JP3695145B2 - 筒内噴射式火花点火機関の吸気制御装置 - Google Patents
筒内噴射式火花点火機関の吸気制御装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3695145B2 JP3695145B2 JP14971898A JP14971898A JP3695145B2 JP 3695145 B2 JP3695145 B2 JP 3695145B2 JP 14971898 A JP14971898 A JP 14971898A JP 14971898 A JP14971898 A JP 14971898A JP 3695145 B2 JP3695145 B2 JP 3695145B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- intake
- valve
- combustion chamber
- fuel
- gas flow
- 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 - Lifetime
Links
Images
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
- F02B23/00—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
- F02B23/08—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition
- F02B23/10—Other 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
- F02B23/104—Other 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 a side position of the cylinder
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- 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
-
- 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
- F02B2275/00—Other engines, components or details, not provided for in other groups of this subclass
- F02B2275/48—Tumble motion in gas movement in cylinder
-
- 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
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (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機関の吸気制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
筒内噴射式火花点火機関は、例えば特開平６−８１６５１号公報に示されているように、燃焼室内の吸気に逆タンブル流や順タンブル流等のガス流動を付与し、圧縮行程で燃料噴射弁より噴射した燃料をこのガス流動に乗せて、燃焼室の略中心部分に配設した点火プラグへ輸送して成層燃焼を良好に行えるようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
成層燃焼の安定性を高めるためには、前述のように点火プラグ周りに確実に噴霧燃料を存在させることが肝要であり、そのためには燃料噴射弁の燃料噴霧角度を可及的に広角にするか、あるいは燃料噴霧の向きを上向き加減として、略円錐状に噴射される燃料噴霧がもともと点火プラグ周りに漂うようにすれば、点火プラグ周りへの燃料の輸送がより確実となって成層燃焼の安定性を一段と高めることができる。
【０００４】
ところが、このように初めから燃料噴射弁から噴射された燃料噴霧が点火プラグ周りに存在し得るような燃料噴射弁の設定を行った場合、燃焼室内のガス流動が弱い機関始動時や、機関の冷間時等に点火プラグに燃料噴霧が直接かかってくすぶりの原因となってしまう。
【０００５】
そこで、本発明は燃料を点火プラグ周りに向けて噴霧させて成層燃焼を一段と高めることができると共に、特に機関始動時や冷機時等の燃料供給量の多い運転域において点火プラグの燃料被りによるくすぶりを回避することができる筒内噴射式火花点火機関を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明にあっては、燃焼室の略中心部分に点火プラグを配設すると共に、燃焼室の吸気弁配置側の側部に燃料噴射弁を配設した筒内噴射式火花点火機関において、前記吸気弁により開閉される吸気ポート内に、燃焼室内に導入される吸気の流動を強化するガス流動強化手段を設け、該ガス流動強化手段による吸気を燃料噴射弁の噴射口と点火プラグの点火位置との略中間位置に指向させ、燃料噴射弁の燃料噴霧角および噴射方向を、大気圧下で略円錐状に広がる燃料噴霧の外周部が点火プラグに到達し得るように設定したことを特徴としている。
【０００７】
請求項２の発明にあっては、燃焼室の略中心部分に点火プラグを配設すると共に、燃焼室の吸気弁配置側の側部に燃料噴射弁を配設した筒内噴射式火花点火機関において、前記吸気弁により開閉される吸気ポート内に、燃焼室内に導入される吸気の流動を強化するガス流動強化手段を設け、該ガス流動強化手段による吸気を燃料噴射弁の噴射口と点火プラグの点火位置との間の点火プラグ付近に指向させ、燃料噴射弁の燃料噴霧角および噴射方向を、大気圧下で略円錐状に広がる燃料噴霧の外周部が点火プラグに到達し得るように設定したことを特徴としている。
【０００８】
請求項３の発明にあっては、請求項１，２に記載のガス流動強化手段を、吸気マニホルド内のスロットル弁上流に端を発し、吸気弁の近傍に開口するサブポートで構成したことを特徴としている。
【０００９】
請求項４の発明にあっては、請求項１，２に記載のガス流動強化手段を、吸気ポート内の吸気弁近傍に設けられて、低負荷時に吸気ポートを部分的に遮蔽し、高負荷時に吸気ポートを開放する部分遮蔽弁で構成したことを特徴としている。
【００１０】
請求項５の発明にあっては、請求項１，２に記載のガス流動強化手段を、吸気ポート内に吸気弁近傍にまで延在されて該吸気ポート内を２つの通路に隔成する仕切板と、該仕切板により隔成された一方の通路に設けられて低負荷時に全閉し、高負荷時に全開する開閉弁とで構成したことを特徴としている。
【００１１】
請求項６の発明にあっては、請求項１〜５に記載の燃料噴射弁の燃料噴射期間を吸気弁リフトが最大となる時期を含むように設定したことを特徴としている。
【００１３】
請求項７の発明にあっては、請求項１〜６に記載のガス流動強化手段により燃焼室内に順タンブル流を生成するようにしたことを特徴としている。
【００１４】
請求項８の発明にあっては、請求項７に記載の燃焼室内のピストン冠面には、機関前方より見て中央部にエンジン前後方向に延在する円弧状の凹部が形成されていることを特徴としている。
【００１５】
請求項９の発明にあっては、請求項１〜６に記載のガス流動強化手段により燃焼室内にスワールを生成するようにしたことを特徴としている。
【００１６】
請求項１０の発明にあっては、請求項１〜６に記載のガス流動強化手段により、燃焼室内に逆タンブル流を生成するようにしたことを特徴としている。
【００１７】
請求項１１の発明にあっては、請求項９，１０に記載の燃焼室内のピストン冠面には吸気弁配置側に偏寄して、圧縮行程で燃料噴射弁から燃料が噴射された際に、この燃料噴霧を受容するキャビティ燃焼室が形成されていることを特徴としている。
【００１８】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、吸気行程でガス流動強化手段により燃焼室内に導入される吸気を、燃料噴射弁の噴射口と点火プラグの点火位置との略中間位置に指向させたため、吸気行程噴射を行った場合に燃料噴射弁から噴射された燃料噴霧が点火プラグに吹き当ることがなく、従って、機関始動時や、機関冷間時に点火プラグの燃料被りによるくすぶりを防止できて未燃ＨＣやスモークの発生を抑制して排気エミッションおよび燃焼安定性を向上することができる。
【００１９】
また、ガス流動強化手段によって燃焼室内のガス流動を強められるため、成層燃焼時に圧縮行程で噴射された燃料噴霧を燃焼室中央部の点火プラグへ確実に輸送できて、成層燃焼の安定性を向上することができる。
【００２０】
更に、前述のように吸気行程噴射時にガス流動強化手段によって、点火プラグの燃料被りを防止できるため、燃料噴射弁の噴霧角の広角化等が可能となって成層燃焼の安定性を更に高めることができる。そして、燃料噴射弁の燃料噴霧角および噴射方向を、大気圧下で略円錐状に広がる燃料噴霧の外周部が点火プラグに到達し得るように設定してあるため、成層燃焼時にはもともと点火プラグ周りに燃料噴霧を漂わすことができて、成層燃焼をより一層安定化させることができる。
【００２１】
請求項２に記載の発明によれば、吸気行程でガス流動強化手段により燃焼室内に導入される吸気は、点火プラグ付近に指向して流入するようになるため、吸気行程噴射を行った場合に燃料噴射弁から噴射された燃料噴霧が点火プラグに吹き当ることがなく、従って、機関始動時のような低負荷時や、機関冷間時に点火プラグの燃料被りによるくすぶりを防止できて未燃ＨＣやスモークの発生を抑制して排気エミッションを向上することができ、特に燃焼室内のガス流動が弱くなる低負荷時、低回転時等には、点火プラグに燃料が付着していた場合でもこれを吸気で吹き飛ばして除去できるため、前記くすぶりを確実に防止することができる。
【００２２】
また、請求項１の発明と同様にガス流動強化手段の付設によって、成層燃焼の安定性を一段と高めることができる。そして、燃料噴射弁の燃料噴霧角および噴射方向を、大気圧下で略円錐状に広がる燃料噴霧の外周部が点火プラグに到達し得るように設定してあるため、成層燃焼時にはもともと点火プラグ周りに燃料噴霧を漂わすことができて、成層燃焼をより一層安定化させることができる。
【００２３】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１，２の発明の効果に加えて、ガス流動強化手段を、一端がスロットル弁上流に開口し、他端が吸気弁の近傍に開口するサブポートで構成してあるから、該サブポートからの吸気によって強いガス流動を形成することができ、従って、ガス流動が形成しづらい低回転時等でも確実にガス流動を形成できて成層燃焼を安定化することができる。
【００２４】
請求項４，５に記載の発明によれば、請求項１，２の発明の効果に加えて、ガス流動強化手段を吸気ポート内に設けた部分遮蔽弁又は開閉弁を備えた構成としてあるため、構造が簡単でコスト的に有利に得ることができると共に、弁開度により運転条件毎にガス流動強さを制御することができる。
【００２５】
請求項６に記載の発明によれば、請求項１〜５の発明の効果に加えて、燃料噴射弁の燃料噴射期間を吸気弁リフトが最大となる時期を含むように設定してあるため、ガス流動強化手段から導入される吸気量が最大となる時期に燃料噴射が行われるため、燃料噴霧の点火プラグへの付着防止効果をより一層高めることができる。
【００２７】
請求項７に記載の発明によれば、請求項１〜６の発明の効果に加えて、燃焼室内に導入された吸気は燃焼室の中心側からピストン冠面に下向きに向かう順タンブル流となるから、燃料噴射弁から噴射された燃料はピストン冠面で反転された順タンブル流で上向きに偏向されて、燃料噴霧のピストン冠面への付着を抑制できて、未燃ＨＣおよびスモークの発生を防止できると共に、ピストン冠面にデポジットが発生するのを回避することができる。
【００２８】
請求項８に記載の発明によれば、請求項７の発明の効果に加えて、ピストン冠面中央部の円弧状の凹部によって、順タンブル流を燃焼室の略中心部分に生成することができると共に該順タンブル流の保存性が高められて、該順タンブル流による燃料噴霧の点火プラグ方向への輸送を良好に行うことができ、かつ、該凹部によって燃料噴霧の受け止め効果が得られて燃料噴霧が拡散するのを抑制することができるから、成層燃焼の安定性を一段と向上することができる。
【００２９】
請求項９に記載の発明によれば、請求項１〜６の発明の効果に加えて、燃焼室内に導入された吸気は燃焼室中心を中心とするスワール流となるから、燃料噴射弁から噴射された燃料をこのスワール流によって燃焼室中心部分の点火プラグ周りに確実に輸送できて、成層燃焼の安定性をより一層向上することができる。
【００３０】
請求項１０に記載の発明によれば、請求項１〜６の発明の効果に加えて、燃焼室内に導入された吸気は燃料噴射弁の配設部分を横切って吸気弁配設側の燃焼室側面に略沿ってピストン冠面に下向きに向かう逆タンブル流となるから、吸気行程噴射を行った場合に燃料噴霧の点火プラグへの付着防止効果をより一層高めることができる。
【００３１】
請求項１１に記載の発明によれば、請求項９，１０の発明の効果に加えて、キャビティ燃焼室によってスワール又は逆タンブル流の保存性が高められると共に、燃料噴射弁から噴射された燃料噴霧をキャビティ燃焼室で受け止めて燃料噴霧が拡散するのを抑制することができるから、成層燃焼の安定性を一段と向上することができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面と共に詳述する。
【００３３】
図１，２において、１は燃焼室２の上壁を構成するシリンダヘッドで、該シリンダヘッド１には吸気弁４，４によって開閉される２つの吸気ポート３，３と、排気弁７，７によって開閉される２つの排気ポート６，６とを対向的に配設してある。
【００３４】
また、このシリンダヘッド１には燃焼室２の中心部に臨んで点火プラグ８を配設してあると共に、吸気弁４，４の配設側の側部にはこれら吸気弁４，４の中間位置から燃焼室２内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁９を配設してある。
【００３５】
ここで、前記吸気ポート３，３内には、燃焼室２内に導入される吸気の流動を強化するガス流動強化手段１１を設けて、該ガス流動強化手段１１による吸気ａの指向方向を平面視して燃料噴射弁９と点火プラグ８の略中間位置に設定してある。
【００３６】
本実施形態では前記ガス流動強化手段１１として、吸気マニホルド５内のスロットル弁１０の上流に端を発し、吸気弁４，４の近傍に開口するサブポート１２で構成しており、各サブポート１２の開口端を燃焼室２の中心部を向くようにして配置して前述のように吸気ａに指向性を与えていると共に、これらサブポート１２，１２から導入される吸気によって、燃焼室２内に燃焼室２の中心側から後述するピストン１３の冠面に下向きに向かう順タンブル流が形成されるようにしてある。
【００３７】
一方、図３，４に示すようにピストン１３の冠面には機関前方より見て中央部にエンジン前後方向に延在する円弧状の凹部１４を形成してある。
【００３８】
以上の実施形態の構造によれば、吸気行程でサブポート１２，１２により燃焼室２内に導入される吸気ａは、平面視して燃料噴射弁９と点火プラグ８の略中間位置に指向するため、吸気行程噴射を行った場合に図５，６に示すように燃料噴射弁９から噴射された燃料噴霧Ｆは、前記吸気ａによって点火プラグ８側への広がりが抑えられて該点火プラグ８に直接吹き当ることがなく、従って、機関始動時や、機関冷間時に点火プラグ８の燃料被りによるくすぶりを防止できて未燃ＨＣやスモークの発生を抑制して排気エミッションおよび燃焼安定性を向上することができる。
【００３９】
このように、吸気行程噴射時にはサブポート１２，１２から供給される吸気ａによって、点火プラグ８の燃料被りを防止できるため、前記燃料噴射弁８を大気圧下で略円錐状に広がる燃料噴霧Ｆの外周部が点火プラグ８に到達し得るような広角の噴霧角に、あるいは噴射方向に設定することが可能となり、これにより、成層燃焼時にはもともと点火プラグ８周りに燃料噴霧を漂わすことができることと、前述のようにサブポート１２，１２からの吸気によって燃焼室２内には強いタンブル流を形成できるため、該成層燃焼時に圧縮行程で噴射された燃料噴霧を点火プラグ８へ向けて確実に輸送することができて、成層燃焼の安定性を向上することができる。
【００４０】
特に、本実施形態ではピストン１３の冠面には中央部に前後方向に延在する円弧状の凹部１４を形成してあるため、図４に示すように順タンブル流ａ1 をこの凹部１４によって燃焼室２の中心部分に生成することができると共に、該順タンブル流ａ1 の保存性が高められて該順タンブル流ａ1 による燃料噴霧Ｆの点火プラグ８への輸送を良好に行うことができ、かつ、該凹部１４によって燃料噴霧Ｆの受け止め効果が得られて燃料噴霧Ｆが拡散するのを抑制することができるから、成層燃焼の安定性を一段と向上することができる。
【００４１】
また、このようにサブポート１２，１２からの吸気により燃焼室２内の順タンブル流ａ1 を強化することができることから、燃料噴射弁９から噴射された燃料噴霧Ｆはピストン２の冠面で反転された順タンブル流ａ1 で上向きに偏向されて、燃料噴霧Ｆのピストン冠面への付着を抑制できて、未燃ＨＣおよびスモークの発生を防止できると共に、ピストン冠面にデポジットが付着するのを回避することができる。
【００４２】
更に、ガス流動強化手段１１としてサブポート１２，１２による吸気を行わせるようにしてあるから、該サブポート１２，１２からの吸気によって強い順タンブル流ａ1 を形成することができ、従って、ガス流動が形成しづらい低回転時等でも確実に順タンブル流を形成できて成層燃焼を安定化することができる。
【００４３】
図１１は前述の成層燃焼運転時における燃料噴霧Ｆの挙動を模式的に示すもので、（イ）に示すように吸気行程で吸気弁４が開弁することによって、サブポート１２，１２から燃焼室２内に吸気ａが導入され、燃焼室中心部側からピストン２の冠面に下向きに向かう順タンブル流ａ1 が生成される。
【００４４】
圧縮行程では同図の（ロ）、（ハ）に示すように燃料噴射弁９から燃料が噴射されるが、この燃料噴霧Ｆはピストン２の冠面で上方へ反転される順タンブル流ａ1 によって上方へ偏向されるようになってピストン２の冠面への付着が回避されると共に、この順タンブル流ａ1 の流れに乗って燃焼室中心部の点火プラグ８に向けて輸送され、同図の（ニ）に示すように該点火プラグ８の周りに比較的濃い空燃比の混合気を形成するようになり、安定した成層燃焼を行わせることができる。
【００４５】
図７，８は本発明の第２実施形態を示すもので、本実施形態ではガス流動強化手段１１として、吸気ポート３，３内に吸気弁４，４に近接して部分遮蔽弁１５，１５を配設して、該ガス流動強化手段１１を構成している。
【００４６】
部分遮蔽弁１５，１５は何れも上半部のうち、内側半部に切欠き１５ａ，１５ａを形成してあり、これら部分遮蔽弁１５，１５は低負荷時に全閉し、高負荷時に全開するようにしてある。
【００４７】
従って、低負荷時には吸気ａは吸気ポート３，３の各上半部の内側から集中的に点火プラグ８に指向して燃焼室２内に導入されて、燃焼室２内に強い順タンブル流を生成するようになる。
【００４８】
図９に示す第３実施形態では、吸気ポート３，３内に、これら吸気ポート３，３内を上下の通路３Ａ，３Ｂに隔成する仕切板１６を吸気弁４，４の近傍にまで延在させ、下側の通路３Ｂには低負荷時に全閉し、高負荷時に全開する開閉弁１７を設けてガス流動強化手段１１を構成している。
【００４９】
従って、ガス流動を強化する条件での低負荷時には吸気ａは吸気ポート３，３の各上側の通路３Ａ，３Ａから集中的に点火プラグ８に指向して燃焼室２内に導入されて、燃焼室２内に強い順タンブル流を生成するようになる。
【００５０】
これら図７，８および図９に示す第２，第３実施形態のように、吸気ａを点火プラグ８に指向して流入するように設定することにより、吸気行程噴射を行った場合に燃料噴射弁９から噴射された燃料噴霧Ｆが点火プラグ８に吹き当るのを確実に防止することができ、特に燃焼室２内のガス流動が弱くなる低負荷時、低回転時等には、点火プラグ８に燃料が付着していた場合でもこれを吸気ａで吹き飛ばして除去できるため、点火プラグ８のくすぶりを確実に防止することができる。
【００５１】
図９に示す実施形態では吸気ポート３，３内を仕切板１６によって上下の通路３Ａ，３Ｂに隔成しているが、図１０に示す第４実施形態に示すように仕切板１６によって吸気ポート３，３内を内側通路３Ａ1 と外側通路３Ｂ1 とに隔成し、外側通路３Ｂ1 に低負荷時に全閉し、高負荷時に全開となる開閉弁１７を設けてガス流動強化手段１１を構成し、ガス流動を強化する条件での低負荷時に吸気ａを内側通路３Ａ1 ，３Ａ1 から集中的に燃料噴射弁９と点火プラグ８との略中間位置に指向して、あるいは点火プラグ８に指向して燃焼室２内に流入させ、吸気行程噴射時における点火プラグ８の燃料被りを防止するようにしてもよい。
【００５２】
前記第２，第３，第４実施形態のように、ガス流動強化手段１１を吸気ポート３，３内に設けた部分遮蔽弁１５又は開閉弁１７を備えた構成とすることにより、構造が簡単でコスト的に有利に得ることができると共に、弁開度により運転条件毎にガス流動強さを制御することができる。
【００５３】
図１２に示す第５実施形態は、ガス流動強化手段１１として前述のサブポート１２を用い、該サブポート１２を吸気ポート３，３のうち一方のポート３に開口を吸気弁４に近接して配設し、サブポート１２からの吸気ａが平面視して燃料噴射弁９と点火プラグ８との略中間位置を指向するように設定して、吸気行程噴射時における点火プラグ８の燃料被りを防止するようにすると共に、この吸気ａによって燃焼室２内に強いスワール流ａ2 を生成するようにしてある。
【００５４】
この第５実施形態のように燃焼室２内に強いスワール流ａ2 を生成させるようにした場合、図１３，１４に示すようにピストン１３の冠面には、吸気弁配置側に偏寄してキャビティ燃焼室１８を形成して、このキャビティ燃焼室１８によって成層燃焼時におけるスワール流ａ2 の保存性と燃料噴霧Ｆの保持性とを高めるようにすることが望ましい。
【００５５】
従って、この第５実施形態の場合にあってもガス流動を強化する条件での低負荷時にはサブポート１２からの吸気ａが燃料噴射弁９と点火プラグ８との略中間位置を指向するようになるから、吸気行程噴射時における点火プラグ８の燃料被りによるくすぶりを回避することができる。
【００５６】
成層燃焼時には図１２の（イ）に示すように、吸気行程で吸気弁４が開弁すると、サブポート１２から燃焼室２内に吸気ａが導入されることによって該吸気ａに燃焼室２の中心部を中心とする一方向への略水平な旋回指向性が付与され、該燃焼室２内に強いスワール流ａ2 が生成される。
【００５７】
圧縮行程では同図の（ロ）、（ハ）、（ニ）に示すようにスワール流ａ2 がピストン冠面のキャビティ燃焼室１８によって保存され、該圧縮行程で燃料噴射弁９からキャビティ燃焼室１８に向けて燃料が噴射されると、この燃料噴霧Ｆは前記スワール流ａ2 に乗って点火プラグ８側へ輸送され、同図（ホ）に示すように該点火プラグ８の周りに比較的濃い空燃比の混合気を形成するようになり、安定した成層燃焼を行わせることができる。
【００５８】
なお、前記各実施形態ではガス流動強化手段１１によって燃焼室２内に強い順タンブル流ａ1 又はスワール流ａ2 を生成するようにしてあるが、この他、図示は省略したがガス流動強化手段１１によって燃焼室２内に逆タンブル流を生成するように構成することもでき、この場合、ガス流動強化手段１１から燃焼室２内に導入される吸気ａは、燃料噴射弁９の配設部分を横切って吸気弁配置側の燃焼室側面に略沿ってピストン冠面に下向きに向かう逆タンブル流を生成するようになるから、吸気行程噴射を行った場合に燃料噴霧Ｆの点火プラグ８への付着防止効果をより一層高めることができる。
【００５９】
また、この逆タンブル仕様の場合は図１３，１４に示したものと同様にピストン１３の冠面に吸気弁配置側に偏寄してキャビティ燃焼室１８を形成して、成層燃焼時における逆タンブル流の保存性と燃料噴霧Ｆの保持性を高めるようにすることが望ましい。
【００６０】
ここで、前記何れの実施形態にあっても、燃料噴射弁９の燃料噴射期間を、吸気弁リフトが最大となる時期を含むように設定することが望ましい。
【００６１】
このような燃料噴射弁９の燃料噴射期間の設定を行った場合、ガス流動強化手段１１から導入される吸気量が最大となる時期に燃料噴射が行われるため、燃料噴霧Ｆの点火プラグ８への付着防止効果をより一層高めることができる。
【００６２】
その効果は特に始動時や、暖機運転時等の比較的燃料供給量の多い運転条件下で顕著である。即ち、強いガス流動に乗って噴霧燃料が燃焼室内に供給されるため、ガス流動が弱い場合に発生する、燃料の局所的な集中が避けられ、これが点火プラグの燻りに対して悪影響を与える様な現象が解消される。比較的低水温での始動時や始動後の暖機運転時等に大きい効果が得られるのである。尚、機関暖機後であっても、燃料供給量の多い条件で適用しても同等の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を示す略示的断面説明図。
【図２】同実施形態の燃焼室および吸気系を下側から見た説明図。
【図３】同実施形態におけるピストンの平面図。
【図４】図３のＡ−Ａ線に沿う断面図。
【図５】同実施形態における吸気と燃料噴霧との挙動を示す図１と同様の説明図。
【図６】同実施形態における吸気と燃料噴霧との挙動を示す図２と同様の説明図。
【図７】本発明の第２実施形態を示す略示的断面説明図。
【図８】同実施形態の燃焼室および吸気系を下側から見た説明図。
【図９】本発明の第３実施形態を示す略示的断面説明図。
【図１０】本発明の第４実施形態の燃焼室及び吸気系を下側から見た説明図。
【図１１】本発明の第１実施形態における成層燃焼時の吸気および燃料噴霧の挙動を示す説明図。
【図１２】本発明の第５実施形態における成層燃焼時の吸気および燃料噴霧の挙動を示す説明図。
【図１３】同実施形態におけるピストンの平面図。
【図１４】図１３のＢ−Ｂ線に沿う断面図。
【符号の説明】
２ 燃焼室
３ 吸気ポート
４ 吸気弁
５ 吸気マニホルド
８ 点火プラグ
９ 燃料噴射弁
１０ スロットル弁
１１ ガス流動強化手段
１２ サブポート
１３ ピストン
１４ 凹部
１５ 部分遮蔽弁
１６ 仕切板
１７ 開閉弁
１８ キャビティ燃焼室
【発明の属する技術分野】
本発明は筒内噴射式火花点火機関の吸気制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
筒内噴射式火花点火機関は、例えば特開平６−８１６５１号公報に示されているように、燃焼室内の吸気に逆タンブル流や順タンブル流等のガス流動を付与し、圧縮行程で燃料噴射弁より噴射した燃料をこのガス流動に乗せて、燃焼室の略中心部分に配設した点火プラグへ輸送して成層燃焼を良好に行えるようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
成層燃焼の安定性を高めるためには、前述のように点火プラグ周りに確実に噴霧燃料を存在させることが肝要であり、そのためには燃料噴射弁の燃料噴霧角度を可及的に広角にするか、あるいは燃料噴霧の向きを上向き加減として、略円錐状に噴射される燃料噴霧がもともと点火プラグ周りに漂うようにすれば、点火プラグ周りへの燃料の輸送がより確実となって成層燃焼の安定性を一段と高めることができる。
【０００４】
ところが、このように初めから燃料噴射弁から噴射された燃料噴霧が点火プラグ周りに存在し得るような燃料噴射弁の設定を行った場合、燃焼室内のガス流動が弱い機関始動時や、機関の冷間時等に点火プラグに燃料噴霧が直接かかってくすぶりの原因となってしまう。
【０００５】
そこで、本発明は燃料を点火プラグ周りに向けて噴霧させて成層燃焼を一段と高めることができると共に、特に機関始動時や冷機時等の燃料供給量の多い運転域において点火プラグの燃料被りによるくすぶりを回避することができる筒内噴射式火花点火機関を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明にあっては、燃焼室の略中心部分に点火プラグを配設すると共に、燃焼室の吸気弁配置側の側部に燃料噴射弁を配設した筒内噴射式火花点火機関において、前記吸気弁により開閉される吸気ポート内に、燃焼室内に導入される吸気の流動を強化するガス流動強化手段を設け、該ガス流動強化手段による吸気を燃料噴射弁の噴射口と点火プラグの点火位置との略中間位置に指向させ、燃料噴射弁の燃料噴霧角および噴射方向を、大気圧下で略円錐状に広がる燃料噴霧の外周部が点火プラグに到達し得るように設定したことを特徴としている。
【０００７】
請求項２の発明にあっては、燃焼室の略中心部分に点火プラグを配設すると共に、燃焼室の吸気弁配置側の側部に燃料噴射弁を配設した筒内噴射式火花点火機関において、前記吸気弁により開閉される吸気ポート内に、燃焼室内に導入される吸気の流動を強化するガス流動強化手段を設け、該ガス流動強化手段による吸気を燃料噴射弁の噴射口と点火プラグの点火位置との間の点火プラグ付近に指向させ、燃料噴射弁の燃料噴霧角および噴射方向を、大気圧下で略円錐状に広がる燃料噴霧の外周部が点火プラグに到達し得るように設定したことを特徴としている。
【０００８】
請求項３の発明にあっては、請求項１，２に記載のガス流動強化手段を、吸気マニホルド内のスロットル弁上流に端を発し、吸気弁の近傍に開口するサブポートで構成したことを特徴としている。
【０００９】
請求項４の発明にあっては、請求項１，２に記載のガス流動強化手段を、吸気ポート内の吸気弁近傍に設けられて、低負荷時に吸気ポートを部分的に遮蔽し、高負荷時に吸気ポートを開放する部分遮蔽弁で構成したことを特徴としている。
【００１０】
請求項５の発明にあっては、請求項１，２に記載のガス流動強化手段を、吸気ポート内に吸気弁近傍にまで延在されて該吸気ポート内を２つの通路に隔成する仕切板と、該仕切板により隔成された一方の通路に設けられて低負荷時に全閉し、高負荷時に全開する開閉弁とで構成したことを特徴としている。
【００１１】
請求項６の発明にあっては、請求項１〜５に記載の燃料噴射弁の燃料噴射期間を吸気弁リフトが最大となる時期を含むように設定したことを特徴としている。
【００１３】
請求項７の発明にあっては、請求項１〜６に記載のガス流動強化手段により燃焼室内に順タンブル流を生成するようにしたことを特徴としている。
【００１４】
請求項８の発明にあっては、請求項７に記載の燃焼室内のピストン冠面には、機関前方より見て中央部にエンジン前後方向に延在する円弧状の凹部が形成されていることを特徴としている。
【００１５】
請求項９の発明にあっては、請求項１〜６に記載のガス流動強化手段により燃焼室内にスワールを生成するようにしたことを特徴としている。
【００１６】
請求項１０の発明にあっては、請求項１〜６に記載のガス流動強化手段により、燃焼室内に逆タンブル流を生成するようにしたことを特徴としている。
【００１７】
請求項１１の発明にあっては、請求項９，１０に記載の燃焼室内のピストン冠面には吸気弁配置側に偏寄して、圧縮行程で燃料噴射弁から燃料が噴射された際に、この燃料噴霧を受容するキャビティ燃焼室が形成されていることを特徴としている。
【００１８】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、吸気行程でガス流動強化手段により燃焼室内に導入される吸気を、燃料噴射弁の噴射口と点火プラグの点火位置との略中間位置に指向させたため、吸気行程噴射を行った場合に燃料噴射弁から噴射された燃料噴霧が点火プラグに吹き当ることがなく、従って、機関始動時や、機関冷間時に点火プラグの燃料被りによるくすぶりを防止できて未燃ＨＣやスモークの発生を抑制して排気エミッションおよび燃焼安定性を向上することができる。
【００１９】
また、ガス流動強化手段によって燃焼室内のガス流動を強められるため、成層燃焼時に圧縮行程で噴射された燃料噴霧を燃焼室中央部の点火プラグへ確実に輸送できて、成層燃焼の安定性を向上することができる。
【００２０】
更に、前述のように吸気行程噴射時にガス流動強化手段によって、点火プラグの燃料被りを防止できるため、燃料噴射弁の噴霧角の広角化等が可能となって成層燃焼の安定性を更に高めることができる。そして、燃料噴射弁の燃料噴霧角および噴射方向を、大気圧下で略円錐状に広がる燃料噴霧の外周部が点火プラグに到達し得るように設定してあるため、成層燃焼時にはもともと点火プラグ周りに燃料噴霧を漂わすことができて、成層燃焼をより一層安定化させることができる。
【００２１】
請求項２に記載の発明によれば、吸気行程でガス流動強化手段により燃焼室内に導入される吸気は、点火プラグ付近に指向して流入するようになるため、吸気行程噴射を行った場合に燃料噴射弁から噴射された燃料噴霧が点火プラグに吹き当ることがなく、従って、機関始動時のような低負荷時や、機関冷間時に点火プラグの燃料被りによるくすぶりを防止できて未燃ＨＣやスモークの発生を抑制して排気エミッションを向上することができ、特に燃焼室内のガス流動が弱くなる低負荷時、低回転時等には、点火プラグに燃料が付着していた場合でもこれを吸気で吹き飛ばして除去できるため、前記くすぶりを確実に防止することができる。
【００２２】
また、請求項１の発明と同様にガス流動強化手段の付設によって、成層燃焼の安定性を一段と高めることができる。そして、燃料噴射弁の燃料噴霧角および噴射方向を、大気圧下で略円錐状に広がる燃料噴霧の外周部が点火プラグに到達し得るように設定してあるため、成層燃焼時にはもともと点火プラグ周りに燃料噴霧を漂わすことができて、成層燃焼をより一層安定化させることができる。
【００２３】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１，２の発明の効果に加えて、ガス流動強化手段を、一端がスロットル弁上流に開口し、他端が吸気弁の近傍に開口するサブポートで構成してあるから、該サブポートからの吸気によって強いガス流動を形成することができ、従って、ガス流動が形成しづらい低回転時等でも確実にガス流動を形成できて成層燃焼を安定化することができる。
【００２４】
請求項４，５に記載の発明によれば、請求項１，２の発明の効果に加えて、ガス流動強化手段を吸気ポート内に設けた部分遮蔽弁又は開閉弁を備えた構成としてあるため、構造が簡単でコスト的に有利に得ることができると共に、弁開度により運転条件毎にガス流動強さを制御することができる。
【００２５】
請求項６に記載の発明によれば、請求項１〜５の発明の効果に加えて、燃料噴射弁の燃料噴射期間を吸気弁リフトが最大となる時期を含むように設定してあるため、ガス流動強化手段から導入される吸気量が最大となる時期に燃料噴射が行われるため、燃料噴霧の点火プラグへの付着防止効果をより一層高めることができる。
【００２７】
請求項７に記載の発明によれば、請求項１〜６の発明の効果に加えて、燃焼室内に導入された吸気は燃焼室の中心側からピストン冠面に下向きに向かう順タンブル流となるから、燃料噴射弁から噴射された燃料はピストン冠面で反転された順タンブル流で上向きに偏向されて、燃料噴霧のピストン冠面への付着を抑制できて、未燃ＨＣおよびスモークの発生を防止できると共に、ピストン冠面にデポジットが発生するのを回避することができる。
【００２８】
請求項８に記載の発明によれば、請求項７の発明の効果に加えて、ピストン冠面中央部の円弧状の凹部によって、順タンブル流を燃焼室の略中心部分に生成することができると共に該順タンブル流の保存性が高められて、該順タンブル流による燃料噴霧の点火プラグ方向への輸送を良好に行うことができ、かつ、該凹部によって燃料噴霧の受け止め効果が得られて燃料噴霧が拡散するのを抑制することができるから、成層燃焼の安定性を一段と向上することができる。
【００２９】
請求項９に記載の発明によれば、請求項１〜６の発明の効果に加えて、燃焼室内に導入された吸気は燃焼室中心を中心とするスワール流となるから、燃料噴射弁から噴射された燃料をこのスワール流によって燃焼室中心部分の点火プラグ周りに確実に輸送できて、成層燃焼の安定性をより一層向上することができる。
【００３０】
請求項１０に記載の発明によれば、請求項１〜６の発明の効果に加えて、燃焼室内に導入された吸気は燃料噴射弁の配設部分を横切って吸気弁配設側の燃焼室側面に略沿ってピストン冠面に下向きに向かう逆タンブル流となるから、吸気行程噴射を行った場合に燃料噴霧の点火プラグへの付着防止効果をより一層高めることができる。
【００３１】
請求項１１に記載の発明によれば、請求項９，１０の発明の効果に加えて、キャビティ燃焼室によってスワール又は逆タンブル流の保存性が高められると共に、燃料噴射弁から噴射された燃料噴霧をキャビティ燃焼室で受け止めて燃料噴霧が拡散するのを抑制することができるから、成層燃焼の安定性を一段と向上することができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面と共に詳述する。
【００３３】
図１，２において、１は燃焼室２の上壁を構成するシリンダヘッドで、該シリンダヘッド１には吸気弁４，４によって開閉される２つの吸気ポート３，３と、排気弁７，７によって開閉される２つの排気ポート６，６とを対向的に配設してある。
【００３４】
また、このシリンダヘッド１には燃焼室２の中心部に臨んで点火プラグ８を配設してあると共に、吸気弁４，４の配設側の側部にはこれら吸気弁４，４の中間位置から燃焼室２内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁９を配設してある。
【００３５】
ここで、前記吸気ポート３，３内には、燃焼室２内に導入される吸気の流動を強化するガス流動強化手段１１を設けて、該ガス流動強化手段１１による吸気ａの指向方向を平面視して燃料噴射弁９と点火プラグ８の略中間位置に設定してある。
【００３６】
本実施形態では前記ガス流動強化手段１１として、吸気マニホルド５内のスロットル弁１０の上流に端を発し、吸気弁４，４の近傍に開口するサブポート１２で構成しており、各サブポート１２の開口端を燃焼室２の中心部を向くようにして配置して前述のように吸気ａに指向性を与えていると共に、これらサブポート１２，１２から導入される吸気によって、燃焼室２内に燃焼室２の中心側から後述するピストン１３の冠面に下向きに向かう順タンブル流が形成されるようにしてある。
【００３７】
一方、図３，４に示すようにピストン１３の冠面には機関前方より見て中央部にエンジン前後方向に延在する円弧状の凹部１４を形成してある。
【００３８】
以上の実施形態の構造によれば、吸気行程でサブポート１２，１２により燃焼室２内に導入される吸気ａは、平面視して燃料噴射弁９と点火プラグ８の略中間位置に指向するため、吸気行程噴射を行った場合に図５，６に示すように燃料噴射弁９から噴射された燃料噴霧Ｆは、前記吸気ａによって点火プラグ８側への広がりが抑えられて該点火プラグ８に直接吹き当ることがなく、従って、機関始動時や、機関冷間時に点火プラグ８の燃料被りによるくすぶりを防止できて未燃ＨＣやスモークの発生を抑制して排気エミッションおよび燃焼安定性を向上することができる。
【００３９】
このように、吸気行程噴射時にはサブポート１２，１２から供給される吸気ａによって、点火プラグ８の燃料被りを防止できるため、前記燃料噴射弁８を大気圧下で略円錐状に広がる燃料噴霧Ｆの外周部が点火プラグ８に到達し得るような広角の噴霧角に、あるいは噴射方向に設定することが可能となり、これにより、成層燃焼時にはもともと点火プラグ８周りに燃料噴霧を漂わすことができることと、前述のようにサブポート１２，１２からの吸気によって燃焼室２内には強いタンブル流を形成できるため、該成層燃焼時に圧縮行程で噴射された燃料噴霧を点火プラグ８へ向けて確実に輸送することができて、成層燃焼の安定性を向上することができる。
【００４０】
特に、本実施形態ではピストン１３の冠面には中央部に前後方向に延在する円弧状の凹部１４を形成してあるため、図４に示すように順タンブル流ａ1 をこの凹部１４によって燃焼室２の中心部分に生成することができると共に、該順タンブル流ａ1 の保存性が高められて該順タンブル流ａ1 による燃料噴霧Ｆの点火プラグ８への輸送を良好に行うことができ、かつ、該凹部１４によって燃料噴霧Ｆの受け止め効果が得られて燃料噴霧Ｆが拡散するのを抑制することができるから、成層燃焼の安定性を一段と向上することができる。
【００４１】
また、このようにサブポート１２，１２からの吸気により燃焼室２内の順タンブル流ａ1 を強化することができることから、燃料噴射弁９から噴射された燃料噴霧Ｆはピストン２の冠面で反転された順タンブル流ａ1 で上向きに偏向されて、燃料噴霧Ｆのピストン冠面への付着を抑制できて、未燃ＨＣおよびスモークの発生を防止できると共に、ピストン冠面にデポジットが付着するのを回避することができる。
【００４２】
更に、ガス流動強化手段１１としてサブポート１２，１２による吸気を行わせるようにしてあるから、該サブポート１２，１２からの吸気によって強い順タンブル流ａ1 を形成することができ、従って、ガス流動が形成しづらい低回転時等でも確実に順タンブル流を形成できて成層燃焼を安定化することができる。
【００４３】
図１１は前述の成層燃焼運転時における燃料噴霧Ｆの挙動を模式的に示すもので、（イ）に示すように吸気行程で吸気弁４が開弁することによって、サブポート１２，１２から燃焼室２内に吸気ａが導入され、燃焼室中心部側からピストン２の冠面に下向きに向かう順タンブル流ａ1 が生成される。
【００４４】
圧縮行程では同図の（ロ）、（ハ）に示すように燃料噴射弁９から燃料が噴射されるが、この燃料噴霧Ｆはピストン２の冠面で上方へ反転される順タンブル流ａ1 によって上方へ偏向されるようになってピストン２の冠面への付着が回避されると共に、この順タンブル流ａ1 の流れに乗って燃焼室中心部の点火プラグ８に向けて輸送され、同図の（ニ）に示すように該点火プラグ８の周りに比較的濃い空燃比の混合気を形成するようになり、安定した成層燃焼を行わせることができる。
【００４５】
図７，８は本発明の第２実施形態を示すもので、本実施形態ではガス流動強化手段１１として、吸気ポート３，３内に吸気弁４，４に近接して部分遮蔽弁１５，１５を配設して、該ガス流動強化手段１１を構成している。
【００４６】
部分遮蔽弁１５，１５は何れも上半部のうち、内側半部に切欠き１５ａ，１５ａを形成してあり、これら部分遮蔽弁１５，１５は低負荷時に全閉し、高負荷時に全開するようにしてある。
【００４７】
従って、低負荷時には吸気ａは吸気ポート３，３の各上半部の内側から集中的に点火プラグ８に指向して燃焼室２内に導入されて、燃焼室２内に強い順タンブル流を生成するようになる。
【００４８】
図９に示す第３実施形態では、吸気ポート３，３内に、これら吸気ポート３，３内を上下の通路３Ａ，３Ｂに隔成する仕切板１６を吸気弁４，４の近傍にまで延在させ、下側の通路３Ｂには低負荷時に全閉し、高負荷時に全開する開閉弁１７を設けてガス流動強化手段１１を構成している。
【００４９】
従って、ガス流動を強化する条件での低負荷時には吸気ａは吸気ポート３，３の各上側の通路３Ａ，３Ａから集中的に点火プラグ８に指向して燃焼室２内に導入されて、燃焼室２内に強い順タンブル流を生成するようになる。
【００５０】
これら図７，８および図９に示す第２，第３実施形態のように、吸気ａを点火プラグ８に指向して流入するように設定することにより、吸気行程噴射を行った場合に燃料噴射弁９から噴射された燃料噴霧Ｆが点火プラグ８に吹き当るのを確実に防止することができ、特に燃焼室２内のガス流動が弱くなる低負荷時、低回転時等には、点火プラグ８に燃料が付着していた場合でもこれを吸気ａで吹き飛ばして除去できるため、点火プラグ８のくすぶりを確実に防止することができる。
【００５１】
図９に示す実施形態では吸気ポート３，３内を仕切板１６によって上下の通路３Ａ，３Ｂに隔成しているが、図１０に示す第４実施形態に示すように仕切板１６によって吸気ポート３，３内を内側通路３Ａ1 と外側通路３Ｂ1 とに隔成し、外側通路３Ｂ1 に低負荷時に全閉し、高負荷時に全開となる開閉弁１７を設けてガス流動強化手段１１を構成し、ガス流動を強化する条件での低負荷時に吸気ａを内側通路３Ａ1 ，３Ａ1 から集中的に燃料噴射弁９と点火プラグ８との略中間位置に指向して、あるいは点火プラグ８に指向して燃焼室２内に流入させ、吸気行程噴射時における点火プラグ８の燃料被りを防止するようにしてもよい。
【００５２】
前記第２，第３，第４実施形態のように、ガス流動強化手段１１を吸気ポート３，３内に設けた部分遮蔽弁１５又は開閉弁１７を備えた構成とすることにより、構造が簡単でコスト的に有利に得ることができると共に、弁開度により運転条件毎にガス流動強さを制御することができる。
【００５３】
図１２に示す第５実施形態は、ガス流動強化手段１１として前述のサブポート１２を用い、該サブポート１２を吸気ポート３，３のうち一方のポート３に開口を吸気弁４に近接して配設し、サブポート１２からの吸気ａが平面視して燃料噴射弁９と点火プラグ８との略中間位置を指向するように設定して、吸気行程噴射時における点火プラグ８の燃料被りを防止するようにすると共に、この吸気ａによって燃焼室２内に強いスワール流ａ2 を生成するようにしてある。
【００５４】
この第５実施形態のように燃焼室２内に強いスワール流ａ2 を生成させるようにした場合、図１３，１４に示すようにピストン１３の冠面には、吸気弁配置側に偏寄してキャビティ燃焼室１８を形成して、このキャビティ燃焼室１８によって成層燃焼時におけるスワール流ａ2 の保存性と燃料噴霧Ｆの保持性とを高めるようにすることが望ましい。
【００５５】
従って、この第５実施形態の場合にあってもガス流動を強化する条件での低負荷時にはサブポート１２からの吸気ａが燃料噴射弁９と点火プラグ８との略中間位置を指向するようになるから、吸気行程噴射時における点火プラグ８の燃料被りによるくすぶりを回避することができる。
【００５６】
成層燃焼時には図１２の（イ）に示すように、吸気行程で吸気弁４が開弁すると、サブポート１２から燃焼室２内に吸気ａが導入されることによって該吸気ａに燃焼室２の中心部を中心とする一方向への略水平な旋回指向性が付与され、該燃焼室２内に強いスワール流ａ2 が生成される。
【００５７】
圧縮行程では同図の（ロ）、（ハ）、（ニ）に示すようにスワール流ａ2 がピストン冠面のキャビティ燃焼室１８によって保存され、該圧縮行程で燃料噴射弁９からキャビティ燃焼室１８に向けて燃料が噴射されると、この燃料噴霧Ｆは前記スワール流ａ2 に乗って点火プラグ８側へ輸送され、同図（ホ）に示すように該点火プラグ８の周りに比較的濃い空燃比の混合気を形成するようになり、安定した成層燃焼を行わせることができる。
【００５８】
なお、前記各実施形態ではガス流動強化手段１１によって燃焼室２内に強い順タンブル流ａ1 又はスワール流ａ2 を生成するようにしてあるが、この他、図示は省略したがガス流動強化手段１１によって燃焼室２内に逆タンブル流を生成するように構成することもでき、この場合、ガス流動強化手段１１から燃焼室２内に導入される吸気ａは、燃料噴射弁９の配設部分を横切って吸気弁配置側の燃焼室側面に略沿ってピストン冠面に下向きに向かう逆タンブル流を生成するようになるから、吸気行程噴射を行った場合に燃料噴霧Ｆの点火プラグ８への付着防止効果をより一層高めることができる。
【００５９】
また、この逆タンブル仕様の場合は図１３，１４に示したものと同様にピストン１３の冠面に吸気弁配置側に偏寄してキャビティ燃焼室１８を形成して、成層燃焼時における逆タンブル流の保存性と燃料噴霧Ｆの保持性を高めるようにすることが望ましい。
【００６０】
ここで、前記何れの実施形態にあっても、燃料噴射弁９の燃料噴射期間を、吸気弁リフトが最大となる時期を含むように設定することが望ましい。
【００６１】
このような燃料噴射弁９の燃料噴射期間の設定を行った場合、ガス流動強化手段１１から導入される吸気量が最大となる時期に燃料噴射が行われるため、燃料噴霧Ｆの点火プラグ８への付着防止効果をより一層高めることができる。
【００６２】
その効果は特に始動時や、暖機運転時等の比較的燃料供給量の多い運転条件下で顕著である。即ち、強いガス流動に乗って噴霧燃料が燃焼室内に供給されるため、ガス流動が弱い場合に発生する、燃料の局所的な集中が避けられ、これが点火プラグの燻りに対して悪影響を与える様な現象が解消される。比較的低水温での始動時や始動後の暖機運転時等に大きい効果が得られるのである。尚、機関暖機後であっても、燃料供給量の多い条件で適用しても同等の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を示す略示的断面説明図。
【図２】同実施形態の燃焼室および吸気系を下側から見た説明図。
【図３】同実施形態におけるピストンの平面図。
【図４】図３のＡ−Ａ線に沿う断面図。
【図５】同実施形態における吸気と燃料噴霧との挙動を示す図１と同様の説明図。
【図６】同実施形態における吸気と燃料噴霧との挙動を示す図２と同様の説明図。
【図７】本発明の第２実施形態を示す略示的断面説明図。
【図８】同実施形態の燃焼室および吸気系を下側から見た説明図。
【図９】本発明の第３実施形態を示す略示的断面説明図。
【図１０】本発明の第４実施形態の燃焼室及び吸気系を下側から見た説明図。
【図１１】本発明の第１実施形態における成層燃焼時の吸気および燃料噴霧の挙動を示す説明図。
【図１２】本発明の第５実施形態における成層燃焼時の吸気および燃料噴霧の挙動を示す説明図。
【図１３】同実施形態におけるピストンの平面図。
【図１４】図１３のＢ−Ｂ線に沿う断面図。
【符号の説明】
２ 燃焼室
３ 吸気ポート
４ 吸気弁
５ 吸気マニホルド
８ 点火プラグ
９ 燃料噴射弁
１０ スロットル弁
１１ ガス流動強化手段
１２ サブポート
１３ ピストン
１４ 凹部
１５ 部分遮蔽弁
１６ 仕切板
１７ 開閉弁
１８ キャビティ燃焼室
Claims (11)
- 燃焼室の略中心部分に点火プラグを配設すると共に、燃焼室の吸気弁配置側の側部に燃料噴射弁を配設した筒内噴射式火花点火機関において、前記吸気弁により開閉される吸気ポート内に、燃焼室内に導入される吸気の流動を強化するガス流動強化手段を設け、該ガス流動強化手段による吸気を燃料噴射弁の噴射口と点火プラグの点火位置との略中間位置に指向させ、燃料噴射弁の燃料噴霧角および噴射方向を、大気圧下で略円錐状に広がる燃料噴霧の外周部が点火プラグに到達し得るように設定したことを特徴とする筒内噴射式火花点火機関の吸気制御装置。
- 燃焼室の略中心部分に点火プラグを配設すると共に、燃焼室の吸気弁配置側の側部に燃料噴射弁を配設した筒内噴射式火花点火機関において、前記吸気弁により開閉される吸気ポート内に、燃焼室内に導入される吸気の流動を強化するガス流動強化手段を設け、該ガス流動強化手段による吸気を燃料噴射弁の噴射口と点火プラグの点火位置との間の点火プラグ付近に指向させ、燃料噴射弁の燃料噴霧角および噴射方向を、大気圧下で略円錐状に広がる燃料噴霧の外周部が点火プラグに到達し得るように設定したことを特徴とする筒内噴射式火花点火機関の吸気制御装置。
- ガス流動強化手段を、吸気マニホルド内のスロットル弁上流に端を発し、吸気弁の近傍に開口するサブポートで構成したことを特徴とする請求項１，２に記載の筒内噴射式火花点火機関の吸気制御装置。
- ガス流動強化手段を、吸気ポート内の吸気弁近傍に設けられて、低負荷時に吸気ポートを部分的に遮蔽し、高負荷時に吸気ポートを開放する部分遮蔽弁で構成したことを特徴とする請求項１，２に記載の筒内噴射式火花点火機関の吸気制御装置。
- ガス流動強化手段を、吸気ポート内に吸気弁近傍にまで延在されて該吸気ポート内を２つの通路に隔成する仕切板と、該仕切板により隔成された一方の通路に設けられて低負荷時に全閉し、高負荷時に全開する開閉弁とで構成したことを特徴とする請求項１，２に記載の筒内噴射式火花点火機関の吸気制御装置。
- 燃料噴射弁の燃料噴射期間を吸気弁リフトが最大となる時期を含むように設定したことを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の筒内噴射式火花点火機関の吸気制御装置。
- ガス流動強化手段により燃焼室内に順タンブル流を生成するようにしたことを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の筒内噴射式火花点火機関の吸気制御装置。
- ピストン冠面には機関前方より見て中央部にエンジンの前後方向に延在する円弧状の凹部が形成されていることを特徴とする請求項７に記載の筒内噴射式火花点火機関の吸気制御装置。
- ガス流動強化手段により燃焼室内にスワールを生成するようにしたことを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の筒内噴射式火花点火機関の吸気制御装置。
- ガス流動強化手段により燃焼室内に逆タンブル流を生成するようにしたことを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の筒内噴射式火花点火機関の吸気制御装置。
- ピストン冠面には吸気弁配置側に偏寄して、圧縮行程で燃料噴射弁から燃料が噴射された際に、この燃料噴霧を受容するキャビティ燃焼室が形成されていることを特徴とする請求項９，１０の何れかに記載の筒内噴射式火花点火機関の吸気制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14971898A JP3695145B2 (ja) | 1998-05-29 | 1998-05-29 | 筒内噴射式火花点火機関の吸気制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14971898A JP3695145B2 (ja) | 1998-05-29 | 1998-05-29 | 筒内噴射式火花点火機関の吸気制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11343855A JPH11343855A (ja) | 1999-12-14 |
| JP3695145B2 true JP3695145B2 (ja) | 2005-09-14 |
Family
ID=15481313
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14971898A Expired - Lifetime JP3695145B2 (ja) | 1998-05-29 | 1998-05-29 | 筒内噴射式火花点火機関の吸気制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3695145B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100302810B1 (ko) * | 1999-06-30 | 2001-09-22 | 이계안 | 차량용 전자 공압식 변속기의 변속 제어 방법 |
| JP2004218646A (ja) * | 2004-03-22 | 2004-08-05 | Hitachi Ltd | 筒内噴射型内燃機関 |
| JP4311300B2 (ja) * | 2004-08-03 | 2009-08-12 | 日産自動車株式会社 | 筒内直接噴射式火花点火内燃機関の制御装置 |
| JP2006274945A (ja) * | 2005-03-29 | 2006-10-12 | Mazda Motor Corp | 火花点火式直噴エンジン |
| JP6191641B2 (ja) * | 2015-03-23 | 2017-09-06 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関 |
-
1998
- 1998-05-29 JP JP14971898A patent/JP3695145B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11343855A (ja) | 1999-12-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7077106B2 (en) | Spark ignition internal combustion engine | |
| KR100556648B1 (ko) | 실린더 내부 직접분사 불꽃점화 엔진 | |
| JPH11200866A (ja) | 筒内噴射式火花点火機関 | |
| JP3733721B2 (ja) | 直噴火花点火式内燃機関 | |
| JP2004204835A (ja) | 火花点火式内燃機関 | |
| JPH09137727A (ja) | 点火制御直接燃料噴射内燃機関 | |
| JP3695145B2 (ja) | 筒内噴射式火花点火機関の吸気制御装置 | |
| JPH10317975A (ja) | 筒内直接噴射式火花点火機関 | |
| JPH09280055A (ja) | 直接筒内噴射式火花点火エンジン | |
| JP3692860B2 (ja) | 筒内噴射式火花点火機関 | |
| JP2004108161A (ja) | 筒内噴射式内燃機関 | |
| JP3695143B2 (ja) | 筒内噴射式火花点火機関 | |
| JP3428372B2 (ja) | 直接筒内噴射式火花点火内燃機関 | |
| JP3937545B2 (ja) | 筒内噴射式火花点火機関 | |
| JP3189564B2 (ja) | 筒内噴射式火花点火機関 | |
| JP3591141B2 (ja) | 筒内直接噴射式火花点火内燃機関 | |
| JP3726503B2 (ja) | 直噴火花点火式内燃機関 | |
| JPH06249109A (ja) | エンジンの燃料噴射装置 | |
| JP3644323B2 (ja) | 直噴火花点火式内燃機関 | |
| JP3163979B2 (ja) | 筒内噴射式エンジン | |
| JP3823607B2 (ja) | 直噴火花点火式内燃機関 | |
| JPH11351012A (ja) | 直接筒内噴射式火花点火機関 | |
| JP3991888B2 (ja) | 直噴火花点火式内燃機関 | |
| JP3956539B2 (ja) | 筒内噴射式火花点火機関 | |
| JP3644199B2 (ja) | 筒内噴射式内燃機関 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040914 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050104 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050303 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20050607 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20050620 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090708 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100708 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110708 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120708 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120708 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130708 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140708 Year of fee payment: 9 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |