JP2000097032A - 筒内噴射式火花点火機関 - Google Patents
筒内噴射式火花点火機関Info
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- F02B23/08—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition
- F02B23/10—Other 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
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B75/00—Other engines
- F02B75/12—Other methods of operation
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
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- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 燃料噴射弁の配設レイアウトの自由度を拡大
でき、かつ、成層燃焼，均質燃焼の燃焼性の向上を図
る。 【解決手段】 燃焼室４には空気を直接噴射する空気噴
射弁７を配設して、吸気ポート，吸気弁を廃止している
ので、燃料噴射弁６を最適な位置に配設することが可能
で、しかも、吸気のタイミングを適切に設定できるた
め、成層燃焼はもとより均質燃焼の燃焼性を向上するこ
とができる。
でき、かつ、成層燃焼，均質燃焼の燃焼性の向上を図
る。 【解決手段】 燃焼室４には空気を直接噴射する空気噴
射弁７を配設して、吸気ポート，吸気弁を廃止している
ので、燃料噴射弁６を最適な位置に配設することが可能
で、しかも、吸気のタイミングを適切に設定できるた
め、成層燃焼はもとより均質燃焼の燃焼性を向上するこ
とができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は燃焼室に直接燃料を
噴射する筒内噴射式火花点火機関に関する。
噴射する筒内噴射式火花点火機関に関する。
【０００２】
【従来の技術】筒内噴射式火花点火機関は、例えば特開
平９−７９０７９号公報や特許第２５７７０１９号公報
等に示されているように、シリンダヘッドに吸，排気ポ
ートと、これら吸，排気ポートを開閉する吸，排気弁
と、燃焼室のほぼ中心に臨む位置に設けた点火プラグ
と、噴射ノズルが燃焼室に臨む燃料噴射弁と、を配設し
て、低負荷域では圧縮行程の後期に燃料噴射弁より直接
燃料を燃焼室に噴射して成層燃焼を行わせる一方、高負
荷域では吸気行程中に前記燃料噴射を行わせて均質燃焼
を行わせるようにしている。
平９−７９０７９号公報や特許第２５７７０１９号公報
等に示されているように、シリンダヘッドに吸，排気ポ
ートと、これら吸，排気ポートを開閉する吸，排気弁
と、燃焼室のほぼ中心に臨む位置に設けた点火プラグ
と、噴射ノズルが燃焼室に臨む燃料噴射弁と、を配設し
て、低負荷域では圧縮行程の後期に燃料噴射弁より直接
燃料を燃焼室に噴射して成層燃焼を行わせる一方、高負
荷域では吸気行程中に前記燃料噴射を行わせて均質燃焼
を行わせるようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】燃料噴射弁は排気弁配
置側に配設すると既燃ガスの熱影響を大きく受けてしま
い、また、燃焼室中心部に配設すると排気弁配置側に配
設した場合と同様に熱影響を大きく受けてしまうこと
と、燃料噴射弁の中央設置により点火プラグ配設位置が
燃焼室中央からずれて火炎伝播が良好に行われなくなっ
てしまうことから、該燃料噴射弁は吸気弁配置側でしか
も燃料と空気との混合性を考慮して吸気弁近傍位置に配
設する必要があるため、該燃料噴射弁の配設位置が制約
されてしまうばかりでなく、吸気ポート周りの構造によ
って取付角度にも制約を受けて成層燃焼および均質燃焼
に最適な配設レイアウトを採ることが難しくなってしま
う。
置側に配設すると既燃ガスの熱影響を大きく受けてしま
い、また、燃焼室中心部に配設すると排気弁配置側に配
設した場合と同様に熱影響を大きく受けてしまうこと
と、燃料噴射弁の中央設置により点火プラグ配設位置が
燃焼室中央からずれて火炎伝播が良好に行われなくなっ
てしまうことから、該燃料噴射弁は吸気弁配置側でしか
も燃料と空気との混合性を考慮して吸気弁近傍位置に配
設する必要があるため、該燃料噴射弁の配設位置が制約
されてしまうばかりでなく、吸気ポート周りの構造によ
って取付角度にも制約を受けて成層燃焼および均質燃焼
に最適な配設レイアウトを採ることが難しくなってしま
う。
【０００４】これは、特に吸，排気弁が多弁化したエン
ジンコンセプトでは益々顕著となってしまう。
ジンコンセプトでは益々顕著となってしまう。
【０００５】また、このような燃料噴射弁の配設上の問
題とは別に、吸気弁の開閉制御によって吸気ポートから
吸気を行わせるため、ポンプ損失や動弁系のフリクショ
ン損失によるＣＶ値の低下は否めず、特に、筒内噴射式
火花点火機関では成層燃焼時に圧縮行程中に噴射された
燃料を燃焼室中央の点火プラグ周りに確実に輸送させる
ことが肝要で、このため、吸気ポートには横方向旋回流
（スワール）や縦方向旋回流（タンブル流）を生成させ
るための可変要素を付加する必要があるため、前述のポ
ンプ損失やフリクション損失は更に増大してしまう。
題とは別に、吸気弁の開閉制御によって吸気ポートから
吸気を行わせるため、ポンプ損失や動弁系のフリクショ
ン損失によるＣＶ値の低下は否めず、特に、筒内噴射式
火花点火機関では成層燃焼時に圧縮行程中に噴射された
燃料を燃焼室中央の点火プラグ周りに確実に輸送させる
ことが肝要で、このため、吸気ポートには横方向旋回流
（スワール）や縦方向旋回流（タンブル流）を生成させ
るための可変要素を付加する必要があるため、前述のポ
ンプ損失やフリクション損失は更に増大してしまう。
【０００６】更に、成層燃焼時には前述のように圧縮行
程で噴射された燃料を新気の旋回流に乗せて点火プラグ
周りに輸送させるのであるが、吸気行程で吸気ポートか
ら吸入される新気は吸気ポートの旋回付与手段により旋
回流が形成されても、この旋回流は燃料噴射時期には減
衰されて、この減衰された旋回流に対して燃料を噴射し
て燃料の輸送と燃焼を行わせなければならないため、吸
気制御と燃料噴射制御のマッチングが難しく、しかも、
ガス流動が弱まるために成層燃焼の向上は大きく期待す
ることはできない。
程で噴射された燃料を新気の旋回流に乗せて点火プラグ
周りに輸送させるのであるが、吸気行程で吸気ポートか
ら吸入される新気は吸気ポートの旋回付与手段により旋
回流が形成されても、この旋回流は燃料噴射時期には減
衰されて、この減衰された旋回流に対して燃料を噴射し
