JP2000274248A - 筒内噴射式火花点火内燃機関 - Google Patents
筒内噴射式火花点火内燃機関Info
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- 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
- F02B23/104—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 a side position of the cylinder
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- 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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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads
- F02F1/24—Cylinder heads
- F02F2001/244—Arrangement of valve stems in cylinder heads
- F02F2001/245—Arrangement of valve stems in cylinder heads the valve stems being orientated at an angle with the cylinder axis
-
- 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
Abstract
(57)【要約】
【課題】 圧縮行程後半にピストン頂面に形成されたキ
ャビティ内に噴射された燃料をキャビティの底壁を進行
させて対向側壁によって点火プラグ近傍に導く筒内噴射
式火花点火内燃機関において、圧縮行程後半にキャビテ
ィ内を縦方向に旋回する気流が発生することを防止し、
良好な成層燃焼を実現することである。 【解決手段】 キャビティ８は、ピストン５頂面の燃料
噴射弁６側周囲部からピストン頂面の中央部を避けて延
在し、点火プラグ７ａ，７ｂは、圧縮行程後半において
キャビティの対向側壁８３ａ，８３ｂ近傍となる気筒上
部に配置されている。
ャビティ内に噴射された燃料をキャビティの底壁を進行
させて対向側壁によって点火プラグ近傍に導く筒内噴射
式火花点火内燃機関において、圧縮行程後半にキャビテ
ィ内を縦方向に旋回する気流が発生することを防止し、
良好な成層燃焼を実現することである。 【解決手段】 キャビティ８は、ピストン５頂面の燃料
噴射弁６側周囲部からピストン頂面の中央部を避けて延
在し、点火プラグ７ａ，７ｂは、圧縮行程後半において
キャビティの対向側壁８３ａ，８３ｂ近傍となる気筒上
部に配置されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、筒内噴射式火花点
火内燃機関に関する。
火内燃機関に関する。
【０００２】
【従来の技術】気筒内へ直接的に燃料を噴射する燃料噴
射弁を具備する筒内噴射式火花点火内燃機関は、圧縮行
程末期にピストン頂面に形成されたキャビティ内へ燃料
を噴射することにより、燃料を高温の空気とピストン熱
とを利用して気化させると共に点火プラグ近傍へ導き、
点火時点において、着火性の良好な可燃混合気を点火プ
ラグ近傍だけに形成し、気筒内全体としてリーンな混合
気を燃焼可能な成層燃焼を実現するものである。
射弁を具備する筒内噴射式火花点火内燃機関は、圧縮行
程末期にピストン頂面に形成されたキャビティ内へ燃料
を噴射することにより、燃料を高温の空気とピストン熱
とを利用して気化させると共に点火プラグ近傍へ導き、
点火時点において、着火性の良好な可燃混合気を点火プ
ラグ近傍だけに形成し、気筒内全体としてリーンな混合
気を燃焼可能な成層燃焼を実現するものである。
【０００３】一般的に、燃料噴射弁は気筒上部周囲の吸
気ポート側に配置され、点火プラグは気筒上部略中心に
配置されている。また、ピストン頂面に形成されたキャ
ビティは、燃料噴射弁から噴射された燃料が衝突する底
壁と、燃料噴射弁に対向する対向側壁とを有しており、
この対向側壁によって、衝突後に底壁に沿って進行する
燃料を点火プラグ近傍に偏向するようになっている。
気ポート側に配置され、点火プラグは気筒上部略中心に
配置されている。また、ピストン頂面に形成されたキャ
ビティは、燃料噴射弁から噴射された燃料が衝突する底
壁と、燃料噴射弁に対向する対向側壁とを有しており、
この対向側壁によって、衝突後に底壁に沿って進行する
燃料を点火プラグ近傍に偏向するようになっている。
【０００４】吸気ポート及び排気ポートは気筒上部に接
続されており、吸気ポートを介しての吸気導入に際し
て、気筒内には、排気ポート側を下降して吸気ポート側
を上昇する縦旋回流が発生し易い。特に、気筒上部がペ
ントルーフ形状を有し、一方の傾斜面に吸気ポートが接
続されている場合には、このような縦旋回流はほぼ確実
に発生する。
続されており、吸気ポートを介しての吸気導入に際し
て、気筒内には、排気ポート側を下降して吸気ポート側
を上昇する縦旋回流が発生し易い。特に、気筒上部がペ
ントルーフ形状を有し、一方の傾斜面に吸気ポートが接
続されている場合には、このような縦旋回流はほぼ確実
に発生する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】こうして吸気行程にお
いて気筒内に縦旋回流が形成されると、この縦旋回流
は、圧縮行程のピストン上昇に伴ってキャビティ内に進
入し、圧縮行程後半においてキャビティ内を縦方向に旋
回する気流となる。
いて気筒内に縦旋回流が形成されると、この縦旋回流
は、圧縮行程のピストン上昇に伴ってキャビティ内に進
入し、圧縮行程後半においてキャビティ内を縦方向に旋
回する気流となる。
【０００６】特に、キャビティ内に噴射された燃料をキ
ャビティの底壁上を進行させて対向側壁によって点火プ
ラグ近傍に導く前述のような筒内噴射式火花点火内燃機
関の場合には、燃料の挙動方向が、キャビティ内を縦方
向に旋回する気流と反対方向となるために、この気流に
よって燃料が点火プラグ近傍に向かい難くなり、点火時
点において意図するように点火プラグ近傍に可燃混合気
を形成することができず、良好な成層燃焼を実現できな
い可能性がある。また、燃料噴射弁が排気ポート側に配
置されている場合には、キャビティ内の気流と燃料の挙
動方向とが同一方向となるが、この場合には、この気流
により可燃混合気は点火時点において点火プラグを通過
し易くなり、やはり、良好な成層燃焼を実現できない可
能性がある。
ャビティの底壁上を進行させて対向側壁によって点火プ
ラグ近傍に導く前述のような筒内噴射式火花点火内燃機
関の場合には、燃料の挙動方向が、キャビティ内を縦方
向に旋回する気流と反対方向となるために、この気流に
よって燃料が点火プラグ近傍に向かい難くなり、点火時
点において意図するように点火プラグ近傍に可燃混合気
を形成することができず、良好な成層燃焼を実現できな
い可能性がある。また、燃料噴射弁が排気ポート側に配
置されている場合には、キャビティ内の気流と燃料の挙
動方向とが同一方向となるが、この場合には、この気流
により可燃混合気は点火時点において点火プラグを通過
し易くなり、やはり、良好な成層燃焼を実現できない可
能性がある。
【０００７】従って、本発明の目的は、圧縮行程後半に
ピストン頂面に形成されたキャビティ内に噴射された燃
料をキャビティの底壁を進行させて対向側壁によって点
火プラグ近傍に導く筒内噴射式火花点火内燃機関におい
て、圧縮行程後半にキャビティ内を縦方向に旋回する気
流が発生することを防止し、良好な成層燃焼を実現する
ことである。
ピストン頂面に形成されたキャビティ内に噴射された燃
料をキャビティの底壁を進行させて対向側壁によって点
火プラグ近傍に導く筒内噴射式火花点火内燃機関におい
て、圧縮行程後半にキャビティ内を縦方向に旋回する気
流が発生することを防止し、良好な成層燃焼を実現する
ことである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明による請求項１に
記載の筒内噴射式火花点火内燃機関は、点火プラグと、
気筒内へ直接的に燃料を噴射する燃料噴射弁と、ピスト
ン頂面に形成されたキャビティとを具備し、前記キャビ
ティは、底壁と、前記燃料噴射弁に対向する対向側壁と
を有し、前記燃料噴射弁から圧縮行程後半に前記キャビ
ティ内に噴射された燃料を前記キャビティの前記底壁上
を進行させて前記対向側壁によって前記点火プラグ近傍
に導く筒内噴射式火花点火内燃機関において、前記キャ
ビティは、前記ピストン頂面の前記燃料噴射弁側周囲部
から前記ピストン頂面の中央部を避けて延在し、前記点
火プラグは、圧縮行程後半において前記キャビティの対
向側壁近傍となる気筒上部に配置されていることを特徴
とする。
記載の筒内噴射式火花点火内燃機関は、点火プラグと、
気筒内へ直接的に燃料を噴射する燃料噴射弁と、ピスト
ン頂面に形成されたキャビティとを具備し、前記キャビ
ティは、底壁と、前記燃料噴射弁に対向する対向側壁と
を有し、前記燃料噴射弁から圧縮行程後半に前記キャビ
ティ内に噴射された燃料を前記キャビティの前記底壁上
を進行させて前記対向側壁によって前記点火プラグ近傍
に導く筒内噴射式火花点火内燃機関において、前記キャ
ビティは、前記ピストン頂面の前記燃料噴射弁側周囲部
から前記ピストン頂面の中央部を避けて延在し、前記点
火プラグは、圧縮行程後半において前記キャビティの対
向側壁近傍となる気筒上部に配置されていることを特徴
とする。
【０００９】また、本発明による請求項２に記載の筒内
噴射式火花点火内燃機関は、請求項１に記載の筒内噴射
式火花点火内燃機関において、前記キャビティは、前記
燃料噴射弁側周囲部から前記中央部を避けて少なくとも
二方向に延在してそれぞれに前記対向側壁を有し、前記
点火プラグは前記対向側壁毎に配置されていることを特
徴とする。
噴射式火花点火内燃機関は、請求項１に記載の筒内噴射
式火花点火内燃機関において、前記キャビティは、前記
燃料噴射弁側周囲部から前記中央部を避けて少なくとも
二方向に延在してそれぞれに前記対向側壁を有し、前記
点火プラグは前記対向側壁毎に配置されていることを特
徴とする。
【００１０】また、本発明による請求項３に記載の筒内
噴射式火花点火内燃機関は、請求項２に記載の筒内噴射
式火花点火内燃機関において、前記燃料噴射弁は、比較
的厚さの薄い平らな扇状に燃料を噴射するものであり、
一つの前記燃料噴射弁から噴射された燃料が、少なくと
も二つの前記対向側壁によってそれぞれの前記点火プラ
グ近傍へ導かれることを特徴とする。
噴射式火花点火内燃機関は、請求項２に記載の筒内噴射
式火花点火内燃機関において、前記燃料噴射弁は、比較
的厚さの薄い平らな扇状に燃料を噴射するものであり、
一つの前記燃料噴射弁から噴射された燃料が、少なくと
も二つの前記対向側壁によってそれぞれの前記点火プラ
グ近傍へ導かれることを特徴とする。
【００１１】また、本発明による請求項４に記載の筒内
噴射式火花点火内燃機関は、請求項３に記載の筒内噴射
式火花点火内燃機関において、前記二つの対向側壁の間
には、前記燃料噴射弁側に延在する隔壁が設けられてい
ることを特徴とする。
噴射式火花点火内燃機関は、請求項３に記載の筒内噴射
式火花点火内燃機関において、前記二つの対向側壁の間
には、前記燃料噴射弁側に延在する隔壁が設けられてい
ることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】図１は、本発明による筒内噴射式
火花点火内燃機関の実施形態を示す概略縦断面図であ
る。同図において、１は吸気ポート、２は排気ポートで
ある。吸気ポート１は吸気弁３を介して、排気ポート２
は排気弁４を介して、それぞれ気筒内へ通じている。５
はピストンであり、６は気筒上部周囲から気筒内へ直接
的に燃料を噴射する燃料噴射弁である。燃料噴射弁６
は、燃料のベーパを防止するために、燃焼室内において
吸気流により比較的低温度となる吸気ポート１側に配置
されている。
火花点火内燃機関の実施形態を示す概略縦断面図であ
る。同図において、１は吸気ポート、２は排気ポートで
ある。吸気ポート１は吸気弁３を介して、排気ポート２
は排気弁４を介して、それぞれ気筒内へ通じている。５
はピストンであり、６は気筒上部周囲から気筒内へ直接
的に燃料を噴射する燃料噴射弁である。燃料噴射弁６
は、燃料のベーパを防止するために、燃焼室内において
吸気流により比較的低温度となる吸気ポート１側に配置
されている。
【００１３】図２はピストン５の平面図である。図１及
び２に示すように、ピストン５頂面には、凹状のキャビ
ティ８が形成されている。キャビティ８は、ピストン５
頂面の燃料噴射弁６側周囲部からピストン５頂面の中央
部を避けて二方向に延在して、燃料噴射弁６に対向する
第１対向側壁８３ａと第２対向側壁８３ｂとを有してい
る。第１対向側壁８３ａと第２対向側壁８３ｂとの間に
は、燃料噴射弁６側に延在する隔壁８１が設けられ、こ
の隔壁８１によって、キャビティ８の底壁は、第１対向
側壁８３ａ側の第１底壁８２ａと、第２対向側壁８３ｂ
側の第２底壁８２ｂとに分割されている。特に、キャビ
ティ８は、隔壁８１の中央垂直平面に対して対称形状と
なっている。第１点火プラグ７ａ及び第２点火プラグ７
ｂは、それぞれ、圧縮行程後半においてキャビティ８の
第１対向側壁８３ａ及び第２対向側壁８３ｂの近傍とな
る気筒上部に配置されている。
び２に示すように、ピストン５頂面には、凹状のキャビ
ティ８が形成されている。キャビティ８は、ピストン５
頂面の燃料噴射弁６側周囲部からピストン５頂面の中央
部を避けて二方向に延在して、燃料噴射弁６に対向する
第１対向側壁８３ａと第２対向側壁８３ｂとを有してい
る。第１対向側壁８３ａと第２対向側壁８３ｂとの間に
は、燃料噴射弁６側に延在する隔壁８１が設けられ、こ
の隔壁８１によって、キャビティ８の底壁は、第１対向
側壁８３ａ側の第１底壁８２ａと、第２対向側壁８３ｂ
側の第２底壁８２ｂとに分割されている。特に、キャビ
ティ８は、隔壁８１の中央垂直平面に対して対称形状と
なっている。第１点火プラグ７ａ及び第２点火プラグ７
ｂは、それぞれ、圧縮行程後半においてキャビティ８の
第１対向側壁８３ａ及び第２対向側壁８３ｂの近傍とな
る気筒上部に配置されている。
【００１４】燃料噴射弁６は、スリット状の噴孔を有
し、燃料を厚さの薄い扇状に噴射するものである。成層
燃焼を実施するためには、図１及び２に示すように、圧
縮行程末期において燃料をピストン５頂面に形成された
キャビティ８内へ噴射する。噴射された燃料は、先ず、
隔壁８１の先端部８１ａに衝突する。この先端部８１ａ
は、隔壁８１の延在方向において、第１底壁８２ａ側及
び第２底壁８２ｂ側に傾斜する三角断面形状を有してい
るために、噴射された扇状の燃料を幅方向に二分割し
て、それぞれを第１底壁８２ａと第２底壁８２ｂとに衝
突させる。本実施形態においては、隔壁８１の先端部８
１ａは、扇状の燃料噴霧の扇夾角中心線上に位置してい
るために、噴射された燃料を二等分するようになってい
るが、これは、本発明を限定するものではなく、例え
ば、キャビティ８の形状が隔壁８１の中央垂直平面に対
して非対称となっていれば、第１底壁８２ａと第２底壁
８２ｂとに衝突させる燃料量を異ならせることも可能で
ある。
し、燃料を厚さの薄い扇状に噴射するものである。成層
燃焼を実施するためには、図１及び２に示すように、圧
縮行程末期において燃料をピストン５頂面に形成された
キャビティ８内へ噴射する。噴射された燃料は、先ず、
隔壁８１の先端部８１ａに衝突する。この先端部８１ａ
は、隔壁８１の延在方向において、第１底壁８２ａ側及
び第２底壁８２ｂ側に傾斜する三角断面形状を有してい
るために、噴射された扇状の燃料を幅方向に二分割し
て、それぞれを第１底壁８２ａと第２底壁８２ｂとに衝
突させる。本実施形態においては、隔壁８１の先端部８
１ａは、扇状の燃料噴霧の扇夾角中心線上に位置してい
るために、噴射された燃料を二等分するようになってい
るが、これは、本発明を限定するものではなく、例え
ば、キャビティ８の形状が隔壁８１の中央垂直平面に対
して非対称となっていれば、第１底壁８２ａと第２底壁
８２ｂとに衝突させる燃料量を異ならせることも可能で
ある。
【００１５】斜線で示す分割された直後の燃料は液状で
あるが、それぞれが、キャビティ８の第１底壁８２ａ及
び第２底壁８２ｂに沿って進行して、第１対向側壁８３
ａ及び第２対向側壁８３ｂによって第１点火プラグ７ａ
及び第２点火プラグ７ｂ近傍へ導かれるまでに気化し、
点火時点において、ドットで示す着火性の良好な可燃混
合気となる。こうして、第１点火プラグ７ａ及び第２点
火プラグ７ｂ近傍だけには、それぞれ、可燃混合気が形
成され、気筒内全体としてはリーンな混合気を燃焼可能
とする成層燃焼を実現することができる。
あるが、それぞれが、キャビティ８の第１底壁８２ａ及
び第２底壁８２ｂに沿って進行して、第１対向側壁８３
ａ及び第２対向側壁８３ｂによって第１点火プラグ７ａ
及び第２点火プラグ７ｂ近傍へ導かれるまでに気化し、
点火時点において、ドットで示す着火性の良好な可燃混
合気となる。こうして、第１点火プラグ７ａ及び第２点
火プラグ７ｂ近傍だけには、それぞれ、可燃混合気が形
成され、気筒内全体としてはリーンな混合気を燃焼可能
とする成層燃焼を実現することができる。
【００１６】厚さの薄い扇状の燃料噴霧は、幅方向に二
分割されても、キャビティ８の第１底壁８２ａ及び第２
底壁８２ｂに沿って進行する際に幅方向に拡がるため
に、それぞれがキャビティ８の第１底壁８２ａ及び第２
底壁８２ｂの広範囲部分から良好に熱を吸収することが
できる。キャビティ８の第１対向側壁８３ａ及び第２対
向側壁８３ｂは、平面視において円弧形状を有するため
に、キャビティ８の第１底壁８２ａ上及び第２底壁８２
ｂ上を幅方向に拡がった燃料において、それぞれの燃料
中央部は、キャビティ８の第１対向側壁８３ａ及び第２
対向側壁８３ｂによって上方向へ向かう速度成分が付与
され第１点火プラグ７ａ及び第２点火プラグ７ｂ近傍へ
向かい、それぞれの燃料両側部は、キャビティ８の第１
対向側壁８３ａ及び第２対向側壁８３ｂに対してそれぞ
れ鋭角に衝突して、上方向へ向かう速度成分が付与され
ると共に中央方向へ向かう速度成分も付与され、第１点
火プラグ７ａ及び第２点火プラグ７ｂ近傍へ向かう。こ
うして、厚さの薄い扇状の燃料噴霧は、従来の円錐状の
燃料噴霧に比較して、ピストンから良好に熱吸収して気
化し易いために、成層燃焼時の燃料噴射量を増加させる
ことができ、従来において必要燃料噴射量の少ない低負
荷時に限定されていた成層燃焼領域を、高負荷側へ拡大
することができる。それにより、成層燃焼での運転の機
会が増加し、燃料消費率をかなり低減することができ
る。
分割されても、キャビティ８の第１底壁８２ａ及び第２
底壁８２ｂに沿って進行する際に幅方向に拡がるため
に、それぞれがキャビティ８の第１底壁８２ａ及び第２
底壁８２ｂの広範囲部分から良好に熱を吸収することが
できる。キャビティ８の第１対向側壁８３ａ及び第２対
向側壁８３ｂは、平面視において円弧形状を有するため
に、キャビティ８の第１底壁８２ａ上及び第２底壁８２
ｂ上を幅方向に拡がった燃料において、それぞれの燃料
中央部は、キャビティ８の第１対向側壁８３ａ及び第２
対向側壁８３ｂによって上方向へ向かう速度成分が付与
され第１点火プラグ７ａ及び第２点火プラグ７ｂ近傍へ
向かい、それぞれの燃料両側部は、キャビティ８の第１
対向側壁８３ａ及び第２対向側壁８３ｂに対してそれぞ
れ鋭角に衝突して、上方向へ向かう速度成分が付与され
ると共に中央方向へ向かう速度成分も付与され、第１点
火プラグ７ａ及び第２点火プラグ７ｂ近傍へ向かう。こ
うして、厚さの薄い扇状の燃料噴霧は、従来の円錐状の
燃料噴霧に比較して、ピストンから良好に熱吸収して気
化し易いために、成層燃焼時の燃料噴射量を増加させる
ことができ、従来において必要燃料噴射量の少ない低負
荷時に限定されていた成層燃焼領域を、高負荷側へ拡大
することができる。それにより、成層燃焼での運転の機
会が増加し、燃料消費率をかなり低減することができ
る。
【００１７】気筒上部はペントルーフ形状を有し、吸気
ポート１及び排気ポート２は、それぞれ、ペントルーフ
形状の二つの傾斜面に接続されている。それにより、吸
気ポート１を介しての吸気導入に際して、気筒内には、
排気ポート側を下降して吸気ポート側を上昇する縦旋回
流が発生する。この縦旋回流は、吸気ポート１が一つの
場合には、気筒内中央を主に旋回することとなる。ま
た、吸気ポート１が二つの場合には、当初、各吸気ポー
ト１から導入された吸気によって気筒内の両側を旋回す
る二つの縦旋回流が並列して形成されるが、気筒内の両
側は、この縦旋回流に対して壁面抵抗が大きいために、
圧縮行程初期には、一つの縦旋回流となって気筒内中央
を旋回することとなる。
ポート１及び排気ポート２は、それぞれ、ペントルーフ
形状の二つの傾斜面に接続されている。それにより、吸
気ポート１を介しての吸気導入に際して、気筒内には、
排気ポート側を下降して吸気ポート側を上昇する縦旋回
流が発生する。この縦旋回流は、吸気ポート１が一つの
場合には、気筒内中央を主に旋回することとなる。ま
た、吸気ポート１が二つの場合には、当初、各吸気ポー
ト１から導入された吸気によって気筒内の両側を旋回す
る二つの縦旋回流が並列して形成されるが、気筒内の両
側は、この縦旋回流に対して壁面抵抗が大きいために、
圧縮行程初期には、一つの縦旋回流となって気筒内中央
を旋回することとなる。
【００１８】このような気筒内中央を旋回する縦旋回流
が圧縮行程においても持続することがある。しかしなが
ら、本実施形態においては、ピストン５頂面に形成され
たキャビティ８が、前述したように、燃料噴射弁６側周
囲部から中央部を避けて二方向に延在しているために、
圧縮行程となってピストン５が上昇しても気筒内中央を
旋回する縦旋回流がキャビティ８内に進入することはな
い。こうして、燃料噴射弁７から噴射されてキャビティ
８内を進行する燃料の挙動が縦旋回流によって阻害され
ることがなく、また、点火時点において、気筒内中央を
避けて位置する第１点火プラグ７ａ及び第２点火プラグ
７ｂ近傍に形成される可燃混合気が、縦旋回流によって
離散させられることがないために、二つの可燃混合気の
確実な着火燃焼が保証され、良好な成層燃焼を実現する
ことができる。また、縦旋回流をキャビティ８内に進入
させないことは、縦旋回流の存在空間容積が早期に減少
することであり、これによって縦旋回流は消滅し易くな
り、少なくとも点火直前においては縦旋回流の消滅が可
能となる。それにより、点火時点において第１点火プラ
グ７ａ及び第２点火プラグ７ｂ近傍に形成された可燃混
合気が縦旋回流によって離散させられることは、さらに
確実に防止される。
が圧縮行程においても持続することがある。しかしなが
ら、本実施形態においては、ピストン５頂面に形成され
たキャビティ８が、前述したように、燃料噴射弁６側周
囲部から中央部を避けて二方向に延在しているために、
圧縮行程となってピストン５が上昇しても気筒内中央を
旋回する縦旋回流がキャビティ８内に進入することはな
い。こうして、燃料噴射弁７から噴射されてキャビティ
８内を進行する燃料の挙動が縦旋回流によって阻害され
ることがなく、また、点火時点において、気筒内中央を
避けて位置する第１点火プラグ７ａ及び第２点火プラグ
７ｂ近傍に形成される可燃混合気が、縦旋回流によって
離散させられることがないために、二つの可燃混合気の
確実な着火燃焼が保証され、良好な成層燃焼を実現する
ことができる。また、縦旋回流をキャビティ８内に進入
させないことは、縦旋回流の存在空間容積が早期に減少
することであり、これによって縦旋回流は消滅し易くな
り、少なくとも点火直前においては縦旋回流の消滅が可
能となる。それにより、点火時点において第１点火プラ
グ７ａ及び第２点火プラグ７ｂ近傍に形成された可燃混
合気が縦旋回流によって離散させられることは、さらに
確実に防止される。
【００１９】本実施形態において、ピストン５頂面に形
成されたキャビティ８は、燃料噴射弁６側周囲部から中
央部を避けて二方向に延在させているが、もちろん、一
方向でも良く、それによっても、圧縮行程において縦旋
回流がキャビティ内に進入することを防止することは可
能である。しかしながら、キャビティ８を二方向に延在
させて、前述したように、二つの可燃混合気を形成する
ようにすれば、全体として圧縮行程後半に噴射可能な燃
料噴射量を増加させることができるために、低燃料消費
率を実現する成層燃焼領域を高負荷側に拡大することが
可能となる。
成されたキャビティ８は、燃料噴射弁６側周囲部から中
央部を避けて二方向に延在させているが、もちろん、一
方向でも良く、それによっても、圧縮行程において縦旋
回流がキャビティ内に進入することを防止することは可
能である。しかしながら、キャビティ８を二方向に延在
させて、前述したように、二つの可燃混合気を形成する
ようにすれば、全体として圧縮行程後半に噴射可能な燃
料噴射量を増加させることができるために、低燃料消費
率を実現する成層燃焼領域を高負荷側に拡大することが
可能となる。
【００２０】また、本実施形態において、噴射された燃
料を隔壁８１の先端部８１ａによって二分割して、二方
向に延在するキャビティ８内へ供給するようにしたが、
これは、本発明を限定するものではなく、もちろん、二
つの燃料噴射弁を使用することも可能であり、また、二
つの噴孔を有する燃料噴射弁を使用することも可能であ
る。
料を隔壁８１の先端部８１ａによって二分割して、二方
向に延在するキャビティ８内へ供給するようにしたが、
これは、本発明を限定するものではなく、もちろん、二
つの燃料噴射弁を使用することも可能であり、また、二
つの噴孔を有する燃料噴射弁を使用することも可能であ
る。
【００２１】また、キャビティ８の隔壁８１は、キャビ
ティ８の第１底壁８２ａ及び第２底壁８２ｂ上を進行す
る燃料が幅方向に拡がっても、それぞれ、第１対向側壁
８３ａ及び第２対向側壁８３ｂへ確実に向かわせるため
のガイドとして機能させることも可能である。
ティ８の第１底壁８２ａ及び第２底壁８２ｂ上を進行す
る燃料が幅方向に拡がっても、それぞれ、第１対向側壁
８３ａ及び第２対向側壁８３ｂへ確実に向かわせるため
のガイドとして機能させることも可能である。
【００２２】一般的な筒内噴射式火花点火内燃機関にお
いて、必要燃料量が多くなる機関高負荷時には、扇状の
燃料噴霧を使用しても、圧縮行程後半だけでの燃料噴射
は不可能であるために成層燃焼を断念し、吸気行程で燃
料を噴射して均一燃焼を実施するようになっている。こ
の均一燃焼においては、噴射された燃料を十分に混合さ
せるために、前述の縦旋回流を強くするほうが好まし
い。本実施形態は、前述したように、縦旋回流によって
成層燃焼が悪化することを防止するものであるために、
吸気行程において強い縦旋回流を形成することが可能と
なって、均一燃焼も良好なものとすることができる。
いて、必要燃料量が多くなる機関高負荷時には、扇状の
燃料噴霧を使用しても、圧縮行程後半だけでの燃料噴射
は不可能であるために成層燃焼を断念し、吸気行程で燃
料を噴射して均一燃焼を実施するようになっている。こ
の均一燃焼においては、噴射された燃料を十分に混合さ
せるために、前述の縦旋回流を強くするほうが好まし
い。本実施形態は、前述したように、縦旋回流によって
成層燃焼が悪化することを防止するものであるために、
吸気行程において強い縦旋回流を形成することが可能と
なって、均一燃焼も良好なものとすることができる。
【００２３】また、本実施形態において、ピストン頂面
のキャビティは、燃料が衝突する底壁と、底壁上を進行
する燃料を点火プラグ近傍に導く対向側壁とを形状的に
区別可能なものである。しかしながら、これは、本発明
を限定するものではない。例えば、キャビティが略半球
形状である場合のように、底壁と対向側壁とが形状的に
は区別できなくても、本発明は、燃料が衝突する部分を
キャビティを底壁として、また、この底壁上を進行する
燃料を点火プラグ近傍に導く部分をキャビティの対向側
壁として意図していることは明らかである。
のキャビティは、燃料が衝突する底壁と、底壁上を進行
する燃料を点火プラグ近傍に導く対向側壁とを形状的に
区別可能なものである。しかしながら、これは、本発明
を限定するものではない。例えば、キャビティが略半球
形状である場合のように、底壁と対向側壁とが形状的に
は区別できなくても、本発明は、燃料が衝突する部分を
キャビティを底壁として、また、この底壁上を進行する
燃料を点火プラグ近傍に導く部分をキャビティの対向側
壁として意図していることは明らかである。
【００２４】
【発明の効果】このように、本発明による筒内噴射式火
花点火内燃機関によれば、点火プラグと、気筒内へ直接
的に燃料を噴射する燃料噴射弁と、ピストン頂面に形成
されたキャビティとを具備し、このキャビティは、底壁
と、燃料噴射弁に対向する対向側壁とを有し、燃料噴射
弁から圧縮行程後半にキャビティ内に噴射された燃料を
キャビティの底壁上を進行させて対向側壁によって点火
プラグ近傍に導く筒内噴射式火花点火内燃機関におい
て、キャビティは、ピストン頂面の燃料噴射弁側周囲部
からピストン頂面の中央部を避けて延在し、点火プラグ
は、圧縮行程後半においてキャビティの対向側壁近傍と
なる気筒上部に配置されている。それにより、吸気ポー
トを介して吸気行程において気筒内に縦旋回流が形成さ
れても、圧縮行程初期において、この縦旋回流は気筒内
中央を主に旋回するものであるために、ピストンが上昇
する際に、この縦旋回流は、ピストン頂面の中央部を避
けて形成されたキャビティ内には進入しない。こうし
て、圧縮行程後半にキャビティ内を縦方向に旋回する気
流は存在せず、成層燃焼のために圧縮行程後半にキャビ
ティ内に噴射された燃料の挙動が阻害されることがない
ために、点火プラグ近傍には確実に可燃混合気が形成さ
れ、良好な成層燃焼を実現することができる。
花点火内燃機関によれば、点火プラグと、気筒内へ直接
的に燃料を噴射する燃料噴射弁と、ピストン頂面に形成
されたキャビティとを具備し、このキャビティは、底壁
と、燃料噴射弁に対向する対向側壁とを有し、燃料噴射
弁から圧縮行程後半にキャビティ内に噴射された燃料を
キャビティの底壁上を進行させて対向側壁によって点火
プラグ近傍に導く筒内噴射式火花点火内燃機関におい
て、キャビティは、ピストン頂面の燃料噴射弁側周囲部
からピストン頂面の中央部を避けて延在し、点火プラグ
は、圧縮行程後半においてキャビティの対向側壁近傍と
なる気筒上部に配置されている。それにより、吸気ポー
トを介して吸気行程において気筒内に縦旋回流が形成さ
れても、圧縮行程初期において、この縦旋回流は気筒内
中央を主に旋回するものであるために、ピストンが上昇
する際に、この縦旋回流は、ピストン頂面の中央部を避
けて形成されたキャビティ内には進入しない。こうし
て、圧縮行程後半にキャビティ内を縦方向に旋回する気
流は存在せず、成層燃焼のために圧縮行程後半にキャビ
ティ内に噴射された燃料の挙動が阻害されることがない
ために、点火プラグ近傍には確実に可燃混合気が形成さ
れ、良好な成層燃焼を実現することができる。
【図１】本発明による筒内噴射式火花点火内燃機関の実
施形態を示す概略縦断面図である。
施形態を示す概略縦断面図である。
【図２】図１のピストン頂面の平面図である。
１…吸気ポート ２…排気ポート ３…吸気弁 ４…排気弁 ５…ピストン ６…燃料噴射弁 ７ａ…第１点火プラグ ７ｂ…第２点火プラグ ８…キャビティ ８１…隔壁 ８２ａ…第１底壁 ８２ｂ…第２底壁 ８３ａ…第１対向側壁 ８３ｂ…第２対向側壁
───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｆ０２Ｐ 13/00 ３０１ Ｆ０２Ｐ 13/00 ３０１Ａ Ｆターム(参考） 3G019 AA07 AA08 AA09 BB11 KA11 3G023 AA01 AB02 AB03 AC05 AD02 AD03 AD09 AG01 AG02 3G066 AA02 AA04 AD12 BA01 BA65 CC21 CC34 CC48 CD04
Claims (4)
- 【請求項１】 点火プラグと、気筒内へ直接的に燃料を
噴射する燃料噴射弁と、ピストン頂面に形成されたキャ
ビティとを具備し、前記キャビティは、底壁と、前記燃
料噴射弁に対向する対向側壁とを有し、前記燃料噴射弁
から圧縮行程後半に前記キャビティ内に噴射された燃料
を前記キャビティの前記底壁上を進行させて前記対向側
壁によって前記点火プラグ近傍に導く筒内噴射式火花点
火内燃機関において、前記キャビティは、前記ピストン
頂面の前記燃料噴射弁側周囲部から前記ピストン頂面の
中央部を避けて延在し、前記点火プラグは、圧縮行程後
半において前記キャビティの対向側壁近傍となる気筒上
部に配置されていることを特徴とする筒内噴射式火花点
火内燃機関。 - 【請求項２】 前記キャビティは、前記燃料噴射弁側周
囲部から前記中央部を避けて少なくとも二方向に延在し
てそれぞれに前記対向側壁を有し、前記点火プラグは前
記対向側壁毎に配置されている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内燃機関。 - 【請求項３】 前記燃料噴射弁は、比較的厚さの薄い平
らな扇状に燃料を噴射するものであり、一つの前記燃料
噴射弁から噴射された燃料が、少なくとも二つの前記対
向側壁によってそれぞれの前記点火プラグ近傍へ導かれ
ることを特徴とする請求項２に記載の筒内噴射式火花点
火内燃機関。 - 【請求項４】 前記二つの対向側壁の間には、前記燃料
噴射弁側に延在する隔壁が設けられていることを特徴と
する請求項３に記載の筒内噴射式火花点火内燃機関。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11081752A JP2000274248A (ja) | 1999-03-25 | 1999-03-25 | 筒内噴射式火花点火内燃機関 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11081752A JP2000274248A (ja) | 1999-03-25 | 1999-03-25 | 筒内噴射式火花点火内燃機関 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000274248A true JP2000274248A (ja) | 2000-10-03 |
Family
ID=13755184
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11081752A Pending JP2000274248A (ja) | 1999-03-25 | 1999-03-25 | 筒内噴射式火花点火内燃機関 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000274248A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20040097412A (ko) * | 2003-05-12 | 2004-11-18 | 현대자동차주식회사 | 가솔린 직접 분사 엔진의 연소실 구조 |
| FR2880653A1 (fr) * | 2005-01-13 | 2006-07-14 | Renault Sas | Moteur a combustion interne de vehicule automobile |
| EP2538053A1 (fr) * | 2011-06-24 | 2012-12-26 | Peugeot Citroën Automobiles Sa | Piston pour chambre de combustion de moteur à combustion interne |
-
1999
- 1999-03-25 JP JP11081752A patent/JP2000274248A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20040097412A (ko) * | 2003-05-12 | 2004-11-18 | 현대자동차주식회사 | 가솔린 직접 분사 엔진의 연소실 구조 |
| FR2880653A1 (fr) * | 2005-01-13 | 2006-07-14 | Renault Sas | Moteur a combustion interne de vehicule automobile |
| EP2538053A1 (fr) * | 2011-06-24 | 2012-12-26 | Peugeot Citroën Automobiles Sa | Piston pour chambre de combustion de moteur à combustion interne |
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