JPS63215815A - エンジンの燃焼室構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、エンジンの燃焼室構造に関し、燃焼室内の混
合気を成層化し、低燃費・高出力化を図るエンジンに関
スル。

（従来技術及びその問題点） エンジンの燃焼室構造としては、従来から種々のものが
提案されているが、一般には、最も燃焼効率の良いとさ
れる半球型燃焼室や、ファンネル型燃焼室が多く用いら
れている。

一方、燃焼室内の点火プラグ近傍に濃い混合気を又その
周囲に希蒔混合気を分布させて混合気の成層化を図り、
低い空燃比に於ても良好な燃焼性を確保する為に、燃焼
室の中央上部に点火プラグと隣接して配置される燃料噴
射弁から吸気行程終期の燃焼室内に燃料を直接噴射する
ことが考えられている。

しかし乍ら、燃焼室上部の燃料噴射弁から下方に向けて
燃料を噴射すると、噴射燃料が下方への運動エネルギー
を持って燃焼室内に拡散することとなる。この為、燃焼
室下部に濃混合気層が形成されてしまうこととなり、燃
焼室上部の点火プラグ近傍へ濃混合気を偏在させて成層
化を図ることが非常註困難となってくる。

又、燃料噴射弁を燃焼室上部、即ちシリンダヘッドに設
置すると、同じくシリンダヘッドに設置される吸排気バ
ルブのサイズが制限されることとなり、吸排気効率の向
上を図り得なくなる問題もある。

更に又、上記ファンネル型乃至半球型燃焼室では、上部
へ行くに従って小径となる構造となっている為、吸気に
より発生したスワールが圧縮行程の進行に伴って減衰収
束してしまい、空気と燃料の混合・攪拌が充分に行なわ
れないという問題もある。

上記の如き問題点を解決せんとして、実開開５８−５６
１１７号公報開示の如く、シリンダへ・Ｉド下面とピス
トン頂面に形成したキャビティとにより燃焼室を構成し
、バッフル部材を設置して該燃焼室をＬ下に２分割する
と共に、点火プラグが臨ませられた上部室内に燃料を直
接噴射することにより、北部室内に濃混合気層を形成す
るよう構成したものが提案されている。

しかし乍ら、ト記構成のものでは、燃焼室内に別部材を
配置することとなるが、燃焼時高温に耐える部材を製造
することは事実上不可ｆ指であると共に、例え新素材の
開発等により可能となった場合でも、下部室内の希ｉル
混合気の燃焼性に疑問がある上に、パンフル部材が、Ｏ
１温化してヒートポイントとなり、ノッキングを誘発す
るという問題がある。又、吸・排気バルブのサイズ制限
問題が依然として未解決のまま残っている。

（発明の目的） 本発明は、上記の如き事情に鑑み、燃焼室内混合気の高
精度での成層化を実現し、低燃費且つ高出力を可能とす
るエンジンの燃焼室構造の提供、をその目的とする。

（発明の構成） 上記目的達成のム、本発明に係るエンジンの燃焼室構造
は、燃焼室−上面を形成するシリンダヘッド下面に平面
部を形成し、該シリングヘッド１面の平面部とピストン
頂面に形成したキャビティとにより燃焼室を構成し、該
燃焼室に点火プラグを臨ませる一方、燃料噴射弁を燃焼
室側方から点火プラグに向けて略水平方向に配置し、燃
焼室上部でのスワール減衰収束を防止して混合＠攪拌効
果を維持させると共に、燃料噴射弁から点火プラグに向
けて燃料を水平噴射することにより点火プラグ近傍の燃
焼室上部に濃混合気層を形成して成層化するよう構成さ
れるものである。

（発明の実施例） 第１図示エンジンは、吸気バルブ１０と排気バルブ１１
を２組備えた４バルブ形式のシリンダ内燃料直接噴射式
４ストロークエンジンであり、ンリンダブロック１に形
成したシリンダヘッドをピストン２が上下に往復運動す
るよう構成されている。又、ピストン２の上下方向往復
運動は、コンロッド３を介して図示しないクランクシャ
フトに回転運動として伝達されるよう構成されている。

シリンダブロック１の上面には、ガスケット８を介して
シリンダへラド４が固定されており、該シリンダヘッド
４の下面は、シリンダＩＡの中央と対応する位置に略半
球状の四部であるプラグホール４２が形成され、それ以
外の部分は平面部４１となっている。そして、プラグホ
ール４２内に先端を突出させて点火プラグ５が設置され
ると共に、該点火プラグ５を挟んで前後に吸気バルブ１
０と排気バルブ１１が夫々２つ配置されている。

ピストン２の頂部中央には、所定深さの略半球状のキャ
ビティ２２が形成され、圧縮行程終期にシリンダヘッド
下面の平面部４１とキャビティ２２とにより燃焼室Ｘを
形成するよう構成されている。

燃焼室Ｘ側方のシリンダブロック１頂部には、燃料噴射
方向を燃焼室Ｘ中央上部の点火プラグ５に向けるよう水
平からややＬ方に傾けて燃料噴射弁６が設置されている
。又、ンリンダブロックｌ内壁に形成される燃料噴射弁
用開口部ＩＢも、同様に点火プラグ５に向かって傾斜開
口されており、燃料噴射弁６から噴射された燃料は、シ
リンダブロックｌの燃料噴射弁用開口部ＩＢから点火プ
ラグ５に向けて噴射されることとなる。

−上記の如く構成するものでは、噴射燃料の連動エネル
ギーの方向が到め上方となっている為、吸気行程終期又
は圧縮行程時の初期、或いは両行程に亘る所定期間、燃
料噴射弁６を開口して燃料を噴射すると、シリンダＩＡ
」二部の点火プラグ５近傍に濃混合気層が形成され、シ
リンダＩＡ内が成層化されることとなる。

そして、成層化を保持した状態で圧縮行程が進行し、ピ
ストン２の北見点近傍に於て所定のタイミングで点火プ
ラグ５により周辺の濃混合気に点火し、混合気を燃焼さ
せて爆発行程となる。

尚、燃料噴射時期は、低負荷・低回転時のような混合気
の成層化による低燃費化の効果を期待出来る運転域に於
ては、上記の如く吸気行程終期から圧縮行程初期とする
のが望ましいが、高出力を必要とする高負荷争高回転時
には、燃焼室内の混合気濃度を均一化して燃焼性を向上
させる為、吸気行程中とするよう夫々の運転状況に応じ
て制御するのが理想的である。

又、上記の如く、吸気行程終期から圧縮行程初期にかけ
て燃料噴射を実行すると、燃焼室上部に燃料が偏在・滞
留化することとなる為、噴射撚ネ４の霧化・気化の問題
が生じてくるが、燃焼室内には、該燃焼室内を円周方向
に回転する吸入空気のスワールが生じており、しかも燃
焼室上部が平面となっている為当該域におけるスワール
の減衰収束が生じないので、該スワールにより噴射燃料
が霧化・気化されて混合気の生成が促進されることとな
る。尚、スワールは燃焼室内を円周方向に回転している
為、高さ方向の撹拌効果は殆ど無い、従って、高さ方向
の成層化に対しては殆ど影響を与えないものである。

第２図は、本発明に係るエンジンの燃焼室構造の別の実
施例であり、燃料噴射弁６をシリンダブロック１の排気
バルブｌｌ側に設置し、その燃料噴射方向を、高温化し
てヒートポイント化し易い排気バルブ１１の下面１１ａ
、又は、２つの排気バルブ１１のブリッジ域に向けて傾
斜配置したものである。

このように構成すると、燃料噴射弁６からの噴射燃料Ｙ
が所定の角度で円錐状に拡散する為、点火プラグ５も噴
射範囲内に入ると共に、エンジン運転中に高温化する排
気バルブ１１及びそのブリッジ部に燃料が接触して、燃
料の霧化・気化を促進出来る」二に、排気バルブ１１及
びそのブリッジ部が冷却され、該高温部分がヒートポイ
ントとなって混合気に自然着火させるノッキングを防止
出来ることとなる。

第３及４図は、本発明に係るエンジンの燃焼室構造の更
に別の実施例を示し、上記第１図示実施例のシリンダヘ
ッド下面の平面部４１に、燃料噴射弁６かも点火プラグ
５に向けて適宜巾で且つ適宜深さのガイド溝４１ａを形
成し、噴射燃料Ｙを点火プラグ５に強制的に導くよう構
成したものである。このように構成するものでは、噴射
燃料Ｙの不要な拡散を防止由来、より一層の成層化を図
ることが可能となるものである。

尚、この場合、点火プラグ５の燃料被りを防止する為、
シリンダブロック１の側壁内に形成したアシスト通路１
ｃから、噴射燃料の霧化・気化促進の為のアシストエア
を供給するよう構成することが好ましい。

（発１５１の効果） 本発明に係るエンジンの燃焼室構造によれば、シリンダ
ヘッド下面に形成した平面部とピストン頂面に形成した
キャビティとにより燃焼室を構成すると共に、シリンダ
内に側方から点火プラグに向けて燃料を噴射するよう構
成したので、噴射燃料自体が上方への運動エネルギーを
有し、燃焼室内での混合気の成層化を確実に高精度で図
れるものである。

従って、低い空燃比域での燃焼性が確保され、燃料消費
量を大幅に削減出来ると共にＣＯ舎ＮＯｘ等の生成が抑
えられる。

又、燃料噴射弁を燃焼室側方に配置したことにより、従
来の如き燃料噴射弁の併置による吸・排気バルブサイズ
の制限が無くなり、吸排気効率を向上させて高出力化を
図ることが可能となるものである。即ち、高出力且つ低
燃費という相矛盾する２つの課題を、高い次元に於て両
立し得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るエンジンの燃焼室構造の実施例を
示す要部縦断面図、第２図は別の実施例を示す要部縦断
面図、第３図は更に別の実施例を示す要部縦断面図、第
４図は第３図の要部平面図である。 ｌ・・・シリンダブロック　　２・・・ピストン２Ｉ・
・・ピストン頂面　　　２２・・・キャどティ４・・・
シリンダヘッド　　４１・・・平面部５・・・点火プラ
グ　　　　　６・・・燃料噴射弁Ｘ・・・燃焼室　　　
　　　　Ｙ・・・噴射燃料第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 シリンダヘッド下面に平面部を形成し、該 シリンダヘッド下面の平面部とピストン頂面に形成した
   キャビティとにより燃焼室を構成し、該燃焼室に点火プ
   ラグを臨ませる一方、燃料噴射弁を燃焼室側方から上記
   点火プラグに向けて略水平方向に設置したこと、を特徴
   とするエンジンの燃焼室構造。