專利名稱：柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使吸入燃燒室內(nèi)的空氣橫著旋轉(zhuǎn)、產(chǎn)生卷成旋渦的旋轉(zhuǎn)流(下面，稱之為“渦流”)，從多噴口結(jié)構(gòu)的燃料噴射噴嘴向該燃燒室內(nèi)直接噴射燃料的直噴式的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，特別是，涉及不會(huì)招致油耗惡化和黑煙量增加、能夠降低NOx的燃燒技術(shù)。
背景技術(shù)：
過去，在將燃料直接噴射到燃燒室內(nèi)進(jìn)行自點(diǎn)火的直噴式的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中，作為降低NOx生成量的技術(shù)，已知有正時(shí)延遲。該所謂正時(shí)延遲，是通過使點(diǎn)火時(shí)間延遲來降低燃燒最高溫度，抑制氮與氧的反應(yīng)以降低NOx生成量的技術(shù)，但是，這時(shí)，由于在達(dá)到燃燒最高溫度的初始燃燒之后供應(yīng)的燃料的比例多，所以，燃燒變得不完全，油耗差，黑煙產(chǎn)生量也多。因此，通過在燃燒室內(nèi)交替地配置將燃料噴射時(shí)的燃料噴霧引導(dǎo)到燃燒室的周邊部和中央部的導(dǎo)向部，使燃料噴霧在燃燒室內(nèi)均勻地分散，提高燃燒效率的技術(shù)是公知的(例如，參照專利文獻(xiàn)I)。專利文獻(xiàn)I :日本特開平8 - 296442號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的課題但是，根據(jù)前述技術(shù)，盡管可以期待燃燒效率的提高，但是，存在著不能達(dá)到能夠抑制由于正時(shí)延遲而由在初始燃燒之后供應(yīng)的燃料引起的不完全燃燒，即使利用前述技術(shù)，也難以穩(wěn)定地提高油耗性能和減少黑煙產(chǎn)生量的問題。特別是，在為了擴(kuò)大噴口面積以防止油耗的惡化而設(shè)置多個(gè)噴口的多噴口結(jié)構(gòu)的情況下，噴口之間的距離變短，由來自各個(gè)噴口的噴射燃料形成的燃料噴霧的間隔也變窄。因此，存在著如下問題，即，在渦流強(qiáng)的部位，在燃燒室內(nèi)直線前進(jìn)的力(下面，稱之為“貫穿力”)小的燃料噴霧沿著渦流的旋轉(zhuǎn)方向彎曲且相鄰的燃料噴霧彼此之間容易重疊，在該噴霧重疊部，燃料濃度局部地上升，不完全燃燒變得顯著，變得更難以穩(wěn)定地提高油耗性能和降低黑煙產(chǎn)生量。解決課題的手段本發(fā)明的第一種形式，為一種柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，所述柴油發(fā)動(dòng)機(jī)從多噴口結(jié)構(gòu)的燃料噴射噴嘴向產(chǎn)生吸入空氣的渦流的燃燒室內(nèi)直接噴射燃料，形成多個(gè)燃料噴霧，其中，所述柴油發(fā)動(dòng)機(jī)配備有減少來自于相鄰設(shè)置的噴口的燃料噴霧的重疊的避免重疊結(jié)構(gòu)，作為該避免重疊結(jié)構(gòu)，設(shè)置氣門配氣正時(shí)機(jī)構(gòu)，該氣門配氣正時(shí)機(jī)構(gòu)將向前述燃燒室內(nèi)吸入空氣的進(jìn)氣門的關(guān)閉氣門動(dòng)作的開始點(diǎn)設(shè)定在進(jìn)氣下止點(diǎn)之前，并且，設(shè)置在前述關(guān)閉氣門動(dòng)作中將前述進(jìn)氣門的就位速度減速以緩和就位的沖擊的緩沖區(qū)間，將該緩沖區(qū)間的開始點(diǎn)、設(shè)定在進(jìn)氣下止點(diǎn)之前。本發(fā)明的第二種形式，作為第一種形式的避免重疊結(jié)構(gòu)，在前述氣門配氣正時(shí)機(jī)構(gòu)之外，還設(shè)置不同直徑的多噴口結(jié)構(gòu)，該不同直徑的多噴口結(jié)構(gòu)由上下多層的噴口列構(gòu)成，在該噴口列之中，越是燃料的噴射方向的俯角小的上層側(cè)，越將噴口直徑設(shè)定得大以增加貫穿力。發(fā)明的效果由于本發(fā)明如上面所述的那樣構(gòu)成，所以，產(chǎn)生下面所述的效果。S卩，根據(jù)第一種形式，在前述氣門配氣正時(shí)機(jī)構(gòu)中，由于在開始關(guān)閉氣門動(dòng)作之后，進(jìn)氣流路被進(jìn)氣門逐漸關(guān)閉，所以，在直到活塞到達(dá)進(jìn)氣下止點(diǎn)的期間內(nèi)，在進(jìn)氣流受到限制的狀態(tài)下繼續(xù)進(jìn)氣行程。從而，可以使吸入空氣絕熱膨脹以降低氣缸內(nèi)的進(jìn)氣溫度，使燃燒最高溫度降低以減少NOx生成量。這時(shí)，與進(jìn)行正時(shí)延遲的情況不同，在初始燃燒之后供應(yīng)的燃料的比例不變多。進(jìn)而，在前述氣門配氣正時(shí)機(jī)構(gòu)中，縮短從進(jìn)氣門的開啟氣門動(dòng)作開始到關(guān)閉氣門動(dòng)作開始的時(shí)間(下面，作為“開啟氣門時(shí)間)，限制在容易發(fā)生渦流的該升程部的進(jìn)氣量，并且，通過使吸入空氣膨脹，可以減小伴隨著進(jìn)氣的渦流，即使在多噴口結(jié)構(gòu)的情況下，也可以減少多個(gè)燃料噴霧被彎曲成渦流而生成的重疊。借此，可以減小噴霧重疊區(qū)域，減輕燃料濃度的局部的上升，抑制不完全燃燒，謀求穩(wěn)定的油耗性能的提高和黑煙產(chǎn)生量的減少。加之，可以在進(jìn)氣下止點(diǎn)在燃燒室內(nèi)發(fā)生大的壓力變動(dòng)之前，將進(jìn)氣門的就位速度減速，即使在這樣的壓力變動(dòng)下，進(jìn)氣門也不會(huì)激烈地碰撞就位面，可以防止進(jìn)氣門或就位面的損傷。根據(jù)第二種形式，在前述柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中，即使由于進(jìn)氣條件的變動(dòng)等發(fā)生大的渦流，也能夠越是通過高速旋轉(zhuǎn)外側(cè)的燃料噴霧，越能夠使貫穿力增加，可以與從渦流受到的彎曲力相應(yīng)地使各個(gè)燃料噴霧的貫穿力合理化。從而，在將燃料噴霧的前部與燃燒室的壁面接觸而使大量的炭堆積的情況抑制到最小限度的同時(shí)，可以減小噴霧重疊區(qū)域以減輕燃料濃度的局部的上升，提高燃燒室內(nèi)的空氣利用率，即使在發(fā)生的大的渦流的情況下，也能夠謀求穩(wěn)定地提高油耗性能和減少黑煙發(fā)生量。


圖I是表示根據(jù)本發(fā)明的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的整體結(jié)構(gòu)的正視剖視圖。圖2是表示進(jìn)氣門的曲軸的角度和關(guān)閉氣門動(dòng)作的關(guān)系的說明圖。圖3是表示在進(jìn)氣下止點(diǎn)的前后進(jìn)行關(guān)閉氣門動(dòng)作的開始和結(jié)束的情況下的進(jìn)氣門的曲軸的角度和關(guān)閉氣門動(dòng)作的關(guān)系的說明圖。圖4是表示在設(shè)置緩沖區(qū)間的情況下的進(jìn)氣門的曲軸的角度與關(guān)閉氣門動(dòng)作的關(guān)系的說明圖。圖5是燃料噴射噴嘴的前部的側(cè)面一部分的剖視圖。圖6是表示燃料的噴霧狀況的燃燒室附近的側(cè)面的一部分的剖視圖。圖7是燃料噴射噴嘴的前部的底面圖。圖8是表示在發(fā)生大的渦流時(shí)的燃料的噴霧狀況的燃燒室附近的底面圖。附圖標(biāo)記說明I 柴油發(fā)動(dòng)機(jī)
3c 進(jìn)氣門 3c4 燃料噴射噴嘴15燃燒室
17氣門配氣正時(shí)機(jī)構(gòu)29a、50a、5 Ia時(shí)刻(關(guān)閉氣門動(dòng)作的開始點(diǎn))34、35 噴口列34a、35a 噴口45、46 燃料噴霧51c時(shí)刻(緩沖期間的開始點(diǎn)) 52 緩沖區(qū)間B 進(jìn)氣下止點(diǎn)D 俯角dl 噴口直徑W 渦流
