JP2002106352A - Spark ignition type direct injection engine - Google Patents
Spark ignition type direct injection engineInfo
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- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、シリンダ内に直接
燃料を噴射してピストン頂部のキャビティ内にトラップ
し成層燃焼させる火花点火式直噴エンジンに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a spark-ignition direct injection engine in which fuel is directly injected into a cylinder, trapped in a cavity at the top of a piston, and stratified combustion is performed.
【０００２】[0002]
【従来の技術】ピストン頂部に点火プラグを包囲する配
置で凹陥状のキャビティを設けるとともに、該キャビテ
ィに向けてシリンダ内に直接燃料を噴射するよう燃料噴
射弁を配設し、低回転低負荷側の所定運転域においてシ
リンダ内にスワールを生成するとともに、燃料を圧縮上
死点前に噴射してピストン頂部のキャビティ内にトラッ
プし、燃料噴霧をスワールによって点火プラグの周りに
移送して、プラグ周りに可燃混合気を形成し、点火し成
層燃焼させる火花点火式直噴エンジン（直噴ガソリンエ
ンジンあるいは筒内噴射型火花点火式エンジンとも云
う。）が従来から知られている。2. Description of the Related Art A recessed cavity is provided at the top of a piston so as to surround a spark plug, and a fuel injection valve is arranged to inject fuel directly into the cylinder toward the cavity. A swirl is generated in the cylinder in the predetermined operation range, fuel is injected before the compression top dead center, trapped in the cavity at the top of the piston, and the fuel spray is transferred around the spark plug by swirl, and the fuel is injected around the plug. 2. Description of the Related Art A spark ignition type direct injection engine (also referred to as a direct injection gasoline engine or an in-cylinder injection type spark ignition engine) which forms a combustible air-fuel mixture, ignites and stratifies and burns is conventionally known.
【０００３】そして、そうした火花点火式直噴エンジン
に関して、例えば特開平１１−４４２１５号公報に、吸
気弁や排気弁の開閉時期等を可変制御する可変バルブタ
イミング機構を用いる場合に、上死点における吸排気弁
とピストンとの干渉を回避するために、ピストン頂面に
バルブリセスを凹設することが記載されている。[0003] With regard to such a spark ignition type direct injection engine, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-44215, when a variable valve timing mechanism for variably controlling the opening / closing timing of an intake valve or an exhaust valve is used, the top dead center of the engine is determined. In order to avoid interference between the intake / exhaust valve and the piston, it is described that a valve recess is formed in the top surface of the piston.
【０００４】また、特公平６−９４８０８号公報には、
上記火花点火式直噴エンジンであって、吸気側のスキッ
シュクリアランスを排気側のスキッシュクリアランスよ
り相対的に大きい設定としたものが記載されている。In Japanese Patent Publication No. 6-94808,
The spark ignition type direct injection engine is described in which the squish clearance on the intake side is set to be relatively larger than the squish clearance on the exhaust side.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】火花点火式直噴エンジ
ン（以下、適宜直噴ガソリンエンジンと云う。）は、低
回転低負荷の所定運転域（成層燃焼領域）では圧縮上死
点近傍（例えばクランク角で上死点前６０゜）で燃料を
噴くため、点火タイミング（例えば上死点前２０゜）ま
での時間が少なく、そのため、吸排気のオーバーラップ
により残量ガスによる内部ＥＧＲ効果を高めて燃料の気
化・霧化を促進したいという要求がある。そして、好都
合なことに、直噴エンジンでは成層燃焼領域で圧縮上死
点近傍でシリンダ内に直接燃料を噴くため、吸排気のオ
ーバーラップを広げても、通路内またはポート内噴射の
場合のような排気側への燃料の吹き抜けは生じない。A spark-ignition direct-injection engine (hereinafter referred to as a direct-injection gasoline engine as appropriate) is located near a compression top dead center (for example, in a stratified combustion region) in a low-speed, low-load, predetermined operating region (stratified combustion region). Since the fuel is injected at a crank angle of 60 ° before top dead center), the time until the ignition timing (for example, 20 ° before top dead center) is short, and therefore, the internal EGR effect due to the residual gas is increased by the overlap of intake and exhaust. There is a demand to promote the vaporization and atomization of fuel. Fortunately, in the direct injection engine, fuel is directly injected into the cylinder near the compression top dead center in the stratified combustion region, so that even if the intake / exhaust overlap is widened, as in the case of the injection in the passage or the port. No fuel blow-through to the exhaust side occurs.
【０００６】そこで、吸排気のオーバーラップを通常よ
りも大きくする動弁機構を採用し、あるいは可変バルブ
タイミング機構（以下、適宜ＶＶＴという。）を採用し
て、成層燃焼領域において吸排気のオーバーラップを拡
大し、内部ＥＧＲ効果を高めるようにすることが考えら
れる。[0006] Therefore, a valve operating mechanism for making the intake and exhaust overlap larger than usual or a variable valve timing mechanism (hereinafter referred to as VVT as appropriate) is adopted to allow the intake and exhaust overlap in the stratified combustion region. To increase the internal EGR effect.
【０００７】しかしながら、吸排気のオーバーラップを
拡大するために吸気弁の開タイミングを上死点より前に
大きく進め、あるいは排気弁の閉タイミングを上死点よ
り後に大きく遅らせると、上死点近傍において開状態の
それら吸気弁あるいは排気弁とピストンとの干渉の問題
が生ずる。However, if the opening timing of the intake valve is advanced greatly before the top dead center in order to enlarge the overlap between the intake and exhaust, or if the closing timing of the exhaust valve is greatly delayed after the top dead center, the vicinity of the top dead center is reduced. In this case, the problem of interference between the pistons of the intake valves or the exhaust valves in the open state occurs.
【０００８】直噴ガソリンエンジンの場合、吸気通路な
いしは吸気ポートに噴射する通常の噴射式ガソリンエン
ジンに比べて耐ノッキング性に優れ、圧縮比を大きくで
きるという特性があって、吸気通路内に噴射する通常の
ガソリンエンジンに比べて圧縮比が大きくされ、ピスト
ンの上死点位置が高くなって、シリンダヘッドとの間隙
が小さくなる傾向にある。そのため、吸気弁の開タイミ
ングを進め、あるいは排気弁の閉タイミングを遅らせる
ことによる吸排気弁とピストンとの干渉の問題は不可避
である。In the case of a direct injection gasoline engine, compared with a normal injection gasoline engine that injects fuel into an intake passage or an intake port, the injection characteristics are excellent in knocking resistance and the compression ratio can be increased. As compared with a normal gasoline engine, the compression ratio is increased, the top dead center position of the piston is increased, and the gap with the cylinder head tends to be reduced. Therefore, the problem of the interference between the intake and exhaust valves and the piston due to the advance of the opening timing of the intake valve or the delay of the closing timing of the exhaust valve is inevitable.
【０００９】そこで、上記特開平１１−４４２１５号に
も開示されているように、ピストン頂面にバルブリセス
を凹設することにより吸排気弁とピストンとの干渉を回
避することが必要となる。Therefore, as disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-44215, it is necessary to avoid interference between the intake and exhaust valves and the piston by forming a valve recess in the top surface of the piston.
【００１０】ところで、このようにシリンダ内に直接燃
料を噴射してピストン頂部のキャビティ内にトラップし
成層燃焼させる直噴ガソリンエンジンは、具体的構成と
して、シリンダヘッドの下面にクランク軸方向の稜線部
分を挟んで吸気側および排気側に傾斜面を構成するペン
トルーフ形状の燃焼室凹部が形成され、該燃焼室凹部の
例えば略シリンダ軸線上の位置に点火プラグが配設され
るとともに、吸気側および排気側の傾斜面に吸気ポート
および排気ポートが形成されて、それら吸気ポートおよ
び排気ポートに吸気弁および排気弁がそれぞれ配設さ
れ、ピストン冠面がシリンダヘッドの燃焼室凹部に沿っ
たペントルーフ形状に形成され、該ペントルーフ形状の
ピストン冠面（すなわち頂面）に凹陥状のキャビティが
設けられ、燃焼室凹部の周縁にキャビティに向けて直接
燃料を噴射するよう燃料噴射弁が配設され、スワールに
よって燃料噴射弁からの燃料噴霧がキャビティ内の点火
プラグの周りに移送され、該点火プラグ周りに混合気が
偏在し成層化するよう構成されるのが普通である。その
場合、燃料噴射弁は、排気側では排気弁による熱の影響
やカーボンの付着等があって信頼性に問題があるため、
吸気側に配設される。また、キャビティは、燃料噴射弁
からの燃料噴霧がスワールに乗って略シリンダ軸線上の
点火プラグの近傍に運ばれるよう、シリンダ軸線近傍の
点火プラグを囲んで吸気側にオフセット（偏位）して配
設され、周縁部に弁軸方向から見た吸気弁の投影面が跨
がる大きさとされるのが普通である。A direct-injection gasoline engine in which fuel is directly injected into the cylinder and trapped in the cavity at the top of the piston to perform stratified combustion as described above has a specific configuration in which a ridge portion in the crankshaft direction is provided on the lower surface of the cylinder head. A pent-roof-shaped combustion chamber recess is formed on the intake side and the exhaust side with respect to the intake side, and a spark plug is arranged at, for example, a position substantially on the cylinder axis of the combustion chamber recess. An intake port and an exhaust port are formed on the inclined surface on the side, and an intake valve and an exhaust valve are respectively disposed on the intake port and the exhaust port. The piston crown surface is formed in a pent roof shape along the combustion chamber recess of the cylinder head. A concave cavity is provided in the pent roof-shaped piston crown surface (that is, the top surface), and the combustion chamber recess is formed. A fuel injection valve is arranged on the periphery of the fuel injection valve so as to directly inject fuel toward the cavity, and a swirl transfers fuel spray from the fuel injection valve around a spark plug in the cavity, and an air-fuel mixture flows around the spark plug. It is usually configured to be unevenly distributed and stratified. In that case, the fuel injection valve has a reliability problem on the exhaust side due to the influence of heat from the exhaust valve and adhesion of carbon, etc.,
It is arranged on the intake side. Also, the cavity is offset toward the intake side around the ignition plug near the cylinder axis so that the fuel spray from the fuel injection valve rides on the swirl and is transported to the vicinity of the ignition plug substantially on the cylinder axis. In general, the size is set so that the projection surface of the intake valve viewed from the valve axis direction straddles the peripheral portion.
【００１１】このように吸気側にオフセットしてキャビ
ティを設ける直噴ガソリンエンジンにおいてピストン頂
面にバルブリセスを設けようとすると、特に吸気弁の開
タイミングを進める場合のピストン頂面との干渉を回避
するよう吸気弁に対するバルブリセスをピストン頂面に
設ける場合には、バルブリセスが一部キャビティに重な
る配置となることによってバルブリセスを含めた実質的
なキャビティの周縁形状が歪なものとなり、それがキャ
ビティ外への燃料流出の要因となる。そして、バルブリ
セスを介してキャビティ外に燃料噴霧が流出することに
より混合気の成層度が低下してリーン限界が低下する。
また、キャビティ外に流出した燃料はピストン冠面とシ
リンダヘッドとの間の狭い空間に入り込むことになって
空気利用率が悪くなり、そのため、未燃燃料が増加しス
モークが発生してエミッションが悪化する。In the direct injection gasoline engine having the cavity offset to the intake side as described above, when the valve recess is provided on the piston top surface, interference with the piston top surface particularly when the opening timing of the intake valve is advanced is avoided. When a valve recess for the intake valve is provided on the top surface of the piston, the valve recess is partially overlapped with the cavity. This may cause fuel spill. Then, when the fuel spray flows out of the cavity through the valve recess, the degree of stratification of the air-fuel mixture is reduced, and the lean limit is reduced.
In addition, the fuel that has flowed out of the cavity enters the narrow space between the piston crown surface and the cylinder head, resulting in a poor air utilization rate. As a result, unburned fuel increases, smoke is generated, and emission is deteriorated. I do.
【００１２】吸排気のオーバーラップを拡大する手段と
しては、排気弁の閉タイミングを遅らせる方法もある。
直噴ガソリンエンジンにおいて例えばＶＶＴを採用して
所定の運転域で吸排気のオーバーラップを拡大する場合
に、排気弁を遅く閉じて排気ガスをシリンダ内へ導入す
ることによる内部ＥＧＲ以上に、吸気弁を早く開いて残
留ガスを吸気管内に導入する方が、点火タイミング直前
に吸気側から噴射される燃料の気化・霧化促進の効果が
期待できる。As means for expanding the overlap between the intake and exhaust, there is also a method of delaying the closing timing of the exhaust valve.
In a direct injection gasoline engine, for example, when VVT is employed to expand the overlap between intake and exhaust in a predetermined operating range, the intake valve is closed more than the internal EGR by closing the exhaust valve late and introducing exhaust gas into the cylinder. Opening the valve early and introducing the residual gas into the intake pipe can be expected to promote the vaporization and atomization of the fuel injected from the intake side immediately before the ignition timing.
【００１３】図１０は、横軸にエンジン負荷、縦軸にＨ
Ｃ排出量をとって、バルブリセスの全くない場合（丸プ
ロット）と、吸気側にバルブリセスを設けた場合（四角
プロット）と、排気側にバルブリセスを設けた場合（菱
形プロット）とのＨＣ排出量特性の比較を示し、また、
図１１は、横軸にエンジン負荷、縦軸に燃費をとって、
バルブリセスの全くない場合（丸プロット）と、吸気側
にバルブリセスを設けた場合（四角プロット）と、排気
側にバルブリセスを設けた場合（菱形プロット）との燃
費特性の比較を示している。バルブリセスは、ペントル
ーフ形状の吸気側傾斜面あるいは排気側傾斜面を噴射口
近傍を除いてキャビティより浅い所定深さに凹陥させ、
キャビティ周縁に跨がる凹陥状のリセスとしたものであ
る。これらのデータからも明らかなように、排気側にバ
ルブリセスを設けた場合（菱形プロット）はバルブリセ
スを全く設けない場合（丸プロット）とでは、ＨＣ排出
量、燃費共大差なく、吸気側にバルブリセスを設けた場
合（四角プロット）にＨＣ排出量特性及び燃費特性共改
善される。FIG. 10 shows the engine load on the horizontal axis and H on the vertical axis.
HC emission characteristics when there is no valve recess (circle plot), when a valve recess is provided on the intake side (square plot), and when a valve recess is provided on the exhaust side (diamond plot). Shows a comparison of
FIG. 11 shows engine load on the horizontal axis and fuel consumption on the vertical axis.
A comparison of fuel efficiency characteristics is shown between a case where there is no valve recess (circle plot), a case where a valve recess is provided on the intake side (square plot), and a case where a valve recess is provided on the exhaust side (diamond plot). The valve recess is formed by recessing the pent roof-shaped intake side inclined surface or exhaust side inclined surface to a predetermined depth shallower than the cavity except for the vicinity of the injection port,
It is a recessed recess extending over the periphery of the cavity. As is clear from these data, when the valve recess is provided on the exhaust side (diamond plot) and the valve recess is not provided at all (circle plot), there is no large difference in HC emission and fuel consumption. When provided (square plot), both the HC emission characteristics and the fuel consumption characteristics are improved.
【００１４】したがって、シリンダ内に直接燃料を噴射
してピストン頂面のキャビティ内にトラップし成層燃焼
させる火花点火式直噴エンジンにおいて、バルブタイミ
ングの自由度拡大のためピストン頂面にバルブリセスを
付加しても成層度が損なわれないようにすることが課題
である。Therefore, in a spark ignition type direct injection engine in which fuel is injected directly into a cylinder, trapped in a cavity on the top surface of the piston and stratified combustion is performed, a valve recess is added to the top surface of the piston to increase the degree of freedom of valve timing. The challenge is to ensure that the degree of stratification is not impaired.
【００１５】本発明は、上記課題を解決し、吸気側にバ
ルブリセスを設けることによりバルブタイミングの自由
度を高めて内部ＥＧＲ効果による燃料の気化・霧化促進
を可能としつつ、キャビティ外への燃料噴霧の流出によ
る成層度の低下を防止して、燃費及びエミッション性能
を高めることを目的とする。The present invention solves the above-mentioned problems, and provides a valve recess on the intake side to increase the degree of freedom in valve timing, thereby enabling the fuel to be vaporized and atomized by the internal EGR effect. It is an object of the present invention to prevent a decrease in the degree of stratification due to the outflow of spray and to improve fuel efficiency and emission performance.
【００１６】[0016]
【課題を解決するための手段】本発明は、シリンダヘッ
ド下面にペントルーフ形状の燃焼室凹部を有し、燃焼室
凹部に沿ったペントルーフ形状のピストン冠面に吸気側
に偏位したキャビティを有し、吸気側からキャビティに
向けて直接燃料を噴射し、スワールによって燃料噴霧を
点火プラグの周りに移送し、成層燃焼させるよう構成し
た火花点火式直噴エンジンの場合に、バルブタイミング
の自由度を高めるためのバルブリセスを特に吸気側に設
けることが、内部ＥＧＲ効果による燃料の気化・霧化の
促進に有利で、それによりリーン限界が高められて燃費
性能が向上するとともに、未燃焼成分であるＨＣ（炭化
水素）の排出量が低減されることを見い出し、吸気弁に
対するバルブリセスを設けることを前提として、次の構
成によりバルブリセスを介するキャビティ外への燃料噴
霧の流出防止を実現したものである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has a pentroof-shaped combustion chamber recess on the lower surface of a cylinder head, and a pentroof-shaped piston crown surface along the combustion chamber recess having a cavity deviated to the intake side. In the case of a spark ignition type direct injection engine configured to directly inject fuel from the intake side toward the cavity, transfer fuel spray around the spark plug by swirl, and perform stratified combustion, the degree of freedom of valve timing is increased. Is particularly advantageous on the intake side to promote the vaporization and atomization of the fuel by the internal EGR effect, thereby increasing the lean limit and improving the fuel consumption performance, and at the same time, the HC (unburned component) (Hydrocarbons) was found to be reduced, and assuming that a valve recess for the intake valve was provided, the valve It is obtained by realizing the outflow prevention of the fuel spray to the outside of the cavity through the scan.
【００１７】すなわち、請求項１に係る発明は、シリン
ダヘッドの下面にクランク軸方向の稜線部分を挟んで吸
気側および排気側のシリンダボア周縁近傍に達する傾斜
面を成すペントルーフ形状の燃焼室凹部が形成され、該
燃焼室凹部の略シリンダ軸線上の位置に点火プラグが配
設されるとともに、吸気側および排気側の傾斜面に吸気
ポートおよび排気ポートが形成されて、それら吸気ポー
トおよび排気ポートに吸気弁および排気弁がそれぞれ配
設され、ピストン冠面が上記シリンダヘッドの燃焼室凹
部に沿ったペントルーフ形状に形成され、該ペントルー
フ形状のピストン冠面にシリンダ軸線に対し吸気側に偏
位して弁軸方向から見た上記吸気弁の投影面が跨がる位
置まで拡がるとともにシリンダ軸線近傍で上記点火プラ
グよりも排気側まで拡がる凹陥状のキャビティが設けら
れ、上記燃焼室凹部の吸気側に上記キャビティに向けて
直接燃料を噴射するよう燃料噴射弁が配設され、シリン
ダ内にスワールを生成するスワール生成手段が設けら
れ、該スワール生成手段により生成されたスワールによ
って上記燃料噴射弁からの燃料噴霧が上記キャビティ内
の点火プラグの周りに移送され、該点火プラグ周りに混
合気が偏在し成層化するよう構成された火花点火式直噴
エンジンにおいて、上記点火プラグに対しスワール上流
側且つ上記燃料噴射弁に対しスワール下流側で上記投影
面が上記キャビティ周縁部に跨がる吸気弁に対し、該吸
気弁の上記投影面を包含するピストン冠面の所定位置に
該吸気弁のリフトを逃げるための円形で内側が上記キャ
ビティに包含される形状のバルブリセスを弁軸方向に上
記キャビティより浅い所定量の深さで設けることを前提
とする。That is, according to the first aspect of the present invention, a pent roof-shaped combustion chamber recess is formed on the lower surface of the cylinder head so as to form an inclined surface reaching the vicinity of the cylinder bores on the intake and exhaust sides with the ridge in the crankshaft direction interposed therebetween. An ignition plug is disposed at a position substantially on the cylinder axis of the combustion chamber recess, and an intake port and an exhaust port are formed on the inclined surfaces on the intake side and the exhaust side. A valve and an exhaust valve are respectively provided, a piston crown surface is formed in a pent roof shape along the combustion chamber recess of the cylinder head, and the valve is displaced toward the intake side with respect to the cylinder axis on the piston roof surface of the pent roof shape. It extends to the position where the projection surface of the intake valve as seen from the axial direction straddles, and near the cylinder axis to the exhaust side from the spark plug. An expanding concave cavity is provided, a fuel injection valve is arranged on the intake side of the combustion chamber concave portion so as to inject fuel directly toward the cavity, and a swirl generating means for generating a swirl in the cylinder is provided. A spark ignition configured to transfer fuel spray from the fuel injection valve around the ignition plug in the cavity by the swirl generated by the swirl generation means, and the mixture is unevenly distributed around the ignition plug and stratified. In the direct injection type engine, the projection surface is swirl upstream with respect to the spark plug and swirl downstream with respect to the fuel injection valve. A valve recess having a circular shape and a shape whose inner side is included in the cavity for allowing the lift of the intake valve to escape to a predetermined position of the piston crown surface to be included; The assumed be provided in the depth of the shallow predetermined amount than the cavity in the valve shaft direction.
【００１８】そして、上記バルブリセスの円形部の周縁
と上記キャビティの排気側周縁とに接する接線よりキャ
ビティ内方側のピストン冠面に上記バルブリセスの延長
として該バルブリセスと同じ深さの切り欠き部を設け
る。A notch having the same depth as the valve recess is provided as an extension of the valve recess on the piston crown surface on the inner side of the cavity from a tangent line contacting the periphery of the circular portion of the valve recess and the periphery of the exhaust side of the cavity. .
【００１９】こうすることにより、バルブリセス円形部
の周縁とキャビティ排気側周縁とに接する接線方向のガ
イド壁が形成される。そして、このガイド壁によって、
スワールに乗りキャビティ内壁に沿って点火プラグへ運
ばれる途中でバルブリセスにはみ出そうとする燃料噴霧
が滑らかにリセス周壁に向けてガイドされ、リセス周壁
に沿って速やかにキャビティ内に戻り、キャビティ内の
スワールに乗った燃料噴霧の流れに合流する。In this way, a tangential guide wall is formed which is in contact with the peripheral edge of the circular portion of the valve recess and the peripheral edge on the cavity exhaust side. And with this guide wall,
On the way, the fuel spray, which tends to protrude into the valve recess along the inner wall of the cavity while being carried to the spark plug along the inner wall of the cavity, is smoothly guided toward the peripheral wall of the recess, and quickly returns to the inside of the cavity along the peripheral wall of the recess. Joins the flow of fuel spray on the.
【００２０】こうして着火時に燃料噴霧がキャビティ内
に留まり成層度が確保されることによってリーン限界が
向上し、空気利用率が向上し、また、吸気弁の開弁特性
の自由度が高まり、吸気弁の開タイミングを進めること
による内部ＥＧＲ効果を高めて燃料の気化・霧化を促進
することが可能となり、相乗的に燃費及びエミッション
性能が向上する。In this way, the fuel spray stays in the cavity at the time of ignition and the stratification is ensured, whereby the lean limit is improved, the air utilization rate is improved, and the degree of freedom of the opening characteristics of the intake valve is increased. The internal EGR effect by advancing the opening timing of the fuel can be enhanced to promote the vaporization and atomization of the fuel, so that the fuel efficiency and the emission performance are synergistically improved.
【００２１】また、請求項２に係る発明は、シリンダヘ
ッドの下面にクランク軸方向の稜線部分を挟んで吸気側
および排気側のシリンダボア周縁近傍に達する傾斜面を
成すペントルーフ形状の燃焼室凹部が形成され、該燃焼
室凹部の略シリンダ軸線上の位置に点火プラグが配設さ
れるとともに、吸気側および排気側の傾斜面に吸気ポー
トおよび排気ポートが形成され、上記吸気ポートは二つ
で、それら吸気ポートおよび排気ポートに吸気弁および
排気弁がそれぞれ配設され、ピストン冠面が上記シリン
ダヘッドの燃焼室凹部に沿ったペントルーフ形状に形成
され、該ペントルーフ形状のピストン冠面にシリンダ軸
線に対し吸気側に偏位して各弁軸方向から見た上記二つ
の吸気弁の各投影面が跨がる位置まで拡がるとともにシ
リンダ軸線近傍で上記点火プラグよりも排気側まで拡が
る凹陥状のキャビティが設けられ、上記燃焼室凹部の吸
気側に上記キャビティに向けて直接燃料を噴射するよう
燃料噴射弁が配設され、シリンダ内にスワールを生成す
るスワール生成手段が設けられ、該スワール生成手段に
より生成されたスワールによって上記燃料噴射弁からの
燃料噴霧が上記キャビティ内の点火プラグの周りに移送
され、該点火プラグ周りに混合気が偏在し成層化するよ
う構成された火花点火式直噴エンジンにおいて、上記二
つの吸気弁に対し、それら吸気弁の上記投影面を包含す
るピストン冠面の所定位置にそれら吸気弁のリフトを逃
げるための円形で内側が上記キャビティに包含される形
状のバルブリセスを弁軸方向に上記キャビティより浅い
所定量の深さでそれぞれ設けることを前提とする。According to the second aspect of the present invention, a pentroof-shaped combustion chamber recess is formed on the lower surface of the cylinder head so as to form an inclined surface reaching near the periphery of the cylinder bore on the intake side and the exhaust side with the ridge in the crankshaft direction interposed therebetween. A spark plug is disposed at a position substantially on the cylinder axis of the combustion chamber concave portion, and an intake port and an exhaust port are formed on the inclined surfaces on the intake side and the exhaust side. An intake valve and an exhaust valve are respectively provided at the intake port and the exhaust port, and the piston crown is formed in a pent roof shape along the combustion chamber recess of the cylinder head. The projections of the two intake valves as seen from each valve axis direction extend to the position where they straddle, A recessed cavity extending to the exhaust side from the spark plug is provided, and a fuel injection valve is disposed on the intake side of the combustion chamber recess so as to inject fuel directly toward the cavity, thereby generating a swirl in the cylinder. The swirl generated by the swirl generating means transfers the fuel spray from the fuel injection valve around the ignition plug in the cavity, and the air-fuel mixture is unevenly distributed around the ignition plug and stratified. In the spark ignition type direct injection engine configured to be configured as described above, with respect to the two intake valves, a circular shape for escaping the lift of the intake valves at a predetermined position on the piston crown including the projection surface of the intake valves. Providing a valve recess whose inside is contained in the cavity at a predetermined depth shallower than the cavity in the valve axis direction. It assumed.
【００２２】そして、上記二つの吸気弁に対するバルブ
リセスの円形部の双方の周縁に接する一つの円弧よりキ
ャビティ内方側のピストン冠面にそれぞれのバルブリセ
スの延長として各バルブリセスと同じ深さの切り欠き部
をそれぞれ設け、それら双方の切り欠き部の間で上記キ
ャビティの排気側周縁の形状を上記一つの円弧により形
成する。A notch having the same depth as each valve recess as an extension of each valve recess in the piston crown surface inside the cavity from one arc contacting both peripheral edges of the circular portion of the valve recess for the two intake valves. Are provided, and the shape of the peripheral edge on the exhaust side of the cavity is formed by the one circular arc between the two notches.
【００２３】この場合も、バルブリセス円形部の周縁と
キャビティ排気側周縁とに接する接線方向のガイド壁が
形成され、このガイド壁によって、スワールに乗りキャ
ビティ内壁に沿って点火プラグへ運ばれる途中でバルブ
リセスにはみ出そうとする燃料噴霧が滑らかにリセス周
壁に向けてガイドされ、リセス周壁に沿って速やかにキ
ャビティ内に戻り、キャビティ内のスワールに乗った燃
料噴霧の流れに合流する。そして、着火時に燃料噴霧が
キャビティ内に留まり成層度が確保され、それによって
リーン限界が向上し、空気利用率が向上し、また、吸気
弁の開弁特性の自由度が高まり、吸気弁の開タイミング
を進める内部ＥＧＲ効果を高めて燃料の気化・霧化を促
進することが可能となり、相乗的に燃費及びエミッショ
ン性能が向上する。In this case as well, a tangential guide wall is formed in contact with the peripheral edge of the circular section of the valve recess and the peripheral edge on the cavity exhaust side, and the guide wall rides on the swirl to transport the valve recess along the inner wall of the cavity to the spark plug. The fuel spray to be protruded is smoothly guided toward the peripheral wall of the recess, quickly returns into the cavity along the peripheral wall of the recess, and joins the flow of the fuel spray on the swirl in the cavity. At the time of ignition, the fuel spray stays in the cavity to secure the degree of stratification, thereby improving the lean limit, improving the air utilization rate, and increasing the degree of freedom of the opening characteristics of the intake valve, and opening the intake valve. The internal EGR effect that advances the timing can be enhanced to promote the vaporization and atomization of the fuel, so that the fuel efficiency and the emission performance are synergistically improved.
【００２４】請求項３に係る発明は、請求項１及び請求
項２の構成を前提として、燃料噴射弁から噴射された燃
料の噴霧エリアがキャビティ内で点火プラグよりスワー
ル上流において燃料噴射弁の噴口中心と弁軸方向から見
た吸気弁の軸心とを結ぶ線に対し近接してキャビティ内
方側に形成されるよう、燃料噴射弁の噴口軸線および噴
霧角とスワール強度を設定するものである。According to a third aspect of the present invention, based on the configuration of the first and second aspects, the spray area of the fuel injected from the fuel injection valve is swirl upstream of the spark plug in the cavity at the injection port of the fuel injection valve. The injection axis of the fuel injection valve, the spray angle and the swirl strength are set so as to be formed on the inner side of the cavity close to a line connecting the center and the axis of the intake valve viewed from the valve axis direction. .
【００２５】こうすることにより、キャビティ外への燃
料噴霧の流出を一層確実に防止できる。This makes it possible to more reliably prevent the fuel spray from flowing out of the cavity.
【００２６】また、請求項４に係る発明は、請求項１、
請求項２及び請求項３の構成を前提とし、少なくとも一
部の運転域において吸気弁の開期間と排気弁の開期間と
のオーバーラップ期間が、上死点の前後に跨がるととも
に、吸気弁が開いてから上死点までのクランク角が上死
点から排気弁が閉じるまでのクランク角よりも大きい設
定とするものである。The invention according to claim 4 is based on claim 1,
On the premise of the constitutions of claims 2 and 3, the overlap period between the opening period of the intake valve and the opening period of the exhaust valve in at least a part of the operating range spans before and after top dead center, and The crank angle from the opening of the valve to the top dead center is set to be larger than the crank angle from the top dead center to the closing of the exhaust valve.
【００２７】バルブタイミングをこのような設定とする
ことにより、内部ＥＧＲ効果によって短時間での燃料の
燃料の気化・霧化促進が可能となるとともに、ピストン
上昇時に掻き上げられた未燃焼燃料成分（ＨＣ）が排気
弁が閉じる瞬間に吸気ポート側へ押し出され、それが再
度シリンダ内に吸い込まれことになって、ＨＣ排出量低
減に寄与する。By setting the valve timing in such a manner, it is possible to accelerate the vaporization and atomization of the fuel in a short time by the internal EGR effect, and the unburned fuel component ( HC) is pushed to the intake port side at the moment when the exhaust valve closes, and is sucked into the cylinder again, thereby contributing to a reduction in HC emission.
【００２８】[0028]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００２９】図１は本発明の実施の形態の一例に係る火
花点火式直噴エンジンの燃焼室部分の構造を吸排気弁軸
を通るシリンダ軸線方向の縦断面で示す。このエンジン
は直列多気筒で、複数のシリンダ１を構成するシリンダ
ブロック２を有し、そのシリンダブロック２の上端にシ
リンダヘッド３が組み付けられている。そして、各シリ
ンダ１に上下方向すなわちシリンダ軸線４方向に往復動
可能にピストン５が嵌装されている。ピストン５は、連
結棒（図示せず）を介してクランク軸（図示せず）に連
結される。FIG. 1 shows a structure of a combustion chamber portion of a spark ignition type direct injection engine according to an embodiment of the present invention in a vertical cross section in a cylinder axis direction passing through an intake / exhaust valve shaft. This engine is an in-line multi-cylinder, having a cylinder block 2 constituting a plurality of cylinders 1, and a cylinder head 3 is mounted on an upper end of the cylinder block 2. A piston 5 is fitted to each cylinder 1 so as to be able to reciprocate in the vertical direction, that is, in the direction of the cylinder axis 4. The piston 5 is connected to a crankshaft (not shown) via a connecting rod (not shown).
【００３０】シリンダヘッド３の下面には、シリンダ軸
線４近傍を前後方向すなわちクランク軸方向に延びる稜
線部分６ａを挟んで左側（吸気側）及び右側（排気側）
がそれぞれ傾斜しシリンダボアの周縁近傍に達する吸気
側傾斜面６ｂと排気側傾斜面６ｃとを構成する所謂ペン
トルーフ形状の燃焼室凹部６が形成されている。そし
て、その燃焼室凹部６の略シリンダ軸線４上で僅かに排
気側にオフセット（偏位）した位置に点火プラグ７が配
設され、吸気側傾斜面６ｂには図１において前後に略重
なる位置に二つの吸気ポート８ａ、８ｂが、また、排気
側傾斜面６ｃにはやはり前後に略重なる位置に二つの排
気ポート９ａ、９ｂが形成され、それら各吸気ポート８
ａ、８ｂ及び各排気ポート９ａ、９ｂに吸気弁１０ａ、
１０ｂ及び排気弁１１ａ、１１ｂがそれぞれ配設されて
いる。吸気弁１０ａ、１０ｂ及び排気弁１１ａ、１１ｂ
は、シリンダヘッド３の上部に配設される吸気用カム軸
（図示せず）及び排気用カム軸（図示せず）によってそ
れぞれ開閉駆動されるもので、そのうち、吸気用カム軸
にクランク軸からの駆動力を伝達する伝達経路には、吸
気弁１０ａ、１０ｂのバルブタイミングを可変とするよ
う、ＶＶＴすなわち可変バルブタイミング機構（図示せ
ず）が配設されている。On the lower surface of the cylinder head 3, a left (intake side) and a right (exhaust side) sandwiching a ridge 6 a extending in the front-rear direction near the cylinder axis 4, that is, in the crankshaft direction.
Are formed so as to form a so-called pent roof-shaped combustion chamber recess 6 which forms an intake-side inclined surface 6b and an exhaust-side inclined surface 6c each of which inclines to reach near the periphery of the cylinder bore. The ignition plug 7 is disposed at a position slightly offset (deviation) to the exhaust side on the substantially cylinder axis 4 of the combustion chamber concave portion 6, and is located on the intake side inclined surface 6 b at a position substantially overlapping back and forth in FIG. 1. In addition, two intake ports 8a and 8b are formed on the exhaust-side inclined surface 6c, and two exhaust ports 9a and 9b are formed on the exhaust-side inclined surface 6c so as to substantially overlap each other.
a, 8b and each exhaust port 9a, 9b with an intake valve 10a,
10b and exhaust valves 11a and 11b are provided respectively. Intake valves 10a, 10b and exhaust valves 11a, 11b
Are driven to open and close by an intake camshaft (not shown) and an exhaust camshaft (not shown), respectively, which are disposed above the cylinder head 3. A VVT, that is, a variable valve timing mechanism (not shown), is provided in the transmission path for transmitting the driving force of the intake valves 10a and 10b to make the valve timing variable.
【００３１】ピストン５の頂面（ピストン冠面）は、上
記シリンダヘッド３下面の燃焼室凹部６に沿った中高の
ペントルーフ形状を基本とし、稜線部分１２ａと吸気側
傾斜面１２ｂと排気側傾斜面１２ｃがシリンダヘッド３
側の稜線部分６ａ、吸気側傾斜面６ｂ、排気側傾斜面６
ｃとの間隙が略均一となるよう形状のものである。そし
て、そのペントルーフ形状のピストン冠面に、シリンダ
軸線４に対し吸気側にオフセット（偏位）して、凹陥状
のキャビティ１３が設けられている。The top surface (piston crown surface) of the piston 5 is basically a pent roof shape of a middle height along the combustion chamber recess 6 on the lower surface of the cylinder head 3, and has a ridge portion 12a, an intake side inclined surface 12b, and an exhaust side inclined surface. 12c is the cylinder head 3
Side ridge 6a, intake side inclined surface 6b, exhaust side inclined surface 6
c so that the gap with c is substantially uniform. A recessed cavity 13 is provided on the pent roof-shaped piston crown so as to be offset (displaced) toward the intake side with respect to the cylinder axis 4.
【００３２】キャビティ１３は二つの吸気弁１０ａ、１
０ｂのそれぞれの弁軸方向から見た投影面が跨がる位置
まで拡がるとともに、シリンダ軸線４近傍で点火プラグ
７よりも排気側まで拡がるもので、図２に示すように平
面視にてクランク軸方向にやや長い略長円形状とされて
いる。The cavity 13 has two intake valves 10a, 1
0b extends to a position where the projection plane as seen from the valve axis direction of each valve straddles, and extends to the exhaust side from the ignition plug 7 in the vicinity of the cylinder axis 4, as shown in FIG. It has a substantially elliptical shape slightly longer in the direction.
【００３３】そして、シリンダヘッド３には、燃焼室凹
部６の吸気側周縁に臨む位置に、ピストン冠面の上記キ
ャビティ１３に向けて直接燃料を噴射するよう噴口軸線
がシリンダ軸線４と交差し斜め下方に所定の設置角（シ
リンダヘッド３下面に対し例えば４２゜の角度）をなす
設定で燃料噴射弁１４が配設されている。In the cylinder head 3, the injection port axis intersects the cylinder axis 4 obliquely so as to inject fuel directly toward the cavity 13 in the piston crown surface at a position facing the intake side peripheral edge of the combustion chamber recess 6. The fuel injection valve 14 is disposed below at a predetermined installation angle (for example, an angle of 42 ° with respect to the lower surface of the cylinder head 3).
【００３４】また、図２に示すようにピストン５の頂面
には、二つの吸気弁１０ａ、１０ｂのそれぞれの弁軸方
向から見た投影面を包含しそれら投影面よりやや大きい
範囲に、各吸気弁１０ａ、１０ｂのリフトを逃げるため
の円形で内側が上記キャビティ１３に包含される形状の
二つのバルブリセス１５ａ、１５ｂが、それぞれ弁軸方
向に上記キャビティ１３より浅い所定量の深さでそれぞ
れ設けられている。As shown in FIG. 2, the top surface of the piston 5 includes projection surfaces of the two intake valves 10a and 10b viewed from the respective valve axis directions, and each projection surface is slightly larger than the projection surfaces. Two valve recesses 15a, 15b each having a circular shape and the inside of which is included in the cavity 13 for escaping the lift of the intake valves 10a, 10b are respectively provided at predetermined depths shallower than the cavity 13 in the valve axis direction. Have been.
【００３５】そして、各バルブリセス１５ａ、１５ｂの
キャビティ１３の外に位置する各円形部の周縁とキャビ
ティ１３の排気側周縁とに接する各接線１６ａ、１６ｂ
よりキャビティ１３内方側のピストン冠面に、各バルブ
リセス１５ａ、１５ｂの延長としてそれらバルブリセス
１５ａ、１５ｂと同じ深さの切り欠き部１７ａ、１７ｂ
が設けられている。Each tangent line 16a, 16b which contacts the periphery of each circular portion located outside the cavity 13 of each of the valve recesses 15a, 15b and the periphery of the cavity 13 on the exhaust side.
Notch portions 17a, 17b of the same depth as the valve recesses 15a, 15b are formed as extensions of the valve recesses 15a, 15b on the piston crown surface on the inner side of the cavity 13.
Is provided.
【００３６】この実施の形態の変形例として、ピストン
５の頂面を図３に示すように形成することもできる。こ
の場合、ピストン５の頂面にはやはり二つの吸気弁１０
ａ、１０ｂのそれぞれの弁軸方向から見た投影面を包含
しそれら投影面よりやや大きい範囲に、各吸気弁１０
ａ、１０ｂのリフトを逃げるための円形で内側が上記キ
ャビティ１３に包含される形状の二つのバルブリセス１
５ａ、１５ｂを、それぞれ弁軸方向に上記キャビティ１
３より浅い所定量の深さでそれぞれ設ける。そして、そ
れら二つの吸気弁１０ａ、１０ｂに対するバルブリセス
１５ａ、１５ｂの円形部の双方の周縁に接する一つの円
弧１８よりキャビティ１３内方側のピストン冠面にそれ
ぞれのバルブリセス１５ａ、１５ｂの延長として各バル
ブリセス１５ａ、１５ｂと同じ深さの切り欠き部１９
ａ、１９ｂをそれぞれ設け、それら双方の切り欠き部１
９ａ、１９ｂの間で上記キャビティ１３の排気側周縁の
形状を上記一つの円弧１８により形成されたものとす
る。As a modification of this embodiment, the top surface of the piston 5 can be formed as shown in FIG. In this case, the top surface of the piston 5 also has two intake valves 10
a, 10b, each of the intake valves 10 includes a projection plane viewed from the valve axis direction and is slightly larger than the projection planes.
a, two valve recesses 1 for escape of lifts 10 and 10
5a and 15b are respectively connected to the cavity 1 in the valve axis direction.
Each is provided at a predetermined depth which is shallower than 3. Each of the valve recesses 15a, 15b is formed as an extension of the respective valve recesses 15a, 15b on the piston crown surface on the inner side of the cavity 13 from one arc 18 which is in contact with both peripheral edges of the circular portions of the valve recesses 15a, 15b for the two intake valves 10a, 10b. Notch 19 of the same depth as 15a, 15b
a and 19b, respectively, and the cutout portions 1 of both of them are provided.
It is assumed that the shape of the peripheral edge on the exhaust side of the cavity 13 is formed by the one circular arc 18 between 9a and 19b.
【００３７】二つの吸気ポート８ａ、８ｂは、各気筒毎
の独立吸気通路（図示せず）から二つに分岐した通路部
分のそれぞれに接続され、それら二つの通路部分の一方
（図１において背面側の吸気ポート８ｂにつながる通路
部分）に通路面積を制御する制御弁（図示せず）が設け
られて、この一方の通路部分の制御弁を閉制御すること
により、他方（図１において表面側）の通路部分につな
がる吸気ポート８ａからの吸気流動によりシリンダ１内
に図２又は図３において反時計周り（矢印で示す方向）
のスワール（横渦）が生成されるようになっている。つ
まり、二つの吸気ポート８ａ、８ｂと、上記各通路部分
及び上記制御弁とでスワール生成手段が構成されてい
る。そして、上記制御弁の開度によってスワール強度が
制御可能である。The two intake ports 8a and 8b are respectively connected to two passage portions branched from independent intake passages (not shown) for each cylinder, and one of the two passage portions (the rear surface in FIG. 1). A control valve (not shown) for controlling a passage area is provided in a passage portion connected to the intake port 8b on the side, and the control valve in one of the passage portions is closed to control the other (the surface side in FIG. 1). 2) or 3 (in the direction indicated by the arrow) in the cylinder 1 due to the flow of intake air from the intake port 8a connected to the passage portion of FIG.
Swirl (lateral vortex) is generated. That is, the two intake ports 8a and 8b, the respective passage portions, and the control valve constitute a swirl generating means. The swirl intensity can be controlled by the opening of the control valve.
【００３８】以上の構成からなるエンジンは、低回転低
負荷側の所定運転域を成層燃焼領域とし、それより高回
転高負荷の運転域を均一燃焼領域とする。In the engine having the above-described structure, a predetermined operating range on the low rotation and low load side is defined as a stratified combustion region, and an operation range with a higher rotation and high load is defined as a uniform combustion region.
【００３９】そして、成層燃焼領域では、上記制御弁を
閉制御して、シリンダ１内に例えばスワール比２．５〜
３．０のスワールを生起させるとともに、ＶＶＴ制御に
より吸気弁８ａ、８ｂの開タイミングを進めて例えばＢ
ＴＤＣ（上死点前）４１゜とし、圧縮上死点手前近傍の
例えばＢＴＤＣ５０〜６０゜で燃料を噴射し、例えばＢ
ＴＤＣ２０゜で点火する。燃料圧力は例えば８ＭＰａ、
噴霧角は例えば６０゜（燃料圧力８ＭＰａ時）である。In the stratified charge combustion region, the control valve is controlled to be closed so that a swirl ratio of 2.5 to
A swirl of 3.0 is generated, and the opening timing of the intake valves 8a and 8b is advanced by VVT control, for example, B
TDC (before top dead center) is set to 41 °, and fuel is injected at, for example, BTDC 50 to 60 ° near the compression top dead center.
Ignition at 20 ° TDC. The fuel pressure is, for example, 8 MPa,
The spray angle is, for example, 60 ° (at a fuel pressure of 8 MPa).
【００４０】燃料噴射弁１４の噴口軸線および噴霧角と
スワール強度（スワール比）は、燃料噴射弁１４から噴
射された燃料の噴霧エリアが、図２及び図３に示すよう
にキャビティ１３内で点火プラグ７よりスワール上流に
おいて燃料噴射弁１４の噴口２０中心と弁軸方向から見
た吸気弁の軸心２１とを結ぶ線に対し近接してキャビテ
ィ１３内方側に形成されるよう設定されたものである。The injection port axis, the spray angle and the swirl intensity (swirl ratio) of the fuel injection valve 14 indicate that the spray area of the fuel injected from the fuel injection valve 14 is ignited in the cavity 13 as shown in FIGS. It is set so as to be formed on the inner side of the cavity 13 close to the line connecting the center of the injection port 20 of the fuel injection valve 14 and the axis 21 of the intake valve viewed from the valve axis direction upstream of the plug 7. It is.
【００４１】図４にＶＶＴによるバルブタイミングの制
御例を示す。均一燃焼領域と成層燃焼領域との吸気カム
の位相差は例えば４０゜で、成層燃焼領域での開弁期間
は図４に点線で示す均一燃焼領域での設定から実線で示
す設定へと全体が４０゜変化する。そして、成層燃焼領
域での吸気弁１０ａ、１０ｂの開タイミング（Ｉ.Ｏ.）
が上述のように例えばＢＴＤＣ（上死点前）４１゜とな
る。この場合、図４に示すように成層燃焼領域における
吸気弁１０ａ、１０ｂの開期間と排気弁１１ａ、１１ｂ
の開期間とのオーバーラップ期間は、上死点（ＴＤＣ）
の前後に跨がり、且つ、吸気弁１０ａ、１０ｂの開タイ
ミング（Ｉ.Ｏ.）から上死点（ＴＤＣ）までのクランク
角が、上死点（ＴＤＣ）から排気弁１１ａ、１１ｂの閉
タイミング（Ｅ.Ｃ.）までのクランク角よりも大きい。FIG. 4 shows an example of control of valve timing by VVT. The phase difference of the intake cam between the uniform combustion region and the stratified combustion region is, for example, 40 °, and the valve opening period in the stratified combustion region is entirely changed from the setting in the uniform combustion region indicated by the dotted line in FIG. It changes by 40 °. Then, the opening timings (IO) of the intake valves 10a and 10b in the stratified combustion region.
Is, for example, BTDC (before top dead center) 41 ° as described above. In this case, as shown in FIG. 4, the open periods of the intake valves 10a and 10b and the exhaust valves 11a and 11b in the stratified combustion region.
Is the top dead center (TDC)
, And the crank angle from the opening timing (IO) of the intake valves 10a, 10b to the top dead center (TDC) is the closing timing of the exhaust valves 11a, 11b from the top dead center (TDC). It is larger than the crank angle up to (EC).
【００４２】こうした設定とすることにより、成層燃焼
領域において圧縮上死点手前近傍の例えばＢＴＤＣ５０
〜６０゜で燃料噴射弁１４から噴射された燃料は噴霧と
なってキャビティ１３内でスワールにより点火プラグ７
の周りに移送され、点火プラグ７の周りに混合気が偏在
し成層化する。With such a setting, in the stratified combustion region, for example, BTDC50 near the top dead center of the compression stroke.
The fuel injected from the fuel injection valve 14 at an angle of about 60 ° becomes a spray and is swirled in the cavity 13 in the ignition plug 7.
And the mixture is unevenly distributed around the ignition plug 7 and stratified.
【００４３】そして、図２に示すピストン形状の場合、
切り欠き部１７ａ、１７ｂの周壁がガイド壁となり、特
に点火プラグ７に対しスワール上流側で且つ燃料噴射弁
１４に対しスワール下流側となる切り欠き１７ａの周壁
がガイド壁となって、スワールに乗りキャビティ１３内
壁に沿い点火プラグ７へ運ばれる途中でバルブリセス１
５ａにはみ出そうとする燃料噴霧が滑らかにガイドさ
れ、速やかにキャビティ１３内に戻され、キャビティ１
３内のスワールに乗った燃料噴霧の流れに合流する。Then, in the case of the piston shape shown in FIG.
The peripheral walls of the notches 17a and 17b serve as guide walls, and in particular, the peripheral wall of the notch 17a which is on the swirl upstream side with respect to the spark plug 7 and the swirl downstream with respect to the fuel injection valve 14 serves as a guide wall, and rides on the swirl. The valve recess 1 is transported along the inner wall of the cavity 13 to the ignition plug 7.
5a is smoothly guided into the cavity 13 and quickly returned to the cavity 13.
3 joins the flow of the fuel spray on the swirl.
【００４４】また、図３に示すピストン形状の場合、切
り欠き部１９ａ、１９ｂとキャビティ１３の排気側周縁
部分の円弧１８からなる周壁がガイド壁となり、特に点
火プラグ７に対しスワール上流側で且つ燃料噴射弁１４
に対しスワール下流側となる切り欠き部１９ａの周壁が
ガイド壁となって、スワールに乗りキャビティ１３内壁
に沿い点火プラグ７へ運ばれる途中でバルブリセス１５
ａにはみ出そうとする燃料噴霧が滑らかにガイドされ、
速やかにキャビティ１３内に戻され、キャビティ１３内
のスワールに乗った燃料噴霧の流れに合流する。In the case of the piston shape shown in FIG. 3, the peripheral wall formed by the notches 19a and 19b and the circular arc 18 at the peripheral edge on the exhaust side of the cavity 13 serves as a guide wall. Fuel injection valve 14
On the other hand, the peripheral wall of the notch portion 19a located on the downstream side of the swirl serves as a guide wall, and the valve recess 15 is entrained on the swirl along the inner wall of the cavity 13 and conveyed to the ignition plug 7.
The fuel spray that tries to protrude into a is smoothly guided,
It is quickly returned into the cavity 13 and joins the flow of the fuel spray on the swirl in the cavity 13.
【００４５】こうして着火時に燃料噴霧がキャビティ１
３内に留まり、成層度が確保されることにより、リーン
限界が向上し、空気利用率が向上する。また、吸気ＶＶ
Ｔによる内部ＥＧＲ効果が高まり、燃料の気化・霧化が
促進される。そして、相乗的に燃費及びエミッション性
能が向上する。また、吸気弁１０ａ、１０ｂの開タイミ
ング（Ｉ.Ｏ.）から上死点（ＴＤＣ）までのクランク角
が、上死点（ＴＤＣ）から排気弁１１ａ、１１ｂの閉タ
イミング（Ｅ.Ｃ.）までのクランク角よりも大きいこと
により、ピストン上昇時に掻き上げられた未燃焼燃料成
分（ＨＣ）が排気弁１１ａ、１１ｂが閉じる瞬間に吸気
ポート８ａ、８ｂ側へ押し出され、それが再度シリンダ
内に吸い込まれて燃焼することになり、ＨＣ排出量が一
層低減される。In this way, when the fuel is sprayed,
3 and the stratification is ensured, so that the lean limit is improved and the air utilization rate is improved. Also, the intake VV
The internal EGR effect by T increases, and the vaporization and atomization of the fuel are promoted. Then, the fuel efficiency and the emission performance are synergistically improved. The crank angle from the opening timing (IO) of the intake valves 10a and 10b to the top dead center (TDC) is determined from the top timing (TDC) to the closing timing (EC) of the exhaust valves 11a and 11b. The unburned fuel component (HC), which has been scraped up when the piston is raised, is pushed out to the intake ports 8a, 8b at the moment when the exhaust valves 11a, 11b are closed, and the unburned fuel component (HC) is again injected into the cylinder. It is sucked and burned, and the amount of HC emission is further reduced.
【００４６】成層燃焼領域では上述のようにスワール比
を２．５〜３．０とする。ここで、スワール比とは、一
般に気筒内の混合気（吸入空気）の横渦の旋回数をエン
ジン回転数で割った値で定義されるものである。そし
て、混合気の横渦の旋回数は、例えば図５に示すように
エンジンのボア径がＤであるとして、シリンダヘッド下
面Ｆ1から距離１．７５Ｄだけ下方の位置Ｆ2にインパル
ススワールメータ３０を設置し、このインパルススワー
ルメータ３０に作用するトルク（インパルススワールメ
ータトルク）を検出し、このインパルススワールメータ
トルクに基づいてよく知られた手法で算出する。なお、
図５においてＦ3は下死点位置にあるピストン頂面を示
している。In the stratified combustion region, the swirl ratio is set to 2.5 to 3.0 as described above. Here, the swirl ratio is generally defined by a value obtained by dividing the number of revolutions of the lateral vortex of the air-fuel mixture (intake air) in the cylinder by the engine speed. The number of turns of the horizontal vortex of the mixture, for example the figure as the bore diameter of the engine, as shown in 5 is D, the impulse swirl meter 30 to the position F 2 the downwardly from the cylinder head lower surface F 1 by a distance 1.75D Is installed, a torque acting on the impulse swirl meter 30 (impulse swirl meter torque) is detected, and a calculation is performed by a well-known method based on the impulse swirl meter torque. In addition,
F 3 shows the piston top surface at the bottom dead center position in FIG.
【００４７】インパルススワールメータトルクは、次の
ような手順で測定される。すなわち、上記Ｆ2位置にイ
ンパルススワールメータ３０を配置し、ピストン頂面に
作用するスワールのエネルギをインパルススワールメー
タ３０で再現させることによって、通常時においてピス
トン頂面付近にどの程度の旋回エネルギが存在するかを
測定する。インパルススワールメータ３０は多数のハニ
カムを備えていて、インパルススワールメータ３０にス
ワールが作用すると、各ハニカムに夫々スワール流れ方
向の力が作用し、各ハニカムにかかる力を積算すること
によって全体に作用するインパルススワールメータトル
クを算出する。The impulse swirl meter torque is measured according to the following procedure. That is, by disposing the impulse swirl meter 30 at the above-mentioned F 2 position and reproducing the energy of the swirl acting on the piston top surface by the impulse swirl meter 30, how much swirling energy is present near the piston top surface in normal times Measure what to do. The impulse swirl meter 30 has a large number of honeycombs. When swirl acts on the impulse swirl meter 30, a force in the swirl flow direction acts on each honeycomb, and acts on the whole by integrating the forces acting on each honeycomb. Calculate the impulse swirl meter torque.
【００４８】また、噴霧角は上述のように例えば６０゜
（燃料圧力８ＭＰａ時）とするが、その噴霧角の定義は
次のとおりである。すなわち、図６の（ｂ）に示すよう
に、噴霧の軸中心線を通る厚さ５ｍｍのレーザシート光
を照射し、このレーザシート光面に対し垂直面上に高速
度カメラにて撮影した噴霧画像において噴霧角を定義す
る。The spray angle is, for example, 60 ° (when the fuel pressure is 8 MPa) as described above. The definition of the spray angle is as follows. In other words, as shown in FIG. 6B, a laser sheet light having a thickness of 5 mm passing through the center line of the spray is irradiated, and the spray taken by a high-speed camera on a plane perpendicular to the laser sheet light plane. Define the spray angle in the image.
【００４９】その際、燃料圧力を所定圧力設定し、噴霧
撮影か可能なレーザー通過窓と観測用窓を備えた圧力容
器を用いて雰囲気圧力を０．２５Ｐａに加圧する。そし
て、噴射量が９ｍｍ3／strokeになるよう所定パルス幅
の駆動パルスを入力し、図６の（ａ）に示すように噴射
開始時期（パルス立ち上がり）から１．５６ｍsec後を
計測時期として、その時点の画像を用いる。At this time, the fuel pressure is set to a predetermined pressure, and the atmospheric pressure is increased to 0.25 Pa using a pressure vessel provided with a laser passage window and an observation window capable of performing spray imaging. Then, a drive pulse having a predetermined pulse width is input so that the injection amount becomes 9 mm 3 / stroke, and as shown in FIG. 6A, the measurement timing is set 1.56 msec after the injection start timing (pulse rise). The image at the time is used.
【００５０】そして、図６の（ｂ）に示すように、噴射
弁噴口部Ａから２０ｍｍ下流位置での噴霧の両端をＢ、
Ｃとして、∠ＢＡＣの挟角を噴霧角と定義する。Then, as shown in FIG. 6B, both ends of the spray at a position 20 mm downstream from the injection port A are denoted by B and
As C, the included angle of ∠BAC is defined as the spray angle.
【００５１】図７は、上記実施の形態のピストン形状を
有するエンジンの燃費性能に係る実験データを示してい
る。四角プロットは本発明による吸気リセス（吸気弁に
対するバルブリセス）付きのピストン冠面形状（図３の
例）を採用した場合のデータ、菱形プロットはバルブリ
セスが全くない場合のデータである。本発明による吸気
リセス付きのピストン冠面形状を採用することにより、
バルブリセスが全くない場合に比べて燃費特性が明らか
に向上している。FIG. 7 shows experimental data relating to fuel efficiency of the engine having the piston shape of the above embodiment. The square plot is data when a piston crown shape with an intake recess (valve recess for an intake valve) according to the present invention (the example in FIG. 3) is used, and the diamond plot is data when there is no valve recess. By adopting the piston crown shape with intake recess according to the present invention,
The fuel economy characteristics are clearly improved compared to the case where there is no valve recess.
【００５２】図８は、上記実施の形態のピストン形状を
有するエンジンの低圧ＰＶ線図を示している。太線が本
発明による吸気リセス（吸気弁に対するバルブリセス）
付きのピストン冠面形状（図３の例）を採用し、成層燃
焼領域で吸気ＶＶＴにより吸気弁の開タイミングを進め
た場合であり、細線は吸気ＶＶＴを採用しない場合であ
る。これらの比較から、吸気ＶＶＴの採用によりポンピ
ングロスが低減されることが明らかである。FIG. 8 shows a low pressure PV diagram of the engine having the piston shape of the above embodiment. Thick lines indicate intake recesses (valve recesses for intake valves) according to the present invention.
The case where the piston crown opening shape is attached (example of FIG. 3) is adopted, and the opening timing of the intake valve is advanced by the intake VVT in the stratified combustion region, and the thin line is the case where the intake VVT is not adopted. From these comparisons, it is clear that the adoption of the intake VVT reduces the pumping loss.
【００５３】図９は、上記実施の形態のピストン形状を
有するエンジンのＰｉ（図示平均有効圧）変動率特性に
係る実験データを示している。丸プロットは本発明によ
る吸気リセス（吸気弁に対するバルブリセス）付きでリ
セスを延長した切り欠き部と排気側キャビティ周縁を一
つの円弧で形成したピストン冠面形状（図３の例）の場
合のデータ、四角プロットは吸気弁の投影面の部分にバ
ルブリセスを設けただけの場合のデータである。本発明
による吸気リセス付きのピストン冠面形状の採用によ
り、空燃比（Ａ／Ｆ）のリミット限界が上昇することが
このデータから明らかである。FIG. 9 shows experimental data relating to the Pi (illustrated mean effective pressure) fluctuation rate characteristics of the engine having the piston shape of the above embodiment. The circle plot shows data in the case of a piston crown shape (an example of FIG. 3) in which a notch portion extending the recess with an intake recess (valve recess for an intake valve) according to the present invention and a peripheral edge of the exhaust side cavity are formed by one arc. The square plot is data in the case where only a valve recess is provided on the projection surface portion of the intake valve. It is clear from this data that the adoption of the piston crown shape with the intake recess according to the present invention raises the air-fuel ratio (A / F) limit limit.
【００５４】以上、実施の形態の一例を説明したが、こ
の発明は上記図示の例に限定されるものではなく、請求
項１、２、３あるいは４に記載の範囲で適宜変更して実
施できることは勿論である。Although an example of the embodiment has been described above, the present invention is not limited to the above-described example, and can be implemented with appropriate modifications within the scope of claims 1, 2, 3 or 4. Of course.
【００５５】上記図示の例は吸気ポートと排気ポートが
共に二つの場合であるが、この発明は例えば吸気ポート
が一つの場合にも適用でき、また、排気ポートが一つの
場合にも適用できる。The example shown above is the case where both the intake port and the exhaust port are two. However, the present invention can be applied, for example, to the case of one intake port, and also to the case of one exhaust port.
【００５６】また、上記実施の形態で説明した例は、Ｖ
ＶＴを採用したエンジンの場合であるが、本発明はそれ
に限定されるものではなく、バルブタイミング固定式
で、吸気弁の開タイミングを上死点前に大きく進める設
定のエンジンに対しても有効である。In the example described in the above embodiment, V
Although the present invention is applied to an engine employing a VT, the present invention is not limited to this. The present invention is also effective for an engine in which the valve timing is fixed and the opening timing of the intake valve is largely advanced before the top dead center. is there.
【００５７】[0057]
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、シリンダ内に直接燃料を噴射してピストン頂
面のキャビティ内にトラップし成層燃焼させる火花点火
式直噴エンジンにおいて、吸気側にバルブリセスを設け
ることによりバルブタイミングの自由度を高めて内部Ｅ
ＧＲ効果による燃料の気化・霧化促進を可能としつつ、
キャビティ外への燃料噴霧の流出による成層度の低下を
防止して、燃費及びエミッション性能を高めることがで
きる。As is apparent from the above description, according to the present invention, in a spark ignition type direct injection engine in which fuel is injected directly into a cylinder, trapped in a cavity on the top surface of a piston and stratified combustion is performed, By providing a valve recess on the side, the degree of freedom in valve timing is increased and the internal E
While enabling fuel vaporization and atomization by the GR effect,
It is possible to prevent a decrease in the degree of stratification due to the outflow of the fuel spray to the outside of the cavity, thereby improving fuel efficiency and emission performance.
【図１】本発明の実施の形態の一例に係る火花点火式直
噴エンジンの燃焼室部分の吸排気弁軸を通るシリンダ軸
線方向の縦断面図である。FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a combustion chamber portion of a spark ignition type direct injection engine according to an example of an embodiment of the present invention, taken along a cylinder axis passing through an intake / exhaust valve shaft.
【図２】上記実施の形態のピストンの平面図である。FIG. 2 is a plan view of the piston according to the embodiment.
【図３】上記実施の形態に係る変形例のピストンの平面
図である。FIG. 3 is a plan view of a piston according to a modification of the embodiment.
【図４】上記実施の形態における吸気ＶＶＴのバルブタ
イミング図である。FIG. 4 is a valve timing chart of intake VVT in the embodiment.
【図５】スワール比の定義を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a definition of a swirl ratio.
【図６】噴射角の定義を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a definition of an injection angle.
【図７】上記実施の形態のピストン形状を有するエンジ
ンの燃費性能を示す実験データのグラフである。FIG. 7 is a graph of experimental data showing fuel efficiency of an engine having a piston shape according to the embodiment.
【図８】上記実施の形態のピストン形状を有するエンジ
ンのポンピングロス低減効果を示す低圧ＰＶ線図であ
る。FIG. 8 is a low-pressure PV diagram showing a pumping loss reduction effect of the engine having the piston shape of the embodiment.
【図９】上記実施の形態のピストン形状を有するエンジ
ンのＰｉ変動率特性を示す実験データのグラフである。FIG. 9 is a graph of experimental data showing Pi fluctuation rate characteristics of the engine having the piston shape according to the embodiment.
【図１０】ＨＣ排出量特性の比較を示す実験データのグ
ラフである。FIG. 10 is a graph of experimental data showing a comparison of HC emission characteristics.
【図１１】燃費特性の比較を示す実験データのグラフで
ある。FIG. 11 is a graph of experimental data showing a comparison of fuel efficiency characteristics.
１ シリンダ ３ シリンダヘッド ４ シリンダ軸線 ５ ピストン ６ 燃焼室凹部 ７ 点火プラグ １０ａ、１０ｂ 吸気弁 １１ａ、１１ｂ 排気弁 １２ａ 稜線部分 １２ｂ 吸気側傾斜面 １２ｃ 排気側傾斜面 １３ キャビティ １４ 燃料噴射弁 １５ａ、１５ｂ バルブリセス １６ａ、１６ｂ 接線 １７ａ、１７ｂ 切り欠き部 １８ 円弧 １９ａ、１９ｂ 切り欠き部 ２０ 噴口中心 ２１ 吸気弁の軸心 Reference Signs List 1 cylinder 3 cylinder head 4 cylinder axis 5 piston 6 combustion chamber recess 7 spark plug 10a, 10b intake valve 11a, 11b exhaust valve 12a ridge portion 12b intake side inclined surface 12c exhaust side inclined surface 13 cavity 14 fuel injection valve 15a, 15b valve recess 16a, 16b Tangential line 17a, 17b Notch 18 Arc 19a, 19b Notch 20 Injection center 21 Shaft center of intake valve
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 瀬戸 祐利 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツダ 株式会社内 (72)発明者 松本 正和 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツダ 株式会社内 (72)発明者 安岡 剛彦 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツダ 株式会社内 (72)発明者 斎藤 史彦 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツダ 株式会社内 Ｆターム(参考） 3G016 AA02 AA06 BA03 BA06 BA38 BA39 CA02 DA01 3G023 AA04 AA07 AB03 AC05 AD02 AD09 AD12 AG01 3G092 AA01 AA06 AA09 AA10 AA11 DA01 DA02 DA08 DA12 DA14 DC06 DE03S EA03 EA04 EA11 FA15 FA24 GA05 GA06 GA17 GA18 HA11Z HE01Z ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Inventor Yuri Seto 3-1 Shinchi, Fuchu-cho, Aki-gun, Hiroshima Mazda Co., Ltd. (72) Inventor Masakazu Matsumoto 3-1 Shinchi, Fuchu-cho, Aki-gun, Hiroshima Mazda Stock In-house (72) Inventor Takehiko Yasuoka 3-1 Shinchi, Fuchu-cho, Aki-gun, Hiroshima Mazda Co., Ltd. (72) Inventor Fumihiko Saito 3-1 Shinchi, Fuchu-cho, Aki-gun, Hiroshima Mazda F-term (reference) ) 3G016 AA02 AA06 BA03 BA06 BA38 BA39 CA02 DA01 3G023 AA04 AA07 AB03 AC05 AD02 AD09 AD12 AG01 3G092 AA01 AA06 AA09 AA10 AA11 DA01 DA02 DA08 DA12 DA14 DC06 DE03S EA03 EA04 EA11 FA15 FA05 GA05 GA06
Claims (4)
の稜線部分を挟んで吸気側および排気側のシリンダボア
周縁近傍に達する傾斜面を成すペントルーフ形状の燃焼
室凹部が形成され、該燃焼室凹部の略シリンダ軸線上の
位置に点火プラグが配設されるとともに、吸気側および
排気側の傾斜面に吸気ポートおよび排気ポートが形成さ
れて、それら吸気ポートおよび排気ポートに吸気弁およ
び排気弁がそれぞれ配設され、 ピストン冠面が上記シリンダヘッドの燃焼室凹部に沿っ
たペントルーフ形状に形成され、該ペントルーフ形状の
ピストン冠面にシリンダ軸線に対し吸気側に偏位して弁
軸方向から見た上記吸気弁の投影面が跨がる位置まで拡
がるとともにシリンダ軸線近傍で上記点火プラグよりも
排気側まで拡がる凹陥状のキャビティが設けられ、 上記燃焼室凹部の吸気側に上記キャビティに向けて直接
燃料を噴射するよう燃料噴射弁が配設され、 シリンダ内にスワールを生成するスワール生成手段が設
けられ、該スワール生成手段により生成されたスワール
によって上記燃料噴射弁からの燃料噴霧が上記キャビテ
ィ内の点火プラグの周りに移送され、該点火プラグ周り
に混合気が偏在し成層化するよう構成された火花点火式
直噴エンジンにおいて、 上記点火プラグに対しスワール上流側且つ上記燃料噴射
弁に対しスワール下流側で上記投影面が上記キャビティ
周縁部に跨がる吸気弁に対し、該吸気弁の上記投影面を
包含するピストン冠面の所定位置に該吸気弁のリフトを
逃げるための円形で内側が上記キャビティに包含される
形状のバルブリセスを弁軸方向に上記キャビティより浅
い所定量の深さで設けるとともに、 該バルブリセスの円形部の周縁と上記キャビティの排気
側周縁とに接する接線よりキャビティ内方側のピストン
冠面に上記バルブリセスの延長として該バルブリセスと
同じ深さの切り欠き部を設けたことを特徴とする火花点
火式直噴エンジン。A pent roof-shaped combustion chamber recess is formed on the lower surface of the cylinder head and forms an inclined surface reaching the vicinity of the periphery of the cylinder bore on the intake side and the exhaust side with the ridge portion in the crankshaft direction interposed therebetween. A spark plug is provided at a position on the cylinder axis, and an intake port and an exhaust port are formed on the inclined surfaces on the intake side and the exhaust side. An intake valve and an exhaust valve are provided on the intake port and the exhaust port, respectively. Wherein the piston crown is formed in a pent roof shape along the combustion chamber recess of the cylinder head, and the intake valve is displaced toward the intake side with respect to the cylinder axis on the pent roof shaped piston crown and viewed from the valve axis direction. A concave cavity is provided that extends to the position where the projection plane of the cylinder straddles and extends to the exhaust side from the spark plug near the cylinder axis. A fuel injection valve is disposed on the intake side of the combustion chamber recess so as to directly inject fuel toward the cavity; a swirl generating means for generating swirl is provided in the cylinder; The fuel spray from the fuel injection valve is transferred around the ignition plug in the cavity by the swirl, and the air-fuel mixture is unevenly distributed around the ignition plug and stratified. For an intake valve whose swirl is upstream of the spark plug and swirl downstream of the fuel injection valve and whose projection surface straddles the peripheral portion of the cavity, a predetermined piston crown surface including the projection surface of the intake valve is provided. At the position, a circular valve recess for allowing the lift of the intake valve to escape from the inside is included in the cavity. The valve recess is provided at a predetermined depth which is shallower, and is the same depth as the valve recess as an extension of the valve recess on the piston crown surface on the inner side of the cavity from a tangent line contacting the periphery of the circular portion of the valve recess and the periphery of the exhaust side of the cavity. A spark-ignition direct injection engine characterized by having a notch.
の稜線部分を挟んで吸気側および排気側のシリンダボア
周縁近傍に達する傾斜面を成すペントルーフ形状の燃焼
室凹部が形成され、該燃焼室凹部の略シリンダ軸線上の
位置に点火プラグが配設されるとともに、吸気側および
排気側の傾斜面に吸気ポートおよび排気ポートが形成さ
れ、上記吸気ポートは二つで、それら吸気ポートおよび
排気ポートに吸気弁および排気弁がそれぞれ配設され、 ピストン冠面が上記シリンダヘッドの燃焼室凹部に沿っ
たペントルーフ形状に形成され、該ペントルーフ形状の
ピストン冠面にシリンダ軸線に対し吸気側に偏位して各
弁軸方向から見た上記二つの吸気弁の各投影面が跨がる
位置まで拡がるとともにシリンダ軸線近傍で上記点火プ
ラグよりも排気側まで拡がる凹陥状のキャビティが設け
られ、 上記燃焼室凹部の吸気側に上記キャビティに向けて直接
燃料を噴射するよう燃料噴射弁が配設され、 シリンダ内にスワールを生成するスワール生成手段が設
けられ、該スワール生成手段により生成されたスワール
によって上記燃料噴射弁からの燃料噴霧が上記キャビテ
ィ内の点火プラグの周りに移送され、該点火プラグ周り
に混合気が偏在し成層化するよう構成された火花点火式
直噴エンジンにおいて、 上記二つの吸気弁に対し、それら吸気弁の上記投影面を
包含するピストン冠面の所定位置にそれら吸気弁のリフ
トを逃げるための円形で内側が上記キャビティに包含さ
れる形状のバルブリセスを弁軸方向に上記キャビティよ
り浅い所定量の深さでそれぞれ設けるとともに、 上記二つの吸気弁に対するバルブリセスの円形部の双方
の周縁に接する一つの円弧よりキャビティ内方側のピス
トン冠面にそれぞれのバルブリセスの延長として各バル
ブリセスと同じ深さの切り欠き部をそれぞれ設け、それ
ら双方の切り欠き部の間で上記キャビティの排気側周縁
の形状を上記一つの円弧により形成したことを特徴とす
る火花点火式直噴エンジン。2. A pent roof-shaped combustion chamber recess is formed on the lower surface of the cylinder head and forms an inclined surface reaching near the periphery of the cylinder bore on the intake side and the exhaust side with a ridge in the crankshaft direction interposed therebetween. A spark plug is disposed at a position on the cylinder axis, and an intake port and an exhaust port are formed on the inclined surfaces on the intake side and the exhaust side. A piston crown is formed in a pent roof shape along the combustion chamber recess of the cylinder head, and each valve is displaced toward the intake side with respect to the cylinder axis on the pent roof shaped piston crown. When viewed from the axial direction, each projection surface of the two intake valves spreads to a position where the projection surface straddles, and is closer to the cylinder axis but closer to the exhaust than the ignition plug. A fuel injection valve is provided on the intake side of the combustion chamber recess so as to directly inject fuel toward the cavity, and a swirl generating means for generating swirl in the cylinder is provided. A spark configured to transfer fuel spray from the fuel injection valve around the ignition plug in the cavity by the swirl generated by the swirl generation means, and to form a stratified mixture around the ignition plug to form a stratified mixture. In the ignition type direct injection engine, a circular inside for escaping lifts of the intake valves at a predetermined position of a piston crown surface including the projection surface of the intake valves with respect to the two intake valves is included in the cavity. Valve recesses with a predetermined depth shallower than the cavity in the valve axis direction, and the two intake valves A notch having the same depth as each valve recess is provided as an extension of each valve recess on the piston crown surface on the inner side of the cavity from one arc in contact with both peripheral edges of both circular portions of the valve recess, and both notches are provided. Wherein the shape of the peripheral edge of the exhaust side of the cavity is formed by the single arc.
霧エリアが上記キャビティ内で点火プラグよりスワール
上流において上記燃料噴射弁の噴口中心と弁軸方向から
見た吸気弁の軸心とを結ぶ線に対し近接してキャビティ
内方側に形成されるよう、上記燃料噴射弁の噴口軸線お
よび噴霧角とスワール強度が設定されていることを特徴
とする請求項１又は２記載の火花点火式直噴エンジン。3. A spray area of fuel injected from the fuel injection valve connects a center of an injection port of the fuel injection valve and an axis of an intake valve viewed from a valve axis direction in the cavity at a swirl upstream of a spark plug. 3. The spark ignition type direct injection system according to claim 1, wherein an injection port axis, a spray angle, and a swirl intensity of the fuel injection valve are set so as to be formed close to the line and inside the cavity. Injection engine.
の開期間と排気弁の開期間とのオーバーラップ期間が、
上死点の前後に跨がるとともに、吸気弁が開いてから上
死点までのクランク角が上死点から排気弁が閉じるまで
のクランク角よりも大きい設定とされていることを特徴
とする請求項１、２又は３記載の火花点火式直噴エンジ
ン。4. An overlapping period between an opening period of the intake valve and an opening period of the exhaust valve in at least a part of the operating range,
It straddles before and after top dead center, and the crank angle from the opening of the intake valve to the top dead center is set to be larger than the crank angle from the top dead center to the closing of the exhaust valve. A spark-ignition direct injection engine according to claim 1, 2 or 3.
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|---|---|---|---|---|
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| CN115977823A (en) * | 2023-03-22 | 2023-04-18 | 潍柴动力股份有限公司 | Air guide screen structure, engine, vehicle and design method of air guide screen structure |
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