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JPH08177500A - 直噴式火花点火エンジン - Google Patents

直噴式火花点火エンジン

Info

Publication number
JPH08177500A
JPH08177500A JP6326177A JP32617794A JPH08177500A JP H08177500 A JPH08177500 A JP H08177500A JP 6326177 A JP6326177 A JP 6326177A JP 32617794 A JP32617794 A JP 32617794A JP H08177500 A JPH08177500 A JP H08177500A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel
piston
guide surface
fuel injection
fuel spray
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP6326177A
Other languages
English (en)
Inventor
Toru Noda
徹 野田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Priority to JP6326177A priority Critical patent/JPH08177500A/ja
Publication of JPH08177500A publication Critical patent/JPH08177500A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00Other engines
    • F02B75/12Other methods of operation
    • F02B2075/125Direct injection in the combustion chamber for spark ignition engines, i.e. not in pre-combustion chamber
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B2275/00Other engines, components or details, not provided for in other groups of this subclass
    • F02B2275/14Direct injection into combustion chamber
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 直噴式火花点火エンジンにおいて、ピストン
に衝突する燃料の混合を促進する。 【構成】 燃焼室2に点火栓8と燃料噴射弁3を臨ませ
る直噴式火花点火エンジンにおいて、ピストン1の頂面
11から隆起する拡散台12を形成し、拡散台12に燃
料噴射方向に沿って傾斜する案内面13を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、直噴式火花点火エンジ
ンの改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】吸気管に気化器や燃料噴射弁を備える予
混合式の火花点火エンジンでは、とくに過渡的運転時な
どに燃料の輸送遅れにより出力特性や排気組成を悪化す
るという問題があり、これを解決するため燃焼室に燃料
噴射弁を臨ませ、燃焼室内に直接的に燃料を噴射供給す
る直噴式火花点火エンジンが考えられている(実開平1
−173416号公報、参照)。
【0003】従来の直噴式火花点火エンジンとして、例
えば図7に示すようなものがある。
【0004】これについて説明すると、シリンダヘッド
10の燃焼室天井壁には燃料噴射弁3が燃焼室の側方か
らピストン1の頂面11に対向して配設される。
【0005】図7において、Lは燃料噴射弁3の噴口か
ら噴射される燃料噴霧の中心線である。燃料噴霧中心線
Lは、ピストン1の頂面11に対して所定角度θ0で傾
斜するように配置される。ピストン頂面11は、シリン
ダ軸と直交するほぼ水平面Aに沿って形成されている。
【0006】ピストン1が上昇する圧縮行程で、燃料噴
射弁3の噴口から噴射された燃料噴霧は、ピストン頂面
11に当たって反射することにより燃焼室2の空気と混
合する。
【0007】ピストン1の上死点付近で点火栓8が火花
を飛ばし、圧縮された混合気に着火して、混合気を燃焼
させる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の直噴式火花点火エンジンにあっては、ピスト
ン1が上昇する圧縮行程で、ピストン頂面11に衝突し
た燃料噴霧の一部は、ピストン頂面11に付着し、ピス
トン1上で燃料が拡散燃焼してスモークが発生する。
【0009】速度Vを持った燃料噴霧がピストン頂面1
1に衝突する瞬間における衝突面に対する法線方向の速
度成分VH0は、 VH0=Vsinθ0 …(2) として表される。
【0010】この速度成分VH0が大きいと、ピストン
1に衝突する燃料噴霧のうちピストン1に付着する燃料
の残留率が大きくなり、スモークの発生量が増加する。
【0011】本発明は上記の問題点を解消し、直噴式火
花点火エンジンにおいて、ピストンに衝突する燃料の混
合を促進することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の直噴式
火花点火エンジンは、燃焼室に点火栓と燃料噴射弁を臨
ませる直噴式火花点火エンジンにおいて、燃料噴射弁の
燃料噴射方向をピストンの頂面に向け、ピストンの頂面
から隆起する拡散台を形成し、拡散台に燃料噴射方向に
沿って傾斜する案内面を形成する。
【0013】請求項2に記載の直噴式火花点火エンジン
は、請求項1に記載の発明において、燃料噴射弁から噴
射される燃料噴霧の形態を円錐柱状にし、案内面を、燃
料噴射方向に沿って傾斜する平面状に形成する。
【0014】請求項3に記載の直噴式火花点火エンジン
は、請求項1に記載の発明において、燃料噴射弁から噴
射される燃料噴霧の形態を中空の円錐筒状にし、案内面
を、燃料噴射方向に沿って傾斜させ、かつ三日月状に湾
曲させる。
【0015】請求項4に記載の直噴式火花点火エンジン
は、請求項1に記載の発明において、拡散台を球状に隆
起させる。
【0016】
【作用】請求項1に記載の直噴式火花点火エンジンにお
いて、燃料噴射弁から噴射された燃料噴霧は、拡散台の
案内面に当たって、燃焼室中の空気と混合する。点火栓
が混合気に火花を飛ばすことにより、混合気が着火し
て、燃焼する。
【0017】拡散台の案内面が燃料噴射方向に沿って傾
斜しているため、燃料噴霧が衝突する面に対する法線方
向の速度成分を小さくし、燃料噴霧が案内面に反射して
燃焼室に広がることを促進する。
【0018】これにより、案内面に衝突する燃料噴霧の
うちピストンに付着する燃料の残留率を減らし、ピスト
ン上で燃料が拡散燃焼して発生するスモーク量を低減す
ることができる。
【0019】また、ピストン頂面から隆起した拡散台
は、燃焼熱を吸収して他の部位に比べて高温となるた
め、拡散台に付着した燃料の蒸発が促進され、スモーク
の発生量を低減することができる。
【0020】請求項2に記載の直噴式火花点火エンジン
において、燃料噴射弁から噴射されて円錐柱状に広がる
燃料噴霧の大部分を、平面状をした案内面に衝突させる
ことができ、燃料が案内面に反射して燃焼室に広がるこ
とを促進する。
【0021】請求項3に記載の直噴式火花点火エンジン
において、燃料噴射弁から噴射され中空の円錐筒状に広
がる燃料噴霧を、三日月状に湾曲した案内面に衝突さ
せ、燃料が案内面に反射して燃焼室に広がることを促進
する。
【0022】請求項4に記載の直噴式火花点火エンジン
において、球状に隆起した拡散台は、表面積の大きい尖
った部位を持たないため、高温の燃焼ガスにさらされて
も、ヒートスポットが発生することを防止でき、ピスト
ンの耐熱性を高められる。
【0023】
【実施例】以下、本発明を4ストロークエンジンに適用
した実施例を添付図面に基づいて説明する。
【0024】図1に示すように、燃焼室2の中央部に点
火栓8が臨み、点火栓8を挟むようにして2つの吸気弁
と2つの排気弁が互いに対向して設けられる。図中、6
は吸気ポート、7は排気ポートである。
【0025】シリンダヘッド10の燃焼室天井壁には燃
料噴射弁3が燃焼室2の側方からピストン1の頂面11
に対向して配設される。燃料噴射弁3は2つの吸気弁の
側方で、かつ両吸気弁の中間に位置して燃焼室2に臨ん
でいる。
【0026】燃料噴射弁3からの燃料噴射時期は、ピス
トン1が上昇する圧縮行程中で燃料噴射圧が燃焼室2の
圧力より上昇しない時期に設定される。
【0027】図1において、Lは燃料噴射弁3から噴射
される燃料噴霧の中心線である。この燃料噴霧中心線L
は、ピストン1の頂面11に対して所定角度θ0で傾斜
するように配置される。ピストン頂面11は、シリンダ
軸と直交するほぼ水平面Aに沿って形成されている。
【0028】この実施例では、燃料噴射弁3から噴射さ
れる燃料噴霧は、単一の噴口からピストン頂面11に向
けて円錐柱状に広がる形態となる。
【0029】ピストン1は燃料噴霧中心線L上でその頂
面11から隆起する拡散台12が一体形成される。拡散
台12は燃料噴射弁3から噴射される燃料噴霧を衝突さ
せる案内面13を有する。
【0030】この実施例では、案内面13は、燃料噴霧
中心線Lに沿って傾斜する平面状に形成される。すなわ
ち、案内面13が燃料噴霧中心線Lに対して傾斜する角
度θ1が、ピストン頂面11が燃料噴霧中心線Lに対し
て傾斜する角度θ0より小さくなるように形成される。
【0031】図2に示すように、案内面13は矩形に形
成される。拡散台12は、案内面13とそのまわりとピ
ストン頂面11を結ぶ複数の平面によって形成される。
【0032】次に、作用について説明する。
【0033】ピストン1が上昇する圧縮行程で、燃料噴
射弁3の噴口から噴射された燃料噴霧は、燃料噴霧中心
線Lを中心とする円錐柱状に広がり、その大部分が拡散
台12の案内面13に当たって、ピストン1が上死点に
到達するまでの間に燃焼室2中の空気と混合する。
【0034】ピストン1の上死点付近で点火栓8が火花
を飛ばし、圧縮された混合気に着火して、混合気を燃焼
させる。
【0035】ピストン1が上昇する圧縮行程で、案内面
13に衝突した燃料噴霧は、その大部分が傾斜した拡散
台12に反射して燃焼室2に広がる。案内面13が燃料
噴霧中心線Lに沿って傾斜しているため、案内面13に
衝突する燃料噴霧のうちピストン1に付着する燃料の残
留率を減らすことができる。
【0036】速度Vを持った燃料噴霧が案内面13に衝
突する瞬間における衝突する面に対する法線方向の速度
成分VH1は、 VH1=Vsinθ1 …(1) として表される。
【0037】これに対して、速度Vを持った燃料噴霧が
ピストン頂面11に衝突する瞬間における衝突面に対す
る法線方向の速度成分VH0は、 VH0=Vsinθ0 …(2) として表される。
【0038】案内面13が燃料噴霧中心線Lに沿って傾
斜して、θ1はθ0より小さいため、燃料噴霧の案内面1
3に対する法線方向の速度成分VH1は、従来装置のピ
ストン頂面11に対する速度成分VH0より小さくな
り、案内面13に衝突する燃料噴霧のうちピストン1に
付着する燃料の残留率を減らすことができる。
【0039】ピストン1に付着する燃料量を減らすこと
により、ピストン1上で燃料が拡散燃焼して発生するス
モーク量を低減することができる。
【0040】また、ピストン頂面11から隆起した拡散
台12は、燃焼熱を吸収してピストン1の他の部位に比
べて高温となるため、拡散台12に付着した燃料の蒸発
が促進され、スモークの発生量を低減することができ
る。
【0041】次に、図3に示す他の実施例について説明
する。なお、図1等との対応部分には同一符号を用いて
説明する。
【0042】この実施例では、燃料噴射弁3から噴射さ
れる燃料噴霧は、単一の噴口からピストン頂面11に向
けて中空の円錐筒状に広がる形態となる。
【0043】図4に示すように、拡散台22はピストン
頂面11から三日月状に隆起して形成され、拡散台22
は燃料噴射弁3から噴射される燃料噴霧を衝突させる案
内面23を有する。
【0044】案内面23は燃料噴霧がピストン頂面11
に到達する環状部分に沿って三日月状に湾曲して形成さ
れる。
【0045】案内面23は、燃料噴霧中心線Lに沿って
ほぼ一定した角度θ2で傾斜する曲面状に形成される。
案内面23が燃料噴霧中心線Lに対して傾斜する角度θ
2は、ピストン頂面11が燃料噴霧中心線Lに対して傾
斜する角度θ0より小さくなるように形成される。
【0046】次に、作用について説明する。
【0047】ピストン1が上昇する圧縮行程で、燃料噴
射弁3の噴口から噴射された燃料噴霧は、円錐筒状に広
がり、その一部が拡散台22の案内面23に当たって、
燃焼室2中の空気と混合する。
【0048】ピストン1が上昇する圧縮行程で、案内面
23に衝突した燃料噴霧は、その大部分が傾斜した案内
面23に反射して燃焼室2に広がる。案内面23が燃料
噴霧中心線Lに沿って傾斜しているため、案内面23に
衝突する燃料噴霧のうちピストン1に付着する燃料の残
留率を減らすことができる。
【0049】速度Vを持った燃料噴霧が案内面23に衝
突する瞬間における衝突する面に対する法線方向の速度
成分VH2は、 VH2=Vsinθ2 …(3) として表される。
【0050】燃料噴霧の案内面23に対する法線方向の
速度成分VH2は、従来装置のピストン頂面11に対す
る速度成分VH0より小さくなり、案内面23に衝突す
る燃料噴霧のうちピストン1に付着する燃料の残留率を
減らすことができる。
【0051】次に、図5に示す他の実施例について説明
する。なお、図1等との対応部分には同一符号を用いて
説明する。
【0052】この実施例では、燃料噴射弁3から噴射さ
れる燃料噴霧は、単一の噴口からピストン頂面11に向
けて円錐柱状に広がる形態となる。
【0053】図6に示すように、拡散台32はピストン
頂面11から球状に隆起して形成される。
【0054】拡散台32は球面状に湾曲した案内面33
を有する。案内面33の燃料噴霧を衝突させる部位は、
燃料噴霧中心線Lに沿って傾斜する曲面状に形成されて
いる。
【0055】次に、作用について説明する。
【0056】ピストン1が上昇する圧縮行程で、燃料噴
射弁3の噴口から噴射されて円錐柱状に広がる燃料噴霧
は、その大部分が球面状をした案内面33に当たって広
範囲に広がり、燃焼室2中の空気と混合する。
【0057】ピストン1が上昇する圧縮行程で、案内面
33に衝突した燃料噴霧は、その大部分が傾斜した案内
面33に反射して燃焼室2に広がり、ピストン1に付着
する燃料の残留率を減らすことができる。
【0058】また、球状に隆起した拡散台32は、表面
積の大きい尖った部位を持たないため、高温の燃焼ガス
にさらされても、ヒートスポットが発生することを防止
でき、ピストン1の耐熱性を高められる。
【0059】
【発明の効果】以上説明したように請求項1に記載の直
噴式火花点火エンジンは、燃料噴射弁の燃料噴射方向を
ピストンの頂面に向け、ピストンの頂面から隆起する拡
散台を形成し、拡散台に燃料噴射方向に沿って傾斜する
案内面を形成したため、ピストンに衝突する燃料の空気
との混合を促進し、スモーク等の発生を抑えられる。
【0060】請求項2に記載の直噴式火花点火エンジン
は、請求項1に記載の発明において、燃料噴射弁から噴
射される燃料噴霧の形態を円錐柱状にし、拡散台の案内
面を、燃料噴射方向に沿って傾斜する平面状に形成した
ため、燃料噴霧の大部分を、平面状をした案内面に衝突
させることができ、燃料が案内面に反射して燃焼室に広
がることを促進する。
【0061】請求項3に記載の直噴式火花点火エンジン
は、請求項1に記載の発明において、燃料噴射弁から噴
射される燃料噴霧の形態を中空の円錐筒状にし、拡散台
の案内面を、燃料噴射方向に沿って傾斜し、三日月状に
湾曲させたため、燃料が案内面に反射して燃焼室に広が
ることを促進する。
【0062】請求項4に記載の直噴式火花点火エンジン
は、請求項1に記載の発明において、拡散台を球状に隆
起させたため、表面積の大きい尖った部位を持たず、高
温の燃焼ガスにさらされても、ヒートスポットが発生す
ることを防止でき、ピストンの耐熱性を高められる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示すエンジンの断面図。
【図2】同じくピストンの形状を示す図。
【図3】他の実施例を示すエンジンの断面図。
【図4】同じくピストンの形状を示す図。
【図5】さらに他の実施例を示すエンジンの断面図。
【図6】同じくピストンの形状を示す図。
【図7】従来例を示すエンジンの断面図。
【符号の説明】
1 ピストン 2 燃焼室 3 燃料噴射弁 6 吸気ポート 7 排気ポート 8 点火栓 10 シリンダヘッド 11 ピストン頂面 12 拡散台 13 案内面 22 拡散台 23 案内面 32 拡散台 33 案内面

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】燃焼室に点火栓と燃料噴射弁を臨ませる直
    噴式火花点火エンジンにおいて、 燃料噴射弁の燃料噴射方向をピストンの頂面に向け、 ピストンの頂面から隆起する拡散台を形成し、 拡散台に燃料噴射方向に沿って傾斜する案内面を形成し
    たことを特徴とする直噴式火花点火エンジン。
  2. 【請求項2】燃料噴射弁から噴射される燃料噴霧の形態
    を円錐柱状にし、 案内面を、燃料噴射方向に沿って傾斜する平面状に形成
    したことを特徴とする請求項1に記載の直噴式火花点火
    エンジン。
  3. 【請求項3】燃料噴射弁から噴射される燃料噴霧の形態
    を中空の円錐筒状にし、 案内面を、燃料噴射方向に沿って傾斜させ、かつ三日月
    状に湾曲させたことを特徴とする請求項1に記載の直噴
    式火花点火エンジン。
  4. 【請求項4】拡散台を球状に隆起させたことを特徴とす
    る請求項1に記載の直噴式火花点火エンジン。
JP6326177A 1994-12-27 1994-12-27 直噴式火花点火エンジン Pending JPH08177500A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10159647A (ja) * 1996-11-26 1998-06-16 Suzuki Motor Corp ピストン及び筒内噴射式エンジン
DE19754849A1 (de) * 1997-12-10 1999-06-17 Audi Ag Direkteinspritzende Brennkraftmaschine
EP0985816A2 (en) * 1998-09-08 2000-03-15 Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha In-cylinder injection type of engine
KR100515254B1 (ko) * 1996-08-12 2005-11-25 마츠다 가부시키가이샤 통내분사형엔진

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