具體實(shí)施例方式下面，說明發(fā)明的實(shí)施形式。另外，將圖I的箭頭U表示的方向作為柴油發(fā)動(dòng)機(jī)I的上方，將箭頭R表示的方向作為柴油發(fā)動(dòng)機(jī)I的右方，說明下面所述的各個(gè)構(gòu)件的位置及方向等。首先，利用圖I說明根據(jù)本發(fā)明的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)I的整體結(jié)構(gòu)。另外，在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)I中，由于各個(gè)氣缸的結(jié)構(gòu)是大致相同的，所以，只對(duì)于其中的一個(gè)氣缸進(jìn)行說明。該柴油發(fā)動(dòng)機(jī)I由下面所述的部分構(gòu)成由氣缸體2、氣缸蓋3構(gòu)成的氣缸31等的發(fā)動(dòng)機(jī)主體部IA ;活塞6、連桿7、曲軸8、氣門配氣正時(shí)機(jī)構(gòu)17等主要的運(yùn)動(dòng)部IB ;以及，燃料噴射噴嘴4、燃料噴射泵5等進(jìn)氣排氣門驅(qū)動(dòng)部IC等。在其中的發(fā)動(dòng)機(jī)主體部1A，形成沿上下方向貫通前述氣缸31的氣缸體2的貫通孔2a，在該貫通孔2a中，嵌入與貫通孔2a具有大致相同的外徑的硬質(zhì)的氣缸套9，前述活塞6與該氣缸套9的內(nèi)部滑動(dòng)接觸，即使由于該活塞6的向上下方向的往復(fù)運(yùn)動(dòng),前述氣缸31的內(nèi)壁也不會(huì)被直接磨損。并且，在前述氣缸體2的上端部的頂板(top deck) 2b，在以前述氣缸套9的中心軸為中心的圓上，等間隔地設(shè)置四個(gè)氣缸蓋螺釘孔2c，并且，在頂板2b上的氣缸蓋3上，在以前述氣缸套9的中心軸為中心的圓上，等間隔地設(shè)置四個(gè)貫通孔3a，該貫通孔3a與前述氣缸蓋螺釘孔2c同軸地配置。借此，在將氣缸蓋螺釘10的下螺紋部IOb螺旋插入到氣缸蓋螺釘孔2c內(nèi)之后，使氣缸蓋螺釘10的上螺紋部IOa通過前述貫通孔3a從氣缸蓋3的上端面突出，在該上螺紋部IOa上螺紋配合螺母11，氣缸蓋螺釘3被緊固固定到氣缸體2的頂板2b上。同樣地，在前述氣缸體2上，在與頂板2b相反的一側(cè)，設(shè)置蓋螺栓孔2d，并且，氣缸體2的下端面被金屬蓋12覆蓋，在該金屬蓋12上，與前述蓋螺栓孔2d同軸地配置貫通孔12a，借助該螺栓13和螺母14，將金屬蓋12緊固固定到氣缸體2的下表面。并且，前述曲軸8可自由旋轉(zhuǎn)地被軸支承在該金屬蓋12與氣缸體2的下表面之間。另外,在前述主要運(yùn)動(dòng)部1B，如前面所述，在氣缸套9的內(nèi)部,可上下滑動(dòng)地設(shè)置活塞6，在被該活塞6的上端面和氣缸蓋3的下端面包圍的空間中，設(shè)置形成燃料噴霧的燃燒室15。
在該活塞6的上下方向中途部，設(shè)置與前述氣缸套9的中心軸垂直地交叉、并且與曲軸8的中心軸平行的活塞銷16，前述連桿7的上端可擺動(dòng)地嵌插于該活塞銷16上。另一方面，該連桿7的下端可旋轉(zhuǎn)地嵌插于前述曲軸8的曲軸銷8a上，曲軸8經(jīng)由連桿7與活塞6可連動(dòng)地連接。借此，該活塞6的向上下方向的往復(fù)運(yùn)動(dòng)經(jīng)由連桿7被傳遞給曲軸8，被變換成以該曲軸8的中心軸作為中心旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。進(jìn)而，在氣缸體2的左側(cè)方配置有氣門配氣正時(shí)機(jī)構(gòu)17。該氣門配氣正時(shí)機(jī)構(gòu)17的凸輪軸19經(jīng)由齒輪等與前述曲軸8連動(dòng)地連接，由曲軸8產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)作為旋轉(zhuǎn)動(dòng)力被傳遞給凸輪軸19，驅(qū)動(dòng)氣門配氣正時(shí)機(jī)構(gòu)17。另外，在前述進(jìn)氣門驅(qū)動(dòng)部IC中，在前述氣缸蓋3上設(shè)置有向前述燃燒室15內(nèi)送入空氣用的左右一對(duì)進(jìn)氣流路3b、3b和能夠開閉該進(jìn)氣流路3b、3b的左右一對(duì)進(jìn)氣門3c、3c，同樣地，在氣缸蓋3上設(shè)置有排出廢氣用的圖中未示出的左右一對(duì)排氣通路和能夠開 閉該排氣通路的左右一對(duì)排氣門，在本實(shí)施例的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)I中，每個(gè)氣缸分別配備有兩個(gè)進(jìn)氣門3c、3c和兩個(gè)排氣門。并且，任何一個(gè)氣門的開閉，如在后面詳細(xì)描述那樣，都由前述氣門配氣正時(shí)機(jī)構(gòu)17進(jìn)行。進(jìn)而，在氣缸蓋3上，以將前端部突出到燃燒室15內(nèi)的方式設(shè)置前述燃料噴射噴嘴4。從以后面詳細(xì)描述的方式形成的多個(gè)噴口將燃料噴射到燃燒室15內(nèi)。該燃料噴射噴嘴4經(jīng)由圖中未示出的燃料管連接到配置在前述氣缸體2的左側(cè)方的燃料噴射泵5上，當(dāng)前述曲軸8的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)由齒輪等經(jīng)由前述凸輪軸19傳遞給該燃料噴射泵5時(shí)，燃料經(jīng)由前述燃料管被壓送供應(yīng)給燃料噴射噴嘴4，根據(jù)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)I的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況，進(jìn)行燃料噴射。其次，利用圖I至圖4說明前述氣門配氣正時(shí)機(jī)構(gòu)17和由其進(jìn)行的前述進(jìn)氣門3c、3c的關(guān)閉氣門時(shí)刻控制。如圖I所示，在氣門配氣正時(shí)機(jī)構(gòu)17中，在氣缸體2的左側(cè)方與前述曲軸8的中心軸平行地配置前述凸輪軸19，在該凸輪軸19上，外嵌著具有規(guī)定的凸輪輪廓的凸輪20，凸輪隨動(dòng)件21與該凸輪20的圓周上部接觸。該凸輪隨動(dòng)件21設(shè)置在擺臂23的左右大致中央下側(cè)，該擺臂23的左端被軸支承在擺動(dòng)軸22上，以該擺動(dòng)軸22為中心，前述擺臂23按照凸輪20的凸輪輪廓上下擺動(dòng)。進(jìn)而，前述擺臂23的右端連接到推桿24的下端。該推桿24沿上下方向貫通前述氣缸蓋3的左部，可上下滑動(dòng)地設(shè)置，并且，設(shè)置在氣缸蓋3的上方的閥桿25的左端被連接到從氣缸蓋3突出的推桿24的上端。該閥桿25的左右大致中央以平行于前述凸輪軸19配置的閥桿軸26為中心，被可上下擺動(dòng)地軸支承，并且，閥桿25的右端經(jīng)由安裝軸27連接到進(jìn)氣用連接構(gòu)件18上，該進(jìn)氣用連接構(gòu)件18將前述左右一對(duì)進(jìn)氣門3c、3c的上端部之間連接起來。并且，該進(jìn)氣門用連接構(gòu)件18平時(shí)被夾裝在氣缸蓋3的上表面與進(jìn)氣門3c、3c的上端傘部之間的彈簧48的彈性力向上方加載，推桿24以閥桿軸26為中心被向下推壓，凸輪隨動(dòng)件21經(jīng)由擺臂23被凸輪20推壓。借此，提高凸輪隨動(dòng)件21對(duì)凸輪20的追隨性，提高進(jìn)氣門3c、3c的開閉時(shí)刻的設(shè)定精度。另外，對(duì)于前述排氣門的開閉時(shí)刻，同樣地，根據(jù)設(shè)置在該氣門配氣正時(shí)機(jī)構(gòu)17上的圖中未示出的凸輪的凸輪輪廓設(shè)定。另外，在由這樣的結(jié)構(gòu)構(gòu)成的氣門配氣正時(shí)機(jī)構(gòu)17中，被輸入旋轉(zhuǎn)動(dòng)力的凸輪軸19，如前面所述，與曲軸8連動(dòng)地連接，以該曲軸8的相位作為基準(zhǔn)，進(jìn)行開閉時(shí)刻控制。如圖2所示，按照下述方式進(jìn)行控制，即，在進(jìn)氣上止點(diǎn)T之前的時(shí)刻28，進(jìn)氣門3c、3c的打開氣門動(dòng)作開始之后，通常，在進(jìn)氣下止點(diǎn)B之后的時(shí)刻30a開始關(guān)閉氣門動(dòng)作，在時(shí)刻30b關(guān)閉氣門動(dòng)作結(jié)束。另外，之所以使進(jìn)氣門3c、3c的打開氣門動(dòng)作開始的時(shí)刻28在進(jìn)氣上止點(diǎn)T之前，是為了通過擴(kuò)大進(jìn)氣門3c、3c的打開氣門時(shí)刻與排氣門的打開氣門時(shí)刻的重疊時(shí)間，使掃氣量最佳，提高柴油發(fā)動(dòng)機(jī)I的發(fā)動(dòng)機(jī)特性，進(jìn)氣門3c、3c的打開氣門動(dòng)作開始的時(shí)刻28并不必須被限定于進(jìn)氣門上止點(diǎn)T之前。
