JPH11351012A - 直接筒内噴射式火花点火機関 - Google Patents
直接筒内噴射式火花点火機関Info
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- JPH11351012A JPH11351012A JP10164531A JP16453198A JPH11351012A JP H11351012 A JPH11351012 A JP H11351012A JP 10164531 A JP10164531 A JP 10164531A JP 16453198 A JP16453198 A JP 16453198A JP H11351012 A JPH11351012 A JP H11351012A
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- intake port
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- Supplying Secondary Fuel Or The Like To Fuel, Air Or Fuel-Air Mixtures (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Valve-Gear Or Valve Arrangements (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 成層燃焼時における良好なパージを行い得る
とともに高回転・高負荷時の出力をも向上させることが
できる直接筒内噴射式火花点火機関を提供すること。 【解決手段】 １つの気筒に対して３つの吸気ポート５
（５ａ，５ｂ，５ｃ）を形成し、その中央に位置する第
１吸気ポート５ａを吸気の流れがピストン１の燃焼室キ
ャビティ２に直接向かう形状に形成し、その上流側には
遮断弁１２およびエバポパージ用流出口１４を設け、第
１吸気ポート５ａの両側に位置する第２、第３吸気ポー
ト５ｂ，５ｃを吸気の流れが燃焼室３内でタンブル流を
生起する形状に形成し、第３吸気ポート５ｃを開閉する
第３吸気弁７ｃの作動を停止する可変動弁機構１６と、
遮断弁１２の開閉を制御する遮断弁開閉機構１３と、燃
料の噴射時期を制御するコントロールユニット１８とを
設けた。
とともに高回転・高負荷時の出力をも向上させることが
できる直接筒内噴射式火花点火機関を提供すること。 【解決手段】 １つの気筒に対して３つの吸気ポート５
（５ａ，５ｂ，５ｃ）を形成し、その中央に位置する第
１吸気ポート５ａを吸気の流れがピストン１の燃焼室キ
ャビティ２に直接向かう形状に形成し、その上流側には
遮断弁１２およびエバポパージ用流出口１４を設け、第
１吸気ポート５ａの両側に位置する第２、第３吸気ポー
ト５ｂ，５ｃを吸気の流れが燃焼室３内でタンブル流を
生起する形状に形成し、第３吸気ポート５ｃを開閉する
第３吸気弁７ｃの作動を停止する可変動弁機構１６と、
遮断弁１２の開閉を制御する遮断弁開閉機構１３と、燃
料の噴射時期を制御するコントロールユニット１８とを
設けた。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、直接筒内噴射式
火花点火機関に関する。
火花点火機関に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の直接筒内噴射式火花点火機関とし
ては、例えば図２１から図２３（特開平５−７９３７０
号公報）に示すようなものがある。これはピストン０１
頂面に形成された凹状の燃焼室キャビティ０２と、ピス
トン０１の上昇に伴い点火時点において燃焼室キャビテ
ィ０２の側壁近傍に挿入される点火プラグ０４を設置
し、吸気ポート０５はヘリカル型吸気ポートを形成する
第１吸気ポート０５ａとまっすぐに伸びるストレート型
吸気ポートを形成する第２吸気ポート０５ｂとからな
る。また、これら各吸気ポート０５ａ，０５ｂは各々イ
ンテークマニホールド内に形成された吸気通路０１０を
介してコレクタ０１１につながり、第２吸気ポート０５
ｂにつながる第２吸気通路０１０ｂ内に吸気制御弁０１
２を設置している。さらに、前記吸気ポート０５下部
に、燃焼室０３に対し斜め下向きに高圧燃料噴射弁０６
を設置している。そして、この従来例は、特定の運転状
態のとき、吸気制御弁０１２の開閉制御０１３によりス
ワール流０９のガス流動を生成し、燃料の点火プラグ０
４周りの成層化をし、超希薄空燃比で運転し燃費の向上
を図るものである。なお、０７は吸気弁、０８は排気弁
である。
ては、例えば図２１から図２３（特開平５−７９３７０
号公報）に示すようなものがある。これはピストン０１
頂面に形成された凹状の燃焼室キャビティ０２と、ピス
トン０１の上昇に伴い点火時点において燃焼室キャビテ
ィ０２の側壁近傍に挿入される点火プラグ０４を設置
し、吸気ポート０５はヘリカル型吸気ポートを形成する
第１吸気ポート０５ａとまっすぐに伸びるストレート型
吸気ポートを形成する第２吸気ポート０５ｂとからな
る。また、これら各吸気ポート０５ａ，０５ｂは各々イ
ンテークマニホールド内に形成された吸気通路０１０を
介してコレクタ０１１につながり、第２吸気ポート０５
ｂにつながる第２吸気通路０１０ｂ内に吸気制御弁０１
２を設置している。さらに、前記吸気ポート０５下部
に、燃焼室０３に対し斜め下向きに高圧燃料噴射弁０６
を設置している。そして、この従来例は、特定の運転状
態のとき、吸気制御弁０１２の開閉制御０１３によりス
ワール流０９のガス流動を生成し、燃料の点火プラグ０
４周りの成層化をし、超希薄空燃比で運転し燃費の向上
を図るものである。なお、０７は吸気弁、０８は排気弁
である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の直接筒内噴射式火花点火機関にあっては、成
層時に強いスワール流０９を形成する必要があるため
に、吸気制御弁０１２による第２吸気ポート０５ｂの閉
鎖のみでは強いスワール流０９を形成することができな
いため、第１吸気ポート０５ａをヘリカル形状としてい
る。このため、高回転・高負荷時の出力域では吸気抵抗
となり、出力性能が低下する。また、成層時にエバポ燃
料をパージする場合に、従来のスワール流０９のガス流
動を用いた成層燃焼ではパージガスは第１吸気ポート０
５ａを介してスワール流０９のガス流動にのって燃焼室
０３内に流入するため、エバポ燃料は燃焼室０３の外側
に長く存在し、ピストン０１頂面上の燃焼室キャビティ
０２内に集中しないため、この燃焼室キャビティ０２内
での噴射燃料と混合した燃焼が困難となり、排気性能が
悪化してしまう。この発明は、このような従来の問題点
に着目してなされたもので、成層燃焼時における良好な
パージを行い得るとともに、高回転・高負荷時の出力を
向上させることができる直接筒内噴射式火花点火機関を
提供することにある。
うな従来の直接筒内噴射式火花点火機関にあっては、成
層時に強いスワール流０９を形成する必要があるため
に、吸気制御弁０１２による第２吸気ポート０５ｂの閉
鎖のみでは強いスワール流０９を形成することができな
いため、第１吸気ポート０５ａをヘリカル形状としてい
る。このため、高回転・高負荷時の出力域では吸気抵抗
となり、出力性能が低下する。また、成層時にエバポ燃
料をパージする場合に、従来のスワール流０９のガス流
動を用いた成層燃焼ではパージガスは第１吸気ポート０
５ａを介してスワール流０９のガス流動にのって燃焼室
０３内に流入するため、エバポ燃料は燃焼室０３の外側
に長く存在し、ピストン０１頂面上の燃焼室キャビティ
０２内に集中しないため、この燃焼室キャビティ０２内
での噴射燃料と混合した燃焼が困難となり、排気性能が
悪化してしまう。この発明は、このような従来の問題点
に着目してなされたもので、成層燃焼時における良好な
パージを行い得るとともに、高回転・高負荷時の出力を
向上させることができる直接筒内噴射式火花点火機関を
提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、１つの気筒に対して３つの
吸気ポートを形成するとともに、３つの吸気ポートの中
央に位置する中央第１吸気ポートを吸気の流れがピスト
ンの凹部に直接向かう形状に形成し、中央第１吸気ポー
トの上流側に遮断弁を設け、遮断弁下流側の中央第１吸
気ポートにエバポパージの流出口を設け、中央第１吸気
ポートの両側に位置する第２吸気ポートおよび第３吸気
ポートを吸気の流れが燃焼室内でタンブル流を生起する
形状に形成し、第３吸気ポートを開閉する吸気弁の作動
を運転状態に応じて停止する可変動弁機構と、機関の運
転状態に応じて遮断弁の開閉を制御する遮断弁開閉機構
と、機関の運転状態に応じて燃料の噴射時期を制御する
噴射時期制御手段と、を備えることを特徴とする。請求
項１記載の直接筒内噴射式火花点火機関によれば、運転
条件に応じた各ポートの開閉制御により、成層時の強い
スワール流の形成と弱成層時の２つの順タンブルガス流
動の形成、均質希薄燃焼時の弱いスワール流の形成、高
回転・高負荷時の出力域での低吸気抵抗化の両立を図
り、特定時期の燃料噴射により超希薄空燃比運転による
燃費の向上とスロットル全開運転時の空気の充填効率増
大化による出力性能向上の両立を図ることができる。ま
た、成層時にエバポ燃料をパージする場合に、中央第１
ポートから導入でき、かつ燃焼室内のガス流動を制御す
ることが可能なため、パージガスをピストン頂面上の燃
焼室内に集中でき、この燃焼室内で噴射燃料との混合を
促進でき、燃焼が改善され、排気性能の悪化を防ぐこと
ができる。
め、請求項１記載の発明は、１つの気筒に対して３つの
吸気ポートを形成するとともに、３つの吸気ポートの中
央に位置する中央第１吸気ポートを吸気の流れがピスト
ンの凹部に直接向かう形状に形成し、中央第１吸気ポー
トの上流側に遮断弁を設け、遮断弁下流側の中央第１吸
気ポートにエバポパージの流出口を設け、中央第１吸気
ポートの両側に位置する第２吸気ポートおよび第３吸気
ポートを吸気の流れが燃焼室内でタンブル流を生起する
形状に形成し、第３吸気ポートを開閉する吸気弁の作動
を運転状態に応じて停止する可変動弁機構と、機関の運
転状態に応じて遮断弁の開閉を制御する遮断弁開閉機構
と、機関の運転状態に応じて燃料の噴射時期を制御する
噴射時期制御手段と、を備えることを特徴とする。請求
項１記載の直接筒内噴射式火花点火機関によれば、運転
条件に応じた各ポートの開閉制御により、成層時の強い
スワール流の形成と弱成層時の２つの順タンブルガス流
動の形成、均質希薄燃焼時の弱いスワール流の形成、高
回転・高負荷時の出力域での低吸気抵抗化の両立を図
り、特定時期の燃料噴射により超希薄空燃比運転による
燃費の向上とスロットル全開運転時の空気の充填効率増
大化による出力性能向上の両立を図ることができる。ま
た、成層時にエバポ燃料をパージする場合に、中央第１
ポートから導入でき、かつ燃焼室内のガス流動を制御す
ることが可能なため、パージガスをピストン頂面上の燃
焼室内に集中でき、この燃焼室内で噴射燃料との混合を
促進でき、燃焼が改善され、排気性能の悪化を防ぐこと
ができる。
【０００５】また、請求項２記載の発明は、請求項１記
載の直接筒内噴射式火花点火機関において、機関の運転
状態が点火栓近傍に混合気を集める成層燃焼を行う領域
にあるとき、可変動弁機構は第３吸気ポートの吸気弁の
作動を停止し、遮断弁開閉機構は中央第１吸気ポートの
遮断弁を閉鎖し、噴射時期制御手段は燃料噴射時期を圧
縮行程後期に設定する、ことを特徴とする。請求項２記
載の直接筒内噴射式火花点火機関によれば、機関の運転
条件が、低中速・低負荷域の成層燃焼領域では、筒内の
ガス流動を強めると共に、強いスワール流を形成し、燃
料を少なくとも圧縮行程後期に噴射することで、燃料の
点火プラグ周りの成層化を図り、超希薄空燃比で運転し
燃費の向上を図ることができると共に、燃料は一度ピス
トン表面の燃焼室を介して、点火プラグ方向へ行くた
め、燃料微粒化、および気化が進み、点火プラグへの液
状燃料付着による失火は無く、安定して運転できるよう
になる。また、エバポ燃料をパージする場合でも、エバ
ポ燃料は中央第１吸気ポートから直接ピストン頂面上の
燃焼室に向けて入れるので、スワールガス流動の中央で
あるピストン頂面上の燃焼室内にパージガスは集中し、
前記燃焼室内で噴射燃料と混合し安定燃焼が可能とな
る。
載の直接筒内噴射式火花点火機関において、機関の運転
状態が点火栓近傍に混合気を集める成層燃焼を行う領域
にあるとき、可変動弁機構は第３吸気ポートの吸気弁の
作動を停止し、遮断弁開閉機構は中央第１吸気ポートの
遮断弁を閉鎖し、噴射時期制御手段は燃料噴射時期を圧
縮行程後期に設定する、ことを特徴とする。請求項２記
載の直接筒内噴射式火花点火機関によれば、機関の運転
条件が、低中速・低負荷域の成層燃焼領域では、筒内の
ガス流動を強めると共に、強いスワール流を形成し、燃
料を少なくとも圧縮行程後期に噴射することで、燃料の
点火プラグ周りの成層化を図り、超希薄空燃比で運転し
燃費の向上を図ることができると共に、燃料は一度ピス
トン表面の燃焼室を介して、点火プラグ方向へ行くた
め、燃料微粒化、および気化が進み、点火プラグへの液
状燃料付着による失火は無く、安定して運転できるよう
になる。また、エバポ燃料をパージする場合でも、エバ
ポ燃料は中央第１吸気ポートから直接ピストン頂面上の
燃焼室に向けて入れるので、スワールガス流動の中央で
あるピストン頂面上の燃焼室内にパージガスは集中し、
前記燃焼室内で噴射燃料と混合し安定燃焼が可能とな
る。
【０００６】請求項３記載の発明では、請求項１または
２記載の直接筒内噴射式火花点火機関において、機関の
運転状態が点火栓近傍に混合気を集める弱成層燃料を行
う領域にあるとき、可変動弁機構は第３吸気ポートの吸
気弁を作動させ、遮断弁開閉機構は中央第１吸気ポート
の遮断弁を閉鎖し、噴射時期制御手段は燃料噴射時期を
圧縮行程前期に設定する、ことを特徴とする。請求項３
記載の直接筒内噴射式火花点火機関によれば、機関の運
転条件が、低中速・中負荷域の成層燃焼領域では、筒内
のガス流動を若干弱めるとともに、燃焼室に入ってくる
吸入空気が２つの順タンブル流ガス流動を生成し、燃料
を少なくとも圧縮行程前期に噴射することで、前記２つ
のタンブル流ガス流動の中間に燃料混合気の帯を生成す
る弱い成層化をし、希薄空燃比で運転し、燃費の向上を
図ることができる。また、エバポ燃料をパージする場合
も、２つの順タンブル流ガス流動の中央にパージガスは
集中し、そのガス流動中間の燃料混合気の帯と混合し安
定燃焼が可能となる。
２記載の直接筒内噴射式火花点火機関において、機関の
運転状態が点火栓近傍に混合気を集める弱成層燃料を行
う領域にあるとき、可変動弁機構は第３吸気ポートの吸
気弁を作動させ、遮断弁開閉機構は中央第１吸気ポート
の遮断弁を閉鎖し、噴射時期制御手段は燃料噴射時期を
圧縮行程前期に設定する、ことを特徴とする。請求項３
記載の直接筒内噴射式火花点火機関によれば、機関の運
転条件が、低中速・中負荷域の成層燃焼領域では、筒内
のガス流動を若干弱めるとともに、燃焼室に入ってくる
吸入空気が２つの順タンブル流ガス流動を生成し、燃料
を少なくとも圧縮行程前期に噴射することで、前記２つ
のタンブル流ガス流動の中間に燃料混合気の帯を生成す
る弱い成層化をし、希薄空燃比で運転し、燃費の向上を
図ることができる。また、エバポ燃料をパージする場合
も、２つの順タンブル流ガス流動の中央にパージガスは
集中し、そのガス流動中間の燃料混合気の帯と混合し安
定燃焼が可能となる。
【０００７】請求項４記載の発明では、請求項１ないし
３のいずれかの項に記載の直接筒内噴射式火花点火機関
において、機関の運転状態が燃焼室内に均質な希薄混合
