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JP2001164940A - In-cylinder fuel injection spark ignition internal combustion engine - Google Patents

In-cylinder fuel injection spark ignition internal combustion engine

Info

Publication number
JP2001164940A
JP2001164940A JP34862499A JP34862499A JP2001164940A JP 2001164940 A JP2001164940 A JP 2001164940A JP 34862499 A JP34862499 A JP 34862499A JP 34862499 A JP34862499 A JP 34862499A JP 2001164940 A JP2001164940 A JP 2001164940A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ignition
cylinder
fuel injection
plug
internal combustion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP34862499A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Taketoshi Fujikawa
武敏 藤川
Yoshiaki Hattori
義昭 服部
Hideto Inagaki
英人 稲垣
Nobukatsu Ishikawa
宣勝 石川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Central R&D Labs Inc
Original Assignee
Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Central R&D Labs Inc filed Critical Toyota Central R&D Labs Inc
Priority to JP34862499A priority Critical patent/JP2001164940A/en
Publication of JP2001164940A publication Critical patent/JP2001164940A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00Other engines
    • F02B75/12Other methods of operation
    • F02B2075/125Direct injection in the combustion chamber for spark ignition engines, i.e. not in pre-combustion chamber
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)
  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
  • Spark Plugs (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 内燃機関本体の大幅な構造変更を伴なうこと
なく、失火及びトルク変動の発生を大幅に抑制して、安
定した燃焼を得ることが可能な筒内燃料噴射式火花点火
内燃機関を提供すること。 【解決手段】 ピストンの頂面には、略筒状の周壁面と
周壁面に滑らかに接続された底壁面とを有したキャビテ
ィ15が設けられている。燃料噴射弁13からキャビテ
ィ15の底壁面に向けて噴射された燃料により、キャビ
ティ15の底壁面から周壁面に沿って点火プラグ6に向
けて上昇する混合気が形成される。点火プラグ6は、吸
気弁3の配設方向(図2中上下方向)に、2つの点火ギ
ャップ部6c,6cが配設されるように、位置決めされ
てシリンダヘッド7に取付けられる。2つの点火ギャッ
プ部6c,6cの距離は、点火プラグ6に向けて上昇す
る混合気Mのうちの可燃混合気に着火し得るように設定
されており、20mm以下とされている。
(57) [Problem] To provide in-cylinder fuel injection capable of obtaining stable combustion by significantly suppressing the occurrence of misfires and torque fluctuations without significantly changing the structure of an internal combustion engine body. To provide a spark ignition internal combustion engine. SOLUTION: A top surface of a piston is provided with a cavity 15 having a substantially cylindrical peripheral wall surface and a bottom wall surface smoothly connected to the peripheral wall surface. The fuel injected from the fuel injection valve 13 toward the bottom wall surface of the cavity 15 forms an air-fuel mixture that rises from the bottom wall surface of the cavity 15 to the spark plug 6 along the peripheral wall surface. The ignition plug 6 is positioned and attached to the cylinder head 7 so that two ignition gaps 6c, 6c are arranged in the direction in which the intake valve 3 is arranged (vertical direction in FIG. 2). The distance between the two ignition gaps 6c, 6c is set so as to ignite a combustible mixture of the mixture M rising toward the ignition plug 6, and is set to 20 mm or less.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料を直接筒内に
噴射して、火花点火により燃焼させる筒内燃料噴射式の
内燃機関に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an in-cylinder fuel injection type internal combustion engine in which fuel is directly injected into a cylinder and burned by spark ignition.

【0002】[0002]

【従来の技術】この種の筒内燃料噴射式火花点火内燃機
関として、たとえば特開平9−158736号公報に開
示されたようなものが知られている。この特開平9−1
58736号公報に開示された筒内燃料噴射式火花点火
内燃機関は、その頂面に周壁面とこの周壁面に滑らかに
接続された底壁面とを有する凹所からなるキャビティが
形成されたピストンと、このキャビティの上方に配設さ
れる点火プラグと、キャビティに向けて燃料を噴射する
燃料噴射弁と、を備えており、燃料噴射弁からキャビテ
ィに向けて噴射された燃料により、キャビティに沿って
点火プラグに向けて上昇する混合気を形成し、この混合
気を点火プラグにより着火し、燃焼させるようにしてい
る。
2. Description of the Related Art An in-cylinder fuel injection type spark ignition internal combustion engine of this type is disclosed, for example, in JP-A-9-158736. This Japanese Patent Laid-Open No. 9-1
The in-cylinder fuel injection spark ignition internal combustion engine disclosed in Japanese Patent No. 58736 discloses a piston having a cavity formed in a concave portion having a peripheral wall surface on the top surface and a bottom wall surface smoothly connected to the peripheral wall surface. An ignition plug disposed above the cavity, and a fuel injection valve for injecting fuel toward the cavity, and the fuel injected from the fuel injection valve toward the cavity, along the cavity. An air-fuel mixture rising toward the spark plug is formed, and the air-fuel mixture is ignited by the spark plug and burned.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述したよ
うな筒内燃料噴射式火花点火内燃機関において、内燃機
関本体の大幅な構造変更を伴なうことなく、失火及びト
ルク変動の発生を大幅に抑制して、安定した燃焼を得る
ことが可能な筒内燃料噴射式火花点火内燃機関を提供す
ることを課題としている。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an in-cylinder fuel injection type spark ignition internal combustion engine as described above, which is capable of preventing the occurrence of misfire and torque fluctuation without a significant structural change of the internal combustion engine body. An object of the present invention is to provide an in-cylinder fuel injection type spark ignition internal combustion engine capable of obtaining a stable combustion by greatly suppressing the combustion.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明者らの調査研究の
結果、以下のような事実を新たに見出した。上述したよ
うな筒内燃料噴射式火花点火内燃機関においては、通
常、1つの点火ギャップ部を有した点火プラグが用いら
れており、図14に示されるように、この1つの点火ギ
ャップ部周辺に適正な可燃混合気(たとえば、EGR無
しの場合にはA/Fで5〜25程度となり、EGR有り
の場合には前述したA/F範囲がEGR量の増加と共に
狭くなる。)が存在する時間(クランク角度の範囲)は
極めて限られている。図14は、点火プラグ(点火キャ
ップ部)周辺の混合気濃度の時間的変化を示すものであ
る。着火時の点火プラグ(点火キャップ部)周辺の混合
気濃度が、上述した極めて限られた時間内において平均
的には適正な可燃混合気濃度の範囲(図中、領域A)内
に有り、安定した運転が行われている場合においても、
様々な要因による混合気濃度のサイクル間の変動によ
り、サイクルによっては突発的に適正な可燃混合気濃度
の範囲を超え、混合気濃度が過濃(図中、点B)あるい
は過薄(図中、点C)となって失火する可能性のあるこ
とが判明した。このような失火の発生は、HC(ハイド
ロカーボン)エミッションの悪化や、ドライバビリティ
の低下等を引き起こすことになる。
As a result of the investigation and research by the present inventors, the following facts have been newly found. In the above-described in-cylinder fuel injection type spark ignition internal combustion engine, an ignition plug having one ignition gap is usually used, and as shown in FIG. Time during which an appropriate combustible mixture exists (for example, the A / F is about 5 to 25 when there is no EGR, and the above-mentioned A / F range becomes narrower with an increase in the EGR amount when there is EGR). (Range of the crank angle) is extremely limited. FIG. 14 shows a temporal change of the mixture concentration around the ignition plug (ignition cap). The mixture concentration around the ignition plug (ignition cap) at the time of ignition is within the range of the appropriate combustible mixture concentration (region A in the figure) on average on average within the extremely limited time described above, and is stable. Even when driving is performed,
Depending on the cycle, the mixture concentration suddenly exceeds the proper combustible mixture concentration range due to various factors, and the mixture concentration is excessively rich (point B in the figure) or too thin (point in the figure). , Point C), and it was found that there was a possibility of misfiring. The occurrence of such a misfire causes deterioration of HC (hydrocarbon) emission, deterioration of drivability, and the like.

【0005】また、上述したような筒内燃料噴射式火花
点火内燃機関においては、図15に示されるように、点
火プラグ(点火キャップ部)201から離れた混合気の
周辺領域は薄い混合気濃度になり易く、燃料噴射弁20
2による燃料の噴射からの時間経過が長いほどこの傾向
は顕著なものとなる。図15は、気筒内の混合気濃度及
び火炎の時間的変化を示すものであり、図中D〜Hで示
される領域は混合気が存在する領域を示しており、領域
Dは過濃混合気が存在する領域であり、領域E、領域
F、領域Gとなるにしたがって混合気濃度が薄くなり、
領域Hは希薄混合気が存在する領域である。また、図中
領域Iは、混合気が着火されたことにより発生する火炎
が存在する領域を示しており、図中領域Jは、未燃領域
を示している。上述した周辺領域の希薄混合気(領域
H)は、完全に燃焼しきることができずに、領域Jの一
部は未燃燃料として排出されるため、HCエミッション
の悪化の原因となる。更に、燃え残りの量が各サイクル
毎に変動することから、各サイクル毎での燃焼効率、ひ
いては各サイクル毎での発生トルクに変動が生じること
になり、内燃機関全体のトルク変動悪化の主因となって
いることが判明した。なお、図15において、203は
ピストン頂面に形成されたキャビティを示している。
Further, in the above-described in-cylinder fuel injection type spark ignition internal combustion engine, as shown in FIG. 15, the peripheral region of the air-fuel mixture away from the ignition plug (ignition cap portion) 201 has a low air-fuel mixture concentration. Fuel injection valve 20
This tendency becomes more remarkable as the time lapse from the injection of the fuel by No. 2 becomes longer. FIG. 15 shows the change over time in the concentration of the mixture and the flame in the cylinder. In the figure, the regions indicated by D to H show the region where the mixture is present, and the region D is the rich mixture. Is present, and the concentration of the air-fuel mixture decreases as the area E, the area F, and the area G become smaller.
The region H is a region where a lean mixture exists. A region I in the drawing indicates a region in which a flame generated by the ignition of the air-fuel mixture exists, and a region J in the drawing indicates an unburned region. The above-described lean mixture in the peripheral region (region H) cannot be completely burned, and a part of the region J is discharged as unburned fuel, which causes deterioration of HC emission. Furthermore, since the amount of unburned fuel fluctuates in each cycle, the combustion efficiency in each cycle and, consequently, the generated torque in each cycle fluctuates. It turned out to be. In FIG. 15, reference numeral 203 denotes a cavity formed on the piston top surface.

【0006】かかる研究結果を踏まえ、本発明に係る筒
内燃料噴射式火花点火内燃機関は、ピストン頂面には、
周壁面と周壁面に滑らかに接続された底壁面とを有する
凹所からなるキャビティが形成され、キャビティの上方
に配設される点火プラグと、キャビティに向けて燃料を
噴射する燃料噴射弁と、を備え、燃料噴射弁から噴射さ
れた燃料により、点火プラグに向けて上昇する混合気が
形成され、点火プラグは、点火プラグに向けて上昇する
混合気のうちの可燃混合気に着火し得るように、所定距
離を隔てて設けられた複数の点火ギャップ部を有してい
ることを特徴としている。ここで、本発明にあっては、
キャビティの周壁面と底壁面の曲率が同一で、且つ同一
曲面どなっている形状、構造等も含むものである。
[0006] Based on the above research results, the in-cylinder fuel injection type spark ignition internal combustion engine according to the present invention has:
A cavity comprising a recess having a peripheral wall surface and a bottom wall surface smoothly connected to the peripheral wall surface is formed, an ignition plug disposed above the cavity, a fuel injection valve for injecting fuel toward the cavity, The fuel injected from the fuel injection valve forms a mixture that rises toward the spark plug, and the spark plug can ignite a combustible mixture of the mixture that rises toward the spark plug. And a plurality of ignition gaps provided at a predetermined distance from each other. Here, in the present invention,
This also includes the shape, structure, and the like in which the peripheral wall and the bottom wall of the cavity have the same curvature and have the same curved surface.

【0007】本発明に係る筒内燃料噴射式火花点火内燃
機関では、燃料噴射弁からキャビティに向けて噴射され
た燃料により、キャビティに沿って点火プラグに向けて
上昇する混合気が形成され、点火プラグは、点火プラグ
に向けて上昇する混合気のうちの可燃混合気に着火し得
るように所定距離を隔てて設けられた複数の点火ギャッ
プ部を有しているので、複数の点火ギャップ部全てに対
して、各点火ギャップ部周辺の混合気濃度が同時に適正
な可燃混合気濃度の範囲を超える確率は極めて小さく、
いずれかの点火ギャップ部で失火が発生したとしても、
他の点火ギャップ部では正常に着火され、その気筒とし
ては正常な燃焼が行われる。このため、失火の発生が大
幅に抑制されることになる。
In the in-cylinder fuel injection type spark ignition internal combustion engine according to the present invention, fuel injected toward the cavity from the fuel injection valve forms an air-fuel mixture rising toward the spark plug along the cavity, and ignition is performed. Since the plug has a plurality of ignition gaps provided at a predetermined distance so as to ignite a combustible air-fuel mixture of the air-fuel mixture rising toward the ignition plug, all of the plurality of ignition gaps are provided. On the other hand, the probability that the mixture concentration around each ignition gap part simultaneously exceeds the range of the appropriate combustible mixture concentration is extremely small,
Even if a misfire occurs in any of the ignition gaps,
The ignition is normally performed in the other ignition gap portions, and normal combustion is performed for the cylinder. For this reason, the occurrence of misfire is largely suppressed.

【0008】また、空間的に離れた複数の点火ギャップ
部にて着火すれば、夫々の点火ギャップ部での燃焼速度
は同じであるが、その気筒全体で見れば燃焼が加速され
た状態となる。このため、噴射された燃料が周辺に過拡
散する前に燃焼させることができ、トルク変動の発生を
大幅に抑制することができる。また、燃焼効率が高まる
ことと、サイクルの等容度が高まることとの相乗効果に
より、燃費を向上することができる。
Further, if the ignition is performed at a plurality of spatially separated ignition gaps, the combustion speed in each of the ignition gaps is the same, but the combustion is accelerated in the entire cylinder. . For this reason, it is possible to burn the injected fuel before it excessively diffuses to the surroundings, and it is possible to greatly suppress the occurrence of torque fluctuation. Further, fuel efficiency can be improved due to a synergistic effect of an increase in combustion efficiency and an increase in the equal capacity of the cycle.

【0009】更に、点火プラグが複数の点火ギャップ部
を有するという簡易な構成にて、失火及びトルク変動の
発生が大幅に抑制されることになり、内燃機関本体の大
幅な構造変更を伴なうことはない。
Further, with a simple configuration in which the spark plug has a plurality of ignition gaps, the occurrence of misfire and torque fluctuations is greatly suppressed, and a significant structural change of the internal combustion engine body is involved. Never.

【0010】また、所定距離が、20mm以下であるこ
とが好ましい。このように、所定距離を20mm以下と
することにより、確実に可燃混合気が存在する位置に複
数の点火ギャップ部を配置させることができ、失火及び
トルク変動の発生が大幅に抑制するという効果を確実に
得ることができる。
Preferably, the predetermined distance is not more than 20 mm. As described above, by setting the predetermined distance to 20 mm or less, a plurality of ignition gap portions can be arranged at a position where the combustible air-fuel mixture exists, and the effect of greatly reducing the occurrence of misfire and torque fluctuation can be obtained. Can be obtained reliably.

【0011】また、筒内燃料噴射式火花点火内燃機関
は、複数の気筒を有すると共に、気筒の数と同数の点火
コイルを備えており、各点火コイルは、複数の気筒のう
ち、相互の位相差が所定のクランク角度となる気筒を一
組とし、組を成す各気筒の一つの点火ギャップ部に対し
て同時に点火を行うように接続されていることが好まし
い。このような構成とした場合、点火ギャップ部が複数
となることによる点火コイル数の増加を抑制することが
でき、点火コイル数の増加によるコスト上昇、重量アッ
プ、点火コイルのレイアウト制約等の問題の発生を防ぐ
ことができる。
Further, the in-cylinder fuel injection type spark ignition internal combustion engine has a plurality of cylinders and the same number of ignition coils as the number of cylinders. It is preferable that the cylinders having the phase difference of a predetermined crank angle are set as a set, and the cylinders are connected so as to simultaneously ignite one ignition gap of each of the cylinders forming the set. With such a configuration, it is possible to suppress an increase in the number of ignition coils due to a plurality of ignition gap portions. Occurrence can be prevented.

【0012】また、所定のクランク角度が、360°で
あることが好ましい。このように、相互の位相差がクラ
ンク角度で360°となる気筒を一組とし、1つの点火
コイルを、組を成す各気筒の一つの点火ギャップ部に対
して同時に点火を行うように接続した場合、組を成す気
筒の一方は排気〜吸気行程にあり、この気筒の点火ギャ
ップ部では無駄な火花が発生することになるが、この気
筒の気筒内圧は低くく絶縁破壊に要するエネルギーは低
い。このため、点火コイルが有するエネルギーは圧縮圧
力のかかった他方の気筒の点火ギャップ部に投入される
ことになり、点火コイルから燃焼気筒の点火ギャップ部
に対して確実に点火のためのエネルギーを付与すること
ができる。また、組を成す各気筒に対して、点火コイル
へのチャージ時間を最も長く確保することもできる。
[0012] Preferably, the predetermined crank angle is 360 °. As described above, a pair of cylinders having a phase difference of 360 ° in crank angle is formed as one set, and one ignition coil is connected so as to simultaneously ignite one ignition gap portion of each cylinder in the set. In this case, one of the cylinders forming a pair is in the exhaust-intake stroke, and a useless spark is generated in the ignition gap of this cylinder. However, the cylinder internal pressure is low and the energy required for dielectric breakdown is low. Therefore, the energy of the ignition coil is injected into the ignition gap of the other cylinder to which the compression pressure is applied, and the ignition coil surely applies the energy for ignition to the ignition gap of the combustion cylinder. can do. In addition, the charging time to the ignition coil can be ensured to be the longest for each of the cylinders forming a set.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
による筒内燃料噴射式火花点火内燃機関の好適な実施形
態について詳細に説明する。なお、図面の説明において
同一の要素には同一の符号を付しており、重複する説明
は省略する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of a cylinder fuel injection type spark ignition internal combustion engine according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In the description of the drawings, the same elements will be denoted by the same reference symbols, without redundant description.

【0014】図1は、本発明による筒内燃料噴射式火花
点火内燃機関を示す縦断面図であり、図2は、シリンダ
ヘッド下面の平面図であり、図3は、点火プラグの側面
図である。筒内燃料噴射式火花点火内燃機関1は吸気ポ
ート2、吸気弁3、排気ポート4、排気弁5及び点火プ
ラグ6を備えたシリンダヘッド7と、シリンダ8が形成
されたシリンダブロック9と、シリンダ8(シリンダブ
ロック9)に対して往復動可能に内装されたピストン1
0とで構成されている。燃焼室11は、シリンダヘッド
7の下面と、ピストン10の頂面10aと、キャビティ
15の周壁面15a及び底壁面15bとで画成される空
間にて構成される。ピストン10には側面にピストンリ
ング12が複数設けられていて燃焼室11からのガスの
吹き抜けを防止している。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an in-cylinder fuel injection type spark ignition internal combustion engine according to the present invention, FIG. 2 is a plan view of a lower surface of a cylinder head, and FIG. 3 is a side view of an ignition plug. is there. The in-cylinder fuel injection type spark ignition internal combustion engine 1 includes a cylinder head 7 having an intake port 2, an intake valve 3, an exhaust port 4, an exhaust valve 5, and a spark plug 6, a cylinder block 9 in which a cylinder 8 is formed, and a cylinder. 8 (cylinder block 9) reciprocally movable piston 1
0. The combustion chamber 11 includes a space defined by a lower surface of the cylinder head 7, a top surface 10a of the piston 10, and a peripheral wall surface 15a and a bottom wall surface 15b of the cavity 15. A plurality of piston rings 12 are provided on the side surface of the piston 10 to prevent gas from flowing from the combustion chamber 11.

