JP3840822B2 - 直接噴射式火花点火機関 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃焼室に直接燃料を噴射する火花点火式の内燃機関に関し、特に成層燃焼時などの燃焼性を安定化する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、燃料噴射弁から燃焼室に直接燃料を噴射して混合気を形成し、点火栓で点火して成層燃焼を行う直接噴射式火花点火機関において、燃料噴射弁をその噴射軸方向をシリンダ径方向に略沿わせて配置すると共に、燃料噴射弁の噴射軸線方向に沿って複数の点火栓を互いに離間して配設し、成層燃焼領域では、機関の低回転時には燃料噴射弁に近い点火栓により混合気に点火し、機関回転速度の上昇に従って燃料噴射弁から遠い点火栓により混合気に点火するようにしたものがある。これにより、成層燃焼領域を拡大して、燃費改善を図ったものである（特開平１０−１６９４４６号公報参照) 。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の直接噴射式火花点火機関にあっては、運転条件によるガス流動強さ、背圧等により、燃料噴射期間、燃料噴霧形状、点火栓位置の関係から点火チャンスは決定されてしまう。このため、主に、点火装置を変更して点火チャンスの拡大を図り、各条件で燃焼安定性の向上を狙ってはいるものの、燃料噴霧形状や濃混合気分布のバラツキによる安定性のサイクル変動の悪化は防げない。即ち、噴霧に対する要求が非常に高いため、燃焼安定性に関するロバスト性は極めて低い。
【０００４】
本発明は、このような従来の課題に着目してなされたもので、燃焼室内に点火栓近傍に濃混合気が集中的に接触するような流動を生じさせる構成とし、以て上記課題を解決した直接噴射式火花点火機関を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１に係る発明は、
燃料噴射弁から燃焼室に対し斜め下向きに燃料を直接噴射し、該燃焼室の略中心に配設された点火栓で点火して成層燃焼を行う直接噴射式火花点火機関において、
吸気弁側から排気弁側を経てピストン冠面へ向かう順タンブル流動を点火栓中心軸を中心に略９０°回転させた直交タンブル流動を生成する直交タンブル流動生成手段を設け、該直交タンブル流動の渦中心に噴射燃料が向けられるように燃料噴射弁を配設し、かつ、ピストンの上昇により燃焼室中心に向かうスキッシュ流を発生させるスキッシュ流生成手段を設けたことを特徴とする。
【０００６】
請求項１に係る発明によると、
直交タンブル流動生成手段によって、順タンブル流動を点火栓中心軸を中心に略９０°回転させた直交タンブル流動が生成され、該直交タンブル流動の渦中心に燃料が噴射される。これにより、燃料噴射中は、燃料噴霧形状に関係なく混合気を直交タンブル流動内に包み込むため、燃焼室の周囲部分（燃焼室上面、ピストン冠面、シリンダ側面等) に燃料が付着することなく、燃焼室の中央部に混合気が分布し、その後、上死点に近づくにつれ、スキッシュ流生成手段により発生した燃焼室中心に向かうスキッシュ流により、該直交タンブル流動は燃焼室中心に縮小していく。したがって、点火時においては、点火栓５近傍に濃混合気が集中、停滞することとなり、噴霧形状（噴霧の貫徹距離、噴霧角等) のバラツキによらず、安定して点火でき、良好な燃焼（成層燃焼) が行われる。
【０００７】
また、請求項２に係る発明は、
前記直交タンブル流動生成手段は、２つの吸気ポート間に沿って配設したサブポートと、前記２つの吸気ポートを遮断する制御弁と、一方の吸気ポートに前記サブポートからの流出口を燃料噴射方向に対し垂直でかつ外側方向に向くように配設したことを特徴とする。
【０００８】
請求項２に係る発明によると、
例えば機関の運転条件が成層燃焼領域であるときは、前記制御弁を閉じることにより、サブポートから流入した吸入空気は片側の吸気弁から燃焼室下方のピストン冠面方向に向かい、もう一方の吸気弁側へ向かう縦渦、即ち、順タンブル流を点火栓５中心軸を中心に略９０°回転させた直交タンブル流動を生成する。また、機関の運転条件が均質燃焼領域であるときは、前記制御弁を開くことにより、吸入空気は吸気ポートから流入し、吸気弁側から排気弁側、更には排気弁側の燃焼室上面からピストン冠面側へ向かう順タンブル流動を生成する。
【０００９】
また、請求項３に係る発明は、
前記直交タンブル流動生成手段は、ピストン冠面に直交タンブル流動の流動方向と平行に設けられた円弧状の凹部を含んで構成され、
前記スキッシュ流生成手段は、ピストン冠面の前記凹部の周囲に、燃焼室上面形状と平行に形成されたスキッシュ生成面により構成されることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に係る発明によると、
ピストン冠面の円弧状の凹部で直交タンブル流動が誘導され、一層安定したタンブル流動が生成でき、かつ、ピストン位置が上死点近傍では、確実に燃焼室中心に向かうスキッシュ流を発生できる。
【００１１】
また、請求項４に係る発明は、
点火栓を、前記ピストンに配設した凹部の深さの略１／２まで突出させたことを特徴とする。
【００１２】
請求項４に係る発明によると、
成層燃焼時などの点火時（上死点近傍) にスキッシュ流により、燃焼室中心に縮小した直交タンブル流動に包まれた濃混合気の略中心に点火栓が位置することとなり、より安定して点火できる。
【００１３】
また、請求項５に係る発明は、
ピストン上部に形成された燃焼室と、吸気ポート下部に燃焼室に対し斜め下向きに燃料を直接噴射する燃料噴射弁を備え、該燃焼室の略中心に配設された点火栓で点火して成層燃焼を行う直接噴射式火花点火機関において、
２つの順タンブル流動を点火栓中心軸を中心にそれぞれ略９０°回転させた２つの直交タンブル流動を生成する直交タンブル流動生成手段を設け、該２つの直交タンブル流動の中央方向に噴射燃料が向けられるように燃料噴射弁を配設し、かつ、ピストン上昇時に燃焼室中心に向かうスキッシュ流を発生させるスキッシュ流生成手段を設けたことを特徴とする。
