JPH0436063A - 燃料噴射ノズル及び該燃料噴射ノズルを使用する燃料衝突拡散式エンジン - 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〕 この発明は、燃料噴射方向を変更できる燃料噴射ノズル
及び該燃料噴射ノズルから噴射される燃料を燃焼室内に
直接噴射する燃料衝突拡散式エンジンに関する。

〔従来の技術〕

従来、エンジンの燃焼室としては、直接噴射式及び副室
式によって代表されている。

直接噴射式燃焼室は、燃料噴射ノズルより噴射された燃
料の噴射エネルギー及び燃焼室内に形成されるスワール
及びスキッシュ流によって燃料と空気との混合を達成し
、可燃性混合気を形成している。しかしながら、該直接
噴射式燃焼室は、スワール生成のため、吸気効率が低下
するという問題を有しており、また、燃料の噴霧微粒化
及び貫徹力をアップさせるため、燃料噴射ノズルを高圧
化、高噴射率化に構成しなければならず、構造が複雑に
なるという問題を有している。

また、副室式燃焼室は、副室内に形成される高スワール
によって燃料油滴と空気との混合を達成し、可燃性混合
気を形成している。該副室式燃焼室は、副室内に高スワ
ールを形成し、また主室と副室との総和の伝熱面積が増
大して熱損失が増加するという問題があり、更に、主室
と副室とを連通ずる連絡孔による絞り損失が増加すると
いう問題を有している。

そこで、上記問題点を解決するために、燃料の衝突噴流
を利用した直接噴射式衝突拡散層状給気式、いわゆる、
０５ＫＡ式の燃焼室を持つエンジンが開示されている。

この０３ＫＡ式エンジンは、ピストンに形成した凹部即
ちキャビティの底部中央から突出する衝突部を設け、該
衝突部の周囲に凹状の燃焼室を形成し、燃料噴射ノズル
から噴射された液状燃料を衝突部に衝突させ、燃料噴流
の衝突部への衝突作用によって衝突面を起点として燃料
の拡散、微粒化等を達成し、燃料と空気との良好な混合
を達成させるものである。上記のような燃焼室を有する
エンジンでは、燃料噴射ノズルの単孔ノズルから噴射さ
れた燃料をピストンヘッドの衝突部の平らな衝突面に衝
突させて円盤状に拡散させ、次いでピストンの上昇によ
って生じるスキッシュ流によって燃料をキャビティの下
方に押し込められながら、該燃料と空気とを混合して混
合気を形成するものである。このような燃料衝突拡散式
エンジンとしては、例えば、特開昭６２１３９９２１号
公報、特開昭６３−１７１０号公報等に開示されたもの
がある。

また、実開昭６２−１６７８２６号公報には、直噴式デ
ィーゼルエンジンが開示されている。該直噴式ディーゼ
ルエンジンは、燃焼室の中央部に隣接した燃料噴射ノズ
ルに、燃焼室の周縁底部側に向けて燃料を噴射する第１
の噴孔と、燃焼室の底面略中央に向けて燃料を噴射する
第２の噴孔とを設けると共に、前記燃焼室の底面略中央
に前記第２の噴孔から噴射される燃料を燃焼室の周縁頂
部側に向けて反射させる案内面を形成したものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、上記０ＳＫＡ型の燃焼室を備えたピストンを
用いたエンジンは、単孔ノズルから噴射された燃料を衝
突させる衝突面はピストンヘッドの平らな衝突面であり
、燃料が該衝突面に衝突して円盤状に拡散するが、ピス
トンの上昇行程によって燃焼室内へのスキッシュ流が発
生し、該スキッシュ流によって薄膜円盤状の燃料と空気
と良好な混合気を生成して燃焼状態を良好にするもので
ある。しかしながら、エンジンの始動時及び部分負荷時
には、衝突面は低温状態であり、該衝突面に燃料が衝突
した場合には良好な円盤状燃料薄膜が形成されず、カー
ボン付着の現象が発生し、効果的な噴霧分布が得られず
、燃焼効率が悪化するという問題がある。

また、前掲実開昭６２−１６７８２６号公報に開示され
た直噴式ディーゼルエンジンは、第１の噴孔と第２の噴
孔とから異なった方向に燃料を噴射するものであり、エ
ンジンの始動時及び部分負荷時、或いは高負荷時によっ
て確実に且つ迅速に燃料の噴射方向を変更するものでは
ない。

ところで、燃料噴射ノズルについて、針弁のリフト量を
変更することによって燃料の噴射方向を変更できる構造
のものでも、例えば、燃料噴射ノズルの針弁を燃料供給
圧力で制御した場合には、部分負荷時でも高速時には燃
料供給圧力は大きくなり、高負荷時と同様の針弁のリフ
ト量になるという問題が発注する。そこで、燃料噴射ノ
ズルにおいて、エンジンの作動状態に応じて燃料の噴射
方向を的確に且つ確実に変更するには如何に構成するか
の課題がある。

この発明の目的は、上記の課題を解決することであり、
例えば、燃料衝突拡散式エンジン等に利用して好ましく
、エンジンの作動状態に的確に且つ確実に応答して燃料
の噴射方向を変更できる燃料噴射ノズルを提供すること
であり、エンジンの高負荷時には燃料噴射ノズルの主噴
孔から燃料を衝突面に噴射して円盤状燃料薄膜を形成し
、燃焼室へのスキッシユ流で流入する空気と燃料との良
好な混合を実現し、また、始動時及び部分負荷時には燃
料噴射ノズルの副噴孔から燃焼室の気中に燃料を噴霧し
、燃焼室へのスキッシユ流で流入する空気と燃料との良
好な混合を実現する燃料噴射ノズルを提供することであ
る。

この発明の別の目的は、上記燃料噴射ノズルを組み込ん
だものであり、ピストンヘッドに燃焼室を形成し、該燃
焼室の中央底面に衝突面を備えた突起部を配置し、該衝
突面に対して液状燃料を噴射する上記燃料噴射ノズルを
シリンダヘッドに配置し、衝突面に燃料噴射ノズルから
燃料を噴射し、その噴射した液状燃料を衝突させて、円
盤状に均一に拡散させ、更に、燃料噴射ノズルを主噴孔
と副噴孔を設けたビントルクイブを使用し、エンジンの
作動状態に応じて燃料噴射ノズルからの燃料の噴射を主
噴孔又は副噴孔から行い、燃料と空気との良好な混合気
を形成する燃料衝突拡散式エンジンを提供することであ
る。

〔課題を解決するための手段〕

この発明は、上記目的を達成するため、次のように構成
されている。即ち、この発明は、ノズル本体の中央部に
開口する主噴孔、該主噴孔の回りで前記ノズル本体に開
口する副噴孔、前記ノズル本体内で上下動し且つ前記主
噴孔を開閉する先端部と前記副噴孔を開閉するフェイス
部を有する針弁、該針弁のリフト量を制限するプランジ
ャ、該プランジャを加圧する液圧を導入又はリークさせ
る切換弁、及びエンジンの作動状態に応答して前記切換
弁の切換え制御と前記針弁のリフト量を変更して前記主
噴孔又は前記副噴孔から燃料を噴射させる制御を行うコ
ントローラを存する燃料噴射ノズルに関する。

或いは、この発明は、燃焼室に配置した衝突面に対して
燃料を噴射する主噴孔と前記燃焼室の気中に燃料を噴射
する副噴孔を有する燃料噴射ノズル、該燃料噴射ノズル
の針弁のリフト量を制限するプランジャ、該プランジャ
を加圧する液圧を導入又はリークさせる切換弁、及びエ
ンジンの作動状態を検出するセンサーの検出信号に応答
して前記切換弁の切換え制御と前記針弁のリフ）Ｉを変
更して前記主噴孔又は前記副噴孔から燃料を噴射させる
制御を行うコントローラを有する燃料衝突拡散式エンジ
ンに関する。

また、この燃料衝突拡散式エンジンにおいて、前記コン
トローラは前記センサーによる始動時又は部分負荷時の
検出信号に応答して前記切換弁を切換えて前記プランジ
ャに液圧をかけて前記針弁のリフト量を制限し且つ前記
副噴孔から燃料を噴射させ、また、高負荷時の検出信号
に応答して前記切換弁を切換えて前記プランジャにかか
る液圧をリークさせて前記針弁のリフト量をフルリフト
にし且つ前記主噴孔から燃料を噴射させる制御を行うも
のである。

〔作用］ この発明は、上記のように構成され、次のように作用す
る。即ち、この発明による燃料噴射ノズルは、ノズル本
体内で上下動する針弁のリフト量を変更して主噴孔又は
副噴孔を開閉でき、特に、該針弁のリフト量を制限する
プランジャに与える液圧を切換弁の切り換えによって導
入又はリークさせることができ、しかもコントローラに
よってエンジンの作動状態に応答して前記切換弁の切換
え制御と前記針弁のリフト量を変更して前記主噴孔又は
前記副噴孔から燃料を噴射させる制御を行うので、始動
時及び部分負荷時、或いは高負荷時のエンジンの作動状
態、特に、エンジン速度に影響されずに、エンジン負荷
従って燃焼室温度の状履に応答して燃料の噴射方向を確
実に変更でき、燃焼室内に噴射される燃料と燃焼室への
スキッシュ流とを交差させて燃料と空気との良好な混合
を実現することができる。

或いは、この発明による燃料衝突拡散式エンジンは、上
記燃料噴射ノズルを用いることによって、エンジンの作
動状態に応答して主噴孔から燃焼室に配置した衝突面に
対して燃料を噴射するか、又は副噴孔から前記燃焼室の
気中に燃料を噴射することができる。即ち、エンジン高
負荷時には、燃料噴射ノズルの主噴孔から燃料を噴射し
、耐熱性及び断熱性に富んだ材料から成る衝突板に衝突
させ、該衝突板の衝突面でガイドして円盤状燃料薄膜を
形成し、強力なスキッシュ流によって燃料と空気との混
合を促進し、衝突面に付着した燃料は高温になっている
衝突面で速やかに気化して強力なスキッシュ流によって
空気との混合を促進でき、燃焼が促進され燃焼効率を改
善することができる。

また、部分負荷時には、高速時に燃料供給圧力が上昇し
ても、針弁のリフト量は確実に制限されるので、エンジ
ンの速度に影響されることなく、確実にエンジン負荷従
って燃焼室の温度状態に応答して、燃料噴射ノズルの副
噴孔から燃焼室の気中に燃料を噴射し、強力なスキッシ
ュ流によって燃料と空気との混合を促進し、燃焼が促進
される。

〔実施例〕 以下、図面を参照して、この発明による燃料噴射ノズル
及び該燃料噴射ノズルを用いた燃料衝突拡散式エンジン
の実施例を説明する。

第１図はこの発明による燃料噴射ノズルを組み込んだ燃
料衝突拡散式エンジンの高負荷時の燃料噴射状態を示す
概略図、第２図は第１図の部分負荷時の燃料噴射状態を
示す概略図、第３図は燃料噴射ノズルの非作動状態を示
す説明図、第４図は燃料噴射ノズルの部分負荷時の作動
状態を示す説明図、及び第５図は燃料噴射ノズルの高負
荷時の作動状態を示す説明図である。

第１図及び第２図に示すように、この燃料衝突拡散式エ
ンジンは、シリンダブロックに固定されたシリンダヘッ
ド３、シリンダブロックの孔部に嵌合したシリンダライ
ナ内を往復運動するピストン、該ピストンのピストンヘ
ッド部１に形成した燃焼室２、及びシリンダへラド３の
下面部に噴口を開口する燃料噴射ノズル４を有している
。燃焼室２のほぼ中央底部には、その底面８から立ち上
がった状態の突出部６を配置し、該突出部６の先端に平
らな円板状の衝突面７を有する衝突板５を取付けている
。

また、燃料噴射ノズル４は、ピストンヘッド部１に形成
した燃焼室２の開口部に対して噴口を開口している。こ
の燃料噴射ノズル４は、図示のように、ビントルノズル
等のノズルから構成され、燃料を噴射する噴口として主
噴孔１１と副噴孔１３とを有している。この燃料噴射ノ
ズル４について、第３図、第４図及び第５図を参照して
説明する。ノズル本体９内には、燃料供給圧力によって
上下動する針弁ｌＯが配置されている。ノズル本体９に
は、その中央部に開口する主噴孔１１、及び主噴孔１１
の回りでノズル本体９に開口する副噴孔１３が形成され
ている。主噴孔１１は針弁１０の先端のビン部１２によ
って開閉され、また、副噴孔１３は針弁１０の先端側に
形成されたテーバ面のフェイス部１４によって開閉され
る。

従って、第３図に示すように、針弁１０がノズル本体９
の下端部に位置して主噴孔１１をビン部１２で閉鎖し、
また、副噴孔１３をフェイス部１４で閉鎖した状態では
、噴口から燃料は噴射されない、まず、第４図に示すよ
うに、針弁１０に小さな燃料供給圧力が作用し、針弁ｌ
Ｏのリフト量が小さい状態では、針弁１０のフェイス部
１４は副噴孔１３を開放状態にするが、針弁１０のビン
部１２は主噴孔１１を閉鎖している。即ち、針弁１０に
低圧の開弁圧が作用して針弁１０が僅かに上方へ上昇し
た時には、副噴孔１３のみが開弁し、少量の燃料が副噴
孔１３からのみ噴射されることになる。また、第５図に
示すように、針弁１０に大きな燃料供給圧力が作用し、
針弁１０のリフト量が大きい状態では、針弁１０のフェ
イス部１４は副噴孔１３を開放状態にすると共に、針弁
１０のビン部１２は主噴孔１１を開放状態にする。即ち
、針弁１０に高圧の開弁圧が作用して針弁１０が大きく
上方へ上昇した時には、副噴孔１３のみならず主噴孔１
１が開放し、多量の燃料が主噴孔１１及び副噴孔１３か
ら噴射されることになる。

この発明による燃料噴射ノズルは、特に、次の構成を有
する点に特徴を有している。この燃料噴射ノズル４は、
針弁１０のリフト量を制限するプランジャ１５、該プラ
ンジャ１５を加圧する液圧を導入又はリークさせる切換
弁１６、エンジンの作動状態に応答して切換弁１６の切
換え制御と針弁１０のリフト量を変更して主噴孔１１又
は副噴孔１３から燃料を噴射させる制御を行うコントロ
ーラ２０を有することである。特に、この燃料噴射ノズ
ル４を燃料衝突拡散式エンジンに用いた場合には、エン
ジンの作動状態をエンジンの負荷状態を検出する負荷セ
ンサー２１を設け、該負荷センサー２１の検出信号に応
答して切換弁１６の切換え制御と針弁１０のリフト量を
変更して主噴孔１１又は副噴孔１３から燃料を噴射させ
る制御を行うことができることである。

即ち、この燃料衝突拡散式エンジンにおいて、負荷セン
サー２１によるエンジン負荷Ｌｔの検出信号が所定の負
荷Ｌｍ・より高い高負荷検出信号の場合には、コントロ
ーラ２０は切換弁１６を切り換えるアクチエエータに指
令を発し、該アクチュエータの作動で切換弁１６を燃料
供給圧力をリークする側へ切り換える。それによって、
燃料供給通路１９から分岐する加圧通路２４は閉鎖され
、プランジャ１５に燃料供給圧力を付勢する加圧室２２
の燃料供給圧力はリーク通路１８を通じてリークされ、
プランジャー１５には針弁ｌＯを加圧する力が解除され
る。従って、針弁１０にはプランジャ１５による加圧が
かからないので、プランジャ１５と針弁１０との間の空
所２３に配置されたスプリング１７のばね力がかかるの
みであり、針弁１０のリフト量はフルリフト量Ｆになり
得る状態になる。そこで、燃料噴射ポンプ（図示せず）
からの燃料供給圧力が針弁１０にかかると、針弁ｌＯは
最大のフルリフト量となり、第１図及び第５図に示すよ
うに、針弁１０は主噴孔１１と副噴孔１３を開放できる
状態になる。

また、この燃料衝突拡散式エンジンにおいて、負荷セン
サー２１によるエンジン負荷Ｌｉの検出信号が所定の負
荷Ｌ！。より低い部分負荷或いは始動の検出信号の場合
には、コントローラ２０は切換弁１６を切り換えるアク
チュエータに指令を発し、該アクチュエータの作動で切
換弁１６を燃料供給圧力を加圧する側へ切り換える。そ
れによって、切換弁１６によってリーク通路１８は閉鎖
され、燃料供給通路１９から分岐する加圧通路２４は開
放され、プランジャ１５に燃料供給圧力を付勢する加圧
室２２に燃料供給圧力が供給される。

従って、プランジャ１５には針弁１０を加圧する力即ち
燃料供給圧力が付勢される。従って、針弁１０にはプラ
ンジャ１５による加圧力がかかるので、燃料供給圧力と
スプリング１７のばね力がかかるようになる。そこで、
プランジャ１５は予め設定したリフト低減量Ｒだけ下げ
られ、針弁１０のリフト量は小リフト量Ｆ−Ｈの状態に
なる。そこで、燃料噴射ポンプ（図示せず）からの燃料
供給圧力が針弁１０にかかると、針弁１０は小リフト量
となり、第２図及び第４図に示すように、針弁１０は副
噴孔１３のみを開放できる状態になる。

それ故、エンジンが高速になって部分負荷時の場合には
、針弁１０自体の上下運動は高速になり、それに伴って
燃料供給圧力が高くなる状態が発生するが、この燃料噴
射ノズルでは、針弁１０自体のリフト量が制限されるの
で、針弁ｌＯのリフト量は小さく維持され、副噴孔１３
のみから燃料は噴射される状態を維持できる。

この燃料衝突拡散式エンジンにおいて、ピストンの上昇
によって発生する燃焼室２へのスキッシュ流は、矢印の
ように、燃焼室２に流入する。第１図に示すように、エ
ンジン高負荷時には、ピストンが上昇して上死点近傍で
燃料噴射ノズル４の針弁１０に高い開弁圧を作用させて
針弁ｌＯをフルリフトにし、燃料噴射ノズル４の主噴孔
１１及び副噴孔１３から燃料を噴射するようにする。主
噴孔１１から噴射された液状燃料は、衝突板５の衝突面
７に衝突して衝突面７に沿って円盤状燃料薄膜を形成し
て燃焼室２へ拡散する。そこで、燃焼室２への空気の強
いスキッシュ流と円盤状燃料薄膜とは、直交状態に交差
し、空気と燃料の混合が促進され、最適の混合気形成が
行われ、次いで着火燃焼し、良好な燃焼状態を確保する
ことができる。しかも、エンジン高負荷時には、燃焼室
２の温度は高温状態であるので、衝突板５は十分に加熱
された状態である。従って、衝突板５の衝突面７に衝突
した燃料は、衝突後に衝突面７で噴射燃料は速やかに蒸
発し、該衝突面７にガイドされて半径方向外向きに燃料
フィルムとなって拡散する。そこで、該燃料フィルムと
強いスキッシュ流によって燃料と空気との混合が促進さ
れ、燃焼が遅れることもなく、また衝突面７にカーボン
の付着が発生することもなく、常に衝突面７は平らな面
を維持することができ、衝突燃料を良好な円盤状燃料薄
膜に形成することができる。

また、エンジン始動時又は部分負荷時には、燃焼室２は
高温状態になっておらず、衝突板５も高温状態ではない
、低温状態の衝突板５に燃料が衝突した場合には、衝突
面７に付着した燃料を速やかに蒸発させることができな
いから、カーボン付着に原因になり、燃料と空気との良
好な混合を期待できない。

そこで、第２図及び第４図に示すように、エンジン始動
時又は部分負荷時には、ピストンが上昇して上死点近傍
で燃料噴射ノズル４の針弁１０にプランジャ１５を介し
て燃料供給圧力を付勢する。

従って、針弁１０のリフト量は制限されて小リフト量と
なり、燃料噴射ノズル４の副噴孔１３のみから燃料を噴
射するようになる。副噴孔１３から噴射された燃料は、
衝突板５の衝突面７に衝突することなく、燃焼室２内の
気中に噴射される０次いで、燃焼室２への空気の強いス
キッシュ流と副噴孔１３からの噴流とは、交差して空気
と燃料の混合が促進され、最適の混合気形成が行われる
。

次いで、混合気は着火燃焼し、良好な燃焼状態を確保す
ることができる。

特に、この燃料衝突拡散式エンジンにおいて、燃料噴射
ノズル４は、エンジンの作動状態に応答してコントロー
ラ（図示せず）の指令で主噴孔１１と副噴孔１３、又は
副噴孔１３のみから燃料を噴射するように構成されてい
る。即ち、この燃料衝突拡散式エンジンには、エンジン
の負荷り、を検出する負荷センサー２１が設けられてい
る。この負荷センサー２１は、例えば、アクセルペダル
の踏込み量或いは燃料噴射ノズル４から噴射される燃料
流量を検出するセンサーで構成することができる。場合
によっては、エンジンの作動状態は、燃焼室２の壁面温
度を検出することによって検出することも可能である。

負荷センサー２１によって検出された負荷ＬＥの検出信
号は、コントローラ２０に入力される。ＦＡコントロー
ラ２０は、入力された検出信号の負荷り、と予め設定し
た所定の負荷り、。とを比較し、その状態に応じて燃料
噴射ノズル４の噴射状態を制御する。

エンジン負荷Ｌｔが所定の負荷り、より大きい場合には
、燃焼室２及び断熱プレート５は高温状態であるので、
燃料噴射ノズル４の主噴孔１１から燃料を噴射させ、衝
突面７に燃料を衝突させて円盤状燃料薄膜を形成させる
制御を行う。

また、エンジン始動時又はエンジン負荷り、が所定の負
荷り、。より小さい場合には、燃焼室２及び衝突板５は
高温状態でないので、燃料噴射ノズル４の副噴孔Ｉ３か
ら燃焼室２の気中に燃料を噴射させる制御を行う。

次に、この発明による燃料衝突拡散式エンジンの作動を
、特に、第６図の処理フロー図を参照して説明する。

この燃料衝突拡散式エンジンにおいて、エンジンの作動
状態を検出し、該検出信号に応答して燃料噴射ノズル４
の主噴孔１１又は副噴孔１３から燃料を噴射するように
制御する。エンジンの作動状態として、エンジン始動状
態であるか否かを判断しくステップ３０）、始動状態で
ある場合には、コントローラ２０の指令によって、燃料
噴射ノズル４の針弁１０をプランジ＋１５で加圧して、
針弁１０のリフト量を小さくし、副噴孔１３のみを開弁
するように制御し、ピストン上死点近傍で燃料噴射ノズ
ル４の副噴孔１３から燃料を燃焼室２内に気中に噴射す
る（ステップ３７）。

エンジン始動状態でない場合には、負荷センサー２１に
よってエンジンの負荷Ｌｔを検出する（ステップ３１）
、負荷センサー２１によって検出された負荷Ｌ１の検出
信号を、コントローラ２０に入力し、コントローラ２０
によって、入力された検出信号の負荷Ｌ！と予め設定し
た所定の負荷Ｌ！。とを比較し、エンジン負荷り。が所
定の負荷り、。より大きいか否かを判断する（ステップ
３２）。

エンジン負荷Ｌ！が所定の負荷Ｌ１゜より大きい場合に
は、燃焼室２が高温状態であり且つ衝突板５は高温にな
っているので、コントローラ２０の指令によって、切換
弁１６を切り換えて燃料供給通路１９に通じる加圧通路
２４を閉鎖し、加圧室２２をリーク通路１８に連通させ
、プランジャ１５にかかる燃料供給圧力を解除する（ス
テップ３３）、燃料噴射ノズル４の針弁ｌＯはフルリフ
ト量可能な状態になり、それによって針弁１０のリフト
量は大きくなり、針弁１０は主噴孔１１及び副噴孔１３
の両者を開弁するように制御される（ステップ３４）、
ピストン上死点近傍で燃料噴射ノズル４の主噴孔１１と
副噴孔１３から燃料を燃焼室２内に噴射し、主噴孔１１
から噴射された液状燃料を衝突板５の衝突面７に衝突さ
せる。衝突面７に噴射された液状燃料は、衝突面７に沿
って拡散して円盤状燃料薄膜即ち燃料フィルムを形成す
る（ステップ３５）、そこで、円盤状燃料フィルムは燃
焼室２への強いスキッシュ流で流入する空気と良好な混
合気を生成して着火燃焼し、燃焼効率は向上し、衝突面
７にカーボン等の付着は発生せず、常に良好な衝突面７
を提供できる（ステップ３６）。

また、エンジン始動時及びエンジン負荷Ｌｔが所定の負
荷Ｌ０より小さい部分負荷時の場合には、燃焼室２は高
温状態でなく且つ衝突板５は高温になっていないので、
コントローラ２０の指令によって、切換弁１６を切り換
えてプランジャ１５に燃料供給圧力が付勢される状態に
する（ステップ３７）、プランジャ１５に燃料供給圧力
が付勢されると、燃料噴射ノズル４の針弁１０にプラン
ジャ１５の加圧力が働き、針弁１０のリフト量を制限す
る。針弁ｌＯのリフト量が制限されると、針弁１０のリ
フト量は小さくなり（ステップ３８）、副噴孔１３のみ
を開弁するようになる。ピストン上死点近傍で燃料噴射
ノズル４の副噴孔１３から燃料を燃焼室２内に噴射し、
副噴孔１３から噴射された液状燃料を燃焼室２内の気中
に噴射させる。

気中に噴射燃料は、燃焼室２への強いスキッシュ流で流
入する空気と良好な混合気を生成して着火燃焼する（ス
テップ３９）、従って、燃料噴射ノズル４からの噴射燃
料は、衝突板５の衝突面７に衝突しないので、燃料が衝
突面７に付着してカーボンが発生することがない。

〔発明の効果〕

この発明による燃料噴射ノズル及び該燃料噴射ノズルを
用いる燃料衝突拡散式エンジンは、上記のように構成さ
れており、次のような効果を有する。

即ち、この燃料噴射ノズルは、ノズル本体の中央部に開
口する主噴孔、該主噴孔の回りで前記ノズル本体に開口
する副噴孔、前記ノズル本体内で上下動し且つ前記主噴
孔を開閉する先端部と前記副噴孔を開閉するフェイス部
を有する針弁、該針弁のリフト量を制限するプランジャ
、該プランジャを加圧する液圧を導入又はリークさせる
切換弁、及びエンジンの作動状態に応答して前記切換弁
の切換え制御と前記針弁のリフト量を変更して前記主噴
孔又は前記副噴孔から燃料を噴射させる制御を行うコン
トローラを有するので、エンジン速度に影響されずに、
エンジンの作動状態としてのエンジン負荷従って燃焼室
温度の状態に応答して燃料の噴射方向を確実に変更でき
、燃焼室内に噴射される燃料と燃焼室へのスキッシュ流
とを交差させて燃料と空気との良好な混合を実現するこ
とができる。

しかるに、従来の燃料噴射ノズルでは、高速且つ部分負
荷時には、噴射期間が短いので、噴射圧が上昇し、針弁
のリフト量が大きくなり、主噴孔からも燃料が噴射され
る状態が発生していたが、この発明による燃料噴射ノズ
ルは、部分負荷時にはプランジャが働いて針弁のリフト
量が制限されるので、上記のような主噴孔から燃料が噴
射されるような現象の発生は確実に防止される。

或いは、この発明による燃料衝突拡散式エンジンは、上
記燃料噴射ノズルを用いることによって、エンジンの作
動状態に応答して主噴孔から燃焼室に配置した衝突面に
対して燃料を噴射するが、又は副噴孔から前記燃焼室の
気中に燃料を噴射することができる。

即ち、高負荷時には、該高負荷検出信号に応答して前記
切換弁を切換えて前記プランジャにがかる液圧をリーク
させるので、燃料噴射ノズルの針弁のリフト量はフルリ
フトになり、主噴孔から燃料を噴射し、耐熱性及び断熱
性に富んだ材料から成る衝突板に衝突させ、次いで該衝
突面に沿って半径方向外向きに拡散して円盤状燃料薄膜
を形成し、該円盤状燃料薄膜を前記燃焼室の外周部に分
布させ、該円盤状燃料薄膜と前記燃焼室への強いスキッ
シュ流とを交差させて燃料と空気との混合を促進し、衝
突面に付着した燃料は高温になっている衝突面で速やか
に気化して強力なスキッシュ流によって空気との混合を
促進でき、燃焼が促進され燃焼効率を改善することがで
きる。しかも、断熱性に冨んだ前記衝突面は高温になっ
ており、該高温の前記衝突面に付着した燃料は前記衝突
面で速やかに気化して強力なスキッシュ流によって空気
との混合が促進され、燃焼が促進され燃焼効率を改善す
ることができる。

また、前記コントローラは前記センサーによる始動時又
は部分負荷時の検出信号に応答して前記切換弁を切換え
て前記プランジャに液圧をかけて前記針弁のリフト量を
制限し、部分負荷時であるが高速時に、燃料供給圧力が
上昇しても、針弁のリフト量は確実に制限されるので、
エンジンの速度に影響されることなく、確実にエンジン
負荷従って燃焼室の温度状態に応答して、燃料噴射ノズ
ルの副噴孔から燃焼室の気中に燃料を噴射し、強力なス
キッシュ流によって燃料と空気との混合を促進し、燃焼
が促進される。しかも、噴射燃料は衝突面に衝突しない
ので、燃料が衝突面に付着するようなことはなく、該衝
突面にカーボンが付着する現象は発生しない。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による燃料衝突拡散式エンジンの高負
荷時の燃料噴射状態を示す概略図、第２図は第１図の部
分負荷時の燃料噴射状態を示す概略図、第３図は燃料噴
射ノズルの非作動状態を示す説明図、第４図は燃料噴射
ノズルの部分負荷時の作動状態を示す説明図、第５図は
燃料噴射ノズルの高負荷時の作動状態を示す説明図、及
び第６図は第１図の燃料衝突拡散式エンジンの作動の一
例を示す処理フロー図である。 １−一−−−ピストンヘッド部、２−−−−−一・燃焼
室、３シリンダヘツド、４・・−−一−−燃料噴射ノズ
ル、５−衝突板、７−−−−−−−衝突面、９−一一−
−−ノズル本体、１０−・・−針弁、１１−・・・主噴
孔、１２・・−１−１−ビン部、１３−−−−−一副噴
孔、１４−・・−フェイス部、１５−−−プランジャ、
１６−・・−・切換弁、１８−−−−−−リーク通路、
２０−−−−コントローラ、２１−−−−−一負荷セン
サ、２２ 加圧室、２４ 加圧通路。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ノズル本体の中央部に開口する主噴孔、該主噴孔
   の回りで前記ノズル本体に開口する副噴孔、前記ノズル
   本体内で上下動し且つ前記主噴孔を開閉する先端部と前
   記副噴孔を開閉するフェイス部を有する針弁、該針弁の
   リフト量を制限するプランジャ、該プランジャを加圧す
   る液圧を導入又はリークさせる切換弁、及びエンジンの
   作動状態に応答して前記切換弁の切換え制御と前記針弁
   のリフト量を変更して前記主噴孔又は前記副噴孔から燃
   料を噴射させる制御を行うコントローラを有する燃料噴
   射ノズル。
2. （２）燃焼室に配置した衝突面に対して燃料を噴射する
   主噴孔と前記燃焼室の気中に燃料を噴射する副噴孔を有
   する燃料噴射ノズル、該燃料噴射ノズルの針弁のリフト
   量を制限するプランジャ、該プランジャを加圧する液圧
   を導入又はリークさせる切換弁、及びエンジンの作動状
   態を検出するセンサーの検出信号に応答して前記切換弁
   の切換え制御と前記針弁のリフト量を変更して前記主噴
   孔又は前記副噴孔から燃料を噴射させる制御を行うコン
   トローラを有する燃料衝突拡散式エンジン。
3. （３）前記コントローラは前記センサーによる始動時又
   は部分負荷時の検出信号に応答して前記切換弁を切換え
   て前記プランジャに液圧をかけて前記針弁のリフト量を
   制限し且つ前記副噴孔から燃料を噴射させ、また、高負
   荷時の検出信号に応答して前記切換弁を切換えて前記プ
   ランジャにかかる液圧をリークさせて前記針弁のリフト
   量をフルリフトにし且つ前記主噴孔から燃料を噴射させ
   る制御を行う請求項２に記載の燃料衝突拡散式エンジン
   。