JP3788275B2 - 筒内直噴型内燃機関 - Google Patents
筒内直噴型内燃機関 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3788275B2 JP3788275B2 JP2001192447A JP2001192447A JP3788275B2 JP 3788275 B2 JP3788275 B2 JP 3788275B2 JP 2001192447 A JP2001192447 A JP 2001192447A JP 2001192447 A JP2001192447 A JP 2001192447A JP 3788275 B2 JP3788275 B2 JP 3788275B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel injection
- fuel
- spray
- internal combustion
- injection valve
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000002347 injection Methods 0.000 title claims description 101
- 239000007924 injection Substances 0.000 title claims description 101
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims description 55
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 104
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims description 67
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims description 16
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 16
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000004323 axial length Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 239000008240 homogeneous mixture Substances 0.000 description 1
- WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N lead(0) Chemical compound [Pb] WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B17/00—Engines characterised by means for effecting stratification of charge in cylinders
- F02B17/005—Engines characterised by means for effecting stratification of charge in cylinders having direct injection in the combustion chamber
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M51/00—Fuel-injection apparatus characterised by being operated electrically
- F02M51/06—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle
- F02M51/0603—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using piezoelectric or magnetostrictive operating means
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
- F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
- F02M61/162—Means to impart a whirling motion to fuel upstream or near discharging orifices
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
- F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
- F02M61/18—Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for
- F02M61/1806—Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for characterised by the arrangement of discharge orifices, e.g. orientation or size
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B75/00—Other engines
- F02B75/12—Other methods of operation
- F02B2075/125—Direct injection in the combustion chamber for spark ignition engines, i.e. not in pre-combustion chamber
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B23/00—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
- F02B23/08—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition
- F02B23/10—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition with separate admission of air and fuel into cylinder
- F02B23/101—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition with separate admission of air and fuel into cylinder the injector being placed on or close to the cylinder centre axis, e.g. with mixture formation using spray guided concepts
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads
- F02F1/24—Cylinder heads
- F02F2001/244—Arrangement of valve stems in cylinder heads
- F02F2001/245—Arrangement of valve stems in cylinder heads the valve stems being orientated at an angle with the cylinder axis
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
- Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、筒内へ直接燃料を噴射する筒内直噴型内燃機関、特に、均質燃焼させるときには吸気行程中に燃料を噴射し、成層燃焼させるときには圧縮行程中に燃料を噴射するようにした筒内直噴型内燃機関に関する。
【0002】
【従来の技術】
火花点火式ガソリン機関等に用いられる燃料噴射弁として、いわゆるスワール式燃料噴射弁が知られている。これは、噴孔に流入する燃料の流れに、噴孔中心軸回りの旋回成分を付与し、噴孔から出た噴霧が中空の円錐形状に拡散するように構成したものであって、通常の燃料噴射弁に比べて、噴霧角(噴孔中心軸からの噴霧の角度)が大きくなり、燃料の微粒化を図りつつ広範囲に燃料を噴射することができる特徴を有している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようなスワール式燃料噴射弁は、噴射を行うときの雰囲気圧力つまり噴孔出口側の圧力が高くなるほど噴霧角が小さくなる特性を有している。つまり、雰囲気圧力が高いと、噴霧の円錐形状の拡がりが小さくなり、旋回成分を付与しない通常の燃料噴射弁の噴霧形状に近付く形となる。
【0004】
このような特性は、ピストン冠面上のキャビティを利用して成層燃焼を実現するようにした形式の筒内直噴型内燃機関においては、有利な特性であると言える。つまり、この種の形式の筒内直噴型内燃機関は、高負荷域などには、吸気行程中に燃料噴射を行うことで均質燃焼を実現し、また低負荷域などには、圧縮行程中にピストンキャビティへ向けて燃料を噴射することで成層燃焼を実現するようになっているが、均質燃焼のための燃料噴射がなされる吸気行程中は燃焼室内の圧力が低いので、噴霧角が大きく拡がり、良好な均質混合気を得ることができ、また、成層燃焼時の燃料噴射は燃焼室内の圧力が高い圧縮行程中に行われるので、噴霧角の小さな噴射によって燃料をピストンキャビティに集中させることができる。
【0005】
しかしながら、筒内直噴型内燃機関として、成層燃焼の際に、燃料噴霧を直接点火プラグ方向へ指向させて点火プラグ近傍に成層混合気を形成するようにした形式のものに適用する場合には、スワール式燃料噴射弁の上記の特性は、好ましくない。すなわち、成層燃焼を考慮して圧縮行程中に噴射した噴霧の上部が点火プラグの放電ギャップに直接かかるように燃料噴射弁の位置や噴霧角等を設定したとすると、均質燃焼の際の吸気行程中の噴射では、噴霧角がこれよりも大きくなって、点火プラグ全体を噴霧が直撃し、点火プラグのくすぶりやHC排出量の増加を引き起こしてしまう。
【0006】
本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、均質燃焼運転と成層燃焼運転とを行う筒内直噴型内燃機関におけるスワール式燃料噴射弁の先端形状を最適化することで、均質燃焼と成層燃焼とを高いレベルで両立させることを目的とする。
【0007】
なお、スワール式燃料噴射弁の先端形状については、本出願人による特開平8−42427号公報において各種の形状が提案されており、噴霧の形成方向を噴孔軸方向と異ならせるための形状として、噴孔の開口縁を含む平面が噴孔中心軸に対して傾斜した先端形状が開示されているが、この従来技術は、均質燃焼と成層燃焼とを両立させることを特に考慮したものではなく、噴射実行時の雰囲気圧力が変化する場合の噴霧特性と噴射弁先端形状との関係に関する開示はない。
【0008】
【課題を解決するための手段】
請求項1に係る発明は、燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と、点火プラグと、を備え、均質燃焼させるときには吸気行程中に燃料を噴射し、成層燃焼させるときには圧縮行程中に燃料を噴射するようにした筒内直噴型内燃機関において、
上記燃料噴射弁は、噴孔の中心軸回りに燃料を旋回させる旋回成分付与手段を有し、
上記噴孔中心軸と直交する基準平面に対し所定の傾斜角度だけ傾いた傾斜面が上記燃料噴射弁の先端に設けられており、
上記噴孔が上記傾斜面に開口していることを特徴としている。
そして、圧縮行程中に行われた燃料噴射の噴霧角が、吸気行程中に行われた燃料噴射の噴霧角とほぼ等しいかまたはこれよりも大きくなるように、上記傾斜角度が設定されている。
【0009】
より具体的な請求項2の発明は、上記傾斜面が上記点火プラグに向かう方向となるように上記燃料噴射弁が配設されていることを特徴としている。
【0011】
また望ましくは、請求項3のように、上記傾斜角度は10度以上である。
【0012】
また、請求項4の発明は、圧縮行程中に行われた燃料噴射の噴霧の外郭が、上記点火プラグの放電ギャップ位置に到達するように上記燃料噴射弁が配設されていることを特徴としている。
【0013】
旋回成分付与手段を備えたいわゆるスワール式燃料噴射弁では、上述したように、略円錐形状の噴霧が形成されるが、上記のように傾斜面に噴孔が開口していると、この噴霧全体がやや傾いた形となる。つまり、噴孔中心軸からの噴霧角が、周方向の一方の側で大きくなるのであるが、この部分での噴霧角に着目すると、雰囲気圧力が高くなったときに逆に噴霧角が拡がる現象が見られる。これは、傾斜面の傾斜角度に依存し、傾斜角度が小さいと、前述した従来技術のように、雰囲気圧力の上昇に伴って噴霧がすぼまるようになるが、傾斜角度が大きいと、雰囲気圧力が高くなったときに逆に噴霧角が拡がるようになる。
【0014】
このような作用の原因は、上記のように傾斜面とすることで、噴孔の軸方向の長さが、その周方向の一方と他方とで異なるものとなり、噴孔を流れてきた燃料は、噴孔の周方向の一方で相対的に早く外部へ噴出し、周方向の他方の位置では、相対的に遅れて噴出するようになるが、燃料の流量分布として、早く外部へ噴出する方から相対的に多量の燃料が噴出するためである。
【0015】
【発明の効果】
この発明に係る筒内直噴型内燃機関においては、成層燃焼のための圧縮行程中の燃料噴射による噴霧形状ならびに均質燃焼のための吸気行程中の燃料噴射による噴霧形状を、それぞれ点火プラグ等に対して最適なものとすることができる。従って、例えば、均質燃焼時の点火プラグのくすぶりやHC排出量の増加を回避しつつ成層燃焼時の安定した着火燃焼を実現することができる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の好ましい実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【0017】
図1は、この発明に係る筒内直噴型内燃機関の一実施例を示しており、燃焼室1の頂部略中央に点火プラグ2が配置されているとともに、この点火プラグ2の近傍へ燃料を噴射するように燃料噴射弁3が配置されている。この実施例は、特に、燃料噴射弁3と点火プラグ2とが隣接したいわゆるナロースペーシング(Narrow Spacing)タイプの構成となっている。吸気ポート4を開閉する一対の吸気弁5は、上記燃料噴射弁3の両側に位置しており、これと対向する反対側に、排気ポート6を開閉する一対の排気弁7が配置されている。また、8はシリンダ、9はピストンをそれぞれ示しているが、この筒内直噴型内燃機関は、基本的に、ピストン9冠面のキャビティに依存せずに成層燃焼を実現する形式となっている。
【0018】
図2および図3は、上記燃料噴射弁3の構成を示す断面図であって、噴射弁ボディ11の先端中央に噴孔12が開口形成されており、この噴孔12を、圧電素子もしくはソレノイド等からなるアクチュエータ14により駆動される針弁13が開閉している。なお、15は燃料入口、16はリード線である。上記噴孔12の周囲には、針弁13外周を囲むように、旋回成分付与手段として公知のスワラーチップ17が設けられている。このスワラーチップ17は、針弁13の接線方向へ沿って形成された複数の燃料通路18を有し、これによって、噴孔12へ流れ込む燃料の流れに旋回成分を付与している。なお、本発明においては、スワラーチップ以外の旋回成分付与手段を利用することも勿論可能である。
【0019】
この実施例の燃料噴射弁3では、噴孔12の中心軸Lは、針弁13の中心軸に一致している。そして、噴孔12が開口する噴射弁ボディ11の先端面は、一方の三日月型領域を占める第1平面21と、他方の三日月型領域を占める第2平面22と、両者の間に位置する傾斜面23と、からなる。ここで、上記第1平面21ならびに第2平面22は、上記の噴孔12の中心軸Lに直交する基準平面とそれぞれ平行であり、かつ、図左側の第1平面21の方が第2平面22よりも相対的に高く突出したものとなっている。そして、両者を接続する中間の傾斜面23は、基準平面つまり第1,第2平面21,22に対し、傾斜角度φだけ傾いており、この傾斜面23に、上記噴孔12が開口している。
【0020】
図4および図5は、この傾斜面23の向きと点火プラグ2との位置関係を示したものであって、図示するように、相対的に後退したものとなる第2平面22が点火プラグ2寄りに位置し、従って、傾斜面23は、点火プラグ2へ向かうような方向に傾斜している。
【0021】
次に、上記のような傾斜面23の作用について説明する。
【0022】
本発明の筒内直噴型内燃機関は、前述したように、均質燃焼の際には、図6に示すように吸気行程中に燃料噴射を行い、また成層燃焼の際には、図7に示すように圧縮行程中に燃料噴射を行う。つまり、均質燃焼の際には、比較的低圧(例えば大気圧)の雰囲気圧力下で燃料が噴射され、成層燃焼の際には、比較的高圧(例えば0.6MPa)の背圧下で燃料が噴射される。上記のように噴孔12が傾斜面23に開口している結果、噴霧は基本的に、一方に傾いた略円錐形状をなす。また、燃料液滴は直進成分とともに旋回成分を有するので、噴射後、時間の経過とともに拡散していくが、やはり、傾斜面23の作用により、一方に大きく拡がっていく。
【0023】
図8および図9は、実際の燃料噴霧の形状への影響を実験したものであって、図8に示すように、燃料噴射弁3の先端形状として、傾斜角度φが0つまり全く傾斜していないものと、傾斜面23の傾斜角度φが20°のものと、同じく40°のものと、の3種類を用い、それぞれについて大気圧下(0.1MPa)と背圧下(0.6MPa)とで、燃料噴射を行った。そして、その噴霧形状をストロボライトを用いて撮影した結果が図9にまとめて示してある。特に、噴射直後(1ms後)と、3ms経過後と、を対比して撮影してある。ここで、「3ms」の遅れは、噴孔12から出た噴霧が点火プラグ2の放電ギャップ2aに到達するまでの所要時間に相当するものであり、噴孔12と放電ギャップ2aとの間の距離を例えば40mmと仮定して求めたものである。なお、燃料の噴射圧(Pinj)は、10MPaである。
【0024】
図9に見られるように、傾斜角度φが0である場合には、背圧下での噴霧は細くつぼまってしまう。これに対し、傾斜角度φが20°あるいは40°のものでは、噴霧全体としての形状は背圧下の方が小さくなるものの、傾斜面23の傾斜に沿った方向についての噴霧角は狭まらず、むしろ、より大きく傾斜したものとなる。
【0025】
図10および図11は、上記の傾斜面23の影響を定量的に評価したものであって、図10の(a)に示すように、大気圧下で噴射した場合の噴射直後の噴霧F1の噴霧角をθ1とする。また、(b)に示すように、背圧下で噴射した場合の3ms経過後の噴霧F2の噴霧角をθ2とする。なお、いずれも傾斜面23の傾斜に沿った同じ方向において対比する。そして、両者の差、θ=θ2−θ1を求め、これを背圧変化による噴霧角変化とする。図11は、この噴霧角変化θと傾斜角度φとの関係を示したものである。この図11に明らかなように、背圧変化による噴霧角変化θと傾斜角度φとは、直線的な関係があり、傾斜角度φが小さな場合には、背圧下において噴霧角が小さくなる傾向が見られるが、傾斜角度φが10°以上の領域では、逆に、背圧下において噴霧角が拡がる傾向が得られる。
