JPH04269327A - 高温予混合膜式燃焼システム - Google Patents

高温予混合膜式燃焼システム

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JPH04269327A
JPH04269327A JP91307532A JP30753291A JPH04269327A JP H04269327 A JPH04269327 A JP H04269327A JP 91307532 A JP91307532 A JP 91307532A JP 30753291 A JP30753291 A JP 30753291A JP H04269327 A JPH04269327 A JP H04269327A
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flow guide
air flow
spray
guide ring
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フー　グオ　ドン
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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】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は高温予混合燃焼システム
、ことに直接噴射式ディーゼルエンジン用の空気流案内
環を持つ燃焼室を備えた高温予混合膜式燃焼システムに
関する。
【０００２】
【発明の背景】従来知られているＤ．Ｉ．（直接噴射式
）ディーゼルエンジンの燃焼室では、ピストンが上昇す
るときにこのピストンの頂部の環状の空気が圧縮されシ
リンダの中心に向かって流れる流れを生成する。すべて
の周囲空気がシリンダの中心に向かって流れることによ
って、各空気流間に衝突が生じて空気流の損失及び乱れ
を生じ、ノズルから噴射された燃料噴霧、特に微細な燃
料粒子に抵抗を及ぼす。従って従来のディーゼルエンジ
ンでは、噴射ノズルは、大きい直径を持つ比較的少数の
噴霧孔を持ち大きい噴霧燃料粒子を生じて前記した抵抗
に打ち勝つように構成してある。これは、多重孔燃料噴
射器の燃料噴霧孔の数が常に比較的少ない理由である。
【０００３】シリンダの中心における各空気流間の衝突
と燃料噴霧に対する抵抗とにより生ずる空気流の損失を
なくすように、本出願人は中国特許願第８８１００６９
３号明細書に記載してあるディーゼルエンジンの直接噴
射式燃焼室に設けるような空気流案内環を開発した。こ
の空気流案内環は、所要の方向に空気流を案内する空気
流案内面を持ち空気流の損失と燃料噴霧に対する抵抗と
を減らす。この特許願明細書では空気流案内環は一層大
きい直径を持つ一層少ない数の孔を持ち重い燃料粒子を
生ずる従来の燃料噴射器用に提案されたものである。従
来の燃料噴射器に設けてある空気流案内環は良好な成績
は得られても、その他の著しい効果は認められなくて、
実用化に制限を受ける。
【０００４】本発明の目的は、直接噴射式ディーゼルエ
ンジン用空気流案内環を持つ高温予混合膜式燃焼システ
ムを提供することにある。
【０００５】この目的は本発明によれば、シリンダヘッ
ドと、シリンダライナと、燃焼室を頂部に持つピストン
と、噴射ノズルと、空気流案内環とを備えた高温予混合
膜式燃焼システムにおいて、前記空気流案内環を前記シ
リンダヘッドの下面の下方にこれに隣接して前記噴射ノ
ズルのまわりに設け、前記空気流案内環の周面が空気流
案内面として作用し空気スキッシュ運動の方向を誘導す
るようにし、この空気流案内面が前記シリンダヘッドの
下面に対し外方に傾斜し、前記噴射ノズルを従来の燃料
噴射ノズルの噴霧孔の少なくとも２倍の数の噴霧孔を持
つ超多数孔付き噴射ノズルとし、叉は前記噴射ノズルを
円錐形噴霧噴射ノズルとした高温予混合膜式燃焼システ
ムを設けることによって達成できる。
【０００６】本発明によれば微細な燃料噴霧粒子を生じ
燃料噴霧期間の短い噴射ノズルは、空気流案内環と協働
して予混合膜燃焼が生ずるようにする。
【０００７】従来の燃焼システムでは、空気流の衝突と
、空気流抵抗の干渉と、重い燃料噴霧粒子と、極めて短
い着火遅れ期間とによって、予混合空気−燃料混合気を
生成するように十分に蒸発することが困難であり、従っ
て燃焼は主として拡散燃焼に属するから、排気温度及び
経済指標はあまり良好でない。しかし本発明は、従来の
燃焼システムの拡散燃焼をエンジンの排気温度、最高燃
焼圧力及び経済性を著しく向上する予混合燃焼にする。
【０００８】空気流案内環を設けることにより、燃焼空
間内の空気流はスキッシュ運動を生じシリンダの中心に
向かって流れこの案内環の空気流案内面により導かれ干
渉を受けないでシリンダヘッドの下面の下方で或る方向
に流れる。そして燃焼空間叉は燃焼室の外側に一層低い
空気圧力領域が生ずる。一層低い空気圧力領域の存在に
よって、燃焼空間叉は燃焼室の中央部分の空気流が外向
きに誘起され抑制されない外向きの燃料噴霧の噴射に役
立つ。従って燃料噴霧は外側で濃厚空気を十分に均等に
混合し、この燃料噴射器の燃料噴霧粒子は、従来の燃焼
システムの場合のように噴出しにくくて中心部分に集中
し燃焼を悪化する恐れなしに、微粒化される。この場合
、燃料噴霧の超微細な粒子を生ずる燃料噴射器を採用す
るのに好ましい条件が得られる。
【０００９】さらに本発明の燃料噴射器は、一様な薄い
油膜を形成する燃焼室の壁面への一部の燃料と燃焼室の
空間内に均等に配分される残りの部分の燃料とを噴射す
ることができる。膜の形成と微細な燃料噴霧粒子によっ
て、燃料は空気に均等に薄くなるように混合し、着火遅
れ期間を一層長くする。叉、単位時間当たりの燃料噴霧
量を増し燃料噴射期間を短縮するように（このことは本
発明により微細な燃料粒子を生じ短い噴射期間を持つ燃
料噴射器によって容易にできる）、燃料噴射を着火遅れ
期間中に終えることができる。
【００１０】前記の解析により燃料及び空気の均等な混
合によって空気−燃料混合気は着火に先立って基本的に
予混合状態にある。そして着火遅れが長いので、着火時
期はＴＤＣ（上死点）叉はＴＤＣ後或る角度たとえば２
゜叉は３゜（クランク角）に調整して、最高燃焼圧力を
圧縮圧力に近づけほぼ等圧燃焼が得られ従来の予混合燃
焼仕事の粗雑な運転の障害がなくなるようにすることが
できる。
【００１１】本発明では微細な燃料粒子を生じ噴射期間
の一層短い燃料噴射器気は、超多数の孔を持つ噴射ノズ
ル叉は円錐形燃料噴射ノズルを採用する。超多数の孔を
持つ噴射ノズルに関しては、その噴霧孔は従来のノズル
の噴霧孔の少なくとも１倍である。小形のエンジンでは
燃料噴霧孔の個数は少なくとも８個であり、中形叉は大
形のエンジンでは燃料噴霧孔の個数は少なくとも１６個
である。円錐形噴霧噴射ノズルは２種類すなわち大きい
噴霧角ノズル及び小さい噴霧角ノズルがある。大きい噴
霧角ノズルはその噴霧範囲が１００乃至１６０゜であり
、小さい噴霧角ノズルはその噴霧範囲が３０゜以内であ
る。
【００１２】本発明をスキッシュリップ状燃焼室と共に
使うときは優れた成績が得られる。
【００１３】前記した所から明らかなように、本発明燃
焼システムは、予混合燃焼により比較的完全な燃焼、良
好な経済性及び低い排気温度の利点が得られ、叉ほぼ等
圧の燃焼によって圧力上昇が小さく、最高燃焼圧力が低
く、従来のエンジンにおける最高圧力及び経済性の間の
対立が解決される。
【００１４】
【実施例】図１に示すように本発明による燃焼システム
は、シリンダヘッド１、シリンダライナ７、ピストン２
、ノズル３及び空気流案内環４を備えている。ピストン
２の頂部には、シリンダライナ７、シリンダヘッド１及
びピストン２と共に燃焼空間を形成する燃焼室５がある
。空気流案内環４は、本燃焼システムに設けられシリン
ダヘッド１の下面に固定してある。噴射ノズル３はシリ
ンダヘッド１に取付けられ、ノズル３の前端部は空気流
案内環４の中心穴１２を貫通し燃焼空間すなわち燃焼室
内に突出して、燃料油の一部は燃焼空間に噴霧し又燃料
油の別の一部は燃焼室５の壁面に噴霧しこの面に一様な
薄い油膜を形成する。
【００１５】本発明の燃料噴射ノズル３は、超多数孔付
き噴射ノズル又は円錐形噴霧噴射ノズルのように微細な
噴霧粒子を生じ短い噴射期間を持つ噴射ノズルである。
【００１６】超多数孔付き噴射ノズルの噴霧孔の個数は
従来のノズルの噴霧孔の個数の少なくとも２倍である。 小形エンジンでは、超多数孔付きノズルの孔は少なくと
も８個なるべくは８乃至１６個である。中形又は大形の
エンジンでは、その孔は少なくとも１６個なるべくは１
６乃至３０個である。超多数孔付きノズルの孔は従来の
ノズルの孔より少なくとも１／５ほど小さく、従って燃
料噴霧粒子が極めて微細である。
【００１７】図２は本発明に使われる空気流案内環４を
示す。環４は、ノズル３が貫通できる中心穴１２を持つ
。環４の底部１０は円錐形又は平面であるが円錐形がよ
い。環４の周面６は傾斜角αを持つようにした空気流案
内面として作用する。このことは、シリンダヘッド１に
対して周面６が外向きの傾斜を持つことを意味する。 角度αは４５乃至６５°の範囲である。４サイクルディ
ーゼルエンジンのシリンダ直径が１５０ｍｍ以下の場合
には、使用する空気流案内環は外径ｄｒ＝１４〜２０ｍ
ｍ及び厚さｈ＝３〜５ｍｍを持つ。これ等の２つの値は
、シリンダボアが変る際に適当に増し又は減らす。
【００１８】空気流案内環４は又噴射ノズル３と一体に
してもよい。すなわち空気流案内面６はノズル３の前部
部分の周面に直接形成する。
【００１９】作動時に、シリンダ内のピストン２がエン
ジンの作動中に上昇しＴＤＣに達すると、ピストン２の
頂部の環形の空気は圧縮され、シリンダ軸線に向かい１
種の空気運動Ｃ（空気スキッシュ運動と呼ばれる）を生
ずる。
【００２０】空気スキッシュＣが傾斜案内面６に衝突す
るときに、運動方向はＣからＢに変り始める。すなわち
空気流案内環の案内のもとに空気流案内環の傾斜面の作
用を受ける空気流は全方向で下方外向きに流れ出す。
【００２１】すなわちシリンダの中心部分から噴射され
た燃料噴霧はシリンダ軸線に向かう空気流によって影響
を受けない。同時に案内される空気運動の方向に沿って
或る速度が存在するから、シリンダの中心部分の圧力よ
り低い圧力を持つ低い方の圧力の領域が生ずる。中心部
分における燃料噴霧は、この低い方の圧力の領域におけ
る空気流により引き寄せられ外側に移動し始める。
【００２２】空気流案内環の作用により、空気流はシリ
ンダの中心から外側に移動し細かい燃料噴霧粒子を中心
から遠ざかる向きに導き、中央部の燃料粒子の濃度が比
較的低下し外側の粒子の濃度と同程度になり、最終的に
全燃焼室の空気燃料混合気が予混合の状態になる。次い
で着火が始まる。
【００２３】前記した燃焼システムは超多数の孔付きの
ノズルを持つ。しかし本発明は又、微細な噴霧粒子と一
様な粒子分布と急速な噴射速度とを持ち予混合燃焼の要
求に適応するようにした燃料噴射ノズルたとえば円錐形
噴霧噴射ノズルを使うことができる。円錐形噴霧噴射ノ
ズルは、その極めて微細な一様な燃料噴霧によって、空
気流案内環と協働して極めて良好な効果の得られること
が分かる。
【００２４】図３は、空気流案内環と円錐形噴霧噴射ノ
ズル３とを持つ予混合膜燃焼システムの１実施例を示す
。空気流案内環４の構造は、前記したのと同じである。 この円錐形噴霧ノズル３は大きい噴霧角のノズルであり
、その噴霧角は１００乃至１６０°の範囲にある。 このような噴射ノズルは、一様な燃料噴霧と極めて微細
な燃料噴霧粒子と空気接触の広い区域との利点を持ち、
そして噴霧される燃料は空気流案内環により案内される
空気の作用のもとに全周の空気と容易に混合し一様な空
気−燃料混合気になる。従ってこのような燃料噴射ノズ
ルは種々の燃焼室に使うことができる。
【００２５】図４に示した他の実施例は、空気流案内環
と小さい噴霧角の円錐形噴射ノズルとを備えている。こ
のノズルは３０°以内の噴霧角を持つ。このようなノズ
ルは特殊な形状の燃焼室に使う。燃料噴霧の拡散角が小
さいので、大部分の燃料粒子が燃焼室の中央に集中し燃
料は空気の少ない区域に接触する。しかし小さい噴霧角
のノズルの噴霧力は通常大きい噴霧角のノズルの噴霧力
より大きく、その燃料噴霧は燃焼室の壁に噴射し油膜を
生成する。又燃料油の若干の部分は壁からはね返り粒子
を一様に微細にする。小さい噴霧角を持つ円錐形燃料噴
霧噴射ノズルの前記の性質によって、突出部分８は、図
４に示すようにノズル３の下方に燃焼室５の中央に設け
てある。従って突出部分８に噴射された燃料が噴射力と
空気流案内環４により案内される空気流との共通の作用
のもとに、燃料油の一部は突出部分８に沿って下方に滑
動し薄い油膜を生成するが、燃料油の他の部分が後方に
はね返り極めて微細な燃料粒子に破砕し燃料を全体の空
気と一様に混合させる。最後に高温の予混合膜燃焼が生
じて本発明の目的が実現できる。
【００２６】円錐形噴霧噴射ノズルの特殊な構造は本出
願人の中国特許願第８９２１３６１３．３号明細書に記
載してあるから、本明細書では詳しい説明は省くことに
する。
【００２７】図５は本発明の別の実施例を示す。この実
施例ではスキッシュリップ状燃焼室を採用してある。ス
キッシュリップ状部ののど部は強いスキッシュ運動を生
じて空気燃料の混合を促進するには小さい。空気流案内
環をのど部の中心に設定するときは、同程度のスキッシ
ュ運動を生ずるようにのど部直径を大きくすることがで
きる。従って空気流案内環、超多数孔付き噴射ノズル又
は円錐形噴霧ノズル及びスキッシュリップ状燃焼室に組
み合わせると、特別の成績が得られる。
【００２８】図５の実施例ではスキッシュリップ状燃焼
室のシリンダボアの直径Ｄ＝１００乃至１５０ｍｍであ
り、空気流案内環の直径ｄｒ＝１４乃至２０ｍｍであり
、燃焼室ののど部の直径ｄｋ＝２ｄｒであり、燃焼室の
直径ｄｂ＝（１．８乃至２）ｄｋあり、燃焼室の高さＨ
＝（１乃至１．２）ｄｒである。
【００２９】以上本発明を好適な実施例について詳細に
説明したが、本発明はこれ等の実施例に限らないで、本
発明の精神を逸脱しないで種々の変化変型を行なうこと
ができるのは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の予混合膜燃焼システムの縦断面図であ
る。
【図２】本発明に使う空気流案内環の縦断面図である。
【図３】空気流案内環及び円錐形噴霧噴射ノズルから成
る燃焼システムの縦断面図である。
【図４】空気流案内環と小さな噴霧角を持つ円錐形噴霧
噴射ノズルとから成る燃焼システムの縦断面図である。
【図５】スキッシュリップ状燃焼室を採用する本発明の
１実施例の縦断面図である。
【符号の説明】
１　　　　　　シリンダヘッド ２　　　　　　ピストン ３　　　　　　噴射ノズル ４　　　　　　空気流案内環 ５　　　　　　燃焼室 ６　　　　　　周面（空気流案内面） ７　　　　　　シリンダライナ

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　シリンダヘッド（１）と、シリンダラ
    イナ（７）と、燃焼室（５）を頂部に持つピストン（２
    ）と、噴射ノズル（３）と、空気流案内環（４）とを備
    えた高温予混合膜式燃焼システムにおいて、前記空気流
    案内環（４）を前記シリンダヘッド（１）の下面の下方
    にこれに隣接して前記ノズル（３）のまわりに設け、前
    記空気流案内環（４）の周面（６）が空気流案内面とし
    て作用し空気スキッシュ運動の方向を誘導するようにし
    、この空気流案内面（６）が前記シリンダヘッド（１）
    の下面に対し外方に傾斜し、前記噴射ノズル（３）を従
    来の燃料噴射ノズルの噴霧孔の少なくとも２倍の噴霧孔
    を持つ超多数孔付き噴射ノズルとした高温予混合膜式燃
    焼システム。
  2. 【請求項２】　　前記超多数孔付き噴射ノズルに、小形
    エンジン用に対しては少なくとも８個の噴霧孔、叉は中
    形或いは大形エンジンに対しては少なくとも１６個の噴
    霧孔をそれぞれ設けた請求項１の高温予混合膜式燃焼シ
    ステム。
  3. 【請求項３】　　前記超多数孔付き噴射ノズルに、小形
    エンジン用に対しては８乃至１６個の噴霧孔、叉は中形
    或いは大形のエンジンに対しては１６乃至３０個の噴霧
    孔をそれぞれ設けた請求項２の高温予混合膜式燃焼シス
    テム。
  4. 【請求項４】　　前記噴射ノズル（３）の前記それぞれ
    の噴霧孔の直径を、従来の燃料噴射ノズルの噴霧孔直径
    より少なくとも１／５ほど小さくした請求項１叉は２の
    高温予混合膜式燃焼システム。
  5. 【請求項５】　　前記燃焼室をスキッシュリップ状部形
    燃焼室とした請求項１乃至４に記載の高温予混合膜式燃
    焼システム。
  6. 【請求項６】　　シリンダヘッド（１）と、シリンダラ
    イナ（７）と、燃焼室（５）を頂部に持つピストン（２
    ）と、噴射ノズル（３）と、空気流案内環（４）とを備
    えた高温予混合膜式燃焼システムにおいて、前記空気流
    案内環（４）を前記シリンダヘッド（１）の下面の下方
    にこれに隣接して前記ノズル（３）のまわりに設け、前
    記空気流案内環（４）の周面（６）が空気流案内面とし
    て作用し空気スキッシュ運動の方向を誘導するようにし
    、前記空気流案内面（６）が前記シリンダヘッド（１）
    の下面に対し外方に傾斜し、前記噴射ノズル（３）を円
    錐形の噴霧噴射ノズルとした高温予混合膜式燃焼システ
    ム。
  7. 【請求項７】　　前記円錐形噴霧噴射ノズル（３）が１
    ００乃至１６０゜の噴霧角を持つようにした請求項６の
    高温予混合膜式燃焼システム。
  8. 【請求項８】　　前記円錐形噴霧噴射ノズル（３）が３
    ０゜以内の噴霧角を持ち、前記燃焼室（５）にその中央
    に突出部分（８）を設け、燃料噴霧を前記突出部分（８
    ）に直接噴射し前記部分（８）に衝突しこの部分に沿い
    滑動して下降し薄い油膜を生成するようにした請求項６
    の高温予混合膜式燃焼システム。
  9. 【請求項９】　　前記燃焼室をスキッシュリップ状燃焼
    室とした請求項６乃至８のいずれかに記載の高温予混合
    膜式燃焼システム。
JP91307532A 1990-12-25 1991-11-22 高温予混合膜式燃焼システム Withdrawn JPH04269327A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN90106022A CN1062780A (zh) 1990-12-25 1990-12-25 热预混合油膜燃烧系统
CN90106022.4 1990-12-25

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH04269327A true JPH04269327A (ja) 1992-09-25

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ID=4879756

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