筒内直噴式火花点火内燃機関
【課題】筒内直噴式火花点火内燃機関において、低コストな手段で、排気中の粒子状物質やスモークの発生を抑制する。
【解決手段】筒内直噴式火花点火ガソリン機関１０Ａにおいて、排気弁２８側に設けられた冷却水ジャケット３６をインジェクタ３２側に設けられた冷却水ジャケット３４より底浅にして、容積を小さくする。これによって、冷却水ジャケット３６の冷却効果を抑制し、排気弁側ピストン頂面１６を高温状態に保持し、排気弁側ピストン頂面１６に噴射された液体燃料の気化率を向上させる。
【解決手段】筒内直噴式火花点火ガソリン機関１０Ａにおいて、排気弁２８側に設けられた冷却水ジャケット３６をインジェクタ３２側に設けられた冷却水ジャケット３４より底浅にして、容積を小さくする。これによって、冷却水ジャケット３６の冷却効果を抑制し、排気弁側ピストン頂面１６を高温状態に保持し、排気弁側ピストン頂面１６に噴射された液体燃料の気化率を向上させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低コストな手段で粒子状物質（ＰＭ；ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ ｍａｔｔｅｒ）やスモークの排出を低減可能にした筒内直噴式火花点火内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
筒内直噴式火花点火内燃機関は、液体燃料をシリンダの燃焼室内に直接噴射し、該噴射燃料をピストンの頂面に衝突させて気化させ、着火性の良好な濃度の高い混合気を形成する。この可燃混合気を点火プラグ近傍へ導き、燃焼室内全体としては希薄な混合気の燃焼を可能にする成層燃焼を行なう。燃料噴射時点は圧縮行程後半である。
【０００３】
ここで、燃焼室内に噴射された液体燃料が完全に気化することが望ましい。しかし、一般に、ピストン本体やシリンダは熱伝導性が高いアルミニウムを素材としており、ピストン本体やシリンダ壁面から熱が逃げやすい。そのため、それらの表面温度を高温のまま維持し難く、噴射燃料の全てが気化し得ない、という状況が生じることがある。これによって、ピストン頂面やシリンダ壁面に液体燃料が残存してしまい、かかる状態で燃焼が起こると、粒子状物質やスモークを発生させてしまう。
【０００４】
図８に、筒内直噴式火花点火ガソリン機関の概略を示す。図８の筒内直噴式火花点火ガソリン機関１００において、シリンダ１０２の内部にピストン１０４が設けられ、ピストン頂面１０４ａの上方には燃焼室ｂが形成されている。シリンダヘッド１０６には、吸気管１０８及び排気管１１０が接続されている。シリンダヘッド１０６と吸気管１０８の接続部には吸気弁１１２が設けられ、シリンダヘッド１０６と排気管１１０との接続部には排気弁１１４が設けられている。シリンダヘッド１０６の吸気弁側周縁部には、液体燃料（ガソリン）を燃焼室ｂに噴射するインジェクタ１１６が設けられ、シリンダヘッド１０６の中央部には、点火プラグ１１７が設けられている。
【０００５】
液体燃料は、燃料タンク１１８からフィードポンプ１２０によって燃料供給管１２２に送られる。液体燃料は、さらに高圧ポンプ１２４によって、吸気マニホールドを構成するデリバリパイプ１２６に送られ、デリバリパイプ１２６から各シリンダ１０２に設けられたインジェクタ１１６に送られる。液体燃料は、インジェクタ１１６から燃焼室ｂに噴射される。一方、吸気管１０８から吸気が燃焼室ｂに供給される。
【０００６】
噴射された液体燃料は、ピストン頂面１０４ａに衝突し、ピストン頂面１０４ａの保有熱で気化し、着火性の良好な濃度の高い混合気を形成する。この可燃混合気は、ピストン頂面１０４ａに形成されたキャビティの曲面に沿って、点火プラグ１１７の近傍へ導かれ、燃焼室内全体としては希薄な混合気の燃焼を可能にする成層燃焼を行なう。燃焼後の排気は、排気管１１０に排出され、排気管１１０に設けられた排気浄化触媒１２８によって浄化された後、外部へ排出される。
【０００７】
インジェクタ３２から噴射された液体燃料は、排気管１１０側のピストン頂面１０４ａやシリンダ壁面に当る。これらの領域で放熱があり、高温を維持できないと、液体燃料の気化率が悪くなり、燃焼後の排気中に粒子状物質やスモークを発生させてしまう。
粒子状物質は人体への悪影響を危惧され、既にディーゼル機関では、その排出量が規制されている。直噴式火花点火ガソリン機関でも、今後排出量が規制される可能性がある。この解決策として、排気管に粒子状物質を除去するフィルタを設ける案がある。しかし、この案では、排気の流動性を阻害することで、内燃機関の性能低下を招き、またコストアップを招くという問題がある。
【０００８】
図９は、空燃比（Ａ／Ｆ）と排気中に発生する粒子状物質との関係を示す線図である。曲線Ａは、筒内直噴式火花点火ガソリン機関の例であり、曲線Ｂは、吸気マニホールドの吸気ポート付近に、シリンダ毎にインジェクタを配置し、吸気と液体燃料とを均一に混合して燃焼させ、均質燃焼を行なう方式の例である。図９から、筒内直噴式ガソリン機関の場合、空燃比がリッチの状態で粒子状物質の発生が多くなることがわかる。
【０００９】
特許文献１には、噴射燃料が衝突するピストン頂面に熱伝導率が小さいチタン等の低熱伝導部材を設け、これにより、ピストン頂面の高温状態を保って噴射燃料の気化を促進させ、粒子状物質やスモークの発生を抑制するという解決策が開示されている。特許文献１（図２）に開示されたピストンの断面図を図１０に示す。
【００１０】
図１０において、筒内直噴式火花点火内燃機関に適用されたピストン２００は、アルミニウムで成型されたピストン本体２０２のピストン頂面２０４に、凹状のキャビティ２０４ａが形成されている。キャビティ２０４ａの底面に凹部２０６が設けられ、この凹部２０６に、熱伝導率が低い板状の低熱伝導部材２０８が嵌合固定されている。低熱伝導部材２０６は、例えばチタン製である。低熱伝導部材２０８を設けることで、キャビティ２０４ａをピストン本体２０２より高温にし、キャビティ２０４ａに衝突した液体燃料の気化を促進している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００５−３３７１３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
特許文献１に開示された手段は、ピストン頂面に低熱伝導部材を形成するため、そのための加工工程を必要とすると共に、低熱伝導部材として高価なチタンを用いるため高コストになるという問題がある。また、シリンダ壁面を高温に保持することができないので、シリンダ壁面に付着した液体燃料の気化率を向上させることはできないという問題がある。
【００１３】
本発明は、かかる従来技術の課題に鑑み、筒内直噴式火花点火内燃機関において、低コストな手段で、液体燃料が当るピストン頂面及びシリンダ壁面の保温効果を高くして、噴射燃料の気化を促進可能にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
かかる目的を達成するため、本発明の筒内直噴式火花点火内燃機関は、液体燃料が当る側のシリンダ壁内に設けられた冷却水ジャケットの容積を、燃料噴射弁が設けられた側のシリンダ壁内に設けられた冷却水ジャケットより低減させ、液体燃料が当る側のピストン頂面及びシリンダ内面を燃料噴射弁設置側のピストン頂面及びシリンダ内面より高温に維持し、該液体燃料の気化率を増大させるように構成したものである。
【００１５】
本発明では、液体燃料が当る側のシリンダ壁内に設けられた冷却水ジャケットの冷却性能を、燃料噴射弁設置側のシリンダ壁内に設けられた冷却水ジャケットより低下させることにより、液体燃料が当る側のシリンダ壁を高温に維持させるようにしている。これによって、冷却水ジャケットの容積を変更するだけの低コストな手段で、液体燃料の気化率を増大させ、燃焼を促進し、粒子状物質やスモークの発生を抑制できる。
【００１６】
本発明において、燃料噴射弁が吸気弁設置側のシリンダヘッド周縁部に設けられ、液体燃料が当る側のシリンダヘッドに排気弁が設けられているとよい。燃料噴射弁が吸気弁の近くに設けられることで、液体燃料と吸気との混合が促進され、良好な燃焼を可能にする。
【００１７】
本発明において、液体燃料が当る側のシリンダ壁内に設けられた冷却水ジャケットが、燃料噴射時点でピストンリングの高さより上方に設けられているとよい。ピストンの保有熱は、主としてピストンリングを介してシリンダ壁面に伝達される。圧縮行程後半に行なわれる燃料噴射時点で、液体燃料が当る側の冷却水ジャケットをピストンリングの高さより上方に設けることで、ピストンリングに対する冷却性能を低下させることができる。これによって、ピストンリングからシリンダ壁面へ伝達する熱量を抑制できるので、ピストン頂面の温度を高温に維持でき、ピストン頂面に当る液体燃料の気化率を低減できる。
【００１８】
本発明において、液体燃料が当る側の冷却水ジャケットが、燃料噴射時点でピストン頂面の高さより上方に設けられているとよい。圧縮行程後半に行なわれる燃料噴射時点で、液体燃料が当る側の冷却水ジャケットをピストン頂面の高さより上方に設けることで、ピストン頂面に対する冷却性能を低下させることができる。これによって、ピストン頂面の温度を高温に維持でき、ピストン頂面に当る液体燃料の気化率を向上できる。
【００１９】
本発明において、シリンダブロックに複数のシリンダボアが隣接配置され、液体燃料が当る側のシリンダ壁内に設けられた冷却水ジャケットの容積を、燃料噴射弁から噴射される液体燃料の噴射方向から外れたシリンダボア間の領域で、燃料噴射弁が設けられた側のシリンダ壁内に設けられた冷却水ジャケットの容積と同等にするとよい。これによって、液体燃料の気化率を低下させることなく、特に高温となりやすいシリンダボア間領域の冷却性能を高く維持できる。
【００２０】
本発明において、冷却性能を低減するための冷却水ジャケットの構成に加えて、液体燃料が当る領域のピストン頂面に、ピストン本体を構成する材料より熱伝導性が悪い材料からなる被覆層を形成するとよい。これによって、ピストン頂面からの放熱を抑制し、ピストン頂面を高温状態に維持できるので、冷却水ジャケットによる冷却性能の低減効果との相乗効果によって、液体燃料の気化率をさらに向上できる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、シリンダ壁内に冷却水ジャケットが設けられ、液体燃料を燃焼室内に直接噴射し、この噴射燃料をピストン頂面に衝突させて気化させ、高濃度の混合気を点火プラグ近傍へ導くようにした筒内直噴式火花点火内燃機関において、液体燃料が当る側のシリンダ壁内に設けられた冷却水ジャケットの容積を、燃料噴射弁が設けられた側のシリンダ壁内に設けられた冷却水ジャケットより低減させ、液体燃料が当る側のピストン頂面及びシリンダ内面を燃料噴射弁設置側のピストン頂面及びシリンダ内面より高温に維持し、該液体燃料の気化率を増大させるように構成したので、噴射された液体燃料が当る側のピストン頂面及びシリンダ内面を高温に維持でき、これによって、噴射された液体燃料の気化率を増大できる。そのため、冷却水ジャケットの容積を変更するだけの低コストな手段で、燃焼室での良好な成層燃焼を可能し、排気中の粒子状物質やスモークの発生を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明を筒内直噴式火花点火ガソリン機関に適用した第１実施形態の正面視断面図である。
【図２】図１中のＡ―Ａ線に沿う断面図である。
【図３】本発明を筒内直噴式火花点火ガソリン機関に適用した第２実施形態の正面視断面図である。
【図４】本発明を筒内直噴式火花点火ガソリン機関に適用した第３実施形態の正面視断面図である。
【図５】本発明を筒内直噴式火花点火ガソリン機関に適用した第４実施形態の正面視断面図である。
【図６】本発明を筒内直噴式火花点火ガソリン機関に適用した第５実施形態の平面視断面図である。
【図７】本発明を筒内直噴式火花点火ガソリン機関に適用した第６実施形態の正面視断面図である。
【図８】従来の筒内直噴式火花点火ガソリン機関の概略図である。
【図９】筒内直噴式火花点火ガソリン機関の粒子状物質排出量を示す線図である。
【図１０】特許文献１に開示された、低熱伝導部材を設けたピストンの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではない。
【００２４】
（実施形態１）
本発明を筒内直噴式火花点火ガソリン機関に適用した第１実施形態を図１及び図２に基づいて説明する。本実施形態は、６気筒Ｖ型エンジンに適用した例であり、図２は、片側バンクを示す。図１の筒内直噴式火花点火ガソリン機関１０Ａにおいて、シリンダブロック１２の内部にピストン１４が往復動可能に配置されている。ピストン頂面１６には、キャビティ１８が設けられ、ピストン頂面１６の上方には燃焼室ｂが形成されている。ピストン１４の上方領域の外周面には、３箇所にリング状溝が設けられ、該リング状溝に３個のピストンリング１９ａ〜ｃが装着されている。シリンダ１２の上方には、シリンダヘッド２０が設けられ、シリンダヘッド２０には、吸気ポート２２及び排気ポート２４が設けられている。
【００２５】
吸気ポート２２が燃焼室ｂに接続する部分に吸気弁２６が設けられ、排気ポート２４が燃焼室ｂに接続する部分に２個の排気弁２８が設けられている。シリンダヘッド２０の中央部には、燃焼室ｂに突出して点火プラグ３０が設けられている。シリンダヘッド２０の吸気ポート２２側周縁部に、ノズル先端が斜め下方のキャビティ１８に向けて、インジェクタ３２が装着されている。
【００２６】
インジェクタ３２からキャビティ１８の排気弁側領域に向けて、液体燃料（ガソリン）ｆが噴射される。圧縮行程後半の時点で、液体燃料がキャビティ１８の排気弁側ピストン頂面及びシリンダ壁面に向けて噴射される。キャビティ１８内に噴射された液体燃料は、キャビティ１８の底壁１８ａと、インジェクタ３２に対して対向配置された対向側壁１８ｂとに沿って進行する。
【００２７】
図２に示すように、対向側壁１８ｂは、平面視において円弧形状を有する。液体燃料の噴射流ｆは、底壁１８ａで幅方向に扇形に広がり、ピストン頂面１６から吸熱して気化する。次に、対向側壁１８ｂ上を進行する際に、対向側壁１８ｂの平面視円弧形状によって、対向側壁１８ｂの中央部へ集合する。こうして、対向側壁１８ｂの中央部上方に位置する点火プラグ３０近傍に、可燃混合気を形成できる。
【００２８】
図２に示すように、シリンダブロック１２にはシリンダボア１２ａが３個設けられ、シリンダボア１２ａの周囲に、冷却水ジャケット３４及び３６が設けられている。冷却水ジャケット３４、３６は、シリンダボア１２ａの形状に沿い、シリンダボア１２ａから等間隔に円弧形状に形成されている。インジェクタ３２側に設けられた冷却水ジャケット３４は、シリンダブロック１２の表面から下方へ深く設けられ、排気弁２８側に設けられた冷却水ジャケット３６は、冷却水ジャケット３４よりシリンダブロック１２の表面から下方へ浅く設けられている。冷却水ジャケット３４及び３６の断面積は同一であり、従って、冷却水ジャケット３４の容積を冷却水ジャケット３４の容積より大きくしている。冷却水ジャケット３４、３６の境界では、冷却水ジャケット３４、３６の底面同士が傾斜面３８で繋がっている。
【００２９】
冷却水は、水通路４０から冷却水ジャケット３４、３６を通り、シリンダヘッド２０へ流通している。本実施形態では、排気弁２８側の冷却水ジャケット３６の容積を、インジェクタ３２側冷却水ジャケット３４の容積より小さくしているので、冷却水ジャケット３６の冷却性能は冷却水ジャケット３４の冷却性能より低下している。そのため、排気弁側ピストン頂面１６及びシリンダ壁面が高温状態となっている。インジェクタ３２から噴射流された液体燃料は、排気弁側のピストン頂面及びシリンダ壁面に当るため、噴射された液体燃料の気化が促進される。そのため、かかる状態で燃焼が起こると、粒子状物質やスモークの発生を抑制できる。
【００３０】
（実施形態２）
次に、本発明を筒内直噴式火花点火ガソリン機関に適用した第２実施形態を図３によって説明する。本実施形態の筒内直噴式火花点火ガソリン機関１０Ｂは、冷却水ジャケット３４及び３６を、シリンダブロック表面からの深さが同一となるように形成している。冷却水ジャケット３４、３６の断面積は、上方領域では同一とするが、冷却水ジャケット３６の先端部３６ａの断面積を上方領域より小さく形成している。これによって、冷却水ジャケット３６の冷却性能を冷却水ジャケット３４の冷却性能より低下させている。その他の構成は前記第１実施形態と同一である。
【００３１】
本実施形態によれば、冷却水ジャケット３６の深さを浅くせず、冷却水ジャケット３４と同一深さとしたことで、シリンダブロック１２の冷却領域を同一とすることができる。一方、液体燃料噴射時点でのピストン位置で、ピストン頂面１６から下方の冷却水ジャケット３６の断面積を小さくして、ピストン頂面下方の冷却性能を抑えることができる。これによって、ピストン頂面１６の高温状態を維持できるので、排気弁側ピストン頂面１６に当る液体燃料の気化率を向上できる。
【００３２】
（実施形態３）
次に、本発明を筒内直噴式火花点火ガソリン機関に適用した第３実施形態を図４によって説明する。本実施形態の筒内直噴式火花点火ガソリン機関１０Ｃは、排気弁２８側に設けられた冷却水ジャケット４４の深さを特に既定したものである。即ち、冷却水ジャケット４４の深さを、液体燃料噴射時に、ピストンリング１９ａ〜ｃのうち、最上部に位置するピストンリング１９ａにまで達しない深さとしている。なお、冷却水ジャケット３４及び４４の断面積は同一とする。その他の構成は前記第１実施形態と同一である。
【００３３】
本実施形態によれば、排気弁側冷却水ジャケット４４の深さを前述のように既定したことにより、燃料噴射時点でのピストンリング１９ａ〜ｃの冷却効果を抑えることができる。そのため、ピストン頂面付近の熱がピストンリング１９ａ〜ｃを介してシリンダブロック１２に逃げるのを抑制できる。これによって、ピストン頂面１６を高温状態にできるので、液体燃料の気化効率を向上できる。
【００３４】
（実施形態４）
次に、本発明を筒内直噴式火花点火ガソリン機関に適用した第４実施形態を図５によって説明する。本実施形態の筒内直噴式火花点火ガソリン機関１０Ｄは、排気弁側冷却水ジャケット４６を前記第３実施形態よりさらに浅く形成したものである。即ち、冷却水ジャケット４６の底を、液体燃料噴射時のピストン頂面１６より上方に配置したものである。その他の構成は前記第１実施形態と同一である。
【００３５】
本実施形態によれば、燃料噴射時、冷却水ジャケット４６の設置位置がピストン頂面１６に達していないので、冷却水ジャケット４６の冷却効果がピストン頂面１６にまで及ばない。そのため、燃料噴射時点で、ピストン頂面１６を高温状態に保持できるので、第３実施形態と比べて、液体燃料の気化率をさらに向上できる。
【００３６】
（実施形態５）
次に、本発明を筒内直噴式火花点火ガソリン機関に適用した第５実施形態を図６によって説明する。本実施形態の筒内直噴式火花点火ガソリン機関１０Ｅは、冷却水ジャケット３４のうち、シリンダボア１２ａ間の領域４８を、インジェクタ３２側の冷却水ジャケット３４と同一の深さに形成したものである。この底深領域４８は、インジェクタ３２から噴射された液体燃料の噴射流ｆの噴射角θの外側に位置する領域である。その他の領域の冷却水ジャケット３６の深さは、前記第１実施形態と同様に、冷却水ジャケット３４より浅く形成されている。冷却水ジャケット３６以外の構成は、前記第１実施形態と同一である。
【００３７】
本実施形態において、冷却水ジャケット３６の幅寸法は冷却水ジャケット３４と同一であり、底深領域４８の深さは冷却水ジャケット３４と同一であるので、底深領域４８の容積は冷却水ジャケット３４と同一となる。従って、底深領域４８の冷却効果は、冷却水ジャケット３４と同一となる。本実施形態によれば、第１実施形態と同様に液体燃料の気化率を高く維持しながら、シリンダボア間の底深領域４８の冷却性能を高くすることができる。そのため、液体燃料の気化率を高く維持しながら、特に高温となりやすいシリンダボア間領域の冷却効果を良好に維持できる。これによって、排気中の粒子状物質やスモークの発生を抑制できる。
【００３８】
（実施形態６）
次に、本発明を筒内直噴式火花点火ガソリン機関に適用した第６実施形態を図７によって説明する。本実施形態の筒内直噴式火花点火ガソリン機関１０Ｆは、燃料噴射時に液体燃料が当るキャビティ１８の対向側壁１８ｂに、例えばチタン、銅、金、銀のような、熱伝導率が小さい低熱伝導部材からなる被覆層５０を形成させたものである。ピストン１４はアルミニウムで製造されている。被覆層５０はアルミニウムより熱伝導率が小さい材質を用いる。その他の構成は前記第１実施形態と同一である。
【００３９】
対向側壁１８ｂに被覆層５０を形成したことにより、ピストン頂面１６に燃焼室ｂの保有熱を蓄積できる。そのため、対向側壁１８ｂに噴射された液体燃料の気化率を向上できる。本実施形態によれば、冷却水ジャケット４６による冷却性能低減効果に加えて、熱伝導率が小さい被覆層５０を形成したことによる熱保有効果により、液体燃料を速やかに気化できる。これによって、燃焼後の排気に発生する粒子状物質やスモークの発生を効果的に低減できる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明によれば、筒内直噴式火花点火内燃機関で、低コストな手段で、排気中の粒子状物質やスモークの発生を低減できる。
【符号の説明】
【００４１】
１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅ、１０Ｆ、１００ 筒内直噴式火花点火ガソリン機関
１２ シリンダブロック
１２ａ シリンダボア
１４，１０４，２００ ピストン
１６，１０４ａ、２０４ ピストン頂面
１８，２０４ａ キャビティ
１８ａ 底壁
１８ｂ 対向側壁
１９ａ〜ｃ ピストンリング
２０，１０６ シリンダヘッド
２２ 吸気ポート
２４ 排気ポート
２６，１１２ 吸気弁
２８、１１４ 排気弁
３０，１１７ 点火プラグ
３２，１１６ インジェクタ（燃料噴射弁）
３４，３６、４２，４４，４６ 冷却水ジャケット
３８ 傾斜面
４０ 水通路
４２ａ 先端部
４８ 底深領域
５０ 被覆層
１０２ シリンダ
１０８ 吸気管
１１０ 排気管
１１８ 燃料タンク
１２０ フィードポンプ
１２２ 燃料供給管
１２４ 高圧ポンプ
１２６ デリバリパイプ
１２８ 排気浄化触媒
２０２ ピストン本体
２０６ 凹部
２０８ 低熱伝導部材
ｂ 燃焼室
ｆ 噴射流
θ 噴射角度
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低コストな手段で粒子状物質（ＰＭ；ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ ｍａｔｔｅｒ）やスモークの排出を低減可能にした筒内直噴式火花点火内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
筒内直噴式火花点火内燃機関は、液体燃料をシリンダの燃焼室内に直接噴射し、該噴射燃料をピストンの頂面に衝突させて気化させ、着火性の良好な濃度の高い混合気を形成する。この可燃混合気を点火プラグ近傍へ導き、燃焼室内全体としては希薄な混合気の燃焼を可能にする成層燃焼を行なう。燃料噴射時点は圧縮行程後半である。
【０００３】
ここで、燃焼室内に噴射された液体燃料が完全に気化することが望ましい。しかし、一般に、ピストン本体やシリンダは熱伝導性が高いアルミニウムを素材としており、ピストン本体やシリンダ壁面から熱が逃げやすい。そのため、それらの表面温度を高温のまま維持し難く、噴射燃料の全てが気化し得ない、という状況が生じることがある。これによって、ピストン頂面やシリンダ壁面に液体燃料が残存してしまい、かかる状態で燃焼が起こると、粒子状物質やスモークを発生させてしまう。
【０００４】
図８に、筒内直噴式火花点火ガソリン機関の概略を示す。図８の筒内直噴式火花点火ガソリン機関１００において、シリンダ１０２の内部にピストン１０４が設けられ、ピストン頂面１０４ａの上方には燃焼室ｂが形成されている。シリンダヘッド１０６には、吸気管１０８及び排気管１１０が接続されている。シリンダヘッド１０６と吸気管１０８の接続部には吸気弁１１２が設けられ、シリンダヘッド１０６と排気管１１０との接続部には排気弁１１４が設けられている。シリンダヘッド１０６の吸気弁側周縁部には、液体燃料（ガソリン）を燃焼室ｂに噴射するインジェクタ１１６が設けられ、シリンダヘッド１０６の中央部には、点火プラグ１１７が設けられている。
【０００５】
液体燃料は、燃料タンク１１８からフィードポンプ１２０によって燃料供給管１２２に送られる。液体燃料は、さらに高圧ポンプ１２４によって、吸気マニホールドを構成するデリバリパイプ１２６に送られ、デリバリパイプ１２６から各シリンダ１０２に設けられたインジェクタ１１６に送られる。液体燃料は、インジェクタ１１６から燃焼室ｂに噴射される。一方、吸気管１０８から吸気が燃焼室ｂに供給される。
【０００６】
噴射された液体燃料は、ピストン頂面１０４ａに衝突し、ピストン頂面１０４ａの保有熱で気化し、着火性の良好な濃度の高い混合気を形成する。この可燃混合気は、ピストン頂面１０４ａに形成されたキャビティの曲面に沿って、点火プラグ１１７の近傍へ導かれ、燃焼室内全体としては希薄な混合気の燃焼を可能にする成層燃焼を行なう。燃焼後の排気は、排気管１１０に排出され、排気管１１０に設けられた排気浄化触媒１２８によって浄化された後、外部へ排出される。
【０００７】
インジェクタ３２から噴射された液体燃料は、排気管１１０側のピストン頂面１０４ａやシリンダ壁面に当る。これらの領域で放熱があり、高温を維持できないと、液体燃料の気化率が悪くなり、燃焼後の排気中に粒子状物質やスモークを発生させてしまう。
粒子状物質は人体への悪影響を危惧され、既にディーゼル機関では、その排出量が規制されている。直噴式火花点火ガソリン機関でも、今後排出量が規制される可能性がある。この解決策として、排気管に粒子状物質を除去するフィルタを設ける案がある。しかし、この案では、排気の流動性を阻害することで、内燃機関の性能低下を招き、またコストアップを招くという問題がある。
【０００８】
図９は、空燃比（Ａ／Ｆ）と排気中に発生する粒子状物質との関係を示す線図である。曲線Ａは、筒内直噴式火花点火ガソリン機関の例であり、曲線Ｂは、吸気マニホールドの吸気ポート付近に、シリンダ毎にインジェクタを配置し、吸気と液体燃料とを均一に混合して燃焼させ、均質燃焼を行なう方式の例である。図９から、筒内直噴式ガソリン機関の場合、空燃比がリッチの状態で粒子状物質の発生が多くなることがわかる。
【０００９】
特許文献１には、噴射燃料が衝突するピストン頂面に熱伝導率が小さいチタン等の低熱伝導部材を設け、これにより、ピストン頂面の高温状態を保って噴射燃料の気化を促進させ、粒子状物質やスモークの発生を抑制するという解決策が開示されている。特許文献１（図２）に開示されたピストンの断面図を図１０に示す。
【００１０】
図１０において、筒内直噴式火花点火内燃機関に適用されたピストン２００は、アルミニウムで成型されたピストン本体２０２のピストン頂面２０４に、凹状のキャビティ２０４ａが形成されている。キャビティ２０４ａの底面に凹部２０６が設けられ、この凹部２０６に、熱伝導率が低い板状の低熱伝導部材２０８が嵌合固定されている。低熱伝導部材２０６は、例えばチタン製である。低熱伝導部材２０８を設けることで、キャビティ２０４ａをピストン本体２０２より高温にし、キャビティ２０４ａに衝突した液体燃料の気化を促進している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００５−３３７１３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
特許文献１に開示された手段は、ピストン頂面に低熱伝導部材を形成するため、そのための加工工程を必要とすると共に、低熱伝導部材として高価なチタンを用いるため高コストになるという問題がある。また、シリンダ壁面を高温に保持することができないので、シリンダ壁面に付着した液体燃料の気化率を向上させることはできないという問題がある。
【００１３】
本発明は、かかる従来技術の課題に鑑み、筒内直噴式火花点火内燃機関において、低コストな手段で、液体燃料が当るピストン頂面及びシリンダ壁面の保温効果を高くして、噴射燃料の気化を促進可能にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
かかる目的を達成するため、本発明の筒内直噴式火花点火内燃機関は、液体燃料が当る側のシリンダ壁内に設けられた冷却水ジャケットの容積を、燃料噴射弁が設けられた側のシリンダ壁内に設けられた冷却水ジャケットより低減させ、液体燃料が当る側のピストン頂面及びシリンダ内面を燃料噴射弁設置側のピストン頂面及びシリンダ内面より高温に維持し、該液体燃料の気化率を増大させるように構成したものである。
【００１５】
本発明では、液体燃料が当る側のシリンダ壁内に設けられた冷却水ジャケットの冷却性能を、燃料噴射弁設置側のシリンダ壁内に設けられた冷却水ジャケットより低下させることにより、液体燃料が当る側のシリンダ壁を高温に維持させるようにしている。これによって、冷却水ジャケットの容積を変更するだけの低コストな手段で、液体燃料の気化率を増大させ、燃焼を促進し、粒子状物質やスモークの発生を抑制できる。
【００１６】
本発明において、燃料噴射弁が吸気弁設置側のシリンダヘッド周縁部に設けられ、液体燃料が当る側のシリンダヘッドに排気弁が設けられているとよい。燃料噴射弁が吸気弁の近くに設けられることで、液体燃料と吸気との混合が促進され、良好な燃焼を可能にする。
【００１７】
本発明において、液体燃料が当る側のシリンダ壁内に設けられた冷却水ジャケットが、燃料噴射時点でピストンリングの高さより上方に設けられているとよい。ピストンの保有熱は、主としてピストンリングを介してシリンダ壁面に伝達される。圧縮行程後半に行なわれる燃料噴射時点で、液体燃料が当る側の冷却水ジャケットをピストンリングの高さより上方に設けることで、ピストンリングに対する冷却性能を低下させることができる。これによって、ピストンリングからシリンダ壁面へ伝達する熱量を抑制できるので、ピストン頂面の温度を高温に維持でき、ピストン頂面に当る液体燃料の気化率を低減できる。
【００１８】
本発明において、液体燃料が当る側の冷却水ジャケットが、燃料噴射時点でピストン頂面の高さより上方に設けられているとよい。圧縮行程後半に行なわれる燃料噴射時点で、液体燃料が当る側の冷却水ジャケットをピストン頂面の高さより上方に設けることで、ピストン頂面に対する冷却性能を低下させることができる。これによって、ピストン頂面の温度を高温に維持でき、ピストン頂面に当る液体燃料の気化率を向上できる。
【００１９】
本発明において、シリンダブロックに複数のシリンダボアが隣接配置され、液体燃料が当る側のシリンダ壁内に設けられた冷却水ジャケットの容積を、燃料噴射弁から噴射される液体燃料の噴射方向から外れたシリンダボア間の領域で、燃料噴射弁が設けられた側のシリンダ壁内に設けられた冷却水ジャケットの容積と同等にするとよい。これによって、液体燃料の気化率を低下させることなく、特に高温となりやすいシリンダボア間領域の冷却性能を高く維持できる。
【００２０】
本発明において、冷却性能を低減するための冷却水ジャケットの構成に加えて、液体燃料が当る領域のピストン頂面に、ピストン本体を構成する材料より熱伝導性が悪い材料からなる被覆層を形成するとよい。これによって、ピストン頂面からの放熱を抑制し、ピストン頂面を高温状態に維持できるので、冷却水ジャケットによる冷却性能の低減効果との相乗効果によって、液体燃料の気化率をさらに向上できる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、シリンダ壁内に冷却水ジャケットが設けられ、液体燃料を燃焼室内に直接噴射し、この噴射燃料をピストン頂面に衝突させて気化させ、高濃度の混合気を点火プラグ近傍へ導くようにした筒内直噴式火花点火内燃機関において、液体燃料が当る側のシリンダ壁内に設けられた冷却水ジャケットの容積を、燃料噴射弁が設けられた側のシリンダ壁内に設けられた冷却水ジャケットより低減させ、液体燃料が当る側のピストン頂面及びシリンダ内面を燃料噴射弁設置側のピストン頂面及びシリンダ内面より高温に維持し、該液体燃料の気化率を増大させるように構成したので、噴射された液体燃料が当る側のピストン頂面及びシリンダ内面を高温に維持でき、これによって、噴射された液体燃料の気化率を増大できる。そのため、冷却水ジャケットの容積を変更するだけの低コストな手段で、燃焼室での良好な成層燃焼を可能し、排気中の粒子状物質やスモークの発生を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明を筒内直噴式火花点火ガソリン機関に適用した第１実施形態の正面視断面図である。
【図２】図１中のＡ―Ａ線に沿う断面図である。
【図３】本発明を筒内直噴式火花点火ガソリン機関に適用した第２実施形態の正面視断面図である。
【図４】本発明を筒内直噴式火花点火ガソリン機関に適用した第３実施形態の正面視断面図である。
【図５】本発明を筒内直噴式火花点火ガソリン機関に適用した第４実施形態の正面視断面図である。
【図６】本発明を筒内直噴式火花点火ガソリン機関に適用した第５実施形態の平面視断面図である。
【図７】本発明を筒内直噴式火花点火ガソリン機関に適用した第６実施形態の正面視断面図である。
【図８】従来の筒内直噴式火花点火ガソリン機関の概略図である。
【図９】筒内直噴式火花点火ガソリン機関の粒子状物質排出量を示す線図である。
【図１０】特許文献１に開示された、低熱伝導部材を設けたピストンの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではない。
【００２４】
（実施形態１）
本発明を筒内直噴式火花点火ガソリン機関に適用した第１実施形態を図１及び図２に基づいて説明する。本実施形態は、６気筒Ｖ型エンジンに適用した例であり、図２は、片側バンクを示す。図１の筒内直噴式火花点火ガソリン機関１０Ａにおいて、シリンダブロック１２の内部にピストン１４が往復動可能に配置されている。ピストン頂面１６には、キャビティ１８が設けられ、ピストン頂面１６の上方には燃焼室ｂが形成されている。ピストン１４の上方領域の外周面には、３箇所にリング状溝が設けられ、該リング状溝に３個のピストンリング１９ａ〜ｃが装着されている。シリンダ１２の上方には、シリンダヘッド２０が設けられ、シリンダヘッド２０には、吸気ポート２２及び排気ポート２４が設けられている。
【００２５】
吸気ポート２２が燃焼室ｂに接続する部分に吸気弁２６が設けられ、排気ポート２４が燃焼室ｂに接続する部分に２個の排気弁２８が設けられている。シリンダヘッド２０の中央部には、燃焼室ｂに突出して点火プラグ３０が設けられている。シリンダヘッド２０の吸気ポート２２側周縁部に、ノズル先端が斜め下方のキャビティ１８に向けて、インジェクタ３２が装着されている。
【００２６】
インジェクタ３２からキャビティ１８の排気弁側領域に向けて、液体燃料（ガソリン）ｆが噴射される。圧縮行程後半の時点で、液体燃料がキャビティ１８の排気弁側ピストン頂面及びシリンダ壁面に向けて噴射される。キャビティ１８内に噴射された液体燃料は、キャビティ１８の底壁１８ａと、インジェクタ３２に対して対向配置された対向側壁１８ｂとに沿って進行する。
【００２７】
図２に示すように、対向側壁１８ｂは、平面視において円弧形状を有する。液体燃料の噴射流ｆは、底壁１８ａで幅方向に扇形に広がり、ピストン頂面１６から吸熱して気化する。次に、対向側壁１８ｂ上を進行する際に、対向側壁１８ｂの平面視円弧形状によって、対向側壁１８ｂの中央部へ集合する。こうして、対向側壁１８ｂの中央部上方に位置する点火プラグ３０近傍に、可燃混合気を形成できる。
【００２８】
図２に示すように、シリンダブロック１２にはシリンダボア１２ａが３個設けられ、シリンダボア１２ａの周囲に、冷却水ジャケット３４及び３６が設けられている。冷却水ジャケット３４、３６は、シリンダボア１２ａの形状に沿い、シリンダボア１２ａから等間隔に円弧形状に形成されている。インジェクタ３２側に設けられた冷却水ジャケット３４は、シリンダブロック１２の表面から下方へ深く設けられ、排気弁２８側に設けられた冷却水ジャケット３６は、冷却水ジャケット３４よりシリンダブロック１２の表面から下方へ浅く設けられている。冷却水ジャケット３４及び３６の断面積は同一であり、従って、冷却水ジャケット３４の容積を冷却水ジャケット３４の容積より大きくしている。冷却水ジャケット３４、３６の境界では、冷却水ジャケット３４、３６の底面同士が傾斜面３８で繋がっている。
【００２９】
冷却水は、水通路４０から冷却水ジャケット３４、３６を通り、シリンダヘッド２０へ流通している。本実施形態では、排気弁２８側の冷却水ジャケット３６の容積を、インジェクタ３２側冷却水ジャケット３４の容積より小さくしているので、冷却水ジャケット３６の冷却性能は冷却水ジャケット３４の冷却性能より低下している。そのため、排気弁側ピストン頂面１６及びシリンダ壁面が高温状態となっている。インジェクタ３２から噴射流された液体燃料は、排気弁側のピストン頂面及びシリンダ壁面に当るため、噴射された液体燃料の気化が促進される。そのため、かかる状態で燃焼が起こると、粒子状物質やスモークの発生を抑制できる。
【００３０】
（実施形態２）
次に、本発明を筒内直噴式火花点火ガソリン機関に適用した第２実施形態を図３によって説明する。本実施形態の筒内直噴式火花点火ガソリン機関１０Ｂは、冷却水ジャケット３４及び３６を、シリンダブロック表面からの深さが同一となるように形成している。冷却水ジャケット３４、３６の断面積は、上方領域では同一とするが、冷却水ジャケット３６の先端部３６ａの断面積を上方領域より小さく形成している。これによって、冷却水ジャケット３６の冷却性能を冷却水ジャケット３４の冷却性能より低下させている。その他の構成は前記第１実施形態と同一である。
【００３１】
本実施形態によれば、冷却水ジャケット３６の深さを浅くせず、冷却水ジャケット３４と同一深さとしたことで、シリンダブロック１２の冷却領域を同一とすることができる。一方、液体燃料噴射時点でのピストン位置で、ピストン頂面１６から下方の冷却水ジャケット３６の断面積を小さくして、ピストン頂面下方の冷却性能を抑えることができる。これによって、ピストン頂面１６の高温状態を維持できるので、排気弁側ピストン頂面１６に当る液体燃料の気化率を向上できる。
【００３２】
（実施形態３）
次に、本発明を筒内直噴式火花点火ガソリン機関に適用した第３実施形態を図４によって説明する。本実施形態の筒内直噴式火花点火ガソリン機関１０Ｃは、排気弁２８側に設けられた冷却水ジャケット４４の深さを特に既定したものである。即ち、冷却水ジャケット４４の深さを、液体燃料噴射時に、ピストンリング１９ａ〜ｃのうち、最上部に位置するピストンリング１９ａにまで達しない深さとしている。なお、冷却水ジャケット３４及び４４の断面積は同一とする。その他の構成は前記第１実施形態と同一である。
【００３３】
本実施形態によれば、排気弁側冷却水ジャケット４４の深さを前述のように既定したことにより、燃料噴射時点でのピストンリング１９ａ〜ｃの冷却効果を抑えることができる。そのため、ピストン頂面付近の熱がピストンリング１９ａ〜ｃを介してシリンダブロック１２に逃げるのを抑制できる。これによって、ピストン頂面１６を高温状態にできるので、液体燃料の気化効率を向上できる。
【００３４】
（実施形態４）
次に、本発明を筒内直噴式火花点火ガソリン機関に適用した第４実施形態を図５によって説明する。本実施形態の筒内直噴式火花点火ガソリン機関１０Ｄは、排気弁側冷却水ジャケット４６を前記第３実施形態よりさらに浅く形成したものである。即ち、冷却水ジャケット４６の底を、液体燃料噴射時のピストン頂面１６より上方に配置したものである。その他の構成は前記第１実施形態と同一である。
【００３５】
本実施形態によれば、燃料噴射時、冷却水ジャケット４６の設置位置がピストン頂面１６に達していないので、冷却水ジャケット４６の冷却効果がピストン頂面１６にまで及ばない。そのため、燃料噴射時点で、ピストン頂面１６を高温状態に保持できるので、第３実施形態と比べて、液体燃料の気化率をさらに向上できる。
【００３６】
（実施形態５）
次に、本発明を筒内直噴式火花点火ガソリン機関に適用した第５実施形態を図６によって説明する。本実施形態の筒内直噴式火花点火ガソリン機関１０Ｅは、冷却水ジャケット３４のうち、シリンダボア１２ａ間の領域４８を、インジェクタ３２側の冷却水ジャケット３４と同一の深さに形成したものである。この底深領域４８は、インジェクタ３２から噴射された液体燃料の噴射流ｆの噴射角θの外側に位置する領域である。その他の領域の冷却水ジャケット３６の深さは、前記第１実施形態と同様に、冷却水ジャケット３４より浅く形成されている。冷却水ジャケット３６以外の構成は、前記第１実施形態と同一である。
【００３７】
本実施形態において、冷却水ジャケット３６の幅寸法は冷却水ジャケット３４と同一であり、底深領域４８の深さは冷却水ジャケット３４と同一であるので、底深領域４８の容積は冷却水ジャケット３４と同一となる。従って、底深領域４８の冷却効果は、冷却水ジャケット３４と同一となる。本実施形態によれば、第１実施形態と同様に液体燃料の気化率を高く維持しながら、シリンダボア間の底深領域４８の冷却性能を高くすることができる。そのため、液体燃料の気化率を高く維持しながら、特に高温となりやすいシリンダボア間領域の冷却効果を良好に維持できる。これによって、排気中の粒子状物質やスモークの発生を抑制できる。
【００３８】
（実施形態６）
次に、本発明を筒内直噴式火花点火ガソリン機関に適用した第６実施形態を図７によって説明する。本実施形態の筒内直噴式火花点火ガソリン機関１０Ｆは、燃料噴射時に液体燃料が当るキャビティ１８の対向側壁１８ｂに、例えばチタン、銅、金、銀のような、熱伝導率が小さい低熱伝導部材からなる被覆層５０を形成させたものである。ピストン１４はアルミニウムで製造されている。被覆層５０はアルミニウムより熱伝導率が小さい材質を用いる。その他の構成は前記第１実施形態と同一である。
【００３９】
対向側壁１８ｂに被覆層５０を形成したことにより、ピストン頂面１６に燃焼室ｂの保有熱を蓄積できる。そのため、対向側壁１８ｂに噴射された液体燃料の気化率を向上できる。本実施形態によれば、冷却水ジャケット４６による冷却性能低減効果に加えて、熱伝導率が小さい被覆層５０を形成したことによる熱保有効果により、液体燃料を速やかに気化できる。これによって、燃焼後の排気に発生する粒子状物質やスモークの発生を効果的に低減できる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明によれば、筒内直噴式火花点火内燃機関で、低コストな手段で、排気中の粒子状物質やスモークの発生を低減できる。
【符号の説明】
【００４１】
１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅ、１０Ｆ、１００ 筒内直噴式火花点火ガソリン機関
１２ シリンダブロック
１２ａ シリンダボア
１４，１０４，２００ ピストン
１６，１０４ａ、２０４ ピストン頂面
１８，２０４ａ キャビティ
１８ａ 底壁
１８ｂ 対向側壁
１９ａ〜ｃ ピストンリング
２０，１０６ シリンダヘッド
２２ 吸気ポート
２４ 排気ポート
２６，１１２ 吸気弁
２８、１１４ 排気弁
３０，１１７ 点火プラグ
３２，１１６ インジェクタ（燃料噴射弁）
３４，３６、４２，４４，４６ 冷却水ジャケット
３８ 傾斜面
４０ 水通路
４２ａ 先端部
４８ 底深領域
５０ 被覆層
１０２ シリンダ
１０８ 吸気管
１１０ 排気管
１１８ 燃料タンク
１２０ フィードポンプ
１２２ 燃料供給管
１２４ 高圧ポンプ
１２６ デリバリパイプ
１２８ 排気浄化触媒
２０２ ピストン本体
２０６ 凹部
２０８ 低熱伝導部材
ｂ 燃焼室
ｆ 噴射流
θ 噴射角度
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ壁内に冷却水ジャケットが設けられ、液体燃料を燃焼室内に直接噴射し、この噴射燃料をピストン頂面に衝突させて気化させ、高濃度の混合気を点火プラグ近傍へ導くようにした筒内直噴式火花点火内燃機関において、
液体燃料が当る側のシリンダ壁内に設けられた冷却水ジャケットの容積を、燃料噴射弁が設けられた側のシリンダ壁内に設けられた冷却水ジャケットより低減させ、液体燃料が当る側のピストン頂面及びシリンダ内面を燃料噴射弁設置側のピストン頂面及びシリンダ内面より高温に維持し、該液体燃料の気化率を増大させるように構成したことを特徴とする筒内直噴式火花点火内燃機関。
【請求項２】
前記燃料噴射弁が吸気弁設置側のシリンダヘッド周縁部に設けられ、前記液体燃料が当る側のシリンダヘッドに排気弁が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の筒内直噴式火花点火内燃機関。
【請求項３】
前記液体燃料が当る側のシリンダ壁内に設けられた冷却水ジャケットが、燃料噴射時点でピストンリングの高さより上方に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の筒内直噴式火花点火内燃機関。
【請求項４】
前記液体燃料が当る側のシリンダ壁内に設けられた冷却水ジャケットが、燃料噴射時点でピストン頂面の高さより上方に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の筒内直噴式火花点火内燃機関。
【請求項５】
シリンダブロックに複数のシリンダボアが隣接配置され、前記液体燃料が当る側のシリンダ壁内に設けられた冷却水ジャケットの容積を、前記燃料噴射弁から噴射される液体燃料の噴射方向から外れたシリンダボア間の領域で、前記燃料噴射弁が設けられた側のシリンダ壁内に設けられた冷却水ジャケットの容積と同等にしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の筒内直噴式火花点火内燃機関。
【請求項６】
液体燃料が当る領域のピストン頂面に、ピストン本体を構成する材料より熱伝導性が悪い材料からなる被覆層を形成したことを特徴とする請求項１〜５のいずれかの項に記載の筒内直噴式火花点火内燃機関。
【請求項１】
シリンダ壁内に冷却水ジャケットが設けられ、液体燃料を燃焼室内に直接噴射し、この噴射燃料をピストン頂面に衝突させて気化させ、高濃度の混合気を点火プラグ近傍へ導くようにした筒内直噴式火花点火内燃機関において、
液体燃料が当る側のシリンダ壁内に設けられた冷却水ジャケットの容積を、燃料噴射弁が設けられた側のシリンダ壁内に設けられた冷却水ジャケットより低減させ、液体燃料が当る側のピストン頂面及びシリンダ内面を燃料噴射弁設置側のピストン頂面及びシリンダ内面より高温に維持し、該液体燃料の気化率を増大させるように構成したことを特徴とする筒内直噴式火花点火内燃機関。
【請求項２】
前記燃料噴射弁が吸気弁設置側のシリンダヘッド周縁部に設けられ、前記液体燃料が当る側のシリンダヘッドに排気弁が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の筒内直噴式火花点火内燃機関。
【請求項３】
前記液体燃料が当る側のシリンダ壁内に設けられた冷却水ジャケットが、燃料噴射時点でピストンリングの高さより上方に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の筒内直噴式火花点火内燃機関。
【請求項４】
前記液体燃料が当る側のシリンダ壁内に設けられた冷却水ジャケットが、燃料噴射時点でピストン頂面の高さより上方に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の筒内直噴式火花点火内燃機関。
【請求項５】
シリンダブロックに複数のシリンダボアが隣接配置され、前記液体燃料が当る側のシリンダ壁内に設けられた冷却水ジャケットの容積を、前記燃料噴射弁から噴射される液体燃料の噴射方向から外れたシリンダボア間の領域で、前記燃料噴射弁が設けられた側のシリンダ壁内に設けられた冷却水ジャケットの容積と同等にしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の筒内直噴式火花点火内燃機関。
【請求項６】
液体燃料が当る領域のピストン頂面に、ピストン本体を構成する材料より熱伝導性が悪い材料からなる被覆層を形成したことを特徴とする請求項１〜５のいずれかの項に記載の筒内直噴式火花点火内燃機関。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−２４１６０５（Ｐ２０１２−２４１６０５Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１２０５２（Ｐ２０１１−１１２０５２）
【出願日】平成２３年５月１９日（２０１１．５．１９）
【出願人】（０００００６２８６）三菱自動車工業株式会社 (2,892)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月１９日（２０１１．５．１９）
【出願人】（０００００６２８６）三菱自動車工業株式会社 (2,892)
【Ｆターム（参考）】
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