JP5071284B2 - 火花点火式直噴エンジン - Google Patents
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Description
このため、エンジンの圧縮比を高めることができつつも、エンジン冷間時には、第1噴霧のみならず、第2の斜面に衝突した2つの第2噴霧も、キャビティ内に確実に入れることができる。また、この第2の斜面を利用して、エンジンの排気行程における掃気性能も向上することができる。
上記構成によれば、キャビティ周縁部の高さが、インジェクタ側を反インジェクタ側よりも低くなっているため、第1噴霧と第2噴霧が、キャビティ内に入り易く、且つ出にくいようになる。
このため、第2の斜面を利用して第2噴霧をキャビティ内に入れ易くしつつも、多くの噴霧をキャビティ内に留めることができる。
よって、より多くの濃い混合気を、確実に点火プラグ周りに位置させることができる。
上記構成によれば、第2の斜面に、衝突後の第2噴霧をキャビティ中央側に案内するガイド壁を設けたことで、左右2つの第2噴霧を、キャビティ中央側に案内することができる。
よって、左右に位置する2つの第2噴霧を、確実にキャビティ内に案内することができ、より多くの噴霧をキャビティ内に入れることができる。
上記構成によれば、第3噴口から噴射した第3噴霧を、第2の斜面に衝突させることで、第3噴霧に対してもガイド壁でキャビティの中央側に案内することができる。
よって、さらに多くの噴霧を、キャビティ内に案内することができ、より多くの濃い混合気を点火プラグ周りに位置させることができる。
上記構成によれば、ピストンが上死点近傍に位置するときに、燃料を噴射することで、ピストン冠面に正確に噴霧を衝突させることができ、第1噴霧と第2噴霧等をより正確にキャビティ内に入れることができる。このため、点火プラグの点火時期を上死点後に設定して、点火タイミングを遅らせたとしても、点火プラグ周りに濃い混合気を滞留させることができるため、エンジンの燃焼性を確保することができる。
よって、点火タイミングを遅角して燃焼させることが可能となり、排気ガス温度を昇温することができる。
上記構成によれば、吸気行程でも燃料噴射を行なって、二分割噴射とすることにより、筒内をいわゆる弱成層化することができる。
よって、点火タイミングを遅角して燃焼させる場合の燃焼安定性を高めることができ、より確実に排気ガス温度を昇温することができる。
よって、本発明は、エンジン冷間時における触媒活性化促進を図る火花点火式直噴エンジンにおいて、エンジンの圧縮比を高い状態で維持しつつ、キャビティ内に多くの噴霧を確実に入れて滞留させるようにして、エンジン冷間時の燃焼状態を安定させて、さらに、排気時の掃気性能も確保することができる。
図1は本発明を採用した実施形態の火花点火式直噴エンジンの概略構成図である。
この図1に示すように、このエンジンEは、いわゆる4サイクルのレシプロエンジンであり、クランクシャフト1を回転自在に支持するシリンダブロック2と、シリンダブロック2の上部に配置されたシリンダヘッド3とで一体的に構成している。またこのシリンダブロック2とシリンダヘッド3には、複数の気筒4を設けている。
なお、このマルチホール型インジェクタ11の詳細構造については、後述する。
図2に示すように、マルチホール型インジェクタ11は、先端の噴射面11aが斜め下方に向くように設置しており、ピストン6の冠面30側に向けて複数の噴霧Gを噴射するように構成している。
ここで、弱成層状態とは、点火プラグ周りの混合気の濃度を濃くして、その周囲の混合気を薄くなるように、筒内(4)の混合気比率を設定した状態をいう。
このため、後述するように、インジェクタ11から噴射された噴霧(Ga)が、凹状キャビティ34内に、入り易く、且つ出にくいようになる。
よって、エンジン始動時等に早期に排気ガスを浄化することができる。
このため、第一噴霧Gaは、(b)に示すように、内周面35の円弧状傾斜面35aに案内されて、上方にスムーズに反転して、点火プラグ14側(天井壁部8側)に向かうことになる。
このため、第二噴霧Gb(第三噴霧Gc)は、受け面37に衝突して勢いが弱まり、受け面37の上方を漂うことになる。しかし、(b)に示すように、第一噴霧Gaが通過した後には、凹状キャビティ34内に引き込む負圧が発生しているため、第二噴霧Gb(第三噴霧Gc)は、この負圧によって、凹状キャビティ34内に引き込まれるのである。
この図に示すように、360°CAにおいても、混合気の空燃比は、比較的バラついており、点火プラグ14よりもインジェクタ側の方に、濃い混合気(R)が存在することになる。また、点火プラグ14から離間した反インジェクタ側にも、濃い混合気(R)が存在する。そして、薄い混合気(L)が広い範囲に存在することになる。
この図に示すように、380°CAになると、混合気の空燃比は、点火プラグ14周りに多くのやや濃い混合気(R)が存在しつつも、全体的に混合気の空燃比は均等化されることになる。これによって、点火プラグ14による着火性能を高めることができる。
この実施形態では、マルチホール型インジェクタ11に、第一噴口40aと第二噴口40b、第三噴口40cとを備えており、***部31のインジェクタ側の傾斜面31aには、平面視で吸気ポート9の投影面と重なり、第二噴霧Gbと第三噴霧Gcが衝突する一段低い受け面37を形成して、この受け面37が凹状キャビティ34に繋がるように形成する共に、圧縮行程後半に燃料を噴射して、第一噴霧Gaが凹状キャビティ34に入るように、第二噴霧Gbが受け面37に衝突するようにしている。
このため、エンジンEの圧縮比を高めることができつつも、エンジン冷間時には、第一噴霧Gaのみならず、受け面37に衝突した第二噴霧Gb、第三噴霧Gcも、凹状キャビティ34内に確実に入れることができる。また、この受け面37を利用して、排気行程における掃気性能も向上することができる。
よって、エンジン冷間時における触媒活性化促進を図る火花点火式直噴エンジンEにおいて、エンジンEの圧縮比を高い状態で維持しつつ、凹状キャビティ34内に多くの噴霧を確実に入れて滞留させるようにして、エンジン冷間時の燃焼状態を安定させて、さらに、排気時の掃気性能も確保することができる。
これにより、第一噴霧Gaと第二噴霧Gb等が、凹状キャビティ34内に入り易く、且つ出にくいようになるため、多くの噴霧を凹状キャビティ34内に留めることができる。
よって、より多くの濃い混合気を、確実に点火プラグ14周りに位置させることができる。
よって、第二噴霧Gbと第三噴霧Gcを、確実に凹状キャビティ34内に案内することができ、より多くの噴霧を、凹状キャビティ34内に入れることができる。
これにより、第四噴口40d、第五噴口40fから噴射した第四噴霧Gd、第五噴霧Gfを、受け面37に衝突させて、ガイド壁37a,37bで凹状キャビティ34の中央側に案内できるため、第三噴霧Gcについても、凹状キャビティ34内に入れることができる。
よって、さらに多くの噴霧を凹状キャビティ34内に案内することができ、より多くの濃い混合気を点火プラグ14周りに位置させることができる。
これにより、ピストン6が上死点近傍に位置するときに、燃料を噴射することで、ピストン冠面30に正確に噴霧を衝突させることができ、第一噴霧Gaと第二噴霧Gb等をより正確に凹状キャビティ34内に入れることができる。そして、点火プラグ14の点火時期を上死点後に設定して、点火タイミングSを遅らせたとしても、点火プラグ14周りに濃い混合気を滞留させることができるため、エンジンの燃焼性を確保することができる。
よって、点火タイミングを遅角して燃焼させることが可能となり、排気ガス温度を昇温することができる。
これにより、燃料噴射を、吸気行程と圧縮行程で行なう二分割噴射(F1,F2)とすることにより、筒内(4)をいわゆる弱成層化することができる。
よって、点火タイミングを遅角して燃焼させる場合の燃焼安定性を高めることができ、より確実に排気ガス温度を昇温することができる。
この発明のインジェクタは、実施形態のマルチホール型インジェクタ11に対応して、
以下、同様に、
キャビティは、凹状キャビティ34に対応し、
第1噴霧は、第一噴霧Gaに対応し、
第2噴霧は、第二噴霧Gb,第三噴霧Gcに対応し、
第3噴霧は、第四噴霧Gd、第五噴霧Geに対応し、
基本斜面は、傾斜面31aに対応し、
第2の斜面は、受け面37に対応するも、
この発明は、前述の実施形態に限定されるものではなく、あらゆる火花点火式直噴エンジンに適用する実施形態を含むものである。
11…マルチホール型インジェクタ
14…点火プラグ
31…***部
31a…傾斜面
34…凹状キャビティ
37…受け面
40…噴口
G…噴霧
Claims (6)
- 燃焼室天井壁の周縁の吸気ポート開口の間に、斜め下方に複数の噴霧を噴射する多噴口を設けたインジェクタを備え、燃焼室天井壁の中央部に点火プラグを備えた火花点火式直噴エンジンであって、
ピストン冠面には、ペントルーフ状の***部を形成する共に、前記点火プラグに対応するように凹状のキャビティを形成して、
前記インジェクタには、正面視で上側に位置する第1噴霧を噴射する第1噴口と、第1噴霧の下側に位置する2つの第2噴霧を噴射する2つの第2噴口とを備えており、
前記第1噴口の噴射方向を、平面視で第1噴霧がキャビティを指向するように設定して、
前記2つの第2噴口の噴射方向を、平面視で2つの第2噴霧が前記第1噴霧の左右両側にそれぞれ位置するように設定して、
前記***部のインジェクタ側の基本斜面には、平面視で前記吸気ポートの投影面と重なり、前記2つの第2噴霧が衝突する一段低い第2の斜面を形成して、
該第2の斜面が前記キャビティに繋がるように形成する共に、
圧縮行程後半の所定時期に燃料を噴射することで、第1噴霧がキャビティに入るように、第2噴霧が第2の斜面に衝突するように設定した
火花点火式直噴エンジン。 - 前記第2の斜面を形成することで、キャビティ周縁部の高さを、インジェクタ側を反インジェクタ側よりも低く設定した
請求項1記載の火花点火式直噴エンジン。 - 前記第2の斜面には、平面視における左右2つの第2噴霧が衝突する部位の外側に前記基本斜面との段差によって形成されて、衝突後の第2噴霧をキャビティ中央側に案内するガイド壁を設けた
請求項1又は2記載の火花点火式直噴エンジン。 - 正面視で第2噴霧の下側に位置する第3噴霧を噴射する第3噴口を設け、
圧縮行程後半の所定時期に燃料を噴射して、第3噴霧が第2の斜面に衝突するように設定した
請求項3記載の火花点火式直噴エンジン。 - 所定時期の燃料噴射終了時期を、圧縮行程の3/4以降に設定すると共に、
前記点火プラグの点火時期を、上死点後に設定した
請求項1〜4いずれか記載の火花点火式直噴エンジン。 - 前記圧縮行程の燃料噴射に加えて、吸気行程でも燃料噴射を行なう
請求項5記載の火花点火式直噴エンジン。
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