JPH05231154A - 筒内噴射式内燃機関 - Google Patents

筒内噴射式内燃機関

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JPH05231154A
JPH05231154A JP4039594A JP3959492A JPH05231154A JP H05231154 A JPH05231154 A JP H05231154A JP 4039594 A JP4039594 A JP 4039594A JP 3959492 A JP3959492 A JP 3959492A JP H05231154 A JPH05231154 A JP H05231154A
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JP
Japan
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fuel
wall surface
bottom wall
plug
pocket
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Pending
Application number
JP4039594A
Other languages
English (en)
Inventor
Takanobu Ueda
貴宣 植田
Shizuo Sasaki
靜夫 佐々木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP4039594A priority Critical patent/JPH05231154A/ja
Publication of JPH05231154A publication Critical patent/JPH05231154A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B23/00Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
    • F02B23/08Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition
    • F02B23/10Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition with separate admission of air and fuel into cylinder
    • F02B23/104Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition with separate admission of air and fuel into cylinder the injector being placed on a side position of the cylinder
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F3/00Pistons 
    • F02F3/26Pistons  having combustion chamber in piston head
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02B23/00Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
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    • F02B2023/103Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition with separate admission of air and fuel into cylinder the injector having a multi-hole nozzle for generating multiple sprays
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02B2023/108Swirl flow, i.e. the axis of rotation of the main charge flow motion is vertical
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    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
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    • YGENERAL 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
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    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Abstract

(57)【要約】 【目的】 未燃HCの発生を抑制すると共に点火栓がく
すぶるのを阻止する。 【構成】 ピストン2の頂面上に浅皿部7と深皿部9と
を形成する。浅皿部7と深皿部9の接続部に深皿部9の
周辺方向に向けて延びる断面L字形の段部10を形成
し、段部10の底壁面と深皿部9の接続部にプラグポケ
ット11を形成する。機関中負荷運転時に燃料噴射弁6
から段部10の底壁面内縁に向けて燃料F1,F2 を噴
射する。段部10の底壁面の巾を噴射燃料F1 ,F2
衝突位置からプラグポケット11に向けて徐々に増大さ
せる。

Description

【発明の詳細な説明】
【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。
【0002】
【従来の技術】ピストン頂面上に浅皿部を形成すると共
に浅皿部の底壁面上の一部に深皿部を形成し、浅皿部と
深皿部の接続部に深皿部の周辺方向に向けて延びる断面
L字形の段部を形成し、この段部の底壁面と深皿部の接
続部にプラグポケットを形成し、機関中負荷運転時にプ
ラグポケットから深皿部の周辺方向に間隔を隔てた段部
底壁面の内縁に向けて燃料を噴射する燃料噴射弁を具備
すると共に段部底壁面内縁に衝突した燃料がプラグポケ
ットに向かうように燃料噴射弁の噴射方向を定め、プラ
グポケット内に形成された混合気を点火栓により着火せ
しめるようにした筒内噴射式内燃機関が本出願人により
提案されている(特願平2−210460号参照)。こ
の内燃機関では段部の底壁面がその全周に亘って比較的
巾広の一様な巾を有する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのよう
に段部底壁面をその全周に亘って比較的巾広に形成して
おくと段部底壁面の内縁に衝突して反射した噴射燃料が
段部から飛び出してしまう。このように段部から飛び出
した燃料は深皿部の外部に極めて稀薄な混合気を形成す
るがこのような稀薄な混合気には火炎が伝播せず、斯く
してこの混合気は燃焼せしめられることなく燃焼室から
排出されるので多量の未燃HCが発生するという問題を
生ずる。
【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、ピストン頂面上に浅皿部を形成す
ると共に浅皿部の底壁面上の一部に深皿部を形成し、浅
皿部と深皿部の接続部に深皿部の周辺方向に向けて延び
る断面L字形の段部を形成し、この段部の底壁面と深皿
部の接続部にプラグポケットを形成し、プラグポケット
から深皿部の周辺方向に間隔を隔てた段部底壁面の内縁
に向けて燃料を噴射する燃料噴射弁を具備すると共に段
部底壁面内縁に衝突した燃料がプラグポケットの方に向
かうように燃料噴射弁の噴射方向を定め、プラグポケッ
ト内に形成された混合気を点火栓により着火せしめるよ
うにした筒内噴射式内燃機関において、段部底壁面の巾
を噴射燃料衝突位置からプラグポケットに向けて徐々に
増大せしめるようにしている。
【0005】
【作用】噴射燃料衝突位置における段部底壁面の巾がプ
ラグポケット周りに比べて狭く形成されているので段部
底壁面内縁に衝突して反射した燃料は段部の周壁面に衝
突し、段部から飛び出すことが抑制される。
【0006】
【実施例】図1から図3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はシリンダヘッド、4は燃焼室、5はシリンダヘ
ッド3内壁面の中央部に配置された点火栓、6はシリン
ダヘッド3内壁面の周縁部に配置された燃料噴射弁6を
夫々示す。なお、図1から図3には示していないがシリ
ンダヘッド3内壁面上には吸気弁と排気弁とが配置され
ており、更に吸気ポートは吸気弁から燃焼室4内に流入
する吸入空気流によって燃焼室4内にシリンダ軸線周り
の旋回流が発生するように構成されている。
【0007】図1から図4に示すようにピストン2の頂
面上には浅皿部7が形成され、この浅皿部7の周壁面8
はピストン2頂面の周縁部に沿って円形に延びている。
一方、浅皿部7の底壁面の一部には図1に示す平面図に
おいて円形の輪郭形状を有する深皿部9が形成され、こ
の深皿部9は燃料噴射弁6の下方から点火栓5の下方ま
で延びている。また、浅皿部9の底壁面と深皿部9との
接続部には断面L字形の段部10が形成される。なお、
前述したように燃焼室4内にはシリンダ軸線回りの旋回
流が発生せしめられ、この旋回流によって深皿部9内に
は図1において矢印Sで示すような旋回流が発生する。
【0008】点火栓5下方の段部10の底壁面と深皿部
9との接続部には部分球形状をなすプラグポケット11
が形成され、このプラグポケット11から旋回流Sの上
流方向に向けて深皿部9の周辺方向に延びる燃料ガイド
溝12が深皿部9の周壁面上端部に形成される。段部1
0は図1に示す平面図において深皿部9に対し燃料噴射
弁6とは反対側に偏心した円形状の輪郭形状を有し、従
って段部10の底壁面の巾はプラグポケット11から旋
回流Sの上流側に向かうに従って次第に狭くなる。ま
た、図2および図3に示されるように段部10の周壁面
は下向きの円弧状をなす凹状断面から形成されている。
【0009】図5は燃料噴射弁6からの燃料噴射量と燃
料噴射時期を示している。なお、図5においてLは機関
負荷を示しており、θS,θEは夫々噴射開始時期と噴
射完了時期を示している。図5からわかるように機関負
荷LがL1 よりも小さい機関低負荷運転時には圧縮行程
未期に噴射量Q2 だけ燃料噴射が行われる。一方、機関
負荷LがL1 とL2 の間の機関中負荷運転時には吸気行
程中に噴射量Q1 だけ燃料噴射が行われ、圧縮行程末期
に噴射量Q2 だけ燃料噴射が行われる。即ち、機関中負
荷運転時には吸気行程と圧縮行程末期の2回に分けて燃
料噴射が行われる。また、機関負荷LがL2 よりも大き
い機関高負荷運転時には吸気行程中に噴射量Q1 だけ燃
料噴射が行われる。
【0010】図1から図3は機関低負荷運転時において
圧縮行程末期に行われる燃料噴射を示している。図1か
ら図3に示される実施例では燃料噴射弁6からは2方向
に向けて燃料噴射F1 ,F2 が行われる。これらの燃料
1 ,F2 はプラグポケット11に対し旋回流Sの上流
側に位置する燃料ガイド溝12の底壁面部に向けて噴射
され、このとき各燃料F1 ,F2 は旋回流Sの下流方向
に向けて燃料ガイド溝12に斜めに衝突する。従ってこ
のとき燃料ガイド溝12に衝突した燃料は気化しつつ燃
料ガイド溝12により案内されて慣性力によりプラグポ
ケット11に向かう。次いでこの燃料はプラグポケット
11内に流入してプラグポケット11内に混合気を形成
し、この混合気が点火栓5によって着火せしめられる。
【0011】一方、図6および図7は機関中負荷運転時
における吸気行程噴射Q1 を示している。このときには
各燃料F1 ,F2 は図6および図7に示されるように段
部10の周壁面13と浅皿部7との接続部、又は浅皿部
7上に向けて噴射される。この噴射燃料F1 ,F2 は燃
焼室4内に拡散して燃焼室4内に稀薄混合気を形成す
る。
【0012】図8から図10は機関中負荷運転時におけ
る圧縮行程噴射Q2 を示している。このときには燃料F
1 ,F2 は燃料ガイド溝12と段部10の底壁面の接続
部に向けて噴射される。このとき燃料ガイド溝12に衝
突した燃料は燃料ガイド溝12により案内されてプラグ
ポケット11内に送り込まれる。一方、このとき段部1
0の底壁面に衝突した一部の燃料は段部10の底壁面上
で反射し、一部の燃料は液状燃料の形で段部10の周壁
面13に向かい、一部の燃料は衝突時に気化せしめられ
る。
【0013】図8および図9からわかるように本発明に
よる実施例では噴射燃料F1 ,F2の衝突位置における
段部10の底壁面の巾は狭く形成されており、従って段
部10の底壁面上で反射した燃料は段部10から上方に
飛び出すことなく段部10の周壁面13に衝突すること
になる。一方、前述したように段部10の周壁面13は
下向きの円弧状をなす凹状断面形状を有しており、従っ
て段部10の内壁面13に衝突した燃料は下方に反射し
て段部10の内壁面13の外周部に向かうことになる。
従って段部10の内壁面13の内縁に衝突した大部分の
燃料は段部10から上方に飛び出すことなく段部10の
底壁面の外周部に集まることになる。
【0014】段部10の底壁面の外周部に集まった燃料
は図8の矢印Xで示されるように噴射の慣性力により段
部10の周壁面13に沿ってプラグポケット11の方に
向かう。ところで図8および図10からわかるようにプ
ラグポケット11周りの段部10の底壁面の巾はかなり
広くなっており、従ってプラグポケット11と段部10
の周壁面13間に位置する段部10の底壁面の巾も広く
なっている。従って矢印Xで示すように段部10の周壁
面13により案内されて段部10の底壁面上を流れる燃
料はプラグポケット11内に流入することなくプラグポ
ケット11の側方を通過することになる。従ってこの燃
料が点火栓5に付着することがなく、斯くして点火栓5
がくすぶるのを阻止することができることになる。ま
た、この燃料はプラグポケット11により捕獲されるこ
となく段部10の底壁面の広い範囲に亘って流れていく
ので空気利用率が高められることになる。なお、プラグ
ポケット11内の混合気が点火栓5によって着火される
とこれが着火源となって燃焼室4内に形成された稀薄混
合気が燃焼せしめられる。
【0015】一方、機関高負荷運転時には図6および図
7に示されるように段部10の周壁面と浅皿部7との接
続部、又は浅皿部7上に向けて吸気行程中に燃料F1
2が噴射され、これら噴射燃料によって燃焼室4内に
形成された均一混合気が点火栓5によって着火せしめら
れる。図11から図13は別の実施例を示す。この実施
例は燃料F1 ,F2 に加えて更にプラグポケット11に
対し旋回流Sの下流側に燃料F3 を噴射するようにした
場合を示している。この実施例では段部10は図11に
示す平面図において楕円状の輪郭形状を有し、更にこの
段部10は楕円の長径が燃料噴射弁6とプラグポケット
11とを線Si線上に位置するように配置される。この
実施例においても機関中負荷運転時には燃料F1 ,F2
は燃料ガイド溝12と段部10の底壁面との接続部に向
けて噴射されると共に、燃料F3 は深皿部9と段部10
の底壁面との接続部に向けて噴射され、段部10の底壁
面の巾は噴射燃料F1 ,F2 ,F 3 の衝突位置からプラ
グポケット11に向けて徐々に広くなるように形成され
ている。
【0016】なお、これまで述べた実施例では段部10
の底壁面の巾がプラグポケット11に向けて連続的に除
々に広くなるように形成されているが、段階的に除々に
広くなるように形成してもよい。
【0017】
【発明の効果】燃料が段部底壁面の内縁に向けて噴射さ
れたときに燃料が段部から飛び出すことが抑制されるの
で未燃HCの発生を抑制することができる。また、段部
に噴射された燃料がプラグポケット内に流入することな
く段部底壁面の全体に分散するので点火栓がくすぶるの
を阻止しつつ空気利用率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】ピストンの平面図である。
【図2】図1のII−II線に沿ってみた内燃機関の側面断
面図である。
【図3】図1のIII −III 線に沿ってみた内燃機関の側
面断面図である。
【図4】ピストンの斜視図である。
【図5】燃料噴射量と燃料噴射時期を示す線図である。
【図6】吸気行程噴射時を示すピストン頂面の平面図で
ある。
【図7】図6のVII −VII 線に沿ってみた内燃機関の側
面断面図である。
【図8】中負荷運転時における圧縮行程噴射を示すピス
トン頂面の平面図である。
【図9】図8のIX−IX線に沿ってみた内燃機関の側面断
面図である。
【図10】図8 のX−X線に沿ってみた内燃機関の側面
断面図である。
【図11】別の実施例を示すピストン頂面の平面図であ
る。
【図12】図11のXII −XII 線に沿ってみた内燃機関
の側面断面図である。
【図13】図11のXIII−XIII線に沿ってみた内燃機関
の側面断面図である。
【符号の説明】
2…ピストン 5…点火栓 6…燃料噴射弁 7…浅皿部 9…深皿部 10…段部 11…プラグポケット 12…燃料ガイド溝

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ピストン頂面上に浅皿部を形成すると共
    に浅皿部の底壁面上の一部に深皿部を形成し、浅皿部と
    深皿部の接続部に深皿部の周辺方向に向けて延びる断面
    L字形の段部を形成し、該段部の底壁面と深皿部の接続
    部にプラグポケットを形成し、プラグポケットから深皿
    部の周辺方向に間隔を隔てた該段部底壁面の内縁に向け
    て燃料を噴射する燃料噴射弁を具備すると共に該段部底
    壁面内縁に衝突した燃料がプラグポケットの方に向かう
    ように燃料噴射弁の噴射方向を定め、プラグポケット内
    に形成された混合気を点火栓により着火せしめるように
    した筒内噴射式内燃機関において、上記段部底壁面の巾
    を噴射燃料衝突位置からプラグポケットに向けて徐々に
    増大せしめるようにした筒内噴射式内燃機関。
JP4039594A 1992-02-26 1992-02-26 筒内噴射式内燃機関 Pending JPH05231154A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012021512A (ja) * 2010-07-16 2012-02-02 Isuzu Motors Ltd エンジンの燃焼室構造
JP2013068144A (ja) * 2011-09-22 2013-04-18 Hino Motors Ltd 内燃機関のピストン

Cited By (2)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012021512A (ja) * 2010-07-16 2012-02-02 Isuzu Motors Ltd エンジンの燃焼室構造
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