KR100301140B1 - 통내 분사식 불꽃점화 내연기관 - Google Patents

통내 분사식 불꽃점화 내연기관 Download PDF

Info

Publication number
KR100301140B1
KR100301140B1 KR1019990016372A KR19990016372A KR100301140B1 KR 100301140 B1 KR100301140 B1 KR 100301140B1 KR 1019990016372 A KR1019990016372 A KR 1019990016372A KR 19990016372 A KR19990016372 A KR 19990016372A KR 100301140 B1 KR100301140 B1 KR 100301140B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
fuel
spark plug
cavity
side wall
injection valve
Prior art date
Application number
KR1019990016372A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20000056950A (ko
Inventor
후지모리고끼찌
하시마다까시
아베시즈오
마쓰시따소이찌
바이까도요까즈
고바야시다쓰오
쓰쓰미야스히또
무라마쓰노부유끼
Original Assignee
와다 아끼히로
도요다 지도샤 가부시끼가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 와다 아끼히로, 도요다 지도샤 가부시끼가이샤 filed Critical 와다 아끼히로
Publication of KR20000056950A publication Critical patent/KR20000056950A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100301140B1 publication Critical patent/KR100301140B1/ko

Links

Classifications

    • 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
    • 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
    • F02B23/104—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 a side position of the cylinder
    • 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
    • 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
    • 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
    • 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
    • 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

  • 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)
  • Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Abstract

(과제) 연료를 비교적 두께가 얇은 평평한 부채꼴로 분사하는 통내 분사식 불꽃점화 내연기관에서 성층 연소시의 실화 (失火) 를 확실히 방지하는 것이다.
(해결수단) 점화 플러그와, 피스톤 정상면에 형성된 캐비티 (8) 와, 캐비티내에 연료를 비교적 두께가 얇은 대략 부채꼴로 분사하는 연료분사밸브 (7) 를 구비하고, 연료를 점화 플러그 근방으로 유도하기 위한 연료분사밸브에 대향하는 캐비티의 대향측벽 (8b) 은, 평면에서 보아 연료분사밸브의 분사구멍 위치 (HC) 와 점화 플러그 근방위치 (MC) 를 초점으로 하는 타원형상의 일부로 이루어진 부분을 가지고 있으며, 대향측벽에는 연료를 캐비티 내측방향으로 편향시키는 반송부 (8c) 가 형성되어 있다.

Description

통내 분사식 불꽃점화 내연기관 {CYLINDER INJECTION OF FUEL TYPE SPARK IGNITION INTERNAL COMBUSTION ENGINE}
본 발명은 통내 분사식 불꽃점화 내연기관에 관한 것이다.
기통내로 직접적으로 연료를 분사함으로써 점화시점에서 점화 플러그 근방에만 착화성(着火性)이 양호한 혼합기 (이하, 가연혼합기라 함) 를 형성하고, 기통내 전체로서는 희박한 혼합기의 연소를 가능하게 하는 성층 연소가 알려져 있다. 성층 연소를 실시할 때에는 일반적으로 연료분사밸브는 압축행정 후반에 연료를 분사한다. 이렇게 분사된 연료는 피스톤 정상면에 형성된 오목형상의 연소실내로 진입하여 연소실 벽면에서 열을 빼앗아 기화되면서 연소실 형상에 의해 점화 플러그 방향으로 편향되고, 점화 플러그 근방에 가연혼합기를 형성하는 것이 의도되어 있다.
일반적인 연료분사밸브는 연료를 원추형으로 집중하여 분사하는 것이다. 그럼으로써 연료분사 말기에 분사된 연료가 연소실 벽면으로부터의 열에 의해 가연혼합기가 되는 데에 필요한 시간이 비교적 길어지며, 이 시간을 확보하기 위해 연료분사 종료시기를 앞당겨야 한다. 그럼으로써 압축행정 후반에 분사 가능한 연료량은 필연적으로 적어져 필요 연료량이 비교적 많아지는 고부하시에는 성층 연소를 단념시키지 않을 수 없었다. 연료 소비율의 저감에 유효한 성층 연소를 보다 넓은 기관 운전상태에서 실시하는 것이 요구되고 있다.
일본 공개특허공보 평9-158736 호에는 슬릿형상의 분사구멍을 갖는 연료분사밸브를 사용하여 연료를 비교적 두께가 얇은 평평한 부채꼴로 분사하는 것이 제안되어 있다. 이렇게 분사된 연료는 광범위한 연소실 벽면에서 열을 빼앗기 때문에, 단시간에 가연혼합기로 할 수 있고 연료분사 종료시기를 지연시킬 수 있게 되므로, 압축행정 후반에 분사 가능한 연료량을 증가시킬 수 있으며 성층 연소영역을 고부하측으로 확대할 수 있게 되어 있다.
상술한 종래 기술에서 부채꼴로 분사된 연료는, 연소실 바닥면에서 폭방향으로 퍼지면서 진행되는데 연소실 측면이 평면에서 보아 원호형상을 갖고 있기 때문에, 이 연소실 측면을 따라 상승할 때에는 중앙방향으로 집중되고 점화 플러그 근방에 가연혼합기를 형성할 수 있도록 하고 있다. 확실히 연소실 측면을 원호형상으로 하면 폭방향으로 퍼진 연료 각부에 중앙방향의 속도 성분을 부가할 수는 있다. 그러나, 이들 연료 각부는 동일 위치로 향하는 게 아니기 때문에 반드시 점화 플러그 근방에 집중된 가연혼합기를 형성하지 못하고 실화가 발생될 가능성이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 연료를 비교적 두께가 얇은 평평한 부채꼴로 분사하는 통내 분사식 불꽃점화 내연기관에서 성층 연소시의 실화를 확실히 방지하는 것이다.
도 1 은 본 발명에 따른 통내 분사식 불꽃점화 내연기관의 제 1 실시형태를 나타낸 개략 종단면도이다.
도 2 는 도 1 의 피스톤의 평면도이다.
도 3 은 타원의 기하학적인 특징을 설명하는 도이다.
도 4 는 도 2 의 각 단면도로서, (A) 는 A-A 단면도, (B) 는 B-B 단면도이다.
도 5 는 포물선의 기하학적인 특징을 설명하는 도이다.
도 6 은 본 발명에 따른 통내 분사식 불꽃점화 내연기관의 제 3 실시형태를 나타낸 도 2 에 상당하는 도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
5 : 피스톤 6 : 점화 플러그
7 : 연료분사밸브 8 : 캐비티
8b : 대향측벽
본 발명의 제 1 양태에 따른 통내 분사식 불꽃점화 내연기관은, 점화 플러그와, 피스톤 정상면에 형성된 캐비티와, 상기 캐비티내에 연료를 비교적 두께가 얇은 대략 부채꼴로 분사하는 연료분사밸브를 구비하고, 상기 연료를 상기 점화 플러그 근방으로 유도하기 위한 상기 연료분사밸브에 대향하는 상기 캐비티의 대향측벽은, 평면에서 보아 상기 연료분사밸브의 분사구멍 위치와 상기 점화 플러그 근방위치를 초점으로 하는 타원형상의 일부로 이루어지는 부분을 가지고 있으며, 상기 대향측벽에는 상기 연료를 상기 캐비티 내측방향으로 편향시키는 반송부가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명의 제 2 양태에 따른 통내 분사식 불꽃점화 내연기관은, 점화 플러그와, 피스톤 정상면에 형성된 캐비티와, 상기 캐비티내에 연료를 비교적 두께가 얇은 대략 부채꼴로 분사하는 연료분사밸브를 구비하고, 상기 연료를 상기 점화 플러그 근방으로 유도하기 위한 상기 연료분사밸브에 대향하는 상기 캐비티의 대향측벽은, 평면에서 보아 상기 점화 플러그 근방위치를 초점으로 하는 포물선 형상으로 이루어진 부분을 가지고 있으며, 상기 대향측벽에는 상기 연료를 상기 캐비티 내측방향으로 편향시키는 반송부가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제 3 양태에 따른 통내 분사식 불꽃점화 내연기관은, 점화 플러그와, 피스톤 정상면에 형성된 캐비티와, 상기 캐비티내에 연료를 비교적 두께가 얇은 대략 부채꼴로 분사하는 연료분사밸브를 구비하고, 상기 연료를 점화 플러그 근방으로 유도하기 위한 상기 연료분사밸브에 대향하는 상기 캐비티의 대향측벽에서의 양단부분은, 평면에서 보아 상기 연료분사밸브의 분사구멍 위치와 상기 점화 플러그 근방위치를 초점으로 하는 타원형상의 일부로 이루어진 부분을 가지고 있으며, 상기 대향측벽에서의 중앙부분은, 평면에서 보아 상기 점화 플러그 근방위치를 초점으로 하는 포물선 형상으로 이루어진 부분을 가지고 있으며, 상기 대향측벽에는 상기 연료를 상기 캐비티 내측방향으로 편향시키는 반송부가 형성되어 있는것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명의 제 4 양태에 따른 통내 분사식 불꽃점화 내연기관은, 제 1 내지 제 3 양태중 어느 하나의 통내 분사식 불꽃점화 내연기관에 있어서, 상기 점화 플러그 근방위치는 상기 점화 플러그 중심선에서 이간되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제 5 양태에 따른 통내 분사식 불꽃점화 내연기관은, 제 4 양태의 통내 분사식 불꽃점화 내연기관에 있어서, 상기 점화 플러그 근방위치는 상기 점화 플러그 중심선에서 상기 연료분사밸브측으로 이간되어 있는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명의 제 6 양태에 따른 통내 분사식 불꽃점화 내연기관은, 제 1 내지 제 5 양태중 어느 하나의 통내 분사식 불꽃점화 내연기관에 있어서, 상기 반송부는 수평면에 대해 예각도를 형성하며, 상기 대향측벽의 중앙부분에 형성된 상기 반송부의 상기 예각도는, 상기 대향측벽의 양단부분에 형성된 상기 반송부의 상기 예각도에 비교하여 큰 것을 특징으로 한다.
이하 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해 설명한다.
도 1 은 본 발명에 따른 통내 분사식 불꽃점화 내연기관의 제 1 실시형태를 나타낸 개략 종단면도이고, 도 2 는 도 1 에 있어서의 피스톤의 평면도이다. 이들 도에서 부호 1 은 흡기구, 2 는 배기구이다. 흡기구 (1) 는 흡기밸브 (3) 를 통해, 배기구 (2) 는 배기밸브 (4) 를 통해 각각 기통내로 통하고 있다. 부호 5 는 피스톤이고, 6 은 기통 대략 중심상부에 배치된 점화 플러그이다.연료분사밸브 (7) 는 연료를 비교적 두께가 얇은 평평한 부채꼴로 분사하는 것이다.
연료분사밸브 (7) 는 예컨대 높은 기관출력이 필요한 균일 연소영역에서 흡기 행정으로 필요 연료량을 분사하고 점화시점에서 기통내에 균일 혼합기를 형성하도록 되어 있다. 한편, 성층 연소영역에서는 압축행정 후반에 필요 연료량을 분사하도록 되어 있다. 압축행정 후반에 분사된 연료는, 도 1 에 도시된 바와 같이 피스톤 (5) 의 정상면에 형성된 오목형상의 캐비티 (8) 내로 진입하여 캐비티 (8) 의 바닥벽 (8a) 에 충돌한 후에 바닥벽 (8a) 을 따라 폭방향으로 퍼져 서서히 기화되면서 연료분사밸브 (7) 에 대향하는 캐비티 (8) 의 대향측벽 (8b) 의 방향으로 진행된다.
캐비티 (8) 의 대향측벽 (8b) 은, 평면에서 보아 연료분사밸브 (7) 의 분사구멍 위치와 점화 플러그 근방위치를 초점으로 하는 타원형상의 일부로 이루어진 부분을 가지고 있다. 즉, 대향측벽 (8b) 은 특정 수평면에서의 단면형상이 연료분사밸브 (7) 의 분사구멍 위치를 통과하는 제 1 수직선 (HC) 과 특정 수평면의 교점 (HC') 과, 점화 플러그 중심선 (PC) 의 근방위치를 통과하는 제 2 수직선 (MC) 과 특정 수평면의 교점 (MC') 을 초점으로 하는 도 3 에 도시된 바와 같은 타원의 일부로 이루어져 있다. 또한, 대향측벽 (8b) 에는 연료를 캐비티 (8) 내측방향으로 편향시키는 반송부 (8c) 가 형성되어 있다.
타원은 도 3 에 도시된 바와 같이 일측 초점으로부터의 방사선이 모두 타원상에서 반사되어 타측 초점에 집중된다는 기하학적인 특징을 갖고 있다. 그럼으로써 대향측벽 (8b) 을 상술한 바와 같은 타원형상으로 하고, 반송부 (8c) 에 의해 연료를 최종적으로 캐비티 (8) 내측방향으로 향하도록 하면, 일측 초점을 통과하는 제 1 수직선 (HC) 상에서 분사된 연료는, 캐비티 (8) 의 바닥벽 (8a) 상에서 폭방향으로 퍼져도 대향측벽 (8b) 및 반송부 (8c) 에 의해 최종적으로는 타측 초점을 통과하는 제 2 수직선 (MC) 상에 집중된다. 연료는 제 2 수직선 (MC) 상에 집중되는 시점에서는 캐비티 (8) 의 바닥벽 (8a) 및 대향벽 (8b) 에서 충분히 열을 흡수하여 가연혼합기로 된다.
다만, 대향측벽 (8b) 에서 제 2 수직선 (MC) 까지의 거리는 대향측벽 (8b) 의 중앙부분에서 짧고 양단부분에서 길어진다. 이렇게 각 연료부분에서 대향측벽 (8b) 을 떨어져서 제 2 수직선 (MC) 에 도달할 때까지의 이동거리가 다르기 때문에, 반송부 (8c) 에 의해 각 연료부분을 동일한 각도로 캐비티 (8) 내측방향으로 편향시키는 경우에는 각 연료부분은 제 2 수직선 (MC) 상에서 높이방향으로는 다른 위치에 도달하게 된다. 이렇게 해서, 이 경우에는 점화시점에서 대략 원주형의 가연혼합기가 점화 플러그 중심선 (PC) 의 근방의 제 2 수직선 (MC) 주위에 형성되어 점화 플러그 (6) 의 점화 갭과 확실히 접촉하기 때문에, 실화를 발생시키지 않고 양호한 성층 연소를 실현할 수 있다.
연료를 집중시키는 제 2 수직선 (MC) 을 점화 플러그 중심선 (PC) 과 일치시켜, 형성된 가연혼합기와 점화 플러그 (6) 의 점화 갭의 접촉을 더 확실히 할 수도 있다. 이 경우에는, 대략 원주형 가연혼합기의 중앙부에서 연소가 개시된다. 이와 같은 연소에서는 가연혼합기의 중앙부가 급격히 팽창함으로써 가연혼합기의주위부가 잘 분산되고, 가연혼합기의 농도가 비교적 희박한 경우에는, 주위부에 대한 연소 전파가 불량해져 연소가 악화될 가능성이 있다.
본 실시형태에서는 연료를 집중시키는 제 2 수직선 (MC) 을 점화 플러그 중심선 (PC) 에서 이간시키고 대략 원주형 가연혼합기의 주위부에서 개시시킨 연소를 대략 원주형 가연혼합기의 대략 직경방향으로 전파시키도록 되어 있으며, 그럼으로써, 연소된 가연혼합기는 미연소 가연혼합기와는 반대측으로 팽창할 수 있으며 미연소 가연혼합기를 분산시키지 않기 때문에, 가연혼합기의 농도가 비교적 희박하여도 양호한 연소 전파를 실현할 수 있다. 이것은 연료 소비율을 더 저감시킬 수 있게 한다. 특히, 본 실시형태와 같이 연료를 집중시키는 제 2 수직선 (MC) 을 점화 플러그 중심선 (PC) 에서 연료분사밸브 (7) 측으로 이간시킴으로써, 연소된 가연혼합기는, 캐비티 (8) 내의 연료분사밸브 (7) 측의 넓은 공간으로 자유롭게 팽창할 수 있으며, 미연소 가연혼합기의 분산을 확실히 방지할 수 있다.
또, 본 실시형태에서 도 2 의 A-A 단면도인 도 4 의 (A) 에 도시된 바와 같이 대향측벽 (8b) 의 중앙부분에 형성된 반송부 (8c) 는 수평면에 대해 제 1 예각도 (TH1) 를 가지고 있으며, 도 2 의 B-B 단면도인 도 4 의 (B) 에 도시된 바와 같이 대향측벽 (8b) 의 양단부분에 형성된 반송부 (8c) 는 수평면에 대해 제 1 예각도 (TH1) 보다 작은 제 2 예각도 (TH2) 를 가지고 있다. 본 실시형태에서 캐비티 (8) 의 바닥벽 (8a) 을 수평면으로 하였으나, 이것은 본 발명을 한정하는게 아니며, 측벽 (8a) 은 특히 수평면으로 구성되어 있을 필요는 없다.
이렇게 반송부 (8c) 를 구성함으로써 각 연료부분이 대향측벽 (8b) 을 떨어져 제 2 수직선 (MC) 에 도달할 때까지의 이동거리가 달라도 각 연료부분을 높이방향으로 접근시켜 제 2 수직선 (MC) 상에 도달시킬 수 있다. 이렇게, 가연혼합기를 더 집중시킬 수 있기 때문에 더 소량의 분사연료에 의해 형성되는 가연혼합기로도 확실히 착화 연소시킬 수 있다. 이것은 예컨대 아이들시의 연료 소비율을 개선시킬 수 있게 한다.
또, 도 4 에 도시된 바와 같이 제 1 예각도 (TH1) 및 제 2 예각도 (TH2) 를 제 2 수직선 (MC) 의 위치 및 대향측벽 (8b) 의 형상을 고려하여 적당히 결정함과 동시에 반송부 (8c) 의 각 부분의 수평면에 대한 예각도를 서서히 변화시키도록 하면 가연혼합기를 제 2 수직선 (MC) 상에서 거의 동일한 높이위치 (수평면으로부터의 높이 (H)) 로 집중시킬 수 있으며, 또 분사연료를 소량으로 해도 가연혼합기를 확실히 착화 연소시킬 수 있다.
도 5 는 본 발명에 따른 통내 분사식 불꽃점화 내연기관의 제 2 실시형태를 설명하기 위한 도 3 에 상당하는 도이다. 본 실시형태에서 캐비티의 대향측벽은, 특정 수평면에서의 단면형상이 타원형상의 일부가 아니라 점화 플러그 중심선 (PC) 의 근방위치를 통과하는 제 2 수직선 (MC) 과 특정 수평면의 교점 (MC') 을 초점으로 하는 포물선으로 이루어져 있다. 또, 제 1 실시형태와 동일한 사고방식에 의거하여 캐비티 내측방향으로 연료를 편향시키는 반송부도 형성되어 있다.
포물선은 도 5 에 도시된 바와 같이 중심선에 대한 평행선이 모두 포물선에서 반사되어 초점에 집중된다는 기하학적인 기능을 가지고 있다. 그런데, 일반적인 성층 연소에서 기관 부하가 높아질수록 연료 분사량에 부가하여 흡입공기량도증가시키도록 되어 있으며, 고부하측에서의 성층 연소에서는 압축행정 후반의 연료분사 시점에서 통내 압력이 비교적 높아지고 있다. 그럼으로써 평평한 부채꼴로 분사된 연료는, 캐비티의 바닥면상을 진행할 때에 통내 압력이 비교적 낮은 저부하측에서는 상술한 바와 같이 연료의 관성에 의해 폭방향으로 퍼지는데, 통내 압력이 비교적 높은 경우에는 폭방향으로 잘 퍼지지 않고, 도 5 에 도시된 바와 같이 어느 정도는 폭방향으로 퍼지지만 그 이후에는 그 폭을 유지한다.
이렇게 캐비티의 대향측벽을 포물선으로 하면 특히 고부하측과 같이 연료분사 시점에서의 통내 압력이 비교적 높을 때에는 캐비티의 바닥벽 및 대향측벽에서 비교적 충분히 열을 흡수하여 가연혼합기로 되어 있는 각 연료 부분을 제 2 수직선 (MC) 상에 집중시킬 수 있어, 상술한 바와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
도 6 은 본 발명에 따른 통내 분사식 불꽃점화 내연기관의 제 3 실시형태를 나타낸 도 2 에 상당하는 도이다. 본 실시형태에서는 캐비티 (8') 의 대향측벽 (8b') 은 특정 수평면에서의 양단 부분의 단면형상이 연료분사밸브 (7) 의 분사구멍 위치를 통과하는 제 1 수직선 (HC) 과 특정 수평면의 교점과, 점화 플러그 중심선 (PC) 의 근방위치를 통과하는 제 2 수직선 (MC) 과 특정 수평면의 교점을 초점으로 하는 도 3 에 도시된 바와 같은 타원의 일부로 이루어져 있는 동시에 특정 수평면에서의 중앙부분의 단면형상이 점화 플러그 중심선 (PC) 의 근방위치를 통과하는 제 2 수직선 (MC) 의 특정 수평면의 교점을 초점으로 하는 포물선으로 이루어져 있다. 물론, 제 1 실시형태와 동일한 반송부 (8c') 가 형성되어 있다.
상술한 바와 같이, 성층 연소의 연료분사 시기인 압축행정 후반에서의 통내압력이 비교적 낮을 때에는 캐비티의 대향측벽을 타원형으로 하는 것이 바람직하고, 통내 압력이 비교적 높을 때에는, 캐비티의 대향측벽을 포물선으로 하는 것이 바람직하다. 통내 압력이 비교적 높을 때에는 캐비티의 바닥벽을 진행하는 연료는, 그다지 폭방향으로는 퍼지지 않기 때문에 본 실시형태와 같이 대향측벽 (8b') 의 중앙부분만을 포물선형상으로 해도 이 때의 가연혼합기를 제 2 수직선 (MC) 상에 집중시킬 수 있다.
또, 통내 압력이 비교적 낮을 때에는, 연료는 캐비티의 바닥벽을 폭방향으로 퍼지면서 진행하며 연료의 양단부분에 의해 형성되는 가연혼합기는 본 실시형태와 같이 대향측벽 (8b') 의 양단부분을 타원형으로 함으로써 제 2 수직선 (MC) 상에 집중시킬 수 있다. 한편, 이 때의 연료의 중앙부분에 의해 형성되는 가연혼합기는, 엄밀하게는 제 2 수직선 (MC) 상에 집중시킬 수 없으나, 제 2 수직선 (MC) 에서 매우 이간된 위치에 편향되는게 아니며, 전체로서 제 2 수직선 (MC) 근방에 가연혼합기를 집중시킬 수 있다.
이렇게 캐비티 (8') 의 대향측벽 (8b') 의 중앙부분을 포물선형상으로 구성하고 양단부분을 타원형으로 구성함으로써 연료분사 시점의 기통내 압력에 관계없이 비교적 양호하게 제 2 수직선 (MC) 주위에 가연혼합기를 형성할 수 있어 양호한 성층 연소를 실현할 수 있다.
이와 같이 본 발명에 따른 통내 분사식 불꽃점화 내연기관에 의하면, 점화 플러그와, 피스톤 정상면에 형성된 캐비티와, 캐비티내에 연료를 비교적 두께가 얇은 대략 부채꼴로 분사하는 연료분사밸브를 구비하고, 연료를 점화 플러그 근방으로 유도하기 위한 연료분사밸브에 대향하는 캐비티의 대향측벽은, 평면에서 보아 연료분사밸브의 분사구멍 위치와 점화 플러그 근방위치를 초점으로 하는 타원형상의 일부로 이루어지는 부분을 가지며, 대향측벽에는 연료를 캐비티 내측방향으로 편향시키는 반송부가 형성되어 있기 때문에, 일측 초점으로부터의 포물선은 모두 타원상에서 반사되어 타측 초점에 집중된다는 타원의 기하학적인 특징을 이용하여 연료분사밸브에서 분사되어 캐비티내를 부채꼴로 퍼지면서 진행하는 연료를 반송부가 형성된 타원형 대향측벽에 의해, 점화 플러그 근방위치에 가연혼합기로서 집중시킬 수 있어, 확실한 착화 연소가 보증되며 성층 연소시의 실화를 확실히 방지할 수 있게 된다.
또, 본 발명에 따른 또 하나의 통내 분사식 불꽃점화 내연기관에 의하면, 점화 플러그와, 피스톤 정상면에 형성된 캐비티와, 캐비티내에 연료를 비교적 두께가 얇은 대략 부채꼴로 분사되는 연료분사밸브를 구비하고, 연료를 점화 플러그 근방으로 유도하기 위한 연료분사밸브에 대향하는 캐비티의 대향측벽은, 평면에서 보아 점화 플러그 근방위치를 초점으로 하는 포물선 형상으로 이루어진 부분을 가지고 있으며, 대향측벽에는 연료를 캐비티 내측방향으로 편향시키는 반송부가 형성되어 있기 때문에, 중심선에 대한 평행선은 모두 포물선상에서 반사되어 초점에 집중된다는 포물선의 기하학적인 특징을 이용하여, 연료분사밸브에서 분사되어 캐비티내를 소정 폭으로 진행하는 연료를, 반송부가 형성된 포물선형상의 대향측벽에 의해 점화 플러그 근방위치에 가연혼합기로서 집중시킬 수 있어, 확실한 착화 연소가 보증되며 성층 연소시의 실화를 확실히 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 또 다른 하나의 통내 분사식 불꽃점화 내연기관에 의하면, 점화 플러그와, 피스톤 정상면에 형성된 캐비티와, 캐비티내에 연료를 비교적 두께가 얇은 대략 부채꼴로 분사하는 연료분사밸브를 구비하고, 연료를 점화 플러그 근방으로 유도하기 위한 연료분사밸브에 대향하는 캐비티의 대향측벽의 양단부분은, 평면에서 보아 연료분사밸브의 분사구멍 위치와 점화 플러그 근방위치를 초점으로 하는 타원형상의 일부로 이루어진 부분을 가지고 있으며, 대향측벽의 중앙부분은, 평면에서 보아 점화 플러그 근방위치를 초점으로 하는 포물선 형상으로 이루어진 부분을 가지고 있으며, 대향측벽에는 연료를 캐비티 내측방향으로 편향시키는 반송부가 형성되어 있다. 그럼으로써, 상술한 포물선의 기하학적인 특징을 이용하여 연료분사밸브에서 분사된 연료가 캐비티내를 소정 폭으로 진행하는 경우에는 반송부가 형성된 포물선형상의 대향측벽의 중앙부분에 의해 연료를 점화 플러그 근방위치에 가연혼합기로서 집중시킬 수 있다. 한편, 상술한 타원의 기하학적인 특징을 이용하여 연료분사밸브에서 분사된 연료가 캐비티내를 부채꼴로 퍼지면서 진행하는 경우에는 연료의 양단부분을, 반송부가 형성된 타원형 대향측벽의 양단부분에 의해 점화 플러그 근방위치에 가연혼합기로서 집중시킬 수 있으며, 또한, 연료의 중앙부분은, 엄밀하게는 점화 플러그 근방위치에 집중시킬 수 없지만, 반송부가 형성된 포물선형상의 대향측벽의 중앙부분에 의해 점화 플러그 근방위치 주위로 향하게 할 수 있고, 연료 전체로서는 점화 플러그 근방위치 주위에 가연혼합기를 형성시킬 수 있다. 이렇게 통내 압력에 따라 부채꼴로 분사된 연료가캐비티내에서 부채꼴로 폭방향으로 퍼지면서 진행되어도, 또 소정 폭으로 진행되어도, 적어도 가연혼합기를 점화 플러그 근방위치 주위에 형성시킬 수 있어, 확실한 착화 연소가 보증되며 성층 연소시의 실화를 확실히 방지할 수 있다.

Claims (12)

  1. 점화 플러그와, 피스톤 정상면에 형성된 캐비티와, 상기 캐비티내에 연료를 비교적 두께가 얇은 대략 부채꼴로 분사하는 연료분사밸브를 구비하고, 상기 연료를 상기 점화 플러그 근방으로 유도하기 위한 상기 연료분사밸브에 대향하는 상기 캐비티의 대향측벽은, 평면에서 보아 상기 연료분사밸브의 분사구멍 위치와 상기 점화 플러그 근방위치를 초점으로 하는 타원형상의 일부로 이루어진 부분을 가지고 있으며, 상기 대향측벽에는 상기 연료를 상기 캐비티 내측방향으로 편향시키는 반송부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 통내 분사식 불꽃점화 내연기관.
  2. 점화 플러그와, 피스톤 정상면에 형성된 캐비티와, 상기 캐비티내에 연료를 비교적 두께가 얇은 대략 부채꼴로 분사하는 연료분사밸브를 구비하고, 상기 연료를 상기 점화 플러그 근방으로 유도하기 위한 상기 연료분사밸브에 대향하는 상기 캐비티의 대향측벽은, 평면에서 보아 상기 점화 플러그 근방위치를 초점으로 하는 포물선 형상으로 이루어진 부분을 가지고 있으며, 상기 대향측벽에는 상기 연료를 상기 캐비티 내측방향으로 편향시키는 반송부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 통내 분사식 불꽃점화 내연기관.
  3. 점화 플러그와, 피스톤 정상면에 형성된 캐비티와, 상기 캐비티내에 연료를 비교적 두께가 얇은 대략 부채꼴로 분사하는 연료분사밸브를 구비하고, 상기 연료를 상기 점화 플러그 근방으로 유도하기 위한 상기 연료분사밸브에 대향하는 상기 캐비티의 대향측벽에서의 양단부분은, 평면에서 보아 상기 연료분사밸브의 분사구멍 위치와 상기 점화 플러그 근방위치를 초점으로 하는 타원형상의 일부로 이루어진 부분을 가지고 있으며, 상기 대향측벽에서의 중앙부분은, 평면에서 보아 상기 점화 플러그 근방위치를 초점으로 하는 포물선형상으로 이루어진 부분을 가지고 있으며, 상기 대향측벽에는 상기 연료를 상기 캐비티 내측방향으로 편향시키는 반송부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 통내 분사식 불꽃점화 내연기관.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 점화 플러그 근방위치는 상기 점화 플러그 중심선에서 이간되어 있는 것을 특징으로 하는 통내 분사식 불꽃점화 내연기관.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 점화 플러그 근방위치는, 상기 점화 플러그 중심선에서 상기 연료분사밸브측으로 이간되어 있는 것을 특징으로 하는 통내 분사식 불꽃점화 내연기관.
  6. 제 1 항, 제 4 항 또는 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반송부는 수평면에 대해 예각도를 형성하며, 상기 대향측벽의 중앙부분에 형성된 상기 반송부의 상기 예각도는, 상기 대향측벽의 양단부분에 형성된 상기 반송부의 상기 예각도에 비교하여 큰 것을 특징으로 하는 통내 분사식 불꽃점화 내연기관.
  7. 제 2 항에 있어서, 상기 점화 플러그 근방위치는 상기 점화 플러그 중심선에서 이간되어 있는 것을 특징으로 하는 통내 분사식 불꽃점화 내연기관.
  8. 제 3 항에 있어서, 상기 점화 플러그 근방위치는 상기 점화 플러그 중심선에서 이간되어 있는 것을 특징으로 하는 통내 분사식 불꽃점화 내연기관.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 점화 플러그 근방위치는, 상기 점화 플러그 중심선에서 상기 연료분사밸브측으로 이간되어 있는 것을 특징으로 하는 통내 분사식 불꽃점화 내연기관.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 점화 플러그 근방위치는, 상기 점화 플러그 중심선에서 상기 연료분사밸브측으로 이간되어 있는 것을 특징으로 하는 통내 분사식 불꽃점화 내연기관.
  11. 제 2 항에 있어서, 상기 반송부는 수평면에 대해 예각도를 형성하며, 상기 대향측벽의 중앙부분에 형성된 상기 반송부의 상기 예각도는, 상기 대향측벽의 양단부분에 형성된 상기 반송부의 상기 예각도에 비교하여 큰 것을 특징으로 하는 통내 분사식 불꽃점화 내연기관.
  12. 제 3 항에 있어서, 상기 반송부는 수평면에 대해 예각도를 형성하며, 상기대향측벽의 중앙부분에 형성된 상기 반송부의 상기 예각도는, 상기 대향측벽의 양단부분에 형성된 상기 반송부의 상기 예각도에 비교하여 큰 것을 특징으로 하는 통내 분사식 불꽃점화 내연기관.
KR1019990016372A 1999-02-05 1999-05-07 통내 분사식 불꽃점화 내연기관 KR100301140B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP02837799A JP3389873B2 (ja) 1999-02-05 1999-02-05 筒内噴射式火花点火内燃機関
JP99-028377 1999-02-05

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20000056950A KR20000056950A (ko) 2000-09-15
KR100301140B1 true KR100301140B1 (ko) 2001-09-22

Family

ID=12246960

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019990016372A KR100301140B1 (ko) 1999-02-05 1999-05-07 통내 분사식 불꽃점화 내연기관

Country Status (8)

Country Link
US (1) US6460509B1 (ko)
EP (1) EP1026377B1 (ko)
JP (1) JP3389873B2 (ko)
KR (1) KR100301140B1 (ko)
CN (1) CN1136380C (ko)
CA (1) CA2297615C (ko)
DE (1) DE60010140T2 (ko)
ES (1) ES2215501T3 (ko)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003106153A (ja) * 2001-09-28 2003-04-09 Mazda Motor Corp 火花点火式直噴エンジンのピストン構造
JP3838346B2 (ja) * 2001-11-26 2006-10-25 トヨタ自動車株式会社 筒内噴射式火花点火内燃機関
US6832594B2 (en) 2002-01-09 2004-12-21 Nissan Motor Co., Ltd. Direct fuel injection engine
JP3997781B2 (ja) 2002-01-09 2007-10-24 日産自動車株式会社 筒内直噴エンジン
US6892693B2 (en) * 2003-02-12 2005-05-17 Bombardier Recreational Products, Inc. Piston for spark-ignited direct fuel injection engine
US6945219B2 (en) * 2004-02-09 2005-09-20 Bombardier Recreational Products Inc. Dual zone combustion chamber
US7290531B2 (en) * 2004-05-10 2007-11-06 John Peter Halsmer Integrated fuel supply system for internal combustion engine
JP2005351200A (ja) * 2004-06-11 2005-12-22 Toyota Motor Corp 筒内噴射式火花点火内燃機関
US7318406B2 (en) * 2006-04-10 2008-01-15 Ford Global Technologies Llc Bowl-in-piston of a cylinder in a direct injection engine
US8671908B2 (en) * 2009-07-31 2014-03-18 Ford Global Technologies, Llc Glow plug placement in a diesel engine
US8056531B2 (en) * 2010-06-24 2011-11-15 Ford Global Technologies Llc Shallow piston bowl and injector spray pattern for a gasoline, direct-injection engine
WO2018221638A1 (ja) * 2017-06-02 2018-12-06 マツダ株式会社 エンジンの燃焼室構造
JP6566000B2 (ja) 2017-06-02 2019-08-28 マツダ株式会社 エンジン
US11073102B2 (en) 2017-06-02 2021-07-27 Mazda Motor Corporation Combustion chamber structure for engines
JP6565999B2 (ja) 2017-06-02 2019-08-28 マツダ株式会社 エンジン
JP7180304B2 (ja) * 2018-11-16 2022-11-30 マツダ株式会社 エンジンの燃焼室構造
EP4198278A1 (en) * 2021-12-17 2023-06-21 Volvo Truck Corporation Internal combustion engine for gaseous fuel

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4793305A (en) * 1987-07-16 1988-12-27 Dresser Industries, Inc. High turbulence combustion chamber for turbocharged lean burn gaseous fueled engine
US5806482A (en) * 1995-03-28 1998-09-15 Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha In-cylinder injection internal combustion engine
JP3301013B2 (ja) 1995-12-06 2002-07-15 株式会社豊田中央研究所 火花点火式燃焼方法
JP3498882B2 (ja) 1996-06-24 2004-02-23 日産自動車株式会社 筒内直噴式内燃機関
JPH10299486A (ja) 1997-04-30 1998-11-10 Yamaha Motor Co Ltd 筒内燃料噴射式エンジン
DE69809631T2 (de) * 1997-05-20 2003-04-03 Nissan Motor Ottobrennkraftmaschine mit Direkteinspritzung mit Schichtladungsverbrennung und Homogenladungsverbrennung
KR19990042831A (ko) 1997-11-28 1999-06-15 정몽규 텀블용 직접 분사 엔진
US6035823A (en) * 1998-06-15 2000-03-14 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Spark-ignition type engine
JP3362690B2 (ja) * 1999-03-02 2003-01-07 トヨタ自動車株式会社 筒内噴射式火花点火内燃機関

Also Published As

Publication number Publication date
JP2000227028A (ja) 2000-08-15
CA2297615A1 (en) 2000-08-05
EP1026377A2 (en) 2000-08-09
CN1263982A (zh) 2000-08-23
ES2215501T3 (es) 2004-10-16
JP3389873B2 (ja) 2003-03-24
US6460509B1 (en) 2002-10-08
DE60010140D1 (de) 2004-06-03
CA2297615C (en) 2004-12-14
EP1026377A3 (en) 2000-12-20
CN1136380C (zh) 2004-01-28
DE60010140T2 (de) 2004-09-16
KR20000056950A (ko) 2000-09-15
EP1026377B1 (en) 2004-04-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100301140B1 (ko) 통내 분사식 불꽃점화 내연기관
JP4342481B2 (ja) 筒内噴射式火花点火内燃機関
JP4501832B2 (ja) 火花点火式直噴エンジン
US10718258B2 (en) Spark-ignited direct-injection engine combustion systems
KR100352309B1 (ko) 통내 분사식 불꽃점화 내연기관
JP3548688B2 (ja) 筒内噴射式火花点火内燃機関
US6257199B1 (en) Direct fuel injection-type spark-ignition internal combustion engine
JP4026784B2 (ja) 筒内噴射式エンジン
US6334426B1 (en) Direct fuel injection-type spark-ignition internal combustion engine
JP2009121251A (ja) 筒内噴射式火花点火内燃機関
JP2005351200A (ja) 筒内噴射式火花点火内燃機関
WO2021161552A1 (ja) 副室式エンジン
US4116234A (en) Internal combustion engine with an auxiliary combustion chamber
JP3651467B2 (ja) 筒内噴射式火花点火内燃機関
JP2005194942A (ja) 筒内噴射式内燃機関
JPH01203613A (ja) 筒内噴射式火花点火機関
JP2022081705A (ja) 副室式内燃機関
JP2002004864A (ja) 筒内噴射式火花点火内燃機関
JPH08260986A (ja) 筒内噴射式内燃機関
JP2005140006A (ja) 筒内直接噴射式内燃機関
JP2000303844A (ja) 筒内噴射式火花点火内燃機関
JPS62291424A (ja) 層状燃焼エンジン
JPH01182523A (ja) 直噴式エンジン
JP2000337153A (ja) 筒内噴射式火花点火内燃機関
JP2000282872A (ja) 筒内噴射式火花点火内燃機関

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20080530

Year of fee payment: 8

LAPS Lapse due to unpaid annual fee