JP5861840B2 - 吸気ポート燃料噴射エンジン - Google Patents
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Description
吸気行程噴射モードを備えたエンジンは、排気弁が閉弁中且つ吸気弁の開弁中に燃料を噴射することで、燃料の排気通路への排出を抑えることができる。また、吸気ポートに燃料噴射弁を配置しながらも燃焼室内に燃料をタイミング良くかつ正確に供給することができ、筒内燃料噴射エンジンのように出力及び燃費の向上を図ることができる。
請求項3に記載の発明では、ピストンの頂面に、吸気ポートから流入した吸気が第1の空間から第2の空間へ突出部の両端から回り込むことを抑制するもう1つの縁部を備えるようにした。
請求項5に記載の発明では、燃料噴射弁を、吸気弁と前記吸気ポートとの間に形成された円環状の開口部のうち、燃焼室の吸気弁側に面する下部側の開口部に向けて燃料を噴射するようにした。
請求項6に記載の発明では、排気通路に排気浄化触媒を備えるとともに、エンジンの冷態始動時に点火プラグの点火時期をリタードさせる点火時期制御手段を更に備えるようにした。
そこで、点火プラグにより点火することで、点火プラグの電極が臨む第1の空間では燃料濃度が比較的高く、第2の空間では燃料濃度が比較的低いので、燃焼室全体での燃料消費を抑えつつ点火性を確保することができる。よって層状燃焼を可能とし燃費を向上させるとともに燃焼安定性を確保することが可能となる。
請求項3の発明によれば、もう1つの縁部により、吸気が第1の空間から第2の空間へ突出部の両端から回り込むことが抑制されるので、燃料噴射後に引き続き吸気ポートから吸気が流入しても、第1の空間に流入した燃料濃度の高い混合気が第2の空間へ押し出されずに、第1の空間に滞留させることができる。
請求項6の発明によれば、冷態始動時に点火プラグの点火時期をリタードさせても、請求項1または4におけるピストンの形状により燃焼安定性を確保することが可能となる。これにより、点火時期のリタードによって排気温度を上昇させ排気浄化触媒の温度を迅速に上昇させることが可能となり、冷態始動時での排気浄化性能を向上させることができる。
図1は、本発明に係る吸気ポート燃料噴射エンジン(以下、エンジン1という)の概略内部構造を示す断面図である。
図1に示すように、本発明の実施形態であるエンジン1は、吸気通路2に配置した燃料噴射弁3から燃焼室4内へ向けて燃料を噴射する吸気行程噴射モードを備えたエンジンである。
図2A〜Dは、ピストン30の形状を示し、図2Aは正面図、図2Bは上面図、図2Cは右側面図、図2Dは横断面図である。
図3は、燃焼室4内での混合気の流動状態を示す説明図である。図3中実線の矢印が吸気弁9の開口部のうち上部11aから流入した燃料濃度の高い混合気の移動方向であり、図3中破線の矢印が吸気弁9の開口部のうち下部11bから流入した燃料濃度の低い吸気の移動方向を示す。なお、図3中ハッチングをした部分は、点火時における燃料濃度の高い混合気のピストン30に対する到達位置を示す。
したがって、キャビティ32の上方では、燃料濃度の低い吸気が通過していることもあり、吸気弁9側の縁部35によって遮られた燃料濃度の高い混合気は、下方へ回り込んで反転し、タンブル流を維持しながらキャビティ32内(図中ハッチングした位置)で滞留することになる。
また、上記実施形態において、キャビティ32の吸気弁9側の縁部35を排気弁10側に傾斜させるとよい。このように縁部35を傾斜させることで、キャビティ32内から燃料濃度の高い混合気が吸気弁9側に乗り越えにくくなり、キャビティ32内に燃料濃度の高い混合気をより確実に滞留させることができる。
燃焼室4内で突出部34に対して吸気流入方向の先側に空間が形成され、点火プラグ6の電極6aが臨む吸気流入方向の先側の空間を反対側の空間より大きくなるようにすれば、燃料濃度の高い混合気が吸気流入方向の先側の空間に滞留することになり、層状燃焼を可能にすることができる。
3 燃料噴射弁
4 燃焼室
6 点火プラグ
20 ECU
26 排気浄化触媒
30 ピストン
32 キャビティ
34 突出部
37 縁部
Claims (6)
- 吸気弁の開弁時に、吸気ポートに設けられた燃料噴射弁から燃焼室の排気弁側に向けて該吸気ポートからの吸気流入方向に沿って燃料を噴射し、前記燃焼室の排気弁側に吸気弁側よりも濃い混合気を流入させる吸気ポート燃料噴射エンジンであって、
ピストンの頂面に、キャビティが設けられ、該キャビティの前記吸気弁側の縁部は前記排気弁側の縁部よりも高く形成され、該吸気弁側の縁部が前記ピストンの外縁に向けて延びて、かつ上方に突出する突出部が形成され、該突出部により、前記燃焼室内を前記燃料噴射弁の燃料噴射方向の順側となる排気弁側の第1の空間と、前記燃料噴射方向の逆側となる吸気弁側の第2の空間とに区画され、
前記第1の空間は前記キャビティを備えて第2の空間より大きく形成され、かつ前記第1の空間に点火プラグの電極が臨むように配置され、
前記突出部は、前記吸気ポートから流入して前記第1の空間に到達した前記濃い混合気が、前記第1の空間から前記キャビティの縁部を越えて前記第2の空間へ移動することを妨げるように前記排気弁側に傾斜して形成され、該濃い混合気を前記キャビティ内で下方へ回り込むように反転させ、
前記キャビティの前記排気弁側の縁部は、前記反転してきた濃い混合気を更に折り返して前記キャビティ内に滞留させることを特徴とする吸気ポート燃料噴射エンジン。 - 前記燃料噴射弁は、前記吸気弁と前記吸気ポートとの間に形成された円環状の開口部のうち、前記燃焼室の排気弁側に面する上部側の開口部に向けて燃料を噴射するように設けられていることを特徴とする請求項1に記載の吸気ポート燃料噴射エンジン。
- 前記ピストンの頂面に、前記吸気ポートから流入した吸気が前記第1の空間から前記第2の空間へ前記突出部の両端から回り込むことを抑制するもう1つの縁部を備えたことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の吸気ポート燃料噴射エンジン。
- 吸気弁の開弁時に、吸気ポートに設けられた燃料噴射弁から燃焼室の吸気弁側に向けて該吸気ポートからの吸気流入方向に沿って燃料を噴射し、前記燃焼室の吸気弁側に排気弁側よりも濃い混合気を流入させる吸気ポート燃料噴射エンジンであって、
ピストンの頂面に、キャビティが設けられ、該キャビティの前記排気弁側の縁部は前記吸気弁側の縁部よりも高く形成され、該排気弁側の縁部が前記ピストンの外縁に向けて延びて、かつ上方に突出する突出部が形成され、該突出部により、前記燃焼室内を前記燃料噴射弁の燃料噴射方向の順側となる吸気弁側の第1の空間と、前記燃料噴射方向の逆側となる排気弁側の第2の空間とに区画され、
前記第1の空間は前記キャビティを備えて第2の空間より大きく形成され、かつ前記第1の空間に点火プラグの電極が臨むように配置され、
前記突出部は、前記吸気ポートから流入して前記第1の空間に到達した前記濃い混合気が、前記第1の空間から前記キャビティの縁部を越えて前記第2の空間へ移動することを妨げるように前記吸気弁側に傾斜して形成され、該濃い混合気を前記キャビティ内で下方へ回り込むように反転させ、
前記キャビティの前記吸気弁側の縁部は、前記反転してきた濃い混合気を更に折り返して前記キャビティ内に滞留させることを特徴とする吸気ポート燃料噴射エンジン。 - 前記燃料噴射弁は、前記吸気弁と前記吸気ポートとの間に形成された円環状の開口部のうち、前記燃焼室の吸気弁側に面する下部側の開口部に向けて燃料を噴射するように設けられていることを特徴とする請求項4に記載の吸気ポート燃料噴射エンジン。
- 排気通路に排気浄化触媒を備えるとともに、
前記エンジンの冷態始動時に前記点火プラグの点火時期をリタードさせる点火時期制御手段を備えたことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の吸気ポート燃料噴射エンジン。
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