JP2000265841A - センターインジェクション型筒内噴射エンジン - Google Patents
センターインジェクション型筒内噴射エンジンInfo
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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
-
- 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
- F02B23/00—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
- 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
- F02B23/101—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 the injector being placed on or close to the cylinder centre axis, e.g. with mixture formation using spray guided concepts
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 運転領域に応じて噴射燃料の成層状態を変え
ることができる筒内噴射エンジンを提供する。 【解決手段】 ピストンが摺動するシリンダブロックの
シリンダボア上部とシリンダヘッドとの間に燃焼室が形
成され、前記シリンダヘッドに前記燃焼室に臨む吸気バ
ルブおよび排気バルブが装着されるとともに、前記燃焼
室上面のほぼ中央部のシリンダヘッドに点火プラグ２２
およびインジェクター２１が装着されたセンターインジ
ェクション型筒内噴射エンジンにおいて、前記ピストン
７の上面に、中央の深皿部３０とその周囲の浅皿部３
１，３２とからなる成層用キャビティ２０を形成した。
ることができる筒内噴射エンジンを提供する。 【解決手段】 ピストンが摺動するシリンダブロックの
シリンダボア上部とシリンダヘッドとの間に燃焼室が形
成され、前記シリンダヘッドに前記燃焼室に臨む吸気バ
ルブおよび排気バルブが装着されるとともに、前記燃焼
室上面のほぼ中央部のシリンダヘッドに点火プラグ２２
およびインジェクター２１が装着されたセンターインジ
ェクション型筒内噴射エンジンにおいて、前記ピストン
７の上面に、中央の深皿部３０とその周囲の浅皿部３
１，３２とからなる成層用キャビティ２０を形成した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はセンターインジェク
ション型の筒内噴射エンジンに関し、特にその燃焼室を
構成するピストン上面の形状に関するものである。
ション型の筒内噴射エンジンに関し、特にその燃焼室を
構成するピストン上面の形状に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】燃焼室に直接インジェクターから燃料を
噴射する筒内噴射エンジンは、希薄燃焼による燃費の向
上およ排ガス特性の向上等を実現することができる。こ
の場合、希薄混合気を安定して燃焼させるために、燃焼
室下面側を構成するピストンの上面にキャビティを形成
し、このキャビティの凹みに燃料を噴射することによ
り、吸気とともに燃料を成層化してキャビティによるタ
ンブル渦流で成層燃料を燃焼室頂部の点火プラグまで上
昇させて着火する。これにより、希薄混合気の着火性が
向上し安定した燃焼が達成され特に燃費の向上が図られ
る。
噴射する筒内噴射エンジンは、希薄燃焼による燃費の向
上およ排ガス特性の向上等を実現することができる。こ
の場合、希薄混合気を安定して燃焼させるために、燃焼
室下面側を構成するピストンの上面にキャビティを形成
し、このキャビティの凹みに燃料を噴射することによ
り、吸気とともに燃料を成層化してキャビティによるタ
ンブル渦流で成層燃料を燃焼室頂部の点火プラグまで上
昇させて着火する。これにより、希薄混合気の着火性が
向上し安定した燃焼が達成され特に燃費の向上が図られ
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、エンジ
ンの運転状態によっては、成層化しなくても充分安定し
た燃焼が達成される場合があり、特に高出力を得たい場
合には燃料を濃くすることにより、成層化は不要とな
る。また、運転領域によっては、成層状態と充分攪拌さ
れた混合状態の中間の弱成層状態での燃焼が望ましい場
合もある。
ンの運転状態によっては、成層化しなくても充分安定し
た燃焼が達成される場合があり、特に高出力を得たい場
合には燃料を濃くすることにより、成層化は不要とな
る。また、運転領域によっては、成層状態と充分攪拌さ
れた混合状態の中間の弱成層状態での燃焼が望ましい場
合もある。
【０００４】本発明は上記の点を考慮したものであっ
て、運転領域に応じて噴射燃料の成層状態を変えること
ができる筒内噴射エンジンの提供を目的とする。
て、運転領域に応じて噴射燃料の成層状態を変えること
ができる筒内噴射エンジンの提供を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明では、ピストンが摺動するシリンダブロック
のシリンダボア上部とシリンダヘッドとの間に燃焼室が
形成され、前記シリンダヘッドに前記燃焼室に臨む吸気
バルブおよび排気バルブが装着されるとともに、前記燃
焼室上面のほぼ中央部のシリンダヘッドに点火プラグお
よびインジェクターが装着されたセンターインジェクシ
ョン型筒内噴射エンジンにおいて、前記ピストンの上面
に、中央の深皿部とその周囲の浅皿部とからなる成層用
キャビティが形成されたことを特徴とするセンターイン
ジェクション型筒内噴射エンジンを提供する。
め、本発明では、ピストンが摺動するシリンダブロック
のシリンダボア上部とシリンダヘッドとの間に燃焼室が
形成され、前記シリンダヘッドに前記燃焼室に臨む吸気
バルブおよび排気バルブが装着されるとともに、前記燃
焼室上面のほぼ中央部のシリンダヘッドに点火プラグお
よびインジェクターが装着されたセンターインジェクシ
ョン型筒内噴射エンジンにおいて、前記ピストンの上面
に、中央の深皿部とその周囲の浅皿部とからなる成層用
キャビティが形成されたことを特徴とするセンターイン
ジェクション型筒内噴射エンジンを提供する。
【０００６】この構成によれば、センターインジェクシ
ョン型の筒内噴射エンジンを用いることにより、燃焼室
の上面中央部に設けたインジェクターからピストン上面
に対しその上方からほぼ垂直に燃料がコーン状に広がっ
て噴射され、噴射された燃料は、ピストン位置に応じて
中央の深皿部またはその周囲の浅皿部に当って気化作用
が得られるとともに成層化される。したがって、噴射タ
イミングを制御することにより、圧縮行程でピストンの
低い位置で噴射すれば噴射コーンが広がって浅皿部に当
り弱い成層状態が形成され、ピストンが高い位置で噴射
すれば中央の深皿部に当って強い成層状態が形成され、
圧縮前の吸入行程で噴射すれば混合攪拌時間が長くなっ
て均一に混合された状態が形成される。これにより、運
転状態に応じて最適の成層化状態が得られ燃費の向上と
ともに出力の向上が図られる。
ョン型の筒内噴射エンジンを用いることにより、燃焼室
の上面中央部に設けたインジェクターからピストン上面
に対しその上方からほぼ垂直に燃料がコーン状に広がっ
て噴射され、噴射された燃料は、ピストン位置に応じて
中央の深皿部またはその周囲の浅皿部に当って気化作用
が得られるとともに成層化される。したがって、噴射タ
イミングを制御することにより、圧縮行程でピストンの
低い位置で噴射すれば噴射コーンが広がって浅皿部に当
り弱い成層状態が形成され、ピストンが高い位置で噴射
すれば中央の深皿部に当って強い成層状態が形成され、
圧縮前の吸入行程で噴射すれば混合攪拌時間が長くなっ
て均一に混合された状態が形成される。これにより、運
転状態に応じて最適の成層化状態が得られ燃費の向上と
ともに出力の向上が図られる。
【０００７】好ましい構成例では、前記深皿部はほぼ円
形であり、前記浅皿部は、前記深皿部を囲んで前記吸気
バルブおよび排気バルブの位置に対応して複数の位置に
形成されたことを特徴としている。
形であり、前記浅皿部は、前記深皿部を囲んで前記吸気
バルブおよび排気バルブの位置に対応して複数の位置に
形成されたことを特徴としている。
【０００８】この構成によれば、中央部の円形の深皿部
で広がりが狭い状態のコーン状噴射燃料が確実に受けら
れて気化が促進され、またその周囲の吸気バルブおよび
排気バルブに対応して浅皿部を形成することにより、噴
射コーンが広がったときの燃料が浅皿部に受けられると
ともに、この浅皿部がバルブリセスとして機能しピスト
ン上死点位置を高くして圧縮比を高め出力の向上を図る
ことができる。
で広がりが狭い状態のコーン状噴射燃料が確実に受けら
れて気化が促進され、またその周囲の吸気バルブおよび
排気バルブに対応して浅皿部を形成することにより、噴
射コーンが広がったときの燃料が浅皿部に受けられると
ともに、この浅皿部がバルブリセスとして機能しピスト
ン上死点位置を高くして圧縮比を高め出力の向上を図る
ことができる。
【０００９】さらに好ましい構成例では、このエンジン
は５バルブエンジンであることを特徴としている。
は５バルブエンジンであることを特徴としている。
【００１０】この構成によれば、シリンダヘッド側の燃
焼室頂部に５角形の環状に設けた合計５つの吸気バルブ
および排気バルブの中央スペースに点火プラグおよびイ
ンジェクター配設し、５つの各バルブに対応して深皿部
あるいは浅皿部を設けることにより、スペースの有効利
用が図られ、ピストン上面の２段階のキャビティに対す
る上方からの燃料噴射構造がスペース的に合理的に得ら
れ、コンパクトなエンジン構造が達成されるとともに、
５つの深皿部および浅皿部が環状にバランス良く配置さ
れ全体的に均一な混合気が効率よく得られる。
焼室頂部に５角形の環状に設けた合計５つの吸気バルブ
および排気バルブの中央スペースに点火プラグおよびイ
ンジェクター配設し、５つの各バルブに対応して深皿部
あるいは浅皿部を設けることにより、スペースの有効利
用が図られ、ピストン上面の２段階のキャビティに対す
る上方からの燃料噴射構造がスペース的に合理的に得ら
れ、コンパクトなエンジン構造が達成されるとともに、
５つの深皿部および浅皿部が環状にバランス良く配置さ
れ全体的に均一な混合気が効率よく得られる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の実施
の形態について説明する。図１は、本発明が適用される
センターインジェクション型筒内噴射エンジンの断面
図、図２および図３は、それぞれそのシリンダヘッド部
分の断面図および底面図である。なお、図１はシリンダ
ヘッドの吸気バルブおよび排気バルブに沿った図３のＡ
−Ａ部分のエンジン全体の縦断面図であり、図２はシリ
ンダヘッド中央部の点火プラグおよびインジェクターに
沿った図３のＢ−Ｂ部分のシリンダヘッドの縦断面図で
ある。
の形態について説明する。図１は、本発明が適用される
センターインジェクション型筒内噴射エンジンの断面
図、図２および図３は、それぞれそのシリンダヘッド部
分の断面図および底面図である。なお、図１はシリンダ
ヘッドの吸気バルブおよび排気バルブに沿った図３のＡ
−Ａ部分のエンジン全体の縦断面図であり、図２はシリ
ンダヘッド中央部の点火プラグおよびインジェクターに
沿った図３のＢ−Ｂ部分のシリンダヘッドの縦断面図で
ある。
【００１２】この実施形態の筒内噴射エンジン１は、４
サイクル５バルブエンジンであって、シリンダヘッド２
には、３つの吸気バルブ３（１つのみ図示）と２つの排
気バルブ４（図１で１つのみ図示）が備る。シリンダヘ
ッド２はシリンダブロック５の上部に被着されヘッドボ
ルト（図示しない）等により結合される。シリンダブロ
ック５に形成されたシリンダボア６内にピストン７が上
下に摺動可能に嵌挿される。ピストン７はコンロッド８
を介してクランク軸９に連結される。
サイクル５バルブエンジンであって、シリンダヘッド２
には、３つの吸気バルブ３（１つのみ図示）と２つの排
気バルブ４（図１で１つのみ図示）が備る。シリンダヘ
ッド２はシリンダブロック５の上部に被着されヘッドボ
ルト（図示しない）等により結合される。シリンダブロ
ック５に形成されたシリンダボア６内にピストン７が上
下に摺動可能に嵌挿される。ピストン７はコンロッド８
を介してクランク軸９に連結される。
