JPH10131757A - 筒内噴射式エンジン - Google Patents
筒内噴射式エンジンInfo
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- JPH10131757A JPH10131757A JP8290934A JP29093496A JPH10131757A JP H10131757 A JPH10131757 A JP H10131757A JP 8290934 A JP8290934 A JP 8290934A JP 29093496 A JP29093496 A JP 29093496A JP H10131757 A JPH10131757 A JP H10131757A
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- F02F1/24—Cylinder heads
- F02F1/242—Arrangement of spark plugs or injectors
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads
- F02F1/24—Cylinder heads
- F02F1/42—Shape or arrangement of intake or exhaust channels in cylinder heads
- F02F1/4214—Shape or arrangement of intake or exhaust channels in cylinder heads specially adapted for four or more valves per cylinder
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F3/00—Pistons
- F02F3/26—Pistons having combustion chamber in piston head
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- F02B75/12—Other methods of operation
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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- F02B2275/48—Tumble motion in gas movement in cylinder
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B23/00—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
- F02B23/08—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition
- F02B23/10—Other 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
- F02B23/101—Other 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
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads
- F02F1/24—Cylinder heads
- F02F2001/241—Cylinder heads specially adapted to pent roof shape of the combustion chamber
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ピストン上面での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
内噴射式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の頂上ほぼ中央
位置からピストンに向けて燃料噴射する噴射手段１２
と、ピストン１６の上面部の所定位置に開口形状が略涙
滴型であって小径側を吸気バルブ側に配した凹部３６を
設け、凹部３６内の小径側上方位置に点火プラグ１８の
着火部３２を設ける。したがって、噴射された燃料ｆ
は、凹部３６内で反射し拡散しかつ燃焼室内に存する弱
タンブル流によって凹部３６の小径側に誘導され、小径
側上方に位置する点火プラグ１８周辺に濃混合気を形成
することができ、より安定した成層燃焼の確保に貢献す
ることができる。
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
内噴射式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の頂上ほぼ中央
位置からピストンに向けて燃料噴射する噴射手段１２
と、ピストン１６の上面部の所定位置に開口形状が略涙
滴型であって小径側を吸気バルブ側に配した凹部３６を
設け、凹部３６内の小径側上方位置に点火プラグ１８の
着火部３２を設ける。したがって、噴射された燃料ｆ
は、凹部３６内で反射し拡散しかつ燃焼室内に存する弱
タンブル流によって凹部３６の小径側に誘導され、小径
側上方に位置する点火プラグ１８周辺に濃混合気を形成
することができ、より安定した成層燃焼の確保に貢献す
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式エンジンの燃焼室に関するも
のである。
に直接噴射する筒内噴射式エンジンの燃焼室に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、エンジンの燃費を向上させる
手法として、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、燃焼室内の圧縮比または膨脹比を上昇させる方法の
他に、希薄燃焼制御や高ＥＧＲ（exhaust gas recircul
ation ）燃焼制御等を行う方法がある。これら希薄燃焼
制御や高ＥＧＲ制御においては、シリンダ内にタンブ
ル、スワール、スキッシュなどのガス流動を発生させ
て、燃焼室内における混合気の燃焼性の向上を図ってい
る。
手法として、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、燃焼室内の圧縮比または膨脹比を上昇させる方法の
他に、希薄燃焼制御や高ＥＧＲ（exhaust gas recircul
ation ）燃焼制御等を行う方法がある。これら希薄燃焼
制御や高ＥＧＲ制御においては、シリンダ内にタンブ
ル、スワール、スキッシュなどのガス流動を発生させ
て、燃焼室内における混合気の燃焼性の向上を図ってい
る。
【０００３】そして、このようなエンジンは、吸気行程
において燃焼室内に均一な混合気を形成することを基本
としていたが、一方では燃料の噴射方向や時期を調整す
ることにより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
等により、燃焼室内全体では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。
において燃焼室内に均一な混合気を形成することを基本
としていたが、一方では燃料の噴射方向や時期を調整す
ることにより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
等により、燃焼室内全体では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、従来の成層燃焼方式では、
このような燃焼室内における局所的な混合気の形成は十
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式エンジンが種々提案されて
いる。
このような燃焼室内における局所的な混合気の形成は十
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式エンジンが種々提案されて
いる。
【０００５】例えば、特開平５−１５４４号公報には、
吸気バルブ周りの一部に吸気ポートを通過する吸入空気
の流れを方向づけるマスク壁を設け、シリンダ内におい
て強制的に逆タンブル流を発生させ、圧縮行程時に吸気
ポートの下側に設けられた噴射手段からシリンダ軸方向
に対して斜めに噴射される燃料を逆タンブル流に乗せ、
混合気を燃焼室頭頂部に設けられた点火プラグの方向に
導くようにした構成例が示されている。
吸気バルブ周りの一部に吸気ポートを通過する吸入空気
の流れを方向づけるマスク壁を設け、シリンダ内におい
て強制的に逆タンブル流を発生させ、圧縮行程時に吸気
ポートの下側に設けられた噴射手段からシリンダ軸方向
に対して斜めに噴射される燃料を逆タンブル流に乗せ、
混合気を燃焼室頭頂部に設けられた点火プラグの方向に
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号公報に
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。そして、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、燃料をシリンダ軸方向に対して斜めに噴
射して逆タンブル流に乗せ、混合気を燃焼室頭頂部に設
けられた点火プラグの方向に導くようにした構成例が示
されている。
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。そして、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、燃料をシリンダ軸方向に対して斜めに噴
射して逆タンブル流に乗せ、混合気を燃焼室頭頂部に設
けられた点火プラグの方向に導くようにした構成例が示
されている。
【０００７】更に、特開平６−４２３５２号公報では、
噴射手段を燃焼室の頭頂部中心位置に下方に向けて取り
付け、点火プラグを２つの吸気ポートの間から燃焼室内
に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頭頂部中心位置に下方に向けて取り
付け、点火プラグを２つの吸気ポートの間から燃焼室内
に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】しかしながら、上記特
開平５−１５４４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
せる吸気ポートを採用しているので、高速高負荷領域に
おいて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。
開平５−１５４４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
せる吸気ポートを採用しているので、高速高負荷領域に
おいて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号公報に開
示された技術では、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。これにより、通常の実用エンジンで必要な燃
料、いわゆるレギュラーガソリンに見合う圧縮比を設定
するのが困難である。
示された技術では、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。これにより、通常の実用エンジンで必要な燃
料、いわゆるレギュラーガソリンに見合う圧縮比を設定
するのが困難である。
【００１０】また、燃料噴射弁の噴射口と点火プラグの
電極との間に距離があるために、電極付近の局所空燃比
を精細に制御することが難しく、燃焼の安定性や着火性
が低い。
電極との間に距離があるために、電極付近の局所空燃比
を精細に制御することが難しく、燃焼の安定性や着火性
が低い。
【００１１】更に、上述の２つの公報には、噴射手段が
シリンダ軸方向に対して斜めに燃料噴射を行う旨の技術
が開示されている。しかし、燃料を斜め方向に噴射した
場合、燃料がシリンダ内周壁面上の潤滑油を洗い流すこ
とにより、その部分だけ潤滑性が低下し、シリンダ内周
面の偏摩耗やこれに起因して圧縮漏れ等の機能障害が発
生するという不具合を有する。
シリンダ軸方向に対して斜めに燃料噴射を行う旨の技術
が開示されている。しかし、燃料を斜め方向に噴射した
場合、燃料がシリンダ内周壁面上の潤滑油を洗い流すこ
とにより、その部分だけ潤滑性が低下し、シリンダ内周
面の偏摩耗やこれに起因して圧縮漏れ等の機能障害が発
生するという不具合を有する。
【００１２】次に、特開平６−４２３５２号公報の内燃
機関の燃焼室構造では、点火プラグは燃焼室頭頂部のほ
ぼ中央で真下に向けて設置され、この点火プラグの着火
部分は、噴射手段の噴射領域内に配置されている。しか
し、この従来例は、ピストンの上面に当って反射した燃
料に対して点火するよりも、噴射した燃料の後端側に着
火し、着火後の濃混合気が燃焼室中央に向かい、燃焼室
中央位置にて燃焼を行うようにすることを主眼としてい
る。
機関の燃焼室構造では、点火プラグは燃焼室頭頂部のほ
ぼ中央で真下に向けて設置され、この点火プラグの着火
部分は、噴射手段の噴射領域内に配置されている。しか
し、この従来例は、ピストンの上面に当って反射した燃
料に対して点火するよりも、噴射した燃料の後端側に着
火し、着火後の濃混合気が燃焼室中央に向かい、燃焼室
中央位置にて燃焼を行うようにすることを主眼としてい
る。
【００１３】しかし、この方法では、低噴射領域におい
て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。
て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。
【００１４】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
ンジンの種々の動作状態においてピストン上面での燃料
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式エンジンを提供すること
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
ンジンの種々の動作状態においてピストン上面での燃料
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式エンジンを提供すること
にある。
【００１５】
【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に係る筒内噴射式エンジンは、ペントルー
フ型、すなわち切妻屋根型に形成された燃焼室天井部と
吸気行程にて燃焼室内にタンブル流を発生可能な吸気手
段と排気手段とを有するシリンダヘッドと、このシリン
ダヘッドと対向する上面部を平面状に形成したピストン
とを有し、ピストンの上面部には、吸気手段側に設けた
小径の円弧と排気手段側に設けた大径の円弧とを組み合
わせた開口部を有する凹部が凹設されている。
に、請求項１に係る筒内噴射式エンジンは、ペントルー
フ型、すなわち切妻屋根型に形成された燃焼室天井部と
吸気行程にて燃焼室内にタンブル流を発生可能な吸気手
段と排気手段とを有するシリンダヘッドと、このシリン
ダヘッドと対向する上面部を平面状に形成したピストン
とを有し、ピストンの上面部には、吸気手段側に設けた
小径の円弧と排気手段側に設けた大径の円弧とを組み合
わせた開口部を有する凹部が凹設されている。
【００１６】また、ペントルーフ型の燃焼室天井部の所
定位置よりピストンに向けてシリンダの軸方向に燃料を
噴射する噴射手段と、燃焼室天井部の吸気手段側から燃
焼室内にシリンダ軸方向に対して斜め方向に突出して設
けられ、凹部の小径の円弧側位置近傍でかつ噴射手段か
ら噴射された燃料が直接付着しない位置に着火部を有す
る点火手段とを設ける。
定位置よりピストンに向けてシリンダの軸方向に燃料を
噴射する噴射手段と、燃焼室天井部の吸気手段側から燃
焼室内にシリンダ軸方向に対して斜め方向に突出して設
けられ、凹部の小径の円弧側位置近傍でかつ噴射手段か
ら噴射された燃料が直接付着しない位置に着火部を有す
る点火手段とを設ける。
【００１７】上記構成によれば、噴射手段により噴射さ
れた燃料は、凹部内にて反射、這い回り、跳ね上がり等
の動きにより拡散する。そして、凹部内にて拡散した燃
料は、凹部形状及び燃焼室内に存する弱タンブル流によ
って方向づけされ、吸気手段側へ、すなわち凹部の小径
の円弧側へと誘導され、凹部によりピストンの上方へ跳
ね上げられる。
れた燃料は、凹部内にて反射、這い回り、跳ね上がり等
の動きにより拡散する。そして、凹部内にて拡散した燃
料は、凹部形状及び燃焼室内に存する弱タンブル流によ
って方向づけされ、吸気手段側へ、すなわち凹部の小径
の円弧側へと誘導され、凹部によりピストンの上方へ跳
ね上げられる。
【００１８】したがって、小径の円弧の中心位置近傍に
位置する着火部周辺に濃混合気を集中形成することがで
き、点火による着火性の向上と安定した成層燃焼を行う
ことができる。
位置する着火部周辺に濃混合気を集中形成することがで
き、点火による着火性の向上と安定した成層燃焼を行う
ことができる。
【００１９】また、点火手段の着火部を燃料噴射手段に
より噴射した燃料が直接付着しない位置に設けたことに
より、点火手段のくすぶり・かぶりを回避でき、かつ着
火部を噴射燃料が通過するために発生する火花放電の不
安定化を回避することができる。
より噴射した燃料が直接付着しない位置に設けたことに
より、点火手段のくすぶり・かぶりを回避でき、かつ着
火部を噴射燃料が通過するために発生する火花放電の不
安定化を回避することができる。
【００２０】更に、噴射燃料の一部が直接シリンダの内
周壁面に衝突することによって生じる冷却作用による燃
焼の悪化や、噴射燃料の一部がシリンダ内周壁面に付着
することによって、シリンダ内周壁面状の潤滑油膜を洗
い流すことによるシリンダとピストンとの間の潤滑性の
悪化を防止することができる。
周壁面に衝突することによって生じる冷却作用による燃
焼の悪化や、噴射燃料の一部がシリンダ内周壁面に付着
することによって、シリンダ内周壁面状の潤滑油膜を洗
い流すことによるシリンダとピストンとの間の潤滑性の
悪化を防止することができる。
【００２１】請求項２にかかる筒内噴射式エンジンは、
ピストンの上面部の凹部の開口部が略涙滴型に形成さ
れ、大径の円弧の中心が噴射手段のほぼ噴射中心軸上に
位置するように設けられている。したがって、上記請求
項１における適切な混合気の所定方向の流れと集中形成
をより確実に確保することができる。
ピストンの上面部の凹部の開口部が略涙滴型に形成さ
れ、大径の円弧の中心が噴射手段のほぼ噴射中心軸上に
位置するように設けられている。したがって、上記請求
項１における適切な混合気の所定方向の流れと集中形成
をより確実に確保することができる。
【００２２】請求項３にかかる筒内噴射式エンジンは、
ピストンの凹部の開口部が略たまご型に形成され、大径
の円弧中心が噴射手段のほぼ噴射中心軸上に位置するよ
うに設けられている。したがって、上記請求項２と同
様、請求項１における適切な混合気の所定方向の流れと
集中形成をより確実に確保することができるとともに、
さらに混合気をより均質にすることができる。
ピストンの凹部の開口部が略たまご型に形成され、大径
の円弧中心が噴射手段のほぼ噴射中心軸上に位置するよ
うに設けられている。したがって、上記請求項２と同
様、請求項１における適切な混合気の所定方向の流れと
集中形成をより確実に確保することができるとともに、
さらに混合気をより均質にすることができる。
【００２３】請求項４にかかる筒内噴射式エンジンは、
凹部の開口部外周に、ピストン上面部から燃焼室天井部
に向けて突出し、且つピストンが上死点近傍に上昇した
位置で点火手段との干渉を回避した周壁部を設ける。し
たがって、点火手段側以外への燃料の拡散を抑制でき、
火炎伝播が不可能な混合気のちぎれを減少することがで
きる。
凹部の開口部外周に、ピストン上面部から燃焼室天井部
に向けて突出し、且つピストンが上死点近傍に上昇した
位置で点火手段との干渉を回避した周壁部を設ける。し
たがって、点火手段側以外への燃料の拡散を抑制でき、
火炎伝播が不可能な混合気のちぎれを減少することがで
きる。
【００２４】請求項５にかかる筒内噴射式エンジンは、
凹部の形状を上面部と平行な底面を有する底部領域と、
この底部領域の周縁部から所定の曲率面を介して上面部
へ立ち上がる周縁部立ち上がり領域とを有している。
凹部の形状を上面部と平行な底面を有する底部領域と、
この底部領域の周縁部から所定の曲率面を介して上面部
へ立ち上がる周縁部立ち上がり領域とを有している。
【００２５】これにより、噴射された燃料は凹部内にて
反射し、這い回り、跳ね上がることにより拡散し、周縁
部立ち上がり領域の存在により、底部領域から這い回り
により流れてきた燃料の噴射による勢いを抑制し、シリ
ンダ内周壁面側への拡散を防止して、燃料の拡散する方
向及び広がりを適正に制御することができる。
反射し、這い回り、跳ね上がることにより拡散し、周縁
部立ち上がり領域の存在により、底部領域から這い回り
により流れてきた燃料の噴射による勢いを抑制し、シリ
ンダ内周壁面側への拡散を防止して、燃料の拡散する方
向及び広がりを適正に制御することができる。
【００２６】したがって、凹部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点火手段の近傍に積極
的に集まる状況を作り出すことができ、着火性の向上及
び良好な成層燃焼を得ることができる。
な燃焼室において適切な混合気が点火手段の近傍に積極
的に集まる状況を作り出すことができ、着火性の向上及
び良好な成層燃焼を得ることができる。
【００２７】請求項６にかかる筒内噴射式エンジンは、
ピストンの上面部の凹部の開口部が略だるま型に形成さ
れ、大径の円弧の中心が噴射手段のほぼ噴射中心軸上に
位置するように設けられている。したがって、上記請求
項２あるいは請求項３と同様、請求項１における適切な
混合気の所定方向の流れと集中形成をより確実に確保
し、さらに、上記点火手段の着火部への混合気の集中形
成をより良好に行うことができ、着火性をより向上させ
ることができる。
ピストンの上面部の凹部の開口部が略だるま型に形成さ
れ、大径の円弧の中心が噴射手段のほぼ噴射中心軸上に
位置するように設けられている。したがって、上記請求
項２あるいは請求項３と同様、請求項１における適切な
混合気の所定方向の流れと集中形成をより確実に確保
し、さらに、上記点火手段の着火部への混合気の集中形
成をより良好に行うことができ、着火性をより向上させ
ることができる。
【００２８】請求項７にかかる筒内噴射式エンジンは、
凹部の上面部と平行な底面を、小径の円弧側の底部領域
と大径の円弧側の底部領域とに分け、小径の円弧側の底
部深さを大径の底部深さより浅くし、さらにそれぞれの
底部領域の周縁部から所定の曲率面を介して上面部へ立
ち上がる周縁部立ち上がり領域を有している。
凹部の上面部と平行な底面を、小径の円弧側の底部領域
と大径の円弧側の底部領域とに分け、小径の円弧側の底
部深さを大径の底部深さより浅くし、さらにそれぞれの
底部領域の周縁部から所定の曲率面を介して上面部へ立
ち上がる周縁部立ち上がり領域を有している。
【００２９】これにより、噴射された燃料は主に大径の
円弧側の凹部内にて反射し、這い回り、跳ね上がること
により効率的な拡散をすることができる。そして、大径
の円弧側の小径側凹部への周縁部立ち上がり領域を介し
て這い上がってきた混合気を、点火手段の着火部近傍を
通過させるようにすることができ、着火性の更なる向上
とより安定した成層燃焼を実現することができる。
円弧側の凹部内にて反射し、這い回り、跳ね上がること
により効率的な拡散をすることができる。そして、大径
の円弧側の小径側凹部への周縁部立ち上がり領域を介し
て這い上がってきた混合気を、点火手段の着火部近傍を
通過させるようにすることができ、着火性の更なる向上
とより安定した成層燃焼を実現することができる。
【００３０】請求項８にかかる筒内噴射式エンジンは、
噴射手段は、噴射した燃料が噴射した燃料が噴射手段の
噴射中心軸を中心として噴射方向に漸次広がる略円すい
中空形状をなすように噴射を行い、その噴射燃料の円す
い状の広がり角は、ピストンの凹部内に噴射燃料の広が
り範囲が収まるように設定されている。
噴射手段は、噴射した燃料が噴射した燃料が噴射手段の
噴射中心軸を中心として噴射方向に漸次広がる略円すい
中空形状をなすように噴射を行い、その噴射燃料の円す
い状の広がり角は、ピストンの凹部内に噴射燃料の広が
り範囲が収まるように設定されている。
【００３１】したがって、請求項１〜７に示した凹部を
設けたピストンとの組み合わせにより適切な混合気の所
定方向の流れと集中形成をより確実に確保することがで
きる。
設けたピストンとの組み合わせにより適切な混合気の所
定方向の流れと集中形成をより確実に確保することがで
きる。
【００３２】請求項９にかかる筒内噴射式エンジンは、
噴射手段は、燃料に螺旋回転方向の動きを与えて噴射す
る噴射ノズルを有する。この噴射ノズルを用いて燃料の
噴射を行うことにより燃料噴射形状を略円すい中空形状
にすることができる。
噴射手段は、燃料に螺旋回転方向の動きを与えて噴射す
る噴射ノズルを有する。この噴射ノズルを用いて燃料の
噴射を行うことにより燃料噴射形状を略円すい中空形状
にすることができる。
【００３３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て詳細に説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態
における筒内噴射式エンジン１０を概略的に説明する断
面説明図である。図示したように、筒内噴射式エンジン
１０は、ペントルーフ型の燃焼室天井部（以下、単に
「天井部」という）１２を有するシリンダヘッド１４
と、上面部１６が基本的に平面形状であるいわゆるフラ
ット型のピストン１８と、ピストン１８が往復動可能に
嵌挿されるシリンダボア２０を有するシリンダ２２とを
基本的な構成要素としている。
て詳細に説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態
における筒内噴射式エンジン１０を概略的に説明する断
面説明図である。図示したように、筒内噴射式エンジン
１０は、ペントルーフ型の燃焼室天井部（以下、単に
「天井部」という）１２を有するシリンダヘッド１４
と、上面部１６が基本的に平面形状であるいわゆるフラ
ット型のピストン１８と、ピストン１８が往復動可能に
嵌挿されるシリンダボア２０を有するシリンダ２２とを
基本的な構成要素としている。
【００３４】図２は図１の天井部１２をシリンダ２２側
より見た概略説明図である。図１及び図２に示したよう
に、天井部１２は２つの傾斜面１２ａ、１２ｂを有し、
これら傾斜面１２ａ、１２ｂを屋根状に形成した切妻屋
根形に似た形状をなしている。そして、天井部１２は、
シリンダボア２０の中心軸ｚよりも後述する排気バルブ
２８側に偏心した位置に形成されている。
より見た概略説明図である。図１及び図２に示したよう
に、天井部１２は２つの傾斜面１２ａ、１２ｂを有し、
これら傾斜面１２ａ、１２ｂを屋根状に形成した切妻屋
根形に似た形状をなしている。そして、天井部１２は、
シリンダボア２０の中心軸ｚよりも後述する排気バルブ
２８側に偏心した位置に形成されている。
【００３５】また、図２に示したように、天井部１２の
２つの傾斜面１２ａ、１２ｂには、シリンダヘッド１４
に設けられた吸気ポート及び排気ポート（図示せず）と
燃焼室２４との間を連通・遮断する吸気手段及び排気手
段である吸気バルブ２６と排気バルブ２８が各２個設け
られている。
２つの傾斜面１２ａ、１２ｂには、シリンダヘッド１４
に設けられた吸気ポート及び排気ポート（図示せず）と
燃焼室２４との間を連通・遮断する吸気手段及び排気手
段である吸気バルブ２６と排気バルブ２８が各２個設け
られている。
【００３６】また、点火手段である点火プラグ３０は、
各吸気バルブ２６の間からシリンダボア２０の中心軸ｚ
に対して傾斜して燃焼室２４内に突出するようにシリン
ダヘッド１４に螺合されている。点火プラグ３０は、燃
焼室２４側に突出した先端部分に着火部である電極部３
２を有しており、電極部３２は点火プラグ３０をシリン
ダヘッド１４に螺合させた状態で、吸気バルブ２６側に
偏位した位置でかつ後述する燃料噴射手段により噴射さ
れた燃料ｆが直接かからない位置となるように配置され
ている。
各吸気バルブ２６の間からシリンダボア２０の中心軸ｚ
に対して傾斜して燃焼室２４内に突出するようにシリン
ダヘッド１４に螺合されている。点火プラグ３０は、燃
焼室２４側に突出した先端部分に着火部である電極部３
２を有しており、電極部３２は点火プラグ３０をシリン
ダヘッド１４に螺合させた状態で、吸気バルブ２６側に
偏位した位置でかつ後述する燃料噴射手段により噴射さ
れた燃料ｆが直接かからない位置となるように配置され
ている。
【００３７】天井部１２のほぼ中心上方位置には、燃料
噴射手段であるインジェクタ３４が設けられている。イ
ンジェクタ３４は、燃料ｆをシリンダボア２０の中心軸
ｚ方向に向けて噴射し、その噴射形状は噴射中心軸ｆｍ
を中心として漸次広がる略円すい中空形状を形成する。
噴射手段であるインジェクタ３４が設けられている。イ
ンジェクタ３４は、燃料ｆをシリンダボア２０の中心軸
ｚ方向に向けて噴射し、その噴射形状は噴射中心軸ｆｍ
を中心として漸次広がる略円すい中空形状を形成する。
【００３８】この燃料ｆの略円すい中空形状の形成は、
例えば噴射の広がり角を４０度〜８０度程度とする噴射
角を設定し、燃料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
ルノズルを用いたインジェクタ３４によるホローコーン
噴霧により形成することができる。上記噴射広がり角の
設定は、ピストン１８が所定位置において後述するピス
トンの凹部３６内に噴射範囲がおさまるように設定され
ている。
例えば噴射の広がり角を４０度〜８０度程度とする噴射
角を設定し、燃料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
ルノズルを用いたインジェクタ３４によるホローコーン
噴霧により形成することができる。上記噴射広がり角の
設定は、ピストン１８が所定位置において後述するピス
トンの凹部３６内に噴射範囲がおさまるように設定され
ている。
【００３９】そして、吸気バルブ２６により燃焼室２４
と連通・遮断される吸気ポート（図示せず）の形状によ
り、燃焼室２４内には正方向の弱タンブルのガス流動
（図中、矢印Ｇ）が生じるように構成されており、その
タンブル比はおよそ０．５〜２となるように設定されて
いる。
と連通・遮断される吸気ポート（図示せず）の形状によ
り、燃焼室２４内には正方向の弱タンブルのガス流動
（図中、矢印Ｇ）が生じるように構成されており、その
タンブル比はおよそ０．５〜２となるように設定されて
いる。
【００４０】次に、ピストン１８の形状について図３を
用いて説明する。図３は、図１のピストン１８の上面説
明図である。図示したように、ピストン１８は、上面部
１６の形状をシリンダボア２０の中心軸ｚ方向と直交す
る平面形状を基本としている。そして、上面部１６に
は、吸気バルブ２６側及び排気バルブ２８側にそれぞれ
小径Ｒ１で形成される円弧と大径Ｒ２で形成される円弧
とを相対向させて両者間を円間接線ｓで直線的に結んだ
略涙滴型の開口部３５を有する凹部３６が設けられてい
る。
用いて説明する。図３は、図１のピストン１８の上面説
明図である。図示したように、ピストン１８は、上面部
１６の形状をシリンダボア２０の中心軸ｚ方向と直交す
る平面形状を基本としている。そして、上面部１６に
は、吸気バルブ２６側及び排気バルブ２８側にそれぞれ
小径Ｒ１で形成される円弧と大径Ｒ２で形成される円弧
とを相対向させて両者間を円間接線ｓで直線的に結んだ
略涙滴型の開口部３５を有する凹部３６が設けられてい
る。
【００４１】また、凹部３６は、上面部１６と平行でか
つ所定深さｈに設けられた開口部３５とほぼ同型（略涙
滴型）の底部３８を有し、かつ底部３８の周縁から滑ら
かな曲面で連続する曲面３８ａを介在して上面部１６へ
ほぼ垂直（９０〜１５０度）に立ち上がる周壁部４０を
有している。
つ所定深さｈに設けられた開口部３５とほぼ同型（略涙
滴型）の底部３８を有し、かつ底部３８の周縁から滑ら
かな曲面で連続する曲面３８ａを介在して上面部１６へ
ほぼ垂直（９０〜１５０度）に立ち上がる周壁部４０を
有している。
【００４２】この凹部３６の小径Ｒ１側（以下、単に
「小径Ｒ１側」という）の中心位置（キャビティー・セ
ンタ：以下、単に「ｋｃ１」という）は、点火プラグ３
０の電極部３２を通る中心軸ｚと平行な軸上に設けら
れ、大径Ｒ２側（以下、単に「大径Ｒ２側」という）の
中心位置（以下、単に「ｋｃ２」という）は、シリンダ
ボア２０の中心軸ｚよりも排気バルブ２８側にオフセッ
トした位置で、インジェクタ３４の噴射中心軸ｆｍとほ
ぼ同軸上となるように設けられている。
「小径Ｒ１側」という）の中心位置（キャビティー・セ
ンタ：以下、単に「ｋｃ１」という）は、点火プラグ３
０の電極部３２を通る中心軸ｚと平行な軸上に設けら
れ、大径Ｒ２側（以下、単に「大径Ｒ２側」という）の
中心位置（以下、単に「ｋｃ２」という）は、シリンダ
ボア２０の中心軸ｚよりも排気バルブ２８側にオフセッ
トした位置で、インジェクタ３４の噴射中心軸ｆｍとほ
ぼ同軸上となるように設けられている。
【００４３】凹部３６の大径Ｒ２の径ｄ２は、シリンダ
ボア２０の径Ｄに対して３０〜７０％程度の大きさに設
定され、小径Ｒ１の径ｄ１は、シリンダボア２０の径Ｄ
に対して１０〜５０％程度の大きさに設定されている。
また、凹部３６の深さｈはシリンダボア２０の径Ｄの１
５％程度迄を限界として設定されている。
ボア２０の径Ｄに対して３０〜７０％程度の大きさに設
定され、小径Ｒ１の径ｄ１は、シリンダボア２０の径Ｄ
に対して１０〜５０％程度の大きさに設定されている。
また、凹部３６の深さｈはシリンダボア２０の径Ｄの１
５％程度迄を限界として設定されている。
【００４４】次に、上記構成を有する筒内噴射式エンジ
ンの低・中負荷運転領域での動作及び作用効果について
説明する。なお、本発明が適用される筒内噴射式エンジ
ン１０は、高負荷運転領域の場合には、吸気行程時に燃
料ｆを筒内噴射し、高出力運転を行うものであるが、そ
の詳細な説明は省略する。
ンの低・中負荷運転領域での動作及び作用効果について
説明する。なお、本発明が適用される筒内噴射式エンジ
ン１０は、高負荷運転領域の場合には、吸気行程時に燃
料ｆを筒内噴射し、高出力運転を行うものであるが、そ
の詳細な説明は省略する。
【００４５】まず、エンジン動作状態における圧縮行程
において、ピストン１８が所定位置まで上昇した時点で
インジェクタ３４から燃料ｆがホローコーン形状に噴射
される。そして、燃料ｆは、更に上昇を続けるピストン
１８の凹部３６の底部３８と衝突する。その際に、形成
されていたホローコーン形状が崩壊し、凹部３６内にお
いて反射、這い回り、跳ね上がりなどによる燃料ｆの効
率的な拡散を生ぜしめる。
において、ピストン１８が所定位置まで上昇した時点で
インジェクタ３４から燃料ｆがホローコーン形状に噴射
される。そして、燃料ｆは、更に上昇を続けるピストン
１８の凹部３６の底部３８と衝突する。その際に、形成
されていたホローコーン形状が崩壊し、凹部３６内にお
いて反射、這い回り、跳ね上がりなどによる燃料ｆの効
率的な拡散を生ぜしめる。
【００４６】そして、周壁部４０では、上記反射等によ
り拡散した燃料ｆの勢いが抑制され、燃料ｆの広がり方
向がコントロールされる。すなわち、燃料ｆは、凹部３
６が略涙滴型に形成されかつ燃焼室２４内に吸気行程に
おいて発生した弱タンブル流が存していることから、小
径Ｒ１側に集合するように拡散し、小径Ｒ１側の周壁部
４０によりピストン１８の上方に跳ね上げられる。
り拡散した燃料ｆの勢いが抑制され、燃料ｆの広がり方
向がコントロールされる。すなわち、燃料ｆは、凹部３
６が略涙滴型に形成されかつ燃焼室２４内に吸気行程に
おいて発生した弱タンブル流が存していることから、小
径Ｒ１側に集合するように拡散し、小径Ｒ１側の周壁部
４０によりピストン１８の上方に跳ね上げられる。
【００４７】したがって、燃料ｆは、小径側の上方に位
置する点火プラグ３０側に誘導され、所定の点火時期に
おいて、電極部３２の周辺に着火性が良好でかつ成層燃
焼に適した混合気を形成することができる。この結果、
火炎伝播が遮られる混合気のちぎれやオーバーリーン領
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
ーンの発生を防止することができる。したがって、低・
中負荷領域の広い運転条件で上記のような良好な成層燃
焼を得ることができる。
置する点火プラグ３０側に誘導され、所定の点火時期に
おいて、電極部３２の周辺に着火性が良好でかつ成層燃
焼に適した混合気を形成することができる。この結果、
火炎伝播が遮られる混合気のちぎれやオーバーリーン領
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
ーンの発生を防止することができる。したがって、低・
中負荷領域の広い運転条件で上記のような良好な成層燃
焼を得ることができる。
【００４８】なお、ペントルーフ型の天井部１２の傾斜
面１２ａ、１２ｂにより、圧縮行程においても弱タンブ
ル流が維持され、上死点付近では燃料の拡散に寄与する
適度なタンブル流の乱れが発生し燃焼改善に寄与するこ
とができる。
面１２ａ、１２ｂにより、圧縮行程においても弱タンブ
ル流が維持され、上死点付近では燃料の拡散に寄与する
適度なタンブル流の乱れが発生し燃焼改善に寄与するこ
とができる。
【００４９】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。また、凹部３６とペン
トルーフ型の天井部１２とにより形成されるコンパクト
な燃焼室２４を確保することにより圧縮比は高くならな
いので、通常の燃料、いわゆるレギュラーガソリンを使
用することができる。
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。また、凹部３６とペン
トルーフ型の天井部１２とにより形成されるコンパクト
な燃焼室２４を確保することにより圧縮比は高くならな
いので、通常の燃料、いわゆるレギュラーガソリンを使
用することができる。
【００５０】また、燃料ｆは、その噴射方向及び凹部３
６の作用によってシリンダ内周壁面４２側には拡散しに
くいので、シリンダ内周壁面４２に対して燃料ｆが付着
することによる潤滑性の低下を防止でき、ピストン動作
における機能障害の発生も有効に防止することができ
る。
６の作用によってシリンダ内周壁面４２側には拡散しに
くいので、シリンダ内周壁面４２に対して燃料ｆが付着
することによる潤滑性の低下を防止でき、ピストン動作
における機能障害の発生も有効に防止することができ
る。
【００５１】次に、本発明の第２の実施の形態について
以下に説明する。図４は、第２の実施の形態の概略構成
図であり、図５は第２の実施の形態に用いられるピスト
ン１８の上面説明図である。図中において、第１の実施
の形態と同様の構成要素には、同一の符号を付すること
でその詳細な説明を省略する。
以下に説明する。図４は、第２の実施の形態の概略構成
図であり、図５は第２の実施の形態に用いられるピスト
ン１８の上面説明図である。図中において、第１の実施
の形態と同様の構成要素には、同一の符号を付すること
でその詳細な説明を省略する。
【００５２】本実施の形態において上述の第１の実施の
形態と異なる特徴的構成は、上面部１６に設けられた凹
部３６の形状にある。すなわち、吸気バルブ２６側及び
排気バルブ２８側にそれぞれ小径Ｒ１の径ｄ１で形成さ
れる円弧と大径のＲ２の径ｄ２で形成される円弧とを相
対向させて設けて両者間を大径Ｒ２の径ｄ２よりも更に
大きい径ｄ３（ｄ３＞ｄ１＞ｄ２）を有する曲線ｃ１で
滑らかに結んだ略たまご型の開口部３５を有する凹部３
６を設けたことである。
形態と異なる特徴的構成は、上面部１６に設けられた凹
部３６の形状にある。すなわち、吸気バルブ２６側及び
排気バルブ２８側にそれぞれ小径Ｒ１の径ｄ１で形成さ
れる円弧と大径のＲ２の径ｄ２で形成される円弧とを相
対向させて設けて両者間を大径Ｒ２の径ｄ２よりも更に
大きい径ｄ３（ｄ３＞ｄ１＞ｄ２）を有する曲線ｃ１で
滑らかに結んだ略たまご型の開口部３５を有する凹部３
６を設けたことである。
【００５３】上記構成によれば、インジェクタ３４より
凹部３６内に噴射された燃料ｆは、反射、這い回り、跳
上りなどにより効率的な拡散が生起される。したがっ
て、全体としてはある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、良好な成層燃焼を
達成することができる。したがって、第１の実施の形態
と比較して燃料ｆの拡散により形成される混合気Ｇをよ
り均質にすることができる。
凹部３６内に噴射された燃料ｆは、反射、這い回り、跳
上りなどにより効率的な拡散が生起される。したがっ
て、全体としてはある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、良好な成層燃焼を
達成することができる。したがって、第１の実施の形態
と比較して燃料ｆの拡散により形成される混合気Ｇをよ
り均質にすることができる。
【００５４】次に、本発明の第３の実施の形態について
以下に説明する。図６は、第３の実施の形態の概略構成
図であり、図７は本実施の形態に用いられるピストン１
８の上面説明図である。図中において、第１の実施の形
態と同様の構成要素には、同一の符号を付することでそ
の詳細な説明を省略する。
以下に説明する。図６は、第３の実施の形態の概略構成
図であり、図７は本実施の形態に用いられるピストン１
８の上面説明図である。図中において、第１の実施の形
態と同様の構成要素には、同一の符号を付することでそ
の詳細な説明を省略する。
【００５５】本実施の形態において上述の各実施の形態
と異なる特徴的構成は、凹部３６の形状である。凹部３
６は、吸気バルブ２６側及び排気バルブ２８側にそれぞ
れ小径Ｒ１で形成される円弧と大径Ｒ２で形成される円
弧とを相対向させ、両者間を大径Ｒ２の径ｄ２よりも小
さく小径Ｒ１の径ｄ１よりも大きい半径ｄ４（ｄ１＞ｄ
４＞ｄ２）を有する曲線ｃ２により接続した略だるま型
の開口部３５を有することである。この凹部３６の底部
の形状は、大径Ｒ２側は第１の実施の形態と同様に上面
部１６とほぼ平行の底部３８を有している。そして、大
径Ｒ２と小径Ｒ１との接続部分は、小径Ｒ１側の深さｈ
１が大径Ｒ２側の深さｈ２よりも浅く形成されて折り、
段差部ｖを形成している。
と異なる特徴的構成は、凹部３６の形状である。凹部３
６は、吸気バルブ２６側及び排気バルブ２８側にそれぞ
れ小径Ｒ１で形成される円弧と大径Ｒ２で形成される円
弧とを相対向させ、両者間を大径Ｒ２の径ｄ２よりも小
さく小径Ｒ１の径ｄ１よりも大きい半径ｄ４（ｄ１＞ｄ
４＞ｄ２）を有する曲線ｃ２により接続した略だるま型
の開口部３５を有することである。この凹部３６の底部
の形状は、大径Ｒ２側は第１の実施の形態と同様に上面
部１６とほぼ平行の底部３８を有している。そして、大
径Ｒ２と小径Ｒ１との接続部分は、小径Ｒ１側の深さｈ
１が大径Ｒ２側の深さｈ２よりも浅く形成されて折り、
段差部ｖを形成している。
【００５６】上記構成によれば、インジェクタ３４より
凹部３６の大径Ｒ２側に噴射された燃料ｆは、反射、這
い回り、跳上りなどによる燃料ｆの効率的な拡散を生ぜ
しめる。すなわち、燃料ｆは、凹部３６の略だるま型の
形状及び燃焼室２４内に存する弱タンブル流により、小
径Ｒ１側の周壁部４０ａを這い上がり、小径Ｒ１側に誘
導され、段差部ｖを駆け上がる。そして、混合気は、凹
部３６の小径側の上方に位置する電極部３２近傍を必ず
通過することとなる。したがって、第１及び第２の実施
の形態と比較して電極部３２への混合気の集中形成をよ
り良好に行うことができ、着火性をより向上させること
ができる。
凹部３６の大径Ｒ２側に噴射された燃料ｆは、反射、這
い回り、跳上りなどによる燃料ｆの効率的な拡散を生ぜ
しめる。すなわち、燃料ｆは、凹部３６の略だるま型の
形状及び燃焼室２４内に存する弱タンブル流により、小
径Ｒ１側の周壁部４０ａを這い上がり、小径Ｒ１側に誘
導され、段差部ｖを駆け上がる。そして、混合気は、凹
部３６の小径側の上方に位置する電極部３２近傍を必ず
通過することとなる。したがって、第１及び第２の実施
の形態と比較して電極部３２への混合気の集中形成をよ
り良好に行うことができ、着火性をより向上させること
ができる。
【００５７】次に、本発明の第４の実施の形態について
以下に説明する。図８は、第４の実施の形態の概略構成
図であり、図９は本実施の形態に用いられるピストン１
８の上面説明図である。図中において、第１の実施の形
態と同様の構成要素には、同一の符号を付することでそ
の詳細な説明を省略する。
以下に説明する。図８は、第４の実施の形態の概略構成
図であり、図９は本実施の形態に用いられるピストン１
８の上面説明図である。図中において、第１の実施の形
態と同様の構成要素には、同一の符号を付することでそ
の詳細な説明を省略する。
【００５８】本実施の形態において上述の第１の実施の
形態と異なる特徴的構成は、凹部３６の開口部３５の周
囲を囲むように、天井部１２に向けて突出し、かつピス
トン１８が上死点近傍に上昇した位置で点火プラグ３０
との干渉を回避する凸壁部５４を設け、点火プラグ３０
を電極部３２が凹部３６側を向くように配置したことで
ある。
形態と異なる特徴的構成は、凹部３６の開口部３５の周
囲を囲むように、天井部１２に向けて突出し、かつピス
トン１８が上死点近傍に上昇した位置で点火プラグ３０
との干渉を回避する凸壁部５４を設け、点火プラグ３０
を電極部３２が凹部３６側を向くように配置したことで
ある。
【００５９】この凸壁部５４の形状は、図８に示したよ
うに、高さ方向の形状が天井部１２の傾斜面１２ａ、１
２ｂとほぼ対応するように２つの傾斜面部５４ａ、５４
ｂを有しており、頭頂部分は上面部１６と平行となるよ
うに平面部６０を形成しており、略台形形状を形成して
いる。また、図９に示したように、凸壁部５４は、その
中心を大径Ｒ２の中心軸ｋｃ２とほぼ同軸上となるよう
に設けられており、外壁部５４ｂは天井部１２側に向か
うにしたがって大径Ｒ２の中心軸ｋｃ２の方向へ漸次狭
くなるように形成されている。
うに、高さ方向の形状が天井部１２の傾斜面１２ａ、１
２ｂとほぼ対応するように２つの傾斜面部５４ａ、５４
ｂを有しており、頭頂部分は上面部１６と平行となるよ
うに平面部６０を形成しており、略台形形状を形成して
いる。また、図９に示したように、凸壁部５４は、その
中心を大径Ｒ２の中心軸ｋｃ２とほぼ同軸上となるよう
に設けられており、外壁部５４ｂは天井部１２側に向か
うにしたがって大径Ｒ２の中心軸ｋｃ２の方向へ漸次狭
くなるように形成されている。
【００６０】そして、凸壁部５４の点火プラグ３０側に
は、凸壁部５４が所定幅除去された切欠部６６を有して
いる。また、図８からも明らかなように、凹部３６の断
面形状は、開口部３５が吸気バルブ２６側の方が低く形
成されている。
は、凸壁部５４が所定幅除去された切欠部６６を有して
いる。また、図８からも明らかなように、凹部３６の断
面形状は、開口部３５が吸気バルブ２６側の方が低く形
成されている。
【００６１】したがって、上記構成によれば、上述の実
施の形態と比較して点火プラグ３０の電極部３２以外の
方向への燃料の拡散を十分に抑制することができ、混合
気のちぎれをより一層減少させることができる。これに
より、ＨＣ（ハイドロカーボン）の低減を図ることがで
き、燃費の向上を得ることができる。
施の形態と比較して点火プラグ３０の電極部３２以外の
方向への燃料の拡散を十分に抑制することができ、混合
気のちぎれをより一層減少させることができる。これに
より、ＨＣ（ハイドロカーボン）の低減を図ることがで
き、燃費の向上を得ることができる。
【００６２】なお、本発明は、上述の各実施の形態の構
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１６の上面１６ａに設けられた凹部３６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、凹部３６により形成されるコンパクトな燃焼
室内に噴射された燃料ｆをスムーズ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。
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１６の上面１６ａに設けられた凹部３６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、凹部３６により形成されるコンパクトな燃焼
室内に噴射された燃料ｆをスムーズ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。
【００６３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る筒内
噴射式エンジンによれば、エンジンの燃焼室内の所定位
置に局部的に濃い混合気をより適切に形成することがで
きる。すなわち、低・中負荷領域の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達成することができ
る。これにより、排気エミッションの改善、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。
噴射式エンジンによれば、エンジンの燃焼室内の所定位
置に局部的に濃い混合気をより適切に形成することがで
きる。すなわち、低・中負荷領域の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達成することができ
る。これにより、排気エミッションの改善、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】本発明の第１の実施の形態における筒内噴射式
エンジンを概略的に説明する断面説明図である。
エンジンを概略的に説明する断面説明図である。
【図２】図１の天井部１２をシリンダボア側より見た概
略説明図である。
略説明図である。
【図３】図１のピストンの上面説明図である。
【図４】第２の実施の形態の概略構成図である。
【図５】図４のピストンの上面説明図である。
【図６】第３の実施の形態の概略構成図である。
【図７】図６のピストンの上面説明図である。
【図８】第４の実施の形態の概略構成図である。
【図９】図８のピストンの上面説明図である。
１２ 燃焼室天井部 １４ シリンダヘッド １８ ピストン ２２ シリンダ ２４ 燃焼室 ２６ 吸気バルブ（吸気手段） ２８ 排気バルブ（排気手段） ３０ 点火プラグ（点火手段） ３２ 電極部（着火部） ３４ インジェクタ（噴射手段） ３６ 凹部 ４２ シリンダ内周壁面 ｆ 燃料
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｂ 23/08 Ｆ０２Ｂ 23/08 Ｒ Ｆ０２Ｆ 3/26 Ｆ０２Ｆ 3/26 Ａ 3/28 3/28 Ｂ Ｆ０２Ｍ 61/14 ３１０ Ｆ０２Ｍ 61/14 ３１０Ｄ 61/18 ３１０ 61/18 ３１０Ｚ ３６０ ３６０Ｊ Ｆ０２Ｐ 13/00 ３０１ Ｆ０２Ｐ 13/00 ３０１Ａ
Claims (9)
- 【請求項１】 ペントルーフ型に形成された燃焼室天井
部と吸気行程において燃焼室内にタンブル流を発生可能
な吸気手段と排気手段とを有するシリンダヘッドと、 該シリンダヘッドと対向する面を平面状に形成した上面
部を有し、該上面部に前記吸気手段側に設けた小径の円
弧と前記排気手段側に設けた大径の円弧とを組み合わせ
た開口部を有する凹部を凹設したピストンと、 前記燃焼室天井部の所定位置から所定タイミングで前記
ピストンに向けてシリンダの軸方向に燃料を噴射する噴
射手段と、 前記燃焼室天井部の吸気手段側から前記燃焼室内へ前記
シリンダ軸方向に対して斜め方向に突出して設けられ、
前記凹部の小径の円弧の近傍位置でかつ前記噴射手段か
ら噴射された前記燃料が直接付着しない位置に着火部を
有する点火手段と、を有することを特徴とする筒内噴射
式エンジン。 - 【請求項２】 前記凹部は、 前記ピストンの上面部に前記小径の円弧と大径の円弧と
を相対向させて両者間を円間接線で結んだ略涙滴型の開
口部を形成するように設けられ、 前記凹部の大径の円弧の中心を前記噴射手段のほぼ噴射
中心軸上に設け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。 - 【請求項３】 前記凹部は前記ピストンの上面部に前記
小径の円弧と前記大径の円弧とを相対向させて両者間を
前記大径より大きい径の曲線で結んだ略たまご型の開口
部を形成するように設けられ、 前記凹部の大径の円弧の中心を前記噴射手段のほぼ噴射
中心軸上に設けたことを特徴とする請求項１に記載の筒
内噴射式エンジン。 - 【請求項４】 前記凹部は前記凹部の開口部外周に前記
上面部から前記燃焼室天井部に向けて突出し、かつ前記
ピストンが上死点近傍に上昇した位置で前記点火手段と
の干渉を回避する周壁部を設けたことを特徴とする請求
項１〜３に記載の筒内噴射式エンジン。 - 【請求項５】 前記凹部は前記上面部と平行な底面を有
する底部領域と、該底部領域の周縁部から所定の曲率面
を介して前記上面部へ立ち上がる周縁部立ち上がり領域
とからなることを特徴とする請求項１〜４に記載の筒内
噴射式エンジン。 - 【請求項６】 前記凹部は、 前記ピストンの上面部に前記小径の円弧と前記大径の円
弧とを相対向させて両者間を前記小径より大きく前記大
径より小さい径の曲線で結んだ略だるま型の開口部を形
成するように設けられ、 前記凹部の大径の円弧の中心を前記噴射手段のほぼ噴射
中心軸上に設けたことを特徴とする請求項１に記載の筒
内噴射式エンジン。 - 【請求項７】 前記凹部は、 前記上面部と平行な前記小径の円弧側底部領域と前記大
径の円弧側底部領域とを有し、前記小径の円弧側底部深
さを前記大径の円弧側底部深さより浅くするとともに、 それぞれの底部領域の周縁部から所定の曲率面を介して
前記上面部へ立ち上がる周縁部立ち上がり領域とからな
ることを特徴とする請求項６に記載の筒内噴射式エンジ
ン。 - 【請求項８】 前記噴射手段は、 噴射した燃料が前記噴射手段の噴射中心軸を中心として
噴射方向に漸次広がる略円すい中空形状をなすように噴
射を行い、当該噴射した燃料の広がり角度は、前記凹部
に前記噴射燃料の広がり範囲が収まるように設定したこ
とを特徴とする請求項１〜７に記載の筒内噴射式エンジ
ン。 - 【請求項９】 前記噴射手段は、 燃料に螺旋回転方向の動きを与えて噴射する噴射ノズル
を有することを特徴とする請求項１〜７の筒内噴射式エ
ンジン。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP29093496A JP3743895B2 (ja) | 1996-10-31 | 1996-10-31 | 筒内噴射式エンジン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29093496A JP3743895B2 (ja) | 1996-10-31 | 1996-10-31 | 筒内噴射式エンジン |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10131757A true JPH10131757A (ja) | 1998-05-19 |
| JP3743895B2 JP3743895B2 (ja) | 2006-02-08 |
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ID=17762401
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29093496A Expired - Fee Related JP3743895B2 (ja) | 1996-10-31 | 1996-10-31 | 筒内噴射式エンジン |
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| JP (1) | JP3743895B2 (ja) |
Cited By (15)
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| CN107355297A (zh) * | 2017-07-31 | 2017-11-17 | 天津大学 | 一种适用于柴油机改用汽油燃料燃烧的发动机燃烧室 |
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-
1996
- 1996-10-31 JP JP29093496A patent/JP3743895B2/ja not_active Expired - Fee Related
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