JP2001107734A - 内燃機関の燃焼室構造 - Google Patents
内燃機関の燃焼室構造Info
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- F02B23/08—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition
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- 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
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
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- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 空気流動とピストンの形状とにより部分負荷
運転時に点火プラグ付近に混合気の層を生成して燃費を
向上し、また、始動時には点火プラグにかぶりが生ずる
のを防止する。 【解決手段】 シリンダヘッドの幅方向一側のシリンダ
外縁の吸気ポート側には燃焼室１６に臨ませて燃料噴射
弁を設け、燃料噴霧にシリンダ内でスワールを生じさせ
るスワール生成手段を吸気通路に設け、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６４を形成するとともにこの窪部をクランク軸線方向
Ｃ各側及び排気口側から囲むように隆起させた隆起部６
６を設け、窪部と隆起部とによって吸気口側にキャビテ
ィ６８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には仮想平面が交わ
る部位に噴霧案内窪み７０を設けている。
運転時に点火プラグ付近に混合気の層を生成して燃費を
向上し、また、始動時には点火プラグにかぶりが生ずる
のを防止する。 【解決手段】 シリンダヘッドの幅方向一側のシリンダ
外縁の吸気ポート側には燃焼室１６に臨ませて燃料噴射
弁を設け、燃料噴霧にシリンダ内でスワールを生じさせ
るスワール生成手段を吸気通路に設け、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６４を形成するとともにこの窪部をクランク軸線方向
Ｃ各側及び排気口側から囲むように隆起させた隆起部６
６を設け、窪部と隆起部とによって吸気口側にキャビテ
ィ６８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には仮想平面が交わ
る部位に噴霧案内窪み７０を設けている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、内燃機関の燃焼
室構造に係り、特に燃料をシリンダ内に直接噴射する内
燃機関の燃焼室構造に関する。
室構造に係り、特に燃料をシリンダ内に直接噴射する内
燃機関の燃焼室構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】車両の内燃機関には、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、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、いわゆる筒内噴射式
の内燃機関がある。
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、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、いわゆる筒内噴射式
の内燃機関がある。
【０００３】この筒内噴射式の内燃機関においては、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。つまり、内燃機関の部分負荷運
転の場合には、圧縮行程中に燃料噴射弁からの燃料をキ
ャビティの方向に噴射し、この噴射された燃料噴霧がキ
ャビティを伝わって点火プラグに周辺に集められ、この
点火プラグ付近で混合気を層状化し、シリンダ全体では
希薄燃焼を実現することにより、燃費の向上を図ってい
る。
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。つまり、内燃機関の部分負荷運
転の場合には、圧縮行程中に燃料噴射弁からの燃料をキ
ャビティの方向に噴射し、この噴射された燃料噴霧がキ
ャビティを伝わって点火プラグに周辺に集められ、この
点火プラグ付近で混合気を層状化し、シリンダ全体では
希薄燃焼を実現することにより、燃費の向上を図ってい
る。
【０００４】このような筒内噴射式の内燃機関において
は、例えば、特開平８−２７０５２０号公報があり、燃
料を電動式の燃料ポンプによって機械式の燃料ポンプに
送り、そして、燃料圧力を５〜１０ＭＰａ程度まで昇圧
することにより、燃料噴射弁からの燃料の微粒化を行っ
ている。また、特開平１０−２０５４１３号公報に記載
のものは、ピストンの上面にキャビティを形成するとと
もに、スワールコントロールバルブによってスワールを
生じさせている。更に、特開平１０−３３９１４２号公
報に記載のものは、キャビティを特異な形状に形成する
ことにより、点火プラグ付近に濃混合気層を保持させる
ものである。
は、例えば、特開平８−２７０５２０号公報があり、燃
料を電動式の燃料ポンプによって機械式の燃料ポンプに
送り、そして、燃料圧力を５〜１０ＭＰａ程度まで昇圧
することにより、燃料噴射弁からの燃料の微粒化を行っ
ている。また、特開平１０−２０５４１３号公報に記載
のものは、ピストンの上面にキャビティを形成するとと
もに、スワールコントロールバルブによってスワールを
生じさせている。更に、特開平１０−３３９１４２号公
報に記載のものは、キャビティを特異な形状に形成する
ことにより、点火プラグ付近に濃混合気層を保持させる
ものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、筒内噴射式
の内燃機関にあっては、始動時に、特に冷機での始動時
には、クランキングの回転数が低いので、機械式の燃料
ポンプでは十分に燃料を昇圧することができず（図１２
参照）、燃料噴射弁から噴射される燃料が、十分に霧化
されず、粒径が大きく、液粒の状態で噴射される（図１
３参照）。このため、点火プラグに燃料液滴が直接かか
ることから、点火プラグのくすぶりを招き、始動不良が
発生するという不都合があった。
の内燃機関にあっては、始動時に、特に冷機での始動時
には、クランキングの回転数が低いので、機械式の燃料
ポンプでは十分に燃料を昇圧することができず（図１２
参照）、燃料噴射弁から噴射される燃料が、十分に霧化
されず、粒径が大きく、液粒の状態で噴射される（図１
３参照）。このため、点火プラグに燃料液滴が直接かか
ることから、点火プラグのくすぶりを招き、始動不良が
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、内燃機関のシリンダブロ
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内燃機関の燃焼室構造におい
て、前記シリンダヘッドの幅方向一側のシリンダ外縁の
吸気ポート側には前記燃焼室に臨ませて燃料噴射弁を設
け、この燃料噴射弁から噴射された燃料噴霧に前記シリ
ンダ内でスワールを生じさせるように空気を供給するス
ワール生成手段を吸気通路に設け、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
とによって前記吸気口側に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には前記仮想平面が交わる
部位に噴霧案内窪み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、内燃機関のシリンダブロ
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内燃機関の燃焼室構造におい
て、前記シリンダヘッドの幅方向一側のシリンダ外縁の
吸気ポート側には前記燃焼室に臨ませて燃料噴射弁を設
け、この燃料噴射弁から噴射された燃料噴霧に前記シリ
ンダ内でスワールを生じさせるように空気を供給するス
ワール生成手段を吸気通路に設け、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
とによって前記吸気口側に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には前記仮想平面が交わる
部位に噴霧案内窪み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、燃料圧力が十分に上
昇し、燃料が十分に霧化している場合で、内燃機関の部
分負荷運転時には、圧縮行程中に燃料噴射弁から燃料を
噴射し、スワールの流れによって噴霧案内窪みのスワー
ル上流側部位に到達した燃料噴霧が、この噴霧案内窪み
のスワール上流側部位で剥離し、そして、点火プラグに
向かって点火プラグ周辺に適度な混合気を生成して混合
気が層状化し、これにより、大幅に希薄燃焼を実現し、
燃費を向上することができる。
昇し、燃料が十分に霧化している場合で、内燃機関の部
分負荷運転時には、圧縮行程中に燃料噴射弁から燃料を
噴射し、スワールの流れによって噴霧案内窪みのスワー
ル上流側部位に到達した燃料噴霧が、この噴霧案内窪み
のスワール上流側部位で剥離し、そして、点火プラグに
向かって点火プラグ周辺に適度な混合気を生成して混合
気が層状化し、これにより、大幅に希薄燃焼を実現し、
燃費を向上することができる。
【０００８】また、噴霧案内窪みのスワール上流側部位
で剥離した空気流動及び燃料噴霧は、噴霧案内窪みのス
ワール上流側部位がキャビティに鋭角につながることか
ら、キャビティ内を滑らかに流れ、スワールの崩壊を防
止することができる。
で剥離した空気流動及び燃料噴霧は、噴霧案内窪みのス
ワール上流側部位がキャビティに鋭角につながることか
ら、キャビティ内を滑らかに流れ、スワールの崩壊を防
止することができる。
【０００９】一方、クランキングの回転数が低く、燃料
圧力が十分に上がらない場合で、内燃機関の始動時に
は、霧化が十分でない燃料は、粒径が大きく、また、空
気流動も極弱いことから、空気流動に乗らず、よって、
キャビティに衝突した燃料は、キャビテイの形状に沿っ
て仮想平面と平行に進み、そして、窪みのスワール上流
側部位に沿って排気側に抜け、これにより、点火プラグ
に直接燃料がかからないので、点火プラグのかぶりを防
止し、始動性を向上することができる。
圧力が十分に上がらない場合で、内燃機関の始動時に
は、霧化が十分でない燃料は、粒径が大きく、また、空
気流動も極弱いことから、空気流動に乗らず、よって、
キャビティに衝突した燃料は、キャビテイの形状に沿っ
て仮想平面と平行に進み、そして、窪みのスワール上流
側部位に沿って排気側に抜け、これにより、点火プラグ
に直接燃料がかからないので、点火プラグのかぶりを防
止し、始動性を向上することができる。
【００１０】
【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１〜９は、この発明の第１実
施例を示すものである。図１において、２は筒内噴射式
で多シリンダの内燃機関、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、１０はピ
ストンである。シリンダブロック４の上部位には、複数
のシリンダ１２が、クランク軸方向Ｃ、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。
且つ具体的に説明する。図１〜９は、この発明の第１実
施例を示すものである。図１において、２は筒内噴射式
で多シリンダの内燃機関、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、１０はピ
ストンである。シリンダブロック４の上部位には、複数
のシリンダ１２が、クランク軸方向Ｃ、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。
【００１１】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１４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１０の頂面１
０Ａ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１４との間には、燃焼室１６が形成さ
れる。
２に対応してヘッド側窪部１４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１０の頂面１
０Ａ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１４との間には、燃焼室１６が形成さ
れる。
【００１２】図５に示す如く、燃焼室１６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１４に
は、仮想平面Ｐを挟んで例えば２つの吸気口１８、１８
が燃焼室１６に開口して形成される。この吸気口１８、
１８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１４に
は、仮想平面Ｐを挟んで例えば２つの吸気口１８、１８
が燃焼室１６に開口して形成される。この吸気口１８、
１８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に夫々開口して形成さ
れる。
【００１３】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１４には、仮想平面Ｐを挟ん
で２つの排気口２０、２０が燃焼室１６に開口して形成
されている。この排気口２０、２０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に夫々開口して形成される。
（排気側）のヘッド側窪部１４には、仮想平面Ｐを挟ん
で２つの排気口２０、２０が燃焼室１６に開口して形成
されている。この排気口２０、２０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に夫々開口して形成される。
【００１４】シリンダヘッド６には、図１、４に示す如
く、一端側が吸気口１８に連通するとともに、他端側が
シリンダヘッド６の幅方向一側の吸気側壁部２２の外面
に開口する吸気ポート２４が設けられている。また、シ
リンダヘッド６には、一端側が排気口２０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２６に開口する排気ポート２８が設けられてい
る。
く、一端側が吸気口１８に連通するとともに、他端側が
シリンダヘッド６の幅方向一側の吸気側壁部２２の外面
に開口する吸気ポート２４が設けられている。また、シ
リンダヘッド６には、一端側が排気口２０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２６に開口する排気ポート２８が設けられてい
る。
【００１５】シリンダヘッド６には、吸気口１８及び排
気口２０を開閉する吸気弁３０及び排気弁３２が設けら
れている。吸気弁３０は、吸気タペット３４を介して吸
気カム軸３６によって開閉作動される。排気弁３２は、
排気タペット３８を介して排気カム軸４０によって開閉
作動される。この吸気カム軸３６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。また、シリンダヘッドカバー８
内には、イグニションコイル４６が設けられている。
気口２０を開閉する吸気弁３０及び排気弁３２が設けら
れている。吸気弁３０は、吸気タペット３４を介して吸
気カム軸３６によって開閉作動される。排気弁３２は、
排気タペット３８を介して排気カム軸４０によって開閉
作動される。この吸気カム軸３６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。また、シリンダヘッドカバー８
内には、イグニションコイル４６が設けられている。
【００１６】シリンダヘッド６の吸気側壁部２２には、
吸気ポート２４に連通する吸気通路４８を形成する吸気
マニホルド５０が取付けられている。シリンダヘッド６
の排気側壁部２６には、排気ポート２８に連通する排気
通路を形成する排気マニホルド（図示せず）が取付けら
れる。
吸気ポート２４に連通する吸気通路４８を形成する吸気
マニホルド５０が取付けられている。シリンダヘッド６
の排気側壁部２６には、排気ポート２８に連通する排気
通路を形成する排気マニホルド（図示せず）が取付けら
れる。
【００１７】シリンダヘッド６の略シリンダ軸線Ｌ部位
には、図１、４に示す如く、ヘッド側窪部１４に臨ませ
て点火プラグ５２が設けられている。
には、図１、４に示す如く、ヘッド側窪部１４に臨ませ
て点火プラグ５２が設けられている。
【００１８】また、吸気マニホルド５０の弁取付部５４
には、吸気ポート２４及び燃焼室１６に臨んで、燃焼室
１６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
けられている。
には、吸気ポート２４及び燃焼室１６に臨んで、燃焼室
１６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
けられている。
【００１９】吸気通路４８には、燃料噴射弁５６からの
燃料噴霧にシリンダ１２内でスワール成分を生成させる
ように空気を供給するスワール生成手段５８が設けられ
ている。このスワール生成手段５８は、吸気マニホルド
５０の弁取付部５４に連結した空気供給管６０を有して
いる。また、吸気通路４８内には、スロットル弁６２が
配設されている。
燃料噴霧にシリンダ１２内でスワール成分を生成させる
ように空気を供給するスワール生成手段５８が設けられ
ている。このスワール生成手段５８は、吸気マニホルド
５０の弁取付部５４に連結した空気供給管６０を有して
いる。また、吸気通路４８内には、スロットル弁６２が
配設されている。
【００２０】更に、ピストン１０の頂面１０Ａには、吸
気口１８及び点火プラグ５２と対向する部位を窪ませて
窪部６４が形成されるとともに、この窪部６４をクラン
ク軸線Ｃ方向の各側及び排気口２０から囲むように隆起
させて隆起部６６が設けられ、また、これら窪部６４と
隆起部６６とによってキャビティ６８が形成される。
気口１８及び点火プラグ５２と対向する部位を窪ませて
窪部６４が形成されるとともに、この窪部６４をクラン
ク軸線Ｃ方向の各側及び排気口２０から囲むように隆起
させて隆起部６６が設けられ、また、これら窪部６４と
隆起部６６とによってキャビティ６８が形成される。
【００２１】隆起部６６は、クランク軸線方向Ｃの各側
に位置する各側隆起部位６６−１と、排気口２０側に位
置する排気側隆起部位６６−２とから構成される。
に位置する各側隆起部位６６−１と、排気口２０側に位
置する排気側隆起部位６６−２とから構成される。
【００２２】つまり、キャビティ６８は、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１０の頂面１０
Ａから突出した隆起部６６によって形成されている。
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１０の頂面１０
Ａから突出した隆起部６６によって形成されている。
【００２３】キャビティ６８の排気側には、図２、３に
示す如く、隆起部６６の排気側隆起部位６６−２に、仮
想平面Ｐが交わる部位で噴霧案内窪み７０が形成されて
いる。
示す如く、隆起部６６の排気側隆起部位６６−２に、仮
想平面Ｐが交わる部位で噴霧案内窪み７０が形成されて
いる。
【００２４】この噴霧案内窪み７０のスワール上流側部
位７０Ａは、仮想平面Ｐと略平行で且つ仮想平面Ｐより
も距離ＤだけスワールＳの上流側に設けられている。ま
た、噴霧案内窪み７０のスワール下流側部位７０Ｂは、
仮想平面Ｐに対して鋭角θで且つスワールＳの下流側に
斜めに指向して設けられている。
位７０Ａは、仮想平面Ｐと略平行で且つ仮想平面Ｐより
も距離ＤだけスワールＳの上流側に設けられている。ま
た、噴霧案内窪み７０のスワール下流側部位７０Ｂは、
仮想平面Ｐに対して鋭角θで且つスワールＳの下流側に
斜めに指向して設けられている。
【００２５】次に、この第１実施例の作用を説明する。
【００２６】図６、７に示す如く、燃料圧力が十分に上
昇し、燃料が十分に霧化している場合で、内燃機関２の
部分負荷運転時は、圧縮行程中に燃料噴射弁５６から燃
料を噴射し、スワールＳの流れによって噴霧案内窪み７
０のスワール上流側部位７０Ａに到達した燃料噴霧が、
この窪み７０のスワール上流側部位７０Ａで剥離し、そ
して、点火プラグ５２に向かって点火プラグ５２周辺に
適度な混合気を生成して混合気が層状化し、これによ
り、大幅に希薄燃焼を実現し、燃費を向上することがで
きる。
昇し、燃料が十分に霧化している場合で、内燃機関２の
部分負荷運転時は、圧縮行程中に燃料噴射弁５６から燃
料を噴射し、スワールＳの流れによって噴霧案内窪み７
０のスワール上流側部位７０Ａに到達した燃料噴霧が、
この窪み７０のスワール上流側部位７０Ａで剥離し、そ
して、点火プラグ５２に向かって点火プラグ５２周辺に
適度な混合気を生成して混合気が層状化し、これによ
り、大幅に希薄燃焼を実現し、燃費を向上することがで
きる。
【００２７】また、噴霧案内窪み７０のスワール上流側
部位７０Ａで剥離した空気流動及び燃料噴霧は、噴霧案
内窪み７０のスワール上流側部位７０Ａがキャビティ６
８に鋭角θにつながることから、窪みによるよどみや乱
れが回避され、キャビティ６８内を滑らかに流れ、スワ
ールＳの崩壊を防止することができる。
部位７０Ａで剥離した空気流動及び燃料噴霧は、噴霧案
内窪み７０のスワール上流側部位７０Ａがキャビティ６
８に鋭角θにつながることから、窪みによるよどみや乱
れが回避され、キャビティ６８内を滑らかに流れ、スワ
ールＳの崩壊を防止することができる。
【００２８】一方で、図８、９に示す如く、クランキン
グの回転数が低く、燃料圧力が十分に上がらない場合
で、内燃機関２の始動時には、霧化が十分でない燃料
は、粒径が大きく、また、空気流動も極弱いことから、
空気流動に乗らず、よって、キャビティ６８に衝突した
燃料は、キャビテイ６８の形状に沿って仮想平面Ｐと平
行に進み、そして、噴霧案内窪み７０のスワール上流側
部位７０Ａに沿って排気側に抜け、これにより、点火プ
ラグ５２に直接燃料がかからないので、点火プラグ５２
のかぶりを防止し、始動性を向上することができる。
グの回転数が低く、燃料圧力が十分に上がらない場合
で、内燃機関２の始動時には、霧化が十分でない燃料
は、粒径が大きく、また、空気流動も極弱いことから、
空気流動に乗らず、よって、キャビティ６８に衝突した
燃料は、キャビテイ６８の形状に沿って仮想平面Ｐと平
行に進み、そして、噴霧案内窪み７０のスワール上流側
部位７０Ａに沿って排気側に抜け、これにより、点火プ
ラグ５２に直接燃料がかからないので、点火プラグ５２
のかぶりを防止し、始動性を向上することができる。
【００２９】図１０、１１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。
り、第２実施例を示すものである。
【００３０】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。
【００３１】この第２実施例の特徴とするところは、以
下の点にある。即ち、ピストン１０の上部位には、図１
０に示す如く、一端側がキャビティ６８の底面に開口す
るとともに、他端側が排気側隆起部位６２−２の斜めの
上面に開口する噴霧流通孔１０２を形成した。この場合
に、図１１に示す如く、噴霧流通孔１０２を、排気側に
直線的にした直線噴霧流通孔１０２−１や、スワールＳ
の上流側に湾曲した上流側湾曲噴霧流通孔１０２−２
や、スワールＳの下流側に湾曲した下流側湾曲噴霧流通
孔１０２−３に形成することができる。
下の点にある。即ち、ピストン１０の上部位には、図１
０に示す如く、一端側がキャビティ６８の底面に開口す
るとともに、他端側が排気側隆起部位６２−２の斜めの
上面に開口する噴霧流通孔１０２を形成した。この場合
に、図１１に示す如く、噴霧流通孔１０２を、排気側に
直線的にした直線噴霧流通孔１０２−１や、スワールＳ
の上流側に湾曲した上流側湾曲噴霧流通孔１０２−２
や、スワールＳの下流側に湾曲した下流側湾曲噴霧流通
孔１０２−３に形成することができる。
【００３２】この第２実施例の構成によれば、燃料圧力
が十分に上がらない始動時には、霧化が十分でない重い
燃料は、キャビティ６８の底部位から噴霧流通孔１０２
を経て排気側隆起部位６２−２の上面で排気側に流動す
ることから、点火プラグ５２に燃料液滴がかかるのを効
果的に防止することができる。また、噴霧流通孔とし
て、直線噴霧流通孔１０２−１を形成すれば、重い燃料
を排気側に円滑に流去させることができ、また、上流側
湾曲噴霧流通孔１０２−２を形成すれば、重い燃料をを
スワールにうまく乗せることができ、更に、下流側湾曲
噴霧流通孔１０２−３を形成すれば、部分負荷時に、ス
ワールを補強することができる。
が十分に上がらない始動時には、霧化が十分でない重い
燃料は、キャビティ６８の底部位から噴霧流通孔１０２
を経て排気側隆起部位６２−２の上面で排気側に流動す
ることから、点火プラグ５２に燃料液滴がかかるのを効
果的に防止することができる。また、噴霧流通孔とし
て、直線噴霧流通孔１０２−１を形成すれば、重い燃料
を排気側に円滑に流去させることができ、また、上流側
湾曲噴霧流通孔１０２−２を形成すれば、重い燃料をを
スワールにうまく乗せることができ、更に、下流側湾曲
噴霧流通孔１０２−３を形成すれば、部分負荷時に、ス
ワールを補強することができる。
【００３３】
【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、シリンダヘッドの幅方向一側のシリンダ
外縁の吸気ポート側には燃焼室に臨ませて燃料噴射弁を
設け、この燃料噴射弁から噴射された燃料噴霧にシリン
ダ内でスワールを生じさせるように空気を供給するスワ
ール生成手段を吸気通路に設け、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
隆起部とによって吸気口側に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
気側隆起部位には仮想平面が交わる部位に噴霧案内窪み
を設けたことにより、燃料圧力が十分に上昇し、燃料が
十分に霧化している場合で、内燃機関の部分負荷運転時
は、圧縮行程中に燃料噴射弁から燃料を噴射し、スワー
ルの流れによって噴霧案内窪みのスワール上流側部位に
到達した燃料噴霧が、この噴霧案内窪みのスワール上流
側部位で剥離し、そして、点火プラグに向かって点火プ
ラグ周辺に適度な混合気を生成して混合気が層状化し、
大幅に希薄燃焼を実現し、燃費を向上し得る。また、噴
霧案内窪みのスワール上流側部位で剥離した空気流動及
び燃料噴霧は、噴霧案内窪みのスワール上流側部位がキ
ャビティに鋭角につながることから、キャビティ内を滑
らかに流れ、スワールの崩壊を防止し得る。更に、燃料
圧力が十分に上がらない場合で、内燃機関の始動時に
は、霧化が十分でない燃料は、粒径が大きく、また、空
気流動も極弱いことから、空気流動に乗らず、よって、
キャビティに衝突した燃料は、キャビテイの形状に沿っ
て仮想平面と平行に進み、そして、窪みのスワール上流
側部位に沿って排気側に抜け、これにより、点火プラグ
に直接燃料がかからないので、点火プラグのかぶりを防
止し、始動性を向上し得る。
発明によれば、シリンダヘッドの幅方向一側のシリンダ
外縁の吸気ポート側には燃焼室に臨ませて燃料噴射弁を
設け、この燃料噴射弁から噴射された燃料噴霧にシリン
ダ内でスワールを生じさせるように空気を供給するスワ
ール生成手段を吸気通路に設け、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
隆起部とによって吸気口側に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
気側隆起部位には仮想平面が交わる部位に噴霧案内窪み
を設けたことにより、燃料圧力が十分に上昇し、燃料が
十分に霧化している場合で、内燃機関の部分負荷運転時
は、圧縮行程中に燃料噴射弁から燃料を噴射し、スワー
ルの流れによって噴霧案内窪みのスワール上流側部位に
到達した燃料噴霧が、この噴霧案内窪みのスワール上流
側部位で剥離し、そして、点火プラグに向かって点火プ
ラグ周辺に適度な混合気を生成して混合気が層状化し、
大幅に希薄燃焼を実現し、燃費を向上し得る。また、噴
霧案内窪みのスワール上流側部位で剥離した空気流動及
び燃料噴霧は、噴霧案内窪みのスワール上流側部位がキ
ャビティに鋭角につながることから、キャビティ内を滑
らかに流れ、スワールの崩壊を防止し得る。更に、燃料
圧力が十分に上がらない場合で、内燃機関の始動時に
は、霧化が十分でない燃料は、粒径が大きく、また、空
気流動も極弱いことから、空気流動に乗らず、よって、
キャビティに衝突した燃料は、キャビテイの形状に沿っ
て仮想平面と平行に進み、そして、窪みのスワール上流
側部位に沿って排気側に抜け、これにより、点火プラグ
に直接燃料がかからないので、点火プラグのかぶりを防
止し、始動性を向上し得る。
【図１】内燃機関の断面図である。
【図２】ピストンの平面図である。
【図３】図２の３−３線によるピストンの断面図であ
る。
る。
【図４】シリンダヘッドの概略平面図である。
【図５】仮想平面を示すシリンダの斜視図である。
【図６】部分負荷運転時の燃料噴霧状態におけるピスト
ンの平面図である。
ンの平面図である。
【図７】図６の７−７線によるピストンの断面図であ
る。
る。
【図８】始動時の燃料噴霧状態におけるピストンの平面
図である。
図である。
【図９】図８の９−９線によるピストンの断面図であ
る。
る。
【図１０】第２実施例において図１１の１０−１０線に
よるピストンの断面図である。
よるピストンの断面図である。
【図１１】第２実施例においてピストンの平面図であ
る。
る。
【図１２】冷機始動時の機関回転数と燃料圧力との関係
を示す図である。
を示す図である。
【図１３】燃料圧力と噴霧粒径との関係を示す図であ
る。
る。
２ エンジン ４ シリンダブロック ６ シリンダヘッド １０ ピストン １２ シリンダ １４ ヘッド側窪部 １６ 燃焼室 ６４ 窪部 ６６ 隆起部 ６８ キャビティ ７０ 噴霧案内窪み
───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｆ０２Ｂ 31/02 Ｆ０２Ｂ 31/02 Ｃ Ｆ０２Ｆ 3/26 Ｆ０２Ｆ 3/26 Ａ // Ｆ０２Ｍ 69/00 Ｆ０２Ｍ 69/04 Ｒ 69/04 69/00 ３５０Ｐ
Claims (3)
- 【請求項１】 内燃機関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
を形成した内燃機関の燃焼室構造において、前記シリン
ダヘッドの幅方向一側のシリンダ外縁の吸気ポート側に
は前記燃焼室に臨ませて燃料噴射弁を設け、この燃料噴
射弁から噴射された燃料噴霧に前記シリンダ内でスワー
ルを生じさせるように空気を供給するスワール生成手段
を吸気通路に設け、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とによって前記吸
気口側に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
側隆起部位には前記仮想平面が交わる部位に噴霧案内窪
みを設けたことを特徴とする内燃機関の燃焼室構造。 - 【請求項２】 前記噴霧案内窪みのスワール上流側部位
は、前記仮想平面と略平行で且つ前記仮想平面よりもス
ワール上流側に設けられたことを特徴とする請求項１に
記載の内燃機関の燃焼室構造。 - 【請求項３】 前記噴霧案内窪みのスワール下流側部位
は、前記仮想平面に対して鋭角で且つスワール下流側に
斜めに指向して設けられたことを特徴とする請求項１に
記載の内燃機関の燃焼室構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28804499A JP2001107734A (ja) | 1999-10-08 | 1999-10-08 | 内燃機関の燃焼室構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28804499A JP2001107734A (ja) | 1999-10-08 | 1999-10-08 | 内燃機関の燃焼室構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001107734A true JP2001107734A (ja) | 2001-04-17 |
Family
ID=17725119
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28804499A Pending JP2001107734A (ja) | 1999-10-08 | 1999-10-08 | 内燃機関の燃焼室構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001107734A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011214557A (ja) * | 2010-04-02 | 2011-10-27 | Mitsubishi Electric Corp | 筒内噴射式火花点火内燃機関 |
| CN103154462A (zh) * | 2010-10-15 | 2013-06-12 | 三菱自动车工业株式会社 | 吸气端口燃料喷射发动机 |
| CN111911311A (zh) * | 2019-05-10 | 2020-11-10 | 马自达汽车株式会社 | 发动机的活塞及其制造方法 |
-
1999
- 1999-10-08 JP JP28804499A patent/JP2001107734A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011214557A (ja) * | 2010-04-02 | 2011-10-27 | Mitsubishi Electric Corp | 筒内噴射式火花点火内燃機関 |
| CN103154462A (zh) * | 2010-10-15 | 2013-06-12 | 三菱自动车工业株式会社 | 吸气端口燃料喷射发动机 |
| EP2628916A1 (en) * | 2010-10-15 | 2013-08-21 | Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha | Intake port fuel injection engine |
| EP2628916A4 (en) * | 2010-10-15 | 2014-04-30 | Mitsubishi Motors Corp | ENGINE WITH FUEL INJECTION VIA A SUCTION CHANNEL |
| CN111911311A (zh) * | 2019-05-10 | 2020-11-10 | 马自达汽车株式会社 | 发动机的活塞及其制造方法 |
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