JPS5950848B2 - 副室付内燃機関の燃料噴射弁 - Google Patents

副室付内燃機関の燃料噴射弁

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JPS5950848B2
JPS5950848B2 JP53054963A JP5496378A JPS5950848B2 JP S5950848 B2 JPS5950848 B2 JP S5950848B2 JP 53054963 A JP53054963 A JP 53054963A JP 5496378 A JP5496378 A JP 5496378A JP S5950848 B2 JPS5950848 B2 JP S5950848B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は副室付内燃機関の燃料噴射弁に関する。
従来より、連通路を介して主室に連結されると共にピス
トンが上死点にあるときの全燃焼室容積の８０パ一セン
１〜以上の容積を有する副室を有し、この副室がその側
部内壁面に形成された棚状隆起部により２分割されて副
室軸線上に串状に配置された第１副室と第２副室とによ
り構成され、主室側に位置する上記の第２副室内壁に上
記の連通路が接線状に連結され、この連通路が接続する
第２副室内壁と反対側に位置する副室内壁面上に上記棚
状隆起部が形成されると共に該隆起部下方に形成される
凹部内に点火栓を配置し、更に該凹部に濃混合気を形成
するように副室内に配置された単口ノズルの燃料噴射弁
を具えた副室付内燃機関が提案されている。
この種の内燃機関では、吸気行程時に主室内に空気のみ
或いは稀薄混合気からなる吸入ガス、或いは再循環排気
ガスを含んだ吸入ガスが導入され、次いで圧縮行程時に
この吸入ガスは連通路を介して副室内に押込まれる。
前述したように連通路が第２副室内壁に接線状に連結さ
れているため吸入ガスは副室内で旋回流を発生する。
次いでこの旋回吸入ガスに向けて燃料が噴射され、凹部
内に濃混合気が形成される。
次いでこの濃混合気が点火栓により着火され、既燃ガス
が連通路を介して主室内に噴出する。
しかしながらこの種の内燃機関では負荷が高くなって燃
料噴射量が増大すると凹部内には多量の残留排気ガスが
滞留しているため過濃となり、その結果点火栓がくすぶ
るという結果になっていた。
これを回避するために燃料噴射弁のノズル口の方向を種
々に変えた実験を行なったがノズル口の方向を変化させ
ただけでは全運転領域に亘つて最適な空燃比の混合気を
点火栓電極周りに形成するのか゛困難なことが判明した
。
本発明は機関の全運転領域に亘って最適空燃比の混合気
を点火栓電極周りに形成でき、点火栓のくすぷ゛りによ
る機関の出力低下を阻止するようにした副室付内燃機関
の燃料噴射弁を提供することにある。
以下、添附図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第１図並びに第２図を参照すると、１はシリンダブロッ
ク、２は平坦な頂面２ａを有すると共にシリンダボア３
内を往復動するピストン、４は平坦な内壁４ａを有する
と共にシリンダブロック１上にガスケット５を介して固
定されたシリンダヘッド、６は主室、７は吸気弁、８は
吸気ポートを夫々示し、図には示さないが排気弁が吸気
弁７に併設される。
シリンダヘッド４内には円形断面を有する孔９が形成さ
れ、この孔９内に副室要素１０が嵌着される。
更にこの副室要素１０の上端部に副室要素１１が嵌着さ
れ、これら副室要素１０．１１はシリンダヘッド４に例
えばボルト（図示せず）により固締された固定板１２に
よりシリンダヘッド４上に剛固に固定される。
副室要素１０．１１内には副室１３が形成され、この副
室１３は副室要素１０内に形成された連通路１４を介し
て主室６内に連結される。
なお、第１図に示すようにピストン２が上死点に位置す
るときの主室６、副室１３並びに連通路１４の容積の和
に対する副室１３並びに連通路１４の容積の和は８０パ
一セント以上に設定されている。
第１図並びに第２図に示されるように連通路１４が接続
される副室内壁面と反対側に位置する副室内壁面上に棚
状隆起部１５が形成され、この隆起部１５によって副室
１３は第１副室１３ａと第２副室１３ｂに２分割される
。
図から明らかなようにこの隆起部１５は副室１３のほぼ
中心部まで延びる。
連通路１４の上端部は第２副室１３ｂの内壁に接線状に
連結され、一方連通路１４の下端部は主室６の周縁部に
開口する。
第１副室１３ａの頂点には後述するように２個の燃料噴
出口を具えた燃料噴射弁１６が配置され、これら燃料噴
出口の一方はその噴射方向が矢印Ａの範囲で示されるよ
うに隆起部１５の先端部に指向され、他方の燃料噴出口
はその噴射方向が矢印Ｂの範囲で示されるように隆起部
１５とは反対側に位置する副室内壁面上に指向される。
一方、隆起部１５の下方には凹部１７が形成され、この
四部１７の上方中央部に点火栓１８の電極１９が配置さ
れる。
一方、隆起部１５内には点火栓１８を挾んで互いに間隔
を隔だてかつ副室内壁面近傍に配置された一対の補助連
通路２０が形成され、この補助連通路２０によって第１
副室１３ａと凹部１７とが互いに連通せしめられる。
なお、第２図からこれら補助連通路２０は点火栓電極］
９から離れた凹部１７内に開口することがわかる。
吸気ポート８内にはスロットル弁が設けられておらず、
従がって吸気ポート８は直接エアクリーナ（図示せず）
に接続されるか或いはスロットル弁を有さない稀薄混合
気形成用気化器を介してエアクリーナに接続される。
斯くしてこの内燃機関において負荷の調整は燃料噴射弁
１６からの燃料噴射量を調整することにより行なわれる
。
また吸気ポート８内に排気ガスを再循環することもでき
る。
第４図に第１図の燃料噴射弁１６の拡大断面図を示し、
第５図に第４図の底面図を示す。
第４図並びに第５図を参照すると、燃料噴射弁１６はそ
の本体２１内に共通の燃料供給通路２２と一対の燃料供
給分岐通路２３とを具備し、この共通燃料供給通路２２
は図示しない機関駆動の燃料ポンプに接続される。
各燃料供給分岐通路２３の下端部には夫々弁座２４，２
５が螺着され、これら弁座２４．２５内には夫々可動ニ
ードル２６．２７が摺動可能に配置される。
各可動ニードル２６，２７の上端部には夫々スプリング
リテーナ２８，２９が固定され、これらスプリングリテ
ーナ２８゜２９上に着座するばね座３０，３１と弁座２
４゜２５間に夫々圧縮ばね３２，３３が挿入される。
各可動ニードル２６．２７は圧縮ばね３２，３３のばね
力によって常時上方に付勢されているが燃料圧が高くな
って可動ニードル２６，２７が開弁したとき燃料は弁座
２４，２５内に形成された燃料通路３４，３５並びに弁
座２４，２５とニードル２６，２７間に形成された環状
間隙３６，３７を介して各燃料噴出口３８．３９から第
１図において夫々矢印Ａ、 Ｂで示すように副室１３内
に噴出する。
従ってこの実施例ではニードル２６，２７が自動噴出制
御弁を構成する。
なお第４図から明らかなように各燃料噴出口３８，３９
からの燃料噴射方向は燃料噴射弁１６の軸線に対して夫
々逆向きとなっている。
本発明に係る燃料噴射弁１６では各圧縮ばね３２．３３
のばね定数は同一であるが各ニードル２６．２７を閉鎖
させる力、即ち圧縮ばね３２，３３の取付は荷重は異な
っている。
更にニードル開弁時の燃料噴出口断面積、即ちニードル
開口面積は互いに異なっている。
第４図に示す実施例においてはニードル２７の圧縮ばね
３３の取付は荷重はニードル２６の圧縮ばね３２の取付
は荷重よりも大きく、更にニードル２７の燃料噴出口断
面積はニードル２６の燃料噴出口断面積よりも極めて大
きく設定されている。
従がって燃料噴射量が少ないときは取付は荷重が小さな
ニードル２６のみが開弁し、一方燃料噴射量が増大する
とニードル２６からの燃料噴射量が燃料噴射開始後即座
に頭打ちになるため噴射燃料圧が大きくなり、その結果
ニードル２７が開弁じ、ニードル２７からも燃料が噴射
されることになる。
ところが上述したようにニードル２７の燃料噴出口断面
積は極めて大きなためにニードル２７が開弁するとニー
ドル２７からの方が噴射し易すくなり、その結果燃料噴
射量が増大するにつれてニードル２６からの噴射量は逆
に減少していく。
これを第６図に示す。なお第６図において縦軸Ｗは燃料
噴射量を示し、横軸りは機関負荷を示す。
また第６図においてハツチング領域Ａはニードル２６か
らの噴射量を示し、ハツチング領域Ｂはニードル２７か
らの噴射量を示す。
第６図から燃料噴射量がＷ。に達するとニードル２７が
開弁し、その後ニードル２７からの燃料噴射量が増大す
る一方二−ドル２６からの燃料噴射量が減少することが
わかる。
ニードル２６とニードル２７からの噴射燃料量の割振り
は圧縮ばね３２，３３の取付は荷重と燃料噴出口断面積
によっである程度自由に変えることができる。
例えば第４図に比べてニードル２７の燃料噴出口断面積
を小さくすることによって第７図に示すように機関負荷
が増大した場合にニードル２６からの噴射量を一定値Ｗ
。
にすることもできるし、又ニードル２７の燃料噴出口断
面積を更に小さくすることによって第８図に示されるよ
うに燃料噴射量がＷ。
に達した複画ニードル２６．２７からの燃料噴射量を共
に増大させることもできる。
吸気行程時、吸気弁７を介して主室６内に空気或いは稀
薄混合気からなる吸入ガス、或いは再循環排気ガスを含
んだ吸入ガスが導入される。
次いで圧縮行程時、この吸入ガスが連通路１４を介して
副室１３内に押込まれる。
副室１３内に導入された吸入ガスは第２副室１３ｂを通
過して第１副室１３ａ内に侵入し、第１副室１３ａ内に
矢印Ｃで示すような強力な旋回流を発生する。
一方、凹部１７内にはこの旋回流Ｃに誘起されて矢印り
に示すような旋回流が発生する。
燃料噴射弁１６からの燃料噴射はほぼ圧縮行程始まりの
下死点附近から開始されて上死点前１２０°附近まで行
なわれる。
ただしこの場合第６図のグラフから明らかなように機関
負荷が小さな場合には矢印Ａで示されるように隆起部１
５の先端部に向けてのみ噴射が行なわれ、機関負荷が大
きくなると矢印Ｂに示される噴射も開始されることにな
る。
隆起部１５の先端部に衝突した燃料は旋回流りに引きず
られて凹部１７内に導びかれ、凹部１７内に濃混合気を
形成する。
一方、圧縮行程が進行して第１副室１３ａ内に強力な旋
回流Ｃが発生するとこの旋回稀薄混合気の一部が補助連
通路２０を介して凹部１７内に流入し、凹部１７内の両
縁部において旋回流りとは逆向きの逆回流Ｅを発生する
。
この旋回流Ｅは旋回流Ｃにより誘起される旋回流りより
も強力であり、この旋回流Ｅは圧縮行程が進行するにつ
れて点火栓電極１９附近の旋回濃混合気流り内に進行し
、点火栓電極１９周りの残留排気ガスを除去すると共に
濃混合気を稀釈する。
第６図から明らかなように機関負荷が増大した場合隆起
部１５の先端部に向けて噴出される燃料量は頭打ちとな
り、斯くして全燃料噴射量が増大しても凹部１７内に形
成される濃混合気が過濃となることはない。
従がって上述の稀釈作用により四部１７内には最適空燃
比の混合気が機関の運転状態にかかわりなく形成され、
その結果点火栓１８による着火性が向上すると共に点火
栓１８のくすぶりを阻止することができる。
点火栓１８により着火された混合気の火炎の一部は連通
路１４を介して主室６内に噴出するがその大部分は第１
副室１３ａ内に伝播する。
第１副室１３ａ内には極めて稀薄な混合気が形成されて
いるが第１副室１３ａ内に伝播した火炎は第１副室１３
ａ内の強力な旋回流Ｃによって旋回し、その結果第１副
室１３ａ内の混合気はほとんど完全にかつ急速に燃焼せ
しめられる。
第９図は燃料噴射弁の別の実施例の断面図を示す。
第９図を参照すると、４０は燃料噴射弁本体、４１は弁
本体４０内に形成された共通燃料供給通路、４２は共通
燃料供給通路４１の下端部内に螺着された弁座、４３は
弁座４２内で摺動可能な可動ニードル、４４は可動ニー
ドル４３の上端部に固定されたスプリングリテーナ、４
５はは゛ね座、４６は圧縮ばね、４７は弁座４２内に形
成された燃料通路、４８は弁座４２と可動ニードル４３
間に形成された環状燃料通路を夫々示す。
弁座４２内には環状燃料通路４８と弁本体外部とを連通
ずる補助燃料通路４９が形成され、この通路４９内にボ
ール５０と圧縮ばね５１からなる逆止弁が挿入される。
なお、この圧縮ばね５１は燃料噴出口５２を形成したば
ね座５３上に着座する。
この実施例では圧縮ばね４６，５１の取付は荷重により
機関負荷が小さいときにニードル４３か或いは逆止弁の
いづれか一方が開弁せしぬられ、次いで機関負荷が増大
するとニードル４３と逆止弁の双方が開弁する。
従ってこの実施例ではニードル４３と逆止弁が自動噴出
制御弁を構成する。
なおこの実施例では燃料噴出口５２から副室１３内の１
点に集中的に燃料を噴射することができるという利点を
有する。
本発明による燃料噴射弁は燃焼室内における噴霧分布を
負荷に応じて制御することができ、負荷に応じた最適の
噴霧分布を得ることができる。
従がって副室付ガソリン機関はもとより副室付ディーゼ
ル機関、単室ガソリン機関、直噴式テ゛イーゼル機関に
も本発明を適用できることは言うまでもない。
なお本発明を副室付ガソリン機関に適用した場合には点
火栓のくすぶりを阻止でき、斯くして出力低下を阻止す
ることができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に係る内燃機関の側面断面図、第２図は
第１図のＩＩ −ＩＩ線に沿ってみた断面図、第３図は
第１図のＩＩＩ −ＩＩＩ線に沿ってみた断面図、第４
図は燃料噴射弁の拡大断面図、第５図は第４図の底面図
、第６図、第７図並びに第８図は燃料噴射量を示すグラ
フ、第９図は燃料噴射弁の別の実施例の断面図である。 ６・・・・・・主室、１３・・・・・・副室、１４・・
・・・・連通路、１６・・・・・・燃料噴射弁、１８・
・・・・・点火栓、２２・・・・・・共通燃料通路、２
６，２７・・・・・・可動ニードル、３２．３３・・・
・・・圧縮ばね。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ 連通路を介して主室に連結された副室を有し、該副
    室がその側部内壁面に形成された隆起部により第１副室
    と第２副室に２分割されて上記連通路が該第２副室内壁
    面に接線状に連結され、該連通路が接線状に連結する第
    ２副室内壁面と反対側に位置する上記隆起部の下方に形
    成された凹部内に点火栓を配置し、上記第１副室の頂部
    に燃料噴射弁を配置した副室付内燃機関において、該燃
    料噴射弁本体に共通の燃料供給通路と、該燃料供給通路
    に連結された２個の燃料噴出口と、該燃料噴出口を夫々
    燃料圧により自動的に開閉する２個の自動噴出制御弁と
    、該自動噴出制御弁の各々を夫々閉鎖方向に付勢する２
    個の弾発性部材とを具備し、一方の燃料噴出口を上記隆
    起部先端に指向せしめると共に他方の燃料噴出口を該隆
    起部と反対側の副室内壁面上に指向せしめ、上記２個の
    弾発性部材のばね定数を同一にすると共に上記一方の燃
    料噴出口に対して設けられた自動噴出制御弁の弾発性部
    材の取付は荷重を上記他方の燃料噴出口に対して設けら
    れた自動噴出制御弁の弾発性部材の取付は荷重よりも小
    さくし、上記一方の燃料噴出口の開口面積を上記他方の
    燃料噴出口の開口面積よりも小さくした副室付内燃機関
    の燃料噴射弁。
JP53054963A 1978-05-11 1978-05-11 副室付内燃機関の燃料噴射弁 Expired JPS5950848B2 (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
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US06/014,163 US4232638A (en) 1978-05-11 1979-02-22 Internal combustion engine equipped with an auxiliary combustion chamber

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JPS54147309A JPS54147309A (en) 1979-11-17
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