JPH0315664A - 熱面衝突着火式内燃機関 - Google Patents
熱面衝突着火式内燃機関Info
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- JPH0315664A JPH0315664A JP1090534A JP9053489A JPH0315664A JP H0315664 A JPH0315664 A JP H0315664A JP 1090534 A JP1090534 A JP 1090534A JP 9053489 A JP9053489 A JP 9053489A JP H0315664 A JPH0315664 A JP H0315664A
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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。
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〕
本発明は熱面衝突着火式内燃機関およびその熱〔従来の
技術〕 直噴式ディーゼル機関或いは副室付ディーゼル機関では
燃料噴射弁から燃焼室或いは副室内に噴射された燃料を
できるだけ微粒化して空気と十分に混合させる必要があ
り、そのためにこれらのディーゼル機関では燃料噴射弁
のノズル口から燃料が噴射される際にできるだけ燃料を
微粒化するようにしている。また、機関始動時のように
燃焼室或いは副室の温度が低いときには燃料の霧化が不
十分であり、従って燃焼室或いは副室内にグローブラグ
を取付けて燃焼室或いは副室内の空気を加熱すること等
により燃料の着火を促進するようにしている。
技術〕 直噴式ディーゼル機関或いは副室付ディーゼル機関では
燃料噴射弁から燃焼室或いは副室内に噴射された燃料を
できるだけ微粒化して空気と十分に混合させる必要があ
り、そのためにこれらのディーゼル機関では燃料噴射弁
のノズル口から燃料が噴射される際にできるだけ燃料を
微粒化するようにしている。また、機関始動時のように
燃焼室或いは副室の温度が低いときには燃料の霧化が不
十分であり、従って燃焼室或いは副室内にグローブラグ
を取付けて燃焼室或いは副室内の空気を加熱すること等
により燃料の着火を促進するようにしている。
しかしながらこのように燃料噴射弁のノズル口から噴射
される燃料の微粒化を促進し、更に燃焼室或いは副室内
にグローブラグを配置しても燃料が空気と十分に混合し
て燃料が着火せしめられるまでには一定の時間を要し、
斯くして着火遅れを生ずることになる。このような着火
遅れを生ずると着火が行われたときには周囲に既に多量
の燃料粒子が存在するために周囲の燃料が急激に燃焼せ
しめられ、斯くして燃焼室或いは副室内の燃焼圧が急激
に上昇する。燃焼圧が急激に上昇すると大きな騒音が発
生するという問題を生じるばかりでなく、最高燃焼温が
高くなるために多量のNO.が発生するという問題があ
る。また、このようなディーゼル機関では燃焼室内或い
は副室内に燃料を均一に分散させることが困難であり、
従って燃料粒子の周りの酸素が不十分な領域が必ず発生
する。
される燃料の微粒化を促進し、更に燃焼室或いは副室内
にグローブラグを配置しても燃料が空気と十分に混合し
て燃料が着火せしめられるまでには一定の時間を要し、
斯くして着火遅れを生ずることになる。このような着火
遅れを生ずると着火が行われたときには周囲に既に多量
の燃料粒子が存在するために周囲の燃料が急激に燃焼せ
しめられ、斯くして燃焼室或いは副室内の燃焼圧が急激
に上昇する。燃焼圧が急激に上昇すると大きな騒音が発
生するという問題を生じるばかりでなく、最高燃焼温が
高くなるために多量のNO.が発生するという問題があ
る。また、このようなディーゼル機関では燃焼室内或い
は副室内に燃料を均一に分散させることが困難であり、
従って燃料粒子の周りの酸素が不十分な領域が必ず発生
する。
その結果、このような領域において多量のパティキュレ
ートが発生する。燃料噴射弁のノズル口から燃料を微粒
化しつつ噴射するようにしている限り、着火遅れを短縮
することは困難であり、しかも燃料を均一に燃焼室或い
は副室内に分散させるのは困難である。従って燃料噴射
弁のノズル口から燃料を微粒化しつつ噴射するようにし
ている限り、大きな騒音が発生すると共に多量のNOX
が発生し、しかも多量のパティキュレートが発生するこ
とになる。
ートが発生する。燃料噴射弁のノズル口から燃料を微粒
化しつつ噴射するようにしている限り、着火遅れを短縮
することは困難であり、しかも燃料を均一に燃焼室或い
は副室内に分散させるのは困難である。従って燃料噴射
弁のノズル口から燃料を微粒化しつつ噴射するようにし
ている限り、大きな騒音が発生すると共に多量のNOX
が発生し、しかも多量のパティキュレートが発生するこ
とになる。
また、圧縮着火機関は熱効率が高いという利点があり、
従,ってガソリン、メタノール等の低セタン価、高オク
タン価の燃料を圧縮着火せしめることができれば経済的
に極めて有利である。しかしながらこのような低セタン
価、高オクタン価の燃料は着火遅れ期間が極めて長く、
従って従来よりこのような燃料を圧縮着火させることは
困難とされている。
従,ってガソリン、メタノール等の低セタン価、高オク
タン価の燃料を圧縮着火せしめることができれば経済的
に極めて有利である。しかしながらこのような低セタン
価、高オクタン価の燃料は着火遅れ期間が極めて長く、
従って従来よりこのような燃料を圧縮着火させることは
困難とされている。
上記問題点を解決するために本発明によれば燃焼室内に
電気的に加熱される加熱部材を配置し、燃料噴射弁のノ
ズル口から加熱部材の加熱表面に向けて連続液体流の形
で燃料を噴射せしめると共に燃料を微粒化していない液
状の形で加熱表面に衝突せしめるようにしている。
電気的に加熱される加熱部材を配置し、燃料噴射弁のノ
ズル口から加熱部材の加熱表面に向けて連続液体流の形
で燃料を噴射せしめると共に燃料を微粒化していない液
状の形で加熱表面に衝突せしめるようにしている。
また、上記問題点を解決するために本発明にょれば燃料
噴射弁から燃焼室内に連続液体流の形で燃料を噴射せし
め、次いでこの燃料を電気的に加熱された加熱部材の加
熱表面に微粒化されていない液状の形で衝突せしめ、衝
突後拡散する燃料を着火せしめるようにしている。
噴射弁から燃焼室内に連続液体流の形で燃料を噴射せし
め、次いでこの燃料を電気的に加熱された加熱部材の加
熱表面に微粒化されていない液状の形で衝突せしめ、衝
突後拡散する燃料を着火せしめるようにしている。
燃料を加熱表面に衝突させることによって加熱表面から
受熱した燃料粒子は活性化が促進されて周囲に飛散せし
められ、ただちに着火せしめられる。従って軽油はもと
よりガソリン、メタノール、灯油等内燃機関に使用しう
ると考えられるいづれの燃料を用いても着火遅れが極め
て短縮され、自己着火による良好な燃焼が得られる。
受熱した燃料粒子は活性化が促進されて周囲に飛散せし
められ、ただちに着火せしめられる。従って軽油はもと
よりガソリン、メタノール、灯油等内燃機関に使用しう
ると考えられるいづれの燃料を用いても着火遅れが極め
て短縮され、自己着火による良好な燃焼が得られる。
第1図および第2図に本発明による第1実施例を示す。
第1図および第2図を参照すると、lはシリンダブロッ
ク、2はシリンダブロックl内で往復動するピストン、
3はシリンダブロック1上に固締されたシリンダヘッド
、4はピストン2とシリンダへ.ツド3間に形戊された
燃焼室、5は吸気弁、6は排気弁を夫々示す。ピストン
2の平坦な頂面2aの中央部にはキャビティ7が形威さ
れ、シリンダヘッド3の平坦な内壁面3aの中央部には
燃料噴射弁8が配置される。第1図に示す実施例では燃
料噴射弁8は単一のノズルロ9と、このノズルロ9を開
閉制御する二一ドルlOとを具備し、二一ドル10がノ
ズルロ9を開口したときにノズルロ9からキャビティ7
の中央部に向けて燃料が噴射される。
ク、2はシリンダブロックl内で往復動するピストン、
3はシリンダブロック1上に固締されたシリンダヘッド
、4はピストン2とシリンダへ.ツド3間に形戊された
燃焼室、5は吸気弁、6は排気弁を夫々示す。ピストン
2の平坦な頂面2aの中央部にはキャビティ7が形威さ
れ、シリンダヘッド3の平坦な内壁面3aの中央部には
燃料噴射弁8が配置される。第1図に示す実施例では燃
料噴射弁8は単一のノズルロ9と、このノズルロ9を開
閉制御する二一ドルlOとを具備し、二一ドル10がノ
ズルロ9を開口したときにノズルロ9からキャビティ7
の中央部に向けて燃料が噴射される。
キャビティ7の中央部には一対の支持部材11,l2を
介してシリンダへッド3により支持されたディスク状の
加熱部材13が配置される。この加熱部材13は例えば
セラミックのような耐熱性材料から形或される。加熱部
材13内には電気的に加熱される加熱素子14が配置さ
れ、この加熱素子l4によってノズルロ9に対面する加
熱部材l3の加熱表面15が加熱せしめられる。また、
加熱部材13内には加熱表面15の温度を検出する、例
えば熱電対からなる温度センサ16が配置される。加熱
表面l5の温度は温度センサ16の出力信号により圧縮
温度よりも高い650℃以上の温度、例えば800℃程
度に維持される。なお、加熱素子14を用いるに代りに
加熱部材13の全体を正特一性サーミスタ素子のような
セラミックヒータを用いることもできる。第1図に示す
実施例では加熱表面15はシリンダヘッド内壁面3aと
ほぼ平行をなす平坦面が形成されている。しかしながら
この加熱表面15は曲率半径の比較的大きな凸曲面或い
は凹曲面から形或することもできる。
介してシリンダへッド3により支持されたディスク状の
加熱部材13が配置される。この加熱部材13は例えば
セラミックのような耐熱性材料から形或される。加熱部
材13内には電気的に加熱される加熱素子14が配置さ
れ、この加熱素子l4によってノズルロ9に対面する加
熱部材l3の加熱表面15が加熱せしめられる。また、
加熱部材13内には加熱表面15の温度を検出する、例
えば熱電対からなる温度センサ16が配置される。加熱
表面l5の温度は温度センサ16の出力信号により圧縮
温度よりも高い650℃以上の温度、例えば800℃程
度に維持される。なお、加熱素子14を用いるに代りに
加熱部材13の全体を正特一性サーミスタ素子のような
セラミックヒータを用いることもできる。第1図に示す
実施例では加熱表面15はシリンダヘッド内壁面3aと
ほぼ平行をなす平坦面が形成されている。しかしながら
この加熱表面15は曲率半径の比較的大きな凸曲面或い
は凹曲面から形或することもできる。
燃料噴射弁8のノズルロ9からは燃料がFで示されるよ
うに連続液体流の形で加熱表面15の中央部に向けて噴
射される。第1図に示す実施例ではこの燃料噴射は圧縮
上死点前5度から15度程度に開始される。ノズルロ9
から噴射された燃料は加熱表面15の中央部に衝突し、
このとき一部の燃料は衝突エネルギによってただちに霧
化し、残りの燃料は液膜流の形で加熱表面l5の周縁部
に向けて四方に流れる。次いでこの液膜流は加熱表面1
5の周縁部において分裂して燃料微粒子となり、この燃
料微粒子は第1図において矢印で示すように周囲に飛散
する。上述したように噴射燃料の一部は衝突後ただちに
霧化するがこの霧化した燃料は衝突時に加熱表面l5か
ら熱を奪って高温となっており、従ってただちに自己着
火せしめられる。また、加熱表面l5上を液膜流の形で
流れる燃料は加熱表面15上を流れる間に加熱表面15
から熱を奪って高温となっている。従って加熱表面l5
の周縁部から周囲に飛散する燃料微粒子も高温となって
おり、従ってこの燃料微粒子もただちに自己着火せしめ
られる。従って着火遅れ期間が極めて短かくなるので燃
料噴射弁8から噴射される燃料が順次燃焼せしめられる
。その結果、燃焼圧がゆるやかに上昇するために騒音の
発生が抑制され、更に最高燃焼温が低くなるためにNO
.の発生が抑制される。更に、燃料が加熱表面15から
四方に均一に飛散するのでキャビティ7内には燃料微粒
子が均一に分散され、斯くして燃料微粒子の周囲の酸素
が欠乏する領域がほとんど存在しなくなるのでパティキ
ュレートの発生が抑制されることになる。
うに連続液体流の形で加熱表面15の中央部に向けて噴
射される。第1図に示す実施例ではこの燃料噴射は圧縮
上死点前5度から15度程度に開始される。ノズルロ9
から噴射された燃料は加熱表面15の中央部に衝突し、
このとき一部の燃料は衝突エネルギによってただちに霧
化し、残りの燃料は液膜流の形で加熱表面l5の周縁部
に向けて四方に流れる。次いでこの液膜流は加熱表面1
5の周縁部において分裂して燃料微粒子となり、この燃
料微粒子は第1図において矢印で示すように周囲に飛散
する。上述したように噴射燃料の一部は衝突後ただちに
霧化するがこの霧化した燃料は衝突時に加熱表面l5か
ら熱を奪って高温となっており、従ってただちに自己着
火せしめられる。また、加熱表面l5上を液膜流の形で
流れる燃料は加熱表面15上を流れる間に加熱表面15
から熱を奪って高温となっている。従って加熱表面l5
の周縁部から周囲に飛散する燃料微粒子も高温となって
おり、従ってこの燃料微粒子もただちに自己着火せしめ
られる。従って着火遅れ期間が極めて短かくなるので燃
料噴射弁8から噴射される燃料が順次燃焼せしめられる
。その結果、燃焼圧がゆるやかに上昇するために騒音の
発生が抑制され、更に最高燃焼温が低くなるためにNO
.の発生が抑制される。更に、燃料が加熱表面15から
四方に均一に飛散するのでキャビティ7内には燃料微粒
子が均一に分散され、斯くして燃料微粒子の周囲の酸素
が欠乏する領域がほとんど存在しなくなるのでパティキ
ュレートの発生が抑制されることになる。
本発明において重要なことは燃料噴射弁8のノズルロ9
から燃料を連続液体流の形で噴射させてこの噴射燃料を
微粒化されていない液状の形で加熱表面15に衝突させ
ること、および加熱表面15が加熱表面15に衝突した
燃料に十分な熱を与えるのに十分な或る程度以上の面積
を有していることにある。
から燃料を連続液体流の形で噴射させてこの噴射燃料を
微粒化されていない液状の形で加熱表面15に衝突させ
ること、および加熱表面15が加熱表面15に衝突した
燃料に十分な熱を与えるのに十分な或る程度以上の面積
を有していることにある。
即ち、本発明は微粒化された燃料を燃料噴射弁のノズル
口から噴出させる従来のディーゼル機関とは異なって、
燃料噴射弁8のノズルロ9から燃料を噴射する際には基
本的に燃料を微粒化させず、この噴射燃料を加熱表面1
5に衝突せしめることによって噴射燃料を微粒化せしめ
ることを特徴としている。無論、ノズルロ9から噴射さ
れる全ての燃料の微粒化を阻止することは不可能であり
、従って実際にはノズルロ9から噴射された燃料の一部
が微粒化していない液状の形で加熱表面15に衝突する
ことになる。このとき燃料は連続肢体流の形で加熱表面
15に衝突する場合もあり、また噴射後分裂して液体の
塊の形で加熱表面15に衝突する場合もある。いずれに
しても本発明では噴射燃料を加熱表面15に衝突させる
ことによって微粒化せしめるようにしているので噴射燃
料をできるだけ高速度で加熱表面15上に衝突せしめる
必要があり、そのためにノズルロ9から燃料を連続液体
流の形で噴射せしめるようにしている。
口から噴出させる従来のディーゼル機関とは異なって、
燃料噴射弁8のノズルロ9から燃料を噴射する際には基
本的に燃料を微粒化させず、この噴射燃料を加熱表面1
5に衝突せしめることによって噴射燃料を微粒化せしめ
ることを特徴としている。無論、ノズルロ9から噴射さ
れる全ての燃料の微粒化を阻止することは不可能であり
、従って実際にはノズルロ9から噴射された燃料の一部
が微粒化していない液状の形で加熱表面15に衝突する
ことになる。このとき燃料は連続肢体流の形で加熱表面
15に衝突する場合もあり、また噴射後分裂して液体の
塊の形で加熱表面15に衝突する場合もある。いずれに
しても本発明では噴射燃料を加熱表面15に衝突させる
ことによって微粒化せしめるようにしているので噴射燃
料をできるだけ高速度で加熱表面15上に衝突せしめる
必要があり、そのためにノズルロ9から燃料を連続液体
流の形で噴射せしめるようにしている。
即ち、連続液体流の形で噴射された燃料は大きな貫徹力
を有するので加熱表面l5に衝突するまでにほとんど減
速されず、斯くして燃料噴射弁8から噴射される燃料の
燃料噴射圧を100kg/cnfから150kg/c+
+!程度の低圧としても噴射燃料を高速度で加熱表面1
5に衝突せしめることができる。
を有するので加熱表面l5に衝突するまでにほとんど減
速されず、斯くして燃料噴射弁8から噴射される燃料の
燃料噴射圧を100kg/cnfから150kg/c+
+!程度の低圧としても噴射燃料を高速度で加熱表面1
5に衝突せしめることができる。
従来のように微粒化された燃料を燃料噴射弁のノズル口
から噴射させるようにした場合には燃料噴霧の貫徹力が
小さく、燃料微粒子はノズル口から噴射されるや否や急
速に減速せしめられる。従ってこのような燃料噴霧内に
グローブラグを配置してもグローブラグに衝突した少量
の燃料粒子はグローブラグの近傍に漂よっているだけで
あり、高温の燃料粒子が燃焼室4内の広い領域に分散さ
れるわけではないので着火遅れを短縮する効果は少ない
。
から噴射させるようにした場合には燃料噴霧の貫徹力が
小さく、燃料微粒子はノズル口から噴射されるや否や急
速に減速せしめられる。従ってこのような燃料噴霧内に
グローブラグを配置してもグローブラグに衝突した少量
の燃料粒子はグローブラグの近傍に漂よっているだけで
あり、高温の燃料粒子が燃焼室4内の広い領域に分散さ
れるわけではないので着火遅れを短縮する効果は少ない
。
また、噴射燃料の一部は衝突後ただちに霧化すると云っ
ても液状の形で加熱表面l5上に衝突した燃料は加熱表
面15上において輪状に広がり、この輪状に広がった燃
料が微粒化する。従ってこの輪状に広がった燃料に十分
な熱を与えるために加熱表面15は少くとも輪状に広が
