JPH04101018A - 直噴式ディーゼルエンジン - Google Patents

直噴式ディーゼルエンジン

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JPH04101018A JP2216166A JP21616690A JPH04101018A JP H04101018 A JPH04101018 A JP H04101018A JP 2216166 A JP2216166 A JP 2216166A JP 21616690 A JP21616690 A JP 21616690A JP H04101018 A JPH04101018 A JP H04101018A
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    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

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、直噴式ディーゼルエンジンに関する。
（従来の技術） 近年、ディーゼルエンジンの低公害化、高出力化、低騒
音化などの要求がますます強くなっており、エンノン回
転数や負荷に応じて噴射特性を変えるとともに、燃料噴
射ポンプの高圧化をはかり、燃料噴射圧を例えば１００
ｂａｒを越える高圧にして噴射燃料の微粒化を行い、良
好な燃焼性を得るものがあった（特開昭６１−２１８７
６９号公報参照）。
（発明が解決しようとする問題点） ところが、高圧型の噴射ポンプはカムによって燃料を圧
縮する構造上、噴射ポンプの回転速度が高いエンジンの
高速運転域では燃料噴射圧が十分に高くても、低速運転
域では高速運転域の半分以下の燃料噴射圧となるため、
燃料噴霧と空気との混合が十分に行われず、空電利用率
が低下してスモークの発生量が増えるという問題点があ
った。
また、燃焼室に吸気スワールを生起してスモーク排出量
の低減をはかることが考えられるが、直噴式ディーゼル
エンノンの場合は実験によりスワール比（吸入空電旋回
速度／エンジン回転速度）が大きすぎてもスモーク排出
量が増大することがわかった。第７図はスワール比に応
じてスモークレベルを測定した結果を示しており、スワ
ール比が小さすぎても大きすぎてもスモークレベルが増
大し、スモークレベルが最も小さくなるスワール比の値
は噴射圧が高い場合にＡ点となるのに比べて噴射圧が低
い場合にＢ点となって、噴射圧が小さくなるのに伴って
大きなスワール比が要求されることがわかった。
本発明は、こうした従来の問題点を解決することを目的
とする。
（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するため本発明では、燃料噴射弁の噴射
ノズルを燃焼室の中央に臨んで取付け、この噴射ノズル
のまわりに２つの吸気ポートと同じく２つの排気ポート
をそれぞれ対向的に配設するとともに、エンジン回転に
同期して各吸気ポートまたは各排気ポートをそれぞれ開
閉する吸気弁と排気弁を設け、２つの吸気ポートのうち
一方にスワール制御弁を設け、このスワール制御弁の開
度を燃料噴射圧に応じて調節し、燃料噴射圧が低下する
ほど燃焼室に生起される吸ススワールを強化する構成と
した。
（作用） エンノンの高速運転域では噴射圧の上昇に伴って噴射燃
料の微粒化が促進されるため、予め十分に微粒化された
燃料が燃焼室の中央に臨んで取付けられた噴射ノズルか
ら燃焼室に拡散して空気との混合が十分に行われる。こ
の高圧燃料噴射時にスワール制御弁を介してスワール比
を小さく調節することにより、空気利用率を高めてスモ
ーク排出量を低減できる。また、エン／′ン高速運転時
は２つの吸気ポートから吸×を導入して吸気充填効率が
十分に確保される。
エンジンの低中速運転時、燃料噴射圧が低下するのに応
じてスワール制御弁を介して一方の吸気ポートを閉じて
燃焼室に吸気スワールが生起されるため、噴射圧の低下
に伴い噴射ノズルから噴射される燃料の微粒化が不足し
ても、燃焼室に生起される吸気スワールにより燃料の微
粒化および空気との混合が十分に行われ、空気利用率を
高めてスモーク低減がはかれる。
（実施例） 以下、本発明の実施例を添付図面に基づν１て説明する
。
第１図、第２図において、１０はシリンへ・／ド、２は
シリング、３はピストンで、ピストン３の頂部にはキャ
ビティ４が形成され、これらにより燃焼室５が画成され
る。
シリングヘッド１０には燃料噴射ノズル７が燃焼室５の
中央部に臨んでシリング２の中心線上に取付けられる。
シリングヘッド１０には２つの吸気ポート２１゜２２と
２つの排気ボー）２３．２４とが互いに対向して形成さ
れ、各吸気弁８および排気弁９は、シリンダ２の中心線
と平行に配置され、シリングへラド１０上に設けられる
各カム１１．１２の回転により各口７カアーム１３．１
４を介し各バルブスプリング１５．１６に抗してそれぞ
れ所定のタイミングでエンジン回転に同期して開閉駆動
される。
一方の吸気ポート２１にはスワール制御弁１７が設けら
れる。円盤状スワール制御弁１７は回転ンヤ７ト１８に
取付けられ、シャフト１８の一端に連結される図示しな
いアクチエエータを介して回動させられる。
第３図に示すように、燃料噴射ポンプ６は図示しないク
ランク軸に直結したカム紬２０によりカム１９が回転し
、ローラ４１を介してプランツヤ４４が押し上げられる
。フントロールスリーブ２６が燃料供給孔２５と高圧室
２８との連通を遮断することにより燃料の圧縮が開始さ
れ、燃料圧力の上昇によりデリバリバルブ３２が開弁す
ることにより配管３５を通して噴射ノズル７に燃料が圧
送される。その後、プランジャ４４に設けられた図示し
ないリード溝が、燃料供給室３３に開口すると高圧室２
８内の燃料圧力が低下し、デリバリバルブ３２が閉弁し
、噴射７ズル７とポンプ６側との連通が遮断される。噴
射ノズル７ｇＡの管内圧力は、等圧弁３４の圧力設定バ
ネ２９により設定される圧力に減衰する。
コントロールスリーブ２６の位置は、スリーブ駆動カム
２７により制御される。フントロールスリーブ２６が図
中上方に移動すると燃料圧送開始時期が遅れ、カム１９
の送油率の高い領域で圧送が開始する。これにより噴射
圧力の高圧化と、噴射時期の遅夏が行われる。コントロ
ールスリーブ２６が図中下方へ移動すると、圧送の開始
が進み、カム１９の送油率の低い領域で圧送が開始する
。
これにより、最大出力付近での過剰な噴射圧力の増大を
防止できるとともに、噴射時期の進角が行われる。また
、噴射圧力が高くなっても等圧弁３４の作動により管内
の残留圧力が一定となるように吸い戻し作用が行われて
２次噴射が防止されるため、カム１９の送油率を耐圧特
性上で許される最大に設定して、噴射圧の高圧化がはか
れる。
燃料噴射ポンプ６と噴射／ズル７を結ぶ配管３５内の燃
料圧力を検出する圧力センサ３６が設けられ、電子制御
ユニット３７はこの圧力センサ３６の検出信号を入力し
て、後述する制御マツプに基づいて噴射圧が低下するの
に伴って燃焼室５におけル吸気スワールを強化するよう
に７クチユエータ３８を介してスワール制御弁１７の開
度を調節する構成とする。
第４図に示すように、噴射ポンプ６の噴射圧はカム軸２
０の回転数に比例して高まり、この特性に基づいてポン
プ回転数（エンノン回転数）から噴射ポンプ６の噴射圧
を算出し、スワール制御弁１７の開度を調節する構成と
しても良い。
次に作用について説明する。
エンノン１の低中速運転域では燃料の噴射圧が低下する
のに対応して吸気ポート２１をスツール制御弁１７によ
り閉じることにより、他方の吸気ポート２２から導入さ
れる吸気により燃焼室５における吸気スワールを生起し
、この吸気スワールにより噴射／ズル７がら噴射される
燃料の微粒化お上Ｖ空気との混合を促進して、発火遅れ
をなくすとともに、燃焼速度を高められ、スモーク排出
量を低減できる。
高速運転域では燃料の噴射圧が上昇することにより噴射
燃料の微粒化が促進されるため、予め十分に微粒化され
た燃料が燃焼室に拡散して空×との混合が十分に行われ
、空気利用率を高めてスモーク排出量を低減できる。
第５図はスモークレベルが最小値とするスワール比最適
値を噴射圧に応じて測定した結果であるが、噴射圧が低
下するのに伴ってスワール比を大きくする必要があり、
スツール制御弁１７の開度を噴射圧に比例して一次的に
増大させることにより図中破線で示すようにほぼ最適値
と一致させることができる。
第６図はスワール制御弁１７の開度に応じてスワール比
と各吸気ボー）２１，２２がら燃焼室５に導入される流
量係数Ｃｕを測定した結果であるが、スワール制御弁１
７が吸気ポート２１を開くのに伴って、スワール比が小
さくなる反面、流量係数Ｃｕが大きくなる。
したがって、エンノン１の高速運転域では燃料の噴射圧
が上昇するのに応じてスワール制御弁１７が開くことに
より、２つの吸気ボー）２１．２２から吸気を導入して
、十分な充填効率が確保され、エンノン１の高出力化に
対応できる。低中速運転域では実質的に単一の吸気ボー
１２２のみから導入される吸気量だけでも十分な充填効
率が得られる。
（発明の効果） 以上の通り本発明によれば、燃料噴射弁の噴射ノズルを
燃焼室の中央に臨んで取付け、この噴射ノズルのまわり
に２つの吸気ポートと同じく２つの排×ポートをそれぞ
れ対向的に配設したため、エンノン高速運転時は燃料噴
射圧を高めて燃料の微粒化を促進するとともに、スワー
ル制御弁が開いて吸ススワールが過大になることがなく
、２つの吸気ポートから吸気を導入して吸気充填効率を
確保し、エンノンの高出力化に対応できる。
２つの吸気ポートのうち一方にスワール制御弁を設け、
このスワール制御弁の開度を燃料噴射圧に応じて調節し
、燃料噴射圧が低下するほど燃焼室に生起される吸気ス
ワールを強化する構成としたため、エンノン低速運転時
は燃料噴射圧の低下を補って吸気スワールにより燃料の
微粒化が行われ、空気利用率を高めてスモーク低減およ
び燃費の向上がはかれる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の実施例を示すエンジンの頂断面図、第
２図はシリングヘッドの平面図、第３図は燃料噴射ポン
プの断面図、第４図、第５図、第６図、第７図はそれぞ
れ作用を示す線図である。 １・・・エンジン、２・・・シリンダ、３・・・ピスト
ン、５・・・燃焼室、６・・・燃料噴射ポンプ、７・・
・噴射ノズル、８・・・吸気弁、９・・・排気弁、１０
・・・シリングヘッド、１７・・・スワール制御弁、２
１．２２・・・吸気ポート、２３，２４・・・排気ポー
ト、３６・・・圧力センサ、３７・・・電子制御ユニッ
ト。 第 図 ポンプ 犬 図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 燃料噴射ノズルを燃焼室の中央に臨んで取付け、この噴
    射ノズルのまわりに２つの吸気ポートと同じく２つの排
    気ポートをそれぞれ対向的に配設するとともに、エンジ
    ン回転に同期して各吸気ポートまたは各排気ポートをそ
    れぞれ開閉する吸気弁と排気弁を設け、２つの吸気ポー
    トのうち一方にスワール制御弁を設け、このスワール制
    御弁の開度を燃料噴射圧に応じて調節して、燃料噴射圧
    が低下するほど燃焼室に生起される吸気スワールを強化
    する構成としたことを特徴とする直噴式ディーゼルエン
    ジン。
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