JP2020106022A - ディーゼルエンジン - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンを小型化することができるディーゼルエンジンを提供する。【解決手段】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、燃焼室２と燃料噴射室４を連通させる連通口９と、燃料噴射室４に臨む燃料インジェクタ６と、燃料インジェクタ６から噴射される燃料５の噴射時期と噴射量を制御する電子制御装置８を備え、燃料噴射室４は、連通口９側から燃料噴射室４の奥側に伸びる圧縮空気ガイド板４０を備えている。燃料噴射室４の内面の表面粗さの値が、算術平均粗さＲａで１２．５ａ〜２５ａとされている。連通口９の内周面の表面粗さの値は、燃料噴射室４の内面のそれよりも小さい値とされていることが望ましい。【選択図】図１

Description

本発明は、ディーゼルエンジンに関し、詳しくは、エンジンを小型化することができるディーゼルエンジンに関する。

従来、ディーゼルエンジンとして、コモンレールシステムを備えた直接噴射式ディーゼルエンジンがある(例えば、特許文献１参照)。

特開２０１４−２０２７８号公報(図１参照)

特許文献１のものでは、シリンダのボア径を小さくすると、燃焼が悪化し、騒音、燃費、スモーク濃度が悪化する等の問題が生じるため、エンジンを小型化することができない。

本発明の課題は、エンジンを小型化することができるディーゼルエンジンを提供することにある。

本発明の主要な構成は、次の通りである。
図１(Ａ)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、燃焼室(２)と燃料噴射室(４)を連通させる連通口(９)と、燃料噴射室(４)に臨む燃料インジェクタ(６)と、燃料インジェクタ(６)から噴射される燃料(５)の噴射時期と噴射量を制御する電子制御装置(８)を備え、
図２(Ａ)(Ｂ)に例示するように、燃料噴射室(４)は、連通口(９)側から燃料噴射室(４)の奥側に伸びる圧縮空気ガイド板(４０)を備えている、ことを特徴とするディーゼルエンジン。

《効果１》 エンジンを小型化することができる。
図１(Ａ)に例示するように、この発明では、燃料(５)の噴射が電子制御され、圧縮行程で連通口(９)から燃料噴射室(４)に押し込まれる圧縮空気(１０)と燃料インジェクタ(６)から噴射される燃料(５)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、スモーク濃度を良好に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。

《効果２》 燃料噴射室(４)での燃料(５)と圧縮空気(１０)の予混合が促進される。
図１(Ｄ)に例示するように、シリンダ中心軸線(１ｃ)と平行な向きに見て、連通口中心軸線(１ｃ)と直交する向きを横方向として、図２(Ａ)(Ｂ)に例示するように、燃料噴射室(４)の中央部から横方向両脇側に拡散しようとする圧縮空気(１０)が、圧縮空気ガイド板(４０)の案内で、燃料噴射室(４)の中央部に戻され、圧縮空気(１０)の速度が高速に維持され、燃料噴射室(４)での圧縮空気(１０)と燃料(５)の予混合が促進される。

本発明の実施形態に係るディーゼルエンジンを説明する図で、図１(Ａ)はこのエンジンの信号と燃料の流れを説明するブロック図、図１(Ｂ)は図１(Ａ)のエンジンで用いる連通口の斜視図、図１(Ｃ)は連通口の側面図、図１(Ｄ)は連通口の平面図、図１(Ｅ)は図１(Ｂ)のＥ方向矢視図である。 本発明の実施形態に係るディーゼルエンジンの副燃焼室を説明する図で、図２(Ａ)は立断面側面図、図２(Ｂ)は図２(Ａ)のＢ−Ｂ線断面図である。 図２(Ａ)のIII−III線断面図である。 本発明の実施形態に係るディーゼルエンジンの燃焼室を説明する図で、図１(Ａ)は主燃焼室の平面図、図１(Ｂ)は主燃焼室と副燃焼室の立断面側面図である。 本発明の実施形態に係るディーゼルエンジンの立断面正面図である。 図５のエンジンの立断面側面図である。 図５のエンジンの正面図である。

