JP2005233196A - 筒内燃料噴射式内燃機関 - Google Patents

Abstract

【課題】 内燃機関の低負荷時など、シリンダ孔内における混合気の全体の平均空燃比が大きくて、混合気が平均して希薄な場合でも、圧縮比を高く設定できるようにして、燃費をより確実に向上させるようにする。
【解決手段】 シリンダ２の側面視で、シリンダヘッド６の一側部に吸気通路１５を形成する。シリンダ孔４のほぼ軸心３上でシリンダ孔４内に放電部４６が臨む点火プラグ４７を設ける。燃料噴射弁４５により噴射される燃料４４が、シリンダ２の平面視で、放電部４６を挟む八の字形状となるようにし、吸入行程で燃料噴射弁４５に燃料４４の噴射をさせるようにする。シリンダ２の側面視（図１）で、燃料噴射弁４５を吸気通路１５の下方に設け、この燃料噴射弁４５が、吸気通路１５の下流端の近傍側からシリンダ孔４内に向かって燃料４４を噴射する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、シリンダ孔内に向って直接に燃料噴射弁により燃料を噴射するようにした筒内燃料噴射式内燃機関に関するものである。

上記筒内燃料噴射式内燃機関には、従来、下記特許文献１で示されるものがある。

上記公報のものによれば、内燃機関では、シリンダヘッドの一側部に吸気通路が形成される一方、他側部に排気通路が形成されている。上記シリンダヘッドの上記一側部の端部側から上記シリンダ孔内に向い斜め下方に向って燃料を噴射可能とする燃料噴射弁が設けられ、上記シリンダ孔のほぼ軸心上で上記シリンダ孔内に放電部が臨む点火プラグが設けられている。

上記内燃機関の運転時には、特に、上記公報の図７，８で示されるように、圧縮行程中に燃料噴射弁で噴射された燃料が、ピストンの上面に衝突した後、放電部に向わされるようになっており、つまり、濃い混合気層が上記放電部に向わされて、より確実な点火が得られるようになっており、これは成層燃焼法といわれているものである。

そして、上記成層燃焼法によれば、低負荷時など、シリンダ孔内における混合気の全体の平均空燃比が大きくて、混合気が平均して希薄な場合でも、上記した確実な点火により、燃費が向上させられることとなる。

特開２０００−３４５９４４公報

ところで、上記従来の技術では、噴射された燃料はシリンダ孔の軸心側（中央側）に向わされることから、その分、このシリンダ孔の内周面近傍域における混合気の空燃比が大きくなって、この混合気は希薄になりがちとなる。このため、上記したシリンダ孔の内周面近傍域での火炎伝播には時間がかかるため、この内周面近傍域ではノッキングが生じ易くなるおそれがある。よって、ノッキングの発生を避ける上で圧縮比を高く設定することはできず、これは燃費を低下させる原因となるものであって好ましくない。

本発明は、上記のような事情に注目してなされたもので、本発明の目的は、内燃機関の低負荷時など、シリンダ孔内における混合気の全体の平均空燃比が大きくて、混合気が平均して希薄な場合でも、圧縮比を高く設定できるようにして、燃費をより確実に向上させるようにすることである。

請求項１の発明は、シリンダ孔４の軸心３を鉛直線に一致させた場合のシリンダ２の側面視（図１）で、上記シリンダ孔４に軸方向摺動自在にピストン８を嵌入し、シリンダヘッド６の一側部に吸気通路１５を形成する一方、他側部に排気通路１９を形成し、上記吸気通路１５を開閉する吸気弁１６と、上記排気通路１９を開閉する排気弁２０と、上記シリンダヘッド６の上記一側部の端部側から上記シリンダ孔４内に向い斜め下方に向って燃料４４を噴射可能とする燃料噴射弁４５とを設け、上記シリンダ孔４のほぼ軸心３上で上記シリンダ孔４内に放電部４６が臨む点火プラグ４７を設けた筒内燃料噴射式内燃機関において、
上記燃料噴射弁４５により噴射される燃料４４が、上記シリンダ２の平面視（図２）で、上記放電部４６を挟む八の字形状となるようにし、上記シリンダ２の側面視（図１）で、上記燃料噴射弁４５で噴射される燃料４４の形状が扇形状となるようにし、吸入行程で上記燃料噴射弁４５に上記燃料４４の噴射をさせるようにし、
上記シリンダ２の側面視（図１）で、上記燃料噴射弁４５を上記吸気通路１５の下方に設け、上記燃料噴射弁４５が、上記吸気通路１５の下流端の近傍側から上記シリンダ孔４内に向かって燃料４４を噴射するようにしたものである。

請求項２の発明は、請求項１の発明に加えて、上記シリンダ孔４の軸心３に対する上記吸気通路１５の傾斜角を、上記軸心３に対する上記燃料噴射弁４５のそれよりも小さくしたものである。

請求項３の発明は、請求項１、もしくは２の発明に加えて、上記シリンダ２の側面視（図１）で、上記シリンダ孔４の軸心３に対する上記吸気通路１５の上流側の傾斜角を上記軸心３に対する上記排気通路１９の下流側のそれよりも小さくし、上記吸気通路１５の上流側から下流端に至るこの吸気通路１５の下流端側の内周面のうちの下面を上方に凸の円弧状に形成し、この下流端側の下面に対し、これよりも上流側の上記吸気通路１５の内周面のうちの下面を連続的に連ねたものである。

請求項４の発明は、請求項１から３のうちいずれか１つの発明に加えて、上記シリンダヘッド６に形成された吸気通路１５において、空気５０の流れの方向を制御する制御弁を設けないようにしたものである。

なお、この項において、上記各用語に付記した符号は、本発明の技術的範囲を後述の「実施例」の項や図面の内容に限定解釈するものではない。

本発明による効果は、次の如くである。

請求項１の発明は、シリンダ孔の軸心を鉛直線に一致させた場合のシリンダの側面視で、上記シリンダ孔に軸方向摺動自在にピストンを嵌入し、シリンダヘッドの一側部に吸気通路を形成する一方、他側部に排気通路を形成し、上記吸気通路を開閉する吸気弁と、上記排気通路を開閉する排気弁と、上記シリンダヘッドの上記一側部の端部側から上記シリンダ孔内に向い斜め下方に向って燃料を噴射可能とする燃料噴射弁とを設け、上記シリンダ孔のほぼ軸心上で上記シリンダ孔内に放電部が臨む点火プラグを設けた筒内燃料噴射式内燃機関において、
上記燃料噴射弁により噴射される燃料が、上記シリンダの平面視で、上記放電部を挟む八の字形状となるようにし、上記シリンダの側面視で、上記燃料噴射弁で噴射される燃料の形状が扇形状となるようにし、吸入行程で上記燃料噴射弁に上記燃料の噴射をさせるようにし、
上記シリンダの側面視で、上記燃料噴射弁を上記吸気通路の下方に設け、上記燃料噴射弁が、上記吸気通路の下流端の近傍側から上記シリンダ孔内に向かって燃料を噴射するようにしている。

ここで、上記したように、燃料噴射弁から噴射される燃料は、上記吸気通路の下方、かつ、この吸気通路の下流端の近傍側から上記シリンダ孔内に向い斜め下方に向うこととされ、上記平面視で、放電部を挟む八の字形状、上記側面視で、扇形状であり、かつ、内燃機関の吸入行程では上記ピストンは上死点から下降するのであって、その方向と、上記燃料噴射弁による燃料の噴射の方向とはいずれも下方であって同じ方向である。

このため、上記燃料噴射弁から噴射された燃料は上記放電部の各外側方を進行し、また、この際、上記ピストンの上面と勢いよく衝突するということが防止されて、噴射された方向に向って円滑に進行する。

そして、上記噴射された左右各燃料のそれぞれ先端部が上記シリンダ孔の内周面やピストンの上面に達すると、これら各面に案内されて上記各燃料のそれぞれ一部分同士が上記シリンダ孔の周方向で互いに接近させられ、その一方、上記各燃料のそれぞれ他部分は上記シリンダ孔の周方向で互いに離反させられる。

すると、吸入行程とこれに続く圧縮行程とで、上記シリンダ孔内に噴射された燃料の多くがこのシリンダ孔の内周面近傍域に集められて、ここに濃い混合気層が成形される一方、上記放電部の近傍には薄い混合気層が成形される。

次に、上記薄い混合気層が上記点火プラグの放電部によって点火させられるが、上記薄い混合気層は吸入行程と圧縮行程とに跨って大きいクランク角の間で生成されるものであることから、この薄い混合気層における空燃比が上記濃い混合気層に比べて一方的に大きくなる、ということは防止される。

よって、上記薄い混合気層にはある程度小さい値の空燃比が確保されて、この薄い混合気層での点火はより確実に行われる。また、この薄い混合気層が点火させられると、この薄い混合気層の隣りにはこの薄い混合気層よりも空燃比が小さい濃い混合気層が存在しており、このため、この濃い混合気層は速い火炎伝播により急速に燃焼させられる。

よって、上記濃い混合気層はエンドガス部に相当するが、この濃い混合気層にノッキングが生じるということは防止されるのであり、このため、内燃機関の低負荷時など、シリンダ孔内における混合気の全体の平均空燃比が大きくて、混合気が平均して希薄な場合でも、上記エンドガス部に濃い混合気を確保でき、ノッキングを発生させることなく圧縮比を高め燃費をより確実に向上させることができる。

また、上記シリンダの側面視で、上記燃料噴射弁を上記吸気通路の下方に設け、上記燃料噴射弁が、上記吸気通路の下流端の近傍側から上記シリンダ孔内に向かって斜め下方に燃料を噴射するようにしており、これにより、次の効果が生じる。

即ち、上記したように、吸入行程で上記燃料噴射弁が燃料を噴射すると、この噴射された燃料は、上記吸気通路を通りその下流端からシリンダ孔内に流入する空気と混ざり合いながら、この空気の流れに対し大きくは逆らうことなく、共にシリンダ孔内に向かって流入する。つまり、噴射された燃料は、上記空気の流れに逆らって大きく乱れる、ということが防止され、所定形状を保ちながら進行する。このため、上記シリンダ孔の内周面近傍域に濃い混合気層がより確実に成形される。

よって、上記エンドガス部である上記濃い混合気層の燃焼が急速に進行させられて、ノッキングの発生がより確実に防止され、燃費の向上がより確実に達成される。

請求項２の発明は、上記シリンダ孔の軸心に対する上記吸気通路の傾斜角を、上記軸心に対する上記燃料噴射弁のそれよりも小さくしている。

また、請求項３の発明は、上記シリンダの側面視で、上記シリンダ孔の軸心に対する上記吸気通路の上流側の傾斜角を上記軸心に対する上記排気通路の下流側のそれよりも小さくし、上記吸気通路の上流側から下流端に至るこの吸気通路の下流端側の内周面のうちの下面を上方に凸の円弧状に形成し、この下流端側の下面に対し、これよりも上流側の上記吸気通路の内周面のうちの下面を連続的に連ねている。

このため、上記請求項２，３の発明によれば、上記吸気通路は、より急勾配の起立姿勢になると共に、その上流側から下流端に向かって滑らかに延びることとなる。

よって、上記したように、吸入行程で上記吸気通路を通りその下流端からシリンダ孔内に流入する空気は、スワールのように急速旋回させられることなく、より直線的に円滑に上記ピストンの上面側に向かうよう下方に流動させられる。この結果、上記燃料噴射弁により噴射された燃料の形状が上記空気の流れによって大きく乱される、ということが防止されて、所定形状を保ちながら進行し、このため、上記シリンダ孔の内周面近傍域に上記濃い混合気層がより確実に成形され、もって、上記効果が助長される。

請求項４の発明は、上記シリンダヘッド６に形成された吸気通路１５において、空気５０の流れの方向を制御する制御弁を設けないようにしている。

このため、上記吸気通路１５を通りシリンダ孔４内に流入する空気５０が、上記制御弁によりスワールのように急速旋回させられることは、より確実に防止され、より直線的に円滑に上記ピストン８の上面１０側に向かうよう下方に流動させられる。この結果、上記燃料噴射弁により噴射された燃料の形状が上記空気の流れによって大きく乱される、ということが防止されて、所定形状を保ちながら進行し、このため、上記シリンダ孔の内周面近傍域に上記濃い混合気層がより確実に成形され、もって、上記効果が助長される。

本発明の筒内燃料噴射式内燃機関に関し、内燃機関の低負荷時など、シリンダ孔内における混合気の全体の平均空燃比が大きくて、混合気が平均して希薄な場合でも、圧縮比を高く設定できるようにして、燃費をより確実に向上させるようにする、という目的を実現するため、本発明を実施するための最良の形態は、次の如くである。

即ち、シリンダ孔の軸心を鉛直線に一致させた場合のシリンダの側面視で、上記シリンダ孔に軸方向摺動自在にピストンが嵌入され、シリンダヘッドの一側部に吸気通路を形成する一方、他側部に排気通路が形成される。上記吸気通路を開閉する吸気弁と、上記排気通路を開閉する排気弁と、上記シリンダヘッドの上記一側部の端部側から上記シリンダ孔内に向い斜め下方に向って燃料を噴射可能とする燃料噴射弁とが設けられる。上記シリンダ孔のほぼ軸心上で上記シリンダ孔内に放電部が臨む点火プラグが設けられる。

上記燃料噴射弁により噴射される燃料が、上記シリンダの平面視で、上記放電部を挟む八の字形状となるようにし、上記シリンダの側面視で、上記燃料噴射弁で噴射される燃料の形状が扇形状となるようにし、吸入行程で上記燃料噴射弁に上記燃料の噴射をさせるようにしている。

上記シリンダの側面視で、上記燃料噴射弁を上記吸気通路の下方に設け、この燃料噴射弁が、上記吸気通路の下流端の近傍側から上記シリンダ孔内に向かって燃料を噴射するようにしている。

本発明をより詳細に説明するために、その実施例を添付の図に従って説明する。

図において、符号１は自動二輪車や自動車等車両搭載の内燃機関であり、この内燃機関１は並列多気筒の４サイクル内燃機関とされている。

上記内燃機関１は、車体など静止側部材に支持され不図示のクランク軸を支承するクランクケースと、このクランクケースから上方に向って突出するシリンダ２とを備えている。

上記シリンダ２は、上記クランクケースから上方に向って突出して軸心３が鉛直線と一致するシリンダ孔４を有するシリンダ本体５と、このシリンダ本体５の上端部に着脱自在に締結されて上記シリンダ孔４の上端開口を閉じるシリンダヘッド６と、このシリンダヘッド６の上面側に締結されるシリンダヘッドカバー７と、上記シリンダ孔４にその軸方向に摺動自在となるよう嵌入されるピストン８と、このピストン８と上記クランク軸とを互いに連動連結させる連接棒９とを備え、上記シリンダ孔４の内周面、上記シリンダヘッド６の下面、上死点近傍の上記ピストン８の上面１０とで囲まれた空間が燃焼室１１とされている。

ここで、上記シリンダ２の側面視（図１）で、上記軸心３と直交して水平な一方向に延びる方向を前方（矢印Ｆｒ）とし、下記する左右とは上記前方に向っての方向とする。

上記シリンダ２の側面視（図１）で、上記シリンダヘッド６の一側部（後側部）には、その外部から上記燃焼室１１に連通する吸気通路１５が形成されている。上記シリンダヘッド６に支承され上記吸気通路１５の上記燃焼室１１への左右一対の開口１５ａを開閉自在とする左右一対の吸気弁１６が設けられ、また、上記各開口１５ａを上記燃焼室１１側から上記各吸気弁１６が閉じるようこれら各吸気弁１６を弾性的に付勢するばね１７が設けられている。

上記シリンダヘッド６の他側部（前側部）には、上記燃焼室１１から上記シリンダヘッド６の外部にまで連通する排気通路１９が形成されている。上記シリンダヘッド６に支承され上記排気通路１９の上記燃焼室１１への左右一対の開口１９ａを開閉自在とする左右一対の排気弁２０が設けられ、また、上記各開口１９ａを上記燃焼室１１側から上記各排気弁２０が閉じるようこれら各排気弁２０を弾性的に付勢するばね２１が設けられている。

上記クランク軸に連動して上記吸気弁１６と排気弁２０とを所定のクランク角で開閉弁動作させる動弁機構２３が設けられている。

上記動弁機構２３は、前後に並設されて左右に延びる軸心２４，２５を有する吸、排気カム軸２６，２７と、これら各カム軸２６，２７をそれぞれその軸心２４，２５回りに回転自在となるよう上記シリンダヘッド６に支承させる軸受２８，２９と、上記各カム軸２６，２７を上記クランク軸に連動連結させるチェーン巻掛式の動力伝達手段３０と、上記吸気弁１６と排気弁２０とをそれぞれ上記吸気カム軸２６と排気カム軸２７とにカム係合させるロッカアーム３１，３２とを備えている。

上記クランク軸が駆動するとき、これに上記動力伝達手段３０を介し上記各カム軸２６，２７が連動して回転し、これら各カム軸２６，２７にロッカアーム３１，３２を介しカム係合する吸、排気弁１６，２０が所定のクランク角で開閉弁動作させられる。

上記内燃機関１における圧縮比を向上させるため、上記シリンダヘッド６の下面と、上死点のピストン８の上面１０との間の容量が小さくされており、これにより、上記シリンダヘッド６の下面と、上死点のピストン８の上面１０とが互いに接近することとなっている。この場合、上死点近傍のピストン８の上面１０と、上記開閉弁動作する吸、排気弁１６，２０の各下端部（弁体部）とが互いに接触しないよう、上記ピストン８の上面１０には、上記各弁１６，２０の下端部に対応する部分にのみ、これら下端部を嵌入可能とさせる浅い凹部３３が形成されている。

上記動弁機構２３は、上記吸気弁１６の開閉弁動作のタイミング（クランク角）を可変とする公知の可変バルブタイミング装置３６を備えている。この可変バルブタイミング装置３６は、上記吸気カム軸２６と動力伝達手段３０との間に介設される油圧式の可変機構３７と、この可変機構３７を電子的に制御する制御手段３８とを備えている。この制御手段３８による制御により上記可変機構３７を作動させると、上記吸気カム軸２６とカム係合する上記吸気弁１６の開、閉弁のそれぞれの動作のタイミングが進角、もしくは遅角するよう調整される。

上記動弁機構２３は、上記吸気弁１６のリフトを可変とする公知の可変バルブリフト装置４０を備えている。この可変バルブリフト装置４０は、上記吸気弁１６と吸気カム軸２６とのカム係合の状態を可変とさせる可変機構４１と、この可変機構４１を電子的に制御する制御手段４２とを備えている。この制御手段４２による制御により上記可変機構４１を作動させると、上記吸気カム軸２６とカム係合する上記吸気弁１６のリフトが大、小調整される。

上記シリンダヘッド６の上記一側部（後部）の端部側から上記シリンダ孔４内に向い斜め下方に向って燃料４４を噴射可能とする燃料噴射弁４５が設けられ、この燃料噴射弁４５は上記シリンダヘッド６に支持されている。また、上記シリンダ孔４のほぼ軸心３上で上記シリンダ孔４内の燃焼室１１に放電部４６が臨む点火プラグ４７が設けられ、この点火プラグ４７も上記シリンダヘッド６に支持されている。上記各制御手段３８，４２、燃料噴射弁４５、および点火プラグ４７を電子的に自動制御する不図示のエンジン制御装置が設けられている。

上記燃料噴射弁４５において、燃料４４を噴射する噴射ノズル４９は左右一対設けられ、それぞれ上下に長い長方形状とされ、これら噴射ノズル４９により噴射される燃料４４は、上記シリンダ２の平面視（図２）で、上記放電部４６を挟む八の字形状とされている。この場合、各噴射ノズル４９の幅寸法Ｗは１００〜２００μｍが好ましい。また、上記両噴射燃料４４の中心線同士の交角αはほぼ３５゜とされているが、好ましい範囲は３０〜５０゜である。

上記したように、各噴射ノズル４９の幅寸法Ｗは１００〜２００μｍと極めて狭いため、上記各噴射ノズル４９を通り噴射された燃料４４は、その噴射速度が大きくなる。また、この際、後述するように、上記噴射された燃料４４は扇形状をなしている。よって、その分、燃料４４がより微粒子化し、かつ、周囲の空気との混合も良好で、点火性能が向上し、また、上記噴射された燃料４４がシリンダ孔４内の所望位置に向う、という指向性が向上すると共に、上記噴射された燃料４４は所望位置へより確実に到達する。

また、上記シリンダ２の側面視（図１）で、上記燃料噴射弁４５で噴射される燃料４４の形状は扇形状とされている。この場合の噴射燃料４４の拡がり角βはほぼ７５゜とされているが、好ましい範囲は６０〜８０゜である。

上記内燃機関１の運転時、上記クランク軸の駆動に上記動弁機構２３を介し連動して上記吸、排気弁１６，２０が開閉弁動作し、その吸入行程で上記吸気通路１５を通し大気側の空気５０がシリンダ孔４内に吸入されると共に、上記燃料噴射弁４５の噴射により燃料４４が供給されて混合気が生成され、この混合気は次の圧縮行程で圧縮される。

次に、上記圧縮された混合気が、上記点火プラグ４７の放電部４６により点火させられ、燃焼室１１で燃焼させられる。この燃焼により生じた燃焼ガスは排気５１として上記排気通路１９を通し外部に排出される。上記燃焼室１１での燃焼により生じた内燃機関１の駆動力は上記クランク軸を介し車両の走行用に供される。

上記内燃機関１の運転において、その出力向上を図るため、高速である場合には、上記可変バルブタイミング装置３６により、吸気弁１６の開閉弁動作のタイミング（クランク角）が進角させられる。また、上記可変バルブリフト装置４０により、吸気弁１６のリフトがより大きくされて、上記シリンダ孔４内への空気５０の流入量がより多くされる。なお、上記吸気弁１６に代えて、もしくは、これと共に排気弁２０に対し可変バルブタイミング装置３６や可変バルブリフト装置４０を設けてもよい。

上記した内燃機関１の運転につき、より詳しく説明すると、吸入行程で、上記ピストン８が上死点近傍にあるとき、もしくは上死点から下降し始めた直後のときに、上記シリンダ孔４内の燃焼室１１に向って上記燃料噴射弁４５から燃料４４が噴射され始める（図１，２中実線）。この燃料噴射弁４５による燃料４４の噴射は、上記ピストン８が上死点から下死点に向う下降の途中まで連続的に続けられる。

ここで、上記したように、シリンダ２の側面視（図１）で、上記燃料噴射弁４５は、空気５０をシリンダ孔４内に流入させる吸気通路１５の下方に設けられ、上記吸気通路１５の下流端の近傍側から上記シリンダ孔４内に向って斜め下方に燃料４４を噴射するようになっており、このため、上記燃料噴射弁４５により噴射された燃料４４は、上記吸気通路１５を通りシリンダ孔４内に流入させられる空気５０に逆らって乱れる、ということが防止され、噴射された方向に向って所定形状を保ちながら進行する。

しかも、上記燃料噴射弁４５から噴射される燃料４４は、平面視（図２）で、放電部４６を挟む八の字形状、側面視（図１）で、扇形状であり、かつ、内燃機関１の吸入行程では上記ピストン８は上死点から下降するのであって、その方向と、上記燃料噴射弁４５による燃料４４の噴射の方向とはいずれも下方であって同じ方向である。

このため、上記燃料噴射弁４５から噴射された燃料４４は上記放電部４６の各外側方を進行し、また、この際、上記ピストン８の上面１０と勢いよく衝突するということが防止されて、噴射された方向に向って円滑に進行する（図１，２中一点鎖線）。

そして、上記噴射された左右各燃料４４のそれぞれ先端部が上記シリンダ孔４の内周面やピストン８の上面１０に達すると、これら各面に案内されて上記各燃料４４のそれぞれ一部分同士が上記シリンダ孔４の周方向で互いに接近させられ（図２中二点鎖線）、その一方、上記各燃料４４のそれぞれ他部分は上記シリンダ孔４の周方向で互いに離反させられる。

すると、吸入行程とこれに続く圧縮行程とで、上記シリンダ孔４内に噴射された燃料４４の多くがこのシリンダ孔４の内周面近傍域に集められ、かつ、その周方向で濃度がほぼ均一となるよう集められ、つまり、このシリンダ孔４内では、シリンダ２の平面視（図２）で、シリンダ孔４の軸心３をほぼ中心とするドーナツ形状の濃い混合気層５２と、この濃い混合気層５２で囲まれて上記放電部４６の近傍に位置する薄い混合気層５３とが成形されることとなる。

次に、上記圧縮行程の終段で、上記薄い混合気層５３が上記点火プラグ４７の放電部４６によって点火させられるが、上記薄い混合気層５３は吸入行程と圧縮行程とに跨って大きいクランク角の間で生成されるものであることから、この薄い混合気層５３における空燃比が上記濃い混合気層５２に比べて一方的に大きくなる、ということは防止される。

よって、上記薄い混合気層５３にはある程度小さい値の空燃比が確保されて、この薄い混合気層５３での点火はより確実に行われる。また、この薄い混合気層５３が点火させられると、この薄い混合気層５３の回りにはこの薄い混合気層５３よりも空燃比が小さい濃い混合気層５２が存在しており、このため、この濃い混合気層５２は速い火炎伝播により急速に燃焼させられる。

よって、上記濃い混合気層５２はエンドガス部に相当するが、この濃い混合気層５２にノッキングが生じるということは防止されるのであり、このため、内燃機関１の低負荷時など、シリンダ孔４内における混合気の全体の平均空燃比が大きくて、混合気が平均して希薄な場合でも、上記エンドガス部に濃い混合気を確保でき、ノッキングを発生させることなく圧縮比を高め燃費をより確実に向上させることができる。

また、前記したように、吸気弁１６と排気弁２０のうちの少なくともいずれか一方の弁の開閉弁動作のタイミングを可変とする可変バルブタイミング装置３６、および上記吸気弁１６と排気弁２０のうちの少なくともいずれか一方の弁のリフトを可変とする可変バルブリフト装置４０を備えている。なお、上記内燃機関１は、上記両装置３６，４０のうちのいずれか一方の装置のみを備えるものであってもよい。

このため、内燃機関１の運転時において、上死点近傍のピストン８の上面１０に対し、開閉弁動作する吸気弁１６と排気弁２０の各下端部が接触しないようこれら各弁１６，２０の各動作を上記可変バルブタイミング装置３６や可変バルブリフト装置４０によって制御してやれば、その分、上記ピストン８の上面１０に成形される凹部３３の深さ寸法をより小さくさせることができるなど、上記ピストン８の上面１０をより平坦で単純な形状にさせることができる。

よって、上記燃料噴射弁４５で噴射された燃料４４を上記ピストン８の上面１０で案内させてドーナツ形状の濃い混合気層５２を成形しようとするとき、上記ピストン８の上面１０をより平坦で単純にできる分、この上面１０による上記燃料４４の案内がより正確になされて、上記濃い混合気層５２を所望のドーナツ形状にできるのであり、このため、前記したノッキングの発生がより確実に防止されて、その分、圧縮比を高く設定できることから、燃費の向上がより確実に達成される。

しかも、上記したように、凹部３３の深さ寸法を小さくさせることができる分、この凹部３３の容積を小さくさせることができて、ピストン８が上死点に達したときの燃焼室１１の容積をより小さくさせることができる。このため、圧縮比を更に高く設定でき、この点でも、燃費の向上が更に確実に達成される。

また、前記したように、上記シリンダ２の側面視（図１）で、上記燃料噴射弁４５で噴射される燃料４４の形状が扇形状となるようにしてある。

このため、上記燃料噴射弁４５から噴射される燃料４４は、例えば、これを単に円錐形状にすることに比べて、上記シリンダ孔４の内周面の各部に対しより均一な空燃比で沿いがちとなる。

よって、その分、上記濃い混合気層５２を所望のドーナツ形状にさせることがより確実にできるのであり、このため、前記したノッキングの発生が更に確実に防止されて、燃費の向上が更に確実に達成される。

なお、以上は図示の例によるが、シリンダ２の軸心３は鉛直線に対し傾斜していてもよい。

内燃機関の部分側面断面図である。 ピストンの平面図である。 燃料噴射弁の先端正面図である。

符号の説明

１ 内燃機関
２ シリンダ
３ 軸心
４ シリンダ孔
５ シリンダ本体
６ シリンダヘッド
８ ピストン
９ 連接棒
１０ 上面
１１ 燃焼室
１５ 吸気通路
１５ａ 開口
１６ 吸気弁
１９ 排気通路
１９ａ 開口
２０ 排気弁
２３ 動弁機構
３６ 可変バルブタイミング装置
４０ 可変バルブリフト装置
４４ 燃料
４５ 燃料噴射弁
４６ 放電部
４７ 点火プラグ
４９ 噴射ノズル
５０ 空気
５１ 排気
５２ 濃い混合気層
５３ 薄い混合気層
α 交角
β 拡がり角
Ｗ 幅寸法

Claims (4)

1. シリンダ孔の軸心を鉛直線に一致させた場合のシリンダの側面視で、上記シリンダ孔に軸方向摺動自在にピストンを嵌入し、シリンダヘッドの一側部に吸気通路を形成する一方、他側部に排気通路を形成し、上記吸気通路を開閉する吸気弁と、上記排気通路を開閉する排気弁と、上記シリンダヘッドの上記一側部の端部側から上記シリンダ孔内に向い斜め下方に向って燃料を噴射可能とする燃料噴射弁とを設け、上記シリンダ孔のほぼ軸心上で上記シリンダ孔内に放電部が臨む点火プラグを設けた筒内燃料噴射式内燃機関において、
   上記燃料噴射弁により噴射される燃料が、上記シリンダの平面視で、上記放電部を挟む八の字形状となるようにし、上記シリンダの側面視で、上記燃料噴射弁で噴射される燃料の形状が扇形状となるようにし、吸入行程で上記燃料噴射弁に上記燃料の噴射をさせるようにし、
   上記シリンダの側面視で、上記燃料噴射弁を上記吸気通路の下方に設け、上記燃料噴射弁が、上記吸気通路の下流端の近傍側から上記シリンダ孔内に向かって燃料を噴射するようにしたことを特徴とする筒内燃料噴射式内燃機関。
2. 上記シリンダ孔の軸心に対する上記吸気通路の傾斜角を、上記軸心に対する上記燃料噴射弁のそれよりも小さくしたことを特徴とする請求項１に記載の筒内燃料噴射式内燃機関。
3. 上記シリンダの側面視で、上記シリンダ孔の軸心に対する上記吸気通路の上流側の傾斜角を上記軸心に対する上記排気通路の下流側のそれよりも小さくし、上記吸気通路の上流側から下流端に至るこの吸気通路の下流端側の内周面のうちの下面を上方に凸の円弧状に形成し、この下流端側の下面に対し、これよりも上流側の上記吸気通路の内周面のうちの下面を連続的に連ねたことを特徴とする請求項１、もしくは２に記載の筒内燃料噴射式内燃機関。
4. 上記シリンダヘッドに形成された吸気通路において、空気の流れの方向を制御する制御弁を設けないようにしたことを特徴とする請求項１から３のうちいずれか１つに記載の筒内燃料噴射式内燃機関。

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