JPH09144544A - 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

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JPH09144544A
JPH09144544A JP7305801A JP30580195A JPH09144544A JP H09144544 A JPH09144544 A JP H09144544A JP 7305801 A JP7305801 A JP 7305801A JP 30580195 A JP30580195 A JP 30580195A JP H09144544 A JPH09144544 A JP H09144544A
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JP
Japan
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intake
cylinder
cylinder head
injector
intake port
Prior art date
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Pending
Application number
JP7305801A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroyuki Yamada
広行 山田
Keiji Shitaya
圭司 下谷
Katsuo Oikawa
勝雄 及川
Futoshi Nakano
太 中野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Isuzu Motors Ltd
Original Assignee
Isuzu Motors Ltd
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Publication date
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Publication of JPH09144544A publication Critical patent/JPH09144544A/ja
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00Other engines
    • F02B75/12Other methods of operation
    • F02B2075/125Direct injection in the combustion chamber for spark ignition engines, i.e. not in pre-combustion chamber
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B23/00Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
    • F02B23/08Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition
    • F02B23/10Other 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
    • F02B23/101Other 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 or close to the cylinder centre axis, e.g. with mixture formation using spray guided concepts
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)
  • Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)
  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 点火プラグと吸気ポートとのレイアウト上の
干渉を防止し、吸気ポートの小径化に伴う出力性能の低
下を防止する。 【解決手段】 本発明に係る筒内直接噴射式火花点火機
関は、シリンダヘッド1のシリンダ中心C位置に燃料噴
射弁16を設け、この燃料噴射弁16を囲繞するように
上記シリンダヘッド1に各二つずつの吸気ポート2及び
排気ポート3を設けると共に、上記シリンダヘッド1に
点火プラグ21を、上記吸気ポート2に対するシリンダ
12側の位置に配設したものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、特に稀薄燃焼を行
うのに適した筒内直接噴射式火花点火機関に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】ガソリンエンジンの低負荷運転時にあっ
て点火プラグ周りに濃混合気を生成し、この成層燃焼に
より排ガス清浄化、燃費向上等を促進する技術は既に知
られている。そしてこの成層燃焼によると、全体として
空燃比を高く設定でき、極稀薄な混合気で安定した燃焼
を得られ、燃費が大巾に改善されることもよく知られて
いる。
【0003】このような成層燃焼、稀薄燃焼を行うもの
として、シリンダ内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁
と、噴射された燃料を点火する点火プラグと、各二つず
つの吸気弁及び排気弁とを備えた4バルブ形式の筒内直
接噴射式火花点火機関が知られており、これの従来例と
しては、特開昭62-82222号公報、特開昭63-189614
号公報及び特開平6-42352 号公報に示されたものがあ
る。
【0004】特には、及びにおける燃料噴霧のシ
リンダ壁衝突という問題を解決するため、燃料噴射弁を
シリンダ中心位置に略直立して配置し、燃料をシリンダ
中心に向けて噴射するようにしている。そしてこれによ
り、シリンダ壁の冷却による燃焼の悪化等を防止してい
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらにあっ
ては、点火プラグを吸気ポート間に配設しているため、
プラグソケット等のスペース確保の必要性からもスペー
ス上の制約を受け易くなり、つまり点火プラグと吸気ポ
ートとがレイアウト上干渉するため、場合によっては吸
気ポートの小径化を伴うなど、出力性能の低下をもたら
す可能性がある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明に係る筒内直接噴
射式火花点火機関は、シリンダヘッドのシリンダ中心位
置に燃料噴射弁を設け、この燃料噴射弁を囲繞するよう
に上記シリンダヘッドに各二つずつの吸気ポート及び排
気ポートを設けると共に、上記シリンダヘッドに点火プ
ラグを、上記吸気ポートに対するシリンダ側の位置に配
設したものである。
【0007】これによれば、点火プラグが吸気ポートに
対しシリンダ側の位置にずらせて配設されるため、レイ
アウト上、点火プラグが吸気ポートの邪魔にならず、吸
気ポートを大径に設計でき出力性能低下を確実に防止で
きる。
【0008】
【発明の実施の形態】以下本発明の好適な実施の形態を
添付図面に基づいて詳述する。
【0009】図1は本発明に係る筒内直接噴射式火花点
火機関の縦断正面図、図2はシリンダヘッドを単体で示
す側面図、図3は図2のB−B線断面図である。図1は
図2のA−A線断面に相当し、これにおいてはシリンダ
ヘッド以外の部品も示されている。
【0010】図2,図3に示すように、シリンダヘッド
1の内部には、その片側の側部において二つの吸気ポー
ト2が並列に区画形成されている。また反対側の側部に
おいても同様に、二つの排気ポート3(一つのみ図3に
示す)が並列に区画形成される。これら吸気ポート2及
び排気ポート3は、バルブガイド4に挿通されて案内さ
れる図示しない吸気弁及び排気弁の昇降移動により開閉
される。またシリンダヘッド1の内部において、バルブ
ガイド4の上方には、バルブスプリング(図示せず)や
カムシャフト(図1に符号6で仮想的に示す)等が収容
される収容室5が区画形成される。ここではカムシャフ
ト6が吸気側と排気側とに各1本ずつ配設されるDOH
Cの構成となっており、よってシリンダヘッド1上端に
はカムシャフト6を回転可能に支持するためのシャフト
受け部7が形成される。
【0011】特に吸気ポート2は、シリンダ中心Cに対
し所定角をなして傾斜されると共に、その入口側がシリ
ンダヘッド1に一体形成された吸気管部8によって区画
される。吸気管部8は、シリンダヘッド1の吸気側側面
部1aから外側に突出されるようになっており、その入
口端は別の吸気管(図示せず)を接続するためのフラン
ジ部9となっている。吸気管部8は、断面円形の二つの
吸気ポート2を区画すべく前後方向(図2の左右方向)
に長い断面略8の字状とされ、特にその下側の吸気側側
面部1aとの付け根部分が、吸気管部8の長手方向に対
し直交方向の傾斜面をなすプラグ取付面部10となって
いる。
【0012】なお、シリンダヘッド1の内部には、冷却
水を循環させるための冷却水路11も区画形成される。
【0013】図1に示すように、シリンダヘッド1の下
側にはシリンダ12が取り付けられ、このシリンダ12
内にはピストン13が摺動可能に収容されている。シリ
ンダ12内にはシリンダヘッド1の冷却水路11と連通
するウォータジャケット14が形成される。
【0014】シリンダヘッド1には、ピストン13の中
心と一致するシリンダ中心Cに沿ってインジェクタ収容
穴15が設けられる。そしてこのインジェクタ収容穴1
5にインジェクタ16(燃料噴射弁)が収容され、イン
ジェクタ16は、シリンダ中心Cの位置に且つこれに沿
って直立されるようになる。そしてインジェクタ16は
吸気ポート2及び排気ポート3に囲繞されるようにな
る。インジェクタ16の噴射口16aはピストン13に
向かって真下に臨んでおり、これより噴射される燃料噴
霧Fは、インジェクタ収容穴15の出口15aから所定
の噴射角をもって燃焼室17内に到達する。なお図1に
あっては、吸気ポート2と排気ポート3との位置をそれ
らの中心線2a,3aのみで示してある。
【0015】図示状態は、エンジン(内燃機関)の圧縮
行程最後期でピストン13が上死点にあるときで、この
とき燃焼室17は、シリンダヘッド1の下面に形成され
た窪み部18と、ピストン13の頭部に形成された凹部
19とから主に区画形成される。窪み部18は、上面が
ハ字状に緩やかに傾斜された断面略皿状に形成される。
【0016】シリンダヘッド1のプラグ取付面部10に
は、挿入口が拡径されたプラグ取付穴20が吸気ポート
2と略平行に穿設される。そしてこれに点火プラグ21
が螺合して取り付けられ、その電極部21aが燃焼室1
7内に突出されている。
【0017】ピストン13の凹部19はピストン頭面1
3aを窪ませてなり、特にそれはピストン中心から点火
プラグ21側にオフセットされて形成される。特に凹部
19の底面は、図示状態にあって噴霧Fの排気側端が到
達する位置から、吸気側に向けて順次傾斜される傾斜面
22となっており、この傾斜面22は電極部21aの真
下位置で終了し、ここからは上方に延びる湾曲部23と
されている。
【0018】図4はピストン13の平面図であり、これ
によっても凹部19が吸気側にオフセットされているの
が分かる。そして凹部19はその前後長が、中心側が短
く吸気側が長い略台形状とされる。なおこの台形の角に
あたる部分はアール状に形成される。さらには凹部19
の吸気側端縁19aに、電極部21aとの干渉を避ける
ための逃げ部24が、図1にも示すように所定の深さで
形成されている。なお25は、排気弁との干渉を避ける
ためにピストン頭面13aに形成されたバルブリセスで
ある。
【0019】特に図2に示すように、プラグ取付穴20
は吸気ポート2間に沿った下側の位置に設けられ、これ
によって点火プラグ21は、吸気ポート2に対するシリ
ンダ12側の位置で、且つ吸気ポート2間に沿った位置
に、吸気管部8の下側表面部で形成される谷部26に沿
って、吸気ポート2にほぼ平行に取り付けられることに
なる。
【0020】なお、図1において、27はフュエルレー
ル(図示せず)からの燃料をインジェクタ16に供給す
るための供給管である。
【0021】次に、上記構成の作用について説明する。
【0022】これにあっては先ず、点火プラグ21が吸
気ポート2に対するシリンダ12側の位置に、つまり吸
気ポート2の下方に取り付けられるために、点火プラグ
21を吸気ポート2の邪魔にならずに配置でき、これに
より吸気ポート2の大径化を自由に行え、出力性能の低
下を防止することができる。言い換えれば、点火プラグ
21と吸気ポート2とのレイアウト上の干渉を防止で
き、吸気ポート2をレイアウト上の制約なしに優先して
設計することができる。
【0023】また特に、ここでは点火プラグ21が谷部
26によって拡大したスペースに取り付けられるため
に、スペースの有効利用が図れて、レイアウト上の干渉
を一層防止することができる。
【0024】また、図示例にあっては、点火プラグ21
の電極部21aが燃料噴霧Fから比較的離間されるが、
それでも燃料噴霧ないし濃混合気が十分に電極部21a
に供給されるようになっている。
【0025】即ち、圧縮行程後期において、ピストン上
死点前60°〜80°付近からインジェクタ16による燃料
噴射が開始するが、このときの燃料噴霧F1 の噴霧幅及
びペネトレーションは比較的小さい。そして行程の進行
につれ、噴霧幅及びペネトレーションが増大しピストン
13は上昇するが、この過程において常に凹部19の排
気側端縁19bが燃料噴霧Fの排気側端に一致するよ
う、凹部19の位置が定められている。そして、凹部1
9の傾斜面22は、その燃料噴霧F,F1 を全量反射さ
せて点火プラグ21の電極部21aに導き、逆にいえば
その反対側への移動を規制して、これにより電極部21
a付近で濃混合気を生成し、成層燃焼、稀薄燃焼を達成
することができる。
【0026】そして、噴霧と空気流のコントロールによ
り低負荷時には超稀薄燃焼、中負荷時には稀薄燃焼を達
成して燃費の増大を図り、高負荷時には最適な空気流で
均一燃焼を行いノッキングを防止し、機関全域で極めて
安定した性能を得ることが可能となる。
【0027】また、吸気ポート2を従来よりも直立側に
傾けられるため、吸気抵抗を低減でき体積効率の向上も
図れる。
【0028】尚、かかる構成においては、インジェクタ
16をシリンダ中心Cに沿って直立して配置したが、傾
斜させて配置しても、インジェクタ収容穴15の出口1
5aの向きを工夫すれば、燃料をシリンダ中心に向けて
噴射でき、燃料噴霧のシリンダ壁への衝突は確実に防止
できる。
【0029】以上、本発明の好適な実施の形態について
説明してきたが、本発明は上記形態に限定されず様々な
形態が可能である。
【0030】
【発明の効果】本発明は次の如き優れた効果を発揮す
る。
【0031】(1) 点火プラグと吸気ポートとのレイ
アウト上の干渉を防止でき、吸気ポートの小径化に伴う
出力性能の低下を防止することができる。
【0032】(2) 点火プラグと燃料噴射弁とが比較
的離間されていても、点火プラグ付近で濃混合気を生成
することができ、成層燃焼、稀薄燃焼を達成することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る筒内直接噴射式火花点火機関を示
す縦断正面図である。
【図2】シリンダヘッドを単体で示す側面図である。
【図3】図2のB−B線断面図である。
【図4】ピストンを示す平面図である。
【符号の説明】
1 シリンダヘッド 2 吸気ポート 3 排気ポート 12 シリンダ 13 ピストン 16 インジェクタ(燃料噴射弁) 19 凹部 21 点火プラグ C シリンダ中心
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 F02P 13/00 301 F02P 13/00 301A 303 303A (72)発明者 中野 太 神奈川県藤沢市土棚8番地 いすゞ自動車 株式会社藤沢工場内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シリンダヘッドのシリンダ中心位置に燃
    料噴射弁を設け、該燃料噴射弁を囲繞するように上記シ
    リンダヘッドに各二つずつの吸気ポート及び排気ポート
    を設けると共に、上記シリンダヘッドに点火プラグを、
    上記吸気ポートに対するシリンダ側の位置に配設したこ
    とを特徴とする筒内直接噴射式火花点火機関。
  2. 【請求項2】 上記シリンダ内にピストンが収容され、
    該ピストンの頭部に、上記燃料噴射弁から噴射された燃
    料を反射させて上記点火プラグに導くための凹部が設け
    られた請求項1記載の筒内直接噴射式火花点火機関。
JP7305801A 1995-11-24 1995-11-24 筒内直接噴射式火花点火機関 Pending JPH09144544A (ja)

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