TW399122B - Direct fuel injection ignition engine - Google Patents

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TW399122B
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combustion chamber
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Hidetoshi Kudou
Hiroyuki Yamashita
Tsuneyuki Futota
Masashi Marubara
Akira Kageyama
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Mazda Motor
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Description

經濟部中央標準局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） A7 ___B7 _ 五、發明説明（i ) 發明領域 本發明係關於一種直接燃料噴射點火引擎，其中在一 活塞之頂部係形成有一凹室，且一用以將燃料直接噴射至 引擎燃燒室之燃料噴射器，係配置在一點火室之周緣部分 相關技藝之說明 傳統上，如日本未實審專利申請公告第7 — 2 8 6 5 2 0號中所揭露者，一種習知之直接燃料噴射點 火引擎係將一點火塞配置在一燃燒室之中間部分，且一噴 射器係配置在燃燒室之周緣部分，以將燃料直接噴射至燃 燒室中。在此類型之引擎中，噴射器係配置在燃料室之周 緣部分，所以燃料係朝向活塞頂部而斜向下噴射。當燃料 係在一壓縮衝程中加以噴射時，反射在活塞頂部表面之燃 料便可位在點火塞之附近，以完成一種層狀燃燒，且當燃 料係在進氣衝程期間加以噴射時，則一種氣態燃料燃燒氣 體便會散佈在整個燃燒室中，以完成一種均勻燃燒。 已經實施之一種控制方式，係使燃料噴射模式隨著操 作狀態而改變。舉例來說，層化燃燒係在低引擎負載及低 引擎轉速之狀態下透過一壓縮衝程噴射而進行，於其中之 燃料噴射係在引擎壓縮衝程期間所進行。當操作狀態係在 一高引擎負載及/或高引擎轉速之狀態時，燃料噴射係在 進氣衝程期間進行。此外，空氣燃料比値係依照燃料噴射 模式而加以控制之。舉例來說，當進行層化燃燒時，所控 - (請先Μ讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝. 訂 A7 B7 五、發明説明（2 ) 制之空氣燃料比値係提供較低之空氣燃料混合物。空氣燃 料比値係控制成在較低引擎負載狀態且其中已形成均勻燃 燒之情況下，其係提供較低之空氣燃料混合物，然而在較 高之引擎負載狀態下，空氣燃料比値係控制成可以提供較 高之空氣燃料混合物。 於其中又有提出在活塞之頂部形成一凹室以促使層化 者’使得在壓縮衝程中之燃料噴射係藉由該凹室而導入於 點火塞中。 ^ 然而，在此習知引擎中，當噴射器相對於該垂直於汽 缸孔之平面的傾斜角度太小時，便會產生一問題，即相當 多由噴射器所噴射之燃料並未留在凹室中，而是散佈在活 塞頂部表面之凹室外側，因而導致不良之燃料燃燒效率以 及燃燒穩定性。此外，在進氣衝程中進行均勻燃燒時，附 著在汽缸壁體表面上之燃料量係會增加的，因而增加了碳 氫化合物之排放量，並導致潤滑油之稀釋* 經濟部中央標準局貝工消费合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 若增加噴射器之傾斜角度，則上述之問題便可消除。 然而，若該傾斜角度增加，則由於噴射器之阻礙，其勢將 難以構成適當之進氣口。因此，由於上述建構上之問題， 噴射器傾斜角度之增加係不可行的。 爲了解決上述之問題，其係可以在燃燒室中形成一翻 轉。此翻轉係可將噴射器噴出之噴霧導向下，使得殘留在 凹室中之噴射燃料可以促進層化燃燒。此外，附著在汽缸 壁體表面上之燃料量亦可降低。然而，欲將殘留之空氣燃 料混合物導入至點火塞，以使空氣燃料混合物之空氣燃料 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） A7 B7 五、發明説明（3 ) 比値在點火塞附近可以變得較穩定，此僅藉由翻轉還是不 夠的。此外，翻轉之部分將傾向於降低及塌陷。因此，空 氣燃料混合物係無法適當地散佈在於其中燃料噴射量係相 當大之中級引擎負載狀態下之層化燃燒中，且因而造成不 良之燃料消耗效率。 或者，亦可提出一種進氣系統，其構造係有助於產生 一漩渦。然而，單獨之漩渦形成將會產生反向之層化狀態 ，使其中之空氣燃料混合物係集中在燃燒室之周緣，而非 集中在點火塞附近。因此，燃燒之效能亦無法增進。 發明摘要 因此，本發明之一目的係提供一種直接噴射點火引擎 ，其可藉由當空氣燃料比値係提供一貧乏空氣燃料混合物 時，利用進氣在層化燃燒狀態及均勻燃燒狀態中之流動， 而增進燃燒之效能。 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 ί , (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 本發明上述及其他目的係可藉由一種直接噴射點火引 擎而達成，此引擎包含一活塞，在其頂表面上具有一凹室 :一噴射器，其係配置在一燃燒室之周緣部分而面向燃燒 室，用以將燃料直接噴射至燃燒室中；一點火塞，其係配 置成突伸至燃燒室中，用以點燃導入至燃燒室中之燃料； 一進氣通道，其係連接至燃燒室，用以將進氣導引至燃燒 室中；進氣流動控制裝置，其係配置在進氣通道中，用以 控制一具有傾斜漩流之進氣流，且其中之傾斜漩流係包括 產生在燃燒室中之翻轉成份及漩渦成份；引擎負載偵測裝 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨0X297公i ) 經 濟 部 中 央 標 準 局 員 工 消 合 作 '社 印 % A7 B7 五、發明説明（4 ) 置，其係用以偵測引擎之負載：引擎轉速偵測裝置，其係 用以偵測引擎之轉速；燃料供應控制裝置，其係用以根據 引擎負載及引擎轉速，而在壓縮衝程中將燃料由噴射器噴 射至凹室中，以完成一層化燃燒狀態，於此狀態中，具有 一空氣燃料比値髙於理論値之空氣燃料混合物係在一第一 操作狀態中，密佈在點火塞之四周，並且用以在進氣衝程 中將燃料由噴射器噴射至凹室中，以完成一均勻燃燒狀態 ，於此狀態中，具有一空氣燃料比値高於理論値之空氣燃 料混合物係在一第二操作狀態中，均勻且完整地散佈在燃 燒室中》第一操作狀態係至少爲低引擎負載及低引擎轉速 之狀態，且其中第二操作狀態係至少爲相對於引擎負載及 引擎轉速，而超過該低引擎負載及低引擎轉速之狀態。該 進氣流動控制裝置係在層化燃燒狀態至均句燃燒狀態的操 作狀態中，產生空氣燃料混合物之傾斜漩流，且其空氣燃 料比値係提供一貧乏空氣燃料混合物，並且控制該進氣流 動，而使得至少在具有貧乏空氣燃料混合物之均勻燃燒狀 態之均勻燃燒狀態中，一翻轉比例係大於漩渦比例。 在此例中，進氣流動控制裝置最好係在燃燒室中產生 傾斜漩流，其係朝向噴射器之噴射方向的下方。 進氣流動控制裝置最好在空氣燃料比値提供貧乏空氣 燃料混合物之均勻燃燒狀態中，其所產生之傾斜漩流係具 有相對於垂直汽缸孔中心線之平面而大於45°之角度。 