JPH07259567A - 直噴式圧縮着火内燃機関 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 排気ガス中の有害成分およびスモークの発生
を低減しつつ熱効率を向上させる。 【構成】 直噴式圧縮着火内燃機関において、ピストン
２の頂面に形成したキャビティ７の上部空間内に衝突面
１３を形成し、燃料噴射弁１５から衝突面１３に向けて
連続液体流の形で燃料を噴射せしめる。燃料噴射弁１５
からの燃料噴射開始時期を圧縮上死点付近に定め、初期
燃焼をキャビティ７内で行わせる。圧縮上死点後ピスト
ン２が下降する際に発生する逆スキッシュ流により衝突
面１３に衝突した燃料をスキッシュエリア２３に引き込
んで初期燃焼に続く大部分の燃焼を圧縮上死点後にスキ
ッシュエリア２３内で行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は直噴式圧縮着火内燃機関
に関する。

【０００２】

【従来の技術】ピストン頂面上に形成されたキャビティ
の中心部に衝突面を形成し、燃料噴射弁から噴射された
燃料を衝突面に衝突させて衝突した燃料を衝突面からキ
ャビティ内の周辺方向に飛散させ、次いで飛散した燃料
を点火栓又はグロープラグにより着火せしめるようにし
た内燃機関が既に本出願人により出願されている（特開
昭６３−１２０８１５号公報参照）。この内燃機関では
点火栓又はグロープラグを用いて燃料を着火せしめるよ
うにしているがその後の研究によってこのような衝突作
用を利用した燃料噴霧の形成方法を圧縮着火内燃機関に
適用すると着火遅れ期間が極めて短く、従って圧力上昇
のゆるやかな燃焼が得られることが判明しており、従っ
てこのような圧縮着火内燃機関についても既に本出願人
により出願されている（ＰＣＴ／ＪＰ９０／００７１８
参照）。この圧縮着火内燃機関では一般的な圧縮着火内
燃機関と同様に実質的に全ての噴射燃料をピストン頂面
上に形成されたキャビティ内で燃焼させるようにしてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところでピストン頂面
上に形成されたキャビティは本来的に全噴射燃料を燃焼
せしめるのに十分な量の空気を収容しうる容積を有して
おり、従ってキャビティ内の全空気を燃焼に利用できれ
ば上述のように実質的に全ての噴射燃料をピストンのキ
ャビティ内で燃焼させるようにしても良好な燃焼が得ら
れることになる。しかしながらキャビティ内の全空気を
燃焼に利用するためには噴射燃料をキャビティ内全体に
均一に分散させなければならない。ところがこのように
噴射燃料をキャビティ内全体に均一に分散させることは
一般的な圧縮着火内燃機関はもとより、噴射燃料を衝突
面に衝突させるようにした圧縮着火内燃機関でも困難で
ある。従って実質的に全ての噴射燃料をピストンのキャ
ビティ内で燃焼させるようにすると空気利用率が不十分
となるために多量の未燃ＨＣやスモークが発生するとい
う問題がある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明によれば、ピストン頂面中央部およびシリン
ダヘッド内壁面中央部に夫々キャビティを形成してピス
トンが上死点に達したときにこれらキャビティ周りのピ
ストン頂面周辺部とシリンダヘッド内壁面周辺部間にシ
リンダ軸線に関してほぼ回転対称をなす環状のスキッシ
ュエリアを形成し、シリンダヘッド内壁面上に形成され
たキャビティ内に燃料噴射弁を配置し、燃料噴射弁から
の噴射燃料が衝突せしめられる衝突面を具えた衝突部材
をシリンダ軸線上に配置すると共にピストンが上死点位
置にあるときに衝突面がピストン頂面上に形成されたキ
ャビティの上部空間内に位置するように衝突面の位置を
定め、燃料噴射弁からの燃料噴射期間の半分以上が機関
負荷および機関回転数にかかわらずに圧縮上死点以後と
なるように燃料噴射期間を定め、燃料噴射弁から噴射さ
れたほぼ全噴射燃料を衝突面に衝突させると共に衝突し
た燃料の大部分が衝突後衝突面上方のシリンダ軸線周り
に集まるように衝突面の形状を定めてこのシリンダ軸線
周りに集められた燃料をピストン下降時に発生する逆ス
キッシュ流により全スキッシュエリア内に均一に分配さ
れつつ引き込まれるようにし、キャビティ内で着火され
た着火火炎がスキッシュエリア内に伝播してスキッシュ
エリア内で主燃焼が行われるようにしている。

【０００５】

【作用】衝突面に衝突した燃料の大部分が衝突後衝突面
上方のシリンダ軸線周りに集まるのでこの燃料は逆スキ
ッシュ流によって全スキッシュエリア内に均一に分配さ
れつつ引き込まれる。最初の着火はキャビティ内で開始
され、この着火火炎が火種となって着火火炎がスキッシ
ュエリア内に伝播してスキッシュエリア内で主燃焼が行
われる。

【０００６】

【実施例】図１から図３を参照すると、１はシリンダブ
ロック、２はシリンダブロック１内で往復動するピスト
ン、３はシリンダブロック１上に固締されたシリンダヘ
ッド、４はピストン２とシリンダヘッド３間に形成され
た燃焼室、５は一対の吸気弁、６は一対の排気弁を夫々
示す。ピストン２の平坦な頂面２ａの中央部にはシリン
ダ軸線Ｘ−Ｘに関して回転対称をなすキャビティ７が形
成され、キャビティ７の周壁上方部には内方に突出した
リップ部８が形成される。このリップ部８によってキャ
ビティ７中間部の断面積よりも小さな断面積を有するキ
ャビティ上部開口９が形成される。このキャビティ上部
開口９の周縁部には等角度間隔で円弧状の輪郭形状を有
する凹部１０が形成されている。

【０００７】キャビティ７の底壁面中央部にはシリンダ
軸線Ｘ−Ｘに沿って上方に突出する支持部材１１が一体
形成され、この支持部材１１の頂部に衝突部材１２が一
体形成される。この衝突部材１２の頂面にはシリンダ軸
線Ｘ−Ｘに関して回転対称をなす逆円錐状の衝突面１３
が形成される。一方、シリンダヘッド３の平坦な内壁面
３ａの中央部にはピストン２が上死点に達したときにキ
ャビティ７の上部開口９と整列しかつシリンダ軸線Ｘ−
Ｘに関して回転対称をなす第２のキャビティ１４が形成
され、衝突面１３上方の第２のキャビティ１４内にはシ
リンダ軸線Ｘ−Ｘ上に燃料噴射弁１５が配置される。

【０００８】図１から図３に示す実施例では図４および
図５に示されるように燃料噴射弁１５は円筒状をなすノ
ズル口１６と、ノズル口１６の開閉制御をするニードル
１７とを具備する。ニードル１７はノズル孔１６に対し
て共軸的に形成されかつノズル孔１６よりもわずかに小
径の先端部１８を有し、この先端部１８の外周面上には
等角度間隔でもって４個の平坦面からなる切欠き１９が
形成されている。また、ニードル１７の受圧面２０周り
に形成された燃料溜め２１にはニードル１７の軸線に対
して点対称に配置された複数個の燃料供給通路２２が連
結されている。燃料ポンプ（図示せず）から吐出された
高圧の燃料は各燃料供給通路２２を介して燃料溜め２１
に供給され、燃料溜め２１内の燃料圧が一定圧を越える
とニードル１７が上昇してノズル孔１６から燃料が噴射
される。

【０００９】燃料噴射弁１５からはシリンダ軸線Ｘ−Ｘ
に沿って衝突面１３の中央部に向けて燃料噴射が行わ
れ、この燃料噴射の実際の噴射時期が図６に示されてい
る。なお、図６においてθＳは噴射開始時期を示してお
り、θＥは噴射完了時期を示している。また、図６にお
いて横軸は機関負荷Ｌを示している。図６からわかるよ
うに機関低負荷運転時には圧縮上死点ＴＤＣ後に燃料噴
射が開始され、従ってこのときには全噴射燃料が圧縮上
死点ＴＤＣ後に噴射される。一方、噴射開始時期θＳは
機関負荷が高くなるにつれて早められ、機関負荷が高く
なると圧縮上死点ＴＤＣよりも少し前に燃料噴射が開始
される。このように噴射開始時期θＳが早められても圧
縮上死点ＴＤＣ後の噴射期間の方が圧縮上死点ＴＤＣ前
の噴射期間よりもはるかに長く、従って大部分の噴射燃
料は圧縮上死点ＴＤＣ後に燃焼せしめられることがわか
る。

【００１０】図７は燃料噴射が開始された直後を示して
おり、図８は図７において衝突面１３に衝突した燃料の
飛散状態を示しており、図９は燃料噴射が完了する直前
を示している。図７に示されるようにピストン２が上死
点ＴＤＣに近づくとピストン頂面２ａの周辺部とシリン
ダヘッド内壁面３ａの周辺部間にはスキッシュエリア２
３が形成される。このスキッシュエリア２３はシリンダ
軸線Ｘ−Ｘに関してほぼ回転対称をなす。ピストン２が
上死点付近に達すると図７においてＦで示されるように
燃料噴射弁１５から燃料が連続液体流の形で衝突面１３
の中央部に向けて噴射され、この噴射燃料Ｆは衝突面１
３の中央部に連続液体流の形で衝突せしめられる。この
とき一部の噴射燃料は衝突エネルギによってただちに霧
化し、残りの燃料は衝突面１３に衝突した上方に飛散す
る。その結果、図７に示されるように衝突面１３上方の
シリンダ軸線Ｘ−Ｘ周りには燃料噴霧Ｇが形成される。
ところで燃料噴射は圧縮上死点ＴＤＣ付近で行われるの
で燃料噴射が行われるときの燃焼室４内の圧力および温
度はかなり高くなっている。従って衝突面１３に衝突す
ることによってただちに霧化した燃料は霧化せしめられ
るや否や着火せしめられ、斯くして着火遅れ期間が極め
て短かくなる。また、最初に着火せしめられる燃料は衝
突面１３の周りに集まっている霧化した燃料であり、従
って燃料の着火はキャビティ７内において開始されるこ
とになる。この初期燃焼は図６からわかるように機関低
負荷運転時には圧縮上死点ＴＤＣ後に行われ、機関高負
荷運転時には圧縮上死点ＴＤＣ付近で行われる。

【００１１】次いでピストン２が下降を開始すると図９
においてＲで示されるようにキャビティ７内のガスをス
キッシュエリア２３内に引き込む逆スキッシュ流が発生
し、衝突面１３上方のシリンダ軸線Ｋ−Ｋ周りに形成さ
れている燃料噴霧Ｇはこの逆スキッシュ流ＲによってＨ
で示されるようにスキッシュエリア２３内に引き込まれ
る。キャビティ７内で着火した火炎はスキッシュエリア
２３内に引き込まれた燃料噴霧Ｇに伝播し、火炎が半径
方向に広がってスキッシュエリア２３内の燃料噴霧Ｈが
燃焼せしめられる。なお、キャビティ７内において燃料
噴霧Ｇの初期燃焼が行われると初期燃焼によるガスの膨
張作用によって未だ燃焼に使用されていないキャビティ
７内の空気が既燃ガスと共に上部開口９を通ってキャビ
ティ７内から流出し、この空気もスキッシュエリア２３
内に送り込まれる。従ってスキッシュエリア２３内には
十分な空気が存在することになり、斯くして良好な燃焼
が得られることになる。

【００１２】ところで初期燃焼が開始され、着火火炎が
スキッシュエリア２３内に伝播しだした後に噴射された
燃料は衝突面１３に衝突した後、燃焼している火炎内に
飛び込む。ところが燃料が衝突面１３に衝突すると衝突
エネルギにより強制的な燃料の霧化作用が生じて一部の
燃料が瞬間的に蒸発せしめられ、このとき燃料の蒸発に
必要な蒸発潜熱が周囲のガスから奪われるので燃焼火炎
の温度は自づと低くなる。即ち、衝突した燃料が燃焼し
ている火炎内に飛び込んで燃焼しても燃料の衝突作用に
基く冷却作用によって燃焼温度はさほど高くならず、斯
くしてＮＯｘの発生が抑制されることになる。

【００１３】このように本発明ではキャビティ７内にお
いて初期燃焼が行われた後の圧縮上死点ＴＤＣ後にスキ
ッシュエリア２３内において主燃焼である後期燃焼が行
われる。図６からわかるように機関高負荷運転時であっ
ても大部分の燃料は圧縮上死点ＴＤＣ後に噴射され、斯
くして大部分の噴射燃料は圧縮上死点ＴＤＣ後にスキッ
シュエリア２３内で燃焼せしめられることになる。この
ように圧縮上死点ＴＤＣ後に大部分の燃焼が行われると
燃焼エネルギの大部分が出力トルクに有効に変換される
ことになり、斯くして熱効率が向上せしめられることに
なる。

【００１４】ところでこのように本発明において大部分
の噴射燃料を圧縮上死点ＴＤＣ後に良好に燃焼せしめる
ことができるのは衝突面１３上方のシリンダ軸線Ｘ−Ｘ
周りに燃料噴霧Ｇを形成し、スキッシュエリア２３をシ
リンダ軸線Ｘ−Ｘに関して回転対称に形成しているから
である。即ち、スキッシュエリア２３をシリンダ軸線Ｘ
−Ｘに関して回転対称に形成すると全半径方向に向かう
一様な逆スキッシュ流Ｒが発生する。その結果、燃料噴
霧Ｇがスキッシュエリア２３の全領域に一様に分散して
引き込まれるためにスキッシュエリア２３の全領域にお
いて良好かつ均一な燃焼が行われることになる。このよ
うに本発明においては燃料噴霧Ｇを一様に分散させつつ
スキッシュエリア２３内に引き込むことが重要な点とな
るがその前提条件として燃料噴霧Ｇをシリンダ軸線Ｘ−
Ｘ周りに対称的に形成する必要がある。

【００１５】即ち、例えば燃料の噴射軸線がシリンダ軸
線Ｘ−Ｘに関して多少ともずれると燃料噴霧Ｇの中心は
シリンダ軸線Ｘ−Ｘに対していずれかの半径方向へ若干
ずれてしまう。ところが図１、図７および図９に示され
るように衝突面１３を逆円錐状に形成すると燃料の噴射
軸線がシリンダ軸線Ｘ−Ｘに関して多少ずれたとしても
衝突面１３に衝突した燃料は一旦衝突面１３の中心に向
かった後に互いに合流し、次いでシリンダ軸線Ｘ−Ｘに
沿いつつ上昇するのでシリンダ軸線Ｘ−Ｘに関して対称
的な燃料噴霧Ｇを形成することができることになる。な
お、燃料の噴射軸線がシリンダ軸線に関してずれない燃
料噴射弁を用いる場合には衝突面１３を平坦面から形成
することができる。

【００１６】なお、前述したように本発明では燃料が燃
料噴射弁１５から連続液体流の形で噴射され、この噴射
燃料は微粒化されていない液状の形で衝突面１３に衝突
せしめられる。この場合、無論燃料噴射弁１５から噴射
される全ての燃料の微粒化を阻止することは不可能であ
り、従って実際には燃料噴射弁１５から噴射された燃料
の一部が微粒化していない液状の形で衝突面１３に衝突
することになる。このとき燃料は連続液体流の形で衝突
面１３に衝突する場合もあり、また噴射後分裂して液体
の塊の形で衝突面１３に衝突する場合もある。いずれに
しても本発明では噴射燃料を衝突面１３に衝突させるこ
とによって微粒化せしめるようにしているので噴射燃料
をできるだけ高速度で衝突面１３上に衝突せしめる必要
があり、そのために燃料噴射弁１５から燃料を連続液体
流の形で噴射せしめるようにしている。即ち、連続液体
流の形で噴射された燃料は大きな貫徹力を有するので衝
突面１３に衝突するまでにほとんど減速されず、斯くし
て燃料噴射弁１５から噴射される燃料の燃料噴射圧を１
００kg／cm² から１５０kg／cm程度の低圧としても噴射
燃料を高速度で衝突面１３に衝突せしめることができ
る。

【００１７】ところで図７において衝突面１３の位置を
例えばキャビティ７の中間高さ位置まで下降させると大
部分の燃料噴霧Ｇはキャビティ７内で燃焼せしめられ
る。しかしながら大部分の燃料噴霧Ｇをキャビティ７内
で燃焼せしめると燃料噴霧Ｇがキャビティ７内の空気を
有効に利用できないために良好な燃焼が得られないのは
前述したとおりである。そこで本発明ではピストン２が
上死点位置にあるときに衝突面１３がキャビティ７の上
方空間に位置するように、本発明による実施例では衝突
面１３がピストン２の頂面から２mm乃至６mm程度低いと
ころに位置するように衝突面１３の位置が定められてい
る。このような位置に衝突面１３を配置すると衝突面１
３に衝突した燃料のうちのほんの一部が衝突面１３より
も下方のキャビティ７内に流入するだけなので上述のよ
うな燃焼の悪化を招くことがなくなる。

【００１８】なお、衝突面１３をキャビティ７の上部空
間内に配置すると燃料噴霧Ｇはスキッシュエリア２３と
同一平面内に形成されることになり、従って燃料噴霧Ｇ
は逆スキッシュ流Ｒが発生したときにスキッシュエリア
２３内に吸い込まれやすくなる。従ってこの点からも衝
突面１３より下方のキャビティ７内に流入する燃料噴霧
Ｇの量が減少することになる。

【００１９】上述したように本発明ではスキッシュエリ
ア２３内に引き込まれた燃料噴霧Ｇは各燃料微粒子の周
りに十分な空気が存在する状態で燃焼せしめられ、斯く
して未燃ＨＣが発生することもなく、すすも発生しない
良好な燃焼が得られることになる。一方、スキッシュエ
リア２３内に引き込まれるガス中には既燃ガスが含まれ
ており、この既燃ガスがスキッシュエリア２３内におけ
る後期燃焼に対して内部ＥＧＲの作用を果す。従ってこ
の内部ＥＧＲによってもＮＯｘの発生が抑制されること
になる。

【００２０】前述したように圧縮上死点ＴＤＣ後に大部
分の燃焼が行われれば大部分の燃焼エネルギが出力トル
クに有効に変換されるので熱効率を向上せしめることが
できる。このことは説明することもなく周知である。た
だしこの場合熱効率を向上できるのは圧縮上死点ＴＤＣ
後に良好な燃焼を行うことができる場合である。しかし
ながら一般的な直噴式圧縮着火内燃機関では大部分の燃
焼を圧縮上死点ＴＤＣ後に行おうとすると燃焼が悪化
し、熱効率を向上することは不可能である。次にこのこ
とについて図１および図１２を参照しつつ説明する。

【００２１】図１１および図１２は燃料噴射弁ａが４個
のホールノズルを有し、各ホールノズルから燃料Ｆをピ
ストンｂのキャビティｃの内周壁面に向けて噴射するよ
うにした圧縮着火内燃機関を示している。このような圧
縮着火内燃機関では図１２において矢印Ｓで示すような
スワールをキャビティｃ内に発生せしめ、このスワール
Ｓによって噴射燃料Ｆをキャビティｃ内に拡散せしめる
ようにしている。ところでこのような圧縮着火内燃機関
においても例えば噴射開始時期を上死点付近にすると燃
料噴射弁ａから燃料Ｆが噴射されているときにキャビテ
ィｃからスキッシュエリアｄに向かう逆スキッシュ流が
発生する。しかしながらこのように各ホールノズルから
キャビティｃの内周壁面に向けて燃料Ｆを噴射するよう
にした場合には各噴射燃料Ｆの貫徹力が強く、従ってス
ワールＳによって拡散された極く一部の燃料は逆スキッ
シュ流によりスキッシュエリアｄ内に導びかれるが各噴
射燃料Ｆの主流はスキッシュエリアｄに導びかれること
なくキャビティｃの内周壁面に向かうことになる。即
ち、このような圧縮着火内燃機関ではたとえ燃料を圧縮
上死点ＴＤＣ後に噴射したとしても大部分の噴射燃料は
キャビティｃ内に供給されてキャビティｃ内で燃焼せし
められることになる。

【００２２】しかしながらこのように大部分の噴射燃料
をキャビティｃ内において燃焼せしめるようにした場合
にはキャビティｃ内の空気を十分に利用できないために
良好な燃焼が得られず、斯くして冒頭で述べたように多
量の未燃ＨＣやスモークが発生することになる。これは
４個以上の多数のホールノズルを有する燃料噴射弁ａを
用いた場合でも同様である。従って各ホールノズルから
キャビティｃの内周壁面に向けて燃料を噴射するように
している限り、圧縮上死点ＴＤＣ後に燃料を噴射すれば
燃焼が悪化し、斯くして熱効率が向上するどころか逆に
熱効率が低下することになる。従ってこのような圧縮着
火内燃機関では熱効率に対して突き破ることのできない
上限が存在することになる。本発明はキャビティ７内で
初期燃焼を行い、圧縮上死点ＴＤＣ後に大部分の燃焼を
スキッシュエリア２３内で行うという新規な燃焼方法を
用いて一般的な圧縮着火内燃機関では突き破ることので
きなかった熱効率の壁を突き破り、同時に一般的な圧縮
着火内燃機関では或る一定限度以下には低減しえなかっ
た未燃ＨＣ，ＮＯｘ、スモーク等の発生量を大巾に低減
しうるものであり、斯くしてこの新規な燃焼方法のもた
らす効果は極めて大であると云える。

【００２３】図６からわかるように本発明による実施例
では機関低負荷運転時には圧縮上死点ＴＤＣ後に燃料噴
射が開始され、斯くしてキャビティ７内における初期燃
焼およびスキッシュエリア２３内における後期燃焼の双
方が圧縮上死点ＴＤＣ後に行われる。これに対して機関
高負荷運転時には機関低負荷運転時に比べて燃料噴射開
始時期θＳが早められ、斯くしてキャビティ７内で燃焼
せしめられる燃料の量が増大せしめられる。キャビティ
７内で燃焼せしめる燃料の量が増大せしめられるとキャ
ビティ７内における初期燃焼によるガスの膨張作用が強
くなり、従って機関高負荷運転時に噴射期間が長くなっ
てもキャビティ７内のガスの強力な膨張作用によってキ
ャビティ７内の空気を良好にスキッシュエリア２３内に
送り込むことができることになる。

【００２４】また、キャビティ７内で燃焼せしめる燃料
の量が増大せしめられると初期燃焼によりキャビティ７
内に生成される既燃ガス量が増大し、従ってスキッシュ
エリア２３内に送り込まれる既燃ガス量も増大する。従
って機関高負荷運転時に燃料噴射量が増大し、発熱量が
増大しても既燃ガスによる内部ＥＧＲ作用が強化される
ためにＮＯｘの発生が抑制されることになる。

【００２５】なお、上述したように燃料噴射開始時期θ
Ｓを早めればキャビティ７内で燃焼せしめられる燃料量
が増大し、従ってキャビティ７内における初期燃焼とス
キッシュエリア２３内における後期燃焼との割合は燃料
噴射時期θＳを変えることによって自由に調整すること
ができる。この場合、燃料噴射開始時期θＳは熱効率や
有害成分の発生量を勘案して定められ、場合によっては
機関高負荷運転時であっても圧縮上死点ＴＤＣ後に燃料
噴射を開始することが好ましい場合もあり得る。いずれ
にしても大部分の燃料がスキッシュエリア２３内で燃焼
せしめられることには変りがない。

【００２６】図１０に別の実施例を示す。この実施例で
はシリンダヘッド３内に燃料噴射弁ホルダ２４が嵌着さ
れ、燃料噴射弁１５がこの燃料噴射弁ホルダ２４内にお
いて支持される。また、この実施例では逆円錐状の衝突
面１３を有する衝突部材１２が支持部材２５を介して燃
料噴射弁ホルダ２４により支持されている。この実施で
も図１０に示されるようにピストン２が上死点に達した
ときに衝突面１３がキャビティ７の上部空間内に位置す
る。

【００２７】図１および図１０に示すいずれの実施例に
おいても軽油はもとよりメタノール、灯油、重油、多種
合成燃料、植物油等の液状燃料を使用することができ
る。また、いずれの実施例においても燃焼室４内にスワ
ールを発生させる必要がないので給気抵抗が小さく、斯
くして高い給気効率を得ることができる。更にいずれの
実施例でも前述したように着火遅れが極めて短縮され、
圧力上昇率および最高燃焼温が抑制されるので燃焼騒音
が低下し、ＮＯｘの発生量が大巾に低減せしめられる。
また、空気利用率が高められるのでスモークの発生が抑
制される。更に燃焼室４の内壁面に噴射燃料が付着する
ことがないので未燃ＨＣの発生量が大巾に低減せしめら
れる。また、全体として熱効率が高められるためにＣＯ
₂ の発生量が低減せしめられる。更に燃料噴射圧を高く
する必要がないという利点がある。

【００２８】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば未燃Ｈ
Ｃ，ＮＯｘ等の有害成分およびスモークの発生を大巾に
低減しつつ熱効率を大巾に向上せしめることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】直噴式圧縮着火内燃機関の側面断面図である。

【図２】ピストンの平面図である。

【図３】シリンダヘッドの底面図である。

【図４】燃料噴射弁先端部の拡大側面断面図である。

【図５】図４のＶ−Ｖ線に沿ってみた断面図である。

【図６】燃料噴射時期を示す図である。

【図７】燃料噴射開始直後を示す内燃機関の側面断面図
である。

【図８】燃料の飛散状態を示すピストンキャビティの平
面図である。

【図９】燃料噴射完了直前を示す内燃機関の側面断面図
である。

【図１０】直噴式圧縮着火内燃機関の別の実施例を示す
側面断面図である。

【図１１】一般的な直噴式圧縮着火内燃機関の側面断面
図である。

【図１２】図１１に示されるピストンの平面図である。

【符号の説明】

２…ピストン ３…シリンダヘッド ４…燃焼室 ７…キャビティ １３…衝突面 １４…第２のキャビティ １５…燃料噴射弁 ２３…スキッシュエリア

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ピストン頂面中央部およびシリンダヘッ
   ド内壁面中央部に夫々キャビティを形成してピストンが
   上死点に達したときにこれらキャビティ周りのピストン
   頂面周辺部とシリンダヘッド内壁面周辺部間にシリンダ
   軸線に関してほぼ回転対称をなす環状のスキッシュエリ
   アを形成し、シリンダヘッド内壁面上に形成された上記
   キャビティ内に燃料噴射弁を配置し、燃料噴射弁からの
   噴射燃料が衝突せしめられる衝突面を具えた衝突部材を
   シリンダ軸線上に配置すると共にピストンが上死点位置
   にあるときに該衝突面がピストン頂面上に形成された上
   記キャビティの上部空間内に位置するように該衝突面の
   位置を定め、燃料噴射弁からの燃料噴射期間の半分以上
   が機関負荷および機関回転数にかかわらずに圧縮上死点
   以後となるように燃料噴射期間を定め、燃料噴射弁から
   噴射されたほぼ全噴射燃料を衝突面に衝突させると共に
   衝突した燃料の大部分が衝突後衝突面上方のシリンダ軸
   線周りに集まるように衝突面の形状を定めてこのシリン
   ダ軸線周りに集められた燃料をピストン下降時に発生す
   る逆スキッシュ流により全スキッシュエリア内に均一に
   分配されつつ引き込まれるようにし、キャビティ内で着
   火された着火火炎がスキッシュエリア内に伝播してスキ
   ッシュエリア内で主燃焼が行われるようにした直噴式圧
   縮着火内燃機関。