WO1991019085A1

WO1991019085A1 - Moteur a combustion interne du type a allumage par impact du carburant contre une surface chauffee et procede d'allumage par impact du carburant contre une surface chauffee

Info

Publication number: WO1991019085A1
Application number: PCT/JP1990/001500
Authority: WO
Inventors: Shigeru Onishi
Original assignee: Nippon Clean Engine Research Institute Co., Ltd.
Priority date: 1990-06-04
Filing date: 1990-11-16
Publication date: 1991-12-12
Also published as: EP0485610B1; KR940006042B1; CA2044611A1; CN1057317A; WO1991019083A1; EP0485610A1; RU2042840C1; CN1020650C; US5329901A; EP0485610A4; DE69022238D1; KR920702459A

Description

明細書 . 熱面衝突着火式内燃機関およびその熱面衝突着火方法技術分野

本発明は熱面衝突着火式内燃機関およびその熱面衝突着火方法に関する。背景技術

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一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一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 N0 _X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 Ν Ο χ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、従つてガソリン、メタノール等の低セタン価、高ォ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。発明の開示

本発明の目的は内燃機関に使用しうるいかなる種類の燃料を用いても自己着火による良好な燃焼を得ることのできる内燃機関および着火方法を提供することにある。

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た内燃機関が提供される。

また、本発明によ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た着火方法が提供される。図面の簡単な説明

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図のシリンダへ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 10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 11実施例の側面断面図、第 13図は目標温度を示す図、第 14図は電子制御ュニットの回路図、第 15図は加熱制御を行うための第 1実施例のフ口ーチャ一ト、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 17図は加熱制御を行うための第 3実施例のフロ一チャートである。発明を実施するための最良の形態

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、 1はシリンダブ口ック、 2はシリンダブ口ック 1内で往復動するビストン、 3はシリンダブロック 1上に固締されたシリンダへッド、 4はビストン 2 とシリンダヘッド 3間に形成された燃焼室、 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 2 aの中央部にはキャビティ 7が形成され、シリンダへッド 3の平坦な内壁面 3 a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 10とを具備し、二一ドル 10がノズル口 9を開口したときにノズル口 9からキヤビティ 7の中央部に向けて燃料が噴射される。

キヤビティ 7の中央部には一対の支持部材 11 , 12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は例えばセラミッグのような耐熱性材料から形成される。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、この加熱素子によってノズルロ 9 に対面する加熱部材 13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 15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で以上の温度、例えば 800で程度に維持される。なお- 加熱素子 14を用いる代りに加熱部材 13の全体を正特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はシリンダへッド内壁面 3 a とほぽ平行をなす平坦面から形成されている。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 HA曲面から形成することもできる。

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 c 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。ノズル口 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ェ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 15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 15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 15から熱を奪つ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 15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から熱を奪つて高温となっている。従って加熱表面 15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 ^ ><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。即ち、本発明は微粒化された燃料を燃料噴射弁のノズルロから噴出させる従来のディ一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 15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徵としている。無論、ノズル口 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口 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液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つて微粒化せしめるようにしているので噴射燃料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 15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 lOOkgZ cnfから 150kg Z cnf程度の低圧としても噴射燃料を高速度で加熱表面 15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ロ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射内にグロ一ブラグを配置してもグロ一プラグに衝突した少量の燃料粒子はグロープラグの近傍に漂よつているだけであり、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 15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は少な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 15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。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パーセント以.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 15 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 12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 1図および第 2図に示す実施例と同様な構成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成した受熱部 13 a を一体形成している。この受熱部 13 a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、それによつて加熱素子 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 14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 14から発生した熱は熱伝導によって加熱板 17に伝達され、それによつて加熱板 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 13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 と一体形成されている。

第 6図に第 5実施例を示す。この実施例では加熱部材 13がピストン 2に形成されたキヤビティ 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に形成されたキヤビティ 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のノズルロ 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。この実施例ではキヤビティ 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 13は夫々対応する支持部材 19を介してシリンダへッド 3により支持される。また、燃料噴射弁 8は一対のノズル口 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 2 aの全体が平坦に形成され、シリンダへッド内壁面 3 aの中央部にキャビティ 20が形成される。キヤビティ 20の周壁面には一対の加熱部材 13が配置される。燃料噴射弁 8は —対のノズル口 9を具備し、各ノズル口 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 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 2 a の全体が平坦に形成され、シリンダへッド内壁面 3 a の中央部にキヤビティ 20が形成される。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 13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 15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 4 a と、噴口 21を介して主室 4 a に接続された副室 4 b とにより構成され、副室 4 b内に燃料噴射弁 8 のノズルロ 9が配置される。副室 4 b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 12図に第 11実施例を示す。この実施例でも燃焼室 4が主室 4 a と、噴口 21を介して主室 4 aに接続された副室 4 b とにより構成され、副室 4 b内に燃料噴射弁 8 のノズルロ 9が配置される。副室 4 b の中心部には支持部材 22を介して副室 4 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 13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、微粉炭を水等の液体に溶かすことによつて得られる燃料、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口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 4 a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 'C以上であって好ましくは 800て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なくなり、しかも燃焼室 4或いは副室 4 b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 T。を高くすることが好ましい。

また、機関回転数 Ν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 4 b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面転数 Nが低くなるに従って加熱表面 15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 4 b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 T Wが低くなるにつれて加熱表面 15の目標温度 T o 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 13図（ D ) に示されるように機関負荷 L、機関回転数 N、機関冷却水温 T W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 T。の制御方法について説明する。

第 14図に目標温度 Τ。の制御に用いる電子制御ュニットを示す。第 14図に示されるようにこの電子制御ュニット 30はディジタルコンピュータからなり、双方向性バス 31によって相互に接続された R 0 Μ (リードオンリメモリ） 32、 R A M (ランダムアクセスメモリ） 33、 C P U (マイクロプロセッサ） 34、入力ポート 35および出力ポート 36を具備する。負荷センサ 37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 A D変換器 38を介して入力ボート 35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度面転する毎に出力パルスを発生し、この出力パルスが入力ボ — ト 35に入力される。 CPU 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 A D変換器 40を介して入力ボート 35に入力される。水温センサ 41は機関冷却水温 T Wに比例した出力電圧を発生し、この出力電圧が A D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。と機関負荷 L、機関回転数 N、機関冷却水温 T W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 13の加熱表面 15の温度 Τは温度センサ 16 によって検出され、加熱表面 15の温度 Τが目標温度 Τ。となるように加熱素子 14が制御される。

第 15図は加熱素子 14の加熱制御ルーチンの第 1実施例を示しており、このル一チンは一定時間毎の割込みによつて実行される。

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 Τが目標温度 Τ。よりも高いか否かが判別される < Τ > Τ。であればステツプ 51に進んで加熱素子 14への通電が停止せしめられる。一方、 Τ £ Τ。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 Τが目標温度

Τ。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 Τが目標温度 Τ。よりも高くなり続ける場合がある。この場合にはステツプ 50 からステツプ 51に進んで加熱素子 14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。

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。

Τ〉 Τ。のときにはステツプ 61に進んで加熱素子 14に供給される電流 I がー定量 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 I 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 く 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 Τ Τ。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 I がー定値 oだけ増大せしめられる。次いでステッブ 66では電流 I が許容最大電流 I _{m a x} よりも大きいか否かが判別され、 1 > I na x であればステッブ 67に進んで I = I _{m a x} とされ、ステップ 64に進む。

ステツプ 64では電流 I を表わすデータが出力ポ一ト 36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 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。この実施例においても燃焼ガスからの受熱作用によつて加熱素子 14に通電しなくても加熱表面 15の温度が目標温度 T o 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。

第 17図を参照するとまず初めにステツプ 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 Δ Τだけ減算した温度（ Τ。 — Δ Τ ) よりも低いか否かが判別される。 Τ < (Τ。 —△ Τ ) 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 _max とされ、ステップ 72に進む, 一方、 T （ T。一 Δ Τ ) のときにはステップ 73に進んで加熱表面 15の温度 Τが目標温度 Τ。に一定値 Δ Τを加算した温度（ Τ。 + Δ Τ ) よりも高いか否かが判別される。 Τ〉（Το 十 Δ Τ ) のときにはステツプ 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、次いでステツプ 72に進む。

一方、ステップ 73において Τ （ Τ。 + Δ Τ ) と判断されたときはステツプ 75に進んで、加熱表面 15の温度 Τが目標温度 Τ。よりも高いか否かが判別される。 Τ > Τ。のときにはステツプ 76に進んで加熱素子 14に供給される電流 I が一定値 orだけ滅少せしめられる。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 I 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 I が負があるか否かが判別され、 I く 0であればステップ 78に進んで I = 0 とされ、ステップ 72に進む。

一方、ステップ 75において T。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 がー定値 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 I _max よりも大きいか否かが判別され、 1 > I ma x であればステップ 81に進んで I = I _max とされ、ステップ 72に進む。

ステツプ 72では電流 I を表わすデータが出力ボ一ト 36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 15の温度 Tが目標温度 T。に対して Δ Τ以上低い場合には電流 I が許容最大電流 I max とされるので加熱部材 13は急速に加熱せしめられる。従って機関開始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 T。に対して Δ Τ以上高い場合には電流 I が零とされ、従って加熱素子 14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（ Τ。 + Δ Τ ) 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。一方、（ Τ。十 Δ Τ ) ^ Τ ^ ( To 一 Δ Τ ) 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。

以上述べたように本発明によれば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、微粉炭を水等の液体に溶かすことによって得られる燃料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。

Claims

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. ピストンの頂面にキヤビティが形成されており、ビストンが上死点に位置するときに該加熱部材がキャビティ内に位置する請求項 1 に記載の熱面衝突着火式内燃機関。

3. 該加熱部材がキヤビティの中央部に位置し、該加熱部材の加熱表面が噴射軸線に対し直角方向に延びている請求項 2に記載の熱面衝突着火式内燃機関。

4. 該加熱部材の加熱表面がほぼ平坦をなしている請求項 3に記載の熱面衝突着火式内燃機関。

5. 該加熱部材がディスク状をなし、該加熱部材が支持部材を介してシリンダへッドにより支持されている請求項 2に記載の熱面衝突着火式内燃機関。

6. 該加熱部材内に電気的加熱素子が配置されている請求項 5 に記載の熱面衝突着火式内燃機関。

7. 該加熱部材がセラミックからなる請求項 6 に記載の熱面衝突着火式内燃機関。

8. 該加熱部材が金属製加熱板からなり、該金属製加熱板を加熱するために該支持部材内に電気的加熱素子が配置されている請求項 5 に記載の熱面衝突着火式内燃機関。

9. 該加熱部材が加熱表面と反対側に多数のフィンを形成した受熱部を具えている請求項 5に記載の熱面衝突着火式内燃機関。

10. 該加熱部材が燃料噴射弁により支持されている請求項 2に記載の熱面衝突着火式内燃機関。

11. 該加熱部材がキャビティの中央部においてビストンにより支持されている請求項 2に記載の熱面衝突着火式内燃機関。

12. 複数個の該加熱部材がキャビティの周辺部に分散配置され、各加熱部材の加熱表面に向けて燃料が噴射される請求項 2に記載の熱面衝突着火式内燃機関。

13. 該加熱部材がキャビティの周壁面上に配置されている請求項 2に記載の熱面衝突着火式内燃機関。

14. シリンダへッド内壁面上にキヤビティが形成されており、該加熱部材がキャビティ内に配置されている請求項 1 に記載の熱面衝突着火式内燃機関。

15. 該加熱部材がキャビティの周壁面上に配置されている請求項 14に記載の熱面衝突着火式内燃機関。

16. 該加熱部材が燃料噴射弁の先端面上に配置されている請求項 1 に記載の熱面衝突着火式内燃機関。

17. 燃料噴射弁が複数個のノズルロを有すると共に該加熱部材の加熱表面がこれらノズル口の周りを環状に延びており - 各ノズル口から夫々異なる加熱表面部分に向けて燃料が噴射される請求項 16に記載の熱面衝突着火式内燃機関。

18. 燃焼室が主室と副室とにより構成され、副室内に燃料噴射弁および該加熱部材が配置されている請求項 1 に記載の熱面衝突着火式内燃機関。

19. 該加熱部材が副室の中央部に配置されている請求項 18 に記載の熱面衝突着火式内燃機関。

20. 該加熱部材が副室の周壁面上に配置されている請求項 18に記載の熱面衝突着火式内燃機関。

21. 該加熱部材がセラミックヒータからなる請求項 1 に記載の熱面衝突着火式内燃機関。

22. 該加熱部材の加熱表面を加熱するための加熱素子と、加熱表面の温度が目標温度になるように加熱素子に供給される電力を制御する制御手段とを具備した請求項 1記載の熱面衝突着火式内燃機関。

23. 加熱表面の温度を検出する温度検出手段を具備し、該制御手段は加熱表面の温度が該目標温度となるように加熱素子に供給される電力をフィ一ドバック制御する請求項 22に記載の熱面衝突着火式内燃機関。

24. 該目標温度がほぼ 650 C以上である請求項 22に記載の熱面衝突着火式内燃機関。

25. 該目標温度が 800 'C程度である請求項 24に記載の熱面衝突着火式内燃機関。

26. 該目標温度が機関負荷、機関回転数および機関冷却水温の少なくとも一つの関数である請求項 22に記載の熱面衝突着火式内燃機関。

27. 燃料噴射圧を l OOkg Z cnfから 150k_g / cnfの低圧とすることができる請求項 1 に記載の熱面衝突着火式内燃機関。

28. 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。

29. 燃料噴射弁から噴射された燃料は加熱表面に衝突するまで実質的に霧化せしめられず、加熱表面に衝突した後に加熱表面から受熱することによって霧化せしめられるようにした請求項 28に記載の熱面衝突着火方法。

30. 加熱表面に衝突した燃料を衝突点から四方に加熱表面に沿い分散させるようにした請求項 29に記載の熱面衝突着火方法。

31. ピストンの頂面に形成したキャビティの中央部において燃料を加熱表面に衝突させ、衝突した燃料をキャビティの全領域に分散させるようにした請求項 30に記載の熱面衝突着火方法。

32. 加熱表面の温度が 650で以上である請求項 28に記載の熱面衝突着火方法。

33. 加熱表面の温度が 800 °C前後である請求項 32に記載の熱面衝突着火方法。