JP2000304210A - 燃焼装置 - Google Patents
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- Spray-Type Burners (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 燃焼室内に導入される噴射燃料の微粒化及び
燃焼室内への広範囲な導入を図る。 【解決手段】 燃料噴射弁4と燃焼空間部3bとの間に
燃料衝突部9を配置する。該燃料衝突部9には燃料流通
孔9d及び燃焼空気流通孔9eが形成されいる。燃料衝
突部9は、燃料噴射弁4から噴射された燃料の一部が燃
料流通孔9dのエッジ部9fに衝突した状態で燃焼空間
部3b内に導入され、又噴射燃料の残部が該エッジ部9
fに衝突することなく直接空間部3b内に導入されるよ
う、燃料噴射弁4との位置関係が設定されている。
燃焼室内への広範囲な導入を図る。 【解決手段】 燃料噴射弁4と燃焼空間部3bとの間に
燃料衝突部9を配置する。該燃料衝突部9には燃料流通
孔9d及び燃焼空気流通孔9eが形成されいる。燃料衝
突部9は、燃料噴射弁4から噴射された燃料の一部が燃
料流通孔9dのエッジ部9fに衝突した状態で燃焼空間
部3b内に導入され、又噴射燃料の残部が該エッジ部9
fに衝突することなく直接空間部3b内に導入されるよ
う、燃料噴射弁4との位置関係が設定されている。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は例えば車両の暖房、
車両部品の暖機、等に用いられる燃焼装置に関するもの
である。
車両部品の暖機、等に用いられる燃焼装置に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の燃焼装置としては、特開
平9−209875号公報に記載されたものがある。こ
れは、燃焼装置における燃料噴射装置の噴射ノズルの下
流側位置に燃料衝突空間を備え、該空間に互いに対向す
る位置にて開放されるノズル孔を備え、該噴射ノズルか
ら噴射された噴射燃料を前記ノズル孔から燃料衝突空間
内に導き、該空間内で燃料を互いに正面衝突させてい
る。
平9−209875号公報に記載されたものがある。こ
れは、燃焼装置における燃料噴射装置の噴射ノズルの下
流側位置に燃料衝突空間を備え、該空間に互いに対向す
る位置にて開放されるノズル孔を備え、該噴射ノズルか
ら噴射された噴射燃料を前記ノズル孔から燃料衝突空間
内に導き、該空間内で燃料を互いに正面衝突させてい
る。
【0003】該空間内にて正面衝突した燃料は衝突圧力
によって砕かれ、微粒子化して霧状となり、このように
して霧状となった燃料は該空間から燃焼室内に広がりを
もって噴射されるものである。これにより、燃焼室内で
の燃料の燃焼効率が向上するというものである。
によって砕かれ、微粒子化して霧状となり、このように
して霧状となった燃料は該空間から燃焼室内に広がりを
もって噴射されるものである。これにより、燃焼室内で
の燃料の燃焼効率が向上するというものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記従来のものにおい
ては、燃料衝突空間内において噴射燃料を衝突する構成
であるため、燃焼初期時、即ち、着火時には噴射燃料の
微粒化が達成でき、着火時の着火遅れ時間を改善するこ
とができる。
ては、燃料衝突空間内において噴射燃料を衝突する構成
であるため、燃焼初期時、即ち、着火時には噴射燃料の
微粒化が達成でき、着火時の着火遅れ時間を改善するこ
とができる。
【0005】しかしながら、噴射ノズルの下流側に燃料
衝突空間を配置する構成であるため、該噴射ノズルから
燃焼室内への噴射燃料の広がりに対しては該燃料衝突空
間は障壁となり易く、噴射燃料を燃焼室内に広範囲に導
入することに支障を来す。これは、噴射燃料の、燃焼室
内での分散性の悪化を招来し、定常燃焼時には噴射燃料
の燃焼性が十分でない。
衝突空間を配置する構成であるため、該噴射ノズルから
燃焼室内への噴射燃料の広がりに対しては該燃料衝突空
間は障壁となり易く、噴射燃料を燃焼室内に広範囲に導
入することに支障を来す。これは、噴射燃料の、燃焼室
内での分散性の悪化を招来し、定常燃焼時には噴射燃料
の燃焼性が十分でない。
【0006】本発明は、上述した点に鑑みて案出された
ものであって、噴射燃料の微粒化及び噴射燃料の燃焼室
内への広範囲な導入を達成することができる燃焼装置を
提供することを目的とするものである。
ものであって、噴射燃料の微粒化及び噴射燃料の燃焼室
内への広範囲な導入を達成することができる燃焼装置を
提供することを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
達成するために、特許請求の範囲の各請求項に記載した
燃焼装置を提供するものである。
達成するために、特許請求の範囲の各請求項に記載した
燃焼装置を提供するものである。
【0008】請求項1〜請求項4に記載の発明によれ
ば、燃料噴射手段と、燃焼空気供給手段と、該噴射手段
からの噴射燃料と燃焼空気供給手段からの燃焼空気とが
導入される燃焼空間部と、燃焼空間部にて噴射燃料と燃
焼空気との混合気を着火させる着火手段とを備え、燃料
噴射手段の燃料噴射側と燃焼空間部との間に、燃料噴射
手段からの噴射燃料の一部が衝突し、且つ残部が衝突す
ることなく燃焼空間部に導入されるように設定された燃
料衝突手段と、を具備したことを特徴とするものであ
る。
ば、燃料噴射手段と、燃焼空気供給手段と、該噴射手段
からの噴射燃料と燃焼空気供給手段からの燃焼空気とが
導入される燃焼空間部と、燃焼空間部にて噴射燃料と燃
焼空気との混合気を着火させる着火手段とを備え、燃料
噴射手段の燃料噴射側と燃焼空間部との間に、燃料噴射
手段からの噴射燃料の一部が衝突し、且つ残部が衝突す
ることなく燃焼空間部に導入されるように設定された燃
料衝突手段と、を具備したことを特徴とするものであ
る。
【0009】かかる構成によれば、燃料衝突手段に噴射
燃料の一部が衝突することにより、該燃料の一部がその
衝突時の衝撃により砕かれて微粒化されることになる。
この結果、着火時のように燃焼空間部の温度が低(常
温)い場合であって燃料が気化しにくく、燃料と燃焼空
気との混合性が悪い条件下であっても、微粒化された燃
料は気化しやすい状態にあり、燃焼空気との混合性が改
善されるため、該混合気の着火性が良くなり、従って着
火遅れ時間を短縮することが可能となる。
燃料の一部が衝突することにより、該燃料の一部がその
衝突時の衝撃により砕かれて微粒化されることになる。
この結果、着火時のように燃焼空間部の温度が低(常
温)い場合であって燃料が気化しにくく、燃料と燃焼空
気との混合性が悪い条件下であっても、微粒化された燃
料は気化しやすい状態にあり、燃焼空気との混合性が改
善されるため、該混合気の着火性が良くなり、従って着
火遅れ時間を短縮することが可能となる。
【0010】又、噴射燃料の残部は燃料衝突部に衝突す
ることなく燃焼空間部内に広範囲に導入されることが可
能となるため、燃焼空間部内の全体において燃焼空気と
の混合性が均一となり、混合気の燃焼性が良好となって
排気ガスがクリーンとなる。
ることなく燃焼空間部内に広範囲に導入されることが可
能となるため、燃焼空間部内の全体において燃焼空気と
の混合性が均一となり、混合気の燃焼性が良好となって
排気ガスがクリーンとなる。
【0011】請求項2に記載の発明によれば、燃料衝突
手段を、燃料噴射手段からの噴射燃料が通過する開口部
を備えた板状部とし、燃料噴射手段から噴射された噴射
燃料が開口部を通過する際に、開口部の内壁に噴射燃料
の一部が衝突した状態で燃焼空間部に導入され、且つ残
部の燃料が上記内壁に衝突することなく燃焼空間部に導
入されるように燃料噴射手段と燃料衝突手段との相対位
置を設定したことを特徴としている。
手段を、燃料噴射手段からの噴射燃料が通過する開口部
を備えた板状部とし、燃料噴射手段から噴射された噴射
燃料が開口部を通過する際に、開口部の内壁に噴射燃料
の一部が衝突した状態で燃焼空間部に導入され、且つ残
部の燃料が上記内壁に衝突することなく燃焼空間部に導
入されるように燃料噴射手段と燃料衝突手段との相対位
置を設定したことを特徴としている。
【0012】この構成によれば、燃料衝突手段の開口部
での内壁おいて噴射燃料の衝突/非衝突を同時に満足す
る構成であるため、簡便な手法でありながら、噴射燃料
の微粒化は内壁での燃料の衝突により達成でき、又噴射
燃料の燃焼空間部への広範囲な分散性は内壁に燃料が衝
突することなく、直接的に燃焼空間部へ燃料が導入され
ることにより達成できる。
での内壁おいて噴射燃料の衝突/非衝突を同時に満足す
る構成であるため、簡便な手法でありながら、噴射燃料
の微粒化は内壁での燃料の衝突により達成でき、又噴射
燃料の燃焼空間部への広範囲な分散性は内壁に燃料が衝
突することなく、直接的に燃焼空間部へ燃料が導入され
ることにより達成できる。
【0013】請求項3に記載の発明によれば、開口部と
板状部の両側面との境界である両エッジ部において、該
両エッジ部のうち燃焼空間側に位置するエッジ部に噴射
燃料の一部を衝突するようにしたことを特徴としてい
る。
板状部の両側面との境界である両エッジ部において、該
両エッジ部のうち燃焼空間側に位置するエッジ部に噴射
燃料の一部を衝突するようにしたことを特徴としてい
る。
【0014】この構成によれば、該エッジ部は開口部の
内壁のうちでも燃焼空間側に最も近い位置に存在するた
め、噴射燃料の残部が該エッジ部も含めて内壁にできる
だけ衝突させないようにすることができるので、燃焼空
間部への噴射燃料のより広範囲な分散性を期待すること
ができる。又、エッジ部に噴射燃料の一部を衝突させる
構成であるため、エッジ部による剪断力を利用して噴射
燃料の微粒化をより促進することができる。
内壁のうちでも燃焼空間側に最も近い位置に存在するた
め、噴射燃料の残部が該エッジ部も含めて内壁にできる
だけ衝突させないようにすることができるので、燃焼空
間部への噴射燃料のより広範囲な分散性を期待すること
ができる。又、エッジ部に噴射燃料の一部を衝突させる
構成であるため、エッジ部による剪断力を利用して噴射
燃料の微粒化をより促進することができる。
【0015】請求項4に記載の発明によれば、燃料衝突
手段に形成した突起部に噴射燃料の一部を衝突させる構
成と特徴としている。
手段に形成した突起部に噴射燃料の一部を衝突させる構
成と特徴としている。
【0016】この構成によれば、突起部に噴射燃料の一
部を衝突させるため、請求項1〜3に比較して噴射燃料
の一部を確実に衝突させることができる。
部を衝突させるため、請求項1〜3に比較して噴射燃料
の一部を確実に衝突させることができる。
【0017】請求項5〜請求項8に記載の発明によれ
ば、燃料噴射手段の燃料噴射側と燃焼空間部との間に燃
料衝突部を有する燃料衝突有無切換手段を配置し、該燃
料衝突有無切換手段を、燃焼空間部内の温度変化によっ
て燃料噴射手段からの噴射燃料が衝突した状態で前記燃
焼空間部内に導入される動作モード、及び前記燃料噴射
手段からの噴射燃料が衝突しない状態で前記燃焼空間部
内に導入される動作モードを前記選択的に切換えられる
よう構成したことを特徴としている。
ば、燃料噴射手段の燃料噴射側と燃焼空間部との間に燃
料衝突部を有する燃料衝突有無切換手段を配置し、該燃
料衝突有無切換手段を、燃焼空間部内の温度変化によっ
て燃料噴射手段からの噴射燃料が衝突した状態で前記燃
焼空間部内に導入される動作モード、及び前記燃料噴射
手段からの噴射燃料が衝突しない状態で前記燃焼空間部
内に導入される動作モードを前記選択的に切換えられる
よう構成したことを特徴としている。
【0018】この構成によれば、燃焼空間部内の温度変
化によって、上記動作モードを選択的に切換えるから、
請求項6のように着火時のように燃焼空間部内の温度が
低いときには噴射燃料が燃料衝突部に衝突して噴射燃料
の微粒化を達成することができ、又定常燃焼のように燃
焼空間部内の温度が高いときには噴射燃料が燃料衝突部
に衝突することなく燃焼空間部内に導入され、燃焼空間
内での噴射燃料の広範囲な導入を達成することができ
る。
化によって、上記動作モードを選択的に切換えるから、
請求項6のように着火時のように燃焼空間部内の温度が
低いときには噴射燃料が燃料衝突部に衝突して噴射燃料
の微粒化を達成することができ、又定常燃焼のように燃
焼空間部内の温度が高いときには噴射燃料が燃料衝突部
に衝突することなく燃焼空間部内に導入され、燃焼空間
内での噴射燃料の広範囲な導入を達成することができ
る。
【0019】請求項7又は請求項8に記載の発明によれ
ば、上記の動作モードを達成するために、燃料衝突部を
支持部に支持するとともに、該燃料衝突部の熱膨張係数
を支持部に比較して大きく設定し(請求項7)、あるい
は燃料衝突部と支持部との間に介在した介在部の熱膨張
係数を他部に比較して大きく設定し(請求項8)、これ
により燃焼空間部内の温度変化に伴う該燃料衝突部の熱
膨張の程度により燃料衝突部の、燃料噴射手段の燃料噴
射側に対する相対的位置が変化するようにして、上記動
作モードを切換えるようにしたことを特徴とするもので
ある。
ば、上記の動作モードを達成するために、燃料衝突部を
支持部に支持するとともに、該燃料衝突部の熱膨張係数
を支持部に比較して大きく設定し(請求項7)、あるい
は燃料衝突部と支持部との間に介在した介在部の熱膨張
係数を他部に比較して大きく設定し(請求項8)、これ
により燃焼空間部内の温度変化に伴う該燃料衝突部の熱
膨張の程度により燃料衝突部の、燃料噴射手段の燃料噴
射側に対する相対的位置が変化するようにして、上記動
作モードを切換えるようにしたことを特徴とするもので
ある。
【0020】この構成によれば、燃焼空間部内の温度変
化による上記動作モードの切換えを、各部の熱膨張係数
の相違を利用するという簡便な手法で達成することがで
きる。
化による上記動作モードの切換えを、各部の熱膨張係数
の相違を利用するという簡便な手法で達成することがで
きる。
【0021】請求項9〜請求項12に記載の発明によれ
ば、燃料噴射手段の燃料噴射側と燃焼空間部との間に燃
料衝突部を有する燃料衝突有無切換手段を配置し、該燃
料衝突有無切換手段を、燃焼空気供給手段からの燃焼空
気の圧力変化によって噴射燃料が衝突した状態で前記燃
焼空間部内に導入される動作モード、及び前記燃料噴射
手段からの噴射燃料が衝突しない状態で前記燃焼空間部
内に導入される動作モードを前記選択的に切換えられる
よう構成したことを特徴としている。
ば、燃料噴射手段の燃料噴射側と燃焼空間部との間に燃
料衝突部を有する燃料衝突有無切換手段を配置し、該燃
