JPH11182385A - 内燃機関用燃料噴射システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃料の微粒化を向上させるとともに、燃料の
空間分布範囲を広げて立体的な噴霧ができる内燃機関用
燃料噴射システムを提供する。 【解決手段】 インジェクタ４の噴射口５から燃焼室内
に燃料を直接噴射する内燃機関用燃料噴射システムにお
いて、噴射口から所定間隔離れた位置に、噴射口に対向
した頂部から衝突錐面６が形成された衝突錐体７を設
け、この衝突錐体の衝突錐面に、衝突錐面の傾斜方向に
溝部を形成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ディーゼルエンジ
ン等の内燃機関の燃焼室内に燃料を直接噴射する内燃機
関用燃料噴射システムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の例えばディーゼル機関の燃焼方式
としては、例えば特開平７−２４７８４４号公報に記載
されているように、内燃機関のキャビティ内に燃料噴流
の衝突部を設け、燃料噴流の衝突拡散作用により、先行
燃料順に展開する燃料活性化作用によってキャビティ開
口部に反応域を形成し、この反応域の内部の衝突部に後
続燃料噴流を供給することにより、反応内部での拡散微
粒化、蒸発、気化による反応内冷却作用と、反応を外域
に拡大する作用を行わせ、拡大する反応外域を順次にス
キッシユ流動・逆スキッシユ流動中に混合し、キャビテ
ィ内とスキッシユ域へ拡散燃焼律速として展開させるよ
うにした、所謂燃料の衝突噴霧による燃焼方法が知られ
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の上記した燃料の
衝突噴霧は、面というきわめて単純な形状に衝突するの
で、燃焼室の中心軸方向の分布範囲が広くならない。そ
こで本発明は、衝突部の溝や、波形の山と谷との数、溝
の横断面の形状や方向、波形の山谷の方向、衝突錐面の
角度や球面の径、角錐の数、錐面の面数及び衝突面とノ
ズル出口の距離等を調節することによって、立体的な分
布を呈する噴霧を作り、内燃機関用燃料噴射システムを
提供しようとするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために提案されたもので、請求項１に記載の発明で
は、インジェクタの噴射口から燃焼室内に燃料を直接噴
射する内燃機関用燃料噴射システムにおいて、噴射口か
ら所定間隔離れた位置に、噴射口に対向した頂部から衝
突錐面が形成された衝突錐体を設け、この衝突錐体の衝
突錐面に、衝突錐面の傾斜方向に沿って連続する窪部を
形成したことを特徴とする内燃機関用燃料噴射システム
である。

【０００５】請求項２に記載の発明では、請求項１記載
の構成に加えて、噴射口の噴射方向に対する衝突錐面の
傾斜角度と窪部の底面の傾斜角度が調節できることを特
徴とする内燃機関用燃料噴射システムである。また、請
求項３、４に記載の発明は、窪部を衝突錐面の傾斜方向
に沿う溝部若しくは波形であることを特徴とする。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１に示すように、本発明の内燃
機関用燃料噴射システムは、シリンダヘッド１と、上面
に凹部２（Combustion Chamber ）を形成したピストン
３と、シリンダライナ（図示せず）とに囲まれた燃焼室
内に、シリンダヘッド１からインジェクタ４を凹部２に
向けて臨ませ、このインジェクタ４の噴射口５から所定
間隔離れた位置（間隔Ｌ＞０）に、噴射口５に対向した
頂部から末広がり状に下り傾斜する衝突錐面６が形成さ
れた衝突錐体７を設け、衝突錐面６に溝、波形等からな
る窪部８を形成した構成である。

【０００７】前記衝突錐体７は、噴射口５に対向した頂
部から末広がり状に下り傾斜する衝突錐面６が形成され
ていればどのような形態でもよく、図２に示す実施形態
においては、半径ｒの円柱体７ａの上面に、衝突錐面６
を有する頂角の大きい円錐体部７ｂを一体に形成してあ
る。そして、この衝突錐体７を所定の位置で支えるため
に、インジェクタ４の本体部分と衝突錐体７の外周面と
の間を、開口部９を開設した筒体あるいは脚片などの支
持部材１０により連結して固定する。なお、開口部９は
可能な限り大きくすることが好ましい。

【０００８】次に、衝突錐体７に形成する衝突錐面６に
ついて説明する。図２（ａ）に示す衝突錐面６は、頂角
の大きな円錐面からなり、円錐面の頂部（頂点）から円
錐面の傾斜方向に向かって窪部８として複数の溝部が形
成され、上記溝部の下端は錐面６の下端外周縁であるか
ら、衝突錐体７の外側面に開口している。

【０００９】図２（ａ）に示す溝部は、断面略半円形で
ある。溝部８の底面と衝突錐体中心線との角度はθ1 で
あり（０°＜θ1 ＜９０°）、衝突錐面６と衝突錐体中
心線との角度はθ2 である（０°＜θ2 ＜９０°）。そ
して、前記溝部の角度θ1 および衝突錐面６の角度θ2
は、燃焼室の形状に対応するように、適宜に変更するこ
とができる。

【００１０】この様な構成からなる燃料噴射システムに
おいては、噴射口５からの燃料の噴霧を衝突錐面６及び
窪部８である溝部に衝突させることにより、早期に噴霧
の中核を消失させることができ、燃料の微粒化を向上さ
せることができる。そして、微粒化した噴霧は、さらに
衝突錐面６及び溝部により調節された角度で誘導される
ので、空間分布範囲が円周方向ばかりでなく上下方向に
も拡大されて立体的になり、空気との混合が著しく向上
する。

【００１１】また、噴射口５と衝突錐面６との距離
（Ｌ）を変更したり、衝突錐面６の形状や角度及び溝部
の角度を変更したりすることで、燃焼室の形状に合わせ
た最適な噴霧の立体的な分布を得ることができる。そし
て、溝部の断面形状を半円形ばかりでなく、Ｖ字状や他
の形状の方形にしたり、溝部の深さ、溝部の本数を適宜
に選択することによって、燃料の微粒化の噴霧パターン
を変えることができる。さらにまた、燃料を広範囲に立
体的に噴霧するためには、衝突錐面６に窪部８を溝部と
して形成することに限定されるものではなく、衝突錐面
６の傾斜方向に沿って連続する他の形態の窪部８を形成
してもよい。

【００１２】以下、本発明の他の実施の形態について説
明する。図２（ｂ）に示す衝突錐体７の本発明の他の実
施の形態は、衝突錐面６に、窪部８として、傾斜方向に
延在する山部１１及び谷部１２を放射状に隣合わせて交
互に、しかも山部１１と谷部１２の面が滑らかに連続す
るように形成し、全体を波形状の錐面にした構成であ
る。このため、衝突錐面６に衝突した燃料の噴霧の誘導
方向が連続的に変化し、空間分布範囲をさらに滑らかに
して上下方向に充分に拡大することができる。

【００１３】また、図３に示す衝突錐体７の他の実施の
形態は、衝突錐面６を円弧状の球面で構成したものであ
る。そして、この球面上には、図３（ａ）に示すよう
に、窪部８として溝部を設けてもよいし、或は、図３
（ｂ）に示すように、球面に前記実施の形態と同様の波
形加工を施して山部１１と谷部１２を形成してもよい。
この場合、球面の曲率を変えることにより燃料の噴霧の
空間分布状態を変えることができる。また、球面に限ら
ず、角錐面としても同様の効果が得られる。

【００１４】図４（ａ）に示す衝突錐体７は、図２
（ａ）の衝突錐体７の衝突錐面６を有する円錐面の上部
を切り取って頂部を小さな円形平面部１３とし、この円
形平面部１３の周囲に溝部を形成したものであり、図４
（ｂ）に示すものは、前記円形平面部１３の中心から溝
部を形成したものである。

【００１５】また、図５（ａ）に示す衝突錐体７は、図
３（ａ）に示した球面の衝突錐面６の上部を切り取って
頂部を小さな円形平面部１３とし、この円形平面部１３
の周囲に溝部を形成したものであり、図５（ｂ）に示す
ものは、前記円形平面部１３の中心から溝部を形成した
ものである。

【００１６】図６（ａ）に示す衝突錐体７は、図４
（ａ）に示した衝突錐体７の円形平面部１３に該平面部
１３を底面とする副円錐体１４を更に付加し、この副円
錐体１４の周囲に溝部を形成したものであり、図６
（ｂ）に示すものは、円錐体１３の錐面にも溝部に形成
したものである。

【００１７】また、図７の（ａ）に示す衝突錐体７は、
図４（ａ）に示した衝突錐体７の平面部１３に副球面部
１５を隆設し、この副球面部１５の周囲に溝部を形成し
たものであり、図７（ｂ）に示すものは、当該形成され
た副球面部１５にも溝部を形成したものである。

【００１８】上記したように、各衝突錐体７に形成され
る衝突錐面６を選択することで、形状の異なる燃焼室に
即した最適な噴霧の空間分布を得ることができる。

【００１９】また、本発明は、図８に示すように、イン
ジェクタ４の軸方向と燃焼室中心軸の方向が異なる場合
でも、上記したように、衝突錐体７に形成される衝突錐
面６の形状等を適宜変えることで、上記同様な効果を得
ることができる。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
以下の効果を奏する。請求項１に記載の発明では、イン
ジェクタの噴射口から燃焼室内に燃料を直接噴射する内
燃機関用燃料噴射システムにおいて、噴射口から所定間
隔離れた位置に、噴射口に対向した頂部から衝突錐面が
形成された衝突錐体を設け、この衝突錐体の衝突錐面
に、衝突錐面の傾斜方向に沿って連続する窪部を形成し
たので、早期に噴霧の中核を確実に消失させることがで
き、液体燃料の微粒化が向上して粒径を小さくすること
ができる。また、微粒化した噴霧を、衝突錐面及び窪部
により誘導することができるので、円周方向ばかりでな
く上下方向での空間分布範囲が広くなって立体的とな
り、空気との混合を著しく向上することができる。

【００２１】また、請求項２に記載の発明は、噴射口の
噴射方向に対する衝突錐面の傾斜角度と窪部の底面の傾
斜角度が調節できるので、衝突錐面及び窪部底面に誘導
される微粒化した燃料の噴霧は、空間分布範囲が上下方
向に広がって立体的になるため、空気との混合を一層向
上することができる。

【００２２】また請求項３、４に記載の発明は、窪部と
して溝部若しくは波形にしたので、溝部の深さや波形の
谷部の深さを設定することにより、燃焼室の形状や寸法
に対応させて最も効率の良い状態で燃料の微粒を立体的
に噴霧させることができ、特に大気公害を低減すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】内燃機関用燃料噴射システムの概略構成を示す
断面図である。

【図２】（ａ）は、衝突錐面が円錐状で衝突錐面に溝を
形成した衝突錐体の左半を断面とした正面図、（ｂ）
は、衝突錐面が円錐状で衝突錐面側面を波状に形成した
衝突錐体の左半を断面とした正面図である。

【図３】（ａ）は、衝突錐面が球面状で衝突錐面に溝を
形成した衝突錐体の左半を断面とした正面図、（ｂ）
は、衝突錐面が球面状で衝突錐面を波状に形成した衝突
錐体の左半を断面とした正面図である。

【図４】（ａ）は、衝突錐面が円錐状で円錐の上部を切
り取って平面部とし、衝突錐面に溝を形成した衝突錐体
の左半を断面とした正面図、（ｂ）は、衝突錐面が円錐
状で円錐の上部を切り取って平面部とし、衝突錐面のス
ロープから前記平面部に連続して溝を形成した衝突錐体
の左半を断面とした正面図である。

【図５】（ａ）は、衝突錐面が球面状で球面の上部を切
り取って平面部とし、衝突錐面に溝を形成した衝突錐体
の左半を断面とした正面図、（ｂ）は、衝突錐面が球面
状で球面の上部を切り取って平面部とし、衝突錐面のス
ロープから前記平面部に連続して溝を形成した衝突錐体
の左半を断面とした正面図である。

【図６】（ａ）は、衝突錐面が頂角の大きい円錐状で円
錐の上部に頂角の小さい円錐を更に形成し、頂角の大き
い円錐状の衝突錐面に溝を形成した衝突錐体の左半を断
面とした正面図、（ｂ）は、衝突錐面が頂角の大きい円
錐状で円錐の上部に頂角の小さい円錐を更に形成し、頂
角の大きい円錐状の衝突錐面のスロープから頂角の小さ
い円錐状の衝突錐面に連続して溝を形成した衝突錐体の
左半を断面とした正面図である。

【図７】（ａ）は、衝突錐面が円錐状で円錐の上部に球
面を更に形成し、円錐状の衝突錐面に溝を形成した衝突
錐体の左半を断面とした正面図、（ｂ）は、衝突錐面が
円錐状で円錐の上部に球面を更に形成し、円錐状の衝突
錐面のスロープから球面の衝突錐面に連続して溝を形成
した衝突錐体の左半を断面とした正面図である。

【図８】インジェクタノズルの軸方向と燃焼室の中心軸
の方向が異なった内燃機関用燃料噴射システムの概略構
成を示す断面図である。

【符号の説明】

１ シリンダヘッド ２ 凹部 ３ ピストン ４ インジェクタ ５ 噴射口 ６ 衝突錐面 ７ 衝突錐体 ８ 窪部 ９ 開口部 １０ 支持部材 １１ 山部 １２ 谷部 １３ 平面部 １４ 副円錐体 １５ 副球面部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インジェクタの噴射口から燃焼室内に燃
   料を直接噴射する内燃機関用燃料噴射システムにおい
   て、噴射口から所定間隔離れた位置に、噴射口に対向す
   る頂部から衝突錐面が形成された衝突錐体を設け、この
   衝突錐体の衝突錐面に、衝突錐面の傾斜方向に沿って連
   続する窪部を形成したことを特徴とする内燃機関用燃料
   噴射システム。
2. 【請求項２】 噴射口の噴射方向に対する衝突錐面の傾
   斜角度と窪部の底面の傾斜角度が調節できることを特徴
   とする請求項１に記載の内燃機関用燃料噴射システム。
3. 【請求項３】 窪部は、衝突錐面の傾斜方向に沿って設
   けた溝部であることを特徴とする請求項１又は２に記載
   の内燃機関用燃料噴射システム。
4. 【請求項４】 窪部は、衝突錐面の傾斜方向に沿って設
   けた波形であることを特徴とする請求項１又は２に記載
   の内燃機関用燃料噴射システム。