JPH1193672A - ディーゼル機関の燃焼制御装置 - Google Patents
ディーゼル機関の燃焼制御装置Info
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- JPH1193672A JPH1193672A JP9272071A JP27207197A JPH1193672A JP H1193672 A JPH1193672 A JP H1193672A JP 9272071 A JP9272071 A JP 9272071A JP 27207197 A JP27207197 A JP 27207197A JP H1193672 A JPH1193672 A JP H1193672A
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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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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
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- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 高い燃焼効率を維持しつつ、ＮＯｘ発生量及
び煤塵の量を低減した直接噴射式ディーゼル機関を提供
する。 【解決手段】 直接式ディーゼル機関において、燃料の
一部を燃料噴射弁により燃焼室内に噴射する第１次噴射
と、該第１次噴射から所定時間後、燃料の残部を前記燃
料噴射弁から燃焼室内に噴射する第２次噴射とをなさし
める制御装置を備え、第１段噴射後の予混合がなされた
希薄混合気中に第２段噴射により局部的に濃混合比の混
合気を形成し、この濃混合気が先に着火、燃焼し、生成
される火炎によって予混合気を着火、燃焼せしめるよう
に構成する。
び煤塵の量を低減した直接噴射式ディーゼル機関を提供
する。 【解決手段】 直接式ディーゼル機関において、燃料の
一部を燃料噴射弁により燃焼室内に噴射する第１次噴射
と、該第１次噴射から所定時間後、燃料の残部を前記燃
料噴射弁から燃焼室内に噴射する第２次噴射とをなさし
める制御装置を備え、第１段噴射後の予混合がなされた
希薄混合気中に第２段噴射により局部的に濃混合比の混
合気を形成し、この濃混合気が先に着火、燃焼し、生成
される火炎によって予混合気を着火、燃焼せしめるよう
に構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は直接噴射式ディーゼ
ル機関における燃焼制御装置に関する。
ル機関における燃焼制御装置に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】図１１〜図１２は一般
的な直接噴射式ディーゼル機関における燃焼室周りの構
成図であり、図１１はピストンの圧縮行程途中、図１２
はピストンの上死点における状態示す。図１１〜図１２
において、２はピストン、５はシリンダ、３はシリンダ
ヘッド、１は該シリンダ５の内面とシリンダヘッド３の
下面とピストン２の上面とで区画形成される燃焼室であ
る。４は前記燃焼室１内に燃料を噴射する燃料噴射弁、
６は燃料噴射ポンプ（図示参照）からの高圧燃料を該燃
料噴射弁４に圧送するための燃料噴射管である。また、
７はピストンロッドである。
的な直接噴射式ディーゼル機関における燃焼室周りの構
成図であり、図１１はピストンの圧縮行程途中、図１２
はピストンの上死点における状態示す。図１１〜図１２
において、２はピストン、５はシリンダ、３はシリンダ
ヘッド、１は該シリンダ５の内面とシリンダヘッド３の
下面とピストン２の上面とで区画形成される燃焼室であ
る。４は前記燃焼室１内に燃料を噴射する燃料噴射弁、
６は燃料噴射ポンプ（図示参照）からの高圧燃料を該燃
料噴射弁４に圧送するための燃料噴射管である。また、
７はピストンロッドである。
【０００３】かかるディーゼル機関において、給気弁
（不図示）から燃焼室１内に供給された空気は、図１１
に示すように、ピストン２の上昇によって圧縮される。
そして、該ピストン２の上死点の手前で燃料噴射弁４か
ら燃料が噴射され（図１２参照）、この燃料噴霧が周囲
の空気と混合しながら発達し、燃料噴霧と空気との混合
気はさらに圧縮されて着火、燃焼せしめられる。かかる
混合、燃焼時においては、燃焼室１内の空気量と燃料噴
霧の量とによって平均の空気比：Ｂ、つまり空気と燃料
の比が決まる（一般的にはＢ：１．５〜２．０程度）
が、安定着火をなさしめるため均一な予混合を避けて、
局所的に濃混合比の混合気を形成し、この部分から着火
燃焼させる擬拡散燃焼状態を呈している。
（不図示）から燃焼室１内に供給された空気は、図１１
に示すように、ピストン２の上昇によって圧縮される。
そして、該ピストン２の上死点の手前で燃料噴射弁４か
ら燃料が噴射され（図１２参照）、この燃料噴霧が周囲
の空気と混合しながら発達し、燃料噴霧と空気との混合
気はさらに圧縮されて着火、燃焼せしめられる。かかる
混合、燃焼時においては、燃焼室１内の空気量と燃料噴
霧の量とによって平均の空気比：Ｂ、つまり空気と燃料
の比が決まる（一般的にはＢ：１．５〜２．０程度）
が、安定着火をなさしめるため均一な予混合を避けて、
局所的に濃混合比の混合気を形成し、この部分から着火
燃焼させる擬拡散燃焼状態を呈している。
【０００４】このため、かかる従来のディーゼル機関に
あっては、燃焼温度が局所的に高くなりＮＯｘ（窒素酸
化物）の発生量が多くなり、また、未燃分としての煤塵
の量も多くなり、公害規制上好ましくない。
あっては、燃焼温度が局所的に高くなりＮＯｘ（窒素酸
化物）の発生量が多くなり、また、未燃分としての煤塵
の量も多くなり、公害規制上好ましくない。
【０００５】本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、高
い燃焼効率を維持しつつ、ＮＯｘ発生量及び煤塵の量を
低減した直接噴射式ディーゼル機関を提供することを目
的とする。
い燃焼効率を維持しつつ、ＮＯｘ発生量及び煤塵の量を
低減した直接噴射式ディーゼル機関を提供することを目
的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明はかかる課題を解
決するため、第１発明として、燃料噴射ポンプから圧送
された燃料を、燃料噴射弁によりピストンの上部に形成
された燃焼室内に直接噴射するように構成された直接噴
射式ディーゼル機関において、前記燃料の一部を燃料噴
射弁により燃焼室内に噴射する第１次噴射と、該第１次
噴射から所定時間後、燃料の残部を前記燃料噴射弁から
燃焼室内に噴射する第２次噴射となさしめる制御装置を
備えたことを特徴とするディーゼル機関の燃焼制御装置
を提案する。
決するため、第１発明として、燃料噴射ポンプから圧送
された燃料を、燃料噴射弁によりピストンの上部に形成
された燃焼室内に直接噴射するように構成された直接噴
射式ディーゼル機関において、前記燃料の一部を燃料噴
射弁により燃焼室内に噴射する第１次噴射と、該第１次
噴射から所定時間後、燃料の残部を前記燃料噴射弁から
燃焼室内に噴射する第２次噴射となさしめる制御装置を
備えたことを特徴とするディーゼル機関の燃焼制御装置
を提案する。
【０００７】かかる発明によれば、第１次噴射とその後
のピストンの上昇によって燃焼室内に空気比の大なる希
薄で均一な混合比の予混合気を形成し、この希薄な予混
合気中に第２次噴射によって燃料噴射弁の近傍に燃料濃
度の大きい濃混合気を形成する。そして、この濃混合気
が先に着火し、その火炎によって希薄な予混合気が着
火、燃焼せしめられる。かかる予混合と２段燃焼によっ
て完全燃焼がなされて煤塵の生成が回避されるととも
に、筒内圧力の上昇率が小さくなって筒内温度の上昇が
抑制されＮＯｘの発生が低減される。
のピストンの上昇によって燃焼室内に空気比の大なる希
薄で均一な混合比の予混合気を形成し、この希薄な予混
合気中に第２次噴射によって燃料噴射弁の近傍に燃料濃
度の大きい濃混合気を形成する。そして、この濃混合気
が先に着火し、その火炎によって希薄な予混合気が着
火、燃焼せしめられる。かかる予混合と２段燃焼によっ
て完全燃焼がなされて煤塵の生成が回避されるととも
に、筒内圧力の上昇率が小さくなって筒内温度の上昇が
抑制されＮＯｘの発生が低減される。
【０００８】また、第２発明は、前記第１発明に加え
て、前記ピストンには、前記燃焼室に臨む頂面の中央部
を陥没して中央凹型燃焼室が設けられるとともに、該中
央凹型燃焼室の外側に環状の外側凹型燃焼室が設けられ
ている。
て、前記ピストンには、前記燃焼室に臨む頂面の中央部
を陥没して中央凹型燃焼室が設けられるとともに、該中
央凹型燃焼室の外側に環状の外側凹型燃焼室が設けられ
ている。
【０００９】かかる第２発明によれば、中央凹型燃焼室
がピストンの上死点の直前で一時的に外側凹型燃焼室か
ら独立せしめられ、ここに第２次噴射によって濃混合気
を形成するので、濃混合気の着火が迅速に行なわれ、さ
らに、ピストンの下降によって中央凹型燃焼室内の濃混
合気の燃焼火炎がピストンの頂面とシリンダヘッドの下
面との間の隙間通路から外側凹型燃焼室内の希薄な予混
合気中へと高速で噴出されるので、予混合気の着火・燃
焼がより速やかに行なわれ、完全燃焼がより確実に達成
できる。
がピストンの上死点の直前で一時的に外側凹型燃焼室か
ら独立せしめられ、ここに第２次噴射によって濃混合気
を形成するので、濃混合気の着火が迅速に行なわれ、さ
らに、ピストンの下降によって中央凹型燃焼室内の濃混
合気の燃焼火炎がピストンの頂面とシリンダヘッドの下
面との間の隙間通路から外側凹型燃焼室内の希薄な予混
合気中へと高速で噴出されるので、予混合気の着火・燃
焼がより速やかに行なわれ、完全燃焼がより確実に達成
できる。
【００１０】また第３発明は、前記第２発明に加えて、
少なくとも前記外側凹型燃焼室内に、該燃焼室内の空気
あるいは燃焼噴霧に旋回力を付与する旋回手段を設けて
なる。かかる発明によれば、少なくとも外側凹型燃焼室
内に設けられた旋回羽根・旋回溝等の旋回手段によって
空気流に旋回力が付与され、かかる旋回力によって燃焼
室内における燃料噴霧と空気との混合が前記第２、第３
発明の場合よりもさらに迅速かつ均一になされる。
少なくとも前記外側凹型燃焼室内に、該燃焼室内の空気
あるいは燃焼噴霧に旋回力を付与する旋回手段を設けて
なる。かかる発明によれば、少なくとも外側凹型燃焼室
内に設けられた旋回羽根・旋回溝等の旋回手段によって
空気流に旋回力が付与され、かかる旋回力によって燃焼
室内における燃料噴霧と空気との混合が前記第２、第３
発明の場合よりもさらに迅速かつ均一になされる。
【００１１】さらに第４発明は、前記第１〜第３発明に
おいて、燃料噴射弁を複数個備え、少なくともそのうち
２個を前記燃焼室の中心に対して偏心させかつ燃焼室の
接線方向に燃料を噴射するように互いに対向して水平方
向に設ける。かかる発明によれば、複数の燃料噴射弁か
らの燃料が燃焼室内の接線方向に対向するように噴射さ
れるため、燃焼室内に燃料の旋回流が生じ、これによっ
て予混合時の燃料を空気との混合が促進される。
おいて、燃料噴射弁を複数個備え、少なくともそのうち
２個を前記燃焼室の中心に対して偏心させかつ燃焼室の
接線方向に燃料を噴射するように互いに対向して水平方
向に設ける。かかる発明によれば、複数の燃料噴射弁か
らの燃料が燃焼室内の接線方向に対向するように噴射さ
れるため、燃焼室内に燃料の旋回流が生じ、これによっ
て予混合時の燃料を空気との混合が促進される。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の好
適な実施形態を例示的に詳しく説明する。但しこの実施
形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、そ
の相対的配置等は特に特定的な記載がないかぎりは、こ
の発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説
明例にすぎない。
適な実施形態を例示的に詳しく説明する。但しこの実施
形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、そ
の相対的配置等は特に特定的な記載がないかぎりは、こ
の発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説
明例にすぎない。
【００１３】図１は本発明の実施形態に係る直接噴射式
ディーゼル機関の燃焼室周り及び燃料噴射装置の構成
図、図２〜図３はこれの作用説明図である。
ディーゼル機関の燃焼室周り及び燃料噴射装置の構成
図、図２〜図３はこれの作用説明図である。
【００１４】図１において、２はピストン、７は該ピス
トン２に連結されるピストンロッド、５はシリンダ、３
はシリンダヘッド、１は該シリンダ５の内面とシリンダ
ヘッド３の下面とピストン２上面とで区画形成される燃
焼室である。４は該燃焼室１内に燃料を噴射する燃料噴
射弁、１５は該燃料噴射弁４に燃料噴射管６を介して高
圧燃料を圧送する燃料噴射ポンプである。
トン２に連結されるピストンロッド、５はシリンダ、３
はシリンダヘッド、１は該シリンダ５の内面とシリンダ
ヘッド３の下面とピストン２上面とで区画形成される燃
焼室である。４は該燃焼室１内に燃料を噴射する燃料噴
射弁、１５は該燃料噴射弁４に燃料噴射管６を介して高
圧燃料を圧送する燃料噴射ポンプである。
【００１５】１６は制御装置、１３は前記ディーゼル機
関（以下機関と称する）の回転数、出力等の運転状態を
検出する運転状態検出器で、前記制御装置１６は前記運
転状態検出器１３からの機関回転数、機関出力（負荷）
等の運転状態の検出信号に基づき、燃料噴射ポンプ１５
に噴射量、噴射タイミング（噴射時期）等の制御信号を
出力するようになっている。
関（以下機関と称する）の回転数、出力等の運転状態を
検出する運転状態検出器で、前記制御装置１６は前記運
転状態検出器１３からの機関回転数、機関出力（負荷）
等の運転状態の検出信号に基づき、燃料噴射ポンプ１５
に噴射量、噴射タイミング（噴射時期）等の制御信号を
出力するようになっている。
【００１６】かかるディーゼル機関の運転時において、
給気弁（不図示）から燃焼室１内に供給された空気は、
ピストン２の上昇によって圧縮される。そしてこのピス
トン２の圧縮工程の途中において制御装置１６は、燃料
噴射ポンプ１５に第１次噴射の制御信号を出力する。
給気弁（不図示）から燃焼室１内に供給された空気は、
ピストン２の上昇によって圧縮される。そしてこのピス
トン２の圧縮工程の途中において制御装置１６は、燃料
噴射ポンプ１５に第１次噴射の制御信号を出力する。
【００１７】即ち、該制御装置１６は、これに入力され
る機関の運転状態（機関回転数おるいは機関出力）に対
応する燃料噴射量のうちの２０〜９０％の量（この割合
は運転状態検出器１３から入力される機関の運転状態に
よって異なる）を第１次噴射として設定された噴射タイ
ミングで噴射せしめる制御信号を燃料噴射ポンプ１５に
送り、燃料噴射ポンプ１５からはかかる第１次噴射の噴
射燃料が前記噴射タイミングで以って燃料噴射弁４に圧
送される。このため第１次噴射燃料は、図２に示すよう
に燃料噴射弁４から燃焼室１内に噴射され、燃焼室１内
には第１次噴射燃料と圧縮された空気との希薄な予混合
気（空気比の大きい混合気）６ａが形成される。
る機関の運転状態（機関回転数おるいは機関出力）に対
応する燃料噴射量のうちの２０〜９０％の量（この割合
は運転状態検出器１３から入力される機関の運転状態に
よって異なる）を第１次噴射として設定された噴射タイ
ミングで噴射せしめる制御信号を燃料噴射ポンプ１５に
送り、燃料噴射ポンプ１５からはかかる第１次噴射の噴
射燃料が前記噴射タイミングで以って燃料噴射弁４に圧
送される。このため第１次噴射燃料は、図２に示すよう
に燃料噴射弁４から燃焼室１内に噴射され、燃焼室１内
には第１次噴射燃料と圧縮された空気との希薄な予混合
気（空気比の大きい混合気）６ａが形成される。
【００１８】ピストン２がさらに上昇する過程で、第１
次噴射燃料と空気との予混合が促進され、均一な予混合
気６ａとなる。そしてピストン２が上死点の手前の所定
のクランク角位置になると、前記制御装置１６は、この
運転状態のもとにおける燃料噴射量のうち前記１次噴射
された噴射量の残量（全噴射量の８０〜１０％）を第２
噴射として設定された噴射タイミングで噴射せしめる制
御信号を燃料噴射ポンプ１５に送り、該燃料噴射ポンプ
１５からはかかる第２次噴射の噴射燃料が前記噴射タイ
ミングで以って燃料噴射弁４に圧送される。この第２次
噴射燃料は、図３に示すように、燃焼室１内に噴射さ
れ、燃焼室１内の燃料噴射弁４の近傍に局所的に濃混合
比の濃混合気６ｂを形成する。
次噴射燃料と空気との予混合が促進され、均一な予混合
気６ａとなる。そしてピストン２が上死点の手前の所定
のクランク角位置になると、前記制御装置１６は、この
運転状態のもとにおける燃料噴射量のうち前記１次噴射
された噴射量の残量（全噴射量の８０〜１０％）を第２
噴射として設定された噴射タイミングで噴射せしめる制
御信号を燃料噴射ポンプ１５に送り、該燃料噴射ポンプ
１５からはかかる第２次噴射の噴射燃料が前記噴射タイ
ミングで以って燃料噴射弁４に圧送される。この第２次
噴射燃料は、図３に示すように、燃焼室１内に噴射さ
れ、燃焼室１内の燃料噴射弁４の近傍に局所的に濃混合
比の濃混合気６ｂを形成する。
【００１９】かかる第１次噴射及び第２次噴射によって
燃焼室１内においては、第１次噴射によって燃焼室１内
に形成された空気比の大きい希薄な予混合気６ａが充満
した中に、第２次噴射によって残りの燃料を噴射するこ
とによって、この第２次噴射燃料の噴霧は周囲の予混合
気６ａとその一部が混合される。しかしながら、ピスト
ン２の位置が燃焼過程の最高位置つまり上死点近傍位置
に達する時間が短く、前記混合割合は僅少のため、図３
に示すように、第２次噴射の噴霧域は局所的に空気比が
小さく燃料濃度の大きい濃混合気６ｂが形成される。そ
して、ピストン上死点到達前にこの濃混合気６ｂに着
火、燃焼し、この火炎によって周囲の希薄な予混合気６
ａの着火、燃焼がなされる。
燃焼室１内においては、第１次噴射によって燃焼室１内
に形成された空気比の大きい希薄な予混合気６ａが充満
した中に、第２次噴射によって残りの燃料を噴射するこ
とによって、この第２次噴射燃料の噴霧は周囲の予混合
気６ａとその一部が混合される。しかしながら、ピスト
ン２の位置が燃焼過程の最高位置つまり上死点近傍位置
に達する時間が短く、前記混合割合は僅少のため、図３
に示すように、第２次噴射の噴霧域は局所的に空気比が
小さく燃料濃度の大きい濃混合気６ｂが形成される。そ
して、ピストン上死点到達前にこの濃混合気６ｂに着
火、燃焼し、この火炎によって周囲の希薄な予混合気６
ａの着火、燃焼がなされる。
【００２０】従って、かかる実施形態によれば、第１次
噴射及びピストン２の上昇によって燃焼室１内に均一な
混合比の予混合気６ａを形成できる。そしてかかる希薄
な予混合気６ａ中に第２次噴射によって燃料噴射弁４の
近傍に燃料濃度の高い濃混合気６ｂを形成し、該濃混合
気６ｂを先に着火せしめその火炎によって希薄な予混合
気６ａに着火、燃焼させるので、完全燃焼がなされて煤
塵の生成が回避されるとともに、筒内圧力の上昇率が低
くなって筒内温度の上昇が抑制され、ＮＯｘの発生が低
減される。
噴射及びピストン２の上昇によって燃焼室１内に均一な
混合比の予混合気６ａを形成できる。そしてかかる希薄
な予混合気６ａ中に第２次噴射によって燃料噴射弁４の
近傍に燃料濃度の高い濃混合気６ｂを形成し、該濃混合
気６ｂを先に着火せしめその火炎によって希薄な予混合
気６ａに着火、燃焼させるので、完全燃焼がなされて煤
塵の生成が回避されるとともに、筒内圧力の上昇率が低
くなって筒内温度の上昇が抑制され、ＮＯｘの発生が低
減される。
【００２１】図４は、この実施形態に示されるような直
接噴射式ディーゼル機関における前記予混合火炎の空気
比と発生するＮＯｘ量との関係を示す。図４において、
前記第１次噴射において、形成される空気比の大きい希
薄混合気６ａの火炎の燃焼をＡ、第２次噴射において形
成される空気比の小さい濃混合気６ｂの火炎の燃焼をＣ
にて示す。従って、この実施形態における前記第１次、
第２次噴射を組合せた燃焼においては、ＮＯｘ量はＡ点
とＣ点との平均値となる。また、前記従来技術における
燃焼をＢにて示す。図４に明らかなように、本発明の実
施形態の場合（Ａ、Ｃ点の平均値）は、寿来技術（Ｂ
点）よりもＮＯｘの排出量が小さい。
接噴射式ディーゼル機関における前記予混合火炎の空気
比と発生するＮＯｘ量との関係を示す。図４において、
前記第１次噴射において、形成される空気比の大きい希
薄混合気６ａの火炎の燃焼をＡ、第２次噴射において形
成される空気比の小さい濃混合気６ｂの火炎の燃焼をＣ
にて示す。従って、この実施形態における前記第１次、
第２次噴射を組合せた燃焼においては、ＮＯｘ量はＡ点
とＣ点との平均値となる。また、前記従来技術における
燃焼をＢにて示す。図４に明らかなように、本発明の実
施形態の場合（Ａ、Ｃ点の平均値）は、寿来技術（Ｂ
点）よりもＮＯｘの排出量が小さい。
【００２２】図５〜図６は本発明の第２実施形態を示す
直接噴射式ディーゼル機関の図２〜図３に対応する図で
ある。この第２実施形態においては、ピストン２の頂部
の中央部に、前記燃料噴射弁４に対向させて陥没させて
なる中央凹型燃焼室２ｃを形成し、その外側に環状の外
側凹型燃焼室２ｂを形成している。その他の構成は前記
第１実施形態と同様である。
直接噴射式ディーゼル機関の図２〜図３に対応する図で
ある。この第２実施形態においては、ピストン２の頂部
の中央部に、前記燃料噴射弁４に対向させて陥没させて
なる中央凹型燃焼室２ｃを形成し、その外側に環状の外
側凹型燃焼室２ｂを形成している。その他の構成は前記
第１実施形態と同様である。
【００２３】かかる第２実施形態において、ピストン２
の圧縮行程の途中で前記第１実施形態と同様な燃料の第
１次噴射を行なうと、図５に示すように、中央凹型燃焼
室２ｃ及び外側凹型燃焼室２ｂを含む燃焼室１には、空
気比の大きい希薄な予混合気６ａが形成される。この第
１次噴射燃料と空気との予混合は、ピストン２の上昇と
ともに、中央及び外側凹型燃焼室２ｃ及び２ｂを含む燃
焼室１全体で促進され均一な予混合気６ａが形成され
る。
の圧縮行程の途中で前記第１実施形態と同様な燃料の第
１次噴射を行なうと、図５に示すように、中央凹型燃焼
室２ｃ及び外側凹型燃焼室２ｂを含む燃焼室１には、空
気比の大きい希薄な予混合気６ａが形成される。この第
１次噴射燃料と空気との予混合は、ピストン２の上昇と
ともに、中央及び外側凹型燃焼室２ｃ及び２ｂを含む燃
焼室１全体で促進され均一な予混合気６ａが形成され
る。
【００２４】ピストン２がさらに上昇し、上死点に近く
なると、中央凹型燃焼室２ｃが外側凹型燃焼室２ｂから
仕切られ独立した形の燃焼室となり、この燃焼室２ｃ内
に燃料噴射弁４から残量燃料の第２次噴射が行なわれ
る。これによっても中央凹型燃焼室２ｃには、前記第２
次噴射燃料と空気とが混合して濃混合比の濃混合気６ｂ
が形成され、これが着火、燃焼を始める。この濃混合気
６ｂの燃焼火炎は、ピストン２の下降により、中央凹型
燃焼室２ｃと外側凹型燃焼室２ｂとが完全に連通する
と、外側凹型燃焼室２ｂへと伝播され、該燃焼室２ｂ内
の希薄な予混合気６ａを着火、燃焼せしめる。これによ
り、前記第１実施形態と同様な予混合方式による完全燃
焼がなされ煤塵の抑制及びＮＯｘの低減が実現される。
なると、中央凹型燃焼室２ｃが外側凹型燃焼室２ｂから
仕切られ独立した形の燃焼室となり、この燃焼室２ｃ内
に燃料噴射弁４から残量燃料の第２次噴射が行なわれ
る。これによっても中央凹型燃焼室２ｃには、前記第２
次噴射燃料と空気とが混合して濃混合比の濃混合気６ｂ
が形成され、これが着火、燃焼を始める。この濃混合気
６ｂの燃焼火炎は、ピストン２の下降により、中央凹型
燃焼室２ｃと外側凹型燃焼室２ｂとが完全に連通する
と、外側凹型燃焼室２ｂへと伝播され、該燃焼室２ｂ内
の希薄な予混合気６ａを着火、燃焼せしめる。これによ
り、前記第１実施形態と同様な予混合方式による完全燃
焼がなされ煤塵の抑制及びＮＯｘの低減が実現される。
【００２５】この第２実施形態においては、中央凹型燃
焼室２ｃをピストン２の上死点の直前で一時的に外側凹
型燃焼室２ｂから独立させた形にして、ここに第２次噴
射によって濃混合気６ｂを形成するので、前記第１実施
形態よりも濃混合気６ｂの着火が迅速に行なわれ、さら
に、ピストン２の下降によって、ピストン２の中央凹型
燃焼室２ｃ内での燃焼火炎が、該燃焼室２ｃの周壁とシ
リンダヘッド３の下面との間に形成される隙間通路から
外側凹型燃焼室２ｂ内の希薄な予混合気６ａ内へと高速
で噴出されるので、該予混合気６ａの着火、燃焼がより
速やかに促進される。
焼室２ｃをピストン２の上死点の直前で一時的に外側凹
型燃焼室２ｂから独立させた形にして、ここに第２次噴
射によって濃混合気６ｂを形成するので、前記第１実施
形態よりも濃混合気６ｂの着火が迅速に行なわれ、さら
に、ピストン２の下降によって、ピストン２の中央凹型
燃焼室２ｃ内での燃焼火炎が、該燃焼室２ｃの周壁とシ
リンダヘッド３の下面との間に形成される隙間通路から
外側凹型燃焼室２ｂ内の希薄な予混合気６ａ内へと高速
で噴出されるので、該予混合気６ａの着火、燃焼がより
速やかに促進される。
【００２６】図７及び図８は本発明の第３実施形態を示
し、図７はピストンの中心線に沿う断面図、図８は図７
のＡ−Ａ線断面図である。この実施形態においては、前
記第２実施形態におけるピストンに旋回羽根あるいは旋
回溝を設けている。即ち図７〜図８において、２ｃ及び
２ｂは前記第２実施形態と同様なピストン２の中央凹型
燃焼室及び外側凹型燃焼室であり、双方の燃焼室２ｃ、
２ｂの内部（好ましくは図７に示すような底部）には旋
回羽根１１、１２が設けられている。
し、図７はピストンの中心線に沿う断面図、図８は図７
のＡ−Ａ線断面図である。この実施形態においては、前
記第２実施形態におけるピストンに旋回羽根あるいは旋
回溝を設けている。即ち図７〜図８において、２ｃ及び
２ｂは前記第２実施形態と同様なピストン２の中央凹型
燃焼室及び外側凹型燃焼室であり、双方の燃焼室２ｃ、
２ｂの内部（好ましくは図７に示すような底部）には旋
回羽根１１、１２が設けられている。
【００２７】上記旋回羽根のうち外側凹型燃焼室２ｂ内
の旋回羽根１１は、図８に示すように、外側凹型燃焼室
２ｂ内でガス旋回流が生ずるように螺旋上に形成されて
いる。また、中央凹型燃焼室２ｃ内の旋回羽根１２は、
図示を省略したが、これも前記旋回羽根１１と同様な螺
旋状に形成されている。
の旋回羽根１１は、図８に示すように、外側凹型燃焼室
２ｂ内でガス旋回流が生ずるように螺旋上に形成されて
いる。また、中央凹型燃焼室２ｃ内の旋回羽根１２は、
図示を省略したが、これも前記旋回羽根１１と同様な螺
旋状に形成されている。
【００２８】かかる実施形態においては、第１次噴射に
よって外側凹型燃焼室２ｂ内に形成された燃料噴霧は、
旋回羽根１１に接することによって旋回力を付与されて
強い旋回流を生じ、燃料噴霧と空気との予混合が前記第
１、第２実施形態よりも迅速に、かつ均一に行なわれ
る。続いて中央凹型燃焼室２ｃに第２次噴射によって噴
射された燃料噴霧は、その内部に設けられた旋回羽根１
２により攪拌されつつ空気と混合し、濃混合気６ｂとな
って着火、燃焼せしめられる。そして、前記第２実施形
態と同様に、ピストン２が下降し始めると、中央凹型燃
焼室２ｃ内での着火、燃焼炎が外側凹型燃焼室２ｂ内に
移行し、該燃焼室２ｂ内の予混合気６ａを着火、燃焼せ
しめる。
よって外側凹型燃焼室２ｂ内に形成された燃料噴霧は、
旋回羽根１１に接することによって旋回力を付与されて
強い旋回流を生じ、燃料噴霧と空気との予混合が前記第
１、第２実施形態よりも迅速に、かつ均一に行なわれ
る。続いて中央凹型燃焼室２ｃに第２次噴射によって噴
射された燃料噴霧は、その内部に設けられた旋回羽根１
２により攪拌されつつ空気と混合し、濃混合気６ｂとな
って着火、燃焼せしめられる。そして、前記第２実施形
態と同様に、ピストン２が下降し始めると、中央凹型燃
焼室２ｃ内での着火、燃焼炎が外側凹型燃焼室２ｂ内に
移行し、該燃焼室２ｂ内の予混合気６ａを着火、燃焼せ
しめる。
【００２９】尚、前記旋回羽根１１あるいは１２に代え
て、中央凹型燃焼室２ｃ及び外側凹型燃焼室２ｂの底面
に旋回溝（不図示）を設けてもよい。また、外側凹型燃
焼室２ｂのみに前記旋回羽根１１あるいは旋回溝を設け
てもよい。
て、中央凹型燃焼室２ｃ及び外側凹型燃焼室２ｂの底面
に旋回溝（不図示）を設けてもよい。また、外側凹型燃
焼室２ｂのみに前記旋回羽根１１あるいは旋回溝を設け
てもよい。
【００３０】かかる第３実施形態においては、外側凹型
燃焼室２ｂ及び中央凹型燃焼室２ｃに旋回羽根１１、１
２、あるいは旋回溝を設けているので、該旋回羽根１
１、１２あるいは旋回溝によって空気流に旋回力が付与
されることにより、両燃料室２ｂ、２ｃ内における燃料
噴霧と空気との混合が前記第１、第２実施形態よりも迅
速にかつ均一に促進される。
燃焼室２ｂ及び中央凹型燃焼室２ｃに旋回羽根１１、１
２、あるいは旋回溝を設けているので、該旋回羽根１
１、１２あるいは旋回溝によって空気流に旋回力が付与
されることにより、両燃料室２ｂ、２ｃ内における燃料
噴霧と空気との混合が前記第１、第２実施形態よりも迅
速にかつ均一に促進される。
【００３１】図９〜図１０は本発明の第４実施形態を示
し、図９はそのシリンダ中心線に沿う断面図、図１０は
燃料噴射弁の平面配置図である。この実施形態において
は、燃料噴射弁を複数個配設している。即ち図９〜図１
０において、４ａ、４ｂ、４ｃは燃料噴射弁であり、こ
の噴射弁は、図１０に示すように、１個の噴射弁４ｂを
シリンダ中心線上に配置し、他の２個の噴射弁４ａ、４
ｃをシリンダ中心からずらし、燃焼室１内に接線方向か
ら燃料を噴射するように、横向き（水平方向）に設けら
れている。
し、図９はそのシリンダ中心線に沿う断面図、図１０は
燃料噴射弁の平面配置図である。この実施形態において
は、燃料噴射弁を複数個配設している。即ち図９〜図１
０において、４ａ、４ｂ、４ｃは燃料噴射弁であり、こ
の噴射弁は、図１０に示すように、１個の噴射弁４ｂを
シリンダ中心線上に配置し、他の２個の噴射弁４ａ、４
ｃをシリンダ中心からずらし、燃焼室１内に接線方向か
ら燃料を噴射するように、横向き（水平方向）に設けら
れている。
【００３２】この実施形態においては、横向き（水平方
向）に設けられた燃料噴射弁４ａ、４ｃからの燃料が燃
焼室１内で対向せしめられて接線方向に噴射されるた
め、燃焼室１内に燃料の旋回流が生じる。これによっ
て、特に予混合時における燃料と空気との混合が促進さ
れる。
向）に設けられた燃料噴射弁４ａ、４ｃからの燃料が燃
焼室１内で対向せしめられて接線方向に噴射されるた
め、燃焼室１内に燃料の旋回流が生じる。これによっ
て、特に予混合時における燃料と空気との混合が促進さ
れる。
【００３３】
【発明の効果】以上記載のごとく本発明によれば、第１
次噴射とその後のピストンの上昇によって燃焼室内に空
気比の大なる希薄で均一な混合比の予混合気が形成さ
れ、この希薄な予混合気中に第２次噴射によって燃料噴
射弁の近傍に燃料濃度の大きい濃混合気を形成され、か
かる濃混合気が先に着火し、その火炎によって希薄な予
混合気が着火、燃焼せしめられるので、かかる予混合及
び２段燃焼によって、完全燃焼がなされて煤塵の生成排
出を防止することができる。また、上記燃焼形態によっ
て筒内圧力の上昇率が小さくなって筒内圧力の上昇が抑
制され、ＮＯｘの発生を低減することができる。
次噴射とその後のピストンの上昇によって燃焼室内に空
気比の大なる希薄で均一な混合比の予混合気が形成さ
れ、この希薄な予混合気中に第２次噴射によって燃料噴
射弁の近傍に燃料濃度の大きい濃混合気を形成され、か
かる濃混合気が先に着火し、その火炎によって希薄な予
混合気が着火、燃焼せしめられるので、かかる予混合及
び２段燃焼によって、完全燃焼がなされて煤塵の生成排
出を防止することができる。また、上記燃焼形態によっ
て筒内圧力の上昇率が小さくなって筒内圧力の上昇が抑
制され、ＮＯｘの発生を低減することができる。
【００３４】また請求項２の発明によれば、中央凹型燃
焼室がピストンの上死点の直前で一時的に外側凹型燃焼
室から独立せしめられ、ここに第２次噴射によって濃混
合気を形成するので、濃混合気の着火が迅速に行なわ
れ、さらに、ピストンの下降によって中央凹型燃焼室内
の濃混合気の燃焼火炎がピストンの頂面とシリンダヘッ
ドの下面との間の隙間通路から外側凹型燃焼室内の希薄
な予混合気中へと高速で噴出されるので、予混合気の着
火、燃焼がより速やかに行なわれ、完全燃焼がより確実
に達成でき、燃焼効率が向上する。
焼室がピストンの上死点の直前で一時的に外側凹型燃焼
室から独立せしめられ、ここに第２次噴射によって濃混
合気を形成するので、濃混合気の着火が迅速に行なわ
れ、さらに、ピストンの下降によって中央凹型燃焼室内
の濃混合気の燃焼火炎がピストンの頂面とシリンダヘッ
ドの下面との間の隙間通路から外側凹型燃焼室内の希薄
な予混合気中へと高速で噴出されるので、予混合気の着
火、燃焼がより速やかに行なわれ、完全燃焼がより確実
に達成でき、燃焼効率が向上する。
【００３５】また請求項３の発明によれば、少なくとも
前記外側凹型燃焼室に設けられた旋回手段によって、空
気流に旋回力が付与され、かかる旋回力によって燃料室
内における燃料噴霧と空気との混合が前記の場合よりも
さらに迅速かつ均一になされる。
前記外側凹型燃焼室に設けられた旋回手段によって、空
気流に旋回力が付与され、かかる旋回力によって燃料室
内における燃料噴霧と空気との混合が前記の場合よりも
さらに迅速かつ均一になされる。
【００３６】さらに請求項４の発明によれば、複数の燃
料噴射弁からに燃料が燃焼室内の接線方向に対向するよ
うに噴射されるため、燃焼室内に燃料の旋回流が生じ、
これによって予混合時の燃料と空気との混合が促進さ
れ、燃焼効率がさらに向上する。
料噴射弁からに燃料が燃焼室内の接線方向に対向するよ
うに噴射されるため、燃焼室内に燃料の旋回流が生じ、
これによって予混合時の燃料と空気との混合が促進さ
れ、燃焼効率がさらに向上する。
【図１】本発明の実施形態に係る直接噴射式ディーゼル
機関の燃焼室周り及び燃料噴射装置の構成図である。
機関の燃焼室周り及び燃料噴射装置の構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る上記ディーゼル機
関の作用説明図である。
関の作用説明図である。
【図３】上記第１実施形態における作用説明図（その
２）である。
２）である。
【図４】上記第１実施形態における空気比とＮＯｘ量と
の関係を示す線図である。
の関係を示す線図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る上記ディーゼル機
関の作用説明図（その１）である。
関の作用説明図（その１）である。
【図６】上記の第２実施形態における作用説明図であ
る。
る。
【図７】本発明の第３実施形態に係る上記ディーゼル機
関のピストンの構成図である。
関のピストンの構成図である。
【図８】図７のＡ−Ａ線断面図である。
【図９】本発明の第４実施形態に係る上記ディーゼル機
関の構成図である。
関の構成図である。
【図１０】上記第４実施形態における平面配置図であ
る。
る。
【図１１】従来技術に係る上記ディーゼル機関の作用説
明図（その１）である。
明図（その１）である。
【図１２】上記従来技術の作用説明図（その２）であ
る。
る。
１ 燃焼室 ２ ピストン ２ｂ 外側凹型燃焼室 ２ｃ 中央凹型燃焼室 ３ シリンダヘッド ４、４ａ、４ｂ、４ｃ 燃料噴射弁 ５ シリンダ ６ 燃料噴射管 ６ａ 予混合気 ６ｂ 濃混合気 １１、１２ 旋回羽根 １３ 運転状態検出器 １５ 燃料噴射ポンプ １６ 制御装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｄ 41/40 Ｆ０２Ｄ 41/40 Ｃ Ｆ０２Ｆ 3/26 Ｆ０２Ｆ 3/26 Ａ Ｆ０２Ｍ 45/02 Ｆ０２Ｍ 45/02
Claims (4)
- 【請求項１】 燃料噴射ポンプから圧送された燃料を、
燃料噴射弁によりピストンの上部に形成された燃焼室内
に直接噴射するように構成された直接噴射式ディーゼル
機関において、 前記燃料の一部を燃料噴射弁により燃焼室内に噴射する
第１次噴射と、該第１次噴射から所定時間後、燃料の残
部を前記燃料噴射弁から燃焼室内に噴射する第２次噴射
とをなさしめる制御装置を備えたことを特徴とするディ
ーゼル機関の燃焼制御装置。 - 【請求項２】 前記ピストンは、前記燃焼室に臨む頂面
の中央部を陥没して中央凹型燃焼室が設けられるととも
に、該中央凹型燃焼室の外側に環状の外側凹型燃焼室を
設けてなる請求項１記載のディーゼル機関の燃焼制御装
置。 - 【請求項３】 少なくとも前記外側凹型燃焼室内に、該
燃焼室内の空気あるいは燃料噴霧に旋回力を付与する旋
回手段を設けてなる請求項２記載のディーゼル機関の燃
焼制御装置。 - 【請求項４】 前記燃料噴射弁を複数個備え、少なくと
もそのうちの２個を前記燃焼室の中心に対して偏心さ
せ、かつ燃焼室の接線方向に燃料を噴射するように互い
に対向して水平方向に設けてなる請求項１〜３の何れか
１つに記載のディーゼル機関の燃焼制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27207197A JP3581540B2 (ja) | 1997-09-18 | 1997-09-18 | ディーゼル機関 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27207197A JP3581540B2 (ja) | 1997-09-18 | 1997-09-18 | ディーゼル機関 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1193672A true JPH1193672A (ja) | 1999-04-06 |
| JP3581540B2 JP3581540B2 (ja) | 2004-10-27 |
Family
ID=17508698
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27207197A Expired - Fee Related JP3581540B2 (ja) | 1997-09-18 | 1997-09-18 | ディーゼル機関 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3581540B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001090541A (ja) * | 1999-07-21 | 2001-04-03 | Osaka Gas Co Ltd | 予混合圧縮自着火エンジンとその運転方法 |
| JP2002502931A (ja) * | 1998-02-07 | 2002-01-29 | ダイムラークライスラー アーゲー | ４サイクル内燃機関を作動するための方法 |
-
1997
- 1997-09-18 JP JP27207197A patent/JP3581540B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002502931A (ja) * | 1998-02-07 | 2002-01-29 | ダイムラークライスラー アーゲー | ４サイクル内燃機関を作動するための方法 |
| JP2001090541A (ja) * | 1999-07-21 | 2001-04-03 | Osaka Gas Co Ltd | 予混合圧縮自着火エンジンとその運転方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3581540B2 (ja) | 2004-10-27 |
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