JPH102224A - Fuel cylinder injection type spark ignition engine - Google Patents
Fuel cylinder injection type spark ignition engineInfo
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- JPH102224A JPH102224A JP8156728A JP15672896A JPH102224A JP H102224 A JPH102224 A JP H102224A JP 8156728 A JP8156728 A JP 8156728A JP 15672896 A JP15672896 A JP 15672896A JP H102224 A JPH102224 A JP H102224A
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- F02B23/104—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition with separate admission of air and fuel into cylinder the injector being placed on a side position of the cylinder
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- Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、燃焼室内に直接燃
料を噴射して点火プラグにより着火させる筒内噴射式火
花点火機関に関する。The present invention relates to a direct injection type spark ignition engine in which fuel is directly injected into a combustion chamber and ignited by a spark plug.
【0002】[0002]
【従来の技術】このような筒内噴射式火花点火機関にお
いて、燃料を点火プラグ近傍に集中させることにより、
着火性を確保し、全体的にリーンな混合気を燃焼可能に
する成層燃焼を実現することが公知である。このような
成層燃焼においても、燃焼室内に乱れを発生させると、
燃焼速度が速まり燃焼を良好なものとすることができる
ために、吸気系の構造により燃焼室内にタンブル流を生
成することが提案されている。2. Description of the Related Art In such a direct injection type spark ignition engine, fuel is concentrated near an ignition plug,
It is known to achieve stratified combustion which ensures ignitability and enables combustion of a lean mixture as a whole. Even in such stratified combustion, if turbulence occurs in the combustion chamber,
It has been proposed to generate a tumble flow in a combustion chamber by a structure of an intake system in order to increase a combustion speed and improve combustion.
【0003】しかしながら、このようなタンブル流によ
って、点火プラグ近傍に集中させた燃料が発散して着火
性が悪化することがある。この問題を解決するために、
特開平5−33650号公報には、タンブル流が生成さ
れる筒内噴射式火花点火機関において、点火プラグを燃
焼室の側壁上部に配置し、この点火プラグ近傍に燃料を
噴射する燃料噴射弁を設け、ピストン頂面に、タンブル
流が点火プラグ側の燃焼室側壁に沿って上昇しないよう
にするためのリフレクタを形成するものが開示されてい
る。[0003] However, such a tumble flow may cause the fuel concentrated near the spark plug to diverge and deteriorate the ignitability. to solve this problem,
Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-33650 discloses a direct injection type spark ignition engine in which a tumble flow is generated, in which a spark plug is arranged above a side wall of a combustion chamber and a fuel injection valve for injecting fuel near the spark plug is provided. There is disclosed an apparatus provided with a reflector on the top surface of the piston to prevent the tumble flow from rising along the side wall of the combustion chamber on the side of the ignition plug.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】前述の従来技術によっ
て、成層燃焼時に点火プラグ近傍に集中させた燃料は、
タンブル流がリフレクタによって偏向され点火プラグ近
傍に到来しないために、タンブル流によって発散される
ことはなく、確実な着火性を保証することができる。し
かしながら、一方で、成層燃焼時において、点火プラグ
近傍にはタンブル流による乱れが発生していないため
に、初期燃焼が緩慢となり、タンブル流を利用した良好
な燃焼を実現することができない。According to the above-mentioned prior art, the fuel concentrated near the ignition plug during stratified combustion is:
Since the tumble flow is deflected by the reflector and does not arrive near the spark plug, the tumble flow is not diverged by the tumble flow, and a reliable ignitability can be guaranteed. However, on the other hand, at the time of stratified charge combustion, since no turbulence due to the tumble flow occurs in the vicinity of the spark plug, the initial combustion becomes slow, and good combustion utilizing the tumble flow cannot be realized.
【0005】従って、本発明の目的は、燃焼室内にタン
ブル流が生成される筒内噴射式火花点火機関において、
成層燃焼時の初期燃焼を緩慢にすることなく良好な着火
性を確保することである。Accordingly, an object of the present invention is to provide a cylinder injection type spark ignition engine in which a tumble flow is generated in a combustion chamber.
