JPH082429Y2 - 筒内噴射式内燃機関 - Google Patents

筒内噴射式内燃機関

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JPH082429Y2
JPH082429Y2 JP6681690U JP6681690U JPH082429Y2 JP H082429 Y2 JPH082429 Y2 JP H082429Y2 JP 6681690 U JP6681690 U JP 6681690U JP 6681690 U JP6681690 U JP 6681690U JP H082429 Y2 JPH082429 Y2 JP H082429Y2
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辰夫 小林
徳彦 中村
憲一 野村
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Toyota Motor Corp
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  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は筒内噴射式内燃機関に関する。
〔従来の技術〕
ピストン頂面上に凹溝を形成すると共に燃料噴射弁か
ら凹溝内に向けて燃料を噴射し、燃焼室内にシリンダ軸
線回りの旋回流を発生させてこの旋回流により点火栓の
周りに着火可能な混合気を形成するようにした筒内噴射
式内燃機関が公知である(実開平1−124042号公報参
照)。
〔考案が解決しようとする課題〕
しかしながらこの筒内噴射式内燃機関ではシリンダ軸
線周りの旋回流を発生させることが必須の要件であるの
でシリンダ軸線周りの旋回流を発生させない場合にはも
やはこの噴射式方法を採用することができない。また、
旋回流の強さは機関の運転状態により変化するので点火
栓周りの混合気の形成を全面的に旋回流に依存している
とあらゆる機関の運転状態に対して最適な混合気を点火
栓の周りに形成するのは困難であるという問題がある。
〔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考案によればシリンダ
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
に形成して燃料噴射弁からこの凹溝の凹状内壁面に向け
て燃料を噴射し、機関高負荷運転時には噴射軸線に沿う
噴射燃料が凹状内壁面にほぼ垂直に衝突すると共に機関
低負荷運転時には凹状内壁面に衝突した燃料の大部分を
点火栓下方の凹状内壁面部分に向かわさせるべく噴射軸
線に沿う噴射燃料が鋭角をなして斜めに凹状内壁面に衝
突するように凹状内壁面の形状および噴射時期が定めら
れている。
〔作用〕
燃料噴射量の多い機関高負荷運転時には噴射軸線に沿
う噴射燃料が凹溝の凹状内壁面にほぼ垂直に衝突するの
で衝突後噴射燃料は凹状内壁面に沿い四方に広がり、四
方に広がった燃料のうちの一部の燃料が点火栓下方の凹
状内壁面部分に導びかれる。一方、燃料噴射量の少ない
機関低負荷運転時には噴射軸線に沿う噴射燃料が鋭角を
なして斜めに凹溝の凹状内壁面に衝突し、衝突した燃料
の大部分が点火栓下方の凹状内壁面部分に導びかれる。
〔実施例〕
第1図および第3図を参照すると、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。一対、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上に一対の排気弁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。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8b,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。点火線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。
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、両給気弁6の間のシリンダヘッド内壁面3a
の周縁部には燃料噴射弁14が配置され、この燃料噴射弁
14から燃料が燃焼室4内に向けて噴射される。
第1図および第2図に示されるようにピストン2の頂
面上には点火栓10の下方から燃料噴射弁14の先端部の下
方まで延びる凹溝15が形成される。第1図および第2図
に示される実施例ではこの凹溝15は点火栓10と燃料噴射
弁14とを含む垂直平面K−Kに対して対称なほぼ球面状
をなす。また、ピストン2の頂面の中心部には凹溝15よ
りも曲率の小さな球面状をなす凹所16が形成される。こ
の凹所16も垂直平面K−K上に形成されており、この凹
所16は凹溝15の凹状内壁面の上方部に開口している。第
1図に示すようにピストン2が上死点に達すると点火栓
10が凹所16内に侵入する。一方、凹所16に関して凹溝15
と反対側のピストン2の頂面部分2aは傾斜したほぼ平坦
面から形成され、第1図に示すようにピストン2が上死
点に達するとシリンダヘッド内壁面部分3cとピストン頂
面部分2a間にはスキッシュエリア17が形成される。
第4図に示されるように第1図から第3図に示す実施
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、第4図において
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、Ih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。従って第1図から第3図に示す実施例では機関
負荷が高くなるほど噴射時期が早められることがわか
る。
次に第5図を参照しつつ低負荷運転時および高負荷運
転時における噴射方法について説明する。
第5図(A)に示すように給気弁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8a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し、給気弁6および排気弁
7が閉弁すると燃料噴射弁14からの燃料噴射が行われ
る。
第5図(B),(C)は機関低負荷運転時を示してお
り、第5図(D),(E)は機関高負荷運転時を示して
いる。
第5図(B)に示されるように燃料噴射弁14からは凹
溝15の凹状内壁面に向けて燃料が噴射される。第1図か
ら第3図に示す実施例ではこの噴射燃料の噴霧は第5図
(B)に示されるように例えば円錐状をなしており、こ
の噴射燃料の噴射軸線Zは第2図に示す垂直平面K−K
内に位置している。
機関低負荷運転時には第5図(B)に示されるように
噴射軸線Zに沿う噴射燃料が鋭角θをなして斜めに凹溝
15の凹状内壁面上に衝突する。このように噴射燃料が凹
溝15の凹状内壁面上に斜めに衝突すると衝突した燃料は
第5図(C)においてF1で示されるように慣性力によっ
て凹溝15の凹状内壁面に沿い気化しつつ点火栓10の下方
に進み、次いで凹所16内に送り込まれる。機関低負荷運
転時には噴射量が少ないがこのとき大部分の噴射燃料が
点火栓10の下方に運ばれるので点火栓10の周りには着火
可能な混合気が形成されることになる。また、第5図
(A)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第5
図(B)に示されるように凹溝16の凹状内壁面に沿う旋
回流Xとなる。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第5図(C)において矢印Sで
示すようにスキッシュエリア17からスキッシュ流が噴出
し、このスキッシュ流Sも凹溝15の凹状内壁面に沿って
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15
の凹状内壁面に沿い点火栓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の周りには十分に気化した可燃混合気が
集まることになる。斯くして噴射量が少ない機関低負荷
運転時であっても良好な着火と、それに続く良好な燃焼
が得られることになる。
一方、機関高負荷運転時には前述したように噴射時期
が機関低負荷運転時に比べて早くなり、従って機関高負
荷運転時には第5図(D)に示されるように機関低負荷
運転時に比べてピストン2が低い位置にあるときに燃料
噴射が開始される。このときには第5図(D)に示され
るように噴射軸線Zに沿う噴射燃料は凹溝5の凹状内壁
面上にほぼ垂直に衝突する。このように噴射燃料が凹溝
15の凹内壁面上にほぼ垂直に衝突すると衝突した燃料は
第5図(E)においてF2で示されるように噴射軸線Zに
沿う噴射燃料の衝突点を中心として凹溝15の凹状内壁面
上を四方に広がることになる。従ってこの場合には衝突
した噴射燃料の一部が点火栓10の下方に進み、次いで凹
所16内に送り込まれる。このように噴射量の多い機関高
負荷運転時には噴射燃料の一部が点火栓10の周りに送り
込まれるので点火栓10の周りに形成される混合気は過濃
とならず、斯くして点火栓10の周りには良好に着火可能
な混合気が形成される。また、機関高負荷運転時には噴
射燃料が高温の凹溝15の凹状内壁面上に広範囲に分散さ
れるので噴射燃料の気化が促進され、しかも噴射時期が
早められるために噴射燃料が気化するのに十分な時間が
与えられる。その結果、機関高負荷運転時には噴射量が
多くても全噴射燃料の気化が十分に促進される。また、
機関高負荷運転時にも第5図(B)に示すような旋回流
Xおよび第5図(C)に示すようなスキッシュ流Sが発
生し、従ってこれら旋回流Xおよびスキッシュ流Sによ
って噴射燃料の気化が更に促進される。
なお、これまで本考案を筒内噴射式2サイクル機関に
適用した場合について説明してきたが本考案を筒内噴射
式4サイクル機関にも適用することができる。
〔考案の効果〕
機関負荷にかかわわらずに最適な混合気を点火栓周り
に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は2サイクル内燃機関の側面断面図、第2図は第
1図のピストンの平面図、第3図は第1図のシリンダヘ
ッドの底面図、第4図は給排気弁の開弁時期および燃料
噴射時期を示す線図、第5図は機関運転中の燃焼室内の
様子を説明するための図である。 2…ピストン、4…燃焼室、6…給気弁、7…排気弁、
10…点火栓、14…燃料噴射弁、15…凹溝、16…凹所。
───────────────────────────────────────────────────── 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 F02D 41/04 335 C

Claims (1)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】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燃料噴射弁から該凹溝
    の凹状内壁面に向けて燃料を噴射し、機関高負荷運転時
    には噴射軸線に沿う噴射燃料が凹状内壁面にほぼ垂直に
    衝突すると共に機関低負荷運転時には凹状内壁面に衝突
    した燃料の大部分を点火栓下方の凹状内壁面部分に向か
    わさせるべく噴射軸線に沿う噴射燃料が鋭角をなして斜
    めに凹状内壁面に衝突するように凹状内壁面の形状およ
    び噴射時期が定められている筒内噴射式内燃機関。
JP6681690U 1990-06-26 1990-06-26 筒内噴射式内燃機関 Expired - Fee Related JPH082429Y2 (ja)

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