JP2001248443A - 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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Abstract
(57)【要約】
【課題】 成層燃焼時において、ピストン位置に係わら
ずに燃料を噴射して、直接的に点火プラグ近傍に可燃混
合気を形成することを可能とする筒内噴射式火花点火内
燃機関を提供することである。 【解決手段】 気筒上部に配置された点火プラグ６と、
点火プラグ近傍へ向けて燃料を噴射する燃料噴射弁７
と、燃料噴射弁から噴射される燃料噴霧の下方向近傍又
は横方向近傍を通過する気流を気筒内に発生させるため
の気体噴射弁８とを具備する。
ずに燃料を噴射して、直接的に点火プラグ近傍に可燃混
合気を形成することを可能とする筒内噴射式火花点火内
燃機関を提供することである。 【解決手段】 気筒上部に配置された点火プラグ６と、
点火プラグ近傍へ向けて燃料を噴射する燃料噴射弁７
と、燃料噴射弁から噴射される燃料噴霧の下方向近傍又
は横方向近傍を通過する気流を気筒内に発生させるため
の気体噴射弁８とを具備する。
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ことに
より、点火時点において点火プラグ近傍だけに着火性の
良好な混合気（以下、可燃混合気）を形成し、気筒内全
体としては希薄な混合気の燃焼を可能にする成層燃焼が
公知である。一般的な筒内噴射式火花点火内燃機関は、
このような成層燃焼に際して、圧縮行程後半にピストン
頂面に形成された凹状のキャビティ内へ燃料を噴射する
ようになっている。こうして噴射された燃料は、キャビ
ティ壁面から受熱して気化すると共にキャビティ形状に
よって点火プラグ近傍へ導かれ、点火プラグ近傍に可燃
混合気を形成することが意図されている。
より、点火時点において点火プラグ近傍だけに着火性の
良好な混合気（以下、可燃混合気）を形成し、気筒内全
体としては希薄な混合気の燃焼を可能にする成層燃焼が
公知である。一般的な筒内噴射式火花点火内燃機関は、
このような成層燃焼に際して、圧縮行程後半にピストン
頂面に形成された凹状のキャビティ内へ燃料を噴射する
ようになっている。こうして噴射された燃料は、キャビ
ティ壁面から受熱して気化すると共にキャビティ形状に
よって点火プラグ近傍へ導かれ、点火プラグ近傍に可燃
混合気を形成することが意図されている。
【０００３】燃料噴射弁は、一般的に気筒上部周囲に配
置されて燃料を斜め下方向に噴射するものであるため
に、ピストン頂面に形成されたキャビティ内へ確実に燃
料を噴射するには、燃料噴射中におけるピストンの位置
範囲が制限され、すなわち、圧縮行程後半にしか燃料を
噴射することができない。こうして、噴射可能な燃料量
は必然的に少なくなり、成層燃焼運転領域は狭いものと
される。
置されて燃料を斜め下方向に噴射するものであるため
に、ピストン頂面に形成されたキャビティ内へ確実に燃
料を噴射するには、燃料噴射中におけるピストンの位置
範囲が制限され、すなわち、圧縮行程後半にしか燃料を
噴射することができない。こうして、噴射可能な燃料量
は必然的に少なくなり、成層燃焼運転領域は狭いものと
される。
【０００４】燃費効率の高い成層燃焼を広い運転領域で
実施するためには、ピストン位置に係わらない燃料噴射
を可能として比較的多量の燃料を噴射可能とすることが
必要であり、例えば、ピストン頂面にキャビティを形成
することなく、噴射燃料によって直接的に点火プラグ近
傍に可燃混合気を形成することが考えられる。
実施するためには、ピストン位置に係わらない燃料噴射
を可能として比較的多量の燃料を噴射可能とすることが
必要であり、例えば、ピストン頂面にキャビティを形成
することなく、噴射燃料によって直接的に点火プラグ近
傍に可燃混合気を形成することが考えられる。
【０００５】しかしながら、点火プラグへ向けて燃料を
噴射するだけでは、燃料を飛行中に吸気と十分に接触さ
せて気化させることはできても、この気化燃料は気筒内
へ広く分散し易く、点火時点において点火プラグ近傍に
可燃混合気を形成することはできない。
噴射するだけでは、燃料を飛行中に吸気と十分に接触さ
せて気化させることはできても、この気化燃料は気筒内
へ広く分散し易く、点火時点において点火プラグ近傍に
可燃混合気を形成することはできない。
【０００６】また、特開平１０−３３１６４２号公報に
は、燃料噴射弁と対向して空気噴射弁を配置し、ピスト
ン頂面に形成されたガイド溝の中央において、燃料噴射
弁から噴射された燃料と空気噴射弁から噴射された高圧
空気とを衝突させ、燃料を分散させずに可燃混合気とし
て点火プラグ下方へ移送させるようにすることが開示さ
れている。
は、燃料噴射弁と対向して空気噴射弁を配置し、ピスト
ン頂面に形成されたガイド溝の中央において、燃料噴射
弁から噴射された燃料と空気噴射弁から噴射された高圧
空気とを衝突させ、燃料を分散させずに可燃混合気とし
て点火プラグ下方へ移送させるようにすることが開示さ
れている。
【０００７】この従来技術は、ピストン頂面に形成され
たガイド溝を可燃混合気の形成及び移送に使用するもの
であり、依然として、ピストン位置に係わらない燃料噴
射が可能とはなっていない。
たガイド溝を可燃混合気の形成及び移送に使用するもの
であり、依然として、ピストン位置に係わらない燃料噴
射が可能とはなっていない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、成層燃焼時において、ピストン位置に係わらずに燃
料を噴射して、直接的に点火プラグ近傍に可燃混合気を
形成することを可能とする筒内噴射式火花点火内燃機関
を提供することである。
は、成層燃焼時において、ピストン位置に係わらずに燃
料を噴射して、直接的に点火プラグ近傍に可燃混合気を
形成することを可能とする筒内噴射式火花点火内燃機関
を提供することである。
【０００９】
【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、気筒上部に配置
された点火プラグと、前記点火プラグ近傍へ向けて燃料
を噴射する燃料噴射弁と、前記燃料噴射弁から噴射され
る燃料噴霧の下方向近傍又は横方向近傍を通過する気流
を気筒内に発生させるための気体噴射弁とを具備するこ
とを特徴とする。
記載の筒内噴射式火花点火内燃機関は、気筒上部に配置
された点火プラグと、前記点火プラグ近傍へ向けて燃料
を噴射する燃料噴射弁と、前記燃料噴射弁から噴射され
る燃料噴霧の下方向近傍又は横方向近傍を通過する気流
を気筒内に発生させるための気体噴射弁とを具備するこ
とを特徴とする。
【００１０】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、前記気体噴射弁は、前記
燃料噴射弁から燃料を噴射する以前に前記気流を気筒内
に発生させ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、前記気体噴射弁は、前記
燃料噴射弁から燃料を噴射する以前に前記気流を気筒内
に発生させることを特徴とする。
【００１１】
【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
る。図２は図１におけるシリンダヘッドの底面図であ
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はピストンであり、６は気筒略中心上部に配置さ
れた点火プラグである。７は気筒内へ直接的に燃料を噴
射するための燃料噴射弁である。
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
る。図２は図１におけるシリンダヘッドの底面図であ
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はピストンであり、６は気筒略中心上部に配置さ
れた点火プラグである。７は気筒内へ直接的に燃料を噴
射するための燃料噴射弁である。
【００１２】燃料噴射弁７は、気筒上部周囲の吸気ポー
ト１側に配置されており、この位置は吸気によって冷却
されるために、燃料噴射弁７において燃料ベーパが発生
し難くなる。燃料噴射弁７は、図１及び２にドットで示
すように、例えば、燃料に噴射方向回りの旋回力を付与
して、燃料を円錐形状に噴射するものである。こうして
噴射された燃料は、比較的小さな慣性力を有して飛行
し、気筒内の吸気と十分に接触して容易に気化する。燃
料噴射弁７は、この円錐形状の燃料噴霧を点火プラグ６
近傍へ向けて噴射する。
ト１側に配置されており、この位置は吸気によって冷却
されるために、燃料噴射弁７において燃料ベーパが発生
し難くなる。燃料噴射弁７は、図１及び２にドットで示
すように、例えば、燃料に噴射方向回りの旋回力を付与
して、燃料を円錐形状に噴射するものである。こうして
噴射された燃料は、比較的小さな慣性力を有して飛行
し、気筒内の吸気と十分に接触して容易に気化する。燃
料噴射弁７は、この円錐形状の燃料噴霧を点火プラグ６
近傍へ向けて噴射する。
【００１３】機関高負荷時等において均質燃焼を意図す
る場合には、燃料噴射弁７による燃料噴射は吸気行程で
行われる。燃料噴射弁７から噴射された燃料噴霧は、点
火プラグ６近傍へ向けて飛行し、徐々に気化しながら分
散する。さらに、この時には気筒内へ吸気が導入されて
おり、燃料噴霧は、この吸気によっても十分に攪拌され
る。こうして、噴射燃料は、その後の圧縮行程での十分
な混合を経て、点火時点において気筒内に十分に均質化
された均質混合気を形成することができ、良好な均質燃
焼を実現することができる。
る場合には、燃料噴射弁７による燃料噴射は吸気行程で
行われる。燃料噴射弁７から噴射された燃料噴霧は、点
火プラグ６近傍へ向けて飛行し、徐々に気化しながら分
散する。さらに、この時には気筒内へ吸気が導入されて
おり、燃料噴霧は、この吸気によっても十分に攪拌され
る。こうして、噴射燃料は、その後の圧縮行程での十分
な混合を経て、点火時点において気筒内に十分に均質化
された均質混合気を形成することができ、良好な均質燃
焼を実現することができる。
【００１４】一方、成層燃焼を意図する場合には、燃料
噴射弁７による燃料噴射は圧縮行程で行われる。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一般
的な筒内噴射式火花点火内燃機関とは異なり、本実施形
態では、ピストン位置に係わらずに圧縮行程前半から燃
料噴射を開始することも可能であり、比較的多量の燃料
を噴射することができるために、燃費効率の高い成層燃
焼の領域を高負荷側へ拡大することができる。
噴射弁７による燃料噴射は圧縮行程で行われる。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一般
的な筒内噴射式火花点火内燃機関とは異なり、本実施形
態では、ピストン位置に係わらずに圧縮行程前半から燃
料噴射を開始することも可能であり、比較的多量の燃料
を噴射することができるために、燃費効率の高い成層燃
焼の領域を高負荷側へ拡大することができる。
【００１５】しかしながら、前述したように、燃料噴射
弁７から噴射された燃料は、徐々に分散するために、こ
のままでは、点火時点において点火プラグ６近傍に可燃
混合気を形成することができない。この問題を解決する
ために、本実施形態では、燃料噴射弁７の直下側に空気
噴射弁８が配置され、成層燃焼時において燃料噴射弁７
から燃料が噴射される時には、空気噴射弁８によって高
圧空気を噴射し、図１に斜線で示すように、燃料噴霧の
下方向近傍を通過する空気流を気筒内に発生させるよう
になっている。
弁７から噴射された燃料は、徐々に分散するために、こ
のままでは、点火時点において点火プラグ６近傍に可燃
混合気を形成することができない。この問題を解決する
ために、本実施形態では、燃料噴射弁７の直下側に空気
噴射弁８が配置され、成層燃焼時において燃料噴射弁７
から燃料が噴射される時には、空気噴射弁８によって高
圧空気を噴射し、図１に斜線で示すように、燃料噴霧の
下方向近傍を通過する空気流を気筒内に発生させるよう
になっている。
【００１６】この空気流は、図２に示すように、空気噴
射弁８から比較的厚さの薄い略扇形状に噴射され、エア
カーテンのように機能して、燃料噴射弁７から噴射され
た燃料噴霧が特に下方へ分散することを抑制する。燃料
噴霧は、重力によって特に下方へ分散し易く、こうして
下方への分散が抑制されれば、点火プラグ６近傍へ向け
られた燃料噴霧は、気筒上部の点火プラグ６近傍を含む
部分に留まって可燃混合気を形成する。それにより、圧
縮行程初期から燃料噴射を開始したとしても、点火時点
において、点火プラグ６近傍に可燃混合気を位置させて
良好な成層燃焼を実現することができる。
射弁８から比較的厚さの薄い略扇形状に噴射され、エア
カーテンのように機能して、燃料噴射弁７から噴射され
た燃料噴霧が特に下方へ分散することを抑制する。燃料
噴霧は、重力によって特に下方へ分散し易く、こうして
下方への分散が抑制されれば、点火プラグ６近傍へ向け
られた燃料噴霧は、気筒上部の点火プラグ６近傍を含む
部分に留まって可燃混合気を形成する。それにより、圧
縮行程初期から燃料噴射を開始したとしても、点火時点
において、点火プラグ６近傍に可燃混合気を位置させて
良好な成層燃焼を実現することができる。
【００１７】空気噴射弁８は、図１に示すように、斜め
下方向に高圧空気を噴射し、それにより、空気流は、シ
リンダボアの空気噴射弁８の対向側に衝突した後に、さ
らに下側、すなわち、ピストン側へ移動するために、可
燃混合気が位置する気筒上部に乱れを発生させることは
ない。しかしながら、図１に一点鎖線で示すように、空
気流を点火直前のピストン頂面に衝突させて空気流を気
筒上部側へ偏向するようにしても良い。こうして偏向さ
れた空気流は、点火直前の可燃混合気に乱れを発生さ
せ、燃焼速度の速い良好な成層燃焼の実現に寄与すると
共に、可燃混合気を確実に点火プラグ６へ導き、可燃混
合気の着火性を改善することを可能とする。
下方向に高圧空気を噴射し、それにより、空気流は、シ
リンダボアの空気噴射弁８の対向側に衝突した後に、さ
らに下側、すなわち、ピストン側へ移動するために、可
燃混合気が位置する気筒上部に乱れを発生させることは
ない。しかしながら、図１に一点鎖線で示すように、空
気流を点火直前のピストン頂面に衝突させて空気流を気
筒上部側へ偏向するようにしても良い。こうして偏向さ
れた空気流は、点火直前の可燃混合気に乱れを発生さ
せ、燃焼速度の速い良好な成層燃焼の実現に寄与すると
共に、可燃混合気を確実に点火プラグ６へ導き、可燃混
合気の着火性を改善することを可能とする。
【００１８】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概略縦断面図である。図４
は図３におけるシリンダヘッドの底面図である。第一実
施形態との違いについてのみ以下に説明する。本実施形
態では、二つの空気噴射弁８’が設けられ、それぞれの
空気噴射弁８’は、高圧空気を厚さの薄い略扇状に噴射
するものであるが、第一実施形態とは異なり、図３及び
４に示すように、二つの空気流は、幅方向を縦にして噴
射され、燃料噴射弁７から噴射された燃料噴霧の横方向
近傍をそれぞれに通過するようになっている。
燃機関の第二実施形態を示す概略縦断面図である。図４
は図３におけるシリンダヘッドの底面図である。第一実
施形態との違いについてのみ以下に説明する。本実施形
態では、二つの空気噴射弁８’が設けられ、それぞれの
空気噴射弁８’は、高圧空気を厚さの薄い略扇状に噴射
するものであるが、第一実施形態とは異なり、図３及び
４に示すように、二つの空気流は、幅方向を縦にして噴
射され、燃料噴射弁７から噴射された燃料噴霧の横方向
近傍をそれぞれに通過するようになっている。
【００１９】こうして、それぞれの空気流は、エアカー
テンのように機能して、燃料噴射弁７から噴射された燃
料噴霧が特に横方向へ分散することを抑制する。こうし
て燃料噴霧の横方向への分散が抑制されれば、点火プラ
グ６近傍へ向けられた燃料噴霧は、気筒内の点火プラグ
６近傍を上部として有する縦方向空間内に留まって可燃
混合気を形成し、この縦方向空間は、ピストン５の上昇
に伴って徐々に高さが小さくされ、点火時点において
は、点火プラグ６近傍だけの狭い空間となり、この空間
内に位置する可燃混合気を確実に着火燃焼させて良好な
成層燃焼を実現することができる。
テンのように機能して、燃料噴射弁７から噴射された燃
料噴霧が特に横方向へ分散することを抑制する。こうし
て燃料噴霧の横方向への分散が抑制されれば、点火プラ
グ６近傍へ向けられた燃料噴霧は、気筒内の点火プラグ
６近傍を上部として有する縦方向空間内に留まって可燃
混合気を形成し、この縦方向空間は、ピストン５の上昇
に伴って徐々に高さが小さくされ、点火時点において
は、点火プラグ６近傍だけの狭い空間となり、この空間
内に位置する可燃混合気を確実に着火燃焼させて良好な
成層燃焼を実現することができる。
【００２０】本実施形態では、二つの空気噴射弁８’が
設けられ、又は、二つの噴孔を有する一つの空気噴射弁
が設けられ、燃料噴霧の横方向近傍の両方を通過する二
つの空気流を気筒内に発生させて燃料噴霧の横方向両方
への分散を抑制している。しかしながら、もちろん、一
つの空気噴射弁だけしか設けずに、燃料噴霧の横方向一
方への分散だけを抑制するようにしても、単に、点火プ
ラグ近傍へ向けて燃料を噴射するだけの場合に比較し
て、点火プラグ近傍に可燃混合気を良好に位置させるこ
とができる。
設けられ、又は、二つの噴孔を有する一つの空気噴射弁
が設けられ、燃料噴霧の横方向近傍の両方を通過する二
つの空気流を気筒内に発生させて燃料噴霧の横方向両方
への分散を抑制している。しかしながら、もちろん、一
つの空気噴射弁だけしか設けずに、燃料噴霧の横方向一
方への分散だけを抑制するようにしても、単に、点火プ
ラグ近傍へ向けて燃料を噴射するだけの場合に比較し
て、点火プラグ近傍に可燃混合気を良好に位置させるこ
とができる。
【００２１】それぞれの空気噴射弁８’は、図３に示す
ように、斜め下方向に高圧空気を噴射し、それにより、
空気流は、シリンダボアの空気噴射弁８’の対向側に衝
突した後に、さらに下側、すなわち、ピストン側へ移動
するために、主に可燃混合気が位置する気筒上部に乱れ
を発生させることはない。下方へ分散する燃料噴霧の一
部の燃料が、このピストン側へ移動する空気流によって
気筒内へ広く分散させられる可能性があるが、本実施形
態では、その分、燃料噴霧の横方向への分散を十分に抑
制させることができるために、点火時点において、十分
に着火燃焼可能な可燃混合気を点火プラグ近傍に位置さ
せることができる。
ように、斜め下方向に高圧空気を噴射し、それにより、
空気流は、シリンダボアの空気噴射弁８’の対向側に衝
突した後に、さらに下側、すなわち、ピストン側へ移動
するために、主に可燃混合気が位置する気筒上部に乱れ
を発生させることはない。下方へ分散する燃料噴霧の一
部の燃料が、このピストン側へ移動する空気流によって
気筒内へ広く分散させられる可能性があるが、本実施形
態では、その分、燃料噴霧の横方向への分散を十分に抑
制させることができるために、点火時点において、十分
に着火燃焼可能な可燃混合気を点火プラグ近傍に位置さ
せることができる。
【００２２】また、本実施形態における空気流は、シリ
ンダボアとの衝突後において、下側だけでなく、シリン
ダボアの平面視円弧形状によって、図４に示すように内
側へも偏向させられる。それにより、点火直前におい
て、ピストン５が十分に上昇した時には、二つの空気流
は、下方向に移動できずに、シリンダボアに沿って互い
に衝突した後に点火プラグ６へ向かう。この空気流は、
第一実施形態と同様に、点火直前の可燃混合気に乱れを
発生させ、燃焼速度の速い良好な成層燃焼の実現に寄与
すると共に、可燃混合気を確実に点火プラグ６へ導き、
可燃混合気の着火性を改善することを可能とする。
ンダボアとの衝突後において、下側だけでなく、シリン
ダボアの平面視円弧形状によって、図４に示すように内
側へも偏向させられる。それにより、点火直前におい
て、ピストン５が十分に上昇した時には、二つの空気流
は、下方向に移動できずに、シリンダボアに沿って互い
に衝突した後に点火プラグ６へ向かう。この空気流は、
第一実施形態と同様に、点火直前の可燃混合気に乱れを
発生させ、燃焼速度の速い良好な成層燃焼の実現に寄与
すると共に、可燃混合気を確実に点火プラグ６へ導き、
可燃混合気の着火性を改善することを可能とする。
【００２３】もちろん、第一実施形態の空気噴射弁８と
第二実施形態の空気噴射弁８’とを組み合わせて使用す
ることも可能である。それにより、燃料噴射弁７から噴
射された燃料噴霧の下方向及び横方向の分散は抑制さ
れ、点火時点において、さらに確実に点火プラグ６近傍
に可燃混合気を形成することができる。
第二実施形態の空気噴射弁８’とを組み合わせて使用す
ることも可能である。それにより、燃料噴射弁７から噴
射された燃料噴霧の下方向及び横方向の分散は抑制さ
れ、点火時点において、さらに確実に点火プラグ６近傍
に可燃混合気を形成することができる。
【００２４】また、図５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概略縦断面図であ
る。本実施形態において、燃料噴射弁７’は、第一及び
第二実施形態と同様に燃料を円錐形状に噴射することに
加えて、高圧空気を燃料噴霧の外側を取り囲むように、
中空円錐形状に噴射するものである。こうして気筒内に
形成される気流は、燃料噴霧の上方向近傍及び下方向近
傍及び横方向近傍を通過するものとなり、燃料噴霧の上
下左右方向への分散を抑制する。すなわち、燃料噴霧
は、中空円錐形状でシリンダボアに衝突する空気流の内
側に留まって可燃混合気を形成し、点火直前において高
圧空気の噴射を停止すれば、点火プラグ６近傍には、ほ
ぼ噴射された燃料の全てを使用する可燃混合気を位置さ
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。
点火内燃機関の第三実施形態を示す概略縦断面図であ
る。本実施形態において、燃料噴射弁７’は、第一及び
第二実施形態と同様に燃料を円錐形状に噴射することに
加えて、高圧空気を燃料噴霧の外側を取り囲むように、
中空円錐形状に噴射するものである。こうして気筒内に
形成される気流は、燃料噴霧の上方向近傍及び下方向近
傍及び横方向近傍を通過するものとなり、燃料噴霧の上
下左右方向への分散を抑制する。すなわち、燃料噴霧
は、中空円錐形状でシリンダボアに衝突する空気流の内
側に留まって可燃混合気を形成し、点火直前において高
圧空気の噴射を停止すれば、点火プラグ６近傍には、ほ
ぼ噴射された燃料の全てを使用する可燃混合気を位置さ
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。
【００２５】図６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シリンダヘッドの底面図
である。本実施形態においては、矢印で示すように、空
気噴射弁８１は、気筒上部のシリンダボアに沿って高圧
空気を噴射するものであり、それにより、気筒上部に
は、燃料噴射弁７から噴射された燃料噴霧の横方向近傍
を通過すると共にシリンダボアに沿って横方向に旋回す
る気流が発生する。こうして形成される気流は、エアカ
ーテンのように機能して前述した実施形態と同様に燃料
噴霧が横方向に分散することを抑制すると共に、燃料噴
霧が進行してシリンダボアに衝突することも抑制するた
めに、点火時点において点火プラグ６近傍に可燃混合気
を形成することができ、良好な成層燃焼を実現可能とす
る。
内燃機関の第四実施形態を示すシリンダヘッドの底面図
である。本実施形態においては、矢印で示すように、空
気噴射弁８１は、気筒上部のシリンダボアに沿って高圧
空気を噴射するものであり、それにより、気筒上部に
は、燃料噴射弁７から噴射された燃料噴霧の横方向近傍
を通過すると共にシリンダボアに沿って横方向に旋回す
る気流が発生する。こうして形成される気流は、エアカ
ーテンのように機能して前述した実施形態と同様に燃料
噴霧が横方向に分散することを抑制すると共に、燃料噴
霧が進行してシリンダボアに衝突することも抑制するた
めに、点火時点において点火プラグ６近傍に可燃混合気
を形成することができ、良好な成層燃焼を実現可能とす
る。
【００２６】図７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シリンダヘッドの底面図
である。本実施形態においては、矢印で示すように、燃
料噴射弁７に隣接配置された二つの空気噴射弁８２及び
８３からは、気筒上部のシリンダボアの沿って互いに逆
向きの高圧空気が噴射される。それにより、気筒上部に
は、燃料噴射弁７から噴射された燃料噴霧の横方向近傍
を通過すると共にシリンダボアに沿って燃料噴射弁７の
対向位置で互いに衝突する二つの気流が発生する。こう
して形成される気流は、エアカーテンのように機能して
前述した実施形態と同様に燃料噴霧が横方向に分散する
ことを抑制して点火プラグ６近傍に可燃混合気を形成し
易くする。また、燃料噴射弁７の対向位置で衝突した後
に二つの気流は燃料噴射弁７へ向かう気流となる。この
気流は、互いの衝突時におけるエネルギ損失等によって
非常に弱いものとなっており、燃料噴霧を燃料噴射弁７
側へ押し戻すことはなく、エアクッションのように機能
して燃料噴霧のシリンダボアへの衝突を防止する。こう
して、燃料噴霧は、点火プラグ６近傍に位置して可燃混
合気となり、良好な成層燃焼を実現可能とする。
内燃機関の第五実施形態を示すシリンダヘッドの底面図
である。本実施形態においては、矢印で示すように、燃
料噴射弁７に隣接配置された二つの空気噴射弁８２及び
８３からは、気筒上部のシリンダボアの沿って互いに逆
向きの高圧空気が噴射される。それにより、気筒上部に
は、燃料噴射弁７から噴射された燃料噴霧の横方向近傍
を通過すると共にシリンダボアに沿って燃料噴射弁７の
対向位置で互いに衝突する二つの気流が発生する。こう
して形成される気流は、エアカーテンのように機能して
前述した実施形態と同様に燃料噴霧が横方向に分散する
ことを抑制して点火プラグ６近傍に可燃混合気を形成し
易くする。また、燃料噴射弁７の対向位置で衝突した後
に二つの気流は燃料噴射弁７へ向かう気流となる。この
気流は、互いの衝突時におけるエネルギ損失等によって
非常に弱いものとなっており、燃料噴霧を燃料噴射弁７
側へ押し戻すことはなく、エアクッションのように機能
して燃料噴霧のシリンダボアへの衝突を防止する。こう
して、燃料噴霧は、点火プラグ６近傍に位置して可燃混
合気となり、良好な成層燃焼を実現可能とする。
【００２７】前述した全ての実施形態において、燃料噴
射弁は、燃料を円錐形状に噴射するものであるが、これ
は本発明を限定するものではなく、比較的弱い慣性力を
有するように燃料を平らな扇状等に噴射するようにして
も良い。また、燃料噴射弁の位置は、気筒上部周囲の吸
気ポート２側に限定されることはなく、気筒上部周囲の
いずれの位置にも配置可能である。
射弁は、燃料を円錐形状に噴射するものであるが、これ
は本発明を限定するものではなく、比較的弱い慣性力を
有するように燃料を平らな扇状等に噴射するようにして
も良い。また、燃料噴射弁の位置は、気筒上部周囲の吸
気ポート２側に限定されることはなく、気筒上部周囲の
いずれの位置にも配置可能である。
【００２８】さらに、第一実施形態においては、燃料噴
霧の下方向近傍を通過する気流を発生させるための空気
噴射弁の位置は、燃料噴射弁の位置に係わらずに、いず
れの位置としても良い。また、第二実施形態において
は、燃料噴霧の横方向近傍を通過する気流を発生させる
ための空気噴射弁の位置は、燃料噴射弁の対向位置とし
ても良い。また、第四実施形態においては、発生する気
流は気筒内を旋回するために、空気噴射弁の位置をいず
れの位置としても、燃料噴霧の横方向近傍を通過する気
流を発生させることができる。
霧の下方向近傍を通過する気流を発生させるための空気
噴射弁の位置は、燃料噴射弁の位置に係わらずに、いず
れの位置としても良い。また、第二実施形態において
は、燃料噴霧の横方向近傍を通過する気流を発生させる
ための空気噴射弁の位置は、燃料噴射弁の対向位置とし
ても良い。また、第四実施形態においては、発生する気
流は気筒内を旋回するために、空気噴射弁の位置をいず
れの位置としても、燃料噴霧の横方向近傍を通過する気
流を発生させることができる。
【００２９】また、全ての実施形態において、高圧空気
噴射は、燃料噴射に先立って行うことにより、燃料噴射
時点においては気筒内に既にエアカーテンとして機能す
る前述の気流を発生させることができ、燃料噴霧の分散
を良好に抑制することができる。また、全ての実施形態
において、高圧空気を噴射する空気噴射弁が設けられて
いるが、噴射気体は、高圧空気に限定されることはな
く、例えば、高圧空気と同様に排気ガスを高圧で噴射す
るようにしても良い。それにより、ＮＯx 低減のための
排気ガス再循環を同時に行うことができる。
噴射は、燃料噴射に先立って行うことにより、燃料噴射
時点においては気筒内に既にエアカーテンとして機能す
る前述の気流を発生させることができ、燃料噴霧の分散
を良好に抑制することができる。また、全ての実施形態
において、高圧空気を噴射する空気噴射弁が設けられて
いるが、噴射気体は、高圧空気に限定されることはな
く、例えば、高圧空気と同様に排気ガスを高圧で噴射す
るようにしても良い。それにより、ＮＯx 低減のための
排気ガス再循環を同時に行うことができる。
【００３０】
【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、気筒上部に配置された点火プ
ラグと、点火プラグ近傍へ向けて燃料を噴射する燃料噴
射弁と、燃料噴射弁から噴射される燃料噴霧の下方向近
傍又は横方向近傍を通過する気流を気筒内に発生させる
ための気体噴射弁とを具備するために、点火プラグ近傍
へ向かう燃料噴霧は、気流のエアカーテン作用によって
下方向又は横方向に分散することが抑制される。こうし
て、ピストン位置に係わらずに燃料を噴射しても、点火
プラグ近傍に直接的に可燃混合気を形成することがで
き、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、気筒上部に配置された点火プ
ラグと、点火プラグ近傍へ向けて燃料を噴射する燃料噴
射弁と、燃料噴射弁から噴射される燃料噴霧の下方向近
傍又は横方向近傍を通過する気流を気筒内に発生させる
ための気体噴射弁とを具備するために、点火プラグ近傍
へ向かう燃料噴霧は、気流のエアカーテン作用によって
下方向又は横方向に分散することが抑制される。こうし
て、ピストン位置に係わらずに燃料を噴射しても、点火
プラグ近傍に直接的に可燃混合気を形成することがで
き、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縦断面図である。
一実施形態を示す概略縦断面図である。
【図２】図１の筒内噴射式火花点火内燃機関のシリンダ
ヘッドの底面図である。
ヘッドの底面図である。
【図３】本発明による筒内噴射式火花点火内燃機関の第
二実施形態を示す概略縦断面図である。
二実施形態を示す概略縦断面図である。
【図４】図３の筒内噴射式火花点火内燃機関のシリンダ
ヘッドの底面図である。
ヘッドの底面図である。
【図５】本発明による筒内噴射式火花点火内燃機関の第
三実施形態を示す概略縦断面図である。
三実施形態を示す概略縦断面図である。
【図６】本発明による筒内噴射式火花点火内燃機関の第
四実施形態を示すシリンダヘッドの底面図である。
四実施形態を示すシリンダヘッドの底面図である。
【図７】本発明による筒内噴射式火花点火内燃機関の第
五実施形態を示すシリンダヘッドの底面図である。
五実施形態を示すシリンダヘッドの底面図である。
６…点火プラグ ７，７’…燃料噴射弁 ８，８’，８１，８２，８３…空気噴射弁
───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｆ０２Ｍ 21/02 Ｆ０２Ｍ 21/02 Ｓ 67/02 67/02 (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 (72)発明者 神田 睦美 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 AB01 AC04 AC05 AG01 3G066 AA02 AA05 AB02 AD09 BA14 CC26 CC28 CC32 CC34 CC45 CC48 CD04 CE21 DB15 3G092 AA01 AA06 AA09 AB02 AB11 BB19 DE03S DE04S DG09 EA12 EA13
Claims (2)
- 【請求項１】 気筒上部に配置された点火プラグと、前
記点火プラグ近傍へ向けて燃料を噴射する燃料噴射弁
と、前記燃料噴射弁から噴射される燃料噴霧の下方向近
傍又は横方向近傍を通過する気流を気筒内に発生させる
ための気体噴射弁とを具備す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】 前記気体噴射弁は、前記燃料噴射弁から
燃料を噴射する以前に前記気流を気筒内に発生させるこ
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 (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000060419A JP3870658B2 (ja) | 2000-03-01 | 2000-03-01 | 筒内噴射式火花点火内燃機関 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000060419A JP3870658B2 (ja) | 2000-03-01 | 2000-03-01 | 筒内噴射式火花点火内燃機関 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001248443A true JP2001248443A (ja) | 2001-09-14 |
| JP3870658B2 JP3870658B2 (ja) | 2007-01-24 |
Family
ID=18580739
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000060419A Expired - Fee Related JP3870658B2 (ja) | 2000-03-01 | 2000-03-01 | 筒内噴射式火花点火内燃機関 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3870658B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1517017A1 (en) * | 2003-09-22 | 2005-03-23 | Mazda Motor Corporation | Spark-ignition direct-injection engine |
| US6983733B2 (en) | 2002-06-11 | 2006-01-10 | Mazda Motor Corporation | Direct-injection spark-ignition engine |
| US8105653B2 (en) | 2007-10-05 | 2012-01-31 | Synztec Co., Ltd. | Method and apparatus for performing surface treatment of rubber member |
| WO2017130526A1 (ja) * | 2016-01-29 | 2017-08-03 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 燃料噴射弁の制御装置 |
-
2000
- 2000-03-01 JP JP2000060419A patent/JP3870658B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6983733B2 (en) | 2002-06-11 | 2006-01-10 | Mazda Motor Corporation | Direct-injection spark-ignition engine |
| EP1517017A1 (en) * | 2003-09-22 | 2005-03-23 | Mazda Motor Corporation | Spark-ignition direct-injection engine |
| US8105653B2 (en) | 2007-10-05 | 2012-01-31 | Synztec Co., Ltd. | Method and apparatus for performing surface treatment of rubber member |
| WO2017130526A1 (ja) * | 2016-01-29 | 2017-08-03 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 燃料噴射弁の制御装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3870658B2 (ja) | 2007-01-24 |
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