JPH0213703A - 噴霧式燃焼装置 - 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、噴霧式燃焼装置、特に自動車に搭載する車載
用の噴霧式燃焼装置に関する。

〈従来の技術〉 車載用の噴霧式燃焼装置は、特開昭６２−７７５２２号
公報に開示されているように、燃焼用の空気流が導入さ
れて軸芯の回りに旋回する円筒状の空気旋回室を設けて
いる。

空気旋回室の一端の開口には、燃料噴射弁の先端部を嵌
合して同芯状に取り付け、燃料噴射弁の先端面の中心位
置に噴射口を空気旋回室の他端の開口側に向けて開口し
ている。

空気旋回室の他端の開口には、円筒状の燃焼筒を連通し
て同芯状に取り付け、点火栓の先端の点火部を燃焼筒内
に突出して燃料噴射弁の燃料噴霧領域に配置している。

この噴霧式燃焼装置を作動すると、空気旋回室に燃焼用
の空気流が導入されて軸芯の回りに旋回し、燃料噴射弁
の噴射口から軽油や灯油のような液体燃料が空気旋回室
の旋回空気流の中心部に噴霧され、噴霧燃料と旋回空気
の混合気流が空気旋回室から燃焼筒に流入し、燃焼筒内
の混合気流が点火栓によって点火されて燃焼し、燃焼筒
内に火炎が発生する。

〈発明が解決しようとする課題〉 ところが、上記の噴霧式燃焼装置においては、燃焼筒内
の燃料と空気の混合気流が燃焼すると、１．５００℃以
上の高温度になる。

そして、燃焼筒に発生する熱は、燃焼筒の周壁と空気旋
回室の周壁を経て燃料噴射弁の先端部に伝わる。

また、燃料噴射弁の先端面は、燃焼筒に発生する１　、
５００″Ｃ以上の高温度の火炎から輻射熱を受ける。

その結果、燃料噴射弁の先端部は、６００”０位の高温
度に加熱される。

゛　　燃料噴射弁が高温度に加熱されると、燃料噴射弁
の噴射口に至る燃料噴射弁内の燃料供給路において、軽
油や灯油のような液体燃料が気化し、燃料噴射弁の噴射
口から噴霧される液体燃料が踏切れて、火炎が吹き消え
ることがある。

特に、液体燃料の噴霧量が少ない低負荷の燃焼時には、
火炎が吹き消えて燃焼が停止することが多い。

本発明の目的は、上記のような従来の課題を解決するこ
とである。

く課題を解決するための手段〉 本発明は、噴霧式燃焼装置において、燃焼筒内の燃焼に
よって、燃料噴射弁がその中の液体燃料が気化するよう
な高温度に加熱されるのを防止する構成にしたものであ
る。

即ち、本発明は、空気流が導入されて旋回する筒状の空
気旋回室の一端の開口に燃料噴射弁を取り付け、燃料噴
射弁の先端面に噴射口を空気旋回室の他端の開口側に向
けてＩＪＪＩ日し、空気旋回室の他端の開口に燃焼筒を
連通して取り付け、空気旋回室に導入されて旋回する空
気流に燃料噴射弁の噴射口から液体燃料が噴霧され、噴
霧燃料と旋回空気の混合気流が空気旋回室から燃焼筒に
流入して燃焼する構成にした噴霧式燃焼装置において、 空気旋回室の一端に燃料噴射弁を取り付けるのに断熱板
を介在し、断熱板に貫設した通孔に燃料噴射弁の先端面
の噴射口を配置して、燃料噴射弁の先端面の噴射口周辺
部分を断熱板で覆ったことを特徴とする噴霧式燃焼装置
である。

また、本発明は、燃料噴射弁の回りに、流体が流通する
冷却通路を設けて、燃料噴射弁を冷却する構成にしたこ
とを特徴とする噴霧式燃焼装置である。

く作　用〉 本発明の噴霧式燃焼装置においては、空気旋回室と燃料
噴射弁の間に断熱板を介在しているので、燃焼筒に発生
する熱は、燃焼筒の周壁と空気旋回室の周壁を経て燃料
噴射弁に伝わる途中で断熱板によって遮断される。

