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Patent Searching and Data


Title:
IN-CYLINDER INJECTION TYPE INTERNAL COMBUSTION ENGINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/004838
Kind Code:
A1
Abstract:
To provide an in-cylinder injection type internal combustion engine of spray guide combustion system in which the combustion performance can be sufficiently maintained with less fuel by collecting the fuel spray injected from a fuel injection valve at the electrode part of an ignition plug. A spray control column (30) for introducing the fuel injected from the fuel injection valve (4) into the electrode part (10) of the ignition plug (5) is provided at the side of the ignition plug (5).

Inventors:
TANAKA DAI (JP)
HATA KOJI (JP)
NAKANE KAZUYOSHI (JP)
SATO KIMIHIKO (JP)
YAMAMOTO SHIGEO (JP)
Application Number:
PCT/JP2008/054577
Publication Date:
January 08, 2009
Filing Date:
March 13, 2008
Export Citation:
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Assignee:
MITSUBISHI MOTORS CORP (JP)
TANAKA DAI (JP)
HATA KOJI (JP)
NAKANE KAZUYOSHI (JP)
SATO KIMIHIKO (JP)
YAMAMOTO SHIGEO (JP)
International Classes:
F02B23/10; F02B23/08
Foreign References:
JP2005180202A2005-07-07
JP3903604B22007-04-11
JPS63112789U1988-07-20
JPH0226729U1990-02-21
JP2002030938A2002-01-31
JPH01134732U1989-09-14
JP2002030938A2002-01-31
Other References:
See also references of EP 2166210A4
Attorney, Agent or Firm:
NAGATO, Kanji (8-1 Shinbashi 5-chome, Minato-k, Tokyo 04, JP)
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Claims:
 燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と、前記燃料噴射弁からの燃料噴霧の噴射経路近傍に電極部が配置された点火プラグとを備え、前記燃料噴射弁から噴射された燃料噴霧が前記電極部近傍を通過したときに点火する筒内噴射型内燃機関において、
 前記燃料噴射弁から噴射されて前記点火プラグの側部外方へ向かう燃料を前記電極部へ導入する導入部材を備えたことを特徴とする筒内噴射型内燃機関。
 前記導入部材は、前記燃料噴射弁の噴射口と前記電極部とを結ぶ線を挟んで両側に設けられたことを特徴とする請求項1に記載の筒内噴射型内燃機関。
 前記導入部材は、前記点火プラグが設けられるシリンダヘッドの前記燃焼室に対応する部分に配置された一対の柱状部材であることを特徴とする請求項2に記載の筒内噴射型内燃機関。
 前記一対の柱状部材は前記電極部両側方に設けられ、それぞれに設けられた側面が前記燃料噴射弁の噴射口に対面するように形成されたことを特徴とする請求項3に記載の筒内噴射型内燃機関。
 前記一対の柱状部材は前記電極部近傍に設けられ、一方の柱状部材に設けられた側面と他方の柱状部材に設けられた側面が、互いに向き合うように形成されたことを特徴とする請求項3に記載の筒内燃料噴射型内燃機関。
 前記燃料噴射弁の噴射口と前記電極部とを結ぶ線上に、燃料噴霧の通過を妨げる壁部材を更に備えたことを特徴とする請求項1~3のいずれかに記載の筒内噴射型内燃機関。
Description:
筒内噴射型内燃機関

 本発明は、筒内噴射型内燃機関に関し、 にスプレーガイド燃焼方式を採用した内燃 関の構造に関する。

 筒内噴射型内燃機関の燃焼方式として、 プレーガイド燃焼方式が知られている。ス レーガイド燃焼方式を採用した内燃機関で 、燃料噴射弁から噴射される燃料噴射領域 または燃料噴射領域近傍に電極部が位置す よう点火プラグが設置され、燃料噴射弁か 噴射された燃料噴霧により生成された混合 が電極部近傍を通過中に点火が行われる。 れにより、電極部近傍を比較的リッチな空 比とする一方、電極部より離れた位置では リーンとすることができ、燃焼安定性を確 した上で筒内全体ではリーンな空燃比とし 所謂成層リーン燃焼によって、燃費の向上 図ることができる。

 一般的な点火プラグの電極部は、中心電 と中心電極側方に配置された棒状の接地電 (以下側極と表記)によって形成されている 上記のスプレーガイド燃焼方式の筒内噴射 内燃機関では、電極部の側方から燃料が噴 されるので、側極の位置によっては側極が 料噴霧の通過を妨げて電極部へ燃料が供給 れ難くなるおそれがある。したがって、側 が電極部への燃料輸送を妨げない位置とな ように点火プラグの回転位置を固定するこ が望ましいが、点火プラグは、点火プラグ 形成された雄ネジ部と、シリンダヘッドに 成された雌ネジ部が螺合されることで、シ ンダヘッドに取り付けられる構造となって るため、側極の位置が一定となるよう、点 プラグの取り付け回転位置を固定すること 困難である。ここで、この内燃機関が単気 である場合では、点火プラグ側極の回転位 が一定とならなくとも燃料噴射時期や点火 期を側極の回転位置に対応して設定するこ で、燃焼安定性をある程度確保することが きるものの、多気筒である場合では、点火 ラグ側極の回転位置が各気筒で異なり点火 期及び噴射時期が設定し難くなるおそれが る。

 そこで、特開2006-291798号公報に示される うに、点火プラグの先端部に円筒状のシュ ウドを設け電極部の周囲を覆い、更にこの ュラウドに円周方向に一定間隔で燃料噴霧 過用の孔を設けることで、点火プラグ側極 回転位置にかかわらず電極部への燃料の供 性を一定にすることにより、多気筒の筒内 射型内燃機関における点火時期及び噴射時 の設定を容易にする技術が開発されている

 上記の特開2006-291798号公報に示されるよ に、電極部の周囲を円筒状のシュラウドで うとシュラウドにより燃料の気化は促進さ るが、設定できる燃料噴霧通過用孔の大き は限られるため、効率よく燃料噴霧を電極 に供給しているとは言い難い。

 本発明はこのような問題を解決するために されたもので、その目的とするところは、
燃料噴射弁から噴射された燃料噴霧を電極部 に集約させて、少ない燃料で燃焼安定性を十 分に確保できる筒内噴射型内燃機関を提供す ることにある。

 上記の目的を達成するために、本発明は 燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁 、燃料噴射弁からの燃料噴霧の噴射経路近 に電極部が配置された点火プラグとを備え 燃料噴射弁から噴射された燃料噴霧が電極 近傍を通過したときに点火する筒内噴射型 燃機関において、前記燃料噴射弁から噴射 れて前記点火プラグの側部外方へ向かう燃 を前記電極部へ導入する導入部材を備えて る。

 本発明の筒内噴射型内燃機関によれば、 料噴射弁から噴射された燃料のうち、点火 ラグの側部外方へ向かう燃料も、導入部材 よって点火プラグの電極部に導入されるの 、燃料噴霧が集約して電極部に導入される ととなり、少ない燃料で電極部近傍を十分 リッチな空燃比とすることが出来、燃焼安 性を十分に確保できる。

 前記導入部材は、好ましくは、燃料噴射 の噴射口と電極部とを結ぶ線を挟んで電極 の両側に備えられている。

 この構成によれば、燃料噴霧から生成さ た混合気が導入部材によって電極部に向け 両側方から導入される。したがって、電極 において混合気が衝突してその流速を打ち し合って電極部近傍に滞留するので、高速 気流による点火放電アークの吹き消えを抑 し、点火性能を向上させることができる。

 前記導入部材は、好ましくは、前記点火 ラグが設けられるシリンダヘッドの前記燃 室に対応する部分に配置された一対の柱状 材であり、簡単な構成で導入部材を得るこ ができる。

 また好ましくは、前記一対の柱状部材は 記電極部の両側方に設けられ、それぞれに けられた側面が前記燃料噴射弁の噴射口に 面するように形成されている。

 この構成によれば、簡単な構成で、燃料 射弁から噴射された燃料を集約して電極部 導入することができる。また、燃料噴射弁 ら噴射された燃料噴霧が導入部材の一側面 衝突することで、特に導入部材が高温であ 場合に燃料の気化が促進され、燃焼安定性 向上させることができる。

 また好ましくは、前記一対の柱状部材は 記電極部近傍に設けられ、一方の柱状部材 設けられた側面と他方の柱状部材に設けら た側面が、互いに向き合うように形成され いる。

 この構成によれば、やはり簡単な構成で 燃料噴射弁から噴射された燃料を集約して 極部に導入することができる。また、燃料 射弁から噴射された燃料噴霧が導入部材の 側面に衝突することで、特に導入部材が高 である場合に燃料の気化が促進され、燃焼 定性を向上させることができる。

 また、本発明において、前記燃料噴射弁 噴射口と電極部とを結ぶ線上に、燃料噴霧 通過を妨げる壁部材を更に備えることがで る。

 この構成によれば、壁部材により、燃料 射弁から電極部への燃料噴霧の直接の流入 妨げることができるとともに、防風壁の役 も果たすため、電極部での燃料噴霧による 電アークの吹き消えを防止することができ 。

本発明に係る筒内燃料噴射型エンジン 概略構成図である。 本発明の第1の実施形態に係る燃焼室 上部の構造を示す正面図である。 同第1の実施形態に係る燃焼室内上部 構造を示す下面図である。 電極部での混合気の形成状態を示す説 図である。 本発明の第1の実施形態における側極 位置と噴射時期及び点火時期の安定燃焼領 との関係を示すグラフである。 噴霧制御柱のない従来例における側極 の位置と噴射時期及び点火時期の安定燃焼領 域との関係を示すグラフである。 本発明の第2の実施形態に係る燃焼室 上部の構造を示す正面図である。 同第2の実施形態に係る燃焼室内上部 構造を示す下面図である。 本発明の他の実施形態における燃焼室 上部の構造を示す下面図である。 本発明の他の実施形態における燃焼室 上部の構造を示す下面図である。 本発明の更に別の実施形態における燃 室内上部の構造を示す下面図である。

 以下、本発明の実施の形態を図面に基づき 明する。
 図1は、本発明に係るエンジン1(内燃機関)の 概略内部構造図である。

 図1に示すように、本実施形態のエンジン 1は、スプレーガイド燃焼方式を採用した多 筒の筒内燃料噴射型エンジンであり、その リンダヘッド2には、燃焼室3に臨んで燃料噴 射弁4と点火プラグ5とが気筒毎に設けられて る。エンジン1のピストン6の上面には、略 央部に円筒状の窪みであるキャビティ7が形 されている。

 燃料噴射弁4は、燃料噴射方向が指向性を 有しており、キャビティ7の縁部7aに向かって カーテン状に燃料噴霧が噴射され、その一部 が点火プラグ5の先端部を含む領域を通過す ように設定されている。点火プラグ5は、シ ンダヘッド2に設けられた雌ねじに螺合して 固定されており、放電アークが発生する先端 の電極部10が燃料噴射弁4の噴射口11に近接し 配置されている。また、点火プラグ5には、 電極部10の側方に電極部の一部をなす棒状の 極12が形成されている。

 点火プラグ5及び燃料噴射弁4はECU20と電気 的に接続されている。ECU20は、エンジン1の回 転速度を検出する回転速度センサ21、スロッ ル開度を検出するスロットルセンサ22、ア セル操作量を検出するアクセルポジション ンサ23等のセンサ類とも電気的に接続されて おり、これらのセンサ類からの情報に基づき 、燃料噴射弁4による燃料噴射量や燃料噴射 期及び点火プラグ5による点火時期等を制御 る。

 図2Aは、本発明の第1の実施形態に係る燃 室内上部の構造を示す正面図、図2Bは、同 1の実施形態に係る燃焼室内上部の構造を示 下面図である。

 本実施形態では、図2A及び図2Bに示すよう に、点火プラグ5の側方に電極部10を挟んで、 柱状部材である噴霧制御柱30(導入部材)が2個 設している。噴霧制御柱30は、シリンダヘ ド2の下面から下方に向けて、先端が点火プ グ5の先端の電極部10と燃料噴射弁の噴射口1 1とを結ぶ線CLと概ね同じ上下位置まで延びて おり、その横断面の形状は中心角が90度の扇 であって、平面状の第1の側面30a及び第2の 面30bと曲面状の第3の側面30cとを有している

 各噴霧制御柱30は、第1の側面30aが電極部1 0の側方位置で燃料噴射弁4の噴射口11と電極 10とを結ぶ線CLに対して垂直に噴射口11と対 するように、かつ第2の側面30bが電極部10の 方位置から噴射口11と電極部10とを結ぶ線CL 対して平行に噴射口11とは反対方向に延びる ように配置されている。

 また、図2Bに示すように、燃料噴射弁4か 噴射された燃料噴霧は、少なくとも一部が 霧制御柱30へ向かうように設定されている

 図3は、電極部10での混合気の形成状態を す説明図である。

 以上の構成により、本実施形態では、図3 に示すように、燃料噴射弁4から噴射された 料噴霧は、噴霧制御柱30の第1の側面30aに衝 し混合気を生成する。この混合気は、第1の 面30aに沿ってその一部が電極部10に向かっ 導入される。電極部10近傍で両側の噴霧制御 柱30から互いに反対方向に流入してきた混合 は衝突し、電極部10付近に雲状となって滞 する。そして、電極部10で放電アークを発生 させることで、電極部10付近に滞留する混合 が点火される。

 上記のように、本実施形態では、燃料噴 弁4から噴射された燃料噴霧は、噴霧制御柱 30の第1の側面30aに衝突することで、噴霧制御 柱30の熱によって気化が促進される。したが て、点火プラグ5の電極部10での燻りが抑制 れ点火性能が向上する。また、点火プラグ5 の側方で噴霧制御柱30は燃料噴射弁4から噴射 された燃料噴霧を遮り、第1の側面30aに沿っ 電極部10に導入するので、燃料噴霧を電極部 10に集約させることができる。したがって、 料噴射弁4の製造バラつきや経年変化により 燃料噴射方向が変化しても、電極部10への燃 の供給量が確保され、少ない燃料噴射量で 実に点火することが可能となる。更に、電 部10で、互いに反対方向から混合気が流入 て衝突することで、混合気の流速が打ち消 れて低下するので、高速の気流による放電 ークの吹き消えを防止することが出来、点 性能を向上させることができる。したがっ 、点火プラグ5の点火エネルギを抑制するこ で点火プラグ5の寿命を増加させることがで きるとともに、スプレーガイド燃焼方式での 高速の燃料噴霧や気流に起因した脆弱な点火 安定性を改善することができる。

 また、本実施形態では、燃料噴霧は燃料 射弁4から直接電極部10に到達するのではな 、噴霧制御柱30の第1の側面30aに衝突して電 部10の両側方から電極部10に導入されるので 、例え側極12が電極部10と燃料噴射弁4の噴射 11とを結ぶ線CL上に位置していたとしても、 燃料の導入経路から外れていることから燃料 の導入を妨げることなく十分に電極部10に到 させることができる。また、一方の噴霧制 柱30の第1の側面30aから電極部10へ向かう経 上に側極12が位置していたとしても、他方の 噴霧制御柱30から電極部10への燃料噴霧の導 経路は確保される。したがって、点火プラ 5の取り付け回転位置に伴って側極12がいず の回転位置に位置していたとしても、燃料 射弁4から電極部10への燃料噴霧の供給性が 保される。

 図4Aは、本発明の第1の実施形態における 極12の回転位置と安定燃焼領域となる噴射 期及び点火時期との関係を示すグラフであ 、図4Bは、噴霧制御柱30のない従来例におけ 側極12の回転位置と安定燃焼領域となる噴 時期及び点火時期との関係を示すグラフで り、図4Aに対する比較例として示す。なお、 側極12の回転位置は、電極部10と燃料噴射弁4 噴射口11とを結ぶ線CL上に位置する場合を180 degに、噴射口11に対して反対方向に位置する 合(図2A及び図2Bに示す回転位置の場合)を0deg とする。

 図4Bに示すように、従来例のように噴霧 御柱30のない場合では、側極12の回転位置が1 80degであるときに、側極12により燃料噴霧の 過が遮られ、燃料噴霧が電極部10に到達し難 くなるので、安定燃焼領域が狭くなってしま う。したがって、従来例では、多気筒エンジ ンにおいて、側極12の回転位置がいかなる場 でも安定した燃焼を図るためには、図中ハ チング部で示すように極めて狭い範囲に噴 時期及び点火時期を設定しなければならず 実用的ではない。一方、本実施形態では、 4Aに示すように、側極12の回転位置に関わら ず広い範囲で燃焼安定性が確保されるので、 噴射時期及び点火時期の設定が容易となる。

 図5Aは、本発明の第2の実施形態に係る燃 室内上部の構造を示す正面図、図5Bは、同 2の実施形態に係る燃焼室内上部の構造を示 下面図である。

 図5A及び図5Bに示すように、第2の実施形 では、第1の実施形態に対して、更に電極部1 0と燃料噴射弁4の噴射口11とを結ぶ線CL上に、 燃料噴霧や燃料噴霧に誘起された気流の通過 を妨げる防風壁40(壁部材)が設けられている これにより、燃料噴霧の電極部10への直接の 流入が防げられるので、燃料噴霧による放電 アークの吹き消えや点火プラグ5の燻りを確 に防止することができる。

 図6、図7は、それぞれ本発明の他の実施 態における燃焼室内上部の構造を示す下面 である。

 本発明では、図6に示すように、噴霧制御 柱30を1個にすることも可能である。また、図 6に示すように噴射口11に対面する第1の側面30 aを弓状にしたり、図7に示すように噴霧制御 30の断面の中心角を90度以上とし第1の側面30 aを電極部10と燃料噴射弁4の噴射口11とを結ぶ 線CLに対して傾斜させたりすることで、噴霧 御柱30に衝突した燃料噴霧がより多く電極 10に導入されるようにすることが可能である 。

 図8は、本発明の更に別の実施形態を示す 。この実施形態においては、一対の噴射制御 柱30が、電極部10と燃料噴射弁4の噴射口11と 間における電極10に近い部分において、電極 部10と噴射口11とを結ぶ線CLを挟んで両側に設 けられている。また、一方の噴射制御柱30の 面30dと他方の噴射制御柱30の側面30dが、互 に向き合うように形成されている。また燃 噴射弁4の噴射口11からは、複数の放射方向 向けて燃料が噴射され、その中の2つは、そ ぞれ噴射制御柱30の側面30dに向けて噴射さ 、これにより、その噴射された燃料が、図 示した矢印のように、側面30dで反射されて 極部10へ導入されるものである。

 なお、図6及び図7に示される実施形態、 るいは図8に示される実施形態においても、 述の第2実施形態と同様に、電極部10と燃料 射弁4の噴射口11とを結ぶ線CL上に、燃料噴 や燃料噴霧に誘起された気流の通過を妨げ 防風壁40(壁部材)が設けることができる。こ により、燃料噴霧の電極部10への直接の流 が防げられるので、燃料噴霧による放電ア クの吹き消えや点火プラグ5の燻りを確実に 止することができる。

 以上で実施形態の説明を終えるが、本発明 形態はこの実施形態に限定されるものでは い。例えば、上記実施形態では燃料をカー ン状に噴射しているが、カーテン状でなく も本発明を実施することが可能である。ま 、噴霧制御柱30の横断面形状は扇形であっ が、四角形とすることも可能である。
 
 
 




 
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