料衝突有無切換手段を、燃焼空気供給手段からの燃焼空
気の圧力変化によって噴射燃料が衝突した状態で前記燃
焼空間部内に導入される動作モード、及び前記燃料噴射
手段からの噴射燃料が衝突しない状態で前記燃焼空間部
内に導入される動作モードを前記選択的に切換えられる
よう構成したことを特徴としている。
【0022】この構成によれば、燃焼空気の圧力変化に
よって、請求項5〜請求項8と同様の作用効果を得るこ
とができる。
よって、請求項5〜請求項8と同様の作用効果を得るこ
とができる。
【0023】請求項11又は請求項12に記載の発明に
よれば、弁機構の開口部を通過する燃焼空気の圧力変化
を受ける弁機構を有し、圧力変化により該弁機構と燃料
噴射手段との相対的位置が異なるようにしたことを特徴
としている。
よれば、弁機構の開口部を通過する燃焼空気の圧力変化
を受ける弁機構を有し、圧力変化により該弁機構と燃料
噴射手段との相対的位置が異なるようにしたことを特徴
としている。
【0024】この構成によれば、燃焼空気の圧力変化に
よる上記動作モードの切換えを、該圧力変化を受ける弁
機構の動作という簡便な手法で達成することができる。
よる上記動作モードの切換えを、該圧力変化を受ける弁
機構の動作という簡便な手法で達成することができる。
【0025】請求項13に記載の発明によれば、燃焼空
気供給手段と燃焼空間部とを結ぶ燃焼空気流路の一部を
燃料噴射手段の外周に形成したことを特徴とするもので
ある。
気供給手段と燃焼空間部とを結ぶ燃焼空気流路の一部を
燃料噴射手段の外周に形成したことを特徴とするもので
ある。
【0026】この構成によれば、燃料噴射手段の外周を
通る燃焼空気によって該燃料噴射手段を冷却することが
でき、燃焼空間部内での定常燃焼のように燃料噴射手段
が燃焼空間部からの熱伝導で温度上昇し、燃料噴射手段
内部の燃料が間接的に加熱されて気泡を発生し、その結
果該燃料噴射手段からの噴射燃料の流量が変化すること
を回避することができ、従って制御量どおりの噴射燃料
量を確保することができる。
通る燃焼空気によって該燃料噴射手段を冷却することが
でき、燃焼空間部内での定常燃焼のように燃料噴射手段
が燃焼空間部からの熱伝導で温度上昇し、燃料噴射手段
内部の燃料が間接的に加熱されて気泡を発生し、その結
果該燃料噴射手段からの噴射燃料の流量が変化すること
を回避することができ、従って制御量どおりの噴射燃料
量を確保することができる。
【0027】請求項14〜請求項17に記載の発明によ
れば、電磁式燃料噴射弁を備え、燃焼空間部の燃焼状態
を検出する手段を備えて該検出手段によって検出された
燃焼空間部の燃焼状態に応じて燃料噴射弁の燃料噴射周
波数を制御手段により制御するようにしたことを特徴と
するものである。
れば、電磁式燃料噴射弁を備え、燃焼空間部の燃焼状態
を検出する手段を備えて該検出手段によって検出された
燃焼空間部の燃焼状態に応じて燃料噴射弁の燃料噴射周
波数を制御手段により制御するようにしたことを特徴と
するものである。
【0028】この構成によれば、燃焼空間部の燃焼状態
に応じて燃料噴射周波数を制御するため、燃料噴射周波
数の制御による噴射燃料の噴射状態を燃焼空間部の燃焼
状態に応じて制御でき、従って例えば着火時の燃焼初期
時のような燃焼反応が不完全または進行していない場合
には周波数を高く設定すれば噴射燃料の微粒化を図るこ
とができ、燃料衝突手段による噴射燃焼の一部衝突によ
る微粒化も加味されて噴射燃料の一層の微粒化を達成で
きるので、燃焼反応が不完全な環境状態における噴射燃
料と燃焼空気との混合性を改善することができる。
に応じて燃料噴射周波数を制御するため、燃料噴射周波
数の制御による噴射燃料の噴射状態を燃焼空間部の燃焼
状態に応じて制御でき、従って例えば着火時の燃焼初期
時のような燃焼反応が不完全または進行していない場合
には周波数を高く設定すれば噴射燃料の微粒化を図るこ
とができ、燃料衝突手段による噴射燃焼の一部衝突によ
る微粒化も加味されて噴射燃料の一層の微粒化を達成で
きるので、燃焼反応が不完全な環境状態における噴射燃
料と燃焼空気との混合性を改善することができる。
【0029】請求項16に記載の発明においては、各セ
ンサによって特定の制御を行うから、燃焼初期時には燃
料噴射弁の燃料噴射周波数を高く設定して噴射燃料の微
粒化を図り、一方定常燃焼時には燃料噴射周波数を低く
設定して燃料噴射弁に対する、高速周波数化による負荷
を軽減できるという噴射弁の使い方ができる。
ンサによって特定の制御を行うから、燃焼初期時には燃
料噴射弁の燃料噴射周波数を高く設定して噴射燃料の微
粒化を図り、一方定常燃焼時には燃料噴射周波数を低く
設定して燃料噴射弁に対する、高速周波数化による負荷
を軽減できるという噴射弁の使い方ができる。
【0030】請求項18に記載の発明によれば、燃料噴
射弁からの燃料の所定噴射角の内側または外側に着火手
段の着火部が設定されていることを特徴とするものであ
る。
射弁からの燃料の所定噴射角の内側または外側に着火手
段の着火部が設定されていることを特徴とするものであ
る。
【0031】この構成によれば、噴射燃料の主流が到達
する部分以外に着火部が設定されているので、噴射燃料
の主流に着火部が晒されることがなく、主流から飛散す
る霧化状の燃料に着火部が晒されることになり、このよ
うな霧化状の燃料が存在する領域は空気過剰率も着火し
易い範囲となり、このため混合気の瞬時着火が可能とな
る。
する部分以外に着火部が設定されているので、噴射燃料
の主流に着火部が晒されることがなく、主流から飛散す
る霧化状の燃料に着火部が晒されることになり、このよ
うな霧化状の燃料が存在する領域は空気過剰率も着火し
易い範囲となり、このため混合気の瞬時着火が可能とな
る。
【0032】請求項19〜請求項23に記載の発明によ
れば、燃焼空間部が混合室と燃焼室とに区画されてお
り、着火手段が混合室に配置されていることを特徴とす
るものである。
れば、燃焼空間部が混合室と燃焼室とに区画されてお
り、着火手段が混合室に配置されていることを特徴とす
るものである。
【0033】この構成によれば、先に述べた請求項1〜
請求項18に記載の発明と同様の効果を得られる。
請求項18に記載の発明と同様の効果を得られる。
【0034】請求項20に記載の発明によれば、混合室
を形成する壁部が燃焼室に向かうに従って断面積が拡大
する縦断面形状を有していることを特徴とするものであ
る。
を形成する壁部が燃焼室に向かうに従って断面積が拡大
する縦断面形状を有していることを特徴とするものであ
る。
【0035】この構成によれば、混合室での噴射燃料と
燃焼空気との混合気が燃焼室に至るに従って混合室内に
て広がり、この結果、噴射燃料と燃焼空気との混合性が
良好となる。これにより、混合気の燃焼性が良好となっ
て排気ガスがクリーンとなる。
燃焼空気との混合気が燃焼室に至るに従って混合室内に
て広がり、この結果、噴射燃料と燃焼空気との混合性が
良好となる。これにより、混合気の燃焼性が良好となっ
て排気ガスがクリーンとなる。
【0036】請求項21に記載の発明によれば、燃焼空
気供給手段からの燃焼空気を導入する燃焼空気供給通路
を、混合室の壁部及び燃焼室の壁部の外周に形成し、か
つ該通路に導入された燃焼空気を燃焼室に供給すること
を特徴とするものである。
気供給手段からの燃焼空気を導入する燃焼空気供給通路
を、混合室の壁部及び燃焼室の壁部の外周に形成し、か
つ該通路に導入された燃焼空気を燃焼室に供給すること
を特徴とするものである。
【0037】この構成によれば、燃焼空気供給通路を通
過した燃焼空気は混合室の壁部からの輻射熱により暖め
られることになり、燃焼室に供給された該暖められた燃
焼空気は、混合室での着火手段による混合気の着火によ
り一部未燃焼のままで燃焼室に至った混合気中の燃料と
の混合性を高めることになり、従って該混合気の燃焼室
での燃焼が完結する。
過した燃焼空気は混合室の壁部からの輻射熱により暖め
られることになり、燃焼室に供給された該暖められた燃
焼空気は、混合室での着火手段による混合気の着火によ
り一部未燃焼のままで燃焼室に至った混合気中の燃料と
の混合性を高めることになり、従って該混合気の燃焼室
での燃焼が完結する。
【0038】請求項22に記載の発明によれば、混合室
と燃焼室との間に、両室を連通する開口を有した仕切り
部材を配置したことを特徴とするものである。
と燃焼室との間に、両室を連通する開口を有した仕切り
部材を配置したことを特徴とするものである。
【0039】この構成によれば、混合室内での未燃焼混
合気は開口を経由して燃焼室内に導入されるため、混合
気が混合室内に燃料が滞在する時間を長くできるので、
該混合室内での燃料と燃焼空気との混合性を高めること
ができる。
合気は開口を経由して燃焼室内に導入されるため、混合
気が混合室内に燃料が滞在する時間を長くできるので、
該混合室内での燃料と燃焼空気との混合性を高めること
ができる。
【0040】さらに、混合室内において混合気の一部燃
焼で形成された火炎または未燃焼混合気を上記開口にて
分割した状態で燃焼室内に導入できるため、混合室内に
供給された燃焼空気と未燃焼混合気との接触が多ポイン
トで行われることになり、また火炎と未燃焼混合気との
接触も多ポイントで行われることになるので、燃焼室内
での未燃焼混合気中の燃料と該燃焼室に供給された燃焼
空気との混合性が改善されるとともに混合室からの一部
燃焼火炎の熱を効果的に使って上記混合性が改善される
ことになり、従って燃焼室内での混合気の燃焼性が良好
となって排気ガスがクリーンとなる。
焼で形成された火炎または未燃焼混合気を上記開口にて
分割した状態で燃焼室内に導入できるため、混合室内に
供給された燃焼空気と未燃焼混合気との接触が多ポイン
トで行われることになり、また火炎と未燃焼混合気との
接触も多ポイントで行われることになるので、燃焼室内
での未燃焼混合気中の燃料と該燃焼室に供給された燃焼
空気との混合性が改善されるとともに混合室からの一部
燃焼火炎の熱を効果的に使って上記混合性が改善される
ことになり、従って燃焼室内での混合気の燃焼性が良好
となって排気ガスがクリーンとなる。
【0041】請求項23に記載の発明によれば、仕切り
部材のうち、混合室に面する側の表面に燃料蒸発用の多
孔性部材が配置されていることを特徴とするものであ
る。
部材のうち、混合室に面する側の表面に燃料蒸発用の多
孔性部材が配置されていることを特徴とするものであ
る。
【0042】この構成によれば、混合室で蒸発し得ない
一部の燃料は多孔性部材にて一時的に吸着され、該吸着
された燃料は燃焼空間部内での火炎又は混合室内での火
炎の発生熱を受けて蒸発する。従って、蒸発した燃料は
混合室内又は混合室を経由して燃焼空間部内で燃焼させ
ることができるため、排気エミッションを低減できる。
一部の燃料は多孔性部材にて一時的に吸着され、該吸着
された燃料は燃焼空間部内での火炎又は混合室内での火
炎の発生熱を受けて蒸発する。従って、蒸発した燃料は
混合室内又は混合室を経由して燃焼空間部内で燃焼させ
ることができるため、排気エミッションを低減できる。
【0043】請求項24に記載の発明によれば、高圧供
給された液体燃料を噴射する電磁式燃料噴射弁を有し、
該燃料噴射弁の起動後、所定時間経過するまでは所定時
間経過後に比べて前記燃料噴射弁の燃料噴射周波数を高
く制御するよう前記燃料噴射弁を制御する制御手段を更
に備えることを特徴とするものである。
給された液体燃料を噴射する電磁式燃料噴射弁を有し、
該燃料噴射弁の起動後、所定時間経過するまでは所定時
間経過後に比べて前記燃料噴射弁の燃料噴射周波数を高
く制御するよう前記燃料噴射弁を制御する制御手段を更
に備えることを特徴とするものである。
【0044】この構成によれば、時間の制御にて燃料噴
射弁の燃料噴射周波数を制御するため、センサ類を要す
ることなく制御構成がシンプルとなる。
射弁の燃料噴射周波数を制御するため、センサ類を要す
ることなく制御構成がシンプルとなる。
【0045】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示す実施形態
について説明する。
について説明する。
【0046】(実施形態1)図1は実施形態1を示すも
ので、1は液体燃料(本実施形態では軽油)を貯蔵して
いる燃料タンク、2は電動駆動型の燃料ポンプで、燃料
タンク1から燃料を吸い出して下流側の燃料流路に供給
するものである。
ので、1は液体燃料(本実施形態では軽油)を貯蔵して
いる燃料タンク、2は電動駆動型の燃料ポンプで、燃料
タンク1から燃料を吸い出して下流側の燃料流路に供給
するものである。
【0047】3は円筒状に形成された燃焼容器であり、
その外側壁3aの軸方向の一端部に固定された円筒部5
に電磁式の燃料噴射弁4が装着されている。この燃料噴
射弁4は車両エンジンに装着されている公知の燃料噴射
弁と同一構成のものを使用することができるので、その
具体的構造の概要については後述する。
その外側壁3aの軸方向の一端部に固定された円筒部5
に電磁式の燃料噴射弁4が装着されている。この燃料噴
射弁4は車両エンジンに装着されている公知の燃料噴射
弁と同一構成のものを使用することができるので、その
具体的構造の概要については後述する。
【0048】燃料噴射弁4と円筒部5との装着構成につ
いては、図のように例えば複数のステー6を用いて互い
に同軸状となるように燃料噴射弁4が円筒部5の内側の
燃焼空気導入口5aに装着されている。該燃焼空気導入
口5aには電動駆動型のエアポンプ7からの燃焼空気が
導入されるようになっている。なお、図1中ではエアー
ポンプ7と燃焼空気導入口5aとを結ぶ経路は簡略され
ているが、実際は導管により両者は接続されている。
いては、図のように例えば複数のステー6を用いて互い
に同軸状となるように燃料噴射弁4が円筒部5の内側の
燃焼空気導入口5aに装着されている。該燃焼空気導入
口5aには電動駆動型のエアポンプ7からの燃焼空気が
導入されるようになっている。なお、図1中ではエアー
ポンプ7と燃焼空気導入口5aとを結ぶ経路は簡略され
ているが、実際は導管により両者は接続されている。
【0049】上記円筒部5内には燃料噴射弁4の先端側
で燃料噴射位置より上流側を囲むようにしてリング状の
絞り部材8が固定されている。又、円筒部5内において
燃料噴射側と燃焼容器3の内側の燃焼空間3bとの間に
位置するようにして燃料衝突部9が円筒部5の環状フラ
ンジ部5b上に載置され、該燃料衝突部9は例えば円筒
部5に対してネジ(図示しない)にて固定されている。
なお、円筒部5には開口部5cが形成されている。
で燃料噴射位置より上流側を囲むようにしてリング状の
絞り部材8が固定されている。又、円筒部5内において
燃料噴射側と燃焼容器3の内側の燃焼空間3bとの間に
位置するようにして燃料衝突部9が円筒部5の環状フラ
ンジ部5b上に載置され、該燃料衝突部9は例えば円筒
部5に対してネジ(図示しない)にて固定されている。
なお、円筒部5には開口部5cが形成されている。
【0050】上記燃料衝突部9は図2に拡大して示した
ように、燃料噴射弁4の燃料噴射側に対向する一側面9
a及び燃焼空間3b側に対向する他側面9bを有する板
状部9cと、該板状部9cに形成された開口部としての
燃料流通孔9dと、該燃料流通孔9dの周りに形成され
た複数の燃焼空気流通孔9eと、から構成されている。
燃料衝突部9の燃料流通孔9dは燃料噴射弁4の噴射ノ
ズルに対応し、又、燃焼空気流通孔9eは燃焼空気導入
口5aに対応している。
ように、燃料噴射弁4の燃料噴射側に対向する一側面9
a及び燃焼空間3b側に対向する他側面9bを有する板
状部9cと、該板状部9cに形成された開口部としての
燃料流通孔9dと、該燃料流通孔9dの周りに形成され
た複数の燃焼空気流通孔9eと、から構成されている。
燃料衝突部9の燃料流通孔9dは燃料噴射弁4の噴射ノ
ズルに対応し、又、燃焼空気流通孔9eは燃焼空気導入
口5aに対応している。
【0051】図2は燃料噴射弁4と燃料衝突部9とにお
ける寸法関係を示している。燃焼噴射弁4の噴射口27
(図6参照)は4つ形成されており、各噴射口27の直
径は0.15mm、噴射角度αは66°である。また、
燃料噴射弁4の先端と噴射口27との間の距離は0.3
mm(図中x)である。燃料衝突部9の板状部9cの直
径は16mm、燃料流通孔9dの直径は5mm、燃料衝
突部9の一側面9aと他側面9bとの間の距離(板状部
9cの肉厚:y)は4.5mm、板状部9cの、燃料噴
射弁4が支持される段部9g部分の肉厚(z)は3.5
5mmである。
ける寸法関係を示している。燃焼噴射弁4の噴射口27
(図6参照)は4つ形成されており、各噴射口27の直
径は0.15mm、噴射角度αは66°である。また、
燃料噴射弁4の先端と噴射口27との間の距離は0.3
mm(図中x)である。燃料衝突部9の板状部9cの直
径は16mm、燃料流通孔9dの直径は5mm、燃料衝
突部9の一側面9aと他側面9bとの間の距離(板状部
9cの肉厚:y)は4.5mm、板状部9cの、燃料噴
射弁4が支持される段部9g部分の肉厚(z)は3.5
5mmである。
【0052】ところで、燃料衝突部9の燃料流通孔9d
と板状部9cとの境界部分には、該板状部9cの一側面
9a及び他側面9b側にエッジ部が存在するが、本実施
形態では、上記図2に示した各寸法関係により、他側面
9b側即ち燃焼空間3b側のエッジ部9fに燃料噴射弁
4からの噴射燃料が一部衝突するようにされている。
と板状部9cとの境界部分には、該板状部9cの一側面
9a及び他側面9b側にエッジ部が存在するが、本実施
形態では、上記図2に示した各寸法関係により、他側面
9b側即ち燃焼空間3b側のエッジ部9fに燃料噴射弁
4からの噴射燃料が一部衝突するようにされている。
【0053】つまり、燃料噴射弁4の4つの噴射口27
から噴射された噴射燃料が燃料流通孔9dを通過する際
に図2のように上記エッジ部9fの一部衝突し、又残部
は該エッジ部9fには衝突せずに燃焼空間部3bに導入
されるように燃料噴射弁4と燃料衝突部9との相対位置
が設定されている。このような噴射燃料の態様は燃焼装
置の着火時と定常燃焼時との両方に存在する。
から噴射された噴射燃料が燃料流通孔9dを通過する際
に図2のように上記エッジ部9fの一部衝突し、又残部
は該エッジ部9fには衝突せずに燃焼空間部3bに導入
されるように燃料噴射弁4と燃料衝突部9との相対位置
が設定されている。このような噴射燃料の態様は燃焼装
置の着火時と定常燃焼時との両方に存在する。
【0054】10は円筒状外側ハウジングであり、その
内側に固定された円筒状内側ハウジング11との間に循
環水通路12を形成している。該ハウジング10,11
はリング状フランジ13を介して燃焼容器3に固定され
ている。
内側に固定された円筒状内側ハウジング11との間に循
環水通路12を形成している。該ハウジング10,11
はリング状フランジ13を介して燃焼容器3に固定され
ている。
【0055】上記循環水通路12は外側ハウジング10
に接続された入口14、出口15に連通している。な
お、この入口14、出口15は図示しない例えば車両用
暖房装置であるヒータコアに接続され、該ヒータコアに
循環水通路12内の水が循環される。
に接続された入口14、出口15に連通している。な
お、この入口14、出口15は図示しない例えば車両用
暖房装置であるヒータコアに接続され、該ヒータコアに
循環水通路12内の水が循環される。
【0056】燃焼容器3と内側ハウジング11との間に
は燃焼ガス通路16が形成されており、該燃焼ガス通路
16は排気ガス出口17に連通している。該出口17は
両ハウジング10,11に接続されている。
は燃焼ガス通路16が形成されており、該燃焼ガス通路
16は排気ガス出口17に連通している。該出口17は
両ハウジング10,11に接続されている。
【0057】次に、図6により燃料噴射弁4の概略構造
について説明する。図6に示すように、燃料噴射弁4は
概略円筒状の金属製のハウジング18,19を有し、一
方のハウジング18の一端部に燃料ポンプ2からの加圧
された燃料が流入する燃料入口20が形成されている。
該燃料入口20には燃料フィルタ21が配置され、該フ
ィルタ21の下流側に燃料通路22が形成され、該燃料
通路22の先端部にコイルスプリング23が配置されて
いる。このコイルスプリング23は円筒状のプランジャ
24をニードル弁(弁手段)25の閉弁方向(図6の下
方)に押圧する弾性手段である。プランジャ24は磁性
体からなり、電磁コイル26に通電されると、電磁コイ
ル26の電磁力によりコイルスプリング23のばね力に
抗してニードル弁25の開弁方向(図6の上方)に変位
する。
について説明する。図6に示すように、燃料噴射弁4は
概略円筒状の金属製のハウジング18,19を有し、一
方のハウジング18の一端部に燃料ポンプ2からの加圧
された燃料が流入する燃料入口20が形成されている。
該燃料入口20には燃料フィルタ21が配置され、該フ
ィルタ21の下流側に燃料通路22が形成され、該燃料
通路22の先端部にコイルスプリング23が配置されて
いる。このコイルスプリング23は円筒状のプランジャ
24をニードル弁(弁手段)25の閉弁方向(図6の下
方)に押圧する弾性手段である。プランジャ24は磁性
体からなり、電磁コイル26に通電されると、電磁コイ
ル26の電磁力によりコイルスプリング23のばね力に
抗してニードル弁25の開弁方向(図6の上方)に変位
する。
【0058】プランジャ24にはニードル弁25の一端
部が一体に連結されているので、ニードル弁25はプラ
ンジャ24と一体に図6の上下方向に変位する。燃料通
路22はコイルスプリング23とプランジャ24の内側
部を通り、さらにニードル弁25の上端部の外周側を通
ってニードル弁25の細径部25aの外周側に形成され
る燃料通路29に常時連通している。そして、該燃料通
路29と噴射口27との間がニードル弁25の他端部
(下端部)に形成された円錐状の弁部25bにより開閉
される。
部が一体に連結されているので、ニードル弁25はプラ
ンジャ24と一体に図6の上下方向に変位する。燃料通
路22はコイルスプリング23とプランジャ24の内側
部を通り、さらにニードル弁25の上端部の外周側を通
ってニードル弁25の細径部25aの外周側に形成され
る燃料通路29に常時連通している。そして、該燃料通
路29と噴射口27との間がニードル弁25の他端部
(下端部)に形成された円錐状の弁部25bにより開閉
される。
【0059】燃焼容器3にはその火花発生用の電極部が
燃焼空間3bに露出するようにして点火プラグ30が固
定されている。該点火プラグ30の電極部に火花が発生
することにより、燃焼空間3b内の混合気が着火され
る。
燃焼空間3bに露出するようにして点火プラグ30が固
定されている。該点火プラグ30の電極部に火花が発生
することにより、燃焼空間3b内の混合気が着火され
る。
【0060】図4は電気制御の概要を示すブロック図で
あり、32は燃焼制御装置で、例えば、マイクロコンピ
ュータとその周辺回路から構成される。該マイクロコン
ピュータはあらかじめ設定されたプログラムに基づいて
入力信号に対する所定の演算処理を行って、図1に示し
た各電気機器(燃料ポンプ2、エアーポンプ7、燃料噴
射弁4の電磁コイル26、点火プラグ30)への通電を
制御する。
あり、32は燃焼制御装置で、例えば、マイクロコンピ
ュータとその周辺回路から構成される。該マイクロコン
ピュータはあらかじめ設定されたプログラムに基づいて
入力信号に対する所定の演算処理を行って、図1に示し
た各電気機器(燃料ポンプ2、エアーポンプ7、燃料噴
射弁4の電磁コイル26、点火プラグ30)への通電を
制御する。
【0061】燃焼制御装置32には、使用者により操作
される燃焼作動スイッチ33a等の操作スイッチ群33
から入力信号が加えられる。
される燃焼作動スイッチ33a等の操作スイッチ群33
から入力信号が加えられる。
【0062】上記構成における実施形態1の作動を説明
する。図5は燃料制御装置32による燃焼の制御例を示
すもので、図5の横軸=0にて燃焼作動スイッチ33a
が投入されると、燃焼装置の作動がスタートして、ま
ず、燃料ポンプ2及びエアーポンプ7への通電を開始し
て、両ポンプを起動する。ここで、燃料ポンプ2は、起
動時から所定の規定回転速度で回転させる。この燃料ポ
ンプ2の規定回転速度の回転により、燃料タンク1内の
軽油を所定の圧力まで加圧できる。
する。図5は燃料制御装置32による燃焼の制御例を示
すもので、図5の横軸=0にて燃焼作動スイッチ33a
が投入されると、燃焼装置の作動がスタートして、ま
ず、燃料ポンプ2及びエアーポンプ7への通電を開始し
て、両ポンプを起動する。ここで、燃料ポンプ2は、起
動時から所定の規定回転速度で回転させる。この燃料ポ
ンプ2の規定回転速度の回転により、燃料タンク1内の
軽油を所定の圧力まで加圧できる。
【0063】一方、エアーポンプ7のモータへの印加電
圧はポンプ起動後、徐々に増加させて該ポンプ7の回転
速度を徐々に増加させて燃焼空気の供給量を徐々に増加
させる。これにより、燃焼起動時に過大な燃焼空気の供
給による火炎の吹き消え等の不具合を防止する。エアポ
ンプ7の回転速度は、燃焼制御装置32内蔵のタイマー
機能により所定時間t2後に規定回転速度に到達する。
圧はポンプ起動後、徐々に増加させて該ポンプ7の回転
速度を徐々に増加させて燃焼空気の供給量を徐々に増加
させる。これにより、燃焼起動時に過大な燃焼空気の供
給による火炎の吹き消え等の不具合を防止する。エアポ
ンプ7の回転速度は、燃焼制御装置32内蔵のタイマー
機能により所定時間t2後に規定回転速度に到達する。
【0064】他方、燃料噴射弁4の電磁コイル26に
は、オン時間とオフ時間との比率(デューティ比)を変
化させるデューティ信号が燃焼装置32から加えられ
る。このデューティ信号は、例えば燃焼始動時(着火
時)には所定の最小燃料量を噴射し、燃料着火後に徐々
に燃料噴射量を増加させるように制御される。
は、オン時間とオフ時間との比率(デューティ比)を変
化させるデューティ信号が燃焼装置32から加えられ
る。このデューティ信号は、例えば燃焼始動時(着火
時)には所定の最小燃料量を噴射し、燃料着火後に徐々
に燃料噴射量を増加させるように制御される。
【0065】又、点火プラグ30には、点火信号が所定
時間t3の間、供給され、該電極部に火花が発生する。
混合気の燃焼開始後は、火炎による燃焼熱により燃焼を
継続できるので、点火プラグ30への点火信号は所定時
間の間だけ発生する。なお、燃料噴射弁4の電磁コイル
26へのデューティ信号により燃料供給量を調整すると
ともにエアポンプ7の回転速度調整により燃焼空気量を
調整することによって、燃焼装置の燃焼量を調整可能で
ある。
時間t3の間、供給され、該電極部に火花が発生する。
混合気の燃焼開始後は、火炎による燃焼熱により燃焼を
継続できるので、点火プラグ30への点火信号は所定時
間の間だけ発生する。なお、燃料噴射弁4の電磁コイル
26へのデューティ信号により燃料供給量を調整すると
ともにエアポンプ7の回転速度調整により燃焼空気量を
調整することによって、燃焼装置の燃焼量を調整可能で
ある。
【0066】ところで、本実施形態においては、図1及
び図2に示すように、燃料噴射弁4からの噴射された燃
料は燃料衝突部9の燃料流通孔9dを通過して燃焼空間
部3b内に導入される。一方、燃焼空気は燃料噴射弁4
の外周囲に形成された燃焼空気導入部5a、絞り部材8
の内側、燃料衝突部9の燃焼空気流通孔9eを経て燃焼
空間部3b内に導入される。
び図2に示すように、燃料噴射弁4からの噴射された燃
料は燃料衝突部9の燃料流通孔9dを通過して燃焼空間
部3b内に導入される。一方、燃焼空気は燃料噴射弁4
の外周囲に形成された燃焼空気導入部5a、絞り部材8
の内側、燃料衝突部9の燃焼空気流通孔9eを経て燃焼
空間部3b内に導入される。
【0067】ここで、本実施形態においては、燃料衝突
部9と燃料噴射弁4との位置関係が、燃料の一部が燃料
衝突部9の燃料流通孔9dのエッジ部9fに衝突し、残
部が該エッジ部9fに衝突することなく、燃焼空間部3
b内に導入されるように設定されている(図中Aが衝突
燃料の軌跡を示す)。
部9と燃料噴射弁4との位置関係が、燃料の一部が燃料
衝突部9の燃料流通孔9dのエッジ部9fに衝突し、残
部が該エッジ部9fに衝突することなく、燃焼空間部3
b内に導入されるように設定されている(図中Aが衝突
燃料の軌跡を示す)。
【0068】このため、上記エッジ部9fに衝突した燃
料はその衝突エネルギーにより微粒化されることになる
ので、燃焼起動時のように燃焼空間部が常温で冷えてい
ても気化しやすい雰囲気となり、又燃焼空気と混合気し
やすい雰囲気となる。従って、燃焼空間部3b内の混合
気は点火プラグ30の火花により直ちに着火されやすく
なり、着火遅れ時間を大幅に短縮することが可能とな
る。
料はその衝突エネルギーにより微粒化されることになる
ので、燃焼起動時のように燃焼空間部が常温で冷えてい
ても気化しやすい雰囲気となり、又燃焼空気と混合気し
やすい雰囲気となる。従って、燃焼空間部3b内の混合
気は点火プラグ30の火花により直ちに着火されやすく
なり、着火遅れ時間を大幅に短縮することが可能とな
る。
【0069】なお、本実施形態において、絞り部材8の
内側を通過する燃焼空気は絞り部材8の内側の径が円筒
部5の燃焼空気導入口5aの径よりも小さいため、乱流
状態となるので、燃料噴射弁4の周りを通過する燃焼空
気が燃料噴射弁4を冷却するのに必要な熱伝達率が向上
する。この結果、燃焼空間部部3bからの熱を燃料噴射
弁4が受けても効果的に該燃料噴射弁4を冷却すること
ができる。
内側を通過する燃焼空気は絞り部材8の内側の径が円筒
部5の燃焼空気導入口5aの径よりも小さいため、乱流
状態となるので、燃料噴射弁4の周りを通過する燃焼空
気が燃料噴射弁4を冷却するのに必要な熱伝達率が向上
する。この結果、燃焼空間部部3bからの熱を燃料噴射
弁4が受けても効果的に該燃料噴射弁4を冷却すること
ができる。
【0070】図3は燃料噴射弁4からの噴射燃料の燃料
圧力を250kPa、噴射周波数を80Hzとした場
合、燃料噴射弁4からの噴射流量の変化に対する燃料衝
突の有無と燃料粒径との関係を示すものであり、該図3
から理解されるように、衝突部9に対して噴射燃料を衝
突させた本実施形態と衝突部9を備えない比較例とを対
比した場合、平均粒径が噴射流量の変化に関係なく一定
で且つ微粒であることが理解できる。
圧力を250kPa、噴射周波数を80Hzとした場
合、燃料噴射弁4からの噴射流量の変化に対する燃料衝
突の有無と燃料粒径との関係を示すものであり、該図3
から理解されるように、衝突部9に対して噴射燃料を衝
突させた本実施形態と衝突部9を備えない比較例とを対
比した場合、平均粒径が噴射流量の変化に関係なく一定
で且つ微粒であることが理解できる。
【0071】一方、混合気の着火による燃焼開始後、所
定時間経過後の定常燃焼時においては、燃料が燃焼空間
部3b内に均一に分散しないと、燃焼空気との混合性が
不均一となり、混合気の燃焼性が悪化することになる
が、本実施形態においては、燃料噴射弁4からの噴射燃
料は一部は燃料衝突部9に邪魔されることなく燃料衝突
部9の燃料流通孔9dから直接に燃焼空間部3b内に導
入(図中Bが衝突しない燃料の軌跡を示す)されるの
で、該燃焼空間部3b内に均一に分散されることにな
る。従って、燃料と燃焼空気との混合性が改善され、混
合気の燃焼性が良好となり、排気ガス中の有害成分の低
減を図ることができる。
定時間経過後の定常燃焼時においては、燃料が燃焼空間
部3b内に均一に分散しないと、燃焼空気との混合性が
不均一となり、混合気の燃焼性が悪化することになる
が、本実施形態においては、燃料噴射弁4からの噴射燃
料は一部は燃料衝突部9に邪魔されることなく燃料衝突
部9の燃料流通孔9dから直接に燃焼空間部3b内に導
入(図中Bが衝突しない燃料の軌跡を示す)されるの
で、該燃焼空間部3b内に均一に分散されることにな
る。従って、燃料と燃焼空気との混合性が改善され、混
合気の燃焼性が良好となり、排気ガス中の有害成分の低
減を図ることができる。
【0072】(実施形態2)図7〜図10は、実施形態
2を示すものである。該実施形態2においては、燃焼空
間部3b内の温度により、燃料噴射弁4からの噴射燃料
を衝突部9に衝突させたり、衝突させなかったりするも
のである。
2を示すものである。該実施形態2においては、燃焼空
間部3b内の温度により、燃料噴射弁4からの噴射燃料
を衝突部9に衝突させたり、衝突させなかったりするも
のである。
【0073】具体的に説明すると、図8に示すように、
燃料衝突部9の円形の板状部9cには4つの脚部90が
所定の間隔を隔てて一体に設けられており、該4つの脚
部90は,それに形成された孔部90aを用いて円筒部
5の内側に形成された環状のフランジ部5bにネジ40
(図9,10参照、図7にはネジ40は図示しない)に
て固定されている。
燃料衝突部9の円形の板状部9cには4つの脚部90が
所定の間隔を隔てて一体に設けられており、該4つの脚
部90は,それに形成された孔部90aを用いて円筒部
5の内側に形成された環状のフランジ部5bにネジ40
(図9,10参照、図7にはネジ40は図示しない)に
て固定されている。
【0074】なお、図2と同じ符号は、図2と同じ構成
を示す。
を示す。
【0075】そして、燃料衝突部9は熱膨張係数31×
10-6/Kのアルミニウムから構成されている。又、円
筒部5は熱膨張係数12×10-6/Kのニッケルクロム
鋼から構成されている。従って、燃焼空間部3b内の温
度が約500℃の場合、燃料衝突部9の脚部90が0.
2mm熱膨張し、板状部は約0.2mm、燃料噴射弁4
の燃料噴射側に近づくことになる。
10-6/Kのアルミニウムから構成されている。又、円
筒部5は熱膨張係数12×10-6/Kのニッケルクロム
鋼から構成されている。従って、燃焼空間部3b内の温
度が約500℃の場合、燃料衝突部9の脚部90が0.
2mm熱膨張し、板状部は約0.2mm、燃料噴射弁4
の燃料噴射側に近づくことになる。
【0076】なお、本実施形態2においては、実施形態
1とは異なって、燃焼空間部部3b内での燃焼ガスを排
気管17により外部へ導く構成を有しており、燃焼空間
部部3bを構成する燃焼容器3の、円筒部5側は蓋部7
0により閉鎖されている。又、実施形態1の絞り部材8
に相当する部分が5cとして円筒部5に形成されてい
る。
1とは異なって、燃焼空間部部3b内での燃焼ガスを排
気管17により外部へ導く構成を有しており、燃焼空間
部部3bを構成する燃焼容器3の、円筒部5側は蓋部7
0により閉鎖されている。又、実施形態1の絞り部材8
に相当する部分が5cとして円筒部5に形成されてい
る。
【0077】次に、本実施形態2の作動について説明す
る。混合気の着火時のように燃焼空間部3b内の温度が
常温の場合は、図9のように、燃料衝突部9の板状部9
cと燃料噴射弁4の燃料噴射側との間の距離が離れてお
り、その結果、燃料噴射弁4から噴射された噴射燃料
は、その全部が燃料衝突部9の燃料流通孔9dの内壁に
衝突した状態で燃焼空間部3b内に導入されることなる
(図中Aが燃料の軌跡を示す)。このため、実施形態1
と同様に噴射燃料の微粒化が達成され、着火時のような
常温雰囲気であっても噴射燃料の気化が促進され、又燃
焼空気との混合性が改善される。
る。混合気の着火時のように燃焼空間部3b内の温度が
常温の場合は、図9のように、燃料衝突部9の板状部9
cと燃料噴射弁4の燃料噴射側との間の距離が離れてお
り、その結果、燃料噴射弁4から噴射された噴射燃料
は、その全部が燃料衝突部9の燃料流通孔9dの内壁に
衝突した状態で燃焼空間部3b内に導入されることなる
(図中Aが燃料の軌跡を示す)。このため、実施形態1
と同様に噴射燃料の微粒化が達成され、着火時のような
常温雰囲気であっても噴射燃料の気化が促進され、又燃
焼空気との混合性が改善される。
【0078】一方、燃焼空間部3b内での燃焼により、
その燃焼熱が燃料衝突部9に伝達されるが、燃焼空間部
3b内の温度が約500℃に達すると、燃料衝突部9が
円筒部5との熱膨張係数の差に基づき、特に4つの脚部
90が熱膨張する。
その燃焼熱が燃料衝突部9に伝達されるが、燃焼空間部
3b内の温度が約500℃に達すると、燃料衝突部9が
円筒部5との熱膨張係数の差に基づき、特に4つの脚部
90が熱膨張する。
【0079】該熱膨張量は上述したように約0.2mm
であり、従って燃料衝突部9の板状部9cが約0.2m
m、燃料噴射弁4の燃料噴射側に近づく。この動作によ
り、該燃料噴射弁4から噴射された噴射燃料は図10に
示したように燃料衝突部9の燃料流通孔9dの内壁に衝
突することなく、燃焼空間部3b内に広範囲に導入(図
中Bが燃料の軌跡を示す)されるため、燃焼空間部部3
b内の全体において燃焼空気との混合性が均一となる。
であり、従って燃料衝突部9の板状部9cが約0.2m
m、燃料噴射弁4の燃料噴射側に近づく。この動作によ
り、該燃料噴射弁4から噴射された噴射燃料は図10に
示したように燃料衝突部9の燃料流通孔9dの内壁に衝
突することなく、燃焼空間部3b内に広範囲に導入(図
中Bが燃料の軌跡を示す)されるため、燃焼空間部部3
b内の全体において燃焼空気との混合性が均一となる。
【0080】本実施形態2によれば、燃焼空間部3b内
の温度変化に伴う燃料衝突部9の熱膨張の程度によっ
て、該燃料衝突部9に燃料が衝突した状態で燃焼空間部
部3b内に導入される動作モード、該燃料衝突部9に燃
料が衝突しない状態で燃焼空間部部3b内に導入される
動作モードを選択的に切換えている。
の温度変化に伴う燃料衝突部9の熱膨張の程度によっ
て、該燃料衝突部9に燃料が衝突した状態で燃焼空間部
部3b内に導入される動作モード、該燃料衝突部9に燃
料が衝突しない状態で燃焼空間部部3b内に導入される
動作モードを選択的に切換えている。
【0081】このため、実施形態1に比較して定常燃焼
時においては、燃料噴射弁4からの噴射燃料を全く衝突
させない状態で燃焼空間部部3b内に導入させることが
できるので、燃焼空間部3b内への噴射燃料の広範囲な
導入を一層図ることができる。
時においては、燃料噴射弁4からの噴射燃料を全く衝突
させない状態で燃焼空間部部3b内に導入させることが
できるので、燃焼空間部3b内への噴射燃料の広範囲な
導入を一層図ることができる。
【0082】なお、実施形態2においては図9及び図1
0の何れの作動モード時における噴射燃料にも点火プラ
グ30の電極部が接触するように該点火プラグ30が燃
焼容器3に固定されている。
0の何れの作動モード時における噴射燃料にも点火プラ
グ30の電極部が接触するように該点火プラグ30が燃
焼容器3に固定されている。
【0083】(実施形態3)図11は実施形態3を示す
ものである。該実施形態3は実施形態2が燃料衝突部9
の全体をアルミニウム製で構成したのに対して、脚部9
0のみをアルミニウム製で構成したものである。なお、
燃料衝突部9の板状部9cは円筒部5と同様のニッケル
クロム鋼から構成されており、該板状部9cは脚部90
の上にされ、且つ該板状部9cと燃料噴射弁4との間に
配置したコイルスプリング41により、その位置を保持
されている。従って、脚部90の熱膨張により、脚部9
0が伸びて板状部9cが燃料噴射弁4の方向へ近づく際
にはコイルスプリング41が圧縮されることになる。
ものである。該実施形態3は実施形態2が燃料衝突部9
の全体をアルミニウム製で構成したのに対して、脚部9
0のみをアルミニウム製で構成したものである。なお、
燃料衝突部9の板状部9cは円筒部5と同様のニッケル
クロム鋼から構成されており、該板状部9cは脚部90
の上にされ、且つ該板状部9cと燃料噴射弁4との間に
配置したコイルスプリング41により、その位置を保持
されている。従って、脚部90の熱膨張により、脚部9
0が伸びて板状部9cが燃料噴射弁4の方向へ近づく際
にはコイルスプリング41が圧縮されることになる。
【0084】以上述べた構成が実施形態2と異なるのみ
で他の構成は実施形態2と同じである。又、本実施形態
3の作動は実施形態2の作動(図9,10参照)と同様
であるため、その説明は省略する。
で他の構成は実施形態2と同じである。又、本実施形態
3の作動は実施形態2の作動(図9,10参照)と同様
であるため、その説明は省略する。
【0085】(実施形態4)図12〜図15は実施形態
4を示すものである。該実施形態4は燃料衝突部9に対
する、燃料噴射弁4からの噴射燃料の衝突/非衝突の切
換えを行うために燃焼空気の圧力を利用するものであ
る。本実施形態4では燃料噴射弁4からの燃料噴射側
に、噴射燃料を通過させる開口部50と燃焼空気を通過
させる開口部51とを有した弁部52、及びスプリング
手段としてのコイルスプリング53を備えた弁機構56
を有するものである。
4を示すものである。該実施形態4は燃料衝突部9に対
する、燃料噴射弁4からの噴射燃料の衝突/非衝突の切
換えを行うために燃焼空気の圧力を利用するものであ
る。本実施形態4では燃料噴射弁4からの燃料噴射側
に、噴射燃料を通過させる開口部50と燃焼空気を通過
させる開口部51とを有した弁部52、及びスプリング
手段としてのコイルスプリング53を備えた弁機構56
を有するものである。
【0086】具体的に説明すると、図12に示すよう
に、燃焼噴射弁4の燃料噴射側がその内側に燃焼空気導
入室71を形成するようにハウジング60が配置されて
いる。該ハウジング60は燃焼容器3の蓋部70に固定
されている。
に、燃焼噴射弁4の燃料噴射側がその内側に燃焼空気導
入室71を形成するようにハウジング60が配置されて
いる。該ハウジング60は燃焼容器3の蓋部70に固定
されている。
【0087】ハウジング60には燃焼空気配管61が接
続されており、その軸線が燃料噴射弁4の軸線と交差す
るようにされている。これにより、燃焼空気による燃料
噴射弁4の冷却効率が向上する。
続されており、その軸線が燃料噴射弁4の軸線と交差す
るようにされている。これにより、燃焼空気による燃料
噴射弁4の冷却効率が向上する。
【0088】図13に示すように、弁機構56の弁部5
2はその底面に4つの開口部51を備えており、該4つ
の開口部51の一端は噴射燃料を通過させる開口部50
に、又他端は切欠き部54に、各々連通している。弁機
構56の弁部52はハウジング60の開口部62の周囲
に載置されており、上記切欠き部54はこのような載置
状態においてハウジング60の内側の燃焼空気導入室7
1に弁機構56の開口部51が通ずるように機能する。
2はその底面に4つの開口部51を備えており、該4つ
の開口部51の一端は噴射燃料を通過させる開口部50
に、又他端は切欠き部54に、各々連通している。弁機
構56の弁部52はハウジング60の開口部62の周囲
に載置されており、上記切欠き部54はこのような載置
状態においてハウジング60の内側の燃焼空気導入室7
1に弁機構56の開口部51が通ずるように機能する。
【0089】又、弁機構56の弁部52の表面には環状
の鍔部55を一体に有しており、該鍔部55はその自由
端の内側が燃料噴射弁4の外周側に接触している。
の鍔部55を一体に有しており、該鍔部55はその自由
端の内側が燃料噴射弁4の外周側に接触している。
【0090】コイルスプリング53は弁機構56の弁部
52をハウジング60の支持部としての環状フランジ部
60aの開口部62の周囲に押圧する方向に荷重を付与
するものである。
52をハウジング60の支持部としての環状フランジ部
60aの開口部62の周囲に押圧する方向に荷重を付与
するものである。
【0091】上記実施形態4の作動を説明する。エアー
ポンプ7からの燃焼空気は一旦燃焼空気導入室71内に
導入され、弁機構56の弁部52の切欠き部54、開口
部51、開口部50、ハウジング60の開口部62を経
て燃焼空間部3b内に導入される。
ポンプ7からの燃焼空気は一旦燃焼空気導入室71内に
導入され、弁機構56の弁部52の切欠き部54、開口
部51、開口部50、ハウジング60の開口部62を経
て燃焼空間部3b内に導入される。
【0092】着火時のように、エアーポンプ7からの燃
焼空気の燃焼空気導入室71内への導入量が少ないとき
は、弁機構56の弁部52の開口部51を通過する燃焼
空気の圧力が相対的に低く、従ってコイルスプリング5
5による弁部52の押圧荷重が該燃焼空気の圧力に打ち
勝って弁部52を押圧する状態を維持する。この結果、
図14に示すように、燃料噴射弁4からの噴射燃料は弁
部52の開口部50に内壁に衝突し、噴射燃料は微粒化
された状態で該ハウジング60の開口を経て燃焼空間部
3b内に導入される(図中Aが燃料の軌跡を示す)。
焼空気の燃焼空気導入室71内への導入量が少ないとき
は、弁機構56の弁部52の開口部51を通過する燃焼
空気の圧力が相対的に低く、従ってコイルスプリング5
5による弁部52の押圧荷重が該燃焼空気の圧力に打ち
勝って弁部52を押圧する状態を維持する。この結果、
図14に示すように、燃料噴射弁4からの噴射燃料は弁
部52の開口部50に内壁に衝突し、噴射燃料は微粒化
された状態で該ハウジング60の開口を経て燃焼空間部
3b内に導入される(図中Aが燃料の軌跡を示す)。
【0093】一方、定常燃焼のように、エアーポンプ7
からの燃焼空気の燃焼空気導入室71内への導入量が多
いときは、弁機構56の弁部52の開口部51を通過す
る燃焼空気の圧力が相対的に高く、従って該燃焼空気の
圧力がコイルスプリング55による弁部52の押圧荷重
に打ち勝って、弁部52はコイルスプリング55を押し
縮めて移動する。この結果、図15に示すように、燃料
噴射弁4と弁機構56との相対的位置が接近し、燃料噴
射弁4からの噴射燃料は弁部52の開口部50に内壁に
衝突することなくハウジング60の開口を経て燃焼空間
部3b内の広範囲に導入される(図中Bが燃料の軌跡を
示す)。
からの燃焼空気の燃焼空気導入室71内への導入量が多
いときは、弁機構56の弁部52の開口部51を通過す
る燃焼空気の圧力が相対的に高く、従って該燃焼空気の
圧力がコイルスプリング55による弁部52の押圧荷重
に打ち勝って、弁部52はコイルスプリング55を押し
縮めて移動する。この結果、図15に示すように、燃料
噴射弁4と弁機構56との相対的位置が接近し、燃料噴
射弁4からの噴射燃料は弁部52の開口部50に内壁に
衝突することなくハウジング60の開口を経て燃焼空間
部3b内の広範囲に導入される(図中Bが燃料の軌跡を
示す)。
【0094】(実施形態5)図16〜図21は実施形態
5を示すものである。該実施形態5は燃焼装置の全体構
造及び燃料衝突部材9の構造を実施形態1〜4に対して
異なるよう構成し、且つ燃料噴射弁4の燃料噴射周波数
を制御するようにしたものである。
5を示すものである。該実施形態5は燃焼装置の全体構
造及び燃料衝突部材9の構造を実施形態1〜4に対して
異なるよう構成し、且つ燃料噴射弁4の燃料噴射周波数
を制御するようにしたものである。
【0095】具体的に説明すると、燃焼装置については
次のようである。即ち、燃焼容器3が円筒状の外壁3a
と、該外壁3aに形成された複数の燃焼空気導入口3c
と、外壁3aに一体に連結されて断面積が外壁3aとの
連結部分に至るに従って大きくなる円筒状の燃焼空気筒
3dとから構成されている。
次のようである。即ち、燃焼容器3が円筒状の外壁3a
と、該外壁3aに形成された複数の燃焼空気導入口3c
と、外壁3aに一体に連結されて断面積が外壁3aとの
連結部分に至るに従って大きくなる円筒状の燃焼空気筒
3dとから構成されている。
【0096】燃焼容器3の上記連結部内側には容器3を
横断して容器3の内部を二分割する仕切り板3gが固定
されている。該仕切り板3gにより容器3の内部が混合
室3iと燃焼空間部3bとに分割され、両者は仕切り板
3gに形成した多数の連通孔3hにより連通している。
仕切り板3gの混合室3i側には板状の多孔性部材3e
が固定されている。該多孔性部材3eは液体の燃料を吸
着して保持し、蒸発できる表面積の大きい多孔質材料、
例えば発泡金属により形成され、点火プラグ30による
燃料加熱停止後においても効果的に燃料の蒸発を促進で
きるようにするものである。なお、多孔性部材3eに
は、仕切り板3gの連通孔3hと同じ位置、同じ形状の
連通孔を設けてもよい。
横断して容器3の内部を二分割する仕切り板3gが固定
されている。該仕切り板3gにより容器3の内部が混合
室3iと燃焼空間部3bとに分割され、両者は仕切り板
3gに形成した多数の連通孔3hにより連通している。
仕切り板3gの混合室3i側には板状の多孔性部材3e
が固定されている。該多孔性部材3eは液体の燃料を吸
着して保持し、蒸発できる表面積の大きい多孔質材料、
例えば発泡金属により形成され、点火プラグ30による
燃料加熱停止後においても効果的に燃料の蒸発を促進で
きるようにするものである。なお、多孔性部材3eに
は、仕切り板3gの連通孔3hと同じ位置、同じ形状の
連通孔を設けてもよい。
【0097】点火プラグ30は混合室3i側に突出する
ようにハウジング11に固定されており、点火プラグ3
0のスパーク部は燃料噴射弁4からの噴射燃料の噴射角
の内側、即ち噴射燃料のコーン部の内側に配置されてい
る。なお、外側に配置してもよい。
ようにハウジング11に固定されており、点火プラグ3
0のスパーク部は燃料噴射弁4からの噴射燃料の噴射角
の内側、即ち噴射燃料のコーン部の内側に配置されてい
る。なお、外側に配置してもよい。
【0098】ハウジング11と燃焼容器3との間には、
燃焼空気流路3fが形成してある。燃焼空気導入口13
aからの燃焼空気は円筒部5の燃焼空気導入部5aと燃
焼空気流路3fとに振り分けられ、振り分けられた燃焼
空気は該燃焼空気流路3f、燃焼空気導入口3cを経由
して燃焼容器3の燃焼空間部3bに供給されるように構
成されている。燃焼空気導入部5a側に振り分けられた
燃焼空気は燃料衝突部材9の燃焼空気流通孔9eにて絞
られるため、混合室3iでの燃焼空気の供給量は少なく
なり、従って混合室3i内での混合気は燃料リッチ状態
に設定される。
燃焼空気流路3fが形成してある。燃焼空気導入口13
aからの燃焼空気は円筒部5の燃焼空気導入部5aと燃
焼空気流路3fとに振り分けられ、振り分けられた燃焼
空気は該燃焼空気流路3f、燃焼空気導入口3cを経由
して燃焼容器3の燃焼空間部3bに供給されるように構
成されている。燃焼空気導入部5a側に振り分けられた
燃焼空気は燃料衝突部材9の燃焼空気流通孔9eにて絞
られるため、混合室3iでの燃焼空気の供給量は少なく
なり、従って混合室3i内での混合気は燃料リッチ状態
に設定される。
【0099】燃焼空気流路燃料衝突部材9については次
のようである。即ち、燃料衝突部材9は図17(A)、
(B)に示すように、複数の燃焼空気流通孔9eを通過
した燃焼空気が旋回流となるように所定の角度を付与さ
れた構成となっており、また燃料流通孔9dの内壁には
一つの燃料空気流通孔9eに対向するようにして突起部
9fが形成されている。
のようである。即ち、燃料衝突部材9は図17(A)、
(B)に示すように、複数の燃焼空気流通孔9eを通過
した燃焼空気が旋回流となるように所定の角度を付与さ
れた構成となっており、また燃料流通孔9dの内壁には
一つの燃料空気流通孔9eに対向するようにして突起部
9fが形成されている。
【0100】ここで、燃料噴射弁4の噴射孔は、該噴射
孔から噴射された噴射燃料が、図16に示すように、噴
射燃料の一部が突起部9fに衝突し、残部が燃料流通孔
9dの内壁に衝突しないように、複数個設置されてお
り、且つ該噴射孔から噴射される噴射燃料の噴射角度は
例えば30°〜50°に設定されている。
孔から噴射された噴射燃料が、図16に示すように、噴
射燃料の一部が突起部9fに衝突し、残部が燃料流通孔
9dの内壁に衝突しないように、複数個設置されてお
り、且つ該噴射孔から噴射される噴射燃料の噴射角度は
例えば30°〜50°に設定されている。
【0101】燃料衝突部材9を支持する円筒部5はその
側壁の一部に開口部5eを備えており、ハウジング11
のフランジ13に形成された燃焼空気導入口13aが上
記開口部5eの周壁部5fに対向している。このため、
エアーポンプ7からの燃焼空気はこの開口部5eの周壁
部に衝突して円筒部5の燃焼空気導入部5aと前記燃焼
空気流路3fに振り分けられるように構成されている。
側壁の一部に開口部5eを備えており、ハウジング11
のフランジ13に形成された燃焼空気導入口13aが上
記開口部5eの周壁部5fに対向している。このため、
エアーポンプ7からの燃焼空気はこの開口部5eの周壁
部に衝突して円筒部5の燃焼空気導入部5aと前記燃焼
空気流路3fに振り分けられるように構成されている。
【0102】燃料噴射弁4の燃料噴射周波数を制御する
構成は以下のようである。即ち、燃料噴射周波数は燃焼
空間部3b内の酸素濃度に応じて燃焼制御装置32によ
り制御されるものである。酸素濃度は公知の酸素濃淡電
池により構成された酸素センサ110に検出され、該酸
素センサ110はハウジング11の燃焼ガス排出口17
近傍の壁部に、燃焼空間部3b内に突出するようにして
取り付けられている。
構成は以下のようである。即ち、燃料噴射周波数は燃焼
空間部3b内の酸素濃度に応じて燃焼制御装置32によ
り制御されるものである。酸素濃度は公知の酸素濃淡電
池により構成された酸素センサ110に検出され、該酸
素センサ110はハウジング11の燃焼ガス排出口17
近傍の壁部に、燃焼空間部3b内に突出するようにして
取り付けられている。
【0103】酸素センサ110からの信号は燃焼制御装
置32の判定処理部にて演算処理され、燃料噴射弁4の
燃料噴射周波数を制御する。
置32の判定処理部にて演算処理され、燃料噴射弁4の
燃料噴射周波数を制御する。
【0104】次に、上記実施形態5の作動を説明する。
図18は燃焼制御装置32による燃焼の制御例を示すも
ので、図18の横軸=0にて燃焼作動スイッチ33a
(図4参照)が投入されると、燃焼装置の作動がスター
トして、まず、燃料ポンプ2及びエアーポンプ7への通
電を開始して、両ポンプを起動する。ここで、燃料ポン
プ2は、起動時から所定の規定回転速度で回転させる。
この燃料ポンプ2の規定回転速度の回転により、燃料タ
ンク1内の軽油を所定の圧力まで加圧できる。また、エ
アポンプ7はQ1の燃焼空気量を得る回転速度で回転さ
せ、所定時間t1ではQ2の燃焼空気量を得る回転速度
で回転させる。
図18は燃焼制御装置32による燃焼の制御例を示すも
ので、図18の横軸=0にて燃焼作動スイッチ33a
(図4参照)が投入されると、燃焼装置の作動がスター
トして、まず、燃料ポンプ2及びエアーポンプ7への通
電を開始して、両ポンプを起動する。ここで、燃料ポン
プ2は、起動時から所定の規定回転速度で回転させる。
この燃料ポンプ2の規定回転速度の回転により、燃料タ
ンク1内の軽油を所定の圧力まで加圧できる。また、エ
アポンプ7はQ1の燃焼空気量を得る回転速度で回転さ
せ、所定時間t1ではQ2の燃焼空気量を得る回転速度
で回転させる。
【0105】他方、燃焼空間部3b内の酸素濃度を酸素
センサ110により検出し、燃焼制御装置32はその酸
素センサ110からの出力信号を取込み、燃焼制御装置
32内の判定処理部にてその出力値が所定値より高いか
低いかを判定する。そして、その判定結果に基づき、酸
素センサ110からの出力信号が所定値より低いときに
は燃料噴射弁4のニードル弁25(図6参照)を閉弁位
置と開弁位置との間100Hzの周波数にて振動させる
信号を燃料噴射弁4の電磁コイル26に出力させ、所定
値より高いときには20Hzの周波数にてニードル弁2
5を振動させる信号を燃料噴射弁4の電磁コイル26に
出力させる。
センサ110により検出し、燃焼制御装置32はその酸
素センサ110からの出力信号を取込み、燃焼制御装置
32内の判定処理部にてその出力値が所定値より高いか
低いかを判定する。そして、その判定結果に基づき、酸
素センサ110からの出力信号が所定値より低いときに
は燃料噴射弁4のニードル弁25(図6参照)を閉弁位
置と開弁位置との間100Hzの周波数にて振動させる
信号を燃料噴射弁4の電磁コイル26に出力させ、所定
値より高いときには20Hzの周波数にてニードル弁2
5を振動させる信号を燃料噴射弁4の電磁コイル26に
出力させる。
【0106】また、燃料噴射弁4の電磁コイル26に
は、オン時間とオフ時間との比率(デューティ比)を変
化させるデューティ信号が燃焼制御装置32から加えら
れる。このデューティ信号は、例えば燃焼始動時(着火
時)には所定の最小燃料量を噴射し、燃料着火後に徐々
に燃料噴射量を増加させるように制御される。即ち、燃
焼装置の始動がスタートした直後はデューティ比がA1
であるが、所定時間t1に到達するまで徐々にデューテ
ィが増加し、所定時間t1に到達した後はデューティ比
はA2となる。
は、オン時間とオフ時間との比率(デューティ比)を変
化させるデューティ信号が燃焼制御装置32から加えら
れる。このデューティ信号は、例えば燃焼始動時(着火
時)には所定の最小燃料量を噴射し、燃料着火後に徐々
に燃料噴射量を増加させるように制御される。即ち、燃
焼装置の始動がスタートした直後はデューティ比がA1
であるが、所定時間t1に到達するまで徐々にデューテ
ィが増加し、所定時間t1に到達した後はデューティ比
はA2となる。
【0107】更に、点火プラグ30には、点火信号が所
定時間t3の間、供給され、該電極部に火花が発生す
る。混合気の燃焼開始後は、火炎による燃焼熱により燃
焼を継続できるので、点火プラグ30への点火信号は所
定時間t3の間だけ発生する。なお、燃料噴射弁4の電
磁コイル26へのデューティ信号により燃料供給量を調
整するとともにエアポンプ7の回転速度調整により燃焼
空気量を調整することによって、燃焼装置の燃焼量を調
整可能である。
定時間t3の間、供給され、該電極部に火花が発生す
る。混合気の燃焼開始後は、火炎による燃焼熱により燃
焼を継続できるので、点火プラグ30への点火信号は所
定時間t3の間だけ発生する。なお、燃料噴射弁4の電
磁コイル26へのデューティ信号により燃料供給量を調
整するとともにエアポンプ7の回転速度調整により燃焼
空気量を調整することによって、燃焼装置の燃焼量を調
整可能である。
【0108】ところで、燃焼初期時には、燃料が着火し
にくいので、燃料の着火により消費されるべき酸素が高
濃度で残存するため、酸素センサ110からの出力値は
小さくなる。図19の制御フローに示すように、この出
力値は燃焼制御装置32に取り込まれ、燃焼制御装置内
の判定処理部に基づき演算処理され、燃焼制御装置32
は100Hzの周波数にて燃料噴射弁4のニードル弁2
5を振動させる。これにより、燃料噴射弁4から噴射さ
れた噴射燃料は微粒化されることになる。
にくいので、燃料の着火により消費されるべき酸素が高
濃度で残存するため、酸素センサ110からの出力値は
小さくなる。図19の制御フローに示すように、この出
力値は燃焼制御装置32に取り込まれ、燃焼制御装置内
の判定処理部に基づき演算処理され、燃焼制御装置32
は100Hzの周波数にて燃料噴射弁4のニードル弁2
5を振動させる。これにより、燃料噴射弁4から噴射さ
れた噴射燃料は微粒化されることになる。
【0109】そして、該微粒化された噴射燃料に一部は
燃料衝突部材9の燃料流通孔9dの内壁に形成された突
起部9fに衝突する。
燃料衝突部材9の燃料流通孔9dの内壁に形成された突
起部9fに衝突する。
【0110】このように、燃焼初期時には燃料が着火し
にくいが、燃料噴射弁4の燃料噴射周波数のよる噴射燃
料の微粒化に加えて、噴射された燃料を上記のように突
起部9fに衝突させて一層、微粒化するようにしたた
め、噴射燃料と燃焼空気との混合性を極めて良好なもの
とすることができる。従って、着火遅れ時間の短縮化を
図ることができる。
にくいが、燃料噴射弁4の燃料噴射周波数のよる噴射燃
料の微粒化に加えて、噴射された燃料を上記のように突
起部9fに衝突させて一層、微粒化するようにしたた
め、噴射燃料と燃焼空気との混合性を極めて良好なもの
とすることができる。従って、着火遅れ時間の短縮化を
図ることができる。
【0111】そして、噴射燃料と燃焼空気との混合性が
良好となって、燃焼状態が定常状態となれば、燃焼空気
が燃焼に供される結果、燃焼空間部3b内の酸素濃度は
低くなる。このため、酸素濃度センサ110からの出力
値は基準酸素である大気との比較により高くなるので、
図19の制御フローに示すように、燃焼制御装置32の
判定処理部は20Hzの周波数にて燃料噴射弁4のニー
ドル弁25を振動させるよう電磁コイル26へ信号を出
力する。これにより、噴射燃料は大きな液滴となるが、
定常燃焼状態に移行しているため、燃焼状態が不安定と
なることはない。
良好となって、燃焼状態が定常状態となれば、燃焼空気
が燃焼に供される結果、燃焼空間部3b内の酸素濃度は
低くなる。このため、酸素濃度センサ110からの出力
値は基準酸素である大気との比較により高くなるので、
図19の制御フローに示すように、燃焼制御装置32の
判定処理部は20Hzの周波数にて燃料噴射弁4のニー
ドル弁25を振動させるよう電磁コイル26へ信号を出
力する。これにより、噴射燃料は大きな液滴となるが、
定常燃焼状態に移行しているため、燃焼状態が不安定と
なることはない。
【0112】図20は燃料噴射弁の燃料噴射周波数によ
って、噴射燃料中の50μm以下の微粒燃料の体積割合
がどのように変化するかを示したものである。噴射燃料
量は燃焼空間部3b内での発熱量6kWに相当する噴射
量としてある。この図20から理解されるごとく、燃料
噴射周波数が増加するに従って、50μm以下の微粒燃
料の体積割合が増加していることがわかる。図21は燃
料噴射周波数が高周波の場合と低周波の場合とにおける
噴射燃料の性状を概念的に示すものであり、高周波の場
合が霧状のようになるのに対して低周波の場合は棒状と
なる。
って、噴射燃料中の50μm以下の微粒燃料の体積割合
がどのように変化するかを示したものである。噴射燃料
量は燃焼空間部3b内での発熱量6kWに相当する噴射
量としてある。この図20から理解されるごとく、燃料
噴射周波数が増加するに従って、50μm以下の微粒燃
料の体積割合が増加していることがわかる。図21は燃
料噴射周波数が高周波の場合と低周波の場合とにおける
噴射燃料の性状を概念的に示すものであり、高周波の場
合が霧状のようになるのに対して低周波の場合は棒状と
なる。
【0113】ところで、本実施形態5において、噴射燃
料と燃焼空気とは混合室3i内にて混合されて混合気と
なるが、前述したように、混合室3i内での混合気は燃
料リッチに設定されているので、混合室3i内では完全
燃焼しない。
料と燃焼空気とは混合室3i内にて混合されて混合気と
なるが、前述したように、混合室3i内での混合気は燃
料リッチに設定されているので、混合室3i内では完全
燃焼しない。
【0114】しかるに、混合室3iの下流側に燃焼空間
部3bが位置しており、混合室3iで燃焼した燃焼火炎
及び未燃焼混合気は仕切り板3fの連通部3hから燃焼
空間部3b内に導入され、且つ燃焼空気流路3fに振り
分けられた燃焼空気が燃焼空気導入口3cから燃焼空間
部3b内に導入されるため、この燃焼空気の供給により
該燃焼空間部3b内にて完全燃焼することになる。
部3bが位置しており、混合室3iで燃焼した燃焼火炎
及び未燃焼混合気は仕切り板3fの連通部3hから燃焼
空間部3b内に導入され、且つ燃焼空気流路3fに振り
分けられた燃焼空気が燃焼空気導入口3cから燃焼空間
部3b内に導入されるため、この燃焼空気の供給により
該燃焼空間部3b内にて完全燃焼することになる。
【0115】なお、このように振り分けられた燃焼空気
が燃焼空気導入口3cから燃焼空間部3b内に導入され
る過程では、混合室3iの側方の燃焼空気流路3fを通
過するが、この際に混合室3iからの輻射熱により燃焼
空気が暖められることになるので、燃焼空間部3b内に
おいて燃焼空気による冷却作用が低減され、従って、エ
ミッションの低減が期待できる。また、燃焼空気が燃焼
空間部3bの軸線に対して交差する方向に導入されるた
め、混合室3iから噴出された未燃焼混合気を攪拌する
ことになり、該混合気中の燃料の微粒化を促進すること
ができる。
が燃焼空気導入口3cから燃焼空間部3b内に導入され
る過程では、混合室3iの側方の燃焼空気流路3fを通
過するが、この際に混合室3iからの輻射熱により燃焼
空気が暖められることになるので、燃焼空間部3b内に
おいて燃焼空気による冷却作用が低減され、従って、エ
ミッションの低減が期待できる。また、燃焼空気が燃焼
空間部3bの軸線に対して交差する方向に導入されるた
め、混合室3iから噴出された未燃焼混合気を攪拌する
ことになり、該混合気中の燃料の微粒化を促進すること
ができる。
【0116】そして、以上のように混合室3iを燃焼空
間部3bの上流側に配置することにより、混合室3iに
て予混合燃焼の態様となるため、燃焼空間部3b内での
混合気の燃焼性が良好となるので、燃焼空間部3bの容
積を大きくする必要がない。
間部3bの上流側に配置することにより、混合室3iに
て予混合燃焼の態様となるため、燃焼空間部3b内での
混合気の燃焼性が良好となるので、燃焼空間部3bの容
積を大きくする必要がない。
【0117】また、燃焼燃焼容器3の内側壁部に相当す
る燃焼空気筒3dを下流側に行くにつれて断面積が拡大
する縦断面形状としてあるため、該燃焼空気筒3dの内
側に位置する混合室3i内の混合気を滑らかに広がらせ
ることができ、混合気の混合性が良好となる。
る燃焼空気筒3dを下流側に行くにつれて断面積が拡大
する縦断面形状としてあるため、該燃焼空気筒3dの内
側に位置する混合室3i内の混合気を滑らかに広がらせ
ることができ、混合気の混合性が良好となる。
【0118】また、本実施形態によれば、燃料噴射弁か
らの噴射燃料の所定噴射角の内側または外側に着火手段
の着火部が設定されている。このことは、換言すれば、
噴射燃料の主流が到達する部分以外に着火部が設定され
ることになるので、噴射燃料の主流に着火部が晒される
ことがなく、主流から飛散する霧化状の燃料に着火部が
晒されることになり、このような霧化状の燃料が存在す
る領域は着火し易いので、混合気の瞬時着火が可能とな
る。噴射燃料の主流に着火部が晒されると、燃料の液適
によって燃料の着火が阻害される。
らの噴射燃料の所定噴射角の内側または外側に着火手段
の着火部が設定されている。このことは、換言すれば、
噴射燃料の主流が到達する部分以外に着火部が設定され
ることになるので、噴射燃料の主流に着火部が晒される
ことがなく、主流から飛散する霧化状の燃料に着火部が
晒されることになり、このような霧化状の燃料が存在す
る領域は着火し易いので、混合気の瞬時着火が可能とな
る。噴射燃料の主流に着火部が晒されると、燃料の液適
によって燃料の着火が阻害される。
【0119】また、本実施形態によれば、所定の角度を
有した燃焼空気流通孔9eを燃焼空気が通過することに
より、燃焼空気が旋回流となって混合室3iに噴出され
ることになり、この結果、混合室3i内における燃焼空
気の旋回流により噴射燃料と空気との混合性が一層良好
となる。
有した燃焼空気流通孔9eを燃焼空気が通過することに
より、燃焼空気が旋回流となって混合室3iに噴出され
ることになり、この結果、混合室3i内における燃焼空
気の旋回流により噴射燃料と空気との混合性が一層良好
となる。
【0120】また、本実施形態によれば、仕切り板3g
の燃焼空間部3b側に多孔性部材3eが配置されている
ため、混合室3iで蒸発し得ない一部の燃料は多孔性部
材3eにて一時的に吸着され、該吸着された燃料は燃焼
空間部3b内での火炎又は混合室3e内での火炎の発生
熱を受けて蒸発する。従って、点火プラグ30への通電
を停止した後の定常燃焼時には確実に多孔性部材3eで
吸着された燃料を蒸発させてそれを混合室3i内又は混
合室3iを経由して燃焼空間部3b内で燃焼させること
ができるため、排気エミッションを低減できる。
の燃焼空間部3b側に多孔性部材3eが配置されている
ため、混合室3iで蒸発し得ない一部の燃料は多孔性部
材3eにて一時的に吸着され、該吸着された燃料は燃焼
空間部3b内での火炎又は混合室3e内での火炎の発生
熱を受けて蒸発する。従って、点火プラグ30への通電
を停止した後の定常燃焼時には確実に多孔性部材3eで
吸着された燃料を蒸発させてそれを混合室3i内又は混
合室3iを経由して燃焼空間部3b内で燃焼させること
ができるため、排気エミッションを低減できる。
【0121】(実施形態6)図16は実施形態6も示し
ている。即ち、本実施形態6は酸素センサ110に代え
て温度センサ111を用いたものである。温度センサ1
11は周知の熱電対のセンサ部を備えている。本実施形
態6によれば、図22の制御フローに示すように、温度
センサ111の出力値が燃焼制御装置32内の判定処理
部にて演算処理され、燃焼初期時のように燃焼空間部3
b内の燃焼温度が低い場合には温度センサ111の出力
値が所定値より低いので、燃焼制御装置32は燃料噴射
弁4の電磁コイル26に周波数100Hzにてニードル
弁25を振動させる信号を出力する。一方、燃焼空間部
3b内での定常燃焼により、燃焼空間部3b内の温度が
上昇すれば、、温度センサ111の出力値が所定値より
高いので、温度センサ111の出力値が燃焼制御装置3
2内の判定処理部にて演算処理された結果、燃焼制御装
置32は燃料噴射弁4の電磁コイル26に周波数20H
zにてニードル弁25を振動させる信号を出力する。
ている。即ち、本実施形態6は酸素センサ110に代え
て温度センサ111を用いたものである。温度センサ1
11は周知の熱電対のセンサ部を備えている。本実施形
態6によれば、図22の制御フローに示すように、温度
センサ111の出力値が燃焼制御装置32内の判定処理
部にて演算処理され、燃焼初期時のように燃焼空間部3
b内の燃焼温度が低い場合には温度センサ111の出力
値が所定値より低いので、燃焼制御装置32は燃料噴射
弁4の電磁コイル26に周波数100Hzにてニードル
弁25を振動させる信号を出力する。一方、燃焼空間部
3b内での定常燃焼により、燃焼空間部3b内の温度が
上昇すれば、、温度センサ111の出力値が所定値より
高いので、温度センサ111の出力値が燃焼制御装置3
2内の判定処理部にて演算処理された結果、燃焼制御装
置32は燃料噴射弁4の電磁コイル26に周波数20H
zにてニードル弁25を振動させる信号を出力する。
【0122】以上の制御により、実施形態5と同様の作
用効果を奏することができる。
用効果を奏することができる。
【0123】(実施形態7)図23は実施形態7を示す
ものである。本実施形態7は燃焼空間部3b内の燃焼火
炎に基づく光強度を光強度センサ112により検出し、
この出力値に基づいて燃料噴射弁4の燃料噴射周波数を
制御するようにしたものである。光強度センサ112は
周知の、光強度により電流値が変化するものであり、ハ
ウジング11のフランジ13に固定取り付けられてい
る。そして、光強度センサ112は燃焼容器3の外壁3
aに形成された燃焼空気導入口3cから漏れる燃焼空間
部3b内の燃焼火炎に基づく光強度を測定する。
ものである。本実施形態7は燃焼空間部3b内の燃焼火
炎に基づく光強度を光強度センサ112により検出し、
この出力値に基づいて燃料噴射弁4の燃料噴射周波数を
制御するようにしたものである。光強度センサ112は
周知の、光強度により電流値が変化するものであり、ハ
ウジング11のフランジ13に固定取り付けられてい
る。そして、光強度センサ112は燃焼容器3の外壁3
aに形成された燃焼空気導入口3cから漏れる燃焼空間
部3b内の燃焼火炎に基づく光強度を測定する。
【0124】図24の制御フローに示すように、光強度
センサ112の出力値が燃焼制御装置32内の判定処理
部にて演算処理され、燃焼初期時のように燃焼空間部3
b内の燃焼温度が低い場合には、光強度センサ112か
らの電流が低く、判定処理部は光強度センサ112から
の出力値が所定値より低いと判定するので、燃焼制御装
置32は燃料噴射弁4の電磁コイル26に、周波数10
0Hzにてニードル弁25を振動させる信号を出力す
る。一方、燃焼空間部3b内での定常燃焼により、燃焼
空間部3b内の温度が上昇すれば、光強度センサ112
の電流値は高くなり、その出力値が燃焼制御装置32内
の判定処理部にて演算処理され、判定処理部は光強度セ
ンサ112からの出力値が所定値より高いと判定するの
で、燃焼制御装置32は燃料噴射弁4の電磁コイル26
に周波数20Hzにてニードル弁25を振動させる信号
を出力する。
センサ112の出力値が燃焼制御装置32内の判定処理
部にて演算処理され、燃焼初期時のように燃焼空間部3
b内の燃焼温度が低い場合には、光強度センサ112か
らの電流が低く、判定処理部は光強度センサ112から
の出力値が所定値より低いと判定するので、燃焼制御装
置32は燃料噴射弁4の電磁コイル26に、周波数10
0Hzにてニードル弁25を振動させる信号を出力す
る。一方、燃焼空間部3b内での定常燃焼により、燃焼
空間部3b内の温度が上昇すれば、光強度センサ112
の電流値は高くなり、その出力値が燃焼制御装置32内
の判定処理部にて演算処理され、判定処理部は光強度セ
ンサ112からの出力値が所定値より高いと判定するの
で、燃焼制御装置32は燃料噴射弁4の電磁コイル26
に周波数20Hzにてニードル弁25を振動させる信号
を出力する。
【0125】以上の制御により、実施形態5と同様の作
用効果を奏することができる。
用効果を奏することができる。
【0126】(実施形態8)図25は実施形態8を示す
ものであり、本実施形態8は燃焼空間部3b内の外部で
ある外部雰囲気温度を温度センサ113により検出し、
この出力値に基づいて燃料噴射弁4の燃料噴射周波数を
制御するようにしたものである。温度センサ113は周
知のサーミスタ式のものである。
ものであり、本実施形態8は燃焼空間部3b内の外部で
ある外部雰囲気温度を温度センサ113により検出し、
この出力値に基づいて燃料噴射弁4の燃料噴射周波数を
制御するようにしたものである。温度センサ113は周
知のサーミスタ式のものである。
【0127】実施形態8の制御フローの図は図22と同
じであるので、図示は省略するが、温度センサ113の
出力値が燃焼制御装置32内の判定処理部に基づき演算
処理され、燃焼初期時のように燃焼空間部3b内の燃焼
温度が低い場合には、温度センサ113からの出力値が
高く、判定処理部は温度センサ112からの出力値が所
定値より低いと判定するので、燃焼制御装置32は燃料
噴射弁4の電磁コイル26に、周波数100Hzにてニ
ードル弁25を振動させる信号を出力する。
じであるので、図示は省略するが、温度センサ113の
出力値が燃焼制御装置32内の判定処理部に基づき演算
処理され、燃焼初期時のように燃焼空間部3b内の燃焼
温度が低い場合には、温度センサ113からの出力値が
高く、判定処理部は温度センサ112からの出力値が所
定値より低いと判定するので、燃焼制御装置32は燃料
噴射弁4の電磁コイル26に、周波数100Hzにてニ
ードル弁25を振動させる信号を出力する。
【0128】一方、燃焼空間部3b内での定常燃焼によ
り、燃焼空間部3b内の温度が上昇すれば、温度センサ
113の電流値は高くなり、その出力値が燃焼制御装置
32内の判定処理部にて演算処理され、判定処理部は温
度センサ113からの出力値が所定値より低いと判定す
るので、燃焼制御装置32は燃料噴射弁4の電磁コイル
26に周波数20Hzにてニードル弁25を振動させる
信号を出力する。
り、燃焼空間部3b内の温度が上昇すれば、温度センサ
113の電流値は高くなり、その出力値が燃焼制御装置
32内の判定処理部にて演算処理され、判定処理部は温
度センサ113からの出力値が所定値より低いと判定す
るので、燃焼制御装置32は燃料噴射弁4の電磁コイル
26に周波数20Hzにてニードル弁25を振動させる
信号を出力する。
【0129】以上の制御により、実施形態5と同様の作
用効果を奏する。
用効果を奏する。
【0130】(実施形態9)図26、図27は実施形態
9を示すものである。該実施形態9においては、実施形
態5〜実施形態8における各種センサ類を用いることな
く燃料噴射弁の燃料噴射周波数を制御するようにしたも
のである。
9を示すものである。該実施形態9においては、実施形
態5〜実施形態8における各種センサ類を用いることな
く燃料噴射弁の燃料噴射周波数を制御するようにしたも
のである。
【0131】具体的に説明すると、燃焼装置の構成は図
16と同一であり、酸素センサ110を廃止した構成で
ある。そして、該実施形態9では燃焼制御装置32によ
る燃焼作動スイッチ33a(図4参照)が投入される
と、図26の制御フロー及び図27の制御タイムチャー
トに示すように、エアポンプ7、点火プラグ30、燃料
ポンプ2、燃料噴射弁4の作動が実行されるが(この実
行は実施形態5〜実施形態8と同じ)、燃料噴射弁4の
噴射燃料周波数は燃焼作動スイッチ33aをONしてか
ら所定時間t1の間は周波数100Hzで燃料噴射弁4
を駆動し、t2を経過後は周波数100Hzで燃料噴射
弁4を駆動するようにしたものである。これらの制御フ
ローは燃焼制御装置32及び該燃焼制御装置32内蔵の
タイマー機能により達成される。
16と同一であり、酸素センサ110を廃止した構成で
ある。そして、該実施形態9では燃焼制御装置32によ
る燃焼作動スイッチ33a(図4参照)が投入される
と、図26の制御フロー及び図27の制御タイムチャー
トに示すように、エアポンプ7、点火プラグ30、燃料
ポンプ2、燃料噴射弁4の作動が実行されるが(この実
行は実施形態5〜実施形態8と同じ)、燃料噴射弁4の
噴射燃料周波数は燃焼作動スイッチ33aをONしてか
ら所定時間t1の間は周波数100Hzで燃料噴射弁4
を駆動し、t2を経過後は周波数100Hzで燃料噴射
弁4を駆動するようにしたものである。これらの制御フ
ローは燃焼制御装置32及び該燃焼制御装置32内蔵の
タイマー機能により達成される。
【0132】この実施形態9によれば、時間により燃料
噴射弁4の噴射燃料周波数を切換え制御するため、実施
形態5〜実施形態8に比較してセンサ類を必要とせず、
制御構成がシンプルとなる。
噴射弁4の噴射燃料周波数を切換え制御するため、実施
形態5〜実施形態8に比較してセンサ類を必要とせず、
制御構成がシンプルとなる。
【0133】上述した各実施形態に限定されるものでは
なく、以下のように種々の変更が可能である。 (1)実施形態1では、燃料衝突部9の燃料流通孔9d
のエッジ部9fに燃料を衝突させるようにしたが、該燃
料流通孔9dのエッジ部9fにつながる内壁に燃料を衝
突させるようにしても勿論よい。 (2)請求項に記載の、燃焼空間部部3b内の温度によ
って燃料衝突部9に対して噴射燃料が衝突したり、しな
かったりを切換えるための燃料衝突有無切換手段として
は燃料衝突部9を構成する脚部90の熱膨張係数を、該
燃料衝突部9を支持する支持部としてのフランジ部5C
を有する円筒部5の熱膨張係数より高く設定する例(実
施形態1)、燃料衝突部9とこれを支持するフランジ部
5Cを有する支持部としての円筒部5との間に介在した
態様に脚部90の熱膨張係数を、燃料衝突部9及び円筒
部5の熱膨張係数より高く設定する例(実施形態2)を
示したが、例えば燃焼空間部3b内の温度を測定する温
度センサ及び該センサからの信号に応じて燃料衝突部9
の位置を調整するアクチュエータを備え、このような電
気的な手法によって燃料衝突有無切換手段を構成するこ
とも可能である。又は、バイメタルのような、あるいは
形状記憶合金のような材料を用いた機械的な手法によっ
て燃料衝突有無切換手段を構成することも可能である。
あるいは着火時と定常燃焼時とで燃料噴射弁4の電磁コ
イル26へのデューティ信号が異なることを利用し、該
信号に基づいて燃料衝突部9に設けたアクチュエータを
動作させるようにすることも可能である。 (3)弁機構56の弁部52の開口部51を通過する燃
焼空気の圧力に応じて該弁機構56を作動させるように
したが、例えばエアーポンプ7から吐き出される燃焼空
気の圧力を圧力センサ及び該センサからの信号に応じて
弁機構56の位置を調整するアクチュエータを備え、こ
のような電気的な手法によって燃料衝突有無切換手段を
構成することも可能である。 (4)実施形態5に示した突起部9fを有した燃料衝突
部材9を実施形態1〜4の燃焼装置に適用しても勿論よ
い。 (5)実施形態5においては、点火プラグ30が混合室
3i内に配置されているが、これに代えて燃焼室3bに
点火プラグ30を配置してもよい。 (6)燃料着火手段としては点火プラグを用いたが、グ
ロープラグを用いてもよい。 (7)液体燃料としては、軽油の他に灯油、メタノー
ル、ガソリン等であってもよい。
なく、以下のように種々の変更が可能である。 (1)実施形態1では、燃料衝突部9の燃料流通孔9d
のエッジ部9fに燃料を衝突させるようにしたが、該燃
料流通孔9dのエッジ部9fにつながる内壁に燃料を衝
突させるようにしても勿論よい。 (2)請求項に記載の、燃焼空間部部3b内の温度によ
って燃料衝突部9に対して噴射燃料が衝突したり、しな
かったりを切換えるための燃料衝突有無切換手段として
は燃料衝突部9を構成する脚部90の熱膨張係数を、該
燃料衝突部9を支持する支持部としてのフランジ部5C
を有する円筒部5の熱膨張係数より高く設定する例(実
施形態1)、燃料衝突部9とこれを支持するフランジ部
5Cを有する支持部としての円筒部5との間に介在した
態様に脚部90の熱膨張係数を、燃料衝突部9及び円筒
部5の熱膨張係数より高く設定する例(実施形態2)を
示したが、例えば燃焼空間部3b内の温度を測定する温
度センサ及び該センサからの信号に応じて燃料衝突部9
の位置を調整するアクチュエータを備え、このような電
気的な手法によって燃料衝突有無切換手段を構成するこ
とも可能である。又は、バイメタルのような、あるいは
形状記憶合金のような材料を用いた機械的な手法によっ
て燃料衝突有無切換手段を構成することも可能である。
あるいは着火時と定常燃焼時とで燃料噴射弁4の電磁コ
イル26へのデューティ信号が異なることを利用し、該
信号に基づいて燃料衝突部9に設けたアクチュエータを
動作させるようにすることも可能である。 (3)弁機構56の弁部52の開口部51を通過する燃
焼空気の圧力に応じて該弁機構56を作動させるように
したが、例えばエアーポンプ7から吐き出される燃焼空
気の圧力を圧力センサ及び該センサからの信号に応じて
弁機構56の位置を調整するアクチュエータを備え、こ
のような電気的な手法によって燃料衝突有無切換手段を
構成することも可能である。 (4)実施形態5に示した突起部9fを有した燃料衝突
部材9を実施形態1〜4の燃焼装置に適用しても勿論よ
い。 (5)実施形態5においては、点火プラグ30が混合室
3i内に配置されているが、これに代えて燃焼室3bに
点火プラグ30を配置してもよい。 (6)燃料着火手段としては点火プラグを用いたが、グ
ロープラグを用いてもよい。 (7)液体燃料としては、軽油の他に灯油、メタノー
ル、ガソリン等であってもよい。
【図1】本発明の実施形態1を示す縦断面である。
【図2】図1の燃料衝突部の拡大図である。
【図3】図1の燃料衝突効果を示す特性図である。
【図4】実施形態1におけるブロック図である。
【図5】実施形態1における作動を例示するタイムチャ
ートである。
ートである。
【図6】実施形態1における燃料噴射弁の構造を示す断
面図である。
面図である。
【図7】実施形態2を示す縦断面図である。
【図8】図7の燃料衝突部の斜視図である。
【図9】実施形態2における作動説明に供する断面図で
ある。
ある。
【図10】実施形態2における作動説明に供する断面図
である。
である。
【図11】実施形態3を示す縦断面図である。
【図12】実施形態4を示す縦断面図である。
【図13】(A)は図12の弁機構の弁部を示す正面図
である。(B)は(A)の底面図である。(C)は
(A)の側面図である。
である。(B)は(A)の底面図である。(C)は
(A)の側面図である。
【図14】実施形態4における作動説明に供する断面図
である。
である。
【図15】実施形態4における作動説明に供する断面図
である。
である。
【図16】実施形態5を示す従断面図である。
【図17】(A)は実施形態5における燃料衝突部材を
示す平面図である。(B)は(A)のA−A断面図であ
る。
示す平面図である。(B)は(A)のA−A断面図であ
る。
【図18】実施形態5における作動を例示するタイムチ
ャートである。
ャートである。
【図19】実施形態5における作動を例示する制御フロ
ーである。
ーである。
【図20】実施形態5における作用説明に供する特性図
である。
である。
【図21】実施形態5の作用説明に供する模式図であ
る。
る。
【図22】実施形態6における作動を例示する制御フロ
ーである。
ーである。
【図23】実施形態7を示す従断面図である。
【図24】実施形態7における作動を例示する制御フロ
ーである。
ーである。
【図25】実施形態8を示す縦断面図である。
【図26】実施形態9における作動を例示する制御フロ
ーである。
ーである。
【図27】実施形態9における作動を例示するタイムチ
ャートである。
ャートである。
3…燃焼容器、3a…外壁、3b…燃焼空間部、3c…
燃焼空気導入口、3d…燃焼空気筒、3e…多孔性部
材、3f…燃焼空気流路、3g…仕切り板(仕切り部
材)、3h…連通孔、3i…混合室、4…燃料噴射弁
(燃料噴射手段)、5…円筒部(支持部)、7…エアー
ポンプ(燃焼空気供給手段)、9…燃料衝突部(燃料衝
突手段)、9a…一側面、9b…他側面、9c…板状
部、9d…燃料流通孔、9e…燃焼空気流通孔、9f…
エッジ部、30…点火プラグ(着火手段)、32…燃焼
制御装置、50…開口部、51…開口部、52…弁部、
53…コイルスプリング(スプリング手段)、56…弁
機構、90…脚部(燃料衝突有無切換手段)、110…
酸素センサ、111…温度センサ、112…光強度セン
サ、113…温度センサ。
燃焼空気導入口、3d…燃焼空気筒、3e…多孔性部
材、3f…燃焼空気流路、3g…仕切り板(仕切り部
材)、3h…連通孔、3i…混合室、4…燃料噴射弁
(燃料噴射手段)、5…円筒部(支持部)、7…エアー
ポンプ(燃焼空気供給手段)、9…燃料衝突部(燃料衝
突手段)、9a…一側面、9b…他側面、9c…板状
部、9d…燃料流通孔、9e…燃焼空気流通孔、9f…
エッジ部、30…点火プラグ(着火手段)、32…燃焼
制御装置、50…開口部、51…開口部、52…弁部、
53…コイルスプリング(スプリング手段)、56…弁
機構、90…脚部(燃料衝突有無切換手段)、110…
酸素センサ、111…温度センサ、112…光強度セン
サ、113…温度センサ。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F23N 5/00 F23N 5/00 H Fターム(参考) 3K003 FA01 FA04 FB04 FB05 GA04 3K049 AA01 BA04 CA01 CA05 CB01 DA01 DC03 DC04 EA03 3K055 AA01 AB03 BA01 BA07 BA11 BB07 BD10 3K068 FA02 FB02 FC03 FD07 FD08 GA01 GA05 GA07 HA01 JA06
Claims (24)
- 【請求項1】 燃料噴射手段と、燃焼空気供給手段と、
該噴射手段からの噴射燃料と前記燃焼空気供給手段から
の燃焼空気とが導入される燃焼空間部と、前記燃焼空間
部にて前記噴射燃料と前記燃焼空気との混合気を着火さ
せる着火手段と、前記燃料噴射手段の燃料噴射側と前記
燃焼空間部との間に配置され、前記燃料噴射手段からの
噴射燃料の一部が衝突し、且つ残部が衝突することなく
前記燃焼空間部に導入されるように設定された燃料衝突
手段と、を具備したことを特徴とする燃焼装置。 - 【請求項2】 前記燃料衝突手段は、前記燃料噴射手段
の燃料噴射側に対向する一側面及び前記燃焼空間部側に
対向する他側面を有する板状部と、該板状部に開口され
前記燃料噴射手段からの噴射燃料が通過する開口部と、
を備えており、前記燃料噴射手段から噴射された噴射燃
料が前記開口部を通過する際に、該開口部の内壁に噴射
燃料の一部が衝突した状態で前記燃焼空間部に導入さ
れ、且つ残部が前記開口部の前記内壁に衝突することな
く前記燃焼空間部に導入されるように前記燃料噴射手段
と前記燃料衝突手段との相対位置が設定されていること
を特徴とする請求項1に記載の燃焼装置。 - 【請求項3】 前記開口部はその開口部と前記板状部の
前記両側面との境界であり、且つ前記内壁の一部を構成
するエッジ部を前記板状部の前記両側面に有しており、
前記燃料噴射手段から噴射された噴射燃料が前記開口部
を通過する際に、該開口部の前記エッジ部のうち前記燃
焼空間部側に位置する前記他側面側のエッジ部に噴射燃
料の一部が衝突した状態で前記燃焼空間部に導入され、
且つ残部が前記エッジ部に衝突することなく前記燃焼空
間部に導入されるように前記燃料噴射手段と前記燃料衝
突手段との相対位置が設定されていることを特徴とする
請求項2に記載の燃焼装置。 - 【請求項4】 前記燃料衝突手段は、前記燃料噴射手段
の燃料噴射側に対向する一側面及び前記燃焼空間部側に
対向する他側面を有する板状部と、該板状部に開口され
前記燃料噴射手段からの噴射燃料が通過する開口部と、
該開口部の内壁に設けられた突起部と、を備えており、
前記燃料噴射手段から噴射された噴射燃料が前記開口部
を通過する際に、該開口部の内壁に設けられた前記突起
部に、噴射燃料の一部が衝突した状態で前記燃焼空間部
に導入され、且つ残部が前記開口部の前記内壁あるいは
前記突起部に衝突することなく前記燃焼空間部に導入さ
れるように前記燃料噴射手段と前記燃料衝突手段との相
対位置が設定されていることを特徴とする請求項1に記
載の燃焼装置。 - 【請求項5】 燃料噴射手段と、燃焼空気供給手段と、
該噴射手段からの噴射燃料と前記燃焼空気供給手段から
の燃焼空気とが導入される燃焼空間部と、前記燃焼空間
部にて前記噴射燃料と前記燃焼空気との混合気を着火さ
せる着火手段と、前記燃料噴射手段の燃料噴射側と前記
燃焼空間部との間に配置され、前記燃料噴射手段からの
噴射燃料が衝突した状態で前記燃焼空間部内に導入され
る動作モード、及び前記燃料噴射手段からの噴射燃料が
衝突しない状態で前記燃焼空間部内に導入される動作モ
ードを前記燃焼空間部内の温度変化によって選択的に切
換えられるよう構成された燃料衝突部を有する燃料衝突
有無切換手段と、を具備したことを特徴とする燃焼装
置。 - 【請求項6】 前記燃料衝突有無切換手段は、前記燃焼
空間部内の温度が常温状態においては前記燃料噴射手段
からの噴射燃料を前記燃料衝突部に衝突させた状態で前
記燃焼空間部内に導入され、前記燃焼空間部内の温度が
前記常温状態に比較して相対的に高温状態においては前
記燃料噴射手段からの噴射燃料を前記燃料衝突部に衝突
させない状態で前記燃焼空間部内に導入されるように切
換えられることを特徴とする請求項5に記載の燃焼装
置。 - 【請求項7】 前記燃料衝突有無切換手段は、前記燃料
噴射手段からの燃料噴射側に配置されて該噴射燃料が衝
突する前記燃料衝突部と、前記燃料衝突部が支持された
支持部とを備え、前記燃焼空間部内の温度変化に伴う前
記燃料衝突部の熱膨張の程度により前記燃料衝突部と燃
料噴射手段の燃料噴射側との相対的位置関係が変化し、
前記燃料衝突部の位置が前記燃料噴射側に近い関係では
前記燃料衝突部に噴射燃料が衝突せず、前記燃料衝突部
の位置が前記燃料噴射側に遠い関係では前記燃料衝突部
に噴射燃料が衝突するように、前記燃料衝突部の熱膨張
係数を前記支持部に比較して相対的に大きく設定したこ
とを特徴とする請求項6に記載の燃焼装置。 - 【請求項8】 前記燃料衝突有無切換手段は、前記燃料
噴射手段からの燃料噴射側に配置されて該噴射燃料が衝
突する前記燃料衝突部と、前記燃料衝突部が支持された
支持部と、前記燃料衝突部と前記支持部との間に介在さ
れた介在部とを備え、前記燃焼空間部内の温度変化に伴
う前記介在部の熱膨張の程度により前記燃料衝突部と前
記燃料噴射手段の燃料噴射側との相対的位置関係が変化
し、前記燃料衝突部の位置が前記燃料噴射側に近い関係
では前記燃料衝突部に噴射燃料が衝突せず、前記燃料衝
突部の位置が前記燃料噴射側に遠い関係では前記燃料衝
突部に噴射燃料が衝突するように、前記介在部の熱膨張
係数を前記支持部及び前記燃料衝突部に比較して相対的
に大きく設定したことを特徴とする請求項6記載の燃焼
装置。 - 【請求項9】 燃料噴射手段と、燃焼空気供給手段と、
該噴射手段からの噴射燃料と前記燃焼空気供給手段から
の燃焼空気とが導入される燃焼空間部と、前記燃焼空間
部にて前記噴射燃料と前記燃焼空気との混合気を着火さ
せる着火手段と、前記燃料噴射手段の燃料噴射側と前記
燃焼空間部との間に配置され、前記燃料噴射手段からの
噴射燃料が衝突した状態で前記燃焼空間部内に導入され
る動作モード、及び前記燃料噴射手段からの噴射燃料が
衝突しない状態で前記燃焼空間部内に導入される動作モ
ードを前記燃焼空気供給手段からの燃焼空気の圧力変化
によって選択的に切換えられるよう構成された燃料衝突
部を有する燃料衝突有無切換手段と、を具備したことを
特徴とする燃焼装置。 - 【請求項10】 前記燃料衝突有無切換手段は、前記燃
焼空気供給手段からの燃焼空気の圧力が相対的に低い状
態においては前記燃料噴射手段からの噴射燃料を前記燃
料衝突部に衝突させた状態で前記燃焼空間部内に導入さ
れ、前記燃焼空気供給手段からの燃焼空気の圧力が相対
的に高い状態においては前記燃料噴射手段からの噴射燃
料を前記燃料衝突部に衝突させない状態で前記燃焼空間
部内に導入されるように切換えられることを特徴とする
請求項9に記載の燃焼装置。 - 【請求項11】 前記燃料衝突有無切換手段は、前記燃
料噴射手段の燃料噴射側に配置され、前記燃料噴射手段
からの噴射燃料を通過させ、前記燃料衝突部としての壁
面を有する開口部及び前記燃焼空気供給手段からの燃焼
空気を通過させる開口部を備え、且つ該燃焼空気通過用
の前記開口部を通過する燃焼空気の圧力の変化によって
前記燃料噴射手段との相対的位置が変化するよう動作す
る弁機構を有し、前記弁機構は、前記燃焼空気の圧力が
相対的に低いときには噴射燃料通過用の前記開口部の前
記壁面に前記燃料噴射手段からの噴射燃料が衝突した状
態で前記燃焼空間部内に導入するよう前記燃料噴射手段
から遠い側に動作し、前記燃焼空気の圧力が相対的に高
いときには前記燃料噴射手段からの噴射燃料が噴射燃料
通過用の前記開口部の前記壁面に衝突することなく、前
記燃焼空間部内に導入されるよう前記燃料噴射手段から
近い側に動作するように設定されていることを特徴とす
る請求項10に記載の燃焼装置。 - 【請求項12】 前記弁機構は、前記燃料噴射手段の燃
料噴射側に配置され、前記燃料噴射手段からの噴射燃料
を通過させる前記開口部及び前記燃焼空気供給手段から
の燃焼空気を通過させる前記開口部を備える弁部材と、
前記弁部材が支持され、前記両開口部に連通する開口部
を備える支持部と、前記弁部材と前記燃料噴射手段の燃
料噴射側との間に配置されて前記弁部材を前記支持部側
に押圧するスプリング手段と、を具備し、燃焼空気通過
用の前記開口部を通過する燃焼空気の圧力が相対的に低
いときには前記弁部材が前記支持部側に前記スプリング
手段により押圧されて前記弁部材は前記噴射燃料通過用
の前記開口部の前記壁面に前記燃料噴射手段からの噴射
燃料が衝突した状態で前記燃焼空間部内に導入されるよ
う前記燃料噴射手段から遠い側の動作位置に保持され、
燃焼空気通過用の前記開口部を通過する燃焼空気の圧力
が相対的に高いときには前記弁部材は前記スプリング手
段の押圧力に抗して前記支持部側から離れて前記燃料噴
射手段からの噴射燃料が噴射燃料通過用の前記開口部の
壁面に衝突することなく、前記燃焼空間部内に導入され
るよう前記燃料噴射手段から近い側の動作位置に保持さ
れることを特徴とする請求項11に記載の燃焼装置。 - 【請求項13】 前記燃料噴射手段の外周に、前記燃焼
空気供給手段と前記燃焼空間部とを結ぶ燃焼空気流路の
一部を形成したことを特徴とする請求項1〜12の何れ
か一つに記載の燃焼装置。 - 【請求項14】 前記燃料噴射手段として、高圧供給さ
れた液体燃料を噴射する電磁式燃料噴射弁を備え、前記
燃焼空気供給手段からの燃焼空気と前記燃料噴射弁から
の燃料との混合気による前記燃焼空間部の燃焼状態を検
出する検出手段と、該検出手段によって検出された前記
燃焼空間部の燃焼状態に応じて前記燃料噴射弁の燃料噴
射周波数を制御する制御手段とを更に備えることを特徴
とする請求項1〜請求項13の何れか一つに記載の燃焼
装置。 - 【請求項15】 前記検出手段により検出された前記燃
焼空間部の燃焼状態が所定の燃焼状態にある場合に、前
記制御手段により前記燃料噴射弁の燃料噴射周波数を高
く制御し、所定の燃焼状態にない場合は、前記制御手段
により前記燃料噴射弁の燃料噴射周波数を低く制御する
ことを特徴とする請求項14に記載の燃焼装置。 - 【請求項16】 前記検出手段は、前記燃焼空間部での
燃焼状態における酸素濃度を検出する酸素濃度センサ、
前記燃焼空間部での燃焼状態における燃焼温度を検出す
る温度センサ、前記燃焼空間部での燃焼状態における光
強度を検出する光強度センサ、の何れか一つから選択さ
れており、前記酸素濃度センサの場合は、該酸素濃度セ
ンサによって検出された前記燃焼空間部内の酸素濃度が
所定値より高いときはそれより低いときに比べて燃料噴
射周波数を高く設定し、前記温度センサの場合は、該温
度センサによって検出された前記燃焼空間部内の温度が
所定値より低いときはそれより高いときに比べて燃料噴
射周波数を高く設定し、光強度センサの場合は、燃焼空
間部内の光強度が所定値より低いときはそれより高いと
きに比べて燃料噴射周波数を高く設定することを特徴と
する請求項15に記載の燃焼装置。 - 【請求項17】 前記燃料噴射手段として、高圧供給さ
れた液体燃料を噴射する電磁式燃料噴射弁を備え、また
燃焼空間部の外部雰囲気温度を検出する検出手段と、前
記検出手段にて検出された外部雰囲気温度が所定値以下
の場合はそれより高い場合に比べて前記燃料噴射弁の燃
料噴射周波数を高く制御する制御手段とを更に備えたこ
とを特徴とする請求項1〜請求項13の何れか一つに記
載の燃焼装置。 - 【請求項18】 前記燃料噴射手段として、高圧供給さ
れた液体燃料を噴射する電磁式燃料噴射弁を備え、該燃
焼噴射弁は所定噴射角度で燃料を噴射するように配置さ
れており、前記着火手段の着火部が前記燃料噴射弁から
噴射される燃料の所定噴射角の内側または外側に位置す
るように設定されていることを特徴とする請求項1〜1
7の何れか一つに記載の燃焼装置。 - 【請求項19】 前記燃焼空間部は、前記燃料噴射手段
の燃料噴射側に配置された混合室と該混合室の下流側に
配置されて該混合室と連絡する燃焼室とに区画されてお
り、前記燃焼室内に前記燃焼空気供給手段から燃焼空気
が供給されるように構成されており、前記混合室内に供
給される燃焼空気の供給量は該混合室内における混合気
が燃料リッチとなるように設定されており、かつ前記着
火手段は前記混合室に配置されていることを特徴とする
請求項1〜18の何れか一つに記載の燃焼装置。 - 【請求項20】 前記混合室を形成する壁部が下流側の
前記燃焼室に向かうに従って断面積が拡大する縦断面形
状を有することを特徴とする請求項1〜19の何れか一
つに記載の燃焼装置。 - 【請求項21】 前記混合室を形成する前記壁部及び前
記燃焼室を形成する壁部の外周には燃焼空気供給通路が
配置されており、該燃焼空気供給通路に前記燃焼空気供
給手段からの燃焼空気が導入されるように構成されてお
り、該燃焼空気供給通路に導入された燃焼空気を前記燃
焼室に供給する開口部が前記燃焼室を形成する前記壁部
に形成されていることを特徴とする請求項19または2
0に記載の燃焼装置。 - 【請求項22】 前記混合室と前記燃焼室との間に、開
口を有する仕切り部材が配置されていることを特徴とす
る請求項19〜21の何れか一つに記載の燃焼装置。 - 【請求項23】 前記仕切り部材のうち、前記混合室に
面する側の表面に燃料蒸発用の多孔性部材が配置されて
いることを特徴とする請求項22に記載の燃焼装置。 - 【請求項24】 燃料噴射手段として、高圧供給された
液体燃料を噴射する電磁式燃料噴射弁を備え、該燃料噴
射弁の起動後、所定時間経過するまでは所定時間経過後
に比べて前記燃料噴射弁の燃料噴射周波数を高く制御す
るよう前記燃料噴射弁を制御する制御手段を更に備える
ことを特徴とする請求項1〜13の何れか一つに記載の
燃焼装置。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11309415A JP2000304210A (ja) | 1999-02-19 | 1999-10-29 | 燃焼装置 |
US09/506,035 US6402505B1 (en) | 1999-02-19 | 2000-02-17 | Combustion device |
DE10007164A DE10007164A1 (de) | 1999-02-19 | 2000-02-17 | Verbrennungsvorrichtung |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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JP11-41791 | 1999-02-19 | ||
JP11309415A JP2000304210A (ja) | 1999-02-19 | 1999-10-29 | 燃焼装置 |
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Publication Number | Publication Date |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP11309415A Withdrawn JP2000304210A (ja) | 1999-02-19 | 1999-10-29 | 燃焼装置 |
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---|---|
US (1) | US6402505B1 (ja) |
JP (1) | JP2000304210A (ja) |
DE (1) | DE10007164A1 (ja) |
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