JPH0247238Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は機関回転数に対応して吸気スワールの
強さを加減する直接噴射式デイーゼル機関に関す
るものである。

［従来の技術］ 直接噴射式デイーゼル機関の性能は、吸気スワ
ール（以下これを単にスワールという）の良否に
より左右される。小型直噴式デイーゼル機関で
は、高速運転で最大出力を得るために機関の回転
領域が拡大し、低速運転から高速運転まで燃焼に
最適なスワール比を得る（スワール比をほぼ一定
にする）ことが困難になつている。

この問題を解決するために、例えば実開昭55−
139226号公報に示される吸気装置が提案されてい
るが、この吸気装置は高速吸気系に弁を設け、機
関回転数または機関負荷が所定の条件に達するま
で高速吸気系の弁を閉じ、その後は低速吸気系と
高速吸気系を燃焼室に連通するものであり、限ら
れた吸気ポート域に弁などを装着すると、吸気抵
抗が増大するわりにスワール比の制御効果が低
い。

［考案が解決しようとする問題点］ 本考案の目的は上述の問題に鑑み、２つの吸気
ポート仕切る隔壁に機関回転数と機関負荷に応じ
て作動する開閉弁を設けることにより、低速運転
から高速運転までスワール比を燃焼に最適な強さ
に制御し得る直接噴射式デイーゼル機関を提供す
ることにある。

［問題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本考案の構成はシ
リンダヘツドの片側にヘリカル吸気ポートとタン
ジエンシヤル吸気ポートとを互いに同方向のスワ
ールを形成するよう並設し、両方の吸気ポートを
区画する隔壁に両方の吸気ポートを互いに連通す
るバイパス通路を設け、バイパス通路に開弁時ヘ
リカル吸気ポートの上流側へ斜めに突出してヘリ
カル吸気ポートの吸気をタンジエンシヤル吸気ポ
ートへ誘導する開閉弁を回動可能に軸支持したも
のである。

［作用］ 吸気流速の低い低速（高負荷）運転では、ヘリ
カル吸気ポートにより旋回半径は小さいが強いス
ワールを形成し、同時にタンジエンシヤル吸気ポ
ートからの吸気により必要な吸気量を賄う。

吸気流速の高い高速（低負荷）運転では、開閉
弁を開いてヘリカル吸気ポートからのスワールが
過大に強くなるのを抑える。同時に、吸気抵抗の
小さいタンジエンシヤル吸気ポートからの吸気量
を増大させて必要十分な吸気量を賄い、また燃焼
室の周壁に沿う旋回半径の大きな比較的強いスワ
ールを形成する。

ヘリカル吸気ポートからのスワールとタンジエ
ンシヤル吸気ポートからのスワールとは同方向で
あり、高速運転ではヘリカル吸気ポートからのス
ワールが相対的に弱く、かつタンジエンシヤル吸
気ポートからのスワールが強くなる。

したがつて、機関に必要な吸気量を犠牲にしな
いで、低速運転から高速運転までスワールの強さ
がほぼ一定に保たれ、吸気と燃焼の混合が促進さ
れるので、良好な燃焼が得られる。

［考案の実施例］ 第１図に示すように、直接噴射式デイーゼル機
関はピストン３０が嵌合されるシリンダブロツク
２２と、燃焼室２７、吸気弁１３、排気弁１５を
有するシリンダヘツド２と、カム軸３３，３５を
収容するハウジング３７と、ハウジング３７の上
部を閉鎖するヘツドカバー３８とからなる。

シリンダブロツク２２のシリンダ１７に嵌合さ
れるピストン３０は、ピン２４によりコネクテイ
ングロツド３１に連結される。シリンダブロツク
２２の壁部に中空の水室２９が形成される。

シリンダヘツド２のシリンダ中心に燃料噴射ノ
ズル８が配設され、燃料噴射ノズル８の両側にカ
ム軸３３のカム３４により駆動される吸気弁１３
と、カム軸３５のカム３６により駆動される排気
弁１５とが、シリンダ中心軸線に対してほぼ対称
かつ僅かに傾けて配設される。シリンダヘツド２
に摺動可能に支持される吸気弁１３は、上端にカ
ム３４と接触するタペツト４１がリテーナ３９ａ
により支持される。リテーナ３９ａとシリンダヘ
ツド２の壁部との間に弁ばね３９が介装される。
シリンダヘツド２のヘリカル吸気ポート３に弁座
１３ａが設けられ、弁座１３ａに吸気弁１３が弁
ばね３９の力により付勢係合される。同様に、シ
リンダヘツド２に支持される排気弁１５も、上端
にカム３６と接触するタペツト４２がリテーナ４
０ａにより支持され、リテーナ４０ａとシリンダ
ヘツド２の壁部との間に弁ばね４０が介装され
る。シリンダヘツド２の排気ポート５に弁座１５
ａが設けられ、弁座１５ａに排気弁１５が弁ばね
４０の力により付勢係合される。

シリンダヘツド２の片側に、吸気弁１３を経て
シリンダ１７へ吸気を供給するヘリカル吸気ポー
ト３が設けられる一方、シリンダヘツド２の反対
側に、シリンダ１７から排気弁１５を経て燃焼ガ
スを排出する排気ポート５が設けられる。ヘリカ
ル吸気ポート３は吸気マニホールド２３に、排気
ポート５は排気マニホールド２５にそれぞれ結合
される。

第３図に示すように、ヘリカル吸気ポート３と
タンジエンシヤル吸気ポート４の各入口の側壁面
３２に、吸気マニホールド２３を取り付けるボル
トを螺合するためのボト穴１２が設けられる。

第１図に示すように、ピストン３０の冠面にく
ぼみを設けて、シリンダヘツド２との間に燃焼室
２７が形成される燃焼室２７の中央に燃料噴射ノ
ズル８の先端が突出し、図示してない燃料噴射ポ
ンプから燃料が噴射管２８を経て燃料噴射ノズル
８へ供給される。シリンダヘツド２の水室９は、
シリンダブロツク２２の水室２９と連絡口１９に
より連通される。

第２図に示すように、本考案によれば、、シリ
ンダヘツド２の片側にヘリカル吸気ポート３をも
つ吸気弁１３と、タンジエンシヤル吸気ポート４
をもつ吸気弁１４とが備えられる一方、反対側に
排気ポート５をもつ排気弁１５と、排気ポート６
をもつ排気弁１６とが備えられる。ヘリカル吸気
ポート３とタンジエンシヤル吸気ポート４は、旋
回半径は異なるが同方向の（図示の実施例では第
２図において反時計方向）のスワールを形成する
ように、各吸気ポートの通路が湾曲される。

ヘリカル吸気ポート３、タンジエンシヤル吸気
ポート４、排気ポート５，６はシリンダ１７へ開
口し、シリンダ中心に燃料噴射ノズル８が配設さ
れる。シリンダヘツド２のシリンダ１７を囲む位
置に４個のヘツドボルト穴１０が設けられ、排気
ポート５，６が設けられている側に、排気マニホ
ールド２５を取り付けるボルト２６を螺合するた
めのボルト穴２６ａが設けられる。

本考案によれば、ヘリカル吸気ポート３とタン
ジエンシヤル吸気ポート４とを仕切る隔壁５０
に、ヘリカル吸気ポート３とタンジエンシヤル吸
気ポート４とを連通するバイパス通路５１が設け
られる。好ましくは、バイパス通路５１はヘリカ
ル吸気ポート３の上流側からタンジエンシヤル吸
気ポート４の下流側へ隔壁５０を斜めに横切る。
隔壁５０に開弁時ヘリカル吸気ポート３の上流側
へ斜めに突出して、ヘリカル吸気ポート３の吸気
をタンジエンシヤル吸気ポート４へ誘導する開閉
弁５２が弁軸５３により回動可能に支持される。

第４図に示すように、弁軸５３に固定したレバ
ー５４の先端が、負圧アクチユエータ５６のロツ
ド５５に連結される。負圧アクチユエータ５６は
ハウジング６３の内部に装着したダイアフラム６
１により負圧室５７と大気室５８とを仕切られ、
ダイアフラム６１に両面に重ね合せた座板５９，
６０を介してロツド５５が結合される。負圧室５
７の座板５９とハウジング６３の端壁との間に介
装したばね６２の力によりロツド５５が突出され
ると、開閉弁５２が閉じられる一方、負圧室５７
へ供給される負圧によりロツド５５が引き込まれ
ると、開閉弁５２が開かれる。

負圧室５７に接続する導管７１は、電磁切換弁
６４を介して負圧タンク６５または大気口７２に
選択的に接続される。電磁切換弁６４を駆動する
電磁コイル６９は、電源バツテリ６８からキース
イツチ６７とアクセルスイツチ６６を経て通電さ
れる。

次に、本考案装置の作動について説明する。機
関の運転中は、キースイツチ６７が閉じられる
が、機関の低速運転ではアクセルスイツチ６６が
開いたままなので、電磁コイル６９は励磁されな
い。この時、負圧アクチユエータ５６の負圧室５
７は導管７１、電磁切換弁６４を経て大気口７２
に開放されいる。したがつて、ばね６２の力によ
りロツド５５が突出され、図示のように開閉弁５
２が閉じられている。

第２図に示すように、吸気弁１３に反時計回り
のヘリカル吸気ポート３が吸気弁１４に吸気弁１
３の右側にあつて右方へ少し湾曲したタンジエン
シヤル吸気ポート４がそれぞれ備えられている。

機関の低速運転では、ヘリカル吸気ポート３か
ら吸気弁１３を経てシリンダ１７へ送られる吸気
は、ヘリカル吸気ポート３の働きにより反時計回
りの小さいが強いスワールを発生する。一方、タ
ンジエンシヤル吸気ポート４から吸気弁１４を経
てシリンダ１７へ送られる吸気は、シリンダ１７
の内周壁に沿う反時計回りの大きいが弱いスワー
ルを発生する。シリンダ１７に全体として偏心し
た反時計回りの大小２つのスワールが発生し、機
関の低速運転では噴射圧が低く燃料噴射ノズル８
から燃焼室２７の中間部までしか到達しない少量
の燃料が、主として小さいが強いスワールの吸気
とよく混合され、良好な燃焼が得られる。

機関の高速運転では、アクセルペダルを所定量
以上踏み込むと、アクセルスイツチ６６が閉じら
れ、電磁コイル６９が励磁され、電磁切換弁６４
により導管７１が負圧タンク６５へ接続される。
したがつて、負圧アクチユエータ５６の負圧室５
７の負圧が高くなり、ばね６２の力に抗しロツド
５５が引つ込められ、第２，４図に鎖線で示すよ
うに、開閉弁５２がバイパス通路５１からヘリカ
ル吸気ポート３の上流側へ突出し、ヘリカル吸気
ポート３の吸気がタンジエンシヤル吸気ポート４
へ誘導される。

第２図においてシリンダ１７の左側では、ヘリ
カル吸気ポート３から吸気弁１３を通過した吸気
の反時計回りの小さなスワールが発生し、シリン
ダ１７の右側ではタンジエンシヤル吸気ポート４
からの吸気とヘリカル吸気ポート３からの吸気の
一部が合流し、吸気弁１４を経て低速運転時より
も多い吸気の反時計回りの大きく強いスワールが
発生する。吸気は吸気抵抗が小さいタンジエンシ
ヤル吸気ポート４を多く流れるから、十分な吸気
量が確保される。機関の高速運転では噴射圧が高
く燃料噴射ノズル８から燃焼室２７の周壁へ到達
する多量の燃料が、大きく強いスワールの吸気と
よく混合され、良好な高速燃焼が得られる。

［考案の効果］ 本考案は上述のように、シリンダヘツドの片側
にヘリカル吸気ポートとタンジエンシヤル吸気ポ
ートとを互いに同方向のスワールを形成するよう
並設し、両方の吸気ポートを区画する隔壁に両方
の吸気ポートを互いに連通するバイパス通路を設
け、バイパス通路に開弁時ヘリカル吸気ポートの
上流側へ斜めに突出してヘリカル吸気ポートの吸
気をタンジエンシヤル吸気ポートへ誘導する開閉
弁を回動可能に軸支持したので、次のような優れ
た効果が得られる。

(a) 開閉弁を機関回転数まは機関負荷に応じて開
閉することにより、機関に必要な吸気量を犠牲
にしないで、低速運転から高速運転までスワー
ルを燃焼に最適な強さに制御できる。

(b) 低速運転から高速運転までスワールの強さが
適正に保たれるので、良好な燃焼が得られ、燃
費節減と出力向上が可能になる。

(c) 機関の高速運転では燃焼速度が高められるの
で、スモークの発生が抑えられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る直接噴射式デイーゼル機
関の側面断面図、第２図は同機関のシリンダヘツ
ドを示す第３図の線−による平面断面図、第
３図は同機関のヘリカル吸気ポートとタンジエン
シヤル吸気ポートを示すシリンダヘツドの正面
図、第４図は同機関の開閉弁のアクチユエータの
概略構成図である。 ２：シリンダヘツド、３：ヘリカル吸気ポー
ト、４：タンジエンシヤル吸気ポート、５，６：
排気ポート、８：燃料噴射ノズル、１３，１４：
吸気弁、１５，１６：排気弁、５：隔壁、５１：
通路、５２：開閉弁、５６：負圧アクチユエー
タ、６４：電磁切換弁、６５：負圧タンク、６
６：アクセルスイツチ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. シリンダヘツドの片側にヘリカル吸気ポートと
   タンジエンシヤル吸気ポートとを互いに同方向の
   スワールを形成するよう並設し、両方の吸気ポー
   トを区画する隔壁に両方の吸気ポートを互いに連
   通するバイパス通路を設け、バイパス通路に開弁
   時ヘリカル吸気ポートの上流側へ斜めに突出して
   ヘリカル吸気ポートの吸気をタンジエンシヤル吸
   気ポートへ誘導する開閉弁を回動可能に軸支持し
   たことを特徴とする直接噴射式デイーゼル機関。