JP2002188448A - 筒内噴射ガソリンエンジン - Google Patents
筒内噴射ガソリンエンジンInfo
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- F02B23/08—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition
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- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
- Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ノッキングの抑制およびＶＶＴの有効利用に
よる出力向上とともに成層燃焼による燃費の向上を図
り、さらに排気ガスエミッションの向上を図った筒内噴
射ガソリンエンジンを提供する。 【解決手段】 ２方向インジェクタ１０を燃焼室のほぼ
中央の上面に設け、各燃料噴射方向の燃焼室の外縁部近
傍にそれぞれ点火プラグ１２を設け、前記燃焼室下面を
形成するピストン上面に、前記インジェクタ１０からの
燃料噴射方向の各方向に対応してそれぞれキャビティを
設け、前記各キャビティは、噴射された燃料を吸気エア
と混合して前記燃焼室の外縁部で上方にガイドするよう
に形成した。
よる出力向上とともに成層燃焼による燃費の向上を図
り、さらに排気ガスエミッションの向上を図った筒内噴
射ガソリンエンジンを提供する。 【解決手段】 ２方向インジェクタ１０を燃焼室のほぼ
中央の上面に設け、各燃料噴射方向の燃焼室の外縁部近
傍にそれぞれ点火プラグ１２を設け、前記燃焼室下面を
形成するピストン上面に、前記インジェクタ１０からの
燃料噴射方向の各方向に対応してそれぞれキャビティを
設け、前記各キャビティは、噴射された燃料を吸気エア
と混合して前記燃焼室の外縁部で上方にガイドするよう
に形成した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃焼室内に直接ガ
ソリン燃料を噴射する筒内噴射ガソリンエンジンに関す
る。
ソリン燃料を噴射する筒内噴射ガソリンエンジンに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来の筒内噴射ガソリンエンジンのピス
トン上面部の構造を図６に示す。
トン上面部の構造を図６に示す。
【０００３】ピストン１の上面側のシリンダヘッド２９
の下面側に燃焼室２が形成され、その側方にインジェク
タ３が設けられる。インジェクタ３は、サイド噴射方式
であり、その噴射口４が燃焼室２の側壁部から内部に臨
み、燃料を燃焼室の側面外側から内部に向けて噴射す
る。燃焼室２の中央頂部に点火プラグ５が取付けられ
る。ピストン１の上面には、キャビティ６が形成され
る。キャビティ６は、インジェクタ３の装着部からピス
トン１の中央部までの範囲に形成され、インジェクタ３
から噴出されたガソリン燃料を吸気エアと混合して中央
部の点火プラグ５に向けてガイドする。
の下面側に燃焼室２が形成され、その側方にインジェク
タ３が設けられる。インジェクタ３は、サイド噴射方式
であり、その噴射口４が燃焼室２の側壁部から内部に臨
み、燃料を燃焼室の側面外側から内部に向けて噴射す
る。燃焼室２の中央頂部に点火プラグ５が取付けられ
る。ピストン１の上面には、キャビティ６が形成され
る。キャビティ６は、インジェクタ３の装着部からピス
トン１の中央部までの範囲に形成され、インジェクタ３
から噴出されたガソリン燃料を吸気エアと混合して中央
部の点火プラグ５に向けてガイドする。
【０００４】このキャビティ６の周囲ほぼ半周を囲ん
で、混合気を外側に漏らさないようにするための側壁７
が形成される。インジェクタ３から噴出された燃料は、
燃焼室内に形成された吸気エアのスワール流Ａにより混
合気Ｂの流れを側壁７に沿って形成し、キャビティ６内
で成層化するとともにその混合距離を長くして点火プラ
グに向けて移送する。この場合、燃焼室内にスワール流
を形成するために、吸気通路（不図示）にスワール制御
弁が設けられ、吸気を偏らせて燃焼室内に導入する。
で、混合気を外側に漏らさないようにするための側壁７
が形成される。インジェクタ３から噴出された燃料は、
燃焼室内に形成された吸気エアのスワール流Ａにより混
合気Ｂの流れを側壁７に沿って形成し、キャビティ６内
で成層化するとともにその混合距離を長くして点火プラ
グに向けて移送する。この場合、燃焼室内にスワール流
を形成するために、吸気通路（不図示）にスワール制御
弁が設けられ、吸気を偏らせて燃焼室内に導入する。
【０００５】ピストン上昇時の上死点近傍で、ピストン
上面の、キャビティ６を形成する排気側の側壁傾斜面７
ａ上で、その裾部から頂部のピストン中心部に向けて圧
縮作用に基づくスキッシュ流（矢印Ｄ）が形成される。
このスキッシュ流がキャビティ６内の混合気に上昇作用
を施して混合気が点火プラグに向けて吹上がるように流
れる（矢印Ｃ）。これらの作用により、筒内での希薄燃
料の成層燃焼が可能になり、燃費の向上が図られる。
上面の、キャビティ６を形成する排気側の側壁傾斜面７
ａ上で、その裾部から頂部のピストン中心部に向けて圧
縮作用に基づくスキッシュ流（矢印Ｄ）が形成される。
このスキッシュ流がキャビティ６内の混合気に上昇作用
を施して混合気が点火プラグに向けて吹上がるように流
れる（矢印Ｃ）。これらの作用により、筒内での希薄燃
料の成層燃焼が可能になり、燃費の向上が図られる。
【０００６】一方、４サイクルエンジンにおいて、ＶＶ
Ｔ（可変バルブタイミング機構）が設けられ、吸気弁お
よび排気弁の開閉タイミングやオーバーラップタイミン
グを制御して体積効率を向上せしめ点火時期や燃料噴射
時間等を調整し出力向上を図っている。
Ｔ（可変バルブタイミング機構）が設けられ、吸気弁お
よび排気弁の開閉タイミングやオーバーラップタイミン
グを制御して体積効率を向上せしめ点火時期や燃料噴射
時間等を調整し出力向上を図っている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のサイド噴射中央点火方式の筒内噴射ガソリンエンジ
ンでは、燃料が吹付けられるキャビティから混合気を漏
らさないようにしてキャビティ内に湾曲した流路を形成
するために、キャビティ周囲に側壁を突出させて形成す
る必要がある。また、この側壁は、ピストン中央部のキ
ャビティ内で上昇気流を発生させるためのスキッシュ流
を形成するためにも必要になる。
来のサイド噴射中央点火方式の筒内噴射ガソリンエンジ
ンでは、燃料が吹付けられるキャビティから混合気を漏
らさないようにしてキャビティ内に湾曲した流路を形成
するために、キャビティ周囲に側壁を突出させて形成す
る必要がある。また、この側壁は、ピストン中央部のキ
ャビティ内で上昇気流を発生させるためのスキッシュ流
を形成するためにも必要になる。
【０００８】このようにピストン上面のキャビティ周囲
に側壁が高く突出していると、ＶＶＴによるバルブ開閉
角度制御を行う場合、吸気弁側に突出する側壁が吸気弁
と干渉するため、吸気弁の開弁タイミング範囲が狭ま
る。このため、吸気慣性効果によって体積効率を上昇さ
せて出力向上を図ろうとしても、その効果を十分に得る
ことができない運転領域が生じる。
に側壁が高く突出していると、ＶＶＴによるバルブ開閉
角度制御を行う場合、吸気弁側に突出する側壁が吸気弁
と干渉するため、吸気弁の開弁タイミング範囲が狭ま
る。このため、吸気慣性効果によって体積効率を上昇さ
せて出力向上を図ろうとしても、その効果を十分に得る
ことができない運転領域が生じる。
【０００９】また、スキッシュ流形成のために排気弁側
の燃焼室下面（排気弁のバルブ面）とピストン頂面（側
壁の傾斜面）との間のクリアランスは約０．５ｍｍ以下
にしなければならず、このためＶＶＴによる排気弁制御
に必要なバルブリセスをピストン頂面に形成できない。
したがって、実質上ＶＶＴによる排気弁制御ができな
い。
の燃焼室下面（排気弁のバルブ面）とピストン頂面（側
壁の傾斜面）との間のクリアランスは約０．５ｍｍ以下
にしなければならず、このためＶＶＴによる排気弁制御
に必要なバルブリセスをピストン頂面に形成できない。
したがって、実質上ＶＶＴによる排気弁制御ができな
い。
【００１０】また、従来の中央点火式の筒内噴射ガソリ
ンエンジンでは、低回転域での火炎伝搬による燃焼室隅
部での温度および圧力上昇に基づくノッキングが起こり
やすく、圧縮比が制限され燃費やトルク向上が充分図れ
ないという問題もあった。
ンエンジンでは、低回転域での火炎伝搬による燃焼室隅
部での温度および圧力上昇に基づくノッキングが起こり
やすく、圧縮比が制限され燃費やトルク向上が充分図れ
ないという問題もあった。
【００１１】さらに、従来のサイド噴射エンジンでは、
噴射された燃料蒸気の一部がピストンキャビティの外側
にこぼれる形で存在し、これが未燃ガスのままピストン
との隙間に堆積しやすく、これが排気ガス中に混入して
ＨＣの排出量が多くなって排気エミッション上の問題と
なる。
噴射された燃料蒸気の一部がピストンキャビティの外側
にこぼれる形で存在し、これが未燃ガスのままピストン
との隙間に堆積しやすく、これが排気ガス中に混入して
ＨＣの排出量が多くなって排気エミッション上の問題と
なる。
【００１２】本発明は上記従来技術を考慮したものであ
って、ノッキングの抑制およびＶＶＴの有効利用による
出力向上とともに成層燃焼による燃費の向上を図り、さ
らに排気ガスエミッションの向上を図った筒内噴射ガソ
リンエンジンの提供を目的とする。
って、ノッキングの抑制およびＶＶＴの有効利用による
出力向上とともに成層燃焼による燃費の向上を図り、さ
らに排気ガスエミッションの向上を図った筒内噴射ガソ
リンエンジンの提供を目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明では、２方向インジェクタを燃焼室のほぼ中
央の上面に設け、各燃料噴射方向の燃焼室の外縁部近傍
にそれぞれ点火プラグを設け、前記燃焼室下面を形成す
るピストン上面に、前記インジェクタからの燃料噴射方
向の各方向に対応してキャビティを設け、前記各キャビ
ティは、噴射された燃料を吸気エアと混合して前記燃焼
室の外縁部で上方にガイドするように形成されたことを
特徴とする筒内噴射ガソリンエンジンを提供する。
め、本発明では、２方向インジェクタを燃焼室のほぼ中
央の上面に設け、各燃料噴射方向の燃焼室の外縁部近傍
にそれぞれ点火プラグを設け、前記燃焼室下面を形成す
るピストン上面に、前記インジェクタからの燃料噴射方
向の各方向に対応してキャビティを設け、前記各キャビ
ティは、噴射された燃料を吸気エアと混合して前記燃焼
室の外縁部で上方にガイドするように形成されたことを
特徴とする筒内噴射ガソリンエンジンを提供する。
【００１４】この構成によれば、燃焼室の対向する外縁
部の２ヵ所で点火して火炎が外側２ヵ所から内部に向け
て伝搬されるため、燃焼時間が短くなり温度や圧力の上
昇が抑えられノッキングが発生しにくくなって安定した
燃焼作用が得られる。また、ノッキングの抑制により、
エンジン特性の最大トルクが得られる位置までノッキン
グを起すことなく点火時期を進角させることができ、出
力の向上が図られる。また、ノッキングの低下により圧
縮比を高めることが可能になり出力の向上がさらに図ら
れる。
部の２ヵ所で点火して火炎が外側２ヵ所から内部に向け
て伝搬されるため、燃焼時間が短くなり温度や圧力の上
昇が抑えられノッキングが発生しにくくなって安定した
