JP2001059423A - 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
- Publication number
- JP2001059423A JP2001059423A JP11235958A JP23595899A JP2001059423A JP 2001059423 A JP2001059423 A JP 2001059423A JP 11235958 A JP11235958 A JP 11235958A JP 23595899 A JP23595899 A JP 23595899A JP 2001059423 A JP2001059423 A JP 2001059423A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel
- cylinder
- cavity
- plug
- side wall
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- 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
- 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
-
- 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
- F02B23/104—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
- F02B23/105—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 the fuel is sprayed directly onto or close to the spark plug
-
- 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
- F02B2023/103—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 having a multi-hole nozzle for generating multiple sprays
-
- 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
-
- 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】 気筒上壁に可燃混合気を形成するためのキャ
ビティを有する筒内噴射式火花点火内燃機関において、
主な可燃混合気を点火時点で確実に点火プラグ近傍に位
置させ良好な成層燃焼を実現可能とすることである。 【解決手段】 点火プラグ６と、気筒上壁に形成された
キャビティ８と、主な燃料がキャビティの側壁８ｂの延
在方向に対して鋭角度で側壁に衝突するように燃料を噴
射する燃料噴射弁７とを具備し、キャビティの側壁は燃
料誘導部を有し、主な燃料は燃料誘導部に沿って点火プ
ラグ近傍に導かれる。
ビティを有する筒内噴射式火花点火内燃機関において、
主な可燃混合気を点火時点で確実に点火プラグ近傍に位
置させ良好な成層燃焼を実現可能とすることである。 【解決手段】 点火プラグ６と、気筒上壁に形成された
キャビティ８と、主な燃料がキャビティの側壁８ｂの延
在方向に対して鋭角度で側壁に衝突するように燃料を噴
射する燃料噴射弁７とを具備し、キャビティの側壁は燃
料誘導部を有し、主な燃料は燃料誘導部に沿って点火プ
ラグ近傍に導かれる。
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、一般的
に、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、燃料をピストン熱を
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、一般的
に、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、燃料をピストン熱を
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】このような筒内噴射式火花点火内燃機関で
は、燃料を確実にキャビティ内へ噴射するために、燃料
噴射時期がピストン位置に制約されることとなり、燃料
噴射の自由度が低い。それにより、特に、機関回転数の
上昇に伴って圧縮行程でのピストン上昇速度が速くなる
と、燃料噴射可能なピストン最下位置から点火までの時
間が短くなり、良好な可燃混合気の形成が困難となる。
この問題を解決するために、特開昭６０−２６１９２２
号公報には、キャビティをシリンダヘッドに形成して燃
料噴射の自由度を高めることが提案されている。
は、燃料を確実にキャビティ内へ噴射するために、燃料
噴射時期がピストン位置に制約されることとなり、燃料
噴射の自由度が低い。それにより、特に、機関回転数の
上昇に伴って圧縮行程でのピストン上昇速度が速くなる
と、燃料噴射可能なピストン最下位置から点火までの時
間が短くなり、良好な可燃混合気の形成が困難となる。
この問題を解決するために、特開昭６０−２６１９２２
号公報には、キャビティをシリンダヘッドに形成して燃
料噴射の自由度を高めることが提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
従来技術のように、シリンダヘッドにキャビティを形成
して、単にキャビティ内へ燃料を噴射しても、点火時点
において、噴射された燃料が全て気化して可燃混合気を
形成しているとは限らず、また、可燃混合気が形成され
たとしても主な可燃混合気がキャビティ外へ流出したり
して点火プラグ近傍に位置していない可能性もある。
従来技術のように、シリンダヘッドにキャビティを形成
して、単にキャビティ内へ燃料を噴射しても、点火時点
において、噴射された燃料が全て気化して可燃混合気を
形成しているとは限らず、また、可燃混合気が形成され
たとしても主な可燃混合気がキャビティ外へ流出したり
して点火プラグ近傍に位置していない可能性もある。
【０００５】従って、本発明の目的は、気筒上壁に可燃
混合気を形成するためのキャビティを有する筒内噴射式
火花点火内燃機関において、主な可燃混合気を点火時点
で確実に点火プラグ近傍に位置させ良好な成層燃焼を実
現可能とすることである。
混合気を形成するためのキャビティを有する筒内噴射式
火花点火内燃機関において、主な可燃混合気を点火時点
で確実に点火プラグ近傍に位置させ良好な成層燃焼を実
現可能とすることである。
【０００６】
【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、
気筒上壁に形成されたキャビティと、主な燃料が前記キ
ャビティの側壁の延在方向に対して鋭角度で前記側壁に
衝突するように燃料を噴射する燃料噴射弁とを具備し、
前記キャビティの側壁は燃料誘導部を有し、前記主な燃
料は前記燃料誘導部に沿って前記点火プラグ近傍に導か
れ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、
気筒上壁に形成されたキャビティと、主な燃料が前記キ
ャビティの側壁の延在方向に対して鋭角度で前記側壁に
衝突するように燃料を噴射する燃料噴射弁とを具備し、
前記キャビティの側壁は燃料誘導部を有し、前記主な燃
料は前記燃料誘導部に沿って前記点火プラグ近傍に導か
れることを特徴とする。
【０００７】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、前記燃料噴射弁は、前記
主な燃料を少なくとも二方向に別けて噴射し、二方向に
噴射された前記主な燃料は、互いに逆方向に前記燃料誘
導部に沿って前記点火プラグ近傍に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１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、前記
主な燃料を少なくとも二方向に別けて噴射し、二方向に
噴射された前記主な燃料は、互いに逆方向に前記燃料誘
導部に沿って前記点火プラグ近傍に導かれることを特徴
とする。
【０００８】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１に記載の筒内噴射
式火花点火内燃機関において、前記燃料誘導部の少なく
とも一部分は、吸気ポート気筒内開口に隣接しているこ
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、前記燃料誘導部の少なく
とも一部分は、吸気ポート気筒内開口に隣接しているこ
とを特徴とする。
【０００９】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１に記載の筒内噴射
式火花点火内燃機関において、前記燃料誘導部の少なく
とも一部分は、排気ポート気筒内開口に隣接しているこ
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、前記燃料誘導部の少なく
とも一部分は、排気ポート気筒内開口に隣接しているこ
とを特徴とする。
【００１０】また、本発明による請求項５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、前記燃料誘導部は、前記
点火プラグ近傍において、前記燃料誘導部に沿う液状燃
料が衝突する障壁部を有す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、前記燃料誘導部は、前記
点火プラグ近傍において、前記燃料誘導部に沿う液状燃
料が衝突する障壁部を有することを特徴とする。
【００１１】また、本発明による請求項６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、前記燃料噴射弁は、燃料
を厚さの薄い平らな扇形状噴霧として噴射するものであ
り、前記扇形状噴霧の幅中央部分が前記点火プラグ中心
軸線へ向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１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、燃料
を厚さの薄い平らな扇形状噴霧として噴射するものであ
り、前記扇形状噴霧の幅中央部分が前記点火プラグ中心
軸線へ向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第一実施形態を示す概略縦断面図で
あり、図２は第一実施形態の気筒上部の底面図である。
これらの図において、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はピストンである。気筒上部にはキャビティ８が形成
され、キャビティ８の上壁８ａには、二つの吸気ポート
１が開口すると共に、気筒上部略中心に位置する点火プ
ラグ６が突出している。キャビティ８の側壁８ｂは、こ
うして、二つの吸気ポート１の気筒内開口と点火プラグ
６とを同時に取り囲むように形成され、特に、点火プラ
グ６は側壁８ｂ近傍に位置するようになっている。燃料
噴射弁７は、キャビティ８の側壁８ｂにおける点火プラ
グ６の対向側に配置されている。
火花点火内燃機関の第一実施形態を示す概略縦断面図で
あり、図２は第一実施形態の気筒上部の底面図である。
これらの図において、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はピストンである。気筒上部にはキャビティ８が形成
され、キャビティ８の上壁８ａには、二つの吸気ポート
１が開口すると共に、気筒上部略中心に位置する点火プ
ラグ６が突出している。キャビティ８の側壁８ｂは、こ
うして、二つの吸気ポート１の気筒内開口と点火プラグ
６とを同時に取り囲むように形成され、特に、点火プラ
グ６は側壁８ｂ近傍に位置するようになっている。燃料
噴射弁７は、キャビティ８の側壁８ｂにおける点火プラ
グ６の対向側に配置されている。
【００１３】また、燃料噴射弁７は、スリット状噴孔を
有し、燃料を厚さの薄い扇状に噴射するものである。本
実施形態の燃料噴射弁７は、特に、二つのスリット状噴
孔を有し、図２に斜線で示すように、燃料を燃料の厚さ
方向とキャビティ８の側壁８ｂの高さ方向とをほぼ一致
させて、二方向に噴射するようになっている。燃料噴射
弁７から二方向に噴射された燃料は、それぞれにおける
燃料各部分がキャビティ８の側壁８ｂの延在方向に対し
て鋭角度で側壁８ｂに衝突するように、燃料噴射方向及
びキャビティ８の側壁８ｂ形状が設定されている。
有し、燃料を厚さの薄い扇状に噴射するものである。本
実施形態の燃料噴射弁７は、特に、二つのスリット状噴
孔を有し、図２に斜線で示すように、燃料を燃料の厚さ
方向とキャビティ８の側壁８ｂの高さ方向とをほぼ一致
させて、二方向に噴射するようになっている。燃料噴射
弁７から二方向に噴射された燃料は、それぞれにおける
燃料各部分がキャビティ８の側壁８ｂの延在方向に対し
て鋭角度で側壁８ｂに衝突するように、燃料噴射方向及
びキャビティ８の側壁８ｂ形状が設定されている。
【００１４】また、キャビティ８の側壁８ｂの横断面形
状は、特に、燃料噴射弁７の中心軸線と点火プラグ６の
中心軸線とを通る垂直平面に対して略対称となってお
り、燃料噴射弁７から噴射される二方向の扇状燃料噴霧
は、この垂直平面に対して互いに略対称とされている。
状は、特に、燃料噴射弁７の中心軸線と点火プラグ６の
中心軸線とを通る垂直平面に対して略対称となってお
り、燃料噴射弁７から噴射される二方向の扇状燃料噴霧
は、この垂直平面に対して互いに略対称とされている。
【００１５】キャビティ８の側壁８ｂに衝突する燃料
は、それぞれ、自身の慣性力によって側壁８ｂに沿って
側壁８ｂ近傍の点火プラグ６方向へ進行する。こうし
て、側壁８ｂの一部は、燃料を点火プラグ６近傍へ導く
燃料誘導部となる。本実施形態においては、前述の構成
によって、側壁８ｂにおける二つの燃料衝突位置から点
火プラグ６近接位置までのそれぞれの距離がほぼ等しく
なるために、図２に斜線で示す液状燃料は、側壁８ｂに
衝突した後に、それぞれ、燃料誘導部を進行する際の受
熱によって徐々に気化し、点火プラグ６近傍位置に達し
て互いに衝突することにより、この位置にドットで示す
可燃混合気を形成する。燃料誘導部は、以下に説明する
実施形態を含めて、燃料噴霧の高さ中心平面に対して直
交するようになっているために燃料誘導部上を進行する
液状燃料がキャビティ外に流出することはなく、噴射さ
れた全燃料によって可燃混合気が形成される。
は、それぞれ、自身の慣性力によって側壁８ｂに沿って
側壁８ｂ近傍の点火プラグ６方向へ進行する。こうし
て、側壁８ｂの一部は、燃料を点火プラグ６近傍へ導く
燃料誘導部となる。本実施形態においては、前述の構成
によって、側壁８ｂにおける二つの燃料衝突位置から点
火プラグ６近接位置までのそれぞれの距離がほぼ等しく
なるために、図２に斜線で示す液状燃料は、側壁８ｂに
衝突した後に、それぞれ、燃料誘導部を進行する際の受
熱によって徐々に気化し、点火プラグ６近傍位置に達し
て互いに衝突することにより、この位置にドットで示す
可燃混合気を形成する。燃料誘導部は、以下に説明する
実施形態を含めて、燃料噴霧の高さ中心平面に対して直
交するようになっているために燃料誘導部上を進行する
液状燃料がキャビティ外に流出することはなく、噴射さ
れた全燃料によって可燃混合気が形成される。
【００１６】本実施形態において、燃料は気筒上部に形
成されたキャビティ８内へ噴射するために、ピストン位
置にかかわらずに圧縮行程初期から燃料を噴射すること
も可能である。それにより、比較的多量の燃料噴射も可
能となるが、この場合には、特に燃料噴射後期におい
て、これまでの燃料気化によりキャビティ８の側壁８ｂ
における燃料誘導部が温度低下し、燃料の燃料誘導部か
らの受熱が不十分となって、液状の燃料が点火プラグ６
近傍に達する可能性がある。しかしながら、この液状燃
料は、点火プラグ６近傍で互いに衝突して微粒化するた
めに、容易に気化し、比較的多量の燃料を噴射しても点
火プラグ６近傍に可燃混合気を形成することができる。
成されたキャビティ８内へ噴射するために、ピストン位
置にかかわらずに圧縮行程初期から燃料を噴射すること
も可能である。それにより、比較的多量の燃料噴射も可
能となるが、この場合には、特に燃料噴射後期におい
て、これまでの燃料気化によりキャビティ８の側壁８ｂ
における燃料誘導部が温度低下し、燃料の燃料誘導部か
らの受熱が不十分となって、液状の燃料が点火プラグ６
近傍に達する可能性がある。しかしながら、この液状燃
料は、点火プラグ６近傍で互いに衝突して微粒化するた
めに、容易に気化し、比較的多量の燃料を噴射しても点
火プラグ６近傍に可燃混合気を形成することができる。
【００１７】圧縮行程末期となって気筒上部の排気ポー
ト側からスキッシュ流が発生しても、このスキッシュ流
は、点火プラグ６近傍に形成された可燃混合気に作用す
ることはない。こうして、この可燃混合気は、点火プラ
グ６近傍から移動する要因がないために、この位置に留
まり、何時でも着火燃焼が可能である。このように、本
実施形態によれば、燃料噴射時期及び点火時期の自由な
設定が可能であり、機関回転数にかかわらず、比較的多
量の燃料を噴射しても、可燃混合気を点火時点において
確実に点火プラグ近傍に位置させ、良好な成層燃焼を実
現することができる。こうして、燃料消費率の低い成層
燃焼の運転領域を、高回転高負荷側へ確実に拡大するこ
とが可能となる。
ト側からスキッシュ流が発生しても、このスキッシュ流
は、点火プラグ６近傍に形成された可燃混合気に作用す
ることはない。こうして、この可燃混合気は、点火プラ
グ６近傍から移動する要因がないために、この位置に留
まり、何時でも着火燃焼が可能である。このように、本
実施形態によれば、燃料噴射時期及び点火時期の自由な
設定が可能であり、機関回転数にかかわらず、比較的多
量の燃料を噴射しても、可燃混合気を点火時点において
確実に点火プラグ近傍に位置させ、良好な成層燃焼を実
現することができる。こうして、燃料消費率の低い成層
燃焼の運転領域を、高回転高負荷側へ確実に拡大するこ
とが可能となる。
【００１８】また、多量の燃料が必要な機関高負荷時等
には、吸気行程で燃料を噴射して均質燃焼を実施する。
本実施形態において、キャビティ８の側壁８ｂにおける
燃料誘導部の一部が吸気ポート気筒内開口に隣接してい
るために、均質燃焼には、燃料噴射弁７から噴射される
燃料は、飛行中に吸気ポート気筒内開口を横切り、その
際に吸気ポート気筒内開口から流入する吸気流によって
攪拌され、また、燃料誘導部に達した燃料も、燃料誘導
部を進行中に吸気流によって十分に攪拌される。それに
より、本実施形態によれば、点火時点において、気筒内
には十分に均質化された均質混合気が形成され、良好な
均質燃焼も実現可能である。
には、吸気行程で燃料を噴射して均質燃焼を実施する。
本実施形態において、キャビティ８の側壁８ｂにおける
燃料誘導部の一部が吸気ポート気筒内開口に隣接してい
るために、均質燃焼には、燃料噴射弁７から噴射される
燃料は、飛行中に吸気ポート気筒内開口を横切り、その
際に吸気ポート気筒内開口から流入する吸気流によって
攪拌され、また、燃料誘導部に達した燃料も、燃料誘導
部を進行中に吸気流によって十分に攪拌される。それに
より、本実施形態によれば、点火時点において、気筒内
には十分に均質化された均質混合気が形成され、良好な
均質燃焼も実現可能である。
【００１９】本実施形態において、燃料噴射弁７の燃料
噴射方向を二方向として、それぞれの燃料をキャビティ
８の側壁８ｂの燃料誘導部に沿わせて点火プラグ６近傍
で衝突させるようにしたが、これは、本発明を限定する
ものではなく、燃料噴射方向を一方向とすることも可能
である。この場合には、成層燃焼時において、噴射され
た燃料は、キャビティ８の側壁８ｂに沿って移動する細
長い可燃混合気を形成することとなり、この細長い可燃
混合気は、点火プラグ６の点火ギャップと比較的長い時
間接触し、この間の着火燃焼が可能であるために、燃料
噴射時期及び点火時期の比較的自由な設定が可能とな
る。それにより、機関回転数にかかわらず、比較的多量
の燃料を噴射しても、可燃混合気を点火時点において確
実に点火プラグ近傍に位置させ、良好な成層燃焼を実現
することができる。また、この場合において、成層燃焼
時に比較的多量の燃料が噴射されると、キャビティ８の
側壁８ｂに沿っての環状の可燃混合気が形成され、この
可燃混合気は常に点火プラグ６に接触していて何時でも
着火燃焼が可能となり、この時にも良好な成層燃焼が実
現可能である。
噴射方向を二方向として、それぞれの燃料をキャビティ
８の側壁８ｂの燃料誘導部に沿わせて点火プラグ６近傍
で衝突させるようにしたが、これは、本発明を限定する
ものではなく、燃料噴射方向を一方向とすることも可能
である。この場合には、成層燃焼時において、噴射され
た燃料は、キャビティ８の側壁８ｂに沿って移動する細
長い可燃混合気を形成することとなり、この細長い可燃
混合気は、点火プラグ６の点火ギャップと比較的長い時
間接触し、この間の着火燃焼が可能であるために、燃料
噴射時期及び点火時期の比較的自由な設定が可能とな
る。それにより、機関回転数にかかわらず、比較的多量
の燃料を噴射しても、可燃混合気を点火時点において確
実に点火プラグ近傍に位置させ、良好な成層燃焼を実現
することができる。また、この場合において、成層燃焼
時に比較的多量の燃料が噴射されると、キャビティ８の
側壁８ｂに沿っての環状の可燃混合気が形成され、この
可燃混合気は常に点火プラグ６に接触していて何時でも
着火燃焼が可能となり、この時にも良好な成層燃焼が実
現可能である。
【００２０】もちろん、一方向の燃料噴射でも、キャビ
ティ８の側壁８ｂにおける燃料誘導部の一部は吸気ポー
ト気筒内開口に隣接しており、前述同様に、良好な均質
燃焼も実現可能である。また、第一実施形態におけるキ
ャビティ８の側壁８ｂは、二つの吸気ポートの気筒内開
口と点火プラグ６とを取り囲むようにしたが、もちろ
ん、吸気一弁式の場合、また、吸気二弁式でも、キャビ
ティ８の側壁８ｂが、一つの吸気ポートと点火プラグと
だけを取り囲むようにしても良い。
ティ８の側壁８ｂにおける燃料誘導部の一部は吸気ポー
ト気筒内開口に隣接しており、前述同様に、良好な均質
燃焼も実現可能である。また、第一実施形態におけるキ
ャビティ８の側壁８ｂは、二つの吸気ポートの気筒内開
口と点火プラグ６とを取り囲むようにしたが、もちろ
ん、吸気一弁式の場合、また、吸気二弁式でも、キャビ
ティ８の側壁８ｂが、一つの吸気ポートと点火プラグと
だけを取り囲むようにしても良い。
【００２１】図３は、本発明による筒内噴射式火花点火
内燃機関の第二実施形態を示す気筒上部の底面図であ
る。第一実施形態と比較して同じ参照番号は同じ構成要
素を示しており、以下に第一実施形態との違いについて
のみ説明する。本実施形態のキャビティ１８の側壁１８
ｂは、第一実施形態と同様に二つの吸気ポート１の気筒
内開口と点火プラグ６とを同時に取り囲むように形成さ
れ、特に、点火プラグ６の周囲を半分以上取り囲むプラ
グポケット部１８ｃを有している。
内燃機関の第二実施形態を示す気筒上部の底面図であ
る。第一実施形態と比較して同じ参照番号は同じ構成要
素を示しており、以下に第一実施形態との違いについて
のみ説明する。本実施形態のキャビティ１８の側壁１８
ｂは、第一実施形態と同様に二つの吸気ポート１の気筒
内開口と点火プラグ６とを同時に取り囲むように形成さ
れ、特に、点火プラグ６の周囲を半分以上取り囲むプラ
グポケット部１８ｃを有している。
【００２２】また、燃料噴射弁７’は、図３に斜線で示
すように燃料を、燃料の厚さ方向とキャビティ８の側壁
８ｂの高さ方向とをほぼ一致させて一方向に噴射し、燃
料各部分がキャビティ８の側壁１８ｂの延在方向に対し
て鋭角度で側壁１８ｂに衝突するように、燃料噴射方向
及びキャビティ８の側壁１８ｂ形状が設定されている。
すように燃料を、燃料の厚さ方向とキャビティ８の側壁
８ｂの高さ方向とをほぼ一致させて一方向に噴射し、燃
料各部分がキャビティ８の側壁１８ｂの延在方向に対し
て鋭角度で側壁１８ｂに衝突するように、燃料噴射方向
及びキャビティ８の側壁１８ｂ形状が設定されている。
【００２３】図４は、プラグポケット部１８ｃの形状を
示す拡大図である。本実施形態において、キャビティ１
８の側壁１８ｂにおける燃料誘導部は、燃料噴射弁７’
から噴射された燃料が衝突する位置からプラグポケット
部１８ｃまでとなる。図４に示すように、燃料誘導部か
ら先のキャビティ１８の側壁１８ｂは、燃料誘導部の延
長面がプラグポケット部１８ｃの壁面と交差するように
形成されている。
示す拡大図である。本実施形態において、キャビティ１
８の側壁１８ｂにおける燃料誘導部は、燃料噴射弁７’
から噴射された燃料が衝突する位置からプラグポケット
部１８ｃまでとなる。図４に示すように、燃料誘導部か
ら先のキャビティ１８の側壁１８ｂは、燃料誘導部の延
長面がプラグポケット部１８ｃの壁面と交差するように
形成されている。
【００２４】このような構成によって、図３に斜線で示
す液状燃料は、キャビティ１８の側壁１８ｂに衝突した
後に、自身の慣性力によって燃料誘導部に沿ってプラグ
ポケット部１８ｃに達し、これまでに燃料誘導部からの
受熱によって気化した燃料は、一点鎖線の矢印で示すよ
うに、コアンダ効果によってプラグポケット部１８ｃ内
へ進入すると共に、プラグポケット部１８ｃの反対側に
も膨らんで点火プラグ６近傍にドットで示す可燃混合気
を形成する。
す液状燃料は、キャビティ１８の側壁１８ｂに衝突した
後に、自身の慣性力によって燃料誘導部に沿ってプラグ
ポケット部１８ｃに達し、これまでに燃料誘導部からの
受熱によって気化した燃料は、一点鎖線の矢印で示すよ
うに、コアンダ効果によってプラグポケット部１８ｃ内
へ進入すると共に、プラグポケット部１８ｃの反対側に
も膨らんで点火プラグ６近傍にドットで示す可燃混合気
を形成する。
【００２５】比較的多量の燃料噴射によって、前述同様
に、液状の燃料がプラグポケット部１８ｃに達する可能
性がある。しかしながら、この液状燃料は、図４に斜線
で示すように、プラグポケット部１８ｃの壁面に衝突し
て微粒化されるために、容易に気化し、燃料誘導部から
の受熱によって気化した気化燃料と共に、点火プラグ６
近傍に可燃混合気を形成することができる。
に、液状の燃料がプラグポケット部１８ｃに達する可能
性がある。しかしながら、この液状燃料は、図４に斜線
で示すように、プラグポケット部１８ｃの壁面に衝突し
て微粒化されるために、容易に気化し、燃料誘導部から
の受熱によって気化した気化燃料と共に、点火プラグ６
近傍に可燃混合気を形成することができる。
【００２６】こうして形成された可燃混合気は、点火プ
ラグ６近傍から移動する要因がないために、この位置に
留まり、何時でも着火燃焼が可能である。それにより、
本実施形態によれば、燃料噴射時期及び点火時期の自由
な設定が可能であり、機関回転数にかかわらず、比較的
多量の燃料を噴射しても、可燃混合気を点火時点におい
て確実に点火プラグ近傍に位置させ、良好な成層燃焼を
実現することができる。こうして、燃料消費率の低い成
層燃焼の運転領域を、高回転高負荷側へ確実に拡大する
ことが可能となる。
ラグ６近傍から移動する要因がないために、この位置に
留まり、何時でも着火燃焼が可能である。それにより、
本実施形態によれば、燃料噴射時期及び点火時期の自由
な設定が可能であり、機関回転数にかかわらず、比較的
多量の燃料を噴射しても、可燃混合気を点火時点におい
て確実に点火プラグ近傍に位置させ、良好な成層燃焼を
実現することができる。こうして、燃料消費率の低い成
層燃焼の運転領域を、高回転高負荷側へ確実に拡大する
ことが可能となる。
【００２７】また、本実施形態においても、キャビティ
１８の側壁１８ｂにおける燃料誘導部の一部が吸気ポー
ト気筒内開口に隣接しているために、前述同様、均質燃
焼に際して、噴射燃料は吸気ポート気筒内開口から流入
する吸気流によって十分に攪拌される。それにより、点
火時点において、気筒内には十分に均質化された均質混
合気が形成され、良好な均質燃焼も実現可能である。
１８の側壁１８ｂにおける燃料誘導部の一部が吸気ポー
ト気筒内開口に隣接しているために、前述同様、均質燃
焼に際して、噴射燃料は吸気ポート気筒内開口から流入
する吸気流によって十分に攪拌される。それにより、点
火時点において、気筒内には十分に均質化された均質混
合気が形成され、良好な均質燃焼も実現可能である。
【００２８】図５は、第二実施形態の変形例を示すプラ
グポケット部１８ｃ’の拡大図である。本変形例のプラ
グポケット部１８ｃ’は、プラグポケット部１８ｃ’に
通じる燃料誘導部の終端に、キャビティ１８’の内方向
に突出する障壁１８ｄ’が設けられている。このような
構成によって、燃料誘導部上を進行して気化した燃料
は、障壁１８ｄ’によって一旦はキャビティ１８’の内
方向に向けられるが、直ぐにコアンダ効果によってプラ
グポケット１８ｃ’内へ進入して点火プラグ６近傍にド
ットで示す可燃混合気を形成する。
グポケット部１８ｃ’の拡大図である。本変形例のプラ
グポケット部１８ｃ’は、プラグポケット部１８ｃ’に
通じる燃料誘導部の終端に、キャビティ１８’の内方向
に突出する障壁１８ｄ’が設けられている。このような
構成によって、燃料誘導部上を進行して気化した燃料
は、障壁１８ｄ’によって一旦はキャビティ１８’の内
方向に向けられるが、直ぐにコアンダ効果によってプラ
グポケット１８ｃ’内へ進入して点火プラグ６近傍にド
ットで示す可燃混合気を形成する。
【００２９】また、液状の燃料がプラグポケット部１８
ｃ’に達する場合には、この液状燃料は、図５に斜線で
示すように、障壁１８ｄ’に衝突して微粒化されるため
に容易に気化し、この微粒化位置も点火プラグ６近傍で
あるために、燃料誘導部からの受熱によって気化した気
化燃料と共に、点火プラグ６近傍に可燃混合気を形成す
る。
ｃ’に達する場合には、この液状燃料は、図５に斜線で
示すように、障壁１８ｄ’に衝突して微粒化されるため
に容易に気化し、この微粒化位置も点火プラグ６近傍で
あるために、燃料誘導部からの受熱によって気化した気
化燃料と共に、点火プラグ６近傍に可燃混合気を形成す
る。
【００３０】こうして、この変形例によっても、良好な
可燃混合気を点火時点において確実に点火プラグ近傍に
位置させ、良好な成層燃焼を実現することができる。ま
た、この変形例においては、液状燃料が、点火プラグ６
の点火ギャップに付着する可能性がないために、点火ギ
ャップにおけるデポジットの堆積を減少させ、点火プラ
グ６の寿命を延長することができる。
可燃混合気を点火時点において確実に点火プラグ近傍に
位置させ、良好な成層燃焼を実現することができる。ま
た、この変形例においては、液状燃料が、点火プラグ６
の点火ギャップに付着する可能性がないために、点火ギ
ャップにおけるデポジットの堆積を減少させ、点火プラ
グ６の寿命を延長することができる。
【００３１】本変形例において設けた障壁１８ｄ’は、
プラグポケットを有しない第一実施形態のようなキャビ
ティ８においても有効であり、障壁を燃料誘導部の点火
プラグ６近傍における点火プラグ６の先側に設ければ、
液状燃料及び気化燃料の点火プラグ６の通過を防止する
ことができ、点火時点において可燃混合気を確実に点火
プラグ６近傍に位置させるのに有利となる。また、障壁
を点火プラグ６近傍における点火プラグ６の手前側に設
ければ、液状燃料及び気化燃料の点火プラグ６の通過防
止に加えて、液状燃料が点火プラグ６を直撃することを
防止することができる。
プラグポケットを有しない第一実施形態のようなキャビ
ティ８においても有効であり、障壁を燃料誘導部の点火
プラグ６近傍における点火プラグ６の先側に設ければ、
液状燃料及び気化燃料の点火プラグ６の通過を防止する
ことができ、点火時点において可燃混合気を確実に点火
プラグ６近傍に位置させるのに有利となる。また、障壁
を点火プラグ６近傍における点火プラグ６の手前側に設
ければ、液状燃料及び気化燃料の点火プラグ６の通過防
止に加えて、液状燃料が点火プラグ６を直撃することを
防止することができる。
【００３２】図６は、本発明による筒内噴射式火花点火
内燃機関の第三実施形態を示す気筒上部の底面図であ
る。前述の実施形態と比較して同じ参照番号は同じ構成
要素を示しており、以下に第二実施形態との違いについ
てのみ説明する。本実施形態のキャビティ２８の側壁２
８ｂは、互いに隣接する一つの吸気ポート１の気筒内開
口及び一つの排気ポート２の気筒内開口と点火プラグ６
とを同時に取り囲むように形成され、第二実施形態又は
その変形例と同様なプラグポケット部２８ｃを有してい
る。燃料噴射弁７’は、図６に斜線で示すように、第二
実施形態と同様に、キャビティ２８の側壁２８ｂにおけ
る吸気ポート１近傍に燃料を衝突させるようになってい
る。
内燃機関の第三実施形態を示す気筒上部の底面図であ
る。前述の実施形態と比較して同じ参照番号は同じ構成
要素を示しており、以下に第二実施形態との違いについ
てのみ説明する。本実施形態のキャビティ２８の側壁２
８ｂは、互いに隣接する一つの吸気ポート１の気筒内開
口及び一つの排気ポート２の気筒内開口と点火プラグ６
とを同時に取り囲むように形成され、第二実施形態又は
その変形例と同様なプラグポケット部２８ｃを有してい
る。燃料噴射弁７’は、図６に斜線で示すように、第二
実施形態と同様に、キャビティ２８の側壁２８ｂにおけ
る吸気ポート１近傍に燃料を衝突させるようになってい
る。
【００３３】このような構成によれば、第二実施形態と
同様な効果を有することに加えて、キャビティ２８の側
壁２８ｂにおける燃料誘導部は、部分的に吸気ポート気
筒内開口に隣接すると共に排気ポート気筒内開口にも隣
接するために、燃料誘導部の温度は高まり、燃料誘導部
上を進行する燃料をさらに良好に気化させることがで
る。それにより、圧縮行程での燃料噴射量をさらに増加
させることができ、燃料消費率の低い成層燃焼の運転領
域を、さらに高回転高負荷側へ確実に拡大することが可
能となる。
同様な効果を有することに加えて、キャビティ２８の側
壁２８ｂにおける燃料誘導部は、部分的に吸気ポート気
筒内開口に隣接すると共に排気ポート気筒内開口にも隣
接するために、燃料誘導部の温度は高まり、燃料誘導部
上を進行する燃料をさらに良好に気化させることがで
る。それにより、圧縮行程での燃料噴射量をさらに増加
させることができ、燃料消費率の低い成層燃焼の運転領
域を、さらに高回転高負荷側へ確実に拡大することが可
能となる。
【００３４】図７は、本発明による筒内噴射式火花点火
内燃機関の第四実施形態を示す気筒上部の底面図であ
る。前述の実施形態と比較して同じ参照番号は同じ構成
要素を示しており、以下に第三実施形態との違いについ
てのみ説明する。本実施形態のキャビティ３８の側壁３
８ｂは、互いに対角線上に位置する一つの吸気ポート１
の気筒内開口及び一つの排気ポート２の気筒内開口と点
火プラグ６とを同時に取り囲むように、８の字形状とさ
れている。燃料噴射弁７’は、図７に斜線で示すよう
に、第二実施形態と同様に、キャビティ３８の側壁３８
ｂにおける吸気ポート１近傍に燃料を衝突させるように
なっている。
内燃機関の第四実施形態を示す気筒上部の底面図であ
る。前述の実施形態と比較して同じ参照番号は同じ構成
要素を示しており、以下に第三実施形態との違いについ
てのみ説明する。本実施形態のキャビティ３８の側壁３
８ｂは、互いに対角線上に位置する一つの吸気ポート１
の気筒内開口及び一つの排気ポート２の気筒内開口と点
火プラグ６とを同時に取り囲むように、８の字形状とさ
れている。燃料噴射弁７’は、図７に斜線で示すよう
に、第二実施形態と同様に、キャビティ３８の側壁３８
ｂにおける吸気ポート１近傍に燃料を衝突させるように
なっている。
【００３５】このような構成によれば、燃料噴射弁７’
から噴射された燃料が多量であれば、キャビティ３８の
側壁３８ｂに沿って、図７に矢印で示すように８の字を
描き進行することとなる。こうして、本実施形態におい
ては、燃料誘導部は側壁３８ｂのほぼ全体となる。成層
燃焼時において、燃料噴射量が少なくて点火時期近くで
燃料噴射が開始される場合には、燃料は燃料誘導部の吸
気ポート気筒内開口に隣接する部分を通過した時点で全
てが可燃混合気となり、この可燃混合気が点火プラグ６
を通過するまで着火燃焼が可能である。
から噴射された燃料が多量であれば、キャビティ３８の
側壁３８ｂに沿って、図７に矢印で示すように８の字を
描き進行することとなる。こうして、本実施形態におい
ては、燃料誘導部は側壁３８ｂのほぼ全体となる。成層
燃焼時において、燃料噴射量が少なくて点火時期近くで
燃料噴射が開始される場合には、燃料は燃料誘導部の吸
気ポート気筒内開口に隣接する部分を通過した時点で全
てが可燃混合気となり、この可燃混合気が点火プラグ６
を通過するまで着火燃焼が可能である。
【００３６】燃料噴射量が増加して燃料噴射開始時期が
早められる場合には、燃料は燃料誘導部の吸気ポート気
筒内開口に隣接する部分を通過した時点では全てが可燃
混合気となってはおらず、さらに燃料誘導部の排気ポー
ト気筒内開口に隣接する部分を通過して可燃混合気とな
り、この可燃混合気が再び点火プラグ６を通過するまで
に着火燃焼が可能である。この場合において、燃料誘導
部は比較的長い範囲において排気ポート気筒内開口に隣
接しているために、この範囲部分における燃料誘導部の
温度は高まり、比較的多量の燃料も十分に気化させるこ
とができる。
早められる場合には、燃料は燃料誘導部の吸気ポート気
筒内開口に隣接する部分を通過した時点では全てが可燃
混合気となってはおらず、さらに燃料誘導部の排気ポー
ト気筒内開口に隣接する部分を通過して可燃混合気とな
り、この可燃混合気が再び点火プラグ６を通過するまで
に着火燃焼が可能である。この場合において、燃料誘導
部は比較的長い範囲において排気ポート気筒内開口に隣
接しているために、この範囲部分における燃料誘導部の
温度は高まり、比較的多量の燃料も十分に気化させるこ
とができる。
【００３７】さらに燃料噴射量が増加して燃料噴射開始
時期がさらに早められる場合にも、排気ポート気筒内開
口に隣接する燃料誘導部の比較的長い範囲部分によっ
て、噴射された燃料を確実に気化させることがでる。こ
うして形成された比較的長い可燃混合気は、燃料誘導部
の吸気ポート気筒内開口に隣接する部分を通過してさら
に再び点火プラグ６近傍に達し、その後、点火プラグ６
を通過するまでに着火燃焼が可能である。
時期がさらに早められる場合にも、排気ポート気筒内開
口に隣接する燃料誘導部の比較的長い範囲部分によっ
て、噴射された燃料を確実に気化させることがでる。こ
うして形成された比較的長い可燃混合気は、燃料誘導部
の吸気ポート気筒内開口に隣接する部分を通過してさら
に再び点火プラグ６近傍に達し、その後、点火プラグ６
を通過するまでに着火燃焼が可能である。
【００３８】こうして、各燃料噴射量に対して、可燃混
合気を点火時点において確実に点火プラグ近傍に位置さ
せることができ、良好な成層燃焼を実現することができ
る。また、均質燃焼時において、燃料誘導部の一部が吸
気ポート気筒内開口に隣接しているために、噴射燃料
は、吸気ポート気筒内開口から流入する吸気流によって
十分に攪拌される。この時、もし、一部の燃料が吸気流
によって攪拌されることなく、燃料誘導部上を先に進行
したとしても、成層燃焼時において説明したように、燃
料誘導部の吸気ポート気筒内開口隣接部分に再び戻って
来るために、噴射された全ての燃料の吸気流による十分
な攪拌が保証され、点火時点においてさらに良好な均質
混合気の形成が可能である。
合気を点火時点において確実に点火プラグ近傍に位置さ
せることができ、良好な成層燃焼を実現することができ
る。また、均質燃焼時において、燃料誘導部の一部が吸
気ポート気筒内開口に隣接しているために、噴射燃料
は、吸気ポート気筒内開口から流入する吸気流によって
十分に攪拌される。この時、もし、一部の燃料が吸気流
によって攪拌されることなく、燃料誘導部上を先に進行
したとしても、成層燃焼時において説明したように、燃
料誘導部の吸気ポート気筒内開口隣接部分に再び戻って
来るために、噴射された全ての燃料の吸気流による十分
な攪拌が保証され、点火時点においてさらに良好な均質
混合気の形成が可能である。
【００３９】図８は、本発明による筒内噴射式火花点火
内燃機関の第五実施形態を示す気筒上部の底面図であ
る。前述の実施形態と比較して同じ参照番号は同じ構成
要素を示しており、以下に第一実施形態との違いについ
てのみ説明する。本実施形態のキャビティ４８の側壁４
８ｂは、第一実施形態と同様に、二つの吸気ポート１の
気筒内開口と点火プラグ６’とを同時に取り囲むように
形成されている。しかしながら、点火プラグ６’は、気
筒中心から吸気ポート側に偏在しており、側壁４８ｂの
燃料誘導部は、二つの吸気ポート気筒内開口のそれぞれ
に対して比較的長い範囲部分で隣接している。
内燃機関の第五実施形態を示す気筒上部の底面図であ
る。前述の実施形態と比較して同じ参照番号は同じ構成
要素を示しており、以下に第一実施形態との違いについ
てのみ説明する。本実施形態のキャビティ４８の側壁４
８ｂは、第一実施形態と同様に、二つの吸気ポート１の
気筒内開口と点火プラグ６’とを同時に取り囲むように
形成されている。しかしながら、点火プラグ６’は、気
筒中心から吸気ポート側に偏在しており、側壁４８ｂの
燃料誘導部は、二つの吸気ポート気筒内開口のそれぞれ
に対して比較的長い範囲部分で隣接している。
【００４０】このような構成によれば、第一実施形態と
同様な効果を有することに加えて、均質燃焼時におい
て、噴射燃料を吸気流と十分に接触させて、さらに良好
な攪拌が可能となり、点火時点において、気筒内にさら
に良好な均質混合気を形成することができる。
同様な効果を有することに加えて、均質燃焼時におい
て、噴射燃料を吸気流と十分に接触させて、さらに良好
な攪拌が可能となり、点火時点において、気筒内にさら
に良好な均質混合気を形成することができる。
【００４１】図９は、本発明による筒内噴射式火花点火
内燃機関の第六実施形態を示す気筒上部の底面図であ
る。前述の実施形態と比較して同じ参照番号は同じ構成
要素を示しており、以下に第一実施形態との違いについ
てのみ説明する。本実施形態のキャビティ５８の形状
は、ほぼ第一実施形態と同様に燃料噴射弁７”の中心軸
線と点火プラグ６の中心軸線とを通る垂直平面に対して
対称であり、側壁５８ｂが二つの吸気ポート１の気筒内
開口と点火プラグ６とを取り囲むようになっている。燃
料噴射弁７”は、一方向に燃料を厚さの薄い扇状に噴射
するものであるが、扇形状噴霧の中央部分が点火プラグ
中心軸線へ向けられるようになっている。好ましくは、
点火プラグ６は、噴射燃料が点火ギャップを直撃しない
ように、高さ設定されている。
内燃機関の第六実施形態を示す気筒上部の底面図であ
る。前述の実施形態と比較して同じ参照番号は同じ構成
要素を示しており、以下に第一実施形態との違いについ
てのみ説明する。本実施形態のキャビティ５８の形状
は、ほぼ第一実施形態と同様に燃料噴射弁７”の中心軸
線と点火プラグ６の中心軸線とを通る垂直平面に対して
対称であり、側壁５８ｂが二つの吸気ポート１の気筒内
開口と点火プラグ６とを取り囲むようになっている。燃
料噴射弁７”は、一方向に燃料を厚さの薄い扇状に噴射
するものであるが、扇形状噴霧の中央部分が点火プラグ
中心軸線へ向けられるようになっている。好ましくは、
点火プラグ６は、噴射燃料が点火ギャップを直撃しない
ように、高さ設定されている。
【００４２】こうして、噴射燃料各部は、キャビティ５
８の側壁５８ｂに衝突することとなり、側壁５８ｂの燃
料衝突範囲における形状は、燃料各部分が側壁５８ｂの
延在方向に対して鋭角度で衝突するようになっている。
このような構成において、側壁５８ｂのこの燃料衝突範
囲が燃料誘導部となり、燃料各部は、側壁５８ｂに衝突
した後に、自身の慣性力によって側壁５８ｂの燃料誘導
部に沿って点火プラグ６方向へ導かれる。
８の側壁５８ｂに衝突することとなり、側壁５８ｂの燃
料衝突範囲における形状は、燃料各部分が側壁５８ｂの
延在方向に対して鋭角度で衝突するようになっている。
このような構成において、側壁５８ｂのこの燃料衝突範
囲が燃料誘導部となり、燃料各部は、側壁５８ｂに衝突
した後に、自身の慣性力によって側壁５８ｂの燃料誘導
部に沿って点火プラグ６方向へ導かれる。
【００４３】前述した側壁５８ｂの対称形状によって、
点火プラグ６から等しい距離において側壁に衝突する二
つの燃料部分は、点火プラグ６方向へのほぼ等しい慣性
力を有するために、同時期に点火プラグ６近傍に達して
互いに衝突して点火プラグ６近傍に可燃混合気を形成す
る。こうして、各燃料部分によって点火プラグ６には一
塊の可燃混合気が形成され、この可燃混合気は常に点火
プラグ６に接触しているために常に着火燃焼可能であ
り、点火時点において確実に可燃混合気を点火プラグ６
近傍に位置させることができ、良好な成層燃焼が実現可
能となる。
点火プラグ６から等しい距離において側壁に衝突する二
つの燃料部分は、点火プラグ６方向へのほぼ等しい慣性
力を有するために、同時期に点火プラグ６近傍に達して
互いに衝突して点火プラグ６近傍に可燃混合気を形成す
る。こうして、各燃料部分によって点火プラグ６には一
塊の可燃混合気が形成され、この可燃混合気は常に点火
プラグ６に接触しているために常に着火燃焼可能であ
り、点火時点において確実に可燃混合気を点火プラグ６
近傍に位置させることができ、良好な成層燃焼が実現可
能となる。
【００４４】また、本実施形態のキャビティ５８の側壁
５８ｂは、特に、点火プラグ６に近い衝突位置における
ほど、燃料が大きな鋭角度で側壁５８ｂに衝突するよう
になっている。それにより、点火プラグ６から遠い衝突
位置で衝突する燃料部分ほど、点火プラグ６方向への慣
性力は大きくなり、同時に噴射された燃料各部はほぼ同
時に点火プラグ６近傍に達し、互いに衝突して点火プラ
グ６近傍に可燃混合気を形成する。それにより、特に燃
料噴射量が少ない時にも、点火時点で確実に一塊の可燃
混合気を点火プラグ６近傍に位置させることができ、良
好な成層燃焼が実現可能である。
５８ｂは、特に、点火プラグ６に近い衝突位置における
ほど、燃料が大きな鋭角度で側壁５８ｂに衝突するよう
になっている。それにより、点火プラグ６から遠い衝突
位置で衝突する燃料部分ほど、点火プラグ６方向への慣
性力は大きくなり、同時に噴射された燃料各部はほぼ同
時に点火プラグ６近傍に達し、互いに衝突して点火プラ
グ６近傍に可燃混合気を形成する。それにより、特に燃
料噴射量が少ない時にも、点火時点で確実に一塊の可燃
混合気を点火プラグ６近傍に位置させることができ、良
好な成層燃焼が実現可能である。
【００４５】また、本実施形態においては、均質燃焼時
に、燃料噴射弁から噴射されてキャビティ５８内を飛行
する燃料噴霧が、これまでの実施形態に比較して、吸気
ポート開口部を大きく横切るために、吸気流によるさら
に十分な攪拌が保証され、点火時点においてさらに良好
な均質混合気の形成が可能である。
に、燃料噴射弁から噴射されてキャビティ５８内を飛行
する燃料噴霧が、これまでの実施形態に比較して、吸気
ポート開口部を大きく横切るために、吸気流によるさら
に十分な攪拌が保証され、点火時点においてさらに良好
な均質混合気の形成が可能である。
【００４６】図１０は、本発明による筒内噴射式火花点
火内燃機関の第七実施形態を示す概略縦断面図である。
前述の実施形態と比較して同じ参照番号は同じ構成要素
を示しており、以下に第一実施形態との違いについての
み説明する。本実施形態のキャビティ８’は、側壁の高
さが、点火プラグ６側に比較して燃料噴射弁７側が低く
されている。
火内燃機関の第七実施形態を示す概略縦断面図である。
前述の実施形態と比較して同じ参照番号は同じ構成要素
を示しており、以下に第一実施形態との違いについての
み説明する。本実施形態のキャビティ８’は、側壁の高
さが、点火プラグ６側に比較して燃料噴射弁７側が低く
されている。
【００４７】スリット状噴孔を有する燃料噴射弁７から
噴射される燃料は、厚さの薄い扇状燃料噴霧となるが、
この燃料噴霧の厚さは、噴霧の飛行距離が長いほど及び
側壁衝突後の移動距離が長いほど、徐々に大きくなって
しまう。それにより、燃料のキャビティ外への流出を防
止するためには、点火プラグ６近傍における側壁の高さ
は、比較的高くしなければならない。
噴射される燃料は、厚さの薄い扇状燃料噴霧となるが、
この燃料噴霧の厚さは、噴霧の飛行距離が長いほど及び
側壁衝突後の移動距離が長いほど、徐々に大きくなって
しまう。それにより、燃料のキャビティ外への流出を防
止するためには、点火プラグ６近傍における側壁の高さ
は、比較的高くしなければならない。
【００４８】第一実施形態のように、燃料噴射弁７側の
側壁の高さも同様に高くすると、キャビティ内の表面積
が大きくなって燃焼時のキャビティの受熱面積が増大
し、熱損失が増加してしまう。本実施形態の構成では、
キャビティ８’の受熱面積が小さくなり、熱損失を低減
できる。本実施形態の考え方は、第一実施形態のキャビ
ティに限定されることなく、全ての実施形態におけるキ
ャビティに適用可能である。
側壁の高さも同様に高くすると、キャビティ内の表面積
が大きくなって燃焼時のキャビティの受熱面積が増大
し、熱損失が増加してしまう。本実施形態の構成では、
キャビティ８’の受熱面積が小さくなり、熱損失を低減
できる。本実施形態の考え方は、第一実施形態のキャビ
ティに限定されることなく、全ての実施形態におけるキ
ャビティに適用可能である。
【００４９】これまで説明したキャビティ形状は、吸気
行程燃料噴射による均質燃焼を良好なものとするため
に、燃料誘導部の少なくとも一部分が吸気ポート気筒内
開口に隣接するようにしたが、もちろん、成層燃焼だけ
に注目すれば、キャビティの側壁は点火プラグ及び排気
ポート気筒内開口だけを取り囲むようにしても良い。
行程燃料噴射による均質燃焼を良好なものとするため
に、燃料誘導部の少なくとも一部分が吸気ポート気筒内
開口に隣接するようにしたが、もちろん、成層燃焼だけ
に注目すれば、キャビティの側壁は点火プラグ及び排気
ポート気筒内開口だけを取り囲むようにしても良い。
【００５０】前述した全ての実施形態において、燃料噴
射弁は、燃料を厚さの薄い扇状に噴射するものとした。
これは、本発明を限定するものではなく、燃料を円錐状
又は柱状に噴射するようにしても良い。但し、第七実施
形態で説明したように、いずれの燃料噴霧においても、
噴霧の飛行距離及びキャビティ側壁衝突後の移動距離に
応じた噴霧の高さ方向の拡がりを考慮し、噴射された大
部分の燃料がキャビティ外へ流出しないように、燃料噴
霧を選択しなければならない。それにより、複数の細噴
孔を有して燃料を複数の細い柱状に噴射する燃料噴射弁
は、全実施形態で使用した燃料噴射弁に代えて、特に利
用価値が高い。
射弁は、燃料を厚さの薄い扇状に噴射するものとした。
これは、本発明を限定するものではなく、燃料を円錐状
又は柱状に噴射するようにしても良い。但し、第七実施
形態で説明したように、いずれの燃料噴霧においても、
噴霧の飛行距離及びキャビティ側壁衝突後の移動距離に
応じた噴霧の高さ方向の拡がりを考慮し、噴射された大
部分の燃料がキャビティ外へ流出しないように、燃料噴
霧を選択しなければならない。それにより、複数の細噴
孔を有して燃料を複数の細い柱状に噴射する燃料噴射弁
は、全実施形態で使用した燃料噴射弁に代えて、特に利
用価値が高い。
【００５１】また、燃料噴射弁は、前述の全ての実施形
態において、全てキャビティ側壁に取り付けられている
が、これも本発明を限定するものではない。前述同様
に、噴射された大部分の燃料がキャビティ外へ流出しな
いように、燃料噴射方向及びキャビティ形状が設定され
れば、特に、キャビティ外に燃料噴射弁を配置するよう
にしても良い。
態において、全てキャビティ側壁に取り付けられている
が、これも本発明を限定するものではない。前述同様
に、噴射された大部分の燃料がキャビティ外へ流出しな
いように、燃料噴射方向及びキャビティ形状が設定され
れば、特に、キャビティ外に燃料噴射弁を配置するよう
にしても良い。
【００５２】
【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、気筒上壁に形
成されたキャビティと、主な燃料がキャビティの側壁の
延在方向に対して鋭角度で側壁に衝突するように燃料を
噴射する燃料噴射弁とを具備し、キャビティの側壁は燃
料誘導部を有し、主な燃料は燃料誘導部に沿って点火プ
ラグ近傍に導かれるようになっている。それにより、主
な燃料は燃料誘導部を進行する際に受熱して細長い可燃
混合気となって点火プラグを通過し、比較的長い時間点
火プラグに接触するために、燃料噴射時期及び点火時期
の比較的自由な設定が可能となり、主な可燃混合気を点
火時点で確実に点火プラグ近傍に位置させて良好な成層
燃焼が実現可能となる。
花点火内燃機関によれば、点火プラグと、気筒上壁に形
成されたキャビティと、主な燃料がキャビティの側壁の
延在方向に対して鋭角度で側壁に衝突するように燃料を
噴射する燃料噴射弁とを具備し、キャビティの側壁は燃
料誘導部を有し、主な燃料は燃料誘導部に沿って点火プ
ラグ近傍に導かれるようになっている。それにより、主
な燃料は燃料誘導部を進行する際に受熱して細長い可燃
混合気となって点火プラグを通過し、比較的長い時間点
火プラグに接触するために、燃料噴射時期及び点火時期
の比較的自由な設定が可能となり、主な可燃混合気を点
火時点で確実に点火プラグ近傍に位置させて良好な成層
燃焼が実現可能となる。
【図１】本発明による筒内噴射式火花点火内燃機関の第
一実施形態を示す概略気筒縦断面図である。
一実施形態を示す概略気筒縦断面図である。
【図２】第一実施形態の気筒上部の底面図である。
【図３】本発明による筒内噴射式火花点火内燃機関の第
二実施形態を示す気筒上部の底面図である。
二実施形態を示す気筒上部の底面図である。
【図４】第二実施形態のプラグポケット部の拡大図であ
る。
る。
【図５】プラグポケット部の変形例を示す拡大図であ
る。
る。
【図６】本発明による筒内噴射式火花点火内燃機関の第
三実施形態を示す気筒上部の底面図である。
三実施形態を示す気筒上部の底面図である。
【図７】本発明による筒内噴射式火花点火内燃機関の第
四実施形態を示す気筒上部の底面図である。
四実施形態を示す気筒上部の底面図である。
【図８】本発明による筒内噴射式火花点火内燃機関の第
五実施形態を示す気筒上部の底面図である。
五実施形態を示す気筒上部の底面図である。
【図９】本発明による筒内噴射式火花点火内燃機関の第
六実施形態を示す気筒上部の底面図である。
六実施形態を示す気筒上部の底面図である。
【図１０】本発明による筒内噴射式火花点火内燃機関の
第七実施形態を示す概略気筒縦断面図である。
第七実施形態を示す概略気筒縦断面図である。
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 ６，６’…点火プラグ ７，７’，７”…燃料噴射弁 ８，８’，１８，２８，３８，４８，５８…キャビティ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 臼井 隆 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 柏倉 利美 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 AA01 AB03 AC05 AD03 AD08 AG01 3G066 AA02 AA05 AB02 AD12 BA01 BA32 CC32 CC48 CD04
Claims (6)
- 【請求項１】 点火プラグと、気筒上壁に形成されたキ
ャビティと、主な燃料が前記キャビティの側壁の延在方
向に対して鋭角度で前記側壁に衝突するように燃料を噴
射する燃料噴射弁とを具備し、前記キャビティの側壁は
燃料誘導部を有し、前記主な燃料は前記燃料誘導部に沿
って前記点火プラグ近傍に導かれ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】 前記燃料噴射弁は、前記主な燃料を少な
くとも二方向に別けて噴射し、二方向に噴射された前記
主な燃料は、互いに逆方向に前記燃料誘導部に沿って前
記点火プラグ近傍に導かれ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】 前記燃料誘導部の少なくとも一部分は、
吸気ポート気筒内開口に隣接し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４】 前記燃料誘導部の少なくとも一部分は、
排気ポート気筒内開口に隣接し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５】 前記燃料誘導部は、前記点火プラグ近傍
において、前記燃料誘導部に沿う液状燃料が衝突する障
壁部を有す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６】 前記燃料噴射弁は、燃料を厚さの薄い平
らな扇形状噴霧として噴射するものであり、前記扇形状
噴霧の幅中央部分が前記点火プラグ中心軸線へ向けられ
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。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23595899A JP3633392B2 (ja) | 1999-08-23 | 1999-08-23 | 筒内噴射式火花点火内燃機関 |
| US09/634,877 US6363909B1 (en) | 1999-08-23 | 2000-08-07 | Direct-fuel-injection-type spark-ignition internal combustion engine and method of fuel injection |
| DE60002533T DE60002533T2 (de) | 1999-08-23 | 2000-08-22 | Fremdgezündete Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung und Verfahren zum Einspritzen von Brennstoff |
| EP00118020A EP1079081B1 (en) | 1999-08-23 | 2000-08-22 | Direct-fuel-injection-type spark-ignition internal combustion engine and method of fuel injection |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23595899A JP3633392B2 (ja) | 1999-08-23 | 1999-08-23 | 筒内噴射式火花点火内燃機関 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001059423A true JP2001059423A (ja) | 2001-03-06 |
| JP3633392B2 JP3633392B2 (ja) | 2005-03-30 |
Family
ID=16993744
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23595899A Expired - Fee Related JP3633392B2 (ja) | 1999-08-23 | 1999-08-23 | 筒内噴射式火花点火内燃機関 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6363909B1 (ja) |
| EP (1) | EP1079081B1 (ja) |
| JP (1) | JP3633392B2 (ja) |
| DE (1) | DE60002533T2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006161783A (ja) * | 2004-12-10 | 2006-06-22 | Toyota Motor Corp | 内燃機関 |
| WO2017110957A1 (ja) * | 2015-12-26 | 2017-06-29 | 康仁 矢尾板 | 耐ノッキング性を向上させたエンジン |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10026323A1 (de) * | 2000-05-26 | 2001-11-29 | Bosch Gmbh Robert | Brennstoffeinspritzsystem |
| JP2002089267A (ja) * | 2000-09-19 | 2002-03-27 | Honda Motor Co Ltd | ガソリン直噴エンジン |
| JP3722285B2 (ja) * | 2002-02-28 | 2005-11-30 | ヤマハ発動機株式会社 | 筒内燃料噴射式内燃機関 |
| SE0200792D0 (sv) * | 2002-03-18 | 2002-03-18 | Saab Marine Electronics | Hornantenn |
| EP1413745B1 (de) * | 2002-10-22 | 2012-02-22 | Ford Global Technologies, LLC | Kraftstoffinjektor und Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung |
| FR2853355B1 (fr) * | 2003-04-04 | 2006-06-09 | Peugeot Citroen Automobiles Sa | Moteur a combustion interne, a essence et a allumage commande |
| EP2166210B1 (en) * | 2007-06-29 | 2013-05-08 | Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha | In-cylinder injection type internal combustion engine |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3572298A (en) * | 1968-01-08 | 1971-03-23 | Shigeru Onishi | Stratified charge engine |
| DE2411080A1 (de) * | 1974-03-08 | 1975-09-18 | Volkswagenwerk Ag | Mit ladungsschichtung betriebene, fremdgezuendete brennkraftmaschine |
| JPS5950848B2 (ja) | 1978-05-11 | 1984-12-11 | トヨタ自動車株式会社 | 副室付内燃機関の燃料噴射弁 |
| AT378824B (de) | 1980-12-18 | 1985-10-10 | List Hans | Brennkraftmaschine mit kraftstoffeinspritzung und fremdzuendung |
| JPS60261922A (ja) | 1984-06-07 | 1985-12-25 | Sanshin Ind Co Ltd | 筒内噴射内燃機関 |
| JPS62214216A (ja) * | 1986-03-14 | 1987-09-21 | Isuzu Motors Ltd | 内燃機関の燃焼室 |
| US5042442A (en) * | 1990-04-10 | 1991-08-27 | Hale Fire Pump Company | Internal combustion engine |
| US5605125A (en) | 1994-11-18 | 1997-02-25 | Yaoita; Yasuhito | Direct fuel injection stratified charge engine |
| JPH08177497A (ja) | 1994-12-20 | 1996-07-09 | Nissan Motor Co Ltd | 直噴型火花点火式内燃機関 |
-
1999
- 1999-08-23 JP JP23595899A patent/JP3633392B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2000
- 2000-08-07 US US09/634,877 patent/US6363909B1/en not_active Expired - Fee Related
- 2000-08-22 EP EP00118020A patent/EP1079081B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2000-08-22 DE DE60002533T patent/DE60002533T2/de not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006161783A (ja) * | 2004-12-10 | 2006-06-22 | Toyota Motor Corp | 内燃機関 |
| WO2017110957A1 (ja) * | 2015-12-26 | 2017-06-29 | 康仁 矢尾板 | 耐ノッキング性を向上させたエンジン |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP1079081B1 (en) | 2003-05-07 |
| EP1079081A2 (en) | 2001-02-28 |
| DE60002533T2 (de) | 2004-03-18 |
| EP1079081A3 (en) | 2001-10-10 |
| DE60002533D1 (de) | 2003-06-12 |
| US6363909B1 (en) | 2002-04-02 |
| JP3633392B2 (ja) | 2005-03-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3852310B2 (ja) | 筒内噴射式火花点火内燃機関 | |
| JP2001059423A (ja) | 筒内噴射式火花点火内燃機関 | |
| JP2004028078A (ja) | 筒内噴射式火花点火内燃機関及びその燃料噴射弁 | |
| JPH07102976A (ja) | 筒内噴射式火花点火機関 | |
| JP3537347B2 (ja) | 筒内噴射式火花点火内燃機関 | |
| JP2007192163A (ja) | 筒内噴射式火花点火エンジン及びその燃料噴射弁 | |
| JP2000297646A (ja) | 筒内噴射式火花点火内燃機関 | |
| JP3405261B2 (ja) | 筒内噴射式火花点火内燃機関 | |
| EP2192287B1 (en) | Direct injection internal combustion engine | |
| JP2005351200A (ja) | 筒内噴射式火花点火内燃機関 | |
| JP2003106158A (ja) | 筒内噴射式火花点火内燃機関 | |
| JP2010150970A (ja) | 火花点火式直噴エンジン | |
| JP3838346B2 (ja) | 筒内噴射式火花点火内燃機関 | |
| JPH11210472A (ja) | 筒内直噴式火花点火エンジンの燃焼室構造 | |
| JP3534047B2 (ja) | 筒内噴射式火花点火内燃機関 | |
| JP4096637B2 (ja) | 筒内直噴式内燃機関 | |
| JP2560337B2 (ja) | 直噴式ディ−ゼル機関 | |
| JP2001214744A (ja) | 筒内噴射式火花点火内燃機関 | |
| JP2008088920A (ja) | 筒内噴射式火花点火内燃機関 | |
| JP4026406B2 (ja) | 直噴火花点火式内燃機関 | |
| JP2010024920A (ja) | 火花点火式直噴エンジン | |
| JP2001248443A (ja) | 筒内噴射式火花点火内燃機関 | |
| JP2004225629A (ja) | 筒内噴射式火花点火内燃機関 | |
| JP2002206459A (ja) | 筒内噴射火花点火式内燃機関 | |
| JP2000274248A (ja) | 筒内噴射式火花点火内燃機関 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040123 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040203 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040401 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20041207 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20041220 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |