JPH076468B2

JPH076468B2 - 燃料噴射式エンジン

Info

Publication number: JPH076468B2
Application number: JP60189371A
Authority: JP
Inventors: 英樹田中
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1985-08-30
Filing date: 1985-08-30
Publication date: 1995-01-30
Anticipated expiration: 2010-01-30
Also published as: JPS6251754A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は燃料噴射式エンジンに関し、特に燃焼室がピス
トン頂面の中央部に形成された凹部とシリンダヘッド内
壁面との間に形成され、この燃焼室に吸気を導入するた
めの２つの吸気ポートが設けられた燃料噴射式エンジン
に関するものである。

（従来技術）一般に１つのシリンダにつき２個の吸気バルブと２個ま
たは１個の排気バルブを備えたDOHCエンジンにおいて
は、燃焼室容積を極力縮小して圧縮比を高め、エンジン
の高出力化を図っている。その場合に、燃焼室の壁面を
形成するシリンダヘッドの内壁面を屋根形としたいわゆ
るペンタルーフ型が採用されることが多い。また、この
ようなペンタルーフ型の燃焼室とともに、例えば実開昭
58−30720号公報に開示されているようにピストン頂面
の中央部に凹部を設け、この凹部とシリンダヘッド内壁
面との間で主として燃焼室を形成するいわゆるコンパク
ト燃焼室が併用される。さらに、ピストン頂面の周縁部
とシリンダヘッド内壁面との間にスキャシュエリアが形
成されるように燃焼室を構成し、ピストンによって圧縮
される混合気がピストン頂面の周縁部から上記凹部内に
渦状に吹きこまれて燃料と空気との良好な混合が行なわ
れるようにしている。そしてこの燃焼室に対し、吸気を
導入するために２つの吸気ポートが設けられ、各吸気ポ
ートにそれぞれ吸気バルブが配される。

ところでこのような構成のエンジンの場合、主燃焼室が
ピストン頂面の凹部によって形成されるから、実質燃焼
に寄与しないスキッシュエリアに混合気を導入させるこ
となく良好な混合気を如何に巧妙にこの凹部内に導入し
うるかが燃費向上の１つの課題となる。そこで燃料噴射
式エンジンの場合は、各吸気ポートの燃焼室に近接した
部分に燃料噴射弁をそれぞれ設け、この燃料噴射弁から
ピストン頂面の凹部に向けて直接燃料を噴射すればよい
と考えられる。

しかしながら、燃焼室に近接した位置から燃料を噴射す
ると、凹部の上方のシリンダヘッド内壁面に取付けられ
ている点火プラグに濃厚な混合気が当って失火を生じ易
くなる欠点がある。また２つの吸気ポートにそれぞれ燃
料噴射弁を設けるのは、吸気系の複雑化を招き、価格上
昇の因ともなる。

（発明の目的）上記事情に鑑み、本発明は単一の燃料噴射弁を用い、上
述した欠点を伴うことなしに、混合気をピストン頂面の
凹部内に導入しうる燃料噴射式エンジンを提供すること
を目的とする。

（発明の構成）本発明の特徴とするところは、点火プラグがシリンダの
ほぼ軸線上に配置され、ピストン頂面の中央部に、シリ
ンダヘッド内壁面とともに燃焼室を形成する凹部が設け
られ、かつ上記ピストン頂面の周縁部にスキッシュエリ
アが形成されるようになされており、上記燃焼室に吸気
を導入するための２つの吸気ポートが設けられ、該２つ
の吸気ポートの仕切壁が上記シリンダの軸線を指向する
方向に延長されている燃料噴射式エンジンにおいて、２
つの吸気ポートを、それらが上流で合流されたコモン吸
気ポート形状に構成するとともに、ピストンの軸線方向
にみてピストン頂面の凹部に部分的にオーバーラップす
るように燃焼室内に開口させ、さらに２つの吸気ポート
の合流部の中央に単一の燃料噴射弁を配設し、この燃料
噴射弁から両吸気ポートの仕切壁に向けて、かつ上記燃
料噴射弁の噴射口からピストン頂面の凹部の周縁に向っ
て引いた２本の接線で挟まれた領域内に燃料を噴射する
ようにしたことにある。

（発明の効果）上記の構成により、霧化が促進された良好な混合気をピ
ストン頂面の凹部内に確実に供給し、充填効率を高めて
エンジンの燃費を向上することができる。また、燃料噴
射弁が２つの吸気ポートの合流部に設けられ、この燃料
噴射弁から、シリンダの軸線を指向する方向に延長され
た、２つの吸気ポートの仕切壁に向けて燃料が噴射され
るように構成されているため、濃い混合気が直接点火プ
ラグに当ることによる失火を防止することができる。

（実施例）以下図面を参照して本発明の実施例について詳細に説明
する。

第１図は本発明による燃料噴射式エンジンのシステム構
成図を示す。シリンダ１内に設けられたピストン２の頂
面中央部には、シリンダヘッド３のペンタルーフ型の内
壁面3aとともに燃焼室４を形成する凹部５が形成され、
燃焼室には各２個ずつの吸気ポート６と排気ポート８と
が開口している。吸気ポート６には吸気バルブ７が、ま
た排気ポート８には排気バルブ９がそれぞれ設けられ
て、４バルブ構成のエンジンを形成している。上記凹部
５の上方のシリンダヘッド３の内壁面には、シリンダ１
のほぼ軸線上に、すなわちシリンダ１の軸線方向にみて
凹部５のほぼ中央位置に、点火プラグ40が取付けられて
いる。

上記エンジンの吸気系は、燃料噴射式に構成され、エア
クリーナ10から吸気通路11に吸入された空気は、エアフ
ローメータ12により流量が検知され、スロットル弁13を
通って吸気ポート６に導入され、この吸気ポート６に設
けられた燃料噴射弁14から噴射されて霧化された燃料が
空気と混合されて燃焼室４内へ供給される。燃料噴射弁
14からの燃料の噴射量は、エアフローメータ12によって
検出される吸入空気量と、スロットルセンサ15によって
検出されるスロットル弁13の、開度と、ディストリビュ
ータ16から得られるエンジン回転数と、イグニッション
コイル17からの点火信号等を基本入力とし、排気通路18
に設けられたO₂センサ19をフィードバック信号として、
マイクロコンピュータよりなるコントローラ20によって
制御される。なお、21はシリンダ１に設けられたウォー
タジャケット、22は排気通路18に設けられた触媒であ
る。

第２図および第３図から明らかなように、吸気ポート６
は、燃焼室への開口部のやや上流側において、仕切壁23
によって上側の２つの高負荷用吸気ポート6a、6bと下側
の狭い低負荷用吸気ポート6cとに分割され、トリプルイ
ンダクション方式の吸気ポートを構成している。上側の
吸気ポート6a、6bは、シリンダ１の軸線を指向する方向
に延長された仕切壁27によって仕切られているが、これ
らポート6a、6bが上流で合流されたコモン吸気ポート形
状に構成されているとともに、吸気ポート6a、6bはピス
トン２の軸線方向にみた第２図から明らかなように、ピ
ストン２の頂面の中央部に形成された凹部５に部分的に
オーバーラップするように燃焼室４内に開口している。

燃料噴射弁14は高負荷用吸気ポート6a、6bの合流部24の
中央に設けられており、第２図から明らかなように、燃
料は、燃料噴射弁14の噴射口25からピストン２頂面の凹
部５の周縁に向って引いた２本の接線26a、26bで挟まれ
た領域内に噴射される。この場合、燃料は吸気ポート6
a、6bの仕切壁27に衝突して、霧化が促進されるように
なされている。

高負荷吸気ポート6a、6bの合流部24の上流部には、これ
ら吸気ポート6a、6bを開閉する開閉弁28が設けられてい
る。この開閉弁28は、例えばスロットルセンサ15による
スロットル弁13の開度の検出により、エンジン負荷が所
定値以上になると開かれ、エンジン負荷がこの所定値を
下回っている間は閉じられる。低負荷用吸気ポート6c
は、開閉弁28の上流側の孔29から高負荷用吸気ポート6
a、6bと分岐し、一方の高負荷用吸気ポート6bの燃焼室
４の寸前の部分においてこの吸気ポート6bに合流してい
る。

前述のように、ピストン２の頂面の中央部には、シリン
ダヘッド３のペンタルーフ型の内壁面3aとともに燃焼室
４を形成する凹部４が設けられているが、ピストン２の
頂面の周辺部は、シリンダヘッド内壁面3aの形状に做っ
て隆起部30が形成され、ピストン２が上死点に達したと
き、ピストン２の頂面の隆起部30と、シリンダヘッド内
壁面3aとの間に偏平の間隙31がスキッシュエリアとして
形成されるようになされている。そして吸気ポート6a、
6bは、凹部４およびこのスキッシュエリアが形成される
領域に向う方向に燃焼室４内に開口している。

以上の構成において、エンジンが所定値以上の高負荷で
運転されると開閉弁28が開かれ、多量の空気が２つの高
負荷用吸気ポート6a、6bおよび低負荷用吸気ポート6cを
通って燃焼室４内に導入される。その際、燃料噴射弁14
から吸気ポート6a、6bの合流部において噴射され、吸気
ポート6a、6bの仕切壁27に衝突して霧化が促進され、良
好な混合気となって燃焼室４内に吸入される。この場
合、圧縮行程におけるピストン２の上昇に伴って、ピス
トン２の頂面周縁部にスキッシュエリアが形成され、混
合気に乱流が与えられて混合が良好になり、かつ混合気
が冷却されて自己発火を防止することができるから、高
負荷運転時の空気利用率を向上させ、出力の増大を図る
ことができる。さらに、高負荷用吸気ポート6a、6bの仕
切壁27がシリンダ１の軸線を指向する方向に延長され、
かつ点火プラグ40がシリンダ１のほぼ軸線上に配置され
ていて、燃料噴射弁14から燃料が上記仕切壁27に向けて
噴射されることにより、点火プラグ40に濃厚な混合気が
当って失火を生じるおそれが解消される。

一方、エンジンの低負荷運転時には開閉弁28が閉じられ
て、空気は孔29から吸気ポート6cのみを通って燃焼室４
内に導入される。この低負荷運転時には、エンジンの燃
焼性が悪化する傾向があるが、低負荷運転時には開閉弁
28を閉じて、狭い低負荷用吸気ポート6cのみを用いて吸
気がなされることにより、吸気流速が高められて燃焼室
４内の吸気流動が強化されて燃焼性が改善される。さら
にこの低負荷用吸気ポート6cは、燃焼室４へ入る直前に
一方の高負荷用吸気ポート6bと合流するように構成され
ているため、燃焼室４内でスワールを発生させることが
でき、燃焼性がさらに良好なものとなる。

なお、上述の実施例においては、吸気バルブ７および排
気バルブ９をそれぞれ２個ずつ備えた４バルブ構成のエ
ンジンについて記載されているが、排気バルブ９のみを
１個としたいわゆる３バルブ構成のエンジンにも適用さ
れうるものであることはいうまでもない。更に燃費向上
のため稀薄混合気を使うエンジンにおいては、本実施例
を採用することによって、失火を生じることが極力防止
され、より稀薄な混合気でもってエンジンを作動するこ
とが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による燃料噴射式エンジンの一実施例の
システム構成図、第２図は第１図のエンジンのシリンダ
ヘッドをピストン軸線方向にみた平面図、第３図はその
側面断面図である。１……シリンダ、２……ピストン３……シリンダヘッド 3a……シリンダヘッド内壁面４……燃焼室、５……凹部６……吸気ポート 6a、6b……高負荷用吸気ポート 6c……低負荷用吸気ポート７……吸気バルブ、８……排気ポート９……排気バルブ、10……エアクリーナ 11……吸気通路、12……エアフローメータ 13……スロットル弁、14……燃料噴射弁 15……スロットルセンサ 16……ディストリビュータ 17……イグニッションコイル 18……排気通路、19……O₂センサ 20……コントローラ 21……ウォータジャケット 23、27……仕切壁、24……合流部 25……噴射口、28……開閉弁 30……隆起部、31……間隙

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｆ０２Ｍ 69/00 ３６０Ｂ 9429−3Ｇ 69/04 Ｒ 9429−3Ｇ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】点火プラグがシリンダのほぼ軸線上に配置
され、ピストン頂面の中央部に、シリンダヘッド内壁面
とともに燃焼室を形成する凹部が設けられ、かつ上記ピ
ストン頂面の周縁部にスキッシュエリアが形成されるよ
うになされており、上記燃焼室に吸気を導入するための
２つの吸気ポートが設けられ、該２つの吸気ポートの仕
切壁が上記シリンダの軸線を指向する方向に延長されて
いる燃料噴射式エンジンにおいて、上記２つの吸気ポートは、それらが上流で合流されたコ
モン吸気ポート形状に構成されているとともに、ピスト
ンの軸線方向にみて、上記凹部に部分的にオーバーラッ
プするように上記燃焼室内に開口しており、さらに上記
２つの吸気ポートの合流部の中央に単一の燃料噴射弁
が、上記２つの吸気ポートの仕切壁に向けて燃料を噴射
しうる態様をもって、かつ該燃料噴射弁の噴射口から上
記ピストン頂面の凹部の周縁に向って引いた２本の接線
で挟まれた領域内に燃料を噴射する態様をもって、配さ
れていることを特徴とする燃料噴射式エンジン。