【0015】燃料噴射弁13はシリンダヘッド7の吸気
弁3側にノズル先端13aが略シリンダ8の中心軸に向
かうよう傾斜して取り付けられている。本実施形態にお
いては、吸気2弁であり、燃料噴射弁13は吸気弁3の
間にある。そして、燃料噴射弁13は、この燃料噴射弁
13から噴射された燃料は噴霧流をシリンダ8の中心軸
を含む面内においては扁平に、シリンダ8の中心軸にほ
ぼ直角な面内においては扇形に拡開するように噴出せし
めるが、噴霧中心が直接点火プラグ6に当たらぬよう、
やや下方に噴出する。噴射方向はエンジンによって異な
るが、概ねシリンダ下方20°から70°の範囲であ
る。
The fuel injection valve 13 is attached to the cylinder head 7 on the side of the intake valve 3 so that the tip 13a of the nozzle is inclined toward the center axis of the cylinder 8. In this embodiment, there are two intake valves, and the fuel injection valve 13 is located between the intake valves 3. The fuel injected from the fuel injection valve 13 is formed such that the fuel injected from the fuel injection valve 13 flattens the spray flow in a plane including the central axis of the cylinder 8 and forms a fan-shaped flow in a plane substantially perpendicular to the central axis of the cylinder 8. So that the spray center does not hit the spark plug 6 directly.
Squirts slightly downward. The injection direction varies from engine to engine, but generally ranges from 20 ° to 70 ° below the cylinder.

【0016】ピストン10の頂面10aには、燃料噴射
弁13のノズル先端13aと点火プラグ6をほぼ両端と
したキャビティ15が燃焼室11に開口した状態で形成
されている。キャビティ15は略筒状の周壁面15aと
周壁面15aに滑らかに接続された底壁面15bとを有
しており、圧縮上死点で点火プラグ6の点火ギャップ部
6c,6cが概略シリンダヘッド7とキャビティ15の
底壁面15bの略中央あるいは中央からややシリンダヘ
ッド7側に寄った位置としてある。ここで、燃料噴射弁
13は、ノズル先端13aが略シリンダ中心軸に向かう
よう傾斜して取り付けられているので、キャビティ15
の底壁面15bに向けて燃料を噴射することになる。ま
た、キャビティ15(周壁面15a)の吸気弁3(排気
弁5)の配設方向(図2中上下方向)での幅は、燃料噴
射弁13から噴射された燃料による噴霧先端がシリンダ
8の中心に達したとき、シリンダ8の中心軸に垂直な平
面に投影した噴霧の幅以上の大きさがある。すなわち、
このときの燃焼室11内空間にある噴霧はピストン10
の上昇によってキャビティ15内に収まる。また、キャ
ビティ15壁面(周壁面15aと底壁面15bとの接続
部分)のうち、少なくとも点火プラグ6側はキャビティ
15に対して凹の曲率を持っている。
On the top surface 10a of the piston 10, a cavity 15 having the nozzle tip 13a of the fuel injection valve 13 and the ignition plug 6 at both ends is formed in a state opened to the combustion chamber 11. The cavity 15 has a substantially cylindrical peripheral wall surface 15a and a bottom wall surface 15b smoothly connected to the peripheral wall surface 15a. At the compression top dead center, the ignition gaps 6c, 6c of the ignition plug 6 And the center of the bottom wall surface 15b of the cavity 15 or a position slightly closer to the cylinder head 7 side from the center. Here, the fuel injection valve 13 is mounted so as to be inclined so that the nozzle tip 13a is directed substantially toward the cylinder center axis.
Will be injected toward the bottom wall surface 15b. The width of the cavity 15 (peripheral wall surface 15 a) in the direction in which the intake valve 3 (exhaust valve 5) is disposed (the vertical direction in FIG. 2) is such that the spray tip of the fuel injected from the fuel injection valve 13 is When it reaches the center, it is larger than the width of the spray projected on a plane perpendicular to the central axis of the cylinder 8. That is,
At this time, the spray in the space inside the combustion chamber 11 is
Rises into the cavity 15. Further, of the wall surface of the cavity 15 (the connection portion between the peripheral wall surface 15a and the bottom wall surface 15b), at least the spark plug 6 side has a concave curvature with respect to the cavity 15.

【0017】ピストン10が吸気を完了した下死点位置
から上死点に向かう圧縮行程で、燃焼室11内の空気は
圧縮される。この圧縮過程において燃料噴射弁13から
燃料を噴射させると、噴射された燃料の噴霧粒群は、シ
リンダ8の中心軸と燃料噴射弁13のノズル先端13a
を含む平面に投影したときには扁平に、シリンダ8の中
心軸に垂直な平面に投影したときには扇状に、かつ点火
プラグ6に対して略対称に飛散する。燃料は噴孔を出た
後、急速に広がり周囲の高温空気と素早く混合しつつ蒸
発するので、シリンダ8の内壁に高速で噴霧粒が衝突し
たり、キャビティ15の底壁面15bを多量の液状噴霧
で濡らすことはない。噴霧は、キャビティ15の底壁面
15bから周壁面15aと底壁面15bとの接続部分に
沿って、更に、周壁面15aと底壁面15bとの接続部
分から周壁面15aに沿ってキャビティ15の上方に向
かって巻き上がる流れとなり、点火プラグ6に向けて上
昇する混合気Mの流れが形成される。これとピストン1
0の上昇が相まって、圧縮上死点前には混合気Mが点火
プラグ6の周辺に分布することになる。
In the compression stroke from the bottom dead center position where the piston 10 completes the intake to the top dead center, the air in the combustion chamber 11 is compressed. When the fuel is injected from the fuel injection valve 13 in the compression process, the spray particles of the injected fuel are mixed with the central axis of the cylinder 8 and the nozzle tip 13 a of the fuel injection valve 13.
When projected onto a plane including the following, the light is scattered flat, when projected onto a plane perpendicular to the central axis of the cylinder 8, in a fan shape, and substantially symmetrically with respect to the spark plug 6. After the fuel exits the injection hole, it rapidly spreads and evaporates while rapidly mixing with the surrounding high-temperature air. Therefore, the spray particles collide with the inner wall of the cylinder 8 at high speed, and a large amount of liquid spray is applied to the bottom wall 15b of the cavity 15. Never get wet. The spray is formed from the bottom wall surface 15b of the cavity 15 along the connection portion between the peripheral wall surface 15a and the bottom wall surface 15b, and further from the connection portion between the peripheral wall surface 15a and the bottom wall surface 15b along the peripheral wall surface 15a to above the cavity 15. A flow of the mixture M rising toward the spark plug 6 is formed. This and piston 1
With the rise of 0, the air-fuel mixture M is distributed around the ignition plug 6 before the compression top dead center.

【0018】点火プラグ6は、図2及び図3に示される
ように、2つの外側電極(接地電極)6a,6aと、2
つの中心電極6b,6bとを有しており、夫々対を成す
外側電極6aと中心電極6bとが点火ギャップ部6cを
構成しており、夫々対をなす外側電極6aと中心電極6
bとは夫々別の点火コイル(図示せず)に接続されてい
る。点火プラグ6は、図2に示されるように、吸気弁3
(排気弁5)の配設方向(図2中上下方向)に、2つの
点火ギャップ部6c,6cが配設されるように、位置決
めされてシリンダヘッド7に取付けられる。
As shown in FIGS. 2 and 3, the ignition plug 6 has two outer electrodes (ground electrodes) 6a, 6a and 2
And a pair of outer electrode 6a and center electrode 6b constitute an ignition gap portion 6c, and a pair of outer electrode 6a and center electrode 6c respectively.
b is connected to another ignition coil (not shown). The spark plug 6 is connected to the intake valve 3 as shown in FIG.
It is positioned and attached to the cylinder head 7 so that the two ignition gaps 6c, 6c are arranged in the direction in which the (exhaust valve 5) is arranged (vertical direction in FIG. 2).

【0019】2つの点火ギャップ部6c,6cの距離
は、点火プラグ6(点火ギャップ部6c,6c)に向け
て上昇する混合気Mのうちの可燃混合気に着火し得るよ
うに設定されており、図4に示されるように、20mm
以下が好ましい。図4は、幾多の実験等から得られた、
点火ギャップ部6c,6c間の距離と安定運転が可能な
燃料噴射時期の幅との関係を示す線図である。図4に示
されるように、2つの点火ギャップ部6c,6cの距離
が20mmより大きくなると、筒内燃料噴射式火花点火
内燃機関1が安定して運転することが可能な燃料噴射時
期の幅は急激に小さくなり、筒内燃料噴射式火花点火内
燃機関1の運転が不安定になる。なお、点火ギャップ部
6c,6c間の距離の下限は、2〜3mm程度が好まし
いが、1mm程度の距離であってもよい。
The distance between the two ignition gaps 6c, 6c is set such that a combustible mixture of the mixture M rising toward the ignition plug 6 (ignition gaps 6c, 6c) can be ignited. , As shown in FIG.
The following is preferred. FIG. 4 was obtained from a number of experiments and the like.
FIG. 7 is a diagram showing a relationship between a distance between ignition gap portions 6c and a width of a fuel injection timing at which stable operation is possible. As shown in FIG. 4, when the distance between the two ignition gaps 6c, 6c is larger than 20 mm, the width of the fuel injection timing at which the in-cylinder fuel injection type spark ignition internal combustion engine 1 can operate stably is As a result, the operation of the in-cylinder fuel injection spark ignition internal combustion engine 1 becomes unstable. The lower limit of the distance between the ignition gaps 6c is preferably about 2 to 3 mm, but may be about 1 mm.

【0020】そして、所定の点火時期にて、点火プラグ
6(点火ギャップ部6c,6c)により点火プラグ6
(点火ギャップ部6c,6c)の周辺に存在する混合気
Mに着火する。点火プラグ6(点火ギャップ部6c,6
c)に着火されて形成された火炎は火炎伝播によりキャ
ビティ15内に広がる。このとき、キャビティ15とピ
ストン10の頂面10aによるスキッシュ流により、混
合気はキャビティ15内に収まり、燃焼室外への飛散が
避けられるので、点火プラグ6(点火ギャップ部6c,
6c)によって形成した火炎はキャビティ15内に発達
する。したがって失火や消炎の心配がない。
At a predetermined ignition timing, the ignition plug 6 (ignition gap portions 6c, 6c)
The mixture M existing around the (ignition gaps 6c, 6c) is ignited. Spark plug 6 (ignition gap portions 6c, 6c)
The flame formed by igniting c) spreads in the cavity 15 by flame propagation. At this time, the squish flow between the cavity 15 and the top surface 10a of the piston 10 causes the air-fuel mixture to stay in the cavity 15 and to be prevented from scattering outside the combustion chamber, so that the ignition plug 6 (the ignition gap 6c,
The flame formed according to 6c) develops in the cavity 15. Therefore, there is no fear of misfiring or extinguishing.

【0021】図5及び図6は、上述した筒内燃料噴射式
火花点火内燃機関1を用いて行った幾多の実験等から得
られた、1つの点火ギャップ部を有する点火プラグを用
いた場合と、2つの点火ギャップ部6c,6cを有する
点火プラグ6を用いた場合との比較結果である。
FIGS. 5 and 6 show a case where an ignition plug having one ignition gap is used, obtained from a number of experiments and the like performed using the in-cylinder fuel injection type spark ignition internal combustion engine 1 described above. 5 shows a comparison result with a case where an ignition plug 6 having two ignition gaps 6c, 6c is used.

【0022】図5は、噴射時期とトルク変動値との関係
を示す線図であり、図中○は、1つの点火ギャップ部に
より着火した場合の特性を示しており、図中●は、2つ
の点火ギャップ部6c,6cにより着火した場合の特性
を示している。図5に示されるように、1つの点火ギャ
ップ部により着火した場合よりも、2つの点火ギャップ
部6c,6cにより着火した場合の方が、トルク変動を
低減できることはもちろんのこと、トルク変動が小さく
なる噴射時期の制御範囲が広くなっており、燃焼室11
内にて安定した燃焼が行われていることが分かる。
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the injection timing and the torque fluctuation value. In FIG. 5, a circle indicates the characteristic when ignition is caused by one ignition gap, and a black circle indicates a 2 The figure shows the characteristics when ignition is caused by the two ignition gaps 6c. As shown in FIG. 5, when the ignition is performed by the two ignition gaps 6c and 6c, the torque fluctuation can be reduced and the torque fluctuation is smaller than when the ignition is performed by the single ignition gap. The control range of the injection timing becomes wide, and the combustion chamber 11
It can be seen that stable combustion is being performed inside.

【0023】図6は、噴射時期及び点火時期との関係に
おける安定運転領域を示す線図であり、領域Oは、1つ
の点火ギャップ部により着火した場合の安定運転領域を
示しており、領域Pは、2つの点火ギャップ部6c,6
cにより着火した場合の安定運転領域を示している。図
6に示されるように、領域Pは領域Oよりも大幅にその
大きさが拡大されており、1つの点火ギャップ部により
着火した場合よりも、2つの点火ギャップ部6c,6c
により着火した場合の方が、筒内燃料噴射式火花点火内
燃機関1が安定して運転することが可能な領域(噴射時
期及び点火時期の制御範囲)が広くなっており、燃焼室
11内にて安定した燃焼が行われていることが分かる。
FIG. 6 is a diagram showing a stable operation region in the relationship between the injection timing and the ignition timing. The region O shows the stable operation region when ignition is caused by one ignition gap, and the region P Are two ignition gap portions 6c, 6
c shows a stable operation region in the case of ignition. As shown in FIG. 6, the size of the region P is significantly larger than that of the region O, and the two ignition gaps 6c, 6c are larger than the case where ignition is performed by one ignition gap.
In the case of ignition, the region in which the in-cylinder fuel injection type spark ignition internal combustion engine 1 can operate stably (the control range of the injection timing and the ignition timing) is wider. It can be seen that stable combustion is performed.

【0024】また、図6中点Qは、燃費及びトルク変動
に対して最適の運転が行える点(噴射時期及び点火時
期)を示しており、1つの点火ギャップ部により着火さ
れた場合には、この点Qでの運転が不可能であったのに
対して、2つの点火ギャップ部6c,6cにより着火さ
れた場合には、点Qでの運転が可能となる。
The middle point Q in FIG. 6 indicates a point (injection timing and ignition timing) at which the optimum operation can be performed with respect to fuel consumption and torque fluctuation. When ignition is caused by one ignition gap, While operation at this point Q was not possible, operation at point Q becomes possible if the ignition is performed by the two ignition gaps 6c, 6c.

【0025】以上のように、本実施形態によれば、燃料
噴射弁13からキャビティ15の底壁面15bに向けて
噴射された燃料により、キャビティ15の底壁面15b
から周壁面15aに沿って点火プラグ6に向けて上昇す
る混合気Mが形成され、点火プラグ6は、点火プラグ6
に向けて上昇する混合気Mのうちの可燃混合気に着火し
得るように所定距離を隔てて設けられた2つの点火ギャ
ップ部6c,6cを有しているので、2つの点火ギャッ
プ部6c,6c全てに対して、各2つの点火ギャップ部
6c,6c周辺に存在する混合気Mの濃度が同時に適正
な可燃混合気濃度の範囲を超える確率は極めて小さく、
いずれかの点火ギャップ部6cで失火が発生したとして
も、他の点火ギャップ部6cでは正常に着火され、その
気筒としては正常な燃焼が行われる。このため、失火の
発生が大幅に抑制されることになる。
As described above, according to the present embodiment, the fuel injected from the fuel injection valve 13 toward the bottom wall surface 15b of the cavity 15 allows the bottom wall surface 15b
, An air-fuel mixture M rising toward the spark plug 6 along the peripheral wall surface 15a is formed.
And two ignition gaps 6c, 6c provided at a predetermined distance from each other so as to ignite the combustible mixture of the mixture M rising toward 6C, the probability that the concentration of the mixture M existing around each of the two ignition gaps 6c, 6c simultaneously exceeds the appropriate combustible mixture concentration range is extremely small.
Even if a misfire occurs in any one of the ignition gaps 6c, the other ignition gaps 6c are normally ignited, and normal combustion is performed for the cylinder. For this reason, the occurrence of misfire is largely suppressed.

【0026】また、空間的に離れた2つの点火ギャップ
部6c,6cにて着火すれば、夫々の点火ギャップ部6
c,6cでの燃焼速度は同じであるが、その気筒全体で
見れば燃焼が加速された状態となる。このため、噴射さ
れた燃料が周辺に過拡散する前に燃焼させるができ、ト
ルク変動の発生を大幅に抑制することができる。また、
燃焼効率が高まることと、サイクルの等容度が高まるこ
ととの相乗効果により、燃費を向上することができる。
If the ignition is performed at two spatially separated ignition gaps 6c, 6c, each ignition gap 6c
Although the combustion speeds at c and 6c are the same, the combustion is accelerated when viewed over the entire cylinder. For this reason, it is possible to burn the injected fuel before it excessively diffuses to the surroundings, and it is possible to greatly suppress the occurrence of torque fluctuation. Also,
The fuel efficiency can be improved by the synergistic effect of increasing the combustion efficiency and increasing the equal capacity of the cycle.

【0027】複数の点火ギャップ部を設けるためには、
1つの燃焼室に対して複数の点火プラグを配設する構成
も考えられるが、シリンダヘッド7の構造変更はもちろ
んのこと、複数の点火プラグを配設するための空間確保
といったレイアウト上の問題、あるいは、複数の点火プ
ラグを取付けるためのプラグ穴の加工工程の増加といっ
た製造上の問題等が発生する。しかしながら、上述した
筒内燃料噴射式火花点火内燃機関1においては、点火プ
ラグ6が2つの点火ギャップ部6c,6cを有するとい
う簡易な構成にて、失火及びトルク変動の発生が大幅に
抑制されることになり、内燃機関本体(シリンダヘッド
7等)の大幅な構造変更を伴なうことはなく、また、上
述した問題も発生することはない。
In order to provide a plurality of ignition gaps,
A configuration in which a plurality of spark plugs are provided for one combustion chamber is also conceivable. However, not only the structural change of the cylinder head 7 but also a layout problem such as securing a space for providing a plurality of spark plugs, Alternatively, a manufacturing problem such as an increase in the number of processing steps for plug holes for mounting a plurality of spark plugs occurs. However, in the above-described in-cylinder fuel injection type spark ignition internal combustion engine 1, the occurrence of misfires and torque fluctuations is greatly suppressed by a simple configuration in which the ignition plug 6 has two ignition gaps 6c, 6c. As a result, the structure of the internal combustion engine body (such as the cylinder head 7) is not significantly changed, and the above-described problem does not occur.

【0028】また、2つの点火ギャップ部6c,6cの
距離は20mm以下であることが好ましく、このよう
に、2つの点火ギャップ部6c,6cの距離を20mm
以下とすることにより、混合気Mのうちの可燃混合気が
存在する位置に2つの点火ギャップ部6c,6cを確実
に配置させることができ、図4に示されるように、失火
及びトルク変動の発生が大幅に抑制するという効果を確
実に得ることができる。
The distance between the two ignition gaps 6c, 6c is preferably not more than 20 mm. Thus, the distance between the two ignition gaps 6c, 6c is 20 mm.
By doing so, the two ignition gaps 6c, 6c can be reliably arranged at the position where the combustible mixture exists in the mixture M, and as shown in FIG. The effect that generation is greatly suppressed can be reliably obtained.

