JP3743895B2 - In-cylinder injection engine - Google Patents

In-cylinder injection engine Download PDF

Info

Publication number
JP3743895B2
JP3743895B2 JP29093496A JP29093496A JP3743895B2 JP 3743895 B2 JP3743895 B2 JP 3743895B2 JP 29093496 A JP29093496 A JP 29093496A JP 29093496 A JP29093496 A JP 29093496A JP 3743895 B2 JP3743895 B2 JP 3743895B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
combustion chamber
fuel
cylinder
piston
intake
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
Application number
JP29093496A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH10131757A (en
Inventor
敏雄 山地
敬二 実吉
弘二 森川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Subaru Corp
Original Assignee
Fuji Jukogyo KK
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Jukogyo KK filed Critical Fuji Jukogyo KK
Priority to JP29093496A priority Critical patent/JP3743895B2/en
Publication of JPH10131757A publication Critical patent/JPH10131757A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3743895B2 publication Critical patent/JP3743895B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/24Cylinder heads
    • F02F1/242Arrangement of spark plugs or injectors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/24Cylinder heads
    • F02F1/42Shape or arrangement of intake or exhaust channels in cylinder heads
    • F02F1/4214Shape or arrangement of intake or exhaust channels in cylinder heads specially adapted for four or more valves per cylinder
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F3/00Pistons 
    • F02F3/26Pistons  having combustion chamber in piston head
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00Other engines
    • F02B75/12Other methods of operation
    • F02B2075/125Direct injection in the combustion chamber for spark ignition engines, i.e. not in pre-combustion chamber
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B2275/00Other engines, components or details, not provided for in other groups of this subclass
    • F02B2275/48Tumble motion in gas movement in cylinder
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B23/00Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
    • F02B23/08Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition
    • F02B23/10Other 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
    • F02B23/101Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition with separate admission of air and fuel into cylinder the injector being placed on or close to the cylinder centre axis, e.g. with mixture formation using spray guided concepts
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/24Cylinder heads
    • F02F2001/241Cylinder heads specially adapted to pent roof shape of the combustion chamber
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料をシリンダ内に直接噴射する筒内噴射式エンジンの燃焼室に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より、エンジンの燃費を向上させる手法として、理論熱効率の向上、ポンピングロスの低減、フリクションの低減などが提唱されている。そのうち理論熱効率の向上やポンピングロスの低減を図るために、燃焼室内の圧縮比または膨脹比を上昇させる方法の他に、希薄燃焼制御や高EGR(exhaust gas recirculation )燃焼制御等を行う方法がある。これら希薄燃焼制御や高EGR制御においては、シリンダ内にタンブル、スワール、スキッシュなどのガス流動を発生させて、燃焼室内における混合気の燃焼性の向上を図っている。
【0003】
そして、このようなエンジンは、吸気行程において燃焼室内に均一な混合気を形成することを基本としていたが、一方では燃料の噴射方向や時期を調整することにより混合気の空燃比を局所的に変えることも意図的に行われていた。すなわち、局所的に空燃比をリッチにし、あるいは局所的な部分にだけ混合気を形成する等により、燃焼室内全体ではトータルとしてリーンな空燃比で燃焼させる成層燃焼方式などが提案されていた。
【0004】
しかしながら、従来の成層燃焼方式では、このような燃焼室内における局所的な混合気の形成は十分なものではなく、混合気形成の自由度の大幅な向上が望まれていた。そこで、その対策としてシリンダ内に燃料を直接噴射する筒内噴射式エンジンが種々提案されている。
【0005】
例えば、特開平5−1544号公報には、吸気バルブ周りの一部に吸気ポートを通過する吸入空気の流れを方向づけるマスク壁を設け、シリンダ内において強制的に逆タンブル流を発生させ、圧縮行程時に吸気ポートの下側に設けられた噴射手段からシリンダ軸方向に対して斜めに噴射される燃料を逆タンブル流に乗せ、混合気を燃焼室頭頂部に設けられた点火プラグの方向に導くようにした構成例が示されている。
【0006】
また、特開平6−146886号公報には、噴射手段を、上記特開平5−1544号公報の技術と同様に吸気ポートの下側位置に取り付け、吸気ポートの断面形状をその一方側半分が拡幅された構成としている。そして、吸気流の中心を偏心させて逆タンブル流の生成を促進し、燃料をシリンダ軸方向に対して斜めに噴射して逆タンブル流に乗せ、混合気を燃焼室頭頂部に設けられた点火プラグの方向に導くようにした構成例が示されている。
【0007】
更に、特開平6−42352号公報では、噴射手段を燃焼室の頭頂部中心位置に下方に向けて取り付け、点火プラグを2つの吸気ポートの間から燃焼室内に突出させて着火を行うようにした構成が示されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特開平5−1544号公報に開示された筒内噴射式内燃機関では、マスク壁により強制的に逆タンブル流を発生させる吸気ポートを採用しているので、高速高負荷領域において吸入抵抗が過大となるおそれがある。これにより、吸入空気量の不十分な状態が生じ出力性能に影響が出るおそれがある。
【0009】
次に、特開平6−146886号公報に開示された技術では、上述のように吸気ポートの断面形状の調整による逆タンブル流の生成を行い、ピストン上面の湾曲部によりこの逆タンブル流の生成を促進するようにしている。しかし、湾曲部内のみが燃焼室空間を形成する構成をとっているので圧縮比が過剰に高くなるおそれがある。これにより、通常の実用エンジンで必要な燃料、いわゆるレギュラーガソリンに見合う圧縮比を設定するのが困難である。
【0010】
また、燃料噴射弁の噴射口と点火プラグの電極との間に距離があるために、電極付近の局所空燃比を精細に制御することが難しく、燃焼の安定性や着火性が低い。
【0011】
更に、上述の2つの公報には、噴射手段がシリンダ軸方向に対して斜めに燃料噴射を行う旨の技術が開示されている。しかし、燃料を斜め方向に噴射した場合、燃料がシリンダ内周壁面上の潤滑油を洗い流すことにより、その部分だけ潤滑性が低下し、シリンダ内周面の偏摩耗やこれに起因して圧縮漏れ等の機能障害が発生するという不具合を有する。
【0012】
次に、特開平6−42352号公報の内燃機関の燃焼室構造では、点火プラグは燃焼室頭頂部のほぼ中央で真下に向けて設置され、この点火プラグの着火部分は、噴射手段の噴射領域内に配置されている。しかし、この従来例は、ピストンの上面に当って反射した燃料に対して点火するよりも、噴射した燃料の後端側に着火し、着火後の濃混合気が燃焼室中央に向かい、燃焼室中央位置にて燃焼を行うようにすることを主眼としている。
【0013】
しかし、この方法では、低噴射領域においては良好な成層燃焼を得ることができるが、噴射量が増大していく状況では、スモークの発生を抑制することが困難となる。
【0014】
本発明は、上記種々の従来技術における課題を解決するためになされたものであり、その目的はエンジンの種々の動作状態においてピストン上面での燃料の反射を利用して常に良好な成層燃焼を確保することのできる簡単な構成の筒内噴射式エンジンを提供することにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1に係る筒内噴射式エンジンは、ペントルーフ型に形成された燃焼室天井部と吸気行程において燃焼室内にタンブル流を発生可能な吸気手段と排気手段とを有するシリンダヘッドと、燃焼室天井部のほぼ中心位置に設けられて所定タイミングでシリンダ軸方向に燃料を噴射する噴射手段と、シリンダヘッドと対向する上面部平面状に形成されたピストンと、ピストンの上面部のほぼ中央位置に凹設されて、吸気側に設けた小径の円弧と排気側に設けた大径の円弧とを相対向させて組み合わせた形状の開口部を有する凹部と、燃焼室天井部の吸気側から燃焼室内へシリンダ軸方向に対して斜め方向に突出して設けられ、凹部の小径の円弧の近傍位置でかつ噴射手段から噴射された燃料が直接付着しない位置に着火部を有する点火手段と、凹部の開口部外周に上面部から燃焼室天井部に向けて燃焼室天井部の形状に対応して突出する凸壁部と、凸壁部の点火手段側に形成されてピストンが上死点近傍に上昇した位置で凸壁部と点火手段との干渉を回避する切欠部とを有することを特徴とする。
【0016】
上記構成によれば、噴射手段により噴射された燃料は、凹部内にて反射、這い回り、跳ね上がり等の動きにより拡散する。そして、凹部内にて拡散した燃料は、凹部形状及び燃焼室内に存する弱タンブル流によって方向づけされ、吸気手段側へ、すなわち凹部の小径の円弧側へと誘導され、凹部によりピストンの上方へ跳ね上げられる。
【0017】
したがって、小径の円弧の中心位置近傍に位置する着火部周辺に濃混合気を集中形成することができ、点火による着火性の向上と安定した成層燃焼を行うことができる。
【0018】
特に、凹部の開口部外周に沿って上面部から燃焼室天井部に向けて燃焼室天井部の形状に対応して突出するように凸壁部を設け、ピストンが上死点近傍に上昇した位置で凸壁部と点火手段との干渉を回避する切欠部を凸壁部の点火手段側に設けているので、点火手段側以外への燃料の拡散を抑制でき、火炎伝播が不可能な混合気のちぎれを減少することができる。
【0019】
また、点火手段の着火部を燃料噴射手段により噴射した燃料が直接付着しない位置に設けたことにより、点火手段のくすぶり・かぶりを回避でき、かつ着火部を噴射燃料が通過するために発生する火花放電の不安定化を回避することができる。
【0020】
更に、噴射燃料の一部が直接シリンダの内周壁面に衝突することによって生じる冷却作用による燃焼の悪化や、噴射燃料の一部がシリンダ内周壁面に付着することによって、シリンダ内周壁面状の潤滑油膜を洗い流すことによるシリンダとピストンとの間の潤滑性の悪化を防止することができる。
【0033】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。図1は、本発明の実施の形態を説明するための参考例1を示す図であり、より詳しくは参考例1における筒内噴射式エンジン10の構成を説明する断面図である。図示したように、筒内噴射式エンジン10は、ペントルーフ型の燃焼室天井部(以下、単に「天井部」という)12を有するシリンダヘッド14と、上面部16が基本的に平面形状であるいわゆるフラット型のピストン18と、ピストン18が往復動可能に嵌挿されるシリンダボア20を有するシリンダ22とを基本的な構成要素としている。
【0034】
図2は図1の天井部12をシリンダ22側より見た概略説明図である。図1及び図2に示したように、天井部12は2つの傾斜面12a、12bを有し、これら傾斜面12a、12bを屋根状に形成した切妻屋根形に似た形状をなしている。そして、天井部12は、シリンダボア20の中心軸zよりも後述する排気バルブ28側に偏心した位置に形成されている。
【0035】
