JPH08226332A - Direct injection diesel engine - Google Patents
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- JPH08226332A JPH08226332A JP7030766A JP3076695A JPH08226332A JP H08226332 A JPH08226332 A JP H08226332A JP 7030766 A JP7030766 A JP 7030766A JP 3076695 A JP3076695 A JP 3076695A JP H08226332 A JPH08226332 A JP H08226332A
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- 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
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
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- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
- Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 直噴式ディーゼルエンジンの排気エミッショ
ンを改善する。
【構成】 低速低負荷域で中速中負荷域よりEGR率を
高め、かつ燃料噴射時期を遅らせる燃焼制御手段を備え
る直噴式ディーゼルエンジンにおいて、 ピストン15
の頂部に画成されるピストン燃焼室16を備え、ピスト
ン燃焼室16の中央部に臨んで燃料を噴射する噴射ノズ
ル17を備え、噴射ノズル17からピストン燃焼室16
に噴射される燃料噴霧の形態を面状にする手段を備え
る。
(57) [Summary] [Purpose] To improve the exhaust emission of direct injection diesel engines. A direct injection diesel engine equipped with a combustion control means for increasing the EGR rate and delaying the fuel injection timing in the low-speed low-load range compared with the medium-speed medium-load range is provided with a piston 15
A piston combustion chamber 16 defined on the top of the piston combustion chamber 16 and an injection nozzle 17 for injecting fuel facing the center of the piston combustion chamber 16 from the injection nozzle 17 to the piston combustion chamber 16
A means for flattening the form of the fuel spray injected into is provided.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、直噴式ディーゼルエン
ジンの改良に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an improvement of a direct injection diesel engine.
【0002】[0002]
【従来の技術】排気ガス中の有害成分であるNOxの発
生を抑制するために、吸気管に不活性の排出ガスを再循
環させる、いわゆるEGR(Exhaust Gas
Recirculation)装置が周知である。この
EGR装置では、EGR通路(排出ガスの一部を吸気管
に戻すための通路)にEGR弁を装着しておき、EGR
の必要な領域でEGR弁を開いて一定量の排出ガス(E
GRガス)を吸入空気に混合させることにより燃焼時の
最高温度を下げるのである。2. Description of the Related Art In order to suppress the generation of NOx which is a harmful component in exhaust gas, so-called EGR (Exhaust Gas) in which an inert exhaust gas is recirculated through an intake pipe.
Recirculation) devices are well known. In this EGR device, an EGR valve is attached to an EGR passage (a passage for returning a part of exhaust gas to the intake pipe),
Open the EGR valve in the required area of
The maximum temperature during combustion is lowered by mixing (GR gas) with the intake air.
【0003】ところで、EGR率(=(EGR量/新気
量)×100)[%]が大きくなると、スモークの排出
濃度が増す。このため、特開昭60−162018号公
報では、EGR率が大きくなるのに合わせてスワールを
強化している。By the way, when the EGR rate (= (EGR amount / fresh air amount) × 100) [%] increases, the smoke emission concentration increases. Therefore, in JP-A-60-162018, the swirl is strengthened as the EGR rate increases.
【0004】これは、EGR率が大きくなると、スワー
ルを強くして燃焼時の空気と燃料のミキシングを改善す
ることで、スモーク排出量を低減しようというのであ
る。This is because when the EGR rate becomes large, the swirl is strengthened to improve the mixing of air and fuel at the time of combustion to reduce the smoke emission amount.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
装置では、EGR率を大幅に高くしたときのスモーク排
出量を抑えるためにスワールを過剰に強くすると、吸気
抵抗が増加して燃費を増大させるとともに、吸入空気量
の不足によってスモーク排出量が増大する。However, in the above device, if the swirl is excessively increased in order to suppress the smoke emission amount when the EGR rate is significantly increased, the intake resistance is increased and the fuel consumption is increased. The smoke emission increases due to the shortage of the intake air amount.
【0006】また、スモーク排出量を低減する対策とし
て、ピストンの燃焼室に噴射ノズルから噴射される燃料
噴霧を衝突させる突起部を形成して、燃料と空気の混合
を促進するものがあった(実開昭58−51204号公
報、実開昭62−122127号公報、参照)。Further, as a measure for reducing the amount of smoke discharged, there has been a method in which a protrusion for colliding fuel spray injected from an injection nozzle is formed in a combustion chamber of a piston to promote mixing of fuel and air ( See Japanese Utility Model Laid-Open No. 58-51204 and Japanese Utility Model Laid-Open No. 62-122127).
【0007】しかし、低速低負荷域において着火遅れ期
間が十分に得られないと、燃料噴射圧の低下に伴って、
噴射ノズルから噴射される燃料噴霧と空気の混合が十分
に行われず、スモーク排出量が増えるという問題点があ
る。However, if the ignition delay period is not sufficiently obtained in the low speed and low load region, the fuel injection pressure decreases, and
There is a problem that the fuel spray injected from the injection nozzle and the air are not sufficiently mixed and the smoke emission amount increases.
【0008】本発明は上記の問題点を解消し、直噴式デ
ィーゼルエンジンの排気エミッションを改善することを
目的とする。An object of the present invention is to solve the above problems and improve the exhaust emission of a direct injection diesel engine.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の直噴式
ディーゼルエンジンは、低速低負荷域で中速中負荷域よ
りEGR率を高め、かつ燃料噴射時期を遅らせる燃焼制
御手段を備える直噴式ディーゼルエンジンにおいて、ピ
ストンの頂部に画成される燃焼室を備え、燃焼室の中央
部に臨んで燃料を噴射する噴射ノズルを備え、噴射ノズ
ルから燃焼室に噴射される燃料噴霧の形態を面状にする
手段を備える。A direct-injection diesel engine according to a first aspect of the present invention is provided with a direct-injection type diesel engine having combustion control means for increasing an EGR rate in a low-speed low-load range from a medium-speed medium-load range and delaying a fuel injection timing. In a diesel engine, a combustion chamber defined at the top of the piston is provided, an injection nozzle is provided to inject fuel toward the center of the combustion chamber, and the form of fuel spray injected from the injection nozzle into the combustion chamber is planar. It is equipped with a means.
【0010】請求項2に記載の直噴式ディーゼルエンジ
ンは、請求項1に記載の発明において、噴射ノズルに燃
料を噴射する噴口を形成し、噴射ノズルの内部に噴口を
開閉するニードルを介装し、ニードルの先端から噴口を
貫通するスプレーピンを突出させ、スプレーピンの途中
からその先端にかけて次第に拡径する傘部を形成する。According to a second aspect of the present invention, in the direct injection type diesel engine according to the first aspect of the invention, an injection nozzle for injecting fuel is formed, and a needle for opening and closing the injection port is provided inside the injection nozzle. A spray pin that penetrates the nozzle is projected from the tip of the needle to form an umbrella portion that gradually increases in diameter from the middle of the spray pin to the tip thereof.
【0011】請求項3に記載の直噴式ディーゼルエンジ
ンは、請求項1に記載の発明において、ピストンの頂部
に画成される燃焼室の底面から噴射ノズルに対向して隆
起する衝突台を備え、衝突台に噴射ノズルから噴射され
る燃料噴霧を反射させる案内面を形成する。According to a third aspect of the present invention, there is provided the direct injection diesel engine according to the first aspect of the present invention, including a collision table which is bulged from the bottom surface of the combustion chamber defined at the top of the piston so as to face the injection nozzle. A guide surface that reflects the fuel spray injected from the injection nozzle is formed on the collision table.
【0012】請求項4に記載の直噴式ディーゼルエンジ
ンは、請求項1に記載の発明において、シリンダヘッド
に噴射ノズルに対向する衝突台を支柱を介して吊り下
げ、衝突台に噴射ノズルから噴射される燃料噴霧を反射
させる案内面を形成する。According to a fourth aspect of the present invention, in the direct injection type diesel engine according to the first aspect of the invention, a collision table facing the injection nozzle is suspended from the cylinder head through a column and is injected from the injection nozzle to the collision table. Forming a guide surface for reflecting the fuel spray.
【0013】請求項5に記載の直噴式ディーゼルエンジ
ンは、請求項1から4のいずれか一つに記載の発明にお
いて、低速低負荷域に燃料噴射時期を上死点より遅らせ
る燃焼制御手段を備える。According to a fifth aspect of the present invention, in the direct injection diesel engine according to any one of the first to fourth aspects, a combustion control means for delaying the fuel injection timing from the top dead center is provided in the low speed and low load region. .
【0014】[0014]
【作用】請求項1に記載の直噴式ディーゼルエンジンに
おいて、噴射ノズルから噴射される燃料は、微粒化、蒸
発、空気との混合を経て燃焼に至る。In the direct injection type diesel engine according to the first aspect, the fuel injected from the injection nozzle is combusted through atomization, evaporation and mixing with air.
【0015】噴射ノズルは燃料噴霧の形態を面状にする
構造のため、開口径の小さい噴口を複数備える噴射ノズ
ルに比べて、燃料の噴射速度を高めることが難しい。Since the injection nozzle has a structure in which the form of fuel spray is planar, it is difficult to increase the fuel injection speed as compared with an injection nozzle having a plurality of injection holes each having a small opening diameter.
【0016】低速低負荷域にEGR率を低くし、かつ燃
料噴射時期を上死点より進める燃焼制御が行われる場
合、着火遅れ期間が短いため、低速低負荷域における燃
料噴射圧の低下に伴って、噴射ノズルから面状に噴射さ
れる燃料噴霧の貫徹力が不足する。When the EGR rate is lowered in the low speed and low load region and the combustion control is performed so that the fuel injection timing is advanced from the top dead center, the ignition delay period is short, so that the fuel injection pressure is reduced in the low speed and low load region. As a result, the penetrating force of the fuel spray that is planarly injected from the injection nozzle is insufficient.
【0017】これに対して本発明は、低速低負荷域で中
速中負荷域よりEGR率を高め、かつ燃料噴射時期を遅
らせる燃焼制御を行う構成により、低速低負荷域では緩
やかな燃焼となって、着火遅れ期間が長くなるため、低
速低負荷域に燃料噴射圧が低下しても、噴射ノズルから
面状に噴射される燃料噴霧の貫徹力は十分に確保され
る。On the other hand, according to the present invention, in the low speed low load region, the combustion control is performed so that the EGR rate is higher than that in the medium speed medium load region and the fuel injection timing is delayed, so that the combustion is gentle in the low speed low load region. Since the ignition delay period becomes long, even if the fuel injection pressure falls in the low speed and low load region, the penetrating force of the fuel spray injected in a plane from the injection nozzle is sufficiently secured.
【0018】このため、低速低負荷域でも、噴射ノズル
から噴射される燃料噴霧は、長い着火遅れ期間中に燃焼
室の広い範囲に渡って到達するため、燃焼室に生起され
るスワールの勢力を弱めることが可能となる。スワール
の勢力を弱めることにより、吸気抵抗を減らして燃費を
低減するとともに、吸入空気量の不足によって排気微粒
子量が増大することを防止できる。Therefore, even in the low speed and low load region, the fuel spray injected from the injection nozzle reaches a wide range of the combustion chamber during the long ignition delay period, so that the swirl force generated in the combustion chamber is exerted. It can be weakened. By weakening the power of the swirl, it is possible to reduce the intake resistance to reduce the fuel consumption, and it is possible to prevent the exhaust particulate amount from increasing due to the shortage of the intake air amount.
【0019】請求項2に記載の直噴式ディーゼルエンジ
ンにおいて、噴射ノズル内に圧送される燃料は、ニード
ルが噴射ノズルの噴口を開くのに伴って、噴口とスプレ
ーピンの間に画成された流路から燃焼室へと噴出する。
噴口から燃焼室へと噴出する燃料は、スプレーピンの先
端で拡径した傘部に衝突することにより、円錐面状の噴
霧形態となって燃焼室に広がる。In the direct-injection diesel engine according to the second aspect of the present invention, the fuel pressure-fed into the injection nozzle is a flow defined between the injection port and the spray pin as the needle opens the injection port of the injection nozzle. Ejects from the road into the combustion chamber.
The fuel ejected from the injection port into the combustion chamber collides with the enlarged diameter umbrella portion at the tip of the spray pin, and spreads into the combustion chamber in the form of a conical spray.
【0020】低速低負荷域で中速中負荷域よりEGR率
を高め、かつ燃料噴射時期を遅らせる燃焼制御を行い、
着火遅れ期間が長くすることにより、噴射ノズルから円
錐面状に噴射される燃料噴霧の貫徹力は十分に確保され
る。Combustion control is performed in which the EGR rate is increased in the low speed / low load range compared to the medium / medium speed / medium load range and the fuel injection timing is delayed.
By lengthening the ignition delay period, the penetration force of the fuel spray injected from the injection nozzle in a conical surface shape is sufficiently secured.
【0021】請求項3に記載の直噴式ディーゼルエンジ
ンにおいて、噴射ノズルから燃焼室へと噴出する燃料
は、ピストンの燃焼室底面から隆起した衝突台の案内面
に反射して面状の噴霧形態となって燃焼室に広がる。In the direct injection type diesel engine according to the present invention, the fuel injected from the injection nozzle into the combustion chamber is reflected by the guide surface of the collision table raised from the bottom surface of the combustion chamber of the piston to form a planar spray form. And spread to the combustion chamber.
【0022】低速低負荷域で中速中負荷域よりEGR率
を高め、かつ燃料噴射時期を遅らせる燃焼制御を行い、
着火遅れ期間が長くすることにより、衝突台の案内面に
反射して面状に広がる燃料噴霧の貫徹力は十分に確保さ
れる。Combustion control is performed in which the EGR rate is increased in the low speed / low load range compared to the medium / medium speed / medium load range and the fuel injection timing is delayed.
By lengthening the ignition delay period, the penetration force of the fuel spray that is reflected by the guide surface of the collision table and spreads in a plane is sufficiently ensured.
【0023】請求項4に記載の直噴式ディーゼルエンジ
ンにおいて、噴射ノズルから燃焼室へと噴出する燃料
は、シリンダヘッドから吊り下げられた衝突台の案内面
に反射して面状の噴霧形態となって燃焼室に広がる。In the direct-injection diesel engine according to the present invention, the fuel injected from the injection nozzle into the combustion chamber is reflected by the guide surface of the collision table suspended from the cylinder head to form a planar spray form. Spread to the combustion chamber.
【0024】低速低負荷域で中速中負荷域よりEGR率
を高め、かつ燃料噴射時期を遅らせる燃焼制御を行い、
着火遅れ期間が長くすることにより、衝突台の案内面に
反射して面状に広がる燃料噴霧の貫徹力は十分に確保さ
れる。Combustion control is performed in which the EGR rate is increased in the low-speed low-load range compared with the medium-speed medium-load range and the fuel injection timing is delayed.
By lengthening the ignition delay period, the penetration force of the fuel spray that is reflected by the guide surface of the collision table and spreads in a plane is sufficiently ensured.
