JPH02115534A - ディーゼルエンジンの噴射制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はディーゼルエンジンの噴射制御装置に関する。

（従来の技術） シリンダヘッドとピストン頭部との間に形成された燃焼
室に燃料を直接噴射する直噴式ディーゼルエンジンにお
いて、着火遅れによる混合気の急激な燃焼により、騒音
の増大及び排気中のＮＯｘの増大を招き易いことに鑑み
、例えば、特開昭５８−８２０６７号公報に開示されて
いるような、ポンプと一体になった高圧ユニットインジ
ェクタを用いて燃料の霧化を促進し、着火性を向上せし
めるという技術は一般に知られている。

（発明が解決しようとする課題） しかし、従来の例えば単にピストン頭部に凹設された燃
焼室では、上記ユニットインジェクタによりコーン状に
噴霧された燃料が充分に微粒化せずに液状のまま燃焼室
の壁に当り、必ずしも良好な燃焼性が得られないという
問題がある。すなわち、上記噴霧された燃料が壁に当っ
た部分では液状になってその付近がリッチ（濃混合気）
になる一方、上記噴霧範囲の外側はリーン（希薄混合気
）になるため、理論混合気部分の早期燃焼によって発生
した高温の熱により、上記リッチ部ではＨＣ（ハイドロ
カーボン）ないしはスモークが多く発生し、リーン部で
はＮＯＸが多く発生することになる。

そこで、本発明は、シリンダヘッドに上記ユニットイン
ジェクタからコーン状に噴霧される燃料の噴霧範囲を取
り囲むようにコーン型の燃焼室を形成し、上記噴霧をで
きるだけ燃焼室の壁に当てないようにして、上述のリッ
チ部やリーン部の形成による排気ガスの劣化を防止しよ
うとするものである。

しかし、上記コーン型燃焼室の場合、高圧ユニットイン
ジェクタの利点である燃料の良好な霧化を燃焼性の向上
に反映せしめることができるものの、上記ユニットイン
ジェクタで燃料を短時間に高圧で噴射するため燃料噴射
率が高く、且つ燃料の霧化が良いことから、多量の空気
を巻き込んで燃料が急激に燃焼することになる。すなわ
ち、燃料の着火遅れが少なくて略等容燃焼になり、燃焼
室の温度が急上昇することになるため、上記ＮＯＸの低
減を充分に図ることが難しくなる。

これに対し、上記ユニットインジェクタの噴射時期を遅
らせることも考えられるが、上記等容燃焼自体はあまり
変わらず、また、ユニットインジェクタの噴射圧力を下
げることは、燃料の霧化が悪くなり、このユニットイン
ジェクタの利点である燃焼性の向上が図れなくなる。

（課題を解決するための手段） 本発明は、このような課題に対して、上述のユニットイ
ンジェクタとコーン型燃焼室を組み合わせたものにおい
て、ユニットインジェクタの燃料噴射率を噴射初期に低
くなるように制御し、等容燃焼の割合を減らして燃焼を
長びかせることにより、上記コーン型燃焼室の利点であ
るＩＣないしはスモークの低減効果を損なうことなく、
上記ＮＯｘの低減を図ることができるようにするもので
ある。

すなわち、本発明に係るディーゼルエンジンの噴射制御
装置は、単孔型のユニットインジェクタを備えたディー
ゼルエンジンにおいて、シリンダヘッドに上記ユニット
インジェクタからコーン状に噴霧される燃料の噴霧範囲
を取り囲むコーン型燃焼室が形成されていて、上記ユニ
ットインジェクタの１回の燃料噴射における噴射初期の
燃料噴射率を低く抑える噴射率制御手段を設けたことを
特徴とするものである。

（作用） 上記燃料噴射制御装置においては、コーン型の燃焼室に
より、ユニットインジェクタからの燃料の噴霧をできる
だけ燃焼室の壁に当てないようにしてリッチ部分が生ず
るのを防止し、ＩＣないしはスモークの発生を抑えるこ
とができる。そして、上記ユニットインジェクタの燃料
噴射率を噴射初期に低く抑えることができるため、燃料
の全部を急激に燃焼させずに、燃焼時間を長びかせて、
例えばクランクアングル的にはピストン上死点後まで燃
焼を継続せしめて燃焼が等容及び等圧のもとで行われる
ようにして、多量の空気を巻き込んでの燃料の急激な燃
焼によるＮＯｘの発生を防止することができる。

（発明の効果） 従って、本発明によれば、ユニットインジェクタとコー
ン型燃焼室との組み合わせによって燃料の燃焼性の向上
を図り、ＨＣないしはスモークの発生を抑えながら、ユ
ニットインジェクタの噴射初期の燃料噴射率の低減によ
りＮＯＸの発生を抑えることができるようになる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図に示すディーゼルエンジンにおいて、１はシリン
ダヘッド、２はシリンダブロック、３はピストン、４は
シリンダヘッド１に取り付けられた単孔型の高圧ユニッ
トインジェクタである。このユニットインジェクタ４は
、エンジンの回転に同期して回転するカム（図示省略）
によって駆動されるポンプを備えたものにであり、先端
のノズルから燃料をコーン状に噴霧する。５は上記コー
ン状の燃料噴霧範囲である。

上記シリンダヘッド１には、上記コーン状の燃料噴霧範
囲５を取り囲むようにコーン状に形成されてピストン３
の頭部へ向けて開口したコーン型燃焼室６が形成されて
いて、上記ユニットインジェクタ４はそのノズルが燃焼
室６に対してその頂部から軸心をこの燃焼室６と同じに
して臨んでいる。また、上記燃焼室６は、上記噴霧範囲
５よりも大きなコーン形状を有し、これにより、燃焼室
６の壁面と燃料噴霧５との間に空隙８ができるようにし
である。

また、ピストン３の頂面には、上記シリンダヘッド１の
燃焼室６とともに単一の燃焼室を構成するピストンリセ
ス９が形成されている。この場合、ピストンリセス９は
上記ユニットインジェクタ４からの噴霧範囲５が直接到
達しない深さになされている。つまり、シリンダヘッド
１側の燃焼室６とピストンリセス９とで構成される燃焼
室は、上記噴霧範囲５の到達距離以上の高さになされて
いる。

なお、第１図において、１１は吸気管、１２は排気管、
１３はウォータジャケットである。

第２図には上記ユニットインジェクタ４の燃料噴射率制
御手段７が示されている。すなわち、本実施例はニード
ルノズル１４を採用したものであり、第２図において、
１５はノズル部先端のサックに連通せしめた燃料通路、
１７は上記サックから噴孔１８に臨ましめたニードル弁
である。そして、このニードル弁１７にそのリフト量を
変化せしめるリフト量可変手段が取り付けられている。

上記リフト量可変手段は、上記ニードル弁１７の基端に
当接せしめた当て部材２１と、油圧で進退せしめる加圧
部材２２との間に圧縮スプリング２３を介装してなる。

この場合、加圧部材２２の加圧力が変わることによりニ
ードル弁１７のリフト量、つまりは噴孔１８の開口面積
が変わるようになっている。第３図には上記ニードル弁
１７のリフト量と噴孔１８の開口面積との関係が示され
ており、本例の場合、開口面積は所定リフト量までは低
い値でほとんど変化せず、その後、リフト量の増大に伴
って開口面積が増大するようになっている。

そうして、上記リフト量可変手段の油通路２４に介設し
た電磁開閉弁２５にクランク角センサ２６からの噴射開
始信号に基づいて制御信号を出力するコントローラ２７
が連係している。すなわち、上記コントローラ２７は、
噴射開始信号を受けて電磁開閉弁２５による油通路２４
の通路面積を漸次縮小していくことにより、上記加圧部
材２２に作用せしめである油圧を漸次弱めていくように
なされている。よって、上記ニードル弁１７はそのリフ
ト量を漸次大きくしていくことになり、これにより、噴
孔１８の開口面積が第３図に示す特性によりリフト初期
に低い開度でほとんど変化しないから、燃料の噴射圧力
を低下せしめることなく、燃料噴射期間における燃料噴
射率は噴射初期が低く、その後、例えば、ピストン上死
点若しくはそれを過ぎた頃に前記噴射率が高くなってい
くことになる。

従って、上記実施例においては、ユニットインジェクタ
４による１回の燃料噴射において、燃料噴射率は噴射初
期に低くなっているから、上記ユニットインジェクタ４
からは噴射初期に少量の燃料が比較的高い圧力で噴射さ
れ、噴射後期、つまり、噴射初期の燃料が着火した頃に
残りの燃料が一気に噴射されることになる。これにより
、噴射初期の燃料が着火して等容燃焼が始まり、ピスト
ン上死点を過ぎて膨張行程に入った時点で噴射後期の燃
料が燃焼していって等圧燃焼に近い状態が得られ、多量
の燃料の急激な燃焼による燃焼室温度の過度の上昇はな
くなるから、ＮＯｘの発生が防止されることになる。

そうして、上記噴射初期及び噴射後期においても燃料の
噴射圧力は特に低下しないから、燃料の霧化は良好であ
り、且つコーン型の燃焼室６により燃焼室壁面に対する
燃料の付着はなく、従って、過度のリッチ部も生じない
から、ＨＣないしはスモークの発生も防止される。

第４図は燃焼室についての他の実施例を示すものであり
、ピストン３０においては、その頂面の中央部にシリン
ダヘッド１側のコーン型燃焼室２９側に突出した凸部３
１が設けられているとともに、この凸部３１の周囲がピ
ストンリセス３２になっていて、上記凸部３１とピスト
ンリセス３２が連続的な曲面を構成している。なお、上
記コーン型燃焼室２９は、ユニットインジェクタ４から
の噴霧範囲５が上記凸部３１に対して直接到達しない高
さになされている。他の構成は先の第１図のものと同じ
である。

従って、本例の場合、ユニットインジェクタ４から噴霧
された燃料は微粒化されて上記凸部３１の周囲のピスト
ンリセス３２に円滑に流れ、ピストンリセス３２の空気
の利用率が高まり、燃焼性の向上が図れることになる。

なお、上記実施例では噴孔１８の開口面積をニードル弁
１７のリフト量で変えて燃料噴射率を制御するようにし
たが、噴射圧力を変えないならば他の方法で行なっても
よい。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図はディーゼルエン
ジンの燃焼室まわりの構造を示す縦断面図、第２図は燃
料噴射率制御手段の構成図、第３図はニードル弁のリフ
ト量と噴孔の開口面積との関係を示すグラフ、第４図は
燃焼室についての他の実施例を示す縦断面図である。 １・・・・・・シリンダヘッド、３．３０・・・・・・
ピストン、４・・・・・・ユニットインジェクタ、５・
・・・・・噴霧範囲、６・・・・・・コーン型燃焼室、
７・・・・・・燃料噴射率制御手段、１４・・・・・・
二一ドルノズル

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）単孔型のユニットインジェクタを備えたディーゼ
   ルエンジンにおいて、シリンダヘッドに上記ユニットイ
   ンジェクタからコーン状に噴霧される燃料の噴霧範囲を
   取り囲むコーン型燃焼室が形成されていて、上記ユニッ
   トインジェクタの１回の燃料噴射における噴射初期の燃
   料噴射率を低く抑える噴射率制御手段を設けたことを特
   徴とするディーゼルエンジンの噴射制御装置。