また、燃料噴射弁の先端面の噴射口周辺部分は、断熱板
で覆われているので、燃焼筒に発生する火炎の輻射熱を
受けない。

従って、燃料噴射弁は、高温度に加熱されず、燃料噴射
弁内の液体燃料が気化するのが防止される。

また、本発明の噴霧式燃焼装置においては、燃料噴射弁
の回りの冷却通路を流通する流体によって燃料噴射弁が
冷却される。

従って、燃料噴射弁は、高温度に加熱されず、燃料噴射
弁内の液体燃料が気化するのが防止される。

〈発明の効果〉 本発明の噴霧式燃焼装置においては、燃料噴射弁内の液
体燃料が気化するのが防止されるので、燃料噴射弁の噴
射口から噴霧される液体燃料が踏切れて火炎が吹き消え
ることが防止される。

く第１実施例（第１図乃至第３図参照）〉本例の噴霧式
燃焼装置は、第１図と第２図に示すように、円筒形状の
空気旋回室１を設け、空気旋回室１の後半部の外回りに
円環状の空気旋回路２を形成し、空気旋回路２に図示し
ない空気供給源を接続し、空気旋回室ｌの後半部の周壁
の複数個所にそれぞれその個所の内周面の接線方向に沿
って空気導入孔３を貫設して、空気旋回路２を空気旋回
室１に接続し、空気旋回室ｌにその軸芯の回りに旋回す
る燃焼用の空気流を導入する構成にしている・ 空気旋回室１の後端の開口には、第１図と第３図に示す
ように、円板状のセラミック製の断熱板４を同芯状に被
せ、断熱板４の中心位置に円形の通孔５を貫設し、断熱
板４の厚肉周辺部に円輪板状のパツキン６を介して燃料
噴射弁７の取付フランジ８を同芯状に重合し、燃料噴射
弁７の先端面の中心部に突設した円形断面の噴出端９を
断熱板４の通孔５に挿入し、図示しない複数本のボルト
を燃料噴射弁７の取付フランジ８とパツキン６及び断熱
板４の厚肉周辺部に貫通して空気旋回室１の後端に螺合
し、燃料噴射弁７をパツキン６と断熱板４を介して空気
旋回室１の後端に固定して取り付け、燃料噴射弁７の先
端面の噴出端９周辺部分を断熱板４で覆っている。

なお、断熱板４のセラミックは、鋼材のような金属材料
より熱伝導率が低い断熱材である。

燃料噴射弁７は、第１図に示すように、燃料供給路１０
に供給された液体燃料を空気供給路１１に供給された微
粒化用の空気によって微粒化して噴射口１２から噴霧す
る二流体噴霧形であり、噴射口１２を噴出端９の先端面
の中心位置に空気旋回室ｌの前端の開口側に向けて開口
し、燃料供給路１０と空気供給路１１をそれぞれ図示し
ない燃料供給源と空気供給源に接続している。

また、第１図と第３図に示すように、断熱板４の通孔５
と厚肉周辺部の間の部分と、燃料噴射弁７の先端面の噴
出端９周辺部分との間には、円輪板状の空間１３を形成
し、燃料噴射弁７の先端面の噴出端９周辺部分と燃料噴
射弁７の空気供給路１１の間に小径の流入路１４を貫設
し、空間１３に流入路１４を介して燃料噴射弁７の空気
供給路１１を接続し、ま、た、断熱板４の通孔５の内周
面と燃料噴射弁７の噴出端９の外周面の間に薄肉円筒状
の流出路１５を形成し、空間１３を流出路１５を介して
空気旋回室１に接続し、燃料噴射弁７の空気供給路１１
に供給された空気の一部が流入路１４を経て空間１３に
流入し、空間１３に流入した空気が流出路１５を経て空
気旋回室ｌに流出する構成にしている。

即ち、断熱板４と燃料噴射弁７の間の空間工３は、空気
の流入路１４と流出路１５を接続して、空気が流通する
冷却通路に構成している。

空気旋回室１の前半部には、第１図に示すように１点火
栓１６を取り付け、点火栓１６の先端の点火部を空気旋
回室１内に突出して燃料噴射弁７の燃料噴霧領域に配置
し１点火栓１６の基端の端子に図示しない点火源を接続
している。

空気旋回室１の前端の開口には、第１図に示すように、
空気旋回室１より大径の円筒形状の第１燃焼筒１７を連
通して同芯状に取り付け、第１燃焼筒１７の先端の開口
に第１燃焼筒１７より小径の円筒形状の第２燃焼筒１８
を連通して同芯状に取り付けている。

本例の噴霧式燃焼装置を作動すると、空気旋回室１に燃
焼用の空気流が導入されて軸芯の回りに旋回し、また、
燃料噴射弁７の燃料供給路１０と空気供給路１１にそれ
ぞれ軽油や灯油のような液体燃料と微粒化用の空気が供
給され、燃料噴射弁７の噴射口１２から液体燃料が微粒
化用の空気流によって微粒化された状態で空気旋回室ｌ
の旋回空気流の中心部に噴霧され、噴霧燃料と旋回空気
の混合気流が空気旋回室１から第１燃焼筒１７と第２燃
焼筒１８に流入し、また、噴霧燃料と旋回空気の混合気
流が点火栓１６によって点火されて燃焼し、第１燃焼筒
１７と第２燃焼筒１８に燃焼の火炎が発生する。

一方、燃料噴射弁７の空気供給路１１に供給された空気
の一部が流入路１４を経て空間１３に流入し、空間１３
に流入した空気が流出路１５を経て空気旋回室ｌに流出
し、空間１３即ち冷却通路１３を流通する空気が空間１
３に発生する熱を排出して、燃料噴射弁７を冷却する。

第１燃焼筒１７と第２燃焼筒１８内の火炎は。

１．５００℃以上の高温度になる。

ところが、第１．第２燃焼筒１７．１８に発生する熱は
、第１．第２燃焼筒１７．１８の周壁と空気旋回室１の
周壁には伝わるが、空気旋回室１と燃料噴射弁７の間に
は断熱板４が介在しているので、第１．第２燃焼筒１７
．１８に発生する熱の大部分は、断熱板４によって遮断
され、燃料噴射弁７には伝わらない。

また、燃料噴射弁７の先端面の噴射端９周辺部分は、断
熱板４で覆われているので、第１．第２燃焼筒１７．１
８に発生する火炎の輻射熱を受けない。

その結果、燃料噴射弁７の先端部は、２００℃位の温度
にしか加熱されない。

従って、燃料噴射弁７は、高温度に加熱されないので、
燃料噴射弁７の燃料供給路１０の軽油や灯油のような液
体燃料が気化せず、燃料噴射弁７の噴射口１２から噴霧
される液体燃料が踏切れて火炎が吹き消えることがない
。

なお、本例の噴霧式燃焼装置においては、断熱板４の通
孔５と厚肉周辺部の間の部分と、燃料噴射弁７の先端面
の噴出端９周辺部分との間には、円輪板状の空間１３を
形成しているので、断熱板４の通孔５周辺部分と燃料噴
射弁７の先端面の噴出端９周辺部分を密接して固定した
場合に比較して、断熱効果が増加する一方、断熱板４と
燃料噴射弁７の先端面との熱膨張率の差による熱応力が
少なく、セラミック製の断熱板４が破損し難い。

また、燃料噴射弁７には、燃料供給路ｌＯに供給された
液体燃料を空気供給路１１に供給された微粒化用の空気
によって微粒化して噴射口１２から噴霧する二流体噴霧
形を採用し、空間１３即ち冷却通路１３の流入路１４に
燃料噴射弁７の空気供給路１１を接続して、冷却通路１
３に、燃料噴射弁７の空気供給路１１に供給された微粒
化用の空気の一部が流入する構成にしているので、冷却
通路１３に供給する空気の供給源を新たに設ける必要が
ない。

く第２実施例（第４図と第５図参照）〉本例の噴霧式燃
焼装置は、自動車に搭載する車載用のものであり、自動
車のエンジンの冷却水を予熱してエンジンの低温始動性
を高める予熱ヒータである。

本例の予熱ヒータは、第４図に示すように、円筒形状の
空気旋回室２１を設け、空気旋回室２１の外回りに円環
状の空気旋回路２２を形成し、空気旋回路２２に空気供
給路２３を介して図示しない空気供給源を接続し、空気
旋回室２１の周壁の複数個所にそれぞれその個所の内周
面の接線方向に沿って空気導入孔２４を貫設して、空気
旋回路２２を空気旋回室２１に接続し、空気旋回室２１
にその軸芯の回りに旋回する燃焼用の空気流を導入する
構成にしている。

空気旋回室２１の後端の開口には、第４図に示すように
、燃料噴射弁２５の先端部を嵌合して同芯状に取り付け
、燃料噴射弁２５の先端面の中心位置に噴射口２６を空
気旋回室２１の前端の開口側に向けて開口している。

燃料噴射弁２５は、第４図に示すように、燃料供給路２
７に供給された液体燃料を空気供給路２８に供給された
微粒化用の空気によって微粒化して噴射口２６から噴霧
する二流体噴霧形であり、燃料供給路２７と空気供給路
２８をそれぞれ図示しない燃料供給源と空気供給源に接
続している。

燃料噴射弁２５の外回りには、第４図と第５図に示すよ
うに、円環状の冷却通路２９を設け、冷却通路２９の下
部と上部にそれぞれ流入路３０と流出路３１を接続し、
エンジンの冷却水が流入路３０から冷却通路２９に流入
し、冷却通路２９に流入した冷却水が流入路３０から流
出して、冷却通路２９を流通するエンジンの冷却水によ
って燃料噴射弁２５を冷却する構成にしている。

空気旋回室２１の前端の開口には、第４図に示すように
、第１絞り３２を介して空気旋回室２１より大径の円筒
形状の第１燃焼筒３３を連通して同芯状に取り付け、第
１燃焼筒３３の先端の開口に第２絞り３４を介して第１
燃焼筒３３と同径の円筒形状の第２燃焼筒３５を連通し
て同芯状に取り付けている。

第１燃焼筒３３の後半部には、第４図に示すように、点
火栓３６を取り付け、点火栓３６の先端の点火部を第１
燃焼筒３３内に突出して燃料噴射弁２５の燃料噴霧領域
に配置し、点火栓３６の基端の端子に図示しない点火源
を接続している。

第１燃焼筒３３と第２燃焼筒３５には、第４図に示すよ
うに、熱交換器３７を嵌合して取り付けている。

熱交換器３７は、第４図に示すように、第１燃焼筒３３
と第２燃焼筒３５に円筒容器形状の器体３８を同芯状に
被嵌し、器体３８と第１．第２燃焼筒３３．３５の間に
、第２燃焼筒３５の出口に連通した排ガス通路３９を形
成し、器体３８の第２燃焼筒３５外回り位置に多数枚の
熱交換用フィン４０を等間隔位置に軸芯方向に沿って設
け、器体３８の第１燃焼筒３３側部分に排ガス通路３９
の出口４１を設けている。

器体３８の第２燃焼筒３５側部分は、第４図に示すよう
に、二重容器形状に形成して、流体通路４２を設け、流
体通路４２の内周面に螺旋状の熱交換用フィン４３を設
け、流体通路４２の一端と他端に入口４４と出口４５を
設け、エンジンの冷却水が入口４４から流体通路４２に
流入し、流体通路４２に流入して加熱された冷却水が出
口４５から流出して、エンジンの冷却水を加熱する構成
にしている。

即ち、エンジンの始動時のようなエンジンの冷却水の温
度が低い時に、エンジンの冷却水を予熱してエンジンの
低温始動性を高める構成にしている。

本例の噴霧式燃焼装置を作動すると、空気旋回室２１に
燃焼用の空気流が導入されて軸芯の回りに旋回し、また
、燃料噴射弁２５の噴射口２６から軽油や灯油のような
液体燃料が微粒化用の空気流によって微粒化された状態
で空気旋回室２１の旋回空気流の中心部に噴霧され、噴
霧燃料と旋回空気の混合気流が空気旋回室２１から第１
燃焼筒３３と第２燃焼筒３５に流入し、また、噴霧燃料
と旋回空気の混合気流が点火栓３６によって点火されて
燃焼し、第１燃焼筒３３と第２燃焼筒３５に燃焼の火炎
と排ガスが発生する。

一方、燃料噴射弁２５の外回りの冷却通路２９には、エ
ンジンの冷却水が流通して、エンジンの冷却水が加熱さ
れる一方、燃料噴射弁２５が冷却される。

エンジンの冷却水は、通常、８０〜１００℃程度の温度
に保持されるので、燃料噴射弁２５は、エンジンの冷却
水の温度程度に保持される。

即ち、燃料噴射弁２５は、燃料供給路２７の液体燃料が
気化せず、噴射口２６から噴霧される液体燃料が踏切れ
て火炎が吹き消えることがなく。

噴霧状態が安定する。

また、第１燃焼筒３３と第２燃焼筒３５に発生した燃焼
の排ガスは、第２燃焼筒３５の出口から熱交換器３７の
排ガス通路３９に流入し、排ガス通路３９の熱交換用フ
ィン４ｏや器体３８を加熱して、出口４１から流出する
。

一方、エンジンの冷却水は、熱交換器３７の流体通路４
２に入口４４から流入し、流体通路４２の熱交換用フィ
ン４３や器体３８によって加熱されて、出口４５から流
出する。

即ち、エンジンの冷却水が予熱されて、エンジンの低温
始動性が高まる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１実施例の噴霧式燃焼装置の縦断
側面図である。 第２図は、第１図の■−ｎ線断面図である。 第３図は、第１図の■−■線断面図である。 第４図は、本発明の第２実施例の噴霧式燃焼装置の縦断
側面図である。 第５図は、第４図のＶ−Ｖ線断面図である。 １：空気旋回室　　　　４：断熱板 ５：通　孔　　　　　　７：燃料噴射弁１２：噴射口　
　　　　１７：第１燃焼筒１８：第２燃焼筒 ２１：空気旋回室　　　２５：燃料噴射弁２６：噴射口
　　　　　２９：冷却通路３３：第１燃焼筒　　　３５
：第２燃焼筒才５図 λ３已 １＋

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　空気流が導入されて旋回する筒状の空気旋回室の一
   端の開口に燃料噴射弁を取り付け、燃料噴射弁の先端面
   に噴射口を空気旋回室の他端の開口側に向けて開口し、
   空気旋回室の他端の開口に燃焼筒を連通して取り付け、 空気旋回室に導入されて旋回する空気流に燃料噴射弁の
   噴射口から液体燃料が噴霧され、噴霧燃料と旋回空気の
   混合気流が空気旋回室から燃焼筒に流入して燃焼する構
   成にした噴霧式燃焼装置において、 空気旋回室の一端に燃料噴射弁を取り付けるのに断熱板
   を介在し、断熱板に貫設した通孔に燃料噴射弁の先端面
   の噴射口を配置して、燃料噴射弁の先端面の噴射口周辺
   部分を断熱板で覆ったことを特徴とする噴霧式燃焼装置
   。 ２　空気流が導入されて旋回する筒状の空気旋回室の一
   端の開口に燃料噴射弁を取り付け、燃料噴射弁の先端面
   に噴射口を空気旋回室の他端の開口側に向けて開口し、
   空気旋回室の他端の開口に燃焼筒を連通して取り付け、 空気旋回室に導入されて旋回する空気流に燃料噴射弁の
   噴射口から液体燃料が噴霧され、噴霧燃料と旋回空気の
   混合気流が空気旋回室から燃焼筒に流入して燃焼する構
   成にした噴霧式燃焼装置において、 燃料噴射弁の回りに、流体が流通する冷却通路を設けて
   、燃料噴射弁を冷却する構成にしたことを特徴とする噴
   霧式燃焼装置。