JPS6263121A - 直接噴射方式圧縮着火内燃機関 - Google Patents
直接噴射方式圧縮着火内燃機関Info
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は直接噴射式デイゼル機関の混合気形成に関しノ
ヅルよりの燃料噴流をピストンに相対して設けた突起部
に衝突させることによって多角的方向に指向させ、燃焼
に効果的な混合気分布を形成するた゛めの燃料衝突拡散
混合方式に係るものである〇 燃料を噴射によって供給するデイゼルエンジンは短時間
中に空気との有効な混合が要求されるため効果的噴霧生
成の役割は主にノヅルに依存されこれをスワール、スキ
ッシユ等が助成する仕組となっている。
ヅルよりの燃料噴流をピストンに相対して設けた突起部
に衝突させることによって多角的方向に指向させ、燃焼
に効果的な混合気分布を形成するた゛めの燃料衝突拡散
混合方式に係るものである〇 燃料を噴射によって供給するデイゼルエンジンは短時間
中に空気との有効な混合が要求されるため効果的噴霧生
成の役割は主にノヅルに依存されこれをスワール、スキ
ッシユ等が助成する仕組となっている。
特に直接噴射方式エンジンは上記の条件が重要なことは
周知のことである。このために直噴デイゼルに用いられ
る燃料噴射ノヅルは燃料の拡散・霧化・慣到性を有する
多孔針弁ノヅルが使用されているが、この方式は次の欠
点を有するものである。
周知のことである。このために直噴デイゼルに用いられ
る燃料噴射ノヅルは燃料の拡散・霧化・慣到性を有する
多孔針弁ノヅルが使用されているが、この方式は次の欠
点を有するものである。
即ち、
（１）多孔ノゾルは燃料の質等によって多孔に目づまり
が起こりやすく、噴霧の偏向により空気利用率が低下し
、黒煙が発生しやすい。
が起こりやすく、噴霧の偏向により空気利用率が低下し
、黒煙が発生しやすい。
（２） ノヅルよりの噴霧パターンは平面的なため空気
利用率を高めるには強いスワールが必要であり、且つ燃
焼室（キャビティ）は偏平化の方向にある。
利用率を高めるには強いスワールが必要であり、且つ燃
焼室（キャビティ）は偏平化の方向にある。
（６） スワール依存度が大きいために高速燃焼に不
適である。
適である。
（４） スワール生成のための流路又は弁系抵抗によ
り充填効率が低下するので、比出力を向上させるには過
給装置が必要となる。
り充填効率が低下するので、比出力を向上させるには過
給装置が必要となる。
（５） ノヅルの設計に制約さＢ ／ＪＸ型化が至難
である。
である。
（６）性能維持のためのメンテナンスが大きい。
等である。
熱効率が高く、始動性の良い直接噴射式ディゼル機関も
既述の多くの欠点を有するが、本発明は上記直噴デイゼ
ルエンジンの諸欠点を簡潔で効果的な混合気生成方法に
より解決し、有効な混合拡散燃焼によって更に燃費効率
を向上し、排気中の有害成分を低減した直噴燃焼式高速
デイゼル機関を社会に提供することを目的としたもので
ある。
既述の多くの欠点を有するが、本発明は上記直噴デイゼ
ルエンジンの諸欠点を簡潔で効果的な混合気生成方法に
より解決し、有効な混合拡散燃焼によって更に燃費効率
を向上し、排気中の有害成分を低減した直噴燃焼式高速
デイゼル機関を社会に提供することを目的としたもので
ある。
直接噴射式デイゼルエンジンでは供給される燃料は燃焼
室内において初めて空気と接触するものであり、燃料と
空気の混合接触条件が機関性能を左右する。したがって
有効な「混合」の条件を促進する手段として燃焼室内の
空気に旋回渦流運動（スワール）を与え、噴射された燃
料の混合と・分布を図っている。このためスワール発生
の手段としてヘリカルメート、ダイレクシ冒ナルボート
、シュラウドパルプ等が知られている。
室内において初めて空気と接触するものであり、燃料と
空気の混合接触条件が機関性能を左右する。したがって
有効な「混合」の条件を促進する手段として燃焼室内の
空気に旋回渦流運動（スワール）を与え、噴射された燃
料の混合と・分布を図っている。このためスワール発生
の手段としてヘリカルメート、ダイレクシ冒ナルボート
、シュラウドパルプ等が知られている。
このように従来の技術思想では有効な燃料と空気の「混
合」を図るにはスワールに重点が置かれ、燃料の供給方
式に関してはもっばら多孔ボールノヅルを用い、これと
スワールの整合によって機関の性能向上と排気有害成分
の低減を図っている現状である。
合」を図るにはスワールに重点が置かれ、燃料の供給方
式に関してはもっばら多孔ボールノヅルを用い、これと
スワールの整合によって機関の性能向上と排気有害成分
の低減を図っている現状である。
発明者は燃焼室内に供給する燃料を特別な工夫によって
燃焼室全体に分散供給しつることが可能となれば空気と
の混合条件（空気利用率）も改善され、スワールに依存
すること少なく有効な拡散燃焼が行なえることを確認し
た（・特許出願・・・昭和６０年２月２８日、特願昭６
０−０３９８５９ ）。
燃焼室全体に分散供給しつることが可能となれば空気と
の混合条件（空気利用率）も改善され、スワールに依存
すること少なく有効な拡散燃焼が行なえることを確認し
た（・特許出願・・・昭和６０年２月２８日、特願昭６
０−０３９８５９ ）。
従来、直噴デイゼルエンジンに用いられているノヅルは
多噴孔針弁ノヅルが主であり、このノヅルは一定の流出
断面積をもち周囲にそって一様に分布される複数個の噴
孔を有し、噴流角度が決められており、放射状に噴出す
るが「分布形態は平面的であり、多孔よりの燃料の慣到
性はコントロール出来ない」特徴をもつものである。し
たがってこの平面的な噴霧パターンによって燃焼室全域
の空気を利用するには必然的にスワールに依存すること
になり、又キャビティ側壁に強い慣到性によって衝突し
た燃料は局所的冷却域と過濃混合域を形成するので、こ
れもスワールの拡散効果に依存することになる。
多噴孔針弁ノヅルが主であり、このノヅルは一定の流出
断面積をもち周囲にそって一様に分布される複数個の噴
孔を有し、噴流角度が決められており、放射状に噴出す
るが「分布形態は平面的であり、多孔よりの燃料の慣到
性はコントロール出来ない」特徴をもつものである。し
たがってこの平面的な噴霧パターンによって燃焼室全域
の空気を利用するには必然的にスワールに依存すること
になり、又キャビティ側壁に強い慣到性によって衝突し
た燃料は局所的冷却域と過濃混合域を形成するので、こ
れもスワールの拡散効果に依存することになる。
近時はこのスワールの強さがＨｏｇの発生と関係があり
「強すぎるスワールはＮＯｘを増加させる」ことが明ら
かとなった。そして多孔針弁ノヅルも既述の如き種々の
問題点を有している。
「強すぎるスワールはＮＯｘを増加させる」ことが明ら
かとなった。そして多孔針弁ノヅルも既述の如き種々の
問題点を有している。
本発明の実施例を図について説明すると次の如くである
。
。
第１図に示す如くシリンダヘッドＣＩ）に装着したノヅ
ルＱ）よりの燃料噴流は、゛エネルギーをまだ温存して
相対位置に設けられた突起部（ω先端（４）に衝突する
。そして図、１・２・乙に示す如くに噴流入射角に対し
ての反射方向は時間と距離変化の影響をうける連続流で
あり、始めに衝突した燃料は反射ベクトル方向に進行す
るが、後続の燃料運動の影響をうけ側面方向に追い出さ
れその過程においても次の燃料運動の影響をうけること
になり、その複雑な過程は繰返される。
ルＱ）よりの燃料噴流は、゛エネルギーをまだ温存して
相対位置に設けられた突起部（ω先端（４）に衝突する
。そして図、１・２・乙に示す如くに噴流入射角に対し
ての反射方向は時間と距離変化の影響をうける連続流で
あり、始めに衝突した燃料は反射ベクトル方向に進行す
るが、後続の燃料運動の影響をうけ側面方向に追い出さ
れその過程においても次の燃料運動の影響をうけること
になり、その複雑な過程は繰返される。
又ビントル、スロ？トル等の７ヅル噴角の異なる条件に
よっては反射噴霧の方向は更に複雑化する傾向であり、
これの正確な解析は今後に待たなければならないが、発
明者はストロボスコープによる可視観察によって従来の
多孔ホールノヅルの噴霧分布と異なった立体的噴霧の分
布を確認した。
よっては反射噴霧の方向は更に複雑化する傾向であり、
これの正確な解析は今後に待たなければならないが、発
明者はストロボスコープによる可視観察によって従来の
多孔ホールノヅルの噴霧分布と異なった立体的噴霧の分
布を確認した。
本発明を適用した実機運転においては、多孔ホ−ル／プ
ルを用いた現眉機関と比較して出力、燃・料消費率、ス
モークの発生率等いずれもが良い数値を示しており、注
目すべきことである。
ルを用いた現眉機関と比較して出力、燃・料消費率、ス
モークの発生率等いずれもが良い数値を示しており、注
目すべきことである。
簡単で信頼性の高いビントル等の単孔ノヅル責使用する
ことによって、高性能、低公害な高速直噴デイゼル機関
の小型化が容易に達成しうることは本発明の大なる効果
である。
ことによって、高性能、低公害な高速直噴デイゼル機関
の小型化が容易に達成しうることは本発明の大なる効果
である。
本発明の基本的技術思想は現眉直噴ディゼルエンジンが
行なっている「ノヅルに依存した混合気の形成方式」を
抜本的に改め、「ノヅルよりの燃料噴流とピストン突起
部との衝突による混合気形成方式」を提示するものであ
り、これによってスワールの依存を少な（シ、空気利用
率を高めるため、より立体的な噴霧の分布形成を゛可能
とし、燃焼反応速度を速め、これによって比出力の向上
した熱効率の高いディゼル機関の高速化と小型化を可能
とし、排気中のスモーク、ＮＯｘ等の少ない内燃機関の
混合気形成方法であり、構造が簡単で自己清浄性の強い
単孔ノヅルを使用してノヅルによるトラブル要因をなく
シ、燃焼室を複雑化することなく機関熱効率を向上する
こと、排気の有害性を低減しうろこと、機関の小部高速
化が可能となること等は本発明による大きな効果と云え
る。
行なっている「ノヅルに依存した混合気の形成方式」を
抜本的に改め、「ノヅルよりの燃料噴流とピストン突起
部との衝突による混合気形成方式」を提示するものであ
り、これによってスワールの依存を少な（シ、空気利用
率を高めるため、より立体的な噴霧の分布形成を゛可能
とし、燃焼反応速度を速め、これによって比出力の向上
した熱効率の高いディゼル機関の高速化と小型化を可能
とし、排気中のスモーク、ＮＯｘ等の少ない内燃機関の
混合気形成方法であり、構造が簡単で自己清浄性の強い
単孔ノヅルを使用してノヅルによるトラブル要因をなく
シ、燃焼室を複雑化することなく機関熱効率を向上する
こと、排気の有害性を低減しうろこと、機関の小部高速
化が可能となること等は本発明による大きな効果と云え
る。
燃料噴射ノヅルよりの燃料噴流は可成なエネルギーを有
する剛体とみるべきであり「衝突拡散燃焼方式」におい
ては、ノヅルよりの出口速度（エネルギー量）が衝突反
射物体に及ぼす影響は大きい。これの入射による反射燃
料の分布形態は衝突物の反射面形状によって多様な形態
が形成されるものであり、反射燃料の到達距離はノヅル
出口のエネルギーより反射によるエネルギーの減衰度と
によって求めることができるが、分散される燃料粒子の
合成密度等によっても運動量が異なる極めて複雑な非定
常流の解析が必要であり、更にこれの空気との混合燃焼
ともなれば圧力・熱の条件が加わり複雑さは重畳する、
したがって気筒燃焼室（キャピテイ）の大きさく応じた
噴ｔｌｌＡターンの形成は１ノヅルの噴流エネルギーと
衝突反射部との距離、反射部とキャビテイ壁面との距離
によって設定されるものであり、設定ノヅル圧と衝突反
射部の形状は気筒の容積によって設定されるものであり
、その重要性は言うまでもないことである。
する剛体とみるべきであり「衝突拡散燃焼方式」におい
ては、ノヅルよりの出口速度（エネルギー量）が衝突反
射物体に及ぼす影響は大きい。これの入射による反射燃
料の分布形態は衝突物の反射面形状によって多様な形態
が形成されるものであり、反射燃料の到達距離はノヅル
出口のエネルギーより反射によるエネルギーの減衰度と
によって求めることができるが、分散される燃料粒子の
合成密度等によっても運動量が異なる極めて複雑な非定
常流の解析が必要であり、更にこれの空気との混合燃焼
ともなれば圧力・熱の条件が加わり複雑さは重畳する、
したがって気筒燃焼室（キャピテイ）の大きさく応じた
噴ｔｌｌＡターンの形成は１ノヅルの噴流エネルギーと
衝突反射部との距離、反射部とキャビテイ壁面との距離
によって設定されるものであり、設定ノヅル圧と衝突反
射部の形状は気筒の容積によって設定されるものであり
、その重要性は言うまでもないことである。
いづれにしても燃焼室内における燃料の分布形状はノヅ
ルよりの噴流条件と衝突によってこの噴流を偏向、分散
させる「衝突部の形状」によって定められるが、衝突部
は噴流エネルギーによる直接的衝撃・磨擦を受ける部分
であり、充分な硬度（耐磨耗性）を有する材料で構成す
ることが必要である。
ルよりの噴流条件と衝突によってこの噴流を偏向、分散
させる「衝突部の形状」によって定められるが、衝突部
は噴流エネルギーによる直接的衝撃・磨擦を受ける部分
であり、充分な硬度（耐磨耗性）を有する材料で構成す
ることが必要である。
これによって、スワールに依存するこの少ない良好な燃
焼が実現できうるちのである。
焼が実現できうるちのである。
第１図、第２図、第３図は本発明の実施例を示す縦断面
説明図であり、各図において（−郡は衝突反射による燃
料噴霧方向と立体的な噴霧の分布形態を示すものである
・ 第４図中、Ａ、Ｂ％Ｏは単純な燃料噴流衝突部の例を示
す断面図であり、）はノヅルよりみた複雑な多面角筒突
部の一例を示す型状であり、罵はＤの側面型状図である
。 図中、（１）−・・シリンダヘッド、（２）・・・燃料
噴射゛ノヅル、（ジー突起部、（４）−・・突起部先端
、（団・・・吸気弁、（６）−・・排気弁である。
説明図であり、各図において（−郡は衝突反射による燃
料噴霧方向と立体的な噴霧の分布形態を示すものである
・ 第４図中、Ａ、Ｂ％Ｏは単純な燃料噴流衝突部の例を示
す断面図であり、）はノヅルよりみた複雑な多面角筒突
部の一例を示す型状であり、罵はＤの側面型状図である
。 図中、（１）−・・シリンダヘッド、（２）・・・燃料
噴射゛ノヅル、（ジー突起部、（４）−・・突起部先端
、（団・・・吸気弁、（６）−・・排気弁である。
Claims (3)
- （１）シリンダヘッド部にピントルタイプ、スロットル
タイプあるいは単孔針弁ノヅルを設け、これよりの燃料
噴流を相対するピストンキャビティ内に設けた凸部先端
に衝突させ、衝突面での反射作用によつて燃焼室全体に
燃料噴霧の拡散を計りたることを特徴とした燃料直接噴
射方式圧縮着火内燃機関。 - （２）ピストン頂面あるいはピストンに設けたキャビテ
ィ底面の突起部先端形状を截頭円錐形、多角面体形等の
多様形状とし、反射噴霧の分布態形を立体化したことを
特徴とした特許請求範囲（１）に記載の燃料直接噴射方
式圧縮着火内燃機関。 - （３）燃料噴流の衝突する凸部全体又はその一部をセラ
ミック等ピストン材料とは別の耐磨耗性材料を用いて形
成したことを特徴とした前記特許請求の範囲（１）（２
）に記載の燃料直接噴射方式圧縮着火内燃機関。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60203768A JPS6263121A (ja) | 1985-09-13 | 1985-09-13 | 直接噴射方式圧縮着火内燃機関 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60203768A JPS6263121A (ja) | 1985-09-13 | 1985-09-13 | 直接噴射方式圧縮着火内燃機関 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6263121A true JPS6263121A (ja) | 1987-03-19 |
Family
ID=16479492
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60203768A Pending JPS6263121A (ja) | 1985-09-13 | 1985-09-13 | 直接噴射方式圧縮着火内燃機関 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6263121A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011220207A (ja) * | 2010-04-08 | 2011-11-04 | Toyota Motor Corp | 内燃機関およびピストン作製方法 |
-
1985
- 1985-09-13 JP JP60203768A patent/JPS6263121A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011220207A (ja) * | 2010-04-08 | 2011-11-04 | Toyota Motor Corp | 内燃機関およびピストン作製方法 |
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