JPH1026054A - 筒内直接噴射式火花点火内燃機関 - Google Patents
筒内直接噴射式火花点火内燃機関Info
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- JPH1026054A JPH1026054A JP8178920A JP17892096A JPH1026054A JP H1026054 A JPH1026054 A JP H1026054A JP 8178920 A JP8178920 A JP 8178920A JP 17892096 A JP17892096 A JP 17892096A JP H1026054 A JPH1026054 A JP H1026054A
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- 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
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
- Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 排気還流装置を備えた筒内直接噴射式火花点
火内燃機関において、リーン燃焼による燃費低減の実現
と窒素酸化物（ＮＯｘ）の低減の実現とを両立させつ
つ、従来生起していた問題点を解決することを課題とす
る。 【解決手段】 各気筒毎に設けられて吸気バルブ１３と
排気バルブ１４が夫々配設される吸気ポート４と排気ポ
ート５とを連通するＥＧＲ管１０と、ＥＧＲ管１０に介
装されるＥＧＲ制御弁１１と、ＥＧＲ管１０のＥＧＲ制
御弁１６下流側に連通される新気導入通路２９と、新気
導入通路２９に介装される新気制御弁１６と、を含んで
構成する一方、吸気ポート４を、シリンダヘッド１側方
から燃焼室７に連通させ、ＥＧＲ管１０の吸気ポート４
への連通口４Ａを、ＥＧＲ管１０から吸気ポート４を介
して燃焼室７に流入するＥＧＲガス及び新気が、燃焼室
７内にて、吸気バルブ４、ピストン２、排気バルブ５と
いう順序の旋回方向を有する逆タンブル渦流となるよう
な位置に設定される構成とした。
火内燃機関において、リーン燃焼による燃費低減の実現
と窒素酸化物（ＮＯｘ）の低減の実現とを両立させつ
つ、従来生起していた問題点を解決することを課題とす
る。 【解決手段】 各気筒毎に設けられて吸気バルブ１３と
排気バルブ１４が夫々配設される吸気ポート４と排気ポ
ート５とを連通するＥＧＲ管１０と、ＥＧＲ管１０に介
装されるＥＧＲ制御弁１１と、ＥＧＲ管１０のＥＧＲ制
御弁１６下流側に連通される新気導入通路２９と、新気
導入通路２９に介装される新気制御弁１６と、を含んで
構成する一方、吸気ポート４を、シリンダヘッド１側方
から燃焼室７に連通させ、ＥＧＲ管１０の吸気ポート４
への連通口４Ａを、ＥＧＲ管１０から吸気ポート４を介
して燃焼室７に流入するＥＧＲガス及び新気が、燃焼室
７内にて、吸気バルブ４、ピストン２、排気バルブ５と
いう順序の旋回方向を有する逆タンブル渦流となるよう
な位置に設定される構成とした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、筒内に燃料噴射弁
により燃料を直接噴射し、点火プラグによって火花点火
を行う筒内直接噴射式火花点火内燃機関に関し、特に、
排気を吸気系に再循環する排気還流装置を備えた筒内直
接噴射式火花点火内燃機関に関する。
により燃料を直接噴射し、点火プラグによって火花点火
を行う筒内直接噴射式火花点火内燃機関に関し、特に、
排気を吸気系に再循環する排気還流装置を備えた筒内直
接噴射式火花点火内燃機関に関する。
【０００２】
【従来の技術】筒内直接噴射式火花点火内燃機関におい
ては、燃焼室内に燃料を直接供給するため、応答性の改
善が期待できるものである。このような内燃機関におい
ては、燃焼室内に縦渦の吸気流（タンブル渦流）を形成
して、理論混合気よりも希薄な燃料で希薄燃焼（以下、
リーン燃焼）を行い、機関の燃費を改善する方法が採ら
れる。
ては、燃焼室内に燃料を直接供給するため、応答性の改
善が期待できるものである。このような内燃機関におい
ては、燃焼室内に縦渦の吸気流（タンブル渦流）を形成
して、理論混合気よりも希薄な燃料で希薄燃焼（以下、
リーン燃焼）を行い、機関の燃費を改善する方法が採ら
れる。
【０００３】希薄燃料でも、点火時に点火プラグ近傍に
濃い混合気を形成して成層化を図ることが可能であれ
ば、燃焼（リーン燃焼）が可能であり、成層化は、前述
のタンブル渦流を燃焼室に生成することによって実現可
能である。かかるタンブル渦流の形成方法としては、吸
気ポートのハイポート化（直立ポート）やその形状変更
等による方法が従来より提案されている。
濃い混合気を形成して成層化を図ることが可能であれ
ば、燃焼（リーン燃焼）が可能であり、成層化は、前述
のタンブル渦流を燃焼室に生成することによって実現可
能である。かかるタンブル渦流の形成方法としては、吸
気ポートのハイポート化（直立ポート）やその形状変更
等による方法が従来より提案されている。
【０００４】しかしながら、リーン燃焼による燃費低減
を実現させると、一方で排気中に含まれる窒素酸化物
（ＮＯｘ）があまり低減できない。そこで、排気を吸気
系に再循環する排気還流（以下、ＥＧＲ）装置を付加
し、排気を再燃焼させてＮＯｘを低減することが有効で
ある。筒内直接噴射式火花点火内燃機関は、ＥＧＲシス
テムに対して強いという特徴を持っており、大量のＥＧ
Ｒガスの供給が可能で、ＮＯｘ低減効果が大きい。
を実現させると、一方で排気中に含まれる窒素酸化物
（ＮＯｘ）があまり低減できない。そこで、排気を吸気
系に再循環する排気還流（以下、ＥＧＲ）装置を付加
し、排気を再燃焼させてＮＯｘを低減することが有効で
ある。筒内直接噴射式火花点火内燃機関は、ＥＧＲシス
テムに対して強いという特徴を持っており、大量のＥＧ
Ｒガスの供給が可能で、ＮＯｘ低減効果が大きい。
【０００５】ところで、従来、このようなＥＧＲ装置を
備えた筒内直接噴射式火花点火内燃機関の構造として
は、図１０及び図１１に示すようなものがある（特開平
６−１４７０２２号公報参照）。即ち、このものは、ピ
ストン４０冠面とシリンダヘッド４１の下面との間に燃
焼室４２を形成し、シリンダ４３の中心に沿ったシリン
ダ軸線を含む平面を挟んでシリンダヘッド４１の一側に
吸気ポート４４と他側に排気ポート４５とを夫々備える
と共に、各ポート４４，４５は夫々吸気バルブ４６と排
気バルブ４７を介して燃焼室４２に連通される。
備えた筒内直接噴射式火花点火内燃機関の構造として
は、図１０及び図１１に示すようなものがある（特開平
６−１４７０２２号公報参照）。即ち、このものは、ピ
ストン４０冠面とシリンダヘッド４１の下面との間に燃
焼室４２を形成し、シリンダ４３の中心に沿ったシリン
ダ軸線を含む平面を挟んでシリンダヘッド４１の一側に
吸気ポート４４と他側に排気ポート４５とを夫々備える
と共に、各ポート４４，４５は夫々吸気バルブ４６と排
気バルブ４７を介して燃焼室４２に連通される。
【０００６】又、吸気ポート４４側のシリンダヘッド４
１側壁には、燃料噴射弁４８が取り付けられ、該燃料噴
射弁４８の先端噴孔４８ａが燃焼室４２の周縁部から該
燃焼室４２内に臨まされ、吸気ポート４４と排気ポート
４５間のシリンダヘッド４１下部壁には、点火プラグ４
９が取り付けられ、該点火プラグ４９の先端の電極４９
ａは燃焼室４２の中央部付近から該燃焼室４２内に臨ま
される。
１側壁には、燃料噴射弁４８が取り付けられ、該燃料噴
射弁４８の先端噴孔４８ａが燃焼室４２の周縁部から該
燃焼室４２内に臨まされ、吸気ポート４４と排気ポート
４５間のシリンダヘッド４１下部壁には、点火プラグ４
９が取り付けられ、該点火プラグ４９の先端の電極４９
ａは燃焼室４２の中央部付近から該燃焼室４２内に臨ま
される。
【０００７】更に、かかる機関においては、後に詳述す
る成層混合気を作るため、燃焼室４２内における、吸気
ポート４４からの吸気の逆タンブル渦流の発生を助長す
るべく、ピストン４０冠面の一側（例えば吸気側）部分
に、下に凸の曲面を有した凹所４０ａが形成されると共
に、この凹所４０ａからなだらかに隆起してピストン４
０の上死点においてシリンダヘッド４１下面に近接する
隆起部４０ｂが形成される。
る成層混合気を作るため、燃焼室４２内における、吸気
ポート４４からの吸気の逆タンブル渦流の発生を助長す
るべく、ピストン４０冠面の一側（例えば吸気側）部分
に、下に凸の曲面を有した凹所４０ａが形成されると共
に、この凹所４０ａからなだらかに隆起してピストン４
０の上死点においてシリンダヘッド４１下面に近接する
隆起部４０ｂが形成される。
【０００８】一方、吸気管４４Ａと排気管４５Ａとは、
ＥＧＲ制御弁５０を介装したＥＧＲ管５１を介して連通
され、これらのＥＧＲ制御弁５０とＥＧＲ管５１とか
ら、排気を吸気系に再循環するＥＧＲ装置を構成してい
る。
ＥＧＲ制御弁５０を介装したＥＧＲ管５１を介して連通
され、これらのＥＧＲ制御弁５０とＥＧＲ管５１とか
ら、排気を吸気系に再循環するＥＧＲ装置を構成してい
る。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】このような従来のＥＧ
Ｒ装置を備えた筒内直接噴射式火花点火内燃機関にあっ
ては、リーン燃焼を可能とするための成層混合気状態を
作るべく、燃料噴射弁４８から噴射した燃料を点火プラ
グ４９の電極４９ａ付近に輸送するガス流動を生成する
構成となっており、吸気ポート４４を直立させた構成と
なっている。
Ｒ装置を備えた筒内直接噴射式火花点火内燃機関にあっ
ては、リーン燃焼を可能とするための成層混合気状態を
作るべく、燃料噴射弁４８から噴射した燃料を点火プラ
グ４９の電極４９ａ付近に輸送するガス流動を生成する
構成となっており、吸気ポート４４を直立させた構成と
なっている。
【００１０】即ち、燃焼室２２に流入する吸気流を、そ
の旋回方向が、吸気バルブ４６→ピストン４０→排気バ
ルブ４７という順序となる、所謂逆タンブル渦流とする
ため、吸気ポート４４の燃焼室４２に対する連通方向を
シリンダヘッド４１上方からとしている。このため、吸
気ポートの燃焼室に対する連通方向がシリンダヘッド側
方からである一般的なレイアウトと比較して、機関の全
高が高くなる等の問題点があり、機関の車両搭載性が悪
化し、又、一般的な従来の機関に対して大幅な変更が必
要になるため、生産性の悪化を来すという問題点があ
る。
の旋回方向が、吸気バルブ４６→ピストン４０→排気バ
ルブ４７という順序となる、所謂逆タンブル渦流とする
ため、吸気ポート４４の燃焼室４２に対する連通方向を
シリンダヘッド４１上方からとしている。このため、吸
気ポートの燃焼室に対する連通方向がシリンダヘッド側
方からである一般的なレイアウトと比較して、機関の全
高が高くなる等の問題点があり、機関の車両搭載性が悪
化し、又、一般的な従来の機関に対して大幅な変更が必
要になるため、生産性の悪化を来すという問題点があ
る。
【００１１】更に、従来の機関にあっては、吸気管４４
Ａと排気管４５Ａとを短いＥＧＲ管５１で連通するべ
く、吸気管４４Ａと排気管４５Ａとが近接した構成とな
っており、この構成によって、排気の熱により吸気管４
４Ａが熱せられ、これに伴って、吸気流の温度上昇が生
起し、機関の充填効率の低下を来し、機関の高出力化が
望めないという問題点がある。
Ａと排気管４５Ａとを短いＥＧＲ管５１で連通するべ
く、吸気管４４Ａと排気管４５Ａとが近接した構成とな
っており、この構成によって、排気の熱により吸気管４
４Ａが熱せられ、これに伴って、吸気流の温度上昇が生
起し、機関の充填効率の低下を来し、機関の高出力化が
望めないという問題点がある。
【００１２】そこで、本発明は以上のような従来の問題
点に鑑み、排気還流装置を備えた筒内直接噴射式火花点
火内燃機関において、前記排気還流装置の構造等におい
て工夫を凝らすことにより、リーン燃焼による燃費低減
の実現と窒素酸化物（ＮＯｘ）の低減の実現とを両立さ
せつつ、従来生起していた問題点を解決することを課題
とする。
点に鑑み、排気還流装置を備えた筒内直接噴射式火花点
火内燃機関において、前記排気還流装置の構造等におい
て工夫を凝らすことにより、リーン燃焼による燃費低減
の実現と窒素酸化物（ＮＯｘ）の低減の実現とを両立さ
せつつ、従来生起していた問題点を解決することを課題
とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】このため、請求項１に係
る発明は、燃料噴射弁により、ピストン冠面とシリンダ
ボア内周面とシリンダヘッド下面との間に形成された燃
焼室内に燃料を直接噴射し、点火プラグによって火花点
火を行う筒内直接噴射式火花点火内燃機関において、排
気を吸気系に再循環する排気還流装置であって、各気筒
毎に設けられて吸気バルブと排気バルブが夫々配設され
る吸気ポートと排気ポートとを連通する排気還流通路
と、該排気還流通路に介装される排気還流制御弁と、を
含んで構成される排気還流装置を備える一方、前記排気
還流通路の前記排気還流制御弁下流側に連通される新気
導入通路と、前記新気導入通路に介装される新気制御弁
と、を含んで構成する一方、前記吸気ポートは、シリン
ダヘッド側方から燃焼室に連通され、前記排気還流通路
の吸気ポートへの連通口は、該排気還流通路から吸気ポ
ートを介して燃焼室に流入する排気還流ガス及び新気
が、燃焼室内にて、吸気バルブ、ピストン、排気バルブ
という順序の旋回方向を有する逆タンブル渦流となるよ
うな位置に設定される構成とした。
る発明は、燃料噴射弁により、ピストン冠面とシリンダ
ボア内周面とシリンダヘッド下面との間に形成された燃
焼室内に燃料を直接噴射し、点火プラグによって火花点
火を行う筒内直接噴射式火花点火内燃機関において、排
気を吸気系に再循環する排気還流装置であって、各気筒
毎に設けられて吸気バルブと排気バルブが夫々配設され
る吸気ポートと排気ポートとを連通する排気還流通路
と、該排気還流通路に介装される排気還流制御弁と、を
含んで構成される排気還流装置を備える一方、前記排気
還流通路の前記排気還流制御弁下流側に連通される新気
導入通路と、前記新気導入通路に介装される新気制御弁
と、を含んで構成する一方、前記吸気ポートは、シリン
ダヘッド側方から燃焼室に連通され、前記排気還流通路
の吸気ポートへの連通口は、該排気還流通路から吸気ポ
ートを介して燃焼室に流入する排気還流ガス及び新気
が、燃焼室内にて、吸気バルブ、ピストン、排気バルブ
という順序の旋回方向を有する逆タンブル渦流となるよ
うな位置に設定される構成とした。
【００１４】請求項２に係る発明は、前記ピストン冠面
の吸気側であって燃料噴射弁の先端噴孔と点火プラグの
先端電極とが臨む位置に、凹所を形成した構成とした。
請求項３に係る発明は、前記燃料噴射弁を、その先端噴
孔が吸気バルブと排気バルブ間位置で、該吸気バルブ近
傍位置において、燃焼室内に露出するように、燃焼室壁
に配設し、前記点火プラグを、その先端電極が吸気バル
ブと排気バルブ間位置で、該排気バルブ近傍位置におい
て、燃焼室内に露出するように、燃焼室壁に配設した。
の吸気側であって燃料噴射弁の先端噴孔と点火プラグの
先端電極とが臨む位置に、凹所を形成した構成とした。
請求項３に係る発明は、前記燃料噴射弁を、その先端噴
孔が吸気バルブと排気バルブ間位置で、該吸気バルブ近
傍位置において、燃焼室内に露出するように、燃焼室壁
に配設し、前記点火プラグを、その先端電極が吸気バル
ブと排気バルブ間位置で、該排気バルブ近傍位置におい
て、燃焼室内に露出するように、燃焼室壁に配設した。
【００１５】請求項４に係る発明は、前記新気導入通路
は、前記排気還流通路の入口端部近傍の上方位置にて、
機関の気筒列方向と平行に延び、一端部は大気に開放さ
れ、他端部は閉塞された新気導入管と、該新気導入管か
ら分岐した複数の新気導入分岐管とから構成され、各新
気導入分岐管は、各排気還流通路の排気還流制御弁近傍
の上部壁に連通され、各新気導入分岐管には、前記新気
制御弁が介装される構成とした。
は、前記排気還流通路の入口端部近傍の上方位置にて、
機関の気筒列方向と平行に延び、一端部は大気に開放さ
れ、他端部は閉塞された新気導入管と、該新気導入管か
ら分岐した複数の新気導入分岐管とから構成され、各新
気導入分岐管は、各排気還流通路の排気還流制御弁近傍
の上部壁に連通され、各新気導入分岐管には、前記新気
制御弁が介装される構成とした。
【００１６】請求項５に係る発明は、各気筒毎に設けた
２つの排気還流通路の基端部を合流させて一体化して形
成した単一の排気還流管を設け、前記新気導入分岐管
を、前記単一の排気還流管の前記合流部に連通し、前記
排気還流管の前記合流部に排気還流制御弁を介装し、前
記前記新気導入分岐管に新気制御弁を介装した構成とし
た。
２つの排気還流通路の基端部を合流させて一体化して形
成した単一の排気還流管を設け、前記新気導入分岐管
を、前記単一の排気還流管の前記合流部に連通し、前記
排気還流管の前記合流部に排気還流制御弁を介装し、前
記前記新気導入分岐管に新気制御弁を介装した構成とし
た。
【００１７】請求項６に係る発明は、機関全開時では、
前記排気還流制御弁及び新気制御弁を共に閉じて、吸気
通路からの新気のみを燃焼室に導入する構成とした。請
求項７に係る発明は、機関の部分負荷運転時において、
排気還流領域では、前記排気還流制御弁及び新気制御弁
を共に開いて、排気通路からの排気還流ガスと新気導入
通路からの新気を排気還流通路を介して燃焼室に導入す
る一方、排気還流領域外では、前記排気還流制御弁を閉
じ、かつ新気制御弁を開いて、新気導入通路からの新気
を排気還流通路を介して燃焼室に導入する構成とした。
前記排気還流制御弁及び新気制御弁を共に閉じて、吸気
通路からの新気のみを燃焼室に導入する構成とした。請
求項７に係る発明は、機関の部分負荷運転時において、
排気還流領域では、前記排気還流制御弁及び新気制御弁
を共に開いて、排気通路からの排気還流ガスと新気導入
通路からの新気を排気還流通路を介して燃焼室に導入す
る一方、排気還流領域外では、前記排気還流制御弁を閉
じ、かつ新気制御弁を開いて、新気導入通路からの新気
を排気還流通路を介して燃焼室に導入する構成とした。
【００１８】かかる本発明の作用について説明すると、
機関全開時には、吸入空気量も多く、燃料も多く供給さ
れるため、通常の吸気系からのみ吸気（新気）を導入す
る。即ち、機関全開時には、排気還流通路の排気還流制
御弁並びに新気導入通路の新気制御弁が共に閉じられ
る。これにより、排気通路からの排気還流ガスと新気導
入通路からの新気の排気還流通路への導入が遮断され、
通常の吸気系からのみ吸気ポートを介して新気が燃焼室
に導入される。
機関全開時には、吸入空気量も多く、燃料も多く供給さ
れるため、通常の吸気系からのみ吸気（新気）を導入す
る。即ち、機関全開時には、排気還流通路の排気還流制
御弁並びに新気導入通路の新気制御弁が共に閉じられ
る。これにより、排気通路からの排気還流ガスと新気導
入通路からの新気の排気還流通路への導入が遮断され、
通常の吸気系からのみ吸気ポートを介して新気が燃焼室
に導入される。
【００１９】燃焼室内の吸気流れは、順タンブル渦流と
なり、この順タンブル渦流によって、燃料噴射弁から燃
焼室内に直接噴射された燃料と空気との混合気がピスト
ン冠面の凹所内を旋回して、点火プラグにて点火され
る。機関の部分負荷運転時には、リーン燃焼とＮＯｘ低
減とを両立させるため、排気還流を実行する。
なり、この順タンブル渦流によって、燃料噴射弁から燃
焼室内に直接噴射された燃料と空気との混合気がピスト
ン冠面の凹所内を旋回して、点火プラグにて点火され
る。機関の部分負荷運転時には、リーン燃焼とＮＯｘ低
減とを両立させるため、排気還流を実行する。
【００２０】即ち、部分負荷運転時の排気還流領域にお
いては、排気還流通路の排気還流制御弁並びに新気導入
通路の新気制御弁が共に開かれる。これにより、排気通
路からの排気還流ガスと新気導入通路からの新気の排気
還流通路への導入が行われ、吸気ポートから排気還流ガ
スと新気とが燃焼室に導入される。
いては、排気還流通路の排気還流制御弁並びに新気導入
通路の新気制御弁が共に開かれる。これにより、排気通
路からの排気還流ガスと新気導入通路からの新気の排気
還流通路への導入が行われ、吸気ポートから排気還流ガ
スと新気とが燃焼室に導入される。
【００２１】燃焼室内の吸気流れは、逆タンブル渦流と
なり、この逆タンブル渦流は、燃料噴射弁から燃焼室内
に直接噴射された燃料による濃い気化混合気を点火プラ
グの電極近傍に配置する向きであるから、成層化を実現
することができる。よって、成層化によるリーン燃焼が
奏される。一方、部分負荷運転時の排気還流領域外にお
いては、排気還流通路の排気還流制御弁が閉じられ、新
気導入通路の新気制御弁が開かれる。
なり、この逆タンブル渦流は、燃料噴射弁から燃焼室内
に直接噴射された燃料による濃い気化混合気を点火プラ
グの電極近傍に配置する向きであるから、成層化を実現
することができる。よって、成層化によるリーン燃焼が
奏される。一方、部分負荷運転時の排気還流領域外にお
いては、排気還流通路の排気還流制御弁が閉じられ、新
気導入通路の新気制御弁が開かれる。
【００２２】これにより、新気導入通路からの新気の排
気還流通路への導入が行われ、吸気ポートから新気のみ
が燃焼室に導入される。燃焼室内の吸気流れは、先の排
気還流領域時と同様に、逆タンブル渦流となり、成層化
によるリーン燃焼が奏される。請求項８に係る発明は、
燃焼室内に燃料を直接噴射して火花点火を行う筒内直接
噴射式火花点火内燃機関において、吸気ポートと排気ポ
ートとを連通する排気還流通路と、前記排気還流通路に
連通される新気導入通路と、を含んで構成され、所定の
運転状態時に、前記排気ポートからの排気還流ガスと新
気導入通路からの新気の排気還流通路への導入が行われ
て吸気ポートから排気還流ガスと新気とが燃焼室に導入
され、燃焼室内の吸気流れが、燃料噴射弁から燃焼室内
に直接噴射された燃料による濃い気化混合気が点火プラ
グ近傍に配置する向きである逆タンブル渦流となる構成
とした。
気還流通路への導入が行われ、吸気ポートから新気のみ
が燃焼室に導入される。燃焼室内の吸気流れは、先の排
気還流領域時と同様に、逆タンブル渦流となり、成層化
によるリーン燃焼が奏される。請求項８に係る発明は、
燃焼室内に燃料を直接噴射して火花点火を行う筒内直接
噴射式火花点火内燃機関において、吸気ポートと排気ポ
ートとを連通する排気還流通路と、前記排気還流通路に
連通される新気導入通路と、を含んで構成され、所定の
運転状態時に、前記排気ポートからの排気還流ガスと新
気導入通路からの新気の排気還流通路への導入が行われ
て吸気ポートから排気還流ガスと新気とが燃焼室に導入
され、燃焼室内の吸気流れが、燃料噴射弁から燃焼室内
に直接噴射された燃料による濃い気化混合気が点火プラ
グ近傍に配置する向きである逆タンブル渦流となる構成
とした。
【００２３】
【発明の効果】請求項１及び８に係る発明によれば、吸
気ポートの燃焼室に対する連通方向がシリンダヘッド側
方からである一般的なレイアウトにしつつ、リーン燃焼
による燃費低減の実現と窒素酸化物（ＮＯｘ）の低減の
実現とを両立させることができ、機関の全高が高くなる
等の問題点がなくなって、機関の車両搭載性が良好とな
り、又、一般的な従来の機関に対して大幅な変更が不要
になるため、生産性の向上を図ることができる。
気ポートの燃焼室に対する連通方向がシリンダヘッド側
方からである一般的なレイアウトにしつつ、リーン燃焼
による燃費低減の実現と窒素酸化物（ＮＯｘ）の低減の
実現とを両立させることができ、機関の全高が高くなる
等の問題点がなくなって、機関の車両搭載性が良好とな
り、又、一般的な従来の機関に対して大幅な変更が不要
になるため、生産性の向上を図ることができる。
【００２４】又、従来のように吸気管と排気管とを短い
排気還流管で連通するべく、吸気管と排気管とが近接し
た構成とする必要がなくなり、排気の熱により吸気管が
熱せられるのを防止できるため、吸気流の温度上昇の生
起を抑制でき、機関の充填効率の向上を図れ、機関の高
出力化を望むことができる。更に、排気還流通路によ
り、各気筒毎の排気ポートと吸気ポートとを連通するよ
うにして、排気還流ガスを各気筒毎に供給するようにし
たから、各気筒に対する排気還流ガス分配性を向上でき
る。
排気還流管で連通するべく、吸気管と排気管とが近接し
た構成とする必要がなくなり、排気の熱により吸気管が
熱せられるのを防止できるため、吸気流の温度上昇の生
起を抑制でき、機関の充填効率の向上を図れ、機関の高
出力化を望むことができる。更に、排気還流通路によ
り、各気筒毎の排気ポートと吸気ポートとを連通するよ
うにして、排気還流ガスを各気筒毎に供給するようにし
たから、各気筒に対する排気還流ガス分配性を向上でき
る。
【００２５】請求項２に係る発明によると、ピストン冠
面の凹所により、燃焼室に吸入された排気還流ガスや燃
焼室内で気化した混合気の拡散を抑制でき、又、凹所に
よって、点火前に濃い混合気ガスを点火プラグの電極近
傍に分布させる成層化にも有効である。請求項３に係る
発明によると、燃料噴射弁と点火プラグの配置が、リー
ン燃焼を実現するための成層化により有利となる。
面の凹所により、燃焼室に吸入された排気還流ガスや燃
焼室内で気化した混合気の拡散を抑制でき、又、凹所に
よって、点火前に濃い混合気ガスを点火プラグの電極近
傍に分布させる成層化にも有効である。請求項３に係る
発明によると、燃料噴射弁と点火プラグの配置が、リー
ン燃焼を実現するための成層化により有利となる。
【００２６】請求項４に係る発明によると、新気導入通
路を効果的に形成でき、レイアウト性に優れている。請
求項５に係る発明によると、排気還流管、新気制御弁及
び排気還流制御弁の設置数を半分に低減できる等構成の
簡略化を図れ、製作コストの低減を図ることができる。
路を効果的に形成でき、レイアウト性に優れている。請
求項５に係る発明によると、排気還流管、新気制御弁及
び排気還流制御弁の設置数を半分に低減できる等構成の
簡略化を図れ、製作コストの低減を図ることができる。
【００２７】請求項６及び７に係る発明によると、機関
全開時には、通常と変わりのない運転性能を保持でき、
機関の部分負荷運転時には、成層化によるリーン燃焼を
奏することができる。
全開時には、通常と変わりのない運転性能を保持でき、
機関の部分負荷運転時には、成層化によるリーン燃焼を
奏することができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】以下、添付された図面を参照して
本発明を詳述する。図１は、本発明の筒内直接噴射式火
花点火内燃機関の一実施形態である４サイクル内燃機関
の全体を示す平面図、図２及び図３は、機関のシリンダ
部分の拡大平面図及び縦断面図である。
本発明を詳述する。図１は、本発明の筒内直接噴射式火
花点火内燃機関の一実施形態である４サイクル内燃機関
の全体を示す平面図、図２及び図３は、機関のシリンダ
部分の拡大平面図及び縦断面図である。
【００２９】これらの図において、シリンダブロック３
のシリンダボア３Ａ内にて往復運動されるピストン２の
冠面２Ａとシリンダボア３Ａ内周面とシリンダヘッド１
下面との間には燃焼室７が形成され、この燃焼室７の上
部のシリンダヘッド１壁、即ち、シリンダヘッド１下部
に形成されたシリンダヘッド燃焼室７Ａの壁には並列す
る２つの吸気ポート４と並列する２つの排気ポート５と
が設けられ、各吸気ポート４には吸気バルブ１３が、各
排気ポート５には排気バルブ１４が、夫々配設され、各
吸気ポート４及び各排気ポート５には、夫々サージタン
ク２１から分岐した吸気マニホールド８及び排気マニホ
ールド９が接続される。前記サージタンク２１の入口部
には吸気管２１Ａが接続され、該吸気管２１Ａには吸入
空気量を制御するスロットルバルブ２２が介装される。
のシリンダボア３Ａ内にて往復運動されるピストン２の
冠面２Ａとシリンダボア３Ａ内周面とシリンダヘッド１
下面との間には燃焼室７が形成され、この燃焼室７の上
部のシリンダヘッド１壁、即ち、シリンダヘッド１下部
に形成されたシリンダヘッド燃焼室７Ａの壁には並列す
る２つの吸気ポート４と並列する２つの排気ポート５と
が設けられ、各吸気ポート４には吸気バルブ１３が、各
排気ポート５には排気バルブ１４が、夫々配設され、各
吸気ポート４及び各排気ポート５には、夫々サージタン
ク２１から分岐した吸気マニホールド８及び排気マニホ
ールド９が接続される。前記サージタンク２１の入口部
には吸気管２１Ａが接続され、該吸気管２１Ａには吸入
空気量を制御するスロットルバルブ２２が介装される。
【００３０】前記吸気ポート４、吸気マニホールド８、
サージタンク２１及び吸気管２１Ａから、吸気通路が構
成され、前記排気ポート５及び排気マニホールド９か
ら、排気通路が構成される。前記吸気通路の一部を構成
する吸気ポート４並びに排気通路の一部を構成する排気
ポート５の燃焼室７に対する連通方向は、夫々シリンダ
ヘッド１側方からに設定され、吸気ポート４と排気ポー
ト５とは互いに相反する方向に伸びた配置となってい
る。
サージタンク２１及び吸気管２１Ａから、吸気通路が構
成され、前記排気ポート５及び排気マニホールド９か
ら、排気通路が構成される。前記吸気通路の一部を構成
する吸気ポート４並びに排気通路の一部を構成する排気
ポート５の燃焼室７に対する連通方向は、夫々シリンダ
ヘッド１側方からに設定され、吸気ポート４と排気ポー
ト５とは互いに相反する方向に伸びた配置となってい
る。
【００３１】ここで、燃料噴射弁１８は、図示しない燃
料ギャラリから供給される燃料を燃焼室７内に直接噴射
するものであり、その先端噴孔１８ａが吸気バルブ１３
と排気バルブ１４間位置で、該吸気バルブ１３近傍位置
において、燃焼室７内に露出し、かつ燃料噴霧の中心線
がシリンダ中心軸と所定角度をなすように、燃焼室７の
ピストン２の冠面２Ａと対向するシリンダヘッド１壁、
即ち、シリンダヘッド燃焼室７Ａの壁に配設される。
料ギャラリから供給される燃料を燃焼室７内に直接噴射
するものであり、その先端噴孔１８ａが吸気バルブ１３
と排気バルブ１４間位置で、該吸気バルブ１３近傍位置
において、燃焼室７内に露出し、かつ燃料噴霧の中心線
がシリンダ中心軸と所定角度をなすように、燃焼室７の
ピストン２の冠面２Ａと対向するシリンダヘッド１壁、
即ち、シリンダヘッド燃焼室７Ａの壁に配設される。
【００３２】又、点火プラグ２０は、その先端の電極２
０ａが前記吸気バルブ１３と排気バルブ１４間位置で、
該排気バルブ１４近傍位置において、燃焼室７内に露出
し、かつその中心線がシリンダ中心軸と所定角度をなす
ように、シリンダヘッド燃焼室７Ａの壁に配設される。
前記ピストン２の冠面２Ａは、機関が圧縮行程中（上死
点付近）のときにおいて、燃料噴射弁１８から吸気側に
噴射された燃料の噴霧を受けて、該燃料噴霧を点火プラ
グ２０の電極２０ａ方向に向かわしめる形状に形成され
る。
０ａが前記吸気バルブ１３と排気バルブ１４間位置で、
該排気バルブ１４近傍位置において、燃焼室７内に露出
し、かつその中心線がシリンダ中心軸と所定角度をなす
ように、シリンダヘッド燃焼室７Ａの壁に配設される。
前記ピストン２の冠面２Ａは、機関が圧縮行程中（上死
点付近）のときにおいて、燃料噴射弁１８から吸気側に
噴射された燃料の噴霧を受けて、該燃料噴霧を点火プラ
グ２０の電極２０ａ方向に向かわしめる形状に形成され
る。
【００３３】具体的には、ピストン２の冠面２Ａの吸気
側であって燃料噴射弁１８の先端噴孔１８ａと点火プラ
グ２０の先端電極２０ａとが臨む位置に、内面が凹曲面
の凹所３０（図４（Ａ）参照）が形成される。尚、図示
した凹所３０の形状は一例であり、例えば図４（Ｂ）に
示す形状の凹所３０等、その他種々の形状が考えられ
る。
側であって燃料噴射弁１８の先端噴孔１８ａと点火プラ
グ２０の先端電極２０ａとが臨む位置に、内面が凹曲面
の凹所３０（図４（Ａ）参照）が形成される。尚、図示
した凹所３０の形状は一例であり、例えば図４（Ｂ）に
示す形状の凹所３０等、その他種々の形状が考えられ
る。
【００３４】かかる筒内直接噴射式火花点火内燃機関に
は、排気を吸気系に再循環するＥＧＲ装置が設けられて
いる。かかるＥＧＲ装置は、吸気ポート４と排気ポート
５とを連通するＥＧＲ通路としてのＥＧＲ管１０と、該
ＥＧＲ管１０に介装されるＥＧＲ制御弁１１と、を含ん
で構成される。
は、排気を吸気系に再循環するＥＧＲ装置が設けられて
いる。かかるＥＧＲ装置は、吸気ポート４と排気ポート
５とを連通するＥＧＲ通路としてのＥＧＲ管１０と、該
ＥＧＲ管１０に介装されるＥＧＲ制御弁１１と、を含ん
で構成される。
【００３５】この場合、各ＥＧＲ管１０は吸気ポート４
と排気ポート５の上方位置に、上方に凸の湾曲形状をな
して配設され、その一端部は各排気ポート５に、他端部
は各吸気ポート４に連通される。又、各ＥＧＲ管１０の
各ＥＧＲ制御弁１１下流側には、新気導入通路が連通接
続され、この新気導入通路２９には新気制御弁１６が介
装される。
と排気ポート５の上方位置に、上方に凸の湾曲形状をな
して配設され、その一端部は各排気ポート５に、他端部
は各吸気ポート４に連通される。又、各ＥＧＲ管１０の
各ＥＧＲ制御弁１１下流側には、新気導入通路が連通接
続され、この新気導入通路２９には新気制御弁１６が介
装される。
【００３６】前記新気導入通路２９は、前記ＥＧＲ管１
０の入口端部近傍の上方位置にて、機関の気筒列方向と
平行に延びる新気導入管２９Ａと、該新気導入管２９Ａ
から分岐した複数の新気導入分岐管２９Ｂとから構成さ
れる。前記新気導入管２９Ａの一端部は図示しないエア
フィルタを介して大気に開放され、他端部は閉塞され
る。
０の入口端部近傍の上方位置にて、機関の気筒列方向と
平行に延びる新気導入管２９Ａと、該新気導入管２９Ａ
から分岐した複数の新気導入分岐管２９Ｂとから構成さ
れる。前記新気導入管２９Ａの一端部は図示しないエア
フィルタを介して大気に開放され、他端部は閉塞され
る。
【００３７】又、新気導入管２０Ａから分岐した各新気
導入分岐管２９Ｂは、各ＥＧＲ管１０のＥＧＲ制御弁１
１近傍の上部壁に連通され、各新気導入分岐管２９Ｂに
は、前記新気制御弁１６が夫々介装される。かかる構成
によって、排気ポート５からの排気還流ガスと新気導入
管２９Ａからの新気とが、ＥＧＲ管１０から吸気ポート
４を介して燃焼室７に導入可能となるが、ＥＧＲ管１０
の吸気ポート４への連通口４Ａは、該ＥＧＲ管１０から
吸気ポート４を介して燃焼室７に流入する排気還流ガス
及び新気が、燃焼室７内にて、吸気バルブ１３、ピスト
ン２、排気バルブ１４という順序の旋回方向を有する逆
タンブル渦流となるような位置に設定される。
導入分岐管２９Ｂは、各ＥＧＲ管１０のＥＧＲ制御弁１
１近傍の上部壁に連通され、各新気導入分岐管２９Ｂに
は、前記新気制御弁１６が夫々介装される。かかる構成
によって、排気ポート５からの排気還流ガスと新気導入
管２９Ａからの新気とが、ＥＧＲ管１０から吸気ポート
４を介して燃焼室７に導入可能となるが、ＥＧＲ管１０
の吸気ポート４への連通口４Ａは、該ＥＧＲ管１０から
吸気ポート４を介して燃焼室７に流入する排気還流ガス
及び新気が、燃焼室７内にて、吸気バルブ１３、ピスト
ン２、排気バルブ１４という順序の旋回方向を有する逆
タンブル渦流となるような位置に設定される。
【００３８】具体的には、ＥＧＲ管１０の吸気ポート４
への連通口４Ａは、該吸気ポート４の上部壁に設定され
る。又、ＥＧＲ管１０の排気ポート５への連通口５Ａ
は、該排気ポート５の上部壁に設定される。上述したＥ
ＧＲ制御弁１１並びに新気制御弁１６は、共に、機関運
転状態に基づいて、コントロールユニット１５からの制
御信号により開閉並びに開時の開度が制御される。
への連通口４Ａは、該吸気ポート４の上部壁に設定され
る。又、ＥＧＲ管１０の排気ポート５への連通口５Ａ
は、該排気ポート５の上部壁に設定される。上述したＥ
ＧＲ制御弁１１並びに新気制御弁１６は、共に、機関運
転状態に基づいて、コントロールユニット１５からの制
御信号により開閉並びに開時の開度が制御される。
【００３９】この制御内容においては、後述の作用の説
明にて行う。次に、かかる実施形態の作用を、機関の運
転状態毎に分けて説明する。機関の全開時（ＷＯＴ） 機関全開時、スロットルバルブ２２の全開時には、吸入
空気量も多く、燃料も多く供給されるため、吸気マニホ
ールド８からのみ吸気（新気）を導入する。
明にて行う。次に、かかる実施形態の作用を、機関の運
転状態毎に分けて説明する。機関の全開時（ＷＯＴ） 機関全開時、スロットルバルブ２２の全開時には、吸入
空気量も多く、燃料も多く供給されるため、吸気マニホ
ールド８からのみ吸気（新気）を導入する。
【００４０】即ち、図５において、機関全開時には、コ
ントロールユニット１５からの指令により、ＥＧＲ管１
０のＥＧＲ制御弁１１並びに新気導入通路２９の新気制
御弁１６が共に閉じられる。これにより、排気通路から
のＥＧＲガスと新気導入通路２９からの新気のＥＧＲ管
１０への導入が遮断され、吸気マニホールド８からのみ
吸気ポート４を介して新気２４が燃焼室７に導入され
る。
ントロールユニット１５からの指令により、ＥＧＲ管１
０のＥＧＲ制御弁１１並びに新気導入通路２９の新気制
御弁１６が共に閉じられる。これにより、排気通路から
のＥＧＲガスと新気導入通路２９からの新気のＥＧＲ管
１０への導入が遮断され、吸気マニホールド８からのみ
吸気ポート４を介して新気２４が燃焼室７に導入され
る。
【００４１】吸気流の供給量は、機関の運転状態に基づ
き、コントロールユニット１５からの信号によりスロッ
トルバルブ２２の開度が制御されることによって、制御
される。燃焼室７内の吸気流れは、図５の矢印で示す方
向の順タンブル渦流３１となり、この順タンブル渦流に
よって、燃料噴射弁１８から燃焼室７内に直接噴射され
た燃料１９と空気との混合気２６がピストン冠面２Ａの
凹所３０内を図の矢印で示すように旋回して、点火プラ
グ２０にて点火される。
き、コントロールユニット１５からの信号によりスロッ
トルバルブ２２の開度が制御されることによって、制御
される。燃焼室７内の吸気流れは、図５の矢印で示す方
向の順タンブル渦流３１となり、この順タンブル渦流に
よって、燃料噴射弁１８から燃焼室７内に直接噴射され
た燃料１９と空気との混合気２６がピストン冠面２Ａの
凹所３０内を図の矢印で示すように旋回して、点火プラ
グ２０にて点火される。
【００４２】機関の部分負荷運転時 機関の部分負荷運転時には、リーン燃焼とＮＯｘ低減と
を両立させるため、ＥＧＲを実行する。ここで、リーン
燃焼とＮＯｘ低減とを成立させるためには、ＥＧＲ量を
適切に設定する必要がある。
を両立させるため、ＥＧＲを実行する。ここで、リーン
燃焼とＮＯｘ低減とを成立させるためには、ＥＧＲ量を
適切に設定する必要がある。
【００４３】図８は、リーン燃焼とＮＯｘ低減とが成立
するＥＧＲ供給量を示すグラフであり、夫々機関回転数
一定、空燃比（Ａ／Ｆ）＝λ時の堆積効率ηｖを夫々４
５％（同図（ａ））、３５％（同図（ｂ））、２５％
（同図（ｃ））で一定とし、このときの燃料供給量を固
定して、機関を運転した結果を示している。各グラフの
横軸はＡ／Ｆ、縦軸は吸気新気に対するＥＧＲガスの混
合率（ＥＧＲ率）である。又、各グラフのａ線は、ＥＧ
Ｒガスの導入限界線、ｂ線は、ＮＯｘを９０％以上低減
するに必要なＥＧＲガス量、ｃ線は、燃焼変動率を１０
％以内にするために必要なＥＧＲガス量を示している。
するＥＧＲ供給量を示すグラフであり、夫々機関回転数
一定、空燃比（Ａ／Ｆ）＝λ時の堆積効率ηｖを夫々４
５％（同図（ａ））、３５％（同図（ｂ））、２５％
（同図（ｃ））で一定とし、このときの燃料供給量を固
定して、機関を運転した結果を示している。各グラフの
横軸はＡ／Ｆ、縦軸は吸気新気に対するＥＧＲガスの混
合率（ＥＧＲ率）である。又、各グラフのａ線は、ＥＧ
Ｒガスの導入限界線、ｂ線は、ＮＯｘを９０％以上低減
するに必要なＥＧＲガス量、ｃ線は、燃焼変動率を１０
％以内にするために必要なＥＧＲガス量を示している。
【００４４】従って、各グラフのａ〜ｃ線で囲まれた領
域内でＥＧＲ実行することにより、リーン燃焼とＮＯｘ
低減とを成立させた運転状態となる。又、前記ａ〜ｃ線
で囲まれた領域外は、ＥＧＲ実行しない領域となる。一
方、リーン燃焼時には、点火時に点火プラグ２０の電極
２０ａ付近に濃い混合気を形成しておき、燃焼室７内を
成層化することが有効であり、成層化することによっ
て、点火安定性が増し、希薄限界点が高くなる。
域内でＥＧＲ実行することにより、リーン燃焼とＮＯｘ
低減とを成立させた運転状態となる。又、前記ａ〜ｃ線
で囲まれた領域外は、ＥＧＲ実行しない領域となる。一
方、リーン燃焼時には、点火時に点火プラグ２０の電極
２０ａ付近に濃い混合気を形成しておき、燃焼室７内を
成層化することが有効であり、成層化することによっ
て、点火安定性が増し、希薄限界点が高くなる。
【００４５】成層化するためには、噴射燃料による混合
気が点火時に点火プラグ２０の電極２０ａ近傍に存在さ
せることができる吸気流れが必要であり、上述した全開
時のような順タンブル渦流３１では、吸気流が噴射燃料
に直接当たるため、噴射燃料を巻き込んで希薄混合化し
てしまい、成層化を図れない。従って、部分負荷運転時
のＥＧＲ領域（図８参照）においては、コントロールユ
ニット１５からの指令により、図６に示すように、ＥＧ
Ｒ管１０のＥＧＲ制御弁１１並びに新気導入通路２９の
新気制御弁１６が共に開かれる。
気が点火時に点火プラグ２０の電極２０ａ近傍に存在さ
せることができる吸気流れが必要であり、上述した全開
時のような順タンブル渦流３１では、吸気流が噴射燃料
に直接当たるため、噴射燃料を巻き込んで希薄混合化し
てしまい、成層化を図れない。従って、部分負荷運転時
のＥＧＲ領域（図８参照）においては、コントロールユ
ニット１５からの指令により、図６に示すように、ＥＧ
Ｒ管１０のＥＧＲ制御弁１１並びに新気導入通路２９の
新気制御弁１６が共に開かれる。
【００４６】これにより、排気通路からのＥＧＲガスと
新気導入通路２９からの新気のＥＧＲ管１０への導入が
行われ、吸気ポート４からＥＧＲガスと新気とが燃焼室
７に導入される。ＥＧＲガスと新気の供給量は、機関の
運転状態に基づき、コントロールユニット１５からの信
号によりＥＧＲ制御弁１１の開度並びに新気制御弁１６
の開度が夫々制御されることによって、制御される。
新気導入通路２９からの新気のＥＧＲ管１０への導入が
行われ、吸気ポート４からＥＧＲガスと新気とが燃焼室
７に導入される。ＥＧＲガスと新気の供給量は、機関の
運転状態に基づき、コントロールユニット１５からの信
号によりＥＧＲ制御弁１１の開度並びに新気制御弁１６
の開度が夫々制御されることによって、制御される。
【００４７】燃焼室７内の吸気流れは、図の矢印で示す
逆タンブル渦流３２となり、この逆タンブル渦流３２
は、燃料噴射弁１８から燃焼室７内に直接噴射された燃
料１９による濃い気化混合気２６を点火プラグ２０の電
極２０ａ近傍に配置する向きであるから、成層化を実現
することができる。よって、成層化によるリーン燃焼が
奏される。
逆タンブル渦流３２となり、この逆タンブル渦流３２
は、燃料噴射弁１８から燃焼室７内に直接噴射された燃
料１９による濃い気化混合気２６を点火プラグ２０の電
極２０ａ近傍に配置する向きであるから、成層化を実現
することができる。よって、成層化によるリーン燃焼が
奏される。
【００４８】尚、図６において、２５は新気、２７はＥ
ＧＲガスを示す。一方、部分負荷運転時のＥＧＲ領域外
（図８参照）においては、コントロールユニット１５か
らの指令により、図７に示すように、スロットルバルブ
２２が閉じられる一方、ＥＧＲ管１０のＥＧＲ制御弁１
１が閉じられ、新気導入通路２９の新気制御弁１６が開
かれる。
ＧＲガスを示す。一方、部分負荷運転時のＥＧＲ領域外
（図８参照）においては、コントロールユニット１５か
らの指令により、図７に示すように、スロットルバルブ
２２が閉じられる一方、ＥＧＲ管１０のＥＧＲ制御弁１
１が閉じられ、新気導入通路２９の新気制御弁１６が開
かれる。
【００４９】これにより、新気導入通路２９からの新気
のＥＧＲ管１０への導入が行われ、吸気ポート４から新
気のみが燃焼室７に導入される。この場合も、新気の供
給量は、機関の運転状態に基づき、コントロールユニッ
ト１５からの信号により新気制御弁１６の開度が夫々制
御されることによって、制御される。
のＥＧＲ管１０への導入が行われ、吸気ポート４から新
気のみが燃焼室７に導入される。この場合も、新気の供
給量は、機関の運転状態に基づき、コントロールユニッ
ト１５からの信号により新気制御弁１６の開度が夫々制
御されることによって、制御される。
【００５０】燃焼室７内の吸気流れは、図６のＥＧＲ領
域時と同様に、逆タンブル渦流となり、成層化によるリ
ーン燃焼が奏される。機関の低回転時 機関低回転時には、コントロールユニット１５からの指
令により、ＥＧＲ管１０のＥＧＲ制御弁１６が閉じら
れ、新気導入通路２９の新気制御弁１６が開かれる。
域時と同様に、逆タンブル渦流となり、成層化によるリ
ーン燃焼が奏される。機関の低回転時 機関低回転時には、コントロールユニット１５からの指
令により、ＥＧＲ管１０のＥＧＲ制御弁１６が閉じら
れ、新気導入通路２９の新気制御弁１６が開かれる。
【００５１】これにより、新気導入通路２９からの新気
のＥＧＲ管１０への導入が行われ、吸気ポート４から新
気のみが燃焼室７に導入される。これにより、同様に成
層化が図られて点火安定性が向上され、燃費向上が図ら
れる。以上説明した実施形態によると、リーン燃焼によ
る燃費低減を実現させつつ、窒素酸化物（ＮＯｘ）を低
減でき、しかも、従来の問題点を次のように解消するこ
とができる。
のＥＧＲ管１０への導入が行われ、吸気ポート４から新
気のみが燃焼室７に導入される。これにより、同様に成
層化が図られて点火安定性が向上され、燃費向上が図ら
れる。以上説明した実施形態によると、リーン燃焼によ
る燃費低減を実現させつつ、窒素酸化物（ＮＯｘ）を低
減でき、しかも、従来の問題点を次のように解消するこ
とができる。
【００５２】即ち、吸気ポート４の燃焼室７に対する連
通方向がシリンダヘッド１側方からである一般的なレイ
アウトにすることができ、機関の全高が高くなる等の問
題点がなくなって、機関の車両搭載性が良好となり、
又、一般的な従来の機関に対して大幅な変更が不要にな
るため、生産性の向上を図ることができる。又、従来の
ように吸気管と排気管とを短いＥＧＲ管で連通するべ
く、吸気管と排気管とが近接した構成とする必要がなく
なり、排気の熱により吸気管が熱せられるのを防止でき
るため、吸気流の温度上昇の生起を抑制でき、機関の充
填効率の向上を図れ、機関の高出力化を望むことができ
る。
通方向がシリンダヘッド１側方からである一般的なレイ
アウトにすることができ、機関の全高が高くなる等の問
題点がなくなって、機関の車両搭載性が良好となり、
又、一般的な従来の機関に対して大幅な変更が不要にな
るため、生産性の向上を図ることができる。又、従来の
ように吸気管と排気管とを短いＥＧＲ管で連通するべ
く、吸気管と排気管とが近接した構成とする必要がなく
なり、排気の熱により吸気管が熱せられるのを防止でき
るため、吸気流の温度上昇の生起を抑制でき、機関の充
填効率の向上を図れ、機関の高出力化を望むことができ
る。
【００５３】更に、上記の構成によると、ＥＧＲ管１０
により、各気筒毎の排気ポート５と吸気ポート４とを連
通するようにして、ＥＧＲガスを各気筒毎に供給するよ
うにしたから、各気筒に対するＥＧＲガス分配性を向上
できる。又、ピストン冠面２Ａに凹所３０を設ける構成
としたから、燃焼室７に吸入されたＥＧＲガスや燃焼室
７内で気化した混合気の拡散を抑制でき、又、凹所３０
によって、点火前に濃い混合気ガスを点火プラグ２０の
電極２０ａ近傍に分布させる成層化にも有効である。
により、各気筒毎の排気ポート５と吸気ポート４とを連
通するようにして、ＥＧＲガスを各気筒毎に供給するよ
うにしたから、各気筒に対するＥＧＲガス分配性を向上
できる。又、ピストン冠面２Ａに凹所３０を設ける構成
としたから、燃焼室７に吸入されたＥＧＲガスや燃焼室
７内で気化した混合気の拡散を抑制でき、又、凹所３０
によって、点火前に濃い混合気ガスを点火プラグ２０の
電極２０ａ近傍に分布させる成層化にも有効である。
【００５４】上記の実施形態においては、各気筒毎に新
気導入管２９Ａから分岐した２つの新気導入分岐管２９
Ｂを設け、これを各気筒毎に設けた２つのＥＧＲ管１０
に連通した構成としたが、図９に示すように、各気筒毎
に設けた２つのＥＧＲ管１０の基端部を合流させて一体
化して形成した単一のＥＧＲ管１０Ａを設けると共に、
各気筒毎に新気導入管１０から分岐した１つの新気導入
分岐管２９Ｃを設け、これを単一のＥＧＲ管１０Ａの前
記合流部に連通し、１つの新気導入分岐管２９Ｃに夫々
新気制御弁１６を介装し、単一のＥＧＲ管１０Ａの前記
合流部にＥＧＲ制御弁１１を介装した構成としても良
い。
気導入管２９Ａから分岐した２つの新気導入分岐管２９
Ｂを設け、これを各気筒毎に設けた２つのＥＧＲ管１０
に連通した構成としたが、図９に示すように、各気筒毎
に設けた２つのＥＧＲ管１０の基端部を合流させて一体
化して形成した単一のＥＧＲ管１０Ａを設けると共に、
各気筒毎に新気導入管１０から分岐した１つの新気導入
分岐管２９Ｃを設け、これを単一のＥＧＲ管１０Ａの前
記合流部に連通し、１つの新気導入分岐管２９Ｃに夫々
新気制御弁１６を介装し、単一のＥＧＲ管１０Ａの前記
合流部にＥＧＲ制御弁１１を介装した構成としても良
い。
【００５５】かかる構成によれば、ＥＧＲ管、新気制御
弁及びＥＧＲ制御弁の設置数を半分に低減できる等構成
の簡略化を図れ、製作コストの低減を図ることができ
る。
弁及びＥＧＲ制御弁の設置数を半分に低減できる等構成
の簡略化を図れ、製作コストの低減を図ることができ
る。
【図１】 本発明の筒内直接噴射式火花点火内燃機関の
一実施形態を示す縦断面図
一実施形態を示す縦断面図
【図２】 同上の実施形態の平面図
【図３】 同上の実施形態の機関全体の平面図
【図４】 ピストン冠面形状を示す平面図
【図５】 同上実施形態の作用を説明する縦断面図
【図６】 同上実施形態の作用を説明する縦断面図
【図７】 同上実施形態の作用を説明する縦断面図
【図８】 リーン燃焼とＮＯｘ低減とが成立するＥＧＲ
供給量を示すグラフ
供給量を示すグラフ
【図９】 他の実施形態を示す機関全体の平面図
【図10】 従来の筒内直接噴射式火花点火内燃機関を示
す縦断面図
す縦断面図
【図11】 同上の平面図
１ シリンダヘッド ２ ピストン ２Ａ ピストン冠面 ３Ａ シリンダボア ４ 吸気ポート ４Ａ 連通口 ５ 排気ポート ７ 燃焼室 １０ ＥＧＲ管 １１ ＥＧＲ制御弁 １３ 吸気バルブ １４ 排気バルブ １５ コントロールユニット １６ 新気制御弁 １８ 燃料噴射弁 １８ａ 噴孔 ２０ 点火プラグ ２０ａ 電極 ２９ 新気導入通路 ２９Ａ 新気導入管 ２９Ｂ 新気導入分岐管 ２９Ｃ 新気導入分岐管 ３０ 凹所
Claims (8)
- 【請求項１】燃料噴射弁により、ピストン冠面とシリン
ダボア内周面とシリンダヘッド下面との間に形成された
燃焼室内に燃料を直接噴射し、点火プラグによって火花
点火を行う筒内直接噴射式火花点火内燃機関において、 排気を吸気系に再循環する排気還流装置であって、各気
筒毎に設けられて吸気バルブと排気バルブが夫々配設さ
れる吸気ポートと排気ポートとを連通する排気還流通路
と、該排気還流通路に介装される排気還流制御弁と、を
含んで構成される排気還流装置を備える一方、 前記排気還流通路の前記排気還流制御弁下流側に連通さ
れる新気導入通路と、 前記新気導入通路に介装される新気制御弁と、 を含んで構成される一方、 前記吸気ポートは、シリンダヘッド側方から燃焼室に連
通され、 前記排気還流通路の吸気ポートへの連通口は、該排気還
流通路から吸気ポートを介して燃焼室に流入する排気還
流ガス及び新気が、燃焼室内にて、吸気バルブ、ピスト
ン、排気バルブという順序の旋回方向を有する逆タンブ
ル渦流となるような位置に設定されることを特徴とする
筒内直接噴射式火花点火内燃機関。 - 【請求項２】前記ピストン冠面の吸気側であって燃料噴
射弁の先端噴孔と点火プラグの先端電極とが臨む位置
に、凹所を形成したことを特徴とする請求項１記載の筒
内直接噴射式火花点火内燃機関。 - 【請求項３】前記燃料噴射弁を、その先端噴孔が吸気バ
ルブと排気バルブ間位置で、該吸気バルブ近傍位置にお
いて、燃焼室内に露出するように、燃焼室壁に配設し、 前記点火プラグを、その先端電極が吸気バルブと排気バ
ルブ間位置で、該排気バルブ近傍位置において、燃焼室
内に露出するように、燃焼室壁に配設したことを特徴と
する請求項１又は２記載の筒内直接噴射式火花点火内燃
機関。 - 【請求項４】前記新気導入通路は、前記排気還流通路の
入口端部近傍の上方位置にて、機関の気筒列方向と平行
に延び、一端部は大気に開放され、他端部は閉塞された
新気導入管と、該新気導入管から分岐した複数の新気導
入分岐管とから構成され、 各新気導入分岐管は、各排気還流通路の排気還流制御弁
近傍の上部壁に連通され、 各新気導入分岐管には、前記新気制御弁が介装されるこ
とを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか１つに記載
の筒内直接噴射式火花点火内燃機関。 - 【請求項５】各気筒毎に設けた２つの排気還流通路の基
端部を合流させて一体化して形成した単一の排気還流管
を設け、 前記新気導入分岐管を、前記単一の排気還流管の前記合
流部に連通し、 前記排気還流管の前記合流部に排気還流制御弁を介装
し、 前記前記新気導入分岐管に新気制御弁を介装した構成と
したことを特徴とする請求項４記載の筒内直接噴射式火
花点火内燃機関。 - 【請求項６】機関全開時では、前記排気還流制御弁及び
新気制御弁を共に閉じて、吸気通路からの新気のみを燃
焼室に導入することを特徴とする請求項１〜５のうちい
ずれか１つに記載の筒内直接噴射式火花点火内燃機関。 - 【請求項７】機関の部分負荷運転時において、 排気還流領域では、前記排気還流制御弁及び新気制御弁
を共に開いて、排気通路からの排気還流ガスと新気導入
通路からの新気を排気還流通路を介して燃焼室に導入す
る一方、 排気還流領域外では、前記排気還流制御弁を閉じ、かつ
新気制御弁を開いて、新気導入通路からの新気を排気還
流通路を介して燃焼室に導入することを特徴とする請求
項１〜６のうちいずれか１つに記載の筒内直接噴射式火
花点火内燃機関。 - 【請求項８】燃焼室内に燃料を直接噴射して火花点火を
行う筒内直接噴射式火花点火内燃機関において、 吸気ポートと排気ポートとを連通する排気還流通路と、 前記排気還流通路に連通される新気導入通路と、 を含んで構成され、 所定の運転状態時に、前記排気ポートからの排気還流ガ
スと新気導入通路からの新気の排気還流通路への導入が
行われて吸気ポートから排気還流ガスと新気とが燃焼室
に導入され、燃焼室内の吸気流れが、燃料噴射弁から燃
焼室内に直接噴射された燃料による濃い気化混合気が点
火プラグ近傍に配置する向きである逆タンブル渦流とな
る構成であることを特徴とする筒内直接噴射式火花点火
内燃機関。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17892096A JP3591141B2 (ja) | 1996-07-09 | 1996-07-09 | 筒内直接噴射式火花点火内燃機関 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17892096A JP3591141B2 (ja) | 1996-07-09 | 1996-07-09 | 筒内直接噴射式火花点火内燃機関 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1026054A true JPH1026054A (ja) | 1998-01-27 |
| JP3591141B2 JP3591141B2 (ja) | 2004-11-17 |
Family
ID=16056966
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17892096A Expired - Lifetime JP3591141B2 (ja) | 1996-07-09 | 1996-07-09 | 筒内直接噴射式火花点火内燃機関 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3591141B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2885647A1 (fr) * | 2005-05-11 | 2006-11-17 | Renault Soc Par Actions Simpli | Dispositif, pour moteur a combustion interne, de generation d'aerodynamique variable a partir d'injection d'air dans les conduits d'admission de la culasse |
| KR101040344B1 (ko) | 2008-09-12 | 2011-06-10 | 서울대학교산학협력단 | 차량의 연소 시스템 |
| CN108625977A (zh) * | 2018-06-08 | 2018-10-09 | 长春工程学院 | 一种柴油机废气重整分层燃烧系统及控制方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2023073137A (ja) * | 2021-11-15 | 2023-05-25 | ヤマハ発動機株式会社 | 船舶推進機、船舶及び船舶用エンジン |
-
1996
- 1996-07-09 JP JP17892096A patent/JP3591141B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2885647A1 (fr) * | 2005-05-11 | 2006-11-17 | Renault Soc Par Actions Simpli | Dispositif, pour moteur a combustion interne, de generation d'aerodynamique variable a partir d'injection d'air dans les conduits d'admission de la culasse |
| KR101040344B1 (ko) | 2008-09-12 | 2011-06-10 | 서울대학교산학협력단 | 차량의 연소 시스템 |
| CN108625977A (zh) * | 2018-06-08 | 2018-10-09 | 长春工程学院 | 一种柴油机废气重整分层燃烧系统及控制方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3591141B2 (ja) | 2004-11-17 |
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