JP2005076485A - 筒内噴射式内燃機関 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 頂面にキャビティ51が形成されたピストン5とシリンダヘッド3との間にシリンダヘッド3の下壁面を天井面として形成される燃焼室8に複数の吸排気弁とともに燃料噴射弁60および点火プラグ70が臨んで配置される筒内噴射式内燃機関において、点火プラグ70はシリンダヘッド3の側面から燃焼室8に向け挿入されてシリンダ軸線L1に対して傾斜して先端発火部71をキャビティ51の中心軸L1に近づけて配置され、燃料噴射弁60はシリンダヘッド3の上面から燃焼室8に向け挿入されてシリンダ軸線L1に対して点火プラグ70と略反対側に傾斜して先端ノズル62aをキャビティ51の中心軸L1から傾斜方向に離して配置された筒内噴射式内燃機関。
【選択図】 図2
Description
したがって点火プラグは、その先端の発火部がキャビティの中心軸より離れたキャビティの端縁部に位置した配置構造となっている。
また傾斜した姿勢の点火プラグが、キャビティの中心軸より離してその先端の発火部のみをキャビティ内に位置させようとすると、キャビティ自体が大きくなってしまい燃費の向上があまり期待できなくなる。
キャビティは周囲に縦壁面が形成されているので、燃料噴射弁が傾斜して噴射流が斜めに入ってきてもキャビティ内に混合気の層を形成し易く低燃費を図ることができる。
図1,図2を参照すると、本発明が適用される筒内噴射式内燃機関Eは、火花点火式の4ストローク単気筒内燃機関であり、クランク軸7を回転可能に支持するクランクケース1に結合されるシリンダ2と、シリンダ2の上端に結合されるシリンダヘッド3と、シリンダヘッド3の上端に結合されるヘッドカバー4とを備える。
そして、内燃機関Eは、図1に示されるように、クランク軸7に対して車両の前方に位置するシリンダ2が、僅かに車両の上方に傾斜する状態で自動二輪車に搭載される。
したがって、ここでは、燃焼室8は、シリンダヘッド側においてシリンダヘッド3の下壁面から構成される天井面30により規定され、ピストン側においてピストン5の頂面50および該頂面50に形成されるキャビティ51の壁面52により規定される。
図3を併せて参照すると、シリンダヘッド3には、天井面30に開口する1対の吸気口31aにて燃焼室8に連通する吸気ポート31と、天井面30に開口する1つの排気口32aにて燃焼室8に連通する排気ポート32とが形成され、また1対の吸気口31aをそれぞれ開閉する1対の吸気弁9と排気口32aを開閉する排気弁10とがシリンダ軸線L1を中心とする略正三角形の頂点に設けられ、さらに燃料噴射弁60と点火プラグ70がシリンダヘッド3の上面および側面から挿入されてシリンダ軸線L1に対して略反対位置に取り付けられる。
底壁面52aは、燃料噴射弁60の先端ノズル部62aのある方から点火プラグ70の先端発火部71のある方へ徐々に底が深くなる傾斜面をなしており、ノズル部62aより噴射された混合気が点火プラグ70の先端発火部71に流れ易くかつ溜まり易い。
そして、この斜めスキッシュは、天井面30において上方向で開口51aに対向する部分である対向部30aに沿う気流となる。
そのうち、噴射時期は、内燃機関Eの無負荷運転域または低・中負荷運転域では、成層燃焼を行うべく圧縮行程での所定時期に設定され、内燃機関Eの高負荷運転域では、均質燃焼を行うべく吸気行程での所定時期に設定される。
第1噴射弁61は、その中心軸線が中心軸線L2を有する第2噴射弁62と同軸になるように、ノズル部61aが空気導入部62cに連なって配置される。
したがって、内燃機関Eの運転域のうち、運転頻度が高い運転域である低・中負荷運転域において、点火プラグ70は、発火部71がキャビティ51内にあるときに混合気への点火を行う。
さらに、燃料噴射弁60の中心軸線(噴射中心線)L2がシリンダ軸線L1に対して傾斜しているので、ノズル部62aからの噴射流63の方向は底壁面52aに対して益々傾斜するため、底壁面52aに衝突した後の反射流は発火部71に向かう速度成分を持ち、発火部71の周囲に着火性が良好な混合気が一層集まりやすくなる。
図4を参照すると、燃料噴射弁60は、圧縮行程の前半の後期から後半の前期に属する時期に、混合気を、ノズル部62aから中心軸線(噴射中心線)L2に沿ってキャビティ51内に向かって噴射する。
なお、キャビティ51は周囲に縦壁である周壁面52bが形成されているので、燃料噴射弁60が傾斜して噴射流63が斜めに入ってきてもキャビティ51内に混合気を溜め易く拡散しにくい構造となっている。
しかも、斜めスキッシュは、天井面30の対向部30aに沿う流れとなるため、キャビティ51外であって、その上方でシリンダ軸線L1の周囲に存在する混合気が斜めスキッシュにより分断されることは殆どない。
点火直前のピストン5の位置において、混合気は、斜めスキッシュにより拡散および分断が防止または抑制されるので、キャビティ内にほぼ収まった状態になっている。
また、上死点では、スキッシュエリア20を含む周縁部53上にはエンドガスが殆ど存在しないので、ノッキングの発生が回避される。
また、混合気からなる噴射流または燃料のみからなる噴射流が、ノズル部の先端に設けられる噴口から噴射されてもよい。
30…天井面、30a…対向部、31…吸気ポート、33…収納筒、40…収納筒、41,42,43…シール、44…空気室、45…燃料室、50…頂面、51…キャビティ、51a…開口、52…壁面、53…周縁部、53a…内周縁、60…燃料噴射弁、61…第1噴射弁、62…第2噴射弁、62a…ノズル部、63…噴射流、63a…外周縁、70…点火プラグ、71…発火部、
E…内燃機関、L1…シリンダ軸線、L2…燃料噴射弁の中心軸線、L3…点火プラグの中心軸線、V…動弁装置、Pa…空気ポンプ。
Claims (3)
- 頂面にキャビティが形成されたピストンとシリンダヘッドとの間に前記シリンダヘッドの下壁面を天井面として形成される燃焼室に複数の吸排気弁とともに燃料噴射弁および点火プラグが臨んで配置される筒内噴射式内燃機関において、
前記点火プラグはシリンダヘッドの側面から前記燃焼室に向け挿入されてシリンダ軸線に対して傾斜して先端発火部を前記キャビティの中心軸に近づけて配置され、
前記燃料噴射弁はシリンダヘッドの上面から前記燃焼室に向け挿入されてシリンダ軸線に対して前記点火プラグと略反対側に傾斜して先端ノズルを前記キャビティの中心軸から傾斜方向に離して配置されたことを特徴とする筒内噴射式内燃機関。 - 前記燃料噴射弁は混合気を棒状に噴射するエアアシスト式噴射弁であり、
前記ピストンの頂面のキャビティは周囲に縦壁面が形成され、
上死点における前記ピストンのキャビティ内に前記点火プラグの先端発火部が位置することを特徴とする請求項1記載の筒内噴射式内燃機関。 - 前記燃料噴射弁は、前記ピストンによる圧縮行程において噴射方向が前記キャビティの中心に向くように傾斜していることを特徴とする請求項2記載の筒内噴射式内燃機関。
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