JPH0763061A - 直噴式火花点火エンジンの燃料噴射装置 - Google Patents

直噴式火花点火エンジンの燃料噴射装置

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JPH0763061A
JPH0763061A JP5230945A JP23094593A JPH0763061A JP H0763061 A JPH0763061 A JP H0763061A JP 5230945 A JP5230945 A JP 5230945A JP 23094593 A JP23094593 A JP 23094593A JP H0763061 A JPH0763061 A JP H0763061A
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JP
Japan
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combustion chamber
fuel injection
fuel
main combustion
load
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Pending
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JP5230945A
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English (en)
Inventor
Katsutoshi Morita
勝利 森田
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Mazda Motor Corp
Original Assignee
Mazda Motor Corp
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Publication date
Application filed by Mazda Motor Corp filed Critical Mazda Motor Corp
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/16Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/18Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for
    • F02M61/1806Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for characterised by the arrangement of discharge orifices, e.g. orientation or size
    • F02M61/182Discharge orifices being situated in different transversal planes with respect to valve member direction of movement
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B23/00Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
    • F02B23/08Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition
    • F02B23/10Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition with separate admission of air and fuel into cylinder
    • F02B23/104Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition with separate admission of air and fuel into cylinder the injector being placed on a side position of the cylinder
    • F02B23/105Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition with separate admission of air and fuel into cylinder the injector being placed on a side position of the cylinder the fuel is sprayed directly onto or close to the spark plug
    • 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
    • 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
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  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】低負荷時の燃料の成層化と高負荷時の空気利用
率向上とを得る。 【構成】ピストン3の頂面に凹部11が形成されて、凹
部11の底面から突設された隔壁部12の内側に半球状
の主燃焼室113が形成され、隔壁部12の外側に円環
状の外側燃焼室14が形成される。シリンダヘッド2に
は、主燃焼室13に臨ませて点火プラグ15が配置さ
れ、ピストン外周縁部側において燃料噴射弁16が配置
される。燃料噴射弁16は、主燃焼室13に指向された
第1噴孔24と、外側燃焼室14に指向された第2噴孔
25とを有する。低負荷時には第1噴孔24から多くの
燃料が噴射され、高負荷時には第2噴孔25からも多く
の燃料が噴射される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、燃料噴射弁から燃焼室
に直接燃料噴射を行なうと共に点火プラグにより着火を
行なうようにした直噴式火花点火エンジンの燃料噴射装
置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】点火プラグにより着火を行なうようにし
たオット−式のエンジンのなかには、燃料噴射弁から直
接燃焼室へ燃料噴射を行なうようにしたものがある(例
えば特開平1−203613号公報参照)。この場合、
ピストン頂面に凹部つまり燃焼キャビティを形成して、
噴射燃料が燃焼キャビティに指向されると共に、燃焼キ
ャビティの上方位置において点火プラグが配設される。
【0003】このような直噴式火花点火エンジンにおい
ては、燃焼キャビティ内での燃料の成層化によって、空
燃比をリ−ン化しつつ燃焼安定性を十分確保することが
でき、しかもHCを低減することができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、直噴式
火花点火エンジンにおいては、高負荷時においても燃料
の成層化がかなり強く行なわれるので、空気利用率が悪
く、このためエンジン出力を十分確保することがむずか
しいものとなる。
【0005】したがって、本発明の目的は、低負荷時に
おける燃料の十分な成層化と、高負荷時における空気利
用率の向上とを共に十分満足し得るようにした直噴式火
花点火エンジンの燃料噴射装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明にあっては次のような構成としてある。すな
わち、燃料噴射弁から燃焼室に直接燃料噴射を行なうと
共に点火プラグにより着火を行なうようにした直噴式火
花点火エンジンにおいて、燃焼室が、主燃焼室と、該主
燃焼室を取囲むように環状に形成された外側燃焼室によ
って構成され、前記燃料噴射弁からの燃料噴射が、低負
荷時には前記主燃焼室に向けて行なわれ、高負荷時には
該主燃焼室および前記外側燃焼室に向けて行なわれるよ
うに設定されている、ような構成としてある。上記構成
を前提とした本発明の好ましい態様は、特許請求の範囲
における請求項2以下に記載の通りである。
【0007】
【発明の効果】本発明によれば、低負荷時には主燃焼室
内で十分な燃料の成層化を得て、燃焼安定性やHC低減
の上で好ましいものとなる。また、高負荷時には、主燃
焼室のみならず外側燃焼室にも燃料噴射を行なうことに
より空気利用率を高めて、エンジン出力を十分確保する
ことができる。
【0008】請求項2に記載したような構成とすること
により、ピストン頂面形状を工夫するという簡単な構成
によって、主燃焼室と外側燃焼室を構成することができ
る。
【0009】請求項3に記載したような構成とすること
により、2つの噴孔からの燃料噴射割合を変更するとい
う簡単な構成によって、低負荷時と高負荷時とに対応し
た燃料噴射態様を得ることができる。この場合、請求項
4に記載したような構成とすることにより、可変リフト
弁式とされた燃料噴射弁を利用して、低負荷時と高負荷
時とに対応した燃料噴射態様を得ることができる。
【0010】
【実施例】以下本発明の実施例を添付した図面に基づい
て説明する。図1において、1はシリンダブロック、2
はシリンダヘッド、3はピストンである。ピストン3の
頂面には凹部11が形成され、この凹部11の底部から
は環状の隔壁部12が突設されている。これにより、凹
部11内には、隔壁部12の内側において略半球状の主
燃焼室13が形成され、隔壁部12の外側には主燃焼室
13を取囲む円環状の外側燃焼室14が形成される。凹
部11つまり主燃焼室13と外側燃焼室14とは、ピス
トン3の直径方向において、ピストン3の中心軸線に対
して若干オフセットされている。
【0011】シリンダヘッド2には、点火プラグ(点火
ギャップ)15および燃料噴射弁16が取付けられてい
る。点火プラグ15は、主燃焼室13の略中心の上方位
置に配設されている。燃料噴射弁16は、ピストン3の
外周縁部付近に配設され、その位置は、凹部11のオフ
セット方向とは反対側とされている。つまり、ピストン
3の直径方向線を考えたとき、その一端側へ凹部11が
オフセットされ、他端側へ燃料噴射弁16が配設されて
いる。
【0012】図2には、ピストン頂面に対する各構成要
素11〜16の配設位置関係を示してあり、図中αは隔
壁部12の稜線を示し、βは凹部11の内周縁を示して
いる。なお、図1に示すように、ピストン頂面、隔壁部
12には、後述する燃料噴射弁16からの燃料が所望位
置に到達するように、噴射燃料との干渉を避けるための
部分的な切欠3aあるいは12aが形成されている。
【0013】燃料噴射弁16は、図3に示すように、弁
ハウジング21と、該弁ハウジング21内に上下方向に
摺動自在に嵌挿された弁体(針弁)22とを有する。弁
体22は、図示を略すばねによって下方へ付勢されて、
弁ハウジング21の底部に形成された弁座23に着座さ
れる。弁ハウジング21は、第1噴孔24と、該第1噴
孔24よりも若干上方位置において第2噴孔25を有す
る。第2噴孔25は、燃料噴射弁16の周方向に間隔を
あけて2つ形成され、2つの第2噴孔25の間に1つの
第1噴孔24が位置されている。
【0014】両噴孔24、25は、弁体22により開閉
されるもので、弁体22が弁座23に着座している状態
から上方へリフトするにしたがって、先ず第1噴孔24
が開口され、その後第2噴孔25が開口される。この弁
体22のリフトに応じた両噴孔24と25との有効開口
面積が変化する様子を、図4に示してある。そして、弁
体22は、燃料噴射圧を受けてリフトされ、燃料噴射圧
がエンジン負荷が大きくなるほど大きくされる。
【0015】第1噴孔24は、主燃焼室13に指向され
て、その燃料噴射の様子を図2の実線で示すF1で示し
てある。また、第2噴孔25は、前述のように燃料噴射
弁16の周方向に間隔をあけて2つ有し、その指向方向
は、図2破線で示すF2A、F2Bのように、外側燃焼
室14に指向されている。
【0016】したがって、低負荷時には、図2実線で示
す噴射態様F1のように、噴射燃料の殆ど全てが、第1
噴孔24から噴射されて燃料の多くは主燃焼室13へ供
給される。これにより、主燃焼室13内での燃料の成層
化が十分確保されて、空燃比をリ−ンとした場合でも燃
焼安定性を確保でき、またHC低減を得ることができ
る。
【0017】高負荷時には、第1噴孔24からの燃料噴
射に加えて、第2噴孔25からも多くの燃料噴射が行な
われて、主燃焼室13のみならず外側燃焼室14へも多
くの燃料が供給されることになる。これにより、高負荷
時における空気利用率が高められて、エンジン出力を十
分に確保することができる。
【0018】以上実施例について説明したが、弁体22
の駆動を電磁アクチュエ−タによって行なって、この電
磁アクチュエ−タの作動をエンジン負荷に応じて制御す
ることにより、エンジン負荷に応じた燃料噴射態様の変
更を行なうことができる。また、エンジン負荷に応じた
燃料噴射態様の変更、つまり第1噴孔24と第2噴孔2
5とからの燃料噴射の割合の変更は、連続可変的に行な
ってもよく、あるいは例えば2段階等ステップ式に行な
うようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す側面断面図。
【図2】図1に示すピストンをその頂面から見たときの
図。
【図3】燃料噴射弁の先端部の詳細を示す断面図。
【図4】燃料噴射弁が有する2種類の噴孔の燃料噴射特
性を示す図。
【符号の説明】
1:シリンダブロック 2:シリンダヘッド 3:ピストン 11:凹部 12:隔壁部 13:主燃焼室 14:外側燃焼室 15:点火プラグ 16:燃料噴射弁 22:弁体 24:第1噴孔 25:第2噴孔

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】燃料噴射弁から燃焼室に直接燃料噴射を行
    なうと共に点火プラグにより着火を行なうようにした直
    噴式火花点火エンジンにおいて、 燃焼室が、主燃焼室と、該主燃焼室を取囲むように環状
    に形成された外側燃焼室によって構成され、 前記燃料噴射弁からの燃料噴射が、低負荷時には前記主
    燃焼室に向けて行なわれ、高負荷時には該主燃焼室およ
    び前記外側燃焼室に向けて行なわれるように設定されて
    いる、ことを特徴とする直噴式火花点火エンジンの燃料
    噴射装置。
  2. 【請求項2】請求項1において、 ピストンの頂面に凹部が形成されると共に、該凹部の底
    壁部分に環状の隔壁部が形成されて、該隔壁部の内側が
    前記主燃焼室とされると共に該隔壁部の外側が前記外側
    燃焼室とされているもの。
  3. 【請求項3】請求項1において、 前記燃料噴射弁が、燃焼室外周縁部に配設され、 前記燃料噴射弁が、前記主燃焼室に指向する第1噴孔と
    前記外側燃焼室に指向する第2噴孔とを有し、 前記第1噴孔からの燃料噴射量に対する前記第2噴孔か
    らの燃料噴射量の割合が、エンジン負荷が大きいときは
    小さいときに比して大きくされるもの。
  4. 【請求項4】請求項3において、 前記燃料噴射弁が、エンジン負荷に応じてリフトされる
    可変リフト弁を有し、 前記第1噴孔と第2噴孔とが、前記可変リフト弁のリフ
    ト方向にオフセットして配設されているもの。
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