JP3411694B2 - 内燃機関の二流体噴射装置 - Google Patents
内燃機関の二流体噴射装置Info
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- JP3411694B2 JP3411694B2 JP30837894A JP30837894A JP3411694B2 JP 3411694 B2 JP3411694 B2 JP 3411694B2 JP 30837894 A JP30837894 A JP 30837894A JP 30837894 A JP30837894 A JP 30837894A JP 3411694 B2 JP3411694 B2 JP 3411694B2
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
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- Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は内燃機関の二流体噴射装
置に関する。
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図２によって従来形のディーゼル機関用
二流体噴射装置の構成について説明する。図において０
１は二流体噴射弁、０２は逆止弁、０３は空気噴射管、
０４は圧縮空気溜め、０５はコンプレッサ、０６はエア
クリーナ、０７は燃料噴射管、０８は燃料噴射ポンプ、
０９はコントローラ、０１０はシリンダヘッド、０１１
はピストン、０１２は燃焼室を示す。
二流体噴射装置の構成について説明する。図において０
１は二流体噴射弁、０２は逆止弁、０３は空気噴射管、
０４は圧縮空気溜め、０５はコンプレッサ、０６はエア
クリーナ、０７は燃料噴射管、０８は燃料噴射ポンプ、
０９はコントローラ、０１０はシリンダヘッド、０１１
はピストン、０１２は燃焼室を示す。
【０００３】次に前記従来例の作用について説明する。
圧縮行程において、ピストン０１が上昇し燃焼室０１２
内の空気が高温、高圧に圧縮された時点で、適切なタイ
ミングで噴射ポンプ０８によって加圧された燃料が燃料
噴射管０７を通じて噴射弁０１から燃焼室０１２内に噴
射され自己着火により燃料は燃焼を開始する。同時にエ
アクリーナ０６で濾過した大気をコンプレッサ０５によ
り燃焼室内の最高圧力よりも高い圧力に圧縮して空気溜
め０４内に溜める。該空気溜めの高圧空気を噴射燃料に
対し適当なタイミングで燃料の噴射弁０１から同時に燃
焼室０１２内に噴射する。
圧縮行程において、ピストン０１が上昇し燃焼室０１２
内の空気が高温、高圧に圧縮された時点で、適切なタイ
ミングで噴射ポンプ０８によって加圧された燃料が燃料
噴射管０７を通じて噴射弁０１から燃焼室０１２内に噴
射され自己着火により燃料は燃焼を開始する。同時にエ
アクリーナ０６で濾過した大気をコンプレッサ０５によ
り燃焼室内の最高圧力よりも高い圧力に圧縮して空気溜
め０４内に溜める。該空気溜めの高圧空気を噴射燃料に
対し適当なタイミングで燃料の噴射弁０１から同時に燃
焼室０１２内に噴射する。
【０００４】上記のように燃料と高圧空気の噴射を適当
なタイミングで行わせるため、コントローラ０９を設け
ている。（ただし機関によってはコントローラ０９を設
けていない場合もあり、また本従来例では燃料と空気の
噴射を同一の噴射弁０１で行っているが、別々の噴射弁
で行なう場合もある。） 前述のように、燃焼室０１２内に直接空気を噴射するこ
とにより、燃料噴霧と空気との混合を促進することがで
き、燃焼期間が短かく黒煙、ＨＣ等の未燃成分の少ない
完全燃焼のディーゼル機関が実現できる。また混合促進
により燃焼ガスの高温化が抑えられ、ＮＯx の生成も抑
制される。
なタイミングで行わせるため、コントローラ０９を設け
ている。（ただし機関によってはコントローラ０９を設
けていない場合もあり、また本従来例では燃料と空気の
噴射を同一の噴射弁０１で行っているが、別々の噴射弁
で行なう場合もある。） 前述のように、燃焼室０１２内に直接空気を噴射するこ
とにより、燃料噴霧と空気との混合を促進することがで
き、燃焼期間が短かく黒煙、ＨＣ等の未燃成分の少ない
完全燃焼のディーゼル機関が実現できる。また混合促進
により燃焼ガスの高温化が抑えられ、ＮＯx の生成も抑
制される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来例
には次のような欠点がある。即ち、空気は圧縮性流体で
あるため、高圧に圧縮するには大きな動力を必要とす
る。特にディーゼル機関では圧縮比が高く、燃焼時の燃
焼室最高圧力も高いので過給機関では１５ＭＰａを越え
る場合があり、又前記噴射用の空気は２０ＭＰａ以上の
高圧まで圧縮する必要がある。
には次のような欠点がある。即ち、空気は圧縮性流体で
あるため、高圧に圧縮するには大きな動力を必要とす
る。特にディーゼル機関では圧縮比が高く、燃焼時の燃
焼室最高圧力も高いので過給機関では１５ＭＰａを越え
る場合があり、又前記噴射用の空気は２０ＭＰａ以上の
高圧まで圧縮する必要がある。
【０００６】従って、空気圧縮に必要な動力が非常に大
きくなり、その結果機関の熱効率が低下することにな
る。また、さらに混合促進用の流体として高圧空気を使
用しているので、燃焼自体は良好となるが、燃焼ガス温
度が上昇し逆に条件によっては、ＮＯx の増加を招く欠
点がある。
きくなり、その結果機関の熱効率が低下することにな
る。また、さらに混合促進用の流体として高圧空気を使
用しているので、燃焼自体は良好となるが、燃焼ガス温
度が上昇し逆に条件によっては、ＮＯx の増加を招く欠
点がある。
【０００７】本発明の目的は、前記従来装置の問題点を
解消し、噴射空気の圧縮に必要な動力を軽減するため排
気ガスを利用するとともに良好な混合気の生成をはか
り、燃焼改善とＮＯx の生成抑制とを狙った内燃機関の
二流体噴射装置を提供するにある。
解消し、噴射空気の圧縮に必要な動力を軽減するため排
気ガスを利用するとともに良好な混合気の生成をはか
り、燃焼改善とＮＯx の生成抑制とを狙った内燃機関の
二流体噴射装置を提供するにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は 内燃機関のシ
リンダ内に直接、燃料と混合促進用のガスとを噴射する
二流体噴射装置において、自己又は他のシリンダから燃
焼終了後の燃焼ガスの一部を取り出す機構と、該機構よ
り取り出した一部の燃焼ガスをコンプレッサにより昇圧
してシリンダ内に供給する通路とを備えるとともに、前
記コンプレッサにより昇圧した燃焼ガスを供給する通路
の開口を二流体噴射弁取付位置と別個のピストン上面と
対面するシリンダヘッドの所定位置に設け、さらに前記
開口の上流側に位置する前記通路上に、膨張行程のみに
おいて開弁する高圧カット弁を設置するとともに、該高
圧カット弁がシリンダ内の圧縮圧力若しくは過給機関の
最高回転最高負荷での圧縮圧力以上の圧力で弁が閉じる
自動弁となっており、燃焼反応を終了した時点で前記高
圧カット弁が開弁作動して前記シリンダ内から燃焼ガス
を抽出するようにしたことを特徴とする内燃機関の二流
体噴射装置。この場合、好ましくは、シリンダ内から取
り出す燃焼ガスの量を前記開口の通路面積で調整する。
リンダ内に直接、燃料と混合促進用のガスとを噴射する
二流体噴射装置において、自己又は他のシリンダから燃
焼終了後の燃焼ガスの一部を取り出す機構と、該機構よ
り取り出した一部の燃焼ガスをコンプレッサにより昇圧
してシリンダ内に供給する通路とを備えるとともに、前
記コンプレッサにより昇圧した燃焼ガスを供給する通路
の開口を二流体噴射弁取付位置と別個のピストン上面と
対面するシリンダヘッドの所定位置に設け、さらに前記
開口の上流側に位置する前記通路上に、膨張行程のみに
おいて開弁する高圧カット弁を設置するとともに、該高
圧カット弁がシリンダ内の圧縮圧力若しくは過給機関の
最高回転最高負荷での圧縮圧力以上の圧力で弁が閉じる
自動弁となっており、燃焼反応を終了した時点で前記高
圧カット弁が開弁作動して前記シリンダ内から燃焼ガス
を抽出するようにしたことを特徴とする内燃機関の二流
体噴射装置。この場合、好ましくは、シリンダ内から取
り出す燃焼ガスの量を前記開口の通路面積で調整する。
【０００９】
【作用】本発明は前記のように構成され、シリンダ内の
高圧の燃焼ガスを膨張行程中にその一部を取り出し、コ
ンプレッサにより該燃焼ガスをさらに圧縮して機関に使
用するようにしたので、圧縮仕事に消費される機関の動
力損失が大幅に低減される。
高圧の燃焼ガスを膨張行程中にその一部を取り出し、コ
ンプレッサにより該燃焼ガスをさらに圧縮して機関に使
用するようにしたので、圧縮仕事に消費される機関の動
力損失が大幅に低減される。
【００１０】しかも噴射される燃焼ガスが酸素濃度の低
いＣＯ2 を多く含んだ燃焼ガスであるため、シリンダ内
でのガスの混合は促進されるが、ＮＯx の生成反応は抑
えられ、かつＣＯ2 による水性ガス反応の効果により黒
煙を低減する作用を具えており、燃費が少なく且公害の
少ないディーゼル機関の開発が可能となる。
いＣＯ2 を多く含んだ燃焼ガスであるため、シリンダ内
でのガスの混合は促進されるが、ＮＯx の生成反応は抑
えられ、かつＣＯ2 による水性ガス反応の効果により黒
煙を低減する作用を具えており、燃費が少なく且公害の
少ないディーゼル機関の開発が可能となる。
【００１１】
【実施例】以下図１を参照し本発明の第１実施例につい
て説明する。図１は従来例と同様にディーゼル機関の二
流体噴射の場合を例示したものである。図において、１
は二流体噴射弁、２は逆止弁、３は空気噴射管、４は圧
縮空気溜め、５はコンプレッサ、７は燃料噴射管、８は
燃料噴射ポンプ、９はコントローラ、１０はシリンダヘ
ッド、１１はピストン、１２は燃焼室、１３は元ガス溜
め、１４は逆止弁、１５はリリーフ弁、１６はガス管、
１７は抽気孔、１８は高圧カット弁、１９は噴射制御用
の信号、２０はガス抽出制御用の信号である。
て説明する。図１は従来例と同様にディーゼル機関の二
流体噴射の場合を例示したものである。図において、１
は二流体噴射弁、２は逆止弁、３は空気噴射管、４は圧
縮空気溜め、５はコンプレッサ、７は燃料噴射管、８は
燃料噴射ポンプ、９はコントローラ、１０はシリンダヘ
ッド、１１はピストン、１２は燃焼室、１３は元ガス溜
め、１４は逆止弁、１５はリリーフ弁、１６はガス管、
１７は抽気孔、１８は高圧カット弁、１９は噴射制御用
の信号、２０はガス抽出制御用の信号である。
【００１２】次に前記第１実施例の作用について説明す
る。前記機関が膨張行程の所定のタイミングでコントロ
ーラ９により高圧カット弁１８を制御して自己あるいは
他のシリンダから高圧の燃焼ガスの一部を取り出し、コ
ンプレッサ５により昇圧すると噴射用の燃焼ガスが得ら
れる。
る。前記機関が膨張行程の所定のタイミングでコントロ
ーラ９により高圧カット弁１８を制御して自己あるいは
他のシリンダから高圧の燃焼ガスの一部を取り出し、コ
ンプレッサ５により昇圧すると噴射用の燃焼ガスが得ら
れる。
【００１３】ここで高圧カット弁１８はシリンダ内の圧
縮圧力（過給機関の場合は最高回転最高負荷での圧縮圧
力）以上の圧力では弁が閉じる自動弁となっており、又
エンジンの膨張行程のみにおいて、高圧カット弁１８が
作動するように電子制御弁を組み合わせた設定としてい
る。燃焼反応を終了した時点で燃焼ガスのみを抽出し
て、その後昇圧して、元ガス溜め１３内に蓄える。
縮圧力（過給機関の場合は最高回転最高負荷での圧縮圧
力）以上の圧力では弁が閉じる自動弁となっており、又
エンジンの膨張行程のみにおいて、高圧カット弁１８が
作動するように電子制御弁を組み合わせた設定としてい
る。燃焼反応を終了した時点で燃焼ガスのみを抽出し
て、その後昇圧して、元ガス溜め１３内に蓄える。
【００１４】シリンダ内から取り出すガスの量はガスを
取り出す抽気孔の通路面積で調整する。このように構成
