JP3436766B2 - 内燃機関の吸気装置 - Google Patents
内燃機関の吸気装置Info
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
- F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
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- Characterised By The Charging Evacuation (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、共鳴吸気系を備えたデ
ィーゼルエンジンに関するものである。 【０００２】 【従来の技術】内燃機関の吸気系は、各シリンダの吸気
ポートに連結する吸気マニホールドと、吸気マニホール
ドの上流側に接続された吸気管とにより主として構成さ
れており、その形状は、高い吸気圧を得て体積効率（充
填効率）を良好にできるように設定されている。 【０００３】また吸気系を公知の共鳴効果が発揮される
ように構成して、エンジン出力の向上を図るもの（例え
ば「エンジンの吸気装置」，特開平１−２８０６３１号
公報）も提案されている。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】ところで近来にあって
は、排ガスの改善、特にディーゼルエンジンの排出する
黒煙（スモーク）を出来るかぎり少なくすることが強く
求められている。 【０００５】しかしながら高回転型のエンジン等では、
発進時の極めて低速の領域から定格点の最高速までの全
域において低スモークとなるように燃焼系をマッチング
することは難しかった。また図５に示すように、スモー
クは体積効率（充填効率）が高いほど良好になるが、こ
の体積効率はエンジン回転数の上昇に従って低下してい
く傾向にある。このため、高速回転領域でのスモークが
悪化してしまうという問題があった。 【０００６】そこで本発明は、上記事情に鑑み、高速回
転領域でのスモーク悪化を防止できるディーゼルエンジ
ンを提供すべく創案されたものである。 【０００７】 【課題を解決するための手段】本発明に係るディーゼル
エンジンは、吸気順序が連続しない気筒同士を同一グル
ープとしてグループ分けし、これらグループ毎に、吸気
ポートに接続したインレットカバーを設け、これらイン
レットカバーにそれぞれ共鳴過給パイプを接続し、これ
ら共鳴過給パイプを共鳴用圧力反転部においてまとめて
共鳴吸気系を構成し、この共鳴吸気系の共鳴同調回転数
を機関の最高出力が得られる定格回転数に合致させ、低
速領域において低スモークとなるようにマッチングされ
た燃焼室であって、 ピストンの冠部に窪まされた縦断面
円形の円環状のキャビティにより主として区画形成さ
れ、キャビティの最大径の５０％前後に狭められた絞り
開口部を有し、キャビティ中央には上面が截頭円錐状を
呈する凸部が形成された燃焼室を設け、この燃焼室に燃
料を噴射する燃料噴射ノズルを設け、この燃料噴射ノズ
ルからの燃料噴射タイミング及び噴霧方向を、低速領域
であるピストン上昇速度に合わせて、燃料噴霧がピスト
ン上死点でキャビティの側壁の湾曲開始点付近に到達す
るように調整し、低速領域では主としてエンジンの燃焼
系によりスモークを低減させ、高速領域では主として上
記共鳴吸気系の共鳴過給作用によりスモークを低減させ
るように構成したものである。 【０００８】 【作用】上記構成によって、共鳴吸気系は、機関の高速
側で共鳴過給を行い、体積効率の低下を防ぐ。また上記
燃焼室及び噴射形態により、機関の低速側におけるスモ
ークを低減する。 【０００９】 【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に従って説
明する。 【００１０】図１は、本発明に係わるディーゼルエンジ
ンの吸気装置を示したものであり、直列型六気筒のディ
ーゼルエンジンに適用した場合において示している。こ
の吸気装置は、吸気順序が連続しない気筒同士が適宜連
結されて共鳴吸気系１が形成されており、この共鳴吸気
系１の共鳴同調回転数Ｎ r が、機関の最高出力が得られ
る定格回転数Ｎ p に合致するように構成されている。 【００１１】六気筒の吸気順序（爆発順序）は、＃1 →
＃4 →＃2 →＃5 →＃3 →＃6 →＃1 →…となってお
り、連続しない気筒同士が同一グループとしてグループ
分けされ、並びの順番に従ってフロント側（＃1 ，＃2
，＃3 シリンダー２，３，４）とリア側（＃4 ，＃5
，＃6 シリンダー５，６，７）とにグループ分けされ
る。そしてこれらグループ毎に、吸気ポート８に接続し
たインレットカバー９，１０がそれぞれ設けられてお
り、吸気を等分に分配するようになっている。インレッ
トカバー９，１０のエンジン中央寄りの位置には、それ
ぞれ共鳴過給パイプ１１，１２が接続されて気筒列と略
直交する方向に伸びている。これら共鳴過給パイプ１
１，１２は、その上流側に設けられた共鳴用圧力反転部
１３においてまとめられ、一本の吸気管１４に接続され
ている。すなわちこれら吸気ポート８、インレットカバ
ー９，１０、共鳴過給パイプ１１，１２、共鳴用圧力反
転部１３などにより共鳴吸気系１が構成されているもの
である。 【００１２】この共鳴吸気系１では、各グループにおい
てそれぞれ、各シリンダー２…７の作動により生じる圧
力波が吸気ポート８と圧力反転部１３との間で伝播して
圧力振動が生ずる。そして、共鳴吸気系１の固有振動の
周期が各グループ毎の吸入周期と合致（固有振動数νr
が各グループ毎の吸入回数と合致）するとき、同一グル
ープの各シリンダー２…７に生じる圧力波が共振し、圧
力振動が最も強められる状態となる。この状態となるエ
ンジン回転数が、共鳴同調回転数Ｎr である。 【００１３】従って共鳴同調回転数Ｎr は、共鳴吸気系
１の固有振動数νr に係わるものであり、この固有振動
数νr は、共鳴吸気系１の容積、断面積、長さなどで決
定される。言い換えると、共鳴過給パイプ１１，１２等
の寸法が、共鳴同調回転数Ｎr ＝エンジンの定格回転数
Ｎp となるように形成されている。 【００１４】また本実施例にあっては、エンジンの燃焼
室を低速領域において低スモークとなるようにマッチン
グさせている。図２に示すように、この燃焼室１５は、
ピストン１６の冠部に窪まされた縦断面円形の円環状の
キャビティ１７により主として区画形成され、その最大
径の５０％前後に狭められた絞り開口部１８を有し、キ
ャビティ中央には上面が截頭円錐状を呈する凸部１９が
形成されている。従って吸気は、図中矢印ａにて示した
ように開口部１８からキャビティ側壁に沿って適度な強
さの流れとなって上下方向に旋回し、燃料噴射ノズル２
０から噴射された燃料噴霧２１とよく混合される。この
ときの燃料噴射タイミング及び噴霧方向としては、低速
領域であるピストン上昇速度に合わせて、燃料噴霧２１
がピストン上死点でキャビティ１７の側壁の湾曲開始点
２２付近に到達するように、比較的浅めに調整されてい
る。 【００１５】このように、共鳴過給パイプ１１，１２等
を適宜形成して定格回転数Ｎp に等しい共鳴同調回転数
Ｎr を有する共鳴吸気系１を構成したので、機関の最高
出力となる定格回転数Ｎp 及びその近傍の高速領域にお
いて共鳴効果が発揮されて、良好な過給を行うことがで
きる。すなわち図３に示すように、従来高速側において
低下していた体積効率を引き上げることができ、スモー
クの悪化を防止することができる。 【００１６】そして本実施例にあっては、図４に示すよ
うに単独では特に低速側のスモーク悪化を防ぐ機能（図
中破線）を有する燃焼室１５を組み合わせたことで、低
速から高速までの全領域に亘って低スモークとなるエン
ジンが達成される。 【００１７】また従来の吸気装置として、低回転で共鳴
するように共鳴過給マッチングを行い、高速回転での体
積効率悪化を防ぐために共鳴効果打ち消しバルブを制御
させるようにしたものもあるが、本実施例の装置はこの
ような制御を必要とせず、簡単な機構にて全回転領域の
スモーク低減を実現するものである。 【００１８】なお低速マッチング燃焼室としては、図２
に示した構成に限るものではなく、例えば特開昭６３−
１６２９２５号公報（「空気圧縮式弁制御内燃機関」）
に開示されている燃焼室などを採用することができる。 【００１９】また本実施例にあっては列型六気筒エンジ
ンに適用したものとしたが、その他の多気筒エンジン及
びＶ型エンジンなどにも当然適用可能である。 【００２０】 【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な優れた効果を発揮する。機関高速側の体積効率の低下
を防ぎ、スモークを低減できると共に、機関低速側でも
スモークを低減でき、低速から高速までの全領域に亘っ
て低スモークとすることができる。
ィーゼルエンジンに関するものである。 【０００２】 【従来の技術】内燃機関の吸気系は、各シリンダの吸気
ポートに連結する吸気マニホールドと、吸気マニホール
ドの上流側に接続された吸気管とにより主として構成さ
れており、その形状は、高い吸気圧を得て体積効率（充
填効率）を良好にできるように設定されている。 【０００３】また吸気系を公知の共鳴効果が発揮される
ように構成して、エンジン出力の向上を図るもの（例え
ば「エンジンの吸気装置」，特開平１−２８０６３１号
公報）も提案されている。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】ところで近来にあって
は、排ガスの改善、特にディーゼルエンジンの排出する
黒煙（スモーク）を出来るかぎり少なくすることが強く
求められている。 【０００５】しかしながら高回転型のエンジン等では、
発進時の極めて低速の領域から定格点の最高速までの全
域において低スモークとなるように燃焼系をマッチング
することは難しかった。また図５に示すように、スモー
クは体積効率（充填効率）が高いほど良好になるが、こ
の体積効率はエンジン回転数の上昇に従って低下してい
く傾向にある。このため、高速回転領域でのスモークが
悪化してしまうという問題があった。 【０００６】そこで本発明は、上記事情に鑑み、高速回
転領域でのスモーク悪化を防止できるディーゼルエンジ
ンを提供すべく創案されたものである。 【０００７】 【課題を解決するための手段】本発明に係るディーゼル
エンジンは、吸気順序が連続しない気筒同士を同一グル
ープとしてグループ分けし、これらグループ毎に、吸気
ポートに接続したインレットカバーを設け、これらイン
レットカバーにそれぞれ共鳴過給パイプを接続し、これ
ら共鳴過給パイプを共鳴用圧力反転部においてまとめて
共鳴吸気系を構成し、この共鳴吸気系の共鳴同調回転数
を機関の最高出力が得られる定格回転数に合致させ、低
速領域において低スモークとなるようにマッチングされ
た燃焼室であって、 ピストンの冠部に窪まされた縦断面
円形の円環状のキャビティにより主として区画形成さ
れ、キャビティの最大径の５０％前後に狭められた絞り
開口部を有し、キャビティ中央には上面が截頭円錐状を
呈する凸部が形成された燃焼室を設け、この燃焼室に燃
料を噴射する燃料噴射ノズルを設け、この燃料噴射ノズ
ルからの燃料噴射タイミング及び噴霧方向を、低速領域
であるピストン上昇速度に合わせて、燃料噴霧がピスト
ン上死点でキャビティの側壁の湾曲開始点付近に到達す
るように調整し、低速領域では主としてエンジンの燃焼
系によりスモークを低減させ、高速領域では主として上
記共鳴吸気系の共鳴過給作用によりスモークを低減させ
るように構成したものである。 【０００８】 【作用】上記構成によって、共鳴吸気系は、機関の高速
側で共鳴過給を行い、体積効率の低下を防ぐ。また上記
燃焼室及び噴射形態により、機関の低速側におけるスモ
ークを低減する。 【０００９】 【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に従って説
明する。 【００１０】図１は、本発明に係わるディーゼルエンジ
ンの吸気装置を示したものであり、直列型六気筒のディ
ーゼルエンジンに適用した場合において示している。こ
の吸気装置は、吸気順序が連続しない気筒同士が適宜連
結されて共鳴吸気系１が形成されており、この共鳴吸気
系１の共鳴同調回転数Ｎ r が、機関の最高出力が得られ
る定格回転数Ｎ p に合致するように構成されている。 【００１１】六気筒の吸気順序（爆発順序）は、＃1 →
＃4 →＃2 →＃5 →＃3 →＃6 →＃1 →…となってお
り、連続しない気筒同士が同一グループとしてグループ
分けされ、並びの順番に従ってフロント側（＃1 ，＃2
，＃3 シリンダー２，３，４）とリア側（＃4 ，＃5
，＃6 シリンダー５，６，７）とにグループ分けされ
る。そしてこれらグループ毎に、吸気ポート８に接続し
たインレットカバー９，１０がそれぞれ設けられてお
り、吸気を等分に分配するようになっている。インレッ
トカバー９，１０のエンジン中央寄りの位置には、それ
ぞれ共鳴過給パイプ１１，１２が接続されて気筒列と略
直交する方向に伸びている。これら共鳴過給パイプ１
１，１２は、その上流側に設けられた共鳴用圧力反転部
１３においてまとめられ、一本の吸気管１４に接続され
ている。すなわちこれら吸気ポート８、インレットカバ
ー９，１０、共鳴過給パイプ１１，１２、共鳴用圧力反
転部１３などにより共鳴吸気系１が構成されているもの
である。 【００１２】この共鳴吸気系１では、各グループにおい
てそれぞれ、各シリンダー２…７の作動により生じる圧
力波が吸気ポート８と圧力反転部１３との間で伝播して
圧力振動が生ずる。そして、共鳴吸気系１の固有振動の
周期が各グループ毎の吸入周期と合致（固有振動数νr
が各グループ毎の吸入回数と合致）するとき、同一グル
ープの各シリンダー２…７に生じる圧力波が共振し、圧
力振動が最も強められる状態となる。この状態となるエ
ンジン回転数が、共鳴同調回転数Ｎr である。 【００１３】従って共鳴同調回転数Ｎr は、共鳴吸気系
１の固有振動数νr に係わるものであり、この固有振動
数νr は、共鳴吸気系１の容積、断面積、長さなどで決
定される。言い換えると、共鳴過給パイプ１１，１２等
の寸法が、共鳴同調回転数Ｎr ＝エンジンの定格回転数
Ｎp となるように形成されている。 【００１４】また本実施例にあっては、エンジンの燃焼
室を低速領域において低スモークとなるようにマッチン
グさせている。図２に示すように、この燃焼室１５は、
ピストン１６の冠部に窪まされた縦断面円形の円環状の
キャビティ１７により主として区画形成され、その最大
径の５０％前後に狭められた絞り開口部１８を有し、キ
ャビティ中央には上面が截頭円錐状を呈する凸部１９が
形成されている。従って吸気は、図中矢印ａにて示した
ように開口部１８からキャビティ側壁に沿って適度な強
さの流れとなって上下方向に旋回し、燃料噴射ノズル２
０から噴射された燃料噴霧２１とよく混合される。この
ときの燃料噴射タイミング及び噴霧方向としては、低速
領域であるピストン上昇速度に合わせて、燃料噴霧２１
がピストン上死点でキャビティ１７の側壁の湾曲開始点
２２付近に到達するように、比較的浅めに調整されてい
る。 【００１５】このように、共鳴過給パイプ１１，１２等
を適宜形成して定格回転数Ｎp に等しい共鳴同調回転数
Ｎr を有する共鳴吸気系１を構成したので、機関の最高
出力となる定格回転数Ｎp 及びその近傍の高速領域にお
いて共鳴効果が発揮されて、良好な過給を行うことがで
きる。すなわち図３に示すように、従来高速側において
低下していた体積効率を引き上げることができ、スモー
クの悪化を防止することができる。 【００１６】そして本実施例にあっては、図４に示すよ
うに単独では特に低速側のスモーク悪化を防ぐ機能（図
中破線）を有する燃焼室１５を組み合わせたことで、低
速から高速までの全領域に亘って低スモークとなるエン
ジンが達成される。 【００１７】また従来の吸気装置として、低回転で共鳴
するように共鳴過給マッチングを行い、高速回転での体
積効率悪化を防ぐために共鳴効果打ち消しバルブを制御
させるようにしたものもあるが、本実施例の装置はこの
ような制御を必要とせず、簡単な機構にて全回転領域の
スモーク低減を実現するものである。 【００１８】なお低速マッチング燃焼室としては、図２
に示した構成に限るものではなく、例えば特開昭６３−
１６２９２５号公報（「空気圧縮式弁制御内燃機関」）
に開示されている燃焼室などを採用することができる。 【００１９】また本実施例にあっては列型六気筒エンジ
ンに適用したものとしたが、その他の多気筒エンジン及
びＶ型エンジンなどにも当然適用可能である。 【００２０】 【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な優れた効果を発揮する。機関高速側の体積効率の低下
を防ぎ、スモークを低減できると共に、機関低速側でも
スモークを低減でき、低速から高速までの全領域に亘っ
て低スモークとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わるディーゼルエンジンの吸気装置
を示した平面図である。 【図２】図１の吸気装置と併用される燃焼室を示した側
断面図である。 【図３】本発明の作用効果を説明するための体積効率と
エンジン回転数との関係図である。 【図４】本発明の作用効果を説明するためのスモークと
エンジン回転数との関係図である。 【図５】従来技術の課題を説明するためのスモークと体
積効率との関係図である。 【符号の説明】 １ 共鳴吸気系２ ＃1 シリンダー ３ ＃2 シリンダー ４ ＃3 シリンダー ５ ＃4 シリンダー ６ ＃5 シリンダー ７ ＃6 シリンダー ８ 吸気ポート ９，１０ インレットカバー １１，１２ 共鳴過給パイプ １３ 共鳴用圧力反転部 １５ 燃焼室 １６ ピストン １７ キャビティ １８ 絞り開口部 １９ 凸部 ２０ 燃料噴射ノズル ２２ 湾曲開始点 Ｎr 共鳴同調回転数 Ｎp 定格回転数
を示した平面図である。 【図２】図１の吸気装置と併用される燃焼室を示した側
断面図である。 【図３】本発明の作用効果を説明するための体積効率と
エンジン回転数との関係図である。 【図４】本発明の作用効果を説明するためのスモークと
エンジン回転数との関係図である。 【図５】従来技術の課題を説明するためのスモークと体
積効率との関係図である。 【符号の説明】 １ 共鳴吸気系２ ＃1 シリンダー ３ ＃2 シリンダー ４ ＃3 シリンダー ５ ＃4 シリンダー ６ ＃5 シリンダー ７ ＃6 シリンダー ８ 吸気ポート ９，１０ インレットカバー １１，１２ 共鳴過給パイプ １３ 共鳴用圧力反転部 １５ 燃焼室 １６ ピストン １７ キャビティ １８ 絞り開口部 １９ 凸部 ２０ 燃料噴射ノズル ２２ 湾曲開始点 Ｎr 共鳴同調回転数 Ｎp 定格回転数
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平４−1415（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−94414（ＪＰ，Ａ)
実開 昭56−120316（ＪＰ，Ｕ)
実開 昭58−14425（ＪＰ，Ｕ)
実開 昭63−132834（ＪＰ，Ｕ)
実開 昭56−85023（ＪＰ，Ｕ)
実開 平３−73642（ＪＰ，Ｕ)
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 吸気順序が連続しない気筒同士を同一グ
ループとしてグループ分けし、これらグループ毎に、吸
気ポートに接続したインレットカバーを設け、これらイ
ンレットカバーにそれぞれ共鳴過給パイプを接続し、こ
れら共鳴過給パイプを共鳴用圧力反転部においてまとめ
て共鳴吸気系を構成し、 該共鳴吸気系の共鳴同調回転数を機関の最高出力が得ら
れる定格回転数に合致させ、 低速領域において低スモークとなるようにマッチングさ
れた燃焼室であって、ピストンの冠部に窪まされた縦断
面円形の円環状のキャビティにより主として区画形成さ
れ、該キャビティの最大径の５０％前後に狭められた絞
り開口部を有し、キャビティ中央には上面が截頭円錐状
を呈する凸部が形成された燃焼室を設け、該燃焼室に燃
料を噴射する燃料噴射ノズルを設け、 該燃料噴射ノズルからの燃料噴射タイミング及び噴霧方
向を、低速領域であるピストン上昇速度に合わせて、燃
料噴霧がピストン上死点でキャビティの側壁の湾曲開始
点付近に到達するように調整し、 低速領域では主としてエンジンの燃焼系によりスモーク
を低減させ、高速領域では主として上記共鳴吸気系の共
鳴過給作用によりスモークを低減させるように構成した
ことを特徴とするディーゼルエンジン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11014792A JP3436766B2 (ja) | 1992-04-28 | 1992-04-28 | 内燃機関の吸気装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11014792A JP3436766B2 (ja) | 1992-04-28 | 1992-04-28 | 内燃機関の吸気装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05306621A JPH05306621A (ja) | 1993-11-19 |
| JP3436766B2 true JP3436766B2 (ja) | 2003-08-18 |
Family
ID=14528242
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11014792A Expired - Fee Related JP3436766B2 (ja) | 1992-04-28 | 1992-04-28 | 内燃機関の吸気装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3436766B2 (ja) |
-
1992
- 1992-04-28 JP JP11014792A patent/JP3436766B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05306621A (ja) | 1993-11-19 |
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