JPH03242424A

JPH03242424A - ディーゼル機関

Info

Publication number: JPH03242424A
Application number: JP2039343A
Authority: JP
Inventors: Nobuji Eguchi; 江口　展司
Original assignee: Hino Motors Ltd
Current assignee: Hino Motors Ltd
Priority date: 1990-02-20
Filing date: 1990-02-20
Publication date: 1991-10-29

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、燃焼を活発に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、吸気弁閉直前に増圧装置によってシ
リンダ室に噴射され、吸入空気の乱れエネルギを増大さ
せ、燃料−空気の混合を促進させて燃焼を活性化すると
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３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
ル機関に増圧装置２１、エア・コンプレッサ２８、エア
・タンク２９、コントロール・ユニット３０、および、
バルブ・センサ（図示せず）を付加したもので、その増
圧装置２１乙こは、電磁弁２３で動作される増圧シリン
ダ２２および、その増圧シリンダ２２に接続された空気
噴射管２４が使用され、その増圧シリンダ２２は、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、その噴射管２４は、噴
ロア５が、燃料噴射ノズル２０４こ並べてシリンダ・ヘ
ッド１２に組み込まれた。

その増圧シリンダ２２は、第２および３図に図式的に示
されたように、送出し弁（図示せず）を内蔵した噴射管
コネクタ２７とその電磁弁２３とが組み合わせられ、そ
の電磁弁２３は、切換え弁２５と電磁パイロット弁２６
とより組み立てられた。

その増圧シリンダ２２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／ｃｆｆｌ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／ｃｆｆ
ｌでその噴射管２４から噴射されるように、央定されで
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およびヘッド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
た空気入口ボート４３および空気出口ポート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
ート４１にその切換え弁２５の低圧側ボート６０を接続
させる駆動圧通路４６が、そして、その空気入口ポート
４３にその切換え弁２５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、それぞれ形成され
、また、その空気出口ポート４４に連通された高圧側空
気通路４Ｂも形成され、その高圧側空気通路４８にはそ
の噴射管コネクタ２７が接続された。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。また
、その増圧シリンダ２２の取付は上、その高圧側空気通
路４８が省かれる場合には、その噴射管コネクタ２７は
、その空気出口ポート４４に直接的に接続される。

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。

その噴射管コネクタ２７は、そのシリンダ・ボディ３２
にねじ込まれた状態でその空気出口ボー１４４に連通さ
れる連通路（図示せず）を備え、そして、その連通路の
途中にバルブ・シート（図示せず）が形成されてその連
通路にその送出し弁を嵌め合わせ、バルブ・スプリング
（図示せず）でそのバルブ・シートにその送出し弁を着
座させるところに製作された。勿論、この噴射管コネク
タ２７は、その噴射管２４をねし結合する構造に製作さ
れである。

その切換え弁２５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
２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・ポート５８、排
気ポート５９、低圧側シリンダ・ポート６０、および高
圧側シリンダ・ポート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・ポート６２を備えている。勿論、そのポンプ
・ポート５８は、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、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・ポート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２２の駆動圧ボー）４１およ
び空気人口ボート４３に対応して接続され、さらに、そ
の空気圧リード・ポート６２は、空気圧リード通路６３
でその電磁パイロット弁２６のバルブ・ポート７３に接
続されである。

そのスプール５４は、それらポートに関連して、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に摺動されるに応して
、そのポンプ・ポート５８にその低圧側および高圧側シ
リンダ・ポート６０゜６１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・ポート６０を
断続させる。

その電磁パイロット弁２６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６６が、その切換え弁２５のバ
ルブ・ボディ５２にボルト締めされてその切換え弁２５
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・ポート７
１、排気ポート７２、およびバルブ・ポート７３を備え
ている。勿論、そのポンプ・ポート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・ポート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２５の空気圧
リード・ポート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に摺動されるに応して、そのポンプ・ポート７
１にそのバルブ・ポート７３を、および、その排気ポー
ト７２にそのバルブ・ポート７３を切り換え接続させる
。

その電磁コイル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・ポート７３にそ
のポンプ・ポート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、その増圧シリンダ２２およびエア・タン
ク２９に圧縮空気（８ｋｇｆ／ｃｍ）を供給可能にして
いる。

そのコントロール・ユニット３０は、そのバルブ・セン
サに入力側を電気的に接続し、また、その電磁パイロッ
ト弁２６の電磁コイル６９に出力側を電気的に接続し、
そのバルブ・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、その電磁パイロント弁２
６に切り換え動作させ、その切換え弁２５および増圧シ
リンダ２２を順次駆動させ、吸気弁閉直前において、そ
の噴射管２４の噴ロア５からシリンダ室１５に噴射され
る高圧空気（８０ｋｇｆ／ｃ１１１）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。そして、この場合、その高圧空気の
噴射時期および噴射時間、すなわち、吸気弁閉直前は、
ピストン１３の下死点から吸気弁１８の閉までの３０〜
５０’クランク角度に設定された。

また、このディーゼル機関１０において、１１はシリン
ダ・ブロンク、１４はライナ、１６は吸気ポート、１７
は排気ポート、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＋ｆｉの圧縮空気が蓄えられる。

一方、そのコントロール・ユニ、ト３０は、そのバルブ
・センサからの信号に応して、その電磁パイロット弁２
６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図に示されたように、そ
のスプール６８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、その電磁パイロント弁
２６では、そのポンプ・ボート７１が、そのバルブ・ポ
ート７３から遮断され、同時に、そのバルブ・ポート７
３が、その排気ポート７２に連絡される。

そのように、その電磁パイロット弁２６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を経てその電磁パイロット弁２６の排気
ポート７２から大気中に逃がされ、その切換え弁２５に
おいて、そのスプール５４が、第２図に示されたように
、そのリターン・スプリング５７によって、そのバルブ
・ボア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・ポート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、その駆動正道ｉ４６を経てその切換え弁２５の排
気ポート５９から大気中に逃がされ、その噴射管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図に示されたように、その吸気弁閉直前に
なると、そのコントロール・ユニッ１−３０が、そのバ
ルブ・センサからの信号に応じて、そのｔ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図に示されたように、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・ポ
ート７１にそのバルブ・ボート７３を接続させる。

そのように、その電磁パイロット弁２６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２５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・ボア
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・
ホー　）　５　ｓが、その低圧側シリンダ・ポート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３日に供給され、そのピストン・ロノド・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、その空気出口ポート４４からその
噴射管コネクタ２７に流れ、その噴射管コネクタ２７に
おいて、そのバルブ・スプリングに抗してその送出し弁
を押し開き、そして、第４図に示されたように、その噴
射管２４に流れてその頃ロア５からそのシリンダ室１５
内に噴射される。

そして、その吸気弁１８が閉じられると、そのコントロ
ール・ユニット３０は、そのバルブ・センサからの信号
で、その電磁コイル６９に流れている電流を切るので、
その高圧空気の噴射は、第４図に示されるように、止め
られる。

そのように、その吸気弁１８が閉じられると、第４図に
示されたように、そのシリンダ室１５内の空気はそのピ
ストン１３で圧縮され、燃料が上死点（ＴＤＣ）よりも
前でその燃料噴射ノズル２０からそのシリンダ室１５内
に噴射され、そして、その上死点（ＴＤＣ）後に止めら
れるので、そのシリンダ室１５内における燃焼は第４図
に示されたように行なわれた。

その結果、吸入空気の乱れエネルギが増大され、燃料−
空気の混合が促進され、燃焼が活性化され、燃料期間が
短縮され、そして、排ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯ
Ｘ）が改善された。

前述のディーゼル機関１０では、その増圧シリンダ２２
が、圧力８０ｋｇｆ／ＣＩＩＩ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１５０〜１６０
　ｋｇｆ／ｃＴＡの高圧空気を得るように、そのラム３
６とそのピストン・ロッド３７との面積比が決定される
。

また、前述のディーゼル機関１０では、その空気噴射管
２４が使用されたものとして説明したが、ストレート・
パイプであるその空気噴射管２４は、テーパド・パイプ
である増圧管に置き換えることも可能である。

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、吸気弁閉直前に増圧装置によってシリ
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、吸入空気の乱れエネルギが増大され、
燃料−空気の混合が促進され、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、そし
て、排ガス中に含まれる窒素酸化物（ＮＯＸ）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増圧シリンダおよび電磁弁の
調量状態の概説図、第３図は、第２図に示す増圧シリン
ダ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、空気噴射、および、燃料
噴射を示す図である。２２・・・増圧シリンダ、２３・・・電磁弁、２４・・
・空気噴射管、２５・・・切換え弁、２６・・・電磁パ
イロット弁。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）高圧空気が、吸気弁閉直前に増圧装置によってシ
リンダ室に噴射されるところのディーゼル機関。
（２）その増圧装置が、電磁弁で動作される増圧シリン
ダおよびその増圧シリンダに接続される空気噴射管を含
む請求項１に記載のディーゼル機関。
（３）その増圧装置が、電磁弁で動作される増圧シリン
ダおよびその増圧シリンダに接続される増圧管を含む請
求項１に記載のディーゼル機関。