JPH04121456A - 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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JPH04121456A
JPH04121456A JP2241513A JP24151390A JPH04121456A JP H04121456 A JPH04121456 A JP H04121456A JP 2241513 A JP2241513 A JP 2241513A JP 24151390 A JP24151390 A JP 24151390A JP H04121456 A JPH04121456 A JP H04121456A
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valve
fuel
nozzle
pressure
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Akihiro Iiyama
明裕 飯山
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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、排気還流Ｉ＆置を備える直噴式ディーゼルエ
ンジンに関する。
（従来の技術およびその課題） ディーゼルエンジンの場合、最高回転数がガンリンエン
ジン等に比べて低いことから、吸入吸気量も比較的に少
ないため、一般的に１つの燃焼室に討して１本の吸気弁
と１本の排気弁が備えられる。したがって、直噴式ディ
ーゼルエンジンでは例えば第７図に示すように燃料噴射
弁６がシリンダ中心線Ｃ１，ｍ灯して所定角度θだけ傾
斜して配設され、噴射／ズル７が燃焼室５の中央部から
オフセットして取付けられている。このため、噴射ノズ
ル７に間口する複数の噴孔は、互いに異なった噴射角度
と開口面積で形成され、各噴孔からの燃料噴射量は異な
っている。図中、２はシリンダ、３はピストン、８は吸
気弁である。
このような直噴式ディーゼルエンジンに用いられる燃料
噴射弁として、例えば実開昭６１−１６０２７１号公報
、実開昭６１−１６２５７２号公報に開示されているよ
うに、噴射ノズルをＷｉ閉する針弁をバネ荷重の異なる
２つのリターンズブリングで段階的に付勢して、噴射圧
の低い初期噴射に紋いて噴射圧の高い主噴射が行われる
２ステーツタイブのものがあり、これにより着火遅れを
短縮して、燃焼騒音を低減するとともに、Ｎ０ｘ（窒素
酸化物）の排出量を低減することができる。
しかしながら、２ステーツタイブの燃料噴射弁は、その
針弁のす７１量が例えば主噴射時に２００μかに対して
初期噴射時に１０〜４０μ−と抑えられる二とにより、
初期噴射時に燃料の流れが針弁によって画成される微少
間隙で大きく紋られるため噴射圧力が低下して燃料の微
粒化が悪化するので、十分な燃料と空気の混合がなされ
ずにスモークが発生することがあった。
ところで、この上うな直噴式ディーゼルエンジンにあっ
ても、ＮＯｘを低減するものとして、排気の一部を吸気
系に還流させることにより、燃焼時の最高温度・圧力を
下げる排気還流装置が、きわめて有効な手段であること
に変わりはないが、大量の排気ガスが還流される運転領
域では、Ｎ。
Ｘの生成を少なくする反面、部分負荷時でも酸素濃度が
低下して、スモークが発生する。
特に、噴射ノズルの各噴孔から噴射される燃料噴射量に
偏りがある場合、大量の排気ガスが還流される運転領域
では、酸素濃度が局部的に低下してスモークの発生量が
大幅に増大するという問題点があった。
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、エンジン運転状態
に応じて排気ガスの一部を吸気系に還流する排気還流装
置を備える直噴式ディーゼルエンジンにおいで、燃料噴
射弁は噴射ノズルのシート面に接合する針弁を段階的に
付勢してバネ荷重の異なる複数のリターンスプリングを
悄え、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、この噴射ノズルをシリンダ軸と略平行に配置す
るとともに、噴射ノズルに燃焼室と連通する複数の噴孔
を放射状に形成する一方、燃料噴射ポンプから吐出する
燃料を燃料噴射弁に導く管内の残留圧力を一定にする等
圧弁を備えた。
（作用） 上記構成に基づき、燃料噴射弁は針弁のり７ト量が複数
のリターンスプリングにより段階的に規制されることに
より、噴射圧の低い初期噴射に続いて噴射圧の高い主噴
射が行われ、着火遅れを短縮して、燃焼騒音を低減する
とともに、ＮＯｘ＠出呈を低減することができる。
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
、この噴射ノズルをシリンダ軸と略平行に配置すること
により、噴射ノズルに間口する複数の噴孔を放射状に互
いに均等な角度で形成するとともに、各噴孔の開口面積
に均等に設定することが可能となる。これにより各噴孔
がら燃焼室に噴射される燃料噴霧が偏ることがなく均等
に拡散し、燃料の微粒化および空気との混合が促進され
て、排気還流時においても空気利用率を高めてスモーク
排出量を低減することができる。
また、等圧弁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、燃料噴射ポンプの高圧化がはかれる。これにより、
針弁のす７ト量が小さい初期噴射時にも、その噴射圧が
十分に高められて、燃料の微粒化および空気との混合を
促進し、初期噴射時から主噴射時に渡って空気利用率を
高めてスモーク排出量を低減することができる。
（実施例） ＶＬ下、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する
。
第１図に示すように、このディーゼルエンジン１には吸
気を導入する吸気管５２と、排気ガスを排出する排気管
５３が取付けられている。吸気管５２と排気管５３は、
ＥＧＲ通路５５．５６により連通しており、その途中に
設けられたＥＧＲバルブ５７により開閉制御される。吸
気管５２内には絞弁５９が介装され、これはダイヤフラ
ム装置６０により駆動される。エンジン１により駆動さ
れるバキュームポンプ５８の負圧は負圧通路６１を介し
て圧力調整弁６２．６３に送られ、圧力調整弁６２．６
３は電子制御ユニット６８からの信号に応じて負圧を調
整し、負圧通路６４．６５を介してグイヤ７ラムｆｉｔ
　ｆｉｌ　６　ＧおよびＥＧＲパルプ５７をそれぞれ作
動させるようになっている。
電子制御ユニット６８では、燃料噴射ポンプ５４に設け
られたアクセルレバ−開度センサー６６と回転センサー
６７からの信号が入力され、圧力調整弁６２．６３の圧
力調整値をそれぞれ演算し、出力する。このようにして
、あらかじめ設定されたＥＧＲ制御マツプに応じて排気
ガスの還流量が制御される。
第２図において、１０はシリンヘッド、２はシリンダ、
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。
シリンダへ、ド１０には燃料噴射弁６が取付けられ、こ
の燃料噴射弁６の噴射ノズル７は燃焼室５の中央部に臨
んで設けられ、シリンダ２の中心軸Ｃと平行に配置され
る。
シリンダへラド１０には噴射ノズル７のまわりに２つの
吸気ボート２１と２つの排気ポート２３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の中心軸Ｃと平行に配置され、シリンダへラド１０上
に設けられる各カム１１．１２の回転により各ロッカア
ーム１３．１４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。
第３図に示すように、燃料噴射弁６の噴射７ズル７内に
針弁３４が介装され、針弁３４が着座するシート面４１
に複数の噴孔４７が開口して燃焼室５と連通する。
ノズルホルダ３３にはバネ荷重の異なる第一リターンス
プリング４２と第二リターンスプリング４０がそれぞれ
介装され、後述するように噴射ポンプより吐出する高圧
燃料が入口３１から７ズル７内に導入されると、この燃
料圧力の上昇により針弁３４が第一リターンスプリング
４２に抗して初期＋）　７　）　Ｌ　＋だけ押し上げら
れて針弁３４がシム３７を介してリターンスプリングシ
ート４８１こ当接する間に噴孔４７から噴射圧の低い初
期噴射が竹われ、さらに燃料圧力が上昇すると、針弁３
４が第二リターンスプリング４０に抗して全り７）Ｌ２
だけ押し上げられて針弁３４の段部がスペーサ３６に当
接する間に噴孔４７から噴射圧の高い主噴射が行われる
。なお、図中３９はプソシュロ／ド、４４はセットスク
リュである。
噴射７ズル７の各噴孔４７はシリンダ中心軸Ｃについて
放射状に均等な間隔と角度で対称的に形成され、各噴孔
４７の開口面積が均等に形成される。
針弁３４の途中に噴射ノズル７に摺接する大径のガイド
部４３を形成し、この〃イド部４３により針弁３４を噴
射ノズル７に対して同心的に案内し、針弁３４のり７Ｆ
に伴いシート面３１との間に環状流路を均等に画成する
。
第４図に示すように、燃料噴射ポンプ７０は図示しない
クランク軸に直結したカム紬７２によりカム７１が回転
し、ローラ７３を介してプランツヤ７４が押し上げられ
る。コントロールスリーブ７６が燃料供給孔７５と高圧
室７９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１−テによｎデリバリバルブ８０が閉
弁することにより配管８３を通して噴射ノズル７に燃料
が圧送される。その後、プランツヤ７４に設けられた図
示しないリード溝が、燃料供給室７８に開口すると高圧
室７９内の燃料圧力が低下し、デリバリバルブ８０が閉
弁り、ｆｆｉ料噴射弁６とポンプ７０側との連通が遮断
される。噴射７ズル７側の管内圧力は、等圧弁８１の圧
力設定バネ８２により設定される圧力に減液する。
コントロールスリーブ７６の位置は、スリーブ駆動カム
７７により制御される。コントロールスリーブ７６が図
中上刃に移動すると燃料圧送開始時期が遅れ、カム７１
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、噴射時期の遅延が行われる。コントロ
ールスリーブ７Ｇが図中下方へ移動すると、圧送の開始
が進み、カム７１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。
等圧弁８１の作動により配管８３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７１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。
次に作用について説明する。
燃料噴射弁６は針弁３４が第一第二リターンスプリング
４２．４０に抗して２段階に９７トすることにより、噴
射圧の比較的に低い初期噴射に続いて噴射圧の高い主噴
射が行われ、着火遅れを短絽して燃焼性を高められ、燃
焼騒音を低減するとともに、ＮＯｘ排出量の低減がはか
れる。
燃料噴射弁６の噴射ノズル７を燃焼室５の中央に臨んで
取付け、噴射ノズル７をシリンダ軸Ｃと平行に配置する
ことにより、噴射ノズル７に開口する複数の噴孔４７を
放射状に互いに均等な噴射角度で形成するとともに、各
噴孔４７の開口面積を均等に形成することが可能となる
。この結果、各噴孔４７からの燃料噴霧に偏りが生じる
ことがなく、局部的に空気が不足しでスモークが発生す
ることを防止て゛きる。
さらに、針弁３４の先端部に噴射７′ｊニル７に摺接す
る大径のガイド部４３を形成することにより、す７ト景
がＩ、１と小さい初期噴射時にも針弁３４とシー１面４
１との間に環状流路が均等に画成されるため、各噴孔４
７の入口圧力が均一化され、燃焼室５における各噴孔４
７からの燃料噴霧の拡散が均一化され、初期噴射時から
燃焼室において燃料が偏ることなく分散し、空気との混
合が促進される。　このようにして初期噴射時から燃料
噴霧を均一化して、空気との混合を促進することにより
、燃焼室内に燃料が偏よることなく分散し、大量に排気
還流を行ってもパーティキュレートの増大が抑制される
ため、第５図に示すように排気還流時のＮ０Ｘｖとパテ
ィキュレートの排出量は、ｐ料ｒｒｎｎのバラツキが大
きい従来装置に比べて大幅に低下する。
一方、等圧弁８１の作動により配管８３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、燃料噴射ポンプ７０の高圧化がはがれ、
排気還流が行われる部分負荷運Ｖ：域においては、噴射
期間中の送油率が高くなるようにコントロールスリーブ
７６の位置によりカム７１の使用域を決めることが可能
となる。
このようにして、針弁３４のす７ト量がり、と小さい初
期噴射時にも、各噴孔４７がら燃焼室５に噴射される燃
料の噴射圧を高められることにより、燃料の微粒化およ
び空気との混合を促進し、初期噴射時から主噴射時に渡
って空気利用率を高めてスモーク排出量を低減すること
ができる。なお、燃料噴射ポンプ７０がらの送油率を高
めることにより、単位時間あたりに噴射される燃料量が
増加するが、これに対応して初期噴射時のリフト景［，
１を従来装置の６０μｍから１０〜４０μ論程度に小さ
く抑えることにより初期噴射量を少なくすることができ
るので、第６図に示すようにＮＯｘ発生量を小さく抑え
ることができる。針弁３４の〃イド部４３により、この
ようにす７）１１Ｌ、が小さい場合も、各噴孔４７から
の燃料噴霧のバラツキが防止される。
また、送油率の高いカム７１を用いることにより、最大
出力運（時の付近では管内の燃料圧力が高くなり、２次
噴射が起こりやすくなるが、等圧弁８１により管内の残
留圧力が運転条件によらずほぼ一定に保たれるため、２
次噴射が防止される。
さらに、コントロールスリーブ７６を介して送油率を制
御することによっても、噴射期間中に配管８３内の圧力
が過剰に高くなることを防止して、２次噴射を確実に防
止できる。
（究明の効果） 以上の通り本発明によれば、排気ガスの一部を吸気系に
還流する排気還流装置を備える直噴式ディーゼルエンジ
ン１こおいて、２ステージタイプの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、この噴射ノズルを
シリンダ軸と略平行に配置することにより、複数の噴孔
を互いに均等な角度で放射状に形成して、初期噴射時か
ら燃料噴霧の拡散を均一化する一方、等圧弁の作動によ
り２次噴射が防止されることにより、各噴孔がら燃焼室
に噴射される燃料の噴射圧を高めることが可能となり、
燃料の微粒化および空気との混合を促進し、排気還流時
における空気利用率を高められるので、初期噴射により
着火遅れを短縮する作用と相互してＮＯＸの低減とスモ
ーク低減を両立することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の実施例を示す排気還流装置の構成図、
第２図はエンジンの横断面図、第３図は燃料噴射弁の断
面図、第４図は燃料噴射ポンプの断面図、第５図、第６
図はそれぞれ作用を示す線図である。第７図は従来例を
示すエンジンの断面図である。 １・・・エンジン、２・・・シリンダ、３・・・ピスト
ン、５・・・燃焼室、６・・・燃料噴射弁、７・・・噴
射ノズル、８・・・吸気弁、９・・・排気弁、１０・・
・シリンダヘッド、３４・・・針弁、４３・・・ガイド
部、４７・・・噴孔、５７・・・ＥＧＲパルプ、６８・
・・電子制御ユニット、７０・・・燃料噴射ポンプ、８
１・・・等圧弁。 第 図 −Ｎ ５．１ 図 第５ 図 第６図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 　エンジン運転状態に応じて排気ガスの一部を吸気系に
    還流する排気還流装置を備える直噴式ディーゼルエンジ
    ンにおいて、燃料噴射弁は噴射ノズルのシート面に接合
    する針弁を段階的に付勢してバネ荷重の異なる複数のリ
    ターンスプリングを備え、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、この噴射ノズルをシリンダ
    軸と略平行に配置するとともに、噴射ノズルに燃焼室と
    連通する噴孔を放射状に形成する一方、燃料噴射ポンプ
    から吐出する燃料を燃料噴射弁に導く管内の残留圧力を
    一定にする等圧弁を備えたことを特徴とする直噴式ディ
    ーゼルエンジン。
JP2241513A 1990-09-12 1990-09-12 直噴式ディーゼルエンジン Pending JPH04121456A (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
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