JPS59122722A - 内燃機関における燃焼方法 - Google Patents
内燃機関における燃焼方法Info
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- JPS59122722A JPS59122722A JP23113082A JP23113082A JPS59122722A JP S59122722 A JPS59122722 A JP S59122722A JP 23113082 A JP23113082 A JP 23113082A JP 23113082 A JP23113082 A JP 23113082A JP S59122722 A JPS59122722 A JP S59122722A
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- JP
- Japan
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- fuel
- injected
- combustion
- main fuel
- main
- Prior art date
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- Pending
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M43/00—Fuel-injection apparatus operating simultaneously on two or more fuels, or on a liquid fuel and another liquid, e.g. the other liquid being an anti-knock additive
- F02M43/04—Injectors peculiar thereto
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は着火温度の高い燃料を使用する内燃機関におけ
る赤焼方法に関するものである。
る赤焼方法に関するものである。
近年、石油事情による燃料油の価格高騰に伴い、これに
代わる天然ガスなどガス燃料を使用する内燃機関として
、ガス機関、デュアルフューエル機関が開発されている
。
代わる天然ガスなどガス燃料を使用する内燃機関として
、ガス機関、デュアルフューエル機関が開発されている
。
ところで前記天然ガスなどガス燃料は、Ａ重油など石油
燃料に比べて着火温度が高く、このため前記ガス機関に
おいては、空気とガス燃料とを吸気行程でシリンダ内に
充填し、この混合気を圧縮工程によシ昇圧させ、点火プ
ラグを使用して着火させている。またデュアル７ユーエ
ル機関においては、空気を吸気行程でシリンダ内に充填
し、これを圧縮工程によシ昇圧させると共にこの工程初
期から中期にかけて前記シリンダ内にガス燃料を充填し
ている。そしてこの混合気に着火温度の低い助燃料を噴
射して着火させている。
燃料に比べて着火温度が高く、このため前記ガス機関に
おいては、空気とガス燃料とを吸気行程でシリンダ内に
充填し、この混合気を圧縮工程によシ昇圧させ、点火プ
ラグを使用して着火させている。またデュアル７ユーエ
ル機関においては、空気を吸気行程でシリンダ内に充填
し、これを圧縮工程によシ昇圧させると共にこの工程初
期から中期にかけて前記シリンダ内にガス燃料を充填し
ている。そしてこの混合気に着火温度の低い助燃料を噴
射して着火させている。
しかるにこの揮従来の内燃機関においては、高い熱効率
と出力率が得られないという不具合があった。これは上
述のようにガス燃料のシリンダ内への充填を吸気工程か
あるいは圧縮工程で行う、いわゆる混合燃焼方式を採用
しているからで、圧縮工程中の温度上昇などによるガス
燃料と空気との混合気の異常燃焼を防止する必要がある
からである。すなわち圧縮比を下げるという、熱効率の
見地からは相反する対策を施こさなければならない０ 本発明はこのような事情に鑑みなされたもので、昇圧さ
れた燃焼室内に助燃料を噴射して高温部を形成し、この
高温部に着火温度の高い主燃料を噴射するというきわめ
て簡単な構成にょシ、熱効率と出力率との向上がはかれ
る内燃機関における燃焼方法を提供するものである。以
下、その構成等を図に示す実施例により詳細に説明する
。
と出力率が得られないという不具合があった。これは上
述のようにガス燃料のシリンダ内への充填を吸気工程か
あるいは圧縮工程で行う、いわゆる混合燃焼方式を採用
しているからで、圧縮工程中の温度上昇などによるガス
燃料と空気との混合気の異常燃焼を防止する必要がある
からである。すなわち圧縮比を下げるという、熱効率の
見地からは相反する対策を施こさなければならない０ 本発明はこのような事情に鑑みなされたもので、昇圧さ
れた燃焼室内に助燃料を噴射して高温部を形成し、この
高温部に着火温度の高い主燃料を噴射するというきわめ
て簡単な構成にょシ、熱効率と出力率との向上がはかれ
る内燃機関における燃焼方法を提供するものである。以
下、その構成等を図に示す実施例により詳細に説明する
。
第１図は本発明に係る内燃機関における燃焼方法を実施
した四ザイクル直接噴射式ディーゼル機関の作動原理を
示す概略図で、同図において符号１で示すものは、シリ
ンダの内周壁を形成している円筒状のシリンダ２イナを
示す。このシリンダ２イナ１内にはピストン２が昇降自
在に配設され、また上方にはシリンダを閉塞するように
シリンダカバ３が設けられている。このシリンダカバ３
には空気をシリンダ内に導入する吸気口４と、シリンダ
内の燃焼ガスを排出する排気口５とが形成され、吸気弁
６．排気弁７が昇降自在に設けられている。また前記吸
気口４と排気口５との中間には、燃料噴射弁８がその先
端をシリンダ内中央に臨むように装着されている。
した四ザイクル直接噴射式ディーゼル機関の作動原理を
示す概略図で、同図において符号１で示すものは、シリ
ンダの内周壁を形成している円筒状のシリンダ２イナを
示す。このシリンダ２イナ１内にはピストン２が昇降自
在に配設され、また上方にはシリンダを閉塞するように
シリンダカバ３が設けられている。このシリンダカバ３
には空気をシリンダ内に導入する吸気口４と、シリンダ
内の燃焼ガスを排出する排気口５とが形成され、吸気弁
６．排気弁７が昇降自在に設けられている。また前記吸
気口４と排気口５との中間には、燃料噴射弁８がその先
端をシリンダ内中央に臨むように装着されている。
燃焼方法は先ず第１図の（ａ）で示す吸気行程において
、吸気口４が吸気弁６により開放され、ピストン２の下
降による吸引力あるいは過給機などによシ、シリンダ内
に空気のみが充填される。次いで（ｂ）で示す圧縮工程
において、シリンダ内が閉塞された状態でピストン２が
上昇し、前記空気は圧縮される。このときピストン２の
上面と７リンダライナ１の上部とシリンダカバ３とによ
り形成される燃焼室９は昇圧し、前記圧縮による圧縮熱
で室内温度が上昇する。そしてこの温度上昇した燃焼室
９内に、ピストン２の上死点付近、上死点より僅かに手
前で前記室内温度で着火するへ重油などの助燃料が噴射
される。
、吸気口４が吸気弁６により開放され、ピストン２の下
降による吸引力あるいは過給機などによシ、シリンダ内
に空気のみが充填される。次いで（ｂ）で示す圧縮工程
において、シリンダ内が閉塞された状態でピストン２が
上昇し、前記空気は圧縮される。このときピストン２の
上面と７リンダライナ１の上部とシリンダカバ３とによ
り形成される燃焼室９は昇圧し、前記圧縮による圧縮熱
で室内温度が上昇する。そしてこの温度上昇した燃焼室
９内に、ピストン２の上死点付近、上死点より僅かに手
前で前記室内温度で着火するへ重油などの助燃料が噴射
される。
この助燃料は例えば第２図の斜線部で示すように、燃焼
室９の中央から放射状に、噴霧または噴流１０．１０・
・・・・・となるように燃料噴射弁８によシ噴射され、
着火して燃焼しシリンダ内に高温部を形成する。そして
この高温部と接触するようにし、天然ガスなど着火温度
の高い主燃料が、放射状の噴霧または噴流１１．１１・
・・とじて、前記助燃料の噴射位置と略々同一位置から
噴射される。このため着火温度の高い主燃料は、助燃料
の高温部と接触して着火し拡散燃焼することができる。
室９の中央から放射状に、噴霧または噴流１０．１０・
・・・・・となるように燃料噴射弁８によシ噴射され、
着火して燃焼しシリンダ内に高温部を形成する。そして
この高温部と接触するようにし、天然ガスなど着火温度
の高い主燃料が、放射状の噴霧または噴流１１．１１・
・・とじて、前記助燃料の噴射位置と略々同一位置から
噴射される。このため着火温度の高い主燃料は、助燃料
の高温部と接触して着火し拡散燃焼することができる。
したがって第１図（Ｃ）で示す膨張工程において、主燃
料の燃焼圧と燃焼ガスの膨張によってピストン２を押し
下げる。ピストン２が下死点から再び上昇する（ｄ）で
示す排気工程において、排気口５が排気弁７によシ開放
され、ピストン２により排気ガスが押し出されて−サイ
クルが完結する０ 実験によれば、燃料の噴射時期は助燃料の噴射開始は上
死点前１９°付近、主燃料の噴射開始は上死点前１４
付近がよい。
料の燃焼圧と燃焼ガスの膨張によってピストン２を押し
下げる。ピストン２が下死点から再び上昇する（ｄ）で
示す排気工程において、排気口５が排気弁７によシ開放
され、ピストン２により排気ガスが押し出されて−サイ
クルが完結する０ 実験によれば、燃料の噴射時期は助燃料の噴射開始は上
死点前１９°付近、主燃料の噴射開始は上死点前１４
付近がよい。
て略々同一位置から噴射できるように構成されている。
これについて詳述すれば、弁本体１２の先端にはア）ｚ
イブチップ１３がキャップ１４に″よシ止着され、この
アトマイザチップ１３には助燃料噴射通路１５と、その
噴射口１Ｂ、および仁れらに近接して外側には主燃料噴
射通路１７とその噴射口１８とが形成されている。前記
弁本体１２の中空部には前記主燃料噴射通路１Ｔを閉塞
する中空軸状の主燃料用ニードル１９が下方向に付勢さ
れた状態で装入され、この主燃料用ニードル１９内には
前記助燃料噴射通路１５を閉塞する助燃料用ニードル２
０が、押し棒２１に押圧された状態で装入されている。
イブチップ１３がキャップ１４に″よシ止着され、この
アトマイザチップ１３には助燃料噴射通路１５と、その
噴射口１Ｂ、および仁れらに近接して外側には主燃料噴
射通路１７とその噴射口１８とが形成されている。前記
弁本体１２の中空部には前記主燃料噴射通路１Ｔを閉塞
する中空軸状の主燃料用ニードル１９が下方向に付勢さ
れた状態で装入され、この主燃料用ニードル１９内には
前記助燃料噴射通路１５を閉塞する助燃料用ニードル２
０が、押し棒２１に押圧された状態で装入されている。
２２は主燃料通路２３から導入される主燃料、例えは所
定圧力に加圧されたガス燃料の主燃料溜りで、このガス
燃料は主燃料用ニードル１９による主燃料噴射通路１７
の閉基が開放されたとき噴射される。２４は主燃料用ニ
ードル１９の段部１９ａの周囲に形成された油溜りで、
仁の油溜シ２４には導孔２５が開口し、別置油圧発生器
で得られ前記閉塞を開放する圧油が導かれている。
定圧力に加圧されたガス燃料の主燃料溜りで、このガス
燃料は主燃料用ニードル１９による主燃料噴射通路１７
の閉基が開放されたとき噴射される。２４は主燃料用ニ
ードル１９の段部１９ａの周囲に形成された油溜りで、
仁の油溜シ２４には導孔２５が開口し、別置油圧発生器
で得られ前記閉塞を開放する圧油が導かれている。
２６は助燃料用ニードル２０の傾斜面２０ａの下方に形
成された助燃料９例えばｐ、Ｈ油などの助燃料溜シで、
この助燃料溜シ２６は助燃料用ニードル２０の上部に形
成された凹部２０ｂに溝２０ｅにより連通されている。
成された助燃料９例えばｐ、Ｈ油などの助燃料溜シで、
この助燃料溜シ２６は助燃料用ニードル２０の上部に形
成された凹部２０ｂに溝２０ｅにより連通されている。
まだ前記四部２０ｂに対応して弁本体１２には、周知の
ディーゼル機関用燃料噴射ポンプから供給される助燃料
が導孔２７を介して導かわている油溜シ２８が形成され
ている。この油溜り２Ｂは主燃料用ニードル１９に穿設
された連通孔２９によシ凹部２０ｂと連通されておシ、
前記助燃料溜＃）２６には自身の圧力によシ助燃料用ニ
ードル２０を開放動作させる助燃料が導かれている。
ディーゼル機関用燃料噴射ポンプから供給される助燃料
が導孔２７を介して導かわている油溜シ２８が形成され
ている。この油溜り２Ｂは主燃料用ニードル１９に穿設
された連通孔２９によシ凹部２０ｂと連通されておシ、
前記助燃料溜＃）２６には自身の圧力によシ助燃料用ニ
ードル２０を開放動作させる助燃料が導かれている。
３０は主燃料の漏洩を防止するために、導孔３１から主
燃料よシも高い圧力のシール油が供給される油溜りであ
る。
燃料よシも高い圧力のシール油が供給される油溜りであ
る。
したがって導孔２５から油溜シ２４に圧油が供給された
ときに、主燃料用ニードル１９が押し上げられ、主燃料
は主燃料通路２３から主燃料噴射通路１７を経て、噴射
口１８から噴射される。また導孔２７から油溜シ２８に
供給される助燃料は、連通孔２９、凹部２０ｂを経てｇ
２０ｅを流下し、自身の圧力により助燃料用ニードル２
０を押し上げて噴射口１６から噴射される。
ときに、主燃料用ニードル１９が押し上げられ、主燃料
は主燃料通路２３から主燃料噴射通路１７を経て、噴射
口１８から噴射される。また導孔２７から油溜シ２８に
供給される助燃料は、連通孔２９、凹部２０ｂを経てｇ
２０ｅを流下し、自身の圧力により助燃料用ニードル２
０を押し上げて噴射口１６から噴射される。
このように構成された内燃機関における燃焼方法におい
ては、昇圧された燃焼室９内に、先ず助燃油を噴射して
いるので、助燃油の燃焼により高温部が形成され、この
高温部に主燃料を噴射することによυ、主燃料が着火温
度の高い燃料であっても拡散燃焼させることができる。
ては、昇圧された燃焼室９内に、先ず助燃油を噴射して
いるので、助燃油の燃焼により高温部が形成され、この
高温部に主燃料を噴射することによυ、主燃料が着火温
度の高い燃料であっても拡散燃焼させることができる。
すなわち着火温度の高い燃料を予め空気と混合すること
なく燃焼させることができる。
なく燃焼させることができる。
なお、上記実施例においては主燃料として天然ガス、助
燃料としてＡ重油を使用して説明したが、本発明はこれ
に限定されるものではなく、主燃料としてはこのほか石
炭ガス化燃料、各種プラントからの副生ガスなどガス燃
料およびメタノールなど液体燃料を使用することができ
、助燃油としては軽油、Ｂ重油、Ｃ重油あるいは超低質
重油なども使用することができる。また燃料噴射弁も第
３図に示すものに限定されず、同等の機能を有するもの
であればよく、さらに燃焼室に予燃室、うす室、空気室
を設けることができるのはいうまでもない。
燃料としてＡ重油を使用して説明したが、本発明はこれ
に限定されるものではなく、主燃料としてはこのほか石
炭ガス化燃料、各種プラントからの副生ガスなどガス燃
料およびメタノールなど液体燃料を使用することができ
、助燃油としては軽油、Ｂ重油、Ｃ重油あるいは超低質
重油なども使用することができる。また燃料噴射弁も第
３図に示すものに限定されず、同等の機能を有するもの
であればよく、さらに燃焼室に予燃室、うす室、空気室
を設けることができるのはいうまでもない。
一方、第３図の様に助燃油と主ガス燃料が同一燃料弁よ
シ噴射される燃料弁を使用した時、助燃油のみで運転す
る場合は約腫負荷までしか運転できない。例えば船用主
機等でガス燃料のみならず助燃油でもシ。負荷までの運
転が要求さねる場合は、ガス噴射弁と助燃油燃料弁は別
々にシリンダカバー内に設置される事に々る。
シ噴射される燃料弁を使用した時、助燃油のみで運転す
る場合は約腫負荷までしか運転できない。例えば船用主
機等でガス燃料のみならず助燃油でもシ。負荷までの運
転が要求さねる場合は、ガス噴射弁と助燃油燃料弁は別
々にシリンダカバー内に設置される事に々る。
以上説明したように本発明によれば、圧縮工程により昇
圧された燃焼室内に先ず助燃料を噴射し、次いで主燃料
を噴射するようにしたから、着火温度の高い主燃料を予
め空気と混合することなく燃焼させることがそきる。
圧された燃焼室内に先ず助燃料を噴射し、次いで主燃料
を噴射するようにしたから、着火温度の高い主燃料を予
め空気と混合することなく燃焼させることがそきる。
したがって異常燃焼の恐れがなく、従来の油使用ディー
ゼル機関並の圧縮比にすることができるから、ガス機関
、デュアルフューエル機関に較べて熱効率ならびに出力
率が非常に優れたものとなっており、また機関も従来の
ディーゼル機関釜の小形化がはかれるという効果もある
。さらに従来のディーゼル機関に燃料系のみを変更する
だけで実施でき、今まで養なわれてきた高い信頼性を踏
襲できるという利点もある。本燃焼方式は４サイクル機
関について説明しているが、２サイクル機ｒ！Ａについ
でも適用可能である。
ゼル機関並の圧縮比にすることができるから、ガス機関
、デュアルフューエル機関に較べて熱効率ならびに出力
率が非常に優れたものとなっており、また機関も従来の
ディーゼル機関釜の小形化がはかれるという効果もある
。さらに従来のディーゼル機関に燃料系のみを変更する
だけで実施でき、今まで養なわれてきた高い信頼性を踏
襲できるという利点もある。本燃焼方式は４サイクル機
関について説明しているが、２サイクル機ｒ！Ａについ
でも適用可能である。
第１図は本発明に係る内燃機関における燃焼方法を四ザ
イクル直接噴射式ディーゼル機関に実施して説明するだ
めの（Ｒ）吸気行程、（ｂ）圧縮行程、（Ｃ）膨張行程
、（ｄ）排気行程を示す概略図、第２図は燃料の噴射に
ついて説明するために燃焼室を示す概略図、第３図は燃
焼噴射弁の一例を示す要部の断面図である。 １＠・・・シリンダライナ、２・・・・ピストン、３・
・・働シリンダカバ、８＠・・−ｅ料噴射弁、９・昏Φ
・燃焼室、１０．１１・・＃−噴霧または噴流、１５・
の・・助燃料噴射通路、１６・噂・・噴射口、１Ｔ＠−
・・主燃料噴射通路、１８会・Φ・噴射口。 特許出願人 三井造船株式会社 代理人 山川政樹（＃勃為１名） ・、；＞、１ヒ； ζル２１ ヅ３図
イクル直接噴射式ディーゼル機関に実施して説明するだ
めの（Ｒ）吸気行程、（ｂ）圧縮行程、（Ｃ）膨張行程
、（ｄ）排気行程を示す概略図、第２図は燃料の噴射に
ついて説明するために燃焼室を示す概略図、第３図は燃
焼噴射弁の一例を示す要部の断面図である。 １＠・・・シリンダライナ、２・・・・ピストン、３・
・・働シリンダカバ、８＠・・−ｅ料噴射弁、９・昏Φ
・燃焼室、１０．１１・・＃−噴霧または噴流、１５・
の・・助燃料噴射通路、１６・噂・・噴射口、１Ｔ＠−
・・主燃料噴射通路、１８会・Φ・噴射口。 特許出願人 三井造船株式会社 代理人 山川政樹（＃勃為１名） ・、；＞、１ヒ； ζル２１ ヅ３図
Claims (1)
- 圧縮工程のピストン上死点付近で、この行程によシ昇圧
された燃焼室内に助燃料を噴射して高温部゛を形成し、
この高温部に着火、温度の高い主燃料を、前記助燃料の
噴射位置と略々同一位置から噴射することを特徴とする
内燃機関における燃焼方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23113082A JPS59122722A (ja) | 1982-12-29 | 1982-12-29 | 内燃機関における燃焼方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23113082A JPS59122722A (ja) | 1982-12-29 | 1982-12-29 | 内燃機関における燃焼方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59122722A true JPS59122722A (ja) | 1984-07-16 |
Family
ID=16918750
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23113082A Pending JPS59122722A (ja) | 1982-12-29 | 1982-12-29 | 内燃機関における燃焼方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59122722A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8733326B2 (en) | 2011-06-24 | 2014-05-27 | Caterpillar Inc. | Dual fuel injector for a common rail system |
| US8944027B2 (en) | 2011-06-21 | 2015-02-03 | Caterpillar Inc. | Dual fuel injection compression ignition engine and method of operating same |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5596318A (en) * | 1979-01-13 | 1980-07-22 | Kloeckner Humboldt Deutz Ag | Method of and apparatus for operating air compression selffignition internal combustion engine |
| JPS55112821A (en) * | 1979-01-13 | 1980-09-01 | Pischinger Franz | Method and device for running airrcompression selffignition internal combustion engine for liquid fuel |
-
1982
- 1982-12-29 JP JP23113082A patent/JPS59122722A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5596318A (en) * | 1979-01-13 | 1980-07-22 | Kloeckner Humboldt Deutz Ag | Method of and apparatus for operating air compression selffignition internal combustion engine |
| JPS55112821A (en) * | 1979-01-13 | 1980-09-01 | Pischinger Franz | Method and device for running airrcompression selffignition internal combustion engine for liquid fuel |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8944027B2 (en) | 2011-06-21 | 2015-02-03 | Caterpillar Inc. | Dual fuel injection compression ignition engine and method of operating same |
| US8733326B2 (en) | 2011-06-24 | 2014-05-27 | Caterpillar Inc. | Dual fuel injector for a common rail system |
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