JPH0579331A - 空気圧縮および弁作動式内燃機関 - Google Patents
空気圧縮および弁作動式内燃機関Info
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- JPH0579331A JPH0579331A JP4052845A JP5284592A JPH0579331A JP H0579331 A JPH0579331 A JP H0579331A JP 4052845 A JP4052845 A JP 4052845A JP 5284592 A JP5284592 A JP 5284592A JP H0579331 A JPH0579331 A JP H0579331A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 簡単な手段で確実な点火を行う内燃機関を提
供することである。 【構成】 自己着火しにくい燃料のための空気圧縮およ
び弁作動式内燃機関は、ピストン２内に設けられた燃焼
室３に燃料を直接噴射するための噴射ノズル５と、点火
プラグ７と、流入する燃焼空気に旋回運動を付与するた
めの装置とを具備している。この場合、点火プラグ７が
燃焼室３の中央範囲に設けられ、複数の噴射口を備えた
噴射ノズル５が使用される。
供することである。 【構成】 自己着火しにくい燃料のための空気圧縮およ
び弁作動式内燃機関は、ピストン２内に設けられた燃焼
室３に燃料を直接噴射するための噴射ノズル５と、点火
プラグ７と、流入する燃焼空気に旋回運動を付与するた
めの装置とを具備している。この場合、点火プラグ７が
燃焼室３の中央範囲に設けられ、複数の噴射口を備えた
噴射ノズル５が使用される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ピストン内に設けられ
た燃焼室に燃料を直接噴射するための複数の噴射口を有
する噴射ノズルと、点火プラグと、流入する燃焼空気に
旋回（スワール）運動を付与するための装置とを具備す
る、自己着火しにくい燃料のための空気圧縮および弁作
動式内燃機関に関する。
た燃焼室に燃料を直接噴射するための複数の噴射口を有
する噴射ノズルと、点火プラグと、流入する燃焼空気に
旋回（スワール）運動を付与するための装置とを具備す
る、自己着火しにくい燃料のための空気圧縮および弁作
動式内燃機関に関する。
【０００２】
【従来の技術】このような燃焼方法の開発の場合の中心
的な問題は、経験により、一方ではあらゆる周囲条件お
よび運転条件下、特に寒冷時始動、低回転数のアイドリ
ングおよび低い定格出力のときの空気−燃料−混合気の
着火性の確保、他方では使用される点火プラグのコス
ト、信頼性および寿命である。更に、あらゆる内燃機関
の課題は、放出物レベルをできるだけ低くし、燃焼に供
される空気をできるだけ完全に利用することである。
的な問題は、経験により、一方ではあらゆる周囲条件お
よび運転条件下、特に寒冷時始動、低回転数のアイドリ
ングおよび低い定格出力のときの空気−燃料−混合気の
着火性の確保、他方では使用される点火プラグのコス
ト、信頼性および寿命である。更に、あらゆる内燃機関
の課題は、放出物レベルをできるだけ低くし、燃焼に供
される空気をできるだけ完全に利用することである。
【０００３】米国特許第３１２５０７９号明細書によっ
て、噴射ノズルが燃焼室中心軸線の近くに設けられた内
燃機関が知られている。この噴射ノズルの配置は複数成
分式内燃機関の場合に重要である。なぜなら、ディーゼ
ル−燃料によるエンジンの運転の際、燃焼室の壁までの
噴射長さが同じであるので、中央のノズル配置が煤放出
に関して利点があるからである。しかし、アルコール、
ベンジンまたは液体ガスによる運転時には、燃料特性に
基づいて、煤放出が問題である。
て、噴射ノズルが燃焼室中心軸線の近くに設けられた内
燃機関が知られている。この噴射ノズルの配置は複数成
分式内燃機関の場合に重要である。なぜなら、ディーゼ
ル−燃料によるエンジンの運転の際、燃焼室の壁までの
噴射長さが同じであるので、中央のノズル配置が煤放出
に関して利点があるからである。しかし、アルコール、
ベンジンまたは液体ガスによる運転時には、燃料特性に
基づいて、煤放出が問題である。
【０００４】ドイツ連邦共和国特許第３２４５７８０号
明細書によって、上記要求を部分的に満足する燃焼方法
が知られている。しかし、点火プラグ寿命、混合気形
成、空気利用および放出物レベルを改善する必要があ
る。上記の燃焼方法の場合には、燃料が一つの噴射流で
回転立体状のピストン燃焼室の壁に堆積し、そこで燃料
が蒸発し、吸込み相で発生する強い旋回流により、点火
プラグから燃焼室壁近くに導入された燃焼に供給され
る。
明細書によって、上記要求を部分的に満足する燃焼方法
が知られている。しかし、点火プラグ寿命、混合気形
成、空気利用および放出物レベルを改善する必要があ
る。上記の燃焼方法の場合には、燃料が一つの噴射流で
回転立体状のピストン燃焼室の壁に堆積し、そこで燃料
が蒸発し、吸込み相で発生する強い旋回流により、点火
プラグから燃焼室壁近くに導入された燃焼に供給され
る。
【０００５】上記の両公知実施形の場合には、点火プラ
グが強い流れの範囲内にある。この流れは、吸込み旋回
流と、ピストン底がシリンダヘッド底に接近するときの
圧縮流とによって生じる。強い流れによって、火花連絡
による火花は直ちに吹き消され、そして燃え上がった給
気の量が燃え続けるのに充分な大きさになるまで、何度
も新しく点火される。そのためには、多くの電気的エネ
ルギーコストが必要である。更に、充分な放電の全時間
を保証するために、電極間隔をできるだけ短くする必要
がある。失火のない運転のための最大許容電極間隔は約
0.4mm である。プラグ製作時に、寿命をできるだけ長く
するために、電極間隔は0.1mm に調節しなければならな
い。これは製作を必然的に高価にし、この解決策の実施
を不可能にする。
グが強い流れの範囲内にある。この流れは、吸込み旋回
流と、ピストン底がシリンダヘッド底に接近するときの
圧縮流とによって生じる。強い流れによって、火花連絡
による火花は直ちに吹き消され、そして燃え上がった給
気の量が燃え続けるのに充分な大きさになるまで、何度
も新しく点火される。そのためには、多くの電気的エネ
ルギーコストが必要である。更に、充分な放電の全時間
を保証するために、電極間隔をできるだけ短くする必要
がある。失火のない運転のための最大許容電極間隔は約
0.4mm である。プラグ製作時に、寿命をできるだけ長く
するために、電極間隔は0.1mm に調節しなければならな
い。これは製作を必然的に高価にし、この解決策の実施
を不可能にする。
【０００６】上記燃焼方法の場合の他の欠点は、一つの
噴射流による燃料の噴射である。この噴射流は燃焼室縁
部に設けられたノズルから出発してプラグ近くの対向す
る燃焼室壁に当たり、壁フィルムを形成する。この壁フ
ィルムは点火プラグに燃焼する混合気を供給する。この
壁フィルムは壁面積全体の一部を占め、それに応じて厚
く、そして完全に蒸発するために比較的長くする必要が
ある。これは、燃焼を引き延ばし、未燃焼の燃料の放出
を増大させることになる。
噴射流による燃料の噴射である。この噴射流は燃焼室縁
部に設けられたノズルから出発してプラグ近くの対向す
る燃焼室壁に当たり、壁フィルムを形成する。この壁フ
ィルムは点火プラグに燃焼する混合気を供給する。この
壁フィルムは壁面積全体の一部を占め、それに応じて厚
く、そして完全に蒸発するために比較的長くする必要が
ある。これは、燃焼を引き延ばし、未燃焼の燃料の放出
を増大させることになる。
【０００７】ドイツ連邦共和国特許第２６１１６２４号
明細書に記載された上記燃焼方法の変形の場合には、点
火プラグが噴射ノズルに対向してではなく噴射ノズルの
近くにしかも燃焼室の壁の近くに設けられている。
明細書に記載された上記燃焼方法の変形の場合には、点
火プラグが噴射ノズルに対向してではなく噴射ノズルの
近くにしかも燃焼室の壁の近くに設けられている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、上記
欠点を除去し、簡単な手段で確実な点火を行う内燃機関
を提供することである。
欠点を除去し、簡単な手段で確実な点火を行う内燃機関
を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この課題は、点火プラグ
が燃焼室の中央範囲に設けられていることによって解決
される。それによって、次のような利点がある。 １．点火プラグが静かな流れ内で作動するので、少ない
点火エネルギーで済む。これは燃焼速度を遅くする。同
時に、必要な火花の全時間が短いので、電極間隔は生産
技術的に制御可能な0.5 〜1.0mm の値に拡大可能であ
る。噴射ノズルと点火プラグの中心軸線の挿入個所の間
の小さな間隔は、シリンダヘッド底から火花ギャップの
間隔を小さくすることを可能にする。従って、今まで必
要であった15mmの長さの真っ直ぐなアース電極を有する
特殊点火プラグの代わりに、大量生産される、簡単なフ
ック電極を備えた点火プラグを使用することができる。 ２．複数穴ノズルを設けたことにより、それ自体公知の
ごとく、衝突点の数が拡大し、それによって噴射流当た
りの堆積燃料が少なくなるので、壁フィルム厚さが薄く
なり、混合気の形成が改善され、排気中の未燃焼または
部分燃焼の燃料成分の放出に良好な影響を与える。旋回
流に対して横方向に延びる噴射方向と、多数の噴射流が
通過する圧縮渦によって、点火遅延時間が短縮される。
これは噴射開始を遅らすために利用可能であり、それに
よってＮＯｘが低減される。
が燃焼室の中央範囲に設けられていることによって解決
される。それによって、次のような利点がある。 １．点火プラグが静かな流れ内で作動するので、少ない
点火エネルギーで済む。これは燃焼速度を遅くする。同
時に、必要な火花の全時間が短いので、電極間隔は生産
技術的に制御可能な0.5 〜1.0mm の値に拡大可能であ
る。噴射ノズルと点火プラグの中心軸線の挿入個所の間
の小さな間隔は、シリンダヘッド底から火花ギャップの
間隔を小さくすることを可能にする。従って、今まで必
要であった15mmの長さの真っ直ぐなアース電極を有する
特殊点火プラグの代わりに、大量生産される、簡単なフ
ック電極を備えた点火プラグを使用することができる。 ２．複数穴ノズルを設けたことにより、それ自体公知の
ごとく、衝突点の数が拡大し、それによって噴射流当た
りの堆積燃料が少なくなるので、壁フィルム厚さが薄く
なり、混合気の形成が改善され、排気中の未燃焼または
部分燃焼の燃料成分の放出に良好な影響を与える。旋回
流に対して横方向に延びる噴射方向と、多数の噴射流が
通過する圧縮渦によって、点火遅延時間が短縮される。
これは噴射開始を遅らすために利用可能であり、それに
よってＮＯｘが低減される。
【００１０】点火プラグを燃焼室壁から燃焼室中心へ移
動させることにより、当然、方法原理の変更が必要であ
る。すなわち、前記のドイツ連邦共和国特許第３２４５
７８０号明細書に記載されているように、点火プラグの
ところの点火しやすい混合気は壁に分配された燃料から
形成しないで、噴射流周囲物を吹き飛ばすことによって
適当に配置された噴射流から直接発生しなければならな
い。
動させることにより、当然、方法原理の変更が必要であ
る。すなわち、前記のドイツ連邦共和国特許第３２４５
７８０号明細書に記載されているように、点火プラグの
ところの点火しやすい混合気は壁に分配された燃料から
形成しないで、噴射流周囲物を吹き飛ばすことによって
適当に配置された噴射流から直接発生しなければならな
い。
【００１１】その際、壁堆積の原理は、ディーゼルエン
ジンのように圧縮比が高く、従って効率的に望ましい混
合気形成のための遅延時間として、燃え上がりに続く燃
焼の次の主部分のために維持される。噴射流から点火プ
ラグに混合気を供給するための上記の最初の混合気形成
が実施可能であることは、既述のドイツ連邦共和国特許
第２６１１６２４号明細書に記載された燃焼方法による
運転によって容易に考えられる。すなわち、所定の噴射
状態の場合の部分負荷時および全噴射量にわたって噴射
開始が一定である、すなわち噴射終了時点が変化する普
通の噴射ポンプの使用の際には、最適の効率のために常
に噴射相の終わり頃に設けられた点火時点は、失火を防
止するために、負荷の減少につれて、噴射終了時点に対
して平行に前へ移動しなければならない。火花連絡の個
所での点火しやすい混合物の存在は、噴射流の近くに制
限される。
ジンのように圧縮比が高く、従って効率的に望ましい混
合気形成のための遅延時間として、燃え上がりに続く燃
焼の次の主部分のために維持される。噴射流から点火プ
ラグに混合気を供給するための上記の最初の混合気形成
が実施可能であることは、既述のドイツ連邦共和国特許
第２６１１６２４号明細書に記載された燃焼方法による
運転によって容易に考えられる。すなわち、所定の噴射
状態の場合の部分負荷時および全噴射量にわたって噴射
開始が一定である、すなわち噴射終了時点が変化する普
通の噴射ポンプの使用の際には、最適の効率のために常
に噴射相の終わり頃に設けられた点火時点は、失火を防
止するために、負荷の減少につれて、噴射終了時点に対
して平行に前へ移動しなければならない。火花連絡の個
所での点火しやすい混合物の存在は、噴射流の近くに制
限される。
【００１２】本発明による内燃機関のためのピストン室
を決定する際、公知のごとく、上死点近くで燃焼室に閉
じ込められた空気が円錐状の底隆起部によって燃焼室の
底近くの中央範囲から押しのけられるようにすることに
より、燃焼中の空気の利用を最適化することができる。
燃焼室中心近くに点火プラグを設けることは、４個の弁
を有するシリンダヘッドの場合に最も必要である。その
際、点火プラグは、通常噴射ノズルを配置してある燃焼
室の中央に収納される。
を決定する際、公知のごとく、上死点近くで燃焼室に閉
じ込められた空気が円錐状の底隆起部によって燃焼室の
底近くの中央範囲から押しのけられるようにすることに
より、燃焼中の空気の利用を最適化することができる。
燃焼室中心近くに点火プラグを設けることは、４個の弁
を有するシリンダヘッドの場合に最も必要である。その
際、点火プラグは、通常噴射ノズルを配置してある燃焼
室の中央に収納される。
【００１３】この場合、噴射ノズルの位置は必然的に燃
焼室中心に対して偏心している。これはしかし、ディー
ゼル燃料よりも良好な蒸発特性を有し、比較的に煤を形
成しにくい上記の外部点火燃料の場合には、シリンダ軸
線と相対的な万一の燃焼室ずれと同様に、許容される。
２個の弁を備えたシリンダヘッドの場合には、ノズル軸
線またはプラグ軸線の挿入個所が互いに大きく離れてい
るので、位置の最適化およびプラグ近くの噴射流の形成
のためにコストがかかる。これは、長いアース電極を備
えた前述の点火プラグによって容易となる。点火エネル
ギーが少なく、電極間隔が大きいという本発明の利点は
維持される。
焼室中心に対して偏心している。これはしかし、ディー
ゼル燃料よりも良好な蒸発特性を有し、比較的に煤を形
成しにくい上記の外部点火燃料の場合には、シリンダ軸
線と相対的な万一の燃焼室ずれと同様に、許容される。
２個の弁を備えたシリンダヘッドの場合には、ノズル軸
線またはプラグ軸線の挿入個所が互いに大きく離れてい
るので、位置の最適化およびプラグ近くの噴射流の形成
のためにコストがかかる。これは、長いアース電極を備
えた前述の点火プラグによって容易となる。点火エネル
ギーが少なく、電極間隔が大きいという本発明の利点は
維持される。
【００１４】
【実施例】次に、図１〜３に示した実施例に基づいて、
本発明を詳しく説明する。シリンダ１内には、ピストン
２が軸方向に移動可能に設けられている。ピストン２の
直径はＤで示してある。ピストン内には回転立体状の燃
焼室３が設けられている。この燃焼室の中心軸線３ａは
シリンダ中心軸線２ａに隣接して配置されている。シリ
ンダヘッド４内には噴射ノズル５が設けられている。こ
の噴射ノズルは例えば４個の噴射口を備えている。燃焼
室の中央には点火プラグ７が設けられている。４本の噴
射口中心軸線は６ａ，６ｂ，６ｄ，６ｃで示してあり、
点火プラグの尖端は７ａで示してある。噴射口中心軸線
６ｂ，６ｃと点火プラグ尖端７ａとの間隔ｄは、約１〜
１０ｍｍである。更に、公知のごとく、２個の吸気弁８
と２個の排気弁９が設けられている。燃焼室３内の中央
の隆起部１０の最高点１０ａは、点火プラグ７の尖端７
ａに対向している。
本発明を詳しく説明する。シリンダ１内には、ピストン
２が軸方向に移動可能に設けられている。ピストン２の
直径はＤで示してある。ピストン内には回転立体状の燃
焼室３が設けられている。この燃焼室の中心軸線３ａは
シリンダ中心軸線２ａに隣接して配置されている。シリ
ンダヘッド４内には噴射ノズル５が設けられている。こ
の噴射ノズルは例えば４個の噴射口を備えている。燃焼
室の中央には点火プラグ７が設けられている。４本の噴
射口中心軸線は６ａ，６ｂ，６ｄ，６ｃで示してあり、
点火プラグの尖端は７ａで示してある。噴射口中心軸線
６ｂ，６ｃと点火プラグ尖端７ａとの間隔ｄは、約１〜
１０ｍｍである。更に、公知のごとく、２個の吸気弁８
と２個の排気弁９が設けられている。燃焼室３内の中央
の隆起部１０の最高点１０ａは、点火プラグ７の尖端７
ａに対向している。
【００１５】更に、公知のごとく、例えば適当に形成さ
れた吸気通路のような、スワールを発生するための図示
していない装置が設けられている。図３の実施例の場合
には、点火プラグ７ができるだけ両弁８，９の近くに設
けられている。その際、点火プラグに対して同心的に設
けられた燃焼室３は、ピストン中心軸線に対して中心が
ずれている。
れた吸気通路のような、スワールを発生するための図示
していない装置が設けられている。図３の実施例の場合
には、点火プラグ７ができるだけ両弁８，９の近くに設
けられている。その際、点火プラグに対して同心的に設
けられた燃焼室３は、ピストン中心軸線に対して中心が
ずれている。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による内燃
機関は、簡単な手段で確実な点火を行うことができる。
機関は、簡単な手段で確実な点火を行うことができる。
【図１】本発明による内燃機関のシリンダの部分的な断
面図である。
面図である。
【図２】本発明による内燃機関のシリンダの概略平面図
である。
である。
【図３】変形例による内燃機関のシリンダの概略平面図
である。
である。
２ ピストン ３ 燃焼室 ５ 噴射ノズル ６ｂ，６ｃ 噴射口の中心軸線 ７ 点火プラグ ７ａ 点火プラグの尖端 ８，９ 弁 １０ 隆起部 １０ａ 最高点
Claims (6)
- 【請求項１】 ピストン（２）内に設けられた燃焼室
（３）に燃料を直接噴射するための複数の噴射口を有す
る噴射ノズル（５）と、点火プラグ（７）と、流入する
燃焼空気に旋回運動を付与するための装置とを具備す
る、自己着火しにくい燃料のための空気圧縮および弁作
動式内燃機関において、点火プラグ（７）が燃焼室
（３）の中央範囲に設けられていることを特徴とする空
気圧縮および弁作動式内燃機関。 - 【請求項２】 燃焼室（３）が回転立体状に形成され、
かつ中央の隆起部（１０）を備え、点火プラグ（７）が
ピストン（２）の上死点でこの隆起部の最も上の個所
（１０ａ）にほぼ対向していることを特徴とする請求項
１の内燃機関。 - 【請求項３】 噴射口の少なくとも一つが点火プラグ
（７）の周りの範囲の方へ向いていることを特徴とする
請求項１または２の内燃機関。 - 【請求項４】 少なくとも一つの噴射口の中心軸線（６
ａ，６ｂ）と点火プラグ（７）の尖端（７ａ）との間の
空間的な距離（ｄ）が、１〜１０ｍｍであることを特徴
とする請求項３の内燃機関。 - 【請求項５】 １個のシリンダあたり、２個以上、特に
４個の弁（８，９）が設けられていることを特徴とする
請求項１から４までのいずれか一つの内燃機関。 - 【請求項６】 １個のシリンダあたり２個の弁（８，
９）が設けられ、燃焼室（３）の中心軸線ができるだけ
ピストン中心軸線と同軸に配置された点火プラグ電極の
近くに設けられていることを特徴とする請求項１から４
までのいずれか一つの内燃機関。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| AT0054691A AT403615B (de) | 1991-03-12 | 1991-03-12 | Luftverdichtende, ventilgesteuerte brennkraftmaschine |
| AT546/91 | 1991-03-12 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0579331A true JPH0579331A (ja) | 1993-03-30 |
Family
ID=3493472
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4052845A Pending JPH0579331A (ja) | 1991-03-12 | 1992-03-11 | 空気圧縮および弁作動式内燃機関 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5170758A (ja) |
| JP (1) | JPH0579331A (ja) |
| AT (1) | AT403615B (ja) |
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1992
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- 1992-03-11 JP JP4052845A patent/JPH0579331A/ja active Pending
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Also Published As
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| US5170758A (en) | 1992-12-15 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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