JPH0631172Y2 - 直接噴射式機関の燃料噴射弁 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案はアルコール、ガソリン、天然ガス等の低セタン
価燃料を用いる直接噴射式機関の燃料噴射弁に関する。

〔従来の技術〕

第４〜６図は低セタン価燃料を使用した従来の直接噴射
式機関の燃焼室および燃料噴射弁の噴口部７を示したも
のである。

図において、燃焼室３はシリンダヘッド１の下面、ピス
トン２の頂面、シリンダ９から構成され、ピストン２の
頂面にはキャビティが設置されている。シリンダヘッド
１には燃料噴射弁６が設置されており、複数個の噴口８
が穿孔された先端部７は、燃焼室３内の中央上部に突出
して設けられている。これらの噴口８の噴口面積は従来
例では同一となっている。またシリンダヘッド１には点
火プラグ４が設置され、又燃焼室３内には吸気スワール
Ｓが存在している。

次に前記従来例の作用について説明する。

機関運転時の吸入行程で図示しない吸気ポート、吸気弁
から流入する空気はシリンダ内で旋回流即ち吸気スワー
ルを形成する。次に圧縮行程でピストン２により燃焼室
３内の空気は圧縮され、空気温度及び圧力は上昇する。
圧縮行程後期に燃料噴射弁６の噴口８から、低セタン価
燃料（アルコール、ガソリン、天然ガス等）を噴射する
と、燃料は吸気スワールＳと共に燃焼室３内を旋回し燃
料と空気との混合が行われる。しかし低セタン価燃料の
ためこの状態では自己着火せず燃焼に至らない。そこで
前記燃料噴射開始の前後に点火プラグ４に高電圧をか
け、その先端のギャップ部５に火花放電を行わせた時
に、このギャップ部５に燃料と空気の混合気が到達する
と、火花放電エネルギにより着火燃焼し、ピストンは仕
事を行なう。

〔考案が解決しようとする課題〕

アルコール、ガソリン、天然ガス等の低セタン価燃料
は、圧縮行程の終期に燃料噴射弁より燃焼室へ噴射して
も自己着火しにくく、着火のための補助手段が必要とな
る。第５図はこの補助手段が点火プラグ４の場合を示
す。低セタン価燃料ではこの補助手段を設けることによ
り、はじめて着火する。従って低セタン価燃料を用いた
場合の着火燃焼を良好にするには、如何にして着火源に
多くの燃料と空気との混合気を分布させるかが重要とな
ってくる。従来の複数個の噴口８（第５図には４噴口の
場合を示す）から構成される燃料噴射弁６を有する直接
噴射式機関では、各噴口８から噴射される燃料噴霧のう
ち、点火プラグに最も早く到着した燃料噴霧の着火燃焼
が行われる。従来例では各噴口８の噴口面積は同一であ
るから全噴口数をｎ個とすると噴射された燃料の１／ｎ
だけしか点火プラグのギャップ部５近傍に存在せず、他
の燃料噴霧の着火、燃焼は吸気スワールにより点火プラ
グギャップ部５にもたらされた時か、或るいは先に着火
した燃料噴霧の火炎伝播により行われるため、燃焼遅れ
及び燃焼不良を生ずる。このため吸気スワールを強くし
て短かい時間で多くの燃料噴霧を点火プラグに持ってこ
ようとすると、吸入ポートの通路面積を小さくせねばな
らず、体積効率が低下して燃焼室３内は空気不足とな
り、燃焼不良となるとともに熱損失も増大する。特に低
負荷の少噴射量域では、各燃料噴霧が強い吸気スワール
のため、過分散し着火燃焼が不安定になると共に、燃焼
不良を起してＨＣ，ＣＯが急増する欠点がある。

本考案の目的は、ピストンキャビティの中央部に設置さ
れ複数個の噴口８が設けられた燃料噴射弁を有する機関
において、安定した着火と燃焼が得られると共に、燃
費、排ガスが改善された低セタン価燃料用直接噴射式機
関の燃料噴射弁を提供するにある。

〔課題を解決するための手段〕

本考案は複数個の噴口を有する燃料噴射弁と点火プラグ
又はグロープラグ等の着火源とが併設された低セタン価
燃料用直接噴射式内燃機関において、該噴射弁をピスト
ンキャビティの中央部に設置すると共に、該噴射弁の噴
口軸心の燃焼室側延長線が前記着火源に最も近い噴口面
積ｆ_０を他の噴口面積ｆ′より大きくし、かつ、噴口面
積の大きな噴口軸心の燃焼室側延長線を前記着火源の吸
気スワール上流側に配置する。

〔作用〕

本考案の燃料噴射弁では、燃料着火源に最も近い噴口の
噴口面積が大きく穿けられているため、この噴口から噴
射される燃料量が多くなるとともに燃料噴霧の貫徹力が
増大し、安定した着火と燃焼が促進される。

〔実施例〕

以下第１〜３図を参照し本考案の一実施例について説明
する。

第１図は実施例の燃焼室を示す断面図、第２図はピスト
ン上面図、第３図は燃料噴射弁の噴口部断面拡大図であ
る。

燃焼室３は第１図のようにシリンダヘッド１の下面ピス
トン２の頂面、シリンダ９から構成されている。ピスト
ン２の頂面にはキャビティが設置されている。シリンダ
ヘッド１には燃料噴射弁６が設置されており、その先端
部７には複数個の噴口８が穿孔され、燃焼室３内に臨ん
でいる。（第２図では４噴口の場合を示す）またシリン
ダヘッド１には燃料着火源として点火プラグ４が設けら
れ、その先端のギャップ部５は燃焼室３内に突出してい
る。燃焼室３内には吸気スワールＳが存在している。

前記燃料噴射弁をピストンキャビティの中央部に設置す
る燃料噴射弁の噴口８のうち、点火プラグ４に対向する
噴口８を、同噴口軸心の燃焼室側延長線Ｏ−Ｂあるいは
同噴口８から噴出される燃料噴霧を点火プラグ４のギャ
ップ部５の吸気スワールの上流側に設置している。

また前記吸気スワールＳの上流側に配置した噴口８は、
その噴口面積ｆ_０即ち噴口径を他の噴口の噴口面積ｆ′
よりも大きく形成している。

前記噴口面積ｆ_０，ｆ′を変える手段としては、第３図
に示すように噴口径を変える手段が用いられる。

次に前記実施例の作用について説明する。

本考案に係る燃料噴射弁６によると、点火プラグギャッ
プ５に最の近い噴口８の噴口面積ｆ_０が最大となってい
るため、圧縮行程の後期に燃料噴射弁６の噴口８から低
セタン価燃料を噴射すると、点火プラグギャップ５回り
の燃料量従って燃料噴霧が多くなると共に、噴霧の貫徹
力が大きくなる。燃料噴射開始の前後において点火プラ
グギャップ５にて火花放電を行わせると、この火花放電
のエネルギによって点火プラグギャップ部５の燃料噴霧
は、貫徹力が強く多くの噴霧が点火プラグギャップ５付
近に到達することから、安定した着火が行われると共
に、燃料噴霧量が多いため燃焼が活発化し、火炎伝播領
域も広くなる。従って他の噴口８から噴射される噴霧の
温度上昇が短時間で達成され、着火燃焼が促進される。
従って燃焼室３内での安定した燃焼と燃焼促進が行わ
れ、燃費、排ガスが改善されると共に機関の高速化を図
ることができる。

以上は燃料着火源として点火プラグ４の場合について説
明したが、点火プラグ４の代わりにグロープラグを用い
たときも同様の効果が得られる。

〔考案の効果〕

本考案は、以上のように構成されており、本考案によれ
ば、点火プラグ、グロープラグ等の着火源に最も近くか
つスワールの直上流に位置する噴口の面積が他の噴口の
それよりも大きいため、当該噴口からの噴射量が他の噴
口よりも多く、従って燃料噴霧が多くなるとともに噴霧
の貫徹力が増大する。これにより、低セタン価燃料（ア
ルコール、ガソリン、天然ガス等）の安定した着火と燃
焼促進を図ることができると共に、他の噴口８から噴射
された燃料噴霧にもこの効果が及び、燃焼室内での安定
した燃焼を図ることができ、燃費排ガス（ＨＣ，ＣＯ
等）の改善と機関の高速化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１〜３図は実施例に係るもので、第１図は燃焼室断面
図、第２図はピストン上面図、第３図は燃料噴射弁の噴
口部断面拡大図、第４〜６図は従来例で第４図は第１
図、第５図は第２図、第６図は第３図にそれぞれ応当す
る図面である。 ４……着火源、６……噴射弁、８……噴口、ＯＢ……着
火源に最も近い噴口軸心、ｆ_０……着火源に最も近い噴
口の面積、ｆ′……他の噴口面積。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】燃焼室内に複数個の噴口を有する燃料噴射
   弁と点火プラグ、グロープラグ等の着火源とが併設され
   てなる低セタン価燃料用直接噴射式内燃料機関におい
   て、前記噴射弁は、ピストンキャビティの中央部に設置
   されるとともに、該噴射弁の噴口のうち、該噴口軸心の
   燃焼室側延長線が前記着火源に最も近い噴口の面積を、
   他の噴口の面積よりも大きく形成するとともに、前記噴
   口面積の大きな噴口軸心の燃焼室側延長線を前記着火源
   のスワール上流側に配置したことを特徴とする直接噴射
   式機関の燃料噴射弁。