JPH10331641A - 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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- JPH10331641A JPH10331641A JP9144174A JP14417497A JPH10331641A JP H10331641 A JPH10331641 A JP H10331641A JP 9144174 A JP9144174 A JP 9144174A JP 14417497 A JP14417497 A JP 14417497A JP H10331641 A JPH10331641 A JP H10331641A
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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
-
- 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
Landscapes
- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
Abstract
を集中させることなく、点火栓方向への噴霧貫徹力を強
くして、良好な成層燃焼を可能にする。 【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を形成し、このキャビティ8外周に沿ってス
ワールガス流動を生成する。点火栓9は、キャビティ8
のピストン中心側の周縁部の上方に配置する。燃料噴射
弁10は燃焼室1の吸気弁6A,6B側から排気弁側
(点火栓9側)に斜め下向きの取付角θinj で配置する
一方、燃料噴射弁10の噴口をニードルバルブのストロ
ーク中心に対し偏向するように加工して、噴霧の中心が
燃料噴射弁10の取付角よりも水平方向に偏向して、偏
向した方向の噴霧流速が反偏向側の噴霧流速より大きく
なるように構成する。
Description
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。
は、例えば特開平8−35429号公報に示されるよう
に、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。
火機関においては、成層混合気を筒内で形成できること
が必要である。このため、従来は、圧縮行程中に燃料噴
射弁から噴射された霧状の燃料をスワール制御弁により
調整された燃焼室内のガス流動と燃料噴射弁の特性であ
る噴霧貫徹力(ペネトレーション)とにより、ピストン
冠面上に形成されたキャビティの内部で燃料を気化させ
ながら点火栓近傍に移送し、成層混合気に点火し希薄燃
焼を可能としている。
動きによる吸入圧縮を流動生成の基盤としているため、
機関回転数の増大に伴って、ピストン速度が増すことか
ら、筒内ガス流動速度が増加する。一方、成層燃焼を必
要とする場合、燃料噴射弁から点火栓までの距離は一定
であるので、噴射時期から点火時期までの期間でいかに
分散させずに燃料を気化させて点火栓近傍の混合気を良
好な状態に保つかが要求される。
傍に移送するには、十分な噴霧貫徹力が必要である。燃
料噴射弁の噴霧特性から、噴霧貫徹力を増大させるに
は、噴霧を集中させる(例えば噴霧角を狭める)必要が
ある。しかしながら、噴霧の集中は、濃混合気塊を作り
やすく、ガス流動が弱い条件下では、集中しすぎて、ス
ート(煤)の発生や点火栓のくすぶりを招くという問題
点があった。
例して増大し、成層混合気の点火栓近傍への移送制御は
ガス流動と噴霧貫徹力との各パラメータに依存し、噴霧
貫徹力に依存した方が系が安定するが、噴霧の水平方向
速度成分(点火栓方向への速度成分)を大きくするため
には、噴霧角を小さくして集中度を大きくする必要があ
り、スートの発生等を招くのである。
霧を集中させることなく、点火栓方向への噴霧貫徹力を
強くして、良好な成層燃焼を可能にすることを目的とす
る。
る発明では、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て、このキャビテ
ィのピストン中心側の周縁部の上方に点火栓を配置し、
燃焼室内にスワールガス流動を生成するガス流動生成手
段を設け、燃料噴射弁を燃焼室の吸気弁側から排気弁側
に斜め下向きの取付角で配置する一方、燃料噴射弁の噴
口を、噴霧の中心が燃料噴射弁の取付角よりも水平方向
に偏向して、偏向した方向の噴霧流速が反偏向側の噴霧
流速より大きくなるように構成したことを特徴とする。
口をニードルバルブのストローク中心に対し偏向するよ
うに加工したものであることを特徴とする。請求項3に
係る発明では、各気筒に2本ずつ吸気ポートを備え、前
記ガス流動生成手段は、各気筒の2本の吸気ポートのう
ち一方の吸気ポートに設けられて、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であることを特徴
とする。
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。
弁を燃焼室の吸気弁側から排気弁側(すなわち点火栓
側)に斜め下向きの取付角で配置する一方、燃料噴射弁
の噴口を、噴霧の中心が燃料噴射弁の取付角よりも水平
方向に偏向して、偏向した方向の噴霧流速が反偏向側の
噴霧流速より大きくなるように構成したので、噴霧角を
小さくして噴霧を集中させることなく、言い換えれば噴
霧貫徹力と相反する噴霧粒径を小さくしながら、噴霧の
偏向側噴霧流速成分(噴霧流速の水平方向分力)を増大
させ、すなわち点火栓方向への噴霧貫徹力を増大させ
て、噴霧が点火栓近傍に進行しやすくできる。よって、
スワールガス流動により噴霧を気化しながら、点火栓方
向へ強化した噴霧貫徹力により、噴霧を点火栓近傍に確
実に移送できるようになることから、広範な領域で安定
した成層燃焼が行え、スートやくすぶり等の跳ね返り不
具合を防止できる。
の噴口をニードルバルブのストローク中心に対し偏向す
るように加工して実施するため、簡単に実施できる。請
求項3に係る発明によれば、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を生成するこ
とができる。
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
のキャビティ外周に沿う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り、単純な構
成でより安定した成層燃焼を行うことができる。
面に基づいて説明する。図1は機関の概略平面図、図2
は機関の正面縦断面図、図3は燃料噴射弁の拡大図、図
4は燃料噴射弁の噴口部の概略図、図5は成層混合気生
成の模式図である。
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。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,6B及び排気弁7A,7Bが装着されてい
る。
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。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,7B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。
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、吸気弁6A,6B側から排気弁7A,
7B側、すなわち点火栓9側に、斜め下向きの取付角θ
inj で配置されている。燃料噴射時期は、成層燃焼の場
合、圧縮行程に設定される。そして、図3及び図4に示
すように、燃料噴射弁10のバルブボディ11の噴口1
2をニードルバルブ13のストローク中心に対し偏向す
るように加工して、噴霧の中心が燃料噴射弁10の取付
角よりも水平方向に偏向して、偏向した方向の噴霧流速
が反偏向側の噴霧流速より大きくなるように構成してあ
る。
ルバルブ13のストローク中心線に対し偏向角θ2で水
平方向に偏向し、偏向した噴霧は中空のコーン状でその
噴霧角がθ1となるように噴霧形状を変更し、その噴霧
における噴霧の分散が偏向した方向に若干集中する傾向
と、偏向した方向の噴霧流速が反偏向側の噴霧流速より
も大きいことを特徴としている。
ち、一方の吸気ポート5Aには、スワール制御弁14を
介装してある。このスワール制御弁14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θ4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θ3を有している。
ポート5Aについては、内向き角θ4を与えた吸気ポー
ト5Bと対称に形成してある。次に作用を説明する。成
層燃焼時は、スワール制御弁14を略全閉に制御して、
一方の吸気ポート5Aを閉塞する。
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14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θ3と内向き角θ4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。
れたキャビティ8内部で最適になるように、θ3、θ4
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、キャビティ8外周に沿うスワールガ
ス流動が維持されている状態で、燃料噴射弁10から霧
状の燃料が噴射される。その噴霧は偏向され、水平方向
の速度成分が垂直方向の速度成分よりも大きくなる特性
が与えられているので、その噴霧の噴霧角を大きくして
微粒化した状態でも、点火栓9方向への噴霧貫徹力を大
きく維持することができる。
が強い条件下でも、噴霧を気化しながら点火栓9近傍に
正確に移送でき、成層化した混合気が生成されるので、
希薄混合気状態でも安定した燃焼が維持される。このよ
うに、微粒化を促進できる噴霧形態をとりながら、強い
ガス流動状態の中でも、正確に点火栓9近傍に成層混合
気を生成し、広範な領域において希薄燃焼を安定して行
うことが可能となる。
図
Claims (4)
- 【請求項1】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て、このキ
ャビティのピストン中心側の周縁部の上方に点火栓を配
置し、 燃焼室内にスワールガス流動を生成するガス流動生成手
段を設け、 燃料噴射弁を燃焼室の吸気弁側から排気弁側に斜め下向
きの取付角で配置する一方、燃料噴射弁の噴口を、噴霧
の中心が燃料噴射弁の取付角よりも水平方向に偏向し
て、偏向した方向の噴霧流速が反偏向側の噴霧流速より
大きくなるように構成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】燃料噴射弁の噴口をニードルバルブのスト
ローク中心に対し偏向するように加工したものであるこ
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。 - 【請求項3】各気筒に2本ずつ吸気ポートを備え、前記
ガス流動生成手段は、各気筒の2本の吸気ポートのうち
一方の吸気ポートに設けられて、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であることを特徴と
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。 - 【請求項4】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請求項3記載の筒内直接噴射
式火花点火機関。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9144174A JPH10331641A (ja) | 1997-06-02 | 1997-06-02 | 筒内直接噴射式火花点火機関 |
US09/076,075 US5915353A (en) | 1997-05-21 | 1998-05-12 | Cylinder direct injection spark-ignition engine |
EP98109134A EP0879944B1 (en) | 1997-05-21 | 1998-05-19 | Cylinder direct injection spark-ignition engine |
DE69801464T DE69801464T2 (de) | 1997-05-21 | 1998-05-19 | Direkteinspritzbrennkraftmaschine mit Zündvorrichtung |
KR1019980018147A KR100302434B1 (ko) | 1997-05-21 | 1998-05-20 | 실린더직접분사식스파크점화엔진 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9144174A JPH10331641A (ja) | 1997-06-02 | 1997-06-02 | 筒内直接噴射式火花点火機関 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10331641A true JPH10331641A (ja) | 1998-12-15 |
Family
ID=15355938
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9144174A Pending JPH10331641A (ja) | 1997-05-21 | 1997-06-02 | 筒内直接噴射式火花点火機関 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH10331641A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000220460A (ja) * | 1999-01-28 | 2000-08-08 | Hitachi Ltd | 筒内噴射式内燃機関 |
WO2002020957A1 (fr) * | 2000-09-04 | 2002-03-14 | Hitachi, Ltd. | Moteur a allumage par etincelle du type a injection directe |
US9381285B2 (en) | 2009-03-05 | 2016-07-05 | Thoratec Corporation | Centrifugal pump apparatus |
-
1997
- 1997-06-02 JP JP9144174A patent/JPH10331641A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000220460A (ja) * | 1999-01-28 | 2000-08-08 | Hitachi Ltd | 筒内噴射式内燃機関 |
WO2002020957A1 (fr) * | 2000-09-04 | 2002-03-14 | Hitachi, Ltd. | Moteur a allumage par etincelle du type a injection directe |
US9381285B2 (en) | 2009-03-05 | 2016-07-05 | Thoratec Corporation | Centrifugal pump apparatus |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040123 |
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A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040203 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040331 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20041109 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060214 |