JP2002021570A - Cylinder injection type gasoline engine - Google Patents

Cylinder injection type gasoline engine

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JP2002021570A
JP2002021570A JP2000207847A JP2000207847A JP2002021570A JP 2002021570 A JP2002021570 A JP 2002021570A JP 2000207847 A JP2000207847 A JP 2000207847A JP 2000207847 A JP2000207847 A JP 2000207847A JP 2002021570 A JP2002021570 A JP 2002021570A
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Japan
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fuel
air
cylinder
steam generating
ceiling surface
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2000207847A
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Japanese (ja)
Inventor
Takanori Hayashida
高典 林田
Shunichi Yonetani
俊一 米谷
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Yamaha Motor Co Ltd
Original Assignee
Yamaha Motor Co Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00Other engines
    • F02B75/12Other methods of operation
    • F02B2075/125Direct injection in the combustion chamber for spark ignition engines, i.e. not in pre-combustion chamber
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To form stratified air-fuel mixture by a simple-shaped combustion chamber without depending on strong air flow, and to restrain deposite of fuel drops onto a piston head part and a wall face thereof to the minimum. SOLUTION: Plural fuel injection valves 12, 13 are arranged in cylinder sidewalls 2b, 2c to be opposed, and fellow atomized fuels 15 injected from the injection nozzles 12, 13 and entrained air 16 are collided to form a vapor generating part 17 comprising the stratified air-fuel mixture in an inside of which a concentration is higher than that in an outside.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ガソリン筒内噴射
エンジンに関し、特に成層混合気を形成することにより
希薄空燃比燃焼を安定的に実現できるようにしたものに
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gasoline direct injection engine and, more particularly, to a gasoline direct injection engine capable of stably achieving a lean air-fuel ratio combustion by forming a stratified mixture.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、ガソリン筒内噴射エンジンにおい
て、成層混合気による希薄空燃比燃焼を実現するため
に、空気流動によりスワール(横渦)やタンブル(縦
渦)を発生させ、ピストン頂部に噴霧をガイドする凹部
を形成し、ピストン頂部に燃料を衝突させるようにした
ものがある。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a gasoline in-cylinder injection engine, swirl (lateral vortex) or tumble (longitudinal vortex) is generated by air flow in order to realize lean air-fuel ratio combustion with a stratified mixture, and sprayed on the top of a piston. There is one in which a concave portion is formed to guide the fuel and the fuel collides with the top of the piston.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上記従来装置の場合以
下の問題点がある。
The above-mentioned conventional apparatus has the following problems.

【0004】 強い空気流動を用いるため、空気流動
抵抗が増加してロス馬力となり、また空気流動のサイク
ル変動,エンジン回転速度変動による影響を受け易い。
Since strong air flow is used, the air flow resistance increases, resulting in a loss horsepower, and the air flow is easily affected by cycle fluctuations of the air flow and engine speed fluctuations.

【0005】 ピストン頂部に凹部を形成するため、
ピストン形状がいびつで複雑になり、ピストン耐久性,
信頼性が劣り、さらに燃焼室形状が悪くなって理論混合
比での出力が低下し、ピストン重量が増すことから高回
転に向かない。
In order to form a recess at the top of the piston,
The shape of the piston becomes complicated due to its irregular shape,
The reliability is poor, the shape of the combustion chamber deteriorates, the output at the stoichiometric ratio decreases, and the piston weight increases, so that it is not suitable for high rotation.

【0006】 ピストン頂部に燃料を衝突させるた
め、蒸発しない燃料液滴が残り、未燃焼HCが増加す
る。また成層燃焼時に噴射から着火までの時間が短いこ
とから蒸発しない燃料液滴が残り、この点からも未燃焼
HCが増加する。
[0006] Since fuel collides with the top of the piston, fuel droplets that do not evaporate remain, and unburned HC increases. In addition, since the time from injection to ignition is short during stratified combustion, fuel droplets that do not evaporate remain, and this also increases unburned HC.

【0007】本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなさ
れたものであり、強い空気流動に依存することなく、単
純な形状の燃焼室により成層混合気を形成でき、さらに
ピストン頂部や壁面への燃料液滴の付着を最小限に抑え
ることができるガソリン筒内噴射エンジンを提供するこ
とを目的としている。
The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and a stratified air-fuel mixture can be formed by a combustion chamber having a simple shape without depending on a strong air flow. It is an object of the present invention to provide a gasoline in-cylinder injection engine capable of minimizing the adhesion of fuel droplets.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、シリ
ンダ側壁に複数の燃料噴射弁を対向するように配置し、
該各燃料噴射弁から噴射された噴霧燃料及び巻き込み空
気同士を衝突させることにより、内部が外部より高濃度
の成層混合気からなる蒸気発生部を形成することを特徴
とするガソリン筒内噴射エンジンである。
According to a first aspect of the present invention, a plurality of fuel injection valves are arranged on a cylinder side wall so as to face each other,
A gasoline in-cylinder injection engine characterized by forming a steam generating portion made of a stratified mixture having a higher concentration than the outside by colliding the spray fuel and entrained air injected from each fuel injection valve. is there.

【0009】請求項2の発明は、請求項1において、上
記衝突により形成された蒸気発生部は、大略球形状をな
しており、上記衝突後に上昇する空気流に載って燃焼室
天井面に上昇するとともに該天井面に沿って拡がり、天
井面に沿って高濃度の混合気層が形成されることを特徴
としている。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the steam generating portion formed by the collision has a substantially spherical shape and rises on the ceiling surface of the combustion chamber on the airflow rising after the collision. At the same time, the air-fuel mixture spreads along the ceiling surface, and a high concentration air-fuel mixture layer is formed along the ceiling surface.

【0010】請求項3の発明は、請求項1又は2におい
て、2つの燃料噴射弁を、噴霧軸線が、シリンダボア軸
線方向に見た時該シリンダボア軸線と直交する直線上に
て対向し、10〜30度の迎角をなすように配設したこ
とを特徴としている。
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, the two fuel injection valves are opposed to each other on a straight line whose spray axis is orthogonal to the cylinder bore axis when viewed in the cylinder bore axis direction. It is characterized by being arranged at an angle of attack of 30 degrees.

【0011】[0011]

【発明の作用効果】請求項1の発明によれば、シリンダ
側壁に複数の燃料噴射弁を対向するように配置し、該各
燃料噴射弁から噴射された噴霧燃料を衝突させるように
したので、噴霧燃料及び該噴霧燃料によって巻き込まれ
た巻き込み空気同士が衝突し、これにより内部が外部よ
り高濃度の成層混合気からなる蒸気発生部が形成され
る。このようにして成層混合気が形成されることから希
薄空燃比燃焼が安定して行われる。
According to the first aspect of the present invention, a plurality of fuel injection valves are arranged on the cylinder side wall so as to face each other, and the fuel spray injected from each of the fuel injection valves is caused to collide. The atomized fuel and the entrained air engulfed by the atomized fuel collide with each other, thereby forming a steam generating portion in which the inside is composed of a stratified mixture having a higher concentration than the outside. Since the stratified mixture is thus formed, the lean air-fuel ratio combustion is performed stably.

【0012】また請求項2の発明によれば、上記蒸気発
生部では、噴霧燃料の滞留時間が確保されるとともに蒸
発が促進され、該蒸気発生部が上記衝突後に上昇する空
気流に載って上昇して燃焼室天井面に当たりさらに横方
向に拡がる。このようにして点火プラグの電極が位置す
る燃焼室天井面に高濃度の混合気からなる成層混合気が
形成され、希薄空燃比燃焼が安定して行われる。
According to the second aspect of the present invention, in the steam generating section, the residence time of the sprayed fuel is ensured and the evaporation is promoted, and the steam generating section rises on the air flow rising after the collision. Then it hits the ceiling of the combustion chamber and spreads further laterally. In this way, a stratified air-fuel mixture composed of a high-concentration air-fuel mixture is formed on the ceiling surface of the combustion chamber where the electrode of the ignition plug is located, and the lean air-fuel ratio combustion is performed stably.

【0013】また請求項3の発明によれば、2つの燃料
噴射弁を、噴霧軸線が対向し、かつ10〜30度の迎角
をなすように配設したので、各燃料噴射弁から噴射され
た燃料がシリンダボア中心部かつ燃焼室寄り部分で衝突
し、上述の成層混合気からなる蒸気発生部が確実に形成
され、またこの蒸気発生部が燃焼室天井面に当たるよう
上昇してさらに天井面に沿って拡がり、希薄空燃比燃焼
を安定して行うことができる。
According to the third aspect of the present invention, the two fuel injection valves are arranged so that the spray axes are opposed to each other and form an angle of attack of 10 to 30 degrees. The fuel that collided collides at the center of the cylinder bore and in the portion close to the combustion chamber, and the steam generation portion composed of the above-described stratified air-fuel mixture is reliably formed. Therefore, the lean air-fuel ratio combustion can be stably performed.

【0014】さらにまた本発明は、噴霧燃料及び巻き込
み空気の衝突により成層混合気を形成する方法であるの
で、従来の、強い空気流動を用いることによるロス馬力
の発生、ピストン頂部に凹部を形成することによるピス
トン形状の複雑化,耐久性低下等、及びピストン頂部に
燃料を衝突させることによる未燃焼HCの増加といった
問題を生じることがない。
Further, since the present invention is a method of forming a stratified mixture by the collision of a spray fuel and entrapped air, the conventional method generates a loss horsepower by using a strong air flow, and forms a recess at the top of a piston. Therefore, problems such as complication of the piston shape, deterioration of durability, and the like, and increase of unburned HC due to collision of fuel with the piston top portion do not occur.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を添付図
面に沿って説明する。図1〜図12は本発明の一実施形
態によるガソリン筒内噴射エンジンを説明するための図
であり、図1は該エンジンの断面側面図、図2〜図12
は成層混合気形成プロセスの概要図、である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. 1 to 12 are views for explaining a gasoline in-cylinder injection engine according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a sectional side view of the engine, and FIGS.
FIG. 2 is a schematic diagram of a stratified mixture formation process.

【0016】図において、1はガソリン筒内噴射式4サ
イクルエンジンであり、該エンジン1は以下の概略構造
を有する。図示しないクランクケース上にシリンダブロ
ック2,シリンダヘッド3,及びヘッドカバー4が積層
締結され、シリンダブロック2のシリンダボア2a内に
摺動自在に挿入されたピストン5がコンロッド6により
クランク軸7に連結されている。該ピストン5の頂面5
aは平坦に形成されており、また該ピストン5は図1で
は下死点に位置している。なお上記ピストン5は、吸気
弁8,排気弁9との干渉を避けるための逃げ凹部を頂面
に形成したタイプであっても良い。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a gasoline in-cylinder injection type four-stroke engine, and the engine 1 has the following general structure. A cylinder block 2, a cylinder head 3, and a head cover 4 are stacked and fastened on a crankcase (not shown), and a piston 5 slidably inserted into a cylinder bore 2a of the cylinder block 2 is connected to a crankshaft 7 by a connecting rod 6. I have. Top surface 5 of the piston 5
a is formed flat, and the piston 5 is located at the bottom dead center in FIG. The piston 5 may be of a type in which a relief recess for preventing interference with the intake valve 8 and the exhaust valve 9 is formed on the top surface.

【0017】また上記シリンダヘッド3の下側合面には
上記ピストン5の頂面5a,シリンダボア2aとで燃焼
室aを形成する燃焼凹部3aが凹設されており、該燃焼
凹部3aの天井面には、図示していないが、点火プラグ
の電極が位置している。また上記天井面には吸気弁開口
3b,排気弁開口3cが形成され、これらの開口3b,
3cは吸気ポート3d,排気ポート3eによりシリンダ
ヘッド3の後側壁面,前側壁面に導出されている。
A combustion recess 3a, which forms a combustion chamber a with the top surface 5a of the piston 5 and the cylinder bore 2a, is provided on the lower mating surface of the cylinder head 3, and a ceiling surface of the combustion recess 3a. Although not shown, the electrode of the ignition plug is located at the center. An intake valve opening 3b and an exhaust valve opening 3c are formed in the ceiling surface.
3c is led out to the rear wall surface and the front wall surface of the cylinder head 3 by an intake port 3d and an exhaust port 3e.

【0018】さらにまた上記吸気弁開口3b,排気弁開
口3cは吸気弁8,排気弁9により開閉可能となってい
る。該吸気弁8,排気弁9は吸気弁ばね8a,排気弁ば
ね9aにより閉方向に付勢されており、また吸気リフタ
8b,排気リフタ9bを介して吸気カム軸10,排気カ
ム軸11により開閉駆動される。
Further, the intake valve opening 3b and the exhaust valve opening 3c can be opened and closed by an intake valve 8 and an exhaust valve 9. The intake valve 8 and the exhaust valve 9 are urged in the closing direction by an intake valve spring 8a and an exhaust valve spring 9a, and are opened and closed by an intake camshaft 10 and an exhaust camshaft 11 via an intake lifter 8b and an exhaust lifter 9b. Driven.

【0019】そして上記シリンダブロック2の前側壁2
b,後側壁2cには前側,後側燃料噴射弁12,13が
配設されている。該各燃料噴射弁12,13の噴霧ノズ
ル12a,13aは、噴霧角15〜25度で、噴射燃料
は中実の円錐形状をなし、スワールを発生させることの
ないタイプのものである。
The front wall 2 of the cylinder block 2
b, front and rear fuel injection valves 12, 13 are disposed on the rear wall 2c. The spray nozzles 12a and 13a of the fuel injection valves 12 and 13 are of a type having a spray angle of 15 to 25 degrees, the injected fuel having a solid conical shape, and generating no swirl.

【0020】上記各燃料噴射弁12,13は、図2に示
すように、シリンダボア軸線b方向に見ると該軸線bを
通る直線c上にて各々の噴射軸線fが対向するように配
置されている。なお、上記直線cは図2に示す平面内で
任意に選択できる。また上記各燃料噴射弁12,13
は、図1に示すように、カム軸軸線方向に見るとシリン
ダボア軸線bと直交する直線dと噴射軸線fとのなす迎
角θが10〜30度をなすように配置されている。さら
にまた上記各燃料噴射弁12,13の噴射ノズル12
a,13aは、下死点に位置するピストン5の頂面5a
から概ねピストンストロークの1/3の高さ位置に配置
されている。なお上記噴射ノズル位置は、クランク軸の
回転角度で言えば概ね上死点前(BTDC)100度の
位置である。
As shown in FIG. 2, the fuel injection valves 12 and 13 are arranged so that the respective injection axes f face each other on a straight line c passing through the axis b when viewed in the direction of the cylinder bore axis b. I have. The straight line c can be arbitrarily selected in the plane shown in FIG. In addition, each of the above fuel injection valves 12 and 13
As shown in FIG. 1, when viewed in the cam axis direction, the angle of attack θ between a straight line d perpendicular to the cylinder bore axis b and the injection axis f forms an angle of 10 to 30 degrees. Further, the injection nozzle 12 of each of the fuel injection valves 12 and 13 described above.
a, 13a are the top surface 5a of the piston 5 located at the bottom dead center.
From about 1/3 of the piston stroke. The injection nozzle position is approximately 100 degrees before the top dead center (BTDC) in terms of the rotation angle of the crankshaft.

【0021】次に本実施形体エンジンにおける成層混合
気形成プロセスを説明する。
Next, a stratified mixture forming process in the engine of the embodiment will be described.

【0022】本成層混合気形成プロセスでは、噴霧角度
20度の燃料噴射弁12,13を、その噴射ノズル12
a,13aがBTDC100度に位置し、かつ迎角が3
0度となるように配設し、エンジン回転速度を3000
rpm,スロトル開度(エンジン負荷)25%,燃料圧
力を3MPとし、さらに燃料噴射開始時期をBTDC1
70度として燃料を噴射した。
In the stratified mixture formation process, the fuel injection valves 12 and 13 having a spray angle of 20 degrees are connected to the injection nozzles 12 and 13 thereof.
a, 13a are located at 100 degrees BTDC and the angle of attack is 3
Arranged at 0 degree, engine speed 3000
rpm, throttle opening (engine load) 25%, fuel pressure 3MP, and fuel injection start timing BTDC1
The fuel was injected at 70 degrees.

【0023】図3は燃料噴射弁から噴射された燃料のう
ちの蒸発していない液滴状態の噴霧燃料の全体形状等を
示しており、図4は噴射された燃料により巻き込まれて
移動する巻き込み空気の速度ベクトルを示している。ま
た図5〜図10は上記図3,図4の噴霧燃料と巻き込み
空気とを同時に示している。さらにまた、図11は成層
混合気の状態を示しており、図12は図11の成層状態
を模式的に示している。
FIG. 3 shows the overall shape and the like of the non-evaporated droplets of the fuel injected from the fuel injection valve, and FIG. 4 shows the entrainment moving by being entrained by the injected fuel. 3 shows an air velocity vector. 5 to 10 simultaneously show the spray fuel and entrained air shown in FIGS. Further, FIG. 11 shows a state of a stratified mixture, and FIG. 12 schematically shows a stratified state of FIG.

【0024】図3から判るように、燃料噴射弁12,1
3から170BTDC付近で噴射された噴霧燃料15,
15同士は140BTDC付近で衝突する。この噴霧燃
料15において、噴射ノズル12a,13aを出た直後
の部分15aは粒子径25〜50μmであり、衝突時点
部分15bは粒子径25μm以下となる。そして噴霧燃
料は上述の衝突により全体として大略球状になって上昇
し(130〜100BTDC参照)、燃焼凹部3aの天
井壁に沿うように横方向に拡がっていく(90〜60B
TDC参照)。
As can be seen from FIG. 3, the fuel injection valves 12, 1
Spray fuel 15 injected around 3 to 170 BTDC,
15 collide near 140 BTDC. In the spray fuel 15, the portion 15a immediately after exiting the injection nozzles 12a and 13a has a particle diameter of 25 to 50 μm, and the collision point portion 15b has a particle diameter of 25 μm or less. Then, the spray fuel as a whole becomes substantially spherical and rises due to the collision (see 130 to 100 BTDC), and spreads laterally along the ceiling wall of the combustion recess 3 a (90 to 60 B).
See TDC).

【0025】また上記燃料の噴射に伴い、図4〜図10
から判るように、噴霧燃料の有する速度エネルギにより
周囲の空気に速度ベクトルが与えられて巻き込み空気1
6となり、噴霧燃料に追随するような流れが発生し、こ
の巻き込み空気16同士は140BTDC付近で互いに
衝突し、該衝突空気16′はその後上昇流となる。この
ようにして噴霧燃料15と巻き込み空気16とが混合
し、上述の液滴状の燃料が蒸発して気体となり、全体と
して大略球形状の蒸気発生部17(図11参照)が形成
される。
4 to 10 accompanying the fuel injection.
As can be seen from the figure, the velocity energy of the spray fuel gives a velocity vector to the surrounding air, and the entrained air 1
As a result, a flow that follows the spray fuel is generated, and the entrained air 16 collides with each other near 140 BTDC, and the impinging air 16 'thereafter becomes an upward flow. In this way, the spray fuel 15 and the entrapped air 16 are mixed, and the above-mentioned liquid fuel in the form of droplets evaporates to become a gas, thereby forming a substantially spherical steam generating portion 17 (see FIG. 11) as a whole.

【0026】そして上記蒸気発生部17は、図11,図
12の130〜100BTDCに示すように、上記噴霧
燃料及び巻き込み空気の衝突後に該巻き込み空気の上昇
流に載って燃焼凹部3a天井面に向かって上昇し、さら
に90〜20BTDCに示すように、上記燃焼凹部3a
の天井面に沿って拡がり、該20BTDC付近で点火さ
れる。
As shown at 130 to 100 BTDC in FIGS. 11 and 12, the steam generating section 17 rides on the upward flow of the entrained air after the collision of the atomized fuel and the entrained air toward the combustion recess 3a ceiling surface. As shown in 90 to 20 BTDC, the combustion recess 3a
Spreads along the ceiling surface and is ignited near the 20BTDC.

【0027】ここで上述の蒸気発生部17は、図11,
図12に示すように、130〜100BTDCでは内部
が外部より高濃度でかつ大略球形状の成層混合気となっ
ている。具体的には中心部17aは空燃比20〜30,
該中心部17aから外側層17b,17c,17dにな
るにつれて空燃比30〜40,40〜60,60〜80
となっている。
Here, the above-mentioned steam generating section 17 is provided in FIG.
As shown in FIG. 12, in the case of 130 to 100 BTDC, the inside is a stratified mixture having a higher concentration than the outside and a substantially spherical shape. Specifically, the center portion 17a has an air-fuel ratio of 20 to 30,
As the outer layers 17b, 17c, and 17d extend from the central portion 17a, the air-fuel ratio becomes 30 to 40, 40 to 60, and 60 to 80.
It has become.

【0028】そして上記大略球形状の蒸気発生部17
は、90BTDCから60BTDCになるにつれて、上
部が上記天井面に沿う形状でかつ下部が球を押しつぶし
た如き押圧形状の蒸気発生部17′に変化していく。こ
の蒸気発生部17′は、燃焼凹部3aの天井面に沿う部
分17fは空燃比10〜20で、該部分17fから下側
層17a′,17b′,17c′,17d′になるにつ
れて空燃比20〜30,30〜40,40〜60,60
〜80となっている。このようにして天井面に沿った部
分17fが高濃度の成層混合気となり、50〜20BT
DCではこの成層混合気が維持される。
The above substantially spherical steam generating section 17
Changes from 90 BTDC to 60 BTDC, and changes to a steam-generating portion 17 ′ having an upper portion along the ceiling surface and a lower portion pressing a sphere. In the steam generating portion 17 ', the portion 17f along the ceiling surface of the combustion recess 3a has an air-fuel ratio of 10 to 20, and the air-fuel ratio increases from the portion 17f to the lower layers 17a', 17b ', 17c', and 17d '. -30, 30-40, 40-60, 60
~ 80. In this way, the portion 17f along the ceiling surface becomes a stratified mixture having a high concentration, and 50 to 20 BT.
In DC, this stratified mixture is maintained.

【0029】このように本実施形態では、2つの燃料噴
射弁12,13からの噴霧燃料をシリンダボア中心部か
つ燃焼室寄りにて衝突させるようにしたので、該噴霧燃
料が蒸発してなる蒸発燃料と巻き込み空気とで内部が外
部より高濃度の成層混合気からなり大略球形状をなす蒸
気発生部17が形成され、噴霧燃料の滞留時間が確保さ
れるとともに蒸発が促進される。
As described above, in the present embodiment, the fuel spray from the two fuel injection valves 12 and 13 is caused to collide near the center of the cylinder bore and near the combustion chamber. The entrapped air forms a substantially spherical steam generating section 17 which is made of a stratified mixture having a higher concentration than the outside, thereby ensuring the residence time of the sprayed fuel and promoting the evaporation.

【0030】そしてさらに上記蒸気発生部17は上昇空
気に載って上昇して燃焼室天井面に当たり、該天井面に
沿って拡がった押圧形状の蒸気発生部17′となる。こ
の蒸気発生部17′は、これの天井面に沿う部分17f
が高濃度(空燃比10〜20)の成層混合気となる。こ
れにより点火プラグの電極が位置する燃焼室天井面に高
濃度の混合気が位置することとなり、その結果、全体と
して希薄空燃比としながら安定して燃焼させることがで
き、排気ガスを清浄化できるとともに燃費を向上するこ
とができる。
Further, the steam generating portion 17 rises on the rising air and hits the ceiling surface of the combustion chamber, and becomes a pressed steam generating portion 17 'spreading along the ceiling surface. The steam generating portion 17 'is provided with a portion 17f along the ceiling surface.
Is a stratified mixture having a high concentration (air-fuel ratio of 10 to 20). As a result, a high-concentration air-fuel mixture is located on the ceiling surface of the combustion chamber where the electrode of the ignition plug is located. As a result, stable combustion can be achieved while maintaining a lean air-fuel ratio as a whole, and exhaust gas can be purified. In addition, fuel efficiency can be improved.

【0031】また本実施形態では、2つの燃料噴射弁1
2,13を、噴霧軸線fが対向し、かつ10〜30度の
迎角をなすように配設し、該各燃料噴射弁12,13か
ら噴射された噴霧燃料をシリンダボア中心部かつ燃焼室
寄り部分で衝突させるという簡単な構成により、成層混
合気からなる蒸気発生部17を確実に形成でき、またこ
の蒸気発生部17を燃焼室天井面に沿った形状の蒸気発
生部17′とし、天井面に沿う部分17fを高濃度の成
層混合気にすることができ、点火プラグの電極付近に高
濃度混合気を位置させることができ、希薄空燃比燃焼を
安定して行うことができる。
In this embodiment, two fuel injection valves 1
2, 13 are arranged so that the spray axis f faces each other and form an angle of attack of 10 to 30 degrees, and the spray fuel injected from each of the fuel injection valves 12, 13 is provided at the center of the cylinder bore and near the combustion chamber. With a simple configuration in which collision occurs at a portion, a steam generating section 17 composed of a stratified mixture can be reliably formed, and the steam generating section 17 is formed as a steam generating section 17 ′ along the ceiling surface of the combustion chamber. The portion 17f along the line can be a stratified mixture having a high concentration, the high concentration mixture can be located near the electrode of the ignition plug, and the lean air-fuel ratio combustion can be stably performed.

【0032】さらにまた本実施形態は、噴霧燃料15及
び巻き込み空気16の衝突により成層混合気を形成する
方法であるので、従来の方法による問題が生じることは
ない。即ち、強い空気流動を用いるものではないので、
空気流動抵抗の増加によりロス馬力が発生することはな
い。またピストン頂部に凹部を形成するものではないの
で、ピストン形状の複雑化,耐久性,信頼性の低下等の
問題が生じることはない。さらにまたピストン頂部に燃
料を衝突させるものではないので、未燃焼HCが増加す
るといった問題も生じない。
Further, in the present embodiment, a stratified mixture is formed by the collision of the atomized fuel 15 and the entrapped air 16, so that there is no problem caused by the conventional method. That is, because it does not use strong airflow,
No loss horsepower is generated due to the increase in airflow resistance. Further, since no concave portion is formed at the top of the piston, problems such as complication of the piston shape, deterioration of durability and reliability are not caused. Further, since the fuel does not collide with the top of the piston, there is no problem that unburned HC increases.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施形態によるガソリン筒内噴射エ
ンジンの断面側面図である。
FIG. 1 is a sectional side view of a gasoline in-cylinder injection engine according to an embodiment of the present invention.

【図2】上記エンジンの燃料噴射弁配置状態を示す断面
平面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional plan view showing a fuel injection valve arrangement state of the engine.

【図3】上記エンジンの燃焼室内での混合気形成プロセ
スにおける噴霧燃料の状態を示す行程図である。
FIG. 3 is a stroke diagram showing a state of spray fuel in a mixture formation process in a combustion chamber of the engine.

【図4】上記混合気形成プロセスにおける巻き込み空気
の状態を示す行程図である。
FIG. 4 is a process chart showing a state of entrapped air in the air-fuel mixture forming process.

【図5】上記混合気形成プロセスにおける噴霧燃料と巻
き込み空気とを同時に示した拡大行程図である。
FIG. 5 is an enlarged stroke diagram showing the sprayed fuel and the entrained air in the above mixture formation process at the same time.

【図6】上記混合気形成プロセスにおける噴霧燃料と巻
き込み空気とを同時に示した拡大行程図である。
FIG. 6 is an enlarged stroke diagram showing the sprayed fuel and the entrapped air in the mixture formation process at the same time.

【図7】上記混合気形成プロセスにおける噴霧燃料と巻
き込み空気とを同時に示した拡大行程図である。
FIG. 7 is an enlarged stroke diagram simultaneously showing the spray fuel and the entrained air in the air-fuel mixture forming process.

【図8】上記混合気形成プロセスにおける噴霧燃料と巻
き込み空気とを同時に示した拡大行程図である。
FIG. 8 is an enlarged stroke diagram showing the spray fuel and the entrapped air in the mixture formation process at the same time.

【図9】上記混合気形成プロセスにおける噴霧燃料と巻
き込み空気とを同時に示した拡大行程図である。
FIG. 9 is an enlarged stroke diagram showing the sprayed fuel and the entrapped air in the air-fuel mixture forming process at the same time.

【図10】上記混合気形成プロセスにおける噴霧燃料と
巻き込み空気とを同時に示した拡大行程図である。
FIG. 10 is an enlarged stroke diagram showing the sprayed fuel and the entrained air in the air-fuel mixture forming process at the same time.

【図11】上記混合気形成プロセスにおける蒸気発生部
の成層混合気発生状態を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing a stratified mixture generation state of a steam generation section in the mixture formation process.

【図12】上記混合気形成プロセスにおける蒸気発生部
の成層混合気発生状態を示す模式図である。
FIG. 12 is a schematic diagram showing a stratified mixture generation state of a steam generation section in the mixture formation process.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ガソリン筒内噴射エンジン 2 シリンダブロック 2b,2c シリンダ側壁 12,13 燃料噴射弁 15 噴霧燃料 16 巻き込み空気 17 蒸気発生部 b シリンダボア軸線 c シリンダボア軸線と直交する直線 f 噴射軸線 θ 迎角 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Gasoline in-cylinder injection engine 2 Cylinder block 2b, 2c Cylinder side wall 12, 13 Fuel injection valve 15 Spray fuel 16 Entrained air 17 Steam generation part b Cylinder bore axis c Straight line orthogonal to cylinder bore axis f Injection axis θ Attack angle

フロントページの続き Fターム(参考) 3G023 AA02 AA04 AA07 AB01 AC05 AD03 AG01 AG02 3G024 AA22 AA32 BA00 DA01 FA00 3G066 AA02 AA04 AA05 AB02 AD12 BA02 BA17 BA26 CC06U CE21 Continued on the front page F term (reference) 3G023 AA02 AA04 AA07 AB01 AC05 AD03 AG01 AG02 3G024 AA22 AA32 BA00 DA01 FA00 3G066 AA02 AA04 AA05 AB02 AD12 BA02 BA17 BA26 CC06U CE21

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】シリンダ側壁に複数の燃料噴射弁を対向す
るように配置し、該各燃料噴射弁から噴射された噴霧燃
料及び巻き込み空気同士を衝突させることにより、内部
が外部より高濃度の成層混合気からなる蒸気発生部を形
成することを特徴とするガソリン筒内噴射エンジン。
A plurality of fuel injection valves are arranged on a side wall of a cylinder so as to face each other, and the sprayed fuel and entrained air injected from each of the fuel injection valves collide with each other, whereby the inside of the fuel tank is stratified with a higher concentration than the outside. An in-cylinder gasoline injection engine characterized by forming a steam generating section made of an air-fuel mixture.
【請求項2】請求項1において、上記衝突により形成さ
れた蒸気発生部は、大略球形状をなし、上記衝突後に上
昇する空気流に載って燃焼室天井面に上昇するとともに
該天井面に沿って拡がり、天井面に沿って高濃度の混合
気層が形成されることを特徴とするガソリン筒内噴射エ
ンジン。
2. The steam generating portion according to claim 1, wherein the steam generating portion formed by the collision has a substantially spherical shape, and rises to the combustion chamber ceiling surface along with the airflow rising after the collision and along the ceiling surface. A gasoline in-cylinder injection engine, characterized in that the gas mixture expands and forms a highly concentrated air-fuel mixture layer along the ceiling surface.
【請求項3】請求項1又は2において、2つの燃料噴射
弁を、噴霧軸線が、シリンダボア軸線方向に見た時該シ
リンダボア軸線と直交する直線上にて対向し、10〜3
0度の迎角をなすように配設したことを特徴とするガソ
リン筒内噴射エンジン。
3. The fuel injection valve according to claim 1, wherein the two fuel injection valves face each other on a straight line perpendicular to the cylinder bore axis when the spray axis is viewed in the cylinder bore axis direction.
A gasoline in-cylinder injection engine, wherein the engine is disposed so as to form an attack angle of 0 degrees.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012241521A (en) * 2011-05-16 2012-12-10 Nippon Soken Inc Fuel injection system
JP2016070248A (en) * 2014-10-01 2016-05-09 トヨタ自動車株式会社 In-cylinder injection type internal combustion engine

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