JP3379458B2 - 筒内噴射式火花点火内燃機関 - Google Patents
筒内噴射式火花点火内燃機関Info
- Publication number
- JP3379458B2 JP3379458B2 JP37304998A JP37304998A JP3379458B2 JP 3379458 B2 JP3379458 B2 JP 3379458B2 JP 37304998 A JP37304998 A JP 37304998A JP 37304998 A JP37304998 A JP 37304998A JP 3379458 B2 JP3379458 B2 JP 3379458B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- exhaust valve
- exhaust
- exhaust gas
- cylinder
- valve
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- 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
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
- Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
- Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、筒内噴射式火花点
火内燃機関に関する。
火内燃機関に関する。
【０００２】
【従来の技術】気筒内へ直接的に燃料を噴射する燃料噴
射弁を有する筒内噴射式火花点火内燃機関は、圧縮行程
末期に燃料を噴射し、ピストン熱等を利用して気化させ
た燃料を点火プラグ近傍に集中させ、点火時点において
点火プラグ近傍に着火性の良好な可燃混合気を形成する
ことにより、気筒内全体としてはリーンな混合気の燃焼
を可能とする低燃費の成層燃焼を実施することを意図し
ている。しかしながら、可燃混合気を形成可能とする圧
縮行程末期の燃料噴射量はそれほど多くはなく、一般的
には、成層燃焼は機関低負荷時に限定され、比較的多量
の燃料を必要とする機関高負荷時には、吸気行程での燃
料噴射による均一燃焼が実施される。
射弁を有する筒内噴射式火花点火内燃機関は、圧縮行程
末期に燃料を噴射し、ピストン熱等を利用して気化させ
た燃料を点火プラグ近傍に集中させ、点火時点において
点火プラグ近傍に着火性の良好な可燃混合気を形成する
ことにより、気筒内全体としてはリーンな混合気の燃焼
を可能とする低燃費の成層燃焼を実施することを意図し
ている。しかしながら、可燃混合気を形成可能とする圧
縮行程末期の燃料噴射量はそれほど多くはなく、一般的
には、成層燃焼は機関低負荷時に限定され、比較的多量
の燃料を必要とする機関高負荷時には、吸気行程での燃
料噴射による均一燃焼が実施される。
【０００３】成層燃焼において、着火性及び初期燃焼を
改善するために、排気ガスの一部を気筒内へ再循環さ
せ、排気ガス熱によって気筒内の吸気を加熱することに
より、点火プラグ近傍に形成される可燃混合気の温度を
高めることが望ましい。排気ガスの再循環は、同時に、
排気ガスの主成分である不活性ガスの大きな熱容量によ
って燃焼温度を低下させ、ＮＯx 発生量を低減する効果
も有している。このような排気ガスの再循環は、発生出
力の低下を伴うために、高い機関出力を必要としない成
層燃焼時に限って言えば、多量の排気ガスを再循環させ
ることは好ましい。
改善するために、排気ガスの一部を気筒内へ再循環さ
せ、排気ガス熱によって気筒内の吸気を加熱することに
より、点火プラグ近傍に形成される可燃混合気の温度を
高めることが望ましい。排気ガスの再循環は、同時に、
排気ガスの主成分である不活性ガスの大きな熱容量によ
って燃焼温度を低下させ、ＮＯx 発生量を低減する効果
も有している。このような排気ガスの再循環は、発生出
力の低下を伴うために、高い機関出力を必要としない成
層燃焼時に限って言えば、多量の排気ガスを再循環させ
ることは好ましい。
【０００４】一般的な排気ガス再循環装置は、機関排気
系と機関吸気系とを連通する連通路を有するものである
が、これにより気筒内へ導入される排気ガスは、連通路
を通過している間に大幅に冷却されるために、成層燃焼
時に気筒内の吸気を十分に加熱することができない。ま
た、吸気弁の開弁時期を排気上死点より進角して、排気
ガスの一部を吸気ポートに逆流させ、この排気ガスを吸
気行程で気筒内へ導入する排気ガス再循環方法も、排気
ガスが比較的低温度の吸気ポートによって冷却されるた
めに、成層燃焼時に気筒内の吸気を十分に加熱すること
はできない。
系と機関吸気系とを連通する連通路を有するものである
が、これにより気筒内へ導入される排気ガスは、連通路
を通過している間に大幅に冷却されるために、成層燃焼
時に気筒内の吸気を十分に加熱することができない。ま
た、吸気弁の開弁時期を排気上死点より進角して、排気
ガスの一部を吸気ポートに逆流させ、この排気ガスを吸
気行程で気筒内へ導入する排気ガス再循環方法も、排気
ガスが比較的低温度の吸気ポートによって冷却されるた
めに、成層燃焼時に気筒内の吸気を十分に加熱すること
はできない。
【０００５】実開平１−１３６６６６号公報には、二山
のカムを使用し、排気弁を排気行程に加えて吸気行程後
半にも開弁させることが開示されており、それにより、
吸気行程後半に排気ポートから直接的に気筒内へ高温度
の排気ガスを導入することが可能となり、成層燃焼時に
気筒内の吸気を十分に加熱することができる。
のカムを使用し、排気弁を排気行程に加えて吸気行程後
半にも開弁させることが開示されており、それにより、
吸気行程後半に排気ポートから直接的に気筒内へ高温度
の排気ガスを導入することが可能となり、成層燃焼時に
気筒内の吸気を十分に加熱することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
従来技術によって、成層燃焼時における着火性及び初期
燃焼の改善と共にＮＯx 発生量の大幅な低減を意図し
て、吸気行程後半に多量の排気ガスを再循環させると、
この多量の排気ガスは気筒上部に位置し、その後の圧縮
行程だけでは短時間過ぎて十分に分散せず、成層燃焼時
の着火性及び初期燃焼を改善するどころか逆に、点火プ
ラグ近傍の気化燃料は酸素不足によって着火燃焼せず、
失火が発生する可能性がある。
従来技術によって、成層燃焼時における着火性及び初期
燃焼の改善と共にＮＯx 発生量の大幅な低減を意図し
て、吸気行程後半に多量の排気ガスを再循環させると、
この多量の排気ガスは気筒上部に位置し、その後の圧縮
行程だけでは短時間過ぎて十分に分散せず、成層燃焼時
の着火性及び初期燃焼を改善するどころか逆に、点火プ
ラグ近傍の気化燃料は酸素不足によって着火燃焼せず、
失火が発生する可能性がある。
【０００７】従って、本発明の目的は、成層燃焼時にお
いて、多量の排気ガスを再循環させることによりＮＯx
発生量の大幅な低減を可能とすると共に着火性及び初期
燃焼の改善を可能とする筒内噴射式火花点火内燃機関を
提供することである。
いて、多量の排気ガスを再循環させることによりＮＯx
発生量の大幅な低減を可能とすると共に着火性及び初期
燃焼の改善を可能とする筒内噴射式火花点火内燃機関を
提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】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、成層燃焼時にお
いて必要量の再循環排気ガスの一部分を気筒内へ導入す
るために、排気弁を吸気行程末期における開弁期間で開
弁させる排気弁開弁手段と、成層燃焼時において前記必
要量の再循環排気ガスの残り部分を気筒内へ導入するた
めに、吸気弁の開弁時期の進角及び排気弁の閉弁時期の
遅角の少なくとも一方を実施する可変動弁手段とを具備
することを特徴とする。
記載の筒内噴射式火花点火内燃機関は、成層燃焼時にお
いて必要量の再循環排気ガスの一部分を気筒内へ導入す
るために、排気弁を吸気行程末期における開弁期間で開
弁させる排気弁開弁手段と、成層燃焼時において前記必
要量の再循環排気ガスの残り部分を気筒内へ導入するた
めに、吸気弁の開弁時期の進角及び排気弁の閉弁時期の
遅角の少なくとも一方を実施する可変動弁手段とを具備
することを特徴とする。
【０００９】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は、第一排気弁と第二排気弁と
を具備し、成層燃焼時において必要量の再循環排気ガス
の一部分を気筒内へ導入するために、前記第一排気弁を
吸気行程中期における開弁期間で開弁させる第一排気弁
開弁手段と、成層燃焼時において前記必要量の再循環排
気ガスの残り部分を気筒内へ導入するために、前記第二
排気弁を吸気行程末期における開弁期間で開弁させる第
二排気弁開弁手段とを具備し、前記第一排気弁開弁手段
による前記第一排気弁の開弁開始時期は、前記第二排気
弁開弁手段による前記第二排気弁の開弁開始時期より進
角側とされていることを特徴とする。
噴射式火花点火内燃機関は、第一排気弁と第二排気弁と
を具備し、成層燃焼時において必要量の再循環排気ガス
の一部分を気筒内へ導入するために、前記第一排気弁を
吸気行程中期における開弁期間で開弁させる第一排気弁
開弁手段と、成層燃焼時において前記必要量の再循環排
気ガスの残り部分を気筒内へ導入するために、前記第二
排気弁を吸気行程末期における開弁期間で開弁させる第
二排気弁開弁手段とを具備し、前記第一排気弁開弁手段
による前記第一排気弁の開弁開始時期は、前記第二排気
弁開弁手段による前記第二排気弁の開弁開始時期より進
角側とされていることを特徴とする。
【００１０】また、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２に記載の筒内噴射
式火花点火内燃機関において、前記必要量の再循環排気
ガスの前記一部分と、前記必要量の再循環排気ガスの前
記残り部分とをほぼ等しくするために、前記第一排気弁
開弁手段による前記第一排気弁の開弁期間は、前記第二
排気弁開弁手段による前記第二排気弁の開弁期間より短
くされていることを特徴とする。
噴射式火花点火内燃機関は、請求項２に記載の筒内噴射
式火花点火内燃機関において、前記必要量の再循環排気
ガスの前記一部分と、前記必要量の再循環排気ガスの前
記残り部分とをほぼ等しくするために、前記第一排気弁
開弁手段による前記第一排気弁の開弁期間は、前記第二
排気弁開弁手段による前記第二排気弁の開弁期間より短
くされていることを特徴とする。
【００１１】また、本発明による請求項４に記載の筒内
噴射式火花点火内燃機関は、請求項２に記載の筒内噴射
式火花点火内燃機関において、前記必要量の再循環排気
ガスの前記一部分と、前記必要量の再循環排気ガスの前
記残り部分とをほぼ等しくするために、前記第一排気弁
開弁手段による前記第一排気弁のリフト量は、前記第二
排気弁開弁手段による前記第二排気弁のリフト量より小
さくされていることを特徴とする。
噴射式火花点火内燃機関は、請求項２に記載の筒内噴射
式火花点火内燃機関において、前記必要量の再循環排気
ガスの前記一部分と、前記必要量の再循環排気ガスの前
記残り部分とをほぼ等しくするために、前記第一排気弁
開弁手段による前記第一排気弁のリフト量は、前記第二
排気弁開弁手段による前記第二排気弁のリフト量より小
さくされていることを特徴とする。
【００１２】本発明による請求項５に記載の筒内噴射式
火花点火内燃機関は、成層燃焼時において必要量の再循
環排気ガスを気筒内へ導入するために、排気弁を吸気行
程末期における開弁期間で開弁させる排気弁開弁手段
と、前記排気弁により開口される排気通路開口部の近傍
には、導入される前記再循環排気ガスを吸気ポート側へ
導くガイド壁が形成されていることを特徴とする。
火花点火内燃機関は、成層燃焼時において必要量の再循
環排気ガスを気筒内へ導入するために、排気弁を吸気行
程末期における開弁期間で開弁させる排気弁開弁手段
と、前記排気弁により開口される排気通路開口部の近傍
には、導入される前記再循環排気ガスを吸気ポート側へ
導くガイド壁が形成されていることを特徴とする。
【００１３】本発明による請求項６に記載の筒内噴射式
火花点火内燃機関は、成層燃焼時において必要量の再循
環排気ガスを気筒内へ導入するために、排気弁を吸気行
程末期における開弁期間で開弁させる排気弁開弁手段
と、前記排気弁により開口される排気通路内に配置され
た制御弁とを具備し、前記排気弁開弁手段による前記排
気弁の開弁開始前に全閉された前記制御弁を、前記排気
弁開弁手段によって前記排気弁が開弁されている間にお
いて全開させることを特徴とする。
火花点火内燃機関は、成層燃焼時において必要量の再循
環排気ガスを気筒内へ導入するために、排気弁を吸気行
程末期における開弁期間で開弁させる排気弁開弁手段
と、前記排気弁により開口される排気通路内に配置され
た制御弁とを具備し、前記排気弁開弁手段による前記排
気弁の開弁開始前に全閉された前記制御弁を、前記排気
弁開弁手段によって前記排気弁が開弁されている間にお
いて全開させることを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】図１は、本発明による筒内噴射式
火花点火内燃機関の第一実施形態を示す概略縦断面図で
ある。同図において、１は吸気ポート、２は排気ポート
である。吸気ポート１は吸気弁３を介して、排気ポート
２は排気弁４を介して、それぞれ気筒内へ通じている。
５はピストンであり、その頂面には凹状のキャビティ５
ａが形成されている。６は燃焼室上部略中心に配置され
た点火プラグであり、７は気筒上部周囲から気筒内へ直
接的に燃料を噴射するための燃料噴射弁である。本実施
形態の内燃機関は、各気筒毎に二つの吸気弁及び二つの
排気弁を有する４バルブ式であり、燃料噴射弁７は、燃
料のベーパを防止するために、燃焼室内において吸気流
により比較的低温度となる二つの吸気弁の間に配置され
ている。
火花点火内燃機関の第一実施形態を示す概略縦断面図で
ある。同図において、１は吸気ポート、２は排気ポート
である。吸気ポート１は吸気弁３を介して、排気ポート
２は排気弁４を介して、それぞれ気筒内へ通じている。
５はピストンであり、その頂面には凹状のキャビティ５
ａが形成されている。６は燃焼室上部略中心に配置され
た点火プラグであり、７は気筒上部周囲から気筒内へ直
接的に燃料を噴射するための燃料噴射弁である。本実施
形態の内燃機関は、各気筒毎に二つの吸気弁及び二つの
排気弁を有する４バルブ式であり、燃料噴射弁７は、燃
料のベーパを防止するために、燃焼室内において吸気流
により比較的低温度となる二つの吸気弁の間に配置され
ている。
【００１５】また、燃料噴射弁７は、スリット状の噴孔
を有し、燃料を厚さの薄い扇状に噴射するものである。
燃料噴射量が比較的少ない機関低負荷時には、成層燃焼
を実施するために、図１に示すように、圧縮行程末期に
おいて燃料をピストン５の頂面に形成されたキャビティ
５ａ内へ噴射する。斜線で示す噴射直後の燃料は液状で
あるが、キャビティ５ａの底面に沿って進行して側面に
よって点火プラグ６近傍へ導かれるまでに気化し、点火
時点において、一点鎖線で示す着火性の良好な可燃混合
気となる。こうして、点火プラグ６近傍だけに可燃混合
気を形成することにより、気筒内全体としてはリーンな
混合気を燃焼可能とする成層燃焼を実現することができ
る。
を有し、燃料を厚さの薄い扇状に噴射するものである。
燃料噴射量が比較的少ない機関低負荷時には、成層燃焼
を実施するために、図１に示すように、圧縮行程末期に
おいて燃料をピストン５の頂面に形成されたキャビティ
５ａ内へ噴射する。斜線で示す噴射直後の燃料は液状で
あるが、キャビティ５ａの底面に沿って進行して側面に
よって点火プラグ６近傍へ導かれるまでに気化し、点火
時点において、一点鎖線で示す着火性の良好な可燃混合
気となる。こうして、点火プラグ６近傍だけに可燃混合
気を形成することにより、気筒内全体としてはリーンな
混合気を燃焼可能とする成層燃焼を実現することができ
る。
【００１６】厚さの薄い扇状の燃料噴霧は、キャビティ
５ａの底面に沿って進行する際に幅方向に拡がるため
に、キャビティ５ａの底面の広範囲部分から良好に熱を
吸収することができる。キャビティ５ａの底面上を幅方
向に拡がった燃料において、燃料中央部は、キャビティ
５ａの側面によって上方向へ向かう速度成分が付与され
点火プラグ６近傍へ向かい、燃料両側部は、キャビティ
５ａのピストン平面視において円弧状の側面に対してそ
れぞれ鋭角に衝突して、上方向へ向かう速度成分が付与
されると共に中央方向へ向かう速度成分も付与され、点
火プラグ６近傍へ向かう。こうして、厚さの薄い扇状の
燃料噴霧は、従来の円錐状の燃料噴霧に比較して、点火
プラグ６近傍に気化程度の良好な可燃混合気を形成する
ことができる。それにより、成層燃焼時の燃料量を増加
させることが可能となり、燃料消費率の低い成層燃焼を
高負荷側へ拡大することができる。
５ａの底面に沿って進行する際に幅方向に拡がるため
に、キャビティ５ａの底面の広範囲部分から良好に熱を
吸収することができる。キャビティ５ａの底面上を幅方
向に拡がった燃料において、燃料中央部は、キャビティ
５ａの側面によって上方向へ向かう速度成分が付与され
点火プラグ６近傍へ向かい、燃料両側部は、キャビティ
５ａのピストン平面視において円弧状の側面に対してそ
れぞれ鋭角に衝突して、上方向へ向かう速度成分が付与
されると共に中央方向へ向かう速度成分も付与され、点
火プラグ６近傍へ向かう。こうして、厚さの薄い扇状の
燃料噴霧は、従来の円錐状の燃料噴霧に比較して、点火
プラグ６近傍に気化程度の良好な可燃混合気を形成する
ことができる。それにより、成層燃焼時の燃料量を増加
させることが可能となり、燃料消費率の低い成層燃焼を
高負荷側へ拡大することができる。
【００１７】図３は、本実施形態における排気弁４を開
閉するためのカムを示している。このカム１０は、排気
行程で排気弁４を開弁させるための第一山部１０ａと、
吸気行程末期に排気弁４を開弁させるための第二山部１
０ｂとを有している。それにより、吸気行程末期には、
二つの排気ポート２から合わせて比較的多量の排気ガス
が気筒内へ導入される。排気ポート２は、低温度の吸気
が通過する吸気ポート１に比較して高温度の排気ガスが
定期的に通過するために、比較的高い温度に維持されて
いる。それにより、気筒内に導入された排気ガスの温度
は比較的高いものであり、気筒内を吸気を十分に加熱す
ることができると共に、点火までの時間が短いために、
点火時点においても吸気は十分に高温度に維持されてい
る。
閉するためのカムを示している。このカム１０は、排気
行程で排気弁４を開弁させるための第一山部１０ａと、
吸気行程末期に排気弁４を開弁させるための第二山部１
０ｂとを有している。それにより、吸気行程末期には、
二つの排気ポート２から合わせて比較的多量の排気ガス
が気筒内へ導入される。排気ポート２は、低温度の吸気
が通過する吸気ポート１に比較して高温度の排気ガスが
定期的に通過するために、比較的高い温度に維持されて
いる。それにより、気筒内に導入された排気ガスの温度
は比較的高いものであり、気筒内を吸気を十分に加熱す
ることができると共に、点火までの時間が短いために、
点火時点においても吸気は十分に高温度に維持されてい
る。
【００１８】また、排気ガスの主成分は不活性ガスであ
り、大きな熱容量を有している。それにより、気筒内へ
多量の排気ガスが導入されると、燃焼温度を十分に低下
させ、ＮＯx 発生量を大幅に低下させることが可能とな
る。
り、大きな熱容量を有している。それにより、気筒内へ
多量の排気ガスが導入されると、燃焼温度を十分に低下
させ、ＮＯx 発生量を大幅に低下させることが可能とな
る。
【００１９】しかしながら、吸気行程末期に同時に二つ
の排気ポートから合わせて多量の排気ガスを導入する場
合においては、吸気行程末期は気筒内の圧力が大気圧近
くとなっているために、排気ポート２からの排気ガスは
吸気ポート１からの吸気と共に低速でしか流入せず、排
気ガス及び吸気の四つの気流がもたらされるが、これら
四つの気流は互いにバランスして十分な攪拌は起こらな
い。流入直後において、この多量の排気ガスは、特に排
気ポート側の気筒上部に溜まり、その後の圧縮行程では
短時間過ぎて点火までに十分に分散しないだけでなく、
吸気に比較して排気ガスの温度は高いために、気筒上部
全体を占領する傾向にある。この結果、点火プラグ近傍
に集中させた燃料は、気筒内温度が高いために、非常に
良好な気化状態となっているが、点火プラグ近傍を排気
ガスが占領し、酸素不足によって着火燃焼しない可能性
が高い。この問題は、吸気ポート及び排気ポートが一つ
の場合には、吸気と排気ガスとの攪拌がさらに起き難く
なるために、さらに顕著に発生する。
の排気ポートから合わせて多量の排気ガスを導入する場
合においては、吸気行程末期は気筒内の圧力が大気圧近
くとなっているために、排気ポート２からの排気ガスは
吸気ポート１からの吸気と共に低速でしか流入せず、排
気ガス及び吸気の四つの気流がもたらされるが、これら
四つの気流は互いにバランスして十分な攪拌は起こらな
い。流入直後において、この多量の排気ガスは、特に排
気ポート側の気筒上部に溜まり、その後の圧縮行程では
短時間過ぎて点火までに十分に分散しないだけでなく、
吸気に比較して排気ガスの温度は高いために、気筒上部
全体を占領する傾向にある。この結果、点火プラグ近傍
に集中させた燃料は、気筒内温度が高いために、非常に
良好な気化状態となっているが、点火プラグ近傍を排気
ガスが占領し、酸素不足によって着火燃焼しない可能性
が高い。この問題は、吸気ポート及び排気ポートが一つ
の場合には、吸気と排気ガスとの攪拌がさらに起き難く
なるために、さらに顕著に発生する。
【００２０】本実施形態においては、シリンダヘッドの
底面図である図２と前述の図１とに示すように、排気ポ
ート２の開口部近傍に、排気ポート２から流入する排気
ガスが排気ポート側の気筒上部に溜まることを防止する
ために、排気ガスを吸気ポート側へ導くガイド壁８が形
成されている。それにより、吸気行程後期において気筒
内へ導入される排気ガス流は、同時に導入される吸気流
と衝突して攪拌され易くなり、その後の圧縮行程におい
て、排気ガスと吸気とが十分に攪拌される。それによ
り、成層燃焼時において、酸素不足は発生することな
く、点火プラグ６近傍に形成された可燃混合気の温度が
十分に高まり、ＮＯx 発生量の大幅な低減と共に着火性
及び初期燃焼を改善することができる。もちろん、この
ようなガイド壁８を形成することによって、吸気ポート
及び排気ポートが一つの二弁式の筒内噴射式火花点火内
燃機関においても、吸気行程末期における吸気と排気ガ
スとの十分な攪拌が実現され、同様な効果を得ることが
できる。
底面図である図２と前述の図１とに示すように、排気ポ
ート２の開口部近傍に、排気ポート２から流入する排気
ガスが排気ポート側の気筒上部に溜まることを防止する
ために、排気ガスを吸気ポート側へ導くガイド壁８が形
成されている。それにより、吸気行程後期において気筒
内へ導入される排気ガス流は、同時に導入される吸気流
と衝突して攪拌され易くなり、その後の圧縮行程におい
て、排気ガスと吸気とが十分に攪拌される。それによ
り、成層燃焼時において、酸素不足は発生することな
く、点火プラグ６近傍に形成された可燃混合気の温度が
十分に高まり、ＮＯx 発生量の大幅な低減と共に着火性
及び初期燃焼を改善することができる。もちろん、この
ようなガイド壁８を形成することによって、吸気ポート
及び排気ポートが一つの二弁式の筒内噴射式火花点火内
燃機関においても、吸気行程末期における吸気と排気ガ
スとの十分な攪拌が実現され、同様な効果を得ることが
できる。
【００２１】また、このようなガイド壁８を形成しなく
ても、吸気行程末期に気筒内へ導入される排気ガス量が
少なければ、点火時点において排気ガスが点火プラグ近
傍を占領することはなく、従来に比較して、ある程度は
成層燃焼時の着火性及び初期燃焼を改善することは可能
である。しかしながら、吸気行程末期に気筒内へ導入さ
れる排気ガス量を単に少なくすると、ＮＯx 発生量を十
分に低減することはできないこととなる。
ても、吸気行程末期に気筒内へ導入される排気ガス量が
少なければ、点火時点において排気ガスが点火プラグ近
傍を占領することはなく、従来に比較して、ある程度は
成層燃焼時の着火性及び初期燃焼を改善することは可能
である。しかしながら、吸気行程末期に気筒内へ導入さ
れる排気ガス量を単に少なくすると、ＮＯx 発生量を十
分に低減することはできないこととなる。
【００２２】本発明の第二実施形態では、図４に実線で
示すように、排気弁４のためのカム１０における第二山
部１０ｂを小さく及び低くして、ＮＯx 発生量を十分に
低減するのに必要な再循環排気ガス量の一部分だけが、
吸気行程後期に気筒内へ導入されるようにすると共に、
吸気弁３の開弁時期を吸気上死点（ＴＤＣ）より大幅に
進角側とし、必要な再循環排気ガス量の残り部分を、排
気行程末期に吸気ポート１へ逆流させた排気ガスで賄う
ようにしている。また、吸気弁３の開弁時期の進角に代
えて、又は加えて、排気弁４の閉弁時期を吸気上死点よ
りに遅角側としても良く、この時には、吸気行程初期に
排気ポート２から排気ガスが気筒内へ導入される。
示すように、排気弁４のためのカム１０における第二山
部１０ｂを小さく及び低くして、ＮＯx 発生量を十分に
低減するのに必要な再循環排気ガス量の一部分だけが、
吸気行程後期に気筒内へ導入されるようにすると共に、
吸気弁３の開弁時期を吸気上死点（ＴＤＣ）より大幅に
進角側とし、必要な再循環排気ガス量の残り部分を、排
気行程末期に吸気ポート１へ逆流させた排気ガスで賄う
ようにしている。また、吸気弁３の開弁時期の進角に代
えて、又は加えて、排気弁４の閉弁時期を吸気上死点よ
りに遅角側としても良く、この時には、吸気行程初期に
排気ポート２から排気ガスが気筒内へ導入される。
【００２３】筒内噴射火花点火内燃機関において、可燃
混合気を形成可能とする圧縮行程末期の燃料噴射量は、
厚さの薄い扇状の燃料噴霧を使用しても、それほど多く
はなく、比較的多量の燃料を必要とする機関高負荷時に
は、吸気行程での燃料噴射による均一燃焼が実施され
る。多量の排気ガスの再循環は、ＮＯx 発生量の低減に
は有効であるが、機関発生出力が低下する傾向にあり、
高出力を必要とする機関高負荷の均一燃焼では、再循環
させる排気ガスは少なくする方が好ましい。それによ
り、本実施形態において、可変バルブタイミング機構を
使用して吸気弁の開弁時期を変化させることを可能とす
れば、図４に点線で示すように、均一燃焼時には吸気弁
３の開弁時期を吸気上死点近傍とすると共に、成層燃焼
時には吸気弁３の開弁時期を吸気上死点より大幅に進角
側とすることができ、成層燃焼時における多量の排気ガ
ス再循環と、均一燃焼時における少量の排気ガス再循環
とを実現することができる。排気弁の閉弁時期を変化さ
せる場合には、電磁式又は油圧式等によって排気弁を自
由に開閉させるアクチュエータを排気弁動弁機構として
使用すれば、吸気行程初期における排気弁の閉弁時期だ
けを変化させることが可能となり、均一燃焼時の少量の
排気ガス再循環を実現することができる。
混合気を形成可能とする圧縮行程末期の燃料噴射量は、
厚さの薄い扇状の燃料噴霧を使用しても、それほど多く
はなく、比較的多量の燃料を必要とする機関高負荷時に
は、吸気行程での燃料噴射による均一燃焼が実施され
る。多量の排気ガスの再循環は、ＮＯx 発生量の低減に
は有効であるが、機関発生出力が低下する傾向にあり、
高出力を必要とする機関高負荷の均一燃焼では、再循環
させる排気ガスは少なくする方が好ましい。それによ
り、本実施形態において、可変バルブタイミング機構を
使用して吸気弁の開弁時期を変化させることを可能とす
れば、図４に点線で示すように、均一燃焼時には吸気弁
３の開弁時期を吸気上死点近傍とすると共に、成層燃焼
時には吸気弁３の開弁時期を吸気上死点より大幅に進角
側とすることができ、成層燃焼時における多量の排気ガ
ス再循環と、均一燃焼時における少量の排気ガス再循環
とを実現することができる。排気弁の閉弁時期を変化さ
せる場合には、電磁式又は油圧式等によって排気弁を自
由に開閉させるアクチュエータを排気弁動弁機構として
使用すれば、吸気行程初期における排気弁の閉弁時期だ
けを変化させることが可能となり、均一燃焼時の少量の
排気ガス再循環を実現することができる。
【００２４】図５は、本発明の第三実施形態における排
気弁の開弁パターンを示している。図５（Ａ）は一方の
排気弁４の開弁パターンであり、前述と同様に、この排
気弁４は、排気行程に加えて吸気行程末期に開弁される
ようになっている。図５（Ｂ）は他方の排気弁４の開弁
パターンであり、この排気弁４は、排気行程に加えて吸
気行程中期に開弁されるようになっている。こうして、
一方の排気弁４を介して吸気行程末期に排気ガスが気筒
内へ導入されると共に、他方の排気弁４を介して吸気行
程中期に排気ガスが気筒内へ導入され、ＮＯＸ発生量を
十分に低減するのに必要な再循環排気ガス量が気筒内へ
導入されるようになっている。他方の排気弁４のための
カムは、吸気行程中期に排気弁４を開弁するために、図
３に示したと同じ一方の排気弁４のためのカム１０と比
較して、第二山部の位置が第一山部寄りとされている。
吸気行程中期における気筒内の圧力は吸気行程末期に比
較して低いために、吸気行程中期に導入される排気ガス
流は比較的高速となる。それにより、この排気ガス流
は、同時に導入される比較的高速の吸気流と衝突して十
分に攪拌され、気筒内に乱れを発生させるために、この
乱れによって、その後の吸気行程末期に導入される排気
ガス流を攪拌させ、前述同様な効果を得ることができ
る。
気弁の開弁パターンを示している。図５（Ａ）は一方の
排気弁４の開弁パターンであり、前述と同様に、この排
気弁４は、排気行程に加えて吸気行程末期に開弁される
ようになっている。図５（Ｂ）は他方の排気弁４の開弁
パターンであり、この排気弁４は、排気行程に加えて吸
気行程中期に開弁されるようになっている。こうして、
一方の排気弁４を介して吸気行程末期に排気ガスが気筒
内へ導入されると共に、他方の排気弁４を介して吸気行
程中期に排気ガスが気筒内へ導入され、ＮＯＸ発生量を
十分に低減するのに必要な再循環排気ガス量が気筒内へ
導入されるようになっている。他方の排気弁４のための
カムは、吸気行程中期に排気弁４を開弁するために、図
３に示したと同じ一方の排気弁４のためのカム１０と比
較して、第二山部の位置が第一山部寄りとされている。
吸気行程中期における気筒内の圧力は吸気行程末期に比
較して低いために、吸気行程中期に導入される排気ガス
流は比較的高速となる。それにより、この排気ガス流
は、同時に導入される比較的高速の吸気流と衝突して十
分に攪拌され、気筒内に乱れを発生させるために、この
乱れによって、その後の吸気行程末期に導入される排気
ガス流を攪拌させ、前述同様な効果を得ることができ
る。
【００２５】本実施形態において、吸気行程中期に気筒
内へ導入する排気ガス流が多いほど、その後の吸気行程
末期に導入される排気ガスを含めて排気ガスと吸気との
攪拌を良好にすることができるが、その一方で、早期に
多量の排気ガスを再循環させることとなるために、排気
ガスによって加熱された吸気が点火時点までに温度低下
し易く、可燃混合気の温度を高める度合いが低下する。
従って、吸気行程中期に気筒内へ導入する排気ガス量と
吸気行程末期に気筒内へ導入する排気ガス量とをほぼ等
しくすることにより、排気ガスと吸気との十分な攪拌
と、可燃混合気の温度を十分に高めることとを両立する
ことができる。
内へ導入する排気ガス流が多いほど、その後の吸気行程
末期に導入される排気ガスを含めて排気ガスと吸気との
攪拌を良好にすることができるが、その一方で、早期に
多量の排気ガスを再循環させることとなるために、排気
ガスによって加熱された吸気が点火時点までに温度低下
し易く、可燃混合気の温度を高める度合いが低下する。
従って、吸気行程中期に気筒内へ導入する排気ガス量と
吸気行程末期に気筒内へ導入する排気ガス量とをほぼ等
しくすることにより、排気ガスと吸気との十分な攪拌
と、可燃混合気の温度を十分に高めることとを両立する
ことができる。
【００２６】本実施形態において、他方の排気弁を吸気
行程中期に開弁させるためのカムの第二山部は、一方の
排気弁を吸気行程末期に開弁させるためのカムの第二山
部に比較して、幅が狭くされていると共に高さが低くさ
れている。それにより、図５に示すように、吸気行程中
期における他方の排気弁の開弁期間は、吸気行程末期に
おける一方の排気弁の開弁期間に比較して短くされ、
又、吸気行程中期における他方の排気弁のリフト量は、
吸気行程末期における一方の排気弁のリフト量に比較し
て小さくされている。こうして、吸気行程中期における
気筒内の圧力が吸気行程末期における気筒内の圧力に比
較して低いために、排気ガスが導入され易くなっている
が、吸気行程中期に気筒内へ導入される排気ガス量と吸
気行程末期に気筒内へ導入される排気ガス量とをほぼ等
しくすることができる。もちろん、これら二つのカムに
おける第二山部は、幅及び高さの一方だけを異ならせる
ことによっても、吸気行程中期に気筒内へ導入される排
気ガス量と吸気行程末期に気筒内へ導入される排気ガス
量とをほぼ等しくすることができる。
行程中期に開弁させるためのカムの第二山部は、一方の
排気弁を吸気行程末期に開弁させるためのカムの第二山
部に比較して、幅が狭くされていると共に高さが低くさ
れている。それにより、図５に示すように、吸気行程中
期における他方の排気弁の開弁期間は、吸気行程末期に
おける一方の排気弁の開弁期間に比較して短くされ、
又、吸気行程中期における他方の排気弁のリフト量は、
吸気行程末期における一方の排気弁のリフト量に比較し
て小さくされている。こうして、吸気行程中期における
気筒内の圧力が吸気行程末期における気筒内の圧力に比
較して低いために、排気ガスが導入され易くなっている
が、吸気行程中期に気筒内へ導入される排気ガス量と吸
気行程末期に気筒内へ導入される排気ガス量とをほぼ等
しくすることができる。もちろん、これら二つのカムに
おける第二山部は、幅及び高さの一方だけを異ならせる
ことによっても、吸気行程中期に気筒内へ導入される排
気ガス量と吸気行程末期に気筒内へ導入される排気ガス
量とをほぼ等しくすることができる。
【００２７】図６は、本発明の第四実施形態を示す筒内
噴射式火花点火内燃機関の概略縦断面図である。第一実
施形態との違いについてのみ以下に説明する。本実施形
態において、ガイド壁は設けられていない代わりに、排
気ポート２に接続された排気管２０内には制御弁２１が
配置されている。排気弁４は、第一実施形態と同様に、
排気行程に加えて吸気行程末期に開弁される。制御弁２
１の開閉制御と排気弁４の開弁との関係を図７に示す。
制御弁２１は、少なくとも排気行程中には排気抵抗の増
加を防止するために全開されているが、排気弁４の吸気
行程末期における開弁開始前に全閉され、吸気行程末期
における排気弁４のリフト量がある程度大きくなった時
点で全開させられる。
噴射式火花点火内燃機関の概略縦断面図である。第一実
施形態との違いについてのみ以下に説明する。本実施形
態において、ガイド壁は設けられていない代わりに、排
気ポート２に接続された排気管２０内には制御弁２１が
配置されている。排気弁４は、第一実施形態と同様に、
排気行程に加えて吸気行程末期に開弁される。制御弁２
１の開閉制御と排気弁４の開弁との関係を図７に示す。
制御弁２１は、少なくとも排気行程中には排気抵抗の増
加を防止するために全開されているが、排気弁４の吸気
行程末期における開弁開始前に全閉され、吸気行程末期
における排気弁４のリフト量がある程度大きくなった時
点で全開させられる。
【００２８】それにより、制御弁２１の全開と同時に気
筒内へ急激に排気ガスが導入されることとなるために、
この導入排気ガス流の流速は比較的速くなり、吸気流と
の十分な攪拌を実現することができ、前述同様な効果を
得ることができる。また、均一燃焼時においては、吸気
行程末期の排気弁４開弁時における制御弁２１の開度を
小さくすれば、気筒内へ再循環させる排気ガス量を少な
くすることも可能であり、成層燃焼時における多量の排
気ガス再循環と、均一燃焼時における少量の排気ガス再
循環とを実現することができる。
筒内へ急激に排気ガスが導入されることとなるために、
この導入排気ガス流の流速は比較的速くなり、吸気流と
の十分な攪拌を実現することができ、前述同様な効果を
得ることができる。また、均一燃焼時においては、吸気
行程末期の排気弁４開弁時における制御弁２１の開度を
小さくすれば、気筒内へ再循環させる排気ガス量を少な
くすることも可能であり、成層燃焼時における多量の排
気ガス再循環と、均一燃焼時における少量の排気ガス再
循環とを実現することができる。
【００２９】
【発明の効果】このように、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、排気弁開弁
手段が、成層燃焼時において必要量の再循環排気ガスの
一部分を気筒内へ導入するために排気弁を吸気行程末期
における開弁期間で開弁させ、可変動手段が、成層燃焼
時において必要量の再循環排気ガスの残り部分を気筒内
へ導入するために吸気弁の開弁時期の進角及び排気弁の
閉弁時期の遅角の少なくとも一方を実施するために、成
層燃焼時における多量の排気ガスの再循環が可能となっ
てＮＯＸ発生量の大幅な低減が可能となる。さらに、吸
気行程末期の開弁期間において排気弁を介して気筒内へ
導入される高温度の排気ガスによって成層燃焼時の可燃
混合気の温度を十分に高めることが可能となり、この排
気ガス量はそれほどは多くないために、点火時点までに
十分に分散して点火プラグ近傍に偏在することはなく、
成層燃焼時の着火性及び初期燃焼を改善することができ
る。
載の筒内噴射式火花点火内燃機関によれば、排気弁開弁
手段が、成層燃焼時において必要量の再循環排気ガスの
一部分を気筒内へ導入するために排気弁を吸気行程末期
における開弁期間で開弁させ、可変動手段が、成層燃焼
時において必要量の再循環排気ガスの残り部分を気筒内
へ導入するために吸気弁の開弁時期の進角及び排気弁の
閉弁時期の遅角の少なくとも一方を実施するために、成
層燃焼時における多量の排気ガスの再循環が可能となっ
てＮＯＸ発生量の大幅な低減が可能となる。さらに、吸
気行程末期の開弁期間において排気弁を介して気筒内へ
導入される高温度の排気ガスによって成層燃焼時の可燃
混合気の温度を十分に高めることが可能となり、この排
気ガス量はそれほどは多くないために、点火時点までに
十分に分散して点火プラグ近傍に偏在することはなく、
成層燃焼時の着火性及び初期燃焼を改善することができ
る。
【００３０】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、第一排気弁と第二排
気弁とが具備され、第一排気弁開弁手段が、成層燃焼時
において必要量の再循環排気ガスの一部分を気筒内へ導
入するために第一排気弁を吸気行程中期における開弁期
間で開弁させ、第二排気弁開弁手段が、成層燃焼時にお
いて必要量の再循環排気ガスの残り部分を気筒内へ導入
するために第二排気弁を吸気行程末期における開弁期間
で開弁させ、成層燃焼時における多量の排気ガスの再循
環が可能となってＮＯＸ発生量の大幅な低減が可能とな
る。さらに、第一排気弁を介して吸気行程中期の開弁期
間で導入される排気ガス流の流速は比較的速くなり、同
時に導入される比較的高速の吸気との衝突によって十分
に攪拌されて乱れを発生し、この乱れによって、その後
に第二排気弁を介して吸気行程末期の開弁期間で導入さ
れる排気ガス流を攪拌させることができる。それによ
り、吸気行程末期の開弁期間で排気弁を介して気筒内へ
導入される高温度の排気ガスによって成層燃焼時の可燃
混合気の温度を十分に高めることが可能となると共に、
この排気ガスは、点火時点までに十分に分散して点火プ
ラグ近傍に偏在することはなく、成層燃焼時の着火性及
び初期燃焼を改善することができる。
噴射式火花点火内燃機関によれば、第一排気弁と第二排
気弁とが具備され、第一排気弁開弁手段が、成層燃焼時
において必要量の再循環排気ガスの一部分を気筒内へ導
入するために第一排気弁を吸気行程中期における開弁期
間で開弁させ、第二排気弁開弁手段が、成層燃焼時にお
いて必要量の再循環排気ガスの残り部分を気筒内へ導入
するために第二排気弁を吸気行程末期における開弁期間
で開弁させ、成層燃焼時における多量の排気ガスの再循
環が可能となってＮＯＸ発生量の大幅な低減が可能とな
る。さらに、第一排気弁を介して吸気行程中期の開弁期
間で導入される排気ガス流の流速は比較的速くなり、同
時に導入される比較的高速の吸気との衝突によって十分
に攪拌されて乱れを発生し、この乱れによって、その後
に第二排気弁を介して吸気行程末期の開弁期間で導入さ
れる排気ガス流を攪拌させることができる。それによ
り、吸気行程末期の開弁期間で排気弁を介して気筒内へ
導入される高温度の排気ガスによって成層燃焼時の可燃
混合気の温度を十分に高めることが可能となると共に、
この排気ガスは、点火時点までに十分に分散して点火プ
ラグ近傍に偏在することはなく、成層燃焼時の着火性及
び初期燃焼を改善することができる。
【００３１】また、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２に記載の筒
内噴射式火花点火内燃機関において、第一排気弁開弁手
段による第一排気弁の開弁期間は、第二排気弁開弁手段
による前記第二排気弁の開弁期間より短くされることに
より、排気ガス導入時における気筒内の圧力の違いによ
って、必要量の再循環排気ガスの一部分と、必要量の再
循環排気ガスの残り部分とがほぼ等しくされている。第
一排気弁を介して導入される排気ガスは、第二排気弁を
介して導入される排気ガスに比較して、排気ガスと吸気
との攪拌には有利となるが、その一方で可燃混合気の温
度を高めるには不利となるために、これらの排気ガス量
をほぼ等しくすることで、排気ガスと吸気との攪拌及び
可燃混合気の温度を高めることを両立させることができ
る。
噴射式火花点火内燃機関によれば、請求項２に記載の筒
内噴射式火花点火内燃機関において、第一排気弁開弁手
段による第一排気弁の開弁期間は、第二排気弁開弁手段
による前記第二排気弁の開弁期間より短くされることに
より、排気ガス導入時における気筒内の圧力の違いによ
って、必要量の再循環排気ガスの一部分と、必要量の再
循環排気ガスの残り部分とがほぼ等しくされている。第
一排気弁を介して導入される排気ガスは、第二排気弁を
介して導入される排気ガスに比較して、排気ガスと吸気
との攪拌には有利となるが、その一方で可燃混合気の温
度を高めるには不利となるために、これらの排気ガス量
をほぼ等しくすることで、排気ガスと吸気との攪拌及び
可燃混合気の温度を高めることを両立させることができ
る。
【００３２】また、本発明による請求項４に記載の筒内
噴射式火花点火内燃機関によれば、請求項２に記載の筒
内噴射式火花点火内燃機関において、第一排気弁開弁手
段による第一排気弁のリフト量は、第二排気弁開弁手段
による第二排気弁のリフト量より小さくされることによ
り、排気ガス導入時における気筒内の圧力の違いによっ
て、必要量の再循環排気ガスの一部分と、必要量の再循
環排気ガスの残り部分とがほぼ等しくされている。それ
により、請求項３に記載の筒内噴射式火花点火内燃機関
と同様な効果を得ることができる。
噴射式火花点火内燃機関によれば、請求項２に記載の筒
内噴射式火花点火内燃機関において、第一排気弁開弁手
段による第一排気弁のリフト量は、第二排気弁開弁手段
による第二排気弁のリフト量より小さくされることによ
り、排気ガス導入時における気筒内の圧力の違いによっ
て、必要量の再循環排気ガスの一部分と、必要量の再循
環排気ガスの残り部分とがほぼ等しくされている。それ
により、請求項３に記載の筒内噴射式火花点火内燃機関
と同様な効果を得ることができる。
【００３３】また、本発明による請求項５に記載の筒内
噴射式火花点火内燃機関によれば、排気弁開弁手段が、
成層燃焼時において必要量の再循環排気ガスを気筒内へ
導入するために排気弁を吸気行程末期における開弁期間
で開弁させ、排気弁により開口される排気通路開口部の
近傍には、導入される再循環排気ガスを吸気ポート側へ
導くガイド壁が形成されているために、成層燃焼時にお
ける多量の排気ガスの再循環が可能となってＮＯＸ発生
量の大幅な低減が可能となる。さらに、吸気行程末期に
おける開弁期間で排気弁を介して気筒内へ導入される高
温度の排気ガスによって成層燃焼時の可燃混合気の温度
を十分に高めることが可能となり、この排気ガス流の流
速が比較的遅くても、ガイド壁によって吸気ポート側へ
強制的に導かれて吸気流との衝突による十分な攪拌が起
き、点火時点までに排気ガスは十分に分散して点火プラ
グ近傍に偏在することはなく、成層燃焼時の着火性及び
初期燃焼を改善することができる。
噴射式火花点火内燃機関によれば、排気弁開弁手段が、
成層燃焼時において必要量の再循環排気ガスを気筒内へ
導入するために排気弁を吸気行程末期における開弁期間
で開弁させ、排気弁により開口される排気通路開口部の
近傍には、導入される再循環排気ガスを吸気ポート側へ
導くガイド壁が形成されているために、成層燃焼時にお
ける多量の排気ガスの再循環が可能となってＮＯＸ発生
量の大幅な低減が可能となる。さらに、吸気行程末期に
おける開弁期間で排気弁を介して気筒内へ導入される高
温度の排気ガスによって成層燃焼時の可燃混合気の温度
を十分に高めることが可能となり、この排気ガス流の流
速が比較的遅くても、ガイド壁によって吸気ポート側へ
強制的に導かれて吸気流との衝突による十分な攪拌が起
き、点火時点までに排気ガスは十分に分散して点火プラ
グ近傍に偏在することはなく、成層燃焼時の着火性及び
初期燃焼を改善することができる。
【００３４】また、本発明による請求項６に記載の筒内
噴射式火花点火内燃機関によれば、排気弁により開口さ
れる排気通路内に制御弁が配置され、排気弁開弁手段
が、成層燃焼時において必要量の再循環排気ガスを気筒
内へ導入するために排気弁を吸気行程末期における開弁
期間で開弁させ、前記排気弁開弁手段による前記排気弁
の開弁開始前に全閉された前記制御弁を、前記排気弁開
弁手段によって前記排気弁が開弁されている間において
全開させるために、成層燃焼時における多量の排気ガス
の再循環が可能となってＮＯＸ発生量の大幅な低減が可
能となる。さらに、吸気行程末期における開弁期間で排
気弁を介して気筒内へ導入される高温度の排気ガスによ
って成層燃焼時の可燃混合気の温度を十分に高めること
が可能となり、この排気ガス流の流速を、制御弁の全開
によって比較的速めることができるために、排気ガス流
と吸気との衝突による十分な攪拌が起き、点火時点まで
に排気ガスは十分に分散して点火プラグ近傍に偏在する
ことはなく、成層燃焼時の着火性及び初期燃焼を改善す
ることができる。
噴射式火花点火内燃機関によれば、排気弁により開口さ
れる排気通路内に制御弁が配置され、排気弁開弁手段
が、成層燃焼時において必要量の再循環排気ガスを気筒
内へ導入するために排気弁を吸気行程末期における開弁
期間で開弁させ、前記排気弁開弁手段による前記排気弁
の開弁開始前に全閉された前記制御弁を、前記排気弁開
弁手段によって前記排気弁が開弁されている間において
全開させるために、成層燃焼時における多量の排気ガス
の再循環が可能となってＮＯＸ発生量の大幅な低減が可
能となる。さらに、吸気行程末期における開弁期間で排
気弁を介して気筒内へ導入される高温度の排気ガスによ
って成層燃焼時の可燃混合気の温度を十分に高めること
が可能となり、この排気ガス流の流速を、制御弁の全開
によって比較的速めることができるために、排気ガス流
と吸気との衝突による十分な攪拌が起き、点火時点まで
に排気ガスは十分に分散して点火プラグ近傍に偏在する
ことはなく、成層燃焼時の着火性及び初期燃焼を改善す
ることができる。
【図１】本発明による筒内噴射式火花点火内燃機関の第
一実施形態を示す概略縦断面図である。
一実施形態を示す概略縦断面図である。
【図２】図１の筒内噴射式火花点火内燃機関のシリンダ
ヘッドの底面図である。
ヘッドの底面図である。
【図３】図１の筒内噴射式火花点火内燃機関に使用され
る排気弁用のカムを示す図である。
る排気弁用のカムを示す図である。
【図４】本発明による筒内噴射式火花点火内燃機関の第
二実施形態を示す排気弁及び吸気弁の開弁パターンを示
す図である。
二実施形態を示す排気弁及び吸気弁の開弁パターンを示
す図である。
【図５】本発明による筒内噴射式火花点火内燃機関の第
三実施形態を示す排気弁の開弁パターンを示す図であ
り、（Ａ）は一方の排気弁、（Ｂ）は他方の排気弁の開
弁パターンである。
三実施形態を示す排気弁の開弁パターンを示す図であ
り、（Ａ）は一方の排気弁、（Ｂ）は他方の排気弁の開
弁パターンである。
【図６】本発明による筒内噴射式火花点火内燃機関の第
四実施形態を示す概略縦断面図である。
四実施形態を示す概略縦断面図である。
【図７】図６の筒内噴射式火花点火内燃機関における排
気弁の開弁パターンと制御弁との開閉制御との関係を示
す図である。
気弁の開弁パターンと制御弁との開閉制御との関係を示
す図である。
１…吸気ポート
２…排気ポート
３…吸気弁
４…排気弁
５…ピストン
６…点火プラグ
７…燃料噴射弁
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｆ０２Ｄ 9/04 Ｆ０２Ｄ 9/04 Ｚ
41/02 ３２０ 41/02 ３２０
Ｆ０２Ｍ 25/07 ５１０ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５１０Ｂ
５８０ ５８０Ｃ
(72)発明者 古野 志健男
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 昭51−114616（ＪＰ，Ａ)
特開 昭64−32059（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−259655（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−170512（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−205362（ＪＰ，Ａ)
特開 平11−264319（ＪＰ，Ａ)
実開 平１−131827（ＪＰ，Ｕ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F02D 13/02
F01L 3/06
F02B 17/00
F02B 23/10
F02D 9/04
F02D 41/00 - 41/40
F02M 25/07
Claims (6)
- 【請求項１】 成層燃焼時において必要量の再循環排気
ガスの一部分を気筒内へ導入するために、排気弁を吸気
行程末期における開弁期間で開弁させる排気弁開弁手段
と、成層燃焼時において前記必要量の再循環排気ガスの
残り部分を気筒内へ導入するために、吸気弁の開弁時期
の進角及び排気弁の閉弁時期の遅角の少なくとも一方を
実施する可変動弁手段とを具備することを特徴とする筒
内噴射式火花点火内燃機関。 - 【請求項２】 第一排気弁と第二排気弁とを具備し、成
層燃焼時において必要量の再循環排気ガスの一部分を気
筒内へ導入するために、前記第一排気弁を吸気行程中期
における開弁期間で開弁させる第一排気弁開弁手段と、
成層燃焼時において前記必要量の再循環排気ガスの残り
部分を気筒内へ導入するために、前記第二排気弁を吸気
行程末期における開弁期間で開弁させる第二排気弁開弁
手段とを具備することを特徴とする筒内噴射式火花点火
内燃機関。 - 【請求項３】 前記必要量の再循環排気ガスの前記一部
分と、前記必要量の再循環排気ガスの前記残り部分とを
ほぼ等しくするために、前記第一排気弁開弁手段による
前記第一排気弁の開弁期間は、前記第二排気弁開弁手段
による前記第二排気弁の開弁期間より短くされているこ
とを特徴とする請求項２に記載の筒内噴射式火花点火内
燃機関。 - 【請求項４】 前記必要量の再循環排気ガスの前記一部
分と、前記必要量の再循環排気ガスの前記残り部分とを
ほぼ等しくするために、前記第一排気弁開弁手段による
前記第一排気弁のリフト量は、前記第二排気弁開弁手段
による前記第二排気弁のリフト量より小さくされている
ことを特徴とする請求項２に記載の筒内噴射式火花点火
内燃機関。 - 【請求項５】 成層燃焼時において必要量の再循環排気
ガスを気筒内へ導入するために、排気弁を吸気行程末期
における開弁期間で開弁させる排気弁開弁手段と、前記
排気弁により開口される排気通路開口部の近傍には、導
入される前記再循環排気ガスを吸気ポート側へ導くガイ
ド壁が形成されていることを特徴とする筒内噴射式火花
点火内燃機関。 - 【請求項６】 成層燃焼時において必要量の再循環排気
ガスを気筒内へ導入するために、排気弁を吸気行程末期
における開弁期間で開弁させる排気弁開弁手段と、前記
排気弁により開口される排気通路内に配置された制御弁
とを具備し、前記排気弁開弁手段による前記排気弁の開
弁開始前に全閉された前記制御弁を、前記排気弁開弁手
段によって前記排気弁が開弁されている間において全開
させることを特徴とする筒内噴射式火花点火内燃機関。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP37304998A JP3379458B2 (ja) | 1998-12-28 | 1998-12-28 | 筒内噴射式火花点火内燃機関 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP37304998A JP3379458B2 (ja) | 1998-12-28 | 1998-12-28 | 筒内噴射式火花点火内燃機関 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000199440A JP2000199440A (ja) | 2000-07-18 |
| JP3379458B2 true JP3379458B2 (ja) | 2003-02-24 |
Family
ID=18501492
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP37304998A Expired - Fee Related JP3379458B2 (ja) | 1998-12-28 | 1998-12-28 | 筒内噴射式火花点火内燃機関 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3379458B2 (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6932062B2 (en) | 2003-11-07 | 2005-08-23 | Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki | Compression ignition type internal combustion engine |
| SE531208C8 (ja) * | 2004-03-31 | 2009-02-17 | ||
| JP2007032515A (ja) * | 2005-07-29 | 2007-02-08 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の制御装置 |
| US8065988B2 (en) | 2006-02-13 | 2011-11-29 | Koichi Hatamura | Four-cycle engine |
| US20100180859A1 (en) * | 2007-05-21 | 2010-07-22 | CD-ADAPCO JAPAN CO., LTD. a ,corporation | Four-cycle engine |
| JP6241679B2 (ja) * | 2015-05-15 | 2017-12-06 | マツダ株式会社 | エンジンの制御装置 |
| JP6241678B2 (ja) * | 2015-05-15 | 2017-12-06 | マツダ株式会社 | エンジンの制御装置 |
| JP6965616B2 (ja) * | 2017-07-27 | 2021-11-10 | 株式会社Ihi | ４サイクルエンジン |
| WO2021011528A1 (en) | 2019-07-15 | 2021-01-21 | The Research Foundation For The State University Of New York | Method for control of advanced combustion through split direct injection of high heat of vaporization fuel or water fuel mixtures |
-
1998
- 1998-12-28 JP JP37304998A patent/JP3379458B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000199440A (ja) | 2000-07-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3852363B2 (ja) | エンジンの制御装置 | |
| US7464687B2 (en) | Direct-injection engine, method of controlling the same, piston used in the same and fuel injection valve used in the same | |
| JPH0835429A (ja) | 筒内噴射式火花点火機関 | |
| KR20030022040A (ko) | 불꽃 점화식 직접 분사 엔진의 제어 장치 | |
| CN106640338A (zh) | 一种顶置气门二冲程缸内直喷汽油机燃烧室 | |
| JP2010001830A (ja) | 筒内直接噴射式火花点火内燃機関 | |
| JP3379458B2 (ja) | 筒内噴射式火花点火内燃機関 | |
| US7690348B2 (en) | Direct-injection spark-ignition internal combustion engine | |
| WO2006017051A2 (en) | Auto-ignition gasoline engine combustion chamber and method | |
| JP3849422B2 (ja) | 筒内噴射式火花点火内燃機関 | |
| JP4258275B2 (ja) | 内燃機関の制御装置 | |
| JP3694963B2 (ja) | 直接筒内噴射式火花点火エンジン | |
| JP2841791B2 (ja) | 燃料噴射式内燃機関 | |
| JP3890749B2 (ja) | 筒内直接噴射式内燃機関 | |
| JP2004245204A (ja) | 内燃機関の燃料噴射装置 | |
| JP3694960B2 (ja) | 直接筒内噴射式火花点火エンジン | |
| JPH102224A (ja) | 筒内噴射式火花点火機関 | |
| JPH0670368B2 (ja) | 火花点火式エンジン | |
| JPH0343387Y2 (ja) | ||
| JP3903200B2 (ja) | 筒内噴射式火花点火内燃機関 | |
| JP4207481B2 (ja) | 筒内噴射式火花点火内燃機関 | |
| JP3724045B2 (ja) | エンジンの吸気装置 | |
| JP2004019596A (ja) | 火花点火式直噴エンジン | |
| JPH08121173A (ja) | 筒内噴射式火花点火機関 | |
| JPH0510137A (ja) | 筒内噴射式内燃機関 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081213 Year of fee payment: 6 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |