(57)【要約】【課題】分割せずに燃料を噴射して良好な均質混合気を形成することを可能とする筒内噴射式火花点火内燃機関を提供する。【解決手段】気筒内へ直接的に燃料を噴射する燃料噴射弁１を具備し、均質燃焼時において燃料噴射弁は、吸気下死点後の吸気弁開弁中に燃料を気筒内の排気弁側下部へ噴射する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気筒内へ直接的に燃料を噴射する燃料噴射弁を具備し、均質燃焼時において前記燃料噴射弁は、吸気下死点後の吸気弁開弁中に燃料を気筒内の排気弁側下部へ噴射することを特徴とする筒内噴射式火花点火内燃機関。
【請求項２】
前記燃料噴射弁は気筒上部略中心に配置され、シリンダボアの排気弁側へ向けて燃料を噴射することを特徴とする請求項１に記載の筒内噴射式火花点火内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、筒内噴射式火花点火内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
筒内噴射式火花点火内燃機関により均質燃焼を実施する場合において、噴射燃料は確実に気筒内へ供給されるが、噴射燃料は自身慣性により気筒内を一塊となって移動するために、気筒内全体に分散し難く、点火時期において良好な均質混合気を形成することは困難である。良好な均質混合気を形成するために、圧縮行程中期以降において分割して燃料を噴射することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２５６６３０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
確かに、前述のように燃料を分割して噴射すれば、燃料を連続的に噴射する場合に比較して、気筒内には噴射燃料の複数の塊が自身慣性により移動するために、噴射燃料を気筒全体へ分散させ易くなる。しかしながら、分割燃料噴射は、燃料噴射弁の制御を複雑とし、また、燃料噴射弁の開閉回数が異常に多くなるために燃料噴射弁の寿命を低下させる。
【０００５】
従って、本発明の目的は、分割せずに燃料を噴射して良好な均質混合気を形成することを可能とする筒内噴射式火花点火内燃機関を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による請求項１に記載の筒内噴射式火花点火内燃機関は、気筒内へ直接的に燃料を噴射する燃料噴射弁を具備し、均質燃焼時において前記燃料噴射弁は、吸気下死点後の吸気弁開弁中に燃料を気筒内の排気弁側下部へ噴射することを特徴とする。
【０００７】
本発明による請求項２に記載の筒内噴射式火花点火内燃機関は、請求項１に記載の筒内噴射式火花点火内燃機関において、前記燃料噴射弁は気筒上部略中心に配置され、シリンダボアの排気弁側へ向けて燃料を噴射することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明による請求項１に記載の筒内噴射式火花点火内燃機関によれば、気筒内へ直接的に燃料を噴射する燃料噴射弁を具備し、均質燃焼時において燃料噴射弁は、吸気下死点後の吸気弁開弁中に燃料を気筒内の排気弁側へ噴射するようになっており、それにより、噴射燃料は、気筒内において自身慣性により排気弁側下部から吸気弁側下部へ移動する際に、吸気下死点後の吸気弁開弁中には気筒内の吸気弁近傍の吸気が吸気通路へ流出するために、この吸気流れによって吸気弁方向へ引っ張られて気筒内全体に分散し、良好な均質混合気を形成することができる。もし、燃料噴射時期が吸気下死点前とされると、吸気下死点後においては、噴射燃料は慣性により気筒内の吸気弁側下部へ移動しており、この位置において吸気弁近傍の吸気が吸気通路へ流出すると、噴射燃料の一部も吸気通路へ流出してしまう。本筒内噴射式火花点火内燃機関では、このように噴射燃料が吸気通路へ流出するようなことはない。
【０００９】
本発明による請求項２に記載の筒内噴射式火花点火内燃機関は、請求項１に記載の筒内噴射式火花点火内燃機関において、燃料噴射弁は気筒上部略中心に配置され、シリンダボアの排気弁側へ向けて燃料を噴射するようになっており、それにより、シリンダボアの排気弁側に沿って下降して吸気弁側に沿って上昇するタンブル流を噴射燃料により強めることができる。こうしてタンブル流が強められれば、圧縮行程後半までタンブル流を気筒内に維持させることができ、点火時期においてタンブル流により気筒内に発生する乱れによって燃焼速度を速めて良好な均質燃焼を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１は本発明による筒内噴射式火花点火内燃機関の実施形態を示す概略縦断面図であり、均質燃焼のための燃料噴射開始時期である吸気下死点直後を示している。同図において、１は気筒上部略中心に配置されて気筒内へ直接的に燃料を噴射するための燃料噴射弁であり、２は燃料噴射弁１の吸気弁側近傍に配置された点火プラグである。３は気筒上部の右側に配置された一対の吸気弁であり、図示されていないが、気筒上部の左側には一対の排気弁が配置されている。４はピストンである。
【００１１】
本実施形態の筒内噴射式火花点火内燃機関は、アトキンソンサイクル（ミラーサイクル）の内燃機関であり、燃料消費を抑制するために吸気弁の閉弁時期を吸気下死点ＢＤＣからかなり遅らせて（例えば、ＢＤＣから６０から９０クランク角度後）圧縮仕事を低減している。燃料噴射弁１は、吸気下死点後の吸気弁開弁中に燃料を噴射するようになっており、例えば、吸気下死点直後の設定クランク角度から燃料噴射を開始し、機関運転状態毎の必要量の燃料を噴射して、吸気弁閉弁前に燃料噴射を終了する。もし、吸気弁閉弁後に燃料噴射が終了されるようにすると、点火までの時間が短くなって燃料が十分に気化しないことがある。
【００１２】
燃料噴射弁１は、図１に示すように、燃料Ｆを斜め下方向にシリンダボアの排気弁側（好ましくは、吸気下死点直後におけるシリンダボアの排気弁側下部）へ向けて噴射する。燃料噴射弁１から噴射される燃料Ｆの貫徹力は、燃料噴射開始から１ｍｓ後の燃料先端が６０ｍｍ以上に達するように設定される。
【００１３】
このように強い貫徹力の燃料Ｆが気筒上部略中心からシリンダボアの排気弁側へ向けて斜め下方向に噴射されると、気筒内の排気弁側を下降して吸気弁側を上昇するように気筒内に形成されたタンブル流Ｔを燃料の貫徹力により強めることができる。こうして強められたタンブル流Ｔは、圧縮行程後半まで確実に気筒内に持続し、圧縮行程末期の点火時期には気筒内に乱れを発生させるために、燃焼速度の速い良好な均質燃焼を実現することができる。
【００１４】
燃料噴射弁１から噴射される噴射燃料Ｆの形状は、任意に設定可能であり、例えば、単一噴孔から噴射される中実又は中空の円錐形状としても良い。また、スリット状噴孔から噴射される比較的厚さの薄い略扇形状としても良い。また、円弧状スリット噴孔や複数の直線スリット噴孔の組み合わせにより、上側及び排気弁側を凸とする比較的厚さの薄い円弧状断面形状又は折れ線状断面形状としても良い。また、複数噴孔から全ての柱状燃料が、シリンダボアの排気弁側下部へ向けて噴射されるようにしても良い。いずれにしても噴射燃料が前述したような強い貫徹力を有して、気筒内のタンブル流Ｔを加速させるようになっていれば良い。
【００１５】
本実施形態において、点火プラグ２は、燃料噴射弁１より吸気弁側に配置されているために、燃料噴射弁１からシリンダボアの排気弁側へ向けて噴射される燃料により濡らされることはなく、点火時期においてアークを確実に発生させることができる。
【００１６】
本実施形態において、均質燃焼の空燃比は、理論空燃比よりリーンとされ（好ましくは、ＮＯXの生成量が抑制されるリーン空燃比とされる）、燃料消費を抑制するようにしているために、燃焼が緩慢となり易く、前述のようにして燃焼速度を速めることは特に有効である。もちろん、均質燃焼の空燃比は、理論空燃比又はリッチ空燃比としても良く、この場合においても燃焼速度を速めることは有効である。
【００１７】
一般的に、このように気筒内の排気弁側下部へ噴射された燃料は、一塊となって自身慣性及びタンブ流Ｔにより気筒内の吸気弁側下部へ移動し、次いで、気筒内の吸気弁側上部へ移動するが、このように一塊の燃料が気筒内を移動しても気筒内全体に燃料を分散させることはできず、点火時期において良好な均質混合気を形成することはできない。また、本実施形態のように、吸気弁の閉弁時期が遅い場合には、吸気下死点後の吸気弁開弁中において、図２に示すように、気筒内の吸気弁３近傍の吸気Ａが吸気通路へ流出するために、燃料噴射開始時期を吸気下死点前とすると、この吸気Ａの流出が発生する時に、噴射燃料の塊は気筒内の吸気弁側下部又は吸気弁側上部へ移動していて、噴射燃料の一部は吸気Ａと共に吸気通路へ流出してしまうことがある。
【００１８】
本実施形態の筒内噴射式火花点火内燃機関では、図２に示すように、燃料噴射開始時期が吸気下死点直後とされているために、吸気下死点後の吸気弁開弁中において、吸気弁３近傍の吸気Ａの流出が発生する時には、燃料噴射中であり、噴射燃料の塊Ｆ’は吸気弁３から最も遠い気筒内の排気弁側下部に位置しているために、噴射燃料の一部が吸気Ａと共に吸気通路へ流出するようなことはない。
【００１９】
また、こうして吸気弁３近傍の吸気Ａが吸気通路へ流出すると、この吸気Ａの流出に伴って、気筒内の排気弁側下部に位置する噴射燃料の塊Ｆ’は、吸気弁３方向、すなわち、気筒内の吸気弁側上部へ気筒内を斜め上方向に引っ張られ、Ｆ”で示すように気筒内へ分散する。こうして噴射燃料Ｆ’を気筒内全体に分散させて点火時期において良好な均質混合気を形成することができる。
【００２０】
吸気弁３が閉弁すれば吸気通路への吸気の流出は終了する。噴射燃料により強めたタンブル流Ｔは、吸気通路への吸気流出により多少は弱められるが、吸気弁３の閉弁時においても気筒内に存在し、点火時期において気筒内に乱れを発生させ、均質燃焼の燃焼速度を速めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明による筒内噴射式火花点火内燃機関の実施形態を示す吸気下死点直後の概略縦断面図である。
【図２】図１の筒内噴射式火花点火内燃機関の吸気下死点後における燃料噴射直後の概略縦断面図である。
【符号の説明】
【００２２】
１    燃料噴射弁
２    点火プラグ
３    吸気弁
Ｔ    タンブル流
Ｆ、Ｆ’、Ｆ”    噴射燃料
【図１】
2008057375.tif 000003
【図２】
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