JP3956518B2 - Direct cylinder injection spark ignition engine - Google Patents
Direct cylinder injection spark ignition engine Download PDFInfo
- Publication number
- JP3956518B2 JP3956518B2 JP01271099A JP1271099A JP3956518B2 JP 3956518 B2 JP3956518 B2 JP 3956518B2 JP 01271099 A JP01271099 A JP 01271099A JP 1271099 A JP1271099 A JP 1271099A JP 3956518 B2 JP3956518 B2 JP 3956518B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- valve
- intake valve
- auxiliary intake
- fuel
- direct
- 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
- F02B75/00—Other engines
- F02B75/12—Other methods of operation
- F02B2075/125—Direct injection in the combustion chamber for spark ignition engines, i.e. not in pre-combustion chamber
-
- 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
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、直接筒内噴射式火花点火機関に関し、より詳細には、アイドル域のような低回転数領域における成層燃焼を安定化する技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、直接筒内噴射式火花点火機関では、アイドル域を含む低速・低負荷運転条件における燃費向上のため、超希薄空燃比による燃焼を行っている。このため、吸気や燃焼室内でのガス流動を改善して混合気の成層化を図っている。
【0003】
例えば、特開平7−19046号公報には、吸気の旋回流が、燃焼室の排気弁側を下向きに流れた後、凹状のピストン冠面にて反転され、燃焼室の吸気弁側を上向きに流れて、燃焼室略中央に配置された点火プラグへ向かう順タンブル流を形成すると共に、噴射された燃料噴霧を前記順タンブル流によって点火プラグ近傍へ輸送して、成層混合気を形成するものが開示されている。
【0004】
また、特開平4−112931号公報には、吸気の旋回流が、吸気弁から吸気弁下方に配設された燃料噴射弁の噴射方向線を横断するように導入された後、ピストン冠面にて反転されて点火プラグへ向かう逆タンブル流を形成することにより、成層混合気を形成するものが開示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの直接筒内噴射式火花点火機関では、機関をアイドリングのように低回転数領域で運転した場合に、燃焼不良が生じて発生トルクの変動、延いては失火の発生を来すという問題が生じていた。
【0006】
これは、低速運転により吸気の旋回流動が弱まるため、タンブル流が減衰或いは崩壊して混合気が分散し、燃焼圧が低下することによる。
これに対し、噴霧の貫通度を増大して燃料を強制的に輸送する方法が考えられるが、これではタンブル流が発達する高回転数領域において燃料噴霧が排気弁側のシリンダ壁面に到達するため、未燃率が上昇し、また液膜化した燃料が潤滑油に混入するといった懸念がある。
【0007】
燃料輸送の観点からも、噴霧の貫通度を過度に高めることは、成層混合気の形成上不利である。
そこで、本発明は、これらの問題点に鑑み、アイドル域のような低回転数領域における燃料輸送を促進することにより、成層混合気を確実に形成して、燃焼を安定化することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明は、燃焼室略中央に配置した点火プラグと、燃焼室の一側から吸気を導入する吸気通路を開閉する吸気弁と、他側から排気を排出する排気通路を開閉する排気弁と、前記吸気弁近傍から燃焼室内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁とを含んで構成される直接筒内噴射式火花点火機関において、前記吸気通路から分岐して、前記点火プラグを基準として前記燃料噴射弁とは反対側の前記排気弁近傍にて燃焼室と連通する副吸気通路と、該副吸気通路の開口部に介装されて、機関の特定運転条件にて所定の時期に開弁する副吸気弁とを設ける。
【0009】
かかる構成によれば、成層燃焼を行う超希薄空燃比領域において、吸気の旋回流動が弱まり、圧縮行程でタンブル流が減衰或いは崩壊した場合に、副吸気弁を一時的に開弁することで燃焼室内ガスが副吸気通路へリークして、燃焼室内にガス流動が誘起される。
【0010】
そして、噴射された燃料は、この流れに乗って点火プラグ近傍へと輸送され、混合気が成層化される。
ここで、前記副吸気弁は、前記燃料噴射弁と前記点火プラグとを結ぶ延長上に位置することが好ましい(請求項2)。
【0011】
これに伴い、前記副吸気通路は、前記吸気通路から分岐した後、燃焼室上方において点火プラグを回避して、燃焼室と連通することが好ましい。
前記副吸気弁は、超希薄空燃比領域のうち、アイドル域のような低回転数領域でのみ開弁するように開閉制御する(請求項3)。
【0012】
ここで、前記副吸気弁の弁開期間を、前記燃料噴射弁による燃料の噴射から前記点火プラグによる点火までの間で設定すると共に、その弁揚程及び作動角を微小とすることが好ましい(請求項4)。
また、前記副吸気弁の傘部に、燃焼室内ガスのリーク方向を規制するシュラウドを設けてもよい(請求項5)。
【0013】
このシュラウドは、前記副吸気弁の傘部裏面に、前記点火プラグからみた弁軸後方において該弁軸を囲むように設置されることが好ましい。
これにより、燃焼室内ガスの弁軸後方からのリークが規制され、燃料噴射弁先端から点火プラグに向かうガス流動が強まるという作用が得られる。
【0014】
更に、前記副吸気弁の全閉時において、その傘部略中央がピストン冠面に設けられた凹部端縁の上方に位置するように、各構成要素が配置されることが好ましい(請求項6)。
【0015】
これにより、リークに伴う燃焼室内の圧力変動を最も効果的に形成することができ、前記凹部内のガスに点火プラグ方向の加速度を付する作用が最大限に得られる。
【0016】
【発明の効果】
請求項1に係る発明によれば、超希薄空燃比で機関を運転する場合に、成層混合気の形成に際してタンブル流が減衰或いは崩壊したときでも、燃料噴霧を点火プラグに向けて確実に輸送することができる。従って、成層混合気を確実に形成することができ、安定した成層燃焼が可能となる。
【0017】
請求項2に係る発明によれば、燃料噴霧の輸送方向が最適化され、点火に最適な混合気を点火プラグ近傍に集めることができるため、さらに安定した成層燃焼が可能となる。
【0018】
請求項3に係る発明によれば、タンブル流による成層混合気の形成が可能な運転条件では副吸気弁を休止することで、消費エネルギを削減することができる。
また、高回転数領域での運転条件に基づく副吸気弁の作動角の制限や、リーク量の増大に伴う圧縮比の低下等を考慮する必要がなく、副吸気弁の制御が容易となる。
【0019】
請求項4に係る発明によれば、副吸気弁の弁開期間が最適化されると共に、燃焼室内ガスのリーク量が低減されるため、燃料噴霧が効率よく輸送され、また圧縮比の低下による燃費の悪化を抑えることができる。
【0020】
請求項5に係る発明によれば、シュラウドの作用により燃料噴射弁先端から点火プラグに向かう流れが強められることで、より確実に、且つ迅速に燃料噴霧を輸送することができる。
【0021】
このため、リークガス流量を最小限に抑えることができる。
請求項6に係る発明によれば、ピストン冠面凹部内のガスに点火プラグ方向の加速度が付されることにより、ピストン冠面方向へ噴射された燃料噴霧を点火プラグ方向へ誘導することができる。
【0022】
このため、成層混合気の形成がより最適になされ、熱効率の向上を図ることができる。
【0023】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明の一実施形態に係る直接筒内噴射式火花点火機関の構成図を示したものである。
【0024】
また、図2は、当該機関本体の平面図を示したものである。
これらを参照すると、図中1はシリンダブロック、2はシリンダブロック上に固定されたシリンダヘッド、3はシリンダブロック1内に摺動自在に挿入されたピストン、4はシリンダブロック1及びシリンダヘッド2の内壁面とピストン3の冠面との間に形成された燃焼室を示す。
【0025】
シリンダヘッド2には、気筒列方向と直交する方向の一側に吸気ポート5が形成され、また他側には吸気ポート5と略対向して位置する排気ポート6が形成されている。
【0026】
吸気ポート5は、吸気マニホールド7のブランチ部と接続して吸気通路を形成し、燃焼室4内に吸気を導入する。また、排気ポート6は、排気マニホールド8のブランチ部と接続して排気通路を形成し、燃焼室4内から排気を排出する。
【0027】
ここで、吸気ポート5は、燃焼室4内に吸気の縦方向(矢印a)の旋回流動を形成し易い角度をもって燃焼室4と連通すると共に、吸気通路には図示しないタンブル流生成弁が設けられており、超希薄空燃比による燃焼に際し、混合気の成層化のため、強いタンブル流が形成される構造となっている。
【0028】
また、吸気ポート5の開口部には吸気弁9が、排気ポート6の開口部には排気弁10が介装されている。
これら吸気弁9及び排気弁10は、各弁軸端部が有蓋円筒状の弁リフタ11及び12の頂部内面に当接して、該弁リフタ11及び12の頂部に摺接する吸気弁作動カム13及び排気弁作動カム14の機能により往復運動する。
【0029】
シリンダヘッド2にはまた、点火プラグ15が燃焼室4の略中央に位置するように埋設されると共に、燃料噴射弁16が吸気弁9近傍の側部に埋設され、該燃料噴射弁16から燃焼室4内に燃料を直接噴射するようにしてある。
【0030】
更に、シリンダヘッド2には、吸気ポート5と比して小径の副吸気ポート17が形成されている。
副吸気ポート17は、図示のごとく吸気マニホールド7のブランチの一部において分岐したポート部と接続し、燃焼室4上方にて点火プラグ15を回避して、燃料噴射弁16と点火プラグ15とを結ぶ延長上の排気弁10近傍にて燃焼室4と連通し、副吸気通路を形成する。
【0031】
副吸気ポート17の開口部には副吸気弁18が介装されている。
副吸気弁18は、図示しない弁ガイドに摺動自在に挿入され、弁スプリング(図示せず)により閉弁方向の作用力を受けている。
【0032】
また、副吸気弁18には、後述する可変ロッカーアーム19を介して副吸気弁作動カム20が摺接しており、機関の特定運転条件にて所定の時期に開弁するように往復運動する。
【0033】
可変ロッカーアーム19は、アクセル開度センサ21及びクランク角センサ22の検出信号を受けるエンジンコントロールユニット23の出力信号に基づいて制御される。
【0034】
図3を参照して、副吸気弁18の動弁機構について説明する。
図3に示すカムシャフト31は、排気弁作動カム14を含んで構成されるものであり、同シャフトに副吸気弁作動カム20を一体的に形成することにより、図示しないクランクシャフトにより回転駆動されて、排気弁10及び副吸気弁18に動力を伝達する構造となっている。
【0035】
排気弁10は、上述のごとく排気弁作動カム14の機能により往復運動する。
一方、副吸気弁18は、その弁軸端部が可変ロッカーアーム19の底面に当接して、該可変ロッカーアーム19の上面に摺接する副吸気弁作動カム20の機能により往復運動する。
【0036】
可変ロッカーアーム19は、作動用ロッカーアーム19aと停止用ロッカーアーム19bとから構成されており、これらが別体としてロッカーシャフト32に回動自在に装着されている。
【0037】
また、可変ロッカーアーム19には、各アーム19a及び19bの連結、分離を行う油圧ピストン33が内蔵されている。
本実施形態に係る油圧ピストン33は、弾性体(スプリング等)の反力を利用した単動型(シリンダ室が1つ)のものであり、オイルポンプ(図示せず)から図示しない切換制御弁を介して作動油が流通している。
【0038】
副吸気弁作動カム20は、前記各アーム19a及び19bに対応して、断面がカム形状をなす作動部20aと、円形状をなす停止部20bとから構成されている。
【0039】
副吸気弁18は、停止用ロッカーアーム19bの底面に当接している。
ここで、油圧ピストン33に弾性体の反力より低い作動油圧を付せば、各アームは分離して駆動し、副吸気弁18は休止する。
【0040】
一方、これより高い作動油圧を付せば、ピストンがシリンダ内を移動して各アームを連結し、各アームが一体として駆動するため、副吸気弁18は所定の時期にて開弁する。
【0041】
図4は、超希薄空燃比領域における各弁揚程を示したものであり、各曲線のうちLe が排気弁を、Li1が吸気弁を、Li2が副吸気弁を示す。
機関を超希薄空燃比で運転する場合、燃料噴射時期は、燃料輸送及び噴霧形状の要求から圧縮行程後期となる。
【0042】
このとき、アイドル域のような低回転数領域では、吸気の旋回流動が弱まり、圧縮行程の途中でタンブル流が減衰・崩壊するため、噴射された燃料は燃焼室4内に分散し、混合気が成層化されない。
【0043】
このことは、異常燃焼の原因となる。
このため、上述の可変ロッカーアーム19の機能により、アイドル域では副吸気弁18を燃料噴射前後にて開弁し(図4a)、またアイドル域以外では副吸気弁18を休止する(図4b)。
【0044】
ここで、弁開期間(作動角θa )を、燃料噴射開始(クランク角 (CA)= Ai1)から点火(CA=Aig)までの間(図中θb )で設定することが好ましい。
本実施形態では、作動角θa 及び弁揚程Lを微小とすると共に、副吸気弁18を燃料噴射開始から燃料噴射終了(CA=Ai2)までの間に開弁し、また点火前に閉弁する。
【0045】
このように、圧縮行程後期において副吸気弁18を一時的に開弁すると、燃焼室4内に、図5の矢印で示すようなガス流動が生じる。
このガス流動は、燃焼室4と副吸気ポート17の圧力差により、燃焼室内ガスが副吸気ポート17へリークして生じるものであり、圧力変動は燃焼室4内全体に及ぶため、燃料噴射弁16から噴射された燃料噴霧に対して燃料噴射弁16先端から点火プラグ15ヘ向かう加速度が付される。
【0046】
これにより、燃料噴霧が点火プラグ15近傍へと輸送され、混合気が成層化される。
一方、アイドル域以外では、吸気の旋回流動が強く、圧縮行程においてタンブル流が崩壊することはないため、副吸気弁18を開かずとも混合気の成層化が可能である。
【0047】
また、別の実施形態として、燃料の輸送効率をより高めるため、図6〜図8に示すように、副吸気弁18の傘部に、燃焼室内ガスのリーク方向を規制するシュラウド61を設けてもよい。
【0048】
シュラウド61は、図7及び図8に示すように、副吸気弁18の傘部裏面に、点火プラグ15からみた弁軸後方において該弁軸を囲むように設置される。
これに伴い、副吸気弁18の傘部略中央を、副吸気弁18の全閉時においてピストン冠面に設けられた凹部端縁の上方に位置するように配置する。
【0049】
即ち、図6に示すように、シリンダブロック1の中心軸から副吸気弁18の傘部中央までの距離をD1 とし、シリンダブロック1の中心軸からピストン冠面の凹部端縁までの距離をD2 としたときに、これらが下式(1)を満たすようにするのである。
【0050】
D1≒D2 ・・・(1)
以上の構成によれば、シュラウド61によって点火プラグ15からみた弁軸後方における燃焼室内ガスのリークが規制され、図9に示すように、燃焼室4の排気弁10(副吸気弁18)側の壁面近傍における流れが弱まり、燃料噴射弁16先端から点火プラグ15へ向かう流れが強まる。
【0051】
このことにより、燃料噴霧が点火プラグ15近傍へ確実、且つ迅速に輸送されるため、燃焼をより安定化することができ、副吸気弁18の作動角θa 及び弁揚程Lをより小さく設定して、リークによるエネルギ損失を低減することができる。
【0052】
また、リークによる圧力変動が燃焼室4内に最適に形成されて、ピストン冠面凹部内のガスに矢印bで示すような点火プラグ15へ向かう加速度が付されるため、ピストン冠面方向に噴射された燃料噴霧が、矢印cで示すごとく、点火プラグ15方向へ誘導される。
【0053】
このことにより、混合気がより最適に成層化されるため、熱効率を向上することができる。
以上述べてきたように、本発明によれば、機関を超希薄空燃比で運転する場合に、タンブル流の崩壊後も、燃料噴霧を点火プラグ15近傍へ確実に輸送することができるため、安定した成層燃焼が可能となり、また熱効率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る直接筒内噴射式火花点火機関の構成図
【図2】同上直接筒内噴射式火花点火機関本体の平面図
【図3】副吸気弁の動弁機構を示す図
【図4】クランク角と弁揚程との関係を示す図
【図5】本発明の一実施形態による燃焼室内ガス流動を示す図
【図6】本発明の別の実施形態に係る直接筒内噴射式火花点火機関本体を示す図
【図7】シュラウドの設置例を示す図
【図8】本発明の別の実施形態に係る直接筒内噴射式火花点火機関本体の平面図
【図9】同上実施形態による燃焼室内ガス流動を示す図
【符号の説明】
1 シリンダブロック
2 シリンダヘッド
3 ピストン
4 燃焼室
5 吸気ポート
6 排気ポート
7 吸気マニホールド
8 排気マニホールド
9 吸気弁
10 排気弁
15 点火プラグ
16 燃料噴射弁
17 副吸気ポート
18 副吸気弁
19 可変ロッカーアーム
20 副吸気弁作動カム
21 アクセル開度センサ
22 クランク角センサ
23 エンジンコントロールユニット
31 カムシャフト
32 ロッカーシャフト
33 油圧ピストン
61 シュラウド[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a direct in-cylinder spark ignition engine, and more particularly to a technique for stabilizing stratified combustion in a low engine speed region such as an idle region.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, direct in-cylinder spark ignition engines perform combustion at an ultra lean air-fuel ratio in order to improve fuel efficiency under low-speed and low-load operating conditions including an idle range. For this reason, the gas flow in the intake air and the combustion chamber is improved to stratify the air-fuel mixture.
[0003]
For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-19046, the swirling flow of the intake air flows downward on the exhaust valve side of the combustion chamber and then is reversed by the concave piston crown surface so that the intake valve side of the combustion chamber faces upward. A flow that forms a forward tumble flow toward the ignition plug disposed substantially in the center of the combustion chamber and transports the injected fuel spray to the vicinity of the ignition plug by the forward tumble flow to form a stratified mixture. It is disclosed.
[0004]
Japanese Patent Laid-Open No. 4-112931 discloses that a swirling flow of intake air is introduced from the intake valve so as to cross an injection direction line of a fuel injection valve disposed below the intake valve, and then is applied to the piston crown surface. In other words, a stratified mixture is formed by forming a reverse tumble flow that is inverted and directed toward the spark plug.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in these direct-in-cylinder spark ignition engines, when the engine is operated in a low engine speed range such as idling, combustion failure occurs, resulting in fluctuations in generated torque, and thus misfires. There was a problem.
[0006]
This is because the swirl flow of the intake air is weakened by low-speed operation, so that the tumble flow is attenuated or collapsed, the air-fuel mixture is dispersed, and the combustion pressure is reduced.
On the other hand, a method of forcibly transporting the fuel by increasing the penetration of the spray is conceivable, but this causes the fuel spray to reach the cylinder wall on the exhaust valve side in a high rotation speed region where the tumble flow develops. There is a concern that the unburned rate will increase and the liquid film fuel will be mixed into the lubricating oil.
[0007]
Also from the viewpoint of fuel transportation, excessively increasing the penetration of the spray is disadvantageous in forming the stratified mixture.
Accordingly, in view of these problems, the present invention aims to reliably form a stratified mixture and stabilize combustion by promoting fuel transportation in a low engine speed region such as an idle region. To do.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
For this reason, the present invention provides an ignition plug disposed substantially in the center of the combustion chamber, an intake valve that opens and closes an intake passage that introduces intake air from one side of the combustion chamber, and an exhaust that opens and closes an exhaust passage that discharges exhaust from the other side. A direct in-cylinder injection spark ignition engine configured to include a valve and a fuel injection valve that directly injects fuel into the combustion chamber from the vicinity of the intake valve, branching from the intake passage, and using the ignition plug as a reference An auxiliary intake passage that communicates with the combustion chamber in the vicinity of the exhaust valve on the opposite side of the fuel injection valve and an opening of the auxiliary intake passage are opened at a predetermined time under specific operating conditions of the engine. A secondary intake valve is provided.
[0009]
According to such a configuration, in the ultra lean air-fuel ratio region where stratified combustion is performed, when the swirl flow of the intake air is weakened and the tumble flow is attenuated or collapsed during the compression stroke, the auxiliary intake valve is temporarily opened to perform combustion. The indoor gas leaks into the auxiliary intake passage, and gas flow is induced in the combustion chamber.
[0010]
Then, the injected fuel is transported to the spark plug vicinity riding this flow, the air-fuel mixture is stratified.
Here, it is preferable that the auxiliary intake valve is located on an extension connecting the fuel injection valve and the spark plug (claim 2).
[0011]
Accordingly, it is preferable that the auxiliary intake passage is branched from the intake passage and then communicates with the combustion chamber by avoiding a spark plug above the combustion chamber.
The auxiliary intake valve is controlled to open and close so that it opens only in a low engine speed region such as an idle region in an ultra lean air-fuel ratio region.
[0012]
Herein, the valve opening period of the auxiliary intake valve, and sets in until ignition by jetting or al the spark plug of the fuel by the fuel injection valve, it is desirable that an valve lift and operating angle and small (Claim 4).
Further, a shroud for regulating the leak direction of the combustion chamber gas may be provided in the umbrella portion of the auxiliary intake valve.
[0013]
The shroud, the umbrella portion rear surface of the auxiliary air intake valve, the spark plug is preferably in viewed from the valve shaft rearward installed so as to surround the valve shaft.
As a result, the leakage of the combustion chamber gas from the rear of the valve shaft is regulated, and the gas flow from the tip of the fuel injection valve toward the ignition plug is enhanced.
[0014]
Furthermore, it is preferable that the constituent elements are arranged such that when the auxiliary intake valve is fully closed, the substantially central portion of the umbrella portion is located above the edge of the recessed portion provided on the piston crown surface. ).
[0015]
As a result, the pressure fluctuation in the combustion chamber caused by the leak can be most effectively formed, and the action of applying acceleration in the direction of the spark plug to the gas in the recess can be obtained to the maximum.
[0016]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, when the engine is operated at an ultra lean air / fuel ratio, the fuel spray is reliably transported toward the spark plug even when the tumble flow attenuates or collapses during the formation of the stratified mixture. be able to. Therefore, the stratified mixture can be reliably formed, and stable stratified combustion becomes possible.
[0017]
According to the second aspect of the present invention, the transport direction of the fuel spray is optimized, and the air-fuel mixture optimal for ignition can be collected in the vicinity of the spark plug, so that more stable stratified combustion becomes possible.
[0018]
According to the third aspect of the present invention, the energy consumption can be reduced by stopping the auxiliary intake valve under the operating condition in which the stratified mixture can be formed by the tumble flow.
Further, it is not necessary to consider the limitation on the operating angle of the auxiliary intake valve based on the operating condition in the high rotation speed region, the decrease in the compression ratio accompanying the increase in the leak amount, and the control of the auxiliary intake valve is facilitated.
[0019]
According to the fourth aspect of the invention, the valve opening period of the auxiliary intake valve is optimized and the amount of leakage of the gas in the combustion chamber is reduced, so that the fuel spray is efficiently transported and the compression ratio is reduced. Deterioration of fuel consumption can be suppressed.
[0020]
According to the fifth aspect of the invention, the flow of fuel spray from the tip of the fuel injection valve toward the spark plug is strengthened by the action of the shroud, so that the fuel spray can be transported more reliably and quickly.
[0021]
For this reason, the leak gas flow rate can be minimized.
According to the invention which concerns on
[0022]
For this reason, the formation of the stratified mixture is made more optimal, and the thermal efficiency can be improved.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows a configuration diagram of a direct in-cylinder spark ignition engine according to an embodiment of the present invention.
[0024]
FIG. 2 shows a plan view of the engine body.
Referring to these drawings, in the figure, 1 is a cylinder block, 2 is a cylinder head fixed on the cylinder block, 3 is a piston slidably inserted into the
[0025]
In the
[0026]
The
[0027]
Here, the
[0028]
An
The
[0029]
An ignition plug 15 is embedded in the
[0030]
Further, the
The
[0031]
An
The
[0032]
The
[0033]
The
[0034]
With reference to FIG. 3, the valve operating mechanism of the
The
[0035]
The
On the other hand, the
[0036]
The
[0037]
The
The
[0038]
The auxiliary intake
[0039]
The
Here, if a hydraulic pressure lower than the reaction force of the elastic body is applied to the
[0040]
On the other hand, if a higher hydraulic pressure is applied, the piston moves in the cylinder to connect the arms, and the arms are driven together, so that the
[0041]
FIG. 4 shows valve lifts in the ultra-lean air-fuel ratio region. Of the curves, Le represents an exhaust valve, Li1 represents an intake valve, and Li2 represents a sub-intake valve.
When the engine is operated at an ultra lean air / fuel ratio, the fuel injection timing is late in the compression stroke due to demands for fuel transportation and spray shape.
[0042]
At this time, in a low rotational speed region such as an idle region, the swirl flow of the intake air is weakened, and the tumble flow is attenuated / collapsed during the compression stroke, so that the injected fuel is dispersed in the
[0043]
This causes abnormal combustion.
For this reason, the function of the
[0044]
Here, it is preferable to set the valve opening period (operating angle θa) from the start of fuel injection (crank angle (CA) = Ai1) to ignition (CA = Aig) (θb in the figure).
In this embodiment, the operating angle θa and the valve lift L are made minute, and the
[0045]
As described above, when the
This gas flow is caused by a gas in the combustion chamber leaking to the
[0046]
As a result, the fuel spray is transported to the vicinity of the
On the other hand, the swirl flow of the intake air is strong outside the idling region, and the tumble flow does not collapse during the compression stroke. Therefore, the air-fuel mixture can be stratified without opening the
[0047]
As another embodiment, in order to further improve the fuel transportation efficiency, a
[0048]
As shown in FIGS. 7 and 8, the
Accordingly, the substantially central portion of the umbrella portion of the
[0049]
That is, as shown in FIG. 6, the distance from the central axis of the
[0050]
D1≈D2 (1)
According to the above configuration, the leakage of the combustion chamber gas behind the valve shaft as viewed from the
[0051]
As a result, the fuel spray is reliably and quickly transported to the vicinity of the
[0052]
Further, the pressure fluctuation due to the leak is optimally formed in the
[0053]
As a result, the air-fuel mixture is stratified more optimally, so that the thermal efficiency can be improved.
As described above, according to the present invention, when the engine is operated at an ultra lean air / fuel ratio, the fuel spray can be reliably transported to the vicinity of the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a direct cylinder injection type spark ignition engine according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a plan view of a direct cylinder injection type spark ignition engine main body. FIG. 4 is a diagram showing a mechanism. FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a crank angle and a valve head. FIG. 5 is a diagram showing a gas flow in a combustion chamber according to an embodiment of the present invention. FIG. 7 is a view showing an example of installation of a shroud. FIG. 8 is a plan view of a direct in-cylinder injection spark ignition engine body according to another embodiment of the present invention. 9] Diagram showing the gas flow in the combustion chamber according to the embodiment.
1
Claims (6)
前記吸気通路から分岐して、前記点火プラグを基準として前記燃料噴射弁とは反対側の前記排気弁近傍にて燃焼室と連通する副吸気通路と、
該副吸気通路の開口部に介装されて、機関の特定運転条件にて所定の時期に開弁する副吸気弁と、を設けたことを特徴とする直接筒内噴射式火花点火機関。An ignition plug disposed substantially in the center of the combustion chamber, an intake valve for opening and closing an intake passage for introducing intake air from one side of the combustion chamber, an exhaust valve for opening and closing an exhaust passage for discharging exhaust from the other side, and the vicinity of the intake valve In a direct in-cylinder injection spark ignition engine configured to include a fuel injection valve that directly injects fuel into the combustion chamber,
A sub intake passage that branches from the intake passage and communicates with a combustion chamber in the vicinity of the exhaust valve on the side opposite to the fuel injection valve with respect to the ignition plug ;
A direct in-cylinder injection spark ignition engine provided with an auxiliary intake valve interposed at an opening of the auxiliary intake passage and opened at a predetermined time under a specific operating condition of the engine.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP01271099A JP3956518B2 (en) | 1999-01-21 | 1999-01-21 | Direct cylinder injection spark ignition engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP01271099A JP3956518B2 (en) | 1999-01-21 | 1999-01-21 | Direct cylinder injection spark ignition engine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000213355A JP2000213355A (en) | 2000-08-02 |
JP3956518B2 true JP3956518B2 (en) | 2007-08-08 |
Family
ID=11812985
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP01271099A Expired - Lifetime JP3956518B2 (en) | 1999-01-21 | 1999-01-21 | Direct cylinder injection spark ignition engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3956518B2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4965826B2 (en) * | 2005-07-07 | 2012-07-04 | 川崎重工業株式会社 | Water cooling engine |
-
1999
- 1999-01-21 JP JP01271099A patent/JP3956518B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2000213355A (en) | 2000-08-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
USRE36500E (en) | Internal combustion engine | |
US4703734A (en) | Multi-valve internal combustion engine | |
EP0856655B1 (en) | Direct fuel injection engine | |
US10865731B2 (en) | Fuel injection control system and fuel injection control method for diesel engine | |
US5735240A (en) | Direct injected engine | |
JPH03264727A (en) | Intake system for multiple valve engine | |
EP1069291B1 (en) | In-cylinder direct-injection spark-ignition engine | |
US6223715B1 (en) | Combustion chamber for direct injected engine | |
JP3722285B2 (en) | In-cylinder fuel injection internal combustion engine | |
JP4400379B2 (en) | In-cylinder direct injection spark ignition internal combustion engine controller | |
US6708667B2 (en) | Combustion chamber structure of in-cylinder fuel injection type engine | |
JP3956518B2 (en) | Direct cylinder injection spark ignition engine | |
JPH06146886A (en) | Cylinder injection type internal combustion engine | |
JP4316719B2 (en) | In-cylinder injection control device | |
JP3823580B2 (en) | Direct injection spark ignition engine | |
EP1589201B1 (en) | Cylinder injection of fuel-type internal combustion engine | |
JPS59231120A (en) | Three-valve head type internal-combustion engine | |
JPH0635834B2 (en) | Double intake valve engine | |
JP4125441B2 (en) | Internal combustion engine | |
JP4311300B2 (en) | In-cylinder direct injection spark ignition internal combustion engine controller | |
JPH10205362A (en) | Cylinder fuel injection type engine | |
JP3727357B2 (en) | 4-cycle engine fuel injection control system | |
JP3004323B2 (en) | In-cylinder injection two-stroke engine | |
JP4878694B2 (en) | Internal combustion engine | |
JPH0545789Y2 (en) |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20061010 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20061208 |
|
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: 20070417 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070430 |
|
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: 20110518 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130518 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140518 Year of fee payment: 7 |
|
EXPY | Cancellation because of completion of term |