燃焼作用が得られる。また、ノッキングの抑制により、
エンジン特性の最大トルクが得られる位置までノッキン
グを起すことなく点火時期を進角させることができ、出
力の向上が図られる。また、ノッキングの低下により圧
縮比を高めることが可能になり出力の向上がさらに図ら
れる。
【００１５】また、燃焼室中央部からピストン上面のキ
ャビティに向けて燃料が噴射されるため、ピストンの冷
却作用が大きくなり、ノッキングがさらに抑えられると
ともに、燃焼温度の低下によりＮＯｘの低減が図られ
る。さらにこのようにインジェクタを燃焼室中央に設け
るとともに、燃焼室の外縁部に点火プラグを設けて燃焼
室の外側から点火して燃焼させることにより、燃焼室側
壁とピストン周壁との間に未燃ガスが堆積しにくくな
り、未燃ガスの排出による排気ガス中のＨＣの増加が抑
えられ、排気ガスエミッションが改善される。
ャビティに向けて燃料が噴射されるため、ピストンの冷
却作用が大きくなり、ノッキングがさらに抑えられると
ともに、燃焼温度の低下によりＮＯｘの低減が図られ
る。さらにこのようにインジェクタを燃焼室中央に設け
るとともに、燃焼室の外縁部に点火プラグを設けて燃焼
室の外側から点火して燃焼させることにより、燃焼室側
壁とピストン周壁との間に未燃ガスが堆積しにくくな
り、未燃ガスの排出による排気ガス中のＨＣの増加が抑
えられ、排気ガスエミッションが改善される。
【００１６】さらに、２方向のキャビティに向けて燃料
を噴出することにより、燃料は各キャビティ内でピスト
ン外側に向けてガイドされる間に吸気エアと充分に混合
攪拌して均一混合気が得られる。また、この混合気はピ
ストン縁部のキャビティ端部でそのまま筒内タンブル流
により上昇して吹上げられる。したがって、従来のよう
に混合攪拌距離を延ばすためやスキッシュ流を形成する
ためにキャビティ周囲に突出させて設けた側壁が必要が
なくなり、あるいは低くすることができる。これによ
り、ＶＶＴを有効に利用することができ、出力の向上が
図られる。
を噴出することにより、燃料は各キャビティ内でピスト
ン外側に向けてガイドされる間に吸気エアと充分に混合
攪拌して均一混合気が得られる。また、この混合気はピ
ストン縁部のキャビティ端部でそのまま筒内タンブル流
により上昇して吹上げられる。したがって、従来のよう
に混合攪拌距離を延ばすためやスキッシュ流を形成する
ためにキャビティ周囲に突出させて設けた側壁が必要が
なくなり、あるいは低くすることができる。これによ
り、ＶＶＴを有効に利用することができ、出力の向上が
図られる。
【００１７】さらに、従来のようにスワール流を用いる
ことなく混合気が拡散均一化されるため、従来吸気通路
に設けていたスワール制御弁が不要になる。したがっ
て、部品点数が減って構造が簡素化するとともに、吸気
抵抗が小さくなって出力がさらに向上する。
ことなく混合気が拡散均一化されるため、従来吸気通路
に設けていたスワール制御弁が不要になる。したがっ
て、部品点数が減って構造が簡素化するとともに、吸気
抵抗が小さくなって出力がさらに向上する。
【００１８】好ましい構成例においては、前記ピストン
上面に、それぞれ独立した前記キャビティを２ヶ所設け
たことを特徴としている。
上面に、それぞれ独立した前記キャビティを２ヶ所設け
たことを特徴としている。
【００１９】この構成によれば、２つの相互に独立した
それぞれのキャビティ内で充分均一な混合気が形成され
るとともに、この均一混合気による成層化ができ、希薄
混合気の成層燃焼によって燃費が向上し、前述の本発明
の作用効果が得られる。
それぞれのキャビティ内で充分均一な混合気が形成され
るとともに、この均一混合気による成層化ができ、希薄
混合気の成層燃焼によって燃費が向上し、前述の本発明
の作用効果が得られる。
【００２０】別の好ましい構成例においては、前記ピス
トン上面に凹所を設け、該凹所の中央部に、略円錐状の
凸部を設けてその両側にそれぞれ前記キャビティを形成
したことを特徴としている。
トン上面に凹所を設け、該凹所の中央部に、略円錐状の
凸部を設けてその両側にそれぞれ前記キャビティを形成
したことを特徴としている。
【００２１】この構成によれば、共通の凹所内に円錐状
凸部を設けることにより、その両側に実質上２つのキャ
ビティが形成され、それぞれのキャビティ内で充分均一
な混合気が形成されるとともに、この均一混合気による
成層化ができ、希薄混合気の成層燃焼によって燃費が向
上し、前述の本発明の作用効果が得られる。
凸部を設けることにより、その両側に実質上２つのキャ
ビティが形成され、それぞれのキャビティ内で充分均一
な混合気が形成されるとともに、この均一混合気による
成層化ができ、希薄混合気の成層燃焼によって燃費が向
上し、前述の本発明の作用効果が得られる。
【００２２】さらに好ましい構成例においては、前記点
火プラグは、燃焼室に設けられた吸気弁と排気弁の間に
位置していることを特徴としている。
火プラグは、燃焼室に設けられた吸気弁と排気弁の間に
位置していることを特徴としている。
【００２３】この構成によれば、両点火プラグが燃焼室
の外縁部で吸気弁と排気弁の間の位置に設けられるた
め、２方向の燃料噴射方向端部のそれぞれの点火プラグ
に対し、相互に同じ条件で混合気が形成され、均一で安
定した燃焼作用が得られる。
の外縁部で吸気弁と排気弁の間の位置に設けられるた
め、２方向の燃料噴射方向端部のそれぞれの点火プラグ
に対し、相互に同じ条件で混合気が形成され、均一で安
定した燃焼作用が得られる。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明に係
る筒内噴射ガソリンエンジンについて説明する。図１は
本発明に係る筒内噴射ガソリンエンジンの燃焼室の平面
レイアウトを示す概略図である。
る筒内噴射ガソリンエンジンについて説明する。図１は
本発明に係る筒内噴射ガソリンエンジンの燃焼室の平面
レイアウトを示す概略図である。
【００２５】ピストン（不図示）の上面側のシリンダヘ
ッド１１（図２）に燃焼室９が形成され、そのほぼ中央
上部にインジェクタ１０が設けられる。このインジェク
タ１０は、燃焼室頂部から斜め下方の２方向に燃料を噴
射する２方向インジェクタであり、噴射された燃料（ガ
ソリン）はピストン中央部から相互に１８０°反対方向
の放射方向にガイドされる。両噴射方向の燃焼室９の外
縁上部には点火プラグ１２がそれぞれ備わる。１３は吸
気弁、１４は排気弁である。インジェクタ１０の噴射方
向に沿って、後述のようにピストン上面にキャビティが
形成され、このキャビティにより噴射燃料が吸気エアと
混合するとともに、この混合気が点火プラグに向かって
ガイドされ吹上げられる。
ッド１１（図２）に燃焼室９が形成され、そのほぼ中央
上部にインジェクタ１０が設けられる。このインジェク
タ１０は、燃焼室頂部から斜め下方の２方向に燃料を噴
射する２方向インジェクタであり、噴射された燃料（ガ
ソリン）はピストン中央部から相互に１８０°反対方向
の放射方向にガイドされる。両噴射方向の燃焼室９の外
縁上部には点火プラグ１２がそれぞれ備わる。１３は吸
気弁、１４は排気弁である。インジェクタ１０の噴射方
向に沿って、後述のようにピストン上面にキャビティが
形成され、このキャビティにより噴射燃料が吸気エアと
混合するとともに、この混合気が点火プラグに向かって
ガイドされ吹上げられる。
【００２６】これにより、燃焼室９の対向する外縁部の
２ヵ所で点火して火炎が外側２ヵ所から内部に向けて伝
搬されるため、燃焼時間が短くなり温度や圧力の上昇が
抑えられノッキングが発生しにくくなって安定した燃焼
作用が得られる。ノッキングの低下により圧縮比を高め
ることが可能になり出力の向上がさらに図られる。
２ヵ所で点火して火炎が外側２ヵ所から内部に向けて伝
搬されるため、燃焼時間が短くなり温度や圧力の上昇が
抑えられノッキングが発生しにくくなって安定した燃焼
作用が得られる。ノッキングの低下により圧縮比を高め
ることが可能になり出力の向上がさらに図られる。
【００２７】図２は図１のＡ−Ａ断面図である。図示し
たように、シリンダヘッド１１の下面側に燃焼室９が形
成され、その上部には吸気弁１３および排気弁１４が備
わる。燃焼室９のほぼ中央上部には２方向インジェクタ
１０が備わり、噴出口１５から燃焼室９内に燃料を直接
噴射する。この噴出口１５の噴射方向は斜め下向き２方
向であり、前述のように１８０°反対方向の２方向にガ
イドされ、その噴射方向端部に点火プラグが装着されて
いる。吸気エアは吸気通路１６を通り、吸気弁１３を介
して燃焼室９に流入する。この吸気エアは、燃焼室９内
でピストン上面のキャビティに向けて噴出口１５から噴
射された燃料と混合され、混合気となって点火プラグ１
２（図１）により点火される。混合気は点火後、燃焼し
て排気ガスとなり排気弁１４を介して排気通路１７より
排気系に送られる。
たように、シリンダヘッド１１の下面側に燃焼室９が形
成され、その上部には吸気弁１３および排気弁１４が備
わる。燃焼室９のほぼ中央上部には２方向インジェクタ
１０が備わり、噴出口１５から燃焼室９内に燃料を直接
噴射する。この噴出口１５の噴射方向は斜め下向き２方
向であり、前述のように１８０°反対方向の２方向にガ
イドされ、その噴射方向端部に点火プラグが装着されて
いる。吸気エアは吸気通路１６を通り、吸気弁１３を介
して燃焼室９に流入する。この吸気エアは、燃焼室９内
でピストン上面のキャビティに向けて噴出口１５から噴
射された燃料と混合され、混合気となって点火プラグ１
２（図１）により点火される。混合気は点火後、燃焼し
て排気ガスとなり排気弁１４を介して排気通路１７より
排気系に送られる。
【００２８】吸気弁１３および排気弁１４はそれぞれバ
ルブスプリング２７により上方に付勢され、各弁軸２８
の上端にロッカーアーム１８が係合する。このロッカー
アーム１８は、カム軸１９に装着されたカム１９ａ（図
はカム最大円の軌跡を示す）により、バルブスプリング
２７に抗して押圧される。カム軸１９はチェーン（不図
示）を介してクランク軸（不図示）と連結される。これ
により各吸気弁１３および排気弁１４はクランク軸に同
期して開閉動作する。
ルブスプリング２７により上方に付勢され、各弁軸２８
の上端にロッカーアーム１８が係合する。このロッカー
アーム１８は、カム軸１９に装着されたカム１９ａ（図
はカム最大円の軌跡を示す）により、バルブスプリング
２７に抗して押圧される。カム軸１９はチェーン（不図
示）を介してクランク軸（不図示）と連結される。これ
により各吸気弁１３および排気弁１４はクランク軸に同
期して開閉動作する。
【００２９】図３は本発明の実施の形態に係るピストン
上面の形状の例を示す概略図である。ピストン上面２０
に凹所２４が形成され、その中央には円錐状の凸部２１
が形成される。この凸部２１のなだらかな斜面が噴射燃
料をピストン中央部から外側に向けてガイドする内側ガ
イド面となる。この凸部２１の図での左右方向両端部外
側の凹所内面には、やや傾斜の大きい平面状または凹曲
面の外側ガイド面２２が形成される。この外側ガイド面
２２とほぼ直角方向の凹所２４の両側の内面には、外側
ガイド面２２より高い側壁２３が形成される。これら凸
部２１、外側ガイド面２２、側壁２３により凹所２４内
の凸部２１の両側（図では左右両側）に実質上２つのキ
ャビティ２４ａ，２４ｂが形成される。
上面の形状の例を示す概略図である。ピストン上面２０
に凹所２４が形成され、その中央には円錐状の凸部２１
が形成される。この凸部２１のなだらかな斜面が噴射燃
料をピストン中央部から外側に向けてガイドする内側ガ
イド面となる。この凸部２１の図での左右方向両端部外
側の凹所内面には、やや傾斜の大きい平面状または凹曲
面の外側ガイド面２２が形成される。この外側ガイド面
２２とほぼ直角方向の凹所２４の両側の内面には、外側
ガイド面２２より高い側壁２３が形成される。これら凸
部２１、外側ガイド面２２、側壁２３により凹所２４内
の凸部２１の両側（図では左右両側）に実質上２つのキ
ャビティ２４ａ，２４ｂが形成される。
【００３０】凸部２１の上方には前述の２方向インジェ
クタ１０（図２）が備わり、その噴出口１５（図２）か
ら凸部２１の頂部付近の左右両側に向けて燃料（ガソリ
ン）が噴射される。部分負荷運転において、ピストンが
上昇過程後半に燃料噴射されるいわゆる後期噴射での噴
射燃料（例えばＢＴＤＣ７０°〜ＢＴＤＣ５０°に噴射
された燃料）は、この凸部２１のなだらかな斜面に沿っ
てピストン中央から外側に向けてガイドされる。燃料は
この凸部２１の斜面（内側ガイド面）を流れる間に吸気
エアと混合され、そのままの方向でやや大きい傾斜また
は凹曲面の外側ガイド面２２により、その上方に設けた
点火プラグ１２に向けてガイドされ吹き上がる。
クタ１０（図２）が備わり、その噴出口１５（図２）か
ら凸部２１の頂部付近の左右両側に向けて燃料（ガソリ
ン）が噴射される。部分負荷運転において、ピストンが
上昇過程後半に燃料噴射されるいわゆる後期噴射での噴
射燃料（例えばＢＴＤＣ７０°〜ＢＴＤＣ５０°に噴射
された燃料）は、この凸部２１のなだらかな斜面に沿っ
てピストン中央から外側に向けてガイドされる。燃料は
この凸部２１の斜面（内側ガイド面）を流れる間に吸気
エアと混合され、そのままの方向でやや大きい傾斜また
は凹曲面の外側ガイド面２２により、その上方に設けた
点火プラグ１２に向けてガイドされ吹き上がる。
【００３１】これにより、キャビティ内で充分均一な混
合気が形成されるとともに、この均一混合気による成層
化ができ、希薄混合気の成層燃焼によって燃費が向上す
る。さらに燃焼室９の外側から点火して燃焼させること
により、燃焼室９の側壁とピストンの周壁との間に未燃
ガスが堆積しにくくなり、排気ガス中のＨＣの増加が抑
えられる。
合気が形成されるとともに、この均一混合気による成層
化ができ、希薄混合気の成層燃焼によって燃費が向上す
る。さらに燃焼室９の外側から点火して燃焼させること
により、燃焼室９の側壁とピストンの周壁との間に未燃
ガスが堆積しにくくなり、排気ガス中のＨＣの増加が抑
えられる。
【００３２】一方全負荷運転においては、燃焼室外縁２
箇所での点火により、ピストンが下降過程中（例えばＡ
ＴＤＣ０°〜ＡＴＤＣ５０°）に燃料噴射される早期噴
射による均一混合気燃焼では燃焼速度が速くなって、燃
焼火炎による温度及び圧力の上昇が抑えられ、ノッキン
グが抑制される。この場合、燃焼室９中央部上方からピ
ストン上面２０のキャビティ２４に向けて燃料が噴射さ
れるため、燃料によるピストン上面２０の冷却作用が大
きくなり、ノッキングがさらに抑えられる。また、燃焼
温度の低下によりＮＯｘの低減が図られる。
箇所での点火により、ピストンが下降過程中（例えばＡ
ＴＤＣ０°〜ＡＴＤＣ５０°）に燃料噴射される早期噴
射による均一混合気燃焼では燃焼速度が速くなって、燃
焼火炎による温度及び圧力の上昇が抑えられ、ノッキン
グが抑制される。この場合、燃焼室９中央部上方からピ
ストン上面２０のキャビティ２４に向けて燃料が噴射さ
れるため、燃料によるピストン上面２０の冷却作用が大
きくなり、ノッキングがさらに抑えられる。また、燃焼
温度の低下によりＮＯｘの低減が図られる。
【００３３】図４はピストン上面形状の別の例を示す概
略図であり、図５はピストン上面形状のさらに別の例を
示す概略図である。図４は、ピストン上面２０にキャビ
ティ２５をそれぞれ燃料噴射方向に別々に設けたもので
ある。各キャビティ２５は、中央部側が外縁部側より幾
分高く形成され、中央部側のなだらかな凹曲面の内側ガ
イド面２５ａと、ほぼ円形の凹曲面または平面の底面部
２５ｂと、外縁部のやや大きな傾斜の凹曲面の外側ガイ
ド面２５ｃとからなる。前述の２方向インジェクタから
噴出された燃料（ガソリン）は、各キャビティ２５の内
側ガイド面２５ａのピストン中央部付近に噴射され内側
ガイド面２５ａに沿ってピストン外縁方向に向けてガイ
ドされ、そのまま外側ガイド面２５ｃで吹上げられる。
このようなキャビティ２５の作用効果は前述の図３の例
と同様である。
略図であり、図５はピストン上面形状のさらに別の例を
示す概略図である。図４は、ピストン上面２０にキャビ
ティ２５をそれぞれ燃料噴射方向に別々に設けたもので
ある。各キャビティ２５は、中央部側が外縁部側より幾
分高く形成され、中央部側のなだらかな凹曲面の内側ガ
イド面２５ａと、ほぼ円形の凹曲面または平面の底面部
２５ｂと、外縁部のやや大きな傾斜の凹曲面の外側ガイ
ド面２５ｃとからなる。前述の２方向インジェクタから
噴出された燃料（ガソリン）は、各キャビティ２５の内
側ガイド面２５ａのピストン中央部付近に噴射され内側
ガイド面２５ａに沿ってピストン外縁方向に向けてガイ
ドされ、そのまま外側ガイド面２５ｃで吹上げられる。
このようなキャビティ２５の作用効果は前述の図３の例
と同様である。
【００３４】図５は、キャビティ２６の形状を略三角形
状にしたものであり、図４の例と同様に内側ガイド面２
６ａと略三角形の底面部２６ｂと外側ガイド面２６ｃと
により形成される。作用効果は図４の例と同様である。
状にしたものであり、図４の例と同様に内側ガイド面２
６ａと略三角形の底面部２６ｂと外側ガイド面２６ｃと
により形成される。作用効果は図４の例と同様である。
【００３５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明では、燃焼
室の対向する外縁部の２ヵ所で点火して火炎が外側２ヵ
所から内部に向けて伝搬されるため、燃焼時間が短くな
り燃焼火炎による温度や圧力の上昇が抑えられノッキン
グが発生しにくくなって安定した燃焼作用が得られる。
また、ノッキングの抑制により、エンジン特性の最大ト
ルクが得られる位置までノッキングを起すことなく点火
時期を進角させることができ、出力の向上が図られる。
また、ノッキングの低下により圧縮比を高めることが可
能になり出力の向上がさらに図られる。
室の対向する外縁部の２ヵ所で点火して火炎が外側２ヵ
所から内部に向けて伝搬されるため、燃焼時間が短くな
り燃焼火炎による温度や圧力の上昇が抑えられノッキン
グが発生しにくくなって安定した燃焼作用が得られる。
また、ノッキングの抑制により、エンジン特性の最大ト
ルクが得られる位置までノッキングを起すことなく点火
時期を進角させることができ、出力の向上が図られる。
また、ノッキングの低下により圧縮比を高めることが可
能になり出力の向上がさらに図られる。
【００３６】また、燃焼室中央部上方からピストン上面
のキャビティに向けて燃料が噴射されるため、ピストン
の冷却作用が大きくなり、ノッキングがさらに抑えられ
るとともに、燃焼温度の低下によりＮＯｘの低減が図ら
れる。さらにこのようにインジェクタを燃焼室中央に設
けるとともに、燃焼室の外縁部に点火プラグを設けて燃
焼室の外側から点火して燃焼させることにより、燃焼室
側壁とピストン周壁との間に未燃ガスが堆積しにくくな
り、未燃ガスの排出による排気ガス中のＨＣの増加が抑
えられ、排気ガスエミッションが改善される。
のキャビティに向けて燃料が噴射されるため、ピストン
の冷却作用が大きくなり、ノッキングがさらに抑えられ
るとともに、燃焼温度の低下によりＮＯｘの低減が図ら
れる。さらにこのようにインジェクタを燃焼室中央に設
けるとともに、燃焼室の外縁部に点火プラグを設けて燃
焼室の外側から点火して燃焼させることにより、燃焼室
側壁とピストン周壁との間に未燃ガスが堆積しにくくな
り、未燃ガスの排出による排気ガス中のＨＣの増加が抑
えられ、排気ガスエミッションが改善される。
【００３７】さらに、２方向のキャビティに燃料を噴出
することにより、燃料は各キャビティ内でピストン外側
に向けてガイドされる間に吸気エアと充分に混合攪拌し
て均一混合気が得られる。また、この混合気はピストン
縁部のキャビティ端部でそのまま筒内タンブル流により
上昇して吹上げられる。したがって、従来のように混合
攪拌距離を延ばすためやスキッシュ流を形成するために
キャビティ周囲に突出させて設けた側壁が必要がなくな
り、あるいは低くすることができる。これにより、ＶＶ
Ｔを有効に利用することができ、出力の向上が図られ
る。
することにより、燃料は各キャビティ内でピストン外側
に向けてガイドされる間に吸気エアと充分に混合攪拌し
て均一混合気が得られる。また、この混合気はピストン
縁部のキャビティ端部でそのまま筒内タンブル流により
上昇して吹上げられる。したがって、従来のように混合
攪拌距離を延ばすためやスキッシュ流を形成するために
キャビティ周囲に突出させて設けた側壁が必要がなくな
り、あるいは低くすることができる。これにより、ＶＶ
Ｔを有効に利用することができ、出力の向上が図られ
る。
【００３８】さらに、従来のようにスワール流を用いる
ことなく混合気が拡散均一化されるため、従来吸気通路
に設けていたスワール制御弁が不要になる。したがっ
て、部品点数が減って構造が簡素化するとともに、吸気
抵抗が小さくなって出力がさらに向上する。
ことなく混合気が拡散均一化されるため、従来吸気通路
に設けていたスワール制御弁が不要になる。したがっ
て、部品点数が減って構造が簡素化するとともに、吸気
抵抗が小さくなって出力がさらに向上する。
【図１】 本発明に係る筒内噴射ガソリンエンジンの燃
焼室の平面レイアウトを示す概略図。
焼室の平面レイアウトを示す概略図。
【図２】 図１のＡ−Ａ断面図。
【図３】 本発明の実施の形態に係るピストン上面の形
状の例を示す概略図。
状の例を示す概略図。
【図４】 ピストン上面形状の別の例を示す概略図。
【図５】 ピストン上面形状のさらに別の例を示す概略
図。
図。
【図６】 従来の筒内噴射ガソリンエンジンのピストン
上面部の構造を示す概略図。
上面部の構造を示す概略図。
１：ピストン、２：燃焼室、３：インジェクタ、４：噴
射口、５：点火プラグ、６：キャビティ、７：側壁、７
ａ：傾斜面、９：燃焼室、１０：インジェクタ、１１：
シリンダヘッド、１２：点火プラグ、１３：吸気弁、１
４：排気弁、１５：噴出口、１６：吸気通路、１７：排
気通路、１８：ロッカーアーム、１９：カム軸、１９
ａ：カム、２０：ピストン上面、２１：凸部、２２：外
側ガイド面、２３：側壁、２４：凹所、２４ａ，２４
ｂ：キャビティ、２５：キャビティ、２５ａ：内側ガイ
ド面、２５ｂ：底面部、２５ｃ：外側ガイド面、２６：
キャビティ、２６ａ：内側ガイド面、２６ｂ：底面部、
２６ｃ：外側ガイド面、２７：バルブスプリング、２
８：弁軸、２９：シリンダヘッド。
射口、５：点火プラグ、６：キャビティ、７：側壁、７
ａ：傾斜面、９：燃焼室、１０：インジェクタ、１１：
シリンダヘッド、１２：点火プラグ、１３：吸気弁、１
４：排気弁、１５：噴出口、１６：吸気通路、１７：排
気通路、１８：ロッカーアーム、１９：カム軸、１９
ａ：カム、２０：ピストン上面、２１：凸部、２２：外
側ガイド面、２３：側壁、２４：凹所、２４ａ，２４
ｂ：キャビティ、２５：キャビティ、２５ａ：内側ガイ
ド面、２５ｂ：底面部、２５ｃ：外側ガイド面、２６：
キャビティ、２６ａ：内側ガイド面、２６ｂ：底面部、
２６ｃ：外側ガイド面、２７：バルブスプリング、２
