JPH01116219A - 直噴式エンジン - Google Patents

直噴式エンジン

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JPH01116219A
JPH01116219A JP62272365A JP27236587A JPH01116219A JP H01116219 A JPH01116219 A JP H01116219A JP 62272365 A JP62272365 A JP 62272365A JP 27236587 A JP27236587 A JP 27236587A JP H01116219 A JPH01116219 A JP H01116219A
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JP
Japan
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fuel
spray
nozzle
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fuel spray
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Pending
Application number
JP62272365A
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English (en)
Inventor
Fumihiko Saito
史彦 斉藤
Masanori Sawara
佐原 正憲
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Mazda Motor Corp
Original Assignee
Mazda Motor Corp
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Publication date
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Publication of JPH01116219A publication Critical patent/JPH01116219A/ja
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    • F02B23/02Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition
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    • F02B23/0696W-piston bowl, i.e. the combustion space having a central projection pointing towards the cylinder head and the surrounding wall being inclined towards the cylinder wall
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    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)

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。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は、例えば、燃料としてアルコール等の低セタ
ン燃料を用いる直噴式エンジンに関する。
(従来技術) 従来、直噴式エンジンとしては、例えば、特開昭59−
150923@公報に記載のエンジンがある。
すなわち、ピストン上面に凹状のキャビティを形成する
一方、シリンダヘッドに取付けた燃料噴射ノズルおよび
点火装置を上述のキャビティと対向させて、燃料噴射ノ
ズルから燃料を噴射して、この燃料に上述の点火装置で
着火して、燃料を燃焼させる直噴式エンジンである。
ところで、このような直噴式エンジンに上述の低セタン
燃料、例えばメタノールを用いる場合、燃料のセタン価
が低く圧縮着火が困難であり、補助着火手段が必要であ
るが、上述の直噴式エンジンを単にアルコールエンジン
に適用しても、点火源からの火炎伝播距離が長い部位の
噴霧の燃焼性が悪く、これを解決するために燃料噴射ノ
ズルの噴孔数を増加し、火炎伝播距離を短くしても、各
噴霧の濃度が稀薄化するため、良好な燃焼性が得られな
い。
またスワールにより着火の核いわゆる火種と噴霧とが同
方向に回るため良好な燃焼性が得られない問題点があっ
た。
このような問題点を解消するには、例えば燃料噴射方向
を点火源近傍に集めること、すなわち噴霧分布を点火源
寄りに大幅に偏心させると、軽負荷での混合気が濃くな
り、かつ火炎伝播距離も短縮されて、燃焼改善を図るこ
とができるが、この場合においては、次のような問題点
があった。
つまり、噴霧分布の偏心割合の増加につれて、軽負荷域
での燃焼が改善される反面、高負荷域での空気利用率が
低下して、燃費、出力ともに悪化する問題点を有してい
た。
(発明の目的) この発明は、低セタン燃料による燃焼性の改善を図るこ
とができる直噴式エンジンの提供を目的とする。
(発明の構成) この発明は、ピストン上面の燃焼室に対して、ピストン
円周方向に吸気スワールを生成する吸気通路と、複数の
燃料噴射を行なう多噴式を有した燃料噴射ノズルと、噴
射された燃料を燃焼させる補助着火手段とを備えた直噴
式エンジンであって、上記燃料噴射ノズルの1つの噴孔
からの燃料噴霧範囲内に上記補助着火手段を配置し、該
補助着火手段配置の噴孔に対してスワール下流側に位置
する噴孔の燃料噴霧範囲内に噴霧を滞留させるよどみ部
を形成した直噴式エンジンであることを特徴とする。
(発明の効果〉 この発明によれば、特別に噴霧分布を補助着火手段寄り
に大幅に偏心させることなく、上述の特定部位に噴霧を
滞留させるよどみ部を形成したので、このよどみ部に噴
霧を滞留させて、この部分に着火の核を運ぶことにより
、低セタン燃料による軽負荷域での燃焼性を改善するこ
とができ、かつ高負荷域での燃費および出ツノを何等犠
牲にすることなく上述の効果を得ることができる。
(実施例) この発明の一実施例を以下図面に基づいて詳述する。
図面は直噴式エンジンを示し、第1図、第2図において
、ピストン1の上面に凹状のキャビティ2を形成し、こ
のキャビティ2の中心と対向するように燃料噴射ノズル
3をシリンダヘッド(図示せず)に取付けている。
上述の燃料噴射ノズル3は多数の噴孔3a、3b、3c
、3d、3eを有し、メタノール等の低セタン燃料を噴
射するノズルで、上述の多噴孔3a〜3eのうちの1つ
の噴孔3Cからの燃料噴霧範囲内たとえば中心線L1上
に補助着火手段としてのグロープラグ4を配置している
ここで、上述のグロープラグ4も燃料噴射ノズル3と同
様に、シリンダヘッド(図示せず)に取付けている。
そして、このグロープラグ4を配置した噴孔3Cに対し
てスワール下流側に位置する噴孔3eからの燃料噴霧範
囲内たとえば中心線L2の延長上には、キャビティ2の
内周面を凹状に窪ませてよどみ部5を形成し、このよど
み部5に噴霧を滞留すべく構成している。
上述のよどみ部5の全容積は噴霧1本当りのフルロード
噴射ω以下に設定している。
図示実施例は上記の如く構成するものにして、以下作用
を説明する。
燃料噴射ノズル3の多噴孔3a〜3eから低セタン燃料
を噴射すると、噴霧貫徹距離の短い軽負荷では噴霧eは
よどみ部5に滞留し、他の噴la〜dは時間経過ととも
にスワールによって流されるから、結果的に噴霧間距離
つまりa、b間、b。
0間、c、6間、d、e間の距離が短縮する。
このため、グロープラグ4による着火の核をよどみ部5
に運び、このよどみ部5に運ばれた着火の核はスワール
流に流されないので、上述の火炎伝播距離の時間経過に
基づく短縮と相まって、燃焼性の改善を図ることができ
る効果がある。
一方、噴霧貫徹距離の長い高負荷では、噴霧eの一部は
滞留するが、大部分はよどみ部5に衝突した後に飛散し
、かつ噴霧分布を従来のように特別にグロープラグ4寄
りに大幅に偏心させていないので、高負荷域での燃費お
よび出力を何等犠牲にするものではない。
すなわち、第2図に示すような比較的噴霧偏心割合の少
ない状態で有効な軽負荷燃焼改善が達成できるので、高
負荷時の燃費、出力を犠牲にすることがない。
第3図は他の実施例を示し、グロープラグ4を配置した
噴孔3Cに対してスワール下流側に位置する噴孔3eの
中心線L2の延長と対応して、ピストン1の頂部つまり
ピストンヘッド1aにスワールに抗する任意高さの段差
状のよどみm16を一体形成している。
このように構成しても第1図、第2図で示した先の実施
例とほぼ同様の作用効果を奏するので、第3図において
前回と同一の部分には同一番号および同一符号を付して
その詳しい説明を省略する。
第4図、第5図、第6図はグロープラグ4への低セタン
燃料の噴霧による冷却および気化潜熱の影響で、このグ
ロープラグ4の温度が低下して、グロー消費電力が増加
するのを防止するための構造を示す。
第4図の実施例では、グロープラグ4に当たる噴nCの
噴孔3Cの噴口径を伯のそれぞれの噴孔3a、3b、3
d、3eの噴口径よりも小さく設定することで、グロー
プラグ4に対する低セタン燃料液滴による冷却および気
化潜熱による冷却を抑制している。
このように構成すると、特に軽負荷で成層効果により良
好な燃費を得ると同時に、グロープラグ4の冷却を有効
に抑制することができて、グロー消費電力が低減し、オ
ルタネータ負荷低減により燃費率の改善を図ることがで
きる効果がある。
第5図の実施例では各噴if、a間、a、b間、b、c
間、c、dll、d、elilの開角θ1〜θ5を、ス
ワール上流側においてはθ3〉θまただし、θ1−02
に、スワール下流側においてはθ4〉θ5に設定し、プ
ローブラグ4配設位置の噴霧Cと、この噴霧Cに隣接す
るスワール上流側およびスワール下流側の2本の噴nb
、dとの開角θ3゜θ4を他の開角θ1.θ2.θ5に
対して大きく設定している。
第6図の実施例では、グロープラグ4から最も遠い2本
の噴霧a、eの噴孔3a、3eの噴口径を最大に設定し
、噴霧a、eを濃くして、混合気の濃淡による稀薄燃焼
を可能にしている。さらに詳しくは上述の各噴孔3a〜
3eのそれぞれの噴口径をDa、Db、Dc、Dd、D
eとするとき、スワール上流側においては[)a>[)
bに、スワール下流側においては[)e>[)dに設定
し、かつDCを最小に設定している。
上述の第5図、第6図の如く構成しても、第4図の実施
例とほぼ同様の作用効果を奏するので、第5図、第6図
において第4図と同一の部分には同一番号および同一符
号を付して、その詳しい説明を省略する。
第7図は低セタン燃料を使用する直噴式エンジンの排気
ガス再循環方式いわゆるEGRの構造を示し、エンジン
11の吸気マニホルド12と連通する吸気通路13と、
排気マニホルド14と連通ずる排気通路15との近接部
16に過給機17を配設し、排気ガスでタービン18を
駆動し、かつ同タービン18でコンプレッサ19を駆動
して、正規の量以上の空気をエンジン11に供給すべく
構成すると共に、タービン18の上流と、コンプレツナ
19の上流との間にEGRflコントロールバルブ20
を介設したEGR流路21を接続して、コンプレッサ1
9上流側にホットEGRを行なうように構成している。
上述の低セタン燃料を使用する場合には、燃焼が予混合
ではなく、かつ排ガス中にカーボンいわゆるすすが存在
しないので、上述のホットEGRにより次の如き効果が
生ずる。
すなわち、高温の排気ガスが過給機17によりさらに昇
温され高温となるため、比較的少量のEGR(不活性ガ
ス)で吸気温度を上げることができて、燃焼改善効果が
大となる。
また過給機17によりEGRと新気とのミキシングが改
善され、02分布の均一化を図ることで、気筒間、サイ
クル間の燃焼変動の低減を図ることができる。
さらに、第8図に燃費、第9図にハイドロカーボンHC
,第10図にNOX、第11図に吸気温度の特性を、コ
ンプレッサ19上流側にホットEGRする実施例のもの
を実線で、コンプレッサ下流側にEGRする従来構造の
ものを点線でそれぞれ示すように、この実施例の特性が
燃費、HC。
HOX、吸気温度のそれぞれについて良好となる。
すなわち、上述のコンプレッサ19上流側へのホットE
GRにより、吸気温度が上昇するので、燃焼速度が増大
して、等容燃焼に近づき、燃焼が改善されると共に、N
Ox低減が達成される効果がある。
因みに従来のコンプレッサ下流側にEGRするレシプロ
エンジンでは、燃焼が予混合で行なわれるために、吸気
温度が過度に上昇すると、ノッキングを生ずる問題点が
あり、ディーゼルエンジンでは排ガス中のカーボンによ
ってコンプレッサの損傷が生ずる問題点があったが、低
セタン燃料使用と上述のホットEGRにより、このよう
な問題点を解決することができる。
この発明の構成と、上述の実施例との対応において、 この発明の燃焼室は、実施例のキャビティ2に対応し、 以下同様に、 補助着火手段は、グロープラグ4に対応し、燃■噴霧範
囲内は、噴孔中心線L1 、L2上に対応する′も、 この発明は、上述の実施例の構成のみに限定されるもの
ではない。
【図面の簡単な説明】
図面はこの発明の一実施例を示し、 第1図は直噴式エンジンを示す断面図、第2図は第1図
の要部平面図、 第3図はよどみ部の他の実施例を示す部分斜視図、第4
図は噴霧分布を示す平面図、 第5図は噴霧分布を示す平面図、 第6図は噴霧分布を示す平面図、 第7図は直噴式エンジンの排気ガス再循環方式を示す系
統図、 第8図はEGR率に対する燃費特性を示す特性図、第9
図はEGR率に対するHC特性を示す特性図、第10図
はEGR率に対するNOx特性を示す特性図、 第11図はEGR率に対する吸気温度特性を示す特性図
である。 1・・・ピストン     2・・・キャピテイ3・・
・燃料噴射ノズル  3a〜3e・・・噴 孔4・・・
グロープラグ   5.6・・・よどみ部L1.L2・
・・噴孔中心線 岨 m−−9

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ピストン上面の燃焼室に対して、ピストン円周方
    向に吸気スワールを生成する吸気通路と、複数の燃料噴
    射を行なう多噴式を有した燃料噴射ノズルと、噴射され
    た燃料を燃焼させる補助着火手段とを備えた直噴式エン
    ジンであつて、 上記燃料噴射ノズルの1つの噴孔からの燃料噴霧範囲内
    に上記補助着火手段を配置し、該補助着火手段配置の噴
    孔に対してスワール下流側に位置する噴孔の燃料噴霧範
    囲内に噴霧を滞留させるよどみ部を形成した直噴式エン
    ジン。
JP62272365A 1987-10-28 1987-10-28 直噴式エンジン Pending JPH01116219A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0828066A1 (en) * 1996-09-06 1998-03-11 Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha Combustion chamber of diesel engine
US7535140B2 (en) 2005-06-13 2009-05-19 Denso Corporation On-vehicle belt-driven alternator
US9006961B2 (en) 2010-01-07 2015-04-14 Robert Bosch Gmbh Endshield
JP2015151908A (ja) * 2014-02-13 2015-08-24 株式会社デンソー 燃料噴射弁

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6093115A (ja) * 1983-10-26 1985-05-24 Yanmar Diesel Engine Co Ltd 直噴式内燃機関の燃焼室

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6093115A (ja) * 1983-10-26 1985-05-24 Yanmar Diesel Engine Co Ltd 直噴式内燃機関の燃焼室

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0828066A1 (en) * 1996-09-06 1998-03-11 Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha Combustion chamber of diesel engine
US7535140B2 (en) 2005-06-13 2009-05-19 Denso Corporation On-vehicle belt-driven alternator
US9006961B2 (en) 2010-01-07 2015-04-14 Robert Bosch Gmbh Endshield
JP2015151908A (ja) * 2014-02-13 2015-08-24 株式会社デンソー 燃料噴射弁

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