JP2527755Y2

JP2527755Y2 - 渦流室式ディーゼルエンジンの渦流室内水噴射装置

Info

Publication number: JP2527755Y2
Application number: JP1990125484U
Authority: JP
Inventors: 泰弘筒井; 徳昭小野; 慶明諸口
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1990-11-28
Filing date: 1990-11-28
Publication date: 1997-03-05
Anticipated expiration: 2005-11-28
Also published as: JPH0482322U

Description

【考案の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本考案は、渦流室式ディーゼルエンジンにおいて、そ
の渦流室内へ水を噴射できるようにした、渦流室式ディ
ーゼルエンジンの渦流室内水噴射装置に関する。

〔従来の技術〕

従来より、ディーゼルエンジンでは、排気浄化のため
に、燃料室内に排気を再循環させる排気再循環装置（EG
R装置）などが採用されている。

〔考案が解決しようとする課題〕

ところで、EGR装置は、排気を再循環させるため、燃
料効率等の観点に立つともう少し改善の余地がある。

本考案は、このような状況下において創案されたもの
で、渦流室式ディーゼルエンジンの渦流室に水を噴射で
きるようにして、排気を再循環しなくても排気浄化を行
なえるとともに、燃焼改善にも寄与しうるようにした、
渦流室式ディーゼルエンジンの渦流室内水噴射装置を提
供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上述の目的を達成するため、本考案の渦流室式ディー
ゼルエンジンの渦流室内水噴射装置は、主室に通じ燃料
噴射ノズルからの燃料を噴射される渦流室を有する渦流
室式ディーゼルエンジンにおいて、該渦流室内へ噴射さ
れる燃料に当たる方向に水を噴射しうる水噴射手段が設
けられるとともに、該燃料噴射ノズルより噴射される燃
料に当たるタイミングで該水噴射手段から水を噴射させ
る制御手段が設けられ、制御手段が、該エンジンの低温
始動時には、該水噴射手段による水の噴射を禁止し、該
エンジンの低温開始時以外では、該水噴射手段により噴
射される水の噴射量をエンジン負荷の増大又はエンジン
回転数の上昇に応じて減少させるように構成されている
ことを特徴としている。

〔作用〕

上述の本考案の渦流室式ディーゼルエンジンの渦流室
内水噴射装置では、渦流室内へ噴射された燃料に当たる
方向に水噴射手段から水が噴射される。このとき、制御
手段により燃料噴射ノズルより噴射された燃料に当たる
ようなタイミングで水噴射手段からの水が噴射される。
また、制御手段により、エンジンの低温始動時には、水
噴射手段による水の噴射が禁止され、エンジンの低温始
動時以外では、水噴射手段により噴射される水の噴射量
がエンジン負荷の増大又はエンジン回転数の上昇に応じ
て減少するように制御される。

〔実施例〕

以下、図面により本考案の実施例について説明する
と、第１〜３図は本考案の一実施例としての渦流室式デ
ィーゼルエンジンの渦流室内水噴射装置を示すもので、
第１図はその模式的構成図、第２図はその作用を説明す
るためのフローチャート、第３図はその作用を説明する
ためのグラフである。

さて、第１図に示す渦流室式ディーゼルエンジンで
は、シリンダ１内に往復摺動するピストン２が設けら
れ、このピストン２の上部には、シリンダヘッド３との
間に主燃焼室（主室）４が形成されている。

また、シリンダヘッド３には、主燃焼室４と噴孔６に
よって連通される渦流室５が設けられており、更にこの
渦流室５内へ燃料を噴射する燃料噴射ノズル７が設けら
れるとともに、グロープラグ８が設けられている。

そして、ピストン２の圧縮行程に伴い主燃焼室４の空
気が噴孔６の傾斜口より渦流室５内に圧送されて渦流室
５内に渦流Ｖをおこさせ、しかも、燃料噴射ノズル７よ
りの噴射燃料はこの渦流Ｖに沿うようにして渦流室５内
へ噴射されるようになっている。

ところで、渦流室５内への水噴射手段が次に説明する
ような構成により設けられている。

すなわち、渦流室５内に向け開口する送水ノズル9aが
設けられ、その開口より噴射される水は燃料噴射ノズル
７より噴射される燃料に当たるような角度をもたせて設
けられている。

この送水ノズル9aは送水パイプ９に接続されている
が、この送水パイプ９は加圧ポンプ10を介して水タンク
11に接続されるとともに、その加圧ポンプ10と送水ノズ
ル9aとの間にはチェックバルブ12および電磁弁13が設け
られている。

そして、電磁弁13には、制御手段を構成するコントロ
ールユニット14が接続され、更にコントロールユニット
14には、エンジン負荷を検出する負荷センサ15,エンジ
ン回転数を検出するエンジン回転数センサ16,クランク
角を検出するクランク角センサ17およびエンジン冷却水
温を検出する水温センサ18等からの検出信号が入力され
るようになっている。

したがって、上記の水噴射手段は、負荷センサ15,エ
ンジン回転数センサ16によってエンジンの運転状態を検
知し、また、クランク角センサ17によって燃料噴射タイ
ミングを検知し、更に水温センサ18によってエンジン温
度を検知し、これらにより水噴射の量およびタイミング
等をコントロールユニット14にて判断させて、電磁弁13
により、圧縮行程後期に、燃料噴射ノズル9aから噴射さ
れた燃料に当たるようなタイミングで水を噴射させるよ
うになっている。

また、コントロールユニット14では、各センサ15〜18
からの検出情報に基づいて、エンジンの運転状態を判定
するようになっており、このコントロールユニット14に
よりエンジンが低温始動時であると判定されると、水噴
射手段による水の噴射が禁止されるようになっている。

また、コントロールユニット14により、エンジンが低
温始動時以外の運転状態であると判定されると、エンジ
ン負荷の増大又はエンジン回転数の上昇に応じて水噴射
手段による水の噴射量が減少するように構成されてい
る。

このような作用を第２図に示すフローチャートについ
て説明すると、まず、ステップA1で、負荷センサ15,エ
ンジン回転数センサ16によりエンジンの運転状態がコン
トロールユニット14に入力され、更にステップA2で、水
温センサ18により、エンジンが低温始動時であるかどう
かを判断し、低温始動時でなければ、ステップA3で、エ
ンジンの運転状態に応じた水噴射量がセットされるとと
もに、ステップA4で、クランク角センサ17により水噴射
タイミングが燃料に当たるようなタイミングでセットさ
れて、コントロールユニット14が電磁弁13の開度を操作
し、圧縮行程後期に、渦流室５内での噴射燃料に向けて
当たるよう送水ノズル9aより水を噴射させるものである
（第１図の矢印ａ参照）。

なお、低温始動時の場合は、水の噴射は行なわれな
い。

ここで、エンジンの運転状態に応じた水噴射量につい
て、第３図に示すグラフを用いて説明すると、水の噴射
の量は、低速低負荷状態で多く、高速高負荷状態になる
ほど少なくなるように設定される。これはエンジン運転
状態とEGR量との関係と似ているが、相違点は、高速高
負荷状態になってもWOTライン以下のところでは、水噴
射量を０にしない（これに対しEGRは０にする）点と、
低温始動時には、水噴射は０にする（これに対しEGRは
０にしない）点である。

上記のように、本装置によれば、圧縮行程後期に、エ
ンジン負荷，エンジン回転数，燃料の燃焼温度等の状態
に対応して水量およびタイミングをコントロールされた
水を、燃料噴射ノズル７よりの噴射燃料に当たるよう噴
射させることにより、エンジンの運転状態に合わせた効
果的な燃焼温度の低下を行なわすことができ、これによ
りNO_Xの低減効果を有効適切に達成できる。

また、噴射された水が渦流室５内の熱エネルギを得て
蒸気へと急変すること伴う水蒸気の運動エネルギ（沸騰
現象）により、渦流室５内での空気と燃料との拡散を一
層良くして、燃料の燃焼状態を改善し排煙濃度の減少に
も役立つという効果がある。

ところで、低温始動時に水噴射を行なうと、燃焼が悪
化して、白煙や臭気の排出が極端に多くなってしまう。
また、極低温の場合には、失火してしまいエンジン始動
力ができなくなる。さらに、噴射された水のうち蒸発し
ない水分がエンジンオイルに混入してエンジンオイルを
薄めてしまうという問題もある。

これに対して、本装置によれば、低温始動時に水噴射
を禁止することで上述のような不具合を未然に防止する
ことができるのである。

また、一般に、水噴射を行なうことにより、燃焼温度
を下げて緩慢な燃焼を実現してNO_Xの低減を図るもので
あるが、排気ガス量に影響の少ない領域であるエンジン
の高負荷・高回転ほど、水の噴射量を少なくすること
で、エンジンの出力を確保するのである。

〔考案の効果〕

以上詳述したように、本考案の渦流室式ディーゼルエ
ンジンの渦流室内水噴射装置によれば、主室に通じ燃料
噴射ノズルからの燃料を噴射される渦流室を有する渦流
室式ディーゼルエンジンにおいて、該渦流室内へ噴射さ
れる燃料に当たる方向に水を噴射しうる水噴射手段が設
けられるとともに、該燃料噴射ノズルより噴射される燃
料に当たるタイミングで該水噴射手段から水を噴射させ
る制御手段が設けられ、制御手段が、該エンジンの低温
始動時には、該水噴射手段による水の噴射を禁止し、該
エンジンの低温始動時以外では、該水噴射手段により噴
射される水の噴射量をエンジン負荷の増大又はエンジン
回転数の上昇に応じて減少させるという簡素な構成によ
り、エンジンの運転状態に対応した燃焼温度の低下を適
切に行なわせ、NO_Xの低減を有効に達成しうるととも
に、空気と燃料との拡散を促進させて燃焼状態を一層改
善し排煙濃度の減少をはかりうる等の効果がある。

また、水噴射手段から噴射された水が、渦流室内の熱
エネルギを得て蒸気へと急変することに伴う水蒸気の運
動エネルギにより、燃料の霧化も促進することができる
という効果がある。

ところで、このような水噴射をエンジンの低温始動時
に行なうと、燃焼が悪化して、白煙や臭気の排出が極端
に多くなってしまう。また、極低温の場合には失火して
しまいエンジン始動ができなくなる。さらに、噴射され
た水のうち蒸発しない水分がエンジンオイルに混入して
エンジンオイルを薄めてしまう。これに対して、本装置
によれば、低温始動時に水噴射を禁止することで上述の
ような不具合を未然に防止することができるという効果
がある。

また、排気ガス量に影響の少ない領域であるエンジン
の高負荷時・高回転時ほど、水の噴射量を少なくするこ
とで、NO_Xを効率良く低減しながらエンジンの出力を確
保することができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１〜３図は本考案の一実施例としての渦流室式ディー
ゼルエンジンの渦流室内水噴射装置を示すもので、第１
図はその模式的構成図、第２図はその作用を説明するた
めのフローチャート、第３図はその作用を説明するため
のグラフである。１……シリンダ、２……ピストン、３……シリンダヘッ
ド、４……主燃焼室、５……渦流室、６……噴孔、７…
…燃料噴射ノズル、８……グロープラグ、９……送水パ
イプ、9a……送水ノズル、10……加圧ポンプ、11……水
タンク、12……チェックバルブ、13……電磁弁、14……
コントロールユニット、15……負荷センサ、16……エン
ジン回転数センサ、17……クランク角センサ、18……水
温センサ。

フロントページの続き (56)参考文献特開昭57−341（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−139934（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−85471（ＪＰ，Ａ) 特公昭50−3445（ＪＰ，Ｂ２)

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】主室に通じ燃料噴射ノズルからの燃料を噴
射される渦流室を有する渦流室式ディーゼルエンジンに
おいて、該渦流室内へ噴射される燃料に当たる方向に水を噴射し
うる水噴射手段が設けられるとともに、該燃料噴射ノズ
ルより噴射される燃料に当たるタイミングで該水噴射手
段から水を噴射させる制御手段が設けられ、制御手段が、該エンジンの低温始動時には、該水噴射手
段による水の噴射を禁止し、該エンジンの低温始動時以
外では、該水噴射手段により噴射される水の噴射量をエ
ンジン負荷の増大又はエンジン回転数の上昇に応じて減
少させるように構成されていることを特徴とする、渦流
室式ディーゼルエンジンの渦流室内水噴射装置。