JPH01313619A - 低ＮＯｘデイーゼル機関 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は熱効率の低下を防ぎつつ、ＮＯｘ発生量を抑制
することが可能な低ＮＯｘディーゼル機関に関する。

（従来の技術） 燃焼排ガス中のＮＯｘを低減する方法に関しては、これ
までに各種の提案がされている。これらを大別すると、
発生したＮＯｘを設備的に除去する方法（前者という）
と燃料または燃焼方法の改善によりＮＯｘ発生量そのも
のを抑制する方法（後者という）に分けることができる
。

前者に関しては、充分な量の酸素の存在下でＮｈガスと
ＮＯｘを接触させることにより、ＮＯｘを無害なＮ２に
還元する方法（特公昭５４−１２５６９号公報）が開示
されている。

後者に関しては、燃料噴射時期を遅らせる方法、例えば
主燃焼室と副燃焼室を備えて燃料弁の噴射タイミングを
３段階に分けて、副燃料弁噴射・主燃料弁噴射・副燃料
弁噴射の順序で噴射するかあるいは主燃料弁噴射・主燃
料弁噴射・副燃料ポンプの順序で燃料を噴射する方法（
特公昭５７−４１５７０号公報）が開示されている。

（発明が解決しようとする課題） 特公昭５４−１２５６９号公報による方法は、触媒や吸
着剤が不要であるから、コスト的に有利な方法と言える
。しかしながら、反応に必要なガス温度は７０４℃〜１
０９３℃とされており、通常の燃焼排ガスの温度（排気
管内で６００°Ｃ以下）に比してかなり高く、実用的と
はいえない。

特公昭５７−４１５７０号公報による方法は、２つの燃
料噴射弁の噴射タイミングを正確に制御する必要があり
、噴射弁の燃料吹き出し部に異物等が詰まることにより
この噴射タイミングがずれると、ＮＯｘの発生量を抑制
することができないばかりでなく、燃料消費率も悪くな
る。

上記に鑑み、本発明は副室の小形最適化を計り機能を簡
素化し、脱硝効果が大きく且つ燃料消費率の優れた低Ｎ
Ｏｘディーゼル機関を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 上記課題を解決するために、本発明に係る低ＮＯｘディ
ーゼル機関は、 主燃料弁を有する主燃焼室と副燃゛料弁を有する副室か
らなり、副室が主燃焼室と連通ずる噴口を有するディー
ゼル機関において、 上記副室容積が主燃焼室容積の５％〜７．５％であるこ
と、また該ディーゼル機関は副室の副燃料弁よりの燃料
噴射量が定格出力時の主燃料弁の燃料噴射量の６％〜９
％であること、さらに上記低ＮＯｘディーゼル機関は上
記噴口の口径がシリンダー直径の２．５％〜３．５％で
あることを特徴とする。

（作用） 上記構成を有する本発明に係る低ＮＯｘディーゼル機関
は、以下のように作用する。

ディーゼル機関の燃焼において、主燃焼室での局部的な
高温燃焼を避けるためには、本発明のように副室容積を
主燃焼室容積の５％〜７．５％にすることにより、副室
より主燃焼室へ良好な火炎が噴射されて主燃焼室で均一
な燃焼が達成でき、ＮＯｘ発生を抑制することができる
。また、副燃料弁の燃料噴射量は定格出力時の主燃料弁
の燃料噴射量の６％〜９％であると、ＮＯｘ発生は適正
に抑制される。さらに、副室容積が主燃焼室容積の５％
〜７．５％であり且つ副室と主燃焼室を連通ずる噴口の
口径がシリンダー直径の２．５％〜３．５％であるから
、副室より主燃焼室へ流入する火炎の速度が適正にコン
トロールされ、主燃焼室での燃焼が均一に行われる結果
、ＮＯｘ発生は抑制される。

（実施例） 第１図は本発明の実施例が適用される低ＮＯｘディーゼ
ル機関の要部断面図である。

第１図において、ｌはディーゼル機関のシリンダー、２
はピストン、３はシリンダーヘッド、４はシリンダー１
内の主燃焼室、５は主燃焼室４へ燃料を噴射する主燃料
弁、この主燃料弁５は配管６により主燃料ポンプ７と接
続されている。８はシリンダーヘッド３に設けられた副
室であり、この副室８は、噴口９により主燃焼室４と連
通されている。１０は副室８へ燃料を噴射する副燃料弁
であって、この副燃料弁１０は配管１１により副燃料ポ
ンプ１２と接続されている。第１図に示されているよう
に、副燃料弁の中心線と副室の中心線が一致している方
が、そうでない場合に比べて一般に燃焼排ガス中のＮＯ
ｘ濃度は低くできる。

第２図は主燃焼室の容積に対する副室容積の比率（副室
比率ともいう）と燃焼排ガス中のＮＯｘ濃度の関係を示
す図である。この副室比率が増大するに従ってＮＯｘ濃
度は減少しているが、７．５％以上ではこのＮＯｘ濃度
の低下は非常に緩慢である。一方、シリンダーヘッドに
は、給排気弁、起動弁、燃料弁等を配置するために副室
容積はできるだけ小さくすることが要求される。

また、副室比率が５％以下になると、ＮＯｘ濃度は急激
に増加している。そこで、副室比率を５％〜７．５％に
限定した。

第３図は主燃料弁の燃料噴射量に対する副燃料弁の燃料
噴射量の比率（副燃料比率ともいう）に対する燃焼排ガ
ス中のＮＯｘ濃度および燃料消費率の関係を示す図であ
る。第３図に示すように、副燃料比率が増えると燃料消
費率は悪くなり、特に９％を超えると急激に悪くなる。

また、ＮＯｘ濃度については副燃料比率が６％より低下
すると急激に増加する。なお、副室での燃焼はやや酸素
不足気味つまり通常より空気過剰率を低下させることが
ＮＯｘ濃度の低減のためには必要であり、副燃料比率を
６％〜９％の範囲にコントロールすることにより、ＮＯ
ｘ発生を抑制すると共に熱効率の低下を改善することが
できる。

第４図は副室比率が５％〜７．５％である場合のシリン
ダー直径に対する副室口径の比率（副室口径比率ともい
う）と燃焼排ガス中のＮＯｘ濃度の関係を示す図である
。副室口径比率が３．５％より大きくても、また２、５
％より小さくてもＮｏｘｆＡ度は増加する。副室内で燃
焼した燃料は噴口より主燃焼室に向かって高圧の火炎と
なって吹き出し、主燃焼室に渦流を発生させることによ
り主燃焼室での燃焼が良好に行われ、ＮＯｘ濃度は増加
しない。しかしこの副室口径比率が２．５％より小さい
と渦流の発生が不十分となり、また副室口径比率が３．
５％より大きくなると、適切な渦流とならない、その結
果、主燃焼室内に局部的に高温部が発生し、ＮＯｘ濃度
は増加する。しかし、副室比率を５％〜７．５％とし且
つ副室口径比率を２．５％〜３．５％とすることにより
、ＮＯｘ濃度を低減することができる。

（発明の効果） １、副室比率を５％〜７．５％とすることにより、ＮＯ
ｘ濃度の低減が図れる。

２、副燃料比率を６％〜９％とすることによって、燃料
消費率を悪化せずにＮＯｘ濃度の低減が図れる。

３、副室比率を５％〜７．５％とし且つ副室口径比率を
２．５％〜３．５％とすることによって、ＮＯｘ濃度の
低減が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例が通用される低ＮＯｘディーゼ
ル機関の要部断面図、第２図は主燃焼室の容積に対する
副室容積の比率（副室比率ともいう）と燃焼排ガス中の
Ｎｏｘｆｉ度の関係を示す図、第３図は主燃料弁の燃料
噴射量に対する副燃料弁の燃料噴射量の比率（副燃料比
率ともいう）に対する燃焼排ガス中のＮＯｘ濃度および
燃料消費率の関係を示す図、第４図は副室比率が５％〜
７．５％の場合のシリンダー直径に対する副室口径の比
率（副室口径比率ともいう）と燃焼排ガス中のＮＯｘ濃
度の関係を示す図である。 １・・シリンダー、２・・ピストン、３・・シリンダー
ヘッド、４・・主燃焼室、５・・主燃料弁、６・・配管
、７・・主燃料ポンプ、８・・副室、９・・噴口、１０
・・副燃料弁、１１・・配管、１２・・副燃料ポンプ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、主燃料弁を有する主燃焼室と副燃料弁を有する副室
   からなり、該副室が主燃焼室と連通する噴口を有するデ
   ィーゼル機関において、上記副室容積が主燃焼室容積の
   ５％〜７．５％であることを特徴とする低ＮＯ＿ｘディ
   ーゼル機関。 ２、主燃料弁を有する主燃焼室と副燃料弁を有する副室
   からなり、該副室が主燃焼室と連通する噴口を有するデ
   ィーゼル機関において、上記副室の副燃料弁よりの燃料
   噴射量が定格出力時の主燃料弁の燃料噴射量の６％〜９
   ％であることを特徴とする低ＮＯ＿ｘディーゼル機関。 ３、上記噴口の口径がシリンダー直径の２．５％〜３．
   ５％である請求項１記載の低ＮＯ＿ｘディーゼル機関。