JPH10115223A - 筒内噴射エンジンの燃焼室構造 - Google Patents
筒内噴射エンジンの燃焼室構造Info
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- JPH10115223A JPH10115223A JP8267526A JP26752696A JPH10115223A JP H10115223 A JPH10115223 A JP H10115223A JP 8267526 A JP8267526 A JP 8267526A JP 26752696 A JP26752696 A JP 26752696A JP H10115223 A JPH10115223 A JP H10115223A
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- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ピストン上面での噴霧燃料の反射、拡散を利
用して常に良好な成層燃焼を確保することのできる簡単
な構成の筒内噴射エンジンの燃焼室構造を得ること。 【解決手段】 ペントルーフ型の燃焼室を有するシリン
ダヘッドの燃焼室の頂上ほぼ中央位置から下方に向けて
燃料噴射する噴射手段１２、２つの吸気手段の間の位置
で噴霧された燃料が直接かからない位置に着火部を設け
た点火プラグ１８、を設け、ピストン１６の上面部のほ
ぼ中央位置にはリング状頂上部２２を有するカルデラ状
のピストンキャビティ２０を設けた。これにより、上記
噴射された燃料は、ピストンキャビティ２０内で良好に
反射し拡散する。更に、拡散した燃料は、ピストン１６
の上昇動作並びに吸気手段からの空気吸入に伴うガス流
動によって点火プラグ１８側に流れ、安定した成層燃焼
の確保に貢献する。また、噴霧燃料Ｆが中空円錐形状と
なるように噴射することによって、拡散をより効果的な
ものとすることができる。
用して常に良好な成層燃焼を確保することのできる簡単
な構成の筒内噴射エンジンの燃焼室構造を得ること。 【解決手段】 ペントルーフ型の燃焼室を有するシリン
ダヘッドの燃焼室の頂上ほぼ中央位置から下方に向けて
燃料噴射する噴射手段１２、２つの吸気手段の間の位置
で噴霧された燃料が直接かからない位置に着火部を設け
た点火プラグ１８、を設け、ピストン１６の上面部のほ
ぼ中央位置にはリング状頂上部２２を有するカルデラ状
のピストンキャビティ２０を設けた。これにより、上記
噴射された燃料は、ピストンキャビティ２０内で良好に
反射し拡散する。更に、拡散した燃料は、ピストン１６
の上昇動作並びに吸気手段からの空気吸入に伴うガス流
動によって点火プラグ１８側に流れ、安定した成層燃焼
の確保に貢献する。また、噴霧燃料Ｆが中空円錐形状と
なるように噴射することによって、拡散をより効果的な
ものとすることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料をシリンダ内
に直接噴射する筒内噴射エンジンの燃焼室の構造に関す
るものである。
に直接噴射する筒内噴射エンジンの燃焼室の構造に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】エンジンの燃費を向上させる手法として
は、理論熱効率の向上、ポンピングロスの低減、フリク
ションの低減などが従来から提唱されている。そのうち
理論熱効率の向上やポンピングロスの低減を図るために
は、エンジンの圧縮比または膨脹比を上昇させる方法の
他に、リーンバーン制御や高ＥＧＲ（exhaust gas reci
rculation ）燃焼を行うなどの方法があるが、これらの
方法を行うために、シリンダ内におけるタンブル、スワ
ール、スキッシュなどのガス流動が利用されている。
は、理論熱効率の向上、ポンピングロスの低減、フリク
ションの低減などが従来から提唱されている。そのうち
理論熱効率の向上やポンピングロスの低減を図るために
は、エンジンの圧縮比または膨脹比を上昇させる方法の
他に、リーンバーン制御や高ＥＧＲ（exhaust gas reci
rculation ）燃焼を行うなどの方法があるが、これらの
方法を行うために、シリンダ内におけるタンブル、スワ
ール、スキッシュなどのガス流動が利用されている。
【０００３】このような方式のエンジンの燃焼室内で
は、一般に混合気を均一に形成することを基本としてい
たが、一方では燃料の供給方向や噴射時期を調整し、ガ
ス流動との関係で混合気の空燃比を局所的に変えること
も意図的に行われていた。すなわち、局所的に空燃比を
リッチにし、あるいは局所的な部分にだけ混合気を形成
することなどによりトータルとしてリーンな空燃比で燃
焼させる成層燃焼方式などが提案されていた。
は、一般に混合気を均一に形成することを基本としてい
たが、一方では燃料の供給方向や噴射時期を調整し、ガ
ス流動との関係で混合気の空燃比を局所的に変えること
も意図的に行われていた。すなわち、局所的に空燃比を
リッチにし、あるいは局所的な部分にだけ混合気を形成
することなどによりトータルとしてリーンな空燃比で燃
焼させる成層燃焼方式などが提案されていた。
【０００４】しかしながら、従来の燃料の供給方法で
は、このような混合気形成の態様は十分なものではな
く、混合気形成の自由度の大幅な向上が望まれていた。
そこで、その対策としてシリンダ内に燃料を直接噴射す
る筒内噴射エンジンが種々提案させている。
は、このような混合気形成の態様は十分なものではな
く、混合気形成の自由度の大幅な向上が望まれていた。
そこで、その対策としてシリンダ内に燃料を直接噴射す
る筒内噴射エンジンが種々提案させている。
【０００５】例えば、特開平５−１５４４号公報では、
吸気バルブ回りの一部にマスク壁を設け、強制的に逆タ
ンブル流を発生させ、吸気ポートの下側に設けられた噴
射手段から噴射される燃料をガス流動に乗せてシリンダ
中央の上部の点火プラグ方向に導くようにした構成例が
示されている。
吸気バルブ回りの一部にマスク壁を設け、強制的に逆タ
ンブル流を発生させ、吸気ポートの下側に設けられた噴
射手段から噴射される燃料をガス流動に乗せてシリンダ
中央の上部の点火プラグ方向に導くようにした構成例が
示されている。
【０００６】また、特開平６−１４６８８６号公報で
は、噴射手段を、上記特開平５−１５４４号公報の技術
と同様に吸気ポートの下側位置に取り付け、吸気ポート
の断面形状をその一方側半分が拡幅された構成としてい
る。これにより、吸気流の中心を偏心させて逆タンブル
流の生成を促進し、更にピストンキャビティにて噴霧燃
料の流れを点火プラグ方向に導くようにしている。
は、噴射手段を、上記特開平５−１５４４号公報の技術
と同様に吸気ポートの下側位置に取り付け、吸気ポート
の断面形状をその一方側半分が拡幅された構成としてい
る。これにより、吸気流の中心を偏心させて逆タンブル
流の生成を促進し、更にピストンキャビティにて噴霧燃
料の流れを点火プラグ方向に導くようにしている。
【０００７】更に、特開平６−４２３５２号公報では、
噴射手段を燃焼室の中心部で下方に向けて取り付け、点
火プラグを吸気ポートの間から突出させて着火を行うよ
うにした構成が示されている。
噴射手段を燃焼室の中心部で下方に向けて取り付け、点
火プラグを吸気ポートの間から突出させて着火を行うよ
うにした構成が示されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上記特開平５−１５４
４号公報に開示された筒内噴射式内燃機関では、マスク
壁により強制的に逆タンブル流を発生させるようにして
いるので、高速高負荷領域での吸入抵抗が過大となるお
それがある。これにより、吸入空気量の不十分な状態が
生じ出力性能に影響が出るおそれがある。
４号公報に開示された筒内噴射式内燃機関では、マスク
壁により強制的に逆タンブル流を発生させるようにして
いるので、高速高負荷領域での吸入抵抗が過大となるお
それがある。これにより、吸入空気量の不十分な状態が
生じ出力性能に影響が出るおそれがある。
【０００９】次に、特開平６−１４６８８６号公報に技
術では、上述のように吸気ポートの断面形状の調整によ
る逆タンブル流の生成を行い、ピストン上面の湾曲部に
よりこの逆タンブル流の生成を促進するようにしてい
る。しかし、湾曲部における噴霧燃料の動きは、生成さ
れた逆タンブル流の動きのみであり、また、その湾曲部
内のみが燃焼室空間を形成する構成をとっているので圧
縮比が過剰に高くなるおそれがある。
術では、上述のように吸気ポートの断面形状の調整によ
る逆タンブル流の生成を行い、ピストン上面の湾曲部に
よりこの逆タンブル流の生成を促進するようにしてい
る。しかし、湾曲部における噴霧燃料の動きは、生成さ
れた逆タンブル流の動きのみであり、また、その湾曲部
内のみが燃焼室空間を形成する構成をとっているので圧
縮比が過剰に高くなるおそれがある。
【００１０】次に、特開平６−４２３５２号公報の内燃
機関の燃焼室構造では、燃料噴射弁はシリンダのほぼ中
央で真下に向けて設置されているが、点火プラグの着火
部分は、噴射手段の近傍に配置されている。従って、ピ
ストンの上面に当って反射した噴霧に対して点火するよ
りも噴霧の後端側に着火することを主眼としている。こ
のため、低噴射領域では良好な成層燃焼を得ることがで
きるが、噴射量が増大していく状況では、スモークの発
生を抑制することが困難となる。また、ピストン上面で
の反射を利用して着火を行う場合には、点火プラグの位
置からして広範囲での安定着火は困難である。
機関の燃焼室構造では、燃料噴射弁はシリンダのほぼ中
央で真下に向けて設置されているが、点火プラグの着火
部分は、噴射手段の近傍に配置されている。従って、ピ
ストンの上面に当って反射した噴霧に対して点火するよ
りも噴霧の後端側に着火することを主眼としている。こ
のため、低噴射領域では良好な成層燃焼を得ることがで
きるが、噴射量が増大していく状況では、スモークの発
生を抑制することが困難となる。また、ピストン上面で
の反射を利用して着火を行う場合には、点火プラグの位
置からして広範囲での安定着火は困難である。
【００１１】本発明は、上記種々の従来技術における課
題を解決するためになされたものであり、その目的はエ
ンジンの様々の動作状態においてピストン上面での噴霧
燃料の反射を利用して常に良好な成層燃焼を確保するこ
とのできる簡単な構成の筒内噴射エンジンの燃焼室構造
を提供することにある。
題を解決するためになされたものであり、その目的はエ
ンジンの様々の動作状態においてピストン上面での噴霧
燃料の反射を利用して常に良好な成層燃焼を確保するこ
とのできる簡単な構成の筒内噴射エンジンの燃焼室構造
を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に係る筒内噴射エンジンの燃焼室構造は、
ペントルーフ型燃焼室すなわち切妻屋根の外形を有する
燃焼室をもつシリンダヘッドと、このペントルーフ型燃
焼室の形状に対応する凸型の基本形状をその上面部に有
するピストンとから燃焼室が構成されており、噴射手段
は、ペントルーフ型燃焼室の頂上のほぼ中央位置から燃
料を下方に向けて噴射する。点火プラグは２つの吸気手
段の間の位置で噴射手段から噴霧された燃料が直接かか
らない位置に着火部を有するように配置される。
に、請求項１に係る筒内噴射エンジンの燃焼室構造は、
ペントルーフ型燃焼室すなわち切妻屋根の外形を有する
燃焼室をもつシリンダヘッドと、このペントルーフ型燃
焼室の形状に対応する凸型の基本形状をその上面部に有
するピストンとから燃焼室が構成されており、噴射手段
は、ペントルーフ型燃焼室の頂上のほぼ中央位置から燃
料を下方に向けて噴射する。点火プラグは２つの吸気手
段の間の位置で噴射手段から噴霧された燃料が直接かか
らない位置に着火部を有するように配置される。
【００１３】そして、ピストンの上面部のほぼ中央位置
にはリング状の頂上部を有するカルデラ状のピストンキ
ャビティが設けられているので、噴射手段から下方に向
けて噴射された燃料は、このピストンキャビティに向っ
て広がっていき、ピストンキャビティ内で反射し拡散す
る。
にはリング状の頂上部を有するカルデラ状のピストンキ
ャビティが設けられているので、噴射手段から下方に向
けて噴射された燃料は、このピストンキャビティに向っ
て広がっていき、ピストンキャビティ内で反射し拡散す
る。
【００１４】更に、カルデラ状のピストンキャビティ内
で拡散した燃料は、ピストンの上昇動作並びに吸気手段
からの空気の吸入に伴うガス流動によって、所定の方向
性をもって流れ、そして集まる。これにより、カルデラ
状ピストンキャビティを中心とするコンパクトな燃焼室
において適切な混合気が生成され、着火性の向上と安定
した成層燃焼を得ることができる。
で拡散した燃料は、ピストンの上昇動作並びに吸気手段
からの空気の吸入に伴うガス流動によって、所定の方向
性をもって流れ、そして集まる。これにより、カルデラ
状ピストンキャビティを中心とするコンパクトな燃焼室
において適切な混合気が生成され、着火性の向上と安定
した成層燃焼を得ることができる。
【００１５】なお、上記拡散動作において、ピストンキ
ャビティがカルデラ形状を有しているので、噴射燃料の
シリンダ内周壁側への拡散は抑制される。
ャビティがカルデラ形状を有しているので、噴射燃料の
シリンダ内周壁側への拡散は抑制される。
【００１６】請求項２に係る筒内噴射エンジンの燃焼室
構造によれば、噴射手段が略中空円錐形状の噴霧形態を
生成するように燃料の噴射を行う。また、この略中空円
錐形状を形成するための噴射の広がり角は、燃料の噴射
時におけるピストン位置での上記カルデラ状ピストンキ
ャビティのリング状頂上部内側にその噴霧の広がり範囲
が収まるような角度に設定される。
構造によれば、噴射手段が略中空円錐形状の噴霧形態を
生成するように燃料の噴射を行う。また、この略中空円
錐形状を形成するための噴射の広がり角は、燃料の噴射
時におけるピストン位置での上記カルデラ状ピストンキ
ャビティのリング状頂上部内側にその噴霧の広がり範囲
が収まるような角度に設定される。
【００１７】これにより、噴射された燃料は、確実にカ
ルデラ状ピストンキャビティ内においてその反射拡散動
作を行うこととなる。従って、上記請求項１における適
切な噴霧燃料の所定方向の流れと集まり作用をより確実
に確保することができる。
ルデラ状ピストンキャビティ内においてその反射拡散動
作を行うこととなる。従って、上記請求項１における適
切な噴霧燃料の所定方向の流れと集まり作用をより確実
に確保することができる。
【００１８】請求項３に係る筒内噴射エンジンの燃焼室
構造は、前記略中空円錐形状の噴霧形態を形成するため
に噴射手段に旋回ノズルを設けることとしている。すな
わち、この旋回ノズルを用いることにより噴射燃料に回
転方向の動きを与えつつ噴射することにより所定角度で
広がる略中空円錐形状の噴霧形状を簡単に形成すること
ができる。
構造は、前記略中空円錐形状の噴霧形態を形成するため
に噴射手段に旋回ノズルを設けることとしている。すな
わち、この旋回ノズルを用いることにより噴射燃料に回
転方向の動きを与えつつ噴射することにより所定角度で
広がる略中空円錐形状の噴霧形状を簡単に形成すること
ができる。
【００１９】請求項４に係る筒内噴射エンジンの燃焼室
構造は、前記ピストンキャビティのリング状の頂上部に
囲まれた凹部の形状を球面形状としている。この球面形
状は、噴射手段の中心軸上の所定位置を中心とする単一
の曲率半径を有する球面状凹部である。
構造は、前記ピストンキャビティのリング状の頂上部に
囲まれた凹部の形状を球面形状としている。この球面形
状は、噴射手段の中心軸上の所定位置を中心とする単一
の曲率半径を有する球面状凹部である。
【００２０】この単一Ｒの曲面で噴射手段により下方に
噴射された燃料を受け止めるので、噴霧燃料はこの凹部
面上で反射し、這い回り、跳ね上ることにより、噴霧の
拡散をよりスムースかつ均一に行行ことができる。従っ
て、様々な運転条件の下において良好な噴霧が形成さ
れ、良好な着火性及び燃焼性を得ることができる。
噴射された燃料を受け止めるので、噴霧燃料はこの凹部
面上で反射し、這い回り、跳ね上ることにより、噴霧の
拡散をよりスムースかつ均一に行行ことができる。従っ
て、様々な運転条件の下において良好な噴霧が形成さ
れ、良好な着火性及び燃焼性を得ることができる。
【００２１】請求項５に係る筒内噴射エンジンの燃焼室
構造は、上記ピストンキャビティの凹部の形状を中央部
分の底部領域とその外縁に位置するリング状頂上部へつ
ながる縁部立上がり領域とでその断面形状を変えてい
る。すなわち、中央の底部領域では、噴射手段の中心軸
上の該噴射手段より上方位置を中心とする大きな曲率半
径の球面形状とし、縁部立上がり領域をリング状頂上部
へ所定角度で立ち上る急峻な縁部領域とし、全体として
船底型断面形状を成すように構成している。
構造は、上記ピストンキャビティの凹部の形状を中央部
分の底部領域とその外縁に位置するリング状頂上部へつ
ながる縁部立上がり領域とでその断面形状を変えてい
る。すなわち、中央の底部領域では、噴射手段の中心軸
上の該噴射手段より上方位置を中心とする大きな曲率半
径の球面形状とし、縁部立上がり領域をリング状頂上部
へ所定角度で立ち上る急峻な縁部領域とし、全体として
船底型断面形状を成すように構成している。
【００２２】このような構成により、上述の噴射された
燃料の反射、這い回り、跳ね上りによる均一かつスムー
スな拡散を図ることができ、これに加えて縁部立上がり
領域の存在により、底部領域から這い回りにより流れて
きた噴霧の勢いが抑制され、上方へ拡散する際の方向及
び広がりがコントロールされる。これにより、ピストン
キャビティにおける噴霧燃料の拡散をより良好な方向に
調整すること、すなわちシリンダ周壁方向への広がりを
抑制することができる。
燃料の反射、這い回り、跳ね上りによる均一かつスムー
スな拡散を図ることができ、これに加えて縁部立上がり
領域の存在により、底部領域から這い回りにより流れて
きた噴霧の勢いが抑制され、上方へ拡散する際の方向及
び広がりがコントロールされる。これにより、ピストン
キャビティにおける噴霧燃料の拡散をより良好な方向に
調整すること、すなわちシリンダ周壁方向への広がりを
抑制することができる。
【００２３】請求項６に係る筒内噴射エンジンの燃焼室
構造は、ピストンキャビティの凹部の形状がその縦断面
を略楕円形の円弧状となるように形成している。このよ
うにピストンキャビティの凹部を断面楕円形状として凹
部の表面の形状をなだらかな曲面としたことにより、シ
リンダ内に生じているガス流動を圧縮行程において過度
に乱すことが防止され、ピストンの上死点付近での適度
なガス流動の乱れを形成し燃焼改善に貢献することが可
能となっている。
構造は、ピストンキャビティの凹部の形状がその縦断面
を略楕円形の円弧状となるように形成している。このよ
うにピストンキャビティの凹部を断面楕円形状として凹
部の表面の形状をなだらかな曲面としたことにより、シ
リンダ内に生じているガス流動を圧縮行程において過度
に乱すことが防止され、ピストンの上死点付近での適度
なガス流動の乱れを形成し燃焼改善に貢献することが可
能となっている。
【００２４】請求項７に係る筒内噴射エンジンの燃焼室
構造は、ピストンキャビティの凹部の中央部に中央頂上
部を設け、その中央頂上部とリング状頂上部との間は、
その断面形状を円弧状の凹状としている。すなわち、い
わゆるトロイダル型の凹部が形成されている。
構造は、ピストンキャビティの凹部の中央部に中央頂上
部を設け、その中央頂上部とリング状頂上部との間は、
その断面形状を円弧状の凹状としている。すなわち、い
わゆるトロイダル型の凹部が形成されている。
【００２５】係る凹部の構成により、凹部の中心部に上
方から噴射された噴霧燃料は、その中心部に中央頂上部
が存在しているので、ドーナツ状の渦の輪を形成するこ
ととなる。このような噴霧状態においてシリンダ内に生
じるガス流動の作用と共にピストンの上昇運動によって
均一でかつリーンな空燃比の混合気が所定の方向に流
れ、適切な着火性及び燃焼性を確保することが可能とな
る。
方から噴射された噴霧燃料は、その中心部に中央頂上部
が存在しているので、ドーナツ状の渦の輪を形成するこ
ととなる。このような噴霧状態においてシリンダ内に生
じるガス流動の作用と共にピストンの上昇運動によって
均一でかつリーンな空燃比の混合気が所定の方向に流
れ、適切な着火性及び燃焼性を確保することが可能とな
る。
【００２６】請求項８に係る筒内噴射エンジンの燃焼室
構造は、燃焼室内でタンブルガス流動が生じるように吸
気手段を設置しているので、ピストンキャビティで反射
して適切な拡散状態が得られた噴霧燃料がそのタンブル
ガス流動により適切に点火プラグ方向へ移動することと
なり、良好な着火性を確保することができる。
構造は、燃焼室内でタンブルガス流動が生じるように吸
気手段を設置しているので、ピストンキャビティで反射
して適切な拡散状態が得られた噴霧燃料がそのタンブル
ガス流動により適切に点火プラグ方向へ移動することと
なり、良好な着火性を確保することができる。
【００２７】請求項９に係る筒内噴射エンジンの燃焼室
構造は、吸気手段を燃焼室内でスワールガス流動が生じ
るように構成しているが、ピストン上面はペントルーフ
型に対応した凸状でかつカルデラ状ピストンキャビティ
を有する面で形成されているので、そのスワールガス流
動を必要以上に乱すことがない。更に、ピストン上面に
形成されたカルデラ型キャビティの存在により、上方か
ら噴霧された燃料はシリンダの周壁側に拡散し難い状態
となっているので、燃焼室内にはスワール流によりキャ
ビティ上方に適切な噴霧燃料が生成され、燃焼性を確保
したリーンな空燃比の混合気が得られる。従って、噴霧
燃料のちぎれやオーバーリン領域の発生が防止されパー
シャルバーンを有効に防ぐことが可能となる。
構造は、吸気手段を燃焼室内でスワールガス流動が生じ
るように構成しているが、ピストン上面はペントルーフ
型に対応した凸状でかつカルデラ状ピストンキャビティ
を有する面で形成されているので、そのスワールガス流
動を必要以上に乱すことがない。更に、ピストン上面に
形成されたカルデラ型キャビティの存在により、上方か
ら噴霧された燃料はシリンダの周壁側に拡散し難い状態
となっているので、燃焼室内にはスワール流によりキャ
ビティ上方に適切な噴霧燃料が生成され、燃焼性を確保
したリーンな空燃比の混合気が得られる。従って、噴霧
燃料のちぎれやオーバーリン領域の発生が防止されパー
シャルバーンを有効に防ぐことが可能となる。
【００２８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面に基づいて詳細に説明する。図１は、第１の実施
の形態の概略構成を示しており、図２はこの実施の形態
に用いられるピストンの上面形状を示している。
て図面に基づいて詳細に説明する。図１は、第１の実施
の形態の概略構成を示しており、図２はこの実施の形態
に用いられるピストンの上面形状を示している。
【００２９】本発明は、ペントルーフ型の燃焼室を有す
るシリンダヘッドの燃焼室構造を基本構成としており、
このペントルーフ型の燃焼室を有するシリンダヘッド
は、図１０にその一般的形状が示されている。燃焼室１
００の上部は、切妻屋根の外形形状に似た形状を有し、
２つの傾斜面が屋根状に対向した基本形状を有してい
る。そして、ピストン１６もこのシリンダヘッドの形状
に対応した上部面の構造を有している。また、ペントル
ーフの２つの傾斜面には、それぞれ吸気バルブ１、排気
バルブ２が設けられている。
るシリンダヘッドの燃焼室構造を基本構成としており、
このペントルーフ型の燃焼室を有するシリンダヘッド
は、図１０にその一般的形状が示されている。燃焼室１
００の上部は、切妻屋根の外形形状に似た形状を有し、
２つの傾斜面が屋根状に対向した基本形状を有してい
る。そして、ピストン１６もこのシリンダヘッドの形状
に対応した上部面の構造を有している。また、ペントル
ーフの２つの傾斜面には、それぞれ吸気バルブ１、排気
バルブ２が設けられている。
【００３０】図１及び図２に示した実施の形態の特徴的
な構成は、まず、燃料噴射手段であるインジェクタ１２
がシリンダーヘッド１４とピストン１６の上面１６ａと
の間に形成される燃焼室１００のほぼ中央上部位置から
下方に向けて燃料を噴射するように設置されていること
である。
な構成は、まず、燃料噴射手段であるインジェクタ１２
がシリンダーヘッド１４とピストン１６の上面１６ａと
の間に形成される燃焼室１００のほぼ中央上部位置から
下方に向けて燃料を噴射するように設置されていること
である。
【００３１】また、点火プラグ１８は、図示していない
２個の吸気バルブの中間の位置に設置され、着火部１８
ａにインジェクタ１２から噴射された燃料が直接かから
ない位置にセッティングされている。
２個の吸気バルブの中間の位置に設置され、着火部１８
ａにインジェクタ１２から噴射された燃料が直接かから
ない位置にセッティングされている。
【００３２】次に、ピストン１６の上面１６ａの形状
は、基本的に、上述のペントルーフ型燃焼室を有するシ
リンダーヘッド１４に対応する形状を有しているが、加
えて図示のようにカルデラ状のピストンキャビティ２０
を有している。すなわち、リング状の頂上部２２とその
内側に設けられた凹部２４によって構成されている。
は、基本的に、上述のペントルーフ型燃焼室を有するシ
リンダーヘッド１４に対応する形状を有しているが、加
えて図示のようにカルデラ状のピストンキャビティ２０
を有している。すなわち、リング状の頂上部２２とその
内側に設けられた凹部２４によって構成されている。
【００３３】更に、本実施の形態において特徴的な構成
は、このリング状頂上部２２の内側の凹部２４の形状
が、インジェクタ１２の中心軸上の所定位置を中心とす
る単一の曲率半径を有する球面形状とされていることで
ある。このような凹部２４の形状としたことにより、ピ
ストン１６の上面部が基本的にペントルーフ形状に対応
した形状を有しているので、リング状頂上部２２の平面
形状は真円からやや変位した略楕円形状となっている
（図２参照）。また、このリング状頂上部２２の外側部
分はシリンダーヘッド１４のペントルーフ型燃焼室に適
応するようになだらかに傾斜したすその領域部２６とな
っている。
は、このリング状頂上部２２の内側の凹部２４の形状
が、インジェクタ１２の中心軸上の所定位置を中心とす
る単一の曲率半径を有する球面形状とされていることで
ある。このような凹部２４の形状としたことにより、ピ
ストン１６の上面部が基本的にペントルーフ形状に対応
した形状を有しているので、リング状頂上部２２の平面
形状は真円からやや変位した略楕円形状となっている
（図２参照）。また、このリング状頂上部２２の外側部
分はシリンダーヘッド１４のペントルーフ型燃焼室に適
応するようになだらかに傾斜したすその領域部２６とな
っている。
【００３４】更に、本実施の形態における特徴的な構成
は、インジェクタ１２から噴射される噴霧の形態が中空
の円錐形状を成すことである。この中空円錐形状の噴霧
形態（図上「Ｆ」）の形成は、例えば噴射の広がり角を
４０度〜８０度程度とし、このために噴射角を設定して
これに回転成分を与えつつ噴射することにより容易に形
成することができる。具体的には、スワールノズルを用
いたホローコーン噴霧により形成することができる。こ
の略中空円錐形状の噴霧は、ピストン１６が所定位置に
上昇してきた時点で行われるが、上記噴射角の設定は噴
射時のピストン１６の位置において略中空円錐形状の底
部のリング状部分がリング状頂上部２２内におさまるよ
うに設定される。
は、インジェクタ１２から噴射される噴霧の形態が中空
の円錐形状を成すことである。この中空円錐形状の噴霧
形態（図上「Ｆ」）の形成は、例えば噴射の広がり角を
４０度〜８０度程度とし、このために噴射角を設定して
これに回転成分を与えつつ噴射することにより容易に形
成することができる。具体的には、スワールノズルを用
いたホローコーン噴霧により形成することができる。こ
の略中空円錐形状の噴霧は、ピストン１６が所定位置に
上昇してきた時点で行われるが、上記噴射角の設定は噴
射時のピストン１６の位置において略中空円錐形状の底
部のリング状部分がリング状頂上部２２内におさまるよ
うに設定される。
【００３５】なお、本実施の形態では、図示していない
シリンダ１４に設けられた吸気バルブの構成により燃焼
室内には正方向の弱タンブルのガス流動が生じ、タンブ
ル比はおよそ０．５〜２程度とされる。また、ピストン
キャビティ２０の開口部径、すなわちリング状頂上部２
２の縁部の最大内径は、ボア径に対して３０〜７０％程
度のサイズに設定されている。また、ピストン１６の上
面部の出張り部分を除いたピストンキャビティ２０の深
さは、ボア径の１５％程度に設定される。点火プラグ１
８の着火部１８ａの位置は、リング状頂上部２２の内側
で燃料の噴霧に直接曝されない位置とされている。
シリンダ１４に設けられた吸気バルブの構成により燃焼
室内には正方向の弱タンブルのガス流動が生じ、タンブ
ル比はおよそ０．５〜２程度とされる。また、ピストン
キャビティ２０の開口部径、すなわちリング状頂上部２
２の縁部の最大内径は、ボア径に対して３０〜７０％程
度のサイズに設定されている。また、ピストン１６の上
面部の出張り部分を除いたピストンキャビティ２０の深
さは、ボア径の１５％程度に設定される。点火プラグ１
８の着火部１８ａの位置は、リング状頂上部２２の内側
で燃料の噴霧に直接曝されない位置とされている。
【００３６】上記構成の燃焼室構造によれば、ピストン
キャビティ２０内にほぼ真上から噴霧された中空円錐形
状の噴霧燃料は、ピストンキャビティ２０の底部、すな
わちリング状頂上部２２の内側に衝突し、略円錐形状が
崩れ、反射、這い回り、跳上りなどの諸動作により噴霧
燃料は拡散する。この拡散においては、燃料の噴射がほ
ぼ真上からなされ、かつピストンキャビティ２０の底部
である凹部２４が単一の曲率半径を有する球面状に形成
されているので、全体としては規則性をもって勢いを止
めることなく上記のような拡散動作が得られる。また、
ピストン１６の上昇動作に伴って、この拡散した噴霧は
シリンダーヘッド側に衝突してさらに拡散する。
キャビティ２０内にほぼ真上から噴霧された中空円錐形
状の噴霧燃料は、ピストンキャビティ２０の底部、すな
わちリング状頂上部２２の内側に衝突し、略円錐形状が
崩れ、反射、這い回り、跳上りなどの諸動作により噴霧
燃料は拡散する。この拡散においては、燃料の噴射がほ
ぼ真上からなされ、かつピストンキャビティ２０の底部
である凹部２４が単一の曲率半径を有する球面状に形成
されているので、全体としては規則性をもって勢いを止
めることなく上記のような拡散動作が得られる。また、
ピストン１６の上昇動作に伴って、この拡散した噴霧は
シリンダーヘッド側に衝突してさらに拡散する。
【００３７】ここで、燃焼室内には弱タンブル流が発生
しているので、拡散した噴霧燃料は点火プラグ１８の着
火部１８ａ部分に流れて集まる。その着火部分において
着火性の良い最適な燃料が集まってくることとなる。
しているので、拡散した噴霧燃料は点火プラグ１８の着
火部１８ａ部分に流れて集まる。その着火部分において
着火性の良い最適な燃料が集まってくることとなる。
【００３８】すなわち、カルデラ形状のピストンキャビ
ティ２０内に噴霧された燃料はこのピストン１６の上面
部構造により、シリンダ外周壁部には拡散し難く、ピス
トンキャビティ２０により形成されたコンパクトな燃焼
空間において効率良く跳ね上り、這い回りなどにより効
率良く拡散し、さらに弱タンブル流にのって着火部近傍
へ集まるものである。
ティ２０内に噴霧された燃料はこのピストン１６の上面
部構造により、シリンダ外周壁部には拡散し難く、ピス
トンキャビティ２０により形成されたコンパクトな燃焼
空間において効率良く跳ね上り、這い回りなどにより効
率良く拡散し、さらに弱タンブル流にのって着火部近傍
へ集まるものである。
【００３９】第９図は、このような実施の形態の基本的
な作用を示す概略説明図であり、図示のようにピストン
１６が所定位置（実線で示した位置）まで上昇した時点
でインジェクタ１２から略中空円錐形状の燃料噴霧Ｆの
噴射生成が行われる。噴霧燃料はカルデラ形状のピスト
ンキャビティ２０内で反射や這い回りなどの種々の動作
で拡散する。
な作用を示す概略説明図であり、図示のようにピストン
１６が所定位置（実線で示した位置）まで上昇した時点
でインジェクタ１２から略中空円錐形状の燃料噴霧Ｆの
噴射生成が行われる。噴霧燃料はカルデラ形状のピスト
ンキャビティ２０内で反射や這い回りなどの種々の動作
で拡散する。
【００４０】そして、矢印３００で示した方向の弱タン
ブル流にのって、更にピストン１６の上昇（略二点鎖線
で示した位置への上昇）により、ピストンキャビティ２
０の部分にて形成されたコンパクトな燃焼空間に燃料は
集まり、２個の吸気バルブ間に設けられた点火プラグ１
８の着火部１８ａ近傍に集合する。
ブル流にのって、更にピストン１６の上昇（略二点鎖線
で示した位置への上昇）により、ピストンキャビティ２
０の部分にて形成されたコンパクトな燃焼空間に燃料は
集まり、２個の吸気バルブ間に設けられた点火プラグ１
８の着火部１８ａ近傍に集合する。
【００４１】これにより、着火性が向上し、かつ成層燃
焼に適した燃料の状態を形成することができる。この結
果、火炎伝播が遮られる噴霧燃料のちぎれや局所的なオ
ーバーリーン領域の発生を防ぐことができ、全体として
はリーンな空燃比で適切かつ急速な燃焼を得ることがで
き、パーシャルバーン発生を防止することができる。な
お、カルデラ型のピストンキャビティ２０の影響によ
り、圧縮行程におけるガス流動の過度の乱れが防止さ
れ、上死点付近では拡散に寄与する適度な乱れも発生し
燃焼改善に寄与することができる。上記種々の作用によ
り、低負荷、中負荷領域で行われる成層燃焼をより良好
に行うことができ、その結果として良好な運転性、ＨＣ
の低減、ＮＯｘの低減さらに燃費の向上も達成される。
焼に適した燃料の状態を形成することができる。この結
果、火炎伝播が遮られる噴霧燃料のちぎれや局所的なオ
ーバーリーン領域の発生を防ぐことができ、全体として
はリーンな空燃比で適切かつ急速な燃焼を得ることがで
き、パーシャルバーン発生を防止することができる。な
お、カルデラ型のピストンキャビティ２０の影響によ
り、圧縮行程におけるガス流動の過度の乱れが防止さ
れ、上死点付近では拡散に寄与する適度な乱れも発生し
燃焼改善に寄与することができる。上記種々の作用によ
り、低負荷、中負荷領域で行われる成層燃焼をより良好
に行うことができ、その結果として良好な運転性、ＨＣ
の低減、ＮＯｘの低減さらに燃費の向上も達成される。
【００４２】更に、噴霧された燃料は、ピストンキャビ
ティ２０の作用によってシリンダ周壁側には拡散しにく
いので、直接シリンダ壁に燃料が付着することが回避さ
れ、ピストン動作における機能障害の発生も有効に防止
される。
ティ２０の作用によってシリンダ周壁側には拡散しにく
いので、直接シリンダ壁に燃料が付着することが回避さ
れ、ピストン動作における機能障害の発生も有効に防止
される。
【００４３】次に、図３は第２の実施の形態の構成を示
しており、図４はこの第２の実施の形態に用いられるピ
ストンの上面部の形状を示している。図において、第１
の実施の形態と同様の要素には同一の符号を付しその説
明を省略する。
しており、図４はこの第２の実施の形態に用いられるピ
ストンの上面部の形状を示している。図において、第１
の実施の形態と同様の要素には同一の符号を付しその説
明を省略する。
【００４４】本実施の形態において上記第１の実施の形
態と異なる特徴的構成は、カルデラ形状に構成されたピ
ストンキャビティ２０の凹部２４の形状にある。すなわ
ち、インジェクタ１２の中心軸上で、かつこのインジェ
クタ１２より上方位置を中心とする大きな曲率半径の球
面形状を有する中央底部領域２０ａとその中央底部領域
２０ａの部分からリング状頂上部２２へ立ち上る縁部立
上がり領域２０ｂとから構成されている。すなわち、縦
断面形状がいわゆる船底型形状となっているものであ
る。
態と異なる特徴的構成は、カルデラ形状に構成されたピ
ストンキャビティ２０の凹部２４の形状にある。すなわ
ち、インジェクタ１２の中心軸上で、かつこのインジェ
クタ１２より上方位置を中心とする大きな曲率半径の球
面形状を有する中央底部領域２０ａとその中央底部領域
２０ａの部分からリング状頂上部２２へ立ち上る縁部立
上がり領域２０ｂとから構成されている。すなわち、縦
断面形状がいわゆる船底型形状となっているものであ
る。
【００４５】すなわち、この実施の形態のピストンキャ
ビティ２０は、２種類の曲率半径を含む複合的球面ある
いは大きな曲率半径の球面と直線的断面形状を有する面
とから構成されている。縁部立上がり領域２０ｂの傾斜
はピストン１６上面のすそ野部２６の外縁の平らな面部
分に対し９０度〜１５０度の傾きに形成される。また、
中央底部領域２０ａと縁部立上がり領域２０ｂとの境界
部分は滑かな曲面で連続させている。このような船底型
の凹部２４としたことにより、図４に示したようにリン
グ状頂上部２２の平面形状は第１の実施の形態の場合に
比べより真円に近い形状となっている。
ビティ２０は、２種類の曲率半径を含む複合的球面ある
いは大きな曲率半径の球面と直線的断面形状を有する面
とから構成されている。縁部立上がり領域２０ｂの傾斜
はピストン１６上面のすそ野部２６の外縁の平らな面部
分に対し９０度〜１５０度の傾きに形成される。また、
中央底部領域２０ａと縁部立上がり領域２０ｂとの境界
部分は滑かな曲面で連続させている。このような船底型
の凹部２４としたことにより、図４に示したようにリン
グ状頂上部２２の平面形状は第１の実施の形態の場合に
比べより真円に近い形状となっている。
【００４６】上記構成のピストンキャビティ２０によれ
ば、インジェクタ１２から下方に噴射された略中空円錐
形状の噴霧燃料は、まず曲率半径の大きい中央底部領域
２０ａで受け止められ、反射、這い回り、跳上りなどに
よる噴霧燃料の効率的な拡散が生ぜしめる。そして、縁
部立上がり領域２０ｂの部分では、より急峻な角度で立
ち上る壁部の機能として、上記反射等により拡散した噴
霧燃料の勢いがここで抑制され、更にこの縁部領域に沿
って拡散される燃料の広がり方向がコントロールされ
る。従って、ピストン１６の上昇動作及び燃焼室内に生
じている弱タンブル流による点火プラグ１８の着火部１
８ａ近傍への燃料の流れ作用がより良好なものとなる。
ば、インジェクタ１２から下方に噴射された略中空円錐
形状の噴霧燃料は、まず曲率半径の大きい中央底部領域
２０ａで受け止められ、反射、這い回り、跳上りなどに
よる噴霧燃料の効率的な拡散が生ぜしめる。そして、縁
部立上がり領域２０ｂの部分では、より急峻な角度で立
ち上る壁部の機能として、上記反射等により拡散した噴
霧燃料の勢いがここで抑制され、更にこの縁部領域に沿
って拡散される燃料の広がり方向がコントロールされ
る。従って、ピストン１６の上昇動作及び燃焼室内に生
じている弱タンブル流による点火プラグ１８の着火部１
８ａ近傍への燃料の流れ作用がより良好なものとなる。
【００４７】また、この縁部立上がり領域２０ｂの部分
では、ピストン１６の上死点付近で生じるピストンキャ
ビティ２０の外周のすそ野部２６からの流れとの衝突
は、より上方へ向う方向の下で生じるので、燃料のシリ
ンダ周壁への拡散をより有効に防止することができる。
これにより、より良好な成層燃焼が達成される。従っ
て、上記第１の実施の形態と同様の作用効果を得ること
ができるのに加え、シリンダー壁にガソリンが直接付着
することをより有効に防止することが可能となる。
では、ピストン１６の上死点付近で生じるピストンキャ
ビティ２０の外周のすそ野部２６からの流れとの衝突
は、より上方へ向う方向の下で生じるので、燃料のシリ
ンダ周壁への拡散をより有効に防止することができる。
これにより、より良好な成層燃焼が達成される。従っ
て、上記第１の実施の形態と同様の作用効果を得ること
ができるのに加え、シリンダー壁にガソリンが直接付着
することをより有効に防止することが可能となる。
【００４８】次に、図５は、第３の実施の形態に係る燃
焼室構造を示しており、図６は図５の実施の形態に用い
たピストンの上面部の平面形状を示している。
焼室構造を示しており、図６は図５の実施の形態に用い
たピストンの上面部の平面形状を示している。
【００４９】本実施の形態において特徴的な構成は、ピ
ストンキャビティ２０の凹部２４の断面形状にあり、こ
の縦断面形状が略楕円形状となるように形成しているこ
とである。その他の構成は、上述の第１及び第２の実施
の形態とほぼ同様であり、その作用も同様である。
ストンキャビティ２０の凹部２４の断面形状にあり、こ
の縦断面形状が略楕円形状となるように形成しているこ
とである。その他の構成は、上述の第１及び第２の実施
の形態とほぼ同様であり、その作用も同様である。
【００５０】上記略楕円形状の凹部２４を有するピスト
ンキャビティ２０によれば、上記の第２の実施の形態と
同様に直接シリンダー壁にガソリンが付着することをよ
り有効に防止することができ、ピストン動作における機
能障害の達成を防止することができる。更に、第２の実
施の形態と比較して、より滑かな曲面がとられるので、
上述のようにシリンダ周壁部への流れを抑制しつつ燃料
のスムースな拡散を図るのが容易である。
ンキャビティ２０によれば、上記の第２の実施の形態と
同様に直接シリンダー壁にガソリンが付着することをよ
り有効に防止することができ、ピストン動作における機
能障害の達成を防止することができる。更に、第２の実
施の形態と比較して、より滑かな曲面がとられるので、
上述のようにシリンダ周壁部への流れを抑制しつつ燃料
のスムースな拡散を図るのが容易である。
【００５１】次に、図７は、第４の実施の形態に係る燃
焼室構造を示しており、図８は図７の実施の形態に用い
るピストンの上面部の構成を示している。図において上
記各実施の形態と同様の要素には同一の符号を付しその
説明を省略する。
焼室構造を示しており、図８は図７の実施の形態に用い
るピストンの上面部の構成を示している。図において上
記各実施の形態と同様の要素には同一の符号を付しその
説明を省略する。
【００５２】本実施の形態において特徴的な構成は、ピ
ストンキャビティ２０の凹部２４の形状をいわゆるトロ
イダル型としたことにある。すなわち、図示のように凹
部２４の中央部に中央頂上部３０を形成し、その中央頂
上部３０とリング状頂上部２２との間の領域についてそ
の断面形状が略円弧状となるように形成している。従っ
て、凹部２４のほぼ中心位置に高さの高い中央頂上部３
０が存在し、そこからリング状頂上部２２にかけてつな
がる底面が滑かな曲面となっている。本実施の形態にお
いては、リング状頂上部２２に近い縁部立上がり領域２
０ｂに他の部分より大きな曲率の面でかつ傾斜の急峻な
領域として構成している。
ストンキャビティ２０の凹部２４の形状をいわゆるトロ
イダル型としたことにある。すなわち、図示のように凹
部２４の中央部に中央頂上部３０を形成し、その中央頂
上部３０とリング状頂上部２２との間の領域についてそ
の断面形状が略円弧状となるように形成している。従っ
て、凹部２４のほぼ中心位置に高さの高い中央頂上部３
０が存在し、そこからリング状頂上部２２にかけてつな
がる底面が滑かな曲面となっている。本実施の形態にお
いては、リング状頂上部２２に近い縁部立上がり領域２
０ｂに他の部分より大きな曲率の面でかつ傾斜の急峻な
領域として構成している。
【００５３】このような中心部が尖状に盛り上ったトロ
イダル型とすることにより、インジェクタ１２から下方
に噴射された噴霧燃料は上記各実施の形態と同様に反
射、這い回り、跳上りなどの動作により拡散するが、そ
の拡散は、尖った中央頂上部３０から周囲のリング状頂
上部２２への流れでドーナツ状の燃料の渦輪を形成す
る。これにより、リング状頂上部２２に近い縁部立上が
り領域２０ｂでの噴霧燃料の上昇方向の流れがより円滑
になり、燃料が過度にシリンダ周壁に広がることを有効
に防止することができる。また、このようにドーナツ状
に噴霧燃料を集中させることができるので、全体として
はリーンな空燃比でありながら、かつ適切な着火性の高
い成層燃焼を達成することができる。
イダル型とすることにより、インジェクタ１２から下方
に噴射された噴霧燃料は上記各実施の形態と同様に反
射、這い回り、跳上りなどの動作により拡散するが、そ
の拡散は、尖った中央頂上部３０から周囲のリング状頂
上部２２への流れでドーナツ状の燃料の渦輪を形成す
る。これにより、リング状頂上部２２に近い縁部立上が
り領域２０ｂでの噴霧燃料の上昇方向の流れがより円滑
になり、燃料が過度にシリンダ周壁に広がることを有効
に防止することができる。また、このようにドーナツ状
に噴霧燃料を集中させることができるので、全体として
はリーンな空燃比でありながら、かつ適切な着火性の高
い成層燃焼を達成することができる。
【００５４】更に、本実施の形態によれば、噴霧された
燃料の曲面への接触割合が増加するので、噴霧燃料の流
れの制御性を他の実施の形態よりも高くすることができ
る。
燃料の曲面への接触割合が増加するので、噴霧燃料の流
れの制御性を他の実施の形態よりも高くすることができ
る。
【００５５】なお、上記各実施の形態では、燃焼室内部
で弱タンブルガス流動を生じさせるものを用いたが、ガ
ス流動はこのようなタンブル流に限定されるものではな
く、スワールガス流動を生じさせるように構成した燃焼
室にも応用することができる。
で弱タンブルガス流動を生じさせるものを用いたが、ガ
ス流動はこのようなタンブル流に限定されるものではな
く、スワールガス流動を生じさせるように構成した燃焼
室にも応用することができる。
【００５６】この場合、下方に噴霧された燃料は各カル
デラ形状のピストンキャビティ２０内において反射、這
い回り、跳上りなどの拡散動作を行う。また、図示のよ
うに各実施の形態におけるピストン上面の形状はなだら
かな曲面で形成されているので、スワール流を乱すこと
がなく、このスワール流によって噴霧燃料がシリンダ周
壁側へ拡散することを抑制することができ、また円周方
向での混合気の均一化も図ることができる。
デラ形状のピストンキャビティ２０内において反射、這
い回り、跳上りなどの拡散動作を行う。また、図示のよ
うに各実施の形態におけるピストン上面の形状はなだら
かな曲面で形成されているので、スワール流を乱すこと
がなく、このスワール流によって噴霧燃料がシリンダ周
壁側へ拡散することを抑制することができ、また円周方
向での混合気の均一化も図ることができる。
【００５７】このようなスワールガス流動を利用するこ
とにより、ピストンキャビティ２０により形成されるコ
ンパクトな燃焼室内においてキャビティ上方に良好な混
合気が形成され、上述の第４の実施の形態のように全体
としてリーンな空燃比での成層燃焼に適した混合気状態
を得ることができる。この実施の形態によるその他の作
用効果については上述の各実施の形態と同様でありその
説明を省略する。
とにより、ピストンキャビティ２０により形成されるコ
ンパクトな燃焼室内においてキャビティ上方に良好な混
合気が形成され、上述の第４の実施の形態のように全体
としてリーンな空燃比での成層燃焼に適した混合気状態
を得ることができる。この実施の形態によるその他の作
用効果については上述の各実施の形態と同様でありその
説明を省略する。
【００５８】なお、本発明は上記各実施の形態の構成に
限定されるものではなく、発明の要旨の範囲内で種々の
変形が可能である。例えば、上記各実施の形態ではピス
トンキャビティ２０のリング状頂上部２２の内側の凹部
２４の形状を種々説明したが、上記のような形状に限定
されるものではなく、ピストンキャビティ２０により形
成されるコンパクトな燃焼領域内で噴霧された燃料をス
ムースに拡散動作させることのできる形状であれば種々
の形状を採用することが可能である。
限定されるものではなく、発明の要旨の範囲内で種々の
変形が可能である。例えば、上記各実施の形態ではピス
トンキャビティ２０のリング状頂上部２２の内側の凹部
２４の形状を種々説明したが、上記のような形状に限定
されるものではなく、ピストンキャビティ２０により形
成されるコンパクトな燃焼領域内で噴霧された燃料をス
ムースに拡散動作させることのできる形状であれば種々
の形状を採用することが可能である。
【００５９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る筒内
噴射エンジンの燃焼室構造によれば、エンジンの燃焼室
内における混合気の形成をより適切に行うことができ
る。すなわち、広い運転条件において、成層燃焼を実施
するのに適した混合気の状態を全体としてリーンな空燃
比を確保しつつ生成することができる。これにより、排
気ミッションの向上、運転性の向上さらには燃費の向上
にも貢献することができる。
噴射エンジンの燃焼室構造によれば、エンジンの燃焼室
内における混合気の形成をより適切に行うことができ
る。すなわち、広い運転条件において、成層燃焼を実施
するのに適した混合気の状態を全体としてリーンな空燃
比を確保しつつ生成することができる。これにより、排
気ミッションの向上、運転性の向上さらには燃費の向上
にも貢献することができる。
【図１】第１の実施の形態の構成を示す概略構成図であ
る。
る。
【図２】第１の実施の形態に用いるピストンの上面構造
を示す説明図である。
を示す説明図である。
【図３】第２の実施の形態の構成を示す概略構成図であ
る。
る。
【図４】第２の実施の形態に用いるピストンの上面構造
を示す説明図である。
を示す説明図である。
【図５】第３の実施の形態の構成を示す概略構成図であ
る。
る。
【図６】第３の実施の形態に用いるピストンの上面構造
を示す説明図である。
を示す説明図である。
【図７】第４の実施の形態の構成を示す概略構成図であ
る。
る。
【図８】第４の実施の形態に用いるピストンの上面構造
を示す説明図である。
を示す説明図である。
【図９】第１の実施の形態の基本的作用を示す作用説明
図である。
図である。
【図１０】ペントルーフ型燃焼室を有するシリンダヘッ
ドの燃焼室構造の一般的構成説明図である。
ドの燃焼室構造の一般的構成説明図である。
１２ インジェクタ １４ シリンダーヘッド １６ ピストン １８ 点火プラグ ２０ ピストンキャビティ ２２ リング状頂上部 ２４ 凹部 ３０ 中央頂上部 １００ 燃焼室 Ｆ 略中空円錐形状の噴霧燃料
Claims (9)
- 【請求項１】 ペントルーフ型燃焼室及び所定のガス流
動の発生可能な状態で各々隣設された各２個の吸気手段
及び排気手段を有するシリンダヘッドと、 前記ペントルーフ型燃焼室形状に対応した凸形状を基本
形状とする上面部を有するピストンと、を備える筒内噴
射エンジンの燃焼室構造において、 前記ペントルーフ型燃焼室の頂上ほぼ中央位置から燃料
を下方に向けて噴射するように設置された噴射手段と、 前記２個の吸気手段の間の位置で前記噴射された燃料が
着火部に直接かからない位置に設置された点火プラグ
と、 前記ピストンの上面部の前記噴射手段の下方位置に設け
られ、他の部分より高さの高いリング状の頂上部及びそ
の内側に設けられた所定の形状の凹部を有するカルデラ
状のピストンキャビティと、 を含むことを特徴とする筒内噴射エンジンの燃焼室構
造。 - 【請求項２】 前記噴射手段による燃料噴射は、 噴射方向に向けて広がる略中空円錐形状の噴霧形態が得
られるように燃料を噴霧することにより行われ、当該噴
霧の広がり角は噴射時のピストン位置における前記リン
グ状頂上部の内側にその噴霧の広がり範囲がおさまるよ
うに設定されたことを特徴とする請求項１に記載の筒内
噴射エンジンの燃焼室構造。 - 【請求項３】 前記噴射手段は、 旋回ノズルを有し、噴射燃料に回転方向の動きを与える
ことにより前記略中空円すい形状の噴霧形態を形成する
ことを特徴とする請求項２に記載の筒内噴射式エンジン
の燃焼室構造。 - 【請求項４】 前記ピストンキャビティの凹部の形状
は、 前記噴射手段の中心軸上の所定位置を中心とする単一の
曲率半径を有する球面形状とされたことを特徴とする請
求項１乃至３に記載の筒内噴射エンジンの燃焼室構造。 - 【請求項５】 前記ピストンキャビティの凹部の形状
は、 前記噴射手段の中心軸上の該噴射手段より上方位置を中
心とする大きな曲率半径の球面形状を有する中央の底部
領域と前記リング状頂上部へ所定角度で立上がる縁部立
上がり領域とからなる船底形断面形状とされたことを特
徴とする請求項１乃至３に記載の筒内噴射エンジンの燃
焼室構造。 - 【請求項６】 前記ピストンキャビティの凹部の形状
は、 縦断面が略楕円形の円弧状になるように構成されたこと
を特徴とする請求項１乃至３に記載の筒内噴射エンジン
の燃焼室構造。 - 【請求項７】 前記ピストンキャビティの凹部の形状
は、 前記リング状頂上部の内側領域の中央部に中央頂上部が
設られ、前記リング状頂上部と該中央頂上部との間の凹
部領域が縦断面形状を略円弧状として構成されたことを
特徴とする請求項１乃至３に記載の筒内噴射エンジンの
燃焼室構造。 - 【請求項８】 前記吸気手段は、 燃焼室内でタンブルガス流動を生ぜしめるように構成設
置されたことを特徴とする請求項１乃至７に記載の筒内
噴射エンジンの燃焼室構造。 - 【請求項９】 前記吸気手段は、 燃焼室内でスワールガス流動を生ぜしめるように構成設
置されたことを特徴とする請求項１乃至８に記載の筒内
噴射エンジンの燃焼室構造。
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|---|---|---|---|
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| DE69717050T DE69717050T2 (de) | 1996-10-08 | 1997-09-30 | Brennkammer |
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| JP3763491B2 JP3763491B2 (ja) | 2006-04-05 |
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- 1997-09-30 DE DE69717050T patent/DE69717050T2/de not_active Expired - Lifetime
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