JP2004011614A - Spark ignition type direct injection engine - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インジェクタから点火プラグへ直接燃料を噴射するようにした火花点火式直噴エンジンに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、点火プラグを備えるとともに、燃料を燃焼室内に直接噴射供給するインジェクタを備え、成層燃焼による燃費改善を図るようにした火花点火式の直噴エンジンが知られている。この種のエンジンでは、燃料の拡散を押えつつも気化、霧化を促進し、かつ、点火プラグの電極付近に着火可能な適度の空燃比の混合気が偏在する状態(すなわち、成層化)を確保することが要求される。
【0003】
このような技術として、例えば特開2001−248443号公報に示されるような筒内噴射式火花点火内燃機関が知られている。この内燃機関によると、燃料噴射弁の近傍に設けられた気体噴射弁が気筒内にエアカーテンを形成し、このエアカーテンによって燃料噴射弁から噴射された燃料噴霧は、点火プラグに対する下方向及び横方向へ拡散することが抑制されるようになっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように気体噴射弁によるエアカーテンを形成して燃料噴霧の拡散を抑制すると、エンジンの低速運転時においては、燃料の圧縮行程噴射を行なうことで、点火プラグ付近に燃料の成層化が行なわれ、燃焼効率を向上させることができるという利点がある。しかしながら、この場合、燃料噴霧の進行方向への拡散抑制が不十分なため、燃焼ロバストを十分に確保することが難しい。また、エンジンの高速運転時において、燃料の吸気行程噴射を行なう場合も、当該吸気によって燃焼室内に生成されるタンブル流のインジェクタ側から吸気ポートと対向する燃焼室の壁面方向への流れに噴射燃料が流され、当該壁面に付着して、燃料の気化、霧化を阻害してしまうという問題があった。これらの問題は、未燃焼成分排出量の増大を招き、出力低下や燃費の悪化、あるいはエミッションの悪化の原因となっていた。
【0005】
また、上記従来技術においては、エアカーテンを形成するための気体噴射弁が別途必要であり、コスト面にも問題があった。
【0006】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、特殊な部材を必要とせず、エンジンの高速運転時には、燃焼室の壁面へ噴射燃料が付着することなく適正な混合気を形成するとともに、エンジンの低速運転時には、燃料の成層化を促進して燃焼効率を高めることができる火花点火式直噴エンジンを提供するものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、燃焼室天井部分の略中央部に配置された点火プラグと、燃焼室天井部分の片半部側において燃焼室内に開口する一対の吸気ポートと、点火プラグへ向けて噴射口を開口した状態で両吸気ポート開口部間の燃焼室周縁部側に配置されたインジェクタとを備え、上記インジェクタが点火プラグへ向けて燃料を直接噴射する火花点火式直噴エンジンにおいて、
上記両吸気ポートは、吸気ポートから燃焼室内に流入する吸気の主流が、それぞれ上記インジェクタと燃焼室の軸線とを含む平面から離反する方向で、かつ燃焼室周縁部側に偏って流入されるように形成されていることを特徴とする火花点火式直噴エンジンである。
【0008】
この発明によれば、両吸気ポートから流入される吸気の主流は、インジェクタと燃焼室の軸線とを含む平面から離反する方向で、かつ燃焼室周縁部側に偏って流入されるようになっている。そのため、吸気行程時に形成される吸気主流は、エンジンの高速運転時においてインジェクタによって吸気行程噴射された燃料を押し流す成分が少ない状態で燃焼室内へ流入される(以下この流入時の流れを往流と示す)。すなわち、この往流は、噴射燃料を燃焼室壁面へ流動することなく燃焼室内へ流入され、さらに当該吸気主流によって燃焼室内の吸気の流動が促進される。
【0009】
また、エンジンの吸気行程時に形成された各往流は、両吸気ポートに対向する側の燃焼室壁面に沿って下方(ピストン側)へ向き、さらにピストン上面に沿って両吸気ポート側へ回流する(以下この回流された流れを復流と示す)。この場合、両吸気ポートからの一対の吸気主流は、その各往流がそれぞれ平面視で燃焼室周縁部側へ広がるとともに、この周縁部に沿って両吸気ポートと対向する壁面へ向いつつ下方へ向い、この壁面付近で互いにつり合いつつ復流となる。そして、この復流と上記往流とを含む吸気主流(以下、双曲線流と示す)は、エンジンの圧縮行程時まで残存する。圧縮行程ではピストンの上昇に伴って燃焼室が圧縮されるため、両吸気ポートと対向する壁面付近で衝突する一対の復流は、行き場を無くして、点火プラグ側へ押し上げられる。この復流の上昇によって、例えばエンジンの低速運転時において、当該圧縮行程時に噴射された燃料が吸気ポートと対向する燃焼室壁面に流され、拡散することなく、点火プラグ側へ押し上げられる。
【0010】
したがって、本発明の火花点火式直噴エンジンは、特殊な部材を必要とせず、エンジンの高速運転時には、適正な混合気を形成するとともに、エンジンの低速運転時には、燃料の成層化を促進して燃焼効率を高めることができる。
【0011】
本発明の火花点火式直噴エンジンにおいて、インジェクタは、当該噴射口から点火プラグへ向けて放射状に燃料を噴射するとともに、平面視における点火プラグ付近での燃料噴霧の幅が、両吸気ポート開口中心の距離よりも小さくなるように、その放射角が設定されていることが好ましい。
【0012】
このようにすれば、吸気行程時に形成される双曲線流の往流は、さらに確実に噴射燃料が燃焼室壁面へ流れることを回避して、燃焼室内へ流入される。したがって、本態様の火花点火式直噴エンジンは、より適正な混合気を形成することができる。
【0013】
本発明において吸気ポートの構成の一の態様は、両吸引ポートの下流側は、それぞれインジェクタと燃焼室の軸線とを含む平面から離反して燃焼室周縁に沿う方向に開口するように湾曲しているものである。
【0014】
この態様によれば、両吸気ポートの下流側が、インジェクタと燃焼室の軸線とを含む平面から離反して燃焼室周縁に沿う方向に開口するように湾曲している。そのため、両吸気ポートを通過する吸気の主流は、当該方向へ向けて流入される。したがって、より効率良く、適正な混合気を形成するとともに、燃料の成層化を促進して燃焼効率を高めることができる。
【0015】
なお、この態様においては、両吸気ポートの開口部がそれぞれ離設されるため、両吸気ポート間のスペースが拡張される。このスペースは、例えばインジェクタ用の冷却水通路を設けるスペースとして有効に利用される。
【0016】
吸気ポートの別の態様は、請求項1記載の火花点火式直噴エンジンにおいて、両吸気ポートの吸気方向と直交する断面形状は、それぞれ略長方形の長方通路と、この長方通路の一辺方向へ窄まる略三角形の三角通路とを含み、これらの各三角通路を通過する吸気の主流は、それぞれ各長方通路を通過する吸気の主流よりもインジェクタと燃焼室の軸線とを含む平面から離反して位置するとともに、両吸気ポートの上流側には、上記長方通路を開閉可能に設けられたシャッター弁を備えているものである。
【0017】
この態様によれば、両吸気ポートの三角通路を通過する吸気の主流が、それぞれ長方通路を通過する吸気の主流よりもインジェクタと燃焼室の軸線とを含む平面から離反して位置するため、エンジンの高速運転時には、各三角通路及び長方通路を通過する吸気の主流は、当該方向へ偏向して流入される。また、両吸気ポートの長方通路を開閉可能なシャッター弁が設けられているため、エンジンの低速運転時には、シャッター弁を閉じて吸気通路を絞ることで吸気の流速を強化するとともに、三角通路を通過する吸気が上記方向へ偏向して流入される。
【0018】
したがって、エンジンの高速運転時には、適正な混合気を形成するとともに、特にエンジンの低速運転時には、シャッター弁による双曲線流の強化によって、より燃料の成層化を促進して燃焼効率を高めることができる。
【0019】
さらに、本発明の上記火花点火式直噴エンジンにおいて、インジェクタと対向する部分での燃焼室周縁部には、気流を案内するガイド壁が設けられ、このガイド壁によって、両吸気ポートから流入された吸気の主流が、それぞれインジェクタと燃焼室の軸線を含む平面へ非交差の方向へ向けて回流されるようにすることが好ましい。
【0020】
この態様によれば、ガイド壁によって、両吸気ポートから流入された各吸気の主流が、インジェクタと燃焼室の軸線を含む平面へ非交差の方向へ向けて回流されるようになっている。このように回流する双曲線流は、各旋回運動の干渉が抑制される。そのため、圧縮行程時まで残存する双曲線流は、より強いものとなるため、圧縮行程時の成層化をより促進することができる。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照しながら本発明の好ましい実施形態について詳述する。
【0022】
図1は、本発明の実施形態に係る火花点火式直噴エンジン1の一部を省略して示す断面図である。
【0023】
図1を参照して、火花点火式直噴エンジン1は、シリンダブロック2を含んでいる。このシリンダブロック2は、ピストン3を摺動可能に嵌挿する円筒収容部4を備えている。この円筒収容部4は、その一端部からピストン3が嵌挿されるとともに、その他端部がシリンダヘッド5によって閉塞されている。このシリンダヘッド5で円筒収容部4と対応する位置には、ペントルーフ状の凹陥部6が設けられている。なお、上記シリンダブロック2において、凹陥部6側を仮に上方として、以下説明する。
【0024】
図2は、本発明の第一の実施形態に係る火花点火式直噴エンジン1の概略を示す一部略平面図である。
【0025】
図1、図2を参照して、上記凹陥部6とピストン3の上面との間には、燃焼室7が形成されるようになっている。すなわち、この燃焼室7は、円筒収容部4の上端部と凹陥部6とを含む空間である。また、上記凹陥部6の頂部には、点火プラグ8が燃焼室内へ臨んだ状態で設けられている。この点火プラグ8へ噴射口9aを開口した状態で、上記凹陥部6の周縁部には、インジェクタ9が設けられている。このインジェクタ9は、上記点火プラグ8に対して直接かつ、放射状に燃料を噴射するようになっている。
【0026】
上記シリンダヘッド5には、下流端が燃焼室7に開口する一対の吸気ポート10が設けられている。これらの吸気ポート10の下流端開口部は、上記凹陥部6の片半部側に配置されており、両吸気ポート10開口部間の燃焼室周縁側に上記インジェクタ9が配置されている。また、両吸気ポート10には、それぞれ当該吸気ポート10を開閉可能な吸気弁10aが設けられている。さらに、両吸気ポート10の上流端は、平面視(図2)で上記インジェクタ9側へ偏向している。すなわち、平面視で両吸気ポート10は、上流側から下流側へ向うにつれて、上記インジェクタ9と燃焼室7の軸線とを含む平面(以下平面Dとしめす)から離反する方向へ偏向している。このように偏向した両吸気ポート10から流入された吸気の流動中心(すなわち、主流)は、図2に示すように平面Dから離反して、燃焼室7の周縁部側に偏って流入され、両吸気ポート10と対向する燃焼室7の壁面へ向うようになっている。
【0027】
両吸気ポート10と対向する燃焼室7の壁面には、ガイド壁としてのマスク11が設けられている。このマスク11は、両吸気ポート10から流入される吸気に対応して設けられ、これらの吸気の流動中心を燃焼室7の周縁部から平面Dへ非交差の方向へ案内させる一対の回流面11aを備えている。これらの回流面11aは、平面視で円筒収容部4の円柱面から平面Dへ向うとともに、点火プラグ8側へ向う円弧であり、この円弧が上下方向に沿って連続したものである。また、平面視で各回流面11aは、回流後の各吸気の流動中心が平面Dへ干渉しないよう所定の間隔を空けて配置されている。
【0028】
また、両吸気ポート10と対向する燃焼室7の壁面には、一対の排気ポート12が設けられている。これらの排気ポート12には、それぞれ当該排気ポート12を開閉可能な排気弁12aが設けられている。
【0029】
ところで、平面視において、上記インジェクタ9は、点火プラグ8付近での噴射口9aによる燃料噴霧の幅が、上記両吸気ポート10の燃料室7への開口中心の距離よりも小さくなるように噴射口9aの噴射角が設定されている。
【0030】
以上のように構成された火花点火式直噴エンジン1は、両吸気ポート10から流入された吸気が平面Dから離反して燃料室7の周縁部側に偏ってマスク11まで流れる往流T1と、マスク11によって回流して点火プラグ8の下方を経由して両吸気ポート10側へ流れる復流T2との間で旋回する双曲線流Tを形成する。
【0031】
同図を参照して、例えば、エンジンの高速運転時において、双曲線流T(図1では、二点鎖線矢印で示す)の往流T1は、吸気行程時に噴射された燃料の点火プラグ8付近の噴霧範囲Sをほぼ押し流すことなくマスク11へ到達する。マスク11によって、各往流T1は回流され、噴射範囲Sより下方を通過する復流T2となる。つまり、往流T1が吸気行程時に噴射された燃料をほぼ流すことなく燃料室7内へ流入され、往流T1及び復流T2が燃焼室内の流動を促進する。
【0032】
一方、例えば、エンジンの低速運転時において、吸気弁10a及び排気弁12aが吸気ポート10及び排気弁12を閉塞した状態でも、上記双曲線流Tは燃焼室7内に残存している。そして、ピストン3が上昇して、いわゆる圧縮行程となると、双曲線流Tの旋回範囲が圧縮される(図1では、実線矢印で示す)。つまり、双曲線流Tの復流T2は、燃焼室7内で下方の行き場を失うため、燃焼室7内の上方へと押しやられる。この復流T2の上昇によって、当該圧縮行程時に噴射された燃料が吸気ポート10と対向する燃焼室7の壁面側に進行して拡散することなく、燃焼室7の上方へ押し上げられる。
【0033】
以上説明したように、火花点火式直噴エンジン1は、両吸気ポート10が平面Dから離反して燃焼室7周縁に沿う方向に開口するように湾曲している。そのため、エンジンの高速運転時において、双曲線流Tの往流T1が吸気行程時に噴射された燃料を殆ど押し流すことなく、往流T1及び復流T2によって、燃焼室7内の流動を促進することができる。一方、エンジンの圧縮行程によって、双曲線流Tの復流T2が点火プラグ8側へ押し上げられる。この復流T2によって、エンジンの低速運転時において、圧縮行程噴射された燃料の拡散を抑制することができる。
【0034】
さらに、両吸気ポート10と対向する燃焼室7の壁面には、マスク11が設けられているため、両吸気ポート10から流入された各往流T1の流動中心が平面Dと非交差の方向へ向けて回流される。このように回流された双曲線流Tは、それぞれ干渉が抑制された状態で旋回運動し、圧縮行程までより強い旋回運動を維持して残存する。したがって、圧縮行程時の成層化を促進することができる。
【0035】
なお、吸気の流動中心を平面Dから離反する方向で、かつ燃焼室7周縁部側に偏って流入されるようにする吸気ポートの構成は、上記形態に限定されるものではなく、以下のような構成とすることもできる。
【0036】
図3は、本発明の第二実施形態に係る火花点火式直噴エンジン20を示す平面一部略図である。
【0037】
図3を参照して、火花点火式直噴エンジン20は、上述の火花点火式直噴エンジン1と同一の構成を含んでいるため、同一構成の符号を流用するとともに、以下火花点火式直噴エンジン1との相違点のみを説明する。火花点火式直噴エンジン20のシリンダヘッド5には、下流端が燃焼室7に開口する一対の吸気ポート21が設けられている。これらの吸気ポート21の下流端開口部は、上記凹陥部6の片半部側に配置されており、両吸気ポート10開口部間の燃焼室周縁側に上記インジェクタ9が配置されている。これらの吸気ポート21は、当該下流端から上流側へ平面視で略直線的に配置されている。また、両吸気ポート21は、その吸気方向と直交する断面積が上流へ向うにつれて平面Dと離反する方向へ拡大されるテーパー形状を有している。そのため、両吸気ポート21の上流側から流入される吸気の流動中心は、開口部における両吸気ポート21の中心線Cよりも平面Dから離反する流動中心P1に沿って、燃料室7へ流入される。このように燃料室7へ流入された吸気の流動中心は、平面Dから離反する方向で、かつ燃焼室7周縁部側に偏って流入されるため、火花点火式直噴エンジン20は、上述の火花点火式直噴エンジン1と同様の効果を得ることができる。
【0038】
さらに、吸気の流動中心を平面Dから離反する方向で、かつ燃焼室7周縁部側に偏って流入されるようにする吸気ポートの構成は、以下のようにすることもできる。
【0039】
図4は、本発明の第三実施形態に係る火花点火式直噴エンジン30における両吸気ポート31の吸気方向と直交する仮想断面図であり、(a)はシャッター弁32の閉鎖状態、(b)はシャッター弁32の開放状態をそれぞれ示している。
【0040】
図4(a)を参照して、両吸気ポート31は、それぞれ上方に位置する略長方形の長方通路31aを含んでいる。この長方通路31aは、その短辺を上下方向に沿って配置されている。また、各長方通路31aの下方端は、それぞれ略三角形の三角通路31bと連結している。これらの三角通路31bは、それぞれ長方通路31aから平面Dと離反する下方向へ向けて窄まっている。そのため、各三角通路31bを通過する吸気の流動中心P2は、上記長方通路31aを通過する吸気の流動中心P3よりも平面Dから離反して位置するようになっている。
【0041】
ところで、両吸気ポート31には、それぞれ当該両吸気ポート31を通過する吸気の流速を調整可能なシャッター弁32が設けられている。これらのシャッター弁32は、例えばエンジンの低速運転時には、吸気通路を絞って(吸気速度を向上させて)燃焼室内の吸気流動を促進する一方、エンジンの高速運転時には、吸気通路を増大させることによって、ポンピングロスや、熱効率を向上させてエンジンの燃費を改善するためのものである。上記各シャッター弁32は、平面Dに対する法線方向へ配置されるシャッター軸32aを含んでいる。シャッター軸32aの途中部は、上記各長方通路31aにそれぞれ臨んでいる。各長方通路31a内のシャッター軸32aには、それぞれシャッター板32bが当該シャッター軸32aを中心として回動可能に設けられている。これらのシャッター板32bは、上記長方通路31aと略同一の外形寸法を備えている。つまり、シャッター板32bがシャッター軸32a回りに回動することによって、上記長方通路31aを開閉可能に構成されている。
【0042】
例えば、エンジンの高速運転時には、シャッター弁32によって、上記長方通路31aが閉鎖される。この状態では、三角通路31bのみを吸気が通過するため、当該吸気の流動中心は、流動中心P2に沿って燃焼室7内へ流入される。
【0043】
図4の(b)を参照して、エンジンの低速運転時には、各シャッター弁32は、それぞれ長方回路31aを開放する。この状態では、各長方通路31a及び、各三角通路31bの双方を吸気が通過するため、当該各吸気の流動中心は、上記長方通路31aの流動中心P3より平面Dから離反する流動中心P4に沿って燃焼室7内へ流入される。
【0044】
以上のように構成される火花点火式直噴エンジン30は、三角通路31bの流動中心P2が平面Dから離反して位置している。そのため、エンジンの高速運転時には、各三角通路31b及び、長方通路31aを通過する吸気の流動中心は、流動中心P4に沿って燃焼室7内へ流入される。一方、エンジンの低速運転時には、各三角通路31bを通過する吸気の流動中心は、流動中心P2に沿って燃焼室7内へ流入される。
【0045】
したがって、火花点火式直噴エンジン30は、両吸気ポート31を通過する吸気の流動中心を平面Dから離反する方向で、かつ燃焼室7周縁部側に偏って流入することができるため、火花点火式直噴エンジン1と同様の効果を得ることができる。特に火花点火式直噴エンジン30は、シャッター弁32を備えているため、エンジンの低速運転時には、吸気速度の向上による双曲線流Tの強化によって、より燃料の成層化を促進して燃焼効率を高めることができる。
【0046】
なお、上記マスク11は、両吸気ポート10と対向する燃焼室7の壁面に配置されることに限定されず、両吸気ポート10配置側の燃焼室7の壁面に配置して、双曲線流Tの復流T2を往流T1へ回流可能にしてもよい。また、上記三角通路31bは、上記長方通路31aの下方に配置されていることに限定されるものではなく、長方通路31aの上方又は、平面Dから離反する側方へ配置されてもよい。
【0047】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、吸気の主流がインジェクタと燃焼室の軸線とを含む平面から離反する方向で、かつ燃焼室周縁部側に偏って流入される。そのため、噴射燃料を燃焼室壁面へ流すことなく、燃焼室内の流動を促進することができる。
【0048】
一方、吸気行程で形成された双曲線流は、圧縮行程まで残存して、その復流が圧縮行程時に点火プラグ側へ押し上げられるため、エンジンの低速運転時に圧縮行程噴射された燃料の燃焼室壁面への進行、拡散を抑制することができる。
【0049】
したがって、本発明の火花点火式直噴エンジンは、特殊な部材を必要とせず、エンジンの高速運転時には、適正な混合気を形成するとともに、エンジンの低速運転時には、燃料の成層化を促進して燃焼効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る火花点火式直噴エンジンの一部を省略して示す断面図である。
【図2】本発明の第一の実施形態に係る火花点火式直噴エンジンの概略を示す一部略平面図である。
【図3】本発明の第二実施形態に係る火花点火式直噴エンジンを示す平面一部略図である。
【図4】本発明の第三実施形態に係る火花点火式直噴エンジンにおける両吸気ポートの吸気方向と直交する仮想断面図であり、(a)はシャッター弁の閉鎖状態、(b)はシャッター弁の開放状態をそれぞれ示している。
【符号の説明】
1、20、30 火花点火式直噴エンジン
4 円筒収容部
6 凹陥部
7 燃焼室
8 点火プラグ
9 インジェクタ
9a 噴射口
10、21、31 吸気ポート
11 マスク
11a 回流面
31a 長方通路
31b 三角通路
32 シャッター弁[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a spark ignition type direct injection engine in which fuel is directly injected from an injector to a spark plug.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known a spark ignition type direct injection engine which includes an injector for directly injecting fuel into a combustion chamber in addition to an ignition plug to improve fuel efficiency by stratified combustion. This type of engine promotes vaporization and atomization while suppressing the diffusion of fuel, and creates a state in which an air-fuel mixture with an appropriate ignitable air-fuel ratio is unevenly distributed near the spark plug electrode (that is, stratification). It is required to secure.
[0003]
As such a technique, for example, an in-cylinder injection spark ignition internal combustion engine as disclosed in JP-A-2001-248443 is known. According to this internal combustion engine, the gas injection valve provided in the vicinity of the fuel injection valve forms an air curtain in the cylinder, and the fuel spray injected from the fuel injection valve by the air curtain is directed downward and laterally with respect to the ignition plug. The diffusion in the direction is suppressed.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
When an air curtain is formed by the gas injection valve to suppress the diffusion of the fuel spray as described above, during the low-speed operation of the engine, the fuel is stratified near the spark plug by performing the compression stroke injection of the fuel. This has the advantage that the combustion efficiency can be improved. However, in this case, it is difficult to sufficiently secure combustion robustness due to insufficient suppression of diffusion of the fuel spray in the traveling direction. Also, in the case of performing the intake stroke injection of fuel during high-speed operation of the engine, the fuel injected into the combustion chamber due to the intake air flows into the combustion chamber from the injector side toward the wall surface of the combustion chamber facing the intake port. Is flowing and adheres to the wall surface, which hinders vaporization and atomization of the fuel. These problems have led to an increase in the amount of unburned components emitted, which has led to a decrease in output, fuel economy, or emission.
[0005]
Further, in the above-described conventional technology, a gas injection valve for forming an air curtain is separately required, and there is a problem in cost.
[0006]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and does not require special members, and at the time of high-speed operation of an engine, forms an appropriate air-fuel mixture without adhesion of injected fuel to a wall surface of a combustion chamber. Another object of the present invention is to provide a spark-ignition direct injection engine that can promote stratification of fuel and increase combustion efficiency during low-speed operation of the engine.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a spark plug disposed at a substantially central portion of a ceiling portion of a combustion chamber, a pair of intake ports opening into the combustion chamber on one half side of the ceiling portion of the combustion chamber, and a spark plug. An injector disposed on the peripheral side of the combustion chamber between the two intake port openings with the injection port opened toward the intake port, wherein the injector directly injects fuel toward the spark plug. At
In the two intake ports, the main flow of the intake air flowing into the combustion chamber from the intake port flows in a direction away from a plane including the injector and the axis of the combustion chamber, and is biased toward the periphery of the combustion chamber. And a spark ignition type direct injection engine.
[0008]
According to the present invention, the main flow of the intake air flowing from the two intake ports flows in a direction away from a plane including the injector and the axis of the combustion chamber, and is biased toward the periphery of the combustion chamber. I have. Therefore, the main intake air flow formed at the time of the intake stroke flows into the combustion chamber with a small amount of the component that pushes out the fuel injected during the intake stroke by the injector during the high-speed operation of the engine (hereinafter the flow at the time of the inflow is referred to as the forward flow). Shown). That is, the forward flow flows into the combustion chamber without flowing the injected fuel to the combustion chamber wall surface, and the flow of the intake air in the combustion chamber is promoted by the main flow of the intake air.
[0009]
Further, each forward flow formed during the intake stroke of the engine is directed downward (toward the piston) along the combustion chamber wall surface opposite to both intake ports, and is further circulated to both intake ports along the upper surface of the piston. (Hereinafter, this diverted flow is referred to as a return flow). In this case, the pair of main intake air flows from the two intake ports is such that each of the outgoing flows is spread toward the periphery of the combustion chamber in plan view, and is directed downward along the periphery toward the wall surface facing the intake ports. On the other hand, the flow returns near the wall while balancing each other. The main intake air flow (hereinafter, referred to as a hyperbolic flow) including the return flow and the forward flow remains until the compression stroke of the engine. In the compression stroke, the combustion chamber is compressed with the rise of the piston, so that a pair of backward flows colliding near the wall surfaces facing both the intake ports are pushed up to the spark plug side without going. Due to the rise of the return flow, for example, during low-speed operation of the engine, the fuel injected during the compression stroke flows to the combustion chamber wall surface facing the intake port, and is pushed up to the spark plug side without diffusion.
[0010]
Therefore, the spark ignition type direct injection engine of the present invention does not require special members, forms an appropriate air-fuel mixture during high-speed operation of the engine, and promotes stratification of fuel during low-speed operation of the engine. Combustion efficiency can be increased.
[0011]
In the spark ignition type direct injection engine of the present invention, the injector radially injects fuel from the injection port toward the spark plug, and the width of the fuel spray in the vicinity of the spark plug in a plan view is equal to the center of both intake port openings. It is preferable that the radiation angle is set so as to be smaller than the distance.
[0012]
With this configuration, the forward flow of the hyperbolic flow formed during the intake stroke is more reliably prevented from flowing into the combustion chamber wall surface of the injected fuel, and flows into the combustion chamber. Therefore, the spark ignition type direct injection engine of the present embodiment can form a more appropriate air-fuel mixture.
[0013]
One aspect of the configuration of the intake ports in the present invention is that the downstream sides of both the suction ports are curved so as to open in a direction along the periphery of the combustion chamber away from a plane including the injector and the axis of the combustion chamber. Is what it is.
[0014]
According to this aspect, the downstream sides of both the intake ports are curved so as to open in the direction along the periphery of the combustion chamber away from the plane including the injector and the axis of the combustion chamber. Therefore, the main flow of the intake air passing through both intake ports flows in the direction. Therefore, it is possible to more efficiently form a proper air-fuel mixture, and to promote stratification of the fuel to increase the combustion efficiency.
[0015]
In this embodiment, since the openings of both intake ports are separated from each other, the space between both intake ports is expanded. This space is effectively used, for example, as a space for providing a cooling water passage for the injector.
[0016]
According to another aspect of the intake port, in the spark ignition type direct injection engine according to
[0017]
According to this aspect, the main flow of the intake air passing through the triangular passages of the two intake ports is located farther away from the plane including the injector and the axis of the combustion chamber than the main flow of the intake air passing through the long passages. During high-speed operation of the engine, the main flow of the intake air passing through the triangular passages and the rectangular passages is deflected in the direction and flows in. In addition, a shutter valve that can open and close the long passages of both intake ports is provided, so when the engine is running at low speed, the shutter valve is closed and the intake passage is narrowed to enhance the flow rate of intake air, and the triangular passage is opened. The passing intake air is deflected in the above direction and flows in.
[0018]
Therefore, at the time of high-speed operation of the engine, an appropriate air-fuel mixture is formed, and especially at the time of low-speed operation of the engine, stratification of fuel can be further promoted and combustion efficiency can be increased by strengthening the hyperbolic flow by the shutter valve.
[0019]
Further, in the spark ignition type direct injection engine of the present invention, a guide wall for guiding an air flow is provided at a peripheral portion of the combustion chamber at a portion facing the injector, and the guide wall allows the air to flow from both intake ports. Preferably, the main flow of the intake air is diverted in a non-intersecting direction to a plane including the axis of the injector and the axis of the combustion chamber, respectively.
[0020]
According to this aspect, the main flow of each intake air that has flowed in from both intake ports is circulated in a non-intersecting direction to a plane including the axis of the injector and the combustion chamber by the guide wall. In the hyperbolic flow circulating in this way, interference between the respective swirling motions is suppressed. Therefore, the hyperbolic flow remaining until the compression stroke becomes stronger, so that stratification during the compression stroke can be further promoted.
[0021]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0022]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a spark ignition
[0023]
With reference to FIG. 1, a spark ignition type
[0024]
FIG. 2 is a partially schematic plan view schematically showing a spark ignition type
[0025]
Referring to FIGS. 1 and 2, a
[0026]
The
[0027]
A
[0028]
Further, a pair of
[0029]
By the way, in a plan view, the
[0030]
In the spark-ignition
[0031]
Referring to FIG. 1, for example, during high-speed operation of the engine, an outgoing flow T1 of a hyperbolic flow T (indicated by a two-dot chain line arrow in FIG. 1) is generated near a
[0032]
On the other hand, for example, at the time of low-speed operation of the engine, even when the
[0033]
As described above, the spark ignition type
[0034]
Further, since the
[0035]
In addition, the configuration of the intake port that allows the flow center of the intake air to flow in a direction away from the plane D and to be biased toward the periphery of the
[0036]
FIG. 3 is a partially schematic plan view showing a spark ignition type
[0037]
Referring to FIG. 3, spark-ignition
[0038]
Furthermore, the configuration of the intake port that allows the flow center of the intake air to flow in a direction away from the plane D and to be biased toward the peripheral edge of the
[0039]
4A and 4B are imaginary sectional views orthogonal to the intake directions of both
[0040]
Referring to FIG. 4 (a), both
[0041]
Incidentally, each of the
[0042]
For example, at the time of high-speed operation of the engine, the
[0043]
Referring to FIG. 4B, when the engine is running at a low speed, each shutter valve 32 opens the
[0044]
In the spark ignition type direct injection engine 30 configured as described above, the flow center P2 of the
[0045]
Therefore, the spark ignition type direct injection engine 30 can flow the flow center of the intake air passing through both
[0046]
The
[0047]
【The invention's effect】
As described above, in the present invention, the main flow of the intake air flows in a direction away from the plane including the injector and the axis of the combustion chamber and is biased toward the periphery of the combustion chamber. Therefore, the flow in the combustion chamber can be promoted without flowing the injected fuel to the wall surface of the combustion chamber.
[0048]
On the other hand, the hyperbolic flow formed in the intake stroke remains until the compression stroke, and the return flow is pushed up to the spark plug side during the compression stroke, so that the fuel injected in the compression stroke during the low-speed operation of the engine is injected into the combustion chamber wall. Progress and diffusion can be suppressed.
[0049]
Therefore, the spark ignition type direct injection engine of the present invention does not require special members, forms an appropriate air-fuel mixture during high-speed operation of the engine, and promotes stratification of fuel during low-speed operation of the engine. Combustion efficiency can be increased.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a spark ignition type direct injection engine according to an embodiment of the present invention, with a part thereof omitted.
FIG. 2 is a partially schematic plan view schematically showing a spark ignition type direct injection engine according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a partially schematic plan view showing a spark ignition type direct injection engine according to a second embodiment of the present invention.
FIGS. 4A and 4B are virtual sectional views orthogonal to the intake directions of both intake ports in a spark ignition type direct injection engine according to a third embodiment of the present invention, wherein FIG. 4A is a closed state of a shutter valve, and FIG. The open state of each valve is shown.
[Explanation of symbols]
1, 20, 30 Spark ignition type
Claims (5)
上記両吸気ポートは、吸気ポートから燃焼室内に流入する吸気の主流が、それぞれ上記インジェクタと燃焼室の軸線とを含む平面から離反する方向で、かつ燃焼室周縁部側に偏って流入されるように形成されていることを特徴とする火花点火式直噴エンジン。A spark plug arranged substantially at the center of the ceiling portion of the combustion chamber, a pair of intake ports opening into the combustion chamber on one half side of the ceiling portion of the combustion chamber, and a pair of intake ports opening the injection port toward the ignition plug. An injector disposed on the peripheral side of the combustion chamber between the intake port openings, wherein the injector directly injects fuel toward the spark plug,
In the two intake ports, the main flow of the intake air flowing into the combustion chamber from the intake port flows in a direction away from a plane including the injector and the axis of the combustion chamber, and flows in a direction toward the periphery of the combustion chamber. A spark-ignition direct-injection engine, characterized in that it is formed as follows.
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