JPH1130164A - 内燃機関の燃料噴射装置 - Google Patents

内燃機関の燃料噴射装置

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JPH1130164A
JPH1130164A JP9198003A JP19800397A JPH1130164A JP H1130164 A JPH1130164 A JP H1130164A JP 9198003 A JP9198003 A JP 9198003A JP 19800397 A JP19800397 A JP 19800397A JP H1130164 A JPH1130164 A JP H1130164A
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JP
Japan
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fuel
fluid
fuel injection
needle valve
valve
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Withdrawn
Application number
JP9198003A
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English (en)
Inventor
Akira Imamichi
晃 今道
Hiroshi Nakagawa
洋 中川
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Publication of JPH1130164A publication Critical patent/JPH1130164A/ja
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 直噴式内燃機関において、理論混合気比近傍
での燃焼開始に伴う高温燃焼を抑制してNOxの発生が
低減された機関を提供する。 【解決手段】 燃料溜まり内の燃料を燃料噴口から燃焼
室内に噴射させる燃料噴射弁を備えた内燃機関の燃料噴
射装置において、空気、水等の流体が供給される流体溜
まりと、前記燃料噴口の周囲に設けられた流体噴口と、
前記流体溜まりと流体噴口との間を開閉可能に設けら
れ、前記燃料噴射弁の開弁過程で該燃料噴射弁に当接し
前記第2スプリングの弾力により燃料噴射弁の燃料噴射
始めよりも所定時間遅れて開弁して、前記流体溜まり内
の流体を前記流体噴口から前記燃焼室内に噴射させる流
体噴射弁とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はピストンの上面に設
けられた燃焼室内に直接燃料を噴射する直接噴射式内燃
機関の燃料噴射装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図2〜図3は燃料噴射弁より燃焼室内に
直接燃料を噴射する形式の直接噴射式ディーゼル機関の
燃焼室周りの構造を示し、図2はシリンダ中心線に沿う
縦断面図、図3は燃焼室の平面図である。図2〜図3に
おいて、2はピストン、3はシリンダヘッド、25はシ
リンダ、1は該ピストン2の頂部中央に形成された燃焼
室である。4は前記シリンダヘッド3に取付けられた多
噴口の燃料噴射弁で、前記燃焼室1の略中央の上部に設
けられ、該燃焼室1内に燃料を噴射する。
【0003】かかる従来の直接噴射式ディーゼル機関の
運転時において、ピストン2の圧縮行程終了近傍におい
て該ピストン2により高圧高温に圧縮された燃焼室1内
の空気中に燃料噴射弁4から燃料を噴射する。かかる噴
射による燃料噴霧5は前記噴射弁4から放射状に噴出せ
しめられて微粒化され、燃焼室1内の空気と混合しなが
ら発達し、自己着火燃焼せしめられる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】図2〜図3に示す従来
技術に係る直接噴射式ディーゼル機関の運転時におい
て、 燃焼噴射弁4から噴射された燃料噴霧5は噴射初
期から燃焼室1内の周囲空気を導入しながら発達してい
き、通常、理論混合気比近傍で燃焼を開始する。このよ
うに理論混合気比近傍で燃焼を開始する領域の割合が高
いと、燃焼ガスが高温となり窒素酸化物(NOx)の多
量発生の原因となっている。
【0005】然るに、前記のような、理論混合気比近傍
で燃焼を開始する領域において生成されるNOxの時空
的な特性としては、燃料噴霧輝炎の存在する領域よりも
火炎のやや外側の燃料濃度の薄い側の領域に存在し、そ
の存在領域は、燃焼後期にその広がりが増加する。しか
しながら前記従来技術に係る直接噴射式ディーゼル機関
にあっては、一義的に設定された噴射時期、噴射期間で
以って、公知の多噴口燃料噴射弁4により、燃料噴射が
なされるので、前記理論混合気比近傍での燃焼を開始す
る領域の割合が高く、NOxの多量発生の抑制が困難で
あるという問題点を抱えている。
【0006】本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、前
記理論混合気比近傍での燃焼開始に伴なう高温燃焼を抑
制してNOxの発生が低減された直接噴射式内燃機関を
提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明はかかる課題を解
決するため、燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射口と、
燃料溜り内に供給される燃料の圧力により、第1スプリ
ングの弾力に抗して開弁し、前記燃料溜り内の燃料を前
記燃料噴口から燃焼室内に噴射させる燃料噴射弁とを備
えた内燃機関の燃料噴射装置において、前記燃料噴口の
周囲に設けられた流体噴口と、該流体噴口と連通された
流体溜りと、該流体溜りに空気、水等の流体を供給する
流体供給路と、前記流体溜りと流体噴口との間を開閉可
能に設置され、前記燃料噴射弁の開弁動作過程で該燃料
噴射弁に当接し燃料噴射弁の開動作に従って開動作され
る流体噴射弁と、該流体噴射弁を閉方向に付勢する第2
スプリングとを具え、前記流体噴射弁が前記第2スプリ
ングの弾力に抗して前記燃料噴射弁の開動作始期より所
定時間遅れて開弁し、前記流体溜り内の流体を前記流体
噴口から前記燃焼室内に噴射可能に構成されていること
を特徴とする。
【0008】かかる発明によれば、燃料溜り内に燃料噴
射ポンプから圧送された高圧燃料が供給されており、該
燃料の圧力が燃料噴射弁を閉方向に押圧している第1ス
プリングの弾力に打ち勝つと燃料噴射弁が開弁し、燃料
溜り内の燃料は燃料噴口より燃焼室内に噴射され、燃料
噴霧を形成する。該燃料噴射始めから、所定時間後に燃
料噴射弁と流体噴射弁とが当接されると、この時点で流
体噴射弁が開弁し、流体溜り内に導入されている空気、
水等の流体が流体噴射弁を経て流体噴口から燃焼室内に
噴射される。
【0009】かかる噴射動作において、前記流体噴口か
ら噴射される流体は、燃料の噴射により燃焼室内に形成
されている燃料噴霧輝炎が存在する領域の外側の、燃料
濃度の薄い側の領域に、燃料噴射の期間中で燃料噴射始
めよりも遅れて噴射されて、流体噴霧を形成することと
なる。これによってNOxの多量発生の時空的な位置で
ある前記領域におけるガス温度が、前記流体噴霧の形成
によって低下せしめられ、NOxの生成反応が抑圧さ
れ、低NOx高効率の燃焼が得られる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の好
適な実施形態を例示的に詳しく説明する。但しこの実施
形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、そ
の相対的配置等は特に特定的な記載がないかぎりは、こ
の発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説
明例にすぎない。
【0011】図1は本発明の実施形態に係る直接噴射式
ディーゼル機関の燃料噴射弁及びその近傍を示す要部断
面図である。図1において、2はピストン、3はシリン
ダヘッド、1は該ピストン2の頂部中央に形成された燃
焼室である。100は前記シリンダヘッド3の中央下部
に、前記燃焼室1に対向するように取付けられた燃料噴
射装置である。
【0012】本発明の実施形態は図2〜図3に示される
従来の燃料噴射弁4に代えて、図1に示す燃料噴射装置
100を装備したことを特徴としている。以下その詳細
について説明する。
【0013】図1に示す燃料噴射装置100において、
21a,21は上・下の弁本体であり、ボルト(図示省
略)により締め付けられ一体化されている。20は中空
に形成された前記弁本体21の内部にこれと同心に収納
されたノズルであり、該ノズル20内にはこれと同心に
燃料針弁6aが摺動自在に嵌合されている。6a1は該
燃料針弁6aとノズル20とのシート面即ち第1シート
部である。該第1シート部6a1は前記燃料針弁6aの
頂面6iと弁本体21aとの間に介装された第1スプリ
ング6eの弾力により押し付けられている。
【0014】6bは流体針弁で、前記ノズル20の外周
と弁本体21の内周との間に、これらと同心で以って摺
動自在に嵌挿されている。前記流体針弁6bの下端は前
記弁本体21との間にシート面即ち第2シート部6b1
を形成している。該第2シート部6b1は前気流体針弁
6bの頂部であるつば部6b4と前記弁本体21aとの
間に介装された第2スプリング6hの弾力により押し付
けられている。また、前記流体針弁6bのつば部6b4
の下面6b3と前記ノズル20の頂面20aとの間は、
前記第2シート部6b1が当接したとき燃料が通過し得
る程度の微小量の隙間が形成されるようになっている。
【0015】10は前記ノズル20の内部に、前記第1
シート部6a1が臨むように形成された燃料溜りであ
り、該燃料溜り10には、弁本体21a内の燃料通路6
c、ばね室14、前記つば部6b4下側の隙間、及びノ
ズル20内の燃料通路6fを経て燃料噴射ポンプ(図示
省略)からの燃料が供給されている。11は前記弁本体
21の内部に、前記第2シート部6b1が臨むように形
成された流体溜りであり、該流体溜り11には、弁本体
21a及び21内の流体通路6dを経て空気、水等の第
3物質が供給されている。また、前記燃料針弁6aと流
体針弁6bとは、該燃料針弁6aがリフトし、その頂面
6iが流体針弁6bのつば部6b4の下面である当接部
6b2と当接した後は、該燃料針弁6aと流体針弁6b
とが一体的にリフトするように関係づけられている。
【0016】前記ノズル20の下部及び弁本体21の下
部には同心の中空の半球状部20b、21bが形成され
ている。そして、ノズル20側の半球状部20bには燃
料噴射用の複数の燃料噴口12が放射状に穿設され、ま
た弁本体21側の半球状部21bには空気、水等の第3
物質噴射用の流体噴口13が穿設されている。該流体噴
口13は前記燃料噴口12の延長線上に設けられ、該燃
料噴口12と同数かつ燃料噴口12よりも大径に形成さ
れている。
【0017】かかる構成からなる燃料噴射装置を備えた
直接噴射式ディーゼル機関の運転時において、燃料噴射
ポンプ(図示省略)から適当なタイミングで以って圧送
された燃料は、弁本体の燃料通路6c、ばね室14、ノ
ズル20の頂面20aとつば部6b4の下面6b3との
間の隙間及びノズル20内の燃料通路6fを通って燃料
溜り10に至り、燃料針弁6aのシート部6a1に作用
する。かかる燃料の圧力が第1スプリング6eの弾力に
打ち勝つと燃料針弁6aのシート部6a1が離れて該針
弁6aが開弁する。これにより、燃料溜り10内の燃料
は燃料噴口12から燃焼室1内の壁面に向かって高圧で
噴射され、燃焼室1内に燃料噴霧5を形成し、着火、燃
焼せしめられる。
【0018】前記燃料針弁6aがリフトして、その頂面
6iが流体灰弁6bの当接部6b2に当接した後は、燃
料針弁6aがリフトすると、これとともに流体針弁6b
もリフトすることとなる。つまり、燃料針弁6aと流体
針弁6bとの当接後には、両針弁6a・6bは、第1・
第2スプリング6e、6hの弾力に抗してリフトせしめ
られ、第2シート部6b1が離れて流体針弁6bが開弁
し、流体通路6dから流体溜り11内に導入されている
空気、水等の第3物質が流体噴口13から燃焼室1内に
噴射される。
【0019】この際において、最初に燃料針弁6aが開
弁して燃焼室1内に燃料が噴射され、燃料針弁6aの頂
面6iと流体針弁6bの当接面6b2とが当接するまで
は燃料噴口12から燃料のみが噴射され、前記当接とと
もに流体針弁6bが開弁することにより、燃料噴口12
から燃料が噴射されるとともに、流体噴口13から空
気、水等の第3物質が噴射される。この第3物質は、前
記流体噴口13の径が燃料噴口12の径より大きいた
め、図1のように流体噴霧7は燃料噴霧5の外側に幅広
に形成されることとなる。
【0020】即ち前記流体噴口13から噴射される第3
物質は、燃焼室1内に形成される燃料噴霧輝炎5が存在
する領域の外側の燃料濃度の薄い側の領域に、燃料噴口
12からの燃料噴射の期間中で、燃料噴射の後期に噴射
されて流体噴霧7を形成することとなる。これによっ
て、前記NOxの多量発生の時空的な位置である前記領
域におけるガス温度が、かかる第3物質の噴射による流
体噴霧7の形成により低下せしめられ、NOxの生成反
応が抑制され、低NOx、高効率の燃焼が得られる。
【0021】
【発明の効果】以上記載のごとく、本発明によれば、燃
料の噴射により燃焼室内に形成されている燃料噴霧輝炎
が存在する領域の外側の燃料濃度の薄い側の領域に、流
体噴口から空気、水等の流体が、燃料噴射の期間中で燃
料噴射始めよりも遅れて噴射されて、流体噴霧を形成す
ることとなる。これにより、NOxの多量発生の時空的
な位置である前記領域におけるガス温度が前記流体噴霧
の形成によって低下せしめられ、NOxの生成反応が抑
制され、低NOx、高効率の燃焼が可能な直接噴射式内
燃機関を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る直接噴射式ディーゼル
機関の燃料噴射装置の縦断面図である。
【図2】従来技術に係る直接式ディーゼル機関の燃焼室
周りの縦断面図である。
【図3】図2に対応する平面配置図である。
【符号の説明】
1 燃焼室 2 ピストン 3 シリンダヘッド 5 燃料噴霧 6a 燃料針弁 6a1 第1シート部 6b 流体針弁 6b1 第2シート部 6b2 当接部 6b3 下面 6b4 つば部 6c 燃料通路 6d 流体通路 6e 第1スプリング 6f 燃料通路 6h 第2スプリング 6i 頂面 7 流体噴霧 10 燃料溜り 11 流体溜り 12 燃料噴口 13 流体噴口 20 ノズル 20a 頂面(ノズル) 20b 半球状部(ノズル) 21 弁本体 21a 弁本体 21b 半球状部(弁本体) 100 燃料噴射装置

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射口
    と、燃料溜り内に供給される燃料の圧力により、第1ス
    プリングの弾力に抗して開弁し、前記燃料溜り内の燃料
    を前記燃料噴口から燃焼室内に噴射させる燃料噴射弁と
    を備えた内燃機関の燃料噴射装置において、 前記燃料噴口の周囲に設けられた流体噴口と、 該流体噴口と連通された流体溜りと、 該流体溜りに空気、水等の流体を供給する流体供給路
    と、 前記流体溜りと流体噴口との間を開閉可能に設置され、
    前記燃料噴射弁の開弁動作過程で該燃料噴射弁に当接し
    燃料噴射弁の開動作に従って開動作される流体噴射弁
    と、 該流体噴射弁を閉方向に付勢する第2スプリングとを具
    え、 前記流体噴射弁が前記第2スプリングの弾力に抗して前
    記燃料噴射弁の開動作始期より所定時間遅れて開弁し、
    前記流体溜り内の流体を前記流体噴口から前記燃焼室内
    に噴射可能に構成されていることを特徴とする内燃機関
    の燃料噴射装置。
JP9198003A 1997-07-09 1997-07-09 内燃機関の燃料噴射装置 Withdrawn JPH1130164A (ja)

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Effective date: 20041005