JPH10331642A - 筒内噴射式内燃機関 - Google Patents
筒内噴射式内燃機関Info
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- JPH10331642A JPH10331642A JP9144923A JP14492397A JPH10331642A JP H10331642 A JPH10331642 A JP H10331642A JP 9144923 A JP9144923 A JP 9144923A JP 14492397 A JP14492397 A JP 14492397A JP H10331642 A JPH10331642 A JP H10331642A
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- Japan
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- air
- injection valve
- fuel
- pressure air
- fuel spray
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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
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 広範囲な運転条件下での成層燃焼を可能にす
る。 【解決手段】 ピストン頂面１０ａとシリンダヘッド１
１下面との間に形成された燃焼室１２の吸気側壁面に配
設された燃料噴射弁１７により燃焼室１２内に燃料噴霧
を直接噴射し、燃焼室１２のピストン頂面１０ａと対向
する壁面の略中央部に配設された点火プラグ１９によっ
て火花点火を行う筒内噴射式内燃機関において、燃料噴
射弁１７と対向する燃焼室１２の排気側壁面に、高圧空
気を噴射する空気噴射弁１８を配設すると共に、ピスト
ン頂面１０ａに、燃料噴射弁１７から噴射された燃料噴
霧及び空気噴射弁１８から噴射された高圧空気が周囲に
拡散しないようにしつつ、燃料噴霧及び高圧空気をピス
トン１０の略中央部まで夫々ガイドするガイド溝１０ｂ
を形成し、ガイド溝１０ｂの略中央部において燃料噴霧
と高圧空気とが衝突して可燃混合気を形成し、可燃混合
気が点火プラグ１９下方に移送されるようにする。
る。 【解決手段】 ピストン頂面１０ａとシリンダヘッド１
１下面との間に形成された燃焼室１２の吸気側壁面に配
設された燃料噴射弁１７により燃焼室１２内に燃料噴霧
を直接噴射し、燃焼室１２のピストン頂面１０ａと対向
する壁面の略中央部に配設された点火プラグ１９によっ
て火花点火を行う筒内噴射式内燃機関において、燃料噴
射弁１７と対向する燃焼室１２の排気側壁面に、高圧空
気を噴射する空気噴射弁１８を配設すると共に、ピスト
ン頂面１０ａに、燃料噴射弁１７から噴射された燃料噴
霧及び空気噴射弁１８から噴射された高圧空気が周囲に
拡散しないようにしつつ、燃料噴霧及び高圧空気をピス
トン１０の略中央部まで夫々ガイドするガイド溝１０ｂ
を形成し、ガイド溝１０ｂの略中央部において燃料噴霧
と高圧空気とが衝突して可燃混合気を形成し、可燃混合
気が点火プラグ１９下方に移送されるようにする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、筒内に燃料噴霧を
直接噴射して点火プラグによって火花点火を行う筒内噴
射式内燃機関において、特に、広範囲な運転条件下での
成層燃焼を可能にする技術に関する。
直接噴射して点火プラグによって火花点火を行う筒内噴
射式内燃機関において、特に、広範囲な運転条件下での
成層燃焼を可能にする技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、筒内噴射式内燃機関としては、例
えば、特開平６−２０７５４２号公報に開示されるよう
に、成層燃焼運転時には、圧縮行程末期に燃料噴霧をピ
ストン頂面のキャビティに向けて噴射し、筒内の旋回空
気流（スワール）の作用とキャビティ側壁のガイド作用
との相乗作用によって、燃料噴霧が点火プラグ下方に効
率良く移送されるようにして可燃混合気の成層化を図
り、成層燃焼を可能としたものが知られている。
えば、特開平６−２０７５４２号公報に開示されるよう
に、成層燃焼運転時には、圧縮行程末期に燃料噴霧をピ
ストン頂面のキャビティに向けて噴射し、筒内の旋回空
気流（スワール）の作用とキャビティ側壁のガイド作用
との相乗作用によって、燃料噴霧が点火プラグ下方に効
率良く移送されるようにして可燃混合気の成層化を図
り、成層燃焼を可能としたものが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、燃料噴
霧の点火プラグ下方への移送は、ピストン頂面のキャビ
ティ形状と筒内の旋回空気流とによって制御されるた
め、機関運転条件が変化した場合には、筒内の旋回空気
流の変化により、点火プラグ下方への可燃混合気の成層
化が困難となり、成層燃焼が不可能となってしまう場合
がある。このため、機関運転条件に応じて、吸気ポート
に設けたスワールコントロールバルブを開閉して、筒内
の旋回空気流を複雑に制御していたが、かかる制御は非
常に困難なものであり、内燃機関の成層燃焼の制御をき
わめて複雑なものとしていた。
霧の点火プラグ下方への移送は、ピストン頂面のキャビ
ティ形状と筒内の旋回空気流とによって制御されるた
め、機関運転条件が変化した場合には、筒内の旋回空気
流の変化により、点火プラグ下方への可燃混合気の成層
化が困難となり、成層燃焼が不可能となってしまう場合
がある。このため、機関運転条件に応じて、吸気ポート
に設けたスワールコントロールバルブを開閉して、筒内
の旋回空気流を複雑に制御していたが、かかる制御は非
常に困難なものであり、内燃機関の成層燃焼の制御をき
わめて複雑なものとしていた。
【０００４】そこで、本発明は以上のような従来の問題
点に鑑み、可燃混合気の形成方法及び移送方法を改良
し、広範囲な運転条件下での成層燃焼を可能にした筒内
噴射式内燃機関を提供することを目的とする。
点に鑑み、可燃混合気の形成方法及び移送方法を改良
し、広範囲な運転条件下での成層燃焼を可能にした筒内
噴射式内燃機関を提供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記載
の発明は、ピストン頂面とシリンダヘッド下面との間に
形成された燃焼室の吸気側壁面に配設された燃料噴射弁
により燃焼室内に燃料噴霧を直接噴射し、燃焼室のピス
トン頂面と対向する壁面の略中央部に配設された点火プ
ラグによって火花点火を行う筒内噴射式内燃機関におい
て、前記燃料噴射弁と対向する燃焼室の排気側壁面に、
高圧空気を噴射する空気噴射弁を配設すると共に、前記
ピストン頂面に、燃料噴射弁から噴射された燃料噴霧及
び空気噴射弁から噴射された高圧空気が周囲に拡散しな
いようにしつつ、燃料噴霧及び高圧空気をピストンの略
中央部まで夫々ガイドするガイド溝を形成し、前記ガイ
ド溝の略中央部において燃料噴霧と高圧空気とが衝突し
て可燃混合気を形成し、可燃混合気が前記点火プラグ下
方に移送されるようにした。
の発明は、ピストン頂面とシリンダヘッド下面との間に
形成された燃焼室の吸気側壁面に配設された燃料噴射弁
により燃焼室内に燃料噴霧を直接噴射し、燃焼室のピス
トン頂面と対向する壁面の略中央部に配設された点火プ
ラグによって火花点火を行う筒内噴射式内燃機関におい
て、前記燃料噴射弁と対向する燃焼室の排気側壁面に、
高圧空気を噴射する空気噴射弁を配設すると共に、前記
ピストン頂面に、燃料噴射弁から噴射された燃料噴霧及
び空気噴射弁から噴射された高圧空気が周囲に拡散しな
いようにしつつ、燃料噴霧及び高圧空気をピストンの略
中央部まで夫々ガイドするガイド溝を形成し、前記ガイ
ド溝の略中央部において燃料噴霧と高圧空気とが衝突し
て可燃混合気を形成し、可燃混合気が前記点火プラグ下
方に移送されるようにした。
【０００６】成層燃焼運転を行う場合には、圧縮行程末
期に、燃料噴射弁からガイド溝に向けて燃料噴霧を噴射
すると共に、燃料噴射と同期して空気噴射弁からガイド
溝に向けて高圧空気を噴射する。ガイド溝に噴射された
燃料噴霧及び高圧空気は、ガイド溝の内壁によって周囲
への拡散が抑制されつつ、ガイド溝の略中央部まで夫々
ガイドされる。ガイド溝の略中央部において、燃料噴霧
と高圧空気とが衝突し、流体摩擦或いは高圧空気の持つ
熱により、燃料噴霧の気化及び可燃混合気の形成が促進
され、局所的な可燃混合気が形成される。そして、可燃
混合気は、ガイド溝が開口する点火プラグ下方に移送さ
れ、点火プラグによって火花点火されて、成層燃焼が行
われる。
期に、燃料噴射弁からガイド溝に向けて燃料噴霧を噴射
すると共に、燃料噴射と同期して空気噴射弁からガイド
溝に向けて高圧空気を噴射する。ガイド溝に噴射された
燃料噴霧及び高圧空気は、ガイド溝の内壁によって周囲
への拡散が抑制されつつ、ガイド溝の略中央部まで夫々
ガイドされる。ガイド溝の略中央部において、燃料噴霧
と高圧空気とが衝突し、流体摩擦或いは高圧空気の持つ
熱により、燃料噴霧の気化及び可燃混合気の形成が促進
され、局所的な可燃混合気が形成される。そして、可燃
混合気は、ガイド溝が開口する点火プラグ下方に移送さ
れ、点火プラグによって火花点火されて、成層燃焼が行
われる。
【０００７】一方、均質燃焼運転を行う場合には、吸入
行程初期に、燃料噴射弁のみからガイド溝に向けて燃料
噴霧を噴射する。ガイド溝に噴射された燃料噴霧は、燃
焼室内に発生するタンブル流によって、燃料噴霧の気化
及び可燃混合気の形成が促進されて燃焼室内に略均一に
広がり、点火プラグによって火花点火されて、均質燃焼
が行われる。
行程初期に、燃料噴射弁のみからガイド溝に向けて燃料
噴霧を噴射する。ガイド溝に噴射された燃料噴霧は、燃
焼室内に発生するタンブル流によって、燃料噴霧の気化
及び可燃混合気の形成が促進されて燃焼室内に略均一に
