JP3404408B2 - ディーゼルエンジンの吸気装置 - Google Patents
ディーゼルエンジンの吸気装置Info
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- intake port
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- 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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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
- Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ディーゼルエンジンの
吸気装置に係わり、特にヘリカル形状の吸気ポートと、
タンジェンシャル形状の吸気ポートを有するディーゼル
エンジンの吸気装置に関する。
吸気装置に係わり、特にヘリカル形状の吸気ポートと、
タンジェンシャル形状の吸気ポートを有するディーゼル
エンジンの吸気装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、圧縮高温化したシリンダ内に
燃料を噴射して自然着火させるディーゼルエンジンで
は、吸気ポートをヘリカルポートとし、このヘリカルポ
ートにより生成された吸気のスワールによって噴射燃料
と吸気との混合を促進させて燃焼効率を高め、出力の向
上と、黒煙の生成排出を防いで排気の清浄化を図ること
が行われている。
燃料を噴射して自然着火させるディーゼルエンジンで
は、吸気ポートをヘリカルポートとし、このヘリカルポ
ートにより生成された吸気のスワールによって噴射燃料
と吸気との混合を促進させて燃焼効率を高め、出力の向
上と、黒煙の生成排出を防いで排気の清浄化を図ること
が行われている。
【０００３】例えば、実開平３−６５８２３号公報に
は、ヘリカル状に形成された第一吸気ポートのスワール
下流側に、この第一吸気ポートと共通のマニホールドか
ら分岐されたタンジェンシャル形状の第二吸気ポートを
設け、第一吸気ポートに、低負荷時に閉成し高負荷時に
開放する制御弁をもうけたものが示されている。このよ
うに構成することにより、高負荷時には、第一吸気ポー
トが開放されて強いスワールが形成されるが、第二吸気
ポートからの空気流がこれを弱め、適切なミキシングを
行うことができる。
は、ヘリカル状に形成された第一吸気ポートのスワール
下流側に、この第一吸気ポートと共通のマニホールドか
ら分岐されたタンジェンシャル形状の第二吸気ポートを
設け、第一吸気ポートに、低負荷時に閉成し高負荷時に
開放する制御弁をもうけたものが示されている。このよ
うに構成することにより、高負荷時には、第一吸気ポー
トが開放されて強いスワールが形成されるが、第二吸気
ポートからの空気流がこれを弱め、適切なミキシングを
行うことができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来の装置においては、ヘリカル状に形成された第一吸
気ポートに開閉弁を設けているのみであり、高負荷、中
負荷及び低負荷の全ての運転域において、良好なスワー
ルを形成させることは困難であり、開閉弁の開閉に伴い
吸気抵抗が増加し、空気充填量が減少するといる問題が
ある。
従来の装置においては、ヘリカル状に形成された第一吸
気ポートに開閉弁を設けているのみであり、高負荷、中
負荷及び低負荷の全ての運転域において、良好なスワー
ルを形成させることは困難であり、開閉弁の開閉に伴い
吸気抵抗が増加し、空気充填量が減少するといる問題が
ある。
【０００５】そこで本発明は、従来の技術の問題点を解
決するためになされたものであり、吸気抵抗を減らすこ
とにより吸気充填量を確保すると共に負荷に応じて良好
なスワールを形成することができるディーゼルエンジン
の吸気装置を提供することを目的としている。
決するためになされたものであり、吸気抵抗を減らすこ
とにより吸気充填量を確保すると共に負荷に応じて良好
なスワールを形成することができるディーゼルエンジン
の吸気装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明は、開口部の軸心がシリンダの接線方向に延
びシリンダ軸心と直交する水平方向成分のスワールを強
化するヘリカル形状の第１吸気ポートと、開口部の軸心
が上記第１吸気ポートと同方向に延び且つ第１吸気ポー
トよりシリンダ軸方向に指向しシリンダ軸心成分のスワ
ールを強化するタンジェンシャル形状の第２吸気ポート
と、を有するディーゼルエンジンの吸気装置において、
上記第１吸気ポートに設けられた第１開閉弁と、上記第
２吸気ポートに設けられた第２開閉弁と、低負荷域では
上記第１開閉弁を全閉とすると共に上記第２開閉弁を全
開とし、中負荷域では上記第１開閉弁及び第２開閉弁を
共に半開以上とし、高負荷域では上記第１開閉弁を全開
とすると共に上記第２開閉弁を半開未満とする制御手段
と、を有することを特徴としている。
めに本発明は、開口部の軸心がシリンダの接線方向に延
びシリンダ軸心と直交する水平方向成分のスワールを強
化するヘリカル形状の第１吸気ポートと、開口部の軸心
が上記第１吸気ポートと同方向に延び且つ第１吸気ポー
トよりシリンダ軸方向に指向しシリンダ軸心成分のスワ
ールを強化するタンジェンシャル形状の第２吸気ポート
と、を有するディーゼルエンジンの吸気装置において、
上記第１吸気ポートに設けられた第１開閉弁と、上記第
２吸気ポートに設けられた第２開閉弁と、低負荷域では
上記第１開閉弁を全閉とすると共に上記第２開閉弁を全
開とし、中負荷域では上記第１開閉弁及び第２開閉弁を
共に半開以上とし、高負荷域では上記第１開閉弁を全開
とすると共に上記第２開閉弁を半開未満とする制御手段
と、を有することを特徴としている。
【０００７】このように構成された本発明においては、
低負荷域（Ｃ）にて、吸気抵抗の小さいタンジェンシャ
ル形状の第２吸気ポートのみを全開として低スワールを
生成している。そのため、吸気抵抗が小さくなることに
より、必要な吸気充填量が確保でき、低スワールによ
り、燃料の噴霧をリーン化することなく燃焼速度を速め
て燃費を改善できる。中負荷域においては、第１及び第
２の吸気ポートに設けられた第１及び第２の開閉弁を少
なくとも半開以上としているため、吸気抵抗が小さくな
る。そのため、必要な吸気充填量が確保できる。さら
に、適度なスワールにより燃料性が向上し、その結果、
燃料温度の高温化が防止でき窒素酸化物の生成を抑制で
きる。高負荷域においては、ヘリカルポート形状の第１
吸気ポートのみを全開とすることにより、スワール比の
大きい高スワールを生成している。そのため、適度の吸
気充填量を確保しつつ、高スワールにより、燃料と空気
との混合を促進させて燃焼効率（空気利用率）を高め、
出力の向上を図ると共に黒煙（スモーク）の発生を抑制
できる。
低負荷域（Ｃ）にて、吸気抵抗の小さいタンジェンシャ
ル形状の第２吸気ポートのみを全開として低スワールを
生成している。そのため、吸気抵抗が小さくなることに
より、必要な吸気充填量が確保でき、低スワールによ
り、燃料の噴霧をリーン化することなく燃焼速度を速め
て燃費を改善できる。中負荷域においては、第１及び第
２の吸気ポートに設けられた第１及び第２の開閉弁を少
なくとも半開以上としているため、吸気抵抗が小さくな
る。そのため、必要な吸気充填量が確保できる。さら
に、適度なスワールにより燃料性が向上し、その結果、
燃料温度の高温化が防止でき窒素酸化物の生成を抑制で
きる。高負荷域においては、ヘリカルポート形状の第１
吸気ポートのみを全開とすることにより、スワール比の
大きい高スワールを生成している。そのため、適度の吸
気充填量を確保しつつ、高スワールにより、燃料と空気
との混合を促進させて燃焼効率（空気利用率）を高め、
出力の向上を図ると共に黒煙（スモーク）の発生を抑制
できる。
【０００８】また、本発明は、開口部の軸心がシリンダ
の接線方向に延びシリンダ軸心と直交する水平方向成分
のスワールを強化するヘリカル形状の第１吸気ポート
と、開口部の軸心が上記第１吸気ポートと同方向に延び
且つ第１吸気ポートよりシリンダ軸方向に指向しシリン
ダ軸心成分のスワールを強化するタンジェンシャル形状
の第２吸気ポートと、を有するディーゼルエンジンの吸
気装置において、上記第１吸気ポートに設けられた第１
開閉弁と、上記第２吸気ポートに設けられた第２開閉弁
と、低負荷低回転域では上記第１開閉弁を全閉とすると
共に上記第２開閉弁を全開とし、中負荷域、低負荷高回
転域及び高負荷高回転域では上記第１開閉弁及び第２開
閉弁を共に半開以上とし、高負荷低回転域では上記第１
開閉弁を全開とすると共に上記第２開閉弁を半開未満と
する制御手段と、を有することを特徴としている。
の接線方向に延びシリンダ軸心と直交する水平方向成分
のスワールを強化するヘリカル形状の第１吸気ポート
と、開口部の軸心が上記第１吸気ポートと同方向に延び
且つ第１吸気ポートよりシリンダ軸方向に指向しシリン
ダ軸心成分のスワールを強化するタンジェンシャル形状
の第２吸気ポートと、を有するディーゼルエンジンの吸
気装置において、上記第１吸気ポートに設けられた第１
開閉弁と、上記第２吸気ポートに設けられた第２開閉弁
と、低負荷低回転域では上記第１開閉弁を全閉とすると
共に上記第２開閉弁を全開とし、中負荷域、低負荷高回
転域及び高負荷高回転域では上記第１開閉弁及び第２開
閉弁を共に半開以上とし、高負荷低回転域では上記第１
開閉弁を全開とすると共に上記第２開閉弁を半開未満と
する制御手段と、を有することを特徴としている。
【０００９】このように構成された本発明においては、
高回転域において、中スワール域を形成するように、第
１及び第２の吸気ポートに設けられた第１及び第２の開
閉弁を制御している。すなわち、高回転域においては、
第１及び第２の開閉弁を共に半開以上とすることによ
り、スワール比が中程度である中スワールを生成する。
高回転域では、シリンダ内に導入される吸気の速度が速
いため高スワールとなる傾向がある。そのため、中スワ
ールを生成するように開閉弁制御しても結果的に高スワ
ールが生成できる。さらに、高回転域では、エンジン一
回転当たりの吸気弁の開弁時間が短いが、第１及び第２
の吸気ポートを共に半開以上とすることにより、吸気充
填量を確保することができる。これにより、オーバース
ワールを回避した適度の高スワールを生成することがで
きるため、出力の向上を図ると共に黒煙（スモーク）の
発生を抑制できる。
高回転域において、中スワール域を形成するように、第
１及び第２の吸気ポートに設けられた第１及び第２の開
閉弁を制御している。すなわち、高回転域においては、
第１及び第２の開閉弁を共に半開以上とすることによ
り、スワール比が中程度である中スワールを生成する。
高回転域では、シリンダ内に導入される吸気の速度が速
いため高スワールとなる傾向がある。そのため、中スワ
ールを生成するように開閉弁制御しても結果的に高スワ
ールが生成できる。さらに、高回転域では、エンジン一
回転当たりの吸気弁の開弁時間が短いが、第１及び第２
の吸気ポートを共に半開以上とすることにより、吸気充
填量を確保することができる。これにより、オーバース
ワールを回避した適度の高スワールを生成することがで
きるため、出力の向上を図ると共に黒煙（スモーク）の
発生を抑制できる。
【００１０】
【実施例】以下本発明の一実施例について図面を参照し
て説明する。図１は直噴型ディーゼルエンジンの吸気装
置を示す全体構成図、図２は本発明の一実施例を適用し
たエンジンを示す縦断面図、図３は図２の吸気ポートと
排気ポートを示す平面図である。
て説明する。図１は直噴型ディーゼルエンジンの吸気装
置を示す全体構成図、図２は本発明の一実施例を適用し
たエンジンを示す縦断面図、図３は図２の吸気ポートと
排気ポートを示す平面図である。
【００１１】図１に示すように、エンジン１は、４つの
シリンダ２を有し、各シリンダ２毎に吸気２弁及び排気
２弁を有している。３は吸気通路であり、４は排気通路
である。５は高過給ターボチャージャーであり、この高
過給ターボチャージャー５は、吸気通路３に配置された
コンプレッサ６と排気通路４に配置されたタービン７に
より構成されている。
シリンダ２を有し、各シリンダ２毎に吸気２弁及び排気
２弁を有している。３は吸気通路であり、４は排気通路
である。５は高過給ターボチャージャーであり、この高
過給ターボチャージャー５は、吸気通路３に配置された
コンプレッサ６と排気通路４に配置されたタービン７に
より構成されている。
【００１２】図２に示すように、エンジン１は、シリン
ダ２の開口部と対応するシリッダヘッド１２の、シリン
ダ列配置方向と直交する方向の当該気筒の中心線ＣＬ
（図３参照）を境にして、一方側に二つの吸気ポート
（第１吸気ポート２１及び第２吸気ポート２２）が、他
方側に排気ポート３１，３２が、それぞれ隣接して開口
配置している。すなわち、吸気ポート２１，２２と排気
ポート３１，３２のシリンダ２への開口位置は、シリン
ダ列配置方向と直交する中心線ＣＬを挟んで略対称に配
置されている。
ダ２の開口部と対応するシリッダヘッド１２の、シリン
ダ列配置方向と直交する方向の当該気筒の中心線ＣＬ
（図３参照）を境にして、一方側に二つの吸気ポート
（第１吸気ポート２１及び第２吸気ポート２２）が、他
方側に排気ポート３１，３２が、それぞれ隣接して開口
配置している。すなわち、吸気ポート２１，２２と排気
ポート３１，３２のシリンダ２への開口位置は、シリン
ダ列配置方向と直交する中心線ＣＬを挟んで略対称に配
置されている。
【００１３】また、シリンダ２内に嵌挿されたピストン
１６の頂部中央には凹部が形成され、ピストン１６が上
死点近傍に位置する時この凹部とシリンダヘッド１２の
下面とで燃焼室１５を形成している。吸気ポート２１，
２２は、シリンダヘッド１２のシリンダ列配置方向と直
交する一方側面にそれぞれポート通路２１Ａ，２２Ａを
介して独立に連通され、又、排気ポート３１，３２は、
吸気ポート２１，２２連通側とは逆側のシリンダヘッド
１２の側面にポート通路３１Ａ，３２Ａを介して連通さ
れている。
１６の頂部中央には凹部が形成され、ピストン１６が上
死点近傍に位置する時この凹部とシリンダヘッド１２の
下面とで燃焼室１５を形成している。吸気ポート２１，
２２は、シリンダヘッド１２のシリンダ列配置方向と直
交する一方側面にそれぞれポート通路２１Ａ，２２Ａを
介して独立に連通され、又、排気ポート３１，３２は、
吸気ポート２１，２２連通側とは逆側のシリンダヘッド
１２の側面にポート通路３１Ａ，３２Ａを介して連通さ
れている。
【００１４】吸気ポート２１，２２がポート通路２１
Ａ，２２Ａにより連通されるシリンダヘッド１２の側面
に近い側の第１吸気ポート２１は、シリンダ２側への開
口部（ポート部２１Ｂ）が渦巻状に形成されたヘリカル
ポートであり、他方の第２吸気ポート２２は、そのシリ
ンダ２側への開口部分（ポート部２１Ｂ）が渦巻状では
なく円滑な曲線で形成され、又、そのポート通路２２Ａ
は第１吸気ポート２１により生成されたスワール回転方
向と同方向にシリンダ２の内周面に沿う弱いスワール流
を生成するように開口部におけるシリンダ中心を中心と
する円弧の接線方向に向けて配置されたタンジェンシャ
ルポートである。すなわち、第１吸気ポート２１は、シ
リンダ軸心と直交する水平方向成分のスワールを強化す
るポートであり、他方の第２吸気ポート２２は、第１吸
気ポートよりシリンダ軸方向に指向しシリンダ軸心成分
のスワールを強化するポートである。更に、第２吸気ポ
ート２２のポート通路２２Ａは、第１吸気ポート２１の
ポート部２１Ｂの上側に重なる位置関係として略水平に
配置形成され、ポート通路２２Ａから略垂直にポート部
２２Ｂを介してシリンダに開口するように形成されてい
る。このポート通路２１Ａ，２２Ａの重合配置構成によ
り、これらのポート通路２１Ａ，２２Ａをコンパクトに
配置できる。
Ａ，２２Ａにより連通されるシリンダヘッド１２の側面
に近い側の第１吸気ポート２１は、シリンダ２側への開
口部（ポート部２１Ｂ）が渦巻状に形成されたヘリカル
ポートであり、他方の第２吸気ポート２２は、そのシリ
ンダ２側への開口部分（ポート部２１Ｂ）が渦巻状では
なく円滑な曲線で形成され、又、そのポート通路２２Ａ
は第１吸気ポート２１により生成されたスワール回転方
向と同方向にシリンダ２の内周面に沿う弱いスワール流
を生成するように開口部におけるシリンダ中心を中心と
する円弧の接線方向に向けて配置されたタンジェンシャ
ルポートである。すなわち、第１吸気ポート２１は、シ
リンダ軸心と直交する水平方向成分のスワールを強化す
るポートであり、他方の第２吸気ポート２２は、第１吸
気ポートよりシリンダ軸方向に指向しシリンダ軸心成分
のスワールを強化するポートである。更に、第２吸気ポ
ート２２のポート通路２２Ａは、第１吸気ポート２１の
ポート部２１Ｂの上側に重なる位置関係として略水平に
配置形成され、ポート通路２２Ａから略垂直にポート部
２２Ｂを介してシリンダに開口するように形成されてい
る。このポート通路２１Ａ，２２Ａの重合配置構成によ
り、これらのポート通路２１Ａ，２２Ａをコンパクトに
配置できる。
【００１５】上記のように、吸気ポート２１，２２の形
状及び配置構成により、第１吸気ポート２１からの吸気
は、その渦巻状のポート部２１Ｂによって図３中２１Ｓ
で示す小さい半径のスワールを生じ、第２吸気ポート２
２からの吸気は、そのポート部２２Ｂが渦巻状ではない
がそのポート通路２２Ａの配置により図３中２２Ｓで示
すシリンダヘッド１１の内周面に沿う大きい半径の弱い
スワールを生じ、さらにこのスワールは、略垂直のポー
ト部２２Ｂを介してシリンダ内に流入するためにシリン
ダ２の縦方向の旋回流であるタンブル流シリンダ（軸心
成分のスワール）を含む。このタンブル流の生成によ
り、第２吸気ポート２２は、スワール減衰ポートとして
機能する。この結果、第１吸気ポート２１単独で吸気を
行った場合には、最も強いスワール（高スワール）が生
成され、両吸気ポート２１，２２から同時に吸気を行っ
た場合には、第２吸気ポート２２により生成されるタン
ブル流により第１吸気ポート２１により生成されるスワ
ール流が弱められ、中程度のスワール（中スワール）が
生成される。また、第２吸気ポート２２単独で吸気を行
った場合には、最も弱いスワール（低スワール）が生成
される。
状及び配置構成により、第１吸気ポート２１からの吸気
は、その渦巻状のポート部２１Ｂによって図３中２１Ｓ
で示す小さい半径のスワールを生じ、第２吸気ポート２
２からの吸気は、そのポート部２２Ｂが渦巻状ではない
がそのポート通路２２Ａの配置により図３中２２Ｓで示
すシリンダヘッド１１の内周面に沿う大きい半径の弱い
スワールを生じ、さらにこのスワールは、略垂直のポー
ト部２２Ｂを介してシリンダ内に流入するためにシリン
ダ２の縦方向の旋回流であるタンブル流シリンダ（軸心
成分のスワール）を含む。このタンブル流の生成によ
り、第２吸気ポート２２は、スワール減衰ポートとして
機能する。この結果、第１吸気ポート２１単独で吸気を
行った場合には、最も強いスワール（高スワール）が生
成され、両吸気ポート２１，２２から同時に吸気を行っ
た場合には、第２吸気ポート２２により生成されるタン
ブル流により第１吸気ポート２１により生成されるスワ
ール流が弱められ、中程度のスワール（中スワール）が
生成される。また、第２吸気ポート２２単独で吸気を行
った場合には、最も弱いスワール（低スワール）が生成
される。
【００１６】各吸気ポート２１，２２のポート部２１
Ｂ，２２Ｂのシリンダ２への開口部には、これらの吸気
ポート２１，２２を開閉する開閉バルブであるポペット
弁６１，６２がそれぞれ配置されており、これらのポペ
ット弁６１，６２は、プッシュロッド１３によってエン
ジン１のクランクシャフトの回転と同期して揺動操作さ
れるロッカーアーム１４によって押圧操作され、吸気ポ
ート２１，２２を開閉するようになっている。
Ｂ，２２Ｂのシリンダ２への開口部には、これらの吸気
ポート２１，２２を開閉する開閉バルブであるポペット
弁６１，６２がそれぞれ配置されており、これらのポペ
ット弁６１，６２は、プッシュロッド１３によってエン
ジン１のクランクシャフトの回転と同期して揺動操作さ
れるロッカーアーム１４によって押圧操作され、吸気ポ
ート２１，２２を開閉するようになっている。
【００１７】吸気ポート２１，２２のシリンダヘッド１
２の側面開口部には、サージタンク７０から分岐一体形
成されたインテークマニホールド７０Ａの各マニホール
ド通路７１，７２が接続され、この各マニホールド通路
７１，７２内に、それぞれこれらの通路７１，７２を開
閉可能な開閉弁８１，８２が設けられている。これらの
開閉弁８１，８２は、それぞれアクチュエータであるダ
イヤフラム８３，８３と連結され、これらのダイヤフラ
ム８３，８３には、エンジンのクランク軸により回転駆
動されるバキュームポンプ８４からソレノイドバルブ８
５，８５を有する負圧供給通路８６，８６を介して負圧
が供給される。このソレノイドバルブ８５，８５の開閉
弁操作によるダイヤフラム８３，８３への負圧供給の有
無により開閉弁８１，８２が開閉操作される。
２の側面開口部には、サージタンク７０から分岐一体形
成されたインテークマニホールド７０Ａの各マニホール
ド通路７１，７２が接続され、この各マニホールド通路
７１，７２内に、それぞれこれらの通路７１，７２を開
閉可能な開閉弁８１，８２が設けられている。これらの
開閉弁８１，８２は、それぞれアクチュエータであるダ
イヤフラム８３，８３と連結され、これらのダイヤフラ
ム８３，８３には、エンジンのクランク軸により回転駆
動されるバキュームポンプ８４からソレノイドバルブ８
５，８５を有する負圧供給通路８６，８６を介して負圧
が供給される。このソレノイドバルブ８５，８５の開閉
弁操作によるダイヤフラム８３，８３への負圧供給の有
無により開閉弁８１，８２が開閉操作される。
【００１８】ソレノイドバルブ８５，８５は、制御手段
としての制御装置９０により駆動制御され、従って、各
開閉弁８１，８２はこの制御装置９０により開閉操作制
御される。一方、シリンダヘッド１２のシリンダ２の中
央即ち燃焼室１５の中央と対応する位置には、蓄圧タン
クを有する蓄圧式インジェクターであるユニットインジ
ェクター９１が、その噴射ノズル９１Ａをシリンダ２内
（燃焼室１５）に臨ませて配置されており、このユニッ
トインジェクター９１にはフューエルインジェクション
ポンプ９２から高圧の燃料が供給される。
としての制御装置９０により駆動制御され、従って、各
開閉弁８１，８２はこの制御装置９０により開閉操作制
御される。一方、シリンダヘッド１２のシリンダ２の中
央即ち燃焼室１５の中央と対応する位置には、蓄圧タン
クを有する蓄圧式インジェクターであるユニットインジ
ェクター９１が、その噴射ノズル９１Ａをシリンダ２内
（燃焼室１５）に臨ませて配置されており、このユニッ
トインジェクター９１にはフューエルインジェクション
ポンプ９２から高圧の燃料が供給される。
【００１９】フューエルインジェクションポンプ９２
は、負荷に応じて各気筒に所定量の燃料を分配・圧送す
るものであり、エンジン１のクランク軸（図示せず）と
同期回転するように連結された回転部材を備え、又、ア
クセルペダルＡＰによってガバナー（図示せず）を介し
て操作される。すなわち、フューエルインジェクション
ポンプ９２は、エンジン１の回転（クランク軸の回転）
と同期回転する回転部材により燃料の加圧と各気筒への
適時分配を行うと共に、アクセルペダルＡＰの操作量を
負荷情報として噴射量を調整している。
は、負荷に応じて各気筒に所定量の燃料を分配・圧送す
るものであり、エンジン１のクランク軸（図示せず）と
同期回転するように連結された回転部材を備え、又、ア
クセルペダルＡＰによってガバナー（図示せず）を介し
て操作される。すなわち、フューエルインジェクション
ポンプ９２は、エンジン１の回転（クランク軸の回転）
と同期回転する回転部材により燃料の加圧と各気筒への
適時分配を行うと共に、アクセルペダルＡＰの操作量を
負荷情報として噴射量を調整している。
【００２０】また、９３は圧力センサであり、この圧力
センサ９３は、サージタンク７０内の吸気圧力を検出す
る。この圧力センサ９３により検出された吸気圧力が大
気圧以上であれは、高過給ターボチャージャー５が作動
している状態すなわち過給領域であり、大気圧以下であ
れは無過給領域である。制御装置９０は、フューエルイ
ンジェクションポンプ９２からエンジン１の回転数情報
とアクセルペダルＡＰの操作量情報、及び圧力センサ９
３から高過給ターボチャージャー５の作動に関する情報
を得て、これらの情報に基づいて、吸気ポート２１，２
２に接続されたマニホールド通路７１，７２内に備えら
れた開閉弁８１，８２を開閉制御する。すなわち、フュ
ーエルインジェクションポンプ９２が、エンジン負荷検
出手段とエンジン回転数検出手段を兼ねており、圧力セ
ンサ９３が過給領域判定手段となっている。
センサ９３は、サージタンク７０内の吸気圧力を検出す
る。この圧力センサ９３により検出された吸気圧力が大
気圧以上であれは、高過給ターボチャージャー５が作動
している状態すなわち過給領域であり、大気圧以下であ
れは無過給領域である。制御装置９０は、フューエルイ
ンジェクションポンプ９２からエンジン１の回転数情報
とアクセルペダルＡＰの操作量情報、及び圧力センサ９
３から高過給ターボチャージャー５の作動に関する情報
を得て、これらの情報に基づいて、吸気ポート２１，２
２に接続されたマニホールド通路７１，７２内に備えら
れた開閉弁８１，８２を開閉制御する。すなわち、フュ
ーエルインジェクションポンプ９２が、エンジン負荷検
出手段とエンジン回転数検出手段を兼ねており、圧力セ
ンサ９３が過給領域判定手段となっている。
【００２１】次に図４及び図５を参照して、本発明の実
施例による開閉弁８１，８２を開閉制御の内容を説明す
る。図４は本発明の一実施例によるスワール比とエンジ
ン回転数により示された各運転域における開閉弁の制御
内容を示す線図である。図５は本発明の一実施例による
エンジン負荷とエンジン回転数により示された各運転域
における開閉弁の制御内容を示す線図である。
施例による開閉弁８１，８２を開閉制御の内容を説明す
る。図４は本発明の一実施例によるスワール比とエンジ
ン回転数により示された各運転域における開閉弁の制御
内容を示す線図である。図５は本発明の一実施例による
エンジン負荷とエンジン回転数により示された各運転域
における開閉弁の制御内容を示す線図である。
【００２２】先ず、図４の内容を説明する。ここで、ス
ワール比とは、スワール流の角速度とエンジン回転速度
との比であり、スワール比の大きいほど強いスワールを
生成する。平均有効通路面積は、両吸気ポート２１，２
２の平均有効通路面積の合計で表されている。図４中、
ａ点はヘリカルポートである第１吸気ポート２１のみを
全開とした場合を示し、ｂ点はタンジェンシャルポート
である第２吸気ポート２２のみを全開とした場合を示
し、ｃ点は両吸気ポート２１，２２を共に全開とした場
合を示している。ｄ点は第１吸気ポート２１を全開に第
２吸気ポート２２を半開にした場合を示し、ｅ点は、両
吸気ポート２１，２２を共に半開とした場合を示し、ｆ
点は第１吸気ポート２１を半開に第２吸気ポート２２を
全開にした場合を示している。すなわち、ｂ点からｄ点
を経てｃ点に至るラインは、ヘリカルポートである第１
吸気ポート２１を全開とした場合を示し、ａ点からｆ点
を経てｃ点に至るラインは、タンジェンシャルポートで
ある第２吸気ポート２２を全開とした場合を示し、さら
にｃ点、ｄ点、ｅ点及びｆ点により囲まれる（ｇ）領域
は、両吸気ポート２１，２２を共に半開以上とした場合
を示している。本発明の実施例においては、各運転域
（図５及び図６参照）において、所定のスワール比を得
られるように各吸気ポート２１，２２の開閉制御を行っ
ている。
ワール比とは、スワール流の角速度とエンジン回転速度
との比であり、スワール比の大きいほど強いスワールを
生成する。平均有効通路面積は、両吸気ポート２１，２
２の平均有効通路面積の合計で表されている。図４中、
ａ点はヘリカルポートである第１吸気ポート２１のみを
全開とした場合を示し、ｂ点はタンジェンシャルポート
である第２吸気ポート２２のみを全開とした場合を示
し、ｃ点は両吸気ポート２１，２２を共に全開とした場
合を示している。ｄ点は第１吸気ポート２１を全開に第
２吸気ポート２２を半開にした場合を示し、ｅ点は、両
吸気ポート２１，２２を共に半開とした場合を示し、ｆ
点は第１吸気ポート２１を半開に第２吸気ポート２２を
全開にした場合を示している。すなわち、ｂ点からｄ点
を経てｃ点に至るラインは、ヘリカルポートである第１
吸気ポート２１を全開とした場合を示し、ａ点からｆ点
を経てｃ点に至るラインは、タンジェンシャルポートで
ある第２吸気ポート２２を全開とした場合を示し、さら
にｃ点、ｄ点、ｅ点及びｆ点により囲まれる（ｇ）領域
は、両吸気ポート２１，２２を共に半開以上とした場合
を示している。本発明の実施例においては、各運転域
（図５及び図６参照）において、所定のスワール比を得
られるように各吸気ポート２１，２２の開閉制御を行っ
ている。
【００２３】図５に示されているように、本発明の実施
例においては、各運転域にて所定のスワール比を得られ
るように各吸気ポート２１，２２の開閉制御を行ってい
る。低負荷領域（Ｃ）においては、ヘリカルポートであ
る第１吸気ポート２１を全閉としタンジェンシャルポー
トである第２吸気ポート２２を全開とする開閉弁制御す
なわち図４のａ点にて開閉弁制御を行うことにより、ス
ワール比の小さな低スワールを生成する。中負荷域
（Ｂ）においては、両吸気ポート２１，２２を共に半開
以上とする開閉弁制御すなわち図４のｃ点、ｄ点、ｅ点
及びｆ点により囲まれる（ｇ）領域にて開閉弁制御を行
うことにより、スワール比が中程度である中スワールを
生成する。高負荷域（Ａ）においては、ヘリカルポート
である第１吸気ポート２を全開としタンジェンシャルポ
ートである第２吸気ポート２２を半開未満とする開閉弁
制御すなわち図４のｂ点からｄ点に至るライン上の所定
の点にて開閉弁制御を行うことにより、スワール比の大
きい高スワールを生成する。
例においては、各運転域にて所定のスワール比を得られ
るように各吸気ポート２１，２２の開閉制御を行ってい
る。低負荷領域（Ｃ）においては、ヘリカルポートであ
る第１吸気ポート２１を全閉としタンジェンシャルポー
トである第２吸気ポート２２を全開とする開閉弁制御す
なわち図４のａ点にて開閉弁制御を行うことにより、ス
ワール比の小さな低スワールを生成する。中負荷域
（Ｂ）においては、両吸気ポート２１，２２を共に半開
以上とする開閉弁制御すなわち図４のｃ点、ｄ点、ｅ点
及びｆ点により囲まれる（ｇ）領域にて開閉弁制御を行
うことにより、スワール比が中程度である中スワールを
生成する。高負荷域（Ａ）においては、ヘリカルポート
である第１吸気ポート２を全開としタンジェンシャルポ
ートである第２吸気ポート２２を半開未満とする開閉弁
制御すなわち図４のｂ点からｄ点に至るライン上の所定
の点にて開閉弁制御を行うことにより、スワール比の大
きい高スワールを生成する。
【００２４】このように、低負荷域（Ｃ）においては、
吸気抵抗の小さいタンジェンシャルポートである第２吸
気ポート２２のみを全開として低スワールを生成してい
る。そのため、吸気抵抗が小さくなることにより、必要
な吸気充填量が確保でき、低スワールにより、燃料の噴
霧をリーン化することなく燃焼速度を速めて燃費を改善
できる。
吸気抵抗の小さいタンジェンシャルポートである第２吸
気ポート２２のみを全開として低スワールを生成してい
る。そのため、吸気抵抗が小さくなることにより、必要
な吸気充填量が確保でき、低スワールにより、燃料の噴
霧をリーン化することなく燃焼速度を速めて燃費を改善
できる。
【００２５】中負荷域（Ｂ）においては、両吸気ポート
２１，２２に設けられた開閉弁を少なくとも半開以上と
しているため、吸気抵抗が小さくなる。そのため、必要
な吸気充填量が確保できる。さらに、適度なスワールに
より燃料性が向上し、その結果、燃料温度の高温化が防
止でき窒素酸化物の生成を抑制できる。高負荷域（Ａ）
においては、ヘリカルポートである第１吸気ポート２１
のみを全開とすることにより、スワール比の大きい高ス
ワールを生成している。そのため、適度の吸気充填量を
確保しつつ、高スワールにより、燃料と空気との混合を
促進させて燃焼効率（空気利用率）を高め、出力の向上
を図ると共に黒煙（スモーク）の発生を抑制できる。
２１，２２に設けられた開閉弁を少なくとも半開以上と
しているため、吸気抵抗が小さくなる。そのため、必要
な吸気充填量が確保できる。さらに、適度なスワールに
より燃料性が向上し、その結果、燃料温度の高温化が防
止でき窒素酸化物の生成を抑制できる。高負荷域（Ａ）
においては、ヘリカルポートである第１吸気ポート２１
のみを全開とすることにより、スワール比の大きい高ス
ワールを生成している。そのため、適度の吸気充填量を
確保しつつ、高スワールにより、燃料と空気との混合を
促進させて燃焼効率（空気利用率）を高め、出力の向上
を図ると共に黒煙（スモーク）の発生を抑制できる。
【００２６】このように本実施例によれば、実用運転領
域である低中負荷領域において、吸気抵抗を効果的に減
らすことができ、それにより必要な吸気充填量を確保で
きる。次に図６を参照して本発明の他の実施例について
説明する。この実施例においては、負荷に関係なくエン
ジン高回転域において、中スワール域を形成するように
各吸気ポート２１，２２に設けられた開閉弁を制御して
いる。すなわち、高回転域においては、両吸気ポート２
１，２２を共に半開以上とする開閉弁制御すなわち図４
のｃ点、ｄ点、ｅ点及びｆ点により囲まれる（ｇ）領域
にて開閉弁制御を行うことにより、スワール比が中程度
である中スワールを生成する。
域である低中負荷領域において、吸気抵抗を効果的に減
らすことができ、それにより必要な吸気充填量を確保で
きる。次に図６を参照して本発明の他の実施例について
説明する。この実施例においては、負荷に関係なくエン
ジン高回転域において、中スワール域を形成するように
各吸気ポート２１，２２に設けられた開閉弁を制御して
いる。すなわち、高回転域においては、両吸気ポート２
１，２２を共に半開以上とする開閉弁制御すなわち図４
のｃ点、ｄ点、ｅ点及びｆ点により囲まれる（ｇ）領域
にて開閉弁制御を行うことにより、スワール比が中程度
である中スワールを生成する。
【００２７】高回転域では、シリンダ内に導入される吸
気の速度が速いため高スワールとなる傾向がある。その
ため、本実施例においては、上記のように中スワールを
生成するように開閉弁制御しても結果的に高スワールが
生成できる。さらに、高回転域では、エンジン一回転当
たりの吸気弁の開弁時間が短いが、本実施例において
は、両吸気ポート２１，２２を共に半開以上とすること
により、吸気充填量を確保するようにしている。
気の速度が速いため高スワールとなる傾向がある。その
ため、本実施例においては、上記のように中スワールを
生成するように開閉弁制御しても結果的に高スワールが
生成できる。さらに、高回転域では、エンジン一回転当
たりの吸気弁の開弁時間が短いが、本実施例において
は、両吸気ポート２１，２２を共に半開以上とすること
により、吸気充填量を確保するようにしている。
【００２８】この実施例によれば、オーバースワールを
回避した適度の高スワールを生成することができるた
め、出力の向上を図ると共に黒煙（スモーク）の発生を
抑制できる。また本実施例において、フリーアクセル時
若しくは加速時には、図６に示すように、高スワール域
（Ａ）を中負荷域まで広げ高スワール域（Ａ1 ）を形成
する。すなわち、ニュートラル状態でアクセルを踏み込
むフリーアクセル時（いわゆるアクセルの空吹かし）及
び加速時には、回転の立ち上がりが速いため急激に高回
転となり、それによりシリンダ内に導入される吸気が少
なくなる。これにより、吸気量に対して燃料の噴射量が
極めて多くなり黒煙（スモーク）が発生する。このた
め、本実施例では、高スワール域（Ａ）を中負荷域まで
広げ高スワール域（Ａ1 ）を形成することにより、燃料
と空気との混合を促進し、黒煙（スモーク）の発生を抑
制している。
回避した適度の高スワールを生成することができるた
め、出力の向上を図ると共に黒煙（スモーク）の発生を
抑制できる。また本実施例において、フリーアクセル時
若しくは加速時には、図６に示すように、高スワール域
（Ａ）を中負荷域まで広げ高スワール域（Ａ1 ）を形成
する。すなわち、ニュートラル状態でアクセルを踏み込
むフリーアクセル時（いわゆるアクセルの空吹かし）及
び加速時には、回転の立ち上がりが速いため急激に高回
転となり、それによりシリンダ内に導入される吸気が少
なくなる。これにより、吸気量に対して燃料の噴射量が
極めて多くなり黒煙（スモーク）が発生する。このた
め、本実施例では、高スワール域（Ａ）を中負荷域まで
広げ高スワール域（Ａ1 ）を形成することにより、燃料
と空気との混合を促進し、黒煙（スモーク）の発生を抑
制している。
【００２９】同様に、加速時のターボラグにより過給圧
が所定値まで上昇していない場合にも、吸気量に対して
燃料の噴射量が極めて多くなり黒煙（スモーク）が発生
する。この場合においても、図６に示すように、高スワ
ール域（Ａ）を中負荷域まで広げ高スワール域（Ａ1 ）
を形成することにより、同様な効果を奏することができ
る。
が所定値まで上昇していない場合にも、吸気量に対して
燃料の噴射量が極めて多くなり黒煙（スモーク）が発生
する。この場合においても、図６に示すように、高スワ
ール域（Ａ）を中負荷域まで広げ高スワール域（Ａ1 ）
を形成することにより、同様な効果を奏することができ
る。
【００３０】なお、本発明においては、上記開閉弁８
１，８２の開閉制御する際に、開作動を速く閉作動を遅
く行うと共に閉作動には燃料噴射量を増量するように補
正してもよい。開閉弁の開作動を速くするのは、応答性
を良くするためである。また、開閉弁の閉作動を遅く行
うと共に閉作動には燃料噴射量を増量するように補正す
るのは、以下の理由による。すなわち、閉作動を速く行
うと、シリンダ内が負圧となりエンジンが回転し難くな
る。これを防止するため、開閉弁の閉作動を遅く行い、
更に燃料噴射量を増量することにより、燃焼圧を増加さ
せてエンジン回転数をあげ、上記のシリンダ内の負圧と
相殺するようにしている。
１，８２の開閉制御する際に、開作動を速く閉作動を遅
く行うと共に閉作動には燃料噴射量を増量するように補
正してもよい。開閉弁の開作動を速くするのは、応答性
を良くするためである。また、開閉弁の閉作動を遅く行
うと共に閉作動には燃料噴射量を増量するように補正す
るのは、以下の理由による。すなわち、閉作動を速く行
うと、シリンダ内が負圧となりエンジンが回転し難くな
る。これを防止するため、開閉弁の閉作動を遅く行い、
更に燃料噴射量を増量することにより、燃焼圧を増加さ
せてエンジン回転数をあげ、上記のシリンダ内の負圧と
相殺するようにしている。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したように本発明のディーゼル
エンジンの吸気装置によれば、吸気抵抗を減らすことに
より吸気充填量を確保すると共に負荷に応じて良好なス
ワールを形成することができ、燃料と空気の混合を促進
して黒煙（スモーク）の発生を抑制できる。
エンジンの吸気装置によれば、吸気抵抗を減らすことに
より吸気充填量を確保すると共に負荷に応じて良好なス
ワールを形成することができ、燃料と空気の混合を促進
して黒煙（スモーク）の発生を抑制できる。
【図１】直噴型ディーゼルエンジンの吸気装置を示す全
体構成図である。
体構成図である。
【図２】本発明の一実施例を適用したエンジンを示す縦
断面図である。
断面図である。
【図３】図２の吸気ポートと排気ポートを示す平面図で
ある。
ある。
【図４】本発明の一実施例によるスワール比とエンジン
回転数により示された各運転域における開閉弁の制御内
容を示す線図である。
回転数により示された各運転域における開閉弁の制御内
容を示す線図である。
【図５】本発明の一実施例によるエンジン負荷とエンジ
ン回転数により示された各運転域における開閉弁の制御
内容を示す線図である。
ン回転数により示された各運転域における開閉弁の制御
内容を示す線図である。
【図６】本発明の他の実施例によるエンジン負荷とエン
ジン回転数により示された各運転域における開閉弁の制
御内容を示す線図である。
ジン回転数により示された各運転域における開閉弁の制
御内容を示す線図である。
１ エンジン
２ シリンダ
１５ 燃焼室
１６ ピストン
２１ 第１吸気ポート
２２ 第２吸気ポート
８１ 開閉弁
８２ 開閉弁
９０ 制御装置
９１ ユニットインジェクター
９２ フューエルインジェクションポンプ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 近藤 光徳
広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツ
ダ株式会社内
(56)参考文献 特開 平３−202619（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F02B 31/02
Claims (2)
- 【請求項１】 開口部の軸心がシリンダの接線方向に延
びシリンダ軸心と直交する水平方向成分のスワールを強
化するヘリカル形状の第１吸気ポートと、開口部の軸心
が上記第１吸気ポートと同方向に延び且つ第１吸気ポー
トよりシリンダ軸方向に指向しシリンダ軸心成分のスワ
ールを強化するタンジェンシャル形状の第２吸気ポート
と、を有するディーゼルエンジンの吸気装置において、 上記第１吸気ポートに設けられた第１開閉弁と、 上記第２吸気ポートに設けられた第２開閉弁と、 低負荷域では上記第１開閉弁を全閉とすると共に上記第
２開閉弁を全開とし、中負荷域では上記第１開閉弁及び
第２開閉弁を共に半開以上とし、高負荷域では上記第１
開閉弁を全開とすると共に上記第２開閉弁を半開未満と
する制御手段と、 を有することを特徴とするディーゼルエンジンの吸気装
置。 - 【請求項２】 開口部の軸心がシリンダの接線方向に延
びシリンダ軸心と直交する水平方向成分のスワールを強
化するヘリカル形状の第１吸気ポートと、開口部の軸心
が上記第１吸気ポートと同方向に延び且つ第１吸気ポー
トよりシリンダ軸方向に指向しシリンダ軸心成分のスワ
ールを強化するタンジェンシャル形状の第２吸気ポート
と、を有するディーゼルエンジンの吸気装置において、 上記第１吸気ポートに設けられた第１開閉弁と、 上記第２吸気ポートに設けられた第２開閉弁と、 低負荷低回転域では上記第１開閉弁を全閉とすると共に
上記第２開閉弁を全開とし、中負荷域、低負荷高回転域
及び高負荷高回転域では上記第１開閉弁及び第２開閉弁
を共に半開以上とし、高負荷低回転域では上記第１開閉
弁を全開とすると共に上記第２開閉弁を半開未満とする
制御手段と、 を有することを特徴とするディーゼルエンジンの吸気装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18802692A JP3404408B2 (ja) | 1992-07-15 | 1992-07-15 | 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 |
|---|---|---|---|
| JP18802692A JP3404408B2 (ja) | 1992-07-15 | 1992-07-15 | ディーゼルエンジンの吸気装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0633779A JPH0633779A (ja) | 1994-02-08 |
| JP3404408B2 true JP3404408B2 (ja) | 2003-05-06 |
Family
ID=16216367
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18802692A Expired - Fee Related JP3404408B2 (ja) | 1992-07-15 | 1992-07-15 | ディーゼルエンジンの吸気装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3404408B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009133249A (ja) * | 2007-11-30 | 2009-06-18 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の吸気装置 |
| JP5293874B2 (ja) * | 2012-11-21 | 2013-09-18 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の吸気装置 |
-
1992
- 1992-07-15 JP JP18802692A patent/JP3404408B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0633779A (ja) | 1994-02-08 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |