JPH0968115A - ディーゼル機関に於ける燃焼促進機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 空気及び燃料を加熱乃至加温して燃焼条件を
改善して、排気ガス中の不要物質含有量を低減しかつ燃
料消費効率の向上を図る。 【解決手段】 排気マニホールド４４で加熱される空気
加熱部４０をエアクリーナ４１と吸気弁機構４２との間
に配する。第一の燃料加温部１０を燃料パイプＰの噴射
ポンプ１２の流入側に、第二の燃料加温部３０を燃料パ
イプＰの噴射ポンプ１２と噴射ノズル１４との間に、そ
れぞれ配し、前者は燃料部１０Ｆと冷却水管Ｃを分岐し
た分岐管Ｃｐに配した加温部１０Ｈとで構成し、かつ分
岐管Ｃｐの流量を流量調整弁２０を燃料温度を感知する
温度センサ２２の出力に応じて制御する。第二の燃料加
温部３０は燃料通過用のパイプ体と冷却水ジャケットに
接合する伝熱フィンとからなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ディーゼル機関に
於ける燃焼促進機構に関し、特に機関に供給される燃料
及び空気の温度を適切な温度にまで加熱乃至加温するこ
とで燃焼効率を高め、燃料消費効率を高めるとともに、
排気ガス中の大気汚染物質を削減することのできるディ
ーゼル機関に於ける燃焼促進機構に関する。

【０００２】化石燃料である重油や軽油を燃料とするデ
ィーゼル機関は、車両や船舶、更には農業用、工鉱業用
又は発電用等の分野の設備・装置類に於いて、広く利用
されている。同じ化石燃料であるガソリンを燃料とする
ガソリンエンジンに比して燃料価格が低くかつ燃料消費
効率が良好であるため、比較的大形の機関として広く普
及している。

【０００３】しかしディーゼル機関の排気ガスには、Ｓ
ＯＸ（硫黄酸化物）やＮＯＸ（窒素酸化物）、加えて黒
煙のもとである未燃焼炭化物（煤）等がガソリン機関よ
りも多く含まれ、光化学スモッグ、酸性雨、更には大気
汚染等の元凶との指摘もある。それにもかかわらず、経
済効率が優先される結果、ディーゼル機関の利用はます
ます増加する傾向にあり、環境浄化のための努力と相容
れない状況が続いている。

【０００４】

【従来の技術】従来のディーゼル機関の排気ガス対策
は、主として排気系統に付加された設備によってなされ
ている。これらの対策は、例えば、固定設備として使用
される大形の機関では、脱硫装置、脱硝装置及び集塵装
置等であり、これらの設備を介して汚染物質を除去して
排気ガスを放出するものである。

【０００５】また車両等に使用されるディーゼル機関に
あっては、排気管の途中に還元触媒を充填したコンバー
タを設け、各種酸化物を還元したり、吸着剤を配して不
要物質の吸着を行なう等の浄化手段が知られている。し
かしこのような排気系統に於ける浄化手段の適用は、排
気効率の低下から出力の低下をもたらすこともあり、結
局は対症療法若しくは事後処理の域を出ることができ
ず、十分な解決策とはいえない。

【０００６】また数千ｋＷにも及ぶような大形の発電用
ディーゼル機関等にあっては、燃料自体を、脱硫装置や
脱哨装置等を通して改質した後に機関に供給して排気ガ
スに含まれる有害物質の低減を図ることも考慮される。
しかし装置が複雑かつ高価となり、未だ実用の域には達
していない。特に小形の機関や車両等の移動用の機関に
適するような燃料改質に適する手段については、実用的
な装置等は得られていない。

【０００７】一方車両等の原動機、特にトラック、バス
を初め、オフロード車又は一部の乗用車等のような車両
用のディーゼル機関は、大出力を経済的に発生すること
が可能である特質から、対象台数がますます増加する傾
向にある。したがってその排気ガス対策は、公害防止、
環境浄化等の観点から不可避かつ急務であるとされてい
るが、未だ有効な解決手段は得られていない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上のよう
な従来の問題点を検討した結果、ディーゼル機関の燃焼
過程に於いて、シリンダ内に吸入され、圧縮されて高温
になる空気の吸入時の温度、及び噴射ポンプによって圧
送され、噴射ノズルよりシリンダ内に燃料ミストとして
直接供給される燃料の温度のそれぞれが燃焼効率に対し
て多大の影響を与えることに着目してなされたものであ
り、従来技術の欠点を解消するために、機関容量の大小
にかかわらず、その燃焼条件を改善することにより、排
気ガス中の有害不要物質の含有量を低減し、かつ燃料消
費効率を向上させることのできるディーゼル機関に於け
る燃焼促進機構を提供することを解決の課題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の構成の要旨とす
るところは、燃料供給系統の一部に噴射ノズルを介して
シリンダ中に供給される燃料を所望温度範囲内にまで加
温する燃料加温手段を構成し、かつ空気供給系統の一部
に吸入弁機構を介してシリンダ中に供給される空気を加
熱する空気加熱手段を構成したディーゼル機関に於ける
燃焼促進機構であり、これによって前記課題を解決する
ことができる。

【００１０】前記燃料加温手段に於ける熱源としては、
機関本体を冷却する冷却水の保有する余熱又は機関本体
に付設してある電源で駆動する電熱装置の一方又は双方
を利用することができる。勿論その他の熱源を単独で又
は以上の熱源と共に採用することも妨げない。いずれの
場合であれ、前記燃料加温手段は、燃料供給系統のいず
れかの部位に構成すれば良いが、加温効率及びその後の
放熱との関係を考慮して、燃料の噴射ポンプと噴射ノズ
ルとの間の燃料パイプ又は噴射ポンプの入口側の燃料パ
イプの一方又は双方に構成するのが適当である。

【００１１】熱源として機関本体を冷却する冷却水の保
有する予熱を利用する場合には、具体的には、例えば、
前記燃料加温手段を次のように構成することができる。
即ち、前記燃料加温手段は、燃料の噴射ポンプと燃料の
噴射ノズルとの間の燃料パイプを機関本体の冷却水ジャ
ケットの外面に接合させた構造に構成することができ
る。または、前記燃料加温手段は、燃料の噴射ポンプと
フィルタ部との間の燃料パイプを、それ自体を直接に又
はその途中に燃料通過部を挿入してこれをラジエータと
機関本体の冷却水ジャケットとの間を連結する冷却水管
に接合させる構造に構成することもできる。あるいは前
記加温手段は、以上の双方を同時に用いる構造に構成す
ることもできる。

【００１２】以上の他、機関本体の冷却水ジャケットと
ラジエータとの間の冷却水管に並列に加温用の分岐管を
構成し、上記加温用の分岐管を介して、機関の冷却水の
余熱により燃料を加温することも可能である。この場合
は、例えば、次のように構成するのが適当である。即
ち、この燃料加温手段は、ラジエータと機関本体の冷却
水ジャケットとの間を連結する冷却水管に並列に設けた
加温用の分岐管と、この加温用の分岐管に挿入した流量
調整弁と、上記加温用の分岐管に接合した燃料通過部で
あって、燃料の噴射ポンプとフィルタ部との間の燃料パ
イプに挿入した燃料通過部と、上記燃料パイプの燃料通
過部より噴射ノズル側に配した温度センサと、該温度セ
ンサの検出温度が所要温度より低い場合は前記流量調整
弁の流量を多く、高い場合は流量を少なくすべく、前記
流量調整弁を制御する制御手段とで構成する。

【００１３】燃料加温手段の熱源として機関本体に付設
してある電源で駆動する電熱装置を利用する場合には、
具体的には、例えば、前記燃料加温手段を次のように構
成することができる。即ち、前記燃料加温手段は、燃料
の噴射ポンプと噴射ノズルとの間の燃料パイプにシート
状のヒータを外装接合させた構造に構成することができ
る。または、前記燃料加温手段は、燃料の噴射ポンプと
フィルタ部との間の燃料パイプに、シート状ヒータを外
装接合させた構造に構成することができる。あるいは前
記加温手段は、双方を同時に用いる構造に構成すること
もできる。

【００１４】以上に於いて、それぞれのシート状ヒータ
には、これに供給する電力を制御する制御手段を付設
し、これによって適切に通電量を制御することとするべ
きである。この場合には、前記燃料パイプに於ける燃料
の噴射ノズルに近接する付近に温度センサを配し、該温
度センサの検出温度値を前記制御手段に入力し、検出温
度値が所要温度より低い場合は前記シート状ヒータへの
通電量を高め、高い場合は通電量を低めるべく、該制御
手段で制御する。なお機関本体に付設してある電源とし
ては、発電機や蓄電池等があるのは云うまでもない。

【００１５】更に、前記のような冷却系統に於ける余熱
と電熱装置による発熱とを併用することもできる。この
場合は、電熱装置は、例えば、始動時のように冷却水温
度が低い間のみ補助的に作動させるように制御すること
もできる。また、冷却水による余熱温度の高低に応じ
て、電熱装置を自動制御しつつ両者を補完的に作動さ
せ、総体的な加温効果が適切なレベルになるように制御
することもできる。更に、運転状態によって加温程度を
変化せしめるような追随制御を行なうこともできる。

【００１６】前記空気加熱手段に於ける熱源としては、
機関本体の運転によって生じる排ガスの保有する予熱又
は機関本体に付設してある電源で駆動する電熱装置の一
方又は双方を利用することができる。勿論その他の熱源
を単独で又は以上の熱源と共に採用することも妨げな
い。いずれの場合であれ、前記空気加熱手段は、空気供
給系統のいずれかの部位に構成すれば良いが、加熱効率
及びその後の放熱との関係を考慮して吸気弁機構に近接
する部位の空気供給パイプに構成するのが適当である。
例えば、前記空気加熱手段は、エアクリーナと吸気弁機
構との間の空気供給パイプの途中を排気マニホールドの
外面に接合させた構造に構成することができる。

【００１７】なおこのディーゼル機関に於ける燃焼促進
機構に於ては、排気マニホールドの各入口側端に、それ
らの部位を通過する高温排気ガスにより加熱されて高温
となり、これらに接触する排気ガス中に残存する未燃焼
ガスを燃焼させるべく加熱する網状部材を配するのが好
ましい。こうしてこの構成を採用すれば、排気ガス中に
含まれることのある未燃焼ガスが燃焼してしまうことに
なるため、排気管より排出される排気ガスは、その中に
未燃焼ガスを含まないものとなる。見た目でも透明の排
気ガスとなる。

【００１８】

【作用】本発明は、以上のように構成したので、吸気弁
機構を介してシリンダ内に吸引される空気は空気加熱手
段によって適切な温度まで加熱されており、シリンダ内
では引き続いて圧縮されて一層高温で高圧の圧縮空気と
なる。噴射ノズルを介してシリンダ内に供給される重油
又は軽油等の燃料は燃料加温手段によって加温されてお
り、噴射ノズルを通じてシリンダ内に噴射される燃料ミ
ストは、着火及び爆燃にとって好条件のレベルの温度と
なっている。

【００１９】その結果、シリンダ内の燃料の着火及び燃
焼状態が良好となり、燃焼効率の向上が達成される。な
お、最適な供給空気の温度及び供給燃料の温度は、機関
容量、使用燃料、機関の用途及び運転条件等によって異
なる。具体的な温度の決定は個々の条件に応じて行なわ
れるべきものである。

【００２０】こうして燃焼効率が向上し、より理想的な
燃焼が行なわれる結果、排気ガス中に含まれるＳＯＸ、
ＮＯＸ及び未燃焼炭化物である煤等のような大気汚染を
引き起こす有害物質も大幅に削減される。そのため、環
境浄化を図りつつ経済性に優れたディーゼル機関を有利
に利用することが可能となる。

【００２１】また、熱源として電熱装置を利用する構成
によれば、始動時のグロープラグの加熱に合わせて燃料
の加熱を行なうことができ、始動特性の向上が図れる。
特に、厳寒期に於ける機関の始動特性を大幅に改善する
効果が得られる。

【００２２】なおこのディーゼル機関に於いて、排気マ
ニホールドの各入口側端に、それらの部位を通過する高
温排気ガスにより加熱されて高温となり、これらに接触
する排気ガス中に残存する未燃焼ガスを燃焼させるべく
加熱する網状部材を配した場合には、排気ガス中に含ま
れることのある未燃焼ガスが確実に燃焼されることにな
るので、排気管より排出される排気ガスは有害物質を含
まない一層清浄なものとなる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、添付図を参照しつつ本発明
の実施の形態を説明する。図１及び図２は、本発明の第
一の実施の形態を示すものであり、図１は、ディーゼル
機関の動作も含めて説明する第一の実施の形態の説明
図、図２は第一の実施の形態の詳細説明図である。

【００２４】図１に於いて、第一の燃料加温部１０は、
噴射ポンプ１２の流入側にあって、燃料パイプＰにより
燃料タンク及び上記噴射ポンプ１２に接続されている。
また第二の燃料加温部３０は、噴射ポンプ１２と噴射ノ
ズル１４、１４…との間に挿入配置され、その前後は、
云うまでもなく、燃料パイプＰにより接続されている。

【００２５】更に、図１に於いて、空気加熱部４０は、
エアクリーナ４１と吸気弁機構４２、４２…との間に挿
入配置され、その前後は、云うまでもなく、空気供給パ
イプＡＰにより接続されている。

【００２６】前記各噴射ノズル１４は、略示されたシリ
ンダ１６の頂部に取り付けられており、両頭矢印のよう
に上下動するピストン１８によって吸入空気が圧縮さ
れ、高温にされ、該ピストン１８が上死点付近に達した
際に、燃料を噴射して燃焼ミストを発生させ、爆燃を生
じさせるようになっている。シリンダ１６内には、前記
空気加熱部４０で加熱された空気が、該シリンダ１６の
頂部に取り付けられている前記吸気弁機構４２を介して
吸引され、前記のように、ピストン１８の上下動によっ
て圧縮され、高温にされるが、上記のように、既に加熱
された空気が更に圧縮されるものであるため、一層高温
になり、燃焼条件が更に良好となるものである。

【００２７】しかしてこのような良好な条件のもとでの
爆燃によってピストン１８が押し下げられ、この運動が
コンロッド１９を介して図示していない回転部に伝えら
れ、動力を発生するようになっている。

【００２８】図１に示すように、前記第一の燃料加温部
１０は、燃料部１０Ｆと加温部１０Ｈとで構成されてい
る。しかして第一の燃料加温部１０は、上記加温部１０
Ｈの熱を燃料部１０Ｆを通過する燃料に伝える一種の熱
交換器として機能するものである。具体的には、図２に
示すように、前記加温部１０Ｈは、機関本体Ｅの冷却水
ジャケットとラジェータＲとを連結する冷却水管Ｃを分
岐して、これと並列に構成した分岐管Ｃｐを通じて冷却
水を流入流出させているタンク状の構成である。前記燃
料部１０Ｆは、前記加温部１０Ｈ中に配したスパイラル
状のパイプ体であり、この中に後記フィルタＦを通じて
送られて来る燃料を導き、前記加温部１０Ｈ中で熱を受
け取った燃料を噴射ポンプ１２側に吐出するように構成
してあるものである。

【００２９】また前記空気加熱部４０は、図１に示すよ
うに、空気部４０Ａと加熱部４０Ｈとで構成されてい
る。しかしてこの空気加熱部４０は、上記加熱部４０Ｈ
の熱を空気部４０Ａを通過する空気に伝える一種の熱交
換器として機能するものである。図２に示すように、前
記加熱部４０Ｈは、機関本体Ｅの排気弁機構４３、４３
…に接続している排気マニホールド４４の外面に配した
ものであって、具体的には、加熱部４０Ｈは、排気マニ
ホールド４４の外面に接合する板状の構成である。前記
空気部４０Ａは、前記加熱部４０Ｈに結合した扁平なパ
イプ体であり、この中に前記エアクリーナ４１を通じて
空気が導かれ、更に前記加熱部４０Ｈを通じて加熱され
た上で前記各吸気弁機構４２を介して該加熱された空気
が対応するシリンダ１６中に吸引されることとなるよう
に構成してあるものである。

【００３０】しかしてシリンダ１６に吸引される空気
は、排気ガスで加熱されている排気マニホールド４４の
熱でその温度まで加熱され、シリンダ１６中に噴射され
る燃料は冷却水で加温されている分岐管Ｃｐで、その温
度まで加温される。なお機関冷却水は大気圧下で８０℃
前後である。

【００３１】以下、この第一の実施の形態を、特に図２
を参照しつつ、更に詳細に説明する。図２に例示する機
関本体Ｅは、四気筒の機関である。機関本体Ｅの冷却系
統としてラジェータＲが付加されている。

【００３２】機関の空気供給系統には、エアクリーナ４
１及び吸気弁機構４２、４２…があり、それらの間は空
気供給パイプＡＰにより接続されている。この実施の形
態では、前記したように、エアクリーナ４１と吸気弁機
構４２、４２…との間に空気加熱部４０が構成されてい
る。また機関の燃料系統には、燃料タンクＴ、フィルタ
Ｆ及び噴射ポンプ１２が有り、それぞれの間は燃料パイ
プＰによって接続されている。この実施の形態では、前
記したように、フィルタＦと噴射ポンプ１２との間に第
一の燃料加温部１０が構成されている。

【００３３】前記空気加熱部４０は機関本体Ｅのシリン
ダ１６から排出される排気ガスの保有する余熱を熱源と
するものである。図１に示すように、この空気加熱部４
０は空気部４０Ａと加熱部４０Ｈとで構成されるもので
あって、図２に示すように、加熱部４０Ｈは、機関本体
Ｅの排気弁機構４３、４３…に接続している排気マニホ
ールド４４の外面に配したものである。詳細には、加熱
部４０Ｈは、排気マニホールド４４の外面に接合する板
状の構成であり、空気部４０Ａは、上記加熱部４０Ｈに
結合した扁平なパイプ体である。この空気部４０Ａ中に
前記エアクリーナ４１を通じて空気が導かれ、該空気
は、更に加熱部４０Ｈを通じて加熱された上で前記吸気
弁機構４２を介して対応するシリンダ１６内に吸引され
ることとなるように構成してあるものである。

【００３４】前記第一の燃料加温部１０は、機関本体Ｅ
の冷却水ジャケットとラジェータＲとを連結する冷却水
管Ｃを分岐して部分的に取り出す冷却水を熱源とするも
のである。冷却水の分岐管Ｃｐに流量調整弁２０を挿入
配設し、この流量調整弁２０を、燃料温度を感知する温
度センサ２２の出力に応じて制御するように構成する。
温度センサ２２の出力を制御部２１に入力し、制御部２
１では、入力温度値を基準温度と比較して入力温度値が
低ければ、流量を多くするように、高ければ流量を少な
くするように、前記流量調整弁２０を制御する。ところ
で前記温度センサ２２は、燃料パイプＰに於いて噴射ポ
ンプ１２の直前に配しておくものとする。なお第一の燃
料加温部１０の熱源として、図示していない電熱装置を
付加することもできる。

【００３５】なおまた、図２に於ける機関本体Ｅの冷却
水ジャケットの一部に接する部分の燃料パイプＰには、
図１に示すように、パイプ体３０Ｆと、これに付した広
い面積の板状の伝熱フィン３０Ｈとからなる第二の燃料
加温部３０を挿入し、それらのパイプ体３０Ｆ及び伝熱
フィン３０Ｈを前記冷却水ジャケットの外面の一部に接
合する。

【００３６】しかしてシリンダ１６の吸入行程でエアク
リーナ４１を通じて吸引される空気は、空気加熱部４０
の空気部Ａを通過する過程で加熱部４０Ｈを通じて排気
ガスの余熱を受け取った上で、各吸気弁機構４２を介し
て対応する各シリンダ１６内に吸引されることとなる。
引き続いて、吸入された空気はピストン１８が上昇する
圧縮行程で圧縮されて高圧高温の圧縮空気となる。吸入
された空気は、予め前記空気加熱部４０で加熱されてい
るので、一層高温の圧縮空気となるものである。

【００３７】他方、前記フィルタＦを通じて供給される
燃料（ここでは、軽油燃料）は、第一の燃料加温部１０
の燃料部１０Ｆに導かれており、かつこれと対になって
いる加温部１０Ｈには、機関本体Ｅの冷却水ジャケット
からラジエータＲに流れている冷却水が分岐管Ｃｐを通
じて流入流出している。しかも、冷却水は、機関本体Ｅ
の運転中は、始動時からの一定時間を除いて８０℃前後
になるように制御されている。したがって燃料部１０Ｆ
を通過する燃料は第一の燃料加温部１０の加温部１０Ｈ
に於いて約８０℃の冷却水で加温されることとなる。

【００３８】ところで、燃料部１０Ｆを通過した燃料
は、温度センサ２２により燃料パイプＰを介して間接的
にその温度が測定され、その温度値が制御部２１に入力
される。制御部２１では、入力温度値を基準温度と比較
して入力温度値が低ければ、流量を多くするように、高
ければ流量を少なくするように、前記流量調整弁２０を
制御する。しかして第一の燃料加温部１０では、燃料が
基準温度になるように加温が行なわれることとなる。

【００３９】引き続いて燃料は噴射ポンプ１２に吸引さ
れ、ここから各噴射ノズル１４に噴射されることとなる
が、その途中に構成した第二の燃料加温部３０で更に加
温され、適切な温度となって各噴射ノズル１４から対応
する各シリンダ１６内に噴射される。第二の燃料加温部
３０に於ける加温は、冷却水ジャケット中の８０℃程度
に昇温した冷却水の余熱をパイプ体３０Ｆに構成した伝
熱フィン３０Ｈを通じて、該パイプ体３０Ｆ中の燃料に
伝達することで行なわれる。

【００４０】しかしてこうして適温に加温された燃料
は、前記各シリンダ１６に於けるピストン１８の圧縮行
程の完了時点前後にタイミングを合わせて対応する噴射
ノズル１４を通じて対応するシリンダ１６内に噴射さ
れ、燃料ミストが発生する。このとき、前記のように、
予め加熱されて吸引された空気が圧縮行程で一層高温の
圧縮空気になっており、かつ燃料もまた前記のように加
温されていて、燃焼条件が極めて良好になっている。

【００４１】即ち、各噴射ノズル１４から対応する各シ
リンダ１６内に噴射される燃料ミストの温度が、着火及
び爆燃にとって好条件の温度範囲となっており、かつ圧
縮空気の温度も着火に好都合な一層高い温度となってい
る。それ故、良好な爆燃が行なわれ、燃焼効率が向上
し、より理想的な燃焼が行なわれることとなり、エネル
ギー消費効率が向上するとともに、排気ガス中に含まれ
るＳＯＸ、ＮＯＸ及び未燃焼炭化物である煤等のような
大気汚染を引き起こす有害物質も大幅に削減される。そ
のため、環境浄化を図りつつ経済性に優れたディーゼル
機関を有利に利用することが可能となる。

【００４２】図３は本発明の第二の実施の形態を示す説
明図である。この実施の形態は第一の実施の形態の第二
の燃料加温部３０を第二の燃料加温部１３０とその付属
要素に置き換え、かつ排気マニホールド４４の各入口側
端に金属網体５０を配したものであり、その他は第一の
実施の形態と同一の構成であるので説明を省略する。な
お同一部分は同一の符号で示してある。

【００４３】前記金属網体５０は、図３に示すように、
排気マニホールド４４の入口側端に排気ガスの排出方向
と直交する向きに配してあるものである。排気ガスがそ
の網の目を通じて流れて行くように配する訳である。こ
れらの金属網体５０、５０…は、ここを通過する高温の
排気ガスにより加熱されて高温となり、引き続いて通過
する排気ガスに接触し、その中に残存する未燃焼ガスを
燃焼させるべく加熱するものである。

【００４４】また第二の燃料加温部１３０は、電源（車
両の蓄電池）Ｂからの電力により燃料の加温を行なう電
熱装置に構成したもので、噴射ポンプ１２と噴射ノズル
１４、１４…との間の燃料パイプＰに電熱装置のヒータ
を外装した構成としたものである。上記第二の燃料加温
部１３０の噴射ノズル１４、１４…側に於いて、燃料パ
イプＰに温度センサ３４を配し、この温度センサ３４の
検出温度値を受け取って基準温度値と比較し、検出温度
値が基準温度値より低ければ駆動電流を増大させ、高け
れば、駆動電流を減少させるべく制御する電流の制御部
３２を構成する。この制御部３２は、電源Ｂと第二の燃
料加温部１３０との間に挿入して、第二の燃料加温部１
３０のヒータに、上記のように、適切な駆動電流を流す
べく動作するものである。

【００４５】しかして各シリンダ１６に於ける吸入行程
で、エアクリーナ４１を通じて吸引される空気は、前記
第一の実施の形態と同様に、空気加熱部４０で加熱さ
れ、対応する吸気弁機構４２を通じて該シリンダ１６に
吸入され、引き続く圧縮行程で圧縮され、一層高温の圧
縮空気となる。

【００４６】他方、フィルタＦを通じて供給される燃料
（ここでは、軽油燃料）も、前記第一の実施の形態と同
様に、第一の燃料加温部１０の燃料部１０Ｆに導かれ、
ここを通過する時点で、制御部２１で適切に制御された
加温部１０Ｈの約８０℃の冷却水により加温される。

【００４７】引き続いて燃料は、第一の実施の形態と同
様に、噴射ポンプ１２に吸引され、ここから各噴射ノズ
ル１４に噴射されることとなるが、その途中に構成した
第二の燃料加温部１３０で更に加温され、適切な温度と
なって各噴射ノズル１４から対応する各シリンダ１６内
に噴射される。

【００４８】第二の燃料加温部１３０に於いては、燃料
は、電熱装置のヒータを外装した燃料パイプＰを通じて
各噴射ノズル１４に圧送されており、ここで必要な温度
に加温される。なお上記第二の燃料加温部１３０の電熱
装置のヒータは、これに供給される電流が、前記温度セ
ンサ３４の検出温度値を基準温度値と比較して、検出温
度値が基準温度値より低ければ、増大し、高ければ、減
少するように、前記制御部３２により制御され、燃料に
対する適切な加温が行なわれることとなるものである。
このような制御部３２による第二の燃料加温部１３０の
電熱装置の温度制御は、冷却水温度による制御よりも十
分高い精度で、かつ少ない遅延時間で行なわれることに
なり、より正確な所望範囲に於ける燃料温度制御が可能
となる。

【００４９】しかしてこうして一層適温に加温された燃
料は、前記各シリンダ１６に於けるピストン１８の圧縮
行程の完了時点前後にタイミングを合わせて対応する噴
射ノズル１４を通じて対応するシリンダ１６内に噴射さ
れ、燃料ミストが発生する。このとき、前記のように、
予め加熱されて吸引された空気が圧縮行程で一層高温の
圧縮空気になっており、かつ燃料もまた前記のように加
温されていて、燃焼条件が極めて良好になっている。

【００５０】即ち、各噴射ノズル１４から対応する各シ
リンダ１６内に噴射される燃料ミストの温度が、着火及
び爆燃にとって一層好条件の温度範囲となっており、か
つ圧縮空気の温度も着火に好都合な一層高い温度となっ
ている。それ故、良好な爆燃が行なわれ、燃焼効率が向
上し、より理想的な燃焼が行なわれることとなり、エネ
ルギー消費効率が向上する。

【００５１】また前記のように、排気マニホールド４４
内の各入口側端に排気ガスの排出方向と直交する向きに
各々金属網体５０が配してあるため、高温の排気ガスが
その網の目を通じて流れて行く際に該金属網体５０、５
０…を加熱し、これらを高温状態に保持する。しかして
引き続いてここを通過する排気ガスもまたこれらの金属
網体５０、５０…に接触し、その中に残存未燃焼ガスが
含まれている場合はこれが加熱され燃焼させられること
となる。

【００５２】しかして排気ガス中に含まれるＳＯＸ、Ｎ
ＯＸ、未燃炭化物である煤等の様な大気汚染を引き起こ
す有害物質も一層大幅に削減される。そのため、環境浄
化を図りつつ経済性に優れたディーゼル機関をより有利
に利用することが可能となる。

【００５３】更に、この第二の実施の形態では、第二の
燃料加温部１３０を電熱装置で構成したので、正確かつ
遅延時間の少ない温度制御が可能となることは前述の通
りであるが、加えて以下のような優れた効果が生じる。
即ち、機関の始動時又はその後定常運転に至る間は、冷
却水温度はまだ十分に上昇していないが、このような状
態に於いても、電熱装置による第二の燃料加温部１３０
は確実に加温動作を行ない、所期の効果を確実に発揮す
る。したがって、始動時、特に低温時の厳しい始動条件
下に於ける始動を、各噴射ノズル１４に供給される燃料
の温度を所望範囲内にまで確実に加温することで良好に
することができる。

【００５４】なお、以上のような低温時に於けるより高
い始動条件の改善を期待する場合には、第二の燃料加温
部１３０の電熱装置の作動を、グロープラグの加熱スイ
ッチと連動せしめ、シリンダ内部のグロープラグの加熱
に加えて、燃料加熱を行ない、より短時間の始動を可能
にすることができる。

【００５５】

【発明の効果】本発明によれば、一方で、シリンダ内に
吸引される空気が加熱されており、着火及び爆燃に好都
合な非常に高い温度の圧縮空気を得ることができるとと
もに、他方で、燃料の噴射ノズルからシリンダ内に噴射
される燃料ミストが、着火及びこれに引き続く爆燃にと
って最も有利な温度範囲となるように加温される。この
ような燃料の温度を燃焼条件に合わせて調整することに
より、完全燃焼が達成される。その結果、排気ガス中
の、例えば、ＳＯＸ、ＮＯＸ、未燃焼炭化物等が減少
し、大気汚染物質の放出が大幅に抑制される。

【００５６】また本発明の燃料加温手段は、機関本体に
対する大規模な改造等は不要で、外部に補助的に取り付
ける装置類によって達成することができる。従来の排気
系統に付加する手段のように、排気抵抗の増加に起因す
る燃焼効率の低下等の悪影響は生じない。もし、このよ
うな機関構成に対して補助的排気ガス清浄化手段を併用
する必要があっても、従来よりも簡易な装置とすること
でき、従来技術の欠点は大幅に改善される。

【００５７】なお、燃料加温手段の熱源として冷却水余
熱の使用に加えて電熱装置を併用することにより、始動
時、特に低温時の始動特性を改善することができる。更
に常時着火温度を適正化することが可能となり、低質重
油等の廉価な燃料を使用することも可能となる。

【００５８】排気マニホールド内の各入口側端に網状部
材を配した場合には、これらの部位を通過する高温排気
ガスにより加熱されて高温となり、引き続いて通過する
排気ガス中に残存することのある未燃焼ガスを加熱燃焼
させることとなるので、排気ガス中の未燃焼炭化物等が
減少し、大気汚染物質の放出が大幅に抑制される。

【図面の簡単な説明】

【図１】第一の実施の形態について、ディーゼル機関の
動作も含めて説明する説明図。

【図２】第一の実施の形態の詳細説明図

【図３】第二の実施の形態の説明図。

【符号の説明】

１０ 第一の燃料加温部 １０Ｆ 燃料部 １０Ｈ 加温部 １２ 噴射ポンプ １４ 噴射ノズル １６ シリンダ １８ ピストン １９ コンロッド ２０ 流量調整弁 ２１、３２ 制御部 ２２、３４ 温度センサ ３０、１３０ 第二の燃料加温部 ３０Ｆ パイプ体 ３０Ｈ 伝熱フィン ４０ 空気加熱部 ４０Ａ 空気部 ４０Ｈ 加熱部 ４１ エアクリーナ ４２ 吸気弁機構 ４３ 排気弁機構 ４４ 排気マニホールド ５０ 金属網体 ＡＰ 空気供給パイプ Ｂ 電源 Ｃ 冷却水管 Ｃｐ 分岐管 Ｅ 機関本体 Ｆ フィルタ Ｐ 燃料パイプ Ｒ ラジエータ Ｔ 燃料タンク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｍ 31/125 Ｆ０２Ｍ 31/12 ３２１Ｄ

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料供給系統の一部に噴射ノズルを介し
   てシリンダ中に供給される燃料を所望温度範囲内にまで
   加温する燃料加温手段を構成し、かつ空気供給系統の一
   部に吸入弁機構を介してシリンダ中に供給される空気を
   加熱する空気加熱手段を構成したディーゼル機関に於け
   る燃焼促進機構。
2. 【請求項２】 前記燃料加温手段に於ける熱源が、機関
   本体を冷却する冷却水の保有する余熱である請求項１の
   ディーゼル機関に於ける燃焼促進機構。
3. 【請求項３】 前記燃料加温手段に於ける熱源が、機関
   本体に付設してある電源で駆動する電熱装置である請求
   項１のディーゼル機関に於ける燃焼促進機構。
4. 【請求項４】 前記燃料加温手段に於ける熱源が、機関
   本体を冷却する冷却水の保有する余熱及び機関本体に付
   設してある電源で駆動する電熱装置の双方を利用するも
   のである請求項１のディーゼル機関に於ける燃焼促進機
   構。
5. 【請求項５】 前記燃料加温手段が、燃料の噴射ポンプ
   と燃料の噴射ノズルとの間の燃料パイプを機関本体の冷
   却水ジャケットの外面に接合させた構造である請求項２
   のディーゼル機関に於ける燃焼促進機構。
6. 【請求項６】 前記燃料加温手段が、燃料の噴射ポンプ
   とフィルタ部との間の燃料パイプを、ラジエータと機関
   本体の冷却水ジャケットとの間を連結する冷却水管に接
   合させる構造である請求項２のディーゼル機関に於ける
   燃焼促進機構。
7. 【請求項７】 前記燃料加温手段が、ラジエータと機関
   本体の冷却水ジャケットとの間を連結する冷却水管に並
   列に設けた加温用の分岐管と、この加温用の分岐管に挿
   入した流量調整弁と、上記加温用の分岐管に接合した燃
   料通過部であって、燃料の噴射ポンプとフィルタ部との
   間の燃料パイプに挿入した燃料通過部と、上記燃料パイ
   プの燃料通過部より噴射ノズル側に配した温度センサ
   と、該温度センサの検出温度が所要温度より低い場合は
   前記流量調整弁の流量を多く、高い場合は流量を少なく
   すべく、前記流量調整弁を制御する制御手段とからなる
   請求項２のディーゼル機関に於ける燃焼促進機構。
8. 【請求項８】 前記空気加熱手段に於ける熱源が、機関
   本体の運転によって生じる排ガスの保有する予熱である
   請求項１のディーゼル機関に於ける燃焼促進機構。
9. 【請求項９】 前記空気加熱手段に於ける熱源が、機関
   本体に付設してある電源で駆動する電熱装置である請求
   項１のディーゼル機関に於ける燃焼促進機構。
10. 【請求項１０】 前記空気加熱手段に於ける熱源が、機
    関本体の運転によって生じる排ガスの保有する予熱及び
    機関本体に付設してある電源で駆動する電熱装置の双方
    を利用するものである請求項１のディーゼル機関に於け
    る燃焼促進機構。
11. 【請求項１１】 前記空気加熱手段が、エアクリーナと
    吸気弁機構との間の空気供給パイプの途中を排気マニホ
    ールドの外面に接合させた構造である請求項８のディー
    ゼル機関に於ける燃焼促進機構。
12. 【請求項１２】 排気マニホールドの各入口側端に、該
    部位を通過する高温排気ガスにより加熱されて高温とな
    り、排気ガス中に残存する未燃焼ガスを燃焼させるべく
    加熱する網状部材を配した請求項１のディーゼル機関に
    於ける燃焼促進機構。