(57)【要約】【課題】直噴式内燃機関において、燃料噴射インジェクタの先端が熱害を受けることを、燃料混合性の悪化や排気ガスの悪化といった問題を招来することなく防止する。【解決手段】シリンダヘッド３におけるテーパ状の燃焼室用凹所８のうち、点火プラグ９から燃料噴射インジェクタ１８に向いて手前側に、火炎流が燃料噴射インジェクタ１８に向けて流れることを防止する内向き突起２０を設ける。点火プラグ９から燃焼室用凹所８の内面を伝って広がる火炎が燃料噴射インジェクタ１８の先端に激しく衝突することを防止できるため、燃料噴射インジェクタ１８の熱害を防止できる。燃料噴射インジェクタ１８の先端は燃焼室１９に露出しているため、燃料・空気の混合性は確保される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダヘッドに形成した燃焼室用凹所に、点火プラグと吸気ポートと排気ポートとが、点火プラグは中央に位置して吸気ポートと排気ポートとは点火プラグを挟んで対称に配置されるように設けており、かつ、前記シリンダヘッドの燃焼室用凹所のうち前記吸気ポートに近い部位に、燃料噴射インジェクタをその燃焼室用凹所の内部に向けて露出するように設けている構成であって、
前記燃焼室用凹所の内面のうち前記点火プラグから見て前記燃料噴射インジェクタの手前側の部位に、前記燃焼室用凹所の内面に沿って前記点火プラグから燃料噴射インジェクタに向かう火炎を遮る内向き突起が設けられている、
直噴式内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、燃料を燃料噴射インジェクタによって燃焼室に噴射する直噴式内燃機関に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
直噴式内燃機関では、シリンダヘッドにはポート噴射方式と同様にテーパ状の燃焼室用凹所が形成されており、傾斜した内面のうち吸気ポートに近い部位に燃料噴射インジェクタを配置している。しかし、燃料噴射インジェクタの先端を燃焼室に露出させていると、火炎か燃料噴射インジェクタの先端にダイレクトに当たるため、燃料のデポジット化が発生しやすいという問題がある。
【０００３】
この点については、燃焼室用凹所の内面に燃料噴射穴を設けて、燃料噴射穴の底部に燃料噴射インジェクタの先端を露出させることが考えられるが、この対策では、燃料噴射穴に濃い混合気が溜まってこれがスモークや燃費悪化の原因になる虞がある。
【０００４】
特に、吸気行程で新気が吸気ポートからシリンダボア内に供給されるにおいて、吸気の大部分はシリンダボアとピストンとのガイド作用によってタンブル流を構成するが、新気の一部が吸気バルブの裏面に当たって真下に流れる逆タンブル流を生成することがあり、この逆タンブル流が存在する状態において吸気行程で燃料が噴射されると、逆タンブル流が燃料噴射穴の開口を舐めるような状態で流れることにより、噴射終期の燃料が燃料噴射穴に溜まったままになる現象が発生しやすくなる。
【０００５】
そこで、燃料噴射インジェクタの先端を燃焼室用凹所の内面の近傍に位置させながら熱の影響をできるだけ防止する対策が考えられており、その例として特許文献１には、燃料噴射インジェクタの先端を穴空き式のカバーで覆うことが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平２０１１−１１７４０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１のカバーは燃料噴射穴と同様に混合気をカバーの内部に閉じ込める作用を果たすため、濃い混合気が燃焼することによるスモークの発生を防止できないと共に、一部の燃料が濃い混合気として残ることにより、燃費の悪化も防止できない可能性が高い。
【０００８】
本願発明はこのような現状に鑑み成されたものであり、直噴式内燃機関において、燃料の混合性悪化や排気ガス悪化のような問題を招くことなく、燃料噴射インジェクタが熱害を受けること防止せんとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願発明の直噴式内燃機関は、シリンダヘッドに形成した燃焼室用凹所に、点火プラグと吸気ポートと排気ポートとが、点火プラグは中央に位置して吸気ポートと排気ポートとは点火プラグを挟んで対称に配置されるように設けており、かつ、前記シリンダヘッドの燃焼室用凹所のうち前記吸気ポートに近い部位に、燃料噴射インジェクタをその燃焼室用凹所の内部に向けて露出するように設けている構成であって、前記燃焼室用凹所の内面のうち前記点火プラグから見て前記燃料噴射インジェクタの手前側の部位に、前記燃焼室用凹所の内面に沿って前記点火プラグから燃料噴射インジェクタに向かう火炎を遮る内向き突起が設けられている。
