JP2569919B2 - 筒内直接噴射式火花点火機関 - Google Patents
筒内直接噴射式火花点火機関Info
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- 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
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F3/00—Pistons
- F02F3/26—Pistons having combustion chamber in piston head
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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
- F02B2075/125—Direct injection in the combustion chamber for spark ignition engines, i.e. not in pre-combustion chamber
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は筒内直接噴射式火花点火機関の燃焼室構造に
関する。
関する。
燃料をピストン頂部に形成された燃焼室の壁面へいっ
たん付着させ、その後の壁面からの蒸発によって燃焼が
律速される方式の筒内直接噴射式火花点火機関は、たと
えば、実開昭61−173728号公報等により知られている。
たん付着させ、その後の壁面からの蒸発によって燃焼が
律速される方式の筒内直接噴射式火花点火機関は、たと
えば、実開昭61−173728号公報等により知られている。
この種の内燃機関では、軽負荷時には燃料は深皿部内
のみに噴射され、高負荷時には燃料は浅皿部と深皿部の
両方に噴射されるようになっている。
のみに噴射され、高負荷時には燃料は浅皿部と深皿部の
両方に噴射されるようになっている。
軽負荷時に深皿部に噴射された燃料は、深皿部内でス
ワールの助けを借りて蒸発し、比較的濃い混合気とな
り、点火栓部位に導かれて燃焼される。燃料の大部分が
深皿部に滞留するので、軽負荷時の着火性、燃焼安定性
が良好となる。
ワールの助けを借りて蒸発し、比較的濃い混合気とな
り、点火栓部位に導かれて燃焼される。燃料の大部分が
深皿部に滞留するので、軽負荷時の着火性、燃焼安定性
が良好となる。
一方、高負荷時には、燃料が浅皿部と深皿部の両方に
噴射される。より詳しくは、噴射初期の燃料は、ピスト
ンがまだ下方にあるから浅皿部に入り、噴射後期の燃料
は、ピストンが上方にあるから深皿部に入る。浅皿部に
入った燃料は、ピストンが下方にあってスワールが弱い
から、十分な燃料蒸発速度が得られない。
噴射される。より詳しくは、噴射初期の燃料は、ピスト
ンがまだ下方にあるから浅皿部に入り、噴射後期の燃料
は、ピストンが上方にあるから深皿部に入る。浅皿部に
入った燃料は、ピストンが下方にあってスワールが弱い
から、十分な燃料蒸発速度が得られない。
高負荷時の燃焼改善（燃料蒸発速度の向上）をはかる
ために、浅皿部の面積を大きくすると、中負荷時に、噴
射燃料が浅皿部内に入って浅皿部内に拡散し過ぎ、深皿
部からの火炎伝播が困難になり、燃焼が悪化してHCを発
生するという問題が生じる。
ために、浅皿部の面積を大きくすると、中負荷時に、噴
射燃料が浅皿部内に入って浅皿部内に拡散し過ぎ、深皿
部からの火炎伝播が困難になり、燃焼が悪化してHCを発
生するという問題が生じる。
本発明は、浅皿部と深皿部を有するタイプの筒内直接
噴射式火花点火機関において、中負荷時の火炎伝播が確
実に行われるようにすることを目的とする。
噴射式火花点火機関において、中負荷時の火炎伝播が確
実に行われるようにすることを目的とする。
上記目的を達成する本発明に係る筒内直接噴射式火花
点火機関は、深皿部と浅皿部との間に深皿部の燃料蒸発
用溝の上部にエッジ部を介してもう一段外縁部を形成
し、中負荷時の噴射燃料が深皿部の燃料蒸発用溝と外縁
部との間のエッジ部に当るようにしたものから成る。
点火機関は、深皿部と浅皿部との間に深皿部の燃料蒸発
用溝の上部にエッジ部を介してもう一段外縁部を形成
し、中負荷時の噴射燃料が深皿部の燃料蒸発用溝と外縁
部との間のエッジ部に当るようにしたものから成る。
中負荷時の噴射された燃料は、エッジ部にて、深皿部
内の燃料蒸発用溝の外縁部とに液膜状に分けられる。燃
料蒸発用溝壁面上の液膜はスワール流の助けをかりて蒸
発し点火栓近傍に着火用混合気を形成するとともに、外
縁部の液膜は外縁部側面により浅皿部内への流出が抑制
され、外縁部内で適度な濃さの混合気を形成する。この
結果、深皿部からの火炎伝播が確実に行われる。
内の燃料蒸発用溝の外縁部とに液膜状に分けられる。燃
料蒸発用溝壁面上の液膜はスワール流の助けをかりて蒸
発し点火栓近傍に着火用混合気を形成するとともに、外
縁部の液膜は外縁部側面により浅皿部内への流出が抑制
され、外縁部内で適度な濃さの混合気を形成する。この
結果、深皿部からの火炎伝播が確実に行われる。
以下に、本発明に係る筒内直接噴射式火花点火機関の
望ましい実施例を、図面を参照して説明する。
望ましい実施例を、図面を参照して説明する。
第1A図、第1B図において、１はシリンダブロックのシ
リンダボアに摺動自在に嵌挿されたピストン、７はシリ
ンダボアを上方から覆うシリンダヘッド、８はシリンダ
ボアの外周部位に臨むようにシリンダヘッド８に取付け
られた燃料噴射ノズル８、６はシリンダボアのほぼ中央
部位に設けられた点火栓６である。
リンダボアに摺動自在に嵌挿されたピストン、７はシリ
ンダボアを上方から覆うシリンダヘッド、８はシリンダ
ボアの外周部位に臨むようにシリンダヘッド８に取付け
られた燃料噴射ノズル８、６はシリンダボアのほぼ中央
部位に設けられた点火栓６である。
ピストン１の頂部には、深さの深い深皿部２、深さの
浅い浅皿部３、および外縁部３′から成る燃焼室が形成
されている。外縁部３′は、深皿部２より浅く浅皿部３
より深い外縁部底面と、深皿部２より大径で浅皿部３よ
り小径の外縁部側面12を、有する。
浅い浅皿部３、および外縁部３′から成る燃焼室が形成
されている。外縁部３′は、深皿部２より浅く浅皿部３
より深い外縁部底面と、深皿部２より大径で浅皿部３よ
り小径の外縁部側面12を、有する。
深皿部２は上方に向って開口した円形状の凹部から成
り、中心軸芯がピストン軸芯より燃料噴射ノズル８側に
寄せられている。深皿部２の側壁部には、ピストン１が
上死点近傍に上ったときに点火栓６の下端部を受入れる
プラグポケット５が形成されている。また、深皿部２の
側壁部には、プラグポケット５の、スワール方向上流側
に、燃料蒸発用溝４が形成されている。燃料蒸発用溝４
の上部はエッジ部４′となっており、燃料蒸発用溝４は
エッジ部４′を介して外縁部３′の底面に連なってい
る。
り、中心軸芯がピストン軸芯より燃料噴射ノズル８側に
寄せられている。深皿部２の側壁部には、ピストン１が
上死点近傍に上ったときに点火栓６の下端部を受入れる
プラグポケット５が形成されている。また、深皿部２の
側壁部には、プラグポケット５の、スワール方向上流側
に、燃料蒸発用溝４が形成されている。燃料蒸発用溝４
の上部はエッジ部４′となっており、燃料蒸発用溝４は
エッジ部４′を介して外縁部３′の底面に連なってい
る。
外縁部３′は、深皿部２とほぼ同芯状の部分円形凹部
で、燃料噴射ノズル８近傍で浅皿部３に融合している。
外縁部３′は燃料噴射ノズル８から離れた側で、外縁部
底面を囲む外縁部側面12を介して浅皿部３に連なってい
る。
で、燃料噴射ノズル８近傍で浅皿部３に融合している。
外縁部３′は燃料噴射ノズル８から離れた側で、外縁部
底面を囲む外縁部側面12を介して浅皿部３に連なってい
る。
浅皿部３は上方に凸状に湾曲した底面を有し、燃料噴
射ノズル８から離れた側に大きな面積を有する。浅皿部
３の底面は段差10を介してピストン頂面に連なってい
る。この段差10はピストン軸芯を中心とする円形の段差
から成り、浅皿部３上に分散して燃料のシリンダボア壁
面への流出を防止する。
射ノズル８から離れた側に大きな面積を有する。浅皿部
３の底面は段差10を介してピストン頂面に連なってい
る。この段差10はピストン軸芯を中心とする円形の段差
から成り、浅皿部３上に分散して燃料のシリンダボア壁
面への流出を防止する。
燃料噴射ノズル８は斜めに延び、その下端部はシリン
ダボア外周部の上方の空間に臨んでおり、斜め下方に、
少なくとも１本の噴射燃料9a、9b、9cを噴射する。点火
栓６はシリンダヘッド７をほぼ鉛直方向に挿通してシリ
ンダボアの中央部上方空間に臨んでいる。ピストン１に
形成されたプラグポケット５は点火栓６の真下に位置
し、ピストン１が上死点近傍に上ったときに点火栓６の
下端部を受け入れる。
ダボア外周部の上方の空間に臨んでおり、斜め下方に、
少なくとも１本の噴射燃料9a、9b、9cを噴射する。点火
栓６はシリンダヘッド７をほぼ鉛直方向に挿通してシリ
ンダボアの中央部上方空間に臨んでいる。ピストン１に
形成されたプラグポケット５は点火栓６の真下に位置
し、ピストン１が上死点近傍に上ったときに点火栓６の
下端部を受け入れる。
つぎに、第2A図〜第2F図および第2G図〜第2I図を参照
して本発明の機関における混合気形成について概略説明
する。第2A図、第2B図、第2G図は、噴射時期が圧縮上死
点に近い場合であり、アイドル時等のごく低負荷域がこ
れにあたる。燃料噴流9a、9b、9cは燃料蒸発溝４に付着
した後、壁面からの加熱ならびに圧縮気体の加熱によっ
て気化し、その後スワール流11によって、空気との混合
ならびにプラグポケット部５への移動が行なわれ、ここ
で点火され、形成された火炎は深皿部２内のエッジ部
４′より下方の比較的小容積の部分に形成された混合気
に伝播し燃焼が完結する。
して本発明の機関における混合気形成について概略説明
する。第2A図、第2B図、第2G図は、噴射時期が圧縮上死
点に近い場合であり、アイドル時等のごく低負荷域がこ
れにあたる。燃料噴流9a、9b、9cは燃料蒸発溝４に付着
した後、壁面からの加熱ならびに圧縮気体の加熱によっ
て気化し、その後スワール流11によって、空気との混合
ならびにプラグポケット部５への移動が行なわれ、ここ
で点火され、形成された火炎は深皿部２内のエッジ部
４′より下方の比較的小容積の部分に形成された混合気
に伝播し燃焼が完結する。
第2C図、第2D図、第2H図はこれよりややピストン１が
上死点より離れた場合であり、中負荷域においては、ピ
ストン１が第2C、2D図、第2H図の状態にあるときに噴射
される。第2C図、第2D図、第2H図では、燃料はエッジ部
４′により２方に分割される。その内一方の燃料は、エ
ッジ部４′より上方の外縁部３′内に広くかつ薄く分散
し燃料の壁面蒸発が促進される。しかし、外縁部３′外
への流出は外縁部側面12によってさえぎられ、燃料の過
剰分散・過剰希薄化、それによるHCの発生が防止され
る。また、他方の燃料は、燃料蒸発溝４の壁面に薄い液
膜を形成し、スワール11による蒸発促進作用を受けなが
ら蒸発する。この蒸発燃料は、スワールによって、プラ
グポケット５に移動されかつ空気と混合される。
上死点より離れた場合であり、中負荷域においては、ピ
ストン１が第2C、2D図、第2H図の状態にあるときに噴射
される。第2C図、第2D図、第2H図では、燃料はエッジ部
４′により２方に分割される。その内一方の燃料は、エ
ッジ部４′より上方の外縁部３′内に広くかつ薄く分散
し燃料の壁面蒸発が促進される。しかし、外縁部３′外
への流出は外縁部側面12によってさえぎられ、燃料の過
剰分散・過剰希薄化、それによるHCの発生が防止され
る。また、他方の燃料は、燃料蒸発溝４の壁面に薄い液
膜を形成し、スワール11による蒸発促進作用を受けなが
ら蒸発する。この蒸発燃料は、スワールによって、プラ
グポケット５に移動されかつ空気と混合される。
第2E図、第2F図、第2I図は、ピストン１がさらに下方
に位置した場合であり、高負荷域の噴射時期に相当す
る。この時期噴射された燃料は、浅皿部３の凸曲面壁に
浅い角度θで衝突する。噴射時期が比較的遅い時には角
度θがやや大きく、一部の燃料は空中に飛散するが、噴
射時期がさらに早くなると角度θが小さく（θ′）な
り、大部分の燃料は壁面上に拡がるため、特にノッキン
グの原因となる噴射早期の燃料の空気中への拡散、混
合、化学的活性化の開始が遅れ、混合気が自発火する確
率が大幅に低下する。また、凸曲面上に形成された燃料
薄膜は壁面からの加熱によって、筒内の空気温度が低く
空気からの加熱が期待できない圧縮行程前期あるいは吸
気行程においても、比較的速い気化速度が得られる。ま
た、浅皿部３が凸曲面で構成されることにより、燃料薄
膜厚さを十分薄くできるため、点火時期となる圧縮上死
点付近までに燃料全量を気化させることができる。気体
化し、壁近傍に滞留した燃料は、上死点前後の気流の変
化（スキッシュ、スワール）によって急激に空気と混合
されるため、十分な火炎伝播速度が得られる。
に位置した場合であり、高負荷域の噴射時期に相当す
る。この時期噴射された燃料は、浅皿部３の凸曲面壁に
浅い角度θで衝突する。噴射時期が比較的遅い時には角
度θがやや大きく、一部の燃料は空中に飛散するが、噴
射時期がさらに早くなると角度θが小さく（θ′）な
り、大部分の燃料は壁面上に拡がるため、特にノッキン
グの原因となる噴射早期の燃料の空気中への拡散、混
合、化学的活性化の開始が遅れ、混合気が自発火する確
率が大幅に低下する。また、凸曲面上に形成された燃料
薄膜は壁面からの加熱によって、筒内の空気温度が低く
空気からの加熱が期待できない圧縮行程前期あるいは吸
気行程においても、比較的速い気化速度が得られる。ま
た、浅皿部３が凸曲面で構成されることにより、燃料薄
膜厚さを十分薄くできるため、点火時期となる圧縮上死
点付近までに燃料全量を気化させることができる。気体
化し、壁近傍に滞留した燃料は、上死点前後の気流の変
化（スキッシュ、スワール）によって急激に空気と混合
されるため、十分な火炎伝播速度が得られる。
第３図は本発明における燃料噴射パターンに係る第１
の実施例である。極低負荷時には、第2A図、第2B図、第
2G図とほぼ同じ時期に噴射を開始し、深皿部２の中の燃
料蒸発溝４より下の深皿部下部に衝突する時期に噴射が
終了する。ここから負荷（Ｉ）まではほぼ同じ噴射開始
時期のまま噴射期間が長くなる。負荷（Ｉ）から（II）
までは第2C図、第2D図、第2H図に対応し、負荷の増加に
伴ない噴射時期を進角し、燃焼室として深皿部２内と外
縁部３′とを含めた部分を利用し、やや噴射量の増した
場合の分散をはかる。ただし、すべての燃料を外縁部側
壁12より内側の凹曲面内に噴射し、オーバーリーン域の
発生を防止する。負荷（II）以上の噴射量の多い場合
は、第2E図、第2F図、第2I図に対応し、この場合には噴
射時期を大幅に進角させることによって浅皿部衝突の噴
射量を一定量確保するとともに、噴射終了時期の燃料を
深皿部２の燃料蒸発溝４に付着させ着火を安定させる。
噴射量がさらに増大する高負荷域では噴射時期を進め、
燃料の分散と壁面からの加熱時間を増加させ、気化を促
進する一方、第2E図、第2F図、第2I図に示した衝突角θ
が小さくなるため、空中飛散に伴なうノック発生を防止
する。
の実施例である。極低負荷時には、第2A図、第2B図、第
2G図とほぼ同じ時期に噴射を開始し、深皿部２の中の燃
料蒸発溝４より下の深皿部下部に衝突する時期に噴射が
終了する。ここから負荷（Ｉ）まではほぼ同じ噴射開始
時期のまま噴射期間が長くなる。負荷（Ｉ）から（II）
までは第2C図、第2D図、第2H図に対応し、負荷の増加に
伴ない噴射時期を進角し、燃焼室として深皿部２内と外
縁部３′とを含めた部分を利用し、やや噴射量の増した
場合の分散をはかる。ただし、すべての燃料を外縁部側
壁12より内側の凹曲面内に噴射し、オーバーリーン域の
発生を防止する。負荷（II）以上の噴射量の多い場合
は、第2E図、第2F図、第2I図に対応し、この場合には噴
射時期を大幅に進角させることによって浅皿部衝突の噴
射量を一定量確保するとともに、噴射終了時期の燃料を
深皿部２の燃料蒸発溝４に付着させ着火を安定させる。
噴射量がさらに増大する高負荷域では噴射時期を進め、
燃料の分散と壁面からの加熱時間を増加させ、気化を促
進する一方、第2E図、第2F図、第2I図に示した衝突角θ
が小さくなるため、空中飛散に伴なうノック発生を防止
する。
第４図は本発明における燃料噴射パターンに係る第２
の実施例である。極低負荷から負荷（II）までは第１の
実施例と同じであるが、負荷（II）以上の噴射量の多い
場合には噴射を２回に分割し、第２の噴射を燃料蒸発溝
４に行なうことで着火性を確保する一方、第１の噴射を
第１実施例の噴射時期よりさらに進めることによって、
気化をさらに促進させ、高負荷時のスモーク発生、噴射
遅延を防止する。
の実施例である。極低負荷から負荷（II）までは第１の
実施例と同じであるが、負荷（II）以上の噴射量の多い
場合には噴射を２回に分割し、第２の噴射を燃料蒸発溝
４に行なうことで着火性を確保する一方、第１の噴射を
第１実施例の噴射時期よりさらに進めることによって、
気化をさらに促進させ、高負荷時のスモーク発生、噴射
遅延を防止する。
第５図は本発明における燃料噴射パターンに係る第３
の実施例であり、高負荷時（負荷（III）〜（IV））に
対して、第２実施例の分割噴射時の第１噴射の時期を吸
気行程初期まで進めたものである。この場合第１噴射
は、量が少ない時には燃料を深皿部２に噴射し、燃料の
集中をはかりつつ、吸気、圧縮両行程にまたがる長い時
間を利用して気化を促進する一方、噴射量が増すに従が
い噴射時期を遅らせ深皿部２の中心部への噴射量を減ら
し深皿部２内でのサーマルピンチを防止する。さらに噴
射量の増す負荷（IV）以上では、シリンダ内全体の空燃
比が着火に十分なほど濃くなるため、吸気行程１回のみ
とする。また、ノックが発生しやすくなるごく高負荷域
では、全燃料を浅皿部３に浅い角度で衝突させることに
より、空気飛散によるノック発生を防止する。
の実施例であり、高負荷時（負荷（III）〜（IV））に
対して、第２実施例の分割噴射時の第１噴射の時期を吸
気行程初期まで進めたものである。この場合第１噴射
は、量が少ない時には燃料を深皿部２に噴射し、燃料の
集中をはかりつつ、吸気、圧縮両行程にまたがる長い時
間を利用して気化を促進する一方、噴射量が増すに従が
い噴射時期を遅らせ深皿部２の中心部への噴射量を減ら
し深皿部２内でのサーマルピンチを防止する。さらに噴
射量の増す負荷（IV）以上では、シリンダ内全体の空燃
比が着火に十分なほど濃くなるため、吸気行程１回のみ
とする。また、ノックが発生しやすくなるごく高負荷域
では、全燃料を浅皿部３に浅い角度で衝突させることに
より、空気飛散によるノック発生を防止する。
つぎに、上記のような深皿部２、外縁部３′、凸曲面
の底面をもつ浅皿部３を備えた燃焼室、および噴射タイ
ミングを有する筒内直接噴射式火花点火機関の作用を説
明する。
の底面をもつ浅皿部３を備えた燃焼室、および噴射タイ
ミングを有する筒内直接噴射式火花点火機関の作用を説
明する。
極低負荷、低負荷時には、燃料は深皿部２に噴射され
る（たとえば、第2G図参照）。深皿部２の、とくに燃料
蒸発用溝４の壁面に噴射されて液膜となった燃料は、ス
ワール11によって蒸発を促進される。蒸発燃料はスワー
ル11によって点火栓位置に運ばれるので、点火栓部位に
は濃い混合気があり、着火性が良好となる。
る（たとえば、第2G図参照）。深皿部２の、とくに燃料
蒸発用溝４の壁面に噴射されて液膜となった燃料は、ス
ワール11によって蒸発を促進される。蒸発燃料はスワー
ル11によって点火栓位置に運ばれるので、点火栓部位に
は濃い混合気があり、着火性が良好となる。
中負荷時の初期には、燃料はエッジ部４′に噴射され
る（たとえば、第2H図参照）。燃料は外縁部３′と燃料
蒸発用溝４の双方に拡散する。したがって、付着面積が
増加して薄膜の形成が可能になり、壁面蒸発が促進さ
れ、中負荷時でのスモーク発生、燃焼悪化が防止され
る。外縁部３′に分散された燃料は、外縁部側面12で浅
皿部３への流出が防止され、リーン化し過ぎることもな
く適度な濃さの混合気が外縁部３′に形成され、火炎伝
播が確実に行われる。また、着火後、火炎はエッジ部
４′より内側の深皿部２内から発生し、外縁部３′に向
けて進行するが、エッジ部４′から外縁部側面12までの
距離を適当に設定することにより、この部分で蒸発し形
成された混合気の濃度を適当な濃さに保つことができ、
オーバリーンに伴なう消炎、未燃HCの形成を防止でき
る。さらに、中負荷時にエッジ部４′に噴射された燃料
は、燃料蒸発用溝４と外縁部３′方向にわかれるため、
深皿部２内の過濃化を防止できる。さらに、エッジ部
４′と外縁部側面12の径を近づけることによって、エッ
ジ部４′より下方で形成された火炎の外縁部３′への伝
播が容易になり、極低負荷時の燃焼安定化が得られる。
る（たとえば、第2H図参照）。燃料は外縁部３′と燃料
蒸発用溝４の双方に拡散する。したがって、付着面積が
増加して薄膜の形成が可能になり、壁面蒸発が促進さ
れ、中負荷時でのスモーク発生、燃焼悪化が防止され
る。外縁部３′に分散された燃料は、外縁部側面12で浅
皿部３への流出が防止され、リーン化し過ぎることもな
く適度な濃さの混合気が外縁部３′に形成され、火炎伝
播が確実に行われる。また、着火後、火炎はエッジ部
４′より内側の深皿部２内から発生し、外縁部３′に向
けて進行するが、エッジ部４′から外縁部側面12までの
距離を適当に設定することにより、この部分で蒸発し形
成された混合気の濃度を適当な濃さに保つことができ、
オーバリーンに伴なう消炎、未燃HCの形成を防止でき
る。さらに、中負荷時にエッジ部４′に噴射された燃料
は、燃料蒸発用溝４と外縁部３′方向にわかれるため、
深皿部２内の過濃化を防止できる。さらに、エッジ部
４′と外縁部側面12の径を近づけることによって、エッ
ジ部４′より下方で形成された火炎の外縁部３′への伝
播が容易になり、極低負荷時の燃焼安定化が得られる。
高負荷時の初期には、燃料は浅皿部３に噴射される
（たとえば、第2I図参照）。浅皿部３の底面を凸曲面と
したので、高負荷時に噴射された燃料のうち浅皿部底面
に向けて噴射された燃料は、浅皿部底面に浅い角度であ
たって凸曲面に沿って広範囲に拡がり薄膜化されるの
で、燃料蒸発が促進され、スモークの発生が抑制され、
かつ混合気形成が広範囲に拡がって均一化されたノック
が軽減される。また、燃焼速度も向上されるので、エン
ジンの高速化、排気温低下、および排気温低下による触
媒の耐久性向上が可能になる。さらに、薄膜による完全
蒸発、燃焼の促進によりピストン壁面上でのカーボンの
堆積が防止できる。
（たとえば、第2I図参照）。浅皿部３の底面を凸曲面と
したので、高負荷時に噴射された燃料のうち浅皿部底面
に向けて噴射された燃料は、浅皿部底面に浅い角度であ
たって凸曲面に沿って広範囲に拡がり薄膜化されるの
で、燃料蒸発が促進され、スモークの発生が抑制され、
かつ混合気形成が広範囲に拡がって均一化されたノック
が軽減される。また、燃焼速度も向上されるので、エン
ジンの高速化、排気温低下、および排気温低下による触
媒の耐久性向上が可能になる。さらに、薄膜による完全
蒸発、燃焼の促進によりピストン壁面上でのカーボンの
堆積が防止できる。
本発明によれば、深皿部２に燃料蒸発用溝４を形成
し、深皿部２と浅皿部３との間に、深皿部２より浅い浅
皿部３より深い底面を有し深皿部２より大径で浅皿部３
より小径の側面を有する外縁部３′を形成し、外縁部底
面をエッジ部４′を介して深皿部２に連ねるとともに外
縁部側面12を介して浅皿部３に連ね、中負荷時の噴射燃
料をエッジ部４′に当てるようにしたので、次の効果が
得られる。すなわち、中負荷時に噴射されてエッジ部
４′に当った燃料は、エッジ部４′にて、深皿部２の燃
料蒸発用溝４と外縁部３′とに分けられてそれぞれ薄い
液膜状となるため蒸発が促進され局所過濃によるスモー
クの発生が防止される。そして、燃料蒸発用溝４に形成
された液膜は、スワール流により蒸発し、点火栓６近傍
に着火用混合気を形成するとともに、外縁部３′の液膜
は薄膜のため蒸発を促進され、かつ外縁部側面12により
燃料の浅皿部３への流出を抑制されて外縁部３′内に適
度な濃さの混合期を形成し、深皿部２から外縁部３′、
浅皿部３への火炎伝播が確実に行なわれ、スモークの発
生等のない良好な燃料が行われる。
し、深皿部２と浅皿部３との間に、深皿部２より浅い浅
皿部３より深い底面を有し深皿部２より大径で浅皿部３
より小径の側面を有する外縁部３′を形成し、外縁部底
面をエッジ部４′を介して深皿部２に連ねるとともに外
縁部側面12を介して浅皿部３に連ね、中負荷時の噴射燃
料をエッジ部４′に当てるようにしたので、次の効果が
得られる。すなわち、中負荷時に噴射されてエッジ部
４′に当った燃料は、エッジ部４′にて、深皿部２の燃
料蒸発用溝４と外縁部３′とに分けられてそれぞれ薄い
液膜状となるため蒸発が促進され局所過濃によるスモー
クの発生が防止される。そして、燃料蒸発用溝４に形成
された液膜は、スワール流により蒸発し、点火栓６近傍
に着火用混合気を形成するとともに、外縁部３′の液膜
は薄膜のため蒸発を促進され、かつ外縁部側面12により
燃料の浅皿部３への流出を抑制されて外縁部３′内に適
度な濃さの混合期を形成し、深皿部２から外縁部３′、
浅皿部３への火炎伝播が確実に行なわれ、スモークの発
生等のない良好な燃料が行われる。
第1A図は本発明実施例に係る筒内直接噴射式火花点火機
関の燃焼室の平面図、 第1B図は第1A図の筒内直接噴射式火花点火機関の断面
図、 第2A図は燃料噴射が深皿部に入る状態を示す燃焼室の平
面図、 第2B図は第2A図の燃焼室の断面図、 第2C図は燃料噴射が外縁部に入る状態を示す燃焼室の平
面図、 第2D図は第2C図の燃焼室の断面図、 第2E図は燃料噴射が浅皿部に当る状態を示す燃焼室の平
面図、 第2F図は第2E図の燃焼室の断面図、 第2G図は第2A図、第2B図に対応する燃焼室の斜視図、 第2H図は第2C図、第2D図に対応する燃焼室の斜視図、 第2I図は第2E図、第2F図に対応する燃焼室の斜視図、 第３図は本発明の第１実施例に係る噴射パターンの特性
図、 第４図は本発明の第２実施例に係る噴射パターンの特性
図、 第５図は本発明の第３実施例に係る噴射パターンの特性
図、 である。 １……ピストン ２……深皿部 ３……浅皿部 ３′……外縁部 ４……燃料蒸発用溝 ４′……エッジ部 ５……プラグポケット ６……点火プラグ ８……燃料噴射ノズル
関の燃焼室の平面図、 第1B図は第1A図の筒内直接噴射式火花点火機関の断面
図、 第2A図は燃料噴射が深皿部に入る状態を示す燃焼室の平
面図、 第2B図は第2A図の燃焼室の断面図、 第2C図は燃料噴射が外縁部に入る状態を示す燃焼室の平
面図、 第2D図は第2C図の燃焼室の断面図、 第2E図は燃料噴射が浅皿部に当る状態を示す燃焼室の平
面図、 第2F図は第2E図の燃焼室の断面図、 第2G図は第2A図、第2B図に対応する燃焼室の斜視図、 第2H図は第2C図、第2D図に対応する燃焼室の斜視図、 第2I図は第2E図、第2F図に対応する燃焼室の斜視図、 第３図は本発明の第１実施例に係る噴射パターンの特性
図、 第４図は本発明の第２実施例に係る噴射パターンの特性
図、 第５図は本発明の第３実施例に係る噴射パターンの特性
図、 である。 １……ピストン ２……深皿部 ３……浅皿部 ３′……外縁部 ４……燃料蒸発用溝 ４′……エッジ部 ５……プラグポケット ６……点火プラグ ８……燃料噴射ノズル
Claims (1)
- 【請求項１】ピストン頂部に、深皿部と浅皿部とから成
る燃焼室を形成し、深皿部側壁部にプラグポケットを形
成した筒内直接噴射式火花点火機関において、深皿部の
側壁部にプラグポケットのスワール方向上流側に燃料蒸
発用溝を形成し、深皿部と浅皿部との間に、深皿部より
浅く浅皿部より深い底面を有し、深皿部より大径で浅皿
部より小径の側面を有する外縁部を形成し、外縁部底面
を少なくとも燃料蒸発用溝の上部のエッジ部を介して深
皿部に接続するとともに外縁部側面を介して浅皿部に連
ね、中負荷時の噴射燃料を前記燃料蒸発用溝の上部のエ
ッジ部に当てるようにしたことを特徴とする筒内直接噴
射式火花点火機関。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2210460A JP2569919B2 (ja) | 1990-08-10 | 1990-08-10 | 筒内直接噴射式火花点火機関 |
| US07/690,588 US5109816A (en) | 1990-04-27 | 1991-04-24 | Direct fuel injection type spark ignition internal combustion engine |
| EP91106686A EP0454117B1 (en) | 1990-04-27 | 1991-04-25 | Direct fuel injection type spark ignition internal combustion engine |
| DE91106686T DE69100552T2 (de) | 1990-04-27 | 1991-04-25 | Fremdgezündeter Verbrennungsmotor mit Direkteinspritzung. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2210460A JP2569919B2 (ja) | 1990-08-10 | 1990-08-10 | 筒内直接噴射式火花点火機関 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0494416A JPH0494416A (ja) | 1992-03-26 |
| JP2569919B2 true JP2569919B2 (ja) | 1997-01-08 |
Family
ID=16589703
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2210460A Expired - Lifetime JP2569919B2 (ja) | 1990-04-27 | 1990-08-10 | 筒内直接噴射式火花点火機関 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2569919B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0783058A (ja) * | 1993-07-22 | 1995-03-28 | Toyota Motor Corp | 筒内噴射式火花点火機関 |
| DE19836707A1 (de) * | 1998-03-04 | 2000-02-17 | Audi Ag | Direkteinspritzende Brennkraftmaschine |
| JP3611471B2 (ja) * | 1999-01-28 | 2005-01-19 | 株式会社日立製作所 | 筒内噴射式内燃機関 |
-
1990
- 1990-08-10 JP JP2210460A patent/JP2569919B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0494416A (ja) | 1992-03-26 |
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Legal Events
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