JP3146936B2 - In-cylinder injection internal combustion engine - Google Patents

In-cylinder injection internal combustion engine

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JP3146936B2
JP3146936B2 JP19560595A JP19560595A JP3146936B2 JP 3146936 B2 JP3146936 B2 JP 3146936B2 JP 19560595 A JP19560595 A JP 19560595A JP 19560595 A JP19560595 A JP 19560595A JP 3146936 B2 JP3146936 B2 JP 3146936B2
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combustion engine
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    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
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    • F02B75/12Other methods of operation
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02B23/00Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
    • F02B23/08Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition
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    • F02B23/101Other 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 or close to the cylinder centre axis, e.g. with mixture formation using spray guided concepts
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料を直接燃焼室
に噴射する筒内噴射型内燃機関に関し、特に、希薄な混
合気を安定した状態で燃焼させるようにした、筒内噴射
型内燃機関に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a direct injection type internal combustion engine for directly injecting fuel into a combustion chamber, and more particularly, to a direct injection type internal combustion engine in which a lean air-fuel mixture is burned in a stable state. About.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、燃料噴射式ガソリンエンジンとし
ては、インジェクタにより吸気ポート内に燃料を噴射し
て燃料を供給するようなエンジンが多く用いられてい
る。このようなエンジンでは、吸気ポート内において、
吸気された空気と燃料とを混合し、燃焼室内で着火,燃
焼している。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a fuel injection type gasoline engine, an engine in which fuel is injected into an intake port by an injector to supply the fuel is often used. In such an engine, in the intake port,
The intake air and fuel are mixed and ignited and burned in the combustion chamber.

【0003】一方、主に軽油等を燃料とするディーゼル
エンジンでは、燃焼室内に直接燃料を噴射し、この燃料
を燃焼室内の圧縮空気によって自然発火させて動力を得
ている。ところで、上述のようなガソリンエンジンにお
いても、燃焼室に直接燃料噴射を行なって機関の応答性
を改善するような筒内噴射型の内燃機関(例えば特開平
6−146886号公報や実開平3−52334号公報
参照)が提案されている。
On the other hand, in a diesel engine mainly using light oil or the like as fuel, fuel is directly injected into a combustion chamber, and the fuel is spontaneously ignited by compressed air in the combustion chamber to obtain power. By the way, even in the gasoline engine described above, a direct injection type internal combustion engine (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-146886 and Japanese Utility Model Application Laid-Open No. 52334) has been proposed.

【0004】特開平6−146886号公報に開示され
た筒内噴射型のガソリンエンジンでは、着火手段として
の点火プラグが必要であり、シリンダヘッド回りの部品
配置をディーゼルエンジンとは異なって構成される。た
とえば、図7,8,9のように構成されており、直立し
た吸気ポート101と、吸気側に配置された燃料噴射弁
102と、吸気側に寄せた彎曲形状の燃焼室103を形
成されたピストン104と、4弁(排気2弁、吸気2
弁)の中央に配置された点火栓106とをそなえてお
り、ピストン104上面へ向け燃料を噴射する噴射時期
を切り替えることで、筒内の燃料濃度分布を制御した運
転が行なわれる。
The direct injection type gasoline engine disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-146886 requires a spark plug as ignition means, and the arrangement of parts around the cylinder head is different from that of a diesel engine. . For example, it is configured as shown in FIGS. 7, 8, and 9, in which an upright intake port 101, a fuel injection valve 102 arranged on the intake side, and a curved combustion chamber 103 shifted toward the intake side are formed. Piston 104 and 4 valves (exhaust 2 valve, intake 2
The ignition valve 106 is disposed at the center of the valve 104. By switching the injection timing of injecting fuel toward the upper surface of the piston 104, an operation in which the fuel concentration distribution in the cylinder is controlled is performed.

【0005】また、実開平3−52334号公報には、
2サイクルエンジンの筒内噴射型の内燃機関が示されて
おり、掃気効率向上のために、ピストン上面からシリン
ダ下面を介して点火栓に向かう逆タンブルの流れを持た
せ、ピストンが下死点近傍にあるときに、シリンダヘッ
ドの吸排気弁間に真下向きに取り付けられた燃料噴射弁
からピストン上面に向けて燃料を噴射し、予混合を促進
できるようになっている。
In Japanese Utility Model Laid-Open No. 3-52334,
Shows a two-stroke engine direct injection type internal combustion engine. In order to improve the scavenging efficiency, a reverse tumble flow from the upper surface of the piston to the spark plug through the lower surface of the cylinder is provided so that the piston is near the bottom dead center. , Fuel is injected toward the upper surface of the piston from a fuel injection valve mounted directly downward between the intake and exhaust valves of the cylinder head to promote premixing.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところが、前者のエン
ジンでは、ピストン104が比較的圧縮上死点に近い圧
縮行程後半噴射でしか彎曲燃焼室103での噴霧壁面制
御を行なえないという課題がある。すなわち、蓄圧式イ
ンジェクタを電子制御で作動させるに際し、中低速域で
は、図8に示すように、ピストン104が上昇したクラ
ンク角での燃料噴射を行なわせるため、燃料が燃焼室1
03内に効率良く噴射されるが、高速域では短時間で燃
料噴射を完了しなければならないため、圧縮行程前半で
の燃料噴射を行なう必要がある。
However, in the former engine, there is a problem that the spray wall control in the curved combustion chamber 103 can be performed only in the latter half of the compression stroke injection in which the piston 104 is relatively close to the compression top dead center. That is, when the pressure-accumulation type injector is operated by electronic control, the fuel is injected into the combustion chamber 1 in the middle to low speed range, as shown in FIG.
Although the fuel injection is performed efficiently within the fuel cell 03, it is necessary to complete the fuel injection in a short time in the high-speed range, so that it is necessary to perform the fuel injection in the first half of the compression stroke.

【0007】このような場合には、図7に示すように、
ピストン104が下降した位置において燃料噴射を行な
うことになり、燃料が燃焼室103外に噴射されること
になって、燃料噴霧がピストンの制御壁面で捕獲されず
燃焼室全体に散逸してしまって、成層化できない。この
ような状態で、図9に示すような点火作動を行なった場
合には、混合気は点火栓106の回りに分散しているた
め、効率の良い燃焼を行なわせることができず、超希薄
燃焼が成立しないという課題を生じる。
In such a case, as shown in FIG.
The fuel is injected at the position where the piston 104 is lowered, and the fuel is injected outside the combustion chamber 103, so that the fuel spray is not captured by the control wall surface of the piston and dissipates throughout the combustion chamber. , Cannot be stratified. When the ignition operation shown in FIG. 9 is performed in such a state, the air-fuel mixture is dispersed around the ignition plug 106, so that efficient combustion cannot be performed, and the super-lean mixture is not used. There is a problem that combustion is not established.

【0008】また、後者のエンジンでは、ピストン位置
が下死点近傍で下方に向けて燃料を噴射するため、燃料
が筒内で分散し混合が促進され、これにより、希薄下で
の安定燃焼が得られないという課題がある。本発明は、
このような課題に鑑み創案されたもので、機関速度に依
らず効率の良い燃料噴射および希薄燃焼を行なわせるこ
とができるようにした、筒内噴射型内燃機関を提供する
ことを目的とする。
Further, in the latter engine, the fuel is injected downward in the vicinity of the bottom dead center at the piston position, so that the fuel is dispersed in the cylinder and the mixing is promoted, so that the stable combustion under the lean condition is achieved. There is a problem that it cannot be obtained. The present invention
An object of the present invention is to provide an in-cylinder injection type internal combustion engine that has been devised in view of such a problem and that can perform efficient fuel injection and lean combustion regardless of the engine speed.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】このため、請求項1記載
の本発明の筒内噴射型内燃機関は、内燃機関のシリンダ
内に嵌挿されるピストンの上面とシリンダヘッドの下面
との間に形成された燃焼室と、該燃焼室を形成するシリ
ンダヘッド下面にシリンダ軸線を含む仮想平面を挟んで
一側に設けられる吸気弁と、上記仮想平面を挟んで他側
の上記シリンダヘッドの下面に設けられる排気弁と、
記一側に位置する上記ピストンの上面に、上記シリンダ
軸線との直交面視において下凸の曲面を呈するよう形成
された凹所と、上記吸気弁と上記排気弁との間に該排気
弁側に傾斜して設けられ、該内燃機関の中低速域では圧
縮行程後半に、また、該内燃機関の高速域では圧縮行程
前半に、それぞれ該凹所に向けて燃料を噴射する燃料噴
射弁と、上記吸気弁の軸線を挟んで上記燃料噴射弁と反
対側の上記シリンダヘッド部分に配設される点火栓と
そなえ、該凹所の壁面が、上記の内燃機関の中低速域及
び高速域に該燃料噴射弁から噴射される燃料を反射し該
点火栓に案内するように形成されていることを特徴とし
ている。
According to the first aspect of the present invention, there is provided an in-cylinder injection type internal combustion engine according to the present invention, which is formed between an upper surface of a piston inserted into a cylinder of an internal combustion engine and a lower surface of a cylinder head. A combustion chamber, an intake valve provided on one side of a virtual plane including a cylinder axis on a lower surface of a cylinder head forming the combustion chamber, and an intake valve provided on the other side of the cylinder head on the other side of the virtual plane. Exhaust valve and the upper
On the upper surface of the piston located on one side, the cylinder
Formed so as to present a downwardly convex curved surface when viewed perpendicular to the axis
And by recesses provided inclined exhaust valve side between the intake valve and the exhaust valve, pressure in the low-speed range within the internal combustion engine
In the latter half of the compression stroke, and in the high speed region of the internal combustion engine, the compression stroke
In the first half, and a fuel injection valve for injecting fuel toward the recess, respectively, and a spark plug disposed in the cylinder head portion opposite to the fuel injection valve across the axis of the intake valve
In addition, the wall surface of the recess is in the middle to low speed range of the internal combustion engine.
And reflects the fuel injected from the fuel injection valve in the high speed range.
It is characterized in that it is formed so as to be guided to the ignition plug .

【0010】また、請求項2記載の本発明の筒内噴射型
内燃機関は、請求項1記載の機関について、上記燃料噴
射弁が、上記排気弁の軸線とほぼ平行に傾斜しているこ
とを特徴としている。さらに、請求項3記載の本発明の
筒内噴射型内燃機関は、請求項1記載の機関について、
該凹所が吸気の渦流を助長すべく形成されていることを
特徴としている。
According to a second aspect of the present invention, in the cylinder injection type internal combustion engine according to the first aspect, the fuel injection valve is inclined substantially parallel to an axis of the exhaust valve. Features. Further, the in-cylinder injection type internal combustion engine of the present invention according to claim 3 is an engine according to claim 1,
The recess is formed to promote the vortex flow of the intake air.

【0011】そして、請求項4記載の本発明の筒内噴射
型内燃機関は、請求項記載の機関について、上記ピス
トンの圧縮上死点において上記点火栓の先端が上記凹所
内に配設されていることを特徴としている。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the in-cylinder injection type internal combustion engine according to the first aspect, wherein a tip of the ignition plug is disposed in the recess at a compression top dead center of the piston. and that it is characterized by that.

【0012】さらに、請求項記載の本発明の筒内噴射
型内燃機関は、請求項1又は3記載の機関について、上
記吸気弁により開閉される吸気系が、上記燃焼室内に導
入される吸気流を上記シリンダヘッド下面から凹所を経
由して上記排気弁側から上記点火栓に向かう縦渦流とし
形成させるべく構成されたことを特徴としている。
Furthermore, direct injection internal combustion engine of the present invention of claim 5, wherein, for claim 1 or 3 engine according intake air system is opened and closed by the intake valve, which is introduced into the combustion chamber the flow through the recess from the underside the cylinder head and the longitudinal vortex toward the spark plug from the exhaust valve side
It is characterized in that it is configured so as to form Te.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、図面により、本発明の一実
施形態としての筒内噴射型内燃機関について説明する
と、図1はその要部構成を模式的に示す縦断面図、図2
はそのシリンダヘッド下面を示す模式的正面図、図3,
4はその作動状態を示す模式図、図5はその燃焼特性を
示すグラフである。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a longitudinal sectional view schematically showing a main part of a direct injection type internal combustion engine according to an embodiment of the present invention; FIG.
Is a schematic front view showing the lower surface of the cylinder head, FIG.
4 is a schematic diagram showing the operating state, and FIG. 5 is a graph showing its combustion characteristics.

【0014】図1に示すように、この筒内噴射型内燃機
関は、シリンダヘッド1とシリンダブロック3とにより
エンジン本体が構成されており、シリンダブロック3の
シリンダ3Aにはピストン2が嵌挿されている。また、
この内燃機関のシリンダヘッド1は、図2に示すよう
に、各気筒とも吸気2弁(図2の符号9,9参照),排
気2弁(図2の符号8,8参照)をそなえた4弁式内燃
機関として構成されている。
As shown in FIG. 1, in the cylinder injection type internal combustion engine, an engine body is constituted by a cylinder head 1 and a cylinder block 3, and a piston 2 is inserted into a cylinder 3A of the cylinder block 3. ing. Also,
As shown in FIG. 2, the cylinder head 1 of the internal combustion engine has two intake valves (see reference numerals 9 and 9 in FIG. 2) and two exhaust valves (see reference numerals 8 and 8 in FIG. 2). It is configured as a valve-type internal combustion engine.

【0015】そして、このピストン2上面とシリンダヘ
ッド1下面1Aとの間には、燃焼室7が形成されてお
り、この燃焼室7のシリンダヘッド1部には吸気通路の
直立型ではない標準型吸気ポート4と排気通路の排気ポ
ート5とが連通接続されている。また、これらの吸排気
ポート4,5の燃焼室開口4A,5Aには、それぞれ吸
気弁9および排気弁8が設置されており、これらの吸排
気弁9,8により燃焼室開口4A,5Aが開閉されるよ
うになっている。
A combustion chamber 7 is formed between the upper surface of the piston 2 and the lower surface 1A of the cylinder head 1. The cylinder head 1 of the combustion chamber 7 has a standard non-standing intake passage. The intake port 4 and the exhaust port 5 of the exhaust passage are connected to each other. An intake valve 9 and an exhaust valve 8 are installed at the combustion chamber openings 4A and 5A of the intake and exhaust ports 4 and 5, respectively, and the combustion chamber openings 4A and 5A are formed by the intake and exhaust valves 9 and 8, respectively. It can be opened and closed.

【0016】ここで、吸気弁9は、燃焼室7を形成する
シリンダヘッド1下面にシリンダ軸線を含む仮想平面P
を挟んで一側に設けられ、排気弁8は、仮想平面Pを挟
んで他側のシリンダヘッド1の下面に設けられている。
また、燃料噴射弁10が、吸気弁9と排気弁8との間
に、排気弁8側に傾斜して設けられており、ピストン2
の上面に向けて燃料を噴射するように構成されている。
Here, the intake valve 9 has a virtual plane P including a cylinder axis on the lower surface of the cylinder head 1 forming the combustion chamber 7.
, And the exhaust valve 8 is provided on the lower surface of the cylinder head 1 on the other side across the virtual plane P.
A fuel injection valve 10 is provided between the intake valve 9 and the exhaust valve 8 so as to be inclined toward the exhaust valve 8.
It is configured to inject fuel toward the upper surface of the.

【0017】さらに、吸気弁9の軸線Lを挟んで、燃料
噴射弁10と反対側のシリンダヘッド部分に、点火栓1
1が配設されている。そして、燃料噴射弁10は、排気
弁8の軸線Mとほぼ平行に傾斜して装備されているた
め、図示しない燃料配管を排気ポート5側から離れて、
高温となりにくいシリンダヘッド1上面側に装着可能と
なる。更に図6に示されるように、燃料噴射孔10Aと
排気弁ガイト孔8Aとを加工工程において傾斜角に合っ
たシリンダヘッド取付治具105を用いてシリンダヘッ
ド1を固定した後、孔加工することで、同一工程で形成
されるように構成されている。
Further, an ignition plug 1 is provided on a cylinder head portion opposite to the fuel injection valve 10 with respect to the axis L of the intake valve 9.
1 is provided. Since the fuel injection valve 10 is installed so as to be substantially parallel to the axis M of the exhaust valve 8, the fuel pipe (not shown) is separated from the exhaust port 5 side,
It can be mounted on the upper surface side of the cylinder head 1 that is hardly heated. Further, as shown in FIG. 6, after the cylinder head 1 is fixed to the fuel injection hole 10A and the exhaust valve guide hole 8A using the cylinder head mounting jig 105 that matches the inclination angle in the processing step, the hole processing is performed. And are formed in the same step.

【0018】また、一側に位置するピストン2の上面に
吸気の渦流を助長すべく、シリンダ軸線との直交面視に
おいて下凸の曲面を呈する凹所13が形成されるととも
に、燃料噴射弁10が凹所13に向かって燃料を噴射す
るように構成されている。これにより、このピストン2
は、吸気側寄せ彎曲型燃焼室形状ピストンを形成してい
ることになる。
Further, a recess 13 having a downwardly convex curved surface when viewed perpendicularly to the cylinder axis is formed on the upper surface of the piston 2 located on one side in order to promote the swirling flow of the intake air. Are configured to inject fuel toward the recess 13. Thereby, this piston 2
Form a combustion chamber-shaped piston with a curved intake side.

【0019】さらに、凹所13の壁面12は噴射された
燃料を反射し、案内して噴射燃料を点火栓11に向かわ
せるように配設されている。そして、点火栓11は、ピ
ストン2の圧縮上死点において凹所13内にその先端が
達するように配設されている。また、吸気弁9により開
閉される吸気系が、燃焼室7内に導入される吸気流をシ
リンダヘッド下面1Aからピストン2上面を経由して点
火栓11に向かう縦渦流(順タンブル流)を形成させる
べく構成されている。
Further, the wall surface 12 of the recess 13 is arranged so as to reflect and guide the injected fuel and guide the injected fuel toward the ignition plug 11. The ignition plug 11 is disposed such that its tip reaches the recess 13 at the compression top dead center of the piston 2. The intake system opened and closed by the intake valve 9 forms a vertical vortex flow (forward tumble flow) of the intake air introduced into the combustion chamber 7 from the lower surface 1A of the cylinder head to the ignition plug 11 via the upper surface of the piston 2. It is configured to be.

【0020】ここで、吸気系は、吸気ポート4および燃
焼室7で形成され、これらの形状や延在する方向等によ
り、図1中反時計回りの順タンブル流を発生させるよう
に構成されている。上述のような構成により、図3に示
すような作動が行なわれる。すなわち、エンジンが高速
域において運転されると、ピストン2が比較的下方にあ
る圧縮行程前半で燃料噴射弁10からの燃料噴射が行な
われる。
Here, the intake system is formed by the intake port 4 and the combustion chamber 7, and is configured to generate a counter-clockwise forward tumble flow in FIG. I have. The operation as shown in FIG. 3 is performed by the above configuration. That is, when the engine is operated in a high speed range, fuel is injected from the fuel injection valve 10 in the first half of the compression stroke in which the piston 2 is relatively lower.

【0021】このとき、燃料噴射弁10はシリンダヘッ
ド1下面の中央位置から燃料を噴射する。ここで、燃料
噴射弁10が排気弁8側に傾斜して装備されるととも
に、吸気弁9側のピストン2上面に凹所13が形成され
ているため、噴射された燃料は、凹所13に向かうこと
になる。
At this time, the fuel injection valve 10 injects fuel from a central position on the lower surface of the cylinder head 1. Here, since the fuel injection valve 10 is inclined to the exhaust valve 8 side and the recess 13 is formed on the upper surface of the piston 2 on the intake valve 9 side, the injected fuel is stored in the recess 13. I will head.

【0022】そして、凹所13に達した後には、壁面1
2に案内されるとともに鋭角に反発して、図4に示すよ
うに、噴射された燃料が点火栓11の位置に誘導され、
点火直前には濃い混合気を形成する。この状態で、点火
栓11による点火動作が行なわれることにより、効率の
良い燃焼が行なわれる。
After reaching the recess 13, the wall 1
As shown in FIG. 4, the injected fuel is guided to the position of the spark plug 11,
Immediately before ignition, a rich mixture is formed. In this state, the ignition operation by the ignition plug 11 is performed, so that efficient combustion is performed.

【0023】ところで、吸気は燃焼室開口4Aから燃焼
室7内に流入するが、流入の方向および速度成分さらに
は燃焼室7の形状により、図3に矢印Xで示すように縦
方向の渦流を発生する。すなわち、順方向(図中反時計
回り)のタンブル流を発生して、燃料噴射弁10から噴
射された噴射燃料と効率よく混合されながら、燃料輸送
を補佐し、点火栓11の位置に達することとなる。
By the way, the intake air flows into the combustion chamber 7 from the combustion chamber opening 4A. However, depending on the direction and speed component of the inflow and the shape of the combustion chamber 7, a vertical eddy current is generated as shown by an arrow X in FIG. appear. That is, a tumble flow is generated in the forward direction (counterclockwise in the figure) to assist fuel transport and reach the position of the spark plug 11 while being efficiently mixed with the injected fuel injected from the fuel injection valve 10. Becomes

【0024】これにより、十分な混合および燃料との層
状化が達成され、安定した燃焼がエンジンの高速域運転
についても行なわれる。ところで、エンジンの中低速域
運転について考えると、このような速度域においては、
圧縮行程後半(ピストン位置は図4の位置参照)で燃料
噴射弁10から燃料噴射が行なわれ、これにより、この
場合も、噴射された燃料が点火栓11の位置に誘導さ
れ、点火直前には濃い混合気が形成され、その結果、安
定したエンジンの燃焼が行なわれる。
As a result, sufficient mixing and stratification with the fuel are achieved, and stable combustion is performed even in a high-speed operation of the engine. By the way, considering the low-speed operation of the engine, in such a speed range,
In the latter half of the compression stroke (the piston position is shown in FIG. 4), fuel is injected from the fuel injection valve 10, whereby the injected fuel is also guided to the position of the spark plug 11 and immediately before ignition. A rich mixture is formed, resulting in stable combustion of the engine.

【0025】このような燃焼特性の改善は、図5に示す
グラフにおいて考察される。すなわち、図5は、横軸に
空燃比をとり、縦軸に図示平均有効圧と燃焼変動率とを
とって、各特性を示している。そして、図中点線は従来
の吸気管噴射による場合を、一点鎖線は図6,7に示す
構造による場合を、実線は本実施形態による場合を示し
ている。
Such improvement in combustion characteristics is considered in the graph shown in FIG. That is, FIG. 5 shows each characteristic by taking the air-fuel ratio on the horizontal axis and the indicated mean effective pressure and the combustion fluctuation rate on the vertical axis. The dotted line in the figure indicates the case of the conventional intake pipe injection, the dashed line indicates the case of the structure shown in FIGS. 6 and 7, and the solid line indicates the case of the present embodiment.

【0026】図から分かるように、本実施形態による場
合は、リーン側に至るまで安定した図示平均有効圧が得
られるとともに、燃焼変動率もリーン運転まで低く保た
れて、安定したリーン運転が実現される。このように標
準吸気ポート4をそなえるとともに、吸気側寄せ彎曲型
燃焼室形状ピストン2に対し、噴射弁10を燃焼室7の
中央に排気側に若干傾けて配置し、点火栓11を吸気側
から傾斜配置した構成を採用することにより、圧縮行程
時にピストン10に燃料噴霧を衝突させて、筒内の燃料
濃度分布を制御することができるので、高速運転域にお
ける燃焼安定性が向上し、この速度域を含めた全運転域
における超希薄燃焼運転が可能になって、燃費が改善さ
れるのである。
As can be seen from the drawing, in the case of the present embodiment, a stable indicated mean effective pressure is obtained up to the lean side, and the combustion fluctuation rate is kept low until the lean operation, whereby a stable lean operation is realized. Is done. In addition to having the standard intake port 4 as described above, the injection valve 10 is disposed at the center of the combustion chamber 7 with a slight inclination toward the exhaust side with respect to the intake-side curved combustion chamber-shaped piston 2, and the ignition plug 11 is arranged from the intake side. By adopting the inclined arrangement, the fuel spray collides with the piston 10 during the compression stroke and the fuel concentration distribution in the cylinder can be controlled, so that the combustion stability in the high speed operation range is improved, This enables ultra-lean combustion operation in the entire operation range including the region, thereby improving fuel efficiency.

【0027】また、燃料噴射弁10用の燃料噴射孔10
Aと排気弁ガイド孔8Aとを同一行程で形成することが
できるため、製造に要する工数(切削加工の工数)が削
減され、コストダウンが実現される。
The fuel injection hole 10 for the fuel injection valve 10
Since A and the exhaust valve guide hole 8A can be formed in the same process, man-hours required for manufacturing (man-hours for cutting) are reduced, and cost reduction is realized.

【0028】[0028]

【発明の効果】以上詳述したように、請求項1記載の本
発明の筒内噴射型内燃機関によれば、内燃機関のシリン
ダ内に嵌挿されるピストンの上面とシリンダヘッドの下
面との間に形成された燃焼室と、該燃焼室を形成するシ
リンダヘッド下面にシリンダ軸線を含む仮想平面を挟ん
で一側に設けられる吸気弁と、上記仮想平面を挟んで他
側の上記シリンダヘッドの下面に設けられる排気弁と、
上記一側に位置する上記ピストンの上面に、上記シリン
ダ軸線との直交面視において下凸の曲面を呈するよう形
成された凹所と、上記吸気弁と上記排気弁との間に該排
気弁側に傾斜して設けられ、該内燃機関の中低速域では
圧縮行程後半に、また、該内燃機関の高速域では圧縮行
程前半に、それぞれ該凹所に向けて燃料を噴射する燃料
噴射弁と、上記吸気弁の軸線を挟んで上記燃料噴射弁と
反対側の上記シリンダヘッド部分に配設される点火栓と
をそなえ、該凹所の壁面が、上記の内燃機関の中低速域
及び高速域に該燃料噴射弁から噴射される燃料を反射し
該点火栓に案内するように形成されるという簡素な構成
で、凹所を経由しての濃い混合気を点火栓付近に形成す
ることができるようになり、高速運転域における燃焼安
定性が向上し、この速度域を含めた全運転域における超
希薄燃焼運転が実現されて、燃費が改善される利点があ
る。
As described above in detail, according to the in-cylinder injection type internal combustion engine according to the first aspect of the present invention, the upper surface of the piston and the cylinder head inserted into the cylinder of the internal combustion engine. A combustion chamber formed between the lower surface of the cylinder, an intake valve provided on one side of a virtual plane including a cylinder axis on a lower surface of a cylinder head forming the combustion chamber, and an intake valve provided on the other side of the virtual plane. An exhaust valve provided on the lower surface of the cylinder head,
On the upper surface of the piston located on one side, the syringe
A shape that exhibits a downwardly convex curved surface when viewed in a plane orthogonal to the da axis.
And made a recess provided obliquely to the exhaust valve side between the intake valve and the exhaust valve, in the low speed range in the said internal combustion engine
In the latter half of the compression stroke, and in the high speed region of the internal combustion engine, the compression stroke
In the first half, a fuel injection valve for injecting fuel toward the recess, and an ignition plug disposed on the cylinder head portion opposite to the fuel injection valve with respect to the axis of the intake valve.
And the wall of the recess is in the middle to low speed range of the internal combustion engine.
And reflects the fuel injected from the fuel injection valve in the high speed range
With a simple configuration that Ru is formed so as to be guided to the ignition plug, to form a rich mixture of via a recess in the vicinity of the spark plug
Therefore, there is an advantage that the combustion stability in the high-speed operation range is improved, the ultra-lean combustion operation in the entire operation range including this speed range is realized, and the fuel efficiency is improved.

【0029】また、請求項2記載の本発明の筒内噴射型
内燃機関によれば、請求項1記載の機関について、上記
燃料噴射弁が、上記排気弁の軸線とほぼ平行に傾斜して
いるという簡素な構成で、燃料噴射弁用の燃料噴射孔と
排気弁ガイド孔とを同一工程で形成することができるた
め、工数が削減され、コストダウンが実現される。さら
に、請求項3記載の本発明の筒内噴射型内燃機関によれ
ば、請求項1記載の機関について、該凹所が吸気の渦流
を助長すべく形成されているので凹所を経由しての濃い
混合気を点火栓付近に形成することができるようにな
り、高速運転域における燃焼安定性が向上し、この速度
域を含めた全運転域における超希薄燃焼運転が可能にな
り、燃費が改善される利点がある。
According to the cylinder injection type internal combustion engine of the present invention, the fuel injection valve is inclined substantially parallel to the axis of the exhaust valve. With such a simple configuration, the fuel injection hole for the fuel injection valve and the exhaust valve guide hole can be formed in the same process, so that the number of steps is reduced and the cost is reduced. Further, according to the in-cylinder injection type internal combustion engine of the present invention described in claim 3, with respect to the engine described in claim 1, the recess is formed through the recess because the recess is formed to promote the vortex flow of the intake air. A rich air-fuel mixture can be formed near the ignition plug, improving combustion stability in the high-speed operation range, enabling ultra-lean combustion operation in the entire operation range including this speed range, and reducing fuel consumption. There are advantages to be improved.

【0030】そして、請求項4記載の本発明の筒内噴射
型内燃機関によれば、請求項記載の機関について、上
記ピストンの圧縮上死点において上記点火栓の先端が上
記凹所内に配設されているという簡素な構成で、凹所を
経由しての濃い混合気の形成される位置に点火栓を配設
するため、高速運転域における燃焼安定性が向上し、こ
の速度域を含めた全運転域における超希薄燃焼運転が可
能になり、燃費が改善される利点がある。
[0030] Then, according to the cylinder injection type internal combustion engine of the present invention described in claim 4, the engine according to claim 1, the tip of the spark plug in the compression top dead center of the piston arrangement in the recess With a simple configuration, the ignition plug is located at the position where the rich mixture is formed via the recess, so that the combustion stability in the high-speed operation range is improved. In addition, ultra-lean combustion operation can be performed in the entire operation range, and there is an advantage that fuel efficiency is improved.

【0031】[0031]

【0032】さらに、請求項記載の本発明の筒内噴射
型内燃機関によれば、請求項1又は記載の機関につい
て、上記吸気弁により開閉される吸気系が、上記燃焼室
内に導入される吸気流を上記シリンダヘッド下面から
を経由して上記排気弁側から上記点火栓に向かう縦渦
として形成させるべく構成されるという簡素な構成
で、凹所を経由しての濃い混合気に加えて、縦渦流が生
成されるため、効率のよい燃料の混合と点火栓近傍への
燃料輸送の補佐が実現され、均一な希薄空燃比の混合気
を形成できるようになって、高速運転域における燃焼安
定性が向上し、この速度域を含めた全運転域における超
希薄燃焼運転が実現されて、燃費が改善される利点があ
る。
Furthermore, according to the cylinder injection type internal combustion engine of the present invention according to claim 5, for claim 1 or 3 engine according intake system is opened and closed by the intake valve is introduced into the combustion chamber concave the intake flow from the lower surface above the cylinder head that
Via Tokoro with a simple configuration in order to form configured as a vertical vortex toward the spark plug from the exhaust valve side, in addition to the rich mixture of via a recess, vertical vortices are generated As a result, efficient mixing of fuel and assistance of fuel transport to the vicinity of the spark plug are realized, and a mixture having a uniform lean air-fuel ratio can be formed, and combustion stability in a high-speed operation range is improved. There is an advantage that ultra-lean combustion operation is realized in the entire operation range including the speed range, and fuel efficiency is improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施形態として筒内噴射型内燃機関
について、その要部構成を模式的に示す縦断面図であ
る。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view schematically showing a configuration of a main part of a direct injection internal combustion engine as one embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施形態として筒内噴射型内燃機関
について、そのシリンダヘッド下面を示す模式的正面図
である。
FIG. 2 is a schematic front view showing a cylinder head lower surface of a direct injection internal combustion engine as one embodiment of the present invention.

【図3】本発明の一実施形態として筒内噴射型内燃機関
について、その作動状態を示す模式図である。
FIG. 3 is a schematic diagram showing an operating state of a direct injection internal combustion engine as one embodiment of the present invention.

【図4】本発明の一実施形態として筒内噴射型内燃機関
について、その作動状態を示す模式図である。
FIG. 4 is a schematic diagram showing an operation state of a direct injection internal combustion engine as one embodiment of the present invention.

【図5】本発明の一実施形態として筒内噴射型内燃機関
について、その燃料特性を示すグラフである。
FIG. 5 is a graph showing fuel characteristics of a direct injection internal combustion engine as one embodiment of the present invention.

【図6】燃料噴射孔と排気弁ガイド孔との加工工程を示
す図である。
FIG. 6 is a view showing a process of forming a fuel injection hole and an exhaust valve guide hole.

【図7】従来の筒内噴射型内燃機関について、その作動
状態を示す模式図である。
FIG. 7 is a schematic diagram showing an operation state of a conventional direct injection internal combustion engine.

【図8】従来の筒内噴射型内燃機関について、その作動
状態を示す模式図である。
FIG. 8 is a schematic diagram showing an operation state of a conventional direct injection internal combustion engine.

【図9】従来の筒内噴射型内燃機関について、その作動
状態を示す模式図である。
FIG. 9 is a schematic diagram showing an operation state of a conventional direct injection internal combustion engine.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 シリンダヘッド 1A シリンダヘッド下面 2 ピストン 3 シリンダブロック 3A シリンダ 4 吸気ポート 4A 吸気通路燃焼室開口 5 排気ポート 5A 排気通路燃焼室開口 7 燃焼室 8 排気弁 8A 排気弁ガイド孔 9 吸気弁 10 燃料噴射弁 10A 燃料噴射孔 11 点火栓 12 壁面 13 凹所 101 吸気ポート 102 燃料噴射弁 103 燃焼室 104 ピストン DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Cylinder head 1A Cylinder head lower surface 2 Piston 3 Cylinder block 3A Cylinder 4 Intake port 4A Intake passage combustion chamber opening 5 Exhaust port 5A Exhaust passage combustion chamber opening 7 Combustion chamber 8 Exhaust valve 8A Exhaust valve guide hole 9 Intake valve 10 Fuel injection valve Reference Signs List 10A Fuel injection hole 11 Spark plug 12 Wall surface 13 Depression 101 Intake port 102 Fuel injection valve 103 Combustion chamber 104 Piston

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−42352(JP,A) 特開 平5−240044(JP,A) 特開 平5−240047(JP,A) 特開 昭63−215878(JP,A) 特開 平5−60038(JP,A) 特開 平6−146886(JP,A) 実開 平3−52334(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02B 23/10 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-6-42352 (JP, A) JP-A-5-240044 (JP, A) JP-A-5-240047 (JP, A) 215878 (JP, A) JP-A-5-60038 (JP, A) JP-A-6-146886 (JP, A) JP-A-3-52334 (JP, U) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) F02B 23/10

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 内燃機関のシリンダ内に嵌挿されるピス
トンの上面とシリンダヘッドの下面との間に形成された
燃焼室と、 該燃焼室を形成するシリンダヘッド下面にシリンダ軸線
を含む仮想平面を挟んで一側に設けられる吸気弁と、 上記仮想平面を挟んで他側の上記シリンダヘッドの下面
に設けられる排気弁と、上記一側に位置する上記ピストンの上面に、上記シリン
ダ軸線との直交面視において下凸の曲面を呈するよう形
成された凹所と、 上記吸気弁と上記排気弁との間に該排気弁側に傾斜して
設けられ、該内燃機関の中低速域では圧縮行程後半に、
また、該内燃機関の高速域では圧縮行程前半に、それぞ
れ該凹所に向けて燃料を噴射する燃料噴射弁と、 上記吸気弁の軸線を挟んで上記燃料噴射弁と反対側の上
記シリンダヘッド部分に配設される点火栓とをそなえ、 該凹所の壁面が、上記の内燃機関の中低速域及び高速域
に該燃料噴射弁から噴射される燃料を反射し該点火栓に
案内するように形成されている ことを特徴とする、筒内
噴射型内燃機関。
1. A combustion chamber formed between an upper surface of a piston inserted into a cylinder of an internal combustion engine and a lower surface of a cylinder head, and a virtual plane including a cylinder axis on a lower surface of a cylinder head forming the combustion chamber. An intake valve provided on one side of the cylinder head, an exhaust valve provided on the lower surface of the cylinder head on the other side of the imaginary plane, and an upper surface of the piston located on the one side;
A shape that exhibits a downwardly convex curved surface when viewed in a plane orthogonal to the da axis.
The recess formed is provided between the intake valve and the exhaust valve so as to be inclined toward the exhaust valve, and in the middle and low speed range of the internal combustion engine, in the latter half of the compression stroke,
In the high speed region of the internal combustion engine,
Re a fuel injection valve for injecting fuel toward the recess, provided with an ignition plug disposed in the cylinder head portion opposite to the fuel injection valve across the axis of the intake valve, the recess The wall of the above-mentioned internal combustion engine is in the middle and low speed range and high speed range
The fuel injected from the fuel injection valve is reflected at the ignition plug
An in-cylinder injection type internal combustion engine characterized by being formed to guide .
【請求項2】 上記燃料噴射弁が、上記排気弁の軸線と
ほぼ平行に傾斜していることを特徴とする、請求項1記
載の筒内噴射型内燃機関。
2. The direct injection internal combustion engine according to claim 1, wherein said fuel injection valve is inclined substantially parallel to an axis of said exhaust valve.
【請求項3】 該凹所が吸気の渦流を助長すべく形成さ
れていることを特徴とする、請求項1記載の筒内噴射型
内燃機関。
3. The recess is formed to promote air vortex flow.
The in- cylinder injection type internal combustion engine according to claim 1, wherein:
【請求項4】 上記ピストンの圧縮上死点において上記
点火栓の先端が上記凹所内に配設されていることを特徴
とする、請求項記載の筒内噴射型内燃機関
Wherein the tip of the spark plug in the compression top dead center of the piston, characterized in that it is disposed in the recess, a cylinder injection type internal combustion engine according to claim 1.
【請求項5】 上記吸気弁により開閉される吸気系が、
上記燃焼室内に導入される吸気流を上記シリンダヘッド
下面から上記凹所を経由して上記排気弁側から上記点火
栓に向かう縦渦流として形成させるべく構成されたこと
を特徴とする、請求項1又は3記載の筒内噴射型内燃機
関。
5. An intake system which is opened and closed by said intake valve,
Characterized in that the intake air flow introduced into the combustion chamber is configured so as to form a vertical vortex flow toward the ignition plug via the recess from the exhaust valve side from the lower surface above the cylinder head, according to claim 1 Or a direct injection internal combustion engine according to 3.
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