(57)【要約】【課題】排気ポート付近に燃料噴霧が滞留することを防止し、混合気の均質度を改善する。【解決手段】燃料噴射弁２２はシリンダヘッド１４に設けられ、シリンダボア１２の壁面の排気ポート１６側部分に向かって燃料を噴射する。シリンダヘッド１４の底面の外周部であって排気ポート１６の近傍に反り返り部３１を形成する。反り返り部３１は、ピストン１３側に突出してシリンダボア１２の壁面との間に噴霧偏向空間３２を形成する。吸気行程の前半において燃料噴射弁２２から燃料が噴射され、シリンダボア１２の壁面に衝突し、上下に分裂する。吸気行程の中期において、上方へ偏向した燃料噴霧Ｂは反り返り部３１に衝突し、噴霧偏向空間３２において下方へ方向転換してタンブル流Ｔに乗る。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダヘッドに設けられ、シリンダボア壁面の排気ポート側部分に向かって燃料を噴射する燃料噴射弁と、
前記シリンダヘッドの底面の外周部であって燃焼室内の前記排気ポートの近傍に形成され、ピストン側に突出した反り返り部と
を備え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】
前記反り返り部と前記シリンダボア壁面との間に噴霧偏向空間が形成され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。
【請求項３】
前記反り返り部の外側面は排気弁の開閉動作を妨げないように垂直下方を向き、前記反り返り部の内側面は前記燃焼室の中心側へ向かって傾斜し、前記反り返り部はテーパ状を呈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。
【請求項４】
前記燃料噴射弁が吸気行程の前半に燃料を１回だけ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。
【請求項５】
前記ピストンの頂面に、前記反り返り部の形状に対応して凹陥する溝部が形成され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し、特に、燃焼室内に生成されるタンブル流により混合気の均質度を改善するための構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
筒内噴射式火花点火内燃機関において混合気の均質燃焼を実現するために、燃焼室内に供給される吸気によってタンブル流を形成することが知られている。タンブル流が圧縮行程末期まで持続されると、点火時期においてタンブル流の崩壊により発生する乱れによって均質混合気が生成され、燃焼速度が高められて良好な均質燃焼が実現される。
【０００３】
タンブル流は、吸気ポート側では上昇し排気ポート側では下降するように旋回する渦であり、このタンブル流を強化することを目的として、例えば特許文献１に開示されているように、吸気ポートに吸気流制御弁を設け、吸気ポート内を流れる吸気の流路を制御して燃焼室内に強いタンブル流を形成する構成が提案されている。
【特許文献１】特開２００５−１８０２４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
燃焼室内で均質な混合気が生成されるようにするため、燃料は通常、燃焼室の上方からタンブル流の渦の方向に沿って斜め下方に噴射される。噴霧はシリンダボア内壁に衝突し、大部分は下方へ偏向してタンブル流に乗るが、一部は上方へ偏向して排気ポート付近に滞留する。このように燃焼室の上部に噴霧が滞留すると、混合気の均質化が妨げられ、延いては混合気の燃焼効率を下げる原因となる。
【０００５】
そこで本発明は、排気ポート付近に燃料噴霧が滞留することを防止し、混合気の均質度を改善することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る筒内噴射式火花点火内燃機関は、シリンダヘッドに設けられ、シリンダボア壁面の排気ポート側部分に向かって燃料を噴射する燃料噴射弁と、シリンダヘッドの底面の外周部であって燃焼室内の排気ポートの近傍に形成され、ピストン側に突出した反り返り部とを備えることを特徴としている。
【０００７】
反り返り部とシリンダボア壁面との間に噴霧偏向空間が形成される。燃料噴射弁からの燃料噴霧の大部分はシリンダボア壁面に衝突して下側へ偏向しピストン頂面に沿って吸気ポート側へ流れ、タンブル流に乗るが、燃料噴霧の一部はシリンダボア壁面に衝突し上方へ偏向して、噴霧偏向空間において反り返り部に沿って下方へ偏向する。反り返り部に沿って偏向した燃料噴霧はタンブル流に乗り、既にタンブル流に乗っていた元の燃料噴霧に合流する。
【０００８】
反り返り部の形状の一例として、外側面が排気弁の開閉動作を妨げないように垂直下方を向き、かつ内側面が燃焼室の中心側へ向かって傾斜し、反り返り部はテーパ状を呈する。これによれば、排気弁の開閉動作を妨げることなく、燃料噴霧を効果的に偏向させてタンブル流に乗せることができる。
【０００９】
好ましくは、燃料噴射弁は吸気行程の前半に燃料を１回だけ噴射する。吸気行程の前半に燃料を噴射することにより、空気との混合のための時間をできるだけ長くすることができる。また燃料噴射を分割しないで１回だけ噴射することにより、混合気の均質化が確保される。これに対して分割噴射の場合、噴霧と噴霧の間に存在する空気がダンパーとなって噴霧の貫徹力が低下するので、シリンダボア壁面の衝突して上方へ偏向する噴霧が減少するが、タンブル流の流速が低下することによって混合気の均質度を低下させてしまう。
【００１０】
ピストンの頂面に、反り返り部の形状に対応して凹陥する溝部が形成されてもよい。これによれば、ピストンが上死点にあるときにシリンダヘッドに接近する構成であっても、ピストン頂面が反り返り部に干渉することが防止される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、排気ポート付近に燃料噴霧が滞留することが防止されてタンブル流に合流し、これにより混合気の均質度が改善され、燃焼効率が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。
図１は本発明の筒内噴射式火花点火内燃機関の一実施形態を示す縦断面図である。
【００１３】
シリンダブロック１１に形成されたシリンダボア１２内にはピストン１３が摺動自在に設けられ、シリンダブロック１１の上に設けられたシリンダヘッド１４には吸気ポート１５と排気ポート１６が形成される。吸気ポート１５は吸気弁１７によって開閉され、排気ポート１６は排気弁１８によって開閉される。シリンダボア１２の壁面とピストン１３の頂面１９とシリンダヘッド１４の底面とによって燃焼室１０が区画される。
【００１４】
シリンダヘッド１４において、その中央付近には点火プラグ２１が設けられ、吸気ポート１５の近傍には燃料噴射弁２２が配設される。燃料噴射弁２２には、燃料タンク（図示せず）に貯留された燃料が燃料噴射ポンプ（図示せず）により加圧されて供給される。燃料噴射弁２２は燃焼室１０内に直接臨んで斜め下方を向いており、シリンダボア１２の壁面の排気ポート１６側部分に向かって高圧燃料を噴射するように配置されている。
【００１５】
シリンダヘッド１４の底面の外周部であって排気ポート１６の近傍には反り返り部３１が形成される。反り返り部３１は、シリンダヘッド１４の底面からピストン１３側に突出し、反り返り部３１とシリンダボア１２の壁面との間には噴霧偏向空間３２が形成される。図１に示す断面において、反り返り部３１の外側面３１ａは排気弁１８の開閉動作を妨げないように垂直下方を向き、反り返り部３１の内側面３１ｂは燃焼室１０の中心側へ向かって約４５°に傾斜しており、反り返り部３１はテーパ状を呈する。反り返り部３１は、燃焼室１０を上方から見ると、燃焼室１０の中心に対して例えば約３０°の角度範囲にわたって成形される。
【００１６】
ピストン１３の頂面１９には、反り返り部３１の形状に対応して凹陥する溝部３３が形成される。すなわち溝部３３は、本実施形態では断面が三角形状であるが、反り返り部３１との干渉を避けるような形状であればよい。
【００１７】
図２、３を参照して、本実施形態の作用を説明する。
図２は吸気行程の前半を示しており、吸気弁１７は開放し始めているが排気弁１８は全閉状態にある。この状態で燃料噴射弁２２から燃料が噴射される。燃料噴射の方向すなわち噴射軸線Ｆは、水平線Ｈよりも角度θだけ下方に傾斜し、ピストン１３の頂面１９よりも少し上側を向いている。この状態では、吸気ポート１５から燃焼室１０へ流入する空気の流速はまだ比較的小さいので、燃料噴霧はシリンダボア１２の壁面に衝突し、上下に分裂する。すなわち、燃料噴霧の大部分（符号Ａ）はピストン１３の頂面１９側に偏向するが、残りの燃料噴霧（符号Ｂ）は上方へ偏向し、シリンダボア１２の壁面に沿って上昇する。
【００１８】
図３は吸気行程の中期から下死点の間の状態を示している。すなわち吸気弁１７はほぼ全開状態にあり、吸気ポート１５からの流入空気Ｃによって、燃焼室１０内には、吸気ポート１５側では上昇し、排気ポート１６側では下降するように旋回するタンブル流Ｔが形成され、シリンダボア１２の壁面からピストン頂面１９側に偏向した燃料噴霧Ａはタンブル流Ｔに乗る。一方シリンダボア１２の壁面から上方へ偏向した燃料噴霧Ｂは反り返り部３１に衝突し、噴霧偏向空間Ｂに滞留することなく下方へ方向転換し、反り返り部３１の内側面３１ｂに案内されて落下する。すなわち、この燃料噴霧Ｂはタンブル流Ｔに乗り、既に下方へ偏向していた燃料噴霧Ａに合流する。
【００１９】
したがって、燃焼室１０の上部の排気ポート１６側において燃料噴霧が滞留することが回避され、実質的に全ての燃料がタンブル流Ｔに乗ることとなり、これにより、混合気の均質度が改善される。
【００２０】
また本実施形態では、燃料噴射弁２２が吸気行程の前半に燃料を噴射するので、空気との混合のための時間をできるだけ長くすることができ、混合気の均質化が促進される。さらに、燃料噴射は分割されず、吸気行程において１回だけ行われるので、高圧噴射によるタンブル流Ｔの増速効果を十分に発揮させることができ、混合気の均質化に効果的である。
【００２１】
なお上記実施形態では、燃料噴射弁２２はシリンダヘッド１４の吸気ポート１５の近傍に設けられているが、燃焼室１０の中央付近に配置されてシリンダボア内壁の排気ポート１６の下側に向かって燃料を噴射するように構成されたものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の筒内噴射式火花点火内燃機関の一実施形態を示す縦断面図である。
【図２】吸気行程の前半における燃料噴霧の流動状態を示す図である。
【図３】吸気行程の中期から下死点の間における燃料噴霧の流動状態を示す図である。
【符号の説明】
【００２３】
１０  燃焼室
１２  シリンダボア
１３  ピストン
１４  シリンダヘッド
１５  吸気ポート
１６  排気ポート
２２  燃料噴射弁
３１  反り返り部
３２  噴霧偏向空間
Ｔ  タンブル流
【図１】
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【図２】
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【図３】
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