JPH1047065A - 内燃機関の燃料供給装置 - Google Patents
内燃機関の燃料供給装置Info
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- JPH1047065A JPH1047065A JP8200258A JP20025896A JPH1047065A JP H1047065 A JPH1047065 A JP H1047065A JP 8200258 A JP8200258 A JP 8200258A JP 20025896 A JP20025896 A JP 20025896A JP H1047065 A JPH1047065 A JP H1047065A
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- air
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- intake
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- 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
- F02B2023/103—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 having a multi-hole nozzle for generating multiple sprays
-
- 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
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- 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
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- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 希薄燃焼方式ガソリン内燃機関の燃焼に関
し、吸気弁の開弁時に噴射した燃料の蒸発気化を促進
し、気化した混合気を点火時期に合わせて点火プラグの
スパークギャップ部近傍に誘導し、安定した層状燃焼を
実現する装置を提供する。 【解決手段】 吸気ポート１０３に配設した燃料噴射弁
１０８を備え、同噴射弁から加圧燃料を噴射する。燃焼
空燃比Ａ／Ｆ（空気と燃料の比率）を理論空燃比（混合
気中の酸素が全て消費される空燃比）よりも薄い空燃比
になるように噴射量を設定し、燃料噴射弁の噴射孔から
の噴射燃料が、吸気行程時の吸気弁１０６開弁時に開弁
隙間１３を通過して排気弁１０７の排気弁裏面１６に衝
突するように噴射孔の位置と噴射方向を設定し、吸気行
程中に燃焼室１０５内に縦渦１２を形成して、排気弁裏
面に衝突して蒸発気化した混合気１７が縦渦によって点
火時期に合わせて点火プラグ１０２のスパークギャップ
部１０９に誘導すようにした。
し、吸気弁の開弁時に噴射した燃料の蒸発気化を促進
し、気化した混合気を点火時期に合わせて点火プラグの
スパークギャップ部近傍に誘導し、安定した層状燃焼を
実現する装置を提供する。 【解決手段】 吸気ポート１０３に配設した燃料噴射弁
１０８を備え、同噴射弁から加圧燃料を噴射する。燃焼
空燃比Ａ／Ｆ（空気と燃料の比率）を理論空燃比（混合
気中の酸素が全て消費される空燃比）よりも薄い空燃比
になるように噴射量を設定し、燃料噴射弁の噴射孔から
の噴射燃料が、吸気行程時の吸気弁１０６開弁時に開弁
隙間１３を通過して排気弁１０７の排気弁裏面１６に衝
突するように噴射孔の位置と噴射方向を設定し、吸気行
程中に燃焼室１０５内に縦渦１２を形成して、排気弁裏
面に衝突して蒸発気化した混合気１７が縦渦によって点
火時期に合わせて点火プラグ１０２のスパークギャップ
部１０９に誘導すようにした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】エネルギー資源の有効利用と
ＣＯ2 排出抑制の社会的要求に対応するために、ガソリ
