JPH086593B2 - 直噴式エンジン - Google Patents

直噴式エンジン

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JPH086593B2
JPH086593B2 JP60050208A JP5020885A JPH086593B2 JP H086593 B2 JPH086593 B2 JP H086593B2 JP 60050208 A JP60050208 A JP 60050208A JP 5020885 A JP5020885 A JP 5020885A JP H086593 B2 JPH086593 B2 JP H086593B2
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則男 湊
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Mazda Motor Corp
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    • 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
    • F02B23/02Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition
    • F02B23/06Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition the combustion space being arranged in working piston
    • F02B23/0672Omega-piston bowl, i.e. the combustion space having a central projection pointing towards the cylinder head and the surrounding wall being inclined towards the cylinder center axis
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
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    • F02B23/06Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition the combustion space being arranged in working piston
    • F02B23/0645Details related to the fuel injector or the fuel spray
    • F02B23/0669Details related to the fuel injector or the fuel spray having multiple fuel spray jets per injector nozzle
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02B2275/14Direct injection into combustion chamber
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、燃料を直接、燃焼室内に噴射する直噴式エ
ンジンに関し、特に、ピストンの頂部に設けられたキャ
ビティに対して、オフセットされ、燃料噴射用の噴孔が
複数個形成された燃料噴射ノズルを備えた直噴式エンジ
ンに関する。
(従来の技術) 従来から、直噴式エンジンにおいて、吸・排気ポート
を大きくとるためにキャビティ中心からノズルをオフセ
ットさせることが知られている。例えば、実開昭52−16
2302号にはこのような形式の直噴式エンジンが開示され
ている。この開示されたエンジンでは、ピストン頂部の
キャビティ中心から、燃料噴射ノズルがオフセットされ
ており、かつその状態でノズル先端部に設けられた複数
の噴孔がキャビティ面積を等分して受け持つように構成
している。
(解決すべき問題点) 上記実開昭52−162302号に開示された直噴式エンジン
構造は、ノズルの各噴孔がキャビティ内を等分して受け
持つことにより、キャビティ内に、燃料を均一に分散さ
せることを意図したものである。しかし、各噴孔から噴
射された燃料の大半は、噴射直後に周囲の吸気と接触す
ることにより気化するが、一部のものは、気化すること
ができずにキャビティ壁面に衝突して、壁面に付着する
こととなる。この付着した燃料は、その後キャビティ内
の吸気と接触して、または、キャビティ壁からの伝熱に
より気化するが、付着量が多くなると、気化するまでに
時間がかかり、この結果着火遅れが生じて、燃焼性が悪
化するといった問題や、キャビティ表面が侵蝕されると
いった問題が生じる。上記開示された構造では、ノズル
がオフセットされていることにより、キャビティ壁面へ
の距離が小さい噴孔からの燃料は、壁面への燃料の付着
割合は、やや大きくなるが、受け持つキャビティ壁面領
域の周長が大きいので、燃料の単位キャビティ壁面の面
積当たりの燃料付着量は、噴孔から遠い距離にある壁面
における付着量よりも少なくなる。従って、このエンジ
ンでは、ノズルから遠いキャビティ壁面の方がノズルに
近い壁面よりも燃料付着量が大きくなるという不均衡
が、キャビティ壁面において生じ、この結果上述の燃焼
性及びキャビティ壁面の侵蝕の問題が発生する。
(上記問題を解決するための手段) 本発明は、キャビティ壁面への燃料付着量を減少させ
て、上記問題を解決することができ、かつ均一な混合気
をつくり出すことができる直噴式エンジンを提供するこ
とを目的とするもので以下のように構成される。本発明
に係る直噴式エンジンは、頂部に円形のキャビティが形
成されたピストンと、複数の噴孔を先端部に有する燃料
噴射ノズルとを備え、該燃料噴射ノズルの先端部が上記
キャビティの中心からオフセットされているとともに、
前記各噴孔は、該噴孔からの噴射燃料の中心線とキャビ
ティ壁面との各々の交点がピストン頂面からほぼ同じ深
さレベルになるように形成され、かつキャビティ壁面に
おける該交点と交点のほぼ中間点とノズル先端の中心点
とを結ぶ線によって囲まれる部分の面積が各々等しくな
るように配置されている。さらに本発明に従うエンジン
の各噴孔は、該噴孔からの噴霧燃料の中心線とキャビテ
ィ壁面との各々の交点がほぼピストン頂面から同じ深さ
レベルになるように形成されているとともに、各噴孔が
受け持つキャビティ壁面における前記中間点から隣りの
中間点までの周長の比と、噴孔の有効断面積の比とが等
しくなるように構成されている。従って、本発明によれ
ば、キャビティ壁面と、ノズルとの距離が大きい領域を
受け持つ噴孔の有効断面積は、相対的に小さくなり、該
噴孔からの燃料噴射量も相対的に少なくなる。
(実施例の説明) 以下、図面を参照しつつ本発明の実施例につき説明す
る。
第1図及び第2図を参照すれば、本発明の1実施例に
係る直噴式エンジンのピストン1の頂部には、キャビテ
ィ2が形成されており、該キャビティ2は、ピストンの
中心から偏心して配置されている。そして、キャビティ
2は、円形状で上方に開口しており、下方すなわち、ピ
ストン内部に向って拡大するとともに下部中央が盛り上
がった形状になっている。ピストン1が上死点に達した
とき、シリンダヘッド(図示せず)に取付けられた噴料
噴射ノズル3は、その先端部3aが、第1図に示すよう
に、ピストン1の頂面1aとほぼ同一レベルになるように
配置されている。燃料噴射ノズル3は、キャビティ2の
中心軸2aからオフセットされているとともに、該中心軸
2aに対してやや傾斜状態で配置されている。燃料噴射ノ
ズル3は、燃料を噴射するための噴孔を先端部3aに4個
備えており各噴孔から噴射される燃料の噴流の中心線
が、第2図において、線l1,l2,l3及びl4の方向になるよ
うに配置されている。この場合、噴流中心線l1,l2,l3,l
4のキャビティ壁面との交点a1,a2,a3,a4の周壁面におけ
る中間点b1,b2,b3,b4とノズル先端とを結ぶ線は、キャ
ビティ2の面積をノズル先端部3aのまわりに4等分した
領域S1,S2,S3及びS4の面積をそれぞれ2等分するように
位置している。
さらに、第1図に示すように各噴孔は、該噴孔からの
噴流の中心が、キャビティ壁面に対してピストン頂面か
らほぼ同じ深さレベル位置で衝突するように、上下方向
の向きが設定されている。これによって、4つの噴孔は
それぞれキャビティ2内の空間領域の4等分して受け持
つことになる。ノズル3の先端部3aがキャビティ中心軸
2aからオフセットされているので各領域S1,S2,S3,S4
属するキャビティ壁面の周長ls1,ls2,ls3,ls4は、異な
り、ls1>ls2,ls3>ls4となっている。すなわち、ノズ
ル先端部3aに近い領域ほどキャビティ壁面周長は、長く
なっている。
本例においては、第3図に示すように、長い周長ls1
を有する領域S1を受け持つ噴孔4s1の径は短い周長ls4
有する領域S4を受け持つ噴孔4s4の径よりも大きく形成
されている。また、領域S2,S3を受け持つ噴孔(図示せ
ず)の径は噴孔4s1の径よりも小さく、噴孔4s4よりも大
きくなっている。すなわち、ノズル3から遠いキャビテ
ィ壁面を有する領域に対応する噴孔ほど有効断面積が小
さくなるように形成されており、この場合各噴孔の有効
断面積の比と、対応するキャビティ内領域の壁面周長と
の比が等しくなるようにされている。
各噴孔から噴射される燃料は、大半は、噴射されて壁
面に到達する前に、キャビティ内の高温吸気と接触して
気化するが、一部は、気化することなく、キャビティ壁
面に衝突して付着する。本例では、キャビティ壁面とノ
ズル先端との距離が大きい領域S4を受け持つ噴孔4s4
有効断面積は比較的小さく形成されているので、噴射さ
れる燃料量も少なくなり、従って、壁面付着量が全体と
して減少する。この結果、この領域に属するキャビティ
壁面積は、小さくても、単位キャビティ壁面積当たりの
付着量を減少させることができる。一方、ノズル先端と
キャビティ壁面との距離が大きい領域S1に対応する噴孔
4s1は、相対的に有効断面積が大きく形成されているの
で、燃料噴射量も他に比べて多くなり、従ってキャビテ
ィ壁面への燃料付着量も壁面への距離が近いことと、あ
いまって全体として多くなる。しかし、該領域S1は、全
長ls1が他の領域よりも長く、従って、対応するキャビ
ティ壁面面積も大きいので、付着燃料は分散され、単位
キャビティ壁面面積当たりの燃料付着量は、比較的少な
くなる。
(発明の効果) 以上のように、本発明によれば、1つの燃料噴射ノズ
ルに設けられた複数の噴孔の有効断面積は、受け持つ噴
射領域のキャビティ壁面周長が長くなる程大きくなるよ
うに形成されている。従って、キャビティ壁面への燃料
付着量は、全キャビティ壁面を通じて、付着量の多いと
ころがなくなって、ほぼ均一化される。従って、着火遅
れ等の燃焼性の問題を解決することができるとともに、
キャビティ壁面の劣化も抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明に従う直噴式エンジンの要部断面図、
第2図は、本発明1実施例に係るキャビティを有するピ
ストンの頂部平面図、第3図は、本発明に従う燃料噴射
ノズルの先端部の拡大断面図である。 1……ピストン、2……キャビティ、 3……燃料噴射ノズル、 4s1,4s2……噴孔。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】頂部に円形のキャビティが形成されたピス
    トンと、複数の噴孔を先端部に有する燃料噴射ノズルと
    を備え、該燃料噴射ノズルの先端が前記キャビティの中
    心からオフセットされているとともに、前記各噴孔は、
    該噴孔からの噴射燃料の中心線とキャビティ壁面との各
    々の交点がピストン頂面からほぼ同じ深さレベルになる
    ように形成され、かつキャビティ壁面における該交点と
    交点のほぼ中間点とノズル先端の中心点とを結ぶ線によ
    って囲まれる部分の面積が各々等しくなるように配置さ
    れた直噴式エンジンであって、各噴孔が受け持つキャビ
    ティ壁面における前記中間点から隣りの中間点までの周
    長の比と、噴孔の有効断面積の比とが等しくなるように
    構成されたことを特徴とする直噴式エンジン。
JP60050208A 1985-03-12 1985-03-12 直噴式エンジン Expired - Lifetime JPH086593B2 (ja)

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JPS58193013U (ja) * 1982-06-21 1983-12-22 日産自動車株式会社 直接噴射式デイ−ゼルエンジン

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