JPH0510137A - 筒内噴射式内燃機関 - Google Patents
筒内噴射式内燃機関Info
- Publication number
- JPH0510137A JPH0510137A JP16045291A JP16045291A JPH0510137A JP H0510137 A JPH0510137 A JP H0510137A JP 16045291 A JP16045291 A JP 16045291A JP 16045291 A JP16045291 A JP 16045291A JP H0510137 A JPH0510137 A JP H0510137A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel
- wall surface
- injection
- fuel injection
- side wall
- 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.)
- Pending
Links
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
Landscapes
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 噴射量にかかわらずに点火栓の周りに十分に
気化した混合気を形成する。 【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噴射量が一定量
以上になると噴霧角が大きくなるスワール型燃料噴射弁
14ａ，14ｂを配置する。点火栓の下方から燃料噴射弁14
ａ，14ｂ側に向けて次第に拡開しつつ延びる一対の側壁
面15ｂにより画定された凹溝15をピストン２の頂面上に
形成する。各凹溝側壁面15ｂが凹状の湾曲断面を有する
と共に各凹溝側壁面15ｂの断面の曲率半径を燃料噴射弁
14ａ，14ｂ側に向けて次第に大きくする。燃料噴射弁14
ａから一方の凹溝側壁面15ｂに向けて燃料を噴射すると
共に噴射量が一定量よりも少ないときの噴射時期を噴射
量が一定量よりも多いときの噴射時期よりも遅くして噴
射量が一定量よりも少ないときには噴射量が一定量より
も多いときに比べて燃料噴射弁14ａ，14ｂ側に位置する
曲率半径の大きい凹溝側壁面15ｂに向けて燃料を噴射す
る。
気化した混合気を形成する。 【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噴射量が一定量
以上になると噴霧角が大きくなるスワール型燃料噴射弁
14ａ，14ｂを配置する。点火栓の下方から燃料噴射弁14
ａ，14ｂ側に向けて次第に拡開しつつ延びる一対の側壁
面15ｂにより画定された凹溝15をピストン２の頂面上に
形成する。各凹溝側壁面15ｂが凹状の湾曲断面を有する
と共に各凹溝側壁面15ｂの断面の曲率半径を燃料噴射弁
14ａ，14ｂ側に向けて次第に大きくする。燃料噴射弁14
ａから一方の凹溝側壁面15ｂに向けて燃料を噴射すると
共に噴射量が一定量よりも少ないときの噴射時期を噴射
量が一定量よりも多いときの噴射時期よりも遅くして噴
射量が一定量よりも少ないときには噴射量が一定量より
も多いときに比べて燃料噴射弁14ａ，14ｂ側に位置する
曲率半径の大きい凹溝側壁面15ｂに向けて燃料を噴射す
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噴射量
が一定量以上になると噴霧角が大きくなるスワール型燃
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により画定さ
れた凹溝をピストン頂面上に形成し、各凹溝側壁面が凹
状の湾曲断面を有すると共に各凹溝側壁面の断面の曲率
半径を燃料噴射弁側に向けて次第に大きくし、燃料噴射
弁から少くとも一方の凹溝側壁面に向けて燃料を噴射す
ると共に噴射量が一定量よりも少ないときの噴射時期を
噴射量が一定量よりも多いときの噴射時期よりも遅くし
て噴射量が一定量よりも少ないときには噴射量が一定量
よりも多いときに比べて燃料噴射弁側に位置する曲率半
径の大きい凹溝側壁面に向けて燃料を噴射するようにし
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噴射量
が一定量以上になると噴霧角が大きくなるスワール型燃
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により画定さ
れた凹溝をピストン頂面上に形成し、各凹溝側壁面が凹
状の湾曲断面を有すると共に各凹溝側壁面の断面の曲率
半径を燃料噴射弁側に向けて次第に大きくし、燃料噴射
弁から少くとも一方の凹溝側壁面に向けて燃料を噴射す
ると共に噴射量が一定量よりも少ないときの噴射時期を
噴射量が一定量よりも多いときの噴射時期よりも遅くし
て噴射量が一定量よりも少ないときには噴射量が一定量
よりも多いときに比べて燃料噴射弁側に位置する曲率半
径の大きい凹溝側壁面に向けて燃料を噴射するようにし
ている。
【０００５】
【作用】噴射量が一定量以下のときには燃料噴射弁の噴
霧角は小さいがこのとき燃料は曲率半径の大きい凹溝側
壁面に向けて噴射され、斯くして噴射燃料は凹溝側壁面
上に衝突後広い範囲に亘って拡散される。その結果、凹
溝内において混合気が良好に気化せしめられ、良好に気
化した燃料が点火栓周りに集められる。
霧角は小さいがこのとき燃料は曲率半径の大きい凹溝側
壁面に向けて噴射され、斯くして噴射燃料は凹溝側壁面
上に衝突後広い範囲に亘って拡散される。その結果、凹
溝内において混合気が良好に気化せしめられ、良好に気
化した燃料が点火栓周りに集められる。
【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を除くシリンダヘ
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を除くシリンダヘ
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、各給気弁６近傍のシリンダヘッ
ド内壁面３ａの周縁部には一対のスワール型燃料噴射
弁、即ち第１スワール型燃料噴射弁14ａと第２スワール
型燃料噴射弁14ｂとが配置され、これら燃料噴射弁14
ａ，14ｂ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、各給気弁６近傍のシリンダヘッ
ド内壁面３ａの周縁部には一対のスワール型燃料噴射
弁、即ち第１スワール型燃料噴射弁14ａと第２スワール
型燃料噴射弁14ｂとが配置され、これら燃料噴射弁14
ａ，14ｂ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14ａ，14
ｂ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、これら側壁面15ｂ間に位置する底壁面15ｃとにより
画定される。図２における各図（ａ）〜（ｆ）は図１に
おける対応する断面ａ〜ｆを示しており、図２から各凹
溝側壁面15ｂは凹状の湾曲断面形状を有することがわか
る。更に図１および図２から凹溝15の深さは燃料噴射弁
14ａ，14ｂ側において浅くなり、また各凹溝側壁面15ｂ
の断面の曲率半径は燃料噴射弁14側に向けて次第に大き
くなることがわかる。
２の頂面上には点火栓10の下方から燃料噴射弁14ａ，14
ｂ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、これら側壁面15ｂ間に位置する底壁面15ｃとにより
画定される。図２における各図（ａ）〜（ｆ）は図１に
おける対応する断面ａ〜ｆを示しており、図２から各凹
溝側壁面15ｂは凹状の湾曲断面形状を有することがわか
る。更に図１および図２から凹溝15の深さは燃料噴射弁
14ａ，14ｂ側において浅くなり、また各凹溝側壁面15ｂ
の断面の曲率半径は燃料噴射弁14側に向けて次第に大き
くなることがわかる。
【００１０】また、図１および図２からわかるように凹
溝端部15ａは点火栓10と燃料噴射弁14ａ，14ｂの中間を
通る垂直平面Ｋ−Ｋ上に形成されており、各凹溝側壁面
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16が形成さ
れる。
溝端部15ａは点火栓10と燃料噴射弁14ａ，14ｂの中間を
通る垂直平面Ｋ−Ｋ上に形成されており、各凹溝側壁面
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16が形成さ
れる。
【００１１】図５は燃料噴射弁14ａ，14ｂの先端部の構
造を示す。図５を参照すると、20は燃料噴射弁ハウジン
グ、21は噴口、22はハウジング20内に形成された燃料通
路、23は図示しないソレノイドによって駆動されるニー
ドル、24はニードル23上に形成された膨大部を夫々示
し、膨大部24の外周面上には斜めに延びる燃料流通溝25
が形成される。ニードル23が開弁すると燃料通路22内の
燃料は膨大部24の燃料流通溝25を通過する際に旋回力を
与えられ、従って燃料は噴口21から旋回しつつ噴出す
る。このときには図５においてβで示されるように噴霧
角は大きくなる。
造を示す。図５を参照すると、20は燃料噴射弁ハウジン
グ、21は噴口、22はハウジング20内に形成された燃料通
路、23は図示しないソレノイドによって駆動されるニー
ドル、24はニードル23上に形成された膨大部を夫々示
し、膨大部24の外周面上には斜めに延びる燃料流通溝25
が形成される。ニードル23が開弁すると燃料通路22内の
燃料は膨大部24の燃料流通溝25を通過する際に旋回力を
与えられ、従って燃料は噴口21から旋回しつつ噴出す
る。このときには図５においてβで示されるように噴霧
角は大きくなる。
【００１２】ところが図５に示す燃料噴射弁14ａ，14ｂ
ではニードル23の先端部と膨大部24間に燃料通路部分22
ａが形成されており、ニードル23が開弁したときにこの
燃料通路部分22ａ内に溜まっている燃料のみが噴口21か
ら噴出せしめられる場合にはこの噴出燃料に対して旋回
流が与えられないためにこのときには燃料が噴口21から
旋回することなく噴出せしめられる。斯くしてこのとき
には図５においてαで示されるように噴霧角は小さくな
る。ところで図５に示す燃料噴射弁14ａ，14ｂでは燃料
通路部分22ａの容積は最小噴射量の1.５倍程度に形成さ
れている。従って噴射量が最小噴射量の1.５倍程度の一
定値以下のとき、即ちアイドリング運転時を含む極く低
負荷運転時には噴射角はαで示されるように小さくな
り、噴射量が最小噴射量の1.５倍程度の一定値以上のと
きには噴霧角はβで示されるように大きくなる。
ではニードル23の先端部と膨大部24間に燃料通路部分22
ａが形成されており、ニードル23が開弁したときにこの
燃料通路部分22ａ内に溜まっている燃料のみが噴口21か
ら噴出せしめられる場合にはこの噴出燃料に対して旋回
流が与えられないためにこのときには燃料が噴口21から
旋回することなく噴出せしめられる。斯くしてこのとき
には図５においてαで示されるように噴霧角は小さくな
る。ところで図５に示す燃料噴射弁14ａ，14ｂでは燃料
通路部分22ａの容積は最小噴射量の1.５倍程度に形成さ
れている。従って噴射量が最小噴射量の1.５倍程度の一
定値以下のとき、即ちアイドリング運転時を含む極く低
負荷運転時には噴射角はαで示されるように小さくな
り、噴射量が最小噴射量の1.５倍程度の一定値以上のと
きには噴霧角はβで示されるように大きくなる。
【００１３】図６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よりも先に閉弁する。また、図６におい
てＩr1は噴射量が最小噴射量の1.５倍程度の一定値以下
である極く低負荷運転時における燃料噴射時期を示して
おり、Ｉr2は噴射量が最小噴射量の1.５倍程度の一定値
以上である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、Ｉh1およびＩh2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６から
機関高負荷運転時における燃料噴射Ｉh1およびＩh2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Ｉr1およびＩr2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。更に機関低負荷運
転時には噴射量が少くなるほど噴射時期が遅くなること
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よりも
若干早い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よりも先に閉弁する。また、図６におい
てＩr1は噴射量が最小噴射量の1.５倍程度の一定値以下
である極く低負荷運転時における燃料噴射時期を示して
おり、Ｉr2は噴射量が最小噴射量の1.５倍程度の一定値
以上である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、Ｉh1およびＩh2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６から
機関高負荷運転時における燃料噴射Ｉh1およびＩh2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Ｉr1およびＩr2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。更に機関低負荷運
転時には噴射量が少くなるほど噴射時期が遅くなること
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よりも
若干早い時期に行われることがわかる。
【００１４】また、図１から図４に示される実施例では
機関低負荷運転時における燃料噴射Ｉr1およびＩr2、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
は第１燃料噴射弁14ａにより行われ、機関中負荷運転時
における第１回目の燃料噴射Ｉm1は第２燃料噴射弁14ｂ
により行われ、機関高負荷運転時における燃料噴射Ｉh1
およびＩh2は第１燃料噴射弁14ａおよび第２燃料噴射弁
14ｂの双方により行われる。
機関低負荷運転時における燃料噴射Ｉr1およびＩr2、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
は第１燃料噴射弁14ａにより行われ、機関中負荷運転時
における第１回目の燃料噴射Ｉm1は第２燃料噴射弁14ｂ
により行われ、機関高負荷運転時における燃料噴射Ｉh1
およびＩh2は第１燃料噴射弁14ａおよび第２燃料噴射弁
14ｂの双方により行われる。
【００１５】図７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14ａ，14ｂ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14ａ，14ｂからの燃料噴射が開始される。
【００１６】次に図８から図13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８および図
９は噴射量が一定値よりも少ない極く低負荷運転時にお
ける燃料噴射Ｉr1を示しており、図10および図11は噴射
量が一定値よりも多い低負荷運転時における燃料噴射Ｉ
r2を示しており、図12は中負荷運転時における第１回目
の燃料噴射Ｉm1を示しており、図13は高負荷運転時にお
ける燃料噴射Ｉh1およびＩh2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８および図
９は噴射量が一定値よりも少ない極く低負荷運転時にお
ける燃料噴射Ｉr1を示しており、図10および図11は噴射
量が一定値よりも多い低負荷運転時における燃料噴射Ｉ
r2を示しており、図12は中負荷運転時における第１回目
の燃料噴射Ｉm1を示しており、図13は高負荷運転時にお
ける燃料噴射Ｉh1およびＩh2を示している。
【００１７】図８から図11に示すように機関低負荷運転
時には燃料が第１燃料噴射弁14ａから一方の凹溝側壁面
15ｂに向けて斜めに噴射される。このとき噴射量が一定
値よりも少ないとすると図６に示されるように噴射量が
一定値よりも多い場合に比べて噴射時期が遅くなる。従
って図８および図９に示されるように噴射量が一定値よ
りも少ないときには図10および図11に示されるように噴
射量が一定値よりも多いときに比べて凹溝側壁面15ｂへ
の噴射燃料の衝突位置が燃料噴射弁14ａ，14ｂに近い側
となる。一方、前述したように凹溝側壁面15ｂの断面の
曲率半径は燃料噴射弁14ａ，14ｂ側に向けて次第に大き
くなっており、従って噴射量が一定量よりも少ないとき
には噴射量が一定量よりも多いときに比べて燃料噴射弁
14ａ，14ｂ側に位置する曲率半径の大きい凹溝側壁面15
ｂ上に噴射燃料が衝突せしめられることになる。更に図
８および図９に示されるように噴射量が一定値よりも少
ないときには図10および図11に示されるように噴射量が
一定値よりも多いときに比べて噴霧角が小さくなる。
時には燃料が第１燃料噴射弁14ａから一方の凹溝側壁面
15ｂに向けて斜めに噴射される。このとき噴射量が一定
値よりも少ないとすると図６に示されるように噴射量が
一定値よりも多い場合に比べて噴射時期が遅くなる。従
って図８および図９に示されるように噴射量が一定値よ
りも少ないときには図10および図11に示されるように噴
射量が一定値よりも多いときに比べて凹溝側壁面15ｂへ
の噴射燃料の衝突位置が燃料噴射弁14ａ，14ｂに近い側
となる。一方、前述したように凹溝側壁面15ｂの断面の
曲率半径は燃料噴射弁14ａ，14ｂ側に向けて次第に大き
くなっており、従って噴射量が一定量よりも少ないとき
には噴射量が一定量よりも多いときに比べて燃料噴射弁
14ａ，14ｂ側に位置する曲率半径の大きい凹溝側壁面15
ｂ上に噴射燃料が衝突せしめられることになる。更に図
８および図９に示されるように噴射量が一定値よりも少
ないときには図10および図11に示されるように噴射量が
一定値よりも多いときに比べて噴霧角が小さくなる。
【００１８】ところで噴射燃料が凹溝側壁面15ｂ上に衝
突すると一部の燃料は微粒化して混合気を形成し、一部
の燃料は気化しつつ液状の形で凹溝側壁面15ｂ上を混合
気と共に凹溝端部15ａに向けて進行する。次いで凹溝端
部15ａに到達した混合気は凹溝端部15ａにおいて上方に
向きを変え、図８および図10においてＧで示されるよう
に点火栓10の周りに混合気を形成する。機関低負荷運転
時のように噴射量が少ないときには噴射された燃料をで
きるだけ点火栓10の周りに集めることが必要であり、ま
た点火栓10による良好な着火を確保するためには点火栓
10の周りに集まる燃料を十分に気化せしめることが必要
となる。そのために図８から図11に示すように噴射量に
応じて噴射燃料の衝突位置を変化させるようにしてい
る。
突すると一部の燃料は微粒化して混合気を形成し、一部
の燃料は気化しつつ液状の形で凹溝側壁面15ｂ上を混合
気と共に凹溝端部15ａに向けて進行する。次いで凹溝端
部15ａに到達した混合気は凹溝端部15ａにおいて上方に
向きを変え、図８および図10においてＧで示されるよう
に点火栓10の周りに混合気を形成する。機関低負荷運転
時のように噴射量が少ないときには噴射された燃料をで
きるだけ点火栓10の周りに集めることが必要であり、ま
た点火栓10による良好な着火を確保するためには点火栓
10の周りに集まる燃料を十分に気化せしめることが必要
となる。そのために図８から図11に示すように噴射量に
応じて噴射燃料の衝突位置を変化させるようにしてい
る。
【００１９】即ち、図８および図９に示されるように噴
射量が一定値よりも少ないときには噴霧角が小さいため
に噴射燃料の衝突領域Ｓ1 が小さくなる。従ってこの場
合衝突後噴射燃料を凹溝側壁面15ｂ上において広範囲に
拡散させないと大部分の燃料が液状のままで凹溝端部15
ａに到達することになり、十分に気化した混合気を点火
栓10周りに集めるのが困難となる。しかしながら本発明
による実施例ではこのとき噴射燃料が曲率半径の大きい
凹溝側壁面15ｂ上に衝突せしめられるので図８において
矢印で示すように噴射燃料は衝突後凹溝側壁面15ｂ上に
おいて広範囲に拡散せしめられ、その結果噴射燃料の気
化が促進されるので十分に気化した混合気を点火栓10の
周りに集めることができる。
射量が一定値よりも少ないときには噴霧角が小さいため
に噴射燃料の衝突領域Ｓ1 が小さくなる。従ってこの場
合衝突後噴射燃料を凹溝側壁面15ｂ上において広範囲に
拡散させないと大部分の燃料が液状のままで凹溝端部15
ａに到達することになり、十分に気化した混合気を点火
栓10周りに集めるのが困難となる。しかしながら本発明
による実施例ではこのとき噴射燃料が曲率半径の大きい
凹溝側壁面15ｂ上に衝突せしめられるので図８において
矢印で示すように噴射燃料は衝突後凹溝側壁面15ｂ上に
おいて広範囲に拡散せしめられ、その結果噴射燃料の気
化が促進されるので十分に気化した混合気を点火栓10の
周りに集めることができる。
【００２０】これに対して図10および図11に示すように
噴射量が一定値よりも多いときには噴霧角が大きくなる
ために噴射燃料の衝突領域Ｓ2が大きくなり、斯くして
噴射燃料は良好に気化せしめられることになる。このと
き噴射燃料を更に広範囲に拡散させると一部の噴射燃料
が凹溝側壁面15ｂを越えて凹溝15から飛び出してしま
い、点火栓10周りに集められる混合気の量が少なくなっ
てしまう。しかしながら本発明による実施例ではこのと
き噴射燃料が曲率半径の小さい凹溝側壁面15ｂ上に衝突
せしめられるので図10において矢印で示すように噴射燃
料は衝突後凹溝側壁面15ｂ上においてさほど拡散せず、
その結果噴射燃料が凹溝側壁面15ｂを越えて凹溝15から
飛び出すことがないので大部分の噴射燃料を点火栓10の
周りに集めることができる。このように機関低負荷運転
時には十分に気化した大部分の噴射燃料を点火栓10の周
りに集めることができるので点火栓10による容易な着火
とそれに続く良好な燃焼を得ることができることにな
る。
噴射量が一定値よりも多いときには噴霧角が大きくなる
ために噴射燃料の衝突領域Ｓ2が大きくなり、斯くして
噴射燃料は良好に気化せしめられることになる。このと
き噴射燃料を更に広範囲に拡散させると一部の噴射燃料
が凹溝側壁面15ｂを越えて凹溝15から飛び出してしま
い、点火栓10周りに集められる混合気の量が少なくなっ
てしまう。しかしながら本発明による実施例ではこのと
き噴射燃料が曲率半径の小さい凹溝側壁面15ｂ上に衝突
せしめられるので図10において矢印で示すように噴射燃
料は衝突後凹溝側壁面15ｂ上においてさほど拡散せず、
その結果噴射燃料が凹溝側壁面15ｂを越えて凹溝15から
飛び出すことがないので大部分の噴射燃料を点火栓10の
周りに集めることができる。このように機関低負荷運転
時には十分に気化した大部分の噴射燃料を点火栓10の周
りに集めることができるので点火栓10による容易な着火
とそれに続く良好な燃焼を得ることができることにな
る。
【００２１】また、図７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小さくなり、ピストン２が上死点
に近づくと図９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９において矢印Ｓで示すようにスキッシュエリア
16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。従って凹溝15内を点火栓10
の下方に向かう燃料は旋回流Ｘおよびスキッシュ流Ｓに
よって気化せしめられ、斯くして点火栓10の周りに集ま
る混合気の気化が更に促進されることになる。
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小さくなり、ピストン２が上死点
に近づくと図９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９において矢印Ｓで示すようにスキッシュエリア
16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。従って凹溝15内を点火栓10
の下方に向かう燃料は旋回流Ｘおよびスキッシュ流Ｓに
よって気化せしめられ、斯くして点火栓10の周りに集ま
る混合気の気化が更に促進されることになる。
【００２２】一方、機関中負荷運転時の第１回目の燃料
噴射時には図12に示されるように第２燃料噴射弁14ｂか
ら、機関高負荷運転時には図13に示されるように第１燃
料噴射弁14ａと第２燃料噴射弁14ｂ（図13には図示して
いない）の双方からピストン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Ｉm2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13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。
噴射時には図12に示されるように第２燃料噴射弁14ｂか
ら、機関高負荷運転時には図13に示されるように第１燃
料噴射弁14ａと第２燃料噴射弁14ｂ（図13には図示して
いない）の双方からピストン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Ｉm2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13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。
【００２３】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。
【００２４】ピストン頂面に形成された凹溝内にスワー
ル型燃料噴射弁から燃料を噴射するようにした場合にお
いて点火栓周りに常に十分に気化した混合気を形成する
ことができる。
ル型燃料噴射弁から燃料を噴射するようにした場合にお
いて点火栓周りに常に十分に気化した混合気を形成する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ピストン頂面の平面図である。
【図２】図１の各断面ａ〜ｆに沿ってみた凹溝の断面図
である。
である。
【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】燃料噴射弁先端部の拡大側面断面図である。
【図６】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７】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８】噴射量が一定値以下の低負荷運転時における燃
料噴射を示すピストン頂面の平面図である。
料噴射を示すピストン頂面の平面図である。
【図９】噴射量が一定値以下の低負荷運転時における燃
料噴射を示す２サイクル機関の側面断面図である。
料噴射を示す２サイクル機関の側面断面図である。
【図10】噴射量が一定値以上の低負荷運転時における燃
料噴射を示すピストン頂面の平面図である。
料噴射を示すピストン頂面の平面図である。
【図11】噴射量が一定値以上の低負荷運転時における燃
料噴射を示す２サイクル機関の側面断面図である。
料噴射を示す２サイクル機関の側面断面図である。
【図12】中負荷運転時の第１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。
イクル機関の側面断面図である。
【図13】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。
の側面断面図である。
２…ピストン 10…点火線 14ａ…第１燃料噴射弁 14ｂ…第２燃料噴射弁 15…凹溝 15ａ…凹溝端部 15ｂ…凹溝側壁面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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噴射量が一
定量以上になると噴霧角が大きくなるスワール型燃料噴
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により画定された
凹溝をピストン頂面上に形成し、各凹溝側壁面が凹状の
湾曲断面を有すると共に各凹溝側壁面の断面の曲率半径
を燃料噴射弁側に向けて次第に大きくし、燃料噴射弁か
ら少くとも一方の凹溝側壁面に向けて燃料を噴射すると
共に噴射量が上記一定量よりも少ないときの噴射時期を
噴射量が上記一定量よりも多いときの噴射時期よりも遅
くして噴射量が上記一定量よりも少ないときには噴射量
が上記一定量よりも多いときに比べて燃料噴射弁側に位
置する曲率半径の大きい凹溝側壁面に向けて燃料を噴射
するようにした筒内噴射式内燃機関。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16045291A JPH0510137A (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 |
|---|---|---|---|
| JP16045291A JPH0510137A (ja) | 1991-07-01 | 1991-07-01 | 筒内噴射式内燃機関 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0510137A true JPH0510137A (ja) | 1993-01-19 |
Family
ID=15715245
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16045291A Pending JPH0510137A (ja) | 1991-07-01 | 1991-07-01 | 筒内噴射式内燃機関 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0510137A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996022457A1 (fr) * | 1995-01-20 | 1996-07-25 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Procede de nettoyage des gaz d'echappement pour moteur a combustion interne |
| US5775099A (en) * | 1994-04-12 | 1998-07-07 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Method of purifying the exhaust of an internal combustion engine |
| KR100308100B1 (ko) * | 1997-04-17 | 2001-12-17 | 나까무라히로까즈 | 통내분사엔진의피스톤 |
| WO2004054750A1 (en) * | 2002-12-13 | 2004-07-01 | Corus Aluminium Walzprodukte Gmbh | Brazing sheet product having a clad layer and a coated layer of iron alloy and method of its manufacture |
-
1991
- 1991-07-01 JP JP16045291A patent/JPH0510137A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5775099A (en) * | 1994-04-12 | 1998-07-07 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Method of purifying the exhaust of an internal combustion engine |
| WO1996022457A1 (fr) * | 1995-01-20 | 1996-07-25 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Procede de nettoyage des gaz d'echappement pour moteur a combustion interne |
| KR100308100B1 (ko) * | 1997-04-17 | 2001-12-17 | 나까무라히로까즈 | 통내분사엔진의피스톤 |
| WO2004054750A1 (en) * | 2002-12-13 | 2004-07-01 | Corus Aluminium Walzprodukte Gmbh | Brazing sheet product having a clad layer and a coated layer of iron alloy and method of its manufacture |
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