JP3372389B2 - ２サイクルメタノールエンジンの燃料弁 - Google Patents
２サイクルメタノールエンジンの燃料弁Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は２サイクルメタノールエ
ンジンの燃料弁に適用される。 【０００２】 【従来の技術】図５は燃料として自己着火性のある重油
を使用する２サイクルディーゼルエンジンの従来技術に
よる燃料弁から、燃焼室内へ噴射された燃料噴霧のパタ
ーンを示した説明図で、該エンジンには２個の燃料弁が
装着され、それぞれの燃料弁にはサイドインジェクショ
ン方式による多噴口ノズルが用いられている。図５にお
いて、０２は燃焼室、６０と７０は燃料弁ノズル（以
下、単にノズルと略す）で、ノズル６０にはＣ６１，Ｃ
６２，Ｃ６３を中心線とする３個の噴口６１，６２，６
３があり、Ｓ６１，Ｓ６２，Ｓ６３は各噴口からの噴霧
流のパターンである。ノズル７０にもノズル６０と同様
に３個の噴口７１，７２，７３があり、Ｃ７１，Ｃ７
２，Ｃ７３は各噴口の中心線で、Ｓ７１，Ｓ７２，Ｓ７
３は各噴口からの噴霧流のパータンである。 【０００３】なお、βは一般的な定義の噴霧角で、αは
隣り合う噴口の中心線の延長線が挟む角である。αとβ
の大きさを比較すると、αはβよりはるかに大きく、各
噴霧流は相互干渉しない位置を占めている。前記構成の
２サイクルエンジンは重油を燃料としたエンジンであ
り、メタノールを使用するエンジンの例ではない。 【０００４】環境浄化の社会的要請と資源問題への対応
は化石燃料を用いるエンジンにとって重要な課題となっ
ており、代替燃料エンジンのひとつとしてメタノールエ
ンジンの開発が進められている。メタノールはオクタン
価は高いが、ディーゼル方式のエンジン用としてはセタ
ン価が極めて低いので圧縮によって自己着火させること
ができない。したがって、始動用のパイロット燃料とし
て軽油を噴射する方法や、燃焼室へのグロープラグの装
着など着火の補助手段を必要とする。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】ディーゼル方式の２サ
イクルメタノールエンジンでは、燃料弁のホールノズル
の噴口径Ｄが一般に１．５ｍｍ以上もあり、ノズルの先
端から前記着火の補助手段、例えばグロープラグによる
着火点までの距離をＬｉｇとすると、Ｌｉｇとして（１
００〜１５０）Ｄを必要とすることが実験によって確認
されている。図５において噴霧流Ｓ６２に着目し、ノズ
ル６０から距離Ｌｉｇの位置でグロープラグによって着
火させたとしても、噴霧流Ｓ６１とＳ６３に着火するま
でには相当の時間が必要となるので、この間に前記噴霧
流Ｓ６１とＳ６３は過分散して燃焼は不安定となり、未
燃炭化水素ＨＣの発生量が増加する。 【０００６】前記したように着火された噴霧流Ｓ６２か
ら、両隣りの噴霧流Ｓ６１やＳ６３への火炎の伝播が円
滑に進行しないのは、ノズルで隣り合う噴口の中心線の
延長線が挟む角αの大きさに較べて噴霧角βがはるかに
小さく、隣り合う噴霧流の間が離れているため直接的な
火炎の伝播が困難であることによる。このため、噴霧流
の数に対応する個数の着火源を必要とすることになるの
で、着火補助装置が極めて高価になり、エンジン全体の
コストが高くなる。 【０００７】本発明の目的は、的確に着火でき、安定し
た燃焼を実現し得る燃料噴霧流を生成する２サイクルメ
タノールエンジンの燃料弁を提供するにある。 【０００８】 【課題を解決するための手段】本発明の２サイクルメタ
ノールエンジンの燃料弁は、サイドインジェクション方
式で燃料を噴射する２サイクルメタノールエンジンの燃
料弁４において、燃焼室内に形成される燃料噴霧流Ｓを
水平面に投影した場合に前記燃料弁４先端部の多噴口ホ
ール形のノズル４０から３方向を指向する前記噴霧流を
生じるもので、該ノズルに穿設され前記噴霧流のうち両
外側方向の噴霧流を生成する２個の噴口４１，４３と、
衝突することによって合流し前記噴霧流の中央部噴霧流
を生成する２個の噴口４２ａ，４２ｂとを有してなり、
該衝突噴霧流を生成する２個の噴口は、噴口の直径が等
しく、噴口中心線の水平面への投影は重なり合い、衝突
角をφとしたときφ≧４０°となるように穿設され、衝
突した噴霧流は偏平かつ扇形状に拡がって前記両外側の
噴霧流と合流することを特徴とする。 【０００９】 【作用】良好な燃焼を得るためには、燃焼室内にできる
だけ広く連続した燃料噴霧を分布させ、空気と十分に混
合させる必要がある。噴口径が等しく、噴口中心線の水
平面への投影が重なり合い、且つ中心線の延長線が角φ
を形成して交差し、噴出する噴霧流が衝突角φで衝突す
る２個の噴口を有するホールノズルについて、その噴射
特性を実験によって確かめた。 【００１０】噴霧流の衝突角φを５°から５０°までの
間で変化させ、２つの噴霧流の衝突によって形成される
扇形で且つ偏平な噴霧流の拡がり角γを計測したとこ
ろ、図４に示した結果が得られた。衝突角φ≧３０°あ
たりから衝突噴霧流の拡がり角γは急増するが、多噴口
ノズルの特徴を発揮させ、良好な燃焼を実現するために
は衝突角φの大きさをφ≧４０°とすることにより、衝
突噴霧流の扇形状の拡がり角γについてγ≧４０°が得
られるようにすればよいことが分った。 【００１１】 【実施例】図１は本発明の実施例に係る２サイクルメタ
ノールエンジンの燃焼システムの構成説明図で、図２は
図１に示したエンジンの燃焼室内へ噴霧された燃料噴霧
流の水平方向投影パターンの説明図、図３は図１に示し
たエンジンの燃料弁ノズルの部分断面図である。図１〜
３を参照して実施例の構成について説明する。図１にお
いて、１はピストン、２は燃焼室、３は燃料ポンプ、４
は燃料弁、６はシリンダ、７はシリンダヘッド、８は排
気弁、４０は燃料弁ノズル（以下、単にノズルと略す）
であり、９はレーザ光照射装置、１０はレーザ光源装
置、１１，１２はミラー、１３はレンズ、１４は窓ガラ
ス、１５はパルス状のレーザ光で、Ｓはノズルから噴射
されたメタノールの噴霧流である。 【００１２】実施例でのエンジンは燃焼室が主燃焼室の
みからなる２サイクル直接噴射式のメタノールエンジン
で、使用燃料は１００％メタノールであり、特定のパイ
ロット燃料等は使用していない。図１では、ピストン１
がほぼ圧縮を完了し、燃料ポンプ３から燃料弁４に圧送
された燃料がノズル４０から燃焼室２内へ噴射されて噴
霧流Ｓを発生させた状態が示されている。燃焼室２はシ
リンダ６の上部にピストン１、排気弁８、シリンダヘッ
ド７によって囲まれる空間で形成され、燃料弁４と５
（図示省略）がシリンダの軸線に対して対称に一対とな
ってシリンダヘッド７に装着されている。 【００１３】１００％メタノールを燃料とし、パイロッ
ト燃料等を使用しないので、着火の補助手段としてパル
スレーザ光が前記噴霧流に照射された状態が図示されて
いる。このレーザ光照射装置はレーザ光源装置１０とミ
ラー１１、１２及びレンズ１３と窓ガラス１４によって
構成され、パルス状レーザ光１５を１つの燃料噴霧流Ｓ
に照射させるシステムとなっており、レンズ１３と窓ガ
ラス１４よりなる照射部がシリンダヘッド７に装着され
ている。ここでは着火源としてレーザ光を使用した例を
示したが、例えばグロープラグなど他の着火源を使用す
ることもできる。 【００１４】図２は、図１に示した燃料噴霧流Ｓを燃焼
室２の上部から見たときのパターン説明図、図３は図
１，２におけるノズル４０，５０の詳細を示した部分断
面図である。図２，３を参照してノズルの構成と燃料噴
霧流の形成について説明する。図２，３において、２は
燃焼室、４０と５０はノズル、４１，４２ａ，４２ｂ，
