JPH10317975A - 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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JPH10317975A
JPH10317975A JP9131200A JP13120097A JPH10317975A JP H10317975 A JPH10317975 A JP H10317975A JP 9131200 A JP9131200 A JP 9131200A JP 13120097 A JP13120097 A JP 13120097A JP H10317975 A JPH10317975 A JP H10317975A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 筒内直接噴射式火花点火機関において、成層
化したガス混合気を点火栓近傍に運んで、良好な成層燃
焼を実現する。 【解決手段】 ピストン４の冠面にその中心から吸気弁
６Ａ，６Ｂ側にオフセットされた位置に中心を有するキ
ャビティ８を形成する。点火栓９は、ピストン４中心付
近にあるキャビティ８内の周縁部の上方に配置する。燃
料噴射弁１０は吸気弁６Ａ，６Ｂ側からキャビティ８内
を指向させる。２本の吸気ポート５Ａ，５Ｂのうち一方
の吸気ポート５Ａに、所定の運転条件で閉じるスワール
制御弁１１を設ける。そして、他方の吸気ポート５Ｂ
を、クロスフロー水平方向に対し内向き角θ１を持って
キャビティ８の外周接線方向に配置する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、筒内直接噴射式火
花点火機関に関し、特に良好な成層燃焼を実現するため
の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の筒内直接噴射式火花点火機関で
は、例えば特開平８−３５４２９号公報に示されるよう
に、２本の吸気ポートのうち一方の吸気ポートにスワー
ル制御弁を設けて、他方の吸気ポートのみから空気を導
入することにより燃焼室内にガス流動を生成する一方、
ピストンの冠面にキャビティ（凹状燃焼室）を形成し、
圧縮行程にてこのキャビティに向けて燃料を噴射するこ
とにより、点火栓回りに集中的に層状の混合気を形成し
て成層燃焼を行うようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、筒内直接噴
射式火花点火機関においては、良好な熱発生タイミング
を得られる点火時期に成層化したガス混合気を点火栓近
傍に運ぶ必要がある。しかしながら、前記公報に記載の
従来装置においては、ガス流動がクロスフロー水平方向
に対して外側（ボア外周側）にひねったポート形状によ
って形成されるために、ピストン冠面に形成されたキャ
ビティの有無にかかわらず、ガス流動はボア外周に沿っ
た流れとなる。よって、希薄燃焼を可能にする混合気の
気化と移送とをスムーズに実行するには、別の制御因子
にて制御しなければならないという問題点がある。
【０００４】本発明は、このような従来の問題点に着目
し、これを解決することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】このため、請求項１に係
る発明では、各気筒に２本ずつ吸気ポートを備え、燃焼
室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁を備える筒内直接
噴射式火花点火機関において、ピストンの冠面にその中
心から吸気弁側にオフセットされた位置に中心を有する
キャビティを形成し、各気筒の２本の吸気ポートのうち
一方の吸気ポートを、所定の運転条件で少なくとも一部
を閉じるスワール制御弁を設け、他方の吸気ポートを、
クロスフロー水平方向に対し内向き角を持ってキャビテ
ィの外周接線方向に配置したことを特徴とする。
【０００６】すなわち、一方の吸気ポートをスワール制
御弁によって閉じることで、他方の吸気ポートから導入
される空気により燃焼室内にガス流動が生成されるが、
その吸気ポートはクロスフロー水平方向に対し内向き角
を持ち、キャビティの外周接線方向に向いているので、
ガス流動が積極的にピストン冠面上のキャビティ内にス
ワールとして形成される。よって、そのガス流動が希薄
燃焼しやすいように混合気を気化し、点火栓近傍に移送
できるようになる。
【０００７】請求項２に係る発明では、点火栓は、ピス
トン中心付近にあるキャビティ内の周縁部の上方に配置
されていて、燃焼室上方から見て、前記内向き角を有す
る吸気ポートの中心線の延長線より内側に位置している
ことを特徴とする。請求項３に係る発明では、燃料噴射
弁は、２本の吸気ポートの間に配置されていて、キャビ
ティ内を指向していることを特徴とする。
【０００８】
【発明の効果】請求項１に係る発明によれば、成層燃焼
時の空気導入側の吸気ポートを、クロスフロー水平方向
に対し内向き角を持ってキャビティの外周接線方向に配
置したので、ガス流動が積極的にピストン冠面上のキャ
ビティ内にスワールとして形成され、そのガス流動が希
薄燃焼しやすいように混合気を気化し、点火栓近傍に移
送できるようになるため、単純な構成で希薄混合状態で
燃焼可能とすることができ、安定した成層燃焼を行うこ
とができる。
【０００９】請求項２に係る発明によれば、点火栓は、
ピストン中心付近にあるキャビティ内の周縁部の上方に
配置されていて、燃焼室上方から見て、前記内向き角を
有する吸気ポートの中心線の延長線より内側に位置して
いるので、キャビティ内に形成されるガス流動に対し、
点火栓の位置を最適化することができる。請求項３に係
る発明によれば、燃料噴射弁は、２本の吸気ポートの間
に配置されていて、キャビティ内を指向しているので、
燃料をスワール流にうまく乗せることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は機関の概略平面図、図２は
機関の要部拡大平面図、図３は機関の正面縦断面図であ
る。各気筒の燃焼室１は、図３に示されるように、シリ
ンダヘッド２、シリンダブロック３及びピストン４によ
り画成される。
【００１１】燃焼室１のシリンダヘッド２側には、２本
ずつ吸気ポート５Ａ，５Ｂ及び排気ポート（図示せず）
が形成され、それぞれの燃焼室開口部に吸気弁６Ａ，６
Ｂ及び排気弁７Ａ，７Ｂが装着されている。ピストン４
の冠面にはキャビティ（凹状燃焼室）８が形成され、こ
のキャビティ８の中心はピストン４の中心から吸気弁６
側にオフセットしている。
【００１２】点火栓９は、シリンダヘッド２に取付けら
れて、ピストン４の中心付近（わずかに排気弁７Ａ，７
Ｂ側）にあるキャビティ８内の周縁部の上方に配置され
ている。燃料噴射弁１０は、燃焼室１内に直接燃料を噴
射するように、２本の吸気ポート５Ａ，５Ｂの間に配置
されていて、斜め下向きにキャビティ８内を指向してい
る。燃料噴射時期は、成層燃焼の場合、圧縮行程に設定
される。
【００１３】ここで、２本の吸気ポート５Ａ，５Ｂのう
ち、一方の吸気ポート５Ａには、スワール制御弁１１を
介装してある。このスワール制御弁１１は、機関の運転
条件に応じて開閉制御され、所定の運転条件にて、特に
成層燃焼時に、略全閉に制御されるようになっている。
他方の吸気ポート５Ｂは、クロスフロー水平方向（図示
ｘ−ｘ）に対し内向き角θ１を持って、キャビティ８の
外周接線方向に配置されている。また、上下方向には所
定のポート傾斜角θ２を有している。
【００１４】尚、スワール制御弁１１を有する側の吸気
ポート５Ａについては、内向き角θ１を与えた吸気ポー
ト５Ｂと対称に形成してある。また、点火栓９は、前述
したように、ピストン４中心付近にあるキャビティ８内
の周縁部の上方に配置されているが、更に、燃焼室１上
方から見て、内向き角θ１を与えた吸気ポート５Ｂの中
心線の延長線（図示Ｌ）より内側に位置している。
【００１５】次に作用を説明する。成層燃焼時は、スワ
ール制御弁１１を略全閉に制御して、一方の吸気ポート
５Ａを閉塞する。従って、ピストン４が下降する吸気行
程において、吸気弁６Ａ，６Ｂがリフトして開弁する
と、空気は、スワール制御弁１１に遮られていない他方
の吸気ポート５Ｂより、ポート傾斜角θ２と内向き角θ
１とによって方向が制御されつつ、燃焼室１内に吸入さ
れ、燃焼室１内においては斜めスワールとしてガス流動
を発生させる。
【００１６】上記流動は、ピストン４の冠面上に形成さ
れたキャビティ８内部で最適になるように、θ１、θ２
が選定されており、圧縮行程中まで維持される。そし
て、圧縮行程にて、燃料噴射弁１０から噴射される霧状
の燃料を気化させながら、点火栓９近傍に移送すること
ができる。通常の燃焼室におけるガス流動は、主に燃焼
における乱れ流動による燃焼促進を目的としているた
め、シリンダ内部全体に大きな旋回半径のスワール流動
を発生させるような構成とするが、本発明に係る筒内直
接噴射式火花点火機関においては、上記のような構成に
より、燃料噴射弁１０から噴射される霧状の燃料を気化
させながら、点火栓９近傍に移送することができるの
で、広範な領域において燃焼を希薄混合気状態で実行で
きる。
【００１７】すなわち、前記公報に記載の従来装置にお
いては、ガス流動がクロスフロー水平方向に対しボア外
周方向にひねったポート形状によって形成されるため
に、ピストン冠面に形成されたキャビティの有無にかか
わらず、ボア外周に沿った流れとなるが、本発明では、
キャビティ８内にその外周に沿ったガス流動を発生させ
ることができるため、そのガス流動が希薄燃焼しやすい
ように混合気を気化して、点火栓９近傍に移送できるよ
うになるため、単純な構成で希薄混合状態で燃焼可能と
することができる。
【００１８】尚、この実施の形態では、スワール制御弁
１１を有する側の吸気ポート５Ａについても、内向き角
θ１を有する吸気ポート５Ｂと対称にして、同様に内向
き角を与えているが、吸気ポート５Ａについては内向き
とする必要はない。しかし、対称にして内向き角を与え
ることで、両吸気ポートから空気を導入する均質燃焼時
などに両吸気ポートから導入される空気を衝突させて、
吸気行程時に噴射される燃料との混合を促進できるなど
の利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の一形態を示す機関の概略平面
図
【図２】 機関の要部拡大平面図、
【図３】 機関の正面縦断面図
【符号の説明】
１ 燃焼室 ２ シリンダヘッド ３ シリンダブロック ４ ピストン ５Ａ，５Ｂ 吸気ポート ６Ａ，６Ｂ 吸気弁 ７Ａ，７Ｂ 排気弁 ８ キャビティ ９ 点火栓 10 燃料噴射弁 11 スワール制御弁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｂ 31/02 Ｆ０２Ｂ 31/02 Ｊ Ｆ０２Ｆ 1/42 Ｆ０２Ｆ 1/42 Ｆ 3/26 3/26 Ａ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】各気筒に２本ずつ吸気ポートを備え、燃焼
    室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁を備える筒内直接
    噴射式火花点火機関において、 ピストンの冠面にその中心から吸気弁側にオフセットさ
    れた位置に中心を有するキャビティを形成し、 各気筒の２本の吸気ポートのうち一方の吸気ポートを、
    所定の運転条件で少なくとも一部を閉じるスワール制御
    弁を設け、 他方の吸気ポートを、クロスフロー水平方向に対し内向
    き角を持ってキャビティの外周接線方向に配置したこと
    を特徴とする筒内直接噴射式火花点火機関。
  2. 【請求項２】点火栓は、ピストン中心付近にあるキャビ
    ティ内の周縁部の上方に配置されていて、燃焼室上方か
    ら見て、前記内向き角を有する吸気ポートの中心線の延
    長線より内側に位置していることを特徴とする請求項１
    記載の筒内直接噴射式火花点火機関。
  3. 【請求項３】燃料噴射弁は、２本の吸気ポートの間に配
    置されていて、キャビティ内を指向していることを特徴
    とする請求項１又は請求項２記載の筒内直接噴射式火花
    点火機関。
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