在一較佳實施例中，其中燃燒室係形成有一屋頂形燃 燒室之頂部，其中該活塞之頂表面係形成與燃燒室之頂部 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規栝（210X297公t ) ----;---7---裝------丨訂^-----^——線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（5 ) 爲互補之形狀，其中該凹室所形成之位置係與頂表面之中 心點錯開而朝向噴射器之位置，其中該點火塞係配置在對 應於凹室周緣之位置上，且其中一用以將所噴射之燃料朝 向漩渦方向導引之垂直壁體，係形成在由活塞頂表面之上 升部位所界定之凹室周緣表面的上游部分。 凹室之底部係一平坦表面，其係大致垂直於汽缸孔之 中心線。 在另一實施例中，凹室之底部係相對於垂直汽缸孔中 心線之平面而呈傾斜，其係由周緣部分沿著大致垂直於汽 缸孔中心線之方向而向上傾斜至活塞之頂表面的中央處。 最好，進氣流動控制裝置最好係包括一控制閥，其係 配置在其中一進氣口內，用以打開或關閉該進氣口，其中 當控制閥完全打開時，其係產生翻轉，而當控制閥關閉時 ，其係強化了漩渦，且其中該進氣口係設計成由一完全關 閉狀態至一完全打開狀態時，其可造成翻轉比例大於漩渦 比例。 當引擎負載在層化燃燒狀態中增加時，進氣流動控制 裝置係控制進氣之流動，以加強其漩渦之成份。 在較佳實施例中，控制閥之開口係隨著引擎負載在層 化燃燒狀態中增加而減少，且控制閥係在空氣燃料比値提 供貧乏空氣燃料混合物之均勻燃燒狀態中完全地關閉。 漩渦比例係可經由一預定之公式，而根據進氣在橫向 方向上與汽缸塞及汽缸蓋之接合表面間隔1 . 7 5倍汽缸 孔直徑之位置上的角速度計算而得。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨0'乂 297公釐) ' ----；---^---^-------1T-------^ {請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局貝工消费合作社印繁 A7 B7 五、發明説明（6 ) 翻轉比例係可經由一預定之公式，而根據進氣流在管 體內部之角速度計算而得。 具有大致與汽缸孔相同直徑之管體係沿著接合表面而 配置，而使得管體之中心線係定位在與接合表面之距離爲 汽缸直徑再加2 0毫米之位置上。翻轉係藉由進氣通過汽 缸蓋而供應至管體時，進氣撞擊在管壁上而產生。一翻轉 強度係在距離汽缸孔中心#約爲3 . 5倍汽缸孔直徑之相 對側邊上加以測量。 ‘ 基本上，該進氣通道係一進氣口。最好，燃燒室係由 汽缸孔之壁體表面、活塞之頂表面以及汽缸蓋之底表面所 界定。 在本發明之另一特徵中，一種直接噴射點火引擎係包 含一活塞，在其頂表面上具有一凹室；一噴射器，其係配 置在一燃燒室之周緣部分而面向燃燒室，用以將燃料直接 噴射至燃燒室中；一點火塞，其係配置成突伸至燃燒室中 ，用以點燃導入至燃燒室中之燃料；一進氣通道，其係連 接至燃燒室，用以將進氣導引至燃燒室中；進氣流動控制 裝置，其係配置在進氣通道中，用以控制一具有傾斜漩流 之進氣流，且其中之傾斜漩流係包括產生在燃燒室中之翻 轉成份及漩渦成份：引擎負載偵測裝置，其係用以偵測引 擎之負載；引擎轉速偵測裝置，其係用以偵測引擎之轉速 :燃料供應控制裝置，其係用以在壓縮衝程中將燃料由噴 射器噴射至凹室中，以完成一層化燃燒狀態，於此狀態中 ，具有一空氣燃料比値高於理論値之空氣燃料混合物係在 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨OX297公t ) I-----：---裝-----.丨訂 1--^---^-I線 **· (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（7 ) 一第一操作狀態中，密佈在點火塞之四周，並且用以在進 氣衝程中將燃料由噴射器噴射至凹室中，以完成一均勻燃 燒狀態，於此狀態中，具有一空氣燃料比値高於理論値之 空氣燃料混合物係在一第二操作狀態中，均勻且完整地散 佈在燃燒室中；且，該進氣流動控制裝置係在由層化燃燒 狀態至均勻燃燒狀態的操作狀態中，產生空氣燃料混合物 之傾斜漩流，且其空氣燃料比値係提供一貧乏空氣燃料混 合物，並且控制該進氣流動，而使得在燃燒室中所產生之 傾斜漩流係朝向噴射器之噴射方向的下方》 在本發明之另一樣態中，一種直接噴射點火引擎係包 含一活塞，在其頂表面上具有一凹室：一噴射器，其係配 置在一燃燒室之周緣部分而面向燃燒室，用以將燃料直接 噴射至燃燒室中；一點火塞，其係配置成突伸至燃燒室中 ，用以點燃導入至燃燒室中之燃料；一進氣通道，其係連 接至燃燒室，用以將進氣導引至燃燒室中：進氣流動控制 裝置，其係配置在進氣通道中，用以控制一具有傾斜漩流 之進氣流，且其中之傾斜漩流係包括產生在燃燒室中之翻 轉成份及漩渦成份；一致動器，其係用以驅動控制閥；引 擎負載偵測感應器，其係用以偵測引擎之負載；引擎轉速 偵測感應器，其係用以偵測引擎之轉速；燃料供應控制器 ，其係根據由引擎負載偵測感應器及引擎轉速偵測感應器 之輸出信號，以產生控制信號給噴射器，該控制信號係包 括在一壓縮衝程中之燃料噴射量及燃料噴射時間，以完成 一層化燃燒狀態，於此狀態中，具有一空氣燃料比値高於 本紙&尺度適用中囷國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐) · ' I-^-----,---裝-----1 訂--------線 (請先閲讀背面之注意事項再填将本頁) 經濟部中央橾準局貝工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（8 ) 理論値之空氣燃料混合物係在一第一操作狀態中密佈在點 火塞之四周，以及，在一進氣衝程中之燃料噴射量及燃料 噴射時間，以完成一均勻燃燒狀態，於此狀態中，具有一 空氣燃料比値高於理論値之空氣燃料混合物係在一第二操 作狀態中，均勻且完整地散佈在燃燒室中；且，產生控制 信號給致動器，用以在由層化燃燒狀態至均勻燃燒狀態的 操作狀態中，產生空氣燃料混合物之傾斜漩流，且其空氣 燃料比値係提供一貧乏空氣燃料混合物，並且提供該控制 閥之控制量，’而使得至少在具有貧乏空氣燃料混合物之均 勻燃燒狀態的均勻燃燒狀態中，一翻轉比例係大於漩渦比 例。 根據本發明之另一實施例，一種直接噴射點火引擎係 包含一活塞，在其頂表面上具有一凹室；一噴射器，其係 配置在一燃燒室之周緣部分而面向燃燒室，用以將燃料直 接噴射至燃燒室中：一點火塞，其係配置成突伸至燃燒室 中，用以點燃導入至燃燒室中之燃料；一進氣通道，其係 連接至燃燒室，用以將進氣導引至燃燒室中：進氣流動控 制閥，其係配置在進氣通道中，用以控制一具有傾斜漩流 之進氣流，且其中之傾斜漩流係包括產生在燃燒室中之翻 轉成份及漩渦成份；一致動器，其係用以驅動控制閥；引 擎負載偵測感應器，其係用以偵測引擎之負載；引擎轉速 偵測感應器，其係用以偵測引擎之轉速；燃料供應控制器 ，其係根據由引擎負載偵測感應器及引擎轉速偵測感應器 之輸出信號，以產生控制信號給噴射器，該控制信號係包 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝· 訂 線 經濟部中央標準局貝工消費合作社印聚 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） A7 ____B7_ 五、發明説明（9 ) 括在一壓縮衝程中之燃料噴射量及燃料噴射時間，以完成 一層化燃燒狀態，於此狀態中，具有一空氣燃料比値高於 理論値之空氣燃料混合物係在一第一操作狀態中密佈在點 火塞之四周，以及，在一進氣衝程中之燃料噴射量及燃料 噴射時間，以完成一均勻燃燒狀態，於此狀態中，具有一 空氣燃料比値高於理論値之空氣燃料混合物係在一第二操 作狀態中，均勻且完整地散佈在燃燒室中；且，產生控制 信號給致動器，用以在由層化燃燒狀態至均勻燃燒狀態的 操作狀態中，產生空氣燃料混合物之傾斜漩流，且其空氣 燃料比値係提供一貧乏空氣燃料混合物，並且提供該控制 閥之控制量，而使得至少在可提供貧乏空氣燃料混合物之 空氣燃料比値的均勻燃燒狀態中，在燃燒室中所產生之傾 斜漩流係朝向噴射器之噴射方向的下方》 本發明之進一步的目的、特徵及優點係可由以下之較 佳實施例的詳細說明中配合所附之圖式，而獲得更深入之 瞭解。 圖式之簡單說明 圖1係依照本發明之直接噴射點火引擎主體的剖面圖 圖2係燃燒室及進氣系統之槪要平面視圖； 圖3係本發明之引擎之燃燒室的剖面圖； 圖4係活塞頂表面之平面視圖； 圖5係沿著剖面線A - A所取之進氣口的剖面圖； - r ,--^---7---裝------—訂"------線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 五、發明説明（10 ) 圖6係一視圖，其中顯示沿著進氣之流線的不同位置 上之進氣口的剖面圖； 圖7係顯示一傾斜漩流之視圖； 圖8係一區塊圖，其中顯示一控制系統； 圖9係燃料噴射模式及空氣燃料比値之控制圖表； 圖1 0係一視圖，其中顯示隨著引擎負載之進氣流動 的控制； 圖1 1係一視圖，其中顯示依照引擎轉速之進氣流動 的控制；· 圖12係一用以測量翻轉比例之裝置的槪要視圖； 圖13係用以測量漩渦比例之裝置的槪要視圖： 圖1 4係一圖表，其中顯示依照引擎負載而分別在翻 轉及傾斜漩流之情況下的燃料消耗效率； 圖1 5係一視圖，其中顯示當漩流角度改變時之漩流 強度及1 0 — 9 0燃燒期間的關係； 圖1 6係控制閥之控制流程圖； 圖17係燃料供應控制之流程圖： 圖18係形成在活塞頂表面上之凹室的不同修飾之平 面圖（a ) —（ e ); 圖19係凹室之不同修飾的剖面圖； 圖2 0係活塞頂表面之不同修飾之平面圖（a )及（ b )； 圖21係凹室另一修飾之剖面圖。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝-
、1T 線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4规格（2丨0 X 297公釐） 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（H ) 主要元件對照表 1 引擎主體 2 汽缸塞 3 汽缸蓋 4 活塞 5 燃燒室 6 凹室 7 A 進氣口 ^ 7 B 進氣口 8 A 排氣口 8 B 排氣口 9 a 凸輪軸桿 9b 凸輪軸桿 9 進氣閥 10 排氣閥 11 點火塞 12 噴射器 71 上游端直線部 7 2 中間部 1 73 下游端部 7 4 上側部 7 5 外側部 7 6 斜側部 7 7 內側部 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公f ) ----- -^---7---裝-----.—訂---^---^——線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 經濟部中央標準局—工消費合作社印製 五、發明説明（12) 78 下方斜側部 13 噴射器安裝孔 14 閥門導引件 15 進氣歧管 17 管狀部 1 7 A 進氣通道 1 7 B 進氣通道 18 控制閥 4 19 致動器 16 鼓起箱 20 電子控制裝置 22 加速度感應器 23 空氣流量計 25 燃料噴射控制器 26 空氣燃料比値控制器 27 進氣流控制器 2 6 a 燃料供應控制器 28 進氣量控制器 31 空氣供應裝置 32 翻轉測量管 3 3 蜂巢狀轉子 3 4 a 力矩感應器 34b 脈衝計 3 5 蜂巢狀轉子 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) .裝·
、1T 線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） A7 B7 五、發明説明（13) 3 6 汽缸 3 7 蜂巢狀轉子 3 8 脈衝計 6 1 凹室 6 2 凹室 6 3 凹室 6 4 凹室 7 1 平坦表面 7 2 部分球狀表面 6 6 凹室 (諳先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝. 較佳實施例之詳細說明 在下文中，本發明將參照所附之圖式而詳加說明β圖 1及圖2係顯示一直接噴射點火引擎之燃燒室的結構，其 係一種汽油引擎，且因此係與柴油引擎不同的。圖1所示 之引擎係具有一引擎主體1，其係由汽缸塞2、汽缸蓋3 及類似構件所構成。此引擎主體1係具有複數個汽缸，且 每一汽缸係分別配置有一活塞。在汽缸之頂表面及汽缸蓋 3之下表面之間，係形成一燃燒室5。一凹室6係形成在 活塞之頂表面。一對進氣口 7Α、7 Β以及一對排氣口 8Α、8Β係形成於汽缸蓋3上。一對用以打開及關閉進 氣口 7Α、7Β以及排氣口 8Α、8Β之進氣閥9及排氣 閥1 0，以及一對延伸在引擎縱長方向而用以驅動進氣閥 9及排氣閥10之凸輪軸桿9a、9b，以及一點火塞 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）
•1T .線_ 經濟部中央標準局貝工消費合作杜印製 -16 - 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（14) 1 1及噴射器1 2係配置在汽缸蓋3中。此外，一噴射器 1 2係設計成用以將燃料直接噴射至燃燒室5中。點火塞 11則係配置在燃燒室5之中央。 汽缸蓋3之下表面或燃燒室5之頂面係形成一種屋頂 形之燃燒室。此活塞之頂表面的中央部位係突伸出來，而 形成一種相等於汽缸蓋3之屋頂形燃燒室。活塞4之頂表 面係部分凹入而形成凹室6，如圖3及圖4所示。凹室6 係定位在靠近噴射器1 2處。此凹室6係形成於一區域上 ，其中該區域係由靠近噴射器12之周緣部分延伸至頂表 面之中央部分。點火塞1 1係指向頂表面之中央部分上的 凹室6。在此一實施例中，凹室6係形成長方形之形狀， 如圖4之平面圖上所示者。如圖3所示之截面圖，凹室6 之底表面係水平地延伸（垂直於汽缸孔軸線之方向），且 凹室6之周緣壁體係垂直地延伸（相同於汽缸孔之軸線方 向）。 如圖1以剖面視圖所顯示之進氣口 7 A、7 B係個別 地形成，其包括一向下延伸之上游端直線部7 1、一由端 部7 1連續延伸出且具有一較小斜度之中間部7 2、以及 一由中間部7 2連續延伸出之下游端部7 3。下游端部 7 3係包括一接著形成開口之喉部。下游端部7 3之傾斜 度係逐漸地增加而通向燃燒室5。進氣口 7A、7 B之截 面形狀係彼此呈對稱的。上游端直線部7 1係形成非對稱 之形狀，或者係形成大致上爲三角形之形狀，且具有一遠 離汽缸蓋之底表面的上側部7 4、一相對於另一進氣口之 (誚先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •裝. *11 線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -17 - 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 A7 ___B7 _ 五、發明説明（15 ) 外側部7 5、以及一向下朝外延伸至進氣口 7A、7 B之 間內側之斜側部7 6。在上側部7 4與斜側部7 6之間係 形成有一較短之內側部7 7，且在外側部7 5與斜側部 7 6之間係形成有一較短之下方斜側部7 8，且因此進氣 口 7 A及7 B便形成五邊形之形狀。一中心點〇係定義爲 進氣口 7 A或7 B在橫向上最大寬度之直線，與在垂直方 向上最大長度之直線的交叉點。中心線L X及L y則係分 別定義爲橫向及垂直方向上通過中心點〇之直線。一參考 圓C (相等於當進氣口係呈圓柱形時之截面形狀）係定義 爲具有中心點0及最大寬度之直徑的圓。相較於參考圓C ’實際之進氣口係在橫向中心線L y上方部分及垂直中心 線L X之外側部分上增加了截面積。這表示雖然上側部 7 4及外側部7 5係大致上與參考圓C對齊，然而中心線 L y與上側部7 4之交叉點之兩側，以及中心線L X與外 側部7 5之交叉點兩側，係沿著參考圓C之徑向方向上延 伸。以此結構，在進氣口 7A、7 B之上側部與外側部上 之氣流量係增加的，因此增加了翻轉與漩渦之強度。斜側 部7 6由參考圓C朝向中心點0係呈凹陷狀。 如圖6所示，進氣口在直線部7 1之截面形狀上係大 致呈固定之三角形。在下游端部7 3中，進氣口在截面上 係呈圓柱狀。因此，進氣口在部分7 2之截面形狀上係呈 現逐漸之變化，其係由在部分7 1之大致呈三角形之截面 形狀變換成在部分7 3之圓形截面。 噴射器1 2係安裝在噴射器安裝孔1 3中，其係位在 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐) '_ ~ ---------裝-----1訂r--^---^——線 > * (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印聚 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） A7 _B7_ 五、發明説明（16 ) 進氣口 7 A及7 B之下方，以便將燃料由燃燒室5之周緣 部分斜向朝下地噴射至燃燒室5中。 一閥門導引件14係用以滑動式支撐進氣閥9之閥桿 ，其係安裝在汽缸蓋3而位在進氣口 7 A及7 B之較小傾 斜度部分7 2的上壁。兩進氣口 7 A及7 B皆係配置成不 會干擾到噴射器1 2、進氣閥9及閥門導引件1 4。尤其 ，進氣口 7A及7 B係形狀略小於參考圓C。因此，在進 氣口7A及7B下方便可得到一足以插置噴射器12之空 間。 一進氣歧管15係結合在引擎主體1之一側邊上。進 氣歧管1 5包括分段之管狀部1 7，而其下游處具有一鼓 起箱1 6。一對進氣通道1 7A及1 7B係與進氣口 7A 及7 B相連通，且其係形成在管狀部1 7中。爲了控制在 進氣口 7A、7B中之進氣流動，一控制閥1 8係提供在 通道1 7A中，使得流至通道7A之氣流可隨著閥門1 8 之操作而打開或關閉。閥門1 8係由一諸如步階馬達之致 動器1 9所驅動。 —具有漩渦成份及翻轉成份之傾斜漩流，係可藉由進 氣口 7A及7 B與控制閥1 8而產生，且各自之成份亦可 加以控制。 當控制閥1 8完全關閉或部分打開時，其便可限制進 氣流通過進氣口 7A，且因此增加了在進氣口 7 B中之進 氣流量，一強化之漩渦（水平分量）便在燃燒室5中產生 。直線部7 1及下游部7 3係具有相當大之傾斜度，而降 -19 - ~ ---------裝-----.丨訂^^—線 . * (锖先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印聚 A7 B7 五、發明説明（17 ) 低傾斜度之部分7 2係相當短，使得進氣漩渦流係包括翻 轉之成份（垂直分量）。因此，當控制閥18完全關閉或 部分打開時，可同時得到漩渦及翻轉成份，換言之，傾斜 漩流S便可在燃燒室5中產生。 當控制閥1 8完全關閉時，便可得到最大化之漩風。 最好，進氣口係設計成可使一翻轉比例大於一漩渦比例， 換言之，漩風之傾斜角0(—相對於垂直汽缸口之中央軸 之水平面的角度）大於4 5度時便可產生。傾斜角0係傾 斜之漩風其角動量水平分量Ω y相對於角動量垂直分量Ω X之角度，且該傾斜角0係可表示如下： -1 0 = Tan (Ωγ/Ωχ) 當控制閥1 8由完全關閉位置逐漸打開時，漩渦之成 份便會由於由進氣口 7 Α及7 Β所噴入之進氣流的對衝而 逐漸地減弱。當控制閥1 8完全打開時，漩渦成份便會幾 乎爲零。然而，翻轉成份則係仍然保有。 圖8顯示一引擎控制系統。電子控制裝置Electronic Control Unit (ECU) 2 0係包括一微計算器，其係用以 偵測一柄曲角度信號，此曲柄角度信號係依照曲柄軸以一 預定間隔轉動而產生，並且接收由一引擎速度感應器所傳 來之信號，其中該引擎速度感應器係用以根據曲柄角度信 號來偵測引擎之速度，加速度感應器2 2係用以偵測加速 度開端或加速度衝程，空氣流量計2 3係用以偵測進氣量 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ---^------裝----^-I.— 訂 -------線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（18 ) 等等。 E CU 2 0係包括一燃料供應控制器2 6 a，而此燃 料供應控制器係包括一燃料噴射控制器2 5及空氣燃料比 値控制器2 6與進氣流控制器2 7。燃料噴射控制器2 5 係用以改變噴射器12在壓縮衝程噴射與進氣衝程噴射之 間的燃料噴射模式，其中在壓縮衝程噴射中，燃料係在壓 縮衝程較後面之階段中以一預定周期來加以噴射，以形成 層化燃燒，而在進氣衝程噴射中，燃料係在進氣衝程中以 一預定之周期加以噴射，使其可以依照操作狀態來建立均 勻之燃燒。 空氣燃料比値控制器2 6係經由燃料噴射控制器2 5 ，而將空氣燃料比値依照操作狀態來加以控制，並且控制 —進氣量控制器2 8，諸如一藉由電子致動器等裝置加以 電子式控制之電子式節流閥。 進氣流控制器2 7係經由致動器1 9而控制控制閥 1 8，以依照操作狀態來改變進氣流狀態。圖9顯示一控 制圖表，其中顯示燃料噴射模式以及空氣燃料比値，其中 引擎負載（諸如根據進氣量所得到之平均有效壓力P e ) 係做爲縱座標，而引擎速度則係做爲橫座標。一層化燃燒 區A係定義爲當引擎負載低於一預定値且引擎轉速低於一 預定値時之區域·>壓縮衝程噴射係在區域A中進行，且空 氣燃料比値係加以控制而採用一相當大之値，諸如A / F =4 0，以形成低空氣燃料混合物。一均勻燃燒區B係定 義爲當引擎負載高於一預定値且引擎轉速高於一預定値時 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ^ ^------ -------0 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 經濟部中央揲準局貝工消費合作社印掣 五、發明説明（19 ) 之區域。進氣衝程噴射係在區域B中進行。在區域B中， —區域B1係定義爲引擎轉速及引擎負載係相當低而接近 區域Α»空氣燃料比値係大於理論値（λ=1)，且採用 —數値，諸如A/F = 20。在另一方面，空氣燃料比値 A/F係採用一較小之數値（Λ$1)，諸如A/F = l 3 — 1 4 . 7，或者係使區域B 2更富含空氣燃料混合物 ，其中在區域B 2中，引擎負載及引擎轉速係區域B中係 相當地大。 ‘ 由於進氣流之控制，在層化燃燒區域A及均勻燃燒區 域B中便可產生傾斜漩風。在區域B 1中，翻轉比例係大 於漩渦比例。在此情況中，傾斜漩風之方向係朝向由噴射 器1 2所產生之燃料噴射方向之下方。尤其，噴射器1 2 由於配置條件之限制（諸如進氣口 7 A及7 B之阻擋）， 其係採用一相對於水平面之安裝角α=35±10° 。由 噴射器12所噴射之燃料係繞著一噴射線而呈角錐之形狀 。漩流S之傾斜角Θ在均勻燃燒區Β1中係大於噴射器 1 2之安裝角α，且在均勻燃燒區Β 1中，空氣燃料比値 係控制成提供較少之空氣燃料混合物。 本實施例之進氣口 7Α及7 Β係設計成當控制閥1 8 完全關閉時，可使翻轉比例大於漩渦比例*使得傾斜角Θ 係大於4 5度。以此結構，進氣流便可依照操作狀態而加 以控制。 圖1 0係顯示當引擎轉速很低（=Μ)時，依照在個 別操作區域之引擎負載之進氣流控制。在層化燃燒區Α中 (諳先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝. ，·ιτ 線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） ^rt= 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（20 ) ’控制閥1 8係部分打開，並且在較低之引擎負載中增加 。隨著引擎負載之增加，控制閥1 8之開口便會降低，以 適當地散佈空氣燃料混合物，使得漩渦比例S R及翻轉比 例TR皆會增加。在空氣燃料比値係控制成可提供較少之 空氣燃料混合物的均勻燃燒區B之區域B 1中，控制閥 1 8係完全地關閉，而使得S R及TR可以得到最大化。 在空氣燃料比値係控制成可提供較多之空氣燃料混合物的 均勻燃燒區B之區域B 2中，控制閥1 8係完全地打開而 使得漩渦比例係變爲零。 圖1 1係顯示當引擎轉速很低（ = N)時，依照在個 別操作區域之引擎轉速之進氣流控制性質。在層化燃燒區 A中，控制閥18係部分打開。隨著引擎轉速之增加，控 制閥1 8之開口便會增大，以降低漩渦比例S R及翻轉比 例T R。相同於圖1 〇依照引擎負載之控制，控制閥1 8 係在區域B 1完全地關閉，而在區域B 2中完全打開。 在下文中，漩渦比例及翻轉比例之定義及其測量方法 將加以說明。 流進之氣體在垂直方向上之角速度係加以測量並積分 之，且將積分値除以引擎曲柄之角速度。所得之數値便定 義爲翻轉比例TR。流進之氣體在垂直方向上之角速度係 藉由如圖1 2所示之測量裝置加以測量》在圖1 2中，汽 缸蓋3係以可使進氣口 7A及7 B導向水平方向之方式而 配置。一空氣供應裝置3 1係連接至進氣口 7之上游端。 一對應於汽缸口之翻轉測量管3 2係連接至汽缸蓋3，其 裝— ·· (锖先閲讀背面之注$項再填寫本頁) *«! 線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） A7 B7 五、發明説明（21) 係經由一短接頭部分而沿著凸輪軸桿之方向位在燃燒室中 ，且沿著此方向，一進氣翻轉流係碰撞在一假想壁體表面 上，而此壁體表面係與汽缸蓋3之下表面平行，且面向進 氣口之開口以形成氣流漩渦。一脈衝計或力矩感應器 34 a (可由TsukasaSokken公司購得），諸如一脈衝漩渦 計，型號爲I SM— 2，其具有一蜂巢狀轉子3 3，此脈 衝計係與管體3 2之一端相接》同樣地，另一具有蜂巢狀 轉子3 5之脈衝計3 4 b係連接至管體3 2之另一端。 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 ： . 装-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 線 以此裝置，翻轉係由位在管體3 2中之進氣供應所產 生。由翻轉及作用在蜂巢狀轉子3 3上所造成之力矩，係 由脈衝計3 4所測量，以得到進氣在管體3 2截面之方向 上的角速度。接著，進氣在垂直方向上之角速度便在此基 準上加以計算。在此例中，管體3 2之直徑D係與汽缸孔 具有相同之尺寸，且管體3 2之長度相較於其直徑係大得 多，以獲致測量之精確度及穩定度。舉例來說，管體3 2 之長度係可以七倍於直徑D。再者，由進氣口至位在相對 端的個別蜂巢狀轉子3 3及3 5之距離最好係相同的。由 進氣口至管體3 2之中心的距離係設定爲（D/2 + 2 0 )毫米，其中直徑D係爲50至100毫米。 翻轉比例可以經由以下之公式（I )而得到。將G値 代入公式（I)中，以做爲脈衝計34a及34b之總和 SR=^v [DSS (cfNfda) } / 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐) -24 - 五、發明説明（22) A7 B7 2 2 d (S c f - d a )〕 ......(I ) Nr =8 G / ( M D V 〇 ) ......(Π ) 其中 SR =漩渦比例 η ν =容積率 D = 汽缸孔直徑 S = 衝程 ' n = 進氣閥之數量 d = 喉部直徑 c f =在個別閥門隨著閥門移動而上升時之流動率係 數 N r =在個別閥門隨著閥門移動而上升時之不具有維 度的控制漩渦値 α =曲柄角度 G=脈衝漩渦計力矩 V 〇 =速度頭 公式（Π )係以如下之方式獲得； G = I ω r ...... ( 1 ) 2 I = M D / 8 ...... ( 2 ) 將算式（2)之I値代入算式（1) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ---------裝-----1訂^--^---^——線 • * « (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨0X297公釐） A7 B7 五、發明説明（23 ) 2 G = M D ωιτ/8 ...... (3)，如此
Dwr = 8G// (MD) ...... (4) N r = D ω r / V 0 ...... ( 5 ) 將算式（4 )代入算式（5 )，
Nr = 8G/(MDV0) 其中ω r =控制漩渦値， I=空氣在汽缸底部靜死點之慣性矩， V 0 = ( 2 Δ p / ρ ) ， △ ρ =通過進氣口之總壓差（=8 0 OmmA g ) p =空氣密度 (關於公式（I )及（Π )，請參照"Honda R&D Technical Review 卷 1，1989 年） 進氣在水平方向上之角速度係加以測得且積分之，並 將積分値除以引擎之柄曲角度的角速度。所得之數値便定 義爲漩渦比例S R。流進之氣體在水平方向上之角速度係 藉由如圖1 3所示之測量裝置加以測量。在圖1 3中，汽 缸蓋3係以上下倒置之方式配置在底部。進氣口係連接至 進氣供應裝置（未顯示）。一汽缸3 6係配置在汽缸蓋3 上。一具有蜂巢狀轉子3 7之脈衝計3 8係連接至汽缸 3 6。脈衝計3 8之下表面係與在汽缸蓋3與汽缸塞之間 -26- ---^_----抑衣------.π,------,^ (讀先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公漤） A7 B7 五、發明説明（24) 的接合表面隔開1.75D之距離而配置，其中D爲汽缸 孔之直徑。在此例中，漩渦比例係藉由將脈衝計3 8之輸 出値G代入公式（I)而得出。 由於在汽缸3 6中依照進氣供應而產生之漩渦而作用 在蜂巢狀轉子3 7上之力矩，係藉由脈衝計3 8而測出。 在橫向方向上流過之進氣的角速度係根據所測得之力矩而 得出。 接著，此一較佳實施例之引擎操作將說明如下。 在低引擎負載及低引·擎轉速狀態下之層化燃燒區中， 燃料係由噴射器1 2所噴入，其係在壓縮衝程中配置於燃 燒室5之周緣部分。空氣燃料混合物係加以層化以濃縮在 點火塞1 1之四周。因此，具有較大空氣燃料比値的相當 缺乏之空氣燃料混合物，便可加以點火且燃燒之。高引擎 負載及高引擎轉速係構成了均勻燃燒區B。在均勻燃燒區 B中，燃料係在進氣衝程中加以噴入，其中空氣燃料混合 物係散佈在整個燃燒室5中。於區域B中，在較低引擎負 載及/或較低引擎轉速之區域B 1中，空氣燃料比値係可 提供較少之空氣燃料混合物，使得在區域B 1中可以增進 燃料消耗效率。 燃燒模式及空氣燃料比値係依照操作狀態而改變。進 氣流係加以控制，以相應於燃燒模式及空氣燃料比値之改 變，而由層化燃燒區A至均勻燃燒區B中產生傾斜之漩流 。因此，在貧乏空氣燃料混合物之狀態中，燃燒效能在層 化燃燒狀態及均勻燃燒狀態中便得以增進。 ^rr-- ^ ； 裝------I、訂-------線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 五、發明説明（25) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 尤其，當進行層化燃燒時，包括有翻轉成份之傾斜游 流係可維持到一半之壓縮衝程S如此，由噴射器1 2以傾 斜方向所噴射之燃料’便可由於傾斜漩流之翻轉成份而被 壓向下，使得大量之噴射燃料可以存留在凹室6中。因此 ，存留性能便可提升。在僅具有翻轉之例子中’雖然翻轉 有助於提升霧化之噴射燃料的存留性能，然而其仍不足以 將燃料由凹室導向點火塞11。相反地，依照本發明之較 佳實施例，在噴射燃料存留於凹室6之後，當活塞於壓縮 衝程後面階段接近上死點時，傾斜漩流之翻轉成份便會由 活塞4之頂部的突出部分之外側所破壞，但漩渦之主要部 分則仍保留住，且沿著周緣表面流向燃燒室5之中間位置 而被導向上，且逐漸地導向點火塞1 1處。因此，依照本 發明之結構，空氣燃料混合物係可以有效地導引至點火塞 1 1四周。 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 此外，如圖1 0所示，控制閥1 8係控制成可隨著引 擎負載之增加而加強漩渦及翻轉。因此，空氣燃料混合物 係可適當地散佈在中級引擎負載狀態下之層化燃燒區A， 於此區域A中，較大量之燃料係噴射於其中。空氣燃料混 合物之空氣燃料比値係適當地維持在點火塞1 1之四周， 以增進燃燒之效能》將僅產生翻轉之進氣系統與本發明之 具有傾斜漩流之進氣系統針對在燃料燃燒效率B S F C ( Brake Specific Fuel Consumption )做比較，如圖 1 4 所示 ，在僅產生翻轉之系統中，翻轉係在壓縮衝程後面階段中 衰減及瓦解。因此，空氣燃料混合物並未能適當地散佈， 本紙張尺度適用中國國家榇準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 經濟部中央標準局貝工消費合作杜印製 A7 B7 五、發明説明（26) 因而造成燃料消耗效率在層化燃燒區之較高引擎負載之情 況下會產生退化，如圖中之虛線所示，儘管將燃料噴射量 增加亦然。在另一方面，在產生有傾斜漩流之系統中，空 氣燃料混合物係如上述般適當地散佈。因此，燃料消耗 效率在中級引擎負載之狀態下係得以增進，如圖上之實線 所示。當空氣燃料比値係經控制而提供較少之空氣燃料混 合物的均勻燃燒狀況中，控制閥1 8係完全地關閉而強化 了漩渦及翻轉成份之強度‘。在此例中，其係產生了具有較 大傾斜角0之傾斜漩流，於其中翻轉成份係比漩渦成份還 大，而使其可獲得所需要之均勻燃燒狀態。如上所述，噴 射器1 2係以一相對於垂直汽缸口中心線平面之相當小的 角度而配置，以避免阻礙到進氣口 7A及7 B之設置。因 此，由於噴射器1 2之設置，燃料亦係以相當小之角度噴 射至燃燒室5中。於是，若燃燒室5中之氣流較弱時，所 噴射之燃料將會不當地附著在相對於噴射器12之汽缸壁 上》 然而，依照此較佳實施例，其係產生傾斜或斜向之漩 流。詳言之，本發明之傾斜漩流係由噴射器1 2之噴射方 向朝下噴射。因此，所噴射之燃料便由於傾斜漩流而被向 下壓，因而避免了所噴射之燃料附著在汽缸壁上，並且可 以散佈在整個燃燒室5中。因此，燃燒效能便得以提升。 在圖1 5中，在均勻燃燒狀態之漩流強度與1 0 — 9 0燃燒期間之間的關係，係如圖所示地隨著傾斜角0而 變化。當傾斜角0很小時，諸如0 = 1 2°或0 = 38° 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝·
*1T 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（27) 時，燃燒氣體在燃燒室5之周緣部分係較密集，以造成反 向之層化狀態，於其中空氣燃料混合物係難以適當地散佈 。此空氣燃料混合物之不良的散佈，將會妨礙漩渦去促進 適當之燃燒。因此，雖然漩流強度係提高了，但燃燒時間 卻未降低。另一方面，當傾斜角β增加時，諸如本實施例 之0 = 5 2°時，便可消除反向層化狀態，而使得燃燒氣 體可以均勻地散佈在整個燃燒室5中。因此，由於散佈提 升且空氣燃料混合物之擾流加強之共同作用下，燃燒效能 便可大大地改善，而可隨著漩流強度而降低燃燒時間》 上述燃燒效能在當空氣燃料比値係控制成可提供較少 之空氣燃料混合物的均勻燃燒狀態下之增進，係可藉由相 對於漩渦比例而加強翻轉比例來獲得，而使其可以產生傾 斜角0大於45°之傾斜漩流。 此外，在空氣燃料比値係控制成具有λ S 1，且因此 提供當進行均勻燃燒時具有較多之空氣燃料混合物之高引 擎負載及高引擎轉速之狀態中，控制閥1 8係完全地打開 而增加了進氣口之開口面積。因此，漩渦係消失了，但翻 轉成份卻仍存在，而促進了空氣燃料混合物之散佈，並且 增進了燃燒性能。 接著，控制閥及燃料噴射控制之操作將說明如下。 圖1 6係一流程圖，其中顯示控制閥之操作。此一流 程係以一預定之時間間隔來進行。 在步驟S 1中，ECU係讀取引擎轉速及引擎負載。 接著，在步驟S 2中，E CU係依照引擎轉速及引擎負載 本紙張尺度適用中国國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐) · 30 - ----Ί--：---餐------1T------^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 五、發明説明（28) 之圖表而決定閥門之開口，而使得閥門1 8之開口特性係 如圖10及1 1所示地改變。在步驟S3中，致動器19 係加以控制以提供在步驟S 2中所決定之閥門開口。 圖1 7係燃料供應控制之流程圖。此流程係以一預定 之曲柄角度（在進氣衝程中，BTDC爲60° )，以進 行燃料之噴射。 ECU讀取引擎轉速Ne、進氣量Qa、以及加速衝 程α。在步驟1 2中，喉部開口係根據引擎速度N e以及 加速衝程α所決定。在步驟S 1 3中，其係驅動節流閥。 在此情況中，喉部開口係在低及中級引擎轉速、以及低及 中級引擎負載之狀態下所決定，喉部開口係設定在一較大 之開口，或者係一半之開口。在步驟S 1 4中，燃燒區域 係根據引擎轉速及引擎負載而由圖9所示之圖表來決定。 若在步驟S 1 5中係決定層化燃燒，則噴射時機係在步驟 S16之壓縮衝程後面階段中由預定之時間間隔所決定。 接著，便進行步驟S 1 7。若燃燒區域在步驟S 1 5中之 判斷並非係層化燃燒區時，則噴射時間間隔便設定爲步驟 S 1 8之進氣衝程的預定時間間隔。接著，便進行步驟 S 1 9。在步驟S 1 7及步驟S 1 9中，其係決定了層化 燃燒區或均勻燃燒區中之燃料噴射量。在步驟S 2 0中， 其係判斷是否欲執行噴射。若判斷結果爲是，則燃料噴射 器1 2便加以驅動，而以預定之時間間隔來噴射燃料。 具有凹室6之活塞4之頂表面的形狀亦可以有不同之 修飾。 • J— n IJ · (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •裝·
、1T 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X29?公釐) '31 ' 經濟部中央標準局員工消費合作社印聚 A7 B7 五、發明説明（29 ) 圖1 8係一平面圖，其中顯示不同的凹室形狀。圖（ a )係一基本之實施例，其凹室之形狀係呈伸長之圓形。 以此結構，所噴射之燃料係傾向於留存在圖上箭頭所示之 漩渦方向的上游位置。以此觀之’凹室亦可形成如圖（b )所示之形狀，其中凹室相較於圖（a )所示者，其係在 漩渦方向之下游側有所減少。因此，圖（b )之凹室6 1 係朝向漩渦方向之上游側而錯開。相反地，一凹室亦可在 下游側之方向上伸長（未顯示）。或者，凹室6 2亦可朝 活塞4之周緣而伸長，如圖（c)所示。再者，如圖（d )所示，圖（c )之凹室6 2係加以修飾而形成凹室6 3 ，其下游側在漩渦方向上係加以縮減的。亦可提供一心形 之凹室6 4，以增加燃燒氣體藉由漩渦而沿著凹室周緣表 面朝向燃燒室5之中央位置的流動速度，以將空氣燃料混 合物導引至點火塞附近。 雖然凹室周緣部分之壁體表面可以係呈垂直的，如同 在主要之較佳實施例中所顯示者（見圖3)，然而凹室之 壁體亦可在燃燒室5中央側的位置上形成銳角之形狀。活 塞4之頂表面的一個外側延伸部分係用以瓦解翻轉成份， 諸如在本發明之主要實施例中所示之屋頂形燃燒室所示。 此外延部分亦可形成如圖2 0 ( a )所示之形狀，其中突 起部分之頂表面係呈平坦表面7 1之形狀，或者係可呈部 分球狀表面7 2。如圖2 0 ( a )所示之突起部分的結構 ，係可以有利地在壓縮衝程後面階段中瓦解翻轉成份。然 而，若此結構欲在不會降低壓縮比之情況下加以具體實施 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ^ ^----裝------訂-------線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁). A7 B7 五、發明説明（3〇 ) ，則此結構將係相當複雜。針對於此，主要實施例之屋頂 形結構係能以較簡單之結構而得到適當之壓縮比，且可以 有效地在壓縮衝程後面階段中瓦解翻轉成份。 再者，凹室6 6之底表面亦可呈傾斜而朝向活塞4之 頂表面的中央拉升。此結構有助於瓦解在壓縮衝程後面階 段中欲導向活塞之周緣部分的翻轉成份。此外，以圖2 1 所示之結構，朝向凹室6 6之中央所噴射之燃料係會被導 引向上，且因而朝向點火塞11處而上升》然而，應注意 的是，霧化之空氣燃料混合物氣體之留存性能，在主要實 施例之結構中或屋頂型結構中，係要比圖2 1所示之結構 還有所提升。 雖然本發明已參照一特定之較佳實施例而加以說明， 然而對於本技藝有普通瞭解之人士應可理解，在本發明之 精神及範圍內仍可實施不同之修飾及改良。因此，本發明 之範圍僅由後附之申請專利範圍所界定。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國囷家標準（CNS ) A4現格（210X29*7公釐） -33 -

Claims (1)

  1. 經濟部中央揉準局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 1 .—種直接噴射點火引擎，其包含： —活塞，在其頂表面上具有一凹室； 一噴射器，其係配置在一燃燒室之周緣部分而面向燃 燒室，_用以將燃料直接噴射至燃燒室中； 一點火塞，其係配置成突伸至燃燒室中，用以點燃導 入至燃燒室中之燃料： 一進氣通道，其係連接至燃燒室，用以將進氣導引至 燃燒室中； < 進氣流軌控制裝置，其係配置在進氣通道中，用以控 制一具有傾斜漩流之進氣流，且其中之傾斜漩流係包括產 生在燃燒室中之翻轉成份及漩渦成份； 引擎負載偵測裝置，其係用以偵測引擎之負載； 引擎轉速偵測裝置，其係用以偵測引擎之轉速； 燃料供應控制裝置，其係用以根據引擎負載及引擎轉 速，而在壓縮衝程中將燃料由噴射器噴射至凹室中，以完 成一層化燃燒狀態，於此狀態中，具有一空氣燃料比値高 於理論値之空氣燃料混合物係在一第一操作狀態中，密佈 在點火塞之四周，並且用以在進氣衝程中將燃料由噴射器 噴射至凹室中，以完成一均勻燃燒狀態，於此狀態中，具 有一空氣燃料比値高於理論値之空氣燃料混合物係在一第 二操作狀態中，均与且完整地散佈在燃燒室中；且 該進氣流動控制裝置係在層化燃燒狀態至均勻燃燒狀 態的操作狀態中，產生空氣燃料混合物之傾斜漩流，且其 空氣燃料比値係提供一貧乏空氣燃料混合物，並且控制該 本紙張尺度逋用中國國家捸率（CNS ) A4規格（210X297公釐） -34- ---,-------裝-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂. 線 經濟部中央標率局肩工消费合作社印策 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範囷 進氣流動，而使得至少在具有貧乏空氣燃料混合物之均勻 燃燒狀態之均勻燃燒狀態中，一翻轉比例係大於漩渦比例 0 2.如申請專利範圍第1項之直接噴射點火引擎，其 中該第一操作狀態係至少爲低引擎負載及低引擎轉速之狀 態，且其中該第二操作狀態係至少爲相對於引擎負載及引 擎轉速，而超過該低引擎負載及低引擎轉速之狀態。 3 .如申請專利範圍第1項之直接噴射點火引擎，其 中進氣流動控制裝置係在燃燒室中產生傾斜漩流，其係朝 向噴射器之噴射方向的下方。 4 ·如申請專利範圍第1項之直接噴射點火引擎，其 中進氣流動控制裝置在空氣燃料比値提供貧乏空氣燃料混 合物之均勻燃燒狀態中，其所產生之傾斜漩流係具有相對 於垂直汽缸孔中心線之平面而大於4 5°之角度。 5.如申請專利範圍第1至4項任何一項之直接噴射 點火引擎，其中該燃.燒室係形成有一屋頂形燃燒室之頂部 ，其中該活塞之頂表面係形成與燃燒室之頂部爲互補之形 狀，其中該凹室所形成之位置係與頂表面之中心點錯開而 朝向噴射器之位置，其中該點火塞係配置在對應於凹室周 緣之位置上，且其中一用以將所噴射之燃料朝向漩渦方向 導引之垂直壁體，係形成在由活塞頂表面之上升部位所界 定之凹室周緣表面的上游部分。 6·如申請專利範圍第5項之直接噴射點火引擎，其 中凹室之底部係一平坦表面，其係大致垂直於汽缸孔之中 本紙張尺度速用中國國家梂準（CNS ) A4规格（210X297公釐）· 35 - ---^--------裝-----：I 訂'------線 (請先閱讀背面之注$項再填寫本頁) A8 B8 C8 D8 經濟部中央標率局員工消費合作社印装 六、申請專利範圍 心線。 7 .如申請專利範圍第5項之直接噴射點火引擎，其 中凹室之底部係相對於垂直汽缸孔中心線之平面而呈傾斜 ，其係由周緣部分沿著大致垂直於汽缸孔中心線之方向而 向上傾斜至活塞之頂表面的中央處。 8 .如申請專利範圍第1項之直接噴射點火引擎，其 中進氣流動控制裝置係包括一控制閥，其係配置在其中一 進氣口內，用以打開或關閉該進氣口，其中當控制閥完全 打開時，其係產生翻轉，而當控制閥關閉時，其係強化了 漩渦，且其中該進氣口係設計成由一完全關閉狀態至一完 全打開狀態時，其可造成翻轉比例大於漩渦比例。 9 .如申請專利範圍第1項之直接噴射點火引擎，其 中當引擎負載在層化燃燒狀態中增加時，進氣流動控制裝 置係控制進氣之流動，以加強其漩渦之成份。 1 0 .如申請專利範圍第8項之直接噴射點火引擎， 其中控制閥之開口係隨著引擎負載在層化燃燒狀態中增加 而減少，且控制閥係在空氣燃料比値提供貧乏空氣燃料混 合物之均勻燃燒狀態中完全地關閉》 11.如申請專利範圍第1項之直接噴射點火引擎， 其中漩渦比例係經由一預定之公式，而根據進氣在橫向方 向上與汽缸塞及汽缸蓋之接合表面間隔1.75倍汽缸孔 直徑之位置上的角速度計算而得， 且其中翻轉比例係經由一預定之公式，而根據進氣流 在管體內部之角速度計算而得， (請先W讀背面之注$項再填寫本頁) ，τ—· -裝. 訂- 線 本紙張尺度逋用中國國家揉準（CNS > Α4规格（210 X 297公釐）-36- A8 B8 C8 D8 經濟部中央揉率局貝工消費合作社印衷 六、申請專利範圍 具有大致與汽缸孔相同直徑之管體係沿著接合表面而 配置，而使得管體之中心線係定位在與接合表面之距離爲 汽缸直徑再加2 0毫米之位置上， 翻轉係藉由進氣通過汽缸蓋而供應至管體時，進氣撞 擊在管壁上而產生，且， 翻轉強度係在距離汽缸孔中心大約爲3.5倍汽缸孔 直徑之相對側邊上加以測量。 12. 如申請專利範圍第1項之直接噴射點火引擎， 其中該進氣通·道係一進氣口。 13. 如申請專利範圍第1項之直接噴射點火引擎， 其中該燃燒室係由汽缸孔之壁體表面、活塞之頂表面以及 汽缸蓋之底表面所界定。 1 4 . 一種直接燃料噴射點火引擎，其包含： —活塞，在其頂表面上具有一凹室； 一噴射器，其係配置在一燃燒室之周緣部分而面向燃 燒室，用以將燃料直接噴射至燃燒室中： 一點火塞，其係配置成突伸至燃燒室中，用以點燃導 入至燃燒室中之燃料； 一進氣通道，其係連接至燃燒室，用以將進氣導引至 燃燒室中； 進氣流動控制裝置，其係配置在進氣通道中，用以控 制一具有傾斜漩流之進氣流，且其中之傾斜漩流係包括產 生在燃燒室中之翻轉成份及漩渦成份； · 引擎負載偵測裝置，其係用以偵測引擎之負載： (讀先《讀背面之注意事項再填寫本頁) -1· -裝， 訂- 線 本紙張尺度適用中國國家梂準（CNS ) A4規格（210X297公釐）-37 - 經濟部中央梯準局貞工消費合作社印装 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 引擎轉速偵測裝置，其係用以偵測引擎之轉速； 燃料供應控制裝置，其係用以在壓縮衝程中將燃料由 噴射器噴射至凹室中，以完成一層化燃燒狀態，於此狀態 中’具有一空氣燃料比値高於理論値之空氣燃料混合物係 在一第一操作狀態中，密佈在點火塞之四周，並且用以在 進氣衝程中將燃料由噴射器噴射至凹室中，以完成一均勻 燃燒狀態，於此狀態中，具有一空氣燃料比値高於理論値 之空氣燃料混合物係在一第二操作狀態中，均勻且完整地 散佈在燃燒室中；且 該進氣流動控制裝置係在由層化燃燒狀態至均勻燃燒 狀態的操作狀態中，產生空氣燃料混合物之傾斜漩流，且 其空氣燃料比値係提供一貧乏空氣燃料混合物，並且控制 該進氣流動，而使得在燃燒室中所產生之傾斜漩流係朝向 噴射器之噴射方向的下方。 15.如申請專利範圍第14項之直接燃料噴射點火 引擎，其中該第一操作狀態係至少爲低引擎負載及低引擎 轉速之狀態，且其中該第二操作狀態係至少爲相對於引擎 負載及引擎轉速，而超過該低引擎負載及低引擎轉速之狀 態。 1 6 . —種直接燃料噴射點火引擎，其包含·· —活塞，在其頂表面上具有一凹室： 一噴射器，其係配置在一燃燒室之周緣部分而面向燃 燒室，用以將燃料直接噴射至燃燒室中； 一點火塞，其係配置成突伸至燃燒室中，用以點燃導 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -38 - 裝------訂------線 (請先閲讀背面之注項再填寫本頁) A8 B8 C8 D8 ☆、申請專利範圍 入至燃燒室中之燃料； (請先W讀背面之注意事項再填寫本頁) —進氣通道，其係連接至燃燒室，甩以將進氣導引至 燃燒室中； 進氣流動控制裝置，其係配置在進氣通道中，用以控 制一具有傾斜漩流之進氣流，且其中之傾斜漩流係包括產 生在燃燒室中之翻轉成份及漩渦成份； 一致動器，其係用以驅動控制閥； 引擎負載偵測感應器*其係用以偵測引擎之負載； 引擎轉速偵測感應器，其係用以偵測引擎之轉速； 燃料供應控制器，其係根據由引擎負載偵測感應器及 引擎轉速偵測感應器之輸出信號，以產生控制信號給噴射 器，該控制信號係包括在一壓縮衝程中之燃料噴射量及燃 料噴射時間，以完成一層化燃燒狀態，於此狀態中，具有 一空氣燃料比値高於理論値之空氣燃料混合物係在一第一 操作狀態中密佈在點火塞之四周，以及， 經濟部中央樣率局貝工消費合作社印製 在一進氣衝程中之燃料噴射量及燃料噴射時間，以完 成一均勻燃燒狀態，於此狀態中，具有一空氣燃料比値高 於理論値之空氣燃料混合物係在一第二操作狀態中，均勻 且完整地散佈在燃燒室中；且， 產生控制信號給致動器，用以在由層化燃燒狀態至均 勻燃燒狀態的操作狀態中，產生空氣燃料混合物之傾斜漩 流，且其空氣燃料比値係提供一貧乏空氣燃料混合物’並 且提供該控制閥之控制量，而使得至少在具有貧乏空氣燃 料混合物之均勻燃燒狀態的均勻燃燒狀態中，一翻轉比例 本紙張尺度逋用中國國家揉率（CNS ) A4规格（210X297公釐） -39 - 經濟部中央揉準局員工消費合作社印装 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 係大於漩渦比例。 1 7 .如申請專利範圍第1 6項之直接燃料噴射點火 引擎’其中該第一操作狀態係至少爲低引擎負載及低引擎 轉速之狀態，且其中該第二操作狀態係至少爲相對於引擎 負載及引擎轉速，而超過該低引擎負載及低引擎轉速之狀 態。 1 8 . —種直接噴射點火引擎，其包含： —活塞，在其頂表面上具有一凹室； 一噴射器，其係配置在一燃燒室之周緣部分而面向燃 燒室，用以將燃料直接噴射至燃燒室中； 一點火塞，其係配置成突伸至燃燒室中，用以點燃導 入至燃燒室中之燃料； 一進氣通道，其係連接至燃燒室，用以將進氣導引至 燃燒室中； 進氣流動控制閥，其係配置在進氣通道中，用以控制 一具有傾斜漩流之進氣流，且其中之傾斜漩流係包括產生 在燃燒室中之翻轉成份及漩渦成份； —致動器，其係用以驅動控制閥； 引擎負載偵測感應器，其係用以偵測引擎之負載： 引擎轉速偵測感應器，其係用以偵測引擎之轉速； 燃料供應控制器，其係根據由引擎負載偵測感應器及 引擎轉速偵測感應器之輸出信號，以產生控制信號給噴射 器，該控制信號係包括在一壓縮衝程中之燃料噴射量及燃 料噴射時間，以完成一層化燃燒狀態，於此狀態中，具有 本紙張尺度逋用中國國家揉率（CNS ) Α4規格（210X297公釐） -40 - ---裝-- (請先W讀背面之注意事項再填寫本Ϊ ) 訂 線 A8 BS C8 D8 六、申請專利範圍 一空氣燃料比値高於理論値之空氣燃料混合物係在一第一 操作狀態中密佈在點火塞之四周，以及， 在一進氣衝程中之燃料噴射量及燃料噴射時間，以完 成一均勻燃燒狀態，於此狀態中，具有一空氣燃料比値高 於理論値之空氣燃料混合物係在一第二操作狀態中，均勻 且完整地散佈在燃燒室中：且， 產生控制信號給致動器，用以在由層化燃燒狀態至均 勻燃燒狀態的操作狀態中*產生空氣燃料混合物之傾斜漩 流，且其空氣燃料比値係提供一貧乏空氣燃料混合物，並 且提供該控制閥之控制量，而使得至少在提供貧乏空氣 燃料混合物之空氣燃料比値的均勻燃燒狀態中，在燃燒室 中所產生之傾斜漩流係朝向噴射器之噴射方向的下方。》 19.如申請專利範圍第18項之直接噴射點火引擎 ，其中該第一操作狀態係至少爲低引擎負載及低引擎轉速 之狀態，且其中該第二操作狀態係至少爲相對於引擎負載 及引擎轉速，而超過該低引擎負載及低引擎轉速之狀態。 I--dJJ-·----裝11 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂- 線 經濟部中央標準局员工消費合作社印装 本紙張尺度逋用中國國家梂準（CNS ) A4规格（210X297公釐）-41 -
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