JPH1136870A - 筒内直接噴射式火花点火エンジン - Google Patents

筒内直接噴射式火花点火エンジン

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JPH1136870A
JPH1136870A JP9188432A JP18843297A JPH1136870A JP H1136870 A JPH1136870 A JP H1136870A JP 9188432 A JP9188432 A JP 9188432A JP 18843297 A JP18843297 A JP 18843297A JP H1136870 A JPH1136870 A JP H1136870A
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cavity
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • 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
    • F02B23/101—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 being placed on or close to the cylinder centre axis, e.g. with mixture formation using spray guided concepts
    • 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
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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 筒内直接噴射式火花点火エンジンに適した燃
焼室構造を提供する。 【解決手段】 筒内直接噴射式火花点火エンジンにおい
て、ピストン１のキャビティ１１に点火栓に向けて傾斜
する傾斜キャビティ部１２を形成し、傾斜キャビティ部
１２の側方に連通する側方キャビティ部１３を形成し、
傾斜キャビティ部１２より側方に到達する燃料噴霧を側
方キャビティ部１３によって集める構成とする。

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
花点火エンジンにおいて吸気系の改良に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】点火栓の近傍に燃料を集める混合気の成
層化をはかるため、シリンダ内にインジェクタ（燃料噴
射弁）を臨ませ、シリンダ内に直接に燃料を噴射するよ
うにした筒内直接噴射式火花点火エンジンがある。
【０００３】従来の筒内直接噴射式火花点火エンジンと
して、例えば特開平６−２０７５４２号公報に開示さた
ものや、図１３に示すようなものがある。
【０００４】これについて説明すると、ピストン１の冠
部１０から突出する凸部１７が形成されるとともに、冠
部１０に凹状に窪むキャビティ１１が形成される。
【０００５】図示しないインジェクタが燃焼室天井壁か
らシリンダ内に臨み、図１４に示すように、キャビティ
１１に向けて燃料を放射状に噴射するようになってい
る。
【０００６】図示しない吸気ポートがシリンダに沿って
直立して形成されている。直立した吸気ポートからシリ
ンダ内に流入した吸気は、シリンダに沿って下降した
後、ピストン冠部１０に沿って旋回する逆タンブルが生
起される。
【０００７】キャビティ１１には点火栓に向けて傾斜し
ており、キャビティ１１上において逆タンブルと共に旋
回する燃料噴霧を点火栓の近傍に導くようになってい
る。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の筒内直接噴射式火花点火エンジンにあって
は、ピストン１の冠部１０の肉厚Ｔを確保する必要か
ら、球面状に窪むキャビティ１１の開口径が制約される
ため、図１４に示すように、燃料噴霧がピストン冠部１
０に到達する領域Ｆがキャビティ１１の外側に拡がり、
燃料を点火栓の近傍に十分に集められないという問題点
がある。
【０００９】また、筒内直接噴射式エンジンの場合、燃
料としてオイルに比べて粘度が低いガソリンが用いられ
るため、ガソリンの噴霧がキャビティ１１の外側に拡散
してシリンダ５に付着する量が増えると、付着したガソ
リンによってオイルの粘性が希釈されてシリンダ５の油
膜が切れる可能性があり、ピストン１の潤滑性が悪化す
