JPH0510134A - 筒内噴射式内燃機関 - Google Patents
筒内噴射式内燃機関Info
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- JPH0510134A JPH0510134A JP3160329A JP16032991A JPH0510134A JP H0510134 A JPH0510134 A JP H0510134A JP 3160329 A JP3160329 A JP 3160329A JP 16032991 A JP16032991 A JP 16032991A JP H0510134 A JPH0510134 A JP H0510134A
- Authority
- JP
- Japan
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- groove
- fuel
- wall surface
- fuel injection
- injection valve
- Prior art date
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads
- F02F1/24—Cylinder heads
- F02F1/42—Shape or arrangement of intake or exhaust channels in cylinder heads
- F02F1/4214—Shape or arrangement of intake or exhaust channels in cylinder heads specially adapted for four or more valves per cylinder
- F02F1/4221—Shape or arrangement of intake or exhaust channels in cylinder heads specially adapted for four or more valves per cylinder particularly for three or more inlet valves
-
- 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
-
- 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
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 点火栓周りに着火可能な最適な混合気を形成
する。 【構成】 シリンダヘッド内壁面の中心部に点火栓を配
置し、シリンダヘッド内壁面の周縁部に燃料噴射弁14を
配置する。点火栓の下方から燃料噴射弁14側に向けて次
第に拡開しつつ延びる一対の側壁面15ｂとほぼ平坦をな
す底壁面15ｃとにより画定される凹溝15をピストン２の
頂面上に形成し、凹溝底壁面15ｃ上に燃料案内溝16を形
成する。各凹溝側壁面15ｂを凹溝端部15ａから燃料噴射
弁14側に向けてほぼまっすぐに延設する。燃料噴射弁14
から凹溝底壁面15ｃに向け斜めに燃料を噴射して凹溝底
壁面15ｃに衝突した噴射燃料の一部を燃料案内溝16に沿
って、他の噴射燃料を凹溝側壁面15ｂに沿って点火栓下
方の凹溝端部15ａに向かわせる。
する。 【構成】 シリンダヘッド内壁面の中心部に点火栓を配
置し、シリンダヘッド内壁面の周縁部に燃料噴射弁14を
配置する。点火栓の下方から燃料噴射弁14側に向けて次
第に拡開しつつ延びる一対の側壁面15ｂとほぼ平坦をな
す底壁面15ｃとにより画定される凹溝15をピストン２の
頂面上に形成し、凹溝底壁面15ｃ上に燃料案内溝16を形
成する。各凹溝側壁面15ｂを凹溝端部15ａから燃料噴射
弁14側に向けてほぼまっすぐに延設する。燃料噴射弁14
から凹溝底壁面15ｃに向け斜めに燃料を噴射して凹溝底
壁面15ｃに衝突した噴射燃料の一部を燃料案内溝16に沿
って、他の噴射燃料を凹溝側壁面15ｂに沿って点火栓下
方の凹溝端部15ａに向かわせる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は筒内噴射式内燃機関に関
する。
する。
【０００２】
【従来の技術】ピストン頂面上に凹溝を形成すると共に
燃料噴射弁から凹溝内に向けて燃料を噴射し、燃焼室内
にシリンダ軸線回りの旋回流を発生させてこの旋回流に
より点火栓の周りに着火可能な混合気を形成するように
した筒内噴射式内燃機関が公知である（実開平１−1240
42号公報参照）。
燃料噴射弁から凹溝内に向けて燃料を噴射し、燃焼室内
にシリンダ軸線回りの旋回流を発生させてこの旋回流に
より点火栓の周りに着火可能な混合気を形成するように
した筒内噴射式内燃機関が公知である（実開平１−1240
42号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこの筒内