また、図2に示したように、天井部12の2つの傾斜面12a、12bには、シリンダヘッド14に設けられた吸気ポート及び排気ポート(図示せず)と燃焼室24との間を連通・遮断する吸気手段及び排気手段である吸気バルブ26と排気バルブ28が各2個設けられている。
【0036】
また、点火手段である点火プラグ30は、各吸気バルブ26の間からシリンダボア20の中心軸zに対して傾斜して燃焼室24内に突出するようにシリンダヘッド14に螺合されている。点火プラグ30は、燃焼室24側に突出した先端部分に着火部である電極部32を有しており、電極部32は点火プラグ30をシリンダヘッド14に螺合させた状態で、吸気バルブ26側に偏位した位置でかつ後述する燃料噴射手段により噴射された燃料fが直接かからない位置となるように配置されている。
【0037】
天井部12のほぼ中心上方位置には、燃料噴射手段であるインジェクタ34が設けられている。インジェクタ34は、燃料fをシリンダボア20の中心軸z方向に向けて噴射し、その噴射形状は噴射中心軸fmを中心として漸次広がる略円すい中空形状を形成する。
【0038】
この燃料fの略円すい中空形状の形成は、例えば噴射の広がり角を40度〜80度程度とする噴射角を設定し、燃料に回転成分を与えつつ噴射することにより容易に形成することができる。具体的には、スワールノズルを用いたインジェクタ34によるホローコーン噴霧により形成することができる。上記噴射広がり角の設定は、ピストン18が所定位置において後述するピストンの凹部36内に噴射範囲がおさまるように設定されている。
【0039】
そして、吸気バルブ26により燃焼室24と連通・遮断される吸気ポート(図示せず)の形状により、燃焼室24内には正方向の弱タンブルのガス流動(図中、矢印G)が生じるように構成されており、そのタンブル比はおよそ0.5〜2となるように設定されている。
【0040】
次に、ピストン18の形状について図3を用いて説明する。図3は、図1のピストン18の上面説明図である。図示したように、ピストン18は、上面部16の形状をシリンダボア20の中心軸z方向と直交する平面形状を基本としている。そして、上面部16には、吸気バルブ26側及び排気バルブ28側にそれぞれ小径R1で形成される円弧と大径R2で形成される円弧とを相対向させて両者間を円間接線sで直線的に結んだ略涙滴型の開口部35を有する凹部36が設けられている。
【0041】
また、凹部36は、上面部16と平行でかつ所定深さhに設けられた開口部35とほぼ同型(略涙滴型)の底部38を有し、かつ底部38の周縁から滑らかな曲面で連続する曲面38aを介在して上面部16へほぼ垂直(90〜150度)に立ち上がる周壁部40を有している。
【0042】
この凹部36の小径R1側(以下、単に「小径R1側」という)の中心位置(キャビティー・センタ:以下、単に「kc1」という)は、点火プラグ30の電極部32を通る中心軸zと平行な軸上に設けられ、大径R2側(以下、単に「大径R2側」という)の中心位置(以下、単に「kc2」という)は、シリンダボア20の中心軸zよりも排気バルブ28側にオフセットした位置で、インジェクタ34の噴射中心軸fmとほぼ同軸上となるように設けられている。
【0043】
凹部36の大径R2の径d2は、シリンダボア20の径Dに対して30〜70%程度の大きさに設定され、小径R1の径d1は、シリンダボア20の径Dに対して10〜50%程度の大きさに設定されている。また、凹部36の深さhはシリンダボア20の径Dの15%程度迄を限界として設定されている。
【0044】
次に、上記構成を有する筒内噴射式エンジンの低・中負荷運転領域での動作及び作用効果について説明する。なお、参考例1の筒内噴射式エンジン10は、高負荷運転領域の場合には、吸気行程時に燃料fを筒内噴射し、高出力運転を行うものであるが、その詳細な説明は省略する。
【0045】
まず、エンジン動作状態における圧縮行程において、ピストン18が所定位置まで上昇した時点でインジェクタ34から燃料fがホローコーン形状に噴射される。そして、燃料fは、更に上昇を続けるピストン18の凹部36の底部38と衝突する。その際に、形成されていたホローコーン形状が崩壊し、凹部36内において反射、這い回り、跳ね上がりなどによる燃料fの効率的な拡散を生ぜしめる。
【0046】
そして、周壁部40では、上記反射等により拡散した燃料fの勢いが抑制され、燃料fの広がり方向がコントロールされる。すなわち、燃料fは、凹部36が略涙滴型に形成されかつ燃焼室24内に吸気行程において発生した弱タンブル流が存していることから、小径R1側に集合するように拡散し、小径R1側の周壁部40によりピストン18の上方に跳ね上げられる。
【0047】
したがって、燃料fは、小径側の上方に位置する点火プラグ30側に誘導され、所定の点火時期において、電極部32の周辺に着火性が良好でかつ成層燃焼に適した混合気を形成することができる。この結果、火炎伝播が遮られる混合気のちぎれやオーバーリーン領域の発生を防ぐことができ、全体としてリーンな空燃比で適切かつ急速な燃焼を得ることができ、パーシャルバーンの発生を防止することができる。したがって、低・中負荷領域の広い運転条件で上記のような良好な成層燃焼を得ることができる。
【0048】
なお、ペントルーフ型の天井部12の傾斜面12a、12bにより、圧縮行程においても弱タンブル流が維持され、上死点付近では燃料の拡散に寄与する適度なタンブル流の乱れが発生し燃焼改善に寄与することができる。
【0049】
上記種々の作用により、低負荷、中負荷領域で行われる成層燃焼をより良好に行うことができ、その結果として良好な運転性、HCの低減 NOxの低減さらに燃費の向上も達成される。また、凹部36とペントルーフ型の天井部12とにより形成されるコンパクトな燃焼室24を確保することにより圧縮比は高くならないので、通常の燃料、いわゆるレギュラーガソリンを使用することができる。
【0050】
また、燃料fは、その噴射方向及び凹部36の作用によってシリンダ内周壁面42側には拡散しにくいので、シリンダ内周壁面42に対して燃料fが付着することによる潤滑性の低下を防止でき、ピストン動作における機能障害の発生も有効に防止することができる。
【0051】
次に、本発明の実施の形態を説明するための参考例2について以下に説明する。図4は、参考例2における筒内噴射式エンジンの構成を説明する断面図であり、図5は、そのピストン18の上面説明図である。図中において、参考例1と同様の構成要素には、同一の符号を付することでその詳細な説明を省略する。
【0052】
参考例2において上述の参考例1と異なる特徴的構成は、上面部16に設けられた凹部36の形状にある。すなわち、吸気バルブ26側及び排気バルブ28側にそれぞれ小径R1の径d1で形成される円弧と大径のR2の径d2で形成される円弧とを相対向させて設けて両者間を大径R2の径d2よりも更に大きい径d3(d3>d1>d2)を有する曲線c1で滑らかに結んだ略たまご型の開口部35を有する凹部36を設けたことである。
【0053】
上記構成によれば、インジェクタ34より凹部36内に噴射された燃料fは、反射、這い回り、跳上りなどにより効率的な拡散が生起される。したがって、全体としてはある規則性をもって勢いを止めることなく上記のような拡散動作が得られ、良好な成層燃焼を達成することができる。したがって、参考例1と比較して燃料fの拡散により形成される混合気Gをより均質にすることができる。
【0054】
次に、本発明の実施の形態を説明するための参考例3について以下に説明する。図6は、参考例3における筒内噴射式エンジンの構成を説明する断面図であり、図7は、そのピストン18の上面説明図である。図中において、参考例1と同様の構成要素には、同一の符号を付することでその詳細な説明を省略する。
【0055】
参考例3において上述の各参考例1、2と異なる特徴的構成は、凹部36の形状である。凹部36は、吸気バルブ26側及び排気バルブ28側にそれぞれ小径R1で形成される円弧と大径R2で形成される円弧とを相対向させ、両者間を大径R2の径d2よりも小さく小径R1の径d1よりも大きい半径d4(d1>d4>d2)を有する曲線c2により接続した略だるま型の開口部35を有することである。この凹部36の底部の形状は、大径R2側は第1の実施の形態と同様に上面部16とほぼ平行の底部38を有している。そして、大径R2と小径R1との接続部分は、小径R1側の深さh1が大径R2側の深さh2よりも浅く形成されて折り、段差部vを形成している。
【0056】
上記構成によれば、インジェクタ34より凹部36の大径R2側に噴射された燃料fは、反射、這い回り、跳上りなどによる燃料fの効率的な拡散を生ぜしめる。すなわち、燃料fは、凹部36の略だるま型の形状及び燃焼室24内に存する弱タンブル流により、小径R1側の周壁部40aを這い上がり、小径R1側に誘導され、段差部vを駆け上がる。そして、混合気は、凹部36の小径側の上方に位置する電極部32近傍を必ず通過することとなる。したがって、第1及び第2の実施の形態と比較して電極部32への混合気の集中形成をより良好に行うことができ、着火性をより向上させることができる。
【0057】
次に、本発明の実施の形態について以下に説明する。図8は、実施の形態における筒内噴射式エンジンの構成を説明する断面図であり、図9は本実施の形態に用いられるピストン18の上面説明図である。図中において、参考例1と同様の構成要素には、同一の符号を付することでその詳細な説明を省略する。
【0058】
本実施の形態において上述の参考例1と異なる特徴的構成は、凹部36の開口部35の周囲を囲むように、天井部12に向けて突出し、かつピストン18が上死点近傍に上昇した位置で点火プラグ30との干渉を回避する凸壁部54を設け、点火プラグ30を電極部32が凹部36側を向くように配置したことである。
【0059】
この凸壁部54の形状は、図8に示したように、高さ方向の形状が天井部12の傾斜面12a、12bとほぼ対応するように2つの傾斜面部54a、54bを有しており、頭頂部分は上面部16と平行となるように平面部60を形成しており、略台形形状を形成している。また、図9に示したように、凸壁部54は、その中心を大径R2の中心軸kc2とほぼ同軸上となるように設けられており、外壁部54bは天井部12側に向かうにしたがって大径R2の中心軸kc2の方向へ漸次狭くなるように形成されている。
【0060】
そして、凸壁部54の点火プラグ30側には、凸壁部54が所定幅除去された切欠部66を有している。また、図8からも明らかなように、凹部36の断面形状は吸気バルブ26側の方が低く形成されている。
【0061】
したがって、上記構成によれば、上述の実施の形態と比較して点火プラグ30の電極部32以外の方向への燃料の拡散を十分に抑制することができ、混合気のちぎれをより一層減少させることができる。これにより、HC(ハイドロカーボン)の低減を図ることができ、燃費の向上を得ることができる。
【0062】
なお、本発明は、上述の各参考例1〜3及び本実施の構成に限定されるものではなく、発明の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。例えば、上記各参考例1〜3及び本実施の形態ではピストン18の上面部16に設けられた凹部36の形状を種々説明したが、上記のような形状に限定されるものではなく、凹部36により形成されるコンパクトな燃焼室内に噴射された燃料fをスムーズに拡散動作させることのできる形状であれば種々の形状を採用することが可能である。
【0063】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る筒内噴射式エンジンによれば、エンジンの燃焼室内の所定位置に局部的に濃い混合気をより適切に形成することができる。すなわち、低・中負荷領域の広い運転条件において、成層燃焼を実施するのに適した混合気の状態を全体としてリーンな空燃比を確保しつつ達成することができる。これにより、排気エミッションの改善、運転性の向上さらには燃費の向上にも貢献することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】参考例1における筒内噴射式エンジンの構成を説明する断面図である。
【図2】図1の天井部をシリンダボア側より見た概略説明図である。
【図3】図1のピストンの上面説明図である。
【図4】参考例2における筒内噴射式エンジンの構成を説明する断面図である。
【図5】図4のピストンの上面説明図である。
【図6】参考例3における筒内噴射式エンジンの構成を説明する断面図である。
【図7】図6のピストンの上面説明図である。
【図8】実施の形態における筒内噴射式エンジンの構成を説明する断面図である。
【図9】図8のピストンの上面説明図である。
【符号の説明】
12 燃焼室天井部
14 シリンダヘッド
18 ピストン
22 シリンダ
24 燃焼室
26 吸気バルブ(吸気手段)
28 排気バルブ(排気手段)
30 点火プラグ(点火手段)
32 電極部(着火部)
34 インジェクタ(噴射手段)
36 凹部
42 シリンダ内周壁面
f 燃料
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a combustion chamber of a direct injection type engine in which fuel is directly injected into a cylinder.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a method for improving the fuel efficiency of an engine, improvement of theoretical thermal efficiency, reduction of pumping loss, reduction of friction, and the like have been proposed. Among them, in order to improve theoretical thermal efficiency and reduce pumping loss, there is a method of performing lean combustion control, high EGR (exhaust gas recirculation) combustion control, etc. in addition to a method of increasing the compression ratio or expansion ratio in the combustion chamber. . In these lean combustion control and high EGR control, gas flow such as tumble, swirl, and squish is generated in the cylinder to improve the combustibility of the air-fuel mixture in the combustion chamber.
[0003]
Such an engine is based on the formation of a uniform air-fuel mixture in the combustion chamber during the intake stroke. On the other hand, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is locally adjusted by adjusting the fuel injection direction and timing. Changes were also made on purpose. That is, a stratified combustion method has been proposed in which the entire combustion chamber is burned with a lean air-fuel ratio as a whole by locally enriching the air-fuel ratio or forming an air-fuel mixture only at a local portion.
[0004]
However, in the conventional stratified combustion system, formation of the local air-fuel mixture in the combustion chamber is not sufficient, and a great improvement in the degree of freedom of air-fuel mixture formation has been desired. Accordingly, various in-cylinder injection engines that directly inject fuel into the cylinder have been proposed as countermeasures.
[0005]
For example, in Japanese Patent Laid-Open No. 5-1544, a mask wall for directing the flow of intake air passing through an intake port is provided in a part around the intake valve, and a reverse tumble flow is forcibly generated in the cylinder, thereby compressing the compression stroke. Sometimes fuel injected obliquely with respect to the cylinder axial direction from the injection means provided below the intake port is put on the reverse tumble flow, and the air-fuel mixture is guided in the direction of the spark plug provided at the top of the combustion chamber An example of the configuration is shown.
[0006]
Japanese Patent Laid-Open No. 6-146886 discloses that the injection means is attached to the lower position of the intake port in the same manner as the technique of the above-mentioned Japanese Patent Laid-Open No. 5-1544, and the intake port has a cross-sectional shape whose one half is widened The configuration is made. Then, the center of the intake flow is decentered to promote the generation of the reverse tumble flow, the fuel is injected obliquely with respect to the cylinder axial direction to be put on the reverse tumble flow, and the mixture is ignited at the top of the combustion chamber. A configuration example is shown in which it is guided in the direction of the plug.
[0007]
Furthermore, in Japanese Patent Laid-Open No. 6-42352, the injection means is attached downward to the center position of the top of the combustion chamber, and an ignition plug is projected from between the two intake ports into the combustion chamber for ignition. The configuration is shown.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, the in-cylinder injection internal combustion engine disclosed in JP-A-5-1544 employs an intake port that forcibly generates a reverse tumble flow by a mask wall, so that an intake resistance in a high-speed and high-load region is adopted. May become excessive. As a result, the intake air amount may be insufficient and output performance may be affected.
[0009]
Next, in the technique disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-146886, a reverse tumble flow is generated by adjusting the cross-sectional shape of the intake port as described above, and this reverse tumble flow is generated by the curved portion on the upper surface of the piston. Try to promote. However, since only the curved portion is configured to form the combustion chamber space, the compression ratio may become excessively high. As a result, it is difficult to set a compression ratio commensurate with the fuel required for a normal practical engine, so-called regular gasoline.
[0010]
In addition, since there is a distance between the injection port of the fuel injection valve and the electrode of the spark plug, it is difficult to finely control the local air-fuel ratio in the vicinity of the electrode, and the stability and ignitability of combustion are low.
[0011]
Furthermore, the above-mentioned two publications disclose technologies that the injection means performs fuel injection obliquely with respect to the cylinder axis direction. However, when the fuel is injected in an oblique direction, the lubricant is washed away from the lubricating oil on the inner peripheral wall surface of the cylinder. And so on.
[0012]
Next, in the combustion chamber structure of an internal combustion engine disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-42352, the spark plug is installed in the center of the top of the combustion chamber and directly below, and the ignition portion of the spark plug is the injection region of the injection means. Is placed inside. However, this conventional example ignites the rear end side of the injected fuel rather than igniting the fuel reflected on the upper surface of the piston, and the rich air-fuel mixture after ignition goes to the center of the combustion chamber. The main purpose is to perform combustion at the center position.
[0013]
However, with this method, good stratified combustion can be obtained in the low injection region, but it is difficult to suppress the occurrence of smoke in a situation where the injection amount increases.
[0014]
The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems in the prior art, and its purpose is to always ensure good stratified combustion by utilizing the reflection of fuel on the piston upper surface in various operating states of the engine. It is an object of the present invention to provide an in-cylinder injection type engine having a simple configuration.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a direct injection engine according to claim 1 includes a combustion chamber ceiling formed in a pent roof type , an intake means and an exhaust means capable of generating a tumble flow in the combustion chamber in the intake stroke. a cylinder head having a piston and injection means for injecting fuel into the cylinder axial direction at a predetermined timing provided substantially at the center position, the upper surface portion facing the cylinder head is formed in a planar shape of the combustion chamber ceiling, the piston A recess having an opening formed in a substantially central position of the upper surface portion of the cylinder and having a combination of a small-diameter arc provided on the intake side and a large-diameter arc provided on the exhaust side facing each other, and a combustion chamber A position that protrudes obliquely with respect to the cylinder axial direction from the air intake side of the ceiling to the combustion chamber, and is located in the vicinity of the small-diameter arc of the recess and the position where the fuel injected from the injection means does not adhere directly Ignition means having an ignition part, a convex wall part projecting from the upper surface part toward the combustion chamber ceiling part on the outer periphery of the opening part of the concave part corresponding to the shape of the combustion chamber ceiling part, and formed on the ignition means side of the convex wall part And a notch that avoids interference between the convex wall and the ignition means at a position where the piston is raised near the top dead center.