與此相對(duì)，在本實(shí)施例中，以下述方式形成前述凸輪20的凸輪輪廓，S卩，以不損害前述掃氣量的方式，設(shè)定進(jìn)氣門3c、3c的打開氣門動(dòng)作開始的前述時(shí)刻28，只將關(guān)閉氣門動(dòng)作開始和關(guān)閉氣門動(dòng)作結(jié)束的前述時(shí)刻30a、30b以曲軸8的角度提前相位角49，分別成為進(jìn)氣下止點(diǎn)B之前的時(shí)刻29a、29b。在這種情況下，在關(guān)閉氣門動(dòng)作結(jié)束而關(guān)閉了氣門之 后，進(jìn)氣行程繼續(xù)進(jìn)行，從前述進(jìn)氣流路3b被吸入到氣缸31內(nèi)的吸入空氣保持氣密狀態(tài)不變地被絕熱膨脹。如圖3所示，可以按照下述方式形成前述凸輪20的凸輪輪廓，即，與進(jìn)氣門3c、3c的關(guān)閉氣門動(dòng)作開始的時(shí)刻和前述時(shí)刻29a同樣，成為進(jìn)氣下止點(diǎn)B之前的時(shí)刻50a相對(duì)，關(guān)閉氣門動(dòng)作結(jié)束的時(shí)刻成為進(jìn)行下止點(diǎn)B之后的時(shí)刻50b。在這種情況下，盡管直到在活塞6到達(dá)進(jìn)氣下止點(diǎn)B為止的期間，關(guān)閉氣門動(dòng)作沒有結(jié)束，但是，由于關(guān)閉氣門動(dòng)作本身已經(jīng)開始，所以，進(jìn)氣門3c、3c的進(jìn)氣流路3b、3b被逐漸閉塞。從而，在進(jìn)氣流受到限制的狀態(tài)下進(jìn)氣行程繼續(xù)進(jìn)行，從前述進(jìn)氣流路3b吸入到氣缸31內(nèi)的吸入空氣在接近于氣密的狀態(tài)下被絕熱膨脹。如圖4所示，可以按照下述方式形成前述凸輪20的凸輪輪廓，即，和前述時(shí)刻50a、50b 一樣，使進(jìn)氣門3c、3c的關(guān)閉氣門動(dòng)作的開始和結(jié)束的時(shí)刻為進(jìn)氣下止點(diǎn)B前后的時(shí)刻51a、51b，并且，設(shè)置在關(guān)閉氣門動(dòng)作的途中將進(jìn)氣門3c、3c的就位速度減速的緩沖區(qū)間52，將該緩沖區(qū)間52的開始時(shí)刻變成進(jìn)氣下止點(diǎn)B之前的時(shí)刻51c。在這種情況下，在直到到達(dá)進(jìn)氣下止點(diǎn)B為止的期間，進(jìn)氣門3c、3c逐漸接近圖中未示出的就位面。借此，即使在進(jìn)氣下止點(diǎn)B處在燃燒室15內(nèi)產(chǎn)生大的壓力變動(dòng)，也可以避免由此引起的進(jìn)氣門3c、3c錯(cuò)誤地劇烈沖擊就位面。進(jìn)而，在上述圖2至圖4所示的與本發(fā)明相關(guān)的氣門配氣正時(shí)機(jī)構(gòu)17中，均和過去的正時(shí)延遲不同，由于點(diǎn)火時(shí)刻和通常一樣，所以，在初始燃燒后供應(yīng)的燃料的比例不會(huì)變多。進(jìn)而，在該氣門配氣正時(shí)機(jī)構(gòu)17中，縮短打開氣門時(shí)間，限制在容易發(fā)生渦流的高升程部的進(jìn)氣量，并且，通過使吸入空氣膨脹，可以減小伴隨著進(jìn)氣的渦流，即使是多噴口結(jié)構(gòu)，也可以避免后面描述的燃料噴霧的重疊。其次，利用圖I、圖5、圖6，對(duì)于進(jìn)行上述開閉時(shí)刻控制的燃料噴射噴嘴4的結(jié)構(gòu)和動(dòng)作進(jìn)行說明。該燃料噴射噴嘴4，以其噴嘴軸心36與前述氣缸31的氣缸中心線37同軸地配置的方式，嵌裝到氣缸蓋3上。進(jìn)而，在該燃料噴射噴嘴4的噴嘴本體32的下部形成半球狀的噴射部33，該噴射部33以從前述氣缸蓋3的下表面3d面臨燃燒室15的內(nèi)部的方式配置。在前述噴射部33的內(nèi)部，形成球面狀的袋腔39，該袋腔39的球心40位于前述噴嘴軸心36上。并且，可上下滑動(dòng)的閥體41的圓錐狀的下端部41a突出到該袋腔39中，該下端部41a可在噴嘴本體32內(nèi)的閥座32a上就位地形成。進(jìn)而，在該噴嘴本體32的內(nèi)周側(cè)面和閥體41的外周側(cè)面之間形成燃料供應(yīng)路徑42。在這種結(jié)構(gòu)中，在燃料噴射開始時(shí)，在高壓的燃料從前述燃料噴射泵5供應(yīng)給前述燃料供應(yīng)路徑42之后，通過閥體41的下端部41a和閥座32a之間的間隙42a流入袋腔39內(nèi)，由形成在噴射部33的后面描述的多噴口噴射到構(gòu)成燃燒室15的腔38內(nèi)。在燃料噴射結(jié)束時(shí)，根據(jù)來自于圖中未示出的控制裝置的控制信號(hào)，電磁閥等動(dòng)作，借助油壓活塞等促動(dòng)器，前述閥體41下降，隔斷前述間隙42a。借此，停止向袋腔39內(nèi)·的燃料供應(yīng)，停止從多噴口向腔38內(nèi)的燃料噴射。 其次，利用圖5至圖8，對(duì)于前述噴射部33中的多噴口的結(jié)構(gòu)和渦流給予來自于該多噴口的燃料噴霧的影響進(jìn)行說明。如圖5至圖7所示，在該噴射部33形成上下兩層噴口列34、35。在其中的上層噴口列34中，多個(gè)上層噴口 34a沿著周向方向隔開相等的間隔配置在以噴嘴軸心36為中心的同一圓周上，進(jìn)而，各個(gè)上層噴口 34a，以俯角Dl的上層噴口中心線43大致通過前述半球側(cè)面33a的球心40的方式形成，相對(duì)于半球側(cè)面33a呈大致直角地開口。同樣地，在前述下層噴口列35中，多個(gè)下層噴口 35a也在周向方向上隔開相等的間隔地配置在以噴嘴軸心36為中心的同一圓周上，進(jìn)而，各個(gè)下層噴口 35a以俯角D2的下層噴口中心線44大致通過前述半球側(cè)面33a的球心40的方式形成,相對(duì)于半球側(cè)面33a大致呈直角地開口。借此，可以從上層噴口 34a、下層噴口 35a中的任意噴口相對(duì)于噴射部33的半球側(cè)面33a大致呈直角地噴射燃料，防止燃料噴射時(shí)的不規(guī)則的渦流等的發(fā)生，可以減輕燃燒室15內(nèi)的燃料分布的起伏。并且，在上層噴口 34a的噴口長度為LI，噴口直徑為dl，下層噴口 35a的噴口長度為L2，噴口直徑為d2的情況下，在本實(shí)施例中，噴口長度是相同的(LI = L2)，但是，將上層噴口 34a的噴口直徑dl設(shè)定得比下層噴口 35a的噴口直徑d2大(dl>d2)。另一方面，前述燃燒室15形成在前述氣缸蓋3的下表面3d、氣缸31的內(nèi)側(cè)面、以及將活塞6的頂部6a加工成凹狀的腔38之間。并且，在該腔38的平面視圖的大致中央，形成大致平坦的圓形的底面部38b,該底面部38b的周圍,被上方敞開的圓錐臺(tái)狀的斜面部38a覆蓋，并且，底面部38b比斜面部38a更靠近前述噴射部33設(shè)置。在上述結(jié)構(gòu)中，從上層噴口 34a噴射的燃料向著斜面部38a在上層噴口中心線43上以噴霧角e I擴(kuò)散至噴霧長度SI，形成上層燃料噴霧45。進(jìn)而，從下層噴口 35a噴射的燃料向著底面部38b在下層噴口中心線44上以噴霧角0 2擴(kuò)散至噴霧長度S2，形成下層燃料噴霧46。另外，在這種燃料噴霧45、46中，噴口直徑d越小，從各個(gè)噴口 34a、35a噴出的噴出流量、速度越減少，噴霧到達(dá)距離越變短。即，前述貫穿力變得越小。從而，來自于下層噴口 35a的下層燃料噴霧46的貫穿力比上層燃料噴霧45的貫穿力小，使得下層燃料噴霧46的噴霧長度S2比上層燃料噴霧45的噴霧長度SI短，構(gòu)成下層燃料噴霧46的燃料可以盡可能地不與底面部38b接觸。另外，這時(shí)，上層噴口 34a的貫穿力大，但是，由于從噴射部33到斜面部38a遠(yuǎn)，所以，構(gòu)成上層燃料噴霧45的燃料也盡可能地不與斜面部38a接觸。另外，對(duì)于如圖5、圖8所示，在由這種噴口直徑不同的上層噴口 34a和下層噴口35a構(gòu)成的不同直徑的多噴口結(jié)構(gòu)中，由于進(jìn)氣條件的變動(dòng)等產(chǎn)生大的渦流W的情況進(jìn)行說明。在該渦流W中，旋轉(zhuǎn)外側(cè)的渦流Wl比旋轉(zhuǎn)內(nèi)側(cè)的渦流W2的速度高，將燃料噴霧45、46向旋轉(zhuǎn)方向推壓、彎曲的力(下面，稱之為“彎曲力”)大。這里，由于上層噴口 34a的俯角Dl比下層噴口 35a的俯角D2小，所以，上層燃料噴霧45以貫穿旋轉(zhuǎn)外側(cè)的高速渦流Wl的方式通過，但是，如前面所述，由于上層燃料噴霧45的貫穿力大，所以從渦流Wl受到的彎曲力的影響小，由于被渦流Wl推壓引起的上層燃料噴射45彼此的重疊小。與此相對(duì)，由于下層燃料噴霧46以貫穿旋轉(zhuǎn)內(nèi)側(cè)的低速的渦流W2的方式通過，所 以，即使從渦流W2受到的彎曲力的影響小，貫穿力小，下層燃料噴霧46也不會(huì)被渦流W2推壓而相互重疊。另外，在這樣發(fā)生大的渦流W的情況下，燃料噴霧45、46由于被彎曲，所以變成難以和前述斜面部38a、底面部38b接觸的狀態(tài)。另外，通過以渦流W減少的方式形成進(jìn)氣流路3b、3b及腔38的形狀，可以進(jìn)一步減少燃料噴霧45、46的重疊。另外，在將前述上層噴口 34a的噴口直徑dl設(shè)定得和下層噴口 35a的噴口直徑d2相同(dl = d2)，減小上層燃料噴霧45A的貫穿力的情況下，由于該上層燃料噴霧45A從渦流W受到的彎曲力的影響大，所以，被推壓而使上層燃料噴霧45A相互重疊，生成寬的噴霧重疊區(qū)域47，在該噴霧重疊區(qū)域47，引起燃料濃度的局部上升。S卩，在從多噴口結(jié)構(gòu)的燃料噴射噴嘴4向發(fā)生吸入空氣的渦流W的燃燒室15內(nèi)直接噴射燃料而形成多個(gè)燃料噴霧45、46的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)I中，配備有減少來自于相鄰設(shè)置的噴口 34a、35a的燃料噴霧45、46的重疊的避免重疊結(jié)構(gòu)，作為該避免重疊結(jié)構(gòu)，由于設(shè)置氣門配氣正時(shí)機(jī)構(gòu)17，該氣門配氣機(jī)構(gòu)17將作為將空氣吸入前述燃燒室15內(nèi)的進(jìn)氣門3c、3c的關(guān)閉氣門動(dòng)作的開始點(diǎn)的時(shí)刻29a、50a、51a設(shè)定在進(jìn)氣下止點(diǎn)B之前，所以，在該氣門配氣正時(shí)機(jī)構(gòu)17中，在開始了關(guān)閉氣門動(dòng)作之后，由進(jìn)氣門3c、3c將進(jìn)氣流路3b逐漸關(guān)閉，所以，直到活塞6達(dá)到進(jìn)氣下止點(diǎn)B為止的期間，在進(jìn)氣流受到限制的狀態(tài)下繼續(xù)進(jìn)氣行程。借此，可以使吸入空氣絕熱膨脹，降低氣缸31內(nèi)的進(jìn)氣溫度，可以使燃燒最高溫度降低，減少NOx生成量。這時(shí)，與進(jìn)行正時(shí)延遲的情況不同，在初始燃燒后供應(yīng)的燃料的比例不會(huì)變多。進(jìn)而，在前述氣門配氣正時(shí)機(jī)構(gòu)17中，縮短打開氣門時(shí)間，限制容易發(fā)生渦流的高升程部的進(jìn)氣量，并且，通過使吸入空氣膨脹，可以減小伴隨著進(jìn)氣的渦流W，即使在多噴口結(jié)構(gòu)的情況下，也可以減少多個(gè)燃料噴霧45、46被渦流W彎曲而產(chǎn)生的重疊。借此，可以減小噴霧重疊區(qū)域47，減輕燃料濃度的局部上升，可以抑制不完全燃燒，謀求穩(wěn)定的油耗性能的提高和黑煙發(fā)生量的減少。進(jìn)而，由于在前述關(guān)閉氣門動(dòng)作中，設(shè)置將前述進(jìn)氣門3c、3c的就位速度減速以緩和就位的沖擊的緩沖區(qū)間52，將作為該緩沖區(qū)間52的開始點(diǎn)的時(shí)刻51c設(shè)定在進(jìn)氣下止點(diǎn)B之前，所以，在進(jìn)氣下止點(diǎn)B，在燃燒室15內(nèi)產(chǎn)生大的壓力變動(dòng)之前，可以將進(jìn)氣門3c、3c的就位速度減速，即使在這種壓力變動(dòng)下，進(jìn)氣門3c、3c也不會(huì)劇烈沖擊就位面，可以防止進(jìn)氣門3c、3c或就位面的損傷。
加之，作為前述避免重疊結(jié)構(gòu)，除前述氣門配氣正時(shí)機(jī)構(gòu)17之外，還設(shè)置不同直徑的多噴口結(jié)構(gòu)，該不同直徑的多噴口結(jié)構(gòu)，由上下多層、在本實(shí)施例中由上下兩層噴口列34、35構(gòu)成，在該噴口列34、35之中，由于越是在燃料的噴射方向的俯角D小的上層側(cè)，在本實(shí)施例中，將上層噴口列34的噴口直徑dl越設(shè)定得大，使貫穿力增加，所以，在前述柴油發(fā)動(dòng)機(jī)I中，由于進(jìn)氣條件的變動(dòng)等，即使發(fā)生大的渦流W，也可以增加通過高速的旋轉(zhuǎn)外側(cè)的渦流Wl的上層燃料噴霧45的貫穿力，可以與從渦流W受到的彎曲力相應(yīng)地將各個(gè)燃料噴霧45、46的貫穿力合理化。借此，將燃料噴霧45、46的前部與作為燃燒室15的壁面的斜面部38a、底面部38b接觸而使大量的炭堆積的情況抑制到最小限度，并且，可以減小噴霧重疊區(qū)域47，減輕燃料濃度的局部的上升，提高燃燒室15內(nèi)的空氣利用率，即使在發(fā)生了大的渦流W的情況下，也可以謀求穩(wěn)定的油耗性能的提高和降低黑煙的發(fā)生量。工業(yè)上的利用可能性本發(fā)明可以適用于從多噴口結(jié)構(gòu)的燃料噴射噴嘴向發(fā)生吸入空氣的渦流的燃燒 室內(nèi)直接噴射燃料以形成多個(gè)燃料噴霧的所有柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。
權(quán)利要求
1.一種柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，所述柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，從多噴口結(jié)構(gòu)的燃料噴射噴嘴將燃料直接噴射到發(fā)生吸入空氣的渦流的燃燒室內(nèi)，形成多個(gè)燃料噴霧，其特征在于，該柴油發(fā)動(dòng)機(jī)配備有減少來自于相鄰設(shè)置的噴口的燃料噴霧的重疊的避免重疊結(jié)構(gòu)，作為該避免重疊結(jié)構(gòu)，設(shè)置氣門配氣正時(shí)機(jī)構(gòu)，該氣門配氣正時(shí)機(jī)構(gòu)將向前述燃燒室內(nèi)吸入空氣的進(jìn)氣門的關(guān)閉氣門動(dòng)作的開始點(diǎn)設(shè)定在進(jìn)氣下止點(diǎn)之前，并且，設(shè)置在前述關(guān)閉氣門動(dòng)作中將前述進(jìn)氣門的就位速度減速以緩和就位的沖擊的緩沖區(qū)間，將該緩沖區(qū)間的開始點(diǎn)設(shè)定在進(jìn)氣下止點(diǎn)之前。
2.如權(quán)利要求I所述的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，作為前述避免重疊結(jié)構(gòu)，除了前述氣門配氣正時(shí)機(jī)構(gòu)之外，還設(shè)置不同直徑的多噴口結(jié)構(gòu)，該不同直徑的多噴口結(jié)構(gòu)由上下多層噴口列構(gòu)成，在該噴口列中，越是燃料噴射方向的俯角小的上層側(cè)，將噴口直徑設(shè)定得越大，以增加貫穿力。
全文摘要
在從多噴口結(jié)構(gòu)的燃料噴射噴嘴(4)向產(chǎn)生吸入空氣的渦流W的燃燒室(15)內(nèi)直接噴射燃料以形成多個(gè)燃料噴霧(45、46)的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)(1)中，配備有減少來自于相鄰設(shè)置的噴口(34a、35a)的燃料噴霧(45、46)的重疊的避免重疊結(jié)構(gòu)，作為該避免重疊結(jié)構(gòu)，設(shè)置氣門配氣正時(shí)機(jī)構(gòu)(17)，該氣門配氣正時(shí)機(jī)構(gòu)將作為將空氣吸入到前述燃燒室(15)內(nèi)的進(jìn)氣門(3c、3c)的關(guān)閉氣門動(dòng)作的開始點(diǎn)的時(shí)刻(29a、50a、51a)設(shè)定在進(jìn)氣下止點(diǎn)(B)之前，并且，在前述關(guān)閉氣門動(dòng)作中，設(shè)置將前述進(jìn)氣門(3c、3c)的就位速度減速以緩和就位的沖擊的緩沖區(qū)間(52)，將作為該緩沖區(qū)域(52)的開始點(diǎn)的時(shí)刻(51c)設(shè)定在進(jìn)氣下止點(diǎn)(B)之前。
文檔編號(hào)F02D41/02GK102762819SQ20118000968
公開日2012年10月31日 申請(qǐng)日期2011年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月19日
發(fā)明者半田哲士, 古東文哉, 濱岡俊次, 表洪志 申請(qǐng)人:洋馬株式會(huì)社