て燃料の輸送と燃焼を行わせなければならないため、吸
気制御と燃料噴射制御のマッチングが難しく、しかも、
ガス流動が弱まるために成層燃焼の向上は大きく期待す
ることはできない。
【０００７】そこで、本発明は燃料噴射弁の配設レイア
ウトの自由度を拡大できると共に、吸気タイミングを適
切に設定でき、かつ、強いガス流動を生成させることが
できて成層燃焼はもとより均質燃焼の燃焼性を一段と向
上することができる筒内噴射式火花点火機関を提供する
ものである。
ウトの自由度を拡大できると共に、吸気タイミングを適
切に設定でき、かつ、強いガス流動を生成させることが
できて成層燃焼はもとより均質燃焼の燃焼性を一段と向
上することができる筒内噴射式火花点火機関を提供する
ものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明にあって
は、吸気行程で燃焼室に空気を供給する空気供給手段
と、燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と、点火プ
ラグと、ピストン冠面にキャビティ燃焼室とを備え、低
負荷域で圧縮行程中に燃料を噴射させて成層燃焼を行わ
せると共に、高負荷域で吸気行程中に燃料を噴射させて
均質燃焼を行わせるようにした筒内噴射式火花点火機関
において、前記空気供給手段を、燃焼室に直接空気を噴
射する空気噴射弁で構成したことを特徴としている。
は、吸気行程で燃焼室に空気を供給する空気供給手段
と、燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と、点火プ
ラグと、ピストン冠面にキャビティ燃焼室とを備え、低
負荷域で圧縮行程中に燃料を噴射させて成層燃焼を行わ
せると共に、高負荷域で吸気行程中に燃料を噴射させて
均質燃焼を行わせるようにした筒内噴射式火花点火機関
において、前記空気供給手段を、燃焼室に直接空気を噴
射する空気噴射弁で構成したことを特徴としている。
【０００９】請求項２の発明にあっては、請求項１に記
載の空気噴射弁を燃料噴射弁配置側に配設してこれらの
取付角度を、噴射された燃料をキャビティ燃焼室へ輸送
できる角度に設定したことを特徴としている。
載の空気噴射弁を燃料噴射弁配置側に配設してこれらの
取付角度を、噴射された燃料をキャビティ燃焼室へ輸送
できる角度に設定したことを特徴としている。
【００１０】請求項３の発明にあっては、請求項２に記
載の空気噴射弁と燃料噴射弁の取付角度を、相互の噴射
軸線が交差し、かつ、噴射方向が共にキャビティ燃焼室
に指向する角度に設定したことを特徴としている。
載の空気噴射弁と燃料噴射弁の取付角度を、相互の噴射
軸線が交差し、かつ、噴射方向が共にキャビティ燃焼室
に指向する角度に設定したことを特徴としている。
【００１１】請求項４の発明にあっては、請求項２およ
び３に記載の空気噴射弁を複数個配設したことを特徴と
している。
び３に記載の空気噴射弁を複数個配設したことを特徴と
している。
【００１２】請求項５の発明にあっては、請求項４に記
載の空気噴射弁は、アイドリング時に１つの空気噴射弁
から空気噴射を行わせて横向きの旋回流を形成させ、部
分負荷および高負荷時に全空気噴射弁から空気噴射を行
わせて縦向きの旋回流を形成させるようにしたことを特
徴としている。
載の空気噴射弁は、アイドリング時に１つの空気噴射弁
から空気噴射を行わせて横向きの旋回流を形成させ、部
分負荷および高負荷時に全空気噴射弁から空気噴射を行
わせて縦向きの旋回流を形成させるようにしたことを特
徴としている。
【００１３】請求項６の発明にあっては、請求項１〜５
に記載の成層燃焼時における空気噴射弁の噴射時期を、
吸気行程で所定の供給空気量のうち一部を残して噴射さ
せる第１噴射時期と、圧縮行程の前半で残りの空気量を
噴射させる第２噴射時期とに多段に設定したことを特徴
としている。
に記載の成層燃焼時における空気噴射弁の噴射時期を、
吸気行程で所定の供給空気量のうち一部を残して噴射さ
せる第１噴射時期と、圧縮行程の前半で残りの空気量を
噴射させる第２噴射時期とに多段に設定したことを特徴
としている。
【００１４】請求項７の発明にあっては、請求項１に記
載の空気噴射弁を燃料噴射弁配置側に配設してこれらの
取付角度を、噴射空気および噴射燃料がキャビティ燃焼
室に指向し、かつ、噴射空気の噴射方向が噴射燃料の噴
射方向よりも下向きとなって両噴射軸線が交差する角度
に設定したことを特徴としている。
載の空気噴射弁を燃料噴射弁配置側に配設してこれらの
取付角度を、噴射空気および噴射燃料がキャビティ燃焼
室に指向し、かつ、噴射空気の噴射方向が噴射燃料の噴
射方向よりも下向きとなって両噴射軸線が交差する角度
に設定したことを特徴としている。
【００１５】請求項８の発明にあっては、請求項７に記
載の成層燃焼時における空気噴射弁の噴射時期を、吸気
行程で所定の供給空気量のうち一部を残して噴射させる
第１噴射時期と、圧縮行程で燃料噴射直前に残りの空気
量を噴射させる第２噴射時期とに多段に設定したことを
特徴としている。
載の成層燃焼時における空気噴射弁の噴射時期を、吸気
行程で所定の供給空気量のうち一部を残して噴射させる
第１噴射時期と、圧縮行程で燃料噴射直前に残りの空気
量を噴射させる第２噴射時期とに多段に設定したことを
特徴としている。
【００１６】請求項９の発明にあっては、請求項１〜８
に記載の空気噴射弁を、膨脹行程でも噴射作動させるよ
うにしたことを特徴としている。
に記載の空気噴射弁を、膨脹行程でも噴射作動させるよ
うにしたことを特徴としている。
【００１７】請求項１０の発明にあっては、請求項１〜
９に記載の空気噴射弁を排気行程でも噴射作動させるよ
うにしたことを特徴としている。
９に記載の空気噴射弁を排気行程でも噴射作動させるよ
うにしたことを特徴としている。
【００１８】請求項１１の発明にあっては、請求項１〜
１０に記載の空気噴射弁の空気通路に、不活性ガス供給
通路を接続して、所定量の不活性ガスを混合した空気を
噴射させるようにしたことを特徴としている。
１０に記載の空気噴射弁の空気通路に、不活性ガス供給
通路を接続して、所定量の不活性ガスを混合した空気を
噴射させるようにしたことを特徴としている。
【００１９】請求項１２の発明にあっては、請求項１１
に記載の不活性ガス供給通路が、空気噴射弁の空気通路
と機関排気通路とに跨って接続されて、排気ガスの一部
を導入する排気還流通路であることを特徴としている。
に記載の不活性ガス供給通路が、空気噴射弁の空気通路
と機関排気通路とに跨って接続されて、排気ガスの一部
を導入する排気還流通路であることを特徴としている。
【００２０】
【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、空気供
給手段を燃焼室に直接空気を噴射する空気噴射弁で構成
して、吸気ポートおよび吸気弁を廃止しているため、燃
料噴射弁をこれら吸気ポート，吸気弁に制約されること
