JPH09250351A - 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Info
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- JPH09250351A JPH09250351A JP8058794A JP5879496A JPH09250351A JP H09250351 A JPH09250351 A JP H09250351A JP 8058794 A JP8058794 A JP 8058794A JP 5879496 A JP5879496 A JP 5879496A JP H09250351 A JPH09250351 A JP H09250351A
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- vortex
- combustion chamber
- intake
- fuel
- load operation
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B75/00—Other engines
- F02B75/12—Other methods of operation
- F02B2075/125—Direct injection in the combustion chamber for spark ignition engines, i.e. not in pre-combustion chamber
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- Y—GENERAL 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
- 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
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- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】高負荷運転時において理論混合気燃焼を、低負
荷運転時において希薄燃焼を可能にする筒内直接噴射式
火花点火機関を提供する。 【解決手段】高負荷運転時には燃焼室の全域に拡がる一
つの渦９を形成し、低負荷運転時には燃焼室に渦１０，
１１を形成させる手段を備え、渦１１にのみ燃料を噴射
するインジェクタ１３を備え、燃料の噴射された渦１１
の気流が通る位置に点火プラグ１４を備える。 【効果】圧縮工程でなく吸気工程で燃料を噴射すること
ができるため、高圧力のインジェクタを必要としない
で、高負荷と低負荷の運転切り替えができる。
荷運転時において希薄燃焼を可能にする筒内直接噴射式
火花点火機関を提供する。 【解決手段】高負荷運転時には燃焼室の全域に拡がる一
つの渦９を形成し、低負荷運転時には燃焼室に渦１０，
１１を形成させる手段を備え、渦１１にのみ燃料を噴射
するインジェクタ１３を備え、燃料の噴射された渦１１
の気流が通る位置に点火プラグ１４を備える。 【効果】圧縮工程でなく吸気工程で燃料を噴射すること
ができるため、高圧力のインジェクタを必要としない
で、高負荷と低負荷の運転切り替えができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、筒内直接噴射式火
花点火機関に係り、特に高負荷運転時における理論混合
気燃焼，低負荷運転時における稀薄燃焼のどちらにも対
応して燃焼時の着火性の向上を可能にする火花点火機関
に関する。
花点火機関に係り、特に高負荷運転時における理論混合
気燃焼，低負荷運転時における稀薄燃焼のどちらにも対
応して燃焼時の着火性の向上を可能にする火花点火機関
に関する。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関においては、燃料消費率の低減
や排気ガスの低公害化のために、筒内に燃料を直接噴射
することによって細かい燃料の制御が可能となる筒内直
接噴射式が注目されている。従来技術では、高負荷運転
時における理論混合気燃焼（ストイキ）と低負荷運転時
における稀薄燃焼（リーン）を切り替えるために、吸気
工程や圧縮工程など噴射タイミングを変えて燃料を噴射
するという方法が採られている。
や排気ガスの低公害化のために、筒内に燃料を直接噴射
することによって細かい燃料の制御が可能となる筒内直
接噴射式が注目されている。従来技術では、高負荷運転
時における理論混合気燃焼（ストイキ）と低負荷運転時
における稀薄燃焼（リーン）を切り替えるために、吸気
工程や圧縮工程など噴射タイミングを変えて燃料を噴射
するという方法が採られている。