【0025】請求項5に記載の直噴式ディーゼルエンジ
ンにおいて、低速低負荷域で中速中負荷域よりEGR率
を高め、かつ燃料噴射時期を上死点より遅らせる燃焼制
御を行う構成により、低速低負荷域では緩やかな燃焼と
なって、着火遅れ期間が長くなるため、低速低負荷域に
燃料噴射圧が低下しても、噴射ノズルから面状に噴射さ
れる燃料噴霧の貫徹力は十分に確保される。In the direct-injection diesel engine according to the present invention, a low-speed low-speed low-load region is constituted by combustion control in which the EGR rate is higher than in the medium-speed medium-load region and the fuel injection timing is delayed from the top dead center. Since the combustion is gentle in the load range and the ignition delay period is long, even if the fuel injection pressure drops in the low speed and low load range, sufficient penetration force of the fuel spray injected in a plane from the injection nozzle is secured. To be done.
【0026】このため、低速低負荷域でも、噴射ノズル
から噴射される燃料噴霧は、長い着火遅れ期間中に燃焼
室の広い範囲に渡って到達するため、燃焼室に生起され
るスワールの勢力を弱めることが可能となる。スワール
の勢力を弱めることにより、吸気抵抗を減らして燃費を
低減するとともに、吸入空気量の不足によって排気微粒
子量が増大することを防止できる。Therefore, even in the low speed and low load region, the fuel spray injected from the injection nozzle reaches a wide range of the combustion chamber during the long ignition delay period, so that the swirl force generated in the combustion chamber is exerted. It can be weakened. By weakening the power of the swirl, it is possible to reduce the intake resistance to reduce the fuel consumption, and it is possible to prevent the exhaust particulate amount from increasing due to the shortage of the intake air amount.
【0027】[0027]
【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
【0028】図1において、20は、燃料の噴射時期と
燃料の噴射量が電子制御される燃料噴射ポンプである。
燃料噴射ポンプ20から圧送される燃料が、配管18を
通って噴射ノズル17に導かれる。In FIG. 1, 20 is a fuel injection pump in which the fuel injection timing and the fuel injection amount are electronically controlled.
Fuel pumped from the fuel injection pump 20 is guided to the injection nozzle 17 through the pipe 18.
【0029】23は吸気通路、25は排気通路、41は
排気中のパーティキュレート等を捕集するフィルタ、4
2は排気音を低減する排気マフラである。Reference numeral 23 is an intake passage, 25 is an exhaust passage, 41 is a filter for collecting particulate matter in the exhaust gas, 4
An exhaust muffler 2 reduces exhaust noise.
【0030】26は排気通路25と吸気通路23とを連
通するEGR通路、27は制御負圧に応動するダイアフ
ラム式のEGR弁である。Reference numeral 26 is an EGR passage that connects the exhaust passage 25 and the intake passage 23, and 27 is a diaphragm type EGR valve that responds to control negative pressure.
【0031】28は負圧制御弁で、コントロールユニッ
ト31からのデューティ信号に応じてバキュームポンプ
29からの一定負圧を3段階に調整する。たとえば、負
圧調整弁28へのOFFデューティ(一定周期のOFF
時間割合)が最大値で一定負圧がそのままEGR弁27
に導入されるときは、排出ガスの50%が還流される。
これはEGR率(=EGR量/新気量×100%)が1
00%に相当する。OFFデューティが段階的に小さく
なると、EGR弁27への制御負圧の減少によりEGR
弁開度が小さくなってEGR流量が少なくなる。つま
り、OFFデューティを小さくするごとにEGR率が6
0%、30%と小さくなる。Reference numeral 28 denotes a negative pressure control valve, which adjusts the constant negative pressure from the vacuum pump 29 in three stages according to the duty signal from the control unit 31. For example, the OFF duty to the negative pressure adjusting valve 28 (OFF at a constant cycle)
The time ratio) is the maximum value and the constant negative pressure remains unchanged.
50% of the exhaust gas is recirculated when it is introduced into.
This is because the EGR rate (= EGR amount / fresh air amount x 100%) is 1
Equivalent to 00%. When the OFF duty decreases stepwise, the EGR valve 27 decreases in EGR valve 27 due to the decrease in the control negative pressure.
The valve opening becomes smaller and the EGR flow rate becomes smaller. That is, the EGR rate becomes 6 each time the OFF duty is reduced.
It becomes as small as 0% and 30%.
【0032】こうして得られる3段階のEGR率は、運
転条件に対して図5のように設定している。図におい
て、中速中負荷域と低速の全負荷域でEGR率は100
%である。これに対して、高速高負荷域においては、燃
焼期間が長びいてスモークの発生を完全に抑えることが
できないため、さらには排気温度の上昇およびEGR流
量の増大で吸気温度が上昇し、EGRによるNOx低減
の効果が減少することなどのため、EGR率を60%、
30%と段階的に減少させている。The three-stage EGR rate thus obtained is set as shown in FIG. 5 for the operating conditions. In the figure, the EGR rate is 100 in the medium-speed / medium-load range and the low-speed full-load range.
%. On the other hand, in the high speed and high load region, the combustion period is long and the generation of smoke cannot be completely suppressed. Therefore, the intake air temperature rises due to the increase in the exhaust gas temperature and the increase in the EGR flow rate. Because the effect of NOx reduction is reduced, the EGR rate is 60%,
It has been gradually reduced to 30%.
【0033】EGR率をエンジンの運転条件に応じて制
御するため、マイコンからなるコントロールユニット3
1が設けられ、コントロールユニット31では、アクセ
ル開度(アクセルペダル開度)を検出するセンサ、エア
クリーナ35を介して吸気通路23に取り入れられる吸
入空気量Qを検出するエアフローメータ33からの信号
と、後述するリファレンスパルス、スケールパルスにも
とづいてEGR流量を段階的に制御する。In order to control the EGR rate according to the operating conditions of the engine, the control unit 3 comprising a microcomputer
1, the control unit 31 includes a sensor for detecting an accelerator opening (accelerator pedal opening), a signal from an air flow meter 33 for detecting an intake air amount Q taken into the intake passage 23 via an air cleaner 35, and The EGR flow rate is controlled stepwise based on a reference pulse and a scale pulse described later.
【0034】エンジンの発生するトルクとエンジン回転
数に対して図5に示したEGR率(目標EGR率)の特
性が得られるように、アクセル開度(エンジン負荷相当
量)Accとエンジン回転数Neをパラメータとするマ
ップ(図示せず)を設定しておき、このマップをルック
アップして、そのときの目標EGR率を求める。これと
エアフローメータ流量(新気量)とからEGR流量を EGR流量=エアフローメータ流量×目標EGR率 により計算し、この流量のEGRガスが流れるように負
圧制御弁28へのOFFデューティを決定するのであ
る。In order to obtain the characteristics of the EGR rate (target EGR rate) shown in FIG. 5 with respect to the torque generated by the engine and the engine speed, the accelerator opening (engine load equivalent amount) Acc and the engine speed Ne are obtained. Is set as a parameter (not shown) and the map is looked up to obtain the target EGR rate at that time. The EGR flow rate is calculated from this and the air flow meter flow rate (new air amount) by the following equation: EGR flow rate = air flow meter flow rate × target EGR rate, and the OFF duty to the negative pressure control valve 28 is determined so that the EGR gas of this flow rate flows. Of.
【0035】燃焼室16に流入する吸気にスワールを生
起する手段として、図6と図7に示すように(図1には
図示せず)、いわゆるヘリカル型の吸気ポート46(略
直線状の吸気路46aと吸気弁軸回りの渦巻状路46b
とで形成される)の渦巻状路46bの近くに位置して回
転自在に設けられる回転ブレード47と、このブレード
47に連結させたリンク機構49、このリンク機構49
を駆動するアクチュエータからなり、ブレード47の回
転位置でスワール比の調整が可能である。たとえば、図
6のブレード位置で高スワール比となり、ブレード47
が図7の位置までくると低スワール比になる。この回転
ブレード方式はレスポンスも早く、広範囲でスワール制
御が可能である。そのため、スワール比に敏感に反応す
るHCの制御に適している。As shown in FIGS. 6 and 7 (not shown in FIG. 1), a so-called helical intake port 46 (generally linear intake air) is used as a means for producing swirl in the intake air flowing into the combustion chamber 16. Path 46a and spiral path 46b around intake valve axis
And a rotary blade 47 rotatably provided near the spiral path 46b), a link mechanism 49 connected to the blade 47, and a link mechanism 49.
The swirl ratio can be adjusted by the rotational position of the blade 47. For example, the high swirl ratio at the blade position in FIG.
Comes to the position shown in FIG. 7, the swirl ratio becomes low. This rotating blade system has a quick response and can control swirl in a wide range. Therefore, it is suitable for controlling the HC that reacts sensitively to the swirl ratio.
【0036】運転条件に対するスワール比の特性を図8
に示すと、低速になるほどスワール比を高くしている。
高速域では高スワール比に伴う体積効率の低下があらわ
になるし、噴射圧の高圧化による燃焼改善がスワールの
必要性を弱めることから、回転数が大きくなるほど段階
的にスワール比を減少させるのである。FIG. 8 shows the characteristics of swirl ratio with respect to operating conditions.
As shown in, the swirl ratio is increased as the speed decreases.
In the high speed range, the volume efficiency decreases with the high swirl ratio, and the improvement of combustion by increasing the injection pressure weakens the need for swirl.Therefore, the swirl ratio decreases stepwise as the rotational speed increases. is there.
【0037】なお、可変スワール用のアクチュエータ
は、図示しないが2ステージスプリング付きのダイアフ
ラム式アクチュエータと、このアクチュエータに負圧源
からの一定負圧に大気を希釈することにより3段階に制
御負圧を作り出す負圧制御弁とから構成する。The actuator for the variable swirl is a diaphragm type actuator with a two-stage spring (not shown), and the actuator is provided with a three-stage control negative pressure by diluting the atmosphere to a constant negative pressure from a negative pressure source. It is composed of a negative pressure control valve.
【0038】ところで、EGR率を大きくするとNOx
濃度を低減できるものの、その一方でスモーク濃度が急
激に上昇する。この場合に、スワールを強化することに
よって拡散燃焼時のミキシングを向上させるだけの対策
だと、高EGR率でのスモーク濃度が十分に低減されな
い。By the way, when the EGR rate is increased, NOx
Although the concentration can be reduced, the smoke concentration sharply rises. In this case, the smoke concentration at the high EGR rate cannot be sufficiently reduced if the countermeasure is simply to improve the mixing during the diffusion combustion by strengthening the swirl.
【0039】これに対処するため、コントロールユニッ
ト31では、図8に示すマップに基づき、1/2負荷よ
りも低い低速低負荷域では、EGR率を高め、スワール
比を高めるとともに、燃料噴射時期を上死点より遅らせ
る制御を行う。燃料噴射時期を上死点より遅らせること
により、拡散燃焼より予混合気燃焼の占める割合を大き
くし、NOx濃度とスモーク濃度の両方を低減する。In order to deal with this, the control unit 31 increases the EGR rate and swirl ratio in the low speed low load region lower than 1/2 load based on the map shown in FIG. Control to delay from the top dead center. By delaying the fuel injection timing from the top dead center, the proportion of premixed gas combustion is made larger than that of diffusion combustion, and both the NOx concentration and the smoke concentration are reduced.
【0040】コントロールユニット31では電磁弁14
の開くタイミング(噴射時期相当量)を制御する。図1
0は燃料の噴射時期と噴射期間(噴射量)を制御するた
めのフローチャートで、一定周期で実行する。In the control unit 31, the solenoid valve 14
Controls the opening timing (equivalent to the injection timing). FIG.
Reference numeral 0 is a flow chart for controlling the fuel injection timing and the injection period (injection amount), which is executed at regular intervals.
【0041】まず、エンジン回転数Ne、アクセル開度
Acc、冷却水温TWおよび燃料温度TFを読み込む
(ステップ1)。なお、エンジン回転数Neは、リファ
レンスパルス(噴射ポンプ20の1回転当たり1個のパ
ルス)とスケールパルス(噴射ポンプ20の1回転当た
り36個のパルス)から計算する。冷却水温TWと燃料
温度TFは各センサ34,35で検出している。First, the engine speed Ne, the accelerator opening Acc, the cooling water temperature TW and the fuel temperature TF are read (step 1). The engine speed Ne is calculated from the reference pulse (one pulse per one rotation of the injection pump 20) and the scale pulse (36 pulses per one rotation of the injection pump 20). The cooling water temperature TW and the fuel temperature TF are detected by the sensors 34 and 35.
【0042】読み込まれたエンジン回転数Neとアクセ
ル開度Accからは燃料の基本噴射時期Itmと燃料の
基本噴射期間Avmの各マップをそれぞれルックアップ
して求める(ステップ2)。From the read engine speed Ne and the accelerator opening Acc, the respective maps of the basic fuel injection timing Itm and the basic fuel injection period Avm are looked up and obtained (step 2).
【0043】基本噴射時期Itmのマップは、予め定め
られた噴射時期特性が得られるようにアクセル開度Ac
cとエンジン回転数Neをパラメータとして定めたマッ
プ(図示せず)である。基本噴射期間Avmは、図11
のようにアクセル開度Accが大きくなるほど長くして
いる。The map of the basic injection timing Itm is based on the accelerator opening Ac so that a predetermined injection timing characteristic can be obtained.
It is a map (not shown) in which c and the engine speed Ne are defined as parameters. The basic injection period Avm is shown in FIG.
As described above, the longer the accelerator opening Acc is, the longer the accelerator opening Acc is.
【0044】一方、燃料温度TFと冷却水温TWからは
噴射時期補正量ΔItmを求め、これを基本噴射時期I
tmに加算することによって燃料噴射時期を補正する
(ステップ3,4)。On the other hand, the injection timing correction amount ΔItm is calculated from the fuel temperature TF and the cooling water temperature TW, and this is used as the basic injection timing I.
The fuel injection timing is corrected by adding it to tm (steps 3 and 4).
【0045】噴射時期補正量ΔItmは2つの補正量Δ
Itm1、ΔItm2の和で、図12が燃料温度補正量Δ
Itm1の特性、図13が水温補正量ΔItm2の特性で
ある。いずれの特性においても低温になるほど進角補正
量を大きくするのは、低温になるほど燃焼速度が遅くな
るからである。言い換えると温度補償を行うのである。The injection timing correction amount ΔItm is two correction amounts Δ
12 is the sum of Itm 1 and ΔItm 2 , and FIG.
Itm 1 characteristics, and FIG. 13 shows the water temperature correction amount ΔItm 2 characteristics. In any of the characteristics, the reason why the advance angle correction amount is increased as the temperature becomes lower is that the combustion speed becomes slower as the temperature becomes lower. In other words, temperature compensation is performed.
【0046】こうして得た噴射時期IT(=Itm+Δ
Itm)と基本噴射期間Avmとは所定のアドレスに格
納する(ステップ5)。この噴射時期ITで上記の電磁
弁14が閉じられ、その閉弁タイミングより基本噴射期
間Avmが経過したタイミングで電磁弁14が開かれる
のである。The injection timing IT (= Itm + Δ obtained in this way
Itm) and the basic injection period Avm are stored at predetermined addresses (step 5). The electromagnetic valve 14 is closed at the injection timing IT, and the electromagnetic valve 14 is opened at the timing when the basic injection period Avm has elapsed from the valve closing timing.
【0047】図14は燃料噴射時期を上死点前にした場
合と上死点後にした場合のEGR率に対するNOxとス
モークの各濃度特性を示し、上死点前の噴射時期(IT
=−4ATDC)ではEGR率が高くなるのに伴い、N
Ox濃度は減少するもののスモーク濃度が急激なカーブ
で上昇している。FIG. 14 shows the concentration characteristics of NOx and smoke with respect to the EGR rate when the fuel injection timing is before the top dead center and after the top dead center, and the injection timing before the top dead center (IT
= -4 ATDC), as the EGR rate increases, N
Although the Ox concentration decreases, the smoke concentration rises with a sharp curve.
【0048】これに対して、上死点後の噴射時期(IT
=+4ATDC)になると、スモーク濃度までが低下傾
向を示している。スモーク濃度がこのように減少するの
は、図中に示した熱発生パターンをみればわかるよう
に、噴射時期の極端な遅延と高EGR率の組み合わせに
より、着火遅れ期間が大幅に長くなり、燃焼の大半が予
混合気燃焼になっているためと思われる。つまり、EG
R率があまり高くない場合に燃料噴射時期を上死点後ま
で遅らせたのでは、図15に示したようにスモーク濃度
の上昇傾向を抑制することはできないのであるが、この
例では燃焼の大半が予混合気燃焼となるため、高EGR
率の運転域でもスモーク濃度を大幅に低減できるのであ
る。On the other hand, the injection timing after the top dead center (IT
= + 4ATDC), the smoke concentration shows a decreasing tendency. The reason why the smoke concentration decreases in this way is, as can be seen from the heat generation pattern shown in the figure, due to the combination of the extreme delay in the injection timing and the high EGR rate, the ignition delay period becomes significantly longer and It seems that most of the combustion is due to premixed combustion. That is, EG
If the fuel injection timing is delayed until after TDC when the R rate is not too high, it is not possible to suppress the rising tendency of the smoke concentration as shown in FIG. 15, but in this example most of the combustion Results in premixed combustion, resulting in high EGR
The smoke concentration can be greatly reduced even in the operating range of the rate.
【0049】図14には上死点後のクランク角度が4度
の例で示しているが、予混合気燃焼と拡散燃焼の臨界点
はエンジンの機種により異なるので、上死点後何度にす
るかはエンジンごとのマッチングにより定めることにな
る。FIG. 14 shows an example in which the crank angle after top dead center is 4 degrees, but the critical points of premixed combustion and diffusion combustion differ depending on the engine model, so how many times after top dead center Whether to do it will be determined by matching for each engine.
【0050】また、図16に燃料消費率の特性を示す
と、この例での噴射時期の遅延により等容度は悪化する
ものの、その一方で燃焼温度の低下によって冷却損失が
大幅に低減するため、燃料噴射時期を遅延させるからと
いって燃料消費率が悪化することはない。なお、等容度
とは仕事変換効率を意味させており、仕事変換効率は 仕事変換効率=図示仕事/熱発生量=図示効率/(1−
冷却損失) により定義される値のことである。Further, when the characteristics of the fuel consumption rate are shown in FIG. 16, the equal volume is deteriorated by the delay of the injection timing in this example, but on the other hand, the cooling loss is significantly reduced by the decrease of the combustion temperature. However, delaying the fuel injection timing does not deteriorate the fuel consumption rate. Note that the equal volume means work conversion efficiency, and the work conversion efficiency is the work conversion efficiency = the work shown in the figure / the amount of heat generation = the shown efficiency / (1-
Cooling loss) is the value defined by.
【0051】この例では燃料温度や冷却水温が低くなる
ほど燃料噴射時期を進角補正することで温度補償を行
い、これによって低温時にも高温時と同じ着火時期が得
られる。In this example, the temperature is compensated by advancing the fuel injection timing as the fuel temperature and the cooling water temperature become lower, so that the same ignition timing as at high temperature can be obtained at low temperature.
【0052】図2において、10はシリンダヘッド、1
1はシリンダ、15はピストンである。ピストン15の
頂部には円柱状の空間であるピストン燃焼室16が開口
し、上死点の近傍にあるピストン15の頂部とシリンダ
ヘッド10の間に円盤状の空間であるクリアランス燃焼
室14が画成される。In FIG. 2, 10 is a cylinder head, 1
Reference numeral 1 is a cylinder, and 15 is a piston. A piston combustion chamber 16, which is a cylindrical space, opens at the top of the piston 15, and a clearance combustion chamber 14, which is a disk-shaped space, is defined between the top of the piston 15 and the cylinder head 10 near the top dead center. Is made.
【0053】シリンダヘッド10にはピストン燃焼室1
6の中央部に臨む噴射ノズル17が設けられる。The cylinder head 10 has a piston combustion chamber 1
An injection nozzle 17 facing the center of 6 is provided.
【0054】図3に示すように、噴射ノズル17の内部
には、ニードル9が介装される。噴射ノズル17はニー
ドル9を着座させるシート面8と、シート面8の先端に
開口した噴口7を有する。シート面8はこれに接合する
ニードル9と同じく円錐面状に形成される。噴口7は円
柱状に形成され、ニードル9と同軸上配置される。As shown in FIG. 3, a needle 9 is provided inside the injection nozzle 17. The injection nozzle 17 has a seat surface 8 on which the needle 9 is seated, and an injection port 7 opened at the tip of the seat surface 8. The seat surface 8 is formed in a conical shape like the needle 9 joined to the seat surface 8. The injection port 7 is formed in a cylindrical shape and is arranged coaxially with the needle 9.
【0055】ニードル9は図示しないリターンスプリン
グを介してシート面8に押し付けられており、燃料噴射
ポンプ20から噴射ノズル17に送られる燃料の圧力が
上昇するのに伴ってニードル9がシート面8からリフト
し、噴口7から燃料を噴射するようになっている。The needle 9 is pressed against the seat surface 8 via a return spring (not shown), and the needle 9 moves from the seat surface 8 as the pressure of the fuel sent from the fuel injection pump 20 to the injection nozzle 17 rises. It lifts and injects fuel from the injection port 7.
【0056】燃料噴霧の形態を面状にする手段して、ニ
ードル9の先端には噴口7を貫通したスプレーピン6が
形成される。スプレーピン6は噴口7から突出した部位
から先端にかけて次第に拡径した傘部5を有する。傘部
5の先端は中心角θを持つ円錐面に沿った曲面に形成さ
れる。A spray pin 6 penetrating the injection port 7 is formed at the tip of the needle 9 as a means for making the form of fuel spray flat. The spray pin 6 has an umbrella portion 5 whose diameter gradually increases from the portion protruding from the injection port 7 to the tip. The tip of the umbrella portion 5 is formed into a curved surface along a conical surface having a central angle θ.
【0057】スプレーピン6は噴口7から噴射される燃
料をそのかさぶ5に衝突させて、噴射ノズル17から燃
焼室16に噴射される燃料噴霧の形態を、図1、図4に
それぞれ示すように、円錐面状(傘状)にする。The spray pin 6 causes the fuel injected from the injection port 7 to collide with the scab 5, and the form of the fuel spray injected from the injection nozzle 17 into the combustion chamber 16 is shown in FIGS. 1 and 4, respectively. Then, make it a conical surface (umbrella shape).
【0058】燃料噴霧の広がり角度は、傘部5の先端の
中心角θとほぼ等しい。傘部5の先端の中心角θを任意
に設定し、燃料の噴射方向が、図2に示すようにピスト
ン15が上死点付近にあるとき、ピストン燃焼室16の
側壁部19に向けられるようにする。The spread angle of the fuel spray is substantially equal to the central angle θ of the tip of the umbrella portion 5. The central angle θ of the tip of the umbrella portion 5 is arbitrarily set so that the direction of fuel injection is directed to the side wall portion 19 of the piston combustion chamber 16 when the piston 15 is near the top dead center as shown in FIG. To
【0059】以上のように構成され、次に作用について
説明する。With the above construction, the operation will be described below.
【0060】噴射ノズル17から噴射される燃料は、微
粒化、蒸発、空気との混合を経て燃焼に至る。The fuel injected from the injection nozzle 17 is atomized, evaporated, and mixed with air to reach combustion.
【0061】しかし、噴射ノズル17の噴口7はスプレ
ーピン6との間に環状の流路を画成する構造のため、開
口径の小さい噴口を複数備える従来の噴射ノズルに比べ
て、燃料の噴射速度を高めることが難しい。However, since the injection port 7 of the injection nozzle 17 defines an annular flow path between the injection port 17 and the spray pin 6, the injection of fuel is more difficult than the conventional injection nozzle having a plurality of injection ports each having a small opening diameter. It is difficult to increase speed.
【0062】そのため、低速低負荷域で中速中負荷域よ
りEGR率を高め、かつ燃料噴射時期を上死点より遅ら
せる燃焼制御を行わない場合、着火遅れ期間が短いた
め、低速低負荷域における燃料噴射圧の低下に伴って、
噴射ノズル17から噴射される燃料噴霧の貫徹力が不足
する。このため、噴射ノズル17から噴射される燃料噴
霧は、ピストン燃焼室16の側壁部19まで広がること
ができず、ピストン燃焼室16の側壁部19の付近の空
気が利用されにくいという問題点が考えられる。Therefore, in the low-speed low-load range, the ignition delay period is short if the EGR rate is higher than in the medium-speed medium-load range and the combustion control for delaying the fuel injection timing from the top dead center is not performed. With the decrease in fuel injection pressure,
The penetration force of the fuel spray injected from the injection nozzle 17 is insufficient. Therefore, the fuel spray injected from the injection nozzle 17 cannot spread to the side wall portion 19 of the piston combustion chamber 16, and the problem that the air near the side wall portion 19 of the piston combustion chamber 16 is difficult to use is considered. To be
【0063】これに対して本発明は、低速低負荷域で中
速中負荷域よりEGR率を高め、かつ燃料噴射時期を上
死点より遅らせる燃焼制御を行う構成により、低速低負
荷域における燃焼が緩やかに行われて、着火遅れ期間が
長くなるため、低速低負荷域に燃料噴射圧が低下して
も、噴射ノズル17の噴口7とスプレーピン6の間から
円錐面状に噴射される燃料噴霧の貫徹力は十分に確保さ
れる。On the other hand, according to the present invention, in the low speed low load region, the combustion control is performed such that the EGR rate is higher than that in the medium speed medium load region and the fuel injection timing is delayed from the top dead center. Is gradually performed and the ignition delay period becomes long, so that even if the fuel injection pressure falls in the low speed and low load region, the fuel injected in the conical shape from between the injection port 7 of the injection nozzle 17 and the spray pin 6 The penetration force of the spray is sufficiently secured.
【0064】このため、低速低負荷域でも、噴射ノズル
17から噴射される燃料噴霧は、長い着火遅れ期間中に
ピストン燃焼室16の側壁部19まで広がり、ピストン
燃焼室16における側壁部19の付近にある空気を取り
込んで燃焼する。Therefore, even in the low speed and low load region, the fuel spray injected from the injection nozzle 17 spreads to the side wall portion 19 of the piston combustion chamber 16 during the long ignition delay period, and near the side wall portion 19 of the piston combustion chamber 16. Take in the air in and burn it.
【0065】このように噴射ノズル17から面状に噴射
される燃料噴霧は、ピストン燃焼室16の広い範囲に渡
って到達するため、ピストン燃焼室16に生起されるス
ワールの勢力を弱めることが可能となる。スワールの勢
力を弱めることにより、吸気抵抗を減らして燃費を低減
するとともに、吸入空気量の不足によって排気微粒子量
が増大することを防止できる。Since the fuel spray injected in a plane from the injection nozzle 17 reaches a wide range of the piston combustion chamber 16, the swirl force generated in the piston combustion chamber 16 can be weakened. Becomes By weakening the power of the swirl, it is possible to reduce the intake resistance to reduce the fuel consumption, and it is possible to prevent the exhaust particulate amount from increasing due to the shortage of the intake air amount.
【0066】次に、図17に示す他の実施例について説
明する。なお、図2等との対応部分には同一符号を用い
て説明する。Next, another embodiment shown in FIG. 17 will be described. It should be noted that the same reference numerals will be used for portions corresponding to those in FIG.
【0067】燃料噴霧の形態を面状にする手段して、ピ
ストン15には、ピストン燃焼室16の底面12の中央
部から円柱状に隆起する衝突台32が形成される。As a means for making the form of the fuel spray into a planar shape, the piston 15 is provided with a collision table 32 protruding from the center of the bottom surface 12 of the piston combustion chamber 16 in a cylindrical shape.
【0068】衝突台32は噴射ノズル17の噴口に対向
する案内面36がシリンダ軸と直交する平面状に形成さ
れる。In the collision table 32, the guide surface 36 facing the injection port of the injection nozzle 17 is formed in a plane shape orthogonal to the cylinder axis.
【0069】この場合、ピストン15が上死点付近にあ
るとき、噴射ノズル17からピストン燃焼室16に噴射
された燃料は、図のように衝突台32の案内面36に反
射して、ピストン燃焼室16の側壁部19に向けて円盤
状に広がる。In this case, when the piston 15 is near the top dead center, the fuel injected from the injection nozzle 17 into the piston combustion chamber 16 is reflected on the guide surface 36 of the collision table 32 as shown in FIG. It expands in a disk shape toward the side wall portion 19 of the chamber 16.
【0070】低速低負荷域で中速中負荷域よりEGR率
を高め、かつ燃料噴射時期を上死点より遅らせる燃焼制
御を行い、着火遅れ期間を長くすることにより、低速低
負荷域に燃料噴射圧が低下しても、衝突台32に反射し
て円盤状に広がる燃料噴霧の貫徹力は十分に確保され
る。In the low-speed low-load range, the EGR rate is made higher than that in the medium-speed medium-load range, the combustion control is performed to delay the fuel injection timing from the top dead center, and the ignition delay period is lengthened to inject fuel into the low-speed low-load range. Even if the pressure drops, the penetration force of the fuel spray that is reflected by the collision table 32 and spreads in a disk shape is sufficiently secured.
【0071】このため、低速低負荷域でも、衝突台32
に反射して円盤状に広がる燃料噴霧は、長い着火遅れ期
間中にピストン燃焼室16の側壁部19まで広がり、ピ
ストン燃焼室16において側壁部19の付近にある空気
を取り込んで燃焼する。この結果、ピストン燃焼室16
に生起されるスワールの勢力を弱めることが可能とな
る。Therefore, even in the low speed and low load region, the collision table 32
The fuel spray that is reflected by and spreads in a disk shape spreads to the side wall portion 19 of the piston combustion chamber 16 during the long ignition delay period, and takes in the air in the vicinity of the side wall portion 19 in the piston combustion chamber 16 and burns it. As a result, the piston combustion chamber 16
It is possible to weaken the swirl forces that occur in.
【0072】次に、図18に示す他の実施例について説
明する。なお、図2等との対応部分には同一符号を用い
て説明する。Next, another embodiment shown in FIG. 18 will be described. It should be noted that the same reference numerals will be used for portions corresponding to those in FIG.
【0073】燃料噴霧の形態を面状にする手段して、シ
リンダヘッド10には衝突台37が支柱39を介して吊
り下げるようにして取付けられる。A collision table 37 is attached to the cylinder head 10 so as to be suspended from the cylinder head 10 via a support column 39 as a means for making the form of fuel spraying planar.
【0074】衝突台37は噴射ノズル17の噴口に対向
する案内面38を有する。衝突台37の案内面38はシ
リンダ軸と直交する平面状に形成される。The collision table 37 has a guide surface 38 facing the injection port of the injection nozzle 17. The guide surface 38 of the collision table 37 is formed in a plane shape orthogonal to the cylinder axis.
【0075】この場合、噴射ノズル17から噴射された
燃料は、図のように衝突台37の案内面38に反射し
て、ピストン燃焼室16の側壁部19に向けて円盤状に
広がる。In this case, the fuel injected from the injection nozzle 17 is reflected by the guide surface 38 of the collision table 37 and spreads in a disk shape toward the side wall portion 19 of the piston combustion chamber 16 as shown in the figure.
【0076】低速低負荷域で中速中負荷域よりEGR率
を高め、かつ燃料噴射時期を上死点より遅らせる燃焼制
御を行い、着火遅れ期間を長くすることにより、低速低
負荷域に燃料噴射圧が低下しても、衝突台37に反射し
て円盤状に広がる燃料噴霧の貫徹力は十分に確保され
る。In the low-speed low-load range, the EGR rate is made higher than that in the medium-speed medium-load range, the combustion control is performed to delay the fuel injection timing from the top dead center, and the ignition delay period is lengthened to inject fuel into the low-speed low-load range. Even if the pressure decreases, the penetration force of the fuel spray that is reflected by the collision table 37 and spreads in a disk shape is sufficiently secured.
【0077】このため、低速低負荷域でも、衝突台37
に反射して円盤状に広がる燃料噴霧は、長い着火遅れ期
間中にピストン燃焼室16の側壁部19まで広がり、ピ
ストン燃焼室16において側壁部19の付近にある空気
を取り込んで燃焼する。この結果、ピストン燃焼室16
に生起されるスワールの勢力を弱めることが可能とな
る。Therefore, even in the low speed and low load range, the collision table 37
The fuel spray that is reflected by and spreads in a disk shape spreads to the side wall portion 19 of the piston combustion chamber 16 during the long ignition delay period, and takes in the air in the vicinity of the side wall portion 19 in the piston combustion chamber 16 and burns it. As a result, the piston combustion chamber 16
It is possible to weaken the swirl forces that occur in.
【0078】[0078]
【発明の効果】以上説明したように請求項1に記載の直
噴式ディーゼルエンジンは、低速低負荷域で中速中負荷
域よりEGR率を高め、かつ燃料噴射時期を遅らせる燃
焼制御手段を備える直噴式ディーゼルエンジンにおい
て、ピストンの頂部に画成される燃焼室を備え、燃焼室
の中央部に臨んで燃料を噴射する噴射ノズルを備え、噴
射ノズルから燃焼室に噴射される燃料噴霧の形態を面状
にする手段を備えたため、低速低負荷域でも、噴射ノズ
ルから噴射される燃料噴霧は、長い着火遅れ期間中に燃
焼室の広い範囲に渡って到達するため、燃焼室に生起さ
れるスワールの勢力を弱めて、燃費を低減するととも
に、排気エミッションを改善することができる。As described above, the direct injection diesel engine according to the first aspect of the present invention is provided with the combustion control means for increasing the EGR rate in the low speed and low load range compared with the medium speed and medium load range and delaying the fuel injection timing. In an injection diesel engine, a combustion chamber defined at the top of a piston is provided, an injection nozzle is provided to face the center of the combustion chamber and inject fuel, and the form of fuel spray injected from the injection nozzle into the combustion chamber is Since the fuel spray injected from the injection nozzle reaches a wide range of the combustion chamber during the long ignition delay period even in the low speed and low load range, the swirl of the swirl generated in the combustion chamber is provided. It can weaken power, reduce fuel consumption, and improve exhaust emission.
【0079】請求項2に記載の直噴式ディーゼルエンジ
ンは、請求項1に記載の発明において、噴射ノズルに燃
料を噴射する噴口を形成し、噴射ノズルの内部に噴口を
開閉するニードルを介装し、ニードルの先端から噴口を
貫通するスプレーピンを突出させ、スプレーピンの途中
からその先端にかけて次第に拡径する傘部を形成したた
め、噴口から燃焼室へと噴出する燃料は、スプレーピン
の先端で拡径した傘部に衝突することにより、円錐面状
の噴霧形態となって燃焼室に広がり、長い着火遅れ期間
中に燃焼室の広い範囲に渡って到達して、排気エミッシ
ョンを改善することができる。According to a second aspect of the present invention, in the direct injection diesel engine according to the first aspect of the invention, an injection nozzle is provided with an injection port for injecting fuel, and a needle for opening and closing the injection port is provided inside the injection nozzle. Since the spray pin that penetrates the injection port is projected from the tip of the needle and the umbrella part that gradually expands in diameter from the middle of the spray pin to the tip is formed, the fuel ejected from the injection port to the combustion chamber spreads at the tip of the spray pin. By colliding with the diametrical umbrella part, it becomes a cone-shaped spray form and spreads to the combustion chamber, and reaches a wide range of the combustion chamber during a long ignition delay period, and exhaust emission can be improved. .
【0080】請求項3に記載の直噴式ディーゼルエンジ
ンは、請求項1に記載の発明において、ピストンの頂部
に画成される燃焼室の底面から噴射ノズルに対向して隆
起する衝突台を備え、衝突台に噴射ノズルから噴射され
る燃料噴霧を反射させる案内面を形成したため、噴射ノ
ズルから燃焼室へと噴出する燃料は、ピストンの燃焼室
底面から隆起した衝突台の案内面に反射して面状の噴霧
形態となって燃焼室に広がり、長い着火遅れ期間中に燃
焼室の広い範囲に渡って到達して、排気エミッションを
改善することができる。A direct injection type diesel engine according to a third aspect of the present invention is the direct injection type diesel engine according to the first aspect of the present invention, further comprising: a collision table that rises from the bottom surface of the combustion chamber defined at the top of the piston so as to face the injection nozzle. Since the guide surface for reflecting the fuel spray injected from the injection nozzle is formed on the collision table, the fuel ejected from the injection nozzle into the combustion chamber is reflected on the guide surface of the collision table raised from the bottom surface of the combustion chamber of the piston. It spreads to the combustion chamber in the form of a uniform spray, reaches a wide range of the combustion chamber during a long ignition delay period, and can improve exhaust emission.
【0081】請求項4に記載の直噴式ディーゼルエンジ
ンは、請求項1に記載の発明において、シリンダヘッド
に噴射ノズルに対向する衝突台を支柱を介して吊り下
げ、衝突台に噴射ノズルから噴射される燃料噴霧を反射
させる案内面を形成したため、噴射ノズルから燃焼室へ
と噴出する燃料は、シリンダヘッドから吊り下げられた
衝突台の案内面に反射して面状の噴霧形態となって燃焼
室に広がり、長い着火遅れ期間中に燃焼室の広い範囲に
渡って到達して、排気エミッションを改善することがで
きる。According to a fourth aspect of the present invention, in the direct injection type diesel engine according to the first aspect of the invention, a collision table facing the injection nozzle is suspended from the cylinder head through a column and is injected from the injection nozzle to the collision table. Since the guide surface that reflects the fuel spray is formed, the fuel injected from the injection nozzle into the combustion chamber is reflected by the guide surface of the collision table suspended from the cylinder head to form a planar spray form. And reach a wide area of the combustion chamber during a long ignition delay to improve exhaust emissions.
【0082】請求項5に記載の直噴式ディーゼルエンジ
ンは、低速低負荷域に燃料噴射時期を上死点より遅らせ
る燃焼制御を行う構成により、低速低負荷域では緩やか
な燃焼となって、着火遅れ期間が長くなるため、低速低
負荷域に燃料噴射圧が低下しても、噴射ノズルから面状
に噴射される燃料噴霧の貫徹力は十分に確保され、排気
エミッションを改善することができる。In the direct injection type diesel engine according to the fifth aspect of the present invention, the combustion control is performed so that the fuel injection timing is delayed from the top dead center in the low speed and low load range, so that the combustion is gentle in the low speed and low load range and the ignition delay is delayed. Since the period becomes long, even if the fuel injection pressure drops in the low speed and low load region, the penetration force of the fuel spray injected in a plane from the injection nozzle is sufficiently secured, and the exhaust emission can be improved.
【図1】本発明の実施例を示すシステム図。FIG. 1 is a system diagram showing an embodiment of the present invention.
【図2】エンジンの断面図。FIG. 2 is a sectional view of the engine.
【図3】噴射ノズルの断面図。FIG. 3 is a sectional view of an injection nozzle.
【図4】ピストン等の斜視図。FIG. 4 is a perspective view of a piston and the like.
【図5】EGR率の特性図。FIG. 5 is a characteristic diagram of an EGR rate.
【図6】高スワール時の回転ブレード位置を示す斜視
図。FIG. 6 is a perspective view showing the position of a rotating blade during high swirl.
【図7】低スワール時の回転ブレード位置を示す斜視
図。FIG. 7 is a perspective view showing a position of a rotating blade at a low swirl.
【図8】スワール比の特性図。FIG. 8 is a characteristic diagram of swirl ratio.
【図9】吸気を加熱する運転域を設定したマップ。FIG. 9 is a map in which an operating range for heating intake air is set.
【図10】噴射時期と噴射期間の制御を説明するための
フローチャート。FIG. 10 is a flowchart for explaining control of injection timing and injection period.
【図11】基本噴射期間Avmの特性図。FIG. 11 is a characteristic diagram of a basic injection period Avm.
【図12】燃料温度補正量ΔItm1の特性図。FIG. 12 is a characteristic diagram of a fuel temperature correction amount ΔItm 1 .
【図13】燃料温度補正量ΔItm2の特性図。FIG. 13 is a characteristic diagram of a fuel temperature correction amount ΔItm 2 .
【図14】EGR率に対するスモークとNOxの各濃度
特性図。FIG. 14 is a characteristic diagram of each concentration of smoke and NOx with respect to the EGR rate.
【図15】噴射時期に対するスモークとNOxの各濃度
特性図。FIG. 15 is a concentration characteristic diagram of smoke and NOx with respect to injection timing.
【図16】EGR率に対する冷却損失、等容度、燃料消
費率の各特性図。FIG. 16 is a characteristic diagram of cooling loss, equal volume, and fuel consumption rate with respect to EGR rate.
【図17】他の実施例を示すエンジンの断面図。FIG. 17 is a sectional view of an engine showing another embodiment.
【図18】さらに他の実施例を示すエンジンの断面図。FIG. 18 is a cross-sectional view of an engine showing still another embodiment.
6 スプレーピン 7 噴口 9 ニードル 10 シリンダヘッド 15 ピストン 16 ピストン燃焼室 17 噴射ノズル 20 燃料噴射ポンプ 21 直噴式ディーゼルエンジン 23 吸気通路 25 排気通路 26 EGR通路 27 EGR弁 28 負圧制御弁 31 コントロールユニット 32 衝突台 36 案内面 37 衝突台 38 案内面 39 支柱 6 Spray Pin 7 Nozzle 9 Needle 10 Cylinder Head 15 Piston 16 Piston Combustion Chamber 17 Injection Nozzle 20 Fuel Injection Pump 21 Direct Injection Diesel Engine 23 Intake Passage 25 Exhaust Passage 26 EGR Passage 27 EGR Valve 28 Negative Pressure Control Valve 31 Control Unit 32 Collision Platform 36 Guide surface 37 Collision platform 38 Guide surface 39 Post
Claims (5)
を高め、かつ燃料噴射時期を遅らせる燃焼制御手段を備
える直噴式ディーゼルエンジンにおいて、 ピストンの頂部に画成される燃焼室を備え、 燃焼室の中央部に臨んで燃料を噴射する噴射ノズルを備
え、 噴射ノズルから燃焼室に噴射される燃料噴霧の形態を面
状にする手段を備えたことを特徴とする直噴式ディーゼ
ルエンジン。1. A direct injection diesel engine having combustion control means for increasing the EGR rate and delaying the fuel injection timing in the low-speed low-load range compared with the medium-speed medium-load range, comprising a combustion chamber defined at the top of the piston. A direct injection diesel engine, comprising: an injection nozzle that injects fuel toward the center of the combustion chamber, and means for planarizing the form of fuel spray injected from the injection nozzle into the combustion chamber.
し、 噴射ノズルの内部に噴口を開閉するニードルを介装し、 ニードルの先端から噴口を貫通するスプレーピンを突出
させ、 スプレーピンの途中からその先端にかけて次第に拡径す
る傘部を形成したことを特徴とする請求項1に記載の直
噴式ディーゼルエンジン。2. An injection nozzle for injecting fuel is formed in the injection nozzle, a needle for opening and closing the injection port is provided inside the injection nozzle, and a spray pin penetrating the injection port is projected from the tip of the needle. The direct-injection diesel engine according to claim 1, characterized in that an umbrella portion having a diameter gradually increasing from the front to the tip thereof is formed.
から噴射ノズルに対向して隆起する衝突台を備え、 衝突台に噴射ノズルから噴射される燃料噴霧を反射させ
る案内面を形成したことを特徴とする請求項1に記載の
直噴式ディーゼルエンジン。3. A collision table, which is bulged from the bottom surface of the combustion chamber defined on the top of the piston, facing the injection nozzle, and a guide surface for reflecting the fuel spray injected from the injection nozzle is formed on the collision table. The direct injection diesel engine according to claim 1, wherein
突台を支柱を介して吊り下げ、 衝突台に噴射ノズルから噴射される燃料噴霧を反射させ
る案内面を形成したことを特徴とする請求項1に記載の
直噴式ディーゼルエンジン。4. The cylinder head is provided with a collision table, which is opposed to the injection nozzle, hung from the cylinder via a support column, and a guide surface for reflecting fuel spray injected from the injection nozzle is formed on the collision table. Direct injection diesel engine described in.
遅らせる燃焼制御手段を備えたことを特徴とする請求項
1から4のいずれか一つに記載の直噴式ディーゼルエン
ジン。5. The direct injection diesel engine according to claim 1, further comprising combustion control means for delaying the fuel injection timing from the top dead center in the low speed and low load region.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7030766A JPH08226332A (en) | 1995-02-20 | 1995-02-20 | Direct injection diesel engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7030766A JPH08226332A (en) | 1995-02-20 | 1995-02-20 | Direct injection diesel engine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08226332A true JPH08226332A (en) | 1996-09-03 |
Family
ID=12312815
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7030766A Pending JPH08226332A (en) | 1995-02-20 | 1995-02-20 | Direct injection diesel engine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08226332A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000145523A (en) * | 1998-11-11 | 2000-05-26 | Toyota Motor Corp | Internal combustion engine |
| EP0909893A3 (en) * | 1997-10-14 | 2002-11-13 | Nissan Motor Company, Limited | Direct injection diesel engine |
-
1995
- 1995-02-20 JP JP7030766A patent/JPH08226332A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0909893A3 (en) * | 1997-10-14 | 2002-11-13 | Nissan Motor Company, Limited | Direct injection diesel engine |
| JP2000145523A (en) * | 1998-11-11 | 2000-05-26 | Toyota Motor Corp | Internal combustion engine |
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