【００１３】シリンダボア６内を摺動するピストン７の
上面とシリンダヘッド２の下面との間に燃焼室Ｓが形成
される。シリンダヘッド２には吸気バルブ３および排気
バルブ４に対応して３つの吸気ポート１０および２つの
排気ポート１１が形成され、各ポート端部にそれぞれ吸
気バルブ３および排気バルブ４が燃焼室Ｓに臨んで配設
される。
上面とシリンダヘッド２の下面との間に燃焼室Ｓが形成
される。シリンダヘッド２には吸気バルブ３および排気
バルブ４に対応して３つの吸気ポート１０および２つの
排気ポート１１が形成され、各ポート端部にそれぞれ吸
気バルブ３および排気バルブ４が燃焼室Ｓに臨んで配設
される。
【００１４】吸気バルブ３および排気バルブ４は、シリ
ンダヘッド２に圧入されたバルブガイド１２，１３にそ
れぞれ摺動自在に挿通保持されるとともに、バルブスプ
リング１４，１５によって閉じ側に付勢されバルブリフ
タ１６，１７を介して吸気カム１８ａおよび排気カム１
９ａにそれぞれ当接して押圧される。
ンダヘッド２に圧入されたバルブガイド１２，１３にそ
れぞれ摺動自在に挿通保持されるとともに、バルブスプ
リング１４，１５によって閉じ側に付勢されバルブリフ
タ１６，１７を介して吸気カム１８ａおよび排気カム１
９ａにそれぞれ当接して押圧される。
【００１５】吸気カム１８ａおよび排気カム１９ａは、
吸気カム軸１８および排気カム軸１９にそれぞれ一体に
形成され、カムチェーン（図示しない）を介してクラン
ク軸９と同期して回転し、一定のクランク角度位置のタ
イミングでバルブスプリング１４，１５に抗して吸気バ
ルブ３および排気バルブ４を押圧してリフト動作させる
ことにより、各バルブ３，４を開閉動作させる。
吸気カム軸１８および排気カム軸１９にそれぞれ一体に
形成され、カムチェーン（図示しない）を介してクラン
ク軸９と同期して回転し、一定のクランク角度位置のタ
イミングでバルブスプリング１４，１５に抗して吸気バ
ルブ３および排気バルブ４を押圧してリフト動作させる
ことにより、各バルブ３，４を開閉動作させる。
【００１６】燃焼室Ｓの上面側中央のシリンダヘッド２
には、点火プラグ２２がその電極部２２ａを燃焼室Ｓに
臨ませて装着される。この点火プラグ２２に隣接して燃
焼室Ｓの上面側ほぼ中央部のシリンダヘッド２にインジ
ェクタ２１がその噴射口２１ａを燃焼室Ｓに臨ませて配
設される。このように燃焼室Ｓの上面側中央部のシリン
ダヘッド２に装着した点火プラグ２２およびインジェク
ター２１の周囲に５角形の環状に前述の合計５つの吸気
バルブ３および排気バルブ４が設けられる（図３参
照）。なお、図中２３は冷却水循環用ウォータジャケッ
トである。
には、点火プラグ２２がその電極部２２ａを燃焼室Ｓに
臨ませて装着される。この点火プラグ２２に隣接して燃
焼室Ｓの上面側ほぼ中央部のシリンダヘッド２にインジ
ェクタ２１がその噴射口２１ａを燃焼室Ｓに臨ませて配
設される。このように燃焼室Ｓの上面側中央部のシリン
ダヘッド２に装着した点火プラグ２２およびインジェク
ター２１の周囲に５角形の環状に前述の合計５つの吸気
バルブ３および排気バルブ４が設けられる（図３参
照）。なお、図中２３は冷却水循環用ウォータジャケッ
トである。
【００１７】上記構成の５バルブセンターインジェクシ
ョン型の筒内噴射エンジン１において、燃焼室Ｓの下面
側を構成するピストン７の上面に、以下に説明するよう
に、噴射燃料を２段階で成層化するためのキャビティ２
０が形成される。
ョン型の筒内噴射エンジン１において、燃焼室Ｓの下面
側を構成するピストン７の上面に、以下に説明するよう
に、噴射燃料を２段階で成層化するためのキャビティ２
０が形成される。
【００１８】図４は、本発明の実施形態に係るピストン
上面の形状説明図である。（Ａ）は平面図、（Ｂ）は
（Ａ）のＣ−Ｃ部分の断面図である。ピストン７の上面
にキャビティ２０が形成される。このキャビティ２０
は、中央の円形状の深皿部３０とその周囲の合計５つの
浅皿部３１，３２により構成される。３つの浅皿部３１
はそれぞれ吸気バルブ３に対応した位置に形成され、２
つの浅皿部３２はそれぞれ排気バルブ４に対応した位置
に形成される。（Ｂ）に示すように、深皿部３０はその
内側面が湾曲した深い皿状に形成される。３つの浅皿部
３１は、それぞれその底面が吸気バルブ３の底面に対応
して半径方向外側に下がるように傾斜し、深皿部３０よ
り浅い凹みである。同様に、２つの浅皿部３２は、それ
ぞれその底面が排気バルブ（図示しない）の底面に対応
して半径方向外側に下がるように傾斜し、深皿部３０よ
り浅い凹みである。このように、浅皿部３１，３２をそ
れぞれ吸気バルブおよび排気バルブと対向させて設ける
ことにより、これらの浅皿部３１，３２を後述の弱成層
化作用とともにバルブ逃げ用のバルブリセスとして機能
させることができ、ピストン上死点を高くして圧縮比を
高め出力の向上を図ることができる。
上面の形状説明図である。（Ａ）は平面図、（Ｂ）は
（Ａ）のＣ−Ｃ部分の断面図である。ピストン７の上面
にキャビティ２０が形成される。このキャビティ２０
は、中央の円形状の深皿部３０とその周囲の合計５つの
浅皿部３１，３２により構成される。３つの浅皿部３１
はそれぞれ吸気バルブ３に対応した位置に形成され、２
つの浅皿部３２はそれぞれ排気バルブ４に対応した位置
に形成される。（Ｂ）に示すように、深皿部３０はその
内側面が湾曲した深い皿状に形成される。３つの浅皿部
３１は、それぞれその底面が吸気バルブ３の底面に対応
して半径方向外側に下がるように傾斜し、深皿部３０よ
り浅い凹みである。同様に、２つの浅皿部３２は、それ
ぞれその底面が排気バルブ（図示しない）の底面に対応
して半径方向外側に下がるように傾斜し、深皿部３０よ
り浅い凹みである。このように、浅皿部３１，３２をそ
れぞれ吸気バルブおよび排気バルブと対向させて設ける
ことにより、これらの浅皿部３１，３２を後述の弱成層
化作用とともにバルブ逃げ用のバルブリセスとして機能
させることができ、ピストン上死点を高くして圧縮比を
高め出力の向上を図ることができる。
【００１９】上記構成のピストン上面に対し、燃焼室上
面のほぼ中央部からインジェクター２１により、（Ｂ）
図に示すように、中空コーン状に広がって燃料Ｆが噴射
される。噴射された燃料Ｆは、ピストン７の位置に応じ
てその上面に当る位置が異なってくる。のようにピス
トン位置が低い場合には、燃料Ｆは成層化作用が小さい
浅皿部３１，３２に当り、弱成層の渦流となって点火プ
ラグ２２で着火される。ピストンが上昇しての位置で
噴射すると、燃料Ｆは成層化作用が大きい深皿部３０に
当り、強い成層状態となって点火プラグ２２で着火され
る。このようにピストンの位置に応じて燃料を噴射する
ことにより、段階的に強弱の成層化状態が得られる。な
お、は上死点の位置を示す。
面のほぼ中央部からインジェクター２１により、（Ｂ）
図に示すように、中空コーン状に広がって燃料Ｆが噴射
される。噴射された燃料Ｆは、ピストン７の位置に応じ
てその上面に当る位置が異なってくる。のようにピス
トン位置が低い場合には、燃料Ｆは成層化作用が小さい
浅皿部３１，３２に当り、弱成層の渦流となって点火プ
ラグ２２で着火される。ピストンが上昇しての位置で
噴射すると、燃料Ｆは成層化作用が大きい深皿部３０に
当り、強い成層状態となって点火プラグ２２で着火され
る。このようにピストンの位置に応じて燃料を噴射する
ことにより、段階的に強弱の成層化状態が得られる。な
お、は上死点の位置を示す。
【００２０】図５は、上述のようにピストン位置に応じ
て燃料を噴射する場合の噴射タイミングの説明図であ
る。吸入行程内の区間Ｐで噴射することにより、点火
（圧縮行程のＴＤＣ近傍）までの時間が長くなって燃料
は吸気とともに充分に攪拌混合され均一状態の混合気と
なる。圧縮行程内の初期の区間Ｑで噴射することによ
り、ピストンは低い位置にあるため、前述の図４（Ｂ）
ので説明したように、弱成層の状態となる。また、圧
縮行程の後半の区間Ｒで噴射することにより、ピストン
位置が上昇して、前述の図４（Ｂ）ので説明したよう
に、強い成層状態となる。なお、図中ｅは排気バルブの
リフト状態を示し、ｉは吸気バルブのリフト状態を示
す。
て燃料を噴射する場合の噴射タイミングの説明図であ
る。吸入行程内の区間Ｐで噴射することにより、点火
（圧縮行程のＴＤＣ近傍）までの時間が長くなって燃料
は吸気とともに充分に攪拌混合され均一状態の混合気と
なる。圧縮行程内の初期の区間Ｑで噴射することによ
り、ピストンは低い位置にあるため、前述の図４（Ｂ）
ので説明したように、弱成層の状態となる。また、圧
縮行程の後半の区間Ｒで噴射することにより、ピストン
位置が上昇して、前述の図４（Ｂ）ので説明したよう
に、強い成層状態となる。なお、図中ｅは排気バルブの
リフト状態を示し、ｉは吸気バルブのリフト状態を示
す。
【００２１】図６は、エンジン回転数とトルクに応じた
燃料の成層化状態の運転マップを示す。中低速運転状態
では、（ａ）のように成層領域としてリーン燃料の成層
化により燃焼の安定化および燃費の向上を図る。高速運
転側に移行するにつれて成層化を弱めて（ｂ）に示すよ
うに弱成層領域として燃焼の安定を図る。高速高負荷運
転状態では燃料を濃くして、（ｃ）に示すように均質領
域とすることにより出力の向上を図る。
燃料の成層化状態の運転マップを示す。中低速運転状態
では、（ａ）のように成層領域としてリーン燃料の成層
化により燃焼の安定化および燃費の向上を図る。高速運
転側に移行するにつれて成層化を弱めて（ｂ）に示すよ
うに弱成層領域として燃焼の安定を図る。高速高負荷運
転状態では燃料を濃くして、（ｃ）に示すように均質領
域とすることにより出力の向上を図る。
【００２２】図７〜図９は、それぞれ本発明に係るピス
トンの別の形状例を示す。各図において、（Ａ）はピス
トンの上面図、（Ｂ）および（Ｃ）はそれぞれ（Ａ）の
Ｄ−Ｄ部分およびＥ−Ｅ部分の断面図である。また、
はＴＤＣ（上死点）のピストン位置を示し、はＴＤＣ
前６０度のピストン位置を示す。
トンの別の形状例を示す。各図において、（Ａ）はピス
トンの上面図、（Ｂ）および（Ｃ）はそれぞれ（Ａ）の
Ｄ−Ｄ部分およびＥ−Ｅ部分の断面図である。また、
はＴＤＣ（上死点）のピストン位置を示し、はＴＤＣ
前６０度のピストン位置を示す。
【００２３】図７〜図９は、いずれも前述の図１〜図４
の実施形態と同様の４サイクル５バルブのセンターイン
ジェクション型筒内噴射エンジンのピストンである。各
例は、それぞれ深皿部３０の形状が異なるのみでその他
の構成は前述の図１〜図４の例と同様である。図７の例
は底面が全体的に湾曲した形状であり、図８の例は底面
中央部がほぼ平坦で幾分深い形状である。図９の例は底
面中央に凸部が形成されるとともに周縁部の上縁がオー
バーハング状に覆い被さる形状であって強い成層化作用
が得られる形状を示す。いずれの場合も前述の実施形態
と同様にピストン位置や噴射タイミングに応じて成層化
状態を変えることができる。
の実施形態と同様の４サイクル５バルブのセンターイン
ジェクション型筒内噴射エンジンのピストンである。各
例は、それぞれ深皿部３０の形状が異なるのみでその他
の構成は前述の図１〜図４の例と同様である。図７の例
は底面が全体的に湾曲した形状であり、図８の例は底面
中央部がほぼ平坦で幾分深い形状である。図９の例は底
面中央に凸部が形成されるとともに周縁部の上縁がオー
バーハング状に覆い被さる形状であって強い成層化作用
が得られる形状を示す。いずれの場合も前述の実施形態
と同様にピストン位置や噴射タイミングに応じて成層化
状態を変えることができる。
【００２４】なお、上記実施形態は５バルブエンジンに
ついて説明したが、本発明はこれに限定されず、例え
ば、２吸気バルブ２排気バルブの４バルブエンジンやそ
の他の型式のエンジンに対しても適用可能である。
ついて説明したが、本発明はこれに限定されず、例え
ば、２吸気バルブ２排気バルブの４バルブエンジンやそ
の他の型式のエンジンに対しても適用可能である。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明では、セン
ターインジェクション型の筒内噴射エンジンを用いるこ
とにより、燃焼室の上面中央部に設けたインジェクター
からピストン上面に対しその上方からほぼ垂直に燃料が
コーン状に広がって噴射され、噴射された燃料は、ピス
トンの位置に応じて中央の深皿部またはその周囲の浅皿
部に当って成層化される。したがって、噴射タイミング
を制御することにより、圧縮行程でピストンの低い位置
で噴射すれば噴射コーンが広がって浅皿部に当り弱い成
層状態が形成され、ピストンが高い位置で噴射すれば中
央の深皿部に当って強い成層状態が形成され、圧縮前の
吸入行程で噴射すれば混合攪拌時間が長くなって均一に
混合された状態が形成される。これにより、運転状態に
応じて最適の成層化状態が得られ燃費の向上とともに出
力の向上が図られる。
ターインジェクション型の筒内噴射エンジンを用いるこ
とにより、燃焼室の上面中央部に設けたインジェクター
からピストン上面に対しその上方からほぼ垂直に燃料が
コーン状に広がって噴射され、噴射された燃料は、ピス
トンの位置に応じて中央の深皿部またはその周囲の浅皿
部に当って成層化される。したがって、噴射タイミング
を制御することにより、圧縮行程でピストンの低い位置
で噴射すれば噴射コーンが広がって浅皿部に当り弱い成
層状態が形成され、ピストンが高い位置で噴射すれば中
央の深皿部に当って強い成層状態が形成され、圧縮前の
吸入行程で噴射すれば混合攪拌時間が長くなって均一に
混合された状態が形成される。これにより、運転状態に
応じて最適の成層化状態が得られ燃費の向上とともに出
力の向上が図られる。
【図１】 本発明の実施形態に係る筒内噴射エンジン全
体の断面図。
体の断面図。
【図２】 図１のエンジンのシリンダヘッド部の断面
図。
図。
【図３】 図１のエンジンのシリンダヘッド部の底面
図。
図。
【図４】 本発明に係る筒内噴射エンジンのピストンの
形状説明図。
形状説明図。
【図５】 本発明に係る筒内噴射エンジンの噴射タイミ
ングの説明図。
ングの説明図。
【図６】 本発明に係る筒内噴射エンジンの運転マップ
を示す図。
を示す図。
【図７】 本発明の別の実施形態のピストン形状の説明
図。
図。
【図８】 本発明のさらに別の実施形態のピストン形状
の説明図。
の説明図。
【図９】 本発明のさらに別の実施形態のピストン形状
の説明図。
の説明図。
１：筒内噴射エンジン、２：シリンダヘッド、３：吸気
バルブ、４：排気バルブ、５：シリンダブロック、６：
シリンダボア、７：ピストン、８：コンロッド、９：ク
ランク軸、１０：吸気ポート、１１：排気ポート、１
２，１３：バルブガイド、１４，１５：バルブスプリン
グ、１６，１７：バルブリフター、１８：吸気カム軸、
１９：排気カム軸、２０：キャビティ、２１：インジェ
クター、２２：点火プラグ、２３：ウォータジャケッ
ト、３０：深皿部、３１，３２：浅皿部。
バルブ、４：排気バルブ、５：シリンダブロック、６：
シリンダボア、７：ピストン、８：コンロッド、９：ク
ランク軸、１０：吸気ポート、１１：排気ポート、１
２，１３：バルブガイド、１４，１５：バルブスプリン
グ、１６，１７：バルブリフター、１８：吸気カム軸、
１９：排気カム軸、２０：キャビティ、２１：インジェ
クター、２２：点火プラグ、２３：ウォータジャケッ
ト、３０：深皿部、３１，３２：浅皿部。
フロントページの続き (72)発明者 高林 英明 静岡県磐田市新貝2500番地 ヤマハ発動機 株式会社内 Ｆターム(参考） 3G023 AA02 AB01 AC05 AD02 AD04 AD12 AG01 3G066 AA02 AA05 AB02 AD12 BA16 BA17 CC34 DA04
Claims (3)
- 【請求項１】ピストンが摺動するシリンダブロックのシ
リンダボア上部とシリンダヘッドとの間に燃焼室が形成
され、前記シリンダヘッドに前記燃焼室に臨む吸気バル
ブおよび排気バルブが装着されるとともに、前記燃焼室
上面のほぼ中央部のシリンダヘッドに点火プラグおよび
インジェクターが装着されたセンターインジェクション
型筒内噴射エンジンにおいて、 前記ピストンの上面に、中央の深皿部とその周囲の浅皿
部とからなる成層用キャビティが形成されたことを特徴
とするセンターインジェクション型筒内噴射エンジン。 - 【請求項２】前記深皿部はほぼ円形であり、前記浅皿部
は、前記深皿部を囲んで前記吸気バルブおよび排気バル
ブの位置に対応して複数の位置に形成されたことを特徴
とする請求項１に記載のセンターインジェクション型筒
内噴射エンジン。 - 【請求項３】５バルブエンジンであることを特徴とする
請求項２に記載のセンターインジェクション型筒内噴射
エンジン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11068024A JP2000265841A (ja) | 1999-03-15 | 1999-03-15 | センターインジェクション型筒内噴射エンジン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11068024A JP2000265841A (ja) | 1999-03-15 | 1999-03-15 | センターインジェクション型筒内噴射エンジン |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000265841A true JP2000265841A (ja) | 2000-09-26 |
Family
ID=13361840
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11068024A Pending JP2000265841A (ja) | 1999-03-15 | 1999-03-15 | センターインジェクション型筒内噴射エンジン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000265841A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1369561A2 (en) | 2002-06-04 | 2003-12-10 | Nissan Motor Co., Ltd. | Direct fuel injection internal combustion engine |
| JP2004190587A (ja) * | 2002-12-12 | 2004-07-08 | Toyota Motor Corp | ピストン頂部に複数の凹部を有するエンジン |
| US7028662B2 (en) | 2003-11-06 | 2006-04-18 | Nissan Motor Co., Ltd. | Direct fuel injection engine |
| JP2008175193A (ja) * | 2007-01-22 | 2008-07-31 | Nissan Motor Co Ltd | 直接噴射式内燃機関 |
-
1999
- 1999-03-15 JP JP11068024A patent/JP2000265841A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1369561A2 (en) | 2002-06-04 | 2003-12-10 | Nissan Motor Co., Ltd. | Direct fuel injection internal combustion engine |
| US6739309B2 (en) | 2002-06-04 | 2004-05-25 | Nissan Motor Co., Ltd. | Direct fuel injection internal combustion engine |
| EP1369561A3 (en) * | 2002-06-04 | 2008-03-26 | Nissan Motor Co., Ltd. | Direct fuel injection internal combustion engine |
| JP2004190587A (ja) * | 2002-12-12 | 2004-07-08 | Toyota Motor Corp | ピストン頂部に複数の凹部を有するエンジン |
| US7028662B2 (en) | 2003-11-06 | 2006-04-18 | Nissan Motor Co., Ltd. | Direct fuel injection engine |
| JP2008175193A (ja) * | 2007-01-22 | 2008-07-31 | Nissan Motor Co Ltd | 直接噴射式内燃機関 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20060223 |
|
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