噴射式内燃機関ではシリンダ軸線周りの旋回流を発生さ
せることが必須の要件であるのでシリンダ軸線回りの旋
回流を発生させない場合にはもはやこの噴射方法を採用
することができない。また、旋回流の強さは機関の運転
状態により変化するので点火栓周りの混合気の形成を全
面的に旋回流に依存しているとあらゆる機関の運転状態
に対して最適な混合気を点火栓の周りに形成するのは困
難であるという問題がある。
噴射式内燃機関ではシリンダ軸線周りの旋回流を発生さ
せることが必須の要件であるのでシリンダ軸線回りの旋
回流を発生させない場合にはもはやこの噴射方法を採用
することができない。また、旋回流の強さは機関の運転
状態により変化するので点火栓周りの混合気の形成を全
面的に旋回流に依存しているとあらゆる機関の運転状態
に対して最適な混合気を点火栓の周りに形成するのは困
難であるという問題がある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明によればシリンダヘッド内壁面の中心部に点
火栓を配置し、シリンダヘッド内壁面の周縁部に燃料噴
射弁を配置し、点火栓の下方から燃料噴射弁側に向けて
次第に拡開しつつ延びる一対の側壁面とほぼ平坦をなす
底壁面とにより画定される凹溝をピストン頂面上に形成
すると共に燃料噴射弁から凹溝底壁面に向け斜めに燃料
を噴射して凹溝底壁面に衝突した噴射燃料を凹溝側壁面
に沿いつつ点火栓下方の凹溝端部に向かわせ、凹溝端部
と燃料噴射弁とを含む垂直平面内に沿って延びる燃料案
内溝を凹溝底壁面上に形成すると共に各凹溝側壁面を凹
溝端部から燃料噴射弁側に向けてほぼまっすぐに延設し
ている。
めに本発明によればシリンダヘッド内壁面の中心部に点
火栓を配置し、シリンダヘッド内壁面の周縁部に燃料噴
射弁を配置し、点火栓の下方から燃料噴射弁側に向けて
次第に拡開しつつ延びる一対の側壁面とほぼ平坦をなす
底壁面とにより画定される凹溝をピストン頂面上に形成
すると共に燃料噴射弁から凹溝底壁面に向け斜めに燃料
を噴射して凹溝底壁面に衝突した噴射燃料を凹溝側壁面
に沿いつつ点火栓下方の凹溝端部に向かわせ、凹溝端部
と燃料噴射弁とを含む垂直平面内に沿って延びる燃料案
内溝を凹溝底壁面上に形成すると共に各凹溝側壁面を凹
溝端部から燃料噴射弁側に向けてほぼまっすぐに延設し
ている。
【０００５】
【作用】噴射燃料の一部は燃料案内溝により案内されて
凹溝端部に到達し、他の噴射燃料は凹溝側壁面に向か
い、次いで凹溝側壁面に沿って流れる。この場合、各凹
溝側壁面が凹溝端部から燃料噴射弁側に向けてほぼまっ
すぐに延設されていると凹溝側壁面に沿って凹溝端部に
向かい始める燃料の流速は凹溝端部に近いほど速くな
る。従って凹溝側壁面に沿い流れる各燃料が凹溝端部に
到達するまでには時間差を生じ、凹溝側壁面に沿って早
期に凹溝端部に到達した燃料および燃料案内溝に沿って
凹溝端部に到達した燃料によって点火栓周りに可燃混合
気が形成される。
凹溝端部に到達し、他の噴射燃料は凹溝側壁面に向か
い、次いで凹溝側壁面に沿って流れる。この場合、各凹
溝側壁面が凹溝端部から燃料噴射弁側に向けてほぼまっ
すぐに延設されていると凹溝側壁面に沿って凹溝端部に
向かい始める燃料の流速は凹溝端部に近いほど速くな
る。従って凹溝側壁面に沿い流れる各燃料が凹溝端部に
到達するまでには時間差を生じ、凹溝側壁面に沿って早
期に凹溝端部に到達した燃料および燃料案内溝に沿って
凹溝端部に到達した燃料によって点火栓周りに可燃混合
気が形成される。
【０００６】
【実施例】図３および図４を参照すると、１はシリンダ
ブロック、２はシリンダブロック１内で往復動するピス
トン、３はシリンダブロック１上に固定されたシリンダ
ヘッド、４はシリンダヘッド３の内壁面３ａとピストン
２の頂面間に形成された燃焼室を夫々示す。シリンダヘ
ッド内壁面３ａ上には凹溝５が形成され、この凹溝５の
底壁面をなすシリンダヘッド内壁面部分３ｂ上に一対の
給気弁６が配置される。一方、凹溝５を除くシリンダへ
ッド内壁面部分３ｃは傾斜したほぼ平坦をなし、このシ
リンダヘッド内壁面部分３ｃ上に３個の排気弁７が配置
される。シリンダヘッド内壁面部分３ｂとシリンダヘッ
ド内壁面部分３ｃは凹溝５の周壁８を介して互いに接続
されている。
ブロック、２はシリンダブロック１内で往復動するピス
トン、３はシリンダブロック１上に固定されたシリンダ
ヘッド、４はシリンダヘッド３の内壁面３ａとピストン
２の頂面間に形成された燃焼室を夫々示す。シリンダヘ
ッド内壁面３ａ上には凹溝５が形成され、この凹溝５の
底壁面をなすシリンダヘッド内壁面部分３ｂ上に一対の
給気弁６が配置される。一方、凹溝５を除くシリンダへ
ッド内壁面部分３ｃは傾斜したほぼ平坦をなし、このシ
リンダヘッド内壁面部分３ｃ上に３個の排気弁７が配置
される。シリンダヘッド内壁面部分３ｂとシリンダヘッ
ド内壁面部分３ｃは凹溝５の周壁８を介して互いに接続
されている。
【０００７】この凹溝周壁８は給気弁６の周縁部に極め
て近接配置されかつ給気弁６の周縁部に沿って円弧状に
延びる一対のマスク壁８ａと、給気弁６間に位置する新
気ガイド壁８ｂと、シリンダヘッド内壁面３ａの周壁と
給気弁６間に位置する一対の新気ガイド壁８ｃとにより
構成される。各マスク壁８ａは最大リフト位置にある給
気弁６よりも下方まで燃焼室４に向けて延びており、従
って排気弁７側に位置する給気弁６周縁部と弁座９間の
開口は給気弁６の開弁期間全体に亙ってマスク壁８ａに
より閉鎖されることになる。また、各新気ガイド壁８
ｂ，８ｃはほぼ同一平面内に位置しており、更にこれら
の新気ガイド壁８ｂ，８ｃは両給気弁６の中心を結ぶ線
に対してほぼ平行に延びている。点火栓10はシリンダヘ
ッド内壁面３ａの中心に位置するようにシリンダヘッド
内壁面部分３ｃ上に配置されている。一方、排気弁７に
対しては排気弁７と弁座11間の開口を覆うマスク壁が設
けられておらず、従って排気弁７が開弁すると排気弁７
と弁座11間に形成される開口はその全体が燃焼室４内に
開口することになる。
て近接配置されかつ給気弁６の周縁部に沿って円弧状に
延びる一対のマスク壁８ａと、給気弁６間に位置する新
気ガイド壁８ｂと、シリンダヘッド内壁面３ａの周壁と
給気弁６間に位置する一対の新気ガイド壁８ｃとにより
構成される。各マスク壁８ａは最大リフト位置にある給
気弁６よりも下方まで燃焼室４に向けて延びており、従
って排気弁７側に位置する給気弁６周縁部と弁座９間の
開口は給気弁６の開弁期間全体に亙ってマスク壁８ａに
より閉鎖されることになる。また、各新気ガイド壁８
ｂ，８ｃはほぼ同一平面内に位置しており、更にこれら
の新気ガイド壁８ｂ，８ｃは両給気弁６の中心を結ぶ線
に対してほぼ平行に延びている。点火栓10はシリンダヘ
ッド内壁面３ａの中心に位置するようにシリンダヘッド
内壁面部分３ｃ上に配置されている。一方、排気弁７に
対しては排気弁７と弁座11間の開口を覆うマスク壁が設
けられておらず、従って排気弁７が開弁すると排気弁７
と弁座11間に形成される開口はその全体が燃焼室４内に
開口することになる。
【０００８】シリンダヘッド３内には給気弁６に対して
給気ポート12が形成され、排気弁７に対して排気ポート
13が形成される。一方、両給気弁６の間のシリンダヘッ
ド内壁面３ａの周縁部には燃料噴射弁14が配置され、こ
の燃料噴射弁14から燃料が燃焼室４内に向けて噴射され
る。
給気ポート12が形成され、排気弁７に対して排気ポート
13が形成される。一方、両給気弁６の間のシリンダヘッ
ド内壁面３ａの周縁部には燃料噴射弁14が配置され、こ
の燃料噴射弁14から燃料が燃焼室４内に向けて噴射され
る。
【０００９】図１および図３に示されるようにピストン
２の頂面上には点火栓10の下方から燃料噴射弁14の先端
部の下方まで延びる凹溝15が形成される。この凹溝15は
点火栓10下方の凹溝端部15ａから燃料噴射弁14側に向け
て次第に拡開しつつ延びる一対の側壁面15ｂと、ほぼ平
坦をなす底壁面15ｃとにより画定され、図３に示される
ように凹溝端部15ａは燃料噴射弁14と反対側に向けて凹
んだ凹状断面形状を有する。また、図１からわかるよう
に凹溝端部15ａは点火栓10と燃料噴射弁14とを含む垂直
平面Ｋ−Ｋ上に形成されており、各側壁面15ｂはこの垂
直平面Ｋ−Ｋに関して対称的な形状を有する。従って凹
溝15は垂直平面Ｋ−Ｋに関して対称的な形状を有するこ
とになる。また、図１に示されるように凹溝底壁面15ｃ
上には垂直平面Ｋ−Ｋに沿って延びる燃料案内溝16が形
成される。この燃料案内溝16は図２に示されるように凹
状の断面形状を有する。また図３に示されるようにピス
トン２が上死点に達すると点火栓10に関し凹溝15と反対
側に位置するピストン２の頂面部分とシリンダヘッド内
壁面部分３ｃとの間にはスキッシュエリア17が形成され
る。
２の頂面上には点火栓10の下方から燃料噴射弁14の先端
部の下方まで延びる凹溝15が形成される。この凹溝15は
点火栓10下方の凹溝端部15ａから燃料噴射弁14側に向け
て次第に拡開しつつ延びる一対の側壁面15ｂと、ほぼ平
坦をなす底壁面15ｃとにより画定され、図３に示される
ように凹溝端部15ａは燃料噴射弁14と反対側に向けて凹
んだ凹状断面形状を有する。また、図１からわかるよう
に凹溝端部15ａは点火栓10と燃料噴射弁14とを含む垂直
平面Ｋ−Ｋ上に形成されており、各側壁面15ｂはこの垂
直平面Ｋ−Ｋに関して対称的な形状を有する。従って凹
溝15は垂直平面Ｋ−Ｋに関して対称的な形状を有するこ
とになる。また、図１に示されるように凹溝底壁面15ｃ
上には垂直平面Ｋ−Ｋに沿って延びる燃料案内溝16が形
成される。この燃料案内溝16は図２に示されるように凹
状の断面形状を有する。また図３に示されるようにピス
トン２が上死点に達すると点火栓10に関し凹溝15と反対
側に位置するピストン２の頂面部分とシリンダヘッド内
壁面部分３ｃとの間にはスキッシュエリア17が形成され
る。
【００１０】図５に示されるように図１から図４に示す
実施例では排気弁７が吸気弁６よりも先に開弁し、排気
弁７が吸気弁６よりも先に開弁する。また、図５におい
てＩ l は機関低負荷運転時における燃料噴射時期を示し
ており、Ｉm1およびＩm2は機関中負荷運転時における燃
料噴射時期を示しており、Ｉh は機関高負荷運転時にお
ける燃料噴射時期を示している。図５から機関高負荷運
転時における燃料噴射Ｉh は排気弁７が閉弁する頃に行
われ、機関低負荷運転時における燃料噴射Ｉlは高負荷
運転時に比べてかなり遅い時期に行われることがわか
る。また、機関中負荷運転時には２回に分けて燃料噴射
Ｉm1およびＩm2が行われ、このとき第１回目の燃料噴射
Ｉm1は機関高負荷運転時とほぼ同じ時期に行われ、第２
回目の燃料噴射Ｉm2は機関低負荷運転時とほぼ同じ時期
に行われることがわかる。
実施例では排気弁７が吸気弁６よりも先に開弁し、排気
弁７が吸気弁６よりも先に開弁する。また、図５におい
てＩ l は機関低負荷運転時における燃料噴射時期を示し
ており、Ｉm1およびＩm2は機関中負荷運転時における燃
料噴射時期を示しており、Ｉh は機関高負荷運転時にお
ける燃料噴射時期を示している。図５から機関高負荷運
転時における燃料噴射Ｉh は排気弁７が閉弁する頃に行
われ、機関低負荷運転時における燃料噴射Ｉlは高負荷
運転時に比べてかなり遅い時期に行われることがわか
る。また、機関中負荷運転時には２回に分けて燃料噴射
Ｉm1およびＩm2が行われ、このとき第１回目の燃料噴射
Ｉm1は機関高負荷運転時とほぼ同じ時期に行われ、第２
回目の燃料噴射Ｉm2は機関低負荷運転時とほぼ同じ時期
に行われることがわかる。
【００１１】図６に示されるように給気弁６および排気
弁７が開弁すると給気弁６を介して燃焼室４内に空気が
流入する。このとき、排気弁７側の給気弁６の開口はマ
スク壁８ａによって覆われているので空気はマスク壁８
ａと反対側の給気弁６の開口から燃焼室４内に流入す
る。この空気は矢印Ｗで示すように給気弁６下方のシリ
ンダボア内壁面に沿い下降し、次いでピストン２の頂面
に沿い進んで排気弁７下方のシリンダボア内壁面に沿い
上昇し、斯くして空気は燃焼室４内をループ状に流れる
ことになる。このループ状に流れる空気Ｗによって燃焼
室４内の既燃ガスが排気弁７を介して排出され、更にこ
のループ状に流れる空気Ｗによって燃焼室４内には垂直
面内で旋回する旋回流Ｘが発生せしめられる。次いでピ
ストン２が下死点ＢＤＣを過ぎて上昇を開始するとその
後燃料噴射弁14からの燃料噴射が開始される。
弁７が開弁すると給気弁６を介して燃焼室４内に空気が
流入する。このとき、排気弁７側の給気弁６の開口はマ
スク壁８ａによって覆われているので空気はマスク壁８
ａと反対側の給気弁６の開口から燃焼室４内に流入す
る。この空気は矢印Ｗで示すように給気弁６下方のシリ
ンダボア内壁面に沿い下降し、次いでピストン２の頂面
に沿い進んで排気弁７下方のシリンダボア内壁面に沿い
上昇し、斯くして空気は燃焼室４内をループ状に流れる
ことになる。このループ状に流れる空気Ｗによって燃焼
室４内の既燃ガスが排気弁７を介して排出され、更にこ
のループ状に流れる空気Ｗによって燃焼室４内には垂直
面内で旋回する旋回流Ｘが発生せしめられる。次いでピ
ストン２が下死点ＢＤＣを過ぎて上昇を開始するとその
後燃料噴射弁14からの燃料噴射が開始される。
【００１２】次に図７から図10を参照して機関低負荷運
転時、機関中負荷運転時および機関高負荷運転時におけ
る燃料噴射方法について説明する。なお、図７は機関低
負荷運転時における燃料噴射Ｉl および機関中負荷運転
時における第２回目の燃料噴射Ｉm2を示しており、図８
は機関中負荷運転時における第１回目の燃料噴射Ｉm1お
よび機関高負荷運転時における燃料噴射Ｉh を示してい
る。
転時、機関中負荷運転時および機関高負荷運転時におけ
る燃料噴射方法について説明する。なお、図７は機関低
負荷運転時における燃料噴射Ｉl および機関中負荷運転
時における第２回目の燃料噴射Ｉm2を示しており、図８
は機関中負荷運転時における第１回目の燃料噴射Ｉm1お
よび機関高負荷運転時における燃料噴射Ｉh を示してい
る。
【００１３】図１および図７に示されるように機関低負
荷運転時および機関中負荷運転時の２回目の燃料噴射時
には燃料は燃料噴射弁14から垂直平面Ｋ−Ｋに沿い凹溝
底壁面15ｃに向けて斜めに噴射され、この噴射燃料は凹
溝底壁面15ｃ上に衝突した後凹溝底壁面15ｃ上を凹溝端
部15ａに向けて進行する。次にこのときの噴射燃料の挙
動について図９を参照しつつ説明する。図９において鎖
線Ｒは凹溝底壁面15ｃ上における噴射燃料の衝突領域を
示している。また矢印Ｆ1 ，Ｆ2 は凹溝側壁面15ｂに向
けて流れる噴射燃料の代表的な２つの流れを示してお
り、矢印Ｆ3は燃料案内溝16に沿って凹溝端部15ａに向
かう流れを示している。即ち、燃料噴射弁14から噴射さ
れた一部の燃料Ｆ3 は慣性力により燃料案内溝16内を進
んでただちに凹溝端部15ａに到達し、残りの噴射燃料Ｆ
1 ，Ｆ2 は凹溝底壁面15ｃ上に衝突後も慣性力によって
噴射方向に進行し、次いで凹溝側壁面15ｂまで進んだ後
に凹溝側壁面15ｂに沿いつつ凹溝端部15ａに向けて進行
する。従って凹溝側壁面15ｂに沿って進行する燃料
Ｆ1 ，Ｆ2 は燃料案内溝16内を進行する燃料Ｆ3 よりも
遅れて凹溝端部15ａに到達する。
荷運転時および機関中負荷運転時の２回目の燃料噴射時
には燃料は燃料噴射弁14から垂直平面Ｋ−Ｋに沿い凹溝
底壁面15ｃに向けて斜めに噴射され、この噴射燃料は凹
溝底壁面15ｃ上に衝突した後凹溝底壁面15ｃ上を凹溝端
部15ａに向けて進行する。次にこのときの噴射燃料の挙
動について図９を参照しつつ説明する。図９において鎖
線Ｒは凹溝底壁面15ｃ上における噴射燃料の衝突領域を
示している。また矢印Ｆ1 ，Ｆ2 は凹溝側壁面15ｂに向
けて流れる噴射燃料の代表的な２つの流れを示してお
り、矢印Ｆ3は燃料案内溝16に沿って凹溝端部15ａに向
かう流れを示している。即ち、燃料噴射弁14から噴射さ
れた一部の燃料Ｆ3 は慣性力により燃料案内溝16内を進
んでただちに凹溝端部15ａに到達し、残りの噴射燃料Ｆ
1 ，Ｆ2 は凹溝底壁面15ｃ上に衝突後も慣性力によって
噴射方向に進行し、次いで凹溝側壁面15ｂまで進んだ後
に凹溝側壁面15ｂに沿いつつ凹溝端部15ａに向けて進行
する。従って凹溝側壁面15ｂに沿って進行する燃料
Ｆ1 ，Ｆ2 は燃料案内溝16内を進行する燃料Ｆ3 よりも
遅れて凹溝端部15ａに到達する。
【００１４】次に燃料Ｆ1 ，Ｆ2 について注目してみる
と各凹溝側壁面15ｂは凹溝端部15ａから燃料噴射弁14側
に向けてほぼまっすぐに延びているので凹溝側壁面15ｂ
に対する各噴射燃料Ｆ1 ，Ｆ2 の入射角θ1 ，θ2 は噴
射中心に近い噴射燃料ほど小さくなり、従って凹溝側壁
面15ｂに沿って進行を開始しはじめたときの各噴射燃料
Ｆ1 ，Ｆ2 の流動速度ｖ1 ，ｖ2 は噴射中心に近い噴射
燃料ほど速くなる。
と各凹溝側壁面15ｂは凹溝端部15ａから燃料噴射弁14側
に向けてほぼまっすぐに延びているので凹溝側壁面15ｂ
に対する各噴射燃料Ｆ1 ，Ｆ2 の入射角θ1 ，θ2 は噴
射中心に近い噴射燃料ほど小さくなり、従って凹溝側壁
面15ｂに沿って進行を開始しはじめたときの各噴射燃料
Ｆ1 ，Ｆ2 の流動速度ｖ1 ，ｖ2 は噴射中心に近い噴射
燃料ほど速くなる。
【００１５】これに対して図10に示されるようにピスト
ン２′の頂面上に形成された凹溝15′の輪郭形状を円形
とし、燃料噴射弁14′から凹溝15′の平坦な底壁面15
ｃ′上に燃料を噴射すると凹溝側壁面15ｂ′に対する各
噴射燃料Ｆ1 ′，Ｆ2 ′の入射角θ1 ′，θ2 ′は噴射
中心に近い噴射燃料ほど大きくなり、従って凹溝側壁面
15ｂ′に沿って進行を開始しはじめたときの噴射燃料Ｆ
1 ′，Ｆ2 ′の流動速度ｖ1 ′，ｖ2 ′は噴射中心に近
い噴射燃料ほど遅くなる。ところがこのようにｖ 1 ′＞
ｖ2 ′なる関係があると各凹溝側壁面15ｂ′に沿って流
れる燃料又は混合気はほぼ同時期に凹溝端部15ａ′に集
まり、次いでほぼ同時期に凹溝端部15ａ′に沿って上昇
して点火栓10の周りに混合気を形成することになる。従
ってこの場合には常にほぼ全噴射燃料によって点火栓10
の周りに混合気が形成されることになり、従ってこのと
き点火栓10周りに形成される混合気の濃度は燃料噴射量
を制御する以外の方法によっては制御することができな
いことになる。斯くして例えば燃料噴射量が少ないとき
に点火栓10の周りに最適な混合気を形成しようとすると
燃料噴射量が増大したときには点火栓10周りに形成され
る混合気は過濃となり、斯くして点火栓10による良好な
着火が得られないばかりでなく、たとえ着火したとして
も多量の未燃ＨＣ，ＣＯが発生することになる。
ン２′の頂面上に形成された凹溝15′の輪郭形状を円形
とし、燃料噴射弁14′から凹溝15′の平坦な底壁面15
ｃ′上に燃料を噴射すると凹溝側壁面15ｂ′に対する各
噴射燃料Ｆ1 ′，Ｆ2 ′の入射角θ1 ′，θ2 ′は噴射
中心に近い噴射燃料ほど大きくなり、従って凹溝側壁面
15ｂ′に沿って進行を開始しはじめたときの噴射燃料Ｆ
1 ′，Ｆ2 ′の流動速度ｖ1 ′，ｖ2 ′は噴射中心に近
い噴射燃料ほど遅くなる。ところがこのようにｖ 1 ′＞
ｖ2 ′なる関係があると各凹溝側壁面15ｂ′に沿って流
れる燃料又は混合気はほぼ同時期に凹溝端部15ａ′に集
まり、次いでほぼ同時期に凹溝端部15ａ′に沿って上昇
して点火栓10の周りに混合気を形成することになる。従
ってこの場合には常にほぼ全噴射燃料によって点火栓10
の周りに混合気が形成されることになり、従ってこのと
き点火栓10周りに形成される混合気の濃度は燃料噴射量
を制御する以外の方法によっては制御することができな
いことになる。斯くして例えば燃料噴射量が少ないとき
に点火栓10の周りに最適な混合気を形成しようとすると
燃料噴射量が増大したときには点火栓10周りに形成され
る混合気は過濃となり、斯くして点火栓10による良好な
着火が得られないばかりでなく、たとえ着火したとして
も多量の未燃ＨＣ，ＣＯが発生することになる。
【００１６】これに対して図９に示されるようにｖ1 ＜
ｖ2 なる関係があると噴射燃料Ｆ2 が凹溝端部15ａに到
達しても噴射燃料Ｆ1 は依然として凹溝端部15ａに向け
て進行中であり、従って各噴射燃料Ｆ1 ，Ｆ2 が凹溝端
部15ａに到達するのに時間差を生ずることになる。ま
た、前述したように噴射燃料Ｆ3は噴射燃料Ｆ2 ，Ｆ3
よりも早く凹溝端部15ａに到達し、斯くして各噴射燃料
Ｆ1 ，Ｆ2 ，Ｆ3 は凹溝端部15ａに到達するのに時間差
を生ずることになる。
ｖ2 なる関係があると噴射燃料Ｆ2 が凹溝端部15ａに到
達しても噴射燃料Ｆ1 は依然として凹溝端部15ａに向け
て進行中であり、従って各噴射燃料Ｆ1 ，Ｆ2 が凹溝端
部15ａに到達するのに時間差を生ずることになる。ま
た、前述したように噴射燃料Ｆ3は噴射燃料Ｆ2 ，Ｆ3
よりも早く凹溝端部15ａに到達し、斯くして各噴射燃料
Ｆ1 ，Ｆ2 ，Ｆ3 は凹溝端部15ａに到達するのに時間差
を生ずることになる。
【００１７】このように各噴射燃料Ｆ1 ，Ｆ2 ，Ｆ3が
凹溝端部15ａに到達するのに時間差を生ずると点火栓10
周りに形成される混合気は時間を経過するにつれて次第
に濃くなることになり、従ってこの場合には燃料噴射量
が一定であっても燃料噴射から点火が行われるまでの時
間を制御することによって点火が行われるときに点火栓
10周に形成される混合気の濃度を制御できることにな
る。云い換えると点火が行われるときに点火栓10周りに
最適な濃度の混合気が形成されるように点火時期又は噴
射時期を制御することによって点火が行われるときに点
火栓10周りに常に最適な混合気を形成できることにな
る。従って図９に示すような形状の凹溝15を用いると燃
料噴射量によらずに点火栓10による良好な着火を確保で
きることになる。
凹溝端部15ａに到達するのに時間差を生ずると点火栓10
周りに形成される混合気は時間を経過するにつれて次第
に濃くなることになり、従ってこの場合には燃料噴射量
が一定であっても燃料噴射から点火が行われるまでの時
間を制御することによって点火が行われるときに点火栓
10周に形成される混合気の濃度を制御できることにな
る。云い換えると点火が行われるときに点火栓10周りに
最適な濃度の混合気が形成されるように点火時期又は噴
射時期を制御することによって点火が行われるときに点
火栓10周りに常に最適な混合気を形成できることにな
る。従って図９に示すような形状の凹溝15を用いると燃
料噴射量によらずに点火栓10による良好な着火を確保で
きることになる。
【００１８】一方、噴射燃料が凹溝底壁面15ｃ上に衝突
したときに噴射燃料が凹溝底壁面15ｃ上において広範囲
に分散すると広範囲に分散すればするほど凹溝15内にお
いて気化して凹溝15内にとどまる燃料量が増大する。ま
た、この場合燃料噴射量が少なくなればなるほど単位体
積当りの燃料に加えられる熱量が増大するために燃料噴
射量が少なくなればなるほど凹溝15内で気化せしめられ
る燃料割合が増大する。凹溝15内において気化せしめら
れる燃料量が増大することは好ましい方向ではあるが凹
溝15内で気化せしめられる燃料量が増大すれば増大する
ほど凹溝端部15ａに到達する燃料量が少なくなる。従っ
て噴射燃料を広範囲に分散せしめると特に燃料噴射量が
少量となったときに点火栓10周りに着火可能な混合気を
形成できなくなる危険性がある。
したときに噴射燃料が凹溝底壁面15ｃ上において広範囲
に分散すると広範囲に分散すればするほど凹溝15内にお
いて気化して凹溝15内にとどまる燃料量が増大する。ま
た、この場合燃料噴射量が少なくなればなるほど単位体
積当りの燃料に加えられる熱量が増大するために燃料噴
射量が少なくなればなるほど凹溝15内で気化せしめられ
る燃料割合が増大する。凹溝15内において気化せしめら
れる燃料量が増大することは好ましい方向ではあるが凹
溝15内で気化せしめられる燃料量が増大すれば増大する
ほど凹溝端部15ａに到達する燃料量が少なくなる。従っ
て噴射燃料を広範囲に分散せしめると特に燃料噴射量が
少量となったときに点火栓10周りに着火可能な混合気を
形成できなくなる危険性がある。
【００１９】ところが図９に示すように凹溝底壁面15ｃ
上に燃料案内溝16を形成しておくとこの燃料案内溝16内
に噴射された燃料は周囲に拡散することなく凹溝端部15
ａに送り込まれる。従って燃料噴射量が少ないときであ
っても一定量の燃料が確実に凹溝端部15ａに送り込まれ
ることになり、斯くして燃料噴射量が少ないときであっ
ても点火栓10の周りに着火可能な混合気を確実に形成す
ることができることになる。
上に燃料案内溝16を形成しておくとこの燃料案内溝16内
に噴射された燃料は周囲に拡散することなく凹溝端部15
ａに送り込まれる。従って燃料噴射量が少ないときであ
っても一定量の燃料が確実に凹溝端部15ａに送り込まれ
ることになり、斯くして燃料噴射量が少ないときであっ
ても点火栓10の周りに着火可能な混合気を確実に形成す
ることができることになる。
【００２０】ところで図６に示されるように燃焼室４内
に発生した旋回流Ｘはピストン２が上昇するにつれて減
衰しつつ旋回半径が次第に小さくなり、ピストン２が上
死点に近づくと図７に示されるように凹溝底壁面15ｃに
沿う旋回流Ｘとなる。また、ピストン２が更に上死点に
近づくと図７において矢印Ｓで示すようにスキッシュエ
リア17からスキッシュ流が噴出し、このスキッシュ流Ｓ
も凹溝底壁面15ｃに沿って進む。従ってこれら旋回流Ｘ
およびスキッシュ流Ｓによって噴射燃料の気化が促進さ
れることになる。なお、凹溝底壁面15ｃをセラミック層
で覆うと凹溝底壁面15ｃの温度が上昇する。従って噴射
燃料の気化を更に促進するためには凹溝底壁面15ｃ上に
セラミックコーティングを施こすことが好ましい。
に発生した旋回流Ｘはピストン２が上昇するにつれて減
衰しつつ旋回半径が次第に小さくなり、ピストン２が上
死点に近づくと図７に示されるように凹溝底壁面15ｃに
沿う旋回流Ｘとなる。また、ピストン２が更に上死点に
近づくと図７において矢印Ｓで示すようにスキッシュエ
リア17からスキッシュ流が噴出し、このスキッシュ流Ｓ
も凹溝底壁面15ｃに沿って進む。従ってこれら旋回流Ｘ
およびスキッシュ流Ｓによって噴射燃料の気化が促進さ
れることになる。なお、凹溝底壁面15ｃをセラミック層
で覆うと凹溝底壁面15ｃの温度が上昇する。従って噴射
燃料の気化を更に促進するためには凹溝底壁面15ｃ上に
セラミックコーティングを施こすことが好ましい。
【００２１】一方、機関高負荷運転時および機関中負荷
運転時の第１回目の燃料噴射時には図８に示されるよう
にピストン２が低い位置にあるときに燃料噴射が開始さ
れる。従ってこのときには噴射燃料がピストン２の頂面
の広い領域に亘って衝突するために燃料は燃焼室４内に
良好に分散せしめられる。機関中負荷運転時にはこの第
１回目の燃料噴射Ｉm1によって燃焼室４内に稀薄な混合
気が形成され、この稀薄混合気は第２回目の燃料噴射Ｉ
m2により点火栓10周りに形成された混合気が着火源とな
って燃焼せしめられる。これに対して機関高負荷運転時
には図８に示すように噴射された燃料により燃焼室４内
に形成された混合気が点火栓10により着火せしめられ
る。
運転時の第１回目の燃料噴射時には図８に示されるよう
にピストン２が低い位置にあるときに燃料噴射が開始さ
れる。従ってこのときには噴射燃料がピストン２の頂面
の広い領域に亘って衝突するために燃料は燃焼室４内に
良好に分散せしめられる。機関中負荷運転時にはこの第
１回目の燃料噴射Ｉm1によって燃焼室４内に稀薄な混合
気が形成され、この稀薄混合気は第２回目の燃料噴射Ｉ
m2により点火栓10周りに形成された混合気が着火源とな
って燃焼せしめられる。これに対して機関高負荷運転時
には図８に示すように噴射された燃料により燃焼室４内
に形成された混合気が点火栓10により着火せしめられ
る。
【００２２】なお、これまで本発明を筒内噴射式２サイ
クル機関に適用した場合について説明してきたが本発明
を筒内噴射式４サイクル機関にも適用することができ
る。
クル機関に適用した場合について説明してきたが本発明
を筒内噴射式４サイクル機関にも適用することができ
る。
【００２３】
【発明の効果】ピストン頂面に形成された凹溝内に燃料
を噴射するようにした場合において点火が行われるとき
に燃料噴射量にかかわらずに点火栓周りに常に最適な濃
度の混合気を形成することができる。
を噴射するようにした場合において点火が行われるとき
に燃料噴射量にかかわらずに点火栓周りに常に最適な濃
度の混合気を形成することができる。
【図１】ピストン頂面の平面図である。
【図２】図１のII−II線に沿ってみた拡大断面図であ
る。
る。
【図３】２サイクル機関の側面断面図である。
【図４】シリンダヘッドの底面図である。
【図５】給排気弁の開弁期間と燃料噴射時期を示す線図
である。
である。
【図６】掃気行程時を示す２サイクル機関の側面断面図
である。
である。
【図７】低負荷運転時の燃料噴射および中負荷運転時の
第２回目の燃料噴射を示す２サイクル機関の側面断面図
である。
第２回目の燃料噴射を示す２サイクル機関の側面断面図
である。
【図８】中負荷運転時の第１回目の燃料噴射および高負
荷運転時の燃料噴射を示す２サイクル機関の側面断面図
である。
荷運転時の燃料噴射を示す２サイクル機関の側面断面図
である。
【図９】図１と同様のピストン頂面の平面図である。
【図10】好ましくない例を示すピストン頂面の平面図で
ある。
ある。
【符号の説明】 ２…ピストン 10…点火栓 14…燃料噴射弁 15…凹溝 15ａ…凹溝端部 15ｂ…凹溝側壁面 16…燃料案内溝
フロントページの続き (72)発明者 大野 栄嗣 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 仁平 裕昭 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 中田 浩一 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 シリンダヘッド内壁面の中心部に点火栓
を配置し、シリンダヘッド内壁面の周縁部に燃料噴射弁
を配置し、点火栓の下方から燃料噴射弁側に向けて次第
に拡開しつつ延びる一対の側壁面とほぼ平坦をなす底壁
面とにより画定される凹溝をピストン頂面上に形成する
と共に該燃料噴射弁から該凹溝底壁面に向け斜めに燃料
を噴射して凹溝底壁面に衝突した噴射燃料を凹溝側壁面
に沿いつつ点火栓下方の凹溝端部に向かわせ、該凹溝端
部と燃料噴射弁とを含む垂直平面内に沿って延びる燃料
案内溝を凹溝底壁面上に形成すると共に各凹溝側壁面を
該凹溝端部から燃料噴射弁側に向けてほぼまっすぐに延
設した筒内噴射式内燃機関。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3160329A JP2936803B2 (ja) | 1991-07-01 | 1991-07-01 | 筒内噴射式内燃機関 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3160329A JP2936803B2 (ja) | 1991-07-01 | 1991-07-01 | 筒内噴射式内燃機関 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0510134A true JPH0510134A (ja) | 1993-01-19 |
| JP2936803B2 JP2936803B2 (ja) | 1999-08-23 |
Family
ID=15712613
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3160329A Expired - Lifetime JP2936803B2 (ja) | 1991-07-01 | 1991-07-01 | 筒内噴射式内燃機関 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2936803B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100365114B1 (ko) * | 1996-11-22 | 2003-03-15 | 기아자동차주식회사 | 직접분사식가솔린기관의피스톤헤드형상구조 |
| EP0945603B1 (en) * | 1998-03-23 | 2005-06-01 | Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha | Internal combustion engine and piston thereof |
| KR100733758B1 (ko) * | 2003-01-23 | 2007-06-29 | 가부시키가이샤 구라레 | 렌티큘러 렌즈 시트, 배면 투사형 스크린 및 배면 투사형프로젝션 장치, 그리고 렌티큘러 렌즈 시트의 제조방법 |
-
1991
- 1991-07-01 JP JP3160329A patent/JP2936803B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100365114B1 (ko) * | 1996-11-22 | 2003-03-15 | 기아자동차주식회사 | 직접분사식가솔린기관의피스톤헤드형상구조 |
| EP0945603B1 (en) * | 1998-03-23 | 2005-06-01 | Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha | Internal combustion engine and piston thereof |
| KR100733758B1 (ko) * | 2003-01-23 | 2007-06-29 | 가부시키가이샤 구라레 | 렌티큘러 렌즈 시트, 배면 투사형 스크린 및 배면 투사형프로젝션 장치, 그리고 렌티큘러 렌즈 시트의 제조방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2936803B2 (ja) | 1999-08-23 |
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