JPS6394071A - 内燃機関 - Google Patents

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〕 本発明は、特に燃焼室内に燃料を直接供給する内燃機関
に関するものである。

〔従来の技術〕

燃焼室内に燃料を直接供給する内燃機関としては、従来
よりディーゼル機関、または焼玉機関が知られている。

前者は吸入した空気を高温高圧になるまで圧縮し、上死
点付近で燃料を噴射させ自発点火による燃焼を行ってい
く。後者は燃焼室内に焼玉を設け、始動時これを燃焼室
外から重油バーナなどであらかじめ加熱しておき、点火
機能を助けている。

上述の従来のディーゼル機関においては、自発点火方式
であるためシリンダ内で圧縮された空気の温度が燃料の
点火温度に達する必要があるため圧縮比が高くなり、最
高燃焼室圧力はガソリン機関の２倍程度となっている。

その結果機関の構造を頑丈にする必要があり、機関の最
高回転速度は制限され、また比出力の低下、機関の振動
騒音などが問題となる。

また上述の焼玉機関については、現在小型船舶などにし
か用いられず、加熱機構も原始的であり、その効率も現
状ではディーゼル式内燃機関に比して著しく劣っている
。

このような欠点を克服するために、特開昭５８−３５２
７２号公報に示されるような内燃機関が提案されており
、この公報Ｇこ示される内燃機関ではホットスポットに
より燃料が気化されると共に、ホットスポット周囲の空
気はホットスポットの発熱部により加熱されており、圧
縮作用とこの加熱作用により混合気の高温化が促進され
るので、従来の圧縮比より低い圧縮比での自発点火が実
現でき、上記のディーゼル機関に関する種々の問題が改
善できるものである。

また、ホットスポットに直接噴射燃料が接触するように
構成して、発熱体の発生する熱の一層の有効利用を図っ
たものが特開昭６０−１２８９２５号公報に示されてい
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、この構成では、噴射燃料量を増加させた
場合には、ホットスポットに接触した多量の燃料に奪わ
れる気化熱のため、ホットスポットの加熱状態を維持し
きれないという問題があった。

本発明では、上述の問題に鑑み、効率の優れた加熱機能
を有する内燃機関を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点を解決するために、本発明では、噴射弁から
噴射される燃料が発熱体に対して直撃的に噴射されるの
を抑制する抑制手段を備えた内燃機関としている。

〔作用〕

上記構成により、内燃機関の噴射弁から噴射される燃料
は前記抑制手段により発熱体を直撃しないような位置方
向に向けられるため、運転状態の変化に対する噴射量の
増減にかかわらず、内燃機関運転時に燃焼室内に生じる
気流により常に適当な量の燃料が発熱体に接触するよう
になる。よって、たとえ噴射量が多い時であっても、接
触燃料過多による気化熱の異常発生がないため発熱体の
表面温度は安定し、また微粒化された燃料粒はど気流に
流され易いので、さまざまな粒の大きさの噴射燃料粒の
うち特に充分微粒化されたものが最初に発熱体と接触し
て着火されるようになり、着火性能が向上する。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例を示す全体構成図であり、こ
の図において、燃料は噴射ポンプ４より圧送され、機関
の圧縮行程終了近傍において、噴射弁１から噴射される
。この際噴射燃料２の一部は、噴射弁１の下方に設けら
れた発熱体７に接触し、同時に発熱体７により着火され
る。発熱体７は内燃機関の点火源であり、本実施例にお
いては抵抗線電熱器を使用しており、電源６から制？１
１回路５を介して電力が送られている。

第２図は噴射弁１の先端付近の拡大断面図であり、さら
にそのＡ−Ａ線に沿う断面図を第３図に示す。第２図お
よび第３図において、噴射弁１と発熱体７とを燃焼室３
の上端に固定するための支持部材８　（ステンレス類）
は、筒状の固定部８０と、この下部の棒状の支持部９０
とからなる。

支持部９０をなす第１、第２の支持棒９０ａ。

９０ｂ（直径４龍）と発熱体７　（長さ１７ｍ）とは一
体となってＵ字形に曲がった形をしており、両支持捧９
０ａ、９０ｂに挟まれた発熱体７が支持部材８の下端部
に設けられている。両支持棒９０ａ、９０ｂの上端は固
定部８０の下端縁に一体に結合されており、固定部８０
の内周には噴射弁１のボディ１０に対してねじ止め可能
なようにねじ部８０ａが形成してあり、外周には、燃焼
室３の上端位置に噴射弁１の取付けられた支持部材８を
固定するためのねじ部８０ｂが形成しである。

また支持棒９０ａ、９０ｂと発熱体７とは硬ろう付等の
手段により接合されている。第１の支持榛９０ａは中空
で、その内部には燃焼室３の外部の電源６の陽極に連結
するシース線１１が設けられており、発熱体７の一端は
シース線１１に接続され、他端は第２の支持棒９０ｂに
より接地されている。

なお、発熱体７はタングステン線を埋設した窒化ケイ素
や導電性セラミック等から成る。

噴射弁１は、可動弁体１２が下方に動くことにより、可
動弁体１２の先端に形成された傘部１３（下方への広が
り角α＝１２０°）がボディ１０の先端開口部から離れ
ることでボディ１０内部の燃料を噴射する方式のもので
、燃料は傘部１３上を流れて下方に広げられて噴射され
る。このようにして噴射弁１からの噴射燃料２は中空円
錐状に噴霧が広げられ、内燃機関運転中に発生する気流
によるスワール作用で燃焼室３全体に浮遊してゆきわた
る。

第１、第２の支持棒８．９は、この噴射燃料２の広がり
を妨げないように径の小さいものが望ましくζ発熱体７
についても、噴射燃料２の直撃を受けることなく中空円
錐状の噴霧の中空部に入ることができるよう、さほど大
きくなく、かつ浮遊燃料が確実に当たる大きさのものが
望ましい。

いま、圧縮行程終了近傍で、燃料噴射ポンプ４からの高
圧燃料が噴射弁１から噴射されると、中空円錐状の噴射
燃料２は微小な液滴となり、断熱圧縮された高温空気中
で加熱され、その一部の特に微粒化されたものが発熱体
７に当たる。一方、発熱体７の表面も、周辺空気に伴う
温度上昇に加え、発熱体７自体が加熱されることにより
、すでに充分な高温状態であるため、燃料液滴はこの発
熱体７に当たることで温度が急上昇し、発熱体７の表面
にて着火される。

この際、発熱体７は制御回路５により表面上で瞬間的に
燃料を着火し得る温度に制御されており、着火の為のエ
ネルギーを連続的に供給することが可能である。また噴
射燃料２は発熱体７０表面に直接当たらないよう構成さ
れているため、噴射量が多くても発熱体７の表面に当た
る燃料量は発熱体７から気化熱を奪わない程度でかつ着
火に必要最小限なものであるため、発熱体７の温度制御
を安定させることができる。

また、前述した従来のホットスポットを用いた構成は、
燃焼室内の空気の温度上昇を促進させる目的でホットス
ポットが設けられていたもので、燃焼室内で最も早く着
火条件が整った領域に着火され、その後逐次燃焼が進行
していくというものであったが、本実施例では著大位置
を常に発熱体７上に設定することが可能となり、あらゆ
る運転状態において、むらなく安定した燃焼状態を実現
できる。

この際、着火に必要な発熱体７周辺の圧縮空気の高温度
は、発熱体７の加熱作用と断熱圧縮作用とにより得られ
るので、断熱圧縮のみに頼るディーゼル機関に比して、
圧縮比を下げることが可能である（本実施例での圧縮比
は８〜１６である）。

その結果、最高燃焼圧力も低くなり、強度剛性上の要求
が緩和されて軽量な構造となり、機関の騒音、振動など
の環境上の問題も緩和され、また性能上からは高速運転
が可能となり、着火遅れに対しても有利である。

さらに、上述のように本実施例の発熱体７は外部から所
望の温度になるよう制御出来るので、種々の着火温度を
有する燃料に対して対応可能であり、また機関の回転数
等の運転状態に応じて温度を変化させることにより、効
率を向上させることも可能である。例えは制御回路５が
始動時には発熱体７への供給電力を増やして発熱体７を
高温に制御することにより噴射燃料２を着火させ、始動
後には燃焼熱により高温となっている発熱体７への供給
電力を減らしたりカットしたりしても良い。

これにより発熱体７への供給電力の省力化がはかれ、始
動、非始動ともに良好で効率よく内燃機関を運転するこ
とができる。この結果有害な排気ガスの排出を低減でき
る。

また、本実施例では噴射弁の可動弁体１２に傘部１３を
形成して抑制手段としたが、この構成であると、燃料の
噴射時と同時に噴射弁１の噴出部の通路形状にて燃料の
噴霧形態を決定できるため、例えば噴射された後の燃料
流を穴あき部材や渉外部材等の抑制手段を介して発熱体
を直撃しない燃料流を形成する場合と比較して構造が簡
単である。

また傘部１３の広がり角αは燃料が発熱体７を直撃しな
い程度のものであれば良いが、傘部１３は噴射燃料２の
広がり角を決定するのみならず、傘部１３の広がり角α
が大きいと、それだけ燃料の霧化が促進され、燃焼効率
が高まるので、本実施例の傘部１３は、燃料が多量に燃
焼室１３の側壁には付着されない程度の広がり角度（α
＝１２０”）に形成しである。

なお、噴射弁を、ボディ底部の可動弁体が上方に移動し
たとき燃料を噴射する構成としても良い。

また、噴射弁と支持部材とが溶接等により固定された構
成としても良い。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明の構成としたことにより、内燃
機関の噴射弁から噴射される燃料は抑制手段により発熱
体を直撃しないような位置方向に向けられるため、運転
状態の変化による噴射量の増減にかかわらず、内燃機関
運転時に燃焼室内に生じる気流により常に適当な量の燃
料が発熱体に接触するようになる。

よって、たとえ噴射量が多い時であっても接触燃料過多
による気化熱の異常発生がないため発熱体の表面温度を
安定して制御でき、また微粒化された燃料粒はど気流に
流され易いので、さまざまな粒の大きさの噴射燃料粒の
うち特に充分微粒化されたものを最初に発熱体に接触さ
せることがでのるので、充分微粒化された燃料粒だけを
有効に利用して安定性のすぐれた着火を連続して同位置
にて行うことが可能となり、高効率をむらなく引き出す
ことのできる内燃機関が実現される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る一実施例を適用した圧縮点火式内
燃機関の全体構成図、第２図は第１図の噴射弁１の先端
付近の拡大断面図、第３図は第２図のＡ　−Ａ　ｖＡに
沿う断面図である。 １・・・噴射弁、２・・・噴射燃料、３・・・燃焼室、
７・・・発熱体、１３・・・抑制手段としての傘部。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）燃焼室内に直接に燃料が噴射されるように取付け
   られた噴射弁から噴射される燃料が達する燃焼室内の所
   定位置に、温度が該燃焼室外から制御される発熱体を配
   した内燃機関において、 前記燃料が前記発熱体に対して直撃的に噴射されるのを
   抑制する抑制手段を備えたことを特徴とする内燃機関。
2. （２）前記抑制手段が前記噴射弁先端の燃料流通部分に
   形成された傘部であり、この傘部により、燃料が中空円
   錐状の広がり形状をなして噴射され、この中空部に前記
   発熱体が配置されたことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項に記載の内燃機関。