JPH06108852A - 筒内燃料噴射式エンジン - Google Patents
筒内燃料噴射式エンジンInfo
- Publication number
- JPH06108852A JPH06108852A JP4284072A JP28407292A JPH06108852A JP H06108852 A JPH06108852 A JP H06108852A JP 4284072 A JP4284072 A JP 4284072A JP 28407292 A JP28407292 A JP 28407292A JP H06108852 A JPH06108852 A JP H06108852A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel injection
- ignition
- fuel
- combustion chamber
- injection valve
- 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.)
- Granted
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
- F02B23/101—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 or close to the cylinder centre axis, e.g. with mixture formation using spray guided concepts
-
- 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
-
- 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)
Abstract
(57)【要約】
【目的】小さな容積の着火用燃焼室内、着火タイミング
まで確実に燃料をとどめておく。 【構成】ピストン３の頂面３ａに、環状または略環状の
隔壁部１２を形成して、その内部に小さな容積の着火用
燃焼室１５が形成される。シリンダ外周縁部に配設した
燃料噴射弁２１からの噴射燃料が、隔壁部１２のうち燃
料噴射弁２１とは遠い側の所定内面１５ａに指向され
る。点火ギャップ２２ａが、所定内面１５ａ付近に位置
される。所定内面１５ａと燃料噴射弁２１との距離Ａ
が、噴射燃料のブレ−クアップレングス（噴射燃料の速
度が急激に減少し始める長さ）よりも大きく設定されて
いる。
まで確実に燃料をとどめておく。 【構成】ピストン３の頂面３ａに、環状または略環状の
隔壁部１２を形成して、その内部に小さな容積の着火用
燃焼室１５が形成される。シリンダ外周縁部に配設した
燃料噴射弁２１からの噴射燃料が、隔壁部１２のうち燃
料噴射弁２１とは遠い側の所定内面１５ａに指向され
る。点火ギャップ２２ａが、所定内面１５ａ付近に位置
される。所定内面１５ａと燃料噴射弁２１との距離Ａ
が、噴射燃料のブレ−クアップレングス（噴射燃料の速
度が急激に減少し始める長さ）よりも大きく設定されて
いる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は筒内燃料噴射式エンジン
に関するものである。
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】最近のエンジンでは、燃費の向上が強く
要求されるようになっている。このため、燃焼室に直接
燃料噴射を行なって燃料の成層化すなわち部分的にリッ
チな部分を形成して、このリッチな部分で点火プラグに
よる着火を行なうようにして、全体としては理論空燃比
よりもかなりリ−ンな混合気での燃焼を行なわせること
が考えられている。
要求されるようになっている。このため、燃焼室に直接
燃料噴射を行なって燃料の成層化すなわち部分的にリッ
チな部分を形成して、このリッチな部分で点火プラグに
よる着火を行なうようにして、全体としては理論空燃比
よりもかなりリ−ンな混合気での燃焼を行なわせること
が考えられている。
【０００３】上述のような筒内燃料噴射式エンジンとし
て、特開平２−３０５３１９号公報がある。この公報記
載のものでは、リッチな部分を所望位置に確実に形成す
べく、ピストン頂面に凹部を形成して、該凹部の底部か
ら環状の隔壁部を突設することにより該隔壁部内に着火
用燃焼室を構成してある。そして、着火用燃焼室に向け
て燃料噴射を行なうようにしてある。勿論、点火プラグ
の点火ギャップは、着火用燃焼室近傍に位置させてあ
る。
て、特開平２−３０５３１９号公報がある。この公報記
載のものでは、リッチな部分を所望位置に確実に形成す
べく、ピストン頂面に凹部を形成して、該凹部の底部か
ら環状の隔壁部を突設することにより該隔壁部内に着火
用燃焼室を構成してある。そして、着火用燃焼室に向け
て燃料噴射を行なうようにしてある。勿論、点火プラグ
の点火ギャップは、着火用燃焼室近傍に位置させてあ
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記公報記載のもので
は、着火用燃焼室内をリッチ化するという要請はかなり
満足されるものの、着火時期までに着火用燃焼室内の燃
料が少なからず外側燃焼室側へと流出してしまい、この
点において何等かの改善が求められるものである。とり
わけ、着火用燃焼室の内面に燃料が液状で多量に付着す
ると、外側燃焼室への流出という事態が顕著になり易い
ものとなるばかりでなく、ＨＣ増大の大きな原因ともな
る。
は、着火用燃焼室内をリッチ化するという要請はかなり
満足されるものの、着火時期までに着火用燃焼室内の燃
料が少なからず外側燃焼室側へと流出してしまい、この
点において何等かの改善が求められるものである。とり
わけ、着火用燃焼室の内面に燃料が液状で多量に付着す
ると、外側燃焼室への流出という事態が顕著になり易い
ものとなるばかりでなく、ＨＣ増大の大きな原因ともな
る。
【０００５】本発明は、以上のような事情を勘案してな
されたもので、着火用燃焼室内に気化、霧化したリッチ
な燃料を着火時点までより確実にとどめておくことので
きるようにした筒内燃料噴射式エンジンを提供すること
を目的とする。
されたもので、着火用燃焼室内に気化、霧化したリッチ
な燃料を着火時点までより確実にとどめておくことので
きるようにした筒内燃料噴射式エンジンを提供すること
を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明にあっては次のような構成としてある。すな
わち、燃焼室に直接燃料噴射を行なうと共に点火プラグ
により着火を行なうようにした筒内燃料噴射式エンジン
において、ピストン頂面に環状または略環状の隔壁部を
形成することにより、該隔壁部内に小さな容積の着火用
燃焼室が形成され、燃焼室内に吸気スワ−ルを生成する
スワ−ル生成手段が設けられ、前記燃料噴射弁がシリン
ダ外周縁部に配設されて、該燃料噴射弁からの噴射燃料
の指向方向が、燃料噴射タイミングにおいて、前記隔壁
部内面のうち該燃料噴射弁とは遠い側に位置する所定内
面に向かうように設定され、前記点火プラグの点火ギャ
ップが、着火タイミングにおいて、前記隔壁部における
前記所定内面の近傍に位置するように設定され、前記燃
料噴射弁から前記所定内面までの距離が、燃料噴射タイ
ミングにおいて、該燃料噴射弁から噴射された噴射燃料
のブレ−クアップレングスよりも長くなるように設定さ
れている、ような構成としてある。
め、本発明にあっては次のような構成としてある。すな
わち、燃焼室に直接燃料噴射を行なうと共に点火プラグ
により着火を行なうようにした筒内燃料噴射式エンジン
において、ピストン頂面に環状または略環状の隔壁部を
形成することにより、該隔壁部内に小さな容積の着火用
燃焼室が形成され、燃焼室内に吸気スワ−ルを生成する
スワ−ル生成手段が設けられ、前記燃料噴射弁がシリン
ダ外周縁部に配設されて、該燃料噴射弁からの噴射燃料
の指向方向が、燃料噴射タイミングにおいて、前記隔壁
部内面のうち該燃料噴射弁とは遠い側に位置する所定内
面に向かうように設定され、前記点火プラグの点火ギャ
ップが、着火タイミングにおいて、前記隔壁部における
前記所定内面の近傍に位置するように設定され、前記燃
料噴射弁から前記所定内面までの距離が、燃料噴射タイ
ミングにおいて、該燃料噴射弁から噴射された噴射燃料
のブレ−クアップレングスよりも長くなるように設定さ
れている、ような構成としてある。
【０００７】前記ブレ−クアップレングスは、３５〜４
５ｍｍの範囲に設定することができる。
５ｍｍの範囲に設定することができる。
【０００８】前記燃料噴射弁からの噴射燃料の中心線
が、シリンダ軸線と直交する平面に対して１５〜２０度
の角度をなすように設定することができる。
が、シリンダ軸線と直交する平面に対して１５〜２０度
の角度をなすように設定することができる。
【０００９】前記点火ギャップを、着火用燃焼室内に位
置するように設定することができる。この場合、点火ギ
ャップが、前記着火用燃焼室の中心よりも前記所定内面
側に近い側に位置するように設定することができる。
置するように設定することができる。この場合、点火ギ
ャップが、前記着火用燃焼室の中心よりも前記所定内面
側に近い側に位置するように設定することができる。
【００１０】前記スワ−ル生成手段が、吸気ポ−トをヘ
リカルポ−トとすることにより設定され、前記燃料噴射
弁が、前記ヘリカルポ−トとされた吸気ポ−トに対して
シリンダ中心を挟んで反対側に位置する領域以外の部分
に配設された構成とすることができる。
リカルポ−トとすることにより設定され、前記燃料噴射
弁が、前記ヘリカルポ−トとされた吸気ポ−トに対して
シリンダ中心を挟んで反対側に位置する領域以外の部分
に配設された構成とすることができる。
【００１１】前記隔壁部のうち前記燃料噴射弁に近い部
分の高さが、前記所定内面部分の高さよりも低くするこ
とができる。
分の高さが、前記所定内面部分の高さよりも低くするこ
とができる。
【００１２】ピストン頂面に凹部が形成されると共に該
凹部の底部から前記隔壁部が突設されて、該凹部内には
該隔壁部の外側おいて環状または略環状の外側燃焼室が
形成された構成とすることができる。
凹部の底部から前記隔壁部が突設されて、該凹部内には
該隔壁部の外側おいて環状または略環状の外側燃焼室が
形成された構成とすることができる。
【００１３】
【発明の効果】本発明によれば、着火用燃焼室内に供給
される噴射燃料は、隔壁部の所定内面に到達するまでに
十分に噴射速度が低下して、その気化、霧化が促進され
た状態となるので、着火用燃焼室の内面を滑って外側燃
焼室へ流出する割合が低減されて着火性を高める上で好
ましいものとなり、しかも着火用燃焼室の内面への燃料
付着量も減少されるのでＨＣ増大を防止する上でも好ま
しいものとなる。また、点火ギャップは、噴射燃料が指
向されて着火用燃焼室の中でも特にリッチとなる所定内
面近傍に位置されているので、着火性をより高める上で
好ましいものとなる。さらに、隔壁部のみならず吸気ス
ワ−ルによって、着火用燃焼室内からの燃料流出がより
一層防止されて、着火用燃焼室内を着火時までより確実
にリッチ化しておくために好ましいものとなる。
される噴射燃料は、隔壁部の所定内面に到達するまでに
十分に噴射速度が低下して、その気化、霧化が促進され
た状態となるので、着火用燃焼室の内面を滑って外側燃
焼室へ流出する割合が低減されて着火性を高める上で好
ましいものとなり、しかも着火用燃焼室の内面への燃料
付着量も減少されるのでＨＣ増大を防止する上でも好ま
しいものとなる。また、点火ギャップは、噴射燃料が指
向されて着火用燃焼室の中でも特にリッチとなる所定内
面近傍に位置されているので、着火性をより高める上で
好ましいものとなる。さらに、隔壁部のみならず吸気ス
ワ−ルによって、着火用燃焼室内からの燃料流出がより
一層防止されて、着火用燃焼室内を着火時までより確実
にリッチ化しておくために好ましいものとなる。
【００１４】請求項２に記載したような構成とすること
により、エンジン、特に自動車エンジンにおけるボア径
を勘案したときに、実用化の上で有利となる。
により、エンジン、特に自動車エンジンにおけるボア径
を勘案したときに、実用化の上で有利となる。
【００１５】請求項３に記載したような構成とすること
により、所定内面に衝突した燃料の着火用燃焼室外部へ
の流出の防止と、着火用燃焼室内面への多量の燃料付着
防止とを高い次元で満足させる上で好ましいものとな
る。
により、所定内面に衝突した燃料の着火用燃焼室外部へ
の流出の防止と、着火用燃焼室内面への多量の燃料付着
防止とを高い次元で満足させる上で好ましいものとな
る。
【００１６】請求項４あるいは請求項５に記載したよう
な構成とすることにより、点火ギャップによるより確実
な着火を得る上でより好ましいものとなる。
な構成とすることにより、点火ギャップによるより確実
な着火を得る上でより好ましいものとなる。
【００１７】請求項６に記載したような構成とすること
により、吸気スワ−ルと、噴射燃料により着火用燃焼室
内で引き起される縦渦との相互作用によって、着火用燃
焼室から燃料が流出してしまうような事態を防止する上
で好ましいものとなる。
により、吸気スワ−ルと、噴射燃料により着火用燃焼室
内で引き起される縦渦との相互作用によって、着火用燃
焼室から燃料が流出してしまうような事態を防止する上
で好ましいものとなる。
【００１８】請求項７に記載したような構成とすること
により、隔壁部のうち燃料噴射弁に近い側の部分が噴射
燃料の通過軌跡上に位置するような事態を確実に防止、
すなわち噴射燃料が着火用燃焼室に到達する前に途中で
隔壁部と干渉するのを防止する上で好ましいものとな
る。
により、隔壁部のうち燃料噴射弁に近い側の部分が噴射
燃料の通過軌跡上に位置するような事態を確実に防止、
すなわち噴射燃料が着火用燃焼室に到達する前に途中で
隔壁部と干渉するのを防止する上で好ましいものとな
る。
【００１９】請求項８に記載したような構成とすること
により、着火用燃焼室から流出した燃料を当該着火用燃
焼室を取囲むように配設される外側燃焼室にとどめて、
燃料の分散を防止して着火の後の燃焼安定性を高める上
で好ましいものとなり、しかも環状または略環状の外側
燃焼室によって吸気スワ−ルによる着火用燃焼室への燃
料とじ込め作用もより増大されることになる。
により、着火用燃焼室から流出した燃料を当該着火用燃
焼室を取囲むように配設される外側燃焼室にとどめて、
燃料の分散を防止して着火の後の燃焼安定性を高める上
で好ましいものとなり、しかも環状または略環状の外側
燃焼室によって吸気スワ−ルによる着火用燃焼室への燃
料とじ込め作用もより増大されることになる。
【００２０】
【実施例】以下本発明の実施例を添付した図面に基づい
て説明する。図１、図２において、１はシリンダブロッ
ク、２はシリンダヘッド、３はピストンである。シリン
ダヘッド２には、それぞれシリンダ内に開口するよう
に、吸気ポ−ト４、排気ポ−ト５、ＥＧＲポ−ト６が形
成されている。吸気・排気ポ−ト４、５は、図示を略す
吸気弁あるいは排気弁によって、エンジンの回転と同期
して周知のタイミングで開閉される。吸気ポ−ト４は、
ヘリカルポ−トとされて、吸気スワ−ルを生成するよう
に設定されている。
て説明する。図１、図２において、１はシリンダブロッ
ク、２はシリンダヘッド、３はピストンである。シリン
ダヘッド２には、それぞれシリンダ内に開口するよう
に、吸気ポ−ト４、排気ポ−ト５、ＥＧＲポ−ト６が形
成されている。吸気・排気ポ−ト４、５は、図示を略す
吸気弁あるいは排気弁によって、エンジンの回転と同期
して周知のタイミングで開閉される。吸気ポ−ト４は、
ヘリカルポ−トとされて、吸気スワ−ルを生成するよう
に設定されている。
【００２１】前記ＥＧＲポ−ト６は、ＥＧＲ弁７によ
り、エンジンの回転と同期して開閉される。ＥＧＲ弁７
の開タイミングは、排気行程終期からから吸気行程初期
とされている。つまり、ＥＧＲポ−ト６は、シリンダヘ
ッド２内において排気ポ−ト４と連通されていて、高温
ＥＧＲによるＮＯｘ低減を行なうためのものとなってい
る。
り、エンジンの回転と同期して開閉される。ＥＧＲ弁７
の開タイミングは、排気行程終期からから吸気行程初期
とされている。つまり、ＥＧＲポ−ト６は、シリンダヘ
ッド２内において排気ポ−ト４と連通されていて、高温
ＥＧＲによるＮＯｘ低減を行なうためのものとなってい
る。
【００２２】図３、図４にも示すように、ピストン３の
頂面３ａには、凹部１１が形成されており、この凹部１
１の底面に環状の隔壁部１２が形成されている。凹部１
１は、ピストン３の中心（シリンダ軸線）を中心とする
円形として形成され、隔壁部１２もピストン３の中心を
中心とする円環状として形成されている。この隔壁部１
２の外側部分が外側燃焼室１４を構成し、隔壁部１２の
内側部分が着火用燃焼室１５を構成している。着火用燃
焼室１５の内面形状は、ほぼ球状（ほぼ球面の一部を構
成するような形状）とされている。このような隔壁部１
２の高さは、ピストン頂面３ａよりも低く、かつ全周に
渡って同一高さとされている。
頂面３ａには、凹部１１が形成されており、この凹部１
１の底面に環状の隔壁部１２が形成されている。凹部１
１は、ピストン３の中心（シリンダ軸線）を中心とする
円形として形成され、隔壁部１２もピストン３の中心を
中心とする円環状として形成されている。この隔壁部１
２の外側部分が外側燃焼室１４を構成し、隔壁部１２の
内側部分が着火用燃焼室１５を構成している。着火用燃
焼室１５の内面形状は、ほぼ球状（ほぼ球面の一部を構
成するような形状）とされている。このような隔壁部１
２の高さは、ピストン頂面３ａよりも低く、かつ全周に
渡って同一高さとされている。
【００２３】ここで、凹部１１の外周縁を符号αで、ま
た隔壁部１２の中心線を（もっとも高い位置をつないだ
線）をβで示してあり、図２において、このαとβとに
よって外側燃焼室１４と着火用燃焼室１５との位置関係
を示してある。
た隔壁部１２の中心線を（もっとも高い位置をつないだ
線）をβで示してあり、図２において、このαとβとに
よって外側燃焼室１４と着火用燃焼室１５との位置関係
を示してある。
【００２４】図１、図２において、２１は燃料噴射弁、
２２は点火プラグであり、図１では点火プラグ２２は省
略されてその取付用孔２３のみが示されている。燃料噴
射弁２１は、シリンダ外周縁部に位置されると共に、シ
リンダ周方向において吸気ポ−ト４とＥＧＲポ−ト６と
の間に位置されている。また、点火プラグ２２は、シリ
ンダ中心を挟んで燃料噴射弁２１とは反対側に位置され
て、シリンダ周方向において吸気ポ−ト４と排気ポ−ト
５との間に位置されている。ただし、点火ギャップ２２
ａは、後述するように、着火用燃焼室１５近傍に位置さ
れている。
２２は点火プラグであり、図１では点火プラグ２２は省
略されてその取付用孔２３のみが示されている。燃料噴
射弁２１は、シリンダ外周縁部に位置されると共に、シ
リンダ周方向において吸気ポ−ト４とＥＧＲポ−ト６と
の間に位置されている。また、点火プラグ２２は、シリ
ンダ中心を挟んで燃料噴射弁２１とは反対側に位置され
て、シリンダ周方向において吸気ポ−ト４と排気ポ−ト
５との間に位置されている。ただし、点火ギャップ２２
ａは、後述するように、着火用燃焼室１５近傍に位置さ
れている。
【００２５】燃料噴射弁２１からの燃料噴射方向等につ
いて、図４を参照しつつ詳述する。先ず、燃料噴射弁２
１は、シリンダヘッド２に取付けられて、その噴孔２１
ａがピストン３の上方に位置される。噴孔２１ａからシ
リンダ内に噴射された噴射燃料の中心線をγで示してあ
るが、この中心線γは、燃料噴射タイミングにおいて、
隔壁部１２内面のうち燃料噴射弁２１とは遠い側の所定
内面１５ａに向けて指向されている。
いて、図４を参照しつつ詳述する。先ず、燃料噴射弁２
１は、シリンダヘッド２に取付けられて、その噴孔２１
ａがピストン３の上方に位置される。噴孔２１ａからシ
リンダ内に噴射された噴射燃料の中心線をγで示してあ
るが、この中心線γは、燃料噴射タイミングにおいて、
隔壁部１２内面のうち燃料噴射弁２１とは遠い側の所定
内面１５ａに向けて指向されている。
【００２６】ここで、噴孔２１ａと、所定内面１５ａと
の距離をＡとすると、この距離Ａは、噴孔２１ａからの
噴射燃料のブレ−クアップレングスよりも若干大きいも
のとして設定されている。ブレ−クアップレングスは、
既知のように、噴射燃料の速度が急激に減少し始める時
点での噴孔２１ａから距離であり、このブレ−クアップ
レングスを過ぎた後の噴射燃料は、微粒化が十分促進さ
れたものとなる。
の距離をＡとすると、この距離Ａは、噴孔２１ａからの
噴射燃料のブレ−クアップレングスよりも若干大きいも
のとして設定されている。ブレ−クアップレングスは、
既知のように、噴射燃料の速度が急激に減少し始める時
点での噴孔２１ａから距離であり、このブレ−クアップ
レングスを過ぎた後の噴射燃料は、微粒化が十分促進さ
れたものとなる。
【００２７】実施例では、ブレ−クアップレングスが、
自動車用エンジンにおいて一般的なシリンダボア半径と
ほぼ同じ程度、より具体的には３５〜４５ｍｍの範囲と
なるように設定されている（噴射圧は１０〜３０ＭＰ
ａ、シリンダ内の雰囲気圧１〜２ＭＰａのとき）。した
がって、噴射燃料は、所定内面１５ａに到達するときは
十分微粒化されており、この結果着火用燃焼室１５内で
の燃料滞留作用が強まり、しかも着火用燃焼室１５への
燃料付着量も低減されることになる。また、着火用燃焼
室１５を取囲むように吸気スワ−ルが形成されるので、
着火用燃焼室１５内での微粒化された燃料の滞留がより
良好に行なわれる。
自動車用エンジンにおいて一般的なシリンダボア半径と
ほぼ同じ程度、より具体的には３５〜４５ｍｍの範囲と
なるように設定されている（噴射圧は１０〜３０ＭＰ
ａ、シリンダ内の雰囲気圧１〜２ＭＰａのとき）。した
がって、噴射燃料は、所定内面１５ａに到達するときは
十分微粒化されており、この結果着火用燃焼室１５内で
の燃料滞留作用が強まり、しかも着火用燃焼室１５への
燃料付着量も低減されることになる。また、着火用燃焼
室１５を取囲むように吸気スワ−ルが形成されるので、
着火用燃焼室１５内での微粒化された燃料の滞留がより
良好に行なわれる。
【００２８】以上に加えて、好ましくは次のような構成
とするとよい。先ず、シリンダ軸線と直交する平面Ｈ１
（図４において、シリンダヘッド２の内面として描かれ
ている平面と考えられる）を想定したとき、この平面Ｈ
１に対して上記中心線γがなす角度θは、１５度〜２０
度の範囲となるように設定するのが好ましい（燃料噴射
弁２１からの噴射燃料は、かなり平面Ｈ１に沿うような
方向とされている）。
とするとよい。先ず、シリンダ軸線と直交する平面Ｈ１
（図４において、シリンダヘッド２の内面として描かれ
ている平面と考えられる）を想定したとき、この平面Ｈ
１に対して上記中心線γがなす角度θは、１５度〜２０
度の範囲となるように設定するのが好ましい（燃料噴射
弁２１からの噴射燃料は、かなり平面Ｈ１に沿うような
方向とされている）。
【００２９】上記角度θを上述のように１５度〜２０度
の範囲に設定することにより、噴射燃料の着火用燃焼室
１５からの流出を防止する上で、また着火用燃焼室１５
内面への燃料付着量を低減する上で好ましいものとな
る。すなわち、角度θを１０度未満とすると、所定内面
１５ａに衝突した燃料が着火用燃焼室１５の外部へ流出
してしまう割合が大きくなってしまう。逆に、角度θが
２０度よりも大きくなると、着火用燃焼室１５内面への
燃料付着量が増大してＨＣ低減の上で好ましくないもの
となる。勿論、エンジンが作動しているときは、ピスト
ン３の変位中に燃料噴射されることになるが、上記角度
θの１５度〜２０度の範囲は、この点をも考慮したもの
となっている。
の範囲に設定することにより、噴射燃料の着火用燃焼室
１５からの流出を防止する上で、また着火用燃焼室１５
内面への燃料付着量を低減する上で好ましいものとな
る。すなわち、角度θを１０度未満とすると、所定内面
１５ａに衝突した燃料が着火用燃焼室１５の外部へ流出
してしまう割合が大きくなってしまう。逆に、角度θが
２０度よりも大きくなると、着火用燃焼室１５内面への
燃料付着量が増大してＨＣ低減の上で好ましくないもの
となる。勿論、エンジンが作動しているときは、ピスト
ン３の変位中に燃料噴射されることになるが、上記角度
θの１５度〜２０度の範囲は、この点をも考慮したもの
となっている。
【００３０】また、点火プラグ２２（の点火ギャップ２
２ａ）は、着火タイミングにおいて、所定内面１４ａ近
傍であれば、着火用燃焼室１５よりも上方位置としても
構わないが（例えば後述する図８参照）、好ましくは、
着火タイミングにおいて、着火用燃焼室１５内に点火ギ
ャップ２２ａが位置される。この場合、着火用燃焼室１
５内においても、所定内面１５ａ付近がもっともリッチ
となり易いので、このもっともリッチとなる部分に点火
ギャップ２２ａを位置させることにより、より確実な着
火を得る上で好ましいものとなる。
２ａ）は、着火タイミングにおいて、所定内面１４ａ近
傍であれば、着火用燃焼室１５よりも上方位置としても
構わないが（例えば後述する図８参照）、好ましくは、
着火タイミングにおいて、着火用燃焼室１５内に点火ギ
ャップ２２ａが位置される。この場合、着火用燃焼室１
５内においても、所定内面１５ａ付近がもっともリッチ
となり易いので、このもっともリッチとなる部分に点火
ギャップ２２ａを位置させることにより、より確実な着
火を得る上で好ましいものとなる。
【００３１】より具体的には、図５に示すように（図５
では、寸法Ｂ、Ｃ１、Ｃ２を明確に示すため、ピストン
３へのハッチングを省略してある）、点火ギャップ２２
ａ（放電隙間位置）の高さ位置は、着火用燃焼室１５内
に位置させる関係上、Ｃ１よりも大となる（隔壁部１２
の頂面よりも下方にとされる）。また、あまり着火用燃
焼室１５内に深く挿入することは、噴射燃料の点火ギャ
ップ２２ａに衝突する割合が大きくなってしまうこと、
および気化、霧化した燃料の多くが着火用燃焼室１５の
下部よりも上部に位置されることを勘案して、図５で示
すＣ２の半分の値よりも高い位置とするのがよい。
では、寸法Ｂ、Ｃ１、Ｃ２を明確に示すため、ピストン
３へのハッチングを省略してある）、点火ギャップ２２
ａ（放電隙間位置）の高さ位置は、着火用燃焼室１５内
に位置させる関係上、Ｃ１よりも大となる（隔壁部１２
の頂面よりも下方にとされる）。また、あまり着火用燃
焼室１５内に深く挿入することは、噴射燃料の点火ギャ
ップ２２ａに衝突する割合が大きくなってしまうこと、
および気化、霧化した燃料の多くが着火用燃焼室１５の
下部よりも上部に位置されることを勘案して、図５で示
すＣ２の半分の値よりも高い位置とするのがよい。
【００３２】点火ギャップ２２ａは、所定内面１５ａ寄
りに位置させる関係上、着火用燃焼室１５の中心から燃
料噴射弁２１とは遠い側に位置される（図５中で、Ｂで
示す範囲に設定）。より具体的には、着火用燃焼室１５
の中心側から所定内面１５ａに向けて、（１／３〜１）
・Ｂの寸法範囲に位置させるとよい（着火用燃焼室１５
から１／３分だけ所定内面１５ａ寄り位置から、完全に
所定内面１５ａに近づいた位置までの範囲）。
りに位置させる関係上、着火用燃焼室１５の中心から燃
料噴射弁２１とは遠い側に位置される（図５中で、Ｂで
示す範囲に設定）。より具体的には、着火用燃焼室１５
の中心側から所定内面１５ａに向けて、（１／３〜１）
・Ｂの寸法範囲に位置させるとよい（着火用燃焼室１５
から１／３分だけ所定内面１５ａ寄り位置から、完全に
所定内面１５ａに近づいた位置までの範囲）。
【００３３】さらに、燃料噴射弁２１（の噴孔２１ａ）
の設定位置としては、図６に示す、領域Ｓ１、あるいは
Ｓ２に設けるのが好ましく、吸気ポ−ト４とシリンダ中
心を挟んで対向する領域となる領域Ｓ３に設けるのは避
けるのがよい。この点を説明すると、着火用燃焼室１５
内では、噴射燃料が慣性により縦渦状となり、この燃料
の縦渦と吸気スワ−ルとの相互作用というものを考え
る。領域Ｓ１、Ｓ２に燃料噴射弁２１を配設したとき
は、上記相互作用により、図４実線矢印で示すように、
燃料を着火用燃焼室１５内にとどめるような流れとな
る、これに対して、領域Ｓ３に燃料噴射弁２１を配設し
たときは、上記相互作用により、図４破線矢印で示すよ
うな流れが形成されて、着火用燃焼室１５内の燃料を図
４左方から外部へ流出させてしまう傾向が強くなってし
まう。領域Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３以外の部分に燃料噴射弁２
１を配設したときは、上記相互作用というものは事実上
関係のないものとなる。
の設定位置としては、図６に示す、領域Ｓ１、あるいは
Ｓ２に設けるのが好ましく、吸気ポ−ト４とシリンダ中
心を挟んで対向する領域となる領域Ｓ３に設けるのは避
けるのがよい。この点を説明すると、着火用燃焼室１５
内では、噴射燃料が慣性により縦渦状となり、この燃料
の縦渦と吸気スワ−ルとの相互作用というものを考え
る。領域Ｓ１、Ｓ２に燃料噴射弁２１を配設したとき
は、上記相互作用により、図４実線矢印で示すように、
燃料を着火用燃焼室１５内にとどめるような流れとな
る、これに対して、領域Ｓ３に燃料噴射弁２１を配設し
たときは、上記相互作用により、図４破線矢印で示すよ
うな流れが形成されて、着火用燃焼室１５内の燃料を図
４左方から外部へ流出させてしまう傾向が強くなってし
まう。領域Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３以外の部分に燃料噴射弁２
１を配設したときは、上記相互作用というものは事実上
関係のないものとなる。
【００３４】着火用燃焼室１５の容積は、着火に必要な
最少限の容積とすること、つまり着火性がもっとも問題
となるアイドル時や極軽負荷時における噴射燃料量で理
論空燃比の混合気を着火用燃焼室１５内に形成できる程
度の容積とするのが好ましい。このような観点、および
外側燃焼室１４およびその周囲空間にある空気を十分利
用した空気利用率を高めるため、着火用燃焼室１５の容
積は、外側燃焼室１４と着火用燃焼室１５との合計容積
の１０％前後とするのが好ましい。また、空気利用率を
高めるという観点から、外側燃焼室１４の形状、配置
は、吸気スワ−ルを勘案して、前述のようにピストン３
の中心を中心とする略円形として形成するのが好まし
い。
最少限の容積とすること、つまり着火性がもっとも問題
となるアイドル時や極軽負荷時における噴射燃料量で理
論空燃比の混合気を着火用燃焼室１５内に形成できる程
度の容積とするのが好ましい。このような観点、および
外側燃焼室１４およびその周囲空間にある空気を十分利
用した空気利用率を高めるため、着火用燃焼室１５の容
積は、外側燃焼室１４と着火用燃焼室１５との合計容積
の１０％前後とするのが好ましい。また、空気利用率を
高めるという観点から、外側燃焼室１４の形状、配置
は、吸気スワ−ルを勘案して、前述のようにピストン３
の中心を中心とする略円形として形成するのが好まし
い。
【００３５】着火用燃焼室１５は、点火、特にアイドル
時や極軽負荷時における点火を確実に行なうのに必要な
必要最少限の混合気をとどめておければ十分なので、こ
のような観点から、隔壁部１２の高さや直径を決定すれ
ばよい。また、供給された燃料が極力着火用燃焼室１５
内にとどまるようにする一方、着火用燃焼室１５内に部
分的に燃料が残存しにくい状態が形成されるのを防止
し、しかも燃料の付着を防止しつつ、混合気をシリンダ
ヘッド内面側に多く存在するようにするため、その内面
形状を実施例のように略球状（球面の一部を構成するよ
うな形状）とするのが好ましい。
時や極軽負荷時における点火を確実に行なうのに必要な
必要最少限の混合気をとどめておければ十分なので、こ
のような観点から、隔壁部１２の高さや直径を決定すれ
ばよい。また、供給された燃料が極力着火用燃焼室１５
内にとどまるようにする一方、着火用燃焼室１５内に部
分的に燃料が残存しにくい状態が形成されるのを防止
し、しかも燃料の付着を防止しつつ、混合気をシリンダ
ヘッド内面側に多く存在するようにするため、その内面
形状を実施例のように略球状（球面の一部を構成するよ
うな形状）とするのが好ましい。
【００３６】図７、図８は本発明の他の実施例を示すも
のであり、前記実施例と同一構成要素には同一符号を付
してその説明は省略する。本実施例では、前記実施例に
おける隔壁部１２を燃料噴射弁２１とは離れる側にオフ
セットして、隔壁部１２の所定内面１５ａの高さを、実
質的に凹部１１の高さにまで高めるようにしたものであ
る。この図７、図８において、燃料噴射を図中左方から
行なうように変更することもでき、この場合は、燃料噴
射弁２１に近い側の隔壁部１２に対する噴射燃料の干渉
を避ける上で好ましいものとなる。勿論、この場合は、
点火ギャップ２２ａが図中右方位置へと変更される。
のであり、前記実施例と同一構成要素には同一符号を付
してその説明は省略する。本実施例では、前記実施例に
おける隔壁部１２を燃料噴射弁２１とは離れる側にオフ
セットして、隔壁部１２の所定内面１５ａの高さを、実
質的に凹部１１の高さにまで高めるようにしたものであ
る。この図７、図８において、燃料噴射を図中左方から
行なうように変更することもでき、この場合は、燃料噴
射弁２１に近い側の隔壁部１２に対する噴射燃料の干渉
を避ける上で好ましいものとなる。勿論、この場合は、
点火ギャップ２２ａが図中右方位置へと変更される。
【００３７】図９、図１０は、本発明のさらに他の実施
例を示すものである。本実施例では、ピストン頂面３ａ
に凹部１１を形成することなく、隔壁部４１（１２に相
当）を形成して、その内部を着火用燃焼室４２（１５に
相当）としたものである。この場合、隔壁部４１を、燃
料噴射弁２１に対応する所定内面１５ａ側をもっとも高
くし、シリンダ周方向においてこの所定内面１５ａから
離れるにしたがって徐々に低くしてあり、燃料噴射弁２
１付近では隔壁部３２の高さを事実上零としてある。な
お、４３は吸気弁、４４は排気弁である。
例を示すものである。本実施例では、ピストン頂面３ａ
に凹部１１を形成することなく、隔壁部４１（１２に相
当）を形成して、その内部を着火用燃焼室４２（１５に
相当）としたものである。この場合、隔壁部４１を、燃
料噴射弁２１に対応する所定内面１５ａ側をもっとも高
くし、シリンダ周方向においてこの所定内面１５ａから
離れるにしたがって徐々に低くしてあり、燃料噴射弁２
１付近では隔壁部３２の高さを事実上零としてある。な
お、４３は吸気弁、４４は排気弁である。
【００３８】図９、図１０の場合は、燃料噴射弁２１を
上死点位置にあるピストン３の頂面３ａとほぼ同じあ高
さという低い位置としても、隔壁部４１と干渉すること
なく、当該燃料噴射弁２１と遠い位置にある所定内面１
５ａに向けて噴射燃料を到達させることができる。な
お、隔壁部４１の高さは、図１０一点鎖線で示すよう
に、燃料噴射弁２１付近においてのみ低くして、その他
の部分は所定内面１５ａ部分での高さと同じとすること
もできる。
上死点位置にあるピストン３の頂面３ａとほぼ同じあ高
さという低い位置としても、隔壁部４１と干渉すること
なく、当該燃料噴射弁２１と遠い位置にある所定内面１
５ａに向けて噴射燃料を到達させることができる。な
お、隔壁部４１の高さは、図１０一点鎖線で示すよう
に、燃料噴射弁２１付近においてのみ低くして、その他
の部分は所定内面１５ａ部分での高さと同じとすること
もできる。
【図１】 本発明の一実施例を示す側面断面図。
【図２】 図１におけるシリンダヘッドをその内面側か
ら見た図。
ら見た図。
【図３】 ピストンの頂面形状をす平面図。
【図４】 燃料噴射弁のブレ−クアップレングスと好ま
しい噴霧角度とを説明するための図。
しい噴霧角度とを説明するための図。
【図５】 点火ギャップの好ましい配設位置を説明する
ための図。
ための図。
【図６】 燃料噴射弁の好ましい配設位置を示す図。
【図７】 本発明の他の実施例を示すもので、図３に対
応した図。
応した図。
【図８】 図７に示すピストンを用いたエンジンの側面
断面図で、図７のＸ８−Ｘ８線相当断面図。
断面図で、図７のＸ８−Ｘ８線相当断面図。
【図９】 本発明のさらに他の実施例を示すもので、図
３に対応した図。
３に対応した図。
【図１０】 図１０は、図９に示すピストンを用いたエ
ンジンの側面断面図で、図９のＸ１０−Ｘ１０線相当断
面図。
ンジンの側面断面図で、図９のＸ１０−Ｘ１０線相当断
面図。
２：シリンダヘッド ３：ピストン ３ａ：ピストン頂面 ４：吸気ポ−ト １１：凹部 １２：隔壁部 １４：外側燃焼室 １５：着火用燃焼室 １５ａ：所定内面 ２１：燃料噴射弁 ２１ａ：噴孔 ２２：点火プラグ ２２ａ：点火ギャップ ４１：隔壁部 ４２：着火用燃焼室
Claims (8)
- 【請求項１】燃焼室に直接燃料噴射を行なうと共に点火
プラグにより着火を行なうようにした筒内燃料噴射式エ
ンジンにおいて、 ピストン頂面に環状または略環状の隔壁部を形成するこ
とにより、該隔壁部内に小さな容積の着火用燃焼室が形
成され、 燃焼室内に吸気スワ−ルを生成するスワ−ル生成手段が
設けられ、 前記燃料噴射弁がシリンダ外周縁部に配設されて、該燃
料噴射弁からの噴射燃料の指向方向が、燃料噴射タイミ
ングにおいて、前記隔壁部内面のうち該燃料噴射弁とは
遠い側に位置する所定内面に向かうように設定され、 前記点火プラグの点火ギャップが、着火タイミングにお
いて、前記隔壁部における前記所定内面の近傍に位置す
るように設定され、 前記燃料噴射弁から前記所定内面までの距離が、燃料噴
射タイミングにおいて、該燃料噴射弁から噴射された噴
射燃料のブレ−クアップレングスよりも長くなるように
設定されている、ことを特徴とする筒内燃料噴射式エン
ジン。 - 【請求項２】請求項１において、 前記ブレ−クアップレングスが、３５〜４５ｍｍである
もの。 - 【請求項３】請求項１において、 前記燃料噴射弁からの噴射燃料の中心線が、シリンダ軸
線と直交する平面に対して１５〜２０度の角度をなすよ
うに設定されているもの。 - 【請求項４】請求項１において、 前記点火ギャップが、前記着火用燃焼室内に位置するよ
うに設定されているもの。 - 【請求項５】請求項４において、 前記点火ギャップが、前記着火用燃焼室の中心よりも前
記所定内面側に近い側に位置するように設定されている
もの。 - 【請求項６】請求項１において、 前記スワ−ル生成手段が、吸気ポ−トをヘリカルポ−ト
とすることにより設定され、 前記燃料噴射弁が、前記ヘリカルポ−トとされた吸気ポ
−トに対してシリンダ中心を挟んで反対側に位置する領
域以外の部分に配設されているもの。 - 【請求項７】請求項１において、 前記隔壁部のうち前記燃料噴射弁に近い部分の高さが、
前記所定内面部分の高さよりも低くされているもの。 - 【請求項８】請求項１ないし請求項７のいずれか１項に
おいて、 ピストン頂面に凹部が形成されると共に該凹部の底部か
ら前記隔壁部が突設されて、該凹部内には該隔壁部の外
側おいて環状または略環状の外側燃焼室が形成されてい
るもの。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28407292A JP3280431B2 (ja) | 1992-09-29 | 1992-09-29 | 筒内燃料噴射式エンジン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28407292A JP3280431B2 (ja) | 1992-09-29 | 1992-09-29 | 筒内燃料噴射式エンジン |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06108852A true JPH06108852A (ja) | 1994-04-19 |
| JP3280431B2 JP3280431B2 (ja) | 2002-05-13 |
Family
ID=17673920
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28407292A Expired - Fee Related JP3280431B2 (ja) | 1992-09-29 | 1992-09-29 | 筒内燃料噴射式エンジン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3280431B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19820085A1 (de) * | 1998-05-06 | 1999-11-11 | Audi Ag | Direkteinspritzende Brennkraftmaschine |
| WO1999067514A1 (en) * | 1998-06-22 | 1999-12-29 | Hitachi, Ltd. | Cylinder-injection type internal combustion engine, method of controlling the engine, and fuel injection nozzle |
-
1992
- 1992-09-29 JP JP28407292A patent/JP3280431B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19820085A1 (de) * | 1998-05-06 | 1999-11-11 | Audi Ag | Direkteinspritzende Brennkraftmaschine |
| DE19820085B4 (de) * | 1998-05-06 | 2007-12-27 | Audi Ag | Direkteinspritzende Brennkraftmaschine |
| WO1999067514A1 (en) * | 1998-06-22 | 1999-12-29 | Hitachi, Ltd. | Cylinder-injection type internal combustion engine, method of controlling the engine, and fuel injection nozzle |
| US6390059B1 (en) | 1998-06-22 | 2002-05-21 | Hitachi, Ltd. | Cylinder-injection type internal combustion engine, method of controlling the engine, and fuel injection nozzle |
| US6427659B2 (en) | 1998-06-22 | 2002-08-06 | Hitachi, Ltd. | Cylinder injection type internal combustion engine, control method for internal combustion engine, and fuel injection valve |
| US6520144B2 (en) | 1998-06-22 | 2003-02-18 | Hitachi, Ltd. | Cylinder injection type internal combustion engine, control method for internal combustion engine, and fuel injection valve |
| US6732706B2 (en) | 1998-06-22 | 2004-05-11 | Hitachi, Ltd. | Cylinder injection type internal combustion engine, control method for internal combustion engine, and fuel injection valve |
| US7013863B2 (en) | 1998-06-22 | 2006-03-21 | Hitachi, Ltd. | Cylinder injection type internal combustion engine, control method for internal combustion engine, and fuel injection valve |
| US7121253B2 (en) | 1998-06-22 | 2006-10-17 | Hitachi, Ltd. | Cylinder injection type internal combustion engine, control method for internal combustion engine, and fuel injection valve |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3280431B2 (ja) | 2002-05-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPWO2000077360A1 (ja) | 筒内噴射エンジン及びそれに用いる燃料噴射弁 | |
| KR100302434B1 (ko) | 실린더직접분사식스파크점화엔진 | |
| JP2000248945A (ja) | 筒内直接噴射エンジン | |
| JP2003328759A (ja) | 直噴火花点火式内燃機関 | |
| JP2001059423A (ja) | 筒内噴射式火花点火内燃機関 | |
| JPH06108852A (ja) | 筒内燃料噴射式エンジン | |
| JP3767125B2 (ja) | 筒内噴射式内燃機関のピストン | |
| JP4115549B2 (ja) | 直噴火花点火式内燃機関 | |
| JP2005351200A (ja) | 筒内噴射式火花点火内燃機関 | |
| JP2006258053A (ja) | 直接噴射式内燃機関およびその燃焼方法 | |
| JP2003106158A (ja) | 筒内噴射式火花点火内燃機関 | |
| JP4075471B2 (ja) | 筒内直接噴射式内燃機関 | |
| JP3644057B2 (ja) | 直噴型火花点火式内燃機関 | |
| WO2021161552A1 (ja) | 副室式エンジン | |
| JP6694684B2 (ja) | エンジン | |
| JP4096637B2 (ja) | 筒内直噴式内燃機関 | |
| JP3235525B2 (ja) | 筒内噴射式火花点火内燃機関 | |
| JP7487595B2 (ja) | 内燃機関用のスパークプラグ及び内燃機関 | |
| JPH0122905Y2 (ja) | ||
| JP3082403B2 (ja) | エンジンの吸気装置 | |
| JP2002147240A (ja) | ディーゼルエンジンの燃焼室構造 | |
| US4532898A (en) | Fuel injection type internal combustion engine | |
| JP4321436B2 (ja) | 筒内噴射型の内燃機関 | |
| JPH0550035U (ja) | ロータリピストンエンジン | |
| JP2004316568A (ja) | 筒内直接噴射式内燃機関 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |