JP2799220B2 - ２サイクルディーゼルエンジン - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、２サイクルディーゼルエンジンに係り、特
にその低・中負荷運転域での排気浄化対策に関する。

［従来技術］ ２サイクルディーゼルエンジンでは、吸入空気のみを
一次圧縮し、この空気を掃気口を介してシリンダの燃焼
室に導くとともに、この燃焼室内で二次圧縮し、この圧
縮により高温となった燃焼室内に燃料を噴射して自己着
火させている。

そして、この種のディーゼルエンジンでは、燃焼室へ
の燃料噴射量を加減することで出力を制御しており、こ
の燃料の噴射量は、エンジン回転数やエンジン負荷が増
大する程、多くなるように設定されている。

ところで、上記のように燃料噴射量を増量させた場合
に、燃料の噴射時期が一定のままであると、上死点後の
後燃え期間が長くなるので、HCやCOの排出量および排気
煙中の微粒子（Diesel Particulate）が増える傾向にあ
り、排気対策上好ましくないものとなる。

このため、従来では、第３図中破線で示すように、燃
料の噴射時期をアイドリング運転を含む無負荷運転域か
ら低負荷運転域にかけては遅く、その後は負荷の増大に
比例して一定の割合で進角させることが行われている。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、燃料噴射量を加減することで出力制御を行
なう場合、アイドリング運転時から低負荷運転時にかけ
てのように、燃料噴射量が少ない低負荷運転域では、空
気過剰率が過大となり、燃料に対して空気中の酸素量が
過剰気味となる。

この結果、燃焼速度が早くなるとともに、燃焼温度も
高温となり、上記燃焼室内で窒素と酸素とが反応し合っ
て窒素酸化物（NOx）の排出量が増加する不具合があ
る。

また、燃焼温度および酸素濃度共に高くなるため、デ
ィーゼルエンジン特有のノック音も大きくなるといった
問題もある。

本発明はこのような事情にもとづいてなされたもの
で、低・中負荷運転域でのNOx、HCおよびCO等の有害成
分の排出量を減少させることができ、しかも、ノック音
の発生も抑えることができる２サイクルディーゼルエン
ジンの提供を目的とする。

［課題を解決するための手段］ そこで、本発明においては、燃料が噴射される燃焼室
と空気の吸入経路との間を、ピストンによって開閉され
る掃気口を介して連通させた２サイクルディーゼルエン
ジンにおいて、 上記空気の吸入経路に、低・中負荷運転域からアイド
リング運転を含む無負荷運転域に亘って、エンジン負荷
の減小に応じて上記燃焼室に対する吸入空気の掃気量を
減少させる制御手段を設けるとともに、掃気量が減少さ
れた際に、上記燃料の噴射時期を進角させる進角手段を
設けたことを特徴としている。

［作 用］ この構成によれば、吸入空気の掃気量を減少させたこ
とに伴い、既燃ガスを燃焼室から追い出す掃気作用が不
完全なものとなり、掃気行程が終了しても、燃焼室内に
は従来よりも多くの既燃ガスが残留することになる。

そして、この既燃ガス中には比熱の大きな成分が多く
含まれているので、燃焼最高温度が低下するとともに、
この既燃ガスはいわゆる不活性ガスでもあるため、吸入
空気が希釈されてその酸素濃度が低下することになる。

したがって、低・中負荷運転域での空気過剰率を実質
的に低く抑えることができ、NOxの排出量を低減するこ
とができる。

その上、酸素濃度が低下すれば、ノッキングも発生し
難くなり、ノック音の低減が可能となる。

一方、掃気量を減少させた場合には、燃焼室内の酸素
濃度が低下するから、燃料に着火し難くなり、この燃料
に着火するまでの時間、つまり、上死点後の後燃え期間
が長くなる。すると、COやHCの排出量が増えたり、排気
煙中の微粒子が増える傾向にあるが、上記構成では、掃
気量を減少させると同時に燃料の噴射時期を進角させて
いるので、その分、着火が早く行われ、上記後燃え期間
が長くなる分を相殺することができる。

このため、掃気量を減少させても、燃焼期間を短く抑
えることができ、COやHCの排出量を低減することができ
る。

［実施例］ 以下本発明の第１実施例を、第１図ないし第８図にも
とづいて説明する。

第７図および第８図は、自動車用の２サイクル３気筒
ディーゼルエンジンを示し、図中符号１で示すクランク
ケース内には、クランク軸２が収容されている。クラン
クケース１上には、シリンダブロック３およびシリンダ
ヘッド４が連結されている。シリンダブロック３内に
は、三つのシリンダ５がクランク軸２の軸方向に並置さ
れており、各シリンダ５内のピストン６は、コンロッド
７を介してクランク軸２上のクランクピン2aに連結され
ている。

