JP2000054904A - ディーゼルエンジンの副室式燃焼室 - Google Patents
ディーゼルエンジンの副室式燃焼室Info
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Abstract
で連通され、副燃焼室7に燃料噴射ノズル19が設けら
れ、副燃焼室7に燃料噴射ノズル19から予備噴射1と
主噴射2とが行われる、ディーゼルエンジンの副室式燃
焼室において、クランク角度で圧縮行程の上死点前60
゜から30゜の期間中に、予備噴射1が開始されるも
の。 【効果】主噴射燃料の着火が助けられ、着火遅れが短く
なる。また、着火後の燃焼も促進される。更に、主噴射
燃料と空気の混合もよくなるので、吸入空気の利用度が
上がる。
Description
ンの副室式燃焼室に関する。
来技術として、特公平7−116941号公報に開示さ
れたものがある(図2参照)。この燃焼室の構成は次の
通りである。主燃焼室(101)と副燃焼室(102)とが
連通孔(103)で連通され、副燃焼室(102)に予備噴
射ノズル(104a)と主噴射ノズル(104b)とが設け
られ、主噴射ノズル(104a)と副ノズル(104b)か
ら副燃焼室(102)に予備噴射(105)と主噴射(10
6)とが行われる。副燃焼室(102)は断熱構造とされ
ている。予備噴射(105)は、吸入行程後期から圧縮行
程前期にかけて行われ、主噴射(106)は、圧縮行程後
期から膨張行程前期にかけて行われる。予備噴射燃料
(107)は副燃焼室(102)の内壁面に沿って噴射され
る。
ている。予備噴射燃料(107)で副燃焼室(102)の内
壁面の熱が回収されるため、サイクル効率が向上し、燃
費が向上する。予備噴射燃料(107)が十分に蒸発した
後に主噴射(106)が行われるため、燃料の着火遅れが
なく、サイクル効率が向上する。予備噴射燃料(107)
の希薄混合気に主噴射(106)が行われるので、NOX
の生成が抑制される。
縮行程の下死点付近で予備噴射(105)が開始される。
圧縮行程の下死点付近では、圧縮熱や副燃焼室(102)
への押し込み流が殆ど発生しないため、この時期に噴射
された予備噴射燃料(107)は、副燃焼室(102)の内
壁面に液状のまま付着する。付着した燃料の一部は副燃
焼室(102)の内壁面の熱を吸収して気化するが、この
気化により内壁面の温度が低下するため、付着した燃料
の一部は内壁面にそのまま残る。内壁面に残った燃料
は、圧縮行程で発生する圧縮熱や押し込み流によって
も、容易に気化せず、副燃焼室(102)内に形成される
予備混合気が適性濃度に達しない。このため、目指す利
点が得られるどころか、未燃燃料や未燃ガスの排出量が
増大し、熱効率が悪化し、燃費も悪化する。
のを提供することにある。
は、次の通りである(図1参照)。主燃焼室(31)と副
燃焼室(7)とが連通孔(32)で連通され、副燃焼室(7)
に燃料噴射ノズル(19)が設けられ、燃料噴射ノズル
(19)から副燃焼室(7)に予備噴射(1)と主噴射(2)と
が行われる、ディーゼルエンジンの副室式燃焼室におい
て、クランク角度で圧縮行程の上死点前60゜から30゜
の期間中に、予備噴射(1)が開始されるもの。
次の作用効果を奏する。上記のように構成されているの
で、次の利点がある。図1(B)に示すように、クランク
角度で圧縮行程の上死点前60゜から30゜の期間中に、
予備噴射(1)が開始されるが、この期間中は、下死点付
近に比べ、副燃焼室(2)への押し込み流の流速が速く、
圧縮熱も高い。また、圧縮行程の上死点付近に比べ、主
噴射(2)の開始までに時間的余裕がある。このため、こ
の期間中に予備噴射(1)を開始すると、予備噴射燃料
(1a)が、流速の速い押し込み流によって微細化され、
高い圧縮熱によって速やかに気化し、主噴射(2)の開始
までに適性濃度の予備混合気となり、副燃焼室(7)内に
極めて着火しやすい雰囲気を作ることができる。ここに
主噴射(2)が行われると、主噴射燃料の着火が助けら
れ、着火遅れが短くなる。また、着火後の燃焼も促進さ
れる。更に、主噴射燃料と空気の混合もよくなるので、
吸入空気の利用度が上がる。これらの理由で、未燃燃料
や未燃ガスの排出量が低減され、その分、燃費も安くな
る。また、熱効率と同時に出力も向上し、排煙もきれい
になる。同時に振動や騒音も下がり、滑らかな運転が得
られる。
発明の作用効果に加え、次の作用効果を奏する。図1に
示すように、予備噴射燃料(1a)が連通孔(32)に向け
て噴射されるため、次の利点がある。予備噴射燃料(1
a)が噴射される時期には、主燃焼室(31)から連通孔
(32)を経て副燃焼室(7)に押し込み流が流入してい
る。この押し込み流は、連通孔(32)を通過した後は、
副燃焼室(7)内での体積膨張により、その流速が低下す
るが、連通孔(32)を通過している間は流速が速い。こ
のため、予備噴射燃料(1a)が連通孔(32)に向けて噴
射されると、予備噴射燃料(1a)が、連通孔(32)を通
過中の高速の押し込み流に衝突し、その微細化と分散が
促進される。このようにして形成された予備混合気に
は、局所的な過濃部分が形成されにくく、燃焼時に局所
的な高温部分が発生しにくいので、NOXの発生を抑制
できる。
たは2の発明の作用効果に加え、次の作用効果を奏す
る。図1に示すように、1の副燃焼室(7)への予備噴射
(1)と主噴射(2)とが、1の燃料噴射管(20)と、この
燃料噴射管(20)に接続された1の燃料噴射ノズル(1
9)とを介して行われるため、次の利点がある。1の副
燃焼室への予備噴射と主噴射とが、複数の噴射管と複数
の燃料噴射ノズルとを介して行われる場合には、燃料噴
射装置が複雑化する。これに対し、本発明では、燃料噴
射装置が簡素化され、その製造コストが安くなるととも
に、その故障が少なくなる。
ずれかの作用効果に加え、次の作用効果を奏する。図1
に示すように、予備噴射(1)と主噴射(2)の総噴射量に
対し、予備噴射量が2〜20%とされているため、次の
利点がある。予備噴射量が2%未満の場合には、低負荷
時に予備混合気の濃度が薄くなり過ぎ、主噴射燃料の着
火遅れを改善できない場合がある。また、これが20%
を越えると、中高負荷時に予備混合気の濃度が濃くなり
過ぎ、主噴射燃料が早過着火を起こすおそれがある。こ
れに対し、本発明では、予備混合気の濃度が適性な範囲
におさまり、上記の問題が起こりにくい。
いて説明する。図1は本発明の実施形態を説明する図で
ある。この実施形態では、ディーゼルエンジンの副室式
燃焼室が用いられている。
(A)に示すように、主燃焼室(31)と副燃焼室(7)とが
連通孔(32)で連通され、副燃焼室(7)に燃料噴射ノズ
ル(19)が設けられ、燃料噴射ノズル(19)から副燃焼
室(7)に予備噴射(1)と主噴射(2)とが行われるように
なっている。主燃焼室(31)は、ピストン(4)とシリン
ダヘッド(17)との間に形成されている。副燃焼室(7)
は、シリンダヘッド(17)内に形成され、シリンダ中心
軸線から偏った位置に配置されている。この副燃焼室
(7)は、うず室である。連通孔(32)は、シリンダ中心
軸線に対して傾斜する。燃料噴射ノズル(19)は、副燃
焼室(7)に向けて、シリンダヘッド(17)に差し込ま
れ、その先端は副燃焼室(7)に臨んでいる。
1(A)に示すように、燃料噴射ポンプ(8)からスピル弁
(52)と燃料噴射管(20)と燃料噴射ノズル(19)とを
順に介して副燃焼室(7)に燃料噴射が行われるようにな
っている。燃料噴射ポンプ(8)は燃料供給ポンプ(53)
を介して燃料供給源(54)に接続されている。燃料噴射
ポンプ(8)は、燃料噴射カム(9)によって駆動されるプ
ランジャポンプである。この燃料噴射ポンプ(8)は、圧
縮行程の後半と膨張行程の前半にかけて、プランジャ室
(37)から燃料を連続的に吐出する。
続され、制御手段(56)で制御される。スピル弁(52)
は、通常は開弁されているが、制御手段(56)の指令に
より、プランジャ室(37)の吐出期間中に、所定時期か
ら所定期間だけ開弁する。プランジャ室(37)の吐出期
間中で、スピル弁(52)の開弁中は、吐出燃料が燃料供
給源(54)に戻り、燃料噴射ノズル(19)からの燃料噴
射は行われない。スピル弁(52)の閉弁中は、吐出燃料
が燃料噴射管(20)に送られ、燃料噴射ノズル(19)か
ら燃料噴射が行われる。プランジャ室(37)の吐出期間
中、スピル弁(52)の閉弁が2回行われることにより、
予備噴射(1)と主噴射(2)とが行われる。
射(2)とは、1の燃料噴射管(20)と、この燃料噴射管
(20)に接続された1の燃料噴射ノズル(19)とを順に
介して行われる。予備噴射燃料(1a)と主噴射燃料と
は、連通孔(32)に向けて噴射される。燃料噴射ノズル
(19)の噴射軸線(19a)は、連通孔(32)に向けら
れ、予備噴射燃料(1a)と主噴射燃料とは、この噴射軸
線(19a)を中心とする円錐形の噴射パターンで噴射さ
れる。
図1(B)に示すように、クランク角度で圧縮行程の上死
点前60゜から30゜の期間中に、予備噴射(1)が開始さ
れる。圧縮行程の上死点前30゜から圧縮行程の上死点
に至る期間中に、主噴射(2)が開始される。これらの噴
射開始時期は、エンジン回転速度やエンジン負荷等の運
転状態に応じ、制御手段(56)で調節される。
備噴射(1)と主噴射(2)の総噴射量は、エンジン負荷の
減少につれて減少し、総噴射量の対する予備噴射量の比
率は、総噴射量の減少につれて減少するように設定され
ている。予備噴射量は主噴射量よりも少なくなるように
設定されている。予備噴射量が主噴射量よりも多くなる
と、予備混合気が過濃になり、主噴射燃料が過早着火を
起こすことがある。これに対し、予備噴射燃料が主噴射
燃料よりも少なくなると、予備噴射混合気が過濃になり
にくく、主噴射燃料の過早着火が抑制される。予備噴射
燃料は、主噴射燃料と予備噴射燃料との総噴射量に対し
て、2〜20%とするのが望ましい。予備噴射(1)は、
始動領域では行われないようにしてある。予備噴射(1)
が始動領域で行われると、予備噴射燃料の気化によって
燃焼室が冷却され、始動が困難になることがある。これ
に対し、予備噴射(1)が始動領域で行われない場合に
は、予備噴射燃料の気化による燃焼室の冷却が防止さ
れ、始動が容易に行われる。
ではない。例えば、副燃焼室(2)は、うず室ではなく、
予燃焼室であってもよい。
る図で、図1(A)は縦断面図、図1(B)は燃料噴射
時期の説明図である。
図2(A)は縦断面図、図2(B)は燃料噴射時期の説
明図である。
射、(7)…副燃焼室、(19)…燃料噴射ノズル、(20)
…燃料噴射管、(31)…主燃焼室、(32)…連通孔。
Claims (4)
- 【請求項1】 主燃焼室(31)と副燃焼室(7)とが連通
孔(32)で連通され、副燃焼室(7)に燃料噴射ノズル
(19)が設けられ、燃料噴射ノズル(19)から副燃焼室
(7)に予備噴射(1)と主噴射(2)とが行われる、ディー
ゼルエンジンの副室式燃焼室において、 クランク角度で圧縮行程の上死点前60゜から30゜の期
間中に、予備噴射(1)が開始されるもの。 - 【請求項2】 請求項1のディーゼルエンジンの副室式
燃焼室において、予備噴射燃料(1a)が連通孔(32)に
向けて噴射されるもの。 - 【請求項3】 請求項1または2のディーゼルエンジン
の副室式燃焼室において、 1の副燃焼室(7)への予備噴射(1)と主噴射(2)とが、
1の燃料噴射管(20)と、この燃料噴射管(20)に接続
された1の燃料噴射ノズル(19)とを介して行われるも
の。 - 【請求項4】 請求項1から3いずれかのディーゼルエ
ンジンの副室式燃焼室において、 予備噴射(1)と主噴射(2)との総噴射量に対し、予備噴
射量が2〜20%であるもの。
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JP22640098A JP3851727B2 (ja) | 1998-08-11 | 1998-08-11 | ディーゼルエンジンの副室式燃焼室 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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JP2018534481A (ja) * | 2015-11-17 | 2018-11-22 | モトダン リミテッド | 内燃エンジン |
WO2020105355A1 (ja) * | 2018-11-20 | 2020-05-28 | ヤンマー株式会社 | 副室式ディーゼル機関 |
CN113756932A (zh) * | 2020-06-02 | 2021-12-07 | 广州汽车集团股份有限公司 | 一种预燃室结构 |
EP3885546A4 (en) * | 2018-11-20 | 2022-09-07 | Yanmar Power Technology Co., Ltd. | PRECHAMBER DIESEL ENGINE |
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1998
- 1998-08-11 JP JP22640098A patent/JP3851727B2/ja not_active Expired - Fee Related
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