JPH1054246A - 筒内噴射型エンジン - Google Patents
筒内噴射型エンジンInfo
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- JPH1054246A JPH1054246A JP8212784A JP21278496A JPH1054246A JP H1054246 A JPH1054246 A JP H1054246A JP 8212784 A JP8212784 A JP 8212784A JP 21278496 A JP21278496 A JP 21278496A JP H1054246 A JPH1054246 A JP H1054246A
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- JP
- Japan
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- injection
- injector
- combustion chamber
- compression stroke
- cylinder
- Prior art date
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F3/00—Pistons
- F02F3/26—Pistons having combustion chamber in piston head
-
- 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
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 火花点火式の筒内噴射型エンジンにおいて、
インジェクタからの噴霧が燃焼室の壁面に付着すること
を防止しつつ、着火安定性を確保して効果的に成層燃焼
を行わせることができるようにする。 【解決手段】 燃焼室５の略周縁部に配置したインジェ
クタ１５の先端部からこれに対向する燃焼室端までの距
離Ｌを、圧縮行程後期噴射における噴射開始から点火時
期までの間の噴霧到達距離ｌ１よりも大きく設定すると
ともに、インジェクタ１５からの噴霧エリア内に点火ギ
ャップ１６ａを介在させて、インジェクタ先端部から点
火ギャップ１６ａまでの距離ｌ２を上記噴霧到達距離ｌ
１よりも小さく設定することにより、インジェクタ１５
からの噴霧が点火時期に燃焼室壁面まで達しておらず、
かつ、点火ギャップ１６ａまわりに存在している状態が
得られるようにする。
インジェクタからの噴霧が燃焼室の壁面に付着すること
を防止しつつ、着火安定性を確保して効果的に成層燃焼
を行わせることができるようにする。 【解決手段】 燃焼室５の略周縁部に配置したインジェ
クタ１５の先端部からこれに対向する燃焼室端までの距
離Ｌを、圧縮行程後期噴射における噴射開始から点火時
期までの間の噴霧到達距離ｌ１よりも大きく設定すると
ともに、インジェクタ１５からの噴霧エリア内に点火ギ
ャップ１６ａを介在させて、インジェクタ先端部から点
火ギャップ１６ａまでの距離ｌ２を上記噴霧到達距離ｌ
１よりも小さく設定することにより、インジェクタ１５
からの噴霧が点火時期に燃焼室壁面まで達しておらず、
かつ、点火ギャップ１６ａまわりに存在している状態が
得られるようにする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、インジェクタの先
端部を燃焼室内に配置し、少なくとも低負荷低回転域で
圧縮行程後期に噴射を行うようにした火花点火式の筒内
噴射型エンジンに関するものである。
端部を燃焼室内に配置し、少なくとも低負荷低回転域で
圧縮行程後期に噴射を行うようにした火花点火式の筒内
噴射型エンジンに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、例えば特開平６−８１６５１号公
報に示されるように、点火プラグを備えるとともに、燃
料を燃焼室内に直接噴射供給するインジェクタを備え、
成層燃焼による燃費改善を図るようにした火花点火式の
筒内噴射型エンジンは知られている。この種のエンジン
では、少なくとも低負荷低回転域で、圧縮行程後期に上
記インジェクタから燃焼室内に燃料を噴射することによ
り、燃料の拡散を抑えて成層化が図られるが、この場
合、燃料の拡散を抑えつつも微粒化を促進し、かつ、点
火プラグ付近に着火可能な適度の空燃比の混合気が偏在
する状態を確保することが要求される。
報に示されるように、点火プラグを備えるとともに、燃
料を燃焼室内に直接噴射供給するインジェクタを備え、
成層燃焼による燃費改善を図るようにした火花点火式の
筒内噴射型エンジンは知られている。この種のエンジン
では、少なくとも低負荷低回転域で、圧縮行程後期に上
記インジェクタから燃焼室内に燃料を噴射することによ
り、燃料の拡散を抑えて成層化が図られるが、この場
合、燃料の拡散を抑えつつも微粒化を促進し、かつ、点
火プラグ付近に着火可能な適度の空燃比の混合気が偏在
する状態を確保することが要求される。
【０００３】このため、上記公報に示される筒内噴射型
エンジンでは、ピストンの上面に、凹状の曲面とこれに
連なる隆起部とを設ける一方、ピストンの上方のシリン
ダヘッドに、ピストンが上死点付近に達したときに上記
凹状の曲面に向けて燃料を噴射するようにインジェクタ
を配置するとともに、上記隆起部に対向する位置に点火
プラグを配置することにより、上記インジェクタから噴
射された燃料がピストンの凹状の曲面に衝突し、衝突後
に飛散した燃料が空気と混合して点火プラグ付近に漂う
ようにしている。
エンジンでは、ピストンの上面に、凹状の曲面とこれに
連なる隆起部とを設ける一方、ピストンの上方のシリン
ダヘッドに、ピストンが上死点付近に達したときに上記
凹状の曲面に向けて燃料を噴射するようにインジェクタ
を配置するとともに、上記隆起部に対向する位置に点火
プラグを配置することにより、上記インジェクタから噴
射された燃料がピストンの凹状の曲面に衝突し、衝突後
に飛散した燃料が空気と混合して点火プラグ付近に漂う
ようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記のように従来の筒
内噴射型エンジンは、インジェクタから噴射した燃料を
いったん燃焼室壁面（例えばピストン上面）に衝突させ
るようにしているが、このようにすると、燃焼室壁面に
衝突した燃料の一部は飛散せずに壁面に付着した状態で
残り、この燃料が充分に燃焼せずに排出されるため、排
気ガス中のＨＣが増加してエミッションを悪化させると
ともに、燃費改善を妨げるという問題があった。
内噴射型エンジンは、インジェクタから噴射した燃料を
いったん燃焼室壁面（例えばピストン上面）に衝突させ
るようにしているが、このようにすると、燃焼室壁面に
衝突した燃料の一部は飛散せずに壁面に付着した状態で
残り、この燃料が充分に燃焼せずに排出されるため、排
気ガス中のＨＣが増加してエミッションを悪化させると
ともに、燃費改善を妨げるという問題があった。
【０００５】本発明は、上記の事情に鑑み、インジェク
タからの噴霧が燃焼室の壁面に付着することを防止しつ
つ、着火安定性を確保して効果的に成層燃焼を行わせる
ことができ、燃費およびエミッション性能を大幅に向上
することができる筒内噴射型エンジンを提供することを
目的とする。
タからの噴霧が燃焼室の壁面に付着することを防止しつ
つ、着火安定性を確保して効果的に成層燃焼を行わせる
ことができ、燃費およびエミッション性能を大幅に向上
することができる筒内噴射型エンジンを提供することを
目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、燃焼室の略周縁部にインジェクタの先端
部を配置し、少なくとも低負荷低回転域で圧縮行程後期
に噴射を行うようにした火花点火式の筒内噴射型エンジ
ンにおいて、インジェクタ先端部から該先端部が対向す
る燃焼室端までの距離を、圧縮行程後期噴射における噴
射開始から点火時期までの間の噴霧到達距離よりも大き
く設定するとともに、インジェクタからの噴霧エリア内
に点火ギャップが介在するように点火プラグを配置し、
インジェクタ先端部から点火ギャップまでの距離を上記
噴霧到達距離よりも小さく設定したものである。
に、本発明は、燃焼室の略周縁部にインジェクタの先端
部を配置し、少なくとも低負荷低回転域で圧縮行程後期
に噴射を行うようにした火花点火式の筒内噴射型エンジ
ンにおいて、インジェクタ先端部から該先端部が対向す
る燃焼室端までの距離を、圧縮行程後期噴射における噴
射開始から点火時期までの間の噴霧到達距離よりも大き
く設定するとともに、インジェクタからの噴霧エリア内
に点火ギャップが介在するように点火プラグを配置し、
インジェクタ先端部から点火ギャップまでの距離を上記
噴霧到達距離よりも小さく設定したものである。
【０００７】この構成によると、少なくとも低負荷低回
転域で、圧縮行程後期にインジェクタから燃焼室内に燃
料が噴射されることにより、成層燃焼が行われる。この
場合に、上記のように各距離の関係が設定されているこ
とにより、点火時期にはインジェクタからの噴霧が燃焼
室壁面にまで到達しておらず、かつ、点火プラグの点火
ギャップまわりに噴霧が存在する状態が確保される。従
って、燃焼室壁面への噴霧の付着が防止されつつ、着火
安定性が確保されて有効に成層燃焼が行われる。
転域で、圧縮行程後期にインジェクタから燃焼室内に燃
料が噴射されることにより、成層燃焼が行われる。この
場合に、上記のように各距離の関係が設定されているこ
とにより、点火時期にはインジェクタからの噴霧が燃焼
室壁面にまで到達しておらず、かつ、点火プラグの点火
ギャップまわりに噴霧が存在する状態が確保される。従
って、燃焼室壁面への噴霧の付着が防止されつつ、着火
安定性が確保されて有効に成層燃焼が行われる。
【０００８】この発明において、シリンダブロックのシ
リンダボア内にピストンを配置し、シリンダヘッドのピ
ストン上面に対向する部分に、シリンダボアとの合わせ
面より上方へ凹陥した燃焼室天井部を形成し、この燃焼
室天井部において排気ポートの開口部が配置される排気
ポート側部分を傾斜面とするとともに吸気ポートの開口
部が配置される吸気ポート側部分を上記合わせ面と略平
行で上記傾斜面の上端に連なる面とすることにより、こ
の燃焼室天井部とピストン上面との間に形成される燃焼
室を断面略台形とし、上記燃焼室天井部の吸気ポート側
部分の周縁部に、インジェクタを、噴射方向が斜め下方
を向くように配置しておくことが好ましい。
リンダボア内にピストンを配置し、シリンダヘッドのピ
ストン上面に対向する部分に、シリンダボアとの合わせ
面より上方へ凹陥した燃焼室天井部を形成し、この燃焼
室天井部において排気ポートの開口部が配置される排気
ポート側部分を傾斜面とするとともに吸気ポートの開口
部が配置される吸気ポート側部分を上記合わせ面と略平
行で上記傾斜面の上端に連なる面とすることにより、こ
の燃焼室天井部とピストン上面との間に形成される燃焼
室を断面略台形とし、上記燃焼室天井部の吸気ポート側
部分の周縁部に、インジェクタを、噴射方向が斜め下方
を向くように配置しておくことが好ましい。
【０００９】このようにすると、圧縮行程後期噴射が行
われる場合に、インジェクタからの噴霧が点火時期まで
に燃焼室壁面に付着することを避けるような設定を行う
ことが、構造的に容易に可能となる。
われる場合に、インジェクタからの噴霧が点火時期まで
に燃焼室壁面に付着することを避けるような設定を行う
ことが、構造的に容易に可能となる。
【００１０】さらに、シリンダボア内に配置したピスト
ンの上面に、インジェクタの噴射方向前方側ほど次第に
凹陥し、かつ、該噴射方向と直交する方向の幅が圧縮行
程後期噴射におけるインジェクタの噴射幅よりも大きい
リセスを設け、インジェクタ先端部から該リセスの端部
までの距離を圧縮行程後期噴射における噴射開始から点
火時期までの間の噴霧到達距離よりも大きくしておけ
ば、圧縮行程後期噴射による成層燃焼が良好に行われる
とともに、ピストン上面への噴霧の付着が確実に防止さ
れる。
ンの上面に、インジェクタの噴射方向前方側ほど次第に
凹陥し、かつ、該噴射方向と直交する方向の幅が圧縮行
程後期噴射におけるインジェクタの噴射幅よりも大きい
リセスを設け、インジェクタ先端部から該リセスの端部
までの距離を圧縮行程後期噴射における噴射開始から点
火時期までの間の噴霧到達距離よりも大きくしておけ
ば、圧縮行程後期噴射による成層燃焼が良好に行われる
とともに、ピストン上面への噴霧の付着が確実に防止さ
れる。
【００１１】上記インジェクタは、圧縮行程後期噴射に
おける噴霧角が３０°以下の狭角インジェクタからなる
ものが好ましく、このようにすると圧縮行程後期噴射時
に噴霧の拡散が抑制されて効果的に成層化が行われる。
おける噴霧角が３０°以下の狭角インジェクタからなる
ものが好ましく、このようにすると圧縮行程後期噴射時
に噴霧の拡散が抑制されて効果的に成層化が行われる。
【００１２】さらに上記インジェクタを、圧縮行程後期
噴射が行われる低負荷低回転域で噴霧角が３０°以下の
狭角となり、高負荷域および高回転域で噴霧角が広がる
ように構成しておけば、低負荷低回転域で成層燃焼を行
わせる一方、高負荷域や高回転域では燃料を拡散させて
均一燃焼を行わせるのに有利となる。
噴射が行われる低負荷低回転域で噴霧角が３０°以下の
狭角となり、高負荷域および高回転域で噴霧角が広がる
ように構成しておけば、低負荷低回転域で成層燃焼を行
わせる一方、高負荷域や高回転域では燃料を拡散させて
均一燃焼を行わせるのに有利となる。
【００１３】とくに、上記インジェクタとして雰囲気圧
が高くなるにつれて噴霧角が狭くなる高圧スワールイン
ジェクタを設けるとともに、低負荷低回転域で圧縮行程
後期噴射、高負荷域および高回転域で吸気行程噴射を行
うように運転状態に応じてインジェクタの噴射時期を設
定しておけば、低負荷低回転域での成層燃焼および高負
荷域や高回転域での均一燃焼が効果的に行われ、かつ、
高圧スワールインジェクタによって燃料の微粒化が促進
され、成層燃焼時における着火性、燃焼性が高められ
る。
が高くなるにつれて噴霧角が狭くなる高圧スワールイン
ジェクタを設けるとともに、低負荷低回転域で圧縮行程
後期噴射、高負荷域および高回転域で吸気行程噴射を行
うように運転状態に応じてインジェクタの噴射時期を設
定しておけば、低負荷低回転域での成層燃焼および高負
荷域や高回転域での均一燃焼が効果的に行われ、かつ、
高圧スワールインジェクタによって燃料の微粒化が促進
され、成層燃焼時における着火性、燃焼性が高められ
る。
【００１４】また、この発明において、燃焼室内のガス
流動を調節するガス流動調節手段を設け、圧縮行程後期
噴射が行われる運転領域で上記ガス流動調節手段により
燃焼室内のガス流動を強化するように構成しておくこと
が好ましい。このようにすると、成層燃焼時に、上記ガ
ス流動によって燃料の微粒化、空気とのミキシング等が
良好に行われる。
流動を調節するガス流動調節手段を設け、圧縮行程後期
噴射が行われる運転領域で上記ガス流動調節手段により
燃焼室内のガス流動を強化するように構成しておくこと
が好ましい。このようにすると、成層燃焼時に、上記ガ
ス流動によって燃料の微粒化、空気とのミキシング等が
良好に行われる。
【００１５】さらに、ガス流動調節手段がスワール生成
手段を含み、圧縮行程後期噴射が行われる運転領域の中
では低負荷側より高負荷側の方がスワール比が大きく、
かつ低回転側より高回転側の方がスワール比が小さくな
るようにスワール生成手段を作動させる構成としておけ
ば、圧縮行程後期噴射が行われる運転領域の中で燃料噴
射量が多くなる高負荷側ではミキシング等が良好に行わ
れる一方、低負荷側や高回転側の領域ではスワールによ
る過拡散や噴霧の曲がりが生じるといった事態が防止さ
れる。
手段を含み、圧縮行程後期噴射が行われる運転領域の中
では低負荷側より高負荷側の方がスワール比が大きく、
かつ低回転側より高回転側の方がスワール比が小さくな
るようにスワール生成手段を作動させる構成としておけ
ば、圧縮行程後期噴射が行われる運転領域の中で燃料噴
射量が多くなる高負荷側ではミキシング等が良好に行わ
れる一方、低負荷側や高回転側の領域ではスワールによ
る過拡散や噴霧の曲がりが生じるといった事態が防止さ
れる。
【００１６】上記ガス流動調節手段は、例えばスワール
生成用の第１吸気ポートと、タンブル生成用の第２吸気
ポートと、該第２吸気ポートに設けられて該吸気ポート
を開閉するスワール調節弁とを有している。このように
すれば、スワールが抑制される領域ではタンブルにより
ガス流動性が得られる。
生成用の第１吸気ポートと、タンブル生成用の第２吸気
ポートと、該第２吸気ポートに設けられて該吸気ポート
を開閉するスワール調節弁とを有している。このように
すれば、スワールが抑制される領域ではタンブルにより
ガス流動性が得られる。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。図１は本発明の一実施形態による筒内噴
射型エンジンの断面図、図２は断面の概略図、図３は平
面視の概略図である。これらの図において、１はシリン
ダブロック２上に設置されたシリンダヘッド、３はシリ
ンダブロック２のシリンダボア４内に配置されたピスト
ンであり、ピストン３の上面とシリンダヘッド１の下面
との間に燃焼室５が形成されており、この部分における
シリンダヘッド１の下面側には燃焼室５の天井部を構成
する凹陥部が設けられている。
いて説明する。図１は本発明の一実施形態による筒内噴
射型エンジンの断面図、図２は断面の概略図、図３は平
面視の概略図である。これらの図において、１はシリン
ダブロック２上に設置されたシリンダヘッド、３はシリ
ンダブロック２のシリンダボア４内に配置されたピスト
ンであり、ピストン３の上面とシリンダヘッド１の下面
との間に燃焼室５が形成されており、この部分における
シリンダヘッド１の下面側には燃焼室５の天井部を構成
する凹陥部が設けられている。
【００１８】上記シリンダヘッド１には燃焼室５に開口
する吸気ポートおよび排気ポートが形成され、当実施形
態では気筒毎に２個の吸気ポート６，７と２個の排気ポ
ート８，９とが形成されている。各吸気ポート６，７に
はそれぞれ吸気弁１０が装備され、各排気ポート８，９
にはそれぞれ排気弁１１が装備されており、吸気弁用カ
ムシャフト１２および排気弁用カムシャフト１３の各カ
ムにより吸気弁１０および排気弁１１が駆動されるよう
になっている。
する吸気ポートおよび排気ポートが形成され、当実施形
態では気筒毎に２個の吸気ポート６，７と２個の排気ポ
ート８，９とが形成されている。各吸気ポート６，７に
はそれぞれ吸気弁１０が装備され、各排気ポート８，９
にはそれぞれ排気弁１１が装備されており、吸気弁用カ
ムシャフト１２および排気弁用カムシャフト１３の各カ
ムにより吸気弁１０および排気弁１１が駆動されるよう
になっている。
【００１９】さらに、燃焼室５内に直接燃料を噴射する
インジェクタ１５と、点火プラグ１６とがシリンダヘッ
ド１に取り付けられており、上記インジェクタ１５の先
端部は燃焼室５の略周縁部に配置され、点火プラグ１６
の先端は燃焼室５の天井部の略中央に配置されている。
インジェクタ１５と、点火プラグ１６とがシリンダヘッ
ド１に取り付けられており、上記インジェクタ１５の先
端部は燃焼室５の略周縁部に配置され、点火プラグ１６
の先端は燃焼室５の天井部の略中央に配置されている。
【００２０】これらの構造をより具体的に説明すると、
上記両吸気ポート６，７はカム軸方向に並んだ状態で燃
焼室５の天井部の片半部側に開口し、上記両排気ポート
８，９はカム軸方向に並んだ状態で燃焼室５の天井部の
他半部側に開口するが、燃焼室５の天井部は、略中央の
頂部から排気ポート側が次第にシリンダヘッド下端面
（シリンダブロック２との合わせ面）に近づくような所
定角度の傾斜面とされる一方、吸気ポート側が略水平面
（シリンダヘッド１とシリンダブロック２との合わせ面
と略平行な面）とされ、この吸気ポート側の面の周辺と
シリンダヘッド下端面との間に縦壁部１８が設けられて
おり、カムシャフト１２，１３と直交する方向の断面で
見た燃焼室形状は略台形となっている（図１，図２参
照）。
上記両吸気ポート６，７はカム軸方向に並んだ状態で燃
焼室５の天井部の片半部側に開口し、上記両排気ポート
８，９はカム軸方向に並んだ状態で燃焼室５の天井部の
他半部側に開口するが、燃焼室５の天井部は、略中央の
頂部から排気ポート側が次第にシリンダヘッド下端面
（シリンダブロック２との合わせ面）に近づくような所
定角度の傾斜面とされる一方、吸気ポート側が略水平面
（シリンダヘッド１とシリンダブロック２との合わせ面
と略平行な面）とされ、この吸気ポート側の面の周辺と
シリンダヘッド下端面との間に縦壁部１８が設けられて
おり、カムシャフト１２，１３と直交する方向の断面で
見た燃焼室形状は略台形となっている（図１，図２参
照）。
【００２１】上記両吸気ポート６，７のうちの第１吸気
ポート６はスワール生成用のポート、第２吸気ポート７
はタンブル生成用のポートであって、両吸気ポート６，
７は上流側が斜め上方に延びてシリンダヘッド１の一側
壁上部に達し、かつ、スロート部より上流で第２吸気ポ
ート７は第１吸気ポート６よりも上方にずれている。こ
の両ポート６，７には、これらに対応する吸気通路２
１，２２を備えた吸気マニホールド２０が接続されてい
る。また、上記第２吸気ポート７もしくはこれに連なる
吸気通路２２に、この吸気ポート７を開閉するスワール
調節弁２３が設けられている。そして、上記スワール調
節弁２３が閉じられたときには第１吸気ポート６からの
吸気によって燃焼室５内にスワール（横渦）が生成さ
れ、スワール調節弁２３が開かれるとその開度が大きく
なるにつれて上記スワールが弱められるとともに第２吸
気ポート７からの吸気によってタンブル（縦渦）が生成
されるようになっている。
ポート６はスワール生成用のポート、第２吸気ポート７
はタンブル生成用のポートであって、両吸気ポート６，
７は上流側が斜め上方に延びてシリンダヘッド１の一側
壁上部に達し、かつ、スロート部より上流で第２吸気ポ
ート７は第１吸気ポート６よりも上方にずれている。こ
の両ポート６，７には、これらに対応する吸気通路２
１，２２を備えた吸気マニホールド２０が接続されてい
る。また、上記第２吸気ポート７もしくはこれに連なる
吸気通路２２に、この吸気ポート７を開閉するスワール
調節弁２３が設けられている。そして、上記スワール調
節弁２３が閉じられたときには第１吸気ポート６からの
吸気によって燃焼室５内にスワール（横渦）が生成さ
れ、スワール調節弁２３が開かれるとその開度が大きく
なるにつれて上記スワールが弱められるとともに第２吸
気ポート７からの吸気によってタンブル（縦渦）が生成
されるようになっている。
【００２２】また、上記インジェクタ１５は、燃焼室５
の一側方において吸気ポート６，７が配設された部分の
下方でシリンダヘッド１に取り付けられ、インジェクタ
１５先端部が上記縦壁部１８から燃焼室５内に臨んでい
る。
の一側方において吸気ポート６，７が配設された部分の
下方でシリンダヘッド１に取り付けられ、インジェクタ
１５先端部が上記縦壁部１８から燃焼室５内に臨んでい
る。
【００２３】上記インジェクタ１５は、少なくとも圧縮
行程後期噴射が行われるときに噴霧角が３０°以下とな
るような狭角インジェクタからなる。当実施形態では、
噴霧にスワールを生じさせるような噴射口形状となって
いる高圧スワールインジェクタを用いており、この高圧
スワールインジェクタによると、雰囲気圧が高くなるに
つれて噴霧角が狭くなる傾向があって、燃焼室５内の圧
力が高くなる圧縮行程後期に噴射が行われるときには噴
霧角が３０°以下の狭角となり（図４参照）、燃焼室５
内の圧力が低い吸気行程で噴射が行われるときには圧縮
行程後期噴射と比べて噴霧角が広くなる（図５参照）よ
うになっている。なお、２５はインジェクタ１５からの
噴霧である。
行程後期噴射が行われるときに噴霧角が３０°以下とな
るような狭角インジェクタからなる。当実施形態では、
噴霧にスワールを生じさせるような噴射口形状となって
いる高圧スワールインジェクタを用いており、この高圧
スワールインジェクタによると、雰囲気圧が高くなるに
つれて噴霧角が狭くなる傾向があって、燃焼室５内の圧
力が高くなる圧縮行程後期に噴射が行われるときには噴
霧角が３０°以下の狭角となり（図４参照）、燃焼室５
内の圧力が低い吸気行程で噴射が行われるときには圧縮
行程後期噴射と比べて噴霧角が広くなる（図５参照）よ
うになっている。なお、２５はインジェクタ１５からの
噴霧である。
【００２４】図１および図２に示すように、上記インジ
ェクタ１５からの噴射方向は斜め下方を向くように設定
されている。つまり、シリンダヘッド１とシリンダブロ
ック２との合わせ面に対し傾斜して、インジェクタ配置
部分に対向する燃焼室周縁付近のピストン３上面側に向
かう方向に燃料を噴射するように、インジェクタ１５が
配置されている。
ェクタ１５からの噴射方向は斜め下方を向くように設定
されている。つまり、シリンダヘッド１とシリンダブロ
ック２との合わせ面に対し傾斜して、インジェクタ配置
部分に対向する燃焼室周縁付近のピストン３上面側に向
かう方向に燃料を噴射するように、インジェクタ１５が
配置されている。
【００２５】また、図１〜図３に示すように、上記ピス
トン３の上面は、基本的には全体が平面状に形成され、
その略中央部からインジェクタ１５に対向する側（排気
側）の燃焼室周縁部付近にまで亘ってリセス２６が形成
されている。このリセス２６はインジェクタ１５からの
噴射方向の前方側ほど次第に凹陥し、かつ、該噴射方向
と直交する方向の幅が圧縮行程後期噴射におけるインジ
ェクタ１５の噴射幅よりも大きくなっており、インジェ
クタ１５からの噴霧２５の広がりに見合うように噴射方
向前方側で幅が広くなっている。なお、上記リセス２６
が設けられることにより燃焼室容積が増大して圧縮比が
低下する傾向が生じるが、これを是正して圧縮比を確保
するため、ピストン３上面の吸気側の部分には上方に突
出する突出部２７が設けられている。
トン３の上面は、基本的には全体が平面状に形成され、
その略中央部からインジェクタ１５に対向する側（排気
側）の燃焼室周縁部付近にまで亘ってリセス２６が形成
されている。このリセス２６はインジェクタ１５からの
噴射方向の前方側ほど次第に凹陥し、かつ、該噴射方向
と直交する方向の幅が圧縮行程後期噴射におけるインジ
ェクタ１５の噴射幅よりも大きくなっており、インジェ
クタ１５からの噴霧２５の広がりに見合うように噴射方
向前方側で幅が広くなっている。なお、上記リセス２６
が設けられることにより燃焼室容積が増大して圧縮比が
低下する傾向が生じるが、これを是正して圧縮比を確保
するため、ピストン３上面の吸気側の部分には上方に突
出する突出部２７が設けられている。
【００２６】上記インジェクタ１５の先端部から該先端
部が対向する燃焼室端までの距離は、圧縮行程後期噴射
における噴射開始から点火時期までの間の噴霧到達距離
よりも大きく設定されている。また、上記点火プラグ１
６は、その先端の点火ギャップ１６ａがインジェクタ１
５からの噴霧エリア内に介在するように配置されてお
り、インジェクタ１５の先端部から点火ギャップ１６ａ
までの距離は上記噴霧到達距離よりも小さく設定されて
いる。
部が対向する燃焼室端までの距離は、圧縮行程後期噴射
における噴射開始から点火時期までの間の噴霧到達距離
よりも大きく設定されている。また、上記点火プラグ１
６は、その先端の点火ギャップ１６ａがインジェクタ１
５からの噴霧エリア内に介在するように配置されてお
り、インジェクタ１５の先端部から点火ギャップ１６ａ
までの距離は上記噴霧到達距離よりも小さく設定されて
いる。
【００２７】このような設定を当実施形態について具体
的に説明すると、圧縮行程後期において上記ピストン３
が上死点付近にあるときに、ピストン３上面のリセス２
６の終端部が上記インジェクタ１５の先端部に対向する
燃焼室端に相当するので、このときのインジェクタ１５
の先端部からリセス２６の終端（燃焼室端）までの距離
をＬとし、また、少なくとも低負荷低回転域での圧縮行
程後期噴射における噴射開始から点火時期までの間の噴
霧到達距離をｌ１とし、インジェクタ先端部から点火プ
ラグ１６の点火ギャップ１６ａまでの距離をｌ２とする
と、Ｌ＞ｌ１＞ｌ２となるように、インジェクタ１５、
点火プラグ１６およびリセス２６等の位置関係や噴射開
始時期および点火時期の関係等が設定されている。
的に説明すると、圧縮行程後期において上記ピストン３
が上死点付近にあるときに、ピストン３上面のリセス２
６の終端部が上記インジェクタ１５の先端部に対向する
燃焼室端に相当するので、このときのインジェクタ１５
の先端部からリセス２６の終端（燃焼室端）までの距離
をＬとし、また、少なくとも低負荷低回転域での圧縮行
程後期噴射における噴射開始から点火時期までの間の噴
霧到達距離をｌ１とし、インジェクタ先端部から点火プ
ラグ１６の点火ギャップ１６ａまでの距離をｌ２とする
と、Ｌ＞ｌ１＞ｌ２となるように、インジェクタ１５、
点火プラグ１６およびリセス２６等の位置関係や噴射開
始時期および点火時期の関係等が設定されている。
【００２８】インジェクタ１５からの噴射時期は運転状
態に応じて図６のように制御される。すなわち、この図
の中でハッチングを付した領域Ａは圧縮行程後期噴射が
行われる領域、それ以外の領域Ｂは吸気行程噴射が行わ
れる領域であり、この図のように、所定負荷以下の低・
中負荷で、かつ所定エンジン回転数以下の低・中回転の
運転領域Ａでは、圧縮行程後期に燃料噴射が行われる。
また、この領域Ａのうちでも燃料噴射量が少ない低負荷
域Ａ１（同図中に破線で示す負荷以下の領域）では、圧
縮行程後期に１回だけ燃料噴射が行われるが、燃料噴射
量がある程度多くなる中負荷域Ａ２（同図中に破線で示
す負荷よりも高負荷側の領域）では、燃料噴射が圧縮行
程中に２回が行われる。一方、所定負荷よりも高負荷の
領域や、所定回転より高回転の領域では、吸気行程中に
燃料噴射が行われるようになっている。
態に応じて図６のように制御される。すなわち、この図
の中でハッチングを付した領域Ａは圧縮行程後期噴射が
行われる領域、それ以外の領域Ｂは吸気行程噴射が行わ
れる領域であり、この図のように、所定負荷以下の低・
中負荷で、かつ所定エンジン回転数以下の低・中回転の
運転領域Ａでは、圧縮行程後期に燃料噴射が行われる。
また、この領域Ａのうちでも燃料噴射量が少ない低負荷
域Ａ１（同図中に破線で示す負荷以下の領域）では、圧
縮行程後期に１回だけ燃料噴射が行われるが、燃料噴射
量がある程度多くなる中負荷域Ａ２（同図中に破線で示
す負荷よりも高負荷側の領域）では、燃料噴射が圧縮行
程中に２回が行われる。一方、所定負荷よりも高負荷の
領域や、所定回転より高回転の領域では、吸気行程中に
燃料噴射が行われるようになっている。
【００２９】また、圧縮行程噴射が行われる運転領域の
中で、運転状態に応じてスワールの制御が図７，図８に
示すように行われる。すなわち、エンジン負荷に応じた
スワール制御としては、図７に示すように、低負荷側で
はスワール調節弁２３の開度がある程度大きくされるこ
とでスワール比が小さくされ、圧縮行程噴射が行われる
運転領域内における高負荷側ほど、スワール調節弁２３
の開度が小さくされることでスワール比が増大されるよ
うになっている。また、エンジン回転数に応じたスワー
ル制御としては、図８に示すように、低回転側ではスワ
ール調節弁２３の開度が小さくされることでスワール比
が大きくされ、圧縮行程噴射が行われる運転領域内にお
ける高回転側ほど、スワール調節弁２３の開度が大きく
されることでスワール比が減少されるようになってい
る。
中で、運転状態に応じてスワールの制御が図７，図８に
示すように行われる。すなわち、エンジン負荷に応じた
スワール制御としては、図７に示すように、低負荷側で
はスワール調節弁２３の開度がある程度大きくされるこ
とでスワール比が小さくされ、圧縮行程噴射が行われる
運転領域内における高負荷側ほど、スワール調節弁２３
の開度が小さくされることでスワール比が増大されるよ
うになっている。また、エンジン回転数に応じたスワー
ル制御としては、図８に示すように、低回転側ではスワ
ール調節弁２３の開度が小さくされることでスワール比
が大きくされ、圧縮行程噴射が行われる運転領域内にお
ける高回転側ほど、スワール調節弁２３の開度が大きく
されることでスワール比が減少されるようになってい
る。
【００３０】なお、この他に図外のスロットル弁の開度
も運転状態に応じて調節されるが、当実施形態の装置で
は、低負荷時に吸入空気量が多くて燃料が少ない高リー
ン状態でも成層化により燃焼性が確保されるので、基本
的には全運転領域でスロットル弁が全開とされ、始動時
や暖機運転中で排気温度が低い場合等の限られた運転状
態でのみ、排気浄化用触媒の暖機促進等のため、スロッ
トル弁が閉じられる。
も運転状態に応じて調節されるが、当実施形態の装置で
は、低負荷時に吸入空気量が多くて燃料が少ない高リー
ン状態でも成層化により燃焼性が確保されるので、基本
的には全運転領域でスロットル弁が全開とされ、始動時
や暖機運転中で排気温度が低い場合等の限られた運転状
態でのみ、排気浄化用触媒の暖機促進等のため、スロッ
トル弁が閉じられる。
【００３１】以上のような当実施形態の装置による作用
を、次に説明する。
を、次に説明する。
【００３２】低負荷低回転側の運転領域では、圧縮行程
後期に上記インジェクタ１５から燃焼室５内に燃料が噴
射され、成層燃焼が行われる。この場合、インジェクタ
１５の先端部からこれに対向する燃焼室端までの距離Ｌ
が、噴射開始から点火時期までの間の噴霧到達距離ｌ１
よりも大きくなっているために、点火時期までに噴霧２
５がインジェクタ先端に対向する燃焼室端の壁面に付着
することが避けられる。また、点火プラグ１６の先端の
点火ギャップ１６ａが噴霧エリアに介在し、インジェク
タ先端部から点火ギャップ１６ａまでの距離ｌ２よりも
上記噴霧到達距離ｌ１の方が大きいため、点火時期に点
火ギャップ１６ａまわりに噴霧２５が存在する状態が確
保される。
後期に上記インジェクタ１５から燃焼室５内に燃料が噴
射され、成層燃焼が行われる。この場合、インジェクタ
１５の先端部からこれに対向する燃焼室端までの距離Ｌ
が、噴射開始から点火時期までの間の噴霧到達距離ｌ１
よりも大きくなっているために、点火時期までに噴霧２
５がインジェクタ先端に対向する燃焼室端の壁面に付着
することが避けられる。また、点火プラグ１６の先端の
点火ギャップ１６ａが噴霧エリアに介在し、インジェク
タ先端部から点火ギャップ１６ａまでの距離ｌ２よりも
上記噴霧到達距離ｌ１の方が大きいため、点火時期に点
火ギャップ１６ａまわりに噴霧２５が存在する状態が確
保される。
【００３３】このため、着火安定性が確保されて有効に
成層燃焼が行われ、しかも、燃焼室壁面への燃料付着が
抑制されることでＨＣ排出量が低減され、燃費およびエ
ミッション性能が向上される。
成層燃焼が行われ、しかも、燃焼室壁面への燃料付着が
抑制されることでＨＣ排出量が低減され、燃費およびエ
ミッション性能が向上される。
【００３４】この場合、インジェクタ１５および燃焼室
５の構造等が、上記設定と相まって、成層燃焼時の着火
安定性の確保と燃焼室壁面への燃料付着の防止とを達成
できるようになっている。
５の構造等が、上記設定と相まって、成層燃焼時の着火
安定性の確保と燃焼室壁面への燃料付着の防止とを達成
できるようになっている。
【００３５】すなわち、上記インジェクタ１５は高圧ス
ワールインジェクタからなり、この高圧スワールインジ
ェクタは、燃料噴霧に旋回渦を与えることで微粒化を促
進して着火性を向上するとともに、雰囲気圧が高くなる
圧縮行程後期噴射においては噴霧角が３０°以下に狭く
なる（図４参照）ため、噴霧２５の拡散による燃焼室壁
面への付着を防止し、かつ点火ギャップ１６ａ付近の噴
霧２５の濃度を安定させ、着火安定性を高めることがで
きる。
ワールインジェクタからなり、この高圧スワールインジ
ェクタは、燃料噴霧に旋回渦を与えることで微粒化を促
進して着火性を向上するとともに、雰囲気圧が高くなる
圧縮行程後期噴射においては噴霧角が３０°以下に狭く
なる（図４参照）ため、噴霧２５の拡散による燃焼室壁
面への付着を防止し、かつ点火ギャップ１６ａ付近の噴
霧２５の濃度を安定させ、着火安定性を高めることがで
きる。
【００３６】また、上記燃焼室５は排気ポート側部分が
傾斜面、吸気ポート側部分が略水平面となった断面略台
形とされ、その吸気ポート側部分の周縁部にインジェク
タ１５の先端部が斜め下方に向くように配置されている
ことにより、噴霧２５が点火ギャップ１６ａ付近を通る
ようにしながらも、燃焼室壁面への燃料の付着が防止さ
れる。
傾斜面、吸気ポート側部分が略水平面となった断面略台
形とされ、その吸気ポート側部分の周縁部にインジェク
タ１５の先端部が斜め下方に向くように配置されている
ことにより、噴霧２５が点火ギャップ１６ａ付近を通る
ようにしながらも、燃焼室壁面への燃料の付着が防止さ
れる。
【００３７】つまり、仮に燃焼室を一般的なペントルー
フ形状として、その両側傾斜面に吸気ポート開口部およ
び排気ポート開口部をそれぞれ配置し、中央頂部付近に
点火ギャップを配置するとともに、吸気ポート側の傾斜
面の下端部付近にインジェクタの先端部を位置させると
すれば、噴霧が点火ギャップを通るようにするにはイン
ジェクタから斜め上方に向けて燃料を噴射させるように
する必要があるが、このように吸気ポート側の傾斜面の
下端部付近から斜め上方に向けて燃料を噴射すると、排
気ポート側の傾斜面に噴霧が付着し易くなる。
フ形状として、その両側傾斜面に吸気ポート開口部およ
び排気ポート開口部をそれぞれ配置し、中央頂部付近に
点火ギャップを配置するとともに、吸気ポート側の傾斜
面の下端部付近にインジェクタの先端部を位置させると
すれば、噴霧が点火ギャップを通るようにするにはイン
ジェクタから斜め上方に向けて燃料を噴射させるように
する必要があるが、このように吸気ポート側の傾斜面の
下端部付近から斜め上方に向けて燃料を噴射すると、排
気ポート側の傾斜面に噴霧が付着し易くなる。
【００３８】これに対し、当実施形態のように吸気ポー
ト側部分が略水平面となった断面略台形に燃焼室５を形
成して、その吸気ポート側部分の周縁部にインジェクタ
１５の先端部を配置し、ここから斜め下方に燃料を噴射
するようにしておけば、噴霧２５が点火ギャップ１６ａ
付近を通り、しかも排気ポート側の傾斜面への噴霧２５
の付着が抑制される。
ト側部分が略水平面となった断面略台形に燃焼室５を形
成して、その吸気ポート側部分の周縁部にインジェクタ
１５の先端部を配置し、ここから斜め下方に燃料を噴射
するようにしておけば、噴霧２５が点火ギャップ１６ａ
付近を通り、しかも排気ポート側の傾斜面への噴霧２５
の付着が抑制される。
【００３９】さらに、ピストン３の上面にはリセス２６
が設けられ、このリセス２６がインジェクタ１５からの
噴射方向の前方側ほど次第に凹陥する形状とされ、か
つ、インジェクタ１５の先端部からリセス２６の終端ま
での距離およびリセス２６の幅と圧縮行程後期噴射にお
ける点火時期までの噴霧到達距離および噴霧幅との関係
が上記のように設定されているため、噴霧２５がピスト
ン３の上面に付着することも避けられ、図２に示すよう
に噴霧２５がリセス２６内およびその上方の空間に漂っ
た状態で着火、燃焼が良好に行われる。
が設けられ、このリセス２６がインジェクタ１５からの
噴射方向の前方側ほど次第に凹陥する形状とされ、か
つ、インジェクタ１５の先端部からリセス２６の終端ま
での距離およびリセス２６の幅と圧縮行程後期噴射にお
ける点火時期までの噴霧到達距離および噴霧幅との関係
が上記のように設定されているため、噴霧２５がピスト
ン３の上面に付着することも避けられ、図２に示すよう
に噴霧２５がリセス２６内およびその上方の空間に漂っ
た状態で着火、燃焼が良好に行われる。
【００４０】ところで、成層燃焼が行われる運転領域Ａ
のうち、燃料噴射量が少ない低負荷域Ａ１では、圧縮行
程後期に１回だけ燃料噴射が行われるが、燃料噴射量が
比較的多い中負荷域（領域Ａの中の高負荷側の領域）Ａ
２では、燃料噴射が圧縮行程の前記と後期とに分けて２
回行われ、これによって成層燃焼が良好に行われる。
のうち、燃料噴射量が少ない低負荷域Ａ１では、圧縮行
程後期に１回だけ燃料噴射が行われるが、燃料噴射量が
比較的多い中負荷域（領域Ａの中の高負荷側の領域）Ａ
２では、燃料噴射が圧縮行程の前記と後期とに分けて２
回行われ、これによって成層燃焼が良好に行われる。
【００４１】すなわち、燃料噴射量がある程度多くなる
領域では、前述のＬ＞ｌ１の関係を満足するタイミング
で圧縮行程後期に１回だけ燃料噴射を行うと、比較的多
い噴射燃料を充分に気化させるだけの時間的余裕がない
ため、点火ギャップ付近に気化不足の燃料が多く集まっ
て着火、燃焼性が悪くなり、また、ある程度噴射タイミ
ングを早めて圧縮行程途中で１回だけ燃料噴射を行う
と、燃焼室壁面に噴射燃料が多く付着して燃焼室壁面近
くで混合気がオーバーリッチ状態となるため、燃費およ
びエミッションが悪化する。
領域では、前述のＬ＞ｌ１の関係を満足するタイミング
で圧縮行程後期に１回だけ燃料噴射を行うと、比較的多
い噴射燃料を充分に気化させるだけの時間的余裕がない
ため、点火ギャップ付近に気化不足の燃料が多く集まっ
て着火、燃焼性が悪くなり、また、ある程度噴射タイミ
ングを早めて圧縮行程途中で１回だけ燃料噴射を行う
と、燃焼室壁面に噴射燃料が多く付着して燃焼室壁面近
くで混合気がオーバーリッチ状態となるため、燃費およ
びエミッションが悪化する。
【００４２】これに対し、図９（ａ）に示すように燃料
噴射Ｉａ，Ｉｂが圧縮行程の前記と後期とに分けて２回
行われると、１回目に噴射された燃料はインジェクタ１
５の先端部に対向する側の燃焼室壁面に付着するもの
の、点火時期までには気化されつつある程度まで拡散さ
れて、点火ギャップと燃焼室壁面との間の区域に適度の
空燃比の混合気３１を形成し、また、２回目には低負荷
時と同程度の燃料が前述のＬ＞ｌ１の関係を満足するタ
イミングで噴射されて、点火ギャップ１６ａ回りに適度
の空燃比の混合気３２を形成し、この混合気３２と１回
目に噴射燃料による混合気３１とがつながる状態となる
（図９（ｂ）参照）。このため、着荷性および燃焼性が
良好に保たれ、成層燃焼が良好に行われて燃費、エミッ
ションが向上される。
噴射Ｉａ，Ｉｂが圧縮行程の前記と後期とに分けて２回
行われると、１回目に噴射された燃料はインジェクタ１
５の先端部に対向する側の燃焼室壁面に付着するもの
の、点火時期までには気化されつつある程度まで拡散さ
れて、点火ギャップと燃焼室壁面との間の区域に適度の
空燃比の混合気３１を形成し、また、２回目には低負荷
時と同程度の燃料が前述のＬ＞ｌ１の関係を満足するタ
イミングで噴射されて、点火ギャップ１６ａ回りに適度
の空燃比の混合気３２を形成し、この混合気３２と１回
目に噴射燃料による混合気３１とがつながる状態となる
（図９（ｂ）参照）。このため、着荷性および燃焼性が
良好に保たれ、成層燃焼が良好に行われて燃費、エミッ
ションが向上される。
【００４３】なお、仮に１回目の噴射が吸気行程中に行
われると、その噴射燃料が点火時期までに拡散しすぎ、
燃焼室全体としての空燃比がリーンな状態で成層燃焼が
行われるときにこのように噴射燃料が拡散しすぎると、
その拡散した燃料は著しくオーバーリーンとなって燃焼
に寄与しなくなり、効果的な成層燃焼を行うことができ
ないので、上記のように中負荷域で２回に分けて燃料噴
射を行うときの１回目の噴射は圧縮行程とすることが好
ましい。
われると、その噴射燃料が点火時期までに拡散しすぎ、
燃焼室全体としての空燃比がリーンな状態で成層燃焼が
行われるときにこのように噴射燃料が拡散しすぎると、
その拡散した燃料は著しくオーバーリーンとなって燃焼
に寄与しなくなり、効果的な成層燃焼を行うことができ
ないので、上記のように中負荷域で２回に分けて燃料噴
射を行うときの１回目の噴射は圧縮行程とすることが好
ましい。
【００４４】また、成層燃焼を行うべき運転領域内での
スワールの制御は、前述のように、エンジン負荷および
エンジン回転数に応じて図７，図８に示すように行われ
る。すなわち、エンジン負荷に応じた制御として、燃料
噴射量の少ない低負荷時は、スワール比が小さくされる
ことによりスワールによる噴霧の過拡散や曲がりが抑制
され、負荷が高くなって燃料噴射量が増加するにつれ、
スワール比が大きくされることにより、燃料の微粒化、
ミキシング等が促進される。また、エンジン回転数に応
じた制御として、エンジン回転数が高くなるにつれ、絶
対流速が増加することに見合うようにスワール比が小さ
くされ、スワールによる噴霧の過拡散や曲がりが抑制さ
れる。
スワールの制御は、前述のように、エンジン負荷および
エンジン回転数に応じて図７，図８に示すように行われ
る。すなわち、エンジン負荷に応じた制御として、燃料
噴射量の少ない低負荷時は、スワール比が小さくされる
ことによりスワールによる噴霧の過拡散や曲がりが抑制
され、負荷が高くなって燃料噴射量が増加するにつれ、
スワール比が大きくされることにより、燃料の微粒化、
ミキシング等が促進される。また、エンジン回転数に応
じた制御として、エンジン回転数が高くなるにつれ、絶
対流速が増加することに見合うようにスワール比が小さ
くされ、スワールによる噴霧の過拡散や曲がりが抑制さ
れる。
【００４５】エンジンの全負荷乃至それに近い高負荷の
領域や高回転の領域（図６中の領域Ｂ）では、上記イン
ジェクタ１５からの噴射が吸気行程中に行われることに
より、噴射燃料が燃焼室５全体に拡散されて、出力性能
を高めるべく均一燃焼が行われる。この場合、インジェ
クタ１５に高圧スワールインジェクタを用いれば、雰囲
気圧が低い吸気行程では噴射燃料が比較的広い角度に噴
射されるので、噴射から点火までの時間間隔が長いこと
と相まって、充分に噴霧が拡散され、有効に均一燃焼が
行われる。
領域や高回転の領域（図６中の領域Ｂ）では、上記イン
ジェクタ１５からの噴射が吸気行程中に行われることに
より、噴射燃料が燃焼室５全体に拡散されて、出力性能
を高めるべく均一燃焼が行われる。この場合、インジェ
クタ１５に高圧スワールインジェクタを用いれば、雰囲
気圧が低い吸気行程では噴射燃料が比較的広い角度に噴
射されるので、噴射から点火までの時間間隔が長いこと
と相まって、充分に噴霧が拡散され、有効に均一燃焼が
行われる。
【００４６】なお、本願発明の具体的構造は上記実施形
態に限定されず、種々変更可能である。
態に限定されず、種々変更可能である。
【００４７】例えば、上記のようにスワールの制御が行
われても圧縮行程後期噴射において噴霧がスワールで多
少は曲げられるので、ピストン３の上面に形成するリセ
ス２６´を、図３中に二点鎖線で示すように、スワール
方向に多少傾けて形成しておいてもよい。
われても圧縮行程後期噴射において噴霧がスワールで多
少は曲げられるので、ピストン３の上面に形成するリセ
ス２６´を、図３中に二点鎖線で示すように、スワール
方向に多少傾けて形成しておいてもよい。
【００４８】また、図１０に示すように、ピストン３の
上面において突出部２７とリセス２６との間の部分に、
点火プラグ１６方向に突出する棚部２８を設け、圧縮行
程後期にインジェクタ１５から噴射された燃料の一部が
上記棚部２８に当接して矢印のように点火プラグ１６方
向に導かれるようにしてもい。このようにすると、燃焼
室５内への点火プラグ１６先端の突出量を小さくするこ
とができる。
上面において突出部２７とリセス２６との間の部分に、
点火プラグ１６方向に突出する棚部２８を設け、圧縮行
程後期にインジェクタ１５から噴射された燃料の一部が
上記棚部２８に当接して矢印のように点火プラグ１６方
向に導かれるようにしてもい。このようにすると、燃焼
室５内への点火プラグ１６先端の突出量を小さくするこ
とができる。
【００４９】
【発明の効果】以上のように本発明は、燃焼室の略周縁
部に配置したインジェクタの先端部から該先端部が対向
する燃焼室端までの距離を、圧縮行程後期噴射における
噴射開始から点火時期までの間の噴霧到達距離よりも大
きく設定するとともに、インジェクタからの噴霧エリア
内に点火ギャップを介在させて、インジェクタ先端部か
ら点火ギャップまでの距離を上記噴霧到達距離よりも小
さく設定しているため、圧縮行程後期にインジェクタか
ら燃料を噴射して成層燃焼を行わせる場合に、燃焼室壁
面への噴霧の付着を防止しつつ、着火安定性を確保して
良好に成層燃焼を行わせることができる。これにより、
従来の筒内噴射型エンジンと比べても、燃費およびエミ
ッション性能を大幅に向上することができる。
部に配置したインジェクタの先端部から該先端部が対向
する燃焼室端までの距離を、圧縮行程後期噴射における
噴射開始から点火時期までの間の噴霧到達距離よりも大
きく設定するとともに、インジェクタからの噴霧エリア
内に点火ギャップを介在させて、インジェクタ先端部か
ら点火ギャップまでの距離を上記噴霧到達距離よりも小
さく設定しているため、圧縮行程後期にインジェクタか
ら燃料を噴射して成層燃焼を行わせる場合に、燃焼室壁
面への噴霧の付着を防止しつつ、着火安定性を確保して
良好に成層燃焼を行わせることができる。これにより、
従来の筒内噴射型エンジンと比べても、燃費およびエミ
ッション性能を大幅に向上することができる。
【００５０】この発明において、燃焼室を断面略台形と
し、燃焼室天井部の吸気ポート側部分がシリンダヘッド
とシリンダブロックとの合わせ面と略平行となるように
して、上記燃焼室天井部の吸気ポート側部分の周縁部
に、インジェクタを、噴射方向が斜め下方を向くように
配置しておき、さらに、ピストン上面に、インジェクタ
の噴射方向前方側ほど次第に凹陥し、かつ、該噴射方向
と直交する方向の幅が圧縮行程後期噴射におけるインジ
ェクタの噴射幅よりも大きいリセスを設けておけば、圧
縮行程後期噴射が行われる場合に、インジェクタからの
噴霧が燃焼室壁面に付着しないような設定を、容易に行
うことができる。
し、燃焼室天井部の吸気ポート側部分がシリンダヘッド
とシリンダブロックとの合わせ面と略平行となるように
して、上記燃焼室天井部の吸気ポート側部分の周縁部
に、インジェクタを、噴射方向が斜め下方を向くように
配置しておき、さらに、ピストン上面に、インジェクタ
の噴射方向前方側ほど次第に凹陥し、かつ、該噴射方向
と直交する方向の幅が圧縮行程後期噴射におけるインジ
ェクタの噴射幅よりも大きいリセスを設けておけば、圧
縮行程後期噴射が行われる場合に、インジェクタからの
噴霧が燃焼室壁面に付着しないような設定を、容易に行
うことができる。
【００５１】また、この発明において、上記インジェク
タとして高圧スワールインジェクタ等を用い、圧縮行程
後期噴射が行われるときに噴霧角が３０°以下の狭角と
なるようにしておけば、噴射燃料の燃焼室壁面への付着
を防止するとともに燃焼安定性を確保するのに有利とな
る。
タとして高圧スワールインジェクタ等を用い、圧縮行程
後期噴射が行われるときに噴霧角が３０°以下の狭角と
なるようにしておけば、噴射燃料の燃焼室壁面への付着
を防止するとともに燃焼安定性を確保するのに有利とな
る。
【図１】本発明の一実施形態による筒内噴射型エンジン
の断面図である。
の断面図である。
【図２】燃焼室およびその付近の概略断面図である。
【図３】燃焼室およびその付近の概略平面図である。
【図４】高圧スワールインジェクタから圧縮行程後期噴
射を行った場合の噴霧の広がりを示す説明図である。
射を行った場合の噴霧の広がりを示す説明図である。
【図５】高圧スワールインジェクタから吸気行程噴射を
行った場合の噴霧の広がりを示す説明図である。
行った場合の噴霧の広がりを示す説明図である。
【図６】圧縮行程噴射を行う運転領域および吸気行程噴
射を行う運転領域を示す説明図である。
射を行う運転領域を示す説明図である。
【図７】エンジン負荷に応じたスワール制御の特性を示
す図である。
す図である。
【図８】エンジン回転数に応じたスワール制御の特性を
示す図である。
示す図である。
【図９】（ａ）は圧縮行程中に２回噴射を行う場合の第
１回目および第２回目の噴射タイミングを示す図であ
り、（ｂ）は噴霧の分布状態を示す図である。
１回目および第２回目の噴射タイミングを示す図であ
り、（ｂ）は噴霧の分布状態を示す図である。
【図１０】別の実施形態を示す概略断面図である。
１ シリンダヘッド ３ ピストン ５ 燃焼室 ６，７ 吸気ポート ８，９ 排気ポート １５ インジェクタ １６ 点火プラグ １６ａ 点火ギャップ ２３ スワール調節弁 ２６ リセス
───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｆ０２Ｂ 23/08 Ｆ０２Ｂ 23/08 Ｄ Ｆ０２Ｄ 41/04 ３３５ Ｆ０２Ｄ 41/04 ３３５Ｃ 43/00 ３０１ 43/00 ３０１Ｊ ３０１Ｕ Ｆ０２Ｆ 3/26 Ｆ０２Ｆ 3/26 Ｃ 3/28 3/28 Ｂ Ｆ０２Ｍ 61/14 ３１０ Ｆ０２Ｍ 61/14 ３１０Ｓ ３１０Ａ 61/18 ３６０ 61/18 ３６０Ｊ 69/04 69/04 Ｚ (72)発明者 黒木 雅之 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツダ 株式会社内 (72)発明者 陰山 明 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツダ 株式会社内 (72)発明者 山下 洋幸 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツダ 株式会社内
Claims (9)
- 【請求項１】 燃焼室の略周縁部にインジェクタの先端
部を配置し、少なくとも低負荷低回転域で圧縮行程後期
に噴射を行うようにした火花点火式の筒内噴射型エンジ
ンにおいて、インジェクタ先端部から該先端部が対向す
る燃焼室端までの距離を、圧縮行程後期噴射における噴
射開始から点火時期までの間の噴霧到達距離よりも大き
く設定するとともに、インジェクタからの噴霧エリア内
に点火ギャップが介在するように点火プラグを配置し、
インジェクタ先端部から点火ギャップまでの距離を上記
噴霧到達距離よりも小さく設定したことを特徴とする筒
内噴射型エンジン。 - 【請求項２】 シリンダブロックのシリンダボア内にピ
ストンを配置し、シリンダヘッドのピストン上面に対向
する部分に、シリンダボアとの合わせ面より上方へ凹陥
した燃焼室天井部を形成し、該燃焼室天井部において排
気ポートの開口部が配置される排気ポート側部分を傾斜
面とするとともに吸気ポートの開口部が配置される吸気
ポート側部分を上記合わせ面と略平行で上記傾斜面の上
端に連なる面とすることにより、該燃焼室天井部とピス
トン上面との間に形成される燃焼室を断面略台形とし、
該燃焼室天井部の吸気ポート側部分の周縁部に、インジ
ェクタを、噴射方向が斜め下方を向くように配置したこ
とを特徴とする請求項１記載の筒内噴射型エンジン。 - 【請求項３】 シリンダボア内に配置したピストンの上
面に、インジェクタの噴射方向前方側ほど次第に凹陥
し、かつ、該噴射方向と直交する方向の幅が圧縮行程後
期噴射におけるインジェクタの噴射幅よりも大きいリセ
スを設け、インジェクタ先端部から該リセスの端部まで
の距離を圧縮行程後期噴射における噴射開始から点火時
期までの間の噴霧到達距離よりも大きくしたことを特徴
とする請求項１または２記載の筒内噴射型エンジン。 - 【請求項４】 上記インジェクタは、圧縮行程後期噴射
における噴射角が３０°以下の狭角インジェクタからな
ることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の
筒内噴射型エンジン。 - 【請求項５】 上記インジェクタを、圧縮行程後期噴射
が行われる低負荷低回転域で噴射角が３０°以下の狭角
となり、高負荷域および高回転域で噴射角が広がるよう
に構成したことを特徴する請求項４記載の筒内噴射型エ
ンジン。 - 【請求項６】 上記インジェクタとして雰囲気圧が高く
なるにつれて噴射角が狭くなる高圧スワールインジェク
タを設けるとともに、低負荷低回転域で圧縮行程後期噴
射、高負荷域および高回転域で吸気行程噴射を行うよう
に運転状態に応じてインジェクタの噴射時期を設定した
ことを特徴とする請求項５記載の筒内噴射型エンジン。 - 【請求項７】 燃焼室内のガス流動を調節するガス流動
調節手段を設け、圧縮行程後期噴射が行われる運転領域
で上記ガス流動調節手段により燃焼室内のガス流動を強
化するように構成したことを特徴とする請求項１乃至６
のいずれかに記載の筒内噴射型エンジン。 - 【請求項８】 ガス流動調節手段がスワール生成手段を
含み、圧縮行程後期噴射が行われる運転領域の中では低
負荷側より高負荷側の方がスワール比が大きく、かつ低
回転側より高回転側の方がスワール比が小さくなるよう
にスワール生成手段を作動させる構成としたことを特徴
とする請求項７に記載の筒内噴射型エンジン。 - 【請求項９】 ガス流動調節手段は、スワール生成用の
第１吸気ポートと、タンブル生成用の第２吸気ポート
と、該第２吸気ポートを開閉するスワール調節弁とを有
することを特徴とする請求項７または８記載の筒内噴射
型エンジン。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21278496A JP3612874B2 (ja) | 1996-08-12 | 1996-08-12 | 筒内噴射型エンジン |
| US08/909,404 US6009849A (en) | 1996-08-12 | 1997-08-11 | Direct fuel injection engine |
| TW086111462A TW344015B (en) | 1996-08-12 | 1997-08-11 | Direct fuel injection engine |
| KR1019970038449A KR100515254B1 (ko) | 1996-08-12 | 1997-08-12 | 통내분사형엔진 |
| CN97119337A CN1092283C (zh) | 1996-08-12 | 1997-08-12 | 直喷燃油式发动机 |
| EP97113919A EP0824185B1 (en) | 1996-08-12 | 1997-08-12 | Direct fuel injection spark ignition engine |
| DE69710003T DE69710003T2 (de) | 1996-08-12 | 1997-08-12 | Fremdgezündeter Verbrennungsmotor mit Direkteinspritzung |
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|---|---|---|---|
| JP21278496A JP3612874B2 (ja) | 1996-08-12 | 1996-08-12 | 筒内噴射型エンジン |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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|---|---|---|---|
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3612874B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002020957A1 (fr) * | 2000-09-04 | 2002-03-14 | Hitachi, Ltd. | Moteur a allumage par etincelle du type a injection directe |
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| KR100515254B1 (ko) * | 1996-08-12 | 2005-11-25 | 마츠다 가부시키가이샤 | 통내분사형엔진 |
| US6983733B2 (en) | 2002-06-11 | 2006-01-10 | Mazda Motor Corporation | Direct-injection spark-ignition engine |
| JP2006250050A (ja) * | 2005-03-11 | 2006-09-21 | Nissan Motor Co Ltd | 筒内直接噴射式火花点火内燃機関の制御装置 |
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| CN111412075A (zh) * | 2020-04-27 | 2020-07-14 | 西安交通大学 | 一种缸内直喷甲醇发动机及甲醇发动机燃烧系统的工作方法 |
-
1996
- 1996-08-12 JP JP21278496A patent/JP3612874B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| CN111412075A (zh) * | 2020-04-27 | 2020-07-14 | 西安交通大学 | 一种缸内直喷甲醇发动机及甲醇发动机燃烧系统的工作方法 |
| CN111412075B (zh) * | 2020-04-27 | 2024-06-11 | 西安交通大学 | 一种缸内直喷甲醇发动机及甲醇发动机燃烧系统的工作方法 |
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