JP2004044427A

JP2004044427A - Direct injection spark-ignition engine

Info

Publication number: JP2004044427A
Application number: JP2002200445A
Authority: JP
Inventors: Akira Inoue; 井上　晶
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2002-07-09
Filing date: 2002-07-09
Publication date: 2004-02-12
Anticipated expiration: 2022-07-09
Also published as: JP4042483B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To stably form an excellent stratified mixture in a direct injection spark-ignition engine in which a sequential tumble flow is formed. <P>SOLUTION: A guide wall 9 is formed on the inner wall surface 41 of a cylinder head, fuel is distributedly impacted on the guide wall 9 and accumulated near an ignition plug 7. The guide wall 9 is formed in such a shape that the surface 91 thereof facing an air flow is smoothly continued from the inner wall surface 41 of the cylinder head, formed parallel with the center axis Aa of a cylinder, and formed in an arc shape in a cross section at a plane parallel with an air flow direction. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、直噴火花点火機関に関し、詳細には、インジェクタと点火プラグとの間のシリンダヘッド内壁面上に設けられた案内壁により、成層混合気を良好に形成する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
直噴火花点火機関において、吸気ポートと点火プラグ挿入孔との間のシリンダヘッド内壁面上に案内壁を設けることは、特開平１０−２５２４７７号公報に記載されている。同公報には、この案内壁として断面が矩形のマスク壁を設け、成層燃焼時にこのマスク壁により吸気ポートから燃焼室中央部へ向かう流れを妨げることで逆タンブル流を相対的に強め、点火プラグ近傍に燃料を集中させる技術が記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の技術には、次のような問題がある。第１に、同技術は、筒内で吸入空気の逆タンブル流（吸気ポートからシリンダ側壁付近を通過した後、点火プラグへ向かう流れ）を形成するために適用されるものである。そして、第２に、順タンブル流（吸気ポートから燃焼室中央部を通過した後、点火プラグへ向かう流れ）が形成される直噴火花点火機関に上記マスク壁を設けたとしても、このマスク壁により点火プラグ直前でガス流動がせき止められ、点火位置まで燃料を良好に輸送することができない。
【０００４】
そこで、本発明は、シリンダヘッド内壁面上に設けられる案内壁として、順タンブル流が形成される直噴火花点火機関に適合しうるものを提供し、この案内壁により混合気を拡散及び滞留させて、点火プラグ近傍に良好な混合気を形成することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１に記載の発明では、吸入空気の順タンブル流により成層混合気が形成される直噴火花点火機関において、インジェクタ及び点火プラグの各挿入孔の間のシリンダヘッド内壁面上に設けられる案内壁の、前記順タンブル流の点火プラグへ向かう空気の流れに対する対向面を、シリンダヘッド内壁面から滑らかに続く形状とすることとした。
【０００６】
請求項２に記載の発明では、前記対向面を、シリンダ中心軸に平行であり、かつ前記空気の流れの方向に平行な平面による断面において、円弧状とすることとした。
請求項３に記載の発明では、前記対向面にくぼみを設けることとした。
請求項４に記載の発明では、前記対向面を、シリンダ中心軸に直交する平面による断面において、半楕円若しくはＶ字状とすることとした。
【０００７】
請求項５に記載の発明では、シリンダ中心軸に直交する平面による断面において、前記半楕円又はＶ字の両翼部を円弧状に広げることとした。
請求項６に記載の発明では、シリンダ中心軸に平行であり、かつ前記空気の流れの方向に直交する平面による断面において、前記対向面の両側を円弧状とすることとした。
【０００８】
請求項７に記載の発明では、前記案内壁を、吸気ポートと点火プラグ挿入孔との間のシリンダヘッド内壁面上に設けることとした。
【０００９】
【発明の効果】
請求項１に係る発明によれば、案内壁において、順タンブル流の点火プラグへ向かう空気の流れに対する対向面を、シリンダヘッド内壁面から滑らかに続く形状としたことで、順タンブル流に乗って輸送される燃料をこの対向面により拡散させ、点火プラグ近傍に滞留させることができる。このため、諸条件のばらつきや変化によらず、成層混合気を良好に形成することができる。
【００１０】
請求項２に係る発明によれば、対向面をシリンダ中心軸に平行であり、かつ点火プラグへ向かう空気の流れの方向に平行な平面による断面で円弧状としたことで、燃料を良好に拡散及び滞留させることができる。
請求項３に係る発明によれば、対向面に設けたくぼみにより燃料を確実に捕え、適度に拡散させることができる。
【００１１】
請求項４に係る発明によれば、対向面をシリンダ中心軸に直交する断面で半楕円若しくはＶ字状としたことで、空気の流れを澱ませずに、燃料を良好に拡散させることができる。
請求項５に係る発明によれば、上記半楕円又はＶ字の両翼部を円弧状に広げたことで、燃料を強く拡散させ、点火プラグ近傍により良好な状態で滞留させることができる。
【００１２】
請求項６に係る発明によれば、シリンダ中心軸に平行であり、かつ点火プラグへ向かう空気の流れの方向に直交する平面による断面で、対向面の両側を円弧状としたことで、対向面に沿って空気を円滑に流すことができ、案内壁に燃料が付着することを防止することができる。
請求項７に係る発明によれば、案内壁を吸気ポートと点火プラグ挿入孔との間のシリンダヘッド内壁面上に設けたことで、燃料を良好に拡散及び滞留させるとともに、順タンブル流を形成する空気が筒内に流入する際にこの案内壁が妨げとならず、円滑に流入させることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る直噴火花点火機関としての自動車用エンジン（以下「エンジン」という）１の断面図であり、同エンジン１の燃焼室Ｃの構成を示している。
【００１４】
エンジン１のシリンダブロック２には、ピストン３が挿入されており、このピストン３には、冠面に凹状のくぼみ（以下「ボウル部」という。）３１が形成されている。シリンダブロック２上には、ペントルーフ型内壁面４１を有するシリンダヘッド４が固定されており、このシリンダヘッド４には、吸気ポート４２及び排気ポート４３が気筒配列方向に並んで各２つ形成されている。ここで、吸気ポート４２には、吸気弁５が、排気ポート４３には、排気弁６が介装されている。また、シリンダヘッド４には、シリンダ中心軸Ａａ上にシリンダヘッド４を上下に貫通する孔４４が形成されており、この孔（以下「点火プラグ挿入孔」という。）４４に点火プラグ７が挿入され、固定されている。この点火プラグ７は、ピストン冠面とシリンダヘッド内壁面４１との間に形成される燃焼室Ｃの上部中央に臨んでいる。シリンダヘッド４には、燃料噴射手段としての高圧インジェクタ８が固定されている。このインジェクタ８は、２つの吸気ポート４２，４２の間で、シリンダヘッド側壁を外部から斜め下方に貫通する孔（以下「インジェクタ挿入孔」という。）４５に挿入されており、その噴射口は、燃焼室Ｃの側部に臨んでいる。ここで、シリンダヘッド内壁面上には、インジェクタ挿入孔４５及び点火プラグ挿入孔４４の各開口端の間に、本実施形態に係る案内壁９が設けられている。
【００１５】
図２は、エンジン１のシリンダヘッド４を下方から見た、インジェクタ８、案内壁９及び点火プラグ７の配置図である。
このように、案内壁９は、インジェクタ８と点火プラグ７との間で、吸気ポート４２，４２と点火プラグ挿入孔４４（点火プラグ７）との間のシリンダヘッド内壁面上に設けられている。すなわち、この案内壁９は、エンジン実装時において、シリンダヘッド４を下方から見て概略Ｖ字状である（形状について後述する。）。このＶ字の各翼部は、２つの吸気ポート４２，４２の間から、これらの吸気ポート４２，４２と点火プラグ挿入孔４４との間のシリンダヘッド内壁面４１上を延伸し、シリンダ中心軸Ａａを含む気筒配列方向と平行な面で終結して、点火プラグ７のインジェクタ８側の半分を包囲している。ここで、この案内壁９の点火プラグ７に対する位置は、後述する燃料の拡散及び滞留を良好に実現するために設定されるべきであるが、筒内への空気の流入が妨げられることのないよう、点火プラグ挿入孔４４に極力近接して配置されている。
【００１６】
図３は、シリンダヘッド内壁面４１の斜視図であり、本実施形態に係る案内壁９の概観を示している。
図４は、案内壁９の形状を詳細に示す、シリンダヘッド内壁面４１の部分拡大図である。
図４を主に参照して、案内壁９の構造について具体的に説明する。ここで、シリンダ中心軸を改めてＡａで示すとともに、このシリンダ中心軸Ａａに直交する、気筒配列方向に平行な軸（以下「横方向軸」という。）をＡｂ、シリンダ中心軸Ａａ及びこの横方向軸Ａｂのいずれとも直交する軸（以下「縦方向軸」という。）をＡｃで示す。また、縦方向軸Ａｃ上で、シリンダ中心軸Ａａを基準にインジェクタ８側を前方、その反対側を後方とし、この前後方向を基準に左右及び上下方向を定める。なお、図３，４から明らかなように、この前後方向は、順タンブル流を形成する空気の点火プラグ７へ向かう流れの方向に相当する。
【００１７】
本実施形態において、案内壁９の表面（「対向面」に相当する。）９１がシリンダヘッド４の下方、すなわち、図４で上方からシリンダ中心軸Ａａに沿って見た状態で概略Ｖ字状であり、２つの吸気ポート４２，４２と点火プラグ挿入孔４４との間に位置することは、前述の通りである。
ここで、対向面９１は、シリンダ中心軸Ａａ及び縦方向軸Ａｃを含む第１の断面で概ね円弧状をなしており、この第１の断面において、シリンダヘッド内壁面４１から滑らかに続き、点火プラグ７に近づくに従ってシリンダヘッド内壁面４１に対する傾斜を増している。また、シリンダ中心軸Ａａに直交する第２の断面において、Ｖ字状をなす対向面９１は、前方から流線形的に滑らな曲線を描くとともに、その翼部９１１ａ，９１１ｂが円弧状に広がっている（図２）。なお、本実施形態では、案内壁９の横幅ｗは、吸気ポート４２，４２の内端部間距離Ｄに等しく、その高さｈは、点火プラグ７の電極位置高さに等しく設定されている。
【００１８】
図５は、図４のｂ−ｂ断面図である。本実施形態では、対向面９１が、この断面で円弧状とされているが（図５（ａ））、これ以外にも、例えば、図５（ｂ）のように、前方よりシリンダヘッド内壁面４１に対してなだらかな傾斜で延伸させ、点火プラグ７の直前でシリンダ中心軸Ａａに沿うほどに急激に湾曲させて、対向面９１の全体でくぼみを形成することもできる。また、同図（ｃ）のように、全体として円弧状であるが、一部にくぼみ９１２を形成してもよい。
【００１９】
図６は、図４のｃ−ｃ断面図である。対向面９１の翼部９１１ａ，９１１ｂは、この断面で円弧状であり、上端から下方へ、すなわち、シリンダヘッド内壁面４１に近づくに従ってシリンダ中心軸Ａａに対する傾斜を増し、左右に広がっている。
図７は、以上に述べた案内壁９を備えるエンジン１における混合気形成の説明図である。
【００２０】
エンジン１には、制御手段としてのエンジンコントローラ（図示せず）が備えられており、このエンジンコントローラは、エンジン１の運転状態に応じて、燃焼方式を成層燃焼と均質燃焼とで切り換える機能を有している。成層燃焼では、エンジンコントローラからの指令に基づいて、インジェクタ８が圧縮行程に燃料を噴射する。一方、均質燃焼では、エンジンコントローラからの指令に基づいて、インジェクタ８が吸気行程に燃料を噴射する。以下に、成層燃焼の場合について説明する。
【００２１】
成層燃焼時において、吸気行程では、図７（ａ）に示すように、吸気ポート４２から筒内に空気が流入する（矢印ｆ１）。このとき、案内壁９の対向面９１がシリンダヘッド内壁面４１から滑らかに続く形状とされ、吸気ポート４２付近での案内壁９の高さが低く抑えられているので、空気の流入が妨げられることがない。従って、空気は、吸気ポート４２から燃焼室中央に向かって充分な強さで流れる。
【００２２】
圧縮工程では、図７（ｂ）に示すように、ピストン３のボウル部３１により空気の流れが反転されるとともに、インジェクタ８から燃料が噴射される。噴射された燃料Ｍは、このように形成された空気の順タンブル流（矢印ｆ２，ｆ３）により、点火プラグ７に向かって輸送される。そして、燃料Ｍは、同図（ｃ）に示すように、案内壁９の対向面９１に衝突して拡散され（矢印ｆ４）、点火プラグ７近傍で滞留する。
【００２３】
以上のように、本実施形態では、インジェクタ８と点火プラグ７との間に設けられる案内壁９において、第１に、順タンブル流ｆ２，ｆ３の点火プラグ７に向かう流れｆ３に対する対向面９１を、シリンダヘッド内壁面４１から滑らかに続く形状とした。このため、インジェクタ８から噴射された燃料Ｍをこの対向面９１により拡散させ、点火プラグ７近傍で良好な状態で滞留させることができる。エンジン１等の直噴エンジンでは、筒内圧力、ガス流動強さ（タンブル流動強さ）、燃料噴射圧力、燃料噴射量及びインジェクタ噴射口構造ばらつき等のため、成層燃焼時に常に一定の噴霧形態が得られるとは限らず、良好な成層混合気が形成されずに燃焼が不安定化したり、燃料Ｍが点火プラグ７に付着して、失火及びくすぶりを生じたりする。本実施形態に係るエンジン１では、案内壁９を設けたことで、上記筒内圧力等の変動因子による影響が軽減され、良好な成層混合気を安定して形成することができる。また、燃料Ｍが点火プラグ７に直接付着することがないので、失火等の発生を防止することもできる。
【００２４】
第２に、対向面９１を、シリンダ中心軸Ａａ及び縦方向軸Ａｃを含む平面による第１の断面で円弧状とするとともに、図４で上方から見て概略Ｖ字状とし、シリンダ中心軸Ａａに直交する第２の断面で、このＶ字の両翼部９１１ａ，９１１ｂを円弧状に広げた。このため、案内壁９により燃料Ｍを横方向にも拡散させ、全体として強く拡散させることができる。
【００２５】
第３に、図４，６に示すように、対向面９１の翼部９１１ａ，９１１ｂを上下に円弧状とし、シリンダヘッド内壁面４１に対して左右方向に滑らかに接続させた。このため、燃料Ｍを拡散させながら案内壁９を円滑に通過させ、案内壁９に付着することを防止することができる。
なお、図５に示すように、対向面９１にくぼみ９１２を形成することで、このくぼみ９１２により燃料Ｍを確実に捕え、適度に拡散させて、点火プラグ７近傍に滞留させることができるという効果が得られる。このようなくぼみ付きの案内壁９においても、シリンダ内壁面４１に対し、対向面９１を左右方向に滑らかに接続させるとよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る直噴火花点火機関としての自動車用エンジンの断面図
【図２】同上エンジンにおけるインジェクタ、案内壁及び点火プラグの配置図
【図３】同上エンジンのシリンダヘッド内壁面の概観
【図４】同上シリンダヘッド内壁面の部分拡大図
【図５】図４のｂ−ｂ断面図
【図６】図４のｃ−ｃ断面図
【図７】本発明の一実施形態に係る自動車用エンジンの動作説明図
【符号の説明】
１…直噴火花点火機関としての自動車用エンジン、２…シリンダブロック、３…ピストン、４…シリンダヘッド、４１…シリンダヘッド内壁面、４２…吸気ポート、４３…排気ポート、４４…点火プラグ挿入孔、４５…インジェクタ挿入孔、７…点火プラグ、８…インジェクタ、９…案内壁、９１…対向面、９１２…くぼみ、９１１ａ，９１１ｂ…対向面の翼部、Ａａ…シリンダ中心軸、Ｃ…燃焼室Ｍ…燃料。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a direct-injection spark ignition engine, and more particularly, to a technique for forming a stratified mixture satisfactorily by a guide wall provided on an inner wall surface of a cylinder head between an injector and a spark plug.
[0002]
[Prior art]
The provision of a guide wall on the inner wall surface of a cylinder head between an intake port and a spark plug insertion hole in a direct injection spark ignition engine is described in JP-A-10-252577. In this publication, a mask wall having a rectangular cross section is provided as the guide wall, and in the stratified charge combustion, the mask wall hinders the flow from the intake port to the center of the combustion chamber, thereby relatively strengthening the reverse tumble flow. A technique for concentrating fuel in the vicinity is described.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above conventional technique has the following problems. First, the technique is applied to form a reverse tumble flow of intake air in a cylinder (a flow from an intake port to a spark plug after passing near a cylinder side wall). Second, even if the mask wall is provided in a direct injection spark ignition engine in which a forward tumble flow (flow from the intake port to the ignition plug after passing through the center of the combustion chamber) is formed, As a result, the gas flow is blocked immediately before the ignition plug, and the fuel cannot be transported well to the ignition position.
[0004]
Therefore, the present invention provides a guide wall provided on the inner wall surface of the cylinder head, which can be adapted to a direct injection spark ignition engine in which a forward tumble flow is formed, and the guide wall diffuses and retains the air-fuel mixture. Therefore, it is an object to form a good air-fuel mixture near the ignition plug.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
For this reason, according to the first aspect of the present invention, in a direct injection spark ignition engine in which a stratified mixture is formed by a forward tumble flow of intake air, on a cylinder head inner wall surface between the injector and each insertion hole of the ignition plug. The surface of the provided guide wall facing the flow of air toward the spark plug of the forward tumble flow has a shape that smoothly follows from the inner wall surface of the cylinder head.
[0006]
According to the second aspect of the present invention, the opposing surface has an arc shape in a cross section of a plane parallel to the cylinder center axis and parallel to the direction of the air flow.
According to the third aspect of the present invention, the recess is provided on the facing surface.
According to the fourth aspect of the present invention, the opposing surface has a semi-elliptical or V-shaped cross section in a plane orthogonal to the cylinder center axis.
[0007]
According to the fifth aspect of the present invention, the semi-elliptical or V-shaped wings are expanded in an arc shape in a cross section of a plane orthogonal to the cylinder center axis.
In a sixth aspect of the present invention, both sides of the opposing surface are arc-shaped in a cross section of a plane parallel to the cylinder center axis and perpendicular to the direction of the air flow.
[0008]
In the invention described in claim 7, the guide wall is provided on the inner wall surface of the cylinder head between the intake port and the spark plug insertion hole.
[0009]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, in the guide wall, the surface facing the flow of air toward the spark plug of the forward tumble flow is formed into a shape that continues smoothly from the inner wall surface of the cylinder head, so that the forward tumble flow rides. The fuel to be transported can be diffused by the facing surface and retained near the spark plug. Therefore, a stratified mixture can be favorably formed irrespective of variations and changes in various conditions.
[0010]
According to the second aspect of the present invention, the opposed surface is formed in an arc shape in a cross section of a plane parallel to the cylinder center axis and parallel to the direction of air flow toward the spark plug, so that fuel can be diffused well. And can be retained.
According to the third aspect of the present invention, the fuel can be reliably caught by the recess provided on the facing surface and can be appropriately diffused.
[0011]
According to the fourth aspect of the invention, the opposing surface is formed in a semi-elliptical or V-shaped cross section perpendicular to the cylinder center axis, so that the fuel can be satisfactorily diffused without stagnating the air flow. .
According to the fifth aspect of the present invention, since the two wings of the semi-ellipse or the V-shape are expanded in an arc shape, the fuel can be diffused strongly and can be retained in a better state near the spark plug.
[0012]
According to the invention according to claim 6, a cross section of a plane parallel to the cylinder center axis and perpendicular to the direction of air flow toward the spark plug has a configuration in which both sides of the opposed surface are arc-shaped, so that the opposed surface is formed. The air can flow smoothly along the path, and the fuel can be prevented from adhering to the guide wall.
According to the invention according to claim 7, the guide wall is provided on the inner wall surface of the cylinder head between the intake port and the spark plug insertion hole, so that the fuel can be satisfactorily diffused and retained and a forward tumble flow is formed. When the flowing air flows into the cylinder, the guide wall does not hinder the air and can flow smoothly.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a sectional view of an automobile engine (hereinafter referred to as “engine”) 1 as a direct injection spark ignition engine according to an embodiment of the present invention, and shows a configuration of a combustion chamber C of the engine 1.
[0014]
A piston 3 is inserted into a cylinder block 2 of the engine 1, and the piston 3 has a concave recess (hereinafter referred to as a “bowl portion”) 31 formed in a crown surface. A cylinder head 4 having a pent roof type inner wall surface 41 is fixed on the cylinder block 2, and two intake ports 42 and two exhaust ports 43 are formed on the cylinder head 4 so as to be arranged in the cylinder arrangement direction. I have. Here, an intake valve 5 is interposed in the intake port 42, and an exhaust valve 6 is interposed in the exhaust port 43. The cylinder head 4 is formed with a hole 44 vertically penetrating the cylinder head 4 on the cylinder center axis Aa, and the ignition plug 7 is inserted into this hole (hereinafter referred to as an “ignition plug insertion hole”) 44. Has been fixed. The ignition plug 7 faces the upper center of the combustion chamber C formed between the piston crown surface and the cylinder head inner wall surface 41. A high-pressure injector 8 as fuel injection means is fixed to the cylinder head 4. The injector 8 is inserted into a hole (hereinafter, referred to as an “injector insertion hole”) 45 that penetrates the cylinder head side wall from the outside diagonally downward between the two intake ports 42, 42. It faces the side of the combustion chamber C. Here, on the inner wall surface of the cylinder head, the guide wall 9 according to the present embodiment is provided between each opening end of the injector insertion hole 45 and the ignition plug insertion hole 44.
[0015]
FIG. 2 is a layout view of the injector 8, the guide wall 9, and the spark plug 7 when the cylinder head 4 of the engine 1 is viewed from below.
In this way, the guide wall 9 is provided on the inner wall surface of the cylinder head between the intake ports 42, 42 and the spark plug insertion hole 44 (spark plug 7) between the injector 8 and the spark plug 7. . That is, the guide wall 9 is substantially V-shaped when the cylinder head 4 is viewed from below when the engine is mounted (the shape will be described later). Each V-shaped wing extends from the space between the two intake ports 42, 42 on the inner wall surface 41 of the cylinder head between the intake ports 42, 42 and the spark plug insertion hole 44, and the cylinder center axis. It ends at a plane parallel to the cylinder arrangement direction including Aa, and surrounds half of the spark plug 7 on the injector 8 side. Here, the position of the guide wall 9 with respect to the ignition plug 7 should be set in order to achieve the fuel diffusion and stagnation described below, but the flow of air into the cylinder is not hindered. Thus, it is arranged as close as possible to the spark plug insertion hole 44.
[0016]
FIG. 3 is a perspective view of the cylinder head inner wall surface 41 and shows an overview of the guide wall 9 according to the present embodiment.
FIG. 4 is a partially enlarged view of the cylinder head inner wall surface 41 showing the shape of the guide wall 9 in detail.
The structure of the guide wall 9 will be specifically described mainly with reference to FIG. Here, the cylinder center axis is again denoted by Aa, and an axis perpendicular to the cylinder center axis Aa and parallel to the cylinder arrangement direction (hereinafter, referred to as “lateral axis”) is Ab, the cylinder center axis Aa, and the horizontal direction. An axis orthogonal to any of the axes Ab (hereinafter, referred to as a “vertical axis”) is indicated by Ac. Further, on the vertical axis Ac, the injector 8 side is defined as the front with respect to the cylinder center axis Aa, and the opposite side is defined as the rear, and the left, right, up and down directions are determined based on this front and rear direction. As apparent from FIGS. 3 and 4, this front-back direction corresponds to the direction of the flow of the air forming the forward tumble flow toward the spark plug 7.
[0017]
In the present embodiment, the surface (corresponding to the “opposing surface”) 91 of the guide wall 9 is substantially V-shaped when viewed from below the cylinder head 4, that is, from above in FIG. The position between the two intake ports 42, 42 and the spark plug insertion hole 44 is as described above.
Here, the opposing surface 91 has a substantially arc shape in a first cross section including the cylinder center axis Aa and the longitudinal axis Ac. In the first cross section, the opposing surface 91 smoothly continues from the cylinder head inner wall surface 41, and ignition occurs. The inclination with respect to the cylinder head inner wall surface 41 increases as approaching the plug 7. In the second section orthogonal to the cylinder center axis Aa, the V-shaped facing surface 91 draws a streamlined smooth curve from the front, and its wings 911a and 911b expand in an arc shape. (Fig. 2). In the present embodiment, the width w of the guide wall 9 is set equal to the distance D between the inner ends of the intake ports 42, 42, and the height h is set equal to the height of the electrode position of the ignition plug 7. .
[0018]
FIG. 5 is a sectional view taken along line bb of FIG. In the present embodiment, the facing surface 91 is formed in an arc shape in this cross section (FIG. 5A), but other than this, for example, as shown in FIG. It is also possible to form a depression on the entire opposing surface 91 by extending it at a gentle inclination with respect to 41, and sharply bending it along the cylinder center axis Aa immediately before the ignition plug 7. Further, as shown in FIG. 3C, the whole is arc-shaped, but a depression 912 may be formed in a part.
[0019]
FIG. 6 is a sectional view taken along the line cc of FIG. The wing portions 911a and 911b of the opposing surface 91 are arc-shaped in cross section, and the inclination with respect to the cylinder center axis Aa increases downward from the upper end, that is, as it approaches the cylinder head inner wall surface 41, and spreads right and left.
FIG. 7 is an explanatory diagram of the mixture formation in the engine 1 including the guide wall 9 described above.
[0020]
The engine 1 is provided with an engine controller (not shown) as control means. The engine controller has a function of switching the combustion mode between stratified combustion and homogeneous combustion in accordance with the operating state of the engine 1. are doing. In stratified combustion, the injector 8 injects fuel during the compression stroke based on a command from the engine controller. On the other hand, in homogeneous combustion, the injector 8 injects fuel during the intake stroke based on a command from the engine controller. Hereinafter, the case of stratified combustion will be described.
[0021]
At the time of stratified combustion, in the intake stroke, as shown in FIG. 7A, air flows into the cylinder from the intake port 42 (arrow f1). At this time, the opposing surface 91 of the guide wall 9 has a shape that smoothly follows from the inner wall surface 41 of the cylinder head, and the height of the guide wall 9 near the intake port 42 is kept low. Nothing. Therefore, the air flows with sufficient strength from the intake port 42 toward the center of the combustion chamber.
[0022]
In the compression step, as shown in FIG. 7B, the flow of air is reversed by the bowl portion 31 of the piston 3, and fuel is injected from the injector 8. The injected fuel M is transported toward the spark plug 7 by the forward tumble flow (arrows f2 and f3) of the air thus formed. Then, the fuel M collides with the opposing surface 91 of the guide wall 9 and is diffused (arrow f <b> 4), as shown in FIG.
[0023]
As described above, in the present embodiment, first, in the guide wall 9 provided between the injector 8 and the ignition plug 7, the facing surface 91 of the forward tumble flow f2, f3 toward the flow f3 toward the ignition plug 7 is formed. And a shape that smoothly continues from the cylinder head inner wall surface 41. For this reason, the fuel M injected from the injector 8 can be diffused by the facing surface 91 and stay in a good state near the ignition plug 7. In a direct-injection engine such as the engine 1, a constant spray form is always present during stratified combustion because of in-cylinder pressure, gas flow strength (tumble flow strength), fuel injection pressure, fuel injection amount, and injector injection port structure variation. This is not always the case, and the combustion becomes unstable without forming a good stratified mixture, or the fuel M adheres to the spark plug 7 to cause misfire and smoldering. In the engine 1 according to the present embodiment, the provision of the guide wall 9 reduces the influence of the fluctuation factors such as the in-cylinder pressure and the like, and can stably form a favorable stratified air-fuel mixture. Further, since the fuel M does not directly adhere to the ignition plug 7, the occurrence of misfire or the like can be prevented.
[0024]
Second, the opposing surface 91 has an arc shape in a first section formed by a plane including the cylinder center axis Aa and the longitudinal axis Ac, and has a substantially V-shape viewed from above in FIG. The V-shaped both wing portions 911a and 911b are expanded in an arc shape in a second section orthogonal to. For this reason, the fuel M can also be diffused in the lateral direction by the guide wall 9, and can be strongly diffused as a whole.
[0025]
Third, as shown in FIGS. 4 and 6, the wing portions 911a and 911b of the opposing surface 91 are vertically arcuate, and are smoothly connected to the cylinder head inner wall surface 41 in the left-right direction. For this reason, it is possible to smoothly pass the guide wall 9 while diffusing the fuel M, and to prevent the fuel M from adhering to the guide wall 9.
As shown in FIG. 5, by forming the recess 912 in the facing surface 91, the fuel M can be reliably caught by the recess 912, diffused appropriately, and retained in the vicinity of the spark plug 7. Is obtained. In the recessed guide wall 9 as well, the facing surface 91 may be smoothly connected to the cylinder inner wall surface 41 in the left-right direction.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view of an automobile engine as a direct injection spark ignition engine according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a layout view of an injector, a guide wall, and a spark plug in the engine. FIG. 4 is a partially enlarged view of the cylinder head inner wall surface. FIG. 5 is a sectional view taken along line bb of FIG. 4. FIG. 6 is a sectional view taken along line cc of FIG. 4. FIG. Explanatory drawing of the operation of the automobile engine according to the embodiment.
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Automotive engine as a direct injection spark ignition engine, 2 ... Cylinder block, 3 ... Piston, 4 ... Cylinder head, 41 ... Cylinder head inner wall surface, 42 ... Intake port, 43 ... Exhaust port, 44 ... Spark plug insertion hole , 45: injector insertion hole, 7: spark plug, 8: injector, 9: guide wall, 91: facing surface, 912: hollow, 911a, 911b: wing of the facing surface, Aa: cylinder center axis, C: combustion chamber M: Fuel.

Claims

吸入空気の順タンブル流により成層混合気が形成される直噴火花点火機関であって、
インジェクタ及び点火プラグの各挿入孔の間のシリンダヘッド内壁面上に、燃焼室内に突出する案内壁を備え、この案内壁は、前記順タンブル流の点火プラグへ向かう空気の流れに対する対向面が、シリンダヘッド内壁面から滑らかに続くことを特徴とする直噴火花点火機関。A direct injection spark ignition engine in which a stratified mixture is formed by a forward tumble flow of intake air,
A guide wall protruding into the combustion chamber is provided on the inner wall surface of the cylinder head between the injector and the insertion hole of the spark plug, and the guide wall has a surface facing the flow of air toward the spark plug of the forward tumble flow, A direct-injection spark ignition engine characterized by smoothly continuing from the inner wall of the cylinder head.

前記対向面が、シリンダ中心軸に平行であり、かつ前記空気の流れの方向に平行な平面による断面で円弧状である請求項１に記載の直噴火花点火機関。2. The direct-injection spark ignition engine according to claim 1, wherein the opposed surface has an arc shape in a cross section formed by a plane parallel to a cylinder center axis and parallel to a direction of the air flow. 3.

前記対向面にくぼみを有する請求項１に記載の直噴火花点火機関。The direct-injection spark ignition engine according to claim 1, wherein the opposed surface has a depression.

前記対向面が、シリンダ中心軸に直交する平面による断面で半楕円若しくはＶ字状である請求項１〜３のいずれかに記載の直噴火花点火機関。The direct-injection spark ignition engine according to any one of claims 1 to 3, wherein the opposed surface has a semi-elliptical or V-shaped cross section in a plane perpendicular to the cylinder center axis.

前記半楕円又はＶ字の両翼部が円弧状に広げられた請求項４に記載の直噴火花点火機関。The direct-injection spark ignition engine according to claim 4, wherein the semi-elliptical or V-shaped wing portions are expanded in an arc shape.

前記対向面が、シリンダ中心軸に平行であり、かつ前記空気の流れの方向に直交する平面による断面で、その両側が円弧状である請求項１〜５のいずれかに記載の直噴火花点火機関。The direct-injection spark ignition according to any one of claims 1 to 5, wherein the opposed surface is a cross section of a plane parallel to a cylinder center axis and perpendicular to a direction of the air flow, and both sides are arc-shaped. organ.

前記案内壁を吸気ポートと点火プラグ挿入孔との間のシリンダヘッド内壁面上に備える請求項１〜６のいずれかに記載の直噴火花点火機関。The direct-injection spark ignition engine according to any one of claims 1 to 6, wherein the guide wall is provided on an inner wall surface of the cylinder head between the intake port and the spark plug insertion hole.