JPS62195408A - 燃料噴流の衝突反射拡散によるデイゼルエンジンの燃焼系並びに衝突反射拡散燃焼による多種燃料内燃機関 - Google Patents
燃料噴流の衝突反射拡散によるデイゼルエンジンの燃焼系並びに衝突反射拡散燃焼による多種燃料内燃機関Info
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- JPS62195408A JPS62195408A JP61038067A JP3806786A JPS62195408A JP S62195408 A JPS62195408 A JP S62195408A JP 61038067 A JP61038067 A JP 61038067A JP 3806786 A JP3806786 A JP 3806786A JP S62195408 A JPS62195408 A JP S62195408A
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- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
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- F02F2001/247—Arrangement of valve stems in cylinder heads the valve stems being orientated in parallel with the cylinder axis
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
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】
本発明はデイゼルエンジンの燃焼に重要な物理的過程（
Ｉｌ化・伝熱・気化・拡散・混合）の整合方式とその燃
焼系に関するもってあり、簡単でトラブルの生じない単
孔噴射ノヅルによって熱効率の高い燃焼直接噴射方式の
有効な燃焼系を構築することにあり、この燃焼系によっ
て直噴機関の小型化を可能とすることを目的とするもの
である。
Ｉｌ化・伝熱・気化・拡散・混合）の整合方式とその燃
焼系に関するもってあり、簡単でトラブルの生じない単
孔噴射ノヅルによって熱効率の高い燃焼直接噴射方式の
有効な燃焼系を構築することにあり、この燃焼系によっ
て直噴機関の小型化を可能とすることを目的とするもの
である。
また、別の目的は単孔ノヅルの使用によって低質燃料の
使用を可能とし、更に噴射タイミングの変更によって拡
散燃焼率と予混合燃焼率を容易に可変しうろことにより
高効率で信頼性の高い直噴 １デイゼル機関・高速多
種燃料機関を提供することを目的としている。
使用を可能とし、更に噴射タイミングの変更によって拡
散燃焼率と予混合燃焼率を容易に可変しうろことにより
高効率で信頼性の高い直噴 １デイゼル機関・高速多
種燃料機関を提供することを目的としている。
本発明の構成は燃料を噴射供給する噴射ノヅルとキャビ
ティにより構成されキャビティ内には中心域にノヅルよ
りの燃料噴流を衝突させ衝突反射によってキャビティ周
域に燃料を拡散分布させるための衝突反射面を有するも
のであり、ノヅルは自己清浄作用の大なる単孔ノヅルに
よっても本発明の目的を達するものであり、特にキャビ
ティ形状、スワール速度等の影響をうけること少なく燃
料の拡散分布と予混合とを衝突反射作用によって行なわ
しめるものであり、拡散燃焼と予混合燃焼との合成燃焼
を行なわしめる燃焼系の確立にある。
ティにより構成されキャビティ内には中心域にノヅルよ
りの燃料噴流を衝突させ衝突反射によってキャビティ周
域に燃料を拡散分布させるための衝突反射面を有するも
のであり、ノヅルは自己清浄作用の大なる単孔ノヅルに
よっても本発明の目的を達するものであり、特にキャビ
ティ形状、スワール速度等の影響をうけること少なく燃
料の拡散分布と予混合とを衝突反射作用によって行なわ
