JPH0227140Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、渦流室式デイーゼルエンジンにおい
て渦流室内への燃料噴射を制御する燃料噴射制御
装置に関するものである。

（従来の技術） 一般に、渦流室式デイーゼルエンジンは、シリ
ンダヘツドにシリンダ内の主燃料室と噴孔（スロ
ート）を介して連通する渦流室を備え、圧縮行程
でのピストンの上昇に伴い主燃焼室内で圧縮加熱
された吸気（空気）を噴孔を通して渦流室に導入
して該渦流室内で渦流を発生させ、この渦流に沿
う方向に燃料噴射ノズルから燃料を噴射すること
により、渦流室内で燃料と吸気との混合及び燃焼
を図り、次いで主燃焼室内で燃焼を完了させるよ
うにしたものである。

そして、この渦流室式デイーゼルエンジンでは
その始動性を高めるために、通常、グロープラグ
をその先端発熱部が燃料噴射ノズルからの燃料の
一部を直接受けるよう渦流室内の噴射ノズルより
渦流方向下流側に配設し、始動時に上記燃料の一
部を直接グロープラグで加熱するようにすること
により、始動性の向上を図つた構造が広く採用さ
れている。

ところで、この種デイーゼルエンジンにおける
熱効率は高いので、暖機運転時や低負荷運転時等
には渦流室の壁面温度が上昇し難く、低温度のま
ま保たれており、そこへ圧縮行程で高温になつた
吸気が主燃焼室から渦流室内に導入されても該高
温の吸気は渦流室の低温時の壁面に接触して冷却
されてしまう。そのため、燃料噴射ノズルから噴
射された燃料は着火し難くなつて着火遅れが生
じ、その結果、白煙やデイーゼルノツクが発生す
るという問題があつた。

そこで、従来、例えば特開昭54−74014号公報
等に開示されているように、渦流室内に、渦流方
向に沿つて燃料を噴射する通常の燃料噴射ノズル
とは別個に補助燃料噴射ノズルを設け、エンジン
の始動時には該補助ノズルのみにより、壁面から
離れて高温に保たれる渦流室の中心部に向けて燃
料を噴射するようにすることにより、着火性の向
上を図つたものが提案されている。

（考案が解決しようとする課題） しかし、上記提案例のものでは、グロープラグ
が渦流方向上流側にあるため、始動時グロープラ
グに燃料が直接当たらず、その結果、始動性が低
下する懸念があつた。また、グロープラグを渦流
方向上流側に設ける場合、噴射ノズルとの関係か
ら、グロープラグはシリンダヘツド側面から渦流
室内に突出する方向に設けなければならず、エン
ジンの高速高負荷時、グロープラグにより渦流が
弱められて、出力が低下する問題があつた。

本考案はかかる諸点に鑑みてなされたもので、
渦流に沿つてかつグロープラグに当たるように燃
料を噴射する主噴射を行うとともに、暖機時ある
いは低負荷運転時に上記主噴射に先立つて渦流室
内に燃料を噴射する副噴射を、燃料を予混合する
ための予混合用として使用するようにすることに
より、エンジンの始動性を確保しつつ、着火遅れ
による暖機運転時の白煙の発生や低負荷運転時の
ノツク音の増大を防止せんとすることを目的とす
るものである。

（課題を解決するための手段） この目的の達成のため、本考案の構成は、シリ
ンダ内の主燃焼室と噴孔を介して連通する渦流室
がシリンダヘツドに設けられ、該渦流室内にエン
ジン始動時に通電されるグロープラグが設けられ
た渦流室式デイーゼルエンジンにおいて、上記渦
流室内に流入する吸気の渦流に沿う方向でかつ上
記グロープラグに当たるように燃料を噴射する主
噴射を行うとともに、少なくとエンジンのも暖機
時もしくは低負荷運転時に上記主噴射に先立つて
渦流室内に上記渦流と逆方向でかつ噴孔方向に向
けて主噴射よりも低圧でかつ少量の燃料を噴射す
る副噴射を行う燃料噴射ノズルを設けたものであ
る。

（作用） この構成により、本考案では、エンジンの始動
時、グロープラグが通電されてその発熱により渦
流室内が加熱され、この加熱状態でエンジンをク
ランキングさせると、シリンダの圧縮行程でその
主燃焼室内の吸気が圧縮加熱されながら噴孔を通
つて渦流室内に流れ込み、このことにより渦流室
内に吸気の渦流が生じる。そして、上記エンジン
のクランキングに伴い、燃料噴射ノズルから主噴
射が行われて燃料が渦流室内に噴射され、この主
噴射による燃料が上記渦流室内の高温の吸気によ
り加熱されて着火燃焼することにより、エンジン
が完爆して始動される。その際、上記主噴射によ
り噴射された燃料は渦流室内に流入する吸気の渦
流に沿う方向でかつ上記発熱したグロープラグに
当たるように噴射されるため、そのグロープラグ
にかかつた燃料は高温度に加熱されて容易に着火
燃焼することとなり、よつてエンジンの始動性を
向上させることができる。

また、エンジンが暖機運転状態又は低負荷運転
状態にあるときには、圧縮行程で渦流室内に生じ
た吸気の渦流に対して燃料噴射ノズルから先ず燃
料の副噴射が行われ、次いで主噴射が行われる。
その際、燃料の主噴射に先立つて副噴射が行わ
れ、その副噴射により低圧で少量の燃料が渦流室
内の吸気渦流と逆で噴孔方向に向けて噴射される
ため、該副噴射による少量の燃料は噴孔から渦流
室内に導入された直後の高温の吸気に衝突して直
接接触し、それに十分に予混合されながら着火す
る。そして、この着火した燃料は渦流室内での吸
気渦流にのつて噴射ノズル付近に流れ、そのノズ
ルからの主噴射に伴う噴射燃料の着火を促進する
こととなる。このことにより、渦流室内に導入さ
れた吸気が低温の渦流室壁面との接触により冷却
されても、そのことによつて主噴射による燃料の
着火性が損なわれることはなく、着火遅れ時間を
短縮でき、白煙やデイーゼルノツク等の発生を防
止することができる。

（実施例） 以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明す
る。

図面は本考案の実施例に係る渦流室式デイーゼ
ルエンジンの燃料噴射制御装置の全体構成を示
し、１はエンジン、２はエンジン１のシリンダ３
を形成するシリンダブロツク、４はシリンダブロ
ツク２の上面にガスケツト５を介して気密状に接
合されたシリンダヘツド、６は上記シリンダ３内
を往復動するピストンであつて、該ピストン６の
頂面にはピストン中心軸よりオフセツトした部分
に凹部６ａが形成されている。そして、上記シリ
ンダ３内面、シリンダヘツド４下面及びピストン
６頂面で囲まれた部分に主燃焼室７が形成されて
いる。

また、上記シリンダヘツド４内には、上記ピス
トン６頂面の凹部６ａのピストン中心軸からのオ
フセツト方向と同じ方向にシリンダ中心軸から所
定量オフセツトした部分に渦流室８が形成されて
いる。該渦流室８はシリンダヘツド４下面に設け
た凹所の開口部をインサート部材９で気密閉塞し
てなり、上記インサート部材９には上記主燃焼室
７と渦流室８とを連通する噴孔１０（スロート）
が形成され、該噴孔１０の下端は上死点位置にあ
るピストン６頂面の凹部６ａへ向くように主燃焼
室７内に開口し、一方、上端は渦流室８の中心か
らオフセツトするように該渦流室８内に開口して
おり、圧縮行程でのピストン６の上死点への移動
に伴い、主燃焼室７内の吸気（空気）を噴孔１０
を通して渦流室８内へ導いて該渦流室８内で吸気
の渦流を発生させるようにしている。

また、上記シリンダヘツド４には各々上記渦流
室８内に燃料を噴射供給する主及び副燃料噴射ノ
ズル１１，１２と、渦流室８内を加熱するグロー
プラグ１３とがそれぞれ螺合により取り付けられ
ている。上記主噴射ノズル１１は、その先端噴射
口１１ａが渦流室８内上部に臨み、かつ噴射中心
軸が上記噴孔１０方向と略平行に延びていて、渦
流室８内に生じた渦流に沿う方向にかつグロープ
ラグ１３に当たるように燃料を噴射する主噴射を
行うものである。

また、上記グロープラグ１３は、エンジン１の
始動時に通電されるもので、その先端発熱部１３
ａが上記主噴射ノズル１１の噴射口１１ａより渦
流方向の下流側にて渦流室８内へ壁面に沿うよう
に突出していて、主噴射ノズル１１からの噴射燃
料の一部を受けるように配置されている。

さらに、上記副噴射ノズル１２は、その先端噴
射口１２ａが渦流室８内側部に臨み、かつ噴射中
心軸が上記噴孔１０の中心線と略合致するように
延びていて、上記噴孔１０方向に向けて燃料を噴
射する副噴射を行うものである。そして、上記主
噴射ノズル１１の燃料噴射圧は約100〜150Kg／cm²
に、また副噴射ノズル１２の噴射圧は主噴射ノズ
ル１１よりも低い約50Kg／cm²程度にそれぞれ設定
されていて、これら主及び副噴射ノズル１１，１
２はそれぞれクラツチ１４，１５を介してエンジ
ン１に駆動連結せしめた燃料噴射ポンプ１６，１
７に接続されている。

一方、１８はアクセル開度等によつてエンジン
の負荷状態を検出する負荷センサ、１９はエンジ
ンの冷却水温によりエンジン温度を検出する冷却
水温センサであつて、これらのセンサ１８，１９
の出力信号は上記クラツチ１４，１５をそれぞれ
断続制御するCPUよりなる制御回路２０に入力
されている。しかして、制御回路２０の作動によ
り、渦流室８内に、主噴射ノズル１１からの主噴
射に先立つて副噴射ノズル１２から該主噴射より
も低圧で少量の燃料を渦流室８内の吸気渦流と逆
方向でかつ噴孔１０方向に向けて噴射する副噴射
を行うように構成されている。

尚、２１はシリンダ３の主燃焼室７内へ吸気を
供給する吸気ポート、２２は該吸気ポート２１の
主燃焼室７への開口部を開閉する吸気バルブ、２
３は該吸気バルブ２２をバルブスプリング２４の
付勢力に抗して開作動させるロツカーアーム、２
５はシリンダヘツドカバーである。

次に、上記実施例の作用について説明するに、
エンジン１の始動時、グロープラグ１３への通電
によりその先端発熱部１３ａを赤熱させて渦流室
８内を加熱しながらエンジン１をクランキングさ
せると、シリンダ３の主燃焼室７内の吸気がピス
トン６の圧縮作動によつて圧縮加熱されながら噴
孔１０を通つて渦流室８内に急激に流れ込み、こ
のことにより該渦流室８内に吸気の渦流が生じ
る。また、この渦流の発生と同時に副噴射ノズル
１２から低圧で少量の燃料が、次いで主噴射ノズ
ル１１から燃料がそれぞれ順に渦流室８内に噴射
され、この噴射された燃料が上記渦流室８内の高
温の吸気により加熱されて着火燃焼することによ
り、エンジンが完爆して始動される。

その場合、上記グロープラグ１３の先端発熱部
１３ａが主噴射ノズル１１からの噴射燃料の一部
を受けるように渦流室８内に突出しているため、
主噴射ノズル１１から噴射された燃料の一部は直
接上記赤熱したグロープラグ１３の発熱部１３ａ
にかかつて高温度に加熱され、容易に着火燃焼す
る。その結果、エンジン１の始動性を向上するこ
とができる。

また、エンジン１が暖機運転状態または低負荷
運転状態にあるときには、上記を同様に、圧縮行
程で渦流室８内に生じた吸気の渦流に対して副噴
射ノズル１２及び主噴射ノズル１１から順に燃料
が噴射されることにより、エンジン１が運転され
る。

その場合、主噴射ノズル１１からの主噴射に先
立て副噴射ノズル１２から低圧で少量の燃料が渦
流室８内の吸気の渦流と逆で噴孔１０方向に向け
て噴射されるため、該噴射ノズル１２から噴射さ
れた少量の燃料は噴孔１０から渦流室８内に導入
された直後の高温の吸気に直接接触して十分に予
混合されながら着火する。この着火した燃料は渦
流室８内での吸気の渦流にのつて主噴射ノズル１
１の噴射口１１ａ付近に流れ、その後、該主噴射
ノズル１１から噴射された燃料の着火を促進す
る。このことにより、渦流室８内に導入された吸
気が渦流室８の低温の壁面と接触して冷却されて
も、そのことによつて主噴射ノズル１１から噴射
された燃料の着火性が損なわれることはなく、着
火遅れ時間を短縮することができ、その結果、白
煙やデイーゼルノツク等の発生を防止することが
できる。

尚、エンジン１が高負荷状態になつたときには
副噴射ノズル１２から燃料を噴射すれば、予混合
時間が短かくなり、予混合されないうちに燃焼が
始まり、かえつて燃焼時間が長くなり、充分燃焼
しないうちに排気弁が開いて燃焼が停止するた
め、スモーク排出量が増加し、燃費が悪くなる。
そのため、制御回路２０によつてクラツチ１５を
切つて燃料噴射ポンプ１７を作動停止させ、副噴
射ノズル１２からの燃料のプリインジエクシヨン
（副噴射）を停止して主噴射ノズル１１のみから
燃料が噴射し、このことによつてスモーク排出量
の低減及び燃費の向上等を確保することができ
る。

（考案の効果） 以上説明したように、本考案によれば、渦流室
式デイーゼルエンジンにおける渦流室内に流入す
る吸気の渦流に沿う方向に、かつグロープラグに
当たるように燃料を噴射する主噴射を行う一方、
少なくとも暖機時もしくは低負荷運転時に上記主
噴射に先立つて渦流室内にその内部の渦流と逆方
向で主燃焼室と渦流室とを結ぶ噴孔方向に向けて
主噴射よりも低圧で少量の燃料を噴射する副噴射
を行うようにしたので、エンジンの始動性を良好
に確保しつつ、暖機運転時や低負荷運転時の渦流
室の壁温降下に伴う着火遅れを抑制して白煙やデ
イーゼルノツクの発生を低減することができ、よ
つてデイーゼルエンジンの公害防止に寄与するこ
とができるものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の実施例を示す全体説明図であ
る。 １……エンジン、７……主燃焼室、８……渦流
室、１０……噴孔、１１……主燃料噴射ノズル、
１２……副燃料噴射ノズル、１３……グロープラ
グ、２０……制御回路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. シリンダ内の主燃焼室と噴孔を介して連通する
   渦流室がシリンダヘツドに設けられ、該渦流室内
   に始動時に通電されるグロープラグが設けられた
   渦流室式デイーゼルエンジンにおいて、上記渦流
   室内に流入する吸気の渦流に沿う方向でかつ上記
   グロープラグに当たるように燃料を噴射する主噴
   射を行うとともに、少なくとも暖機時もしくは低
   負荷運転時に上記主噴射に先立つて渦流室内に上
   記渦流と逆方向でかつ噴孔方向に向けて主噴射よ
   りも低圧でかつ少量の燃料を噴射する副噴射を行
   う燃料噴射ノズルが設けられていることを特徴と
   する渦流室式デイーゼルエンジンの燃料噴射制御
   装置。