JPH08232665A - 火花点火式内燃機関 - Google Patents
火花点火式内燃機関Info
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- JPH08232665A JPH08232665A JP7035765A JP3576595A JPH08232665A JP H08232665 A JPH08232665 A JP H08232665A JP 7035765 A JP7035765 A JP 7035765A JP 3576595 A JP3576595 A JP 3576595A JP H08232665 A JPH08232665 A JP H08232665A
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- Japan
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- intake
- cylinder
- combustion engine
- internal combustion
- spark ignition
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Abstract
(57)【要約】
【目的】 気筒中心に配置した点火栓付近が濃い混合気
となる層状給気を実現し、かつサイクル毎の変化が少な
い安定したものとする。 【構成】 各気筒毎に一対の吸気弁と一対の排気弁とを
有し、気筒中心に点火栓が配置されている。ピストン１
の頂面には、中心を通りかつクランクシャフト軸方向に
延びた稜線３を有する第１隆起部２と、これに直交する
稜線５を有する第２隆起部４とが形成されている。吸気
ポートの先端部は、一対の吸気弁の部分に気筒の周方向
に沿って接続されており、一対の吸気弁の互いに外側と
なる方向へ向かって吸気が流入する。この吸気流は、第
１，第２隆起部２，４に案内されて、気筒中心部に集ま
るトロイダル渦となる。
となる層状給気を実現し、かつサイクル毎の変化が少な
い安定したものとする。 【構成】 各気筒毎に一対の吸気弁と一対の排気弁とを
有し、気筒中心に点火栓が配置されている。ピストン１
の頂面には、中心を通りかつクランクシャフト軸方向に
延びた稜線３を有する第１隆起部２と、これに直交する
稜線５を有する第２隆起部４とが形成されている。吸気
ポートの先端部は、一対の吸気弁の部分に気筒の周方向
に沿って接続されており、一対の吸気弁の互いに外側と
なる方向へ向かって吸気が流入する。この吸気流は、第
１，第２隆起部２，４に案内されて、気筒中心部に集ま
るトロイダル渦となる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、気筒中心に位置する
点火栓に対し層状給気を行うようにした火花点火式内燃
機関の改良に関する。
点火栓に対し層状給気を行うようにした火花点火式内燃
機関の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】主に燃費の低減を図るために、燃焼室内
に混合気の濃い層と薄い層とを層状に形成し、濃い層に
点火することにより、全体として空燃比の薄い混合気を
燃焼させることが出来るようにした層状給気式の火花点
火式内燃機関が従来から知られている。例えば、特開平
６−１５９０７６号公報には、図１１に示すように、シ
リンダ３１内に配設されたピストン３２の頂面に、クラ
ンクシャフト軸方向に延びた稜線を有する隆起部３３を
形成し、シリンダ３１内に縦方向に沿った旋回流すなわ
ちタンブルを安定的に生成するようにした構成が示され
ている。また、この例では、一対の吸気弁３５によって
開閉される吸気ポート３４に、両吸気弁３５の互いに内
側となる部分と、外側部分とを仕切るように隔壁（図示
せず）が設けられており、各気筒の吸気ポート３４を実
質的に３つの部分に区画してある。そして、その中央の
部分に燃料を噴射供給するように、燃料噴射弁３７が設
けられている。また、点火栓３６は、気筒の略中心に位
置している。
に混合気の濃い層と薄い層とを層状に形成し、濃い層に
点火することにより、全体として空燃比の薄い混合気を
燃焼させることが出来るようにした層状給気式の火花点
火式内燃機関が従来から知られている。例えば、特開平
６−１５９０７６号公報には、図１１に示すように、シ
リンダ３１内に配設されたピストン３２の頂面に、クラ
ンクシャフト軸方向に延びた稜線を有する隆起部３３を
形成し、シリンダ３１内に縦方向に沿った旋回流すなわ
ちタンブルを安定的に生成するようにした構成が示され
ている。また、この例では、一対の吸気弁３５によって
開閉される吸気ポート３４に、両吸気弁３５の互いに内
側となる部分と、外側部分とを仕切るように隔壁（図示
せず）が設けられており、各気筒の吸気ポート３４を実
質的に３つの部分に区画してある。そして、その中央の
部分に燃料を噴射供給するように、燃料噴射弁３７が設
けられている。また、点火栓３６は、気筒の略中心に位
置している。
【０００３】この構成においては、吸入行程において、
吸気弁３５が開くと、ピストン３２頂面の隆起部３３を
利用した形で図示するようなタンブルが生成されるが、
燃料は、吸気弁３５が開弁している間に、隔壁にて仕切
られた吸気ポート３４の中央部分へ向けて噴射される。
従って、この燃料を含む濃い混合気がタンブルＦｍとし
て気筒の中央に沿って流れ、また各吸気弁３５の互いに
外側部分からは空気のみが流れ込み、タンブルＦａとし
て気筒両側に沿って流れる。つまり、燃料の濃い部分と
薄い部分とを有するタンブルＦｍ，Ｆａが層状に形成さ
れる。そして、中央のタンブルＦｍによって、点火栓３
６付近に濃い混合気が形成され、これに着火するように
なっている。
吸気弁３５が開くと、ピストン３２頂面の隆起部３３を
利用した形で図示するようなタンブルが生成されるが、
燃料は、吸気弁３５が開弁している間に、隔壁にて仕切
られた吸気ポート３４の中央部分へ向けて噴射される。
従って、この燃料を含む濃い混合気がタンブルＦｍとし
て気筒の中央に沿って流れ、また各吸気弁３５の互いに
外側部分からは空気のみが流れ込み、タンブルＦａとし
て気筒両側に沿って流れる。つまり、燃料の濃い部分と
薄い部分とを有するタンブルＦｍ，Ｆａが層状に形成さ
れる。そして、中央のタンブルＦｍによって、点火栓３
６付近に濃い混合気が形成され、これに着火するように
なっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の火花点火式内燃機関においては、吸気が吸
気弁３５を通過する際には濃い混合気が吸気流の中央寄
りに偏在していたとしても、吸気弁３５を通過した後、
圧縮行程になると、吸気の乱流混合により層状化が崩れ
易い。つまり、点火栓３６近傍の混合気がサイクル毎に
非常に不安定になる欠点がある。
ような従来の火花点火式内燃機関においては、吸気が吸
気弁３５を通過する際には濃い混合気が吸気流の中央寄
りに偏在していたとしても、吸気弁３５を通過した後、
圧縮行程になると、吸気の乱流混合により層状化が崩れ
易い。つまり、点火栓３６近傍の混合気がサイクル毎に
非常に不安定になる欠点がある。
【０００５】また、上記のように一対の吸気弁３５から
流れ込む吸気流の中央寄り部分に濃い混合気を確実に生
成するためには、吸気弁３５が開いている吸気行程中に
燃料噴射を行う必要がある。従って、吸気弁３５の傘部
裏側の熱量を利用した吸気ポート３４内での十分な燃料
の気化を行うことが出来なくなり、噴射された燃料の多
くが液滴のままシリンダ３１内に流入し、その結果ＨＣ
の排出量が増大し易い。
流れ込む吸気流の中央寄り部分に濃い混合気を確実に生
成するためには、吸気弁３５が開いている吸気行程中に
燃料噴射を行う必要がある。従って、吸気弁３５の傘部
裏側の熱量を利用した吸気ポート３４内での十分な燃料
の気化を行うことが出来なくなり、噴射された燃料の多
くが液滴のままシリンダ３１内に流入し、その結果ＨＣ
の排出量が増大し易い。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明は、１気筒当た
り２個の吸気弁と２個の排気弁とを有し、かつ気筒の略
中心に点火栓が配置されてなる火花点火式内燃機関にお
いて、ピストンの頂面に、該頂面の中心を通り、かつク
ランクシャフト軸方向に延びた稜線を有する第１隆起部
を形成するとともに、この第１隆起部の稜線と直交する
ようにクランクシャフトと直交する方向に延びた稜線を
有する第２隆起部を形成したことを特徴としている。
り２個の吸気弁と２個の排気弁とを有し、かつ気筒の略
中心に点火栓が配置されてなる火花点火式内燃機関にお
いて、ピストンの頂面に、該頂面の中心を通り、かつク
ランクシャフト軸方向に延びた稜線を有する第１隆起部
を形成するとともに、この第１隆起部の稜線と直交する
ようにクランクシャフトと直交する方向に延びた稜線を
有する第２隆起部を形成したことを特徴としている。
【０００７】また請求項２の発明は、２個の吸気弁の互
いに外側となる方向へ向かって吸気が燃焼室へ流入する
ように吸気ポートを形成した。
いに外側となる方向へ向かって吸気が燃焼室へ流入する
ように吸気ポートを形成した。
【０００８】また請求項３の発明では、上記第２隆起部
は、気筒中心から吸気弁側に片寄って位置し、かつその
稜線の外側に、それぞれ斜面が設けられている。
は、気筒中心から吸気弁側に片寄って位置し、かつその
稜線の外側に、それぞれ斜面が設けられている。
【０００９】請求項４の発明では、各気筒の吸気ポート
へ向けて燃料を噴射する燃料噴射弁の噴射時期が、吸気
弁の閉期間中に設定されている。
へ向けて燃料を噴射する燃料噴射弁の噴射時期が、吸気
弁の閉期間中に設定されている。
【００１０】請求項５の発明は、制御弁により開閉され
る主吸気ポートと、副吸気ポートとを備え、２個の吸気
弁の互いに外側となる方向へ向かって吸気が燃焼室へ流
入するように副吸気ポートを形成した。
る主吸気ポートと、副吸気ポートとを備え、２個の吸気
弁の互いに外側となる方向へ向かって吸気が燃焼室へ流
入するように副吸気ポートを形成した。
【００１１】
【作用】上記構成においては、２個の吸気弁を通過した
吸気が気筒内に流入すると、吸気弁から下方のピストン
頂面へ向かい、かつ第１，第２隆起部に案内されて反転
し、再び上方へ向かう。そして、気筒の外周部から気筒
の中心部に集まるトロイダル渦が形成される。このトロ
イダル渦は、ピストンの圧縮行程中においても十分に保
持される。これにより、サイクル毎の変化の少ない安定
した成層化が達成される。
吸気が気筒内に流入すると、吸気弁から下方のピストン
頂面へ向かい、かつ第１，第２隆起部に案内されて反転
し、再び上方へ向かう。そして、気筒の外周部から気筒
の中心部に集まるトロイダル渦が形成される。このトロ
イダル渦は、ピストンの圧縮行程中においても十分に保
持される。これにより、サイクル毎の変化の少ない安定
した成層化が達成される。
【００１２】特に、請求項２によれば、吸気ポートから
吸気弁を経て燃焼室へ流入する吸気が、気筒の略接線方
向へ向けた速度成分を有するものとなり、一旦気筒の外
周部へ広がろうとする。そして、ピストン頂面で反転し
て気筒の中心部に集められる。これにより、中心の点火
栓へ向かって上昇してくるトロイダル渦が一層確実に形
成される。
吸気弁を経て燃焼室へ流入する吸気が、気筒の略接線方
向へ向けた速度成分を有するものとなり、一旦気筒の外
周部へ広がろうとする。そして、ピストン頂面で反転し
て気筒の中心部に集められる。これにより、中心の点火
栓へ向かって上昇してくるトロイダル渦が一層確実に形
成される。
【００１３】また請求項３の構成では、第２隆起部の稜
線の両側で吸気流が上方へ反転し、気筒の全体でトロイ
ダル渦が形成される。
線の両側で吸気流が上方へ反転し、気筒の全体でトロイ
ダル渦が形成される。
【００１４】また請求項４のように吸気弁の閉期間中に
燃料噴射を行うようにすれば、噴射された燃料が吸気ポ
ート内で気化するようになり、液状のまま燃焼室へ流入
する燃料が少なくなる。この吸気ポート内に滞留した濃
い混合気は、吸気弁が開くと直ちに気筒内に流入し、ト
ロイダル渦に乗って中心の点火栓近傍に集まる。そし
て、これに点火される。
燃料噴射を行うようにすれば、噴射された燃料が吸気ポ
ート内で気化するようになり、液状のまま燃焼室へ流入
する燃料が少なくなる。この吸気ポート内に滞留した濃
い混合気は、吸気弁が開くと直ちに気筒内に流入し、ト
ロイダル渦に乗って中心の点火栓近傍に集まる。そし
て、これに点火される。
【００１５】請求項５の構成においては、主吸気ポート
を制御弁により閉じて副吸気ポートのみを通して吸気が
通流する場合に、２個の吸気弁を経て吸気が気筒の略接
線方向へ向かおうとするため、トロイダル渦が確実に生
成される。そして、制御弁を開けば、主吸気ポートを通
して吸気が導入される。
を制御弁により閉じて副吸気ポートのみを通して吸気が
通流する場合に、２個の吸気弁を経て吸気が気筒の略接
線方向へ向かおうとするため、トロイダル渦が確実に生
成される。そして、制御弁を開けば、主吸気ポートを通
して吸気が導入される。
【００１６】
【実施例】以下、この発明の一実施例を図面に基づいて
詳細に説明する。
詳細に説明する。
【００１７】図１および図２は、この発明に係る火花点
火式内燃機関に用いられるピストン１の構成を示す。こ
のピストン１は、アルミニウム合金等を用いて一体に鋳
造されているものであって、その頂面には、該頂面の中
心を通り、かつクランクシャフト軸方向に延びた稜線３
を有する第１隆起部２が形成されている。さらに、この
第１隆起部２の稜線３と直交するように、クランクシャ
フトと直交する方向に延びた稜線５を有する第２隆起部
４が形成されている。上記第１隆起部２は、比較的大き
な角度で切り立った斜面６，７によって形成されてい
る。また、図２に示すように、クランクシャフト軸方向
から見て台形状をなすように形成されている。一方、第
２隆起部４は、気筒中心から吸気弁側に片寄って位置し
ており、その稜線５の両側には、それぞれ比較的緩い斜
面８，９が設けられている。この第２隆起部４の高さ
は、第１隆起部２よりも低く、従って、該第２隆起部４
は、中央の第１隆起部２により二つに分離された形とな
っている。吸気弁側に位置する一方の斜面８は、ピスト
ン１の中心軸を通る平面に対し垂直な略平面をなしてい
る。また、他方の斜面９は、稜線５を中心として、図２
に示すように、斜面８と略対称となるように形成されて
いる。そして、この平坦な斜面９の下部は、頂面の基準
高さ位置Ｈよりも凹んだ形となる湾曲面１０に滑らかに
連続している。
火式内燃機関に用いられるピストン１の構成を示す。こ
のピストン１は、アルミニウム合金等を用いて一体に鋳
造されているものであって、その頂面には、該頂面の中
心を通り、かつクランクシャフト軸方向に延びた稜線３
を有する第１隆起部２が形成されている。さらに、この
第１隆起部２の稜線３と直交するように、クランクシャ
フトと直交する方向に延びた稜線５を有する第２隆起部
４が形成されている。上記第１隆起部２は、比較的大き
な角度で切り立った斜面６，７によって形成されてい
る。また、図２に示すように、クランクシャフト軸方向
から見て台形状をなすように形成されている。一方、第
２隆起部４は、気筒中心から吸気弁側に片寄って位置し
ており、その稜線５の両側には、それぞれ比較的緩い斜
面８，９が設けられている。この第２隆起部４の高さ
は、第１隆起部２よりも低く、従って、該第２隆起部４
は、中央の第１隆起部２により二つに分離された形とな
っている。吸気弁側に位置する一方の斜面８は、ピスト
ン１の中心軸を通る平面に対し垂直な略平面をなしてい
る。また、他方の斜面９は、稜線５を中心として、図２
に示すように、斜面８と略対称となるように形成されて
いる。そして、この平坦な斜面９の下部は、頂面の基準
高さ位置Ｈよりも凹んだ形となる湾曲面１０に滑らかに
連続している。
【００１８】図３は、上述したピストン１と組み合わさ
れるシリンダヘッド１１の構成を示したもので、各気筒
の燃焼室１２に一対の吸気弁１３と一対の排気弁１４と
が配置されている。そして、これらの吸気弁１３，排気
弁１４に囲まれた燃焼室１２の略中心に、点火栓１７が
配置されている。吸気弁１３によって開閉される吸気ポ
ート１５と排気弁１４によって開閉される排気ポート１
６とは、いわゆるクロスフロー形式にシリンダヘッド１
１に形成されている。ここで、各気筒の吸気ポート１５
は、一対の吸気弁１３の間に向かう１本の通路状に形成
されており、かつ吸気弁１３に近い先端部１５ａのみが
左右に分岐して、それぞれ気筒の略接線方向へ向かって
吸気弁１３部分に接続されている。
れるシリンダヘッド１１の構成を示したもので、各気筒
の燃焼室１２に一対の吸気弁１３と一対の排気弁１４と
が配置されている。そして、これらの吸気弁１３，排気
弁１４に囲まれた燃焼室１２の略中心に、点火栓１７が
配置されている。吸気弁１３によって開閉される吸気ポ
ート１５と排気弁１４によって開閉される排気ポート１
６とは、いわゆるクロスフロー形式にシリンダヘッド１
１に形成されている。ここで、各気筒の吸気ポート１５
は、一対の吸気弁１３の間に向かう１本の通路状に形成
されており、かつ吸気弁１３に近い先端部１５ａのみが
左右に分岐して、それぞれ気筒の略接線方向へ向かって
吸気弁１３部分に接続されている。
【００１９】上記のように吸気ポート１５を形成するこ
とにより、一対の吸気弁１３の互いに外側となる方向へ
向かって、吸気が燃焼室１２へ流入するようになる。図
４は、吸気ポート１５から吸気弁１３を経て燃焼室１２
へ流れ出る吸気の速度ベクトルを示したものである。
とにより、一対の吸気弁１３の互いに外側となる方向へ
向かって、吸気が燃焼室１２へ流入するようになる。図
４は、吸気ポート１５から吸気弁１３を経て燃焼室１２
へ流れ出る吸気の速度ベクトルを示したものである。
【００２０】尚、上記吸気ポート１５の上流側には、図
７に示すように、該吸気ポート１５へ向けて燃料を噴射
供給する燃料噴射弁１８が各気筒毎に配設されている。
７に示すように、該吸気ポート１５へ向けて燃料を噴射
供給する燃料噴射弁１８が各気筒毎に配設されている。
【００２１】上記のように一対の吸気弁１３から気筒の
外側寄りへ向かって流れ込んだ吸気は、図５に示すよう
に、ピストン１頂面に衝突して内側つまりピストン１中
央寄りに向かおうとする。また吸気弁１３から排気弁１
４側へ真っすぐ流れ出た吸気は、やはりピストン１頂面
に衝突して、内側つまり吸気弁１３側へ戻ろうとする。
従って、図６に示すように、圧縮行程となってピストン
１が上昇してくると、燃焼室１２内に、気筒外周部から
気筒中心部へ向かうトロイダル渦が生成される。特に、
ピストン１頂面には、第１，第２隆起部２，４が設けら
れており、ピストン１頂面に衝突した吸気がこれらの隆
起部２，４によって上方へ向けて滑らかに案内されるの
で、トロイダル渦が一層強く、かつ奇麗に生成される。
しかも、サイクル毎の変化が少ない安定したものとな
る。尚、図５，図６においては、図の簡略化のために、
第１，第２隆起部２，４は図示省略してある。
外側寄りへ向かって流れ込んだ吸気は、図５に示すよう
に、ピストン１頂面に衝突して内側つまりピストン１中
央寄りに向かおうとする。また吸気弁１３から排気弁１
４側へ真っすぐ流れ出た吸気は、やはりピストン１頂面
に衝突して、内側つまり吸気弁１３側へ戻ろうとする。
従って、図６に示すように、圧縮行程となってピストン
１が上昇してくると、燃焼室１２内に、気筒外周部から
気筒中心部へ向かうトロイダル渦が生成される。特に、
ピストン１頂面には、第１，第２隆起部２，４が設けら
れており、ピストン１頂面に衝突した吸気がこれらの隆
起部２，４によって上方へ向けて滑らかに案内されるの
で、トロイダル渦が一層強く、かつ奇麗に生成される。
しかも、サイクル毎の変化が少ない安定したものとな
る。尚、図５，図６においては、図の簡略化のために、
第１，第２隆起部２，４は図示省略してある。
【００２２】次に、図７，図８を参照して上述した構成
の火花点火式内燃機関における層状給気の状態について
説明する。尚、図７は、クランクシャフト軸方向から見
た燃焼室１２内の説明図、図８はこれと直交する方向か
ら見た説明図であり、両図の（ａ）〜（ｄ）は、それぞ
れ同一のタイミングにおける様子を示している。また、
符号Ｍで示すハッチング部は、濃い混合気の領域を示し
ている。
の火花点火式内燃機関における層状給気の状態について
説明する。尚、図７は、クランクシャフト軸方向から見
た燃焼室１２内の説明図、図８はこれと直交する方向か
ら見た説明図であり、両図の（ａ）〜（ｄ）は、それぞ
れ同一のタイミングにおける様子を示している。また、
符号Ｍで示すハッチング部は、濃い混合気の領域を示し
ている。
【００２３】燃料噴射弁１８は、吸気弁１３の閉期間
中、例えば吸入行程の直前に吸気ポート１５へ向けて燃
料を噴射供給する。この燃料液滴は、吸気ポート１５内
壁および吸気弁１３傘部の熱を受けて予め気化し、吸気
ポート１５の吸気弁１３近傍に濃い混合気を形成する。
中、例えば吸入行程の直前に吸気ポート１５へ向けて燃
料を噴射供給する。この燃料液滴は、吸気ポート１５内
壁および吸気弁１３傘部の熱を受けて予め気化し、吸気
ポート１５の吸気弁１３近傍に濃い混合気を形成する。
【００２４】従って、吸入行程に入って、吸気弁１３が
開くと、濃い混合気Ｍが（ａ）に示すように、最初に気
筒内に導入される。そのため、吸気下死点においては、
（ｂ）に示すように、濃い混合気Ｍがピストン１の頂面
近傍に滞留する。またこの時、前述した図５に示したよ
うな気筒外周寄りに沿った吸気の流れＦが生じる。
開くと、濃い混合気Ｍが（ａ）に示すように、最初に気
筒内に導入される。そのため、吸気下死点においては、
（ｂ）に示すように、濃い混合気Ｍがピストン１の頂面
近傍に滞留する。またこの時、前述した図５に示したよ
うな気筒外周寄りに沿った吸気の流れＦが生じる。
【００２５】圧縮行程に入ると、（ｃ）に示すように、
燃焼空間の縮小に伴って、気筒内の空気流が次第にトロ
イダル渦へと変化する。このトロイダル渦の作用によっ
て、濃い混合気Ｍは、ピストン１の中心部に集められ、
かつ点火栓１７近傍へ押し上げられる。これとほぼ同時
に、点火栓１７により点火されるので、濃い混合気Ｍが
確実に着火に至る。
燃焼空間の縮小に伴って、気筒内の空気流が次第にトロ
イダル渦へと変化する。このトロイダル渦の作用によっ
て、濃い混合気Ｍは、ピストン１の中心部に集められ、
かつ点火栓１７近傍へ押し上げられる。これとほぼ同時
に、点火栓１７により点火されるので、濃い混合気Ｍが
確実に着火に至る。
【００２６】図７，図８に示すように、ピストン１頂面
の第１隆起部２および第２隆起部４は、吸気弁１３を通
過した初期の吸気流がトロイダル渦へと変化する際の流
動を助け、さらにこのトロイダル渦の発生位置をサイク
ル毎に安定させる作用を果たす。すなわち、図７のよう
に吸気弁１３を通して前後へ分かれた吸気流Ｆは、それ
ぞれ第２隆起部４の斜面８，９に沿って上方へ案内され
る。また、吸気弁１３を通して左右に分かれた吸気流Ｆ
は、図８のようにそれぞれ第１隆起部２の斜面６，７に
沿って上方へ案内される。そのため、互いに衝突，混合
することなくトロイダル渦を確実に生成することができ
る。
の第１隆起部２および第２隆起部４は、吸気弁１３を通
過した初期の吸気流がトロイダル渦へと変化する際の流
動を助け、さらにこのトロイダル渦の発生位置をサイク
ル毎に安定させる作用を果たす。すなわち、図７のよう
に吸気弁１３を通して前後へ分かれた吸気流Ｆは、それ
ぞれ第２隆起部４の斜面８，９に沿って上方へ案内され
る。また、吸気弁１３を通して左右に分かれた吸気流Ｆ
は、図８のようにそれぞれ第１隆起部２の斜面６，７に
沿って上方へ案内される。そのため、互いに衝突，混合
することなくトロイダル渦を確実に生成することができ
る。
【００２７】従って、上記実施例の構成によれば、サイ
クル毎に安定したトロイダル渦を利用して、燃焼室１２
内に、確実に、かつサイクル毎に安定した濃度分布でも
って層状給気を実現することができ、全体として希薄な
混合気に確実に着火することができる。また、吸気弁１
３の閉期間中に燃料を噴射供給することが可能であるた
め、燃焼室１２に入る前に燃料液滴を気化させることが
でき、未燃ＨＣを低減できる。
クル毎に安定したトロイダル渦を利用して、燃焼室１２
内に、確実に、かつサイクル毎に安定した濃度分布でも
って層状給気を実現することができ、全体として希薄な
混合気に確実に着火することができる。また、吸気弁１
３の閉期間中に燃料を噴射供給することが可能であるた
め、燃焼室１２に入る前に燃料液滴を気化させることが
でき、未燃ＨＣを低減できる。
【００２８】次に、図９，図１０は、この発明の異なる
実施例を示している。この実施例においては、燃焼室１
２に至る吸気通路２１の下流側部分が、シリンダヘッド
１１内の主吸気ポート２２を含む主吸気通路２３と、シ
リンダヘッド１１内の副吸気ポート２４を含む副吸気通
路２５とに分岐形成されている。主吸気ポート２２は、
図１０に示すように、いわゆるストレートポートとして
略直線状に形成されている。主吸気通路２３は、上記主
吸気ポート２２よりも上流側に設けられた制御弁２７に
よって開閉されるようになっている。また、副吸気通路
２５は、主吸気通路２３よりも通路断面積が小さく設定
されており、その先端部２４ａは、図９に示すように、
吸気弁１３の直前位置に開口している。そして、この副
吸気ポート２４は、図１０に示すように平面図上におい
ては、一対の吸気弁１３の間に向かって１本の通路状に
形成され、かつ先端部２４ａが吸気弁１３近傍で左右に
分岐し、それぞれ気筒の周方向へ沿って吸気弁１３部分
に接続されている。換言すれば、図３に示した吸気ポー
ト１５とほぼ同様の構成となっている。
実施例を示している。この実施例においては、燃焼室１
２に至る吸気通路２１の下流側部分が、シリンダヘッド
１１内の主吸気ポート２２を含む主吸気通路２３と、シ
リンダヘッド１１内の副吸気ポート２４を含む副吸気通
路２５とに分岐形成されている。主吸気ポート２２は、
図１０に示すように、いわゆるストレートポートとして
略直線状に形成されている。主吸気通路２３は、上記主
吸気ポート２２よりも上流側に設けられた制御弁２７に
よって開閉されるようになっている。また、副吸気通路
２５は、主吸気通路２３よりも通路断面積が小さく設定
されており、その先端部２４ａは、図９に示すように、
吸気弁１３の直前位置に開口している。そして、この副
吸気ポート２４は、図１０に示すように平面図上におい
ては、一対の吸気弁１３の間に向かって１本の通路状に
形成され、かつ先端部２４ａが吸気弁１３近傍で左右に
分岐し、それぞれ気筒の周方向へ沿って吸気弁１３部分
に接続されている。換言すれば、図３に示した吸気ポー
ト１５とほぼ同様の構成となっている。
【００２９】尚、２６は吸気通路２１の上流側部分に配
置されたスロットル弁である。
置されたスロットル弁である。
【００３０】上記構成においては、スロットル弁２６の
開度がそれほど大きくない領域では、図示せぬ制御手段
によって制御弁２７が閉状態に保たれる。これにより、
吸気は副吸気通路２５のみを通して燃焼室１２へ導入さ
れる。尚、図示せぬ燃料噴射弁１８が吸気弁１３の傘部
付近へ向けて燃料を噴射するように配置されており、こ
の燃料噴射弁から前述した実施例と同様に吸気弁１３の
閉期間中に燃料が噴射供給される。従って、このように
副吸気通路２５を通して吸気の全量が導入される状態で
は、前述した実施例と同様に燃焼室１２内にトロイダル
渦が強く生成され、層状給気が実現される。従って、低
中負荷領域における安定した希薄燃焼が可能となる。
開度がそれほど大きくない領域では、図示せぬ制御手段
によって制御弁２７が閉状態に保たれる。これにより、
吸気は副吸気通路２５のみを通して燃焼室１２へ導入さ
れる。尚、図示せぬ燃料噴射弁１８が吸気弁１３の傘部
付近へ向けて燃料を噴射するように配置されており、こ
の燃料噴射弁から前述した実施例と同様に吸気弁１３の
閉期間中に燃料が噴射供給される。従って、このように
副吸気通路２５を通して吸気の全量が導入される状態で
は、前述した実施例と同様に燃焼室１２内にトロイダル
渦が強く生成され、層状給気が実現される。従って、低
中負荷領域における安定した希薄燃焼が可能となる。
【００３１】これに対し、スロットル弁２６の開度が大
きい高速高負荷領域においては、主吸気通路２３の制御
弁２７が開状態に制御される。そのため、吸気の多くは
通路断面積の大きな主吸気ポート２２を通して燃焼室１
２内に真っすぐ流れ込むようになる。そのため、燃焼室
１２内のトロイダル渦は弱まるが、その半面、通路抵抗
が減少するため、出力確保の上で有利となる。
きい高速高負荷領域においては、主吸気通路２３の制御
弁２７が開状態に制御される。そのため、吸気の多くは
通路断面積の大きな主吸気ポート２２を通して燃焼室１
２内に真っすぐ流れ込むようになる。そのため、燃焼室
１２内のトロイダル渦は弱まるが、その半面、通路抵抗
が減少するため、出力確保の上で有利となる。
【００３２】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、この発明
に係る火花点火式内燃機関においては、ピストンの頂面
に互いに直交する第１，第２隆起部を形成したことによ
り、気筒内に、サイクル毎の変化が少ない安定したトロ
イダル渦を生成することができる。そのため、安定した
層状給気が可能となる。
に係る火花点火式内燃機関においては、ピストンの頂面
に互いに直交する第１，第２隆起部を形成したことによ
り、気筒内に、サイクル毎の変化が少ない安定したトロ
イダル渦を生成することができる。そのため、安定した
層状給気が可能となる。
【００３３】特に、請求項２のように吸気ポートを形成
すれば、気筒外周側から気筒中心部に集まろうとするト
ロイダル渦が一層良好に生成され、点火栓近傍に濃い混
合気を確実に集めることができる。
すれば、気筒外周側から気筒中心部に集まろうとするト
ロイダル渦が一層良好に生成され、点火栓近傍に濃い混
合気を確実に集めることができる。
【００３４】また請求項３の構成によれば、吸気弁から
前後へ流れ出た吸気流が、第２隆起部の両側でそれぞれ
上方へ円滑に案内されるようになる。
前後へ流れ出た吸気流が、第２隆起部の両側でそれぞれ
上方へ円滑に案内されるようになる。
【００３５】また請求項４によれば、吸気弁の閉期間中
に噴射された燃料が予め吸気ポート内で気化し、液滴の
まま燃焼室内へ流入することが抑制されるので、未燃Ｈ
Ｃを低減できる。
に噴射された燃料が予め吸気ポート内で気化し、液滴の
まま燃焼室内へ流入することが抑制されるので、未燃Ｈ
Ｃを低減できる。
【００３６】さらに、請求項５の構成によれば、低中負
荷領域での希薄燃焼の安定化と、高速高負荷領域での出
力確保とを両立させることができる。
荷領域での希薄燃焼の安定化と、高速高負荷領域での出
力確保とを両立させることができる。
【図１】この発明に係る火花点火式内燃機関に用いられ
るピストンの平面図。
るピストンの平面図。
【図２】同じくピストンの正面図。
【図３】シリンダヘッド側の燃焼室の構成を示す一部断
面の平面図。
面の平面図。
【図４】吸気弁を通過する際の速度ベクトルを示す説明
図。
図。
【図５】吸気行程において燃焼室内に発生するトロイダ
ル渦の様子を示す説明図。
ル渦の様子を示す説明図。
【図６】同じく圧縮行程におけるトロイダル渦の様子を
示す説明図。
示す説明図。
【図７】燃焼室内の混合気の流動を示す説明図。
【図８】異なる方向から見た図７と同様の説明図。
【図９】この発明に係る火花点火式内燃機関の異なる実
施例を示す断面図。
施例を示す断面図。
【図１０】この実施例におけるシリンダヘッド側の構成
を示す一部断面の平面図。
を示す一部断面の平面図。
【図１１】従来の火花点火式内燃機関の一例を示す斜視
図。
図。
１…ピストン ２…第１隆起部 ３…稜線 ４…第２隆起部 ５…稜線 １３…吸気弁 １５…吸気ポート １７…点火栓 ２２…主吸気ポート ２４…副吸気ポート
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｍ 69/00 ３６０ Ｆ０２Ｍ 69/00 ３６０Ｂ 69/04 69/04 Ｒ
Claims (5)
- 【請求項１】 １気筒当たり２個の吸気弁と２個の排気
弁とを有し、かつ気筒の略中心に点火栓が配置されてな
る火花点火式内燃機関において、 ピストンの頂面に、該頂面の中心を通り、かつクランク
シャフト軸方向に延びた稜線を有する第１隆起部を形成
するとともに、この第１隆起部の稜線と直交するように
クランクシャフトと直交する方向に延びた稜線を有する
第２隆起部を形成したことを特徴とする火花点火式内燃
機関。 - 【請求項２】 ２個の吸気弁の互いに外側となる方向へ
向かって吸気が燃焼室へ流入するように吸気ポートを形
成したことを特徴とする請求項１記載の火花点火式内燃
機関。 - 【請求項３】 上記第２隆起部は、気筒中心から吸気弁
側に片寄って位置し、かつその稜線の両側に、それぞれ
斜面が設けられていることを特徴とする請求項１または
２に記載の火花点火式内燃機関。 - 【請求項４】 各気筒の吸気ポートへ向けて燃料を噴射
する燃料噴射弁の噴射時期が、吸気弁の閉期間中に設定
されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに
記載の火花点火式内燃機関。 - 【請求項５】 制御弁により開閉される主吸気ポート
と、副吸気ポートとを備え、２個の吸気弁の互いに外側
となる方向へ向かって吸気が燃焼室へ流入するように副
吸気ポートを形成したことを特徴とする請求項１記載の
火花点火式内燃機関。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7035765A JPH08232665A (ja) | 1995-02-24 | 1995-02-24 | 火花点火式内燃機関 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7035765A JPH08232665A (ja) | 1995-02-24 | 1995-02-24 | 火花点火式内燃機関 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08232665A true JPH08232665A (ja) | 1996-09-10 |
Family
ID=12450961
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7035765A Pending JPH08232665A (ja) | 1995-02-24 | 1995-02-24 | 火花点火式内燃機関 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08232665A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009121486A (ja) * | 2000-03-29 | 2009-06-04 | Osaka Gas Co Ltd | 燃料供給機構及びそれを備えたエンジン及び燃料供給方法 |
| WO2012049950A1 (ja) * | 2010-10-15 | 2012-04-19 | 三菱自動車工業株式会社 | 吸気ポート燃料噴射エンジン |
| WO2012049951A1 (ja) * | 2010-10-15 | 2012-04-19 | 三菱自動車工業株式会社 | 吸気ポート燃料噴射エンジン |
-
1995
- 1995-02-24 JP JP7035765A patent/JPH08232665A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009121486A (ja) * | 2000-03-29 | 2009-06-04 | Osaka Gas Co Ltd | 燃料供給機構及びそれを備えたエンジン及び燃料供給方法 |
| WO2012049950A1 (ja) * | 2010-10-15 | 2012-04-19 | 三菱自動車工業株式会社 | 吸気ポート燃料噴射エンジン |
| WO2012049951A1 (ja) * | 2010-10-15 | 2012-04-19 | 三菱自動車工業株式会社 | 吸気ポート燃料噴射エンジン |
| CN103154462A (zh) * | 2010-10-15 | 2013-06-12 | 三菱自动车工业株式会社 | 吸气端口燃料喷射发动机 |
| CN103180566A (zh) * | 2010-10-15 | 2013-06-26 | 三菱自动车工业株式会社 | 吸气端口燃料喷射发动机 |
| EP2628917A1 (en) * | 2010-10-15 | 2013-08-21 | Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha | Intake port fuel injection engine |
| EP2628917A4 (en) * | 2010-10-15 | 2014-04-30 | Mitsubishi Motors Corp | FUEL INJECTION ENGINE WITH INLET ORIFICE |
| JP5704360B2 (ja) * | 2010-10-15 | 2015-04-22 | 三菱自動車工業株式会社 | 吸気ポート燃料噴射エンジン |
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