図１〜図７は、本発明の実施形態に係るディーゼルエンジンを説明する図で、この実施形態では、水冷直列２気筒の電子燃料噴射式ディーゼルエンジンについて説明する。

このエンジンでは、図６に示すクランク軸(１５)の架設方向を前後方向、前後方向と直交する水平方向を左右方向として説明する。

図５〜図７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６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。

吸気装置は、図５に示す吸気マニホルド(２４)と、吸気マニホルド(２４)の吸気上流側に接続されるエアクリーナ(図示せず)を備えている。
排気装置は、図５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。

図１(Ａ)に示すように、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、燃焼室(２)と燃料噴射室(４)を連通させる連通口(９)と、燃料噴射室(４)に臨む燃料インジェクタ(６)と、燃料インジェクタ(６)から噴射される燃料(５)の噴射時期と噴射量を制御する電子制御装置(８)を備えている。
図２(Ａ)(Ｂ)に示すように、燃料噴射室(４)は、連通口(９)側から燃料噴射室(４)の奥側に伸びる圧縮空気ガイド板(４０)を備えている。
このため、図１(Ａ)に示すように、燃料(５)の噴射が電子制御され、圧縮行程で連通口(９)から燃料噴射室(４)に押し込まれる圧縮空気(１０)と燃料インジェクタ(６)から噴射される燃料(５)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、スモーク濃度を良好に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。
また、図１(Ｄ)に示すように、シリンダ中心軸線(１ｃ)と平行な向きに見て、連通口中心軸線(１ｃ)と直交する向きを横方向として、図２(Ａ)(Ｂ)に示すように、燃料噴射室(４)の中央部から横方向両脇側に拡散しようとする圧縮空気(１０)が、圧縮空気ガイド板(４０)の案内で、燃料噴射室(４)の中央部に戻され、圧縮空気(１０)の速度が高速に維持され、燃料噴射室(４)での圧縮空気(１０)と燃料(５)の予混合が促進される。

図２(Ａ)(Ｂ)に示すように、圧縮空気ガイド板(４０)は、燃料噴射室(４)の中央部の横方向両脇に設けられ、図４(Ａ)に示すように、シリンダ中心軸線(１ｃ)と平行な向きに見て、連通口中心軸線(９ｃ)と実質的に平行な向きとされている。

電子制御装置(８)には、エンジンＥＣＵ(２６)が用いられている。ＥＣＵは、電子制御ユニットの略称で、マイコンである。図１(Ａ)に示すように、エンジンＥＣＵ(２６)には、アクセルセンサ(２７)と、クランク軸センサ(２８)と、気筒判別センサ(２９)が電気的に接続されている。アクセルセンサ(２７)は、アクセルレバー(図示せず)の操作位置の検出に基づいて、アクセル位置検出信号をエンジンＥＣＵ(２６)に発信する。クランク軸センサ(２８)は、クランク軸(１５)の実回転数とクランク角度を検出し、実回転数検出信号とクランク角度検出信号をエンジンＥＣＵ(２６)に発信する。気筒判別センサ(２９)は、図２の動弁カム軸(３０)の位相を検出し、カム軸位相検出信号をエンジンＥＣＵ(２６)に発信する。このエンジンは４サイクルエンジンで、動弁カム軸(３０)は吸気弁(図示せず)や排気弁(２５ａ)を開閉駆動するカム軸である。

エンジンＥＣＵ(２６)は、電子ガバナ機能を備え、アクセル位置検出信号と実回転数検出信号とに基づいて、エンジンの目標回転数と実回転数の偏差が演算され、その演算に基づいてエンジン負荷が演算され、エンジンの目標回転数とエンジン負荷に基づいて、メモリに記憶されている燃料制御マップにより、燃料インジェクタ(６)の燃料(５)の噴射の時期と量が設定され、燃料インジェクタ(６)の電磁弁(６ｅ)にインジェクタ制御信号が発信される。このインジェクタ制御信号により、燃料インジェクタ(６)の電磁弁(６ｅ)が、所定タイミングで所定時間開弁され、燃料インジェクタ(６)から所定タイミングで所定量の燃料(５)が噴射される。燃料(５)は軽油である。