気を形成する均質希薄燃焼を行う領域にあるとき、可変
動弁機構は第３吸気ポートの吸気弁を停止させ、遮断弁
開閉機構は中央第１吸気ポートの遮断弁を開き、噴射時
期制御手段は燃料噴射時期を吸気行程に設定する、こと
を特徴とする。請求項４記載の直接筒内噴射式火花点火
機関によれば、機関の運転条件が、低中速・中負荷域の
均質希薄燃焼領域では、強いスワール流を、中央第１吸
気ポートから流入する燃焼室に入ってくる吸入空気流れ
により弱め、燃料を少なくとも吸気行程に噴射すること
で、燃料混合気の均質化を図り、希薄空燃比で運転し、
燃費の向上を図ることができる。また、エバポ燃料をパ
ージする場合は燃料噴射が吸気行程時のためパージガス
と噴射燃料は十分混合し、従来の吸気ポート燃料噴射機
関と同様に安定燃焼が可能となる。
３のいずれかの項に記載の直接筒内噴射式火花点火機関
において、機関の運転状態が燃焼室内に均質な希薄混合
気を形成する均質希薄燃焼を行う領域にあるとき、可変
動弁機構は第３吸気ポートの吸気弁を停止させ、遮断弁
開閉機構は中央第１吸気ポートの遮断弁を開き、噴射時
期制御手段は燃料噴射時期を吸気行程に設定する、こと
を特徴とする。請求項４記載の直接筒内噴射式火花点火
機関によれば、機関の運転条件が、低中速・中負荷域の
均質希薄燃焼領域では、強いスワール流を、中央第１吸
気ポートから流入する燃焼室に入ってくる吸入空気流れ
により弱め、燃料を少なくとも吸気行程に噴射すること
で、燃料混合気の均質化を図り、希薄空燃比で運転し、
燃費の向上を図ることができる。また、エバポ燃料をパ
ージする場合は燃料噴射が吸気行程時のためパージガス
と噴射燃料は十分混合し、従来の吸気ポート燃料噴射機
関と同様に安定燃焼が可能となる。
【０００８】請求項５記載の発明では、請求項１ないし
４記載の直接筒内噴射式火花点火機関において、機関の
運転状態が燃焼室内に均質な混合気を形成する均質燃焼
を行う領域にあるとき、可変動弁機構は第３吸気ポート
の吸気弁を作動させ、遮断弁開閉機構は中央第１ポート
の遮断弁を開き、噴射時期制御手段は燃料噴射時期を吸
気行程に設定する、ことを特徴とする。請求項５記載の
直接筒内噴射式火花点火機関によれば、機関の運転条件
が、高速・高負荷域の均質燃焼領域では、吸気ポート面
積を大きくし充填効率向上を図るとともに、燃料を少な
くとも吸気行程時に噴射することで、混合気の均質化を
図り、出力領域も十分な性能を確保できる。また、エバ
ポ燃料をパージする場合は、燃料噴射が吸気行程時のた
めパージガスと噴射燃料は十分混合し、従来の吸気ポー
ト燃料噴射機関と同様に安定燃焼が可能となる。
４記載の直接筒内噴射式火花点火機関において、機関の
運転状態が燃焼室内に均質な混合気を形成する均質燃焼
を行う領域にあるとき、可変動弁機構は第３吸気ポート
の吸気弁を作動させ、遮断弁開閉機構は中央第１ポート
の遮断弁を開き、噴射時期制御手段は燃料噴射時期を吸
気行程に設定する、ことを特徴とする。請求項５記載の
直接筒内噴射式火花点火機関によれば、機関の運転条件
が、高速・高負荷域の均質燃焼領域では、吸気ポート面
積を大きくし充填効率向上を図るとともに、燃料を少な
くとも吸気行程時に噴射することで、混合気の均質化を
図り、出力領域も十分な性能を確保できる。また、エバ
ポ燃料をパージする場合は、燃料噴射が吸気行程時のた
めパージガスと噴射燃料は十分混合し、従来の吸気ポー
ト燃料噴射機関と同様に安定燃焼が可能となる。
【０００９】請求項６記載の発明では、請求項１ないし
５記載の直接筒内噴射式火花点火機関において、中央第
１吸気ポートはシリンダに対して直立してピストンの凹
部を指向する形状であり、第２吸気ポートおよび第３吸
気ポートは燃焼室内にタンブル流を生起するストレート
形状である、ことを特徴とする。請求項６記載の直接筒
内噴射式火花点火機関によれば、中央第１吸気ポートか
ら流入する流れはピストン頂面上の燃焼室内に向かい、
第２、第３吸気ポートから流入する流れは順タンブルを
形成するため、運転条件に応じた各ポートの開閉制御時
に、運転条件に応じた要求ガス流動（成層時の強いスワ
ール流の形成、弱成層時の２つの順タンブルガス流動の
形成、均質希薄燃焼時の弱いスワール流の形成、高回転
・高負荷時の出力域での低吸気抵抗化）を形成できる。
５記載の直接筒内噴射式火花点火機関において、中央第
１吸気ポートはシリンダに対して直立してピストンの凹
部を指向する形状であり、第２吸気ポートおよび第３吸
気ポートは燃焼室内にタンブル流を生起するストレート
形状である、ことを特徴とする。請求項６記載の直接筒
内噴射式火花点火機関によれば、中央第１吸気ポートか
ら流入する流れはピストン頂面上の燃焼室内に向かい、
第２、第３吸気ポートから流入する流れは順タンブルを
形成するため、運転条件に応じた各ポートの開閉制御時
に、運転条件に応じた要求ガス流動（成層時の強いスワ
ール流の形成、弱成層時の２つの順タンブルガス流動の
形成、均質希薄燃焼時の弱いスワール流の形成、高回転
・高負荷時の出力域での低吸気抵抗化）を形成できる。
【００１０】請求項７記載の発明では、請求項１ないし
６記載の直接筒内噴射式火花点火機関において、中央第
１吸気ポートの上壁に吸気の流れ方向に沿ったガイド溝
を形成し、エバポパージの流出口はガイド溝近傍に開口
することを特徴とする。請求項７記載の直接筒内噴射式
火花点火機関によれば、機関の運転条件が、低中速・低
負荷域の成層燃焼領域、および低中速・中負荷域の弱成
層燃焼領域でのエバポ燃料をパージする場合において、
エバポ燃料は中央第１吸気ポートの上部を流れ、主に第
１吸気弁の排気弁側開口部から直接ピストン頂面上の燃
焼室に向けて大半が入り、スワールガス流動、あるいは
２つの順タンブル流ガス流動の中央に位置するピストン
頂面上の燃焼室内により多く集中するのでこの燃焼室内
で噴射燃料との混合が促進され、安定燃焼が可能とな
る。
６記載の直接筒内噴射式火花点火機関において、中央第
１吸気ポートの上壁に吸気の流れ方向に沿ったガイド溝
を形成し、エバポパージの流出口はガイド溝近傍に開口
することを特徴とする。請求項７記載の直接筒内噴射式
火花点火機関によれば、機関の運転条件が、低中速・低
負荷域の成層燃焼領域、および低中速・中負荷域の弱成
層燃焼領域でのエバポ燃料をパージする場合において、
エバポ燃料は中央第１吸気ポートの上部を流れ、主に第
１吸気弁の排気弁側開口部から直接ピストン頂面上の燃
焼室に向けて大半が入り、スワールガス流動、あるいは
２つの順タンブル流ガス流動の中央に位置するピストン
頂面上の燃焼室内により多く集中するのでこの燃焼室内
で噴射燃料との混合が促進され、安定燃焼が可能とな
る。
【００１１】請求項８記載の発明では、請求項１ないし
６記載の直接筒内噴射式火花点火機関において、中央第
１吸気ポートを開閉する吸気弁のリフト量を、他の第２
吸気ポートもしくは第３吸気ポートを開閉する吸気弁よ
りも小さく設定した、ことを特徴とする。請求項８記載
の直接筒内噴射式火花点火機関によれば、機関の運転条
件が、低中速・中負荷域の均質希薄燃焼領域での第３吸
気弁が作動停止し、第１吸気弁および第２吸気弁のみ作
動、かつ、第１吸気通路内の遮断弁が開口、燃料を少な
くとも吸気行程に噴射する領域と、高速・高負荷域の均
質燃焼領域での第１吸気弁、第２吸気弁および第３吸気
弁が作動、かつ、第１吸気通路内の遮断弁が開口、燃料
を少なくとも吸気行程時に噴射する領域では、第１吸気
弁と燃料噴霧の干渉が少なくなるため吸気弁へのデポジ
ット付着、すす発生を減少できる。
６記載の直接筒内噴射式火花点火機関において、中央第
１吸気ポートを開閉する吸気弁のリフト量を、他の第２
吸気ポートもしくは第３吸気ポートを開閉する吸気弁よ
りも小さく設定した、ことを特徴とする。請求項８記載
の直接筒内噴射式火花点火機関によれば、機関の運転条
件が、低中速・中負荷域の均質希薄燃焼領域での第３吸
気弁が作動停止し、第１吸気弁および第２吸気弁のみ作
