JP3500910B2 - 内燃機関 - Google Patents
内燃機関Info
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- JP3500910B2 JP3500910B2 JP12927697A JP12927697A JP3500910B2 JP 3500910 B2 JP3500910 B2 JP 3500910B2 JP 12927697 A JP12927697 A JP 12927697A JP 12927697 A JP12927697 A JP 12927697A JP 3500910 B2 JP3500910 B2 JP 3500910B2
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- exhaust
- swirl
- combustion chamber
- stroke
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- 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
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
- Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、吸気スワールを利
用して着火性や燃焼性能（燃焼安定性など）を良化する
ようにした内燃機関（筒内直接燃料噴射式或いは吸気通
路内燃料噴射式内燃機関などを含む全ての内燃機関）の
改良技術に関する。
用して着火性や燃焼性能（燃焼安定性など）を良化する
ようにした内燃機関（筒内直接燃料噴射式或いは吸気通
路内燃料噴射式内燃機関などを含む全ての内燃機関）の
改良技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のこの種の吸気スワールを利用して
点火性や燃焼性を良化するようにした内燃機関の代表例
である直噴式ガソリンエンジンとしては、例えば、図７
に示すようなものがある（特開平８−３５４２９号公報
参照）。このような従来の筒内直噴式ガソリンエンジン
における筒内燃料の挙動は模式的に図７に示されてい
る。
点火性や燃焼性を良化するようにした内燃機関の代表例
である直噴式ガソリンエンジンとしては、例えば、図７
に示すようなものがある（特開平８−３５４２９号公報
参照）。このような従来の筒内直噴式ガソリンエンジン
における筒内燃料の挙動は模式的に図７に示されてい
る。
【０００３】即ち、図７に示されるように、従来の筒内
直噴式ガソリンエンジンにあっては、部分負荷運転時等
において、吸気ポート内に設けたスワールコントロール
バルブを閉弁させ、１気筒に対して２つ設けられた吸気
弁のうちの一方へ吸気が流入するのを規制することによ
って気筒中心からオフセットした一位置のみ（他方の吸
気弁のみ）から吸気を燃焼室（筒内）へ導入させること
で、燃焼室（筒内）にスワール（旋回流）を生成する。
直噴式ガソリンエンジンにあっては、部分負荷運転時等
において、吸気ポート内に設けたスワールコントロール
バルブを閉弁させ、１気筒に対して２つ設けられた吸気
弁のうちの一方へ吸気が流入するのを規制することによ
って気筒中心からオフセットした一位置のみ（他方の吸
気弁のみ）から吸気を燃焼室（筒内）へ導入させること
で、燃焼室（筒内）にスワール（旋回流）を生成する。
【０００４】そして、燃焼室の吸気開口側に取り付けた
燃料噴射弁よりピストン冠面に向けて燃料Ｆを噴射し、
ピストン冠面の吸気側に設けた凹部のスワール下流側の
側壁に沿わせて燃料Ｆをスワールによって旋回させ、点
火栓に、所定濃度の濃混合気（層状の混合気）を輸送で
きるようにすることで、供給燃料量を少なくしても（即
ち成層燃焼を行わせるべく空燃比を大きくしても）、良
好な着火性・燃焼安定性を確保しながら、燃費の改善等
を図っている。
燃料噴射弁よりピストン冠面に向けて燃料Ｆを噴射し、
ピストン冠面の吸気側に設けた凹部のスワール下流側の
側壁に沿わせて燃料Ｆをスワールによって旋回させ、点
火栓に、所定濃度の濃混合気（層状の混合気）を輸送で
きるようにすることで、供給燃料量を少なくしても（即
ち成層燃焼を行わせるべく空燃比を大きくしても）、良
好な着火性・燃焼安定性を確保しながら、燃費の改善等
を図っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
筒内直噴式ガソリンエンジンにあっては、吸入空気流量
に対して供給燃料量が少ないため（対 均質燃焼や吸気
通路内燃料噴射式ガソリンエンジンなど）、点火栓に濃
混合気を確実に到達させる必要がある。即ち、このよう
な筒内直噴式ガソリンエンジンにあっては、燃焼室内に
生成される旋回流（スワール等）のサイクル変動が大き
くなると、燃料Ｆを筒内のガス流動に大きく依存して輸
送するものであるため、吸気通路内噴射式ガソリンエン
ジン等に比べるとその変動の影響を受け易いため、旋回
流のサイクル変動によって燃料の輸送が不安定となり易
く、運転性が悪化したり、失火等により排気エミッショ
ンが増大するなどの惧れがある。
筒内直噴式ガソリンエンジンにあっては、吸入空気流量
に対して供給燃料量が少ないため（対 均質燃焼や吸気
通路内燃料噴射式ガソリンエンジンなど）、点火栓に濃
混合気を確実に到達させる必要がある。即ち、このよう
な筒内直噴式ガソリンエンジンにあっては、燃焼室内に
生成される旋回流（スワール等）のサイクル変動が大き
くなると、燃料Ｆを筒内のガス流動に大きく依存して輸
送するものであるため、吸気通路内噴射式ガソリンエン
ジン等に比べるとその変動の影響を受け易いため、旋回
流のサイクル変動によって燃料の輸送が不安定となり易
く、運転性が悪化したり、失火等により排気エミッショ
ンが増大するなどの惧れがある。
【０００６】例えば、エンジン回転数が上昇した場合等
には、低速側に比べると筒内ガス流動（例えばスワー
ル）が強くなると共に流動のサイクル変動も増大するた
め、燃料の点火栓への輸送が不安定となる惧れがある。
これらの原因の１つとして、例えば、図８、図９に示す
ように、吸気弁と排気弁とのバルブオーバーラップが小
さい場合は、排気行程中に燃焼室内に生成される排気の
押し出しによる流動Ｓ３と、吸気行程中に燃焼室内に生
成される流動Ｓ１と、が異なるため（流れの形態、方向
等が異なるため）、吸気行程初期に吸入空気（流動Ｓ
１）にランダムな乱れが生じ易く、その後のガス流動の
サイクル変動を引き起こす惧れが高くなると考えられ
る。
には、低速側に比べると筒内ガス流動（例えばスワー
ル）が強くなると共に流動のサイクル変動も増大するた
め、燃料の点火栓への輸送が不安定となる惧れがある。
これらの原因の１つとして、例えば、図８、図９に示す
ように、吸気弁と排気弁とのバルブオーバーラップが小
さい場合は、排気行程中に燃焼室内に生成される排気の
押し出しによる流動Ｓ３と、吸気行程中に燃焼室内に生
成される流動Ｓ１と、が異なるため（流れの形態、方向
等が異なるため）、吸気行程初期に吸入空気（流動Ｓ
１）にランダムな乱れが生じ易く、その後のガス流動の
サイクル変動を引き起こす惧れが高くなると考えられ
る。
【０００７】なお、上記のような吸気行程初期のガス流
動の乱れは吸気行程後期まで消失することなく存在し続
け、点火性や燃焼性に影響を与えるものであり、従っ
て、上述した筒内直噴式ガソリンエンジンに限らず、吸
気スワールを利用して点火性や燃焼性を良化するように
した他の内燃機関においても同様の惧れが生じるもので
ある。
動の乱れは吸気行程後期まで消失することなく存在し続
け、点火性や燃焼性に影響を与えるものであり、従っ
て、上述した筒内直噴式ガソリンエンジンに限らず、吸
気スワールを利用して点火性や燃焼性を良化するように
した他の内燃機関においても同様の惧れが生じるもので
ある。
【０００８】本発明は、上記のような実情に鑑みなされ
たもので、筒内ガス流動のサイクル変動によって点火性
や燃焼性が変動し、運転性が悪化したり、失火等により
排気エミッションが増大するなどの惧れを抑制できるよ
うにした内燃機関を提供することを目的とする。
たもので、筒内ガス流動のサイクル変動によって点火性
や燃焼性が変動し、運転性が悪化したり、失火等により
排気エミッションが増大するなどの惧れを抑制できるよ
うにした内燃機関を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】このため、請求項１，２
に記載の発明では、吸気スワールを生成させる吸気側ス
ワール生成手段を備え、該吸気側スワール生成手段を介
して吸気行程中に燃焼室内に所定方向の吸気旋回流を与
えるようにした内燃機関において、吸気行程初期の前記
所定方向の吸気旋回流と略一致させるように、排気行程
中に燃焼室内に旋回流を生成させる排気側スワール生成
手段を含んで構成するようにした。
に記載の発明では、吸気スワールを生成させる吸気側ス
ワール生成手段を備え、該吸気側スワール生成手段を介
して吸気行程中に燃焼室内に所定方向の吸気旋回流を与
えるようにした内燃機関において、吸気行程初期の前記
所定方向の吸気旋回流と略一致させるように、排気行程
中に燃焼室内に旋回流を生成させる排気側スワール生成
手段を含んで構成するようにした。
【００１０】請求項１や請求項２に記載の発明によれ
ば、排気行程中に燃焼室内に生成される旋回流を、吸気
行程初期の前記所定方向の吸気旋回流と略一致させるよ
うにすることができる。つまり、従来のように、排気行
程中に燃焼室内に生成される旋回流（排気の押し出しに
起因する旋回流）と、吸気旋回流（吸気スワール）と、
がばらばらである（方向や数などが異なっている）場合
には、吸気スワール（強度や方向等）が吸気行程初期に
おいて大きく影響されランダムにバラツク惧れがあった
が、請求項１や請求項２に記載の発明によれば、かかる
惧れを抑制でき、吸気スワールを乱すことなく、スムー
ズに吸気を燃焼室内へ導入させることができる。
ば、排気行程中に燃焼室内に生成される旋回流を、吸気
行程初期の前記所定方向の吸気旋回流と略一致させるよ
うにすることができる。つまり、従来のように、排気行
程中に燃焼室内に生成される旋回流（排気の押し出しに
起因する旋回流）と、吸気旋回流（吸気スワール）と、
がばらばらである（方向や数などが異なっている）場合
には、吸気スワール（強度や方向等）が吸気行程初期に
おいて大きく影響されランダムにバラツク惧れがあった
が、請求項１や請求項２に記載の発明によれば、かかる
惧れを抑制でき、吸気スワールを乱すことなく、スムー
ズに吸気を燃焼室内へ導入させることができる。
【００１１】このため、ガス流動のサイクル変動を抑制
できることになるので、例えば、筒内直噴式ガソリンエ
ンジンにおいては、圧縮行程後半に噴射された燃料を安
定して点火栓に輸送することができることになり、以っ
て燃焼状態のサイクル変動をも抑制することができる。
できることになるので、例えば、筒内直噴式ガソリンエ
ンジンにおいては、圧縮行程後半に噴射された燃料を安
定して点火栓に輸送することができることになり、以っ
て燃焼状態のサイクル変動をも抑制することができる。
【００１２】即ち、本発明によれば、筒内ガス流動のサ
イクル変動によって燃料の輸送が不安定となったり、点
火性や燃焼性が不安定となったりすることを抑制できる
ので、運転性が悪化したり、失火等により排気エミッシ
ョンが増大するなどの惧れを抑制することができる。
イクル変動によって燃料の輸送が不安定となったり、点
火性や燃焼性が不安定となったりすることを抑制できる
ので、運転性が悪化したり、失火等により排気エミッシ
ョンが増大するなどの惧れを抑制することができる。
【００１３】特に請求項１に記載の発明では、前記排気
側スワール生成手段を、１気筒に２つの排気弁を備える
場合で、排気行程後期の燃焼室内に生成されている旋回
流が、排気が燃焼室から外部へ押し出されるときに生成
されるものである条件下では、該２つの排気弁のうち前
記吸気側スワール生成手段により生成される前記所定方
向の吸気旋回流の上流側に位置する排気弁を介しての燃
焼室と外気との連通を許可し、他方の排気弁を介しての
燃焼室と外気との連通を遮断する手段を含んで構成する
ようにした。
側スワール生成手段を、１気筒に２つの排気弁を備える
場合で、排気行程後期の燃焼室内に生成されている旋回
流が、排気が燃焼室から外部へ押し出されるときに生成
されるものである条件下では、該２つの排気弁のうち前
記吸気側スワール生成手段により生成される前記所定方
向の吸気旋回流の上流側に位置する排気弁を介しての燃
焼室と外気との連通を許可し、他方の排気弁を介しての
燃焼室と外気との連通を遮断する手段を含んで構成する
ようにした。
【００１４】このようにすると、例えば、吸気弁と排気
弁とのオーバーラップ期間が短い場合等において、排気
行程中の排気の押し出しによる流動が形成されても、こ
の排気行程中の流動を吸気スワールと略同一方向に生じ
させることが可能となるから、吸気行程初期において吸
気スワールが乱される惧れを抑制できるので、吸気スワ
ールのサイクル変動を低減することができる。
弁とのオーバーラップ期間が短い場合等において、排気
行程中の排気の押し出しによる流動が形成されても、こ
の排気行程中の流動を吸気スワールと略同一方向に生じ
させることが可能となるから、吸気行程初期において吸
気スワールが乱される惧れを抑制できるので、吸気スワ
ールのサイクル変動を低減することができる。
【００１５】よって、請求項１に記載の発明によれば、
バルブオーバーラップが小さい条件下でも、筒内ガス流
動のサイクル変動によって燃料の輸送が不安定となった
り、燃焼状態が不安定となったりすることが抑制される
ので、運転性が悪化したり、失火等により排気エミッシ
ョンが増大するなどの惧れを抑制することが可能とな
る。
バルブオーバーラップが小さい条件下でも、筒内ガス流
動のサイクル変動によって燃料の輸送が不安定となった
り、燃焼状態が不安定となったりすることが抑制される
ので、運転性が悪化したり、失火等により排気エミッシ
ョンが増大するなどの惧れを抑制することが可能とな
る。
【００１６】また特に請求項２に記載の発明では、前記
排気側スワール生成手段を、１気筒に２つの排気弁を備
える場合で、排気行程後期の燃焼室内に生成されている
旋回流が、排気が燃焼室から外部へ押し出されるときに
生成されるものである条件下では、該２つの排気弁のう
ち前記吸気側スワール生成手段により生成される前記所
定方向の吸気旋回流の上流側に位置する排気弁を開弁さ
せて燃焼室と外気との連通を許可し、少なくとも排気行
程後期には他方の排気弁は閉弁させておく手段を含んで
構成するようにした。
排気側スワール生成手段を、１気筒に２つの排気弁を備
える場合で、排気行程後期の燃焼室内に生成されている
旋回流が、排気が燃焼室から外部へ押し出されるときに
生成されるものである条件下では、該２つの排気弁のう
ち前記吸気側スワール生成手段により生成される前記所
定方向の吸気旋回流の上流側に位置する排気弁を開弁さ
せて燃焼室と外気との連通を許可し、少なくとも排気行
程後期には他方の排気弁は閉弁させておく手段を含んで
構成するようにした。
【００１７】このようにすると、請求項１に記載の発明
と同様に、例えば、吸気弁と排気弁とのオーバーラップ
期間が短い場合等において、排気行程中の排気の押し出
しによる流動が形成されても、この排気行程中の流動を
吸気スワールと略同一方向に生じさせることが可能とな
るから、吸気行程初期において吸気スワールが乱される
惧れを抑制できるので、吸気スワールのサイクル変動を
低減することができる。
と同様に、例えば、吸気弁と排気弁とのオーバーラップ
期間が短い場合等において、排気行程中の排気の押し出
しによる流動が形成されても、この排気行程中の流動を
吸気スワールと略同一方向に生じさせることが可能とな
るから、吸気行程初期において吸気スワールが乱される
惧れを抑制できるので、吸気スワールのサイクル変動を
低減することができる。
【００１８】よって、請求項２に記載の発明によって
も、バルブオーバーラップが小さい条件下でも、筒内ガ
ス流動のサイクル変動によって燃料の輸送が不安定とな
ったり、燃焼状態が不安定となったりすることが抑制さ
れるので、運転性が悪化したり、失火等により排気エミ
ッションが増大するなどの惧れを抑制することが可能と
なる。
も、バルブオーバーラップが小さい条件下でも、筒内ガ
ス流動のサイクル変動によって燃料の輸送が不安定とな
ったり、燃焼状態が不安定となったりすることが抑制さ
れるので、運転性が悪化したり、失火等により排気エミ
ッションが増大するなどの惧れを抑制することが可能と
なる。
【００１９】また、例えば、排気側スワールコントロー
ルバルブ等を省略し、例えば排気行程中に排気弁の一方
を閉じておく、或いは排気行程後期において排気弁の一
方を閉じるように構成するので、例えばバルブリフト可
変機構を備えた内燃機関にあっては特に有効な技術であ
ると共に、別個に特別な開閉弁などを排気通路に設ける
ことができるスペース等が無い場合に有効なものとな
る。しかも、排気に晒される前記排気側スワールコント
ロールバルブ等を省略できるので、信頼性、コスト等の
低減を促進することができる。
ルバルブ等を省略し、例えば排気行程中に排気弁の一方
を閉じておく、或いは排気行程後期において排気弁の一
方を閉じるように構成するので、例えばバルブリフト可
変機構を備えた内燃機関にあっては特に有効な技術であ
ると共に、別個に特別な開閉弁などを排気通路に設ける
ことができるスペース等が無い場合に有効なものとな
る。しかも、排気に晒される前記排気側スワールコント
ロールバルブ等を省略できるので、信頼性、コスト等の
低減を促進することができる。
【００２０】請求項３に記載の発明では、前記吸気側ス
ワール生成手段が、吸気ポートがヘリカルポートとして
構成されることを特徴とする。請求項４に記載の発明で
は、前記吸気側スワール生成手段を、１気筒に２つの吸
気弁を備える場合に、一方の吸気弁から燃焼室内へ吸気
を主に導入させるようにする手段として構成した。
ワール生成手段が、吸気ポートがヘリカルポートとして
構成されることを特徴とする。請求項４に記載の発明で
は、前記吸気側スワール生成手段を、１気筒に２つの吸
気弁を備える場合に、一方の吸気弁から燃焼室内へ吸気
を主に導入させるようにする手段として構成した。
【００２１】請求項３や請求項４のように構成すれば、
比較的簡単かつ安価な構成で、前記吸気側スワール生成
手段を提供することができる。
比較的簡単かつ安価な構成で、前記吸気側スワール生成
手段を提供することができる。
【００２２】
【発明の効果】請求項１や請求項２に記載の発明によれ
ば、排気行程中に燃焼室内に生成される旋回流を、吸気
行程初期の前記所定方向の吸気旋回流と略一致させるよ
うにすることができる。従って、従来のように、排気行
程中に燃焼室内に生成される旋回流（排気の押し出しに
起因する旋回流）と、吸気スワールと、がばらばらであ
る場合には、吸気スワール（強度や方向等）が吸気行程
初期において大きく影響されランダムにバラツク惧れが
あったが、かかる惧れを抑制でき、吸気スワールを乱す
ことなく、スムーズに吸気を燃焼室内へ導入させること
ができる。
ば、排気行程中に燃焼室内に生成される旋回流を、吸気
行程初期の前記所定方向の吸気旋回流と略一致させるよ
うにすることができる。従って、従来のように、排気行
程中に燃焼室内に生成される旋回流（排気の押し出しに
起因する旋回流）と、吸気スワールと、がばらばらであ
る場合には、吸気スワール（強度や方向等）が吸気行程
初期において大きく影響されランダムにバラツク惧れが
あったが、かかる惧れを抑制でき、吸気スワールを乱す
ことなく、スムーズに吸気を燃焼室内へ導入させること
ができる。
【００２３】このため、本発明によれば、筒内ガス流動
のサイクル変動によって燃料の輸送が不安定となった
り、点火性や燃焼性が不安定となったりすることを抑制
できるので、運転性が悪化したり、失火等により排気エ
ミッションが増大するなどの惧れを抑制することができ
る。
のサイクル変動によって燃料の輸送が不安定となった
り、点火性や燃焼性が不安定となったりすることを抑制
できるので、運転性が悪化したり、失火等により排気エ
ミッションが増大するなどの惧れを抑制することができ
る。
【００２４】特に請求項１に記載の発明によれば、吸気
弁と排気弁とのオーバーラップ期間が短い条件下におい
て、排気行程中の排気の押し出しによる流動が形成され
ても、この排気行程中の流動を吸気スワールと略同一方
向に生じさせることが可能となるから、吸気行程初期に
おいて吸気スワールが乱される惧れを抑制できるので、
吸気スワールのサイクル変動を低減することができる。
弁と排気弁とのオーバーラップ期間が短い条件下におい
て、排気行程中の排気の押し出しによる流動が形成され
ても、この排気行程中の流動を吸気スワールと略同一方
向に生じさせることが可能となるから、吸気行程初期に
おいて吸気スワールが乱される惧れを抑制できるので、
吸気スワールのサイクル変動を低減することができる。
【００２５】従って、バルブオーバーラップが小さい条
件下でも、筒内ガス流動のサイクル変動によって燃料の
輸送が不安定となったり、燃焼状態が不安定となったり
することが抑制されるので、運転性が悪化したり、失火
等により排気エミッションが増大するなどの惧れを抑制
することが可能となる。また特に請求項２に記載の発明
によれば、請求項１に記載の発明と同様に、例えば、吸
気弁と排気弁とのオーバーラップ期間が短い条件下にお
いて、排気行程中の排気の押し出しによる流動が形成さ
れても、この排気行程中の流動を吸気スワールと略同一
方向に生じさせることが可能となるから、吸気行程初期
において吸気スワールが乱される惧れを抑制できるの
で、吸気スワールのサイクル変動を低減することができ
る。
件下でも、筒内ガス流動のサイクル変動によって燃料の
輸送が不安定となったり、燃焼状態が不安定となったり
することが抑制されるので、運転性が悪化したり、失火
等により排気エミッションが増大するなどの惧れを抑制
することが可能となる。また特に請求項２に記載の発明
によれば、請求項１に記載の発明と同様に、例えば、吸
気弁と排気弁とのオーバーラップ期間が短い条件下にお
いて、排気行程中の排気の押し出しによる流動が形成さ
れても、この排気行程中の流動を吸気スワールと略同一
方向に生じさせることが可能となるから、吸気行程初期
において吸気スワールが乱される惧れを抑制できるの
で、吸気スワールのサイクル変動を低減することができ
る。
【００２６】よって、請求項２に記載の発明によって
も、バルブオーバーラップが小さい条件下において、筒
内ガス流動のサイクル変動によって燃料の輸送が不安定
となったり、点火性や燃焼状態が不安定となったりする
ことが抑制されるので、運転性が悪化したり、失火等に
より排気エミッションが増大するなどの惧れを抑制する
ことが可能となる。また、例えば、排気側スワールコン
トロールバルブ等を省略し、例えば排気行程中に排気弁
の一方を閉じておく、或いは排気行程後期において排気
弁の一方を閉じるように構成するので、例えばバルブリ
フト可変機構を備えた内燃機関にあっては特に有効な技
術であると共に、別個に特別な開閉弁などを排気通路に
設けることができるスペース等が無い場合に有効なもの
となる。しかも、排気に晒される前記排気側スワールコ
ントロールバルブ等を省略できるので、信頼性、コスト
等の低減を促進することができる。
も、バルブオーバーラップが小さい条件下において、筒
内ガス流動のサイクル変動によって燃料の輸送が不安定
となったり、点火性や燃焼状態が不安定となったりする
ことが抑制されるので、運転性が悪化したり、失火等に
より排気エミッションが増大するなどの惧れを抑制する
ことが可能となる。また、例えば、排気側スワールコン
トロールバルブ等を省略し、例えば排気行程中に排気弁
の一方を閉じておく、或いは排気行程後期において排気
弁の一方を閉じるように構成するので、例えばバルブリ
フト可変機構を備えた内燃機関にあっては特に有効な技
術であると共に、別個に特別な開閉弁などを排気通路に
設けることができるスペース等が無い場合に有効なもの
となる。しかも、排気に晒される前記排気側スワールコ
ントロールバルブ等を省略できるので、信頼性、コスト
等の低減を促進することができる。
【００２７】請求項３や請求項４の発明によれば、比較
的簡単かつ安価な構成で、前記吸気側スワール生成手段
を提供することができる。
的簡単かつ安価な構成で、前記吸気側スワール生成手段
を提供することができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を、
添付の図面に基づいて説明する。図１（Ａ）、図１
（Ｂ）は、本発明の第１の実施形態の構成を示す図であ
る。ガソリンエンジンの燃焼室４内に直接燃料を噴射供
給可能に、該燃焼室（筒内）４に臨んで燃料噴射弁１が
設けられている。この燃焼室（筒内）４は、シリンダラ
イナ５に往復動自在に挿入保持されるピストン３の冠面
１０と、シリンダライナ５内壁と、シリンダヘッド２０
の下面と、によって隔成されている。なお、燃焼室（筒
内）４の混合気に点火を行う点火栓２が、該燃焼室（筒
内）４に臨んでシリンダヘッド２０に取り付けられてい
る。
添付の図面に基づいて説明する。図１（Ａ）、図１
（Ｂ）は、本発明の第１の実施形態の構成を示す図であ
る。ガソリンエンジンの燃焼室４内に直接燃料を噴射供
給可能に、該燃焼室（筒内）４に臨んで燃料噴射弁１が
設けられている。この燃焼室（筒内）４は、シリンダラ
イナ５に往復動自在に挿入保持されるピストン３の冠面
１０と、シリンダライナ５内壁と、シリンダヘッド２０
の下面と、によって隔成されている。なお、燃焼室（筒
内）４の混合気に点火を行う点火栓２が、該燃焼室（筒
内）４に臨んでシリンダヘッド２０に取り付けられてい
る。
【００２９】図中符号Ｆは、燃料噴射弁１により噴射さ
れた燃料であり、ピストン３の冠面１０の吸気側に設け
られた凹部１１（図２参照）に向けて噴射されるように
なっている。また、吸気ポート８の内部には、吸気側ス
ワール生成手段としての吸気側スワールコントロールバ
ルブ１２が配設されており、排気ポート９の内部には、
排気側スワール生成手段として排気側スワールコントロ
ールバルブ１４が配設されている。これら吸気側スワー
ルコントロールバルブ１２、排気側スワールコントロー
ルバルブ１４は、それぞれシャフト１３、１５を介して
回動されて開閉弁する構成となっている。なお、かかる
シャフト１３、１５は、例えばエンジンコントロールユ
ニット（図示せず）からの駆動信号に応じて動作される
アクチュエータ（図示せず）などを介して駆動される。
れた燃料であり、ピストン３の冠面１０の吸気側に設け
られた凹部１１（図２参照）に向けて噴射されるように
なっている。また、吸気ポート８の内部には、吸気側ス
ワール生成手段としての吸気側スワールコントロールバ
ルブ１２が配設されており、排気ポート９の内部には、
排気側スワール生成手段として排気側スワールコントロ
ールバルブ１４が配設されている。これら吸気側スワー
ルコントロールバルブ１２、排気側スワールコントロー
ルバルブ１４は、それぞれシャフト１３、１５を介して
回動されて開閉弁する構成となっている。なお、かかる
シャフト１３、１５は、例えばエンジンコントロールユ
ニット（図示せず）からの駆動信号に応じて動作される
アクチュエータ（図示せず）などを介して駆動される。
【００３０】ところで、図１（Ａ）、図１（Ｂ）中の符
号Ｓ１’は、吸気側スワールコントロールバルブ１２又
は排気側スワールコントロールバルブ１４によって燃焼
室４内（筒内）に生成されたスワールである。図３は、
通常の成層運転における燃料の挙動を模擬的に示したも
のである。
号Ｓ１’は、吸気側スワールコントロールバルブ１２又
は排気側スワールコントロールバルブ１４によって燃焼
室４内（筒内）に生成されたスワールである。図３は、
通常の成層運転における燃料の挙動を模擬的に示したも
のである。
【００３１】吸気側に取り付けた燃料噴射弁１より、圧
縮行程後半にピストン冠面１０の凹部１１に向けて燃料
を噴射し、吸気行程中に生成したスワールＳ１によっ
て、濃混合気を点火栓２に輸送するようになっている。
縮行程後半にピストン冠面１０の凹部１１に向けて燃料
を噴射し、吸気行程中に生成したスワールＳ１によっ
て、濃混合気を点火栓２に輸送するようになっている。
【００３２】そして、図１に示すように、排気側スワー
ル生成手段としての排気側スワールコントロールバルブ
１４の切り欠き部１４Ａを、吸気側スワール生成手段と
しての吸気側スワールコントロールバルブ１２の切り欠
き部１２Ａと対向する位置（燃焼室中心線に対して対象
な位置）に配設するようにしてある。なお、吸気側スワ
ールコントロールバルブ１２及び排気側スワールコント
ロールバルブ１４は、図５に示すようなものでもよい。
ル生成手段としての排気側スワールコントロールバルブ
１４の切り欠き部１４Ａを、吸気側スワール生成手段と
しての吸気側スワールコントロールバルブ１２の切り欠
き部１２Ａと対向する位置（燃焼室中心線に対して対象
な位置）に配設するようにしてある。なお、吸気側スワ
ールコントロールバルブ１２及び排気側スワールコント
ロールバルブ１４は、図５に示すようなものでもよい。
【００３３】つまり、バルブオーバーラップが小さいと
きには、排気弁７Ａ，７Ｂからの排気の逆流がほとんど
ないため、吸気スワールＳ１に対する排気側からの逆流
の影響は小さい。しかし、図８や図９で説明したよう
に、排気行程中の排気の押し出しは、筒内に流動Ｓ３を
形成するから、この排気流動Ｓ３が吸気行程初期に残存
して吸気行程初期の吸気流Ｓ１に影響を及ぼす惧れが高
い。
きには、排気弁７Ａ，７Ｂからの排気の逆流がほとんど
ないため、吸気スワールＳ１に対する排気側からの逆流
の影響は小さい。しかし、図８や図９で説明したよう
に、排気行程中の排気の押し出しは、筒内に流動Ｓ３を
形成するから、この排気流動Ｓ３が吸気行程初期に残存
して吸気行程初期の吸気流Ｓ１に影響を及ぼす惧れが高
い。
【００３４】従って、本実施形態では、図４に示すよう
な構成とし、バルブオーバーラップが小さい場合には、
排気側に排気ガスが排出されるときに（押し出されると
きに）生成される流動Ｓ３が、吸気のスワール流Ｓ１と
同様な旋回流となるように、排気側スワール生成手段を
介して排気の押し出される方向を制御し、以って吸気ス
ワールのサイクル変動を低減することが可能とした。
な構成とし、バルブオーバーラップが小さい場合には、
排気側に排気ガスが排出されるときに（押し出されると
きに）生成される流動Ｓ３が、吸気のスワール流Ｓ１と
同様な旋回流となるように、排気側スワール生成手段を
介して排気の押し出される方向を制御し、以って吸気ス
ワールのサイクル変動を低減することが可能とした。
【００３５】即ち、本実施形態によれば、図４に示すよ
うに、バルブオーバーラップが小さい場合に、排気行程
中の排気の押し出しによる流動Ｓ３が形成されても、こ
の排気流動Ｓ３を吸気スワールＳ１と略同一方向に生じ
させることが可能となるから、吸気行程初期において吸
気流Ｓ１が乱される惧れを抑制できるので、吸気スワー
ルのサイクル変動を低減することができる。
うに、バルブオーバーラップが小さい場合に、排気行程
中の排気の押し出しによる流動Ｓ３が形成されても、こ
の排気流動Ｓ３を吸気スワールＳ１と略同一方向に生じ
させることが可能となるから、吸気行程初期において吸
気流Ｓ１が乱される惧れを抑制できるので、吸気スワー
ルのサイクル変動を低減することができる。
【００３６】よって、本実施形態によれば、バルブオー
バーラップが小さい場合でも、筒内ガス流動のサイクル
変動によって燃料の輸送が不安定となったり、燃焼状態
が不安定となったりすることが抑制されるので、運転性
が悪化したり、失火等により排気エミッションが増大す
るなどの惧れを抑制することが可能となる。
バーラップが小さい場合でも、筒内ガス流動のサイクル
変動によって燃料の輸送が不安定となったり、燃焼状態
が不安定となったりすることが抑制されるので、運転性
が悪化したり、失火等により排気エミッションが増大す
るなどの惧れを抑制することが可能となる。
【００３７】なお第２実施形態として、図６に示すよう
に前記排気側スワールコントロールバルブ１４を省略
し、例えば排気行程中に排気弁７Ｂを閉じておく、或い
は少なくとも排気行程後期において排気弁７Ｂを閉じる
ように構成しても、排気行程中の排気の押し出しによる
流動Ｓ３を、吸気スワールＳ１と略同一方向に生じさせ
ることが可能となる。従って、前記排気側スワールコン
トロールバルブ１４を省略し、例えば排気行程中に排気
弁７Ｂを閉じておく、或いは排気行程後期において排気
弁７Ｂを閉じるように構成しても、第１の実施形態と同
様の作用効果を奏することができ、しかも、このように
構成すれば、排気に晒される前記排気側スワールコント
ロールバルブ１４を省略できるので、信頼性、コスト等
の低減を促進することができる。また、例えば、排気側
スワールコントロールバルブ等を省略し、例えば排気行
程中に排気弁の一方を閉じておく、或いは排気行程後期
において排気弁の一方を閉じるように構成すれば、例え
ばバルブリフト可変機構を備えた内燃機関にあっては特
に有効な技術であると共に、別個に特別な開閉弁などを
排気通路に設けることができるスペース等が無い場合に
有効なものとなる。
に前記排気側スワールコントロールバルブ１４を省略
し、例えば排気行程中に排気弁７Ｂを閉じておく、或い
は少なくとも排気行程後期において排気弁７Ｂを閉じる
ように構成しても、排気行程中の排気の押し出しによる
流動Ｓ３を、吸気スワールＳ１と略同一方向に生じさせ
ることが可能となる。従って、前記排気側スワールコン
トロールバルブ１４を省略し、例えば排気行程中に排気
弁７Ｂを閉じておく、或いは排気行程後期において排気
弁７Ｂを閉じるように構成しても、第１の実施形態と同
様の作用効果を奏することができ、しかも、このように
構成すれば、排気に晒される前記排気側スワールコント
ロールバルブ１４を省略できるので、信頼性、コスト等
の低減を促進することができる。また、例えば、排気側
スワールコントロールバルブ等を省略し、例えば排気行
程中に排気弁の一方を閉じておく、或いは排気行程後期
において排気弁の一方を閉じるように構成すれば、例え
ばバルブリフト可変機構を備えた内燃機関にあっては特
に有効な技術であると共に、別個に特別な開閉弁などを
排気通路に設けることができるスペース等が無い場合に
有効なものとなる。
【００３８】ところで、上記各実施形態では、筒内へ直
接燃料を噴射供給する形式のガソリンエンジン（所謂筒
内直噴式ガソリンエンジン）に関して説明してきたが、
本発明はこれに限されるものではなく、吸気スワールを
利用して点火性や燃焼性（燃焼状態など）を良化するよ
うにした他のエンジン、例えば吸気通路内燃料噴射式ガ
ソリンエンジン或いは直接噴射式ディーゼルエンジン等
の筒内のガス流動（例えば吸気スワールと排気スワール
との干渉度合い）に燃料の輸送状態や点火性や燃焼状態
が影響されやすいエンジンの全てに適用することができ
るものである。
接燃料を噴射供給する形式のガソリンエンジン（所謂筒
内直噴式ガソリンエンジン）に関して説明してきたが、
本発明はこれに限されるものではなく、吸気スワールを
利用して点火性や燃焼性（燃焼状態など）を良化するよ
うにした他のエンジン、例えば吸気通路内燃料噴射式ガ
ソリンエンジン或いは直接噴射式ディーゼルエンジン等
の筒内のガス流動（例えば吸気スワールと排気スワール
との干渉度合い）に燃料の輸送状態や点火性や燃焼状態
が影響されやすいエンジンの全てに適用することができ
るものである。
【００３９】また、上記各実施形態では、吸気弁を２つ
設け、吸気側スワールコントロールバルブによりスワー
ルを生成させるようにした場合について説明したが、こ
れに限られるものではなく、吸気スワールを生成するこ
とができるものであれば、例えば１気筒当たりに１の吸
気弁を備え、吸気ポートをヘリカルポートとしたような
ものにも、本発明は適用できるものである。
設け、吸気側スワールコントロールバルブによりスワー
ルを生成させるようにした場合について説明したが、こ
れに限られるものではなく、吸気スワールを生成するこ
とができるものであれば、例えば１気筒当たりに１の吸
気弁を備え、吸気ポートをヘリカルポートとしたような
ものにも、本発明は適用できるものである。
【図１】（Ａ）は、本発明の第１の実施形態にかかる全
体構成をシリンダヘッド下方から見た断面図。（Ｂ）
は、本発明の第１の実施形態にかかる全体構成を正面か
ら見た断面図。
体構成をシリンダヘッド下方から見た断面図。（Ｂ）
は、本発明の第１の実施形態にかかる全体構成を正面か
ら見た断面図。
【図２】同上実施形態におけるピストンの上面図。
【図３】同上実施形態における成層燃焼時の燃料の挙動
を示す模式図。
を示す模式図。
【図４】同上実施形態における排気行程から吸気行程初
期における筒内ガス流動を説明する図。
期における筒内ガス流動を説明する図。
【図５】吸気側スワールコントロールバルブ及び排気側
スワールコントロールバルブの他の例示す図。
スワールコントロールバルブの他の例示す図。
【図６】第２の実施形態にかかる全体構成をシリンダヘ
ッド下方から見た断面図。
ッド下方から見た断面図。
【図７】
従来の直噴式ガソリンエンジンの一例を説明す
る図。
る図。
【図８】
バルブオーバーラップ（Ｏ／Ｒ）小時の排気行
程中の筒内ガス流動を説明する図。
程中の筒内ガス流動を説明する図。
【図９】
バルブオーバーラップ（Ｏ／Ｒ）小時の吸気行
程中の筒内ガス流動を説明する図。
程中の筒内ガス流動を説明する図。
１ 燃料噴射弁
２ 点火栓
３ ピストン
４ 燃焼室（筒内）
５ シリンダライナ（或いはシリンダブロック）
６ 吸気弁
６Ａ，６Ｂ 吸気弁
７ 排気弁
７Ａ，７Ｂ 排気弁
８ 吸気ポート
８Ａ，８Ｂ 吸気ポート
９ 排気ポート
９Ａ，９Ｂ 排気ポート
10 ピストン冠面
11 凹部
12 吸気側スワールコントロールバルブ
・ 排気側スワールコントロールバルブ
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平４−234526（ＪＰ，Ａ)
特開 昭56−18020（ＪＰ，Ａ)
特開 昭54−23815（ＪＰ，Ａ)
特開 昭56−44404（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−144547（ＪＰ，Ａ)
実開 昭63−128230（ＪＰ，Ｕ)
実開 昭56−54235（ＪＰ，Ｕ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F02B 31/02
F02B 23/08
F02D 9/04
F02D 13/02
F02D 41/02 301
Claims (4)
- 【請求項１】 吸気スワールを生成させる吸気側スワール
生成手段を備え、該吸気側スワール生成手段を介して吸
気行程中に燃焼室内に所定方向の吸気旋回流を与えるよ
うにした内燃機関において、 吸気行程初期の前記所定方向の吸気旋回流と略一致させ
るように、排気行程中に燃焼室内に旋回流を生成させる
排気側スワール生成手段を含んで構成し、 前記排気側スワール生成手段が、１気筒に２つの排気弁
を備える場合で、 排気行程後期の燃焼室内に生成されている旋回流が、排
気が燃焼室から外部へ押し出されるときに生成されるも
のである条件下では、 該２つの排気弁のうち前記吸気側スワール生成手段によ
り生成される前記所定方向の吸気旋回流の上流側に位置
する排気弁を介しての燃焼室と外気との連通を許可し、
他方の排気弁を介しての燃焼室と外気との連通を遮断す
る手段を含んで構成されることを特徴 とする内燃機関。 - 【請求項２】 吸気スワールを生成させる吸気側スワール
生成手段を備え、該吸気側スワール生成手段を介して吸
気行程中に燃焼室内に所定方向の吸気旋回流を与えるよ
うにした内燃機関において、 吸気行程初期の前記所定方向の吸気旋回流と略一致させ
るように、排気行程中に燃焼室内に旋回流を生成させる
排気側スワール生成手段を含んで構成し、 前記排気側スワール生成手段が、１気筒に２つの排気弁
を備える場合で、 排気行程後期の燃焼室内に生成されている旋回流が、排
気が燃焼室から外部へ押し出されるときに生成されるも
のである条件下では、 該２つの排気弁のうち前記吸気側スワール生成手段によ
り生成される前記所定方向の吸気旋回流の上流側に位置
する排気弁を開弁させて燃焼室と外気との連通を許可
し、少なくとも排気行程後期には他方の排気弁は閉弁さ
せておく手段を含んで構成されたことを特徴 とする内燃
機関。 - 【請求項３】前記吸気側スワール生成手段が、吸気ポー
トがヘリカルポートとして構成されるものであることを
特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関。 - 【請求項４】前記吸気側スワール生成手段が、１気筒に
２つの吸気弁を備える場合に、一方の吸気弁から燃焼室
内へ吸気を主に導入させるようにする手段であることを
特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12927697A JP3500910B2 (ja) | 1997-05-20 | 1997-05-20 | 内燃機関 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12927697A JP3500910B2 (ja) | 1997-05-20 | 1997-05-20 | 内燃機関 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10317979A JPH10317979A (ja) | 1998-12-02 |
| JP3500910B2 true JP3500910B2 (ja) | 2004-02-23 |
Family
ID=15005593
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12927697A Expired - Fee Related JP3500910B2 (ja) | 1997-05-20 | 1997-05-20 | 内燃機関 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3500910B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2803626B1 (fr) | 2000-01-10 | 2002-11-29 | Magneti Marelli France | Moteur a combustion interne a injection directe a soupapes commandees |
| WO2001055567A1 (fr) * | 2000-01-25 | 2001-08-02 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | Moteur a combustion interne a injection directe |
| JP4315053B2 (ja) * | 2004-05-18 | 2009-08-19 | 株式会社豊田自動織機 | 内燃機関 |
-
1997
- 1997-05-20 JP JP12927697A patent/JP3500910B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10317979A (ja) | 1998-12-02 |
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