It is to ensure good ignitability without slowing down initial combustion during stratified combustion.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の本発明
による筒内噴射式火花点火機関は、ピストン頂面に燃焼
室内に生成されたタンブル流を上方に偏向する隆起部を
設け、前記ピストン頂面に前記隆起部の頂部を境にして
タンブル流通過表面と気流淀み表面とが形成され、成層
燃焼を実施する際には、圧縮行程において燃料噴射弁に
より前記気流淀み表面と燃焼室上壁面とによって形成さ
れる燃焼室の気流淀み側領域内に燃料が噴射され、前記
燃焼室上壁面に配置された点火プラグによって着火させ
る筒内噴射式火花点火機関において、前記気流淀み表面
は、圧縮行程後期に前記点火プラグへ向かうように傾斜
しており、前記タンブル流通過表面に対向する前記燃焼
室上壁面の表面部分は、圧縮行程後期において前記タン
ブル流通過表面に接近して前記気流淀み側領域内へ向か
う気流を生成するような形状を有し、前記気流淀み側領
域は、前記気流が前記気流淀み表面に沿って前記点火プ
ラグへ進行するように偏向される形状を有し、偏向され
た前記気流によって前記気流淀み側領域内に噴射された
燃料が前記点火プラグ近傍に導かれることを特徴とす
る。According to a first aspect of the present invention, there is provided an in-cylinder injection spark ignition engine according to the present invention, wherein a raised portion for deflecting a tumble flow generated in a combustion chamber upward on a top surface of a piston is provided. A tumble flow passage surface and an airflow stagnation surface are formed on the top surface of the piston with the top of the bulge as a boundary. In a direct injection type spark ignition engine in which fuel is injected into an airflow stagnation side region of a combustion chamber formed by a wall surface and is ignited by a spark plug arranged on the combustion chamber upper wall surface, the airflow stagnation surface is compressed. In the late stage of the stroke, the surface portion of the upper wall surface of the combustion chamber facing the tumble flow passage surface is inclined toward the spark plug, and the surface portion of the upper wall surface of the combustion chamber faces the tumble flow passage surface in the late compression stroke. The airflow stagnation side region is deflected such that the airflow travels along the airflow stagnation surface to the spark plug. The fuel is injected into the airflow stagnation side region by the deflected airflow, and is guided to the vicinity of the ignition plug.
【0007】請求項2に記載の本発明による筒内噴射式
火花点火機関は、ピストン頂面に燃焼室内に生成された
タンブル流を上方に偏向する隆起部を設け、前記ピスト
ン頂面に前記隆起部の頂部を境にしてタンブル流通過表
面と吸気淀み表面とが形成され、成層燃焼を実施する際
には、圧縮行程において燃料噴射弁により前記吸気淀み
表面と燃焼室上壁面とによって形成される燃焼室の気流
淀み側領域内に燃料が噴射され、前記燃焼室上壁面に配
置された点火プラグによって着火させる筒内噴射式火花
点火機関において、前記気流淀み表面は、圧縮行程後期
に前記点火プラグへ向かうように傾斜し、前記吸気淀み
表面に対向する前記燃焼室上壁面の表面部分の一部が、
圧縮行程後期において前記吸気淀み表面に接近して前記
気流淀み表面に沿って前記点火プラグへ進行するスキッ
シュ流を生成するような形状を有し、前記スキッシュ流
によって前記気流淀み側領域内に噴射された燃料が前記
点火プラグ近傍に導かれることを特徴とする。According to a second aspect of the present invention, there is provided an in-cylinder injection spark ignition engine according to the present invention, wherein a ridge for deflecting a tumble flow generated in a combustion chamber upward is provided on a top surface of a piston, and the ridge portion is provided on the top surface of the piston. A tumble flow passage surface and an intake stagnation surface are formed at the boundary of the top of the portion, and when performing stratified combustion, the intake stagnation surface and the combustion chamber upper wall surface are formed by the fuel injection valve in the compression stroke. In a cylinder injection type spark ignition engine in which fuel is injected into an airflow stagnation side region of a combustion chamber and is ignited by an ignition plug disposed on the upper wall surface of the combustion chamber, the airflow stagnation surface includes the ignition plug in a later stage of a compression stroke. A part of the surface portion of the upper wall surface of the combustion chamber facing the intake stagnation surface,
In the latter half of the compression stroke, the squish flow has a shape that approaches the intake stagnation surface and generates a squish flow that proceeds to the spark plug along the air stagnation surface, and is injected into the air flow stagnation side region by the squish flow. The fuel is guided to the vicinity of the ignition plug.
【0008】[0008]
【発明の実施の形態】図1は、圧縮行程初期における本
発明による筒内噴射式火花点火機関の第1実施形態を示
す吸排気ポートを通る概略縦断面図である。同図におい
て、1は燃焼室上壁面に開口する吸気ポートであり、2
はこの開口部を開閉可能な吸気弁である。3は燃焼室上
壁面に開口する排気ポートであり、4はこの開口部を開
閉可能な排気弁である。5は気筒内を摺動するピストン
である。吸気ポート1は、吸気行程において、燃焼室内
に排気ポート側の側壁に沿って下降し、吸気ポート側の
側壁に沿って上昇するタンブル流を生成するような構造
を有している。燃料噴射弁6は、吸気ポート1側の燃焼
室の側壁上部に配置されている。FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view through an intake / exhaust port showing a first embodiment of a direct injection type spark ignition engine according to the present invention at an early stage of a compression stroke. In the figure, reference numeral 1 denotes an intake port which opens to the upper wall of the combustion chamber,
Is an intake valve that can open and close this opening. Reference numeral 3 denotes an exhaust port that opens on the upper wall surface of the combustion chamber, and reference numeral 4 denotes an exhaust valve that can open and close this opening. Reference numeral 5 denotes a piston that slides in the cylinder. The intake port 1 has a structure that generates a tumble flow that descends along the side wall on the exhaust port side and rises along the side wall on the intake port side in the combustion chamber during the intake stroke. The fuel injection valve 6 is arranged on the upper part of the side wall of the combustion chamber on the intake port 1 side.
【0009】図2はピストン5の頂面を示す平面図であ
る。図1及び2を参照すると、ピストン5の頂面には、
タンブル流が燃焼室の吸気ポート側の側壁に沿って上昇
しないように、タンブル流を上方に偏向するための隆起
部が形成されている。それにより、ピストン5の頂面に
は、隆起部の頂部5aを境にしてタンブル流が通過する
排気ポート3側のタンブル流通過表面5bと、タンブル
流が通過しない吸気ポート1側の気流淀み表面5cとが
形成される。FIG. 2 is a plan view showing the top surface of the piston 5. Referring to FIGS. 1 and 2, on the top surface of the piston 5,
A raised portion is formed to deflect the tumble flow upward so that the tumble flow does not rise along the side wall on the intake port side of the combustion chamber. Thus, the top surface of the piston 5 has a tumble flow passage surface 5b on the exhaust port 3 side where the tumble flow passes through the top 5a of the raised portion, and an air flow stagnation surface on the intake port 1 side where the tumble flow does not pass. 5c are formed.
【0010】ピストン5頂面のタンブル流通過表面5b
は、滑らかなわずかに凹状の傾斜面形状を有し、タンブ
ル流をあまり減衰させないようになっている。一方、ピ
ストン5頂面の気流淀み表面5cも滑らかな凹状の斜面
形状を有しており、この表面5cの略中央部には部分球
形状の窪み5dが形成されている。The tumble flow passage surface 5b on the top surface of the piston 5
Have a smooth, slightly concave inclined surface shape so as to not significantly attenuate the tumble flow. On the other hand, the airflow stagnation surface 5c on the top surface of the piston 5 also has a smooth concave slope shape, and a partially spherical depression 5d is formed at a substantially central portion of the surface 5c.
【0011】図3は、圧縮行程後期における本発明によ
る筒内噴射式火花点火機関の第1実施形態を示す気筒中
心を通る概略縦断面図である。同図に示すように、点火
プラグ7は燃焼室上壁面の略中心に配置され、圧縮行程
後期において、前述の気流淀み表面5cが点火プラグ7
に向かうようになっている。FIG. 3 is a schematic longitudinal sectional view showing the first embodiment of the direct injection type spark ignition engine according to the present invention in the latter half of the compression stroke, passing through the center of the cylinder. As shown in the figure, the ignition plug 7 is disposed substantially at the center of the upper wall surface of the combustion chamber, and in the latter half of the compression stroke, the above-mentioned airflow stagnation surface 5c is
It is supposed to go to.
【0012】燃料噴射弁6は、圧縮行程中期において気
流淀み表面5cに形成された窪み5d内に燃料を噴射す
るように向けられている。燃焼室上壁面のタンブル流通
過表面5bに対向する表面部分8aは、圧縮行程後期に
おいてタンブル流通過表面5bに対して接近するような
形状を有しており、これら二つの表面によって燃焼室の
タンブル流領域9aが形成される。The fuel injection valve 6 is directed to inject fuel into a depression 5d formed in the airflow stagnation surface 5c during the middle stage of the compression stroke. The surface portion 8a of the upper wall of the combustion chamber facing the tumble flow passage surface 5b is shaped so as to approach the tumble flow passage surface 5b in the latter half of the compression stroke. A flow region 9a is formed.
【0013】一方、燃焼室上壁面の気流淀み表面5cに
対向する表面部分8bは、略水平な表面とこの表面を燃
焼室の側壁に滑らかに接続する円弧状表面とを有してお
り、気流淀み表面5cにそれほど接近しないようになっ
ている。従って、圧縮行程後期において、燃焼室のタン
ブル流領域9aでは、タンブル流が押し潰され、多数の
小さな渦流が生成されると共に、燃焼室の気流淀み領域
9bには、小さな渦流を含むタンブル流通過表面5bに
沿った気流が、タンブル流領域9aから流入する。On the other hand, a surface portion 8b of the upper wall surface of the combustion chamber facing the air stagnation surface 5c has a substantially horizontal surface and an arc-shaped surface that smoothly connects this surface to the side wall of the combustion chamber. The stagnation surface 5c is not so closely approached. Therefore, in the latter stage of the compression stroke, the tumble flow is crushed in the tumble flow region 9a of the combustion chamber, and a large number of small vortices are generated. In addition, the tumble flow including the small vortex flows in the airflow stagnation region 9b of the combustion chamber. The airflow along the surface 5b flows in from the tumble flow region 9a.
【0014】この気流は、燃焼室上壁面の表面部分8b
における略水平な表面と鋭角度で衝突するために、この
表面に沿って進行して円弧状表面に達し、偏向されて気
流淀み表面5cに達してさらに偏向され、気流淀み表面
5cに沿って点火プラグ7へ進行し、気流淀み領域9b
によってタンブル流とは反対方向の流れが形成される。This air flow is generated by the surface portion 8b of the upper wall of the combustion chamber.
Travels along this surface to reach an arcuate surface, deflects and deflects to the air stagnation surface 5c, and is further deflected to ignite along the air stagnation surface 5c to collide with the substantially horizontal surface at Proceeds to the plug 7, the airflow stagnation region 9b
This forms a flow in the opposite direction to the tumble flow.
【0015】本実施形態の筒内噴射式火花点火機関は、
機関低負荷時等において成層燃焼を実施するものであ
り、成層燃焼は全体的な空燃比を理論空燃比よりリーン
にすることができるために、燃費低減が可能となる。こ
のような成層燃焼を実施する時には、燃料噴射弁6によ
って圧縮行程中期において気流淀み表面5cの窪み5d
内に燃料が噴射される。この燃料は、圧縮行程後期まで
に窪み5d内で気化し、、前述の気流によって点火プラ
グ7の近傍に導かれ、点火プラグ7近傍に比較的濃厚な
混合気を形成する。The in-cylinder injection spark ignition engine of the present embodiment
The stratified combustion is performed when the engine is under a low load, and the stratified combustion can make the overall air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, so that fuel consumption can be reduced. When such stratified combustion is performed, the depression 5d of the airflow stagnation surface 5c is caused by the fuel injection valve 6 in the middle stage of the compression stroke.
Fuel is injected inside. This fuel is vaporized in the depression 5d by the latter stage of the compression stroke, is guided to the vicinity of the ignition plug 7 by the above-described airflow, and forms a relatively rich mixture near the ignition plug 7.
【0016】このように形成された混合気は、点火プラ
グ7によって確実に着火され、その後、この火炎が燃焼
室内の吸気に伝播して成層燃焼が実現される。この成層
燃焼において、点火プラグ7近傍には、小さな渦流を含
む前述の気流によって乱れが形成されているために、燃
焼速度の速い初期燃焼が実現され、さらに、燃焼室のタ
ンブル流領域9aには前述したように小さな渦流が生成
され、また、気流淀み領域9bには前述の気流によって
運び込まれた小さな渦流が存在するために、燃焼室内全
体に小さな渦流が生成されており、燃焼の後期において
も燃焼速度を速くすることができ、非常に良好な成層燃
焼を実現することが可能である。The air-fuel mixture thus formed is reliably ignited by the spark plug 7, and thereafter, the flame propagates to the intake air in the combustion chamber to realize stratified combustion. In this stratified combustion, since the turbulence is formed in the vicinity of the spark plug 7 by the above-described airflow including a small vortex, an initial combustion with a high combustion speed is realized, and further, the tumble flow region 9a of the combustion chamber is provided. As described above, a small vortex is generated, and a small vortex is carried in the airflow stagnation region 9b by the above-described airflow. Therefore, a small vortex is generated throughout the combustion chamber. The combustion speed can be increased, and very good stratified combustion can be realized.
【0017】機関高負荷時には、図4に示すように、吸
気行程において燃料を噴射すれば、タンブル流によって
圧縮行程後期までに気筒内に均一混合気を形成すること
ができ、前述の気流による点火プラグ7近傍の乱れ及び
燃焼室内全体の小さな渦流によって、燃焼速度の速い良
好な均一燃焼が実現され、高い機関出力を得ることがで
きる。もちろん、機関中負荷時等において、必要燃料量
の一部を吸気行程に噴射して気筒内に希薄な均一混合気
を形成し、残りを圧縮行程に噴射して点火プラグ7近傍
に比較的濃厚な混合気を形成することにより、比較的高
い機関出力が得られる成層燃焼を実施することも可能で
ある。At high engine load, as shown in FIG. 4, if fuel is injected during the intake stroke, a uniform mixture can be formed in the cylinder by the late stage of the compression stroke by the tumble flow. Due to the turbulence near the plug 7 and the small eddy current in the entire combustion chamber, good uniform combustion with a high combustion speed is realized, and a high engine output can be obtained. Of course, when the engine is under a medium load, a part of the required fuel amount is injected into the intake stroke to form a lean homogeneous mixture in the cylinder, and the remaining fuel is injected into the compression stroke to produce a relatively rich mixture near the ignition plug 7. By forming an appropriate air-fuel mixture, it is also possible to perform stratified combustion that can obtain a relatively high engine output.
【0018】図5は、圧縮行程後期における本発明によ
る筒内噴射式火花点火機関の第2実施形態を示す気筒中
心を通る概略縦断面図である。第1実施形態との違いの
みを以下に説明する。本実施形態の筒内噴射式火花点火
機関は、燃焼室上壁面のタンブル流通過表面5bに対向
する表面部分8a’と、気筒上壁面の気流淀み表面5c
に対向する表面部分8b’は、ピストン5の表面に対し
て同程度接近するようになっている。それにより、第1
実施形態のように、燃焼室の気流淀み領域9b’には、
タンブル流領域9a’から気流は流入しない。FIG. 5 is a schematic longitudinal sectional view showing a second embodiment of the direct injection spark ignition engine according to the present invention in the latter half of the compression stroke, passing through the center of the cylinder. Only the differences from the first embodiment will be described below. The in-cylinder injection spark ignition engine according to the present embodiment includes a surface portion 8a 'facing the tumble flow passage surface 5b on the upper wall surface of the combustion chamber and an airflow stagnation surface 5c on the upper wall surface of the cylinder.
The surface portion 8b 'which faces the piston 5 approaches the surface of the piston 5 to the same extent. Thereby, the first
As in the embodiment, the airflow stagnation region 9b ′ of the combustion chamber includes:
No airflow flows in from the tumble flow region 9a '.
【0019】ピストン5の気流淀み表面5c’は、周囲
に略水平な部分を有しており、この部分に対向する燃焼
室上壁面の周囲部分とが、圧縮行程後期において非常に
接近してスキッシュエリア10を形成するようになって
おり、これによって生成されるスキッシュ流が、気流淀
み表面5cに沿って点火プラグ7へ進行するようになっ
ている。The airflow stagnation surface 5c 'of the piston 5 has a substantially horizontal portion around it, and the peripheral portion of the upper wall surface of the combustion chamber opposed to this portion is very close to the squish in the latter half of the compression stroke. An area 10 is formed so that the squish flow generated thereby travels to the spark plug 7 along the airflow stagnation surface 5c.
【0020】成層燃焼を実施する際には、このスキッシ
ュ流によってピストン5の窪み5dに噴射された燃料が
点火プラグ7の近傍に導かれ、点火プラグ7近傍に比較
的濃厚な混合気を形成することができると共に点火プラ
グ7近傍にスキッシュ流による乱れを発生させることが
でき、第1実施形態同様に、良好な着火性及び初期燃焼
を実現することができる。When performing stratified charge combustion, the fuel injected into the depression 5d of the piston 5 is guided to the vicinity of the ignition plug 7 by this squish flow, and a relatively rich mixture is formed near the ignition plug 7. In addition to the above, turbulence due to the squish flow can be generated in the vicinity of the ignition plug 7, and good ignitability and initial combustion can be realized as in the first embodiment.
【0021】本実施形態では、圧縮行程後期において、
燃焼室上壁面のタンブル流通過表面5bに対向する表面
部分8a’が、タンブル流通過表面5bにそれほど接近
しないために、燃焼室のタンブル流領域9a’では、第
1実施形態のようにタンブル流が押し潰されることはな
く、タンブル流が維持される。しかしながら、このタン
ブル流に前述のスキッシュ流が衝突して、スキッシュ流
領域9a’内には多数の小さな渦流が生成されると共
に、気流淀み領域9bには、スキッシュ流によって乱れ
が発生される。それにより、初期燃焼後においても燃焼
速度の速い良好な燃焼を実現することができる。In the present embodiment, in the latter half of the compression stroke,
Since the surface portion 8a 'of the upper wall surface of the combustion chamber facing the tumble flow passage surface 5b is not so close to the tumble flow passage surface 5b, the tumble flow region 9a' of the combustion chamber has a tumble flow region as in the first embodiment. Are not crushed and the tumble flow is maintained. However, the squish flow collides with the tumble flow, so that a large number of small vortices are generated in the squish flow region 9a ', and turbulence is generated in the airflow stagnation region 9b by the squish flow. As a result, good combustion with a high combustion rate can be realized even after the initial combustion.
【0022】前述した二つの実施形態において、点火プ
ラグ7は燃焼室上壁面の略中央部に配置することがで
き、それにより、燃焼室内全体に火炎が均一に伝播する
ために、燃焼を良好なものにすることができる。また、
点火プラグ7が燃焼室上壁面の排気ポート側に配置され
る場合に比較して配置位置の温度は低く、ノッキング及
びプレイグニッション等の異常燃焼を防止することがで
きる。燃料噴射弁6は、燃焼室内で比較的温度が低い吸
気ポート近傍に配置されているために、ベーパ発生等の
問題を防止することができる。In the above-described two embodiments, the ignition plug 7 can be disposed substantially at the center of the upper wall surface of the combustion chamber, whereby the flame spreads uniformly throughout the combustion chamber, so that good combustion is achieved. Can be something. Also,
As compared with the case where the ignition plug 7 is arranged on the exhaust port side of the upper wall surface of the combustion chamber, the temperature of the arrangement position is lower, and abnormal combustion such as knocking and pre-ignition can be prevented. Since the fuel injection valve 6 is disposed near the intake port having a relatively low temperature in the combustion chamber, it is possible to prevent problems such as generation of vapor.
【0023】第1実施形態において、ピストン5の気流
淀み表面5cに対向する燃焼室上壁面の表面部分8b
を、略水平な表面と円弧状表面とによって構成したが、
これは、本発明を限定するものではなく、燃焼室のタン
ブル流領域9aから流出する気流が、気流淀み領域9b
において、ピストン5の気流淀み表面に沿って点火プラ
グ7へ向かうように偏向されれば良く、例えば、略水平
な表面でなくても、タンブル流領域9aから流出する気
流が鋭角度で衝突するならば傾斜面としても良い。In the first embodiment, the surface portion 8b of the upper wall surface of the combustion chamber facing the airflow stagnation surface 5c of the piston 5
Was constituted by a substantially horizontal surface and an arc-shaped surface,
This is not a limitation of the present invention, and the airflow flowing out of the tumble flow region 9a of the combustion chamber is reduced by the airflow stagnation region 9b.
In this case, the air may be deflected along the air flow stagnation surface of the piston 5 toward the spark plug 7. For example, if the air flow flowing out of the tumble flow region 9a collides at an acute angle, even if the air flow is not a substantially horizontal surface, It may be an inclined surface.
【0024】第1及び第2実施形態において、ピストン
5の気流淀み表面5cに形成された窪み5dは、本発明
を限定するものではなく、例えば、窪みが省略された場
合には、成層燃焼を実施する際に、点火直前において気
流又はスキッシュ流に向けて燃料を噴射するようにすれ
ば良い。In the first and second embodiments, the depression 5d formed on the airflow stagnation surface 5c of the piston 5 does not limit the present invention. For example, when the depression is omitted, stratified combustion is not performed. At the time of implementation, the fuel may be injected toward the airflow or the squish flow immediately before ignition.
【0025】[0025]
【発明の効果】このように、請求項1に記載の本発明に
よる筒内噴射式火花点火機関によれば、ピストン頂面に
燃焼室内に生成されたタンブル流を上方に偏向する隆起
部を設け、ピストン頂面に隆起部の頂部を境にしてタン
ブル流通過表面と吸気淀み表面とが形成され、成層燃焼
を実施する際には、圧縮行程において燃料噴射弁により
吸気淀み表面と燃焼室上壁面とによって形成される燃焼
室の気流淀み側領域内に燃料が噴射され、燃焼室上壁面
に配置された点火プラグによって着火させる筒内噴射式
火花点火機関において、気流淀み表面は、圧縮行程後期
に点火プラグへ向かうように傾斜しており、タンブル流
通過表面に対向する燃焼室上壁面の表面部分は、圧縮行
程後期においてタンブル流通過表面に接近して気流淀み
側領域内へ向かう気流を生成するような形状を有し、気
流淀み側領域は、この気流が気流淀み表面に沿って点火
プラグへ進行するように偏向される形状を有し、偏向さ
れた気流によって気流淀み側領域内に噴射された燃料が
点火プラグ近傍に導かれるために、点火時点において、
点火プラグ近傍には、燃料が集中すると共に気流によっ
て乱れが発生し、成層燃焼における良好な着火性及び初
期燃焼を実現することができる。燃焼室内全体は、タン
ブル流によって乱れが発生しており、初期燃焼後の燃焼
も良好なものとなる。As described above, according to the in-cylinder injection type spark ignition engine according to the present invention, the ridge for deflecting the tumble flow generated in the combustion chamber upward is provided on the top surface of the piston. A tumble flow passage surface and an intake stagnation surface are formed on the top surface of the piston with the top of the ridge as a boundary, and when performing stratified combustion, the intake stagnation surface and the upper wall surface of the combustion chamber by the fuel injection valve in the compression stroke. In the in-cylinder injection-type spark ignition engine in which fuel is injected into the airflow stagnation side region of the combustion chamber formed by the ignition plug arranged on the upper wall surface of the combustion chamber, the airflow stagnation surface is in the late stage of the compression stroke. The surface portion of the upper wall surface of the combustion chamber, which is inclined toward the spark plug and faces the tumble flow passage surface, approaches the tumble flow passage surface in the latter half of the compression stroke and moves toward the airflow stagnation side region. The airflow stagnation-side region has a shape that generates a flow, and the airflow stagnation-side region has a shape in which the airflow is deflected so as to proceed to the spark plug along the airflow stagnation surface, and is deflected by the deflected airflow. At the time of ignition, because the fuel injected into the
In the vicinity of the spark plug, fuel is concentrated and turbulence is generated by the air flow, so that good ignitability and initial combustion in stratified combustion can be realized. The entire combustion chamber is disturbed by the tumble flow, and the combustion after the initial combustion is also good.
【0026】また、請求項2に記載の本発明による筒内
噴射式火花点火機関によれば、ピストン頂面に燃焼室内
に生成されたタンブル流を上方に偏向する隆起部を設
け、ピストン頂面に隆起部の頂部を境にしてタンブル流
通過表面と吸気淀み表面とが形成され、成層燃焼を実施
する際には、圧縮行程において燃料噴射弁により前記吸
気淀み表面と燃焼室上壁面とによって形成される燃焼室
の気流淀み側領域内に燃料が噴射され、前記燃焼室上壁
面に配置された点火プラグによって着火させる筒内噴射
式火花点火機関において、気流淀み表面は、圧縮行程後
期に点火プラグへ向かうように傾斜し、吸気淀み表面に
対向する燃焼室上壁面の表面部分の一部が、圧縮行程後
期において吸気淀み表面に接近して気流淀み表面に沿っ
て点火プラグへ進行するスキッシュ流を生成するような
形状を有し、このスキッシュ流によって気流淀み側領域
内に噴射された燃料が点火プラグ近傍に導かれるため
に、点火時点において、点火プラグ近傍には、燃料が集
中すると共に気流によって乱れが発生し、成層燃焼にお
ける良好な着火性及び初期燃焼を実現することができ
る。燃焼室内全体は、タンブル流によって乱れが発生し
ており、初期燃焼後の燃焼も良好なものとなる。According to a second aspect of the present invention, there is provided a direct injection type spark ignition engine according to the present invention, wherein the piston top surface is provided with a raised portion for deflecting the tumble flow generated in the combustion chamber upward. A tumble flow passage surface and an intake stagnation surface are formed around the top of the ridge, and when performing stratified charge combustion, the fuel injection valve forms the intake stagnation surface and the combustion chamber upper wall surface during the compression stroke. In a direct injection type spark ignition engine in which fuel is injected into an airflow stagnation side region of a combustion chamber to be ignited by an ignition plug arranged on the upper wall surface of the combustion chamber, the airflow stagnation surface has a spark plug in a later stage of the compression stroke. Part of the surface of the upper wall of the combustion chamber that faces the intake stagnation surface approaches the intake stagnation surface in the latter half of the compression stroke and proceeds to the spark plug along the airflow stagnation surface. Since the fuel injected into the airflow stagnation side region is guided by the squish flow to the vicinity of the ignition plug, the fuel is concentrated near the ignition plug at the time of ignition. At the same time, turbulence is generated by the airflow, and good ignitability and initial combustion in stratified combustion can be realized. The entire combustion chamber is disturbed by the tumble flow, and the combustion after the initial combustion is also good.
【図1】圧縮行程初期における本発明による筒内噴射式
火花点火機関の第1実施形態を示す吸排気ポートを通る
概略縦断面図である。FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view of a direct injection type spark ignition engine according to a first embodiment of the present invention passing through an intake / exhaust port at an early stage of a compression stroke.
【図2】図1のピストン頂面を示す平面図である。FIG. 2 is a plan view showing a top surface of the piston of FIG. 1;
【図3】圧縮行程後期における本発明による筒内噴射式
火花点火機関の第1実施形態を示す気筒中心を通る概略
縦断面図である。FIG. 3 is a schematic vertical cross-sectional view passing through the center of the cylinder showing the first embodiment of the direct injection spark ignition engine according to the present invention in the latter half of the compression stroke.
【図4】吸気行程における本発明による筒内噴射式火花
点火機関の第1実施形態を示す気筒中心を通る概略縦断
面図である。FIG. 4 is a schematic vertical cross-sectional view passing through the center of the cylinder, showing the first embodiment of the direct injection spark ignition engine according to the present invention in the intake stroke.
【図5】圧縮行程後期における本発明による筒内噴射式
火花点火機関の第2実施形態を示す気筒中心を通る概略
縦断面図である。FIG. 5 is a schematic vertical cross-sectional view passing through the center of a cylinder, showing a second embodiment of the direct injection spark ignition engine according to the present invention in the latter half of the compression stroke.
1…吸気ポート 3…排気ポート 5…ピストン 5b…タンブル流通過表面 5c,5c’…気流淀み表面 6…燃料噴射弁 7…点火プラグ 9a,9a’…タンブル流領域 9b,9b’…気流淀み領域 10…スキッシュエリア DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Intake port 3 ... Exhaust port 5 ... Piston 5b ... Tumble flow passage surface 5c, 5c '... Airflow stagnation surface 6 ... Fuel injection valve 7 ... Spark plug 9a, 9a' ... Tumble flow region 9b, 9b '... Airflow stagnation region 10 ... Squish area
フロントページの続き (72)発明者 北東 宏之 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 奥山 栄樹 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内Continuing from the front page (72) Inventor Hiroyuki Kitahi 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Inside Toyota Motor Corporation (72) Inventor Eiki 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Toyota Motor Corporation
Claims (2)
ンブル流を上方に偏向する隆起部を設け、前記ピストン
頂面に前記隆起部の頂部を境にしてタンブル流通過表面
と気流淀み表面とが形成され、成層燃焼を実施する際に
は、圧縮行程において燃料噴射弁により前記気流淀み表
面と燃焼室上壁面とによって形成される燃焼室の気流淀
み側領域内に燃料が噴射され、前記燃焼室上壁面に配置
された点火プラグによって着火させる筒内噴射式火花点
火機関において、前記気流淀み表面は、圧縮行程後期に
前記点火プラグへ向かうように傾斜しており、前記タン
ブル流通過表面に対向する前記燃焼室上壁面の表面部分
は、圧縮行程後期において前記タンブル流通過表面に接
近して前記気流淀み側領域内へ向かう気流を生成するよ
うな形状を有し、前記気流淀み側領域は、前記気流が前
記気流淀み表面に沿って前記点火プラグへ進行するよう
に偏向される形状を有し、偏向された前記気流によって
前記気流淀み側領域内に噴射された燃料が前記点火プラ
グ近傍に導かれることを特徴とする筒内噴射式火花点火
機関。1. A ridge for deflecting a tumble flow generated in a combustion chamber upward on a top surface of a piston, and a tumble flow passage surface and an airflow stagnation surface are formed on the top surface of the piston with the top of the ridge as a boundary. When performing stratified combustion, fuel is injected into the airflow stagnation side region of the combustion chamber formed by the airflow stagnation surface and the upper wall surface of the combustion chamber by the fuel injection valve during the compression stroke, In a direct injection type spark ignition engine ignited by an ignition plug disposed on a room upper wall, the airflow stagnation surface is inclined toward the ignition plug in a later stage of a compression stroke, and faces the tumble flow passage surface. The surface portion of the upper wall surface of the combustion chamber has a shape that generates an airflow that approaches the tumble flow passage surface in the late stage of the compression stroke and flows toward the airflow stagnation side region. The airflow stagnation side region has a shape that is deflected so that the airflow proceeds along the airflow stagnation surface to the spark plug, and the fuel injected into the airflow stagnation side region by the deflected airflow. Is directed to the vicinity of the spark plug.
ンブル流を上方に偏向する隆起部を設け、前記ピストン
頂面に前記隆起部の頂部を境にしてタンブル流通過表面
と吸気淀み表面とが形成され、成層燃焼を実施する際に
は、圧縮行程において燃料噴射弁により前記吸気淀み表
面と燃焼室上壁面とによって形成される燃焼室の気流淀
み側領域内に燃料が噴射され、前記燃焼室上壁面に配置
された点火プラグによって着火させる筒内噴射式火花点
火機関において、前記気流淀み表面は、圧縮行程後期に
前記点火プラグへ向かうように傾斜し、前記吸気淀み表
面に対向する前記燃焼室上壁面の表面部分の一部が、圧
縮行程後期において前記吸気淀み表面に接近して前記気
流淀み表面に沿って前記点火プラグへ進行するスキッシ
ュ流を生成するような形状を有し、前記スキッシュ流に
よって前記気流淀み側領域内に噴射された燃料が前記点
火プラグ近傍に導かれることを特徴とする筒内噴射式火
花点火機関。2. A ridge for deflecting a tumble flow generated in a combustion chamber upward on a top surface of a piston, and a tumble flow passage surface, an intake stagnation surface and a stagnation surface are formed on the top surface of the piston with the top of the ridge being a boundary. When performing stratified combustion, fuel is injected into the airflow stagnation side region of the combustion chamber formed by the intake stagnation surface and the combustion chamber upper wall surface by the fuel injection valve during the compression stroke, In a direct injection type spark ignition engine ignited by an ignition plug disposed on a chamber upper wall, the airflow stagnation surface is inclined toward the ignition plug in a later stage of a compression stroke, and the combustion opposing the intake stagnation surface. A part of the surface portion of the upper chamber wall surface may generate a squish flow that approaches the intake stagnation surface and travels along the airflow stagnation surface to the ignition plug in a later stage of the compression stroke. A direct injection type spark ignition engine, wherein the fuel injected into the airflow stagnation side region by the squish flow is guided to the vicinity of the spark plug.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8156728A JPH102224A (en) | 1996-06-18 | 1996-06-18 | Fuel cylinder injection type spark ignition engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8156728A JPH102224A (en) | 1996-06-18 | 1996-06-18 | Fuel cylinder injection type spark ignition engine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH102224A true JPH102224A (en) | 1998-01-06 |
Family
ID=15634039
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8156728A Pending JPH102224A (en) | 1996-06-18 | 1996-06-18 | Fuel cylinder injection type spark ignition engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH102224A (en) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6176216B1 (en) | 1997-09-11 | 2001-01-23 | Denso Corporation | Ignition control for fuel direct injection type engine |
JP2018162730A (en) * | 2017-03-27 | 2018-10-18 | マツダ株式会社 | Spark ignition type internal combustion engine |
JP2018162733A (en) * | 2017-03-27 | 2018-10-18 | マツダ株式会社 | Spark ignition type internal combustion engine |
JP2018162728A (en) * | 2017-03-27 | 2018-10-18 | マツダ株式会社 | Spark ignition type internal combustion engine |
JP2018162731A (en) * | 2017-03-27 | 2018-10-18 | マツダ株式会社 | Spark ignition type internal combustion engine |
JP2018162729A (en) * | 2017-03-27 | 2018-10-18 | マツダ株式会社 | Spark ignition type internal combustion engine |
JP2018162727A (en) * | 2017-03-27 | 2018-10-18 | マツダ株式会社 | Spark ignition type internal combustion engine |
-
1996
- 1996-06-18 JP JP8156728A patent/JPH102224A/en active Pending
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6176216B1 (en) | 1997-09-11 | 2001-01-23 | Denso Corporation | Ignition control for fuel direct injection type engine |
JP2018162730A (en) * | 2017-03-27 | 2018-10-18 | マツダ株式会社 | Spark ignition type internal combustion engine |
JP2018162733A (en) * | 2017-03-27 | 2018-10-18 | マツダ株式会社 | Spark ignition type internal combustion engine |
JP2018162728A (en) * | 2017-03-27 | 2018-10-18 | マツダ株式会社 | Spark ignition type internal combustion engine |
JP2018162731A (en) * | 2017-03-27 | 2018-10-18 | マツダ株式会社 | Spark ignition type internal combustion engine |
JP2018162729A (en) * | 2017-03-27 | 2018-10-18 | マツダ株式会社 | Spark ignition type internal combustion engine |
JP2018162727A (en) * | 2017-03-27 | 2018-10-18 | マツダ株式会社 | Spark ignition type internal combustion engine |
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