なく最適な燃料噴射方向が得られる位置および角度に取
付けることができる。
給手段を燃焼室に直接空気を噴射する空気噴射弁で構成
して、吸気ポートおよび吸気弁を廃止しているため、燃
料噴射弁をこれら吸気ポート，吸気弁に制約されること
なく最適な燃料噴射方向が得られる位置および角度に取
付けることができる。
【００２１】また、吸気弁およびその動弁系のフリクシ
ョン損失がなく、しかも吸気弁，吸気ポートの通気抵抗
によるポンプ損失がなくなることと併せて、吸気行程で
噴射した高圧の空気がピストンの押し下げ方向に作用す
るためポンプ損失の低減効果が大きく、ＣＶ値を高める
ことができる。
ョン損失がなく、しかも吸気弁，吸気ポートの通気抵抗
によるポンプ損失がなくなることと併せて、吸気行程で
噴射した高圧の空気がピストンの押し下げ方向に作用す
るためポンプ損失の低減効果が大きく、ＣＶ値を高める
ことができる。
【００２２】更に、高圧の空気噴射によって強いガス流
動を形成できるため旋回流付与手段を用いることなく成
層燃焼時の点火プラグ周りへの燃料輸送を良好に行わせ
ることができると共に、燃料と空気との干渉を意図的に
設定できて燃料の微粒化や成層化を容易に行え、従っ
て、成層燃焼および均質燃焼の燃焼性を向上することが
できる。
動を形成できるため旋回流付与手段を用いることなく成
層燃焼時の点火プラグ周りへの燃料輸送を良好に行わせ
ることができると共に、燃料と空気との干渉を意図的に
設定できて燃料の微粒化や成層化を容易に行え、従っ
て、成層燃焼および均質燃焼の燃焼性を向上することが
できる。
【００２３】また、燃料の吸気行程噴射を行わせるのに
際して、燃料噴射弁から噴射された燃料と吸気弁との干
渉に留意する必要がないため、燃料噴霧角度を最適に設
定することができるから、均質燃焼はもとより成層燃焼
の燃焼性をより一層向上することができる。
際して、燃料噴射弁から噴射された燃料と吸気弁との干
渉に留意する必要がないため、燃料噴霧角度を最適に設
定することができるから、均質燃焼はもとより成層燃焼
の燃焼性をより一層向上することができる。
【００２４】請求項２に記載の発明によれば、請求項１
の発明の効果に加えて、空気噴射弁を吸気ポート，吸気
弁による制約を受けることなく、成層燃焼時に噴射され
た燃料をキャビティ燃焼室へ輸送できる最適な角度に設
定してあるから、ガス流動の保存性が高く燃料の点火プ
ラグ周りへの輸送性を向上できて成層燃焼の燃焼性を更
に向上することができる。
の発明の効果に加えて、空気噴射弁を吸気ポート，吸気
弁による制約を受けることなく、成層燃焼時に噴射され
た燃料をキャビティ燃焼室へ輸送できる最適な角度に設
定してあるから、ガス流動の保存性が高く燃料の点火プ
ラグ周りへの輸送性を向上できて成層燃焼の燃焼性を更
に向上することができる。
【００２５】請求項３に記載の発明によれば、請求項２
の発明の効果に加えて、空気噴射軸線と燃料噴射軸線と
が交差しているため、燃料の吸気行程噴射時に燃料の微
粒化を行えると共に、噴射空気より気化潜熱を奮って空
気温度を下げられるため、実充填効率を高められて高出
力が要求される均質燃焼を行う高負荷域での出力の向上
を実現することができ、しかも、噴射空気がキャビティ
燃焼室に指向するため、キャビティ燃焼室に燃料が付着
するのを抑制できてスモーク発生および未燃ＨＣの発生
を低下させることができる。
の発明の効果に加えて、空気噴射軸線と燃料噴射軸線と
が交差しているため、燃料の吸気行程噴射時に燃料の微
粒化を行えると共に、噴射空気より気化潜熱を奮って空
気温度を下げられるため、実充填効率を高められて高出
力が要求される均質燃焼を行う高負荷域での出力の向上
を実現することができ、しかも、噴射空気がキャビティ
燃焼室に指向するため、キャビティ燃焼室に燃料が付着
するのを抑制できてスモーク発生および未燃ＨＣの発生
を低下させることができる。
【００２６】請求項４に記載の発明によれば、請求項２
および３の発明の効果に加えて、空気噴射弁を複数個配
設してあるため、１つの空気噴射弁では空気供給量が不
十分な場合や、過給のようにより多くの空気が必要とす
る場合に適切に対応することができる。
および３の発明の効果に加えて、空気噴射弁を複数個配
設してあるため、１つの空気噴射弁では空気供給量が不
十分な場合や、過給のようにより多くの空気が必要とす
る場合に適切に対応することができる。
【００２７】請求項５に記載の発明によれば、請求項４
の発明の効果に加えて、アイドリング時には１つの空気
噴射弁から空気噴射を行わせて横向きの旋回流（スワー
ル）を形成させるため、供給空気量の少ないアイドリン
グ時でもキャビティ燃焼室に確実にスワールを形成でき
て燃焼の安定化を図ることができ、他方、部分負荷およ
び高負荷時には全空気噴射弁から空気噴射を行わせて縦
向きの旋回流（タンブル流，逆タンブル流）を形成させ
るため、キャビティ燃焼室への燃料付着を抑制してスモ
ーク，未燃ＨＣの発生を低減でき、均質燃焼，成層燃焼
の安定化と出力の向上とを実現することができる。
の発明の効果に加えて、アイドリング時には１つの空気
噴射弁から空気噴射を行わせて横向きの旋回流（スワー
ル）を形成させるため、供給空気量の少ないアイドリン
グ時でもキャビティ燃焼室に確実にスワールを形成でき
て燃焼の安定化を図ることができ、他方、部分負荷およ
び高負荷時には全空気噴射弁から空気噴射を行わせて縦
向きの旋回流（タンブル流，逆タンブル流）を形成させ
るため、キャビティ燃焼室への燃料付着を抑制してスモ
ーク，未燃ＨＣの発生を低減でき、均質燃焼，成層燃焼
の安定化と出力の向上とを実現することができる。
【００２８】請求項６に記載の発明によれば、請求項１
〜５の発明の効果に加えて、成層燃焼時には圧縮行程の
前半でも空気噴射を行わせるため、ガス流動を強化して
点火プラグ周りへの燃料の輸送性を高められ、成層燃焼
をより一層安定化することができる。
〜５の発明の効果に加えて、成層燃焼時には圧縮行程の
前半でも空気噴射を行わせるため、ガス流動を強化して
点火プラグ周りへの燃料の輸送性を高められ、成層燃焼
をより一層安定化することができる。
【００２９】請求項７に記載の発明によれば、請求項１
の発明の効果に加えて、噴射空気および噴射燃料が共に
キャビティ燃焼室に指向し、かつ、噴射空気が噴射燃料
よりも下向きに噴射されるため、成層燃焼時はキャビテ
ィ燃焼室に空気の膜を早い流れとして形成できて、その
上に燃料を噴射させるためにキャビティ燃焼室への燃料
付着を回避して成層燃焼の安定化と、スモーク，未燃Ｈ
Ｃの低減化とを図ることができる。
の発明の効果に加えて、噴射空気および噴射燃料が共に
キャビティ燃焼室に指向し、かつ、噴射空気が噴射燃料
よりも下向きに噴射されるため、成層燃焼時はキャビテ
ィ燃焼室に空気の膜を早い流れとして形成できて、その
上に燃料を噴射させるためにキャビティ燃焼室への燃料