動、かつ、第１吸気通路内の遮断弁が開口、燃料を少な
くとも吸気行程に噴射する領域と、高速・高負荷域の均
質燃焼領域での第１吸気弁、第２吸気弁および第３吸気
弁が作動、かつ、第１吸気通路内の遮断弁が開口、燃料
を少なくとも吸気行程時に噴射する領域では、第１吸気
弁と燃料噴霧の干渉が少なくなるため吸気弁へのデポジ
ット付着、すす発生を減少できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に基づいて説明する。図１から図４は、本発明の実施
の形態１の直接筒内噴射式火花点火機関（以下、機関と
称す）の構成を示す図である。まず、構成を説明する
と、本実施の形態の機関は、ピストン１頂面に形成され
た凹部を有する燃焼室キャビティ２と、シリンダ１７の
シリンダヘッドに燃焼室キャビティ２を臨んで挿入され
る点火プラグ４と、吸気ポート５下部に、燃焼室３に対
し斜め下向きに燃料を筒内に直接噴射する高圧燃料噴射
弁６とを有する。そして、本実施の形態は、１つの気筒
に対して３つの吸気弁７と吸気ポート５が形成されてい
るが、３つの吸気弁７の中央に位置する第１吸気弁７ａ
につながる第１吸気ポート５ａはその吸気ポートを介し
て流入する吸気流れが、図３に示すように、ピストン１
頂面上の燃焼室キャビティ２内に向かうような吸気ポー
ト形状としている。そして、第１吸気ポート５ａ上流の
第１吸気通路１０ａに遮断弁１２を設け、この遮断弁１
２の下流にエバポパージ用流出口１４を設ける。また、
第１吸気弁７ａの両側の２つの第２吸気弁７ｂおよび第
３吸気弁７ｃにつながる第２吸気ポート５ｂおよび第３
吸気ポート５ｃは、その吸気ポートを介して流入する吸
気流れが、図５に示すように、燃焼室３内で順タンブル
ガス流動１９を形成するような吸気ポート形状としてい
る。そして、前記第１吸気弁７ａ、第２吸気弁７ｂおよ
び第３吸気弁７ｃを機関の運転条件により各々開閉する
ような可変動弁機構１６と遮断弁開閉機構１３とを設け
る。なお、８は排気弁、１０ｂは第２吸気ポート５ｂに
つながる第２吸気通路、１０ｃは第３吸気ポート５ｃに
つながる第３吸気通路であり、１１はコレクタ、１５は
エバポパージ制御機構である。
面に基づいて説明する。図１から図４は、本発明の実施
の形態１の直接筒内噴射式火花点火機関（以下、機関と
称す）の構成を示す図である。まず、構成を説明する
と、本実施の形態の機関は、ピストン１頂面に形成され
た凹部を有する燃焼室キャビティ２と、シリンダ１７の
シリンダヘッドに燃焼室キャビティ２を臨んで挿入され
る点火プラグ４と、吸気ポート５下部に、燃焼室３に対
し斜め下向きに燃料を筒内に直接噴射する高圧燃料噴射
弁６とを有する。そして、本実施の形態は、１つの気筒
に対して３つの吸気弁７と吸気ポート５が形成されてい
るが、３つの吸気弁７の中央に位置する第１吸気弁７ａ
につながる第１吸気ポート５ａはその吸気ポートを介し
て流入する吸気流れが、図３に示すように、ピストン１
頂面上の燃焼室キャビティ２内に向かうような吸気ポー
ト形状としている。そして、第１吸気ポート５ａ上流の
第１吸気通路１０ａに遮断弁１２を設け、この遮断弁１
２の下流にエバポパージ用流出口１４を設ける。また、
第１吸気弁７ａの両側の２つの第２吸気弁７ｂおよび第
３吸気弁７ｃにつながる第２吸気ポート５ｂおよび第３
吸気ポート５ｃは、その吸気ポートを介して流入する吸
気流れが、図５に示すように、燃焼室３内で順タンブル
ガス流動１９を形成するような吸気ポート形状としてい
る。そして、前記第１吸気弁７ａ、第２吸気弁７ｂおよ
び第３吸気弁７ｃを機関の運転条件により各々開閉する
ような可変動弁機構１６と遮断弁開閉機構１３とを設け
る。なお、８は排気弁、１０ｂは第２吸気ポート５ｂに
つながる第２吸気通路、１０ｃは第３吸気ポート５ｃに
つながる第３吸気通路であり、１１はコレクタ、１５は
エバポパージ制御機構である。
【００１３】機関の運転状態そして負荷はアクセル開度
センサ２２により検出され、回転数はクランク角センサ
２１により検出され、これらはコントロールユニット１
８へ入力される。このコントロールユニット１８は、こ
うした機関の運転状態に応じて後述するように遮断弁開
閉機構１３と可変動弁機構１６とを制御する一方、燃料
噴射時期制御手段としても機能し、運転状態に応じた噴
射時期に対応して、高圧燃料噴射弁６を駆動する。
センサ２２により検出され、回転数はクランク角センサ
２１により検出され、これらはコントロールユニット１
８へ入力される。このコントロールユニット１８は、こ
うした機関の運転状態に応じて後述するように遮断弁開
閉機構１３と可変動弁機構１６とを制御する一方、燃料
噴射時期制御手段としても機能し、運転状態に応じた噴
射時期に対応して、高圧燃料噴射弁６を駆動する。
【００１４】吸気ポート形状としては、第１吸気ポート
５ａは、ピストン１頂面上の燃焼室キャビティ２内に向
かうため、第１吸気弁７ａ近くでシリンダ１７に対し直
立する形状とし、第２，第３吸気ポート５ｂ，５ｃは、
順タンブルガス流動１９を形成するため、第２，第３吸
気弁７ｂ，７ｃ近くではストレート形状とする。なお、
本実施の形態に用いる可変動弁機構１６の一例を図６に
示す。
５ａは、ピストン１頂面上の燃焼室キャビティ２内に向
かうため、第１吸気弁７ａ近くでシリンダ１７に対し直
立する形状とし、第２，第３吸気ポート５ｂ，５ｃは、
順タンブルガス流動１９を形成するため、第２，第３吸
気弁７ｂ，７ｃ近くではストレート形状とする。なお、
本実施の形態に用いる可変動弁機構１６の一例を図６に
示す。
【００１５】次に本実施の形態の作用を説明する。機関
の運転条件が、低中速・低負荷域の成層燃焼領域では、
図７に示すように可変動弁機構１６により第３吸気弁７
ｃは停止し、第１吸気弁７ａおよび第２吸気弁７ｂのみ
リフトさせ、かつ、遮断弁開閉機構１３により第１吸気
通路１０ａ内の遮断弁１２を閉鎖することで、筒内のガ
ス流動を強めるとともに、第２吸気ポート５ｂから第２
吸気弁７ｂを介して燃焼室３に入ってくる吸入空気は、
第２吸気弁７ｂ方向から排気弁８方向へ向かい、さらに
第３吸気弁７ｃ側へと回転するような強いスワール流９
を形成し、燃料を少なくとも圧縮行程後期に噴射するこ
とで、前記スワール流９により燃料の点火プラグ４周り
を成層化し、超希薄空燃比で運転し燃費の向上を図ると
ともに、かつ、燃料は点火プラグ４方向へ直接向かわ
ず、一度ピストン１表面の燃焼室キャビティ２を介して
点火プラグ４方向へ行くため、燃料微粒化、および気化
が進み、点火プラグ４への液状燃料付着による失火は無
く、安定して運転できるようになる。
の運転条件が、低中速・低負荷域の成層燃焼領域では、
図７に示すように可変動弁機構１６により第３吸気弁７
ｃは停止し、第１吸気弁７ａおよび第２吸気弁７ｂのみ
リフトさせ、かつ、遮断弁開閉機構１３により第１吸気
通路１０ａ内の遮断弁１２を閉鎖することで、筒内のガ
ス流動を強めるとともに、第２吸気ポート５ｂから第２
吸気弁７ｂを介して燃焼室３に入ってくる吸入空気は、
第２吸気弁７ｂ方向から排気弁８方向へ向かい、さらに
第３吸気弁７ｃ側へと回転するような強いスワール流９
を形成し、燃料を少なくとも圧縮行程後期に噴射するこ
とで、前記スワール流９により燃料の点火プラグ４周り
を成層化し、超希薄空燃比で運転し燃費の向上を図ると
ともに、かつ、燃料は点火プラグ４方向へ直接向かわ
ず、一度ピストン１表面の燃焼室キャビティ２を介して
点火プラグ４方向へ行くため、燃料微粒化、および気化
が進み、点火プラグ４への液状燃料付着による失火は無
く、安定して運転できるようになる。
【００１６】機関の運転条件が、低中速・中負荷域の弱
成層燃焼領域では、図５に示すように可変動弁機構１６
により第１吸気弁７ａ、第２吸気弁７ｂおよび第３吸気
弁７ｃをリフトさせ、かつ、遮断弁開閉機構１３により
第１吸気通路１０ａ内の遮断弁１２を閉鎖することで、
筒内のガス流動を若干弱めるとともに、第２吸気ポート
５ｂから第２吸気弁７ｂを介して燃焼室３に入ってくる
吸入空気と第３吸気ポート５ｃから第３吸気弁７ｃを介
して燃焼室３に入ってくる吸入空気とが２つの順タンブ
ルガス流動１９を生成し、燃料を少なくとも圧縮行程前
期に噴射することで、前記２つの順タンブルガス流動１
９の中間に燃料混合気の帯を生成する弱い成層化をし、
希薄空燃比で運転し燃費の向上を図る。
成層燃焼領域では、図５に示すように可変動弁機構１６
により第１吸気弁７ａ、第２吸気弁７ｂおよび第３吸気
弁７ｃをリフトさせ、かつ、遮断弁開閉機構１３により
第１吸気通路１０ａ内の遮断弁１２を閉鎖することで、
筒内のガス流動を若干弱めるとともに、第２吸気ポート
５ｂから第２吸気弁７ｂを介して燃焼室３に入ってくる
吸入空気と第３吸気ポート５ｃから第３吸気弁７ｃを介
して燃焼室３に入ってくる吸入空気とが２つの順タンブ
ルガス流動１９を生成し、燃料を少なくとも圧縮行程前
期に噴射することで、前記２つの順タンブルガス流動１
９の中間に燃料混合気の帯を生成する弱い成層化をし、
希薄空燃比で運転し燃費の向上を図る。
【００１７】機関の運転条件が、低中速・中負荷域の均
質希薄燃焼領域では、図８に示すように、可変動弁機構
１６により第３吸気弁７ｃは停止し、第１吸気弁７ａお
よび第２吸気弁７ｂのみをリフトさせ、かつ、遮断弁開
閉機構１３により第１吸気通路１０ａ内の遮断弁１２を
開口することで、第２吸気ポート５ｂから第２吸気弁７
ｂを介して燃焼室３に入ってくる吸入空気により生成さ
れる第２吸気弁７ｂ方向から排気弁８方向へ向かい、さ
らに第３吸気弁７ｃ側へと回転するような強いスワール
流９を、第１吸気ポート５ａから第１吸気弁７ａを介し
て燃焼室３に入ってくる吸入空気流れにより弱め、燃料
を少なくとも吸気行程に噴射することで、燃料混合気の
均質化を図り、希薄空燃比で運転し燃費の向上を図る。
質希薄燃焼領域では、図８に示すように、可変動弁機構
１６により第３吸気弁７ｃは停止し、第１吸気弁７ａお
よび第２吸気弁７ｂのみをリフトさせ、かつ、遮断弁開
閉機構１３により第１吸気通路１０ａ内の遮断弁１２を
開口することで、第２吸気ポート５ｂから第２吸気弁７
ｂを介して燃焼室３に入ってくる吸入空気により生成さ
れる第２吸気弁７ｂ方向から排気弁８方向へ向かい、さ
らに第３吸気弁７ｃ側へと回転するような強いスワール
流９を、第１吸気ポート５ａから第１吸気弁７ａを介し
て燃焼室３に入ってくる吸入空気流れにより弱め、燃料
を少なくとも吸気行程に噴射することで、燃料混合気の
均質化を図り、希薄空燃比で運転し燃費の向上を図る。
【００１８】さらに、機関の運転条件が、高速・高負荷
域の均質燃焼領域では、図９に示すように可変動弁機構
１６により第１吸気弁７ａ、第２吸気弁７ｂをリフトさ
せ、かつ、遮断弁開閉機構１３により第１吸気通路１０
ａ内の遮断弁１２を開口することで、吸気ポート面積を
大きくし充填効率向上を図るとともに、燃料を少なくと
も吸気行程時に噴射することで、筒内全体として均質な
混合気を作り、出力領域も十分な性能を確保できる。
域の均質燃焼領域では、図９に示すように可変動弁機構
１６により第１吸気弁７ａ、第２吸気弁７ｂをリフトさ
せ、かつ、遮断弁開閉機構１３により第１吸気通路１０
ａ内の遮断弁１２を開口することで、吸気ポート面積を
大きくし充填効率向上を図るとともに、燃料を少なくと
も吸気行程時に噴射することで、筒内全体として均質な
混合気を作り、出力領域も十分な性能を確保できる。
【００１９】ところで、エバポ燃料をパージする場合に
おいて、図１０に示すように本実施の形態では、エバポ
燃料を第１吸気ポート５ａから第１吸気弁７ａを介して
直接ピストン１頂面上の燃焼室キャビティ２に向けて入
れるため、機関の運転条件が、低速・低負荷域の成層燃
焼時にエバポ燃料をパージする場合でも、スワール流９
の中央であるピストン１頂面上の燃焼室キャビティ２内
にパージガスは集中し、この燃焼室キャビティ２内で噴
射燃料と混合し安定燃焼が可能となり、排気性能も悪化
しなくなるので成立する。
おいて、図１０に示すように本実施の形態では、エバポ
燃料を第１吸気ポート５ａから第１吸気弁７ａを介して
直接ピストン１頂面上の燃焼室キャビティ２に向けて入
れるため、機関の運転条件が、低速・低負荷域の成層燃
焼時にエバポ燃料をパージする場合でも、スワール流９
の中央であるピストン１頂面上の燃焼室キャビティ２内
にパージガスは集中し、この燃焼室キャビティ２内で噴
射燃料と混合し安定燃焼が可能となり、排気性能も悪化
しなくなるので成立する。
【００２０】また、機関の運転条件が、低中速・中負荷
域の弱成層燃焼時にエバポ燃料をパージする場合も、図
１１に示すように、２つの順タンブルガス流動１９の中
央にパージガスは集中し、そのガス流動中間の燃料混合
気の帯と混合し安定燃焼が可能となる。
域の弱成層燃焼時にエバポ燃料をパージする場合も、図
１１に示すように、２つの順タンブルガス流動１９の中
央にパージガスは集中し、そのガス流動中間の燃料混合
気の帯と混合し安定燃焼が可能となる。
【００２１】そして、機関の運転条件が、低中速・中負
荷域の均質希薄燃焼時、および高速・高負荷域の均質燃
焼時にエバポ燃料をパージする場合は、図１２および図
１３に示すように、燃料噴射が吸気行程時のためパージ
ガスと噴射燃料は十分混合し、従来の吸気ポート燃料噴
射機関と同様安定燃焼が可能となる。
荷域の均質希薄燃焼時、および高速・高負荷域の均質燃
焼時にエバポ燃料をパージする場合は、図１２および図
１３に示すように、燃料噴射が吸気行程時のためパージ
ガスと噴射燃料は十分混合し、従来の吸気ポート燃料噴
射機関と同様安定燃焼が可能となる。
【００２２】さらに、機関の運転条件が、低速・低負荷
域の成層燃焼時、および低中速・中負荷域の弱成層燃焼
時は、スロットル弁開度が大きいため吸気ポート負圧は
低下し、吸気ポートへのエバポ燃料のパージ流量は低下
するが、本実施の形態によればエバポ燃料を第１吸気ポ
ート５ａの遮断弁１２閉鎖時にこの遮断弁１２下流に入
れるため、遮断弁１２下流の吸気ポート負圧は発達する
のでパージ流量は低下しないという作用も得られる。こ
れまで説明した各燃焼を行わせる運転領域の一例を図１
４に示す。
域の成層燃焼時、および低中速・中負荷域の弱成層燃焼
時は、スロットル弁開度が大きいため吸気ポート負圧は
低下し、吸気ポートへのエバポ燃料のパージ流量は低下
するが、本実施の形態によればエバポ燃料を第１吸気ポ
ート５ａの遮断弁１２閉鎖時にこの遮断弁１２下流に入
れるため、遮断弁１２下流の吸気ポート負圧は発達する
のでパージ流量は低下しないという作用も得られる。こ
れまで説明した各燃焼を行わせる運転領域の一例を図１
４に示す。
【００２３】図１５から図１７には、実施の形態２を示
す。本実施の形態２は、前述の実施の形態１に対して、
ピストン１頂面上の燃焼室キャビティ２に向かう第１吸
気ポート５ａの断面形状として、吸気ポート５ａ上部に
吸入空気流れを誘導するガイド２０を設けている。図１
８に他のガイド形状の例を示す。
す。本実施の形態２は、前述の実施の形態１に対して、
ピストン１頂面上の燃焼室キャビティ２に向かう第１吸
気ポート５ａの断面形状として、吸気ポート５ａ上部に
吸入空気流れを誘導するガイド２０を設けている。図１
８に他のガイド形状の例を示す。
【００２４】本実施の形態２は、これにより、実施の形
態１の作用効果に加え、図１９に示すように機関の運転
条件が、低中速・低負荷域の成層燃焼領域、および低中
速・中負荷域の弱成層燃焼領域でのエバポ燃料をパージ
する場合において、エバポ燃料は第１吸気ポート５ａの
上部を流れ、主に第１吸気弁７ａの排気弁８側開口部か
ら直接ピストン１頂面上の燃焼室キャビティ２に向けて
入るため、スワール流９、あるいは２つの順タンブルガ
ス流動１９の中央にあるピストン１頂面上の燃焼室キャ
ビティ２内にパージガスはより多く集中し、前記燃焼室
