JPH03194121A - ディーゼル機関 - 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】 産業上の利用分野 この発明は、燃焼を促進させるディーゼル機関に関する
。

背景技術 通常、ディーゼル機関では、噴射時期を遅延させたり、
吸入空気の乱れによる燃料−空気の混合を促進させたり
、また、高圧噴射による燃料を微粒化させて排ガス中に
含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ　）の低減を図ってきてい
るが、それらの対策には、限界にきているのが現状であ
る。

発明の目的・課題 この発明の目的・課題は、排ガス中に含まれる窒素酸化
物（ＮＯＸ）を低下させ、排ガスを改善するところのデ
ィーゼル機関の提供にある。

目的・課題に係る構成上の発明の概要：請求する発明の
内容 上述の目的・課題に関連して、この発明のディーゼル機
関は、高圧空気が、燃焼後期に空気インジェクタによっ
てシリンダ室に噴射され、その燃焼後期に燃焼を活性化
させ、そして、燃焼を促進させる、所謂燃焼期間を短縮
させるところにある。

具体例の説明 以下、この発明のディーゼル機関の特定された具体例に
ついて、図面を参照して説明する。

第１ないし４図は、直接噴射型に具体化されたこの発明
のデイ−セル機関の具体例１０を部分的に示している。

そのディーゼル機関１０は、通常の直接噴射型ディーゼ
ル機関に空気インジェクタ２１、エア・コンプレッサ２
８、エア・タンク２９、コントロール・ユニット３０、
着火センサ（図示せず）、および、機関回転センサ（図
示せず）を付加したもので、その空気インジェクタ２１
には、電磁弁２３で動作される空気増圧インジェクタが
使用され、その空気増圧インジェクタ２１は、燃料噴射
ノズル２０と同様にして、その燃料噴射ノズル２０に並
べてシリンダ・ヘッド１２に配置され、そして、空気圧
配管３１でそのエア・コンプレッサ２８およびエア・タ
ンク２９に接続された。

その空気増圧インジェクタ２１は、第２および３図に図
式的に示されたように、インジェクタ２２と、その電磁
弁２３とより組み立てられ、そして、そのインジェクタ
２２は、ノズル２４と増圧シリンダ２５とより組み立て
られ、一方、その電磁弁２３は、切換え弁２６とパイロ
ット電磁弁２７とより組み立てられ、勿論、それらは、
一体的に組み立てられた。

そのノズル２４は、バルブ・シート（図示せず）および
噴口（図示せず）を備えたニードル・スピンドル・ボア
（図示せず）にニードル・バルブ（図示せず）を嵌め合
わせ、ニードル・バルブ・スプリング（図示せず）でそ
のハルケ・シートにそのニードル・バルブを着座させる
ところに製作された。

その増圧シリンダ２５は、互いに同軸線的に連通された
低圧シリンダ・ボア３３および高圧シリンダ・ボア３４
を備えたシリンダ・ボディ３２とその低圧および高圧シ
リンダ・ボア３３．３４に対応して往復摺動可能に嵌め
合わせられてその低圧シリンダ・ボア３３には、低圧シ
リンダ室３８および大気圧シリンダ室３９を、その高圧
シリンダ・ボア３４には高圧シリンダ室４０をそれぞれ
形成したピストン・ロッド・ラム３５とより組み立てら
れ、そのエア・コンプレッサ２８の吐出し圧が、８ｋｇ
ｆ／ｃＭに設定されであるので、そのピストン・ロッド
・ラム３５を形成するラム３６とピストン・ロッド３７
との面積比は、高圧空気が圧力８０ｋｇｆ／ｃ［でその
ノズル２４から噴射されるように、決定されである。

また、そのシリンダ・ボディ３２には、その低圧シリン
ダ室３８および大気圧シリンダ室３９に対応して開口さ
れた駆動圧ボート４１およびベント４２が形成され、所
定の位置において、その高圧シリンダ室４０に開口され
た空気入口ポート４３および空気出口ボート４４が、そ
して、所定の位置において、その高圧シリンダ・ボア３
４に開口されたベント４５が、それぞれ形成されである
。

