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JP2019078208A - Combustion chamber structure for engine - Google Patents

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JP2019078208A JP2017205150A JP2017205150A JP2019078208A JP 2019078208 A JP2019078208 A JP 2019078208A JP 2017205150 A JP2017205150 A JP 2017205150A JP 2017205150 A JP2017205150 A JP 2017205150A JP 2019078208 A JP2019078208 A JP 2019078208A
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Abstract

To provide a combustion chamber structure for an engine, capable of securing high ignitability of air-fuel mixture by making the air-fuel mixture exist on an ignition part of a spark plug and in its vicinity during ignition.SOLUTION: A crown surface 50 of a piston 5 is provided with a cavity 51 recessed in a cylinder axial direction. The cavity 51 is provided in a region including a lower area of the ignition part of the spark plug in plan view from the cylinder axial direction. In plan-viewing the cavity 51 from the cylinder axial direction, the peripheral edge of the cavity 51 is provided with a lateral erected surface part 512 further erected in the cylinder axial direction than a bottom surface part 511 inside of the peripheral part. The lateral erected surface part 512 is provided at a position where the ignition part of the spark plug is held in a X-direction when the piston 5 is at a compression top dead center, for functioning as a guide part to guide air-fuel mixture from a combustion chamber to the ignition part of the spark plug.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、火花点火式のエンジンの燃焼室構造に関する。   The present invention relates to a combustion chamber structure of a spark ignition engine.

自動車等の車両における火花点火式のエンジンでは、燃焼室内に対してインジェクタから燃料を噴射するとともに、吸気口から空気等を導入して燃料を霧化した混合気を形成し、これに点火プラグを用いて着火する構成が採用されている。   In a spark ignition type engine in a vehicle such as an automobile, fuel is injected from an injector into a combustion chamber, and air or the like is introduced from an intake port to form an air-fuel mixture in which the fuel is atomized. A configuration of using and igniting is employed.

特許文献1には、圧縮上死点付近で燃料噴射し、点火プラグで着火(火花点火)するエンジンが開示されている。また、特許文献1のエンジンでは、ピストンの冠面にキャビティを設けている。   Patent Document 1 discloses an engine that injects fuel near the compression top dead center and performs ignition (spark ignition) with an ignition plug. Moreover, in the engine of patent document 1, the cavity is provided in the crown face of the piston.

このように、火花点火式のエンジンでは、ピストンの冠面にキャビティを設けることによって、インジェクタから噴射された燃料を霧化するための移動距離を確保し易くなり、圧縮上死点付近で燃料噴射する場合にあっても、短時間で十分な霧化が可能となる。   As described above, in the spark ignition type engine, by providing the cavity on the crown surface of the piston, it becomes easy to secure the moving distance for atomizing the fuel injected from the injector, and fuel injection near the compression top dead center Even if it does, sufficient atomization is possible in a short time.

特開2017−61907号公報JP, 2017-61907, A

ところで、車両等のエンジンでは、燃料と空気との混合時間を長く確保するために燃料噴射期間を吸気行程中に設定する場合がある。このような場合においては、混合気における燃料と空気との均質な混合を確保するために、できるだけピストンにおけるキャビティ径を大きく確保しながら、着火時に混合気を点火プラグの着火部周辺に存在させて着火させることが望まれる。   By the way, in an engine such as a vehicle, a fuel injection period may be set during an intake stroke in order to secure a long mixing time of fuel and air. In such a case, in order to ensure homogeneous mixing of fuel and air in the mixture, the mixture is made to exist around the ignition part of the spark plug at the time of ignition while securing the cavity diameter in the piston as large as possible. It is desirable to ignite.

本発明は、上記のような課題の解決を図ろうとなされたものであって、着火時に混合気を点火プラグの着火部及びその周辺に存在させることにより、混合気の高い着火性を確保することができるエンジンの燃焼室構造を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above problems, and by ensuring that the mixture is present at the time of ignition and in the vicinity of the ignition portion of the spark plug, it is possible to ensure high ignitability of the mixture. It is an object of the present invention to provide a combustion chamber structure of an engine capable of

本発明の一態様に係る火花点火式のエンジンの燃焼室構造は、ピストンの冠面と、シリンダヘッドに形成された燃焼室天井面と、前記燃焼室天井面に取り付けられているとともに、前記燃焼室を臨むように配された着火部を有する点火プラグと、を備え、前記ピストンの冠面は、気筒軸方向からの平面視で前記点火プラグの前記着火部の下方を含む領域において、前記気筒軸方向に凹設されてなるキャビティを有し、前記キャビティの周縁部は、当該周縁部の内側の領域よりも、前記気筒軸方向に立ち上がり、且つ、前記ピストンが圧縮上死点にあるときに前記着火部を間に挟み、前記燃焼室内の混合気を前記着火部に案内する案内部を有する。   A combustion chamber structure of a spark ignition type engine according to one aspect of the present invention is mounted on a crown surface of a piston, a combustion chamber ceiling surface formed in a cylinder head, and the combustion chamber ceiling surface, An ignition plug having an ignition part arranged to face a chamber, wherein the crown surface of the piston is the cylinder in a region including the lower side of the ignition part of the ignition plug in plan view from the cylinder axial direction; The cavity has an axially recessed portion, and the peripheral edge of the cavity rises in the axial direction of the cylinder than the region inside the peripheral edge, and when the piston is at compression top dead center It has a guide part which interposes the said ignition part and guides the mixture in the said combustion chamber to the said ignition part.

上記態様に係るエンジンの燃焼室構造では、ピストンが圧縮上死点にあるときに点火プラグの着火部を間に挟むように案内部が設けられているので、圧縮行程中におけるピストンの上昇に伴って、燃焼室内における筒内流動がキャビティ内に集約される際に、混合気が案内部によって点火プラグの着火部及びその周辺に導かれる。   In the combustion chamber structure of the engine according to the above aspect, the guide portion is provided to sandwich the ignition portion of the spark plug when the piston is at the compression top dead center, so the piston rises with the piston during the compression stroke. When the in-cylinder flow in the combustion chamber is concentrated in the cavity, the air-fuel mixture is guided by the guide portion to the ignition portion of the spark plug and the periphery thereof.

従って、上記態様に係るエンジンの燃焼室構造では、着火時に混合気を点火プラグの着火部及びその周辺に存在させることにより、混合気の高い着火性を確保することができる。   Therefore, in the combustion chamber structure of the engine according to the above aspect, by causing the air-fuel mixture to exist in the ignition portion of the ignition plug and the periphery thereof at the time of ignition, high ignitability of the air-fuel mixture can be secured.

本発明の別態様に係るエンジンの燃焼室構造は、上記態様であって、前記キャビティは、前記気筒軸方向において、前記燃焼室天井面から離れる方向に凸の、椀状に構成されている。   The combustion chamber structure of the engine according to another aspect of the present invention is the above aspect, and the cavity is formed in a bowl shape convex in a direction away from the combustion chamber ceiling surface in the cylinder axial direction.

上記態様に係るエンジンの燃焼室構造では、キャビティが燃焼室天井面から離れる方向に凸(下凸)の椀状、換言すると、底面部に上凸の障害物が存在しない椀状のキャビティを採用するので、着火後における火炎伝播が燃焼室全体にスムーズに実行される。   In the combustion chamber structure of the engine according to the above aspect, the cavity adopts a bowl shape that is convex (downwardly convex) in a direction away from the ceiling surface of the combustion chamber, in other words, a bowllike cavity without an upward convex obstacle in the bottom portion Therefore, flame propagation after ignition is smoothly performed throughout the combustion chamber.

本発明の別態様に係るエンジンの燃焼室構造は、上記態様であって、前記燃焼室天井面に開口され、互いが機関出力軸方向に沿って配置された2つの吸気口を、さらに備え、前記点火プラグの前記着火部は、前記2つの吸気口の間に配置されており、前記案内部は、前記キャビティを前記気筒軸方向から平面視で、前記キャビティにおける前記機関出力軸方向の両側部分に形成されており、前記案内部及び前記内側の領域は、ともに前記気筒軸方向に湾曲した湾曲面を以って構成されており、前記案内部における曲率半径は、前記内側の領域の曲率半径よりも小さい。   The combustion chamber structure of an engine according to another aspect of the present invention is the above aspect, further comprising two intake ports opened to the ceiling surface of the combustion chamber and arranged along the engine output shaft direction with each other, The ignition unit of the ignition plug is disposed between the two intake ports, and the guide unit is a both-side portion of the cavity in the direction of the engine output shaft in plan view from the cylinder axis direction. The guide portion and the inner region are both configured with a curved surface curved in the cylinder axis direction, and the radius of curvature of the guide portion is the radius of curvature of the inner region. Less than.

上記態様に係るエンジンの燃焼室構造では、案内部が湾曲面を以って構成されているとともに、当該案内部の曲率半径が前記内側の領域の曲率半径よりも小さくなっているので、点火プラグの着火部の着火により形成された火炎を、燃焼室内において機関出力軸方向にスムーズに広げることができる。   In the combustion chamber structure of the engine according to the above aspect, the guide portion is configured by the curved surface, and the radius of curvature of the guide portion is smaller than the radius of curvature of the inner region, so the spark plug The flame formed by the ignition of the ignition unit can be smoothly spread in the combustion chamber in the engine output shaft direction.

本発明の別態様に係るエンジンの燃焼室構造は、上記態様であって、前記案内部と前記内側の領域とは、互いの境界部分で前記湾曲面同士が接している。   The combustion chamber structure of the engine according to another aspect of the present invention is the above aspect, and the curved surface is in contact with each other at the boundary portion between the guide portion and the inner region.

上記態様に係るエンジンの燃焼室構造では、案内部と内側の領域との湾曲面同士が境界部分で接しているので、当該境界部分が滑らかに構成されている。よって、上記態様に係るエンジンの燃焼室構造では、点火プラグの着火部の着火により形成された火炎を、燃焼室内において機関出力軸方向にさらにスムーズに広げることができる。   In the combustion chamber structure of the engine which concerns on the said aspect, since the curved surfaces of a guide part and the area | region of inner side contact at a boundary part, the said boundary part is comprised smoothly. Therefore, in the combustion chamber structure of the engine according to the above aspect, the flame formed by the ignition of the ignition part of the ignition plug can be spread more smoothly in the combustion chamber in the engine output shaft direction.

