JP4059234B2 - 筒内直接燃料噴射内燃機関 - Google Patents

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Description

本発明は、筒内直接燃料噴射内燃機関に関する。
従来の筒内直接燃料噴射内燃機関としては、例えば図５に示すような、特許文献１に開示されている。この従来例では図５において、４ａは吸気ポート、２はピストン、２０は着火手段、１８は燃料噴射弁であり、Ｃが燃料噴霧、Ｖｆが筒内のガス流動である。
特開平６−８１６５１号公報
しかしながら、このような従来の筒内直接燃料噴射内燃機関にあっては、吸気ポートを燃焼室に対して垂直に近い角度でレイアウトし、圧縮行程後半に燃料噴射弁から着火手段へと向かいピストン上面を這うガス流動を形成し、ピストン凹部に直接燃料を衝突させ、前記ガス流動により燃料を着火手段に輸送する構造となっていたため、ピストン上面にて反射した霧化していない燃料噴霧が直接点火栓に輸送され、点火栓がくすぶるという問題点があった。
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたもので、ピストン上面の凹部に燃料噴射することにより、安定した燃焼を行うことができる、筒内直接燃料噴射内燃機関を提供することを目的としている。
本発明は、燃焼室のほぼ中心に設けられる点火栓と、二つの吸気弁を介して前記燃焼室に開口する吸気ポートと、前記燃焼室の吸気ポートと相対する位置に二つの排気弁を介して開口する排気ポートと、前記吸気ポートの下方に配設され、前記排気弁側に向けて燃料を噴射する噴射弁と、前記燃焼室の中心より前記排気弁側へ偏った位置に凹部が設けられるピストンと、を備える筒内直接噴射内燃機関であって、前記凹部の最深部はピストン冠面中心より排気弁側に位置するとともに、当該最深部からピストン冠面中心より吸気弁側に設定された稜線に向けて当該凹部の曲面状の傾斜面が形成され、前記燃焼室の上側を前記吸気弁側から前記排気弁側へ進み、前記燃焼室の前記排気弁側を下降し、前記燃焼室の下側を前記排気弁側から前記吸気弁側へ進み、前記燃焼室の前記吸気弁側を上昇するガス流動を前記凹部の上方に形成するとともに、圧縮行程後半に前記噴射弁から噴射されて前記凹部に集中した燃料を前記ガス流動により前記傾斜面に沿って前記燃焼室の上部へ押し上げて前記点火栓の周辺まで輸送し当該点火栓の周辺に濃混合気を配するようにしたことを特徴とする。
本発明によれば、燃料噴射弁から噴射された燃料は排気弁側のピストン上面凹部にて十分気化した後に、点火栓周辺まで輸送され、濃混合気が点火栓の周辺に配されることになるため、低負荷時に良好な希薄燃焼が可能となる。
以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明する。
図１及び図２は、本発明の一実施の形態を示す図である。
まず構成を説明すると、図１に示すように燃焼室４のほぼ中心に点火栓２が設けられており、吸気ポート６は２つの吸気弁５を介して燃焼室４に開口している。燃焼室４の吸気ポート６と相対する位置に排気ポート１５が排気弁１４を介して燃焼室４に開口している。燃焼室内の吸気ポート下部の２つの吸気ポートの中間に排気弁１４方向に向けて燃料噴射弁１が配設されている。
シリンダブロック９内に嵌装され、上下動するピストン３の上面にシリンダ中心軸１２を含有し吸気弁５から排気弁１４へ向かう軸線に垂直な平面ｐに対し、エンジン上面から見て反時計方向に９０度以下の角度θ回転させた仮想平面ｆに平行で燃焼室中心より吸気弁側へ寄った稜線ｍを有する凸部１０とその稜線から排気弁側に至るピストン上面部分に凹部１３を設けている。
次に本発明の実施の形態の作用を説明する。
図３に示すように、吸気弁より流入する空気は排気弁１４方向に向かうがピストン上面の凹凸により、シリンダ内の仮想平面ｆに垂直な方向に偏向され、シリンダ内を斜めに旋回する。ピストン３が上動する圧縮行程後半に噴射弁１より排気弁１４側に向けて燃料を噴射する。噴射された燃料１６は、排気弁１４側のピストン凹部１３に集中しシリンダ室１１内及び燃焼室４内に形成された斜めスワール流１８によりピストン上面凹部１３からピストン上面凸部１０に斜めに添って燃焼室上部に輸送される。この時、燃料噴射弁１から噴射された燃料１６は排気弁１４側のピストン上面凹部１３にて十分気化した後に、点火栓周辺まで輸送され、濃混合気１７が点火栓２の周辺に配されることになる。これによって低負荷時に良好な希薄燃焼が可能となる。
一方、図４に示すように、高負荷時は、ピストン３が下動する吸気行程中に燃料を噴射する。燃料噴射弁１より噴射された燃料は、貫徹力によりピストン上面凸部１０に衝突し、シリンダ内に燃料を広く拡散することが出来、かつタンブル流１９がピストンにより斜めスワール流１８に変換されるため、半径方向のガス流動によって、さらに燃料が拡散する。その結果、ガス流動を強化する手段を特別に設けなくても燃料の拡散が容易になされ、混合気の均質化によりサイクル変動に影響されない安定した燃焼を行うことが出来る。
本発明の一実施の形態を示す模式図である。 本発明の一実施の形態を示す模式図である。 本発明の実施の形態における低負荷時の燃料及び混合気の動きを表す模式図である。 本発明の実施の形態における高負荷時の燃料及び混合気の動きを表す模式図である。 従来の筒内直接燃料噴射装置を示す図である。
符号の説明
１ 燃料噴射弁
２ 着火手段
３ ピストン
４ 燃焼室
５ 吸気弁
６ 吸気ポート
９ シリンダブロック
１０ ピストン上面凸部
１１ シリンダ室
１２ シリンダ中心軸
１３ ピストン上面凹部
１４ 排気弁
１５ 排気ポート
１６ 燃料噴霧
１７ 濃混合気
１８ スワール流
１９ タンブル流
ｆ 仮想平面
ｍ 凸部稜線

Claims (1)

  1. 燃焼室のほぼ中心に設けられる点火栓と、
    二つの吸気弁を介して前記燃焼室に開口する吸気ポートと、
    前記燃焼室の吸気ポートと相対する位置に二つの排気弁を介して開口する排気ポートと、
    前記吸気ポートの下方に配設され、前記排気弁側に向けて燃料を噴射する噴射弁と、
    前記燃焼室の中心より前記排気弁側へ偏った位置に凹部が設けられるピストンと、
    を備える筒内直接噴射内燃機関であって、
    前記凹部の最深部はピストン冠面中心より排気弁側に位置するとともに、当該最深部からピストン冠面中心より吸気弁側に設定された稜線に向けて当該凹部の曲面状の傾斜面が形成され、
    前記燃焼室の上側を前記吸気弁側から前記排気弁側へ進み、前記燃焼室の前記排気弁側を下降し、前記燃焼室の下側を前記排気弁側から前記吸気弁側へ進み、前記燃焼室の前記吸気弁側を上昇するガス流動を前記凹部の上方に形成するとともに、
    圧縮行程後半に前記噴射弁から噴射されて前記凹部に集中した燃料を前記ガス流動により前記傾斜面に沿って前記燃焼室の上部へ押し上げて前記点火栓の周辺まで輸送し当該点火栓の周辺に濃混合気を配するようにしたことを特徴とする筒内直接燃料噴射内燃機関。
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