JP5626153B2 - 内燃機関 - Google Patents
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Description
く混合気の均質化を図ることが可能となる。
霧の下側は、その中心軸よりもよりタンブル流の渦中心に近付くことになり、場合によっては、気筒内において渦中心を通る仮想渦中心線を越えて更に下方に位置することになる。一方で、この仮想渦中心線を挟んで上方と下方ではタンブル流の向きが反転することになるから、上記のように燃料噴霧の下側が仮想渦中心線より下方に位置してしまうと、燃料噴霧の一部がタンブル流に対向するように噴射されることになるため、タンブル流を減衰させてしまい、均質な混合気の形成を阻害してしまう結果となる。また、仮想渦中心線を超えないにしても、タンブル流の渦中心近くに燃料噴霧が存在するだけでは、渦中心近くのタンブル流の速度は外周部分よりも低いため、効果的に燃料噴霧をタンブル流に同調させることが難しくなる。
本発明に係る内燃機関の実施例について、本願明細書に添付された図に基づいて説明する。図1は、本実施例に係る内燃機関の、特に燃料噴射装置近傍の縦断面の概略構成を示す図である。内燃機関1は車両駆動用の筒内噴射型の火花点火式内燃機関である。内燃機関1において、気筒8には吸気ポート2および排気ポート3がつながれている。吸気ポート2は吸気弁3の開閉を通して吸気を気筒8内に送り込み、排気ポート3は排気弁5の開閉を通して燃焼ガス等を排気として内燃機関1の排気系へ送り出す。なお、図1に示す断面図には吸気弁4、排気弁5はそれぞれ一つしか記載されていないが、実際には2つの吸気弁4と2つの排気弁5が並列に設けられている。また、気筒8内にはピストン10が配され、ピストン10に対向する気筒8の頂部には点火プラグ6が、気筒内の混合気に点火可能となるように配されている。
側吸気ポート部分における吸気の流れが弱められ又は閉塞されれば、閉鎖弁11bが設けられていない上側吸気ポート部分から気筒8内へ供給される吸気の勢いが強くなる。その結果、吸気を吸気ポート2の上壁に沿わせて気筒内へ供給することとなり、気筒8内に効果的なタンブル流9の生成が可能となる。なお、内燃機関1においてより多くの機関出力が求められている場合等、多量の吸気が必要となる時には、閉鎖弁11bを開弁して、吸気を上側吸気ポート部分及び下側吸気ポート部分の両方から気筒内へ供給するようにし、吸気不足を解消することも求められる。
ル流9の想定される渦中心が、点P1として表わされる。
付着を抑制することが可能となる。
噴霧干渉割合 = (a−b)/a
a:仮に吸気弁4と燃料噴霧との干渉が存在しない場合の、該燃料噴霧の広がり幅
b:吸気弁4燃料噴霧との干渉が存在する場合の、該燃料噴霧の広がり幅
なお、上記燃料噴霧の広がり幅については、図7(b)に示すように、対となる吸気弁4を挟んで燃料噴射装置7とは反対側において、燃料噴霧が扇形状の広がりを維持していると認められる程度の場所における、該燃料噴霧の幅を指すものであって、上記a、bに係る広がり幅は、共通する場所でのそれぞれの燃料噴霧の幅である。
で、混合気の均質化と、内燃機関1での体積効率や機関出力の向上とを両立することが可能となることを見出した。図8上図は、従来の吸気ポート噴射型の内燃機関における体積効率向上代(図で線L5で示されている)と、本願に係る内燃機関1における体積効率向上代(図で線L6で示されている)を表わしている。また、図8下図は、従来の吸気ポート噴射型の内燃機関におけるトルク向上代(図で線L7で示されている)と、本願に係る内燃機関1におけるトルク向上代(図で線L8で示されている)を表わしている。
上述までの実施例においては、点火プラグを有する筒内直噴型の火花点火内燃機関において、噴射角比率を0.7以下に設定することで混合気の均質化を向上させ、更に噴霧干渉割合を、所定の値以下とすることで、気筒8内での吸気の体積効率を向上させる本願発明について言及した。ここで、本願発明は、筒内直噴型の圧縮着火内燃機関についても適用が可能である。一般に、圧縮着火内燃機関は気筒内に直接燃料噴射を行う燃料噴射装置を有するが、当該燃料噴射装置を利用して、圧縮行程上死点近傍時の燃料噴射より前のタイミングで、気筒内に予混合気を形成するために燃料噴射装置から気筒内に燃料噴射を行う場合がある。そのような場合に、気筒内にタンブル流を形成するとともに、そのタンブル流に好適に燃料噴霧を同調させるべく、上述した本願発明を適用してもよい。また、吸気弁と燃料噴霧との干渉を可及的に抑制するために、上述した本願発明を適用してもよい。
2・・・・吸気ポート
3・・・・排気ポート
4・・・・吸気弁
5・・・・排気弁
6・・・・点火プラグ
7・・・・燃料噴射装置
7a・・・・燃料噴霧
8・・・・気筒
9・・・・タンブル流
10・・・・ピストン
11a・・・・隔壁
11b・・・・閉鎖弁
Claims (1)
- 吸気弁の近傍に設けられ、気筒内に直接的に燃料噴射を行う燃料噴射装置と、
前記吸気弁の開閉により気筒内壁の排気ポート側に沿って下降し、気筒内壁の吸気ポート側に沿って上昇する縦方向のタンブル流を生成するタンブル流生成機構と、を備える内燃機関であって、
前記内燃機関において吸気行程の所定時期に前記タンブル流生成機構が前記気筒内に発生させるタンブル流について、想定される該タンブル流の渦中心と前記燃料噴射装置の噴射口をむすんで形成される仮想渦中心線と前記気筒の径方向に延在する基準面とが為す角が渦中心角と定義され、
前記燃料噴射装置から噴射された燃料噴霧の、前記気筒の縦方向における広がりにおける中心線と前記基準面とが為す角が噴射角と定義され、
前記燃料噴射装置は、前記気筒内において前記基準面よりも下方に燃料噴射を行い、
前記噴射角の比率と排気中の一酸化炭素濃度との相関において該一酸化炭素濃度が一定となるように、前記燃料噴霧が前記想定されるタンブル流の渦中心以上に位置するように設定され且つ前記渦中心角に対する前記噴射角の比率は0.7又は0.7近くに設定され、
前記所定時期は、前記内燃機関の吸気行程における吸気下死点近傍の時期であって、
前記燃料噴射装置から噴射される燃料噴霧は、先広がりの扇形状を有する噴霧であって、
前記吸気弁が開弁のために最大リフト状態にあるときに前記燃料噴射装置から噴射される燃料噴霧が該吸気弁と干渉する場合、仮想的に該吸気弁との干渉が無いとしたときの該燃料噴霧の噴霧幅に対する該吸気弁との干渉が存在するときの該吸気弁によって干渉された噴霧幅の割合として定義される噴霧干渉割合が0.7以下である、
内燃機関。
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