ンエンジンの低燃費化は重要な課題の一つである。通常
のガソリンエンジンにおいては、燃焼室内で燃焼する混
合気の濃度は空気と燃料の重量比であるＡ／Ｆ（Ａは空
気重量、Ｆは燃料重量）が１４〜１５で運転されてい
る。Ａ／Ｆの値が１４．５の時これを理論空燃比と言
い、理論上空気中の酸素が全部消費される燃焼となる。
ＣＯ2 排出抑制の社会的要求に対応するために、ガソリ
ンエンジンの低燃費化は重要な課題の一つである。通常
のガソリンエンジンにおいては、燃焼室内で燃焼する混
合気の濃度は空気と燃料の重量比であるＡ／Ｆ（Ａは空
気重量、Ｆは燃料重量）が１４〜１５で運転されてい
る。Ａ／Ｆの値が１４．５の時これを理論空燃比と言
い、理論上空気中の酸素が全部消費される燃焼となる。
【０００２】このＡ／Ｆを２０以上とする燃焼方式が希
薄燃焼方式と呼ばれていて、（１）ポンプ損失の低減、
（２）燃焼ガス温度低下による熱損失の低減、（３）作
動ガスの比熱比の増大、の三つの効果により大幅な燃費
低減が達成できるため、長い間数多くの大学、研究所や
企業で研究されている。
薄燃焼方式と呼ばれていて、（１）ポンプ損失の低減、
（２）燃焼ガス温度低下による熱損失の低減、（３）作
動ガスの比熱比の増大、の三つの効果により大幅な燃費
低減が達成できるため、長い間数多くの大学、研究所や
企業で研究されている。
【０００３】この希薄燃焼方式には、（１）燃焼室全体
を希薄な均一の混合気とする、（２）燃焼室の点火プラ
グ周辺に濃いめの混合気を形成し、他の部分を薄くする
ことで燃焼室全体の平均的混合気濃度を希薄にする、と
いう前者の均一混合気方式と、後者の層状混合気方式の
２方式が提案されているが、どちらが有利なのかまだ結
論が出ていない。
を希薄な均一の混合気とする、（２）燃焼室の点火プラ
グ周辺に濃いめの混合気を形成し、他の部分を薄くする
ことで燃焼室全体の平均的混合気濃度を希薄にする、と
いう前者の均一混合気方式と、後者の層状混合気方式の
２方式が提案されているが、どちらが有利なのかまだ結
論が出ていない。
【０００４】本発明は、点火プラグ周辺に濃い混合気を
形成する後者の層状混合気方式を採用した希薄燃焼ガソ
リンエンジンの燃料供給装置に関するものである。
形成する後者の層状混合気方式を採用した希薄燃焼ガソ
リンエンジンの燃料供給装置に関するものである。
【０００５】
【従来の技術】最近の自動車用エンジンには、エンジン
の回転数、スロットル開度、吸入空気量、エンジン本体
の温度等の運転状態を検出し、その検出値に応じて機関
に供給する燃料量をマイクロコンピュータ等で決定して
エンジンの吸気ポートに装着された燃料噴射弁によりそ
の決定された燃料量を噴射供給する吸気管噴射式エンジ
ンが多く採用されている。
の回転数、スロットル開度、吸入空気量、エンジン本体
の温度等の運転状態を検出し、その検出値に応じて機関
に供給する燃料量をマイクロコンピュータ等で決定して
エンジンの吸気ポートに装着された燃料噴射弁によりそ
の決定された燃料量を噴射供給する吸気管噴射式エンジ
ンが多く採用されている。
【０００６】図７は、前記従来技術におけるエンジンの
噴射燃料の挙動を示す横断面図である。図７において、
１０１はエンジンヘッド、１０２は点火プラグ、１０３
はエンジンヘッド１０１の吸気ポート、１０４はエンジ
ンヘッド１０１の排気ポート、１０５はエンジンの燃焼
室、１０６は吸気ポート１０３と燃焼室１０５を開閉遮
断する吸気弁、１０７は排気ポート１０４と燃焼室１０
５を開閉遮断する排気弁、１０８は吸気ポート１０３に
噴射孔１４が突き出るように装着される燃料噴射弁、１
０９は点火プラグ１０２のスパークギャップ部、１１０
はエンジンブロック本体、１１１はエンジンブロック本
体１１０に嵌合挿入されるピストンを各々示す。
噴射燃料の挙動を示す横断面図である。図７において、
１０１はエンジンヘッド、１０２は点火プラグ、１０３
はエンジンヘッド１０１の吸気ポート、１０４はエンジ
ンヘッド１０１の排気ポート、１０５はエンジンの燃焼
室、１０６は吸気ポート１０３と燃焼室１０５を開閉遮
断する吸気弁、１０７は排気ポート１０４と燃焼室１０
５を開閉遮断する排気弁、１０８は吸気ポート１０３に
噴射孔１４が突き出るように装着される燃料噴射弁、１