【発明の効果】
【００１０】
さて、点火プラグの着火によって燃料室に発生した火炎は、点火プラグから均等に広がるように伝播して行くと共に、その一部は、燃焼室用凹所の内面を舐めるようにして点火プラグから放射方向に広がる傾向を呈する。従来は、この燃焼室用凹所の内面を伝って広がる火炎に燃料噴射インジェクタの先端が直接に晒されることにより、燃料噴射インジェクタの先端が異常に高温化してデポジットが発生し易くなっていた。
【００１１】
これに対して本願発明では、燃料噴射インジェクタの先端は燃焼室用凹所の内面近傍に位置しているため、濃い混合気が部分的に発生することはなくて排気ガス悪化及び燃費の悪化を防止できつつ、燃料噴射インジェクタの先端が高熱の燃料ガスに晒されることを内向き突起で防止できるため、デポジットの発生も防止できる。
【００１２】
また、内向き突起は燃焼室用凹所の内面のうち吸気ポートの近傍に設けているため、当該内向き突起が通常のタンブル流の生成を阻害することはない。従って、本来のタンブル流（正のタンブル流）を的確に発生させて、燃費の向上に貢献できる。
【００１３】
また、吸気行程で逆タンブル流が生成した場合、吸気行程で燃料噴射インジェクタから噴射された霧化燃料に逆タンブル流が当たることを、内向き突起で防止又は著しく抑制できるため、霧化燃料を設計どおりの方向に噴出させることができて、空気との混合性を向上できる。その結果、燃費の向上に貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態を示す図で、（Ａ）はシリンダヘッドの底面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ視断面図である。
【図２】（Ａ）は吸気行程での図（Ａ）のIIA-IIA 視断面図、（Ｂ）は吸気行程の作用を示す図である。
【図３】膨張行程での作用を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
(1).構成
次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。まず、構成を説明する。内燃機関の基本構成は従来から知られているものであり、図１のとおり、内燃機関は、主要要素してシリンダブロック１と、これにガスケット２を介して重ね固定されたシリンダヘッド３とを有している。
【００１６】
シリンダブロック１はピストン４が往復動するシリンダボア５を有しているが、シリンダブロック１はアルミ製であることから、シリンダボア５の内面は鋳込みされた鋼製ライナー６で構成されている。また、シリンダボア５の外側にはウォータジャケット７が形成されている。
【００１７】
シリンダヘッド３には、シリンダボア５に向けて凹に凹んだ燃焼室用凹所８が形成されている。燃焼室用凹所８の中央部に点火プラグ９の先端が露出して、点火プラグ９を挟んで一方の側には吸気弁１０で開閉される一対の吸気ポート１１が開口し、点火プラグ９を挟んで他方の側には、排気弁１２で開閉される一対の吸気ポート１３が開口している。なお、敢えて述べるまでもないが、吸気ポート１１と排気ポート１３とは、クランク軸（図示せず）の軸線を挟んだ両側に対称状に配置されている。
【００１８】
シリンダヘッド３の燃焼室用凹所８の内面のうち点火プラグ９が取り付いた中央部を除いた大部分は、シリンダボア５に向けて凹の状態に傾斜している。すなわち、燃焼室用凹所８の大部分は傾斜面になっており、従って、燃焼室用凹所８は全体として台錘状の形態を成している。従って、吸気ポート１１と排気ポート１３とは傾斜面に開口している。
【００１９】
ピストン４の頂面のうち外周寄りのある程度の範囲は、燃焼室用凹所８の傾斜と同じ角度で傾斜した面取り状のスキッシュ面１４になっており、ピストン４が上死点にある状態で、ピストン４の傾斜面１４と燃焼室用凹所８の内面との間には僅かの隙間しか存在していない。従って、スキッシュ面１４と燃焼室用凹所８とにより、圧縮行程においてピストン４の押し作用で上向きのスキッシュ流を形成するスキッシュエリアが構成される。
【００２０】
燃焼室用凹所８の傾斜面のうち、２つの吸気ポート１１で挟まれた部分でかつ外周寄りの部位に、燃料噴射インジェクタ１８を配置している。燃料噴射インジェクタ１８の先端１８ａは多数の小穴（図示せず）が空いたノズル部になっており、この先端１８ａを燃焼室用凹所８の傾斜面の箇所に位置さけせている。つまり、燃料噴射インジェクタ１８の先端１８ａを燃焼室１９に直接に露出させている。
【００２１】
そして、燃焼室用凹所８の傾斜面のうち、２つの吸気ポート１１の間の部位でかつ点火プラグ９から見て燃料噴射インジェクタ１８の手前の部位に、火炎が燃料噴射インジェクタ１８の先端１８ａに激しく当たることを阻止する内向き突起２０を設けている。内向き突起２０は、燃料噴射インジェクタ１８から噴射される霧化燃料が当たらないように、燃料噴射インジェクタ１８から若干の距離をおいて設けている（燃料噴射を阻害しない状態で、できるだけ燃料噴射インジェクタ１８に近付けるのが好ましい。）。実施形態の内向き突起２０はシリンダヘッド３に一体に設けているが、別部材に製造して、これを溶接等で固定することも可能である。
【００２２】
(2).作用
以上の構成において、図２（Ａ）に示すように、吸気弁１０が前進した吸気行程では、吸気ポート１１から放出された新気が、まずシリンダボア５のうち排気ポート１３の下方の内周面に当たってからピストン４の頂面の方向に方向転換し、次いで、シリンダボア５の内面のうち吸気ポート１１の下方の部分に当たって上向きに方向変換する、という流れを生成することで上下方向に旋回する通常の（正の）タンブル流２１が生成される。
【００２３】
しかし、吸気ポート１１から吹き出した新気の一部は、吸気バルブ１の裏面に当たって吸気ポート１１の下方に向かうように流れる。つまり、本流である正のタンブル流２１と反対方向の流れの逆タンブル流２２が生成されることがある。
【００２４】
そして、吸気行程で燃料噴射インジェクタ１８から霧化燃料を噴出させた場合、燃料噴射インジェクタ１８から噴出された霧化燃料に逆タンブル流２２が当たると、霧化燃料の存在が不均一になって燃料と空気との混合性が悪化する虞が有り得るが、本実施形態では、霧化燃料に逆タンブル流２２が当たることを内向き突起２０で防止又は著しく抑制できるため、燃料と空気との混合性を確保して燃費の向上に貢献できる。
【００２５】
また、図３（Ａ）に模式的に示すように、爆発行程では、点火プラグ９の火花によって発生した火炎は、点火プラグ９から放射方向に広がりながら高速で伝播していく。この火炎の伝播により、図３（Ｂ）に示すように、燃焼室１９には、燃焼室用凹所８の係止面を舐めるようにして点火プラグ９から広がる火炎流（或いは熱の衝撃波）２３が発生するが、本実施形態では、火炎流２３が内向き突起２０に衝突することにより、燃料噴射インジェクタ１８の先端１８ａに当たることを防止できる。従って、燃料噴射インジェクタ１８の先端１８ａが異常高温になって、燃料が炭化して燃料噴射インジェクタ１８の先端１８ａに付着するデポジット現象を防止できるのである。
【００２６】
本願発明は、上記の実施形態の他にも様々に具体化できる。例えば、内向き突起は放射方向に複数配置することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本願発明は実際に直噴式内燃機関に適用できる。従って、産業上利用できる。
【符号の説明】
【００２８】
１  シリンダブロック
３  シリンダヘッド
４  ピストン
５  シリンダボア
８  燃焼室用凹所
８ａ  傾斜面
９  点火プラグ
１０  吸気弁
１１  吸気ポート
１２  排気弁
１３  排気ポート
１４  ピストンの傾斜面
１８  燃料噴射インジェクタ
１８ａ  先端
１９  燃焼室
２０  内向き突起
２１  正のタンブル流
２２  逆タンブル流
【図１】
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【図２】
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【図３】
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