JP5956712B2 - V-shaped engine - Google Patents
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Description
本発明は、V形エンジンの技術に関する。 The present invention relates to the technology of a V-type engine.
従来、複数のピストンを第一列と第二列に分けて平行に配置し、各列のピストンによって一つのクランク軸を回転させる、いわゆるV形エンジンが知られている(例えば特許文献1参照)。V形エンジンは、第一列のピストンの摺動方向と第二列のピストンの摺動方向からなる角度、即ち、バンク角によって膨張行程が不等間隔となるため、第一列と第二列の排気特性に差異を生じる場合があった。 Conventionally, a so-called V-type engine is known in which a plurality of pistons are arranged in parallel in a first row and a second row, and one crankshaft is rotated by the pistons in each row (see, for example, Patent Document 1). . In the V-shaped engine, the expansion strokes are unevenly spaced by the angle formed by the sliding direction of the first row piston and the sliding direction of the second row piston, that is, the bank angle. In some cases, there was a difference in the exhaust characteristics.
ここで、一の気筒で給気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程の各工程をクランク軸が二回転する間に完結する4サイクルエンジンであって、各列に6つのピストンを備えたV12気筒エンジンを想定する。V12気筒エンジンは、クランク軸が二回転する間に12回の膨張行程を有するため、クランク軸の回転角度が60度毎に膨張行程を行なうと極めて滑らかで安定した運転特性を得ることが可能となる。そのため、V12気筒エンジンにおいては、バンク角を60度に設定することがエンジン性能を確保するために重要とされてきた。 Here, it is a four-cycle engine that completes each process of an air supply stroke, a compression stroke, an expansion stroke, and an exhaust stroke in one cylinder while the crankshaft makes two revolutions, and is provided with six pistons in each row. A cylinder engine is assumed. Since the V12 cylinder engine has 12 expansion strokes during two revolutions of the crankshaft, it is possible to obtain extremely smooth and stable operation characteristics when the rotation angle of the crankshaft is expanded every 60 degrees. Become. For this reason, in a V12 cylinder engine, setting the bank angle to 60 degrees has been considered important for ensuring engine performance.
しかし、バンク角を60度とした場合、全高が大きくなるという寸法上の問題を解決できないため、バンク角を90度としたV12気筒エンジンが知られている。このように、バンク角を90度としたV12気筒エンジンにおいては、クランク軸の回転角度が30度と90度で交互に膨張行程を行なう不等間隔となるため、第一列と第二列の排気特性に差異を生じる場合があった。 However, when the bank angle is set to 60 degrees, the dimensional problem that the total height becomes large cannot be solved. Therefore, a V12 cylinder engine having a bank angle of 90 degrees is known. Thus, in a V12 cylinder engine with a bank angle of 90 degrees, the rotation angle of the crankshaft is 30 degrees and 90 degrees, and the unequal intervals at which the expansion strokes are alternately performed. In some cases, there were differences in exhaust characteristics.
本発明は、かかる問題を解決すべくなされたものであり、膨張行程が不等間隔となるV形エンジンにおいて、第一列と第二列の排気特性差を低減できる技術を提供することを目的としている。 The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a technique capable of reducing the difference in exhaust characteristics between the first row and the second row in a V-type engine in which the expansion strokes are unevenly spaced. It is said.
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。 The problem to be solved by the present invention is as described above. Next, means for solving the problem will be described.
請求項1においては、第一列に摺動可能に設けられた複数のピストンと、第二列に摺動可能に設けられた複数のピストンと、前記ピストンの摺動によって回転されるクランク軸と、前記クランク軸の回転によって駆動される第一列用の燃料噴射ポンプと、前記第一列用の燃料噴射ポンプから燃料を圧送される燃料噴射ノズルと、前記クランク軸の回転によって駆動される第二列用の燃料噴射ポンプと、前記第二列用の燃料噴射ポンプから燃料を圧送される燃料噴射ノズルとを備え、前記燃料噴射ポンプには、摺動することで燃料の圧送を行なうプランジャと、前記クランク軸によって駆動されて前記プランジャを摺動させるカム軸とを備え、前記第一列のピストンの摺動方向と、前記第二列のピストンの摺動方向からなる角度であるバンク角を90度とし、ピストンの気筒数との関係から、前記第一列のピストンの気筒での膨張行程が長間隔後となり、前記第二列のピストンの気筒での膨張行程が短間隔後になり、不等間隔となるV形エンジンにおいて、前記第一列用の燃料噴射ポンプのカム形状と、前記第二列用の燃料噴射ポンプのカム形状は、ベース円部並びにランプ部の形状が略同一であり、前記第一列用の燃料噴射ポンプのランプ部から連続するフランク部においてのカム高さは、前記第二列用の燃料噴射ポンプのランプ部から連続するフランク部においてのカム高さより低く構成し、前記第一列用の燃料噴射ポンプのカム軸のカム速度を遅くし、燃料噴射圧力を低下させて、長間隔後に膨張行程となる前記第一列の気筒における燃料噴射圧力の圧力波形と、短間隔後に膨張工程となる前記第二列の気筒における燃料噴射圧力の圧力波形を近似させて、略同等とするものである。 In claim 1, a plurality of pistons slidably provided in the first row, a plurality of pistons slidably provided in the second row, and a crankshaft rotated by sliding of the pistons A fuel injection pump for a first row driven by rotation of the crankshaft, a fuel injection nozzle for pumping fuel from the fuel injection pump for the first row, and a first drive driven by rotation of the crankshaft. A fuel injection pump for two rows, and a fuel injection nozzle to which fuel is pumped from the fuel injection pump for the second row, and a plunger for pumping fuel by sliding on the fuel injection pump; A bank angle which is an angle formed by a sliding direction of the first row of pistons and a sliding direction of the second row of pistons. And 90 degrees, the relationship between the number of cylinders of the piston, the expansion stroke in the cylinder of the first row of the piston becomes after long intervals, the expansion stroke in the cylinder of the second row of the piston is after a short distance, not In a V-shaped engine having an equal interval, the cam shape of the fuel injection pump for the first row and the cam shape of the fuel injection pump for the second row are substantially the same in the shape of the base circle portion and the ramp portion. The cam height at the flank portion continuing from the ramp portion of the fuel injection pump for the first row is configured to be lower than the cam height at the flank portion continuing from the ramp portion of the fuel injection pump for the second row. Reducing the cam speed of the cam shaft of the fuel injection pump for the first row, lowering the fuel injection pressure, and the pressure waveform of the fuel injection pressure in the cylinder of the first row that becomes the expansion stroke after a long interval; Swell after a short interval By approximating the pressure waveform of the fuel injection pressure in the second row of cylinders to be process, it is to substantially equal.
請求項2においては、第一列に摺動可能に設けられた複数のピストンと、第二列に摺動可能に設けられた複数のピストンと、前記ピストンの摺動によって回転されるクランク軸と、前記クランク軸の回転によって駆動される第一列用の燃料噴射ポンプと、前記第一列用の燃料噴射ポンプから燃料を圧送される燃料噴射ノズルと、前記クランク軸の回転によって駆動される第二列用の燃料噴射ポンプと、前記第二列用の燃料噴射ポンプから燃料を圧送される燃料噴射ノズルとを備え、前記燃料噴射ポンプには、摺動することで燃料の圧送を行なうプランジャと、前記クランク軸によって駆動されて前記プランジャを摺動させるカム軸とを備え、前記第一列のピストンの摺動方向と、前記第二列のピストンの摺動方向からなる角度であるバンク角を90度とし、ピストンの気筒数との関係から、前記第一列のピストンの気筒での膨張行程が長間隔後となり、前記第二列のピストンの気筒での膨張行程が短間隔後になり、不等間隔となるV形エンジンにおいて、前記第一列用の燃料噴射ポンプのカム形状と、前記第二列用の燃料噴射ポンプのカム形状は、ベース円部並びにランプ部の形状が略同一であり、前記第二列用の燃料噴射ポンプのランプ部から連続するフランク部においてのカム高さは、前記第一列用の燃料噴射ポンプのランプ部から連続するフランク部においてのカム高さより高く構成し、前記第二列用の燃料噴射ポンプのカム軸のカム速度を速くし、燃料噴射圧力を増加させて、短間隔後に膨張行程となる前記第二列の気筒における燃料噴射圧力の圧力波形と、長間隔後に膨張工程となる前記第一列の気筒における燃料噴射圧力の圧力波形を近似させて、略同等とするものである。
In
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。 As effects of the present invention, the following effects can be obtained.
請求項1に記載の発明によれば、長間隔後に膨張行程となる第一列の気筒における燃料噴射圧力を低下させることで、第一列の気筒における燃料噴射圧力の圧力波形と第二列の気筒における燃料噴射圧力の圧力波形を近似させることができることにより、第一列と第二列の気筒における燃焼状態が同様となるため、第一列と第二列の排気特性差を低減することが可能となる。 According to the first aspect of the present invention, by reducing the fuel injection pressure in the first row cylinder that becomes the expansion stroke after a long interval, the pressure waveform of the fuel injection pressure in the first row cylinder and the second row By approximating the pressure waveform of the fuel injection pressure in the cylinder, the combustion state in the cylinders in the first row and the second row becomes the same, so the difference in exhaust characteristics between the first row and the second row can be reduced. It becomes possible.
また、第一列用の燃料噴射ポンプのカム軸についてカム形状を変更することで、燃料噴射圧力を低下させることができ、第一列の気筒における燃料噴射圧力の圧力波形と第二列の気筒における燃料噴射圧力の圧力波形を近似させることが可能となることにより、第一列と第二列の気筒における燃焼状態が同様となるため、第一列と第二列の排気特性差を低減することが可能となる。 Further, by changing the cam shape of the cam shaft of the fuel injection pump for the first row, the fuel injection pressure can be lowered, and the pressure waveform of the fuel injection pressure in the first row cylinder and the second row cylinder By making it possible to approximate the pressure waveform of the fuel injection pressure in the cylinder, the combustion state in the cylinders in the first row and the second row becomes the same, so the difference in exhaust characteristics between the first row and the second row is reduced. It becomes possible.
請求項2に記載の発明によれば、短間隔後に膨張行程となる第二列の気筒における燃料噴射圧力を増加させることで、第一列の気筒における燃料噴射圧力の圧力波形と第二列の気筒における燃料噴射圧力の圧力波形を近似させることができることにより、第一列と第二列の気筒における燃焼状態が同様となるため、第一列と第二列の排気特性差を低減することが可能となる。 According to the second aspect of the present invention, by increasing the fuel injection pressure in the second row cylinder that becomes the expansion stroke after a short interval, the pressure waveform of the fuel injection pressure in the first row cylinder and the second row cylinder are increased. By approximating the pressure waveform of the fuel injection pressure in the cylinder, the combustion state in the cylinders in the first row and the second row becomes the same, so the difference in exhaust characteristics between the first row and the second row can be reduced. It becomes possible.
また、第二列用の燃料噴射ポンプのカム軸についてカム形状を変更することで、燃料噴射圧力を増加させることができ、第一列の気筒における燃料噴射圧力の圧力波形と第二列の気筒における燃料噴射圧力の圧力波形を近似させることが可能となることにより、第一列と第二列の気筒における燃焼状態が同様となるため、第一列と第二列の排気特性差を低減することが可能となる。 Further, the fuel injection pressure can be increased by changing the cam shape of the cam shaft of the fuel injection pump for the second row, and the pressure waveform of the fuel injection pressure in the first row cylinder and the second row cylinder By making it possible to approximate the pressure waveform of the fuel injection pressure in the cylinder, the combustion state in the cylinders in the first row and the second row becomes the same, so the difference in exhaust characteristics between the first row and the second row is reduced. It becomes possible.
まず、本発明の一実施形態に係るV形エンジン100の構成について説明する。V形エンジン100は、第一列Lと第二列Rにそれぞれ6つのピストン13を備えたV12気筒エンジンである。また、V形エンジン100は、圧縮した空気に燃料を噴射することによって燃焼させて、燃焼による膨張エネルギーから回転動力を得るディーゼルエンジンとされる。
First, the configuration of the V-
図1は、V形エンジン100の構成を示す斜視図であり、図2は、その平面図である。また、図3は、V形エンジン100の構成を示す断面図である。なお、図中の白抜きの矢印は、吸入空気の流れ方向を示し、図中の黒塗りの矢印は、排気の流れ方向を示している。
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a V-
V形エンジン100は、主にエンジン主体部1と、二つの給気通路2と、二つの排気通路3と、二つの燃料噴射ポンプ4と、から構成されている。
The V-
エンジン主体部1は、燃焼による膨張エネルギーから回転動力を得るV形エンジン100の主たる構造体である。エンジン主体部1は、主にシリンダブロック11と、シリンダヘッド12と、ピストン13と、クランク軸14と、から構成される。
The engine main body 1 is a main structure of the V-
エンジン主体部1には、シリンダブロック11に設けられたシリンダ穴11cと、該シリンダ穴11cに摺動可能に内設されたピストン13と、該ピストン13に対向するように配置されたシリンダヘッド12と、で燃焼室15が構成されている。また、ピストン13は、コネクティングロッド16によってクランク軸14のピン部と連結されており、該ピストン13の摺動によってクランク軸14を回転駆動させる。なお、エンジン主体部1の具体的な作動態様については後述する。
The engine main body 1 includes a
給気通路2は、外部から吸入された吸入空気をエンジン主体部1に設けられた各燃焼室15に導く通路である。給気通路2は、吸入空気が流れる方向に沿って、主にエアクリーナ21と、コンプレッサ22と、給気マニホールド23と、で構成される。
The
エアクリーナ21は、濾紙又はスポンジ等によって吸入空気を濾過するものである。エアクリーナ21は、吸入空気を濾過することによって埃等の異物が燃焼室15に混入することを防止している。
The
コンプレッサ22は、エアクリーナ21によって濾過された吸入空気を加圧するものである。具体的には、コンプレッサ22は、複数のブレードを備えたコンプレッサホイールを備え、該コンプレッサホイールを回転させることによって吸入空気を加圧する。コンプレッサ22のコンプレッサホイールは、後述するタービンホイールと連結されて該タービンホイールによって回転駆動される。
The
給気マニホールド23は、コンプレッサ22によって加圧された吸入空気を、各燃焼室15に分配するものである。本実施形態に係るV形エンジン100は、第一列Lと第二列Rにそれぞれ6つの燃焼室15が設けられているため、一の給気マニホールド23も6つの通路に分岐するように形成されている。なお、給気マニホールド23は、シリンダヘッド12に設けられた吸入空気の通路と連通するように該シリンダヘッド12に固設されている。
The
排気通路3は、各燃焼室15から排出された排気を排気口まで導く通路である。排気通路3は、排気の流れる方向に沿って主に排気マニホールド31と、排気タービン32と、で構成される。
The exhaust passage 3 is a passage that guides the exhaust discharged from each
排気マニホールド31は、各燃焼室15から排出された排気を集合させるものである。本実施形態に係るV形エンジン100は、第一列Lと第二列Rにそれぞれ6つの燃焼室15が設けられているため、一の排気マニホールド31も6つの通路を一つの通路に合流するように形成されている。なお、排気マニホールド31は、シリンダヘッド12に設けられた排気の通路と連通するように該シリンダヘッド12に固設されている。
The exhaust manifold 31 collects exhaust discharged from each
排気タービン32は、各燃焼室15から排出された排気のエネルギーを利用して回転動力を得るものである。具体的には、排気タービン32は、複数のブレードを備えたタービンホイールを備え、排気を受けることによって該タービンホイールが回転される。排気タービン32のタービンホイールは、前述したコンプレッサホイールと連結されて該コンプレッサホイールを回転駆動させる。
The
燃料噴射ポンプ4は、シリンダヘッド12に取り付けられた燃料噴射ノズル17へ燃料を圧送する圧送装置である。燃料噴射ポンプ4の圧送部は、主にプランジャバレル41と、プランジャ42と、デリベリバルブ43と、カム軸44と、から構成される(図4(A)参照)。なお、燃料噴射ノズル17は、噴射口17hが設けられた先端部を燃焼室15内に突出するようにしてシリンダヘッド12に固設されている。
The
燃料噴射ポンプ4には、プランジャバレル41と、該プランジャバレル41に摺動可能に内設されたプランジャ42と、該プランジャ42に対向するように配置されたデリベリバルブ43と、で燃料室45が構成されている。また、プランジャ42は、スプリング46によってカム軸44のカム部へ付勢されており、該カム軸44の回転によって摺動される。なお、燃料噴射ポンプ4の具体的な作動態様については後述する。
In the
ここで、図3を用いてエンジン主体部1の作動態様について説明する。詳しくは、ピストン13によって構成される一の気筒の作動態様について説明する。V形エンジン100は、一の気筒で給気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程の各工程をクランク軸14が二回転する間に完結する4サイクルエンジンである。
Here, the operation | movement aspect of the engine main-body part 1 is demonstrated using FIG. Specifically, the operation mode of one cylinder constituted by the
給気工程は、シリンダヘッド12に備えられた給気バルブ12iを開弁するとともに、ピストン13を下方へ摺動させることによって、燃焼室15内へ吸入空気を導く工程である。
The air supply process is a process in which intake air is guided into the
圧縮工程は、給気バルブ12iを閉弁するとともに、ピストン13を上方へ摺動させることによって、燃焼室15内の空気を圧縮する工程である。そして、圧縮されて高温、高圧となった空気に燃料噴射ノズル17から燃料が噴射されると、燃料は燃焼室15内で分散して蒸発し、燃焼を開始する。
The compression step is a step of compressing the air in the
その後、本気筒はピストン13を再び下方へ摺動させる膨張行程に移行する。膨張行程は、燃料が燃焼したことによる燃焼室15内の圧力の上昇によって、ピストン13を押し下げる行程である。このとき、ピストン13からコネクティングロッド16を介してクランク軸14に回転動力が付与される。
Thereafter, the cylinder shifts to an expansion stroke in which the
そして、本気筒はピストン13を再び上方へ摺動させる排気行程に移行する。排気工程は、排気バルブ12eを開弁するとともに、ピストン13を上方へ摺動させることによって、燃焼室15内の排気を排出する行程である。
And this cylinder transfers to the exhaust stroke which makes the
こうして、V形エンジン100は、一の気筒で給気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程の各工程をクランク軸14が二回転する間に完結する。V形エンジン100は、全ての気筒C1・C2・C3・・・において上記の各行程を繰り返すことによって、連続して運転することを可能としている。
In this way, the V-
次に、図4(A)、図4(B)を用いて燃料噴射ポンプ4の作動態様について説明する。詳しくは、プランジャ42等によって構成される一の圧送機構の作動態様について説明する。但し、以下の説明と説明に用いた図4は、一般的な燃料噴射ポンプの構造を例示したものであり、詳細な構造については異なる部分を有する。
Next, the operation mode of the
上述したように、燃料噴射ポンプ4の圧送部は、主にプランジャバレル41と、プランジャ42と、デリベリバルブ43と、カム軸44と、から構成される。また、燃料噴射ポンプ4の調量部は、主にコントロールスリーブ47と、コントロールラック48、アクチュエータ49と、から構成される。
As described above, the pumping portion of the
プランジャバレル41には、プランジャ42が摺動可能に内設されている。プランジャ42の軸心方向(図示上下方向)の中途部には、該プランジャ42と一体となって回転するコントロールスリーブ47が外嵌されている。そして、コントロールスリーブ47の外周に設けられたピニオンギヤ47gは、コントロールラック48のラックギヤ48gと歯合されている。また、コントロールラック48は、アクチュエータ49と連結されて図示しない制御装置によって駆動される。
A
図4(B)に示すように、燃料の圧送は、軸心方向(図示上下方向)へ摺動するプランジャ42がプランジャバレル41のポート穴41pを塞ぐことで開始される。詳細に説明すると、プランジャ42が摺動してプランジャバレル41のポート穴41pを塞ぐと、燃料室45に注入された燃料の圧力が上昇する。そして、燃料室45における燃料の圧力が所定の値を超えると、デリベリバルブ43が開弁して燃料の圧送が開始されるのである。
As shown in FIG. 4 (B), fuel pumping is started when the
また、図4(B)に示すように、燃料の調量は、プランジャ42がポート穴41pを塞ぐ時期と再び連通する時期とを調節することで可能となる。詳細に説明すると、プランジャ42の上端面と中途部には、それぞれ所定の角度で切欠42a・42bが穿設されているため、プランジャ42を回転させることでポート穴41pを塞ぐ時期と連通する時期とを調節できる。そして、ポート穴41pを塞ぐ時期と連通する時期とを調節すると、デリベリバルブ43の開弁時期と閉弁時期とが変化して燃料の調量が行われるのである。
Further, as shown in FIG. 4B, fuel metering is possible by adjusting the timing when the
こうして、燃料噴射ポンプ4は、カム軸44の回転によってプランジャ42を摺動させることができ、燃料噴射ノズル17へ燃料を圧送可能としている。また、燃料噴射ポンプ4は、アクチュエータ49がコントロールラック48やコントロールスリーブ47を介してプランジャ42を回転させることができ、燃料噴射ノズル17へ圧送される燃料を調量可能としている。
Thus, the
以上のような構成のV形エンジン100において、第一列Lの気筒(C1・C3・C5・C7・C9・C11)での膨張行程と、第二列Rの気筒(C2・C4・C6・C8・C10・C12)での膨張行程と、の間隔が不等間隔となる理由について説明する。
また、膨張行程が不等間隔となることによって、第一列Lと第二列Rの排気特性に差異が生じる理由について説明する。
In the V-
The reason why the exhaust characteristics of the first row L and the second row R are different due to the unequal intervals in the expansion stroke will be described.
上述したように、4サイクルエンジンであって、V12気筒エンジンであるV形エンジン100は、クランク軸14が二回転する間に12回の膨張行程が行なわれる。従って、クランク軸14の回転角度が60度毎に膨張行程を行なうと極めて滑らかで安定した運転特性を得ることが可能とされる。
As described above, in the V-
しかし、本V形エンジン100は、第一列Lのピストン13の摺動方向と第二列Rのピストン13の摺動方向からなる角度、即ち、バンク角Vaが90度とされているため(図3参照)、クランク軸14の回転角度が60度毎に膨張行程を行なうことは不可能である。つまり、図5に示すように、V形エンジン100は、クランク軸14の回転角度が30度と90度で交互に膨張行程を行なうこととなり、第一列Lの気筒(C1・C3・C5・C7・C9・C11)での膨張行程と、第二列Rの気筒(C2・C4・C6・C8・C10・C12)での膨張行程と、の間隔が不等間隔にならざるを得ないのである。
However, in the V-
このように、V形エンジン100は、クランク軸14の回転角度が30度と90度で交互に膨張行程を行なう不等間隔となるため、第一列Lと第二列Rの排気特性に差異が生じていたのである。具体的には、長間隔(90度)後に膨張行程となる第一列Lの気筒(C1・C3・C5・C7・C9・C11)における燃料噴射圧力が、短間隔(30度)後に膨張行程となる第二列Rの気筒(C2・C4・C6・C8・C10・C12)における燃料噴射圧力よりも高くなる傾向にあるため、第一列Lと第二列Rの排気特性に差異が生じていたのである。
As described above, the V-
その理由は、図3の図面に図示しているように、クランク軸14が反時計方向の回転方向Dで回転する場合において、第一列Lの気筒(C1・C3・C5・C7・C9・C11)は、第二列Rの気筒(C2・C4・C6・C8・C10・C12)の圧縮行程の90度後に圧縮・膨張行程となるので、クランク軸の回転速度はそれほど落ちることはない。それに対して、第二列Rの気筒(C2・C4・C6・C8・C10・C12)の方は、第一列Lの気筒(C1・C3・C5・C7・C9・C11)の後に、直ぐに30度の間隔で、圧縮・膨張行程が来る為に、瞬間的に負荷が大きくなり、クランク軸の回転角度にバラツキが発生し、第二列Rの気筒(C2・C4・C6・C8・C10・C12)の膨張行程において、クランク軸の回転速度が低くなり、カム軸のカム速度も遅くなるのである。カム速度の相異は、ポート穴41p等からの燃料の溢流量に相関関係を有するため、燃料噴射ノズル17への燃料の圧送量に影響を及ぼす。つまり、第一列L用の燃料噴射ポンプ4は、カム速度が遅いために燃料室45からの燃料の溢流量が多くなり、燃料噴射ノズル17への燃料の圧送量が少なくなるのである。これにより、長間隔後に膨張行程とるな第一列Lの気筒における燃料噴射圧力が、短間隔後に膨張行程となる第二列Rの気筒における燃料噴射圧力よりも普遍的に高くなるのである。The reason for this is that, as shown in the drawing of FIG. 3, when the
図6(A)に、第一列Lの気筒(C1・C3・C5・C7・C9・C11)における燃料噴射圧力と第二列Rの気筒(C2・C4・C6・C8・C10・C12)における燃料噴射圧力の圧力波形を示す。また、図6(B)に、第一列Lの排気温度と第二列Rの排気温度を示す。 FIG. 6A shows the fuel injection pressure in the first row L cylinders (C1, C3, C5, C7, C9, C11) and the second row R cylinders (C2, C4, C6, C8, C10, C12). The pressure waveform of the fuel injection pressure in is shown. FIG. 6B shows the exhaust temperature of the first row L and the exhaust temperature of the second row R.
図6(A)より、第一列Lの気筒(C1・C3・C5・C7・C9・C11)における燃料噴射圧力が、第二列Rの気筒(C2・C4・C6・C8・C10・C12)における燃料噴射圧力よりも高くなっていることがわかる。これは、クランク軸14の回転角度が30度と90度で交互に膨張行程を行なうことに起因して、長間隔後に膨張行程となる第一列Lの気筒(C1・C3・C5・C7・C9・C11)における燃料噴射圧力が、短間隔後に膨張行程となる第二列Rの気筒(C2・C4・C6・C8・C10・C12)における燃料噴射圧力よりも高くなることを示している。
As shown in FIG. 6A, the fuel injection pressures in the first row L cylinders (C1, C3, C5, C7, C9, C11) indicate that the second row R cylinders (C2, C4, C6, C8, C10, C12). It can be seen that the fuel injection pressure is higher than This is due to the fact that the rotation stroke of the
また、図6(B)より、低出力領域においては第一列Lの排気温度が第二列Rの排気温度よりも高くなっており、高出力領域においては第一列Lの排気温度が第二列Rの排気温度よりも低くなっていることがわかる。これは、第一列Lの気筒(C1・C3・C5・C7・C9・C11)における燃料噴射圧力と第二列Rの気筒(C2・C4・C6・C8・C10・C12)における燃料噴射圧力が異なることに起因して、燃焼室15における燃焼状態が互いに異なっていることを示している。
Further, from FIG. 6B, the exhaust temperature of the first row L is higher than the exhaust temperature of the second row R in the low output region, and the exhaust temperature of the first row L is the first in the high output region. It can be seen that the exhaust temperature of the second row R is lower. This is because the fuel injection pressure in the first row L cylinders (C1, C3, C5, C7, C9, C11) and the fuel injection pressure in the second row R cylinders (C2, C4, C6, C8, C10, C12). This shows that the combustion states in the
そして、燃焼室15における燃焼状態が互いに異なっている場合は、窒素酸化物(NOx)ならびに粒子状物質(PM)の生成量に差異が生じると考えられる。具体的に説明すると、窒素酸化物(NOx)は、主に高温領域で生成されるために燃焼状態の影響を受け易く、第一列Lの気筒(C1・C3・C5・C7・C9・C11)と第二列Rの気筒(C2・C4・C6・C8・C10・C12)で生成量に差異が生じるからである。また、粒子状物質(PM)は、主に低酸素領域で生成されるために燃焼状態の影響を受け易く、第一列Lの気筒(C1・C3・C5・C7・C9・C11)と第二列Rの気筒(C2・C4・C6・C8・C10・C12)で生成量に差異が生じるからである。
When the combustion states in the
以下に、第一列Lと第二列Rの排気特性差を低減する一の手段について説明する。 Hereinafter, one means for reducing the difference in the exhaust characteristics between the first row L and the second row R will be described.
図7(A)に、燃料噴射ポンプ4を構成するカム軸44のカム形状を示す。図7(A)の実線は、第一列用の燃料噴射ポンプ4のカム形状を示し、図7(A)の破線は、第二列用の燃料噴射ポンプ4のカム形状を示している。また、図7(B)に、燃料噴射ポンプ4を構成するカム軸44のカム速度を示す。図7(B)の実線は、第一列用の燃料噴射ポンプ4のカム速度を示し、図7(B)の破線は、第二列用の燃料噴射ポンプ4のカム速度を示している。なお、カム速度とは、カム軸44のカム部によって摺動されるプランジャ42の摺動速度と同義である。
FIG. 7A shows the cam shape of the
図7(A)より、第一列用の燃料噴射ポンプ4のカム形状は、第二列用の燃料噴射ポンプ4のカム形状と比較して、ベース円部Cbならびにランプ部Crの形状が略同一となっている。しかし、第一列用の燃料噴射ポンプ4のカム形状は、ランプ部Crから連続するフランク部Cfにおいてカム高さが低くなっている。
7A, the cam shape of the
図7(B)より、第一列用の燃料噴射ポンプ4のカム速度は、第二列用の燃料噴射ポンプ4のカム速度と比較して、ベース円部Cbとランプ部Crでほぼ一致する。これは、互いのカム形状がベース円部Cbとランプ部Crにおいて略同一だからである。しかし、第一列用の燃料噴射ポンプ4のカム速度は、第二列用の燃料噴射ポンプ4のカム速度と比較して、フランク部Cfで遅くなっている。これは、第一列用の燃料噴射ポンプ4のフランク部Cfにおけるカム高さが低いことに起因する。
From FIG. 7B, the cam speed of the
すると、カム速度の相異は、ポート穴41p等からの燃料の溢流量に相関関係を有するため、燃料噴射ノズル17への燃料の圧送量に影響を及ぼす。つまり、第一列用の燃料噴射ポンプ4は、カム速度が遅いために燃料室45からの燃料の溢流量が多くなり、燃料噴射ノズル17への燃料の圧送量が少なくなるのである。
Then, the difference in the cam speed has a correlation with the overflow amount of the fuel from the
このような構成により、本V形エンジン100は、長間隔後に膨張行程となる第一列Lの気筒(C1・C3・C5・C7・C9・C11)における燃料噴射圧力を低下させることが可能となる。そして、図8(A)に示すように、第一列Lの気筒(C1・C3・C5・C7・C9・C11)における燃料噴射圧力と第二列Rの気筒(C2・C4・C6・C8・C10・C12)における燃料噴射圧力の圧力波形を近似させることが可能となるのである。また、図8(B)に示すように、第一列Lの排気温度と第二列Rの排気温度とが略同等になっていることからも、燃焼室15における燃焼状態が互いに同様になっていると考えられる。
With such a configuration, the V-
以上より、燃焼室15における燃焼状態が互いに同様となるために窒素酸化物(NOx)ならびに粒子状物質(PM)の生成量に差異が生じず、第一列Lと第二列Rの排気特性差を低減することが可能となるのである。
From the above, since the combustion states in the
以下に、第一列Lと第二列Rの排気特性差を低減する他の手段について説明する。 Hereinafter, another means for reducing the difference in exhaust characteristics between the first row L and the second row R will be described.
