JP2003148285A - Fluid injection device - Google Patents

Fluid injection device

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JP2003148285A
JP2003148285A JP2001346484A JP2001346484A JP2003148285A JP 2003148285 A JP2003148285 A JP 2003148285A JP 2001346484 A JP2001346484 A JP 2001346484A JP 2001346484 A JP2001346484 A JP 2001346484A JP 2003148285 A JP2003148285 A JP 2003148285A
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JP
Japan
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fuel
center electrode
fluid
tip
injection device
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Application number
JP2001346484A
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Japanese (ja)
Inventor
Koji Yoshida
田 幸 司 吉
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Nihon University
Original Assignee
Nihon University
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To quickly inject fuel, to increase the pass-through distance of the fuel, to form fine fuel particles, to inject liquid fuel and gaseous fuel by the same fuel injection device, and to accurately control an injection time. SOLUTION: An injector body 12 of an injector 11 is formed with a recessed cavity 13 at the tip thereof, and the tip of the cavity 13 is provided with an orifice plate 15. The injector body 12 is provided with a cylindrical center electrode 17, and the tip 17a of the center electrode 17 is positioned in the bottom 13a of the recessed cavity 13. A material to be injected is supplied to the recessed cavity 13 through the cylindrical center electrode 17. A high- voltage discharging device 21 is connected to the center electrode, and the material to be injected inside the cavity 13 is injected by discharge generated between the tip 17a of the center electrode 17 and the orifice plate 15.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、流体噴射装置に関
し、更に詳細に説明すると、液体燃料及び気体燃料等か
らなる流体をエンジンの燃焼室等に噴射することができ
る流体噴射装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fluid injection device, and more specifically to a fluid injection device capable of injecting a fluid such as liquid fuel and gas fuel into a combustion chamber of an engine.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、ディーゼルエンジンから排出
されるPM等の有害排出ガス成分の低減のため、燃料の
高圧力噴射等の研究開発が行われている。また従来の燃
料噴射装置では液体燃料及び気体燃料等に応じて個別に
燃料噴射装置を用いている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in order to reduce harmful exhaust gas components such as PM discharged from a diesel engine, research and development such as high-pressure fuel injection have been conducted. Further, in the conventional fuel injection device, the fuel injection device is individually used according to the liquid fuel, the gas fuel and the like.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】然し乍ら、上記従来の
燃料噴射装置では燃焼速度が遅く、急速な燃料噴射がで
きず、燃料噴射が低速の場合には燃料の貫通距離が短く
なる欠点を有していた。また液体燃料及び気体燃料等に
応じて個別に燃料噴射装置を用いなければならず、同一
の燃料噴射装置を用いて燃料を噴射,噴霧することがで
きず、更にまた噴射時期を正確に制御することができな
い欠点を有していた。
However, the conventional fuel injection device described above has a drawback that the combustion speed is slow, rapid fuel injection cannot be performed, and the fuel penetration distance becomes short when the fuel injection is slow. Was there. Further, the fuel injection device must be used individually depending on the liquid fuel and the gas fuel, and the same fuel injection device cannot be used to inject and spray the fuel, and the injection timing is accurately controlled. It had the drawback that it could not.

【0004】そこで、本発明は、上記従来例の未解決の
課題に着目してなされたものであり、急速な燃料等の流
体を噴射ができ、流体の噴射が高速で流体の貫通距離を
増大させることができ、流体粒子を微細化することがで
き、また液体燃料及び気体燃料等に応じて個別に燃料噴
射装置を用いる必要がなく、同一の燃料噴射装置を用い
て液体燃料及び気体燃料を噴射することができ、更にま
た噴射時期を正確に制御することができる経済性に優れ
た流体噴射装置を提供することを目的としている。
Therefore, the present invention has been made by paying attention to the unsolved problems of the above-mentioned conventional example, and can rapidly inject a fluid such as fuel, the fluid can be ejected at a high speed, and the penetration distance of the fluid can be increased. The liquid fuel and the gas fuel can be made finer, and it is not necessary to separately use the fuel injection device according to the liquid fuel and the gas fuel, and the liquid fuel and the gas fuel can be used by using the same fuel injection device. It is an object of the present invention to provide a fluid ejecting apparatus which is capable of injecting and which is capable of accurately controlling the injection timing and which is excellent in economic efficiency.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項1に係る流体噴射装置は、先端に凹
状のキャビティの形成されたインジェクタ本体を有し、
該インジェクタ本体の凹状のキャビティの先端にオリフ
ィスプレートが設けられ、前記インジェクタ本体には筒
状の中心電極が設けられ、該筒状の中心電極の先端が凹
状のキャビティの底部に位置し、筒状の中心電極を介し
て凹状のキャビティに流体が供給され、前記筒状の中心
電極には高電圧放電装置が連結され、前記凹状のキャビ
ティに供給された流体を中心電極の先端とオリフィスプ
レートとの間の放電により噴射させることを特徴とす
る。
In order to achieve the above object, a fluid ejecting apparatus according to claim 1 of the present invention has an injector main body having a concave cavity formed at its tip,
An orifice plate is provided at the tip of the concave cavity of the injector body, a cylindrical center electrode is provided at the injector body, and the tip of the tubular center electrode is located at the bottom of the concave cavity. A fluid is supplied to the concave cavity through the center electrode of, and a high-voltage discharge device is connected to the cylindrical center electrode, and the fluid supplied to the concave cavity is connected between the tip of the center electrode and the orifice plate. It is characterized in that it is ejected by a discharge between them.

