JPH03242425A

JPH03242425A - ディーゼル機関

Info

Publication number: JPH03242425A
Application number: JP2039344A
Authority: JP
Inventors: Nobuji Eguchi; 江口　展司
Original assignee: Hino Motors Ltd
Current assignee: Hino Motors Ltd
Priority date: 1990-02-20
Filing date: 1990-02-20
Publication date: 1991-10-29

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】産業上の利用分野この発明は、燃料噴射時に、高圧空気を噴射させ、そし
て、噴射された燃料の微粒化を一層促進させて排ガスを
改善するディーゼル機関に関する。

背景技術通常、ディーゼル機関では、燃料噴射時期を遅延させた
り、また、吸入空気の乱れによる燃料空気の混合を促進
させたり、さらには、高圧噴射による燃料を微粒化させ
て排ガスの改善を図ってきているが、それらの対策には
、限界にきているのが現状である。

発明の目的・課題この発明の目的・課題は、排ガス中に含まれる窒素酸化
物（ＮＯｘ）やパティキュレートを低減させ、排ガスを
改善するところのディーゼル機関の提供にある。

目的・課題に係る発明の概要：請求する発明の内容上述の目的・課題に関連して、この発明のディーゼル機
関は、高圧空気が、燃料噴射時に増圧装置でシリンダ室
に噴射され、その燃料噴射時にそのシリンダ室内の背圧
を上げて高圧燃料噴射を行ない、その噴射された燃料の
微粒化を促進させるところにある。

具体例の説明以下、この発明のディーゼル機関の特定された具体例に
ついて、図面を参照して説明する。

第１ないし４図は、直接噴射型に具体化されたこの発明
のディーゼル機関の具体例１０を部分的に示している。

そのディーゼル機関１０は、通常の直接噴射型ディーゼ
ル機関に増圧装置２２、エア・コンプレッサ２９、エア
・タンク３０、コントロール・ユニット３１、および、
圧力センサ（図示せず）が付加されたもので、その増圧
装置２２は、増圧シリンダ２３、その増圧シリンダ２３
を動作させる１を磁弁２４、および空気噴射管２５から
組み立てられ、その増圧シリンダ２３は、また、空気圧
配管３２でそのエア・コンプレッサ２９およびエア・タ
ンク−３０に接続され、一方、その空気噴射管２５は、
噴口アロがシリンダ室１５に開口されてシリンダ・ヘッ
ド１２に鋳込まれ、そして、その増圧シリンダ２３に接
続された。

その増圧シリンダ２３は、第２および３図に図式的に示
されたように、送出し弁（図示せず）を内蔵した空気噴
射管コネクタ２８が組み合わせられ、一方、その電磁弁
２４は、切換え弁２６と電磁パイロット弁２７とより組
み立てられた。

その増圧シリンダ２３は、互いに同軸線的に連通された
低圧シリンダ・ポア３４および高圧シリンダ・ポア３５
を備えたシリンダ・ボディ３３とその低圧および高圧シ
リンダ・ポア３４３５に対応して往復摺動可能に嵌め合
わせられてその低圧シリンダ・ポア３４には、低圧シリ
ンダ室３９および大気圧シリンダ室４０を、その高圧シ
リンダ・ポア３５には高圧シリンダ室４１をそれぞれ形
成したピストン・ロッド・ラム３６とより組み立てられ
、そのエア・コンプレッサ２９の吐出し圧力、８ｋｇｆ
／ｃｄに設定されであるので、そのピストン・ロッド・
ラム３６を形成するラム３７とピストン・ロッド３８と
の面積比は、高圧空気が圧力８０ｋｇｆ／ｃ′ｄｌでそ
の空気噴射管２５から噴射されるように、決定されであ
る。

また、そのシリンダ・ボディ３３には、その低圧シリン
ダ室３９および大気圧シリンダ室４０に対応して開口さ
れた駆動圧ボート４２およびベント４３が形成され、所
定の位置において、その高圧シリンダ室４１に開口され
た空気人口ポート４４および空気出口ボート４５が、そ
して、所定の位置において、その高圧シリンダ・ポア３
５に開口されたベント４６が、それぞれ形成されである
。

さらに、そのシリンダ・ボディ３３には、その駆動圧ボ
ート４２にその切換え弁２６の低圧側ボート６１を接続
させる駆動圧通路４７が、そして、その空気入口ボート
４４にその切換え弁２６の高圧側シリンダ・ボート６２
を接続させる低圧側空気通路４８が、それぞれ形成され
、また、その空気出口ポート４５に連通された高圧側空
気通路４９も形成され、その高圧側空気通路４９にはそ
の空気噴射管コネクタ２８が接続された。勿論、その低
圧側空気通路４８には、チエツク弁５０が配置された。

