JP2000205513A

JP2000205513A - 燃焼装置

Info

Publication number: JP2000205513A
Application number: JP11007041A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Okada; 弘岡田; Seiji Kawaguchi; 清司川口
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1999-01-13
Filing date: 1999-01-13
Publication date: 2000-07-25

Abstract

(57)【要約】【課題】燃焼筒２内に旋回流を発生させて排気エミッ
ションを低減させる技術が知られているが、燃焼量が大
きい場合は大きな火炎を生じさせる必要があり、燃焼筒
２を大型化する必要があった。【解決手段】制御手段１３によって、１次エアポンプ
４と２次エアポンプ１０とを独立制御可能に設け、燃焼
量が低い場合における１次空気と２次空気の割合より
も、燃焼量が高い場合における１次空気と２次空気の割
合のほうが、２次空気供給量の割合を大きくする。これ
によって、燃焼量が大きい場合でも、火炎形成に空間を
必要とする１次火炎を小さくできる。そして、気化燃料
の２次燃焼は比較的小さな空間で燃焼可能であるため、
結果的に燃焼筒２を小型化できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液体燃料を燃焼さ
せる燃焼装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】排気エミッション（ＨＣ、ＣＯ）を低減
させる技術として、特開平１０−２２０７１１号公報に
開示された技術が知られている。この技術は、燃焼筒内
に燃焼空気による旋回流を生じさせるもので、噴霧燃料
と燃焼空気の混合性を向上させるものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記公報に開
示される技術では、燃焼量が大きい場合でも排気エミッ
ションを低減させようとすると、大きな燃焼筒内で大き
な火炎を生じさせる必要があり、結果的に燃焼装置が大
型化する不具合があった。

【０００４】

【発明の目的】本発明は、上記の事情に鑑みてなされた
もので、その目的は、燃焼量が大きい場合であっても小
型化が可能な燃焼装置の提供にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】〔請求項１の手段〕燃焼
量が大きい場合でも、比較的少ない１次空気で１次燃焼
を行う。これによって、空間を必要とする火炎が小さく
形成される。そして、１次燃焼で燃焼しなかった燃料
は、気化した状態になる。この気化燃料による燃焼は、
火炎形状を必要としないため、比較的小さい空間内で燃
焼できる。このように、燃焼量が大きい場合に２次空気
量の割合を高めることによって、燃焼部の空間を小さく
でき、結果的に燃焼装置を小型化できる。

【０００６】〔請求項２、３の手段〕１次空気の旋回流
（１次燃焼の旋回流）に対して２次空気がぶつかること
により、未燃焼の燃料と２次空気の混合性が向上し、排
気エミッションを低減できる。

【０００７】〔請求項４の手段〕１次空気供給部と２次
空気供給部とが、多数の貫通孔を備えるプレートで仕切
られたことにより、１次火炎がプレートの下流側に形成
され、燃料噴射弁が配置される１次空気供給部側の温度
の上昇を抑えることができる。このように、１次空気供
給部側の温度の上昇が抑えられるため、燃焼による高い
温度から燃料噴射弁を保護することができ、燃料噴射弁
の耐久性を高めることができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を、２つの実
施例と変形例を用いて説明する。〔第１実施例〕燃焼装置の概略を図１を用いて説明す
る。この実施例に示す燃焼装置は、自動車部品を加熱し
て暖機の促進を行うもので、軽油を燃焼するように設け
られている。

【０００９】この燃焼装置は、燃料タンク１Ａから燃料
ポンプ１Ｂによって高圧供給された液体燃料を噴霧する
電磁式燃料噴射弁（以下、インジェクタ１）を備え、こ
のインジェクタ１より噴霧された燃料の燃焼を行うもの
である。このインジェクタ１は、中心軸からある角度
（３０〜５０度）を持って燃料を噴射できる複数の噴射
孔を備える。このインジェクタ１から噴射された燃料が
到達する部分にスパーク部３Ａが配置されるように、ス
パークプラグ３が燃焼筒２の側壁に固定されている。

【００１０】１次エアポンプ４（１次空気供給手段に相
当する）に接続する燃焼空気導入口５を設けたフランジ
６は、半容器体である燃焼筒２の開口縁と衝合し、フラ
ンジ６の燃焼空気導入口５の中心部にはインジェクタ１
が固定されている。この実施例におけるインジェクタ１
は、図２に示す周知構造のものを採用している。また、
燃焼空気導入口５には、１次空気を旋回供給し、噴霧燃
料と１次空気の混合性を向上させる手段を採用してい
る。この１次空気旋回手段は、図３、図４に示すよう
に、フランジ６の燃焼空気導入口５に取り付けたスワー
ル発生リング７で、このリング７には、旋回空気発生用
の斜め孔７Ａが複数貫通形成されている。なお、燃焼空
気導入口５は燃焼空気供給路８を介して１次エアポンプ
４に接続されるもので、インジェクタ１はＯリング９に
よってシール接続されている。

【００１１】２次エアポンプ１０（２次空気供給手段に
相当する）に接続する２次空気導入管１１（２次空気吹
込手段に相当する）は、燃焼筒２の下流側の側壁に複数
取り付けられるものであり、図５に示すように燃焼筒２
の下流側（２次燃焼部）の中心部に向けて２次空気を吹
き出すものである。また、図６に示すように、２次空気
導入管１１によって、燃焼筒２の下流側（２次燃焼部）
へ２次空気を旋回供給するように設けても良い。この場
合の旋回流は１次空気の旋回方向とは逆に発生するよう
に設けられる。

【００１２】燃焼筒２の底面部には、燃焼ガスを自動車
の暖機部品へ供給するための燃焼ガス吹出管１２が固定
されている。

【００１３】インジェクタ１、スパークプラグ３、１次
エアポンプ４、２次エアポンプ１０は、制御手段１３に
よって制御される。この制御手段１３は、燃料噴射を開
始して着火後燃焼が安定するまでの燃焼開始初期は低燃
焼量とし、燃焼安定後に高燃焼量とするとともに、図７
に示すように、燃焼量の低い場合における１次空気と２
次空気の供給割合よりも、燃焼量が高い場合における１
次空気と２次空気の供給割合のほうが、２次空気の供給
量の割合を大きく設定するように設けられている。

【００１４】具体的な一例を示すと、図７に示すよう
に、燃焼量が低の時に１次空気量：２次空気量＝１０L/
min ：１０L/min に設定し、燃焼量が中の時に１次空気
量：２次空気量＝２５L/min ：４５L/min に設定し、燃
焼量が高の時に１次空気量：２次空気量＝２５L/min ：
７５L/min に設定されるものである。燃焼開始初期にお
ける制御手段１３によるインジェクタ１、スパークプラ
グ３、１次エアポンプ４、２次エアポンプ１０の制御を
図７のタイムチャートに示す。そしてこの時の制御フロ
ーチャートを図９に示す。なお、図８では燃焼が安定化
して燃焼量を増加させる際に、徐々に燃焼量を増加させ
る例を示す。

【００１５】次に作動を説明する。図示しない運転スイ
ッチがONされると、制御手段１３はインジェクタ１、ス
パークプラグ３、１次エアポンプ４、２次エアポンプ１
０を作動させ、最大燃焼能力よりも小さい能力に相当す
る燃料噴射量、燃焼空気量を供給する。設定された時間
が経過した後に、燃焼能力を最大能力まで瞬間的、ある
いは徐々に上げてゆく。この燃焼開始初期における燃料
供給量の小さい場合における１次空気と２次空気の供給
割合よりも、燃焼量が高い場合における１次空気と２次
空気の供給割合のほうが、２次空気の供給量の割合が大
きく設定される。運転スイッチがOFF されると、制御手
段１３はインジェクタ１、スパークプラグ３を停止させ
るとともに、設定時間経過後に１次エアポンプ４、２次
エアポンプ１０も停止させる。ただし、スパークプラグ
３は、運転スイッチをONしてから所定時間経過後に停止
するように設けても良い（図８参照）。

【００１６】この第１実施例は、燃焼量が大きい場合で
も、比較的少ない１次空気で１次燃焼を行う。これによ
って、空間を必要とする火炎が小さく形成される。そし
て、１次燃焼で燃焼しなかった燃料は、気化した状態に
なる。この気化燃料による燃焼は、火炎形状を必要とし
ないため、比較的小さい空間内で燃焼できる。このよう
に、燃焼量が大きい場合に２次空気量の割合を高めるこ
とによって、燃焼部の空間を小さくでき、結果的に燃焼
装置を小型化できる。また、１次空気の旋回流（１次燃
焼の旋回流）に対して２次空気がぶつかることにより、
未燃焼の燃料と２次空気の混合性が向上し、排気エミッ
ションを低減できる。

【００１７】〔第２実施例〕この第２実施例は、図１０
に示すように、１次空気が供給される１次空気供給部２
Ａと、２次空気が供給される２次空気供給部２Ｂとを、
多数の貫通孔１４Ａが形成されたプレート１４によって
仕切ったものである。このように、１次空気供給部２Ａ
と２次空気供給部２Ｂとを、多数の貫通孔１４Ａを備え
るプレート１４で仕切ることにより、燃焼負荷率が高く
てもクリーン燃焼が可能になるとともに、１次火炎がプ
レート１４の下流側に形成され、インジェクタ１側の温
度の上昇を抑えることができる。このように、インジェ
クタ１側の温度の上昇が抑えられるため、燃焼による高
い温度からインジェクタ１を保護でき、耐久性を高める
ことができる。なお、図１０中における実線火炎はプレ
ート１４を配置した際の火炎を示し、破線火炎は１次空
気のみによって燃焼を行う場合の火炎を示す。

【００１８】〔変形例〕上記の実施例では、本発明を自
動車部品の暖機に用いた例を示すが、液体燃料を燃焼さ
せる全ての燃焼装置に本発明を適用しても良い。スパー
クプラグに代わってグロープラグを用いても良い。ま
た、燃料としては、軽油の他に、灯油、メタノール類を
用いても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】燃焼装置の概略図である（第１実施例）。

【図２】インジェクタの断面図である（第１実施例）。

【図３】スワール発生手段の概略断面図である（第１実
施例）。

【図４】スワール発生リングの平面および断面図である
（第１実施例）。

【図５】２次空気導入管の取付状態を示す燃焼筒の断面
図である（第１実施例）。

【図６】２次空気導入管の取付状態を示す燃焼筒の側面
および断面図である（第１実施例）。

【図７】燃焼開始時のタイムチャートである（第１実施
例）。

【図８】燃焼開始時のタイムチャートである（第１実施
例）。

【図９】燃焼開始時の制御を示すフローチャートである
（第１実施例）。

【図１０】燃焼装置の概略図である（第２実施例）。

【符号の説明】

１インジェクタ（燃料噴射弁）２Ａ１次空気供給部２Ｂ２次空気供給部４１次エアポンプ（１次空気供給手段）７スワール発生リング（１次空気旋回手段）１０２次エアポンプ（２次空気供給手段）１１２次空気導入管（２次空気吹込手段）１３制御手段１４プレート１４Ａ貫通孔

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】燃料噴射弁から噴射された液体燃料と、１
次空気供給手段から供給された１次空気とにより１次燃
焼を行うとともに、この１次燃焼部の下流側において２
次空気供給手段から供給された２次空気により２次燃焼
を行う燃焼装置において、燃焼量の低い場合における１次空気と２次空気の供給割
合よりも、燃焼量が高い場合における１次空気と２次空
気の供給割合のほうが、２次空気の供給量の割合を大き
く設定する制御手段を用いたことを特徴とする燃焼装
置。
【請求項２】請求項１の燃焼装置において、前記１次空気供給手段は、前記１次燃焼部へ１次空気を
旋回供給する１次空気旋回手段を備えるとともに、前記２次空気供給手段は、２次燃焼部の中央部分に向け
て２次空気を吹き込む２次空気吹込手段を備えることを
特徴とする燃焼装置。
【請求項３】請求項１の燃焼装置において、前記１次空気供給手段は、前記１次燃焼部へ１次空気を
旋回供給する１次空気旋回手段を備えるとともに、前記２次空気供給手段は、２次燃焼部へ２次空気を旋回
供給する２次空気旋回手段を備え、この２次空気旋回手
段による旋回流は１次空気の旋回方向とは逆に発生する
ように設けられたことを特徴とする燃焼装置。
【請求項４】請求項１ないし請求項３のいずれかの燃焼
装置において、１次空気が供給される１次空気供給部と、２次空気が供
給される２次空気供給部とが、多数の貫通孔が形成され
たプレートによって仕切られたことを特徴とする燃焼装
置。