った燃料を加熱しうる面積を有することが好ましい。ま
た、加熱表面15上をその周縁部に向けて液膜状で流れ
る燃料を十分に加熱するためには加熱表面l5は更に大
きな面積を有することが好ましい。
ても液状の形で加熱表面l5上に衝突した燃料は加熱表
面15上において輪状に広がり、この輪状に広がった燃
料が微粒化する。従ってこの輪状に広がった燃料に十分
な熱を与えるために加熱表面15は少くとも輪状に広が
った燃料を加熱しうる面積を有することが好ましい。ま
た、加熱表面15上をその周縁部に向けて液膜状で流れ
る燃料を十分に加熱するためには加熱表面l5は更に大
きな面積を有することが好ましい。
第1図に示す実施例では燃料噴射弁8のノズルロ9から
噴射される燃料のうちの50パーセント以上の大部分の
燃料が液状の形で加熱表面15上に衝突せしめられる。
噴射される燃料のうちの50パーセント以上の大部分の
燃料が液状の形で加熱表面15上に衝突せしめられる。
しかしながら燃料噴射弁8から噴射される全燃料のうち
の50バーセント以下の燃料を液状の形で加熱表面15
上に衝突せしめても着火遅れの短縮にかなりの効果があ
ることが判明している。
の50バーセント以下の燃料を液状の形で加熱表面15
上に衝突せしめても着火遅れの短縮にかなりの効果があ
ることが判明している。
また、加熱表面15は高温度に維持されるために加熱表
面X5上にカーボン等が堆積することがなく、また加熱
部材13の寸法が小さいために加熱素子14に通電を開
始すれば加熱表面15の温度がただちに上昇し、斯くし
て機関始動時から着火遅れ期間の極めて短かい良好な燃
焼を確保することができる。
面X5上にカーボン等が堆積することがなく、また加熱
部材13の寸法が小さいために加熱素子14に通電を開
始すれば加熱表面15の温度がただちに上昇し、斯くし
て機関始動時から着火遅れ期間の極めて短かい良好な燃
焼を確保することができる。
第3図から第l2図に種々の実施例を示す。これら第3
図から第12図に示す各実施例において第l図および第
2図に示す実施例と同様な構或要素は同一の符号で示す
。
図から第12図に示す各実施例において第l図および第
2図に示す実施例と同様な構或要素は同一の符号で示す
。
第3図は第2実施例を示している。この実施例では加熱
部材13がその下方部に多数の環状フィンを形戊した受
熱部13aを一体形威している。この受熱部13aは燃
焼ガスの熱をできるだけ吸収してこの熱を加熱表面15
に伝達し、それによって加熱素子14の電力消費量を軽
減するために設けられている。
部材13がその下方部に多数の環状フィンを形戊した受
熱部13aを一体形威している。この受熱部13aは燃
焼ガスの熱をできるだけ吸収してこの熱を加熱表面15
に伝達し、それによって加熱素子14の電力消費量を軽
減するために設けられている。
第4図に第3実施例を示す。この実施例では支持部材l
4内に加熱素子14が配置され、支持部材14の先端部
に熱伝導性のよい例えば金属材料からなる加熱板17が
固着される。加熱素子l4から発生した熱は熱伝導によ
って加熱板l7に伝達され、それによって加熱板17の
加熱表面15が加熱される。
4内に加熱素子14が配置され、支持部材14の先端部
に熱伝導性のよい例えば金属材料からなる加熱板17が
固着される。加熱素子l4から発生した熱は熱伝導によ
って加熱板l7に伝達され、それによって加熱板17の
加熱表面15が加熱される。
第5図に第4実施例を示す。この実施例では加熱部材l
3が3個の支持部材18を介して燃料噴射弁8により支
持される。即ち、この実施例では加熱部材13が燃料噴
射弁8と一体形威されている。
3が3個の支持部材18を介して燃料噴射弁8により支
持される。即ち、この実施例では加熱部材13が燃料噴
射弁8と一体形威されている。
第6図に第5実施例を示す。この実施例では加熱部材1
3がピストン2に形或されたキャビティ7の底壁面中央
部により支持される。
3がピストン2に形或されたキャビティ7の底壁面中央
部により支持される。
第7図に第6実施例を示す。この実施例ではピストン2
に形或されたキャビティ7がほぼ球形状をなし、この球
形状キャビティ7の周壁面上に加熱部材13が配置され
る。燃料噴射弁8のノズル口9からはFで示すように加
熱部材13の加熱表面15に向けて燃料が噴射される。
に形或されたキャビティ7がほぼ球形状をなし、この球
形状キャビティ7の周壁面上に加熱部材13が配置され
る。燃料噴射弁8のノズル口9からはFで示すように加
熱部材13の加熱表面15に向けて燃料が噴射される。
第8図に第7実施例を示す。この実施例ではキャビティ
7の周辺部に一対の加熱部材13が配置され、これらの
各加熱部材l3は夫々対応する支持部材19を介してシ
リンダヘッド3により支持される。また、燃料噴射弁8
は一対のノズルロ9を具備し、各ノズルロ9から対応す
る加熱部材13の加熱表面15に向けて燃料が噴射され
る。
7の周辺部に一対の加熱部材13が配置され、これらの
各加熱部材l3は夫々対応する支持部材19を介してシ
リンダヘッド3により支持される。また、燃料噴射弁8
は一対のノズルロ9を具備し、各ノズルロ9から対応す
る加熱部材13の加熱表面15に向けて燃料が噴射され
る。
第9図に第8実施例を示す。この実施例ではピストン2
の頂面2aの全体が平坦に形戊され、シリンダヘッド内
壁面3aの中央部にキャビティ20が形或される。キャ
ビティ20の周壁面には一対の加熱部材l3が配置され
る。燃料噴射弁8は一対のノズルロ9を具備し、各ノズ
ルロ9から対応する加熱部材l3の加熱表面15に向け
て燃料が噴射される。
の頂面2aの全体が平坦に形戊され、シリンダヘッド内
壁面3aの中央部にキャビティ20が形或される。キャ
ビティ20の周壁面には一対の加熱部材l3が配置され
る。燃料噴射弁8は一対のノズルロ9を具備し、各ノズ
ルロ9から対応する加熱部材l3の加熱表面15に向け
て燃料が噴射される。
第10図は第9実施例を示す。この実施例においてもピ
ストン2の頂面2aの全体が平坦に形戊され、シリンダ
ヘッド内壁面3aの中央部にキャビティ20が形戊され
る。また、この実施例では加熱部材13が環状をなし、
この環状をなす加熱部材l3が燃料噴射弁8の先端部に
取付けられる。
ストン2の頂面2aの全体が平坦に形戊され、シリンダ
ヘッド内壁面3aの中央部にキャビティ20が形戊され
る。また、この実施例では加熱部材13が環状をなし、
この環状をなす加熱部材l3が燃料噴射弁8の先端部に
取付けられる。
燃料噴射弁8は複数個のノズルロ9を具備し、各ノズル
ロ9から円錐状をなす加熱表面l5に向けて燃料が噴射
される。
ロ9から円錐状をなす加熱表面l5に向けて燃料が噴射
される。
第11図に第10実施例を示す。この実施例では燃焼室
4が主室4aと、噴口2lを介して主室4aに接続され
た副室4bとにより構戊され、副室4b内に燃料噴射弁
8のノズルロ9が配置される。副室4bの内周面上には
加熱部材13が配置され、燃料噴射弁8のノズルロ9か
らは加熱部材13の加熱表面15に向けて燃料が噴射さ
れる。
4が主室4aと、噴口2lを介して主室4aに接続され
た副室4bとにより構戊され、副室4b内に燃料噴射弁
8のノズルロ9が配置される。副室4bの内周面上には
加熱部材13が配置され、燃料噴射弁8のノズルロ9か
らは加熱部材13の加熱表面15に向けて燃料が噴射さ
れる。
第l2図に第1l実施例を示す。この実施例でも燃焼室
4が主室4aと、噴口21を介して主室4aに接続され
た副室4bとにより構戊され、副室4b内に燃料噴射弁
8のノズルロ9が配置される。副室4bの中心部には支
持部材22を介して副室4bの内壁面により支持された
加熱部材13が配置され、燃料噴射弁8のノズルロ9か
ら加熱部材l3の加熱表面15に向けて燃料が噴射され
る。
4が主室4aと、噴口21を介して主室4aに接続され
た副室4bとにより構戊され、副室4b内に燃料噴射弁
8のノズルロ9が配置される。副室4bの中心部には支
持部材22を介して副室4bの内壁面により支持された
加熱部材13が配置され、燃料噴射弁8のノズルロ9か
ら加熱部材l3の加熱表面15に向けて燃料が噴射され
る。
第1図から第12図に示すいずれの内燃機関においても
燃料として軽油はもとより、ガソリン、メタノール、灯
油その他内燃機関に使用しうるあらゆる種類の燃料を用
いることができる。また、第1図から第12図に示すい
ずれの内燃機関においても吸気通路内にスロットル弁が
設けられておらず、しかも燃焼室4内或いは主室4a内
にスワールを発生させる必要がないので吸気抵抗が小さ
くなり、この意味からも熱効率を向上せしめることがで
きる。
燃料として軽油はもとより、ガソリン、メタノール、灯
油その他内燃機関に使用しうるあらゆる種類の燃料を用
いることができる。また、第1図から第12図に示すい
ずれの内燃機関においても吸気通路内にスロットル弁が
設けられておらず、しかも燃焼室4内或いは主室4a内
にスワールを発生させる必要がないので吸気抵抗が小さ
くなり、この意味からも熱効率を向上せしめることがで
きる。
いずれの実施例においても着火遅れを短縮するには加熱
表面15の温度を目標温度に維持しておく必要があり、
この目標温度には最適値が存在する。この最適値はほぼ
650℃以上であって好ましくは800℃程度があるが
機関の運転状態に応じて多少変動する。次に第13図に
基いて最適な目標温度について説明する。
表面15の温度を目標温度に維持しておく必要があり、
この目標温度には最適値が存在する。この最適値はほぼ
650℃以上であって好ましくは800℃程度があるが
機関の運転状態に応じて多少変動する。次に第13図に
基いて最適な目標温度について説明する。
機関負荷Lが低くなると噴射燃料量が少くなり、しかも
燃焼室4或いは副室4b内の温度が低下するので自己着
火しずらくなる。従って第13図(A)に示されるよう
に機関負荷Lが低くなるに従って加熱表面15の目標温
度Toを高くすることが好ましい。
燃焼室4或いは副室4b内の温度が低下するので自己着
火しずらくなる。従って第13図(A)に示されるよう
に機関負荷Lが低くなるに従って加熱表面15の目標温
度Toを高くすることが好ましい。
また、機関回転数Nが低くなるほど爆発行程の間隔が長
くなり、燃焼室4或いは副室4b内の温度が低下するの
で自己着火しずらくなる。従って第13図(B)に示さ
れるように機関回転数Nが低くなるに従って加熱表面l
5の目標温度T。を高くすることが好ましい。
くなり、燃焼室4或いは副室4b内の温度が低下するの
で自己着火しずらくなる。従って第13図(B)に示さ
れるように機関回転数Nが低くなるに従って加熱表面l
5の目標温度T。を高くすることが好ましい。
また、機関冷却水温が低くなるほど吸入空気温が低下し
、しかも燃焼室4或いは副室4b内の温度が低下するの
で自己着火しずらくなる。従って第13図(C)に示さ
れるように機関冷却水温TWが低くなるにつれて加熱表
面15の目標温度Toを高くすることが好ましい。
、しかも燃焼室4或いは副室4b内の温度が低下するの
で自己着火しずらくなる。従って第13図(C)に示さ
れるように機関冷却水温TWが低くなるにつれて加熱表
面15の目標温度Toを高くすることが好ましい。
従って加熱表面15の目標温度T。は第■3図(D)に
示されるように機関負荷L1機関回転数N1機関冷却水
温TWの関数となる。
示されるように機関負荷L1機関回転数N1機関冷却水
温TWの関数となる。
次に第14図から第17図を参照して目標温度T0の制
御方法について説明する。
御方法について説明する。
第14図に目標温度Toの制御に用いる電子制御ユニッ
トを示す。第14図に示されるようにこの電子制御ユニ
ット30はディジタルコンピs”−タからなり、双方向
性バス31によって相互に接続されたROM (リード
オンリメモリ)32、RAM(ランダムアクセスメモリ
)33、CPU(マイクロプロセッサ)34、人力ポー
ト35および出力ポート36を具備する。負荷センサ3
7はアクセルペダル(図示せず)の踏込み量に比例した
出力電圧、即ち機関負荷Lに比例した出力電圧を発生し
、この出力電圧がAD変換器38を介して入力ポート3
5に入力される。回転数センサ39は例えば機関クラン
クシャフトが30度回転する毎に出力パルスを発生し、
この出力パルスが入力ポート35に入力される。CPI
I 34においてこの出力パルスから機関回転数Nが計
算される。温度センサ16は加熱表面15の温度Tに比
例した出力電圧を発生し、この出力電圧がAD変換器4
0を介して入力ポート35に入力される。水温センサ4
1は機関冷却水温TWに比例した出力電圧を発生し、こ
の出力電圧がAD変換器42を介して入力ポート35に
入力される。一方、出力ポート36は駆動回路43を介
して加熱部材13の加熱素子14に接続される。
トを示す。第14図に示されるようにこの電子制御ユニ
ット30はディジタルコンピs”−タからなり、双方向
性バス31によって相互に接続されたROM (リード
オンリメモリ)32、RAM(ランダムアクセスメモリ
)33、CPU(マイクロプロセッサ)34、人力ポー
ト35および出力ポート36を具備する。負荷センサ3
7はアクセルペダル(図示せず)の踏込み量に比例した
出力電圧、即ち機関負荷Lに比例した出力電圧を発生し
、この出力電圧がAD変換器38を介して入力ポート3
5に入力される。回転数センサ39は例えば機関クラン
クシャフトが30度回転する毎に出力パルスを発生し、
この出力パルスが入力ポート35に入力される。CPI
I 34においてこの出力パルスから機関回転数Nが計
算される。温度センサ16は加熱表面15の温度Tに比
例した出力電圧を発生し、この出力電圧がAD変換器4
0を介して入力ポート35に入力される。水温センサ4
1は機関冷却水温TWに比例した出力電圧を発生し、こ
の出力電圧がAD変換器42を介して入力ポート35に
入力される。一方、出力ポート36は駆動回路43を介
して加熱部材13の加熱素子14に接続される。
第13図(D)に示す目標温度T。(!:機関負荷し、
機関回転数N1機関冷却水温TWの関係は三次元マップ
の形で予めROM 33内に記憶されており、従って負
荷センサ37、回転数センサ39、水温センサ41の出
力信号に基いて目標温度T。が求められる。加熱部材1
3の加熱表面15の温度Tは温度センサ16によって検
出され、加熱表面15の温度Tが目標温度T。となるよ
うに加熱素子l4が制御される。
機関回転数N1機関冷却水温TWの関係は三次元マップ
の形で予めROM 33内に記憶されており、従って負
荷センサ37、回転数センサ39、水温センサ41の出
力信号に基いて目標温度T。が求められる。加熱部材1
3の加熱表面15の温度Tは温度センサ16によって検
出され、加熱表面15の温度Tが目標温度T。となるよ
うに加熱素子l4が制御される。
第15図は加都素子l4の加熱制御ルーチンの第1実施
例を示しており、このルーチンは一定時間毎の割込みに
よって実行される。
例を示しており、このルーチンは一定時間毎の割込みに
よって実行される。
第15図を参照するとまず初めにステップ50において
加熱表面15の温度Tが目標温度T。よりも高いか否か
が判別される。T > T oであればステップ51に
進んで加熱素子l4への通電が停止せしめられる。一方
、TNT。になるとステップ52に進んで加熱素子14
へ通電され、その結果加熱素子14が発熱せしめられる
。このようにして加熱表面15の温度Tが目標温度T。
加熱表面15の温度Tが目標温度T。よりも高いか否か
が判別される。T > T oであればステップ51に
進んで加熱素子l4への通電が停止せしめられる。一方
、TNT。になるとステップ52に進んで加熱素子14
へ通電され、その結果加熱素子14が発熱せしめられる
。このようにして加熱表面15の温度Tが目標温度T。
に制御される。なお、機関高負荷運転が行われて燃焼ガ
スの温度が高くなり、燃焼ガスからの受熱作用によって
加熱素子14に通電しなくても加熱表面15の温度Tが
目標温度Toよりも高くなり続ける場合がある。この場
合にはステップ50からステップ5lに進んで加熱素子
l4への通電が停止され続ける。
スの温度が高くなり、燃焼ガスからの受熱作用によって
加熱素子14に通電しなくても加熱表面15の温度Tが
目標温度Toよりも高くなり続ける場合がある。この場
合にはステップ50からステップ5lに進んで加熱素子
l4への通電が停止され続ける。
第16図は加熱素子14の加熱制御ルーチンの第2実施
例を示しており、このルーチンは一定時間毎の割込みに
よって実行される。
例を示しており、このルーチンは一定時間毎の割込みに
よって実行される。
第16図を参照するとまず初めにステップ60において
加熱表面15の温度Tが目標温度T。よりも高いか否か
が判別される。T>Toのときにはステップ61に進ん
で加熱素子14に供給され?電流Iが一定値αだけ減少
せしめられる。なお、/ 加熱素子14は加熱素子14に供給される電流Iが減少
すれば発熱量が低下し、電流■が増大すれば発熱量が増
大する。次いでステップ62では電流Iが負であるか否
かが判別され、I<0であればステップ63に進んでI
−0とされ、ステップ64に進む。
加熱表面15の温度Tが目標温度T。よりも高いか否か
が判別される。T>Toのときにはステップ61に進ん
で加熱素子14に供給され?電流Iが一定値αだけ減少
せしめられる。なお、/ 加熱素子14は加熱素子14に供給される電流Iが減少
すれば発熱量が低下し、電流■が増大すれば発熱量が増
大する。次いでステップ62では電流Iが負であるか否
かが判別され、I<0であればステップ63に進んでI
−0とされ、ステップ64に進む。
一方、ステップ60においてTくT。であると判断され
たときはステップ65に進んで加熱素子14に供給され
る電流■が一定値αだけ増大せしめられる。次いでステ
ップ66では電流Iが許容最大電流工■8よりも大きい
か否かが判別され、I>1■8であればステップ67に
進んでI=I■8とされ、ステップ64に進む。
たときはステップ65に進んで加熱素子14に供給され
る電流■が一定値αだけ増大せしめられる。次いでステ
ップ66では電流Iが許容最大電流工■8よりも大きい
か否かが判別され、I>1■8であればステップ67に
進んでI=I■8とされ、ステップ64に進む。
ステップ64では電流Iを表わすデータが出力ポート3
6に出力され、このデータに基いて加熱素子14に供給
される電流値が制御される。この実施例では加熱表面1
5の温度Tが目標温度T0となるように加熱素子14に
供給される電流Iが制御される。この実施例においても
燃焼ガスから?受熱作用によって加熱素子14に通電し
なくても加熱表面15の温度が目標温度T。よりも高く
なり続ける場合には加熱素子14への通電が停止せしめ
られる。
6に出力され、このデータに基いて加熱素子14に供給
される電流値が制御される。この実施例では加熱表面1
5の温度Tが目標温度T0となるように加熱素子14に
供給される電流Iが制御される。この実施例においても
燃焼ガスから?受熱作用によって加熱素子14に通電し
なくても加熱表面15の温度が目標温度T。よりも高く
なり続ける場合には加熱素子14への通電が停止せしめ
られる。
第17図は加熱素子14の加熱制御ルーチンの第3実施
例を示しており、このルーチンは一定時間毎の割込みに
よって実行される。
例を示しており、このルーチンは一定時間毎の割込みに
よって実行される。
第l7図を参照するとまず初めにステップ70において
加熱表面15の温度Tが目標温度T。から一定値ΔTだ
け減算した温度(To−Δ丁)よりも低いか否かが判別
される。T< (To一ΔT)のときにはステップ71
に進んで加熱素子14に供給される電流Iが許容最大電
流I■8とされ、ステップ72に進む。一方、T≧ 〈
To−ΔT)のときにはステップ73に進んで加熱表面
15の温度Tが目標温度T0に一定値ΔTを加算した温
度(To+ΔT)よりも高いか否かが判別される。
加熱表面15の温度Tが目標温度T。から一定値ΔTだ
け減算した温度(To−Δ丁)よりも低いか否かが判別
される。T< (To一ΔT)のときにはステップ71
に進んで加熱素子14に供給される電流Iが許容最大電
流I■8とされ、ステップ72に進む。一方、T≧ 〈
To−ΔT)のときにはステップ73に進んで加熱表面
15の温度Tが目標温度T0に一定値ΔTを加算した温
度(To+ΔT)よりも高いか否かが判別される。
T> (’ro+ΔT)のときにはステップ74に進ん
で加熱素子14に供給される電流値Iが零とされ、次い
でステップ72に進む。
で加熱素子14に供給される電流値Iが零とされ、次い
でステップ72に進む。
?方、ステップ73においてTく (To+Δ丁〉と判
断されたときはステップ75に進んで、加熱表面l5の
温度Tが目標温度Toよりも高いか否かが判別される。
断されたときはステップ75に進んで、加熱表面l5の
温度Tが目標温度Toよりも高いか否かが判別される。
T>Toのときにはステップ76に進んで加熱素子14
に供給される電流Iが一定値αだけ減少せしめられる。
に供給される電流Iが一定値αだけ減少せしめられる。
なお、前述したように加熱素子14は加熱素子14に供
給される電流Iが減少すれば発熱量が低下し、電流■が
増大すれば発熱量が増大する。次いでステップ77では
電流工が負であるか否かが判別され、■〈0であればス
テップ78に進んでI=Oとされ、ステップ72に進む
。
給される電流Iが減少すれば発熱量が低下し、電流■が
増大すれば発熱量が増大する。次いでステップ77では
電流工が負であるか否かが判別され、■〈0であればス
テップ78に進んでI=Oとされ、ステップ72に進む
。
一方、ステップ75においてT’−Toであると判断さ
れたときはステップ79に進んで加熱素子14に供給さ
れる電流Iが一定値αだけ増大せしめられる。次いでス
テップ80では電流Iが許容最大電流■っaxよりも大
きいか否かが判別され、III■8であればステップ8
1に進んで■=I,。とされ、ステップ72に進む。
れたときはステップ79に進んで加熱素子14に供給さ
れる電流Iが一定値αだけ増大せしめられる。次いでス
テップ80では電流Iが許容最大電流■っaxよりも大
きいか否かが判別され、III■8であればステップ8
1に進んで■=I,。とされ、ステップ72に進む。
ステップ72では電流工を表わすデータが出力ポート3
6に出力され、このデータに基いて加熱素子14に供給
される電流値が制御される。この実施例では加熱表面1
5の温度Tが目標温度Toに対してΔT以上低い場合に
は電流Iが許容最大電流1 maMとされるので加熱部
材13は急速に加熱せしめられる。従って機関始動直後
から良好な燃焼を確保することができる。また、加熱表
面15の温度Tが目標温度T0に対してΔT以上高い場
合には電流Iが零とされ、従って加熱素子l4への通電
が停止される。従って燃焼ガスからの受熱作用によって
加熱素子14に通電しなくても加熱表面15の温度が(
T o+ΔT)よりも高くなり続ける場合には加熱素
子l4への通電が停止せしめられる。一方、( T o
+ΔT)≧T≧(To−ΔT)の場合には加熱表面15
の温度Tが目標温度T。となるように加熱素子14に供
給される電流Iが制御される。
6に出力され、このデータに基いて加熱素子14に供給
される電流値が制御される。この実施例では加熱表面1
5の温度Tが目標温度Toに対してΔT以上低い場合に
は電流Iが許容最大電流1 maMとされるので加熱部
材13は急速に加熱せしめられる。従って機関始動直後
から良好な燃焼を確保することができる。また、加熱表
面15の温度Tが目標温度T0に対してΔT以上高い場
合には電流Iが零とされ、従って加熱素子l4への通電
が停止される。従って燃焼ガスからの受熱作用によって
加熱素子14に通電しなくても加熱表面15の温度が(
T o+ΔT)よりも高くなり続ける場合には加熱素
子l4への通電が停止せしめられる。一方、( T o
+ΔT)≧T≧(To−ΔT)の場合には加熱表面15
の温度Tが目標温度T。となるように加熱素子14に供
給される電流Iが制御される。
内燃機関に使用しうるいかなる種類の燃料を用いても着
火遅れを極めて短縮することができる。
火遅れを極めて短縮することができる。
第1図は熱面衝突着火式内燃機関の第1実施例の側面断
面図、第2図は第1図のシリンダヘッド内壁面を示す図
、第3図は熱面衝突着火式内燃機関の第2実施例の側面
断面図、第4図は熱面衝突着火式内燃機関の第3実施例
の側面断面図、第5図は熱面衝突着火式内燃機関の第4
実施例の側面断面図、第6図は熱面衝突着火式内燃機関
の第5実施例の側面断面図、第7図は熱面衝突着火式内
燃機関の第6実施例の側面断面図、第8図は熱面衝突着
火式内燃機関の第7実施例の側面断面図、第9図は熱面
衝突着火式内燃機関の第8実施例の側面断面図、第10
図は熱面衝突着火式内燃機関の第9実施例の側面断面図
、第11図は熱面衝突着火式内燃機関の第lO実施例の
側面断面図、第12図は熱面衝突着火式内燃機関の第1
1実施例の側面断面図、第13図は目標温度を示す図、
第14図は電子制御ユニットの回路図、第15図は加熱
制御を行うための第1実施例のフローチャート、第16
図は加熱制御を行うための第2実施例のフローチャート
、第l7図は加熱制御を行うための第3実施例のフロー
チャートである。 8・・・燃料噴射弁、 13・・・加熱部材、1
4・・・加熱素子、 15・・・加熱表面。
面図、第2図は第1図のシリンダヘッド内壁面を示す図
、第3図は熱面衝突着火式内燃機関の第2実施例の側面
断面図、第4図は熱面衝突着火式内燃機関の第3実施例
の側面断面図、第5図は熱面衝突着火式内燃機関の第4
実施例の側面断面図、第6図は熱面衝突着火式内燃機関
の第5実施例の側面断面図、第7図は熱面衝突着火式内
燃機関の第6実施例の側面断面図、第8図は熱面衝突着
火式内燃機関の第7実施例の側面断面図、第9図は熱面
衝突着火式内燃機関の第8実施例の側面断面図、第10
図は熱面衝突着火式内燃機関の第9実施例の側面断面図
、第11図は熱面衝突着火式内燃機関の第lO実施例の
側面断面図、第12図は熱面衝突着火式内燃機関の第1
1実施例の側面断面図、第13図は目標温度を示す図、
第14図は電子制御ユニットの回路図、第15図は加熱
制御を行うための第1実施例のフローチャート、第16
図は加熱制御を行うための第2実施例のフローチャート
、第l7図は加熱制御を行うための第3実施例のフロー
チャートである。 8・・・燃料噴射弁、 13・・・加熱部材、1
4・・・加熱素子、 15・・・加熱表面。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、燃焼室内に電気的に加熱される加熱部材を配置し、
燃料噴射弁のノズル口から該加熱部材の加熱表面に向け
て連続液体流の形で燃料を噴射せしめると共に該燃料を
微粒化していない液状の形で該加熱表面に衝突せしめる
ようにした熱面衝突着火式内燃機関。 2、燃料噴射弁から燃焼室内に連続液体流の形で燃料を
噴射せしめ、次いで該燃料を電気的に加熱された加熱部
材の加熱表面に微粒化していない液状の形で衝突せしめ
、衝突後拡散する燃料を着火せしめるようにした熱面衝
突着火式内燃機関の熱面衝突着火方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1090534A JP2755419B2 (ja) | 1989-03-04 | 1989-04-12 | 熱面衝突着火式内燃機関 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5252689 | 1989-03-04 | ||
JP1-52526 | 1989-03-04 | ||
JP1090534A JP2755419B2 (ja) | 1989-03-04 | 1989-04-12 | 熱面衝突着火式内燃機関 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0315664A true JPH0315664A (ja) | 1991-01-24 |
JP2755419B2 JP2755419B2 (ja) | 1998-05-20 |
Family
ID=26393133
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1090534A Expired - Lifetime JP2755419B2 (ja) | 1989-03-04 | 1989-04-12 | 熱面衝突着火式内燃機関 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2755419B2 (ja) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5165112U (ja) * | 1974-11-15 | 1976-05-22 | ||
JPS6155124U (ja) * | 1984-09-17 | 1986-04-14 | ||
JPS61116124U (ja) * | 1984-12-29 | 1986-07-22 | ||
JPS62736U (ja) * | 1985-06-19 | 1987-01-06 |
-
1989
- 1989-04-12 JP JP1090534A patent/JP2755419B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5165112U (ja) * | 1974-11-15 | 1976-05-22 | ||
JPS6155124U (ja) * | 1984-09-17 | 1986-04-14 | ||
JPS61116124U (ja) * | 1984-12-29 | 1986-07-22 | ||
JPS62736U (ja) * | 1985-06-19 | 1987-01-06 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2755419B2 (ja) | 1998-05-20 |
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