WO2020105350A1 - 副室式ディーゼル機関 - Google Patents

副室式ディーゼル機関

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WO2020105350A1
WO2020105350A1 PCT/JP2019/041618 JP2019041618W WO2020105350A1 WO 2020105350 A1 WO2020105350 A1 WO 2020105350A1 JP 2019041618 W JP2019041618 W JP 2019041618W WO 2020105350 A1 WO2020105350 A1 WO 2020105350A1
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WO
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fuel
injector
passage pipe
fuel passage
sub
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PCT/JP2019/041618
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豪 朝井
銀 森田
和也 松木
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ヤンマー株式会社
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    • F02M37/00—Apparatus or systems for feeding liquid fuel from storage containers to carburettors or fuel-injection apparatus; Arrangements for purifying liquid fuel specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M55/00—Fuel-injection apparatus characterised by their fuel conduits or their venting means; Arrangements of conduits between fuel tank and pump F02M37/00
    • F02M55/02—Conduits between injection pumps and injectors, e.g. conduits between pump and common-rail or conduits between common-rail and injectors

Definitions

  • the present invention relates to a sub-chamber diesel engine including a main combustion chamber and a sub combustion chamber that are communicated with each other by a communication hole.
  • a sub-chamber type diesel engine having a main combustion chamber and a sub combustion chamber that are communicated with each other by a communication hole is known.
  • a general swirl chamber type sub-chamber diesel engine includes a main combustion chamber formed on a piston, a sub combustion chamber communicating with the main combustion chamber through a communication hole, and an injector for injecting fuel into the sub combustion chamber.
  • the air enters the auxiliary combustion chamber from the main combustion chamber side through the communication hole in the compression stroke to generate a strong vortex flow in the auxiliary combustion chamber.
  • fuel is injected into the sub combustion chamber in which the vortex flow is generated to form a mixture, and compression ignition is performed to start combustion.
  • the combustion energy of the combustion gas generated in the auxiliary combustion chamber causes the flame to enter the main combustion chamber from the auxiliary combustion chamber through the communication hole to complete combustion while driving the piston to obtain power (for example, , Patent Document 1 and Patent Document 2).
  • a sub-chamber diesel engine fuel is supplied to the sub-combustion chamber in which a strong swirl flow is generated at an appropriate rate, and the fuel is widely dispersed in the swirl flow, thereby locally concentrating the smoke as a source of smoke. It is important to reduce the air-fuel mixture as much as possible.
  • the jerk type fuel injection device is adopted, and the fuel injection characteristic is governed by the rotational speed of the engine. It is not possible to freely change the pressure, fuel injection timing, etc., and it is not possible to carry out optimal fuel supply control according to operating conditions.
  • the present invention has been made in view of the above facts, and its main technical problem is to provide a sub-chamber diesel engine capable of reducing emissions of smoke, unburned HC, etc. in response to a wide range of operating conditions. Especially.
  • a sub-chamber diesel engine including a main combustion chamber and a sub-combustion chamber that are communicated by a communication hole
  • fuel is injected into the sub-combustion chamber at an arbitrary injection timing.
  • An electrically driven injector a fuel passage pipe connected to a fuel inlet of the injector, a fuel pump for supplying fuel to the fuel passage pipe, and means for detecting a fuel pressure in the fuel passage pipe
  • An engine operating state detecting means for detecting an engine operating state and a control means are provided, and the control means calculates a target fuel pressure of the fuel passage pipe based on the engine operating state detected by the engine operating state detecting means.
  • the pressure in the fuel passage pipe is adjusted to the target fuel pressure by controlling the amount of fuel supplied from the fuel pump to the fuel passage pipe, and the fuel is injected from the injector into the auxiliary combustion chamber at a desired injection timing.
  • a subchamber diesel engine for injecting fuel is provided.
  • the sub-chamber diesel engine includes a plurality of cylinders, the injector is provided for each of the plurality of cylinders, each injector is connected to a common fuel passage pipe, and the fuel passage pipe and the injector. Are connected by a fitting structure, and an O-ring is attached to a fitting portion that constitutes the fitting structure of the injector, and the O-ring maintains the fuel sealability between the fuel passage pipe and the injector. Is preferred. Further, the inlet pipe constituting the fitting portion of the injector is installed on the central axis of the injector, and the fuel passage pipe is fixed to the cylinder head so that the injector mounting portion of the cylinder head is fixed in the central axis direction. You may comprise the structure which gives a fixing force.
  • the control means determines whether the sub-chamber diesel engine is in the low temperature start or in the warm-up mode after the low temperature start based on the engine operating state detected by the engine operating state detecting means.
  • the pressure can be made lower than the pressure in the fuel passage pipe after the completion of the warm-up mode, and the fuel can be injected in at least two stages before the compression top dead center.
  • the engine operating state detecting means includes an actual air amount detecting means for detecting an actual air amount sucked into the cylinder, and is calculated according to the actual air amount detected by the actual air amount detecting means and the engine operating state. When the actual air amount is lower than the reference air amount, the target fuel pressure can be corrected to be increased.
  • the target fuel pressure of the fuel passage pipe is preferably set between 8 MPa and 40 MPa.
  • the present invention is configured as described above, in a sub-chamber diesel engine including a main combustion chamber and a sub-combustion chamber that are communicated with each other by a communication hole, smoke and unburned fuel can be accommodated in a wide range of operating states. Emission of HC and the like can be reduced.
  • FIG. 1 It is a schematic diagram of a subchamber type diesel engine of this embodiment.
  • A It is a figure which shows the fixing structure of the injector of the diesel engine shown in FIG. It is a diagram showing another embodiment of the fixed structure of the injector shown in (b) and (a), which is shown in FIG.
  • FIG. 1 is a schematic view showing a cross section of a part of the configuration of a sub-chamber diesel engine 1 including a main combustion chamber and a sub combustion chamber that are communicated with each other by a communication hole.
  • the diesel engine 1 includes a cylinder block 2, a cylinder head 3, a piston 4, an intake port 5, an intake valve 6, an exhaust port (not shown), and an exhaust valve (not shown).
  • the cylinder head 3 has an auxiliary combustion chamber 10 formed in a substantially spherical shape.
  • the auxiliary combustion chamber 10 has a main combustion chamber 14 formed between a top surface 4 a of the piston 4 and a lower surface 3 a of the cylinder head 3 that slide in the cylinder 2 a formed inside the cylinder block 2. It communicates via a communication hole 12 that is inclined with respect to the sliding direction.
  • the auxiliary combustion chamber 10 is provided with an injector 20 that injects fuel into the auxiliary combustion chamber 10.
  • a fuel passage pipe 30 is connected to the injector 20 so as to accumulate the pressure of the fuel and supply the fuel to the injector 20.
  • a fuel pump 40 that supplies fuel to the fuel passage pipe 30 is connected to the fuel passage pipe 30 via a fuel supply pipe 44.
  • the fuel pump 40 is connected to a fuel tank (not shown), and the rotation of the crankshaft 7 of the diesel engine 1 is transmitted to the fuel pump pulley 42 via a belt V (which may be a gear mechanism), so that the fuel pump 40.
  • the fuel sucked by the fuel tank is supplied to the fuel passage pipe 30.
  • the fuel pump 40 is provided with an electrically driven pressure feed control valve 41.
  • the pumping amount control valve 41 has a function of controlling the amount of the fuel sucked by the fuel pump 40, which is relieved to the fuel tank side, and adjusts the amount of fuel supplied from the fuel pump 40 to the fuel passage pipe 30.
  • the diesel engine 1 is a so-called multi-cylinder engine including a plurality of cylinders 2a, and the plurality of cylinders 2a are arranged in series in the cylinder block 2.
  • a sub combustion chamber 10 shown in FIG. 1 is formed corresponding to each cylinder 2 a, and an injector 20 is provided for each sub combustion chamber 10.
  • Each injector 20 is connected to a common fuel passage pipe 30, and injects fuel into the auxiliary combustion chamber 10 at the fuel pressure accumulated in the fuel passage pipe 30. That is, the fuel pressure held in the fuel passage pipe 30 becomes the injection pressure when the fuel is injected from the injector 20 into the auxiliary combustion chamber 10.
  • the injector 20 includes an injector tip portion 22, an injector body portion 24, and a drive portion 26.
  • the injector 20 is a so-called in-valve type injector, in which an injector tip 22 has an injection hole 22a for injecting fuel, and inside the injector tip 22 and the injector body 24, a needle (not shown) is provided. It has a built-in valve. The operation of the needle valve is controlled by an electromagnetic solenoid (not shown) housed in the drive unit 26, and opens and closes the injection hole 22a at a desired injection timing based on an electric signal sent via the connector 26a.
  • a fuel inlet of the injector 20 is provided on the opposite side of the injector tip portion 22 of the injector 20, and an inlet pipe 28 which is a fitting portion forming a fitting structure with the fuel passage pipe 30 is formed.
  • an O-ring 29 made of a flexible oil-resistant resin and a resin support ring (not shown) for suppressing deformation of the O-ring 29 due to pressure reception are attached.
  • the injector tip portion 22, the injector main body portion 24, the drive portion 26, and the inlet pipe 28 are arranged on the central axis O (indicated by a one-dot chain line) of the injector 20 and have an overall shaft shape. As shown in FIG.
  • the fuel passage pipe 30 is a tubular member extending in a direction perpendicular to the paper surface of FIG. 2 (a), and has an injector mounting boss 32 into which the inlet pipe 28 of the injector 20 is inserted. Has been formed.
  • the injector mounting bosses 32 are formed at equal intervals in the axial direction of the fuel passage pipe 30 according to the number of the injectors 20 to be mounted.
  • the fuel passage pipe 30 is formed with a fixing plate 34 for fixing the fuel passage pipe 30 to the cylinder head 3.
  • the fixing plates 34 extend in a direction perpendicular to the fitting direction of the injector mounting boss 32, and are formed on both sides of the fuel passage pipe 30 so as to sandwich the injector mounting boss 32.
  • each injector 20 When each injector 20 is inserted into each injector mounting portion 3b, the mounting bolt 61 is passed through the opening 34a of the fixing plate 34 and screwed into the bolt hole 3c formed in the upper surface 3a of the cylinder head 3 to form the fuel passage. Fix the tube 30.
  • the inlet pipe 28 of the injector 20 is formed with a shoulder portion 28 a, and the fuel passage pipe 30 is fixed to the cylinder head 3 by the mounting bolt 61, so that the fuel The tip of the injector mounting boss 32 of the passage pipe 30 is abutted against the shoulder portion 28 a of the injector 20.
  • the shoulder portion 28a provided in the inlet pipe 28 described above is not limited to being provided in the inlet pipe 28, and is formed as a separate member in the injector main body portion 24 of the injector 20 and the injector drive portion 26. Good.
  • the mounting structure of the injector 20 that applies a fixing force to the injector mounting portion 3b of the cylinder head 3 from the direction along the central axis O of the injector 30 is not limited to the configuration shown in FIG. It is also possible to adopt the embodiment.
  • a fixing plate 34 ′ is formed on only one side of the injector mounting boss 32 ′ of the fuel passage pipe 30 ′ to which the inlet pipe 28 of the injector 20 is fitted, and the mounting plate 34 ′ is formed on only one side of the injector mounting boss 32 ′.
  • the fuel passage tube 30 ′ may be fixed by penetrating the bolt 61 into the opening 34a ′ of the fixing plate 34 ′ and screwing the bolt 61 into the bolt hole 3c formed in the upper surface 3a ′ of the cylinder head 3.
  • the fixing plate 34 ' is formed only on one side with respect to the injector mounting boss 32' and is in a cantilever state.
  • the center C of the fuel passage pipe 30 is eccentric to the opposite side of the fixed plate 34 ′ with the central axis O of the injector 20 interposed therebetween, the injector 20 is balanced. Can be fixed.
  • the diesel engine 1 is equipped with an engine ECU 50 as a control means for controlling the entire diesel engine 1.
  • the engine ECU 50 is composed of a computer and has a central processing unit (CPU) that performs arithmetic processing according to a control program, a read-only memory (ROM) that stores the control program, etc., and temporarily detects detected values, calculation results, and the like. It is provided with a readable / writable random access memory (RAM) for storing, an input interface, and an output interface (details are not shown).
  • CPU central processing unit
  • ROM read-only memory
  • RAM readable / writable random access memory
  • the engine ECU 50 detects the operating state of the diesel engine 1 and operates the pressure feed amount control valve 41 of the fuel pump 40 in accordance with the detected operating state according to a control program stored in advance in the ROM to operate the fuel passage pipe.
  • the amount of fuel supplied to 30 is electrically controlled to control the opening / closing timing of the injector 20. As a result, fuel is supplied to the auxiliary combustion chamber 10 at the desired injection timing, injection pressure, and injection amount.
  • the engine operating state detecting means for detecting the operating state of the diesel engine 1 described above.
  • the engine operating state detecting means can be configured by including various sensors as shown in FIG. As various sensors, a fuel passage pipe pressure sensor 51 provided as a means for detecting the fuel pressure of the fuel passage pipe 30, a crank angle sensor 52 for detecting the rotational angle position of the crankshaft 7, and a water for the cylinder block 2.
  • a water temperature sensor 53 that detects the cooling water temperature of the jacket 2b, an intake air amount sensor 54 that is disposed in the intake port 5 and that detects the actual amount of intake air taken into the cylinder 2, an atmospheric pressure sensor 55 that detects atmospheric pressure, and an accelerator lever.
  • An opening sensor 56 is provided.
  • the various sensors described above are connected to the engine ECU 50, and the values detected by the various sensors are input to the engine ECU 50.
  • the engine ECU 50 also calculates the reference angular position of the reference cylinder and the engine rotation speed based on the signal from the crank angle sensor 52.
  • the operating state detecting means is not limited to the above-mentioned various sensors, and for example, apart from the crank angle sensor 52, a reference position sensor for detecting the reference angular position of the reference cylinder, an engine for detecting the engine rotation speed.
  • a rotation speed sensor may be separately provided, and in addition, various sensors such as an exhaust temperature sensor may be provided.
  • the operating state detecting means also includes means for calculating an estimated operating state value from a control program stored in the engine ECU 50.
  • the engine ECU 50 uses the accelerator lever opening detected by the accelerator lever opening sensor 56, the engine rotation speed detected by the crank angle sensor 52, the cooling water temperature detected by the water temperature sensor 53, and the intake air detected by the intake air amount sensor 54.
  • the target injection amount of fuel injected from the injector 20, the target injection pressure, and the target injection timing are calculated from the amount, the atmospheric pressure detected by the atmospheric pressure sensor 55, and the like. The control of the injection pressure will be described more specifically below.
  • the engine ECU 50 calculates the required load in consideration of the detection value of the accelerator lever opening sensor 56, the work load applied to the diesel engine 1, and the like, and based on the required load and the engine rotation speed detected by the crank angle sensor 52. , Calculate the basic target injection pressure. Further, various corrections are performed on the basic target injection pressure so as to correspond to the operating state detected by the operating state detecting means.
  • the basic target injection pressure is set to be low when the required load calculated by the engine ECU 50 is low and when the engine rotation speed is low. Conversely, the basic target injection pressure is set to be high when the required load is high and the engine rotation speed is high. Is set.
  • a map for calculating the basic target injection pressure may be created by experiments and stored in the memory of the engine ECU 50.
  • the correction to the basic target injection pressure is performed, for example, when it is determined that the diesel engine 1 is in the low temperature start or the warm air mode after the low temperature start is determined by the water temperature detected by the water temperature sensor 53. It is preferable that the injection pressure be lowered. As a result, the fuel injected into the sub-combustion chamber 10 is prevented from excessively adhering to the wall surface of the sub-combustion chamber 10, and the unburned HC is restrained from being exhausted from exhaust gas accompanied by irritating odor. can do.
  • the actual intake air amount inhaled into each cylinder is calculated based on the detection value detected by the intake air amount sensor 54, and when the calculated actual intake air amount falls below the reference intake air amount calculated based on the operating state. If it is determined, correction is performed to increase the basic target injection pressure. Thereby, the kinetic energy of the fuel spray injected from the injector 20 is increased, the formation of the air-fuel mixture in the sub-combustion chamber 10 is promoted, the formation of a locally rich region is inhibited, and the smoke is generated. Can be suppressed.
  • the above-mentioned reference intake air amount is calculated based on the ratio (air-fuel ratio) to the fuel amount injected into the auxiliary combustion chamber 10, and is appropriately determined according to the smoke emission standard to be realized. To be done.
  • the intake air amount sensor 54 is used to calculate the actual intake air amount that is taken into each cylinder of the diesel engine 1.
  • the present invention is not limited to this, and the intake air pressure sensor or the exhaust gas It is also possible to install an oxygen sensor or the like that detects the oxygen concentration of the above, detect each value, and indirectly calculate the actual intake air amount and use it for the correction of the injection pressure.
  • the final target injection pressure is calculated by correcting the basic target injection pressure in consideration of various operating conditions.
  • the injection pressure of the fuel injected from the injector 20 is governed by the pressure in the fuel passage pipe 30
  • this target injection pressure is set to the fuel passage pipe.
  • the operation of the pressure feed control valve 41 of the fuel pump 40 is controlled based on the pressure of the fuel passage pipe pressure sensor 51 arranged in the fuel passage pipe 30. , The pressure in the fuel passage pipe 30 is controlled so as to approach the target fuel pressure.
  • the crank angle sensor 52 is provided as the operating state detecting means, and the fuel can be injected from the injector 20 to the auxiliary combustion chamber 10 at a desired injection timing.
  • the engine ECU 50 calculates the basic target injection timing based on the required load required for the diesel engine 1 and the engine rotation speed, and responds to the operating state detected by the operating state detecting means. In order to do so, various corrections are made. When the required load of the diesel engine 1 is low and the engine speed is high, the basic target injection timing is set to be advanced with respect to the compression top dead center.
  • the basic target injection timing described above is corrected so that it becomes the optimum injection timing according to the operating condition detected by the operating condition detecting means. For example, when it is determined that the diesel engine 1 is in the warm-up mode, that is, in the low temperature state by the water temperature detected by the water temperature sensor 53, or the atmospheric pressure detected by the atmospheric pressure sensor 55 is low, that is, the diesel engine 1 is If it is determined that the vehicle is operating in a high altitude, the basic target injection timing is corrected so that the injection timing is advanced. This ensures a sufficient time for forming the air-fuel mixture with the fuel injected into the sub-combustion chamber 10 and the air taken into the sub-combustion chamber 10, and suppresses smoke and unburned HC from being discharged. To be done.
  • the diesel engine 1 of the present embodiment has the above-described configuration, it is possible to perform fuel injection at any injection timing and a plurality of times (multi-steps). For example, when it is determined that the diesel engine 1 is in the cold start, or in the warm-up mode after the cold start, the diesel engine 1 is divided into at least two stages before the compression top dead center, and the auxiliary combustion chamber 10 is divided into two stages. Fuel can be injected. At that time, the first-stage fuel injection is a stage earlier than the compression top dead center at which compression self-ignition does not occur immediately after the fuel injection is performed, for example, injection at about 30 ° to 50 ° before the compression top dead center.
  • the first-stage fuel injection as described above is performed at a timing of about 30 ° to 50 ° before the compression top dead center to perform compression ignition. Is not limited to injecting the fuel in the second stage at a timing around 10 ° before the compression top dead center at which is started.
  • the above-described fuel injection performed at the timing of injecting the first-stage fuel is further divided into two stages, and the third-stage fuel injection is performed near the top dead center (10 ° before compression top dead center). Up to 0 °).
  • the torque generated by the total fuel injection amount does not change.
  • the engine ECU 50 of the sub-chamber type diesel engine 1 calculates the target fuel pressure based on the engine operating state detected by the engine operating state detecting means and mounts it on the fuel passage pipe 30.
  • the pressure in the fuel passage pipe 30 is controlled by controlling the amount of fuel supplied from the fuel pump 40 to the fuel passage pipe 30 so that the value detected by the fuel passage pipe pressure sensor 51 becomes the target fuel pressure.
  • the target fuel pressure is adjusted to inject fuel from the injector 20 into the auxiliary combustion chamber 10 at a desired injection timing.
  • the target injection pressure is set within the range of 8 MPa to 40 MPa, and more preferably within the range of 15 MPa to 25 MPa.
  • the sub-chamber diesel engine 1 With the sub-chamber diesel engine 1, desired combustion performance can be obtained even in such an injection pressure range. That is, since the injection pressure can be set significantly lower than that of the direct injection type diesel engine of which the maximum injection pressure exceeds 200 MPa, the structure of the injector 20, the fuel passage pipe 30, the fuel pump 40, and the fuel pipe is excessively robust. Therefore, the system for injecting fuel from the fuel passage pipe 30 using the injector 20 that can be electrically driven can be simply configured, and the manufacturing cost can be kept low.
  • Subchamber diesel engine 2 Cylinder block 3: Cylinder head 4: Piston 5: Intake port 6: Intake valve 7: Crankshaft 10: Subcombustion chamber 12: Communication hole 14: Main combustion chamber 20: Injector 22: Injector Tip part 24: Injector body part 26: Drive part 26a: Connector 28: Inlet piping (fitting part) 29: O-ring 30: Fuel passage pipe 32: Injector mounting boss 34: Fixed plate 40: Fuel pump 41: Pressure feed control valve 50: Engine ECU (control means) 51: fuel passage pipe pressure sensor 52: crank angle sensor 53: water temperature sensor 54: intake air amount sensor 55: atmospheric pressure sensor 56: accelerator lever opening sensor

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Abstract

幅広い運転状態に対応して、スモークや未燃ＨＣ等の排出を低減することができる副室式ディーゼル機関を提供する。本発明によれば、任意の噴射時期で副燃焼室（１０）に燃料を噴射する電気的に駆動されるインジェクタ（２０）と、インジェクタ（２０）の燃料入口に接続される燃料通路管（３０）と、燃料通路管（３０）に燃料を供給する燃料ポンプ（４０）と、燃料通路管（３０）の燃料圧力を検出する手段（５１）と、機関運転状態を検出する機関運転状態検出手段と、制御手段（５０）と、を備え、制御手段（５０）は、機関運転状態検出手段により検出された機関運転状態に基づいて燃料通路管（３０）の目標燃料圧力を算出し、燃料ポンプ（４０）から燃料通路管（３０）に供給される燃料量を制御することで燃料通路管（３０）内の圧力を目標燃料圧力に調整し、インジェクタ（２０）から所望の噴射時期で副燃焼室（１０）内部に燃料を噴射する副室式ディーゼル機関が提供される。

Description

副室式ディーゼル機関
　本発明は、連絡孔によって連通される主燃焼室及び副燃焼室を備えた副室式ディーゼル機関に関する。
　従来から、連絡孔によって連通される主燃焼室及び副燃焼室を備えた副室式ディーゼル機関が知られている。
　一般的な渦流室式の副室式ディーゼル機関は、ピストン上に形成される主燃焼室と、主燃焼室と連絡孔によって連通される副燃焼室と、副燃焼室に燃料を噴射するインジェクタと、を備え、圧縮行程において連通孔を介して主燃焼室側から副燃焼室に空気が進入して、副燃焼室内に強い渦流を発生させる。そして、副燃焼室に臨むように配設されたインジェクタから、渦流が発生している副燃焼室に対して燃料を噴射して混合気を形成し、圧縮自着火させて燃焼を開始させる。次いで、副燃焼室にて発生した燃焼ガスの燃焼エネルギーにより、副燃焼室から連通孔を介して主燃焼室に火炎を進入させて、ピストンを駆動しながら燃焼を完遂させ、動力を得る（例えば、特許文献１、及び特許文献２を参照。）。
　特許文献１に記載された副室式ディーゼル機関では、副室式ディーゼル機関の燃焼改善のために、副燃焼室に臨むインジェクタを２本配設し、吸気行程後期から圧縮行程前期にかけて１回目の燃料を副室壁面に向けて噴射し、次いで圧縮行程後期から膨張行程前期にかけて２回目の燃料を副燃焼室に噴射することで燃焼の改善を図っている。
　また、特許文献２に記載された副室式ディーゼル機関では、副燃焼室に臨むインジェクタから予備噴射が実施されることで混合気形成が阻害されることを抑制すべく、始動領域では、該予備噴射を実施しないようにすることで、未燃燃料や未燃ガスの排出を低減する。
特公平７－１１６９４１号公報 特許第３８５１７２７号公報
　副室式ディーゼル機関においては、強い渦流が発生している副燃焼室に適切な割合で燃料を供給して、渦流中に広く燃料を分散させることで、スモーク発生源となる局所的に過濃な混合気をできるだけ低減することが重要である。しかし、前記特許文献１及び特許文献２に記載された従来の副室式ディーゼル機関では、ジャーク式燃料噴射装置が採用されており、エンジンの回転速度に燃料噴射特性が支配されるため、燃料噴射圧力や、燃料噴射時期等を自在に変更することができず、運転条件に応じた最適な燃料供給制御を実施することができない。その結果、例えば、エンジンの運転が急加速に対応する過渡状態にあるときには、着火後に生じる局所的に過濃な領域で生成されるスモークの排出が問題となり、エンジンの低温時においては、主燃焼室、及び副燃焼室内で良好な燃焼が行われず、未燃ＨＣが排気側に排出されてしまうという問題がある。
　本発明は、上記事実に鑑みなされたものであり、その主たる技術課題は、幅広い運転状態に対応して、スモークや未燃ＨＣ等の排出を低減することができる副室式ディーゼル機関を提供することにある。
　上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、連絡孔によって連通される主燃焼室及び副燃焼室を備えた副室式ディーゼル機関において、任意の噴射時期で副燃焼室に燃料を噴射する電気的に駆動されるインジェクタと、前記インジェクタの燃料入口に接続される燃料通路管と、前記燃料通路管に燃料を供給する燃料ポンプと、前記燃料通路管の燃料圧力を検出する手段と、機関運転状態を検出する機関運転状態検出手段と、制御手段と、を備え、前記制御手段は、機関運転状態検出手段により検出された機関運転状態に基づいて前記燃料通路管の目標燃料圧力を算出し、前記燃料ポンプから前記燃料通路管に供給される燃料量を制御することで前記燃料通路管内の圧力を前記目標燃料圧力に調整し、前記インジェクタから所望の噴射時期で前記副燃焼室内部に燃料を噴射する副室式ディーゼル機関が提供される。
　前記副室式ディーゼル機関は、複数の気筒を備え、前記複数の気筒毎に前記インジェクタが配設されており、各インジェクタは、共通の前記燃料通路管に接続され、前記燃料通路管とインジェクタとは嵌合構造によって接続され、前記インジェクタの嵌合構造を構成する嵌合部には、Ｏリングが取付けられ、前記Ｏリングによって前記燃料通路管と前記インジェクタとにおける燃料のシール性を保持させることが好ましい。また、前記インジェクタの嵌合部を構成する入口配管は、前記インジェクタの中心軸線上に設置され、前記燃料通路管をシリンダヘッドに固定することでシリンダヘッドのインジェクタ取付部に対し前記中心軸線方向から固定力を与える構造を構成してもよい。
　前記制御手段は、機関運転状態検出手段により検出される機関運転状態に基づいて前記副室式ディーゼル機関が低温始動、又は低温始動後の暖気モードにあると判定される場合には、燃料通路管内の圧力を、暖気モード完了後の燃料通路管内圧力よりも低くすると共に、圧縮上死点前に少なくとも２段階に分けて燃料噴射をすることができる。前記機関運転状態検出手段は、筒内に吸入される実空気量を検出する実空気量検出手段を備え、前記実空気量検出手段により検出された実空気量と、機関運転状態に応じて算出される基準空気量とを比較し、前記実空気量が前記基準空気量を下回る場合には、前記目標燃料圧力を高めるように補正することができる。前記燃料通路管の前記目標燃料圧力は、８ＭＰａから４０ＭＰａの間で設定されることが好ましい。
　本発明は、上記したように構成されていることにより、連絡孔によって連通される主燃焼室及び副燃焼室を備えた副室式ディーゼル機関において、幅広い運転状態に対応して、スモークや未燃ＨＣ等の排出を低減することができる。
本実施形態の副室式のディーゼル機関の概略図である。 （ａ）図１に示すディーゼル機関のインジェクタの固定構造を示す図である。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（ｂ）（ａ）に示すインジェクタの固定構造の別実施形態を示す図である。
　以下、本発明に従って構成された副室式ディーゼル機関の好適な実施形態について添付図面を参照しながら、詳細に説明する。
　図１には、連絡孔によって連通される主燃焼室及び副燃焼室を備えた副室式のディーゼル機関１の構成の一部を断面で示す概略図が示されている。ディーゼル機関１は、シリンダブロック２、シリンダヘッド３、ピストン４、吸気ポート５、吸気弁６、排気ポート（図示は省略する。）、排気弁（図示は省略する。）を備えている。
　シリンダヘッド３には、略球形状に形成された副燃焼室１０が形成されている。副燃焼室１０は、シリンダブロック２の内側に形成されたシリンダ２ａ内を摺動するピストン４の頂面４ａとシリンダヘッド３の下面３ａとの間に形成される主燃焼室１４にピストン４の摺動方向に対して傾斜する連通孔１２を介して連通されている。副燃焼室１０には、副燃焼室１０に燃料を噴射するインジェクタ２０が備えられている。
　インジェクタ２０には、燃料を蓄圧してインジェクタ２０に燃料を供給する燃料通路管３０が接続される。燃料通路管３０には、燃料供給管４４を介して燃料通路管３０に燃料を供給する燃料ポンプ４０が接続されている。燃料ポンプ４０は、図示しない燃料タンクに接続されており、ディーゼル機関１のクランク軸７の回転がベルトＶ（歯車機構であってもよい。）を介して燃料ポンププーリ４２に伝達され、燃料ポンプ４０が吸引した燃料を燃料通路管３０に供給する。燃料ポンプ４０には、電気的に駆動される圧送量制御弁４１が配設されている。圧送量制御弁４１は、燃料ポンプ４０が吸引した燃料のうち、燃料タンク側にリリーフする量を制御する機能を備え、燃料ポンプ４０から燃料通路管３０に供給する燃料量を調整する。
　図示は省略するが、ディーゼル機関１は、複数のシリンダ２ａを備えたいわゆる多気筒エンジンであり、複数のシリンダ２ａは、シリンダブロック２に直列に配設される。各シリンダ２ａに対応して図１に示す副燃焼室１０が形成され、各副燃焼室１０に対してインジェクタ２０が備えられる。各インジェクタ２０は、共通する燃料通路管３０に接続されており、燃料通路管３０に蓄圧された燃料圧力で、副燃焼室１０に燃料を噴射する。すなわち、燃料通路管３０内に保持された燃料圧力が、インジェクタ２０から副燃焼室１０に燃料を噴射する際の噴射圧となる。
　図２（ａ）、及び図２（ｂ）に、インジェクタ２０と燃料通路管３０との嵌合構造、及びシリンダヘッド３に対するインジェクタ２０の取付構造を示す。インジェクタ２０は、インジェクタ先端部２２、インジェクタ本体部２４、及び駆動部２６を備える。インジェクタ２０は、いわゆる内開弁式タイプのインジェクタであり、インジェクタ先端部２２には、燃料を噴射する噴射孔２２ａが形成され、インジェクタ先端部２２及びインジェクタ本体部２４の内部には、図示しないニードル弁が内蔵されている。該ニードル弁は、駆動部２６に収容された図示しない電磁ソレノイドによりその作動が制御され、コネクタ２６ａを介して送られる電気信号に基づいて所望の噴射時期で噴射孔２２ａを開閉する。インジェクタ２０のインジェクタ先端部２２の反対側には、インジェクタ２０の燃料入口があり、燃料通路管３０との嵌合構造を構成する嵌合部である入口配管２８が形成されている。入口配管２８の側面には、柔軟性を有する耐油性の樹脂で構成されたＯリング２９、及び受圧に伴うＯリング２９の変形を抑止する樹脂製のサポートリング（図示は省略する。）が装着されている。インジェクタ先端部２２、インジェクタ本体部２４、駆動部２６、及び入口配管２８は、インジェクタ２０の中心軸線Ｏ（一点鎖線で示す。）上に配列され、全体的に軸状をなしている。図２（ａ）に示すように、燃料通路管３０は、図２（ａ）の紙面に垂直な方向に延びる管状の部材であり、インジェクタ２０の入口配管２８が挿入されるインジェクタ取付ボス３２が形成されている。インジェクタ取付ボス３２は、装着されるインジェクタ２０の数に合わせて燃料通路管３０の軸方向に均等間隔で形成される。
　燃料通路管３０には、燃料通路管３０をシリンダヘッド３に固定するための、固定プレート３４が形成されている。固定プレート３４は、インジェクタ取付ボス３２の嵌合方向に直角な方向に延び、インジェクタ取付ボス３２を挟むように燃料通路管３０の両側に形成される。インジェクタ２０をシリンダヘッド３に固定する際には、まず、気筒数に応じた数のインジェクタ２０を用意し、各インジェクタ２０の入口配管２８を燃料通路管３０のインジェクタ取付ボス３２に挿入して嵌合状態とする。次いで、シリンダヘッド３の各インジェクタ取付部３ｂに各インジェクタ２０を挿入する。各インジェクタ２０を各インジェクタ取付部３ｂに挿入したならば、取付ボルト６１を固定プレート３４の開口３４ａに貫通させて、シリンダヘッド３の上面３ａに形成されたボルト孔３ｃに螺合し、燃料通路管３０を固定する。図２（ａ）から理解されるように、インジェクタ２０の入口配管２８には、肩部２８ａが形成されており、燃料通路管３０が取付ボルト６１によってシリンダヘッド３に固定されることで、燃料通路管３０のインジェクタ取付ボス３２の先端がインジェクタ２０の肩部２８ａに突き当てられる。これにより、シリンダヘッド３のインジェクタ取付部３ｂに対し、インジェクタ３０の中心軸線Ｏに沿った方向から固定力が付与される構造となる。この際、入口配管２８に装着されたＯリングの作用により、燃料通路管３０と、インジェクタ２０との嵌合構造におけるシール性が保持される。なお、上記した入口配管２８に配設された肩部２８ａは、入口配管２８に配設することに限定されず、インジェクタ２０のインジェクタ本体部２４、インジェクタ駆動部２６に別部材によって形成されていてもよい。
　シリンダヘッド３のインジェクタ取付部３ｂに対し、インジェクタ３０の中心軸線Ｏに沿った方向から固定力を付与するインジェクタ２０の取付構造は、図２（ａ）に示された構成に限定されず、他の実施形態を取ることもできる。例えば、図２（ｂ）に示すように、インジェクタ２０の入口配管２８を嵌合する燃料通路管３０’のインジェクタ取付ボス３２’に対応して、片方のみに固定プレート３４’を形成し、取付ボルト６１を固定プレート３４’の開口３４ａ’に貫通させて、シリンダヘッド３の上面３ａ’に形成されたボルト孔３ｃに螺合して燃料通路管３０’を固定してもよい。この実施形態においては、固定プレート３４’が、インジェクタ取付ボス３２’に対して片側にしか形成されず、片持ち状態となる。しかし、図２（ｂ）に示すように、燃料通路管３０の中心Ｃが、インジェクタ２０の中心軸線Ｏを挟んで、固定プレート３４’の反対側に偏心していることから、インジェクタ２０をバランスよく固定することができる。
　ディーゼル機関１には、ディーゼル機関１全体を制御する制御手段としてのエンジンＥＣＵ５０が備えられている。エンジンＥＣＵ５０は、コンピュータにより構成され、制御プログラムに従って演算処理する中央演算処理装置（ＣＰＵ）と、制御プログラム等を格納するリードオンリメモリ（ＲＯＭ）と、検出した検出値、演算結果等を一時的に格納するための読み書き可能なランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）と、入力インターフェース、及び出力インターフェースとを備えている（詳細についての図示は省略する。）。
　エンジンＥＣＵ５０は、ディーゼル機関１の運転状態を検出し、検出した運転状態に対応して、予めにＲＯＭに記憶された制御プログラムに従って、燃料ポンプ４０の圧送量制御弁４１を作動して燃料通路管３０に対して供給する燃料量を電気的に制御し、インジェクタ２０の開閉時期を制御する。これにより、所望の噴射時期、噴射圧力、噴射量で副燃焼室１０に燃料を供給する。
　上記したディーゼル機関１の運転状態を検出する機関運転状態検出手段について説明する。機関運転状態検出手段は、図１に示すように、各種センサを備えることにより構成することができる。各種センサとしては、燃料通路管３０の燃料圧力を検出するための手段として配設される燃料通路管圧力センサ５１、クランク軸７の回転角度位置を検出するクランク角センサ５２、シリンダブロック２のウオータジャケット２ｂの冷却水温度を検出する水温センサ５３、吸気ポート５に配設されシリンダ２に吸入される実吸気量を検出する吸気量センサ５４、大気圧を検出する大気圧センサ５５、及びアクセルレバー開度センサ５６が備えられる。上記した各種センサは、エンジンＥＣＵ５０に接続され、各種センサで検出された値は、エンジンＥＣＵ５０に入力される。エンジンＥＣＵ５０は、クランク角センサ５２からの信号に基づき、基準気筒の基準角度位置、及びエンジン回転速度も算出する。なお、運転状態検出手段は、上記した各種センサを備えることに限定されず、例えば、クランク角センサ５２とは別に、基準気筒の基準角度位置を検出する基準位置センサ、エンジン回転速度を検出するエンジン回転速度センサを別途備えても良く、その他、排気温度センサ等、種々のセンサを備えていてもよい。また、運転状態検出手段には、エンジンＥＣＵ５０に記憶された制御プラグラムにより、運転状態の推定値を算出する手段も含む。
　エンジンＥＣＵ５０の作動について説明する。エンジンＥＣＵ５０は、アクセルレバー開度センサ５６から検出されるアクセルレバー開度、クランク角センサ５２から検出されるエンジン回転速度、水温センサ５３から検出される冷却水温、吸気量センサ５４から検出される吸気量、大気圧センサ５５から検出される大気圧等から、インジェクタ２０から噴射する燃料の目標噴射量、目標噴射圧、目標噴射時期を演算する。以下に、噴射圧の制御について、より具体的に説明する。
　エンジンＥＣＵ５０は、アクセルレバー開度センサ５６の検出値、及びディーゼル機関１に掛かる作業負荷等を考慮して要求負荷を算出し、要求負荷とクランク角センサ５２から検出されたエンジン回転速度に基づいて、基本目標噴射圧を演算する。さらに、運転状態検出手段により検出された運転状態に対応すべく、基本目標噴射圧に対し各種補正を実施する。基本目標噴射圧は、エンジンＥＣＵ５０が演算する要求負荷が低い場合、及びエンジン回転速度が低い場合に低くなるように、逆に、要求負荷が高い場合、エンジン回転速度が高い場合に高くなるように設定される。基本目標噴射圧の設定に当たっては、基本目標噴射圧を算出するマップを実験等により策定し、エンジンＥＣＵ５０のメモリに記憶しておくとよい。
　上記基本目標噴射圧に対する補正は、例えば、水温センサ５３によって検出される水温によって、ディーゼル機関１が低温始動時であると判断される場合、又は低温始動後の暖気モードであると判断される場合に噴射圧が低くなるように実施されるとよい。これにより、副燃焼室１０に噴射された燃料が副燃焼室１０の壁面に過剰に燃料が付着することを抑制し、未燃ＨＣとなって刺激臭を伴う排気ガスが排出されることを抑制することができる。
　また、アクセルレバー開度センサ５６によって、急激な加速が検出された場合、又は作業機等から急激な負荷投入を受けた場合等、ディーゼル機関１への要求負荷が急激に高まる過渡状態であると判定された場合は、基本目標噴射圧に対し、その値が一時的に高くなるように補正を行う。これにより、副燃焼室１０における渦流の発達が不十分な条件で、副燃焼室１０内に大量の燃料を噴射しなければならない場合であっても、混合気の形成を改善させ、スモークが発生することを抑制することができる。
　さらに、吸気量センサ５４によって検出される検出値に基づき、各気筒内に吸入される実吸気量を演算し、演算された実吸気量が、運転状態に基づき演算される基準吸気量を下回ると判断される場合は、基本目標噴射圧を高める補正を実施する。これにより、インジェクタ２０から噴射される燃料噴霧の運動エネルギーが高められ、副燃焼室１０内における混合気形成が促進され、局所的に過濃な領域が形成されることを阻害し、スモークの発生を抑制することができる。なお、上記した基準吸気量とは、副燃焼室１０に噴射される燃料量との比（空燃比）に基づいて算出されるものであり、実現しようとするスモークの排出基準に応じて適宜決定される。また、本実施形態では、ディーゼル機関１の各気筒に吸入される実吸気量を演算すべく、吸気量センサ５４を使用したが、本発明はこれに限定されず、吸気圧力センサ、又は排気中の酸素濃度を検出する酸素センサ等を設置して、各値を検出し、間接的に実吸気量を算出して噴射圧力の補正に利用してもよい。
　上記したように、基本目標噴射圧に対し、種々の運転状態を考慮して補正を施すことで、最終的な目標噴射圧を算出する。ここで、インジェクタ２０から噴射される燃料の噴射圧は、燃料通路管３０内の圧力に支配されるため、エンジンＥＣＵ５０によって目標噴射圧が演算されたならば、この目標噴射圧を、燃料通路管３０内の目標燃料圧力として設定する。燃料通路管３０の目標燃料圧力が設定されたならば、燃料通路管３０に配設された燃料通路管圧力センサ５１の圧力に基づいて、燃料ポンプ４０の圧送量制御弁４１の作動を制御し、燃料通路管３０内の圧力を、前記目標燃料圧力に近づけるように制御する。
　本実施形態では、運転状態検出手段として、クランク角センサ５２を備えており、所望の噴射時期で、インジェクタ２０から副燃焼室１０に燃料を噴射することができる。目標噴射時期を算出すべく、エンジンＥＣＵ５０は、ディーゼル機関１に要求される要求負荷、及びエンジン回転速度に基づいて、基本目標噴射時期を演算し、運転状態検出手段により検出された運転状態に対応すべく、各種補正がなされる。ディーゼル機関１の要求負荷が低い場合、エンジン回転速度が高い場合は、基本目標噴射時期が、圧縮上死点に対して、進角されるように設定される。これにより、副燃焼室１０に噴射される燃料と副燃焼室１０に吸入される空気とで混合気を形成するための十分な時間が確保され、スモークや未燃ＨＣが排出されることが抑制される。逆に、ディーゼル機関１の要求負荷が高い場合、エンジン回転速度が低い場合は、上記したディーゼル機関１の要求負荷が低い場合、エンジン回転速度が高い場合に比して、基本目標噴射時期を圧縮上死点側に遅角するように設定する。これにより、圧縮上死点前に過剰に早く筒内圧が高まり、燃焼騒音等が発生することが抑制される。
　また、上記した基本目標噴射時期に対し、運転状態検出手段により検出された運転状態に応じた最適な噴射時期になるように補正を行う。例えば、水温センサ５３によって検出される水温によって、ディーゼル機関１が暖気モード、すなわち低温状態にあると判断される場合、又は大気圧センサ５５により検出される大気圧が低い、すなわち、ディーゼル機関１が高地で運転されていることが判断される場合は、噴射時期をより進角するように、基本目標噴射時期を補正する。これにより、副燃焼室１０に噴射される燃料と副燃焼室１０に吸入される空気とで混合気を形成するための十分な時間が確保され、スモークや未燃ＨＣが排出されることが抑制される。
　本実施形態のディーゼル機関１は、上記したような構成を備えていることから、任意の噴射時期で、且つ複数回（多段階）の燃料噴射を実施することもできる。例えば、ディーゼル機関１が低温始動時であると判断される場合、又は低温始動後の暖気モードであると判断される場合は、圧縮上死点前に少なくとも２段階に分けて副燃焼室１０に燃料を噴射することができる。その際、１段目の燃料噴射は、燃料噴射を実施しても、直ちに圧縮自着火が発生しない圧縮上死点よりも早い段階、例えば、圧縮上死点前３０°～５０°程度の噴射時期で噴射（過早燃料噴射）する。そして、１段目の燃料が副燃焼室１０に噴射された後、副燃焼室１０内の空気と十分に混合する時間が経過し、圧縮自着火が開始されるタイミング、例えば圧縮上死点前１０°～０°近傍のタイミングで、２段目の燃料を噴射する。これにより、２段目の燃料は、噴射直後から燃焼が開始され、１段目の燃料により形成された混合気と共に良好に燃焼され、排気ガス中に含まれるＨＣを大幅に低減することができる。
　本発明は、複数回（多段階）の燃料噴射を実施するに際し、上記したような、１段目の燃料噴射を圧縮上死点前３０°～５０°程度のタイミングで実施し、圧縮自着火が開始される圧縮上死点前１０°辺りのタイミングで２段目の燃料を噴射することに限定されない。例えば、上記した１段目の燃料を噴射するタイミングで実施する燃料の噴射を、さらに２段階に分けて噴射し、３段目の燃料の噴射を上死点近傍（圧縮上死点前１０°～０°）で実施してもよい。これにより、さらに安定した着火性能と、燃焼性能を得ることができる。なお、上記したように、燃料の噴射を複数回に分けて実施する場合であっても、合計される燃料噴射量によって生じるトルクは変化しないように実施される。
　上記したように、本実施形態における、副室式のディーゼル機関１のエンジンＥＣＵ５０は、機関運転状態検出手段により検出された機関運転状態に基づいて目標燃料圧力を算出し、燃料通路管３０に装着された燃料通路管圧力センサ５１によって検出される値が上記目標燃料圧力となるように燃料ポンプ４０から燃料通路管３０に供給される燃料量を制御することで、燃料通路管３０内の圧力を目標燃料圧力に調整し、インジェクタ２０から所望の噴射時期で副燃焼室１０の内部に燃料を噴射する構成とした。この際、本実施形態の副室式のディーゼル機関１は、８ＭＰａ～４０ＭＰａの範囲で、より好ましくは、１５ＭＰａ～２５ＭＰａの範囲で目標噴射圧を設定する。副室式ディーゼル機関１であれば、このような噴射圧の範囲でも、所望の燃焼性能を得ることができる。すなわち、最大噴射圧力が２００ＭＰａを超える昨今の直噴式ディーゼル機関に比べ、格段に噴射圧力を低く設定できることから、インジェクタ２０、燃料通路管３０、燃料ポンプ４０、及び燃料配管等の構造を過剰に堅牢にする必要はなく、燃料通路管３０から電気的に駆動可能なインジェクタ２０を用いて燃料を噴射するシステムをシンプルに構成することができ、製造コストを低く抑えることができる。
１：副室式ディーゼル機関
２：シリンダブロック
３：シリンダヘッド
４：ピストン
５：吸気ポート
６：吸気弁
７：クランク軸
１０：副燃焼室
１２：連通孔
１４：主燃焼室
２０：インジェクタ
２２：インジェクタ先端部
２４：インジェクタ本体部
２６：駆動部
２６ａ：コネクタ
２８：入口配管（嵌合部）
２９：Ｏリング
３０：燃料通路管
３２：インジェクタ取付ボス
３４：固定プレート
４０：燃料ポンプ
４１：圧送量制御弁
５０：エンジンＥＣＵ（制御手段）
５１：燃料通路管圧力センサ
５２：クランク角センサ
５３：水温センサ
５４：吸気量センサ
５５：大気圧センサ
５６：アクセルレバー開度センサ

Claims (6)

  1. 　連絡孔によって連通される主燃焼室及び副燃焼室を備えた副室式ディーゼル機関において、
    　任意の噴射時期で副燃焼室に燃料を噴射する電気的に駆動されるインジェクタと、前記インジェクタの燃料入口に接続される燃料通路管と、前記燃料通路管に燃料を供給する燃料ポンプと、前記燃料通路管の燃料圧力を検出する手段と、機関運転状態を検出する機関運転状態検出手段と、制御手段と、を備え、
    　前記制御手段は、機関運転状態検出手段により検出された機関運転状態に基づいて前記燃料通路管の目標燃料圧力を算出し、前記燃料ポンプから前記燃料通路管に供給される燃料量を制御することで前記燃料通路管内の圧力を前記目標燃料圧力に調整し、前記インジェクタから所望の噴射時期で前記副燃焼室内部に燃料を噴射する副室式ディーゼル機関。
  2. 　前記副室式ディーゼル機関は、複数の気筒を備え、前記複数の気筒毎に前記インジェクタが配設されており、各インジェクタは、共通の前記燃料通路管に接続され、前記燃料通路管とインジェクタとは嵌合構造によって接続され、前記インジェクタの嵌合構造を構成する嵌合部には、Ｏリングが取付けられ、前記Ｏリングによって前記燃料通路管と前記インジェクタとにおける燃料のシール性を保持させる請求項１に記載の副室式ディーゼル機関。
  3. 　前記インジェクタの嵌合部を構成する入口配管は、前記インジェクタの中心軸線上に設置され、前記燃料通路管をシリンダヘッドに固定することでシリンダヘッドのインジェクタ取付部に対し前記中心軸線方向から固定力を与える構造を構成する請求項２に記載の副室式ディーゼル機関。
  4. 　前記制御手段は、機関運転状態検出手段により検出される機関運転状態に基づいて前記副室式ディーゼル機関が低温始動、又は低温始動後の暖気モードにあると判定される場合には、燃料通路管内の圧力を、暖気モード完了後の燃料通路管内圧力よりも低くすると共に、圧縮上死点前に少なくとも２段階に分けて燃料噴射をする請求項１乃至３のいずれかに記載の副室式ディーゼル機関。
  5. 　前記機関運転状態検出手段は、筒内に吸入される実空気量を検出する実空気量検出手段を備え、前記実空気量検出手段により検出された実空気量と、機関運転状態に応じて算出される基準空気量とを比較し、前記実空気量が前記基準空気量を下回る場合には、前記目標燃料圧力を高めるように補正する請求項１乃至４のいずれかに記載の副室式ディーゼル機関。
  6. 　前記燃料通路管の前記目標燃料圧力は、８ＭＰａから４０ＭＰａの間で設定される、請求項１乃至５のいずれかに記載の副室式ディーゼル機関。
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0633815A (ja) * 1992-07-10 1994-02-08 Mazda Motor Corp 副室式ディーゼルエンジンの燃料噴射装置
JPH09158730A (ja) * 1995-12-08 1997-06-17 Isuzu Ceramics Kenkyusho:Kk 灯油や植物油を燃料とする遮熱形エンジン
JPH09217624A (ja) * 1996-02-09 1997-08-19 Isuzu Ceramics Kenkyusho:Kk 重油を燃料とするディーゼルエンジン
JPH10288108A (ja) * 1996-09-09 1998-10-27 Denso Corp 内燃機関の燃料供給装置
JP2000205014A (ja) * 1999-01-13 2000-07-25 Mazda Motor Corp 筒内噴射式エンジンの制御装置
JP2008075470A (ja) * 2006-09-19 2008-04-03 Nissan Motor Co Ltd 燃料配管の取付構造
JP2008267216A (ja) * 2007-04-18 2008-11-06 Toyota Motor Corp 内燃機関の燃料噴射制御装置
JP2018040255A (ja) * 2016-09-05 2018-03-15 日立オートモティブシステムズ株式会社 燃料配管アセンブリ、燃料噴射弁及び燃料供給配管

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0633815A (ja) * 1992-07-10 1994-02-08 Mazda Motor Corp 副室式ディーゼルエンジンの燃料噴射装置
JPH09158730A (ja) * 1995-12-08 1997-06-17 Isuzu Ceramics Kenkyusho:Kk 灯油や植物油を燃料とする遮熱形エンジン
JPH09217624A (ja) * 1996-02-09 1997-08-19 Isuzu Ceramics Kenkyusho:Kk 重油を燃料とするディーゼルエンジン
JPH10288108A (ja) * 1996-09-09 1998-10-27 Denso Corp 内燃機関の燃料供給装置
JP2000205014A (ja) * 1999-01-13 2000-07-25 Mazda Motor Corp 筒内噴射式エンジンの制御装置
JP2008075470A (ja) * 2006-09-19 2008-04-03 Nissan Motor Co Ltd 燃料配管の取付構造
JP2008267216A (ja) * 2007-04-18 2008-11-06 Toyota Motor Corp 内燃機関の燃料噴射制御装置
JP2018040255A (ja) * 2016-09-05 2018-03-15 日立オートモティブシステムズ株式会社 燃料配管アセンブリ、燃料噴射弁及び燃料供給配管

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