JP3409733B2 - 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
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- F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads
- F02F1/24—Cylinder heads
- F02F1/42—Shape or arrangement of intake or exhaust channels in cylinder heads
- F02F1/4214—Shape or arrangement of intake or exhaust channels in cylinder heads specially adapted for four or more valves per cylinder
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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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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
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- Mechanical Engineering (AREA)
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- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
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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筒内噴
射式火花点火内燃機関が公知である。このような筒内噴
射式火花点火内燃機関は、吸気ポート噴射式内燃機関の
ように噴射された燃料の一部が吸気ポートの壁面に付着
して気筒内へ供給されないようなことはなく、噴射され
た燃料全てが確実に気筒内へ供給されるために、燃料噴
射量を機関運転状態に応じた必要最小量とすることがで
き、燃費消費率の低減を実現することができる。
射式火花点火内燃機関が公知である。このような筒内噴
射式火花点火内燃機関は、吸気ポート噴射式内燃機関の
ように噴射された燃料の一部が吸気ポートの壁面に付着
して気筒内へ供給されないようなことはなく、噴射され
た燃料全てが確実に気筒内へ供給されるために、燃料噴
射量を機関運転状態に応じた必要最小量とすることがで
き、燃費消費率の低減を実現することができる。
【０００３】特開平９−１５８７３６号公報には、気筒
内へ燃料を噴射するための燃料噴射弁を気筒上部の吸気
ポート側に配置した筒内噴射式火花点火内燃機関が開示
されている。燃料噴射弁はピストン頂面へ向けて排気ポ
ート側への斜め下方向に燃料を噴射するものである。
内へ燃料を噴射するための燃料噴射弁を気筒上部の吸気
ポート側に配置した筒内噴射式火花点火内燃機関が開示
されている。燃料噴射弁はピストン頂面へ向けて排気ポ
ート側への斜め下方向に燃料を噴射するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】この従来技術を含めて
一般的な筒内噴射式火花点火内燃機関において、吸気ポ
ート及び排気ポートの気筒内開口部は、それぞれ水平で
はなく、互いに対向するように僅かに傾斜している。そ
れにより、吸気導入に際して、気筒内には吸気ポートか
ら排気ポート側への斜め下方向の気流が発生する。
一般的な筒内噴射式火花点火内燃機関において、吸気ポ
ート及び排気ポートの気筒内開口部は、それぞれ水平で
はなく、互いに対向するように僅かに傾斜している。そ
れにより、吸気導入に際して、気筒内には吸気ポートか
ら排気ポート側への斜め下方向の気流が発生する。
【０００５】前述の筒内噴射式火花点火内燃機関では、
吸気行程において燃料噴射弁から噴射された燃料は、前
述の気流と略平行に気筒内を進行するために、この気流
によっては攪拌されず、特に吸気行程中の分散が不十分
となる。それにより、圧縮行程においてある程度は吸気
と混合されるが、点火時点において良好な均質混合気を
気筒内に形成することはできず、良好な均質燃焼は実現
不可能である。
吸気行程において燃料噴射弁から噴射された燃料は、前
述の気流と略平行に気筒内を進行するために、この気流
によっては攪拌されず、特に吸気行程中の分散が不十分
となる。それにより、圧縮行程においてある程度は吸気
と混合されるが、点火時点において良好な均質混合気を
気筒内に形成することはできず、良好な均質燃焼は実現
不可能である。
【０００６】従って、本発明の目的は、気筒内へ直接的
に燃料を噴射する筒内噴射式火花点火内燃機関におい
て、良好な均質燃焼を実現可能とすることである。
に燃料を噴射する筒内噴射式火花点火内燃機関におい
て、良好な均質燃焼を実現可能とすることである。
【０００７】
【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、吸気導入に際し
て気筒内には吸気ポートから排気ポート側への斜め下方
向の気流が発生する筒内噴射式火花点火内燃機関におい
て、点火プラグと、気筒内へ直接的に燃料を噴射するた
めの燃料噴射弁とを具備し、前記燃料噴射弁は、気筒上
部周囲の吸気ポート側と排気ポート側との間に配置され
て均質燃焼時において吸気行程で燃料を噴射するもので
あり、前記燃料噴射弁は比較的厚さの薄い略扇状に燃料
を噴射するものであり、気筒内へ直接的に燃料を噴射す
るためのもう一つの燃料噴射弁が、気筒上部周囲の前記
吸気ポート側又は前記排気ポート側に配置され、ピスト
ン頂面にはキャビティが形成され、前記キャビティは、
底壁と、前記もう一つの燃料噴射弁に対向する対向側壁
とを有し、成層燃焼時において前記もう一つの燃料噴射
弁から圧縮行程後半に前記キャビティ内に噴射された燃
料を、前記キャビティの前記底壁に衝突させてから前記
底壁上を進行させた後に前記対向側壁によって偏向して
前記点火プラグ近傍に導くことを特徴とする。
記載の筒内噴射式火花点火内燃機関は、吸気導入に際し
て気筒内には吸気ポートから排気ポート側への斜め下方
向の気流が発生する筒内噴射式火花点火内燃機関におい
て、点火プラグと、気筒内へ直接的に燃料を噴射するた
めの燃料噴射弁とを具備し、前記燃料噴射弁は、気筒上
部周囲の吸気ポート側と排気ポート側との間に配置され
て均質燃焼時において吸気行程で燃料を噴射するもので
あり、前記燃料噴射弁は比較的厚さの薄い略扇状に燃料
を噴射するものであり、気筒内へ直接的に燃料を噴射す
るためのもう一つの燃料噴射弁が、気筒上部周囲の前記
吸気ポート側又は前記排気ポート側に配置され、ピスト
ン頂面にはキャビティが形成され、前記キャビティは、
底壁と、前記もう一つの燃料噴射弁に対向する対向側壁
とを有し、成層燃焼時において前記もう一つの燃料噴射
弁から圧縮行程後半に前記キャビティ内に噴射された燃
料を、前記キャビティの前記底壁に衝突させてから前記
底壁上を進行させた後に前記対向側壁によって偏向して
前記点火プラグ近傍に導くことを特徴とする。
【０００８】
【０００９】
【００１０】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、請求項１に記載の筒内噴射
式火花点火内燃機関において、前記もう一つの燃料噴射
弁は、比較的厚さの薄い略扇状に燃料を噴射するもので
あり、前記キャビティの対向側壁は平面視において略円
弧形状を有し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１に記載の筒内噴射
式火花点火内燃機関において、前記もう一つの燃料噴射
弁は、比較的厚さの薄い略扇状に燃料を噴射するもので
あり、前記キャビティの対向側壁は平面視において略円
弧形状を有していることを特徴とする。
【００１１】
【００１２】
【００１３】
【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シリンダヘッド
の平面図であり、図２は第一実施形態のピストンの平面
図であり、図３は図１のＡ−Ａ断面図であり、図４は図
１のＢ−Ｂ断面図である。
火花点火内燃機関の第一実施形態を示すシリンダヘッド
の平面図であり、図２は第一実施形態のピストンの平面
図であり、図３は図１のＡ−Ａ断面図であり、図４は図
１のＢ−Ｂ断面図である。
【００１４】これらの図において、１は吸気ポート、２
は排気ポートであり、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８が形成されている。６は気筒上部略中心に
配置された点火プラグである。７ａは、気筒内へ直接的
に燃料を噴射するために、気筒上部周囲の吸気ポート１
側と排気ポート２側との間に配置された第一燃料噴射弁
である。また、７ｂは、気筒内へ直接的に燃料を噴射す
るために、気筒上部周囲の吸気ポート１側に配置された
第二燃料噴射弁である。
は排気ポートであり、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８が形成されている。６は気筒上部略中心に
配置された点火プラグである。７ａは、気筒内へ直接的
に燃料を噴射するために、気筒上部周囲の吸気ポート１
側と排気ポート２側との間に配置された第一燃料噴射弁
である。また、７ｂは、気筒内へ直接的に燃料を噴射す
るために、気筒上部周囲の吸気ポート１側に配置された
第二燃料噴射弁である。
【００１５】本実施形態において、燃料噴射量が多量と
なる機関高負荷時には、均質燃焼を意図し、第一燃料噴
射弁７ａによって吸気行程において燃料を噴射するよう
になっている。図３は、この吸気行程燃料噴射を示して
いる。
なる機関高負荷時には、均質燃焼を意図し、第一燃料噴
射弁７ａによって吸気行程において燃料を噴射するよう
になっている。図３は、この吸気行程燃料噴射を示して
いる。
【００１６】本実施形態を含めて一般的な筒内噴射式火
花点火内燃機関は、図４に示されているように、気筒上
部がペントルーフ形状を有し、この二つの傾斜面にそれ
ぞれ吸気ポート１及び排気ポート２が開口している。そ
れにより、吸気行程での吸気導入に際して、吸気ポート
１から排気ポート２側への斜め下方向の気流が発生す
る。この気流は、気筒内を縦旋回するタンブル流あるい
は逆タンブル流を形成するもので、図３においては、紙
面の手前側から奥側への斜め下方向に向かうこととな
る。
花点火内燃機関は、図４に示されているように、気筒上
部がペントルーフ形状を有し、この二つの傾斜面にそれ
ぞれ吸気ポート１及び排気ポート２が開口している。そ
れにより、吸気行程での吸気導入に際して、吸気ポート
１から排気ポート２側への斜め下方向の気流が発生す
る。この気流は、気筒内を縦旋回するタンブル流あるい
は逆タンブル流を形成するもので、図３においては、紙
面の手前側から奥側への斜め下方向に向かうこととな
る。
【００１７】もし、第一燃料噴射弁７ａが設けられてお
らず、吸気行程での燃料噴射を第二燃料噴射弁７ｂによ
って実施すると、燃料噴射方向は、この気流と略平行と
なるために、噴射された燃料が気流によって攪拌され
ず、吸気行程中の分散が不十分となるために、点火時点
において良好な均質混合気を気筒内に形成することはで
きない。
らず、吸気行程での燃料噴射を第二燃料噴射弁７ｂによ
って実施すると、燃料噴射方向は、この気流と略平行と
なるために、噴射された燃料が気流によって攪拌され
ず、吸気行程中の分散が不十分となるために、点火時点
において良好な均質混合気を気筒内に形成することはで
きない。
【００１８】しかしながら、本実施形態では、吸気行程
での燃料噴射を、気筒上部周囲の吸気ポート１側と排気
ポート２側との間に配置された第一燃料噴射弁により行
うために、噴射された燃料は、前述の気流に激しく衝突
して攪拌される。それにより、吸気行程中に十分に気筒
内に分散して圧縮行程でさらに吸気と混合されること
で、点火時点において良好な均質混合気を形成すること
ができ、良好な均質燃焼が実現可能となる。
での燃料噴射を、気筒上部周囲の吸気ポート１側と排気
ポート２側との間に配置された第一燃料噴射弁により行
うために、噴射された燃料は、前述の気流に激しく衝突
して攪拌される。それにより、吸気行程中に十分に気筒
内に分散して圧縮行程でさらに吸気と混合されること
で、点火時点において良好な均質混合気を形成すること
ができ、良好な均質燃焼が実現可能となる。
【００１９】本実施形態において、第一燃料噴射弁７ａ
は、後述する第二燃料噴射弁７ｂと同様に、燃料を比較
的厚さの薄い略扇状に噴射するものであり、部品の共通
化が可能となる。しかしながら、第一燃料噴射弁７とし
て、燃料を円錐状に噴射するものでも柱状に噴射するも
のでも良く、いずれにしても、吸気行程で噴射された燃
料は、前述の気流に激しく衝突して十分に攪拌されるた
めに、点火までに良好な均質混合気を気筒内に形成する
ことができる。また、本実施形態において、第二燃料噴
射弁７ｂから噴射される略扇形状の燃料は、図３に一点
鎖線で示すように、気筒内における縦方向ではなく横方
向に拡がる向きとしたが、もちろん、縦方向に拡がるよ
うにしても良い。
は、後述する第二燃料噴射弁７ｂと同様に、燃料を比較
的厚さの薄い略扇状に噴射するものであり、部品の共通
化が可能となる。しかしながら、第一燃料噴射弁７とし
て、燃料を円錐状に噴射するものでも柱状に噴射するも
のでも良く、いずれにしても、吸気行程で噴射された燃
料は、前述の気流に激しく衝突して十分に攪拌されるた
めに、点火までに良好な均質混合気を気筒内に形成する
ことができる。また、本実施形態において、第二燃料噴
射弁７ｂから噴射される略扇形状の燃料は、図３に一点
鎖線で示すように、気筒内における縦方向ではなく横方
向に拡がる向きとしたが、もちろん、縦方向に拡がるよ
うにしても良い。
【００２０】一方、燃料噴射量が多量となる機関高負荷
時を除いては、成層燃焼を意図して第二燃料噴射弁７ｂ
によって圧縮行程後半において燃料を噴射するようにな
っている。図４は、この圧縮行程燃料噴射を示してい
る。
時を除いては、成層燃焼を意図して第二燃料噴射弁７ｂ
によって圧縮行程後半において燃料を噴射するようにな
っている。図４は、この圧縮行程燃料噴射を示してい
る。
【００２１】ピストン５頂面に形成されたキャビティ８
は、底壁８ａと第二燃料噴射弁７ｂに対向する対向側壁
８ｂとを有しており、圧縮行程後半において第二燃料噴
射弁７ｂから噴射された燃料は、キャビティ８内に侵入
する。噴射直後の燃料は液状であるが、キャビティ８の
底壁８ａに衝突した後に底壁８ａに沿って進行して幅方
向に拡がる際に底壁８ａの広範囲部分から熱吸収するた
めに気化し易い。こうして気化しつつある燃料は、対向
側壁８ｂによって上方向に偏向される。
は、底壁８ａと第二燃料噴射弁７ｂに対向する対向側壁
８ｂとを有しており、圧縮行程後半において第二燃料噴
射弁７ｂから噴射された燃料は、キャビティ８内に侵入
する。噴射直後の燃料は液状であるが、キャビティ８の
底壁８ａに衝突した後に底壁８ａに沿って進行して幅方
向に拡がる際に底壁８ａの広範囲部分から熱吸収するた
めに気化し易い。こうして気化しつつある燃料は、対向
側壁８ｂによって上方向に偏向される。
【００２２】図２に示すように、対向側壁８ｂは平面視
において円弧形状を有しており、平面視において、第二
燃料噴射弁７ｂの噴孔から対向側壁８ｂまでの距離は、
対向側壁８ｂの円弧形状の半径より大きくされている。
それにより、キャビティ８の底壁８ａ上を進行して幅方
向に拡がった燃料において、幅方向における燃料中央部
分は、対向側壁８ｂの中央部に沿って上方向の速度成分
だけが付与されるが、幅方向における燃料両側部分は、
対向側壁８ｂに対してそれぞれ鋭角度に衝突することと
なり、中央方向の速度成分も付与される。
において円弧形状を有しており、平面視において、第二
燃料噴射弁７ｂの噴孔から対向側壁８ｂまでの距離は、
対向側壁８ｂの円弧形状の半径より大きくされている。
それにより、キャビティ８の底壁８ａ上を進行して幅方
向に拡がった燃料において、幅方向における燃料中央部
分は、対向側壁８ｂの中央部に沿って上方向の速度成分
だけが付与されるが、幅方向における燃料両側部分は、
対向側壁８ｂに対してそれぞれ鋭角度に衝突することと
なり、中央方向の速度成分も付与される。
【００２３】こうして、キャビティ８の底壁８ａ上を進
行して気化しつつある燃料各部分は、対向側壁８ｂ上を
進行する際にさらに熱吸収して完全に気化し、点火時点
において、点火プラグ６近傍に集合して一塊の着火性の
良好な可燃混合気となり、良好な成層燃焼を実現するこ
とができる。成層燃焼は、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ために、燃費効率が高いも
のである。本実施形態のように、第二燃料噴射弁７ｂと
して燃料を比較的厚さの薄い略扇状に噴射するものを使
用することで、噴射された燃料は前述したようにキャビ
ティ８内で良好に気化するために、比較的多くの燃料を
点火までの時間が短い圧縮行程後半に噴射することが可
能となり、燃費効率の高い成層燃焼領域を高負荷側に拡
大することが可能となる。本実施形態において、成層燃
焼用の第二燃料噴射弁７ｂは、燃料のベーパを発生し難
くするために、吸気流で冷却される気筒上部周囲の吸気
ポート１側に配置したが、もちろん、排気ポート２側に
配置して、これに合わせてピストン頂面のキャビティを
形成することも可能である。
行して気化しつつある燃料各部分は、対向側壁８ｂ上を
進行する際にさらに熱吸収して完全に気化し、点火時点
において、点火プラグ６近傍に集合して一塊の着火性の
良好な可燃混合気となり、良好な成層燃焼を実現するこ
とができる。成層燃焼は、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ために、燃費効率が高いも
のである。本実施形態のように、第二燃料噴射弁７ｂと
して燃料を比較的厚さの薄い略扇状に噴射するものを使
用することで、噴射された燃料は前述したようにキャビ
ティ８内で良好に気化するために、比較的多くの燃料を
点火までの時間が短い圧縮行程後半に噴射することが可
能となり、燃費効率の高い成層燃焼領域を高負荷側に拡
大することが可能となる。本実施形態において、成層燃
焼用の第二燃料噴射弁７ｂは、燃料のベーパを発生し難
くするために、吸気流で冷却される気筒上部周囲の吸気
ポート１側に配置したが、もちろん、排気ポート２側に
配置して、これに合わせてピストン頂面のキャビティを
形成することも可能である。
【００２４】このように、ピストン５頂面に、第二燃料
噴射弁７ｂによる成層燃焼のためのキャビティ８が設け
られている場合に、第一燃料噴射弁７ａが設けられてい
なくて均質燃焼のための吸気行程での燃料噴射を第二燃
料噴射弁７ｂによって実施すると、吸気行程前半に噴射
された燃料は、成層燃焼時と同様にキャビティ８内に侵
入し、同時に、前述の気流が対向側壁８ｂ側からキャビ
ティ８内に侵入して底壁８ａ上を燃料とは反対方向に進
行するために、キャビティ８の底壁８ａ上において燃料
を押し戻すこととなる。こうして、燃料は、キャビティ
８の底壁８ａと燃料噴射弁側側壁（キャビティ８の対向
側壁８ｂとは反対側の側壁）との境界部分に液状燃料と
して溜まり、点火までに気化せずに未燃燃料として排出
されることとなる。しかしながら、本実施形態によれ
ば、このような問題が発生することはない。
噴射弁７ｂによる成層燃焼のためのキャビティ８が設け
られている場合に、第一燃料噴射弁７ａが設けられてい
なくて均質燃焼のための吸気行程での燃料噴射を第二燃
料噴射弁７ｂによって実施すると、吸気行程前半に噴射
された燃料は、成層燃焼時と同様にキャビティ８内に侵
入し、同時に、前述の気流が対向側壁８ｂ側からキャビ
ティ８内に侵入して底壁８ａ上を燃料とは反対方向に進
行するために、キャビティ８の底壁８ａ上において燃料
を押し戻すこととなる。こうして、燃料は、キャビティ
８の底壁８ａと燃料噴射弁側側壁（キャビティ８の対向
側壁８ｂとは反対側の側壁）との境界部分に液状燃料と
して溜まり、点火までに気化せずに未燃燃料として排出
されることとなる。しかしながら、本実施形態によれ
ば、このような問題が発生することはない。
【００２５】図５は、本発明の第二実施形態を示す図３
に相当する断面図である。以下に、第一実施形態との違
いについてのみ説明する。本実施形態においては、単一
の燃料噴射弁７’が、気筒上部周囲の吸気ポート側と排
気ポート側との間だけに配置されており、気筒上部周囲
の吸気ポート側に配置された第二燃料噴射弁は設けられ
ていない。また、ピストン５’の頂面には、第一実施形
態と同様なキャビティ８’が形成されているが、平面視
において略円弧形状の対向側壁８ｂ’は、燃料噴射弁
７’に対向するように位置しており、すなわち、第一実
施形態のピストン５を軸線回りに９０°回転したように
なっている。
に相当する断面図である。以下に、第一実施形態との違
いについてのみ説明する。本実施形態においては、単一
の燃料噴射弁７’が、気筒上部周囲の吸気ポート側と排
気ポート側との間だけに配置されており、気筒上部周囲
の吸気ポート側に配置された第二燃料噴射弁は設けられ
ていない。また、ピストン５’の頂面には、第一実施形
態と同様なキャビティ８’が形成されているが、平面視
において略円弧形状の対向側壁８ｂ’は、燃料噴射弁
７’に対向するように位置しており、すなわち、第一実
施形態のピストン５を軸線回りに９０°回転したように
なっている。
【００２６】本実施形態において、燃料噴射弁７’は、
燃料を比較的厚さの薄い略扇状に噴射するものである。
均質燃焼を意図する吸気行程での燃料噴射においては、
第一実施形態と同様であり、噴射された燃料が吸気行程
で発生する気流と激しく衝突することによって十分に攪
拌され、点火時点において良好な均質混合気を気筒内に
形成することができ、良好な成層燃焼が実現される。
燃料を比較的厚さの薄い略扇状に噴射するものである。
均質燃焼を意図する吸気行程での燃料噴射においては、
第一実施形態と同様であり、噴射された燃料が吸気行程
で発生する気流と激しく衝突することによって十分に攪
拌され、点火時点において良好な均質混合気を気筒内に
形成することができ、良好な成層燃焼が実現される。
【００２７】また、成層燃焼時には、圧縮行程後半に均
質燃焼時と同じ燃料噴射弁７’から燃料が噴射される。
噴射された燃料は、第一実施形態と同様に、ピストン
５’頂面に形成されたキャビティ８’内へ侵入し、キャ
ビティ８’の壁面から熱吸収して良好に気化し、点火プ
ラグ６近傍に一塊の可燃混合気を形成するために、良好
な成層燃焼を実現可能である。
質燃焼時と同じ燃料噴射弁７’から燃料が噴射される。
噴射された燃料は、第一実施形態と同様に、ピストン
５’頂面に形成されたキャビティ８’内へ侵入し、キャ
ビティ８’の壁面から熱吸収して良好に気化し、点火プ
ラグ６近傍に一塊の可燃混合気を形成するために、良好
な成層燃焼を実現可能である。
【００２８】ところで、吸気行程で発生する気流は、前
述した実施形態のように吸気二弁式の場合でも二つの気
流が互いに独立して気筒内を進行するわけではなく、一
つに合流して壁面抵抗の少ない気筒中央部、すなわち、
第一実施形態においては、第二燃料噴射弁７ｂ中心と点
火プラグ６中心とを通る第一垂直平面近傍を進行し易
い。第一実施形態の場合には、ピストン５頂面に形成さ
れたキャビティ８が、この第一垂直平面を境として両側
に略対称的に延在するものであり、吸気行程前半におい
て第一垂直平面近傍を進行する気流はキャビティ８内に
侵入し易い。
述した実施形態のように吸気二弁式の場合でも二つの気
流が互いに独立して気筒内を進行するわけではなく、一
つに合流して壁面抵抗の少ない気筒中央部、すなわち、
第一実施形態においては、第二燃料噴射弁７ｂ中心と点
火プラグ６中心とを通る第一垂直平面近傍を進行し易
い。第一実施形態の場合には、ピストン５頂面に形成さ
れたキャビティ８が、この第一垂直平面を境として両側
に略対称的に延在するものであり、吸気行程前半におい
て第一垂直平面近傍を進行する気流はキャビティ８内に
侵入し易い。
【００２９】しかしながら、第二実施形態において、ピ
ストン５’頂面に形成されたキャビティ８’は、燃料噴
射弁７’中心と点火プラグ６中心とを通る第二垂直平面
（第一垂直平面とは略直交する関係となる）を境として
両側に略対称に延在するものであり、吸気行程前半にお
いて第一垂直平面近傍を進行する気流は、キャビティ
８’内には侵入し難く、前述の問題は発生しない。
ストン５’頂面に形成されたキャビティ８’は、燃料噴
射弁７’中心と点火プラグ６中心とを通る第二垂直平面
（第一垂直平面とは略直交する関係となる）を境として
両側に略対称に延在するものであり、吸気行程前半にお
いて第一垂直平面近傍を進行する気流は、キャビティ
８’内には侵入し難く、前述の問題は発生しない。
【００３０】第一実施形態における第二燃料噴射弁７ｂ
及び第二実施形態における単一の燃料噴射弁７’は、燃
料を比較的厚さの薄い略扇状に噴射するものであるが、
もちろん、キャビティ内に噴射される燃料は、円錐状で
あっても柱状であっても、成層燃焼時に点火プラグ６近
傍に可燃混合気が形成できれは良い。また、第一及び第
二実施形態において、ピストン頂面のキャビティは、燃
料が衝突する底壁と、底壁上を進行する燃料を点火プラ
グ近傍に導く対向側壁とを形状的に区別可能なものであ
る。しかしながら、これは、本発明を限定するものでは
ない。例えば、キャビティが略半球形状である場合のよ
うに、底壁と対向側壁とが形状的には区別できなくて
も、本発明は、燃料が衝突する部分をキャビティを底壁
として、また、この底壁上を進行する燃料を点火プラグ
近傍に導く部分をキャビティの対向側壁として意図して
いることは明らかである。
及び第二実施形態における単一の燃料噴射弁７’は、燃
料を比較的厚さの薄い略扇状に噴射するものであるが、
もちろん、キャビティ内に噴射される燃料は、円錐状で
あっても柱状であっても、成層燃焼時に点火プラグ６近
傍に可燃混合気が形成できれは良い。また、第一及び第
二実施形態において、ピストン頂面のキャビティは、燃
料が衝突する底壁と、底壁上を進行する燃料を点火プラ
グ近傍に導く対向側壁とを形状的に区別可能なものであ
る。しかしながら、これは、本発明を限定するものでは
ない。例えば、キャビティが略半球形状である場合のよ
うに、底壁と対向側壁とが形状的には区別できなくて
も、本発明は、燃料が衝突する部分をキャビティを底壁
として、また、この底壁上を進行する燃料を点火プラグ
近傍に導く部分をキャビティの対向側壁として意図して
いることは明らかである。
【００３１】
【発明の効果】このように、本発明による筒内噴射式火
花点火内燃機関によれば、吸気導入に際して気筒内には
吸気ポートから排気ポート側への斜め下方向の気流が発
生する筒内噴射式火花点火内燃機関において、点火プラ
グと、気筒内へ直接的に燃料を噴射するための燃料噴射
弁とを具備し、燃料噴射弁は、気筒上部周囲の吸気ポー
ト側と排気ポート側との間に配置されて均質燃焼時にお
いて吸気行程で燃料を噴射するものであり、前記燃料噴
射弁は比較的厚さの薄い略扇状に燃料を噴射するもので
あり、気筒内へ直接的に燃料を噴射するためのもう一つ
の燃料噴射弁が、気筒上部周囲の吸気ポート側又は排気
ポート側に配置され、ピストン頂面にはキャビティが形
成され、キャビティは、底壁と、もう一つの燃料噴射弁
に対向する対向側壁とを有し、成層燃焼時においてもう
一つの燃料噴射弁から圧縮行程後半にキャビティ内に噴
射された燃料を、キャビティの底壁に衝突させてから底
壁上を進行させた後に対向側壁によって偏向して点火プ
ラグ近傍に導くようになっている。それにより、均質燃
焼時に吸気行程において燃料噴射弁から噴射された燃料
は、もう一つの燃料噴射弁によって噴射した時のように
キャビティ内に侵入することはなく、略扇形状に拡が
り、気筒内に発生する気流と激しく衝突して十分に攪拌
され、その後の圧縮行程において吸気と混合されること
によって点火時点において良好な均質混合気を気筒内に
形成することができ、良好な均質燃焼が実現可能とな
る。
花点火内燃機関によれば、吸気導入に際して気筒内には
吸気ポートから排気ポート側への斜め下方向の気流が発
生する筒内噴射式火花点火内燃機関において、点火プラ
グと、気筒内へ直接的に燃料を噴射するための燃料噴射
弁とを具備し、燃料噴射弁は、気筒上部周囲の吸気ポー
ト側と排気ポート側との間に配置されて均質燃焼時にお
いて吸気行程で燃料を噴射するものであり、前記燃料噴
射弁は比較的厚さの薄い略扇状に燃料を噴射するもので
あり、気筒内へ直接的に燃料を噴射するためのもう一つ
の燃料噴射弁が、気筒上部周囲の吸気ポート側又は排気
ポート側に配置され、ピストン頂面にはキャビティが形
成され、キャビティは、底壁と、もう一つの燃料噴射弁
に対向する対向側壁とを有し、成層燃焼時においてもう
一つの燃料噴射弁から圧縮行程後半にキャビティ内に噴
射された燃料を、キャビティの底壁に衝突させてから底
壁上を進行させた後に対向側壁によって偏向して点火プ
ラグ近傍に導くようになっている。それにより、均質燃
焼時に吸気行程において燃料噴射弁から噴射された燃料
は、もう一つの燃料噴射弁によって噴射した時のように
キャビティ内に侵入することはなく、略扇形状に拡が
り、気筒内に発生する気流と激しく衝突して十分に攪拌
され、その後の圧縮行程において吸気と混合されること
によって点火時点において良好な均質混合気を気筒内に
形成することができ、良好な均質燃焼が実現可能とな
る。
【図１】本発明による筒内噴射式火花点火内燃機関の第
一実施形態を示す気筒上部の平面図である。
一実施形態を示す気筒上部の平面図である。
【図２】図１のピストンの平面図である。
【図３】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図４】図１のＢ−Ｂ断面図である。
【図５】本発明による筒内噴射式火花点火内燃機関の第
二実施形態を示す図３に相当する断面図である。
二実施形態を示す図３に相当する断面図である。
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
７ａ…第一燃料噴射弁
７ｂ…第二燃料噴射弁
７’…燃料噴射弁
８，８’…キャビティ
８ａ，８ａ’…底壁
８ｂ，８ｂ’…対向側壁
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平５−280343（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−44470（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−280055（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−220229（ＪＰ，Ａ)
特開 平11−82031（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−158736（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−187816（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−311637（ＪＰ，Ａ)
特開2000−8861（ＪＰ，Ａ)
実開 平２−122123（ＪＰ，Ｕ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F02B 23/10
F02M 61/14
Claims (2)
- 【請求項１】 吸気導入に際して気筒内には吸気ポート
から排気ポート側への斜め下方向の気流が発生する筒内
噴射式火花点火内燃機関において、点火プラグと、気筒
内へ直接的に燃料を噴射するための燃料噴射弁とを具備
し、前記燃料噴射弁は、気筒上部周囲の吸気ポート側と
排気ポート側との間に配置されて均質燃焼時において吸
気行程で燃料を噴射するものであり、前記燃料噴射弁は
比較的厚さの薄い略扇状に燃料を噴射するものであり、
気筒内へ直接的に燃料を噴射するためのもう一つの燃料
噴射弁が、気筒上部周囲の前記吸気ポート側又は前記排
気ポート側に配置され、ピストン頂面にはキャビティが
形成され、前記キャビティは、底壁と、前記もう一つの
燃料噴射弁に対向する対向側壁とを有し、成層燃焼時に
おいて前記もう一つの燃料噴射弁から圧縮行程後半に前
記キャビティ内に噴射された燃料を、前記キャビティの
前記底壁に衝突させてから前記底壁上を進行させた後に
前記対向側壁によって偏向して前記点火プラグ近傍に導
く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】 前記もう一つの燃料噴射弁は、比較的厚
さの薄い略扇状に燃料を噴射するものであり、前記キャ
ビティの対向側壁は平面視において略円弧形状を有して
いることを特徴とする請求項１に記載の筒内噴射式火花
点火内燃機関。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10411999A JP3409733B2 (ja) | 1999-04-12 | 1999-04-12 | 筒内噴射式火花点火内燃機関 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10411999A JP3409733B2 (ja) | 1999-04-12 | 1999-04-12 | 筒内噴射式火花点火内燃機関 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000297647A JP2000297647A (ja) | 2000-10-24 |
| JP3409733B2 true JP3409733B2 (ja) | 2003-05-26 |
Family
ID=14372250
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10411999A Expired - Fee Related JP3409733B2 (ja) | 1999-04-12 | 1999-04-12 | 筒内噴射式火花点火内燃機関 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3409733B2 (ja) |
-
1999
- 1999-04-12 JP JP10411999A patent/JP3409733B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000297647A (ja) | 2000-10-24 |
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