JP2003148147A - 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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- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B23/00—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
- F02B23/08—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition
- F02B23/10—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition with separate admission of air and fuel into cylinder
- F02B23/104—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition with separate admission of air and fuel into cylinder the injector being placed on a side position of the cylinder
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B75/00—Other engines
- F02B75/12—Other methods of operation
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads
- F02F1/24—Cylinder heads
- F02F2001/244—Arrangement of valve stems in cylinder heads
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 燃料を比較的厚さの薄い平らな扇状に噴射す
る筒内噴射式火花点火内燃機関において、成層燃焼時に
おける失火を確実に防止する。 【解決手段】 点火プラグと、ピストン頂面に形成され
たキャビティ８と、キャビティ内に燃料を比較的厚さの
薄い略扇状に噴射する燃料噴射弁７とを具備し、キャビ
ティは、底壁８ａと、燃料噴射弁に対向する対向側壁８
ｂと、対向側壁に設けられて対向側壁上を進行する燃料
をキャビティの内側方向へ偏向させる返し部８ｃとを有
し、対向側壁は、平面視において、燃料噴射弁の噴孔位
置を一方の焦点ＨＣとし点火プラグ近傍位置を他方の焦
点ＭＣとする楕円形状の一部から成る部分を有してお
り、他方の焦点とした点火プラグ近傍位置は、点火プラ
グの中心線ＰＣから燃料噴射弁側に離間している。
る筒内噴射式火花点火内燃機関において、成層燃焼時に
おける失火を確実に防止する。 【解決手段】 点火プラグと、ピストン頂面に形成され
たキャビティ８と、キャビティ内に燃料を比較的厚さの
薄い略扇状に噴射する燃料噴射弁７とを具備し、キャビ
ティは、底壁８ａと、燃料噴射弁に対向する対向側壁８
ｂと、対向側壁に設けられて対向側壁上を進行する燃料
をキャビティの内側方向へ偏向させる返し部８ｃとを有
し、対向側壁は、平面視において、燃料噴射弁の噴孔位
置を一方の焦点ＨＣとし点火プラグ近傍位置を他方の焦
点ＭＣとする楕円形状の一部から成る部分を有してお
り、他方の焦点とした点火プラグ近傍位置は、点火プラ
グの中心線ＰＣから燃料噴射弁側に離間している。
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。成層燃焼を実施する際には、一般的に、燃
料噴射弁は、圧縮行程後半に燃料を噴射する。こうして
噴射された燃料は、ピストン頂面に形成された凹状の燃
焼室内へ進入し、燃焼室壁面から熱を奪って気化しなが
ら燃焼室形状によって点火プラグ方向へ偏向され、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。成層燃焼を実施する際には、一般的に、燃
料噴射弁は、圧縮行程後半に燃料を噴射する。こうして
噴射された燃料は、ピストン頂面に形成された凹状の燃
焼室内へ進入し、燃焼室壁面から熱を奪って気化しなが
ら燃焼室形状によって点火プラグ方向へ偏向され、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】一般的な燃料噴射弁は、燃料を円錐状に集
中して噴射するものである。それにより、燃料噴射末期
に噴射された燃料が燃焼室壁面からの熱によって可燃混
合気となるのに必要な時間が比較的長くなり、この時間
を確保するために、燃料噴射終了時期を早めなければな
らない。それにより、圧縮行程後半において噴射可能な
燃料量は必然的に少なくなり、必要燃料量が比較的多く
なる高負荷時には成層燃焼を断念せざるを得なかった。
燃料消費率の低減に有効である成層燃焼を、より広い機
関運転状態で実施することが望まれている。
中して噴射するものである。それにより、燃料噴射末期
に噴射された燃料が燃焼室壁面からの熱によって可燃混
合気となるのに必要な時間が比較的長くなり、この時間
を確保するために、燃料噴射終了時期を早めなければな
らない。それにより、圧縮行程後半において噴射可能な
燃料量は必然的に少なくなり、必要燃料量が比較的多く
なる高負荷時には成層燃焼を断念せざるを得なかった。
燃料消費率の低減に有効である成層燃焼を、より広い機
関運転状態で実施することが望まれている。
【０００４】スリット形状の噴孔を有する燃料噴射弁を
使用して、燃料を比較的厚さの薄い平らな扇状に噴射す
ることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
こうして噴射された燃料は広範囲の燃焼室壁面から熱を
奪えるために、短時間で可燃混合気とすることができ、
燃料噴射終了時期を遅らせることが可能となるために、
圧縮行程後半において噴射可能な燃料量を増加すること
ができ、成層燃焼領域を高負荷側に拡大することができ
るとされている。
使用して、燃料を比較的厚さの薄い平らな扇状に噴射す
ることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
こうして噴射された燃料は広範囲の燃焼室壁面から熱を
奪えるために、短時間で可燃混合気とすることができ、
燃料噴射終了時期を遅らせることが可能となるために、
圧縮行程後半において噴射可能な燃料量を増加すること
ができ、成層燃焼領域を高負荷側に拡大することができ
るとされている。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−１５８７３６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】前述の従来技術におい
て、扇状に噴射された燃料は、燃焼室底面で幅方向に広
がりながら進行するが、燃焼室側面が平面視において円
弧形状を有しているために、この燃焼室側面に沿って上
昇する際には中央方向に収束し、点火プラグ近傍に可燃
混合気を形成できるとしている。確かに、燃焼室側面を
円弧形状とすれば、幅方向に広がった燃料各部に中央方
向の速度成分を付加することはできる。しかしながら、
これらの燃料各部は同一位置へ向かう訳ではないので、
必ずしも点火プラグ近傍に集中した可燃混合気を形成で
きずに失火が発生する可能性がある。
て、扇状に噴射された燃料は、燃焼室底面で幅方向に広
がりながら進行するが、燃焼室側面が平面視において円
弧形状を有しているために、この燃焼室側面に沿って上
昇する際には中央方向に収束し、点火プラグ近傍に可燃
混合気を形成できるとしている。確かに、燃焼室側面を
円弧形状とすれば、幅方向に広がった燃料各部に中央方
向の速度成分を付加することはできる。しかしながら、
これらの燃料各部は同一位置へ向かう訳ではないので、
必ずしも点火プラグ近傍に集中した可燃混合気を形成で
きずに失火が発生する可能性がある。
【０００７】従って、本発明の目的は、燃料を比較的厚
さの薄い平らな扇状に噴射する筒内噴射式火花点火内燃
機関において、成層燃焼時における失火を確実に防止す
ることである。
さの薄い平らな扇状に噴射する筒内噴射式火花点火内燃
機関において、成層燃焼時における失火を確実に防止す
ることである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明による請求項１に
記載の筒内噴射式火花点火内燃機関は、点火プラグと、
ピストン頂面に形成されたキャビティと、前記キャビテ
ィ内に燃料を比較的厚さの薄い略扇状に噴射する燃料噴
射弁とを具備し、前記キャビティは、底壁と、前記燃料
噴射弁に対向する対向側壁と、前記対向側壁に設けられ
て前記対向側壁上を進行する前記燃料を前記キャビティ
の内側方向へ偏向させる返し部とを有し、前記対向側壁
は、平面視において、前記燃料噴射弁の噴孔位置を一方
の焦点とし点火プラグ近傍位置を他方の焦点とする楕円
形状の一部から成る部分を有しており、前記他方の焦点
とした前記点火プラグ近傍位置は、前記点火プラグの中
心線から前記燃料噴射弁側に離間しており、前記燃料噴
射弁から前記キャビティ内へ噴射された前記燃料が、前
記底壁上を幅方向に扇状に広がりながら進行して前記対
向側壁の前記返し部によって前記キャビティの内側方向
に偏向される時に、前記燃料は、前記対向側壁の楕円形
状を利用して、前記点火プラグ近傍位置に可燃混合気と
して集中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、点火プラグと、
ピストン頂面に形成されたキャビティと、前記キャビテ
ィ内に燃料を比較的厚さの薄い略扇状に噴射する燃料噴
射弁とを具備し、前記キャビティは、底壁と、前記燃料
噴射弁に対向する対向側壁と、前記対向側壁に設けられ
て前記対向側壁上を進行する前記燃料を前記キャビティ
の内側方向へ偏向させる返し部とを有し、前記対向側壁
は、平面視において、前記燃料噴射弁の噴孔位置を一方
の焦点とし点火プラグ近傍位置を他方の焦点とする楕円
形状の一部から成る部分を有しており、前記他方の焦点
とした前記点火プラグ近傍位置は、前記点火プラグの中
心線から前記燃料噴射弁側に離間しており、前記燃料噴
射弁から前記キャビティ内へ噴射された前記燃料が、前
記底壁上を幅方向に扇状に広がりながら進行して前記対
向側壁の前記返し部によって前記キャビティの内側方向
に偏向される時に、前記燃料は、前記対向側壁の楕円形
状を利用して、前記点火プラグ近傍位置に可燃混合気と
して集中することを特徴とする。
【０００９】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、前記返し部は、前記燃料
を前記キャビティの内側方向に偏向させるために前記底
壁に対して鋭角な角度を形成し、平面視において前記点
火プラグ近傍位置の前記焦点に近い前記対向側壁の中央
部分に設けられた前記返し部の前記角度は、平面視にお
いて前記点火プラグ近傍位置の前記焦点から遠い前記対
向側壁の両端部分に設けられた前記返し部の前記角度に
比較して大きいことを特徴とする。
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、前記返し部は、前記燃料
を前記キャビティの内側方向に偏向させるために前記底
壁に対して鋭角な角度を形成し、平面視において前記点
火プラグ近傍位置の前記焦点に近い前記対向側壁の中央
部分に設けられた前記返し部の前記角度は、平面視にお
いて前記点火プラグ近傍位置の前記焦点から遠い前記対
向側壁の両端部分に設けられた前記返し部の前記角度に
比較して大きいことを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】図１は本発明による筒内噴射式火
花点火内燃機関の実施形態を示す概略縦断面図であり、
図２は図１におけるピストンの平面図である。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。燃料噴射弁７は、燃料を比較的厚さの薄い平
らな扇状に噴射するものである。
花点火内燃機関の実施形態を示す概略縦断面図であり、
図２は図１におけるピストンの平面図である。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。燃料噴射弁７は、燃料を比較的厚さの薄い平
らな扇状に噴射するものである。
【００１１】燃料噴射弁７は、例えば、高い機関出力が
必要な均一燃焼領域において、吸気行程で必要燃料量を
噴射し、点火時点で気筒内に均一混合気を形成するよう
になっている。一方、成層燃焼領域においては、圧縮行
程後半に必要燃料量を噴射するようになっている。圧縮
行程後半で噴射された燃料は、図１に示すように、ピス
トン５の頂面に形成された凹状のキャビティ８内へ進入
し、キャビティ８の底壁８ａに衝突した後に、底壁８ａ
に沿って幅方向に広がって徐々に気化しながら燃料噴射
弁７に対向するキャビティ８の対向側壁８ｂの方向に進
行する。
必要な均一燃焼領域において、吸気行程で必要燃料量を
噴射し、点火時点で気筒内に均一混合気を形成するよう
になっている。一方、成層燃焼領域においては、圧縮行
程後半に必要燃料量を噴射するようになっている。圧縮
行程後半で噴射された燃料は、図１に示すように、ピス
トン５の頂面に形成された凹状のキャビティ８内へ進入
し、キャビティ８の底壁８ａに衝突した後に、底壁８ａ
に沿って幅方向に広がって徐々に気化しながら燃料噴射
弁７に対向するキャビティ８の対向側壁８ｂの方向に進
行する。
【００１２】キャビティ８の対向側壁８ｂは、平面視に
おいて、燃料噴射弁７の噴孔位置と点火プラグ近傍位置
とを焦点とする楕円形状の一部から成る部分を有してい
る。すなわち、対向側壁８ｂは、特定水平面における断
面形状が、燃料噴射弁７の噴孔位置を通る第１垂直線Ｈ
Ｃと特定水平面との交点ＨＣ’と、点火プラグ中心線Ｐ
Ｃの近傍位置を通る第２垂直線ＭＣと特定水平面との交
点ＭＣ’とを焦点とする図３に示すような楕円の一部か
ら成っている。さらに、対向側壁８ｂには燃料をキャビ
ティ８内側方向に偏向させる返し部８ｃが設けられてい
る。
おいて、燃料噴射弁７の噴孔位置と点火プラグ近傍位置
とを焦点とする楕円形状の一部から成る部分を有してい
る。すなわち、対向側壁８ｂは、特定水平面における断
面形状が、燃料噴射弁７の噴孔位置を通る第１垂直線Ｈ
Ｃと特定水平面との交点ＨＣ’と、点火プラグ中心線Ｐ
Ｃの近傍位置を通る第２垂直線ＭＣと特定水平面との交
点ＭＣ’とを焦点とする図３に示すような楕円の一部か
ら成っている。さらに、対向側壁８ｂには燃料をキャビ
ティ８内側方向に偏向させる返し部８ｃが設けられてい
る。
【００１３】楕円は、図３に示すように、一方の焦点か
らの放射線が全て楕円上で反射して他方の焦点に集中す
ると言う幾何学的な特徴を有している。それにより、対
向側壁８ｂを前述のような楕円形状とし、返し部８ｃに
よって燃料を最終的にキャビティ８内側方向へ向けるよ
うにすれば、一方の焦点を通る第１垂直線ＨＣ上から噴
射された燃料は、キャビティ８の底壁８ａ上で幅方向に
広がっても、対向側壁８ｂ及び返し部８ｃによって、最
終的には他方の焦点を通る第２垂直線ＭＣ上に集中させ
られる。燃料は、第２垂直線ＭＣ上に集中する時点で
は、キャビティ８の底壁８ａ及び対向側壁８ｂから十分
に熱を吸収して可燃混合気となっている。
らの放射線が全て楕円上で反射して他方の焦点に集中す
ると言う幾何学的な特徴を有している。それにより、対
向側壁８ｂを前述のような楕円形状とし、返し部８ｃに
よって燃料を最終的にキャビティ８内側方向へ向けるよ
うにすれば、一方の焦点を通る第１垂直線ＨＣ上から噴
射された燃料は、キャビティ８の底壁８ａ上で幅方向に
広がっても、対向側壁８ｂ及び返し部８ｃによって、最
終的には他方の焦点を通る第２垂直線ＭＣ上に集中させ
られる。燃料は、第２垂直線ＭＣ上に集中する時点で
は、キャビティ８の底壁８ａ及び対向側壁８ｂから十分
に熱を吸収して可燃混合気となっている。
【００１４】もっとも、対向側壁８ｂから第２垂直線Ｍ
Ｃまでの距離は、対向側壁８ｂの中央部分において短
く、両端部分において長くなる。このように、各燃料部
分において、対向側壁８ｂを離れてから第２垂直線ＭＣ
に到達するまでの移動距離が異なるために、返し部８ｃ
によって各燃料部分を同じ角度でキャビティ８内側方向
へ偏向させる場合には、各燃料部分は第２垂直線ＭＣ上
において高さ方向には異なる位置へ到達することとな
る。こうして、この場合には、点火時点において、略円
柱状の可燃混合気が、点火プラグ中心線ＰＣの近傍の第
２垂直線ＭＣ回りに形成され、点火プラグ６の点火ギャ
ップと確実に接触するために、失火を発生させることな
く良好な成層燃焼を実現することができる。
Ｃまでの距離は、対向側壁８ｂの中央部分において短
く、両端部分において長くなる。このように、各燃料部
分において、対向側壁８ｂを離れてから第２垂直線ＭＣ
に到達するまでの移動距離が異なるために、返し部８ｃ
によって各燃料部分を同じ角度でキャビティ８内側方向
へ偏向させる場合には、各燃料部分は第２垂直線ＭＣ上
において高さ方向には異なる位置へ到達することとな
る。こうして、この場合には、点火時点において、略円
柱状の可燃混合気が、点火プラグ中心線ＰＣの近傍の第
２垂直線ＭＣ回りに形成され、点火プラグ６の点火ギャ
ップと確実に接触するために、失火を発生させることな
く良好な成層燃焼を実現することができる。
【００１５】燃料を集中させる第２垂直線ＭＣを、点火
プラグ中心線ＰＣと一致させて、形成された可燃混合気
と点火プラグ６の点火ギャップとの接触をさらに確実に
することも可能である。この場合には、略円柱状の可燃
混合気の中央部から燃焼が開始することとなる。このよ
うな燃焼においては、可燃混合気の中央部が急激に膨張
することによって可燃混合気の周囲部が分散し易く、可
燃混合気の濃度が比較的希薄な場合では、周囲部への燃
焼伝播が不良となって燃焼が悪化する可能性がある。
プラグ中心線ＰＣと一致させて、形成された可燃混合気
と点火プラグ６の点火ギャップとの接触をさらに確実に
することも可能である。この場合には、略円柱状の可燃
混合気の中央部から燃焼が開始することとなる。このよ
うな燃焼においては、可燃混合気の中央部が急激に膨張
することによって可燃混合気の周囲部が分散し易く、可
燃混合気の濃度が比較的希薄な場合では、周囲部への燃
焼伝播が不良となって燃焼が悪化する可能性がある。
【００１６】本実施形態においては、燃料を集中させる
第２垂直線ＭＣを点火プラグ中心線ＰＣから離間させ、
略円柱状の可燃混合気の周囲部から開始させた燃焼を略
円柱状の可燃混合気の略直径方向へ伝播させるようにな
っており、それにより、燃焼した可燃混合気は、未燃焼
の可燃混合気とは反対側へ膨張することができ、未燃焼
の可燃混合気を分散させることがないために、可燃混合
気の濃度が比較的希薄でも良好な燃焼伝播を実現するこ
とができる。これは燃料消費率をさらに低減することを
可能とする。特に、本実施形態のように、燃料を集中さ
せる第２垂直線ＭＣを点火プラグ中心線ＰＣから燃料噴
射弁７側へ離間することによって、燃焼した可燃混合気
は、キャビティ８内の燃料噴射弁７側の広い空間へ自由
に膨張することができ、未燃焼の可燃混合気の分散を確
実に防止することができる。
第２垂直線ＭＣを点火プラグ中心線ＰＣから離間させ、
略円柱状の可燃混合気の周囲部から開始させた燃焼を略
円柱状の可燃混合気の略直径方向へ伝播させるようにな
っており、それにより、燃焼した可燃混合気は、未燃焼
の可燃混合気とは反対側へ膨張することができ、未燃焼
の可燃混合気を分散させることがないために、可燃混合
気の濃度が比較的希薄でも良好な燃焼伝播を実現するこ
とができる。これは燃料消費率をさらに低減することを
可能とする。特に、本実施形態のように、燃料を集中さ
せる第２垂直線ＭＣを点火プラグ中心線ＰＣから燃料噴
射弁７側へ離間することによって、燃焼した可燃混合気
は、キャビティ８内の燃料噴射弁７側の広い空間へ自由
に膨張することができ、未燃焼の可燃混合気の分散を確
実に防止することができる。
【００１７】また、本実施形態において、図２のＡ−Ａ
断面図である図４（Ａ）に示すように、対向側壁８ｂの
中央部分に設けられた返し部８ｃは、水平面に対して第
１鋭角度ＴＨ１を有しており、図２のＢ−Ｂ断面図であ
る図４（Ｂ）に示すように、対向側壁８ｂの両端部分に
設けられた返し部８ｃは、水平面に対して第１鋭角度Ｔ
Ｈ１より小さな第２鋭角度ＴＨ２を有している。本実施
形態において、キャビティ８の底壁８ａを水平面とした
が、これは本発明を限定するものではなく、側壁８ａは
特に水平面から構成されている必要はない。
断面図である図４（Ａ）に示すように、対向側壁８ｂの
中央部分に設けられた返し部８ｃは、水平面に対して第
１鋭角度ＴＨ１を有しており、図２のＢ−Ｂ断面図であ
る図４（Ｂ）に示すように、対向側壁８ｂの両端部分に
設けられた返し部８ｃは、水平面に対して第１鋭角度Ｔ
Ｈ１より小さな第２鋭角度ＴＨ２を有している。本実施
形態において、キャビティ８の底壁８ａを水平面とした
が、これは本発明を限定するものではなく、側壁８ａは
特に水平面から構成されている必要はない。
【００１８】このように返し部８ｃを構成することによ
って、各燃料部分が対向側壁８ｂを離れてから第２垂直
線ＭＣに到達するまでの移動距離が異なっていても、各
燃料部分を高さ方向に接近させて第２垂直線ＭＣ上へ到
達させることができる。こうして、可燃混合気をさらに
集中させることができるために、さらに少量の噴射燃料
により形成される可燃混合気でも確実に着火燃焼させる
ことができる。これは、例えば、アイドル時における燃
料消費率を改善することを可能とする。
って、各燃料部分が対向側壁８ｂを離れてから第２垂直
線ＭＣに到達するまでの移動距離が異なっていても、各
燃料部分を高さ方向に接近させて第２垂直線ＭＣ上へ到
達させることができる。こうして、可燃混合気をさらに
集中させることができるために、さらに少量の噴射燃料
により形成される可燃混合気でも確実に着火燃焼させる
ことができる。これは、例えば、アイドル時における燃
料消費率を改善することを可能とする。
【００１９】また、図４に示すように第１鋭角度ＴＨ１
及び第２鋭角度ＴＨ２を第２垂直線ＭＣの位置及び対向
側壁８ｂの形状を考慮して適当に決定すると共に、返し
部８の各部分における水平面に対する鋭角度を徐々に変
化させるようにすれば、可燃混合気を第２垂直線ＭＣ上
においてほぼ同じ高さ位置（水平面からの高さＨ）へ集
中させることができ、さらに噴射燃料を少量としても可
燃混合気を確実に着火燃焼させることができる。
及び第２鋭角度ＴＨ２を第２垂直線ＭＣの位置及び対向
側壁８ｂの形状を考慮して適当に決定すると共に、返し
部８の各部分における水平面に対する鋭角度を徐々に変
化させるようにすれば、可燃混合気を第２垂直線ＭＣ上
においてほぼ同じ高さ位置（水平面からの高さＨ）へ集
中させることができ、さらに噴射燃料を少量としても可
燃混合気を確実に着火燃焼させることができる。
【００２０】
【発明の効果】このように、本発明による筒内噴射式火
花点火内燃機関によれば、点火プラグと、ピストン頂面
に形成されたキャビティと、キャビティ内に燃料を比較
的厚さの薄い略扇状に噴射する燃料噴射弁とを具備し、
キャビティは、底壁と、燃料噴射弁に対向する対向側壁
と、対向側壁に設けられて対向側壁上を進行する燃料を
キャビティの内側方向へ偏向させる返し部とを有し、対
向側壁は、平面視において、燃料噴射弁の噴孔位置を一
方の焦点とし点火プラグ近傍位置を他方の焦点とする楕
円形状の一部から成る部分を有しており、他方の焦点と
した点火プラグ近傍位置は、点火プラグの中心線から燃
料噴射弁側に離間しており、燃料噴射弁からキャビティ
内へ噴射された燃料が、底壁上を幅方向に扇状に広がり
ながら進行して対向側壁の返し部によってキャビティの
内側方向に偏向される時に、一方の焦点からの放射線は
全て楕円上で反射して他方の焦点に集中すると言う楕円
の幾何学的な特徴を利用して、燃料は対向側壁の楕円形
状により点火プラグ位置近傍における点火プラグの中心
線より燃料噴射弁側に可燃混合気として集中するため
に、可燃混合気の確実な着火性が保証されて成層燃焼時
の失火を確実に防止することが可能となると共に、燃焼
を開始した可燃混合気部分は、キャビティの燃料噴射弁
側へ膨張するために、未燃焼の可燃混合気部分を分散さ
せることがなく、全ての可燃混合気部分を良好に燃焼さ
せることができる。
花点火内燃機関によれば、点火プラグと、ピストン頂面
に形成されたキャビティと、キャビティ内に燃料を比較
的厚さの薄い略扇状に噴射する燃料噴射弁とを具備し、
キャビティは、底壁と、燃料噴射弁に対向する対向側壁
と、対向側壁に設けられて対向側壁上を進行する燃料を
キャビティの内側方向へ偏向させる返し部とを有し、対
向側壁は、平面視において、燃料噴射弁の噴孔位置を一
方の焦点とし点火プラグ近傍位置を他方の焦点とする楕
円形状の一部から成る部分を有しており、他方の焦点と
した点火プラグ近傍位置は、点火プラグの中心線から燃
料噴射弁側に離間しており、燃料噴射弁からキャビティ
内へ噴射された燃料が、底壁上を幅方向に扇状に広がり
ながら進行して対向側壁の返し部によってキャビティの
内側方向に偏向される時に、一方の焦点からの放射線は
全て楕円上で反射して他方の焦点に集中すると言う楕円
の幾何学的な特徴を利用して、燃料は対向側壁の楕円形
状により点火プラグ位置近傍における点火プラグの中心
線より燃料噴射弁側に可燃混合気として集中するため
に、可燃混合気の確実な着火性が保証されて成層燃焼時
の失火を確実に防止することが可能となると共に、燃焼
を開始した可燃混合気部分は、キャビティの燃料噴射弁
側へ膨張するために、未燃焼の可燃混合気部分を分散さ
せることがなく、全ての可燃混合気部分を良好に燃焼さ
せることができる。
【図１】本発明による筒内噴射式火花点火内燃機関の実
施形態を示す概略縦断面図である。
施形態を示す概略縦断面図である。
【図２】図１のピストンの平面図である。
【図３】楕円の幾何学的な特徴を説明する図である。
【図４】図２における各断面図であり、（Ａ）はＡ−Ａ
断面図、（Ｂ）はＢ−Ｂ断面図である。
断面図、（Ｂ）はＢ−Ｂ断面図である。
５…ピストン
６…点火プラグ
７…燃料噴射弁
８…キャビティ
８ｂ…対向側壁
─────────────────────────────────────────────────────
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 61/18 ３６０ Ｆ０２Ｍ 61/18 ３６０Ｊ
(72)発明者 安部 静生
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 羽島 孝志
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 小林 辰夫
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 村松 伸幸
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 堤 泰人
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 藤森 功吉
愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動
車株式会社内
Ｆターム(参考） 3G023 AA01 AB03 AC05 AD02 AD09
AG01
3G066 AA02 AA05 AB02 AD12 BA14
CC34 CC48
Claims (2)
- 【請求項１】 点火プラグと、ピストン頂面に形成され
たキャビティと、前記キャビティ内に燃料を比較的厚さ
の薄い略扇状に噴射する燃料噴射弁とを具備し、前記キ
ャビティは、底壁と、前記燃料噴射弁に対向する対向側
壁と、前記対向側壁に設けられて前記対向側壁上を進行
する前記燃料を前記キャビティの内側方向へ偏向させる
返し部とを有し、前記対向側壁は、平面視において、前
記燃料噴射弁の噴孔位置を一方の焦点とし点火プラグ近
傍位置を他方の焦点とする楕円形状の一部から成る部分
を有しており、前記他方の焦点とした前記点火プラグ近
傍位置は、前記点火プラグの中心線から前記燃料噴射弁
側に離間しており、前記燃料噴射弁から前記キャビティ
内へ噴射された前記燃料が、前記底壁上を幅方向に扇状
に広がりながら進行して前記対向側壁の前記返し部によ
って前記キャビティの内側方向に偏向される時に、前記
燃料は、前記対向側壁の楕円形状を利用して、前記点火
プラグ近傍位置に可燃混合気として集中することを特徴
とする筒内噴射式火花点火内燃機関。 - 【請求項２】 前記返し部は、前記燃料を前記キャビテ
ィの内側方向に偏向させるために前記底壁に対して鋭角
な角度を形成し、平面視において前記点火プラグ近傍位
置の前記焦点に近い前記対向側壁の中央部分に設けられ
た前記返し部の前記角度は、平面視において前記点火プ
ラグ近傍位置の前記焦点から遠い前記対向側壁の両端部
分に設けられた前記返し部の前記角度に比較して大きい
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 |
|---|---|---|---|
| JP2002339295A JP3651467B2 (ja) | 2002-11-22 | 2002-11-22 | 筒内噴射式火花点火内燃機関 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002339295A JP3651467B2 (ja) | 2002-11-22 | 2002-11-22 | 筒内噴射式火花点火内燃機関 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02837799A Division JP3389873B2 (ja) | 1999-02-05 | 1999-02-05 | 筒内噴射式火花点火内燃機関 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003148147A true JP2003148147A (ja) | 2003-05-21 |
| JP3651467B2 JP3651467B2 (ja) | 2005-05-25 |
Family
ID=19197786
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002339295A Expired - Fee Related JP3651467B2 (ja) | 2002-11-22 | 2002-11-22 | 筒内噴射式火花点火内燃機関 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3651467B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1770256A2 (en) * | 2005-09-29 | 2007-04-04 | Mazda Motor Corporation | Direct injection spark ignition engine and method of operating it |
-
2002
- 2002-11-22 JP JP2002339295A patent/JP3651467B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1770256A2 (en) * | 2005-09-29 | 2007-04-04 | Mazda Motor Corporation | Direct injection spark ignition engine and method of operating it |
| EP1770256A3 (en) * | 2005-09-29 | 2008-12-10 | Mazda Motor Corporation | Direct injection spark ignition engine and method of operating it |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3651467B2 (ja) | 2005-05-25 |
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