[0016]
According to the above configuration, the fuel injected by the injection means is diffused by movements such as reflection, scooping and jumping up in the recess. The fuel diffused in the recess is directed by the recess shape and the weak tumble flow existing in the combustion chamber, guided to the intake means side, that is, the arc of the small diameter of the recess, and jumped up to the piston by the recess. It is done.
[0017]
Therefore, the rich air-fuel mixture can be concentrated in the vicinity of the ignition part located in the vicinity of the center position of the small-diameter arc, and the ignitability by ignition and stable stratified combustion can be performed.
[0018]
In particular, a convex wall portion is provided so as to protrude from the upper surface portion toward the combustion chamber ceiling portion along the outer periphery of the opening portion of the concave portion, corresponding to the shape of the combustion chamber ceiling portion, and the piston is raised near the top dead center Since the notch that avoids the interference between the convex wall and the ignition means is provided on the ignition means side of the convex wall, it is possible to suppress the diffusion of fuel to other than the ignition means, and the mixture cannot be propagated through the flame. You can reduce tearing.
[0019]
Further, by providing the ignition part of the ignition means at a position where the fuel injected by the fuel injection means does not directly adhere, it is possible to avoid smoldering and fogging of the ignition means and to generate sparks generated by the injected fuel passing through the ignition part. Discharge instability can be avoided.
[0020]
Furthermore, the deterioration of combustion due to the cooling action caused by a part of the injected fuel directly colliding with the inner peripheral wall surface of the cylinder, and the adhering part of the injected fuel to the inner peripheral wall surface of the cylinder It is possible to prevent deterioration in lubricity between the cylinder and the piston due to washing away the lubricating oil film.
[0033]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. FIG. 1 is a diagram showing a reference example 1 for explaining an embodiment of the present invention , and more specifically, a cross-sectional view for explaining the configuration of a direct injection type engine 10 in the reference example 1. FIG . As shown in the figure, the in-cylinder injection engine 10 is a so-called cylinder head 14 having a pent roof type combustion chamber ceiling portion (hereinafter simply referred to as “ceiling portion”) 12 and an upper surface portion 16 basically having a planar shape. A flat piston 18 and a cylinder 22 having a cylinder bore 20 into which the piston 18 is fitted so as to be able to reciprocate are used as basic components.
[0034]
FIG. 2 is a schematic explanatory view of the ceiling portion 12 of FIG. 1 viewed from the cylinder 22 side. As shown in FIGS. 1 and 2, the ceiling portion 12 has two inclined surfaces 12a and 12b, and has a shape similar to a gable roof shape in which these inclined surfaces 12a and 12b are formed in a roof shape. And the ceiling part 12 is formed in the position eccentric from the central axis z of the cylinder bore 20 to the exhaust valve 28 side mentioned later.
[0035]
As shown in FIG. 2, the two inclined surfaces 12 a and 12 b of the ceiling portion 12 communicate with an intake port and an exhaust port (not shown) provided in the cylinder head 14 and the combustion chamber 24. Two intake valves 26 and two exhaust valves 28, which are intake means and exhaust means to be shut off, are provided.
[0036]
A spark plug 30 as ignition means is screwed into the cylinder head 14 so as to protrude from between the intake valves 26 with respect to the central axis z of the cylinder bore 20 and protrude into the combustion chamber 24. The spark plug 30 has an electrode portion 32 that is an ignition portion at a tip portion protruding toward the combustion chamber 24, and the electrode portion 32 is in a state where the spark plug 30 is screwed to the cylinder head 14. The fuel f injected by the fuel injection means, which will be described later, is positioned so as not to be directly applied.
[0037]
An injector 34 as fuel injection means is provided at a position substantially above the center of the ceiling portion 12. The injector 34 injects the fuel f in the direction of the central axis z of the cylinder bore 20, and the injection shape forms a substantially conical hollow shape that gradually spreads around the injection central axis fm.
[0038]
The formation of the substantially conical hollow shape of the fuel f can be easily formed by setting an injection angle such that the injection spread angle is about 40 to 80 degrees and injecting the fuel while giving a rotational component. . Specifically, it can be formed by hollow cone spraying by an injector 34 using a swirl nozzle. The injection divergence angle is set so that the piston 18 is within the piston recess 36 described later at a predetermined position.
[0039]
Then, due to the shape of an intake port (not shown) that is communicated with or cut off from the combustion chamber 24 by the intake valve 26, a positive weak tumble gas flow (arrow G in the figure) is generated in the combustion chamber 24. The tumble ratio is set to be approximately 0.5-2.
[0040]
Next, the shape of the piston 18 will be described with reference to FIG. FIG. 3 is an explanatory top view of the piston 18 of FIG. As shown in the drawing, the piston 18 is based on a planar shape in which the shape of the upper surface portion 16 is orthogonal to the central axis z direction of the cylinder bore 20. Then, on the upper surface portion 16, an arc formed with a small diameter R1 and an arc formed with a large diameter R2 are opposed to each other on the intake valve 26 side and the exhaust valve 28 side, respectively, and a straight line between the two is a straight line s. A recess 36 having a generally teardrop-shaped opening 35 connected thereto is provided.
[0041]
The recess 36 has a bottom 38 that is substantially the same type (substantially teardrop-shaped) as the opening 35 that is parallel to the top surface 16 and at a predetermined depth h, and has a smooth curved surface from the periphery of the bottom 38. It has a peripheral wall portion 40 that rises substantially perpendicularly (90 to 150 degrees) to the upper surface portion 16 through a continuous curved surface 38a.
[0042]
The center position (cavity center: hereinafter simply referred to as “kc1”) of the concave portion 36 on the small diameter R1 side (hereinafter simply referred to as “small diameter R1 side”) is the center axis z passing through the electrode portion 32 of the spark plug 30. The central position (hereinafter simply referred to as “kc2”) on the large diameter R2 side (hereinafter simply referred to as “large diameter R2 side”) is provided on the parallel axis, and is located on the exhaust valve 28 side relative to the central axis z of the cylinder bore 20. Is provided so as to be substantially coaxial with the injection center axis fm of the injector 34.
[0043]
The diameter d2 of the large diameter R2 of the recess 36 is set to about 30 to 70% with respect to the diameter D of the cylinder bore 20, and the diameter d1 of the small diameter R1 is 10 to 50% with respect to the diameter D of the cylinder bore 20. It is set to a size of about. The depth h of the recess 36 is set to a limit of about 15% of the diameter D of the cylinder bore 20.
[0044]
Next, the operation and effects in the low / medium load operation region of the direct injection engine having the above-described configuration will be described. In the in- cylinder injection engine 10 of Reference Example 1 , in the high load operation region, the fuel f is injected into the cylinder during the intake stroke to perform high output operation, but the detailed description thereof is omitted. To do.
[0045]
First, in the compression stroke in the engine operating state, when the piston 18 rises to a predetermined position, the fuel f is injected from the injector 34 into a hollow cone shape. The fuel f collides with the bottom 38 of the recess 36 of the piston 18 that continues to rise. At that time, the formed hollow cone shape is collapsed, and the fuel f is efficiently diffused by reflection, creeping, jumping, etc. in the recess 36.
[0046]
In the peripheral wall 40, the momentum of the fuel f diffused by the reflection or the like is suppressed, and the spreading direction of the fuel f is controlled. That is, the fuel f is diffused so as to gather on the small diameter R1 side because the recess 36 is formed in a substantially teardrop shape and the weak tumble flow generated in the intake stroke exists in the combustion chamber 24. The piston is pushed up above the piston 18 by the peripheral wall 40 on the R1 side.
[0047]
Therefore, the fuel f is guided to the side of the spark plug 30 positioned above the small diameter side, and forms a mixture having good ignitability and suitable for stratified combustion around the electrode portion 32 at a predetermined ignition timing. Can do. As a result, it is possible to prevent the mixture from being broken and the overlean region from being interrupted by flame propagation, and to obtain appropriate and rapid combustion with a lean air-fuel ratio as a whole, and to prevent the occurrence of partial burn. Can do. Therefore, it is possible to obtain good stratified combustion as described above under wide operating conditions in the low / medium load region.
[0048]
The inclined surfaces 12a and 12b of the pent roof type ceiling portion 12 maintain a weak tumble flow even in the compression stroke, and moderate tumble flow turbulence that contributes to fuel diffusion occurs near the top dead center to improve combustion. Can contribute.
[0049]
Due to the various actions described above, stratified combustion performed in a low load and medium load region can be performed better, and as a result, good drivability, reduction of HC, reduction of NOx, and improvement of fuel consumption are also achieved. In addition, since the compression ratio does not increase by securing the compact combustion chamber 24 formed by the recess 36 and the pent roof type ceiling portion 12, ordinary fuel, so-called regular gasoline can be used.
[0050]
Further, since the fuel f is less likely to diffuse to the cylinder inner peripheral wall surface 42 due to the injection direction and the action of the recess 36, it is possible to prevent a decrease in lubricity due to the fuel f adhering to the cylinder inner peripheral wall surface 42. In addition, it is possible to effectively prevent the occurrence of functional failure in the piston operation.
[0051]
Next, Reference Example 2 for explaining the embodiment of the present invention will be described below. Figure 4 is a sectional view illustrating the configuration of a cylinder injection type engine in Reference Example 2, FIG. 5 is a top illustration of the piston 18. In the figure, the same components as those in Reference Example 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
[0052]
A characteristic configuration of the reference example 2 that is different from that of the reference example 1 described above is the shape of the recess 36 provided in the upper surface part 16. That is, an arc formed with a small diameter R1 and a circular arc formed with a large R2 diameter d2 are provided opposite to each other on the intake valve 26 side and the exhaust valve 28 side, and a large diameter R2 is provided therebetween. In other words, a concave portion 36 having a substantially egg-shaped opening 35 smoothly connected by a curve c1 having a diameter d3 (d3>d1> d2) larger than the diameter d2 is provided.
[0053]
According to the above configuration, the fuel f injected from the injector 34 into the recess 36 is efficiently diffused by reflection, scooping, jumping, and the like. Therefore, the diffusion operation as described above is obtained without stopping the momentum with a certain regularity as a whole, and good stratified combustion can be achieved. Therefore, the air-fuel mixture G formed by the diffusion of the fuel f can be made more homogeneous as compared with the reference example 1 .
[0054]
Next, described below with the reference example 3 for illustrating an embodiment of the present invention. Figure 6 is a sectional view illustrating the configuration of a cylinder injection type engine in Reference Example 3, FIG. 7 is a top illustration of the piston 18. In the figure, the same components as those in Reference Example 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
[0055]
A characteristic configuration of the reference example 3 different from the above-described reference examples 1 and 2 is the shape of the recess 36. The concave portion 36 has an arc formed with a small diameter R1 and an arc formed with a large diameter R2 opposed to each other on the intake valve 26 side and the exhaust valve 28 side, and has a small diameter smaller than the diameter d2 of the large diameter R2. And having a substantially daruma-shaped opening 35 connected by a curve c2 having a radius d4 (d1>d4> d2) larger than the diameter d1 of R1. As for the shape of the bottom portion of the concave portion 36, the large diameter R2 side has a bottom portion 38 substantially parallel to the upper surface portion 16 as in the first embodiment. The connecting portion between the large diameter R2 and the small diameter R1 is folded such that the depth h1 on the small diameter R1 side is shallower than the depth h2 on the large diameter R2 side, thereby forming a stepped portion v.
[0056]
According to the above configuration, the fuel f injected from the injector 34 to the large-diameter R2 side of the recess 36 causes efficient diffusion of the fuel f due to reflection, creeping, jumping, and the like. That is, the fuel f scoops up the peripheral wall portion 40a on the small diameter R1 side by the substantially dull shape of the concave portion 36 and the weak tumble flow existing in the combustion chamber 24, is guided to the small diameter R1 side, and runs up the stepped portion v. . The air-fuel mixture always passes through the vicinity of the electrode portion 32 positioned above the small diameter side of the recess 36. Therefore, compared with the first and second embodiments, the air-fuel mixture can be more concentratedly formed on the electrode part 32, and the ignitability can be further improved.
[0057]
Next, it will be described below embodiments of the present invention. Figure 8 is a sectional view illustrating the configuration of the direct injection engine of the embodiment, FIG. 9 is a top explanatory view of a piston 18 used in this embodiment. In the figure, the same components as those in Reference Example 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
[0058]
In the present embodiment, the characteristic configuration different from the above-described Reference Example 1 is a position that protrudes toward the ceiling portion 12 so as to surround the periphery of the opening portion 35 of the recess 36 and the piston 18 is raised near the top dead center. Thus, a convex wall portion 54 for avoiding interference with the spark plug 30 is provided, and the spark plug 30 is arranged so that the electrode portion 32 faces the concave portion 36 side.
[0059]
As shown in FIG. 8, the convex wall portion 54 has two inclined surface portions 54a and 54b so that the shape in the height direction substantially corresponds to the inclined surfaces 12a and 12b of the ceiling portion 12. The top portion is formed with a flat portion 60 so as to be parallel to the upper surface portion 16 and has a substantially trapezoidal shape. Further, as shown in FIG. 9, the convex wall portion 54 is provided so that the center thereof is substantially coaxial with the central axis kc2 of the large diameter R2, and the outer wall portion 54b is directed toward the ceiling portion 12 side. Therefore, it is formed so as to gradually narrow in the direction of the central axis kc2 of the large diameter R2.
[0060]
And the convex wall part 54 has the notch part 66 from which the convex wall part 54 was removed by predetermined width on the ignition plug 30 side. Further, as is apparent from FIG. 8, cross-sectional shape of the recess 36, the direction of the intake valve 26 side is formed lower.
[0061]
Therefore, according to the above configuration, it is possible to sufficiently suppress the diffusion of fuel in the direction other than the electrode portion 32 of the spark plug 30 as compared with the above-described embodiment, and further reduce the air-fuel mixture tearing. be able to. Thereby, reduction of HC (hydrocarbon) can be aimed at and the improvement of a fuel consumption can be obtained.
[0062]
In addition, this invention is not limited to each above-mentioned reference examples 1-3 and the structure of this Embodiment , A various deformation | transformation is possible within the range of the summary of invention. For example, in each of the reference examples 1 to 3 and the present embodiment , the shape of the concave portion 36 provided on the upper surface portion 16 of the piston 18 has been described in various ways. However, the shape is not limited to the above shape, and the concave portion 36 is not limited thereto. Various shapes can be adopted as long as the fuel f injected into the compact combustion chamber formed by the above can smoothly diffuse.
[0063]
【The invention's effect】
As described above, according to the direct injection engine according to the present invention, a locally rich air-fuel mixture can be more appropriately formed at a predetermined position in the combustion chamber of the engine. That is, it is possible to achieve an air-fuel mixture state suitable for performing stratified combustion while ensuring a lean air-fuel ratio as a whole under a wide range of operating conditions in the low / medium load region. Thereby, it is possible to contribute to improvement of exhaust emission, improvement of drivability and improvement of fuel consumption.
[Brief description of the drawings]
1 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a direct injection type engine in Reference Example 1. FIG .
FIG. 2 is a schematic explanatory view of the ceiling portion of FIG. 1 viewed from the cylinder bore side.
FIG. 3 is an explanatory top view of the piston of FIG. 1;
4 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a direct injection type engine in Reference Example 2. FIG .
5 is an explanatory top view of the piston of FIG. 4. FIG.
6 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a direct injection engine in Reference Example 3. FIG .
7 is an upper surface explanatory view of the piston of FIG. 6. FIG.
FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating the configuration of a direct injection engine in the present embodiment.
9 is an upper surface explanatory view of the piston of FIG. 8. FIG.
[Explanation of symbols]
12 Combustion chamber ceiling 14 Cylinder head 18 Piston 22 Cylinder 24 Combustion chamber 26 Intake valve (intake means)
28 Exhaust valve (exhaust means)
30 Spark plug (ignition means)
32 Electrode part (ignition part)
34 Injector
36 Recess 42 Cylinder inner peripheral wall surface f Fuel

Claims (1)

ペントルーフ型に形成された燃焼室天井部と吸気行程において燃焼室内にタンブル流を発生可能な吸気手段と排気手段とを有するシリンダヘッドと、
前記燃焼室天井部のほぼ中心位置に設けられて所定タイミングでシリンダ軸方向に燃料を噴射する噴射手段と、
前記シリンダヘッドと対向する上面部平面状に形成されたピストンと、
前記ピストンの上面部のほぼ中央位置に凹設されて、前記吸気側に設けた小径の円弧と前記排気側に設けた大径の円弧とを相対向させて組み合わせた形状の開口部を有する凹部と、
前記燃焼室天井部の吸気側から前記燃焼室内へ前記シリンダ軸方向に対して斜め方向に突出して設けられ、前記凹部の小径の円弧の近傍位置でかつ前記噴射手段から噴射された前記燃料が直接付着しない位置に着火部を有する点火手段と、
前記凹部の開口部外周に前記上面部から前記燃焼室天井部に向けて該燃焼室天井部の形状に対応して突出する凸壁部と、
該凸壁部の点火手段側に形成されて前記ピストンが上死点近傍に上昇した位置で前記凸壁部と前記点火手段との干渉を回避する切欠部と、を有することを特徴とする筒内噴射式エンジン。
A cylinder head having a combustion chamber ceiling formed in a pent roof type and an intake means and an exhaust means capable of generating a tumble flow in the combustion chamber in the intake stroke;
Injection means provided at substantially the center position of the combustion chamber ceiling and injecting fuel in the cylinder axial direction at a predetermined timing;
A piston top surface facing the cylinder head is formed in a planar shape,
A recess having an opening formed in a substantially central position on the upper surface of the piston and having a combination of a small-diameter arc provided on the intake side and a large-diameter arc provided on the exhaust side facing each other. When,
The fuel is injected from the injection means directly at a position in the vicinity of the small-diameter arc of the concave portion provided in an oblique direction with respect to the cylinder axial direction from the intake side of the combustion chamber ceiling to the combustion chamber. Ignition means having an ignition part at a position where it does not adhere;
A convex wall portion projecting from the upper surface portion toward the combustion chamber ceiling portion corresponding to the shape of the combustion chamber ceiling portion on the outer periphery of the opening of the recess;
A cylinder formed on the ignition means side of the convex wall portion, and having a notch for avoiding interference between the convex wall portion and the ignition means at a position where the piston is raised near the top dead center. Internal injection engine.
JP29093496A 1996-10-31 1996-10-31 In-cylinder injection engine Expired - Fee Related JP3743895B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP29093496A JP3743895B2 (en) 1996-10-31 1996-10-31 In-cylinder injection engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP29093496A JP3743895B2 (en) 1996-10-31 1996-10-31 In-cylinder injection engine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH10131757A JPH10131757A (en) 1998-05-19
JP3743895B2 true JP3743895B2 (en) 2006-02-08

Family

ID=17762401

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP29093496A Expired - Fee Related JP3743895B2 (en) 1996-10-31 1996-10-31 In-cylinder injection engine

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3743895B2 (en)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3147092B2 (en) * 1998-07-10 2001-03-19 トヨタ自動車株式会社 Internal combustion engine
FR2836697B1 (en) * 2002-03-01 2004-10-15 Renault CYLINDER HEAD OF INTERNAL COMBUSTION ENGINE, AND ENGINE EQUIPPED WITH SUCH CYLINDER HEAD
CN110709593A (en) 2017-06-02 2020-01-17 马自达汽车株式会社 Combustion chamber structure of engine
JP6565968B2 (en) * 2017-06-02 2019-08-28 マツダ株式会社 engine
JP6620783B2 (en) * 2017-06-02 2019-12-18 マツダ株式会社 Engine combustion chamber structure
JP6489157B2 (en) * 2017-06-02 2019-03-27 マツダ株式会社 Engine combustion chamber structure
JP6565986B2 (en) * 2017-06-02 2019-08-28 マツダ株式会社 Engine combustion chamber structure
JP6620785B2 (en) * 2017-06-02 2019-12-18 マツダ株式会社 engine
JP6566000B2 (en) * 2017-06-02 2019-08-28 マツダ株式会社 engine
EP3617471A1 (en) * 2017-06-02 2020-03-04 Mazda Motor Corporation Combustion chamber structure for engines
JP6627843B2 (en) * 2017-10-24 2020-01-08 マツダ株式会社 Engine combustion chamber structure
JP6620784B2 (en) * 2017-06-02 2019-12-18 マツダ株式会社 Engine combustion chamber structure
JP6565999B2 (en) 2017-06-02 2019-08-28 マツダ株式会社 engine
CN107355297B (en) * 2017-07-31 2022-12-09 天津大学 Engine combustion chamber suitable for gasoline fuel combustion instead of diesel engine
US11346276B2 (en) * 2018-04-10 2022-05-31 Nissan Motor Co., Ltd. Combustion chamber structure for internal combustion engine

Also Published As

Publication number Publication date
JPH10131757A (en) 1998-05-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3743896B2 (en) In-cylinder injection engine
JP3741494B2 (en) In-cylinder injection engine
JP3763491B2 (en) Combustion chamber structure of in-cylinder injection engine
JP3743895B2 (en) In-cylinder injection engine
EP0694682A1 (en) A spark-ignited direct fuel injection engine
JPH01219311A (en) Injection engine in spark ignition cylinder
JPS5949407B2 (en) Combustion chamber of internal combustion engine
JP2002188448A (en) Cylinder fuel injection type gasoline engine where fuel is injected inside the cylinder
JPS59192823A (en) Direct injection type internal-combustion engine
JP3747351B2 (en) In-cylinder injection engine
JP4026784B2 (en) In-cylinder injection engine
JP3781536B2 (en) Combustion chamber structure of in-cylinder injection engine
JP3781537B2 (en) Combustion chamber structure of in-cylinder injection engine
JPS6032929A (en) Combustion chamber of direct-injection type internal- combustion engine
JP4108806B2 (en) Combustion chamber structure of in-cylinder direct injection spark ignition engine
JP4075471B2 (en) In-cylinder direct injection internal combustion engine
JP3468055B2 (en) Lean-burn internal combustion engine
JP2524920Y2 (en) Direct injection internal combustion engine
JP2006169976A (en) Fuel injector of internal combustion engine
KR100303976B1 (en) Gasoline Engine Combustion Chamber
JP3956535B2 (en) Sub-chamber engine
JP2001207850A (en) Combustion control system for internal combustion engine
JPS5926772B2 (en) Pre-chamber internal combustion engine
JP2000303844A (en) Cylinder injection type spark ignition internal combustion engine
JPS6044495B2 (en) Combustion chamber of internal combustion engine with auxiliary combustion chamber

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20050621

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20050822

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: 20051104

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20051108

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: 20081202

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091202

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101202

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101202

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111202

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111202

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121202

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121202

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131202

Year of fee payment: 8

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees