JPH09217624A - 重油を燃料とするディーゼルエンジン - Google Patents
重油を燃料とするディーゼルエンジンInfo
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- JPH09217624A JPH09217624A JP8046956A JP4695696A JPH09217624A JP H09217624 A JPH09217624 A JP H09217624A JP 8046956 A JP8046956 A JP 8046956A JP 4695696 A JP4695696 A JP 4695696A JP H09217624 A JPH09217624 A JP H09217624A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- chamber
- fuel
- heavy oil
- diesel engine
- communication port
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、重油を燃料とするディーゼルエン
ジンを提供する。 【解決手段】 このディーゼルエンジンは、主室1と副
室2とを連通する連絡口13に、圧縮行程終端付近で開
弁し且つ排気行程中間以降で閉弁する開閉弁4を配置
し、開閉弁4の開弁直後に燃料噴射ノズル5で重油燃料
を連絡口13の付近に流入空気に直交して噴射する。
ジンを提供する。 【解決手段】 このディーゼルエンジンは、主室1と副
室2とを連通する連絡口13に、圧縮行程終端付近で開
弁し且つ排気行程中間以降で閉弁する開閉弁4を配置
し、開閉弁4の開弁直後に燃料噴射ノズル5で重油燃料
を連絡口13の付近に流入空気に直交して噴射する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、シリンダヘッドに設
けた遮熱構造の主室と副室とを連絡口で連通し、連絡口
に向かって重油を噴射する重油を燃料とするディーゼル
エンジンに関する。
けた遮熱構造の主室と副室とを連絡口で連通し、連絡口
に向かって重油を噴射する重油を燃料とするディーゼル
エンジンに関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、ディーゼルエンジンでは、軽油
を燃料として燃焼室で燃焼させる。軽油はセタン価が高
く、粘性も余り大きくなく、燃焼室内に微粒化燃料を均
一に分散させるために適している。特に、最近の排気ガ
ス中のパティキュレート、NOX 成分を極めて少なくさ
せるためには、高圧力100MPa程度に圧縮して噴射
し、燃焼室内での噴霧の微粒化を実現させている。
を燃料として燃焼室で燃焼させる。軽油はセタン価が高
く、粘性も余り大きくなく、燃焼室内に微粒化燃料を均
一に分散させるために適している。特に、最近の排気ガ
ス中のパティキュレート、NOX 成分を極めて少なくさ
せるためには、高圧力100MPa程度に圧縮して噴射
し、燃焼室内での噴霧の微粒化を実現させている。
【0003】一般に、エンジンに使用される燃料とし
て、ガソリン、軽油、重油が使用される。これらの燃料
の粘性については、ガソリンが0.1cStであり、軽
油が1.8〜2.7cStであり、A重油では20cS
t、B重油では50cSt、C重油では50〜400c
Stである。また、燃料のセタン価については、軽油が
40以上であるのに対し、重油は25程度と小さいもの
である。また、燃料の気化性については、ガソリンは大
であり、軽油は小であり、重油は気化性が無いものであ
る。燃料コストについては、例えば、ガソリンを100
とすれば、軽油は70程度であり、重油は15程度であ
る。
て、ガソリン、軽油、重油が使用される。これらの燃料
の粘性については、ガソリンが0.1cStであり、軽
油が1.8〜2.7cStであり、A重油では20cS
t、B重油では50cSt、C重油では50〜400c
Stである。また、燃料のセタン価については、軽油が
40以上であるのに対し、重油は25程度と小さいもの
である。また、燃料の気化性については、ガソリンは大
であり、軽油は小であり、重油は気化性が無いものであ
る。燃料コストについては、例えば、ガソリンを100
とすれば、軽油は70程度であり、重油は15程度であ
る。
【0004】従来、コージェネレーションエンジンから
成る発電装置として、エンジンに発電機を取り付けたシ
ステムが多かったが、ディーゼルエンジンによる発電で
は、ディーゼルエンジンが軽油を燃料とするため燃料コ
ストが高くなり、電力会社から供給される電力コストよ
りも高いものになり、コスト上、優位性を確保すること
ができないという問題がある。ガソリンエンジンを用い
て電力を得るには、コストが余りに高くなり過ぎ、対応
できない。コージェネレーションエンジンは、燃料とし
てガソリンや軽油を使用すると、燃料費が高価になるの
で、天然ガスを燃料に使用している。
成る発電装置として、エンジンに発電機を取り付けたシ
ステムが多かったが、ディーゼルエンジンによる発電で
は、ディーゼルエンジンが軽油を燃料とするため燃料コ
ストが高くなり、電力会社から供給される電力コストよ
りも高いものになり、コスト上、優位性を確保すること
ができないという問題がある。ガソリンエンジンを用い
て電力を得るには、コストが余りに高くなり過ぎ、対応
できない。コージェネレーションエンジンは、燃料とし
てガソリンや軽油を使用すると、燃料費が高価になるの
で、天然ガスを燃料に使用している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところが、重油のよう
に粘性が大きい場合、とても高圧縮を要する噴射ポンプ
は使用できない。従って、舶用の低速ディーゼルエンジ
ンでは、回転数が200rpm以下であるが、高速ディ
ーゼルエンジンでは、回転数が1000rpm以上であ
り、混合気生成時間が短くなり、重油を燃料とすること
は極めて困難である。しかしながら、ディーゼルエンジ
ンにおいて、燃料として重油を利用できれば、燃料費を
大幅に低減できるが、重油を高圧噴射することができな
いので、重油を燃料とする場合に、如何に燃焼室に燃料
を供し、空気との混合を促進するかの問題がある。
に粘性が大きい場合、とても高圧縮を要する噴射ポンプ
は使用できない。従って、舶用の低速ディーゼルエンジ
ンでは、回転数が200rpm以下であるが、高速ディ
ーゼルエンジンでは、回転数が1000rpm以上であ
り、混合気生成時間が短くなり、重油を燃料とすること
は極めて困難である。しかしながら、ディーゼルエンジ
ンにおいて、燃料として重油を利用できれば、燃料費を
大幅に低減できるが、重油を高圧噴射することができな
いので、重油を燃料とする場合に、如何に燃焼室に燃料
を供し、空気との混合を促進するかの問題がある。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明の目的は、上記
の課題を解決することであり、粘性が大であり且つ気化
性がない重油を燃料として高圧噴射させることなく着火
燃焼させることができるものであり、シリンダヘッドに
主室と副室を設けると共に連絡口近傍に燃料を噴射する
燃料噴射ノズルを設け、連絡口に設けた開閉弁の開弁し
た直後に燃料噴射ノズルから開閉弁のシート部に向かっ
て燃料を噴射して燃料を連絡口を通過する高速空気流に
乗せ、主室から副室への空気流中に燃料を分散させて気
化分散指せた上、着火燃焼させる重油を燃料とするディ
ーゼルエンジンを提供することである。
の課題を解決することであり、粘性が大であり且つ気化
性がない重油を燃料として高圧噴射させることなく着火
燃焼させることができるものであり、シリンダヘッドに
主室と副室を設けると共に連絡口近傍に燃料を噴射する
燃料噴射ノズルを設け、連絡口に設けた開閉弁の開弁し
た直後に燃料噴射ノズルから開閉弁のシート部に向かっ
て燃料を噴射して燃料を連絡口を通過する高速空気流に
乗せ、主室から副室への空気流中に燃料を分散させて気
化分散指せた上、着火燃焼させる重油を燃料とするディ
ーゼルエンジンを提供することである。
【0007】この発明は、シリンダヘッドに形成したキ
ャビティに設けた遮熱構造の主室とシリンダ中央部に配
置された副室を構成する燃焼室構造体、前記主室と前記
副室を連通する前記燃焼室構造体に形成された連絡口、
前記主室側の前記連絡口の回りに形成された凹部状の室
部分から成る通路、前記通路にはシリンダ周辺に向かっ
て放射状に延びる溝部、前記連絡口を開閉するため圧縮
行程終端付近で開弁し且つ排気行程中間以降で閉弁する
開閉弁、重油の燃料を前記連絡口のシート部付近に噴射
するように噴口を設けている燃料噴射ノズル、から構成
した重油を燃料とするディーゼルエンジンに関する。こ
のディーゼルエンジンでは、例えば、前記開閉弁の開弁
タイミングを上死点前40°〜30°程度に設定し、燃
料噴射ノズルの噴口からの噴射タイミングを上死点前2
0〜10°に設定することが好ましい。
ャビティに設けた遮熱構造の主室とシリンダ中央部に配
置された副室を構成する燃焼室構造体、前記主室と前記
副室を連通する前記燃焼室構造体に形成された連絡口、
前記主室側の前記連絡口の回りに形成された凹部状の室
部分から成る通路、前記通路にはシリンダ周辺に向かっ
て放射状に延びる溝部、前記連絡口を開閉するため圧縮
行程終端付近で開弁し且つ排気行程中間以降で閉弁する
開閉弁、重油の燃料を前記連絡口のシート部付近に噴射
するように噴口を設けている燃料噴射ノズル、から構成
した重油を燃料とするディーゼルエンジンに関する。こ
のディーゼルエンジンでは、例えば、前記開閉弁の開弁
タイミングを上死点前40°〜30°程度に設定し、燃
料噴射ノズルの噴口からの噴射タイミングを上死点前2
0〜10°に設定することが好ましい。
【0008】また、この重油を燃料とするディーゼルエ
ンジンでは、前記燃料噴射ノズルは、その噴口が前記副
室内に開口し、前記開閉弁が前記連絡口を開放した直後
に燃料を前記連絡口のシート部付近に向かって噴射する
ように構成されている。或いは、前記燃料噴射ノズル
は、その噴口が前記主室内に開口し、前記開閉弁が前記
連絡口を開放した直後に燃料を前記主室から前記連絡口
を通って前記副室に流入する空気流に対してほぼ直角と
なるように噴射するように構成されている。
ンジンでは、前記燃料噴射ノズルは、その噴口が前記副
室内に開口し、前記開閉弁が前記連絡口を開放した直後
に燃料を前記連絡口のシート部付近に向かって噴射する
ように構成されている。或いは、前記燃料噴射ノズル
は、その噴口が前記主室内に開口し、前記開閉弁が前記
連絡口を開放した直後に燃料を前記主室から前記連絡口
を通って前記副室に流入する空気流に対してほぼ直角と
なるように噴射するように構成されている。
【0009】また、前記副室は前記シリンダヘッドの前
記キャビティの壁面に対して前記副室の外側が空気層と
外周面全面積の5%以下に絞られた熱通過面積を持つガ
スケットを介在して前記シリンダヘッドの前記キャビテ
ィに配置されている。
記キャビティの壁面に対して前記副室の外側が空気層と
外周面全面積の5%以下に絞られた熱通過面積を持つガ
スケットを介在して前記シリンダヘッドの前記キャビテ
ィに配置されている。
【0010】また、前記燃料噴射ノズルは噴射圧力が5
0MPa以下であり、噴射方向は前記連絡口から前記副
室に流入する空気流に対してほぼ直角となるように設定
されている。即ち、重油を燃料とした場合、噴射圧力を
50MPa以上にすると、急速に燃料ポンプの負荷が増
大し、機械の各部に歪、応力が発生し、トラブルの基と
なる。
0MPa以下であり、噴射方向は前記連絡口から前記副
室に流入する空気流に対してほぼ直角となるように設定
されている。即ち、重油を燃料とした場合、噴射圧力を
50MPa以上にすると、急速に燃料ポンプの負荷が増
大し、機械の各部に歪、応力が発生し、トラブルの基と
なる。
【0011】また、この重油を燃料とするディーゼルエ
ンジンにおいて、前記燃焼室構造体に設けた前記溝部
は、主室での火炎の拡散を良好に均一にさせるため少な
くとも4個以上形成されている。
ンジンにおいて、前記燃焼室構造体に設けた前記溝部
は、主室での火炎の拡散を良好に均一にさせるため少な
くとも4個以上形成されている。
【0012】この発明による重油を燃料とするディーゼ
ルエンジンは、上記のように構成されているので、前記
副室への燃料噴射ノズルからの燃料噴射タイミングを制
御することによって燃料が前記副室や前記開閉弁の壁面
に燃料が付着することが防止され、燃料が流入空気中に
分散して良好に着火燃焼して燃費を向上させることがで
きる。このディーゼルエンジンでは、重油は主室と副室
とを連通する連絡口の絞り部を通って高圧縮空気が副室
へ流入するが、その高圧縮空気流に直角に重油の燃料が
噴出されるので、空気と燃料との混合効果を促進し、燃
料が微粒化され、副室内での流動によって燃料の気化が
促進され、着火燃焼して副室内で燃料リッチ即ち大きな
当量比によってNOX の発生が抑制され、通孔を再度通
る混合効果によってスモーク、パティキュレートの発生
を抑制される。従って、このディーゼルエンジンは、回
転数が高い産業用エンジンに適用することが好ましく、
エンジン回転数が遅い場合には重油が空気とミックスし
て気化状態になる期間が十分にあり、燃焼が良好に行わ
れてNOX 、HC等の発生を抑制できる。
ルエンジンは、上記のように構成されているので、前記
副室への燃料噴射ノズルからの燃料噴射タイミングを制
御することによって燃料が前記副室や前記開閉弁の壁面
に燃料が付着することが防止され、燃料が流入空気中に
分散して良好に着火燃焼して燃費を向上させることがで
きる。このディーゼルエンジンでは、重油は主室と副室
とを連通する連絡口の絞り部を通って高圧縮空気が副室
へ流入するが、その高圧縮空気流に直角に重油の燃料が
噴出されるので、空気と燃料との混合効果を促進し、燃
料が微粒化され、副室内での流動によって燃料の気化が
促進され、着火燃焼して副室内で燃料リッチ即ち大きな
当量比によってNOX の発生が抑制され、通孔を再度通
る混合効果によってスモーク、パティキュレートの発生
を抑制される。従って、このディーゼルエンジンは、回
転数が高い産業用エンジンに適用することが好ましく、
エンジン回転数が遅い場合には重油が空気とミックスし
て気化状態になる期間が十分にあり、燃焼が良好に行わ
れてNOX 、HC等の発生を抑制できる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
による重油を燃料とするディーゼルエンジンの実施例を
説明する。図1はこの発明による重油を燃料とするディ
ーゼルエンジンの一実施例を示す断面図、及び図2は図
1のディーゼルエンジンの燃焼室の下面を示す平面図で
ある。
による重油を燃料とするディーゼルエンジンの実施例を
説明する。図1はこの発明による重油を燃料とするディ
ーゼルエンジンの一実施例を示す断面図、及び図2は図
1のディーゼルエンジンの燃焼室の下面を示す平面図で
ある。
【0014】この重油を燃料とするディーゼルエンジン
は、上記のように構成され、次のように作動される。こ
のディーゼルエンジンは、吸入行程、圧縮行程、膨張行
程及び排気行程の4つの行程を順次繰り返すことによっ
て作動されるものである。このディーゼルエンジンは、
シリンダブロック14にガスケット23を介してシリン
ダヘッド7が固定され、シリンダヘッド7に形成した小
径のキャビティ19に遮熱構造の副室2を構成するセラ
ミックス等の耐熱材料から構成された燃焼室構造体3が
配置され、シリンダヘッド7に形成した大径のキャビテ
ィ9にシリンダ8側に遮熱構造の主室1を構成するセラ
ミックス等の耐熱材料から構成されたヘッドライナ10
が配置されている。また、この遮熱形エンジンは、シリ
ンダブロック14に形成した孔部34に嵌合したシリン
ダライナ22、シリンダライナ22に形成したシリンダ
8内を往復運動するピストン15、及び主室1と副室2
とを連通する燃焼室構造体3とヘッドライナ10とに跨
がって形成された連絡口13を有している。また、ピス
トン15は、ヘッドライナ10と共に遮熱構造の主室1
を構成するために耐熱性に優れた窒化ケイ素等のセラミ
ックスから成るピストンヘッド16と、ピストンヘッド
16に結合リング24でメタルフローによって固定され
たピストンスカート17から構成されている。
は、上記のように構成され、次のように作動される。こ
のディーゼルエンジンは、吸入行程、圧縮行程、膨張行
程及び排気行程の4つの行程を順次繰り返すことによっ
て作動されるものである。このディーゼルエンジンは、
シリンダブロック14にガスケット23を介してシリン
ダヘッド7が固定され、シリンダヘッド7に形成した小
径のキャビティ19に遮熱構造の副室2を構成するセラ
ミックス等の耐熱材料から構成された燃焼室構造体3が
配置され、シリンダヘッド7に形成した大径のキャビテ
ィ9にシリンダ8側に遮熱構造の主室1を構成するセラ
ミックス等の耐熱材料から構成されたヘッドライナ10
が配置されている。また、この遮熱形エンジンは、シリ
ンダブロック14に形成した孔部34に嵌合したシリン
ダライナ22、シリンダライナ22に形成したシリンダ
8内を往復運動するピストン15、及び主室1と副室2
とを連通する燃焼室構造体3とヘッドライナ10とに跨
がって形成された連絡口13を有している。また、ピス
トン15は、ヘッドライナ10と共に遮熱構造の主室1
を構成するために耐熱性に優れた窒化ケイ素等のセラミ
ックスから成るピストンヘッド16と、ピストンヘッド
16に結合リング24でメタルフローによって固定され
たピストンスカート17から構成されている。
【0015】このディーゼルエンジンにおいて、ヘッド
ライナ10は、シリンダ8の一部を構成するライナ上部
12とヘッド下面部11から構成されている。ヘッド下
面部11には、シリンダヘッド7に形成された吸気ポー
ト(図示せず)に連通する吸気ポート39、排気ポート
32に連通する排気ポート40が形成され、両ポート3
9,40に吸気弁29と排気弁30が配置されている。
シリンダヘッド7のキャビティ9とヘッドライナ10の
外面との間には、ガスケット33を介在すると共に、遮
熱空気層26が形成され、主室1が遮熱構造に構成され
ている。シリンダヘッド7のキャビティ19の壁面と燃
焼室構造体3の外面との間には遮熱空気層21が形成さ
れ、副室2が遮熱構造に構成されている。また、ピスト
ンヘッド16とピストンスカート17との間にはガスケ
ット41が介在されている。
ライナ10は、シリンダ8の一部を構成するライナ上部
12とヘッド下面部11から構成されている。ヘッド下
面部11には、シリンダヘッド7に形成された吸気ポー
ト(図示せず)に連通する吸気ポート39、排気ポート
32に連通する排気ポート40が形成され、両ポート3
9,40に吸気弁29と排気弁30が配置されている。
シリンダヘッド7のキャビティ9とヘッドライナ10の
外面との間には、ガスケット33を介在すると共に、遮
熱空気層26が形成され、主室1が遮熱構造に構成され
ている。シリンダヘッド7のキャビティ19の壁面と燃
焼室構造体3の外面との間には遮熱空気層21が形成さ
れ、副室2が遮熱構造に構成されている。また、ピスト
ンヘッド16とピストンスカート17との間にはガスケ
ット41が介在されている。
【0016】ヘッド下面部11には、副室2を構成する
燃焼室構造体3が嵌合する孔部43が形成されている。
燃焼室構造体3は、シリンダヘッド7のキャビティ19
にガスケット44を介在して嵌合され、燃焼室構造体3
に形成された連絡口13は、ヘッドライナ10に形成さ
れた連絡口13と連通し、連絡口13が主室1と副室2
とを連通している。燃焼室構造体3に形成される副室2
は、シリンダ8の中央部に配置されている。
燃焼室構造体3が嵌合する孔部43が形成されている。
燃焼室構造体3は、シリンダヘッド7のキャビティ19
にガスケット44を介在して嵌合され、燃焼室構造体3
に形成された連絡口13は、ヘッドライナ10に形成さ
れた連絡口13と連通し、連絡口13が主室1と副室2
とを連通している。燃焼室構造体3に形成される副室2
は、シリンダ8の中央部に配置されている。
【0017】このディーゼルエンジンでは、重油を燃料
として使用するものである。重油は、燃料供給源に収容
され、該燃料供給源から燃料としての重油が燃料供給ポ
ンプ25によって燃料供給路18を通じて燃料噴射ノズ
ル5へ供給される。燃料噴射ノズル5は、副室2に重油
を噴射するように設けられ、連絡口13に向かって重油
を噴射するように設定されている。燃料供給ポンプ25
は、例えば、電磁送油ポンプに構成でき、コントローラ
20の指令で燃料噴射タイミングがコントロール20さ
れるように構成できる。このディーゼルエンジンは、燃
料としての重油供給量を測定してエンジン負荷を検出す
る負荷センサ27、エンジン回転数を検出する回転セン
サ36、副室2の壁温を検出する温度センサ28等のセ
ンサを有している。コントローラ20には、上記各種セ
ンサからの検出信号が入力され、エンジン作動状態に対
応した適正な重油を副室2へ供給すると共に、検出信号
に応答して燃料噴射タイミングを制御し、燃費を向上さ
せるように構成されている。また、燃料噴射ノズル5
は、電磁力で開閉される電磁駆動装置を有し、コントロ
ーラ20によって始動時や定常運転時、或いは、燃焼室
の温度、エンジン負荷及びエンジン回転数に応じて噴射
期間が決定されるように構成されている。
として使用するものである。重油は、燃料供給源に収容
され、該燃料供給源から燃料としての重油が燃料供給ポ
ンプ25によって燃料供給路18を通じて燃料噴射ノズ
ル5へ供給される。燃料噴射ノズル5は、副室2に重油
を噴射するように設けられ、連絡口13に向かって重油
を噴射するように設定されている。燃料供給ポンプ25
は、例えば、電磁送油ポンプに構成でき、コントローラ
20の指令で燃料噴射タイミングがコントロール20さ
れるように構成できる。このディーゼルエンジンは、燃
料としての重油供給量を測定してエンジン負荷を検出す
る負荷センサ27、エンジン回転数を検出する回転セン
サ36、副室2の壁温を検出する温度センサ28等のセ
ンサを有している。コントローラ20には、上記各種セ
ンサからの検出信号が入力され、エンジン作動状態に対
応した適正な重油を副室2へ供給すると共に、検出信号
に応答して燃料噴射タイミングを制御し、燃費を向上さ
せるように構成されている。また、燃料噴射ノズル5
は、電磁力で開閉される電磁駆動装置を有し、コントロ
ーラ20によって始動時や定常運転時、或いは、燃焼室
の温度、エンジン負荷及びエンジン回転数に応じて噴射
期間が決定されるように構成されている。
【0018】このディーゼルエンジンは、主室1と副室
2とを連通する連絡口13を開閉するため連絡口13に
開閉弁4が配置されている。開閉弁4、吸気弁29及び
排気弁30は、エンジンの回転に同期して回転するカム
等から成る動弁機構を通じて作動できる。又は、開閉弁
4は、コントローラ20の指令で電磁駆動装置による電
磁力によって開閉作動するように構成することもでき
る。このディーゼルエンジンでは、主室1を形成する壁
体であるヘッドライナ10、副室2を形成する燃焼室構
造体3、シリンダライナ22及びピストンヘッド16
は、耐熱性に優れた窒化ケイ素、炭化ケイ素等のセラミ
ックスで作製されている。従って、各構成部品は、燃焼
後期のガス温度が高くなっても十分な耐熱性、高温強度
を有し、未燃炭化水素HC等の排出が少なくなり、高効
率のエンジンを構成できる。連絡口13の領域では、燃
焼ガスで高温になるため、連絡口13に配置した開閉弁
4は高温強度を有する耐熱性に優れた耐熱金属、窒化ケ
イ素、炭化ケイ素等のセラミックスから製作されてい
る。セラミックス製燃焼室構造体3の外側には遮熱空気
層21が形成され、セラミックス製ヘッドライナ10と
の外側には遮熱空気層26が形成され、ピストンヘッド
16とピストンスカート17との間には遮熱空気層35
が形成されている。
2とを連通する連絡口13を開閉するため連絡口13に
開閉弁4が配置されている。開閉弁4、吸気弁29及び
排気弁30は、エンジンの回転に同期して回転するカム
等から成る動弁機構を通じて作動できる。又は、開閉弁
4は、コントローラ20の指令で電磁駆動装置による電
磁力によって開閉作動するように構成することもでき
る。このディーゼルエンジンでは、主室1を形成する壁
体であるヘッドライナ10、副室2を形成する燃焼室構
造体3、シリンダライナ22及びピストンヘッド16
は、耐熱性に優れた窒化ケイ素、炭化ケイ素等のセラミ
ックスで作製されている。従って、各構成部品は、燃焼
後期のガス温度が高くなっても十分な耐熱性、高温強度
を有し、未燃炭化水素HC等の排出が少なくなり、高効
率のエンジンを構成できる。連絡口13の領域では、燃
焼ガスで高温になるため、連絡口13に配置した開閉弁
4は高温強度を有する耐熱性に優れた耐熱金属、窒化ケ
イ素、炭化ケイ素等のセラミックスから製作されてい
る。セラミックス製燃焼室構造体3の外側には遮熱空気
層21が形成され、セラミックス製ヘッドライナ10と
の外側には遮熱空気層26が形成され、ピストンヘッド
16とピストンスカート17との間には遮熱空気層35
が形成されている。
【0019】このディーゼルエンジンは、上記の構成に
おいて、特に、吸気弁29及び排気弁30の開閉タイミ
ングに対してエンジン作動状態に応じて開閉弁4の開閉
タイミングと燃料噴射ノズル5の燃料噴射タイミングと
を最適タイミングに設定し、空気流に重油の燃料を吹き
付けて分散させたことに特徴を有している。また、この
ディーゼルエンジンは、主室1側の連絡口13の回りに
形成された凹部状の室部分から成る通路31、通路31
にはシリンダ8周辺に向かって放射状に延びる溝部6、
連絡口13を開閉するため圧縮行程終端付近で開弁し且
つ排気行程中間以降で閉弁する開閉弁4、及び重油を連
絡口13のシート部45付近に噴射するように噴口46
を設けている燃料噴射ノズル5から構成されている。ま
た、溝部6は、通路31の周方向に隔置して8個以上形
成されている。
おいて、特に、吸気弁29及び排気弁30の開閉タイミ
ングに対してエンジン作動状態に応じて開閉弁4の開閉
タイミングと燃料噴射ノズル5の燃料噴射タイミングと
を最適タイミングに設定し、空気流に重油の燃料を吹き
付けて分散させたことに特徴を有している。また、この
ディーゼルエンジンは、主室1側の連絡口13の回りに
形成された凹部状の室部分から成る通路31、通路31
にはシリンダ8周辺に向かって放射状に延びる溝部6、
連絡口13を開閉するため圧縮行程終端付近で開弁し且
つ排気行程中間以降で閉弁する開閉弁4、及び重油を連
絡口13のシート部45付近に噴射するように噴口46
を設けている燃料噴射ノズル5から構成されている。ま
た、溝部6は、通路31の周方向に隔置して8個以上形
成されている。
【0020】特に、燃料噴射ノズル5は、開閉弁4が連
絡口13を開放した直後に、重油を連絡口13のシート
部45付近に向かって噴射し、燃料の噴射方向が主室1
から連絡口13を通って副室2に流入する空気流に対し
てほぼ直角となるように設定されている。更に、燃料噴
射ノズル5は、噴射圧力が50MPa以下に設定されて
いる。更に、副室2は、シリンダヘッド7のキャビティ
19の壁面に対して副室2の外側が空気層と外周面全面
積の5%以下に絞られた熱通過面積を持つガスケット4
4を介在してシリンダヘッド7のキャビティ19に配置
されている。副室2からシリンダヘッド7への熱通過面
積を絞ることによって、副室2を遮熱構造に構成して副
室2を高温に保持し、重油の空気流への分散を促進する
ことができ、着火燃焼を確実に達成し、着火ミスの発生
を防止できる。
絡口13を開放した直後に、重油を連絡口13のシート
部45付近に向かって噴射し、燃料の噴射方向が主室1
から連絡口13を通って副室2に流入する空気流に対し
てほぼ直角となるように設定されている。更に、燃料噴
射ノズル5は、噴射圧力が50MPa以下に設定されて
いる。更に、副室2は、シリンダヘッド7のキャビティ
19の壁面に対して副室2の外側が空気層と外周面全面
積の5%以下に絞られた熱通過面積を持つガスケット4
4を介在してシリンダヘッド7のキャビティ19に配置
されている。副室2からシリンダヘッド7への熱通過面
積を絞ることによって、副室2を遮熱構造に構成して副
室2を高温に保持し、重油の空気流への分散を促進する
ことができ、着火燃焼を確実に達成し、着火ミスの発生
を防止できる。
【0021】また、燃料噴射ノズル5は、噴射された重
油が壁面に付着するのを避けるため、連絡口13のシー
ト部45に向かって重油を噴射するように設定されてい
る。副室2はシリンダ中央に配置され、連絡口13に
は、副室2から主室1への火炎がシリンダ周辺部へ噴出
するように周方向に隔置して複数形成された溝部6が形
成されている。また、ピストンヘッド16には、その頂
面が主室1の一部を形成する凹部38に形成され、凹部
38の周囲には隔置して溝部37が形成されている。溝
部37は凹部38からピストン周辺に向かって上方へ傾
斜するテーパ面に形成されている。従って、主室1を構
成するヘッドライナ10の下面とピストンヘッド頂面の
テーパ面の溝部37とで形成されるガイド部42がシリ
ンダ周辺に向かって楔状に小さくなるように形成され、
ピストン15が上死点から下方に移動する時、内側から
外側への空気流れが発生し、空気の利用率が向上するの
で、連絡口13から噴出した火炎と混合ガスがシリンダ
周辺まで短期に到達して空気利用率を向上させるように
形成されている。
油が壁面に付着するのを避けるため、連絡口13のシー
ト部45に向かって重油を噴射するように設定されてい
る。副室2はシリンダ中央に配置され、連絡口13に
は、副室2から主室1への火炎がシリンダ周辺部へ噴出
するように周方向に隔置して複数形成された溝部6が形
成されている。また、ピストンヘッド16には、その頂
面が主室1の一部を形成する凹部38に形成され、凹部
38の周囲には隔置して溝部37が形成されている。溝
部37は凹部38からピストン周辺に向かって上方へ傾
斜するテーパ面に形成されている。従って、主室1を構
成するヘッドライナ10の下面とピストンヘッド頂面の
テーパ面の溝部37とで形成されるガイド部42がシリ
ンダ周辺に向かって楔状に小さくなるように形成され、
ピストン15が上死点から下方に移動する時、内側から
外側への空気流れが発生し、空気の利用率が向上するの
で、連絡口13から噴出した火炎と混合ガスがシリンダ
周辺まで短期に到達して空気利用率を向上させるように
形成されている。
【0022】次に、図3を参照して、この発明による重
油を燃料とするディーゼルエンジンの別の実施例を説明
する。この実施例では、燃料噴射ノズル5の設定位置が
異なる以外は、上記実施例と同様の構成を有するので、
同一部品には同一符号を付し、重複する説明を省略す
る。燃料噴射ノズル5は、その噴口46が主室1の凹部
31の領域に開口している。しかも、燃料噴射ノズル5
の噴口46から噴射される重油は、開閉弁4が連絡口1
3を開放した直後に、重油を主室1から連絡口13を通
って副室2に流入する空気流に対してほぼ直角となるよ
うに噴射するように構成されている。
油を燃料とするディーゼルエンジンの別の実施例を説明
する。この実施例では、燃料噴射ノズル5の設定位置が
異なる以外は、上記実施例と同様の構成を有するので、
同一部品には同一符号を付し、重複する説明を省略す
る。燃料噴射ノズル5は、その噴口46が主室1の凹部
31の領域に開口している。しかも、燃料噴射ノズル5
の噴口46から噴射される重油は、開閉弁4が連絡口1
3を開放した直後に、重油を主室1から連絡口13を通
って副室2に流入する空気流に対してほぼ直角となるよ
うに噴射するように構成されている。
【0023】
【発明の効果】この発明による重油を燃料とするディー
ゼルエンジンは、上記のように、主室と副室との連絡口
付近で主室から副室への空気流に直角に重油の燃料を噴
射することによって、重油を高圧縮空気中で良好に霧化
でき、着火燃焼を確実にさせることができ、重油を燃料
として使用することができ、該燃料をエンジン作動に応
じて効果的に燃焼させることができ、安価な重油を燃料
とするエンジンを成立させる。また、このディーゼルエ
ンジンは、重油を開閉弁で開放直後に副室と主室との連
絡口付近に噴射するので、燃料供給ポンプの噴射圧力を
大きくする必要がない。
ゼルエンジンは、上記のように、主室と副室との連絡口
付近で主室から副室への空気流に直角に重油の燃料を噴
射することによって、重油を高圧縮空気中で良好に霧化
でき、着火燃焼を確実にさせることができ、重油を燃料
として使用することができ、該燃料をエンジン作動に応
じて効果的に燃焼させることができ、安価な重油を燃料
とするエンジンを成立させる。また、このディーゼルエ
ンジンは、重油を開閉弁で開放直後に副室と主室との連
絡口付近に噴射するので、燃料供給ポンプの噴射圧力を
大きくする必要がない。
【図1】この発明による重油を燃料とするディーゼルエ
ンジンの一実施例を示す説明図である。
ンジンの一実施例を示す説明図である。
【図2】図1のディーゼルエンジンのヘッドライナの下
面図である。
面図である。
【図3】この発明による重油を燃料とするディーゼルエ
ンジンの別の実施例を示す説明図である。
ンジンの別の実施例を示す説明図である。
1 主室 2 副室 3 燃焼室構造体 4 開閉弁 5 燃料噴射ノズル 6 溝部 7 シリンダヘッド 8 シリンダ 9,19 キャビティ 10 ヘッドライナ(燃焼室構造体) 13 連絡口 15 ピストン 21,26,35 遮熱空気層 42 ガイド部 44 ガスケット 45 シート部 46 噴口
Claims (6)
- 【請求項1】 シリンダヘッドに形成したキャビティに
設けた遮熱構造の主室とシリンダ中央部に配置された副
室を構成する燃焼室構造体、前記主室と前記副室を連通
する前記燃焼室構造体に形成された連絡口、前記主室側
の前記連絡口の回りに形成された凹部状の主室部分から
成る通路、前記通路にはシリンダ周辺に向かって放射状
に延びる溝部、前記連絡口を開閉するため圧縮行程終端
付近で開弁し且つ排気行程中間以降で閉弁する開閉弁、
重油を前記連絡口のシート部付近に噴射するように噴口
を設けている燃料噴射ノズル、から構成した重油を燃料
とするディーゼルエンジン。 - 【請求項2】 前記燃料噴射ノズルは、その噴口が前記
室内の連絡通路部に開口し、前記開閉弁が前記連絡口を
開放した直後に重油を前記連絡口のシート部付近に向か
って噴射する請求項1に記載の重油を燃料とするディー
ゼルエンジン。 - 【請求項3】 前記燃料噴射ノズルは、その噴口が前記
主室内に開口し、前記開閉弁が前記連絡口を開放した直
後に重油を前記主室から前記連絡口を通って前記副室に
流入する空気流に対してほぼ直角となるように噴射する
請求項1に記載の重油を燃料とするディーゼルエンジ
ン。 - 【請求項4】 前記副室は前記シリンダヘッドの前記キ
ャビティの壁面に対して前記副室の外側が空気層と外周
面全面積の5%以下に絞られた熱通過面積を持つガスケ
ットを介在して前記シリンダヘッドの前記キャビティに
配置されている請求項1〜3のいずれか1項に記載の重
油を燃料とするディーゼルエンジン。 - 【請求項5】 前記燃料噴射ノズルは噴射圧力が50M
Pa以下であり、噴射方向は前記主室から前記連絡口を
通って前記副室に流入する空気流に対してほぼ直角とな
るように設定されている請求項1〜4のいずれか1項に
記載の重油を燃料とするディーゼルエンジン。 - 【請求項6】 前記溝部は4個以上形成されている請求
項1〜5のいずれか1項に記載の重油を燃料とするディ
ーゼルエンジン。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8046956A JPH09217624A (ja) | 1996-02-09 | 1996-02-09 | 重油を燃料とするディーゼルエンジン |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8046956A JPH09217624A (ja) | 1996-02-09 | 1996-02-09 | 重油を燃料とするディーゼルエンジン |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09217624A true JPH09217624A (ja) | 1997-08-19 |
Family
ID=12761747
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8046956A Pending JPH09217624A (ja) | 1996-02-09 | 1996-02-09 | 重油を燃料とするディーゼルエンジン |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH09217624A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5727519A (en) * | 1996-05-24 | 1998-03-17 | Isuzu Ceramics Research Institute Co., Ltd. | Low evaporativity fuel diesel engine |
US5979420A (en) * | 1996-11-25 | 1999-11-09 | Isuzu Cermamics Research Institute Co., Ltd. | Fuel heating apparatus for engines using heavy oil as fuel |
US6089020A (en) * | 1996-11-18 | 2000-07-18 | Isuzu Ceramics Research Institute Co., Ltd. | Heat recovering apparatus for cogeneration system with a turbocharged engine |
WO2020105350A1 (ja) * | 2018-11-20 | 2020-05-28 | ヤンマー株式会社 | 副室式ディーゼル機関 |
WO2020105355A1 (ja) * | 2018-11-20 | 2020-05-28 | ヤンマー株式会社 | 副室式ディーゼル機関 |
WO2020105352A1 (ja) * | 2018-11-20 | 2020-05-28 | ヤンマー株式会社 | 副室式ディーゼル機関 |
-
1996
- 1996-02-09 JP JP8046956A patent/JPH09217624A/ja active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5727519A (en) * | 1996-05-24 | 1998-03-17 | Isuzu Ceramics Research Institute Co., Ltd. | Low evaporativity fuel diesel engine |
US6089020A (en) * | 1996-11-18 | 2000-07-18 | Isuzu Ceramics Research Institute Co., Ltd. | Heat recovering apparatus for cogeneration system with a turbocharged engine |
US5979420A (en) * | 1996-11-25 | 1999-11-09 | Isuzu Cermamics Research Institute Co., Ltd. | Fuel heating apparatus for engines using heavy oil as fuel |
WO2020105350A1 (ja) * | 2018-11-20 | 2020-05-28 | ヤンマー株式会社 | 副室式ディーゼル機関 |
WO2020105355A1 (ja) * | 2018-11-20 | 2020-05-28 | ヤンマー株式会社 | 副室式ディーゼル機関 |
WO2020105352A1 (ja) * | 2018-11-20 | 2020-05-28 | ヤンマー株式会社 | 副室式ディーゼル機関 |
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