ピストン６の頭部とシリンダヘッド４との間には、シ
リンダ５毎に燃焼室８が形成されている。そして、シリ
ンダヘッド４には各燃焼室８に連なる渦室式の副燃焼室
９が設けられており、この副燃焼室９に、燃料噴射弁10
とグロープラグ11の先端が臨んでいる。

シリンダブロック３には、複数の掃気口12が形成され
ている。掃気口12の一端12aは、シリンダ５の内面に開
口されて上記ピストン６により開閉されるようになって
おり、この掃気口12の他端12bは、クランクケース１内
のクランク室13に開口されている。

また、シリンダブロック３には、主排気口14と副排気
口15が形成されている。これら排気口14,15の一端は、
シリンダ５の内面に開口されて上記ピストン６にて開閉
されるようになっており、主排気口14の他端は、シリン
ダブロック３の外方に開口されている。副排気口15の一
端は、主排気口14よりもシリンダヘッド４側にずれた高
い位置に設けられており、この副排気口15の他端は、主
排気口14内に開口されている。

なお、各シリンダ５の主排気口14には、排気管16が連
結されている。

シリンダブロック３の副排気口15の中間部に対応する
位置には、この副排気口15と交差してクランク軸２の軸
方向に延びる円形の貫通孔17が形成されている。この貫
通孔17内には、円柱状をなす開閉弁18が軸回り方向に回
動可能に装着されている。開閉弁18の副排気口15内に臨
む位置には、径方向に沿う連通孔19が形成されており、
この開閉弁18は、図示しないステッピングモータによっ
て、その連通孔19が副排気口15に合致する開き位置と、
連通孔19が副排気口15から外れる閉じ位置に亘って回動
操作される。

この場合、上記ステッピングモータは、マイクロコン
ピュータで制御されるようになっており、このマイクロ
コンピュータは、スロットル開度に基づく燃料噴射量、
エンジン回転数および冷却水温等の各種データに基づい
てエンジンの運転状況を判断し、上記開閉弁18の回動位
置を決定する。

このため、副排気口15を開閉弁18によって開閉する
と、ピストン６が圧縮行程に移行した際の圧縮ストロー
クが変化するので、圧縮比がエンジンの運転状況に応じ
て二段階に切り換わるようになっており、本実施例の場
合は、始動時とアイドリング時および低・中速運転域に
おいて圧縮比が高められる。

上記クランクケース１には、各シリンダ５のクランク
室13に開口する吸気口20が形成されている。吸気口20
は、クランク軸２の軸方向に一列に並んでおり、これら
吸気口20には、クランク室13に向う空気の流通のみを許
容するリード弁21が設けられている。そして、各シリン
ダ５の吸気口20には、吸気マニホールド22が接続されて
おり、この吸気マニホールド22の上流端に位置する単一
の吸入口23は、ゴム製の吸気管24を介してエアクリーナ
25に連なっている。

したがって、ピストン６が圧縮行程に移行してクラン
ク室13が負圧になると、エアクリーナ25から吸入された
空気が、吸気管24や吸気マニホールド22を通じてクラン
ク室13に吸入される。この吸入空気は、クランク室13で
一次圧縮された後に、掃気口12を通じて燃焼室８に導か
れる。このことから、本実施例の場合は、吸気管24から
クランク室13にかけての部分が空気の吸入経路を構成し
ている。

また、吸気マニホールド22の吸入口23には、吸入空気
量を加減する制御手段が設けられている。本実施例の制
御手段は、バタフライ形の制御弁26であり、その弁軸27
がステッピングモータ28に連結されている。

一方、上記シリンダヘッド４の燃料制御弁10は、燃料
噴射管31を介して分配型の燃料噴射ポンプ32に接続され
ている。この燃料噴射ポンプ32の詳細については第６図
に示されている。

同図中符号33で示すポンプケーシング内には、駆動軸
34が導入されており、この駆動軸34は、クランク軸２に
よって駆動される。駆動軸34は、ポンプケーシング33内
のロータリー式フィードポンプ35を回転駆動しており、
このフィードポンプ35は、燃料タンク36内の燃料を吸い
上げた後、この燃料をポンプケーシング33内の低圧燃料
室37に供給するようになっている。

駆動軸34の一端には、カップリング38を介して円盤状
のカムプレート39が連結されている。カムプレート39の
一端面には、エンジンの気筒数に対応した数、つまり三
つのフェイスカム40が形成され、このカムプレート39の
一端面に複数のローラ41が接している。ローラ41は、リ
ング状のローラホルダ42に支持されており、このローラ
ホルダ42は、ポンプケーシング33に軸回り方向に可動可
能に支持されている。

したがって、駆動軸34が回転されると、カムプレート
39のフェイスカム40がローラ41に順次接触していくの
で、このカムプレート39は、１回転する間にエンジンの
気筒数に対応した数だけ駆動軸の34の軸方向に往復動さ
れる。

また、このカムプレート39に対向する位置には、分配
器43が設けられている。分配器43のバレル44内には、プ
ランジャ45が軸方向に摺動可能に装着されており、この
プランジャ45の一端は、上記カムプレート39の一端面に
連結されている。このため、プランジャ45も１回転する
間に気筒数に対応した数だけ軸方向に往復動される。

プランジャ45の他端とバレル44との間には、ポンプ室
46が形成されている。このポンプ室46は、プランジャ45
がバレル44から引き出された際に、このプランジャ45の
他端外周面の吸入溝47を介して低圧燃料室47に連なる吸
入通路48に連通する構成となっており、この連通により
低圧燃料室37内の燃料がポンプ室46に吸入される。

そして、プランジャ45がバレル44内に押し込まれる
と、ポンプ室46内に吸入された燃料が加圧されて、プラ
ンジャ45の内部の吐出通路49に送出されれようになって
おり、この吐出通路49は、プランジャ45の外周面に開口
する供給口50に連なっている。供給口50は、プランジャ
45が１回転する間に、バレル44の内周面の吐出口51に連
通する構成となっており、この吐出口51は、燃料噴射管
31に連なっている。

吐出通路49の下流側先端は、プランジャ45の外周面に
開口する逃し口52を介して低圧燃料室37に連なってい
る。この逃し口52が開口するプランジャ45の外周面に
は、スピルリング53が軸方向に摺動可能に装着されてい
る。このスピルリング53は、燃料噴射管31への燃料の送
出量を制御するためのもので、プランジャ45が圧縮行程
にある時にスピルリング53が逃し口52を開くと、吐出通
路49内の燃料が逃し口52から低圧燃料室37内に流出し、
燃料噴射弁10への燃料の送出量が減じられるようになっ
ている。

スピルリング53は、操作レバー54に連結されており、
この操作レバー54は、枢軸55を介してポンプケーシング
33に枢支されている。そして、操作レバー54は、スプリ
ング56および操作レバー軸57を介して図示しないアクセ
ルペダルに連動されている。

このため、アクセルペダルの踏み込みにより、操作レ
バー54が第６図中反時計回り方向に回動されると、プラ
ンジャ45上のスピルリング53が右側に移動し、上記逃し
口52が開かれるタイミングが遅くなって、燃料噴射量が
増大するようになっている。

低圧燃料室37の上部には、エンジン回転数に応じて燃
料噴射量を制御するガバナ装置58が設けられている。ガ
バナ装置58は、ポンプケーシング33に支持されたガバナ
軸59を備えている。このガバナ軸59上には、従動歯車60
が回転自在に支持されており、この従動歯車60は駆動軸
34と一体に回転する駆動歯車61と噛み合っている。従動
歯車60の一端面には、これと一体に回転するブラケット
62が連結され、このブラケット62にはフライウエイト63
が支持されている。

また、ガバナ軸59上には、ガバナスリーブ65が軸方向
に摺動可能に支持されている。ガバナスリーブ65の先端
部は、操作レバー54に接しており、このガバナスリーブ
65の基端部には、フライウエイト63が係止されている。

このため、エンジン運転中、フライウエイト63は遠心
力を受けてガバナ軸59の形方向外側に向けて回動変位
し、ガバナスリーブ65を操作レバー54側に押圧してい
る。

また、ポンプケーシング33の下部には、燃料噴射時期
を制御するためのタイマ70が組み込まれている。タイマ
70は、第１図にも示すように上記ローラホルダ42の下方
に位置するピストン71を備えており、このピストン71
は、駆動軸34と直交する方向に移動可能に設けられてい
る。ピストン71の外周には、タイマピン72が突設されて
おり、このタイマピン72の先端がローラホルダ42に連結
されている。そして、ピストン71の一端とポンプケーシ
ング33の間には、上記フィードポンプ35の吸入側に連な
る第１の圧力室73が設けられているとともに、ピストン
71の他端とポンプケーシング33の間には、低圧燃料室37
に連なる第２の圧力室74が設けられている。第１の圧力
室73内には、ピストン71を常時第２の圧力室74側に付勢
するタイマスプリング75が収容されている。

このため、エンジン回転数の増大に伴って、低圧燃料
室37内の燃料の圧力が増大すると、この燃料圧力を受け
てピストン71が第１の圧力室73に向けて移動し、タイマ
ピン72を介してローラホルダ42を駆動軸34の回転方向と
は逆方向に回動させる。この回動により、ローラ41とフ
ェイスカム40との位相角が小さくなり、クランク角度に
対してプランジャ45の揚程時期が早くなる、つまり、燃
料噴射時期が進角するようになっている。

ところで、上記タイマ70には、低圧燃料室37内の燃料
圧力とは無関係に、ローラホルダ42を回転させる、つま
り燃料噴射時期を進角させるための進角手段が付設され
ている。本実施例の進角手段は、リニア形の電磁ソレノ
イド81であり、その励磁コイル82の内側に上記ピストン
71から延びるプランジャ部83が導入されている。そし
て、この励磁コイル82が励磁されると、ピストン71が第
１の圧力室73に向けて押圧されるようになっており、こ
の電磁ソレノイド81の制御は、上記ステッピングモータ
28の制御と共にマイクロコンピュータ84により行われ
る。

このマイクロコンピュータ84は、エンジン回転数がア
イドリング時を含めた比較的低い回転域にある時、つま
り、エンジンが第２図中符号Ａで示す低・中負荷運転域
にある状態において、上記制御弁26を閉じ方向に操作す
る信号をステッピングモータ28に送出し、かつまた、燃
料噴射時期を進角させる信号を電磁ソレノイド81に送出
するようになっている。

なお、上記第２図は、全負荷運転時のエンジン回転数
に対するトルクの移り変りを示す性能特性図であり、本
実施例の場合、上記運転域Ａの上限を示す境界線ａは、
トルクカーブとは無関係にエンジン回転数が上昇するに
従い下向きに傾斜されている。

ここで、上記マイクロコンピュータ84の動作につい
て、第４図に示すフローチャートを加えて説明する。

すなわち、エンジン運転中、マイクロコンピュータ84
にはエンジンの運転状況を示す三つのデータS₁〜S₃、つ
まりエンジン回転数、スピルリング53の移動量（アクセ
ル開度）に対応する燃料噴射量および冷却水温が入力さ
れる。そして、マイクロコンピュータ84では、これらデ
ータS₁〜S₃に基づいて、エンジンが掃気量を減少させる
低・中負荷運転域Ａにあるか否かを判断する。

この判断に際して、マイクロコンピュータ84には、上
記エンジン回転数、燃料噴射量および冷却水温を基準と
して、その時のエンジン運転状況に最適な制御弁26の開
度を導くマップが予め記憶されており、このマップ上か
ら上記検出された実際のデータS₁〜S₃に基いて、制御弁
26の開度を検索する。この検索により、エンジンが掃気
量を減少させる運転域Ａにあると判断されると、その運
転域Ａに最適な制御弁26の開度が決定され、この制御弁
26の開度は、エンジン負荷の減小に応じて小さくなって
いる。そして、この制御弁26の開度を示すデータは、上
記ステッピングモータ28に制御信号として出力され、こ
の出力によりステッピングモータ28が制御弁26を閉じる
方向に動作される。

このため、エンジン運転中、クランク室13に吸入され
る空気量は、エンジン負荷の減小に比例して少なくなる
ので、掃気口12が開かれた際に、この掃気口12を通じて
燃焼室８に導かれる空気の掃気量が減少する。

一方、上記マイクロコンピュータ84は、上記データS₁
〜S₃に基いてエンジンが燃料噴射時期を進角させる状態
にあるか否かについても判断する。

すなわち、マイクロコンピュータ84には、エンジンが
上記運転域Ａにある状態において、その最適な燃料噴射
時期の進角量を得るためのマップが予め記憶されてお
り、このマップ上から上記検出された実際のデータS₁〜
S₃に基いて燃料噴射時期を検索する。そして、この検索
により最適な燃料噴射時期が決定されると、この燃料噴
射時期を示すデータは、電磁ソレノイド81の励磁コイル
82に励磁信号として出力され、この出力により電磁ソレ
ノイド81が作動される。

すると、タイマ70のピストン71がローラホルダ42を駆
動軸34の回転方向とは逆向きに回動させるので、ローラ
41とフェイスカム40との位相角が小さくなり、クランク
角度に対してプランジャ45の揚程時期が早くなる。この
ため、従来では、第３図中破線で示すように一定進角に
固定されていた燃料噴射時期が、同図中実線で示すよう
に、掃気量の減少割合に応じて一定の割合で進角され
る。

なお、第３図中実線は、第２図中符号X₁で示す低速運
転域での掃気量の減少割合と燃料噴射時期の進角特性を
示し、二点鎖線は、第２図中符号X₂で示す中速運転域で
の掃気量の減少割合と燃料噴射時期の進角特性を示して
いる。

また、第２図および第３図中符号T₁、T₂は、エンジン
回転数を一定とした時の掃気量および燃料噴射時期が切
り換わる地点を示している。これら両図から、低・中負
荷運転域では、エンジン負荷が大きくなる程、制御弁26
の開度が大きくなり、掃気量の減少割合が少なくなると
ともに、燃料噴射時期の進角量が小さくなっていること
が分かる。

エンジンが高負荷運転に移行し、マイクロコンピュー
タ84が第２図中符号Ａで示す運転域を外れたことを検出
すると、このマイクロコンピュータ84は、ステッピング
モータ28に制御弁26を全開位置に回動させる信号を送出
する。また、このマイクロコンピュータ84は、電磁ソレ
ノイド81に対し引き続き最適な燃料噴射時期を示すデー
タを励磁信号として出力しており、この出力により電磁
ソレノイド81が引き続いて作動される。このため、ロー
ラホルダ42が進角側に回動操作され、上記第３図中実線
および破線で示すように、負荷の増大に比例して燃料噴
射時期が一定の割合で進角される。

なお、第５図は、掃気量を減少させた場合と減少させ
ない場合において、夫々燃料噴射時期を進角させた時の
NOxに対するHCとCOの排出特性を示している。

この第５図から明らかなように、掃気量のみを減少さ
せた場合、NOxの排出量は図中一点鎖線上のＢ点からＣ
点へと移動し、排出量そのものが大幅に減少する傾向に
あるが、HCやCOの排出量の減少は極僅かであり、上記掃
気量を減少させる手段は、HCやCOに対しては効果が少な
いことが分かる。

これに対し、掃気量の減少と同時に燃料噴射時期を進
角させると、HCやCOの排出量も第５図中Ｄ点に向けて移
動し、NOxと同様に大幅に減少する傾向を示す。このこ
とは燃料噴射時期の進角化により燃料の着火性が向上
し、後燃え期間が短くなってためと考えられる。

このような本発明の第１実施例によれば、空気過剰率
が過大となる低・中負荷運転域において、制御弁26を閉
じ方向に回動操作してクランク室13への吸入空気量を減
少させるようにしたので、掃気口12が開かれた際に、ク
ランク室13から燃焼室８に流れ込む掃気量が少なくな
る。このため、既燃ガスを燃焼室８から主排気口14や副
排気口15に追い出す掃気作用が不完全なものとなり、燃
焼室８内には従来よりも多くの既設ガスが残留する。

そして、この既燃ガス中には、比熱の大きな成分が多
く含まれているので、燃焼最高温度が低下するととも
に、この既燃ガスは不活性ガスでもあるため、クランク
室13から導かれた吸入空気が希釈され、その酸素濃度が
低下する。

したがって、低・中負荷運転域での空気過剰率を積極
的に低く抑えることができ、第５図にも示すようにNOx
の排出量を効率良く減らすことができる。

その上、燃焼室８内の酸素濃度が低下すれば、ノッキ
ンッグも発生し難くなり、その分、ノック音も抑えられ
て、エンジン音を低くすることができる。

また、制御弁26が閉じられる低・中負荷運転域では、
吸入空気量および排気ガス量共に減少するので、吸気音
や排気音を低減することができ、上記ノック音が抑えら
れることと相まって、静粛な運転が可能となる。

一方、上記のように掃気量を減少させた運転域Ａで
は、燃焼室８内の酸素濃度が低下するから、燃料に着火
し難くなり、この燃料に着火するまでの時間、つまり、
上死点後の後燃え期間が長くなって、COやHCの排出量が
多くなる傾向にある。

しかるに、上記構成においては、掃気量を減少させる
運転域Ａに移行した際に、エンジン負荷の減小に応じて
燃料噴射時期を進角させているので、その分、燃料への
着火が早く行われることになり、上記後燃え期間が長く
なる分を相殺することができる。

このため、掃気量を減少させても、燃焼期間を短く抑
えて、第５図に示すようにCOやHCの排出量を低減するこ
とができ、上記掃気量の減少によりNOxの排出量が効率
良く減少する事と合わせて、低・中負荷運転域における
排気中の有害成分を確実に減らすことができる。

なお、本発明は上述した第１実施例に制約されるもの
ではなく、第９図および第10図に本発明の第２実施例を
示す。

この第２実施例では、クランクケース１の底部にクラ
ンク室13に連なる連通室91が形成されており、この連通
室91と吸気マニホールド22の吸入口23との間がバイパス
通路92を介して連通されている。

したがって、この実施例の場合は、吸入口23からクラ
ンク室13までの部分と上記バイパス通路92が空気の吸入
経路を構成しており、上記連通室91の内部には、クラン
ク室13とバイパス通路92との連通を断続するバタフライ
形のバイパス弁93が設けられている。

そして、バイパス弁93の弁軸94は、ステッピングモー
タ28に連結されており、このステッピングモータ28は、
上記第１実施例と同様にマイクロコンピュータ84にて制
御される。

このため、第10図に示すように、マイクロコンピュー
タ84によってエンジンが掃気量を制御する運転域Ａにあ
るとの判断がなされると、その運転域Ａに最適なバイパ
ス弁93の開度が決定されるとともに、このバイパス弁93
の開度を示すデータがステッピングモータ28に制御信号
として出力され、この出力によりステッピングモータ28
がバイパス弁93を開く方向に動作される。

したがって、この第２実施例の構成によると、バイパ
ス弁93が閉じられている運転域では、吸気マニホールド
22からクランク室13に吸入された空気は、そのまま一次
圧縮された後に掃気口12を介して燃焼室８に導かれる。

これに対し、エンジンが掃気量を減少させる運転域Ａ
に達してバイパス弁93が開かれると、クランク室13に吸
入された空気の一部は、ピストン６が圧縮行程に至った
際に、第９図中矢印で示すようにバイパス通路92を通じ
て吸気マニホールド22に戻される。

このため、実質的にクランク室13に吸入される空気、
ひいてはクランク室13から燃焼室８への掃気量が減少す
るから、低・中負荷運転域での空気過剰率や燃焼室８の
酸素濃度を低下させることができ、上記第１実施例と同
様の効果を得ることができる。

また、バイパス弁93が開いていれば、ピストン６が上
昇に転じてクランク室13が負圧となった際に、このクラ
ンク室13には吸気マニホールド22とバイパス通路92の双
方から空気が吸入されることになり、一次圧縮室として
のクランク室13の圧力が大幅に下がることはない。

このため、掃気口12が開かれている期間中に、燃焼室
８内の既燃ガスがクランク室13に逆流するのを防止で
き、このクランク室13が煤で汚されずに済む。

また、第11図ないし第17図には、本発明の第３実施例
が開示されている。

この第３実施例は、タイマ70のピストン71を、上記電
磁ソレノイド81に代って低圧燃料室37内の燃料圧力によ
って作動させるもので、上記ガバナ装置58のガバナ軸59
の内部には、軸方向に延びる燃料導入通路100が形成さ
れている。燃料導入通路100の一端は、ポンプケーシン
グ33内の戻し通路101を介して上記フィードポンプ35が
吸入側に連なっている。

また、ガバナ軸59の低圧燃料室37側に突出する先端部
には、第12図および第13図に示すように、放射状に延び
る四つのオリフィス孔102が形成されている。オリフィ
ス孔102は、ガバナ軸59の周方向に等間隔を存して設け
られており、これらオリフィス孔102の一端は、燃料導
入通路100に連なっているとともに、他端は、ガバナ軸5
9の外周面に開口されている。そして、このオリフィス
孔102の開口端は、ガバナスリーブ65によって覆われて
いる。

ガバナスリーブ65には、四つの連通孔103が形成され
ている。連通孔103は、第13図に示すようにガバナスリ
ーブ65が軸方向に動かされた際に、上記ガバナ軸59のオ
リフィス孔102に合致するような位置に設けられてお
り、本実施例の場合、連通孔103の口径R₁は、オリフィ
ス孔102の口径R₂よりも大きく（R₁＞R₂）形成されてい
る。

このようなガバナ装置58のガバナスリーブ65は、エン
ジンが全負荷の時には、操作レバー54によりガバナ軸59
上を図示左側に押圧されており、その連通孔103がオリ
フィス孔102を外れた位置にまで摺動変位されている
（第４図参照） エンジン負荷の減小により、操作レバー54が時計回り
方向に回動されると、ガバナスリーブ65は、フライウエ
イト63の押圧力を受けてガバナ軸59上を操作レバー54側
に向って移動する。このガバナスリーブ65の移動によ
り、第15図に示すように連通孔103とオリフィス孔102と
が連通状態に至る。そして、本実施例の場合は、第16図
に示すようにガバナスリーブ65が操作レバー54側に最大
に変位された状態でも、連通孔103の一部は、オリフィ
ス孔102に連通した状態に保たれるようになっている。

このため、エンジン負荷の減小により連通孔103とオ
リフィス孔102とが連通状態に至ると、低圧燃料室37内
の燃料は、燃料導入通路100から戻し通路101を通してフ
ィードポンプ35の吸入側に戻されるので、この低圧燃料
室37の燃料圧力が低下し、上記タイマ70の第２の圧力室
74に加わる圧力も低下する。この低圧燃料室37や第２の
圧力室74の燃料圧力は、連通孔103とオリフィス孔102と
が完全に合致している状態において最も低くなる。そし
て、エンジン負荷の減小によりガバナスリーブ65がさら
に操作レバー54側に変位されると、連通孔103とオリフ
ィス孔102との連通面積が減小するので、低圧燃料室3
7、ひいては第２の圧力室74の燃料圧力が再度高くな
る。この場合、ガバナスリーブ65が操作レバー54側に最
大に変位された状態においても、連通孔103の一部はオ
リフィス孔102に連なっているので、低圧燃料室37内の
燃料がフィードポンプ35側に戻され、燃料噴射時期の進
角度合が全負荷時に比べて小さくなっている。

このことから、低圧燃料室37の燃料圧力は、第17図に
示すようにエンジン負荷の減小に応じて徐々に低下した
後、再び高くなるような特性となり、この低圧燃料室37
や第２の圧力室74の燃料圧力の大きさは、連通孔103お
よびオリフィス孔102の口径や数によって決定される。

低圧燃料室37や第２の圧力室74の燃料圧力が低下する
と、ピストン71がタイマスプリング75によって第２の圧
力室74側に押圧されるので、ローラホルダ42がタイマピ
ン72を介して駆動軸34の回転方向に回動される。この回
動により、ローラ41とフェイスカム40との位相角が大き
くなり、クランク角度に対してプランジャ45の揚程時期
が遅くなる、つまり第３図中実線や破線で示すように、
燃料噴射時期が遅角するようになっている。

また、低圧燃料室37や第２の圧力室74の燃料圧力は、
エンジン負荷の減小に応じて一旦低下した後に再び高く
なる特性を示すので、低圧燃料室37や第２の圧力室74の
燃料圧力が回復すると、ピストン71が第１の圧力室73に
向けて移動し、ローラホルダ42がタイマピン72を介して
駆動軸34の回転方向とは逆方向に回動される。このた
め、ローラ41とプランジャ45との位相角が再び小さくな
り、上記第３図中実線や想像線で示すように、燃料噴射
時期が進角するようになっている。

したがって、燃料噴射時期は、全負荷から負荷を下げ
るに従い遅角した後、中・低速負荷から再び進角する特
性となり、このエンジン負荷と燃料噴射時期の関係を示
す特性は、エンジン負荷と低圧燃料室37の燃料圧力との
関係を示す特性と一致している。

そして、この遅角した燃料噴射時期が再び進角する時
のエンジンの運転域は、エンジンが掃気量を減小させる
運転域Ａと一致するように設定されている。

なお、低圧燃料室37の燃料圧力によってタイマ70のピ
ストン71を制御する場合、低速運転域と中速運転域での
燃料噴射時期の進角度合は、互いに均等となっている。

このような構成の第３実施例によると、ガバナ軸59の
オリフィス孔102やガバナスリーブ65の連通孔103の口径
や数を変えることで、低・中負荷運転域での燃料噴射時
期を進角させることができ、単にガバナ装置58のガバナ
軸59とガバナスリーブ65の構造を変更するだけの簡単な
手段で、上記の如き進角特性を得ることができる。

また、第18図ないし第21図には、本発明の第４実施例
が開示されている。

この第４実施例で上記第３実施例と相違する点は、ガ
バナスリーブ65が最大に操作レバー54側に押圧されてい
る状態において、このガバナスリーブ65の連通孔103が
オリフィス孔102を外れた位置にまでスライドされてい
る点にあり、それ以外の構成は、上記第３実施例と同様
である。

この第４実施例よると、ガバナスリーブ65が最大に操
作レバー54側に押圧された状態では、連通孔103がオリ
フィス孔102から外れるので、低圧燃料室37と燃料導入
通路100とが遮断され、低圧燃料室37内の燃料がフィー
ドポンプ35側に逃がされずに済む。

このため、第21図に示すように、エンジン負荷が無負
荷近くにまで低下する、つまりエンジン負荷が例えば25
％を下回ると、低圧燃料室37内の燃料圧力は、全負荷時
と同等にまで回復することになり、上記第３実施例に比
べて掃気量を減小させた運転域Ａでの燃料噴射時期の進
角度合いが大きくなる。

なお、上記オリフィス孔102の口径R₂と連通孔103の口
径R₁との関係は、R₁＞R₂に制約されるものではなく、例
えばR₁≧R₂、R₁＞R₂あるいはR₁≦R₂の関係に規定しても
良い。

また、本発明に係る２サイクルディーゼルエンジン
は、クランク室を空気の一次圧縮室として利用するもの
に限らず、吸気口に連なる吸気通路に空気圧縮用の掃気
ポンプを設けたものでも同様に実施可能である。

また、燃料噴射ポンプも分配型に限らず、列型を用い
ても良いことは勿論である。

［発明の効果］ 以上詳述した本発明によれば、掃気口が開かれた際に
燃焼室に流れ込む掃気量が少なくなり、燃焼室内には従
来よりも多くの既燃ガスが残留するので、この既燃ガス
によって吸入空気が希釈され、酸素濃度が低下する。

したがって、低・中負荷運転域での空気過剰率を低く
抑えることができ、NOxの排出量を効率良く減らすこと
ができる。それとともに、上記酸素濃度の低下によりノ
ッキングも発生し難くなるから、ディーゼルエンジン特
有のノック音を抑えることができ、静粛な運転が可能と
なる。

また、掃気量の減少と合わせて燃料噴射時期を進角さ
せたので、燃料への着火が早く行われることになり、上
記のように掃気量を減少させても、燃焼期間を短く抑え
ることができる。よって、NOxばかりでなくCOやHCの排
出量も低減することができ、低・中負荷運転域における
排気中の有害成分を確実に減らすことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第８図は本発明の第１実施例を示し、 第１図は、２サイクルディーゼルエンジンと燃料噴射ポ
ンプ側のタイマの制御系を示す断面図、 第２図は、掃気量を減少させる運転域を示す特性図、 第３図は、エンジン負荷に対する燃料噴射時期の進角量
および掃気量の減少割合を示す特性図、 第４図は、マイクロコンピュータの処理内容を示すフロ
ーチャート、 第５図は、燃料噴射時期を進角させた場合のNOx、COお
よびHCの排出特性を示す特性図、 第６図は、燃料噴射ポンプの断面図、 第７図は、２サイクルディーゼルエンジンの正面図、 第８図は、２サイクルディーゼルエンジンの平面図、 第９図および第10図は、本発明の第２実施例を示し、 第９図は、２サイクルディーゼルエンジンと燃料噴射ポ
ンプ側のタイマの制御系を示す断面図、 第10図は、マイクロコンピュータの処理内容を示すフロ
ーチャート、 第11図ないし第17図は、本発明の第３実施例を示し、 第11図は、燃料噴射ポンプの断面図、 第12図は、燃料噴射ポンプに組み込まれたガバナ装置回
りの断面図、 第13図は、第12図中XIII−XIII線に沿う断面図、 第14図は、第17図中Ａ点での連通孔とオリフィス孔との
位置関係を示す断面図、 第15図は、第17図中Ｂ点での連通孔とオリフィス孔との
位置関係を示す断面図、 第16図は、第17図中Ｃ点での連通孔とオリフィス孔との
位置関係を示す断面図、 第17図は、エンジン負荷に対する低圧燃料室の燃料圧力
の推移を示す特性図、第18図ないし第21図は、本発明の
第４実施例を示し、 第18図は、第21図中Ａ点での連通孔とオリフィス孔との
位置関係を示す断面図、 第19図は、第21図中Ｂ点での連通孔とオリフィス孔との
位置関係を示す断面図、 第20図は、第21図中Ｃ点での連通孔とオリフィス孔との
位置関係を示す断面図、 第21図は、エンジン負荷に対する低圧燃料室の燃料圧力
の推移を示す特性図である。 ５……シリンダ、６……ピストン、８……燃焼室、12…
…掃気口、13,22,24,92……吸入経路（クランク室、吸
気マニホールド、吸気管、バイパス通路）、26……制御
手段（制御弁）、58,65……進角手段（ガバナ装置、電
磁ソレノイド、）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F02D 41/00 - 41/40

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】燃料が噴射される燃焼室と空気の吸入経路
   との間を、ピストンによって開閉される掃気口を介して
   連通させた２サイクルディーゼルエンジンにおいて、 上記空気の吸入経路に、低・中負荷運転域からアイドリ
   ング運転を含む無負荷運転域に亘って、エンジン負荷の
   減小に応じて上記燃焼室に導かれる吸入空気の掃気量を
   減少させる制御手段を設けるとともに、 上記掃気量が減少された際に、燃料の噴射時期を進角さ
   せる進角手段を設けたことを特徴とする２サイクルディ
   ーゼルエンジン。