８：弁軸、２９：シリンダヘッド。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｍ 61/14 ３１０ Ｆ０２Ｍ 61/14 ３１０Ｄ ３１０Ｓ 61/18 ３６０ 61/18 ３６０Ｊ Ｆ０２Ｐ 13/00 ３０２ Ｆ０２Ｐ 13/00 ３０２Ｚ Ｆターム(参考） 3G019 AA07 AA08 AA09 KA17 3G023 AA02 AA04 AA06 AB02 AB03 AC05 AD01 AD06 AD08 AD29 AG01 AG02 3G066 AA02 AB02 AD12 BA01 BA16 BA17 BA26 CC34 CC48
Claims (4)
- 【請求項１】２方向インジェクタを燃焼室のほぼ中央の
上面に設け、 各燃料噴射方向の燃焼室の外縁部近傍にそれぞれ点火プ
ラグを設け、 前記燃焼室下面を形成するピストン上面に、前記インジ
ェクタからの燃料噴射方向の各方向に対応してキャビテ
ィを設け、 前記各キャビティは、噴射された燃料を吸気エアと混合
して前記燃焼室の外縁部で上方にガイドするように形成
されたことを特徴とする筒内噴射ガソリンエンジン。 - 【請求項２】前記ピストン上面に、それぞれ独立した前
記キャビティを２ヶ所設けたことを特徴とする請求項１
に記載の筒内噴射ガソリンエンジン。 - 【請求項３】前記ピストン上面に凹所を設け、該凹所の
中央部に、略円錐状の凸部を設けてその両側にそれぞれ
前記キャビティを形成したことを特徴とする請求項１に
記載の筒内噴射ガソリンエンジン。 - 【請求項４】前記点火プラグは、燃焼室に設けられた吸
気弁と排気弁の間に位置していることを特徴とする請求
項１に記載の筒内噴射ガソリンエンジン。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000385946A JP2002188448A (ja) | 2000-12-19 | 2000-12-19 | 筒内噴射ガソリンエンジン |
| US09/683,137 US6499457B2 (en) | 2000-12-19 | 2001-11-26 | In-cylinder injection gasoline engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000385946A JP2002188448A (ja) | 2000-12-19 | 2000-12-19 | 筒内噴射ガソリンエンジン |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002188448A true JP2002188448A (ja) | 2002-07-05 |
Family
ID=18853127
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000385946A Pending JP2002188448A (ja) | 2000-12-19 | 2000-12-19 | 筒内噴射ガソリンエンジン |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6499457B2 (ja) |
| JP (1) | JP2002188448A (ja) |
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| JP2016176383A (ja) * | 2015-03-19 | 2016-10-06 | 本田技研工業株式会社 | 筒内噴射式内燃機関 |
| JP2017106385A (ja) * | 2015-12-10 | 2017-06-15 | マツダ株式会社 | 内燃機関の燃焼室構造 |
| US10309294B2 (en) * | 2015-09-25 | 2019-06-04 | Mazda Motor Corporation | Engine |
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| US6892693B2 (en) * | 2003-02-12 | 2005-05-17 | Bombardier Recreational Products, Inc. | Piston for spark-ignited direct fuel injection engine |
| US6725828B1 (en) * | 2003-06-17 | 2004-04-27 | Ford Global Technologies, Llc | Vortex-induced stratification combustion for direct injection spark ignition engines |
| DE10354827A1 (de) * | 2003-11-24 | 2005-06-23 | Robert Bosch Gmbh | Brennstoffeinspritzsystem |
| US6945219B2 (en) * | 2004-02-09 | 2005-09-20 | Bombardier Recreational Products Inc. | Dual zone combustion chamber |
| US7690348B2 (en) * | 2005-01-06 | 2010-04-06 | Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha | Direct-injection spark-ignition internal combustion engine |
| FR2880653B1 (fr) * | 2005-01-13 | 2010-10-08 | Renault Sas | Moteur a combustion interne de vehicule automobile |
| JP4851864B2 (ja) * | 2006-06-23 | 2012-01-11 | 本田技研工業株式会社 | 燃料直噴ディーゼルエンジン |
| JP3153075U (ja) * | 2008-07-29 | 2009-08-20 | ヤマハ発動機株式会社 | 車両用エンジンユニットおよび鞍乗り型車両 |
| US8677970B2 (en) | 2011-03-17 | 2014-03-25 | Cummins Intellectual Property, Inc. | Piston for internal combustion engine |
| US9915222B2 (en) | 2014-03-26 | 2018-03-13 | Cummins Inc. | Diesel piston with semi-hemispherical crown |
| JP6020856B2 (ja) * | 2015-01-09 | 2016-11-02 | マツダ株式会社 | エンジンの燃焼室構造 |
| WO2017108103A1 (en) * | 2015-12-22 | 2017-06-29 | Volvo Truck Corporation | A piston crown for a piston in an internal combustion arrangement |
| CN110719990A (zh) | 2017-06-02 | 2020-01-21 | 马自达汽车株式会社 | 发动机的燃烧室结构 |
| JP6565999B2 (ja) * | 2017-06-02 | 2019-08-28 | マツダ株式会社 | エンジン |
| JP6566000B2 (ja) * | 2017-06-02 | 2019-08-28 | マツダ株式会社 | エンジン |
| EP3617470A1 (en) | 2017-06-02 | 2020-03-04 | Mazda Motor Corporation | Combustion chamber structure for engines |
| FR3071879B1 (fr) * | 2017-09-29 | 2022-03-11 | Ifp Energies Now | Moteur a combustion interne a deux soupapes |
| FR3071880B1 (fr) * | 2017-09-29 | 2019-09-27 | IFP Energies Nouvelles | Moteur a combustion interne avec injection directe de carburant dans le sens du mouvement des gaz d'admission |
| MX2023006750A (es) * | 2020-12-11 | 2023-10-06 | Tvs Motor Co Ltd | Un sistema y metodo para la combustion controlada en un motor de inyeccion directa. |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR940006042B1 (ko) * | 1990-06-04 | 1994-07-02 | 가부시끼가이샤 니뽄 크린 엔진 겐뀨쇼 | 열면충돌착화식 내연기관 및 그 열면충돌착화방법 |
| KR19990042831A (ko) * | 1997-11-28 | 1999-06-15 | 정몽규 | 텀블용 직접 분사 엔진 |
| US6267107B1 (en) * | 2000-02-01 | 2001-07-31 | Michael A. V. Ward | Squishinduced turbulence generating colliding flow coupled spark discharge in an IC engine |
-
2000
- 2000-12-19 JP JP2000385946A patent/JP2002188448A/ja active Pending
-
2001
- 2001-11-26 US US09/683,137 patent/US6499457B2/en not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
| JP2007192186A (ja) * | 2006-01-23 | 2007-08-02 | Nissan Motor Co Ltd | 内燃機関およびそのピストン |
| JP2016176383A (ja) * | 2015-03-19 | 2016-10-06 | 本田技研工業株式会社 | 筒内噴射式内燃機関 |
| US10309294B2 (en) * | 2015-09-25 | 2019-06-04 | Mazda Motor Corporation | Engine |
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| US10012134B2 (en) | 2015-12-10 | 2018-07-03 | Mazda Motor Corporation | Internal combustion engine |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20020073956A1 (en) | 2002-06-20 |
| US6499457B2 (en) | 2002-12-31 |
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