JPS60212615A - デイ−ゼル機関の燃焼装置 - Google Patents

デイ−ゼル機関の燃焼装置

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JPS60212615A
JPS60212615A JP59066625A JP6662584A JPS60212615A JP S60212615 A JPS60212615 A JP S60212615A JP 59066625 A JP59066625 A JP 59066625A JP 6662584 A JP6662584 A JP 6662584A JP S60212615 A JPS60212615 A JP S60212615A
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spray
injection port
combustion chamber
injection
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裕司 小田
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洋 中川
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
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    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は側方噴射式(中央噴射式に71シて)ディーゼ
ル機関に関する。
第1図はこの神機関の要部を示す断面図である。
01は燃焼室、02はピストン、0:3は排気弁。
04は燃料弁、05は燃料噴霧である。第2図は第1図
の■−■矢視断面図で、04は燃料弁。
(16、07、08は燃料噴霧を示す。第3図は第1図
の燃料弁04の先端図で、09.10.11は噴口(等
噴口径2等間隔)である。
」1記構成において、ピストン02の上昇により燃焼室
01内の空気は圧縮され高温高圧となり。
」1死点近傍で燃料弁04より燃料が噴射されて。
第2図に3噴口の場合を示すように、燃料噴霧06〜0
8を形成する。これらの噴霧はできるだけ燃焼室内の全
領域の空気を利用できるように形成され、さらに比較的
強い空気渦流により燃料と空気の混合が促進されるため
、空気利用率、燃焼効率の高い燃焼が行われるが以下に
示すように欠点を有している。
第2図に示すように、噴射された燃料は空気渦流Swに
より曲げられながら火炎となって発達する。
このとき燃料噴霧と空気渦流の相対速度の差及び渦流の
」二流、下流の位置の相違により、空気渦流の影響は燃
焼室中央側の噴霧に強く、外周側の噴霧に弱く働く。と
ころが、噴霧の貫徹力はそれぞれの噴霧とも同等である
ため、中央側のl’1′!i霧は大きく曲げられ、外周
側の噴霧は曲げられる一Mが少ない。従って、燃料弁近
傍の外周Illの噴霧の外側に未利用空気領域が残り、
また全噴霧が−かたまりの形で発達し、この領域でば噴
霧あるいは火炎同志が干渉し燃焼が阻害される。さらに
中央部の噴霧が大きく曲げられるため、燃焼室中央部に
空気の未利用領域が存在し、空気利用率が低下する。
さらに、全燃料噴霧が同時に向い側の燃殻、室壁に到達
するため、この部分で空気不足の状態と在り燃焼が阻害
される。
これらにより、従来のシステムでは燃焼室内への空間的
9時間的な燃料配分が適当で彦<、空気利用率、燃焼効
率が不十分とがる。
本発明の目的は上記の点に着目し、側方噴射式(中央噴
射に対して)ディーゼル機関において。
燃焼室内への、空間的9時間的々燃刺の分散を良好にし
、空気利用率、燃焼効率の高い燃焼を行うことのできる
燃焼装置を提供することであり、その特徴とするところ
は、シリンダヘッドの燃焼室周辺部にそれぞれ複数個の
噴口を持つ複数個の燃料弁を有し同燃焼室内に空気渦流
が形成されるディーゼル機関の燃焼装置において、上記
燃料弁の複数個の噴口のうち、燃焼室の外周部である外
側に噴霧を形成する外側の噴口群の噴口径を燃焼室の中
央部である内側に噴霧を形成する複数の内側の噴口群の
噴口径より小さくシ、最も外側の噴口を除いて−1−配
性側の噴口群と内側の噴口群のそれぞがS / d (
5であり、水平面への投影における各噴口の軸心線のな
す角度αと垂直面への投影における各噴口の軸心線のな
す角度βが、噴口から離れるにつれて軸心線が近づく場
合を正として、それぞれ−9°〈α〈11°かつ一9°
〈β〈11°となるように噴口が形成され、形成された
内側の噴霧群と外側の噴霧群がそれぞれ合体し9合体し
た噴霧群は一本の噴霧として発達すると共に、上記の合
体により噴口数がnを正の整数とすると2n個の場合は
全体としてn本の噴霧を形成しまた2n千1個の(5) 場合は全体としてn +1本の噴霧を形成し、最も外側
の噴口は同噴口により形成される噴霧と隣りの噴霧とが
合体せず単独で発達するように噴霧方向を離して隣りの
噴口の軸心線との角度α、βがα〈−9°かつβ〈−9
°となるように形成されたことである。
以下図面全参照して本発明による実施例につき説明する
第4図は本発明による1実施例の燃料弁の先端部を示す
説明図(5噴口の場合)、第5図は本発明による燃料弁
を用いた場合の隣接する2本の噴霧の合体を示す説明図
である。噴口N3とN4の例、噴口N1とN2も同様で
ある。第6図は噴口及び噴口軸心線の水平面への投影図
、即ち第4図のM矢視図、第7図は噴口及び噴口軸心線
の疵直面への投影図、即ち第4図の■矢視図である。第
8図はα=β=0の場合のS/dによる合体の到達距離
増大への効果を示す線図で+XOは噴霧一本の到達距離
、Xは合体時の到達路1I111である。第9図はS/
d二3の場合のα、βによる合体の到達路(6) 關1への効果を示す線図である。第10図は本発明によ
る実施例の燃料弁を用いた場合の燃焼室内の燃ネ・1分
11+状態を示す説明図である。5噴口で内側2本と中
央2本の噴口径をそれぞれ等しく、中央を小(トに、内
側を大径にし、かつそれぞれを合体させr it!lも
外側の噴ロ金噴ロ径を最小にし噴霧が合体しないように
形成した場合である。第11図は本発明による実施例の
燃料弁を用いた場合の燃焼室内の燃料分散状態を示す説
明図である。5噴]−1で、最も内側の噴口径が最大で
外側に向って順次++n r−+祥が小さくなり、最も
外側の噴口の噴口径が最小で、かつ内111112本と
中央2本とを合体させ。
最も外側の噴口を噴霧が合体しないように形成した場合
である。なお、5噴口以外の場合も噴口径と合体のため
の噴射方向の設定及び最も外側の噴口の噴射方向の設定
は同様である。
一般に噴口数が2n個の場合(nけ正の整数)。
合体により全体としてn本の噴霧を形成する。また、噴
口数が20+1個の場合2合体により全体としてn +
 1本の噴霧全形成する。
第4図のN1〜N5i1本発明による炉」1升の噴口(
5噴口の場合)を小す。
第5図の20け噴[1の拡がり角1rlを小す。
第10図において、1:11燃焼室、13け燃料弁、1
4〜181tニ一1本発明の燃ネ1弁を用いた」↓)7
合に形成される態別噴霧、Swr、l燃焼宇内孕気渦流
をホす。第11図においても第10図の1171合と同
様である。
上記構成の場合の41川について」11・べろ。
本発明による燃料弁金柑いた場合、全体のI’rl 1
’1面積をそろえて、噴n数看・憎した11.1’ (
たとえば:3孔から4〜5孔にした場合)、−噴1】あ
たりの噴口面積は絞らノ]、各噴霧仁1微粒化か(11
′、’+llさtlてタン?気導入のよい哨txが形成
される。
また外1+11の噴[−1径を小さく内(IIIのlV
+ n仔を大きくすることにより、内J111の噴霧と
外側の噴霧で1“l微力と到達距離に差を持たせ、かつ
それぞ〕]を合体させることにより外側のlIr’l霧
、内11+11の噴霧それぞれの貫徹力が増す。
最も外側の噴1−1により合イ(・した噴霧の外側に合
体しない噴霧が一本形成される。
これにより第10図、第11図に5孔噴口の例を示すよ
うに空気導入特性が良く十分な貫徹力を持ち、なおかつ
内側の噴霧の到達距離が外側の噴霧より長いような燃料
噴霧が2本形成され、さらにそれよりも外側の空間に単
独で1本噴霧が形成される。
上述の場合には次の効果がある。
従来の燃料弁を用いた装置では、各噴霧の貫徹力は同等
であるため■空気渦流により内側の噴霧が大きく曲げら
れ噴霧同志の干渉が多くなり燃焼が阻害され、■また燃
焼室中央に未利用の空間が残り、空気利用率が低下する
。■さらに、燃料弁の正面(反対側)の壁に全噴霧が同
時期に到達し空気不足となり、燃焼が阻害され、■燃料
弁近傍の列側の噴霧と外周壁の間に未利用空間が残り。
空気利用率が低下する等の欠点がある。ここで。
全体の噴霧内への空気導入量を増すため、噴霧の数を増
すと、必然的に各噴口の噴口径が小さくなり、噴霧の貫
徹力が減少して相対的に空気渦流の(9) 影響が大きい状態となり、1.記の燃1’Hj+、 I
MI害、空気利用率の低下がより大きくなる。
まず本発明による異噴口(Y化と合体による効果から述
べる。外側の噴口を小さく内側の噴[1を相対的に大き
くシ、かつ外f111の噴霧111と内111!の噴霧
群を合体させることにより内側の”r1霧1!1の1″
1徹力を外側の噴霧よりも大きくし7(到達距#tも長
くシ)。
上記■の欠点を防ぐことかできる。捷プこ、同時に内側
の噴霧の直イ(性が41に増し、燃焼、5;シ中火部に
燃料を分散することかでさるため、(2)の欠応を改善
することができる。捷だ、内側と外側の噴1(1の到達
距離に差を持たせているため、燃$1弁と反χ1側の壁
に到達する時期が内側の噴霧と夕i側の噴稼で異なるた
め、(′3)の?)=気不J+iの状態も改善さノする
ここで噴霧の合体についての条件を述べる。噴霧の拡が
りは第5図に示す2θであり、イ1常i1.2θ−15
°前後である。1に、第6図にノドすように隣接する2
本の噴霧の水下面への投影において、各噴霧の1111
心紳のなす角Ill kαとし、+1〔内面への投影に
おける各噴霧の軸心線のなす角度をβ(1(1) とすると(α、βとも噴口から遠ざかるにつれて噴霧が
接近する場合を正とする)、隣接する二噴口が平行の場
合(即ちα=β=0°の場合)、噴口径d(本発明の場
合、2つの噴口径の平均値=dN十dN+172)と噴
口間隔Sの比S / dにより合体の状態が決まり、第
8図の実験結果に示すように。
S/d(5で特に貫徹力増大の効果が大きく得られ。
S/d (5とすることが望ましい(Xは隣接する二本
の噴霧の全体としての到達距離、N6は噴霧一本の場合
の到達距離)。
噴霧が平行でない場合及び同一平面上にない場合(空間
的にねじれの位置関係にある場合)でも。
第9図にS/d=3の時の実験結果を示すように。
特に−9°〈α〈11°、−9°〈β〈11°の時、到
達距離は噴霧一本の場合よりも大きくなり。
噴霧合体による貫徹力増大の効果が得られる。
しかし、上述の装置では合体させた噴霧は貫徹力が大き
く、燃料弁近くでは空気渦流によシ流される量が少なく
直進するため、燃料弁近傍の空気流れ下流側の燃焼室外
周部に燃料が分散されない領域が残り、■の欠点が改善
されない。
そこで、最も外側の噴霧を隣りの噴霧と合体せず単独で
発達するように噴射方向を隣の噴口に対してα〈−9°
かつβ〈−9°となるように設定することにより、−ト
述の未オ11用空気領域に近づけて噴射し、さらに合体
させていないため1貫徹力が弱く空気渦流に流され易い
ことなどから、未利用空気領域に燃料を分散させること
ができ、■の欠点が改善され空気利用率が向−1ニし、
結果として燃焼効率の高い燃焼がイuら′i1.る。
なお2本発明は燃料弁数が3本あるいは4本の ゛場合
、また噴口数が3以上の場合をすべて含む。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の側方噴射式ディーゼル機関の要部を示す
断面図、第2図は第1図の11−■矢視断面図、第3図
は第1図の燃’*:+弁の先端部を示す説明図、第4図
は本発明による1実施例の先端部を示す説明図、第5図
は本発明による燃料弁を用いた場合の隣接する2本の噴
霧の合体を示す説明図。 第6図は第4図の■矢視図、第7図は第4図の■矢視図
、第8図はS/dによる合体の到達距離増大への効果を
示す線図、第9図はα、βによる合体の到達距離への効
果を示す線図、第10図は本発 。 明による1実施例の燃料弁を用いた場合の燃焼室内の燃
料分散状態を示す説明図、第11図は本発明による他の
実施例の燃料弁を用いた場合の燃焼室内の燃料分散状態
を示す説明図である。 13・・・燃料弁、14〜18・・・燃料噴霧、N1〜
N5・・・噴口。 (・13)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、 シリンダヘッドの燃焼室周辺部にそれぞれ複数個
    の唄口を持つ複数個の燃料弁を有し同燃焼室内に空気渦
    流が形成されるディーゼル機関の燃焼装置において、上
    記燃料弁の複数個の噴口のうち、燃焼室の外周部である
    外側に噴霧を形成する外側の噴口群の噴口径を燃焼室の
    中央部である内側に噴霧を形成する内側の唄口群の噴口
    径よシ小さくシ、最も外側の噴口金除いて上記外側の噴
    口群と内側の噴口群のそれぞれでは、隣接する噴口の噴
    口径をdN l dN+Sとした時その平均値d=dN
    工dNT1/2 と唄口の間隔Sとの比がS/d(5で
    あシ。 隣接する噴口の水平面への投影における各唄口の軸心線
    のなす角度αと垂直面への投影における各噴口の軸心線
    のなす角度βが、噴口から離れるにつれて軸心線が近づ
    く場合を正311.て、ぞ7IぞJ+−!l’″(α<
    11°かつ一9°くβ〈11°となる。l、うに噴]−
    1が形成され、形成された内側のnrl t’t /I
    −と夕1側の噴霧/[がそれぞれ合体し5合体した哨1
    r j!L t、t−・本の噴?)(として発達すると
    」1、に、上記の合体にJ:り噴>□、i数がnを正の
    整数とすると2n個の場合し1全体と17てれ本の噴霧
    を形成し、 i lr−2n +1個の14合t、1全
    体としてn −1−1本の噴霧を形成し、11も夕l側
    の噴口は同噴1]に、Lり形成さJする噴霧と隣りの噴
    霧とが合体せず単独で発達するように噴射方向を1lj
    llして隣りの噴口の軸心線との角度α、βがα〈−9
    ゜かつβ〈−9° となるように形成されたことを特徴
    とするディーゼル機関の燃焼装置。
JP59066625A 1984-04-05 1984-04-05 デイ−ゼル機関の燃焼装置 Expired - Lifetime JPH061050B2 (ja)

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JPH061050B2 JPH061050B2 (ja) 1994-01-05

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006153003A (ja) * 2004-11-05 2006-06-15 Denso Corp 燃料噴射ノズル
JP2013113096A (ja) * 2011-11-24 2013-06-10 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 燃料噴射装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006153003A (ja) * 2004-11-05 2006-06-15 Denso Corp 燃料噴射ノズル
JP2013113096A (ja) * 2011-11-24 2013-06-10 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 燃料噴射装置

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