JPH06241145A - 燃焼機用の燃料噴射方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】燃料の気化が速やかに行われて空気との混合が
良好となり、効率の良い燃焼によって、円滑で高い回転
動力が得られる燃焼機用の燃料供給方法および装置を提
供する。 【構成】燃焼機１における燃焼室２へ臨ませ、その燃料
噴射ノズル５の噴口８に対応させて、下流へ向かうにし
たがって広がる気化促進体ｂを設けた燃料噴射装置Ａに
おいて、燃料噴射ノズル５により噴射された燃料を、気
化促進体ｂの外側表面へ薄膜状に流動させる。 【効果】燃料の加熱により燃焼に良好な気化を促進し
て、燃焼室内における燃焼効率を向上させ、円滑で高い
回転動力が得られて有効的な燃焼機の利用を図ることが
でき、排気中の有害物質を減少させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、燃焼機、例えば、自動
車等に用いる内燃機関における燃料装置に使用する燃焼
機用の燃料噴射方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、燃焼機、例えば、自動車等に用い
られるデイーゼンエンジン等の内燃機関において、燃料
噴射用のポンプ等により噴射された燃料の形態は、所定
径の棒状の液体状態で燃焼室へ導入されるので、燃焼に
必要な気化現象を起こすのには一定の時間差が生ずる
が、これに起因するイグニッションラグを発生させない
ように、ディーゼルエンジンでは、あらかじめ、噴射時
期を進角させたり、ノズルの噴口部に多孔部材を設けて
棒状の噴出流を多方向へ拡散したりする等の手段を高じ
て対応している。

【０００３】しかしながら、燃焼室内においては、燃料
噴射から発火までの時間内において噴射された燃料の全
量は、気化して一気に燃焼することになり、急激な圧力
上昇と温度上昇を引き起こすので、ディーゼルノックを
起こしたり、噴射された燃料が燃焼室内で完全に気化さ
れる前に、ある量が液滴のまま燃焼し、液滴の外周面か
ら燃焼するから、燃焼が液滴の中心部へ及ぶにしたがっ
て、この液滴は気化しながら拡大し燃焼をするため周辺
の酸素が不足し、内部の対流が少ない場合は不完全燃焼
等の弊害も発生する。

【０００４】更に、NOX の排出量が著しく増加する問題
点も生ずるものであって、しかも、前記した急激な圧力
・温度上昇が甚だしいときは、衝撃波を発生してエンジ
ンを損傷させることもある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記した問
題点を解決するめになされるもので、燃焼機における燃
焼室へ臨ませ、その燃料噴射ノズルの噴口に対応させ
て、下流へ向かうにしたがって広がる気化促進体を設け
た燃料噴射装置において、燃料噴射ノズルにより噴射さ
れた燃料を、気化促進体の外側表面へ薄膜状に流動させ
ることにより、燃焼室において燃料の気化が速やかに行
われて空気との混合が良好となり、効率の良い燃焼によ
って、円滑で高い回転動力が得られる燃焼機用の燃料供
給方法および装置を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記した目的を達成する
ための本発明の手段は、燃焼機における燃焼室へ臨ま
せ、その燃料噴射ノズルの噴口に対応させて、下流へ向
かうにしたがって広がる気化促進体を設けた燃焼機用の
燃料噴射装置にあって、燃料噴射ノズルにより噴射され
た燃料を、前記気化促進体の外側表面へ薄膜状に流動さ
せつつ気化させた、燃焼機用の燃料噴射方法にある。

【０００７】また、燃焼機における燃焼室へ臨ませた燃
焼機用の燃料噴射装置において、その燃料噴射ノズルの
噴口に対応させて、下流へ向かうにしたがって広がる気
化促進体を設け、前記燃料噴射ノズルによる噴出燃料を
面流動させる、燃焼機用の燃料噴射装置の構成にある。

【０００８】更に、前記気化促進体に加熱手段を連係さ
せる。

【０００９】

【作用】前記のように構成される本発明は以下に述べる
作用を奏する。

【００１０】燃焼機における燃焼室へ燃料噴射ノズルを
臨ませ、燃料をノズル内へ供給すると、その噴口部から
所定圧により噴出するものであるが、該噴口に設けた気
化促進体に当たった燃料は、その外側全周の表面へまつ
わるように流動して薄い燃料の被膜を形成することによ
り、空気との接触面積が拡大される。

【００１１】更に、この燃料が流動する界面部において
は、高速による燃料噴射によって剥離現象や負圧，乱流
・渦流等が発生して、速やかな気化が行われて空気との
混合がなされ、燃焼室内において燃料は効率の良い燃焼
が行われる。

【００１２】

【実施例】次に、本発明に関する燃焼機用の燃料噴射方
法および装置の一実施例を図面に基づいて説明する。

【００１３】本発明実施例装置が採用されるた燃焼機
は、輸送用機械器具、例えば、自動車や船舶等に使用さ
れるガソリン，ディーゼルエンジンや、ジェットエンジ
ン、ボイラー，乾燥機，その他バーナーを用いた燃焼装
置等が採用される。

【００１４】そして、図面各図においてＡは、燃焼機用
の燃料噴射装置で、燃焼機１における燃焼室２へ臨ませ
て設けられていて、図２に示すように、燃料タンク３の
燃料を燃料ポンプ４を介して噴射ノズル５へ圧送され、
前記燃焼機１の燃焼室２内へ噴射されるものである。

【００１５】前記した燃料噴射ノズル５は、図１に示す
ように、燃焼機１のシリンダヘッド等に取り付けられる
外框６内に、ばね７により一定圧で噴口８へ押圧される
弁体９を昇降自在に挿嵌されていて、前記外框６の上部
一側に接続した送管10より前記タンク２内の燃料が噴口
８より供給される。

【００１６】また、この燃料噴射ノズル５の噴口８に対
応させて気化促進体ｂを設けてあるもので、耐熱および
耐久性に優れた金属，非鉄金属，セラミックス等により
下流へ向かうにしたがって広がる水滴状、すなわち、噴
口８部においては棒状の取付基部11を該噴口８より細径
に形成して、この取付基部11の下側から燃焼室２へ向か
って円弧状かつラッパ状に広がる燃料の接触面積の大き
い流動部12を設けてあって、該流動部12から下側には、
中心へ向かってつぼまる撹拌混合部13を形成してあり、
前記取付基部11は、連結部材14により噴口８内または外
框６の下端部に支承されている。

【００１７】したがって、燃料噴射ノズル５により噴射
され噴口８を通過した液柱状となっている燃料は、前記
気化促進体ｂの取付基部11から流動部12ヘ至る間にこれ
ら11, 12の外側表面へ付着して、その全体が薄膜状に分
散し拡散されつつ、これら取付基部11および流動部12を
流動するもので、このとき、燃料は前記取付基部11およ
び流動部12とによりその流動面積が拡大されているの
で、液柱状から薄膜状となって瞬時の気化が促進され、
また、噴口８付近において噴射により発生する負圧や渦
流等によって燃焼室２の空気流ｐと接触し、気化燃料と
該空気と万遍なく撹拌混合され燃焼する。

【００１８】更に、流動部12の下側に形成された撹拌混
合部13において、該流動部12より流れ移動する薄膜状燃
料は、その負圧や渦流による流動の乱流あるいは剥離現
象を起こして、燃焼室２内の空気流ｐとの撹拌混合が一
層の促進がなされるものであるから、その燃焼が噴炎流
となって、燃料噴射と同時に燃焼を起こす。

【００１９】そのため、燃料の噴射時間が、すなわち燃
焼時間となって短時間に燃焼を完了させることができる
もので、噴炎流による燃焼であるため、燃焼室２内の空
気総量に対して超希薄燃焼を行なうことができる。

【００２０】しかし、その燃焼は、燃料の噴射量と噴射
時間に比例した圧力の増加となるので、従来装置のよう
な、燃料の全量気化および全量の爆発的な燃焼とはなら
ないから、その分ソフトな圧力増加となり燃焼機１へ与
える弊害も少なくなる。

【００２１】また、燃料噴射と同時に燃焼を起こすの
で、イグニッションラグにより生ずる問題もなく、上死
点後の燃料噴射であっても有効的でかつ円滑な回転動力
が得られる。

【００２２】この装置Ａにおいては、燃料の気化および
着火が早期に行なわれるので、ガソリン，ＬＰＧ，メタ
ノール等の着火温度が灯油，軽油に比べて高い燃料であ
っても、ディーゼン機関用の燃料として使用することが
でき、排気されるガスの清浄化も期待される。

【００２３】なお、前記した気化促進体ｂは、図４に示
すように形成されたものも採用し得るもので、図４にお
ける(a) に示すものは、全体を略球体に形成したもの、
(b)は流動部12を略直線状に形成したもの、(c) は取付
基部11と流動部12とを円錐状に形成したもの、(d) は撹
拌混合部13を平らに形成し、取付基部11と流動部12とを
円錐状に形成したものである。

【００２４】図２および図３において15は、前記気化促
進体ｂに連係させた加熱手段で、該気化促進体ｂの適所
にヒータやグロープラグ等を内蔵してあって、噴射され
た燃料の気化を促進させることができるもので、燃焼機
１の運転を継続すれば気化促進体ｂ自体も高温に加熱さ
れるためその通電を遮断する。

【００２５】

【発明の効果】前述したように本発明は、燃料噴射ノズ
ルにおける噴口部において気化促進体を設けたものであ
るから、噴射された燃料は、薄膜状に流動する間に瞬間
的に気化して燃焼室内の空気と万遍なく撹拌混合されな
がら燃焼されるので、燃焼室内における燃焼効率を向上
させ、有効的な燃焼機の利用を図ることができ、排気中
の有害物質を減少させることができる。

【００２６】また、完全気化混合ガスに近いので燃焼速
度が非常に早くなるため、点火時期を上死点または上死
点後とすることができるので、爆発燃焼による発生圧力
を有効にピストンからクランク軸へ伝えることができる
ものである。

【００２７】更に、燃料噴射時に瞬間気化していくので
既存技術の問題点として、前述した時間遅れ等の問題点
は発生しないのであり、同様の効果は、燃料を燃焼室へ
直噴するエンジンであっても発揮されるものである。等
の格別な効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に関する燃焼機用の燃料噴射装置の一実
施例を示す要部の縦断正面図である。

【図２】図１における装置を燃焼機に採用した概略を示
す説明図である。

【図３】図１における装置の要部を拡大して示す正面図
である。

【図４】図３における気化促進体の他の各例を示す説明
図である。

【符号の説明】

１ 燃焼機 ２ 燃焼室 ５ 燃料噴射ノズル ８ 噴口 Ａ 燃料噴射装置 ｂ 気化促進体 15 加熱手段

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃焼機における燃焼室へ臨ませ、その燃
   料噴射ノズルの噴口に対応させて、下流へ向かうにした
   がって広がる気化促進体を設けた燃焼機用の燃料噴射装
   置にあって、燃料噴射ノズルにより噴射された燃料を、
   前記気化促進体の外側表面へ薄膜状に流動させつつ気化
   させることを特徴とする燃焼機用の燃料噴射方法。
2. 【請求項２】 燃焼機における燃焼室へ臨ませた燃焼機
   用の燃料噴射装置において、その燃料噴射ノズルの噴口
   部に対応させて、下流へ向かうにしたがって広がる気化
   促進体を設け、前記燃料噴射ノズルによる噴出燃料を面
   流動させることを特徴とする燃焼機用の燃料噴射装置。
3. 【請求項３】 前記気化促進体に加熱手段を連係させた
   ことを特徴とする請求項２記載の燃焼機用の燃料噴射装
   置。