されているので、機関の膨張時に一旦シリンダ外に流出
した燃焼ガスは、ガス噴射時に再びシリンダ内に戻され
るため、ピストン１１の圧縮仕事損失は生じない。従っ
てガスの圧縮は抽出時の圧力から噴射弁からの噴射圧ま
での昇圧のみでよく、従来の大気圧から圧縮の場合に比
べて、大気から抽出圧力までの昇圧に必要な動力分だけ
の圧縮損失を節約することができる。
取り出す抽気孔の通路面積で調整する。このように構成
されているので、機関の膨張時に一旦シリンダ外に流出
した燃焼ガスは、ガス噴射時に再びシリンダ内に戻され
るため、ピストン１１の圧縮仕事損失は生じない。従っ
てガスの圧縮は抽出時の圧力から噴射弁からの噴射圧ま
での昇圧のみでよく、従来の大気圧から圧縮の場合に比
べて、大気から抽出圧力までの昇圧に必要な動力分だけ
の圧縮損失を節約することができる。
【００１５】さらに、従来の空気噴射による混合促進の
場合、条件によっては燃焼温度が上昇し、ＮＯx が増加
することがあったが、本発明の場合は噴射するガスは抽
出燃焼ガスを使用しているため、Ｏ2 濃度は低く、ＣＯ
2 濃度が高いため、混合は促進されるが、燃焼温度は低
くなりＮＯx の生成は抑えられる。またＣＯ2 による水
性ガス反応効果により黒煙の生成も抑えることができ
る。なお本例では燃料と空気の噴射を一個の噴射弁で行
う場合を示しているが別々の噴射弁を使用しても基本的
には同様の成果が得られることは勿論である。
場合、条件によっては燃焼温度が上昇し、ＮＯx が増加
することがあったが、本発明の場合は噴射するガスは抽
出燃焼ガスを使用しているため、Ｏ2 濃度は低く、ＣＯ
2 濃度が高いため、混合は促進されるが、燃焼温度は低
くなりＮＯx の生成は抑えられる。またＣＯ2 による水
性ガス反応効果により黒煙の生成も抑えることができ
る。なお本例では燃料と空気の噴射を一個の噴射弁で行
う場合を示しているが別々の噴射弁を使用しても基本的
には同様の成果が得られることは勿論である。
【００１６】
【発明の効果】本発明によれば従来の二流体噴射による
混合促進、燃焼改善と同一の効果が維持されるととも
に、ガス圧縮に必要な動力損失が大幅に軽減されること
となり、機関の熱効率は改善される。さらに排ガスを利
用しているため黒煙とＨＣ等の未燃成分が少なくＮＯx
の生成が低い、クリーンな低燃費率、低公害の内燃機関
を実現することができる。
混合促進、燃焼改善と同一の効果が維持されるととも
に、ガス圧縮に必要な動力損失が大幅に軽減されること
となり、機関の熱効率は改善される。さらに排ガスを利
用しているため黒煙とＨＣ等の未燃成分が少なくＮＯx
の生成が低い、クリーンな低燃費率、低公害の内燃機関
を実現することができる。
【図１】本発明の第１実施例に係わる二流体噴射装置の
構成図。
構成図。
【図２】従来例の図１応当図。
１…二流体噴射弁、２…逆止弁、３…ガス噴射管、４…
圧縮ガス溜め、５…コンプレッサ、７…燃料噴射管、８
…燃料噴射ポンプ、９…コントローラ、１０…シリンダ
ヘッド、１１…ピストン、１２…燃焼室、１３…元ガス
溜め、１４…逆止弁、１５…リリーフ弁、１６…抽出ガ
ス通路、１７…抽気孔、１８…高圧カット弁、１９…噴
射制御信号、２０…ガス抽出制御信号。
圧縮ガス溜め、５…コンプレッサ、７…燃料噴射管、８
…燃料噴射ポンプ、９…コントローラ、１０…シリンダ
ヘッド、１１…ピストン、１２…燃焼室、１３…元ガス
溜め、１４…逆止弁、１５…リリーフ弁、１６…抽出ガ
ス通路、１７…抽気孔、１８…高圧カット弁、１９…噴
射制御信号、２０…ガス抽出制御信号。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｆ０２Ｍ 63/00 Ｆ０２Ｍ 63/00 Ｎ
67/04 67/04
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F02M 67/06
F02B 47/10
F02M 25/07 530
F02M 25/07 570
F02M 25/07 580
F02M 63/00
F02M 67/04
Claims (2)
- 【請求項１】 内燃機関のシリンダ内に直接、燃料と混
合促進用のガスとを噴射する二流体噴射装置において、
自己又は他のシリンダから燃焼終了後の燃焼ガスの一部
を取り出す機構と、該機構より取り出した一部の燃焼ガ
スをコンプレッサにより昇圧してシリンダ内に供給する
通路とを備えるとともに、前記コンプレッサにより昇圧
した燃焼ガスを供給する通路の開口を二流体噴射弁取付
位置と別個のピストン上面と対面するシリンダヘッドの
所定位置に設け、さらに前記開口の上流側に位置する前
記通路上に、膨張行程のみにおいて開弁する高圧カット
弁を設置するとともに、該高圧カット弁がシリンダ内の
圧縮圧力若しくは過給機関の最高回転最高負荷での圧縮
圧力以上の圧力で弁が閉じる自動弁となっており、燃焼
反応を終了した時点で前記高圧カット弁が開弁作動して
前記シリンダ内から燃焼ガスを抽出するようにしたこと
を特徴とする内燃機関の二流体噴射装置。 - 【請求項２】 シリンダ内から取り出す燃焼ガスの量を
前記開口の通路面積で調整することを特徴とする請求項
１記載の内燃機関の二流体噴射装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30837894A JP3411694B2 (ja) | 1994-11-18 | 1994-11-18 | 内燃機関の二流体噴射装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30837894A JP3411694B2 (ja) | 1994-11-18 | 1994-11-18 | 内燃機関の二流体噴射装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08144897A JPH08144897A (ja) | 1996-06-04 |
| JP3411694B2 true JP3411694B2 (ja) | 2003-06-03 |
Family
ID=17980352
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30837894A Expired - Fee Related JP3411694B2 (ja) | 1994-11-18 | 1994-11-18 | 内燃機関の二流体噴射装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3411694B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ES2253964B1 (es) * | 2004-01-05 | 2007-07-16 | Manuel Mariscal Muñoz | Motor de explosion de ciclo combinado basado en el aporte de anhidrido carbonico (co2) a los gases de combustion. |
| CN114753954A (zh) * | 2022-06-14 | 2022-07-15 | 潍柴动力股份有限公司 | 柴油机燃油喷射系统的主动空化方法及燃油喷射系统 |
-
1994
- 1994-11-18 JP JP30837894A patent/JP3411694B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08144897A (ja) | 1996-06-04 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20020521 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20030218 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |