JP2009121251A - Cylinder injection type spark ignition internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、筒内噴射式火花点火内燃機関に関する。 The present invention relates to a direct injection spark ignition internal combustion engine.
気筒内へ直接的に燃料を噴射して気筒内に均質混合気を形成し、この均質混合気を圧縮行程末期の点火時期において着火燃焼させる均質燃焼が公知である。このような均質燃焼を良好なものとするためには、点火時期において気筒内に強い乱れを存在させて燃焼速度を速めることが好ましい。 A homogeneous combustion is known in which fuel is directly injected into a cylinder to form a homogeneous mixture in the cylinder, and this homogeneous mixture is ignited and combusted at the ignition timing at the end of the compression stroke. In order to improve such homogeneous combustion, it is preferable to increase the combustion speed by causing strong turbulence in the cylinder at the ignition timing.
そのためには、吸気行程末期に燃料を噴射し、この噴射燃料により気筒内のタンブル流を強めることが考えられるが、こうしてタンブル流を強めても吸気行程末期から圧縮行程末期までの比較的長い時間でタンブル流は減衰し、点火時期において気筒内に強い乱れを存在させることはできないことがある。 To that end, it is conceivable to inject fuel at the end of the intake stroke, and to increase the tumble flow in the cylinder with this injected fuel. However, even if the tumble flow is strengthened in this way, a relatively long time from the end of the intake stroke to the end of the compression stroke Thus, the tumble flow is attenuated, and there may be a case where strong turbulence cannot exist in the cylinder at the ignition timing.
圧縮行程後半において適当な方向に燃料を噴射することにより、噴射燃料の周囲の吸気が噴射燃料と共に移動して気筒内にタンブル流が生成され、こうして生成されたタンブル流は点火時期直前までの極短時間では消滅することはなく、ピストンにより押し潰されて気筒内に強い乱れを発生させることができる。しかしながら、こうして圧縮行程後半に噴射された燃料は、微粒化されて単一のタンブル流と共に気筒内を旋回して徐々に気化するが、点火時期までには十分に気化することができず、気筒内に良好な均質混合気が形成されないために、気筒内に強い乱れが存在しても良好な均質燃焼を実現することはできない。 By injecting the fuel in an appropriate direction in the latter half of the compression stroke, the intake air around the injected fuel moves together with the injected fuel and a tumble flow is generated in the cylinder. It does not disappear in a short time and can be crushed by the piston to generate a strong turbulence in the cylinder. However, the fuel injected in the latter half of the compression stroke is atomized and swirled in the cylinder together with a single tumble flow and gradually vaporized. However, the fuel cannot be sufficiently vaporized by the ignition timing. Since a good homogeneous mixture is not formed in the cylinder, good homogeneous combustion cannot be realized even if strong turbulence exists in the cylinder.
気筒上部略中心に燃料噴射弁を配置すると共に、ピストン頂面には中央の隆起部を境にして略左右対称に二つのキャビティを形成し、圧縮行程後半に燃料噴射弁から気筒中心軸線に沿って燃料を噴射することが提案されている(例えば、特許文献1参照)。 A fuel injection valve is arranged at the approximate center of the cylinder top, and two cavities are formed on the top surface of the piston approximately symmetrically with the central ridge as a boundary. The latter half of the compression stroke follows the cylinder center axis from the fuel injection valve. It has been proposed to inject fuel (see, for example, Patent Document 1).
このような構成において噴射された燃料は、周囲の吸気を引き連れてピストン頂面の隆起部により分流して二つのキャビティに沿って進行し、こうして噴射燃料により引き連れられた吸気流は、二つのキャビティに沿って互いに反対方向に気筒内を縦方向に旋回する二つのタンブル流となる。 The fuel injected in such a configuration travels along the two cavities with the surrounding intake air being drawn by the ridges on the top surface of the piston, and thus the intake flow drawn by the injected fuel is Are two tumble flows that swirl in the longitudinal direction in the cylinder in opposite directions.
これら二つのタンブル流は略等しい気筒内空間を旋回するために、強さが略等しく互いにバランスして圧縮行程末期の点火時期直前にピストンにより押し潰されるまで気筒内を旋回し続ける。こうして、噴射燃料が二つのタンブル流に分けられて共に気筒内を旋回することにより、それぞれのタンブル流において微粒化された液状燃料が徐々に気化すれば、点火時期直前にピストンによって二つのタンブル流が押し潰されるまでにほぼ全ての液状燃料を気化させることができ、点火時期において、気筒内に乱れを発生させることができると共に、気筒内に良好な均質混合気を形成することができ、燃焼速度の速い良好な均質燃焼を実現することができる。 Since these two tumble flows swirl in substantially the same cylinder space, the strengths of the two tumble flows are approximately equal and balance each other and continue swirling in the cylinder until they are crushed by the piston just before the ignition timing at the end of the compression stroke. In this way, if the injected fuel is divided into two tumble flows and swirls in the cylinder together, and the liquid fuel atomized in each tumble flow gradually vaporizes, the two tumble flows are made by the piston immediately before the ignition timing. Almost all liquid fuel can be vaporized before being crushed, and at the ignition timing, turbulence can be generated in the cylinder, and a good homogeneous air-fuel mixture can be formed in the cylinder. Good homogeneous combustion with a high speed can be realized.
しかしながら、こうして気筒上部略中心に配置された燃料噴射弁から圧縮行程後半にピストン頂面中央の隆起部へ向けて燃料を噴射すると、噴射燃料は短い飛行距離で隆起部へ到達するために、吸気との摩擦による微粒化が不十分となり、比較的多量の液状燃料が隆起部へ衝突することとなって、隆起部及び両キャビティ内には液状燃料が付着し、膨張行程において気化して燃焼に寄与することなく未燃燃料として排出されるために排気エミッションを悪化させる。 However, when fuel is injected from the fuel injection valve arranged substantially at the center of the cylinder in this way toward the raised portion at the center of the piston top surface in the latter half of the compression stroke, the injected fuel reaches the raised portion at a short flight distance. As a result, the atomization due to friction with the liquid becomes insufficient, and a relatively large amount of liquid fuel collides with the ridges, so that liquid fuel adheres to the ridges and both cavities and vaporizes in the expansion stroke and burns. Exhaust emissions are exacerbated because they are discharged as unburned fuel without contributing.
従って、本発明の目的は、排気エミッションを悪化させることなく、圧縮行程後半に噴射される燃料によって気筒内に二つの強さが略等しいタンブル流を生成し、点火時期までに燃料を十分に気化させて気筒内に良好な均質混合気を形成すると共に、点火時期において気筒内全体に強い乱れを発生させることができる筒内噴射式火花点火内燃機関を提供することである。 Therefore, an object of the present invention is to generate a tumble flow having two equal strengths in the cylinder by the fuel injected in the latter half of the compression stroke without deteriorating the exhaust emission, and sufficiently evaporate the fuel by the ignition timing. An in-cylinder injection spark ignition internal combustion engine that can form a good homogeneous mixture in a cylinder and generate strong turbulence in the entire cylinder at the ignition timing.
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、気筒上部周囲に配置された燃料噴射弁と、気筒中心軸線を通る中心縦平面に沿って延在する隆起部を境に略対称にピストン頂面に形成された二つのキャビティとを具備し、前記燃料噴射弁はスリット噴孔を有して幅方向に広がる略扇形状に燃料を噴射するか又は噴孔列から噴射される複数の噴射燃料により全体として幅方向に広がる略扇形状に燃料を噴射するものであり、噴射燃料の前記幅方向は気筒中心軸線に直交する横平面及び前記中心縦平面と略平行とされ、圧縮行程後半において、前記燃料噴射弁は前記略扇形状の噴射燃料の中心がピストン頂面とシリンダボアとの境界へほぼ向くように燃料を噴射することを特徴とする。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a direct injection spark ignition internal combustion engine having a fuel injection valve disposed around a cylinder upper portion and a raised portion extending along a central vertical plane passing through a cylinder central axis. The fuel injection valve has a slit injection hole and injects fuel in a substantially fan shape extending in the width direction or is injected from an injection hole array. The fuel is injected into a substantially fan shape that spreads in the width direction as a whole by the plurality of injected fuels, and the width direction of the injected fuel is substantially parallel to a horizontal plane perpendicular to the cylinder center axis and the center vertical plane, In the latter half of the compression stroke, the fuel injection valve is characterized in that the fuel is injected so that the center of the substantially fan-shaped injected fuel is substantially directed to the boundary between the piston top surface and the cylinder bore.
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、前記燃料噴射弁は、ピストンがピストンストロークの約三分の二だけ上昇した時に、前記略扇形状の噴射燃料の中心がピストン頂面とシリンダボアとの境界へほぼ向くように燃料を噴射することを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, the direct injection spark ignition internal combustion engine according to the first aspect is the direct injection spark ignition internal combustion engine according to the first aspect, wherein the piston of the fuel injection valve is approximately a third of the piston stroke. The fuel is injected so that the center of the substantially fan-shaped injected fuel is substantially directed to the boundary between the piston top surface and the cylinder bore when it is raised by two.
本発明による請求項3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、点火プラグが気筒上部略中心に配置され、ピストン頂面の前記隆起部には点火時期の前記点火プラグ近傍に窪みが形成されていることを特徴とする。
A direct injection spark ignition internal combustion engine according to claim 3 of the present invention is the direct injection spark ignition internal combustion engine according to
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によれば、圧縮行程後半において、燃料噴射弁は、略扇形状の噴射燃料の中心がピストン頂面とシリンダボアとの境界へほぼ向くように燃料を噴射するために、この境界に到達するまでの比較的長い飛行距離における吸気との摩擦によって噴射燃料は十分に微粒化され、ピストン及びシリンダボアへ衝突する液状燃料を十分に低減することができ、未燃燃料の増大により排気エミッションを悪化させることはない。噴射燃料により引き連れられた吸気は気化及び微粒化された燃料と共に、ピストン頂面とシリンダボアとの境界に衝突して上下に分流して、互いに反対方向に縦旋回する二つのタンブル流が生成される。この際に、略扇形状の噴射燃料の上側及び下側の気筒内容積は略等しいために、二つのタンブル流の強さは略等しくなる。ピストンの上昇によって、これら二つの強さの略等しいタンブル流は、噴射燃料の幅方向と略平行な中心縦平面に沿って延在する隆起部と接触してピストン頂面の二つのキャビティに沿って中心縦平面に対して対称に旋回するようになり、依然として、二つのタンブル流が旋回する気筒内容積が略等しいために二つのタンブル流の強さが略等しく維持され、強さの違いによって弱いタンブル流が強いタンブル流によって消滅させられることがないために、点火時期直前まで確実に持続する。二つのタンブル流がピストンにより押し潰されるまでに微粒化された液状燃料はそれぞれのタンブル流において殆ど気化し、点火時期において気筒内全体に乱れを発生させると共に気筒内には良好な均質混合気が形成され、良好な均質燃焼を実現することができる。 According to the in-cylinder injection spark-ignition internal combustion engine of the first aspect of the present invention, in the latter half of the compression stroke, the fuel injection valve has a substantially fan-shaped center of the injected fuel almost to the boundary between the piston top surface and the cylinder bore. In order to inject the fuel to face, the injected fuel is sufficiently atomized by friction with the intake air at a relatively long flight distance until reaching this boundary, sufficiently reducing the liquid fuel impinging on the piston and cylinder bore The increase in unburned fuel does not exacerbate exhaust emissions. The intake air drawn by the injected fuel collides with the vaporized and atomized fuel, collides with the boundary between the piston top surface and the cylinder bore, and splits up and down to generate two tumble flows that turn vertically in opposite directions. . At this time, the upper and lower cylinder volumes of the substantially fan-shaped injected fuel are substantially equal, so the strengths of the two tumble flows are substantially equal. As the piston rises, these two equal strength tumble flows are brought into contact with the ridges extending along the central longitudinal plane substantially parallel to the width direction of the injected fuel and along the two cavities on the top surface of the piston. The two tumble flows still have the same volume in the cylinder, and the strength of the two tumble flows is maintained approximately the same, depending on the difference in strength. Since the weak tumble flow is not extinguished by the strong tumble flow, it is reliably maintained until immediately before the ignition timing. The liquid fuel atomized until the two tumble flows are crushed by the piston is almost vaporized in each tumble flow, causing turbulence throughout the cylinder at the ignition timing and a good homogeneous mixture in the cylinder. Formed and good homogeneous combustion can be achieved.
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によれば、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、燃料噴射弁は、ピストンがピストンストロークの約三分の二だけ上昇した時に燃料を噴射するようになっており、それにより、噴射時期が早過ぎて生成された二つのタンブル流が点火時期直前にピストンによって押し潰される前に消滅したり、また、噴射時期が遅過ぎて噴射燃料の飛行距離が短くなって多くの液状燃料がピストン頂面又はシリンダボアへ付着することにより未燃燃料の排出量が増大したりすることはなく、また、噴射時期が遅過ぎて二つのタンブル流と共に気筒内を旋回する微粒化液状燃料が点火時期直前までの時間が短くなって十分に気化せず、点火時期において気筒内に良好な均質混合気が形成されなかったりすることはない。
According to the in-cylinder injection spark ignition internal combustion engine of claim 2 according to the present invention, in the in-cylinder injection spark ignition internal combustion engine of
本発明による請求項3に記載の筒内噴射式火花点火内燃機関によれば、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、点火プラグが気筒上部略中心に配置され、ピストン頂面の隆起部には点火時期の点火プラグ近傍に窪みが形成されている。それにより、窪み内で乱れる混合気から確実に燃焼を開始させることができ、燃焼初期から燃焼速度を高めることができる。 According to the in-cylinder injection spark ignition internal combustion engine of the third aspect of the present invention, in the in-cylinder injection spark ignition internal combustion engine of the first aspect, the ignition plug is disposed substantially at the upper center of the cylinder, and the piston top A depression is formed in the vicinity of the spark plug at the ignition timing in the raised portion of the surface. Thereby, combustion can be reliably started from the air-fuel mixture disturbed in the depression, and the combustion speed can be increased from the early stage of combustion.
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は気筒内平面図である。図1及び2は均質燃焼のための圧縮行程後半の燃料噴射時期を示している。これらの図において、1は気筒上部周囲に配置されて気筒内へ直接的に燃料を噴射するための燃料噴射弁であり、2は気筒上部略中心に配置された点火プラグである。3はピストン、4は一対の吸気ポート、5は一対の排気ポートを、それぞれ示している。
FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view showing an embodiment of an in-cylinder injection spark ignition internal combustion engine according to the present invention, and FIG. 2 is an in-cylinder plan view. 1 and 2 show the fuel injection timing in the latter half of the compression stroke for homogeneous combustion. In these drawings,
燃料噴射弁1は、図2に実線で示すように、スリット状の噴孔を有して幅方向wに広がる略扇形状に燃料Fを噴射するか、又は、図2に一点鎖線で示すように、スリット噴孔に代えて噴孔列から噴射される複数の噴射燃料fによって全体として幅方向wに広がる略扇形状に燃料を噴射するものである。燃料噴射弁1から噴射される燃料は、図1に示すように、厚さ方向tにはそれほど広がらない。
As shown by a solid line in FIG. 2, the
図1及び2においてPは気筒中心軸線を通る中心縦平面であり、本実施形態においては、二つの吸気ポート4と二つの排気ポート5との間に位置している。燃料噴射弁1は気筒上部周囲の二つの吸気ポート4の中間に位置しており、燃料噴射弁1から噴射される燃料の幅方向wは、気筒中心軸線に直交する横平面及び中心縦平面Pと略平行とされている。
1 and 2, P is a central vertical plane passing through the cylinder center axis, and in this embodiment is located between two intake ports 4 and two
本筒内噴射式火花点火内燃機関は、気筒内に理論空燃比又は理論空燃比よりリーンな均質混合気を形成し、この均質混合気を点火プラグ2により着火燃焼させる均質燃焼を実施するものである。理論空燃比よりリーンな均質燃焼が実施される場合のリーン空燃比は、NOX生成量が比較的少なくなるように設定される(例えば、約20)。機関回転数及び機関負荷等により定まる機関運転状態毎に必要燃料量が設定されている。この必要燃料量が設定量以上であって高い機関出力が必要とされる時には、リッチ空燃比(例えば、約12.5)での均質燃焼を実施するようにしても良い。 This in-cylinder spark-ignition internal combustion engine forms a homogeneous air-fuel mixture that is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio or the stoichiometric air-fuel ratio in the cylinder, and performs homogeneous combustion in which this homogeneous air-fuel mixture is ignited and burned by the spark plug 2. is there. The lean air-fuel ratio in the case where homogeneous combustion leaner than the stoichiometric air-fuel ratio is performed is set so that the amount of NO x generated is relatively small (for example, about 20). A required fuel amount is set for each engine operating state determined by the engine speed, the engine load, and the like. When the required fuel amount is greater than or equal to the set amount and a high engine output is required, homogeneous combustion at a rich air-fuel ratio (for example, about 12.5) may be performed.
特に、理論空燃比又はリーン空燃比での均質燃焼においては、噴射燃料はそれほど多くないために、噴射燃料を十分に気化させて良好な均質混合気を気筒内に形成することが必要である。また、良好な均質燃焼を実現するためには、圧縮行程末期の点火時期において気筒内に強い乱れを発生させて燃焼速度を速めることが好ましい。 In particular, in homogeneous combustion at a stoichiometric air-fuel ratio or lean air-fuel ratio, since there is not much injected fuel, it is necessary to sufficiently vaporize the injected fuel to form a good homogeneous mixture in the cylinder. In order to realize good homogeneous combustion, it is preferable to increase the combustion speed by generating strong turbulence in the cylinder at the ignition timing at the end of the compression stroke.
本実施形態の筒内噴射式火花点火内燃機関は、図1及び2に示すように、圧縮行程後半において、略扇形状の噴射燃料の中心Cがピストン頂面とシリンダボアとの境界Bへほぼ向くように燃料噴射弁1が燃料を噴射するようになっている。実際の燃料噴射時期制御は、例えば、燃料噴射弁1の噴孔中心が境界Bへ向いた時を、燃料噴射開始時期、燃料噴射終了時期、又は、燃料噴射中間時期とすることとなる。
In the in-cylinder injection spark ignition internal combustion engine of the present embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, in the latter half of the compression stroke, the center C of the substantially fan-shaped injected fuel substantially faces the boundary B between the piston top surface and the cylinder bore. Thus, the
このような燃料噴射によれば、境界Bに到達するまでの比較的長い飛行距離における吸気との摩擦によって噴射燃料Fは十分に微粒化され、ピストン及びシリンダボアへ衝突付着する液状燃料を十分に低減することができる。こうして、多量の付着燃料が膨張行程において気化して燃焼に寄与せずに排出され、未燃燃料の増大により排気エミッションが悪化することはない。 According to such fuel injection, the injected fuel F is sufficiently atomized by friction with the intake air at a relatively long flight distance until reaching the boundary B, and the liquid fuel that collides and adheres to the piston and cylinder bore is sufficiently reduced. can do. Thus, a large amount of attached fuel is vaporized in the expansion stroke and discharged without contributing to combustion, and the exhaust emission does not deteriorate due to the increase in unburned fuel.
また、図1に矢印で示すように、噴射燃料Fにより引き連れられた吸気は気化及び微粒化された燃料と共に、ピストン頂面とシリンダボアとの境界Bに衝突して上下に分流して、互いに反対方向に縦旋回する二つのタンブル流Tが生成される。この際に、略扇形状の噴射燃料Fの上側及び下側の気筒内容積は略等しいために、二つのタンブル流Tの強さは略等しくなる。 Further, as indicated by arrows in FIG. 1, the intake air drawn by the injected fuel F collides with the vaporized and atomized fuel and collides with the boundary B between the piston top surface and the cylinder bore and splits up and down, opposite each other. Two tumble streams T are generated that swirl in the direction. At this time, the upper and lower cylinder volumes of the substantially fan-shaped injected fuel F are substantially equal, so the strengths of the two tumble flows T are substantially equal.
図1及び2に示すように、ピストン3の頂面には、中心縦平面Pに沿って延在する隆起部3aを境に略対称に第一キャビティ3b及び第二キャビティ3cが形成されている。燃料噴射弁1から遠い第一キャビティ3bは、噴射燃料Fの上側に形成されたタンブル流Tの減衰を抑制するように形成され、燃料噴射弁1側の第二キャビティ3cは、噴射燃料Fの下側に形成されたタンブル流Tの減衰を抑制するように形成されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, a
それにより、前述のように気筒内に形成された二つのタンブル流Tは、図3に示すように、ピストン3の上昇によって、隆起部3aと接触して、それぞれピストン頂面の二つのキャビティ3b及び3cに沿って中心縦平面Pに対して対称に旋回するようになり、依然として、二つのタンブル流Tが旋回する気筒内容積が略等しいために二つのタンブル流Tの強さは略等しく維持され、強さの違いによって弱いタンブル流が強いタンブル流によって消滅させられることがないために、点火時期直前まで確実に持続する。
As a result, as shown in FIG. 3, the two tumble flows T formed in the cylinder as described above come into contact with the raised
気筒内に一つのタンブル流しか形成されない場合には、このタンブル流と共に気筒内を旋回する微粒化燃料が、気筒内の一部の吸気としか接触せずに、圧縮行程後半の燃料噴射時期からタンブル流がピストンにより押し潰されるまでに十分に気化することができないのに対して、本実施形態では、噴射燃料が二つのタンブル流Tに分けられて気筒内を旋回するために、微粒化燃料はそれぞれのタンブル流Tにおいて気筒内の一部の吸気と接触し、全体としては気筒内の比較的多量の吸気と接触することとなるために、圧縮行程後半の燃料噴射時期から二つのタンブル流Tがピストン3により押し潰されるまでに微粒化液状燃料はそれぞれのタンブル流Tにおいて殆ど気化することができる。それにより、点火時期において気筒内全体に乱れを発生させると共に気筒内には良好な均質混合気が形成され、良好な均質燃焼を実現することができる。 When only one tumble flow is formed in the cylinder, the atomized fuel swirling in the cylinder together with the tumble flow contacts only a part of the intake air in the cylinder, and from the fuel injection timing in the latter half of the compression stroke. In contrast to the fact that the tumble flow cannot be sufficiently vaporized until it is crushed by the piston, in this embodiment, since the injected fuel is divided into two tumble flows T and swirls in the cylinder, the atomized fuel Are in contact with a part of the intake air in the cylinder in each tumble flow T, and contact with a relatively large amount of intake air in the cylinder as a whole. Until T is crushed by the piston 3, the atomized liquid fuel can be almost vaporized in each tumble flow T. Accordingly, the entire cylinder is disturbed at the ignition timing, and a good homogeneous mixture is formed in the cylinder, so that good homogeneous combustion can be realized.
また、本実施形態では、燃料噴射弁は、圧縮行程後半においてピストン3がピストンストロークの約三分の二だけ上昇した時に、略扇形状の噴射燃料の中心Cがピストン頂面とシリンダボアとの境界Bへほぼ向くように燃料噴射弁1が燃料を噴射するようになっている。言い換えれば、燃料噴射弁1の噴孔中心は、ピストン3がピストンストロークの約三分の二だけ上昇した時のピストン頂面とシリンダボアとの境界Bへ向けられており、ピストン3がピストンストロークの約三分の二だけ上昇した時に、燃料噴射弁1は燃料を噴射するようになっている。
In this embodiment, the fuel injection valve is configured such that when the piston 3 rises by about two thirds of the piston stroke in the latter half of the compression stroke, the center C of the substantially fan-shaped injected fuel is the boundary between the piston top surface and the cylinder bore. The
それにより、噴射時期が早過ぎて生成された二つのタンブル流Tが点火時期直前にピストンによって押し潰される前に消滅したり、また、噴射時期が遅過ぎて噴射燃料の飛行距離が短くなって多くの液状燃料がピストン頂面又はシリンダボアへ付着することにより未燃燃料の排出量が増大したりすることはない。また、噴射時期が遅過ぎて二つのタンブル流Tと共に気筒内を旋回する微粒化液状燃料が点火時期直前までの時間が短くなって十分に気化せず、点火時期において気筒内に良好な均質混合気が形成されなかったりすることはない。 As a result, the two tumble flows T generated when the injection timing is too early disappears before being crushed by the piston immediately before the ignition timing, or the flight distance of the injected fuel is shortened because the injection timing is too late. A large amount of liquid fuel does not adhere to the top surface of the piston or the cylinder bore, so that the amount of unburned fuel discharged does not increase. Also, the atomized liquid fuel that swirls in the cylinder with two tumble flows T due to the injection timing being too late will shorten the time until just before the ignition timing and will not vaporize sufficiently. Qi will not be formed.
また、本実施形態において、ピストン頂面の隆起部3aには点火時期の点火プラグ2近傍に窪み3dが形成されている。もし、このような窪み3dが隆起部3aに形成されていないと、隆起部3aとシリンダヘッドとの間の僅かな隙間では混合気の乱れが消滅し易く、燃焼初期の燃焼が緩慢となることがある。しかしながら、本実施形態では、点火時期において、窪み3d内で乱れる混合気から確実に燃焼を開始させることができ、燃焼初期から燃焼速度を高めることができる。
In the present embodiment, a
こうして窪み3d内で発生させた火炎は、隆起部3a上の混合気及び二つのキャビティ3b上の混合気へ伝播し、隆起部3a上の混合気は乱れが消滅しても僅かな量であり、強い乱れが存在する二つのキャビティ3b上の混合気が急激に燃焼して燃焼速度の速い良好な均質燃焼が実現される。
The flame thus generated in the
本実施形態において、機関運転状態により定まる必要燃料量を分割して噴射するようにしても良い。こうして分割して噴射された燃料は、シリンダボアとピストン頂面との境界Bへ到達するまでの飛行中に気化及び微粒化し易くなる。 In the present embodiment, the required fuel amount determined by the engine operating state may be divided and injected. The fuel thus divided and injected is easily vaporized and atomized during the flight until reaching the boundary B between the cylinder bore and the piston top surface.
燃料噴射時期をさらに遅角することにより、噴射燃料は、燃料噴射弁1側の第二キャビティ3cに衝突して点火プラグ1近傍に向かう。それにより、点火プラグ1近傍だけに可燃混合気を形成する成層燃焼を実施することができる。このような成層燃焼は、点火時期を例えば膨張行程中期まで大幅遅角しても可燃混合気を着火燃焼させることができるために、冷間始動時等の触媒装置の早期暖気のために、排気ガス温度を十分に高めるのに利用することができる。
By further retarding the fuel injection timing, the injected fuel collides with the
本筒内噴射式火花点火内燃機関において、二つのタンブル流Tを確実に発生させるために、噴射燃料Fの貫徹力は、例えば、噴射開始から1ms後の燃料先端が60mm以上に達するように強くすることが好ましい。 In the in-cylinder injection spark ignition internal combustion engine, in order to reliably generate the two tumble flows T, the penetration force of the injected fuel F is strong so that, for example, the fuel tip after 1 ms from the start of injection reaches 60 mm or more. It is preferable to do.
1 燃料噴射弁
2 点火プラグ
3 ピストン
4 吸気ポート
5 排気ポート
F 噴射燃料
T タンブル流
DESCRIPTION OF
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