るという問題点が考えられる。
【００１０】本発明は上記の問題点を鑑みてなされたも
のであり、筒内直接噴射式火花点火エンジンに適した燃
焼室構造を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の筒内直
接噴射式火花点火エンジンは、シリンダ内に吸気を導入
する吸気ポートと、吸気ポートからシリンダ内に流入す
る吸気にタンブルを生起するタンブル生起手段と、ピス
トンの冠部に凹状に窪むキャビティと、シリンダ内にキ
ャビティに向けて燃料を噴射するインジェクタと、シリ
ンダ内の混合気に点火する点火栓と、シリンダ内から排
気を排出する排気ポートとを備える筒内直接噴射式火花
点火エンジンにおいて、前記キャビティに点火栓に向け
て傾斜する傾斜キャビティ部を形成し、傾斜キャビティ
部の側方に連通する側方キャビティ部を形成し、傾斜キ
ャビティ部より側方に到達する燃料噴霧を側方キャビテ
ィ部を介して点火栓の近傍に導く構成とする。
【００１２】請求項２に記載の筒内直接噴射式火花点火
エンジンは、請求項１に記載の発明において、前記シリ
ンダの中心線を含みクランクシャフトの回転中心軸と直
交する平面をシリンダ中心面Ｃと定義し、燃焼室をシリ
ンダ中心面Ｃについて対称的に形成し、一対の側方キャ
ビティ部を傾斜キャビティ部の両側方に連通させる。
【００１３】請求項３に記載の筒内直接噴射式火花点火
エンジンは、請求項１または２に記載の発明において、
前記ピストンの冠部に傾斜キャビティ部が開口するピス
トン傾斜面を形成し、傾斜キャビティ部をピストン傾斜
面に対して略球面状に窪ませ、側方キャビティ部をピス
トン傾斜面に対して楕円形の断面を持つ回転体の表面に
沿って窪ませる。
【００１４】請求項４に記載の筒内直接噴射式火花点火
エンジンは、請求項１または２に記載の発明において、
前記ピストンの冠部に傾斜キャビティ部が開口するピス
トン傾斜面を形成し、傾斜キャビティ部をピストン傾斜
面に対して略球面状に窪ませ、側方キャビティ部の底面
をピストン傾斜面に対して略平行に延びる平面状に形成
する。
【００１５】請求項５に記載の筒内直接噴射式火花点火
エンジンは、請求項１または２に記載の発明において、
前記ピストンの冠部に傾斜キャビティ部が開口するピス
トン傾斜面を形成し、傾斜キャビティ部をピストン傾斜
面に対して略球面状に窪ませ、側方キャビティ部の底面
をシリンダ中心線と直交する平面状に形成し、側方キャ
ビティ部の底面から連続して点火栓に向けて傾斜するガ
イド面を形成する。
【００１６】請求項６に記載の筒内直接噴射式火花点火
エンジンは、請求項１から５のいずれか一つに記載の発
明において、前記ピストンの冠部に傾斜キャビティ部が
開口するピストン傾斜面を形成し、傾斜キャビティ部を
ピストン傾斜面に対して略球面状に窪ませ、側方キャビ
ティ部の開口幅をピストン冠部の外周部から中央部にか
けてしだいに大きく形成する。
【００１７】請求項７に記載の筒内直接噴射式火花点火
エンジンは、請求項１から６のいずれか一つに記載の発
明において、前記ピストンの冠部に傾斜キャビティ部が
開口するピストン傾斜面を形成し、傾斜キャビティ部を
ピストン傾斜面に対して略球面状に窪ませ、側方キャビ
ティ部を傾斜キャビティ部から側方に離れるのにしたが
って深く形成する。
【００１８】
【発明の作用および効果】請求項１に記載の筒内直接噴
射式火花点火エンジンにおいて、吸気バルブが開かれる
のに伴って吸気ポートからシリンダ内に空気が吸入され
る。吸気ポートを通ってシリンダ内に吸入される吸気に
は、クランクシャフトの回転中心軸と平行な軸を中心と
して旋回するタンブルが生起される。
【００１９】例えば希薄空燃比で運転されるリーンバー
ン領域では、ピストンが上昇する圧縮行程においてイン
ジェクタが開弁し、燃焼室に燃料が噴射される。吸気ポ
ートを通ってシリンダ内に吸入された空気がピストンで
圧縮された状態で、点火栓を介して燃料を着火燃焼させ
る。
【００２０】ピストンが上昇する圧縮行程においてキャ
ビティ上においてタンブルと共に旋回する燃料噴霧は、
傾斜キャビティ部に沿って点火栓に向けて上昇すること
により、濃混合気が点火栓の近傍に集められる。
【００２１】しかし、ピストン冠部の肉厚を確保する必
要から、傾斜キャビティ部の大きさが制約されるため、
放射状に拡がる燃料噴霧の外周部が傾斜キャビティ部の
外側に到達する。
【００２２】本発明はこれに対処して、傾斜キャビティ
部の側方に連通する両側方キャビティ部が燃料噴霧の到
達する領域に開口しているため、燃料噴霧の外周部は側
方キャビティ部上でタンブルと共に旋回し、側方キャビ
ティ部に沿って上昇することにより、濃混合気が点火栓
の近傍に集められ、混合気の成層化がはかれる。
【００２３】こうして燃料を点火栓の近傍に集中させる
ことにより、着火が確実に行われる。この結果、燃焼性
が確保される希薄空燃比の限界値を拡大し、燃費の低減
がはかれる。
【００２４】燃料噴霧がキャビティに集められることに
より、燃料が燃焼室の外周部やシリンダ等に付着して、
未燃焼ＨＣ，ＣＯが排出されることを抑えられる。さら
に、冷間時において燃料噴射量を増やす必要がなく、こ
れによってもエミッションを改善することができる。
【００２５】また、燃料噴霧がキャビティに集められる
ことにより、燃料とするガソリンがシリンダに付着する
ことが抑えられ、付着したガソリンによってオイルの粘
性が希釈されてシリンダの油膜が切れることを防止し、
ピストンの摺動を円滑に維持することができる。
【００２６】請求項２に記載の筒内直接噴射式火花点火
エンジンにおいて、傾斜キャビティ部の両側方に連通す
る両側方キャビティ部が燃料噴霧の到達する領域に開口
しているため、燃料噴霧の外周部は側方キャビティ部上
でタンブルと共に旋回し、側方キャビティ部に沿って上
昇することにより、濃混合気が点火栓の近傍に集めら
れ、混合気の成層化がはかれる。この結果、燃焼性が確
保される希薄空燃比の限界値を拡大し、燃費の低減がは
かれる。
【００２７】請求項３に記載の筒内直接噴射式火花点火
エンジンにおいて、ピストン冠部の肉厚を確保する必要
から、ピストン傾斜面に対して略球面状に窪む傾斜キャ
ビティ部の開口径が制約されるため、放射状に拡がる燃
料噴霧の外周部が傾斜キャビティ部の外側に到達する。
【００２８】これに対処して、ピストン傾斜面に対して
楕円形の断面を持って窪む側方キャビティ部は、傾斜キ
ャビティ部の両側方に連通し、燃料噴霧の到達する領域
に開口しているため、燃料噴霧の外周部は側方キャビテ
ィ部上でタンブルと共に旋回し、側方キャビティ部に沿
って上昇することにより、濃混合気が点火栓の近傍に集
められ、混合気の成層化がはかれる。この結果、燃焼性
が確保される希薄空燃比の限界値を拡大し、燃費の低減
がはかれる。
【００２９】請求項４に記載の筒内直接噴射式火花点火
エンジンにおいて、ピストン冠部の肉厚を確保する必要
から、ピストン傾斜面に対して略球面状に窪む傾斜キャ
ビティ部の開口径が制約されるため、放射状に拡がる燃
料噴霧の外周部が傾斜キャビティ部の外側に到達する。
【００３０】これに対処して、ピストン傾斜面に対して
略平行な底面を持って窪む側方キャビティ部は、傾斜キ
ャビティ部の両側方に連通し、燃料噴霧の到達する領域
に開口しているため、燃料噴霧の外周部は側方キャビテ
ィ部上でタンブルと共に旋回し、側方キャビティ部に沿
って上昇する。
【００３１】側方キャビティ部の底面がピストン傾斜面
と平行な平面状に形成されているため、側方キャビティ
部は偏平な空間として画成され、ピストン冠部に対する
開口面積を大きくして、多くの燃料噴霧をキャビティに
集めることができる。
【００３２】こうして燃料を点火栓の近傍に集中させる
ことにより、着火が確実に行われる。この結果、燃焼性
が確保される希薄空燃比の限界値を拡大し、燃費の低減
がはかれる。
【００３３】請求項５に記載の筒内直接噴射式火花点火
エンジンにおいて、ピストン冠部の肉厚を確保する必要
から、ピストン傾斜面に対して略球面状に窪む傾斜キャ
ビティ部の開口径が制約されるため、放射状に拡がる燃
料噴霧の外周部が傾斜キャビティ部の外側に到達する。
【００３４】これに対処して、ピストン傾斜面に対して
略平行な底面を持って窪む側方キャビティ部は、傾斜キ
ャビティ部の両側方に連通し、燃料噴霧の到達する領域
に開口しているため、燃料噴霧の外周部は側方キャビテ
ィ部上でタンブルと共に旋回し、側方キャビティ部に沿
って上昇する。
【００３５】側方キャビティ部の底面がシリンダ中心線
と直交する平面状に形成されているため、この底面から
立ち上がるガイド面の勾配を大きく形成することが可能
となる。このため、側方キャビティ部上の燃料噴霧を点
火栓の近傍に有効に集められ、着火が確実に行われる。
この結果、燃焼性が確保される希薄空燃比の限界値を拡
大し、燃費の低減がはかれる。
【００３６】請求項６に記載の筒内直接噴射式火花点火
エンジンにおいて、ピストン冠部の肉厚を確保する必要
から、ピストン傾斜面に対して略球面状に窪む傾斜キャ
ビティ部の開口径が制約されるため、放射状に拡がる燃
料噴霧の外周部が傾斜キャビティ部の外側に到達する。
【００３７】これに対処して、ピストン傾斜面に対して
略平行な底面を持って窪む側方キャビティ部は、傾斜キ
ャビティ部の両側方に連通し、燃料噴霧の到達する領域
に開口しているため、燃料噴霧の外周部は側方キャビテ
ィ部上でタンブルと共に旋回し、側方キャビティ部に沿
って上昇する。
【００３８】側方キャビティ部はその開口幅がピストン
冠部の外周部から中央部にかけてしだいに大きくなって
いるため、多くの燃料噴霧をキャビティに集めることが
できる。このため、側方キャビティ部上の燃料噴霧を点
火栓の近傍に有効に集められ、着火が確実に行われる。
この結果、燃焼性が確保される希薄空燃比の限界値を拡
大し、燃費の低減がはかれる。
【００３９】請求項７に記載の筒内直接噴射式火花点火
エンジンにおいて、ピストン冠部の肉厚を確保する必要
から、ピストン傾斜面に対して略球面状に窪む傾斜キャ
ビティ部の開口径が制約されるため、放射状に拡がる燃
料噴霧の外周部が傾斜キャビティ部の外側に到達する。
【００４０】これに対処して、ピストン傾斜面に対して
略平行な底面を持って窪む側方キャビティ部は、傾斜キ
ャビティ部の両側方に連通し、燃料噴霧の到達する領域
に開口しているため、燃料噴霧の外周部は側方キャビテ
ィ部上でタンブルと共に旋回し、側方キャビティ部に沿
って上昇する。
【００４１】側方キャビティ部の深さが傾斜キャビティ
部から側方に離れるのにしたがって大きく形成されてい
るため、側方キャビティ部に向けて噴射された燃料噴霧
を逃がすことなく点火栓の近傍に導くことが可能とな
る。この結果、燃焼性が確保される希薄空燃比の限界値
を拡大し、燃費の低減がはかれる。
【００４２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を添付図
面に基づいて説明する。
【００４３】図４、図６に示すように、シリンダヘッド
２に形成された燃焼室天井壁２０とピストン１の間に燃
焼室３が画成される。
【００４４】ペントルーフ型に傾斜する燃焼室天井壁２
０には２つの吸気ポート２１と２つの排気ポート２２が
互いに対向して開口している。すなわち、燃焼室天井壁
２０は、各吸気ポート２１が開口する吸気ポート側傾斜
面２３と各排気ポート２２が開口する排気ポート側傾斜
面２４によって構成される。
【００４５】燃焼室天井壁２０の中央部から燃焼室３に
臨むインジェクタ６と点火栓４が設けられる。インジェ
クタ６と点火栓４を挟むようにして２つの吸気バルブ７
と２つの排気バルブ（図示せず）が互いに対向して設け
られる。
【００４６】インジェクタ６は２つの排気バルブの側方
で、かつ両排気バルブの中間に位置して燃焼室３に臨ん
でいる。インジェクタ６はシリンダ中心線に略平行に配
置される。
【００４７】点火栓４は２つの吸気バルブ７の側方で、
かつ両吸気バルブ７の中間に位置して燃焼室３に臨んで
いる。すなわち、点火栓４は燃焼室天井壁２０の各吸気
ポート２１と各排気ポート２２の間でインジェクタ６よ
り各吸気ポート２１に近接する位置から燃焼室３に臨
む。
【００４８】各吸気ポート２１から燃焼室３に流入する
吸気を図２に矢印で示すように排気ポート側傾斜面２４
およびシリンダ５に沿って下降させてタンブルを生起す
るタンブル生起手段が備えられる。このタンブル生起手
段として、各吸気ポート２１は、その通路中心が図４の
正面図上において直線状に延び、各排気ポート側傾斜面
２４およびシリンダ５に対向するように、シリンダ中心
線に対して大きく傾斜している。
【００４９】図２にも示すように、ピストン冠部１０は
ペントルーフ型に傾斜して形成される。ピストン冠部１
０は、同じくペントルーフ型に傾斜した燃焼室天井壁２
０の吸気ポート側傾斜面２３に対向して傾斜するピスト
ン傾斜面１５と、排気ポート側傾斜面２４に対向して傾
斜するピストン傾斜面１６等によって構成される。
【００５０】この場合、ピストン１が上死点に到達する
とき、ピストン１と燃焼室天井壁１０の間に画成される
燃焼室３の容積を後述するキャビティ１１に集中させ
て、高い圧縮比が得られる。
【００５１】図１にも示すように、ピストン１の冠部１
０には凹状に窪むキャビティ１１が形成される。キャビ
ティ１１は、ピストン冠部１０の中央部から排気ポート
側傾斜面２４の下方に配置される傾斜キャビティ部１２
と、傾斜キャビティ部１２の両側方（エンジンの前後方
向）に連通する側方キャビティ部１３とから構成され
る。
【００５２】インジェクタ６はその噴口が傾斜キャビテ
ィ部１２の上方に位置し、噴口から噴射される燃料噴霧
が傾斜キャビティ部１２に向けて放射状に拡がるように
なっている。
【００５３】傾斜キャビティ部１２はその底面が略球面
状に湾曲して形成される。傾斜キャビティ部１２の底面
は、点火栓４に向けて傾斜する。インジェクタ６から噴
射された燃料噴霧は、図２に矢印Ｂで示すように燃焼室
３に生起されるタンブルと共に旋回し、傾斜キャビティ
部１２に沿って上昇することにより、濃混合気が点火栓
４の近傍に集められるようになっている。
【００５４】ピストン冠部１０のピストン傾斜面１５と
ピストン傾斜面１６が交わる稜線１９は図示しないクラ
ンクシャフトの回転中心軸と平行方向に延びる直線状に
形成される。傾斜キャビティ部１２は稜線１９を削除す
るように、ピストン傾斜面１５とピストン傾斜面１６に
わたって開口している。
【００５５】本実施形態では、図３に示すように、両側
方キャビティ部１３はその底面が楕円形の断面を持つ回
転体Ｇの表面に沿って湾曲するように形成される。両側
方キャビティ部１３はインジェクタ６から放射状に拡が
る燃料噴霧が到達する領域を含むように形成される。
【００５６】側方キャビティ部１３は傾斜キャビティ部
１２より浅く形成される。側方キャビティ部１３の底面
は、点火栓４に向けて傾斜する。インジェクタ６から噴
射された燃料噴霧は、図２に矢印Ｃで示すように燃焼室
３に生起されるタンブルと共に旋回し、側方キャビティ
部１３に沿って上昇することにより、濃混合気が点火栓
４の近傍に集められるようになっている。
【００５７】以上のように構成され、次に作用について
説明する。
【００５８】各吸気バルブ７が開かれるのに伴って各吸
気ポート２１からシリンダ５内に空気が吸入される。低
負荷時ではピストン１が上昇する圧縮行程の後半にイン
ジェクタ６が開弁し、燃焼室３に燃料がキャビティ１１
に向けて放射状に噴射される。 各吸気ポート２１を通
ってシリンダ５内に吸入された空気がピストン１で圧縮
された状態で、点火栓４を介して燃料を着火燃焼させ
る。燃焼したガスはピストン１を下降させてクランクシ
ャフトを介して回転力を取り出した後、ピストン１が上
昇する排気行程中に排気バルブが開かれるのに伴って各
排気ポート２２から排出される。これらの各行程が連続
して繰り返される。
【００５９】各吸気ポート２１を通ってシリンダ５内に
流入する吸気流は、図５に矢印で示すように、排気ポー
ト側傾斜面２４およびシリンダ５に沿って下降した後に
ピストン冠部１０上へと進んで旋回する順タンブルを生
起する。
【００６０】インジェクタ６から放射状に噴射される燃
料噴霧の大部分は、傾斜キャビティ部１２に向かう。傾
斜キャビティ部１２は点火栓４に向けて傾斜しているた
め、図２に矢印Ｂで示すようにキャビティ１１上におい
て順タンブルと共に旋回する燃料噴霧は、傾斜キャビテ
ィ部１２に沿って燃焼室３の中央部へと上昇する。これ
により、濃混合気が点火栓４の近傍に集められる。
【００６１】しかし、ピストン１の冠部１０の肉厚を確
保する必要から、球面状に窪む傾斜キャビティ部１２の
開口径が制約されるため、放射状に拡がる燃料噴霧の外
周部が傾斜キャビティ部１２の外側に到達する。
【００６２】本発明はこれに対処して、傾斜キャビティ
部１２の側方に連通する両側方キャビティ部１３が燃料
噴霧の到達する領域に開口しているため、燃料噴霧の外
周部は、図２に矢印Ｃで示すように側方キャビティ部１
３上でタンブルと共に旋回し、側方キャビティ部１３に
沿って上昇する。これにより、濃混合気が点火栓４の近
傍に集められ、混合気の成層化がはかれる。
【００６３】こうして燃料を点火栓４の近傍に集中させ
ることにより、着火が確実に行われる。この結果、燃焼
性が確保される希薄空燃比の限界値を拡大し、燃費の低
減がはかれる。
【００６４】多くの燃料噴霧がキャビティ１１に集めら
れることにより、ピストン１の外周部やシリンダ５等に
付着して、未燃焼ＨＣ，ＣＯが排出されることを抑えら
れる。さらに、冷間時において燃料噴射量を増やす必要
がなく、これによってもエミッションを改善することが
できる。
【００６５】また、多くの燃料噴霧がキャビティ１１に
集められることにより、燃料とするガソリンがシリンダ
５に付着することが抑えられ、付着したガソリンによっ
てオイルの粘性が希釈されてシリンダ５の油膜が切れる
ことを防止し、ピストン１の摺動を円滑に維持すること
ができる。
【００６６】高負荷時では、ピストン１が下降する吸入
行程にインジェクタ６が開弁し、燃焼室３に燃料が噴射
される。インジェクタ６から噴射された燃料が順タンブ
ルによってピストン１のキャビティ１１に沿って旋回す
る過程でピストン１によって加熱され、その微粒化およ
び気化が進む。
【００６７】こうしてシリンダ５内に生起される順タン
ブルのガス流動により燃料の拡散が促され、点火時期を
迎えるときに、燃焼室３に均質な混合気が形成され、着
火が確実に行われるとともに、火炎の伝播が促される。
この結果、サイクル変動に影響されない安定した燃焼性
が確保され、出力の向上がはかれる。
【００６８】次に、図７、図８、図９に示す実施形態に
ついて説明する。なお、図１、図２、図３との対応部分
には同一符号を付す。
【００６９】ピストン１の冠部１０に凹状に窪むキャビ
ティ１１は、ピストン冠部１０の中央部から排気ポート
側傾斜面の下方に配置される傾斜キャビティ部１２と、
傾斜キャビティ部１２の両側方に連通する側方キャビテ
ィ部１３とから構成される。
【００７０】傾斜キャビティ部１２はその底面が略球面
状に湾曲して形成される。傾斜キャビティ部１２の底面
は、点火栓に向けて傾斜する。インジェクタから噴射さ
れた燃料噴霧は、燃焼室３に生起されるタンブルと共に
旋回し、傾斜キャビティ部１２に沿って上昇することに
より、濃混合気が点火栓の近傍に集められるようになっ
ている。
【００７１】本実施形態では、側方キャビティ部１３は
略三角形の外郭３１を有し、ピストンに対して燃料噴霧
が到達する領域を含むように形成される。
【００７２】側方キャビティ部１３は傾斜キャビティ部
１２をまたぐようにして形成され、その底面がピストン
冠部１０の外周部に段差無く連続している。
【００７３】側方キャビティ部１３は傾斜キャビティ部
１２より浅く形成される。側方キャビティ部１３の底面
はピストン傾斜面１６と平行な平面状に形成され、排気
ポート側天井壁に平行に対峙している。
【００７４】側方キャビティ部１３の外郭３１はその断
面が円弧状に湾曲してピストン傾斜面１６に接続してい
る。
【００７５】以上のように構成され、次に作用について
説明する。
【００７６】放射状に拡がる燃料噴霧の外周部が傾斜キ
ャビティ部１２の外側に到達する。これに対処して、傾
斜キャビティ部１２の側方に連通する側方キャビティ部
１３が燃料噴霧の到達する領域に開口しているため、燃
料噴霧の外周部は、側方キャビティ部１３上でタンブル
と共に旋回し、側方キャビティ部１３に沿って上昇す
る。
【００７７】側方キャビティ部１３の底面がピストン傾
斜面１６と平行な平面状に形成されているため、側方キ
ャビティ部１３は偏平な空間として画成され、ピストン
冠部１０に対する開口面積を大きくして、多くの燃料噴
霧をキャビティ１１に集めることができる。
【００７８】こうして燃料を点火栓４の近傍に集中させ
ることにより、着火が確実に行われる。この結果、燃焼
性が確保される希薄空燃比の限界値を拡大し、燃費の低
減がはかれる。
【００７９】次に、図１０に示す実施形態について説明
する。なお、図２との対応部分には同一符号を付す。
【００８０】ピストン１の冠部１０に凹状に窪むキャビ
ティ１１は、ピストン冠部１０の中央部から排気ポート
側傾斜面の下方に配置される傾斜キャビティ部１２と、
傾斜キャビティ部１２の両側方に連通する側方キャビテ
ィ部１３とから構成される。
【００８１】傾斜キャビティ部１２はその底面が略球面
状に湾曲して形成される。傾斜キャビティ部１２の底面
は、点火栓に向けて傾斜する。インジェクタから噴射さ
れた燃料噴霧は、燃焼室３に生起されるタンブルと共に
旋回し、傾斜キャビティ部１２に沿って上昇することに
より、濃混合気が点火栓の近傍に集められるようになっ
ている。
【００８２】側方キャビティ部１３は傾斜キャビティ部
１２より浅く形成される。傾斜キャビティ部１２の底面
は、シリンダ中心線と直交する平面状に形成され、ピス
トン冠部１０の外周部と段差無く連続する。
【００８３】側方キャビティ部１２はその底面から連続
して点火栓に向けて傾斜するガイド面３３を有する。ガ
イド面３３はその断面が円弧状に湾曲して形成される。
ガイド面３３の下端は側方キャビティ部１２の底面に段
差無く連続する。ガイド面３３の上端は稜線１９の近傍
でピストン傾斜面１６と接続している。
【００８４】以上のように構成され、次に作用について
説明する。
【００８５】放射状に拡がる燃料噴霧の外周部が傾斜キ
ャビティ部１２の外側に到達する。これに対処して、傾
斜キャビティ部１２の側方に連通する側方キャビティ部
１３が燃料噴霧の到達する領域に開口しているため、燃
料噴霧の外周部は、側方キャビティ部１３上でタンブル
と共に旋回し、側方キャビティ部１３のガイド面３３に
沿って上昇する。
【００８６】側方キャビティ部１３の底面がシリンダ中
心線と直交する平面状に形成され、ピストン冠部１０の
外周部と段差無く連続しているため、この底面から立ち
上がるガイド面３３の勾配を大きく形成することが可能
となる。このため、側方キャビティ部１３上の燃料噴霧
を点火栓４の近傍に有効に集められ、着火が確実に行わ
れる。この結果、燃焼性が確保される希薄空燃比の限界
値を拡大し、燃費の低減がはかれる。
【００８７】次に、図１１に示す実施形態について説明
する。なお、図１との対応部分には同一符号を付す。
【００８８】ピストン１の冠部１０に凹状に窪むキャビ
ティ１１は、ピストン冠部１０の中央部から排気ポート
側傾斜面の下方に配置される傾斜キャビティ部１２と、
傾斜キャビティ部１２の両側方に連通する側方キャビテ
ィ部１３とから構成される。
【００８９】傾斜キャビティ部１２はその底面が略球面
状に湾曲して形成される。傾斜キャビティ部１２の底面
は、点火栓に向けて傾斜する。インジェクタから噴射さ
れた燃料噴霧は、燃焼室３に生起されるタンブルと共に
旋回し、傾斜キャビティ部１２に沿って上昇することに
より、濃混合気が点火栓の近傍に集められるようになっ
ている。
【００９０】本実施形態では、側方キャビティ部１３は
三日月形の外郭３１を有し、ピストンに対して燃料噴霧
が到達する領域を含むように形成される。側方キャビテ
ィ部１３は傾斜キャビティ部１２をまたぐようにして形
成され、その開口幅がピストン冠部１０の外周部から中
央の稜線１９に近づくのにしたがって大きくなってい
る。外郭３１の上端３１ａは稜線１９に対してその近傍
で平行に延びる直線状に形成される。
【００９１】以上のように構成され、次に作用について
説明する。
【００９２】放射状に拡がる燃料噴霧の外周部が傾斜キ
ャビティ部１２の外側に到達する。これに対処して、傾
斜キャビティ部１２の側方に連通する側方キャビティ部
１３が燃料噴霧の到達する領域に開口しているため、燃
料噴霧の外周部は、側方キャビティ部１３上でタンブル
と共に旋回し、側方キャビティ部１３に沿って上昇す
る。
【００９３】側方キャビティ部１３はその外郭３１が三
日月形をして、その開口幅がピストン冠部１０の外周部
から中央部にかけてしだいに大きくなっているため、多
くの燃料噴霧をキャビティ１１に集めることができる。
【００９４】こうして燃料を点火栓４の近傍に集中させ
ることにより、着火が確実に行われる。この結果、燃焼
性が確保される希薄空燃比の限界値を拡大し、燃費の低
減がはかれる。
【００９５】次に、図１２に示す実施形態について説明
する。なお、図３との対応部分には同一符号を付す。
【００９６】ピストン１の冠部１０に凹状に窪むキャビ
ティ１１は、ピストン冠部１０の中央部から排気ポート
側傾斜面の下方に配置される傾斜キャビティ部１２と、
傾斜キャビティ部１２の両側方に連通する側方キャビテ
ィ部１３とから構成される。
【００９７】傾斜キャビティ部１２はその底面が略球面
状に湾曲して形成される。傾斜キャビティ部１２の底面
は、点火栓に向けて傾斜する。インジェクタから噴射さ
れた燃料噴霧は、燃焼室３に生起されるタンブルと共に
旋回し、傾斜キャビティ部１２に沿って上昇することに
より、濃混合気が点火栓の近傍に集められるようになっ
ている。
【００９８】側方キャビティ部１３は傾斜キャビティ部
１２より浅く形成され、ピストンに対して燃料噴霧が到
達する領域を含むように形成される。
【００９９】本実施形態では、側方キャビティ部１３は
その深さが傾斜キャビティ部１２から側方に離れるのに
したがって大きくなるように形成される。
【０１００】側方キャビティ部１３の外郭３１はその断
面が円弧状に湾曲してピストン傾斜面１６に接続してい
る。
【０１０１】以上のように構成され、次に作用について
説明する。
【０１０２】放射状に拡がる燃料噴霧の外周部が傾斜キ
ャビティ部１２の外側に到達する。これに対処して、傾
斜キャビティ部１２の側方に連通する側方キャビティ部
１３が燃料噴霧の到達する領域に開口しているため、燃
料噴霧の外周部は、側方キャビティ部１３上でタンブル
と共に旋回し、側方キャビティ部１３に沿って上昇す
る。
【０１０３】側方キャビティ部１３はその深さが傾斜キ
ャビティ部１２から側方に離れるのにしたがって大きく
なっているため、側方キャビティ部１２に向けて噴射さ
れた燃料噴霧を逃がすことなく点火栓４の近傍に導くこ
とが可能となる。
【０１０４】こうして燃料を点火栓４の近傍に集中させ
ることにより、着火が確実に行われる。この結果、燃焼
性が確保される希薄空燃比の限界値を拡大し、燃費の低
減がはかれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示すピストンの平面図。
【図２】同じくピストンの正面図。
【図３】同じく図２のＡ−Ａ線に沿うピストンの断面
図。
【図４】同じく吸入行程におけるエンジンの概略正面
図。
【図５】同じく点火時期タイミングにおけるエンジンの
概略正面図。
【図６】同じく燃焼室天井壁の概略平面図。
【図７】他の実施形態を示すピストンの平面図。
【図８】同じくピストンの正面図。
【図９】同じく図８のＤ−Ｄ線に沿うピストンの断面
図。
【図１０】さらに他の実施形態を示すピストンの正面
図。
【図１１】さらに他の実施形態を示すピストンの平面
図。
【図１２】さらに他の実施形態を示すピストンの断面
図。
【図１３】従来例を示すピストンの正面図。
【図１４】同じくピストンの斜視図。
【符号の説明】
１ ピストン ２ シリンダヘッド ３ 燃焼室 ４ 点火栓 ５ シリンダ ６ インジェクタ １０ ピストン冠部 １１ キャビティ １２ 傾斜キャビティ部 １３ 側方キャビティ部 １５ ピストン傾斜面 １６ ピストン傾斜面 ２０ 燃焼室天井壁 ２１ 吸気ポート ２２ 排気ポート

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】シリンダ内に吸気を導入する吸気ポート
    と、 吸気ポートからシリンダ内に流入する吸気にタンブルを
    生起するタンブル生起手段と、 ピストンの冠部に凹状に窪むキャビティと、 シリンダ内にキャビティに向けて燃料を噴射するインジ
    ェクタと、 シリンダ内の混合気に点火する点火栓と、 シリンダ内から排気を排出する排気ポートと、 を備える筒内直接噴射式火花点火エンジンにおいて、 前記キャビティに点火栓に向けて傾斜する傾斜キャビテ
    ィ部を形成し、 傾斜キャビティ部の側方に連通する側方キャビティ部を
    形成し、 傾斜キャビティ部より側方に到達する燃料噴霧を側方キ
    ャビティ部を介して点火栓の近傍に導く構成としたこと
    を特徴とする筒内直接噴射式火花点火エンジン。
  2. 【請求項２】前記シリンダの中心線を含みクランクシャ
    フトの回転中心軸と直交する平面をシリンダ中心面Ｃと
    定義し、 燃焼室をシリンダ中心面Ｃについて対称的に形成し、 一対の側方キャビティ部を傾斜キャビティ部の両側方に
    連通させたことを特徴とする請求項１に記載の筒内直接
    噴射式火花点火エンジン。
  3. 【請求項３】前記ピストンの冠部に傾斜キャビティ部が
    開口するピストン傾斜面を形成し、 傾斜キャビティ部をピストン傾斜面に対して略球面状に
    窪ませ、 側方キャビティ部をピストン傾斜面に対して楕円形の断
    面を持つ回転体の表面に沿って窪ませたことを特徴とす
    る請求項１または２に記載の筒内直接噴射式火花点火エ
    ンジン。
  4. 【請求項４】前記ピストンの冠部に傾斜キャビティ部が
    開口するピストン傾斜面を形成し、 傾斜キャビティ部をピストン傾斜面に対して略球面状に
    窪ませ、 側方キャビティ部の底面をピストン傾斜面に対して略平
    行に延びる平面状に形成したことを特徴とする請求項１
    または２に記載の筒内直接噴射式火花点火エンジン。
  5. 【請求項５】前記ピストンの冠部に傾斜キャビティ部が
    開口するピストン傾斜面を形成し、 傾斜キャビティ部をピストン傾斜面に対して略球面状に
    窪ませ、 側方キャビティ部の底面をシリンダ中心線と直交する平
    面状に形成し、 側方キャビティ部の底面から連続して点火栓に向けて傾
    斜するガイド面を形成したことを特徴とする請求項１ま
    たは２に記載の筒内直接噴射式火花点火エンジン。
  6. 【請求項６】前記ピストンの冠部に傾斜キャビティ部が
    開口するピストン傾斜面を形成し、 傾斜キャビティ部をピストン傾斜面に対して略球面状に
    窪ませ、 側方キャビティ部の開口幅をピストン冠部の外周部から
    中央部にかけてしだいに大きく形成したことを特徴とす
    る請求項１から５のいずれか一つに記載の筒内直接噴射
    式火花点火エンジン。
  7. 【請求項７】前記ピストンの冠部に傾斜キャビティ部が
    開口するピストン傾斜面を形成し、 傾斜キャビティ部をピストン傾斜面に対して略球面状に
    窪ませ、 側方キャビティ部を傾斜キャビティ部から側方に離れる
    のにしたがって深く形成したことを特徴とする請求項１
    から６のいずれか一つに記載の筒内直接噴射式火花点火
    エンジン。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2013113119A (ja) * 2011-11-25 2013-06-10 Honda Motor Co Ltd 内燃機関

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