また、その増圧シリンダ２３の取付は上、その高圧側空
気通路４９が省かれる場合には、その空気噴射管コネク
タ２８は、その空気出口ポート４５に直接的に接続され
る。

そのピストン・ロッド・ラム３６は、増圧終りにおいて
、その高圧シリンダ室４Ｉにそのベント４６を接続させ
るスピル連通路５１およびスピル溝５２が形成されであ
る。

その空気噴射管コネクタ２８は、そのシリンダ・ボディ
３３にねじ込まれた状態でその空気出口ボート４５に連
通される連通路（図示せず）を備え、そして、その連通
路の途中にバルブ・シート（図示せず）が形成されてそ
の連通路にその送出し弁を嵌め合わせ、バルブ・スプリ
ング（図示せず）でそのバルブ・シートにその送出し弁
を着座させるところに製作された。勿論、この空気噴射
管コネクタ２８は、その空気噴射管２５をねし結合する
構造に製作されである。

その切換え弁２６は、バルブ・ポア５４を備えたバルブ
・ボディ５３と、そのバルブ・ポア５４に往復摺動可能
に嵌め込まれてそのバルブ・ポア５４の一端に圧力室５
６を、そのバルブ・ポア５４の他端にスプリング室５７
をそれぞれ形成させたスプール５５と、そのスプリング
室５７に配置されたリターン・スプリング５８とを含ん
で製作され、そのバルブ・ボディ５３が、そのシリンダ
・ボディ３３にボルト締めされて、その増圧シリンダ２
３に一体的に組み付けられた。

そのバルブ・ボディ５３は、所定の位置において、その
バルブ・ボア５４に開口されたポンプ・ボート５９、排
気ポート６０、低圧側シリンダ・ボート６１、および高
圧側シリンダ・ボート６２を備え、さらに、その圧力室
５６において、そのバルブ・ボア５４に開口された空気
圧リード・ボート６３を備えている。勿論、そのポンプ
・ボート５９は、空気圧配管３２でそのエア・コンプレ
ッサ２９およびエア・タンク３０に接続され、また、そ
の排気ポート６０は大気中に開放されである。一方、そ
の低圧側および高圧側シリンダ・ポー）６１．６２は、
前述されたように、駆動圧通路４７および低圧側空気通
路４８でその増圧シリンダ２３の駆動圧ボート４２およ
び空気人口ボー１４４に対応して接続され、さらに、そ
の空気圧リード・ボート６３は、空気圧リード通路６４
でその電磁パイロット弁２７のバルブ・ボート７４に接
続されである。

そのスプール５５は、それらボートに関連して、軸方向
に所定の間隔を置いて形成された一対のランド６５．６
６を備え、そのバルブ・ボア５４に摺動されるに応じて
、そのポンプ・ボート５９にその低圧側および高圧側シ
リンダ・ボート６１゜６２を切り換え接続し、また、そ
の排気ポート６０にその低圧側シリンダ・ボート６１を
断続させる。

その電磁パイロット弁２７は、バルブ・ボア６８を備え
たバルブ・ボディ６７と、そのバルブ・ボア６８に往復
摺動可能に嵌め合わせられたスプール６９と、そのバル
ブ・ボア６８にそのスプール６９を摺動させる電磁コイ
ル７０と、リターン・スプリング７１とを含んで製作さ
れ、そのバルブ・ボディ６７が、その切換え弁２６のバ
ルブ・ボディ５３にボルト締めされてその切換え弁２６
に一体的に組み付けられた。

そのバルブ・ボディ６７は、また、所定の位置において
、そのバルブ・ボア６８に開口されたポンプ・ボート７
２、排気ポート７３、およびバルブ・ボート７４を備え
ている。勿論、そのポンプ・ボート７２は、その空気圧
配管３２でそのエア・コンプレッサ２９およびエア・タ
ンク３０に接続され、そして、その排気ポート７３は、
大気中に開放されである。

一方、そのバルブ・ボート７４は、前述されたように、
その空気圧リード通路６４でその切換え弁２６の空気圧
リード・ボート６３に接続されである。

そのスプール６９は、ランド７５を備え、そのバルブ・
ボア６８に摺動されるに応じて、そのポンプ・ボート７
２にそのバルブ・ボート７４を、および、その排気ポー
ト７３にそのバルブ・ボート７４を切り換え接続させる
。

その電磁コイル７０は、そのコントロール・ユニ・７ト
３１の出力側に電気的に接続され、そのコントロール・
ユニット３１から流れる電流で励磁され、そのリターン
・スプリング７１に抗してそのスプール６９をそのバル
ブ・ボア６８内に摺動させ、そのバルブ・ボート７４に
そのポンプ・ボート７２および排気ポート７３を切り換
えする動作をそのスプール６９にさせる。

そのエア・コンプレッサ２９は、そのディーゼル機関１
０で駆動され、その増圧シリンダ２３およびエア・タン
ク３０に圧縮空気（８ｋｇｆ／ｄ）を供給可能にしてい
る。

そのコントロール・ユニット３１は、その圧力センサに
入力端を電気的に接続し、また、その電磁パイロット弁
２７の電磁コイル７０に出力側を電気的に接続し、その
圧力センサからの信号に応じてその電磁コイル７０に流
れる電流を制御し、その電磁パイロット弁２７に切換え
動作させ、その切換え弁２６および増圧シリンダ２３を
順次駆動させ、燃料噴射時に、すなわち、燃料が燃料噴
射ノズル２０からそのシリンダ室１５に噴射される際に
、その空気噴射管２５の噴口アロからそのシリンダ室１
５に噴射される高圧空気（８０ｋｇｆ／ｄ）の噴射時期
および噴射時間を制御するところにあって、主として、
入力および出力回路、記憶回路、演算回路、制御回路、
および、電源回路などから組み立てられた。

その圧力センサは、列型燃料噴射ポンプ（図示せず）に
その燃料噴射ノズル２０を接続させた燃料噴射管２１に
、この場合は、その燃料噴射ポンプにその燃料噴射管２
１を接続させた箇所に配置された。

また、このディーゼル機関１０において、１１はシリン
ダ・ブロック、１４はライナ、１６は吸気ボート、１７
は排気ポート、１８は吸気弁、そして、１９は排気弁で
ある。

次に、上述されたそのディーゼル機関１０の動作につい
て説明する。

そのディーゼル機関１０が運転されると、そのエア・コ
ンプレッサ２９は駆動され、そのエア・タンク３０には
、圧力８ｋｇｆ／ＣＩＩＴの圧縮空気が蓄えられる。

一方、そのコントロール・ユニット３１は、その圧力セ
ンサからの信号を人力し、その電磁パイロット弁２７の
電磁コイル７０に流れる電流を制御する。

先ず、調量が行なわれる。この場合には、その電磁コイ
ル７０に流れる電流がそのコントロール・ユニット３１
によって切られているので、第２図に示されたように、
そのスプール６９がそのリターン・スプリング７１でそ
のバルブ・ボア６８内に摺動され、その電磁パイロット
弁２７では、そのポンプ・ポート７２が、そのバルブ・
ポート７４から遮断され、同時に、そのバルブ・ポート
７４が、その排気ポート７３に連絡される。

そのように、その電磁パイロット弁２７が切り換え動作
されるので、その圧力室５６内の空気圧は、その空気圧
リード通路６４を経てその電磁パイロノト弁２７の排気
ポート７３から大気中に逃がされ、その切換え弁２６に
おいて、そのスプール５５が、第２図に示されたように
、そのリターン・スプリング５８によって、そのバルブ
・ボア５４内に摺動され、それに伴って、そのポンプ・
ポート５９が、その高圧側シリンダ・ポート６２に、同
時的に、その排気ポート６０が、その低圧側シリンダ・
ポート６１にそれぞれ接続される。

従って、低圧空気が、その空気圧配管３２および低圧側
空気通路４８を経てそのエア・タンク３０からその高圧
シリンダ室４１にそのチエツク弁５０を押し開いて供給
され、それに伴って、その低圧シリンダ室３９内の空気
圧は、その駆動圧通路４７を経てその切換え弁２６の排
気ポー１−６０から大気中に逃がされ、その空気噴射管
２５から高圧空気を噴射する準備が行なわれる、所謂、
調量が行なわれる。

そして、第４図に示されたように、そのピストン１３が
、上死点（ＴＤＣ）前になると、燃料が、その燃料噴射
ノズル２０からそのシリンダ室１５に噴射されてその燃
料噴射管２１内に圧力が上昇されるので、そのコントロ
ール・ユニット３１は、その圧力センサからの信号を人
力し、その電磁コイル７０に電流を流してその電磁コイ
ル７０を励磁させ、第３図に示されたように、そのリタ
ーン・スプリング７１に抗してそのバルブ・ボア６８内
にそのスプール６９を摺動させ、その排気ポート７３を
閉してそのポンプ・ポート７２にそのバルブ・ポート７
４を接続させる。

そのように、その電磁パイロット弁２７が切り換え動作
されるので、空気圧が、その空気圧配管３２および空気
圧リード通路６４を経てその切換え弁２６の圧力室５６
に供給され、それに伴って、そのスプール５５が、その
リターン・スプリング５８に抗してそのバルブ・ボア５
４内に摺動され、その排気ポート６０および高圧側シリ
ンダ・ポート６２が遮断され、同時に、そのポンプ・ポ
ート５９が、その低圧側シリンダ・ポート６１に接続さ
れる。

従って、低圧空気が、その空気圧配管３２および駆動圧
通路４７を経てそのエア・タンク３０からその低圧シリ
ンダ室３９に供給され、そのピストン・ロノド・ラム３
６が押し下げられ、それに伴って、先に調量されてその
高圧シリンダ室４１に供給された低圧空気は圧縮され、
高圧空気となって、その空気出口ポート４５からその空
気噴射管コネクタ２８に流れ、その空気噴射管コネクタ
２８において、そのパルプ・スプリングに抗してその送
出し弁を押し開き、第４図に示されたように、その空気
噴射管２５に流れてその噴口アロからそのシリンダ室１
５内に噴射される。

そして、燃料噴射が終わると、その燃料噴射管２１内の
圧力が降下されるので、そのコントロール・ユニット３
１は、その圧力センサからの信号を人力し、その電磁コ
イル７０に流れている電流を切る。その結果、その電磁
コイル７０は消磁されるので、その高圧空気の噴射は止
められる。

このディーゼル機関１０では、第４図のシリンダ内圧力
線（ｆ）で示されたように、そのピストン１３の上死点
（ＴＤＣ）前に燃料および高圧空気がそのシリンダ室１
５内に同時的に噴射され、着火されて圧力上昇が始まり
、その上死点（ＴＤＣ）後に燃焼圧力が最高になった。

そして、このディーゼル機関１０では、シリンダ内の圧
縮圧、すなわち、背圧は、第４図のシリンダ内圧力線（
ｇ）で示された通常のディーゼル機関のそれよりも高め
られ、そのようにして、燃料の高圧噴射が行なわれる結
果、燃料がその燃料噴射ノズル２０の噴口からそのシリ
ンダ室１５内に噴射される際のその燃料液柱の分裂化が
促進され、その噴射された燃料が微粒化され、そして、
燃焼が改善され、それに伴って、排ガスに含まれる窒素
酸化物（ＮＯＸ）およびパティキュレートが改善された
。

前述のディーゼル機関１０では、その増圧シリンダ２３
が、圧力８０ｋｇｆ／ｃ（の高圧空気を得るところにそ
のラム３７とそのピストン・ロッド３８との面積比を決
定したものとして説明したが、そのディーゼル機関が、
過給機を備える場合には、圧力１５０〜１６０　ｋｇｆ
／ａｆｌの高圧空気が得られるところにそのラム３７と
そのピストン・ロッド３８との面積比が決定される。

発明の利便・利益上述から理解されるように、この発明のディーゼル機関
は、高圧空気が、燃料噴射時に増圧装置でシリンダ室に
噴射されるところにあるので、この発明のディーゼル機
関では、その燃料噴射時にそのシリンダ室内の圧縮圧、
所謂、背圧が高められて高圧燃料噴射が行なわれ、そし
て、噴射された燃料の微粒化が促進され、殊に、その噴
射された燃料の注柱の分裂化が促進されて燃焼が促進さ
れ、それに伴って、排ガス中に含まれる窒素酸化物（Ｎ
ＯＸ）およびパティキュレートが低減され、自動車にと
って非常に有用である。

発明と具体例との関係先のように、図面を参照しながら説明されたこの発明の
具体例からして、この発明の属する技術の分野における
通常の知識を有する者にとって、種々の設計的修正や変
更は容易に行われることであり、さらには、この発明の
内容が、その発明の課題を遂行ならしめる発明の成立に
必須であり、その発明の性質であるその発明の技術的本
質に由来し、そして、それを内在させると客観的に認め
られる態様に容易に置き換えられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、直接噴射型に具体化されたこの発明のディー
ゼル機関の概説部分断面図、第２図は、第１図に示すデ
ィーゼル機関に使用された増圧装置の調量状態の概説図
、第３図は、第２図に示す増圧装置の圧送状態の概説図
、および、第４図は、クランク角−シリンダ内圧力を示
す図である。２２・・・増圧装置、２３・・・増圧シリンダ、２４・
・・電磁弁、２５・・・空気噴射管、２６・・・切換え
弁、２７・・・電磁パイロット弁。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）高圧空気が、燃料噴射時に増圧装置でシリンダ室
に噴射されるところのディーゼル機関。
（２）その増圧装置が、増圧シリンダ、および、その増
圧シリンダを動作させる電磁弁を含む請求項１に記載の
ディーゼル機関。
（３）その増圧装置が、増圧シリンダ、その増圧シリン
ダを動作させる電磁弁、および、噴口をそのシリンダ室
に開口させてシリンダ・ヘッドに埋め込まれてその増圧
シリンダに接続される空気噴射管を含む請求項１に記載
のディーゼル機関。