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JP2962852B2 - Intake system for direct injection diesel engine - Google Patents
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JP2962852B2 - Intake system for direct injection diesel engine - Google Patents

Intake system for direct injection diesel engine

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JP2962852B2
JP2962852B2 JP3089770A JP8977091A JP2962852B2 JP 2962852 B2 JP2962852 B2 JP 2962852B2 JP 3089770 A JP3089770 A JP 3089770A JP 8977091 A JP8977091 A JP 8977091A JP 2962852 B2 JP2962852 B2 JP 2962852B2
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    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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  • Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、燃料を燃焼室内に直接
噴射する燃焼噴射弁を備える直噴型ディーゼルエンジン
の吸気装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an intake device for a direct injection diesel engine having a combustion injection valve for directly injecting fuel into a combustion chamber.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、圧縮高温化したシリンダ内に
燃料を噴射して自然着火させるディーゼルエンジンで
は、吸気ポートをヘリカルポートとし、該ヘリカルポー
トを介する吸気のスワールによって噴射燃料と吸気との
混合を促進させて燃焼効率を高め、出力の向上と、黒煙
の生成排出を防いで排気の清浄化を図ることが行なわれ
ている。特に、渦流室や予燃焼室を介すことなく直接燃
焼室内に燃料を噴射する直接噴射(直噴と略す)式と呼
ばれる燃料供給方式のものでは、噴射燃料と吸気との混
合促進が必要である。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a diesel engine in which fuel is spontaneously ignited by injecting fuel into a cylinder heated to a high temperature, a helical port is used as an intake port, and a mixture of the injected fuel and the intake air is swirled through the helical port. In addition, the combustion efficiency is increased to enhance the combustion efficiency, the output is improved, and the exhaust gas is purified by preventing the generation and emission of black smoke. Particularly, in a fuel supply system called a direct injection type (abbreviated as direct injection) in which fuel is injected directly into the combustion chamber without passing through the swirl chamber or the pre-combustion chamber, it is necessary to promote mixing of the injected fuel and intake air. is there.

【0003】例えば、特開昭62−174533号公報
開示の如く、一つの気筒に二つの吸気ポートを備え、一
方の吸気ポートをヘリカルポートとすると共に、他方を
ダイレクショナルポートとしてヘリカルポートによるス
ワールを消す位置に配置し、低回転時には主にヘリカル
ポートから吸気し、高回転時には主にダイレクショナル
ポートから吸気するように構成したものがある。これに
よれば、低回転時にはヘリカルポートからの吸気による
スワールによって噴射燃料と吸気との混合を促進させて
燃焼効率(空気利用率)を高めることとができると共
に、高回転時には過剰なスワールを減少させて冷却損失
の増大防止と吸気効率を向上させ、又、着火遅れを防止
することができる。
For example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 62-174533, one cylinder is provided with two intake ports, and one of the intake ports is used as a helical port, and the other is used as a directional port to reduce swirl by the helical port. There is a configuration in which the air is mainly sucked from a helical port at a low rotation speed and mainly from a directional port at a high rotation speed. According to this, at the time of low rotation, the swirl by the intake from the helical port promotes the mixing of the injected fuel and the intake air, thereby increasing the combustion efficiency (air utilization rate), and reducing the excessive swirl at the high rotation. As a result, it is possible to prevent the cooling loss from increasing and improve the intake efficiency, and also to prevent ignition delay.

【0004】[0004]

【従来技術の課題】しかし乍ら、上記の如き従来構成で
は、低負荷低回転時にも強いスワールが生じ、予混合燃
焼割合が増加して燃焼温度が上昇し、結果として窒素酸
化物の生成排出量が増大するという問題があった。又、
近時、公害防止の観点からディーゼルエンジンの排気に
含まれる特有の黒煙(空気利用率が低く不完全燃焼によ
り生ずる)の抑制が望まれており、更に、省資源の観点
からは燃費低減が望まれているものである。
However, in the conventional structure as described above, a strong swirl is generated even at a low load and a low rotation, the premixed combustion ratio is increased, the combustion temperature is increased, and as a result, nitrogen oxides are generated and discharged. There was a problem that the amount increased. or,
In recent years, from the viewpoint of pollution prevention, it has been desired to suppress the characteristic black smoke (generated by incomplete combustion due to low air usage rate) contained in the exhaust gas of diesel engines. It is what is desired.

【0005】[0005]

【発明の目的】本発明は、上記の如き事情に鑑み、全運
転域に亙って運転状況に応じた最適な燃焼状態を得るこ
とができ、出力の向上と排気の清浄化及び燃費低減を可
能とすると共に、コンパクトにレイアウトできる直噴型
ディーゼルエンジンの吸気装置の提供、を目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and can obtain an optimum combustion state in accordance with an operation condition over the entire operation range, thereby improving output, purifying exhaust gas, and reducing fuel consumption. It is an object of the present invention to provide a direct-injection-type diesel engine intake device capable of being laid out compactly.

【0006】[0006]

【発明の構成】このため、本発明に係る直噴型ディーゼ
ルエンジンの吸気装置は、燃料を燃焼室内に直接噴射す
る燃料噴射弁を備え、ヘリカルポートとして形成された
二つの吸気ポートを隣接させてシリンダに開口配置し、
該両吸気ポートに至る少なくとも一方の吸気通路に開閉
弁を設けると共に、エンジン負荷を検知するエンジン負
荷検知手段と、エンジン回転数を検知するエンジン回転
数検知手段と、エンジン負荷検知によるエンジン負荷情
報と、エンジン回転数検知手段によるエンジン回転数情
報に基づいて開閉弁を開閉制御する制御手段とを備えた
直噴型ディーゼルエンジンにおいて、両吸気ポートのヘ
リカル部高さを相違させ、少なくともヘリカル部の低い
側の吸気ポートに至る吸気通路に開閉弁を設けると共
に、該両吸気ポートのヘリカル部に至る両吸気ポート通
路を上下方向に重合配置し、制御手段は、低回転域の一
部の領域ではヘリカル部の高い側の吸気ポートのみから
吸気するよう開閉弁を開閉操作制御するよう構成したも
のである。これにより、低回転域の一部の領域では、ヘ
リカル部の高い側の吸気ポートのみからの吸気によって
強力なスワールが生じ、燃料と吸気の撹拌混合が促進さ
れるとともに、両吸気ポートのポート通路を上下方向に
重合配置することでコンパクトに構成される。
For this reason, the intake device for a direct injection diesel engine according to the present invention includes a fuel injection valve for directly injecting fuel into a combustion chamber, and has two intake ports formed as helical ports adjacent to each other. Place an opening in the cylinder,
An on-off valve is provided in at least one of the intake passages leading to the two intake ports, an engine load detecting means for detecting an engine load, an engine speed detecting means for detecting an engine speed, and engine load information by engine load detection. A direct injection type diesel engine provided with control means for controlling the opening and closing of an on-off valve based on engine speed information obtained by the engine speed detection means. An opening / closing valve is provided in an intake passage leading to the intake port on the side, and both intake port passages leading to the helical portions of the intake ports are vertically arranged in an overlapping manner. The on-off valve is controlled to open and close so that air is taken in only from the intake port on the high side of the section. As a result, in a part of the low rotation region, a strong swirl is generated by the intake from only the intake port on the higher side of the helical portion, and the agitation and mixing of the fuel and the intake is promoted. Are arranged compactly in the vertical direction.

【0007】又、上記低回転域の一部の領域は、高負荷
低回転領域であっても良い。これにより、高負荷低回転
域でヘリカル部の高い側の吸気ポートのみからの吸気に
よって強力なスワールが生じ、燃料と吸気の撹拌混合が
促進される。
[0007] A part of the low rotation region may be a high load low rotation region. Thus, in a high-load low-speed range, a strong swirl is generated by intake from only the intake port on the higher side of the helical portion, and agitation and mixing of fuel and intake are promoted.

【0008】更に、両吸気ポートに至る吸気通路夫々に
開閉弁を設けると共に、制御手段は、高負荷低回転域で
はヘリカル部の高い側の吸気ポートのみから吸気し、低
負荷域及び高回転域では両吸気ポートから吸気し、その
他の運転域ではヘリカル部の低い側の吸気ポートのみか
ら吸気するよう夫々の開閉弁を開閉操作制御するよう構
成したものである。本構成によれば、高負荷低回転域で
はヘリカル部の高い側の吸気ポートのみからの吸気によ
ってより強力なスワールが生じ燃料と吸気の攪拌混合が
促進されると共に、低負荷域及び高回転域では両吸気ポ
ートからの吸気によって夫々生ずるスワールが打ち消し
合って弱いスワールとなり、ヘリカル部の低い側の吸気
ポートのみから吸気する運転域では両者の中間的なスワ
ールとなる。
In addition, an on-off valve is provided in each of the intake passages leading to both intake ports, and the control means takes in air only from the intake port on the higher side of the helical portion in the high-load low-rotation region, and controls the low-load region and the high-rotation region. In this example, the on-off valves are controlled to open and close so that air is taken in from both intake ports, and in other operation ranges, air is taken in only from the intake port on the lower side of the helical portion. According to this configuration, in the high-load low-rotation region, a stronger swirl is generated by the intake from only the intake port on the high side of the helical portion, and the agitation and mixing of the fuel and the intake is promoted. In this case, the swirls generated by the intake air from both intake ports cancel each other, resulting in a weak swirl, and in the operating range in which the intake is performed only from the intake port on the lower side of the helical portion, the swirl is intermediate between the two.

【0009】[0009]

【発明の実施例】以下、本発明の実施例を図面に基いて
説明する。図1は、本発明に係る直噴型ディーゼルエン
ジンの吸気装置の一実施例を適用したエンジンの概略構
成を示す縦断面図であり、図2はその吸,排気ポートを
示す平面図相当の図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a schematic configuration of an engine to which an embodiment of an intake device for a direct injection diesel engine according to the present invention is applied, and FIG. 2 is a plan view equivalent view showing intake and exhaust ports. It is.

