JPS62139923A - デイ−ゼル内燃機関 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は燃焼室内に直接燃料油を噴射して蒸発燃焼させ
るディーゼル内燃機関に係り、特に燃料油の蒸発促進と
この蒸気燃料油と圧縮空気との混合性を高めることによ
り、低温始動性。

軽０荷運転性を向上させ、これによって青白煙。

スモーク等の燃焼特性を改善できるディーゼル内燃機関
に関づる。

［従来の技術］ 一般にディーげル内燃機関では、燃Ｉ１１油の霧化と、
霧化燃料油を蒸発し混合気化することが燃焼特性を向上
させる上で重要となっている。

そこで、従来にあっては、球面状に窪ませた燃焼室にス
ワールを創生させると共に、その燃焼室の壁面に噴射燃
料油を液膜として付着させて、燃料の壁面蒸発岱をスワ
ールによって調整するＶＡＮ−Ｍ方式のものが開発され
ていた。

ところが、この提案は燃焼室壁温が十分高く、スワール
強度の大きな中・高負荷運転時に良好な燃焼を得ること
ができるものの、燃焼室壁温及び吸気温度が低くスワー
ル強度も低い低温始動時や、低速軽負荷運転時にあって
は、上記の蒸発は調整かできなくなり白煙・臭気を抑え
ることができなかった。

他方、燃焼室の略中央にその燃焼室の内壁を臨んだ多噴
口を有する噴射ノズルを配設した提案にあっては、燃焼
室内に創生されるスワールに対し燃料噴霧のＣＪｖＩ力
を最適にすることが難しかった。

即ら、貞徹力が強寸ぎると壁面に（＝Ｊ着する燃料、油
ωが増し、逆に貞徹力を弱めると噴霧とスワールとの相
対速度がとれないために噴霧がスワールと共に旋回され
るため燃焼室に対する混合気生成と分布を悪化させるた
め、上記したいずれの提案にあっても白煙、１７白煙、
スモークを抑えることができなかった。

そこで上記問題点を解消すべく直噴式ディーぜル機関（
特開昭５７−１７１０２６号公報）が提案されている。

第７図に示づこの提案はピストン頂部ｅを深く窪ませて
球面状の燃焼室ｆを形成し、その燃焼室ｆの中心ｉに対
して噴口ｑがスワールの順方向に且つ燃焼室壁面の接線
方向を臨む２つの噴射ノズルｈを点対称位ｎに配設して
構成されるものである。

［発明が解決しようとする問題点］ 上述の直噴式ディーゼル機関は、噴射ノズルｈからの燃
料噴霧をスワールに乗せることで、燃料の飛翔距離をの
ばし、燃料粒子の蒸発時間を短縮しようとするｂのであ
る。

ところが、噴射燃料の貫徹力及びスワール強度の強さが
１１向条ｆｌによって異なることから、スワールの順方
向に燃料＋１Ｑ霧を噴射さぼることは、その噴射燃料の
全ｈ１をスワールに乗Ｕることが困１であり、噴霧の一
部を壁面に何首させることになる。そのため、上記した
ような低温始動口、１．軽負的時に於る白煙・臭気の発
生について対処できるものではなかった。

［発明の目的］ 本発明は上記問題点を解消りべく創案されたものである
。本発明の目的は、低温始動時を含む軽Ω荷運転ｎ）の
燃焼特性を向上させて白煙、青白煙。

スモーク及び臭気を低減すると共に、あらゆる使用負荷
運転領域で燃費・出力を向上ざＵることのできるディー
ゼル内燃機関を促供するにある。

［発明の概要］ 本発明は上記目的を達成するために燃焼学内に臨ませて
配設される２つの噴射ノズルを、スワールの中心に対し
て１３点対称位置に配設し、各噴射ノズルの噴口をスワ
ールの上流側に向けて開口したもので、燃ｙＩ３を噴霧
とスワールとの相対速度を増加さゼると共に、局部的な
乱れを生成して燃料粒子の蒸発を促進して圧縮空気との
混合性を高め、加速的な蒸発燃焼を達成して低温始動時
、軽負荷時にあってらスモーク、白煙及び臭気を低減さ
せようとするものである。

［実施ＶＡ１ 以下に本発明のディーゼル内燃機関の好適一実施例を添
付図面に基づいて説明する。

第１図に示？１１はシリンダヘッド、２はシリンダボデ
ィ、３はビス１−ン、４は燃焼室である。

燃焼室４はピストン種部５を深く窪まけられて球面状に
形成されており、その燃焼室４の上縁部は第２図に示す
ごとく径方向内方に延出されたリップ部６となっている
。

さて、本発明の特長とするところは、低温始動時やや￥
負荷運転時にあっても、燃料噴霧と圧縮空気とを速やか
に混合し、青白煙、スし−り（黒煙）臭気を発生しない
燃焼を１りることにある。

そのため、上記燃焼室４に関係づけて２つの噴射ノズル
７ａ、ｂが以下のように配設される。

この実施例にあって噴射ノズル７ａ、ｂは、ノズルボデ
ィ８内にｎ降自在に１弁（図示せず）を収容し、そのヱ
１弁はノズルボディ８内に供給される燃料油圧に応じて
１ｊｉｌ弁方向に作動されて噴［１９を聞１１１スるよ
うに形成されている。

燃焼室４のリップ部６には、第２図に示すように、燃焼
室４の中心部らスワールＳの中心０に対して１３点対称
となる位置に、夫々上記噴射ノズル７ａ、ｂのノズルボ
ディ８を収容する切り欠き部ｌＱａ、ｂが形成されてい
る。各噴射ノズル７ａ。

ｂは、その切り欠き部１０ａ、ｂに収容されると共に、
各噴射ノズル７ａ、ｂの噴口９（、：Ｌ、哨閉１ノズル
７ａ、ｂより上流側のスワールＳに対向し１１つ燃焼室
４の下方の壁面４ａに向けて設りられる。。

本実施例にあって、燃焼室４の中心を０、噴［１９の先
端中心をＰ１噴口９の中心軸をＲとづると、噴口９の先
端中心Ｐと燃焼室４の中心０を結ぶ軸０１］ど噴口９の
中心軸Ｒとが成す角度α、即らスワールＳに対する噴口
角度αは ４０°≦α≦８０゜ の範囲内に設定される。

これはα〉８０°である場合には、壁面４ａに付７Ｊす
る燃ｔ１油量が多くなり上記した古白煙を生じるからで
あり、α〈４０°である場合には混合性を低下さＵるだ
（）でなく、混合気のほとんどが燃焼室４の中央に分布
されることになりこれによってサーマルピンチを生じて
スモークが悪化するからである。

以下に本発明のディーゼル内燃機関の実施例の作用につ
いて説明する。

第１図及び第２図に示すように、噴（ト）ノズル７ａ、
ｂから噴射される燃料噴霧Ｆ１は、噴口９が噴射ノズル
ｖａ、ｂより上流側のスワールＳに対向させられている
ことから、スワールＳに対して大きな相対速度を得るこ
とができる。この相対速度の増加は、燃料噴霧Ｆ１を速
やかに蒸発せしめる。即ち、上記の如く、スワールＳと
燃料噴霧Ｆ１とが対向されることは、その適当な位置で
大ぎな乱れを生じることになり、その乱れはスワールＳ
の下流側へと流される。この乱れは燃料噴霧「１の燃料
粒子をＪ［縮空気の熱にＪ：つて速Ｖ）かに蒸発させる
と共に、混合気化を促進する。ゆえに、第３図に示−Ｊ
−Ｊ：うに、７１火性、燃焼Ｐ［に浸れた１１９合気Ｍ
がスワールＳのＦ流側へと流れ、これが速やかに自発着
火されて燃焼される。このどき燃焼によって生じる熱エ
ネルギは、燃焼室４壁而４ａに（＝１　？’ｉされる一
部の燃料油を瞬時に蒸発燃焼さける。

このように、本発明のディーげル内燃は関の実施例にあ
っては、圧縮空気にＪ：って蒸発される燃料蒸気の燃焼
が支配的になされ、スモーク、白煙を低減しこれに次い
で壁面蒸発燃焼が行なわれる。

また、噴射ノズルを二本としたのは、燃料１１ｆ１　霜
Ｆ１のＣ１徹力を考慮した上で燃焼室４にス・１する混
合気分布と混合気量とを最適にでき、サーマルピンチを
抑えることができるからである。

次に本発明の内燃機関の他の実施例を説明するが、上記
実施例と同一の構成については同一符号を付して詳細は
省略する。

第４図に示すようにこの実施例にあって燃焼室４には、
その燃焼室４の中心Ｏに対して点対称位置に２つの噴射
ノズル１１ａ、ｂが配設される。

この噴ｑ４ノズル１１ｂは上記噴口９に替えてノズルボ
ディ１２にｎ１噴口１３と主噴口１４とが設けられてＪ
３す、側弁の所定リフト値以上で主噴口１４が開放され
、そのリフト値以下で副噴口１３が開放されるビントー
クスタイプのものとなっている。

主噴口１４は、上記実施例同様に噴射ノズル１１ａ、ｂ
よりスワールＳの上流側に対向され、副噴口１３は燃焼
室４の中心方向に向りられる。

副噴口１３の燃焼室４の中心Ｏに対する噴［」角度βは
０°≦β≦４０°の範囲内に設定される。

１ｉＩＩら、副噴口１３の噴口径は主噴口１４の噴口径
に対して極めて小さく形成されるために、第５図に示す
ように機関の軽負荷時には副噴口１３からはＬＥ徹力の
弱い微粒化燃料噴Ｎ　Ｆ　７が噴射される。

微粒化燃斜噴７Ａ　Ｆ　２はその燃料粒子が極めて小径
なために圧縮空気により瞬時に蒸発されて混合気Ｍ２と
なり着火燃焼される。機関が中・高負荷時には主噴口１
４ち開放されるため、上記実施例同様に燃焼室４内に混
合気Ｍが生成されることになり、この混合気Ｍの生成ｔ
まｉｌｌ噴口１３からの微粒化燃料噴霧Ｆ２の燃焼エネ
ルギによって加速的に行われると共に、火炎伝播されて
急速な燃焼が達成される。

このように、上記した実施例にあっては、吸気温度及び
壁面４ａが低温であるような低温始動時やスワール強度
の弱い軽口ダ１時にあってし、ｊ゛」白煙、スモーク及
び臭気の発生を低減でき、４Ｊ−マルピンチのない安定
した燃焼を１！ｌることができる。

第６図はスモーク（黒煙）と白煙の増力＋１１を承りも
のであり、実線ａは高負荷運転時のスモーク、実線すは
高負荷運転時の白煙、破線Ｃは軽ｆ＋　’ｉ’ｉ？ｉ運
転１１．１のスモーク、破線ｄｔよＩＹ　ｆ″Ｊ荷運転
時の白煙を示す。

図示される如く、噴口角瓜αを４０°≦Ｕ≦８０゜にす
ることによって＾チー１１′１１■時のスし−り（４略
従米と同程麿に維持され、白煙は軽＜’＋間荷時あつ（
ｂ大「ＩＪに低減でさると」ξに、副噴（］１３の噴口
角度βを０°≦β≦４０°にすることににって一層白煙
を低減できることになる。

尚、本実施例の説明にあって２つの噴射ノズルの噴口角
度α、βを一定にして説明したが、夫々の噴口角度α、
βを夫々が許されるα、βの角度内で（、ｆ　Ｑとして
１ａ良の噴口角度を設定することにＪ、り史に白煙、ス
［−りを低下させることが可能である。

［弁明の効果１ 以上説明したことから明らかなように、本発明のディー
ゼル内燃機関によれば次の如き優れた効果を発揮でさる
。

燃焼室に、その燃焼室内に生成されるスワールの中心に
対して噴射ノズルを点対称位置に設置）るど共に、各噴
射ノズルの噴口をスワールの上流側に向けたので、燃料
油の蒸気化と混合気化及び燃焼室に対する混合気分布を
最適にすることができ、これににつでスモーク、白煙を
、低温始動時、軽口６η運転［，１にあっても人ｒｐに
低減づることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のディーげル内燃機関のりＹ適−実施例
を示す概略断面図、第２図は第１図の上面図、第３図は
混合気の生成ど分布を示Ｊ概略図、第４図及び第５図は
本発明のディーゼル燃焼室の他の実施例を示Ｊ概略図、
第６図は噴口角度に対するスモークと白煙の増加率を示
す特性図、第７図は従来のディーげル内燃は関を示す概
略断面図である。 図中、４は燃焼室、７ａ、ｂは噴射ノズル、９は噴口、
Ｓはスワール、Ｏはスワールの中心である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 燃焼室内に臨ませて配設される２つの噴射ノズルを、ス
   ワールの中心に対して１３点対称位置に配設し、各噴射
   ノズルの噴口をスワールの上流側に向けて開口したこと
   を特徴とするディーゼル内燃機関。