JPH0874703A

JPH0874703A - 内燃機関の燃料供給装置

Info

Publication number: JPH0874703A
Application number: JP21374094A
Authority: JP
Inventors: Tatsuyoshi Matsumoto; 龍快松本; Kimitaka Saito; 公孝斎藤; Tokio Kohama; 時男小浜
Original assignee: Nippon Soken Inc
Current assignee: Soken Inc
Priority date: 1994-09-07
Filing date: 1994-09-07
Publication date: 1996-03-19

Abstract

(57)【要約】【目的】点火プラグと燃料噴射弁を一体化した内燃機
関用の燃料供給装置における点火を改善する。【構成】燃料噴霧の主流１０の周囲へ突出するエッジ
部８によって、周辺部のガスに近い微粒子状の燃料噴霧
１０ａを分離し、誘導通路９を介して、ノズルボディ４
の先端部４ａと接地電極との間の点火ギャップ７へ導
き、点火ギャップにおける混合気の希薄化を防ぐ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、筒内噴射型の火花点火
式内燃機関に使用することが可能な、点火プラグと燃料
噴射弁とを一体化した燃料供給装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、筒内噴射型内燃機関において点火
プラグと燃料噴射弁を一体化したものとして、特開平４
−５４２７５号公報に開示されたものが知られている。
また、燃料噴射弁から供給される燃料に対し、点火位置
を最適化したものとして、特開昭５７−３６１号公報に
開示されたものが知られている。

【０００３】前者では、筒内噴射において点火プラグと
燃料噴射弁を一体としたことにより、機関への搭載性の
向上を図り、また後者では、燃料噴射弁から噴射される
燃料噴霧に対して接触する機会の多い位置に点火プラグ
を配置し、混合気への確実な着火と、燃焼の改善を図っ
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の従来技術においても、火花放電させる位置に燃料噴霧
をとどめるという工夫がなされていない。従って、燃料
が点火プラグの位置を通過する時期に火花放電が行われ
なければ、燃料噴霧はそのまま噴射方向へ通り過ぎてし
まい、点火が行われる時期にはプラグ付近は希薄状態と
なって、良好な点火状態や所望の燃焼効果が得られない
という問題が生ずる。

【０００５】また、点火位置に燃料噴霧をとどめるため
に、点火プラグの電極へ燃料噴霧を衝突させる手段を用
いた場合、燃料噴霧が充分に微粒化されていないと電極
が燃料で濡れてカーボンを生成し、プラグのくすぶりが
発生するという問題が生ずる。本発明は従来技術におけ
るこれらの問題を解決することを発明の目的としてい
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】そこで本発明において
は、筒内噴射型内燃機関に装着される点火プラグと燃料
噴射弁を一体化した燃料供給装置において、噴射された
燃料噴霧の外周域に存在する微粒子状の燃料噴霧を捕集
する分岐部と、前記分岐部によって捕集された微粒子状
の燃料噴霧を点火ギャップへ導く通路とを設けたことを
特徴とする。

【０００７】

【作用】本発明により、噴射された燃料のうち、その燃
料噴霧の外周域に存在する微粒子状の燃料の一部は、分
岐部により捕集されて点火ギャップへと導かれるため、
点火時期が多少変化しても、点火ギャップのまわりに滞
留している微粒子状燃料と空気の混合気に確実に着火さ
せることができる。この時、点火ギャップのまわりに滞
留する燃料は３０μｍ以下のガスに近い微粒子であるた
め、点火プラグの電極が燃料で濡らされることがなく、
滞留する燃料によって点火プラグにくすぶりが生じるお
それはない。

【０００８】

【実施例】本発明を適用した第１実施例を図１及び図２
に示す。図１は点火プラグと同様な作用をする電極部を
備えた燃料噴射弁の先端部を示したものであって、この
燃料噴射弁は図示しない内燃機関の燃焼室に対して直接
に装着される。燃料通路１には、図示しない燃料タンク
から燃料噴射ポンプによって一定の圧力に加圧された燃
料が導かれている。ニードル２は電気信号によって作動
するソレノイドや電歪素子等のアクチュエータにより、
図において上方へリフトし、噴孔部３から燃焼室内へ直
接に燃料を噴射・供給する。

【０００９】ノズルボディ４の図１における下方の先端
部４ａは、噴孔部３の周囲から噴射下流側に向って円筒
状に突き出して、その内側に下方が燃焼室に向って開口
する小さな空間４ｂを形成する。また、ノズルボディの
先端部４ａには図示しない点火コイルから所定の点火時
期に高電圧が供給される。接地電極５はノズルボディ４
に対してセラミックからなる絶縁部６を隔てて配置さ
れ、この燃料噴射弁が機関の燃焼室に取り付けられたと
きに燃焼室と接触して電路が形成される。従って、ノズ
ルボディ４へ高電圧を印加すると、ノズルボディの先端
部４ａと接地電極５との間隙である点火ギャップ７に放
電による火花が発生する。

【００１０】ノズルボディの円筒状の先端部４ａには、
燃焼室側に開口している部分の内側の所定の高さの円周
上に、噴射燃料通路に対して内側に向かって突き出たエ
ッジ部８（本発明の分岐部）が設けられている。図示実
施例において、このエッジ部８は燃料の噴射方向に対し
て逆方向に傾いて突き出ており、その先端の周縁は燃料
が略円錐形に噴射された時の燃料噴霧の外周部に位置す
る。またエッジ部８の基部の点火ギャップ７側にのみ、
ノズルボディの先端４ａの壁を貫通してプラグギャップ
７に通じる誘導通路９が設けられている。なお、本実施
例ではノズルの中心側に高電圧、外側に接地電極という
構成によって、点火ギャップ７に火花を発生させるよう
にしているが、本発明はそのような点火のための具体的
な構造に特徴を有するものではない。

【００１１】上記構成における本実施例の作動を説明す
る、機関の回転に同期した所定の噴射時期になると、ニ
ードル２は図示しないアクチュエータへの通電に伴って
上方へリフトを開始する。加圧された燃料は燃料通路１
から噴孔部３を通って燃焼室内へ噴射・供給されるが、
このように加圧によって噴射された燃料は、噴孔部３の
噴出側に設けられたエッジ部８により外周部にガスに近
い微粒子状の燃料噴霧を生成する。エッジ部８の先端縁
は噴霧の主流と微粒子状の燃料噴霧との境界に位置して
おり、微粒子状の燃料噴霧のみがエッジ部８によって分
離されて、ノズルボディ４の先端の内部空間４ｂ内に捕
集される。

【００１２】エッジ部８はノズルボディの円筒状先端部
４ａの内側に設けられているので、噴霧の主流１０と微
粒子状の燃料噴霧１０ａとの境界と、エッジ部８の先端
縁との位置関係が、運転状態に応じて燃焼室内で発生す
る気流の変化に影響されて変化することはない。噴霧の
主流１０から分離された微粒子状の燃料噴霧１０ａは、
エッジ部８の基部に設けられた誘導通路９を通過して点
火ギャップ７へ到達する。この時微粒子状の燃料噴霧１
０ａは接地電極５の先端部に接触するが、噴霧１０ａは
ガスに近い微粒子状の燃料であるため、電極５を濡らす
には至らず、浮遊状態となって、電極５の近傍に滞留す
る。

【００１３】所定の点火時期になると図示しない点火コ
イルよりノズルボディ４に高電圧が印加され、点火ギャ
ップ７において放電して火花が発生するが、この点火ギ
ャップ７には前述のようにして微粒子状の燃料噴霧１０
ａが滞留しているので、放電の火花によって確実に着火
することができる。

【００１４】図３及び図４は、比較のために本実施例に
よる機関燃焼室１１内における混合気分布と、従来技術
におけるそれとをモデル化して示した図である。図４
は、従来技術において着火不可能であった噴射量におけ
る機関燃焼室内の混合気分布を示しており、この場合に
形成される着火可能な混合気領域は、燃料噴射弁から噴
射された噴霧の主流１０のみによるものであるから、燃
料の噴射方向における下流側の空間に偏って分布してい
て、点火ギャップ７を形成しているノズルボディの先端
部４ａの近傍には実質的に可燃混合気が存在しておら
ず、点火ギャップ７における混合気は極端に希薄な状態
になっている。

【００１５】一方、図１および図２に示す本実施例の場
合は、噴霧の主流１０による混合気の他に、それとノズ
ルボディの先端部４ａの点火ギャップとを接続するよう
に、点火ギャップ７の近傍に、分離された微粒子状の燃
料噴霧１０ａによる可燃混合気を滞留させる手段を採用
しているので、従来技術では着火不可能であった噴射燃
料量においても混合気への着火が可能となっている。

【００１６】図５に本発明の第２実施例を示す。この例
では前述の第１実施例の構成に対して、ニードル２の下
流側先端部分にスワール溝１２を設けた構成となってお
り、その他の第１実施例と同様な構成部分の説明は省略
する。

【００１７】アクチュエータへの通電によりニードル２
のリフトが行われると、燃料はスワール溝を通って螺旋
状に旋回し、外側への遠心力を与えられて噴孔部３より
燃焼室へ噴射される。噴孔部３から噴出した燃料噴霧
は、遠心力により外側へ大きく拡がり、微粒子状の燃料
噴霧の生成を助長させるため、点火ギャップ７のまわり
へ供給される微粒子状の燃料の量を増大させることがで
きる。その結果、可燃混合気領域は拡大され、筒内はよ
り均一な混合気分布となる。

【００１８】図６に本発明の第３実施例を示す。燃料噴
射弁の全体構成は図１と同様であり、特徴は噴孔部３の
細部形状にある。即ち、この実施例では第１実施例の構
成に対して、噴孔部３の燃焼室側に環状の突起からなる
絞り１３が設けられている。噴孔部３を通過する燃料は
絞り１３によって流速を増すとともに、突起のエッジ効
果によって微細化され、かつ拡がりの角度を増大されて
噴出するので、第２実施例の場合と同様に、微粒子状の
燃料噴霧の生成を助長することができる。

【００１９】図７及び図８に本発明の第４実施例を示
す。この実施例は誘導通路９を点火ギャップ７の側のみ
ならず周方向に複数個配置したもので、図８には４方向
に誘導通路９を設けた例を示している。この構成によ
り、エッジ部８によって内部空間４ｂ内に捕集した微粒
子状の燃料噴霧を、点火ギャップ７側のみならず、ノズ
ルボディの先端部４ａの近傍から周方向の燃焼室内に幅
広く供給することができる。それによって混合気への着
火を安定させるとともに、筒内混合気分布の均一化をは
かることができ、排気エミッションの低下や燃焼の改善
にも効果を示す。

【００２０】

【発明の効果】本発明によれば、点火プラグと燃料噴射
弁を一体化した燃料噴射装置において、燃料噴霧の濃度
が低くなりがちな点火ギャップの近傍に、きわめて微粒
の燃料噴霧を必要な量だけ供給することができるので、
火花による点火が良好に行なわれて燃焼状態が改善さ
れ、排気エミッションも従来のものより低減する。ま
た、従来は燃焼させることができなかった希薄混合気で
も、本発明によれば完全に着火させることが可能になる
ので、機関の燃費の改善と、この面での排気エミッショ
ンの改善を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の燃料供給装置を示す縦断面図であ
る。

【図２】図１に示す燃料供給装置を下方から見た平面図
である。

【図３】本発明の実施例の作用を説明するための模式図
である。

【図４】図３と比較するために従来例の作用を説明する
模式図である。

【図５】第２実施例の燃料供給装置を示す縦断面図であ
る。

【図６】第３実施例の燃料供給装置の要部を拡大して示
す断面図である。

【図７】第４実施例の燃料供給装置を示す縦断面図であ
る。

【図８】図７に示す燃料供給装置を下方から見た平面図
である。

【符号の説明】

１…燃料通路２…ニードル３…噴孔部４…ノズルボディ４ａ…ノズルボディの先端部４ｂ…ノズルボディの内部空間５…接地電極６…絶縁部７…点火ギャップ８…エッジ部９…誘導通路１０…噴霧主流１０ａ…微粒子状の燃料噴霧１１…機関の燃焼室１２…スワール溝１３…絞り

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】筒内噴射型内燃機関に装着される点火プ
ラグと燃料噴射弁を一体化した燃料供給装置において、
噴射された燃料噴霧の外周域に存在する微粒子状の燃料
噴霧を捕集する分岐部と、前記分岐部によって捕集され
た微粒子状の燃料噴霧を点火ギャップへ導く通路とを設
けたことを特徴とする燃料供給装置。
【請求項２】前記分岐部が、前記燃料噴射弁の噴孔部
の下流側において、ノズルボディの先端部の内周面から
燃料噴霧の主流に向って内方へ突出するエッジ部によっ
て形成されていることを特徴とする請求項１記載の燃料
供給装置。
【請求項３】前記エッジ部が環状をなし、その内方周
縁が燃料噴霧の上流側に向うように前記エッジ部全体が
傾斜していることを特徴とする請求項２記載の燃料供給
装置。
【請求項４】前記エッジ部によって捕捉された微粒子
状の燃料噴霧を点火ギャップへ導く通路が前記ノズルボ
ディに形成されていることを特徴とする請求項２記載の
燃料供給装置。
【請求項５】前記点火ギャップが、前記ノズルボディ
と、その外側に絶縁体を挟んで配置された接地電極との
間に形成されることを特徴とする請求項２記載の燃料供
給装置。