しめるものであり、拡散燃焼と予混合燃焼との合成燃焼
を行なわしめる燃焼系の確立にある。
このような本発明になる燃焼系においては、デイゼルエ
ンジンの燃焼に必須である霧化・慣徹・分布性の３条件
を達成する手段として単孔ノヅルを用いて剛体性を有す
る噴射主流を衝突によって転向させ、慣徹性を残存して
キャビティ全周域に燃料の分布を計るものであり、この
過程において噴流中心域外の燃料郡は空気と接触の機会
が多（霧化が進行される。しかし、噴流中心域の燃料性
状は剛体的で液相分が多く、衝突によってこの衝突面を
起点とし反射分裂し、粗・微粒子となり周域に分散され
る。即ち、ノヅルよりの噴出過程においては噴流外側域
は霧化拡散が進行し噴流中心域燃料は次の衝突過程によ
って周域に分散さｎるが、この内の液滴燃料粗粒子等は
慣徹性があり壁面まで達するが、細分化された外側微粒
子は拡散燃焼に移行する、そして周壁面にまで達した粗
粒子郡も授熱が進行しており、壁面到達と同時に蒸発気
化し燃焼の前反応条件は急速に確実に達成されるのであ
る。
ンジンの燃焼に必須である霧化・慣徹・分布性の３条件
を達成する手段として単孔ノヅルを用いて剛体性を有す
る噴射主流を衝突によって転向させ、慣徹性を残存して
キャビティ全周域に燃料の分布を計るものであり、この
過程において噴流中心域外の燃料郡は空気と接触の機会
が多（霧化が進行される。しかし、噴流中心域の燃料性
状は剛体的で液相分が多く、衝突によってこの衝突面を
起点とし反射分裂し、粗・微粒子となり周域に分散され
る。即ち、ノヅルよりの噴出過程においては噴流外側域
は霧化拡散が進行し噴流中心域燃料は次の衝突過程によ
って周域に分散さｎるが、この内の液滴燃料粗粒子等は
慣徹性があり壁面まで達するが、細分化された外側微粒
子は拡散燃焼に移行する、そして周壁面にまで達した粗
粒子郡も授熱が進行しており、壁面到達と同時に蒸発気
化し燃焼の前反応条件は急速に確実に達成されるのであ
る。
本発明になる燃焼系を図において説明すると、第１図は
圧縮上死点附近における燃料噴射ノヅルよりの燃料噴霧
の状態がピストンキャビティｌｆｆ１而図とともに示さ
れている。
圧縮上死点附近における燃料噴射ノヅルよりの燃料噴霧
の状態がピストンキャビティｌｆｆ１而図とともに示さ
れている。
単孔ノヅル（１）よりの燃料噴流（２］はその中心部は
ノヅル孔（３）近傍においては剛体的液相とみるべきで
あり、噴孔を離れるに従って圧縮の影響をうけ噴流外側
域では圧力と熱により（４）郡として気化が進行するが
、噴流中心域は噴流エネルギを歿存して衝突面（４）に
到達する。
ノヅル孔（３）近傍においては剛体的液相とみるべきで
あり、噴孔を離れるに従って圧縮の影響をうけ噴流外側
域では圧力と熱により（４）郡として気化が進行するが
、噴流中心域は噴流エネルギを歿存して衝突面（４）に
到達する。
次に衝突面に達した噴射主流は衝突反射作用によって（
５）に示すごとくキャビティ周壁に向って主流は分散指
向されるが、この場においては燃料は一層加熱され周域
に指向分布される燃料ｇ （Ｂ）とな＆このうち比較的
粒子の小さいものは順次周域空気と混合し、燃焼前反応
の条件が進行し、さらに燃料郡ＣＢ）中の燃料粗粒子は
キャピテイ壁面にまでに達するが、粒子は充分に加熱さ
れた状態にあり、且つ衝突面形状によって周壁全体に広
く分散され（０）のごとくに急速な蒸発気化が促進され
る。
５）に示すごとくキャビティ周壁に向って主流は分散指
向されるが、この場においては燃料は一層加熱され周域
に指向分布される燃料ｇ （Ｂ）とな＆このうち比較的
粒子の小さいものは順次周域空気と混合し、燃焼前反応
の条件が進行し、さらに燃料郡ＣＢ）中の燃料粗粒子は
キャピテイ壁面にまでに達するが、粒子は充分に加熱さ
れた状態にあり、且つ衝突面形状によって周壁全体に広
く分散され（０）のごとくに急速な蒸発気化が促進され
る。
このように、本発明になる燃焼系においては単孔ノヅル
よりの燃料噴流を以って直噴デイゼルエンジンが要求す
る３条件（′ａ化・慣徹・分布性）を（Ａ）・（Ｂ）・
（０］の各項において多点で且つ立体的に行わしめ、こ
れの合成的な燃焼を行なうことを特徴とするものであり
、これによってスワール依存度の少ない空気利用率の高
い良好な燃焼をなしうるちのである。
よりの燃料噴流を以って直噴デイゼルエンジンが要求す
る３条件（′ａ化・慣徹・分布性）を（Ａ）・（Ｂ）・
（０］の各項において多点で且つ立体的に行わしめ、こ
れの合成的な燃焼を行なうことを特徴とするものであり
、これによってスワール依存度の少ない空気利用率の高
い良好な燃焼をなしうるちのである。
本燃焼系においては既述のごとく燃料噴流の衝突反射作
用によって（８・（句・（０ン域においてキャビティ内
部に燃料粒子の立体的分布が達成さｎるものであり、従
来の多孔ホールノヅルによる燃焼系と異なり噴射圧力を
過大とする必要はなく、スワールの依存度舎ノヅルの噴
射条件・キャビティ形状に鈍感なことも本燃焼系の特性
を表するものであり、多点急速反応の段階的合成燃焼に
より圧力上昇率が比較的緩やかな特性を有するものであ
る。
用によって（８・（句・（０ン域においてキャビティ内
部に燃料粒子の立体的分布が達成さｎるものであり、従
来の多孔ホールノヅルによる燃焼系と異なり噴射圧力を
過大とする必要はなく、スワールの依存度舎ノヅルの噴
射条件・キャビティ形状に鈍感なことも本燃焼系の特性
を表するものであり、多点急速反応の段階的合成燃焼に
より圧力上昇率が比較的緩やかな特性を有するものであ
る。
また、噴射時期を進めることによって蒸発予混合率を増
やすことの容易性は多種燃料機関としての優位性をもつ
ものと云える。
やすことの容易性は多種燃料機関としての優位性をもつ
ものと云える。
本発明においては単孔ノヅルでの燃料直接噴射供給によ
る高効率な直噴燃焼方式の燃焼系を確立したことにあり
、これによってホールノヅル方式におけるノヅル目詰ま
りにより起生じた噴霧の偏向・劣化による機関性能の低
下・黒煙の発生等のトラブルが抜本的に改善された。そ
して本方式においてはノヅルが燃焼室中心域に直立的に
設けうろことにより、吸・排気弁のレイアウトに裕度が
あり、周域に複数個を配置し動弁を軽くすること・吸排
気面積を拡げ得ることとにより給気効率を向上させ、比
出力・黒煙限界を向上させ吸排気弁抵抗を減することに
よるポンプ損失の低減は燃費の向上を確実とするもので
あり、複数吸気弁のタイミング変更によりスワール生成
も容易となる等多くの効果が生ずる。
る高効率な直噴燃焼方式の燃焼系を確立したことにあり
、これによってホールノヅル方式におけるノヅル目詰ま
りにより起生じた噴霧の偏向・劣化による機関性能の低
下・黒煙の発生等のトラブルが抜本的に改善された。そ
して本方式においてはノヅルが燃焼室中心域に直立的に
設けうろことにより、吸・排気弁のレイアウトに裕度が
あり、周域に複数個を配置し動弁を軽くすること・吸排
気面積を拡げ得ることとにより給気効率を向上させ、比
出力・黒煙限界を向上させ吸排気弁抵抗を減することに
よるポンプ損失の低減は燃費の向上を確実とするもので
あり、複数吸気弁のタイミング変更によりスワール生成
も容易となる等多くの効果が生ずる。
また、粘度の高い低質燃料使用に関しても自己清浄作用
を有する単孔ノヅルは信頼性が高く、噴射圧力も１００
〜２００！＃／ｃｒｎ と比較的低圧力で効果を上げう
ることはゲンプ系の負荷を軽減し、機関の耐久性に有利
であることは言うまでもない。
を有する単孔ノヅルは信頼性が高く、噴射圧力も１００
〜２００！＃／ｃｒｎ と比較的低圧力で効果を上げう
ることはゲンプ系の負荷を軽減し、機関の耐久性に有利
であることは言うまでもない。
特に単孔ノヅルを用いる本燃焼系は従来ノヅルによって
制約をうけていた超小型デイゼル機関（直噴式）の実現
を可能としたものであり、本発明の特記すべき効果であ
り、機関の運転時においては負荷と回転数に応じ燃料噴
射タイミングを適応させることによって、拡散燃焼と予
混合燃焼比率を変えることにより従来の拡散燃焼を主と
した方式に較べ高速運転が可能となることは比出力を大
巾に向上させることになり、パワープラントとじての優
位性がより高まるものである。
制約をうけていた超小型デイゼル機関（直噴式）の実現
を可能としたものであり、本発明の特記すべき効果であ
り、機関の運転時においては負荷と回転数に応じ燃料噴
射タイミングを適応させることによって、拡散燃焼と予
混合燃焼比率を変えることにより従来の拡散燃焼を主と
した方式に較べ高速運転が可能となることは比出力を大
巾に向上させることになり、パワープラントとじての優
位性がより高まるものである。
さらに噴射タイミングの可変によって拡散燃焼と予混合
燃焼との比率を容易に変更しつることは、多種燃料機関
としての特別な優位性をももつものである。
燃焼との比率を容易に変更しつることは、多種燃料機関
としての特別な優位性をももつものである。
本燃焼系はノヅルの噴射条件（圧力・噴射角）―キャビ
ティ形状・スワールに鈍感なことであり機関の設計上有
利な条件である。
ティ形状・スワールに鈍感なことであり機関の設計上有
利な条件である。
このように拡散と予混合による合成燃焼は立体且つ多点
的に起生じた個々の反応域における反応速度は速いが、
キャビティ内の入域・Ｂ域・０域において反応に時間差
が生ずるため、燃焼室全体としての燃焼反応は比較的緩
やかであり、こｎによって圧力上昇率の制御された振動
・騒音レベルの低い静粛な運転が実現され、特にデイゼ
ルエンジン特有のアイドリングノックが大巾に低減する
等従来の燃焼方式で未解決の多くの欠点が改善さｎる大
きな効果をあげることができた。
的に起生じた個々の反応域における反応速度は速いが、
キャビティ内の入域・Ｂ域・０域において反応に時間差
が生ずるため、燃焼室全体としての燃焼反応は比較的緩
やかであり、こｎによって圧力上昇率の制御された振動
・騒音レベルの低い静粛な運転が実現され、特にデイゼ
ルエンジン特有のアイドリングノックが大巾に低減する
等従来の燃焼方式で未解決の多くの欠点が改善さｎる大
きな効果をあげることができた。
第１図は中心液相噴射流の衝突反射拡散状態と外側噴霧
の霧化分布状態を示すものでありノヅルより噴射さｎた
燃料部の進行過程をＡ−Ｂ−０の６域（期）に分は示し
たものである。 第２図はＭ型キャビティにおける実施例を示すものであ
る。 矢印実線は液相または燃料の進行方向を示し、点線は粗
粒・細粒予成の燃料部、点々は微粒子の混合気化状態を
示す。 第３図・第４図は多角状衝突面の一例を示し、ａ＊ｂ−
ｏは各々異なる反射角を有する面を表すものである。 図中、（１）・・・燃料噴射ノヅル、（り・・・燃料噴
流、（３）・・・噴孔附近の液相燃料、（４）・・・衝
突反射面、（５〕・・・衝突反射による燃料主流の分布
方向、（６） ・・・吸気弁、（７〕・・・排気弁。 第１図 第２図
の霧化分布状態を示すものでありノヅルより噴射さｎた
燃料部の進行過程をＡ−Ｂ−０の６域（期）に分は示し
たものである。 第２図はＭ型キャビティにおける実施例を示すものであ
る。 矢印実線は液相または燃料の進行方向を示し、点線は粗
粒・細粒予成の燃料部、点々は微粒子の混合気化状態を
示す。 第３図・第４図は多角状衝突面の一例を示し、ａ＊ｂ−
ｏは各々異なる反射角を有する面を表すものである。 図中、（１）・・・燃料噴射ノヅル、（り・・・燃料噴
流、（３）・・・噴孔附近の液相燃料、（４）・・・衝
突反射面、（５〕・・・衝突反射による燃料主流の分布
方向、（６） ・・・吸気弁、（７〕・・・排気弁。 第１図 第２図
Claims (3)
- （１）燃料噴射ノヅルの噴孔を起点とし、燃料噴流がキ
ヤビテイ内の噴流衝突面に達する間を第１期とし、衝突
面により偏向された燃料郡がキヤビテイ壁面に到達する
間を第２期とし、更に壁面に達した燃料が蒸発気化する
間を第３期とし、各期間においての燃焼反応を合成し、
多点的な燃焼反応を起生せしめることを特徴としたデイ
ゼル機関の燃焼系。 - （２）ノヅルよりの燃料噴流をキヤビテイ底部の衝突反
射面に噴射衝突させ、衝突反射によつてキヤビテイの全
周壁に向け燃料粒子の拡散分布を計り、微粒噴霧による
拡散火炎の生成と粗粒燃料の壁面蒸発による予混合燃焼
との合成燃焼を行なわしめることを特徴とした内燃機関
の燃焼系。 - （３）ノヅルよりの燃料噴流をキヤビテイ内の衝突面に
衝突させ、衝突反作用によつて任意の方向に燃料の拡散
分布をなしうるように衝突面形状を多角面形状としたこ
とを特徴とする前記特許請求範囲（１）・（２）記載の
内燃機関。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61038067A JPS62195408A (ja) | 1986-02-22 | 1986-02-22 | 燃料噴流の衝突反射拡散によるデイゼルエンジンの燃焼系並びに衝突反射拡散燃焼による多種燃料内燃機関 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61038067A JPS62195408A (ja) | 1986-02-22 | 1986-02-22 | 燃料噴流の衝突反射拡散によるデイゼルエンジンの燃焼系並びに衝突反射拡散燃焼による多種燃料内燃機関 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62195408A true JPS62195408A (ja) | 1987-08-28 |
Family
ID=12515143
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61038067A Pending JPS62195408A (ja) | 1986-02-22 | 1986-02-22 | 燃料噴流の衝突反射拡散によるデイゼルエンジンの燃焼系並びに衝突反射拡散燃焼による多種燃料内燃機関 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62195408A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2909725A1 (fr) * | 2006-12-12 | 2008-06-13 | Inst Francais Du Petrole | Moteur a combustion interne a injection directe de carburant avec un piston muni d'un bol logeant un teton,en particulier moteur de type diesel. |
| US11885257B2 (en) | 2020-05-27 | 2024-01-30 | Scania Cv Ab | Piston, internal combustion engine, and vehicle |
-
1986
- 1986-02-22 JP JP61038067A patent/JPS62195408A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2909725A1 (fr) * | 2006-12-12 | 2008-06-13 | Inst Francais Du Petrole | Moteur a combustion interne a injection directe de carburant avec un piston muni d'un bol logeant un teton,en particulier moteur de type diesel. |
| US11885257B2 (en) | 2020-05-27 | 2024-01-30 | Scania Cv Ab | Piston, internal combustion engine, and vehicle |
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