さらに、そのシリンダ・ボディ３２には、その駆動圧ボ
ー１−４１にその切換え弁２６の低圧側シリンダ・ボー
ト６０を接続させる駆動圧通路４６が、その空気入口ボ
ート４３にその切換え弁２６の高圧側シリンダ・ボート
６１を接続させる低圧側空気通路４７が、そして、その
空気出口ボート４４にそのノズル２４の空気溜り（図示
せず）を接続させる高圧側空気通路４８がそれぞれ形成
されである。勿論、その低圧側空気通路４７には、チエ
ツク弁４９が配置された。

そのピストン・ロッド・ラム３５は、増圧終りにおいて
、その高圧シリンダ室４０にそのベント４５を接続させ
るスピル連通路５０およびスピル溝５１が形成されであ
る。

その切換え弁２６は、バルブ・ボア５３を備えたバルブ
・ボディ５２と、そのバルブ・ボア５３に往復摺動可能
に嵌め込まれてそのバルブ・ボア５３の一端に圧力室５
５を、そのバルブ・ボア５３の他端にスプリング室５６
をそれぞれ形成させたスプール５４と、そのスプリング
室５６に配置されたリターン・スプリング５７とを含ん
で製作され、そのバルブ・ボディ５２が、そのシリンダ
・ボディ３２にボルト締めされて、その増圧シリンダ２
５に一体的に組み付けられた。

そのバルブ・ボディ５２は、所定の位置において、その
バルブ・ボア５３に開口されたポンプ・ボート５８、排
気ボート５９、低圧側シリンダ・ボート６０、および高
圧側シリンダ・ボート６１を備え、さらに、その圧力室
５５において、そのバルブ・ボア５３に開口された空気
圧リード・ボート６２を備えている。勿論、そのポンプ
・ボート５８は、空気圧配管３１でそのエア・コンブレ
１．ザ２８およびエア・タンク２９に接続され、また、
その排気ポート５９は大気中に開放されである。一方、
その低圧側および高圧側シリンダ・ボート６０．６１は
、前述されたように、駆動圧通路４６および低圧側空気
通路４７でその増圧シリンダ２５の駆動圧ポート４１お
よび空気入口ボート４３に対応して接続され、さらに、
その空気圧リード・ボート６２は、空気圧リード通路６
３でそのパイロット電磁弁２７のバルブ・ボート７３に
接続されである。

そのスプール５４は、それらボートに関連して、軸方向
に所定の間隔を置いて形成された一対のランド６４．６
５を備え、そのバルブ・ボア５３に摺動されるに応じて
、そのポンプ・ボート５８にその低圧側および高圧側シ
リンダ・ボート６０６１を切り換え接続し、また、その
排気ポート５９にその低圧側シリンダ・ボート６０を断
続させる。

そのパイロット電磁弁２７は、バルブ・ボア６７を備え
たバルブ・ボディ６６と、そのバルブ・ボア６７に往復
摺動可能に嵌め合わせられたスプール６８と、そのバル
ブ・ボア６７にそのスプール６８を摺動させる電磁コイ
ル６９と、リターン・スプリング７０とを含んで製作さ
れ、そのバルブ・ボディ６Ｇが、その切換え弁２６のバ
ルブ・ボディ５２にボルト締めされてその切換え弁２６
に一体的に組み付けられた。

そのバルブ・ボディ６６は、また、所定の位置において
、そのバルブ・ボア６７に開口されたポンプ・ボート７
１、排気ポート７２、およびバルブ・ボート７３を備え
ている。勿論、そのポンプ・ボート７１は、その空気圧
配管３１でそのエア・コンプレッサ２８およびエア・タ
ンク２９に接続され、そして、その排気ポート７２は、
大気中に開放されである。

一方、そのバルブ・ボート７３は、前述されたように、
その空気圧リード通路６３でその切換え弁２６の空気圧
リード・ボート６２に接続されである。

そのスプール６８は、ランド７４を備え、そのバルブ・
ボア６７に摺動されるに応じて、そのポンプ・ボート７
１にそのバルブ・ボート７３を、および、その排気ポー
ト７２にそのバルブ・ボート７３を切り換え接続させる
。

そのＮｍコイル６９は、そのコントロール・ユニット３
０の出力側に電気的に接続され、そのコントロール・ユ
ニット３０から流れる電流で励磁され、そのリターン・
スプリング７０に抗してそのスプール６８をそのバルブ
・ボア６７内に摺動させ、そのバルブ・ボート７３にそ
のポンプ・ボート７１および排気ポート７２を切り換え
する動作をそのスプール６８にさせる。

そのエア・コンプレッサ２８は、そのディーゼル機関１
０で駆動され、その空気インジェクタ２１およびエア・
タンク２９に圧縮空気（Ｂ　ｋｇｆ／ｃｆｆｌ　）を供
給可能にしている。

そのコントロール・ユニット３０は、その着火センサお
よび機関回転センサに入力側を電気的に接続し、また、
そのパイロット電磁弁２７の電磁コイル６９に出力側を
電気的に接続し、その着火センサおよび機関回転数セン
サからの信号に応じて、その電磁コイル６９に流れる電
流を制御し、そのパイロット電磁弁２７に切り換え動作
させ、その切換え弁２６および増圧シリンダ２５を順次
駆動させ、燃焼後期において、そのノズル２４からシリ
ンダ室１５に噴射される高圧空気（８０ｋｇｆ／ｃｎＴ
）の噴射時期および噴射時間を制御するもので、主とし
て、入力および出力回路、記憶回路、演算回路、制御回
路、および、電源回路より構成された。

また、このディーゼル機関１０において、１１はシリン
ダ・ブロック、１３はピストン、１４はライナ、１６は
吸気ポート、１７は排気ポート、１８は吸気弁、そして
、１９は排気弁である。

次に、上述されたそのディーゼル機関１０の動作につい
て説明する。

そのディーゼル機関１０が、運転されると、そのエア・
コンプレッサ２８は駆動され、そのエア・タンク２９に
は、圧力８ｋｇｆ／ｃ／の圧縮空気が蓄えられる。

一方、そのコントロール・ユニット３０は、そ０ の着火センサおよび機関回転数センサからの信号に応じ
て、そのパイロット電磁弁２７の電磁コイル６９に流れ
る電流を制御する。

先ず、調量が行なわれ、この場合には、その電磁コイル
６９に流れる電流がそのコントロール・ユニット３０に
よって切られているので、第２図に示されるように、そ
のスプール６日がそのリターン・スプリング７０でその
バルブ・ボア６７内に摺動され、そのパイロット電磁弁
２７では、そのポンプ・ボート７１が、そのバルブ・ボ
ート７３から遮断され、同時に、そのバルブ・ボート７
３が、その排気ポート７２に連絡される。

そのように、そのパイロット電磁弁２７が切り換え動作
されるので、その圧力室５５内の空気圧は、その空気圧
リード通路６３を経てそのパイロット電磁弁２７の排気
ポート７２から大気中に逃がされ、その切換え弁２６に
おいて、そのスプール５４が、第２図に示されるように
、そのリターン・スプリング５７によって、そのバルブ
・ポア５３内に摺動され、それに伴って、そのポンプ・
ボート５８が、その高圧側シリンダ・ボート６１に、同
時的に、その排気ポート５９が、その低圧側シリンダ・
ボート６０にそれぞれ接続される。

従って、低圧空気が、その空気圧配管３１および低圧側
空気通路４７を経てそのエア・タンク２９からその高圧
シリンダ室４０にそのチエツク弁４９を押し開いて供給
され、それに伴って、その低圧シリンダ室３８内の空気
圧は、その駆動圧通路４６を経てその切換え弁２６の排
気ポート５９から大気中に逃がされ、そのノズル２４か
ら高圧空気を噴射する準備が行なわれる。

そして、第４図に示されるように、燃焼期間の後期にな
ると、そのコントロール・ユニット３０が、機関の回転
数に応じて一定の時間、その電磁コイル６９に電流を流
すので、その電磁コイル６９は励磁され、第３図に示さ
れるように、そのリターン・スプリング７０に抗してそ
のバルブ・ボア６７内にそのスプール６８を摺動させ、
その排気ポート７２を閉じてそのポンプ・ボート７１に
そのバルブ・ボート７３を接続させる。

１ ２ そのように、そのパイロット電磁弁２７が、切り換え動
作されるので、空気圧が、その空気圧配管３１および空
気圧リード通路６３を経てその切換え弁２６の圧力室５
５に供給され、それに伴って、そのスプール５４が、そ
のリターン・スプリング５７に抗してそのバルブ・ポア
５３内に摺動され、その排気ポート５９および高圧側シ
リンダ・ボート６１が遮断され、同時に、そのポンプ・
ボート５８が、その低圧側シリンダ・ボート６０に接続
される。

従って、低圧空気が、その空気圧配管３１および駆動圧
通路４６を経てそのエア・タンク２９からその低圧シリ
ンダ室３８に供給され、そのピストン・ロッド・ラム３
５が、押し下げられ、それに伴って、先に調量されてそ
の高圧シリンダ室４０に供給された低圧空気は圧縮され
、高圧空気となって、その高圧側空気通路４８を経てそ
のノズル２４からそのシリンダ室１５内に噴射され、燃
焼後期における燃焼を活性化させて燃焼を促進させる。

その結果、燃焼機関が、短縮され、また、排ガスに含ま
れる窒素酸化物（ＮＯｘ）が、改善された。

前述のディーゼル機関１０では、その空気増圧シリンダ
２１が、圧力８０ｋｇｆ／ｃｒｆｌの高圧空気を得るよ
うに、そのラム３６とそのピストン・ロッド３７との面
積比を決定したものとして説明したが、そのディーゼル
機関１０が、過給機を備える場合には、圧力１５０〜１
６０ｋｇｆ／ｃｆｆｌの高圧空気を得るように、そのラ
ム３６とそのピストン・ロッド３７との面積比が決定さ
れる。

発明の利便・利益 上述から理解されるように、この発明のディーゼル機関
は、高圧空気が、燃焼後期に空気インジェクタによって
シリンダ室に噴射されるところにあるので、この発明の
ディーゼル機関では、燃焼後期に燃焼が活性化されて燃
焼が促進され、それに伴って、燃焼期間が短縮され、ま
た、排ガス中に含まれる窒素酸化物（Ｎｏ、）が低減さ
れ、自動車にとって非常に有用である。

発明と具体例との関係 　３ ４ 先のように、図面を参照しながら説明されたこの発明の
具体例からして、この発明の属する技術の分野における
通常の知識を有する者にとって、種々の設計的修正や変
更は容易に行われることであり、さらには、この発明の
内容が、その発明の課題を遂行ならしめる発明の成立に
必須であり、その発明の性質であるその発明の技術的本
質に由来し、そして、それを内在させると客観的に認め
られる態様に容易に置き換えられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、直接噴射型に具体化されたこの発明のディー
ゼル機関の概説部分断面図、第２図は、第１図に示すデ
ィーゼル機関に使用された空気インジェクタおよび電磁
弁の調量状態の概説図、第３図は、第２図に示す空気イ
ンジェクタおよび電磁弁の圧送状態の概説図、および、
第４図は、クランク角−シリンダ内圧力および空気噴射
を示す図である。 ２１・・・空気インジェクタ（空気増圧インジェクタ）
、２２・・・インジェクタ、２３・・・電磁弁、２４・
・・ノズル、２５・・・増圧シリンダ、２６・・・切換
え弁、２７・・・パイロット電磁弁。 ５

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）高圧空気が、燃焼後期に空気インジェクタによっ
   てシリンダ室に噴射される ところのディーゼル機関。
2. （２）その空気インジェクタが、電磁弁で動作される空
   気増圧インジェクタである請求項１に記載のディーゼル
   機関。