JP3639048B2 - 筒内燃料噴射式エンジン - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車や自動二輪車等に搭載されるエンジン(内燃機関)に関し、より詳しくは、燃焼室に向って直接に燃料を噴射する燃料噴射弁を備えた筒内燃料噴射式エンジンに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
上記筒内燃料噴射式エンジンには、従来、特開平5‐65811号公報で示されるものがある。
【0003】
これによれば、エンジンのシリンダは、シリンダ孔を有するシリンダ本体と、上記シリンダ孔の軸心を縦向きにみたときこのシリンダ孔の上端を閉じるよう上記シリンダ本体の上端に取り付けられるシリンダヘッドとを備え、上記シリンダ孔の上部から上記シリンダヘッドの下面にかけての空間が燃焼室とされている。
【0004】
上記シリンダの平面視で、ある水平な一方向を前方としたとき、上記シリンダヘッドの外部を上記燃焼室の前部に連通させる吸気通路が上記シリンダヘッドに形成され、上記吸気通路の上記燃焼室への開口部が複数の吸気開口部で構成されている。一方、上記燃焼室の後部を上記シリンダヘッドの外部に連通させる排気通路が上記シリンダヘッドに形成され、上記排気通路の上記燃焼室への開口部が複数の排気開口部で構成されている。
【0005】
燃料噴射用の噴射ノズルが上記燃焼室に臨む燃料噴射弁と、放電部が同上燃焼室に臨む点火プラグとがそれぞれ上記シリンダヘッドに取り付けられている。
【0006】
そして、上記エンジンの運転時に、各吸気開口部が開かれるとき、上記吸気通路を通して外部の空気が上記燃焼室に吸入される。また、この燃焼室に対し燃料噴射弁から燃料が噴射され、この燃料と上記空気とが混合させられて混合気が生成される。次に、この混合気は上記点火プラグの放電で着火、燃焼させられて、これが動力に変換され、この動力はクランク軸を介し出力される。一方、上記燃焼により生じた燃焼ガスは、各排気開口部が開かれるときに、排気として上記排気通路を通し外部に排出される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来の技術によれば、エンジンの高速高負荷時には、上記吸気通路を通って多量の空気が上記燃焼室に吸入され、一方、燃料噴射弁により多量の燃料が同上燃焼室に噴射されるが、上記従来の技術では、各吸気開口部は燃焼室の前部に集中的に位置させられているため、上記吸気通路から各吸気開口部を通って燃焼室に吸入された多量の空気と、燃料噴射弁により燃焼室に向って燃料が多量に噴射されることにより生じた濃い混合気層とは互いに偏在した状態(分離されたような状態)で燃焼室の内部に進入させられることとなる。
【0008】
よって、上記空気と燃料との混合が不十分となりがちであって、燃焼室の各部で、混合気の互いの濃度が不均一となるおそれがあり、この場合には、この混合気の燃焼に時間がかかるなど、特に高速高負荷時におけるエンジン性能の向上が阻害されるおそれがある。
【0009】
そこで、上記した問題を解決するために燃焼室において、空気と燃料とを十分に混合させて、混合気の互いの濃度をより均一にさせることが考えられる。
【0010】
しかし、エンジンの低速低負荷時には、空燃比(A/F)の値を大きくさせるため、上記したように、単に混合気の濃度を均一にさせると、その濃度が全体的に低くなり過ぎるおそれがあり、この場合には、この混合気に対する点火プラグによる着火が不確実となって失火が生じ易くなり、エンジン性能が低下するおそれを生じる。
【0011】
本発明は、上記のような事情に注目してなされたもので、燃焼室の各部で、混合気の互いの濃度がより均一になるようにし、もって、特に高速高負荷時におけるエンジン性能を向上させることを課題とする。
【0012】
また、上記のようにした場合において、空燃比を大きくする低速低負荷時等においても、点火プラグによる混合気の着火が確実になされるようにし、エンジン性能を向上させることを課題とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するための本発明の筒内燃料噴射式エンジンは、次の如くである。なお、この項において各用語に付記した符号は、本発明の技術的範囲を後述の「発明の実施の形態」の項や図面の内容に限定解釈するものではない。
【0014】
請求項1の発明は、図1から4に例示するように、シリンダ2がシリンダ孔6を有するシリンダ本体4と、上記シリンダ孔6の軸心3を垂直にみたときこのシリンダ孔6の上端を閉じるよう上記シリンダ本体4の上端に取り付けられるシリンダヘッド7とを備え、上記シリンダ孔6の上部から上記シリンダヘッド7の下面にかけての空間を燃焼室11とし、上記シリンダヘッド7の外部を上記燃焼室11に連通させる吸気通路13を上記シリンダヘッド7に形成し、上記吸気通路13の上記燃焼室11への開口部を三つの吸気開口部14で構成し、一方、上記燃焼室11を上記シリンダヘッド7の外部に連通させる排気通路16を同上シリンダヘッド7に形成し、上記排気通路16の上記燃焼室11への開口部を二つの排気開口部17で構成し、燃料25噴射用の噴射ノズル27が上記燃焼室11に臨む燃料噴射弁26と、放電部32が同上燃焼室11に臨む点火プラグ33とをそれぞれ上記シリンダヘッド7に取り付けた場合において、上記シリンダ2の平面視で、ある水平な一方向を前方としたとき、上記三つの吸気開口部14のうち、二つの吸気開口部14(A)を上記燃焼室11の前部で左右側部に位置させ、残りの一つの吸気開口部14(B)を同上燃焼室11の後部で左右方向のほぼ中央に位置させ、上記二つの排気開口部17を上記二つの吸気開口部14(A)よりも後側で同上燃焼室11の左右側部に位置させ、上記吸気通路13をほぼ垂直に形成し、かつ、上記噴射ノズル27と、放電部32とを共に上記シリンダ孔6の軸心3の近傍に位置させ、上記噴射ノズル27を上記三つの吸気開口部14によって取り囲まれるよう位置させ、上記燃料噴射弁26の噴射ノズル27の軸心28を上記シリンダ孔6の軸心3にほぼ平行にし、上記燃料噴射弁26の噴射ノズル27から噴射された燃料25が、上記各吸気開口部14を流通して燃焼室11に吸入される各空気42の流れに挟まれた状態で燃焼室11のほぼ中央部に向って進入するようにしたものである。
【0015】
請求項2の発明は、図5,6に例示するように、シリンダ2がシリンダ孔6を有するシリンダ本体4と、上記シリンダ孔6の軸心3を垂直にみたときこのシリンダ孔6の上端を閉じるよう上記シリンダ本体4の上端に取り付けられるシリンダヘッド7とを備え、上記シリンダ孔6の上部から上記シリンダヘッド7の下面にかけての空間を燃焼室11とし、上記シリンダヘッド7の外部を上記燃焼室11に連通させる吸気通路13を上記シリンダヘッド7に形成し、上記吸気通路13の上記燃焼室11への開口部を三つの吸気開口部14で構成し、一方、上記燃焼室11を上記シリンダヘッド7の外部に連通させる排気通路16を同上シリンダヘッド7に形成し、上記排気通路16の上記燃焼室11への開口部を二つの排気開口部17で構成し、燃料25噴射用の噴射ノズル27が上記燃焼室11に臨む燃料噴射弁26と、放電部32が同上燃焼室11に臨む点火プラグ33とをそれぞれ上記シリンダヘッド7に取り付けた場合において、上記シリンダ2の平面視で、ある水平な 一方向を前方としたとき、上記三つの吸気開口部14のうち、二つの吸気開口部14(A)を上記燃焼室11の前部で左右側部に位置させ、残りの一つの吸気開口部14(B)を同上燃焼室11の後部で左右方向のほぼ中央に位置させ、上記二つの排気開口部17を上記二つの吸気開口部14(A)よりも後側で同上燃焼室11の左右側部に位置させ、上記吸気通路13をほぼ垂直に形成し、かつ、上記噴射ノズル27と、放電部32とを共に上記シリンダ孔6の軸心3の近傍に位置させ、上記噴射ノズル27を放電部32の前側に位置させると共に、この放電部32を基準として、上記三つの吸気開口部14(A)(B)のうち、後側の吸気開口部14(B)を上記噴射ノズル27とは反対側に位置させたものである。
【0016】
請求項3の発明は、図1,4,5に例示するように、請求項1、もしくは2の発明に加えて、上記シリンダ2の平面視で、上記各吸気開口部14の中心を結ぶ線がほぼ正三角形となるようにしたものである。
【0017】
請求項4の発明は、図3に例示するように、請求項1から3のうちいずれか1つの発明に加えて、上記した三つの吸気開口部14(A)(B)を流通して上記燃焼室11に空気42が吸入されるとき、上記三つの吸気開口部14(A)(B)のうち一つもしくは二つの吸気開口部14における空気42の流通を規制する吸気制御弁37を設けたものである。
【0018】
請求項5の発明は、図3に例示するように、エンジン1の低負荷運転時に、上記吸気制御弁37が、上記三つの吸気開口部14(A)(B)のうち、前側の二つの吸気開口部14(A)の少なくともいずれか一つの吸気開口部(A)における空気42の流通を規制するようにしたものである。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面により説明する。
【0020】
(第1の実施の形態)
【0021】
図1〜4は、第1の実施の形態を示している。
【0022】
図において、符号1は内燃機関である4サイクル多気筒エンジンであり、説明の便宜上、図中矢印Frの方向(ある水平な一方向)を前方とし、また、下記する左右とは上記前方に向っての水平方向をいうものとする。
【0023】
上記エンジン1は、軸心が左右に延びるクランク軸を支承するクランクケースと、このクランクケースから上方に突出する複数のシリンダ2とを備え、これらシリンダ2は左右に連設され、これら各シリンダ2は互いに同構成とされている。これら各シリンダ2はそれぞれ垂直の軸心3を有するシリンダ本体4と、同上軸心3上で上記シリンダ本体4に形成されるシリンダ孔6と、このシリンダ孔6の上端を閉じるように上記シリンダ本体4の上部の突出端である上端に取り付けられるシリンダヘッド7と、このシリンダヘッド7の上面側を覆うシリンダヘッドカバー8とを備えている。
【0024】
上記シリンダ孔6には、同上軸心3に沿ってピストン9が上下方向である軸方向に摺動自在に嵌入され、上記ピストン9は前記クランク軸に連接棒により連結されている。上記ピストン9の上端面には、上記軸心3上で浅い円形の凹所9aが形成されている。上記シリンダ孔6の上部から上記シリンダヘッド7の下面にかけての空間が燃焼室11である。
【0025】
図1は、シリンダ2の底面視であるが、これらを裏返しにみた上記シリンダ2の平面視につき、説明する。
【0026】
上記シリンダヘッド7の上方の外部を上記燃焼室11にほぼ直線的に連通させる三つの吸気通路13が上記シリンダヘッド7に形成されている。これら各吸気通路13と、上記軸心3とは、互いにほぼ平行で、それぞれほぼ垂直に延び、これら各吸気通路13の上記燃焼室11への開口部がそれぞれ吸気開口部14(A)(B)とされ、これらは三つ設けられている。
【0027】
上記三つの吸気開口部14(A)(B)のうち、二つの吸気開口部14(A)は、上記燃焼室11の前部で左右側部に位置し、残りの一つ吸気開口部14(B)は同上燃焼室11の後部で左右方向のほぼ中央部に位置させられている。一方、上記各吸気通路13(A)(B)の上流端は、それぞれ吸気管15を介して、互いに共通のサージタンク15aに連結され、このサージタンク15aの内部は、スロットル弁15bや不図示のエアクリーナを通して大気側である外部に連通させられている。
【0028】
同上シリンダ2の平面視で、上記燃焼室11を上記シリンダヘッド7の後方の外部に連通させる二つの排気通路16が上記シリンダヘッド7に形成されている。これら各排気通路16の上記燃焼室11への開口部がそれぞれ排気開口部17とされ、これらは二つ設けられている。これら二つの排気開口部17は、上記二つの吸気開口部14(A)よりも後側で、かつ、上記燃焼室11の後部で左右側部に位置させられている。上記各排気通路16の下流端は、不図示のサイレンサ等を通して大気側である外部に開放されている。
【0029】
上記各吸気開口部14(A)(B)をそれぞれ開閉させる吸気弁19が上記シリンダヘッド7に支承され、上記各吸気弁19は上記各吸気開口部14を閉じるようそれぞればね20で付勢されている。上記各排気開口部17をそれぞれ開閉させる排気弁21が上記シリンダヘッド7に支承され、上記各排気弁21は上記各排気開口部17を閉じるようそれぞればね22で付勢されている。
【0030】
前記クランク軸に連動し、上記各ばね20,22に抗して上記各吸気弁19と排気弁21とを開動作させる動弁機構23が設けられている。この動弁機構23は、三つの吸気開口部14(A)(B)のうち前側の二つの吸気開口部14(A)に対し設けられた二つの前側の吸気弁19にカム係合する前部カム軸23aと、後側の一つの吸気開口部14(B)に対し設けられた一つの後側の吸気弁19、および上記各排気弁21にカム係合する後部カム軸23bとを有している。これら前部カム軸23aと後部カム軸23bの各軸心はそれぞれ左右に延びている。これら前部カム軸23aと後部カム軸23bは、それぞれ軸受により、上記シリンダヘッド7にその軸心回りに回転自在となるよう支承され、上記クランク軸に連動連結されている。
【0031】
そして、上記各ばね20,22と、上記クランク軸に連動した上記動弁機構23の各カム軸23a,23bとにより各吸気弁19と各排気弁21が開閉動作して、上記吸気開口部14(A)(B)と排気開口部17とがそれぞれ所定のクランク角で開閉させられるようになっている。
【0032】
上記燃焼室11にガソリンである燃料25を噴射して供給可能とする燃料噴射弁26が、上記シリンダヘッド7に取り付けられている。この燃料噴射弁26は、上下方向に長い棒状をなし、その下端部が上記シリンダヘッド7に取り付けられている。また、上記燃料噴射弁26の下端部に噴射ノズル27が形成され、この噴射ノズル27の下流端は上記燃焼室11に臨んでいる。この噴射ノズル27の軸心は上記した棒状の燃料噴射弁26の軸心28と一致し、かつ、上記シリンダ孔6の軸心3とほぼ平行とされている。また、上記噴射ノズル27は上記シリンダ孔6の軸心3の近傍(軸心3上を含む)に位置させられ、上記各吸気開口部14(A)(B)と、各排気開口部17とで囲まれたところに位置している。
【0033】
一方、放電部32が上記燃焼室11に臨む点火プラグ33が上記シリンダヘッド7に取り付けられている。上記点火プラグ33は上下方向に長い棒状をなして、その下端部が上記シリンダヘッド7に取り付けられると共に、同上下端部の端面に上記放電部32が設けられている。この放電部32は、上記噴射ノズル27と共に上記シリンダ孔6の軸心3の近傍に位置させられ、この場合、上記噴射ノズル27は放電部32よりも後側に位置させられている。
【0034】
そして、上記エンジン1の運転時に、上記三つの吸気開口部14(A)(B)が開かれるとき、各吸気通路13を通して外部の空気42が上記燃焼室11に吸入される。また、この燃焼室11に対し燃料噴射弁26から燃料25が噴射され、この燃料25と上記空気42とが混合させられて混合気43が生成される。次に、この混合気43は上記点火プラグ33の放電で着火、燃焼させられて、これが動力に変換され、この動力は前記クランク軸を介し出力される。一方、上記燃焼により生じた燃焼ガスは、各排気開口部17が開かれるときに、排気44として上記排気通路16を通し外部に排出される。
【0035】
上記シリンダ2の平面視で、上記ピストン9の上端面の外縁部と、これに対面するシリンダヘッド7の下面との間にはスキッシュエリア45が設けられている。そして、このスキッシュエリア45により、圧縮行程で、燃焼室11内に十分の乱れが生じることとされ、これにより、燃焼が促進される。
【0036】
上記構成によれば、シリンダ2の平面視で、上記燃料噴射弁26の噴射ノズル27は上記した三つの吸気開口部14によって取り囲まれることとなる。
【0037】
このため、エンジン1の運転時に、上記各吸気開口部14を流通して燃焼室11に空気42が吸入され、かつ、燃料噴射弁26の噴射ノズル27から燃料25が噴射されるとき、この噴射された燃料25は、上記各吸気開口部14を流通して燃焼室11に吸入される各空気42の流れに挟まれた状態で燃焼室11の内部に進入して分散させられる。
【0038】
よって、これら空気42と、濃い混合気層とが互いに偏在した状態で燃焼室11の内部に進入することとされていた従来の技術に比べて、これら燃料25と空気42は十分に混合させられ、燃焼室11の各部で、混合気43の互いの濃度がより均一となり、この混合気43の燃焼が速くなって、特に、高速高負荷時におけるエンジン性能の向上が達成される。
【0039】
しかも、上記燃料噴射弁26の噴射ノズル27はシリンダ孔6の軸心3の近傍に位置しているため、上記噴射ノズル27から噴射された燃料25は、上記各吸気開口部14を流通して燃焼室11に吸入される各空気42の流れと共に、まず、燃焼室11のほぼ中央部に向って進入することとなる。
【0040】
よって、上記燃焼室11のほぼ中央部に進入させられた燃料25は、上記燃焼室11のほぼ中央部から各外側部に向って分散させられることから上記燃料25と空気42とによる混合気43の濃度は、燃焼室11の各部において、更に均一とされる。
【0041】
また、上記噴射ノズル27に加えて、放電部32も上記シリンダ孔6の軸心3の近傍に位置している。
【0042】
ここで、上記したように、燃焼室11において生成された混合気43は、より均一な濃度とされるが、そのうち、燃料25を噴射する噴射ノズル27の周りは比較的濃度の濃い部分であるため、上記噴射ノズル27の近傍に位置させられた点火プラグ33によって、上記混合気43はより確実に着火させられ、失火が防止される。
【0043】
よって、この点でも、エンジン性能の向上が達成される。
【0044】
また、前記したように、上記燃料噴射弁26の噴射ノズル27の軸心は上記シリンダ孔6の軸心3にほぼ平行とされているため、上記燃料噴射弁26の噴射ノズル27から噴射された燃料25は、上記燃焼室11の、より中央部に向って進入させられる。
【0045】
よって、上記燃焼室11の中央部に正確に進入させられた燃料25は、上記燃焼室11の中央部からその各外側に向って、より均一に分散させられることから、上記燃料25と空気42とによる混合気43の濃度は、燃焼室11の各部において、より均一となる。
【0046】
また、前記したように、吸気通路13はほぼ垂直に形成されているため、上記吸気通路13を流通して燃焼室11に吸入される空気42の速度は、その自重によって、より速くなり、いわゆるダウンドラフトとなる。
【0047】
よって、上記空気42は勢いよく燃焼室11に吸入されることから、この空気42と燃料25との混合が促進されて、混合気43の濃度はより均一になると共に、充填効率が向上し、このため、エンジン性能が向上することとなる。
【0048】
上記動弁機構23により、上記した三つの吸気開口部14(A)(B)は同時に開かれる。このとき、これらを流通して上記燃焼室11に空気42が吸入されようとするが、上記三つの吸気開口部14(A)(B)のうち、前側の二つの吸気開口部14(A)における空気42の流通を規制するバタフライ式の吸気制御弁37が設けられている。この吸気制御弁37は、上記吸気開口部14(A)に連通する各吸気通路13を開閉させて、上記規制を行うこととされている。上記吸気制御弁37にはアクチュエータ38が連動連結されている。また、エンジン1の回転数やスロットル弁15bの開度等に基づくエンジン1の運転状態に応じて、上記アクチュエータ38を制御する電子的な制御装置39が設けられている。
【0049】
上記エンジン1の運転時には、その運転状態に基づき、前記制御装置39がアクチュエータ38を作動させ、このアクチュエータ38が上記吸気制御弁37を作動させる。これにより、前側の二つの吸気開口部14(A)に連通する各吸気通路13が開閉させられ、上記吸気開口部14(A)における空気42の流通が許容、もしくは規制される。
【0050】
具体的には、上記エンジン1の高速高負荷時等で、空燃比(A/F)の値が小さくされるときには、上記した制御装置39やアクチュエータ38の作用により、吸気制御弁37は各吸気通路13を開いて、各吸気開口部14(A)(B)における空気42の流通を許容することとされ、これによって、前記したように、燃焼室11において、混合気43の濃度がより均一とされる。
【0051】
一方、エンジン1の低速低負荷時等で、空燃比(A/F)の値が大きくされるときには、上記吸気制御弁37が前側の二つの吸気開口部14(A)に連通する二つの吸気通路13を閉じて、同上吸気開口部14(A)における空気42の流通を規制し、これにより、後側の吸気開口部14(B)を流通する空気42によって、燃焼室11内でタンブル流を成形させ、つまり、成層燃焼をさせるようになっている。
【0052】
よって、前記したように、混合気43の濃度が上記燃焼室11の各部において均一になるようにした場合でも、空燃比を大きくする低速低負荷時等においては、上記吸気制御弁37の作用により、成層燃焼が得られて、着火が確実になされ、もって、エンジン性能の向上が達成される。
【0053】
また、上記の場合、シリンダ2の平面視における左右方向で、左右一対の吸気開口部14(A)と、これらに連通する各吸気通路13を開閉する左右一対の吸気制御弁37との間に噴射ノズル27と放電部32とが位置させられている。
【0054】
なお、以上は図示の例によるが、シリンダ2の軸心3は垂線に対し傾斜していてもよい。また、吸気制御弁37は、前側の吸気開口部14(A)のうち、一つだけの空気42の流通を規制してもよく、後側の吸気開口部14(B)の空気42の流通だけを規制するようにしてもよい。
【0055】
(第2の実施の形態)
【0056】
図5、6は、第2の実施の形態を示している。
【0057】
これによれば、上記噴射ノズル27は放電部32よりも前側に位置させられている。
【0058】
ここで、上記燃料噴射弁26の噴射ノズル27から燃焼室11に燃料25を噴射したとき、この燃料25が直接的に点火プラグ33の放電部32に向うと、濃度が濃過ぎるために、着火されないおそれがある。
【0059】
しかし、上記したように、上記噴射ノズル27を放電部32よりも前側に位置させてあるため、上記放電部32を基準として、上記噴射ノズル27とは反対側に後側の吸気開口部14(B)が位置することになる。
【0060】
よって、上記噴射ノズル27から燃料25が噴射されたとき、上記吸気開口部14(B)を流通して燃焼室11に吸入された空気42は、上記噴射された燃料25に対抗して、上記燃料25が上記放電部32に直接的に向うことを妨げる。
【0061】
この結果、上記燃料25と空気42とは互いに十分に混合させられた混合気43とされてから、上記放電部32に向うこととなり、これにより、上記放電部32による着火が確実になされる。
【0062】
他の構成や作用は、前記第1の実施の形態と同様であるため、図面に共通の符号を付して、その説明を省略する。
【0063】
【発明の効果】
本発明による効果は、次の如くである。
【0064】
請求項1の発明は、シリンダがシリンダ孔を有するシリンダ本体と、上記シリンダ孔の軸心を垂直にみたときこのシリンダ孔の上端を閉じるよう上記シリンダ本体の上端に取り付けられるシリンダヘッドとを備え、上記シリンダ孔の上部から上記シリンダヘッドの下面にかけての空間を燃焼室とし、上記シリンダヘッドの外部を上記燃焼室に連通させる吸気通路を上記シリンダヘッドに形成し、上記吸気通路の上記燃焼室への開口部を三つの吸気開口部で構成し、一方、上記燃焼室を上記シリンダヘッドの外部に連通させる排気通路を同上シリンダヘッドに形成し、上記排気通路の上記燃焼室への開口部を二つの排気開口部で構成し、燃料噴射用の噴射ノズルが上記燃焼室に臨む燃料噴射弁と、放電部が同上燃焼室に臨む点火プラグとをそれぞれ上記シリンダヘッドに取り付けた筒内燃料噴射式エンジンにおいて、上記シリンダの平面視で、ある水平な一方向を前方としたとき、上記三つの吸気開口部のうち、二つの吸気開口部を上記燃焼室の前部で左右側部に位置させ、残りの一つの吸気開口部を同上燃焼室の後部で左右方向のほぼ中央に位置させ、上記二つの排気開口部を上記二つの吸気開口部よりも後側で同上燃焼室の左右側部に位置させ、上記吸気通路をほぼ垂直に形成し、かつ、上記噴射ノズルと、放電部とを共に上記シリンダ孔の軸心の近傍に位置させ、上記噴射ノズルを上記三つの吸気開口部によって取り囲まれるよう位置させ、上記燃料噴射弁の噴射ノズルの軸心を上記シリンダ孔の軸心にほぼ平行にし、上記燃料噴射弁の噴射ノズルから噴射された燃料が、上記各吸気開口部を流通して燃焼室に吸入される各空気の流れに挟まれた状態で燃焼室のほぼ中央部に向って進入するようにしてある。
【0065】
そして、上記したように、吸気通路をほぼ垂直に形成してある。
【0066】
このため、上記吸気通路を流通して燃焼室に吸入される空気の速度は、その自重によって、より速くなる。
【0067】
よって、上記空気は勢いよく燃焼室に吸入されることから、この空気と燃料との混合が促進されて、混合気の濃度はより均一になると共に、充填効率が向上し、このため、エンジン性能が向上することとなる。
【0068】
また、上記したように、噴射ノズルと、放電部とを共に上記シリンダ孔の軸心の近傍に位置させ、上記噴射ノズルを上記三つの吸気開口部によって取り囲まれるよう位置させ、上記燃料噴射弁の噴射ノズルの軸心を上記シリンダ孔の軸心にほぼ平行にし、上記燃料噴射弁の噴射ノズルから噴射された燃料が、上記各吸気開口部を流通して燃焼室に吸入される各空気の流れに挟まれた状態で燃焼室のほぼ中央部に向って進入するようにしている。
【0069】
このため、エンジンの運転時に、上記各吸気開口部を流通して燃焼室に空気が吸入され、かつ、燃料噴射弁の噴射ノズルから燃料が噴射されるとき、この噴射された燃料は、上記各吸気開口部を流通して燃焼室に吸入される各空気の流れに挟まれた状態で燃焼室のほぼ中央部に向って進入して分散させられる。
【0070】
よって、これら空気と、濃い混合気層とが互いに偏在した状態で燃焼室の内部に進入することとされていた従来の技術に比べて、これら燃料と空気は十分に混合させられ、燃焼室の各部で、混合気の互いの濃度がより均一となり、この混合気の燃焼が速くなって、特に高速高負荷時におけるエンジン性能の向上が達成される。
【0071】
しかも、上記燃焼室のほぼ中央部に進入させられた燃料は、上記燃焼室のほぼ中央部から各外側部に向って、より均一に分散させられることから上記燃料と空気とによる混合気の濃度は、燃焼室の各部において、より均一とされる。
【0072】
また、上記噴射ノズルに加えて、放電部も上記シリンダ孔の軸心の近傍に位置している。
【0073】
ここで、上記したように、燃焼室において生成された混合気は、より均一な濃度とされるが、そのうち、燃料を噴射する噴射ノズルの周りは比較的濃度の濃い部分であるため、上記噴射ノズルの近傍に位置させられた点火プラグによって、上記混合気はより確実に着火させられ、失火が防止される。
【0074】
よって、この点でも、エンジン性能の向上が達成される。
【0075】
請求項2の発明は、シリンダがシリンダ孔を有するシリンダ本体と、上記シリンダ孔の軸心を垂直にみたときこのシリンダ孔の上端を閉じるよう上記シリンダ本体の上端に取り付けられるシリンダヘッドとを備え、上記シリンダ孔の上部から上記シリンダヘッドの下面にかけての空間を燃焼室とし、上記シリンダヘッドの外部を上記燃焼室に連通させる吸気通路を上記シリンダヘッドに形成し、上記吸気通路の上記燃焼室への開口部を三つの吸気開口部で構成し、一方、上記燃焼室を上記シリンダヘッドの外部に連通させる排気通路を同上シリンダヘッドに形成し、上記排気通路の上記燃焼室への開口部を二つの排気開口部で構成し、燃料噴射用の噴射ノズルが上記燃焼室に臨む燃料噴射弁と、放電部が同上燃焼室に臨む点火プラグとをそれぞれ上記シリンダヘッドに取り付けた筒内燃料噴射式エンジンにおいて、上記シリンダの平面視で、ある水平な一方向を前方としたとき、上記三つの吸気開口部のうち、二つの吸気開口部を上記燃焼室の前部で左右側部に位置させ、残りの一つの吸気開口部を同上燃焼室の後部で左右方向のほぼ中央に位置させ、上記二つの排気開口部を上記二つの吸気開口部よりも後側で同上燃焼室の左右側部に位置させ、上記吸気通路をほぼ垂直に形成し、かつ、上記噴射ノズルと、放電部とを共に上記シリンダ孔の軸心の近傍に位置させ、上記噴射ノズルを放電部の前側に位置させると共に、この放電部を基準として、上記三つの吸気開口部のうち、後側の吸気開口部を上記噴射ノズルとは反対側に位置させてある。
【0076】
そして、上記したように、吸気通路をほぼ垂直に形成してある。
【0077】
このため、上記吸気通路を流通して燃焼室に吸入される空気の速度は、その自重によって、より速くなる。
【0078】
よって、上記空気は勢いよく燃焼室に吸入されることから、この空気と燃料との混合が促進されて、混合気の濃度はより均一になると共に、充填効率が向上し、このため、エンジン性能が向上することとなる。
【0079】
ここで、上記燃料噴射弁の噴射ノズルから燃焼室に燃料を噴射したとき、この燃料が直接的に点火プラグの放電部に向うと、濃度が濃過ぎるために、着火できないおそれがあるが、上記したように、噴射ノズルを放電部の前側に位置させると共に、この放電部を基準として、上記三つの吸気開口部のうち、後側の吸気開口部を上記噴射ノズルとは反対側に位置させてある。
【0080】
よって、上記噴射ノズルから燃料が噴射されたとき、上記吸気開口部を流通して燃焼室に吸入された空気は、上記噴射された燃料に対抗して、上記燃料が上記放電部に直接的に向うことを妨げるのであり、このため、上記燃料と空気とは互いに十分に混合させられた混合気とされてから、上記放電部に向うこととなり、これにより、上記点火プラグの放電部による着火が確実になされる。
【0081】
請求項4の発明は、上記した三つの吸気開口部を流通して上記燃焼室に空気が吸入されるとき、上記三つの吸気開口部のうちの一つもしくは二つの吸気開口部における空気の流通を規制する吸気制御弁を設けてある。
【0082】
このため、エンジンの低速低負荷時等で、空燃比の値が大きくされるときには、上記吸気制御弁により、いずれかの吸気開口部における空気の流通を規制すればよく、このようにすれば他の吸気開口部を流通する空気によって、燃焼室内でタンブル流を成形させることができ、これにより、成層燃焼をさせることができる。
【0083】
よって、前記したように、混合気の濃度が上記燃焼室の各部において均一になるようにした場合でも、空燃比を大きくする低速低負荷時等においては、上記吸気制御弁の作用により、成層燃焼を得ることにより、確実な着火が得られて、エンジン性能の向上が達成される。
【0084】
請求項5の発明は、エンジンの低負荷運転時に、上記吸気制御弁が、上記三つの吸気開口部のうち、前側の二つの吸気開口部の少なくともいずれか一つの吸気開口部における空気の流通を規制するようにしてある。
【0085】
このため、後側の吸気開口部を流通する空気によって、燃焼室内でタンブル流が成形され、つまり、成層燃焼が得られる。
【0086】
よって、空燃比を大きくする低負荷運転時においては、上記吸気制御弁の作用により、成層燃焼が得られて、着火が確実になされ、もって、エンジン性能の向上が達成される。
【図面の簡単な説明】
【図1】 第1の実施の形態で、燃焼室を下側からみた底面図である。
【図2】 第1の実施の形態で、図1の2‐2線矢視断面図である。
【図3】 第1の実施の形態で、図1の3‐3線矢視断面図である。
【図4】 第1の実施の形態で、エンジンの平面部分破断図である。
【図5】 第2の実施の形態で、図1に相当する図である。
【図6】 第2の実施の形態で、図5の6‐6線矢視断面図である。
【符号の説明】
1 エンジン
2 シリンダ
3 軸心
4 シリンダ本体
6 シリンダ孔
7 シリンダヘッド
9 ピストン
11 燃焼室
13 吸気通路
14 吸気開口部
16 排気通路
17 排気開口部
25 燃料
26 燃料噴射弁
27 噴射ノズル
28 軸心
32 放電部
33 点火プラグ
37 吸気制御弁
38 アクチュエータ
39 制御装置
42 空気
43 混合気
44 排気
Claims (5)
- シリンダがシリンダ孔を有するシリンダ本体と、上記シリンダ孔の軸心を垂直にみたときこのシリンダ孔の上端を閉じるよう上記シリンダ本体の上端に取り付けられるシリンダヘッドとを備え、上記シリンダ孔の上部から上記シリンダヘッドの下面にかけての空間を燃焼室とし、上記シリンダヘッドの外部を上記燃焼室に連通させる吸気通路を上記シリンダヘッドに形成し、上記吸気通路の上記燃焼室への開口部を三つの吸気開口部で構成し、一方、上記燃焼室を上記シリンダヘッドの外部に連通させる排気通路を同上シリンダヘッドに形成し、上記排気通路の上記燃焼室への開口部を二つの排気開口部で構成し、燃料噴射用の噴射ノズルが上記燃焼室に臨む燃料噴射弁と、放電部が同上燃焼室に臨む点火プラグとをそれぞれ上記シリンダヘッドに取り付けた筒内燃料噴射式エンジンにおいて、
上記シリンダの平面視で、ある水平な一方向を前方としたとき、上記三つの吸気開口部のうち、二つの吸気開口部を上記燃焼室の前部で左右側部に位置させ、残りの一つの吸気開口部を同上燃焼室の後部で左右方向のほぼ中央に位置させ、上記二つの排気開口部を上記二つの吸気開口部よりも後側で同上燃焼室の左右側部に位置させ、上記吸気通路をほぼ垂直に形成し、かつ、上記噴射ノズルと、放電部とを共に上記シリンダ孔の軸心の近傍に位置させ、上記噴射ノズルを上記三つの吸気開口部によって取り囲まれるよう位置させ、上記燃料噴射弁の噴射ノズルの軸心を上記シリンダ孔の軸心にほぼ平行にし、上記燃料噴射弁の噴射ノズルから噴射された燃料が、上記各吸気開口部を流通して燃焼室に吸入される各空気の流れに挟まれた状態で燃焼室のほぼ中央部に向って進入するようにした筒内燃料噴射式エンジン。 - シリンダがシリンダ孔を有するシリンダ本体と、上記シリンダ孔の軸心を垂直にみたときこのシリンダ孔の上端を閉じるよう上記シリンダ本体の上端に取り付けられるシリンダヘッドとを備え、上記シリンダ孔の上部から上記シリンダヘッドの下面にかけての空間を燃焼室とし、上記シリンダヘッドの外部を上記燃焼室に連通させる吸気通路を上記シリンダヘッドに形成し、上記吸気通路の上記燃焼室への開口部を三つの吸気開口部で構成し、一方、上記燃焼室を上記シリンダヘッドの外部に連通させる排気通路を同上シリンダヘッドに形成し、上記排気通路の上記燃焼室への開口部を二つの排気開口部で構成し、燃料噴射用の噴射ノズルが上記燃焼室に臨む燃料噴射弁と、放電部が同上燃焼室に臨む点火プラグとをそれぞれ上記シリンダヘッドに取り付けた筒内燃料噴射式エンジンにおいて、
上記シリンダの平面視で、ある水平な一方向を前方としたとき、上記三つの吸気開口部のうち、二つの吸気開口部を上記燃焼室の前部で左右側部に位置させ、残りの一つの吸気開口部を同上燃焼室の後部で左右方向のほぼ中央に位置させ、上記二つの排気開口部を上記二つの吸気開口部よりも後側で同上燃焼室の左右側部に位置させ、上記吸気通路をほぼ垂直に形成し、かつ、上記噴射ノズルと、放電部とを共に上記シリンダ孔の軸心の近傍に位置させ、上記噴射ノズルを放電部の前側に位置させると共に、この放電部を基準として、上記三つの吸気開口部のうち、後側の吸気開口部を上記噴射ノズルとは反対側に位置させた筒内燃料噴射式エンジン。 - 上記シリンダの平面視で、上記各吸気開口部の中心を結ぶ線がほぼ正三角形となるようにした請求項1、もしくは2に記載の筒内燃料噴射式エンジン。
- 上記した三つの吸気開口部を流通して上記燃焼室に空気が吸入されるとき、上記三つの吸気開口部のうち一つもしくは二つの吸気開口部における空気の流通を規制する吸気制御弁を設けた請求項1から3のうちいずれか1つに記載の筒内燃料噴射式エンジン。
- エンジンの低負荷運転時に、上記吸気制御弁が、上記三つの吸気開口部のうち、前側の二つの吸気開口部の少なくともいずれか一つの吸気開口部における空気の流通を規制するようにした請求項4に記載の筒内燃料噴射式エンジン。
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