JPH0510136A - 筒内噴射式内燃機関 - Google Patents
筒内噴射式内燃機関Info
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- JPH0510136A JPH0510136A JP16044491A JP16044491A JPH0510136A JP H0510136 A JPH0510136 A JP H0510136A JP 16044491 A JP16044491 A JP 16044491A JP 16044491 A JP16044491 A JP 16044491A JP H0510136 A JPH0510136 A JP H0510136A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- groove
- fuel injection
- wall surface
- fuel
- spark plug
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- 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
- F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads
- F02F1/24—Cylinder heads
- F02F1/42—Shape or arrangement of intake or exhaust channels in cylinder heads
- F02F1/4214—Shape or arrangement of intake or exhaust channels in cylinder heads specially adapted for four or more valves per cylinder
- F02F1/4221—Shape or arrangement of intake or exhaust channels in cylinder heads specially adapted for four or more valves per cylinder particularly for three or more inlet valves
-
- 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
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)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 燃料噴射弁の噴口の目詰り等を防止しつつ点
火栓周りに着火可能な最適な混合気を形成する。 【構成】 シリンダヘッド内壁面の中心部に点火栓を配
置し、シリンダヘッド内壁面の周縁部に一対の燃料噴射
弁14ａ，14ｂを並置する。点火栓の下方から燃料噴射弁
14ａ，14ｂ側に向けて次第に拡開しつつ延びる一対の側
壁面15ｂとほぼ平坦をなす底壁面15ｃとにより画定され
る凹溝15をピストン２の頂面上に形成する。各凹溝側壁
面15ｂを凹溝端部15ａから一対の燃料噴射弁14ａ，14ｂ
側に向けてほぼまっすぐに延設する。燃料噴射弁14ａ，
14ｂから交互に凹溝底壁面15ｃに向け斜めに燃料を噴射
して凹溝底壁面15ｃに衝突した噴射燃料を凹溝側壁面15
ｂに沿いつつ点火栓下方の凹溝端部15ａに向かわせる。
火栓周りに着火可能な最適な混合気を形成する。 【構成】 シリンダヘッド内壁面の中心部に点火栓を配
置し、シリンダヘッド内壁面の周縁部に一対の燃料噴射
弁14ａ，14ｂを並置する。点火栓の下方から燃料噴射弁
14ａ，14ｂ側に向けて次第に拡開しつつ延びる一対の側
壁面15ｂとほぼ平坦をなす底壁面15ｃとにより画定され
る凹溝15をピストン２の頂面上に形成する。各凹溝側壁
面15ｂを凹溝端部15ａから一対の燃料噴射弁14ａ，14ｂ
側に向けてほぼまっすぐに延設する。燃料噴射弁14ａ，
14ｂから交互に凹溝底壁面15ｃに向け斜めに燃料を噴射
して凹溝底壁面15ｃに衝突した噴射燃料を凹溝側壁面15
ｂに沿いつつ点火栓下方の凹溝端部15ａに向かわせる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は筒内噴射式内燃機関に関
する。
する。
【０００２】
【従来の技術】ピストン頂面上に凹溝を形成すると共に
燃料噴射弁から凹溝内に向けて燃料を噴射し、燃焼室内
にシリンダ軸線回りの旋回流を発生させてこの旋回流に
より点火栓の周りに着火可能な混合気を形成するように
した筒内噴射式内燃機関が公知である（実開平１−1240
42号公報参照）。
燃料噴射弁から凹溝内に向けて燃料を噴射し、燃焼室内
にシリンダ軸線回りの旋回流を発生させてこの旋回流に
より点火栓の周りに着火可能な混合気を形成するように
した筒内噴射式内燃機関が公知である（実開平１−1240
42号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこの筒内
噴射式内燃機関ではシリンダ軸線周りの旋回流を発生さ
せることが必須の要件であるのでシリンダ軸線回りの旋
回流を発生させない場合にはもはやこの噴射方法を採用
することができない。また、旋回流の強さは機関の運転
状態により変化するので点火栓周りの混合気の形成を全
面的に旋回流に依存しているとあらゆる機関の運転状態
に対して最適な混合気を点火栓の周りに形成するのは困
難であるという問題がある。
噴射式内燃機関ではシリンダ軸線周りの旋回流を発生さ
せることが必須の要件であるのでシリンダ軸線回りの旋
回流を発生させない場合にはもはやこの噴射方法を採用
することができない。また、旋回流の強さは機関の運転
状態により変化するので点火栓周りの混合気の形成を全
面的に旋回流に依存しているとあらゆる機関の運転状態
に対して最適な混合気を点火栓の周りに形成するのは困
難であるという問題がある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明によればシリンダヘッド内壁面の中心部に点
火栓を配置し、シリンダヘッド内壁面の周縁部に一対の
燃料噴射弁を並置し、点火栓の下方から一対の燃料噴射
弁側に向けて次第に拡開しつつ延びる一対の側壁面とほ
ぼ平坦をなす底壁面とにより画定される凹溝をピストン
頂面上に形成すると共に一対の燃料噴射弁から交互に凹
溝底壁面に向け斜めに燃料を噴射して凹溝底壁面に衝突
した噴射燃料を凹溝側壁面に沿いつつ点火栓下方の凹溝
端部に向かわせ、各凹溝側壁面を凹溝端部から燃料噴射
弁側に向けて、ほぼまっすぐに延設している。
めに本発明によればシリンダヘッド内壁面の中心部に点
火栓を配置し、シリンダヘッド内壁面の周縁部に一対の
燃料噴射弁を並置し、点火栓の下方から一対の燃料噴射
弁側に向けて次第に拡開しつつ延びる一対の側壁面とほ
ぼ平坦をなす底壁面とにより画定される凹溝をピストン
頂面上に形成すると共に一対の燃料噴射弁から交互に凹
溝底壁面に向け斜めに燃料を噴射して凹溝底壁面に衝突
した噴射燃料を凹溝側壁面に沿いつつ点火栓下方の凹溝
端部に向かわせ、各凹溝側壁面を凹溝端部から燃料噴射
弁側に向けて、ほぼまっすぐに延設している。
【０００５】
【作用】各凹溝側壁面が凹溝端部から燃料噴射弁側に向
けてほぼまっすぐに延設されていると凹溝側壁面に沿っ
て凹溝端部に向かい始める燃料の流速は凹溝端部に近い
ほど速くなる。従って凹溝側壁面に沿い流れる各燃料が
凹溝端部に到達するまでには時間差を生じ、早期に凹溝
端部に到達した燃料によって点火栓周りに可燃混合気が
形成される。
けてほぼまっすぐに延設されていると凹溝側壁面に沿っ
て凹溝端部に向かい始める燃料の流速は凹溝端部に近い
ほど速くなる。従って凹溝側壁面に沿い流れる各燃料が
凹溝端部に到達するまでには時間差を生じ、早期に凹溝
端部に到達した燃料によって点火栓周りに可燃混合気が
形成される。
【０００６】
【実施例】図２および図３を参照すると、１はシリンダ
ブロック、２はシリンダブロック１内で往復動するピス
トン、３はシリンダブロック１上に固定されたシリンダ
ヘッド、４はシリンダヘッド３の内壁面３ａとピストン
２の頂面間に形成された燃焼室を夫々示す。シリンダヘ
ッド内壁面３ａ上には凹溝５が形成され、この凹溝５の
底壁面をなすシリンダヘッド内壁面部分３ｂ上に一対の
給気弁６が配置される。一方、凹溝５を除くシリンダヘ
ッド内壁面部分３ｃは傾斜したほぼ平坦をなし、このシ
リンダヘッド内壁面部分３ｃ上に３個の排気弁７が配置
される。シリンダヘッド内壁面部分３ｂとシリンダヘッ
ド内壁面部分３ｃは凹溝５の周壁８を介して互いに接続
されている。
ブロック、２はシリンダブロック１内で往復動するピス
トン、３はシリンダブロック１上に固定されたシリンダ
ヘッド、４はシリンダヘッド３の内壁面３ａとピストン
２の頂面間に形成された燃焼室を夫々示す。シリンダヘ
ッド内壁面３ａ上には凹溝５が形成され、この凹溝５の
底壁面をなすシリンダヘッド内壁面部分３ｂ上に一対の
給気弁６が配置される。一方、凹溝５を除くシリンダヘ
ッド内壁面部分３ｃは傾斜したほぼ平坦をなし、このシ
リンダヘッド内壁面部分３ｃ上に３個の排気弁７が配置
される。シリンダヘッド内壁面部分３ｂとシリンダヘッ
ド内壁面部分３ｃは凹溝５の周壁８を介して互いに接続
されている。
【０００７】この凹溝周壁８は給気弁６の周縁部に極め
て近接配置されかつ給気弁６の周縁部に沿って円弧状に
延びる一対のマスク壁８ａと、給気弁６間に位置する新
気ガイド壁８ｂと、シリンダヘッド内壁面３ａの周壁と
給気弁６間に位置する一対の新気ガイド壁８ｃとにより
構成される。各マスク壁８ａは最大リフト位置にある給
気弁６よりも下方まで燃焼室４に向けて延びており、従
って排気弁７側に位置する給気弁６周縁部と弁座９間の
開口は給気弁６の開弁期間全体に亙ってマスク壁８ａに
より閉鎖されることになる。また、各新気ガイド壁８
ｂ，８ｃはほぼ同一平面内に位置しており、更にこれら
の新気ガイド壁８ｂ，８ｃは両給気弁６の中心を結ぶ線
に対してほぼ平行に延びている。点火栓10はシリンダヘ
ッド内壁面３ａの中心に位置するようにシリンダヘッド
内壁面部分３ｃ上に配置されている。一方、排気弁７に
対しては排気弁７と弁座11間の開口を覆うマスク壁が設
けられておらず、従って排気弁７が開弁すると排気弁７
と弁座11間に形成される開口はその全体が燃焼室４内に
開口することになる。
て近接配置されかつ給気弁６の周縁部に沿って円弧状に
延びる一対のマスク壁８ａと、給気弁６間に位置する新
気ガイド壁８ｂと、シリンダヘッド内壁面３ａの周壁と
給気弁６間に位置する一対の新気ガイド壁８ｃとにより
構成される。各マスク壁８ａは最大リフト位置にある給
気弁６よりも下方まで燃焼室４に向けて延びており、従
って排気弁７側に位置する給気弁６周縁部と弁座９間の
開口は給気弁６の開弁期間全体に亙ってマスク壁８ａに
より閉鎖されることになる。また、各新気ガイド壁８
ｂ，８ｃはほぼ同一平面内に位置しており、更にこれら
の新気ガイド壁８ｂ，８ｃは両給気弁６の中心を結ぶ線
に対してほぼ平行に延びている。点火栓10はシリンダヘ
ッド内壁面３ａの中心に位置するようにシリンダヘッド
内壁面部分３ｃ上に配置されている。一方、排気弁７に
対しては排気弁７と弁座11間の開口を覆うマスク壁が設
けられておらず、従って排気弁７が開弁すると排気弁７
と弁座11間に形成される開口はその全体が燃焼室４内に
開口することになる。
【０００８】シリンダヘッド３内には給気弁６に対して
給気ポート12が形成され、排気弁７に対して排気ポート
13が形成される。一方、各給気弁６近傍のシリンダヘッ
ド内壁面３ａの周縁部には一対の燃料噴射弁、即ち第１
燃料噴射弁14ａと第２燃料噴射弁14ｂとが配置され、こ
れら第１燃料噴射弁14ａおよび第２燃料噴射弁14ｂから
燃料が燃焼室４内に向けて噴射される。
給気ポート12が形成され、排気弁７に対して排気ポート
13が形成される。一方、各給気弁６近傍のシリンダヘッ
ド内壁面３ａの周縁部には一対の燃料噴射弁、即ち第１
燃料噴射弁14ａと第２燃料噴射弁14ｂとが配置され、こ
れら第１燃料噴射弁14ａおよび第２燃料噴射弁14ｂから
燃料が燃焼室４内に向けて噴射される。
【０００９】図１および図２に示されるようにピストン
２の頂面上には点火栓10の下方から燃料噴射弁14ａ，14
ｂの先端部の下方まで延びる凹溝15が形成される。この
凹溝15は点火栓10下方の凹溝端部15ａから燃料噴射弁14
ａ，14ｂ側に向けて次第に拡開しつつ延びる一対の側壁
面15ｂと、ほぼ平坦をなす底壁面15ｃとにより画定さ
れ、図２に示されるように凹溝端部15ａは燃料噴射弁14
ａ，14ｂと反対側に向けて凹んだ凹状断面形状を有す
る。また、図１からわかるように凹溝端部15ａは点火栓
10と燃料噴射弁14ａ，14ｂの中間を通る垂直平面Ｋ−Ｋ
上に形成されており、各側壁面15ｂはこの垂直平面Ｋ−
Ｋに関して対称的な形状を有する。従って凹溝15は垂直
平面Ｋ−Ｋに関して対称的な形状を有することになる。
更に、図１からわかるように第１燃料噴射弁14ａおよび
第２燃料噴射弁14ｂも垂直平面Ｋ−Ｋに関して対称的に
配置され、第１燃料噴射弁14ａおよび第２燃料噴射弁14
ｂからは燃料が垂直平面Ｋ−Ｋに関して対称的に噴射さ
れる。また、図２に示されるようにピストン２が上死点
に達すると点火栓10に関し凹溝15と反対側に位置するピ
ストン２の頂面部分とシリンダヘッドヘッド内壁面部分
３ｃとの間にはスキッシュエリア16が形成される。
２の頂面上には点火栓10の下方から燃料噴射弁14ａ，14
ｂの先端部の下方まで延びる凹溝15が形成される。この
凹溝15は点火栓10下方の凹溝端部15ａから燃料噴射弁14
ａ，14ｂ側に向けて次第に拡開しつつ延びる一対の側壁
面15ｂと、ほぼ平坦をなす底壁面15ｃとにより画定さ
れ、図２に示されるように凹溝端部15ａは燃料噴射弁14
ａ，14ｂと反対側に向けて凹んだ凹状断面形状を有す
る。また、図１からわかるように凹溝端部15ａは点火栓
10と燃料噴射弁14ａ，14ｂの中間を通る垂直平面Ｋ−Ｋ
上に形成されており、各側壁面15ｂはこの垂直平面Ｋ−
Ｋに関して対称的な形状を有する。従って凹溝15は垂直
平面Ｋ−Ｋに関して対称的な形状を有することになる。
更に、図１からわかるように第１燃料噴射弁14ａおよび
第２燃料噴射弁14ｂも垂直平面Ｋ−Ｋに関して対称的に
配置され、第１燃料噴射弁14ａおよび第２燃料噴射弁14
ｂからは燃料が垂直平面Ｋ−Ｋに関して対称的に噴射さ
れる。また、図２に示されるようにピストン２が上死点
に達すると点火栓10に関し凹溝15と反対側に位置するピ
ストン２の頂面部分とシリンダヘッドヘッド内壁面部分
３ｃとの間にはスキッシュエリア16が形成される。
【００１０】図４に示されるように図１から図３に示す
実施例では排気弁７が吸気弁６よりも先に開弁し、排気
弁７が吸気弁６よりも先に閉弁する。また、図４におい
てＩl1, Ｉl2は機関低負荷運転時における燃料噴射時期
を示しており、Ｉm1およびＩm2は機関中負荷運転時にお
ける燃料噴射時期を示しており、Ｉh1およびＩh2は機関
高負荷運転時における燃料噴射時期を示している。図４
から機関高負荷運転時における燃料噴射Ｉh1およびＩh2
は排気弁７が閉弁する頃に行われ、機関低負荷運転時に
おける燃料噴射Ｉl1およびＩl2は高負荷運転時に比べて
かなり遅い時期に行われることがわかる。また、機関中
負荷運転時には２回に分けて燃料噴射Ｉm1およびＩm2が
行われ、このとき第１回目の燃料噴射Ｉm1は機関高負荷
運転時とほぼ同じ時期に行われ、第２回目の燃料噴射Ｉ
m2は機関低負荷運転時とほぼ同じ時期に行われることが
わかる。
実施例では排気弁７が吸気弁６よりも先に開弁し、排気
弁７が吸気弁６よりも先に閉弁する。また、図４におい
てＩl1, Ｉl2は機関低負荷運転時における燃料噴射時期
を示しており、Ｉm1およびＩm2は機関中負荷運転時にお
ける燃料噴射時期を示しており、Ｉh1およびＩh2は機関
高負荷運転時における燃料噴射時期を示している。図４
から機関高負荷運転時における燃料噴射Ｉh1およびＩh2
は排気弁７が閉弁する頃に行われ、機関低負荷運転時に
おける燃料噴射Ｉl1およびＩl2は高負荷運転時に比べて
かなり遅い時期に行われることがわかる。また、機関中
負荷運転時には２回に分けて燃料噴射Ｉm1およびＩm2が
行われ、このとき第１回目の燃料噴射Ｉm1は機関高負荷
運転時とほぼ同じ時期に行われ、第２回目の燃料噴射Ｉ
m2は機関低負荷運転時とほぼ同じ時期に行われることが
わかる。
【００１１】なお、図１から図３に示される実施例では
機関低負荷運転時には第１燃料噴射弁14ａからの燃料噴
射Ｉl1と第２燃料噴射弁14ｂからの燃料噴射Ｉl2とが交
互に行われる。また、機関中負荷運転時における第１回
目の燃料噴射Ｉm1は第２燃料噴射弁14ｂにより行われ、
機関中負荷運転時における第２回目の燃料噴射Ｉm2は第
１燃料噴射弁14ａにより行われ、機関高負荷運転時にお
ける燃料噴射Ｉh1およびＩh2は第１燃料噴射弁14ａおよ
び第２燃料噴射弁14ｂの双方により行われる。従ってこ
の実施例ではクランクシャフトが２回転する間に少くと
も一回は各燃料噴射弁14ａ，14ｂから燃料が噴射される
ことになる。
機関低負荷運転時には第１燃料噴射弁14ａからの燃料噴
射Ｉl1と第２燃料噴射弁14ｂからの燃料噴射Ｉl2とが交
互に行われる。また、機関中負荷運転時における第１回
目の燃料噴射Ｉm1は第２燃料噴射弁14ｂにより行われ、
機関中負荷運転時における第２回目の燃料噴射Ｉm2は第
１燃料噴射弁14ａにより行われ、機関高負荷運転時にお
ける燃料噴射Ｉh1およびＩh2は第１燃料噴射弁14ａおよ
び第２燃料噴射弁14ｂの双方により行われる。従ってこ
の実施例ではクランクシャフトが２回転する間に少くと
も一回は各燃料噴射弁14ａ，14ｂから燃料が噴射される
ことになる。
【００１２】即ち、図１から図３に示す実施例における
ように一対の燃料噴射弁14ａ，14ｂを用いた場合におい
て例えば機関低負荷運転時に第１燃料噴射弁14ａのみか
ら燃料を噴射し、第２燃料噴射弁14ｂからの燃料噴射を
停止すると第２燃料噴射弁14ｂ内を燃料が流通しなくな
るために燃料による第２燃料噴射弁14ｂの冷却作用が行
われなくなる。その結果、第２燃料噴射弁14ｂは燃焼ガ
スにより加熱されて高温となり、第２燃料噴射弁14ｂの
噴口に付着した燃料が炭化し、斯くして噴口面積が小さ
くなって燃料噴射量が減少したり、場合によっては噴口
が目詰まりして燃料噴射ができなくなったりする事態が
生じる。また、このような事態が生じなくても第２燃料
噴射弁14ｂ内の燃料が加熱されて気泡を発生し、その結
果第２燃料噴射弁14ｂから燃料噴射が開始されたときに
第２燃料噴射弁14ｂからの燃料噴射量が不足し、斯くし
て失火してしまうという事態が生ずる。しかしながら図
１から図３に示される実施例では上述したようにクラン
クシャフトが２回転する間に少くとも一回は各燃料噴射
弁14ａ，14ｂから燃料噴射が行われるので上述した如き
事態が発生する危険性が全くなくなる。
ように一対の燃料噴射弁14ａ，14ｂを用いた場合におい
て例えば機関低負荷運転時に第１燃料噴射弁14ａのみか
ら燃料を噴射し、第２燃料噴射弁14ｂからの燃料噴射を
停止すると第２燃料噴射弁14ｂ内を燃料が流通しなくな
るために燃料による第２燃料噴射弁14ｂの冷却作用が行
われなくなる。その結果、第２燃料噴射弁14ｂは燃焼ガ
スにより加熱されて高温となり、第２燃料噴射弁14ｂの
噴口に付着した燃料が炭化し、斯くして噴口面積が小さ
くなって燃料噴射量が減少したり、場合によっては噴口
が目詰まりして燃料噴射ができなくなったりする事態が
生じる。また、このような事態が生じなくても第２燃料
噴射弁14ｂ内の燃料が加熱されて気泡を発生し、その結
果第２燃料噴射弁14ｂから燃料噴射が開始されたときに
第２燃料噴射弁14ｂからの燃料噴射量が不足し、斯くし
て失火してしまうという事態が生ずる。しかしながら図
１から図３に示される実施例では上述したようにクラン
クシャフトが２回転する間に少くとも一回は各燃料噴射
弁14ａ，14ｂから燃料噴射が行われるので上述した如き
事態が発生する危険性が全くなくなる。
【００１３】図５に示されるように給気弁６および排気
弁７が開弁すると給気弁６を介して燃焼室４内に空気が
流入する。このとき、排気弁７側の給気弁６の開口はマ
スク壁８ａによって覆われているので空気はマスク壁８
ａと反対側の給気弁６の開口から燃焼室４内に流入す
る。この空気は矢印Ｗで示すように給気弁６下方のシリ
ンダボア内壁面に沿い下降し、次いでピストン２の頂面
に沿い進んで排気弁７下方のシリンダボア内壁面に沿い
上昇し、斯くして空気は燃焼室４内をループ状に流れる
ことになる。このループ状に流れる空気Ｗによって燃焼
室４内の既然ガスが排気弁７を介して排出され、更にこ
のループ状に流れる空気Ｗによって燃焼室４内には垂直
面内で旋回する旋回流Ｘが発生せしめられる。次いでピ
ストン２が下死点ＢＤＣを過ぎて上昇を開始するとその
後燃料噴射弁14ａ，14ｂからの燃料噴射が開始される。
弁７が開弁すると給気弁６を介して燃焼室４内に空気が
流入する。このとき、排気弁７側の給気弁６の開口はマ
スク壁８ａによって覆われているので空気はマスク壁８
ａと反対側の給気弁６の開口から燃焼室４内に流入す
る。この空気は矢印Ｗで示すように給気弁６下方のシリ
ンダボア内壁面に沿い下降し、次いでピストン２の頂面
に沿い進んで排気弁７下方のシリンダボア内壁面に沿い
上昇し、斯くして空気は燃焼室４内をループ状に流れる
ことになる。このループ状に流れる空気Ｗによって燃焼
室４内の既然ガスが排気弁７を介して排出され、更にこ
のループ状に流れる空気Ｗによって燃焼室４内には垂直
面内で旋回する旋回流Ｘが発生せしめられる。次いでピ
ストン２が下死点ＢＤＣを過ぎて上昇を開始するとその
後燃料噴射弁14ａ，14ｂからの燃料噴射が開始される。
【００１４】次に図６から図12を参照して機関低負荷運
転時、機関中負荷運転時および機関高負荷運転時におけ
る燃料噴射方法について説明する。なお、図６および図
７は機関低負荷運転時において第１燃料噴射弁14ａおよ
び第２燃料噴射弁14ｂにより交互に行われる燃料噴射Ｉ
l1およびＩl2を夫々示しており、図８は機関中負荷運転
時における第１回目の燃料噴射Ｉm1を示しており、図９
は機関中負荷運転時における第２回目の燃料噴射Ｉm2を
示しており、図10は機関高負荷運転時における燃料噴射
Ｉh1およびＩh2を示している。
転時、機関中負荷運転時および機関高負荷運転時におけ
る燃料噴射方法について説明する。なお、図６および図
７は機関低負荷運転時において第１燃料噴射弁14ａおよ
び第２燃料噴射弁14ｂにより交互に行われる燃料噴射Ｉ
l1およびＩl2を夫々示しており、図８は機関中負荷運転
時における第１回目の燃料噴射Ｉm1を示しており、図９
は機関中負荷運転時における第２回目の燃料噴射Ｉm2を
示しており、図10は機関高負荷運転時における燃料噴射
Ｉh1およびＩh2を示している。
【００１５】図１、図６および図７に示されるように機
関低負荷運転時には燃料は燃料噴射弁14ａ，14ｂから交
互に凹溝底壁面15ｃに向けて斜めに噴射される。この噴
射燃料は凹溝底壁面15ｃ上に衝突した後凹溝側壁面15ｂ
に沿いつつ凹溝端部15ａに向けて進行する。次にこのと
きの噴射燃料の挙動について図11を参照しつつ説明す
る。図11において鎖線Ｒは凹溝底壁面15ｃ上における第
１燃料噴射弁14ａからの噴射燃料の衝突領域を示してお
り、矢印F1, F2は噴射燃料の代表的な２つの流れを示し
ている。図11に示されるように噴射燃料F1, F2は凹溝底
壁面15ｃ上に衝突後も慣性力によって噴射方向に進行
し、次いで凹溝側壁面15ｂまで進んだ後に凹溝側壁面15
ｂに沿いつつ凹溝端部15ａに向けて進行する。ところで
各凹溝側壁面15ｂは凹溝端部15ａから燃料噴射弁14ａ，
14ｂ側に向けてほぼまっすぐに延びているので凹溝側壁
面15ｂに対する各噴射燃料F1, F2の入射角θ1,θ2 は噴
射中心に近い噴射燃料ほど小さくなり、従って凹溝側壁
面15ｂに沿って進行を開始しはじめたときの各噴射燃料
F1, F2の流動速度ｖ1,ｖ2は噴射中心に近い噴射燃料ほ
ど速くなる。これは第２燃料噴射弁14ｂから噴射された
燃料についても同じである。
関低負荷運転時には燃料は燃料噴射弁14ａ，14ｂから交
互に凹溝底壁面15ｃに向けて斜めに噴射される。この噴
射燃料は凹溝底壁面15ｃ上に衝突した後凹溝側壁面15ｂ
に沿いつつ凹溝端部15ａに向けて進行する。次にこのと
きの噴射燃料の挙動について図11を参照しつつ説明す
る。図11において鎖線Ｒは凹溝底壁面15ｃ上における第
１燃料噴射弁14ａからの噴射燃料の衝突領域を示してお
り、矢印F1, F2は噴射燃料の代表的な２つの流れを示し
ている。図11に示されるように噴射燃料F1, F2は凹溝底
壁面15ｃ上に衝突後も慣性力によって噴射方向に進行
し、次いで凹溝側壁面15ｂまで進んだ後に凹溝側壁面15
ｂに沿いつつ凹溝端部15ａに向けて進行する。ところで
各凹溝側壁面15ｂは凹溝端部15ａから燃料噴射弁14ａ，
14ｂ側に向けてほぼまっすぐに延びているので凹溝側壁
面15ｂに対する各噴射燃料F1, F2の入射角θ1,θ2 は噴
射中心に近い噴射燃料ほど小さくなり、従って凹溝側壁
面15ｂに沿って進行を開始しはじめたときの各噴射燃料
F1, F2の流動速度ｖ1,ｖ2は噴射中心に近い噴射燃料ほ
ど速くなる。これは第２燃料噴射弁14ｂから噴射された
燃料についても同じである。
【００１６】これに対して図12に示されるようにピスト
ン２′の頂面上に形成された凹溝15′の輪郭形状を円形
とし、燃料噴射弁14′から凹溝15′の平坦な底壁面15
ｃ′上に燃料を噴射すると凹溝側壁面15ｂ′に対する各
噴射燃料F1′, F2′の入射角θ 1 ′, θ2 ′は噴射中心
に近い噴射燃料ほど大きくなり、従って凹溝側壁面15
ｂ′に沿って進行を開始しはじめたのときの噴射燃料
F1′, F2′の流動速度ｖ1 ′，ｖ2 ′は噴射中心に近い
噴射燃料ほど遅くなる。ところがこのようにｖ1 ′＞ｖ
2 ′なる関係があると各凹溝側壁面15ｂ′に沿って流れ
る燃料又は混合気はほぼ同時期に凹溝端部15ａ′に集ま
り、次いでほぼ同時期に凹溝端部15ａ′に沿って上昇し
て点火栓10の周りに混合気を形成することになる。従っ
てこの場合には常にほぼ全噴射燃料によって点火栓10の
周りに混合気が形成されることになり、従ってこのとき
点火栓10周りに形成される混合気の濃度は燃料噴射量を
制御する以外の方法によっては制御することができない
ことになる。斯くして例えば燃料噴射量が少ないときに
点火栓10の周りに最適な混合気を形成しようとすると燃
料噴射量が増大したときには点火栓10周りに形成される
混合気は過濃となり、斯くして点火栓10による良好な着
火が得られないばかりでなく、たとえ着火したとしても
多量の未然HC, COが発生することになる。
ン２′の頂面上に形成された凹溝15′の輪郭形状を円形
とし、燃料噴射弁14′から凹溝15′の平坦な底壁面15
ｃ′上に燃料を噴射すると凹溝側壁面15ｂ′に対する各
噴射燃料F1′, F2′の入射角θ 1 ′, θ2 ′は噴射中心
に近い噴射燃料ほど大きくなり、従って凹溝側壁面15
ｂ′に沿って進行を開始しはじめたのときの噴射燃料
F1′, F2′の流動速度ｖ1 ′，ｖ2 ′は噴射中心に近い
噴射燃料ほど遅くなる。ところがこのようにｖ1 ′＞ｖ
2 ′なる関係があると各凹溝側壁面15ｂ′に沿って流れ
る燃料又は混合気はほぼ同時期に凹溝端部15ａ′に集ま
り、次いでほぼ同時期に凹溝端部15ａ′に沿って上昇し
て点火栓10の周りに混合気を形成することになる。従っ
てこの場合には常にほぼ全噴射燃料によって点火栓10の
周りに混合気が形成されることになり、従ってこのとき
点火栓10周りに形成される混合気の濃度は燃料噴射量を
制御する以外の方法によっては制御することができない
ことになる。斯くして例えば燃料噴射量が少ないときに
点火栓10の周りに最適な混合気を形成しようとすると燃
料噴射量が増大したときには点火栓10周りに形成される
混合気は過濃となり、斯くして点火栓10による良好な着
火が得られないばかりでなく、たとえ着火したとしても
多量の未然HC, COが発生することになる。
【００１７】これに対して図11に示されるようにｖ1 ＜
ｖ2 なる関係があると噴射燃料Ｆ2 が凹溝端部15ａに到
達しても噴射燃料Ｆ1 は依然として凹溝端部15ａに向け
て進行中であり、従って各噴射燃料F1, F2が凹溝端部15
ａに到達するのに時間差を生ずることになる。このよう
に各噴射燃料F1, F2が凹溝端部15ａに到達するのに時間
差を生ずると点火栓10周りに形成される混合気は時間を
経過するにつれて次第に濃くなることになり、従ってこ
の場合には燃料噴射量が一定であっても燃料噴射から点
火が行われるまでの時間を制御することによって点火が
行われるときに点火栓10周に形成される混合気の濃度を
制御できることになる。云い換えると点火が行われると
きに点火栓10周りに最適な濃度の混合気が形成されるよ
うに点火時期又は噴射時期を制御することによって点火
が行われるときに点火栓10周りに常に最適な混合気を形
成できることになる。従って図11に示すような形状の凹
溝15を用いると燃料噴射量によらずに点火栓10による良
好な着火を確保できることになる。
ｖ2 なる関係があると噴射燃料Ｆ2 が凹溝端部15ａに到
達しても噴射燃料Ｆ1 は依然として凹溝端部15ａに向け
て進行中であり、従って各噴射燃料F1, F2が凹溝端部15
ａに到達するのに時間差を生ずることになる。このよう
に各噴射燃料F1, F2が凹溝端部15ａに到達するのに時間
差を生ずると点火栓10周りに形成される混合気は時間を
経過するにつれて次第に濃くなることになり、従ってこ
の場合には燃料噴射量が一定であっても燃料噴射から点
火が行われるまでの時間を制御することによって点火が
行われるときに点火栓10周に形成される混合気の濃度を
制御できることになる。云い換えると点火が行われると
きに点火栓10周りに最適な濃度の混合気が形成されるよ
うに点火時期又は噴射時期を制御することによって点火
が行われるときに点火栓10周りに常に最適な混合気を形
成できることになる。従って図11に示すような形状の凹
溝15を用いると燃料噴射量によらずに点火栓10による良
好な着火を確保できることになる。
【００１８】上述したように噴射燃料は慣性力によって
凹溝底壁面15ｃ上を点火栓10の下方に向けて流れる。と
ころで図５に示されるように燃焼室４内に発生した旋回
流Ｘはピストン２が上昇するにつれて減衰しつつ旋回半
径が次第に小さくなり、ピストン２が上死点に近づくと
図６および図７に示されるように凹溝底壁面15ｃに沿う
旋回流Ｘとなる。従って、噴射燃料はこの旋回流Ｘによ
っても点火栓10の下方に向かう力が与えられる。また、
ピストン２が更に上死点に近づくと図６および図７にお
いて矢印Ｓで示すようにスキッシュエリア16からスキッ
シュ流が噴出し、このスキッシュ流Ｓも凹溝底壁面15ｃ
に沿って進む。従って噴射燃料はこのスキッシュ流Ｓに
よっても点火栓10の下方に向かう力が与えられる。ま
た、凹溝底壁面15ｃに沿い点火栓10の下方に向かう燃料
は旋回流Ｘおよびスキッシュ流Ｓによって気化せしめら
れ、斯くして点火栓10の周りに集まる混合気は十分に気
化せしめられることになる。
凹溝底壁面15ｃ上を点火栓10の下方に向けて流れる。と
ころで図５に示されるように燃焼室４内に発生した旋回
流Ｘはピストン２が上昇するにつれて減衰しつつ旋回半
径が次第に小さくなり、ピストン２が上死点に近づくと
図６および図７に示されるように凹溝底壁面15ｃに沿う
旋回流Ｘとなる。従って、噴射燃料はこの旋回流Ｘによ
っても点火栓10の下方に向かう力が与えられる。また、
ピストン２が更に上死点に近づくと図６および図７にお
いて矢印Ｓで示すようにスキッシュエリア16からスキッ
シュ流が噴出し、このスキッシュ流Ｓも凹溝底壁面15ｃ
に沿って進む。従って噴射燃料はこのスキッシュ流Ｓに
よっても点火栓10の下方に向かう力が与えられる。ま
た、凹溝底壁面15ｃに沿い点火栓10の下方に向かう燃料
は旋回流Ｘおよびスキッシュ流Ｓによって気化せしめら
れ、斯くして点火栓10の周りに集まる混合気は十分に気
化せしめられることになる。
【００１９】一方、機関中負荷運転時の第１回目の燃料
噴射時には図８に示されるようにピストン２が低い位置
にあるときに燃料噴射が開始される。従ってこのときに
は噴射燃料がピストン２の頂面の広い領域に亘って衝突
するために燃料は燃焼室４内に良好に分散せしめられ
る。機関中負荷運転時にはこの第１回目の燃料噴射Ｉm1
によって燃焼室４内に稀薄な混合気が形成され、この稀
薄混合気は図９に示す第２回目の燃料噴射Ｉm2により点
火栓10周りに形成された混合気が着火源となって燃焼せ
しめられる。なお、この第２回目の燃料噴射Ｉm2時の燃
料の挙動は図11に示すようになる。
噴射時には図８に示されるようにピストン２が低い位置
にあるときに燃料噴射が開始される。従ってこのときに
は噴射燃料がピストン２の頂面の広い領域に亘って衝突
するために燃料は燃焼室４内に良好に分散せしめられ
る。機関中負荷運転時にはこの第１回目の燃料噴射Ｉm1
によって燃焼室４内に稀薄な混合気が形成され、この稀
薄混合気は図９に示す第２回目の燃料噴射Ｉm2により点
火栓10周りに形成された混合気が着火源となって燃焼せ
しめられる。なお、この第２回目の燃料噴射Ｉm2時の燃
料の挙動は図11に示すようになる。
【００２０】一方、機関高負荷運転時には図10に示され
るようにピストン２が低い位置にあるときに第１燃料噴
射弁14ａおよび第２燃料噴射弁14ｂ（図10には図示して
いない）の双方から燃料噴射Ｉh1およびＩh2が開始され
る。従ってこのときにも噴射燃料がピストン２の頂面の
広い領域に亘って衝突するために燃料は燃焼室４内に良
好に分散せしめられる。なお、このときには燃焼室４内
に形成された均一混合気が点火栓10により着火せしめら
れる。
るようにピストン２が低い位置にあるときに第１燃料噴
射弁14ａおよび第２燃料噴射弁14ｂ（図10には図示して
いない）の双方から燃料噴射Ｉh1およびＩh2が開始され
る。従ってこのときにも噴射燃料がピストン２の頂面の
広い領域に亘って衝突するために燃料は燃焼室４内に良
好に分散せしめられる。なお、このときには燃焼室４内
に形成された均一混合気が点火栓10により着火せしめら
れる。
【００２１】なお、これまで本発明を筒内噴射式２サイ
クル機関に適用した場合について説明してきたが本発明
を筒内噴射式４サイクル機関にも適用することができ
る。
クル機関に適用した場合について説明してきたが本発明
を筒内噴射式４サイクル機関にも適用することができ
る。
【００２２】
【発明の効果】ピストン頂面に形成された凹溝内に一対
の燃料噴射弁から交互に燃料を噴射するようにした場合
において燃料噴射弁の噴口の目詰り等の発生を阻止しつ
つ点火時に点火栓周りに常に最適な濃度の混合気を形成
することができる。
の燃料噴射弁から交互に燃料を噴射するようにした場合
において燃料噴射弁の噴口の目詰り等の発生を阻止しつ
つ点火時に点火栓周りに常に最適な濃度の混合気を形成
することができる。
【図１】ピストン頂面の平面図である。
【図２】２サイクル機関の側面断面図である。
【図３】シリンダヘッドの底面図である。
【図４】給排気弁の開弁期間と燃料噴射時期を示す線図
である。
である。
【図５】掃気行程時を示す２サイクル機関の側面断面図
である。
である。
【図６】低負荷運転時における第１燃料噴射弁からの燃
料噴射を示す２サイクル機関の側面断面図である。
料噴射を示す２サイクル機関の側面断面図である。
【図７】低負荷運転時における第２燃料噴射弁からの燃
料噴射を示す２サイクル機関の側面断面図である。
料噴射を示す２サイクル機関の側面断面図である。
【図８】中負荷運転時における第１回目の燃料噴射を示
す２サイクル機関の側面断面図である。
す２サイクル機関の側面断面図である。
【図９】中負荷運転時における第２回目の燃料噴射を示
す２サイクル機関の側面断面図である。
す２サイクル機関の側面断面図である。
【図10】高負荷運転時の燃料噴射を示す２サイクル機関
の側面断面図である。
の側面断面図である。
【図11】図１と同様のピストン頂面の平面図である。
【図12】好ましくない例を示すピストン頂面の平面図で
ある。
ある。
２…ピストン 10…点火栓 14ａ…第１燃料噴射弁 14ｂ…第２燃料噴射弁 15…凹溝 15ａ…凹溝端部 15ｂ…凹溝側壁面 15ｃ…凹溝底壁面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 仁平 裕昭 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 中田 浩一 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 シリンダヘッド内壁面の中心部に点火栓
を配置し、シリンダヘッド内壁面の周縁部に一対の燃料
噴射弁を並置し、点火栓の下方から一対の燃料噴射弁側
に向けて次第に拡開しつつ延びる一対の側壁面とほぼ平
坦をなす底壁面とにより画定される凹溝をピストン頂面
上に形成すると共に該一対の燃料噴射弁から交互に該凹
溝底壁面に向け斜めに燃料を噴射して凹溝底壁面に衝突
した噴射燃料を凹溝側壁面に沿いつつ点火栓下方の凹溝
端部に向かわせ、各凹溝側壁面を該凹溝端部から燃料噴
射弁側に向けてほぼまっすぐに延設した筒内噴射式内燃
機関。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16044491A JPH0510136A (ja) | 1991-07-01 | 1991-07-01 | 筒内噴射式内燃機関 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16044491A JPH0510136A (ja) | 1991-07-01 | 1991-07-01 | 筒内噴射式内燃機関 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0510136A true JPH0510136A (ja) | 1993-01-19 |
Family
ID=15715066
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16044491A Pending JPH0510136A (ja) | 1991-07-01 | 1991-07-01 | 筒内噴射式内燃機関 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0510136A (ja) |
-
1991
- 1991-07-01 JP JP16044491A patent/JPH0510136A/ja active Pending
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