JP3278722B2 - 直噴型ディーゼルエンジンの吸気装置 - Google Patents
直噴型ディーゼルエンジンの吸気装置Info
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- JP3278722B2 JP3278722B2 JP07930591A JP7930591A JP3278722B2 JP 3278722 B2 JP3278722 B2 JP 3278722B2 JP 07930591 A JP07930591 A JP 07930591A JP 7930591 A JP7930591 A JP 7930591A JP 3278722 B2 JP3278722 B2 JP 3278722B2
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- port
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads
- F02F1/24—Cylinder heads
- F02F1/42—Shape or arrangement of intake or exhaust channels in cylinder heads
- F02F1/4214—Shape or arrangement of intake or exhaust channels in cylinder heads specially adapted for four or more valves per cylinder
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B2275/00—Other engines, components or details, not provided for in other groups of this subclass
- F02B2275/14—Direct injection into combustion chamber
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
- F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は直噴型ディーゼルエンジ
ンの吸気装置に関する。
ンの吸気装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ピストン上面に形成されたキャビティに
向けて燃料を直接噴射する直噴型ディーゼルエンジンに
おいて、気筒毎に吸気弁と排気弁をそれぞれ２個ずつ設
けたものは従来からよく知られている。
向けて燃料を直接噴射する直噴型ディーゼルエンジンに
おいて、気筒毎に吸気弁と排気弁をそれぞれ２個ずつ設
けたものは従来からよく知られている。
【０００３】ところで、上記のような直噴型ディーゼル
エンジンにおいては、エンジン回転数が低いほど、燃料
噴射ポンプの吐出圧が低くて燃料の微粒化が悪くなるた
め、スワールを強化して燃料の微粒化を促進し燃焼安定
性を改善する必要がある。また、エンジン負荷が高い
と、燃料噴射量が多くなることから、スワール等の吸気
流動を強化することによって空気利用率を改善しスモー
クを低減することが必要である。一方、エンジン回転数
が高い領域では、燃料噴射ポンプの回転数も上がって燃
料の吐出圧が高くなり微粒化が良くなることから、微粒
化のためにわざわざスワールを強化する必要はなく、む
しろ、スワールを弱めて充填効率を向上させる方が得策
である。充填効率を高めることができると、スモークの
低減もできる。また、特に高回転・低負荷域では、スワ
ールを弱めて燃料の過剰拡散防止を図る必要がある。す
なわち、直噴型ディーゼルエンジンにおける要求スワー
ルは、一般に、低回転・高負荷ほど高く、高回転・低負
荷ほど低い。
エンジンにおいては、エンジン回転数が低いほど、燃料
噴射ポンプの吐出圧が低くて燃料の微粒化が悪くなるた
め、スワールを強化して燃料の微粒化を促進し燃焼安定
性を改善する必要がある。また、エンジン負荷が高い
と、燃料噴射量が多くなることから、スワール等の吸気
流動を強化することによって空気利用率を改善しスモー
クを低減することが必要である。一方、エンジン回転数
が高い領域では、燃料噴射ポンプの回転数も上がって燃
料の吐出圧が高くなり微粒化が良くなることから、微粒
化のためにわざわざスワールを強化する必要はなく、む
しろ、スワールを弱めて充填効率を向上させる方が得策
である。充填効率を高めることができると、スモークの
低減もできる。また、特に高回転・低負荷域では、スワ
ールを弱めて燃料の過剰拡散防止を図る必要がある。す
なわち、直噴型ディーゼルエンジンにおける要求スワー
ルは、一般に、低回転・高負荷ほど高く、高回転・低負
荷ほど低い。
【０００４】そこで、このようなエンジン運転状態に応
じた要求スワールを達成するため、例えば特開昭６２−
１７４５３３号公報に記載されているように、直噴型デ
ィーゼルエンジンの二つの吸気ポートの一方をヘリカル
ポートとし、他方をダイレクショナルポートとし、ダイ
レクショナルポート上流に開閉弁（スワール制御弁）を
設けて、エンジン低回転時には上記開閉弁を閉じヘリカ
ルポートのみから吸気を供給することによってスワール
の強化を図り、エンジン高回転時には開閉弁を開きヘリ
カルポートとダイレクショナルポートとを併用すること
によって、ダイレクショナルポートからの吸気によりス
ワールを減衰させて充填効率の向上を図ることが従来か
ら提案されている。また、同公報記載のものは、さら
に、ヘリカルポート上流の吸気通路に始動弁を設けると
ともに、ダイレクショナルポート上流に電気式のエアヒ
ータを設け、エンジン始動時には始動弁を閉じ開閉弁を
開いてダイレクショナルポートのみで吸気を行うように
し、また、特に冷間始動時には吸気を加熱して始動性を
向上させるようにしている。
じた要求スワールを達成するため、例えば特開昭６２−
１７４５３３号公報に記載されているように、直噴型デ
ィーゼルエンジンの二つの吸気ポートの一方をヘリカル
ポートとし、他方をダイレクショナルポートとし、ダイ
レクショナルポート上流に開閉弁（スワール制御弁）を
設けて、エンジン低回転時には上記開閉弁を閉じヘリカ
ルポートのみから吸気を供給することによってスワール
の強化を図り、エンジン高回転時には開閉弁を開きヘリ
カルポートとダイレクショナルポートとを併用すること
によって、ダイレクショナルポートからの吸気によりス
ワールを減衰させて充填効率の向上を図ることが従来か
ら提案されている。また、同公報記載のものは、さら
に、ヘリカルポート上流の吸気通路に始動弁を設けると
ともに、ダイレクショナルポート上流に電気式のエアヒ
ータを設け、エンジン始動時には始動弁を閉じ開閉弁を
開いてダイレクショナルポートのみで吸気を行うように
し、また、特に冷間始動時には吸気を加熱して始動性を
向上させるようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ディーゼルエンジンに
おいて、不活性ガスであるエンジンの排気ガスを吸気系
を介しシリンダ内に還流させると、シリンダ内の新気が
排気ガスに置換されて燃焼温度が下がり、ＮＯｘが低減
されるが、シリンダ内の新気が少なくなるために特にシ
リンダ壁面側の燃焼が悪化してスモークが発生しやすく
なるという問題が生ずる。そして、このような排気還流
（ＥＧＲ）によるスモークの発生は、エンジンの高負荷
域で特に厳しくなる。そこで、ディーゼルエンジンにお
いては排気還流は低負荷域に制限することが必要で、し
かも、直噴型だと、排気ガスが燃料噴霧に近いキャビテ
ィ部分に集まり、燃焼性の悪いシリンダ壁面近傍は新気
濃度が高くなるようシリンダ内を成層化することが好ま
しい。
おいて、不活性ガスであるエンジンの排気ガスを吸気系
を介しシリンダ内に還流させると、シリンダ内の新気が
排気ガスに置換されて燃焼温度が下がり、ＮＯｘが低減
されるが、シリンダ内の新気が少なくなるために特にシ
リンダ壁面側の燃焼が悪化してスモークが発生しやすく
なるという問題が生ずる。そして、このような排気還流
（ＥＧＲ）によるスモークの発生は、エンジンの高負荷
域で特に厳しくなる。そこで、ディーゼルエンジンにお
いては排気還流は低負荷域に制限することが必要で、し
かも、直噴型だと、排気ガスが燃料噴霧に近いキャビテ
ィ部分に集まり、燃焼性の悪いシリンダ壁面近傍は新気
濃度が高くなるようシリンダ内を成層化することが好ま
しい。
【０００６】ところが、上記公報に記載のように、吸気
２弁の直噴型ディーゼルエンジンにおいて、一方の吸気
ポートをヘリカルポート、他方をダイレクショナルポー
トとして、エンジン低回転時にはヘリカルポートのみで
吸気を行い、エンジン高回転時には両方の吸気ポートか
ら吸気を行うようにした場合、排気還流を低負荷域に制
限し、しかも上記のような成層化を達成するようなこと
はできない。
２弁の直噴型ディーゼルエンジンにおいて、一方の吸気
ポートをヘリカルポート、他方をダイレクショナルポー
トとして、エンジン低回転時にはヘリカルポートのみで
吸気を行い、エンジン高回転時には両方の吸気ポートか
ら吸気を行うようにした場合、排気還流を低負荷域に制
限し、しかも上記のような成層化を達成するようなこと
はできない。
【０００７】また、吸気加熱によって始動性の改善を図
るにも、やはり燃料噴霧に近い部分に供給される吸気を
重点的に加熱する方が効果が大きいが、上記公報記載の
吸気装置の場合は、そのような重点的な加熱を達成する
こともできない。
るにも、やはり燃料噴霧に近い部分に供給される吸気を
重点的に加熱する方が効果が大きいが、上記公報記載の
吸気装置の場合は、そのような重点的な加熱を達成する
こともできない。
【０００８】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
であって、直噴型ディーゼルエンジンにおいて、シリン
ダ内の燃料噴霧に近い部分に還流排気ガスを滞留させ、
また、シリンダ壁面側の新気の濃度を高くするような成
層化を実現して、ＮＯｘ低減と燃焼性向上を共に達成す
ることを目的とする。
であって、直噴型ディーゼルエンジンにおいて、シリン
ダ内の燃料噴霧に近い部分に還流排気ガスを滞留させ、
また、シリンダ壁面側の新気の濃度を高くするような成
層化を実現して、ＮＯｘ低減と燃焼性向上を共に達成す
ることを目的とする。
【０００９】また、本発明は、直噴型ディーゼルエンジ
ンの始動性を改善することを目的とする。
ンの始動性を改善することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】ＮＯｘ低減と燃焼性向上
のための成層化を実現するため、本発明では、隣合って
シリンダ内に開口する二つの吸気ポートを有するととも
にシリンダ内の上部中央に燃料噴射弁が配置された直噴
型ディーゼルエンジンにおいて、両吸気ポートを共にシ
リンダ内に同一方向のスワールを生成するスワール生成
用ポートとし、かつ、一方の吸気ポートはシリンダ内に
半径の小さいスワールを生成し、他方の吸気ポートは同
シリンダ内に半径の大きいスワールを生成するよう、両
吸気ポートの形状を異ならしめ、また、半径の小さいス
ワールを生成する方の吸気ポート上流の独立した吸気通
路部分に還流排気ガスの導入部を設けるよう吸気装置を
構成した。
のための成層化を実現するため、本発明では、隣合って
シリンダ内に開口する二つの吸気ポートを有するととも
にシリンダ内の上部中央に燃料噴射弁が配置された直噴
型ディーゼルエンジンにおいて、両吸気ポートを共にシ
リンダ内に同一方向のスワールを生成するスワール生成
用ポートとし、かつ、一方の吸気ポートはシリンダ内に
半径の小さいスワールを生成し、他方の吸気ポートは同
シリンダ内に半径の大きいスワールを生成するよう、両
吸気ポートの形状を異ならしめ、また、半径の小さいス
ワールを生成する方の吸気ポート上流の独立した吸気通
路部分に還流排気ガスの導入部を設けるよう吸気装置を
構成した。
【００１１】また、半径の大きいスワールを生成する方
の吸気ポート上流の独立した吸気通路部分に開閉弁を設
け、この開閉弁を開閉弁制御手段によってエンジンの所
定の低回転・高負荷領域で閉弁させ他の領域で開弁させ
るよう構成した。
の吸気ポート上流の独立した吸気通路部分に開閉弁を設
け、この開閉弁を開閉弁制御手段によってエンジンの所
定の低回転・高負荷領域で閉弁させ他の領域で開弁させ
るよう構成した。
【００１２】上記吸気装置においては、制御マップを共
用化するため排気還流のオン・オフを開閉弁の開閉に一
致させることができる。その場合、排気還流制御手段
は、開閉弁の開閉に同期して作動し該開閉弁の開弁時に
前記導入部から排気ガスを還流させるよう構成する。
用化するため排気還流のオン・オフを開閉弁の開閉に一
致させることができる。その場合、排気還流制御手段
は、開閉弁の開閉に同期して作動し該開閉弁の開弁時に
前記導入部から排気ガスを還流させるよう構成する。
【００１３】また、半径の小さいスワールを生成する方
の吸気ポートは螺旋形状を有するヘリカルポートとし、
半径の大きいスワールを生成する方の吸気ポートはシリ
ンダボア対し略接線方向に開口するタンジェンシャルポ
ートとするのが好適である。
の吸気ポートは螺旋形状を有するヘリカルポートとし、
半径の大きいスワールを生成する方の吸気ポートはシリ
ンダボア対し略接線方向に開口するタンジェンシャルポ
ートとするのが好適である。
【００１４】また、始動性改善のため、半径の小さいス
ワールを生成する方の吸気ポート上流の独立した吸気通
路部分に吸気加熱手段を設け、この吸気加熱手段を加熱
制御手段によりエンジン始動時にオン作動させるように
することができる。
ワールを生成する方の吸気ポート上流の独立した吸気通
路部分に吸気加熱手段を設け、この吸気加熱手段を加熱
制御手段によりエンジン始動時にオン作動させるように
することができる。
【００１５】
【作用】還流排気ガスは、ヘリカルポート等で構成され
た半径の小さいスワールを生成する吸気ポート上流の吸
気通路部分からシリンダ内に導入され、半径の小さいス
ワールに乗ってシリンダの比較的中央側に流れ、ピスト
ン上面のキャビティ内に滞留する。その結果、シリンダ
の上部中央に配置された燃料噴射弁から噴射された燃料
の噴霧に近い部分に排気ガスが偏在し、一方、シリンダ
壁面に近い部分は、新気の割合が高くなる。したがっ
て、排気ガス還流によるＮＯｘ低減の効果が増大し、ま
た、シリンダ壁面近傍での燃焼性が改善される。
た半径の小さいスワールを生成する吸気ポート上流の吸
気通路部分からシリンダ内に導入され、半径の小さいス
ワールに乗ってシリンダの比較的中央側に流れ、ピスト
ン上面のキャビティ内に滞留する。その結果、シリンダ
の上部中央に配置された燃料噴射弁から噴射された燃料
の噴霧に近い部分に排気ガスが偏在し、一方、シリンダ
壁面に近い部分は、新気の割合が高くなる。したがっ
て、排気ガス還流によるＮＯｘ低減の効果が増大し、ま
た、シリンダ壁面近傍での燃焼性が改善される。
【００１６】また、エンジンの所定の低回転・高負荷領
域で開閉弁が閉じられることにより、同領域では一方の
吸気ポートのみから吸気が流入してシリンダ内に強いス
ワールが生成され、その結果、特に高負荷・低回転域で
ミキシングが向上し空気利用率が向上して、スモークが
低減される。一方、その他の領域では、開閉弁が開くこ
とによって両吸気ポートから吸気が流入する。その際、
半径の異なる二つのスワール成分は、旋回速度に差があ
るため互いに干渉し、その結果、スワールは弱まり、充
填効率が向上する。
域で開閉弁が閉じられることにより、同領域では一方の
吸気ポートのみから吸気が流入してシリンダ内に強いス
ワールが生成され、その結果、特に高負荷・低回転域で
ミキシングが向上し空気利用率が向上して、スモークが
低減される。一方、その他の領域では、開閉弁が開くこ
とによって両吸気ポートから吸気が流入する。その際、
半径の異なる二つのスワール成分は、旋回速度に差があ
るため互いに干渉し、その結果、スワールは弱まり、充
填効率が向上する。
【００１７】また、排気還流のオン・オフを開閉弁の開
閉に一致させることによって、制御におけるマップの共
用化が可能となる。
閉に一致させることによって、制御におけるマップの共
用化が可能となる。
【００１８】また、始動時には、加熱された吸気が半径
の小さいスワールに乗って噴霧近傍に流れ、それによ
り、噴霧近傍が重点的に加熱され、半失火が防がれて始
動性が向上する。
の小さいスワールに乗って噴霧近傍に流れ、それによ
り、噴霧近傍が重点的に加熱され、半失火が防がれて始
動性が向上する。
【００１９】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。
する。
【００２０】図１は本発明の一実施例に係るエンジンの
一部分の平面図、図２は同エンジン上部の断面図であ
る。
一部分の平面図、図２は同エンジン上部の断面図であ
る。
【００２１】この実施例において、エンジン１は直列４
気筒で４弁式の直噴型ディーゼルエンジンであって、直
列配列の四つの気筒のシリンダ２ａを構成するシリンダ
ブロック２と、各シリンダボア３に圧入嵌合されたシリ
ンダライナ４と、シリンダブロック２の上部を覆うシリ
ンダヘッド５と、上記シリンダライナ４に摺接してシリ
ンダ２ａ内を往復動するピストン６とで本体部分が構成
されている。そして、上記ピストン６の上面には渦流形
燃焼室を構成するキャビティ７が形成され、シリンダヘ
ッド５の中央には、上記ピストン６のキャビティ７内に
向けピストン軸線に沿って燃料噴射弁８が配設されてい
る。
気筒で４弁式の直噴型ディーゼルエンジンであって、直
列配列の四つの気筒のシリンダ２ａを構成するシリンダ
ブロック２と、各シリンダボア３に圧入嵌合されたシリ
ンダライナ４と、シリンダブロック２の上部を覆うシリ
ンダヘッド５と、上記シリンダライナ４に摺接してシリ
ンダ２ａ内を往復動するピストン６とで本体部分が構成
されている。そして、上記ピストン６の上面には渦流形
燃焼室を構成するキャビティ７が形成され、シリンダヘ
ッド５の中央には、上記ピストン６のキャビティ７内に
向けピストン軸線に沿って燃料噴射弁８が配設されてい
る。
【００２２】上記シリンダヘッド５には、気筒毎に二つ
の吸気ポート９ａ，９ｂと二つの排気ポート１０ａ，１
０ｂが形成されている。これら吸気ポート９ａ，９ｂお
よび排気ポート１０ａ，１０ｂは、気筒毎に、吸気ポー
ト９ａ，９ｂと排気ポート１０ａ，１０ｂとが、シリン
ダ２ａの中心を挟んで気筒列方向（図１で上下方向）の
一方側と他方側に振り分けた形に配置され、また、二つ
の吸気ポート９ａ，９ｂは、一方（第１の吸気ポート９
ａ）がシリンダヘッド５の一方の側面（図１および図２
で右側の側面）に近い側においてシリンダ２ａ内に開口
し、他方（第２の吸気ポート９ｂ）がシリンダヘッド５
の他方の側面（図１および図２で左側の側面）に近い側
においてシリンダ２ａ内に開口するよう隣合って配置さ
れている。また、二つの排気ポート１０ａ，１０ｂは、
一方（第１の排気ポート１０ａ）が上記第２の吸気ポー
ト９ｂと同じ側のシリンダヘッド５側面に近い側におい
てシリンダ２ａ内に開口し、他方（第２の排気ポート１
０ｂ）が上記第１の吸気ポート９ａと同じ側のシリンダ
ヘッド５側面に近い側においてシリンダ２ａ内に開口す
るよう、やはり隣合って配置されている。
の吸気ポート９ａ，９ｂと二つの排気ポート１０ａ，１
０ｂが形成されている。これら吸気ポート９ａ，９ｂお
よび排気ポート１０ａ，１０ｂは、気筒毎に、吸気ポー
ト９ａ，９ｂと排気ポート１０ａ，１０ｂとが、シリン
ダ２ａの中心を挟んで気筒列方向（図１で上下方向）の
一方側と他方側に振り分けた形に配置され、また、二つ
の吸気ポート９ａ，９ｂは、一方（第１の吸気ポート９
ａ）がシリンダヘッド５の一方の側面（図１および図２
で右側の側面）に近い側においてシリンダ２ａ内に開口
し、他方（第２の吸気ポート９ｂ）がシリンダヘッド５
の他方の側面（図１および図２で左側の側面）に近い側
においてシリンダ２ａ内に開口するよう隣合って配置さ
れている。また、二つの排気ポート１０ａ，１０ｂは、
一方（第１の排気ポート１０ａ）が上記第２の吸気ポー
ト９ｂと同じ側のシリンダヘッド５側面に近い側におい
てシリンダ２ａ内に開口し、他方（第２の排気ポート１
０ｂ）が上記第１の吸気ポート９ａと同じ側のシリンダ
ヘッド５側面に近い側においてシリンダ２ａ内に開口す
るよう、やはり隣合って配置されている。
【００２３】そして、シリンダヘッド５には、これら吸
気ポート９ａ，９ｂおよび排気ポート１０ａ，１０ｂを
開閉する吸気弁１１ａ，１１ｂと排気弁１２ａ，１２ｂ
が配設されている。また、シリンダヘッド５の上方には
前記他方の側面側に片寄った位置に１本のロッカーアー
ム軸１３が配設され、このロッカーアーム軸１３に吸気
用と排気用の各１個のロッカーアーム１４ａ，１４ｂが
揺動自在に支承されている。そして、これら吸気用と排
気用の各ロッカーアーム１４ａ，１４ｂの一端には、エ
ンジン１の下部に配置されたカム軸（図示せず）によっ
て上下に駆動されるプッシュロッド１５の頂部が押接さ
れ、他端は、吸気側および排気側の各１個のＴ形押棒１
６ａ，１６ｂを介して二つの吸気弁１１ａ，１１ｂおよ
び排気弁１２ａ，１２ｂの弁棒頭部を押圧している。
気ポート９ａ，９ｂおよび排気ポート１０ａ，１０ｂを
開閉する吸気弁１１ａ，１１ｂと排気弁１２ａ，１２ｂ
が配設されている。また、シリンダヘッド５の上方には
前記他方の側面側に片寄った位置に１本のロッカーアー
ム軸１３が配設され、このロッカーアーム軸１３に吸気
用と排気用の各１個のロッカーアーム１４ａ，１４ｂが
揺動自在に支承されている。そして、これら吸気用と排
気用の各ロッカーアーム１４ａ，１４ｂの一端には、エ
ンジン１の下部に配置されたカム軸（図示せず）によっ
て上下に駆動されるプッシュロッド１５の頂部が押接さ
れ、他端は、吸気側および排気側の各１個のＴ形押棒１
６ａ，１６ｂを介して二つの吸気弁１１ａ，１１ｂおよ
び排気弁１２ａ，１２ｂの弁棒頭部を押圧している。
【００２４】第１の吸気ポート９ａと第２の吸気ポート
９ｂは、上流端が、シリンダヘッド５の上記一方の側面
において、第１の吸気ポート９ａが下で第２の吸気ポー
ト９ｂが上になるよう上下に並んで開口し、これら二つ
の吸気ポート９ａ，９ｂのそれぞれの上流部は上下に重
なって配置されている。そして、第１の吸気ポート９ａ
は、シリンダ２ａ内への開口部近傍にシリンダ２ａ上方
から見て右回りのスワールを形成するヘリカル部１７を
備えたヘリカルポートとされ、一方、第２の吸気ポート
９ｂは、シリンダボア３（ないしはシリンダライナ４）
に対し略接線方向に開口するタンジェンシャルポートと
されている。また、これら二つの吸気ポート９ａ，９ｂ
のシリンダ２ａ内への開口位置はシリンダ軸芯に対し対
称かつ同一面に設定されている。
９ｂは、上流端が、シリンダヘッド５の上記一方の側面
において、第１の吸気ポート９ａが下で第２の吸気ポー
ト９ｂが上になるよう上下に並んで開口し、これら二つ
の吸気ポート９ａ，９ｂのそれぞれの上流部は上下に重
なって配置されている。そして、第１の吸気ポート９ａ
は、シリンダ２ａ内への開口部近傍にシリンダ２ａ上方
から見て右回りのスワールを形成するヘリカル部１７を
備えたヘリカルポートとされ、一方、第２の吸気ポート
９ｂは、シリンダボア３（ないしはシリンダライナ４）
に対し略接線方向に開口するタンジェンシャルポートと
されている。また、これら二つの吸気ポート９ａ，９ｂ
のシリンダ２ａ内への開口位置はシリンダ軸芯に対し対
称かつ同一面に設定されている。
【００２５】シリンダヘッド５の上記一方の側面には吸
気マニホールド１８が接続されている。この吸気マニホ
ールド１８は、サージタンク部１８ａと該サージタンク
部１８ａから各気筒に延びる枝管部１８ｂとを有し、各
枝管部１８ｂには二つの吸気ポート９ａ，９ｂに連通す
る相互に独立した第１と第２の吸気通路１９ａ，１９ｂ
が形成されている。また、第２の吸気通路１９ｂには、
吸気ポート９ｂとの接続部直上流に開閉弁２０が設けら
れている。そして、上記開閉弁２０には負圧作動式のア
クチュエータ２１が連結され、該アクチュエータ２１の
作動室は、第１の２方向バルブ２２を介し真空ポンプ２
３の吐出部に接続されている。
気マニホールド１８が接続されている。この吸気マニホ
ールド１８は、サージタンク部１８ａと該サージタンク
部１８ａから各気筒に延びる枝管部１８ｂとを有し、各
枝管部１８ｂには二つの吸気ポート９ａ，９ｂに連通す
る相互に独立した第１と第２の吸気通路１９ａ，１９ｂ
が形成されている。また、第２の吸気通路１９ｂには、
吸気ポート９ｂとの接続部直上流に開閉弁２０が設けら
れている。そして、上記開閉弁２０には負圧作動式のア
クチュエータ２１が連結され、該アクチュエータ２１の
作動室は、第１の２方向バルブ２２を介し真空ポンプ２
３の吐出部に接続されている。
【００２６】また、第１の吸気通路１９ａには、吸気ポ
ート９ａとの接続部直上流に排気導入部２４が設けら
れ、さらにその上流に、電熱式のエアヒータ２５が設け
られている。そして、エンジン１の排気マニホールド２
６と上記排気導入部２４とを連通する排気還流通路２７
の途中には、負圧作動式の排気還流制御弁２８が設けら
れ、該排気還流制御弁２８のアクチュエータ２９の作動
室は、第２の２方向バルブ３０を介しやはり上記真空ポ
ンプ２３の吐出部に接続されている。なお、図１で３１
はヘッドボルト穴を示す。
ート９ａとの接続部直上流に排気導入部２４が設けら
れ、さらにその上流に、電熱式のエアヒータ２５が設け
られている。そして、エンジン１の排気マニホールド２
６と上記排気導入部２４とを連通する排気還流通路２７
の途中には、負圧作動式の排気還流制御弁２８が設けら
れ、該排気還流制御弁２８のアクチュエータ２９の作動
室は、第２の２方向バルブ３０を介しやはり上記真空ポ
ンプ２３の吐出部に接続されている。なお、図１で３１
はヘッドボルト穴を示す。
【００２７】第１と第２の上記２方向バルブ２２，３０
は、それぞれのアクチュエータ２１，２９の作動室を真
空側あるいは大気側に選択的に導通させるものであり、
共にコントロールユニット３２によって制御される。
は、それぞれのアクチュエータ２１，２９の作動室を真
空側あるいは大気側に選択的に導通させるものであり、
共にコントロールユニット３２によって制御される。
【００２８】コントロールユニット３２は、燃料噴射ポ
ンプ３３からの回転数信号および負荷信号に基づき、図
３に示す回転数と負荷のマップを共用して各２方向バル
ブ２２，３０を制御し、それにより、開閉弁２０および
排気還流制御弁２８を制御する。
ンプ３３からの回転数信号および負荷信号に基づき、図
３に示す回転数と負荷のマップを共用して各２方向バル
ブ２２，３０を制御し、それにより、開閉弁２０および
排気還流制御弁２８を制御する。
【００２９】図３のマップに設定された高負荷・低回転
側の要求スワールの高い領域Ａでは、開閉弁２０が閉じ
られ、ヘリカルポートとされた第１の吸気ポート９ａか
らのみ吸気が行われる。また、この時、排気還流制御弁
２８は閉じられる。そして、その他の領域Ｂでは、開閉
弁２０が開かれて、二つの吸気ポート９ａ，９ｂにより
吸気が行われ、また、排気還流制御弁２８が開かれ、第
１の吸気ポート９ａを介して排気ガスが還流される。
側の要求スワールの高い領域Ａでは、開閉弁２０が閉じ
られ、ヘリカルポートとされた第１の吸気ポート９ａか
らのみ吸気が行われる。また、この時、排気還流制御弁
２８は閉じられる。そして、その他の領域Ｂでは、開閉
弁２０が開かれて、二つの吸気ポート９ａ，９ｂにより
吸気が行われ、また、排気還流制御弁２８が開かれ、第
１の吸気ポート９ａを介して排気ガスが還流される。
【００３０】このように開閉弁２０が開閉制御されるこ
とにより、高負荷・低回転の領域Ａでは第１の吸気ポー
ト９ａからの吸気流によりシリンダ２ａ内に強いスワー
ルが生成される。
とにより、高負荷・低回転の領域Ａでは第１の吸気ポー
ト９ａからの吸気流によりシリンダ２ａ内に強いスワー
ルが生成される。
【００３１】一方、その他の領域Ｂでは、二つの吸気ポ
ート９ａ，９ｂから共に吸気が流入するが、このうち、
第１の吸気ポート９ａからの吸気流は上述のようにシリ
ンダ２ａ中央寄りに半径の小さいスワールを生成するも
のであり、第２の吸気ポート９ｂはシリンダボア３に対
し略接線方向に開口してシリンダ２ａ壁面に沿った半径
の大きいスワールを生成するものであるから、旋回速度
の違いによってそれらが干渉し合し、その結果、スワー
ルが弱まる。また、排気ガスが第１の吸気ポート９ａか
らの吸気流に乗ってピストン６上面のキャビティ７内に
導かれ、燃料噴射弁８から噴射された燃料噴霧に近い部
分に排気ガスの濃い層を形成する。したがって、ＮＯｘ
低減の効果が高まり、また、シリンダ壁面に近い部分で
は排気ガスの濃度が低いため、燃焼悪化が防がれる。
ート９ａ，９ｂから共に吸気が流入するが、このうち、
第１の吸気ポート９ａからの吸気流は上述のようにシリ
ンダ２ａ中央寄りに半径の小さいスワールを生成するも
のであり、第２の吸気ポート９ｂはシリンダボア３に対
し略接線方向に開口してシリンダ２ａ壁面に沿った半径
の大きいスワールを生成するものであるから、旋回速度
の違いによってそれらが干渉し合し、その結果、スワー
ルが弱まる。また、排気ガスが第１の吸気ポート９ａか
らの吸気流に乗ってピストン６上面のキャビティ７内に
導かれ、燃料噴射弁８から噴射された燃料噴霧に近い部
分に排気ガスの濃い層を形成する。したがって、ＮＯｘ
低減の効果が高まり、また、シリンダ壁面に近い部分で
は排気ガスの濃度が低いため、燃焼悪化が防がれる。
【００３２】また、上記エアヒータ２５は、始動時に通
電されるよう、やはりコントロールユニット３２によっ
て制御される。また、始動時には図３のマップは使用さ
れず、エンジン回転数に無関係に上記開閉弁２０が閉じ
られ、排気還流制御弁２８も閉じられる。
電されるよう、やはりコントロールユニット３２によっ
て制御される。また、始動時には図３のマップは使用さ
れず、エンジン回転数に無関係に上記開閉弁２０が閉じ
られ、排気還流制御弁２８も閉じられる。
【００３３】なお、上記実施例においては、開閉弁およ
び排気還流制御弁の制御を一つのマップを共用化して行
うものを説明したが、これら二つの制御を別々のマップ
を用いて行うようにすることも可能である。図４は、そ
のように開閉弁と排気還流制御弁の制御を別々に行う場
合の二つのマップを重ねて記載したものである。この場
合、開閉弁の制御は図３と同様の条件で行うが、排気還
流制御弁のオン・オフは図に破線で示すように低回転側
にずらした切換ラインによって行うようにしている。
び排気還流制御弁の制御を一つのマップを共用化して行
うものを説明したが、これら二つの制御を別々のマップ
を用いて行うようにすることも可能である。図４は、そ
のように開閉弁と排気還流制御弁の制御を別々に行う場
合の二つのマップを重ねて記載したものである。この場
合、開閉弁の制御は図３と同様の条件で行うが、排気還
流制御弁のオン・オフは図に破線で示すように低回転側
にずらした切換ラインによって行うようにしている。
【００３４】
【発明の効果】本発明は以上のように構成されているの
で、シリンダ内に生成させる半径の小さいスワールに乗
せてシリンダ内中央部に還流排気ガスを導くことによ
り、燃料噴霧の近くに排気ガスを、また、シリンダ壁面
側に新気を偏在させるような成層化を実現し、直噴型デ
ィーゼルエンジンにおけるＮＯｘ低減と燃焼性向上を共
に達成することが可能となる。
で、シリンダ内に生成させる半径の小さいスワールに乗
せてシリンダ内中央部に還流排気ガスを導くことによ
り、燃料噴霧の近くに排気ガスを、また、シリンダ壁面
側に新気を偏在させるような成層化を実現し、直噴型デ
ィーゼルエンジンにおけるＮＯｘ低減と燃焼性向上を共
に達成することが可能となる。
【００３５】また、半径の大きいスワールを生成する方
の吸気ポート上流に設けた開閉弁をエンジン運転状態に
応じて制御することにより、燃料噴射圧の低いエンジン
低回転域におけるスモーク低減と、特に高負荷・高回転
域における充填効率向上を共に実現することができる。
また、その場合、開閉弁の開閉に同期して排気還流の制
御を行うことで、制御マップ等の共用化が可能となり、
シンプルな制御系が実現できる。
の吸気ポート上流に設けた開閉弁をエンジン運転状態に
応じて制御することにより、燃料噴射圧の低いエンジン
低回転域におけるスモーク低減と、特に高負荷・高回転
域における充填効率向上を共に実現することができる。
また、その場合、開閉弁の開閉に同期して排気還流の制
御を行うことで、制御マップ等の共用化が可能となり、
シンプルな制御系が実現できる。
【００３６】また、始動時には、加熱した吸気を半径の
小さいスワールに乗せて燃料噴霧の近傍に集めるように
して、始動時の半失火を防止し、始動性を向上させるこ
とができる。
小さいスワールに乗せて燃料噴霧の近傍に集めるように
して、始動時の半失火を防止し、始動性を向上させるこ
とができる。
【図１】本発明の一実施例に係るエンジンの一部分の平
面図
面図
【図２】同エンジン上部の断面図
【図３】同実施例における制御マップ
【図４】本発明の他の実施例における制御マップ
１ エンジン ２ａ シリンダ ７ キャビティ ８ 燃料噴射弁 ９ａ 吸気ポート（ヘリカルポート） ９ｂ 吸気ポート（タンジェンシャルポート） １９ａ，１９ｂ 吸気通路 ２０ 開閉弁 ２１ アクチュエータ ２４ 排気導入部 ２５ エアヒータ（吸気加熱手段） ２８ 排気還流制御弁 ２９ アクチュエータ ３２ コントロールユニット
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５５０ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５５０Ｒ 31/12 ３１１ 31/12 ３１１Ａ (56)参考文献 実開 昭60−175861（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−187354（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F02B 17/00 - 23/10 F02B 31/00 - 31/02 F02M 25/07
Claims (4)
- 【請求項１】 隣合ってシリンダ内に開口する二つの吸
気ポートを有するとともに前記シリンダ内の上部中央に
燃料噴射弁が配置された直噴型ディーゼルエンジンにお
いて、両吸気ポートを共に前記シリンダ内に同一方向の
スワールを生成するスワール生成用ポートとし、かつ、
一方の吸気ポートが前記シリンダ内に半径の小さいスワ
ールを生成し、他方の吸気ポートが同シリンダ内に半径
の大きいスワールを生成するよう、両吸気ポートの形状
を異ならしめ、半径の大きいスワールを生成する方の吸
気ポート上流の独立した吸気通路部分に開閉弁を設ける
とともに、該開閉弁をエンジンの所定の低回転・高負荷
領域で閉弁させ他の領域で開弁させる開閉弁制御手段を
設け、また、半径の小さいスワールを生成する方の吸気
ポート上流の独立した吸気通路部分に還流排気ガスの導
入部を設けたことを特徴とする直噴型ディーゼルエンジ
ンの吸気装置。 - 【請求項２】 開閉弁の開閉に同期して作動し、該開閉
弁の開弁時に前記導入部から排気ガスを還流させる排気
還流制御手段を設けた請求項１記載の直噴型ディーゼル
エンジンの吸気装置。 - 【請求項３】 半径の小さいスワールを生成する方の吸
気ポートを螺旋形状を有するヘリカルポートとし、半径
の大きいスワールを生成する方の吸気ポートをシリンダ
ボアに対し略接線方向に開口するタンジェンシャルポー
トとした請求項１または２記載の直噴型ディーゼルエン
ジンの吸気装置。 - 【請求項４】 半径の小さいスワールを生成する方の吸
気ポート上流の独立した吸気通路部分に吸気加熱手段を
設けるとともに、該吸気加熱手段をエンジン始動時にオ
ン作動させる加熱制御手段を設けた請求項１，２または
３記載の直噴型ディーゼルエンジンの吸気装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07930591A JP3278722B2 (ja) | 1991-04-11 | 1991-04-11 | 直噴型ディーゼルエンジンの吸気装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07930591A JP3278722B2 (ja) | 1991-04-11 | 1991-04-11 | 直噴型ディーゼルエンジンの吸気装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04311621A JPH04311621A (ja) | 1992-11-04 |
| JP3278722B2 true JP3278722B2 (ja) | 2002-04-30 |
Family
ID=13686135
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07930591A Expired - Fee Related JP3278722B2 (ja) | 1991-04-11 | 1991-04-11 | 直噴型ディーゼルエンジンの吸気装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3278722B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101324457B1 (ko) * | 2007-12-13 | 2013-10-31 | 현대자동차주식회사 | 에어히터 장착 차량의 ＮＯｘ 저감 제어 방법 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2737494B2 (ja) * | 1991-12-16 | 1998-04-08 | 日産自動車株式会社 | スワールコントロールバルブの開度制御装置 |
| DE19712357B4 (de) * | 1997-03-25 | 2004-05-06 | Harald Echtle | Verfahren zur Gemischbildung bei einer direkteinspritzenden Brennkraftmaschine |
-
1991
- 1991-04-11 JP JP07930591A patent/JP3278722B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101324457B1 (ko) * | 2007-12-13 | 2013-10-31 | 현대자동차주식회사 | 에어히터 장착 차량의 ＮＯｘ 저감 제어 방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04311621A (ja) | 1992-11-04 |
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