孔数
が噴孔16及び噴孔17共それぞれ5個(計10噴
孔)、噴孔16の噴射開き角度(β1)がβ1=77.
5°、噴孔17の噴射開き角度(β2)がβ2=60
°、燃焼室15の直径(ピストン頂部の直径)が78m
mである。なお、エンジン特性としての平均スワール比
は主に吸気ポートの形状により設定される値となること
は一般的に知られているものであり、ここでは吸気ポー
ト形状について詳述はしない。この平均スワール比につ
いて以下に説明する。
FIG. 3 shows the relative value of smoke when the average swirl ratio of swirl formed in the cylinder during the intake stroke is changed from zero. Note that the relative values of smoke shown in FIG. 3 are values obtained by performing a simulation under the full load under the following fuel injection conditions. That is, the fuel injection conditions are as follows: the diameter of the injection holes 16 and 17 is 0.20 mm, the number of injection holes is 5 each for the injection holes 16 and 17 (a total of 10 injection holes), and the injection opening angle of the injection holes 16 (Β1) is β1 = 77.
5 °, the injection opening angle (β2) of the injection hole 17 is β2 = 60
°, the diameter of the combustion chamber 15 (diameter at the top of the piston) is 78 m
m. It is generally known that the average swirl ratio as an engine characteristic is a value mainly set by the shape of the intake port, and the shape of the intake port will not be described in detail here. The average swirl ratio will be described below.

【0016】平均スワール比(Ksm)とは、エンジン
の吸気行程終了時のシリンダ内スワール比を定常スワー
ル比(Ks)を用いて推定した値である。定常スワール
比(Ks)とは、平均ピストン速度Cm[m/s]相当
の流量時の吸気ポートからシリンダ内に供給される空気
の角速度をエンジン回転角速度で除算した値(吸気ポー
トからシリンダ内に供給される空気の角速度÷エンジン
回転角速度)を指すものである。平均スワール比につい
て以下に数式を用いて説明する。
The average swirl ratio (Ksm) is a value obtained by estimating the in-cylinder swirl ratio at the end of the intake stroke of the engine using the steady-state swirl ratio (Ks). The steady-state swirl ratio (Ks) is a value obtained by dividing the angular velocity of the air supplied from the intake port into the cylinder at the flow rate corresponding to the average piston velocity Cm [m / s] by the engine rotational angular velocity (from the intake port to the cylinder). (Angular velocity of supplied air ÷ engine rotational angular velocity). The average swirl ratio will be described below using mathematical expressions.

【0017】本発明で用いる平均スワール比Ksmを求
める場合には以下の仮定をする。 (1)流体(吸気)は非圧縮性で熱伝達は無いものとす
る。 (2)スワールはシリンダ中心を軸とする一つの渦であ
る。 (3)スワールのシリンダの軸方向流速は一様であるも
のとする。 (4)体積効率は100%とする。 (5)(1)から流量はピストン速度に比例するものと
する。 (6)(1)から積分区間はTDC(ピストン上死点)
〜BDC(ピストン下死点)である。 平均ピストン速度をCm、定常スワール比Ksとしエン
ジン回転角速度Neとすると、シリンダ内に供給される
空気の角速度ωsは、次の数式1によって表される。
In determining the average swirl ratio Ksm used in the present invention, the following assumptions are made. (1) The fluid (intake) is incompressible and does not transfer heat. (2) Swirl is one vortex centered on the cylinder center. (3) The axial flow velocity of the swirl cylinder is assumed to be uniform. (4) The volume efficiency is 100%. (5) From (1), the flow rate is assumed to be proportional to the piston speed. (6) From (1), the integration interval is TDC (piston top dead center)
BDC (bottom dead center of piston). Assuming that the average piston speed is Cm, the steady swirl ratio is Ks, and the engine rotational angular speed is Ne, the angular speed ωs of the air supplied into the cylinder is expressed by the following equation (1).

【0018】[0018]

【数1】 (Equation 1)

【0019】また、瞬間ピストン速度C[m/s]で動
いている時に、吸気ポートからシリンダ内に供給される
空気の角速度は、 ωs×C/Cm [rad/s] である。円盤(ここではピストン上面とシリンダボア及
びシリンダヘッド下面で囲まれる部分)の質量M、シリ
ンダボア半径R、空気密度ρ、円盤厚さhとすると、円
盤の慣性モーメントが MR/2=ρπRh/2 と表されるから、従って、ピストンが瞬間ピストン速度
Cで動いている時に吸気ポートからシリンダ内に供給さ
れる単位時間当たりの角運動量は、次の数式2によって
表される。
When the piston moves at the instantaneous piston speed C [m / s], the angular velocity of the air supplied from the intake port into the cylinder is ωs × C / Cm [rad / s]. Mass M of the disk (where a portion surrounded by the upper surface of the piston and the cylinder bore and the cylinder head lower surface), the cylinder bore radius R, the air density [rho, when a disc thickness h, the moment of inertia of the disc is MR 2/2 = ρπR 4 h / Therefore, the angular momentum per unit time supplied from the intake port into the cylinder when the piston is moving at the instantaneous piston speed C is expressed by the following equation (2).