【0029】次に、図7に基づいて、本発明による筒内
燃料噴射式火花点火内燃機関の変形例を説明する。図7
は、変形例における、シリンダヘッド下面の平面図であ
る。上述した本実施形態では、点火プラグ6は、図2に
示されるように、吸気弁3(排気弁5)の配設方向(図
2中上下方向)に、2つの点火ギャップ部6c,6cが
配設されるように、位置決めされてシリンダヘッド7に
取付けられており、吸気弁3(排気弁5)の配設方向
(図2中上下方向)での燃焼が加速されることになる。
したがって、キャビティ15内における吸気弁3(排気
弁5)の配設方向(図2中上下方向)の端部に未燃燃料
が残り易い場合に、2つの点火ギャップ部6c,6cを
吸気弁3(排気弁5)の配設方向(図2中上下方向)に
配設することにより、キャビティ15内における吸気弁
3(排気弁5)の配設方向(図2中上下方向)での燃焼
が加速されて、上述した端部に未燃燃料が残るのを抑制
することができる。そこで、キャビティ15内における
吸気弁3(排気弁5)の配設方向とは直交する方向(図
2中左右方向)の端部に未燃燃料成分が残り易い場合に
は、図7に示されるように、2つの点火ギャップ部6
c,6cを吸気弁3(排気弁5)の配設方向とは直交す
る方向(図7中左右方向)に配設することにより、上述
した端部に未燃燃料が残るのを抑制することができる。
Next, a modification of the in-cylinder fuel injection type spark ignition internal combustion engine according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG.
FIG. 9 is a plan view of a lower surface of a cylinder head in a modified example. In the above-described embodiment, as shown in FIG. 2, the ignition plug 6 has two ignition gap portions 6c, 6c in the direction in which the intake valve 3 (exhaust valve 5) is disposed (vertical direction in FIG. 2). As it is disposed, it is positioned and attached to the cylinder head 7, so that combustion in the direction in which the intake valve 3 (exhaust valve 5) is disposed (vertical direction in FIG. 2) is accelerated.
Therefore, when unburned fuel is likely to remain at the end of the cavity 15 in the direction in which the intake valve 3 (exhaust valve 5) is disposed (vertical direction in FIG. 2), the two ignition gaps 6c, 6c are connected to the intake valve 3 By disposing the exhaust valve 5 in the disposition direction (vertical direction in FIG. 2), combustion in the cavity 15 in the disposition direction of the intake valve 3 (exhaust valve 5) (vertical direction in FIG. 2) is prevented. It is possible to prevent the unburned fuel from being left at the above-mentioned end portions due to acceleration. Therefore, when the unburned fuel component is likely to remain at the end of the cavity 15 in the direction orthogonal to the direction in which the intake valve 3 (exhaust valve 5) is disposed (the left-right direction in FIG. 2), it is shown in FIG. Thus, the two ignition gaps 6
By arranging c and 6c in a direction perpendicular to the arrangement direction of the intake valve 3 (exhaust valve 5) (the left-right direction in FIG. 7), it is possible to suppress the unburned fuel from remaining at the above-mentioned ends. Can be.

【0030】なお、本実施形態としては、点火プラグ6
に対して2つの点火ギャップ部6c,6cを設けるよう
に構成しているが、点火ギャップ部6cの数は、これに
限られるものではなく、3つ以上でもよく、たとえば図
8(a)及び(b)に示される変形例のように、4つの
点火ギャップ部6c,6c,6c,6cを設けるように
構成してもよい。図8は、点火プラグの変形例を示し、
(a)は平面図であり、(b)は側面図である。
In this embodiment, the ignition plug 6
However, the number of the ignition gaps 6c is not limited to three, and may be three or more. For example, FIG. As in the modification shown in FIG. 7B, four ignition gaps 6c, 6c, 6c, 6c may be provided. FIG. 8 shows a modification of the spark plug,
(A) is a plan view and (b) is a side view.

【0031】また、更なる変形例として、図9(a)及
び(b)に示されるように、外側電極6aと中心電極6
bとの間に、外側電極6aと中心電極6bとは絶縁され
た中間電極6dを設けることにより、点火プラグ6に2
つの点火ギャップ部6c,6cを形成するように構成し
てもよい。図9は、中間電極6dを設けた変形例を示
し、(a)は平面図であり、(b)は側面図である。こ
のような構成とすることで、1つの点火コイルで2つの
点火ギャップ部6c,6cに同時に火花をとばすことが
できる。
As a further modification, as shown in FIGS. 9A and 9B, the outer electrode 6a and the center electrode 6
b, an outer electrode 6a and a center electrode 6b are provided with an intermediate electrode 6d insulated from the center electrode 6b.
One ignition gap 6c may be formed. 9A and 9B show a modification in which the intermediate electrode 6d is provided, wherein FIG. 9A is a plan view and FIG. 9B is a side view. With such a configuration, a spark can be simultaneously blown by the two ignition gaps 6c, 6c with one ignition coil.

【0032】次に、筒内燃料噴射式火花点火内燃機関1
が多気筒である場合での、各気筒の点火プラグと点火コ
イルとの接続について、図10〜図13に基づいて説明
する。
Next, the in-cylinder fuel injection type spark ignition internal combustion engine 1
The connection between the ignition plug and the ignition coil of each cylinder when is a multi-cylinder will be described with reference to FIGS.

【0033】図10は、筒内燃料噴射式火花点火内燃機
関1が2気筒である場合の、点火プラグと点火コイルと
の接続を説明するための模式図である。この2つの気筒
における相互の位相差は、たとえばクランク角度で36
0°とされている。各気筒に配設される夫々の点火プラ
グ21,22は、上述した実施形態の点火プラグ6と同
様に、2つの外側電極(接地電極)6a,6aと、2つ
の中心電極6b,6bとを有しており、夫々対を成す外
側電極6aと中心電極6bとが点火ギャップ部6cを構
成している。なお、夫々の点火プラグ21,22の外側
電極6a,6aは、電気的に接続された状態となってい
る。
FIG. 10 is a schematic diagram for explaining the connection between the ignition plug and the ignition coil when the in-cylinder fuel injection type spark ignition internal combustion engine 1 has two cylinders. The mutual phase difference between the two cylinders is, for example, 36 degrees in crank angle.
0 °. Each of the spark plugs 21 and 22 disposed in each cylinder is connected to two outer electrodes (ground electrodes) 6a and 6a and two center electrodes 6b and 6b, similarly to the spark plug 6 of the above-described embodiment. The outer electrode 6a and the center electrode 6b, which form a pair, constitute an ignition gap 6c. The outer electrodes 6a, 6a of the respective spark plugs 21, 22 are in a state of being electrically connected.

【0034】気筒数と同じ数の2つの点火コイル31,
32は、夫々が2つの高圧端子を有している。点火コイ
ル31の一方の高圧端子は、点火プラグ21の一方の中
心電極6bに接続されており、また、点火コイル31の
他方の高圧端子は、点火プラグ22の一方の中心電極6
bに接続されている。点火コイル32の一方の高圧端子
は、点火プラグ21の他方の中心電極6bに接続されて
おり、また、点火コイル32の他方の高圧端子は、点火
プラグ22の他方の中心電極6bに接続されている。
Two ignition coils 31, the same number as the number of cylinders,
32 each have two high voltage terminals. One high-voltage terminal of the ignition coil 31 is connected to one center electrode 6 b of the ignition plug 21, and the other high-voltage terminal of the ignition coil 31 is connected to one center electrode 6 of the ignition plug 22.
b. One high-voltage terminal of the ignition coil 32 is connected to the other center electrode 6b of the ignition plug 21, and the other high-voltage terminal of the ignition coil 32 is connected to the other center electrode 6b of the ignition plug 22. I have.

【0035】図11は、筒内燃料噴射式火花点火内燃機
関が4気筒である場合の、点火プラグと点火コイルとの
接続を説明するための模式図である。筒内燃料噴射式火
花点火内燃機関40は、4つの気筒40a,40b,4
0c,40dを有しており、各気筒40a,40b,4
0c,40d相互の位相差は、クランク角度で180°
とされている。筒内燃料噴射式火花点火内燃機関40の
着火順序は、気筒40a、気筒40c、気筒40d、気
筒40bの順とされており、気筒40aと気筒40dと
の相互の位相差は、クランク角度で360°となり、ま
た、気筒40bと気筒40cとの相互の位相差は、クラ
ンク角度で360°となる。
FIG. 11 is a schematic diagram for explaining the connection between the ignition plug and the ignition coil when the in-cylinder fuel injection type spark ignition internal combustion engine has four cylinders. The in-cylinder fuel injection type spark ignition internal combustion engine 40 has four cylinders 40a, 40b, 4
0c, 40d, and the respective cylinders 40a, 40b, 4
The phase difference between 0c and 40d is 180 ° in crank angle.
It has been. The ignition sequence of the in-cylinder fuel injection type spark ignition internal combustion engine 40 is in the order of the cylinder 40a, the cylinder 40c, the cylinder 40d, and the cylinder 40b, and the mutual phase difference between the cylinder 40a and the cylinder 40d is 360 in crank angle. °, and the phase difference between the cylinders 40b and 40c is 360 ° in crank angle.

【0036】各気筒に配設される夫々の点火プラグ4
1,42,43,44は、上述した実施形態の点火プラ
グ6と同様に、図示しない2つの外側電極(接地電極)
と、2つの中心電極6b,6bとを有しており、夫々対
を成す外側電極と中心電極6bとが点火ギャップ部を構
成している。
Each spark plug 4 disposed in each cylinder
1, 42, 43, and 44 are, like the spark plug 6 of the above-described embodiment, two outside electrodes (ground electrodes) not shown.
And two center electrodes 6b, 6b. The outer electrode and the center electrode 6b forming a pair each constitute an ignition gap.

【0037】気筒数と同じ数の4つの点火コイル51,
52,53,54は、夫々が2つの高圧端子を有してい
る。点火コイル51の一方の高圧端子は、気筒40aの
点火プラグ41の一方の中心電極6bに接続されてお
り、また、点火コイル51の他方の高圧端子は、気筒4
0dの点火プラグ44の一方の中心電極6bに接続され
ている。点火コイル52の一方の高圧端子は、気筒40
bの点火プラグ42の一方の中心電極6bに接続されて
おり、また、点火コイル52の他方の高圧端子は、気筒
40cの点火プラグ43の一方の中心電極6bに接続さ
れている。点火コイル53の一方の高圧端子は、気筒4
0bの点火プラグ42の他方の中心電極6bに接続され
ており、また、点火コイル53の他方の高圧端子は、気
筒40cの点火プラグ43の他方の中心電極6bに接続
されている。点火コイル54の一方の高圧端子は、気筒
40aの点火プラグ41の他方の中心電極6bに接続さ
れており、また、点火コイル54の他方の高圧端子は、
気筒40dの点火プラグ44の他方の中心電極6bに接
続されている。
Four ignition coils 51, the same number as the number of cylinders,
Each of 52, 53, and 54 has two high-voltage terminals. One high-voltage terminal of the ignition coil 51 is connected to one center electrode 6b of the ignition plug 41 of the cylinder 40a, and the other high-voltage terminal of the ignition coil 51 is connected to the cylinder 4a.
0d is connected to one center electrode 6b of the ignition plug 44. One high-voltage terminal of the ignition coil 52 is connected to the cylinder 40.
The ignition plug 52 is connected to one center electrode 6b of the ignition plug 42, and the other high-voltage terminal of the ignition coil 52 is connected to one center electrode 6b of the ignition plug 43 of the cylinder 40c. One high-voltage terminal of the ignition coil 53 is connected to the cylinder 4
0b is connected to the other center electrode 6b of the ignition plug 42, and the other high voltage terminal of the ignition coil 53 is connected to the other center electrode 6b of the ignition plug 43 of the cylinder 40c. One high voltage terminal of the ignition coil 54 is connected to the other center electrode 6b of the ignition plug 41 of the cylinder 40a, and the other high voltage terminal of the ignition coil 54 is
It is connected to the other center electrode 6b of the ignition plug 44 of the cylinder 40d.

【0038】図12は、筒内燃料噴射式火花点火内燃機
関がV型6気筒である場合の、点火プラグと点火コイル
との接続を説明するための模式図である。筒内燃料噴射
式火花点火内燃機関60は、6つの気筒60a,60
b,60c,60d,60e,60fを有しており、各
気筒60a,60b,60c,60d,60e,60f
相互の位相差は、クランク角度で120°とされてい
る。筒内燃料噴射式火花点火内燃機関60の着火順序
は、気筒60a、気筒60e、気筒60c、気筒60
f、気筒60b、気筒60dの順とされており、たとえ
ば気筒60aと気筒60bとの相互の位相差は、気筒6
0aから気筒60bへの場合はクランク角度で480°
となり、また、気筒60aから気筒60bへの場合はク
ランク角度で240°となる。
FIG. 12 is a schematic diagram for explaining the connection between the ignition plug and the ignition coil when the in-cylinder fuel injection type spark ignition internal combustion engine is a V-type six cylinder. The in-cylinder fuel injection type spark ignition internal combustion engine 60 has six cylinders 60a, 60
b, 60c, 60d, 60e, and 60f, and each of the cylinders 60a, 60b, 60c, 60d, 60e, and 60f.
The mutual phase difference is 120 ° in crank angle. The ignition order of the in-cylinder fuel injection type spark ignition internal combustion engine 60 is as follows: cylinder 60a, cylinder 60e, cylinder 60c, cylinder 60
f, the cylinder 60b, and the cylinder 60d in this order. For example, the mutual phase difference between the cylinder 60a and the cylinder 60b is
0a to cylinder 60b, crank angle 480 °
In addition, in the case of going from the cylinder 60a to the cylinder 60b, the crank angle becomes 240 °.

【0039】各気筒に配設される夫々の点火プラグ6
1,62,63,64,65,66は、上述した実施形
態の点火プラグ6と同様に、図示しない2つの外側電極
(接地電極)と、2つの中心電極6b,6bとを有して
おり、夫々対を成す外側電極と中心電極6bとが点火ギ
ャップ部を構成している。
Each of the spark plugs 6 arranged in each cylinder
Each of 1, 62, 63, 64, 65, and 66 has two outer electrodes (ground electrodes) (not shown) and two center electrodes 6b and 6b, similarly to the spark plug 6 of the above-described embodiment. The pair of outer electrode and center electrode 6b constitute an ignition gap.

【0040】気筒数と同じ数の6つの点火コイル71,
72,73,74,75,76は、夫々が2つの高圧端
子を有している。点火コイル71の一方の高圧端子は、
気筒60aの点火プラグ61の一方の中心電極6bに接
続されており、また、点火コイル71の他方の高圧端子
は、気筒60bの点火プラグ62の一方の中心電極6b
に接続されている。点火コイル72の一方の高圧端子
は、気筒60aの点火プラグ61の他方の中心電極6b
に接続されており、また、点火コイル72の他方の高圧
端子は、気筒60bの点火プラグ62の他方の中心電極
6bに接続されている。点火コイル73の一方の高圧端
子は、気筒60cの点火プラグ63の一方の中心電極6
bに接続されており、また、点火コイル73の他方の高
圧端子は、気筒60dの点火プラグ64の一方の中心電
極6bに接続されている。点火コイル74の一方の高圧
端子は、気筒60cの点火プラグ63の他方の中心電極
6bに接続されており、また、点火コイル74の他方の
高圧端子は、気筒60dの点火プラグ64の他方の中心
電極6bに接続されている。点火コイル75の一方の高
圧端子は、気筒60eの点火プラグ65の一方の中心電
極6bに接続されており、また、点火コイル75の他方
の高圧端子は、気筒60fの点火プラグ66の一方の中
心電極6bに接続されている。点火コイル76の一方の
高圧端子は、気筒60eの点火プラグ65の他方の中心
電極6bに接続されており、また、点火コイル76の他
方の高圧端子は、気筒60fの点火プラグ66の他方の
中心電極6bに接続されている。
Six ignition coils 71, the same number as the number of cylinders,
Each of 72, 73, 74, 75, and 76 has two high-voltage terminals. One high voltage terminal of the ignition coil 71 is
The other high voltage terminal of the ignition coil 71 is connected to one center electrode 6b of the ignition plug 62 of the cylinder 60b.
It is connected to the. One high-voltage terminal of the ignition coil 72 is connected to the other center electrode 6b of the ignition plug 61 of the cylinder 60a.
The other high-voltage terminal of the ignition coil 72 is connected to the other center electrode 6b of the ignition plug 62 of the cylinder 60b. One high-voltage terminal of the ignition coil 73 is connected to one center electrode 6 of the ignition plug 63 of the cylinder 60c.
b, and the other high voltage terminal of the ignition coil 73 is connected to one center electrode 6b of the ignition plug 64 of the cylinder 60d. One high-voltage terminal of the ignition coil 74 is connected to the other center electrode 6b of the ignition plug 63 of the cylinder 60c, and the other high-voltage terminal of the ignition coil 74 is connected to the other center of the ignition plug 64 of the cylinder 60d. It is connected to the electrode 6b. One high-voltage terminal of the ignition coil 75 is connected to one center electrode 6b of the ignition plug 65 of the cylinder 60e, and the other high-voltage terminal of the ignition coil 75 is connected to one center of the ignition plug 66 of the cylinder 60f. It is connected to the electrode 6b. One high-voltage terminal of the ignition coil 76 is connected to the other center electrode 6b of the ignition plug 65 of the cylinder 60e, and the other high-voltage terminal of the ignition coil 76 is connected to the other center of the ignition plug 66 of the cylinder 60f. It is connected to the electrode 6b.

【0041】図13は、筒内燃料噴射式火花点火内燃機
関が直列6気筒である場合の、点火プラグと点火コイル
との接続を説明するための模式図である。筒内燃料噴射
式火花点火内燃機関80は、6つの気筒80a,80
b,80c,80d,80e,80fを有しており、各
気筒80a,80b,80c,80d,80e,80f
相互の位相差は、クランク角度で120°とされてい
る。筒内燃料噴射式火花点火内燃機関80の着火順序
は、気筒60a、気筒60e、気筒60c、気筒60
f、気筒60b、気筒60dの順とされており、気筒6
0aと気筒60cと気筒60bとの相互の位相差はクラ
ンク角度で240°となり、また、気筒60eと気筒6
0fと気筒60dとの相互の位相差はクランク角度で2
40°となる。
FIG. 13 is a schematic diagram for explaining the connection between the ignition plug and the ignition coil when the in-cylinder fuel injection type spark ignition internal combustion engine is an inline 6 cylinder. The in-cylinder fuel injection spark ignition internal combustion engine 80 has six cylinders 80a, 80
b, 80c, 80d, 80e, and 80f, and each cylinder 80a, 80b, 80c, 80d, 80e, 80f
The mutual phase difference is 120 ° in crank angle. The ignition sequence of the in-cylinder fuel injection type spark ignition internal combustion engine 80 is as follows: cylinder 60a, cylinder 60e, cylinder 60c, cylinder 60
f, cylinder 60b, and cylinder 60d in that order.
0a, the cylinder 60c and the cylinder 60b have a phase difference of 240 ° in crank angle, and the cylinder 60e and the cylinder 6c
0f and the cylinder 60d have a phase difference of 2 in crank angle.
40 °.

【0042】各気筒に配設される夫々の点火プラグ8
1,82,83,84,85,86は、上述した実施形
態の点火プラグ6とは異なり、図示しない3つの外側電
極(接地電極)と、3つの中心電極6b,6b,6bと
を有しており、夫々対を成す外側電極と中心電極6bと
が点火ギャップ部を構成している。
Each spark plug 8 arranged in each cylinder
1, 82, 83, 84, 85, 86 have three outer electrodes (ground electrodes), not shown, and three center electrodes 6b, 6b, 6b, which are different from the spark plug 6 of the above-described embodiment. The outer electrode and the center electrode 6b forming a pair each constitute an ignition gap.

【0043】気筒数と同じ数の6つの点火コイル91,
92,93,94,95,96は、夫々が3つの高圧端
子を有している。点火コイル91の高圧端子は、夫々
が、気筒80aの点火プラグ81の1つの中心電極6b
と、気筒80bの点火プラグ82の1つの中心電極6b
と、気筒80cの点火プラグ83の1つの中心電極6b
とに接続されている。点火コイル92の高圧端子は、点
火コイル91と同様に、夫々が、気筒80aの点火プラ
グ81の1つの中心電極6bと、気筒80bの点火プラ
グ82の1つの中心電極6bと、気筒80cの点火プラ
グ83の1つの中心電極6bとに接続されている。点火
コイル93の高圧端子は、点火コイル91及び点火コイ
ル92と同様に、夫々が、気筒80aの点火プラグ81
の1つの中心電極6bと、気筒80bの点火プラグ82
の1つの中心電極6bと、気筒80cの点火プラグ83
の1つの中心電極6bとに接続されている。
Six ignition coils 91, the same number as the number of cylinders,
Each of 92, 93, 94, 95 and 96 has three high voltage terminals. Each of the high voltage terminals of the ignition coil 91 is connected to one central electrode 6b of the ignition plug 81 of the cylinder 80a.
And one central electrode 6b of the ignition plug 82 of the cylinder 80b.
And one central electrode 6b of the ignition plug 83 of the cylinder 80c.
And connected to. Similarly to the ignition coil 91, the high voltage terminals of the ignition coil 92 are respectively connected to one central electrode 6b of the ignition plug 81 of the cylinder 80a, one central electrode 6b of the ignition plug 82 of the cylinder 80b, and ignition of the cylinder 80c. It is connected to one center electrode 6b of the plug 83. Like the ignition coil 91 and the ignition coil 92, the high voltage terminal of the ignition coil 93 is connected to the ignition plug 81 of the cylinder 80a.
And the spark plug 82 of the cylinder 80b.
And the spark plug 83 of the cylinder 80c.
Is connected to one of the center electrodes 6b.

【0044】また、点火コイル94の高圧端子は、夫々
が、気筒80dの点火プラグ84の1つの中心電極6b
と、気筒80eの点火プラグ85の1つの中心電極6b
と、気筒80fの点火プラグ86の1つの中心電極6b
とに接続されている。点火コイル95の高圧端子は、点
火コイル94と同様に、夫々が、気筒80dの点火プラ
グ84の1つの中心電極6bと、気筒80eの点火プラ
グ85の1つの中心電極6bと、気筒80fの点火プラ
グ86の1つの中心電極6bとに接続されている。点火
コイル96の高圧端子は、点火コイル94及び点火コイ
ル95と同様に、夫々が、気筒80dの点火プラグ84
の1つの中心電極6bと、気筒80eの点火プラグ85
の1つの中心電極6bと、気筒80fの点火プラグ86
の1つの中心電極6bとに接続されている。
The high voltage terminals of the ignition coil 94 are connected to one central electrode 6b of the ignition plug 84 of the cylinder 80d.
And one central electrode 6b of the ignition plug 85 of the cylinder 80e.
And one central electrode 6b of the ignition plug 86 of the cylinder 80f.
And connected to. Similarly to the ignition coil 94, the high voltage terminals of the ignition coil 95 are respectively connected to one center electrode 6b of the ignition plug 84 of the cylinder 80d, one center electrode 6b of the ignition plug 85 of the cylinder 80e, and ignition of the cylinder 80f. It is connected to one center electrode 6b of the plug 86. Like the ignition coil 94 and the ignition coil 95, the high-voltage terminal of the ignition coil 96 is connected to the ignition plug 84 of the cylinder 80d.
And the spark plug 85 of the cylinder 80e.
And the spark plug 86 of the cylinder 80f.
Is connected to one of the center electrodes 6b.

【0045】以上のように、筒内燃料噴射式火花点火内
燃機関1,40,60,80が複数の気筒を有すると共
に、気筒の数と同数の点火コイル31〜32,51〜5
4,71〜76,91〜96を備えており、各点火コイ
ル31〜32,51〜54,71〜76,91〜96
は、複数の気筒のうち、相互の位相差が所定のクランク
角度となる気筒を一組とし、組を成す各気筒の一つの点
火ギャップ部6cに対して同時に点火を行うように接続
されているので、点火ギャップ部6cが複数となること
による点火コイル数の増加を抑制することができ、点火
コイル数の増加によるコスト上昇、重量アップ、点火コ
イルのレイアウト制約等の問題の発生を防ぐことができ
る。
As described above, the in-cylinder fuel injection type spark ignition internal combustion engines 1, 40, 60 and 80 have a plurality of cylinders and the same number of ignition coils 31 to 32 and 51 to 5 as the number of cylinders.
4, 71 to 76, 91 to 96, and each of the ignition coils 31 to 32, 51 to 54, 71 to 76, 91 to 96
Are connected so that, among a plurality of cylinders, cylinders whose mutual phase difference is a predetermined crank angle are a set, and one ignition gap portion 6c of each of the cylinders constituting the set is simultaneously ignited. Therefore, an increase in the number of ignition coils due to a plurality of ignition gaps 6c can be suppressed, and problems such as an increase in cost, an increase in weight, and a restriction on layout of the ignition coil due to an increase in the number of ignition coils can be prevented. it can.

【0046】また、筒内燃料噴射式火花点火内燃機関
1,40のように、1つの点火コイル31〜32,51
〜54が接続される気筒の相互の位相差が、クランク角
度で360°となる気筒を一組とし、1つの点火コイル
31〜32,51〜54を、組を成す各気筒の一つの点
火ギャップ部6cに対して同時に点火を行うように接続
した場合、組を成す気筒の一方は排気〜吸気行程にあ
り、この気筒の点火ギャップ部6cでは無駄な火花が発
生することになるが、この気筒の気筒内圧は低くく絶縁
破壊に要するエネルギーは低い。このため、点火コイル
31〜32,51〜54が有するエネルギーは圧縮圧力
のかかった他方の気筒の点火ギャップ部6cに投入され
ることになり、点火コイル31〜32,51〜54から
燃焼気筒の点火ギャップ部6cに対して確実に点火のた
めのエネルギーを付与することができる。また、組を成
す各気筒に対して、点火コイル31〜32,51〜54
へのチャージ時間を最も長く確保することもできる。
Further, as in the in-cylinder fuel injection type spark ignition internal combustion engines 1, 40, one ignition coil 31-32, 51
-54 are connected to each other and the ignition coil 31-32, 51-54 is connected to one ignition gap of each of the cylinders forming the set. When the cylinder 6c is connected so as to ignite at the same time, one of the cylinders forming the pair is in the exhaust-intake stroke, and a useless spark is generated in the ignition gap 6c of this cylinder. , The cylinder pressure is low, and the energy required for dielectric breakdown is low. For this reason, the energy of the ignition coils 31 to 32, 51 to 54 is injected into the ignition gap 6c of the other cylinder under the compression pressure. Energy for ignition can be reliably applied to the ignition gap 6c. Further, ignition coils 31 to 32, 51 to 54
It is possible to secure the longest charge time for the battery.

【0047】なお、本実施形態においては、噴霧形態と
して、シリンダ8の中心軸を含む面内においては扁平
に、シリンダ8の中心軸にほぼ直角な面内においては扇
形に拡開する噴霧を例示したが、噴霧形態としてはこれ
に限られるものではなく、広く用いられているスワール
タイプあるいはホールタイプの噴霧でも差し支えない。
In the present embodiment, as the spray form, a spray that spreads flat in a plane including the central axis of the cylinder 8 and in a fan shape in a plane substantially perpendicular to the central axis of the cylinder 8 is exemplified. However, the spray form is not limited to this, and a swirl type or a hole type spray widely used may be used.

【0048】また、キャビティ15の形状、構造等も、
上述した実施形態のものに限られることなく、周壁面と
この周壁面に滑らかに接続された底壁面とを有する凹所
からなり、燃料噴射弁からキャビティに向けて噴射され
た燃料により点火プラグに向けて上昇する混合気が形成
される形状、構等のものであってもよい。
The shape and structure of the cavity 15 are also
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes a recess having a peripheral wall surface and a bottom wall surface smoothly connected to the peripheral wall surface, and the fuel injected from the fuel injection valve toward the cavity forms an ignition plug. It may have a shape, structure, or the like in which an air-fuel mixture rising toward the air is formed.

【0049】[0049]

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、燃料噴射弁からキャビティに向けて噴射された
燃料により、キャビティに沿って点火プラグに向けて上
昇する混合気が形成され、点火プラグは、点火プラグに
向けて上昇する混合気のうちの可燃混合気に着火し得る
ように所定距離を隔てて設けられた複数の点火ギャップ
部を有しているので、複数の点火ギャップ部全てに対し
て、各点火ギャップ部周辺の混合気濃度が同時に適正な
可燃混合気濃度の範囲を超える確率は極めて小さく、い
ずれかの点火ギャップ部で失火が発生したとしても、他
の点火ギャップ部では正常に着火され、その気筒として
は正常な燃焼が行われる。このため、失火の発生が大幅
に抑制されることになる。また、空間的に離れた複数の
点火ギャップ部にて着火すれば、夫々の点火ギャップ部
での燃焼速度は同じであるが、その気筒全体で見れば燃
焼が加速された状態となる。このため、噴射された燃料
が周辺に過拡散する前に燃焼させることができ、トルク
変動の発生を大幅に抑制することができる。また、燃焼
効率が高まることと、サイクルの等容度が高まることと
の相乗効果により、燃費を向上することができる。更
に、点火プラグが複数の点火ギャップ部を有するという
簡易な構成にて、失火及びトルク変動の発生が大幅に抑
制されることになり、内燃機関本体の大幅な構造変更を
伴なうことはない。これらの結果、内燃機関本体の大幅
な構造変更を伴なうことなく、失火及びトルク変動の発
生を大幅に抑制して、安定した燃焼を得ることが可能な
筒内燃料噴射式火花点火内燃機関を提供することができ
る。
As described above, according to the present invention, the fuel injected from the fuel injection valve toward the cavity forms an air-fuel mixture rising toward the spark plug along the cavity. Since the ignition plug has a plurality of ignition gap portions provided at a predetermined distance so as to ignite a combustible air-fuel mixture of the air-fuel mixture rising toward the ignition plug, a plurality of ignition gaps are provided. For all of the ignition gaps, the probability that the mixture concentration around each ignition gap part simultaneously exceeds the appropriate combustible mixture concentration range is extremely small, and even if a misfire occurs in any one of the ignition gap parts, the other ignition gap The part is normally ignited, and the cylinder performs normal combustion. For this reason, the occurrence of misfire is largely suppressed. Further, if the ignition is performed at a plurality of spatially separated ignition gaps, the combustion speed in each of the ignition gaps is the same, but the combustion is accelerated in the entire cylinder. For this reason, it is possible to burn the injected fuel before it excessively diffuses to the surroundings, and it is possible to greatly suppress the occurrence of torque fluctuation. Further, fuel efficiency can be improved due to a synergistic effect of an increase in combustion efficiency and an increase in the equal capacity of the cycle. Furthermore, with a simple configuration in which the ignition plug has a plurality of ignition gap portions, the occurrence of misfire and torque fluctuation is greatly suppressed, and no significant structural change of the internal combustion engine body is involved. . As a result, an in-cylinder fuel injection type spark ignition internal combustion engine capable of obtaining stable combustion by significantly suppressing the occurrence of misfires and torque fluctuations without a significant structural change of the internal combustion engine body. Can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施形態に係る筒内燃料噴射式火花点
火内燃機関を示す縦断面図である。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an in-cylinder fuel injection spark ignition internal combustion engine according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施形態に係る筒内燃料噴射式火花点
火内燃機関における、シリンダヘッド下面の平面図であ
る。
FIG. 2 is a plan view of a lower surface of a cylinder head in the in-cylinder fuel injection spark ignition internal combustion engine according to the embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施形態に係る筒内燃料噴射式火花点
火内燃機関に含まれる、点火プラグの側面図である。
FIG. 3 is a side view of a spark plug included in the in-cylinder fuel injection spark ignition internal combustion engine according to the embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施形態に係る筒内燃料噴射式火花点
火内燃機関での、点火ギャップ部間の距離と安定運転が
可能な燃料噴射時期の幅との関係を示す線図である。
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the distance between ignition gaps and the width of fuel injection timing at which stable operation is possible in the in-cylinder fuel injection type spark ignition internal combustion engine according to the embodiment of the present invention.

【図5】本発明の実施形態に係る筒内燃料噴射式火花点
火内燃機関での、噴射時期とトルク変動値との関係を示
す線図である。
FIG. 5 is a diagram showing a relationship between an injection timing and a torque fluctuation value in the in-cylinder fuel injection spark ignition internal combustion engine according to the embodiment of the present invention.

【図6】本発明の実施形態に係る筒内燃料噴射式火花点
火内燃機関での、噴射時期及び点火時期との関係におけ
る安定運転領域を示す線図である。
FIG. 6 is a diagram showing a stable operation region in relation to an injection timing and an ignition timing in the in-cylinder fuel injection type spark ignition internal combustion engine according to the embodiment of the present invention.

【図7】本発明の実施形態に係る筒内燃料噴射式火花点
火内燃機関の変形例における、シリンダベッド下面の平
面図である。
FIG. 7 is a plan view of a lower surface of a cylinder bed in a modified example of the in-cylinder fuel injection type spark ignition internal combustion engine according to the embodiment of the present invention.

【図8】本発明の実施形態に係る筒内燃料噴射式火花点
火内燃機関の変形例を示し、(a)は点火プラグの平面
図であり、(b)は点火プラグの側面図である。
8A and 8B show a modified example of the in-cylinder fuel injection spark ignition internal combustion engine according to the embodiment of the present invention, wherein FIG. 8A is a plan view of a spark plug, and FIG. 8B is a side view of the spark plug.

【図9】本発明の実施形態に係る筒内燃料噴射式火花点
火内燃機関の変形例を示し、(a)は点火プラグの平面
図であり、(b)は点火プラグの側面図である。
9A and 9B show a modified example of the in-cylinder fuel injection type spark ignition internal combustion engine according to the embodiment of the present invention, wherein FIG. 9A is a plan view of an ignition plug, and FIG. 9B is a side view of the ignition plug.

【図10】本発明の実施形態に係る筒内燃料噴射式火花
点火内燃機関での、点火プラグと点火コイルとの接続を
説明するための模式図である。
FIG. 10 is a schematic diagram for explaining connection between an ignition plug and an ignition coil in the in-cylinder fuel injection type spark ignition internal combustion engine according to the embodiment of the present invention.

【図11】本発明の実施形態に係る筒内燃料噴射式火花
点火内燃機関での、点火プラグと点火コイルとの接続を
説明するための模式図である。
FIG. 11 is a schematic diagram for explaining connection between an ignition plug and an ignition coil in the in-cylinder fuel injection type spark ignition internal combustion engine according to the embodiment of the present invention.

【図12】本発明の実施形態に係る筒内燃料噴射式火花
点火内燃機関での、点火プラグと点火コイルとの接続を
説明するための模式図である。
FIG. 12 is a schematic diagram for explaining connection between an ignition plug and an ignition coil in the in-cylinder fuel injection type spark ignition internal combustion engine according to the embodiment of the present invention.

【図13】本発明の実施形態に係る筒内燃料噴射式火花
点火内燃機関での、点火プラグと点火コイルとの接続を
説明するための模式図である。
FIG. 13 is a schematic diagram for explaining connection between an ignition plug and an ignition coil in the in-cylinder fuel injection spark ignition internal combustion engine according to the embodiment of the present invention.

【図14】点火プラグ周辺の混合気濃度の時間的変化を
示す線図である。
FIG. 14 is a diagram showing a temporal change of a mixture concentration around an ignition plug.

【図15】気筒内の混合気濃度及び火炎の時間的変化を
示す線図である。
FIG. 15 is a diagram showing a temporal change of a mixture concentration and a flame in a cylinder.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,40,60,80…筒内燃料噴射式火花点火内燃機
関、6,21〜22,41〜44,61〜66,81〜
86,201…点火プラグ、6a…外側電極、6b…中
心電極、6c…点火ギャップ部、7…シリンダヘッド、
9…シリンダブロック、10…ピストン、10a…頂
面、11…燃焼室、13,202…燃料噴射弁、15,
203…キャビティ、15a…周壁面、15b…底壁
面、31,32,51〜54,71〜76,91〜96
…点火コイル、40a〜40d,60a〜60f,80
a〜80f…気筒、M…混合気。
1, 40, 60, 80 ... in-cylinder fuel injection type spark ignition internal combustion engine, 6, 21 to 22, 41 to 44, 61 to 66, 81 to
86, 201: ignition plug, 6a: outer electrode, 6b: center electrode, 6c: ignition gap, 7: cylinder head,
9: cylinder block, 10: piston, 10a: top surface, 11: combustion chamber, 13, 202: fuel injection valve, 15,
203: cavity, 15a: peripheral wall surface, 15b: bottom wall surface, 31, 32, 51 to 54, 71 to 76, 91 to 96
... Ignition coils, 40a to 40d, 60a to 60f, 80
a to 80f: cylinder, M: mixture.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01T 13/46 H01T 13/46 (72)発明者 稲垣 英人 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の1 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 石川 宣勝 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の1 株式会社豊田中央研究所内 Fターム(参考) 3G019 AA05 AA09 EC02 EC07 KA03 KA15 3G023 AA02 AA04 AB02 AB03 AC05 AD07 AD09 AD14 AF01 5G059 AA01 CC03 DD23 EE19 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification FI FI Theme Court ゛ (Reference) H01T 13/46 H01T 13/46 (72) Inventor Hideto Inagaki 41, Nagatute-cho, Yakumichi, Nagakute-cho, Aichi-gun, Aichi Prefecture No. 1 Inside Toyota Central Research Laboratories Co., Ltd. (72) Inventor Norikatsu Ishikawa No. 41 Nagachute-cho, Aichi-gun, Aichi-gun Ochi-cho, Yokomichi Address 1 Inside Toyota Central Research Laboratories Co., Ltd. F-term (reference) 3G019 AA05 AA09 EC02 EC07 KA03 KA15 3G023 AA02 AA04 AB02 AB03 AC05 AD07 AD09 AD14 AF01 5G059 AA01 CC03 DD23 EE19

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ピストン頂面には、周壁面と前記周壁面
に滑らかに接続された底壁面とを有する凹所からなるキ
ャビティが形成され、 前記キャビティの上方に配設される点火プラグと、 前記キャビティに向けて燃料を噴射する燃料噴射弁と、
を備え、 前記燃料噴射弁から噴射された前記燃料により、前記点
火プラグに向けて上昇する混合気が形成され、 前記点火プラグは、前記点火プラグに向けて上昇する混
合気のうちの可燃混合気に着火し得るように、所定距離
を隔てて設けられた複数の点火ギャップ部を有している
ことを特徴とする筒内燃料噴射式火花点火内燃機関。
1. A cavity comprising a recess having a peripheral wall surface and a bottom wall surface smoothly connected to the peripheral wall surface is formed on a top surface of the piston, and an ignition plug disposed above the cavity, A fuel injection valve for injecting fuel toward the cavity,
A mixture that rises toward the spark plug is formed by the fuel injected from the fuel injection valve, and the ignition plug is a combustible mixture of the mixture that rises toward the ignition plug. An in-cylinder fuel injection type spark ignition internal combustion engine having a plurality of ignition gaps provided at a predetermined distance so as to be able to ignite.
【請求項2】 前記所定距離が、20mm以下であるこ
とを特徴とする請求項1に記載の筒内燃料噴射式火花点
火内燃機関。
2. The in-cylinder fuel injection spark ignition internal combustion engine according to claim 1, wherein the predetermined distance is 20 mm or less.
【請求項3】 前記筒内燃料噴射式火花点火内燃機関
は、複数の気筒を有すると共に、前記気筒の数と同数の
点火コイルを備えており、 前記各点火コイルは、前記複数の気筒のうち、相互の位
相差が所定のクランク角度となる気筒を一組とし、組を
成す前記各気筒の一つの前記点火ギャップ部に対して同
時に点火を行うように接続されていることを特徴とする
請求項1又は請求項2に記載の筒内燃料噴射式火花点火
内燃機関。
3. The in-cylinder fuel injection type spark ignition internal combustion engine has a plurality of cylinders and the same number of ignition coils as the number of the cylinders, and each of the ignition coils is one of the plurality of cylinders. A plurality of cylinders each having a predetermined crank angle with a phase difference therebetween, and connected so as to simultaneously ignite one ignition gap of each of the cylinders forming the pair. The in-cylinder fuel injection type spark ignition internal combustion engine according to claim 1 or 2.
【請求項4】 前記所定のクランク角度が、360°で
あることを特徴とする請求項3に記載の筒内燃料噴射式
火花点火内燃機関。
4. The in-cylinder fuel injection spark ignition internal combustion engine according to claim 3, wherein the predetermined crank angle is 360 °.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007506900A (en) * 2003-07-10 2007-03-22 ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング Fuel injection system

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JP2007506900A (en) * 2003-07-10 2007-03-22 ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング Fuel injection system

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