JPS589251B2 - デイ−ゼルエンジン - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はディーゼルエンジンの改良に関する。

ディーゼルエンジンの燃焼を向上させるためには空気利
用率を向上させることが非常に効果が大きい。

従って燃焼室に噴孔を介して副室を連通して該副室に燃
料を噴射し、圧縮行程における押し込み渦流、及び燃焼
時の上記噴孔からの燃焼渦流等を利用する予燃焼室式、
又は渦流室式のディーゼルエンジンが採用されている。

上記副室を設けた各種ディーゼルエンジンにおいては空
気及び燃焼ガスの流動損失、また副室内表面積の増加に
よる冷却損失等により特に低速回転時の燃費が悪く、高
速回転時の燃費及び絶対最高回転速度の低下に悪影響を
及ぼす。

また、燃焼室に面接燃料を噴射する面接噴射式ディーゼ
ルエンジンにおいては、燃焼室表面積が小さいため冷却
損失が小さく、又、燃焼ガスの流動損失が小さいので燃
費が良い。

又、面接噴射式ディーゼルエンジンにおいては本来空気
及び燃焼ガスの流動損失が小さいので高速回転に適して
いるが低速から高速まで広い範囲で適用する場合には吸
気ポートのひねりによる吸気スワールや、吸気弁にシュ
ラウドを設けて生成された吸気スワール等を利用し、又
、ピストンヘッドとシリンダヘッド内壁面との間隙を利
用したスキツシュエリアを広く形成する必要があって高
速回転時における吸入効率の低下を招き絶対的な最高回
転速度の低下を招く不具合がある。

特公昭４８−４０６０６号又は特開昭５０−１．１１４
０６号に示される先行技術は、燃焼室に連通される吸気
通路を２系統とし、一方の吸気通路によってはスワール
を強化し、他方の通路によっては吸気流量を増大せんと
するものであるが、上記一方の吸気通路によっては一率
のスワールしか得られず、特に中、低負荷時にはスワー
ルを強化し、且つ高負荷時にはスワールを弱化するよう
な作用を得ることができない。

このため、上述のひねりを付与した吸気ポートによる場
合と同様に高速回転時における吸入効率の低下を招く。

又、昭和７年実用新案出願公告第８５１６号、特公昭２
９−１８５２号、又は特開昭５１−１１７２１３号等に
示される先省技術は、燃焼室に連通される吸気通路を２
系統とし、一方の吸気通路には圧縮空気を供給するとと
もに他方の吸気通路は大気圧を吸引することにより吸気
が供給されるものであり、上記一方の吸気通路は、燃焼
室内に強力なスワールを生成するように方向が設定され
ている。

しかしながら、これらの先行技術によっても、上述の先
行技術同様の不具合を有している。

本発明は上記不具合を解消するもので、主吸気弁が設け
られた主吸気通路を介して吸気が供給される燃焼室、同
燃焼室の設定方向に指向して燃料を噴射する噴射ノズル
を有した燃料噴射弁、上記燃焼室の設定方向に指向して
開口した噴射孔、同噴射孔に連通するとともに副吸気弁
を介して副吸気が供給される副吸気通路、及び上記副吸
気通路に設けられ高速高負荷時副吸気の供給量を低減制
御する手段を備え、上記副吸気通路及び噴射孔を介し燃
焼室に噴射される副吸気により主として中低負荷時に燃
焼室内に空気流動を生じせしめるよう構成したことを特
徴とするディーゼルエンジンを要旨とするものである。

本発明によれば、副吸気通路から噴射される副吸気によ
り燃焼室内に空気流動を生じせしめ燃焼を改善するとと
もに、該副吸気は、高速高負荷時副吸気の供給量を低減
制御する手段によって、中低負荷時には空気流動を強化
して燃焼を改善し，高速高負荷時には空気流動を低減し
て吸入効率を向上して出力を増大せしめる効果を奏する
。

以下本発明の第１実施例を第１図〜第４図に従って説明
する。

１０はエンジン本体で燃焼室１２を形成するシリンダヘ
ッド１４とシリンダブロック１６とを有し、吸気ポート
１８に連通する吸気マニホルド２０と、排気ポート２２
に連通する排気マニホルド２４とを備えている。

２６は上記吸気ポート１８及び吸気マニホルド２０によ
り形成される主吸気通路、２８は同主吸気通路２６を開
閉する主吸気弁、３０は同主吸気弁２８に設けられたリ
テーナ、３２はスプリング、３４は上記排気ポート２２
を開閉する排気弁、３６は同排気弁３４に設けられたリ
テーナ、３８はスプリングである。

４０は上記主吸気通路２６とは別個に設けられたパイプ
４２及びシリンダヘッド内のポート４４から形成された
副吸気通路で、副吸気弁４６を介して噴射孔４８に連通
されている。

吸気ポート１８はひねりを有して形成され主吸気はシリ
ンダ軸心まわりのスワールを生じるように形成されるが
、上記噴射孔４８は上記シリンダ軸心まわりのスワール
と交差するように設定方向に指向して配置されている。

５０は上記副吸気弁４６に設けられたリテーナ、５２は
スプリングである。

５４はプッシュロツド５６を介してロツカアーム軸５８
中心に揺動されるロツカアーム６０により上記主吸気弁
２８及び副吸気弁４６を同時に開閉するように構成され
たバルブ開閉機構で、上記ロツカアーム６０は主吸気弁
用バルブ当接部６２と、副吸気弁用バルブ当接部６４と
を有している。

６６は排気弁３４開閉用のバルブ開閉機構である。

６８は上記主吸気通路２６及び副吸気通路４０に清浄空
気を供給するエアクリーナ、７０はシリンダヘッド１４
に設けられたロツカカバー、７２はシリンダブロック１
６内を往復摺動するピストン、７４は上記燃焼室１２の
設定方向に燃料を噴射する噴射ノズル７６を有した燃料
噴射弁、１８は上記燃料噴射弁７６に燃料を供給する噴
射ポンプである。

１９は上記噴射孔４８から分岐し噴射ノズル１６を冷却
すべく必要に応じて設けられる分岐孔である。

８０は上記吸気マニホルド２０に接続されたスロットル
ボデイで、主吸気通路２６の流量を制御する主吸気絞り
弁８２、同主吸気絞り弁８２が開く時に閉じ、又逆に閉
じる時に開く如くリンク機構８４を介して副吸気通路４
０の流量を制御する副吸気絞り弁８６を有し、上記両吸
気弁はアクセルペダル８８により作動される。

上記構成により、アイドル時軽負荷時等にアクセルペダ
ル８８に連動した主吸気絞り弁８２が全閉状態、又は部
分開度の時には、副吸気絞り弁８６が全開又は部分的閉
であって、ピストン７２下降に伴ない、燃焼室１２に吸
引負圧が生ずるが、主吸気通路２６と、副吸気通路４０
とに通路抵抗差があるため燃焼室１２における吸引負圧
に局所的な差圧が生じる。

このため上記燃焼室１２には主に主吸気通路２６を介し
て吸気が供給されるが、上記の如き副吸気通路４０の吸
引抵抗が小さいので上記噴射孔４８から噴射される副吸
気により燃焼室１２には強力なスワールが発生する。

ここで上記主吸気通路２６のシリンダヘッド１４部分を
構成する吸気ポート１８が第３図、第４図に示す如く吸
気流入方向に、主に中負荷以上の運転条件を対象として
吸気にひねりを生じさせる様に形成されているので、該
ひねりにより燃焼室１２内にはシリンダ軸心まわりの比
較的弱い吸入スワールが生じる。

さらに上記副吸気による吸入スワールが上記主、吸気通
路２６による吸入スワールと交差し燃焼室１２内には強
力且つ充分なスワールが生じ、該スワールが圧縮行程末
期の燃料噴射時期にも残存しており、上記噴射ノズル７
６から噴射された燃料と充分に攪拌混合され、良好な燃
焼が行なわれる。

一方中負荷時乃至全負荷時には主吸気絞り弁８２の開度
が大であり、且つ副吸気絞り弁８６の開度が小であるが
、この時には主吸気通路２６の吸気ポート１８に形成さ
れたひねりにより、大流量の吸気が強力な吸入スワール
を生じて燃焼室 １２に吸入され、且つ副吸気通路４０
から吸入される副吸気は噴射量および噴出力ともに低下
する。

従って上記吸気ポート１８のひねりのみにより允分な吸
入スワールを得ることができ、燃料噴射ノズル７６から
噴射された燃料と允分に攪拌混合され、良好な燃焼が行
なわれる。

従って本実施例によれば、アイドル、軽負荷時には副吸
気の噴射により燃焼室１２内に強力なスワールを生じせ
しめて燃焼の安定化を計り、空気利用率を向上して燃費
、出力の改善を達成し、又、該強力なスワールにより噴
射燃料と吸気との攪拌混合が促進されるため、着火遅れ
を短かくすることができるので燃焼騒音、Ｎ Ｏ ｘの
発住等を低減する。

又、中高負荷時には吸気通路抵抗による差圧および、主
吸気絞り弁８２、副吸気絞り弁８６の開度の差により吸
引差圧を生じ、主に主吸気通路２６のみを介し、吸引さ
れる吸気が吸気ポート１８のひねりにより允分な吸入ス
ワールを生じて燃焼を良好ならしめる。

この時、特にアイドル、軽負荷時において副吸気の噴射
により強力なスワールを得るので、主吸気通路２６によ
るスワール及び燃焼室１２の形状によるスキツシュ等は
、高速高負荷運転に適した比較的弱いスワール及びスキ
ツシュを生じるように形成することができるため、過大
なスワール、スキツシュを減少し、エンジンの絶対的な
回転速度を向上せしめるものであり、且つ、吸気及び燃
焼ガスの流動損失低下により燃費、出力の向上を達成す
る等の優れた作用効果を奏する。

上記実施例においては副吸気の噴射孔４８を主吸気のス
ワールと交差する方向に指向せしめたが、所望のスワー
ルを得るために上記主吸気のスワールと同一方向に指向
せしめても良い。

次に本発明の第２実施例を第５図〜第７図に従って説明
する。

本実施例は第１実施例における副吸気通路４０の上流端
をエアポンプの吐出孔に連通したもので、特に該エアポ
ンプの吐出する空気流量特性が主にエンジンの中低速回
転時に多く、高速回転時には極めて少ないか又は全く吐
出しないように構成されたエアポンプを用いた場合につ
いて説明をするが、上記第１実施例と同一又は実質的に
同一部材には同一符号を付して説明を省略する。

エンジン本体１０の第１〜第４気筒１０２，１０４，１
０６，１０８を形成するシリンダブロック１６の下部に
は、クランク軸１１０の軸受１１２を形成する複数の仕
切壁１１４が実質的に平行に配置されている。

各仕切壁１１４間にはクランク軸１１０の１クランク１
１６を内設するクランク室１ １８ ，１２０ ，１２
２ ，１２４が形成され、同各クランク室の上方はそれ
ぞれ第１〜第４気筒１０２ ，１０４，１０６，１０８
に連通するとともに下方はオイルパン１２６内に開口し
ている。

気筒１０２及び気筒１０４を挾んで隣接する仕切壁１１
４の下部には図示しないボルトにより又は溶着により仕
切板１２８が固着され、同仕切板１２８は気筒１０２に
連通するクランク室１１８と、気匍１０６に連通するク
ランク室１２２をそれぞれ他のクランク室１２０，１２
４及びオイルパン１２６内と隔絶している。

上記仕切板１２８には図示しないが適宜潤滑油をオイル
パン１２６内に戻す排油孔が設けられる。

１３０はダイヤフラムポンプで、筐体１３２内に２枚の
ダイヤフラム１３４，１３６が平行に配置され両ダイヤ
フラム１３４，１３６間に仕切板１３８を介して２つの
ポンプ室１４０，１４２を形成し、ダイヤフラム１３４
により仕切られた圧力室１４４は空気通路１４６を介し
てクランク室１１８に連通され、ダイヤフラム１３６に
より仕切られた圧力室１４８は空気通路１５０を介して
クランク室１２２に連通されている。

上記両ダイヤフラム１３４，１３６は上記仕切板１３８
を貫通するロツド１５２により連結されて同調して作動
し、スプリング１５４，１５６によりその静的な位置が
決定されている。

１５８は上記ダイヤフラムポンプ１３０の仝気俄ス子１
及び１６０は空気吐出孔で、それそれ上記ポンプ室１４
０，１４２に空気を取入れるリード弁１６２，１６４、
及び吐出するリード弁１６６，１６８が設けられている
。

上記空気取入孔１５８は図示しないダイヤフラムポンプ
専用のエアクリーナ、又はエンジン本体１０に設けられ
たエアクリーナ６８の空気清浄側に連通され、上記空気
吐出孔１６０は上記副吸気通路４０の上流開口端に連通
している。

上記ダイヤフラムポンプ１３０は、一般の４気筒エンジ
ンにおけるそれぞれの気筒に対応するクランク室内圧力
変動に応じて作動する。

すなわち気筒１０２と１０６のピストンは１８０°の位
相差を有しているが、今気筒１０２のピストンが下降す
るとクランク室１１８の圧力が上契し、空気通路１４６
を介して圧力室１４４に該圧力が伝達され、又、この時
同時に気筒１０６のピストンは上列してクランク室１２
２の圧力は減少し、空気通路１５０を介して圧力室１４
８に伝達される。

従って上記圧力室１４４は高圧、圧力室１４８は低圧と
なり、ロツド１５２を介して連結された両ダイヤフラム
１３４，１３６がスプリング１５４の付勢力に抗して第
６図右方へ移動するが、リード弁１６２が閉じリード弁
１６６が開いてポンプ室１４０の空気が圧縮され吐出さ
れる。

又、リード弁１６４が開きリード弁１６８が閉じてポン
プ室１４２に空気が吸引される。

上記の作動とは逆に気筒１０６のピストンが下降し、気
筒１０２のピストンが上契すると両ダイヤフラム１３４
，１３６が第６図左方へ移動してポンプ室１４０に空
気が吸引され，ポンプ室１４２の空気が圧縮、吐出され
る。

ここで両ダイヤフラム１３４，１３６及びロツド１５２
は、スプリング１５４，１５６の設定張力に基づく固有
の振動周期を有し、又、空気通路１４６，１５０を介し
て供給されるクランク室内圧力変動も所定の振動周期を
有しているため、ポンプの吐出空気流量特性は上記両振
動周期を所望の値に設定することにより、第５図、実線
又は破線に示すごとき特性を示し、特に本実施例におい
ては破線に示す該特性に従って中低速回転に吐出空気流
量を多く設定し、所定のエンジン回転数例えば２５００
ｒｐｍ以上は、上記ダイヤフラムがクランク室内の圧力
変動に追従しないように設定してポンプを不作動状態に
する。

上記ダイヤフラムポンプ１３０を用いることにより、本
実施例は上記第１実施例同様の作用効果を奏するととも
に、副吸気通路４０から噴射孔を介して燃焼室内に噴射
される副吸気の噴射量、噴射力ともに強化されより燃焼
が改善されるものである。

また、特に副吸気通路に絞り弁を設けなくても所定の噴
射量を得、吸入効率が増して燃費、出力がさらに改善さ
れるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す概略説明図、第２図
は第１図の■矢視部分断面図、第３図は第２図の■矢視
部、第４図は第２図の■矢視断面図、第５図は本発明の
第２実施例を示す概略説明図、第６図は第５図のダイヤ
フラムポンプ説明図、第７図は第５図のポンプ吐出空気
流量特性図である。 １０・・・・・・エンジン本体、１２・・・・・・燃焼
室、１４・・・・・・シリンダヘッド、１６・・・・・
・シリンダブロック、１８・・・・・・吸気ポート、２
２・・・・・・排気ポート、２６・・・・・・主吸気通
路、２８・・・・・・主吸気弁、４０・・・・・・副吸
気通路、４２・・・・・・パイプ、４６・・・・・・副
吸気弁、４８・・・・・・噴射孔、５４・・・・・・バ
ルブ開閉機構、６０・・・・・・ロツカアーム、６８・
・・・・・エアクリーナ、７４・・・・・・燃料噴射弁
、７６・・・・・・噴射ノズル、８２・・・・・・主吸
気絞り弁、８６・・・・・・副吸気絞り弁、１１８，１
２０，１２２，１２４・・・・・・クランク室、１１４
・・・・・・仕切壁、１３０・・・・・・ダイヤフラム
ポンプ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 主吸気弁が設けられた主吸気通路を介して吸気が供
   給される燃焼室、同燃焼室の設定方向に指向して燃料を
   噴射する噴射ノズルを有した燃料噴射弁、上記燃焼室の
   設定方向に指向して開口した噴射孔、同噴射孔に連通す
   るとともに副吸気弁を介して副吸気が供給される副吸気
   通路、及び上記副吸気通路に設けられ高速高負荷時副吸
   気の供給量を低減制御する手段を備え、上記副吸気通路
   及び噴射孔を介して燃焼室に噴射される副吸気により主
   として中低負荷時に燃焼室内に空気流動を生じせしめる
   よう構成したことを特徴とするディーゼルエンジン。 ２ 上記主吸気通路に主吸気絞り弁を介装し、副吸気通
   路に副吸気絞り弁を介装し、上記主吸気絞り弁は負荷の
   増加に伴って開度を増大するとともに、上記副吸気絞り
   弁は負荷の増加に伴って開度を低減するように構成した
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のディーゼ
   ルエンジン。 ３ 上記副吸気通路の上流端を高速時不作動状態となる
   エア・ポンプに接続連通し、該エア・ポンプの吐出圧に
   より副吸気を燃焼室に噴射するように構成したことを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載のディーゼルエンジ
   ン。 ４ 上記主吸気通路及び主吸気弁の少なくとも一方によ
   り生成される主吸気スワールが主にシリンダ軸心まわり
   のスワールであり、上記噴射孔を介して噴射される副吸
   気による副吸気スワールが上記主吸気スワールと交差す
   るように構成したことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載のディーゼルエンジン。