【0020】[0020]

【数2】 (Equation 2)

【0021】数式2より全吸気行程中にシリンダ内へ供
給される吸気の角運動量は、次の数式3によって表され
る。
From equation (2), the angular momentum of intake air supplied into the cylinder during the entire intake stroke is expressed by equation (3).

【0022】[0022]

【数3】 (Equation 3)

【0023】一方、吸気行程終了時のシリンダ内空気の
慣性モーメント(ρπRh/2)は、次の数式4によ
って表される。
On the other hand, the moment of inertia of air in the cylinder at the end of the intake stroke (ρπR 4 h / 2) is expressed by the following equation ( 4 ).

【0024】[0024]

【数4】 (Equation 4)

【0025】上記数式3および数式4から吸気行程終了
時のシリンダ内空気の角速度は、次の数式5によって表
される。
From the above equations (3) and (4), the angular velocity of the air in the cylinder at the end of the intake stroke is expressed by the following equation (5).

【0026】[0026]

【数5】 (Equation 5)

【0027】数式5をスワール比の単位に直せば平均ス
ワール比Ksmは、次の数式6によって表される。
If Equation 5 is converted into a unit of the swirl ratio, the average swirl ratio Ksm is expressed by the following Equation 6.

【0028】[0028]

【数6】 (Equation 6)

【0029】また、瞬間ピストン速度C及び平均ピスト
ン速度Cmは、図4に示すようなクランク軸、コンロッ
ド、ピストンのモデルに示す、クランク角θ、クランク
軸心O1とクランクピン軸心O2の距離r、クランクピ
ン軸心O2とピストンピン軸心O3の距離CL、連かん
比η=r/CL、ストロークS(=2r)の関数で表す
と、それぞれ次の数式7及び数式8によって求められ
る。
Further, the instantaneous piston speed C and the average piston speed Cm are the crank angle θ, the distance r between the crank shaft O1 and the crank pin O2 shown in the model of the crankshaft, connecting rod and piston as shown in FIG. When expressed as a function of the distance CL between the crankpin axis O2 and the piston pin axis O3, the connection ratio η = r / CL, and the stroke S (= 2r), the following equations 7 and 8 are obtained.

【0030】[0030]

【数7】 (Equation 7)

【0031】[0031]

【数8】 (Equation 8)

【0032】以上より平均スワール比Ksmは、次の数
式9によって求められる。
From the above, the average swirl ratio Ksm can be obtained by the following equation (9).

【0033】[0033]

【数9】 (Equation 9)

【0034】次に、図3に基づいてエンジン特性として
の平均スワール比とスモークの関係について検討する。
図3において、横軸は平均スワール比、縦軸はスモーク
相対値であり、上述した燃料噴射条件において平均スワ
ール比を0とした場合のスモーク値を1としてプロット
しすべてのスモーク相対値はこの平均スワール比0の場
合のスモーク値に対する相対的な値となっている。この
平均スワール比0は、吸気ポートをシリンダに供給され
る吸気に全く渦(スワール)が発生しないように設定す
ることにより与えられる。図3から明らかなように、ス
モークが最も少ないピーク値は平均スワール比を0.9
〜1.6付近に設定した場合であり、平均スワール比を
0に設定した場合に比べおよそ85%も低減されること
が判明した。逆にこれ以上平均スワール比を増加させて
いくと逆にスモークが増加することも判明し、平均スワ
ール比が2.2を超えた付近では、平均スワール比を0
にした場合よりも悪化することも判った。
Next, the relationship between the average swirl ratio as engine characteristics and smoke will be discussed with reference to FIG.
In FIG. 3, the horizontal axis is the average swirl ratio, and the vertical axis is the smoke relative value. In the above-described fuel injection conditions, the smoke value when the average swirl ratio is set to 0 is plotted as 1, and all the smoke relative values are averaged. This is a relative value to the smoke value when the swirl ratio is 0. The average swirl ratio 0 is given by setting the intake port so that no swirl occurs in the intake air supplied to the cylinder. As is clear from FIG. 3, the peak value with the least smoke has an average swirl ratio of 0.9.
In this case, the average swirl ratio was reduced by about 85% as compared with the case where the average swirl ratio was set to 0. Conversely, it was also found that increasing the average swirl ratio further increased the smoke. When the average swirl ratio exceeded 2.2, the average swirl ratio was reduced to 0.
It turned out to be worse than if they had done so.

