JP2000034925A - ガソリン直噴エンジン - Google Patents

ガソリン直噴エンジン

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JP2000034925A JP11104817A JP10481799A JP2000034925A JP 2000034925 A JP2000034925 A JP 2000034925A JP 11104817 A JP11104817 A JP 11104817A JP 10481799 A JP10481799 A JP 10481799A JP 2000034925 A JP2000034925 A JP 2000034925A
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尚樹 高山
Hitoshi Takahashi
均 高橋
Hiromi Matsuura
浩海 松浦
Susumu Nakajima
進 中島
Masaaki Takeda
真明 武田
Mitsuharu Imazeki
光晴 今関
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Abstract

(57)【要約】 【課題】シリンダヘッドおよびピストンの頂部間に形成
される燃焼室の一部を構成するキャビティが、前記ピス
トンの頂部に設けられ、燃焼室にガソリンを直接噴射す
る燃料噴射弁ならびに燃焼室に臨む点火プラグがシリン
ダヘッドに取付けられるガソリン直噴エンジンにおい
て、エンジン回転数・負荷の広い範囲で安定した希薄層
状燃焼を可能とし、燃費の改善および排気ガス性状の向
上を図る。 【解決手段】燃焼室１５の天井面のほぼ中央部に臨む燃
料噴射弁２２が、ピストン１３1 の軸線とほぼ平行な軸
線を有してシリンダヘッド１４に取付けられ、燃料噴射
弁２２および点火プラグ２３の下方に配置されてピスト
ン１３1 の頂部に設けられるキャビティ２１が、燃料噴
射弁２２に対応する側よりも点火プラグ２３に対応する
側を深くして形成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、シリンダヘッドお
よびピストンの頂部間に形成される燃焼室の一部を構成
するキャビティが、前記ピストンの頂部に設けられ、燃
焼室にガソリンを直接噴射する燃料噴射弁ならびに燃焼
室に臨む点火プラグがシリンダヘッドに取付けられるガ
ソリン直噴エンジンに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、図１４で示すガソリン直噴エンジ
ンや、図１５で示すガソリン直噴エンジンが知られてい
る。而して図１４のガソリン直噴エンジンでは、ピスト
ン１３ 4 の頂部に設けられるキャビティ２１1 内にガソ
リンを噴射することを可能として、ピストン１３4 の軸
線に対して傾斜した軸線を有する燃料噴射弁２２がシリ
ンダヘッド１４に取付けられるとともに、該燃料噴射弁
２２からのガソリン噴射流中に前端を臨ませるようにし
て点火プラグ２３がシリンダヘッド１４に取付けられて
おり、燃料噴射弁２２から噴射されるガソリンを点火プ
ラグ２３で着火せしめることにより、燃焼室１５1 内で
混合気が均一化する前にガソリンを燃焼させて希薄層状
燃焼を可能としたものである。また図１５のガソリン直
噴エンジンでは、燃焼室１５2 の側面に臨む燃料噴射弁
２２がピストン１３5 の軸線に対して傾斜した軸線を有
してシリンダヘッド１４に取付けられるとともに、燃焼
室１５2 の天井面の略中央部に臨むようにしてシリンダ
ヘッド１４に点火プラグ２３が取付けられ、ピストン１
３5 の頂部には、燃料噴射弁２２からの噴射ガソリンの
ペネトレーションならびに燃焼室１５2 内のスワール流
によりガソリンを点火プラグ２３の近傍に導く形状でキ
ャビティ２１2 が設けられており、圧縮行程の後期に燃
料噴射弁２２からガソリンを噴射することにより希薄燃
焼を可能としたものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記図１４
で示したガソリン直噴エンジンのように、燃料噴射弁２
２から噴射中のガソリンを点火プラグ２３の火花点火に
より着火せしめるようにしたものでは、燃焼室１５1 内
でのガソリンの気化および空気との混合が不充分であ
り、通常の点火システムでは安定した着火が困難であ
り、多重着火が必要となり、点火系システムの複雑化、
コスト増大および点火プラグの電極摩耗等の問題が生じ
る。またガソリンおよび空気の混合が不充分であること
に起因して、スモークが発生し易く、未燃ガソリンの排
出量が比較的多くなり、排気ガス性状の悪化を招くとと
もに、燃焼期間が長くなって燃費の改善も困難であり、
エンジン回転数、負荷の広い範囲で安定した希薄層状燃
焼を行なうことができない。
【０００４】また図１５で示したガソリン直噴エンジン
の場合には、キャビティ２１2 の形状と燃焼室１５2 内
でのスワール流とにより、可燃混合気を点火プラグ２３
近傍に集めて層状燃焼を行なうようにしているので、燃
料噴射弁２２の噴射タイミングが制限され、エンジン回
転数、負荷の広い範囲で安定した希薄層状燃焼を行なう
ことができない。また全負荷運転等で燃料噴射弁２２に
よる早期噴射を行なって均一混合気を得ようとする場合
には、噴射されたガソリンが燃料噴射弁とは反対側のシ
リンダ壁面に付着し易く、エンジン潤滑油の劣化や、エ
ンジン本体の耐久性低下および排気ガス性状の悪化等を
招く可能性がある。
【０００５】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであり、エンジン回転数・負荷の広い範囲で安定した
希薄層状燃焼を可能とし、燃費の改善および排気ガス性
状の向上を図ったガソリン直噴エンジンを提供すること
を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、シリンダヘッドおよびピス
トンの頂部間に形成される燃焼室の一部を構成するキャ
ビティが、前記ピストンの頂部に設けられ、燃焼室にガ
ソリンを直接噴射する燃料噴射弁と、燃焼室に臨む点火
プラグとがシリンダヘッドに取付けられるガソリン直噴
エンジンにおいて、燃焼室の天井面のほぼ中央部に臨む
燃料噴射弁が、ピストンの軸線とほぼ平行な軸線を有し
てシリンダヘッドに取付けられ、該燃料噴射弁および点
火プラグの下方に配置されてピストンの頂部に設けられ
るキャビティが、前記燃料噴射弁に対応する側よりも前
記点火プラグに対応する側を深くして形成されることを
特徴とする。
【０００７】このような構成によれば、ピストンの軸線
とほぼ平行な軸線を有する燃料噴射弁から噴射されるガ
ソリンが、該燃料噴射弁の下方に配置されるピストンの
キャビティ内に直接噴射されることになり、該キャビテ
ィ内では、ガソリンおよび空気の混合気が縦渦を形成
し、気化したガソリンおよび空気の良好な成層状態の混
合気がキャビティ内に保持される。しかもキャビティは
燃料噴射弁に対応する側よりも点火プラグに対応する側
を深くして形成されているので、可燃混合気がより長時
間にわたってキャビティ内に保持されることにより多重
着火を不要とした通常の点火システムによる安定した着
火が可能となり、燃料噴射弁による噴射タイミングの自
由度を大としつつ、エンジン回転数・負荷の広い範囲で
安定した希薄層状燃焼が可能となり、燃費の改善および
排気ガス性状の向上を図ることができる。
【０００８】また請求項２記載の発明は、上記請求項１
記載の発明の構成に加えて、前記キャビティは、前記燃
料噴射弁に対応する第１位置および前記点火プラグに対
応する第２位置間を結ぶ第１の直線上で第１および第２
位置間に該キャビティの中心が配置されるようにして、
前記ピストンの頂部に設けられ、前記第１の直線に沿う
方向での前記キャビティの底面は、前記第２位置側に向
って深くなるように傾斜して形成されることを特徴と
し、かかる構成によれば、燃料噴射弁からキャビティ内
に噴射されたガソリンおよび空気の混合気を点火プラグ
側に集めて着火をより確実にし、良好な燃焼安定性およ
び燃費の低減を図ることができる。
【０００９】請求項３記載の発明は、上記請求項２記載
の発明の構成に加えて、前記第２位置に関して前記キャ
ビティの中心とは反対側で前記第１の直線がキャビティ
の内周と交差する第３位置が設定され、前記燃焼室内に
形成されるスワールの流れ方向に沿って前記第３位置か
ら９０度以下の所定の偏位角度だけ上流側でキャビティ
の内周に第４位置が設定され、前記キャビティの中心お
よび第４位置を通る第２の直線上ではキャビティの深さ
が第４位置側に向うにつれて深くなるが第２の直線から
両側に離反するにつれて浅くなるように前記キャビティ
の底面が形成されることを特徴とする。
【００１０】このような請求項３記載の発明の構成によ
れば、キャビティ内の混合気を第２の直線に沿って第４
位置側に導き、第４位置でキャビティの内面に沿って上
昇した混合気が燃焼室内に生じているスワールにより点
火プラグ側に流れるようにして、点火プラグによる着火
をより確実とし、燃焼安定性のより一層の向上を図ると
ともに燃費の低減をより一層図ることができる。
【００１１】請求項４記載の発明は、上記請求項３記載
の発明の構成に加えて、前記第２の直線が、第４位置と
は反対側でキャビティの内周と交差する位置の深さが最
も浅くなるように前記キャビティの底面が形成されるこ
とを特徴とし、かかる構成によれば、キャビティ内の混
合気を第２の直線に沿って第４位置側により効果的に導
き、燃焼安定性の向上および燃費の低減をより一層効果
的に図ることができる。
【００１２】さらに請求項５記載の発明は、上記請求項
１ないし４のいずれかに記載の発明の構成に加えて、前
記ピストンは、ピストン主体と、前記キャビティを形成
するキャビティ形成部材とが、前記キャビティ内面およ
び前記ピストン主体間を断熱して相互に結合されて成る
ことを特徴とし、かかる構成によれば、キャビティの内
面を比較的高温に保ち、燃焼室内でのガソリンの気化を
より一層促進して、燃焼効率の向上を図ることができ、
より一層安定した希薄燃焼を実現することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、添
付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【００１４】図１ないし図９は本発明の第１実施例を示
すものであり、図１はガソリン直噴エンジンの要部縦断
面図であって図２の１−１線に沿う断面図、図２はピス
トンの平面図、図３は図２の３−３線に沿うピストンの
要部縦断面図、図４は図２の４−４線に沿うピストンの
要部縦断面図、図５はキャビティの深さの周方向に沿う
変化を示す図、図６は正味仕事に対する燃料消費率の変
化特性を示す図、図７は機関回転数に対するスモーク発
生率の変化特性を示す図、図８はキャビティの底面傾斜
角度による燃焼変動率および燃料消費率の変化特性を示
す図、図９は偏位角度による燃焼変動率および燃料消費
率の変化特性を示す図である。
【００１５】先ず図１ないし図４において、シリンダブ
ロック１１に設けられるシリンダボア１２に摺動可能に
嵌合されるピストン１３1 の頂部と、シリンダブロック
１１に結合されるシリンダヘッド１４との間には燃焼室
１５が形成されており、シリンダヘッド１４には、シリ
ンダボア１２に対して１つずつの吸気ポート１６および
排気ポート１７がシリンダヘッド１４の両側面に開口す
るようにしてそれぞれ設けられる。
【００１６】またシリンダヘッド１４には、燃焼室１５
および吸気ポート１６間の連通、遮断を切換える一対の
吸気弁１８1 ，１８2 が配設されるとともに、燃焼室１
５および排気ポート１７間の連通、遮断を切換える一対
の排気弁１９1 ，１９2 が配設されており、両吸気弁１
８1 ，１８2 を開閉駆動する動弁機構（図示せず）は、
両吸気弁１８1 ，１８2 の一方１８1 を開閉作動せしめ
るが他方の吸気弁１８ 2 を休止せしめて、燃焼室１５内
に図２の矢印２０で示す流れ方向のスワールを形成する
ことができる。
【００１７】ピストン１３1 の頂部には、前記燃焼室１
５の一部を構成する円形のキャビティ２１が、たとえば
ピストン１３1 の上死点での燃焼室１５の体積の２３〜
２５％を占めるようにして設けられており、シリンダヘ
ッド１４には、ピストン１３ 1 の軸線とほぼ平行な軸線
を有する燃料噴射弁２２が、前記燃焼室１５にガソリン
を直接噴射することを可能として、燃焼室１５の天井面
のほぼ中央部に臨むように取付けられる。またシリンダ
ヘッド１４には、ピストン１３1 の軸線に対して傾斜し
た軸線を有して両排気弁１９1 ，１９2 間に配置される
点火プラグ２３が燃焼室１５内に前端を突入させるよう
にして取付けられる。
【００１８】前記キャビティ２１は、燃料噴射弁２２お
よび点火プラグ２３の下方に配置されるようにしてピス
トン１３1 の頂部に設けられ、燃料噴射弁２２に対応す
る側よりも点火プラグ２３に対応する側を深くして形成
される。
【００１９】しかも前記キャビティ２１は、前記燃料噴
射弁２２に対応する第１位置Ｐ１および前記点火プラグ
２３に対応する第２位置Ｐ２間を結ぶ第１の直線Ｌ１上
で両位置Ｐ１，Ｐ２間の中間部に該キャビティ２１の中
心Ｃが配置されるようにして前記ピストン１３1 の頂部
に設けられる。
【００２０】また前記第２位置Ｐ２に関して前記キャビ
ティ２１の中心Ｃとは反対側で前記第１の直線Ｌ１がキ
ャビティ２１の内周と交差する第３位置Ｐ３から、前記
燃焼室１５内に形成されるスワールの流れ方向２０に沿
って９０度以下の所定の偏位角度αだけ上流側でキャビ
ティ２１の内周に第４位置Ｐ４が設定されており、第４
位置Ｐ４および前記キャビティ２１の中心Ｃを通る第２
の直線Ｌ２上では第４位置Ｐ４側に向うにつれて深くな
るが第２の直線Ｌ２から両側に離反するにつれてキャビ
ティ２１が浅くなるように前記キャビティ２１の底面が
形成される。
【００２１】このようなキャビティ２１の内周部の深さ
は、図５で示すように、周方向に沿って変化するもので
あり、第３位置Ｐ３から図２の反時計方向に沿って偏位
角度αの位置すなわち第４位置Ｐ４で最も深くなり、第
４位置Ｐ４から９０度だけ図２の反時計方向に移動した
第５位置Ｐ５で最も浅くなり、第５位置から９０度だけ
図２の反時計方向に移動した第６位置Ｐ６すなわち第２
の直線Ｌ２上で第４位置Ｐ４とは反対側の位置では第４
位置Ｐ４よりも浅くなり、第６位置Ｐ６から９０度だけ
図２の反時計方向に移動した第７位置Ｐ７でも上記第５
位置Ｐ５と同様に最も浅くなる。
【００２２】このようなキャビティ２１の底面形状によ
れば、第１の直線Ｌ１に沿う断面でのキャビティ２１の
底面は、図１で示すように、第２位置Ｐ２側に向って深
くなるように傾斜角度θで傾斜して形成されることにな
る。
【００２３】次にこの第１実施例の作用について説明す
ると、燃焼室１５の天井面のほぼ中央部に臨む燃料噴射
弁２２が、ピストン１３1 の軸線とほぼ平行な軸線を有
してシリンダヘッド１４に取付けられ、燃料噴射弁２２
および点火プラグ２３の下方に配置されてキャビティ２
１がピストン１３1 の頂部に設けられている。したがっ
て燃料噴射弁２２から噴射されるガソリンが、キャビテ
ィ２１内に直接噴射されることになり、該キャビティ２
１内では、ガソリンおよび空気の混合気が縦渦を形成
し、気化したガソリンおよび空気の良好な成層状態の混
合気がキャビティ２１内に保持され、その成層状態の混
合気が点火プラグ２３により着火される。しかもキャビ
ティ２１は燃料噴射弁２２に対応する側よりも点火プラ
グ２３に対応する側を深くして形成されているので、可
燃混合気がより長時間にわたってキャビティ２１内に保
持されることにより多重着火を不要とした通常の点火シ
ステムによる安定した着火が可能となり、燃料噴射弁２
２による噴射タイミングの自由度を大としつつ、エンジ
ン回転数・負荷の広い範囲で安定した希薄層状燃焼が可
能となり、燃費の改善および排気ガス性状の向上を図る
ことができる。
【００２４】ここで、図１４および図１５で示した従来
技術のような斜め噴射の場合と、本発明に従って直立状
態とした燃料噴射弁２２による燃焼室１５内へのガソリ
ン噴射の場合（センター噴射の場合）とで、正味仕事に
対する燃料消費率の変化を比較すると、図６で示すよう
になり、センター噴射の場合の方が燃料消費率を低くし
得ることが明らかである。また上記斜め噴射の場合と、
本発明に従うセンター噴射の場合とで、機関回転数に対
するスモーク発生率の変化を比較すると、図７で示すよ
うになり、センター噴射の場合にはスモーク発生率をほ
ぼ「０」に抑えることができるのに対し、斜め噴射の場
合にはスモークの発生が避けられないことがわかる。
【００２５】またキャビティ２１は、燃料噴射弁２２に
対応する第１位置Ｐ１および点火プラグ２３に対応する
第２位置Ｐ２間を結ぶ第１の直線Ｌ１上で両位置Ｐ１，
Ｐ２間の中間部にキャビティ２１の中心Ｃが配置される
ようにしてピストン１３1 の頂部に設けられており、第
１の直線Ｌ１に沿う方向でのキャビティ２１の底面は、
第２位置Ｐ２側に向って深くなるように、たとえば傾斜
角度θで傾斜して形成されている。したがって燃料噴射
弁２２からキャビティ２１内に噴射されたガソリンおよ
び空気の混合気を点火プラグ２３側に集めて着火をより
確実にし、良好な燃焼安定性および燃費の低減を図るこ
とができる。
【００２６】ここで、前記傾斜角度θを変化させたとき
に燃焼変動率および燃料消費率は、図８で示すように変
化するものであり、安定燃焼域として、傾斜角度θを５
〜２０度に設定することが望まれる。
【００２７】さらに第２位置Ｐ２に関してキャビティ２
１の中心Ｃとは反対側で第１の直線Ｌ１がキャビティ２
１の内周と交差する第３位置Ｐ３が設定されるととも
に、燃焼室１５内に形成されるスワールの流れ方向２０
に沿って第３位置Ｐ３から９０度以下の所定の偏位角度
αだけ上流側でキャビティ２１の内周に第４位置Ｐ４が
設定され、キャビティ２１の中心Ｃおよび第４位置Ｐ４
を通る第２の直線Ｌ２上ではキャビティ２１の深さが第
４位置Ｐ４側に向うにつれて深くなるが第２の直線Ｌ２
から両側に離反するにつれて浅くなるようにキャビティ
２１の底面が形成されている。
【００２８】したがって、キャビティ２１内の混合気を
第２の直線Ｌ２に沿って第４位置Ｐ４側に導き、第４位
置Ｐ４でキャビティ２１の内面に沿って上昇した混合気
が燃焼室１５内に生じているスワールにより点火プラグ
２３側に流れるようにすることができ、点火プラグ２３
による着火をより確実とし、燃焼安定性のより一層の向
上を図るとともに燃費の低減をより一層図ることができ
る。
【００２９】ここで、前記偏位角度αを変化させたとき
に燃焼変動率および燃料消費率は、図９で示すように変
化するものであり、安定燃焼域として、偏位角度αを３
０〜９０度に設定することが望まれる。
【００３０】本発明の第２実施例として、キャビティ２
１の内周部の深さが図１０で示すように周方向に沿って
変化するように設定されていてもよい。すなわち燃料噴
射弁２２に対応する第１位置Ｐ１および点火プラグ２３
に対応する第２位置Ｐ２間を結ぶ第１の直線Ｌ１が、第
２位置Ｐ２に関してキャビティ２１の中心Ｃとは反対側
でキャビティ２１の内周と交差する第３位置Ｐ３から、
図１０の反時計方向に沿って偏位角度αの位置すなわち
第４位置Ｐ４でキャビティ２１の内周部の深さが最も深
くなり、第４位置Ｐ４から９０度だけ図２の反時計方向
に移動した第５位置Ｐ５では前記内周部の深さが第４位
置Ｐ４よりも浅くなり、第５位置から９０度だけ図１０
の反時計方向に移動した第６位置Ｐ６すなわち第２の直
線Ｌ２上で第４位置Ｐ４とは反対側の位置では前記内周
部の深さが最も浅くなり、第６位置Ｐ６から９０度だけ
図１０の反時計方向に移動した第７位置Ｐ７では上記第
４位置Ｐ４よりも前記内周部の深さが浅くなる。
【００３１】この第２実施例によれば、キャビティ２１
内の混合気を第２の直線Ｌ２に沿って第４位置Ｐ４側に
より効果的に導くことができ、燃焼安定性の向上および
燃費の低減をより一層効果的に図ることができる。
【００３２】図１１は本発明の第３実施例を示すもので
あり、このピストン１３2 は、シリンダボア１２（図１
参照）に摺動自在に嵌合されるピストン主体２５1 の頂
部に、キャビティ２１を形成するキャビティ形成部材２
６1 が、鋳込み等により一体に結合されて成るものであ
り、キャビティ形成部材２６1 は、ピストン主体２５ 1
を構成する金属材料よりも熱伝導率の低い金属材料によ
り形成される。
【００３３】すなわちピストン１３2 は、ピストン主体
２５1 と、キャビティ２１を形成するキャビティ形成部
材２６1 とが、キャビティ２１の内面およびピストン主
体２５1 間を断熱して相互に結合されて成るものであ
る。
【００３４】このような第３実施例によれば、キャビテ
ィ２１の内面を比較的高温に保ち、燃焼室１５（図１参
照）内でのガソリンの気化をより一層促進して、燃焼効
率の向上を図ることができ、より一層安定した希薄燃焼
を実現することができる。すなわち、図１２で示すよう
に、キャビティ２１の内面温度が上昇するにつれて、ガ
ソリン細滴量は大きく変化することはないものの、キャ
ビティ２１内での蒸発量が増大するとともに壁面付着量
が減少するものであり、キャビティ２１の内面およびピ
ストン主体２５1 間が断熱されることによって、より一
層安定した希薄燃焼が可能となる。
【００３５】図１３は本発明の第４実施例を示すもので
あり、このピストン１３3 は、シリンダボア１２（図１
参照）に摺動自在に嵌合されるピストン主体２５2 の頂
部に、キャビティ２１を形成するキャビティ形成部材２
６2 が、連結リング２７を介して連結されて成るもので
ある。
【００３６】キャビティ形成部材２６2 および連結リン
グ２７は、ピストン主体２５2 と同一である金属材料ま
たはピストン主体２５2 を構成する金属材料よりも熱伝
導率の低い金属材料により構成されるものであり、連結
リング２７が１または複数のボルト２８でピストン主体
２５2 に締結された状態で該連結リング２７にキャビテ
ィ形成部材２６2 が溶接される。而して連結リング２７
に溶接された状態でのキャビティ形成部材２６2 および
ピストン主体２５2 間には空気断熱層２９が形成され
る。
【００３７】この第４実施例によっても、ピストン主体
２５2 と、キャビティ形成部材２６ 2 とが、キャビティ
２１の内面およびピストン主体２５2 間を断熱して相互
に結合されてピストン１３3 が構成されることになり、
上記第２実施例と同様の効果を奏することができる。
【００３８】以上、本発明の実施例を詳述したが、本発
明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の
範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計
変更を行なうことが可能である。
【００３９】
【発明の効果】以上のように請求項１記載の発明によれ
ば、キャビティ内でガソリンおよび空気の混合気が縦渦
を形成するようにして、気化したガソリンおよび空気の
良好な成層状態の混合気をキャビティ内に保持すること
ができ、キャビティが燃料噴射弁に対応する側よりも点
火プラグに対応する側を深くして形成されていることに
より着火を不要とした通常の点火システムによる安定し
た着火が可能となり、燃料噴射弁による噴射タイミング
の自由度を大としつつ、エンジン回転数・負荷の広い範
囲で安定した希薄層状燃焼が可能となり、燃費の改善お
よび排気ガス性状の向上を図ることができる。
【００４０】また請求項２記載の発明によれば、燃料噴
射弁からキャビティ内に噴射されたガソリンおよび空気
の混合気を点火プラグ側に集めて着火をより確実にし、
良好な燃焼安定性および燃費の低減を図ることができ
る。
【００４１】請求項３記載の発明によれば、キャビティ
内の混合気を第２の直線に沿って第４位置側に導き、第
４位置でキャビティの内面に沿って上昇した混合気が燃
焼室内に生じているスワールにより点火プラグ側に流れ
るようにして、点火プラグによる着火をより確実とし、
燃焼安定性のより一層の向上を図るとともに燃費の低減
をより一層図ることができる。
【００４２】請求項４記載の発明によれば、キャビティ
内の混合気を第２の直線に沿って第４位置側により効果
的に導き、燃焼安定性の向上および燃費の低減をより一
層効果的に図ることができる。
【００４３】さらに請求項５記載の発明によれば、キャ
ビティの内面を比較的高温に保ち、燃焼室内でのガソリ
ンの気化をより一層促進して、燃焼効率の向上を図るこ
とができ、より一層安定した希薄燃焼を実現することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例のガソリン直噴エンジンの要部縦断
面図であって図２の１−１線に沿う断面図である。
【図２】ピストンの平面図である。
【図３】図２の３−３線に沿うピストンの要部縦断面図
である。
【図４】図２の４−４線に沿うピストンの要部縦断面図
である。
【図５】キャビティの深さの周方向に沿う変化を示す図
である。
【図６】正味仕事に対する燃料消費率の変化特性を示す
図である。
【図７】機関回転数に対するスモーク発生率の変化特性
を示す図である。
【図８】キャビティの底面傾斜角度による燃焼変動率お
よび燃料消費率の変化特性を示す図である。
【図９】偏位角度による燃焼変動率および燃料消費率の
変化特性を示す図である。
【図１０】第２実施例でのキャビティの深さの周方向に
沿う変化を示す図である。
【図１１】第３実施例におけるピストンの縦断面図であ
る。
【図１２】キャビティの内面温度変化によるガソリン蒸
発量、浮遊細滴および壁面付着量の変化を示す図であ
る。
【図１３】第４実施例におけるピストンの縦断面図であ
る。
【図１４】従来技術の一例でのガソリン直噴エンジンの
要部縦断面図である。
【図１５】従来技術の他の例でのガソリン直噴エンジン
の要部縦断面図である。
【符号の説明】
１３1 ，１３2 ，１３3 ・・・ピストン １４・・・シリンダヘッド １５・・・燃焼室 ２１・・・キャビティ ２２・・・燃料噴射弁 ２３・・・点火プラグ ２０・・・スワールの流れ方向 ２５1 ，２５2 ・・・ピストン主体 ２６1 ，２６2 ・・・キャビティ形成部材 α・・・偏位角度 Ｃ・・・キャビティの中心 Ｌ１・・・第１の直線 Ｌ２・・・第２の直線 Ｐ１・・・第１位置 Ｐ２・・・第２位置 Ｐ３・・・第３位置 Ｐ４・・・第４位置 Ｐ６・・・第４位置とは反対側で第２の直線がキャビテ
ィの内周と交差する位置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｆ 3/26 Ｆ０２Ｆ 3/26 Ａ Ｆ０２Ｍ 61/14 ３１０ Ｆ０２Ｍ 61/14 ３１０Ｄ (72)発明者 高橋 均 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 松浦 浩海 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 中島 進 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 武田 真明 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 今関 光晴 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 シリンダヘッド（１４）およびピストン
    （１３1 〜１３3 ）の頂部間に形成される燃焼室（１
    ５）の一部を構成するキャビティ（２１）が、前記ピス
    トン（１３1 〜１３3 ）の頂部に設けられ、燃焼室（１
    ５）にガソリンを直接噴射する燃料噴射弁（２２）と、
    燃焼室（１５）に臨む点火プラグ（２３）とがシリンダ
    ヘッド（１４）に取付けられるガソリン直噴エンジンに
    おいて、燃焼室（１５）の天井面のほぼ中央部に臨む燃
    料噴射弁（２２）が、ピストン（１３1 〜１３3 ）の軸
    線とほぼ平行な軸線を有してシリンダヘッド（１４）に
    取付けられ、該燃料噴射弁（２２）および点火プラグ
    （２３）の下方に配置されてピストン（１３1 〜１
    ３3 ）の頂部に設けられるキャビティ（２１）が、前記
    燃料噴射弁（２２）に対応する側よりも前記点火プラグ
    （２３）に対応する側を深くして形成されることを特徴
    とするガソリン直噴エンジン。
  2. 【請求項２】 前記キャビティ（２１）は、前記燃料噴
    射弁（２２）に対応する第１位置（Ｐ１）および前記点
    火プラグ（２３）に対応する第２位置（Ｐ２）間を結ぶ
    第１の直線（Ｌ１）上で第１および第２位置（Ｐ１，Ｐ
    ２）間に該キャビティ（２１）の中心（Ｃ）が配置され
    るようにして、前記ピストン（１３1〜１３3 ）の頂部
    に設けられ、前記第１の直線（Ｌ１）に沿う方向での前
    記キャビティ（２１）の底面は、前記第２位置（Ｐ２）
    側に向って深くなるように傾斜して形成されることを特
    徴とする請求項１記載のガソリン直噴エンジン。
  3. 【請求項３】 前記第２位置（Ｐ２）に関して前記キャ
    ビティ（２１）の中心（Ｃ）とは反対側で前記第１の直
    線（Ｌ１）がキャビティ（２１）の内周と交差する第３
    位置（Ｐ３）が設定され、前記燃焼室（１５）内に形成
    されるスワールの流れ方向（２０）に沿って前記第３位
    置（Ｐ３）から９０度以下の所定の偏位角度（α）だけ
    上流側でキャビティ（２１）の内周に第４位置（Ｐ４）
    が設定され、前記キャビティ（２１）の中心（Ｃ）およ
    び第４位置（Ｐ４）を通る第２の直線（Ｌ２）上ではキ
    ャビティ（２１）の深さが第４位置（Ｐ４）側に向うに
    つれて深くなるが第２の直線（Ｌ２）から両側に離反す
    るにつれて浅くなるように前記キャビティ（２１）の底
    面が形成されることを特徴とする請求項２記載のガソリ
    ン直噴エンジン。
  4. 【請求項４】 前記第２の直線（Ｌ２）が、第４位置
    （Ｐ４）とは反対側でキャビティ（２１）の内周と交差
    する位置（Ｐ６）の深さが最も浅くなるように前記キャ
    ビティ（２１）の底面が形成されることを特徴とする請
    求項３記載のガソリン直噴エンジン。
  5. 【請求項５】 前記ピストン（１３2 ，１３3 ）は、ピ
    ストン主体（２５1，２５2 ）と、前記キャビティ（２
    １）を形成するキャビティ形成部材（２６1，２６2 ）
    とが、前記キャビティ（２１）内面および前記ピストン
    主体（２５1，２５2 ）間を断熱して相互に結合されて
    成ることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記
    載のガソリン直噴エンジン。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6598583B2 (en) 2000-09-19 2003-07-29 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Gasoline direct injection engine

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19835563A1 (de) * 1998-08-06 2000-02-10 Volkswagen Ag Viertakt-Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung
DE19962293A1 (de) * 1999-12-23 2001-06-28 Fev Motorentech Gmbh Hubkolbenbrennkraftmaschine mit Kraftstoffdirekteinspritzung über einen einlassseitig angeordneten Injektor
JP2001248447A (ja) 2000-03-06 2001-09-14 Yamaha Motor Co Ltd 筒内燃料噴射式エンジンにおける燃焼室構造
DE10027452C2 (de) * 2000-06-02 2002-11-14 Bosch Gmbh Robert Verfahren zur Gemischbildung mit Prallunterstützung in Brennkraftmaschinen mit Benzin-Direkteinspritzung
JP2002129962A (ja) * 2000-10-20 2002-05-09 Yamaha Motor Co Ltd 筒内噴射エンジン用ピストン
DE10151483A1 (de) * 2001-10-18 2003-04-30 Bayerische Motoren Werke Ag Brennverfahren für eine direkteinspritzende, fremdgezündete Brennkraftmaschine
DE50112871D1 (de) * 2001-12-14 2007-09-27 Ford Global Tech Llc Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung
US6745745B2 (en) * 2002-02-22 2004-06-08 General Motors Corporation Combustion chamber for reverse tumble spark ignition direct injection engine
JP3937874B2 (ja) * 2002-03-04 2007-06-27 トヨタ自動車株式会社 筒内噴射式内燃機関における点火制御
US6910455B2 (en) 2002-03-13 2005-06-28 Ford Global Technologies, Llc Spark ignition engine with shallow bowl-in-piston geometry
JP3966798B2 (ja) * 2002-09-27 2007-08-29 本田技研工業株式会社 ４サイクルエンジン
JP4020792B2 (ja) * 2003-01-31 2007-12-12 本田技研工業株式会社 筒内噴射式内燃機関
JP2006052666A (ja) * 2004-08-11 2006-02-23 Nissan Motor Co Ltd 筒内直接噴射式内燃機関
DE102004053051A1 (de) * 2004-11-03 2006-05-04 Daimlerchrysler Ag Brennraumgestaltung einer direkteinspritzenden Brennkraftmaschine
DE102004053050A1 (de) * 2004-11-03 2006-05-04 Daimlerchrysler Ag Brennkraftmaschine
DE102004053046A1 (de) * 2004-11-03 2006-05-04 Daimlerchrysler Ag Brennraum einer Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung
CN109200416A (zh) 2011-02-02 2019-01-15 梅田有限公司 改进的人工气道
JP5983778B2 (ja) * 2013-01-07 2016-09-06 トヨタ自動車株式会社 内燃機関
CN105019998B (zh) * 2014-04-29 2018-03-06 长城汽车股份有限公司 发动机

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB615324A (en) * 1945-11-29 1949-01-05 Texaco Development Corp Improvements in or relating to the operation of internal combustion engines having airless injection of fuel
US4286557A (en) * 1979-09-21 1981-09-01 General Motors Corporation Target injection stratified charge spark ignition engine
JPS5872636A (ja) * 1981-10-26 1983-04-30 Nissan Motor Co Ltd 直接噴射式ガソリンエンジン
JPH05288134A (ja) * 1992-04-09 1993-11-02 Sanshin Ind Co Ltd 筒内燃料噴射式の２サイクルエンジン
JPH0642352A (ja) * 1992-07-22 1994-02-15 Fuji Heavy Ind Ltd 内燃機関の燃焼室構造
US5605125A (en) * 1994-11-18 1997-02-25 Yaoita; Yasuhito Direct fuel injection stratified charge engine
JP3763491B2 (ja) * 1996-10-08 2006-04-05 富士重工業株式会社 筒内噴射エンジンの燃焼室構造
JP3743896B2 (ja) * 1996-10-31 2006-02-08 富士重工業株式会社 筒内噴射式エンジン

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6598583B2 (en) 2000-09-19 2003-07-29 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Gasoline direct injection engine
DE10145956B4 (de) * 2000-09-19 2013-04-25 Honda Giken Kogyo K.K. Motor mit Benzin-Direkteinspritzung

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