【0010】図示エンジン10は、吸気2弁,排気2弁
として構成されており、シリンダ11の開口部と対応す
るシリンダヘッド12の、図2中矢印で示すシリンダ列
配置方向と直交する方向の当該気筒の中心線CLを境に
して、一方側に二つの吸気ポート(第一吸気ポート21
及び第二吸気ポート22)が、他方側に排気ポート3
1,32が、夫々前記中心線CL方向に隣接して開口配
置されている。つまり、吸気ポート21,22と排気ポ
ート31,32のシリンダ11への開口位置は、シリン
ダ列配置方向と直交する中心線CLを挟んで略対称に配
置されているものである。又、シリンダ11内に嵌挿さ
れたピストン16の頂部中央には凹部が形成されてお
り、当該ピストン16が上死点近傍に位置する時この凹
部とシリンダヘッド12の下面とで燃焼室15が形成さ
れるようになっている。吸気ポート21,22は、シリ
ンダヘッド12のシリンダ配置方向と平行する一方側面
に夫々ポート通路21A,22Aを介して独立に連通さ
れ、又、排気ポート31,32は、吸気ポート21,2
2連通側とは逆側のシリンダヘッド12の側面にポート
通路31A,32Aを介して連通されている。
The illustrated engine 10 is configured as a two-intake valve and a two-exhaust valve, and the cylinder head 12 corresponding to the opening of the cylinder 11 in the direction orthogonal to the cylinder row arrangement direction indicated by the arrow in FIG. Two intake ports (first intake port 21) are provided on one side with respect to the center line CL of the cylinder.
And the second intake port 22) has an exhaust port 3 on the other side.
Openings 1 and 32 are arranged adjacent to each other in the center line CL direction. That is, the opening positions of the intake ports 21 and 22 and the exhaust ports 31 and 32 to the cylinder 11 are arranged substantially symmetrically with respect to a center line CL orthogonal to the cylinder row arrangement direction. A recess is formed at the center of the top of the piston 16 inserted into the cylinder 11. When the piston 16 is located near the top dead center, the combustion chamber 15 is formed by the recess and the lower surface of the cylinder head 12. Is formed. The intake ports 21 and 22 are independently connected to one side surface of the cylinder head 12 parallel to the cylinder arrangement direction via port passages 21A and 22A, respectively, and the exhaust ports 31 and 32 are connected to the intake ports 21 and 22 respectively.
The side of the cylinder head 12 opposite to the two communicating side is communicated via port passages 31A and 32A.

【0011】吸気ポート21,22は、図3乃至図4に
その斜視図を示す如く、シリンダ11側への開口部分
(ポート部21B,22B)が渦巻状に形成された所謂
ヘリカルポートであり、ポート通路21A,22Aによ
り連通されるシリンダヘッド12の側面から遠い側の第
一吸気ポート21のポート部21Bの高さ:H(図5中
に示す)が他方の第二吸気ポート22のポート部22B
より高く形成され、第二吸気ポート22のポート通路2
2Aの上方に第一吸気ポート21のポート通路21Aが
重なる位置関係としてシリンダヘッド12に形成されて
いる。このポート通路21A,22Aの重合配置構成に
より、当該吸気ポート21,22をコンパクトに配置で
きると共に、シリンダヘッド12をシリンダブロックに
固定する図示しないヘッドボルトの配置等設計の自由度
が向上する。
As shown in the perspective views of FIGS. 3 and 4, the intake ports 21 and 22 are so-called helical ports in which openings (port portions 21B and 22B) toward the cylinder 11 are formed in a spiral shape. The height H (shown in FIG. 5) of the port portion 21B of the first intake port 21 far from the side surface of the cylinder head 12 communicated by the port passages 21A, 22A is the port portion of the other second intake port 22. 22B
The port passage 2 of the second intake port 22 is formed higher.
The port passage 21A of the first intake port 21 is formed in the cylinder head 12 as a positional relationship overlapping the port passage 21A above 2A. With the overlapping arrangement of the port passages 21A and 22A, the intake ports 21 and 22 can be compactly arranged, and the degree of freedom of design such as arrangement of a head bolt (not shown) for fixing the cylinder head 12 to the cylinder block is improved.

【0012】ここで、第一吸気ポート21は、その通路
中央縦断面の展開図に相当する図5に示す如く、ポート
部Bの開口部の径:d,ポート通路Aの下辺ADの水平
線に対する角度:θ,ポート通路Aの下辺ADのポート
部Bとの交点高さ:H,h=πd×tan θ,として、 H>h として設定されており、図5中実線の矢印で示すポート
通路Aの上辺AUに沿う上方流れも破線の矢印で示すポ
ート通路Aの下辺ADに沿う下方流れも共にヘリカル状
のポート部21Bで旋回流とされ、強スワールを生成す
るように形成されている。他方、第二吸気ポート22
は、ポート通路Aの下辺ADのポート部Bとの交点高
さ:Hが、 H<h として設定されており、図5中実線の矢印で示す上方流
れはポート部22Aで旋回流とされるが、破線の矢印で
示す下方流れは旋回流とされずにシリンダ内に流入する
こととなって、結果として第一吸気ポート21の吸気の
スワールよりは弱いスワールを生成するように形成され
ている。尚、図5は第一吸気ポート21に相当する図と
なっている。
Here, as shown in FIG. 5, which corresponds to a developed view of the central longitudinal section of the passage, the first intake port 21 has a diameter d of the opening of the port B, and a horizontal line of the lower side AD of the port passage A. Angle: θ, height of the intersection of the lower side AD of the port passage A with the port portion B: H, h = πd × tan θ, where H> h, and the port passage indicated by a solid arrow in FIG. Both the upward flow along the upper side AU of A and the downward flow along the lower side AD of the port passage A indicated by the dashed arrow are swirled by the helical port portion 21B, and are formed so as to generate strong swirl. On the other hand, the second intake port 22
, The height H of the intersection of the lower side AD of the port passage A with the port portion B is set as H <h, and the upward flow indicated by the solid arrow in FIG. 5 is swirled at the port portion 22A. However, the downward flow indicated by the dashed arrow flows into the cylinder without being swirled, and as a result, a swirl weaker than the swirl of the intake air of the first intake port 21 is formed. . FIG. 5 is a diagram corresponding to the first intake port 21.

【0013】又、両吸気ポート21,22からの吸気に
より生ずるスワール21S,22Sは、図6に示す如く
その旋回中心21C,22Cがずれて生成され、両吸気
ポート21,22から同時に吸気を行なった場合には、
シリンダ11の中心位置(燃焼室15の中心位置)で両
吸気ポート21,22からのスワール方向が対向するこ
ととなってスワールが干渉して打ち消し合い、結果とし
て第二吸気ポート22単独で吸気した場合のスワールよ
り更に弱いスワールとなるようになっている。各吸気ポ
ート21,22のポート部21B,22Bのシリンダ1
1への開口部には、当該吸気ポート21,22を開閉す
る開閉バルブであるポペット弁61,62が夫々配置さ
れており、該ポペット弁61,62はプッシュロッド1
3によって当該エンジン10のクランクシャフトの回転
と同期して揺動操作されるロッカーアーム14によって
押圧操作され、吸気ポート21,22を開閉するように
なっている。
The swirls 21S and 22S generated by the intake air from the intake ports 21 and 22 are generated with their turning centers 21C and 22C shifted as shown in FIG. If
At the center position of the cylinder 11 (the center position of the combustion chamber 15), the swirl directions from both the intake ports 21 and 22 are opposed to each other, and the swirl interferes and cancels each other. As a result, the second intake port 22 alone sucks air. The swirl is weaker than the swirl in the case. Cylinder 1 of port portion 21B, 22B of each intake port 21, 22
1, poppet valves 61 and 62, which are opening and closing valves for opening and closing the intake ports 21 and 22, respectively, are disposed.
3 is pressed by a rocker arm 14 that swings in synchronization with the rotation of the crankshaft of the engine 10 to open and close the intake ports 21 and 22.

【0014】吸気ポート21,22のシリンダヘッド1
2の側面開口部には、サージタンク70から分岐一体形
成されたインテークマニホールド70Aの各マニホール
ド通路71,72が接続され、この各マニホールド通路
71,72内に、夫々当該通路71,72を開閉可能な
開閉弁81,82が介設されている。これら開閉弁8
1,82は、夫々アクチュエータとしてのダイヤフラム
83,83と連結され、該夫々のダイヤフラム83,8
3には、当該エンジンのクランク軸と連繋されて該クラ
ンク軸によって回転駆動されるバキュームポンプ84か
ら途中ソレノイドバルブ85,85が介設された負圧供
給通路86,86を介して負圧が供給されるようになっ
ており、このソレノイドバルブ85,85の開閉操作に
よるダイヤフラム83,83への負圧供給の有無によっ
て開閉弁81,82が開閉操作されるようになってい
る。ソレノイドバルブ85,85は、制御手段としての
制御装置90によって駆動制御され、従って、各開閉弁
81,82は該制御装置90によって開閉操作制御され
るようになっているものである。
Cylinder head 1 of intake ports 21 and 22
2 are connected to respective manifold passages 71, 72 of an intake manifold 70A that is formed integrally with the surge tank 70 by branching from the surge tank 70. The respective passages 71, 72 can be opened and closed in the respective manifold passages 71, 72. Simple on-off valves 81 and 82 are provided. These on-off valves 8
1, 82 are respectively connected to diaphragms 83, 83 as actuators, and the respective diaphragms 83, 8
The vacuum pump 3 is connected to a crankshaft of the engine and is supplied with a negative pressure from a vacuum pump 84 that is rotationally driven by the crankshaft via negative pressure supply passages 86, 86 provided with solenoid valves 85, 85 on the way. The on / off valves 81, 82 are opened / closed depending on whether or not negative pressure is supplied to the diaphragms 83, 83 by opening / closing the solenoid valves 85, 85. The solenoid valves 85, 85 are driven and controlled by a control device 90 as a control means. Therefore, each of the on-off valves 81, 82 is controlled to be opened and closed by the control device 90.

【0015】一方、シリンダヘッド12のシリンダ11
の中央即ち燃焼室15の中央と対応する位置には、蓄圧
タンクを有する蓄圧式インジェクターである燃料噴射弁
としてのユニットインジェクター91が、その噴射ノズ
ル91Aをシリンダ11内(燃焼室15)に臨ませて配
置されており、該ユニットインジェクター91にはフュ
ーエルインジェクションポンプ92から高圧の燃料が供
給されるようになっている。このフューエルインジェク
ションポンプ92は、負荷に応じて各気筒に所定量の燃
料を分配・圧送するものであり、図示しないが当該エン
ジン10のクランク軸と同期回転するよう連繋された回
転部材を備え、又、アクセルペダルAPによって図示し
ないガバナーを介して操作されるようになっている。つ
まり、当該エンジン10の回転(クランク軸の回転)と
同期回転する回転部材によって燃料の加圧と各気筒への
適時分配を行なうと共に、アクセルペダルAPの操作量
を負荷情報として噴射量を調整するようになっているも
のである。尚、吸気2弁,排気2弁としてユニットイン
ジェクター91をシリンダ11の中央の中央(燃焼室1
5)の中央に配置したことにより、ユニットインジェク
ター91から燃焼室15端部迄の距離を等しくでき、燃
焼効率向上に寄与できる。
On the other hand, the cylinder 11 of the cylinder head 12
In the center corresponding to the center of the combustion chamber 15, a unit injector 91 as a fuel injection valve, which is a pressure accumulating injector having a pressure accumulating tank, makes its injection nozzle 91A face the cylinder 11 (combustion chamber 15). The unit injector 91 is supplied with high-pressure fuel from a fuel injection pump 92. The fuel injection pump 92 distributes and pumps a predetermined amount of fuel to each cylinder in accordance with the load, and includes a rotating member (not shown) linked to rotate synchronously with the crankshaft of the engine 10. , And is operated by an accelerator pedal AP via a governor (not shown). In other words, the fuel is pressurized and timely distributed to each cylinder by the rotating member that rotates in synchronization with the rotation of the engine 10 (the rotation of the crankshaft), and the injection amount is adjusted using the operation amount of the accelerator pedal AP as the load information. It is something like that. In addition, the unit injector 91 is provided at the center of the cylinder 11 (combustion chamber 1) as an intake 2 valve and an exhaust 2 valve.
By arranging in the center of 5), the distance from the unit injector 91 to the end of the combustion chamber 15 can be made equal, which can contribute to improvement in combustion efficiency.

【0016】制御装置90は、フューエルインジェクシ
ョンポンプ92から当該エンジン10の回転数情報とア
クセルペダルAPの操作量情報を得、これら情報に基い
て、吸気ポート21,22に接続されたマニホールド通
路71,72内に備えられた開閉弁81,82を開閉制
御する。即ち、本実施例に於ては、フューエルインジェ
クションポンプ92がエンジン負荷検知手段とエンジン
回転数検知手段を兼ねているものである。ここで、制御
装置90は、図7に示す制御テーブルに従って、高負荷
低回転域ではポート部21Bの高い第一吸気ポート21
に至るマニホールド通路71に介設された開閉弁81を
開弁させると共に第二吸気ポート22に至るマニホール
ド通路72に介設された開閉弁82を閉弁させ、低負荷
域及び高回転域では両吸気ポート21,22に至るマニ
ホールド通路71,72の開閉弁81,82を両方共開
弁させ、更に、その他の運転域(即ち中負荷低回転域,
中負荷中回転域,高負荷中回転域)では、第一吸気ポー
ト21に至るマニホールド通路71に介設された開閉弁
81を閉弁させると共にポート部22Bの低い第二吸気
ポート22に至るマニホールド通路72に介設された開
閉弁82を開弁させる。
The control device 90 obtains information on the rotation speed of the engine 10 and information on the operation amount of the accelerator pedal AP from the fuel injection pump 92, and based on these information, the manifold passages 71, connected to the intake ports 21, 22. The on / off valves 81 and 82 provided in the 72 are controlled to open and close. That is, in the present embodiment, the fuel injection pump 92 serves as both the engine load detecting means and the engine speed detecting means. Here, in accordance with the control table shown in FIG. 7, the control device 90 sets the high first intake port 21 of the port 21B in the high-load low-speed range.
The opening / closing valve 81 provided in the manifold passage 71 leading to the second intake port 22 is closed while the opening / closing valve 82 provided in the manifold passage 72 leading to the second intake port 22 is closed. Both the on-off valves 81 and 82 of the manifold passages 71 and 72 that reach the intake ports 21 and 22 are both opened, and are further operated in other operating ranges (i.e., a middle load low speed range,
In a medium load middle rotation range and a high load middle rotation range), the on-off valve 81 provided in the manifold passage 71 leading to the first intake port 21 is closed, and the manifold reaching the second intake port 22 having a low port portion 22B. The on-off valve 82 provided in the passage 72 is opened.

【0017】これにより、噴射圧力が低く噴射燃料の微
粒化が充分でない高負荷低回転域では、ポート部21B
の高い第一吸気ポート21から吸気が行なわれてシリン
ダ11内に強いスワールを生じて吸気と噴射燃料の混合
が促進され燃焼効率(空気利用率)が向上し、その結
果、出力が向上する共に特に発進加速時等に於る黒煙の
発生が抑えられる。低負荷域及び高回転域では、両吸気
ポート21,22から吸気が行なわれることによって前
述の如く両吸気ポート21,22からのスワールが打ち
消し合って弱いスワールとなり、着火前の燃料の予混合
割合の低下と、着火遅れからの高速燃焼による燃焼温度
の上昇が防がれることから、窒素酸化物の生成が抑えら
れる。又、特に高回転域では噴射圧力の上昇によって燃
料の微粒化が促進される為強いスワールは必要なく、逆
に強いスワールでは冷却損失の増大によって燃費が悪化
するが、弱スワールとすることでこれを防ぐことができ
る。その他の運転域である中負荷低回転域,中負荷中回
転域,高負荷中回転域では、ポート部22Bの低い第二
吸気ポート22から吸気が行なわれて前記両者の中間的
なスワール(中スワール)が生じ、適度な吸気と燃料の
混合によって燃焼効率の向上と燃焼温度上昇の抑制及び
燃費の向上が図れる。
Thus, in a high-load low-speed range where the injection pressure is low and the atomization of the injected fuel is not sufficient, the port portion 21B
Intake is performed from the first intake port 21 having a high pressure, and a strong swirl is generated in the cylinder 11 to promote the mixing of the intake air and the injected fuel, thereby improving the combustion efficiency (air utilization rate). As a result, the output is improved. In particular, the generation of black smoke at the time of starting acceleration is suppressed. In the low-load range and the high-speed range, the intake is performed from the intake ports 21 and 22, so that the swirls from the intake ports 21 and 22 cancel each other as described above, resulting in a weak swirl. , And the combustion temperature is prevented from rising due to high-speed combustion due to ignition delay, so that generation of nitrogen oxides is suppressed. Also, especially in the high rotation range, the increase in the injection pressure promotes atomization of the fuel, so strong swirl is not necessary.On the other hand, in the case of strong swirl, the fuel consumption deteriorates due to the increase in cooling loss. Can be prevented. In other operation ranges such as a middle load low rotation region, a medium load middle rotation region, and a high load middle rotation region, intake is performed from the second intake port 22 having a low port portion 22B, and a swirl intermediate between the two. Swirl is generated, and by appropriate mixing of intake air and fuel, improvement in combustion efficiency, suppression of increase in combustion temperature, and improvement in fuel efficiency can be achieved.

【0018】尚、開閉弁81,82の開閉制御による各
吸気ポート21,22からの吸気制御構成は上記実施例
に限定されるものではなく、適宜変更可能である。例え
ば、上記実施例では中負荷低回転域,中負荷中回転域,
高負荷中回転域を中スワール領域としたが、このような
中スワール領域を設けず、図8の制御テーブルに示す如
く、高負荷低回転域ではポート部21Bの高い第一吸気
ポート21からのみ吸気を行なって強スワールを生じさ
せると共に、他の運転領域では両吸気ポート21,22
から吸気を行なって弱スワールとするように構成しても
上記実施例と略同様の効果を得ることができ、この構成
によれば、ポート部21Bの低い第二吸気ポート22か
らは常に吸気が行なわれる為に上記実施例に於て当該第
二吸気ポート22に至るマニホールド通路72に介設さ
れた開閉弁82は不要となる。
The structure of controlling the intake from the intake ports 21 and 22 by controlling the opening and closing of the on-off valves 81 and 82 is not limited to the above embodiment, but can be changed as appropriate. For example, in the above embodiment, the medium load low rotation range, the medium load middle rotation range,
Although the high-load medium rotation region was set to the medium swirl region, such a medium swirl region was not provided, and as shown in the control table of FIG. 8, in the high-load low rotation region, only the high first intake port 21 of the port portion 21B was used. Intake is performed to generate strong swirl, and in other operation regions, both intake ports 21 and 22 are used.
Even if a configuration is adopted in which a weak swirl is performed by performing intake from the intake port, substantially the same effect as in the above-described embodiment can be obtained. According to this configuration, intake is always supplied from the second intake port 22 having a low port portion 21B. In order to perform the operation, the on-off valve 82 provided in the manifold passage 72 leading to the second intake port 22 in the above embodiment becomes unnecessary.

【0019】[0019]

【発明の効果】上記の如き、本発明に係る直噴型ディー
ゼルエンジンの吸気装置によれば、高負荷低回転域でヘ
リカルポートである一つの吸気ポートのみから吸気する
ことにより強力なスワールが生じ、燃料と吸気の攪拌混
合が促進されて燃焼効率(空気利用率)が向上し、その
結果、出力向上が可能となると共に特に発進加速時等に
於る黒煙の発生が抑えられる。又、両吸気ポートのヘリ
カル部高さを相違させ、高負荷低回転域ではヘリカル部
の高い側の吸気ポートのみから吸気を行なうことで、よ
り強力なスワールが生じ燃料と吸気の攪拌混合が促進さ
れて燃焼効率が向上すると共に、両吸気ポートへの吸気
通路を上下方向に重合配置することで、吸気通路の配置
が容易となりコンパクトに構成できる。
As described above, according to the intake device for a direct injection diesel engine according to the present invention, a strong swirl is generated by inhaling air from only one intake port which is a helical port in a high-load, low-speed range. Further, the stirring and mixing of the fuel and the intake air is promoted, and the combustion efficiency (air utilization rate) is improved. As a result, the output can be improved and the generation of black smoke particularly at the time of starting acceleration is suppressed. In addition, by making the helical part height of both intake ports different, and in the high-load, low-speed range, intake is performed only from the intake port on the higher side of the helical part, thereby producing a stronger swirl and promoting agitation and mixing of fuel and intake air. As a result, the combustion efficiency is improved, and the intake passages to both intake ports are vertically overlapped, so that the arrangement of the intake passages is facilitated and a compact configuration can be achieved.

【0020】更に、高負荷低回転域ではヘリカル部の高
い側の吸気ポートのみから吸気し、低負荷域及び高回転
域では両吸気ポートから吸気し、その他の運転域ではヘ
リカル部の低い側の吸気ポートのみから吸気を行なうよ
うに構成することにより、高負荷低回転域ではヘリカル
部の高い側の吸気ポートのみからの吸気によって強力な
スワールが生じ燃料と吸気の攪拌混合が促進されて燃焼
効率が向上すると共に、低負荷域及び高回転域では両吸
気ポートからの吸気によって夫々生ずるスワールが干渉
して打ち消し合って弱いスワールとなり、着火前の燃料
の予混合割合が低下し、着火遅れからの高速燃焼による
燃焼温度の上昇が防がれることから、燃焼温度が低下し
て窒素酸化物の生成が抑えられる。又、特に高回転域で
は噴射圧力の上昇によって燃料の微粒化が促進する為強
スワールは必要なく、逆に弱スワールとすることで強ス
ワールに起因する冷却損失の増大による燃費の悪化を防
ぐことができる。
Furthermore, in the high-load low-speed range, air is taken in only from the intake port on the higher side of the helical portion, in the low-load range and the high-speed range, air is taken in from both intake ports. By configuring the intake port only from the intake port, in a high-load, low-speed range, the intake from only the intake port on the higher side of the helical section produces a strong swirl, which promotes agitation and mixing of fuel and intake air, resulting in combustion efficiency. In the low-load range and the high-rev range, the swirls generated by the intake air from both intake ports interfere with each other and cancel each other out, resulting in a weak swirl. Since the increase in the combustion temperature due to the high-speed combustion is prevented, the combustion temperature is reduced and the generation of nitrogen oxides is suppressed. Also, especially in the high rotation range, the injection pressure increases to promote atomization of the fuel, so that strong swirl is not required. Conversely, weak swirl prevents deterioration of fuel efficiency due to increased cooling loss caused by strong swirl. Can be.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る直噴型ディーゼルエンジンの吸気
装置の一実施例を適用したエンジンの概略構成を示す縦
断面図。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a schematic configuration of an engine to which an embodiment of an intake device for a direct injection diesel engine according to the present invention is applied.

【図2】吸・排気ポートを示す平面図相当の図。FIG. 2 is a plan view-equivalent view showing intake and exhaust ports.

【図3】第一吸気ポート及びそれに至る吸気通路の斜視
図。
FIG. 3 is a perspective view of a first intake port and an intake passage leading to the first intake port.

【図4】第二吸気ポート及びそれに至る吸気通路の斜視
図。
FIG. 4 is a perspective view of a second intake port and an intake passage leading to the second intake port.

【図5】吸気ポートの通路中央の縦断面の展開相当図。FIG. 5 is a development equivalent view of a longitudinal section at the center of the passage of the intake port.

【図6】各吸気ポートからの吸気によって生成されるス
ワールを示す燃焼室の平面図相当の説明図。
FIG. 6 is an explanatory view corresponding to a plan view of a combustion chamber showing swirl generated by intake air from each intake port.

【図7】運転域に対する開閉弁の制御テーブルFIG. 7 is a control table of an on-off valve with respect to an operation range.

【図8】運転域に対する開閉弁の制御テーブルの他の実
施例
FIG. 8 shows another embodiment of the control table of the on-off valve for the operating range.

【符号の説明】 10…エンジン 21…第一吸気ポート(ポート部の高い側の吸気ポー
ト) 21A…ポート通路 21B…ポート部(ヘリカル部) 22…第二吸気ポート(ポート部の低い側の吸気ポー
ト) 22A…ポート通路 22B…ポート部(ヘリカル部) 71,72…マニホールド通路(吸気通路) 81,82…開閉弁 90…制御装置(制御手段) 91…ユニットインジェクター(燃料噴射弁) 92…フューエルインジェクションポンプ(エンジン負
荷検知手段,エンジン回転数検知手段)
[Description of Signs] 10 ... Engine 21 ... First intake port (higher intake port on port) 21A ... Port passage 21B ... Port (helical) 22 ... Second intake port (lower intake on port) Port) 22A ... Port passage 22B ... Port portion (helical portion) 71,72 ... Manifold passage (intake passage) 81,82 ... Open / close valve 90 ... Control device (control means) 91 ... Unit injector (fuel injection valve) 92 ... Fuel Injection pump (engine load detecting means, engine speed detecting means)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 樫本 正章 広島県安芸郡府中町新地3番1号 マツ ダ株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−244830(JP,A) 実開 昭63−28839(JP,U) 実開 昭62−145940(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F02B 31/02 F02D 9/02 361 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Masaaki Kashimoto 3-1, Shinchi, Fuchu-cho, Aki-gun, Hiroshima Prefecture Inside Mazda Co., Ltd. (56) References JP-A-61-244830 (JP, A) −28839 (JP, U) Actually open 1987-145940 (JP, U) (58) Fields investigated (Int.Cl. 6 , DB name) F02B 31/02 F02D 9/02 361

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】燃料を燃焼室内に直接噴射する燃料噴射弁
を備え、 ヘリカルポートとして形成された二つの吸気ポートを、
隣接させてシリンダに開口配置し、該両吸気ポートに至
る少なくとも一方の吸気通路に開閉弁を設けると共に、 エンジン負荷を検知するエンジン負荷検知手段と、 エンジン回転数を検知するエンジン回転数検知手段と、 前記エンジン負荷検知によるエンジン負荷情報と、前記
エンジン回転数検知手段によるエンジン回転数情報に基
づいて前記開閉弁を開閉制御する制御手段とを備えた直
噴型ディーゼルエンジンにおいて、 前記両吸気ポートのヘリカル部高さを相違させ、少なく
ともヘリカル部の低い側の前記吸気ポートに至る吸気通
路に前記開閉弁を設けると共に、 該両吸気ポートのヘリカル部に至る両吸気ポート通路を
上下方向に重合配置し、 前記制御手段は、低回転域の一部の領域では前記ヘリカ
ル部の高い側の吸気ポートのみから吸気するよう前記開
閉弁を開閉操作制御するよう構成したこと、 を特徴とする直噴型ディーゼルエンジンの吸気装置。
A fuel injection valve for injecting fuel directly into a combustion chamber, wherein two intake ports formed as helical ports are provided.
An open / close valve is provided in at least one intake passage leading to both intake ports, an engine load detecting means for detecting an engine load, and an engine speed detecting means for detecting an engine speed. A direct-injection diesel engine comprising: engine load information based on the engine load detection; and control means for controlling opening and closing of the on-off valve based on engine speed information based on the engine speed detection means. The on-off valve is provided at least in an intake passage leading to the intake port on the lower side of the helical portion, and the two intake port passages leading to the helical portions of the two intake ports are vertically overlapped. The control means, only in the high-side intake port of the helical portion in a part of the low rotation range Configuration was able to open and close operation control the on-off valve to air intake apparatus for a direct injection type diesel engine according to claim.
【請求項2】上記低回転域の一部の領域は、高負荷低回
転領域であること、 を特徴とする請求項1記載の直噴型ディーゼルエンジン
の吸気装置。
2. The intake device for a direct injection diesel engine according to claim 1, wherein a part of the low rotation region is a high load low rotation region.
【請求項3】上記両吸気ポートに至る吸気通路それぞれ
に開閉弁を設けると共に、上記制御手段は前記それぞれ
の開閉弁を開閉操作制御して、上記高負荷低回転領域で
は上記ヘリカル部の高い側の吸気ポートのみから吸気
し、低負荷域及び高回転域では両吸気ポートから吸気
し、その他の運転域では前記ヘリカル部の低い側の吸気
ポートのみから吸気するよう構成したこと、 を特徴とする請求項2記載の直噴型ディーゼルエンジン
の吸気装置。
3. An on-off valve is provided in each of the intake passages leading to both of the intake ports, and the control means controls the on-off operation of each of the on-off valves, so that the higher side of the helical portion in the high-load low-rotation region. , The intake port is taken from both intake ports in the low load range and the high rotation range, and the intake port is taken only from the intake port on the lower side of the helical portion in the other operation range. An intake device for a direct injection diesel engine according to claim 2.
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