【0035】また、図3から明らかなように、 平均スワ
ール比を0にした場合に比べ、平均スワール比0.9〜
1.6付近を低スモークのピークとして平均スワール比
0.5〜1.9の範囲でスモークが半減することが判
る。従って、噴射開き角度が異なる2種の複数の噴孔を
円周方向に交互に配列したインジェクタを採用した燃焼
システムでは、上記した平均スワール比0.5〜1.9
の範囲をターゲットとして設計を行えばよい。
Further, as is apparent from FIG. 3, the average swirl ratio is 0.9 to 0.9 as compared with the case where the average swirl ratio is set to 0.
It can be seen that the smoke is halved in the range of the average swirl ratio of 0.5 to 1.9 with the low smoke peak around 1.6. Therefore, in a combustion system employing an injector in which two types of injection holes having different injection opening angles are alternately arranged in the circumferential direction, the above-described average swirl ratio is 0.5 to 1.9.
The design may be performed with the range of the target as a target.

【0036】[0036]

【発明の効果】本発明によれば、インジェクタに噴射開
き角度が異なる2種の複数の噴孔が円周方向に交互に配
列されているディーゼルエンジンの燃焼システムにおい
て、吸気行程時に該シリンダ内に形成されるスワールの
平均スワール比が0.5〜1.9になるように設定した
ので、燃焼室内の空気利用率を向上させて黒煙の低減が
可能となる。
According to the present invention, in a diesel engine combustion system in which two types of injection holes having different injection opening angles are alternately arranged in the circumferential direction in the injector, the injection system includes Since the average swirl ratio of the swirls to be formed is set to be 0.5 to 1.9, it is possible to improve the air utilization rate in the combustion chamber and reduce black smoke.

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

【図1】本発明に基づき構成された燃焼システム図FIG. 1 is a diagram of a combustion system configured according to the present invention.

【図2】図1に示すインジェクタの噴孔配列を示す図FIG. 2 is a view showing an arrangement of injection holes of the injector shown in FIG. 1;

【図3】図1に示す燃焼システムの平均スワール比とス
モーク相対値の関係を表す図
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between an average swirl ratio and a smoke relative value of the combustion system shown in FIG. 1;

【図4】クランク軸、コンロッド、ピストンのモデル図FIG. 4 is a model diagram of a crankshaft, a connecting rod, and a piston.

【図5】蓄圧式燃料噴射装置の全体図FIG. 5 is an overall view of an accumulator type fuel injection device.

【図6】インジェクタの噴孔を千鳥状に配列した従来例FIG. 6 shows a conventional example in which the injection holes of the injector are arranged in a staggered manner.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

13:インジェクタ 14:ピストン 15:燃焼室 16,17:噴孔 13: Injector 14: Piston 15: Combustion chamber 16, 17: Injection hole

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F02M 61/18 320 F02M 61/18 320D (72)発明者 石井 義範 神奈川県藤沢市土棚8番地 株式会社い すゞ中央研究所内 Fターム(参考) 3G023 AA03 AB05 AC05 AD02 AD06 AD29 3G066 AA07 AB02 AC09 BA24 CC06U CC28 CC48 CE21 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) F02M 61/18 320 F02M 61/18 320D (72) Inventor Yoshinori Ishii 8 Tsuchiya, Fujisawa City, Kanagawa Prefecture, Ltd. F term in Isuzu Central Research Laboratory (reference) 3G023 AA03 AB05 AC05 AD02 AD06 AD29 3G066 AA07 AB02 AC09 BA24 CC06U CC28 CC48 CE21

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 シリンダ内に往復動可能に配設されたピ
ストンの頂部に設けられた燃焼室と、該燃焼室に向けて
燃料噴射を行うインジェクタを有する燃料噴射装置とを
備え、該インジェクタの噴射開き角度が異なる2種の複
数の噴孔が円周方向に交互に配列されているディーゼル
エンジンの燃焼システムにおいて、 吸気行程時に該シリンダ内に形成されるスワールの平均
スワール比が0.5〜1.9になるように設定される、
ことを特徴とするディーゼルエンジンの燃焼システム。
1. A fuel injection device having a combustion chamber provided on a top of a piston reciprocally disposed in a cylinder, and an injector for injecting fuel toward the combustion chamber. In a combustion system of a diesel engine in which two kinds of injection holes having different injection opening angles are alternately arranged in a circumferential direction, an average swirl ratio of swirl formed in the cylinder during an intake stroke is 0.5 to Set to be 1.9,
A combustion system for a diesel engine, characterized in that:
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN107076007A (en) * 2014-04-24 2017-08-18 Ifp新能源公司 Direct-injection internal combustion engine and its application method with the double tapered angle for producing fuel mixture in the two-region combustion chamber with low compression ratio

Cited By (2)

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CN107076007A (en) * 2014-04-24 2017-08-18 Ifp新能源公司 Direct-injection internal combustion engine and its application method with the double tapered angle for producing fuel mixture in the two-region combustion chamber with low compression ratio
CN107076007B (en) * 2014-04-24 2020-01-17 Ifp新能源公司 Direct injection internal combustion engine with double cone angle for producing a fuel mixture in a dual zone combustion chamber having a low compression ratio and method of using the same

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