JP2578095B2 - Adiabatic multiple fuel valve side injection combustion system - Google Patents
Adiabatic multiple fuel valve side injection combustion systemInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は断熱形複数燃料弁サイドインジェクション燃
焼システムに関する。The present invention relates to an insulated multiple fuel valve side injection combustion system.
第８〜16図を参照して従来形水冷形サイドインジェク
ション燃焼システム及び断熱形センターインジェクショ
ン燃焼システムについて説明する。The conventional water-cooled side injection combustion system and the adiabatic center injection combustion system will be described with reference to FIGS.
（１） 水冷形サイドインジェクション燃焼システム 第８図は水冷形単一燃料噴射弁サイドインジェクショ
ン燃焼システムのエンジンを示す。図で１はピストン、
２は連接棒、３はシリンダブロック本体、４はシリンダ
ライナ、５はシリンダヘッド、６は燃料噴射弁、７は吸
気弁、８は吸気孔、９はシリンダ冷却水ジャケット、10
はシリンダヘッド冷却水通路を示す。(1) Water-cooled side injection combustion system FIG. 8 shows an engine of a water-cooled single fuel injection valve side injection combustion system. In the figure, 1 is a piston,
2 is a connecting rod, 3 is a cylinder block body, 4 is a cylinder liner, 5 is a cylinder head, 6 is a fuel injection valve, 7 is an intake valve, 8 is an intake hole, 9 is a cylinder cooling water jacket, 10
Indicates a cylinder head cooling water passage.
第９図は燃焼室回りの詳細図で１〜10は第８図と同様
である。さらに図中11はピストンに凹設された燃焼室で
球形又は半球形をしており、その周縁部に対応するシリ
ンダヘッド側に燃料噴射弁６が設置されている。FIG. 9 is a detailed view around the combustion chamber, and 1 to 10 are the same as in FIG. Further, reference numeral 11 in the drawing denotes a spherical or hemispherical combustion chamber recessed in the piston, and a fuel injection valve 6 is provided on a cylinder head side corresponding to a peripheral portion thereof.
第10図は燃焼室を上方から見た図面で図中吸気孔８は
シリンダ内に新気を導入するとき強い旋回運動（スワー
ル）を生ずるように、たとえばスパイラルポートやタン
ジエンシャルポートあるいはマスクドシート，シュラウ
ドバルブ等が形成されている。この吸気孔から流入した
空気流れと同一方向にピストン圧縮行程の上死点近傍で
燃料噴射弁６から燃料を噴射し、燃焼室11内に良好な混
合気を形成して良好な燃焼を実現するようにしたもので
ある。FIG. 10 is a view of the combustion chamber as viewed from above. In the figure, the intake port 8 generates a strong swirling motion (swirl) when introducing fresh air into the cylinder, for example, a spiral port, a tangential port or a masked seat. , A shroud valve and the like. Fuel is injected from the fuel injection valve 6 near the top dead center of the piston compression stroke in the same direction as the air flow flowing from the intake hole, and a good air-fuel mixture is formed in the combustion chamber 11 to realize good combustion. It is like that.
（２） 断熱形センタインジェクション燃焼システム 第11図は断熱形エンジンにセンタインジェクション燃
焼システムを採用した従来例を示す。(2) Adiabatic center-injection combustion system FIG. 11 shows a conventional example in which a center-injection combustion system is employed in an adiabatic engine.
図で１はピストン、２は連接棒、３はシリンダブロッ
ク本体、４はシリンダライナ、５はシリンダヘッド、６
は燃料噴射弁、７は吸気弁、８は吸気孔、９は排気弁を
示す。ピストン１は上部燃焼室壁をセラミックス等の耐
熱断熱材101で構成され、シリンダライナ４、シリンダ
ヘッド５も燃焼室壁面及び吸排気孔の内面又は吸排気弁
7,9の外面は断熱材401,501でコーテングされている。以
上は最も一般的な断熱エンジンの構造である。In the figure, 1 is a piston, 2 is a connecting rod, 3 is a cylinder block body, 4 is a cylinder liner, 5 is a cylinder head, 6
Represents a fuel injection valve, 7 represents an intake valve, 8 represents an intake hole, and 9 represents an exhaust valve. The upper combustion chamber wall of the piston 1 is made of a heat-resistant insulating material 101 such as ceramics. The cylinder liner 4 and the cylinder head 5 are also the combustion chamber wall surface and the inner surface of the intake / exhaust hole or the intake / exhaust valve.
The outer surfaces of 7,9 are coated with insulation 401,501. The above is the structure of the most common insulated engine.
第12〜13図は第11図に示す燃焼システムの詳細を示し
ている。12 and 13 show details of the combustion system shown in FIG.
第12図は断熱エンジンの燃焼システムの詳細で耐熱断
熱材101,401,501等で構成された燃焼室を示しており、
当然燃焼室内は高温となる。第13図はその作用説明図で
第10図と異なり、高温燃焼室壁を採用した断熱形で燃焼
室としては浅皿形ピストンと中央噴射（センタインジェ
クション）方式を採用し、吸気孔８の空気流も比較的弱
い旋回流を採用し、多噴孔の燃料噴射弁を用いて構成さ
れている。なお第14図は従来の冷却形燃焼システム、第
15図は断熱形燃焼システム、第16図は下側に燃焼室内の
圧縮時ガスのシリンダ半径方向の温度分布、上側は空気
分布状況を示す線図である。FIG. 12 shows details of the combustion system of the insulated engine, showing a combustion chamber composed of heat-resistant insulation materials 101, 401, 501, etc.
Naturally, the temperature in the combustion chamber becomes high. FIG. 13 is an explanatory diagram of the operation, which is different from FIG. 10 in that a high-temperature combustion chamber wall is used, and a shallow dish-shaped piston and a center injection (center injection) method are used as the combustion chamber. The flow also adopts a relatively weak swirling flow, and is configured using a multi-hole fuel injection valve. Fig. 14 shows a conventional cooling type combustion system,
FIG. 15 is an adiabatic combustion system, FIG. 16 is a diagram showing a temperature distribution of compressed gas in a combustion chamber in a cylinder radial direction on a lower side, and an air distribution state on an upper side.
先づ水冷形単一燃料噴射弁サイドインジェクション燃
焼システムの問題点について説明すると同システムでは
燃焼室の周辺部の一か所から燃料を噴射するため均一な
混合気を形成するには強力な空気の旋回運動が必要とな
る。そのため吸気孔からの流入抵抗が増加し、エンジン
の体積効率が低下する。又燃焼室内の旋回流速が高くし
かも水冷形で燃焼室の温度が低いため、冷却損失が多く
エンジン燃料消費率が悪化し特に部分負荷での損失が多
い。First, the problems of the water-cooled single fuel injection valve side-injection combustion system are explained. In this system, fuel is injected from one point in the periphery of the combustion chamber. A turning movement is required. Therefore, the inflow resistance from the intake hole increases, and the volumetric efficiency of the engine decreases. Further, since the swirling velocity in the combustion chamber is high and the temperature of the combustion chamber is low in a water-cooled type, the cooling loss is large and the engine fuel consumption rate is deteriorated, and the loss particularly at a partial load is large.
次に断熱形の燃焼システムについて説明する。 Next, an adiabatic combustion system will be described.
冷却形のエンジンでは第16図の破線で示すように燃焼
室の周縁部では低い壁面温度の影響を受けて圧縮平均ガ
ス温度より低下し、この為圧縮時の空気量分布が燃焼室
周縁部に多い。これに対し断熱形のエンジンでは一点鎖
線で示すように周縁部の温度が圧縮時空気温度より高く
このため燃焼室内周縁部の空気量が少ない。このような
断熱形エンジンに対し中央噴射燃焼システムを用いた場
合、燃料の分布は周縁部に集中し易いため混合気が周縁
部で過濃となり、黒煙を発生し易くなり充分な性能を発
揮できない欠点がある。In the cooling type engine, as shown by the dashed line in FIG. 16, the peripheral wall of the combustion chamber is affected by the low wall temperature and is lower than the compression average gas temperature. Many. On the other hand, in the heat-insulated engine, the temperature at the peripheral portion is higher than the air temperature at the time of compression, as indicated by the dashed line, so that the amount of air at the peripheral portion in the combustion chamber is small. When a central injection combustion system is used for such an adiabatic engine, the fuel distribution tends to concentrate on the periphery, so the air-fuel mixture becomes too rich at the periphery, easily producing black smoke and exhibiting sufficient performance. There are drawbacks that can not be done.
本発明の目的は前記従来装置の欠点を解消し、低騒
音，低燃費の断熱形複数燃料弁サイドインジェクション
燃焼システムを提供するにある。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a low-noise, low-fuel-consumption adiabatic multiple-fuel-valve side-injection combustion system that overcomes the disadvantages of the conventional apparatus.
本発明は上記問題点を解決するために行われたもの
で、シリンダ、シリンダヘッド及びピストンの燃焼室に
臨む壁面の全てが断熱材によって構成された断熱形直接
噴射式ディーゼルエンジンにおいて、ピストンのほぼ中
央に凹設された燃焼室の周縁部に対応するシリンダヘッ
ド側に同円周上に等間隔に複数個の燃料噴射弁を設置し
スワール方向に噴孔を指向して穿設されたことを特徴と
している。The present invention has been made in order to solve the above problems, and in a heat-insulated direct-injection diesel engine in which all of the cylinders, cylinder heads, and walls facing the combustion chamber of the piston are formed of a heat-insulating material, the piston is substantially inflated. A plurality of fuel injection valves were installed at equal intervals on the same circumference on the cylinder head side corresponding to the peripheral edge of the combustion chamber recessed at the center, and the injection holes were directed in the swirl direction. Features.
本発明の断熱形複数燃料弁サイドインジェクション燃
焼システムは高温に保たれた断熱燃焼室の空気分布に適
合するように燃料分布を実現し弱いスワールで良好な混
合気を形成することができる。従って体積効率も上昇し
良好な燃焼と低熱損失を同時に達成することができ高い
熱効率のエンジンを実現できる。The adiabatic multiple fuel valve side-injection combustion system of the present invention realizes a fuel distribution so as to conform to the air distribution of the adiabatic combustion chamber kept at a high temperature, and can form a good air-fuel mixture with a weak swirl. Therefore, the volume efficiency is also increased, and good combustion and low heat loss can be achieved at the same time, and an engine with high heat efficiency can be realized.
以下第１〜７図を参照し本発明の一実施例について説
明する。An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
第１図は本発明による２弁又は複数弁式サイドインジ
ェクション燃焼システムの構造図で、１はピストン、２
は連接棒、４はシリンダ、５はシリンダヘッドでピスト
ン及びシリンダは、燃焼室11に臨む面の全てを断熱部材
101,401で覆って断熱壁面となして、少なくとも500℃以
上の高温壁面を構成している。これにより、このエンジ
ンは燃焼室11の全面が断熱材101、401等により被覆され
た完全な断熱エンジンとなる。又61,62はシリンダ中心
に対してほぼ対称の位置に設置した燃料噴射弁である。FIG. 1 is a structural view of a two-valve or multiple-valve side-injection combustion system according to the present invention.
Is a connecting rod, 4 is a cylinder, 5 is a cylinder head, and a piston and a cylinder are heat insulating members on all surfaces facing the combustion chamber 11.
A high-temperature wall surface of at least 500 ° C. or more is formed by covering with 101 and 401 to form a heat insulating wall surface. As a result, this engine becomes a complete heat-insulated engine in which the entire surface of the combustion chamber 11 is covered with the heat-insulating materials 101, 401 and the like. Reference numerals 61 and 62 denote fuel injection valves installed at positions substantially symmetrical with respect to the cylinder center.
第２図は第１図のII−II断面図で図中８は吸入孔で吸
入空気はシリンダ内で旋回流が生ずるように形成されて
おり、その旋回流に沿う方向に燃焼室11の周縁部に対応
するシリンダヘッド５に設置した２つの燃料噴射弁61,6
2から燃料を噴射して混合気を形成する。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG. 1. In FIG. 2, reference numeral 8 denotes an intake hole which is formed so that a swirling flow is generated in the cylinder, and a peripheral edge of the combustion chamber 11 extends in a direction along the swirling flow. Two fuel injection valves 61, 6 installed in the cylinder head 5 corresponding to the section
Fuel is injected from 2 to form an air-fuel mixture.
次に前記実施例の作用について説明する。 Next, the operation of the above embodiment will be described.
第３〜４図は従来のセンタインジェクションシステ
ム、第５〜６図は本発明のサイドインジェクションシス
テムの要部説明図を示す。以上両インジェクションシス
テムを比較すると、従来形のセンタインジェクション方
式は燃料分布がピストン周辺では濃くなるのに対し、本
発明のサイドインジェクション方式ではスワールに沿っ
て燃料を噴出させるが、ノズルよりの燃料分布はノズル
穴の明け方により適宜選択することができる利点があ
る。FIGS. 3 and 4 are explanatory views of a main part of a conventional center injection system, and FIGS. 5 and 6 are main part explanatory diagrams of a side injection system of the present invention. Comparing the two injection systems described above, the fuel distribution in the conventional center injection system becomes dense around the piston, whereas the fuel is injected along the swirl in the side injection system of the present invention, but the fuel distribution from the nozzle is There is an advantage that it can be appropriately selected depending on how the nozzle holes are formed.
又第15図に示したように断熱燃焼室では壁温が圧縮空
気温度より高温のため燃焼室の周辺部に空気量の少ない
のに対して、燃料の分布は第７図に示すように中央噴射
（センタインジェクション）では実線のように燃焼室の
側壁面を利用して混合気形成を促進するため周辺部に燃
料分布が多くなるのが普通である。As shown in FIG. 15, in the adiabatic combustion chamber, the wall temperature is higher than the compressed air temperature, so that the amount of air in the periphery of the combustion chamber is small, whereas the distribution of fuel is in the center as shown in FIG. In the injection (center injection), the distribution of fuel is generally increased in the peripheral portion to promote the formation of the air-fuel mixture by using the side wall surface of the combustion chamber as shown by the solid line.
これに対し本発明のサイドインジェクションでは前述
のとおり燃料分布を自由に制御し易く、燃焼室の内部に
寄せて高温に保たれた断熱燃焼室の空気量（第15図）に
適合した第７図の破線で示すような燃料分布を実現する
ことができ、良好な混合気を形成して優れた燃焼性能を
実現することができる。On the other hand, in the side injection according to the present invention, as described above, the fuel distribution is easily controlled freely, and is adapted to the amount of air in the adiabatic combustion chamber (FIG. 15) which is kept at a high temperature by approaching the interior of the combustion chamber. The fuel distribution shown by the broken line can be realized, and a good air-fuel mixture can be formed to realize excellent combustion performance.
さらに本発明の場合２燃料弁を対象位置に用いている
ため、第８〜10図で示した単一燃料弁サイドインジェク
ションシステムに比べて弱いスワールでも良好な混合が
できるため、吸入空気の流入抵抗を小さくし体積効率を
高く保つとともに、高温壁の断熱燃焼室を採用したため
熱損失が少なく、しかも空気量分布に適合した燃料噴射
が可能であるため、良好な燃焼と低熱損失を同時に達成
することができる。Further, in the case of the present invention, since the two fuel valves are used at the target positions, good mixing can be performed even with a weak swirl as compared with the single fuel valve side injection system shown in FIGS. In addition to maintaining high volumetric efficiency and reducing heat loss, the use of an adiabatic combustion chamber with a high-temperature wall reduces heat loss and enables fuel injection that is suitable for the air volume distribution, thus achieving good combustion and low heat loss at the same time. Can be.
前述のとおり本発明の断熱形複数燃料弁サイドインジ
ェクション燃焼システムは、少なくともシリンダ及びピ
ストンの燃焼室に臨む壁面を断熱材によって構成された
断熱形直接噴射式ディーゼルエンジンにおいて、ピスト
ンのほぼ中央部に凹設された燃焼室の周縁部に複数個の
燃料噴射弁を設置し、スワール方向に噴孔を指向して穿
設したので、単一燃料弁サイドインジェクションシステ
ムに比べて弱いスワールでも空気量分布に適合した燃料
噴射が可能で良好な混合ができるため、吸入空気の流入
抵抗も小さく体積効率を高く保持できる。従って高温壁
の断熱燃焼室を採用できるため熱損失が少なく、しかも
良好な燃焼と高効率のディーゼルエンジンの実現をはか
ることができる。As described above, the adiabatic multiple-fuel-valve side-injection combustion system of the present invention provides an adiabatic direct-injection diesel engine in which at least the wall facing the combustion chamber of the cylinder and the piston is formed of a heat-insulating material. A plurality of fuel injection valves were installed at the periphery of the installed combustion chamber, and the fuel injection valves were drilled so as to direct the injection holes in the swirl direction. Since suitable fuel injection is possible and good mixing is possible, the inflow resistance of the intake air is small and the volume efficiency can be kept high. Therefore, since an adiabatic combustion chamber having a high-temperature wall can be adopted, heat loss is small, and good combustion and a highly efficient diesel engine can be realized.
第１図は本発明による２弁式サイドインジェクション燃
焼システムの構造図、第２図は第１図のII−II断面図、
第３〜４図は従来のセンタインジェクションシステムの
要部説明図、第５〜６図は本発明のサイドインジェクシ
ョンシステムの要部説明図、第７図はセンタインジェク
ション（従来例）とサイドインジェクション（本発明）
とに対する燃料量分布線図、第８〜13図は従来例で第８
図は水冷形単一燃料弁サイドインジェクション燃焼シス
テム図、第９図は第８図の燃焼室回りの詳細図、第10図
は第９図のＸ−Ｘ断面図、第11図は断熱形インジェクシ
ョン燃焼システム図、第12図は第11図の要部拡大図、第
13図は燃焼室を上方から見た図面、第14〜16図は水冷式
燃焼室と断熱式燃焼室の比較図で第14図は水冷形燃焼室
の要部断面図、第15図は断熱形燃焼室の要部断面図、第
16図はシリンダ半径に対する下側は圧縮時空気温度分
布、上側は空気分布状況を示す線図である。 １……ピストン、４……シリンダ、５……シリンダヘッ
ド、８……吸気孔、11……燃焼室壁、61,62……燃料噴
射弁、101,401……断熱材。FIG. 1 is a structural view of a two-valve side injection combustion system according to the present invention, FIG. 2 is a sectional view taken along the line II-II of FIG.
FIGS. 3 and 4 are explanatory views of main parts of a conventional center injection system, FIGS. 5 and 6 are explanatory views of main parts of a side injection system of the present invention, and FIG. 7 is a center injection (conventional example) and a side injection (book). invention)
8 to 13 show fuel amount distribution diagrams with respect to FIG.
The figure shows a side injection combustion system of a water-cooled single fuel valve, FIG. 9 is a detailed view around the combustion chamber of FIG. 8, FIG. 10 is a sectional view taken along line XX of FIG. 9, and FIG. FIG. 12 is a combustion system diagram, FIG.
Fig. 13 is a drawing of the combustion chamber as viewed from above, Figs. 14 to 16 are comparison diagrams of a water-cooled combustion chamber and an insulated combustion chamber, Fig. 14 is a cross-sectional view of the main part of the water-cooled combustion chamber, and Fig. Sectional view of the main part of
FIG. 16 is a diagram showing the air temperature distribution during compression on the lower side with respect to the cylinder radius, and the air distribution status on the upper side with respect to the cylinder radius. 1 ... piston, 4 ... cylinder, 5 ... cylinder head, 8 ... intake hole, 11 ... combustion chamber wall, 61, 62 ... fuel injection valve, 101, 401 ... heat insulating material.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小田 裕司 長崎市飽の浦町１番１号 三菱重工業株 式会社長崎研究所内 (56)参考文献 特開 昭57−171026（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−213938（ＪＰ，Ａ) 特公 昭56−32455（ＪＰ，Ｂ２) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Yuji Oda 1-1, Akunouramachi, Nagasaki-shi, Nagasaki Research Laboratory, Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. (56) References JP-A-57-171026 (JP, A) JP-A-59 -213938 (JP, A) JP-56-32455 (JP, B2)
Claims (1)
の、燃焼室に臨む壁面の全てが断熱材によって構成さ
れ、該燃焼室内に燃料噴射弁より直接に燃料を噴射する
直接噴射式ディーゼル断熱エンジンにおいて、前記ピス
トンのほぼ中央に凹設された前記燃焼室の周縁部に対応
するシリンダヘッド側にシリンダ中心に対しほぼ対称の
位置に２個又は等間隔に３個以上の前記燃料噴射弁を配
設するとともに吸気に旋回流を生ぜしめる吸気孔を設
け、該吸気孔からの前記旋回流に沿う方向に燃料を噴射
するように前記各燃料噴射弁の噴孔を指向したことを特
徴とする断熱形複数燃料噴射弁サイドインジェクション
燃焼システム。1. A direct injection type diesel insulated engine in which a wall of a cylinder, a cylinder head and a piston facing a combustion chamber is entirely formed of a heat insulating material, and wherein fuel is directly injected from a fuel injection valve into the combustion chamber. At least two or three or more fuel injection valves are arranged at a position substantially symmetrical with respect to the cylinder center on a cylinder head side corresponding to a peripheral portion of the combustion chamber recessed substantially at the center of the piston. An adiabatic multiple fuel, wherein an intake hole for generating a swirl flow is provided in the intake air, and the injection holes of each of the fuel injection valves are directed so as to inject fuel in a direction along the swirl flow from the intake hole. Injection valve side injection combustion system.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60247977A JP2578095B2 (en) | 1985-11-07 | 1985-11-07 | Adiabatic multiple fuel valve side injection combustion system |
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1985
- 1985-11-07 JP JP60247977A patent/JP2578095B2/en not_active Expired - Fee Related
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