JP2008088861A - Spark ignition type direct injection gasoline engine - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance thermal efficiency to improve fuel consumption by improving a compression ratio of an engine, and to ensure torque in a high load area of the engine while avoiding knocking. <P>SOLUTION: In this spark ignition type direct injection gasoline engine having a pent roof-shaped combustion chamber ceiling surface, a geometrical compression ratio of the engine is set to 14 or more, an ignition plug 23 is positioned in the approximately center of the cylinder bore of the combustion chamber ceiling surface, and a recess 30 formed in a position corresponding to the ignition plug 23 and a projection 31 projecting from the periphery of the recess and conforming with the combustion chamber ceiling surface when the piston is positioned at a top dead center are arranged on the crown surface of the piston 16. This engine is further provided with a swirl control valve 33 generating swirl in a combustion chamber 17, and a means for controlling ignition by the ignition plug 23 to be energized after a compression top dead center in a low speed low load region of the engine. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は高圧縮比の火花点火式直噴ガソリンエンジン関するものである。   The present invention relates to a spark-ignition direct injection gasoline engine having a high compression ratio.

エンジンの熱効率を高めて燃費を改善するためには、圧縮比を高めることが有効である。しかし、単にエンジンの幾何学的圧縮比を高めただけでは、エンジンの高負荷域でノッキングが生じやすくなるという問題が発生する。   In order to improve the thermal efficiency of the engine and improve fuel efficiency, it is effective to increase the compression ratio. However, simply increasing the geometric compression ratio of the engine causes a problem that knocking is likely to occur at a high load range of the engine.

このような問題を解決するため、例えば特許文献１に示されているように、ノッキングが発生する状態にあるとき、ノッキング回避制御として、可変圧縮比機構により圧縮比を低下させたり、点火時期の遅角を行ったりすることが知られている。
特開２００５−１４６９９１号公報 In order to solve such a problem, for example, as shown in Patent Document 1, when knocking occurs, as a knocking avoidance control, the variable compression ratio mechanism lowers the compression ratio or the ignition timing is reduced. It is known to delay.
JP 2005-146991 A

上記のようにノッキング回避制御として、点火時期の遅角を行ったりすると、それに伴ってエンジントルクが低下し、高負荷域でのエンジントルクの上昇が制限されてしまう。従って、エンジンの出力性能向上の面で改善の余地がある。また、ノッキング回避制御として圧縮比を低下させると、熱効率が悪化して燃費を損ってしまう。   If the ignition timing is retarded as the knocking avoidance control as described above, the engine torque decreases accordingly, and the increase of the engine torque in the high load region is limited. Therefore, there is room for improvement in terms of improving the output performance of the engine. Further, when the compression ratio is lowered as knocking avoidance control, the thermal efficiency is deteriorated and the fuel efficiency is impaired.

本発明は上記の事情に鑑み、エンジンの高圧縮比化により熱効率を高めて燃費を改善し、かつ、ノッキングを回避しつつ、エンジンの高負荷域でのトルクを確保し、出力性能を向上することができる火花点火式直噴ガソリンエンジンを提供することを目的としている。   In view of the above circumstances, the present invention improves the fuel efficiency by improving the thermal efficiency by increasing the compression ratio of the engine, and ensures the torque in the high load region of the engine while improving the output performance while avoiding knocking. It is aimed to provide a spark ignition direct injection gasoline engine that can be used.

上記のような課題を解決するために、本発明は、トルクを出力するクランクシャフトと、このクランクシャフトに連結されるピストンと、このピストンを往復移動可能に嵌装して、当該ピストンと協働して混合気の燃焼室を区画する気筒と、ペントルーフ状の燃焼室天井面を形成するシリンダヘッドと、上記気筒内に先端を臨ませ燃料を噴射する燃料噴射弁とを備えた火花点火式直噴ガソリンエンジンにおいて、エンジンの幾何学的圧縮比が１４以上に設定され、上記燃焼室天井面の略シリンダボア中心の位置に点火プラグが配置され、上記ピストンの冠面に、上記点火プラグに対応する位置に形成されたリセスと、このリセスの周辺部が***して、ピストンが上死点の位置にあるときに、シリンダヘッド下面よりも上方に突出して、燃焼室天井面に沿う***部とが設けられるとともに、上記燃焼室内にスワールを生成するスワール生成手段と、上記点火プラグによる点火がエンジンの低速高負荷域では圧縮上死点以降に行われるように点火時期を制御する点火制御手段とを備えているものである。   In order to solve the above-described problems, the present invention provides a crankshaft that outputs torque, a piston that is coupled to the crankshaft, and a piston that is reciprocally fitted so as to cooperate with the piston. And a spark ignition type direct-injection type cylinder comprising: a cylinder that defines a combustion chamber for an air-fuel mixture; a cylinder head that forms a pent roof-like combustion chamber ceiling surface; and a fuel injection valve that injects fuel with the tip facing the inside of the cylinder. In the injection gasoline engine, the geometric compression ratio of the engine is set to 14 or more, a spark plug is disposed at a position substantially in the center of the cylinder bore on the ceiling surface of the combustion chamber, and the crown surface of the piston corresponds to the spark plug. When the recess formed at the position and the periphery of the recess rise and the piston is at the top dead center position, the recess protrudes upward from the bottom surface of the cylinder head, and the combustion chamber And a swirl generating means for generating a swirl in the combustion chamber, and an ignition timing so that ignition by the spark plug is performed after compression top dead center in the low speed and high load region of the engine. Ignition control means for controlling the engine.

この発明によると、エンジンの幾何学的圧縮比が１４以上の高圧縮比とされることで燃費性能が改善されるとともに、エンジンの低速高負荷域では点火時期が圧縮上死点以降とされることで高圧縮比化に伴うノッキング悪化が抑制される。さらに、上記ピストン冠面に設けられたリセスにより、燃焼室が扁平な場合と比べて燃焼期間の前半の燃焼速度が速められ、また、上記***部と燃焼室天井面との間の狭い空間では火炎伝播速度が低下する傾向があるが、上記スワール生成手段により生成されて圧縮行程以降まで維持されるスワールにより、上記火炎伝播速度の低下が抑制され、燃焼期間の後半の燃焼速度も速められる。   According to the present invention, fuel efficiency is improved by setting the engine's geometric compression ratio to a high compression ratio of 14 or more, and the ignition timing is set to the compression top dead center or later in the low speed and high load range of the engine. As a result, the knocking deterioration due to the high compression ratio is suppressed. Furthermore, the recess provided in the piston crown surface increases the combustion speed in the first half of the combustion period compared to the case where the combustion chamber is flat, and in a narrow space between the raised portion and the combustion chamber ceiling surface. Although the flame propagation speed tends to decrease, the swirl generated by the swirl generating means and maintained until after the compression stroke suppresses the decrease in the flame propagation speed and increases the combustion speed in the second half of the combustion period.

このようにして、圧縮上死点以降の点火に拘わらず、燃焼速度が速められることにより、ノッキングが回避されつつ、高トルクが確保される。   In this manner, regardless of ignition after compression top dead center, the combustion speed is increased, so that high torque is ensured while knocking is avoided.

本発明の火花点火式直噴ガソリンエンジンにおいて、上記ピストンの冠面のリセスが、ペントルーフ状の燃焼室天井面の稜線に沿った方向よりもこれに直交する方向に長く形成されていることが好ましい。   In the spark ignition direct injection gasoline engine of the present invention, the recess of the crown surface of the piston is preferably formed longer in a direction orthogonal to the direction along the ridgeline of the pent roof-like combustion chamber ceiling surface. .

このようにすると、燃焼室天井面がペントルーフ状の場合に稜線に沿った方向と比べてこれと直交する方向の燃焼速度が遅くなる傾向が是正され、燃焼室全体への火炎伝播が良好に行われる。   This corrects the tendency for the combustion speed in the direction perpendicular to the direction along the ridge line to be slower than the direction along the ridgeline when the combustion chamber ceiling is pent-roofed, and allows good flame propagation to the entire combustion chamber. Is called.

また、上記ペントルーフ状の燃焼室天井面は、稜線を挟んでその両側に、吸気ポートが開口する吸気側斜面と排気ポートが開口する排気側斜面とを有し、上記ピストンの冠面のリセスは、上記燃焼室天井面の吸気側斜面と排気側斜面とに対応する範囲にわたって形成され、上記燃料噴射弁は先端部に複数の噴口を有し、その先端部が上記燃焼室天井面の吸気側斜面から燃焼室内に臨むように配置され、かつ、上記複数の噴口の少なくとも一部が点火プラグ近傍を通って上記燃焼室天井面の排気側斜面に指向するように設定されていることが好ましい。   Further, the ceiling surface of the pent roof-like combustion chamber has an intake side inclined surface where an intake port opens and an exhaust side inclined surface where an exhaust port opens on both sides of a ridge line, and the recess of the crown surface of the piston is The fuel injection valve has a plurality of injection holes at its tip, and the tip is on the intake side of the ceiling of the combustion chamber. It is preferable that it is arranged so as to face the combustion chamber from the slope, and at least a part of the plurality of nozzle holes passes through the vicinity of the spark plug and is directed to the exhaust-side slope of the combustion chamber ceiling surface.

このようにすると、燃焼室内に燃料が効果的に分散し、クエンチエリアとなり易い部位にも適度の濃度の混合気が与えられ、燃焼室全体にわたり燃焼性が高められ、燃焼速度が速められる。   In this way, the fuel is effectively dispersed in the combustion chamber, and an air-fuel mixture having an appropriate concentration is also given to a portion that is likely to become a quench area, so that the combustibility is enhanced throughout the combustion chamber and the combustion speed is increased.

また、上記点火プラグが、上記燃焼室天井面の略シリンダボア中心の位置と燃焼室周辺部とを含む複数個所に配設され、上記点火制御手段は低速高負荷で複数個所の点火プラグ に点火を行わせるようになっていることが好ましい。   The spark plugs are disposed at a plurality of locations including a position substantially in the center of the cylinder bore on the ceiling surface of the combustion chamber and the periphery of the combustion chamber, and the ignition control means ignites a plurality of spark plugs at a low speed and a high load. It is preferable to make it perform.

とくに、上記点火プラグが上記燃焼室天井面の略シリンダボア中心の位置と稜線の端部付近とに設けられていることが好ましい。   In particular, it is preferable that the spark plug is provided at a position substantially at the center of the cylinder bore on the ceiling surface of the combustion chamber and in the vicinity of the end of the ridgeline.

このようにして複数点の点火が行われることにより、燃焼速度がさらに速められ、高トルクの確保に有利となる。   By performing ignition at a plurality of points in this manner, the combustion speed is further increased, which is advantageous for securing high torque.

また、本発明の別の態様によるエンジンは、トルクを出力するクランクシャフトと、このクランクシャフトに連結されるピストンと、このピストンを往復移動可能に嵌装して、当該ピストンと協働して混合気の燃焼室を区画する気筒と、ペントルーフ状の燃焼室天井面を形成するシリンダヘッドと、上記気筒内に先端を臨ませ燃料を噴射する燃料噴射弁と、燃焼室に対して吸気を過給する過給機とを備えた火花点火式直噴ガソリンエンジンにおいて、エンジンの幾何学的圧縮比が１３以上に設定され、上記燃焼室天井面の略シリンダボア中心の位置に点火プラグが配置され、上記ピストンの冠面に、上記点火プラグに対応する位置に形成されたリセスと、このリセスの周辺部が***して、ピストンが上死点の位置にあるときに、シリンダヘッド下面よりも上方に突出して、燃焼室天井面に沿う***部とが設けられるとともに、上記燃焼室内にスワールを生成するスワール生成手段と、上記点火プラグによる点火がエンジンの低速高負荷域では圧縮上死点以降に行われるように点火時期を制御する点火制御手段とを備えているものである。   An engine according to another aspect of the present invention includes a crankshaft for outputting torque, a piston connected to the crankshaft, and a reciprocating fitting of the piston so as to cooperate with the piston. A cylinder that divides the combustion chamber, a cylinder head that forms a pent roof-like combustion chamber ceiling surface, a fuel injection valve that injects fuel with the tip facing into the cylinder, and supercharging intake air to the combustion chamber In a spark ignition direct injection gasoline engine having a supercharger, the geometric compression ratio of the engine is set to 13 or more, an ignition plug is disposed at a position substantially in the center of the cylinder bore on the ceiling surface of the combustion chamber, A recess formed at a position corresponding to the spark plug on the crown surface of the piston and a peripheral portion of the recess are raised so that the piston is at the top dead center position. A raised portion that extends upward from the lower surface and extends along the ceiling surface of the combustion chamber is provided, swirl generating means for generating a swirl in the combustion chamber, and ignition by the ignition plug is compressed in a low speed and high load region of the engine. Ignition control means for controlling the ignition timing so as to be performed after the dead point.

この発明によると、過給機付のエンジンにおいて、エンジンの高圧縮比化により燃費が改善され、かつ、ノッキングが回避されつつ、エンジンの高負荷域でのトルクが確保される。   According to this invention, in an engine with a supercharger, fuel efficiency is improved by increasing the compression ratio of the engine, and knocking is avoided and torque in a high load region of the engine is secured.

以上説明したように、本発明によれば、エンジンの幾何学的圧縮比が１４以上の高圧縮比とされることで燃費性能が改善することができ、しかも、低速高負荷域で、ノッキングを回避しつつ、高トルクを確保することができる。   As described above, according to the present invention, the engine's geometric compression ratio is set to a high compression ratio of 14 or more, so that fuel efficiency can be improved, and knocking can be performed in a low speed and high load range. While avoiding, high torque can be secured.

以下、添付図面を参照しながら本発明の好ましい実施の形態について説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

図１は、本発明の実施の一形態に係る火花点火式直噴ガソリンエンジンの構造を示す断面略図である。   FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the structure of a spark ignition direct injection gasoline engine according to an embodiment of the present invention.

この図において、エンジン１０は、クランクシャフト１１を回転自在に支持するシリンダブロック１２と、シリンダブロック１２の上部に配置されたシリンダヘッド１３とを一体的に有しており、これらシリンダブロック１２およびシリンダヘッド１３には、複数の気筒１４が設けられている。   In this figure, an engine 10 integrally has a cylinder block 12 that rotatably supports a crankshaft 11 and a cylinder head 13 that is disposed above the cylinder block 12. The head 13 is provided with a plurality of cylinders 14.

各気筒１４には、コンロッド１５を介してクランクシャフト１１に連結されたピストン１６が嵌装され、気筒１４内のピストン１６の上方に燃焼室１７が形成されている。本実施形態において、各気筒１４の幾何学的圧縮比は１４以上に設定されている。   Each cylinder 14 is fitted with a piston 16 connected to the crankshaft 11 via a connecting rod 15, and a combustion chamber 17 is formed above the piston 16 in the cylinder 14. In the present embodiment, the geometric compression ratio of each cylinder 14 is set to 14 or more.

本実施形態に係るエンジン１０は、当該クランクシャフト１１の回転方向が右回りになる側（すなわち図１の状態）から見て気筒１４のシリンダボア中心Ｚがクランクシャフト１１の回転中心Ｏから右側にオフセットしている。このオフセット量Ｓは、例えば気筒２４のボア径が７０ｍｍの場合、１ｍｍ〜２ｍｍに設定されている。   In the engine 10 according to the present embodiment, the cylinder bore center Z of the cylinder 14 is offset to the right from the rotation center O of the crankshaft 11 when viewed from the side in which the rotation direction of the crankshaft 11 is clockwise (that is, the state of FIG. 1). is doing. For example, when the bore diameter of the cylinder 24 is 70 mm, the offset amount S is set to 1 mm to 2 mm.

図２は気筒１４を拡大して示す平面略図である。   FIG. 2 is a schematic plan view showing the cylinder 14 in an enlarged manner.

図１および図２に示すように、各気筒１４において、シリンダヘッド１３の下面は燃焼室１７の天井面を構成している。この天井面は中央部分からシリンダヘッド１３の下端まで延びる２つの斜面１７ａ、１７ｂを有するいわゆるペントルーフ型となっている。   As shown in FIGS. 1 and 2, in each cylinder 14, the lower surface of the cylinder head 13 constitutes the ceiling surface of the combustion chamber 17. This ceiling surface is a so-called pent roof type having two inclined surfaces 17 a and 17 b extending from the central portion to the lower end of the cylinder head 13.

燃焼室１７の天井面を構成する一方の斜面（図１，図２において右側の斜面）１７ａには各々独立した２つの吸気ポート１８が開口し、また、他方の斜面（図１，図２において左側の斜面）１７ｂには２つの排気ポート１９が開口しており、各ポート１８、１９の開口端に吸気弁２０および排気弁２１が設けられている。以下、吸気ポート１９が開口している斜面を吸気側斜面１７ａ、排気ポート１９が開口している斜面を排気側斜面１７ｂと呼ぶ。   Two independent intake ports 18 are opened on one slope (the slope on the right side in FIGS. 1 and 2) 17a constituting the ceiling surface of the combustion chamber 17, and the other slope (in FIGS. 1 and 2). Two exhaust ports 19 are opened on the left slope 17b, and an intake valve 20 and an exhaust valve 21 are provided at the open ends of the ports 18 and 19, respectively. Hereinafter, the slope where the intake port 19 is open is referred to as an intake side slope 17a, and the slope where the exhaust port 19 is open is referred to as an exhaust side slope 17b.

吸気側斜面１７ａと排気側斜面１７ｂとの間の稜線１７ｃは、天井面のシリンダボア中心を通って直径方向に直線的に延びている。   A ridge line 17c between the intake side inclined surface 17a and the exhaust side inclined surface 17b extends linearly in the diameter direction through the center of the cylinder bore on the ceiling surface.

また、上記各気筒１４に対し、燃料を燃焼室１７内に直接噴射する燃料噴射弁２２と、燃焼室１７内の混合気に対して点火を行う点火プラグ２３，２４とが設けられており、これら燃料噴射弁２２及び点火プラグ２３，２４はシリンダヘッド１３に取り付けられている。   Each cylinder 14 is provided with a fuel injection valve 22 that directly injects fuel into the combustion chamber 17 and spark plugs 23 and 24 that ignite the air-fuel mixture in the combustion chamber 17. The fuel injection valve 22 and the spark plugs 23 and 24 are attached to the cylinder head 13.

点火プラグは少なくとも上記天井面の略シリンダボア中心の位置に設けられ、好ましくはこの位置と燃焼室周辺部とを含む複数個所に設けられる。当実施形態では、上記天井面の略シリンダボア中心の位置に主点火プラグ２３が設けられるとともに、上記天井面の稜線１７ｃの一端部付近に副点火プラグ２４が設けられている。各点火プラグ２３は、点火時期のコントロールが可能な点火回路２５に接続されている。そして、この点火回路２５がコントロールユニット２７に接続されることにより、各点火プラグ２３，２４の点火が制御されるようになっている。   The spark plug is provided at least at a position substantially at the center of the cylinder bore on the ceiling surface, and is preferably provided at a plurality of locations including this position and the periphery of the combustion chamber. In the present embodiment, a main ignition plug 23 is provided at a position substantially in the center of the cylinder bore on the ceiling surface, and a sub ignition plug 24 is provided in the vicinity of one end portion of the ridge line 17c on the ceiling surface. Each spark plug 23 is connected to an ignition circuit 25 capable of controlling the ignition timing. The ignition circuit 25 is connected to the control unit 27 so that the ignition of the spark plugs 23 and 24 is controlled.

上記点火回路２５及びコントロールユニット２７により点火制御手段が構成され、この点火制御手段により、運転状態に応じて各点火プラグ２３，２４の作動、及び点火時期が制御される。   The ignition circuit 25 and the control unit 27 constitute an ignition control means, and the ignition control means controls the operation of the spark plugs 23 and 24 and the ignition timing according to the operating state.

また、上記天井面に対向するピストン１６の冠面には、上記主点火プラグ２３に対応する位置にリセス３０が設けられるとともに、このリセス３０の周辺部に***部３１が設けられている。この***部３１は、上記天井面に対応する形状に***し、ピストン１６が上死点位置にあるときに、シリンダヘッド１３の下面よりも上方に突出して、燃焼室天井面に沿うように形成されている。   In addition, a recess 30 is provided at a position corresponding to the main spark plug 23 on the crown surface of the piston 16 facing the ceiling surface, and a raised portion 31 is provided around the recess 30. The raised portion 31 is raised to a shape corresponding to the ceiling surface, and protrudes upward from the lower surface of the cylinder head 13 when the piston 16 is at the top dead center position, and is formed along the combustion chamber ceiling surface. Has been.

図３乃至図５はピストン冠面の具体的形状を示している。これら図３乃至図５と図１とに基づいてピストン冠面の形状を具体的に説明すると、ピストン冠面の基本形状は、燃焼室の天井面に対応するようなペントルーフ状に***し、天井面の稜線１７ｃに対応する部分に頂部３１ｃを有し、その両側に、上記天井面の斜面１７ａ，１７ｂと略平行な斜面３１ａ，３１ｂを有する形状となっている。そして、このピストン冠面の頂部３１ｃとその両側の斜面３１ａ，３１ｂとにわたり、凹状に抉られた形のリセス３０が形成されている。このリセス３０の底面は球面に近似した湾曲面となっている。そして、平面視では、リセス３０は、円に近い形状であるが、頂部（稜線）に沿った方向の径Ｄ１よりもこれと直交する方向の径Ｄ２が若干長い楕円形となっている。   3 to 5 show specific shapes of the piston crown surface. The shape of the piston crown surface will be specifically described with reference to FIGS. 3 to 5 and FIG. 1. The basic shape of the piston crown surface is raised like a pent roof corresponding to the ceiling surface of the combustion chamber, and the ceiling. A portion corresponding to the ridgeline 17c of the surface has a top portion 31c, and on both sides thereof, there are inclined surfaces 31a, 31b substantially parallel to the inclined surfaces 17a, 17b of the ceiling surface. A recess 30 having a concave shape is formed across the top portion 31c of the piston crown surface and the inclined surfaces 31a and 31b on both sides thereof. The bottom surface of the recess 30 is a curved surface that approximates a spherical surface. In the plan view, the recess 30 has a shape close to a circle, but has an elliptical shape in which the diameter D2 in the direction orthogonal to the diameter D1 in the direction along the top (ridge line) is slightly longer.

また、図６は燃料噴射弁２２の先端部の形状を概略的に示しており、この図に示すように、燃料噴射弁２２は先端部に複数の噴口２２ａを有している。そして、図１及び図２に示すように、この燃料噴射弁２２は、両吸気ポート１８間に位置して、燃焼室１７の天井面の吸気側斜面１７ａから燃焼室１７に臨むように配置され、かつ、上記複数の噴口２２ａから噴射される噴霧Ｆのうちの少なくとも一部が点火プラグ２３近傍を通って上記天井面の排気側の斜面１７ｂに指向するように噴射方向等が設定されている。   FIG. 6 schematically shows the shape of the front end portion of the fuel injection valve 22. As shown in this figure, the fuel injection valve 22 has a plurality of injection holes 22a at the front end portion. As shown in FIGS. 1 and 2, the fuel injection valve 22 is located between the two intake ports 18 and is disposed so as to face the combustion chamber 17 from the intake side inclined surface 17 a of the ceiling surface of the combustion chamber 17. In addition, the injection direction and the like are set so that at least a part of the spray F injected from the plurality of injection holes 22a passes through the vicinity of the spark plug 23 and is directed to the slope 17b on the exhaust side of the ceiling surface. .

さらにこの火花点火式直噴ガソリンエンジンには、燃焼室１７内にスワールＳを生成するスワール生成手段が設けられている。当実施形態においてスワール生成手段は、図１及び図２に示すスワールコントロール弁３３により構成されている。   Further, this spark ignition direct injection gasoline engine is provided with swirl generating means for generating swirl S in the combustion chamber 17. In the present embodiment, the swirl generating means is constituted by a swirl control valve 33 shown in FIGS.

すなわち、前述のように燃焼室の天井面の吸気側斜面１７ａには各々独立した２つの吸気ポート１８が開口しており、これに対応して吸気マニホールドに設けられた気筒別吸気通路３２の下流側が２つに分岐し、各吸気ポート２８に接続されているが、一方の吸気ポート１８に対応する吸気通路３２の下流側分岐部にスワールコントロール弁３３が設けられている。そして、スワールコントロール弁３３が閉じた状態では、一方の吸気ポート１８が遮断され、他方の吸気ポートのみから燃焼室に吸気が流入することにより燃焼室内にスワールＳ（図２中の破線矢印）が生成され、スワールコントロール弁３３が開かれると、その開度が大きくなるにつれてスワールが弱められるようになっている。   That is, as described above, two independent intake ports 18 are opened in the intake side inclined surface 17a of the ceiling surface of the combustion chamber, and correspondingly, downstream of the cylinder-specific intake passage 32 provided in the intake manifold. The side branches into two and is connected to each intake port 28, but a swirl control valve 33 is provided at a downstream branch portion of the intake passage 32 corresponding to one intake port 18. When the swirl control valve 33 is closed, one intake port 18 is shut off, and intake air flows from only the other intake port into the combustion chamber, so that a swirl S (broken arrow in FIG. 2) is formed in the combustion chamber. When the swirl control valve 33 is generated and the swirl control valve 33 is opened, the swirl is weakened as the opening degree increases.

スワールコントロール弁３３はアクチュエータ３４で作動され、このアクチュエータ３４もコントロールユニット２７により制御されるようになっている。   The swirl control valve 33 is operated by an actuator 34, and this actuator 34 is also controlled by a control unit 27.

上記コントロールユニット２７には、クランク角を検出するクランク角センサ３５、吸気流量を検出するエアフローセンサ３６およびアクセル開度を検出するアクセルセンサ３７からそれぞれ検出信号が入力されている。そして、上記コントロールユニット２７は、クランク角センサ３５からの信号に基づいて検出されるエンジン回転数とエアフローセンサ３６、アクセルセンサ３７等からの信号に基づいて検出されるエンジン負荷等により運転状態を調べ、その運転状態に応じ、点火プラグ２３，２４による点火やスワールコントロール弁３３の作動を制御するようになっている。   Detection signals are input to the control unit 27 from a crank angle sensor 35 that detects a crank angle, an air flow sensor 36 that detects an intake air flow rate, and an accelerator sensor 37 that detects an accelerator opening. The control unit 27 examines the operating state based on the engine speed detected based on the signal from the crank angle sensor 35 and the engine load detected based on the signals from the airflow sensor 36, the accelerator sensor 37, etc. The ignition by the spark plugs 23 and 24 and the operation of the swirl control valve 33 are controlled according to the operating state.

図７は点火プラグ２３，２４およびスワールコントロール弁３３の制御のための運転領域の設定を示している。この図において、領域Ａは、エンジン回転数が所定回転数Ｎ１（２０００ｒｐｍ程度）以下の領域のうちの所定負荷以上の領域である低速高負荷域である。上記コントロールユニット２７は、上記低速高負荷域Ａでは、点火時期を圧縮上死点以降（例えばＡＴＤＣ８ｄｅｇ）とするとともに、上記両点火プラグ２３，２４による二点点火を行わせる、それ以外の領域Ｂでは、点火時期を圧縮上死点以前とするとともに、主点火プラグ２３のみによる点火を行わせるように、点火プラグ２３，２４を制御する。   FIG. 7 shows the setting of the operation region for controlling the spark plugs 23 and 24 and the swirl control valve 33. In this figure, a region A is a low-speed and high-load region that is a region that is equal to or higher than a predetermined load in a region where the engine speed is equal to or lower than a predetermined speed N1 (about 2000 rpm). In the low-speed and high-load region A, the control unit 27 sets the ignition timing after the compression top dead center (for example, ATDC 8 deg) and performs two-point ignition by the spark plugs 23 and 24. Then, the ignition plugs 23 and 24 are controlled so that the ignition timing is set before the compression top dead center and ignition is performed only by the main ignition plug 23.

また、少なくとも上記低速高負荷域Ａではスワールコントロール弁３３を閉じて燃焼室１７内にスワールＳを生じさせるようにスワールコントロール弁３３を制御する。   Further, at least in the low speed and high load region A, the swirl control valve 33 is controlled so that the swirl S is generated in the combustion chamber 17 by closing the swirl control valve 33.

以上のような当実施形態の火花点火式直噴ガソリンエンジンによると、幾何学的圧縮比が１４以上の高圧縮比とされることにより、エンジンの熱効率が大幅に高められ、燃費が大幅に低減される。しかも、低速高負荷域で、ノッキングが回避されつつ、高トルクが確保され、出力性能も向上される。また、エミッションも改善される。これらの作用を、図８乃至図１０を参照しつつ説明する。   According to the spark ignition type direct injection gasoline engine of the present embodiment as described above, the thermal compression efficiency is greatly increased and the fuel consumption is greatly reduced by setting the geometric compression ratio to a high compression ratio of 14 or more. Is done. In addition, knocking is avoided and high torque is secured and output performance is improved in the low speed and high load range. Emissions are also improved. These actions will be described with reference to FIGS.

図８は、縦軸を熱発生率（ｄＱ／ｄθ）、横軸を圧縮上死点後のクランク角（ＣＡ ＡＴＤＣ）として、エンジン回転数が１５００ｒｐｍで全開負荷（ＷＯＴ）の運転状態において、熱発生率（ｄＱ／ｄθ）の変化について調べた実験結果を示すグラフである。このグラフ中の曲線１０１，１０２，１０３は、いずれも幾何学的圧縮比を１５、点火時期を圧縮上死点以後（ＡＴＤＣ８ｄｅｇ程度）とした場合のものである。そして、曲線１０１はピストン冠面にリセスを設けない基本的な燃焼室形状による場合、曲線１０２はピストン冠面にリセスを設けた燃焼室形状（当実施形態の燃焼室形状と同じ）とするがスワールを生成しなかった場合、曲線１０３はピストン冠面にリセスを設けた燃焼室形状とし、かつ、スワールを生成するようにした当実施形態による場合をそれぞれ示している。   FIG. 8 shows the heat generation rate (dQ / dθ) on the vertical axis and the crank angle after compression top dead center (CA ATDC) on the vertical axis, while the engine speed is 1500 rpm and the engine is fully open (WOT). It is a graph which shows the experimental result investigated about the change of incidence (dQ / dtheta). Curves 101, 102, and 103 in this graph are obtained when the geometric compression ratio is 15 and the ignition timing is after compression top dead center (about ATDC 8 deg). When the curve 101 has a basic combustion chamber shape without a recess in the piston crown surface, the curve 102 has a combustion chamber shape with a recess in the piston crown surface (same as the combustion chamber shape in this embodiment). When the swirl is not generated, a curve 103 shows a case according to the present embodiment in which the shape of the combustion chamber is provided with a recess on the piston crown and the swirl is generated.

このグラフから明らかなように、幾何学的圧縮比が１４以上の高圧縮比でも点火時期を上死点以降とすることで熱発生率（ｄＱ／ｄθ）が適度に調整されてノッキングの抑制に有利となるが、ピストン冠面にリセスを設けない場合（曲線１０１）は燃焼速度が遅くなり、熱発生率（ｄＱ／ｄθ）のピークが充分に高められず、エンジントルクの低下を招く。   As is apparent from this graph, the heat generation rate (dQ / dθ) is appropriately adjusted to suppress knocking by setting the ignition timing after the top dead center even when the geometric compression ratio is 14 or higher. Although not advantageous, when the recess is not provided on the piston crown surface (curve 101), the combustion speed becomes slow, the peak of the heat generation rate (dQ / dθ) is not sufficiently increased, and the engine torque is reduced.

ピストン冠面にリセス３０を設けた場合（曲線１０２）は、燃焼期間の前半の燃焼速度が速められる。すなわち、リセス３０が球形に近いキャビティを形成するので、扁平な空間と比べて火炎伝播が速くなる。   When the recess 30 is provided on the piston crown surface (curve 102), the combustion speed in the first half of the combustion period is increased. That is, since the recess 30 forms a nearly spherical cavity, flame propagation is faster than in a flat space.

この場合、燃焼室天井面の稜線１７ｃに沿った方向には火炎が水平に広がるが、これと直交する方向には燃焼室天井面の斜面に沿って斜め下方に火炎が広がること等から、上記稜線１７ｃに沿った方向よりこれと直交する方向の方が火炎伝播速度が多少遅くなる傾向があるが、当実施形態のようにリセス３０の上記稜線１７ｃに沿った方向の径よりもこれと直交する方向の径を長くしておけば、上記傾向が是正されて、燃焼室全体に略均等に火炎が広がる。   In this case, although the flame spreads horizontally in the direction along the ridge line 17c of the combustion chamber ceiling surface, the flame spreads obliquely downward along the slope of the combustion chamber ceiling surface in the direction orthogonal thereto, etc. Although the flame propagation speed tends to be somewhat slower in the direction orthogonal to the direction along the ridge line 17c, it is orthogonal to the diameter of the recess 30 in the direction along the ridge line 17c as in the present embodiment. If the diameter in the direction to be increased is lengthened, the above tendency is corrected, and the flame spreads substantially evenly throughout the combustion chamber.

こうして、リセスにより燃焼期間の前半の燃焼速度が速められるが、リセス３０を設けつつ１４以上の高圧縮比とするためには、リセス３０の周囲に***部３１を設けて、ピストン１６の上死点付近で上記***部３１と燃焼室天井面との隙間が狭くなるようにする必要があり、この部分において火炎伝播が遅くなるため、燃焼期間の後半の燃焼速度が遅くなる。   In this way, the recess increases the combustion speed in the first half of the combustion period. However, in order to achieve a high compression ratio of 14 or more while providing the recess 30, the ridge 31 is provided around the recess 30 and the piston 16 It is necessary to make the gap between the raised portion 31 and the combustion chamber ceiling near the point, and the flame propagation is slow in this portion, so that the combustion speed in the second half of the combustion period is slow.

これに対し、スワール生成手段によって吸気行程でスワールＳを生成するようにした場合、スワールＳはタンブル等と比べて持続性が高いため、圧縮行程上死点以降まで持続し、このスワールによって燃焼期間の後半の燃焼速度が速められる。従って、当実施形態による場合（曲線１０３）、上記リセス３０により燃焼期間の前半の燃焼速度が速められるとともに、上記スワールＳにより燃焼期間の後半の燃焼速度が速められ、燃焼期間全体にわたり速やかに燃焼が行われて、燃焼期間が短くなる。   On the other hand, when the swirl S is generated in the intake stroke by the swirl generating means, since the swirl S has higher sustainability than the tumble or the like, the swirl is sustained until the top dead center of the compression stroke. The burning speed of the latter half of the is increased. Therefore, in the case of the present embodiment (curve 103), the recess 30 increases the combustion speed in the first half of the combustion period, and the swirl S increases the combustion speed in the second half of the combustion period. And the combustion period is shortened.

このように燃焼速度が速められて燃焼期間が短くなると、火炎が伝播するまでに未燃焼部分か自着火するノッキング現象を防止する作用がより一層高められ、しかも、他の場合（曲線１０１，１０２）と比べて熱発生率のピークが上昇し、エンジントルクが高められる。よって、低速高負荷域で、ノッキングが回避されつつ、高トルクが確保されることとなる。   When the combustion speed is increased in this way and the combustion period is shortened, the action of preventing the knocking phenomenon in which the unburned portion is self-ignited before the flame propagates is further enhanced, and in other cases (curves 101 and 102). ) And the peak of the heat generation rate is increased, and the engine torque is increased. Therefore, high torque is ensured while knocking is avoided in the low speed and high load range.

また、図９は、横軸をエンジン回転速度、縦軸をトルクとして、吸気ポートに燃料を噴射するポート噴射エンジンの場合（曲線１１０）と、直噴エンジンで幾何学的圧縮比を１５とするが、ピストンの冠面にリセスを有しない燃焼室形状とした場合（曲線１１１）と、直噴エンジンで幾何学的圧縮比を１１．２とした場合（曲線１１２）と、ピストンの冠面にリセス３０を有する当実施形態のエンジンで幾何学的圧縮比を１５とした場合（曲線１１３）とにつき、全開負荷（ＷＯＴ）でのトルクを調べた実験結果を示すグラフである。   FIG. 9 shows a case of a port injection engine (curve 110) in which fuel is injected into an intake port with the horizontal axis as the engine speed and the vertical axis as torque, and a geometric compression ratio of 15 in a direct injection engine. However, when the shape of the combustion chamber has no recess in the crown surface of the piston (curve 111), and when the geometric compression ratio is 11.2 for the direct injection engine (curve 112), It is a graph which shows the experimental result which investigated the torque in a full open load (WOT) about the case where the geometric compression ratio is set to 15 (curve 113) with the engine of this embodiment which has a recess 30.

このグラフに示すように、当実施形態のエンジンによる場合（曲線１１３）は、ポート噴射エンジンの場合（曲線１１０）やピストンの冠面にリセスを有しない燃焼室形状とした場合（曲線１１１）と比べ、燃焼速度が速められることなどにより、エンジントルクが高められる。そして、幾何学的圧縮比を１１．２とした場合（曲線１１２）と略同程度のトルクが得られ、これと比べて高圧縮比であることにより燃費性能は大幅に改善される。   As shown in this graph, the case of the engine of the present embodiment (curve 113) is the same as the case of the port injection engine (curve 110) or the shape of the combustion chamber having no recess in the crown surface of the piston (curve 111). In comparison, the engine torque is increased by increasing the combustion speed. A torque substantially the same as that obtained when the geometric compression ratio is set to 11.2 (curve 112) is obtained. Compared with this, the high compression ratio significantly improves fuel efficiency.

なお、この図に曲線１１３で示すデータは一つの点火プラグ（主点火プラグ２３）のみを用いた場合のみのであり、この場合、エンジンの低速側の運転域では、幾何学的圧縮比を１１．２とした場合（曲線１１２）と比べて若干トルクは低下するが、前述のように燃焼室中央部の主点火プラグ２３に加えて稜線１７ｃの端部付近の位置に副点火プラグ２４を設け、二点点火とすれば、低速高負荷域において、少なくとも、幾何学的圧縮比を１１．２とした場合（曲線１１２）とのトルク差を補い得る程度に、エンジントルクを高めることができる。   The data indicated by the curve 113 in this figure is only when only one spark plug (main spark plug 23) is used. In this case, the geometric compression ratio is 11.1 in the operating region on the low speed side of the engine. The torque slightly decreases compared to the case of 2 (curve 112), but, as described above, in addition to the main ignition plug 23 at the center of the combustion chamber, the auxiliary ignition plug 24 is provided at a position near the end of the ridge line 17c. If the two-point ignition is used, the engine torque can be increased in a low speed and high load region to the extent that at least the torque difference from when the geometric compression ratio is 11.2 (curve 112) can be compensated.

すなわち、主点火プラグ２３の点火により燃焼室中央部から周辺部へ火炎が広がるように燃焼が行われることに加え、副点火プラグ２４の点火により燃焼室周辺部からも燃焼が行われることにより、燃焼が促進され、燃焼終了までの時間が短縮される。これにより、一点点火の場合よりもエンジントルクが高められる。   That is, in addition to combustion so that the flame spreads from the center of the combustion chamber to the periphery by ignition of the main ignition plug 23, combustion is also performed from the periphery of the combustion chamber by ignition of the auxiliary ignition plug 24, Combustion is promoted and the time until the end of combustion is shortened. As a result, the engine torque is increased as compared with the case of single point ignition.

さらに当実施形態のエンジンでは、燃焼室１７に直接燃料噴射する燃料噴射弁として、多噴口の燃料噴射弁２２（図６参照）が用いられているため、エンジントルク、エミッション及び燃費がより一層改善される。すなわち、多噴口の燃料噴射弁２２が燃焼室天井面の吸気側斜面１７ａから燃焼室１７内に臨むように配置され、かつ、上記複数の噴口２２ａの少なくとも一部が点火プラグ２３近傍を通って上記燃焼室天井面の排気側斜面２２ｂに指向するように設定されているため、多噴口から噴射された燃料の気化、霧化が良好に行われるとともに、燃焼室１７内に燃料が効果的に分散し、クエンチエリアとなり易い排気側斜面１７ｂの周辺等でも適度の濃度の混合気が確保される。これにより、燃焼室全体にわたり燃焼が良好に行われ、燃焼効率が高められる。   Further, in the engine of the present embodiment, the fuel injection valve 22 (see FIG. 6) having a multi-inlet is used as a fuel injection valve that directly injects fuel into the combustion chamber 17, so that engine torque, emission, and fuel consumption are further improved. Is done. That is, the fuel injection valve 22 of the multi-inlet is arranged so as to face the combustion chamber 17 from the intake side inclined surface 17a of the combustion chamber ceiling surface, and at least a part of the plurality of injection ports 22a passes through the vicinity of the spark plug 23. Since it is set so as to be directed to the exhaust side inclined surface 22b of the ceiling surface of the combustion chamber, the fuel injected from the multiple nozzles is vaporized and atomized well, and the fuel is effectively contained in the combustion chamber 17. An air-fuel mixture with an appropriate concentration is secured even in the vicinity of the exhaust-side inclined surface 17b that is dispersed and easily becomes a quench area. Thereby, combustion is performed satisfactorily throughout the combustion chamber, and the combustion efficiency is increased.

図１０（ａ）〜（ｄ）は、トルクと、排気中のＨＣの量と、ＮＯｘの量と、燃費とに関し、多噴口の燃料噴射弁２２を用いた当実施形態のエンジンによる場合（実線）と、単一噴口の燃料噴射弁を用いた場合（比較）とについて調べた実験結果を示すグラフであり、これらのグラフに示すように、多噴口の燃料噴射弁２２を用いた当実施形態のエンジンによると、単一噴口の燃料噴射弁を用いた場合と比べ、エンジントルクが高められ、排気中のＨＣおよびＮＯｘは概ね減少し、燃費は低減されることとなる。   10 (a) to 10 (d) relate to the torque, the amount of HC in the exhaust, the amount of NOx, and the fuel consumption, in the case of the engine of the present embodiment using the multi-injection fuel injection valve 22 (solid line). ) And the case of using a single-injection fuel injection valve (comparative), and as shown in these graphs, this embodiment using a multi-injection fuel injection valve 22 According to this engine, the engine torque is increased, HC and NOx in the exhaust gas are substantially reduced, and fuel consumption is reduced as compared with the case of using a single injection nozzle fuel injection valve.

なお、上記実施形態では、点火プラグを燃焼室中央部と稜線の端部付近との２箇所に設けて、二点点火としているが、燃焼室中央部と周辺部とを含む３箇所以上に点火プラグを設けて、低速高負荷時に多点点火を行うようにしてもよい。   In the above embodiment, ignition plugs are provided at two locations, the center of the combustion chamber and the vicinity of the edge of the ridgeline, and two-point ignition is performed. However, ignition is performed at three or more locations including the center of the combustion chamber and the peripheral portion. A plug may be provided to perform multipoint ignition at low speed and high load.

また、上記実施形態の構成に加え、吸気弁の開閉タイミングを可変にするバルブタイミング可変機構等により有効圧縮比を変更可能として、低負荷域では吸気弁の早閉じ又は遅閉じ等により有効圧縮比を下げるようにしてもよく、このようにすれば、燃費改善効果がより一層高められる。   In addition to the configuration of the above-described embodiment, the effective compression ratio can be changed by a valve timing variable mechanism that makes the opening / closing timing of the intake valve variable, and the effective compression ratio can be changed by early closing or late closing of the intake valve in a low load range. In this case, the fuel efficiency improvement effect can be further enhanced.

また、上記実施形態のエンジンは自然吸気エンジンであるが、本発明は図１１に示すような過給機付エンジンにも適用することができる。   Moreover, although the engine of the said embodiment is a naturally aspirated engine, this invention is applicable also to an engine with a supercharger as shown in FIG.

すなわち、図１１に示すエンジン１０にはターボ過給機４０が装備されており、このターボ過給機４０は、排気マニフォールドより下流の排気通路４５に設けられたタービン４１と、吸気マニフォールドより上流の吸気通路４６に設けられて、上記タービン４１に連結されたコンプレッサ４２とを備え、排気ガスのエネルギーによりタービン４１が駆動され、それに伴うコンプレッサ４２の回転により吸気が過給されるようになっている。コンプレッサにより過給された吸気は、インタークーラ４７を経て、各気筒に供給される。   That is, the engine 10 shown in FIG. 11 is equipped with a turbocharger 40. The turbocharger 40 includes a turbine 41 provided in an exhaust passage 45 downstream of the exhaust manifold and an upstream of the intake manifold. The compressor 42 is provided in the intake passage 46 and connected to the turbine 41. The turbine 41 is driven by the energy of the exhaust gas, and the intake air is supercharged by the rotation of the compressor 42 associated therewith. . The intake air supercharged by the compressor is supplied to each cylinder via the intercooler 47.

エンジン１０の燃焼室１７の形状、燃料噴射弁２２、点火プラグ２３、スワールコントロール弁３３等の構成は、先の実施形態と同様である。   The configuration of the combustion chamber 17 of the engine 10, the fuel injection valve 22, the spark plug 23, the swirl control valve 33, and the like are the same as in the previous embodiment.

この過給機付エンジンの場合、自然吸気エンジンと比べ、過給によりエンジンのトルクは高められるが、低速高負荷域でノッキングは生じ易くなる傾向があるため、幾何学的圧縮比は自然吸気エンジンの場合よりは低くされる。   In the case of this supercharged engine, the engine torque is increased by supercharging compared to a naturally aspirated engine, but knocking tends to occur easily at low speed and high load range. Is lower than in the case of.

ただし、この過給機付エンジンにおいて幾何学的圧縮比を１３以上の高圧縮比することは可能であり、この場合でも、ピストン１６の冠面に、点火プラグ２３に対応する位置に形成されたリセス３０と、このリセス３０の周辺の***部とが設けられるとともに、スワールコントロール弁３３などからなるスワール生成手段が設けられ、かつ、点火プラグ２３による点火がエンジンの低速高負荷域では圧縮上死点以降に行われるようにすることにより、低速高負荷域でノッキングが回避されつつ、高トルクが確保される。そして、高圧縮比化により燃費性能が改善される。
However, in this supercharged engine, it is possible to increase the geometric compression ratio to a high compression ratio of 13 or more. Even in this case, it is formed on the crown surface of the piston 16 at a position corresponding to the spark plug 23. A recess 30 and a raised portion around the recess 30 are provided, swirl generating means including a swirl control valve 33 and the like are provided, and ignition by the spark plug 23 is compression dead in a low speed and high load region of the engine. By performing it after the point, high torque is ensured while knocking is avoided in the low speed and high load range. The fuel efficiency is improved by increasing the compression ratio.

本発明の実施の一形態に係る火花点火式直噴ガソリンエンジンの構造を示す断面略図である。1 is a schematic cross-sectional view showing the structure of a spark ignition direct injection gasoline engine according to an embodiment of the present invention. 気筒を拡大して示す平面略図である。It is a plane schematic diagram expanding and showing a cylinder. 本実施形態におけるピストンの概略斜視図である。It is a schematic perspective view of the piston in this embodiment. 上記ピストンの平面図である。It is a top view of the said piston. 上記ピストンの断面図である。It is sectional drawing of the said piston. 多噴口の燃料噴射弁の先端部を概略的に示す斜視図である。It is a perspective view which shows roughly the front-end | tip part of the fuel injection valve of a multi injection hole. 点火時期などの制御のため運転領域設定の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of an operation area | region setting for control, such as ignition timing. 本発明の実施形態による場合とそれ以外の場合とついて、燃焼に伴う熱発生率の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the heat release rate accompanying combustion about the case according to the embodiment of the present invention and other cases. 本発明の実施形態による場合とそれ以外の場合とついて、エンジントルクとエンジン回転数の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between an engine torque and an engine speed about the case by embodiment of this invention, and the case of other than that. 多噴口の燃料噴射弁を用いた場合とそうでない場合とにつき、（ａ）トルク、（ｂ）ＨＣ、（ｃ）ＮＯｘ、（ｄ）燃費をそれぞれ示すグラフである。It is a graph which shows (a) torque, (b) HC, (c) NOx, and (d) fuel consumption, respectively, when a multi-injection fuel injection valve is used and when it is not. 本発明の別の実施形態に係るエンジンの断面図である。It is sectional drawing of the engine which concerns on another embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１０ エンジン本体
１１ クランクシャフト
１６ ピストン
１７ 燃焼室
１７ａ，１７ｂ 燃焼室天井面の斜面
１８ 吸気ポート
１９ 排気ポート
２２ 燃料噴射弁
２３，２４ 点火プラグ
３０ リセス
３１ ***部
３３ スワールコントロール弁 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Engine main body 11 Crankshaft 16 Piston 17 Combustion chamber 17a, 17b Slope of combustion chamber ceiling 18 Intake port 19 Exhaust port 22 Fuel injection valve 23, 24 Spark plug 30 Recess 31 Raised portion 33 Swirl control valve

Claims (6)

トルクを出力するクランクシャフトと、このクランクシャフトに連結されるピストンと、このピストンを往復移動可能に嵌装して、当該ピストンと協働して混合気の燃焼室を区画する気筒と、ペントルーフ状の燃焼室天井面を形成するシリンダヘッドと、上記気筒内に先端を臨ませ燃料を噴射する燃料噴射弁とを備えた火花点火式直噴ガソリンエンジンにおいて、
エンジンの幾何学的圧縮比が１４以上に設定され、
上記燃焼室天井面の略シリンダボア中心の位置に点火プラグが配置され、
上記ピストンの冠面に、上記点火プラグに対応する位置に形成されたリセスと、このリセスの周辺部が***して、ピストンが上死点の位置にあるときに、シリンダヘッド下面よりも上方に突出して、燃焼室天井面に沿う***部とが設けられるとともに、
上記燃焼室内にスワールを生成するスワール生成手段と、
上記点火プラグによる点火がエンジンの低速高負荷域では圧縮上死点以降に行われるように点火時期を制御する点火制御手段とを備えていることを特徴とする火花点火式直噴ガソリンエンジン。 A crankshaft that outputs torque, a piston connected to the crankshaft, a cylinder that is slidably fitted into the piston and that defines a combustion chamber for the air-fuel mixture in cooperation with the piston, and a pent roof shape In a spark ignition direct injection gasoline engine comprising a cylinder head that forms the combustion chamber ceiling surface, and a fuel injection valve that injects fuel with the tip facing into the cylinder,
The geometric compression ratio of the engine is set to 14 or higher,
A spark plug is disposed at a position substantially in the center of the cylinder bore on the ceiling surface of the combustion chamber,
A recess formed at a position corresponding to the spark plug on the crown surface of the piston, and a peripheral portion of the recess bulge, and when the piston is at the top dead center position, it is above the lower surface of the cylinder head. Protruding and provided with a raised portion along the ceiling surface of the combustion chamber,
Swirl generating means for generating swirl in the combustion chamber;
A spark ignition type direct injection gasoline engine comprising: ignition control means for controlling an ignition timing so that ignition by the spark plug is performed after compression top dead center in a low speed and high load region of the engine. 上記ピストンの冠面のリセスが、ペントルーフ状の燃焼室天井面の稜線に沿った方向よりもこれに直交する方向に長く形成されていることを特徴とする請求項１記載の火花点火式直噴ガソリンエンジン。   2. The spark ignition direct injection according to claim 1, wherein the recess of the crown surface of the piston is formed longer in a direction perpendicular to the direction along the ridge line of the pent roof-like combustion chamber ceiling surface. gasoline engine. 上記ペントルーフ状の燃焼室天井面は、稜線を挟んでその両側に、吸気ポートが開口する吸気側斜面と排気ポートが開口する排気側斜面とを有し、上記ピストンの冠面のリセスは、上記燃焼室天井面の吸気側斜面と排気側斜面とに対応する範囲にわたって形成され、
上記燃料噴射弁は先端部に複数の噴口を有し、その先端部が上記燃焼室天井面の吸気側斜面から燃焼室内に臨むように配置され、かつ、上記複数の噴口の少なくとも一部が点火プラグ近傍を通って上記燃焼室天井面の排気側斜面に指向するように設定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の火花点火式直噴ガソリンエンジン。 The ceiling surface of the pent roof-like combustion chamber has an intake-side inclined surface where the intake port opens and an exhaust-side inclined surface where the exhaust port opens on both sides of the ridge, and the recess of the crown surface of the piston is Formed over a range corresponding to the intake side slope and exhaust side slope of the combustion chamber ceiling surface,
The fuel injection valve has a plurality of nozzle holes at the tip, and is arranged so that the tip faces the combustion chamber from the intake side slope of the combustion chamber ceiling surface, and at least some of the nozzles ignite 3. The spark ignition direct injection gasoline engine according to claim 1, wherein the spark ignition direct injection gasoline engine is set so as to be directed to an exhaust-side slope of the combustion chamber ceiling surface through the vicinity of the plug. 上記点火プラグが、上記燃焼室天井面の略シリンダボア中心の位置と燃焼室周辺部とを含む複数個所に配設され、上記点火制御手段は低速高負荷で複数個所の点火プラグに点火を行わせるようになっていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の火花点火式直噴ガソリンエンジン。   The spark plugs are disposed at a plurality of locations including a substantially cylinder bore center position on the combustion chamber ceiling and the periphery of the combustion chamber, and the ignition control means ignites the spark plugs at a plurality of locations at a low speed and a high load. The spark ignition direct injection gasoline engine according to any one of claims 1 to 3, characterized by being configured as described above. 上記点火プラグが、上記燃焼室天井面の略シリンダボア中心の位置と稜線の端部付近とに設けられていることを特徴とする請求項４記載の火花点火式直噴ガソリンエンジン。   5. The spark ignition direct injection gasoline engine according to claim 4, wherein the spark plug is provided at a position substantially in the center of the cylinder bore on the ceiling surface of the combustion chamber and near an end of the ridgeline. トルクを出力するクランクシャフトと、このクランクシャフトに連結されるピストンと、このピストンを往復移動可能に嵌装して、当該ピストンと協働して混合気の燃焼室を区画する気筒と、ペントルーフ状の燃焼室天井面を形成するシリンダヘッドと、上記気筒内に先端を臨ませ燃料を噴射する燃料噴射弁と、燃焼室に対して吸気を過給する過給機とを備えた火花点火式直噴ガソリンエンジンにおいて、
エンジンの幾何学的圧縮比が１３以上に設定され、
上記燃焼室天井面の略シリンダボア中心の位置に点火プラグが配置され、
上記ピストンの冠面に、上記点火プラグに対応する位置に形成されたリセスと、このリセスの周辺部が***して、ピストンが上死点の位置にあるときに、シリンダヘッド下面よりも上方に突出して、燃焼室天井面に沿う***部とが設けられるとともに、
上記燃焼室内にスワールを生成するスワール生成手段と、
上記点火プラグによる点火がエンジンの低速高負荷域では圧縮上死点以降に行われるように点火時期を制御する点火制御手段とを備えていることを特徴とする火花点火式直噴ガソリンエンジン。 A crankshaft that outputs torque, a piston connected to the crankshaft, a cylinder that is slidably fitted into the piston and that defines a combustion chamber for the air-fuel mixture in cooperation with the piston, and a pent roof shape A spark ignition type direct-actuated direct-acting direct-current combustion engine comprising: a cylinder head that forms a ceiling surface of the combustion chamber; a fuel injection valve that injects fuel with the tip facing into the cylinder; and a supercharger that supercharges intake air into the combustion chamber. In the gasoline engine,
The geometric compression ratio of the engine is set to 13 or higher,
A spark plug is disposed at a position substantially in the center of the cylinder bore on the ceiling surface of the combustion chamber,
A recess formed at a position corresponding to the spark plug on the crown surface of the piston, and a peripheral portion of the recess bulge, and when the piston is at the top dead center position, it is above the lower surface of the cylinder head. Protruding and provided with a raised portion along the ceiling surface of the combustion chamber,
Swirl generating means for generating swirl in the combustion chamber;
A spark ignition type direct injection gasoline engine comprising: ignition control means for controlling an ignition timing so that ignition by the spark plug is performed after compression top dead center in a low speed and high load region of the engine.
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