図１(Ａ)に示すアクセルセンサ(２７)にはポテンショメータが用いられている。
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。

燃料噴射室(４)の内面の表面粗さの値が、算術平均粗さ(Ｒａ)で１２．５ａ〜２５ａとされている。
このため、圧縮行程で燃料噴射室(４)に押し込まれる圧縮空気(１０)が燃料噴射室(４)の粗い内面に接し、発生した微小渦で燃料インジェクタ(６)から噴射された燃料(５)が燃料噴射室(４)の内面に付着することなく圧縮空気(１０)中に拡散し、燃料噴射室(４)での圧縮空気(１０)と燃料(５)の予混合が促進される。

燃料噴射室(４)の内面の表面粗さの値が、算術平均粗さ(Ｒａ)で１２．５ａ未満の場合には、燃料噴射室(４)内に微小渦があまり発生せず、燃料インジェクタ(６)から噴射された燃料(５)が燃料噴射室(４)の内面に付着し、燃料(５)が圧縮空気(１０)中に拡散せず、圧縮空気(１０)と燃料(５)の予混合が停滞するおそれがある。一方、燃料噴射室(４)の内面の表面粗さの値が、算術平均粗さ(Ｒａ)で２５ａを越えると、燃料噴射室(４)の内面に接した圧縮空気(１０)の流速が低下し、微小渦の発生があまり発生せず、上記と同様の理由により、圧縮空気(１０)と燃料(５)の予混合が停滞するおそれがある。
これに対し、燃料噴射室(４)の内面の表面粗さの値が、算術平均粗さ(Ｒａ)で１２．５ａ〜２５ａの場合には、上記のような問題がなく、圧縮空気(１０)と燃料(５)の予混合が促進される。

連通口(９)の内周面の表面粗さの値は、燃料噴射室(４)の内面のそれよりも小さい値とされている。
このため、燃焼室の圧縮空気(１０)は、滑らかな連通口(９)の内周面の案内で、大きな抵抗を受けることなく、高速で燃料噴射室(４)に押し込まれ、燃料噴射室(４)の粗い内面に接し、微小渦の発生が促進され、燃料噴射室(４)での圧縮空気(１０)と燃料(５)の予混合が促進される。
連通口(９)の内周面の表面粗さの値は、算術平均粗さ(Ｒａ)で６．３ａとされている。

図１(Ｄ)に示すように、シリンダ中心軸線(１ｃ)と平行な向きに見て、連通口中心軸線(９ｃ)と直交する方向を横方向として、連通口(９)は、横方向中央側の中央連通口(９ａ)と、横方向両脇側の脇連通口(９ｂ)(９ｂ)を備えている。
このため、図２(Ｂ)及び図３に示すように、燃料噴射室(４)に中央連通口(９ａ)から押し込まれる中央圧縮空気(１０ａ)と、脇連通口(９ｂ)(９ｂ)から押し込まれる脇圧縮空気(１０ｂ)(１０ｂ)に、燃料(５)が巻き込まれ、燃料(５)が圧縮空気(１０)中に広く拡散し、燃料噴射室(４)での燃料(５)と圧縮空気(１０)の予混合が促進される。
また、図２(Ｂ)及び図３に示すように、この発明では、脇圧縮空気(１０ｂ)(１０ｂ)が燃料噴射室(４)の脇空間(４ｂ)(４ｂ)に流入し、この脇空間(４ｂ)(４ｂ)内の空気の流動が促進され、燃料噴射室(４)での空気利用率が高まる。

図１(Ｂ)(Ｄ)に示すように、脇連通口(９ｂ)(９ｂ)の脇連通口中心軸線(９ｂｃ)(９ｂｃ)の相互の離間距離は、燃料噴射室(４)に近づくにつれて、次第に狭くなるように構成されている。
このため、図２(Ｂ)及び図３に示すように、一対の脇圧縮空気(１０ｂ)(１０ｂ)は、燃料噴射室(４)で中央圧縮空気(１０ａ)に両側から衝突し、或いは相互に衝突し、脇空間(４ｂ)(４ｂ)側に偏向され、燃料噴射室(４)の横方向の両脇空間(４ｂ)(４ｂ)に流入し、この脇空間(４ｂ)(４ｂ)内の空気の流動が促進され、燃料噴射室(４)での空気利用率が高まる。

図２(Ｂ)及び図３に示すように、燃料インジェクタ(６)は、横方向中央側の中央燃料噴射孔(６ａ)と、横方向両脇側の脇燃料噴射孔(６ｂ)(６ｂ)を備え、
中央燃料噴射孔(６ａ)の中央燃料噴射軸線(６ａｃ)が、連通口(９)側に向けられ、脇燃料噴射孔(６ｂ)(６ｂ)の脇燃料噴射軸線(６ｂｃ)(６ｂｃ)が中央燃料噴射軸線(６ａｃ)の横方向両脇側に向けられている。
このため、図２(Ｂ)及び図３に示すように、中央圧縮空気(１０ａ)中で中央燃料噴射孔(６ａ)から噴射される中央燃料(５ａ)が拡散され、脇圧縮空気(１０ｂ)(１０ｂ)中で脇燃料(５ｂ)(５ｂ)が拡散され、燃料噴射室(４)での燃料(５)と圧縮空気(１０)の予混合が促進される。

図２(Ａ)に示すように、中央燃料噴射孔(６ａ)の中央燃料噴射軸線(６ａｃ)は、中央連通口(９ａ)と燃料噴射室(４)の境界の角部(４ｃ)側を経て、中央連通口(９ａ)に向けられている。
このため、中央圧縮空気(１０ａ)に生じる角部(４ｃ)の後流に中央燃料(５ａ)が巻き込まれ、燃料噴射室(４)での中央燃料(５ａ)と中央圧縮空気(１０ａ)の予混合が促進される。

この実施形態では、中央燃料噴射軸線(６ａｃ)は角部(４ｃ)と接する位置を経て中央連通口(９ａ)に向けられている。中央燃料噴射軸線(６ａｃ)は、角部(４ｃ)に沿う位置、角部(４ｃ)のある位置、角部(４ｃ)から離れた角部(４ｃ)寄りの位置のいずれかの位置を経て中央連通口(９ａ)に向けられていればよい。

図２(Ｂ)及び図３に示すように、脇燃料噴射孔(６ｂ)(６ｂ)の脇燃料噴射軸線(６ｂｃ)(６ｂｃ)が、燃料噴射室(４)の内周面に向けられている。
このため、図２(Ｂ)及び図３に示すように、燃料噴射室(４)の内周面に沿って流れる脇圧縮空気(１０ｂ)(１０ｂ)に脇燃料(５ｂ)(５ｂ)が巻き込まれ、脇燃料(５ｂ)(５ｂ)が脇圧「0018」縮空気(１０ｂ)(１０ｂ)中で拡散され、燃料噴射室(４)での燃料(５)と圧縮空気(１０)の予混合が促進される。

図１(Ｂ)に示すように、脇燃料噴射軸線(６ｂｃ)(６ｂｃ)が、燃料噴射室(４)の内周面に突き当たる位置は、中央燃料噴射軸線(６ａｃ)が角部(４ｃ)と接する位置の真横にある横方向両脇の位置である。
中央燃料噴射軸線(６ａｃ)は、角部(４ｃ)寄りの位置を経て中央連通口(９ａ)に向けられていている場合には、脇燃料噴射軸線(６ｂｃ)(６ｂｃ)が、燃料噴射室(４)の内周面に突き当たる位置は、角部(４ｃ)寄りの位置の真横にある横方向両脇の位置とされる。

図１(Ａ)に示すように、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)が副燃焼室(４ａ)とされている。
このため、燃料インジェクタ(６)から噴射された燃料(５)の一部は、副燃焼室(４ａ)で圧縮空気(１０)と予混合燃焼され、残りの未燃燃料は、予混合燃焼の燃焼ガスで、連通口(９)から主燃焼室(２ａ)に噴出し、主燃焼室(２ａ)に燃料(５)が広く拡散され、主燃焼室(２ａ)での燃焼が促進される。

図２(Ａ)(Ｂ)及び図３に示すように、副燃焼室(４ａ)がうず室(４ａｔ)とされている。
このため、図２(Ｂ)及び図３に示すように、燃料インジェクタ(６)から噴射された燃料(５)は、主燃焼室(２ａ)からうず室(４ａｔ)に押し込まれた圧縮空気(１０)のうず流に巻き込まれ、うず室(４ａｔ)での燃料(５)と圧縮空気(１０)の予混合が促進される。

図２(Ｂ)及び図３に示すように、脇燃料噴射孔(６ｂ)の脇燃料噴射軸線(６ｂｃ)は、うず室(４ａｔ)で旋回する脇圧縮空気(１０ｂ)の旋回方向に向けられている。
このため、図２(Ｂ)及び図３に示すように、脇燃料(５ｂ)は、脇圧縮空気(１０ｂ)に乗って副燃焼室(４ａ)を旋回し、副燃焼室(４ａ)での燃料(５)と圧縮空気(１０)の予混合が促進される。

図４(Ｂ)に示すように、主燃焼室(２ａ)は、シリンダ(１)内でピストン(１ａ)とシリンダヘッド(３)との間に形成されている。
図４(Ａ)に示すように、ピストン(１ａ)は、頂面に設けられた燃焼ガスガイド溝(３７)と、３個のバルブリセス(３８)(３８)(３９)を備え、燃焼ガスガイド溝(３７)の始端部はシリンダ(１)の周壁付近で連通口(９)と対向し、燃焼ガスガイド溝(３７)の終端部は、シリンダ中心軸線(１ｃ)を越えて、連通口(９)と反対側に伸び、３個のバルブリセス(３８)(３８)(３９)と連通している。
燃焼ガスガイド溝(３７)は、図４(Ａ)に示すように、シリンダ中心軸線(１ｃ)と平行な向きに見て、扇形に形成され、図４(Ｂ)に示すように、始端部が最も深く、終端部に近づくにつれて次第に浅くなっている。
図４(Ａ)に示す３個のバルブリセスのうち、径小の一対のバルブリセス(３８)(３８)は、吸気バルブリセスで、径大のバルブリセス(３９)は、排気バルブリセスである。

図４(Ｂ)に示すように、副燃焼室(４ａ)は、シリンダヘッド(３)の底面の窪み(３ａ)と窪み(３ａ)に内嵌された口金(３ｂ)との間に形成され、連通口(９)は口金(３ｂ)に形成されている。
図４(Ｂ)に示すように、副燃焼室(４ａ)は球形のうず室(４ａｔ)とされ、連通口(９)の連通口中心軸線(９ｃ)は、口金(３ｂ)の底面(３ｃ)に対し、４５°の仰角で、主燃焼室(２ａ)側から副燃焼室(４ａ)の内周面の接線方向に向けられている。
このため、圧縮行程で連通口(９)からうず室(４ａｔ)に押し込まれる圧縮空気(１０)はうず室(４ａｔ)内で立うず流となって旋回する。図４{Ｂ}中の符号(４ｔ)は圧縮空気(１０)の立うずのうず中心である。
うず室(４ａｔ)にはグロープラグ(４ｅ)が差し込まれている。

図１(Ｂ)〜(Ｅ)に示すように、中央連通口中心軸線(９ａｃ)は連通口中心軸線(９ｃ)とほぼ一致し、図１(Ｃ)に示すように、脇連通口中心軸線(９ｂｃ)は、中央連通口中心軸線(９ａｃ)よりも小さく仰角とされている。
図１(Ｂ)〜(Ｅ)に示すように、一対の脇連通口(９ｂ)(９ｂ)の通路断面積は、副燃焼室(４ａ)に近づくにつれて次第に狭くなり、脇圧縮空気(１０ｂ)(１０ｂ)は副燃焼室(４ａ)に近づくにつれて次第に加速される。

図１(Ａ)に示す燃料インジェクタ(６)からの液体燃料(５)の噴射圧力は、５〜５０ＭＰａ(メガパスカル)に設定されている。
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)からの燃料(５)の噴射圧力が５ＭＰａ未満では、燃料噴射室(４)での燃料(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では上記の問題がなく、燃料噴射室(４)での燃料(５)と圧縮空気(１０)の予混合が促進される。
また、燃料インジェクタ(６)からの燃料(５)の噴射圧力が５〜５０ ＭＰａ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。

図１(Ａ)に示すように、このエンジンは、燃料インジェクタ(６)から噴射する燃料(５)を蓄圧する燃料蓄圧装置(７)を備え、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。
このため、燃料インジェクタ(６)からの燃料(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。

図１(Ａ)に示すように、アキュムレータ(１１)は、複数の燃料インジェクタ(６)に燃料(５)を分配するデリバリパイプ(１１ａ)である。
このため、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。

図１(Ａ)に示すように、デリバリパイプ(１１ａ)は、燃料圧センサ(１１ｂ)を備え、燃料圧センサ(１１ｂ)で検出されたデリバリパイプ(１１ａ)内の燃料圧が燃料圧検出信号としてエンジンＥＣＵ(２６)に送られ、エンジンＥＣＵ(２６)から燃料フィードポンプ(１２)の電動アクチュエータ(図示せず)にポンプ制御信号が送られ、燃料フィードポンプ(１２)の回転数制御により、デリバリパイプ(１１ａ)への燃料(５)の供給量を制御し、デリバリパイプ(１１ａ)内の燃料圧が調節される。図５に示すように、燃料フィードポンプ(１２)は、電動アクチュエータで駆動されるポンプ駆動カムでポンピングされる。
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。

デリバリパイプ(１１ａ)内の燃料圧の調節方式としては、デリバリパイプ(１１ａ)内の燃料を燃料タンク(３５)側に漏らす電動スピル弁(図示せず)を設け、燃料圧センサ(１１ｂ)で検出されたデリバリパイプ(１１ａ)内の燃料圧が燃料圧検出信号としてエンジンＥＣＵ(２６)に送られ、エンジンＥＣＵ(２６)から電動スピル弁のアクチュエータに弁制御信号が送られ、電動スピル弁の開度制御により、デリバリパイプ(１１ａ)からの燃料(５)の漏れ量を制御するものであってもよい。

図５に示すように、この実施形態では、ディーゼルエンジンでありながら、既存のガソリン噴射システムの燃料フィードポンプ(１２)とデリバリパイプ(１１ａ)と燃料インジェクタ(６)がそのまま転用されている。

図１(Ａ)に示すように、燃料フィードポンプ(１２)には燃料タンク(３５)から燃料が供給され、燃料フィードポンプ(１２)や燃料インジェクタ(６)の燃料(５)の一部は、オーバーフローして、燃料戻り通路(３６)を介して燃料タンク(３５)に戻り、燃料フィードポンプ(１２)や燃料インジェクタ(６)のエア溜まりが解消される。

上記実施形態では、燃料噴射室(４)での燃料(５)と圧縮空気(１０)の予混合の促進の観点から、燃料インジェクタ(６)からの燃料(５)の噴射圧力は、５〜５０ＭＰａに設定されているが、この噴射圧力は１０〜４０ＭＰａに設定するのがより望ましい。予混合の促進機能がより確実に得られるためである。

燃料インジェクタ(６)の燃料(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。
このため、プレ噴射の燃料(５)は、燃料噴射室(４)で圧縮空気(１０)と混合されて燃焼し、メイン噴射の燃料(５)は、プレ噴射の燃焼ガスで着火され、燃焼室(２)での燃焼が促進される。

図６に示すように、エンジン水冷装置は、エンジン冷却水の放熱を行うラジエータ(２１)と、ラジエータ(２１)で放熱されたエンジン冷却水を吸引してシリンダジャケットに圧送する水ポンプ(１８)と、シリンダジャケット(３１)と、シリンダジャケット(３１)と連通する図２のシリンダヘッドジャケット(３２)と、シリンダヘッドジャケット(３２)からラジエータ(２１)へのエンジン冷却水の還流とその停止を制御するサーモスタット弁(３３)を内蔵したウォーターフランジ(３４)と、シリンダヘッドジャケット(３２)のエンジン冷却水をウォーターフランジ(３４)から水ポンプ(１８)に還流させる戻しパイプ(図示せず)を備えている。

エンジン水冷装置では、エンジン冷却水の温度が比較的低い間は、サーモスタット弁(３３)の閉弁により、エンジン冷却水は、その全量が戻しパイプから水ポンプ(１８)に吸い込まれ、ラジエータ(２１)を迂回して、シリンダジャケット(３１)とシリンダヘッドジャケット(３２)の相互間で循環し、エンジンの暖機がなされる。
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。

本発明の実施形態の説明は以上の通りであるが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
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、連通口(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、連通口(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、連通口(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。

上記実施形態では、エンジンの実回転数やクランク角度の演算や各気筒が燃焼サイクルのどの行程にあるかの判別は、クランク軸センサ(２８)と気筒判別センサ(２９)からなる２個のセンサの検出に基づいているが、この２個のセンサに代えて、1個の位相センサ(図示せず)の検出に基づいて、エンジンの実回転数やクランク角度の演算や各気筒が燃焼サイクルのどの行程にあるかの判別を行うこともできる。この位相センサには、ピックアップコイルが用いられる。この位相センサは、動弁カム軸(３０)に取り付けられた位相検出ディスク(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。位相検出センサは、周縁に一個の起点突起と、等ピッチで設けられた多数の位相突起を備えている。この位相センサは、突起のピックアップ信号をエンジンＥＣＵ(２６)に発信し、エンジンＥＣＵ(２６)では、ピックアップ信号のパルス波の周期や、センサ前を通過した突起のパルス波の序数に基づいて、エンジンの実回転数とクランク角度を演算すると共に、センサ前を通過した突起のパルス波の位相により各気筒の燃焼サイクルがどの行程にあるかを判別する。

この実施形態では、燃料インジェクタ(６)からの燃料(５)の噴射圧力が５〜５０ＭＰａで済むため、電子燃料噴射式ディーゼルエンジンでありながら、機械カム燃料噴射式ディーゼルエンジンの副室式燃焼室用の低圧の燃料噴射ポンプを燃料フィードポンプ(１２)として転用することができ、この場合には、機械カム燃料噴射式ディーゼルエンジンと部品を共通化することができる。この燃料フィードポンプ(１２)は、既存の燃料噴射カム軸(１４)で駆動される。

(１)…シリンダ、(１ｃ)…シリンダ中心軸線、(２)…燃焼室、(２ａ)…主燃焼室、(３)…シリンダヘッド、(４)…燃料噴射室、(４ａ)…副燃焼室、(４ａｔ)…うず室、(４ｃ)…角部、(５)…燃料、(６)…燃料インジェクタ、(６ａ)…中央燃料噴射孔、(６ａｃ)…中央燃料噴射軸線、(６ｂ)…脇燃料噴射孔、(６ｂｃ)…脇燃料噴射軸線、(６ｃ)…燃料噴射軸線、(７)…燃料蓄圧装置、(８)…電子制御装置、(９)…連通口、(９ａ)…中央連通口、(９ａｃ)…中央連通口中心軸線、(９ｂ)…脇連通口、(９ｂｃ)…脇連通口中心軸線、(９ｃ)…連通口中心軸線、(１０ｂ)…脇圧縮空気、(１１)…アキュムレータ、(１１ａ)…デリバリパイプ、(１２)…燃料フィードポンプ、(４０)…圧縮空気ガイド板。

Claims (15)

1. 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、燃焼室(２)と燃料噴射室(４)を連通させる連通口(９)と、燃料噴射室(４)に臨む燃料インジェクタ(６)と、燃料インジェクタ(６)から噴射される燃料(５)の噴射時期と噴射量を制御する電子制御装置(８)を備え、
   燃料噴射室(４)は、連通口(９)側から燃料噴射室(４)の奥側に伸びる圧縮空気ガイド板(４０)を備えている、ことを特徴とするディーゼルエンジン。
2. 請求項１に記載されたディーゼルエンジンにおいて、
   燃料噴射室(４)の内面の表面粗さの値が、算術平均粗さ(Ｒａ)で１２．５ａ〜２５ａとされている、ことを特徴とするディーゼルエンジン。
3. 請求項１または請求項２に記載されたディーゼルエンジンにおいて、
   連通口(９)の内周面の表面粗さの値は、燃料噴射室(４)の内面のそれよりも小さい値とされている、ことを特徴とするディーゼルエンジン。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載された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、連通口中心軸線(９ｃ)と直交する方向を横方向として、連通口(９)は、横方向中央側の中央連通口(９ａ)と、横方向両脇側の脇連通口(９ｂ)(９ｂ)を備えている、ことを特徴とするディーゼルエンジン。
5. 請求項４に記載された記載されたディーゼルエンジンにおいて、
   図１(Ｂ)(Ｄ)に示すように、脇連通口(９ｂ)(９ｂ)の脇連通口中心軸線(９ｂｃ)(９ｂｃ)の相互の離間距離は、燃料噴射室(４)に近づくにつれて、次第に狭くなるように構成されている、ことを特徴とするディーゼルエンジン。
6. 請求項４または請求項５に記載されたディーゼルエンジンにおいて、
   燃料インジェクタ(６)は、横方向中央側の中央燃料噴射孔(６ａ)と、横方向両脇側の脇燃料噴射孔(６ｂ)(６ｂ)を備え、
   中央燃料噴射孔(６ａ)の中央燃料噴射軸線(６ａｃ)が、連通口(９)側に向けられ、脇燃料噴射孔(６ｂ)(６ｂ)の脇燃料噴射軸線(６ｂｃ)(６ｂｃ)が中央燃料噴射軸線(６ａｃ)の横方向両脇側に向けられている、ことを特徴とするディーゼルエンジン。
7. 請求項６に記載されたディーゼルエンジンにおいて、
   中央燃料噴射孔(６ａ)の中央燃料噴射軸線(６ａｃ)は、中央連通口(９ａ)と燃料噴射室(４)の境界の角部(４ｃ)のある位置、又は角部(４ｃ)寄りの位置を経て中央連通口(９ａ)に向けられている、ことを特徴とするディーゼルエンジン。
8. 請求項６または請求項７に記載されたディーゼルエンジンにおいて、
   脇燃料噴射孔(６ｂ)(６ｂ)の脇燃料噴射軸線(６ｂｃ)(６ｂｃ)が、燃料噴射室(４)の内周面に向けられている、ことを特徴とするディーゼルエンジン。
9. 請求項１から請求項８のいずれかに記載された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)が副燃焼室(４ａ)とされている、ことを特徴とするディーゼルエンジン。
10. 請求項９に記載されたディーゼルエンジンにおいて、
    副燃焼室(４ａ)がうず室(４ａｔ)とされている、ことを特徴とするディーゼルエンジン。
11. 請求項１０に記載されたディーゼルエンジンにおいて、
    脇燃料噴射孔(６ｂ)の脇燃料噴射軸線(６ｂｃ)は、うず室(４ａｔ)で旋回する脇圧縮空気(１０ｂ)の旋回方向に向けられている、ことを特徴とするディーゼルエンジン。
12. 請求項１から請求項１１のいずれかに記載された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、ことを特徴とするディーゼルエンジン。
13. 請求項１２に記載されたディーゼルエンジンにおいて、
    燃料インジェクタ(６)から噴射する燃料(５)を蓄圧する燃料蓄圧装置(７)を備え、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、ことを特徴とするディーゼルエンジン。
14. 請求項１３に記載された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、ことを特徴とするディーゼルエンジン。
15. 請求項１から請求項１４のいずれかに記載された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(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、ことを特徴とするディーゼルエンジン。
    

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