図9(A)に、燃料噴射ポンプ4を構成するカム軸44のカム形状を示す。図9(A)の実線は、第一列用の燃料噴射ポンプ4のカム形状を示し、図9(A)の破線は、第二列用の燃料噴射ポンプ4のカム形状を示している。また、図9(B)に、燃料噴射ポンプ4を構成するカム軸44のカム速度を示す。図9(B)の実線は、第一列用の燃料噴射ポンプ4のカム速度を示し、図9(B)の破線は、第二列用の燃料噴射ポンプ4のカム速度を示している。なお、カム速度とは、カム軸44のカム部によって摺動されるプランジャ42の摺動速度と同義である。
FIG. 9A shows the cam shape of the
図9(A)より、第二列用の燃料噴射ポンプ4のカム形状は、第一列用の燃料噴射ポンプ4のカム形状と比較して、ベース円部Cbならびにランプ部Crの形状が略同一となっている。しかし、第二列用の燃料噴射ポンプ4のカム形状は、ランプ部Crから連続するフランク部Cfにおいてカム高さが高くなっている。
9A, the cam shape of the
図9(B)より、第二列用の燃料噴射ポンプ4のカム速度は、第一列用の燃料噴射ポンプ4のカム速度と比較して、ベース円部Cbとランプ部Crでほぼ一致する。これは、互いのカム形状がベース円部Cbとランプ部Crにおいて略同一だからである。しかし、第二列用の燃料噴射ポンプ4のカム速度は、第一列用の燃料噴射ポンプ4のカム速度と比較して、フランク部Cfで速くなっている。これは、第一列用の燃料噴射ポンプ4のフランク部Cfにおけるカム高さが高いことに起因する。
From FIG. 9B, the cam speed of the
すると、カム速度の相異は、ポート穴41p等からの燃料の溢流量に相関関係を有するため、燃料噴射ノズル17への燃料の圧送量に影響を及ぼす。つまり、第二列用の燃料噴射ポンプ4は、カム速度が速いために燃料室45からの燃料の溢流量が少なくなり、燃料噴射ノズル17への燃料の圧送量が多くなるのである。
Then, the difference in the cam speed has a correlation with the overflow amount of the fuel from the
このような構成により、本V形エンジン100は、短間隔後に膨張行程となる第二列Rの気筒(C2・C4・C6・C8・C10・C12)における燃料噴射圧力を増加させることが可能となる。そして、図10(A)に示すように、第一列Lの気筒(C1・C3・C5・C7・C9・C11)における燃料噴射圧力と第二列Rの気筒(C2・C4・C6・C8・C10・C12)における燃料噴射圧力の圧力波形を近似させることが可能となるのである。また、図10(B)に示すように、第一列Lの排気温度と第二列Rの排気温度とが略同等になっていることからも、燃焼室15における燃焼状態が互いに同様になっていると考えられる。
With this configuration, the V-
以上により、燃焼室15における燃焼状態が互いに同様となるために窒素酸化物(NOx)ならびに粒子状物質(PM)の生成量に差異が生じず、第一列Lと第二列Rの排気特性差を低減することが可能となるのである。
As described above, since the combustion states in the
100 V形エンジン
1 エンジン主体部
11 シリンダブロック
12 シリンダヘッド
13 ピストン
14 クランク軸
15 燃焼室
16 コネクティングロッド
17 燃料噴射ノズル
2 給気通路
21 エアクリーナ
22 コンプレッサ
23 給気マニホールド
3 排気通路
31 排気マニホールド
32 排気タービン
4 燃料噴射ポンプ
41 プランジャバレル
42 プランジャ
43 デリベリバルブ
44 カム軸
45 燃料室
L 第一列
R 第二列
Va バンク角
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 V type engine 1 Engine
Claims (2)
第二列に摺動可能に設けられた複数のピストンと、
前記ピストンの摺動によって回転されるクランク軸と、
前記クランク軸の回転によって駆動される第一列用の燃料噴射ポンプと、
前記第一列用の燃料噴射ポンプから燃料を圧送される燃料噴射ノズルと、
前記クランク軸の回転によって駆動される第二列用の燃料噴射ポンプと、
前記第二列用の燃料噴射ポンプから燃料を圧送される燃料噴射ノズルとを備え、
前記燃料噴射ポンプには、摺動することで燃料の圧送を行なうプランジャと、前記クランク軸によって駆動されて前記プランジャを摺動させるカム軸とを備え、
前記第一列のピストンの摺動方向と、前記第二列のピストンの摺動方向からなる角度であるバンク角を90度とし、
ピストンの気筒数との関係から、前記第一列のピストンの気筒での膨張行程が長間隔後となり、前記第二列のピストンの気筒での膨張行程が短間隔後になり、不等間隔となるV形エンジンにおいて、
前記第一列用の燃料噴射ポンプのカム形状と、前記第二列用の燃料噴射ポンプのカム形状は、ベース円部並びにランプ部の形状が略同一であり、
前記第一列用の燃料噴射ポンプのランプ部から連続するフランク部においてのカム高さは、前記第二列用の燃料噴射ポンプのランプ部から連続するフランク部においてのカム高さより低く構成し、
前記第一列用の燃料噴射ポンプのカム軸のカム速度を遅くし、燃料噴射圧力を低下させて、
長間隔後に膨張行程となる前記第一列の気筒における燃料噴射圧力の圧力波形と、短間隔後に膨張工程となる前記第二列の気筒における燃料噴射圧力の圧力波形を近似させて、略同等とする
ことを特徴とするV形エンジン。 A plurality of pistons slidably provided in the first row;
A plurality of pistons slidably provided in the second row;
A crankshaft rotated by sliding of the piston;
A fuel injection pump for the first row driven by rotation of the crankshaft;
A fuel injection nozzle to which fuel is pumped from the fuel injection pump for the first row;
A second-row fuel injection pump driven by rotation of the crankshaft;
A fuel injection nozzle that pumps fuel from the fuel injection pump for the second row,
The fuel injection pump includes a plunger that slides the fuel by sliding, and a cam shaft that is driven by the crankshaft to slide the plunger.
The bank angle, which is an angle formed by the sliding direction of the first row of pistons and the sliding direction of the second row of pistons, is 90 degrees,
From the relationship with the number of piston cylinders, the expansion strokes in the cylinders of the first row of pistons are after a long interval, and the expansion strokes in the cylinders of the second row of pistons are after a short interval , resulting in unequal intervals. In V type engine,
The cam shape of the fuel injection pump for the first row and the cam shape of the fuel injection pump for the second row are substantially the same in the shape of the base circle portion and the ramp portion,
The cam height at the flank portion continuous from the ramp portion of the fuel injection pump for the first row is configured to be lower than the cam height at the flank portion continuous from the ramp portion of the fuel injection pump for the second row,
Decreasing the cam speed of the cam shaft of the fuel injection pump for the first row, lowering the fuel injection pressure,
By approximating the pressure waveform of the fuel injection pressure in the cylinder of the first row that becomes the expansion stroke after a long interval and the pressure waveform of the fuel injection pressure in the cylinder of the second row that becomes the expansion process after a short interval, they are approximately the same. A V-shaped engine characterized by
第二列に摺動可能に設けられた複数のピストンと、
前記ピストンの摺動によって回転されるクランク軸と、
前記クランク軸の回転によって駆動される第一列用の燃料噴射ポンプと、
前記第一列用の燃料噴射ポンプから燃料を圧送される燃料噴射ノズルと、
前記クランク軸の回転によって駆動される第二列用の燃料噴射ポンプと、
前記第二列用の燃料噴射ポンプから燃料を圧送される燃料噴射ノズルとを備え、
前記燃料噴射ポンプには、摺動することで燃料の圧送を行なうプランジャと、前記クランク軸によって駆動されて前記プランジャを摺動させるカム軸とを備え、
前記第一列のピストンの摺動方向と、前記第二列のピストンの摺動方向からなる角度であるバンク角を90度とし、
ピストンの気筒数との関係から、前記第一列のピストンの気筒での膨張行程が長間隔後となり、前記第二列のピストンの気筒での膨張行程が短間隔後になり、不等間隔となるV形エンジンにおいて、
前記第一列用の燃料噴射ポンプのカム形状と、前記第二列用の燃料噴射ポンプのカム形状は、ベース円部並びにランプ部の形状が略同一であり、
前記第二列用の燃料噴射ポンプのランプ部から連続するフランク部においてのカム高さは、前記第一列用の燃料噴射ポンプのランプ部から連続するフランク部においてのカム高さより高く構成し、
前記第二列用の燃料噴射ポンプのカム軸のカム速度を速くし、燃料噴射圧力を増加させて、
短間隔後に膨張行程となる前記第二列の気筒における燃料噴射圧力の圧力波形と、長間隔後に膨張工程となる前記第一列の気筒における燃料噴射圧力の圧力波形を近似させて、略同等とする
ことを特徴とするV形エンジン。 A plurality of pistons slidably provided in the first row;
A plurality of pistons slidably provided in the second row;
A crankshaft rotated by sliding of the piston;
A fuel injection pump for the first row driven by rotation of the crankshaft;
A fuel injection nozzle to which fuel is pumped from the fuel injection pump for the first row;
A second-row fuel injection pump driven by rotation of the crankshaft;
A fuel injection nozzle that pumps fuel from the fuel injection pump for the second row,
The fuel injection pump includes a plunger that slides the fuel by sliding, and a cam shaft that is driven by the crankshaft to slide the plunger.
The bank angle, which is an angle formed by the sliding direction of the first row of pistons and the sliding direction of the second row of pistons, is 90 degrees,
From the relationship with the number of piston cylinders, the expansion strokes in the cylinders of the first row of pistons are after a long interval, and the expansion strokes in the cylinders of the second row of pistons are after a short interval , resulting in unequal intervals. In V type engine,
The cam shape of the fuel injection pump for the first row and the cam shape of the fuel injection pump for the second row are substantially the same in the shape of the base circle portion and the ramp portion,
The cam height in the flank portion continuous from the ramp portion of the fuel injection pump for the second row is configured to be higher than the cam height in the flank portion continuous from the ramp portion of the fuel injection pump for the first row,
Increase the cam speed of the camshaft of the fuel injection pump for the second row and increase the fuel injection pressure,
By approximating the pressure waveform of the fuel injection pressure in the cylinder of the second row that becomes the expansion stroke after a short interval and the pressure waveform of the fuel injection pressure in the cylinder of the first row that becomes the expansion step after a long interval, A V-shaped engine characterized by
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