【００１４】
請求項５に係る発明によると、
直交タンブル流動生成手段によって、２つの順タンブル流動を点火栓中心軸を中心に略９０°回転させた２つの直交タンブル流動が生成され、該２つの直交タンブル流動の渦中心に燃料が噴射される。これにより、燃料噴射中は、燃料噴霧形状に関係なく混合気を直交タンブル流内に包み込むため、燃焼室の周囲部分（燃焼室上面、ピストン冠面、シリンダ側面等) に燃料が付着することなく、燃焼室の中央部に混合気が分布する。また、２つの直交タンブル流の中央部では、ピストン冠面から点火栓方向に混合気が向かい、その後、上死点に近づくにつれ、スキッシュ流生成手段により発生した燃焼室中心に向かうスキッシュ流により、２つの直交タンブル流は燃焼室中心に縮小していき、点火時においては、点火栓に向かい濃混合気が集中することとなり、噴霧形状（噴霧の貫徹距離、噴霧角等) のバラツキによらず、安定して点火でき、良好な燃焼（成層燃焼) が行われる。
【００１５】
また、請求項６に係る発明は、
燃料噴射方向を２方向にして、２つの直交タンブル流動の渦中心に向けてそれぞれ燃料を噴射するように燃料噴射弁を配設したことを特徴とする。
【００１６】
請求項６に係る発明によると、
２つの直交タンブル流の渦中心に向けてそれぞれ燃料を噴射するため、燃料噴射中は、燃料噴霧形状に関係なく混合気を２つの直交タンブル流内にそれぞれ包み込まれ、燃焼室の周囲部分（燃焼室上面、ピストン冠面、シリンダ側面等) に燃料が付着することなく、燃焼室の中央部に混合気が分布する。その後、上死点に近づくにつれ、燃焼室中心に向かうスキッシュ流により、２つの直交タンブル流は燃焼室中心に縮小していき、したがって、点火時においては、点火栓に向かい濃混合気が集中，停滞することとなり、噴霧形状（噴霧の貫徹距離、噴霧角等) のバラツキによらず、安定して点火でき、良好な成層燃焼が行われる。
【００１７】
また、請求項７に係る発明は、
前記直交タンブル流動生成手段は、２つの吸気ポート間の中央部分に配設したサブポートと、メインの吸気ポートを遮断する制御弁と、２つの吸気ポートに前記サブポートからの流出口を燃料噴射方向に対し垂直でかつ外側方向に向くように配設したことを特徴とする。
【００１８】
請求項７に係る発明によると、
例えば機関の運転条件が成層燃焼領域では、前記制御弁を閉じることにより、サブポートから流入した吸入空気は２つの吸気弁から燃焼室下方のピストン冠面に向かい、２つの吸気弁間（燃焼室中心線) 方向に向かう２つの縦渦、即ち２つの直交タンブル流を生成する。
【００１９】
また、請求項８に係る発明は、
前記直交タンブル流動生成手段は、ピストン冠面に２つの直交タンブル流動の流動方向と平行に２つ設けられた円弧状の凹部を含んで構成され、
前記スキッシュ流生成手段は、前記凹部形状の周囲に、燃焼室上面形状と平行に形成されたスキッシュ流生成面により構成されることを特徴とする。
【００２０】
請求項８に係る発明によると、
これにより、ピストン冠面の円弧状の凹部で２つの直交タンブル流動が誘導され、一層安定したタンブル流動が生成でき、かつ、ピストン位置が上死点近傍では、確実に燃焼室中心に向かうスキッシュ流を発生できる。
【００２１】
また、請求項９に係る発明は、
点火栓を、前記ピストンに配設した凹部の深さの略１／２まで突出させたことを特徴とする。
【００２２】
請求項９に係る発明によると、
成層燃焼時などの点火時（上死点近傍) にスキッシュ流により、燃焼室中心に縮小した直交タンブル流動に包まれた濃混合気の略中心に点火栓が位置することとなり、より安定して点火できる。
【００２３】
また、請求項10に係る発明は、
２つの点火栓を前記２つの凹部の略中央に配置し、又は、２つの電極を持つ点火栓を、該２つの電極を各々前記２つの凹部の略中心に向けて配置したことを特徴とする。
【００２４】
請求項10に係る発明によると、
成層燃焼時などの点火時（上死点近傍) にスキッシュ流により、燃焼室中心に縮小した直交タンブル流動に包まれた２つの濃混合気の略中心において点火することとなり、より安定性が向上する。
【００２５】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の第１の実施の形態を示す。
図において、直接噴射式火花点火機関１は、吸気ポート２（２ａ，２ｂ) 下部に備えられた燃料噴射弁３から燃料を燃焼室４内に斜め下向きに直接噴射し、該燃焼室４の略中心に配設された点火栓５で点火して成層燃焼を行う。
【００２６】
かかる構成の直接噴射式火花点火機関１において、吸気弁６側から排気弁７側、更には排気弁７側の燃焼室４上面からピストン８冠面側へ向かう順タンブル流動に対し、該順タンブル流動を点火栓５中心軸を中心として略９０°回転させた直交タンブル流動を生成する直交タンブル流動生成手段を設ける。具体的には、図２に詳細に示すように、２つの吸気ポート２ａ，２ｂ間に沿ってサブポート９を穴加工して設けると共に、吸気ポート２ａ，２ｂを遮断する制御弁１０を設け、一方の吸気ポート２ａにサブポート９からの流出口９ａを燃料噴射方向に対し垂直かつ外側方向に向くように配設する。
【００２７】
これにより、機関の運転条件が成層燃焼領域であるときは、前記制御弁１０を閉じることにより、サブポート９から流入した吸入空気は片側の吸気弁６ａから燃焼室４下方のピストン８冠面方向に向かい、もう一方の吸気弁６ｂ側へ向かう縦渦、即ち、順タンブル流動を点火栓５中心軸を中心に略９０°回転させた直交タンブル流動Ｔ１を生成する。また、機関の運転条件が均質燃焼領域であるときは、前記制御弁１０を開くことにより、吸入空気はメインの吸気ポート２から流入し、吸気弁６側から排気弁７側、更には排気弁７側の燃焼室４上面からピストン８冠面側へ向かう順タンブル流動Ｔ２を生成する。
【００２８】
また、燃焼室４に向かうスキッシュ流Ｓを発生させるスキッシュ流生成手段を設ける。具体的には、ピストン８の冠面の周縁部を燃焼室４上面と平行なスキッシュ流生成面８ａに形成する。前記直交タンブル流Ｔ１と順タンブル流動Ｔ２とを、制御弁１０によって切り換えるため検出される機関の運転条件として、負荷がアクセル開度センサ１１により検出され、機関回転速度がクランク角センサ１２により検出され、これらの検出信号はコントロールユニット１３へ入力される。コントロールユニット１３は、機関の運転条件に応じて前記制御弁１０をアクチュエータ１４を介して開閉制御する他、燃料噴射量，噴射時期，点火時期等を制御する。
【００２９】
次に、作用を説明する。
機関の負荷，回転速度等によって検出される運転条件が成層燃焼領域（図３参照) では、図４に示すように、燃料を圧縮行程で噴射し、直交タンブル流動Ｔ１の渦中心に燃料を噴射するため、燃料噴射中は、燃料噴霧形状に関係なく混合気Ｍを直交タンブル流動Ｔ１内に包み込むため、燃焼室４の周囲部分（燃焼室上面、ピストン冠面、シリンダ側面等) に燃料が付着することなく、燃焼室４の中央部に混合気Ｍが分布する。その後、図５に示すように、上死点に近づくにつれ、スキッシュ流生成面８ａにより発生した燃焼室４中心に向かうスキッシュ流Ｓにより、該直交タンブル流動Ｔ１は燃焼室４中心に縮小していく。したがって、点火時においては、点火栓５近傍に濃混合気Ｍが集中、停滞することとなり、噴霧形状（噴霧の貫徹距離、噴霧角等) のバラツキによらず、安定して点火でき、良好な成層燃焼が行われる。
【００３０】
機関の運転条件が均質燃焼の場合には、図６に示すように、燃料を吸気行程で噴射し、前記制御弁１０を開いて順タンブル流動Ｔ２を生成させ、点火時期までに順タンブル流Ｔ２により均質の混合気を生成することにより、良好な均質燃焼が行われる。
【００３１】
図７は、第２の実施の形態を示す。
本実施の形態では、第１の実施の形態において、直交タンブル流動Ｔ１を強化、安定化させる手段として、ピストン８の冠面部分に、該直交タンブル流動Ｔ１の流動方向と平行に円弧状の凹部８ｂを設け、燃焼室４中心に向かうスキッシュ流Ｓを発生させる手段として、前記凹部８ｂの周囲に燃焼室４の上面形状と平行なスキッシュ生成面８ａを設ける。
【００３２】
これにより、ピストン冠面の円弧状の凹部８ｂで直交タンブル流動Ｔ１が誘導され、一層安定したタンブル流動が生成でき、かつ、ピストン８位置が上死点近傍では、確実に燃焼室４中心に向かうスキッシュ流Ｓを発生できる。
【００３３】
図８は第３の実施の形態を示す。
本実施の形態は、第２の実施の形態において、点火栓５を前記凹部８ｂの深さＬの略１／２まで突出させたものである。
【００３４】
これにより、成層燃焼時の点火時（上死点近傍) にスキッシュ流Ｓにより、燃焼室４中心に縮小した直交タンブル流動Ｔ１に包まれた濃混合気Ｍの略中心に点火栓５が位置することとなり、より安定して点火できる。
【００３５】
図９は、第４の実施の形態を示す。
本実施の形態は、２つの吸気ポート２ａ，２ｂ、燃料噴射弁３、点火栓５を同様に配置して成層燃焼を行う直接噴射式火花点火機関において、２つの吸気弁６ａ，６ｂ側から２つの排気弁７ａ，７ｂ側、更には排気弁７ａ，７ｂ側の燃焼室４上面からピストン８冠面側へ向かう２つの順タンブル流動Ｔ２１，Ｔ２２に対し、各順タンブル流動Ｔ２１，Ｔ２２を点火栓５中心軸を中心にそれぞれ略９０°回転し２つの吸気弁２ａ，２ｂ間（燃焼室中心) から外側方向に向かう２つの直交タンブル流Ｔ１１，Ｔ１２を生成する手段を設ける。具体的には、前記実施の形態と同様に形成したサブポート９の流出口を２叉に分岐して形成し、２つの吸気ポート２ａ，２ｂに挿入した流出口９ａ，９ｂを、それぞれ燃料噴射方向に対し垂直かつ外側方向に向くように設ける。これにより、機関の運転条件が成層燃焼領域では、前記制御弁１０を閉じることにより、サブポート９から流入した吸入空気は各々の吸気弁２ａ，２ｂから燃焼室４下方のピストン８冠面に向かい、２つの吸気弁２ａ，２ｂ間（燃焼室中心線) 方向に向かう２つの縦渦、即ち２つの直交タンブル流２２ａ，２２ｂを生成する。そして、図１０（Ｃ) に示すように、該２つの該タンブル流２２ａ，２２ｂの中央方向に噴射燃料８が向かう構成とする。また、機関の運転条件が均質燃焼領域では、該制御弁１０を開くことにより、吸入空気はメインの吸気ポート２ａ，２ｂから流入し、順タンブル流動Ｔ２１，Ｔ２２を形成する。なお、ピストン８の周縁部にはスキッシュ流生成面８ａが同様に設けられる。
【００３６】
これにより、図１０（Ａ) に示すように、機関の運転条件が成層燃焼領域では、燃料を圧縮行程で噴射し、２つの直交タンブル流Ｔ１１，Ｔ１２の中央方向に燃料を噴射するため、燃料噴射中は、燃料噴霧形状に関係なく混合気Ｍを直交タンブル流Ｔ１１，Ｔ１２内に包み込むため、燃焼室４の周囲部分（燃焼室上面、ピストン冠面、シリンダ側面等) に燃料が付着することなく、燃焼室４の中央部に混合気Ｍが分布する。また、２つの直交タンブル流Ｔ１１，Ｔ１２の中央部では、ピストン８冠面から点火栓５方向に混合気Ｍが向かう。その後、図１０（Ｂ) に示すように、上死点に近づくにつれ、スキッシュ流生成面８ａにより発生した燃焼室４中心に向かうスキッシュ流Ｓにより、２つの直交タンブル流Ｔ１１，Ｔ１２は燃焼室４中心に縮小していき、点火時においては、点火栓５に向かい濃混合気Ｍが集中することとなり、噴霧形状（噴霧の貫徹距離、噴霧角等) のバラツキによらず、安定して点火でき、良好な成層燃焼が行われる。
【００３７】
機関の運転条件が均質燃焼の場合には、燃料を吸気行程で噴射し、前記制御弁１０を開いて順タンブル流動Ｔ２１，Ｔ２２を生成して、点火時期までに該順タンブル流動Ｔ２１，Ｔ２２により均質の混合気を生成することにより、良好な均質燃焼が行われる。
【００３８】
図１１は第５の実施の形態を示す。
本実施の形態は、第４の実施の形態において、燃料噴射弁３として燃料噴射方向を２方向に向けられるものを用い、各々該直交タンブル流Ｔ１１，Ｔ１２の渦中心に向けてそれぞれ燃料を噴射させるように燃料噴射弁３を配置する。
【００３９】
これにより、機関の運転条件が成層燃焼領域では、燃料を圧縮行程で噴射し、２つの直交タンブル流Ｔ１１，Ｔ１２の渦中心に燃料を噴射するため、燃料噴射中は、燃料噴霧形状に関係なく混合気Ｍを直交タンブル流Ｔ１１，Ｔ１２内に包み込むため、燃焼室４の周囲部分（燃焼室上面、ピストン冠面、シリンダ側面等) に燃料が付着することなく、燃焼室４の中央部に混合気Ｍが分布する。その後、上死点に近づくにつれ、スキッシュ流生成面８ａにより発生した燃焼室４中心に向かうスキッシュ流Ｓにより、２つの直交タンブル流Ｔ１１，Ｔ１２は燃焼室４中心に縮小していき、したがって、点火時においては、点火栓５に向かい濃混合気Ｍが集中，停滞することとなり、噴霧形状（噴霧の貫徹距離、噴霧角等) のバラツキによらず、安定して点火でき、良好な成層燃焼が行われる。
【００４０】
機関の運転条件が均質燃焼の場合には、第４の実施の形態と同様にして良好な均質燃焼が行われる。
図１２は第６の実施の形態を示す。
【００４１】
本実施の形態は、第４，第５の実施の形態において、直交タンブル流動Ｔ１１，Ｔ１２を強化、安定化させる手段として、ピストン８の冠面部分に、該２つの直交タンブル流動Ｔ１１，Ｔ１２の流動方向と平行に２つの円弧状の凹部８ｃ，８ｄを設け、燃焼室４中心に向かうスキッシュ流Ｓを発生させる手段として、前記凹部２１の周囲に燃焼室４の上面形状と平行なスキッシュ生成面８ａを設けたものである。
【００４２】
これにより、ピストン冠面の円弧状の凹部８ｃ，８ｄで２つの直交タンブル流動Ｔ１１，Ｔ１２が誘導され、一層安定したタンブル流動が生成でき、かつ、ピストン８位置が上死点近傍では、確実に燃焼室４中心に向かうスキッシュ流Ｓを発生できる。
【００４３】
図１３は第７の実施の形態を示す。
本実施の形態は、第５の実施の形態において、点火栓５を前記凹部８ｃ，８ｄの深さＬ’の略１／２まで突出させたものである。
【００４４】
これにより、成層燃焼時の点火時（上死点近傍) にスキッシュ流Ｓにより、燃焼室４中心に縮小した直交タンブル流動Ｔ１１，Ｔ１２に包まれた濃混合気Ｍの略中心に点火栓５が位置することとなり、より安定して点火できる。
【００４５】
図１４は第８の実施の形態を示す。
本実施の形態は、第５の実施の形態において、２つの点火栓５ａ，４ｂを前記ピストン８の２つの凹部８ｂ，８ｃの略中央に設けたもの（Ａ) 、又は、２つの電極を持つ点火栓２１を配置し、該２つの電極２１ａ，２１ｂを各々２つの凹部８ｂ，８ｃの略中心に向けて設けたもの（Ｂ) である。
【００４６】
これにより、成層燃焼時の点火時（上死点近傍) にスキッシュ流Ｓにより、燃焼室４中心に縮小した直交タンブル流動Ｔ１１，Ｔ１２に包まれた２つの濃混合気Ｍａ，Ｍｂの略中心において点火することとなり、より安定性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る直接噴射式火花点火機関の縦断面図及び燃焼室の横断面図。
【図２】同上実施の形態の要部縦断面図及びＣＣ矢視断面図。
【図３】機関の運転条件に対応する成層燃焼領域と均質燃焼領域とを示す図。
【図４】同上実施の形態の燃料噴射時の様子を示す図。
【図５】同上実施の形態の圧縮上死点時の様子を示す図。
【図６】同上実施の形態の均質燃焼時の様子を示す図。
【図７】第２の実施の形態の要部を示す図。
【図８】第３の実施の形態の要部を示す図。
【図９】第４の実施の形態の要部を示す図。
【図１０】第４の実施の形態の燃料噴射時及び上死点近傍時の様子を示す図。
【図１１】第５の実施の形態の要部を示す図。
【図１２】第６の実施の形態の要部を示す図。
【図１３】第７の実施の形態の要部を示す図。
【図１４】第８の実施の形態の要部を示す図。
【符号の説明】
１ 直接噴射式火花点火機関
２ 吸気ポート
３ 燃料噴射弁
４ 燃焼室
５，５ａ，５ｂ 点火栓
６ 吸気弁
７ 排気弁
８ ピストン
８ａ スキッシュ生成面
８ｂ，８ｃ，８ｄ 凹部
９ サブポート
９ａ，９ｂ 流出口
10 制御弁
11 アクセル開度センサ
12 クランク角センサ
13 コントロールユニット
14 アクチュエータ
21ａ，21ｂ 電極
Ｔ１，Ｔ11，Ｔ12 直交タンブル流動
Ｔ２ 順タンブル流動
Ｓ スキッシュ流
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃焼室に直接燃料を噴射する火花点火式の内燃機関に関し、特に成層燃焼時などの燃焼性を安定化する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、燃料噴射弁から燃焼室に直接燃料を噴射して混合気を形成し、点火栓で点火して成層燃焼を行う直接噴射式火花点火機関において、燃料噴射弁をその噴射軸方向をシリンダ径方向に略沿わせて配置すると共に、燃料噴射弁の噴射軸線方向に沿って複数の点火栓を互いに離間して配設し、成層燃焼領域では、機関の低回転時には燃料噴射弁に近い点火栓により混合気に点火し、機関回転速度の上昇に従って燃料噴射弁から遠い点火栓により混合気に点火するようにしたものがある。これにより、成層燃焼領域を拡大して、燃費改善を図ったものである（特開平１０−１６９４４６号公報参照) 。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の直接噴射式火花点火機関にあっては、運転条件によるガス流動強さ、背圧等により、燃料噴射期間、燃料噴霧形状、点火栓位置の関係から点火チャンスは決定されてしまう。このため、主に、点火装置を変更して点火チャンスの拡大を図り、各条件で燃焼安定性の向上を狙ってはいるものの、燃料噴霧形状や濃混合気分布のバラツキによる安定性のサイクル変動の悪化は防げない。即ち、噴霧に対する要求が非常に高いため、燃焼安定性に関するロバスト性は極めて低い。
【０００４】
本発明は、このような従来の課題に着目してなされたもので、燃焼室内に点火栓近傍に濃混合気が集中的に接触するような流動を生じさせる構成とし、以て上記課題を解決した直接噴射式火花点火機関を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１に係る発明は、
燃料噴射弁から燃焼室に対し斜め下向きに燃料を直接噴射し、該燃焼室の略中心に配設された点火栓で点火して成層燃焼を行う直接噴射式火花点火機関において、
吸気弁側から排気弁側を経てピストン冠面へ向かう順タンブル流動を点火栓中心軸を中心に略９０°回転させた直交タンブル流動を生成する直交タンブル流動生成手段を設け、該直交タンブル流動の渦中心に噴射燃料が向けられるように燃料噴射弁を配設し、かつ、ピストンの上昇により燃焼室中心に向かうスキッシュ流を発生させるスキッシュ流生成手段を設けたことを特徴とする。
【０００６】
請求項１に係る発明によると、
直交タンブル流動生成手段によって、順タンブル流動を点火栓中心軸を中心に略９０°回転させた直交タンブル流動が生成され、該直交タンブル流動の渦中心に燃料が噴射される。これにより、燃料噴射中は、燃料噴霧形状に関係なく混合気を直交タンブル流動内に包み込むため、燃焼室の周囲部分（燃焼室上面、ピストン冠面、シリンダ側面等) に燃料が付着することなく、燃焼室の中央部に混合気が分布し、その後、上死点に近づくにつれ、スキッシュ流生成手段により発生した燃焼室中心に向かうスキッシュ流により、該直交タンブル流動は燃焼室中心に縮小していく。したがって、点火時においては、点火栓５近傍に濃混合気が集中、停滞することとなり、噴霧形状（噴霧の貫徹距離、噴霧角等) のバラツキによらず、安定して点火でき、良好な燃焼（成層燃焼) が行われる。
【０００７】
また、請求項２に係る発明は、
前記直交タンブル流動生成手段は、２つの吸気ポート間に沿って配設したサブポートと、前記２つの吸気ポートを遮断する制御弁と、一方の吸気ポートに前記サブポートからの流出口を燃料噴射方向に対し垂直でかつ外側方向に向くように配設したことを特徴とする。
【０００８】
請求項２に係る発明によると、
例えば機関の運転条件が成層燃焼領域であるときは、前記制御弁を閉じることにより、サブポートから流入した吸入空気は片側の吸気弁から燃焼室下方のピストン冠面方向に向かい、もう一方の吸気弁側へ向かう縦渦、即ち、順タンブル流を点火栓５中心軸を中心に略９０°回転させた直交タンブル流動を生成する。また、機関の運転条件が均質燃焼領域であるときは、前記制御弁を開くことにより、吸入空気は吸気ポートから流入し、吸気弁側から排気弁側、更には排気弁側の燃焼室上面からピストン冠面側へ向かう順タンブル流動を生成する。
【０００９】
また、請求項３に係る発明は、
前記直交タンブル流動生成手段は、ピストン冠面に直交タンブル流動の流動方向と平行に設けられた円弧状の凹部を含んで構成され、
前記スキッシュ流生成手段は、ピストン冠面の前記凹部の周囲に、燃焼室上面形状と平行に形成されたスキッシュ生成面により構成されることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に係る発明によると、
ピストン冠面の円弧状の凹部で直交タンブル流動が誘導され、一層安定したタンブル流動が生成でき、かつ、ピストン位置が上死点近傍では、確実に燃焼室中心に向かうスキッシュ流を発生できる。
【００１１】
また、請求項４に係る発明は、
点火栓を、前記ピストンに配設した凹部の深さの略１／２まで突出させたことを特徴とする。
【００１２】
請求項４に係る発明によると、
成層燃焼時などの点火時（上死点近傍) にスキッシュ流により、燃焼室中心に縮小した直交タンブル流動に包まれた濃混合気の略中心に点火栓が位置することとなり、より安定して点火できる。
【００１３】
また、請求項５に係る発明は、
ピストン上部に形成された燃焼室と、吸気ポート下部に燃焼室に対し斜め下向きに燃料を直接噴射する燃料噴射弁を備え、該燃焼室の略中心に配設された点火栓で点火して成層燃焼を行う直接噴射式火花点火機関において、
２つの順タンブル流動を点火栓中心軸を中心にそれぞれ略９０°回転させた２つの直交タンブル流動を生成する直交タンブル流動生成手段を設け、該２つの直交タンブル流動の中央方向に噴射燃料が向けられるように燃料噴射弁を配設し、かつ、ピストン上昇時に燃焼室中心に向かうスキッシュ流を発生させるスキッシュ流生成手段を設けたことを特徴とする。
【００１４】
請求項５に係る発明によると、
直交タンブル流動生成手段によって、２つの順タンブル流動を点火栓中心軸を中心に略９０°回転させた２つの直交タンブル流動が生成され、該２つの直交タンブル流動の渦中心に燃料が噴射される。これにより、燃料噴射中は、燃料噴霧形状に関係なく混合気を直交タンブル流内に包み込むため、燃焼室の周囲部分（燃焼室上面、ピストン冠面、シリンダ側面等) に燃料が付着することなく、燃焼室の中央部に混合気が分布する。また、２つの直交タンブル流の中央部では、ピストン冠面から点火栓方向に混合気が向かい、その後、上死点に近づくにつれ、スキッシュ流生成手段により発生した燃焼室中心に向かうスキッシュ流により、２つの直交タンブル流は燃焼室中心に縮小していき、点火時においては、点火栓に向かい濃混合気が集中することとなり、噴霧形状（噴霧の貫徹距離、噴霧角等) のバラツキによらず、安定して点火でき、良好な燃焼（成層燃焼) が行われる。
【００１５】
また、請求項６に係る発明は、
燃料噴射方向を２方向にして、２つの直交タンブル流動の渦中心に向けてそれぞれ燃料を噴射するように燃料噴射弁を配設したことを特徴とする。
【００１６】
請求項６に係る発明によると、
２つの直交タンブル流の渦中心に向けてそれぞれ燃料を噴射するため、燃料噴射中は、燃料噴霧形状に関係なく混合気を２つの直交タンブル流内にそれぞれ包み込まれ、燃焼室の周囲部分（燃焼室上面、ピストン冠面、シリンダ側面等) に燃料が付着することなく、燃焼室の中央部に混合気が分布する。その後、上死点に近づくにつれ、燃焼室中心に向かうスキッシュ流により、２つの直交タンブル流は燃焼室中心に縮小していき、したがって、点火時においては、点火栓に向かい濃混合気が集中，停滞することとなり、噴霧形状（噴霧の貫徹距離、噴霧角等) のバラツキによらず、安定して点火でき、良好な成層燃焼が行われる。
【００１７】
また、請求項７に係る発明は、
前記直交タンブル流動生成手段は、２つの吸気ポート間の中央部分に配設したサブポートと、メインの吸気ポートを遮断する制御弁と、２つの吸気ポートに前記サブポートからの流出口を燃料噴射方向に対し垂直でかつ外側方向に向くように配設したことを特徴とする。
【００１８】
請求項７に係る発明によると、
例えば機関の運転条件が成層燃焼領域では、前記制御弁を閉じることにより、サブポートから流入した吸入空気は２つの吸気弁から燃焼室下方のピストン冠面に向かい、２つの吸気弁間（燃焼室中心線) 方向に向かう２つの縦渦、即ち２つの直交タンブル流を生成する。
【００１９】
また、請求項８に係る発明は、
前記直交タンブル流動生成手段は、ピストン冠面に２つの直交タンブル流動の流動方向と平行に２つ設けられた円弧状の凹部を含んで構成され、
前記スキッシュ流生成手段は、前記凹部形状の周囲に、燃焼室上面形状と平行に形成されたスキッシュ流生成面により構成されることを特徴とする。
【００２０】
請求項８に係る発明によると、
これにより、ピストン冠面の円弧状の凹部で２つの直交タンブル流動が誘導され、一層安定したタンブル流動が生成でき、かつ、ピストン位置が上死点近傍では、確実に燃焼室中心に向かうスキッシュ流を発生できる。
【００２１】
また、請求項９に係る発明は、
点火栓を、前記ピストンに配設した凹部の深さの略１／２まで突出させたことを特徴とする。
【００２２】
請求項９に係る発明によると、
成層燃焼時などの点火時（上死点近傍) にスキッシュ流により、燃焼室中心に縮小した直交タンブル流動に包まれた濃混合気の略中心に点火栓が位置することとなり、より安定して点火できる。
【００２３】
また、請求項10に係る発明は、
２つの点火栓を前記２つの凹部の略中央に配置し、又は、２つの電極を持つ点火栓を、該２つの電極を各々前記２つの凹部の略中心に向けて配置したことを特徴とする。
【００２４】
請求項10に係る発明によると、
成層燃焼時などの点火時（上死点近傍) にスキッシュ流により、燃焼室中心に縮小した直交タンブル流動に包まれた２つの濃混合気の略中心において点火することとなり、より安定性が向上する。
【００２５】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の第１の実施の形態を示す。
図において、直接噴射式火花点火機関１は、吸気ポート２（２ａ，２ｂ) 下部に備えられた燃料噴射弁３から燃料を燃焼室４内に斜め下向きに直接噴射し、該燃焼室４の略中心に配設された点火栓５で点火して成層燃焼を行う。
【００２６】
かかる構成の直接噴射式火花点火機関１において、吸気弁６側から排気弁７側、更には排気弁７側の燃焼室４上面からピストン８冠面側へ向かう順タンブル流動に対し、該順タンブル流動を点火栓５中心軸を中心として略９０°回転させた直交タンブル流動を生成する直交タンブル流動生成手段を設ける。具体的には、図２に詳細に示すように、２つの吸気ポート２ａ，２ｂ間に沿ってサブポート９を穴加工して設けると共に、吸気ポート２ａ，２ｂを遮断する制御弁１０を設け、一方の吸気ポート２ａにサブポート９からの流出口９ａを燃料噴射方向に対し垂直かつ外側方向に向くように配設する。
【００２７】
これにより、機関の運転条件が成層燃焼領域であるときは、前記制御弁１０を閉じることにより、サブポート９から流入した吸入空気は片側の吸気弁６ａから燃焼室４下方のピストン８冠面方向に向かい、もう一方の吸気弁６ｂ側へ向かう縦渦、即ち、順タンブル流動を点火栓５中心軸を中心に略９０°回転させた直交タンブル流動Ｔ１を生成する。また、機関の運転条件が均質燃焼領域であるときは、前記制御弁１０を開くことにより、吸入空気はメインの吸気ポート２から流入し、吸気弁６側から排気弁７側、更には排気弁７側の燃焼室４上面からピストン８冠面側へ向かう順タンブル流動Ｔ２を生成する。
【００２８】
また、燃焼室４に向かうスキッシュ流Ｓを発生させるスキッシュ流生成手段を設ける。具体的には、ピストン８の冠面の周縁部を燃焼室４上面と平行なスキッシュ流生成面８ａに形成する。前記直交タンブル流Ｔ１と順タンブル流動Ｔ２とを、制御弁１０によって切り換えるため検出される機関の運転条件として、負荷がアクセル開度センサ１１により検出され、機関回転速度がクランク角センサ１２により検出され、これらの検出信号はコントロールユニット１３へ入力される。コントロールユニット１３は、機関の運転条件に応じて前記制御弁１０をアクチュエータ１４を介して開閉制御する他、燃料噴射量，噴射時期，点火時期等を制御する。
【００２９】
次に、作用を説明する。
機関の負荷，回転速度等によって検出される運転条件が成層燃焼領域（図３参照) では、図４に示すように、燃料を圧縮行程で噴射し、直交タンブル流動Ｔ１の渦中心に燃料を噴射するため、燃料噴射中は、燃料噴霧形状に関係なく混合気Ｍを直交タンブル流動Ｔ１内に包み込むため、燃焼室４の周囲部分（燃焼室上面、ピストン冠面、シリンダ側面等) に燃料が付着することなく、燃焼室４の中央部に混合気Ｍが分布する。その後、図５に示すように、上死点に近づくにつれ、スキッシュ流生成面８ａにより発生した燃焼室４中心に向かうスキッシュ流Ｓにより、該直交タンブル流動Ｔ１は燃焼室４中心に縮小していく。したがって、点火時においては、点火栓５近傍に濃混合気Ｍが集中、停滞することとなり、噴霧形状（噴霧の貫徹距離、噴霧角等) のバラツキによらず、安定して点火でき、良好な成層燃焼が行われる。
【００３０】
機関の運転条件が均質燃焼の場合には、図６に示すように、燃料を吸気行程で噴射し、前記制御弁１０を開いて順タンブル流動Ｔ２を生成させ、点火時期までに順タンブル流Ｔ２により均質の混合気を生成することにより、良好な均質燃焼が行われる。
【００３１】
図７は、第２の実施の形態を示す。
本実施の形態では、第１の実施の形態において、直交タンブル流動Ｔ１を強化、安定化させる手段として、ピストン８の冠面部分に、該直交タンブル流動Ｔ１の流動方向と平行に円弧状の凹部８ｂを設け、燃焼室４中心に向かうスキッシュ流Ｓを発生させる手段として、前記凹部８ｂの周囲に燃焼室４の上面形状と平行なスキッシュ生成面８ａを設ける。
【００３２】
これにより、ピストン冠面の円弧状の凹部８ｂで直交タンブル流動Ｔ１が誘導され、一層安定したタンブル流動が生成でき、かつ、ピストン８位置が上死点近傍では、確実に燃焼室４中心に向かうスキッシュ流Ｓを発生できる。
【００３３】
図８は第３の実施の形態を示す。
本実施の形態は、第２の実施の形態において、点火栓５を前記凹部８ｂの深さＬの略１／２まで突出させたものである。
【００３４】
これにより、成層燃焼時の点火時（上死点近傍) にスキッシュ流Ｓにより、燃焼室４中心に縮小した直交タンブル流動Ｔ１に包まれた濃混合気Ｍの略中心に点火栓５が位置することとなり、より安定して点火できる。
【００３５】
図９は、第４の実施の形態を示す。
本実施の形態は、２つの吸気ポート２ａ，２ｂ、燃料噴射弁３、点火栓５を同様に配置して成層燃焼を行う直接噴射式火花点火機関において、２つの吸気弁６ａ，６ｂ側から２つの排気弁７ａ，７ｂ側、更には排気弁７ａ，７ｂ側の燃焼室４上面からピストン８冠面側へ向かう２つの順タンブル流動Ｔ２１，Ｔ２２に対し、各順タンブル流動Ｔ２１，Ｔ２２を点火栓５中心軸を中心にそれぞれ略９０°回転し２つの吸気弁２ａ，２ｂ間（燃焼室中心) から外側方向に向かう２つの直交タンブル流Ｔ１１，Ｔ１２を生成する手段を設ける。具体的には、前記実施の形態と同様に形成したサブポート９の流出口を２叉に分岐して形成し、２つの吸気ポート２ａ，２ｂに挿入した流出口９ａ，９ｂを、それぞれ燃料噴射方向に対し垂直かつ外側方向に向くように設ける。これにより、機関の運転条件が成層燃焼領域では、前記制御弁１０を閉じることにより、サブポート９から流入した吸入空気は各々の吸気弁２ａ，２ｂから燃焼室４下方のピストン８冠面に向かい、２つの吸気弁２ａ，２ｂ間（燃焼室中心線) 方向に向かう２つの縦渦、即ち２つの直交タンブル流２２ａ，２２ｂを生成する。そして、図１０（Ｃ) に示すように、該２つの該タンブル流２２ａ，２２ｂの中央方向に噴射燃料８が向かう構成とする。また、機関の運転条件が均質燃焼領域では、該制御弁１０を開くことにより、吸入空気はメインの吸気ポート２ａ，２ｂから流入し、順タンブル流動Ｔ２１，Ｔ２２を形成する。なお、ピストン８の周縁部にはスキッシュ流生成面８ａが同様に設けられる。
【００３６】
これにより、図１０（Ａ) に示すように、機関の運転条件が成層燃焼領域では、燃料を圧縮行程で噴射し、２つの直交タンブル流Ｔ１１，Ｔ１２の中央方向に燃料を噴射するため、燃料噴射中は、燃料噴霧形状に関係なく混合気Ｍを直交タンブル流Ｔ１１，Ｔ１２内に包み込むため、燃焼室４の周囲部分（燃焼室上面、ピストン冠面、シリンダ側面等) に燃料が付着することなく、燃焼室４の中央部に混合気Ｍが分布する。また、２つの直交タンブル流Ｔ１１，Ｔ１２の中央部では、ピストン８冠面から点火栓５方向に混合気Ｍが向かう。その後、図１０（Ｂ) に示すように、上死点に近づくにつれ、スキッシュ流生成面８ａにより発生した燃焼室４中心に向かうスキッシュ流Ｓにより、２つの直交タンブル流Ｔ１１，Ｔ１２は燃焼室４中心に縮小していき、点火時においては、点火栓５に向かい濃混合気Ｍが集中することとなり、噴霧形状（噴霧の貫徹距離、噴霧角等) のバラツキによらず、安定して点火でき、良好な成層燃焼が行われる。
【００３７】
機関の運転条件が均質燃焼の場合には、燃料を吸気行程で噴射し、前記制御弁１０を開いて順タンブル流動Ｔ２１，Ｔ２２を生成して、点火時期までに該順タンブル流動Ｔ２１，Ｔ２２により均質の混合気を生成することにより、良好な均質燃焼が行われる。
【００３８】
図１１は第５の実施の形態を示す。
本実施の形態は、第４の実施の形態において、燃料噴射弁３として燃料噴射方向を２方向に向けられるものを用い、各々該直交タンブル流Ｔ１１，Ｔ１２の渦中心に向けてそれぞれ燃料を噴射させるように燃料噴射弁３を配置する。
【００３９】
これにより、機関の運転条件が成層燃焼領域では、燃料を圧縮行程で噴射し、２つの直交タンブル流Ｔ１１，Ｔ１２の渦中心に燃料を噴射するため、燃料噴射中は、燃料噴霧形状に関係なく混合気Ｍを直交タンブル流Ｔ１１，Ｔ１２内に包み込むため、燃焼室４の周囲部分（燃焼室上面、ピストン冠面、シリンダ側面等) に燃料が付着することなく、燃焼室４の中央部に混合気Ｍが分布する。その後、上死点に近づくにつれ、スキッシュ流生成面８ａにより発生した燃焼室４中心に向かうスキッシュ流Ｓにより、２つの直交タンブル流Ｔ１１，Ｔ１２は燃焼室４中心に縮小していき、したがって、点火時においては、点火栓５に向かい濃混合気Ｍが集中，停滞することとなり、噴霧形状（噴霧の貫徹距離、噴霧角等) のバラツキによらず、安定して点火でき、良好な成層燃焼が行われる。
【００４０】
機関の運転条件が均質燃焼の場合には、第４の実施の形態と同様にして良好な均質燃焼が行われる。
図１２は第６の実施の形態を示す。
【００４１】
本実施の形態は、第４，第５の実施の形態において、直交タンブル流動Ｔ１１，Ｔ１２を強化、安定化させる手段として、ピストン８の冠面部分に、該２つの直交タンブル流動Ｔ１１，Ｔ１２の流動方向と平行に２つの円弧状の凹部８ｃ，８ｄを設け、燃焼室４中心に向かうスキッシュ流Ｓを発生させる手段として、前記凹部２１の周囲に燃焼室４の上面形状と平行なスキッシュ生成面８ａを設けたものである。
【００４２】
これにより、ピストン冠面の円弧状の凹部８ｃ，８ｄで２つの直交タンブル流動Ｔ１１，Ｔ１２が誘導され、一層安定したタンブル流動が生成でき、かつ、ピストン８位置が上死点近傍では、確実に燃焼室４中心に向かうスキッシュ流Ｓを発生できる。
【００４３】
図１３は第７の実施の形態を示す。
本実施の形態は、第５の実施の形態において、点火栓５を前記凹部８ｃ，８ｄの深さＬ’の略１／２まで突出させたものである。
【００４４】
これにより、成層燃焼時の点火時（上死点近傍) にスキッシュ流Ｓにより、燃焼室４中心に縮小した直交タンブル流動Ｔ１１，Ｔ１２に包まれた濃混合気Ｍの略中心に点火栓５が位置することとなり、より安定して点火できる。
【００４５】
図１４は第８の実施の形態を示す。
本実施の形態は、第５の実施の形態において、２つの点火栓５ａ，４ｂを前記ピストン８の２つの凹部８ｂ，８ｃの略中央に設けたもの（Ａ) 、又は、２つの電極を持つ点火栓２１を配置し、該２つの電極２１ａ，２１ｂを各々２つの凹部８ｂ，８ｃの略中心に向けて設けたもの（Ｂ) である。
【００４６】
これにより、成層燃焼時の点火時（上死点近傍) にスキッシュ流Ｓにより、燃焼室４中心に縮小した直交タンブル流動Ｔ１１，Ｔ１２に包まれた２つの濃混合気Ｍａ，Ｍｂの略中心において点火することとなり、より安定性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る直接噴射式火花点火機関の縦断面図及び燃焼室の横断面図。
【図２】同上実施の形態の要部縦断面図及びＣＣ矢視断面図。
【図３】機関の運転条件に対応する成層燃焼領域と均質燃焼領域とを示す図。
【図４】同上実施の形態の燃料噴射時の様子を示す図。
【図５】同上実施の形態の圧縮上死点時の様子を示す図。
【図６】同上実施の形態の均質燃焼時の様子を示す図。
【図７】第２の実施の形態の要部を示す図。
【図８】第３の実施の形態の要部を示す図。
【図９】第４の実施の形態の要部を示す図。
【図１０】第４の実施の形態の燃料噴射時及び上死点近傍時の様子を示す図。
【図１１】第５の実施の形態の要部を示す図。
【図１２】第６の実施の形態の要部を示す図。
【図１３】第７の実施の形態の要部を示す図。
【図１４】第８の実施の形態の要部を示す図。
【符号の説明】
１ 直接噴射式火花点火機関
２ 吸気ポート
３ 燃料噴射弁
４ 燃焼室
５，５ａ，５ｂ 点火栓
６ 吸気弁
７ 排気弁
８ ピストン
８ａ スキッシュ生成面
８ｂ，８ｃ，８ｄ 凹部
９ サブポート
９ａ，９ｂ 流出口
10 制御弁
11 アクセル開度センサ
12 クランク角センサ
13 コントロールユニット
14 アクチュエータ
21ａ，21ｂ 電極
Ｔ１，Ｔ11，Ｔ12 直交タンブル流動
Ｔ２ 順タンブル流動
Ｓ スキッシュ流
Claims (10)
- 燃料噴射弁から燃焼室に対し斜め下向きに燃料を直接噴射し、該燃焼室の略中心に配設された点火栓で点火して成層燃焼を行う直接噴射式火花点火機関において、
吸気弁側から排気弁側を経てピストン冠面へ向かう順タンブル流動を点火栓中心軸を中心に略９０°回転させた直交タンブル流動を生成する直交タンブル流動生成手段を設け、該直交タンブル流動の渦中心に噴射燃料が向けられるように燃料噴射弁を配設し、かつ、ピストンの上昇により燃焼室中心に向かうスキッシュ流を発生させるスキッシュ流生成手段を設けたことを特徴とする直接噴射式火花点火機関。 - 前記直交タンブル流動生成手段は、２つの吸気ポート間に沿って配設したサブポートと、前記２つの吸気ポートを遮断する制御弁と、一方の吸気ポートに前記サブポートからの流出口を燃料噴射方向に対し垂直でかつ外側方向に向くように配設したことを特徴とする請求項１に記載の直接噴射式火花点火機関。
- 前記直交タンブル流動生成手段は、ピストン冠面に直交タンブル流動の流動方向と平行に設けられた円弧状の凹部を含んで構成され、
前記スキッシュ流生成手段は、ピストン冠面の前記凹部の周囲に、燃焼室上面形状と平行に形成されたスキッシュ生成面により構成されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の直接噴射式火花点火機関。 - 点火栓を、前記ピストンに配設した凹部の深さの略１／２まで突出させたことを特徴とする請求項３に記載の直接噴射式火花点火機関。
- ピストン上部に形成された燃焼室と、吸気ポート下部に燃焼室に対し斜め下向きに燃料を直接噴射する燃料噴射弁を備え、該燃焼室の略中心に配設された点火栓で点火して成層燃焼を行う直接噴射式火花点火機関において、
２つの順タンブル流動を点火栓中心軸を中心にそれぞれ略９０°回転させた２つの直交タンブル流動を生成する直交タンブル流動生成手段を設け、該２つの直交タンブル流動の中央方向に噴射燃料が向けられるように燃料噴射弁を配設し、かつ、ピストン上昇時に燃焼室中心に向かうスキッシュ流を発生させるスキッシュ流生成手段を設けたことを特徴とする直接噴射式火花点火機関。 - 燃料噴射方向を２方向にして、２つの直交タンブル流動の渦中心に向けてそれぞれ燃料を噴射するように燃料噴射弁を配設したことを特徴とする請求項５に記載の直接噴射式火花点火機関。
- 前記直交タンブル流動生成手段は、２つの吸気ポート間の中央部分に配設したサブポートと、メインの吸気ポートを遮断する制御弁と、２つの吸気ポートに前記サブポートからの流出口を燃料噴射方向に対し垂直でかつ外側方向に向くように配設したことを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の直接噴射式火花点火機関。
- 前記直交タンブル流動生成手段は、ピストン冠面に２つの直交タンブル流動の流動方向と平行に２つ設けられた円弧状の凹部を含んで構成され、
前記スキッシュ流生成手段は、前記凹部形状の周囲に、燃焼室上面形状と平行に形成されたスキッシュ流生成面により構成されることを特徴とする請求項５〜請求項７のいずれか１つに記載の直接噴射式火花点火機関。 - 点火栓を、前記ピストンに配設した凹部の深さの略１／２まで突出させたことを特徴とする請求項５〜請求項８のいずれか１つに記載の直接噴射式火花点火機関。
- ２つの点火栓を前記２つの凹部の略中央に配置し、又は、２つの電極を持つ点火栓を、該２つの電極を各々前記２つの凹部の略中心に向けて配置したことを特徴とする請求項５〜請求項９のいずれか１つに記載の直接噴射式火花点火機関。
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| JP34255698A JP3840822B2 (ja) | 1998-12-02 | 1998-12-02 | 直接噴射式火花点火機関 |
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| JP34255698A JP3840822B2 (ja) | 1998-12-02 | 1998-12-02 | 直接噴射式火花点火機関 |
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