広がり、点火プラグによって火花点火されて、均質燃焼
が行われる。
【０００８】従って、従来のように筒内の旋回空気流を
複雑に制御する必要がなく、スワールコントロールバル
ブ等の旋回空気流を複雑に制御する機構が不要となり、
部品点数の削減によるコスト低減、及び、制御内容の簡
略化によるコスト低減が図られる。また、空気噴射弁か
ら噴射された高圧空気によって、積極的に燃料噴霧の気
化及び可燃混合気の形成を促進しているので、広範囲の
運転条件下で成層燃焼が行われるようになり、機関の燃
料消費率が改善する。
複雑に制御する必要がなく、スワールコントロールバル
ブ等の旋回空気流を複雑に制御する機構が不要となり、
部品点数の削減によるコスト低減、及び、制御内容の簡
略化によるコスト低減が図られる。また、空気噴射弁か
ら噴射された高圧空気によって、積極的に燃料噴霧の気
化及び可燃混合気の形成を促進しているので、広範囲の
運転条件下で成層燃焼が行われるようになり、機関の燃
料消費率が改善する。
【０００９】請求項２記載の発明は、前記ガイド溝は、
燃料噴射弁から噴射された燃料噴霧及び空気噴射弁から
噴射された高圧空気の噴射方向に延び、かつ、燃料噴霧
及び高圧空気の広がりに合わせてその横断面形状が形成
された構成とした。このようにすれば、燃料噴射弁から
噴射された燃料噴霧は、ガイド溝の内壁に付着せず、か
つ、周囲への拡散を抑制されつつ、ガイド溝の略中央部
までガイドされる。一方、空気噴射弁から噴射された高
圧空気は、燃料噴霧と同様に、周囲への拡散を抑制され
つつ、ガイド溝の略中央部までガイドされる。そして、
ガイド溝の略中央部において、燃料噴霧と高圧空気の略
全量が衝突し、燃料噴霧の気化及び可燃混合気の形成の
促進が効率的に行われる。また、ガイド溝の内壁への燃
料噴霧の付着が低減されることにより、排気中に含まれ
るＨＣ等が低減し、排気性状が改善する。
燃料噴射弁から噴射された燃料噴霧及び空気噴射弁から
噴射された高圧空気の噴射方向に延び、かつ、燃料噴霧
及び高圧空気の広がりに合わせてその横断面形状が形成
された構成とした。このようにすれば、燃料噴射弁から
噴射された燃料噴霧は、ガイド溝の内壁に付着せず、か
つ、周囲への拡散を抑制されつつ、ガイド溝の略中央部
までガイドされる。一方、空気噴射弁から噴射された高
圧空気は、燃料噴霧と同様に、周囲への拡散を抑制され
つつ、ガイド溝の略中央部までガイドされる。そして、
ガイド溝の略中央部において、燃料噴霧と高圧空気の略
全量が衝突し、燃料噴霧の気化及び可燃混合気の形成の
促進が効率的に行われる。また、ガイド溝の内壁への燃
料噴霧の付着が低減されることにより、排気中に含まれ
るＨＣ等が低減し、排気性状が改善する。
【００１０】請求項３記載の発明は、前記ピストン頂面
は、そのエッジ部が滑らかに形成された構成とした。こ
のようにすれば、均質燃焼運転時において、燃焼室内に
発生するタンブル流がピストン頂面のエッジ部で剥離す
ることが低減し、機関の全開性能が向上する。
は、そのエッジ部が滑らかに形成された構成とした。こ
のようにすれば、均質燃焼運転時において、燃焼室内に
発生するタンブル流がピストン頂面のエッジ部で剥離す
ることが低減し、機関の全開性能が向上する。
【００１１】請求項４記載の発明は、前記空気噴射弁
は、前記燃料噴射弁と同期して高圧空気を噴射する構成
とした。このようにすれば、空気噴射弁の高圧空気の噴
射時期は、燃料噴射弁の燃料噴霧の噴射時期と同期する
ので、空気噴射弁の制御が簡略化され、信頼性の低下及
びコスト上昇が極力抑制される。
は、前記燃料噴射弁と同期して高圧空気を噴射する構成
とした。このようにすれば、空気噴射弁の高圧空気の噴
射時期は、燃料噴射弁の燃料噴霧の噴射時期と同期する
ので、空気噴射弁の制御が簡略化され、信頼性の低下及
びコスト上昇が極力抑制される。
【００１２】請求項５記載の発明は、ブレーキ力を倍力
するブレーキ倍力装置と、空気を圧縮供給するエアコン
プレッサと、を備え、前記エアコンプレッサは、前記ブ
レーキ倍力装置を介して吸気通路から取り出された吸入
空気を圧縮して、前記空気噴射弁に供給する構成とし
た。このようにすれば、成層燃焼運転中において、吸気
通路内に発生する負圧が小さくとも、エアコンプレッサ
の作動により負圧が発生し、この負圧を利用すること
で、ブレーキ倍力装置が有効に作動するようになる。従
って、ブレーキ倍力装置を作動させるための負圧ポンプ
を別途設ける必要がなくなり、部品点数の削減によるコ
スト低減が図られる。
するブレーキ倍力装置と、空気を圧縮供給するエアコン
プレッサと、を備え、前記エアコンプレッサは、前記ブ
レーキ倍力装置を介して吸気通路から取り出された吸入
空気を圧縮して、前記空気噴射弁に供給する構成とし
た。このようにすれば、成層燃焼運転中において、吸気
通路内に発生する負圧が小さくとも、エアコンプレッサ
の作動により負圧が発生し、この負圧を利用すること
で、ブレーキ倍力装置が有効に作動するようになる。従
って、ブレーキ倍力装置を作動させるための負圧ポンプ
を別途設ける必要がなくなり、部品点数の削減によるコ
スト低減が図られる。
【００１３】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明によれば、燃焼室内の旋回空気流を複雑に制御する機
構が不要となり、部品点数の削減によるコスト低減、及
び、制御内容の簡略化によるコスト低減を図ることがで
きる。また、空気噴射弁から噴射された高圧空気によっ
て、積極的に燃料噴霧の気化及び可燃混合気の形成を促
進しているので、広範囲の運転条件下で成層燃焼が行わ
れるようになり、機関の燃料消費率を改善することがで
きる。
明によれば、燃焼室内の旋回空気流を複雑に制御する機
構が不要となり、部品点数の削減によるコスト低減、及
び、制御内容の簡略化によるコスト低減を図ることがで
きる。また、空気噴射弁から噴射された高圧空気によっ
て、積極的に燃料噴霧の気化及び可燃混合気の形成を促
進しているので、広範囲の運転条件下で成層燃焼が行わ
れるようになり、機関の燃料消費率を改善することがで
きる。
【００１４】請求項２記載の発明によれば、ガイド溝の
略中央部において、燃料噴霧と高圧空気の略全量が衝突
するので、燃料噴霧の気化及び可燃混合気の形成の促進
を効率的に行うことができる。また、ガイド溝の内壁へ
の燃料噴霧の付着が低減されることにより、排気中に含
まれるＨＣ等が低減し、排気性状を改善することもでき
る。
略中央部において、燃料噴霧と高圧空気の略全量が衝突
するので、燃料噴霧の気化及び可燃混合気の形成の促進
を効率的に行うことができる。また、ガイド溝の内壁へ
の燃料噴霧の付着が低減されることにより、排気中に含
まれるＨＣ等が低減し、排気性状を改善することもでき
る。
【００１５】請求項３記載の発明によれば、均質燃焼運
転時において、燃焼室内に発生するタンブル流がピスト
ン頂面のエッジ部で剥離することが低減し、機関の全開
性能を向上することができる。請求項４記載の発明によ
れば、空気噴射弁の制御が簡素化され、信頼性の低下及
びコスト上昇を極力抑制することができる。
転時において、燃焼室内に発生するタンブル流がピスト
ン頂面のエッジ部で剥離することが低減し、機関の全開
性能を向上することができる。請求項４記載の発明によ
れば、空気噴射弁の制御が簡素化され、信頼性の低下及
びコスト上昇を極力抑制することができる。
【００１６】請求項５記載の発明によれば、ブレーキ倍
力装置を作動させるための負圧ポンプを別途設ける必要
がなくなり、部品点数の削減によるコスト低減を図るこ
とができる。
力装置を作動させるための負圧ポンプを別途設ける必要
がなくなり、部品点数の削減によるコスト低減を図るこ
とができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、添付された図面を参照して
本発明を詳述する。図１は、本発明の筒内噴射式内燃機
関の一実施形態を示す構成図である。ピストン１０の頂
面（以下「ピストン頂面」という）１０ａとシリンダヘ
ッド１１の下面との間には、所定容積を有する燃焼室１
２が形成される。燃焼室１２の上部に位置するシリンダ
ヘッド１１の壁面、即ち、シリンダヘッド１１の下部に
形成されたシリンダヘッド燃焼室１２ａの壁面には、吸
気弁１３によって開閉される吸気ポート１４、及び、排
気弁１５によって開閉される排気ポート１６が、夫々並
列して２つ形成される。
本発明を詳述する。図１は、本発明の筒内噴射式内燃機
関の一実施形態を示す構成図である。ピストン１０の頂
面（以下「ピストン頂面」という）１０ａとシリンダヘ
ッド１１の下面との間には、所定容積を有する燃焼室１
２が形成される。燃焼室１２の上部に位置するシリンダ
ヘッド１１の壁面、即ち、シリンダヘッド１１の下部に
形成されたシリンダヘッド燃焼室１２ａの壁面には、吸
気弁１３によって開閉される吸気ポート１４、及び、排
気弁１５によって開閉される排気ポート１６が、夫々並
列して２つ形成される。
【００１８】シリンダヘッド１１の両吸気ポート１４間
には、燃料噴霧を噴射する電子制御式の燃料噴射弁１７
が、燃料噴射弁１７に対向するシリンダヘッド１１の両
排気ポート１６間には、高圧空気を噴射する電子制御式
の空気噴射弁１８が、夫々ピストン頂面１０ａに対して
所定角度を有するように配設される。即ち、燃料噴射弁
１７と空気噴射弁１８とは、略同一線上に配設される。
また、シリンダヘッド燃焼室１２ａの壁面の略中央部に
は、燃料と空気との可燃混合気を火花点火する点火プラ
グ１９が配設される。
には、燃料噴霧を噴射する電子制御式の燃料噴射弁１７
が、燃料噴射弁１７に対向するシリンダヘッド１１の両
排気ポート１６間には、高圧空気を噴射する電子制御式
の空気噴射弁１８が、夫々ピストン頂面１０ａに対して
所定角度を有するように配設される。即ち、燃料噴射弁
１７と空気噴射弁１８とは、略同一線上に配設される。
また、シリンダヘッド燃焼室１２ａの壁面の略中央部に
は、燃料と空気との可燃混合気を火花点火する点火プラ
グ１９が配設される。
【００１９】燃料噴射弁１７には、高圧燃料ポンプ２０
によって加圧される燃料が、高圧燃料配管２１を介して
供給される。そして、燃料噴射弁１７は、燃料噴射弁ド
ライブユニット２２によって開弁駆動され、機関運転条
件に応じた所定量の燃料を噴射する。なお、図中の符号
２３は、燃料噴射弁１７に供給される燃料が所定圧力に
なるように調圧する高圧燃料圧力レギュレータである。
によって加圧される燃料が、高圧燃料配管２１を介して
供給される。そして、燃料噴射弁１７は、燃料噴射弁ド
ライブユニット２２によって開弁駆動され、機関運転条
件に応じた所定量の燃料を噴射する。なお、図中の符号
２３は、燃料噴射弁１７に供給される燃料が所定圧力に
なるように調圧する高圧燃料圧力レギュレータである。
【００２０】空気噴射弁１８には、高圧空気コンプレッ
サ２４（エアコンプレッサ）によって加圧される空気
が、高圧空気配管２５を介して供給される。そして、空
気噴射弁１８は、空気噴射弁ドライブユニット２６によ
って開弁駆動され、燃料噴射弁１７と同期して高圧空気
を噴射する。なお、図中の符号２７は、空気噴射弁１８
に供給される空気が所定圧力になるように調圧する高圧
空気圧力レギュレータである。
サ２４（エアコンプレッサ）によって加圧される空気
が、高圧空気配管２５を介して供給される。そして、空
気噴射弁１８は、空気噴射弁ドライブユニット２６によ
って開弁駆動され、燃料噴射弁１７と同期して高圧空気
を噴射する。なお、図中の符号２７は、空気噴射弁１８
に供給される空気が所定圧力になるように調圧する高圧
空気圧力レギュレータである。
【００２１】高圧空気コンプレッサ２４には、吸気コレ
クタ２８から取り出された吸入空気が、空気供給配管２
９を介して供給される。空気供給配管２９の途中には、
負圧タンク３０が介装され、ここからブレーキ力を倍力
するブレーキブースタ３１（ブレーキ倍力装置）に負圧
が供給される。ところで、筒内噴射式内燃機関では、成
層燃焼運転中には、吸気通路に発生する負圧が小さく、
ブレーキブースタ３１を有効に作動させる負圧が得にく
い。そこで、吸気コレクタ２８と高圧空気コンプレッサ
２４との間に、負圧タンク３０を介してブレーキブース
タ３１を介装すると、高圧空気コンプレッサ２４の作動
により空気供給配管２９内に負圧が発生し、この負圧を
負圧タンク３０を介して利用すれば、ブレーキブースタ
３１が有効に作動するようになる。従って、ブレーキブ
ースタ３１を作動させるための負圧ポンプを別途設ける
必要がなく、部品点数の削減によるコスト低減が図られ
る。
クタ２８から取り出された吸入空気が、空気供給配管２
９を介して供給される。空気供給配管２９の途中には、
負圧タンク３０が介装され、ここからブレーキ力を倍力
するブレーキブースタ３１（ブレーキ倍力装置）に負圧
が供給される。ところで、筒内噴射式内燃機関では、成
層燃焼運転中には、吸気通路に発生する負圧が小さく、
ブレーキブースタ３１を有効に作動させる負圧が得にく
い。そこで、吸気コレクタ２８と高圧空気コンプレッサ
２４との間に、負圧タンク３０を介してブレーキブース
タ３１を介装すると、高圧空気コンプレッサ２４の作動
により空気供給配管２９内に負圧が発生し、この負圧を
負圧タンク３０を介して利用すれば、ブレーキブースタ
３１が有効に作動するようになる。従って、ブレーキブ
ースタ３１を作動させるための負圧ポンプを別途設ける
必要がなく、部品点数の削減によるコスト低減が図られ
る。
【００２２】なお、以上説明しなかった図中の符号３２
は、マイクロコンピュータ内蔵のメインコントロールユ
ニットであり、機関運転状態に基づいて燃料噴射弁ドラ
イブユニット２２及び空気噴射弁ドライブユニット２６
を制御する。また、ピストン頂面１０ａには、図２に示
すように、燃料噴射弁１７から噴射される燃料噴霧及び
空気噴射弁１８から噴射される高圧空気の噴射方向に延
び、かつ、燃料噴霧及び高圧空気の広がりに合わせてそ
の横断面が形成されたガイド溝１０ｂが形成される。即
ち、ガイド溝１０ｂは、燃料噴射弁１７から噴射された
燃料噴霧及び空気噴射弁１８から噴射された高圧空気
を、周囲に拡散しないようにしつつガイド溝１０ｂの略
中央部までガイドし、ガイド溝１０ｂの略中央部で燃料
噴霧と高圧空気とが正面衝突するようにする。このと
き、燃料噴霧がガイド溝１０ｂの内壁に付着して排気中
のＨＣ等が増加することを防止するため、燃料噴霧の広
がりより大きくガイド溝１０ｂの横断面形状を形成す
る。一方、空気噴射弁１８から噴射される高圧空気に関
しては、ガイド溝１０ｂの内壁に空気が付着するという
ことはないが、ガイド溝１０ｂの略中央部で段差が生じ
ることを防止するため、燃料噴射側のガイド溝１０ｂと
略同一形状にガイド溝１０ｂを形成する。
は、マイクロコンピュータ内蔵のメインコントロールユ
ニットであり、機関運転状態に基づいて燃料噴射弁ドラ
イブユニット２２及び空気噴射弁ドライブユニット２６
を制御する。また、ピストン頂面１０ａには、図２に示
すように、燃料噴射弁１７から噴射される燃料噴霧及び
空気噴射弁１８から噴射される高圧空気の噴射方向に延
び、かつ、燃料噴霧及び高圧空気の広がりに合わせてそ
の横断面が形成されたガイド溝１０ｂが形成される。即
ち、ガイド溝１０ｂは、燃料噴射弁１７から噴射された
燃料噴霧及び空気噴射弁１８から噴射された高圧空気
を、周囲に拡散しないようにしつつガイド溝１０ｂの略
中央部までガイドし、ガイド溝１０ｂの略中央部で燃料
噴霧と高圧空気とが正面衝突するようにする。このと
き、燃料噴霧がガイド溝１０ｂの内壁に付着して排気中
のＨＣ等が増加することを防止するため、燃料噴霧の広
がりより大きくガイド溝１０ｂの横断面形状を形成す
る。一方、空気噴射弁１８から噴射される高圧空気に関
しては、ガイド溝１０ｂの内壁に空気が付着するという
ことはないが、ガイド溝１０ｂの略中央部で段差が生じ
ることを防止するため、燃料噴射側のガイド溝１０ｂと
略同一形状にガイド溝１０ｂを形成する。
【００２３】次に、かかる構成からなる筒内噴射式内燃
機関の作用について、図３を参照しつつ説明する。成層
燃焼運転時の圧縮行程末期に、燃料噴射弁１７から燃料
噴霧Ｆをガイド溝１０ｂに向けて噴射すると同期して、
空気噴射弁１８から高圧空気Ａをガイド溝１０ｂに向け
て噴射する（図３(a) 参照）。
機関の作用について、図３を参照しつつ説明する。成層
燃焼運転時の圧縮行程末期に、燃料噴射弁１７から燃料
噴霧Ｆをガイド溝１０ｂに向けて噴射すると同期して、
空気噴射弁１８から高圧空気Ａをガイド溝１０ｂに向け
て噴射する（図３(a) 参照）。
【００２４】ガイド溝１０ｂ内に噴射された燃料噴霧Ｆ
及び高圧空気Ａは、ガイド溝１０ｂの内壁によって周囲
への拡散が抑制されつつ、ガイド溝１０ｂの略中央部ま
で夫々ガイドされる。そして、ガイド溝１０ｂの略中央
部において、燃料噴霧Ｆと高圧空気Ａとが正面衝突し、
流体摩擦或いは高圧空気の持つ熱により、燃料噴霧Ｆの
気化及び可燃混合気Ｍの形成が促進され、局所的な可燃
混合気Ｍが形成される（図３(b) 参照）。
及び高圧空気Ａは、ガイド溝１０ｂの内壁によって周囲
への拡散が抑制されつつ、ガイド溝１０ｂの略中央部ま
で夫々ガイドされる。そして、ガイド溝１０ｂの略中央
部において、燃料噴霧Ｆと高圧空気Ａとが正面衝突し、
流体摩擦或いは高圧空気の持つ熱により、燃料噴霧Ｆの
気化及び可燃混合気Ｍの形成が促進され、局所的な可燃
混合気Ｍが形成される（図３(b) 参照）。
【００２５】そして、可燃混合気Ｍは、ガイド溝１０ｂ
が開口する点火プラグ１９の下方に移送され、点火プラ
グ１９下方に可燃混合気Ｍの成層化が行われる（図３
(c) 参照）。その後、点火プラグ１９によって可燃混合
気Ｍが火花点火され、成層燃焼が行われる。
が開口する点火プラグ１９の下方に移送され、点火プラ
グ１９下方に可燃混合気Ｍの成層化が行われる（図３
(c) 参照）。その後、点火プラグ１９によって可燃混合
気Ｍが火花点火され、成層燃焼が行われる。
【００２６】また、機関の高負荷運転時には、吸入行程
初期に燃料噴射弁１７のみから燃料噴霧を噴射すると、
燃焼室１２内に発生するタンブル流によって、燃料噴霧
の気化及び可燃混合気の形成が促進され、燃焼室１２内
に略均一な可燃混合気が形成される。そして、可燃混合
気は、点火プラグ１９によって火花点火され、高出力を
発生する均質燃焼が行われる。
初期に燃料噴射弁１７のみから燃料噴霧を噴射すると、
燃焼室１２内に発生するタンブル流によって、燃料噴霧
の気化及び可燃混合気の形成が促進され、燃焼室１２内
に略均一な可燃混合気が形成される。そして、可燃混合
気は、点火プラグ１９によって火花点火され、高出力を
発生する均質燃焼が行われる。
【００２７】このようにすれば、従来の筒内噴射式内燃
機関のように、筒内の旋回空気流を複雑に制御しなくと
も、空気噴射弁１８から噴射される高圧空気によって燃
料噴霧の気化及び可燃混合気の形成が促進されると共
に、点火プラグ１９の下方に可燃混合気の移送が行わ
れ、広範囲の運転条件下で成層燃焼が行われるようにな
る。
機関のように、筒内の旋回空気流を複雑に制御しなくと
も、空気噴射弁１８から噴射される高圧空気によって燃
料噴霧の気化及び可燃混合気の形成が促進されると共
に、点火プラグ１９の下方に可燃混合気の移送が行わ
れ、広範囲の運転条件下で成層燃焼が行われるようにな
る。
【００２８】従って、筒内の旋回空気流を複雑に制御す
る機構が不要となり、例えば、スワールコントロールバ
ルブによって旋回空気流を制御するものにあっては、部
品点数の削減及び制御の簡略化によるコスト低減を促進
することができる。また、成層燃焼運転可能の領域が拡
大するため、機関の燃料消費率を改善することができ
る。
る機構が不要となり、例えば、スワールコントロールバ
ルブによって旋回空気流を制御するものにあっては、部
品点数の削減及び制御の簡略化によるコスト低減を促進
することができる。また、成層燃焼運転可能の領域が拡
大するため、機関の燃料消費率を改善することができ
る。
【００２９】なお、ピストン頂面１０ａは、図４に示す
ように、そのエッジ部を滑らかに形成してもよい。この
ようにすれば、機関の高負荷運転時における均質燃焼運
転時に、ピストン頂面１０ａのエッジ部によって剥離さ
れるタンブル流が低減し、機関の全開性能をより向上す
ることができる。
ように、そのエッジ部を滑らかに形成してもよい。この
ようにすれば、機関の高負荷運転時における均質燃焼運
転時に、ピストン頂面１０ａのエッジ部によって剥離さ
れるタンブル流が低減し、機関の全開性能をより向上す
ることができる。
【図１】 本発明の実施形態を示す構成図
【図２】 同上のガイド溝の一実施形態を示し、(a) は
上面図、(b) は(a)中のＡ−Ａ断面図、(c) は(a) 中の
Ｂ−Ｂ断面図
上面図、(b) は(a)中のＡ−Ａ断面図、(c) は(a) 中の
Ｂ−Ｂ断面図
【図３】 同上の作用を説明し、(a) は燃料噴霧及び高
圧空気を噴射した直後を示す図、(b) はガイド溝内にお
ける可燃混合気の形成を示す図、(c) は点火プラグ下方
への可燃混合気の移送を示す図
圧空気を噴射した直後を示す図、(b) はガイド溝内にお
ける可燃混合気の形成を示す図、(c) は点火プラグ下方
への可燃混合気の移送を示す図
【図４】 同上のガイド溝の他の実施形態を示し、(a)
は上面図、(b) は(a) 中のＣ−Ｃ断面図、(c) は(a) 中
のＤ−Ｄ断面図
は上面図、(b) は(a) 中のＣ−Ｃ断面図、(c) は(a) 中
のＤ−Ｄ断面図
【符号の説明】 １０ ピストン １０ａ ピストン頂面 １０ｂ ガイド溝 １１ シリンダ １２ 燃焼室 １２ａ シリンダヘッド燃焼室 １７ 燃料噴射弁 １８ 空気噴射弁 ２４ 高圧空気コンプレッサ ３１ ブレーキブースタ
───────────────────────────────────────────────────── 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
Claims (5)
- 【請求項１】ピストン頂面とシリンダヘッド下面との間
に形成された燃焼室の吸気側壁面に配設された燃料噴射
弁により燃焼室内に燃料噴霧を直接噴射し、燃焼室のピ
ストン頂面と対向する壁面の略中央部に配設された点火
プラグによって火花点火を行う筒内噴射式内燃機関にお
いて、 前記燃料噴射弁と対向する燃焼室の排気側壁面に、高圧
空気を噴射する空気噴射弁を配設すると共に、前記ピス
トン頂面に、燃料噴射弁から噴射された燃料噴霧及び空
気噴射弁から噴射された高圧空気が周囲に拡散しないよ
うにしつつ、燃料噴霧及び高圧空気をピストンの略中央
部まで夫々ガイドするガイド溝を形成し、前記ガイド溝
の略中央部において燃料噴霧と高圧空気とが衝突して可
燃混合気を形成し、可燃混合気が前記点火プラグ下方に
移送されるようにしたことを特徴とする筒内噴射式内燃
機関。 - 【請求項２】前記ガイド溝は、燃料噴射弁から噴射され
た燃料噴霧及び空気噴射弁から噴射された高圧空気の噴
射方向に延び、かつ、燃料噴霧及び高圧空気の広がりに
合わせてその横断面形状が形成された構成である請求項
１記載の筒内噴射式内燃機関。 - 【請求項３】前記ピストン頂面は、そのエッジ部が滑ら
かに形成された構成である請求項１又は２に記載の筒内
噴射式内燃機関。 - 【請求項４】前記空気噴射弁は、前記燃料噴射弁と同期
して高圧空気を噴射する構成である請求項１〜３のいず
れか１つに記載の筒内噴射式内燃機関。 - 【請求項５】ブレーキ力を倍力するブレーキ倍力装置
と、空気を圧縮供給するエアコンプレッサと、を備え、 前記エアコンプレッサは、前記ブレーキ倍力装置を介し
て吸気通路から取り出された吸入空気を圧縮して、前記
空気噴射弁に供給する構成である請求項１〜４のいずれ
か１つに記載の筒内噴射式内燃機関。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14492397A JP3837833B2 (ja) | 1997-06-03 | 1997-06-03 | 筒内噴射式内燃機関 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14492397A JP3837833B2 (ja) | 1997-06-03 | 1997-06-03 | 筒内噴射式内燃機関 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10331642A true JPH10331642A (ja) | 1998-12-15 |
| JP3837833B2 JP3837833B2 (ja) | 2006-10-25 |
Family
ID=15373374
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14492397A Expired - Lifetime JP3837833B2 (ja) | 1997-06-03 | 1997-06-03 | 筒内噴射式内燃機関 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3837833B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1179662A2 (en) * | 2000-08-07 | 2002-02-13 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Direct fuel injection-type spark-ignition internal combustion engine |
| FR2896273A1 (fr) * | 2006-01-18 | 2007-07-20 | Renault Sas | Dispositif d'injection de gaz haute pression dans un cylindre de moteur a combustion |
| WO2008093240A3 (en) * | 2007-01-29 | 2008-10-16 | Toyota Motor Co Ltd | Piston for internal combustion engine, and internal combustion engine using the piston |
| CN105275585A (zh) * | 2014-07-23 | 2016-01-27 | 现代自动车美国技术研究所 | 双预燃室活塞碗系统 |
| WO2017130526A1 (ja) * | 2016-01-29 | 2017-08-03 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 燃料噴射弁の制御装置 |
-
1997
- 1997-06-03 JP JP14492397A patent/JP3837833B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1179662A2 (en) * | 2000-08-07 | 2002-02-13 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Direct fuel injection-type spark-ignition internal combustion engine |
| EP1179662A3 (en) * | 2000-08-07 | 2003-03-12 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Direct fuel injection-type spark-ignition internal combustion engine |
| US6651615B2 (en) | 2000-08-07 | 2003-11-25 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Direct fuel injection-type spark-ignition internal combustion engine |
| FR2896273A1 (fr) * | 2006-01-18 | 2007-07-20 | Renault Sas | Dispositif d'injection de gaz haute pression dans un cylindre de moteur a combustion |
| WO2008093240A3 (en) * | 2007-01-29 | 2008-10-16 | Toyota Motor Co Ltd | Piston for internal combustion engine, and internal combustion engine using the piston |
| US7856958B2 (en) | 2007-01-29 | 2010-12-28 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Piston for internal combustion engine, and internal combustion engine using the piston |
| CN105275585A (zh) * | 2014-07-23 | 2016-01-27 | 现代自动车美国技术研究所 | 双预燃室活塞碗系统 |
| CN105275585B (zh) * | 2014-07-23 | 2019-06-04 | 现代自动车美国技术研究所 | 双预燃室活塞碗系统 |
| WO2017130526A1 (ja) * | 2016-01-29 | 2017-08-03 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 燃料噴射弁の制御装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3837833B2 (ja) | 2006-10-25 |
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