４３はノズル４０の噴口、５１，５２ａ，５２ｂ，５３
はノズル５０の噴口、Ｓ４１，Ｓ４２，Ｓ４３はノズル
４０からの噴霧流、Ｓ５１，Ｓ５２，Ｓ５３はノズル５
０からの噴霧流、Ｃ４１，Ｃ４２ａ，Ｃ４２ｂ，Ｃ４３
は前記ノズル４０の各噴口それぞれの中心線、Ｃ５１，
Ｃ５２ａ，Ｃ５２ｂ，Ｃ５３は前記ノズル５０の各噴口
それぞれの中心線である。 【００１５】燃料弁４，５には、サイドインジェクショ
ン方式による４個の噴口を有するホールノズル４０，５
０が取付けられ、一対となって、シリンダの軸線に対称
の位置でシリンダヘッドに装着され、寸法等の仕様も同
一である。従ってノズルの構成や燃料噴霧流の形成をノ
ズル４０に関連して説明するが、説明内容はノズル５０
についても共通であり全く同様である。燃料弁４のノズ
ル４０から噴射される燃料噴霧流Ｓ（図１）は、図２に
示されているように３個の噴霧流Ｓ４１，Ｓ４２，Ｓ４
３の合流によって形成され、この合流噴霧流Ｓの方向が
シリンダ内に生成されるスワールの方向ＳＷと合致する
ように燃料弁４をシリンダヘッド７に装着する 【００１６】図３の（ａ）〜（ｄ）に示されているよう
に、ノズル４０は４個の噴口４１，４２ａと４２ｂ，４
３を有するホールノズルで、各噴口の直径をＤ４１，Ｄ
４２ａとＤ４２ｂ，Ｄ４３とすると、上方から見た噴口
の配列では、噴口４１と４３は外側に設けられ、噴口径
はＤ４１＝Ｄ４３であり、噴口中心線Ｃ４１とＣ４３の
斜め下向きの傾斜角も等しい。従って噴口４１と４３か
らの噴霧流の噴射角は等しく共にβであり、噴霧流の到
達距離も等しく共にＬとなる。 【００１７】図３（ｄ）で見られるように噴口４２ａと
４２ｂは、噴口径がＤ４２ａ＝Ｄ４２ｂであり、その中
心線Ｃ４２ａとＣ４２ｂの水平面への投影は重なり合
い、噴口４１と４３に挟まれてそれらの中央部に位置す
るように設けられている。なお、噴口中心線Ｃ４２ａ
（Ｃ４２ｂが下に重なっている）の延長線と噴口中心線
Ｃ４１の延長線及び噴口中心線Ｃ４３の延長線は、ノズ
ルの軸心上において交差し、その交差角は等しく共にα
であり、両外側の噴口中心線Ｃ４１とＣ４２の延長線の
交差角は２αとなる。 【００１８】前記したように燃料弁４のノズル４０から
噴射される燃料噴霧流Ｓは、図２で示したように噴霧流
Ｓ４１，Ｓ４２，Ｓ４３から形成され、両外側の噴霧流
Ｓ４１とＳ４３は、図３（ａ），（ｂ）に示した噴口４
１と４３から噴射されている。中央の噴霧流Ｓ４２は、
図３（ｃ）に示されているように、上下に重なって配列
され、口径が等しい２つの噴口４２ａと４２ｂからの噴
霧流の衝突によって形成され、偏平な扇形状に拡がった
噴霧流となる。前記２つの噴霧流の衝突角をφとすると
φ≧４０°である。なお、噴霧流Ｓ４２の扇形状の拡が
り角γは、両外側の噴口中心線Ｃ４１とＣ４２の交差角
２αと比べ、γ≧２αとなっているので、３つの噴霧流
Ｓ４１，Ｓ４２，Ｓ４３はその間が途切れることなく合
流して噴霧流Ｓを合成する。 【００１９】ここで合成された噴霧流Ｓの中央部の噴霧
流Ｓ４２相当部にパルス状レーザ光１５を照射して着火
させると、燃料噴霧流は外側の噴霧流Ｓ４１，Ｓ４３相
当部まで途切れることなく連続しているので、火炎は全
噴霧域に安定して拡散し良好な燃焼をさせることができ
る。 【００２０】図４は、前記ノズル４０と同じ構成の供試
ノズルについて、衝突角度φを５°から５０°の間で変
化させたとき、衝突によって発生した偏平で扇形状の噴
霧流の拡がり角γを計測した実験結果の線図である。こ
の実験により、多噴口ノズルとしての特徴を発揮させ、
火炎の安定した拡散により望ましい燃焼を図るために
は、衝突角φの大きさをφ≧４０°とすることにより、
衝突によって生成される噴霧流の扇形状の拡がり角γに
ついて、γ≧４０°が得られるようにすればよいことが
分った。 【００２１】 【発明の効果】本発明では、サイドインジェクション方
式の多噴口ノズルを取付けた燃料弁から複数個の燃料噴
霧流を噴射し、これらの噴霧流を合流させた噴霧流を形
成し、該合流噴霧流にレーザ光によって確実に着火し、
燃焼室内全域にわたって円滑に火炎を拡散させ、安定し
た燃焼の実現を図っている。なお、ノズル１個につきレ
ーザ着火系１組の組合せで的確な着火が可能であり、着
火の補助装置のコストは低廉である。
ンジンの燃料弁に適用される。 【０００２】 【従来の技術】図５は燃料として自己着火性のある重油
を使用する２サイクルディーゼルエンジンの従来技術に
よる燃料弁から、燃焼室内へ噴射された燃料噴霧のパタ
ーンを示した説明図で、該エンジンには２個の燃料弁が
装着され、それぞれの燃料弁にはサイドインジェクショ
ン方式による多噴口ノズルが用いられている。図５にお
いて、０２は燃焼室、６０と７０は燃料弁ノズル（以
下、単にノズルと略す）で、ノズル６０にはＣ６１，Ｃ
６２，Ｃ６３を中心線とする３個の噴口６１，６２，６
３があり、Ｓ６１，Ｓ６２，Ｓ６３は各噴口からの噴霧
流のパターンである。ノズル７０にもノズル６０と同様
に３個の噴口７１，７２，７３があり、Ｃ７１，Ｃ７
２，Ｃ７３は各噴口の中心線で、Ｓ７１，Ｓ７２，Ｓ７
３は各噴口からの噴霧流のパータンである。 【０００３】なお、βは一般的な定義の噴霧角で、αは
隣り合う噴口の中心線の延長線が挟む角である。αとβ
の大きさを比較すると、αはβよりはるかに大きく、各
噴霧流は相互干渉しない位置を占めている。前記構成の
２サイクルエンジンは重油を燃料としたエンジンであ
り、メタノールを使用するエンジンの例ではない。 【０００４】環境浄化の社会的要請と資源問題への対応
は化石燃料を用いるエンジンにとって重要な課題となっ
ており、代替燃料エンジンのひとつとしてメタノールエ
ンジンの開発が進められている。メタノールはオクタン
価は高いが、ディーゼル方式のエンジン用としてはセタ
ン価が極めて低いので圧縮によって自己着火させること
ができない。したがって、始動用のパイロット燃料とし
て軽油を噴射する方法や、燃焼室へのグロープラグの装
着など着火の補助手段を必要とする。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】ディーゼル方式の２サ
イクルメタノールエンジンでは、燃料弁のホールノズル
の噴口径Ｄが一般に１．５ｍｍ以上もあり、ノズルの先
端から前記着火の補助手段、例えばグロープラグによる
着火点までの距離をＬｉｇとすると、Ｌｉｇとして（１
００〜１５０）Ｄを必要とすることが実験によって確認
されている。図５において噴霧流Ｓ６２に着目し、ノズ
ル６０から距離Ｌｉｇの位置でグロープラグによって着
火させたとしても、噴霧流Ｓ６１とＳ６３に着火するま
でには相当の時間が必要となるので、この間に前記噴霧
流Ｓ６１とＳ６３は過分散して燃焼は不安定となり、未
燃炭化水素ＨＣの発生量が増加する。 【０００６】前記したように着火された噴霧流Ｓ６２か
ら、両隣りの噴霧流Ｓ６１やＳ６３への火炎の伝播が円
滑に進行しないのは、ノズルで隣り合う噴口の中心線の
延長線が挟む角αの大きさに較べて噴霧角βがはるかに
小さく、隣り合う噴霧流の間が離れているため直接的な
火炎の伝播が困難であることによる。このため、噴霧流
の数に対応する個数の着火源を必要とすることになるの
で、着火補助装置が極めて高価になり、エンジン全体の
コストが高くなる。 【０００７】本発明の目的は、的確に着火でき、安定し
た燃焼を実現し得る燃料噴霧流を生成する２サイクルメ
タノールエンジンの燃料弁を提供するにある。 【０００８】 【課題を解決するための手段】本発明の２サイクルメタ
ノールエンジンの燃料弁は、サイドインジェクション方
式で燃料を噴射する２サイクルメタノールエンジンの燃
料弁４において、燃焼室内に形成される燃料噴霧流Ｓを
水平面に投影した場合に前記燃料弁４先端部の多噴口ホ
ール形のノズル４０から３方向を指向する前記噴霧流を
生じるもので、該ノズルに穿設され前記噴霧流のうち両
外側方向の噴霧流を生成する２個の噴口４１，４３と、
衝突することによって合流し前記噴霧流の中央部噴霧流
を生成する２個の噴口４２ａ，４２ｂとを有してなり、
該衝突噴霧流を生成する２個の噴口は、噴口の直径が等
しく、噴口中心線の水平面への投影は重なり合い、衝突
角をφとしたときφ≧４０°となるように穿設され、衝
突した噴霧流は偏平かつ扇形状に拡がって前記両外側の
噴霧流と合流することを特徴とする。 【０００９】 【作用】良好な燃焼を得るためには、燃焼室内にできる
だけ広く連続した燃料噴霧を分布させ、空気と十分に混
合させる必要がある。噴口径が等しく、噴口中心線の水
平面への投影が重なり合い、且つ中心線の延長線が角φ
を形成して交差し、噴出する噴霧流が衝突角φで衝突す
る２個の噴口を有するホールノズルについて、その噴射
特性を実験によって確かめた。 【００１０】噴霧流の衝突角φを５°から５０°までの
間で変化させ、２つの噴霧流の衝突によって形成される
扇形で且つ偏平な噴霧流の拡がり角γを計測したとこ
ろ、図４に示した結果が得られた。衝突角φ≧３０°あ
たりから衝突噴霧流の拡がり角γは急増するが、多噴口
ノズルの特徴を発揮させ、良好な燃焼を実現するために
は衝突角φの大きさをφ≧４０°とすることにより、衝
突噴霧流の扇形状の拡がり角γについてγ≧４０°が得
られるようにすればよいことが分った。 【００１１】 【実施例】図１は本発明の実施例に係る２サイクルメタ
ノールエンジンの燃焼システムの構成説明図で、図２は
図１に示したエンジンの燃焼室内へ噴霧された燃料噴霧
流の水平方向投影パターンの説明図、図３は図１に示し
たエンジンの燃料弁ノズルの部分断面図である。図１〜
３を参照して実施例の構成について説明する。図１にお
いて、１はピストン、２は燃焼室、３は燃料ポンプ、４
は燃料弁、６はシリンダ、７はシリンダヘッド、８は排
気弁、４０は燃料弁ノズル（以下、単にノズルと略す）
であり、９はレーザ光照射装置、１０はレーザ光源装
置、１１，１２はミラー、１３はレンズ、１４は窓ガラ
ス、１５はパルス状のレーザ光で、Ｓはノズルから噴射
されたメタノールの噴霧流である。 【００１２】実施例でのエンジンは燃焼室が主燃焼室の
みからなる２サイクル直接噴射式のメタノールエンジン
で、使用燃料は１００％メタノールであり、特定のパイ
ロット燃料等は使用していない。図１では、ピストン１
がほぼ圧縮を完了し、燃料ポンプ３から燃料弁４に圧送
された燃料がノズル４０から燃焼室２内へ噴射されて噴
霧流Ｓを発生させた状態が示されている。燃焼室２はシ
リンダ６の上部にピストン１、排気弁８、シリンダヘッ
ド７によって囲まれる空間で形成され、燃料弁４と５
（図示省略）がシリンダの軸線に対して対称に一対とな
ってシリンダヘッド７に装着されている。 【００１３】１００％メタノールを燃料とし、パイロッ
ト燃料等を使用しないので、着火の補助手段としてパル
スレーザ光が前記噴霧流に照射された状態が図示されて
いる。このレーザ光照射装置はレーザ光源装置１０とミ
ラー１１、１２及びレンズ１３と窓ガラス１４によって
構成され、パルス状レーザ光１５を１つの燃料噴霧流Ｓ
に照射させるシステムとなっており、レンズ１３と窓ガ
ラス１４よりなる照射部がシリンダヘッド７に装着され
ている。ここでは着火源としてレーザ光を使用した例を
示したが、例えばグロープラグなど他の着火源を使用す
ることもできる。 【００１４】図２は、図１に示した燃料噴霧流Ｓを燃焼
室２の上部から見たときのパターン説明図、図３は図
１，２におけるノズル４０，５０の詳細を示した部分断
面図である。図２，３を参照してノズルの構成と燃料噴
霧流の形成について説明する。図２，３において、２は
燃焼室、４０と５０はノズル、４１，４２ａ，４２ｂ，
４３はノズル４０の噴口、５１，５２ａ，５２ｂ，５３
はノズル５０の噴口、Ｓ４１，Ｓ４２，Ｓ４３はノズル
４０からの噴霧流、Ｓ５１，Ｓ５２，Ｓ５３はノズル５
０からの噴霧流、Ｃ４１，Ｃ４２ａ，Ｃ４２ｂ，Ｃ４３
は前記ノズル４０の各噴口それぞれの中心線、Ｃ５１，
Ｃ５２ａ，Ｃ５２ｂ，Ｃ５３は前記ノズル５０の各噴口
それぞれの中心線である。 【００１５】燃料弁４，５には、サイドインジェクショ
ン方式による４個の噴口を有するホールノズル４０，５
０が取付けられ、一対となって、シリンダの軸線に対称
の位置でシリンダヘッドに装着され、寸法等の仕様も同
一である。従ってノズルの構成や燃料噴霧流の形成をノ
ズル４０に関連して説明するが、説明内容はノズル５０
についても共通であり全く同様である。燃料弁４のノズ
ル４０から噴射される燃料噴霧流Ｓ（図１）は、図２に
示されているように３個の噴霧流Ｓ４１，Ｓ４２，Ｓ４
３の合流によって形成され、この合流噴霧流Ｓの方向が
シリンダ内に生成されるスワールの方向ＳＷと合致する
ように燃料弁４をシリンダヘッド７に装着する 【００１６】図３の（ａ）〜（ｄ）に示されているよう
に、ノズル４０は４個の噴口４１，４２ａと４２ｂ，４
３を有するホールノズルで、各噴口の直径をＤ４１，Ｄ
４２ａとＤ４２ｂ，Ｄ４３とすると、上方から見た噴口
の配列では、噴口４１と４３は外側に設けられ、噴口径
はＤ４１＝Ｄ４３であり、噴口中心線Ｃ４１とＣ４３の
斜め下向きの傾斜角も等しい。従って噴口４１と４３か
らの噴霧流の噴射角は等しく共にβであり、噴霧流の到
達距離も等しく共にＬとなる。 【００１７】図３（ｄ）で見られるように噴口４２ａと
４２ｂは、噴口径がＤ４２ａ＝Ｄ４２ｂであり、その中
心線Ｃ４２ａとＣ４２ｂの水平面への投影は重なり合
い、噴口４１と４３に挟まれてそれらの中央部に位置す
るように設けられている。なお、噴口中心線Ｃ４２ａ
（Ｃ４２ｂが下に重なっている）の延長線と噴口中心線
Ｃ４１の延長線及び噴口中心線Ｃ４３の延長線は、ノズ
ルの軸心上において交差し、その交差角は等しく共にα
であり、両外側の噴口中心線Ｃ４１とＣ４２の延長線の
交差角は２αとなる。 【００１８】前記したように燃料弁４のノズル４０から
噴射される燃料噴霧流Ｓは、図２で示したように噴霧流
Ｓ４１，Ｓ４２，Ｓ４３から形成され、両外側の噴霧流
Ｓ４１とＳ４３は、図３（ａ），（ｂ）に示した噴口４
１と４３から噴射されている。中央の噴霧流Ｓ４２は、
図３（ｃ）に示されているように、上下に重なって配列
され、口径が等しい２つの噴口４２ａと４２ｂからの噴
霧流の衝突によって形成され、偏平な扇形状に拡がった
噴霧流となる。前記２つの噴霧流の衝突角をφとすると
φ≧４０°である。なお、噴霧流Ｓ４２の扇形状の拡が
り角γは、両外側の噴口中心線Ｃ４１とＣ４２の交差角
２αと比べ、γ≧２αとなっているので、３つの噴霧流
Ｓ４１，Ｓ４２，Ｓ４３はその間が途切れることなく合
流して噴霧流Ｓを合成する。 【００１９】ここで合成された噴霧流Ｓの中央部の噴霧
流Ｓ４２相当部にパルス状レーザ光１５を照射して着火
させると、燃料噴霧流は外側の噴霧流Ｓ４１，Ｓ４３相
当部まで途切れることなく連続しているので、火炎は全
噴霧域に安定して拡散し良好な燃焼をさせることができ
る。 【００２０】図４は、前記ノズル４０と同じ構成の供試
ノズルについて、衝突角度φを５°から５０°の間で変
化させたとき、衝突によって発生した偏平で扇形状の噴
霧流の拡がり角γを計測した実験結果の線図である。こ
の実験により、多噴口ノズルとしての特徴を発揮させ、
火炎の安定した拡散により望ましい燃焼を図るために
は、衝突角φの大きさをφ≧４０°とすることにより、
衝突によって生成される噴霧流の扇形状の拡がり角γに
ついて、γ≧４０°が得られるようにすればよいことが
分った。 【００２１】 【発明の効果】本発明では、サイドインジェクション方
式の多噴口ノズルを取付けた燃料弁から複数個の燃料噴
霧流を噴射し、これらの噴霧流を合流させた噴霧流を形
成し、該合流噴霧流にレーザ光によって確実に着火し、
燃焼室内全域にわたって円滑に火炎を拡散させ、安定し
た燃焼の実現を図っている。なお、ノズル１個につきレ
ーザ着火系１組の組合せで的確な着火が可能であり、着
火の補助装置のコストは低廉である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る２サイクルメタノールエ
ンジンの燃焼システムの構成説明図。 【図２】図１に示したエンジンの燃焼室内へ噴射された
燃料噴霧流の水平方向への投影パターンの説明図。 【図３】図１に示したエンジンの燃料弁ノズルの部分断
面図。断面位置により、（ａ）〜（ｄ）の４図がある。 【図４】２つの噴口から噴射された噴霧流が衝突し、偏
平な噴霧流となって扇形状に拡がる場合の、衝突角度
（φ）と扇形状に拡がった噴霧流角度（γ）についての
実験結果の線図。 【図５】重油を燃料とする従来技術による２サイクルデ
ィーゼルエンジンについての〔図２〕対応のパターン説
明図。 【符号の説明】 １…ピストン、２…燃焼室、３…燃料ポンプ、４…燃料
弁、６…シリンダ、７…シリンダヘッド、８…排気弁、
９…レーザ光照射装置、１０…レーザ光源装置、１１，
１２…ミラー、１３…レンズ、１４…窓ガラス、４０，
５０…ノズル、４１，４２ａ，４２ｂ，４３，５１，５
２ａ，５２ｂ，５３…噴口、Ｓ，Ｓ４１，Ｓ４２，Ｓ４
３，Ｓ５１，Ｓ５２，Ｓ５３…燃料噴霧流、Ｃ４１，Ｃ
４２ａ，Ｃ４２ｂ，Ｃ４３，Ｃ５１，Ｃ５２ａ，Ｃ５２
ｂ，Ｃ５３…噴口の中心線、α…隣り合う噴口の中心線
が挟む角、β…噴射角、γ…噴霧流Ｓ４２，Ｓ５２の扇
形状の拡がり角、φ…衝突角、ＳＷ…スワールの方向、
Ｌ…噴霧の到達距離。
ンジンの燃焼システムの構成説明図。 【図２】図１に示したエンジンの燃焼室内へ噴射された
燃料噴霧流の水平方向への投影パターンの説明図。 【図３】図１に示したエンジンの燃料弁ノズルの部分断
面図。断面位置により、（ａ）〜（ｄ）の４図がある。 【図４】２つの噴口から噴射された噴霧流が衝突し、偏
平な噴霧流となって扇形状に拡がる場合の、衝突角度
（φ）と扇形状に拡がった噴霧流角度（γ）についての
実験結果の線図。 【図５】重油を燃料とする従来技術による２サイクルデ
ィーゼルエンジンについての〔図２〕対応のパターン説
明図。 【符号の説明】 １…ピストン、２…燃焼室、３…燃料ポンプ、４…燃料
弁、６…シリンダ、７…シリンダヘッド、８…排気弁、
９…レーザ光照射装置、１０…レーザ光源装置、１１，
１２…ミラー、１３…レンズ、１４…窓ガラス、４０，
５０…ノズル、４１，４２ａ，４２ｂ，４３，５１，５
２ａ，５２ｂ，５３…噴口、Ｓ，Ｓ４１，Ｓ４２，Ｓ４
３，Ｓ５１，Ｓ５２，Ｓ５３…燃料噴霧流、Ｃ４１，Ｃ
４２ａ，Ｃ４２ｂ，Ｃ４３，Ｃ５１，Ｃ５２ａ，Ｃ５２
ｂ，Ｃ５３…噴口の中心線、α…隣り合う噴口の中心線
が挟む角、β…噴射角、γ…噴霧流Ｓ４２，Ｓ５２の扇
形状の拡がり角、φ…衝突角、ＳＷ…スワールの方向、
Ｌ…噴霧の到達距離。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｆ０２Ｍ 61/18 ３２０ Ｆ０２Ｍ 61/18 ３２０Ａ
３２０Ｂ
３２０Ｄ
Ｆ０２Ｐ 23/04 Ｆ０２Ｐ 23/04 Ａ
(56)参考文献 特開 昭60−187713（ＪＰ，Ａ)
特開 昭60−147525（ＪＰ，Ａ)
特開 昭56−72255（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−105326（ＪＰ，Ａ)
実開 昭61−178073（ＪＰ，Ｕ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F02B 23/00 - 23/10
F02M 61/18
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 サイドインジェクション方式で燃料を噴
射する２サイクルメタノールエンジンの燃料弁（４）に
おいて、燃焼室内に形成される燃料噴霧流（Ｓ）を水平
面に投影した場合に前記燃料弁（４）先端部の多噴口ホ
ール形のノズル（４０）から３方向を指向する前記噴霧
流を生じるもので、該ノズルに穿設され前記噴霧流のう
ち両外側方向の噴霧流を生成する２個の噴口（４１），
（４３）と、衝突することによって合流し前記噴霧流の
中央部噴霧流を生成する２個の噴口（４２ａ），（４２
ｂ）とを有してなり、該衝突噴霧流を生成する２個の噴
口は、噴口の直径が等しく、噴口中心線の水平面への投
影は重なり合い、衝突角をφとしたときφ≧４０°とな
るように穿設され、衝突した噴霧流は偏平かつ扇形状に
拡がって前記両外側の噴霧流と合流することを特徴とす
る２サイクルメタノールエンジンの燃料弁。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06492395A JP3372389B2 (ja) | 1995-02-28 | 1995-02-28 | ２サイクルメタノールエンジンの燃料弁 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06492395A JP3372389B2 (ja) | 1995-02-28 | 1995-02-28 | ２サイクルメタノールエンジンの燃料弁 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08240121A JPH08240121A (ja) | 1996-09-17 |
| JP3372389B2 true JP3372389B2 (ja) | 2003-02-04 |
Family
ID=13272057
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06492395A Expired - Fee Related JP3372389B2 (ja) | 1995-02-28 | 1995-02-28 | ２サイクルメタノールエンジンの燃料弁 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3372389B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP5071090B2 (ja) * | 2007-12-17 | 2012-11-14 | 株式会社Ｉｈｉ | ディーゼルエンジンの燃料噴射方法及びディーゼルエンジン |
| CN108457785A (zh) * | 2018-05-31 | 2018-08-28 | 广西玉柴机器股份有限公司 | 一种重型甲醇发动机多点喷射的喷嘴结构 |
| JP2020016171A (ja) * | 2018-07-24 | 2020-01-30 | 株式会社Ihi | 燃料噴射装置及びエンジンシステム |
-
1995
- 1995-02-28 JP JP06492395A patent/JP3372389B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08240121A (ja) | 1996-09-17 |
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