付着を回避して成層燃焼の安定化と、スモーク，未燃Ｈ
Ｃの低減化とを図ることができる。
【００３０】また、均質燃焼時には噴射空気と噴射燃料
との混合，攪拌を積極的に行えると共に燃料の微粒化を
行えるから均質燃焼の安定化を図ることができ、しか
も、キャビティ燃焼室に高圧の噴射空気が吹き当るた
め、該キャビティ燃焼室への燃料付着を回避できてスモ
ーク，未燃ＨＣの低減化を図ることができる。
との混合，攪拌を積極的に行えると共に燃料の微粒化を
行えるから均質燃焼の安定化を図ることができ、しか
も、キャビティ燃焼室に高圧の噴射空気が吹き当るた
め、該キャビティ燃焼室への燃料付着を回避できてスモ
ーク，未燃ＨＣの低減化を図ることができる。
【００３１】請求項８に記載の発明によれば、請求項７
の発明の効果に加えて、成層燃焼時には圧縮行程で燃料
噴射の直前にも空気噴射を行わせるため、キャビティ燃
焼室に形成される空気の膜を強化して燃料付着をより確
実に防止できると共に、ガス流動を強化できて点火プラ
グ周りへの燃料の輸送性を高めることができる。
の発明の効果に加えて、成層燃焼時には圧縮行程で燃料
噴射の直前にも空気噴射を行わせるため、キャビティ燃
焼室に形成される空気の膜を強化して燃料付着をより確
実に防止できると共に、ガス流動を強化できて点火プラ
グ周りへの燃料の輸送性を高めることができる。
【００３２】請求項９に記載の発明によれば、請求項１
〜８の発明の効果に加えて、膨脹行程でも空気噴射弁か
らの空気噴射を行わせるため、未燃ＨＣの燃焼を活性化
させて熱効率を向上できると共にスモーク，未燃ＨＣの
低減化対策を徹底することができる。
〜８の発明の効果に加えて、膨脹行程でも空気噴射弁か
らの空気噴射を行わせるため、未燃ＨＣの燃焼を活性化
させて熱効率を向上できると共にスモーク，未燃ＨＣの
低減化対策を徹底することができる。
【００３３】請求項１０に記載の発明によれば、請求項
１〜９の発明の効果に加えて、排気行程でも空気噴射弁
からの空気噴射を行わせるため掃気効率を高めることが
できる。
１〜９の発明の効果に加えて、排気行程でも空気噴射弁
からの空気噴射を行わせるため掃気効率を高めることが
できる。
【００３４】請求項１１に記載の発明によれば、請求項
１〜１０の発明の効果に加えて、空気噴射弁からは不活
性ガスを混合した空気を噴射させるためＮＯx の低減効
果を得ることができる。
１〜１０の発明の効果に加えて、空気噴射弁からは不活
性ガスを混合した空気を噴射させるためＮＯx の低減効
果を得ることができる。
【００３５】請求項１２に記載の発明によれば、請求項
１１の発明の効果に加えて、不活性ガスとして既燃ガス
を有効利用するため、排気還流によってコスト的に有利
にＮＯx 低減効果を得ることができる。
１１の発明の効果に加えて、不活性ガスとして既燃ガス
を有効利用するため、排気還流によってコスト的に有利
にＮＯx 低減効果を得ることができる。
【００３６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面と
共に詳述する。
共に詳述する。
【００３７】図１，２において、１はシリンダブロッ
ク、２はピストン、３はシリンダヘッド、４はこれらシ
リンダブロック１，ピストン２およびシリンダヘッド３
で形成された燃焼室を示す。
ク、２はピストン、３はシリンダヘッド、４はこれらシ
リンダブロック１，ピストン２およびシリンダヘッド３
で形成された燃焼室を示す。
【００３８】シリンダヘッド３には燃焼室４のほぼ中央
に臨む位置に点火プラグ５を配設してあると共に、図外
の排気弁の配置側と反対側の側部に、燃料を直接燃焼室
４に噴射する燃料噴射弁６を配設してある。
に臨む位置に点火プラグ５を配設してあると共に、図外
の排気弁の配置側と反対側の側部に、燃料を直接燃焼室
４に噴射する燃料噴射弁６を配設してある。
【００３９】このシリンダヘッド３には通常のエンジン
とは異なって吸気ポートおよび吸気弁はなく、前記燃料
噴射弁６の配置側に、高圧ポンプ８で圧縮されて空気通
路９により送られてくる高圧の空気を直接燃焼室４に噴
射する空気噴射弁７を配設してある。
とは異なって吸気ポートおよび吸気弁はなく、前記燃料
噴射弁６の配置側に、高圧ポンプ８で圧縮されて空気通
路９により送られてくる高圧の空気を直接燃焼室４に噴
射する空気噴射弁７を配設してある。
【００４０】ピストン２の冠面には前記燃料噴射弁６を
配設した側に偏寄した略半部に、成層燃焼時に圧縮行程
中に燃料噴射弁６から噴射された燃料を受容するキャビ
ティ燃焼室１０を形成してある。
配設した側に偏寄した略半部に、成層燃焼時に圧縮行程
中に燃料噴射弁６から噴射された燃料を受容するキャビ
ティ燃焼室１０を形成してある。
【００４１】燃料噴射弁６は、成層燃焼時に圧縮行程中
に燃料を噴射した際に、この噴射燃料がキャビティ燃焼
室４に指向して該キャビティ燃焼室４に確実に受容され
る角度で取付けてある一方、空気噴射弁７は吸気行程で
噴射された空気が例えば図２に矢印で示すように右旋回
して横向きの旋回流（スワール）が形成され、圧縮行程
でこのスワールがキャビティ燃焼室１０内に保存されて
該圧縮行程中に噴射された燃料を点火プラグ５周りへ確
実に輸送し得る角度で取付けてある。
に燃料を噴射した際に、この噴射燃料がキャビティ燃焼
室４に指向して該キャビティ燃焼室４に確実に受容され
る角度で取付けてある一方、空気噴射弁７は吸気行程で
噴射された空気が例えば図２に矢印で示すように右旋回
して横向きの旋回流（スワール）が形成され、圧縮行程
でこのスワールがキャビティ燃焼室１０内に保存されて
該圧縮行程中に噴射された燃料を点火プラグ５周りへ確
実に輸送し得る角度で取付けてある。
【００４２】図３は４サイクル行程における成層燃焼時
の空気噴射弁７，燃料噴射弁６の各噴射時期と点火プラ
グ５の点火時期とを示し、また、図４は均質燃焼時のこ
れら空気噴射弁７，燃料噴射弁６の各噴射時期と点火プ
ラグ５の点火時期とを示しており、Ａは空気の噴射時期
を、Ｆは燃料の噴射時期を、Ｓは点火時期をそれぞれ示
している。
の空気噴射弁７，燃料噴射弁６の各噴射時期と点火プラ
グ５の点火時期とを示し、また、図４は均質燃焼時のこ
れら空気噴射弁７，燃料噴射弁６の各噴射時期と点火プ
ラグ５の点火時期とを示しており、Ａは空気の噴射時期
を、Ｆは燃料の噴射時期を、Ｓは点火時期をそれぞれ示
している。
【００４３】従って、この第１実施形態の構成によれ
ば、吸気行程で燃焼室４に空気を供給する空気供給手段
を、該燃焼室４に直接高圧の空気を供給する空気噴射弁
７で構成して、吸気ポートおよび吸気弁を廃止している
ため、燃料噴射弁６をこれら吸気ポートや吸気弁に制約
を受けることなく最適な燃料噴射方向が得られる位置お
よび角度に取付けることができる。
ば、吸気行程で燃焼室４に空気を供給する空気供給手段
を、該燃焼室４に直接高圧の空気を供給する空気噴射弁
７で構成して、吸気ポートおよび吸気弁を廃止している
ため、燃料噴射弁６をこれら吸気ポートや吸気弁に制約
を受けることなく最適な燃料噴射方向が得られる位置お
よび角度に取付けることができる。
【００４４】また、吸気弁およびその動弁系のフリクシ
ョン損失がなく、しかも吸気弁，吸気ポートの通気抵抗
によるポンプ損失がなくなることと併せて、吸気行程で
噴射した高圧の空気がピストン２の押し下げ方向に作用
するためポンプ損失の低減効果が大きく、ＣＶ値を高め
ることができる。
ョン損失がなく、しかも吸気弁，吸気ポートの通気抵抗
によるポンプ損失がなくなることと併せて、吸気行程で
噴射した高圧の空気がピストン２の押し下げ方向に作用
するためポンプ損失の低減効果が大きく、ＣＶ値を高め
ることができる。
【００４５】更に、高圧の空気噴射によって強いガス流
動を形成でき、かつ、空気噴射弁７を吸気ポートや吸気
弁による制約を受けずにスワールを形成できる最適な角
度で取付けることができるため、旋回流付与手段を用い
ることなくガス流動の保存性を高めることができ、従っ
て、成層燃焼時に点火プラグ５周りへの燃料の輸送性を
高められ、また、空気噴射弁７と燃料噴射弁６との取付
角度は燃料と空気との干渉を意図的に設定することもで
きて燃料の微粒化や成層化を容易に行うことができるか
ら、成層燃焼および均質燃焼の燃焼性を向上することが
できる。
動を形成でき、かつ、空気噴射弁７を吸気ポートや吸気
弁による制約を受けずにスワールを形成できる最適な角
度で取付けることができるため、旋回流付与手段を用い
ることなくガス流動の保存性を高めることができ、従っ
て、成層燃焼時に点火プラグ５周りへの燃料の輸送性を
高められ、また、空気噴射弁７と燃料噴射弁６との取付
角度は燃料と空気との干渉を意図的に設定することもで
きて燃料の微粒化や成層化を容易に行うことができるか
ら、成層燃焼および均質燃焼の燃焼性を向上することが
できる。
【００４６】また、燃料の吸気行程噴射を行わせるのに
際して、燃料噴射弁６から噴射された燃料と吸気弁との
干渉に留意する必要がないため、燃料噴霧角度を最適に
設定することができるから、均質燃焼はもとより成層燃
焼の燃焼性をより一層向上することができる。
際して、燃料噴射弁６から噴射された燃料と吸気弁との
干渉に留意する必要がないため、燃料噴霧角度を最適に
設定することができるから、均質燃焼はもとより成層燃
焼の燃焼性をより一層向上することができる。
【００４７】図５は本発明の第２実施形態を示すもの
で、この実施形態にあっては前記図１，２に示した第１
実施形態の構成において、成層燃焼時における前述の空
気噴射弁７の噴射時期を、吸気行程で所定の供給空気量
のうち一部を残して噴射させる第１噴射時期Ａ1 と、圧
縮行程の前半で残りの空気量を噴射させる第２噴射時期
Ａ2 とに多段に設定してある。
で、この実施形態にあっては前記図１，２に示した第１
実施形態の構成において、成層燃焼時における前述の空
気噴射弁７の噴射時期を、吸気行程で所定の供給空気量
のうち一部を残して噴射させる第１噴射時期Ａ1 と、圧
縮行程の前半で残りの空気量を噴射させる第２噴射時期
Ａ2 とに多段に設定してある。
【００４８】従って、この第２実施形態の構成によれ
ば、前記第１実施形態の効果に加えて、成層燃焼時には
圧縮行程の前半でも空気噴射を行わせるため、スワール
を強化して点火プラグ５周りへの燃料の輸送性を高める
ことができて、成層燃焼をより一層安定化させることが
できる。
ば、前記第１実施形態の効果に加えて、成層燃焼時には
圧縮行程の前半でも空気噴射を行わせるため、スワール
を強化して点火プラグ５周りへの燃料の輸送性を高める
ことができて、成層燃焼をより一層安定化させることが
できる。
【００４９】図６，７は本発明の第３実施形態を示すも
ので、この実施形態にあっては成層燃焼時（図６）およ
び均質燃焼時（図７）の何れの運転状態時にも、膨脹行
程で空気噴射弁７を噴射作動させて所要量の追加空気の
噴射Ａα1 を行わせるようにしている。
ので、この実施形態にあっては成層燃焼時（図６）およ
び均質燃焼時（図７）の何れの運転状態時にも、膨脹行
程で空気噴射弁７を噴射作動させて所要量の追加空気の
噴射Ａα1 を行わせるようにしている。
【００５０】従って、この第３実施形態の構成によれ
ば、前記第１実施形態および第２実施形態の効果に加え
て、膨脹行程でも燃焼温度の高い温度条件下で空気噴射
弁７によって所要量の空気噴射Ａα1 を行わせるため、
この追加空気によって未燃ＨＣの燃焼を活性化させて熱
効率を向上できると共にスモークおよび未燃ＨＣの低減
化対策を徹底することができる。
ば、前記第１実施形態および第２実施形態の効果に加え
て、膨脹行程でも燃焼温度の高い温度条件下で空気噴射
弁７によって所要量の空気噴射Ａα1 を行わせるため、
この追加空気によって未燃ＨＣの燃焼を活性化させて熱
効率を向上できると共にスモークおよび未燃ＨＣの低減
化対策を徹底することができる。
【００５１】前記第３実施形態では追加空気の噴射を膨
脹行程で行わせているが、図８，９に示す第４実施形態
のように排気行程でも追加空気の噴射Ａα2 を行わせれ
ば、掃気効率を高めることができる。
脹行程で行わせているが、図８，９に示す第４実施形態
のように排気行程でも追加空気の噴射Ａα2 を行わせれ
ば、掃気効率を高めることができる。
【００５２】また、この排気行程での追加空気の噴射Ａ
α2 を、鎖線で示すように高い燃焼温度が維持される排
気行程の前半で行わせれば、膨脹行程で追加空気の噴射
Ａα1 を行った場合と同様に未燃ＨＣの燃焼の活性化を
期待することができ、特に該排気行程ではピストンの上
昇によって掻き落されるシリンダライナの付着未燃ＨＣ
の燃焼活性化を図ることもできる。
α2 を、鎖線で示すように高い燃焼温度が維持される排
気行程の前半で行わせれば、膨脹行程で追加空気の噴射
Ａα1 を行った場合と同様に未燃ＨＣの燃焼の活性化を
期待することができ、特に該排気行程ではピストンの上
昇によって掻き落されるシリンダライナの付着未燃ＨＣ
の燃焼活性化を図ることもできる。
【００５３】図１０，１１は本発明の第５実施形態を示
すもので、この実施形態にあっては空気噴射弁７と燃料
噴射弁６の取付角度を、両噴射軸線が上下方向および水
平方向で交差し、かつ、噴射方向が共にキャビティ燃焼
室１０に指向する角度に設定してある。
すもので、この実施形態にあっては空気噴射弁７と燃料
噴射弁６の取付角度を、両噴射軸線が上下方向および水
平方向で交差し、かつ、噴射方向が共にキャビティ燃焼
室１０に指向する角度に設定してある。
【００５４】従って、この第５実施形態の構成によれ
ば、前記第１実施形態と同様の効果が得られる他、空気
噴射軸線と燃料噴射軸線とが交差しているため、燃料の
吸気行程噴射時に燃料の微粒化を行えると共に、噴射空
気より気化潜熱を奮って空気温度を下げられるため、実
充填効率を高められて高出力が要求される均質燃焼を行
う高負荷域での出力の向上を実現することができる。
ば、前記第１実施形態と同様の効果が得られる他、空気
噴射軸線と燃料噴射軸線とが交差しているため、燃料の
吸気行程噴射時に燃料の微粒化を行えると共に、噴射空
気より気化潜熱を奮って空気温度を下げられるため、実
充填効率を高められて高出力が要求される均質燃焼を行
う高負荷域での出力の向上を実現することができる。
【００５５】しかも、噴射空気がキャビティ燃焼室１０
に指向するため、キャビティ燃焼室１０に燃料が付着す
るのを抑制できてスモークおよび未燃ＨＣの発生を低下
させることができる。
に指向するため、キャビティ燃焼室１０に燃料が付着す
るのを抑制できてスモークおよび未燃ＨＣの発生を低下
させることができる。
【００５６】ここで、この第５実施形態において、空気
噴射弁７の成層燃焼時における噴射時期を図５に示した
第２実施形態と同様に、吸気行程における第１噴射時期
Ａ1と、圧縮行程前半における第２噴射時期Ａ2 とに多
段に設定すれば、該第２噴射時期Ａ2 でキャビティ燃焼
室１０に噴射された空気は該キャビティ燃焼室１０で十
分にイナーシャーを持ったスワールとなって点火プラグ
５周りにより確実に燃料を輸送することが可能となり、
成層燃焼の安定性を更に高めることができる。
噴射弁７の成層燃焼時における噴射時期を図５に示した
第２実施形態と同様に、吸気行程における第１噴射時期
Ａ1と、圧縮行程前半における第２噴射時期Ａ2 とに多
段に設定すれば、該第２噴射時期Ａ2 でキャビティ燃焼
室１０に噴射された空気は該キャビティ燃焼室１０で十
分にイナーシャーを持ったスワールとなって点火プラグ
５周りにより確実に燃料を輸送することが可能となり、
成層燃焼の安定性を更に高めることができる。
【００５７】また、燃料の早噴き・遅点火を実現するこ
ともできるから、混合気形成が良好でかつＮＯx 低減効
果が得られ、しかも、燃焼の熱発生時期が遅れるため熱
効率を高めることもできる。
ともできるから、混合気形成が良好でかつＮＯx 低減効
果が得られ、しかも、燃焼の熱発生時期が遅れるため熱
効率を高めることもできる。
【００５８】図１２，１３は本発明の第６実施形態を示
すもので、この実施形態にあっては空気噴射弁７を複数
個、具体的には２つの空気噴射弁７，７を燃料噴射弁６
の配置側で、平面視して該燃料噴射弁６の噴射軸線を中
心に内向きにほぼ線対称に取付けてある。
すもので、この実施形態にあっては空気噴射弁７を複数
個、具体的には２つの空気噴射弁７，７を燃料噴射弁６
の配置側で、平面視して該燃料噴射弁６の噴射軸線を中
心に内向きにほぼ線対称に取付けてある。
【００５９】また、これら２つの空気噴射弁７，７は噴
射空気が図１２の矢印で示すように、点火プラグ５の下
側を通って図外の排気弁側からピストン２の冠面に向っ
て流れる、所謂順タンブルの縦向き旋回流を形成し得る
取付角度で配設してある。
射空気が図１２の矢印で示すように、点火プラグ５の下
側を通って図外の排気弁側からピストン２の冠面に向っ
て流れる、所謂順タンブルの縦向き旋回流を形成し得る
取付角度で配設してある。
【００６０】従って、この第６実施形態の構成によれ
ば、前記第１実施形態と同様の効果が得られる他、２つ
の空気噴射弁７，７を配設してあるため１つの空気噴射
弁７では空気供給量が不十分な場合や、過給のようによ
り多くの空気が必要とする場合に適切に対応することが
できる。
ば、前記第１実施形態と同様の効果が得られる他、２つ
の空気噴射弁７，７を配設してあるため１つの空気噴射
弁７では空気供給量が不十分な場合や、過給のようによ
り多くの空気が必要とする場合に適切に対応することが
できる。
【００６１】また、アイドリング時には１つの空気噴射
弁７からのみ空気噴射を行わせてスワールを形成させ、
部分負荷および高負荷時には両空気噴射弁７，７から同
時に空気噴射を行わせて順タンブル流を形成させるよう
にすれば、供給空気量の少ないアイドリング時でもキャ
ビティ燃焼室１０に確実にスワールを形成できて燃焼の
安定化を図ることができ、他方、部分負荷および高負荷
時には順タンブル流によってキャビティ燃焼室１０への
燃料付着を抑制してスモーク，未燃ＨＣの発生を低減で
きるため、均質燃焼，成層燃焼の安定化と出力の向上と
を実現することができる。
弁７からのみ空気噴射を行わせてスワールを形成させ、
部分負荷および高負荷時には両空気噴射弁７，７から同
時に空気噴射を行わせて順タンブル流を形成させるよう
にすれば、供給空気量の少ないアイドリング時でもキャ
ビティ燃焼室１０に確実にスワールを形成できて燃焼の
安定化を図ることができ、他方、部分負荷および高負荷
時には順タンブル流によってキャビティ燃焼室１０への
燃料付着を抑制してスモーク，未燃ＨＣの発生を低減で
きるため、均質燃焼，成層燃焼の安定化と出力の向上と
を実現することができる。
【００６２】更に、この第６実施形態の場合も図５に示
した第２実施形態と同様に、成層燃焼時における２つの
空気噴射弁７，７の噴射時期を吸気行程における第１噴
射時期Ａ1 と、圧縮行程前半における第２噴射時期Ａ2
とに多段に設定することによって、順タンブル流を強化
でき点火プラグ５周りへの燃料の輸送性を高めることが
できる。
した第２実施形態と同様に、成層燃焼時における２つの
空気噴射弁７，７の噴射時期を吸気行程における第１噴
射時期Ａ1 と、圧縮行程前半における第２噴射時期Ａ2
とに多段に設定することによって、順タンブル流を強化
でき点火プラグ５周りへの燃料の輸送性を高めることが
できる。
【００６３】なお、この実施形態では順タンブル流を形
成させるようにしているが、逆タンブル流を形成できる
ように空気噴射弁７，７の取付角度を縦向きにすること
も可能である。
成させるようにしているが、逆タンブル流を形成できる
ように空気噴射弁７，７の取付角度を縦向きにすること
も可能である。
【００６４】図１４，１５は本発明の第７実施形態を示
すもので、この実施形態にあっては空気噴射弁７を燃料
噴射弁６のほぼ直上位置に配置し、これら空気噴射弁
７，燃料噴射弁６の取付角度を、噴射空気および噴射燃
料がキャビティ燃焼室１０に指向し、かつ、噴射空気の
噴射方向が噴射燃料の噴射方向よりも下向きとなって相
互の噴射軸線が上下方向に交差する角度に設定し、噴射
空気が図１４の矢印で示すように燃料噴射弁６の前端部
分を横切ってキャビティ燃焼室１０に向かい、該キャビ
ティ燃焼室１０で反転して点火プラグ５に向って流れ
る、所謂逆タンブル流が形成されるようにしてある。
すもので、この実施形態にあっては空気噴射弁７を燃料
噴射弁６のほぼ直上位置に配置し、これら空気噴射弁
７，燃料噴射弁６の取付角度を、噴射空気および噴射燃
料がキャビティ燃焼室１０に指向し、かつ、噴射空気の
噴射方向が噴射燃料の噴射方向よりも下向きとなって相
互の噴射軸線が上下方向に交差する角度に設定し、噴射
空気が図１４の矢印で示すように燃料噴射弁６の前端部
分を横切ってキャビティ燃焼室１０に向かい、該キャビ
ティ燃焼室１０で反転して点火プラグ５に向って流れ
る、所謂逆タンブル流が形成されるようにしてある。
【００６５】従って、この第７実施形態の構成によれ
ば、前記第１実施形態と同様の効果が得られる他、噴射
空気および噴射燃料が共にキャビティ燃焼室１０に指向
し、かつ、噴射空気が噴射燃料よりも下向きに噴射され
て逆タンブル流が形成されるため、成層燃焼時はキャビ
ティ燃焼室１０に空気の膜を早い流れとして形成でき
て、その上に燃料を噴射させるためにキャビティ燃焼室
１０への燃料付着を回避して成層燃焼の安定化と、スモ
ーク，未燃ＨＣの低減化とを図ることができる。
ば、前記第１実施形態と同様の効果が得られる他、噴射
空気および噴射燃料が共にキャビティ燃焼室１０に指向
し、かつ、噴射空気が噴射燃料よりも下向きに噴射され
て逆タンブル流が形成されるため、成層燃焼時はキャビ
ティ燃焼室１０に空気の膜を早い流れとして形成でき
て、その上に燃料を噴射させるためにキャビティ燃焼室
１０への燃料付着を回避して成層燃焼の安定化と、スモ
ーク，未燃ＨＣの低減化とを図ることができる。
【００６６】また、均質燃焼時には噴射空気と噴射燃料
との混合，攪拌を積極的に行えると共に燃料の微粒化を
行えるから均質燃焼の安定化を図ることができ、しか
も、キャビティ燃焼室１０に高圧の噴射空気が吹き当る
ため、該キャビティ燃焼室１０への燃料付着を回避でき
てスモーク，未燃ＨＣの低減化を図ることができる。
との混合，攪拌を積極的に行えると共に燃料の微粒化を
行えるから均質燃焼の安定化を図ることができ、しか
も、キャビティ燃焼室１０に高圧の噴射空気が吹き当る
ため、該キャビティ燃焼室１０への燃料付着を回避でき
てスモーク，未燃ＨＣの低減化を図ることができる。
【００６７】更に、前記図１０，１１に示した第５実施
形態と同様にこの燃料の吸気行程噴射を行う均質燃焼時
に、噴射燃料が噴射空気より気化潜熱を奮って空気温度
を下げられるため、実充填効率を高められて高出力を得
ることができる。
形態と同様にこの燃料の吸気行程噴射を行う均質燃焼時
に、噴射燃料が噴射空気より気化潜熱を奮って空気温度
を下げられるため、実充填効率を高められて高出力を得
ることができる。
【００６８】図１６は本発明の第８実施形態を示すもの
で、この実施形態にあっては前記図１４，１５に示した
第７実施形態の構造において、成層燃焼時における前述
の空気噴射弁７の噴射時期を、吸気行程で所定の供給空
気量のうち一部を残して噴射させる第１噴射時期Ａ
1 と、圧縮行程後期の燃料噴射時期Ｆの直前に残りの空
気量を噴射させる第２噴射時期に設定してある。
で、この実施形態にあっては前記図１４，１５に示した
第７実施形態の構造において、成層燃焼時における前述
の空気噴射弁７の噴射時期を、吸気行程で所定の供給空
気量のうち一部を残して噴射させる第１噴射時期Ａ
1 と、圧縮行程後期の燃料噴射時期Ｆの直前に残りの空
気量を噴射させる第２噴射時期に設定してある。
【００６９】従って、この第８実施形態の構成によれば
成層燃焼時には圧縮行程で燃料噴射の直前にも空気噴射
を行わせるため、キャビティ燃焼室１０に形成される空
気の膜を強化して燃料付着をより確実に防止できるとと
もに、逆タンブル流を強化でき点火プラグ５周りへの燃
料の輸送性を高めることができる。
成層燃焼時には圧縮行程で燃料噴射の直前にも空気噴射
を行わせるため、キャビティ燃焼室１０に形成される空
気の膜を強化して燃料付着をより確実に防止できるとと
もに、逆タンブル流を強化でき点火プラグ５周りへの燃
料の輸送性を高めることができる。
【００７０】なお、図１０〜１６に示した各実施形態に
おいて、図６，７、又は図８，９に示した実施形態と同
様に膨脹行程、および又は排気行程でも空気噴射弁７を
噴射作動させて追加の空気を噴射させることによって、
未燃ＨＣの低減効果と掃気効率の向上とを図ることがで
きる。
おいて、図６，７、又は図８，９に示した実施形態と同
様に膨脹行程、および又は排気行程でも空気噴射弁７を
噴射作動させて追加の空気を噴射させることによって、
未燃ＨＣの低減効果と掃気効率の向上とを図ることがで
きる。
【００７１】図１７は本発明の第９実施形態を示すもの
で、この実施形態ではＮＯx 低減対策のため、空気噴射
弁７から不活性ガスを混合した空気を燃焼室４に噴射供
給するようにしてある。
で、この実施形態ではＮＯx 低減対策のため、空気噴射
弁７から不活性ガスを混合した空気を燃焼室４に噴射供
給するようにしてある。
【００７２】図１７では便宜的に図１に示した第１実施
形態のエンジンコンセプトに適用した場合を示してお
り、本実施形態では空気噴射弁７の空気通路９の途中に
ミキサ室１１を設け、該ミキサ室１１と排気ポート１２
とに跨って排気還流通路１３を接続し、該排気還流通路
１３に介装した排気還流制御弁装置１４による制御の下
に不活性ガスとして吸気量に応じた適正量の還流排気
（ＥＧＲ）を行って、ミキサ室１１で新気と混合させて
外部ＥＧＲを行わせ、ＮＯx の低減効果を得るようにし
ている。なお、図１７中、１５は排気弁を示す。
形態のエンジンコンセプトに適用した場合を示してお
り、本実施形態では空気噴射弁７の空気通路９の途中に
ミキサ室１１を設け、該ミキサ室１１と排気ポート１２
とに跨って排気還流通路１３を接続し、該排気還流通路
１３に介装した排気還流制御弁装置１４による制御の下
に不活性ガスとして吸気量に応じた適正量の還流排気
（ＥＧＲ）を行って、ミキサ室１１で新気と混合させて
外部ＥＧＲを行わせ、ＮＯx の低減効果を得るようにし
ている。なお、図１７中、１５は排気弁を示す。
【図１】本発明の第１実施形態の構成を概略的に示す断
面説明図。
面説明図。
【図２】本発明の第１実施形態の概略的平面説明図。
【図３】本発明の第１実施形態の成層燃焼時における空
気噴射時期，燃料噴射時期および点火時期を示す説明
図。
気噴射時期，燃料噴射時期および点火時期を示す説明
図。
【図４】本発明の第１実施形態の均質燃焼時における空
気噴射時期，燃料噴射時期および点火時期を示す説明
図。
気噴射時期，燃料噴射時期および点火時期を示す説明
図。
【図５】本発明の第２実施形態の成層燃焼時における空
気噴射時期，燃料噴射時期および点火時期を示す説明
図。
気噴射時期，燃料噴射時期および点火時期を示す説明
図。
【図６】本発明の第３実施形態の成層燃焼時における空
気噴射時期，燃料噴射時期および点火時期を示す説明
図。
気噴射時期，燃料噴射時期および点火時期を示す説明
図。
【図７】本発明の第３実施形態の均質燃焼時における空
気噴射時期，燃料噴射時期および点火時期を示す説明
図。
気噴射時期，燃料噴射時期および点火時期を示す説明
図。
【図８】本発明の第４実施形態の成層燃焼時における空
気噴射時期，燃料噴射時期および点火時期を示す説明
図。
気噴射時期，燃料噴射時期および点火時期を示す説明
図。
【図９】本発明の第４実施形態の均質燃焼時における空
気噴射時期，燃料噴射時期および点火時期を示す説明
図。
気噴射時期，燃料噴射時期および点火時期を示す説明
図。
【図１０】本発明の第５実施形態の構成を概略的に示す
断面説明図。
断面説明図。
【図１１】本発明の第５実施形態の概略的平面説明図。
【図１２】本発明の第６実施形態の構成を概略的に示す
断面説明図。
断面説明図。
【図１３】本発明の第６実施形態の概略的平面説明図。
【図１４】本発明の第７実施形態の構成を概略的に示す
断面説明図。
断面説明図。
【図１５】本発明の第７実施形態の概略的平面説明図。
【図１６】本発明の第８実施形態の成層燃焼時における
空気噴射時期，燃料噴射時期および点火時期を示す説明
図。
空気噴射時期，燃料噴射時期および点火時期を示す説明
図。
【図１７】本発明の第９実施形態の構成を概略的に示す
断面説明図。
断面説明図。
１ シリンダブロック ２ ピストン ３ シリンダヘッド ４ 燃焼室 ５ 点火プラグ ６ 燃料噴射弁 ７ 空気噴射弁 ９ 空気通路 １０ キャビティ燃焼室 １２ 排気ポート（排気通路） １３ 排気還流通路（不活性ガス供給通路）
───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｆ０２Ｄ 21/10 Ｆ０２Ｄ 21/10 Ｆ 41/02 ３２５ 41/02 ３２５Ａ ３２５Ｆ ３２５Ｇ ３２５Ｅ Ｆ０２Ｆ 3/26 Ｆ０２Ｆ 3/26 Ａ Ｆターム(参考） 3G023 AA04 AA05 AA18 AB03 AC05 AD02 AD03 AD09 AD12 AG01 AG03 3G092 AA01 AA06 AA09 AA10 AA17 AB02 BB06 DC07 DC09 DE03Y FA17 FA18 GA03 GA04 GA06 HA11Z 3G301 HA01 HA04 HA13 HA16 HA17 JA24 JA25 JA26 KA06 KA07 KA09 LA08 LB04 MA19 PA17Z
Claims (12)
- 【請求項１】 吸気行程で燃焼室に空気を供給する空気
供給手段と、燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁
と、点火プラグと、ピストン冠面にキャビティ燃焼室と
を備え、低負荷域で圧縮行程中に燃料を噴射させて成層
燃焼を行わせると共に、高負荷域で吸気行程中に燃料を
噴射させて均質燃焼を行わせるようにした筒内噴射式火
花点火機関において、前記空気供給手段を、燃焼室に直
接空気を噴射する空気噴射弁で構成したことを特徴とす
る筒内噴射式火花点火機関。 - 【請求項２】 空気噴射弁を燃料噴射弁配置側に配設し
てこれらの取付角度を、噴射された燃料をキャビティ燃
焼室へ輸送できる角度に設定したことを特徴とする請求
項１に記載の筒内噴射式火花点火機関。 - 【請求項３】 空気噴射弁と燃料噴射弁の取付角度を、
相互の噴射軸線が交差し、かつ、噴射方向が共にキャビ
ティ燃焼室に指向する角度に設定したことを特徴とする
請求項２に記載の筒内噴射式火花点火機関。 - 【請求項４】 空気噴射弁を複数個配設したことを特徴
とする請求項２、３に記載の筒内噴射式火花点火機関。 - 【請求項５】 アイドリング時に１つの空気噴射弁から
空気噴射を行わせて横向きの旋回流を形成させ、部分負
荷および高負荷時に全空気噴射弁から空気噴射を行わせ
て縦向きの旋回流を形成させるようにしたことを特徴と
する請求項４に記載の筒内噴射式火花点火機関。 - 【請求項６】 成層燃焼時における空気噴射弁の噴射時
期を、吸気行程で所定の供給空気量のうち一部を残して
噴射させる第１噴射時期と、圧縮行程の前半で残りの空
気量を噴射させる第２噴射時期とに多段に設定したこと
を特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の筒内噴射式
火花点火機関。 - 【請求項７】 空気噴射弁を燃料噴射弁配置側に配設し
てこれらの取付角度を、噴射空気および噴射燃料がキャ
ビティ燃焼室に指向し、かつ、噴射空気の噴射方向が噴
射燃料の噴射方向よりも下向きとなって両噴射軸線が交
差する角度に設定したことを特徴とする請求項１に記載
の筒内噴射式火花点火機関。 - 【請求項８】 成層燃焼時における空気噴射弁の噴射時
期を、吸気行程で所定の供給空気量のうち一部を残して
噴射させる第１噴射時期と、圧縮行程で燃料噴射直前に
残りの空気量を噴射させる第２噴射時期とに多段に設定
したことを特徴とする請求項７に記載の筒内噴射式火花
点火機関。 - 【請求項９】 空気噴射弁を膨脹行程でも噴射作動させ
るようにしたことを特徴とする請求項１〜８の何れかに
記載の筒内噴射式火花点火機関。 - 【請求項１０】 空気噴射弁を排気行程でも噴射作動さ
せるようにしたことを特徴とする請求項１〜９の何れか
に記載の筒内噴射式火花点火機関。 - 【請求項１１】 空気噴射弁の空気通路に、不活性ガス
供給通路を接続して、所定量の不活性ガスを混合した空
気を噴射させるようにしたことを特徴とする請求項１〜
１０の何れかに記載の筒内噴射式火花点火機関。 - 【請求項１２】 不活性ガス供給通路が、空気噴射弁の
空気通路と機関排気通路とに跨って接続されて、排気ガ
スの一部を導入する排気還流通路であることを特徴とす
る請求項１１に記載の筒内噴射式火花点火機関。
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|---|---|---|---|
| JP26677398A JP3956503B2 (ja) | 1998-09-21 | 1998-09-21 | 筒内噴射式火花点火機関 |
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|---|---|---|---|
| JP26677398A JP3956503B2 (ja) | 1998-09-21 | 1998-09-21 | 筒内噴射式火花点火機関 |
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| JP26677398A Expired - Fee Related JP3956503B2 (ja) | 1998-09-21 | 1998-09-21 | 筒内噴射式火花点火機関 |
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| JP (1) | JP3956503B2 (ja) |
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- 1998-09-21 JP JP26677398A patent/JP3956503B2/ja not_active Expired - Fee Related
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