本発明の別態様に係るエンジンの燃焼室構造は、上記態様であって、前記ピストンの冠面は、前記機関出力軸方向からの側面視で、前記点火プラグの前記着火部よりも吸気側の気筒壁面寄りの部分に、前記ピストンが圧縮上死点にある場合に、前記燃焼室天井面における気筒軸方向上方の対応領域に対して隙間を空けて沿うとともに、前記点火プラグの前記着火部に指向するように形成された傾斜面部を有し、前記傾斜面部と前記対応領域とは、それらの組み合わせを以って、前記ピストンの上昇時にスキッシュ流を生成するスキッシュ流生成部を構成する。   The combustion chamber structure of an engine according to another aspect of the present invention is the above aspect, wherein the crown surface of the piston is closer to the intake side than the ignition portion of the spark plug in a side view from the engine output shaft direction. At a portion close to the cylinder wall surface, when the piston is at compression top dead center, a clearance is provided along a corresponding region in the cylinder axial direction upper side in the combustion chamber ceiling surface, and the ignition portion of the spark plug is It has an inclined surface portion formed to be directed, and the inclined surface portion and the corresponding region constitute a squish flow generation portion that generates a squish flow when the piston is raised, by a combination thereof.

上記態様に係るエンジンの燃焼室構造では、ピストンの冠面に傾斜面部が設けられ、燃焼室天井面の対応領域との組み合わせを以ってスキッシュ流生成部が構成されている。そして、傾斜面部は、ピストンが圧縮上死点にある場合に点火プラグの着火部に指向するように設けられているので、圧縮行程時にピストンが上昇する際に、点火プラグの着火部に向けたスキッシュ流を生成することができる。よって、上記態様に係るエンジンの燃焼室構造では、ピストンの上昇時に生成されるスキッシュ流を利用して、点火プラグの着火部及びその周辺の残留ガスを掃気することができる。   In the combustion chamber structure of the engine according to the above aspect, the sloped surface portion is provided on the crown surface of the piston, and the squish flow generation unit is configured by a combination with the corresponding region of the combustion chamber ceiling surface. And since the inclined surface portion is provided to point to the ignition portion of the spark plug when the piston is at compression top dead center, when the piston ascends during the compression stroke, it is directed to the ignition portion of the spark plug A squish flow can be generated. Therefore, in the combustion chamber structure of the engine according to the above aspect, it is possible to scavenge residual gas in the ignition portion of the spark plug and the periphery thereof by utilizing the squish flow generated when the piston ascends.

本発明の別態様に係るエンジンの燃焼室構造は、上記態様であって、前記燃焼室天井面に設けられたインジェクタを、さらに備え、前記インジェクタは、吸気行程中の中盤で、前記キャビティに向けて燃料噴射を実行する。   The combustion chamber structure of an engine according to another aspect of the present invention is the above aspect, further including an injector provided on the ceiling surface of the combustion chamber, wherein the injector is directed to the cavity in the middle of an intake stroke. Fuel injection.

上記態様に係るエンジンの燃焼室構造では、吸気行程の中盤でインジェクタから燃料噴射が実行されるように構成されているので、筒内流動が比較的弱い段階(吸気行程の中盤)で燃料を噴射することとなる。上記態様に係るエンジンの燃焼室構造では、前記のような燃料噴射のタイミングを採用するに当たり、キャビティ内に噴霧を集約させることにより、気筒壁面への燃料付着を抑制することができる。   In the combustion chamber structure of the engine according to the above aspect, fuel injection is performed from the injector in the middle of the intake stroke, so fuel is injected in a stage where the in-cylinder flow is relatively weak (middle of the intake stroke) It will be done. In the combustion chamber structure of the engine according to the above aspect, when adopting the timing of fuel injection as described above, it is possible to suppress the adhesion of fuel to the cylinder wall surface by concentrating the spray in the cavity.

上記の各態様に係るエンジンの燃焼室構造では、着火時に混合気を点火プラグの着火部及びその周辺に存在させることにより、混合気の高い着火性を確保することができる。   In the combustion chamber structure of the engine according to each of the above aspects, by causing the air-fuel mixture to exist in the ignition portion of the ignition plug and the periphery thereof at the time of ignition, high ignitability of the air-fuel mixture can be secured.

第1実施形態に係るエンジンの燃焼室構造を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows the combustion chamber structure of the engine which concerns on 1st Embodiment. エンジンにおけるピストンの構成を示す模式斜視図である。It is a model perspective view showing composition of a piston in an engine. ピストンの冠面の構成を示す模式平面図である。It is a model top view showing composition of a crown face of a piston. 図3のIV−IV断面を示す図であって、ピストンの冠面の構成を示す模式断面図である。It is a figure which shows the IV-IV cross section of FIG. 3, Comprising: It is a schematic cross section which shows the structure of the crown face of a piston. 図3のV−V断面を示す図であって、ピストンの冠面の構成を示す模式断面図である。It is a figure which shows the VV cross section of FIG. 3, Comprising: It is a schematic cross section which shows the structure of the crown face of a piston. 図3のVI−VI断面を示す図であって、ピストンの冠面の構成を示す模式断面図である。It is a figure which shows the VI-VI cross section of FIG. 3, Comprising: It is a schematic cross section which shows the structure of the crown face of a piston. ピストンのキャビティと点火プラグの着火部及びインジェクタとの位置関係を示す模式平面図である。It is a model top view which shows the positional relationship of the cavity of a piston, the ignition part of a spark plug, and an injector. ピストンの冠面における吸気側平面部及び吸気側斜面部とシリンダヘッドにおける吸気側天面部との関係を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows the relationship between the suction side plane part and suction side slope part in the crown face of a piston, and the suction side top face part in a cylinder head. 燃料噴射期間及び点火タイミングを示すタイムチャートである。It is a time chart which shows a fuel injection period and ignition timing. 燃焼室に噴射された燃料と燃焼室内で生じるスワール流とを示す模式平面図である。It is a model top view which shows the fuel injected into the combustion chamber, and the swirl flow which arises in a combustion chamber. (a)は、圧縮行程前半でピストンが上昇中である場合の燃焼室を示す模式断面図であり、(b)は、ピストンが圧縮上死点付近である場合の燃焼室を示す模式断面図である。(A) is a schematic cross section showing the combustion chamber when the piston is moving upward in the first half of the compression stroke, and (b) is a schematic cross section showing the combustion chamber when the piston is near compression top dead center It is. ピストンの吸気側平面部及び吸気側斜面部とシリンダヘッドの吸気側天面部との間で生じるスキッシュ流を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows the squish flow which arises between the suction side plane part and the suction side slope part of a piston, and the suction side top face part of a cylinder head. 第2実施形態に係る燃料噴射期間及び点火タイミングを示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the fuel injection period and ignition timing concerning a 2nd embodiment.

以下では、本発明の実施形態について、図面を参酌しながら説明する。なお、以下で説明の形態は、本発明の一態様であって、本発明は、その本質的な構成を除き何ら以下の形態に限定を受けるものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The form described below is an aspect of the present invention, and the present invention is not limited to the following form except for the essential configuration.

以下の説明で用いる図面において、X方向はエンジンの機関出力軸方向であり、Z方向は気筒軸方向である。   In the drawings used in the following description, the X direction is the engine output shaft direction of the engine, and the Z direction is the cylinder axis direction.

[第1実施形態]
1.エンジンの全体構成
第1実施形態に係る火花点火式のエンジンの燃焼室構造について、図1を用い説明する。
First Embodiment
1. Overall Configuration of Engine A combustion chamber structure of a spark ignition type engine according to the first embodiment will be described with reference to FIG.

本実施形態に係るエンジンは、シリンダ及びピストンを含み、自動車等の車両の走行駆動用の動力源として、車両に搭載される多気筒エンジンである。エンジンは、エンジン本体1と、これに組み付けられた吸排気マニホールド及び各種ポンプ等の補機とを含む(吸排気マニホールド及び各種ポンプ等の補機については、図示を省略)。エンジン本体1に供給される燃料は、例えば、ガソリンを主成分とするものである。   The engine according to the present embodiment is a multi-cylinder engine mounted on a vehicle including a cylinder and a piston as a power source for driving a vehicle such as an automobile. The engine includes the engine body 1 and auxiliary devices such as an intake / exhaust manifold and various pumps attached thereto (the illustration of auxiliary devices such as the intake / exhaust manifold and various pumps is omitted). The fuel supplied to the engine body 1 contains, for example, gasoline as a main component.

図1に示すように、エンジン本体1は、シリンダブロック3、シリンダヘッド4、及びピストン5を備える。シリンダブロック3は、X方向に並ぶ複数の気筒を有している(図1では、1つの気筒のみを図示)。本実施形態に係るエンジン本体1において、気筒壁面2は、内側に嵌入されたシリンダライナ20により構成されている。   As shown in FIG. 1, the engine body 1 includes a cylinder block 3, a cylinder head 4 and a piston 5. The cylinder block 3 has a plurality of cylinders aligned in the X direction (in FIG. 1, only one cylinder is shown). In the engine body 1 according to the present embodiment, the cylinder wall 2 is constituted by a cylinder liner 20 which is fitted inside.

シリンダヘッド4は、シリンダブロック3の上に取り付けられ、気筒の上部開口を塞いでいる。ピストン5は、各気筒に往復摺動可能に収容されており、コネクティングロッドを介してクランク軸と連結されている(図1では、コネクティングロッド及びクランク軸の図示を省略)。   The cylinder head 4 is mounted on the cylinder block 3 and closes the upper opening of the cylinder. The piston 5 is accommodated in each cylinder so as to be capable of reciprocating and reciprocating, and is connected to the crankshaft via a connecting rod (in FIG. 1, illustration of the connecting rod and the crankshaft is omitted).

ピストン5における+Z側の冠面50よりも上方には、燃焼室6が形成されている。燃焼室6の燃焼室天井面6Uには、吸気口41及び排気口(図示を省略。)が開口されている。本実施形態に係るエンジン本体1では、吸気口41及び排気口が各2つ開口されている。   A combustion chamber 6 is formed above the crown surface 50 on the + Z side of the piston 5. An intake port 41 and an exhaust port (not shown) are opened in the combustion chamber ceiling surface 6U of the combustion chamber 6. In the engine body 1 according to the present embodiment, two intake ports 41 and two exhaust ports are opened.

吸気口41には、吸気ポートが連通し、排気口には、排気ポートが連通している(吸気ポート及び排気ポートについては、図示を省略)。シリンダヘッド4には、吸気口41を開閉する吸気バルブ11と、排気口を開閉する排気バルブ(図示を省略。)と、が組み付けられている。   An intake port communicates with the intake port 41, and an exhaust port communicates with the exhaust port (the intake port and the exhaust port are not shown). The cylinder head 4 is assembled with an intake valve 11 for opening and closing the intake port 41 and an exhaust valve (not shown) for opening and closing the exhaust port.

燃焼室天井面6Uは、シリンダヘッド4の底面(−Z側の面)であり、上向き(+Z側の向き)に僅かに凸のペントルーフ型の形状(扁平ペントルーフ型形状)を有している。   The combustion chamber ceiling surface 6U is a bottom surface (surface on the -Z side) of the cylinder head 4 and has a pent-roof shape (flat pent roof shape) slightly convex upward (in the direction of + Z).

ここで、本実施形態において、燃焼室6を区画する燃焼室壁面は、気筒壁面2と、ピストン5の冠面50と、シリンダヘッド4の底面である燃焼室天井面6Uと、吸気バルブ11のバルブ面と、排気バルブのバルブ面と、で構成されている。即ち、シリンダブロック3、シリンダヘッド4、ピストン5、吸気バルブ11、及び排気バルブは、燃焼室6を構成する燃焼室構成部材ということができる。   Here, in the present embodiment, the wall surface of the combustion chamber that divides the combustion chamber 6 includes the cylinder wall surface 2, the crown surface 50 of the piston 5, the combustion chamber ceiling surface 6U that is the bottom surface of the cylinder head 4, and the intake valve 11. It is comprised by the valve surface and the valve surface of an exhaust valve. That is, the cylinder block 3, the cylinder head 4, the piston 5, the intake valve 11, and the exhaust valve can be regarded as combustion chamber constituent members constituting the combustion chamber 6.

シリンダヘッド4には、点火プラグ17が取り付けられており、当該点火プラグ17の着火部170が、燃焼室天井面6Uから燃焼室6を臨むように配されている。点火プラグ17は、点火回路(図示を省略。)からの給電に応じて着火部170から火花を放電して、燃焼室6内の混合気に点火する。   An ignition plug 17 is attached to the cylinder head 4, and the ignition unit 170 of the ignition plug 17 is disposed to face the combustion chamber 6 from the combustion chamber ceiling surface 6U. The spark plug 17 discharges a spark from the ignition unit 170 in response to the power supply from the ignition circuit (not shown), and ignites the air-fuel mixture in the combustion chamber 6.

また、シリンダヘッド4には、インジェクタ(燃料噴射弁)18が取り付けられており、当該インジェクタ18の噴射孔181が、燃焼室天井面6Uから燃焼室6を臨むように配されている。インジェクタ18には、高圧燃料ポンプに繋がる燃料供給管が接続されている(高圧燃料ポンプ及び燃料供給管については、図示を省略)。なお、高圧燃料ポンプと燃料供給管との間には、エンジン本体1の全気筒に共通の蓄圧用のコモンレール(図示を省略。)が設けられている。これら構成により、インジェクタ18の噴射孔181からは、高圧の燃料が燃焼室6内に噴射される。   Further, an injector (fuel injection valve) 18 is attached to the cylinder head 4 and the injection hole 181 of the injector 18 is disposed to face the combustion chamber 6 from the combustion chamber ceiling surface 6U. A fuel supply pipe connected to the high pressure fuel pump is connected to the injector 18 (the high pressure fuel pump and the fuel supply pipe are not shown). A common rail (not shown) for accumulating pressure common to all the cylinders of the engine body 1 is provided between the high pressure fuel pump and the fuel supply pipe. With these configurations, high-pressure fuel is injected from the injection holes 181 of the injector 18 into the combustion chamber 6.

2.ピストン5の構成
ピストン5の構成について、図2〜図6を用い説明する。図2は、ピストン5の構成を示す模式斜視図であり、図3は、ピストン5の冠面50の構成を示す模式平面図であり、図4〜図6は、ピストン5の冠面50の構成を示す模式断面図である。
2. Configuration of Piston 5 The configuration of the piston 5 will be described with reference to FIGS. 2 is a schematic perspective view showing the configuration of the piston 5, FIG. 3 is a schematic plan view showing the configuration of the crown surface 50 of the piston 5, and FIGS. 4 to 6 are views of the crown surface 50 of the piston 5. It is a schematic cross section which shows a structure.

図2に示すように、ピストン5は、ピストンヘッド部5Aと、その下方(−Z側)に連接されたピストンスカート部5Sと、を含む。ピストンヘッド部5Aは円柱形状を有し、燃焼室6の壁面の一部(底部)を構成する冠面50を上面(+Z側の面)に備えるとともに、気筒壁面2と摺接する側周面とを備える。   As shown in FIG. 2, the piston 5 includes a piston head 5 </ b> A and a piston skirt 5 </ b> S connected to the lower side (−Z side) thereof. The piston head portion 5A has a cylindrical shape and has a crown surface 50 forming a part (bottom) of the wall surface of the combustion chamber 6 on the upper surface (surface on the + Z side), and a side circumferential surface slidingly contacting the cylinder wall 2 Equipped with

ピストンスカート部5Sは、ピストンヘッド部5Aの+Y側及び−Y側に配置され、ピストン5の往復運動の際の首振り揺動を抑制する部分である。   The piston skirt portion 5S is disposed on the + Y side and the −Y side of the piston head portion 5A, and is a portion that suppresses swinging and swinging when the piston 5 reciprocates.

ピストンヘッド部5Aの下方(−Z側)には、X方向に延びるピン孔を区画するピストンボス部5Bが設けられている。ピストンボス部5Bのピン孔には、ピストンピンが挿通される。   On the lower side (−Z side) of the piston head portion 5A, a piston boss portion 5B is provided which defines a pin hole extending in the X direction. The piston pin is inserted into the pin hole of the piston boss 5B.

ピストン5の冠面50は、燃焼室天井面6UとZ方向に対向する面であって、その径方向(X方向及びY方向)の略中央部分に椀状のキャビティ51を含む。キャビティ51は、−Z側に向けて凹入された(凹設された)部分であり、インジェクタ18からの燃料噴射を受ける部分である。   The crown surface 50 of the piston 5 is a surface opposed to the combustion chamber ceiling surface 6U in the Z direction, and includes a bowl-shaped cavity 51 in a substantially central portion in the radial direction (X direction and Y direction). The cavity 51 is a portion that is recessed toward the −Z side (a recessed portion), and is a portion that receives fuel injection from the injector 18.

+Z側からの平面視において、冠面50におけるキャビティ51を囲む外周部分には、上凸部52、吸気側平面部53、排気側平面部54、吸気側斜面部55、及び排気側斜面部56が設けられている。上凸部52は、キャビティ51に対して−X側及び+X側の外周部分に設けられており、+Z側に向けて錐台状に突設されてなる部分である。   The upper convex portion 52, the intake side flat portion 53, the exhaust side flat portion 54, the intake side slope portion 55, and the exhaust side slope portion 56 are provided on the outer peripheral portion surrounding the cavity 51 in the crown surface 50 in plan view from the + Z side. Is provided. The upper convex portion 52 is provided on the outer peripheral portion on the −X side and the + X side with respect to the cavity 51, and is a portion that is provided in a frustum shape protruding toward the + Z side.

吸気側平面部53は、キャビティ51に対して+Y側の外周部分に設けられ、排気側平面部54は、キャビティ51に対して−Y側の外周部分に設けられている。本実施形態に係るピストン5では、吸気側平面部53の方が排気側平面部54よりも大きな面積を有するよう構成されている。   The intake side flat portion 53 is provided on the outer peripheral portion on the + Y side with respect to the cavity 51, and the exhaust side flat portion 54 is provided on the outer peripheral portion on the −Y side with respect to the cavity 51. In the piston 5 according to the present embodiment, the intake side flat portion 53 is configured to have a larger area than the exhaust side flat portion 54.

吸気側斜面部55は、キャビティ51と吸気側平面部53との間の領域に設けられており、+Y側から−Y側へ行くに従って+Z側に向けてせり上がっている。排気側斜面部56は、キャビティ51と排気側平面部54との間の領域に設けられており、−Y側から+Y側へと行くに従って+Z側に向けてせり上がっている。   The intake side slope portion 55 is provided in a region between the cavity 51 and the intake side flat portion 53, and rises toward the + Z side as it goes from the + Y side to the -Y side. The exhaust-side slope portion 56 is provided in the region between the cavity 51 and the exhaust-side flat portion 54, and rises toward the + Z side as it goes from the -Y side to the + Y side.

図3に示すように、キャビティ51は、側方立面部512と、排気側立面部513と、吸気側立面部514と、底面部511と、を有している。この内、側方立面部512、排気側立面部513、及び吸気側立面部514は、ピストン5の冠面50を平面視する場合に、キャビティ51の周縁部に配設されている。これに対して、底面部511は、キャビティ51の内側の領域に配設されている。   As shown in FIG. 3, the cavity 51 has a side elevation surface portion 512, an exhaust side elevation surface portion 513, an intake side elevation surface portion 514, and a bottom surface portion 511. Among these, the side elevation surface portion 512, the exhaust side elevation surface portion 513, and the intake side elevation surface portion 514 are disposed at the peripheral portion of the cavity 51 when the crown surface 50 of the piston 5 is viewed in plan. . On the other hand, the bottom surface portion 511 is disposed in the region inside the cavity 51.

図4に示すように、キャビティ51において、底面部511は、曲率半径R511の湾曲面を以って構成されており、側方立面部512は、曲率半径R512の湾曲面を以って構成されている。底面部511及び側方立面部512の各曲率中心は、+Z側に存在する。 As shown in FIG. 4, in the cavity 51, the bottom surface portion 511 is configured with a curved surface with a radius of curvature R 511 , and the side surface surface portion 512 with a curved surface with a radius of curvature R 512. Is configured. The centers of curvature of the bottom surface portion 511 and the side elevation surface portion 512 exist on the + Z side.

本実施形態に係るピストン5において、曲率半径R511と曲率半径R512とは、次の関係を満足する。 In the piston 5 according to the present embodiment, the radius of curvature R 511 and the radius of curvature R 512 satisfy the following relationship.

[数1]R511>R512
[数1]の関係を換言すると、側方立面部512は、底面部511よりもZ方向に立ち上がった湾曲面を以って構成されている。
[Equation 1] R 511 > R 512
In other words, the lateral rising surface portion 512 is configured by a curved surface that rises in the Z direction relative to the bottom surface portion 511.

なお、図4の拡大部分に示すように、側方立面部512と底面部511とは、互いの境界部分P51で湾曲面同士が接している。 Incidentally, as shown in the enlarged portion of FIG. 4, the lateral erected surface portion 512 and the bottom portion 511, the curved surfaces are in contact with each other at a mutual boundary portions P 51.

また、図1及び図4を総合して見る場合に、2箇所の側方立面部512は、ピストン5が圧縮上死点(TDC)にある場合に、間に点火プラグ17の着火部170を挟んだ状態となっている。これにより、図5に示すように、側方立面部512は、圧縮行程中におけるピストン5の上昇に伴って、燃焼室6内における筒内流動がキャビティ51内に集約される際に、混合気の流れFlow1を点火プラグ17の着火部170に向けて導く案内部として機能する。   Further, when viewing FIG. 1 and FIG. 4 collectively, the two side vertical surface portions 512 are located between the ignition portions 170 of the spark plug 17 when the piston 5 is at the compression top dead center (TDC). It is in the state of sandwiching Thereby, as shown in FIG. 5, the side vertical surface portion 512 is mixed when the in-cylinder flow in the combustion chamber 6 is concentrated in the cavity 51 as the piston 5 rises during the compression stroke. It functions as a guiding unit for guiding the air flow Flow 1 toward the ignition unit 170 of the spark plug 17.

図6に示すように、排気側立面部513及び吸気側立面部514についても、底面部511よりもZ方向に立ち上がった湾曲面を以って構成されており、底面部511と境界部分で接している。   As shown in FIG. 6, the exhaust side elevation portion 513 and the intake side elevation portion 514 are also configured with a curved surface that rises in the Z direction relative to the bottom surface portion 511, and the boundary portion with the bottom surface portion 511 I am in contact with

なお、図6に示すように、排気側立面部513は、排気側斜面部56に対して稜線を挟んで連続し、吸気側立面部514は、吸気側斜面部55に対して稜線を挟んで連続している。   As shown in FIG. 6, the exhaust side elevation portion 513 is continuous with the exhaust side slope portion 56 with the ridge line interposed, and the intake side elevation portion 514 is a ridge line with respect to the intake side slope portion 55. It is continuous across.

3.ピストン5のキャビティ51と点火プラグ17の着火部170及びインジェクタ18との位置関係
ピストン5のキャビティ51と点火プラグ17の着火部170及びインジェクタ18との位置関係について、図7を用い説明する。図7は、ピストン5のキャビティ51と点火プラグ17の着火部170及びインジェクタ18との位置関係を示す模式平面図である。
3. The positional relationship between the cavity 51 of the piston 5 and the ignition unit 170 of the spark plug 17 and the injector 18 The positional relationship between the cavity 51 of the piston 5 and the ignition unit 170 of the spark plug 17 and the injector 18 will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a schematic plan view showing the positional relationship between the cavity 51 of the piston 5 and the ignition unit 170 of the spark plug 17 and the injector 18.

図7に示すように、ピストン5の冠面50におけるキャビティ51は、点火プラグ17における着火部170の下方(紙面に垂直な方向)を含む領域に設けられている。また、燃焼室天井面6U(図1を参照。)には、2つの吸気口41と2つの排気口42とが設けられている。そして、吸気口41及び排気口42は、Z方向からの平面視で、各一部がキャビティ51と重複するようになっている。   As shown in FIG. 7, the cavity 51 in the crown surface 50 of the piston 5 is provided in a region including the lower side (the direction perpendicular to the paper surface) of the ignition part 170 in the ignition plug 17. Further, two intake ports 41 and two exhaust ports 42 are provided in the combustion chamber ceiling surface 6U (see FIG. 1). The intake port 41 and the exhaust port 42 partially overlap the cavity 51 in plan view from the Z direction.

2つの吸気口41は、X方向に互いに間隔を空けた状態で設けられており、間に点火プラグ17の着火部170を挟むよう配置されている。   The two intake ports 41 are provided in a state in which they are spaced from each other in the X direction, and are arranged to sandwich the ignition portion 170 of the spark plug 17 therebetween.

また、吸気側立面部514における+Y側の端部を通り、X方向に沿う仮想線LNと、吸気口41の−Y側の端部を通り、X方向に沿う仮想線LNと、を引くとき、仮想線LNと仮想線LNとで挟まれた領域において、点火プラグ17の着火部170の両横(+X側及び−X側)に側方立面部512が配されている。 Further, an imaginary line LN 1 along the X direction passes through the end on the + Y side of the intake side elevation portion 514, and an imaginary line LN 2 along the X direction through the end on the -Y side of the intake port 41; In the region between the virtual line LN 1 and the virtual line LN 2 , lateral elevations 512 are arranged on both sides (+ X side and −X side) of the ignition part 170 of the ignition plug 17 when There is.

ここで、図7の二点鎖線で囲んだ部分に示すように、点火プラグ17の着火部170は、中心電極171と接地電極172とにより構成されている。中心電極171と接地電極172とは、互いに放電ギャップGを空けて配設されている。接地電極172は、対向部173に連続する先端部分であり、対向部173と接地電極172とを側面視するとき、全体としてL字形状となっている。   Here, as shown in a portion surrounded by a two-dot chain line in FIG. 7, the ignition portion 170 of the ignition plug 17 is configured of a center electrode 171 and a ground electrode 172. The center electrode 171 and the ground electrode 172 are disposed with a discharge gap G therebetween. The ground electrode 172 is a tip portion continuous with the facing portion 173, and when viewed from the side of the facing portion 173 and the ground electrode 172, has an L shape as a whole.

インジェクタ18は、ピストン5の冠面50におけるキャビティ51の略中央部分の上方に設けられており、噴射孔181(図1を参照。)からは、キャビティ51内に向けて燃料噴射を実行するようになっている。   The injector 18 is provided above a substantially central portion of the cavity 51 in the crown surface 50 of the piston 5 so that fuel injection is performed from the injection hole 181 (see FIG. 1) into the cavity 51. It has become.

なお、図7に示すように、Z方向からの平面視において、エンジン本体1では、点火プラグ17の着火部170がインジェクタ18が設けられた部分と吸気側平面部53との間の部分に配されている。また、点火プラグ17は、対向部173がインジェクタ18に対して背を向ける状態で配されている。   As shown in FIG. 7, in plan view from the Z direction, in the engine body 1, the ignition part 170 of the ignition plug 17 is disposed between the part where the injector 18 is provided and the intake side flat part 53. It is done. Further, the spark plug 17 is disposed in a state in which the facing portion 173 faces the injector 18.

4.ピストン5の冠面50における吸気側平面部53及び吸気側斜面部55とシリンダヘッド4における吸気側天面部43
ピストン5の冠面50における吸気側平面部53及び吸気側斜面部55とシリンダヘッド4における吸気側天面部43との関係について、図8を用い説明する。図8は、ピストン5の冠面50における吸気側平面部53及び吸気側斜面部55とシリンダヘッド4における吸気側天面部43との関係を示す模式断面図である。
4. The intake-side flat portion 53 and the intake-side slope 55 on the crown surface 50 of the piston 5 and the intake-side top surface 43 in the cylinder head 4
The relationship between the intake-side flat portion 53 and the intake-side slope portion 55 on the crown surface 50 of the piston 5 and the intake-side top surface portion 43 of the cylinder head 4 will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing the relationship between the intake-side flat portion 53 and the intake-side slope 55 on the crown surface 50 of the piston 5 and the intake-side top surface 43 of the cylinder head 4.

図8に示すように、シリンダヘッド4における吸気側天面部43は、ピストン5の冠面50における吸気側平面部53及び吸気側斜面部55に対して、沿うように構成されている。そして、図8に示すようにピストン5が圧縮上死点(TDC)付近にあるときに、シリンダヘッド4における吸気側天面部43と、ピストン5の冠面50における吸気側平面部53及び吸気側斜面部55とは、僅かな隙間を空けて対向するようになっている。   As shown in FIG. 8, the intake-side top surface portion 43 in the cylinder head 4 is configured to be along the intake-side flat portion 53 and the intake-side slope portion 55 on the crown surface 50 of the piston 5. Then, as shown in FIG. 8, when the piston 5 is in the vicinity of the compression top dead center (TDC), the intake side top surface portion 43 of the cylinder head 4 and the intake side flat portion 53 and the intake side of the crown surface 50 of the piston 5 The slope portion 55 is opposed to the slope portion 55 with a slight gap.

なお、矢印Aで指し示すように、吸気側斜面部55は、ピストン5が圧縮上死点(TDC)にある場合に点火プラグ17の着火部170を指向するように設けられている。   As indicated by the arrow A, the intake-side inclined surface 55 is provided to point to the ignition portion 170 of the spark plug 17 when the piston 5 is at compression top dead center (TDC).

本実施形態に係るエンジン本体1では、上記のようにシリンダヘッド4における吸気側天面部43と、ピストン5の冠面50における吸気側平面部53及び吸気側斜面部55と、の組み合わせを以ってスキッシュ流生成部を構成している。これについては、後述する。   In the engine body 1 according to the present embodiment, as described above, the combination of the intake-side top surface portion 43 of the cylinder head 4 and the intake-side flat portion 53 and the intake-side slope portion 55 of the crown surface 50 of the piston 5 is used. The squish flow generation unit is configured. This will be described later.

また、シリンダヘッド4における排気側天面部44についても、ピストン5の冠面50における排気側平面部54及び排気側斜面部56に対して、沿うように構成されている。上記同様に、ピストン5が圧縮上死点(TDC)付近にあるときに、シリンダヘッド4における排気側天面部44と、ピストン5の冠面50における排気側平面部54及び排気側斜面部56とについても、僅かな隙間を空けて対向するようになっている。   Further, the exhaust side top surface portion 44 in the cylinder head 4 is also configured to be along the exhaust side flat portion 54 and the exhaust side slope portion 56 in the crown surface 50 of the piston 5. Similarly to the above, when the piston 5 is in the vicinity of compression top dead center (TDC), the exhaust side top surface portion 44 in the cylinder head 4 and the exhaust side flat portion 54 and the exhaust side slope portion 56 in the crown surface 50 of the piston 5 Also with a slight gap between them.

5.燃料噴射期間及び点火タイミングの関係
本実施形態に係る燃料噴射期間及び点火タイミングについて、図9を用い説明する。図9は、燃料噴射期間及び点火タイミングを示すタイムチャートである。
5. Relationship between Fuel Injection Period and Ignition Timing The fuel injection period and the ignition timing according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a time chart showing a fuel injection period and an ignition timing.

図9に示すように、本実施形態に係るエンジンでは、少なくともモードIとモードIIの燃料噴射期間及び点火タイミングで、運転を成立させている。   As shown in FIG. 9, in the engine according to the present embodiment, the operation is established at least with the fuel injection period and the ignition timing of mode I and mode II.

(1)モードI
モードIは、エンジン本体1が高負荷低回転領域から高負荷中回転領域までの運転状態にある際に適用されるモードである。
(1) Mode I
Mode I is a mode applied when the engine body 1 is in an operating state from the high load low rotation region to the high load medium rotation region.

図9に示すように、モードIでは、吸気行程の中盤での前段噴射PF1と、圧縮上死点(TDC)直前での後段噴射PF2と、が実行される。前段噴射PF1は、例えば、吸気行程の前半のタイミングT1に開始され、吸気行程の鋼板のタイミングT2に終了される。タイミングT1及びタイミングT2は、排気行程におけるTDCからピストン5が行程の半分程度下降するクランク角(例えば、TDC後70°CA)を挟んだタイミングに設定されている。このように、吸気行程の中盤で前段噴射PF1を行うことにより、燃焼室6内での混合気の形成時間を十分に確保することができる。   As shown in FIG. 9, in mode I, the pre-stage injection PF1 in the middle stage of the intake stroke and the post-stage injection PF2 immediately before the compression top dead center (TDC) are performed. The pre-stage injection PF1 is started, for example, at timing T1 in the first half of the intake stroke and is ended at timing T2 of the steel plate of the intake stroke. The timing T1 and the timing T2 are set at timings sandwiching a crank angle (for example, 70 ° CA after TDC) at which the piston 5 drops about half of the stroke from TDC in the exhaust stroke. As described above, by performing the pre-stage injection PF1 in the middle of the intake stroke, it is possible to sufficiently secure the formation time of the air-fuel mixture in the combustion chamber 6.

後段噴射PF2は、例えば、圧縮行程の後期のタイミングT3に開始され、圧縮上死点(TDC)の直前のタイミングT4に終了される。タイミングT3は、例えば、圧縮上死点(TDC)前10°CAとすることができる。このように、圧縮上死点(TDC)前に後段噴射PF2を実行することにより、ノッキングの防止を図ることができる。   The second-stage injection PF2, for example, is started at a timing T3 in the second half of the compression stroke and is ended at a timing T4 immediately before the compression top dead center (TDC). The timing T3 can be, for example, 10 ° CA before compression top dead center (TDC). As described above, knocking can be prevented by executing the post-injection PF2 before the compression top dead center (TDC).

点火プラグ17による点火IG1は、圧縮上死点(TDC)付近のタイミングT5に実行される。   The ignition IG1 by the spark plug 17 is executed at timing T5 near the compression top dead center (TDC).

なお、モードIでは、後段噴射PF2を実行することにより、点火直前に燃焼室6内のガス流動(筒内流動)を強くすることができる。そして、燃料圧力は、例えば、30MPa以上の高い圧力に設定されており、これにより、燃料の噴射期間及び混合気の形成期間(ミキシング期間)を短くすることができるとともに、燃焼室6内のガス流動をより強いものとすることができる。燃料圧力については、例えば、120MPaを上限値とすることもできる。   In mode I, the gas flow (in-cylinder flow) in the combustion chamber 6 can be strengthened immediately before the ignition by executing the post-injection PF2. The fuel pressure is set to a high pressure of, for example, 30 MPa or more, whereby the fuel injection period and the mixture formation period (mixing period) can be shortened, and the gas in the combustion chamber 6 can be reduced. The flow can be made stronger. For the fuel pressure, for example, 120 MPa can be set as the upper limit value.

(2)モードII
モードIIは、エンジン本体1が高回転領域の運転状態にある際に適用され、SI燃焼を行うモードである。
(2) Mode II
Mode II is a mode that is applied when the engine body 1 is in an operating state in a high rotation range, and performs SI combustion.

図9に示すように、モードIIでは、吸気行程の前半のタイミングT11から噴射PF11が開始され、圧縮行程の前半のタイミングT12に終了される。モードIIでは、吸気行程から圧縮行程に至る期間で、一括して燃料噴射PF11が実行される。   As shown in FIG. 9, in mode II, the injection PF11 is started from timing T11 of the first half of the intake stroke, and is ended at timing T12 of the first half of the compression stroke. In mode II, the fuel injection PF11 is performed collectively in the period from the intake stroke to the compression stroke.

点火プラグ17による点火IG11は、圧縮上死点(TDC)前のタイミングT15に実行される。   Ignition IG11 by the spark plug 17 is executed at timing T15 before compression top dead center (TDC).

モードIIにおける燃料噴射PF11については、上記のように、吸気行程から圧縮行程に至る期間に一括して実行されるので、燃焼室6内に均質又は略均質な混合気を形成することができる。また、モードIIでは、エンジン本体1の回転数が高い状態で、燃料の気化時間をできるだけ長く確保することができ、未燃損失の低減を図ることもできる。   As described above, since the fuel injection PF11 in mode II is performed collectively in the period from the intake stroke to the compression stroke, a homogeneous or substantially homogeneous mixture can be formed in the combustion chamber 6. Further, in the mode II, in the state where the number of revolutions of the engine body 1 is high, the vaporization time of the fuel can be secured as long as possible, and the unburned loss can also be reduced.

このように、モードIIを以って高回転領域の運転が実行されるエンジン本体1では、混合気の空燃比を略理論空燃比とすることにより、三元触媒を利用して燃焼室6から排出された排気ガスを浄化することができるとともに、SI燃焼の実行により異常燃焼を回避することができる。   As described above, in the engine main body 1 in which the operation of the high rotation range is executed in the mode II, the air fuel ratio of the mixture is made substantially to the theoretical air fuel ratio, and from the combustion chamber 6 using the three way catalyst Exhausted exhaust gas can be purified, and abnormal combustion can be avoided by executing SI combustion.

6.燃焼室6内で生じるスワール流
燃焼室6内で生じるスワール流について、図10を用い説明する。図10は、燃焼室6内に噴射された燃料と燃焼室6内で生じるスワール流とを示す模式平面図である。
6. Swirl Flow Generated in the Combustion Chamber 6 The swirl flow generated in the combustion chamber 6 will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a schematic plan view showing the fuel injected into the combustion chamber 6 and the swirl flow generated in the combustion chamber 6.

図10に示すように、Z軸方向(図面に垂直な方向)からの平面視で、燃焼室6の略中央部分に配設されたインジェクタ18からは、放射状に燃料が噴射される(噴射燃料18E)。具体的に、インジェクタ18からは、ピストン5の冠面50に設けられたキャビティ51内に向けて燃料が噴射されるように構成されている。   As shown in FIG. 10, fuel is injected radially from the injector 18 disposed substantially at the center of the combustion chamber 6 in plan view from the Z-axis direction (direction perpendicular to the drawing) (injection fuel 18E). Specifically, fuel is injected from the injector 18 toward the inside of the cavity 51 provided on the crown surface 50 of the piston 5.

なお、本実施形態に係るエンジン本体1では、インジェクタ18からの燃料噴射が、点火プラグ17の着火部170に対して指向軸が向かないようになっている。即ち、インジェクタ18からの噴射燃料18Eは、その指向軸が点火プラグ17の着火部170の両脇を通過するようになっている。これにより、プラグ被りの発生を抑制することができる。   In the engine body 1 according to the present embodiment, the fuel injection from the injector 18 is such that the directional axis does not turn to the ignition unit 170 of the ignition plug 17. That is, the directional axis of the injected fuel 18E from the injector 18 passes both sides of the ignition part 170 of the ignition plug 17. Thereby, the occurrence of plug covering can be suppressed.

また、本実施形態に係るエンジン本体1では、上記のように、点火プラグ17における対向部173が−Y側に向けられており、着火部170がインジェクタ18の噴射孔181に背を向けるようになっている。これによっても、プラグ被りの発生を抑制することができる。   Further, in the engine main body 1 according to the present embodiment, as described above, the facing portion 173 of the spark plug 17 is directed to the −Y side, and the ignition portion 170 faces the injection hole 181 of the injector 18. It has become. Also by this, it is possible to suppress the occurrence of plug covering.

燃焼室6内では、矢印で示すように、キャビティ51の周縁部を周回するようにスワール流Flow2は生じる。このようにキャビティ51の周縁部に生じるスワール流Flow2によって、空気と燃料との混合が十分に行われ、点火プラグ17の着火部170及びその近傍へと導かれる。   In the combustion chamber 6, as indicated by the arrow, a swirl flow Flow2 occurs so as to go around the periphery of the cavity 51. Thus, the air and the fuel are sufficiently mixed by the swirl flow Flow 2 generated at the peripheral portion of the cavity 51, and are led to the ignition portion 170 of the spark plug 17 and the vicinity thereof.

なお、図5を用い説明したように、キャビティ51の周縁部に設けられた側方立面部(案内部)512によって、スワール流Flow2が周回する内に点火プラグ17の着火部170及びその近傍へと向けて混合気が+Z側(紙面手前側)に持ち上げられる。   As described with reference to FIG. 5, the side elevation surface portion (guide portion) 512 provided on the peripheral edge portion of the cavity 51 allows the swirl flow Flow 2 to circulate while the ignition portion 170 of the ignition plug 17 and its vicinity The air-fuel mixture is lifted to the + Z side (the front side of the drawing) toward the end.

また、上記のように、混合気が点火プラグ17の着火部170及びその近傍へと導かれることにより、着火部170近傍の残留ガスを押し流すこともできる。   Further, as described above, the air-fuel mixture can be guided to the ignition part 170 of the spark plug 17 and the vicinity thereof, so that the residual gas in the vicinity of the ignition part 170 can be flushed away.

7.燃焼室6内で生じるスキッシュ流
燃焼室6内で生じるスキッシュ流について、図11及び図12を用い説明する。図11は、(a)が圧縮行程前半でピストン5が上昇中である場合の燃焼室6の状態を示す模式断面図であり、(b)が、ピストン5が圧縮上死点(TDC)付近である場合の燃焼室6の状態を示す模式断面図である。図12は、ピストン5の吸気側平面部53及び吸気側斜面部55とシリンダヘッド4の吸気側天面部43との間で生じるスキッシュ流を示す模式断面図である。
7. The squish flow generated in the combustion chamber 6 The squish flow generated in the combustion chamber 6 will be described with reference to FIGS. 11 and 12. FIG. 11A is a schematic cross-sectional view showing the state of the combustion chamber 6 when the piston 5 is moving up in the first half of the compression stroke, and FIG. 11B is a vicinity of compression top dead center (TDC) of the piston 5. It is a schematic cross section which shows the state of the combustion chamber 6 in the case of being. FIG. 12 is a schematic cross-sectional view showing the squish flow generated between the intake-side flat portion 53 and the intake-side slope portion 55 of the piston 5 and the intake-side top surface portion 43 of the cylinder head 4.

図11(a)に示すように、圧縮行程においてピストン5が+Z側に上昇中の状態では、ピストン5の吸気側平面部53及び吸気側斜面部55と燃焼室天井面6Uとの間隔が狭まるに従って、矢印Bで指し示す部分に存在する混合気が圧縮されてゆく。   As shown in FIG. 11A, when the piston 5 is rising to the + Z side in the compression stroke, the distance between the intake-side flat portion 53 and the intake-side slope 55 of the piston 5 and the combustion chamber ceiling surface 6U narrows. In accordance with, the mixture present in the portion indicated by the arrow B is compressed.

図11(b)に示すように、ピストン5が圧縮上死点(TDC)付近に到達した状態では、矢印Cで指し示すように、ピストン5の吸気側平面部53及び吸気側斜面部55と燃焼室天井面6Uとは、僅かな隙間を残して対向することとなる。   As shown in FIG. 11B, in a state where the piston 5 has reached near the compression top dead center (TDC), as indicated by an arrow C, the intake side flat portion 53 and the intake side slope portion 55 of the piston 5 and the combustion The room ceiling surface 6U is opposed with a slight gap left.

図12に示すように、本実施形態に係るエンジン本体1では、ピストン5における吸気側平面部53及び吸気側斜面部55と、シリンダヘッド4における吸気側天面部43と、は互いに沿う状態で形成されている。そして、Y方向において、吸気側斜面部55は、点火プラグ17の着火部170よりも気筒壁面2(図12では、図示を省略。)よりの領域(+Y側の領域)に設けられている。   As shown in FIG. 12, in the engine body 1 according to the present embodiment, the intake-side flat portion 53 and the intake-side slope 55 in the piston 5 and the intake-side top surface 43 in the cylinder head 4 are formed along the other It is done. Then, in the Y direction, the intake side slope portion 55 is provided in a region (region on the + Y side) from the cylinder wall surface 2 (not shown in FIG. 12) of the ignition portion 170 of the spark plug 17.

ピストン5の吸気側斜面部55は、ピストン5がTDCに位置する状態で、指向軸DRが点火プラグ17の着火部170に向くように設けられている。   The suction side slope portion 55 of the piston 5 is provided such that the directional axis DR faces the ignition portion 170 of the spark plug 17 in a state where the piston 5 is positioned at TDC.

上記のように、ピストン5における吸気側平面部53及び吸気側斜面部55を設けているので、シリンダヘッド4における吸気側天面部43との間で圧縮された混合気は、吸気側斜面部55と吸気側天井面43との間の隙間から、点火プラグ17の着火部170に向けたスキッシュ流Flow3として噴出される。即ち、ピストン5における吸気側斜面部55とシリンダヘッド4における吸気側天面部43との組み合わせは、ピストン5の上昇時にスキッシュ流生成部として機能する。   As described above, since the intake side flat portion 53 and the intake side slope portion 55 of the piston 5 are provided, the air-fuel mixture compressed with the intake side top surface portion 43 of the cylinder head 4 is the intake side slope portion 55. The gas is jetted out as a squish flow Flow 3 directed to the ignition part 170 of the spark plug 17 from the gap between the air intake side ceiling surface 43 and the air intake side ceiling surface 43. That is, the combination of the suction side slope portion 55 of the piston 5 and the suction side top surface portion 43 of the cylinder head 4 functions as a squish flow generation portion when the piston 5 is raised.

よって、本実施形態に係るエンジン本体1では、ピストン5の上昇時に生成されるスキッシュ流Flow3を利用して、点火プラグ17の着火部170及びその周辺の残留ガスを掃気することができる。   Therefore, in the engine main body 1 according to the present embodiment, residual gas in the ignition part 170 of the ignition plug 17 and the periphery thereof can be scavenged using the squish flow Flow 3 generated when the piston 5 is raised.

なお、図11(a)に示したように、ピストン5には、排気側平面部54及び排気側斜面部56と、シリンダヘッド4における排気側天面部44(図8を参照。)と、についてもピストン5がTDCに位置する状態で、僅かな隙間を残して対向する。このため、ピストン5の上昇に伴って、燃焼室6内における排気側の領域からも燃焼室天井6Uに沿う混合気の流れが生成される。これによって、燃焼室6内におけるインジェクタ18の噴射孔181及びその周辺の残留側を掃気することもできる。   As shown in FIG. 11A, the piston 5 includes the exhaust side flat portion 54 and the exhaust side slope portion 56 and the exhaust side top surface portion 44 (see FIG. 8) of the cylinder head 4. Also in the state where the piston 5 is located at TDC, it faces with a slight gap left. Therefore, as the piston 5 moves up, a flow of air-fuel mixture along the combustion chamber ceiling 6U is also generated from the region on the exhaust side in the combustion chamber 6. As a result, the injection holes 181 of the injectors 18 in the combustion chamber 6 and the remaining side around the injection holes can be scavenged.

8.効果
本実施形態に係るエンジン本体1の燃焼室6では、ピストン5が圧縮上死点(TDC)にあるときに点火プラグ17の着火部170を間に挟むように側方立面部(案内部)512が設けられているので、圧縮行程中におけるピストン5の上昇に伴って、燃焼室6内における筒内流動がキャビティ51内に集約される際に、混合気が側方立面部512によって点火プラグ17の着火部170及びその周辺に導かれる。
8. In the combustion chamber 6 of the engine body 1 according to the present embodiment, the side surface portion (guide portion) is disposed so as to sandwich the ignition portion 170 of the spark plug 17 when the piston 5 is at compression top dead center (TDC) Since the 512) is provided, when the in-cylinder flow in the combustion chamber 6 is concentrated in the cavity 51 with the rise of the piston 5 during the compression stroke, the air-fuel mixture is made by the side surface 512 It is led to the ignition part 170 of the spark plug 17 and its periphery.

従って、本実施形態に係るエンジン本体1では、着火時に混合気を点火プラグ17の着火部170及びその周辺に存在させることにより、混合気の高い着火性を確保することができる。   Therefore, in the engine body 1 according to the present embodiment, by causing the air-fuel mixture to exist in the ignition portion 170 of the ignition plug 17 and the periphery thereof at the time of ignition, high ignitability of the air-fuel mixture can be secured.

また、本実施形態に係るエンジン本体1の燃焼室6では、キャビティ51が燃焼室天井面6Uから離れる方向に凸(下凸)の椀状、換言すると、底面部511に上凸の障害物が存在しない椀状のキャビティ51を採用するので、着火後における火炎伝播が燃焼室6全体にスムーズに実行される。   Further, in the combustion chamber 6 of the engine body 1 according to the present embodiment, the cavity 51 has a convex (lower convex) hook shape in a direction away from the combustion chamber ceiling surface 6U. By employing the non-existing wedging cavity 51, flame propagation after ignition is smoothly performed throughout the combustion chamber 6.

また、本実施形態に係るエンジン本体1の燃焼室6では、図4を用い説明したように、側方立面部512が湾曲面を以って構成されているとともに、当該側方立面部512の曲率半径R512が底面部511の曲率半径R511よりも小さくなっているので、点火プラグ17の着火部170での着火により形成された火炎を、燃焼室6内においてX方向(機関出力軸方向)にスムーズに広げることができる。 Further, in the combustion chamber 6 of the engine body 1 according to the present embodiment, as described with reference to FIG. 4, the side elevation surface portion 512 is configured with a curved surface, and the side elevation surface portion since the radius of curvature R 512 512 is smaller than the radius of curvature R 511 of the bottom portion 511, the flame formed by the ignition in the ignition portion 170 of the spark plug 17, X-direction (engine output in combustion chamber 6 Can be spread smoothly in the axial direction).

また、本実施形態に係るエンジン本体1の燃焼室6では、ピストン5の側方立面部(案内部)512と底面部511との湾曲面同士が境界部分P51で接しているので、当該境界部分P51で側方立面部512と底面部511とが滑らかに接するよう構成されている。よって、本実施形態に係るエンジン本体1の燃焼室6では、点火プラグ17の着火部170での着火により形成された火炎を、燃焼室6内においてX方向(機関出力軸方向)にさらにスムーズに広げることができる。 Further, in the combustion chamber 6 of the engine body 1 according to the present embodiment, since the curved surfaces of the lateral erected surface portion (guide portion) 512 and the bottom portion 511 of the piston 5 is in contact with the boundary portion P 51, the and side erected surface portion 512 and the bottom portion 511 is configured to contact with the smooth boundary P 51. Therefore, in the combustion chamber 6 of the engine main body 1 according to the present embodiment, the flame formed by the ignition by the ignition unit 170 of the ignition plug 17 is made smoother in the X direction (engine output shaft direction) in the combustion chamber 6 It can be spread.

また、本実施形態に係るエンジン本体1の燃焼室6では、ピストン5の冠面50に吸気側斜面部55が設けられているので、シリンダヘッド4の吸気側天面部43との組み合わせを以ってスキッシュ流生成部が構成される。このため、圧縮行程時にピストン5が上昇する際に、点火プラグ17の着火部170に向けたスキッシュ流Flow3を生成することができる。よって、本実施形態に係るエンジン本体1の燃焼室6では、ピストン5の上昇時に生成されるスキッシュ流Flow3を利用して、点火プラグ17の着火部170及びその周辺の残留ガスを掃気することができる。   Further, in the combustion chamber 6 of the engine body 1 according to the present embodiment, since the intake side slope portion 55 is provided on the crown surface 50 of the piston 5, the combination with the intake side top surface portion 43 of the cylinder head 4 is used. The squish flow generation unit is configured. Therefore, when the piston 5 ascends during the compression stroke, the squish flow Flow3 directed to the ignition unit 170 of the ignition plug 17 can be generated. Therefore, in the combustion chamber 6 of the engine body 1 according to the present embodiment, scavenging of residual gas in the ignition portion 170 of the spark plug 17 and the periphery thereof using squish flow Flow 3 generated when the piston 5 moves upward. it can.

また、本実施形態に係るエンジン本体1の燃焼室6では、吸気行程の中盤でインジェクタ18から燃料噴射が実行されるように構成されているので、筒内流動が比較的弱い段階(吸気行程の中盤)で燃料を噴射することとなる。本実施形態に係るエンジン本体1の燃焼室6では、上記のような燃料噴射のタイミングを採用するに当たり、キャビティ51内に噴霧を集約させることにより、気筒壁面2への燃料付着を抑制することができる。   Further, in the combustion chamber 6 of the engine body 1 according to the present embodiment, fuel injection from the injector 18 is performed in the middle of the intake stroke, so that the flow in the cylinder is relatively weak (at the intake stroke In the middle stage, fuel will be injected. In the combustion chamber 6 of the engine main body 1 according to the present embodiment, when adopting the timing of fuel injection as described above, the adhesion of fuel to the cylinder wall surface 2 can be suppressed by concentrating the spray in the cavity 51. it can.

従って、本実施形態に係るエンジン本体1の燃焼室6では、着火時に混合気を点火プラグ17の着火部170及びその周辺に存在させることにより、混合気の高い着火性を確保することができる。   Therefore, in the combustion chamber 6 of the engine body 1 according to the present embodiment, by causing the air-fuel mixture to exist in the ignition portion 170 of the ignition plug 17 and the periphery thereof at the time of ignition, high ignitability of the air-fuel mixture can be secured.

[第2実施形態]
第2実施形態に係る火花点火式のエンジンについて、図13を用い説明する。図13は、本実施形態に係る燃料噴射期間及び点火タイミングを示すタイムチャートである。
Second Embodiment
A spark ignition engine according to the second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 13 is a time chart showing a fuel injection period and an ignition timing according to the present embodiment.

なお、本実施形態に係るエンジンでは、上記第1実施形態に対して、燃料噴射期間が一部異なる以外は同じ構成を採用しているので、燃料噴射期間及び点火タイミングについてのみ説明する。   The engine according to the present embodiment adopts the same configuration as that of the first embodiment except that the fuel injection period is partially different, so only the fuel injection period and the ignition timing will be described.

図13に示すように、本実施形態に係るエンジンでも、少なくともモードIとモードIIの燃料噴射期間及び点火タイミングで、運転を成立させている。この内、モードIIについては、上記第1実施形態と同じであるので、以下では、モードIについてのみ説明する。   As shown in FIG. 13, also in the engine according to the present embodiment, the operation is established at least with the fuel injection period and the ignition timing of mode I and mode II. Among these, the mode II is the same as that of the first embodiment, and therefore only the mode I will be described below.

本実施形態に係るモードIでは、吸気行程中盤から圧縮行程前半にかけての燃料噴射PF21は実行されるが、上記第1実施形態と異なり圧縮上死点(TDC)直前での燃料噴射は実行されない。即ち、本実施形態に係るモードIにおいて、燃料噴射PF21は、吸気行程の中盤のタイミングT21に燃料噴射が開始され、圧縮行程の前半のタイミングT22に終了される。   In the mode I according to the present embodiment, the fuel injection PF21 from the middle stage of the intake stroke to the first half of the compression stroke is performed, but unlike the first embodiment, the fuel injection immediately before the compression top dead center (TDC) is not performed. That is, in the mode I according to this embodiment, the fuel injection PF21 starts fuel injection at timing T21 in the middle of the intake stroke and ends at timing T22 in the first half of the compression stroke.

ここで、燃料噴射PF21の開始タイミングT21は、例えば、圧縮上死点(TDC)前280°CAとすることができる。   Here, the start timing T21 of the fuel injection PF21 can be, for example, 280 ° CA before the compression top dead center (TDC).

なお、点火プラグ17による点火IG21は、上記第1実施形態のモードIと同様に、圧縮上死点(TDC)付近のタイミングT25に実行される。   The ignition IG 21 by the spark plug 17 is executed at timing T 25 near the compression top dead center (TDC), as in the mode I of the first embodiment.

本実施形態に係るモードIでは、図13に示すような燃料噴射PF21の期間を設定することにより、燃焼室6の外周部においてCI(Compression Ignition)燃焼のための混合気を形成することができるとともに、燃焼室6の中央部において、SI(Spark Igmition)燃焼のための混合気を形成することができる。   In mode I according to the present embodiment, by setting the period of the fuel injection PF 21 as shown in FIG. 13, it is possible to form an air-fuel mixture for CI (Compression Ignition) combustion in the outer peripheral portion of the combustion chamber 6 At the same time, in the central portion of the combustion chamber 6, an air-fuel mixture for SI (spark ignition) combustion can be formed.

なお、燃焼室6の中央部における混合気は、好ましくは空気過剰率λが1以下であり、外周部の混合気は、空気過剰率λが1以下(好ましくは、1未満)である。そして、燃焼室6の中央部での混合気の空燃比(A/F)は、例えば、13以上、理論空燃比(14.7)以下とすることが可能である。   The air-fuel ratio λ in the central portion of the combustion chamber 6 is preferably 1 or less, and the air-fuel ratio in the outer peripheral portion is 1 or less (preferably less than 1). The air-fuel ratio (A / F) of the air-fuel mixture in the central portion of the combustion chamber 6 can be, for example, 13 or more and the theoretical air-fuel ratio (14.7) or less.

また、燃焼室6の外周部における混合気の空燃比については、例えば、11以上、理論空燃比(14.7)以下、あるいは、11以上、又は12.5以上、13以下とすることもできる。   The air-fuel ratio of the air-fuel mixture in the outer peripheral portion of the combustion chamber 6 may be, for example, 11 or more, the theoretical air-fuel ratio (14.7) or less, 11 or more, or 12.5 or more, 13 or less. .

即ち、本実施形態では、エンジン本体1の回転数が高い状態において、燃料噴射PF21によって噴射された燃料が反応する時間が短くなるため、混合気の反応を抑制するための後段噴射(上記第1実施形態の後段噴射PF2)を省略することができる。   That is, in the present embodiment, since the time for the fuel injected by the fuel injection PF 21 to react becomes short when the engine main body 1 has a high rotational speed, the second-stage injection for suppressing the reaction of the air-fuel mixture (the first The second injection PF2) of the embodiment can be omitted.

本実施形態では、上記第1実施形態に係るエンジン本体1の燃焼室6と同じ構成を採用しているので、上記第1実施形態と同様に、着火時に混合気を点火プラグ17の着火部170及びその周辺に存在させることにより、混合気の高い着火性を確保することができる。   In the present embodiment, since the same configuration as the combustion chamber 6 of the engine body 1 according to the first embodiment is employed, the air-fuel mixture is ignited by the ignition portion 170 of the ignition plug 17 at the time of ignition as in the first embodiment. And by being present in the vicinity thereof, high ignitability of the mixture can be secured.

[変形例]
上記第1実施形態及び上記第2実施形態では、ピストン5のキャビティ51について、図3のIV−IV断面(図4に示す断面)で、1つの底面部511と2つの側方立面部512との組み合わせを以って断面を構成することとしたが、本発明は、これに限定を受けるものではない。例えば、底面部511と側方立面部512との間に湾曲面や平面が介挿された断面構成を採用することもできる。
[Modification]
In the first embodiment and the second embodiment, the cavity 51 of the piston 5 has one bottom surface portion 511 and two side rising surface portions 512 in the IV-IV cross section (the cross section shown in FIG. 4) of FIG. In the present invention, the present invention is not limited thereto. For example, a cross-sectional configuration in which a curved surface or a flat surface is interposed between the bottom surface portion 511 and the side surface surface portion 512 can also be adopted.

また、上記第1実施形態及び上記第2実施形態では、底面部511と側方立面部512とが境界部分P51で接することとしたが、本発明は、必ずしもこれに限定を受けるものではない。微小な角度で交差することとしてもよい。これによっても、筒内気流への影響はほとんどないものと考えることができる。 In the first embodiment and the second embodiment, the bottom surface portion 511 and the side surface surface portion 512 are in contact with each other at the boundary portion P 51 , but the present invention is not limited to this. Absent. It is also possible to cross at a minute angle. Also by this, it can be considered that there is almost no influence on the air flow in the cylinder.

また、上記第1実施形態及び上記第2実施形態では、ピストン5における吸気側平面部53、排気側平面部54、吸気側斜面部55、及び排気側斜面部56を、それぞれ平面で構成することとしたが、本発明は、これに限定を受けるものではない。例えば、凹曲面や凸曲面で構成することも可能である。   Further, in the first embodiment and the second embodiment, the intake-side flat portion 53, the exhaust-side flat portion 54, the intake-side slope portion 55, and the exhaust-side slope portion 56 in the piston 5 are respectively formed in planes. However, the present invention is not limited thereto. For example, it is also possible to comprise by a concave curve or a convex curve.

また、上記第1実施形態及び上記第2実施形態では、ピストン5における吸気側平面部53を排気側平面部54よりも大面積である構成を採用したが、本発明は、これに限定を受けるものではない。例えば、面積が同じである吸気側平面部と排気側平面部を採用することもできる。   In the first embodiment and the second embodiment, the intake side flat portion 53 of the piston 5 has a larger area than the exhaust side flat portion 54. However, the present invention is limited to this. It is not a thing. For example, an intake side flat portion and an exhaust side flat portion having the same area may be employed.

ただし、吸気側からのスキッシュ流Flow3の流れを、排気側からの気流の流れよりも強くして、点火プラグ17の着火部170及びその周辺の残留ガスを掃気するという機能を考える場合には、上記第1実施形態及び上記第2実施形態と同じ構成を採用することが望ましい。   However, in the case where the flow of the squish flow Flow3 from the intake side is made stronger than the flow of the air flow from the exhaust side, the function of scavenging residual gas in the ignition part 170 of the spark plug 17 and its periphery is considered. It is desirable to adopt the same configuration as the first embodiment and the second embodiment.

また、上記第1実施形態及び上記第2実施形態では、燃焼室天井面6Uを扁平なペントルーフ形状で構成することとしたが、本発明は、これに限定を受けるものではない。より高いレシオのペントルーフ形状を採用することもできる。このように高いレシオのペントルーフ形状の燃焼室天井面を採用する場合には、強いタンブル流を生成するのに優位となる。   In the first embodiment and the second embodiment, the combustion chamber ceiling surface 6U is formed in a flat pent roof shape, but the present invention is not limited to this. It is also possible to adopt a higher ratio pent roof shape. Such a high ratio pent-roof-shaped combustion chamber ceiling surface is advantageous in generating a strong tumble flow.

また、上記第1実施形態及び上記第2実施形態では、吸気口41に繋がる吸気ポートなどについては特に言及しなかったが、本発明では、種々のバリエーション構成を採用することができる。例えば、2つの吸気口に繋がる吸気ポートの内の一方にスワールコントロールバルブを設けることもできる。このような構成を採用する場合には、スワールコントロールバルブの開閉制御により、燃焼室6内におけるスワール流Flow2をより積極的に発生させることが可能となる。   Moreover, although the said 1st Embodiment and the said 2nd Embodiment did not make reference in particular with respect to the suction port etc. which are connected with the suction port 41, in this invention, a various variation structure can be employ | adopted. For example, one of the intake ports leading to the two intake ports may be provided with a swirl control valve. In the case of adopting such a configuration, it is possible to more positively generate the swirl flow Flow 2 in the combustion chamber 6 by the opening and closing control of the swirl control valve.

具体的には、スワールコントロールバルブを閉止することにより、気筒軸周りの渦流であるスワール流を発生させ易くすることができる。   Specifically, by closing the swirl control valve, it is possible to easily generate a swirl flow which is a vortex around the cylinder axis.

1 エンジン本体
2 気筒壁面
3 シリンダブロック
4 シリンダヘッド
5 ピストン
6 燃焼室
17 点火プラグ
18 インジェクタ
41 吸気口
43 吸気側天面部
50 冠面
51 キャビティ
53 吸気側平面部
54 排気側平面部
55 吸気側斜面部(傾斜面部)
170 着火部
511 底面部
512 側方立面部(案内部)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 engine body 2 cylinder wall surface 3 cylinder block 4 cylinder head 5 piston 6 combustion chamber 17 ignition plug 18 injector 41 intake port 43 intake side top surface 50 crown surface 51 cavity 53 intake side flat portion 54 exhaust side flat portion 55 intake side slope portion (Sloped surface)
170 Ignition part 511 Bottom part 512 Side elevation part (guide part)

Claims (6)

火花点火式のエンジンの燃焼室構造において、
ピストンの冠面と、
シリンダヘッドに形成された燃焼室天井面と、
前記燃焼室天井面に取り付けられているとともに、前記燃焼室を臨むように配された着火部を有する点火プラグと、
を備え、
前記ピストンの冠面は、気筒軸方向からの平面視で前記点火プラグの前記着火部の下方を含む領域において、前記気筒軸方向に凹設されてなるキャビティを有し、
前記キャビティの周縁部は、当該周縁部の内側の領域よりも、前記気筒軸方向に立ち上がり、且つ、前記ピストンが圧縮上死点にあるときに前記着火部を間に挟み、前記燃焼室内の混合気を前記着火部に案内する案内部を有する、
エンジンの燃焼室構造。
In the combustion chamber structure of a spark ignition engine,
The crown face of the piston,
The combustion chamber ceiling surface formed on the cylinder head,
An ignition plug mounted on a ceiling surface of the combustion chamber and having an ignition part disposed to face the combustion chamber;
Equipped with
The crown surface of the piston has a cavity which is recessed in the axial direction of the cylinder in a region including the lower side of the ignition portion of the spark plug in plan view in the axial direction of the cylinder.
The peripheral portion of the cavity rises in the axial direction of the cylinder than the region inside the peripheral portion, and sandwiches the ignition portion when the piston is at compression top dead center, and mixing in the combustion chamber A guide unit for guiding air to the ignition unit;
Engine combustion chamber structure.
請求項1に記載のエンジンの燃焼室構造であって、
前記キャビティは、前記気筒軸方向において、前記燃焼室天井面から離れる方向に凸の、椀状に構成されている、
エンジンの燃焼室構造。
A combustion chamber structure of an engine according to claim 1, wherein
The cavity is formed in a bowl shape convex in a direction away from the ceiling surface of the combustion chamber in the axial direction of the cylinder.
Engine combustion chamber structure.
請求項1又は請求項2に記載のエンジンの燃焼室構造であって、
前記燃焼室天井面に開口され、互いが機関出力軸方向に沿って配置された2つの吸気口を、さらに備え、
前記点火プラグの前記着火部は、前記2つの吸気口の間に配置されており、
前記案内部は、前記キャビティを前記気筒軸方向から平面視で、前記キャビティにおける前記機関出力軸方向の両側部分に形成されており、
前記案内部及び前記内側の領域は、ともに前記気筒軸方向に湾曲した湾曲面を以って構成されており、
前記案内部における曲率半径は、前記内側の領域の曲率半径よりも小さい、
エンジンの燃焼室構造。
A combustion chamber structure of an engine according to claim 1 or 2, wherein
The combustion chamber further includes two intake ports opened on the ceiling surface of the combustion chamber and arranged along the engine output shaft direction with each other,
The ignition unit of the ignition plug is disposed between the two intake ports,
The guide portion is formed on both sides of the cavity in the direction of the engine output shaft in a plan view of the cavity in the axial direction of the cylinder.
The guide portion and the inner region are both configured by a curved surface curved in the cylinder axis direction,
The radius of curvature at the guiding portion is smaller than the radius of curvature of the inner region,
Engine combustion chamber structure.
請求項3に記載のエンジンの燃焼室構造であって、
前記案内部と前記内側の領域とは、互いの境界部分で前記湾曲面同士が接している、
エンジンの燃焼室構造。
A combustion chamber structure of an engine according to claim 3, wherein
The curved surfaces are in contact with each other at boundary portions between the guide portion and the inner region.
Engine combustion chamber structure.
請求項3又は請求項4に記載のエンジンの燃焼室構造であって、
前記ピストンの冠面は、前記機関出力軸方向からの側面視で、前記点火プラグの前記着火部よりも吸気側の気筒壁面寄りの部分に、前記ピストンが圧縮上死点にある場合に、前記燃焼室天井面における気筒軸方向上方の対応領域に対して隙間を空けて沿うとともに、前記点火プラグの前記着火部に指向するように形成された傾斜面部を有し、
前記傾斜面部と前記対応領域とは、それらの組み合わせを以って、前記ピストンの上昇時にスキッシュ流を生成するスキッシュ流生成部を構成する、
エンジンの燃焼室構造。
A combustion chamber structure of an engine according to claim 3 or claim 4, wherein
The crown surface of the piston is the compression top dead center in a portion near the cylinder wall surface on the intake side of the ignition portion of the spark plug in a side view from the engine output shaft direction. It has an inclined surface portion which is formed to be directed to the ignition portion of the spark plug, along with a gap between the corresponding region in the cylinder axial direction upper side in the combustion chamber ceiling surface,
The inclined surface portion and the corresponding region constitute a squish flow generation unit that generates a squish flow when the piston is raised, by a combination thereof.
Engine combustion chamber structure.
請求項1から請求項5の何れかに記載のエンジンの燃焼室構造であって、
前記燃焼室天井面に設けられたインジェクタを、さらに備え、
前記インジェクタは、吸気行程中の中盤で、前記キャビティに向けて燃料噴射を実行する、
エンジンの燃焼室構造。
The combustion chamber structure of an engine according to any one of claims 1 to 5, wherein
The injector further comprises an injector provided on the ceiling surface of the combustion chamber,
The injector performs fuel injection toward the cavity in the middle of the intake stroke.
Engine combustion chamber structure.
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