０９は点火プラグ１０２のスパークギャップ部、１１０
はエンジンブロック本体、１１１はエンジンブロック本
体１１０に嵌合挿入されるピストンを各々示す。
【０００７】図７に示すように燃料噴射弁１０８は、図
示しないマイクロコンピュータからの駆動信号により吸
気ポート１０３に加圧された燃料を噴射し、噴射燃料は
吸気弁１０６の傘部１５に衝突する。吸気弁傘部１５の
温度はエンジン運転中は、１００〜３００°Ｃと高温で
あるため、吸気弁傘部１５の周辺の燃料は蒸発気化し、
吸気ポート１０３の中に混合気を形成する。
示しないマイクロコンピュータからの駆動信号により吸
気ポート１０３に加圧された燃料を噴射し、噴射燃料は
吸気弁１０６の傘部１５に衝突する。吸気弁傘部１５の
温度はエンジン運転中は、１００〜３００°Ｃと高温で
あるため、吸気弁傘部１５の周辺の燃料は蒸発気化し、
吸気ポート１０３の中に混合気を形成する。
【０００８】エンジンが吸気行程になると、吸気弁１０
６が開弁し、吸気ポート１０３と燃焼室１０５とは連通
し、ピストン１１１の下降により吸気ポート１０３内の
混合気は燃焼室１０５内に流入し、燃焼室１０５全体に
混合気が拡がる。従って、従来の構成ではプラグ１０２
のスパークギャップ部１０９の周辺にのみ濃い混合気状
態にするという混合気の制御は不可能である。
６が開弁し、吸気ポート１０３と燃焼室１０５とは連通
し、ピストン１１１の下降により吸気ポート１０３内の
混合気は燃焼室１０５内に流入し、燃焼室１０５全体に
混合気が拡がる。従って、従来の構成ではプラグ１０２
のスパークギャップ部１０９の周辺にのみ濃い混合気状
態にするという混合気の制御は不可能である。
【０００９】この問題点を改良するため、吸気弁１０６
が開弁中の所定の時期に燃料を噴射し、混合気を燃焼室
１０５の軸方向に回転させて混合気を成層させる技術が
第１２回内燃機関シンポジウム講演論文集Ｎｏ．９５３
７０９７で報告されている。
が開弁中の所定の時期に燃料を噴射し、混合気を燃焼室
１０５の軸方向に回転させて混合気を成層させる技術が
第１２回内燃機関シンポジウム講演論文集Ｎｏ．９５３
７０９７で報告されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この報
告された技術では吸気弁１０６の開弁中に燃料を噴射す
ると、液滴の状態で燃焼室に流入する割合いが多く、燃
焼が不安定で有害排気ガス成分が増加することと、燃焼
室内の混合気の軸中心回転では混合気に回転による遠心
力が作用するため、濃い混合気ほどプラグのスパークギ
ャップ部の燃焼室中心から遠ざかってしまい、プラグの
スパークギャップ部周辺に濃い混合気を分布させて安定
した層状燃焼を実現することができず、目標とする大幅
な燃費低減が図れないという問題が発生する。
告された技術では吸気弁１０６の開弁中に燃料を噴射す
ると、液滴の状態で燃焼室に流入する割合いが多く、燃
焼が不安定で有害排気ガス成分が増加することと、燃焼
室内の混合気の軸中心回転では混合気に回転による遠心
力が作用するため、濃い混合気ほどプラグのスパークギ
ャップ部の燃焼室中心から遠ざかってしまい、プラグの
スパークギャップ部周辺に濃い混合気を分布させて安定
した層状燃焼を実現することができず、目標とする大幅
な燃費低減が図れないという問題が発生する。
【００１１】本発明はこの問題点についてなされたもの
であり、その目的は吸気弁の開弁時に噴射した燃料の燃
焼室内での蒸発気化を促進し、燃焼室内で蒸発気化した
混合気を点火が実行される時期に合わせて点火プラグの
スパークギャップ部の近傍に誘導することにより、安定
した層状燃焼を実現する燃料供給装置を提供することで
ある。
であり、その目的は吸気弁の開弁時に噴射した燃料の燃
焼室内での蒸発気化を促進し、燃焼室内で蒸発気化した
混合気を点火が実行される時期に合わせて点火プラグの
スパークギャップ部の近傍に誘導することにより、安定
した層状燃焼を実現する燃料供給装置を提供することで
ある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項１および請求項２の発明を採用する。請求項
１の発明によれば、吸気弁が開弁した時燃料噴射弁は吸
気弁の開弁隙間を通過して排気弁裏面に衝突するように
燃料を噴射する。この排気弁裏面はエンジン運転中は３
００〜７００°Ｃと吸気弁傘部よりもかなり高温である
ため、排気弁裏面に衝突した液滴燃料は速やかに蒸発気
化する。この時燃焼室内には縦渦（通常「タンブリン
グ」とも呼ばれている。）が形成されるようにピストン
上面の形状や吸気ポートが適合されている。縦渦は燃焼
室内の排気バルブ裏面で蒸発気化した濃い混合気を燃焼
室内で縦方向に周回させて、点火時期に濃い混合気が点
火プラグのスパークギャップ部に分布するように誘導す
る。
に、請求項１および請求項２の発明を採用する。請求項
１の発明によれば、吸気弁が開弁した時燃料噴射弁は吸
気弁の開弁隙間を通過して排気弁裏面に衝突するように
燃料を噴射する。この排気弁裏面はエンジン運転中は３
００〜７００°Ｃと吸気弁傘部よりもかなり高温である
ため、排気弁裏面に衝突した液滴燃料は速やかに蒸発気
化する。この時燃焼室内には縦渦（通常「タンブリン
グ」とも呼ばれている。）が形成されるようにピストン
上面の形状や吸気ポートが適合されている。縦渦は燃焼
室内の排気バルブ裏面で蒸発気化した濃い混合気を燃焼
室内で縦方向に周回させて、点火時期に濃い混合気が点
火プラグのスパークギャップ部に分布するように誘導す
る。
【００１３】請求項１の発明の効果としては、燃料の排
気弁裏面での蒸発による気化潜熱により、（１）排気弁
の温度が低下し、耐久性が向上する、（２）燃焼室への
吸気ガス温度が低下するため、エンジンの充填効率が向
上し出力が増大する、（３）燃焼室の壁面温度が低下
し、耐ノック性が向上する、という有益な効果を得られ
る。
気弁裏面での蒸発による気化潜熱により、（１）排気弁
の温度が低下し、耐久性が向上する、（２）燃焼室への
吸気ガス温度が低下するため、エンジンの充填効率が向
上し出力が増大する、（３）燃焼室の壁面温度が低下
し、耐ノック性が向上する、という有益な効果を得られ
る。
【００１４】また、請求項２の発明によれば、点火時に
は液滴燃料の無い濃い混合気が点火プラグのスパークギ
ャップ部に良好な状態で分布するため、安定した層状燃
焼が実現でき、大幅な燃費低減が可能であるという効果
が得られる。
は液滴燃料の無い濃い混合気が点火プラグのスパークギ
ャップ部に良好な状態で分布するため、安定した層状燃
焼が実現でき、大幅な燃費低減が可能であるという効果
が得られる。
【００１５】
【発明の実施の形態】図１は本発明の燃料供給装置の第
１の実施形態を示すシステム構成図である。図１におい
て燃料タンク１から図示しない燃料ポンプにより加圧さ
れた燃料が燃料配管２を通して燃料噴射弁１０８に送ら
れて来る。燃料噴射弁１０８はエンジンヘッド１０１の
吸気ポート１０３に噴射孔１４が突き出るように装着さ
れている。エンジンの吸気管３には吸気絞り弁４が設け
られていて、アクセル５と連動している。また、吸気管
３の上流にはエンジンの吸入空気量を検出する空気量セ
ンサ６が設けられている。
１の実施形態を示すシステム構成図である。図１におい
て燃料タンク１から図示しない燃料ポンプにより加圧さ
れた燃料が燃料配管２を通して燃料噴射弁１０８に送ら
れて来る。燃料噴射弁１０８はエンジンヘッド１０１の
吸気ポート１０３に噴射孔１４が突き出るように装着さ
れている。エンジンの吸気管３には吸気絞り弁４が設け
られていて、アクセル５と連動している。また、吸気管
３の上流にはエンジンの吸入空気量を検出する空気量セ
ンサ６が設けられている。
【００１６】また、エンジンには排気の空燃比であるＡ
／Ｆを検出する排気Ａ／Ｆセンサ７、エンジン温度を検
出する温度センサ８、エンジン回転数を検出する回転セ
ンサ９が設けられている。空気量センサ６、排気Ａ／Ｆ
センサ７、温度センサ８、回転センサ９の信号はマイク
ロコンピュータ１０に結線されていて、マイクロコンピ
ュータ１０はエンジンの運転状態を常時監視している。
／Ｆを検出する排気Ａ／Ｆセンサ７、エンジン温度を検
出する温度センサ８、エンジン回転数を検出する回転セ
ンサ９が設けられている。空気量センサ６、排気Ａ／Ｆ
センサ７、温度センサ８、回転センサ９の信号はマイク
ロコンピュータ１０に結線されていて、マイクロコンピ
ュータ１０はエンジンの運転状態を常時監視している。
【００１７】マイクロコンピュータ１０はエンジンの運
転状態に応じて、所定の手順に従って燃料噴射弁１０８
を駆動し、加圧燃料の噴射を実行する。この時噴射する
燃料の量は燃焼室１０５の混合気濃度が理論空燃比より
薄くなる様に設定される。吸気ポート１０３には気流制
御弁１１が設けられていて、燃焼室１０５の中の空気流
動に縦渦を生成する機能を有している。気流制御弁１１
は回転中心軸１１ａを中心にして回動するバタフライバ
ルブであり、全閉の時にバルブを構成する板の下部周面
が吸気ポート１０３の内面と一致する様に構成されてい
る。また、その作動はエンジン負荷、回転数に応じて開
閉する。
転状態に応じて、所定の手順に従って燃料噴射弁１０８
を駆動し、加圧燃料の噴射を実行する。この時噴射する
燃料の量は燃焼室１０５の混合気濃度が理論空燃比より
薄くなる様に設定される。吸気ポート１０３には気流制
御弁１１が設けられていて、燃焼室１０５の中の空気流
動に縦渦を生成する機能を有している。気流制御弁１１
は回転中心軸１１ａを中心にして回動するバタフライバ
ルブであり、全閉の時にバルブを構成する板の下部周面
が吸気ポート１０３の内面と一致する様に構成されてい
る。また、その作動はエンジン負荷、回転数に応じて開
閉する。
【００１８】図２は本発明の第１の実施形態における噴
射燃料と混合気の挙動を示す側面断面図である。図２に
おいて（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はエンジンの基本サイク
ルである「吸入→圧縮→燃焼→排気」のサイクルの内、
吸気行程から圧縮行程にかけてのサイクルで、（ａ）は
吸気行程、（ｂ）は吸気行程から圧縮行程にかけて、
（ｃ）は圧縮行程を各々示していて、（ｃ）の後に点火
が実行され、エンジンの燃焼室１０５内の混合気の燃焼
が開始する。
射燃料と混合気の挙動を示す側面断面図である。図２に
おいて（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はエンジンの基本サイク
ルである「吸入→圧縮→燃焼→排気」のサイクルの内、
吸気行程から圧縮行程にかけてのサイクルで、（ａ）は
吸気行程、（ｂ）は吸気行程から圧縮行程にかけて、
（ｃ）は圧縮行程を各々示していて、（ｃ）の後に点火
が実行され、エンジンの燃焼室１０５内の混合気の燃焼
が開始する。
【００１９】図２（ａ）の吸気行程において吸気弁１０
６が約７ｍｍリフトして開弁し、吸気ポート１０３と燃
焼室１０５が連通して吸気ポート１０３内の空気が燃焼
室１０５に流入する。この時吸気ポート１０３の気流制
御弁１１は図示のように閉じていて吸気ポート１０３の
天上流れを強くするため、燃焼室１０５の縦渦（通称
「タンブリング」）１２が生成される。
６が約７ｍｍリフトして開弁し、吸気ポート１０３と燃
焼室１０５が連通して吸気ポート１０３内の空気が燃焼
室１０５に流入する。この時吸気ポート１０３の気流制
御弁１１は図示のように閉じていて吸気ポート１０３の
天上流れを強くするため、燃焼室１０５の縦渦（通称
「タンブリング」）１２が生成される。
【００２０】また、燃料噴射弁１０８は図２（ａ）の吸
気行程時において、マイクロコンピュータからの駆動信
号により加圧燃料の噴射を実行する。噴射弁１０８の噴
射孔１４は吸気弁１０６の傘部１５の近くになるように
構成され、噴射孔１４の燃料噴射方向は排気弁裏面１６
に向けられている。このため噴射燃料は吸気弁１０６の
開弁隙間１３を通過して、排気弁裏面１６に衝突する。
気行程時において、マイクロコンピュータからの駆動信
号により加圧燃料の噴射を実行する。噴射弁１０８の噴
射孔１４は吸気弁１０６の傘部１５の近くになるように
構成され、噴射孔１４の燃料噴射方向は排気弁裏面１６
に向けられている。このため噴射燃料は吸気弁１０６の
開弁隙間１３を通過して、排気弁裏面１６に衝突する。
【００２１】排気弁裏面１６はエンジン運転中は３００
〜７００°Ｃと吸気弁傘部１５よりもかなり高温である
ため、図２（ｂ）に示すように噴射燃料は蒸発気化し、
排気弁裏面１６付近に濃い混合気１７を形成する。この
濃い混合気１７は図２（ｃ）の圧縮行程において、燃焼
室１０５内の縦渦１２によって点火プラグ１０２のスパ
ークギャップ部１０９に誘導される。この時層状燃焼が
最も安定するためには、点火する時期に合わせて濃い混
合気１７をスパークギャップ部１０９に誘導するのが良
い。
〜７００°Ｃと吸気弁傘部１５よりもかなり高温である
ため、図２（ｂ）に示すように噴射燃料は蒸発気化し、
排気弁裏面１６付近に濃い混合気１７を形成する。この
濃い混合気１７は図２（ｃ）の圧縮行程において、燃焼
室１０５内の縦渦１２によって点火プラグ１０２のスパ
ークギャップ部１０９に誘導される。この時層状燃焼が
最も安定するためには、点火する時期に合わせて濃い混
合気１７をスパークギャップ部１０９に誘導するのが良
い。
【００２２】このため、燃焼室１０５の縦渦１２が強す
ぎると濃い混合気１７の誘導が早過ぎ、逆に縦渦１２が
弱過ぎると濃い混合気１７の誘導が遅くなるため、最適
な縦渦強さが存在する。エンジンの縦渦の強さを示す値
はいくつか提案されているが、縦渦比（タンブリング
比）としてエンジン１回転中における燃焼室１０５内の
縦渦の回転数をいうと定義すると、本発明における縦渦
比は１．５〜２．３が適当であり、この縦渦の強さのと
き点火時期と点火スパークギャップ部１０９への濃い混
合気１７の誘導が一致する。この縦渦の強さは気流制御
弁１１の角度によって制御され、気流制御弁１１が図２
（ａ）に示すように閉じている時に縦渦が最も強く、気
流制御弁１１が全開の時に最も弱い。
ぎると濃い混合気１７の誘導が早過ぎ、逆に縦渦１２が
弱過ぎると濃い混合気１７の誘導が遅くなるため、最適
な縦渦強さが存在する。エンジンの縦渦の強さを示す値
はいくつか提案されているが、縦渦比（タンブリング
比）としてエンジン１回転中における燃焼室１０５内の
縦渦の回転数をいうと定義すると、本発明における縦渦
比は１．５〜２．３が適当であり、この縦渦の強さのと
き点火時期と点火スパークギャップ部１０９への濃い混
合気１７の誘導が一致する。この縦渦の強さは気流制御
弁１１の角度によって制御され、気流制御弁１１が図２
（ａ）に示すように閉じている時に縦渦が最も強く、気
流制御弁１１が全開の時に最も弱い。
【００２３】図３は本発明の第１の実施形態の噴射燃料
の飛翔状態を示す側面断面図およびＡ矢視図であり、
（ａ）は本発明の第１の実施形態の燃料噴射時の側面断
面図、（ｂ）は（ａ）中のＡ矢視図を各々示している。
従来の実施形態の噴射燃料は図７に示すように吸気弁１
０６の傘部１５に衝突しているが、図３の（ａ）、
（ｂ）における本発明の第１の実施形態では噴射燃料は
吸気弁１０６の開弁隙間１３を通過して、吸気弁傘部１
５よりもかなり高温な排気弁裏面１６に衝突している。
の飛翔状態を示す側面断面図およびＡ矢視図であり、
（ａ）は本発明の第１の実施形態の燃料噴射時の側面断
面図、（ｂ）は（ａ）中のＡ矢視図を各々示している。
従来の実施形態の噴射燃料は図７に示すように吸気弁１
０６の傘部１５に衝突しているが、図３の（ａ）、
（ｂ）における本発明の第１の実施形態では噴射燃料は
吸気弁１０６の開弁隙間１３を通過して、吸気弁傘部１
５よりもかなり高温な排気弁裏面１６に衝突している。
【００２４】本発明によれば、点火時には液滴燃料の無
い濃い混合気１７が点火プラグ１０２のスパークギャッ
プ部１０９に分布するため、安定した層状燃焼が実現で
き、大幅な燃費低減ができる。また、排気弁裏面１６で
の燃料の蒸発気化による気化潜熱により、（１）排気弁
１０７の温度が低下して耐久性が向上する、（２）燃焼
室吸入ガス温度が低下するため、エンジンの充填効率が
向上し、出力が増大する、（３）燃焼室１０５の壁面温
度が低下し、耐ノック性が向上する、という有益な効果
が得られる。
い濃い混合気１７が点火プラグ１０２のスパークギャッ
プ部１０９に分布するため、安定した層状燃焼が実現で
き、大幅な燃費低減ができる。また、排気弁裏面１６で
の燃料の蒸発気化による気化潜熱により、（１）排気弁
１０７の温度が低下して耐久性が向上する、（２）燃焼
室吸入ガス温度が低下するため、エンジンの充填効率が
向上し、出力が増大する、（３）燃焼室１０５の壁面温
度が低下し、耐ノック性が向上する、という有益な効果
が得られる。
【００２５】図４は本発明の第２の実施形態における燃
料と混合気の挙動を示す側面断面図であり、（ａ）は吸
気行程、（ｂ）は吸気行程から圧縮行程にかけて、
（ｃ）は圧縮行程を各々示す。また、図５は図４で用い
られるピストン１１１の斜視図であり、（ａ）または
（ｂ）に示された形状のものが用いられる。
料と混合気の挙動を示す側面断面図であり、（ａ）は吸
気行程、（ｂ）は吸気行程から圧縮行程にかけて、
（ｃ）は圧縮行程を各々示す。また、図５は図４で用い
られるピストン１１１の斜視図であり、（ａ）または
（ｂ）に示された形状のものが用いられる。
【００２６】図４において燃料噴射弁１０８は噴射孔１
４が吸気弁１０６の傘部１５近傍に位置する様に装着さ
れている。ピストン１１１の上面１８は湾曲した凹み１
８１を有する形状のピストン頂部における接線がプラグ
１０２よりも少し吸気弁１０６よりに向くように加工さ
れていて、燃焼室１０５に縦渦１２がプラグ１０２のス
パークギャップ部１０９に向かって生成する様に構成さ
れている。
４が吸気弁１０６の傘部１５近傍に位置する様に装着さ
れている。ピストン１１１の上面１８は湾曲した凹み１
８１を有する形状のピストン頂部における接線がプラグ
１０２よりも少し吸気弁１０６よりに向くように加工さ
れていて、燃焼室１０５に縦渦１２がプラグ１０２のス
パークギャップ部１０９に向かって生成する様に構成さ
れている。
【００２７】また、図５に示すようにピストン１１１の
上面に設けられる湾曲した凹み１８１は（ａ）または
（ｂ）に示すような形状である。噴射燃料および混合気
の挙動、作用、効果は第１の実施形態とほぼ同様である
が、縦渦１２がピストン１１１の上面１８の湾曲した凹
み１８１の形状に沿って形成される点が異なる。
上面に設けられる湾曲した凹み１８１は（ａ）または
（ｂ）に示すような形状である。噴射燃料および混合気
の挙動、作用、効果は第１の実施形態とほぼ同様である
が、縦渦１２がピストン１１１の上面１８の湾曲した凹
み１８１の形状に沿って形成される点が異なる。
【００２８】図６は本発明の第３の実施形態における燃
料と混合気の挙動を示す側面断面図であり、吸気行程に
おける状況を示す。第３の実施形態は、第２の実施形態
の燃料噴射弁１０８の噴射孔１４の部位に加圧空気を導
入する構成としたものである。図６において、空気ポン
プ２０で加圧された空気は噴射弁１０８の噴射孔１４近
傍に圧送され、燃料噴射と同期して噴射される。
料と混合気の挙動を示す側面断面図であり、吸気行程に
おける状況を示す。第３の実施形態は、第２の実施形態
の燃料噴射弁１０８の噴射孔１４の部位に加圧空気を導
入する構成としたものである。図６において、空気ポン
プ２０で加圧された空気は噴射弁１０８の噴射孔１４近
傍に圧送され、燃料噴射と同期して噴射される。
【００２９】第３の実施形態によれば、これにより空気
と燃料との衝突による噴霧の微粒化、加圧空気の吹き飛
ばし効果による吸気弁傘部１５付近の付着燃料の低減が
図れ、更に安定した層状燃焼の実現が可能となる。
と燃料との衝突による噴霧の微粒化、加圧空気の吹き飛
ばし効果による吸気弁傘部１５付近の付着燃料の低減が
図れ、更に安定した層状燃焼の実現が可能となる。
【図１】本発明の燃料供給方式の第１の実施形態を示す
システム構成図である。
システム構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態における噴射燃料と混
合気の挙動を示す側面断面図であり、（ａ）は吸気行
程、（ｂ）は吸気行程から圧縮行程にかけて、（ｃ）は
圧縮行程を各々示す。
合気の挙動を示す側面断面図であり、（ａ）は吸気行
程、（ｂ）は吸気行程から圧縮行程にかけて、（ｃ）は
圧縮行程を各々示す。
【図３】従来の実施形態の噴射燃料の飛翔状態と本発明
の第１の実施形態の噴射燃料の飛翔状態を示す側面断面
図および矢視図であり、（ａ）は従来の実施形態の側面
断面図、（ｂ）は（ａ）中のＡ矢視図を各々示す。
の第１の実施形態の噴射燃料の飛翔状態を示す側面断面
図および矢視図であり、（ａ）は従来の実施形態の側面
断面図、（ｂ）は（ａ）中のＡ矢視図を各々示す。
【図４】本発明の第２の実施形態における燃料と混合気
の挙動を示す側面断面図であり、（ａ）は吸気行程、
（ｂ）は吸気行程から圧縮行程にかけて、（ｃ）は圧縮
行程を各々示す。
の挙動を示す側面断面図であり、（ａ）は吸気行程、
（ｂ）は吸気行程から圧縮行程にかけて、（ｃ）は圧縮
行程を各々示す。
【図５】図４で用いられるピストン１１１の斜視図であ
り、（ａ）又は（ｂ）に示された形状のものが用いられ
る。
り、（ａ）又は（ｂ）に示された形状のものが用いられ
る。
【図６】本発明の第３の実施形態における燃料と混合気
の挙動を示す側面断面図であり、吸気行程における状況
を示す。
の挙動を示す側面断面図であり、吸気行程における状況
を示す。
【図７】従来技術におけるエンジンの噴射燃料と混合気
の挙動を示す横断面図を示す。
の挙動を示す横断面図を示す。
１２ 縦渦 １３ 開弁隙間 １４ 噴射孔 １６ 排気弁裏面 １７ 混合気 １０２ 点火プラグ １０３ 吸気ポート １０５ 燃焼室 １０６ 吸気弁 １０７ 排気弁 １０８ 燃料噴射弁 １０９ スパークギャップ部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｍ 61/18 ３２０ Ｆ０２Ｍ 61/18 ３２０Ｚ
Claims (2)
- 【請求項１】 内燃機関の吸気ポートに配設された燃料
噴射弁を備え、内燃機関の運転状態に応じて前記燃料噴
射弁から加圧燃料を噴射する内燃機関の燃料供給装置に
おいて、燃焼空燃比Ａ／Ｆ（空気と燃料の比率）を理論
空燃比（混合気中の酸素が全て消費される空燃比）より
も薄い空燃比になるように噴射量を設定し、また、前記
燃料噴射弁の噴射孔からの噴射燃料が、吸気行程時の吸
気弁開弁時に前記吸気弁の開弁隙間を通過して排気弁の
排気弁裏面に衝突するように前記噴射孔の位置と噴射方
向を設定し、内燃機関の吸気行程中に燃焼室内に縦渦を
形成して、前記排気弁の排気弁裏面に衝突して蒸発気化
した混合気が前記縦渦によって点火時期に合わせて点火
プラグのスパークギャップ部に誘導されるようにしたこ
とを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。 - 【請求項２】 請求項１において、前記縦渦の縦渦比
（エンジン１回転における前記燃焼室内の前記縦渦の回
転数）が１．５〜２．３であることを特徴とする内燃機
関の燃料供給装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8200258A JPH1047065A (ja) | 1996-07-30 | 1996-07-30 | 内燃機関の燃料供給装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8200258A JPH1047065A (ja) | 1996-07-30 | 1996-07-30 | 内燃機関の燃料供給装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1047065A true JPH1047065A (ja) | 1998-02-17 |
Family
ID=16421379
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8200258A Withdrawn JPH1047065A (ja) | 1996-07-30 | 1996-07-30 | 内燃機関の燃料供給装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1047065A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100588542B1 (ko) * | 2003-12-30 | 2006-06-14 | 현대자동차주식회사 | 직접 분사식 엔진 |
-
1996
- 1996-07-30 JP JP8200258A patent/JPH1047065A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100588542B1 (ko) * | 2003-12-30 | 2006-06-14 | 현대자동차주식회사 | 직접 분사식 엔진 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20031007 |