(57)【要約】【課題】ガス燃料を使用しても成層燃焼の安定性を確保できる筒内噴射式火花点火エンジンを提供する。【解決手段】ピストン１の頂面１ａに凹状に窪むキャビティ１０と、このキャビティ１０によって形成される燃焼室４と、この燃焼室４に燃料を噴射するインジェクタ６と、この噴射燃料に着火する点火プラグ５とを備える筒内噴射式火花点火エンジンにおいて、キャビティ１０の内壁面に対して凹状に窪む案内溝１１を形成し、この案内溝１１によってインジェクタ６から噴射された燃料を点火プラグ５の近傍に導く構成とする。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンの頂面に凹状に窪むキャビティと、このキャビティによって形成される燃焼室と、この燃焼室に燃料を噴射するインジェクタと、この噴射燃料に着火する点火プラグとを備える筒内噴射式火花点火エンジンにおいて、
前記キャビティの内壁面に対して凹状に窪む案内溝を形成し、この案内溝によって前記インジェクタから噴射された燃料を前記点火プラグの近傍に導く構成としたことを特徴とする筒内噴射式火花点火エンジン。
【請求項２】
前記案内溝を前記インジェクタに対峙する部位から前記点火プラグに対峙する部位に渡って延ばした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エンジン。
【請求項３】
前記案内溝をその開口幅が深さ方向について次第に拡がるように形成したことを特徴とする請求項１または２に記載の筒内噴射式火花点火エンジン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、筒内噴射式火花点火エンジンの改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の筒内噴射式火花点火エンジンとして、例えば特許文献１に開示されているように、ピストンの頂面に凹状に窪むキャビティと、このキャビティによって形成される燃焼室と、この燃焼室に燃料を噴射するインジェクタと、この噴射燃料に着火する点火プラグとを備えるものがある。この場合、成層燃焼が行われる運転条件にて、インジェクタ６から噴射された燃料はキャビティ１０に案内されて点火プラグ５の近傍に導かれるようになっている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００３−２７９４４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の筒内噴射式火花点火エンジンにあっては、ガス燃料を使用する場合、ガス燃料は液体燃料に比べて燃焼室におけるインジェクタから噴射される燃料の貫徹力が弱いため、キャビティの内壁面が平滑に形成されていると、吸気行程にてシリンダに生起されるスワール等のガス流動が強いと、燃料を点火プラグの近傍に導くことが難しく、成層燃焼の安定性を確保できないという問題点があった。
【０００５】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、ガス燃料を使用しても成層燃焼の安定性を確保できる筒内噴射式火花点火エンジンを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、ピストンの頂面に凹状に窪むキャビティと、このキャビティによって形成される燃焼室と、この燃焼室に燃料を噴射するインジェクタと、この噴射燃料に着火する点火プラグとを備える筒内噴射式火花点火エンジンにおいて、キャビティの内壁面に対して凹状に窪む案内溝を形成し、この案内溝によってインジェクタから噴射された燃料を点火プラグの近傍に導く構成とした。
【０００７】
第２の発明は、第１の発明において、案内溝をインジェクタに対峙する部位から点火プラグに対峙する部位に渡って延ばすものとした。
【０００８】
第３の発明は、第１または第２の発明において、案内溝をその開口幅が深さ方向について次第に拡がるものとした。
【０００９】
【発明の作用および効果】
第１の発明において、インジェクタから噴射され、点火プラグに向かう燃料は案内溝の内側を通ることにより、スワール等のガス流動によって燃焼室に拡散することが抑えられ、点火プラグの近傍には可燃範囲の濃い混合気層が形成される。このため貫徹力の小さいガス燃料を使用しても、安定した成層燃焼が行われる。
【００１０】
第２の発明において、インジェクタからキャビティの案内溝に向けて噴射された燃料は速やかに点火プラグの近傍に移動し、点火時に点火プラグの近傍には可燃範囲の濃い混合気層が形成され、安定した成層燃焼が行われる。
【００１１】
第３の発明において、案内溝の開口幅が深さ方向について次第に拡大していることによって、燃料が案内溝を通って点火プラグの近傍に導かれる効果を高められ、スワール等のガス流動によって燃焼室内に拡散することが有効に抑えられる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１３】
図１、図２において、１はピストン、２はシリンダヘッド、３はシリンダブロック、９はシリンダ、４はこれらにより画成された燃焼室、５は点火プラグ、６は燃料インジェクタ、７は吸気バルブ、８は吸気ポートを示す。
【００１４】
インジェクタ６には圧縮天然ガス（ＣＮＧ）、液化石油ガス（ＬＰＧ）等のガス燃料が供給される。インジェクタ６は図示しないコントローラからエンジン回転に同期して出力される駆動パルス信号により開弁駆動され、燃焼室４にガス燃料を噴射するようになっている。
【００１５】
シリンダヘッド２の燃焼室壁面２ａとピストン３の頂面１ａは、シリンダ９の中心線に対して直交する平面状にそれぞれ形成され、互いに略平行に対峙している。
【００１６】
ピストン頂面１ａに凹状に窪むキャビティ１０が形成される。キャビティ１０は図２の平面図上にてピストン頂面１ａに対して長円形に開口した開口部１０ａと、同じく長円形の底部１０ｃと、図３の断面図にて外周寄り開口部１０ａから底部１０ｃにかけて延びる緩斜面１０ｄと、底部１０ｃから中央寄りの開口部１０ａにかけて延びる急斜面１０ｅ等を有する。
これにより、成層燃焼が行われる運転条件にて、インジェクタ６から噴射された燃料はキャビティ１０に案内されて点火プラグ５の近傍に導かれるようになっている。
【００１７】
しかし、ガス燃料は液体燃料に比べて燃焼室４におけるインジェクタ６から噴射される燃料の貫徹力が弱いため、キャビティ１０の内壁面が平滑に形成されていると、吸気行程にてシリンダ９に生起されるスワール等のガス流動が強い場合、燃料を点火プラグ５の近傍に導くことが難しい。
【００１８】
本発明はこれに対処して、キャビティ１０の内壁面に対して凹状に窪む案内溝１１を形成し、この案内溝１１によってインジェクタ６から噴射された燃料を点火プラグ５の近傍に導く構成とする。
【００１９】
案内溝１１が図２の平面図上にてインジェクタ６に対峙する部位から点火プラグ５に対峙する部位に渡って直線状に延びる。案内溝１１はピストン頂面１ａに対して開口する溝開口端部１１ａ，１１ｂを有する。
【００２０】
図４の断面図にて、案内溝１１は略矩形の断面形状を持つ。溝底面１１ｃはシリンダ９の中心線と略直交して延びている。両溝側面１１ｄ，１１ｅはシリンダ９の中心線と略平行に延びている。
【００２１】
図２の平面図上にて、案内溝１１は略一定の開口幅を持って直線状に延びている。案内溝１１の開口幅はインジェクタ６から噴射される燃料の拡散角度等に応じて設定される。
【００２２】
本実施の形態では、案内溝１１の溝深さは長手方向について略一定に形成されるが、これに限らず、案内溝１１の溝深さは溝開口端部１１ａ，１１ｂに近づくのにしたがって次第に浅くなるように形成しても良い。また、溝開口端部１１ａ，１１ｂをピストン頂面１ａに対して開口させず、キャビティ１０の内壁面に開口させても良い。
【００２３】
以上のように構成されて、次に作用について説明する。
【００２４】
成層燃焼を行う運転領域にあっては、インジェクタ６から圧縮行程の後半にガス燃料が噴射される。燃料噴射時にはピストン１が上昇し、インジェクタ６からピストン１のキャビティ１０に向けて噴射された燃料は、燃焼室４の中央部の点火プラグ５に向かう。
【００２５】
このとき、図５の（ａ），（ｂ）に示すように、点火プラグ５に向かう燃料は案内溝１１の内側を通ることにより、スワール等のガス流動によって燃焼室４内に拡散することが抑えられる。案内溝１１が図２の平面図上にてインジェクタ６に対峙する部位から点火プラグ５に対峙する部位に渡って直線状に延びているため、インジェクタ６からキャビティ１０の案内溝１１に向けて噴射された燃料は速やかに点火プラグ５の近傍に移動し、点火時に点火プラグ５の近傍には可燃範囲の濃い混合気層が形成される。
【００２６】
点火プラグ５の点火作用により可燃混合気層に着火されると、この部分を中心にして燃焼が周囲の希薄混合気層へと伝播する。このため希薄な混合気であっても、安定した成層燃焼が行われる。
【００２７】
一方、拡散燃焼運転領域にあっては、インジェクタ６からの燃料噴射は吸気行程へと早められ、噴射燃料は点火までに十分に拡散し、均一的に混合する。
【００２８】
他の実施の形態として、図６に示すように、案内溝１１はその開口幅がピストン１の外周寄りから中央部寄りにかけて次第に小さくなるように形成しても良い。
【００２９】
この場合、インジェクタ６から噴射される燃料の拡散角度や噴射タイミングによっては、案内溝１１の開口幅が次第に縮小することによって燃料を点火プラグの近傍に導くことが有効に行われる。
【００３０】
他の実施の形態として、図７に示すように、案内溝１１はその開口幅がピストン１の外周寄りから中央部寄りにかけて次第に拡がるように形成しても良い。
【００３１】
この場合、インジェクタ６から噴射される燃料の拡散角度や噴射タイミングによっては、案内溝１１の開口幅が次第に拡大することによって燃料を点火プラグの近傍に導くことが有効に行われる。
【００３２】
他の実施の形態として、図８に示すように、案内溝１１はその開口幅が深さ方向について次第に拡がるように形成しても良い。図８の断面図にて、案内溝１１は略台形の断面形状を持つ。溝底面１１ｃはシリンダ９の中心線と略直交して延びている。両溝側面１１ｄ，１１ｅはシリンダ９の中心線に対して傾斜して延びている。
【００３３】
この場合、案内溝１１の開口幅が深さ方向について次第に拡大していることによって、燃料が案内溝１１を通って点火プラグの近傍に導かれる効果を高められ、スワール等のガス流動によって燃焼室４内に拡散することが有効に抑えられる。
【００３４】
他の実施の形態として、図９に示すように、案内溝１１は略円形の断面形状を持つように形成しても良い。
【００３５】
この場合、案内溝１１の開口幅を小さくしながらその断面積を十分に確保することが可能となり、燃料が案内溝１１を通って点火プラグの近傍に導かれる効果を高められ、スワール等のガス流動によって燃焼室４内に拡散することが有効に抑えられる。
【００３６】
他の実施の形態として、ガソリンを使用燃料とするエンジンの場合、図９に示すように、シリンダヘッド２の燃焼室壁面２ａをペントルーフ型に形成し、ピストン１の頂面１ａをこの燃焼室壁面２ａとほぼ平行となるような斜面に形成し、この斜面のうちインジェクタ６に対峙する一方の斜面にキャビティ１０を形成しても良い。
【００３７】
この場合も、キャビティ１０の内壁面に対して凹状に窪む案内溝１１を形成し、この案内溝１１によってインジェクタ６から噴射された燃料を点火プラグ５の近傍に導く構成とする。このため希薄な混合気であっても、安定した成層燃焼が行われる。
【００３８】
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示すエンジンの断面図。
【図２】同じくピストンの平面図。
【図３】同じく図２のＡ−Ａ線に沿う断面図。
【図４】同じく図２のＢ−Ｂ線に沿う断図。
【図５】同じく（ａ），（ｂ）は燃料が移動する様子を示す断面図。
【図６】他の実施の形態を示すピストンの平面図。
【図７】他の実施の形態を示すピストンの平面図。
【図８】他の実施の形態を示すピストンの断面図。
【図９】他の実施の形態を示すピストンの断面図。
【図１０】他の実施の形態を示すピストン等の断面図。
【符号の説明】
１  ピストン
２  シリンダヘッド
４  燃焼室
５  点火プラグ
６  燃料インジェクタ
９  シリンダ
１０  キャビティ
１１  案内溝
１１ｃ  溝底面
１１ｄ，１１ｅ  溝側面
【図１】
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【図２】
2005009428.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2005009428.tif 000010
【図９】
2005009428.tif 000011
【図１０】
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