【0026】
このように噴霧角が背圧下において拡がる現象は、噴孔12から出る燃料の片寄りに起因するものと考えられる。図12は、傾斜による燃料分布の片寄りを実験した結果を示しており、同図に付記されているように、燃料噴射弁3の噴孔12の直下に燃料を受ける容器を配置しておき、かつNo.1〜No.4までの90°ずつの4象限に分けて、それぞれの燃料噴射量を測定したものである。この図12に示すように、傾斜角度φが0であれば当然のことながら各象限の燃料量は略均一であるが、傾斜角度φが大きくなると、それに伴って、No.3およびNo.4の領域の燃料量が、No.1およびNo.2の領域の燃料量に比べて、明らかに大となる。この流量ばらつきを無次元化して示したのが図13である。この図13によると、傾斜角度φが10°では、流量比が2程度であり、従って、これ以上の流量比となるように傾斜角度φが大きければ、背圧下において、点火プラグ2側への噴霧角が小さくなることはない。
【0027】
上記傾斜角度φの具体的な大きさは、図7に示すように圧縮行程中に燃料噴射した場合に、噴霧F2が点火プラグ2の放電ギャップ2aまでの距離を進んだとき(つまりこれに相当する時間が経過したとき)に、該噴霧F2の上方の外郭がちょうど放電ギャップ2aに差し掛かるように設定することが望ましく、かつ同時に、図6に示すように吸気行程中に燃料噴射した場合に、初期の噴霧F1の噴霧角θ1が図7の圧縮行程中の噴霧角θ2と同じかこれよりも小さくなることが望ましい。
【0028】
次に、図14および図15は、それぞれ燃料噴射弁3の異なる実施例を示している。図14の実施例においては、噴孔12が開口する傾斜面23が完全な平面ではなく、針弁13寄りに凹んだ湾曲面をなしている。図15の実施例においては、噴孔12が開口する傾斜面23が完全な平面ではなく、先端側へ凸となった湾曲面をなしている。
【0029】
次に、図16および図17は、燃料噴射弁3のさらに異なる実施例を示している。この実施例の燃料噴射弁3は、噴孔12の中心軸Lが針弁13の中心軸Mに対し傾斜したものとなっている。そして、噴孔12は、やはり第1平面21と第2平面22との間の傾斜面23に開口している。この傾斜面23は、噴孔12の中心軸Lと直交する基準平面Pに対し、所定の傾斜角度φだけ傾斜している。これによって、前述した実施例と同様の作用が得られる。図16は、特に大気圧下で燃料噴射した直後の燃料噴霧F1を示しており、これによって、噴霧角θ1が定義される。また図17は、特に背圧下で燃料噴霧してから若干の遅れ期間(前述したように例えば3ms)が経過した時点での燃料噴霧F2を示しており、これによって、噴霧角θ2が定義される。
【0030】
次に図18は、この発明を、いわゆるワイドスペーシング(Wide Spacing)タイプの筒内直噴型内燃機関として構成した実施例を示している。この形式においては、燃料噴射弁3がシリンダ8の外周部に位置し、従って、燃料噴射弁3と点火プラグ2との間の距離Dが比較的大きい。このような構成においても、前述したように噴孔12が開口する傾斜面23の傾斜角度φを適宜に設定することで、同様の作用効果を得ることができる。この場合でも、燃料噴射弁3と点火プラグ2との間の距離Dを考慮して、圧縮行程中に燃料噴射した場合に、噴霧F2が点火プラグ2の放電ギャップ2aまでの距離を進んだとき(つまりこれに相当する時間が経過したとき)に、該噴霧F2の上方の外郭がちょうど放電ギャップ2aに差し掛かるように設定することが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係る筒内直噴型内燃機関の断面図。
【図2】この発明に係る燃料噴射弁の断面図。
【図3】この燃料噴射弁の先端部の拡大断面図。
【図4】傾斜面の方向と点火プラグとの関係を示す断面図。
【図5】同じく平面図。
【図6】吸気行程中の燃料噴射の直後の噴霧状態を示す説明図。
【図7】圧縮行程中の燃料噴射の所定時間経過後の噴霧状態を示す説明図。
【図8】実験に用いた燃料噴射弁の先端形状の説明図。
【図9】大気圧下および背圧下での噴霧の形状を撮影した図面代用写真。
【図10】噴霧角θ1,θ2の定義を説明する説明図。
【図11】背圧変化による噴霧角変化と傾斜角度φとの関係を示すグラフ。
【図12】燃料分布の片寄りを示すグラフ。
【図13】左右の流量比と傾斜角度φとの関係を示すグラフ。
【図14】傾斜面の異なる実施例を示す燃料噴射弁先端部の断面図。
【図15】傾斜面のさらに異なる実施例を示す燃料噴射弁先端部の断面図。
【図16】噴孔中心軸Lを傾けた燃料噴射弁の実施例を示し、特に、大気圧下での燃料噴霧を併せて示す断面図。
【図17】噴孔中心軸Lを傾けた燃料噴射弁の実施例を示し、特に、背圧下での燃料噴霧を併せて示す断面図。
【図18】ワイドスペーシングタイプの構成に適用した実施例を示す内燃機関要部の断面図。
【符号の説明】
2…点火プラグ
3…燃料噴射弁
12…噴孔
13…針弁
17…スワラーチップ
23…傾斜面
Claims (4)
- 燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と、点火プラグと、を備え、均質燃焼させるときには吸気行程中に燃料を噴射し、成層燃焼させるときには圧縮行程中に燃料を噴射するようにした筒内直噴型内燃機関において、
上記燃料噴射弁は、噴孔の中心軸回りに燃料を旋回させる旋回成分付与手段を有し、
上記噴孔中心軸と直交する基準平面に対し所定の傾斜角度だけ傾いた傾斜面が上記燃料噴射弁の先端に設けられており、
上記噴孔が上記傾斜面に開口し、
圧縮行程中に行われた燃料噴射の噴霧角が、吸気行程中に行われた燃料噴射の噴霧角とほぼ等しいかまたはこれよりも大きくなるように、上記傾斜角度が設定されていることを特徴とする筒内直噴型内燃機関。 - 上記傾斜面が上記点火プラグに向かう方向となるように上記燃料噴射弁が配設されていることを特徴とする請求項1に記載の筒内直噴型内燃機関。
- 上記傾斜角度は10度以上であることを特徴とする請求項1または2に記載の筒内直噴型内燃機関。
- 圧縮行程中に行われた燃料噴射の噴霧の外郭が、上記点火プラグの放電ギャップ位置に到達するように上記燃料噴射弁が配設されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の筒内直噴型内燃機関。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001192447A JP3788275B2 (ja) | 2001-06-26 | 2001-06-26 | 筒内直噴型内燃機関 |
US10/163,422 US6705274B2 (en) | 2001-06-26 | 2002-06-07 | In-cylinder direct injection spark-ignition internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001192447A JP3788275B2 (ja) | 2001-06-26 | 2001-06-26 | 筒内直噴型内燃機関 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003003852A JP2003003852A (ja) | 2003-01-08 |
JP3788275B2 true JP3788275B2 (ja) | 2006-06-21 |
Family
ID=19030896
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001192447A Expired - Fee Related JP3788275B2 (ja) | 2001-06-26 | 2001-06-26 | 筒内直噴型内燃機関 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6705274B2 (ja) |
JP (1) | JP3788275B2 (ja) |
Families Citing this family (57)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE112004000917T5 (de) * | 2003-06-03 | 2007-10-11 | Siemens Vdo Automotive Corporation, Auburn Hills | Reduzierung der Kohlenwasserstoff-Emissionen durch Strahlungsbildungssteuerung mittels Regelung des Kraftstoffdrucks in Kraftstoffeinspritzsystemen |
FR2864578B1 (fr) * | 2003-12-31 | 2006-03-24 | Magneti Marelli Motopropulsion | Moteur deux temps a injection directe |
KR100569472B1 (ko) * | 2004-10-05 | 2006-04-07 | 현대자동차주식회사 | 엔진의 연료 분무 선단 속도 계측 시스템 및 방법 |
US7137577B2 (en) * | 2004-11-05 | 2006-11-21 | Visteon Global Technologies, Inc. | Low pressure fuel injector nozzle |
US7051957B1 (en) * | 2004-11-05 | 2006-05-30 | Visteon Global Technologies, Inc. | Low pressure fuel injector nozzle |
US7124963B2 (en) * | 2004-11-05 | 2006-10-24 | Visteon Global Technologies, Inc. | Low pressure fuel injector nozzle |
US7168637B2 (en) * | 2004-11-05 | 2007-01-30 | Visteon Global Technologies, Inc. | Low pressure fuel injector nozzle |
US7104475B2 (en) * | 2004-11-05 | 2006-09-12 | Visteon Global Technologies, Inc. | Low pressure fuel injector nozzle |
US7438241B2 (en) * | 2004-11-05 | 2008-10-21 | Visteon Global Technologies, Inc. | Low pressure fuel injector nozzle |
US7198207B2 (en) * | 2004-11-05 | 2007-04-03 | Visteon Global Technologies, Inc. | Low pressure fuel injector nozzle |
US7185831B2 (en) * | 2004-11-05 | 2007-03-06 | Ford Motor Company | Low pressure fuel injector nozzle |
US20060151891A1 (en) * | 2005-01-13 | 2006-07-13 | Aspen Engineering Services, Llc | Venturi induction for homogeneous charge compression ignition engines |
JP4502829B2 (ja) * | 2005-01-27 | 2010-07-14 | 株式会社ケーヒン | 燃料噴射弁 |
US7484494B2 (en) * | 2006-01-27 | 2009-02-03 | Gm Global Technology Operations, Inc. | Method and apparatus for a spark-ignited direct injection engine |
JP2007205331A (ja) * | 2006-02-06 | 2007-08-16 | Toyota Motor Corp | 燃料噴射装置 |
DE102006043460A1 (de) * | 2006-09-15 | 2008-03-27 | Man Diesel Se | Verfahren zur Optimierung einer Einspritzdüse für eine Brennkraftmaschine |
US20080314360A1 (en) * | 2007-06-21 | 2008-12-25 | Deyang Hou | Premix Combustion Methods, Devices and Engines Using the Same |
US7418940B1 (en) * | 2007-08-30 | 2008-09-02 | Ford Global Technologies, Llc | Fuel injector spray pattern for direct injection spark ignition engines |
US8413634B2 (en) * | 2008-01-07 | 2013-04-09 | Mcalister Technologies, Llc | Integrated fuel injector igniters with conductive cable assemblies |
US8365700B2 (en) * | 2008-01-07 | 2013-02-05 | Mcalister Technologies, Llc | Shaping a fuel charge in a combustion chamber with multiple drivers and/or ionization control |
US8561598B2 (en) | 2008-01-07 | 2013-10-22 | Mcalister Technologies, Llc | Method and system of thermochemical regeneration to provide oxygenated fuel, for example, with fuel-cooled fuel injectors |
US8074625B2 (en) | 2008-01-07 | 2011-12-13 | Mcalister Technologies, Llc | Fuel injector actuator assemblies and associated methods of use and manufacture |
US7628137B1 (en) * | 2008-01-07 | 2009-12-08 | Mcalister Roy E | Multifuel storage, metering and ignition system |
WO2011025512A1 (en) | 2009-08-27 | 2011-03-03 | Mcallister Technologies, Llc | Integrated fuel injectors and igniters and associated methods of use and manufacture |
US8387599B2 (en) | 2008-01-07 | 2013-03-05 | Mcalister Technologies, Llc | Methods and systems for reducing the formation of oxides of nitrogen during combustion in engines |
US8225768B2 (en) * | 2008-01-07 | 2012-07-24 | Mcalister Technologies, Llc | Integrated fuel injector igniters suitable for large engine applications and associated methods of use and manufacture |
US9316189B2 (en) * | 2008-01-14 | 2016-04-19 | North Carolina State University | Fuel injection device for an internal combustion engine, and associated method |
US20110030635A1 (en) * | 2009-08-04 | 2011-02-10 | International Engine Intellectual Property Company, Llc | Fuel injector nozzle for reduced coking |
CN102713244A (zh) | 2009-08-27 | 2012-10-03 | 麦卡利斯特技术有限责任公司 | 在具有多个驱动器和/或电离控制的燃烧室中成形供应燃料 |
JP5563660B2 (ja) * | 2009-08-27 | 2014-07-30 | マクアリスター テクノロジーズ エルエルシー | セラミック絶縁体並びにその使用及び製造方法 |
US8372133B2 (en) * | 2009-10-05 | 2013-02-12 | 480 Biomedical, Inc. | Polymeric implant delivery system |
AU2010328632B2 (en) | 2009-12-07 | 2014-12-18 | Mcalister Technologies, Llc | An injector for introducing fuel into a combustion chamber and for introducing and igniting fuel at an interface with a combustion chamber |
EP2510213A4 (en) | 2009-12-07 | 2014-07-23 | Mcalister Technologies Llc | ADAPTIVE CONTROL SYSTEM FOR FUEL INJECTORS AND IGNITION DEVICES |
CN102906413B (zh) | 2010-02-13 | 2014-09-10 | 麦卡利斯特技术有限责任公司 | 具有声学力调节器的燃料喷射器组件以及相关的使用和制造方法 |
US20110297753A1 (en) | 2010-12-06 | 2011-12-08 | Mcalister Roy E | Integrated fuel injector igniters configured to inject multiple fuels and/or coolants and associated methods of use and manufacture |
EP2534347B1 (en) | 2010-02-13 | 2016-05-04 | McAlister, Roy Edward | Methods and systems for adaptively cooling combustion chambers in engines |
US8528519B2 (en) | 2010-10-27 | 2013-09-10 | Mcalister Technologies, Llc | Integrated fuel injector igniters suitable for large engine applications and associated methods of use and manufacture |
KR20120061640A (ko) * | 2010-12-03 | 2012-06-13 | 현대자동차주식회사 | 노킹 방지 장치 및 이를 제어하는 방법 |
US8091528B2 (en) | 2010-12-06 | 2012-01-10 | Mcalister Technologies, Llc | Integrated fuel injector igniters having force generating assemblies for injecting and igniting fuel and associated methods of use and manufacture |
US8820275B2 (en) | 2011-02-14 | 2014-09-02 | Mcalister Technologies, Llc | Torque multiplier engines |
US8919377B2 (en) | 2011-08-12 | 2014-12-30 | Mcalister Technologies, Llc | Acoustically actuated flow valve assembly including a plurality of reed valves |
CN103890343B (zh) | 2011-08-12 | 2015-07-15 | 麦卡利斯特技术有限责任公司 | 用于改进的发动机冷却及能量产生的系统和方法 |
US8851047B2 (en) | 2012-08-13 | 2014-10-07 | Mcallister Technologies, Llc | Injector-igniters with variable gap electrode |
US9169814B2 (en) | 2012-11-02 | 2015-10-27 | Mcalister Technologies, Llc | Systems, methods, and devices with enhanced lorentz thrust |
US8746197B2 (en) | 2012-11-02 | 2014-06-10 | Mcalister Technologies, Llc | Fuel injection systems with enhanced corona burst |
US9169821B2 (en) | 2012-11-02 | 2015-10-27 | Mcalister Technologies, Llc | Fuel injection systems with enhanced corona burst |
US9309846B2 (en) | 2012-11-12 | 2016-04-12 | Mcalister Technologies, Llc | Motion modifiers for fuel injection systems |
US9115325B2 (en) | 2012-11-12 | 2015-08-25 | Mcalister Technologies, Llc | Systems and methods for utilizing alcohol fuels |
US20140131466A1 (en) | 2012-11-12 | 2014-05-15 | Advanced Green Innovations, LLC | Hydraulic displacement amplifiers for fuel injectors |
US9200561B2 (en) | 2012-11-12 | 2015-12-01 | Mcalister Technologies, Llc | Chemical fuel conditioning and activation |
US8800527B2 (en) | 2012-11-19 | 2014-08-12 | Mcalister Technologies, Llc | Method and apparatus for providing adaptive swirl injection and ignition |
US9194337B2 (en) | 2013-03-14 | 2015-11-24 | Advanced Green Innovations, LLC | High pressure direct injected gaseous fuel system and retrofit kit incorporating the same |
US9562500B2 (en) | 2013-03-15 | 2017-02-07 | Mcalister Technologies, Llc | Injector-igniter with fuel characterization |
US8820293B1 (en) | 2013-03-15 | 2014-09-02 | Mcalister Technologies, Llc | Injector-igniter with thermochemical regeneration |
US9909523B1 (en) | 2016-10-05 | 2018-03-06 | Ford Global Technologies, Llc | Methods and systems for engine fueling |
FR3071880B1 (fr) * | 2017-09-29 | 2019-09-27 | IFP Energies Nouvelles | Moteur a combustion interne avec injection directe de carburant dans le sens du mouvement des gaz d'admission |
US10690086B2 (en) * | 2018-08-16 | 2020-06-23 | GM Global Technology Operations LLC | Direct fuel injection, two-valve per cylinder pushrod valvetrain combustion system for an internal combustion engine |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3365147B2 (ja) | 1994-05-23 | 2003-01-08 | 日産自動車株式会社 | 内燃機関の燃料噴射弁 |
EP0809017A1 (de) * | 1996-05-22 | 1997-11-26 | Steyr-Daimler-Puch Aktiengesellschaft | Zweistufige Kraftstoffeinspritzdüse für Brennkraftmaschinen |
US6390059B1 (en) * | 1998-06-22 | 2002-05-21 | Hitachi, Ltd. | Cylinder-injection type internal combustion engine, method of controlling the engine, and fuel injection nozzle |
US6206304B1 (en) * | 1999-01-13 | 2001-03-27 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Injector |
-
2001
- 2001-06-26 JP JP2001192447A patent/JP3788275B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2002
- 2002-06-07 US US10/163,422 patent/US6705274B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20020195079A1 (en) | 2002-12-26 |
JP2003003852A (ja) | 2003-01-08 |
US6705274B2 (en) | 2004-03-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3788275B2 (ja) | 筒内直噴型内燃機関 | |
JP4888330B2 (ja) | 直接噴射式の内燃機関 | |
US6105883A (en) | Fuel injector for an internal combustion engine | |
CA2251677C (en) | Fuel injector for an internal combustion engine | |
JP4280928B2 (ja) | 直接噴射火花点火内燃機関 | |
KR19990045584A (ko) | 연료 분사 밸브 | |
JP2002227650A (ja) | ナッペ角が小さい直噴エンジンおよびこのようなエンジンの使用を可能にする方法 | |
KR20020019566A (ko) | 연료 분사 시스템 | |
JPS59203816A (ja) | 直接噴射式デイ−ゼルエンジン | |
JP3896653B2 (ja) | 内燃機関用燃料噴射弁 | |
JP3997781B2 (ja) | 筒内直噴エンジン | |
US6155504A (en) | Fuel injector for an internal combustion engine | |
JPH07150944A (ja) | 直噴式ディーゼルエンジンの燃焼室構造 | |
JPH11343947A (ja) | 内燃機関用燃料噴射弁 | |
JP3721879B2 (ja) | 筒内直接噴射式火花点火機関 | |
JP3797019B2 (ja) | 直噴火花点火式内燃機関の燃料噴射弁 | |
JP2600275B2 (ja) | 燃料噴射弁 | |
JP3644057B2 (ja) | 直噴型火花点火式内燃機関 | |
US6676040B2 (en) | Variable swirl type GDI injector | |
JP3116612B2 (ja) | 筒内直接噴射式ディーゼル機関 | |
JP4075471B2 (ja) | 筒内直接噴射式内燃機関 | |
JP4062049B2 (ja) | 筒内直接噴射式内燃機関 | |
JPH05240052A (ja) | 筒内噴射式内燃機関 | |
JP3937650B2 (ja) | 筒内直接燃料噴射機関の燃焼室 | |
JP3815179B2 (ja) | 燃料噴射弁 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050519 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050531 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050727 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20060307 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20060320 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090407 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100407 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110407 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120407 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130407 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130407 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140407 Year of fee payment: 8 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |