KR100926661B1

KR100926661B1 - 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관

Info

Publication number: KR100926661B1
Application number: KR1020077017064A
Authority: KR
Inventors: 다케시 아시자와; 히로시 노무라; 오사무 도미노
Original assignee: 도요타 지도샤（주）
Priority date: 2005-11-24
Filing date: 2006-11-16
Publication date: 2009-11-17
Also published as: CN100552199C; ES2574560T3; US7597085B2; JPWO2007061020A1; KR20070088813A; JP4722129B2; EP1953361B1; EP1953361A1; CN101107432A; EP1953361A4; US20080135016A1; WO2007061020A1

Abstract

린 공연비에서의 균질 연소를 실시할 때에는, 실린더 보어 내의 배기 밸브측을 하강하고 실린더 보어 내의 흡기 밸브측을 상승하도록 기통 내를 선회하는 텀블류를, 흡기 행정 말기에 있어서 연료 분사 밸브에 의해 실린더 보어의 배기 밸브측을 향하여 분사된 연료에 의해 강하게 한다.

Description

통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관{CYLINDER-INJECTION SPARK-IGNITION INTERNAL COMBUSTION ENGINE}

본 발명은, 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관에 관한 것이다.

기통 내에 균질 혼합기를 형성하고, 이 균질 혼합기를 압축 행정 말기의 점화 시기에 착화 연소시키는 균질 연소에 있어서, 기통 내로 공급된 흡기에 의해 기통 내에 텀블류를 형성하고, 이 텀블류를 압축 행정 말기의 점화 시기까지 지속시킴으로써, 점화 시기에 기통 내에 텀블류에 의한 난류를 존재시켜, 이 난류에 의해 균질 혼합기의 연소 속도를 높이면, 양호한 균질 연소를 실현할 수 있다.

텀블류를 압축 행정 말기의 점화 시기까지 지속시키기 위하여, 흡기 포트 내에 흡기류 제어 밸브를 배치하고, 이 흡기류 제어 밸브에 의해 흡기를 흡기 포트 상벽을 따르게 하여 기통 내로 공급함으로써, 기통 내에 강한 텀블류를 형성하는 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관이 제안되고 있다 (예를 들어, 일본 공개특허공보 2005-180247, 일본 공개특허공보 2004-190548 및 일본 공개특허공보 2002-227651 참조).

전술한 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관에 있어서, 흡기류 제어 밸브에 의해 흡기를 흡기 포트 상벽을 따르게 하여 기통 내에 공급할 때에는, 흡기류 제어 밸브에 의해 흡기 포트가 좁혀지게 된다. 그로써, 필요 흡기량이 비교적 적을 때에는, 특별한 문제없이 강한 텀블류를 기통 내에 형성할 수 있으나, 필요 흡기량이 비교적 많아질 때에는, 흡기류 제어 밸브에 의해 흡기 포트를 좁히면 흡기 부족이 발생하는 경우가 있기 때문에, 흡기류 제어 밸브에 의해 강한 텀블류를 기통 내에 형성할 수는 없다.

균질 혼합기의 공연비를 이론 공연비보다 린(lean)으로 하는 균질 연소에 있어서는, 필요 흡기량이 비교적 많아지고, 이 때에 강한 텀블류를 기통 내에 형성할 수 없으면, 연소 속도가 매우 늦어져 원하는 기관 출력을 얻는 것이 곤란해진다.

또, 균질 혼합기의 공연비가 이론 공연비 또는 리치(rich) 공연비이어도, 기통 내의 난류에 의해 연소 속도를 빠르게 하는 것은 바람직하고, 그를 위한 강한 텀블류를 흡기류 제어 밸브를 형성하지 않고 기통 내에 형성할 수 있으면, 기관 흡기계가 복잡화되는 것을 방지할 수 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 이론 공연비보다 희박한 공연비에서의 균질 연소가 실시될 때에는, 점화 시기까지 지속되는 강한 텀블류를 기통 내에 형성할 수 있는 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관을 제공하는 것이고, 또, 흡기류 제어 밸브를 필요로 하지 않고 강한 텀블류를 기통 내에 형성할 수 있는 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관을 제공하는 것이다.

발명의 개시

본 발명에 의한 청구항 1 에 기재된 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관은, 기통 상부 거의 중심에 배치된 연료 분사 밸브와, 기통 상부에 배치된 점화 플러그를 구비하고, 이론 공연비보다 희박한 공연비에서의 균질 연소를 실시할 때에는, 실린더 보어 내의 배기 밸브측을 하강하고 실린더 보어 내의 흡기 밸브측을 상승하도록 기통 내를 선회하는 텀블류를, 흡기 행정 말기에 상기 연료 분사 밸브에 의해 실린더 보어의 배기 밸브측을 향하여 분사된 연료에 의해 강하게 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 청구항 2 에 기재된 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관은, 청구항 1 에 기재된 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관에 있어서, 상기 점화 플러그는, 상기 연료 분사 밸브보다 흡기 밸브측에 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 청구항 3 에 기재된 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관은, 청구항 1 에 기재된 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관에 있어서, 상기 연료 분사 밸브는, 상기 텀블류와 평행하게 기통 중심축선을 통과하는 세로 평면에 평행하고, 2 개의 흡기 밸브 사이에 위치하는 공간 내에 연료를 분사하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 청구항 4 에 기재된 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관은, 청구항 1 에 기재된 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관에 있어서, 상기 점화 플러그의 판상 전극의 폭 방향이 상기 텀블류와 거의 평행이 되도록 상기 점화 플러그가 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 청구항 5 에 기재된 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관은, 청구항 1 에 기재된 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관에 있어서, 점화 시기에 있어서의 상기 텀블류의 세기가 강할수록 상기 점화 플러그의 점화 에너지를 크게 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 청구항 6 에 기재된 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관은, 청구항 1 에 기재된 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관에 있어서, 상기 연료 분사 밸브는, 필요 연료량을 복수회로 나누어 분사하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 청구항 7 에 기재된 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관은, 청구항 1 에 기재된 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관에 있어서, 피스톤의 정상면에는, 피스톤 정상면을 따라 진행하는 상기 텀블류를 실린더 보어 내의 흡기 밸브측을 상승하도록 편향하는 돌기부가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 청구항 8 에 기재된 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관은, 청구항 1 에 기재된 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관에 있어서, 피스톤의 정상면에는, 상기 텀블류의 감쇠를 억제하기 위한 캐비티가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 청구항 9 에 기재된 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관은, 청구항 8 에 기재된 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관에 있어서, 상기 점화 플러그는 상기 연료 분사 밸브보다 배기 밸브측에 배치되고, 상기 캐비티는 피스톤 정상면의 배기 밸브측에 편재되고, 점화 시기에 있어서, 상기 캐비티의 중심축선 근방에 상기 점화 플러그의 점화 갭이 위치하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 청구항 10 에 기재된 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관은, 청구항 8 에 기재된 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관에 있어서, 상기 캐비티는, 2 개의 흡기 밸브를 개재하여 기통 내에 각각 형성되는 2 개의 상기 텀블류의 감쇠를 억제하도록, 각각의 상기 텀블류에 대응하여 형성되고, 피스톤 정상면의 2 개의 상기 캐비티 사이에는 융기부가 형성되고, 상기 융기부의 정상면에 점화 갭이 대향하도록 상기 점화 플러그가 배치되고, 실린더 보어 내의 배기 밸브측을 하강하고 실린더 보어 내의 흡기 밸브측을 상승하도록 기통 내를 선회하는 2 개의 상기 텀블류의 각각을, 흡기 행정 말기에 있어서 하나 또는 복수의 상기 연료 분사 밸브에 의해 실린더 보어의 배기 밸브측을 향하여 분사된 연료에 의해 강하게 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 청구항 11 에 기재된 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관은, 청구항 8 에 기재된 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관에 있어서, 피스톤 정상면의 상기 캐비티 양측에는 융기부가 형성되고, 2 개의 상기 융기부의 정상면 각각에 점화 갭이 대향하도록 2 개의 상기 점화 플러그가 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 청구항 12 에 기재된 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관은, 기통 상부 거의 중심에 배치된 연료 분사 밸브와, 기통 상부에 배치된 점화 플러그를 구비하고, 실린더 보어 내의 배기 밸브측을 하강하고 실린더 보어 내의 흡기 밸브측을 상승하도록 기통 내를 선회하는 텀블류를, 흡기 행정 말기에 있어서 상기 연료 분사 밸브에 의해 실린더 보어의 배기 밸브측을 향하여 분사된 연료에 의해 강하게 하기 위하여, 분사 연료의 대부분이, 흡기 행정 말기의 배기 밸브측 실린더 보어벽의 하측 1/5 의 부분을 향하도록 되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 청구항 13 에 기재된 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관은, 청구항 12 에 기재된 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관에 있어서, 상기 연료 분사 밸브는 부분 원호 형상의 슬릿 분사 구멍을 갖고, 상기 연료 분사 밸브로부터 분사되는 연료의 수평 단면 형상은, 상기 텀블류의 선회 방향에 평행한 기통 중심 수직면에 대하여 거의 대칭이고 실린더 보어의 내측 방향으로 만곡되는 부분 원호 형상인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 청구항 14 에 기재된 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관은, 청구항 13 에 기재된 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관에 있어서, 상기 부분 원호 형상은 반원호 형상인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 청구항 15 에 기재된 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관은, 청구항 12 에 기재된 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관에 있어서, 상기 연료 분사 밸브는 꺾임선 형상의 슬릿 분사 구멍을 갖고, 상기 연료 분사 밸브로부터 분사되는 연료의 수평 단면 형상은, 상기 텀블류의 선회 방향에 평행한 기통 중심 수직면에 대하여 거의 대칭이고 실린더 보어의 내측 방향에 180˚ 보다 작은 협각을 갖는 꺾임선 형상인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 청구항 16 에 기재된 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관은, 청구항 12 에 기재된 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관에 있어서, 상기 연료 분사 밸브는 복수의 환공 분사 구멍을 갖고, 상기 연료 분사 밸브로부터 분사되는 연료의 수평 단면 형상은, 상기 텀블류의 선회 방향에 평행한 기통 중심 수직면에 대하여 거의 대칭이고 실린더 보어의 내측 방향으로 만곡되는 부분 원호 형상으로 정렬된 복수의 대략 원 형상인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 청구항 17 에 기재된 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관은, 청구항 12 에 기재된 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관에 있어서, 상기 연료 분사 밸브는 복수의 환공 분사 구멍을 갖고, 상기 연료 분사 밸브로부터 분사되는 연료의 수평 단면 형상은, 상기 텀블류의 선회 방향에 평행한 기통 중심 수직면에 대하여 거의 대칭이고 실린더 보어의 내측 방향에 180˚ 보다 작은 협각을 갖는 꺾임선상으로 정렬된 복수의 대략 원 형상인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 청구항 18 에 기재된 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관은, 청구항 12 에 기재된 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관에 있어서, 상기 연료 분사 밸브로부터 분사되는 연료는, 분사 개시부터 1ms 후의 연료 선단이 상기 연료 분사 밸브의 분사 구멍으로부터 60㎜ 이상에 도달하는 관철력을 갖고, 분사 개시부터 2ms 후에 있어서 상기 연료 분사 밸브의 분사 구멍으로부터 60㎜ 인 위치에서의 자우터(Sauter) 평균 입경이 15㎛ 이하인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 청구항 19 에 기재된 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관은, 청구항 18 에 기재된 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관에 있어서, 상기 연료 분사 밸브로부터 분사되는 연료는, 분사 개시부터 1ms 후의 연료 선단이 상기 연료 분사 밸브의 분사 구멍으로부터 100㎜ 이상에 도달하는 관철력을 갖고, 분사 개시부터 2ms 후에 있어서 상기 연료 분사 밸브의 분사 구멍으로부터 100㎜ 인 위치에서의 자우터 평균 입경이 9㎛ 이하인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 청구항 1 에 기재된 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관에 의하면, 이론 공연비보다 희박한 공연비에서의 균질 연소를 실시할 때에는, 실린더 보어 내의 배기 밸브측을 하강하고 실린더 보어 내의 흡기 밸브측을 상승하도록 기통 내를 선회하는 텀블류를, 흡기 행정 말기에 있어서 기통 상부 거의 중심에 배치된 연료 분사 밸브에 의해 실린더 보어의 배기 밸브측을 향하여 분사된 연료에 의해 강하게 하도록 되어 있다. 그로써, 이론 공연비보다 희박한 공연비에서의 균질 연소가 실시될 때에, 텀블류를 확실하게 점화 시기까지 지속시켜 기통 내에 난류를 존재시킬 수 있고, 연소 속도가 비교적 빨라지기 때문에, 원하는 기관 출력을 확실하게 얻을 수 있다.

본 발명에 의한 청구항 2 에 기재된 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관에 의하면, 청구항 1 에 기재된 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관에 있어서, 점화 플러그는, 실린더 보어의 배기 밸브측을 향하여 연료를 분사하는 연료 분사 밸브보다 흡기 밸브측에 배치되어 있기 때문에, 연료 분사 밸브에 의해 분사되는 연료가 직접적으로 점화 플러그에 충돌하지 않게 되어 있다. 그로써, 점화 플러그가 연료에 의해 젖어 아크의 발생이 저해되는 일은 없다.

본 발명에 의한 청구항 3 에 기재된 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관에 의하면, 청구항 1 에 기재된 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관에 있어서, 연료 분사 밸브는, 상기 텀블류와 평행하게 기통 중심축선을 통과하는 세로 평면에 평행하고, 2 개의 흡기 밸브 사이에 위치하는 공간 내에 연료를 분사하게 되어 있고, 이렇게 하여 분사된 연료는, 텀블류와 함께 기통 내를 선회할 때에, 주로 2 개의 흡기 밸브 사이의 공간 내를 이동하여, 밸브 개방 중의 흡기 밸브에 부착되기 어려워진다. 그로써, 흡기 밸브에 대한 디포지트 퇴적에 의해 흡기량이 감소되는 것은 억제된다.

본 발명에 의한 청구항 4 에 기재된 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관에 의하면, 청구항 1 에 기재된 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관에 있어서, 점화 플러그의 판상 전극의 폭 방향이 텀블류와 거의 평행이 되도록 점화 플러그가 배치되도록 되어 있고, 그로써, 점화 플러그의 판상 전극이 텀블류를 감쇠시키는 것은 억제되고, 텀블류를 점화 시기까지 확실하게 지속시킬 수 있다.

본 발명에 의한 청구항 5 에 기재된 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관에 의하면, 청구항 1 에 기재된 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관에 있어서, 점화 시기에 있어서의 텀블류의 세기가 강할수록 점화 플러그의 점화 에너지를 크게 하도록 되어 있고, 그로써, 텀블류에 의해 점화 시기에 존재하는 난류가 지나치게 강해, 아크가 없어지거나, 아크가 텀블류에 확대되어도 끊기거나 하는 일은 없다.

본 발명에 의한 청구항 6 에 기재된 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관에 의하면, 청구항 1 에 기재된 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관에 있어서, 연료 분사 밸브는, 필요 연료량을 복수회로 나누어 분사하게 되어 있고, 흡기 행정 말기의 연료 분사량을 조절하여, 텀블류를 강하게 하는 정도를 변화시킬 수 있다.

본 발명에 의한 청구항 7 에 기재된 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관에 의하면, 청구항 1 에 기재된 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관에 있어서, 피스톤의 정상면에는, 피스톤의 정상면을 따라 진행하는 텀블류를 실린더 보어 내의 흡기 밸브측을 상승하도록 편향하는 돌기부가 형성되어 있기 때문에, 텀블류의 감쇠가 억제되어 텀블류를 점화 시기까지 지속시키기 쉬워진다.

본 발명에 의한 청구항 8 에 기재된 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관에 의하면, 청구항 1 에 기재된 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관에 있어서, 피스톤의 정상면에는, 텀블류의 감쇠를 억제하기 위한 캐비티가 형성되어 있기 때문에, 텀블류를 점화 시기까지 지속시키기 쉬워진다.

본 발명에 의한 청구항 9 에 기재된 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관에 의하면, 청구항 8 에 기재된 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관에 있어서, 점화 플러그는 연료 분사 밸브보다 배기 밸브측에 배치되고, 텀블류의 감쇠를 억제하기 위한 캐비티는 피스톤 정상면의 배기 밸브측에 편재되고, 점화 시기에 있어서, 캐비티의 중심축선 근방에 점화 플러그의 점화 갭이 위치하게 되어 있다. 그로써, 캐비티에 의해 텀블류를 점화 시기까지 지속시키기 쉬워짐과 함께, 점화 플러그의 점화 갭에 있어서 발생시킨 아크에 의해, 캐비티 내의 혼합기는 중심 근방으로부터 연소를 개시하고, 이 화염이 외주 근방에 방사상으로 전파되어, 마지막에 외주 근방 각 부가 거의 동시에 연소되기 때문에, 연소 완료까지의 화염 전파 거리가 비교적 짧아져 연소 속도를 빠르게 할 수 있다.

본 발명에 의한 청구항 10 에 기재된 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관에 의하면, 청구항 8 에 기재된 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관에 있어서, 캐비티는, 2 개의 흡기 밸브를 개재하여 기통 내에 각각 형성되는 2 개의 텀블류의 감쇠를 억제하도록, 각각의 텀블류에 대응하여 형성되어 있고, 또, 2 개의 텀블류는 흡기 행정 말기의 분사 연료에 의해 각각 강해져, 2 개의 텀블류를 점화 시기까지 지속시킬 수 있다. 또, 피스톤 정상면의 2 개의 캐비티 사이에는 융기부가 형성되고, 융기부의 정상면에 점화 갭이 대향하도록 점화 플러그가 배치되어 있다. 그로써, 융기부에 의해 압축비를 높일 수 있음과 함께, 기통 내 혼합기는, 점화 플러그의 점화 갭에 있어서 발생시킨 아크에 의해, 점화 플러그와 융기부의 정상면 사이의 비교적 좁은 공간으로부터 완만한 연소가 개시되고, 이 화염이 융기부 양측의 캐비티 내로 전파되어 마지막에 급속한 연소가 되기 때문에, 노킹이 발생하기 어렵다.

본 발명에 의한 청구항 11 에 기재된 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관에 의하면, 청구항 8 에 기재된 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관에 있어서, 피스톤 정상면의 캐비티 양측에는 융기부가 형성되고, 2 개의 융기부의 정상면 각각에 점화 갭이 대향하도록 2 개의 점화 플러그가 배치되어 있기 때문에, 2 개의 융기부에 의해 압축비를 높일 수 있음과 함께, 기통 내 혼합기는, 2 개의 점화 플러그의 점화 갭에 있어서 발생시킨 아크에 의해, 각 점화 플러그와 각 융기부의 정상면 사이의 비교적 좁은 2 개의 공간으로부터 완만한 연소가 동시에 개시되고, 이들 2 개의 화염이 2 개의 융기부 사이의 캐비티 내로 양측으로부터 전파되어 마지막에 매우 급속한 연소가 되기 때문에, 연소 속도를 빠르게 할 수 있음과 함께 노킹이 발생하기 어렵다.

본 발명에 의한 청구항 12 에 기재된 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관에 의하면, 실린더 보어 내의 배기 밸브측을 하강하고 실린더 보어 내의 흡기 밸브측을 상승하도록 기통 내를 선회하는 텀블류를, 흡기 행정 말기에 있어서 기통 상부 거의 중심에 배치된 연료 분사 밸브에 의해 실린더 보어의 배기 밸브측을 향하여 분사된 연료에 의해 강하게 하기 위하여, 분사 연료의 대부분이, 흡기 행정 말기의 배기 밸브측 실린더 보어벽의 하측 1/5 의 부분을 향하게 되어 있다. 기통 상부 거의 중심에 배치된 연료 분사 밸브에 의해 실린더 보어의 배기 밸브측을 향하여 경사진 하방향으로 연료가 분사되면, 분사 연료의 관철력이 펜트 루프형 실린더 헤드의 배기 밸브측을 따라 경사진 하방향으로 이동하는 텀블류를 강하게 함과 함께, 분사 연료의 관철력의 수직 방향 성분이 실린더 보어를 따라 수직 방향으로 하강하는 텀블류를 강하게 한다. 이와 같이 경사진 하방향으로 분사되는 연료의 대부분이 흡기 행정 말기의 배기 밸브측 실린더 보어벽의 하측 1/5 의 부분을 향하게 되면, 실린더 보어벽에 도달할 때까지의 긴 거리에 있어서 분사 연료는 텀블류를 양호하게 강하게 할 수 있다. 또, 분사 연료는, 긴 거리의 진행에 의해 실린더 보어벽에 도달하기 직전에는 기화되어, 실린더 보어벽에 거의 부착되지 않는다. 그로써, 엔진 오일을 거의 희석시키지 않고, 또, 부착 연료의 기화에 의한 배기 가스 중의 미연 연료의 증가도 거의 일어나지 않는다.

본 발명에 의한 청구항 13 에 기재된 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관에 의하면, 청구항 12 에 기재된 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관에 있어서, 연료 분사 밸브는 부분 원호 형상의 슬릿 분사 구멍을 갖고, 연료 분사 밸브로부터 분사되는 연료의 수평 단면 형상은, 텀블류의 선회 방향에 평행한 기통 중심 수직면에 대하여 거의 대칭이고 실린더 보어의 내측 방향으로 만곡되는 부분 원호 형상으로 되어 있다. 이러한 단면 형상을 갖는 분사 연료는, 그 대부분을 용이하게 흡기 행정 말기의 배기 밸브측 실린더 보어벽의 하측 1/5 의 부분을 향하게 할 수 있고, 또, 기통 중심 수직면을 중심으로 하는 소정 폭에 있어서 텀블류를 양호하게 강하게 할 수 있다.

본 발명에 의한 청구항 14 에 기재된 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관에 의하면, 청구항 13 에 기재된 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관에 있어서, 부분 원호 형상은 반원호 형상으로 되어 있다. 그로써, 분사 연료에 의해 폭 전체에 있어서 텀블류를 양호하게 강하게 할 수 있다.

본 발명에 의한 청구항 15 에 기재된 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관에 의하면, 청구항 12 에 기재된 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관에 있어서, 연료 분사 밸브는 꺾임선 형상의 슬릿 분사 구멍을 갖고, 연료 분사 밸브로부터 분사되는 연료의 수평 단면 형상은, 텀블류의 선회 방향에 평행한 기통 중심 수직면에 대하여 거의 대칭이고 실린더 보어의 내측 방향에 180˚ 보다 작은 협각을 갖는 꺾임선 형상으로 되어 있다. 이러한 단면 형상을 갖는 분사 연료는, 그 대부분을 용이하게 흡기 행정 말기의 배기 밸브측 실린더 보어벽의 하측 1/5 의 부분을 향하게 할 수 있고, 또, 기통 중심 수직면을 중심으로 하는 소정 폭에 있어서 텀블류를 양호하게 강하게 할 수 있다.

본 발명에 의한 청구항 16 에 기재된 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관에 의하면, 청구항 12 에 기재된 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관에 있어서, 연료 분사 밸브는 복수의 환공 분사 구멍을 갖고, 연료 분사 밸브로부터 분사되는 연료의 수평 단면 형상은, 텀블류의 선회 방향에 평행한 기통 중심 수직면에 대하여 거의 대칭이고 실린더 보어의 내측 방향으로 만곡되는 부분 원호 형상으로 정렬된 복수의 대략 원 형상으로 되어 있다. 이러한 단면 형상을 갖는 분사 연료는, 그 대부분을 용이하게 흡기 행정 말기의 배기 밸브측 실린더 보어벽의 하측 1/5 의 부분을 향하게 할 수 있고, 또, 기통 중심 수직면을 중심으로 하는 소정 폭 중 복수의 부분에 있어서 텀블류를 양호하게 강하게 할 수 있다.

본 발명에 의한 청구항 17 에 기재된 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관에 의하면, 청구항 12 에 기재된 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관에 있어서, 연료 분사 밸브는 복수의 환공 분사 구멍을 갖고, 연료 분사 밸브로부터 분사되는 연료의 수평 단면 형상은, 텀블류의 선회 방향에 평행한 기통 중심 수직면에 대하여 거의 대칭이고 실린더 보어의 내측 방향에 180˚ 보다 작은 협각을 갖는 꺾임선상으로 정렬된 복수의 대략 원 형상으로 되어 있다. 이러한 단면 형상을 갖는 분사 연료는, 그 대부분을 용이하게 흡기 행정 말기의 배기 밸브측 실린더 보어벽의 하측 1/5 의 부분을 향하게 할 수 있고, 또, 기통 중심 수직면을 중심으로 하는 소정 폭 중 복수의 부분에 있어서 텀블류를 양호하게 강하게 할 수 있다.

본 발명에 의한 청구항 18 에 기재된 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관에 의하면, 청구항 12 에 기재된 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관에 있어서, 연료 분사 밸브로부터 분사되는 연료는, 분사 개시부터 1ms 후의 연료 선단이 연료 분사 밸브의 분사 구멍으로부터 60㎜ 이상에 도달하는 관철력을 갖고, 분사 개시부터 2ms 후에 있어서 연료 분사 밸브의 분사 구멍으로부터 60㎜ 인 위치에서의 자우터 평균 입경이 15㎛ 이하이게 되어 있다. 그로써, 이와 같이 미세하게 분리되어 텀블류의 가압 면적이 증대되는 강한 관철력의 분사 연료에 의해 양호하게 텀블류를 강하게 할 수 있다.

본 발명에 의한 청구항 19 에 기재된 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관에 의하면, 청구항 18 에 기재된 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관에 있어서, 연료 분사 밸브로부터 분사되는 연료는, 분사 개시부터 1ms 후의 연료 선단이 연료 분사 밸브의 분사 구멍으로부터 100㎜ 이상에 도달하는 관철력을 갖고, 분사 개시부터 2ms 후에 있어서 연료 분사 밸브의 분사 구멍으로부터 100㎜ 인 위치에서의 자우터 평균 입경이 9㎛ 이하이게 되어 있다. 그로써, 이와 같이 미세하게 분리되어 텀블류의 가압 면적이 증대되는 강한 관철력의 분사 연료에 의해 더욱 양호하게 텀블류를 강하게 할 수 있다.

도 1 은 본 발명에 의한 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관의 실시형태를 나타내는 개략 종단면도이다.

도 2 는 도 1 의 실린더 헤드의 저면도이다.

도 3 은 도 2 의 점화 플러그의 확대도이다.

도 4 는 도 1 의 실시형태의 변형예를 나타내는 흡기 행정 말기에 있어서의 개략 단면도이다.

도 5 는 본 발명에 의한 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관의 또 하나의 실시형태를 나타내는 흡기 행정 말기에 있어서의 개략 종단면도이다.

도 6 은 도 5 의 실시형태의 점화 시기에 있어서의 개략 종단면도이다.

도 7 은 본 발명에 의한 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관의 또 다른 하나의 실시형태를 나타내는 점화 시기에 있어서의 개략 종단면도이다.

도 8 은 도 7 의 A-A 단면도이다.

도 9 는 본 발명에 의한 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관의 또 다른 하나의 실시형태를 나타내는 점화 시기에 있어서의 개략 종단면도이다.

도 10 은 도 9 의 B-B 단면도이다.

도 11 은 본 발명에 의한 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관의 또 다른 하나의 실시형태를 나타내는 흡기 행정 말기의 개략 종단면도이다.

도 12 는 도 11 의 D-D 단면도이다.

도 13 은 도 11 및 도 12 의 분사 연료 형상의 변형예를 나타내는 도면이다.

도 14 는 도 11 의 또 하나의 D-D 단면도이다.

도 15 는 도 14 의 분사 연료 형상의 변형예를 나타내는 도면이다.

도 16 은 연료 분사 방향에 대한 기관 출력의 변화를 나타내는 그래프이다.

도 17 은 연료 분사 방향에 대한 HC 배출량의 변화를 나타내는 그래프이다.

부호의 설명

1, 1', 10, 100 연료 분사 밸브

2, 20, 21, 22 점화 플러그

3, 3', 30, 31, 32, 300 피스톤

3a, 30a, 31a, 31b, 32a, 300a 캐비티

3a' 돌기부

31c, 32b, 32c 융기부

T 텀블류

F, F', f 분사 연료

g 점화 갭

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

도 1 은 본 발명에 의한 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관의 실시형태를 나타내는 개략 종단면도이다. 도 2 는 도 1 의 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관의 실린더 헤드의 저면도이다. 이들 도면에 있어서, 1 은 기통 상부 거의 중심에 배치되어 기통 내로 직접적으로 연료를 분사하기 위한 연료 분사 밸브이고, 2 는 연료 분사 밸브 (1) 의 근방에 배치된 점화 플러그이다. 3 은 피스톤이고, 4 는 한쌍의 흡기 밸브이며, 5 는 한쌍의 배기 밸브이다.

본 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관은, 기통 내에 이론 공연비보다 적은 균질 혼합기를 형성하고, 이 혼합기를 점화 플러그 (2) 에 의해 착화 연소시키는 균질 연소를 실시하는 것이다. 고출력이 필요한 고회전 고부하시 등에 있어서는, 이론 공연비 또는 리치 공연비에서의 균질 연소를 실시하도록 해도 된다. 특히, 린 공연비에서의 균질 연소는, 점화 시기에 있어서 기통 내에 난류를 존재시켜 연소 속도를 빠르게 하지 않으면, 원하는 기관 출력이 얻어지지 않는다. 그로써, 흡기 행정에 있어서 기통 내에 공급되는 흡기에 의해 실린더 보어 내의 배기 밸브측을 하강하고 흡기 밸브측을 상승하는 텀블류 (T) 를 기통 내에 형성하고, 이 텀블류 (T) 를 압축 행정 말기의 점화 시기까지 지속시켜 점화 시기에 있어서 기통 내에 난류를 존재시키는 것이 바람직하다.

그러나, 실린더 헤드를 두껍게 하여 흡기 포트의 형상 배치를 연구하거나, 흡기 포트 내에 흡기류 제어 밸브를 형성하는 등 하지 않는 한, 일반적으로 기통 내에 형성되는 텀블류는 그렇게 강한 것은 아니고, 본 실시형태와 같이, 피스톤 (3) 의 정상면에 텀블류의 감쇠를 억제하기 위한 부분 원호 단면의 캐비티 (3a) 가 형성되어 있어도, 그것만으로는, 압축 행정 중의 감쇠에 의해 점화 시기까지는 쉽게 소멸되어, 점화 시기에 텀블류에 의해 기통 내에 난류를 존재시킬 수는 없다. 그로써, 본 실시형태에 있어서는, 흡기 행정에 있어서 기통 내에 형성된 그렇게 강하지 않은 텀블류 (T) 를, 흡기 행정 말기에 연료 분사 밸브 (1) 에 의해 실린더 보어의 배기 밸브측을 향하여 분사된 연료 (F) 의 관철력을 이용하여 강하게 하도록 하고 있다. 이렇게 하여 강해진 텀블류는, 압축 행정 말기의 점화 시기까지 양호하게 지속되어 기통 내에 난류를 존재시킬 수 있다.

점화 플러그 (2) 는, 실린더 보어의 배기 밸브측을 향하여 연료를 분사하는 연료 분사 밸브 (1) 보다 흡기 밸브측에 배치되어 있기 때문에, 연료 분사 밸브 (1) 에 의해 분사되는 연료가 직접적으로 점화 플러그 (2) 에 충돌하지 않게 되어 있다. 그로써, 점화 플러그 (2) 가 연료에 의해 젖어 아크의 발생이 저해되는 일은 없다.

본 실시형태에 있어서, 연료 분사 밸브 (1) 는, 슬릿상의 분사 구멍을 갖고 비교적 두께가 얇은 대략 부채꼴상으로 연료를 분사하고, 연료 분무 (F) 의 두께 중심 평면이, 텀블류 (T) 와 평행하게 기통 중심축선을 통과하는 세로 평면 (P) 과 거의 일치하도록 되어 있다. 이렇게 하여, 연료 (F) 는 2 개의 흡기 밸브 (3) 사이의 세로 평면 (P) 에 평행한 공간 (S) 내에 분사되게 되어, 당초 텀블류 (T) 와 함께 기통 내를 선회할 때에, 주로 2 개의 흡기 밸브 (3) 사이의 공간 (S) 내를 이동하여, 밸브 개방 중의 흡기 밸브 (3) 에 부착되기 어려워진다. 만약, 흡기 밸브 (3) 에 연료가 부착되면, 흡기 밸브 (3) 에 디포지트가 퇴적되어 흡기량의 감소 등을 초래하는 경우가 있으나, 이러한 공간 (S) 내로의 연료 분사에 의해 흡기 밸브 (3) 에 대한 디포지트의 퇴적을 억제할 수 있다.

도 3 은 도 2 의 점화 플러그 (2) 의 확대도이다. 동 도면에 나타내는 바와 같이, 점화 플러그 (2) 는, 중심 전극 (2a) 과 L 자형의 판상 전극 (2b) 을 갖고 있다. 본 실시형태에 있어서는, 판상 전극 (2b) 의 폭 방향이 텀블류와 거의 평행이 되도록 점화 플러그 (2) 가 배치되어 있다. 그로써, 판상 전극 (2b) 의 폭 방향이 텀블류 (T) 에 대향하는 경우 (도 3 의 점화 플러그 배치에 대하여 좌측 방향 또는 우측 방향으로 90 도 회전시킨 점화 플러그 배치의 경우) 와 같이, 텀블류가 판상 전극 (2b) 에 충돌하여 감쇠되는 것은 억제된다.

본 점화 플러그 배치에 있어서는, 판상 전극 (2b) 의 두께 방향이 텀블류 (T) 에 대향하게 되지만, 판상 전극 (2b) 의 두께는 얇기 때문에 텀블류 (T) 를 거의 감쇠시키는 일은 없다. 물론, 도 3 의 점화 플러그 배치뿐만 아니라, 180 도 회전시킨 점화 플러그 배치라고 해도 동일한 효과를 얻을 수 있다. 또, 점화 플러그에 따라서는, 서로 대향하는 2 개의 판상 전극을 갖는 경우가 있지만, 이러한 경우에도, 2 개의 판상 전극의 두께 방향을 텀블류 (T) 에 대향시키고, 폭 방 향을 텀블류와 거의 평행하게 하는 것이 바람직하다.

전술한 바와 같은 점화 플러그 (2) 의 배치에 의해, 점화 시기에 있어서 2 개의 전극 (2a, 2b) 사이에 발생하는 아크는, 텀블류 (T) 에 의해 텀블류의 하류 방향으로 용이하게 신장되어, 기통 내의 균질 혼합기를 착화시키기 쉬워진다. 그 한편으로, 점화 시기에 있어서의 기통 내의 텀블류의 세기가 강할수록 아크는 길게 신장되어 아크가 끊기기 쉬워진다. 그로써, 점화 시기에 있어서의 기통 내의 텀블류의 세기가 강할수록, 즉 흡기 행정 말기의 연료 분사에 의해 강하게 한 텀블류 (T) 의 세기가 강할수록, 점화 에너지를 크게 하여, 아크가 신장되어도 끊기지 않게 하는 것이 바람직하다. 또, 점화 시기에 있어서의 기통 내의 텀블류의 세기가 강할수록 아크를 없애기 쉬워져, 이를 억제하는 데에도 점화 에너지를 크게 하는 것은 유효하다.

연료 분사 밸브 (1) 는, 원하는 공연비의 균질 연소를 실시하기 위하여, 필요량의 연료를 흡기 행정 말기 (예를 들어, 연료 분사 종료 크랭크 각도를 흡기 하사점 (下死点) 근방으로 하도록 연료 분사량에 따라 연료 분사 개시 크랭크 각도를 설정하거나, 또는, 연료 분사량에 관계없이 흡기 행정 후반에 연료 분사 개시 크랭크 각도를 설정한다) 에 분사하게 되어 있다. 이렇게 하여, 필요 연료량이 많아질수록, 텀블류 (T) 가 보다 강해지게 된다.

그러나, 텀블류가 지나치게 강해지면, 지나치게 연소 속도가 빨라질 뿐만 아니라, 점화 에너지를 매우 크게 하여, 아크가 없어지지 않도록, 그리고, 아크가 끊기지 않도록 해야 하기 때문에, 필요 이상으로 텀블류를 강하게 하는 것은 바람직 하지 않다. 그로써, 필요 연료량이 많을 때에는, 일부의 연료를 흡기 행정 중기 또는 초기에 분사하여 (복수회로 나누어 분사해도 된다), 흡기 행정 말기에 분사되는 연료량을 적게 조절하고, 텀블류 (T) 를 지나치게 강하게 하지 않도록 텀블류 (T) 를 강하게 하는 정도를 제어하도록 해도 된다.

본 실시형태의 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관은, 기통 내로 직접적으로 분사하는 연료에 의해 균질 연소를 실시하는 것이기 때문에, 필요량의 연료를 확실하게 기통 내로 공급할 수 있고, 흡기 포트로 연료를 분사하는 경우와 같이 흡기 포트 벽면으로의 연료 부착 등을 고려하여 필요량 이상의 연료를 분사하지 않아도 되게 되어 있다. 또, 본 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관은, 예를 들어, 기관 저부하시 등에 압축 행정 후반에 연료를 분사하여 점화 플러그 (2) 근방에만 혼합기를 형성하는 성층 연소를 실시하도록 해도 된다. 이 경우에는, 피스톤 (3) 의 정상면에 형성된 캐비티 (3a) 를 배기 밸브 (4) 측으로 편재시켜, 이 캐비티에 의해 분사 연료를 점화 플러그 (2) 의 근방에 집합시키도록 하면 된다.

본 실시형태에 있어서, 연료 분사 밸브 (1) 는 비교적 두께가 얇은 대략 부채꼴상으로 연료를 분사하는 것으로 하였으나, 물론, 이는 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 연료 분무의 형상은 임의로 설정할 수 있고, 예를 들어, 중실 또는 중공 원추 형상, 또는 중실 기둥 형상으로 해도 된다. 또, 원호 형상 슬릿 분사 구멍이나 복수의 직선 슬릿 분사 구멍의 조합에 의해, 비교적 두께가 얇은 원호 형상 단면 또는 꺾임선상 단면의 연료 분무로 해도 된다. 어쨌든 연료 분무가 비교적 큰 관철력을 가지고, 기통 내의 텀블류를 가속시키도록 되어 있으면 된다. 또, 바람직하게는, 2 개의 흡기 밸브 사이의 전술한 공간 내로 연료가 분사되면 된다.

도 4 는 도 1 의 실시형태의 변형예를 나타내는 개략 종단면도이다. 도 1 의 실시형태와의 차이만을 이하에 설명한다. 본 변형예에 있어서, 피스톤 (3') 의 정상면에는 캐비티는 형성되어 있지 않고, 흡기 밸브측에 돌기부 (3a') 가 형성되어 있다. 그로써, 압축비를 높일 수 있다. 돌기부 (3a') 의 배기 밸브측에는, 피스톤 (3') 의 정상면에 매끄럽게 접속된 편향면 (3b') 이 형성되어 있다. 도 4 에 나타내는 편향면 (3b') 의 단면은 부분 원호 형상이지만, 직선 형상으로 해도 된다. 이러한 편향면 (3b') 에 의해, 실린더 보어 내의 배기 밸브측을 하강하고 피스톤 (3') 의 정상면을 따라 진행되는 텀블류 (T) 는, 실린더 보어 내의 흡기 밸브측을 상승하도록 편향된다. 그로써, 도 1 의 실시형태와 마찬가지로, 텀블류 (T) 의 감쇠를 억제하여 텀블류를 점화 시기까지 지속되기 쉽게 할 수 있다.

도 5 는 본 발명에 의한 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관의 또 하나의 실시형태를 나타내는 개략 종단면도이다. 도 1 의 실시형태와의 차이에 대해서만 이하에 설명한다. 본 실시형태에 있어서도, 기통 내로 직접적으로 연료를 분사하기 위한 연료 분사 밸브 (10) 는 기통 상부 거의 중심에 배치되어 있고, 흡기 행정에 있어서 기통 내에 형성된 그렇게 강하지 않은 텀블류 (T) 를, 도 5 에 나타내는 바와 같이 흡기 행정 말기에 있어서 연료 분사 밸브 (10) 에 의해 실린더 보어의 배기 밸브측을 향하여 분사된 연료 (F) '의 관철력을 이용하여 강하게 하도록 되어 있다. 이렇게 하여 강해진 텀블류는, 압축 행정 말기의 점화 시기까지 양호하게 지속되어 기통 내에 난류를 존재시킬 수 있다.

점화 플러그 (20) 는, 연료 분사 밸브 (10) 보다 배기 밸브측에 배치되고, 텀블류의 감쇠를 억제하기 위한 캐비티 (30a) 는 피스톤 (30) 의 정상면의 배기 밸브측에 편재하여 형성된다. 캐비티 (30a) 의 배기 밸브측은, 필렛 (30b) 에 의해 피스톤 정상면과 매끄럽게 접속되어, 텀블류가 캐비티 (30a) 내로 유입될 때의 감쇠를 최소한으로 하고 있다. 이러한 필렛을, 다른 실시형태에 있어서도, 텀블류가 유입되는 캐비티의 배기 밸브측에 형성하는 것이 바람직하다.

도 6 은 본 실시형태의 점화 시기에 있어서의 개략 단면도이다. 동 도면에 나타내는 바와 같이, 점화 시기에 있어서, 캐비티 (30a) 의 중심축선 (c) (실린더 보어의 중심축선과 평행하다고는 할 수 없고, 본 실시형태에 있어서는, 실린더 보어의 중심축선에 대하여 경사져 있다) 근방에 점화 플러그 (20) 의 점화 갭 (g) 이 위치하게 되어 있다. 그로써, 점화 플러그 (20) 의 점화 갭 (g) 에 있어서 발생시킨 아크에 의해, 캐비티 (30a) 내의 혼합기는, 중심 근방으로부터 연소를 개시하고, 이 화염이 외주 근방에 방사상으로 전파되어, 마지막에 외주 근방 각 부가 거의 동시에 연소 완료되기 때문에, 연소 완료까지의 이차원적인 화염 전파 거리를 짧게 하여 연소 속도를 빠르게 할 수 있다.

캐비티 (30a) 의 형상은, 텀블류의 감쇠를 억제하는 매끄러운 단면 형상 (예를 들어, 부분 원호 단면 형상) 이면 임의로 선택할 수 있지만, 바람직하게는, 점화 시기에 있어서, 점화 플러그 (20) 의 점화 갭 (g) 을 거의 중심으로 하는 대략 부분 구형상으로 된다. 그로써, 점화 플러그 (20) 의 점화 갭 (g) 에 있어서 발생시킨 아크가 캐비티 (30a) 내의 혼합기로 삼차원적인 방사상으로 전파되고, 마지막에 캐비티 (30a) 의 벽면 근방 각 부가 동시에 연소 완료되기 때문에, 연소 완료까지의 실제에 가까운 삼차원적인 화염 전파 거리를 짧게 하여, 더욱 연소 속도를 빠르게 할 수 있다.

도 7 은 본 발명에 의한 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관의 또 다른 하나의 실시형태를 나타내는 점화 시기에 있어서의 개략 종단면도이고, 도 8 은 도 7 의 A-A 단면도이다. 도 1 의 실시형태와의 차이에 대해서만 이하에 설명한다. 본 실시형태는, 도 1 의 실시형태와 마찬가지로 흡기 2 밸브식이고, 이 경우에 있어서, 기통 내에는 당초 2 개의 흡기 밸브를 개재하여 서로 평행한 2 개의 텀블류가 생성된다.

도 1 의 실시형태에서는, 이들 2 개의 텀블류는 즉시 합쳐져 하나의 텀블류가 된다. 그러나, 본 실시형태에서는, 실린더 보어 내의 배기 밸브측을 하강하고 실린더 보어 내의 흡기 밸브측을 상승하도록 기통 내를 서로 평행하게 선회하는 2 개의 텀블류의 각각을, 흡기 행정 말기에 있어서, 연료 분사 밸브 (1') 에 의해 실린더 보어의 배기 밸브측을 향하여 2 방향으로 분사된 연료에 의해 강하게 함과 함께, 피스톤 (31) 의 정상면에 부분 원호 단면의 2 개의 캐비티 (31a 및 31b) 가, 각각의 텀블류에 대응하여 형성되어 있기 때문에, 2 개의 텀블류는 점화 시기까지 지속되어, 각각의 캐비티 (31a 및 31b) 내 및 각각의 캐비티 (31a 및 31b) 의 상방 공간 내에 난류를 존재시킬 수 있다. 2 개의 텀블류를 흡기 행정 말기의 연료 분사에 의해 강하게 할 때에는, 도 8 에 1 점 쇄선으로 나타내는 바와 같이, 2 개의 연료 분사 밸브 (1") 를 기통 상부 주위의 흡기 밸브과 배기 밸브 사이에 각각 배치하고, 각 연료 분사 밸브 (1") 에 의해 흡기 행정 말기에 각각의 텀블류에 대응하여 실린더 보어의 배기 밸브측을 향하여 분사되는 연료에 의해, 2 개의 텀블류 각각을 강하게 하도록 해도 된다.

본 실시형태에 있어서, 피스톤 (31) 의 정상면에는, 2 개의 캐비티 (31a 및 31b) 사이에 융기부 (31c) 가 형성되고, 기통 상부 거의 중심에 배치된 점화 플러그 (2) 의 점화 갭 (g) 은, 융기부 (31c) 의 정상면 (31d) 에 대향하도록 되어 있다. 그로써, 융기부 (31c) 에 의해 압축비가 높아져 기관 출력을 높일 수 있음과 함께, 기통 내 혼합기는, 점화 플러그 (2) 의 점화 갭 (g) 에서 발생시킨 아크에 의해, 점화 플러그 (2) 와 융기부 (31c) 의 정상면 (31d) 사이의 비교적 좁은 공간으로부터 완만한 연소가 개시되고, 이 화염이 융기부 (31c) 양측의 캐비티 (31a 및 31b) 내로 전파되어 마지막에 급속한 연소가 되기 때문에, 노킹을 발생시키기 어렵게 할 수 있다.

도 9 는 본 발명에 의한 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관의 또 다른 하나의 실시형태를 나타내는 점화 시기에 있어서의 개략 종단면도이고, 도 10 은 도 9 의 B-B 단면도이다. 도 1 의 실시형태와의 차이에 대해서만 이하에 설명한다. 본 실시형태는, 도 1 의 실시형태와 마찬가지로, 실린더 보어 내의 배기 밸브측을 하강하고 실린더 보어 내의 흡기 밸브측을 상승하는 하나의 텀블류를, 흡기 행정 말기에 있어서, 연료 분사 밸브 (1) 에 의해 실린더 보어의 배기 밸브측을 향하여 분사된 연료에 의해 강하게 함과 함께, 피스톤 (32) 의 정상면에 형성된 부분 원호 단면의 캐비티 (32a) 에 의해 텀블류의 감쇠를 억제하고, 텀블류를 점화 시기까지 지속시켜 기통 내에 난류를 존재시킨다.

본 실시형태에 있어서, 피스톤 (32) 의 정상면에는 캐비티 (32a) 양측에 융기부 (32b 및 32c) 가 형성되어 있다. 또, 본 실시형태에 있어서는, 2 개의 점화 플러그 (21 및 22) 가 기통 상부 주위의 흡기 밸브와 배기 밸브 사이에 각각 배치되어 있고, 2 개의 점화 플러그 (21 및 22) 의 각각의 점화 갭 (g) 은, 2 개의 융기부 (32b 및 32c) 각각의 정상면 (32d 및 32e) 에 대향하도록 되어 있다. 그로써, 2 개의 융기부 (32b 및 32c) 에 의해 압축비가 높아져 기관 출력을 높일 수 있음과 함께, 기통 내 혼합기는, 2 개의 점화 플러그 (21 및 22) 각각의 점화 갭 (g) 에서 발생시킨 아크에 의해, 각 점화 플러그 (21 및 22) 와 각 융기부 (32b 및 32c) 의 정상면 (32d 및 32e) 사이의 비교적 좁은 2 개의 공간으로부터 완만한 연소가 동시에 개시되고, 이들 2 개의 화염이 2 개의 융기부 (32b 및 32c) 사이의 캐비티 (32a) 내로 양측으로부터 전파되어 마지막에 매우 급속한 연소가 되기 때문에, 연소 속도를 빠르게 할 수 있음과 함께 노킹을 발생시키기 어렵게 할 수 있다.

그런데, 텀블류에 의한 기통 내의 난류는, 린 공연비뿐만 아니라, 이론 공연비 또는 리치 공연비의 균질 연소에 있어서도 연소 속도를 빠르게 하여 연소를 양호한 것으로 할 수 있다. 그 때문에, 전술한 바와 같이 분사 연료에 의해 텀블류를 강하게 하면, 흡기류 제어 밸브는 필요 없어 기관 흡기계가 복잡화되는 일은 없다. 도 11 은 본 발명에 의한 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관의 또 다른 하나의 실시형태를 나타내는 흡기 행정 말기의 개략 종단면도이다. 동 도면에 있어서, 100 은 기통 상부 거의 중심에 배치된 연료 분사 밸브이고, 2 는 연료 분사 밸브 (100) 의 흡기 밸브측 근방에 있어서 전술한 실시형태와 동일한 방향으로 배치된 점화 플러그이다. 6 은 한쌍의 흡기 밸브 (도시 생략) 를 개재하여 기통 내로 통하는 흡기 포트이고, 7 은 한쌍의 배기 밸브 (도시 생략) 를 개재하여 기통 내로 통하는 배기 포트이다. 300 은 피스톤이다.

도 12 는 도 11 의 D-D 단면도이다. 도 11 및 12 에 나타내는 바와 같이 피스톤 (300) 의 정상면에는, 실린더 보어의 배기 밸브측을 따라 하강하고 흡기 밸브측을 따라 상승하도록 기통 내를 세로 방향으로 선회하는 텀블류 (T) 의 감쇠를 억제하기 위하여, 텀블류 (T) 의 선회 방향과 평행한 각 단면에 있어서 원호 단면 형상을 갖는 캐비티 (300a) 가 형성되어 있다. 도 12 에 있어서, Ic 는 연료 분사 밸브 (100) 의 중심 위치를 나타내고 있다.

연료 분사 밸브 (100) 는 부분 원호 형상의 슬릿 분사 구멍을 갖고, 연료 분사 밸브 (100) 로부터 흡기 행정 말기에 있어서 분사되는 연료 (f) 의 수평 단면 형상은, 도 12 에 실선으로 나타내는 바와 같이, 텀블류 (T) 의 선회 방향에 평행한 기통 중심축선을 통과하는 기통 중심 수직면 (P) 에 대하여 거의 대칭이고 실린더 보어의 내측 방향으로 만곡되는 부분 원호 형상으로 되어 있다. 도 12 의 1 점 쇄선은, 도 11 의 D-D 단면으로부터 연료 분사 밸브측의 분사 연료 (f) 의 수평 단면 형상을 나타내고 있고, 도 11 에도 나타나 있는 바와 같이, 분사 연료 (f) 는 연료 분사 밸브 (100) 로부터 멀어질수록, 두께가 서서히 두꺼워진다. 여기서, 수평이란, 기통축선에 대하여 수직인 방향이고, 수직이란 기통축선에 대하여 평행한 방향이다. 본 실시형태에서는, 부분 원호 형상으로서 특히 반원호 형상으로 되어 있다. 이러한 단면 형상을 갖는 분사 연료 (f) 는, 그 대부분을 용이하게 배기 밸브측의 실린더 보어벽의 특정한 높이 위치 범위로 향하게 할 수 있다.

전술한 실시형태를 포함하여, 기통 상부 거의 중심에 배치된 연료 분사 밸브에 의해, 실린더 보어의 배기 밸브측을 향하여 경사진 하방향으로 분사되는 연료는, 관철력에 의해 펜트 루프형 실린더 헤드의 배기 밸브측을 따라 경사진 하방향으로 이동하는 텀블류 (T) 를 강하게 할 수 있음과 함께, 관철력의 수직 방향 성분에 의해 실린더 보어를 따라 수직 방향으로 하강하는 텀블류를 강하게 할 수 있다.

도 16 은 본 실시형태의 반원호 형상 단면을 갖는 분사 연료의 분사 방향을 변화시켰을 때의 기관 출력의 변화를 나타내는 그래프이다. 동 도면에 있어서, a 는 분사 방향을 흡기 행정 말기의 배기 밸브측 실린더 보어벽 근방의 피스톤 정상면을 향한 경우이고, b 는 분사 방향을 흡기 행정 말기의 배기 밸브측 실린더 보어벽 높이 (H) 의 하측 1/5 의 부분을 향한 경우이고, c 는 분사 방향을 흡기 행정 말기의 배기 밸브측 실린더 보어벽 높이 (H) 의 하측 1/5 의 부분을 제외한 하측 1/3 의 부분 (즉, 하측 H/5 부터 하측 H/3 까지의 범위) 을 향한 경우이며, d 는 분사 방향을 흡기 행정 말기의 배기 밸브측 실린더 보어의 하측 1/3 의 부분을 제외한 하측 4.5/10 의 부분 (즉, 하측 H/3 부터 하측 4.5H/10 까지의 범위) 을 향한 경우이다.

각 분사 방향의 분사 연료의 관철력은 동일하지만, 도 16 에 나타내는 바와 같이, 각 분사 방향에서 얻어지는 기관 출력에는 차이가 발생하고, 분사 방향 b 는 가장 높은 기관 출력이 얻어진다. 즉, 분사 방향 b 가 가장 효율적으로 텀블류 (T) 를 강하게 한다고 생각된다. 분사 연료에 의해 효율적으로 텀블류를 강하게 하기 위해서는, 분사 연료가 기통 내에서 긴 거리를 이동하고, 그 동안에 텀블류 (T) 를 계속 강하게 하는 것이 바람직하다. 이에 대하여, 분사 방향 d 에서는, 분사 연료는 비교적 빠르게 실린더 보어에 충돌하기 때문에, 효율적으로 텀블류 (T) 를 강하게 할 수는 없다. 또, 분사 방향 a 에 있어서, 분사 연료는 기통 내에서 긴 거리를 이동할 수 있으나, 분사 연료가 실린더 보어로부터 이간되어 부분적으로 텀블류 (T) 내측의 정체 공간 (E) 을 또는 정체 공간 (E) 근방을 통과하게 되기 때문에, 효율적으로 텀블류 (T) 를 강하게 할 수는 없다.

또, 도 17 은 각 분사 방향에 대한 HC 배출량의 변화를 나타내는 그래프이다. 동 도면에 나타내는 바와 같이 분사 방향 a 및 b 에 있어서, 분사 연료는, 기통 내에서 긴 거리를 이동할 수 있기 때문에, 피스톤 정상면 또는 실린더 보어에 도달하기 직전에는 기화되어, 거의 피스톤 정상면 또는 실린더 보어에 부착되는 일은 없고, 이러한 부착 연료가 팽창 행정에 있어서 기화되어 미연 HC 의 배출량을 증대시키는 일은 거의 없다. 이에 대하여, 분사 방향 d 에 있어서, 분사 연료는, 기통 내에서 비교적 짧은 거리를 이동한 시점에서 실린더 보어에 도달하기 때문에, 기화되지 않고 실린더 보어에 부착되는 연료가 비교적 많고, 이 부착 연료는 팽창 행정에 있어서 기화되어 미연 HC 의 배출량을 증대시킨다. 또, 분사 방향 c 에 있어서도, 분사 방향 d 보다는 긴 거리를 이동할 수 있으나, 분사 방향 b 와 비교하여 짧은 거리밖에 이동하지 못하여, 어느 정도의 실린더 보어로의 부착 연료가 존재하기 때문에, 역시 미연 HC 의 배출량을 증대시킨다.

이렇게 하여, 도 11 에 나타내는 바와 같이, 연료 분사 밸브 (100) 로부터 분사되는 연료의 대부분이 흡기 행정 말기의 배기 밸브측 실린더 보어벽의 하측 1/5 (H/5) 의 범위의 띠 형상 부분 (실린더 보어벽의 하측 1/5 의 원통 띠 형상 부분에 있어서의 연료 분사 밸브 (100) 로부터 배기 밸브측의 띠 형상 부분) 을 향하게 되면, 양호하게 텀블류 (T) 를 강하게 할 수 있음과 함께, 분사 연료의 실린더 보어로의 연료 부착도 억제되어, 엔진 오일을 거의 희석시키지 않고, 또, 부착 연료의 기화에 의한 배기 가스 중의 미연 연료의 증가도 거의 일어나지 않는다.

또, 본 실시형태에서는, 기통 상부 거의 중심에 배치된 연료 분사 밸브 (100) 로부터 분사되는 연료의 수평 단면 형상을, 기통 중심 수직면 (P) 에 대하여 거의 대칭인 부분 원호 형상으로 하였기 때문에, 기통 중심 수직면 (P) 을 중심으로 하는 소정 폭에 있어서 텀블류 (T) 를 양호하게 강하게 할 수 있다. 또, 부분 원호 형상은 반원호 형상으로 되어 있기 때문에, 폭 전체에 있어서 텀블류 (T) 를 양호하게 강하게 할 수 있다.

도 13 은 도 11 및 도 12 에 나타내는 분사 연료 형상의 변형예를 나타내는 수평 방향 단면도이다. 본 변형예에 있어서, 연료 분사 밸브는 복수의 환공 분사 구멍을 갖고, 연료 분사 밸브로부터 분사되는 연료의 수평 단면 형상은, 도 13 에 나타내는 바와 같이, 텀블류의 선회 방향에 평행한 기통 중심 수직면 (P) 에 대하여 거의 대칭인 부분 원호 형상으로서, 실린더 보어의 내측 방향으로 만곡되는 부분 원호 형상으로 정렬된 복수의 대략 원 형상으로 되어 있다. 각 환공 분사 구멍으로부터 분사되는 연료 (f) 는, 경사진 하방향을 향한 미소하게 선단이 넓은 중실 원추 형상이 되기 때문에, 수평 단면에서는, 이 중실 원추 형상을 경사지게 절단하게 되고, 각 대략 원 형상은, 엄밀하게는 연료 분사 밸브의 중심 (Ic) 으로부터 방사상으로 장축을 갖는 타원 형상이 된다.

이러한 분사 연료에 의해서도, 부분 원호 형상 단면을 갖는 분사 연료와 마찬가지로, 그 대부분을 용이하게 흡기 행정 말기의 배기 밸브측 실린더 보어벽의 하측 1/5 의 부분을 향하게 할 수 있고, 또, 기통 중심 수직면을 중심으로 하는 소정 폭 중 복수의 부분에 있어서 텀블류 (T) 를 양호하게 강하게 할 수 있다.

또, 도 14 는 또 하나의 분사 연료 형상을 나타내는 도 12 에 상당하는 단면도이다. 이 형상의 연료를 분사하는 연료 분사 밸브는, 꺾임선 형상의 슬릿 분사 구멍을 갖고, 분사 연료의 수평 단면 형상은, 기통 중심 수직면 (P) 에 대하여 거의 대칭이고 실린더 보어의 내측 방향에 180˚ 보다 작은 협각 (TH) 을 갖는 꺾임선 형상으로 되어 있다. 이러한 단면 형상을 갖는 분사 연료로도, 그 대부분을 용이하게 흡기 행정 말기의 배기 밸브측 실린더 보어벽의 하측 1/5 의 부분을 향하게 할 수 있고, 또, 기통 중심 수직면 (P) 을 중심으로 하는 소정 폭에 있어서 텀블류 (T) 를 양호하게 강하게 할 수 있다.

또, 도 15 는 도 14 에 나타내는 분사 연료 형상의 변형예를 나타내는 수평 방향 단면도이다. 본 변형예에 있어서, 연료 분사 밸브는 복수의 환공 분사 구멍을 갖고, 연료 분사 밸브로부터 분사되는 연료의 수평 단면 형상은, 도 15 에 나 타내는 바와 같이, 기통 중심 수직면 (P) 에 대하여 거의 대칭인 꺾임선상으로서, 실린더 보어의 내측 방향에 180˚ 보다 작은 협각 (TH) 을 갖는 꺾임선상으로 정렬된 복수의 대략 원 형상 (전술과 동일, 엄밀하게는 타원 형상) 으로 되어 있다. 이러한 단면 형상을 갖는 분사 연료로도, 그 대부분을 용이하게 흡기 행정 말기의 배기 밸브측 실린더 보어벽의 하측 1/5 의 부분을 향하게 할 수 있고, 또, 기통 중심 수직면을 중심으로 하는 소정 폭 중 복수의 부분에 있어서 텀블류 (T) 를 양호하게 강하게 할 수 있다.

그런데, 전술한 바와 같이, 분사 연료에 의해 텀블류 (T) 를 양호하게 강하게 하기 위해서는, 분사 연료의 관철력은 강할수록 바람직하고, 또, 분사 연료는, 진행 중에 충분히 미립화되어 텀블류 (T) 에 대한 가압 면적이 증대되는 것이 바람직하다. 텀블류 (T) 를 양호하게 강하게 하기 위한 분사 연료는, 적어도 분사 개시부터 1ms 후의 연료 선단이 연료 분사 밸브의 분사 구멍으로부터 60㎜ 이상에 도달하는 관철력이 되고, 분사 개시부터 2ms 후에 연료 분사 밸브의 분사 구멍으로부터 60㎜ 위치에서의 자우터 평균 입경이 15㎛ 이하이게 하는 것이 바람직하다.

또, 텀블류 (T) 를 더욱 양호하게 강하게 하기 위한 분사 연료는, 분사 개시부터 1ms 후의 연료 선단이 연료 분사 밸브의 분사 구멍으로부터 100㎜ 이상에 도달하는 관철력을 갖고, 분사 개시부터 2ms 후에 연료 분사 밸브의 분사 구멍으로부터 100㎜ 위치에서의 자우터 평균 입경이 9㎛ 이하이게 된다.

Claims

기통 상부 거의 중심에 배치된 연료 분사 밸브와, 기통 상부에 배치된 점화 플러그를 구비하고,

상기 연료 분사 밸브는 이론 공연비보다 희박한 공연비에서의 균질 연소를 실시할 때에는, 실린더 보어 내의 배기 밸브측을 하강하고 실린더 보어 내의 흡기 밸브측을 상승하도록 기통 내를 선회하는 텀블류를, 흡기 행정 말기에 있어서 상기 연료 분사 밸브에 의해 실린더 보어의 배기 밸브측을 향하여 분사된 연료에 의해 강하게 하는 것을 특징으로 하는 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관.
제 1 항에 있어서,

상기 점화 플러그는, 상기 연료 분사 밸브보다 흡기 밸브측에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관.
제 1 항에 있어서,

상기 연료 분사 밸브는, 상기 텀블류와 평행하게 기통 중심축선을 통과하는 세로 평면에 평행하고, 2 개의 흡기 밸브 사이에 위치하는 공간 내에 연료를 분사하는 것을 특징으로 하는 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관.
제 1 항에 있어서,

상기 점화 플러그의 판상 전극의 폭 방향이 상기 텀블류와 거의 평행이 되도 록 상기 점화 플러그가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관.
제 1 항에 있어서,

점화 시기에 있어서의 상기 텀블류의 세기가 강할수록 상기 점화 플러그의 점화 에너지를 크게 하는 것을 특징으로 하는 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관.
제 1 항에 있어서,

상기 연료 분사 밸브는, 필요 연료량을 복수회로 나누어 분사하는 것을 특징으로 하는 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관.
제 1 항에 있어서,

피스톤의 정상면에는, 피스톤 정상면을 따라 진행하는 상기 텀블류를 실린더 보어 내의 흡기 밸브측을 상승하도록 편향하는 돌기부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관.
제 1 항에 있어서,

피스톤의 정상면에는, 상기 텀블류의 감쇠를 억제하기 위한 캐비티가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관.
제 8 항에 있어서,

상기 점화 플러그는 상기 연료 분사 밸브보다 배기 밸브측에 배치되고, 상기 캐비티는 피스톤 정상면의 배기 밸브측에 편재되고, 점화 시기에 있어서, 상기 캐비티의 중심축선 근방에 상기 점화 플러그의 점화 갭이 위치하는 것을 특징으로 하는 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관.
제 8 항에 있어서,

상기 캐비티는, 2 개의 흡기 밸브를 개재하여 기통 내에 각각 형성되는 2 개의 상기 텀블류의 감쇠를 억제하도록, 각각의 상기 텀블류에 대응하여 형성되고, 피스톤 정상면의 2 개의 상기 캐비티 사이에는 융기부가 형성되고, 상기 융기부의 정상면에 점화 갭이 대향하도록 상기 점화 플러그가 배치되고, 실린더 보어 내의 배기 밸브측을 하강하고 실린더 보어 내의 흡기 밸브측을 상승하도록 기통 내를 선회하는 2 개의 상기 텀블류의 각각을, 흡기 행정 말기에 있어서 하나 또는 복수의 상기 연료 분사 밸브에 의해 실린더 보어의 배기 밸브측을 향하여 분사된 연료에 의해 강하게 하는 것을 특징으로 하는 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관.
제 8 항에 있어서,

피스톤 정상면의 상기 캐비티 양측에는 융기부가 형성되고, 2 개의 상기 융기부의 정상면 각각에 점화 갭이 대향하도록 2 개의 상기 점화 플러그가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관.
기통 상부 거의 중심에 배치된 연료 분사 밸브와, 기통 상부에 배치된 점화 플러그를 구비하고,

상기 연료 분사 밸브는 실린더 보어 내의 배기 밸브측을 하강하고 실린더 보어 내의 흡기 밸브측을 상승하도록 기통 내를 선회하는 텀블류를, 흡기 행정 말기에 있어서 상기 연료 분사 밸브에 의해 실린더 보어의 배기 밸브측을 향하여 분사된 연료에 의해 강하게 하고,

상기 연료 분사 밸브의 분사 연료의 대부분은 흡기 행정 말기의 배기 밸브측 실린더 보어벽의 하측 1/5 의 부분을 향하게 되는 것을 특징으로 하는 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관.
제 12 항에 있어서,

상기 연료 분사 밸브는 부분 원호 형상의 슬릿 분사 구멍을 갖고, 상기 연료 분사 밸브로부터 분사되는 연료의 수평 단면 형상은, 상기 텀블류의 선회 방향에 평행한 기통 중심 수직면에 대하여 거의 대칭이고 실린더 보어의 내측 방향으로 만곡되는 부분 원호 형상인 것을 특징으로 하는 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관.
제 13 항에 있어서,

상기 부분 원호 형상은 반원호 형상인 것을 특징으로 하는 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관.
제 12 항에 있어서,

상기 연료 분사 밸브는 꺾임선 형상의 슬릿 분사 구멍을 갖고, 상기 연료 분사 밸브로부터 분사되는 연료의 수평 단면 형상은, 상기 텀블류의 선회 방향에 평행한 기통 중심 수직면에 대하여 거의 대칭이고 실린더 보어의 내측 방향에 180˚ 보다 작은 협각을 갖는 꺾임선 형상인 것을 특징으로 하는 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관.
제 12 항에 있어서,

상기 연료 분사 밸브는 복수의 환공 분사 구멍을 갖고, 상기 연료 분사 밸브로부터 분사되는 연료의 수평 단면 형상은, 상기 텀블류의 선회 방향에 평행한 기통 중심 수직면에 대하여 거의 대칭이고 실린더 보어의 내측 방향으로 만곡되는 부분 원호 형상으로 정렬된 복수의 대략 원 형상인 것을 특징으로 하는 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관.
제 12 항에 있어서,

상기 연료 분사 밸브는 복수의 환공 분사 구멍을 갖고, 상기 연료 분사 밸브로부터 분사되는 연료의 수평 단면 형상은, 상기 텀블류의 선회 방향에 평행한 기통 중심 수직면에 대하여 거의 대칭이고 실린더 보어의 내측 방향에 180˚ 보다 작은 협각을 갖는 꺾임선상으로 정렬된 복수의 대략 원 형상인 것을 특징으로 하는 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관.
제 12 항에 있어서,

상기 연료 분사 밸브로부터 분사되는 연료는, 분사 개시부터 1ms 후의 연료 선단이 상기 연료 분사 밸브의 분사 구멍으로부터 60㎜ 이상에 도달하는 관철력을 갖고, 분사 개시부터 2ms 후에 있어서 상기 연료 분사 밸브의 분사 구멍으로부터 60㎜ 인 위치에서의 자우터 평균 입경이 15㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관.
제 18 항에 있어서,

상기 연료 분사 밸브로부터 분사되는 연료는, 분사 개시부터 1ms 후의 연료 선단이 상기 연료 분사 밸브의 분사 구멍으로부터 100㎜ 이상에 도달하는 관철력을 갖고, 분사 개시부터 2ms 후에 있어서 상기 연료 분사 밸브의 분사 구멍으로부터 100㎜ 인 위치에서의 자우터 평균 입경이 9㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 통내 분사식 불꽃 점화 내연 기관.