JP2841791B2 - 燃料噴射式内燃機関 - Google Patents
燃料噴射式内燃機関Info
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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
- 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
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- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/30—Controlling fuel injection
- F02D41/3094—Controlling fuel injection the fuel injection being effected by at least two different injectors, e.g. one in the intake manifold and one in the cylinder
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- 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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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- 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〕 本発明は燃料噴射式内燃機関に関する。
燃焼室内に第１の燃料噴射弁を配置すると共にピスト
ン頂面上に凹溝を形成して第１燃焼噴射弁から凹溝内に
向けて燃料を噴射し、吸気通路内に第２の燃料噴射弁を
配置して機関高負荷運転時には第１燃料噴射弁からの燃
料噴射に加えて第２燃料噴射弁からも燃料を噴射し、燃
焼室内にシリンダ軸線回りの旋回流を発生させてこの旋
回流により点火栓の周りに着火可能な混合気を形成する
ようにした燃料噴射式内燃機関が公知である（特開昭62
−191623号公報参照）。
ン頂面上に凹溝を形成して第１燃焼噴射弁から凹溝内に
向けて燃料を噴射し、吸気通路内に第２の燃料噴射弁を
配置して機関高負荷運転時には第１燃料噴射弁からの燃
料噴射に加えて第２燃料噴射弁からも燃料を噴射し、燃
焼室内にシリンダ軸線回りの旋回流を発生させてこの旋
回流により点火栓の周りに着火可能な混合気を形成する
ようにした燃料噴射式内燃機関が公知である（特開昭62
−191623号公報参照）。
〔発明が解決しようとする課題〕 しかしながらこの燃料噴射式内燃機関ではシリンダ軸
線周りの旋回流を発生させることが必須の要件であるの
でシリンダ軸線回りの旋回流を発生させない場合にはも
はやこの噴射方法を採用することができない。また、旋
回流の強さは機関の運転状態により変化するので点火栓
周りの混合気の形成を全面的に旋回流に依存していると
あらゆる機関の運転状態に対して最適な混合気を点火栓
の周りに形成するのは困難であるという問題がある。
線周りの旋回流を発生させることが必須の要件であるの
でシリンダ軸線回りの旋回流を発生させない場合にはも
はやこの噴射方法を採用することができない。また、旋
回流の強さは機関の運転状態により変化するので点火栓
周りの混合気の形成を全面的に旋回流に依存していると
あらゆる機関の運転状態に対して最適な混合気を点火栓
の周りに形成するのは困難であるという問題がある。
上記問題点を解決するために本発明によればシリンダ
ヘッド内壁面の中心部に点火栓を配置し、シリンダヘッ
ド内壁面の周縁部に第１の燃料噴射弁を配置し、点火栓
の下方から第１燃料噴射弁の下方まで延びる凹溝をピス
トン頂面上に形成して第１燃料噴射弁から凹溝の凹状内
壁面に向けて燃料を噴射し、機関高負荷運転時には噴射
軸線に沿う噴射燃料が凹状内壁面にほぼ垂直に衝突する
と共に機関低負荷運転時には凹状内壁面に衝突した燃料
の大部分を点火栓下方の凹状内壁面部分に向かわせるべ
く噴射軸線に沿う噴射燃料が鋭角をなして斜めに凹状内
壁面に衝突するように凹状内壁面の形状および第１燃料
噴射弁からの噴射時期が定められており、更に吸気通路
内に第２の燃料噴射弁を配置して機関高負荷運転時には
第１燃料噴射弁からの燃料噴射に加えて第２燃料噴射弁
からも燃料を噴射するようにしている。
ヘッド内壁面の中心部に点火栓を配置し、シリンダヘッ
ド内壁面の周縁部に第１の燃料噴射弁を配置し、点火栓
の下方から第１燃料噴射弁の下方まで延びる凹溝をピス
トン頂面上に形成して第１燃料噴射弁から凹溝の凹状内
壁面に向けて燃料を噴射し、機関高負荷運転時には噴射
軸線に沿う噴射燃料が凹状内壁面にほぼ垂直に衝突する
と共に機関低負荷運転時には凹状内壁面に衝突した燃料
の大部分を点火栓下方の凹状内壁面部分に向かわせるべ
く噴射軸線に沿う噴射燃料が鋭角をなして斜めに凹状内
壁面に衝突するように凹状内壁面の形状および第１燃料
噴射弁からの噴射時期が定められており、更に吸気通路
内に第２の燃料噴射弁を配置して機関高負荷運転時には
第１燃料噴射弁からの燃料噴射に加えて第２燃料噴射弁
からも燃料を噴射するようにしている。
燃料噴射量の多い機関高負荷運転時には第１燃料噴射
弁および第２燃料噴射弁から燃料が噴射され、第２燃料
噴射弁から噴射された燃料によって燃焼室内に稀薄混合
気が形成される。第１燃料噴射弁からの噴射軸線に沿う
噴射燃料は凹溝の凹状内壁面にほぼ垂直に衝突するので
衝突後噴射燃料が凹状内壁面に沿い四方に広がり、四方
に広がった燃料のうちの一部の燃料が点火栓下方の凹状
内壁面部分に導びかれる。一方、燃料噴射量の少ない機
関低負荷運転時には第１燃料噴射弁のみから燃料が噴射
される。この第１燃料噴射弁からの噴射軸線に沿う噴射
燃料は鋭角をなして斜めに凹溝の凹状内壁面に衝突し、
衝突した燃料の大部分が点火栓下方の凹状内壁面部分に
導びかれる。
弁および第２燃料噴射弁から燃料が噴射され、第２燃料
噴射弁から噴射された燃料によって燃焼室内に稀薄混合
気が形成される。第１燃料噴射弁からの噴射軸線に沿う
噴射燃料は凹溝の凹状内壁面にほぼ垂直に衝突するので
衝突後噴射燃料が凹状内壁面に沿い四方に広がり、四方
に広がった燃料のうちの一部の燃料が点火栓下方の凹状
内壁面部分に導びかれる。一方、燃料噴射量の少ない機
関低負荷運転時には第１燃料噴射弁のみから燃料が噴射
される。この第１燃料噴射弁からの噴射軸線に沿う噴射
燃料は鋭角をなして斜めに凹溝の凹状内壁面に衝突し、
衝突した燃料の大部分が点火栓下方の凹状内壁面部分に
導びかれる。
第１図および第３図を参照すると、１はシリンダブロ
ック、２はシリンダブロック１内で往復動するピスト
ン、３はシリンダブロック１上に固定されたシリンダヘ
ッド、４はシリンダヘッド３の内壁面3aとピストン２の
頂面間に形成された燃焼室を夫々示す。シリンダヘッド
内壁面3a上には凹溝５が形成され、この凹溝５の底壁面
をなすシリンダヘッド内壁面部分3b上に一対の給気弁６
が配置される。一方、凹溝５を除くシリンダヘッド内壁
面部分3cは傾斜したほぼ平坦をなし、このシリンダヘッ
ド内壁面部分3c上に一対の排気弁７が配置される。シリ
ンダヘッド内壁面部分3bとシリンダヘッド内壁面部分3c
は凹溝５の周壁８を介して互いに接続されている。この
凹溝周壁８は給気弁６の周縁部に極めて近接配置されか
つ給気弁６の周縁部に沿って円弧状に延びる一対のマス
ク壁8aと、給気弁６間に位置する新気ガイド壁8bと、シ
リンダヘッド内壁面3aの周壁と給気弁６間に位置する一
対の新気ガイド壁8cとにより構成される。各マスク壁8a
は最大リフト位置にある給気弁６よりも下方まで燃焼室
４に向けて延びており、従って排気弁７側に位置する給
気弁６周縁部と弁座９間の開口に給気弁６の開弁期間全
体に亙ってマスク壁8aにより閉鎖されることになる。ま
た、各新気ガイド壁8b,8cはほぼ同一平面内に位置して
おり、更にこれらの新気ガイド壁8b,8cは両給気弁６の
中心を結ぶ線に対してほぼ平行に延びている。点火栓10
はシリンダヘッド内壁面3aの中心に位置するようにシリ
ンダヘッド内壁面部分3c上に配置されている。一方、排
気弁７に対しては排気弁７と弁座11間の開口を覆うマス
ク壁が設けられておらず、従って排気弁７が開弁すると
排気弁７と弁座11間に形成される開口はその全体が燃焼
室４内に開口することになる。
ック、２はシリンダブロック１内で往復動するピスト
ン、３はシリンダブロック１上に固定されたシリンダヘ
ッド、４はシリンダヘッド３の内壁面3aとピストン２の
頂面間に形成された燃焼室を夫々示す。シリンダヘッド
内壁面3a上には凹溝５が形成され、この凹溝５の底壁面
をなすシリンダヘッド内壁面部分3b上に一対の給気弁６
が配置される。一方、凹溝５を除くシリンダヘッド内壁
面部分3cは傾斜したほぼ平坦をなし、このシリンダヘッ
ド内壁面部分3c上に一対の排気弁７が配置される。シリ
ンダヘッド内壁面部分3bとシリンダヘッド内壁面部分3c
は凹溝５の周壁８を介して互いに接続されている。この
凹溝周壁８は給気弁６の周縁部に極めて近接配置されか
つ給気弁６の周縁部に沿って円弧状に延びる一対のマス
ク壁8aと、給気弁６間に位置する新気ガイド壁8bと、シ
リンダヘッド内壁面3aの周壁と給気弁６間に位置する一
対の新気ガイド壁8cとにより構成される。各マスク壁8a
は最大リフト位置にある給気弁６よりも下方まで燃焼室
４に向けて延びており、従って排気弁７側に位置する給
気弁６周縁部と弁座９間の開口に給気弁６の開弁期間全
体に亙ってマスク壁8aにより閉鎖されることになる。ま
た、各新気ガイド壁8b,8cはほぼ同一平面内に位置して
おり、更にこれらの新気ガイド壁8b,8cは両給気弁６の
中心を結ぶ線に対してほぼ平行に延びている。点火栓10
はシリンダヘッド内壁面3aの中心に位置するようにシリ
ンダヘッド内壁面部分3c上に配置されている。一方、排
気弁７に対しては排気弁７と弁座11間の開口を覆うマス
ク壁が設けられておらず、従って排気弁７が開弁すると
排気弁７と弁座11間に形成される開口はその全体が燃焼
室４内に開口することになる。
シリンダヘッド３内には各給気弁６に対して夫々給気
ポート12が形成され、各排気弁７に対して夫々排気ポー
ト13が形成される。一方、両給気弁６の間のシリンダヘ
ッド内壁面3aの周縁部には第１の燃料噴射弁14が配置さ
れ、この第１燃料噴射弁14から燃料が燃焼室４内に向け
て噴射される。一方、第１図および第４図に示されるよ
うに各給気ポート12の上方部は連通開口17を介して互い
に連通せしめられており、この連通開口17内に第２の燃
料噴射弁18が配置される。この第２燃料噴射弁18からは
各給気弁６の背面に向けて燃料が噴射される。
ポート12が形成され、各排気弁７に対して夫々排気ポー
ト13が形成される。一方、両給気弁６の間のシリンダヘ
ッド内壁面3aの周縁部には第１の燃料噴射弁14が配置さ
れ、この第１燃料噴射弁14から燃料が燃焼室４内に向け
て噴射される。一方、第１図および第４図に示されるよ
うに各給気ポート12の上方部は連通開口17を介して互い
に連通せしめられており、この連通開口17内に第２の燃
料噴射弁18が配置される。この第２燃料噴射弁18からは
各給気弁６の背面に向けて燃料が噴射される。
第１図および第２図に示されるようにピストン２の頂
面上には点火栓10の下方から第１燃料噴射弁14の先端部
の下方まで延びる凹溝15が形成される。第１図および第
２図に示される実施例ではこの凹溝15の点火栓10と第１
燃料噴射弁14とを含む垂直平面Ｋ−Ｋに対して対称なほ
ぼ球面状をなす。また、ピストン２の頂面の中心部には
凹溝15よりも曲率の小さな球面状をなす凹所16が形成さ
れる。この凹所16も垂直平面Ｋ−Ｋ上に形成されてお
り、この凹所16は凹溝15の凹状内壁面の上方部に開口し
ている。第１図に示すように、ピストン２が上死点に達
すると点火栓10が凹所16内に侵入する。一方、凹所16に
関して凹溝15と反対側のピストン２の頂面部分2aは傾斜
したほぼ平坦面から形成され、第１図に示すようにピス
トン２が上死点に達するとシリンダヘッド内壁面部分3c
とピストン頂面部分2a間にはスキッシュエリア19が形成
される。
面上には点火栓10の下方から第１燃料噴射弁14の先端部
の下方まで延びる凹溝15が形成される。第１図および第
２図に示される実施例ではこの凹溝15の点火栓10と第１
燃料噴射弁14とを含む垂直平面Ｋ−Ｋに対して対称なほ
ぼ球面状をなす。また、ピストン２の頂面の中心部には
凹溝15よりも曲率の小さな球面状をなす凹所16が形成さ
れる。この凹所16も垂直平面Ｋ−Ｋ上に形成されてお
り、この凹所16は凹溝15の凹状内壁面の上方部に開口し
ている。第１図に示すように、ピストン２が上死点に達
すると点火栓10が凹所16内に侵入する。一方、凹所16に
関して凹溝15と反対側のピストン２の頂面部分2aは傾斜
したほぼ平坦面から形成され、第１図に示すようにピス
トン２が上死点に達するとシリンダヘッド内壁面部分3c
とピストン頂面部分2a間にはスキッシュエリア19が形成
される。
第５図に示されるように第１図から第４図に示す実施
例では排気弁７が給気弁６よりも先に開弁し、排気弁７
が給気弁６よりも先に閉弁する。また第１図から第４図
に示す実施例では機関低負荷運転時には第１燃料噴射弁
14のみから燃料噴射が行われ、機関中高負荷運転時には
第１燃料噴射弁14および第２燃料噴射弁18の双方から燃
料噴射が行われる。第５図においてIlは機関低負荷運転
時における第１燃料噴射弁14からの燃料噴射時期を示し
ており、Ih1は機関中高負荷運転時における第１燃料噴
射弁14からの燃料噴射時期を示しており、Ih2は機関中
高負荷運転時における第２燃料噴射弁18からの燃料噴射
時期を示している。第５図に示されるように機関中高負
荷運転時における第２燃料噴射弁18からの燃料噴射Ih2
は給気行程の後半であってかつ排気弁７が閉弁する少し
手前において行われ、機関中高負荷運転時における第１
燃料噴射弁14からの燃料噴射Ih1は上死点TDC前50度から
80度程度において行われる。また第５図から機関低負荷
運転時における第１燃料噴射弁14からの燃料噴射時期Il
は機関中高負荷運転時における第１燃料噴射弁14からの
燃料噴射時期Ih1よりも遅いことがわかる。
例では排気弁７が給気弁６よりも先に開弁し、排気弁７
が給気弁６よりも先に閉弁する。また第１図から第４図
に示す実施例では機関低負荷運転時には第１燃料噴射弁
14のみから燃料噴射が行われ、機関中高負荷運転時には
第１燃料噴射弁14および第２燃料噴射弁18の双方から燃
料噴射が行われる。第５図においてIlは機関低負荷運転
時における第１燃料噴射弁14からの燃料噴射時期を示し
ており、Ih1は機関中高負荷運転時における第１燃料噴
射弁14からの燃料噴射時期を示しており、Ih2は機関中
高負荷運転時における第２燃料噴射弁18からの燃料噴射
時期を示している。第５図に示されるように機関中高負
荷運転時における第２燃料噴射弁18からの燃料噴射Ih2
は給気行程の後半であってかつ排気弁７が閉弁する少し
手前において行われ、機関中高負荷運転時における第１
燃料噴射弁14からの燃料噴射Ih1は上死点TDC前50度から
80度程度において行われる。また第５図から機関低負荷
運転時における第１燃料噴射弁14からの燃料噴射時期Il
は機関中高負荷運転時における第１燃料噴射弁14からの
燃料噴射時期Ih1よりも遅いことがわかる。
次に第６図を参照しつつ低負荷運転時および中高負荷
運転時における噴射方法について説明する。
運転時における噴射方法について説明する。
第６図（Ａ）に示すように給気弁６および排気弁７が
開弁すると給気弁６を介して燃焼室４内に空気が流入す
る。このとき、排気弁７側の給気弁６の開口はマスク壁
8aによって覆われているので空気はマスク壁8aと反対側
の給気弁６の開口から燃焼室４に流入する。この空気は
矢印Ｗで示すように給気弁６下方のシリンダボア内壁面
に沿い下降し、次いでピストン２の頂面に沿い進んで排
気弁７下方のシリンダボア内壁面に沿い上昇し、斯くし
て空気は燃焼室４内にループ状に流れることになる。こ
のループ状に流れる空気Ｗによって燃焼室４内の既燃ガ
スが排気弁７を介して排出され、更にこのループ状に流
れる空気Ｗによって燃焼室４内には垂直面内で旋回する
旋回流Ｘが発生せしめられる。次いでピストン２が下死
点BDCを過ぎて上昇を開始し、給気弁６および排気弁７
が閉弁すると第１燃料噴射弁14からの燃料噴射が行われ
る。
開弁すると給気弁６を介して燃焼室４内に空気が流入す
る。このとき、排気弁７側の給気弁６の開口はマスク壁
8aによって覆われているので空気はマスク壁8aと反対側
の給気弁６の開口から燃焼室４に流入する。この空気は
矢印Ｗで示すように給気弁６下方のシリンダボア内壁面
に沿い下降し、次いでピストン２の頂面に沿い進んで排
気弁７下方のシリンダボア内壁面に沿い上昇し、斯くし
て空気は燃焼室４内にループ状に流れることになる。こ
のループ状に流れる空気Ｗによって燃焼室４内の既燃ガ
スが排気弁７を介して排出され、更にこのループ状に流
れる空気Ｗによって燃焼室４内には垂直面内で旋回する
旋回流Ｘが発生せしめられる。次いでピストン２が下死
点BDCを過ぎて上昇を開始し、給気弁６および排気弁７
が閉弁すると第１燃料噴射弁14からの燃料噴射が行われ
る。
第６図（Ｂ），（Ｃ）は機関低負荷運転時を示してお
り、第６図（Ｄ），（Ｅ），（Ｆ）は機関中高負荷運転
時を示している。
り、第６図（Ｄ），（Ｅ），（Ｆ）は機関中高負荷運転
時を示している。
第６図（Ｂ）に示されるように第１燃料噴射弁14から
は凹溝15の凹状内壁面に向て燃料が噴射される。第１図
から第４図に示す実施例ではこの噴射燃料の噴霧は第６
図（Ｂ）に示されるように例えば円錐状をなしており、
この噴射燃料の噴射軸線Ｚは第２図に示す垂直平面Ｋ−
Ｋ内に位置している。
は凹溝15の凹状内壁面に向て燃料が噴射される。第１図
から第４図に示す実施例ではこの噴射燃料の噴霧は第６
図（Ｂ）に示されるように例えば円錐状をなしており、
この噴射燃料の噴射軸線Ｚは第２図に示す垂直平面Ｋ−
Ｋ内に位置している。
機関低負荷運転時には第６図（Ｂ）に示されるように
第１燃料噴射弁14からの噴射軸線Ｚに沿う噴射燃料が鋭
角θをなして斜めに凹溝15の凹状内壁面状に衝突する。
このように噴射燃料が凹溝15の凹状内壁面上に斜めに衝
突すると衝突した燃料は第６図（ｃ）においてF1で示さ
れるように慣性力によって凹溝15の凹状内壁面に沿い気
化しつつ点火栓10の下方に進み、次いで凹所16内に送り
込まれる。機関低負荷運転時には噴射量が少ないがこの
とき大部分の噴射燃料が点火栓10の下方に運ばれるので
点火栓10の周りには着火可能な混合気が形成されること
になる。また、第６図（Ａ）に示されるように燃焼室４
内に発生した旋回流Ｘはピストン２が上昇するにつれて
減衰しつつ旋回半径が次第に小さくなり、ピストン２が
上死点に近づくと第６図（Ｂ）に示されるように凹溝16
の凹状内壁面に沿う旋回流Ｘとなる。噴射燃料はこの旋
回流Ｘによっても点火栓10の下方に向かう力が与えられ
る。また、ピストン２が更に上死点に近づくと第６図
（Ｃ）において矢印Ｓで示すようにスキッシュエリア19
からスキッシュ流が噴出し、このスキッシュ流Ｓも凹溝
15の凹状内壁面に沿って進む。従って噴射燃料はこのス
キッシュ流Ｓによっても点火栓10の下方に向かう力が与
えられる。また、凹溝15の凹状内壁面に沿い点火栓10の
下方に向かう燃料は旋回流Ｘおよびスキッシュ流Ｓによ
って気化せしめられ、斯くして点火栓10の周りには十分
に気化した可燃混合気が集まることになる。斯くして噴
射量が少ない機関低負荷運転時であっても良好な着火
と、それに続く良好な燃焼が得られることになる。
第１燃料噴射弁14からの噴射軸線Ｚに沿う噴射燃料が鋭
角θをなして斜めに凹溝15の凹状内壁面状に衝突する。
このように噴射燃料が凹溝15の凹状内壁面上に斜めに衝
突すると衝突した燃料は第６図（ｃ）においてF1で示さ
れるように慣性力によって凹溝15の凹状内壁面に沿い気
化しつつ点火栓10の下方に進み、次いで凹所16内に送り
込まれる。機関低負荷運転時には噴射量が少ないがこの
とき大部分の噴射燃料が点火栓10の下方に運ばれるので
点火栓10の周りには着火可能な混合気が形成されること
になる。また、第６図（Ａ）に示されるように燃焼室４
内に発生した旋回流Ｘはピストン２が上昇するにつれて
減衰しつつ旋回半径が次第に小さくなり、ピストン２が
上死点に近づくと第６図（Ｂ）に示されるように凹溝16
の凹状内壁面に沿う旋回流Ｘとなる。噴射燃料はこの旋
回流Ｘによっても点火栓10の下方に向かう力が与えられ
る。また、ピストン２が更に上死点に近づくと第６図
（Ｃ）において矢印Ｓで示すようにスキッシュエリア19
からスキッシュ流が噴出し、このスキッシュ流Ｓも凹溝
15の凹状内壁面に沿って進む。従って噴射燃料はこのス
キッシュ流Ｓによっても点火栓10の下方に向かう力が与
えられる。また、凹溝15の凹状内壁面に沿い点火栓10の
下方に向かう燃料は旋回流Ｘおよびスキッシュ流Ｓによ
って気化せしめられ、斯くして点火栓10の周りには十分
に気化した可燃混合気が集まることになる。斯くして噴
射量が少ない機関低負荷運転時であっても良好な着火
と、それに続く良好な燃焼が得られることになる。
一方、機関中高負荷運転時には前述したように排気弁
７が閉弁する少し手前において第２燃料噴射弁18から燃
料噴射Ih2が行われる。この噴射燃料は第６図（Ｄ）の
矢印Ｙで示されるように空気と共に排気弁７と反対側の
給気弁６の開口から燃焼室４内に流入する。このように
第２燃料噴射弁18からの燃料噴射Ih2は排気弁７が閉弁
する少し手前で行われ、しかも噴射燃料は排気弁７と反
対側の空気弁６の開口を通って燃焼室４内に流入するの
で噴射燃料が排気弁７を介して排気ポート13内にほとん
ど吹き抜けないことになる。なお、機関中高負荷運転時
には燃料噴射が第２燃料噴射弁18からの燃料噴射Ih2と
第１燃料噴射弁14からの燃料噴射Ih1との２回に分かれ
て噴射されるので第２燃料噴射弁18からの噴射燃料Ih2
によって燃焼室４内に形成される混合気は極めて稀薄な
混合気となっている。従ってたとえ混合気の一部が排気
ポート13内に吹き抜けたとしても吹き抜ける燃料量は極
めて少量となる。また燃焼室４内には第６図（Ａ）に示
すような強力な旋回流Ｘが発生しているので燃焼室４内
に流入した噴射燃料は空気と良好にミキシングされ、ま
たこのときピストン２はまだ下方に位置しているので噴
射燃料に対して燃料が気化するのに十分な時間が与えら
れる。従って点火栓10による点火が行なわれる以前に燃
焼室４内に均一の混合気が形成されることになる。な
お、燃料噴射が２回に分かれて行われるので上述したよ
うにこのとき燃焼室４内に形成される混合気はかなり稀
薄な混合気であり、従って燃焼室４内にはかなり稀薄な
均一混合気が形成されることになる。この混合気は燃焼
室４内に残留する高温の既燃ガスによって加熱されるが
混合気が稀薄であるために燃料密度が小さく、従ってこ
の混合気は自己着火するに至らない。即ち、自己着火し
て燃焼騒音が発生することもなく、またノッキングが発
生することもない。
７が閉弁する少し手前において第２燃料噴射弁18から燃
料噴射Ih2が行われる。この噴射燃料は第６図（Ｄ）の
矢印Ｙで示されるように空気と共に排気弁７と反対側の
給気弁６の開口から燃焼室４内に流入する。このように
第２燃料噴射弁18からの燃料噴射Ih2は排気弁７が閉弁
する少し手前で行われ、しかも噴射燃料は排気弁７と反
対側の空気弁６の開口を通って燃焼室４内に流入するの
で噴射燃料が排気弁７を介して排気ポート13内にほとん
ど吹き抜けないことになる。なお、機関中高負荷運転時
には燃料噴射が第２燃料噴射弁18からの燃料噴射Ih2と
第１燃料噴射弁14からの燃料噴射Ih1との２回に分かれ
て噴射されるので第２燃料噴射弁18からの噴射燃料Ih2
によって燃焼室４内に形成される混合気は極めて稀薄な
混合気となっている。従ってたとえ混合気の一部が排気
ポート13内に吹き抜けたとしても吹き抜ける燃料量は極
めて少量となる。また燃焼室４内には第６図（Ａ）に示
すような強力な旋回流Ｘが発生しているので燃焼室４内
に流入した噴射燃料は空気と良好にミキシングされ、ま
たこのときピストン２はまだ下方に位置しているので噴
射燃料に対して燃料が気化するのに十分な時間が与えら
れる。従って点火栓10による点火が行なわれる以前に燃
焼室４内に均一の混合気が形成されることになる。な
お、燃料噴射が２回に分かれて行われるので上述したよ
うにこのとき燃焼室４内に形成される混合気はかなり稀
薄な混合気であり、従って燃焼室４内にはかなり稀薄な
均一混合気が形成されることになる。この混合気は燃焼
室４内に残留する高温の既燃ガスによって加熱されるが
混合気が稀薄であるために燃料密度が小さく、従ってこ
の混合気は自己着火するに至らない。即ち、自己着火し
て燃焼騒音が発生することもなく、またノッキングが発
生することもない。
次いで第６図（Ｅ）に示されるように機関低負荷運転
時に比べてピストン２が低い位置にあるときに第１燃料
噴射弁14からの燃料噴射Ih1が開始される。このときに
は第６図（Ｅ）に示されるように第１燃料噴射弁14から
の噴射軸線Ｚに沿う噴射燃料は凹溝15の凹状内壁面上に
ほぼ垂直に衝突する。このように噴射燃料が凹溝15の凹
状内壁面上にほぼ垂直に衝突すると衝突した燃料は第６
図（Ｆ）においてF2で示されるように噴射軸線Ｚに沿う
噴射燃料の衝突点を中心として凹溝15の凹状内壁面上を
四方に広がることになる。従ってこの場合には衝突した
噴射燃料の一部が点火栓10の下方に進み、次いで凹所16
内に送り込まれる。このように噴射量の多い機関中高負
荷運転時には噴射燃料の一部が点火栓10の周りに送り込
まれるので点火栓10の周りに形成される混合気は過濃と
ならず、斯くして点火栓10の周りには良好に着火可能な
混合気が形成される。また、機関中高負荷運転時には噴
射燃料が高温の凹溝15の凹状内壁面上に広範囲に分散さ
れるので噴射燃料の気化が促進され、しかも２回に分け
て噴射されているために凹溝15内に噴射される燃料量が
少ないので噴射燃料は十分に気化せしめられる。従って
凹溝15内に噴射された燃料は十分な空気の存在下で燃焼
せしめられるのでスモークが発生することがない。ま
た、機関中高負荷運転時にも第６図（Ｂ）に示すような
旋回流Ｘおよび第６図（Ｃ）に示すようなスキッシュ流
Ｓが発生し、従ってこれら旋回流Ｘおよびスキッシュ流
Ｓによって噴射燃料Ih1と空気とが十分にミキシングさ
れるのでスモークが発生することのない良好な燃焼を得
ることができる。
時に比べてピストン２が低い位置にあるときに第１燃料
噴射弁14からの燃料噴射Ih1が開始される。このときに
は第６図（Ｅ）に示されるように第１燃料噴射弁14から
の噴射軸線Ｚに沿う噴射燃料は凹溝15の凹状内壁面上に
ほぼ垂直に衝突する。このように噴射燃料が凹溝15の凹
状内壁面上にほぼ垂直に衝突すると衝突した燃料は第６
図（Ｆ）においてF2で示されるように噴射軸線Ｚに沿う
噴射燃料の衝突点を中心として凹溝15の凹状内壁面上を
四方に広がることになる。従ってこの場合には衝突した
噴射燃料の一部が点火栓10の下方に進み、次いで凹所16
内に送り込まれる。このように噴射量の多い機関中高負
荷運転時には噴射燃料の一部が点火栓10の周りに送り込
まれるので点火栓10の周りに形成される混合気は過濃と
ならず、斯くして点火栓10の周りには良好に着火可能な
混合気が形成される。また、機関中高負荷運転時には噴
射燃料が高温の凹溝15の凹状内壁面上に広範囲に分散さ
れるので噴射燃料の気化が促進され、しかも２回に分け
て噴射されているために凹溝15内に噴射される燃料量が
少ないので噴射燃料は十分に気化せしめられる。従って
凹溝15内に噴射された燃料は十分な空気の存在下で燃焼
せしめられるのでスモークが発生することがない。ま
た、機関中高負荷運転時にも第６図（Ｂ）に示すような
旋回流Ｘおよび第６図（Ｃ）に示すようなスキッシュ流
Ｓが発生し、従ってこれら旋回流Ｘおよびスキッシュ流
Ｓによって噴射燃料Ih1と空気とが十分にミキシングさ
れるのでスモークが発生することのない良好な燃焼を得
ることができる。
機関負荷にかかわらずに最適な混合気を点火栓周りに
形成することができ、自己着火やノッキングやスモーク
が発生しない良好な燃焼を得ることができる。
形成することができ、自己着火やノッキングやスモーク
が発生しない良好な燃焼を得ることができる。
第１図は２サイクル内燃機関の側面断面図、第２図は第
１図のピストンの平面図、第３図は第１図のシリンダヘ
ッドの底面図、第４図は第１図のシリンダヘッドの平面
断面図、第５図は給排気弁の開弁時期および燃料噴射時
期を示す線図、第６図は機関運転中の燃焼室内の様子を
説明するための図である。 ２……ピストン、４……燃焼室、 ６……給気弁、７……排気弁、 10……点火栓、14……第１燃料噴射弁、 15……凹溝、16……凹所、 18……第２燃料噴射弁。
１図のピストンの平面図、第３図は第１図のシリンダヘ
ッドの底面図、第４図は第１図のシリンダヘッドの平面
断面図、第５図は給排気弁の開弁時期および燃料噴射時
期を示す線図、第６図は機関運転中の燃焼室内の様子を
説明するための図である。 ２……ピストン、４……燃焼室、 ６……給気弁、７……排気弁、 10……点火栓、14……第１燃料噴射弁、 15……凹溝、16……凹所、 18……第２燃料噴射弁。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｆ 3/26 Ｆ０２Ｆ 3/26 Ｃ (72)発明者 野村 啓 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 仁平 裕昭 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−125911（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−191623（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−191622（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−124042（ＪＰ，Ｕ) 実開 平４−27120（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F02B 1/00 - 23/10
Claims (1)
- 【請求項１】シリンダヘッド内壁面の中心部に点火栓を
配置し、シリンダヘッド内壁面の周縁部に第１の燃料噴
射弁を配置し、点火栓の下方から第１燃料噴射弁の下方
まで延びる凹溝をピストン頂面上に形成して第１燃料噴
射弁から該凹溝の凹状内壁面に向けて燃料を噴射し、機
関高負荷運転時には噴射軸線に沿う噴射燃料が凹状内壁
面にほぼ垂直に衝突すると共に機関低負荷運転時には凹
状内壁面に衝突した燃料の大部分を点火栓下方の凹状内
壁面部分に向かわせるべく噴射軸線に沿う噴射燃料が鋭
角をなして斜めに凹状内壁面に衝突するように凹状内壁
面の形状および第１燃料噴射弁からの噴射時期が定めら
れており、更に吸気通路内に第２の燃料噴射弁を配置し
て機関高負荷運転時には第１燃料噴射弁からの燃料噴射
に加えて第２燃料噴射弁からも燃料を噴射するようにし
た燃料噴射式内燃機関。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2228451A JP2841791B2 (ja) | 1990-08-31 | 1990-08-31 | 燃料噴射式内燃機関 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2228451A JP2841791B2 (ja) | 1990-08-31 | 1990-08-31 | 燃料噴射式内燃機関 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04112944A JPH04112944A (ja) | 1992-04-14 |
| JP2841791B2 true JP2841791B2 (ja) | 1998-12-24 |
Family
ID=16876701
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2228451A Expired - Fee Related JP2841791B2 (ja) | 1990-08-31 | 1990-08-31 | 燃料噴射式内燃機関 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2841791B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US5305720A (en) * | 1992-02-28 | 1994-04-26 | Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha | Internal combustion engine |
| JPH11148355A (ja) * | 1997-11-14 | 1999-06-02 | Mazda Motor Corp | 筒内噴射型火花点火式エンジン |
| JP2001248531A (ja) | 2000-03-07 | 2001-09-14 | Daihatsu Motor Co Ltd | 内燃機関の点火プラグ取付構造 |
| JP3893909B2 (ja) * | 2001-06-28 | 2007-03-14 | 日産自動車株式会社 | 直噴火花点火式内燃機関の制御装置 |
| JP5704360B2 (ja) * | 2010-10-15 | 2015-04-22 | 三菱自動車工業株式会社 | 吸気ポート燃料噴射エンジン |
-
1990
- 1990-08-31 JP JP2228451A patent/JP2841791B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04112944A (ja) | 1992-04-14 |
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