JP2010223149A

JP2010223149A - 内燃機関

Info

Publication number: JP2010223149A
Application number: JP2009073186A
Authority: JP
Inventors: Daichi Okumura; 大地奥村
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2009-03-25
Filing date: 2009-03-25
Publication date: 2010-10-07

Abstract

【課題】アトキンソンサイクルの実行時にて混合気の成層化を適正に行い得る内燃機関を提供すること。
【解決手段】この内燃機関１は、吸気をシリンダ２内に導入する吸気ポート４と、吸気ポート４を開閉する吸気バルブ４１と、シリンダ２内に燃焼を噴射する筒内噴射式のインジェクタ６と、シリンダ２内にて圧縮された混合気に点火する点火プラグ７とを備える。また、内燃機関１は、吸気バルブ４１の閉弁時期を遅角させて圧縮行程の開始時期を遅らせるアトキンソンサイクルを実行できる。また、内燃機関１は、一対の吸気バルブ４１、４１が傘部４１１、４１１にて連結されて吸気ポート４に配置される。また、傘部４１１の連結部にキャビティ４１２が形成される。そして、吸気バルブ４１の開弁時にてインジェクタ６がシリンダ２内に燃料を噴射するときに、キャビティ４１２がインジェクタ６から噴射された燃料を点火プラグ７側にガイドする。
【選択図】図１

Description

この発明は、内燃機関に関し、さらに詳しくは、アトキンソンサイクルの実行時にて混合気の成層化を適正に行い得る内燃機関に関する。

近年の内燃機関では、一対の吸気バルブがその傘部にて相互に連結されて吸気ポートに配置されている。これにより、吸気ポートが拡径されて、エンジンの吸気効率が高められている。かかる構造を採用する従来の内燃機関として、特許文献１に記載される技術が知られている。

特開平７−３０５６１０号公報

しかしながら、アトキンソンサイクルの実行時には、吸気バルブの開弁時期が遅角するため、吸気バルブの開弁時期とインジェクタの燃料噴射時期とが一致する。このため、噴射された燃料が吸気バルブにあたってピストンのキャビティまで届かず、混合気の成層化が阻害されるおそれがある。

そこで、この発明は、アトキンソンサイクルの実行時にて混合気の成層化を適正に行い得る内燃機関を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、この発明にかかる内燃機関は、吸気をシリンダ内に導入する吸気ポートと、前記吸気ポートを開閉する吸気バルブと、前記シリンダ内に燃焼を噴射する筒内噴射式のインジェクタと、前記シリンダ内にて圧縮された混合気に点火する点火プラグとを備えると共に、前記吸気バルブの閉弁時期を遅角させて圧縮行程の開始時期を遅らせるアトキンソンサイクルを実行できる内燃機関であって、一対の前記吸気バルブが傘部にて連結されて前記吸気ポートに配置されると共に、前記傘部の連結部にキャビティが形成され、且つ、前記吸気バルブの開弁時にて前記インジェクタが前記シリンダ内に燃料を噴射するときに、前記キャビティが前記インジェクタから噴射された燃料を前記点火プラグ側にガイドすることを特徴とする。

この発明にかかるこの内燃機関では、一対の吸気バルブの傘部が連結されており、この連結部にキャビティが形成される。かかる構成では、吸気バルブの開弁時期とインジェクタの燃料噴射時期とが一致したとき（アトキンソンサイクルの実行時など）に、このキャビティが噴射された燃料を点火プラグ側にガイドする。これにより、混合気の成層化が適正に行われて、エンジンの熱効率が向上する利点がある。

図１は、この発明の実施例にかかる内燃機関を示す構成図である。図２は、図１に記載した内燃機関の吸気バルブのキャビティを示す斜視図である。

以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、この実施例の構成要素には、発明の同一性を維持しつつ置換可能かつ置換自明なものが含まれる。また、この実施例に記載された複数の変形例は、当業者自明の範囲内にて任意に組み合わせが可能である。

［内燃機関］
この内燃機関１は、例えば、筒内噴射式の４サイクルガソリンエンジンに適用される。内燃機関１は、シリンダ（シリンダボア）２と、シリンダ２内に往復可能に収容されるピストン（図示省略）と、シリンダ２上部の燃焼室３に連結される吸気ポート４および排気ポート５と、吸気ポート４を開閉する吸気バルブ４１ならびに排気ポート５を開閉する排気バルブ５１と、シリンダ２（燃焼室３）内に燃料を噴射するインジェクタ６と、燃焼室３内の燃料に点火する点火プラグ７とを有する（図１参照）。

エンジン稼働時には、まず、ピストンが下降すると共に吸気バルブ４１が開弁して、吸気が吸気ポート４からシリンダ２（燃焼室）内に吸入される（吸気行程）。次に、ピストンが上昇してシリンダ２内の吸気が圧縮される（圧縮行程）。次に、この吸気とインジェクタ６から噴射された燃料とがシリンダ２内にて混合されて混合気となる。次に、この混合気が点火プラグ７により点火されてシリンダ２内にて燃焼し（燃焼行程）、その燃焼エネルギーによりピストンが駆動されてシリンダ２内を往復運動する。そして、このピストンの往復運動がクランクシャフト（図示省略）の回転運動に変換されて動力が発生する。その後に、ピストンが上昇すると共に排気バルブ５１が開弁して、シリンダ２内の燃焼ガスが排気ポート５から外部に排出される（排気行程）。

［アトキンソンサイクル］
また、この内燃機関１は、アトキンソンサイクルを実行できる。アトキンソンサイクルでは、吸気バルブ４１の閉弁時期を遅角させて圧縮行程の開始時期を遅らせ、また、排気バルブ５１の開弁時期を遅角させることにより、圧縮比に対して膨張比を大きくできる（遅閉じアトキンソンサイクル）。これにより、エンジンの熱効率が向上して燃費が改善する。

［吸気バルブのキャビティ］
一般に、筒内噴射式のエンジンでは、ピストンの頂面にキャビティが形成され、このキャビティに向けてインジェクタが燃料を噴射する。これにより、混合気の成層化が促進されて、エンジンの熱効率が向上する。しかしながら、アトキンソンサイクルの実行時には、吸気バルブの開弁時期が遅角するため、吸気バルブの開弁時期とインジェクタの燃料噴射時期とが一致する。このため、噴射された燃料が吸気バルブにあたってピストンのキャビティまで届かず、混合気の成層化が阻害されるおそれがある。

そこで、この内燃機関１では、以下の構成が採用されている（図１および図２参照）。

まず、（１）一対の吸気バルブ４１、４１がその傘部４１１、４１１にて相互に連結されて吸気ポート４に配置される（図２参照）。これにより、吸気ポート４が拡径されて、エンジンの吸気効率が高められる。また、（２）連結された傘部４１１、４１１がキャビティ４１２を有する。このキャビティ４１２は、吸気バルブ４１、４１の開弁時にてインジェクタ６がシリンダ２内に燃料を噴射するときに、この噴射された燃料（噴霧）を点火プラグ７側にガイドする（図１参照）。これにより、混合気の成層化が安定的に行われて、エンジンの熱効率が向上する。

例えば、この実施例では、一対の吸気バルブ４１、４１がインジェクタ６の燃料噴射方向に対して略直交する方向に配列されており、これらの吸気バルブ４１、４１の傘部４１１、４１１が相互に連結されて略楕円形状を有している（図２参照）。また、傘部４１１、４１１の連結部に沿って凹状のキャビティ４１２が形成されている。また、吸気バルブ４１、４１の開弁時にてインジェクタ６が燃料を噴射したときに、噴射された燃料がキャビティ４１２にあたって点火プラグ７側に偏向するように、キャビティ４１２の形状とインジェクタ６の燃料噴射方向とが調整されている（図１参照）。なお、キャビティ４１２にあたった燃料は、一対の吸気バルブ４１、４１のステム４１３、４１３間を抜けて点火プラグ７側に向かう。

［効果］
以上説明したように、この内燃機関１では、一対の吸気バルブ４１、４１の傘部４１１、４１１が連結されており、この連結部にキャビティ４１２が形成される（図２参照）。かかる構成では、吸気バルブ４１、４１の開弁時期とインジェクタ６の燃料噴射時期とが一致したとき（アトキンソンサイクルの実行時など）に、このキャビティ４１２が噴射された燃料を点火プラグ７側にガイドする。これにより、混合気の成層化が適正に行われて、エンジンの熱効率が向上する利点がある。

以上のように、この発明にかかる内燃機関は、アトキンソンサイクルの実行時にて混合気の成層化を適正に行い得る点で有用である。

１内燃機関
２シリンダ
３燃焼室
４吸気ポート
４１吸気バルブ
５排気ポート
５１排気バルブ
６インジェクタ
７点火プラグ
４１１傘部
４１２キャビティ
４１３ステム

Claims

吸気をシリンダ内に導入する吸気ポートと、前記吸気ポートを開閉する吸気バルブと、前記シリンダ内に燃焼を噴射する筒内噴射式のインジェクタと、前記シリンダ内にて圧縮された混合気に点火する点火プラグとを備えると共に、前記吸気バルブの閉弁時期を遅角させて圧縮行程の開始時期を遅らせるアトキンソンサイクルを実行できる内燃機関であって、
一対の前記吸気バルブが傘部にて連結されて前記吸気ポートに配置されると共に、前記傘部の連結部にキャビティが形成され、且つ、前記吸気バルブの開弁時にて前記インジェクタが前記シリンダ内に燃料を噴射するときに、前記キャビティが前記インジェクタから噴射された燃料を前記点火プラグ側にガイドすることを特徴とする内燃機関。