JP2020067065A - 電子燃料噴射式ディーゼルエンジン - Google Patents
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Abstract
Description
図1に例示するように、シリンダ(1)内の燃焼室(2)と、シリンダヘッド(3)内の燃料噴射室(4)と、燃料噴射室(4)に液体燃料(5)を噴射する燃料インジェクタ(6)と、燃料インジェクタ(6)から噴射する液体燃料(5)を蓄圧する燃料蓄圧装置(7)と、液体燃料(5)の噴射の時期と量を制御する電子制御装置(8)を備えている、ことを特徴とする電子燃料噴射式ディーゼルエンジン。
図2〜4に示すように、このエンジンは、シリンダブロック(16)と、シリンダブロック(16)の上部に組み付けられたシリンダヘッド(3)と、シリンダヘッド(3)の上部に組み付けられたシリンダヘッドカバー(17)と、図3に示すシリンダブロック(16)の前部に組み付けられた水ポンプ(18)及びオイルポンプ(19)と、水ポンプ(18)の前部に組み付けられたエンジン冷却ファン(20)と、エンジン冷却ファン(20)の前方に配置されたラジエータ(21)と、シリンダブロック(16)の後部に配置されたフライホイール(22)と、シリンダブロック(16)の下部に組み付けられたオイルパン(23)を備えている。
このエンジンは、吸気装置と、排気装置と、燃焼装置と、電子制御装置と、エンジン水冷装置を備えている。
排気装置は、図2に示す排気マニホルド(25)と、排気マニホルド(25)の排気下流側に接続される排気処理装置(図示せず)を備えている。
吸気マニホルド(24)は、シリンダヘッド(3)の左右の一側に、排気マニホルド(25)はシリンダヘッド(3)の左右の他側に配置されている。
このため、液体燃料(5)の噴射が電子制御され、燃料噴射室(4)での液体燃料(5)と圧縮空気(10)の予混合の調節により、燃焼室(2)での燃焼が適正化され、シリンダ(1)のボア径を小さくしても、騒音、燃費、スモーク濃度を低く維持することができ、エンジンを小型化することができる。
クランク軸センサ(28)にはピックアップコイルが用いられる。このクランク軸センサ(28)は、フライホイール(22)に取り付けられたクランク軸検出ディスク(図示せず)の突起がセンサ前を通過するのを検出する近接センサである。クランク軸検出ディスクは、周縁に1個の起点突起と、等ピッチで設けられた多数の位相突起を備えている。
気筒判別センサ(29)にもピックアップコイルが用いられる。この気筒判別センサ(29)は、図2に示す動弁カム軸(30)に取り付けられたカム軸位相検出ディスク(図示せず)の突起がセンサ前を通過するのを検出する近接センサである。カム軸位相検出ディスクは、周縁に1個の突起を備えている。
クランク軸センサ(28)と気筒判別センサ(29)は、突起のピックアップ信号による実回転数検出信号とクランク角度検出信号とカム軸位相検出信号をエンジンECU(26)に発信し、エンジンECU(26)では、この実回転数検出信号とクランク角度検出信号から、エンジンの実回転数とクランク角度を演算するとともに、カム軸位相検出信号から各気筒が燃焼サイクルのどの行程にあるかを判別する。
このため、燃料インジェクタ(6)の複数の燃料噴射孔(6b)(6c)から噴射された液体燃料(5)は、燃料噴射室(4)内に広く拡散し、燃料噴射室(4)での液体燃料(5)と圧縮空気(10)の予混合が促進される。
このため、図1(A)に示すシリンダ(1)内の燃焼室(2)から燃料噴射室(4)内に押し込まれ、その内面に沿って流れる圧縮空気(10)に、図1(B)に示す燃料噴射孔(6c)から液体燃料(5)が噴射され、液体燃料(5)が圧縮空気(10)中に広く拡散し、燃料噴射室(4)での液体燃料(5)と圧縮空気(10)の予混合が促進される。
このため、燃料インジェクタ(6)から噴射された液体燃料(5)の一部は、副燃焼室(4a)で圧縮空気(10)と予混合燃焼され、残部は、予混合燃焼の燃焼ガスで、噴口(9)から主燃焼室(2a)に噴射され、主燃焼室(2a)で液体燃料(5)が広く拡散し、主燃焼室(2a)での燃焼が促進される。
このため、燃料インジェクタ(6)から噴射された液体燃料(5)は、主燃焼室(2a)からうず室に押し込まれた圧縮空気(10)のうず流に巻き込まれ、副燃焼室(4a)での液体燃料(5)と圧縮空気(10)の予混合が促進される。
これにより、噴口(9)から副燃焼室(4a)に流入する圧縮空気(10)が横長の開口端(9b)を介して副燃焼室(4a)の横側空間にも流入しやすく、この横側空間内の空気の流動が促進され、副燃焼室(4a)での空気利用率が高まる。
これにより、噴口(9)から主燃焼室(2a)に噴出する未燃燃料含有の燃焼ガスが横広の開口端(9c)を介して主燃焼室(2a)に横広く噴出し、主燃焼室(2a)での空気利用率が高まる。
これにより、噴口(9)から主燃焼室(2a)に噴出する未燃燃料含有の燃焼ガスが拡開形状の噴口(9)を介して主燃焼室(2a)に広く拡散し、主燃焼室(2a)での空気利用率が高まる。
左右の燃料噴射孔(6c)(6c)は、中央の燃料噴射孔(6b)よりも孔径が小さく、左右の燃料噴射孔(6c)(6c)から噴射される液体燃料(5)の噴射パターンは、中央の燃料噴射孔(6b)からのそれよりも細く、油滴も小さい噴霧となっている。この左右の燃料噴射孔(6c)(6c)からの液体燃料(5)の噴射方向は、噴口(9)の左右に位置する副燃焼室(4a)の内面に向けられている。燃料噴射孔(6b)からの液体燃料(5)の噴射方向は、噴口(9)を介して主燃焼室(2a)に向けられている。
また、噴口(9)は、左右方向中央の噴口(図示せず)、その左右に配置された一対の噴口からなるものであってもよい。
この場合、複数の燃料噴射孔(6b)(6c)からの液体燃料(5)の噴射方向は、全て異なる噴口を介して主燃焼室(2a)に向けられたものであってもよいし、中央の燃料噴射孔(6b)からの液体燃料(5)の噴射方向のみが中央の噴口を介して主燃焼室(2a)に向けられ、左右の燃料噴射孔(6c)(6c)からの液体燃料(5)の噴射方向は、中央の噴口の左右に位置する副燃焼室(4a)の内面に向けらたものであってもよい。
この燃料インジェクタ(6)からの液体燃料(5)の噴射圧力は、シリンダ内の燃焼室に直接に燃料を噴射する既存のコモンレール式ディーゼルエンジンのそれが一般的に120〜160MPaに設定されているのに対し、かなり低く設定されている。
燃料インジェクタ(6)からの液体燃料(5)の噴射圧力が5MPa未満では、燃料噴射室(4)での液体燃料(5)の貫通力が不足し、50MPaを越えると、燃料噴射室(4)での液体燃料(5)の飛行時間が不足し、いずれの場合にも燃料噴射室(4)での液体燃料(5)と圧縮空気(10)の予混合が停滞するおそれがある。これに対し、5〜50MPaでは上記の問題が生じにくく、燃料噴射室(4)での液体燃料(5)と圧縮空気(10)の予混合が促進される。
更に、燃料インジェクタ(6)からの液体燃料(5)の噴射圧力が5〜50MPaで済み、ディーゼルエンジンでありながら、低圧燃料噴射のガソリン噴射システム等の燃料インジェクタ(6)や燃料蓄圧装置(7)の部品を転用することができ、他の低圧燃料噴射システムと部品を共通化することができる。
この場合、燃料インジェクタ(6)からの液体燃料(5)の噴射圧力が5〜50MPaで済み、ディーゼルエンジンでありながら、低圧燃料噴射のガソリン噴射システム等のアキュムレータ(11)と燃料フィードポンプ(12)をそのまま転用することができ、他の低圧燃料噴射システムと燃料蓄圧装置(7)の部品を共通化することができる。
この場合、デリバリパイプ(11a)内の燃料圧力が5〜50MPa程度になり、ディーゼルエンジンでありながら、低圧燃料噴射のガソリン噴射システム等のデリバリパイプ(11a)をそのまま転用することができ、他の多気筒低圧燃料噴射システムと燃料蓄圧装置(7)の部品を共通化することができる。
なお、図1(A)中の符号(13)は安全弁であり、デリバリパイプ(11a)内の燃料圧が所定の上限値を越えると、開弁され、デリバリパイプ(11a)内の燃料圧を低下させる。
このため、プレ噴射の液体燃料(5)は、燃料噴射室(4)で圧縮空気(10)と混合して燃焼され、メイン噴射の液体燃料(5)は、プレ噴射の燃焼ガスで着火され、燃料噴射室(4)での液体燃料(5)と圧縮空気(10)の燃焼が促進される。
エンジン冷却水の温度が高まると、サーモスタット弁(33)の開弁により、エンジン冷却水は、ラジエータ(21)と水ポンプ(18)とシリンダジャケット(31)とシリンダヘッドジャケット(32)の相互間をその順番で循環し、エンジンの冷却がなされる。エンジン冷却水の一部は、戻しパイプから水ポンプ(18)に吸い込まれ、ラジエータ(21)を迂回する。
上記実施形態では、2気筒エンジンについて説明したが、本発明は、単気筒や3気筒以上の多気筒エンジンにも適用できる。
また、燃料噴射室(4)は、必ずしも副室式でなくてもよく、噴口(9)を有しない室、すなわちシリンダヘッド(3)の底面を単に窪ませた室であってもよい。
また、燃料インジェクタ(6)の燃料噴射孔は、必ずしも複数でなくてもよく、単一であってもよい。この場合、燃料噴射孔から噴射される液体燃料(5)の噴射は、必ずしも燃料噴射室(4)の内面に向けられなくてもよく、噴口(9)を介して主燃焼室(2a)に向けられたものであってもよい。また、噴口(9)がない場合には、燃料噴射室(4)の開口を介して主燃焼室(2a)に向けられたものであってもよい。
Claims (12)
- シリンダ(1)内の燃焼室(2)と、シリンダヘッド(3)内の燃料噴射室(4)と、燃料噴射室(4)に液体燃料(5)を噴射する燃料インジェクタ(6)と、燃料インジェクタ(6)から噴射する液体燃料(5)を蓄圧する燃料蓄圧装置(7)と、液体燃料(5)の噴射の時期と量を制御する電子制御装置(8)を備えている、ことを特徴とする電子燃料噴射式ディーゼルエンジン。
- 請求項1に記載された電子燃料噴射式ディーゼルエンジンにおいて、
燃料インジェクタ(6)の燃料噴射孔(6b)(6c)は、複数個設けられている、ことを特徴とする電子燃料噴射式ディーゼルエンジン。 - 請求項1または請求項2に記載された電子燃料噴射式ディーゼルエンジンにおいて、
燃料インジェクタ(6)の燃料噴射孔(6c)から噴射される液体燃料(5)の噴射方向は、燃料噴射室(4)の内面に向けられている、ことを特徴とする電子燃料噴射式ディーゼルエンジン。 - 請求項1から請求項3のいずれかに記載された電子燃料噴射式ディーゼルエンジンにおいて、
シリンダ(1)内の燃焼室(2)が主燃焼室(2a)とされ、燃料噴射室(4)は、主燃焼室(2a)と噴口(9)で連通された副燃焼室(4a)とされている、ことを特徴とする電子燃料噴射式ディーゼルエンジン。 - 請求項4に記載された電子燃料噴射式ディーゼルエンジンにおいて、
副燃焼室(4a)はうず室とされている、ことを特徴とする電子燃料噴射式ディーゼルエンジン。 - 請求項4または請求項5に記載された電子燃料噴射式ディーゼルエンジンにおいて、
シリンダ中心軸線(1c)と平行な向きに見て、噴口中心軸線(9a)と直交する方向を横方向として、噴口(9)の副燃焼室(4a)側の開口端(9b)が横長の長孔で形成されている、ことを特徴とする電子燃料噴射式ディーゼルエンジン。 - 請求項6に記載された電子燃料噴射式ディーゼルエンジンにおいて、
噴口(9)の主燃焼室(2a)側の開口端(9c)の横幅が、副燃焼室(4a)側の開口端(9b)の横幅よりも長く形成されている、ことを特徴とする電子燃料噴射式ディーゼルエンジン。 - 請求項4から請求項7のいずれかに記載された電子燃料噴射式ディーゼルエンジンにおいて、
噴口(9)は、主燃焼室(2a)に向かって断面積が広がる拡開形状となっている、ことを特徴とする電子燃料噴射式ディーゼルエンジン。 - 請求項1から請求項8のいずれかに記載された電子燃料噴射式ディーゼルエンジンにおいて、
燃料インジェクタ(6)からの液体燃料(5)の噴射圧力は、5〜50MPaに設定されている、ことを特徴とする電子燃料噴射式ディーゼルエンジン。 - 請求項9に記載された電子燃料噴射式ディーゼルエンジンにおいて、
燃料蓄圧装置(7)は、アキュムレータ(11)と、アキュムレータ(11)に液体燃料(5)を供給する燃料フィードポンプ(12)を備えている、ことを特徴とする電子燃料噴射式ディーゼルエンジン。 - 請求項10に記載された電子燃料噴射式ディーゼルエンジンにおいて、
アキュムレータ(11)は、複数の燃料インジェクタ(6)に液体燃料(5)を分配するデリバリパイプ(11a)である、ことを特徴とする電子燃料噴射式ディーゼルエンジン。 - 請求項1から請求項11のいずれかに記載された電子燃料噴射式ディーゼルエンジンにおいて、
燃料インジェクタ(6)の液体燃料(5)の噴射は、メイン噴射と、メイン噴射に先立つプレ噴射を備えている、ことを特徴とする電子燃料噴射式ディーゼルエンジン。
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