JPH10238352A - 筒内噴射式エンジンの燃焼室構造 - Google Patents
筒内噴射式エンジンの燃焼室構造Info
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- JPH10238352A JPH10238352A JP9037516A JP3751697A JPH10238352A JP H10238352 A JPH10238352 A JP H10238352A JP 9037516 A JP9037516 A JP 9037516A JP 3751697 A JP3751697 A JP 3751697A JP H10238352 A JPH10238352 A JP H10238352A
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- combustion chamber
- cylinder
- intake
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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
-
- 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
- F02B2275/00—Other engines, components or details, not provided for in other groups of this subclass
- F02B2275/48—Tumble motion in gas movement in cylinder
-
- 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
Abstract
(57)【要約】
【課題】 筒内噴射式エンジンの燃焼室構造において、
ピストンのピンボスの位置を下げることなく成層燃焼を
可能とする。 【解決手段】 吸、排気バルブ４，５のバルブ挟角を25
°〜30°とし、燃焼室Ｃの中央部に点火プラグを配置
し、吸気バルブ４側の外周部付近に燃料インジェクタ22
を配置する。ピストン９に平坦部30および隆起部31を形
成する。吸気が平坦部30から隆起部31に沿って逆タンブ
ル流を生成して、急速燃焼が可能となる。圧縮行程後期
に、燃料インジェクタ22から噴射された燃料は、平坦部
30から隆起部31に沿って点火プラグへ導かれるので、濃
い混合気を点火プラグの近傍に集めることができ、成層
燃焼が可能となる。ピストン９の上端面に凹部を形成し
ないのでピンボス35を下げる必要がなく、ピンボス回り
慣性モーメントを小さくしてピストンスラップを低減で
き、コンロッド11を長くしてピストン９の側圧を軽減で
きる。
ピストンのピンボスの位置を下げることなく成層燃焼を
可能とする。 【解決手段】 吸、排気バルブ４，５のバルブ挟角を25
°〜30°とし、燃焼室Ｃの中央部に点火プラグを配置
し、吸気バルブ４側の外周部付近に燃料インジェクタ22
を配置する。ピストン９に平坦部30および隆起部31を形
成する。吸気が平坦部30から隆起部31に沿って逆タンブ
ル流を生成して、急速燃焼が可能となる。圧縮行程後期
に、燃料インジェクタ22から噴射された燃料は、平坦部
30から隆起部31に沿って点火プラグへ導かれるので、濃
い混合気を点火プラグの近傍に集めることができ、成層
燃焼が可能となる。ピストン９の上端面に凹部を形成し
ないのでピンボス35を下げる必要がなく、ピンボス回り
慣性モーメントを小さくしてピストンスラップを低減で
き、コンロッド11を長くしてピストン９の側圧を軽減で
きる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、吸気ポートからシ
リンダ内に空気を流入させ、シリンダ内に燃料（ガソリ
ン）を直接噴射することにより、混合気を生成して燃焼
させるようにした筒内噴射式エンジンの燃焼室構造に関
するものである。
リンダ内に空気を流入させ、シリンダ内に燃料（ガソリ
ン）を直接噴射することにより、混合気を生成して燃焼
させるようにした筒内噴射式エンジンの燃焼室構造に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】自動車等に用いられる内燃エンジンにお
いて、燃料インジェクタの噴射ノズルを燃焼室内に配置
し、吸気ポートからシリンダ内に空気を流入させ、シリ
ンダ内に燃料（ガソリン）を直接噴射することにより、
混合気を生成して燃焼させるようにした筒内噴射式エン
ジンが知られている。筒内噴射式エンジンは、成層燃焼
を可能とし、また、燃料噴射量による運転制御等の燃焼
制御の自由度を増すことができるので、実用燃費の向上
および排気ガス浄化に有利な内燃エンジンとして注目さ
れている。
いて、燃料インジェクタの噴射ノズルを燃焼室内に配置
し、吸気ポートからシリンダ内に空気を流入させ、シリ
ンダ内に燃料（ガソリン）を直接噴射することにより、
混合気を生成して燃焼させるようにした筒内噴射式エン
ジンが知られている。筒内噴射式エンジンは、成層燃焼
を可能とし、また、燃料噴射量による運転制御等の燃焼
制御の自由度を増すことができるので、実用燃費の向上
および排気ガス浄化に有利な内燃エンジンとして注目さ
れている。
【０００３】このような筒内噴射式エンジンにおいて、
成層燃焼を促進して希薄混合気の安定した燃焼を実現す
るためには、噴射燃料をできるだけコンパクトに集め、
濃い混合気を点火プラグの近傍に集合させる必要があ
る。
成層燃焼を促進して希薄混合気の安定した燃焼を実現す
るためには、噴射燃料をできるだけコンパクトに集め、
濃い混合気を点火プラグの近傍に集合させる必要があ
る。
【０００４】そこで、従来、例えば、特開平６−８１６
５１号公報に記載された筒内噴射式エンジンでは、ピス
トンの上端部に、吸気バルブに対向させて略球面状の凹
部を形成するとともに、この凹部から滑らかに隆起して
排気バルブとの間にスキッシュ隙間を形成する隆起部を
形成し、燃焼室の吸気バルブに対して外周側に燃料イン
ジェクタを配置し、その噴射ノズルをピストンの凹部に
対向させ、さらに、燃焼室中央部に点火プラグを配置す
るようにした燃焼室構造をとっている。
５１号公報に記載された筒内噴射式エンジンでは、ピス
トンの上端部に、吸気バルブに対向させて略球面状の凹
部を形成するとともに、この凹部から滑らかに隆起して
排気バルブとの間にスキッシュ隙間を形成する隆起部を
形成し、燃焼室の吸気バルブに対して外周側に燃料イン
ジェクタを配置し、その噴射ノズルをピストンの凹部に
対向させ、さらに、燃焼室中央部に点火プラグを配置す
るようにした燃焼室構造をとっている。
【０００５】この構造により、吸気ポートからシリンダ
内に流入した空気は、凹部側から隆起部を経て点火プラ
グ側へ向かう逆タンブル流を生成し、また、燃料インジ
ェクタの噴射ノズルから噴射された燃料は、ピストンの
凹部および隆起部に沿って燃焼室中央部に配置された点
火プラグの近傍へ導かれるので、噴射燃料をコンパクト
に集め、濃い混合気を点火プラグの近傍に集合させるこ
とができる。
内に流入した空気は、凹部側から隆起部を経て点火プラ
グ側へ向かう逆タンブル流を生成し、また、燃料インジ
ェクタの噴射ノズルから噴射された燃料は、ピストンの
凹部および隆起部に沿って燃焼室中央部に配置された点
火プラグの近傍へ導かれるので、噴射燃料をコンパクト
に集め、濃い混合気を点火プラグの近傍に集合させるこ
とができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のピストンの上端部に凹部および隆起部を形成したピ
ストンを用いた燃焼室構造では、次のような問題があ
る。ピストンの上端部に凹部を形成しているため、コン
ロッドを連結するピストンピンを挿通させるためのピン
ボスの位置を凹部との干渉を避けるために下方側へ配置
する必要がある。このため、ピストンのピンボス回りの
慣性モーメントが大きくなり、ピストンスラップが発生
しやすくなる。また、コンロッド長が短くなるので、ピ
ストンに作用する側圧が大きくなり、摩擦損失が大きく
なる。
来のピストンの上端部に凹部および隆起部を形成したピ
ストンを用いた燃焼室構造では、次のような問題があ
る。ピストンの上端部に凹部を形成しているため、コン
ロッドを連結するピストンピンを挿通させるためのピン
ボスの位置を凹部との干渉を避けるために下方側へ配置
する必要がある。このため、ピストンのピンボス回りの
慣性モーメントが大きくなり、ピストンスラップが発生
しやすくなる。また、コンロッド長が短くなるので、ピ
ストンに作用する側圧が大きくなり、摩擦損失が大きく
なる。
【０００７】本発明は、上記の点に鑑みてなされたもの
であり、ピストンのピンボスの位置を下げることなく成
層燃焼を可能とすることができる筒内噴射式エンジンの
燃焼室構造を提供することを目的とする。
であり、ピストンのピンボスの位置を下げることなく成
層燃焼を可能とすることができる筒内噴射式エンジンの
燃焼室構造を提供することを目的とする。
【０００８】
【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、請求項１の発明に係る筒内噴射式エンジンの燃焼
室構造は、シリンダの中心軸に対する吸気バルブ挟角を
25°ないし30°とし排気バルブ挟角を25°ないし30°と
し、ピストン上端面の吸気バルブ対向側にシリンダの中
心軸と略直交する平坦部を形成するとともに、排気バル
ブ対向側に前記平坦部から滑らかに隆起して排気バルブ
との間にスキッシュ隙間を形成する隆起部を形成して、
吸気ポートからシリンダ内に流入する空気が前記ピスト
ンの平坦部から隆起部に沿って逆タンブル流を生成する
ようにし、燃焼室の中央部に点火プラグを配置し、さら
に、燃料インジェクタの噴射ノズルを前記燃焼室の吸気
バルブ側の外周部付近に配置し、かつ、圧縮行程後期に
ある前記ピストンの平坦部に所定の角度をもって対向さ
せて、噴射燃料が前記ピストンの平坦部から隆起部に沿
って前記点火プラグの近傍へ向かうようにしたことを特
徴とする。
めに、請求項１の発明に係る筒内噴射式エンジンの燃焼
室構造は、シリンダの中心軸に対する吸気バルブ挟角を
25°ないし30°とし排気バルブ挟角を25°ないし30°と
し、ピストン上端面の吸気バルブ対向側にシリンダの中
心軸と略直交する平坦部を形成するとともに、排気バル
ブ対向側に前記平坦部から滑らかに隆起して排気バルブ
との間にスキッシュ隙間を形成する隆起部を形成して、
吸気ポートからシリンダ内に流入する空気が前記ピスト
ンの平坦部から隆起部に沿って逆タンブル流を生成する
ようにし、燃焼室の中央部に点火プラグを配置し、さら
に、燃料インジェクタの噴射ノズルを前記燃焼室の吸気
バルブ側の外周部付近に配置し、かつ、圧縮行程後期に
ある前記ピストンの平坦部に所定の角度をもって対向さ
せて、噴射燃料が前記ピストンの平坦部から隆起部に沿
って前記点火プラグの近傍へ向かうようにしたことを特
徴とする。
【０００９】このように構成したことにより、吸気ポー
トからシリンダ内に流入した空気は、逆タンブル流を生
成するので、混合気の生成が促進されて急速燃焼が可能
となる。また、圧縮行程後期に燃料インジェクタの噴射
ノズルから噴射された燃料は、ピストンの平坦部から隆
起部に沿って点火プラグの近傍へ導かれるので、噴射燃
料をコンパクトに集め、濃い混合気を点火プラグの近傍
に集合させることができ、成層燃焼が可能となる。この
とき、ピストン上端面に凹部を設けないので、ピンボス
の位置を下げる必要がない。
トからシリンダ内に流入した空気は、逆タンブル流を生
成するので、混合気の生成が促進されて急速燃焼が可能
となる。また、圧縮行程後期に燃料インジェクタの噴射
ノズルから噴射された燃料は、ピストンの平坦部から隆
起部に沿って点火プラグの近傍へ導かれるので、噴射燃
料をコンパクトに集め、濃い混合気を点火プラグの近傍
に集合させることができ、成層燃焼が可能となる。この
とき、ピストン上端面に凹部を設けないので、ピンボス
の位置を下げる必要がない。
【００１０】また、請求項２の発明に係る筒内噴射式エ
ンジンの燃焼室構造は、上記請求項１の構成に加えて、
吸気ポートは、燃焼室から略シリンダの中心軸に沿って
シリンダヘッドの端部まで延ばされていることを特徴と
する。
ンジンの燃焼室構造は、上記請求項１の構成に加えて、
吸気ポートは、燃焼室から略シリンダの中心軸に沿って
シリンダヘッドの端部まで延ばされていることを特徴と
する。
【００１１】このように構成したことにより、吸気ポー
トからシリンダ内への空気の流れが円滑になり、逆タン
ブル流の生成が促進される。
トからシリンダ内への空気の流れが円滑になり、逆タン
ブル流の生成が促進される。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
に基づいて詳細に説明する。
に基づいて詳細に説明する。
【００１３】本実施形態の燃焼室構造を適用した筒内噴
射式エンジンの全体構成を図１および図２に示す。図１
および図２に示すように、筒内噴射式エンジン１（以
下、エンジン１という）は、４ストローク吸排気各２弁
ＤＯＨＣ（ダブルオーバヘッドカムシャフト）形式のガ
ソリンエンジンであり、シリンダブロック２に結合され
たシリンダヘッド３には、１気筒当たり２つの吸気バル
ブ４および２つの排気バルブ５と、これらをそれぞれ駆
動する２本のカムシャフト６，７とが設けられている。
射式エンジンの全体構成を図１および図２に示す。図１
および図２に示すように、筒内噴射式エンジン１（以
下、エンジン１という）は、４ストローク吸排気各２弁
ＤＯＨＣ（ダブルオーバヘッドカムシャフト）形式のガ
ソリンエンジンであり、シリンダブロック２に結合され
たシリンダヘッド３には、１気筒当たり２つの吸気バル
ブ４および２つの排気バルブ５と、これらをそれぞれ駆
動する２本のカムシャフト６，７とが設けられている。
【００１４】シリンダブロック２のシリンダ８内には、
ピストン９が摺動可能に嵌装され、シリンダ８の下方に
は、クランク軸１０が回転可能に支持されており、ピス
トン９とクランク軸１０とがコンロッド１１によって連
結されている。図中、１２はウォータジャケットであ
る。
ピストン９が摺動可能に嵌装され、シリンダ８の下方に
は、クランク軸１０が回転可能に支持されており、ピス
トン９とクランク軸１０とがコンロッド１１によって連
結されている。図中、１２はウォータジャケットであ
る。
【００１５】シリンダヘッド３には、シリンダ８に対向
させて、燃焼室Ｃを構成する凹部１３が形成されてい
る。凹部１３は、いわゆるペントルーフ型であり、互い
に角度をもって隣接する２つの平面部を有しており、こ
れらの平面部には、それぞれ並列に配置された２つの吸
気ポート１４および排気ポート１５の一端が開口されて
いる。２つの吸気ポート１４は、シリンダ８の中心軸に
沿って略鉛直上方へ延ばされて他端部がシリンダヘッド
３の上面部に開口されており、２つの排気ポート１５
は、側方へ延ばされて他端部がシリンダヘッド３の側面
部に開口されている。
させて、燃焼室Ｃを構成する凹部１３が形成されてい
る。凹部１３は、いわゆるペントルーフ型であり、互い
に角度をもって隣接する２つの平面部を有しており、こ
れらの平面部には、それぞれ並列に配置された２つの吸
気ポート１４および排気ポート１５の一端が開口されて
いる。２つの吸気ポート１４は、シリンダ８の中心軸に
沿って略鉛直上方へ延ばされて他端部がシリンダヘッド
３の上面部に開口されており、２つの排気ポート１５
は、側方へ延ばされて他端部がシリンダヘッド３の側面
部に開口されている。
【００１６】そして、吸気ポート１４および排気ポート
１５には、それぞれ吸気バルブ４および排気バルブ５が
装着されている。ここで、シリンダ８の中心軸に対する
吸気バルブ４のバルブ挟角θ1 は、２５°ないし３０°
となっており、また、排気バルブ５のバルブ挟角は、２
５°ないし３０°となっている。図中、１６，１７はバ
ルブリフタ、１８，１９はバルブスプリングである。シ
リンダヘッド３の上部には、吸、排気バルブ４，５のバ
ルブリフタ１６，１７のそれぞれに対向させてカムシャ
フト６，７が回転可能に支持されており、カムシャフト
６，７の回転によって、給、排気バルブ４，５が開閉す
るようになっている。
１５には、それぞれ吸気バルブ４および排気バルブ５が
装着されている。ここで、シリンダ８の中心軸に対する
吸気バルブ４のバルブ挟角θ1 は、２５°ないし３０°
となっており、また、排気バルブ５のバルブ挟角は、２
５°ないし３０°となっている。図中、１６，１７はバ
ルブリフタ、１８，１９はバルブスプリングである。シ
リンダヘッド３の上部には、吸、排気バルブ４，５のバ
ルブリフタ１６，１７のそれぞれに対向させてカムシャ
フト６，７が回転可能に支持されており、カムシャフト
６，７の回転によって、給、排気バルブ４，５が開閉す
るようになっている。
【００１７】図２に示すように、燃焼室Ｃの頂部の中央
すなわちシリンダヘッド３の凹部１３の中央部に、点火
プラグ２０の電極が配置され、点火プラグ２０には、点
火コイル２１が接続されている。また、凹部１３の２つ
の吸気ポート１４（吸気バルブ４）の間の外周部付近
に、燃料インジェクタ２２の噴射ノズルが配置されてい
る。燃料インジェクタ２２の噴射ノズルは、シリンダ８
内に嵌装されたピストン９の上端面に向かって所定の角
度をもって配置されている。シリンダヘッド３の上端部
には、２本のカムシャフト６，７をそれぞれ覆うシリン
ダヘッドカバー２３，２４および吸気ポート１４に連通
され側方へ延びる吸気マニホールド２５が取付けられて
いる。なお、図中、２６は注油口キャップである。
すなわちシリンダヘッド３の凹部１３の中央部に、点火
プラグ２０の電極が配置され、点火プラグ２０には、点
火コイル２１が接続されている。また、凹部１３の２つ
の吸気ポート１４（吸気バルブ４）の間の外周部付近
に、燃料インジェクタ２２の噴射ノズルが配置されてい
る。燃料インジェクタ２２の噴射ノズルは、シリンダ８
内に嵌装されたピストン９の上端面に向かって所定の角
度をもって配置されている。シリンダヘッド３の上端部
には、２本のカムシャフト６，７をそれぞれ覆うシリン
ダヘッドカバー２３，２４および吸気ポート１４に連通
され側方へ延びる吸気マニホールド２５が取付けられて
いる。なお、図中、２６は注油口キャップである。
【００１８】凹部１３によって形成される燃焼室Ｃの天
井部の各部の断面形状を図３に示す。図３中、２７は点
火プラグ取付穴、２８は燃料インジェクタ２２の噴射通
路を構成する切欠、２９はスキッシュエリアであり、ま
た、線分４、５、２０および２２は、それぞれ吸気バル
ブ、排気バルブ、点火プラグおよび燃料インジェクタの
取付部位を示している。
井部の各部の断面形状を図３に示す。図３中、２７は点
火プラグ取付穴、２８は燃料インジェクタ２２の噴射通
路を構成する切欠、２９はスキッシュエリアであり、ま
た、線分４、５、２０および２２は、それぞれ吸気バル
ブ、排気バルブ、点火プラグおよび燃料インジェクタの
取付部位を示している。
【００１９】図４にも示すように、ピストン９の燃焼室
Ｃを構成する上端面には、２つの吸気ポート１４（吸気
バルブ４）および点火プラグ２０に対向させてシリンダ
８の中心軸に略直交する平坦部３０が形成されており、
また、２つの排気ポート１５（排気バルブ５）に対向す
る部位を隆起させて隆起部３１が形成されている。隆起
部３１のピストン内周側の傾斜面３２は平坦部３０と滑
らかに連続するように形成されており、また、ピストン
外周側の傾斜面３３は、燃焼室Ｃを構成する凹部１３の
排気ポート１５側の平坦面に沿うように形成されてお
り、ピストン９が上死点にあるとき、凹部１３の平坦面
との間にスキッシュ隙間Ｓが形成されるようになってい
る。ピストン９には、コンロッド１１を連結させるピス
トンピン３４を挿通させるためのピンボス３５が形成さ
れている。
Ｃを構成する上端面には、２つの吸気ポート１４（吸気
バルブ４）および点火プラグ２０に対向させてシリンダ
８の中心軸に略直交する平坦部３０が形成されており、
また、２つの排気ポート１５（排気バルブ５）に対向す
る部位を隆起させて隆起部３１が形成されている。隆起
部３１のピストン内周側の傾斜面３２は平坦部３０と滑
らかに連続するように形成されており、また、ピストン
外周側の傾斜面３３は、燃焼室Ｃを構成する凹部１３の
排気ポート１５側の平坦面に沿うように形成されてお
り、ピストン９が上死点にあるとき、凹部１３の平坦面
との間にスキッシュ隙間Ｓが形成されるようになってい
る。ピストン９には、コンロッド１１を連結させるピス
トンピン３４を挿通させるためのピンボス３５が形成さ
れている。
【００２０】以上のように構成した本実施形態の作用に
ついて次に説明する。
ついて次に説明する。
【００２１】エンジン１の吸気行程時には、吸気バルブ
４が開き、ピストン９が下降して、略鉛直方向に延びる
吸気ポート１４からシリンダ８内に流入した空気は、ピ
ストン９の上端面の平坦部３０から隆起部３１の傾斜面
３２に沿ってＵターンして点火プラグ２０へ向かい逆タ
ンブル流を生成する。圧縮行程時には、ピストン９の上
昇にともない、引き続き同様な逆タンブル流が生成され
る。このとき、エンジン１の高速回転時には、吸気行程
早期に燃料インジェクタ２２による燃料噴射を開始し、
低速回転低負荷時には、圧縮行程後期に燃料インジェク
タ２２による燃料噴射を行う。
４が開き、ピストン９が下降して、略鉛直方向に延びる
吸気ポート１４からシリンダ８内に流入した空気は、ピ
ストン９の上端面の平坦部３０から隆起部３１の傾斜面
３２に沿ってＵターンして点火プラグ２０へ向かい逆タ
ンブル流を生成する。圧縮行程時には、ピストン９の上
昇にともない、引き続き同様な逆タンブル流が生成され
る。このとき、エンジン１の高速回転時には、吸気行程
早期に燃料インジェクタ２２による燃料噴射を開始し、
低速回転低負荷時には、圧縮行程後期に燃料インジェク
タ２２による燃料噴射を行う。
【００２２】これにより、高速回転時には、逆タンブル
流を生成する空気と燃料との混合を早期に開始し、混合
気の生成を促進して急速燃焼を可能とする。一方、低速
回転低負荷時には、図６に示すように、燃焼室Ｃの容積
が小さくなる圧縮行程後期に燃料を噴射し、噴射燃料を
ピストン９の上面の平坦部３０から隆起部３１の傾斜面
３２に沿って跳上げ、吸入空気の逆タンブル流とともに
点火プラグ２０の近傍へ導き、噴射燃料をできるだけコ
ンパクトに集め、濃い混合気を点火プラグ２０の近傍に
集合させる。さらに、上死点付近では、隆起部３１と凹
部１３との間に形成されるスキッシュ隙間Ｓのスキッシ
ュによって混合気の攪拌を促進する。このようにして、
着火性を確保して成層燃焼を実現させる。
流を生成する空気と燃料との混合を早期に開始し、混合
気の生成を促進して急速燃焼を可能とする。一方、低速
回転低負荷時には、図６に示すように、燃焼室Ｃの容積
が小さくなる圧縮行程後期に燃料を噴射し、噴射燃料を
ピストン９の上面の平坦部３０から隆起部３１の傾斜面
３２に沿って跳上げ、吸入空気の逆タンブル流とともに
点火プラグ２０の近傍へ導き、噴射燃料をできるだけコ
ンパクトに集め、濃い混合気を点火プラグ２０の近傍に
集合させる。さらに、上死点付近では、隆起部３１と凹
部１３との間に形成されるスキッシュ隙間Ｓのスキッシ
ュによって混合気の攪拌を促進する。このようにして、
着火性を確保して成層燃焼を実現させる。
【００２３】その後、点火プラグ２０によって着火し、
混合気を燃焼させてピストン９を押し下げる。そして、
排気行程時には、排気バルブ５を開いてシリンダ８内の
燃焼ガスを排気ポート１５から排出して、４ストローク
を完了する。
混合気を燃焼させてピストン９を押し下げる。そして、
排気行程時には、排気バルブ５を開いてシリンダ８内の
燃焼ガスを排気ポート１５から排出して、４ストローク
を完了する。
【００２４】燃焼室Ｃを構成するピストン９の上端部が
平坦部３０と隆起部３１とで形成されており、上記従来
例のようにピストンに凹部を設けていないので、コンロ
ッド１１を連結するピストンピン３４を挿通させるため
のピンボス３５の位置を下げる必要がない。このため、
上記従来例に比して、ピストンのピンボス回りの慣性モ
ーメントを小さくすることができ、ピストンスラップを
低減することができる。また、コンロッド長を長くする
ことができ、ピストンに作用する側圧を軽減して摩擦損
失を低減することができる。
平坦部３０と隆起部３１とで形成されており、上記従来
例のようにピストンに凹部を設けていないので、コンロ
ッド１１を連結するピストンピン３４を挿通させるため
のピンボス３５の位置を下げる必要がない。このため、
上記従来例に比して、ピストンのピンボス回りの慣性モ
ーメントを小さくすることができ、ピストンスラップを
低減することができる。また、コンロッド長を長くする
ことができ、ピストンに作用する側圧を軽減して摩擦損
失を低減することができる。
【００２５】吸気バルブ４および排気バルブ５のシリン
ダ８の中心軸に対するバルブ挟角を２５°ないし３０°
とすることにより、２本のカムシフト６，７間を広げる
ことができるので、燃焼室Ｃから略鉛直上方へ延びる吸
気ポート１４および吸気マニホールド２５のレイアウト
の自由度を増大させることができる。また、シリンダヘ
ッド３の全高を小さくすることができ、エンジン１を小
型化することができる。なお、本実施形態のように燃焼
室から略鉛直上方へ延びてシリンダヘッドの上端面に開
口する吸気ポートレイアウトでは、一般に、シリンダヘ
ッドの幅方向にはスペース上の余裕がある。
ダ８の中心軸に対するバルブ挟角を２５°ないし３０°
とすることにより、２本のカムシフト６，７間を広げる
ことができるので、燃焼室Ｃから略鉛直上方へ延びる吸
気ポート１４および吸気マニホールド２５のレイアウト
の自由度を増大させることができる。また、シリンダヘ
ッド３の全高を小さくすることができ、エンジン１を小
型化することができる。なお、本実施形態のように燃焼
室から略鉛直上方へ延びてシリンダヘッドの上端面に開
口する吸気ポートレイアウトでは、一般に、シリンダヘ
ッドの幅方向にはスペース上の余裕がある。
【００２６】参考として、上記従来の上面部に凹部を設
けたピストンを上記実施形態と同様な形式の筒内噴射式
エンジンに適用した場合のエンジンの全体構成を図７に
示す。なお、図７に示す参考例では、上記実施形態のも
のに対向する部分には、図１のものと同一の番号を付し
てある。
けたピストンを上記実施形態と同様な形式の筒内噴射式
エンジンに適用した場合のエンジンの全体構成を図７に
示す。なお、図７に示す参考例では、上記実施形態のも
のに対向する部分には、図１のものと同一の番号を付し
てある。
【００２７】図１に示す上記実施形態と図７に示す参考
例とを比較すると、上記実施形態のピストン上端面の平
坦部３０からピンボス３４の中心までの間隔Ｄ1 は、参
考例のものの間隔Ｄ2 よりも小さく、その分、本実施形
態のコンロッド１１の全長Ｌ 1 は、参考例のものの全長
Ｌ2 よりも長くなっていることがわかる。また、吸、排
気バルブ４，５のバルブ挟角θ1 ，θ2 を２５°ないし
３０°とした上記実施形態のシリンダヘッドの全高Ｈ1
は、吸、排気バルブのバルブ挟角をθ3 （＜θ 1 ），θ
4 （＜θ2 ）とした参考例のもののシリンダヘッドの全
高Ｈ2 よりも小さくなっていることがわかる。ここで、
参考例の吸気マニホールドの曲率は、上記実施形態のも
のと同じにしてある。
例とを比較すると、上記実施形態のピストン上端面の平
坦部３０からピンボス３４の中心までの間隔Ｄ1 は、参
考例のものの間隔Ｄ2 よりも小さく、その分、本実施形
態のコンロッド１１の全長Ｌ 1 は、参考例のものの全長
Ｌ2 よりも長くなっていることがわかる。また、吸、排
気バルブ４，５のバルブ挟角θ1 ，θ2 を２５°ないし
３０°とした上記実施形態のシリンダヘッドの全高Ｈ1
は、吸、排気バルブのバルブ挟角をθ3 （＜θ 1 ），θ
4 （＜θ2 ）とした参考例のもののシリンダヘッドの全
高Ｈ2 よりも小さくなっていることがわかる。ここで、
参考例の吸気マニホールドの曲率は、上記実施形態のも
のと同じにしてある。
【００２８】なお、本発明の筒内噴射式エンジンの燃焼
室構造に用いるピストン形状は、上記実施形態のものに
限らず、例えば図５に示すように、ピストン９の上端部
の排気バルブ対向側に、隆起部３１の代わりに、略半円
弧上の隆起部を設けること等によって、吸入空気に逆タ
ンブル流を生成させるとともに、噴射燃料を点火プラグ
の近傍に導くようにしてもよい。
室構造に用いるピストン形状は、上記実施形態のものに
限らず、例えば図５に示すように、ピストン９の上端部
の排気バルブ対向側に、隆起部３１の代わりに、略半円
弧上の隆起部を設けること等によって、吸入空気に逆タ
ンブル流を生成させるとともに、噴射燃料を点火プラグ
の近傍に導くようにしてもよい。
【００２９】
【発明の効果】以上詳述したように、請求項１に係る筒
内噴射式エンジンの燃焼室構造によれば、吸入空気に逆
タンブル流を生成させて急速燃焼を可能とし、また、圧
縮行程後期に噴射された燃料を点火プラグの近傍に導い
て成層燃焼を実現することができる。このとき、ピスト
ン上端面に凹部を設けないため、ピンボスの位置を下げ
る必要がないので、ピストンのピンボス回りの慣性モー
メントを小さくして、ピストンスラップを低減すること
ができる。また、コンロッド長を長くすることができ、
ピストンに作用する側圧を軽減して摩擦損失を低減する
ことができる。さらに、吸、排気バルブのシリンダの中
心軸に対するバルブ挟角を２５°ないし３０°とするこ
とにより、吸気ポートおよび吸気マニホールドのレイア
ウトの自由度を増大させることができ、また、シリンダ
ヘッドの全高を小さくして、エンジンを小型化すること
ができる。
内噴射式エンジンの燃焼室構造によれば、吸入空気に逆
タンブル流を生成させて急速燃焼を可能とし、また、圧
縮行程後期に噴射された燃料を点火プラグの近傍に導い
て成層燃焼を実現することができる。このとき、ピスト
ン上端面に凹部を設けないため、ピンボスの位置を下げ
る必要がないので、ピストンのピンボス回りの慣性モー
メントを小さくして、ピストンスラップを低減すること
ができる。また、コンロッド長を長くすることができ、
ピストンに作用する側圧を軽減して摩擦損失を低減する
ことができる。さらに、吸、排気バルブのシリンダの中
心軸に対するバルブ挟角を２５°ないし３０°とするこ
とにより、吸気ポートおよび吸気マニホールドのレイア
ウトの自由度を増大させることができ、また、シリンダ
ヘッドの全高を小さくして、エンジンを小型化すること
ができる。
【００３０】また、請求項２に係る筒内噴射式エンジン
の燃焼室構造によれば、吸気ポートを燃焼室から略シリ
ンダの中心軸に沿ってシリンダヘッドの端部まで延ばし
たので、吸気ポートからシリンダ内への空気の流れを円
滑にして、逆タンブル流の生成を促進することができ
る。
の燃焼室構造によれば、吸気ポートを燃焼室から略シリ
ンダの中心軸に沿ってシリンダヘッドの端部まで延ばし
たので、吸気ポートからシリンダ内への空気の流れを円
滑にして、逆タンブル流の生成を促進することができ
る。
【図１】本発明の一実施形態の燃焼室構造を適用した筒
内噴射式エンジンの吸、排気ポートの断面を含む全体構
成を示す縦断面図である。
内噴射式エンジンの吸、排気ポートの断面を含む全体構
成を示す縦断面図である。
【図２】図１の装置の燃焼室中央部の断面を含む全体構
成を示す縦断面図である。
成を示す縦断面図である。
【図３】図１の装置の燃焼室の天井部の各部の断面形状
を示す図である。
を示す図である。
【図４】図１の装置のピストン斜視図である。
【図５】本発明の他実施形態の燃焼室構造を構成するピ
ストンの斜視図である。
ストンの斜視図である。
【図６】図１の装置において、圧縮行程後期の燃焼室を
示す吸、排気ポートの断面を含む縦断面図である。
示す吸、排気ポートの断面を含む縦断面図である。
【図７】図１と同様の形式のエンジンに従来のピストン
を組込んだ場合の吸、排気ポートの断面を含む全体構成
を示す参考図である。
を組込んだ場合の吸、排気ポートの断面を含む全体構成
を示す参考図である。
１ 筒内噴射式エンジン ３ シリンダヘッド ４ 吸気バルブ ５ 排気バルブ ８ シリンダ ９ ピストン 14 吸気ポート 20 点火プラグ 22 燃料インジェクタ 30 平坦部 31 隆起部 Ｃ 燃焼室 Ｓ スキッシュ隙間 θ1 吸気バルブ挟角 θ2 排気バルブ挟角
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｆ 3/28 Ｆ０２Ｆ 3/28 Ｂ Ｆ０２Ｍ 61/14 ３１０ Ｆ０２Ｍ 61/14 ３１０Ｓ ３１０Ａ
Claims (2)
- 【請求項１】 シリンダの中心軸に対する吸気バルブ挟
角を25°ないし30°とし排気バルブ挟角を25°ないし30
°とし、ピストン上端面の吸気バルブ対向側にシリンダ
の中心軸と略直交する平坦部を形成するとともに、排気
バルブ対向側に前記平坦部から滑らかに隆起して排気バ
ルブとの間にスキッシュ隙間を形成する隆起部を形成し
て、吸気ポートからシリンダ内に流入する空気が前記ピ
ストンの平坦部から隆起部に沿って逆タンブル流を生成
するようにし、燃焼室の中央部に点火プラグを配置し、
さらに、燃料インジェクタの噴射ノズルを前記燃焼室の
吸気バルブ側の外周部付近に配置し、かつ、圧縮行程後
期にある前記ピストンの平坦部に所定の角度をもって対
向させて、噴射燃料が前記ピストンの平坦部から隆起部
に沿って前記点火プラグの近傍へ向かうようにしたこと
を特徴とする筒内噴射式エンジンの燃焼室構造。 - 【請求項２】 吸気ポートは、燃焼室から略シリンダの
中心軸に沿ってシリンダヘッドの端部まで延ばされてい
ることを特徴とする筒内噴射式エンジンの燃焼室構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9037516A JPH10238352A (ja) | 1997-02-21 | 1997-02-21 | 筒内噴射式エンジンの燃焼室構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9037516A JPH10238352A (ja) | 1997-02-21 | 1997-02-21 | 筒内噴射式エンジンの燃焼室構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10238352A true JPH10238352A (ja) | 1998-09-08 |
Family
ID=12499712
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9037516A Pending JPH10238352A (ja) | 1997-02-21 | 1997-02-21 | 筒内噴射式エンジンの燃焼室構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10238352A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999065286A3 (de) * | 1998-06-18 | 2000-03-30 | Fev Motorentech Gmbh | Fremdgezündete kolbenbrennkraftmaschine mit kraftstoffdirekteinspritzung |
| JP2006322348A (ja) * | 2005-05-17 | 2006-11-30 | Toyota Motor Corp | 内燃機関 |
| JP2007107436A (ja) * | 2005-10-12 | 2007-04-26 | Hitachi Ltd | 筒内直接噴射式エンジンおよびその制御装置並びにインジェクタ |
| JP2009162153A (ja) * | 2008-01-08 | 2009-07-23 | Mazda Motor Corp | レシプロエンジン |
| CN102536499A (zh) * | 2010-12-08 | 2012-07-04 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | 包括改型的进气端口布置的发动机组件 |
-
1997
- 1997-02-21 JP JP9037516A patent/JPH10238352A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999065286A3 (de) * | 1998-06-18 | 2000-03-30 | Fev Motorentech Gmbh | Fremdgezündete kolbenbrennkraftmaschine mit kraftstoffdirekteinspritzung |
| US6325042B1 (en) | 1998-06-18 | 2001-12-04 | Fev Motorentechnik Gmbh | Spark-ignition piston combustion engine with direct fuel injection |
| JP2006322348A (ja) * | 2005-05-17 | 2006-11-30 | Toyota Motor Corp | 内燃機関 |
| JP2007107436A (ja) * | 2005-10-12 | 2007-04-26 | Hitachi Ltd | 筒内直接噴射式エンジンおよびその制御装置並びにインジェクタ |
| JP4542018B2 (ja) * | 2005-10-12 | 2010-09-08 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | エンジンの燃料噴射制御方法、及び、それに用いられるインジェクタを有するエンジン |
| JP2009162153A (ja) * | 2008-01-08 | 2009-07-23 | Mazda Motor Corp | レシプロエンジン |
| CN102536499A (zh) * | 2010-12-08 | 2012-07-04 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | 包括改型的进气端口布置的发动机组件 |
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