キャビティ２内で噴射燃料と混合し安定燃焼が可能とな
る。
態１の作用効果に加え、図１９に示すように機関の運転
条件が、低中速・低負荷域の成層燃焼領域、および低中
速・中負荷域の弱成層燃焼領域でのエバポ燃料をパージ
する場合において、エバポ燃料は第１吸気ポート５ａの
上部を流れ、主に第１吸気弁７ａの排気弁８側開口部か
ら直接ピストン１頂面上の燃焼室キャビティ２に向けて
入るため、スワール流９、あるいは２つの順タンブルガ
ス流動１９の中央にあるピストン１頂面上の燃焼室キャ
ビティ２内にパージガスはより多く集中し、前記燃焼室
キャビティ２内で噴射燃料と混合し安定燃焼が可能とな
る。
【００２５】図２０には、実施の形態３を示す。本実施
の形態３は、前述の実施の形態１において、３つの吸気
弁のリフト量に関して、第１吸気弁７ａのリフト量を第
２吸気弁７ｂ、および第３吸気弁７ｃのリフト量よりも
短くしたものである。
の形態３は、前述の実施の形態１において、３つの吸気
弁のリフト量に関して、第１吸気弁７ａのリフト量を第
２吸気弁７ｂ、および第３吸気弁７ｃのリフト量よりも
短くしたものである。
【００２６】本実施の形態３は、これにより機関の運転
条件が、低中速・中負荷域の均質希薄燃焼領域での可変
動弁機構１６により第３吸気弁７ｃは停止し、第１吸気
弁７ａおよび第２吸気弁７ｂのみリフトさせ、かつ、遮
断弁開閉機構１３により第１吸気通路１０ａ内の遮断弁
１２を開口し、燃料を少なくとも吸気行程に噴射する領
域と、高速・高負荷域の均質燃焼領域での可変動弁機構
１６により第１吸気弁７ａ、第２吸気弁７ｂおよび第３
吸気弁７ｃをリフトさせ、かつ、遮断弁開閉機構１３に
より第１吸気通路１０ａ内の遮断弁１２を開口し、燃料
を少なくとも吸気行程時に噴射する領域では、第１吸気
弁７ａと燃料噴霧との干渉が少なくなるため吸気弁７へ
のデポジット付着、すす発生が減少できる。
条件が、低中速・中負荷域の均質希薄燃焼領域での可変
動弁機構１６により第３吸気弁７ｃは停止し、第１吸気
弁７ａおよび第２吸気弁７ｂのみリフトさせ、かつ、遮
断弁開閉機構１３により第１吸気通路１０ａ内の遮断弁
１２を開口し、燃料を少なくとも吸気行程に噴射する領
域と、高速・高負荷域の均質燃焼領域での可変動弁機構
１６により第１吸気弁７ａ、第２吸気弁７ｂおよび第３
吸気弁７ｃをリフトさせ、かつ、遮断弁開閉機構１３に
より第１吸気通路１０ａ内の遮断弁１２を開口し、燃料
を少なくとも吸気行程時に噴射する領域では、第１吸気
弁７ａと燃料噴霧との干渉が少なくなるため吸気弁７へ
のデポジット付着、すす発生が減少できる。
【００２７】
【発明の効果】以上説明してきたように、請求項１記載
の直接筒内噴射式火花点火機関にあっては、運転条件に
応じた各ポートの開閉制御により、成層時の強いスワー
ル流の形成と弱成層時の２つの順タンブルガス流動の形
成、均質希薄燃焼時の弱いスワール流の形成、高回転・
高負荷時の出力域での低吸気抵抗化の両立を図り、特定
時期の燃料噴射により超希薄空燃比運転による燃費の向
上とスロットル全開運転時の空気の充填効率増大化によ
る出力性能向上の両立を図ることができるという効果が
ある。また、成層時にエバポ燃料をパージする場合に、
中央ポートから導入でき、かつ燃焼室内のガス流動を制
御することが可能なため、パージガスをピストン頂面上
の燃焼室内に集中でき、この燃焼室内で噴射燃料との混
合を促進でき、燃焼が改善され、排気性能の悪化を防ぐ
ことができるという効果がある。
の直接筒内噴射式火花点火機関にあっては、運転条件に
応じた各ポートの開閉制御により、成層時の強いスワー
ル流の形成と弱成層時の２つの順タンブルガス流動の形
成、均質希薄燃焼時の弱いスワール流の形成、高回転・
高負荷時の出力域での低吸気抵抗化の両立を図り、特定
時期の燃料噴射により超希薄空燃比運転による燃費の向
上とスロットル全開運転時の空気の充填効率増大化によ
る出力性能向上の両立を図ることができるという効果が
ある。また、成層時にエバポ燃料をパージする場合に、
中央ポートから導入でき、かつ燃焼室内のガス流動を制
御することが可能なため、パージガスをピストン頂面上
の燃焼室内に集中でき、この燃焼室内で噴射燃料との混
合を促進でき、燃焼が改善され、排気性能の悪化を防ぐ
ことができるという効果がある。
【００２８】請求項２記載の直接筒内噴射式火花点火機
関にあっては、機関の運転条件が、低中速・低負荷域の
成層燃焼領域では、筒内のガス流動を強めるとともに、
強いスワール流を形成し、燃料を少なくとも圧縮行程後
期に噴射することで、燃料の点火プラグ周りの成層化を
図り、超希薄空燃比で運転し燃費の向上を図るととも
に、かつ、燃料は一度ピストン表面の燃焼室を介して、
点火プラグ方向へ行くため、燃料微粒化、および気化が
進み、点火プラグへの液状燃料付着による失火は無く、
安定して運転できるようになるという効果がある。ま
た、エバポ燃料をパージする場合でも、エバポ燃料は中
央第１吸気ポートから直接ピストン頂面上の燃焼室内に
向けて入れるので、スワールガス流動の中央であるピス
トン頂面上の燃焼室内にパージガスは集中し、前記燃焼
室内で噴射燃料と混合し安定燃焼が可能となるという効
果がある。
関にあっては、機関の運転条件が、低中速・低負荷域の
成層燃焼領域では、筒内のガス流動を強めるとともに、
強いスワール流を形成し、燃料を少なくとも圧縮行程後
期に噴射することで、燃料の点火プラグ周りの成層化を
図り、超希薄空燃比で運転し燃費の向上を図るととも
に、かつ、燃料は一度ピストン表面の燃焼室を介して、
点火プラグ方向へ行くため、燃料微粒化、および気化が
進み、点火プラグへの液状燃料付着による失火は無く、
安定して運転できるようになるという効果がある。ま
た、エバポ燃料をパージする場合でも、エバポ燃料は中
央第１吸気ポートから直接ピストン頂面上の燃焼室内に
向けて入れるので、スワールガス流動の中央であるピス
トン頂面上の燃焼室内にパージガスは集中し、前記燃焼
室内で噴射燃料と混合し安定燃焼が可能となるという効
果がある。
【００２９】請求項３記載の直接筒内噴射式火花点火機
関にあっては、機関の運転条件が、低中速・中負荷域の
成層燃焼領域では、筒内のガス流動を若干弱めるととも
に、燃焼室に入ってくる吸入空気が２つの順タンブル流
ガス流動を生成し、燃料を少なくとも圧縮行程前期に噴
射することで、前記２つのタンブル流ガス流動の中間に
燃料混合気の帯を生成する弱い成層化をし、希薄空燃比
で運転し、燃費の向上を図ることができるという効果が
ある。また、エバポ燃料をパージする場合も、２つの順
タンブル流ガス流動の中央にパージガスは集中し、その
ガス流動中間の燃料混合気の帯と混合し安定燃焼が可能
となるという効果がある。
関にあっては、機関の運転条件が、低中速・中負荷域の
成層燃焼領域では、筒内のガス流動を若干弱めるととも
に、燃焼室に入ってくる吸入空気が２つの順タンブル流
ガス流動を生成し、燃料を少なくとも圧縮行程前期に噴
射することで、前記２つのタンブル流ガス流動の中間に
燃料混合気の帯を生成する弱い成層化をし、希薄空燃比
で運転し、燃費の向上を図ることができるという効果が
ある。また、エバポ燃料をパージする場合も、２つの順
タンブル流ガス流動の中央にパージガスは集中し、その
ガス流動中間の燃料混合気の帯と混合し安定燃焼が可能
となるという効果がある。
【００３０】請求項４記載の直接筒内噴射式火花点火機
関にあっては、機関の運転条件が、低中速・中負荷域の
均質希薄燃焼領域では、強いスワール流を、中央第１吸
気ポートから流入する燃焼室に入ってくる吸入空気流れ
により弱め、燃料を少なくとも吸気行程に噴射すること
で、燃料混合気の均質化を図り、希薄空燃比で運転し、
燃費の向上を図ることができるという効果がある。ま
た、エバポ燃料をパージする場合は、燃料噴射が吸気行
程時のために、パージガスと噴射燃料は十分混合し、従
来の吸気ポート燃料噴射機関と同様に安定燃焼が可能と
なるという効果がある。
関にあっては、機関の運転条件が、低中速・中負荷域の
均質希薄燃焼領域では、強いスワール流を、中央第１吸
気ポートから流入する燃焼室に入ってくる吸入空気流れ
により弱め、燃料を少なくとも吸気行程に噴射すること
で、燃料混合気の均質化を図り、希薄空燃比で運転し、
燃費の向上を図ることができるという効果がある。ま
た、エバポ燃料をパージする場合は、燃料噴射が吸気行
程時のために、パージガスと噴射燃料は十分混合し、従
来の吸気ポート燃料噴射機関と同様に安定燃焼が可能と
なるという効果がある。
【００３１】請求項５記載の直接筒内噴射式火花点火機
関にあっては、機関の運転条件が、高速・高負荷域の均
質燃焼領域では、吸気ポート面積を大きくし充填効率向
上を図るとともに、燃料を少なくとも吸気行程時に噴射
することで、混合気の均質化を図り、出力領域も十分な
性能を確保できるという効果がある。またエバポ燃料を
パージする場合は燃料噴射が吸気行程時のためパージガ
スと噴射燃料は十分混合し、従来の吸気ポート燃料噴射
機関と同様に安定燃焼が可能となるという効果がある。
関にあっては、機関の運転条件が、高速・高負荷域の均
質燃焼領域では、吸気ポート面積を大きくし充填効率向
上を図るとともに、燃料を少なくとも吸気行程時に噴射
することで、混合気の均質化を図り、出力領域も十分な
性能を確保できるという効果がある。またエバポ燃料を
パージする場合は燃料噴射が吸気行程時のためパージガ
スと噴射燃料は十分混合し、従来の吸気ポート燃料噴射
機関と同様に安定燃焼が可能となるという効果がある。
【００３２】請求項６記載の直接筒内噴射式火花点火機
関にあっては、中央第１吸気ポートから流入する流れは
ピストン頂面上の燃焼室内に向かい、第２、第３吸気ポ
ートから流入する流れは順タンブルを形成するため、運
転条件に応じた各ポートの開閉制御時に、運転条件に応
じた要求ガス流動（成層時の強いスワール流の形成、弱
成層時の２つの順タンブルガス流動の形成、均質希薄燃
焼時の弱いスワール流の形成、高回転・高負荷時の出力
域での低吸気抵抗化）を形成できるという効果がある。
関にあっては、中央第１吸気ポートから流入する流れは
ピストン頂面上の燃焼室内に向かい、第２、第３吸気ポ
ートから流入する流れは順タンブルを形成するため、運
転条件に応じた各ポートの開閉制御時に、運転条件に応
じた要求ガス流動（成層時の強いスワール流の形成、弱
成層時の２つの順タンブルガス流動の形成、均質希薄燃
焼時の弱いスワール流の形成、高回転・高負荷時の出力
域での低吸気抵抗化）を形成できるという効果がある。
【００３３】請求項７記載の直接筒内噴射式火花点火機
関にあっては、機関の運転条件が、低中速・低負荷域の
成層燃焼領域、および低中速・中負荷域の弱成層燃焼領
域でのエバポ燃料をパージする場合において、エバポ燃
料は中央第１吸気ポート上部を流れ、主に第１吸気弁の
排気弁側開口部から直接ピストン頂面の燃焼室に向けて
大半が入り、スワールガス流動、あるいは２つの順タン
ブル流ガス流動の中央に位置するピストン頂面上の燃焼
室内により多く集中するのでこの燃焼室内で噴射燃料と
の混合が促進され、安定燃焼が可能となるという効果が
ある。
関にあっては、機関の運転条件が、低中速・低負荷域の
成層燃焼領域、および低中速・中負荷域の弱成層燃焼領
域でのエバポ燃料をパージする場合において、エバポ燃
料は中央第１吸気ポート上部を流れ、主に第１吸気弁の
排気弁側開口部から直接ピストン頂面の燃焼室に向けて
大半が入り、スワールガス流動、あるいは２つの順タン
ブル流ガス流動の中央に位置するピストン頂面上の燃焼
室内により多く集中するのでこの燃焼室内で噴射燃料と
の混合が促進され、安定燃焼が可能となるという効果が
ある。
【００３４】請求項８記載の直接筒内噴射式火花点火機
関にあっては、機関の運転条件が、低中速・中負荷域の
均質希薄燃焼領域での第３吸気弁が作動停止し、第１吸
気弁および第２吸気弁のみ作動、かつ、第１吸気通路内
の遮断弁が開口、燃料を少なくとも吸気行程に噴射する
領域と、高速・高負荷域の均質燃焼領域での第１吸気
弁、第２吸気弁および第３吸気弁が作動、かつ、第１吸
気通路内の遮断弁が開口、燃料を少なくとも吸気行程時
に噴射する領域では、第１吸気弁と燃料噴霧の干渉が少
なくなるため吸気弁へのデポジット付着、すす発生が減
少できるという効果がある。
関にあっては、機関の運転条件が、低中速・中負荷域の
均質希薄燃焼領域での第３吸気弁が作動停止し、第１吸
気弁および第２吸気弁のみ作動、かつ、第１吸気通路内
の遮断弁が開口、燃料を少なくとも吸気行程に噴射する
領域と、高速・高負荷域の均質燃焼領域での第１吸気
弁、第２吸気弁および第３吸気弁が作動、かつ、第１吸
気通路内の遮断弁が開口、燃料を少なくとも吸気行程時
に噴射する領域では、第１吸気弁と燃料噴霧の干渉が少
なくなるため吸気弁へのデポジット付着、すす発生が減
少できるという効果がある。
【図１】本発明実施の形態１の直接筒内噴射式火花点火
機関の構成を示す図である。
機関の構成を示す図である。
【図２】実施の形態１の直接筒内噴射式火花点火機関の
構成を示す図である。
構成を示す図である。
【図３】図２のＳ３−Ｓ３断面図である。
【図４】図２のＳ４−Ｓ４断面図である。
【図５】実施の形態１の作用を説明する図である。
【図６】実施の形態１の可変動弁機構１６の一例を示す
図である。
図である。
【図７】実施の形態１の作用を説明する図である。
【図８】実施の形態１の作用を説明する図である。
【図９】実施の形態１の作用を説明する図である。
【図１０】実施の形態１の作用を説明する図である。
【図１１】実施の形態１の作用を説明する図である。
【図１２】実施の形態１の作用を説明する図である。
【図１３】実施の形態１の作用を説明する図である。
【図１４】各燃焼を行わせる運転領域の一例を示す図で
ある。
ある。
【図１５】実施の形態２の構成を示す図である。
【図１６】図１５のＳ１６−Ｓ１６断面図である。
【図１７】図１６のＳ１７−Ｓ１７断面図である。
【図１８】他のガイド形状の例を示す図である。
【図１９】実施の形態２の作用を説明する図である。
【図２０】実施の形態３を説明する図である。
【図２１】従来の直接筒内噴射式火花点火機関を示す縦
断面図である。
断面図である。
【図２２】従来の直接筒内噴射式火花点火機関を示す横
断面図である。
断面図である。
【図２３】従来の直接筒内噴射式火花点火機関のシステ
ム構成を示す図である。
ム構成を示す図である。
１ ピストン ２ 燃焼室キャビティ ３ 燃焼室 ４ 点火プラグ ５ 吸気ポート ５ａ 第１吸気ポート ５ｂ 第２吸気ポート ５ｃ 第３吸気ポート ６ 高圧燃料噴射弁 ７ 吸気弁 ７ａ 第１吸気弁 ７ｂ 第２吸気弁 ７ｃ 第３吸気弁 ８ 排気弁 ９ スワール流 １０ａ 第１吸気通路 １０ｂ 第２吸気通路 １０ｃ 第３吸気通路 １１ コレクタ １２ 遮断弁 １３ 遮断弁開閉機構 １４ エバポパージ用流出口 １５ エバポパージ制御機構 １６ 可変動弁機構 １７ シリンダ １８ コントロールユニット １９ 順タンブルガス流動 ２０ ガイド ２１ クランク角センサ ２２ アクセル開度センサ
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｂ 23/08 Ｆ０２Ｂ 23/08 Ｑ 23/10 23/10 Ｚ 31/00 31/00 Ｚ 31/02 31/02 Ｌ Ｆ０２Ｄ 13/02 Ｆ０２Ｄ 13/02 Ｅ Ｈ Ｇ Ｆ０２Ｍ 25/08 Ｆ０２Ｍ 25/08 Ｐ
Claims (8)
- 【請求項１】 ピストンの頂面に形成された凹部を有す
る燃焼室と、燃焼室に臨んで設けられる点火栓と、燃焼
室に対して吸気ポート側より斜め下方へ燃料を直接筒内
に噴射する噴射弁とを備える直接筒内噴射式火花点火機
関において、 １つの気筒に対して３つの吸気ポートを形成するととも
に、３つの吸気ポートの中央に位置する中央第１吸気ポ
