JPH0746733Y2

JPH0746733Y2 - スパークアシスト式アルコールエンジン

Info

Publication number: JPH0746733Y2
Application number: JP1989042337U
Authority: JP
Inventors: 直久中島
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1989-04-11
Filing date: 1989-04-11
Publication date: 1995-10-25
Anticipated expiration: 2004-04-11
Also published as: JPH02132815U

Description

【考案の詳細な説明】（産業上の利用分野）本考案はスパークアシスト式アルコールエンジン、特
に、スパークプラグにより着火補助を行なうスパークア
シスト式アルコールエンジンに関する。

（従来の技術）アルコール燃料を用いた内燃機関のうち、特に、ディー
ゼルエンジンをベースとしたスパークアシスト式アルコ
ールエンジンが知られている。

このエンジンでは、燃焼室の吸気を高圧縮し、これに燃
料噴射弁よりアルコールを噴霧し、この時着火補助のた
め、スパークプラグを駆動して着火を的確に行なってい
る。その一例を第７図に示した。この場合、燃料噴射弁
１はその複数の噴口を上死点近傍のピストン２のキャビ
ティー３のほぼ中央に位置させ、キャビティー３の内周
壁４に噴霧流５を衝突させ、霧化及び着火を促進させて
いる。

更に、ここで用いているスパークプラグ６は、その電極
を燃焼室内に比較的大きく突出させ、この電極を燃料噴
射弁からの燃料の噴霧流５に直接的に対向させ、着火処
理を行なっている。

この様なスパークアシスト式アルコールエンジンの熱効
率特性を、例えば、噴射量を120mm³/stとして、その時
の一例を第６図に示した。これより明らかなように、噴
射時期及び点火時期を操作することにより、熱効率を最
適な領域Ａに保持することができる。

（考案が解決しようとする課題）ところが、この様に燃焼室側に大きくスパークプラグを
突出させた場合、電極の摩耗が進み易く、その耐久性に
問題を生じ易かった。

更に、機関の熱効率を最適化しようとすると、その最適
領域Ａの直後に欠点領域、即ち、失火域Ｂがあり、制御
の精度を高レベルに保たないと失火する場合があり、問
題となっていた。

本考案の目的は、着火性の安定したスパークアシスト式
アルコールエンジンを提供することにある。

（課題を解決するための手段）上述の目的を達成するために、本考案は、圧縮行程で加
圧された燃焼室の高圧気体中に噴射ノズルより燃料を噴
霧すると共にその燃料噴霧流の一部をスパークプラグに
より着火して燃焼行程に入る様に構成されたものであっ
て、上記スパークプラグは燃焼室に臨む電極を、シリン
ダヘッド内、又はシリンダヘッド下面近傍に位置させ、
上記スパークプラグの燃焼室対向端位置には耐熱キャッ
プが取付られ、上記耐熱キャップには上記スパークプラ
グの電極を収容した点火室が形成されると共に同点火室
を外部より隔離する隔壁が形成され、かつ、上記噴射ノ
ズル側に開口して燃料噴霧流を上記耐熱キャップの電極
下方の内壁面へ衝突させるべく上記燃料噴霧流の一部を
点火室内に導く燃料噴霧入口と上記燃焼室内のスワール
の下流側対向部に位置する火炎出口とのみが形成された
ことを特徴とする。

（作用）燃焼室に臨むスパークプラグの電極が、シリンダヘッド
内、又はシリンダヘッド下面近傍に位置し、スパークプ
ラグの燃焼室対向端位置には耐熱キャップが取付られ、
耐熱キャップ内の点火室が外部気流の流入を受けないの
で、点火室を比較的高温に保持出来ると共に電極の摩耗
を低減でき、しかも、噴射ノズル側に開口して燃料噴霧
流を耐熱キャップの電極下方の内壁面へ衝突させるべく
燃料噴霧流の一部を点火室内に導く燃料噴霧入口と燃焼
室内のスワールの下流側対向部に位置する火炎出口とが
形成さたので、燃料噴霧入口から点火室内壁面に直接衝
突した燃料を微細化し、高温と成っている点火室内壁面
によって燃料噴霧の気化を促進し、着火性のよい混合気
を生成し、この混合気を近傍の電極により容易に着火さ
せ、火炎出口よりの火炎を他の混合気の火種とすること
ができる。

（実施例）第１図に示したスパークアシスト式アルコールエンジン
は、周知のディーゼルエンジンをベースとしたもので、
その全体概略構成を第２図に示した。

このエンジンはシリンダブロック10とシリンダヘッド11
とを一体的に結合し、シリンダブロック10内にはピスト
ン12を収容するシリンダライナー13が一体的に内嵌され
ている。

ピストン12は図示しないクランク室側の往復回転リンク
系Ｃの働きにより上下に摺動し、比較的燃焼室14を高圧
縮率で圧縮操作出来る。このピストン12の頂面にはキャ
ビティーＫが形成され、同部がピストンの上死点位置で
の燃焼室14の主要部を構成出来る。

シリンダヘッド11には図示しない給排気弁により開閉さ
れる給排気ポートが形成され、しかも、それと干渉しな
い位置であって、キャビティーＫとの対向位置に燃料噴
射弁15、及びスパークプラグ16がそれぞれ取付られてい
る。

燃料噴射弁15は複数の噴口を有し、これらは弁中心線
１と交差する平面上であって円周方向に互いに所要間隔
を保って配設されている（第３図参照）。

この燃料噴射弁15の噴口からの燃料噴射流の１つと正対
する位置にスパークプラグ16が対設されている。このス
パークプラグ16は碍子部161、その先端を覆うと共にシ
リンダヘッドに圧入された筒状のキャップホルダー17内
に螺着された取付部162、その先端より吐出すると共に
周知の点火回路の高圧回路に接続される電極163とによ
り構成されている。

キャップホルダー17はその先端部に、電極163を収容す
ると共に先端が燃料噴射弁15からの噴霧流18の一つと干
渉する位置に達している耐熱キャップ19を一体的に取付
けている。

耐熱キャップ19は所定厚さの耐熱金属からなる隔壁を備
え、全体はキャップ状に形成され、その内部には電極16
3を収容する点火室22を形成されている。なお、この耐
熱キャップ19は場合によりセラミック（窒化ケイ素等）
により形成されてもよい。この耐熱キャップ19の隔壁の
一部、即ち、噴霧流18の一つと正対する位置には燃料噴
霧入口20が、更に、燃焼室14内のスワール方向Ｓにおけ
る下流側対向位置には火炎出口21（ここでは２つ形成さ
れている）がそれぞれ形成されている。

このようなスパークアシスト式アルコールエンジンは周
知の４サイクルディーゼル機関としての駆動を繰り返
す。特に、圧縮工程の最終域に達すると第６図に示した
ように、燃料噴射弁15が所定の時期ｐに燃料噴射を行
い、かつスパークプラグ16が所定の点火時期に点火処理
を行なう。

ここで、燃料噴射弁15からの噴霧流18の一つは燃料噴霧
入口20より点火室22内に達し、耐熱キャップ19の内壁面
に衝突する。この時、耐熱キャップ19の内壁面は、その
上部側が噴霧流18の方向に対して鈍角で対しており、衝
突後の燃料噴霧は電極163側に向けて飛散することと成
る。この際、この点火室22の温度はその外部側と比較
し、高温化されており（点火室内への気流の流入を耐熱
キャップ自体が阻止出来るため）、このため、電極163
付近には高濃度の着火性の良好な混合気が生成されて供
給されることとなり、その混合気の存在している間にス
パークプラグ16が着火作動することにより容易に着火を
行なえる。

これにより点火室22内で点火燃焼が生じ、その熱エネル
ギーに基づき火炎が二つの火炎出口21より燃焼室14内に
噴出し、これが未燃焼ガスの火種となって燃焼室全体に
伝播して着火燃焼が促進される。

このように、このアルコールエンジンでは点火室22に達
した噴霧流をまず着火性の良い条件に保って着火させ、
そこで生じた火炎を火種として燃焼室全体の着火燃焼を
容易に行なうことが出来る。このため、機関の点火時期
を最も熱効率の良い領域Ａ（第６図参照）にセットして
運転がなされた際において、例えば点火時期制御の精度
が低いために、誤ってその実点火時期が従来の失火域Ｂ
側に多少ずれたとしても、ここでのアルコールエンジン
は着火性が改善されていることより失火を免れ、安定し
た駆動を継続できる。更にまた、電極163は燃焼室より
退却した位置であって、耐熱ギャップに保護された位置
に保持されるのでその耐久性が向上する。

第４図には本考案の他の実施例を示した。ここでのスパ
ークアシスト式アルコールエンジンは、耐熱ギャップ19
の内周壁の形状が相互に異なる以外は第１図に示したも
のと同様であり、ここでは重複する部分の説明を略す。

ここで用いる耐熱ギャップ19aはその側壁の一部である
噴霧流18の一つと正対する位置に燃料噴霧入口20が、更
に、燃焼室14内のスワール方向Ｓにおける下流側対向位
置に火炎出口21がそれぞれ形成され、特に、その内周壁
の中央に環状に突出したリブ23を備えている。

このような構成を採ることにより、点火室22に噴射され
た燃料流は一端内周壁に衝突し、その上で上方位置のリ
ブ23に更に衝突して飛散し、混合粒は微細化したものと
なる。このため、点火室22内の電極163回りの混合気は
着火性の良い状態を保ち、スパークプラグ16により容易
に着火され、それにより生じた火炎が火種となって燃焼
室内の混合気を容易に燃焼させることが出来る。この場
合も、第１図のスパークアシスト式アルコールエンジン
と同様な作用効果を得ることが出来る。

さらに、第５図に示したような壁面衝突燃焼方式を採る
機関に、第１図のような耐熱ギャップ19bを備えたスパ
ークプラグ16bを取付けてその着火性を改善することも
可能である。

（考案の効果）以上の様に本考案は、燃焼室に臨むスパークプラグの電
極が、シリンダヘッド内、又はシリンダヘッド下面近傍
に位置し、スパークプラグの燃焼室対向端位置に耐熱ギ
ャップが取付られ、耐熱キャップ内の点火室が外部気流
の流入を受けないので、点火室を比較的高温に保持出来
ると共に電極の摩耗を低減でき、電極の耐久性を向上さ
せることができる。

更に、噴射ノズル側に開口して燃料噴霧流を耐熱キャッ
プの電極下方の内壁面へ衝突させるべく燃料噴霧流の一
部を点火室内に導く燃料噴霧入口と燃焼室内のスワール
の下流側対向部に位置する火炎出口とが形成さたので、
燃料噴霧入口から点火室内壁面に直接衝突した燃料を微
細化し、高温と成っている点火室内壁面によって燃料噴
霧の気化を促進し、着火性のよい混合気を生成し、この
混合気を近傍の電極により容易に着火させ、火炎出口よ
りの火炎を他の混合気の火種とすることができる。この
ため、電極の耐久性が向上し、着火性の良いスパークア
シスト式アルコールエンジンを提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例としてのスパークアシスト式
アルコールエンジンの主要部断面図、第２図は同上エン
ジンの全体概略構成図、第３図は同上エンジンの燃焼室
の平面断面図、第４図は本考案の他の実施例としてのス
パークアシスト式アルコールエンジンの要部側断面図、
第５図は本考案の他の実施例としてのスパークアシスト
式アルコールエンジンの概略側断面図、第６図は従来エ
ンジンの噴射時期−点火時期特性線図、第７図は従来エ
ンジンの要部側断面図である。 15……燃料噴射弁、16……スパークプラグ、163……電
極、17……ギャップホルダー、18……噴霧流、19……耐
熱ギャップ、20……燃料噴霧入口、21……火炎出口、22
……点火室、Ｓ……スワール。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】圧縮行程で加圧された燃焼室の高圧気体中
に噴射ノズルより燃料を噴霧すると共にその燃料噴霧流
の一部をスパークプラグにより着火して燃焼行程に入る
様に構成されたスパークアシスト式アルコールエンジン
において、上記スパークプラグは燃焼室に臨む電極を、
シリンダヘッド内、又はシリンダヘッド下面近傍に位置
させ、上記スパークプラグの燃焼室対向端位置には耐熱
キャップが取付られ、上記耐熱キャップには上記スパー
クプラグの電極を収容した点火室が形成されると共に同
点火室を外部より隔離する隔壁が形成され、かつ、上記
隔壁には上記噴射ノズル側に開口して燃料噴霧流を上記
耐熱キャップの電極下方の内壁面へ衝突させるべく上記
燃料噴霧流の一部を点火室内に導く燃料噴霧入口と上記
燃焼室内のスワールの下流側対向部に位置する火炎出口
とのみが形成されたことを特徴とするスパークアシスト
式アルコールエンジン。