【０００３】内燃機関の吸気制御に関しては、例えば、
特開平5−248249 号公報に、ヘリカル形吸気ポートの吸
気の流れを上下に二分するスワール制御板を設け、吸気
ポートに流入した吸気をこのスワール制御板により２つ
の流れに分け、更にスワール制御板の角度を変えること
により２つの流れの吸気量を変えてスワール形状を変え
ることが記載されている。また、特開平5−302519 号公
報には、吸気ポートに吸気主路と吸気副路を形成し、吸
気副路にその流路を開閉する弁を設け、高負荷時には開
閉弁を開放し吸気を流入することで燃焼室に大量の吸気
を供給し、低負荷時には開閉弁を閉じて吸気主路のみに
吸気を流入することで吸気ポートの下側に渦流が発生
し、吸気ポートの上側から燃焼室に吸気が供給されて燃
焼室にタンブルが発生することが記載されている。
特開平5−248249 号公報に、ヘリカル形吸気ポートの吸
気の流れを上下に二分するスワール制御板を設け、吸気
ポートに流入した吸気をこのスワール制御板により２つ
の流れに分け、更にスワール制御板の角度を変えること
により２つの流れの吸気量を変えてスワール形状を変え
ることが記載されている。また、特開平5−302519 号公
報には、吸気ポートに吸気主路と吸気副路を形成し、吸
気副路にその流路を開閉する弁を設け、高負荷時には開
閉弁を開放し吸気を流入することで燃焼室に大量の吸気
を供給し、低負荷時には開閉弁を閉じて吸気主路のみに
吸気を流入することで吸気ポートの下側に渦流が発生
し、吸気ポートの上側から燃焼室に吸気が供給されて燃
焼室にタンブルが発生することが記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】低負荷運転時に、稀薄
燃焼によって燃料噴射量を少なくして燃焼を行うために
は、燃料蒸気を点火プラグ周りの局所に分布させて点火
する必要がある。一方、高負荷運転時には、理論混合気
燃焼を行うため、燃焼室全域に燃料蒸気を均一に分布さ
せて点火する必要がある。この異なる燃焼を切り替える
ために理論混合気燃焼では吸気工程で噴射し燃料を拡散
させ、希薄燃焼では点火直前に点火プラグ周りに燃料を
噴射し高濃度の燃料蒸気を得るという方式が取り入れら
れている。しかし、圧縮時には燃焼室内は高圧力になっ
ており、そこに燃料を噴射するためには高圧力のインジ
ェクタが要求されるという問題がある。
燃焼によって燃料噴射量を少なくして燃焼を行うために
は、燃料蒸気を点火プラグ周りの局所に分布させて点火
する必要がある。一方、高負荷運転時には、理論混合気
燃焼を行うため、燃焼室全域に燃料蒸気を均一に分布さ
せて点火する必要がある。この異なる燃焼を切り替える
ために理論混合気燃焼では吸気工程で噴射し燃料を拡散
させ、希薄燃焼では点火直前に点火プラグ周りに燃料を
噴射し高濃度の燃料蒸気を得るという方式が取り入れら
れている。しかし、圧縮時には燃焼室内は高圧力になっ
ており、そこに燃料を噴射するためには高圧力のインジ
ェクタが要求されるという問題がある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明では、吸気ポート部の吸気弁上流にバタフ
ライ弁を設け、高負荷運転時には燃焼室の全域に拡がる
一つの渦を形成させ、低負荷運転時には燃焼室に複数の
渦を形成させるようにした。他に、吸気ポート部とコレ
クタの接続部にバタフライ弁を設け、コレクタから突き
出した二本のパイプを吸気ポートの吸気バルブの上流に
接続し、パイプからの噴流によって燃焼室に複数の渦を
発生させる手段もある。これらの手段により、低負荷運
転時に複数の渦を発生させ、そのうちの１つの渦に吸気
工程で燃料を噴射するインジェクタを設け、燃料の噴射
された渦の気流が通る位置に点火プラグを設けることに
よって上記の課題は解決する。
めに、本発明では、吸気ポート部の吸気弁上流にバタフ
ライ弁を設け、高負荷運転時には燃焼室の全域に拡がる
一つの渦を形成させ、低負荷運転時には燃焼室に複数の
渦を形成させるようにした。他に、吸気ポート部とコレ
クタの接続部にバタフライ弁を設け、コレクタから突き
出した二本のパイプを吸気ポートの吸気バルブの上流に
接続し、パイプからの噴流によって燃焼室に複数の渦を
発生させる手段もある。これらの手段により、低負荷運
転時に複数の渦を発生させ、そのうちの１つの渦に吸気
工程で燃料を噴射するインジェクタを設け、燃料の噴射
された渦の気流が通る位置に点火プラグを設けることに
よって上記の課題は解決する。
【０００６】吸気工程においては、吸気弁が開き、吸気
ポートから新しく吸入した空気（以下、新気という）が
燃焼室に供給される。高負荷運転時には、吸気ポート曲
部では遠心力によって新気は曲部の外側に押しつけられ
た流れになり、バタフライ弁は遠心力によって押しつけ
られた新気の流れと並行にし、圧力損失が少なく吸気効
率が最大になる角度を保持することによって燃焼室の全
域に拡がる一つの渦を形成させる。吸気工程でインジェ
クタから噴射された燃料は、渦によって拡散しシリンダ
内に均一に分布され、点火プラグによって点火され燃焼
する。
ポートから新しく吸入した空気（以下、新気という）が
燃焼室に供給される。高負荷運転時には、吸気ポート曲
部では遠心力によって新気は曲部の外側に押しつけられ
た流れになり、バタフライ弁は遠心力によって押しつけ
られた新気の流れと並行にし、圧力損失が少なく吸気効
率が最大になる角度を保持することによって燃焼室の全
域に拡がる一つの渦を形成させる。吸気工程でインジェ
クタから噴射された燃料は、渦によって拡散しシリンダ
内に均一に分布され、点火プラグによって点火され燃焼
する。
【０００７】低負荷運転時には、吸気ポート曲部では遠
心力によって新気は曲部の外側に押しつけられた流れに
なっているので、バタフライ弁でその新気の流れを絞り
圧力損失を大きくすることで吸気ポート外側には高負荷
運転時に発生する渦よりも弱い渦が形成され、吸気ポー
ト外側の抵抗が増えたため吸気ポート内側に強い流れが
発生しもう一つの渦が形成される。吸気工程で、この２
つの渦のうちの１つだけに燃料を噴射することができる
位置にインジェクタを設け、燃料の噴射された渦の気流
が通る位置に点火プラグを設けることによって燃料蒸気
濃度の高い部分に点火し燃焼することができる。
心力によって新気は曲部の外側に押しつけられた流れに
なっているので、バタフライ弁でその新気の流れを絞り
圧力損失を大きくすることで吸気ポート外側には高負荷
運転時に発生する渦よりも弱い渦が形成され、吸気ポー
ト外側の抵抗が増えたため吸気ポート内側に強い流れが
発生しもう一つの渦が形成される。吸気工程で、この２
つの渦のうちの１つだけに燃料を噴射することができる
位置にインジェクタを設け、燃料の噴射された渦の気流
が通る位置に点火プラグを設けることによって燃料蒸気
濃度の高い部分に点火し燃焼することができる。
【０００８】以上のように高負荷と低負荷の運転切り替
えができ、かつ圧縮工程でなく吸気工程で燃料を噴射す
ることができるため、高圧力のインジェクタを必要とし
ない。
えができ、かつ圧縮工程でなく吸気工程で燃料を噴射す
ることができるため、高圧力のインジェクタを必要とし
ない。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明の実施例を図面に基づいて
説明する。なお、本発明は、これらの実施例に限定され
るものではない。図１，図２は本発明に係る筒内直接噴
射式火花点火機関の構成断面図であり、図１は高負荷域
の状態、図２は低負荷域の状態を示す。図１，図２にお
いて、シリンダブロック１にはピストン３が挿入され、
シリンダヘッド２には燃焼室４が形成されている。シリ
ンダヘッド２には吸気ポート７と排気ポート８が形成さ
れ、燃焼室４に連通されている。吸気ポート７と排気ポ
ート８は、図３に平面図を示すように、対向して配置さ
れている。吸気ポート７には吸気弁５が、排気ポート８
には排気弁６がそれぞれ開閉可能に設置されている。吸
気ポート７の内部の吸気弁５の上流にはバタフライ弁１
２が設けられており、負荷に応じて開閉を行う。
説明する。なお、本発明は、これらの実施例に限定され
るものではない。図１，図２は本発明に係る筒内直接噴
射式火花点火機関の構成断面図であり、図１は高負荷域
の状態、図２は低負荷域の状態を示す。図１，図２にお
いて、シリンダブロック１にはピストン３が挿入され、
シリンダヘッド２には燃焼室４が形成されている。シリ
ンダヘッド２には吸気ポート７と排気ポート８が形成さ
れ、燃焼室４に連通されている。吸気ポート７と排気ポ
ート８は、図３に平面図を示すように、対向して配置さ
れている。吸気ポート７には吸気弁５が、排気ポート８
には排気弁６がそれぞれ開閉可能に設置されている。吸
気ポート７の内部の吸気弁５の上流にはバタフライ弁１
２が設けられており、負荷に応じて開閉を行う。
【００１０】高負荷運転時にはバタフライ弁１２は圧力
損失の最も小さい角度、すなわち吸気ポート７の内部の
気流に並行で、気流に与える影響の最も少ない角度を保
持する。この時、燃焼室４には燃焼室４の全域に拡がる
渦９が形成される。低負荷運転時にはバタフライ弁１２
は、吸気ポート７の内部をバタフライ弁１２を挟んだ上
側と下側の流路に分け、上側と下側に流れる気流の流量
を同じにする角度を保持する。この時、燃焼室４にはバ
タフライ弁１２によって分割された上側の流路から流れ
込む気流によって渦１０が形成され、バタフライ弁１２
によって分割された下側の流路から流れ込む気流によっ
て渦１１が形成される。
損失の最も小さい角度、すなわち吸気ポート７の内部の
気流に並行で、気流に与える影響の最も少ない角度を保
持する。この時、燃焼室４には燃焼室４の全域に拡がる
渦９が形成される。低負荷運転時にはバタフライ弁１２
は、吸気ポート７の内部をバタフライ弁１２を挟んだ上
側と下側の流路に分け、上側と下側に流れる気流の流量
を同じにする角度を保持する。この時、燃焼室４にはバ
タフライ弁１２によって分割された上側の流路から流れ
込む気流によって渦１０が形成され、バタフライ弁１２
によって分割された下側の流路から流れ込む気流によっ
て渦１１が形成される。
【００１１】インジェクタ１３は低負荷運転時に形成さ
れる渦１１に指向して燃料を噴射するように取り付けら
れ、これにより噴射された燃料は渦１１、すなわち燃焼
室４の片側だけに保持され蒸発する。圧縮時に渦１１に
よって保持された燃料蒸気に点火できる位置に点火プラ
グ１４が設置されている。
れる渦１１に指向して燃料を噴射するように取り付けら
れ、これにより噴射された燃料は渦１１、すなわち燃焼
室４の片側だけに保持され蒸発する。圧縮時に渦１１に
よって保持された燃料蒸気に点火できる位置に点火プラ
グ１４が設置されている。
【００１２】次にこの実施例の作用について説明する。
高負荷運転時の吸気工程では排気弁６は閉じ、所定のタ
イミングで吸気弁５が開きピストン３が下降を始める。
ピストン３が下降し吸気ポート７からの新気が燃焼室４
に流入するが、吸気ポート７の曲部では遠心力によっ
て、新気は吸気ポート７の壁面に並行な流れではなく、
曲部の外側に押しつけられた流れになる。
高負荷運転時の吸気工程では排気弁６は閉じ、所定のタ
イミングで吸気弁５が開きピストン３が下降を始める。
ピストン３が下降し吸気ポート７からの新気が燃焼室４
に流入するが、吸気ポート７の曲部では遠心力によっ
て、新気は吸気ポート７の壁面に並行な流れではなく、
曲部の外側に押しつけられた流れになる。
【００１３】この時、バタフライ弁１２は遠心力によっ
て押しつけられた新気の流れと並行になる角度で、圧力
損失を少なくし吸気効率が最大になる角度を保持する。
吸気ポート７の曲部で遠心力によって外側に押しつけら
れた新気は燃焼室４に流入するが、吸気バルブ５に対し
て排気ポート８側に新気の流れが集中し吸気ポート７側
の流れは非常に弱くなり、新気は燃焼室４の全域に拡が
る渦９を形成する。
て押しつけられた新気の流れと並行になる角度で、圧力
損失を少なくし吸気効率が最大になる角度を保持する。
吸気ポート７の曲部で遠心力によって外側に押しつけら
れた新気は燃焼室４に流入するが、吸気バルブ５に対し
て排気ポート８側に新気の流れが集中し吸気ポート７側
の流れは非常に弱くなり、新気は燃焼室４の全域に拡が
る渦９を形成する。
【００１４】高負荷運転では燃焼室４の新気と燃料の比
すなわち空燃比が理論混合比である１５程度になるよう
に燃料噴射量を設定する。燃料は新気が燃焼室４に吸入
される吸気工程中にインジェクタ１３から噴射され、燃
焼室４の全域に拡がる渦９と混合、蒸発し燃料混合気が
形成される。圧縮工程では吸気弁５と排気弁６は閉じ、
ピストン３は上昇し渦９は圧縮され回転の勢いを弱める
が、燃料は渦９によって循環し蒸発を続ける。渦９は燃
焼室４の全域に拡がっており、燃料蒸気は渦９に拡散さ
れることにより燃焼室４の全域に均一に分布される。燃
焼室４の点火プラグ１４により着火されると、燃焼室４
には燃料蒸気が理論混合比で均一に分布しているため良
好な燃焼が行われる。
すなわち空燃比が理論混合比である１５程度になるよう
に燃料噴射量を設定する。燃料は新気が燃焼室４に吸入
される吸気工程中にインジェクタ１３から噴射され、燃
焼室４の全域に拡がる渦９と混合、蒸発し燃料混合気が
形成される。圧縮工程では吸気弁５と排気弁６は閉じ、
ピストン３は上昇し渦９は圧縮され回転の勢いを弱める
が、燃料は渦９によって循環し蒸発を続ける。渦９は燃
焼室４の全域に拡がっており、燃料蒸気は渦９に拡散さ
れることにより燃焼室４の全域に均一に分布される。燃
焼室４の点火プラグ１４により着火されると、燃焼室４
には燃料蒸気が理論混合比で均一に分布しているため良
好な燃焼が行われる。
【００１５】低負荷運転時の吸気工程では排気弁６は閉
じ、所定のタイミングで吸気弁５が開きピストン３が下
降を始める。ピストン３が下降し吸気ポート７からの新
気が燃焼室４に流入するが、吸気ポート７の曲部では遠
心力によって、新気は吸気ポート７の壁面に並行な流れ
ではなく、曲部の外側に押しつけられた流れになる。低
負荷運転では空燃比を２０から３０に設定するため、燃
料噴射量は高負荷運転に比べ少なくなる。そのため高負
荷運転と同じ新気の流れを燃焼室４に形成し、燃焼室４
の全域に燃料蒸気を均一に分布させると燃料蒸気が稀薄
になって点火しても着火しない。良好な燃焼をするため
に、吸気ポート７の内部をバタフライ弁１２を挟んだ上
側と下側の流路に分け、上側に流れる渦１０と下側に流
れる渦１１の気流の流量が同じになるようにバタフライ
弁１２の角度を保持する。
じ、所定のタイミングで吸気弁５が開きピストン３が下
降を始める。ピストン３が下降し吸気ポート７からの新
気が燃焼室４に流入するが、吸気ポート７の曲部では遠
心力によって、新気は吸気ポート７の壁面に並行な流れ
ではなく、曲部の外側に押しつけられた流れになる。低
負荷運転では空燃比を２０から３０に設定するため、燃
料噴射量は高負荷運転に比べ少なくなる。そのため高負
荷運転と同じ新気の流れを燃焼室４に形成し、燃焼室４
の全域に燃料蒸気を均一に分布させると燃料蒸気が稀薄
になって点火しても着火しない。良好な燃焼をするため
に、吸気ポート７の内部をバタフライ弁１２を挟んだ上
側と下側の流路に分け、上側に流れる渦１０と下側に流
れる渦１１の気流の流量が同じになるようにバタフライ
弁１２の角度を保持する。
【００１６】つまり、吸気ポート７の曲部では遠心力に
よって曲部の外側に押しつけられた流れが発生している
ので、バタフライ弁１２でその新気の流れを絞り、圧力
損失を大きくすることによって、高負荷運転時に形成す
る渦９よりも弱い渦１０が形成され、それにより曲部の
外側の抵抗が増えたために内側に強い流れが発生し渦１
１が形成されることになり、燃焼室４の内部に流量の同
じ渦１０と渦１１が形成される。
よって曲部の外側に押しつけられた流れが発生している
ので、バタフライ弁１２でその新気の流れを絞り、圧力
損失を大きくすることによって、高負荷運転時に形成す
る渦９よりも弱い渦１０が形成され、それにより曲部の
外側の抵抗が増えたために内側に強い流れが発生し渦１
１が形成されることになり、燃焼室４の内部に流量の同
じ渦１０と渦１１が形成される。
【００１７】インジェクタ１３は燃焼室４の片側に拡が
る渦１１に指向して燃料を噴射するように取り付けられ
ており、燃料は新気が燃焼室４に吸入される吸気工程中
にインジェクタ１３から噴射され、燃焼室４の片側に拡
がる渦１１と混合、蒸発し燃料混合気が形成される。渦
１１に噴射された燃料は多少は拡散するため、燃焼室４
の全域に燃料蒸気が分布することが考えられるが、殆ど
の燃料は渦１１に保持される。
る渦１１に指向して燃料を噴射するように取り付けられ
ており、燃料は新気が燃焼室４に吸入される吸気工程中
にインジェクタ１３から噴射され、燃焼室４の片側に拡
がる渦１１と混合、蒸発し燃料混合気が形成される。渦
１１に噴射された燃料は多少は拡散するため、燃焼室４
の全域に燃料蒸気が分布することが考えられるが、殆ど
の燃料は渦１１に保持される。
【００１８】圧縮工程では吸気弁５と排気弁６は閉じ、
ピストン３は上昇し渦１０と渦１１は圧縮され回転の勢
いを弱めるが、燃料は渦１１を循環し蒸発を続ける。点
火プラグ１４は渦１１の循環流の通る位置に設けられて
おり、点火タイミングに点火プラグ１４により着火され
ると、燃焼室４の渦１１には燃料蒸気が分布しているた
め良好な燃焼が行われる。
ピストン３は上昇し渦１０と渦１１は圧縮され回転の勢
いを弱めるが、燃料は渦１１を循環し蒸発を続ける。点
火プラグ１４は渦１１の循環流の通る位置に設けられて
おり、点火タイミングに点火プラグ１４により着火され
ると、燃焼室４の渦１１には燃料蒸気が分布しているた
め良好な燃焼が行われる。
【００１９】本発明の他の実施例を図４，図５に基づい
て説明する。図４は高負荷域の状態を示し、図５は低負
荷域の状態を示す。この実施例では、高負荷運転時にコ
レクタ１５から吸気ポート７を通り燃焼室４に流れ込む
新気が渦１６を形成するような角度をもって、吸気弁５
と吸気ポート７が斜めに設置されている。吸気ポート７
にコレクタ１５が接続されており、バタフライ弁１２は
吸気ポート７とコレクタ１５の接続部に設けられてい
る。コレクタ１５からは径の同じ二本のパイプ１９が引
き出されており、吸気ポート７に接続されている。パイ
プ１９の接続位置は、低負荷運転時にバタフライ弁１２
を閉じることによってパイプ１９にコレクタ１５からの
新気が流れ込み、パイプ１５からの噴流が渦１７と渦１
８をそれぞれ形成する位置に接続されている。インジェ
クタ１３は低負荷運転時に形成される渦１７に指向して
燃料を噴射するように取り付けられ、これにより噴射さ
れた燃料は渦１７、すなわち燃焼室４の片側だけに保持
され蒸発する。圧縮時に渦１７によって保持された燃料
蒸気に点火できる位置に点火プラグ１４が設置されてい
る。これ以外は図１，図２の場合と全く同様である。
て説明する。図４は高負荷域の状態を示し、図５は低負
荷域の状態を示す。この実施例では、高負荷運転時にコ
レクタ１５から吸気ポート７を通り燃焼室４に流れ込む
新気が渦１６を形成するような角度をもって、吸気弁５
と吸気ポート７が斜めに設置されている。吸気ポート７
にコレクタ１５が接続されており、バタフライ弁１２は
吸気ポート７とコレクタ１５の接続部に設けられてい
る。コレクタ１５からは径の同じ二本のパイプ１９が引
き出されており、吸気ポート７に接続されている。パイ
プ１９の接続位置は、低負荷運転時にバタフライ弁１２
を閉じることによってパイプ１９にコレクタ１５からの
新気が流れ込み、パイプ１５からの噴流が渦１７と渦１
８をそれぞれ形成する位置に接続されている。インジェ
クタ１３は低負荷運転時に形成される渦１７に指向して
燃料を噴射するように取り付けられ、これにより噴射さ
れた燃料は渦１７、すなわち燃焼室４の片側だけに保持
され蒸発する。圧縮時に渦１７によって保持された燃料
蒸気に点火できる位置に点火プラグ１４が設置されてい
る。これ以外は図１，図２の場合と全く同様である。
【００２０】この実施例の作用について説明する。高負
荷運転時の吸気工程では排気弁（図示しない）が閉じ、
所定のタイミングで吸気弁５が開き、ピストン３が下降
を始める。吸気ポート７からの新気が燃焼室４に流入す
るが、吸気ポート７は渦１６が形成されるように燃焼室
４に対し周方向速度を与える角度で設けられている。こ
の時、バタフライ弁１２は完全に開いている状態でパイ
プ１９には殆ど噴流は流れないため、パイプ１９からの
気流は吸気ポート７を流れる新気に殆ど影響しない。
荷運転時の吸気工程では排気弁（図示しない）が閉じ、
所定のタイミングで吸気弁５が開き、ピストン３が下降
を始める。吸気ポート７からの新気が燃焼室４に流入す
るが、吸気ポート７は渦１６が形成されるように燃焼室
４に対し周方向速度を与える角度で設けられている。こ
の時、バタフライ弁１２は完全に開いている状態でパイ
プ１９には殆ど噴流は流れないため、パイプ１９からの
気流は吸気ポート７を流れる新気に殆ど影響しない。
【００２１】高負荷運転では空燃比が理論混合比である
１５程度になるように燃料噴射量を設定する。インジェ
クタ１３から噴射された燃料は、燃焼室４の全域に拡が
る渦１６と混合，蒸発し燃料混合気が形成される。圧縮
工程では吸排気弁は閉じ、ピストン３は上昇し渦１６は
圧縮される。
１５程度になるように燃料噴射量を設定する。インジェ
クタ１３から噴射された燃料は、燃焼室４の全域に拡が
る渦１６と混合，蒸発し燃料混合気が形成される。圧縮
工程では吸排気弁は閉じ、ピストン３は上昇し渦１６は
圧縮される。
【００２２】しかし、図１，図２の場合と違い、ピスト
ン３に対し渦１６の回転方向は違うので、殆ど回転の勢
いは弱まることがないという効果があり、燃料は渦１６
によって循環し蒸発を続ける。渦１６は燃焼室４の全域
に拡がっており、燃料蒸気は渦１６に拡散されることに
より燃焼室４の全域に均一に分布される。燃焼室４の点
火プラグ１４により着火されると、燃焼室４には燃料蒸
気が理論混合比で均一に分布しているため良好な燃焼を
行うことができる。
ン３に対し渦１６の回転方向は違うので、殆ど回転の勢
いは弱まることがないという効果があり、燃料は渦１６
によって循環し蒸発を続ける。渦１６は燃焼室４の全域
に拡がっており、燃料蒸気は渦１６に拡散されることに
より燃焼室４の全域に均一に分布される。燃焼室４の点
火プラグ１４により着火されると、燃焼室４には燃料蒸
気が理論混合比で均一に分布しているため良好な燃焼を
行うことができる。
【００２３】低負荷運転時の吸気工程では、排気弁６は
閉じ、所定のタイミングで吸気弁５が開きピストン３が
下降を始める。低負荷運転では空燃比を２０から３０に
設定するため、燃料噴射量は高負荷運転に比べて少なく
なる。そのため高負荷運転と同じ新気の流れを燃焼室４
に形成し、燃焼室４の全域に燃料蒸気を均一に分布させ
ると、燃料蒸気が稀薄になって、点火しても着火しな
い。良好な燃焼をするために、バタフライ弁１２を完全
に閉じた状態にして吸気を行うことにより、パイプ１９
に気流を発生させる。
閉じ、所定のタイミングで吸気弁５が開きピストン３が
下降を始める。低負荷運転では空燃比を２０から３０に
設定するため、燃料噴射量は高負荷運転に比べて少なく
なる。そのため高負荷運転と同じ新気の流れを燃焼室４
に形成し、燃焼室４の全域に燃料蒸気を均一に分布させ
ると、燃料蒸気が稀薄になって、点火しても着火しな
い。良好な燃焼をするために、バタフライ弁１２を完全
に閉じた状態にして吸気を行うことにより、パイプ１９
に気流を発生させる。
【００２４】パイプ１９は吸気ポート７に接続されてお
り、出口は渦１７と渦１８を形成させる方向、すなわち
燃焼室４に対し周方向速度を発生させる方向で、渦１７
と渦１８を形成したとき渦が対象になる方向を向くよう
に設置する。このようにすれば、燃焼室４の内部に流量
が同じで対象な渦１７と渦１８が形成される。
り、出口は渦１７と渦１８を形成させる方向、すなわち
燃焼室４に対し周方向速度を発生させる方向で、渦１７
と渦１８を形成したとき渦が対象になる方向を向くよう
に設置する。このようにすれば、燃焼室４の内部に流量
が同じで対象な渦１７と渦１８が形成される。
【００２５】インジェクタ１３は、燃焼室４の片側に拡
がる渦１７に指向して燃料を噴射するように取り付けら
れており、燃料は新気が燃焼室４に吸入される吸気工程
中にインジェクタ１３から噴射され、燃焼室４の片側に
拡がる渦１７と混合，蒸発し燃料混合気が形成される。
渦１７に噴射された燃料は拡散するため、燃焼室４の全
域に多少は燃料蒸気が分布することが考えられるが、殆
どの燃料は渦１７に保持される。
がる渦１７に指向して燃料を噴射するように取り付けら
れており、燃料は新気が燃焼室４に吸入される吸気工程
中にインジェクタ１３から噴射され、燃焼室４の片側に
拡がる渦１７と混合，蒸発し燃料混合気が形成される。
渦１７に噴射された燃料は拡散するため、燃焼室４の全
域に多少は燃料蒸気が分布することが考えられるが、殆
どの燃料は渦１７に保持される。
【００２６】圧縮工程では吸排気弁は閉じ、ピストン３
は上昇し渦１７と渦１８は圧縮される。しかし、図１，
図２の場合と違い、ピストン３に対し渦１７と渦１８の
回転方向は違うので、殆ど回転の勢いは弱まることがな
いという効果があり、燃料は渦１７によって循環し蒸発
を続ける。点火プラグ１４は、渦１７の循環流の通る位
置に設けられており、点火タイミングに点火プラグ１４
により着火されると、燃焼室４の渦１７には燃料蒸気が
分布しているため良好な燃焼を行うことができる。
は上昇し渦１７と渦１８は圧縮される。しかし、図１，
図２の場合と違い、ピストン３に対し渦１７と渦１８の
回転方向は違うので、殆ど回転の勢いは弱まることがな
いという効果があり、燃料は渦１７によって循環し蒸発
を続ける。点火プラグ１４は、渦１７の循環流の通る位
置に設けられており、点火タイミングに点火プラグ１４
により着火されると、燃焼室４の渦１７には燃料蒸気が
分布しているため良好な燃焼を行うことができる。
【００２７】二相流数値解析プログラムによって解析し
た流速ベクトルを図６，図７に示す。図６は高負荷運転
時の計算結果であり、図７は低負荷運転時の計算結果で
ある。図６では燃焼室全域に拡がる渦が形成され、図７
では燃焼室に二つの渦が形成されていることがわかる。
図８は図６の燃焼室の全域に拡がる１つの渦に燃料を噴
射し圧縮した場合の燃料濃度の分布を示し、図９は図７
の燃焼室に拡がる二つの渦のうちの右側の渦に燃料を噴
射した場合の燃料濃度の分布を表す。斜線の部分が燃料
濃度が高い。図９では右側のみ局所的に燃料濃度が高く
なり、図８では全域の燃料濃度が高いことがわかる。
た流速ベクトルを図６，図７に示す。図６は高負荷運転
時の計算結果であり、図７は低負荷運転時の計算結果で
ある。図６では燃焼室全域に拡がる渦が形成され、図７
では燃焼室に二つの渦が形成されていることがわかる。
図８は図６の燃焼室の全域に拡がる１つの渦に燃料を噴
射し圧縮した場合の燃料濃度の分布を示し、図９は図７
の燃焼室に拡がる二つの渦のうちの右側の渦に燃料を噴
射した場合の燃料濃度の分布を表す。斜線の部分が燃料
濃度が高い。図９では右側のみ局所的に燃料濃度が高く
なり、図８では全域の燃料濃度が高いことがわかる。
【００２８】
【発明の効果】本発明によれば、燃料は圧縮工程でなく
吸気工程で噴射するので、高圧力のインジェクタを必要
としないで、高負荷運転時には理論混合気燃焼を行い、
低負荷運転時には希薄燃焼を行うように運転を切り替え
ることができる。
吸気工程で噴射するので、高圧力のインジェクタを必要
としないで、高負荷運転時には理論混合気燃焼を行い、
低負荷運転時には希薄燃焼を行うように運転を切り替え
ることができる。
【図１】本発明の一実施例を示す筒内直接噴射式火花点
火機関の高負荷域の縦断面図。
火機関の高負荷域の縦断面図。
【図２】本発明の一実施例を示す筒内直接噴射式火花点
火機関の低負荷域の縦断面図。
火機関の低負荷域の縦断面図。
【図３】本発明の一実施例を示す筒内直接噴射式火花点
火機関の平断面図。
火機関の平断面図。
【図４】本発明の他の実施例を示す筒内直接噴射式火花
点火機関の高負荷域の横断面図。
点火機関の高負荷域の横断面図。
【図５】本発明の他の実施例を示す筒内直接噴射式火花
点火機関の低負荷域の横断面図。
点火機関の低負荷域の横断面図。
【図６】二相流解析プログラムによる流速ベクトルの解
析結果を示す高負荷域の図。
析結果を示す高負荷域の図。
【図７】二相流解析プログラムによる流速ベクトルの解
析結果を示す低負荷域の図。
析結果を示す低負荷域の図。
【図８】二相流解析プログラムによる燃料濃度分布の解
析結果を示す高負荷域の図。
析結果を示す高負荷域の図。
【図９】二相流解析プログラムによる燃料濃度分布の解
析結果を示す低負荷域の図。
析結果を示す低負荷域の図。
１…シリンダブロック、２…シリンダヘッド、３…ピス
トン、４…燃焼室、５…吸気弁、６…排気弁、７…吸気
ポート、８…排気ポート、９，１０，１１，１６，１
７，１８…渦、１２…バタフライ弁、１３…インジェク
タ、１４…点火プラグ、１５…コレクタ、１９…パイ
プ。
トン、４…燃焼室、５…吸気弁、６…排気弁、７…吸気
ポート、８…排気ポート、９，１０，１１，１６，１
７，１８…渦、１２…バタフライ弁、１３…インジェク
タ、１４…点火プラグ、１５…コレクタ、１９…パイ
プ。
───────────────────────────────────────────────────── 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 61/14 ３１０ Ｆ０２Ｍ 61/14 ３１０Ｓ 69/00 69/04 Ｚ 69/04 69/00 ３５０Ｗ
Claims (3)
- 【請求項１】燃料を燃焼室筒内に直接噴射する筒内直接
噴射式火花点火機関において、燃焼室の全域に拡がる一
つの渦及び複数の渦を選択的に形成させる手段を設け、
前記渦の１つに燃料を噴射するように指向させたインジ
ェクタを設け、渦によって同判された燃料が通る位置に
点火プラグを設け、高負荷運転時には１つの渦を形成さ
せ、低負荷運転時には複数の渦を形成させるようにした
ことを特徴とする筒内直接噴射式火花点火機関。 - 【請求項２】請求項１において、高負荷運転時には燃焼
室の全域に拡がる一つの渦を形成させ、低負荷運転時に
は燃焼室に２つの渦を形成する手段として、排気ポート
に対向して設置された吸気ポートの吸気弁の上流にバタ
フライ弁を設けたことを特徴とする筒内直接噴射式火花
点火機関。 - 【請求項３】請求項１において、高負荷運転時には燃焼
室の全域に拡がる一つの渦を形成させ、低負荷運転時に
は燃焼室に２つの渦を形成する手段として、コレクタか
ら突き出した二本のパイプを吸気ポート部の吸気バルブ
の上流に接続するように設け、吸気ポートとコレクタの
接続部にバタフライ弁を設けたことを特徴とする筒内直
接噴射式火花点火機関。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8058794A JPH09250351A (ja) | 1996-03-15 | 1996-03-15 | 筒内直接噴射式火花点火機関 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8058794A JPH09250351A (ja) | 1996-03-15 | 1996-03-15 | 筒内直接噴射式火花点火機関 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09250351A true JPH09250351A (ja) | 1997-09-22 |
Family
ID=13094494
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8058794A Pending JPH09250351A (ja) | 1996-03-15 | 1996-03-15 | 筒内直接噴射式火花点火機関 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09250351A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004150361A (ja) * | 2002-10-30 | 2004-05-27 | Mitsubishi Motors Corp | 直噴型火花点火式内燃機関 |
| CN115750071A (zh) * | 2022-11-09 | 2023-03-07 | 重庆长安汽车股份有限公司 | 一种汽油机燃烧系统、发动机及车辆 |
-
1996
- 1996-03-15 JP JP8058794A patent/JPH09250351A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004150361A (ja) * | 2002-10-30 | 2004-05-27 | Mitsubishi Motors Corp | 直噴型火花点火式内燃機関 |
| CN115750071A (zh) * | 2022-11-09 | 2023-03-07 | 重庆长安汽车股份有限公司 | 一种汽油机燃烧系统、发动机及车辆 |
| CN115750071B (zh) * | 2022-11-09 | 2024-05-03 | 重庆长安汽车股份有限公司 | 一种汽油机燃烧系统、发动机及车辆 |
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