ートを吸気の流れがピストンの凹部に直接向かう形状に
形成し、中央第１吸気ポートの上流側に遮断弁を設け、
遮断弁下流側の中央第１吸気ポートにエバポパージの流
出口を設け、中央第１吸気ポートの両側に位置する第２
吸気ポートおよび第３吸気ポートを吸気の流れが燃焼室
内でタンブル流を生起する形状に形成し、第３吸気ポー
トを開閉する吸気弁の作動を運転状態に応じて停止する
可変動弁機構と、機関の運転状態に応じて遮断弁の開閉
を制御する遮断弁開閉機構と、機関の運転状態に応じて
燃料の噴射時期を制御する噴射時期制御手段と、を備え
ることを特徴とする直接筒内噴射式火花点火機関。 - 【請求項２】 機関の運転状態が点火栓近傍に混合気を
集める成層燃焼を行う領域にあるとき、可変動弁機構は
第３吸気ポートの吸気弁の作動を停止し、遮断弁開閉機
構は中央第１吸気ポートの遮断弁を閉鎖し、噴射時期制
御手段は燃料噴射時期を圧縮行程後期に設定する、こと
を特徴とする請求項１記載の直接筒内噴射式火花点火機
関。 - 【請求項３】 機関の運転状態が点火栓近傍に混合気を
集める弱成層燃焼を行う領域にあるとき、可変動弁機構
は第３吸気ポートの吸気弁を作動させ、遮断弁開閉機構
は中央第１吸気ポートの遮断弁を閉鎖し、噴射時期制御
手段は燃料噴射時期を圧縮行程前期に設定する、ことを
特徴とする請求項１または２記載の直接筒内噴射式火花
点火機関。 - 【請求項４】 機関の運転状態が燃焼室内に均質な希薄
混合気を形成する均質希薄燃焼を行う領域にあるとき、
可変動弁機構は第３吸気ポートの吸気弁を停止させ、遮
断弁開閉機構は中央第１吸気ポートの遮断弁を開き、噴
射時期制御手段は燃料噴射時期を吸気行程に設定する、
ことを特徴とする請求項１ないし３記載の直接筒内噴射
式火花点火機関。 - 【請求項５】 機関の運転状態が燃焼室内に均質な混合
気を形成する均質燃焼を行う領域にあるとき、可変動弁
機構は第３吸気ポートの吸気弁を作動させ、遮断弁開閉
機構は中央第１ポートの遮断弁を開き、噴射時期制御手
段は燃料噴射時期を吸気行程に設定する、ことを特徴と
する請求項１ないし４記載の直接筒内噴射式火花点火機
関。 - 【請求項６】 中央第１吸気ポートはシリンダに対して
直立してピストンの凹部を指向する形状であり、第２吸
気ポートおよび第３吸気ポートは燃焼室内にタンブル流
を生起するストレート形状である、ことを特徴とする請
求項１ないし５記載の直接筒内噴射式火花点火機関。 - 【請求項７】 中央第１吸気ポートの上壁に吸気の流れ
方向に沿ったガイド溝を形成し、エバポパージの流出口
はガイド溝近傍に開口する、ことを特徴とする請求項１
ないし６記載の直接筒内噴射式火花点火機関。 - 【請求項８】 中央第１吸気ポートを開閉する吸気弁の
リフト量を、他の第２吸気ポートもしくは第３吸気ポー
トを開閉する吸気弁よりも小さく設定した、ことを特徴
とする請求項１ないし６記載の直接筒内噴射式火花点火
機関。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16453198A JP3893750B2 (ja) | 1998-06-12 | 1998-06-12 | 直接筒内噴射式火花点火機関 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16453198A JP3893750B2 (ja) | 1998-06-12 | 1998-06-12 | 直接筒内噴射式火花点火機関 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11351012A true JPH11351012A (ja) | 1999-12-21 |
| JP3893750B2 JP3893750B2 (ja) | 2007-03-14 |
Family
ID=15794943
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16453198A Expired - Lifetime JP3893750B2 (ja) | 1998-06-12 | 1998-06-12 | 直接筒内噴射式火花点火機関 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3893750B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2803626A1 (fr) * | 2000-01-10 | 2001-07-13 | Magneti Marelli France | Moteur a combustion interne a injection directe a soupapes commandees |
| EP1245819A2 (en) * | 2001-03-30 | 2002-10-02 | Mazda Motor Corporation | Direct-injection spark-ignition engine |
| JP2009150273A (ja) * | 2007-12-19 | 2009-07-09 | Toyota Motor Corp | 内燃機関 |
| JP2009156166A (ja) * | 2007-12-26 | 2009-07-16 | Toyota Motor Corp | 筒内直接噴射式内燃機関 |
| JP2010185439A (ja) * | 2009-02-13 | 2010-08-26 | Toyota Motor Corp | 内燃機関 |
-
1998
- 1998-06-12 JP JP16453198A patent/JP3893750B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2803626A1 (fr) * | 2000-01-10 | 2001-07-13 | Magneti Marelli France | Moteur a combustion interne a injection directe a soupapes commandees |
| WO2001051790A1 (fr) * | 2000-01-10 | 2001-07-19 | Magneti Marelli France | Moteur a combustion interne a injection directe a soupapes commandees |
| US6691672B2 (en) | 2000-01-10 | 2004-02-17 | Magneti Marelli France | Direct-injection internal combustion engine with controlled valves |
| EP1245819A2 (en) * | 2001-03-30 | 2002-10-02 | Mazda Motor Corporation | Direct-injection spark-ignition engine |
| JP2009150273A (ja) * | 2007-12-19 | 2009-07-09 | Toyota Motor Corp | 内燃機関 |
| JP2009156166A (ja) * | 2007-12-26 | 2009-07-16 | Toyota Motor Corp | 筒内直接噴射式内燃機関 |
| JP2010185439A (ja) * | 2009-02-13 | 2010-08-26 | Toyota Motor Corp | 内燃機関 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3893750B2 (ja) | 2007-03-14 |
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