(57)【要約】【課題】燃料の着火性を向上でき、排出ガスや燃料消費率の悪化を防ぐことができるディーゼルエンジンを提供する。【解決手段】燃焼室２に臨むシリンダヘッド３に設けられ燃焼室２内に吸気をするための吸気バルブ４と、シリンダヘッド３に設けられ燃焼室２内のガスを排気するための排気バルブ５と、吸気バルブ４と排気バルブ５の間のシリンダヘッド３に設けられ燃焼室２内に燃料を噴射する燃料噴射ノズル６とを備えたディーゼルエンジン１において、燃料噴射ノズル６が、放射状に配置され燃料を噴射するための複数の噴孔１２を有し、これら噴孔１２のうち吸気バルブ４側に向く１つ又は複数の噴孔１２が、他の噴孔１２より小径に形成され吸気バルブ４側に燃料を微粒化して噴射する小径噴孔１３からなるものとした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室に臨むシリンダヘッドに設けられ燃焼室内に吸気をするための吸気バルブと、前記シリンダヘッドに設けられ前記燃焼室内のガスを排気するための排気バルブと、前記吸気バルブと前記排気バルブの間のシリンダヘッドに設けられ前記燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射ノズルとを備えたディーゼルエンジンにおいて、前記燃料噴射ノズルが、放射状に配置され燃料を噴射するための複数の噴孔を有し、これら噴孔のうち前記吸気バルブ側に向く１つ又は複数の噴孔が、他の噴孔より小径に形成され前記吸気バルブ側に燃料を微粒化して噴射する小径噴孔からなることを特徴とするディーゼルエンジン。
【請求項２】
前記小径噴孔が、前記噴孔のうちの１つである請求項１記載のディーゼルエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼル用燃料噴射ノズルを有するディーゼルエンジンに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
排出ガス低減のため、ディーゼル燃焼を改善させる技術が提案されている。その一つに、燃料噴射ノズルの噴孔径を小さくしてディーゼル燃料の微粒化を促進させ、空気との混合を活発にさせて燃焼改善を行う方法がある。
【０００３】
ノズル噴孔径の小径化は、部分負荷領域では燃料の微粒化が促進されて燃料の着火性が良くなり、排出ガス低減に効果を上げることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１９６３７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一方で小径化は、定格点やトルク点という全負荷条件では燃料噴射期間が延長するため、かえって排出ガスや燃料消費率が悪化する原因となってしまう。小径化による燃料噴射期間の延長を防ぐために、噴孔数を増加させると、燃料噴霧同士の間隔がせばまり、かえって空気利用率が低下して排出ガスや燃料消費率の悪化を招いてしまうという課題があった。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、燃料の微粒化を促進させて着火性を向上でき、排出ガスや燃料消費率の悪化を防ぐことができるディーゼルエンジンを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために本発明は、燃料の微粒化を促進させて着火性を向上させるための小径噴孔を１カ所又は複数箇所設け、残りの噴孔は定格点での噴射期間を考慮した噴孔径（小径噴孔よりも大きな径となる）とする。
【０００８】
具体的には、燃焼室に臨むシリンダヘッドに設けられ燃焼室内に吸気をするための吸気バルブと、前記シリンダヘッドに設けられ前記燃焼室内のガスを排気するための排気バルブと、前記吸気バルブと前記排気バルブの間のシリンダヘッドに設けられ前記燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射ノズルとを備えたディーゼルエンジンにおいて、前記燃料噴射ノズルが、放射状に配置され燃料を噴射するための複数の噴孔を有し、これら噴孔のうち前記吸気バルブ側に向く１つ又は複数の噴孔が、他の噴孔より小径に形成され前記吸気バルブ側に燃料を微粒化して噴射する小径噴孔からなるものとした。
【０００９】
また、上記小径噴孔が、前記噴孔のうちの１つであるとよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、燃料の着火性を向上でき、排出ガスや燃料消費率の悪化を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１はディーゼルエンジンの燃焼室の平面説明図である。
【図２】図２はディーゼルエンジンの燃料噴射ノズルの側断面説明図である。
【図３】図３はディーゼルエンジンの実験結果を示すグラフである。
【図４】図４はディーゼルエンジンの実験結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１はディーゼルエンジンの燃焼室をシリンダヘッド越しに視た平面説明図であり、図２は燃料噴射ノズルの側断面の概略説明図である。
【００１３】
図１に示すように、ディーゼルエンジン１の燃焼室２に臨むシリンダヘッド３には、燃焼室２内に吸気をするための吸気バルブ４と、燃焼室２内のガスを排気するための排気バルブ５と、燃焼室２内に燃料を放射状に噴射する燃料噴射ノズル６とが設けられている。
【００１４】
燃焼室２は、断面円形に形成されており、下端をピストンヘッド７で仕切られると共に上端をシリンダヘッド３で仕切られている。
【００１５】
吸気バルブ４は、燃焼室２の一側に周方向に並ぶように２つ配置されている。排気バルブ５は、燃焼室２の他側に周方向に並ぶように２つ配置されている。
【００１６】
燃料噴射ノズル６は、燃焼室２の略中央に配置されており、吸気バルブ４と排気バルブ５の間に位置されている。図２に示すように、燃料噴射ノズル６は、インジェクタ式の燃料噴射装置からなり、ノズル本体８と、ノズル本体８内に摺動自在に設けられたニードル（針弁）９とを有する。ニードル９先端側のノズル本体８には、燃料溜まり１０が形成されており、ニードル９の側面に臨むノズル本体８には、燃料溜まり１０に燃料を供給するための燃料通路１１が形成されている。また、燃料噴射ノズル６には、燃料溜まり１０から燃料を噴射するための複数の噴孔１２が形成されている。噴孔１２は燃料溜まり１０を中心として放射状に延びるように配置されている。これら噴孔１２のうち吸気バルブ４側の１つの噴孔（吸気バルブ４側に向く１つ噴孔）は、吸気バルブ４側に燃料を微粒化して噴射するための小径噴孔１３からなり、他の噴孔１２は、定格点やトルク点という全負荷条件であっても完全燃焼可能な期間内での噴射ができる径に形成された大径噴孔１４からなる。小径噴孔１３は燃料溜まり１０から吸気バルブ４側に延びて形成されると共に大径噴孔１４より小径に形成されている。また、噴孔１２は、隣り合うもの同士が順次所定の角度（４５°）ずつずれるように配置されており、八方に向く放射状に配置されている。これにより、燃焼室２内に燃料の粒が均等に行き渡るようになっている。
【００１７】
次に本実施の形態の作用を述べる。
【００１８】
燃料噴射ノズル６のニードル９が駆動されて燃料噴射ノズル６が開弁されると、燃料通路１１から燃料溜まり１０に燃料が供給され、各大径噴孔１４と小径噴孔１３とから燃料が粒状となって噴射される。このとき、小径噴孔１３から噴射された燃料は、吸気にて比較的冷却された吸気バルブ４の近傍を漂うこととなるが、大径噴孔１４からから噴射される燃料よりも微粒化が促進され、大径噴孔１４より噴射された燃料よりも速く着火する。それにより発生した着火領域を利用して大径噴孔１４から噴射されている燃料の着火性を促進させ、従来の燃料噴射ノズル６よりも良好な着火性を得ることができる。また、１カ所の小径噴孔１３から発生した燃焼開始領域の燃焼が徐々に隣接する領域に伝播して段階的な燃焼を行うので、熱発生率がデルタ型と呼ばれる低NOx燃焼とすることが出来る。すなわち、一般にNOxは燃焼温度が高く、火炎面積が大きい場合に発生し易いが、燃焼が領域毎に段階的に行われるため、燃焼温度を抑えることができると共に火炎面積を小さく抑えることができ、NOxの発生を低く抑えることができる。またそのような熱発生のため、着火時期を進角させて燃費の向上に貢献することも容易にできる。
【００１９】
図３及び図４は上述の燃料噴射ノズル６を備えたディーゼルエンジン１の実験結果を示すグラフである。
【００２０】
図３に示すように、熱発生率（ＲＯＨＲ kJ/deg）及び燃焼室２内の温度のピーク（Ｔｃｙｌ K）が従来のものより抑えられることが確認できた。また、燃焼室２内の圧力（Ｐｃｙｌ MPa）及び圧力変化率（ｄｐ／ｄθ MPa/deg）を従来と同等に維持できることが確認できた。
【００２１】
また、図４に示すように、低NOx運転時のスモークの発生（Ｓｍｏｋｅ g/kWh）及び一酸化炭素の発生（ＢＳＣＯ g/kWh）を従来のものより抑えられることが確認できた。また、ハイドロカーボンの発生（ＢＳＨＣ g/kWh）及び燃費（ＢＳＦＣ g/kWh）を従来と同等に維持できることが確認できた。
【００２２】
このように、燃料噴射ノズル６が、放射状に配置され燃料を噴射するための複数の噴孔１２を有し、これら噴孔１２のうち吸気バルブ４側に向く１つの噴孔１２が、他の噴孔１２より小径に形成され吸気バルブ４側に燃料を微粒化して噴射する小径噴孔１３からなるものとしたため、微粒化促進のために、噴孔径を同一に小径化したときに伴う、定格点やそれに準ずる高負荷側での噴射期間冗長化によるスモークの発生や燃費悪化を防ぐことができる。また、１つ設けた小径噴孔１３からの着火により、大径噴孔１４からの大きい噴霧がより短い着火遅れで燃焼することができるため、予混合期間の燃料を減らせてNOx排出を抑えることが可能となる。さらに小径噴孔１３を１つ、燃焼室２内で温度の低い吸気側に設けることで、着火燃焼の伝播が段階的となり、低NOx低スモーク燃焼として注目される予混合圧縮着火が安定して行えるようになる。
【００２３】
なお、燃料噴射ノズル６は、八方に燃料を噴射する８噴孔の異径燃料噴射ノズルについて説明したが、これに限るものではない。燃料噴射ノズルは、複数方向に燃料を噴射するものであればよく、複数の噴孔１２を有するものであればよい。
【００２４】
また、吸気バルブ４側に向く１つの噴孔１２が小径噴孔１３からなるものとしたが、吸気バルブ４側に向く複数の噴孔１２が小径噴孔１３からなるものであってもよい。
【符号の説明】
【００２５】
１  ディーゼルエンジン
２  燃焼室
３  シリンダヘッド
４  吸気バルブ
５  排気バルブ
６  燃料噴射ノズル
１２  噴孔
１３  小径噴孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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