JPH0565850A - 内燃機関 - Google Patents
内燃機関Info
- Publication number
- JPH0565850A JPH0565850A JP22607791A JP22607791A JPH0565850A JP H0565850 A JPH0565850 A JP H0565850A JP 22607791 A JP22607791 A JP 22607791A JP 22607791 A JP22607791 A JP 22607791A JP H0565850 A JPH0565850 A JP H0565850A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piston
- cooling passage
- groove
- wall surface
- fuel injection
- 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
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F3/00—Pistons
- F02F3/16—Pistons having cooling means
- F02F3/20—Pistons having cooling means the means being a fluid flowing through or along piston
- F02F3/22—Pistons having cooling means the means being a fluid flowing through or along piston the fluid being liquid
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- Fluid Mechanics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ピストン頂面の周辺部に形成された凹溝の内
壁面を良好に冷却する。 【構成】 シリンダ軸線を傾斜させ、シリンダ軸線に対
しシリンダ軸線の傾斜方向とは反対側に位置するピスト
ン２の頂面上に凹溝１５を形成する。この凹溝１５内で
混合気を燃焼させる。ピストン２の頂部内にシリンダ軸
線回りに延びる環状の冷却通路２０を形成する。シリン
ダ軸線に対しシリンダ軸線の傾斜方向とは反対側に位置
するピストン２の下面上に冷却通路入口開口２１を形成
すると共にシリンダ軸線に対しシリンダ軸線の傾斜方向
側に位置するピストン２の下面上に冷却通路出口開口２
２を形成する。オイルジェットから噴出したオイルＥを
冷却通路入口開口２１から冷却通路２０内に供給する。
壁面を良好に冷却する。 【構成】 シリンダ軸線を傾斜させ、シリンダ軸線に対
しシリンダ軸線の傾斜方向とは反対側に位置するピスト
ン２の頂面上に凹溝１５を形成する。この凹溝１５内で
混合気を燃焼させる。ピストン２の頂部内にシリンダ軸
線回りに延びる環状の冷却通路２０を形成する。シリン
ダ軸線に対しシリンダ軸線の傾斜方向とは反対側に位置
するピストン２の下面上に冷却通路入口開口２１を形成
すると共にシリンダ軸線に対しシリンダ軸線の傾斜方向
側に位置するピストン２の下面上に冷却通路出口開口２
２を形成する。オイルジェットから噴出したオイルＥを
冷却通路入口開口２１から冷却通路２０内に供給する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は内燃機関に関する。
【０００２】
【従来の技術】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の下方まで延び
る凹溝をピストン頂面上に形成して凹溝内に形成された
混合気を点火栓により着火するようにした筒内噴射式内
燃機関が本出願人により既に提案されている（特願平３
−１５０６４２号参照）。
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の下方まで延び
る凹溝をピストン頂面上に形成して凹溝内に形成された
混合気を点火栓により着火するようにした筒内噴射式内
燃機関が本出願人により既に提案されている（特願平３
−１５０６４２号参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところがこのように凹
溝内において混合気を燃焼せしめるようにした場合には
ピストン頂面のうちで凹溝内壁面の温度が最も高くな
り、従って凹溝内壁面を積極的に冷却する必要がある。
しかしながら上述の筒内噴射式内燃機関では凹溝内壁面
を積極的に冷却していないために凹溝内壁面の温度がか
なり高くなり、斯くしてピストンが劣化するという問題
を生ずるばかりでなく、凹溝周りのピストン頂面部分が
熱膨張してピストン外周面がシリンダボア内壁面と強力
に接触し、その結果シリンダボア内壁面上に引掻き傷を
生じさせるという問題を生ずる。
溝内において混合気を燃焼せしめるようにした場合には
ピストン頂面のうちで凹溝内壁面の温度が最も高くな
り、従って凹溝内壁面を積極的に冷却する必要がある。
しかしながら上述の筒内噴射式内燃機関では凹溝内壁面
を積極的に冷却していないために凹溝内壁面の温度がか
なり高くなり、斯くしてピストンが劣化するという問題
を生ずるばかりでなく、凹溝周りのピストン頂面部分が
熱膨張してピストン外周面がシリンダボア内壁面と強力
に接触し、その結果シリンダボア内壁面上に引掻き傷を
生じさせ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シリンダ軸線を傾斜させ、シリンダ
軸線に対しシリンダ軸線の傾斜方向とは反対側に位置す
るピストン頂面上に凹溝を形成して凹溝内で混合気を燃
焼せしめ、更にピストンの頂部内にシリンダ軸線回りに
延びる環状の冷却通路を形成し、シリンダ軸線に対しシ
リンダ軸線の傾斜方向とは反対側に位置するピストン下
面上に冷却通路入口開口を形成すると共にシリンダ軸線
に対しシリンダ軸線の傾斜方向側に位置するピストン下
面上に冷却通路出口開口を形成して冷却通路入口開口か
ら冷却通路内に冷却用オイルを供給するようにしてい
る。
めに本発明によればシリンダ軸線を傾斜させ、シリンダ
軸線に対しシリンダ軸線の傾斜方向とは反対側に位置す
るピストン頂面上に凹溝を形成して凹溝内で混合気を燃
焼せしめ、更にピストンの頂部内にシリンダ軸線回りに
延びる環状の冷却通路を形成し、シリンダ軸線に対しシ
リンダ軸線の傾斜方向とは反対側に位置するピストン下
面上に冷却通路入口開口を形成すると共にシリンダ軸線
に対しシリンダ軸線の傾斜方向側に位置するピストン下
面上に冷却通路出口開口を形成して冷却通路入口開口か
ら冷却通路内に冷却用オイルを供給するようにしてい
る。
【０００５】
【作用】シリンダ軸線が傾斜しているためにピストンの
頂部内に形成された環状の冷却通路も傾斜する。従って
冷却通路入口開口から冷却通路内に供給された冷却オイ
ルはピストンが下降する際に冷却通路の傾斜した上壁面
に押し付けられて冷却通路の上壁面に沿いつつ上昇し、
凹溝の下方に到達して凹溝を冷却する。
頂部内に形成された環状の冷却通路も傾斜する。従って
冷却通路入口開口から冷却通路内に供給された冷却オイ
ルはピストンが下降する際に冷却通路の傾斜した上壁面
に押し付けられて冷却通路の上壁面に沿いつつ上昇し、
凹溝の下方に到達して凹溝を冷却する。
【０００６】
【実施例】まず初めに図１から図３を参照して燃焼室の
構造について説明する。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。
構造について説明する。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燃料噴射弁、即ち
第１燃料噴射弁１４ａと第２燃料噴射弁１４ｂとが配置
され、これら燃料噴射弁１４ａ，１４ｂからはシリンダ
軸線方向に向けて燃料が噴射される。
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燃料噴射弁、即ち
第１燃料噴射弁１４ａと第２燃料噴射弁１４ｂとが配置
され、これら燃料噴射弁１４ａ，１４ｂからはシリンダ
軸線方向に向けて燃料が噴射される。
【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の下方から第１燃料噴射弁１
４ａ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から第
１燃料噴射弁１４ａ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。また、図１からわかるように凹溝端
部１５ａは点火栓１０と第１燃料噴射弁１４ａの先端部
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１
６が形成される。
２の頂面上には点火栓１０の下方から第１燃料噴射弁１
４ａ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から第
１燃料噴射弁１４ａ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。また、図１からわかるように凹溝端
部１５ａは点火栓１０と第１燃料噴射弁１４ａの先端部
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１
６が形成される。
【００１０】図４に示されるように図１から図３に示す
実施例では排気弁７が給気弁６よりも先に開弁し、排気
弁７が給気弁６よりも先に閉弁する。また、図４におい
てＩｌ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、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４に
おいてＩｌで示されるように機関低負荷運転時には圧縮
行程末期に燃料噴射が行われ、この燃料噴射Ｉｌは第１
燃料噴射弁１４ａによって行われる。機関中負荷運転時
には排気弁７が閉弁する頃に第１回目の燃料噴射Ｉm1が
行われ、圧縮行程末期に第２回目の燃料噴射Ｉm2が行わ
れる。この場合、第１回目の燃料噴射Ｉm1は第２燃料噴
射弁１４ｂによって行われ、第２回目の燃料噴射Ｉm2は
第１燃料噴射弁１４ａによって行われる。また機関高負
荷運転時には排気弁７が閉弁する頃に第１燃料噴射弁１
４ａおよび第２燃料噴射弁１４ｂの双方から夫々燃料噴
射Ｉｈ1 およびＩｈ2 が行われる。
実施例では排気弁７が給気弁６よりも先に開弁し、排気
弁７が給気弁６よりも先に閉弁する。また、図４におい
てＩｌ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、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４に
おいてＩｌで示されるように機関低負荷運転時には圧縮
行程末期に燃料噴射が行われ、この燃料噴射Ｉｌは第１
燃料噴射弁１４ａによって行われる。機関中負荷運転時
には排気弁７が閉弁する頃に第１回目の燃料噴射Ｉm1が
行われ、圧縮行程末期に第２回目の燃料噴射Ｉm2が行わ
れる。この場合、第１回目の燃料噴射Ｉm1は第２燃料噴
射弁１４ｂによって行われ、第２回目の燃料噴射Ｉm2は
第１燃料噴射弁１４ａによって行われる。また機関高負
荷運転時には排気弁７が閉弁する頃に第１燃料噴射弁１
４ａおよび第２燃料噴射弁１４ｂの双方から夫々燃料噴
射Ｉｈ1 およびＩｈ2 が行われる。
【００１１】図５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
後各燃料噴射弁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
後各燃料噴射弁１４ａ，１４ｂからの燃料噴射が開始さ
れる。
【００１２】次に図６から図１２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。図１および図６に
示される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る。この噴射燃料は凹溝底壁面
１５ｃ上に衝突した後凹溝側壁面１５ｂに沿いつつ凹溝
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１１を参照しつつ説明する。
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。図１および図６に
示される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る。この噴射燃料は凹溝底壁面
１５ｃ上に衝突した後凹溝側壁面１５ｂに沿いつつ凹溝
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１１を参照しつつ説明する。
【００１３】図１１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おり、矢印
Ｆ1 ，Ｆ2 は噴射燃料の代表的な２つの流れを示してい
る。図１１に示されるように噴射燃料Ｆ1 ，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。
ところで各凹溝側壁面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υ1 ，υ2 は噴
射中心に近い噴射燃料ほど速くなる。
上における噴射燃料の衝突領域を示しており、矢印
Ｆ1 ，Ｆ2 は噴射燃料の代表的な２つの流れを示してい
る。図１１に示されるように噴射燃料Ｆ1 ，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。
ところで各凹溝側壁面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υ1 ，υ2 は噴
射中心に近い噴射燃料ほど速くなる。
【００１４】これに対して図１２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１５ｃ′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 ′，θ
2 ′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Ｆ1 ′，Ｆ 2 ′の流動速度υ1 ′，υ2 ′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υ1 ′＞υ2 ′なる関係があると各凹溝側面１５
ｂ′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１
５ａ′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，Ｃ
Ｏが発生することになる。
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１５ｃ′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 ′，θ
2 ′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Ｆ1 ′，Ｆ 2 ′の流動速度υ1 ′，υ2 ′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υ1 ′＞υ2 ′なる関係があると各凹溝側面１５
ｂ′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１
５ａ′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，Ｃ
Ｏが発生することになる。
【００１５】これに対して図１１に示されるようにυ1
＜υ2 なる関係があると噴射燃料Ｆ 2 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。このように各噴射燃料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周りに
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１
０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１１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。
＜υ2 なる関係があると噴射燃料Ｆ 2 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。このように各噴射燃料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周りに
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１
０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１１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。
【００１６】上述したように噴射燃料は慣性力によって
凹溝底壁面１５ｃ上を点火栓１０の下方に向けて流れ
る。ところで図５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６に示されるように凹溝底壁面１５ｃに沿う旋
回流Ｘとなる。従って、噴射燃料はこの旋回流Ｘによっ
ても点火栓１０の下方に向かう力が与えられる。また、
ピストン２が更に上死点に近づくと図６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。従って噴射燃料はこのスキッシュ流Ｓによって
も点火栓１０の下方に向かう力が与えられる。また、凹
溝底壁面１５ｃに沿い点火栓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は十分に
気化せしめられることになる。
凹溝底壁面１５ｃ上を点火栓１０の下方に向けて流れ
る。ところで図５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６に示されるように凹溝底壁面１５ｃに沿う旋
回流Ｘとなる。従って、噴射燃料はこの旋回流Ｘによっ
ても点火栓１０の下方に向かう力が与えられる。また、
ピストン２が更に上死点に近づくと図６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。従って噴射燃料はこのスキッシュ流Ｓによって
も点火栓１０の下方に向かう力が与えられる。また、凹
溝底壁面１５ｃに沿い点火栓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は十分に
気化せしめられることになる。
【００１７】一方、機関中負荷運転時には図７に示され
るようにピストン２が低い位置にあるときに第２燃料噴
射弁１４ｂから第１回目の燃料噴射Ｉm1が行われる。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、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る。次いで図８に示
されるように圧縮行程末期に第１燃料噴射弁１４ｂから
第２回目の燃料噴射Ｉm2が行われる。この第２回目の噴
射燃料によって点火栓１０の周りには着火可能な混合気
が形成され、これが着火源となって燃焼室４内全体を占
める稀薄混合気が燃焼せしめられる。
るようにピストン２が低い位置にあるときに第２燃料噴
射弁１４ｂから第１回目の燃料噴射Ｉm1が行われる。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、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る。次いで図８に示
されるように圧縮行程末期に第１燃料噴射弁１４ｂから
第２回目の燃料噴射Ｉm2が行われる。この第２回目の噴
射燃料によって点火栓１０の周りには着火可能な混合気
が形成され、これが着火源となって燃焼室４内全体を占
める稀薄混合気が燃焼せしめられる。
【００１８】一方、機関高負荷運転時には図９および図
１０に示されるようにピストン２が低い位置にあるとき
に第１燃料噴射弁１４ａおよび第２燃料噴射弁１４ｂか
ら燃料噴射Ｉｈ1 およびＩｈ2 が行われ、これら噴射燃
料によって形成された均一混合気が燃焼せしめられる。
図１３は図１から図３に示す燃焼室構造を有する機関本
体全体の側面断面図を示している。図１３に示すように
シリンダは傾斜配置されており、シリンダ軸線に対しシ
リンダ軸線の傾斜方向とは反対側に位置するピストン２
の頂面上に凹溝１５が位置するようにピストン２が配置
されている。図１３から図１５に示すようにピストン２
の頂部内にはシリンダ軸線回りに延びる環状の冷却通路
２０が形成される。シリンダ軸線に対しシリンダ軸線の
傾斜方向と反対側に位置するピストン２の下面には冷却
通路入口開口２１が形成され、シリンダ軸線に対しシリ
ンダ軸線の傾斜方向側に位置するピストン２の下面には
冷却通路出口開口２２が形成される。図１４および図１
５からわかるように冷却通路２０はピストン２の頂部内
の周辺部を延びており、従ってこの冷却通路２０の一部
が凹溝１５の下方に位置することになる。
１０に示されるようにピストン２が低い位置にあるとき
に第１燃料噴射弁１４ａおよび第２燃料噴射弁１４ｂか
ら燃料噴射Ｉｈ1 およびＩｈ2 が行われ、これら噴射燃
料によって形成された均一混合気が燃焼せしめられる。
図１３は図１から図３に示す燃焼室構造を有する機関本
体全体の側面断面図を示している。図１３に示すように
シリンダは傾斜配置されており、シリンダ軸線に対しシ
リンダ軸線の傾斜方向とは反対側に位置するピストン２
の頂面上に凹溝１５が位置するようにピストン２が配置
されている。図１３から図１５に示すようにピストン２
の頂部内にはシリンダ軸線回りに延びる環状の冷却通路
２０が形成される。シリンダ軸線に対しシリンダ軸線の
傾斜方向と反対側に位置するピストン２の下面には冷却
通路入口開口２１が形成され、シリンダ軸線に対しシリ
ンダ軸線の傾斜方向側に位置するピストン２の下面には
冷却通路出口開口２２が形成される。図１４および図１
５からわかるように冷却通路２０はピストン２の頂部内
の周辺部を延びており、従ってこの冷却通路２０の一部
が凹溝１５の下方に位置することになる。
【００１９】図１３に示すようにピストン２の下方には
オイルジェット２３が配置される。オイルパン２４内の
オイルはオイル通路２５を介して図示しないオイルポン
プにより吸い上げられ、オイルポンプから吐出されたオ
イルがオイルジェット２３から噴出せしめられる。オイ
ルジェット２３からは図１３および図１４においてＥで
示すように冷却通路入口開口２１に向けてオイルが噴出
せしめられ、このオイルは冷却通路入口開口２１から冷
却通路２０内に供給される。
オイルジェット２３が配置される。オイルパン２４内の
オイルはオイル通路２５を介して図示しないオイルポン
プにより吸い上げられ、オイルポンプから吐出されたオ
イルがオイルジェット２３から噴出せしめられる。オイ
ルジェット２３からは図１３および図１４においてＥで
示すように冷却通路入口開口２１に向けてオイルが噴出
せしめられ、このオイルは冷却通路入口開口２１から冷
却通路２０内に供給される。
【００２０】冷却通路２０内に供給されたオイルはピス
トン２が下降する際に冷却通路２０の上壁面に押し付け
られる。ところがシリンダ軸線が傾斜しているので冷却
通路２０も水平面に対して傾斜しており、従って冷却通
路２０の上壁面に押し付けられたオイルは図１５におい
て矢印Ｅ1 で示すように冷却通路２０の上壁面に沿って
冷却通路２０の最も高い位置、即ち凹溝１５の下方に送
り込まれる。次いでピストン２が上昇を開始すると凹溝
１５の下方に送り込まれたオイルは冷却通路２０内で左
右に分かれて冷却通路２０の下壁面に沿いつつ下降し、
次いで冷却通路出口開口２２から排出される。従ってピ
ストン２が下降する毎に新らしい冷たいオイルが凹溝１
５の下方に導びかれ、凹溝１５の内壁面から熱を奪った
オイルはピストン２が上昇する際に冷却通路出口開口２
２から排出されることになるので凹溝１５の内壁面がオ
イルによって良好に冷却せしめられることになる。斯く
してピストン２が熱劣化するのを阻止することができる
ばかりでなく、凹溝１５周りのピストン頂面部分が極度
に熱膨張するのを阻止することができるのでピストン頂
面部分のピストン外周面によってシリンダボア内壁面上
に引掻き傷が生じるのを阻止することができる。
トン２が下降する際に冷却通路２０の上壁面に押し付け
られる。ところがシリンダ軸線が傾斜しているので冷却
通路２０も水平面に対して傾斜しており、従って冷却通
路２０の上壁面に押し付けられたオイルは図１５におい
て矢印Ｅ1 で示すように冷却通路２０の上壁面に沿って
冷却通路２０の最も高い位置、即ち凹溝１５の下方に送
り込まれる。次いでピストン２が上昇を開始すると凹溝
１５の下方に送り込まれたオイルは冷却通路２０内で左
右に分かれて冷却通路２０の下壁面に沿いつつ下降し、
次いで冷却通路出口開口２２から排出される。従ってピ
ストン２が下降する毎に新らしい冷たいオイルが凹溝１
５の下方に導びかれ、凹溝１５の内壁面から熱を奪った
オイルはピストン２が上昇する際に冷却通路出口開口２
２から排出されることになるので凹溝１５の内壁面がオ
イルによって良好に冷却せしめられることになる。斯く
してピストン２が熱劣化するのを阻止することができる
ばかりでなく、凹溝１５周りのピストン頂面部分が極度
に熱膨張するのを阻止することができるのでピストン頂
面部分のピストン外周面によってシリンダボア内壁面上
に引掻き傷が生じるのを阻止することができる。
【００２１】
【発明の効果】ピストン頂面の周辺部に凹溝が形成され
ている場合において凹溝の内壁面を良好に冷却すること
ができる。
ている場合において凹溝の内壁面を良好に冷却すること
ができる。
【図１】ピストン頂面の平面図である。
【図２】シリンダヘッドの底面図である。
【図３】２サイクル機関の側面断面図である。
【図４】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５】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６】低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。
【図７】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８】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。
イクル機関の側面断面図である。
【図９】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。
【図１０】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。
関の側面断面図である。
【図１１】図１と同様のピストン頂面の平面図である。
【図１２】好ましくない例を示すピストン頂面の平面図
である。
である。
【図１３】２サイクル機関全体の側面断面図である。
【図１４】第１３図の燃焼室周りの拡大図である。
【図１５】ピストンの平面図である。
２…ピストン １０…点火栓 １４ａ，１４ｂ…燃料噴射弁 １５…凹溝 ２０…冷却通路 ２１…冷却通路入口開口 ２２…冷却通路出口開口
Claims (1)
- 【請求項１】 シリンダ軸線を傾斜させ、シリンダ軸線
に対しシリンダ軸線の傾斜方向とは反対側に位置するピ
ストン頂面上に凹溝を形成して該凹溝内で混合気を燃焼
せしめ、更にピストンの頂部内にシリンダ軸線回りに延
びる環状の冷却通路を形成し、シリンダ軸線に対しシリ
ンダ軸線の傾斜方向とは反対側に位置するピストン下面
上に冷却通路入口開口を形成すると共にシリンダ軸線に
対しシリンダ軸線の傾斜方向側に位置するピストン下面
上に冷却通路出口開口を形成して該冷却通路入口開口か
ら冷却通路内に冷却用オイルを供給するようにした内燃
機関。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22607791A JPH0565850A (ja) | 1991-09-05 | 1991-09-05 | 内燃機関 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22607791A JPH0565850A (ja) | 1991-09-05 | 1991-09-05 | 内燃機関 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0565850A true JPH0565850A (ja) | 1993-03-19 |
Family
ID=16839460
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22607791A Pending JPH0565850A (ja) | 1991-09-05 | 1991-09-05 | 内燃機関 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0565850A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1068319A (ja) * | 1996-08-28 | 1998-03-10 | Nissan Motor Co Ltd | 筒内直噴式火花点火エンジン |
| JPH10159647A (ja) * | 1996-11-26 | 1998-06-16 | Suzuki Motor Corp | ピストン及び筒内噴射式エンジン |
| WO2018198786A1 (ja) * | 2017-04-25 | 2018-11-01 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 内燃機関のピストン及び内燃機関のピストン冷却制御方法 |
-
1991
- 1991-09-05 JP JP22607791A patent/JPH0565850A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1068319A (ja) * | 1996-08-28 | 1998-03-10 | Nissan Motor Co Ltd | 筒内直噴式火花点火エンジン |
| JPH10159647A (ja) * | 1996-11-26 | 1998-06-16 | Suzuki Motor Corp | ピストン及び筒内噴射式エンジン |
| WO2018198786A1 (ja) * | 2017-04-25 | 2018-11-01 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 内燃機関のピストン及び内燃機関のピストン冷却制御方法 |
| JP2018184860A (ja) * | 2017-04-25 | 2018-11-22 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 内燃機関のピストン及び内燃機関のピストン冷却制御方法 |
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