JPS5925877B2 - シリンダ内スワ−ル制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は内燃機関のシリンダ内に生成される給気スワー
ルを制御する装置に関する。

第１図は従来の４サイクルデイ一ゼル機関の給気系を示
す。

シリンダ１ヘシリンダヘツド２内に設けた給気通路４か
ら給気弁３を経て給気が供給されている。

このとき、給気通路４の形状及び給気弁３のシリンダ１
に対する位置を調整することにより、シリンダ１内に供
給された給気に図中矢印で示す方向の空気の渦、即ちス
ワールを生成させる。

このシリンダ内のスワールによって図示していない燃料
弁からシリンダ内へ噴射する燃料と空気の混合を促進し
良好な燃焼を実現して煙の発生を抑えている。

ところで、従来の機関では、上述のスワールと機関の煙
濃度に第２図に示す傾向が確認されている。

即ち、シリンダ内スワールが強い場合、機関の回転速度
が低い時には煙濃度が低いが、回転速度が高くなると、
図中破線で示すように煙濃度が高くなる。

これに対してシリンダ内スワールが弱い場合には、図中
実験で示すように機関の高速回転域で煙濃度が低いが、
回転速度が低くなると煙濃度が高くなる。

以上のように従来の機関では広い機関回転速度範囲で煙
濃度を低く維持することが困難で、煙公害問題の原因と
なっている。

本発明の目的は上記の点に着目し、ディーゼル機関の広
い回転速度範囲での煙濃度の低減を可能とする装置を提
供することであり、その特徴とするところは、位相の異
なる２つのシリンダ間において、一方のシリンダの排気
圧エネルギを他方の給気弁上流からシリンダ内に吹き込
み、シリンダ内のスワールを変えるようにしたことであ
る。

以下図面を参照して本発明による実施例につき説明する
。

第３図、第４図ａ、ｂに４サイクル機関での本発明によ
る装置を示す。

第３図において、Ａ１シリンダと／１６２シリンダは同
一の機関の３６０°位相がずれたシリンダ同志である。

／１６２シリンダのシリンダ１Ｂ内の排気は排気弁５か
らヘッド２Ｂ内の排気通路６を通り排気管８へ排出され
る。

ここで、排気通路６内に設けた排気取入口１０から排気
の一部を取り入れ排気導管１１により逆上弁１２に導く
。

逆止弁１２は設定圧力Ｐｅｏ以上で開くように弁ばね２
０をそなえている。

逆止弁１２を通った排気は排気導管１３を経て、／１６
１シリンダのヘッド２Ａの給気通路４に設けた排気吹出
口１４からシリンダ１Ａ内に向けて吹き出される。

ここで、排気吹田口１４は、第４図ａ、ｂに示すように
、シリンダ内に形成されているスワールをさらに強める
方向で、給気弁３上流側より、はぼ給気弁３と弁座３１
の間に向けられたノズル形状となっていて、給気通路４
内に配設されている。

さらに第３図において、逆止弁１２は空気シリンダ２２
内を摺動する空気ピストン２１によっても開閉できるよ
うになっており、空気シリンダ２２へは空気弁２３によ
り高圧空気を供給あるいは大気解放できるようになって
いる。

上記構成の場合の作用について述べる。

第３図において、空気弁２３により空気シリンダ２２を
大気解放とすると逆止弁１２は設定圧力Ｐｅｏ以上で開
くようになる。

また、／４６１シリンダと／ｉ６２シリンダの位相は３
６０°ずれているから、／１６２シリンダの排気弁及び
／／６１シリンダの給気弁の開ロクイミングは第５図ａ
に示すようになる。

ここで、Ａ６．２シリンダの排気弁が開き始めるみ、／
１６．２シリンダ内の高圧ガスが排気管内に流出し始め
るため、第５図すに示すように、扁２シリンダ出口の排
気圧力Ｐｅは上昇する。

さらに排気が進むと、シリンダ内圧力が低下してくるた
め、排気圧力Ｐｅも下がる。

このため排気管内圧力は圧力ピークＢを生ずる。

ところで、この排気圧力の変動は第３図の排気取入口１
０から排気導管１１を経て逆止弁１２に伝えられる。

そのため圧力ピークＢが逆止弁の設定圧力Ｐｅｏを越え
た期間θ８だけ逆止弁は開き、この高圧排気が排気導管
１３を経て排気吹出口１４から吐出する。

吐出された排気は篤１シリンダの給気弁３を経て、第５
図Ｃに点線で示す給気流入行程の後半の４１シリンダヘ
一点鎖線で示すように流入する。

この／Ｉ６．１シリンダへ流入する／１６２シリンダの
排気は第４図ａに示すように前半の給気流入行程でシリ
ンダ内に形成されたスワールをさらに強めることになる
。

なお、空気弁２３により空気シリンダ２２に高圧空気を
送ると、逆止弁１２の設定圧力が非常に高くなるため、
第５図すの圧力ピークＢでは開かなくなり、Ａ６１シリ
ンダへの排気の流入はなくなる。

以上は／１６１シリンダの給気流入行程について説明し
たが、／１６２シリンダの給気系、及び／１６．１シリ
ンダの排気系に第３．４図と同じ構造のものを設置すれ
ば、同じ作用により／１６．２シリンダの給気流入行程
でもスワールの強化をはかることができる。

上述のような本発明による場合は次の効果がある。

給気通路４の形状及び給気弁３のシリンダ１に対する位
置を調整し、給気のみによるシリンダ内のスワールを弱
めにセットする。

この結果、第２図に示すように機関回転速度の高い範囲
で低い煙濃度を得ることができる。

このとき空気バルブ２３により逆止弁１２の設定圧力を
高め排気の流れを止めておく。

機関回転速度の低い範囲では、空気バルブ２３により逆
止弁１２の設定圧力をＰｅｏに下げる。

その結果、給気流入行程の後半に３６０°位相がずれた
シリンダからの排気の一部がシリンダ内に流入し、シリ
ンダ内のスワールが強められる。

このため、低回転速度範囲でも低い煙濃度を得ることか
できる。

なお、低回転速度範囲で排気の一部がシリンダ内に流入
する場合、エジェクタ効果により給気の流入量増加も実
現し、またシリンダ内へ排気がＦＯＲ（エキシーストガ
スリサーキュレーション）されることになるので、ＮＯ
ｘの低減も実現される。

本発明による他の実施例としては、シリンダへ流入する
排気の方向をシリンダ内のスワール方向と逆にする場合
である。

この場合は、給気通路形状及び給気弁のシリンダに対す
る相対位置を強いスワールが生じるように形成し、低回
転時の煙濃度を低くする。

高回転時に本発明のシステムにより排気をシリンダ内の
スワール方向と逆にシリンダ内へ流入させる。

この結果、スワールが弱くなり高回転でも煙濃度を低く
することが可能となる。

また、（１）逆止弁の開弁設定圧力を機関回転速度に応
じて変える場合： 運転中の機関回転数に最適のスワール強さを得るため１
、シリンダ内へ流入する排気の量をコントロールする。

例えば、回転数に応じて第３図の空気シリンダ２２の圧
力を変化させ、逆止弁１２の開弁設定圧力Ｐｅｏを変え
排気の量をコントロールする。

（２）排気導管の長さ、逆止弁部の容積を変える場合： 第５図においては排気導管１１．１３の長さ及び逆止弁
部１２の容積による排気圧力波伝播の時間遅れを考慮し
ていないが、実機では特に奇数シリンダの場合、この効
果を積極的に利用し、シリンダ内スワールを強めるのに
最適なタイミングで排気をシリンダへ流入させるように
、排気導管ＩＬ１３の長さや逆止弁部１２の容積を定め
る。

以上の説明は４サイクル機関を対象としたが、本発明は
２サイクル機関へも適用可能である。

即ち、／１６．１１，４６２シリンダの位相ずれは、掃
排気孔の開閉タイミングにより適当な値が変るが、本発
明のシステムにより排気パルスを掃気孔部からシリンダ
内に流入させスワールを強めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の４サイクルデイ一ゼル機関の給気系を示
す説明図、第２図はスワール強さと煙濃度との関係を示
す説明図、第３図は本発明による１実施例の装置を示す
説明図、第４図ａは排気吹出口を示す平面図、第４図す
は排気吹出口を示す側面図、第５図ａは／Ｉ６１シリン
ダの給気弁と／／６２シリンダの排気弁の開口タイミン
グを示す線図、第５図すは／／６．２シリンダ出口の排
気圧力の変動を示す線図、第５図Ｃは／１６１シリンダ
入口の給気弁部の流量変動を示す線図である。 ＣＩＡ、ＩＢ・・・・・・シリンダ、２，２Ａ、２Ｂ・
・・・・ツリンダヘッド、３・・・・・・給気弁、４・
・・・・・給気通路、５・・・・・・排気弁、６・・・
・・・排気通路、８・・・・・・排気管、１０・・・・
・・排気取入口、ＩＣｌ３・・・・・・排気導管、１２
・・・・・・逆止弁、１４・・・・・・排気吹出口、２
０・・・・・・弁ばね、２１・・・・・・空気ピストン
、２２・・・・・・空気シリンダ、２３・・・・・・空
気弁、３１・・・・・・弁座。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 各シリンダ内に給気のスワールが生成される複数の
   シリンダを有する内燃機関において、１端側に位相の異
   なる二つのシリンダの一方のシリンダの排気通路内に開
   口する排気取入口を設け、他端側に他方のシリンダの給
   気通路内で同シリンダ内のスワール方向または反対方向
   に向けて上記排気取入口で取入れた排気を噴出させる排
   気吹出口を設けた排気導管、同排気導管の途中に設けら
   れて開弁圧を調整可能にされ給気行程の後半に他のシリ
   ンダからの排気を給気通路内に噴出せしめるように排気
   導管内通路を開閉する逆止弁を備えたことを特徴とする
   シリンダ内スワール制御装置。