JP2000320335A - 筒内噴射式内燃機関 - Google Patents

筒内噴射式内燃機関

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JP2000320335A
JP2000320335A JP11131516A JP13151699A JP2000320335A JP 2000320335 A JP2000320335 A JP 2000320335A JP 11131516 A JP11131516 A JP 11131516A JP 13151699 A JP13151699 A JP 13151699A JP 2000320335 A JP2000320335 A JP 2000320335A
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fuel
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internal combustion
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Susumu Okada
晋 岡田
Akio Kawaguchi
暁生 川口
Takashi Ogawa
孝 小川
Kiyoshi Fujiwara
清 藤原
Ichiro Sakata
一郎 阪田
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 多量の未燃ＨＣの発生および燃料による潤滑
油の希釈を抑制する。 【解決手段】 シリンダヘッド内壁面の中央部に燃料噴
射弁６を配置し、シリンダヘッド内壁面の周辺部に吸気
弁７および排気弁９を配置する。吸気弁７および排気弁
９の軸線を上方に行くに従いシリンダ軸線から離れるよ
うに傾斜させる。燃料噴射弁６から吸気弁７および排気
弁９の燃焼室５に面する弁体前面に向けて燃料を噴射す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は筒内噴射式内燃機関
に関する。
【０００２】
【従来の技術】平坦なシリンダヘッド内壁面の中央部に
燃料噴射弁を配置し、燃料噴射弁から吸気行程中又は圧
縮行程中に燃焼室内に向け燃料を噴射して燃焼室内に均
一な混合気を形成し、この混合気を圧縮着火せしめるよ
うにした圧縮着火式内燃機関が公知である（特開平１０
−３３１６９０号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら均一な混
合気を形成すべく吸気行程中又は圧縮行程中に単に燃焼
室内に向けて燃料を噴射するとシリンダボア内壁面近く
に達した燃料粒子がシリンダボア内壁面により冷却さ
れ、その結果これら燃料粒子からの燃料の蒸発作用が十
分に促進されないために多量の未燃ＨＣが発生するとい
う問題がある。更に、噴射燃料がシリンダボア内壁面に
付着し、その結果多量の未燃ＨＣが発生するばかりでな
く付着燃料によって潤滑油が希釈されるという問題を生
じる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに１番目の発明では、シリンダヘッド内壁面の中央部
に燃料噴射弁を配置すると共にシリンダヘッド内壁面の
周辺部に吸気弁および排気弁を配置し、吸気弁および排
気弁の軸線を上方に行くに従いシリンダ軸線から離れる
ように傾斜させ、燃料噴射弁から吸気弁又は排気弁の燃
焼室に面する弁体前面に向けて燃料を噴射するようにし
ている。
【０００５】２番目の発明では１番目の発明において、
吸気弁又は排気弁のステムガイドに断熱材を使用するよ
うにしている。３番目の発明では１番目の発明におい
て、吸気弁又は排気弁の弁体前面上にほぼ同一方向に延
びる複数個の突条を形成している。４番目の発明では３
番目の発明において、複数個の突条が燃料噴射方向に延
びている。
【０００６】５番目の発明では３番目の発明において、
複数個の突条が燃料噴射方向に対し直交する方向に延び
ている。６番目の発明では１番目の発明において、吸気
弁又は排気弁の弁体前面上に電気的加熱手段を配置して
いる。７番目の発明では１番目の発明において、ピスト
ン頂面上に吸気弁の弁体前面および排気弁の弁体前面を
包囲するキャビティを形成している。
【０００７】８番目の発明では７番目の発明において、
吸気弁又は排気弁の弁体前面上に噴射燃料をキャビティ
内に向けて案内するためのガイド壁を形成している。９
番目の発明では７番目の発明において、シリンダヘッド
内壁面の周縁部に噴射燃料をキャビティ内に向けて案内
するためのガイド壁を形成している。
【０００８】
【発明の実施の形態】図１および図２を参照すると、１
は圧縮着火式内燃機関本体、２はシリンダブロック、３
はピストン、４はシリンダヘッド、５は燃焼室、６はシ
リンダヘッド４の内壁面中央部に配置された燃料噴射
弁、７は一対の吸気弁、８は吸気ポート、９は一対の排
気弁、１０は排気ポートを夫々示す。
【０００９】シリンダヘッド４の内壁面はペントルーフ
型をなしており、従って吸気弁７および排気弁９はそれ
らの軸線が上方に行くに従いシリンダ軸線から離れるよ
うに傾斜配置されている。一方、ピストン３の頂面には
キャビティ１１が形成されており、このキャビティ１１
は燃焼室５に面する吸気弁７の弁体前面全体および燃焼
室５に面する排気弁９の弁体前面全体を包囲するように
延びている。
【００１０】図１および図２に示されるようにこの実施
例では燃料噴射弁６が４つの噴口を有するホールノズル
からなり、各噴口からは吸気上死点において燃料Ｇが夫
々対応する吸気弁７の弁体前面の中央部および排気弁９
の弁体前面の中央部に向けて噴射される。次いでこれら
の噴射燃料は夫々対応する吸気弁７の弁体前面上および
排気弁９の弁体前面上に衝突して反射し、次いでキャビ
ティ１１内に向かう。このように噴射燃料が吸気弁７お
よび排気弁９の弁体前面上に衝突せしめられると衝突時
に噴射燃料の進行速度が減速せしめられ、従って反射後
の噴射燃料の飛行速度は遅くなる。
【００１１】また、噴射燃料が吸気弁７および排気弁９
の弁体前面上に衝突せしめられると噴射燃料の微粒化が
促進され、しかもこれら吸気弁７および排気弁９はかな
り高温であるので更に燃料の微粒化が促進される。燃料
の微粒化が促進されると燃料粒子の径が小さくなり、そ
の結果貫性力が小さくなるために反射後の燃料粒子の飛
行速度は急速に低下せしめられる。
【００１２】このように噴射燃料が吸気弁７および排気
弁９の弁体前面上に衝突せしめられると反射後の燃料の
進行速度が遅くなり、その結果燃料はさほど広がらなく
なるので噴射燃料がシリンダボア内壁面上に到達しずら
くなる。また、噴射燃料がシリンダボア内壁面近くに達
したとしても燃料はそれまでに十分に微粒化しているの
で未燃ＨＣとなることなく良好に燃焼せしめられる。斯
くして多量の未燃ＨＣが発生するのを抑制することがで
き、噴射燃料によって潤滑油が希釈されるのを抑制でき
ることになる。
【００１３】特に図１に示されるように吸気弁７および
排気弁９の弁体前面全体を包囲するようにキャビティ１
１を形成し、吸気上死点付近において燃料を噴射させる
ようにした場合には吸気弁７および排気弁９の弁体前面
上において反射した燃料はキャビティ１１内に向かう。
従ってこの場合には噴射燃料はほとんどシリンダボア内
壁面の近くまで到達することがないので多量の未燃ＨＣ
が発生することがなく、また噴射燃料によって潤滑油が
希釈されることもない。
【００１４】図１に示される実施例では吸気上死点付近
において噴射された燃料はシリンダボア内壁面上にほと
んど付着することなく燃焼室５内に均一に分散され、燃
焼室５内に均一に分散された燃料が圧縮着火せしめられ
る。なお、吸気上死点付近において少量の補助燃料を噴
射し、圧縮上死点付近において主燃料を噴射することも
できる。この場合、補助燃料および主燃料は共に吸気弁
７および排気弁９の弁体前面に向けて噴射される。
【００１５】なお、図１に示す実施例において吸気弁７
および排気弁９の温度を高め、それによって噴射燃料の
蒸発を促進させるために吸気弁７および排気弁９のステ
ムガイド１２および吸気弁７および排気弁９の弁座（図
示せず）をセラミックのような断熱材から形成すること
もできる。図３に別の実施例を示す。なお、図３におい
て（Ａ）はシリンダヘッド内壁面の底面図を示してお
り、（Ｂ）は吸気弁７の側面図を示している。この実施
例では燃焼室５内に発生せしめられているシリンダ軸線
回りの吸入スワール流を利用して空気と噴射燃料との混
合を促進させるために各吸気弁７の弁体前面上および各
排気弁９の弁体前面上に夫々互いに平行をなして燃料噴
射方向に対し直交する方向に延びる複数個の突条１３が
形成されている。
【００１６】図４に更に別の実施例を示す。なお、図４
において（Ａ）はシリンダヘッド内壁面の底面図を示し
ており、（Ｂ）は吸気弁７の側面図を示している。この
実施例でも燃焼室５内に発生せしめられているシリンダ
軸線回りの吸入スワール流を利用して空気と噴射燃料と
の混合を促進させるために各吸気弁７の弁体前面上およ
び各排気弁９の弁体前面上に夫々互いに平行をなして燃
料噴射方向に延びる複数個の突条１４が形成されてい
る。
【００１７】図５に更に別の実施例を示す。この実施例
では吸気弁７および排気弁９の弁体前面上に衝突せしめ
られる噴射燃料の蒸発を促進するために吸気弁７の弁体
前面上および排気弁９の弁体前面上に夫々電気的加熱手
段１５が配置される。この実施例では電気的加熱手段１
５が電気ヒータからなり、各電気ヒータへは対応するリ
ード線１６を介して電力が供給される。
【００１８】図６に更に別の実施例を示す。この実施例
では吸気弁７の弁体前面の周縁部および排気弁９の弁体
前面の周縁部に夫々環状をなして延びるガイド壁１７が
一体形成される。図６に示される例では各ガイド壁１７
は吸気弁７の弁体前面および排気弁９の弁体前面から燃
焼室５内に向けて突出するように形成されているがこの
ようにする代りに吸気弁１７の弁体前面中央部および排
気弁９の弁体前面中央部に夫々凹溝を形成してこれら凹
溝周りの弁体前面周縁部がガイド壁の役目を果すように
してもよい。
【００１９】図６に示す実施例では吸気弁７および排気
弁９の弁体前面上に噴射された燃料は矢印Ｇ′で示され
るように対応するガイド壁１７によりシリンダ軸線方向
下向きに案内される。従ってこの実施例では噴射燃料が
シリンダボア内壁面上に付着するのを更に抑制すること
ができる。図７および図８に更に別の実施例を示す。こ
の実施例では吸気弁７の弁体前面の外側半分および排気
弁９の弁体前面の外側半分に夫々キャビティ１１内に向
けて突出するガイド壁１８が一体形成される。図７から
わかるように各ガイド壁１８の下側面は弁体前面の中央
部から弁体前面の周縁部まで円弧状に延びており、これ
らガイド壁１８はピストン３が上死点に達したときにキ
ャビティ１１内に侵入する。
【００２０】この実施例においても吸気弁７および排気
弁９の弁体前面上に噴射された燃料は矢印Ｇ′で示され
るように対応するガイド壁１７によりシリンダ軸線方向
下向きに案内される。従ってこの実施例でも噴射燃料が
シリンダボア内壁面上に付着するのを抑制することがで
きる。図９および図１０に更に別の実施例を示す。この
実施例では吸気弁７の弁体前面の中央部および排気弁９
の弁体前面の中央部に夫々燃焼室５内に向けて突出する
ガイド壁１９が一体形成される。この実施例においても
各ガイド壁１９の下側面は外側に向けて円弧状に延びて
おり、従ってこの実施例においても吸気弁７および排気
弁９の弁体前面上に噴射された燃料は矢印Ｇ′で示され
るように対応するガイド壁１７によりシリンダ軸線方向
下向きに案内される。斯くしてこの実施例でも噴射燃料
がシリンダボア内壁面上に付着するのを抑制することが
できる。
【００２１】図１１に更に別の実施例を示す。この実施
例ではシリンダヘッド内壁面の周縁部に燃焼室５内に向
け突出しかつ環状をなして延びるガイド壁２０が一体形
成される。従ってこの実施例では吸気弁７および排気弁
９の弁体前面上に噴射された燃料は矢印Ｇ′で示される
ように対応するガイド壁１７によりシリンダ軸線方向下
向きに案内される。斯くしてこの実施例でも噴射燃料が
シリンダボア内壁面上に付着するのを抑制することがで
きる。
【００２２】
【発明の効果】燃焼室内に早期に燃料噴射をするように
した場合において多量の未燃ＨＣが発生するのを阻止す
ることができると共に噴射燃料により潤滑油が希釈され
るのを阻止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】圧縮着火式内燃機関の側面断面図である。
【図２】シリンダヘッドの底面図である。
【図３】吸気弁および排気弁の別の実施例を示す図であ
る。
【図４】吸気弁および排気弁の更に別の実施例を示す図
である。
【図５】更に別の実施例を示す圧縮着火式内燃機関の側
面断面図である。
【図６】更に別の実施例を示す圧縮着火式内燃機関の側
面断面図である。
【図７】更に別の実施例を示す圧縮着火式内燃機関の側
面断面図である。
【図８】図７に示すシリンダヘッドの底面図である。
【図９】更に別の実施例を示す圧縮着火式内燃機関の側
面断面図である。
【図１０】図９に示すシリンダヘッドの底面図である。
【図１１】更に別の実施例を示す圧縮着火式内燃機関の
側面断面図である。
【符号の説明】
５…燃焼室 ６…燃料噴射弁 ７…吸気弁 ９…排気弁
───────────────────────────────────────────────────── 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 41/02 ３５１ Ｆ０２Ｄ 41/02 ３５１ Ｆ０２Ｍ 61/14 ３１０ Ｆ０２Ｍ 61/14 ３１０Ｄ (72)発明者 小川 孝 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 藤原 清 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 阪田 一郎 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 Ｆターム(参考） 3G023 AA04 AB05 AB09 AC05 AD02 AD03 AD04 AD07 AD09 AE04 3G066 AA07 AB02 AD12 BA26 CC34 CD18 CD22 CD24 3G301 HA04 JA26

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 シリンダヘッド内壁面の中央部に燃料噴
    射弁を配置すると共にシリンダヘッド内壁面の周辺部に
    吸気弁および排気弁を配置し、該吸気弁および排気弁の
    軸線を上方に行くに従いシリンダ軸線から離れるように
    傾斜させ、燃料噴射弁から吸気弁又は排気弁の燃焼室に
    面する弁体前面に向けて燃料を噴射するようにした筒内
    噴射式内燃機関。
  2. 【請求項２】 吸気弁又は排気弁のステムガイドに断熱
    材を使用するようにした請求項１に記載の筒内噴射式内
    燃機関。
  3. 【請求項３】 吸気弁又は排気弁の弁体前面上にほぼ同
    一方向に延びる複数個の突条を形成した請求項１に記載
    の筒内噴射式内燃機関。
  4. 【請求項４】 該複数個の突条が燃料噴射方向に延びて
    いる請求項３に記載の筒内噴射式内燃機関。
  5. 【請求項５】 該複数個の突条が燃料噴射方向に対し直
    交する方向に延びている請求項３に記載の筒内噴射式内
    燃機関。
  6. 【請求項６】 吸気弁又は排気弁の弁体前面上に電気的
    加熱手段を配置した請求項１に記載の筒内噴射式内燃機
    関。
  7. 【請求項７】 ピストン頂面上に吸気弁の弁体前面およ
    び排気弁の弁体前面を包囲するキャビティを形成した請
    求項１に記載の筒内噴射式内燃機関。
  8. 【請求項８】 吸気弁又は排気弁の弁体前面上に噴射燃
    料をキャビティ内に向けて案内するためのガイド壁を形
    成した請求項７に記載の筒内噴射式内燃機関。
  9. 【請求項９】 シリンダヘッド内壁面の周縁部に噴射燃
    料をキャビティ内に向けて案内するためのガイド壁を形
    成した請求項７に記載の筒内噴射式内燃機関。
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