【0006】この請求項1に係る発明では、インジェク
タ本体には筒状の中心電極が設けられ、該筒状の中心電
極の先端が凹状のキャビティの底部に位置し、筒状の中
心電極を介して凹状のキャビティに流体が供給され、中
心電極に連結された高電圧放電装置を作動させることに
より、中心電極の先端よりオリフィスプレートに向けて
高電圧放電させることができ、この高電圧放電により凹
状のキャビティに供給された流体を噴射させることがで
きる。
According to the first aspect of the present invention, the injector main body is provided with the tubular center electrode, the tip of the tubular center electrode is located at the bottom of the concave cavity, and the tubular center electrode is interposed therebetween. By supplying a fluid to the concave cavity and operating the high-voltage discharge device connected to the center electrode, high-voltage discharge can be performed from the tip of the center electrode toward the orifice plate. The fluid supplied to the cavity can be jetted.

【0007】また、請求項2に係る流体噴射装置は、請
求項1に係る発明において、前記インジェクタ本体がテ
トラフルオロエチレンから形成され、前記筒状の中心電
極がステンレスのパイプから形成され、前記オリフィス
プレートがステンレスから形成されていることを特徴と
する。
A fluid ejecting apparatus according to a second aspect is the fluid ejecting apparatus according to the first aspect, wherein the injector body is made of tetrafluoroethylene, the cylindrical center electrode is made of a stainless pipe, and the orifice is formed. It is characterized in that the plate is made of stainless steel.

【0008】この請求項2に係る発明では、インジェク
タ本体がテトラフルオロエチレンから形成され、中心電
極がステンレスのパイプから形成されているので、ステ
ンレスのパイプを介して凹状のキャビティに流体を供給
することができ、中心電極の先端よりオリフィスプレー
トに向けて高電圧放電させることができ、この高電圧放
電により凹状のキャビティに供給された流体を噴射させ
ることができる。
In the invention according to claim 2, since the injector body is made of tetrafluoroethylene and the center electrode is made of a stainless pipe, the fluid is supplied to the concave cavity through the stainless pipe. Therefore, high voltage discharge can be performed from the tip of the center electrode toward the orifice plate, and the fluid supplied to the concave cavity can be jetted by this high voltage discharge.

【0009】更に、請求項3に係る流体噴射装置は、請
求項1または請求項2に係る発明において、前記流体噴
射装置がエンジンの燃焼室に対向して設けられた燃料噴
射装置に形成され、該燃料噴射装置に燃料ポンプを介し
て燃料が供給されるようになされ、該燃料が燃料噴射装
置により燃焼室に噴射されるようになされていることを
特徴とする。
Further, a fluid injection device according to a third aspect of the present invention is the fuel injection device according to the first or second aspect, wherein the fluid injection device is formed so as to face the combustion chamber of the engine. Fuel is supplied to the fuel injection device via a fuel pump, and the fuel is injected into the combustion chamber by the fuel injection device.

【0010】この請求項3に係る発明では、流体噴射装
置がエンジンの燃焼室に対向して設けられた燃料噴射装
置に形成されているので、エンジンの燃料噴射として、
空気と燃料の拡散混合を促進させ、燃焼速度を増加させ
ることができ、急速な燃料噴射ができ、燃料噴射が高速
で燃料の貫通距離を増大させることができ、燃料粒子を
微細化することができる。
According to the third aspect of the invention, since the fluid injection device is formed in the fuel injection device which is provided so as to face the combustion chamber of the engine,
It is possible to promote the diffusive mixing of air and fuel, increase the combustion speed, enable rapid fuel injection, increase the fuel penetration speed at a high speed, and make the fuel particles finer. it can.

【0011】更にまた、本発明の請求項4に係る流体噴
射装置は、請求項1乃至請求項3に係る発明において、
前記高電圧放電装置は高電圧充電回路部と高電圧放電回
路部及びトリガ回路部とを備え、前記高電圧放電回路部
に有孔球ギャップを設け、該有孔球ギャップを始動ギャ
ップとして用いたことを特徴とする。
Furthermore, a fluid ejecting apparatus according to a fourth aspect of the present invention is the fluid ejecting apparatus according to the first to third aspects,
The high-voltage discharge device includes a high-voltage charging circuit unit, a high-voltage discharging circuit unit, and a trigger circuit unit, a perforated sphere gap is provided in the high-voltage discharging circuit unit, and the perforated sphere gap is used as a starting gap. It is characterized by

【0012】この本発明の請求項4に係る発明では、高
電圧放電装置は高電圧充電回路部と高電圧放電回路部及
びトリガ回路部とを備え、前記高電圧放電回路部に有孔
球ギャップを設け、該有孔球ギャップを始動ギャップと
して用いたので、急速な燃料噴射ができ、燃料噴射が高
速で燃料の貫通距離を増大させることができ、燃料粒子
を微細化することができ、噴射時期を正確に制御するこ
とができる。
In the invention according to claim 4 of the present invention, the high-voltage discharging device comprises a high-voltage charging circuit part, a high-voltage discharging circuit part and a trigger circuit part, and the high-voltage discharging circuit part has a perforated spherical gap. Since the perforated spherical gap is used as the starting gap, rapid fuel injection can be performed, the fuel injection can be performed at high speed, the fuel penetration distance can be increased, and the fuel particles can be miniaturized. The timing can be controlled accurately.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、本発明の流体噴射装置の実
施の形態を図面に基づいて説明する。図1乃至図4は本
発明の流体噴射装置の実施形態を示すもので、本実施の
形態ではディーゼルエンジンに本発明を適用した場合と
して説明するが、ディーゼルエンジンに限定されるもの
ではなく、他の噴射装置として用いることができ、更に
ガソリンエンジンのように混合気をエンジンに供給して
点火プラグを用いて燃焼させる場合の点火装置として用
いることもできる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of a fluid ejection device of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 to 4 show an embodiment of a fluid injection device according to the present invention. In the present embodiment, the case where the present invention is applied to a diesel engine will be described, but the present invention is not limited to the diesel engine, and It can also be used as an ignition device when a mixture is supplied to an engine and burned using an ignition plug like a gasoline engine.

【0014】図1に示す如く、ディーゼルエンジン1は
シリンダー2及びピストン3を備え、ピストン3の頭部
側には燃焼室5が形成されている。またシリンダー2に
は吸排気弁が設けられ、ピストン3にはピストンロッド
6が連結され、ピストン3の摺動面である外周面にはピ
ストンリング等が設けられ、その他ディーゼルエンジン
1には種々の従来公知の構成が設けられる。
As shown in FIG. 1, the diesel engine 1 comprises a cylinder 2 and a piston 3, and a combustion chamber 5 is formed on the head side of the piston 3. Further, an intake / exhaust valve is provided in the cylinder 2, a piston rod 6 is connected to the piston 3, a piston ring or the like is provided on an outer peripheral surface which is a sliding surface of the piston 3, and other various types of diesel engine 1 are provided. A conventionally known configuration is provided.

【0015】前記ピストン3の頭部の略中央と対向する
シリンダー2には流体噴射装置11が設けられている。
この流体噴射装置11は本実施の形態では燃料噴射装置
に形成されている。図2及び図3(a),(b)に示す
如く、流体噴射装置11は先端に凹状のキャビティ13
の形成されたインジェクタ本体12を有している。凹状
のキャビティ13は本実施の形態では円筒状に形成され
ているが、円筒状に限定されるものではない。
A fluid ejecting device 11 is provided in the cylinder 2 facing the substantially center of the head of the piston 3.
This fluid injection device 11 is formed as a fuel injection device in the present embodiment. As shown in FIGS. 2 and 3A and 3B, the fluid ejection device 11 has a cavity 13 with a concave end.
The injector main body 12 is formed. The concave cavity 13 is formed in a cylindrical shape in the present embodiment, but is not limited to the cylindrical shape.

【0016】このインジェクタ本体12はテトラフルオ
ロエチレン製の円柱等から形成されている。尚、インジ
ェクタ本体12はテトラフルオロエチレン製に限定され
るものではなく、他の絶縁性を有する素材から形成する
ことができる。このインジェクタ本体12の凹状のキャ
ビティ13の先端にステンレス製のオリフィスプレート
15が設けられている。前記オリフィスプレート15に
円形のオリフィス15aが形成されている。
The injector body 12 is formed of a tetrafluoroethylene column or the like. The injector body 12 is not limited to being made of tetrafluoroethylene, but can be made of other insulating material. An orifice plate 15 made of stainless steel is provided at the tip of the concave cavity 13 of the injector body 12. A circular orifice 15a is formed in the orifice plate 15.

【0017】前記インジェクタ本体12には筒状の中心
電極17が設けられ、この筒状の中心電極17の先端1
7aが凹状のキャビティ13の底部13aに位置するよ
うに中心電極17がホルダー18により保持され、筒状
の中心電極17を介して凹状のキャビティ13に液体燃
料または気体燃料等からなる流体が供給される。尚、図
2及び図3(a),(b)中、符号19はラバーであ
り、20はOリングである。
A cylindrical center electrode 17 is provided on the injector body 12, and the tip 1 of the cylindrical center electrode 17 is provided.
A center electrode 17 is held by a holder 18 so that 7a is located at the bottom 13a of the concave cavity 13, and a fluid such as liquid fuel or gas fuel is supplied to the concave cavity 13 through the cylindrical central electrode 17. It In FIGS. 2 and 3A and 3B, reference numeral 19 is a rubber and 20 is an O-ring.

【0018】筒状の中心電極17はステンレス製のパイ
プから形成されている。前記液体燃料または気体燃料等
からなる流体は燃料ポンプ8を介して燃料タンク9から
筒状の中心電極17に供給され、筒状の中心電極17か
ら凹状のキャビティ13に供給されるようになされ、燃
料が燃料噴射装置11により燃焼室5に噴射される。図
3(b)に示す如く、前記凹状のキャビティ13の深さ
L1及び直径L2は4mm〜6mm程度に形成され、また円
形オリフィス15aの直径L3は1mm〜4mm程度に形成
されている。
The cylindrical center electrode 17 is formed of a stainless pipe. The fluid such as the liquid fuel or the gas fuel is supplied from the fuel tank 9 to the cylindrical center electrode 17 through the fuel pump 8, and is supplied from the cylindrical center electrode 17 to the concave cavity 13. Fuel is injected into the combustion chamber 5 by the fuel injection device 11. As shown in FIG. 3B, the concave cavity 13 has a depth L1 and a diameter L2 of about 4 mm to 6 mm, and the circular orifice 15a has a diameter L3 of about 1 mm to 4 mm.

【0019】前記筒状の中心電極17にはコンデンサ式
高電圧放電装置21が連結され、前記凹状のキャビティ
13に供給された流体を中心電極17の先端17aとオ
リフィスプレート15との間に高電圧が印加される。
尚、中心電極17及びオリフィスプレート15はステン
レス製に限定されるものではなく、他の導電性金属を用
いることができる。
A condenser type high voltage discharge device 21 is connected to the cylindrical center electrode 17, and the fluid supplied to the concave cavity 13 is applied to a high voltage between the tip 17a of the center electrode 17 and the orifice plate 15. Is applied.
The center electrode 17 and the orifice plate 15 are not limited to stainless steel, and other conductive metals can be used.

【0020】前記コンデンサ式高電圧放電装置21は、
図4に示すように、高電圧充電回路部22、高電圧放電
回路部23及びトリガ回路部24で構成されている。高
電圧充電回路部22は、商用交流電源25の交流電圧を
スライダック26を介して昇圧トランス27に供給し、
この昇圧トランス27で15kV程度に昇圧してから正
極出力側がアースされた整流回路28で整流して直流高
電圧に変換し、この直流高電圧を充放電用コンデンサ2
9に供給して充電する。この充放電用コンデンサ29の
負極側に球電極30が接続された構成を有する。
The capacitor type high voltage discharge device 21 is
As shown in FIG. 4, it comprises a high voltage charging circuit section 22, a high voltage discharging circuit section 23 and a trigger circuit section 24. The high-voltage charging circuit unit 22 supplies the AC voltage of the commercial AC power supply 25 to the step-up transformer 27 via the sliderac 26,
The step-up transformer 27 boosts the voltage to about 15 kV, and the rectifier circuit 28, whose positive electrode output side is grounded, rectifies it to convert it into a DC high voltage, and this DC high voltage is charged and discharged.
9 to charge. A ball electrode 30 is connected to the negative electrode side of the charging / discharging capacitor 29.

【0021】また、高電圧放電回路部23は、高電圧充
電回路部22の球電極30に所定間隔離間して配設され
た内部に直径1.5mm程度の針状電極31aを有する
有孔球電極31を備え、この有孔球電極31に中央電極
17が接続される一方、オリフィス板15がアースされ
た構成を有する。
The high-voltage discharge circuit section 23 has a perforated sphere having needle electrodes 31a having a diameter of about 1.5 mm, which are arranged inside the spherical electrode 30 of the high-voltage charge circuit section 22 at a predetermined distance. The electrode 31 is provided, the central electrode 17 is connected to the perforated spherical electrode 31, and the orifice plate 15 is grounded.

【0022】更に、トリガ回路部24は、商用交流電源
32を整流する整流回路33と、この整流回路33の出
力側に接続されたトリガスイッチ34aを有するスイッ
チング回路34と、整流回路33の正極出力側と負極出
力側との間に直列に介挿されたコンデンサ35及び昇圧
トランス36と、昇圧トランス36の出力側から出力さ
れる6kV程度の直流高電圧を高電圧放電回路部23の
有孔球電極31の針状電極31aに供給するダイオード
37とを備えている。
Further, the trigger circuit section 24 has a rectifier circuit 33 for rectifying the commercial AC power source 32, a switching circuit 34 having a trigger switch 34a connected to the output side of the rectifier circuit 33, and a positive output of the rectifier circuit 33. Side and the negative electrode output side, a capacitor 35 and a step-up transformer 36 that are inserted in series, and a DC high voltage of about 6 kV output from the output side of the step-up transformer 36 are provided with a perforated ball of the high-voltage discharge circuit section 23. The diode 37 is provided to the needle-shaped electrode 31a of the electrode 31.

【0023】そして、高電圧充電回路22の充放電用コ
ンデンサ29に昇圧トランス27で昇圧し、整流回路2
8で整流した直流高電圧を充電した状態で、トリガ回路
部24におけるスイッチング回路34のスイッチ34a
をオン状態とすることにより、コンデンサ35に充電さ
れている直流電圧が放電され、これが昇圧トランス27
で6kVに昇圧されて、ダイオード37を介して有孔球
電極31の針状電極31aに印加されることにより、こ
の針状電極31aと有孔球電極31との間で放電が発生
し、続いて有孔球電極31と対向する球電極30との間
にアーク放電が誘発されて絶縁破壊が生じ、これによっ
て充放電用コンデンサ29に充電されている直流高電圧
が中央電極17及びオリフィス板15間に印加されるこ
とにより、両者間で放電が行われキャビティ内でプラズ
マが発生する。
Then, the charging / discharging capacitor 29 of the high voltage charging circuit 22 is stepped up by the step-up transformer 27, and the rectifying circuit 2
The switch 34a of the switching circuit 34 in the trigger circuit section 24 is charged with the DC high voltage rectified by
Is turned on, the DC voltage charged in the capacitor 35 is discharged, and this is the step-up transformer 27.
Is increased to 6 kV and is applied to the needle-shaped electrode 31a of the perforated spherical electrode 31 through the diode 37 to generate discharge between the needle-shaped electrode 31a and the perforated spherical electrode 31, Arc discharge is induced between the perforated sphere electrode 31 and the opposing sphere electrode 30 to cause dielectric breakdown, whereby the high DC voltage charged in the charging / discharging capacitor 29 is applied to the central electrode 17 and the orifice plate 15. By applying the voltage between them, a discharge is generated between them and plasma is generated in the cavity.

【0024】本発明によれば、放電によって発生した弱
電離プラズマの温度は2000〜6000度程度の高温
であるので、化学反応速度が増加し、よって燃焼速度が
増加する。また高温によって発生する化学的に活性な中
間生成物が化学反応速度をさらに増加し、燃焼速度が増
加する。
According to the present invention, the temperature of the weakly ionized plasma generated by the discharge is as high as about 2000 to 6000 ° C., so that the chemical reaction rate is increased and thus the combustion rate is increased. Further, the chemically active intermediate product generated by the high temperature further increases the chemical reaction rate, which increases the burning rate.

【0025】更に、容量放電の放電時間は1ms以下であ
るため、急速な燃料噴射が可能となる。通常のディーゼ
ルエンジンでは、噴射圧力一定の下で燃料を噴射し、そ
の噴射時間によって噴射量を制御している。本発明では
どのような燃料の体積に対しても、1回の短時間放電に
よって燃料が噴射するため、急速な噴射が可能となる。
また噴射速度が高速であるため燃料の貫通距離が増加す
る。即ち、短時間の放電によって噴射するため、燃料噴
射速度が急速であり、噴射速度の増加によって燃料の運
動エネルギーが増加し、が遠くまで届く。また燃料噴射
速度が急速であるので、燃料が微粒化する。
Further, since the discharge time of the capacity discharge is 1 ms or less, rapid fuel injection becomes possible. In a normal diesel engine, fuel is injected under a constant injection pressure, and the injection amount is controlled by the injection time. In the present invention, no matter what the volume of fuel, the fuel is injected by one short-time discharge, so that rapid injection is possible.
Further, since the injection speed is high, the fuel penetration distance increases. That is, since the fuel is injected by the discharge for a short time, the fuel injection speed is rapid, and the kinetic energy of the fuel increases with the increase of the injection speed, and reaches a long distance. Moreover, since the fuel injection speed is rapid, the fuel is atomized.

【0026】次に、本発明に係わる流体噴射装置11を
用い、高電圧放電により誘発された燃料噴霧過程を撮影
し、流体噴射装置11の形状が燃料噴霧に与える影響を
説明する。図5には、本発明に係わる流体噴射装置11
の実験に使用した形状が示されており、図2に示す流体
噴射装置11と対応する部分には同一符号を付してこれ
以上の詳細説明は省略するも、凹状のキャビティ13の
前方に直径L4が80mm、厚さL5が20mmの円筒形の
燃焼室51を形成する容器53が設けられている。
Next, the influence of the shape of the fluid injection device 11 on the fuel spray will be described by photographing the fuel spray process induced by the high voltage discharge using the fluid injection device 11 according to the present invention. FIG. 5 shows a fluid ejection device 11 according to the present invention.
The shape used in the experiment is shown. The parts corresponding to those of the fluid ejecting apparatus 11 shown in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted. A container 53 is provided which forms a cylindrical combustion chamber 51 having L4 of 80 mm and thickness L5 of 20 mm.

【0027】前記凹状のキャビティ13は円筒状に形成
され、3種類の異なる大きさのものを用いた。第1番目
は直径4mm,深さ4mm,容積50.3mm3 であり、第2
番目は直径5mm,深さ5mm,容積98.2mm3 であり、
第3番目は直径6mm,深さ6mm,容積169.6mm3
ある。また円形オリフィス15aの大きさは直径1mmと
4mmのものを用いた。また燃料としてメタノールを用
い、キャビティ13容積に相当する量を充填した。
The concave cavity 13 is formed in a cylindrical shape and has three different sizes. The first has a diameter of 4 mm, a depth of 4 mm, and a volume of 50.3 mm 3 .
The third has a diameter of 5 mm, a depth of 5 mm, and a volume of 98.2 mm 3 ,
The third has a diameter of 6 mm, a depth of 6 mm, and a volume of 169.6 mm 3 . The size of the circular orifice 15a used was 1 mm or 4 mm in diameter. Further, methanol was used as a fuel, and an amount corresponding to the volume of the cavity 13 was filled.

【0028】図6に実験装置61の概略を示す。この実
験装置61は、容器53に取付けられた流体噴射装置1
1と、この流体噴射装置11に連結されたコンデンサ式
高電圧放電装置21と、高電圧放電装置21のトリガ回
路部24とを備え、光源63、反射鏡65,66及びハ
イスピードカメラ68によって構成される。ハイスピー
ドカメラ68からの映像はパソコン71より表示装置7
3に表示される。燃料は、常温,大気圧力の空気中に噴
霧し、噴霧状態を明確にするためにシュリーレン法を用
いハイスピードカメラ68によって撮影した。放電の電
気的エネルギーは、容量0.1μFのコンデンサ24に
電圧10KVで充電し、5.0Jとした。
FIG. 6 shows an outline of the experimental device 61. The experimental device 61 is a fluid ejecting device 1 attached to a container 53.
1, a capacitor type high voltage discharge device 21 connected to the fluid ejecting device 11, and a trigger circuit unit 24 of the high voltage discharge device 21, and are configured by a light source 63, reflecting mirrors 65 and 66, and a high speed camera 68. To be done. The image from the high speed camera 68 is displayed on the display device 7 from the personal computer 71.
It is displayed in 3. The fuel was sprayed in air at room temperature and atmospheric pressure, and was photographed by a high-speed camera 68 using the schlieren method to clarify the spray state. The electric energy for discharging was 5.0 J by charging the capacitor 24 having a capacity of 0.1 μF at a voltage of 10 KV.

【0029】図7及び図8に燃料噴霧の時間的変化を示
す。図7に円形オリフィス15aの直径1mmの場合を示
し、図8に円形オリフィス15aの直径4mmの場合を示
す。図7において、キャビティ13の直径5mm,深さ5
mmの場合、キャビティ13の直径4mm,深さ4mm及び直
径6mm,深さ6mmと比較して燃料の噴出速度が速く、放
電後0.25msで円筒形容器53の中央部付近まで伸長
し、放電後1.0msにおいて容器53の対向壁に衝突す
る。
FIGS. 7 and 8 show changes with time in fuel spray. FIG. 7 shows the case where the diameter of the circular orifice 15a is 1 mm, and FIG. 8 shows the case where the diameter of the circular orifice 15a is 4 mm. In FIG. 7, the cavity 13 has a diameter of 5 mm and a depth of 5
In the case of mm, the ejection speed of the fuel is faster than the diameter of the cavity 13 of 4 mm, the depth of 4 mm and the diameter of 6 mm, and the depth of 6 mm. After 1.0 ms, it collides with the opposite wall of the container 53.

【0030】しかし、キャビティ13の直径4mm,深さ
4mmの場合、及び直径6mm,深さ6mmの場合、放電後初
期において急激な燃料の伸長は示されず、放電後0.7
5msで燃料噴霧が円筒形容器53の中央部付近に到達し
ている。従って、貫通力の大きな燃料噴射には円形オリ
フィス15aの直径1mm,キャビティ13の直径5mm,
深さ5mmを有する流体噴射装置11が有効であることが
わかる。
However, in the case of the cavity 13 having a diameter of 4 mm and a depth of 4 mm, and in the case of a diameter of 6 mm and a depth of 6 mm, a rapid fuel expansion is not shown in the initial stage after the discharge, and 0.7 after the discharge.
The fuel spray reaches the vicinity of the central portion of the cylindrical container 53 in 5 ms. Therefore, the diameter of the circular orifice 15a is 1 mm, the diameter of the cavity 13 is 5 mm,
It can be seen that the fluid ejection device 11 having a depth of 5 mm is effective.

【0031】図8に示す如く、円形オリフィス15aの
直径4mmの場合、オリフィス15aの直径1mmの場合と
比較して、全てのキャビティ13において燃料噴出角度
が大きく、広範囲に噴出することがわかる。特に、放電
後0.5ms以降において、円筒形容器53の中央部付近
に到達した燃料が、容器53全体に拡散する。これはオ
リフィス15aの面積が大きく、オリフィス15aの効
果が小さいためと考えられる。よって流体噴射装置11
の形状が燃料噴霧状態に影響を与え、ディーゼルエンジ
ンの燃料噴射装置としてはオリフィス直径が大きいこと
が望ましい。
As shown in FIG. 8, when the diameter of the circular orifice 15a is 4 mm, the fuel injection angle is large in all the cavities 13 as compared with the case where the diameter of the orifice 15a is 1 mm, and it is understood that the fuel is injected in a wide range. In particular, after 0.5 ms after the discharge, the fuel that has reached the vicinity of the central portion of the cylindrical container 53 diffuses throughout the container 53. It is considered that this is because the area of the orifice 15a is large and the effect of the orifice 15a is small. Therefore, the fluid ejection device 11
The shape influences the state of fuel spray, and it is desirable for the fuel injection device of a diesel engine to have a large orifice diameter.

【0032】[0032]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項1
に係る流体噴射装置によれば、インジェクタ本体には筒
状の中心電極が設けられ、該筒状の中心電極の先端が凹
状のキャビティの底部に位置し、筒状の中心電極を介し
て凹状のキャビティに流体が供給され、中心電極に連結
された高電圧放電装置を作動させることにより、中心電
極の先端よりオリフィスプレートに向けて高電圧放電さ
せることができ、この高電圧放電により凹状のキャビテ
ィに供給された流体を噴射させることができる。
As described above, according to the first aspect of the present invention.
According to the fluid ejecting apparatus of the present invention, the injector main body is provided with the cylindrical center electrode, the tip of the cylindrical center electrode is located at the bottom of the concave cavity, and the cylindrical center electrode has a concave shape. By supplying a fluid to the cavity and operating a high-voltage discharge device connected to the center electrode, a high-voltage discharge can be made from the tip of the center electrode toward the orifice plate. The supplied fluid can be jetted.

【0033】また、本発明の請求項2に係る流体噴射装
置によれば、インジェクタ本体がテトラフルオロエチレ
ンから形成され、中心電極がステンレスのパイプから形
成されているので、ステンレスのパイプを介して凹状の
キャビティに流体を供給することができ、中心電極の先
端よりオリフィスプレートに向けて高電圧放電させるこ
とができ、この高電圧放電により凹状のキャビティに供
給された流体を噴射させることができる。
Further, according to the fluid ejecting apparatus of the second aspect of the present invention, since the injector body is made of tetrafluoroethylene and the center electrode is made of the stainless pipe, the concave shape is formed through the stainless pipe. It is possible to supply a fluid to the cavity of No. 2, and to perform high-voltage discharge from the tip of the center electrode toward the orifice plate, and this high-voltage discharge can eject the fluid supplied to the concave cavity.

【0034】更に、本発明の請求項3に係る流体噴射装
置によれば、流体噴射装置がエンジンの燃焼室に対向し
て設けられた燃料流体噴射装置に形成されているので、
エンジンの燃料噴射として、空気と燃料の拡散混合が促
進し、燃焼速度を増加させることができ、急速な燃料噴
射ができ、燃料噴射が高速で燃料の貫通距離を増大させ
ることができ、燃料粒子を微細化することができる。
Further, according to the fluid injection device of the third aspect of the present invention, since the fluid injection device is formed in the fuel fluid injection device provided facing the combustion chamber of the engine,
As fuel injection of engine, diffusion mixing of air and fuel is promoted, combustion speed can be increased, rapid fuel injection can be performed, fuel injection can be performed at high speed, and fuel penetration distance can be increased. Can be miniaturized.

【0035】更にまた、本発明の請求項4に係る流体噴
射装置によれば、高電圧放電装置はトリガ回路部と高電
圧充電回路部及び高電圧放電回路部とを備え、前記トリ
ガ回路部に有孔球ギャップを設け、該有孔球ギャップを
始動ギャップとして用いたので、急速な燃料噴射がで
き、燃料噴射が高速で燃料の貫通距離を増大させること
ができ、燃料粒子を微細化することができ、噴射時期を
正確に制御することができる。
According to a fourth aspect of the fluid ejecting apparatus of the present invention, the high-voltage discharging device includes a trigger circuit section, a high-voltage charging circuit section, and a high-voltage discharging circuit section, and the trigger circuit section includes Since the perforated sphere gap is provided and the perforated sphere gap is used as the starting gap, rapid fuel injection can be performed, the fuel injection can be performed at high speed, and the fuel penetration distance can be increased, and the fuel particles can be miniaturized. Therefore, the injection timing can be accurately controlled.

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

【図1】本発明に係わる流体噴射装置をディーゼルエン
ジンに適用した実施の形態を示す一部断面説明図。
FIG. 1 is a partial cross-sectional explanatory view showing an embodiment in which a fluid injection device according to the present invention is applied to a diesel engine.

【図2】本発明に係わる流体噴射装置の断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view of a fluid ejection device according to the present invention.

【図3】本発明に係わる流体噴射装置のインジェクタ本
体の先端のキャビティを示すもので、(a)は一部断面
斜視図、(b)は断面図。
3A and 3B show a cavity at a tip of an injector body of a fluid ejection device according to the present invention, in which FIG. 3A is a partial sectional perspective view and FIG. 3B is a sectional view.

【図4】本発明に係わる流体噴射装置に連結されたコン
デンサ式高電圧放電装置の回路図。
FIG. 4 is a circuit diagram of a capacitor-type high-voltage discharge device connected to a fluid ejection device according to the present invention.

【図5】本発明に係わる流体噴射装置の実験に使用した
形状を示す断面図。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a shape used in an experiment of a fluid ejection device according to the present invention.

【図6】本発明に係わる流体噴射装置の実験装置の概略
図。
FIG. 6 is a schematic diagram of an experimental device for a fluid ejection device according to the present invention.

【図7】本発明に係わる流体噴射装置の円形オリフィス
の直径1mmの場合の燃料噴霧の時間的変化を示す図。
FIG. 7 is a view showing a temporal change of fuel spray when the diameter of the circular orifice of the fluid injection device according to the present invention is 1 mm.

【図8】本発明に係わる流体噴射装置の円形オリフィス
の直径4mmの場合の燃料噴霧の時間的変化を示す図。
FIG. 8 is a diagram showing a temporal change in fuel spray when the diameter of the circular orifice of the fluid injection device according to the present invention is 4 mm.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ディーゼルエンジン 2 シリンダー 3 ピストン 5 燃焼室 6 ピストンロッド 8 燃料ポンプ 9 燃料タンク 11 流体噴射装置 12 インジェクタ本体 13 凹状のキャビティ 13a 底部 15 オリフィスプレート 15a 円形のオリフィス 17 中心電極 17a 先端 18 ホルダー 21 コンデンサ式高電圧放電装置 22 高電圧充電回路部 23 高電圧放電回路部 24 トリガ回路部 26 スライダック 27 昇圧トランス 28 整流回路 29 充放電用コンデンサ 30 球電極 31 有孔球電極 31a 針状電極 33 整流回路 34 スイッチング回路 34a トリガスイッチ 35 コンデンサ 36 昇圧トランス 37 ダイオード 51 燃焼室 53 容器 61 実験装置 63 光源 65 反射鏡 66 反射鏡 68 ハイスピードカメラ 71 パソコン 73 表示装置 1 diesel engine 2 cylinders 3 pistons 5 Combustion chamber 6 piston rod 8 fuel pump 9 Fuel tank 11 Fluid ejection device 12 Injector body 13 concave cavity 13a bottom 15 Orifice plate 15a circular orifice 17 Center electrode 17a tip 18 holder 21 Capacitor type high voltage discharge device 22 High voltage charging circuit 23 High voltage discharge circuit 24 Trigger circuit section 26 Slideac 27 Step-up transformer 28 Rectifier circuit 29 Charge / discharge capacitors 30 ball electrode 31 Perforated sphere electrode 31a Needle electrode 33 Rectifier circuit 34 Switching circuit 34a Trigger switch 35 capacitor 36 step-up transformer 37 diode 51 Combustion chamber 53 containers 61 Experimental device 63 light source 65 Reflector 66 Reflector 68 high speed camera 71 PC 73 Display

───────────────────────────────────────────────────── 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) F02M 63/00 F02M 63/00 N F02P 3/01 F02P 3/01 A ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) F02M 63/00 F02M 63/00 N F02P 3/01 F02P 3/01 A

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 先端に凹状のキャビティの形成されたイ
ンジェクタ本体を有し、該インジェクタ本体の凹状のキ
ャビティの先端にオリフィスプレートが設けられ、前記
インジェクタ本体には筒状の中心電極が設けられ、該筒
状の中心電極の先端が凹状のキャビティの底部に位置
し、筒状の中心電極を介して凹状のキャビティに流体が
供給され、前記筒状の中心電極には高電圧放電装置が連
結され、前記凹状のキャビティに供給された流体を中心
電極の先端とオリフィスプレートとの間の放電により噴
射させることを特徴とする流体噴射装置。
1. An injector main body having a concave cavity formed at its tip, an orifice plate is provided at the tip of the concave cavity of the injector main body, and a cylindrical center electrode is provided at the injector main body. The tip of the cylindrical center electrode is located at the bottom of the concave cavity, fluid is supplied to the concave cavity through the cylindrical center electrode, and a high voltage discharge device is connected to the cylindrical center electrode. A fluid ejecting apparatus, characterized in that the fluid supplied to the concave cavity is ejected by electric discharge between the tip of the center electrode and the orifice plate.
【請求項2】 前記インジェクタ本体がテトラフルオロ
エチレンから形成され、前記筒状の中心電極がステンレ
スのパイプから形成され、前記オリフィスプレートがス
テンレスから形成されていることを特徴とする請求項1
記載の流体噴射装置。
2. The injector body is made of tetrafluoroethylene, the cylindrical center electrode is made of a stainless pipe, and the orifice plate is made of stainless steel.
The fluid ejection device described.
【請求項3】 前記流体噴射装置がエンジンの燃焼室に
対向して設けられた燃料噴射装置に形成され、該燃料噴
射装置に燃料ポンプを介して燃料が供給されるようにな
され、該燃料が燃料噴射装置により燃焼室に噴射される
ようになされていることを特徴とする請求項1または請
求項2に記載の流体噴射装置。
3. The fluid injection device is formed in a fuel injection device provided opposite to a combustion chamber of an engine, and the fuel is supplied to the fuel injection device via a fuel pump. The fluid injection device according to claim 1 or 2, wherein the fuel injection device is configured to inject the fuel into the combustion chamber.
【請求項4】 前記高電圧放電装置は高電圧充電回路部
と高電圧放電回路部及びトリガ回路部とを備え、前記高
電圧放電回路部に有孔球ギャップを設け、該有孔球ギャ
ップを始動ギャップとして用いたことを特徴とする請求
項1乃至請求項3の何れかに記載の流体噴射装置。
4. The high-voltage discharge device includes a high-voltage charging circuit unit, a high-voltage discharging circuit unit, and a trigger circuit unit, and the high-voltage discharging circuit unit is provided with a perforated sphere gap, and the perforated sphere gap is provided. The fluid ejecting apparatus according to claim 1, wherein the fluid ejecting apparatus is used as a starting gap.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2020505591A (en) * 2017-01-16 2020-02-20 アプター フランス エスアーエス Analysis method of spray generated by fluid chemical spray device

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