JPH09264232A - 燃料噴射弁のデポジット低減法およびデポジット低減式燃料噴射弁 - Google Patents
燃料噴射弁のデポジット低減法およびデポジット低減式燃料噴射弁Info
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- JPH09264232A JPH09264232A JP8099385A JP9938596A JPH09264232A JP H09264232 A JPH09264232 A JP H09264232A JP 8099385 A JP8099385 A JP 8099385A JP 9938596 A JP9938596 A JP 9938596A JP H09264232 A JPH09264232 A JP H09264232A
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Abstract
が低減して、燃料流量が低下する事を防止するようにし
た燃料噴射弁のデポジット低減法およびデポジット低減
式燃料噴射弁を提供する。 【解決手段】 燃料噴射弁1の噴口3の温度を燃料の90
%蒸留温度より低くなし、燃料中のデポジット前駆物質
を液相状態で分散保持させることにより、そのデポジッ
ト前駆物質を燃料の噴射流によりその噴口3から効率良
く的確に流出除去することができる。
Description
る噴口を設けた燃料噴射弁において、噴口内面へのデポ
ジットの堆積により噴口面積が低減して、燃料流量が低
下する事を防止するようにした燃料噴射弁のデポジット
低減法およびデポジット低減式燃料噴射弁に関する。
燃料噴射弁(特開昭62-103456 号)と図14に示す燃料
噴射弁(実開昭63-151970 号)がある。いずれも、燃料
噴射弁の先端部に熱伝導の良好なシュラウドを設けて、
燃料噴射弁の先端部の放熱性を改善するとともに、燃焼
ガスからの輻射熱を低減して、燃料噴射弁の先端部の温
度低減を図っている。さらに、前者は、撥油性の被覆を
燃料噴射弁の先端部に施す事により、デポジットの離脱
を容易にしている。
う問題をもたらす噴口内面のデポジットの堆積は、後述
するように、燃料噴射弁の先端部の温度と使用する燃料
の留分との関係で決まる。そのため、燃料噴射弁の先端
温度が燃料の90%蒸留温度を越える温度に達すると、上
述構成の有無にかかわらず、噴口内面でのデポジットの
堆積が進行し、噴口の開口面積が低減して、燃料噴射弁
の流量低下が生じてしまう実用上解決すべき課題を有す
る。
しては、以下のような解決すべき課題がある。 燃料流量低下の状況 本発明者等は、90%蒸留温度が150℃の燃料xを用い
て、燃料噴射弁の先端部の温度が165℃になるエンジ
ン運転条件で30時間のエンジン試験を行った。そのエン
ジン試験過程での噴射弁の流量低下の状況を図1に示
す。30時間のエンジン試験終了時には、10%の流量低下
が生ずる。
よび図3に示す。試験終了後には、デポジットの堆積に
より噴口面積が小さくなっている。 デポジットの堆積状況 試験開始後4時間を経過したノズル外表面の噴口周囲状
況を図4に、さらに噴口内面の状況を図5に示す。ま
た、その特徴を模式的に図6に現わす。デポジットの堆
積は、ノズル外表面の噴口周囲部から始まる。そして、
噴口近傍では、粒子状のデポジットが堆積する。また、
それより外側の領域では、なめらかな面のデポジット層
が形成される。
ばらくすると、噴口内面の出口部にデポジットが堆積し
はじめる(図5)。噴口内面の出口部に一旦デポジット
が堆積しはじめると、デポジットはその部分から上流方
向に広がって行く。そして、噴口内面全体がデポジット
に覆われた時点で、3%以上の顕著な流量低下が生ず
る。つまり、噴口内面でのデポジットの堆積は、噴射終
了時に燃料が残留しやすい部分から始まる。 噴口内面での作用 噴口内面の燃料の状態を考える。燃料噴射の後、噴口内
面に燃料が残留する。それらの燃料は壁面からの熱を受
けて、その一部は蒸発する。噴口内面に残留した燃料
は、その中に含まれているデポジット前駆物質が核とな
って脱水素反応や重合反応を起こし、デポジット化が進
行する。つまり、噴口内面に堆積するデポジットは、燃
焼により発生する煤が堆積したものではなく、噴口内面
に残留した燃料が熱の影響を受けて固相化したものであ
る。
点を解消するもので、燃料を噴射供給する噴口を設けた
燃料噴射弁において、その噴口内面へのデポジットの堆
積により噴口面積が低減して、燃料流量が低下する事を
防止する燃料噴射弁のデポジット低減法およびデポジッ
ト低減式燃料噴射弁を提供することを目的とする。
料噴射弁のデポジット低減法は、燃料を噴射供給する噴
口を設けた燃料噴射弁において、該燃料噴射弁の噴口の
温度を燃料の90%蒸留温度より低くなし、燃料中のデポ
ジット前駆物質を液相状態で分散保持させるとともに、
そのデポジット前駆物質を燃料の噴射流によりその噴口
から流出除去することを特徴とする。
ット低減法は、燃料を噴射供給するように設けられた燃
料噴射弁において、その噴射弁の噴口の温度を170度
C以下となし、燃料中のデポジット前駆物質を液相状態
で分散保持させるとともに、そのデポジット前駆物質を
燃料の噴射流によりその噴口から流出除去することを特
徴とする。
は、請求項1または請求項2の一に記載において、燃料
噴射弁が噴口を内燃機関の燃焼室内に臨ませて開口配設
したことを特徴とする。
は、請求項1または請求項2の一に記載において、燃料
噴射弁が噴口を内燃機関の燃焼室内に吸入空気を供給す
る吸気通路の吸気弁の近傍に開口配設したことを特徴と
する。
は、前記請求項の一に記載において、燃料噴射弁が内燃
機関の燃焼室まわりの冷却水通路の近傍に配設したこと
を特徴とする。
は、前記請求項の一に記載において、燃料噴射弁が噴口
まわりに冷却手段を設けたことを特徴とする。
は、前記請求項の一に記載において、燃料噴射弁は噴口
まわりに断熱構造を設けたことを特徴とする。
料噴射弁は、燃料を噴射供給する噴口を設けた燃料噴射
弁において、該燃料噴射弁の噴口の温度を燃料の90%蒸
留温度より低くなし、燃料中のデポジット前駆物質を液
相状態で分散保持させるとともに、そのデポジット前駆
物質を燃料の噴射流によりその噴口から流出除去するこ
とを特徴とする。
料噴射弁は、燃料を噴射供給する噴口を設けた燃料噴射
弁において、その噴射弁の噴口の温度を170度C以下
となし、燃料中のデポジット前駆物質を液相状態で分散
保持させるとともに、そのデポジット前駆物質を燃料の
噴射流によりその噴口から流出除去することを特徴とす
る。
請求項3または請求項4の一に記載において、燃料噴射
弁が噴口を内燃機関の燃焼室内に臨ませて開口配設した
ことを特徴とする。
請求項3または請求項4の一に記載において、燃料噴射
弁が噴口を内燃機関の燃焼室内に吸入空気を供給する吸
気通路の吸気弁の近傍に開口配設したことを特徴とす
る。
前記請求項の一に記載において、燃料噴射弁が内燃機関
の燃焼室まわりの冷却水通路の近傍に配設したことを特
徴とする。
前記請求項の一に記載において、燃料噴射弁が噴口まわ
りに冷却手段を設けたことを特徴とする。
前記請求項の一に記載において、燃料噴射弁が噴口まわ
りに断熱構造を設けたことを特徴とする。
たる作用効果は以下の通りである。 流量低下の状況 90%蒸留温度が168℃の燃料yを用いて、図1と同一
試験条件で、30時間のエンジン試験を行った。そのエン
ジン試験過程での噴射弁の流量低下の状況を図7に示
す。燃料yを用いた場合には、燃料xを用いた場合より、
噴射弁の流量低下が小さくなる事がわかる。
8および図9に示す。燃料xを用いた場合より、燃料yを
用いた方が噴口面積の低減が少ない事がわかる。次に、
噴口面積の低下率を算出する。試験前後の噴口直径を4
5度おきに4箇所測定し、その値をそれぞれ次式 1−(d/do)2 do;試験前の直径 d ;試験後の直径 に代入して面積低下率と定義する。その結果を図10に
示す。これらの面積低下率は、噴射弁の流量低下と相関
関係を持っており、流量低下が噴口面積の低減によって
生じる事がわかる。
因を考える。図11に本試験に用いた2種類の燃料の蒸
留特性を示す。燃料xは90%蒸留温度が150℃、一方、燃
料yは90%蒸留温度が168℃で、燃料xより高沸点成分を
多く含んだ燃料である。本試験条件下で、噴射弁の先端
部に取付けた熱電対の平均指示温度は165℃であり、こ
の温度における燃料の留分は、燃料xが4%、燃料yが
11%である 。この留分の差は、燃料噴射の後、噴口
内面に残留するデポジット前駆物質の状態が異なる事を
示唆している。低沸点成分が多く含まれる燃料xでは、
噴口内面に残留した燃料の蒸発が早く、燃料の流動性が
なくなるために、燃料中のデポジット前駆物質は壁面に
粘着する。粘着した前駆物質は、次の噴射の際の燃料貫
徹力が作用しても、洗い流されずに噴口内面に残る。一
方、燃料yでは、残留した燃料が熱の影響を受けた場合
でも流動性のある状態を維持しており、デポジット前駆
物質はこの燃料中に分散している。その結果、前駆物質
は、次の噴射の際に、噴口内に残留している流動性のあ
る燃料と共に洗い流されて、噴口内面への堆積が抑制さ
れる。このように、燃料の90%蒸留温度の違いによ
り、噴口内面のデポジット前駆物質の状態が変わり、デ
ポジットの堆積量に差が生ずる。
をもたらす噴口内面でのデポジット堆積を抑制するため
には、燃料中に含まれるデポジット前駆物質を液相状態
で分散保持させて、噴口内面と前駆物質との間に粘着力
が働かないようにする事が必要である。燃料中に分散し
ている前駆物質は、燃料の噴射時に流動性のある未蒸発
燃料とともに噴口から流出するため、噴口内面でのデポ
ジットの堆積を抑制することができる。噴口内面での前
駆物質の状態は噴射弁の先端温度と燃料留分の関係で決
まる。そのため、デポジットの堆積を抑制するには、噴
射弁の先端温度を燃料の90%蒸留温度以下に設定する事
が必要となる。
する。本実施の形態の燃料噴射弁のデポジット低減法お
よびデポジット低減式燃料噴射弁1は、燃焼室2内に噴
口3を臨ませて燃料を直接噴射供給する内燃機関のエン
ジンヘッド4の基本構成を図12に示す。一般に、エン
ジンヘッド4には冷却水通路5が設けられており、燃焼
室2内の発熱によるエンジンヘッド4の異常加熱を防止
している。本実施の形態では、燃料噴射弁1の先端温度
を燃料の90%蒸留温度以下としてある。燃料噴射弁1の
先端部6は燃焼室2に曝されるため、燃焼室2からの熱
を直接的に受ける。一方、燃料噴射弁1の先端部6は、
規定量の燃料を供給する開閉弁機構(図示せず)を持つ
ため、耐久性を要求される部位となっている。そのため
に使用する材料が限定され、熱伝導性の良好でない材料
を選択せざるを得ない。その結果、エンジンヘッドの異
常加熱のみに着眼した従来の設計では、エンジン運転条
件の一部で、燃料噴射弁の先端温度が燃料の90%蒸留温
度を越える場合が生じ、図1に示したような燃料噴射弁
の流量低下が生ずる。
ジット低減法およびデポジット低減式燃料噴射弁1は、
燃料の90%蒸留温度が燃料噴射弁1の先端温度より低い
燃料を用い、または、燃料噴射弁の噴口の温度を170
度C以下となし、さらに、図12に示すような冷却水通
路5を燃料噴射弁1の先端部6に設けて、積極的に、燃
料噴射弁1の先端部6を冷却する事が必要となる。
噴射弁のデポジット低減法およびデポジット低減式燃料
噴射弁1は、燃料中のデポジット前駆物質を液相状態で
分散保持させて、噴口内面への粘着を防止するために、
そのデポジット前駆物質を燃料の噴射流によりその噴口
3から流出除去することができる。
ト低減法およびデポジット低減式燃料噴射弁1は、噴口
を内燃機関の燃焼室内に吸入空気を供給する吸気通路の
吸気弁の近傍に開口配設することにより上記とほぼ同様
の作用効果を奏する。
ト低減法およびデポジット低減式燃料噴射弁1は、噴口
まわりに冷却手段を設けることにより上記とほぼ同様の
作用効果を奏する。
ト低減法およびデポジット低減式燃料噴射弁1は、噴口
まわりに断熱構造を設けることにより上記とほぼ同様の
作用効果を奏する。
示す写真
示す写真
示す模式図
写真
写真
断面図
示す顕微鏡写真(SEM写真)
示す顕微鏡写真(SEM写真)
写真(SEM写真)
写真(SEM写真)
示す模式図
顕微鏡写真(SEM写真)
顕微鏡写真(SEM写真)
断面図
Claims (4)
- 【請求項1】 燃料を噴射供給する噴口を設けた燃料噴
射弁において、該燃料噴射弁の噴口の温度を燃料の90%
蒸留温度より低くなし、燃料中のデポジット前駆物質を
液相状態で分散保持させるとともに、そのデポジット前
駆物質を燃料の噴射流によりその噴口から流出除去する
ことを特徴とする燃料噴射弁のデポジット低減法。 - 【請求項2】 燃料を噴射供給するように設けられた燃
料噴射弁において、その噴射弁の噴口の温度を170度
C以下となし、燃料中のデポジット前駆物質を液相状態
で分散保持させるとともに、そのデポジット前駆物質を
燃料の噴射流によりその噴口から流出除去することを特
徴とする燃料噴射弁のデポジット低減法。 - 【請求項3】 燃料を噴射供給する噴口を設けた燃料噴
射弁において、該燃料噴射弁の噴口の温度を燃料の90%
蒸留温度より低くなし、燃料中のデポジット前駆物質を
液相状態で分散保持させるとともに、そのデポジット前
駆物質を燃料の噴射流によりその噴口から流出除去する
ことを特徴とするデポジット低減式燃料噴射弁。 - 【請求項4】 燃料を噴射供給するように設けられた燃
料噴射弁において、その噴射弁の噴口の温度を170度
C以下となし、燃料中のデポジット前駆物質を液相状態
で分散保持させるとともに、そのデポジット前駆物質を
燃料の噴射流によりその噴口から流出除去することを特
徴とするデポジット低減式燃燃料噴射弁。
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| JPH09264232A true JPH09264232A (ja) | 1997-10-07 |
| JP3228497B2 JP3228497B2 (ja) | 2001-11-12 |
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ID=14246051
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