JPS58170824A - 直噴式デイ−ゼル機関の吸気制御装置 - 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】 本発明は、直接噴射式ディーゼル機関において機関の回
転速度や負荷に応じて最適のスワール（旋回渦流）を発
生しうる様改夷され九厘噴式ディーゼル機関の吸気制御
装置く関する。

直噴式ディーゼル機関では、気化ｓにおいて予じめ燃料
と空気とを混合させてから燃焼＊に送り込むガソリン機
関や、予燃焼室においてそれを行なわせるプレチャンバ
−蓋のディーゼル機関と異り、燃焼室において始めて燃
料と空気との混合の良否が、直接燃焼状態を左右し、機
関の出力、“トルク、スモークＮＯｘの発生等を左右す
る。

この混合の要否の原因の一つとして吸気の燃料室内Ｙｉ
ける流動、即ちスワールの強さであり、特に小型高速の
１噴式ディーゼル機関（おいては、吸気ポートの形式あ
るいは吸気弁の構造を工夫し、機関回転速度の変化に対
応して適度に強いスワールが発生し得る様に成している
。この様なスワールを発生する吸入空気流社吸気ポート
の壁面に沿って流れ、機関の回転速度によって変化しな
いが、吸入空気の流入速度は機関の回転速ｆＫ比例して
変化する。この九め、機関の回転速度によってはスワー
ルが弱すぎたり又は強すぎたりすることがある。即ち、
高速回転ではスワールが強すぎ、燃焼騒音、ＮＯｘの増
大を生じ、低速回転ではスワールが弱すぎ、燃料と空気
との混合が悪くなり、出力やトルクの不足、スモークの
増大をきたす。同様に１低負荷時にはよシ弱いスワール
を必要とし、高負荷時にはより強いスワールを必要とす
る。

このような課題を解決するため、日本国特許第８７１４
６１号（特公昭５　＋−７２４５号）明細書や実用新案
登鎌第１２２８３４９号（貴公１Ｉ８５２−！５２８１
２号）明細書には、吸気ポート或いは吸気マニホールド
内に吸気制御弁を設け、吸気制御弁の開度を機関の回転
速度や負荷に応じて制御する吸気制御装置が開示されて
いる。係る開示接衝によれば、吸気流路の断面積を吸気
制御弁の開度によって制御し、機関の低速回転、高中負
荷時のみ吸気流入速度を早めて強いスワールを発生でき
るので、スワールの最適化に極めて有効な技術である。

一方、近年のディーゼル機関九対する小型化、高回転速
度化、高出力化の要求は多大であり、増々スワールの最
適化の精度を求められており、この技術の開発が要望さ
れてい友。

従って、本発明の目的は、スワールの速度をより細かに
制御することが出来る直噴式ディーゼル機関の吸気制御
装置を提供するにある。

以下、本発明を図面に従い詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例構成図、第２図はその一部断
面図、第５図は機関回転速度、負荷条件とスワールの強
さを示す関係図、ｆｓ４図は負荷条件による回転速度−
スワールの強さ関係図である。

図中、１はディーゼル機関のシリンダ、２はピストンで
、シリンダ１内部を上下動するもの、墨は吸気ポートで
、シリンダＩＫ連通し、シリンダ１内の燃焼室に空気を
供給するものであり、第２図に示す様に１スワ一ルＣ旋
回渦流）を発生し鳥くするため突出形状の先端を持つ。

４は吸入パルプで、燃焼室内を上下動し、ピストン２の
下降に伴ない下降し、吸気ポート５から空気を燃焼ＷＩ
Ｋ吸入せしめ、その後上昇し、吸気ポート５と係合し、
燃焼室を密閉する。５は吸気マニホールドで、図示しな
いエアクリーナからの空気を吸気ポート３に導くもの。

６はポートライナーで、吸気マニホールド５及び吸気ポ
ート５の吸気通路を２分割するものである。７は吸気制
御弁で、ポートライナー６で２分割され九吸気通路の内
低スクール側である下側の吸気通路の吸気速度を制御す
るためアクチェエータ７０により回動されるもの、８ａ
はディーゼル機関の回転速度を検出する回転検出器、８
ｂＶｉ燃料流量を検出する流量検出器である。

８Ｃは流速検出器で、前述の下側の吸気通路の吸気速度
を検出するものである。９は制御回路で、マイクロコン
ピュータで構成され、回転検出器８畠からの回転速度、
流量検出＠ａｈからの流量より得た機関の負荷、及び流
速検出器８Ｃからの吸気速度によって、吸気制御弁７の
開度を決定し、アクチェエータ７０を駆動するものであ
る。制御回路９は、演算回路、プログラムメモリ、メイ
ンメモリ、入出力ポート及びデータ・アドレスバスを有
し、プログラムメモリに蓄見られた制御プログラムに従
って演算回路がメインメモリ、入出力ボートとのデータ
のやりＩ＃Ｌす、演算を行い毛足の処理を実行するもの
である。入出力ボートは前述の回転検出器８ａ、流量検
出器８ｂ、流速検出器８Ｃ。

アクチュエータ７０に接続され、これら検出器８皇。

８ｂ、８ｃの検出量を周期的に演算回路がメインメモリ
に取込み、記憶せしめ、回転速度が高速、中速、低速か
、負荷が高、中、低であるかを判定する。メインメモリ
には第５図で示す様に％回転速度と負荷の状態に応じて
強スワールを発生すべきか、弱スワールを発生すべきか
の関係を示すテーブルが記憶されている。演算回路はメ
インメモリのテーブルを索引して、スワールの強、弱を
示す出力を得て、強スワールを発生する場合には、吸気
制御弁７が吸気通路をふさぐ様アクチュエータ７０を入
出力ポートと介し駆動し、逆に弱スワールを発生する場
合には、吸気制御弁７が開く様アクチェエータ７０を入
出力ボートを介し駆動する。

これと共に演算回路は回転速度とこの吸気制動弁７の指
令開度から吸気制御弁７の制御によって生じる予定吸気
速度を演算する。そして演算回路は入出力ポートから流
速検出器８Ｃの検出した実吸気速度をメインメモＩＪ　
Ｋ取込み、予定吸気速度と比較し、吸気制御弁７０指令
關度量を修正して再度入出力ボートを介し吸気制御弁７
の開度をアクチュエータ７０を駆動して制御するもので
ある。

この実施例構成の動作について次に説明する。

シリンダ１内でピストン２が下降すると牌に吸入バルブ
４が下降し、吸気マニホールド５、吸気ボート３がら空
気を吸気する。次にピストン２が上昇すると吸入バルブ
４は上昇して燃φ室は密閉されているから、吸気された
空気と燃料との混合気は圧縮され自己着火し爆発して、
再度ピストン２を下降せしめ、次にピストン２が上昇す
るとともに図示しない排気バルブが開いて排気ガスが燃
焼室から排出され、再度ピストンが下降して前述の吸気
工種が繰返される。ピストン２の下降速度は機関の（ロ
）転速度に比例するから、吸気工８ｉにおいて、吸入バ
ルブ４を介する吸気速度は回転速度に比例すること忙な
る。この吸入空気の流れは第２図に示す様な特有の形状
の吸気ボー）３によって吸入バルブ４の軸４ａを中心に
旋回渦流を形成する様シリンダ１内に吸入される。吸気
とともに図示しない燃料噴射バルブから燃料が噴射され
前述の旋回渦流により燃料が拡散し吸入空気と混合して
適切な混合気を形成する。この吸入空気はボートライナ
ー６の下側通路からは伺の障害もなく流入するが、下側
通路は吸気制御弁７が障害となり通路が制限される。吸
気制御弁７が開いていれば、下側通路の吸入空気速度は
比較的遅く、従つてスワールが弱い。一方吸気制御弁７
が絞られていれば、下側通路の吸入空気速度は比較的速
くなり、スワールが強くなる。従って、強スワール側で
ある上側通路の吸入空気速度で主に決定ｉれる吸入バル
ブ４におけるスワールの強さは、低スワール側である下
側通路の吸気制御弁７の開度に従う吸入空気速度によっ
て弱められたり、強められ九りして最適のスワール強さ
を得る様にされている。この丸め、制御回路９は回転検
出器８ｍと流量検出器８ｂからの検出回転速度と検出流
量を受け、回転速度及び負荷の状況を把握し、前述の第
５図のテーブルを用いて制御すべきスワールの強さを決
定し、これに対応する吸気制御弁７０指令關度をアクチ
ュエータ７０に出力する。アクチュエータ７０は指令開
ｆＫ従って吸気制御弁７を回動せしめ、その開度を制御
する。一方、制御回路９は指令開度と回転速度とから予
定の吸気速度を演算しておき、吸気制御弁７の後方に設
けられ、吸気制御弁７で制御された吸気の速度を検出す
る流速検出器８Ｃの実吸気速度を受け、演算した予定吸
気速度と実吸気速度とを比較する。この比較により、前
述の開度指令を修正し、アクチュエータ７０を駆動して
、吸気１１１ＪＩＩ弁７の開度を修正する。即ち、実吸
気速度が予定吸気速度よ抄大なら、吸気制御弁７を開き
、吸入空気速度を遅くする棟な開度指令を制御回路９が
アクチ為エータ７０に送出し、実吸気速度が予定吸気速
度より小なら、吸気制御弁７を閉じ、吸入空気速度を速
くする様な開度指令を制御回路９がアクチ為エータ７０
に送出する。流速検出器８ｃの検出した実吸気速度は、
吸入バルブ４におけるスワールの速度ではないが、実吸
気速度から吸入バルブ４におけるスワール速度を予測し
うる。制御回路９は極めて短い周期でこれらを繰返し奥
行し、吸気制御弁７を制御するので、回転速度中負荷の
変化の敏速く応答してスワールの強さを調整できる。ス
ワールの強さは回転速度に対し第４図に示す様に調整さ
れる。

第４図において横軸は回転速度、縦軸はスワールの強さ
を示し、スワール１１Ｉ１１を行わない場合には破線ｄ
で示す様に回転速度に対し、スワールの強さは直線的に
増加して行く、これに対し、本発明では、高負荷の場合
には、低、中速回転域で１で示す様にスワールが強めら
れており、中負荷の場合屯、低、中速回転域でもｂで示
す様にスワールが強められている。又、低負荷の場合に
は、低、中速回転域でＣの様にスワールが弱められる。

一方、高速回転域では、各負荷Ｋかかわらずスワールが
弱められる。この様なスワールの強、弱の―整量は吸気
ボート５の形状、機関の回転植によって各々異なり、形
状等によっては％に弱めが必要でないものもある。

以上説明した様に１本発明によれば、吸気ボート或いは
吸気マニホールド内に吸気制御弁を設けた直噴式ディー
ゼル機関の吸気制御装置に、吸気速度を検出する速度検
出器を設け、更に速度検出器の吸気速度と機関の回転速
度及び負荷に応じて吸気制御弁を制御する制御手段を有
しているので、回転速度及び負荷に応じ九スワールの強
さを得ることが出来るとともに実際の吸気速度を検出し
ているので、検出された吸気速ＷＩＬＫよって微調整が
出来るため、極めて精度の高いスワール調整が可能とな
り、常に最適の混合気を得ることが出来る。

従って、出力やトルク不足が生じなく、特にスモーク、
ＮＯｘの改善に寄与し、係るディーゼル機関の普及に寄
与すること極めて大である。

尚、本発明を一実施例により説明したが、本発明はこの
実施例Ｋｌｌられず、本発明の主旨の範囲内において種
々の変形が可能であり、本発明の範囲からこれらを排除
するものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例構成図、第２図は第１図実施
例部分断面図、第３図は機関回転速度、負荷とスワール
の強さとの関係図、第４図は本発明の一実施例による回
転速度−スワールの強さ特性図を示す。 図中、１・・・シリンダ、２・・・ピストン、５・・・
吸気ボート、４・・・吸入バルブ、５・・・吸気マニホ
ールド、６・・・ボートライナー、７・・・吸気制御弁
、８ｍ・・・回転検出器、８ｂ・・・流量検出器、ａＣ
・・・流速検出器、９・・・制御回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１直噴式ディーゼル機関の吸気ボート或いは吸気マニ
   ホールド内に吸気制御弁を設け、該ディーゼル機関の回
   転速度及び負荷に応じて該吸気制御弁を制御してスワー
   ルを調整する車噴式ディーゼル機関の吸気制御装置にお
   いて、該吸気ポート或いは吸気マニホールドの吸気速度
   を検出する速度検出器を設け、該速度検出器の吸気速度
   と該回転速度及び負荷に応じて該吸気制御弁を制御する
   制御手段を有することを特徴とする直噴式ディーゼル機
   関の吸気制御装置。 （２）前記制御手段は前記回転速度及び負荷に応じてス
   ワール速ｆを決定し、紡紀流速検出器からの吸気速度と
   該スワール速度とを比較して前記吸気制御弁を制御する
   ことｔ−特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の直
   噴式ディーゼル機関の吸気側ａ装置。 （３）前記吸気ボートは２分割されて構成され、且つ該
   ２分割された吸気ボートの低スワール発生側にｉｌｌ記
   吸気制御弁と前記速度検出器とが設けられたことを特徴
   とする特許請求の範囲第（１）項又は第（２）項記載の
   直噴式ディーゼル機関の吸気制御装置。 （４）前記速度検出器は前記吸気制御弁と前記ディーゼ
   ル機関の吸入弁との関に設けられたことを特徴とする特
   許請求の範囲第（１項又は第（２１項又は第（３）項記
   載の直噴式ディーゼル機関の吸気制御装置。