JPH05296048A - 筒内直接噴射式火花点火機関 - Google Patents
筒内直接噴射式火花点火機関Info
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- JPH05296048A JPH05296048A JP4119874A JP11987492A JPH05296048A JP H05296048 A JPH05296048 A JP H05296048A JP 4119874 A JP4119874 A JP 4119874A JP 11987492 A JP11987492 A JP 11987492A JP H05296048 A JPH05296048 A JP H05296048A
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- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F3/00—Pistons
- F02F3/26—Pistons having combustion chamber in piston head
-
- 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
- F02B23/00—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
- F02B23/08—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition
- F02B23/10—Other 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
- F02B23/104—Other 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
-
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- 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
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- 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)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 噴射燃料がピストン壁面に衝突した後ピスト
ン上方空間に液滴のまま飛散してＨＣ排出が増加するこ
とを防止する。 【構成】 ピストン頂部に凹部２４を設け、この凹部の
側壁３０の高さ方向中央部に、プラグポケット２６から
スワールと逆行する方向に周方向に延びる蒸発燃料案内
溝３４を設け、該案内溝３４の上方に上部側壁面４０を
下方に下部側壁面４４を設け、噴射期間の比較的早期に
噴射された燃料を上部側壁面４０にあて、比較的後期に
噴射された燃料を下部側壁面４４にあてるようにした。
噴射燃料の全量が凹部２４内に噴射され、良好に蒸発さ
れ、かつ着火用混合気も形成されるので、ピストン上方
への液滴燃料の飛散が防止される。
ン上方空間に液滴のまま飛散してＨＣ排出が増加するこ
とを防止する。 【構成】 ピストン頂部に凹部２４を設け、この凹部の
側壁３０の高さ方向中央部に、プラグポケット２６から
スワールと逆行する方向に周方向に延びる蒸発燃料案内
溝３４を設け、該案内溝３４の上方に上部側壁面４０を
下方に下部側壁面４４を設け、噴射期間の比較的早期に
噴射された燃料を上部側壁面４０にあて、比較的後期に
噴射された燃料を下部側壁面４４にあてるようにした。
噴射燃料の全量が凹部２４内に噴射され、良好に蒸発さ
れ、かつ着火用混合気も形成されるので、ピストン上方
への液滴燃料の飛散が防止される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、燃料を筒内に直接噴射
し、燃焼室壁面で燃料を蒸発せしめ、点火プラグによっ
て着火し、火炎を蒸発燃料に伝播せしめる方式の内燃機
関、いわゆる筒内直接噴射式火花点火機関に関する。
し、燃焼室壁面で燃料を蒸発せしめ、点火プラグによっ
て着火し、火炎を蒸発燃料に伝播せしめる方式の内燃機
関、いわゆる筒内直接噴射式火花点火機関に関する。
【０００２】
【従来の技術】本出願人は、点火プラグ近傍から燃焼室
全域への火炎伝播を円滑にするために、特願平２−２１
０４６０号において、図６に示すように、ピストン頂部
に、浅い凹部の浅皿部２と深い凹部の深皿部４とを設
け、さらに浅皿部と深皿部との間に、浅皿部よりは深く
深皿部よりは浅い、かつ平坦な底面とその外周から立上
る側壁を有する外縁部６を設け、機関の中負荷運転時に
外縁部に向けて燃料８を噴射するようにした、筒内直接
噴射式火花点火機関を提案した。
全域への火炎伝播を円滑にするために、特願平２−２１
０４６０号において、図６に示すように、ピストン頂部
に、浅い凹部の浅皿部２と深い凹部の深皿部４とを設
け、さらに浅皿部と深皿部との間に、浅皿部よりは深く
深皿部よりは浅い、かつ平坦な底面とその外周から立上
る側壁を有する外縁部６を設け、機関の中負荷運転時に
外縁部に向けて燃料８を噴射するようにした、筒内直接
噴射式火花点火機関を提案した。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の従来筒
内直接噴射式火花点火機関には次の問題があった。すな
わち、外縁部底面が平坦な水平面からなり、外縁部側壁
面が高さの低い鉛直面からなるため、外縁部底面に噴射
された燃料は、外縁部側壁を乗り上げて、上方に飛散す
る。この飛散燃料は、まだ液滴状で、拡散していないた
め、火炎伝播が行われず、未燃ＨＣとして排出されてし
まうほか、スモークの発生原因となったり、飛散が点火
栓方向となった燃料は、点火栓に付着し、プラグくすぶ
りの原因となる。
内直接噴射式火花点火機関には次の問題があった。すな
わち、外縁部底面が平坦な水平面からなり、外縁部側壁
面が高さの低い鉛直面からなるため、外縁部底面に噴射
された燃料は、外縁部側壁を乗り上げて、上方に飛散す
る。この飛散燃料は、まだ液滴状で、拡散していないた
め、火炎伝播が行われず、未燃ＨＣとして排出されてし
まうほか、スモークの発生原因となったり、飛散が点火
栓方向となった燃料は、点火栓に付着し、プラグくすぶ
りの原因となる。
【０００４】本発明の目的は、燃焼室から液滴状の燃料
が飛散して出ることを抑制し、未燃ＨＣの排出および点
火栓くすぶりを抑制できる筒内直接噴射式火花点火機関
を提供することにある。
が飛散して出ることを抑制し、未燃ＨＣの排出および点
火栓くすぶりを抑制できる筒内直接噴射式火花点火機関
を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明によ
れば、次の筒内直接噴射式火花点火機関によって達成さ
れる。すなわち、シリンダと、該シリンダ内に往復動可
能に設けられ、上方に開口し内部に燃焼室を郭定する凹
部と該凹部に横方向に開口するプラグポケットとを頂部
に有するピストンと、前記ピストンの上方に設けられた
シリンダヘッドと、前記プラグポケットの上方で前記シ
リンダヘッドに固定された点火プラグと、前記ピストン
の外周部上方で前記シリンダヘッドに固定された燃料噴
射ノズルと、を備えた筒内直接噴射式火花点火機関であ
って、前記ピストンの凹部は、底壁と該底壁からピスト
ン頂面まで延びる側壁を有し、該側壁は、該側壁の高さ
方向中央部分で前記プラグポケットからスワールと逆行
する方向に凹部周方向に延びる蒸発燃料案内溝と、該蒸
発燃料案内溝の上方に位置し斜め下方に向けられた上部
側壁面と、前記蒸発燃料案内溝の下方に位置し上端が前
記上部側壁面の下部の接線の延長線より凹部半径方向外
側に設けられた下部側壁面と、を有しており、前記燃料
噴射ノズルは、その燃料噴射タイミングを、比較的早期
に噴射された燃料が前記上部側壁面に向けて噴射され後
期に噴射された燃料が前記蒸発燃料案内溝に向けて噴射
されるように定められている、筒内直接噴射式火花点火
機関。
れば、次の筒内直接噴射式火花点火機関によって達成さ
れる。すなわち、シリンダと、該シリンダ内に往復動可
能に設けられ、上方に開口し内部に燃焼室を郭定する凹
部と該凹部に横方向に開口するプラグポケットとを頂部
に有するピストンと、前記ピストンの上方に設けられた
シリンダヘッドと、前記プラグポケットの上方で前記シ
リンダヘッドに固定された点火プラグと、前記ピストン
の外周部上方で前記シリンダヘッドに固定された燃料噴
射ノズルと、を備えた筒内直接噴射式火花点火機関であ
って、前記ピストンの凹部は、底壁と該底壁からピスト
ン頂面まで延びる側壁を有し、該側壁は、該側壁の高さ
方向中央部分で前記プラグポケットからスワールと逆行
する方向に凹部周方向に延びる蒸発燃料案内溝と、該蒸
発燃料案内溝の上方に位置し斜め下方に向けられた上部
側壁面と、前記蒸発燃料案内溝の下方に位置し上端が前
記上部側壁面の下部の接線の延長線より凹部半径方向外
側に設けられた下部側壁面と、を有しており、前記燃料
噴射ノズルは、その燃料噴射タイミングを、比較的早期
に噴射された燃料が前記上部側壁面に向けて噴射され後
期に噴射された燃料が前記蒸発燃料案内溝に向けて噴射
されるように定められている、筒内直接噴射式火花点火
機関。
【０００６】
【作用】上記本発明の内燃機関は、従来内燃機関のよう
な浅皿部、外縁部をもたず、従来内燃機関の浅皿部、外
縁部の機能、すなわち比較的早期に噴射された燃料の蒸
発促進の機能を、凹部の側壁に行わさせ、燃料を凹部内
にて蒸発、燃焼させるようにする。このため、液滴燃料
が凹部の外に飛散するような状態は生じず、未燃燃料の
排出、点火栓くすぶり等が抑制される。
な浅皿部、外縁部をもたず、従来内燃機関の浅皿部、外
縁部の機能、すなわち比較的早期に噴射された燃料の蒸
発促進の機能を、凹部の側壁に行わさせ、燃料を凹部内
にて蒸発、燃焼させるようにする。このため、液滴燃料
が凹部の外に飛散するような状態は生じず、未燃燃料の
排出、点火栓くすぶり等が抑制される。
【０００７】さらに詳しくは、噴射時期のうち早期に噴
射された燃料は主に上部側壁面に衝突し、後期に噴射さ
れた燃料は主に蒸発燃料案内溝に衝突する。上部側壁面
にあたった燃料は、大部分が上部側壁面に沿って下方に
流れ上部側壁面の下端で上部側壁面から離れ、蒸発燃料
案内溝に入ることなく下部側壁面に再衝突し、比較的長
い時間をかけて十分に壁面蒸発し、スワールにのって凹
部内を旋回する。したがって、凹部をほとんど出ること
なく、適度な濃さで、円滑な火炎伝播の下に、ほぼ完全
燃焼する。
射された燃料は主に上部側壁面に衝突し、後期に噴射さ
れた燃料は主に蒸発燃料案内溝に衝突する。上部側壁面
にあたった燃料は、大部分が上部側壁面に沿って下方に
流れ上部側壁面の下端で上部側壁面から離れ、蒸発燃料
案内溝に入ることなく下部側壁面に再衝突し、比較的長
い時間をかけて十分に壁面蒸発し、スワールにのって凹
部内を旋回する。したがって、凹部をほとんど出ること
なく、適度な濃さで、円滑な火炎伝播の下に、ほぼ完全
燃焼する。
【０００８】蒸発燃料案内溝にあたった燃料は、壁面蒸
発しつつ、溝で案内されてプラグポケットに導かれ、比
較的濃い、したがって着火性の良好な混合気を、点火栓
に供給する。したがって、着火性も良好である。上部側
壁面に衝突した燃料が下部側壁面に飛行するときに、蒸
発燃料案内溝に入ることはほとんど無いので、点火プラ
グに導かれる混合気は濃すぎることもなく、点火栓くす
ぶりを生じることはない。
発しつつ、溝で案内されてプラグポケットに導かれ、比
較的濃い、したがって着火性の良好な混合気を、点火栓
に供給する。したがって、着火性も良好である。上部側
壁面に衝突した燃料が下部側壁面に飛行するときに、蒸
発燃料案内溝に入ることはほとんど無いので、点火プラ
グに導かれる混合気は濃すぎることもなく、点火栓くす
ぶりを生じることはない。
【０００９】
【実施例】以下に、本発明に係る筒内直接噴射式火花点
火機関の望ましい実施例を、図１〜図５を参照して説明
する。図１〜図３に示すように、筒内直接噴射式火花点
火機関１０は、シリンダ１２と、ピストン１４と、シリ
ンダヘッド１６と、点火プラグ１８と、燃料噴射ノズル
２０を有する。
火機関の望ましい実施例を、図１〜図５を参照して説明
する。図１〜図３に示すように、筒内直接噴射式火花点
火機関１０は、シリンダ１２と、ピストン１４と、シリ
ンダヘッド１６と、点火プラグ１８と、燃料噴射ノズル
２０を有する。
【００１０】ピストン１４は、シリンダ１２内に往復動
可能に設けられている。ピストン１４は、その頂部２２
に、内部に燃焼室を郭成する凹部２４と、ピストン１４
が上死点近傍に上昇したときに点火プラグ１８の下端部
を干渉しないように受入れるプラグポケット２６とを有
している。凹部２４は上方に開口し、プラグポケット２
６は上方に開口するとともに凹部２４に横方向から開口
して連通している。プラグポケット２６の深さは凹部２
４の深さよりは浅い。
可能に設けられている。ピストン１４は、その頂部２２
に、内部に燃焼室を郭成する凹部２４と、ピストン１４
が上死点近傍に上昇したときに点火プラグ１８の下端部
を干渉しないように受入れるプラグポケット２６とを有
している。凹部２４は上方に開口し、プラグポケット２
６は上方に開口するとともに凹部２４に横方向から開口
して連通している。プラグポケット２６の深さは凹部２
４の深さよりは浅い。
【００１１】シリンダヘッド１６はシリンダ１２に固定
され、ピストン１４上方の空間を覆う。点火プラグ１８
はシリンダヘッド１６に固定され、ピストン１４の軸芯
近傍の上方に位置している。点火プラグ１８の下端部は
シリンダヘッド下面から下方に突出している。
され、ピストン１４上方の空間を覆う。点火プラグ１８
はシリンダヘッド１６に固定され、ピストン１４の軸芯
近傍の上方に位置している。点火プラグ１８の下端部は
シリンダヘッド下面から下方に突出している。
【００１２】燃料噴射ノズル２０はシリンダヘッド１６
に固定されており、ピストン１４の外周部の上方に位置
している。燃料噴射ノズル２０は下端部に燃料噴孔を有
しており、そこから噴射された燃料はピストン１４に向
かう。
に固定されており、ピストン１４の外周部の上方に位置
している。燃料噴射ノズル２０は下端部に燃料噴孔を有
しており、そこから噴射された燃料はピストン１４に向
かう。
【００１３】プラグポケット２６は点火プラグ１８の直
下にあるので、ピストン軸芯近傍に位置する。凹部２４
の軸芯はピストン軸芯から燃料噴射ノズル側にオフセッ
トしている。したがって、凹部２４はピストン平面視で
みたときに、ピストン中心から偏芯している。また、凹
部２４の軸芯は、点火プラグ軸芯と燃料噴射ノズル軸芯
を結ぶ直線に対して該直線と直交方向に、燃料噴射方向
と反対方向にずらされており、噴射燃料飛行距離を短か
くして燃料の空中飛散を小にしてある。
下にあるので、ピストン軸芯近傍に位置する。凹部２４
の軸芯はピストン軸芯から燃料噴射ノズル側にオフセッ
トしている。したがって、凹部２４はピストン平面視で
みたときに、ピストン中心から偏芯している。また、凹
部２４の軸芯は、点火プラグ軸芯と燃料噴射ノズル軸芯
を結ぶ直線に対して該直線と直交方向に、燃料噴射方向
と反対方向にずらされており、噴射燃料飛行距離を短か
くして燃料の空中飛散を小にしてある。
【００１４】凹部２４の形状は、凹部軸方向視で円形で
あり、凹部軸芯を含む平面に沿う断面視では、凹部軸芯
と直交する平坦な中央部を有する底壁２８と、該底壁２
８の外周からピストン頂面３２まで延びる側壁３０とか
らなるボール形状となっている。
あり、凹部軸芯を含む平面に沿う断面視では、凹部軸芯
と直交する平坦な中央部を有する底壁２８と、該底壁２
８の外周からピストン頂面３２まで延びる側壁３０とか
らなるボール形状となっている。
【００１５】凹部２４の側壁３０には、側壁３０の高さ
方向中央部分で、プラグポケット２６から凹部内スワー
ルの方向と逆行する方向に延びる蒸発燃料案内溝３４が
形成されている。蒸発燃料案内溝３４は、側壁３０の壁
面より、凹部外周側に凹んでおり、蒸発燃料案内溝３４
の壁面で壁面蒸発した蒸発燃料を、溝からなるべく出さ
ないようにして、スワールにつれてプラグポケット２６
まで運び、着火性の良い比較的濃い混合気を点火プラグ
部位に供給する。蒸発燃料案内溝３４は、たとえば、凹
部軸芯に対して直交する溝底面３６と、溝底面３６の奥
側端と側壁３０の壁面をつなぐ斜めに延びる溝側面３８
とを有する。溝底面３６のプラグポケット側端部は、プ
ラグポケット２６の底面と同レベルかそれより上方にあ
って、溝に案内されてきた混合気をプラグポケット２６
に導入する。
方向中央部分で、プラグポケット２６から凹部内スワー
ルの方向と逆行する方向に延びる蒸発燃料案内溝３４が
形成されている。蒸発燃料案内溝３４は、側壁３０の壁
面より、凹部外周側に凹んでおり、蒸発燃料案内溝３４
の壁面で壁面蒸発した蒸発燃料を、溝からなるべく出さ
ないようにして、スワールにつれてプラグポケット２６
まで運び、着火性の良い比較的濃い混合気を点火プラグ
部位に供給する。蒸発燃料案内溝３４は、たとえば、凹
部軸芯に対して直交する溝底面３６と、溝底面３６の奥
側端と側壁３０の壁面をつなぐ斜めに延びる溝側面３８
とを有する。溝底面３６のプラグポケット側端部は、プ
ラグポケット２６の底面と同レベルかそれより上方にあ
って、溝に案内されてきた混合気をプラグポケット２６
に導入する。
【００１６】側壁３０のうち、蒸発燃料案内溝３４より
上方に位置する上部側壁面４０は斜め下方に向けられて
おり、凹部内側に向って凹状となるように若干湾曲して
いる。上部側壁面４０は、エッジ部４２を介して溝側面
３８に連らなっており、エッジ部４２は燃料が上部側壁
面４０に沿って下方に流れるとき上部側壁面下端での剥
離をよくする。上部側壁面４０の下端部の接線は、下方
にいくに従って凹部軸芯から離れる方向に、傾斜してい
る。
上方に位置する上部側壁面４０は斜め下方に向けられて
おり、凹部内側に向って凹状となるように若干湾曲して
いる。上部側壁面４０は、エッジ部４２を介して溝側面
３８に連らなっており、エッジ部４２は燃料が上部側壁
面４０に沿って下方に流れるとき上部側壁面下端での剥
離をよくする。上部側壁面４０の下端部の接線は、下方
にいくに従って凹部軸芯から離れる方向に、傾斜してい
る。
【００１７】側壁３０のうち、蒸発燃料案内溝３４より
下方に位置する下部側壁面４４は、斜め上方に向って凹
となるように湾曲している。下部側壁面４４の上端部
は、上部側壁面４０の下端部と平行とされており、上部
側壁面４０の下端部の接線の延長線より△ｘだけ凹部半
径方向外側に位置する。これによって、上部側壁面４０
の下端部から剥離して、該下端部の接線方向に飛行する
燃料は、蒸発燃料案内溝３４に入ることなく下部側壁面
４４まで飛んできて下部側壁面４４に衝突するようにな
る。
下方に位置する下部側壁面４４は、斜め上方に向って凹
となるように湾曲している。下部側壁面４４の上端部
は、上部側壁面４０の下端部と平行とされており、上部
側壁面４０の下端部の接線の延長線より△ｘだけ凹部半
径方向外側に位置する。これによって、上部側壁面４０
の下端部から剥離して、該下端部の接線方向に飛行する
燃料は、蒸発燃料案内溝３４に入ることなく下部側壁面
４４まで飛んできて下部側壁面４４に衝突するようにな
る。
【００１８】下部側壁面４４の下端部は凹部軸芯と直交
方向に延び、凹部底壁２８より上方に位置する。底壁２
８の外周部は上方に湾曲しており、エッジ部４６を介し
て下部側壁面４４の下端に接続している。エッジ部４６
は液状燃料が中央部側に流れるときに燃料を微細化し、
燃料が液状のまま中央部に集まるのを防止する。
方向に延び、凹部底壁２８より上方に位置する。底壁２
８の外周部は上方に湾曲しており、エッジ部４６を介し
て下部側壁面４４の下端に接続している。エッジ部４６
は液状燃料が中央部側に流れるときに燃料を微細化し、
燃料が液状のまま中央部に集まるのを防止する。
【００１９】燃料噴射ノズル２０の燃料噴射タイミング
は、図４に示す通りである。すなわち、燃料の噴射終了
時期は負荷に関係なく一定であるが、噴射開始時期は、
高負荷程多量の燃料を噴射しなければならないので、高
負荷程早められる。内燃機関の軽、中、高負荷運転時に
おいて、燃料噴射期間の比較的早期に噴射された燃料
は、ピストンが十分に上昇していないから、上部側壁面
４０に衝突し、燃料噴射期間の比較的後期に噴射された
燃料は、ピストンが前記状態より上昇しているから、蒸
発燃料案内溝３４に衝突する。また、内燃機関の極く軽
負荷運転時においては、燃料噴射期間に噴射された燃料
は、ほぼ全量が蒸発燃料案内溝３４に衝突する。
は、図４に示す通りである。すなわち、燃料の噴射終了
時期は負荷に関係なく一定であるが、噴射開始時期は、
高負荷程多量の燃料を噴射しなければならないので、高
負荷程早められる。内燃機関の軽、中、高負荷運転時に
おいて、燃料噴射期間の比較的早期に噴射された燃料
は、ピストンが十分に上昇していないから、上部側壁面
４０に衝突し、燃料噴射期間の比較的後期に噴射された
燃料は、ピストンが前記状態より上昇しているから、蒸
発燃料案内溝３４に衝突する。また、内燃機関の極く軽
負荷運転時においては、燃料噴射期間に噴射された燃料
は、ほぼ全量が蒸発燃料案内溝３４に衝突する。
【００２０】点火プラグ１８の点火タイミングは、図４
に示す通りである。すなわち、高負荷程、燃料噴射量が
多いから混合気は濃くなり、燃焼速度が早くなるので、
要求点火タイミングが遅くてよくなるので、高負荷程、
点火タイミングを遅くしてある。
に示す通りである。すなわち、高負荷程、燃料噴射量が
多いから混合気は濃くなり、燃焼速度が早くなるので、
要求点火タイミングが遅くてよくなるので、高負荷程、
点火タイミングを遅くしてある。
【００２１】つぎに、作用を説明する。軽、中、高負荷
時において比較的早期に噴射され上部側壁面４０に付着
した燃料の流れ方向は、図３に示すように、２つの成分
に分解できる。そのうちの１つの成分はスワール流Ｓ
（図１参照）に沿った方向Ｈであり、他の１つの成分は
上部側壁面４０から下部側壁面４４に向かう方向Ｖとな
る。
時において比較的早期に噴射され上部側壁面４０に付着
した燃料の流れ方向は、図３に示すように、２つの成分
に分解できる。そのうちの１つの成分はスワール流Ｓ
（図１参照）に沿った方向Ｈであり、他の１つの成分は
上部側壁面４０から下部側壁面４４に向かう方向Ｖとな
る。
【００２２】その結果、一部の、小量の燃料は、上部側
壁面４０に付着した後、壁面からの加熱により蒸発しな
がら、スワール流Ｓとともにプラグポケット２６の方向
に移動するが、残りの大量の燃料は、上部側壁面４０の
下端で上部側壁面４０から剥離し、下部側壁面４４に向
って飛び、下部側壁面４４に再付着する。
壁面４０に付着した後、壁面からの加熱により蒸発しな
がら、スワール流Ｓとともにプラグポケット２６の方向
に移動するが、残りの大量の燃料は、上部側壁面４０の
下端で上部側壁面４０から剥離し、下部側壁面４４に向
って飛び、下部側壁面４４に再付着する。
【００２３】この時、上部側壁面４０の下端部の接線の
延長線と下部側壁面４４の上端部との間にクリアランス
△ｘが設けられているため、大部分の燃料は、蒸発燃料
案内溝３４に入ることなく、下部側壁面４４に到る。ま
た、下部側壁面４４はプラグポケット２６より下方で周
方向に延びているため、下部側壁面４４に付着して蒸発
した燃料は、大部分がプラグポケット２６に入ることな
く、スワールＳにのって凹部２４内を旋回する。
延長線と下部側壁面４４の上端部との間にクリアランス
△ｘが設けられているため、大部分の燃料は、蒸発燃料
案内溝３４に入ることなく、下部側壁面４４に到る。ま
た、下部側壁面４４はプラグポケット２６より下方で周
方向に延びているため、下部側壁面４４に付着して蒸発
した燃料は、大部分がプラグポケット２６に入ることな
く、スワールＳにのって凹部２４内を旋回する。
【００２４】一方、軽、中、高負荷時において比較的後
期に噴射された燃料、および極く軽負荷時において噴射
された燃料は、蒸発燃料案内溝３４の壁面に付着した
後、蒸発し、スワールＳにつれ流れしてプラグポケット
２６に流入し、比較的濃い混合気となって、着火源とな
る。
期に噴射された燃料、および極く軽負荷時において噴射
された燃料は、蒸発燃料案内溝３４の壁面に付着した
後、蒸発し、スワールＳにつれ流れしてプラグポケット
２６に流入し、比較的濃い混合気となって、着火源とな
る。
【００２５】図５は、本発明における、たとえば、軽、
中、高負荷時の、燃焼のメカニズムを模式化したもので
あり、噴射された燃料を時間的（クランク角度）に９分
割して示している。部分Ｐ1 〜Ｐ7 は上部側壁面４０に
衝突した後下部側壁面４４に到る。部分Ｐ8 およびＰ9
の燃料は、蒸発燃料案内溝３４に付着した後、蒸発燃料
案内溝３４に沿ってプラグポケット２６に流入し、点火
され、初期火炎核を形成する。すなわち、最も後期に噴
射され混合気化した燃料が着火源となる。
中、高負荷時の、燃焼のメカニズムを模式化したもので
あり、噴射された燃料を時間的（クランク角度）に９分
割して示している。部分Ｐ1 〜Ｐ7 は上部側壁面４０に
衝突した後下部側壁面４４に到る。部分Ｐ8 およびＰ9
の燃料は、蒸発燃料案内溝３４に付着した後、蒸発燃料
案内溝３４に沿ってプラグポケット２６に流入し、点火
され、初期火炎核を形成する。すなわち、最も後期に噴
射され混合気化した燃料が着火源となる。
【００２６】一方、部分Ｐ1 〜Ｐ7 の燃料は、順次蒸発
し混合気化するが、下部側壁面４４に沿って流れるた
め、点火時期を適当に選ぶことによって、大部分がプラ
グポケット２６の下方を通過した後、火炎核を形成す
る。その結果、プラグポケット２６部位のＰ8 およびＰ
9 の火炎核からの距離は最初に噴射された部分Ｐ1 が最
も遠く、後に噴射された部分Ｐ7 が最も近く、火炎伝播
は部分Ｐ7 から部分Ｐ1 に向けて進行する。
し混合気化するが、下部側壁面４４に沿って流れるた
め、点火時期を適当に選ぶことによって、大部分がプラ
グポケット２６の下方を通過した後、火炎核を形成す
る。その結果、プラグポケット２６部位のＰ8 およびＰ
9 の火炎核からの距離は最初に噴射された部分Ｐ1 が最
も遠く、後に噴射された部分Ｐ7 が最も近く、火炎伝播
は部分Ｐ7 から部分Ｐ1 に向けて進行する。
【００２７】また、この時、各部分の混合気の活性化
は、時間の最も長い部分Ｐ1 が最も進み、部分Ｐ7 が最
も遅れるため、燃焼速度は徐々に増大する。しかし、ご
く初期に噴射された燃料は、空燃比がリーン化するため
燃焼速度を減少させる。
は、時間の最も長い部分Ｐ1 が最も進み、部分Ｐ7 が最
も遅れるため、燃焼速度は徐々に増大する。しかし、ご
く初期に噴射された燃料は、空燃比がリーン化するため
燃焼速度を減少させる。
【００２８】図４は、負荷に対する燃料噴射時期、点火
時期の関係を示したものであるが、負荷が増し燃料噴射
量が増加するに従い噴射開始時期を進めることによっ
て、蒸発燃料案内溝３４に流入する燃料量を、常に一定
範囲内におさめ、ポケット内オーバリッチによるプラグ
くすぶりの防止とオーバリーンによる失火の防止を両立
させている。また、低負荷側での噴射、点火インタバル
過大によるオーバリーン化とこのオーバリーン化による
ＨＣ排出を防止し、かつ高負荷側での蒸発、活性化時間
の確保と液滴残留によるスモーク発生防止を行ってい
る。
時期の関係を示したものであるが、負荷が増し燃料噴射
量が増加するに従い噴射開始時期を進めることによっ
て、蒸発燃料案内溝３４に流入する燃料量を、常に一定
範囲内におさめ、ポケット内オーバリッチによるプラグ
くすぶりの防止とオーバリーンによる失火の防止を両立
させている。また、低負荷側での噴射、点火インタバル
過大によるオーバリーン化とこのオーバリーン化による
ＨＣ排出を防止し、かつ高負荷側での蒸発、活性化時間
の確保と液滴残留によるスモーク発生防止を行ってい
る。
【００２９】
【発明の効果】本発明によれは次の効果を得る。 （１）凹部側壁に、高さ方向中央部に蒸発燃料案内溝を
設けるとともにその上方に上部側壁面を下方に下部側壁
面を設け、噴射期間の比較的早期に噴射された燃料を上
部側壁面にあて比較的後期に噴射された燃料を下部側壁
面にあてるように噴射タイミングを設定したので、全燃
料が凹部内で蒸発、燃焼され、液状燃料が凹部からピス
トン上方に飛散して出ることが防止され、未燃ＨＣの排
出、スモークの発生、点火くずぶり等が防止される。
設けるとともにその上方に上部側壁面を下方に下部側壁
面を設け、噴射期間の比較的早期に噴射された燃料を上
部側壁面にあて比較的後期に噴射された燃料を下部側壁
面にあてるように噴射タイミングを設定したので、全燃
料が凹部内で蒸発、燃焼され、液状燃料が凹部からピス
トン上方に飛散して出ることが防止され、未燃ＨＣの排
出、スモークの発生、点火くずぶり等が防止される。
【００３０】（２）後期噴射燃料を着火源とし、早期噴
射燃料に十分な蒸発、活性化の時間を与えたため、点火
時点での燃料液滴の残留を防止し、スモークの発生なら
びに拡散燃焼に伴なう等容度の低下、排気温の上昇を防
止できる。
射燃料に十分な蒸発、活性化の時間を与えたため、点火
時点での燃料液滴の残留を防止し、スモークの発生なら
びに拡散燃焼に伴なう等容度の低下、排気温の上昇を防
止できる。
【図１】本発明の一実施例に係る筒内直接噴射式火花点
火機関の平面図である。
火機関の平面図である。
【図２】図１の筒内直接噴射式火花点火機関の断面図で
ある。
ある。
【図３】図２のうち凹部近傍の部分拡大断面図である。
【図４】本発明における燃料噴射、点火と負荷との関係
図である。
図である。
【図５】本発明における、噴射率、蒸発率、燃焼率対ク
ランク角度図である。
ランク角度図である。
【図６】特願平２−２１０４６０号公報にて提案した従
来型内燃機関の概略断面図である。
来型内燃機関の概略断面図である。
１０ 筒内直接噴射式火花点火機関 １２ シリンダ １４ ピストン １６ シリンダヘッド １８ 点火プラグ ２０ 燃料噴射ノズル ２２ ピストンの頂部 ２４ 凹部 ２６ プラグポケット ２８ 凹部の底壁 ３０ 凹部の側壁 ３２ ピストンの頂面 ３４ 蒸発燃料案内溝 ３６ 溝底面 ３８ 溝側面 ４０ 上部側壁面 ４２ エッジ部 ４４ 下部側壁面 ４６ エッジ部
Claims (1)
- 【請求項１】 シリンダと、 該シリンダ内に往復動可能に設けられ、上方に開口し内
部に燃焼室を郭定する凹部と該凹部に横方向に開口する
プラグポケットとを頂部に有するピストンと、 前記ピストンの上方に設けられたシリンダヘッドと、 前記プラグポケットの上方で前記シリンダヘッドに固定
された点火プラグと、 前記ピストンの外周部上方で前記シリンダヘッドに固定
された燃料噴射ノズルと、を備えた筒内直接噴射式火花
点火機関であって、 前記ピストンの凹部は、底壁と該底壁からピストン頂面
まで延びる側壁を有し、該側壁は、該側壁の高さ方向中
央部分で前記プラグポケットからスワールと逆行する方
向に凹部周方向に延びる蒸発燃料案内溝と、該蒸発燃料
案内溝の上方に位置し斜め下方に向けられた上部側壁面
と、前記蒸発燃料案内溝の下方に位置し上端が前記上部
側壁面の下部の接線の延長線より凹部半径方向外側に設
けられた下部側壁面と、を有しており、 前記燃料噴射ノズルは、その燃料噴射タイミングを、比
較的早期に噴射された燃料が前記上部側壁面に向けて噴
射され後期に噴射された燃料が前記蒸発燃料案内溝に向
けて噴射されるように定められている、ことを特徴とす
る筒内直接噴射式火花点火機関。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4119874A JPH05296048A (ja) | 1992-04-15 | 1992-04-15 | 筒内直接噴射式火花点火機関 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4119874A JPH05296048A (ja) | 1992-04-15 | 1992-04-15 | 筒内直接噴射式火花点火機関 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05296048A true JPH05296048A (ja) | 1993-11-09 |
Family
ID=14772390
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4119874A Pending JPH05296048A (ja) | 1992-04-15 | 1992-04-15 | 筒内直接噴射式火花点火機関 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05296048A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11182251A (ja) * | 1997-12-22 | 1999-07-06 | Nissan Motor Co Ltd | 筒内噴射式内燃機関のピストン |
| EP1245819A3 (en) * | 2001-03-30 | 2003-06-04 | Mazda Motor Corporation | Direct-injection spark-ignition engine |
| JP2014202182A (ja) * | 2013-04-09 | 2014-10-27 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の熱発生率波形作成装置および燃焼状態診断装置 |
-
1992
- 1992-04-15 JP JP4119874A patent/JPH05296048A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11182251A (ja) * | 1997-12-22 | 1999-07-06 | Nissan Motor Co Ltd | 筒内噴射式内燃機関のピストン |
| EP1245819A3 (en) * | 2001-03-30 | 2003-06-04 | Mazda Motor Corporation | Direct-injection spark-ignition engine |
| US6684848B2 (en) | 2001-03-30 | 2004-02-03 | Mazda Motor Corporation | Direct-injection spark-ignition engine |
| JP2014202182A (ja) * | 2013-04-09 | 2014-10-27 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の熱発生率波形作成装置および燃焼状態診断装置 |
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