JP2000248942A - 筒内噴射エンジンの燃焼室構造 - Google Patents
筒内噴射エンジンの燃焼室構造Info
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- F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads
- F02F1/24—Cylinder heads
- F02F1/42—Shape or arrangement of intake or exhaust channels in cylinder heads
- F02F1/4214—Shape or arrangement of intake or exhaust channels in cylinder heads specially adapted for four or more valves per 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
- F02B2075/125—Direct injection in the combustion chamber for spark ignition engines, i.e. not in pre-combustion chamber
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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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- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 筒内噴射エンジンにおいて、点火プラグ近傍
には噴霧が微粒化して充分に霧化の進んだ混合気のみを
所要の濃度で収集させて層状化し、シリンダ全体として
は希薄の混合気の濃度とし、燃費の向上を図るととも
に、点火プラグにかぶりやスモークが発生するのを防止
することにある。 【構成】 シリンダ軸線を含んでシリンダヘッドの幅方
向に仮想平面を描出し、ピストンの頂面には吸気口及び
点火プラグと対向する部位を窪ませて窪部を形成すると
ともにこの窪部をシリンダ軸線を挟んで仮想平面と直交
するクランク軸線方向各側及び排気口側から囲むように
隆起させた隆起部を設け、窪部と隆起部によってキャビ
ティを形成し、隆起部をクランク軸線方向各側に位置す
る各側隆起部位と排気口側に位置する排気側隆起部位と
から構成し、この排気側隆起部位と仮想平面との交わる
部位には燃料噴射弁からの初期噴霧を排気口側に流去さ
せる噴霧案内溝を設けている。
には噴霧が微粒化して充分に霧化の進んだ混合気のみを
所要の濃度で収集させて層状化し、シリンダ全体として
は希薄の混合気の濃度とし、燃費の向上を図るととも
に、点火プラグにかぶりやスモークが発生するのを防止
することにある。 【構成】 シリンダ軸線を含んでシリンダヘッドの幅方
向に仮想平面を描出し、ピストンの頂面には吸気口及び
点火プラグと対向する部位を窪ませて窪部を形成すると
ともにこの窪部をシリンダ軸線を挟んで仮想平面と直交
するクランク軸線方向各側及び排気口側から囲むように
隆起させた隆起部を設け、窪部と隆起部によってキャビ
ティを形成し、隆起部をクランク軸線方向各側に位置す
る各側隆起部位と排気口側に位置する排気側隆起部位と
から構成し、この排気側隆起部位と仮想平面との交わる
部位には燃料噴射弁からの初期噴霧を排気口側に流去さ
せる噴霧案内溝を設けている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、筒内噴射エンジ
ンの燃焼室構造に係り、特にシリンダ内に直接燃料を噴
射する筒内噴射エンジンの燃焼室構造に関する。
ンの燃焼室構造に係り、特にシリンダ内に直接燃料を噴
射する筒内噴射エンジンの燃焼室構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】車両のエンジンにおいては、シリンダブ
ロックのシリンダとこのシリンダに摺動可能に保持され
るピストンの頂面とシリンダブロックに載置されるシリ
ンダヘッドのヘッド側窪部との間で燃焼室を形成し、シ
リンダヘッドのシリンダ軸線を挟んでシリンダヘッドの
幅方向一側のヘッド側窪部に吸気口を開口して設け、シ
リンダ軸線を挟んでシリンダヘッドの幅方向他側のヘッ
ド側窪部には排気口を開口して設け、一端側がシリンダ
ヘッドの上面に開口するとともに他端側が吸気口に連通
して燃焼室に縦渦流を生成する吸気ポートを設け、一端
側が排気口に連通するとともに他端側がシリンダヘッド
の幅方向他側の排気側壁部に開口する排気ポートを設
け、シリンダヘッドの幅方向一側の吸気側壁部にはヘッ
ド側窪部に臨ませて燃料噴射弁を設け、シリンダヘッド
の略シリンダ軸線部位にはヘッド側窪部に臨ませて点火
プラグを設け、ピストンの頂面には燃料噴射弁から噴射
される燃料を受けるキャビティを形成した、いわゆる筒
内噴射エンジンがある。この筒内噴射エンジンにあって
は、いわゆるトップエントリーポートである吸気ポート
から導入する新気により燃焼室内に縦渦流（タンブル
流）を生成し、ピストンの頂面に隆起部によって形成し
たキャビティ内で且つ点火プラグ近傍に燃料噴射弁から
燃料を直接噴射して所要の濃度の混合気を層状化するこ
とにより、希薄燃焼を実現し、燃費の改善を行ってい
る。
ロックのシリンダとこのシリンダに摺動可能に保持され
るピストンの頂面とシリンダブロックに載置されるシリ
ンダヘッドのヘッド側窪部との間で燃焼室を形成し、シ
リンダヘッドのシリンダ軸線を挟んでシリンダヘッドの
幅方向一側のヘッド側窪部に吸気口を開口して設け、シ
リンダ軸線を挟んでシリンダヘッドの幅方向他側のヘッ
ド側窪部には排気口を開口して設け、一端側がシリンダ
ヘッドの上面に開口するとともに他端側が吸気口に連通
して燃焼室に縦渦流を生成する吸気ポートを設け、一端
側が排気口に連通するとともに他端側がシリンダヘッド
の幅方向他側の排気側壁部に開口する排気ポートを設
け、シリンダヘッドの幅方向一側の吸気側壁部にはヘッ
ド側窪部に臨ませて燃料噴射弁を設け、シリンダヘッド
の略シリンダ軸線部位にはヘッド側窪部に臨ませて点火
プラグを設け、ピストンの頂面には燃料噴射弁から噴射
される燃料を受けるキャビティを形成した、いわゆる筒
内噴射エンジンがある。この筒内噴射エンジンにあって
は、いわゆるトップエントリーポートである吸気ポート
から導入する新気により燃焼室内に縦渦流（タンブル
流）を生成し、ピストンの頂面に隆起部によって形成し
たキャビティ内で且つ点火プラグ近傍に燃料噴射弁から
燃料を直接噴射して所要の濃度の混合気を層状化するこ
とにより、希薄燃焼を実現し、燃費の改善を行ってい
る。
【０００３】このような筒内噴射エンジンンには、ピス
トンの頂面に吸気側に偏心してキャビティを設け、この
キャビティの排気側に圧縮行程で点火プラグに近接する
隆起部を設けているものがある。つまり、エンジン運転
条件が低負荷の場合には、圧縮行程中に燃料噴射弁から
燃料をキャビティの方向に噴射し、この噴射された燃料
がキャビティを伝わって点火プラグに到達するものであ
る。また、この燃料噴射弁に噴霧のスワール成分を持た
させることにより、ディーゼルエンジンの燃料噴射弁と
比較して低圧（５〜１０Ｍｐａ程度）で燃料を微粒化す
ることができるものである。
トンの頂面に吸気側に偏心してキャビティを設け、この
キャビティの排気側に圧縮行程で点火プラグに近接する
隆起部を設けているものがある。つまり、エンジン運転
条件が低負荷の場合には、圧縮行程中に燃料噴射弁から
燃料をキャビティの方向に噴射し、この噴射された燃料
がキャビティを伝わって点火プラグに到達するものであ
る。また、この燃料噴射弁に噴霧のスワール成分を持た
させることにより、ディーゼルエンジンの燃料噴射弁と
比較して低圧（５〜１０Ｍｐａ程度）で燃料を微粒化す
ることができるものである。
【０００４】このような筒内噴射エンジンとしては、例
えば、実公平８−５３０６号公報、特開平５−１０１３
４号公報に開示されている。実公平８−５３０６号公報
に記載のものは、ピストンの頂面の軽負荷時に噴射され
た燃料があたる位置に、この燃料の噴射方向に沿って徐
々に深くなって終端近傍でなめらかに湾曲して立ち上が
る溝を形成したものである。特開平５−１０１３４号公
報に記載のものは、点火プラグの下方から燃料噴射弁側
に向けて次第に拡開しつつ延びる一対の側壁面とほぼ平
坦をなす底壁面とにより画定される凹溝を、ピストンの
頂面に形成し、凹溝底壁面上に燃料案内溝を形成し、凹
溝側壁面を凹溝端部から燃料噴射弁側の向けてまっすぐ
延設したものである。
えば、実公平８−５３０６号公報、特開平５−１０１３
４号公報に開示されている。実公平８−５３０６号公報
に記載のものは、ピストンの頂面の軽負荷時に噴射され
た燃料があたる位置に、この燃料の噴射方向に沿って徐
々に深くなって終端近傍でなめらかに湾曲して立ち上が
る溝を形成したものである。特開平５−１０１３４号公
報に記載のものは、点火プラグの下方から燃料噴射弁側
に向けて次第に拡開しつつ延びる一対の側壁面とほぼ平
坦をなす底壁面とにより画定される凹溝を、ピストンの
頂面に形成し、凹溝底壁面上に燃料案内溝を形成し、凹
溝側壁面を凹溝端部から燃料噴射弁側の向けてまっすぐ
延設したものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、筒内噴射エ
ンジンンにあっては、通常ガソリンのエンジンに利用さ
れる噴霧にスワール成分を生成させる燃料噴射弁は、噴
霧の中心に粒径の大きな燃料が存在してしまい、このよ
うな粒径の大きな燃料が点火プラグに到達すると、点火
プラグのかぶりやスモークが発生するという不都合があ
った。また、燃料噴射弁の構造上、スワール成分を与え
るスワーラとニードルシートとの間の燃料には旋回成分
が与えられず、燃料噴射弁が、液状の燃料を噴射、いわ
ゆる初期噴霧をしてしまい、この初期噴霧が点火プラグ
に到達すると、点火プラグのかぶりやスモークが発生す
るという不都合があった。
ンジンンにあっては、通常ガソリンのエンジンに利用さ
れる噴霧にスワール成分を生成させる燃料噴射弁は、噴
霧の中心に粒径の大きな燃料が存在してしまい、このよ
うな粒径の大きな燃料が点火プラグに到達すると、点火
プラグのかぶりやスモークが発生するという不都合があ
った。また、燃料噴射弁の構造上、スワール成分を与え
るスワーラとニードルシートとの間の燃料には旋回成分
が与えられず、燃料噴射弁が、液状の燃料を噴射、いわ
ゆる初期噴霧をしてしまい、この初期噴霧が点火プラグ
に到達すると、点火プラグのかぶりやスモークが発生す
るという不都合があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】そこで、この発明は、上
述の不都合を除去するために、エンジンのシリンダブロ
ックのシリンダとこのシリンダに摺動可能に保持される
ピストンの頂面と前記シリンダブロックに載置されるシ
リンダヘッドのヘッド側窪部との間で燃焼室を形成し、
前記シリンダヘッドのシリンダ軸線を挟んで前記シリン
ダヘッドの幅方向一側の前記ヘッド側窪部に吸気口を開
口して設け、前記シリンダ軸線を挟んで前記シリンダヘ
ッドの幅方向他側の前記ヘッド側窪部には排気口を開口
して設け、前記シリンダヘッドの幅方向一側の吸気側壁
部には前記ヘッド側窪部に臨ませて燃料噴射弁を設け、
前記シリンダヘッドの略シリンダ軸線部位には前記ヘッ
ド側窪部に臨ませて点火プラグを設け、前記ピストンの
頂面には前記燃料噴射弁から噴射される燃料を受けるキ
ャビティを形成した筒内噴射エンジンの燃焼室構造にお
いて、前記シリンダ軸線を含んで前記シリンダヘッドの
幅方向に仮想平面を描出し、前記ピストンの頂面には前
記吸気口及び前記点火プラグと対向する部位を窪ませて
窪部を形成するとともにこの窪部を前記シリンダ軸線を
挟んで前記仮想平面と直交するクランク軸線方向各側及
び前記排気口側から囲むように隆起させた隆起部を設
け、前記窪部と前記隆起部によって前記キャビティを形
成し、前記隆起部を前記クランク軸線方向各側に位置す
る各側隆起部位と前記排気口側に位置する排気側隆起部
位とから構成し、この排気側隆起部位と前記仮想平面と
の交わる部位には前記燃料噴射弁からの初期噴霧を前記
排気口側に流去させる噴霧案内溝を設けたことを特徴と
する。
述の不都合を除去するために、エンジンのシリンダブロ
ックのシリンダとこのシリンダに摺動可能に保持される
ピストンの頂面と前記シリンダブロックに載置されるシ
リンダヘッドのヘッド側窪部との間で燃焼室を形成し、
前記シリンダヘッドのシリンダ軸線を挟んで前記シリン
ダヘッドの幅方向一側の前記ヘッド側窪部に吸気口を開
口して設け、前記シリンダ軸線を挟んで前記シリンダヘ
ッドの幅方向他側の前記ヘッド側窪部には排気口を開口
して設け、前記シリンダヘッドの幅方向一側の吸気側壁
部には前記ヘッド側窪部に臨ませて燃料噴射弁を設け、
前記シリンダヘッドの略シリンダ軸線部位には前記ヘッ
ド側窪部に臨ませて点火プラグを設け、前記ピストンの
頂面には前記燃料噴射弁から噴射される燃料を受けるキ
ャビティを形成した筒内噴射エンジンの燃焼室構造にお
いて、前記シリンダ軸線を含んで前記シリンダヘッドの
幅方向に仮想平面を描出し、前記ピストンの頂面には前
記吸気口及び前記点火プラグと対向する部位を窪ませて
窪部を形成するとともにこの窪部を前記シリンダ軸線を
挟んで前記仮想平面と直交するクランク軸線方向各側及
び前記排気口側から囲むように隆起させた隆起部を設
け、前記窪部と前記隆起部によって前記キャビティを形
成し、前記隆起部を前記クランク軸線方向各側に位置す
る各側隆起部位と前記排気口側に位置する排気側隆起部
位とから構成し、この排気側隆起部位と前記仮想平面と
の交わる部位には前記燃料噴射弁からの初期噴霧を前記
排気口側に流去させる噴霧案内溝を設けたことを特徴と
する。
【０００７】
【発明の実施の形態】この発明は、燃料噴射弁による初
期噴霧はキャビティを経て噴霧案内溝から排気口側に抜
けるので、点火プラグ近傍には、初期噴霧が到達せず、
噴霧が微粒化して充分に霧化の進んだ混合気のみが所要
の濃度で収集されて層状化し、シリンダ全体としては希
薄の混合気の濃度とし、燃費の向上を図るとともに、点
火プラグにかぶりやスモークが発生するのを防止するこ
とができる。
期噴霧はキャビティを経て噴霧案内溝から排気口側に抜
けるので、点火プラグ近傍には、初期噴霧が到達せず、
噴霧が微粒化して充分に霧化の進んだ混合気のみが所要
の濃度で収集されて層状化し、シリンダ全体としては希
薄の混合気の濃度とし、燃費の向上を図るとともに、点
火プラグにかぶりやスモークが発生するのを防止するこ
とができる。
【０００８】
【実施例】以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細
且つ具体的に説明する。図１〜１１は、この発明の第１
実施例を示すものである。図１０、１１において、２は
筒内噴射式のエンジン、４はシリンダブロック、６はシ
リンダヘッド、８はシリンダヘッドカバーである。シリ
ンダブロック４の下部位には、クランク軸１０が軸支し
て設けられている。また、シリンダブロック４の上部位
には、複数のシリンダ１２がクランク軸１０のクランク
軸線Ｃ方向、つまり、シリンダヘッド６の長手方向Ｂに
並んで配設されている。クランク軸１０には、シリンダ
１２に摺動可能に保持したピストン１４がピストンピン
軸１６及びコンロッド１８によって連結して設けられて
いる。
且つ具体的に説明する。図１〜１１は、この発明の第１
実施例を示すものである。図１０、１１において、２は
筒内噴射式のエンジン、４はシリンダブロック、６はシ
リンダヘッド、８はシリンダヘッドカバーである。シリ
ンダブロック４の下部位には、クランク軸１０が軸支し
て設けられている。また、シリンダブロック４の上部位
には、複数のシリンダ１２がクランク軸１０のクランク
軸線Ｃ方向、つまり、シリンダヘッド６の長手方向Ｂに
並んで配設されている。クランク軸１０には、シリンダ
１２に摺動可能に保持したピストン１４がピストンピン
軸１６及びコンロッド１８によって連結して設けられて
いる。
【０００９】シリンダヘッド６の下面には、シリンダ１
２に対応してヘッド側窪部２０が形成されている。これ
により、シリンダブロック４のシリンダ１２とこのシリ
ンダ１２に摺動可能に保持されたピストン１４の頂面１
４ａとシリンダブロック４に載置されるシリンダヘッド
６のヘッド側窪部２０との間には、燃焼室２２が形成さ
れる。
２に対応してヘッド側窪部２０が形成されている。これ
により、シリンダブロック４のシリンダ１２とこのシリ
ンダ１２に摺動可能に保持されたピストン１４の頂面１
４ａとシリンダブロック４に載置されるシリンダヘッド
６のヘッド側窪部２０との間には、燃焼室２２が形成さ
れる。
【００１０】図９に示す如く、燃焼室２２で、シリンダ
軸線Ｌを含んでシリンダヘッド６の幅方向Ａに仮想平面
Ｐを描出した場合に、シリンダヘッド６のシリンダ軸線
Ｌよりも幅方向一側（吸気側）のヘッド側窪部２０に
は、仮想平面Ｐを挟んで例えば２つの吸気口２４、２４
が燃焼室２２に開口して形成される。この吸気口２４、
２４は、仮想平面Ｐを挟んで、この仮想平面Ｐと直交し
てシリンダヘッド６の長手方向Ｂに指向するクランク軸
線Ｃ方向の各側に夫々開口して形成される。
軸線Ｌを含んでシリンダヘッド６の幅方向Ａに仮想平面
Ｐを描出した場合に、シリンダヘッド６のシリンダ軸線
Ｌよりも幅方向一側（吸気側）のヘッド側窪部２０に
は、仮想平面Ｐを挟んで例えば２つの吸気口２４、２４
が燃焼室２２に開口して形成される。この吸気口２４、
２４は、仮想平面Ｐを挟んで、この仮想平面Ｐと直交し
てシリンダヘッド６の長手方向Ｂに指向するクランク軸
線Ｃ方向の各側に夫々開口して形成される。
【００１１】また、シリンダ軸線Ｌよりも幅方向他側
（排気側）のヘッド側窪部２０には、仮想平面Ｐを挟ん
で２つの排気口２６、２６が燃焼室２２に開口して形成
されている。この排気口２８、２６は、仮想平面Ｐを挟
んでクランク軸線Ｃ方向の各側に夫々開口して形成され
ている。
（排気側）のヘッド側窪部２０には、仮想平面Ｐを挟ん
で２つの排気口２６、２６が燃焼室２２に開口して形成
されている。この排気口２８、２６は、仮想平面Ｐを挟
んでクランク軸線Ｃ方向の各側に夫々開口して形成され
ている。
【００１２】シリンダヘッド６には、上面の幅方向中央
部位に一端側が開口するとともに、他端側が吸気口２４
に連通して、縦渦流（タンブル流）を生成する吸気ポー
ト２８が設けられている。この吸気ポート２８は、いわ
ゆるトップエントリーポートであり、燃焼室２２に縦渦
流を発生させて層状化を狙うものである。また、シリン
ダヘッド６には、一端側が排気口２６に連通するととも
に、他端側がシリンダヘッド６の幅方向他側の排気側壁
部３０に開口する排気ポート３２が設けられている。
部位に一端側が開口するとともに、他端側が吸気口２４
に連通して、縦渦流（タンブル流）を生成する吸気ポー
ト２８が設けられている。この吸気ポート２８は、いわ
ゆるトップエントリーポートであり、燃焼室２２に縦渦
流を発生させて層状化を狙うものである。また、シリン
ダヘッド６には、一端側が排気口２６に連通するととも
に、他端側がシリンダヘッド６の幅方向他側の排気側壁
部３０に開口する排気ポート３２が設けられている。
【００１３】シリンダヘッド６には、吸気口２４及び排
気口２６を開閉する吸気弁３４及び排気弁３６が設けら
れている。吸気弁３４は、吸気カム軸３８によって開閉
作動される。排気弁３６は、排気カム軸４０によって開
閉作動される。この吸気カム軸３８及び排気カム軸４０
は、シリンダヘッド６の上面の吸気側及び排気側に吸気
カムキャップ４２及び排気カムキャップ４４によって軸
支して設けられている。吸気カムキャップ４２及び排気
カムキャップ４４は、吸気ヘッドカバー８−１及び排気
ヘッドカバー８−２によって夫々覆われている。
気口２６を開閉する吸気弁３４及び排気弁３６が設けら
れている。吸気弁３４は、吸気カム軸３８によって開閉
作動される。排気弁３６は、排気カム軸４０によって開
閉作動される。この吸気カム軸３８及び排気カム軸４０
は、シリンダヘッド６の上面の吸気側及び排気側に吸気
カムキャップ４２及び排気カムキャップ４４によって軸
支して設けられている。吸気カムキャップ４２及び排気
カムキャップ４４は、吸気ヘッドカバー８−１及び排気
ヘッドカバー８−２によって夫々覆われている。
【００１４】シリンダヘッド６の上面には、吸気ポート
２８に連通する吸気通路４６を形成する吸気マニホルド
４８が取付けられている。この吸気マニホルド４８の上
流側には、サージタンク５０が設けられている。
２８に連通する吸気通路４６を形成する吸気マニホルド
４８が取付けられている。この吸気マニホルド４８の上
流側には、サージタンク５０が設けられている。
【００１５】シリンダヘッド６の略シリンダ軸線Ｌ部位
には、ヘッド側窪部２０に臨ませて点火プラグ５２が設
けられている。
には、ヘッド側窪部２０に臨ませて点火プラグ５２が設
けられている。
【００１６】また、シリンダヘッド６の幅方向一側の吸
気側壁５４には、ヘッド側窪部２０に臨んで、燃焼室２
２に直接的に燃料を噴射する燃料噴射弁５６が取付けら
れている。この燃料噴射弁５６は、仮想平面Ｐ上におい
てシリンダ軸線Ｌ方向に指向させて所定の角度で取付け
られ、噴霧にスワール成分を生成する機能を有し、ま
た、図７、８に示す如く、エンジン２の低負荷運転の圧
縮行程時に液状の径Ｄ１の初期噴霧Ｆ１を噴射するとと
もに、エンジン２の通常の運転時に内径Ｄ２で且つ外径
Ｄ３の主噴霧Ｆ２を噴射するものである。
気側壁５４には、ヘッド側窪部２０に臨んで、燃焼室２
２に直接的に燃料を噴射する燃料噴射弁５６が取付けら
れている。この燃料噴射弁５６は、仮想平面Ｐ上におい
てシリンダ軸線Ｌ方向に指向させて所定の角度で取付け
られ、噴霧にスワール成分を生成する機能を有し、ま
た、図７、８に示す如く、エンジン２の低負荷運転の圧
縮行程時に液状の径Ｄ１の初期噴霧Ｆ１を噴射するとと
もに、エンジン２の通常の運転時に内径Ｄ２で且つ外径
Ｄ３の主噴霧Ｆ２を噴射するものである。
【００１７】更に、ピストン１４の頂面１４ａには、吸
気口２４及び点火プラグ５２と対向する部位を窪ませて
窪部５８を形成するとともに、この窪部５８をクランク
軸線Ｃ方向の各側及び排気口２６から囲むように隆起さ
せて隆起部６０を設け、また、これら窪部５８と隆起部
６０とによってキャビティ６２を形成する。
気口２４及び点火プラグ５２と対向する部位を窪ませて
窪部５８を形成するとともに、この窪部５８をクランク
軸線Ｃ方向の各側及び排気口２６から囲むように隆起さ
せて隆起部６０を設け、また、これら窪部５８と隆起部
６０とによってキャビティ６２を形成する。
【００１８】隆起部６０は、クランク軸線Ｃ方向の各側
に位置する各側隆起部位６０−１と、排気口２６側に位
置する排気側隆起部位６０−２とから構成される。排気
側隆起部位６０−２の上面６０−２ａは、図５の断面に
おいて、各側隆起部位６０−１の上面６０−１ａよりも
高さｈだけ低いレベルに位置している。
に位置する各側隆起部位６０−１と、排気口２６側に位
置する排気側隆起部位６０−２とから構成される。排気
側隆起部位６０−２の上面６０−２ａは、図５の断面に
おいて、各側隆起部位６０−１の上面６０−１ａよりも
高さｈだけ低いレベルに位置している。
【００１９】つまり、このキャビティ６２は、図４〜６
に示す如く、ピストンピン軸１６と平行で且つシリンダ
軸線Ｌと平行な面で断面にした場合に、球面のような曲
率一定ではなく、底面が球面状で、また、周辺が立ち上
がってＵ字形状に形成され、また、ピストン１４の頂面
１４ａから突出した隆起部６０によって形成されてい
る。また、図４の断面においては、キャビティ６０は、
吸気口２４及び排気口２６が位置する方向で 仮想平面
Ｐを挟んで対称に幅Ｗ１で且つ上面６０−１ａから深さ
Ｈ１に形成され、図５の断面においては、キャビティ６
２は、吸気口２４及び排気口２６が位置する方向で、仮
想平面Ｐを挟んで幅Ｗ２で且つ上面６０−１ａから深さ
Ｈ２に形成されている。
に示す如く、ピストンピン軸１６と平行で且つシリンダ
軸線Ｌと平行な面で断面にした場合に、球面のような曲
率一定ではなく、底面が球面状で、また、周辺が立ち上
がってＵ字形状に形成され、また、ピストン１４の頂面
１４ａから突出した隆起部６０によって形成されてい
る。また、図４の断面においては、キャビティ６０は、
吸気口２４及び排気口２６が位置する方向で 仮想平面
Ｐを挟んで対称に幅Ｗ１で且つ上面６０−１ａから深さ
Ｈ１に形成され、図５の断面においては、キャビティ６
２は、吸気口２４及び排気口２６が位置する方向で、仮
想平面Ｐを挟んで幅Ｗ２で且つ上面６０−１ａから深さ
Ｈ２に形成されている。
【００２０】キャビティ６２の排気側には、図６に示す
如く、隆起部６０の排気側隆起部位６０−２に溝傾斜面
６４によって噴霧案内溝６６が形成されている。この噴
霧案内溝６６は、排気側隆起部位６０−２と仮想平面Ｐ
との交わる箇所で、つまり、排気側隆起部位６０−２の
中心において、ビーカーの注ぎ口のような形状であり、
排気側に先細りで溝傾斜面６４の谷部分が曲面とする球
面で排気側に向かって形成され、これにより、初期噴霧
Ｆ１を排気口２６側に流去させるものである。つまり、
この噴霧案内溝６６は、円筒形状と球面形状とを交じ合
わせたよう形で、滑らかに形成され、図６の断面におい
て溝幅Ｗ３で且つ深さＨ３に形成され、図１に示す如
く、また、溝傾斜面６４の端部位６４ａがクランク軸線
Ｃから距離Ｎ１で且つキャビティ６２の内面から距離Ｎ
２の箇所に位置している。
如く、隆起部６０の排気側隆起部位６０−２に溝傾斜面
６４によって噴霧案内溝６６が形成されている。この噴
霧案内溝６６は、排気側隆起部位６０−２と仮想平面Ｐ
との交わる箇所で、つまり、排気側隆起部位６０−２の
中心において、ビーカーの注ぎ口のような形状であり、
排気側に先細りで溝傾斜面６４の谷部分が曲面とする球
面で排気側に向かって形成され、これにより、初期噴霧
Ｆ１を排気口２６側に流去させるものである。つまり、
この噴霧案内溝６６は、円筒形状と球面形状とを交じ合
わせたよう形で、滑らかに形成され、図６の断面におい
て溝幅Ｗ３で且つ深さＨ３に形成され、図１に示す如
く、また、溝傾斜面６４の端部位６４ａがクランク軸線
Ｃから距離Ｎ１で且つキャビティ６２の内面から距離Ｎ
２の箇所に位置している。
【００２１】噴霧案内溝６６は、溝幅Ｗ３が初期噴霧
（図７、８参照）の径Ｄ１と略同一に形成されていると
ともに、溝角度θが各側隆起部位６０−１の上面６０−
１ａに対して、０≦θ≦４０°に設定されている。
（図７、８参照）の径Ｄ１と略同一に形成されていると
ともに、溝角度θが各側隆起部位６０−１の上面６０−
１ａに対して、０≦θ≦４０°に設定されている。
【００２２】次に、この第１実施例の作用を説明する。
【００２３】図７、８に示す如く、エンジン２の低負荷
運転の圧縮行程時には、燃料噴射弁５６から液流状態の
初期噴霧Ｆ１が燃焼室２２内に噴射されると、この初期
噴霧Ｆ１がキャビティ６２の仮想平面Ｐに沿って噴霧案
内溝６６から排気口２６側に抜ける。
運転の圧縮行程時には、燃料噴射弁５６から液流状態の
初期噴霧Ｆ１が燃焼室２２内に噴射されると、この初期
噴霧Ｆ１がキャビティ６２の仮想平面Ｐに沿って噴霧案
内溝６６から排気口２６側に抜ける。
【００２４】これにより、霧化の悪い初期噴霧Ｆ１が点
火プラグ５２に到達することがなく、よって、点火プラ
グ５２近傍には、充分に霧化の進んだ混合気のみを適正
な濃度（理論空燃比近傍）で収集させ、混合気を層状化
し、この結果、燃焼を良好とし、シリンダ１２全体とし
ては希薄な混合気の濃度とし、燃費を向上することがで
き、また、点火プラグ５２にかぶりやスモークの発生を
防止することができる。
火プラグ５２に到達することがなく、よって、点火プラ
グ５２近傍には、充分に霧化の進んだ混合気のみを適正
な濃度（理論空燃比近傍）で収集させ、混合気を層状化
し、この結果、燃焼を良好とし、シリンダ１２全体とし
ては希薄な混合気の濃度とし、燃費を向上することがで
き、また、点火プラグ５２にかぶりやスモークの発生を
防止することができる。
【００２５】また、噴霧にスワール成分を生成させる燃
料噴射弁５６でキャビティ６２に燃料を噴射させるの
で、５０〜１００Ｍｐａ程度で噴霧の微粒化を図り、さ
らに燃焼を促進することができる。
料噴射弁５６でキャビティ６２に燃料を噴射させるの
で、５０〜１００Ｍｐａ程度で噴霧の微粒化を図り、さ
らに燃焼を促進することができる。
【００２６】更に、噴霧案内溝６６の溝幅Ｗ３が初期噴
霧Ｆ１の径Ｄ１と略同一に形成されているとともに、溝
角度θが各側隆起部位６０−１の上面６０−１ａに対し
て、０≦θ≦４０°に設定されているので、初期噴霧Ｆ
１を排気側に良好に抜けさせるとともに、霧化が進んだ
噴霧が排気側に抜けるのを防止し、また、噴霧案内溝６
６にカーボン等の堆積物が堆積するのを回避することが
できる。
霧Ｆ１の径Ｄ１と略同一に形成されているとともに、溝
角度θが各側隆起部位６０−１の上面６０−１ａに対し
て、０≦θ≦４０°に設定されているので、初期噴霧Ｆ
１を排気側に良好に抜けさせるとともに、霧化が進んだ
噴霧が排気側に抜けるのを防止し、また、噴霧案内溝６
６にカーボン等の堆積物が堆積するのを回避することが
できる。
【００２７】図１２は、この発明の特別構成であり、第
２実施例を示すものである。
２実施例を示すものである。
【００２８】以下の実施例においては、上述の第１実施
例と同一機能を果す箇所には同一符号を付して説明す
る。
例と同一機能を果す箇所には同一符号を付して説明す
る。
【００２９】この第２実施例の特徴とするとろこは、以
下の点にある。即ち、排気側隆起部位６２−２には、分
離部７２で２つの排気口２６、２６側に指向する２つの
一側、他側噴霧案内溝６６−１、６６−２を設けた。
下の点にある。即ち、排気側隆起部位６２−２には、分
離部７２で２つの排気口２６、２６側に指向する２つの
一側、他側噴霧案内溝６６−１、６６−２を設けた。
【００３０】この第２実施例の構成によれば、初期噴霧
が分離部７２で分かれて一側、他側噴霧案内溝６６−
１、６６−２から排気口２６、２６側に直接流去して、
初期噴霧が点火プラグ５２側に流れるのを効果的に防止
することができるとともに、初期噴霧を分離部７２に衝
接させて微細化させることができる。
が分離部７２で分かれて一側、他側噴霧案内溝６６−
１、６６−２から排気口２６、２６側に直接流去して、
初期噴霧が点火プラグ５２側に流れるのを効果的に防止
することができるとともに、初期噴霧を分離部７２に衝
接させて微細化させることができる。
【００３１】図１３は、この発明の特別構成であり、第
３実施例を示すものである。
３実施例を示すものである。
【００３２】この第３実施例の特徴とするとろこは、以
下の点にある。即ち、噴霧案内溝６６の上部位には、多
数の細孔７４を形成した細孔体７６を設けた。
下の点にある。即ち、噴霧案内溝６６の上部位には、多
数の細孔７４を形成した細孔体７６を設けた。
【００３３】この第３実施例の構成によれば、細孔体７
６によって初期噴霧が上方の点火プラグ５２側に流れる
のを防止するとともに、細孔７４によって初期噴霧を微
細化させることができる。図１４は、この発明の特別構
成であり、第４実施例を示すものである。
６によって初期噴霧が上方の点火プラグ５２側に流れる
のを防止するとともに、細孔７４によって初期噴霧を微
細化させることができる。図１４は、この発明の特別構
成であり、第４実施例を示すものである。
【００３４】この第４実施例の特徴とするとろこは、以
下の点にある。即ち、噴霧案内溝６６の上部位には、こ
の噴霧案内溝６６を覆うように、上排気側隆起部位６０
−２の一部をクランク軸方向Ｃに突出させた被覆部７
８、７８を設けた。
下の点にある。即ち、噴霧案内溝６６の上部位には、こ
の噴霧案内溝６６を覆うように、上排気側隆起部位６０
−２の一部をクランク軸方向Ｃに突出させた被覆部７
８、７８を設けた。
【００３５】この第４実施例の構成によれば、被覆部７
８、７８により、初期噴霧を排気側に良好に流すことが
できるとともに、初期噴霧が点火プラグ５２側に流れる
のを防止することができる。
８、７８により、初期噴霧を排気側に良好に流すことが
できるとともに、初期噴霧が点火プラグ５２側に流れる
のを防止することができる。
【００３６】
【発明の効果】以上詳細な説明から明らかなようにこの
発明によれば、シリンダ軸線を含んでシリンダヘッドの
幅方向に仮想平面を描出し、ピストンの頂面には吸気口
及び点火プラグと対向する部位を窪ませて窪部を形成す
るとともにこの窪部をシリンダ軸線を挟んで仮想平面と
直交するクランク軸線方向各側及び排気口側から囲むよ
うに隆起させた隆起部を設け、窪部と隆起部によってキ
ャビティを形成し、隆起部をクランク軸線方向各側に位
置する各側隆起部位と排気口側に位置する排気側隆起部
位とから構成し、この排気側隆起部位と仮想平面との交
わる部位には燃料噴射弁からの初期噴霧を排気口側に流
去させる噴霧案内溝を設けたことにより、燃料噴射弁に
よる初期噴霧がキャビティを経て噴霧案内溝から排気口
側に抜けさせるので、点火プラグ近傍には、初期噴霧が
到達せず、噴霧が微粒化して充分に霧化の進んだ混合気
のみが所要の濃度で収集されて層状化し、シリンダ全体
としては希薄の混合気の濃度とし、燃費の向上を図ると
ともに、点火プラグにかぶりやスモークが発生するのを
防止し得る。
発明によれば、シリンダ軸線を含んでシリンダヘッドの
幅方向に仮想平面を描出し、ピストンの頂面には吸気口
及び点火プラグと対向する部位を窪ませて窪部を形成す
るとともにこの窪部をシリンダ軸線を挟んで仮想平面と
直交するクランク軸線方向各側及び排気口側から囲むよ
うに隆起させた隆起部を設け、窪部と隆起部によってキ
ャビティを形成し、隆起部をクランク軸線方向各側に位
置する各側隆起部位と排気口側に位置する排気側隆起部
位とから構成し、この排気側隆起部位と仮想平面との交
わる部位には燃料噴射弁からの初期噴霧を排気口側に流
去させる噴霧案内溝を設けたことにより、燃料噴射弁に
よる初期噴霧がキャビティを経て噴霧案内溝から排気口
側に抜けさせるので、点火プラグ近傍には、初期噴霧が
到達せず、噴霧が微粒化して充分に霧化の進んだ混合気
のみが所要の濃度で収集されて層状化し、シリンダ全体
としては希薄の混合気の濃度とし、燃費の向上を図ると
ともに、点火プラグにかぶりやスモークが発生するのを
防止し得る。
【図１】ピストンの平面図である。
【図２】ピストンの正面図である。
【図３】ピストンの側面図である。
【図４】図１の４−４線によるピストンの断面図であ
る。
る。
【図５】図１の５−５線によるピストンの断面図であ
る。
る。
【図６】図１の６−６線によるピストンの断面図であ
る。
る。
【図７】燃料噴射弁からの噴霧状態の側面図である。
【図８】図７における燃料噴射弁からの噴霧状態の底面
図である。
図である。
【図９】縦渦流を示す燃焼室の斜視図である。
【図１０】筒内噴射エンジンの断面図である。
【図１１】筒内噴射エンジンの他の断面図である。
【図１２】第２実施例におけるピストンの一部平面図で
ある。
ある。
【図１３】第３実施例におけるピストンの一部平面図で
ある。
ある。
【図１４】第４実施例におけるピストンの一部平面図で
ある。
ある。
２ エンジン ４ シリンダブロック ６ シリンダブロック １２ シリンダ １４ ピストン ２０ ヘッド側窪部 ２２ 燃焼室 ５８ 窪部 ６０ 隆起部 ６２ キャビティ ６４ 溝傾斜面 ６６ 噴霧案内溝
Claims (3)
- 【請求項１】 エンジンのシリンダブロックのシリンダ
とこのシリンダに摺動可能に保持されるピストンの頂面
と前記シリンダブロックに載置されるシリンダヘッドの
ヘッド側窪部との間で燃焼室を形成し、前記シリンダヘ
ッドのシリンダ軸線を挟んで前記シリンダヘッドの幅方
向一側の前記ヘッド側窪部に吸気口を開口して設け、前
記シリンダ軸線を挟んで前記シリンダヘッドの幅方向他
側の前記ヘッド側窪部には排気口を開口して設け、前記
シリンダヘッドの幅方向一側の吸気側壁部には前記ヘッ
ド側窪部に臨ませて燃料噴射弁を設け、前記シリンダヘ
ッドの略シリンダ軸線部位には前記ヘッド側窪部に臨ま
せて点火プラグを設け、前記ピストンの頂面には前記燃
料噴射弁から噴射される燃料を受けるキャビティを形成
した筒内噴射エンジンの燃焼室構造において、前記シリ
ンダ軸線を含んで前記シリンダヘッドの幅方向に仮想平
面を描出し、前記ピストンの頂面には前記吸気口及び前
記点火プラグと対向する部位を窪ませて窪部を形成する
とともにこの窪部を前記シリンダ軸線を挟んで前記仮想
平面と直交するクランク軸線方向各側及び前記排気口側
から囲むように隆起させた隆起部を設け、前記窪部と前
記隆起部によって前記キャビティを形成し、前記隆起部
を前記クランク軸線方向各側に位置する各側隆起部位と
前記排気口側に位置する排気側隆起部位とから構成し、
この排気側隆起部位と前記仮想平面との交わる部位には
前記燃料噴射弁からの初期噴霧を前記排気口側に流去さ
せる噴霧案内溝を設けたことを特徴とする筒内噴射エン
ジンの燃焼室構造。 - 【請求項２】 前記噴霧案内溝は、溝幅が前記初期噴霧
の径と略同一に形成されたことを特徴とする請求項１に
記載の筒内噴射エンジンの燃焼室構造。 - 【請求項３】 一端側が前記シリンダヘッドの上面に開
口するとともに他端側が前記吸気口に連通して前記燃焼
室に縦渦流を生成する吸気ポートを設け、一端側が前記
排気口に連通するとともに他端側が前記シリンダヘッド
の幅方向他側の排気側壁部に開口する排気ポートを設
け、前記噴霧案内溝は、前記排気側隆起部に対する溝角
度θが、０≦θ≦４０°に設定されたことを特徴とする
請求項１に記載の筒内噴射エンジンの燃焼室構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11052200A JP2000248942A (ja) | 1999-03-01 | 1999-03-01 | 筒内噴射エンジンの燃焼室構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11052200A JP2000248942A (ja) | 1999-03-01 | 1999-03-01 | 筒内噴射エンジンの燃焼室構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000248942A true JP2000248942A (ja) | 2000-09-12 |
Family
ID=12908154
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11052200A Pending JP2000248942A (ja) | 1999-03-01 | 1999-03-01 | 筒内噴射エンジンの燃焼室構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000248942A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101144413B (zh) * | 2007-09-28 | 2010-06-02 | 清华大学 | 一种缸内直喷汽油机燃烧室 |
-
1999
- 1999-03-01 JP JP11052200A patent/JP2000248942A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101144413B (zh) * | 2007-09-28 | 2010-06-02 | 清华大学 | 一种缸内直喷汽油机燃烧室 |
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