JP2906665B2 - 筒内噴射式内燃機関 - Google Patents
筒内噴射式内燃機関Info
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- JP2906665B2 JP2906665B2 JP2405934A JP40593490A JP2906665B2 JP 2906665 B2 JP2906665 B2 JP 2906665B2 JP 2405934 A JP2405934 A JP 2405934A JP 40593490 A JP40593490 A JP 40593490A JP 2906665 B2 JP2906665 B2 JP 2906665B2
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- combustion chamber
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads
- F02F1/24—Cylinder heads
- F02F1/42—Shape or arrangement of intake or exhaust channels in cylinder heads
- F02F1/4214—Shape or arrangement of intake or exhaust channels in cylinder heads specially adapted for four or more valves per cylinder
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B75/00—Other engines
- F02B75/12—Other methods of operation
- F02B2075/125—Direct injection in the combustion chamber for spark ignition engines, i.e. not in pre-combustion chamber
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
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- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は筒内噴射式内燃機関に関
する。
する。
【０００２】
【従来の技術】ピストン頂面上に凹溝を形成すると共に
燃料噴射弁から凹溝内に向けて燃料を噴射し、燃焼室内
にシリンダ軸線回りの旋回流を発生させてこの旋回流に
より点火栓の周りに着火可能な混合気を形成するように
した筒内噴射式内燃機関が公知である（実開平１−1240
42号公報参照）。
燃料噴射弁から凹溝内に向けて燃料を噴射し、燃焼室内
にシリンダ軸線回りの旋回流を発生させてこの旋回流に
より点火栓の周りに着火可能な混合気を形成するように
した筒内噴射式内燃機関が公知である（実開平１−1240
42号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこの筒内
噴射式内燃機関ではシリンダ軸線周りの旋回流を発生さ
せることが必須の要件であるのでシリンダ軸線回りの旋
回流を発生させない場合にはもはやこの噴射方法を採用
することができない。また、旋回流の強さは機関の運転
状態により変化するので点火栓周りの混合気の形成を全
面的に旋回流に依存しているとあらゆる機関の運転状態
に対して最適な混合気を点火栓の周りに形成するのは困
難であるという問題がある。
噴射式内燃機関ではシリンダ軸線周りの旋回流を発生さ
せることが必須の要件であるのでシリンダ軸線回りの旋
回流を発生させない場合にはもはやこの噴射方法を採用
することができない。また、旋回流の強さは機関の運転
状態により変化するので点火栓周りの混合気の形成を全
面的に旋回流に依存しているとあらゆる機関の運転状態
に対して最適な混合気を点火栓の周りに形成するのは困
難であるという問題がある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明によれば燃焼室頂部のほぼ中央部に点火栓を
配置するとともに燃焼室頂部の周縁部に燃料噴射弁を配
置し、燃料噴射弁の下方から点火栓の下方まで延びる凹
溝をピストン頂面上に形成し、燃料噴射弁下方のシリン
ダ内壁面に沿って下降した後ピストン頂面上において向
きを変え次いで排気弁下方おいて上昇する旋回流を燃焼
室内に発生させ、燃料噴射弁から凹溝内に向けて噴射さ
れた燃料を凹溝の底壁面により案内して点火栓の下方か
ら点火栓周りに向かわせるようにした筒内噴射式内燃機
関において、燃料を案内する凹溝の底壁面に沿って流れ
る旋回流の流れ方向に対し横方向に延び且つ燃料噴射弁
と反対方向に底壁面を折曲させることにより形成した段
部を具備する。
めに本発明によれば燃焼室頂部のほぼ中央部に点火栓を
配置するとともに燃焼室頂部の周縁部に燃料噴射弁を配
置し、燃料噴射弁の下方から点火栓の下方まで延びる凹
溝をピストン頂面上に形成し、燃料噴射弁下方のシリン
ダ内壁面に沿って下降した後ピストン頂面上において向
きを変え次いで排気弁下方おいて上昇する旋回流を燃焼
室内に発生させ、燃料噴射弁から凹溝内に向けて噴射さ
れた燃料を凹溝の底壁面により案内して点火栓の下方か
ら点火栓周りに向かわせるようにした筒内噴射式内燃機
関において、燃料を案内する凹溝の底壁面に沿って流れ
る旋回流の流れ方向に対し横方向に延び且つ燃料噴射弁
と反対方向に底壁面を折曲させることにより形成した段
部を具備する。
【０００５】
【作用】即ち、噴射燃料は凹溝の底壁面に沿いつつ点火
栓の下方から点火栓に向かい、点火栓周りに形成された
混合気が点火栓により着火燃焼せしめられる。また段部
が燃料噴射弁と反対方向に底壁面を折曲させることによ
り形成されているため、凹溝の底壁面に沿って流れる燃
料が段部を通過するときに燃料が該段部において底壁面
から剥離せしめられる。
栓の下方から点火栓に向かい、点火栓周りに形成された
混合気が点火栓により着火燃焼せしめられる。また段部
が燃料噴射弁と反対方向に底壁面を折曲させることによ
り形成されているため、凹溝の底壁面に沿って流れる燃
料が段部を通過するときに燃料が該段部において底壁面
から剥離せしめられる。
【０００６】
【実施例】図１および図４を参照すると、１はシリンダ
ブロック、２はシリンダブロック１内で往復動するピス
トン、３はシリンダブロック１上に固定されたシリンダ
ヘッド、４はシリンダヘッド３の内壁面３ａとピストン
２の頂面間に形成された燃焼室を夫々示す。シリンダヘ
ッド内壁面３ａ上には凹溝５が形成され、この凹溝５の
底壁面をなすシリンダヘッド内壁面部分３ｂ上に一対の
給気弁６が配置される。一方、凹溝５を除くシリンダヘ
ッド内壁面部分３ｃは傾斜したほぼ平坦をなし、このシ
リンダヘッド内壁面部分３ｃ上に一対の排気弁７が配置
される。シリンダヘッド内壁面部分３ｂとシリンダヘッ
ド内壁面部分３ｃは凹溝５の周壁８を介して互いに接続
されている。この凹溝周壁８は給気弁６の周縁部に極め
て近接配置されかつ給気弁６の周縁部に沿って円弧状に
延びる一対のマスク壁８ａと、給気弁６間に位置する新
気ガイド壁８ｂと、シリンダヘッド内壁面３ａの周壁と
給気弁６間に位置する一対の新気ガイド壁８ｃとにより
構成される。各マスク壁８ａは最大リフト位置にある給
気弁６よりも下方まで燃焼室４に向けて延びており、従
って排気弁７側に位置する給気弁６周縁部と弁座９間の
開口は給気弁６の開弁期間全体に亙ってマスク壁８ａに
より閉鎖されることになる。また、各新気ガイド壁８
ｂ，８ｃはほぼ同一平面内に位置しており、更にこれら
の新気ガイド壁８ｂ，８ｃは両給気弁６の中心を結ぶ線
に対してほぼ平行に延びている。点火栓10はシリンダヘ
ッド内壁面３ａの中心に位置するようにシリンダヘッド
内壁面部分３ｃ上に配置されている。一方、排気弁７に
対しては排気弁７と弁座11間の開口を覆うマスク壁が設
けられておらず、従って排気弁７が開弁すると排気弁７
と弁座11間に形成される開口はその全体が燃焼室４内に
開口することになる。
ブロック、２はシリンダブロック１内で往復動するピス
トン、３はシリンダブロック１上に固定されたシリンダ
ヘッド、４はシリンダヘッド３の内壁面３ａとピストン
２の頂面間に形成された燃焼室を夫々示す。シリンダヘ
ッド内壁面３ａ上には凹溝５が形成され、この凹溝５の
底壁面をなすシリンダヘッド内壁面部分３ｂ上に一対の
給気弁６が配置される。一方、凹溝５を除くシリンダヘ
ッド内壁面部分３ｃは傾斜したほぼ平坦をなし、このシ
リンダヘッド内壁面部分３ｃ上に一対の排気弁７が配置
される。シリンダヘッド内壁面部分３ｂとシリンダヘッ
ド内壁面部分３ｃは凹溝５の周壁８を介して互いに接続
されている。この凹溝周壁８は給気弁６の周縁部に極め
て近接配置されかつ給気弁６の周縁部に沿って円弧状に
延びる一対のマスク壁８ａと、給気弁６間に位置する新
気ガイド壁８ｂと、シリンダヘッド内壁面３ａの周壁と
給気弁６間に位置する一対の新気ガイド壁８ｃとにより
構成される。各マスク壁８ａは最大リフト位置にある給
気弁６よりも下方まで燃焼室４に向けて延びており、従
って排気弁７側に位置する給気弁６周縁部と弁座９間の
開口は給気弁６の開弁期間全体に亙ってマスク壁８ａに
より閉鎖されることになる。また、各新気ガイド壁８
ｂ，８ｃはほぼ同一平面内に位置しており、更にこれら
の新気ガイド壁８ｂ，８ｃは両給気弁６の中心を結ぶ線
に対してほぼ平行に延びている。点火栓10はシリンダヘ
ッド内壁面３ａの中心に位置するようにシリンダヘッド
内壁面部分３ｃ上に配置されている。一方、排気弁７に
対しては排気弁７と弁座11間の開口を覆うマスク壁が設
けられておらず、従って排気弁７が開弁すると排気弁７
と弁座11間に形成される開口はその全体が燃焼室４内に
開口することになる。
【０００７】シリンダヘッド３内には給気弁６に対して
給気ポート12が形成され、排気弁７に対して排気ポート
13が形成される。一方、両給気弁６の間のシリンダヘッ
ド内壁面３ａの周縁部には燃料噴射弁14が配置され、こ
の燃料噴射弁14から燃料が燃焼室４内に向けて噴射され
る。図１から図３に示されるようにピストン２の頂面上
には点火栓10の下方から燃料噴射弁14の先端部の下方ま
で延びる凹溝15が形成される。図１から図３に示される
実施例ではこの凹溝15は点火栓10と燃料噴射弁14とを含
む垂直平面Ｋ−Ｋに対して対称なほぼ球面状をなす。ま
た、ピストン２の頂面の中心部には凹溝15よりも曲率の
大きな球面状をなす凹所16が形成される。この凹所16も
垂直平面Ｋ−Ｋ上に形成されており、この凹所16は凹溝
15の凹状内壁面の上方部に開口している。図１に示すよ
うにピストン２が上死点に達すると点火栓10が凹所16内
に侵入する。また凹溝15の凹状内壁面の中央部と凹所16
との間の凹状内壁面上には凹状内壁面の中央部を中心に
してほぼ半周に亘って延びる円弧状の段部20が形成され
る。この段部20は燃料噴射弁と反対方向に底壁面、即ち
凹状内壁面を折曲させることにより形成される。一方、
凹所16に関して凹溝15と反対側のピストン２の頂面部分
２ａは傾斜したほぼ平坦面から形成され、図１に示すよ
うにピストン２が上死点に達するとシリンダヘッド内壁
面部分３ｃとピストン頂面部分２ａ間にはスキッシュエ
リア17が形成される。
給気ポート12が形成され、排気弁７に対して排気ポート
13が形成される。一方、両給気弁６の間のシリンダヘッ
ド内壁面３ａの周縁部には燃料噴射弁14が配置され、こ
の燃料噴射弁14から燃料が燃焼室４内に向けて噴射され
る。図１から図３に示されるようにピストン２の頂面上
には点火栓10の下方から燃料噴射弁14の先端部の下方ま
で延びる凹溝15が形成される。図１から図３に示される
実施例ではこの凹溝15は点火栓10と燃料噴射弁14とを含
む垂直平面Ｋ−Ｋに対して対称なほぼ球面状をなす。ま
た、ピストン２の頂面の中心部には凹溝15よりも曲率の
大きな球面状をなす凹所16が形成される。この凹所16も
垂直平面Ｋ−Ｋ上に形成されており、この凹所16は凹溝
15の凹状内壁面の上方部に開口している。図１に示すよ
うにピストン２が上死点に達すると点火栓10が凹所16内
に侵入する。また凹溝15の凹状内壁面の中央部と凹所16
との間の凹状内壁面上には凹状内壁面の中央部を中心に
してほぼ半周に亘って延びる円弧状の段部20が形成され
る。この段部20は燃料噴射弁と反対方向に底壁面、即ち
凹状内壁面を折曲させることにより形成される。一方、
凹所16に関して凹溝15と反対側のピストン２の頂面部分
２ａは傾斜したほぼ平坦面から形成され、図１に示すよ
うにピストン２が上死点に達するとシリンダヘッド内壁
面部分３ｃとピストン頂面部分２ａ間にはスキッシュエ
リア17が形成される。
【０００８】図５に示されるように図１から図４に示す
実施例では排気弁７が給気弁６よりも先に開弁し、排気
弁７が給気弁６よりも先に閉弁する。また、図５におい
てＩ l は機関低負荷運転時における燃料噴射時期を示し
ており、Ｉh は機関高負荷運転時における燃料噴射時期
を示している。従って図１から図４に示す実施例では機
関負荷が高くなるほど噴射時期が早められることがわか
る。
実施例では排気弁７が給気弁６よりも先に開弁し、排気
弁７が給気弁６よりも先に閉弁する。また、図５におい
てＩ l は機関低負荷運転時における燃料噴射時期を示し
ており、Ｉh は機関高負荷運転時における燃料噴射時期
を示している。従って図１から図４に示す実施例では機
関負荷が高くなるほど噴射時期が早められることがわか
る。
【０００９】次に図６から図11を参照しつつ低負荷運転
時および高負荷運転時における噴射方法について説明す
る。図６に示すように給気弁６および排気弁７が開弁す
ると給気弁６を介して燃焼室４内に空気が流入する。こ
のとき、排気弁７側の給気弁６の開口はマスク壁８ａに
よって覆われているので空気はマスク壁８ａと反対側の
給気弁６の開口から燃焼室４内に流入する。この空気は
矢印Ｗで示すように給気弁６下方のシリンダボア内壁面
に沿い下降し、次いでピストン２の頂面に沿い進んで排
気弁７下方のシリンダボア内壁面に沿い上昇し、斯くし
て空気は燃焼室４内をループ状に流れることになる。こ
のループ状に流れる空気Ｗによって燃焼室４内の既燃ガ
スが排気弁７を介して排出され、更にこのループ状に流
れる空気Ｗによって燃焼室４内には垂直面内で旋回する
旋回流Ｘが発生せしめられる。次いでピストン２が下死
点ＢＤＣを過ぎて上昇を開始し、給気弁６および排気弁
７が閉弁すると燃料噴射弁14からの燃料噴射が行われ
る。
時および高負荷運転時における噴射方法について説明す
る。図６に示すように給気弁６および排気弁７が開弁す
ると給気弁６を介して燃焼室４内に空気が流入する。こ
のとき、排気弁７側の給気弁６の開口はマスク壁８ａに
よって覆われているので空気はマスク壁８ａと反対側の
給気弁６の開口から燃焼室４内に流入する。この空気は
矢印Ｗで示すように給気弁６下方のシリンダボア内壁面
に沿い下降し、次いでピストン２の頂面に沿い進んで排
気弁７下方のシリンダボア内壁面に沿い上昇し、斯くし
て空気は燃焼室４内をループ状に流れることになる。こ
のループ状に流れる空気Ｗによって燃焼室４内の既燃ガ
スが排気弁７を介して排出され、更にこのループ状に流
れる空気Ｗによって燃焼室４内には垂直面内で旋回する
旋回流Ｘが発生せしめられる。次いでピストン２が下死
点ＢＤＣを過ぎて上昇を開始し、給気弁６および排気弁
７が閉弁すると燃料噴射弁14からの燃料噴射が行われ
る。
【００１０】図７および図８は機関低負荷運転時を示し
ており、図10および図11は機関高負荷運転時を示してい
る。図７に示されるように燃料噴射弁14からは凹溝15の
凹状内壁面に向けて燃料が噴射される。図１から図４に
示す実施例ではこの噴射燃料の噴霧は図７に示されるよ
うに例えば円錐状をなしており、この噴射燃料の噴射軸
線Ｚは図２に示す垂直平面Ｋ−Ｋ内に位置している。
ており、図10および図11は機関高負荷運転時を示してい
る。図７に示されるように燃料噴射弁14からは凹溝15の
凹状内壁面に向けて燃料が噴射される。図１から図４に
示す実施例ではこの噴射燃料の噴霧は図７に示されるよ
うに例えば円錐状をなしており、この噴射燃料の噴射軸
線Ｚは図２に示す垂直平面Ｋ−Ｋ内に位置している。
【００１１】機関低負荷運転時には図７に示されるよう
に噴射軸線Ｚに沿う噴射燃料が鋭角θをなして斜めに凹
溝15の凹状内壁面上に衝突する。このように噴射燃料が
凹溝15の凹状内壁面上に斜めに衝突すると衝突した燃料
は図８においてＦ1 で示されるように慣性力によって凹
溝15の凹状内壁面に沿い気化しつつ点火栓10の下方に進
み、次いで凹所16内に送り込まれて点火栓10の下方から
点火栓10に向かう。機関低負荷運転時には噴射量が少な
いがこのとき大部分の噴射燃料が点火栓10の周りに運ば
れるので点火栓10の周りには着火可能な混合気が形成さ
れることになる。また、図６に示されるように燃焼室４
内に発生した旋回流Ｘはピストン２が上昇するにつれて
減衰しつつ旋回半径が次第に小さくなり、ピストン２が
上死点に近づくと図７に示されるように凹溝15の凹状内
壁面に沿う旋回流Ｘとなる。噴射燃料はこの旋回流Ｘに
よっても点火栓10の下方に向かう力が与えられる。ま
た、ピストン２が更に上死点に近づくと図８において矢
印Ｓで示すようにスキッシュエリア17からスキッシュ流
が噴出し、このスキッシュ流Ｓも凹溝15の凹状内壁面に
沿って進む。従って噴射燃料はこのスキッシュ流Ｓによ
っても点火栓10の下方に向かう力が与えられる。また、
凹溝15の凹状内壁面に沿い点火栓10の下方に向かう燃料
は旋回流Ｘおよびスキッシュ流Ｓによって気化せしめら
れ、斯くして点火栓10の周りには十分に気化した可燃混
合気が集まることになる。ところで凹溝15の凹状内壁面
上に衝突した噴射燃料の一部は凹状内壁面上に付着す
る。図９に示すようにこの付着した燃料Ｆ2 は上述のよ
うに燃料のもつ慣性力、旋回流Ｘおよびスキッシュ流Ｓ
によって点火栓10の下方に向けて凹状内壁面上を伝わり
つつ移動せしめられる。そして段部20が燃料を案内する
底壁面、即ち凹状内壁面に沿って流れる旋回流の流れ方
向に対し横方向に延びるため、この凹状内壁面に付着し
つつ移動する燃料Ｆ2 は段部20上を移動するときに燃料
Ｆ2 のもつ移動の勢いによって凹状内壁面から剥離さ
れ、これにより付着していた燃料Ｆ2 がＦ3 で示される
ように気化せしめられる。また段部20では熱が逃げにく
いので段部20は特に高温を呈する。従って、凹状内壁面
上に付着している燃料Ｆ2 が段部20上を移動するときに
燃料Ｆ2 は段部20から熱を受け、これによっても燃料Ｆ
2 の気化が促進される。なお段部20の形状はピストン２
が溶損するほど熱がたまらないように形成されているこ
とは云うまでもない。更に、凹溝15の凹状内壁面に沿っ
て流れる旋回流Ｘおよびスキッシュ流Ｓが段部20によっ
て凹状内壁面から剥離され、その結果段部20の下流側に
おいて空気の乱れＴが発生せしめられる。この空気の乱
れＴによって、気化した燃料と空気とのミキシングが促
進される。斯くして燃料噴射量が少い機関低負荷運転時
であっても、ほとんどすべての噴射燃料が良好に気化せ
しめられかつ点火栓10の周りに集められるので、点火栓
10の周りに十分に気化した可燃混合気が形成され、その
結果良好な着火とそれに続く良好な燃焼が得られる。ま
た、凹溝15の凹状内壁面上に付着したまま十分に気化し
ない燃料や点火栓10の近傍に集まらない燃料がほとんど
なく、即ちほとんどすべての噴射燃料が燃焼に有効に寄
与するので、燃料消費率が向上すると共にＨＣの発生を
低減することができる。
に噴射軸線Ｚに沿う噴射燃料が鋭角θをなして斜めに凹
溝15の凹状内壁面上に衝突する。このように噴射燃料が
凹溝15の凹状内壁面上に斜めに衝突すると衝突した燃料
は図８においてＦ1 で示されるように慣性力によって凹
溝15の凹状内壁面に沿い気化しつつ点火栓10の下方に進
み、次いで凹所16内に送り込まれて点火栓10の下方から
点火栓10に向かう。機関低負荷運転時には噴射量が少な
いがこのとき大部分の噴射燃料が点火栓10の周りに運ば
れるので点火栓10の周りには着火可能な混合気が形成さ
れることになる。また、図６に示されるように燃焼室４
内に発生した旋回流Ｘはピストン２が上昇するにつれて
減衰しつつ旋回半径が次第に小さくなり、ピストン２が
上死点に近づくと図７に示されるように凹溝15の凹状内
壁面に沿う旋回流Ｘとなる。噴射燃料はこの旋回流Ｘに
よっても点火栓10の下方に向かう力が与えられる。ま
た、ピストン２が更に上死点に近づくと図８において矢
印Ｓで示すようにスキッシュエリア17からスキッシュ流
が噴出し、このスキッシュ流Ｓも凹溝15の凹状内壁面に
沿って進む。従って噴射燃料はこのスキッシュ流Ｓによ
っても点火栓10の下方に向かう力が与えられる。また、
凹溝15の凹状内壁面に沿い点火栓10の下方に向かう燃料
は旋回流Ｘおよびスキッシュ流Ｓによって気化せしめら
れ、斯くして点火栓10の周りには十分に気化した可燃混
合気が集まることになる。ところで凹溝15の凹状内壁面
上に衝突した噴射燃料の一部は凹状内壁面上に付着す
る。図９に示すようにこの付着した燃料Ｆ2 は上述のよ
うに燃料のもつ慣性力、旋回流Ｘおよびスキッシュ流Ｓ
によって点火栓10の下方に向けて凹状内壁面上を伝わり
つつ移動せしめられる。そして段部20が燃料を案内する
底壁面、即ち凹状内壁面に沿って流れる旋回流の流れ方
向に対し横方向に延びるため、この凹状内壁面に付着し
つつ移動する燃料Ｆ2 は段部20上を移動するときに燃料
Ｆ2 のもつ移動の勢いによって凹状内壁面から剥離さ
れ、これにより付着していた燃料Ｆ2 がＦ3 で示される
ように気化せしめられる。また段部20では熱が逃げにく
いので段部20は特に高温を呈する。従って、凹状内壁面
上に付着している燃料Ｆ2 が段部20上を移動するときに
燃料Ｆ2 は段部20から熱を受け、これによっても燃料Ｆ
2 の気化が促進される。なお段部20の形状はピストン２
が溶損するほど熱がたまらないように形成されているこ
とは云うまでもない。更に、凹溝15の凹状内壁面に沿っ
て流れる旋回流Ｘおよびスキッシュ流Ｓが段部20によっ
て凹状内壁面から剥離され、その結果段部20の下流側に
おいて空気の乱れＴが発生せしめられる。この空気の乱
れＴによって、気化した燃料と空気とのミキシングが促
進される。斯くして燃料噴射量が少い機関低負荷運転時
であっても、ほとんどすべての噴射燃料が良好に気化せ
しめられかつ点火栓10の周りに集められるので、点火栓
10の周りに十分に気化した可燃混合気が形成され、その
結果良好な着火とそれに続く良好な燃焼が得られる。ま
た、凹溝15の凹状内壁面上に付着したまま十分に気化し
ない燃料や点火栓10の近傍に集まらない燃料がほとんど
なく、即ちほとんどすべての噴射燃料が燃焼に有効に寄
与するので、燃料消費率が向上すると共にＨＣの発生を
低減することができる。
【００１２】一方、機関高負荷運転時には上述したよう
に噴射時期が機関低負荷運転時に比べて早くなり、従っ
て機関高負荷運転時には図10に示されるように機関低負
荷運転時に比べてピストン２が低い位置にあるときに燃
料噴射が開始される。このときには図10に示されるよう
に噴射軸線Ｚに沿う噴射燃料は凹溝15の凹状内壁面上に
ほぼ垂直に衝突する。このように噴射燃料が凹溝15の凹
状内壁面上にほぼ垂直に衝突すると衝突した燃料は図11
においてＦ4 で示されるように噴射軸線Ｚに沿う噴射燃
料の衝突点を中心として凹溝15の凹状内壁面上を四方に
広がることになる。従ってこの場合には衝突した噴射燃
料の一部が点火栓10の下方に進み、次いで凹所16内に送
り込まれる。このように噴射量の多い機関高負荷運転時
には噴射燃料の一部が点火栓10の周りに送り込まれるの
で点火栓10の周りに形成される混合気は過濃とならず、
斯くして点火栓10の周りには良好に着火可能な混合気が
形成される。また、機関高負荷運転時には噴射燃料が高
温の凹溝15の凹状内壁面上に広範囲に分散されるので噴
射燃料の気化が促進され、しかも噴射時期が早められる
ために噴射燃料が気化するのに十分な時間が与えられ
る。その結果、機関高負荷運転時には噴射量が多くても
全噴射燃料の気化が十分に促進される。また、機関高負
荷運転時にも図７に示すような旋回流Ｘおよび図８に示
すようなスキッシュ流Ｓが発生し、従ってこれら旋回流
Ｘおよびスキッシュ流Ｓによって噴射燃料の気化が更に
促進される。また、凹溝15の凹状内壁面上に付着しつつ
点火栓10の下方に進む燃料が機関低負荷運転時と同様に
段部20によって凹状内壁面から剥離されて気化せしめら
れる。斯くして機関高負荷運転時には凹溝15内の広範囲
に亘って十分に気化した可燃混合気が形成され、その結
果所要の機関高出力が確保される。
に噴射時期が機関低負荷運転時に比べて早くなり、従っ
て機関高負荷運転時には図10に示されるように機関低負
荷運転時に比べてピストン２が低い位置にあるときに燃
料噴射が開始される。このときには図10に示されるよう
に噴射軸線Ｚに沿う噴射燃料は凹溝15の凹状内壁面上に
ほぼ垂直に衝突する。このように噴射燃料が凹溝15の凹
状内壁面上にほぼ垂直に衝突すると衝突した燃料は図11
においてＦ4 で示されるように噴射軸線Ｚに沿う噴射燃
料の衝突点を中心として凹溝15の凹状内壁面上を四方に
広がることになる。従ってこの場合には衝突した噴射燃
料の一部が点火栓10の下方に進み、次いで凹所16内に送
り込まれる。このように噴射量の多い機関高負荷運転時
には噴射燃料の一部が点火栓10の周りに送り込まれるの
で点火栓10の周りに形成される混合気は過濃とならず、
斯くして点火栓10の周りには良好に着火可能な混合気が
形成される。また、機関高負荷運転時には噴射燃料が高
温の凹溝15の凹状内壁面上に広範囲に分散されるので噴
射燃料の気化が促進され、しかも噴射時期が早められる
ために噴射燃料が気化するのに十分な時間が与えられ
る。その結果、機関高負荷運転時には噴射量が多くても
全噴射燃料の気化が十分に促進される。また、機関高負
荷運転時にも図７に示すような旋回流Ｘおよび図８に示
すようなスキッシュ流Ｓが発生し、従ってこれら旋回流
Ｘおよびスキッシュ流Ｓによって噴射燃料の気化が更に
促進される。また、凹溝15の凹状内壁面上に付着しつつ
点火栓10の下方に進む燃料が機関低負荷運転時と同様に
段部20によって凹状内壁面から剥離されて気化せしめら
れる。斯くして機関高負荷運転時には凹溝15内の広範囲
に亘って十分に気化した可燃混合気が形成され、その結
果所要の機関高出力が確保される。
【００１３】次に、図12を参照して凹溝15の凹状内壁面
上に形成された段部20の別の実施例について説明する。
なお、同様の構成要素に対しては同一の参照符号を用い
る。上述のように段部20は、凹溝15の凹状内壁面の中央
部と凹所16との間の凹状内壁面上に凹状内壁面の中央部
を中心にしてほぼ半周に亘って円弧状に延びている。図
１から図３および図９に示す実施例では、この段部20は
凹溝15の凹状内壁面に段差形状を与えるように形成され
ているが、図12に示すように、滑らかに連続した形状を
なす凹溝15の凹状内壁面上から溝状をなす段部20を切除
することにより段部20を形成することもできる。なお、
図12の実施例における段部20も、凹溝15の凹状内壁面の
中央部と凹所16との間の凹状内壁面上に凹状内壁面の中
央部を中心にしてほぼ半周に亘って円弧状に延びている
ことは云うまでもない。図12に示す実施例では図１から
図３および図９に示す実施例に比べて、段部20の加工が
より容易となり、従って生産性を向上させることができ
る。
上に形成された段部20の別の実施例について説明する。
なお、同様の構成要素に対しては同一の参照符号を用い
る。上述のように段部20は、凹溝15の凹状内壁面の中央
部と凹所16との間の凹状内壁面上に凹状内壁面の中央部
を中心にしてほぼ半周に亘って円弧状に延びている。図
１から図３および図９に示す実施例では、この段部20は
凹溝15の凹状内壁面に段差形状を与えるように形成され
ているが、図12に示すように、滑らかに連続した形状を
なす凹溝15の凹状内壁面上から溝状をなす段部20を切除
することにより段部20を形成することもできる。なお、
図12の実施例における段部20も、凹溝15の凹状内壁面の
中央部と凹所16との間の凹状内壁面上に凹状内壁面の中
央部を中心にしてほぼ半周に亘って円弧状に延びている
ことは云うまでもない。図12に示す実施例では図１から
図３および図９に示す実施例に比べて、段部20の加工が
より容易となり、従って生産性を向上させることができ
る。
【００１４】なお、図１から図３に示す実施例および図
12に示す実施例では、凹溝15の中央部から段部20へ向か
う凹状内壁面形状に対して段部20がへこんだ形状をなし
ているが、凹溝15の中央部から段部20へ向かう凹状内壁
面形状に対して突出した形状をなす段部20を形成しても
よい。なお、これまで本発明を筒内噴射式２サイクル機
関に適用した場合について説明してきたが本発明を筒内
噴射式４サイクル機関にも適用することができる。
12に示す実施例では、凹溝15の中央部から段部20へ向か
う凹状内壁面形状に対して段部20がへこんだ形状をなし
ているが、凹溝15の中央部から段部20へ向かう凹状内壁
面形状に対して突出した形状をなす段部20を形成しても
よい。なお、これまで本発明を筒内噴射式２サイクル機
関に適用した場合について説明してきたが本発明を筒内
噴射式４サイクル機関にも適用することができる。
【００１５】
【発明の効果】噴射燃料を点火栓の下方から点火栓に向
かわせることによって噴射燃料を確実に点火栓周りに集
めることができるので燃料噴射量の少ない機関低負荷運
転時であっても噴射燃料を容易に着火燃焼せしめること
ができる。また燃料が段部において底壁面から剥離せし
められ、気化し、燃料と空気との可燃混合気が確実に形
成される。
かわせることによって噴射燃料を確実に点火栓周りに集
めることができるので燃料噴射量の少ない機関低負荷運
転時であっても噴射燃料を容易に着火燃焼せしめること
ができる。また燃料が段部において底壁面から剥離せし
められ、気化し、燃料と空気との可燃混合気が確実に形
成される。
【図１】２サイクル内燃機関の側面断面図である。
【図２】図１のピストンの平面図である。
【図３】図１のピストン頂部の断面斜視図である。
【図４】図１のシリンダヘッドの底面図である。
【図５】給排気弁の開弁時期および燃料噴射時期を示す
線図である。
線図である。
【図６】給気弁および排気弁の開弁時における燃焼室内
の様子を説明するための側面断面図である。
の様子を説明するための側面断面図である。
【図７】機関低負荷運転時における燃焼室内の様子を説
明するための側面断面図である。
明するための側面断面図である。
【図８】機関低負荷運転時における燃焼室内の様子を説
明するための側面断面図である。
明するための側面断面図である。
【図９】凹溝の凹状内壁面上に付着した噴射燃料の挙動
を説明するための段部付近の凹溝の拡大側面断面図であ
る。
を説明するための段部付近の凹溝の拡大側面断面図であ
る。
【図10】機関高負荷運転時における燃焼室内の様子を説
明するための側面断面図である。
明するための側面断面図である。
【図11】機関高負荷運転時における燃焼室内の様子を説
明するための側面断面図である。
明するための側面断面図である。
【図12】段部の別の実施例を示す段部付近の凹溝の拡大
側面断面図である。
側面断面図である。
２…ピストン ３…シリンダヘッド ４…燃焼室 ６…給気弁 ７…排気弁 10…点火栓 14…燃料噴射弁 15…凹溝 16…凹所 20…段部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野村 啓 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (56)参考文献 特開 平４−166612（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−58013（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−28526（ＪＰ，Ｕ) 実開 平２−26728（ＪＰ，Ｕ) 実開 平４−27120（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F02B 1/00 - 23/10
Claims (1)
- 【請求項１】 燃焼室頂部のほぼ中央部に点火栓を配置
するとともに燃焼室頂部の周縁部に燃料噴射弁を配置
し、燃料噴射弁の下方から点火栓の下方まで延びる凹溝
をピストン頂面上に形成し、燃料噴射弁下方のシリンダ
内壁面に沿って下降した後ピストン頂面上において向き
を変え次いで排気弁下方おいて上昇する旋回流を燃焼室
内に発生させ、燃料噴射弁から凹溝内に向けて噴射され
た燃料を凹溝の底壁面により案内して点火栓の下方から
点火栓周りに向かわせるようにした筒内噴射式内燃機関
において、燃料を案内する凹溝の底壁面に沿って流れる
旋回流の流れ方向に対し横方向に延び且つ燃料噴射弁と
反対方向に底壁面を折曲させることにより形成した段部
を具備することを特徴とする筒内噴射式内燃機関。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2405934A JP2906665B2 (ja) | 1990-12-25 | 1990-12-25 | 筒内噴射式内燃機関 |
| US07/706,386 US5127379A (en) | 1990-06-26 | 1991-05-28 | Internal combustion engine |
| EP91110468A EP0464594B1 (en) | 1990-06-26 | 1991-06-25 | An internal combustion engine |
| DE69101883T DE69101883T2 (de) | 1990-06-26 | 1991-06-25 | Brennkraftmaschine. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2405934A JP2906665B2 (ja) | 1990-12-25 | 1990-12-25 | 筒内噴射式内燃機関 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04224229A JPH04224229A (ja) | 1992-08-13 |
| JP2906665B2 true JP2906665B2 (ja) | 1999-06-21 |
Family
ID=18515561
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2405934A Expired - Fee Related JP2906665B2 (ja) | 1990-06-26 | 1990-12-25 | 筒内噴射式内燃機関 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2906665B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006144647A (ja) * | 2004-11-18 | 2006-06-08 | Hitachi Ltd | 筒内噴射式エンジン及びその制御装置 |
-
1990
- 1990-12-25 JP JP2405934A patent/JP2906665B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006144647A (ja) * | 2004-11-18 | 2006-06-08 | Hitachi Ltd | 筒内噴射式エンジン及びその制御装置 |
| JP4541846B2 (ja) * | 2004-11-18 | 2010-09-08 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 筒内噴射式エンジン |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04224229A (ja) | 1992-08-13 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |