JPH0286916A - ディーゼル機関のＮＯｘ低減方法 - 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、ディーゼル機関のＮ０ｘ低減方法に関するも
のである。

〔従来の技術〕

一般に燃焼により生成されるＮ０ｘは、空気中の窒素が
酸化されて生成するＴｈｅｒｍａｌ　Ｎ０ｘと、燃料中
の窒素骨が酸化されて生成するＦｕｅｌ　Ｎ０ｘに大別
されるが、前記Ｔｈｅｒｍａｌ　Ｎ０ｘは燃料濃度の希
薄な混合気を燃焼させることによって燃焼ガス温度を低
くし、これの生成を抑制することが知られている。

ディーゼル機関においては、燃焼室内に過剰に空気が存
在するので、希薄燃焼させ、かつ燃焼室内のガス温度分
布を均一にすれば、燃焼室内のガス温度をＴｈｅｍａｉ
　Ｎ０ｘの生成が抑制される温度レベルに保つことが可
能である。

ところが従来のディーゼル機関においては、燃焼室内に
噴射された燃料が燃焼するまでの極く短い時間内に燃料
と空気とを十分に拡散・混合させることができないため
、希薄混合気になる以前に燃焼し、燃焼ガス温度が高温
となる。

しかも、その燃焼ガス温度を速やかに低下せしめ、かつ
燃焼室内のガス温度の分布を均一にするほど十分に燃焼
ガスと空気との混合は行なわれない。

したがって燃焼室内にはかなり高温の部分が局所的に存
在し、この高温部で多量のＴｈｅｒｍａｌＮ０ｘが生成
されている状況にある。

かかることから、従来このディーゼル機関の排ガス中の
Ｎ０ｘを低減させる方法として、燃料噴射時期を制御す
る方法、排気を再循環させる方法、水噴射による方法、
乳化燃料を利用する方法や排煙脱硝装置による還元除去
法などが提案されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、前記した燃料噴射時期を制御する方法、
排気を再循環させる方法、水噴射による方法や乳化燃料
を利用する方法は何れも機関の性能あるいは信幀性を低
下させるという問題があり、一方排煙脱硝装置による還
元除去法においては特別の排煙脱硝装置を必要とするた
め、イニシャルコスト及びランニングコストが高く、し
たがって実用上問題がある。

従って、本発明はディーゼルエンジンの構造を大幅に変
更することなく、Ｎ０ｘを低減する方法を提供すること
を目的とし、更に、低コストで低Ｎ０ｘ化を実現できる
ディーゼルエンジン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〕

本発明は前記したような従来の問題点を解決するために
なされたものであって、シリンダヘッドに複数個の微小
噴口を有する燃料噴射弁を複数個設置し、前記燃料噴射
弁の微小噴口がら燃焼室内に燃料を複数の噴霧が重なる
ように、かつ混合気内の燃料濃度分布および燃焼室内の
ガス温度の分布がほぼ均一になるように噴射するように
したものである。

〔作　用〕

ディーゼル機関の燃焼室内へは燃料噴射弁の微小噴口か
ら燃料が噴射され、そのため噴射されてから燃焼するま
での短い時間内に希薄混合気を形成する。そしてこの希
薄混合気は、複数の噴霧が幾重にも重なって形成される
ため、燃料濃度分布が均一である。従って、希薄予混合
気に近い状態において燃焼を行なうこととなり、燃焼ガ
スの温度を低くすることができる。

しかし、燃焼過程の進行に伴なって混合気の温度が上昇
すると、燃焼に至るまでの時間が短縮される可能性があ
る。そのときは、希釈混合気になる以前に燃焼し、燃焼
ガスの温度が上昇する。ところが、噴霧内には、周囲か
ら低温のガスが流入しており、燃焼ガスは流入したガス
と混合して温度が低下する。噴口径が微小である場合、
燃焼ガス温度はＴｈｅｒｍａｌ　Ｎ０ｘの生成を抑制す
る温度レベルまで非常に速やかに低下するので、殆どＴ
ｈｅｒｍａｌ　Ｎ０ｘは生成されない。

また、複数個の燃料噴射弁から複数の噴霧が重なるよう
に噴射することにより、噴霧は燃焼室内を隈無く覆い、
未燃焼領域と既燃焼領域は入り乱れて、燃焼室内のガス
温度の分布は非常にほぼ均一になる。

このようにして、燃焼過程のあらゆる段階において、燃
焼室内のあらゆる部分のガス温度は、Ｔｈｅｒｍａｌ　
Ｎ０ｘの生成を抑制しうる温度レベルに保持される。

〔実　施　例〕

以下、第１図乃至第４図に基づき本発明によるディーゼ
ル機関のＮ０ｘ低減方法の一実施例を説明する。

第１図はディーゼル機関のシリンダ上部の断面図であっ
て、・シリンダ１の上部には排気口２を有するシリンダ
カバー３が取付けられるとともに、このシリンダカバ、
−３には半径方向に複数個（図示例では３個）の燃料噴
射弁４を直列的に間隔を置いて配置して燃料噴射弁群５
となしている。

この燃料噴射弁群５を円周方向に１０〜４５度程度の間
隔を置いて複数群配置するようになっている。各燃料噴
射弁４の先端には第２図に示すように径が０．１〜０．
３胴程度の微小噴口６が複数個（図示例では３個）が形
成されるようになっている。なお、７は排気弁、８はピ
ストン、９は燃焼室である。

かかる構成において、今、各燃料噴射弁４の微小噴口６
から一挙に燃料を燃焼室９内に噴霧すると、第３図に一
部平面破断図に示すように各噴霧１０は燃焼室９内にお
いて幾重にも重なり、混合気内の燃料濃度分布がほぼ均
一になる。そしてこの混合気は希薄予混合気に近い状態
になり、かかる混合気を燃焼させるのである。

燃料の燃焼過程を示せば、第４図に示すように、燃料噴
射弁４の微小噴口６を出た燃料は微粒化し、周囲の空気
を取り込んで噴霧１０ａを形成する。噴霧１０ａ内で燃
料滴は蒸発し、燃料蒸気が空気と混合する。この噴霧１
０ａは燃焼室９内を前進しながら横方向にも広がり、時
間経過とともに噴霧１０ａ内の空気は増え、燃料蒸気と
空気との混合が進んだ噴霧１０ｂとなる。

そして燃焼の条件が満たされると混合気は燃焼領域ａで
燃焼して燃焼ガスとなる。燃焼ガスとなった後も領域ａ
の中には周囲から空気が流入し、噴口径が微小であるほ
ど速やかに燃焼ガスの温度は低下する。なお、燃焼室内
のガス温度分布を均一にするためには、各噴霧１０は、
好ましくはこの燃焼領域ａが燃焼室９内を覆うように形
成するのがよい。

また、燃焼室内にスワールなどのガス流動を誘起すれば
、燃焼室内のガス温度の分布は、より一層均−になる。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明によるディーゼ
ル機関のＮ０ｘ低減法によれば、燃料噴射弁を多く配置
し、その微小噴口から燃料を微粒化して噴霧し、かつそ
の複数の噴霧を積極的に重ならせることにより、燃焼室
内を噴霧で埋めつくし、燃料濃度分布および燃焼室内の
ガス温度の分布を均一化することにより、燃焼室内に過
剰に充填された空気を燃焼に有効に使うことができ、局
部的な高温域が生ずることもないため、機関の性能悪化
を来すことなく、また特別の排煙脱硝装置を必要とする
ことなく　Ｎ０ｘの低減を計ることができ実用上極めて
有効である。

【図面の簡単な説明】

図は、本発明によるディーゼル機関のＮ０ｘ低減法の一
実施例を説明するものであり、第１図はシリンダ上部の
断面図、第２図は燃料噴射弁の先端部拡大図、第３図は
噴霧状態説明図、第４図は燃料の燃焼過程説明図である
。 １・・・シリンダライナー、２・・・排気口、３・・・
シリンダカバー、４・・・燃料噴射弁、訃・・燃料噴射
弁群、６・・・微小噴口、７・・・排気弁、訃・・ピス
トン、９・・・燃焼室、１０・・・噴霧。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. シリンダヘッドに複数個の微小噴口を有する燃料噴射弁
   を複数個設置し、前記燃料噴射弁の微小噴口から燃焼室
   内に燃料を複数の噴霧が重なるように、かつ混合気内の
   燃料濃度分布及び燃焼室内のガス温度の分布がほぼ均一
   になるように噴射することを特徴とするディーゼル機関
   のＮ０ｘ低減方法。