JPH0681656A - ガソリンエンジン - Google Patents
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- JPH0681656A JPH0681656A JP4234341A JP23434192A JPH0681656A JP H0681656 A JPH0681656 A JP H0681656A JP 4234341 A JP4234341 A JP 4234341A JP 23434192 A JP23434192 A JP 23434192A JP H0681656 A JPH0681656 A JP H0681656A
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Abstract
る筒内噴射式ガソリンエンジンを提供する。 【構成】燃焼室4に臨んで開口する吸気ポート5と、燃
焼室4に臨んで配設される点火栓19とを有するガソリ
ンエンジンにおいて、吸気ポート6からシリンダ3内に
導入される吸気に当該シリンダ3内でタンブルを形成さ
せるタンブル形成手段5´を設け、点火栓19を指向す
る第1噴口21とタンブルの流れに沿った方向を指向す
る第2噴口22、22を有する多噴口の燃料噴射弁20
を燃焼室4を臨んでシリンダヘッド2に配設した。
Description
詳しくは、燃焼室内に直接ガソリンを供給する筒内噴射
式ガソリンエンジンに関する。
噴射式ガソリンエンジンとして、例えば、図12に示し
たようなものが知られており、燃料の霧化促進を目的と
して、吸気弁53側から燃焼室50に臨んで配設される
燃料噴射弁51が、排気弁52を指向して配設されてい
る(特開昭63−230920号公報等参照)。
うな筒内噴射式ガソリンエンジンにあっては、燃料噴射
弁51から噴射される燃料を直接排気弁52に衝突させ
て霧化させる構成であるために、燃料噴射弁51から噴
射された燃料は点火栓54近傍を素通りしてしまい、点
火時期において燃料は点火栓54近傍に存在しにくく、
もって、着火性が悪化して燃焼変動を引き起こしたり、
安定した燃焼状態を得ることができない、という問題点
があった。
れたもので、安定した燃焼状態が得られる筒内噴射式ガ
ソリンエンジンを提供しようとするものである。
めに、本発明は、シリンダヘッドに形成されると共にシ
リンダの上端に位置する燃焼室と、燃焼室に臨んで開口
する吸気ポートと、燃焼室に臨んで配設される点火栓と
を有するガソリンエンジンにおいて、吸気ポートからシ
リンダ内に導入される吸気に当該シリンダ内でタンブル
を形成させるタンブル形成手段を設け、点火栓を指向す
る第1噴口とタンブルの流れに沿った方向を指向する第
2噴口とを有する多噴口の燃料噴射弁を燃焼室を臨んで
シリンダヘッドに配設した、ことを特徴とする。
ンブル(縦渦)を形成すると共に、点火栓近傍の空燃比
を局所的に濃くする成層燃焼を行うことが有効である
が、上記構成によれば、第1噴口から噴射される燃料は
比較的流動の少ない点火栓近傍に濃い混合気層を形成
し、第2噴口から噴射される燃料はタンブルに乗ってシ
リンダ内の大半の空気と希薄な混合気層を形成するた
め、これら濃い混合気層と薄い混合気層との層化が得ら
れ、成層燃焼を可能とする。これにより、良好な着火性
が得られると同時に、点火栓近傍に均質な混合気を形成
でき、安定した燃焼状態が得られ、また、希薄燃焼限界
が拡大する。
施例を説明する。
エンジン縦断面図、図2は図1のA−A矢視図、図3は
図1のB−B矢視図である。
有するシリンダブロックであり、2は燃焼室4を画成す
るシリンダヘッドである。シリンダヘッド2には、気筒
当たり2つの吸気ポート5と、気筒当たり2つの排気ポ
ート6が形成され、それぞれが燃焼室4に開口してい
る。
7が配設されると共に、各吸気ポート5の上部には吸気
弁7を支承するバルブガイドボス8が形成され、吸気弁
7とバルブガイドボス8との間にはバルブガイド9が介
装される。そして、吸気ポート5の開口部には、吸気弁
7の傘部7aが着座するバルブシート13が固設され
る。各排気ポート6についても同様で、各排気ポート6
にはこれを開閉する排気弁10が配設され、各排気ポー
ト6の上部には排気弁10を支承するバルブガイドボス
11が形成され、排気弁10とバルブガイドボス11と
の間にはバルブガイド12が介装され、また、排気ポー
ト6の開口部には排気弁10の傘部10aが着座するバ
ルブシート14が固設される。
内へ導かれる吸気が、図4に示す如きタンブル15(強
い縦渦)をシリンダ3内に形成するように構成され、も
ってタンブル形成手段5´をなす。すなわち、吸気ポー
ト5からの吸気は、開弁状態にある吸気弁7の傘部7a
とバルブシート13との間に形成される円周状の空間を
通過してシリンダ3内に流入するが、この円周状の空間
における吸気の流れについて考えると、図5に示すよう
に、シリンダ3の壁面に近い部分17よりも燃焼室4の
中央部に近い部分から多くの吸気が流れ込むように、要
は、シリンダ3の壁面に近い部分17から燃焼室4内へ
の吸気の流れを抑制すべく、吸気ポート5の形状が決定
される。なお、吸気ポート5の断面形状は、C−C断面
に示す如きである。
図示は省略するが、吸気ポート5内を流れる吸気に対し
て適当な方向性を持たせる吸気制御弁やアシストエア供
給装置を吸気ポート5内に設けることも考えられる。
ド2には燃焼室4の中央付近を臨んで点火栓19が配設
される。そして、シリンダヘッド2には、吸気ポート
5、5間から燃焼室4を直接臨む多噴口の燃料噴射弁2
0が、燃焼室4の中央を向くと共に、シリンダ水平方向
に配設される。
備えており、1つは点火栓19を指向する第1噴口21
であり、残りの2つはシリンダ3内に形成されるタンブ
ル15、15の流れに沿う方向を指向する第2噴口2
2、22である。これら第1噴口21及び第2噴口2
2、22から噴射される燃料の流れは図1〜3に示す如
きであり、つまり、第1噴口21は点火栓19の直下近
傍に向けての噴霧aを形成し、第2噴口22、22は吸
気弁7の直下を経て排気弁10の直下近傍を狙い、且つ
シリンダ水平方向に対して若干斜め下方を指向する噴霧
b、bを形成する。そして、第2噴口22から噴射形成
される噴霧b、bは、点火栓19の両側方を通過すると
共に、タンブル15、15に乗ってシリンダ3の下方へ
流れる。
面図である。燃料噴射弁20は、外殻をなす弁本体23
と、弁本体23の先端に穿設される燃料供給孔24と、
弁本体23内に移動可能に収納されて燃料供給孔24を
開閉する針弁25と、弁本体23の先端部に取り付けら
れるキャップ26と、から大略構成される。図7は弁本
体23の先端部を示す図6の部分拡大断面図であるが、
弁本体23とキャップ26との間には、上記の如き所定
の方向を指向する第1噴口21及び第2噴口22、22
が開設されるプレート27が挟まれている。
ポンプ(図略)から弁本体23内に燃料が供給される
と、針弁25は図中右方向へリフトする。このとき燃料
は燃料噴射孔24から噴出し、次いで、プレート27に
形成された第1噴口21及び第2噴口22、22を通過
して、所望の方向へ噴射される噴霧a及び噴霧b、bを
形成する。
1噴口21の径は、図8に示すように、排気弁10の直
下近傍を狙って燃料を噴射する第2噴口22、22の径
よりも小さくなっている。これは、第1噴口21からの
噴射燃料の到達距離を、第2噴口22、22からの噴射
燃料の到達距離よりも短くするためで、すなわち、点火
栓19近傍を指向する第1噴口21は、排気弁10の直
下近傍を狙う第2噴口22、22よりも径が小さい分だ
け、ここから噴射される燃料の微粒化が促進され、噴射
燃料の到達距離が短くなるのである。より詳細には、第
2噴口22、22のように噴孔の径が大きいと、ここか
ら噴射される燃料の粒子径は概して大きくなり、第1噴
口21のように噴孔の径が小さいと、ここから燃料の粒
子径は第2噴口22、22からのものよりも小さく微粒
化される傾向にある。一方、第1噴口21、第2噴口2
2、22に対する燃料の供給源は同一であるから、これ
ら双方の噴口から噴出する燃料の流速は略同一である。
しかして、噴口から噴出した燃料の粒子が持つ運動エネ
ルギは質量に依存するので、燃料の粒子径が大きくなる
程に粒子径の3乗に比例した大きな運動エネルギを得
て、燃料の到達距離が長くなる。
される噴霧b、bは吸気弁7の直下を経て排気弁10の
直下近傍にまで達し、第1噴口21から噴射形成される
噴霧aは、点火栓19近傍を素通りすることなく、点火
栓19近傍に存在することができ、点火栓19近傍に濃
い混合気層が形成されるのである。
21と同一に形成することで、第2噴口22、22から
噴射形成される噴霧は排気弁10の直下近傍に到達しな
いまでも、シリンダ3内に形成されるタンブルに乗せる
ことも可能である。
が、第2噴口22、22から噴射される燃料の進路が、
開状態の吸気弁7に阻害されないように考慮されてお
り、つまり、燃料の供給は、吸気弁7が閉状態にさしか
かる吸気行程後半から圧縮行程にかけて行われる。な
お、28はシリンダ1内に収納されるピストンである。
する。
気は、図10に示す如く、各吸気ポート5に対応して、
独立した2つの強いタンブル15、15を形成する。シ
リンダ3内に形成される2つのタンブル15、15は、
シリンダ軸線方向への縦渦であるため、圧縮行程におい
てピストン28が上昇してくるに従って押し潰され、圧
縮上死点近傍に達すると、図11に示す如くタンブル1
5、15は崩壊し、スケールの小さな渦29に変換され
る。このスケールの小さな渦29は、燃焼速度の増大と
燃焼の安定化に大きく寄与するものであり、もって燃焼
期間の短縮や希薄燃焼限界を拡大する働きを有する。
上死点近傍でスケールの小さな渦29に崩壊するまで互
いに混ざり合うことはなく独立して存在し、また、この
2つのタンブル15、15間には、点火栓19近傍にタ
ンブル15、15とは独立して混ざり合わない渦30が
生じる。そして、渦30はタンブル15、15が崩壊し
た後も、渦29と独立して存在する。
燃料は、タンブル15、15に対して略接線方向に供給
されることから、タンブル15、15に乗ってシリンダ
3内全般の空気と希薄な混合気層を形成する。そして、
第1噴口21から噴射される燃料は、比較的流動の少な
い2つのタンブル15、15間を通過して点火栓19近
傍に到達し、また、点火栓19近傍に到達した燃料は点
火栓19近傍を素通りすることなくこの付近に滞留し、
点火栓19近傍に局所的に形成される渦30と濃い混合
気層を形成する。
0は独立して存在しているため、強い流れ場の中で混合
気の分離を安定に保存でき、もって、点火栓19近傍に
濃い混合気層を保持できる。
言われる筒内噴射式ガソリンエンジンではあるが、強い
タンブル15、15に乗せて供給された燃料がシリンダ
3内の大半の空気と混合することにより形成される希薄
な混合気層と、点火栓19近傍に供給された燃料が点火
栓19近傍の局所的な空気と形成する濃い混合気層との
層化が実現し、もって成層燃焼が可能となって、希薄燃
焼限界が拡大すると共に、希薄燃焼を行ったとしても安
定した燃焼状態が得られるのである。
気弁及び排気弁をそれぞれ2つ備えるガソリンエンジン
について説明したが、これに限定されるものではなく、
吸気弁を2つ或いは1つ、排気弁を1つ備えるガソリン
エンジンについても適用可能である。
ば、点火栓近傍に形成される濃い混合気層と、タンブル
に乗せて形成される薄い混合気層とを層化でき、もって
成層燃焼が実現する。これにより、良好な着火性が得ら
れると同時に、安定した燃焼状態を得ることができ、希
薄燃焼限界が拡大する。
断面図
明する図
Claims (1)
- 【請求項1】シリンダヘッドに形成されると共にシリン
ダの上端に位置する燃焼室と、燃焼室に臨んで開口する
吸気ポートと、燃焼室に臨んで配設される点火栓とを有
するガソリンエンジンにおいて、 吸気ポートからシリンダ内に導入される吸気に当該シリ
ンダ内でタンブルを形成させるタンブル形成手段を設
け、点火栓を指向する第1噴口とタンブルの流れに沿っ
た方向を指向する第2噴口とを有する多噴口の燃料噴射
弁を燃焼室を臨んでシリンダヘッドに配設した、ことを
特徴とするガソリンエンジン。
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