JPH01271658A - エンジンの燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はエンジンの燃料噴射装置に関し、特に、燃焼室
の点火プラグ周りに過濃混合気を偏在させて、混合気の
成層燃焼を行わせるものの改良に関　　−する。

（従来の技術） 一般に、混合気の成層燃焼を行う場合、燃料噴射弁を燃
焼室内に臨ませ、該燃料噴射弁力）ら燃料を圧縮行程の
途中で燃焼室の点火プラグ周りに供給して、過濃混合気
を点火プラグ周りに偏在させることが行われる。この場
合、燃料噴射弁の燃焼室内に臨む位置は、燃焼室の側部
又は頂部が考えられるが、燃焼室の側部に配置すること
がエンジン補機類との干渉により困難な場合には、例え
ば実開昭５８−２３６３号公報に開示されるように、燃
焼室頂部に配置される。

（発明が解決しようとする課題） ところで、上記の如く燃焼室頂部に燃料噴射弁を配置す
る場合において、燃焼室頂部近傍には吸気弁及び排気弁
が配置され、また該頂部には点火プラグも配置される関
係上、更に燃料噴射弁をも燃焼室頂部に配置することが
困難なときには、燃焼室の形状を変更し、その頂部を上
方に窪ませた窪み部を形成して、該窪み部に点火プラグ
及び燃料噴射弁を配置することが考えられる。

しかるに、その場合、窪み部の形状が上方に窪んだ形状
である関係上、該窪み部にダイリューションガスが澱み
易く、このため点火プラグ周りの空気量が極めて少なく
なって、燃料を噴射供給しても混合気は着火し難く、そ
の着火性能が低下する欠点が生じる。

本発明は係る点に鑑みてなされたものであり、その目的
は、上記窪み部に存在するダイリューションガスを適宜
掃気することにより、混合気の着火性能の向上を図るこ
とにある。その場合、空気で掃気するときには、窪み部
に空気層が形成されてこの空気層で爆発行程での火炎の
伝播が阻害され易い欠点が生じるから、混合気で掃気す
ることが好ましい。また、掃気の時期は、吸気又は排気
の流れが存在する時に行えば、この流れに伴い掃気が有
効に行われるが、上記の如く混合気での掃気が好ましい
観点から、排気の流れの存在時（吸気弁と排気弁とのオ
ーバラップ時）に掃気するときには、混合気がそのまま
大気に放出されて、エミッション性の低下を招くから、
吸気の流れの存在時に掃気時期を選定することが望まし
い。

（課題を解決するための手段） 以上のことから、本発明の解決手段は、燃焼室の頂部に
、上方に窪んだ窪み部を形成し、該窪み部に点火プラグ
及び燃料噴射弁を配置する。そして、上記燃料噴射弁の
構成を、燃料を供給する燃料供給部と、該燃料供給部か
ら供給される燃料を上記燃焼室の点火プラグ周りに噴射
するための燃料噴射通路と、該燃料噴射通路に開口し加
圧エアが供給される加圧エア通路と、該加圧エア通路と
の合流部下流側の燃料供給通路を開閉する制御弁とを備
える構成とする。さらに、上記制御弁を圧縮行程の途中
で燃料又は混合気を燃焼室の点火プラグ周りに供給する
よう開制御される構成として、点火プラグ周りに過濃混
合気を偏在できるようにする。また、吸気行程中に混合
気を燃焼室の窪み部に供給するよう上記制御弁を開制御
する掃気手段を設ける構成としたものである。

（作用） 以上の構成により、本発明では、燃焼室の頂部に窪み部
が形成されているので、吸気弁や排気弁が近傍に存在す
るにも拘らず、点火プラグ及び燃料噴射弁を燃焼室に容
易に配置できる。

而して、混合気の成層燃焼を行う場合には、制御弁が圧
縮行程の途中で開制御されるので、この圧縮行程の途中
で燃料供給部からの燃料がそのまま、又はこの燃料と加
圧エア通路からの加圧エアとの混合気が燃料供給通路を
経て燃焼室の点火プラグ周りに供給されて、過濃混合気
が燃焼室の点火プラグ周りに偏在することになる。

その場合、燃焼室の窪み部にはダイリューションガスが
澱み易いが、上記制御弁が吸気行程中に掃気手段により
開制御されるので、燃料供給部から燃料噴射通路に供給
された燃料と、加圧エア通路を経て該燃料噴射通路に供
給された加圧エアとの混合気が、この吸気行程中に燃焼
室の窪み部に噴射供給される。その結果、この混合気は
、吸気の流れに伴って窪み部から燃焼室全体に拡散して
、ダイリューションガスの掃気が有効に行われることに
なる。しかも、上記の如き混合気による掃気により、そ
の後の圧縮行程でも窪み部に空気層が存在しないので、
この圧縮行程時に燃料又は混合気が該窪み部の点火プラ
グ周りに噴射供給されると、爆発行程での火炎の伝播が
良好に行われて、混合気の着火性能が有効に向上する。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基いて説明する。

第１図は本発明に係るエンジンの燃料噴射装置の全体構
成を示し、１はエンジン、２はエンジン１のシリンダ３
に摺動自在に嵌挿したピストン４により容積可変に形成
される燃焼室、５は一端がエアクリーナ６を介して大気
に連通し、他端が上記燃焼室２に開口して吸気を供給す
るための吸気通路、７は一端が上記燃焼室２に連通し他
端が大気に開放されて排気を排出するための排気通路で
ある。上記吸気通路５には、吸入空気量を調整するスロ
ットル弁８と、該スロットル弁８下流側で燃料を噴射供
給する燃料噴射弁９とが配設されているとともに、排気
通路７には、排気浄化用の触媒装置１０が配設されてい
る。さらに、燃焼室２において、吸気通路５の開口部に
は吸気弁１２が、排気通路７の開口部には排気弁１３が
各々配置されているとともに、燃焼室２の頂部には、該
頂部を上方に窪ませた窪み部２ａが形成されている。

而して、該窪み部２ａには、混合気に点火する点火プラ
グ１５と、他の燃料噴射弁１６とが配置されている。

加えて、２０はスロットル弁８上流側で吸入空気量を検
出するエアフローセンナ、２１は吸気温度を検出する吸
気温度センサ、２２はスロットル弁８の開度を検出する
開度センサ、２３はスロットル弁８下流側の吸気負圧を
検出する負圧センサ、２４はエンジン冷却水温度を検出
する水温センサ、２５は排気通路７の触媒装置１０上流
側に配置され、排気中の酸素濃度成分により空燃比を検
出する空燃比センサ、２６はエンジン１の出力軸に連結
されて同期回転するシグナルディスクプレート１ａの回
転角（つまりエンジン回転数）を検出する回転数センサ
である。

而して、上記各センサ２０〜２６の検出信号（吸入空気
量信号ＩＳａ　、吸気温度信号ＩＳｔ　、スロットル弁
開度信号ＩＳｈ　、吸気負圧信号ｔｓｂ　、冷却水温度
信号ＩＳｓ　ｓ空燃比信号ＩＳｏ　％エツジ２回転数信
号ｌ５ｎ）は、各々、コントローラ３０に入力される。

該コントローラ３０の内部には、上記各検出信号や制御
信号の入／出力ボート３１、ＲＯＭ３２、ＲＡＭ３３、
及びＣＰＵ３４を有し、該コントローラ３０により、上
記２個の燃料噴射弁９゜１６の作動制御を行うようにし
ている。

次に、燃焼室２の窪み部２ａに配置した燃料噴射弁１６
の構成を第２図に詳示する。該燃料噴射弁１６は、内部
に、上記コントローラ３０から送信される制御信号（噴
射パルス）に応じた量の燃料量を噴射供給する燃料供給
部１６ａと、該燃料供給部１６ａから供給された燃料の
燃焼室２への供給及びその停止を制御する供給制御部１
６ｂとからなる。後者の供給制御部１６ｂには、その中
芯部に、燃料供給部１６ａの軸芯の延長線上に燃料噴射
通路１６ｅが穿設されていて、該燃料噴射通路１６ｃの
後端部は上記燃料供給部１６ａの先端部に臨み、先端部
は燃焼室２の窪み部２ａに臨んでいる。而して、該燃料
噴射通路１６ｃにより、上記燃料供給部１６ａから供給
される燃料を該燃料供給通路１６ｃを経て燃焼室２の窪
み部２ａに噴射して、この燃料を点火プラグ１５周りに
供給するようにしている。

また、上記供給制御部１６ｂには、燃料噴射通路１６ｃ
の後端部にて、燃料供給部１６ａの軸芯と所定の狭い角
度で交差する加圧エア通路１６ｄが開口していて、該加
圧エア通路１６ｄには常時加圧エアが供給される。

さらに、上記燃料噴射通路１６ｃの先端部（つまり加圧
エア通路１６ｄとの合流部下流側）には、斜め外方に開
く形状の先端開口部１６ｃ１を開閉して燃料供給通路１
６ｃを開閉する制御弁１６ｅが配置されている。該制御
弁１６ｅは、上記先端開口部１６ｃ１を開閉するするポ
ペット弁１６ｆを備え、該ポペット弁１６ｆは、先端開
口部１６ｃ１に離着座する弁体１６ｒ１と、該弁体１６
ｆ１を着座方向に付勢するスプリング１６ｆ２とを有す
る。また、ポペット弁１６ｆの弁体１６ｆ１の後端部に
は、中空形状の抑圧部材１６ｇが配置されていると共に
、該押圧部材１６ｇの外方には該押圧部材１６ｇを電磁
力で前後方向に移動させる励磁コイル１６ｈが配置され
ている。而して、励磁コイル１６ｈの通電時には、電磁
力で抑圧部材１６ｇを前方に移動させてポペット弁１６
ｆの弁体１６Ｆ＋をそのスプリング１６ｆ２の付勢力に
抗して離座させてポペット弁１６ｆを開作動させ、この
ことにより燃料供給通路１６ｃの先端開口部１６ｃ１を
開いて、燃料又は混合°気を該先端開口部１６ｃ１から
燃焼室２の窪み部２ａに広噴霧角で噴射供給する一方、
励磁コイル１６ｈの非通電時には、ポペット弁１６ｆの
弁体１６ｆｔをそのスプリング１６「２の付勢力でもっ
て押圧部材１６ｇと共に後方に移動させて着座させてポ
ペット弁１６ｆを閉作動させ、燃料供給通路１６ｃの先
端開口部１６ｃ＋を閉じて、燃焼室２の窪み部２ａへの
噴射供給を停止するように構成されている。

而して、上記制御弁１６ｅは、第３図に示す燃料噴射タ
イミング特性に記号Ａで示す如く、圧縮行程の途中（特
に終期）でポペット弁１６ｆがコントローラ３０により
開制御されて、混合気を燃焼室２の窪み部２ａ（点火プ
ラグ１５周り）に供給するよう開制御されるものである
。その詳細な設定は、第４図に示す如く、先ずポペット
弁１６ｆが開制御され、その後に若干遅れて燃料供給部
１６ａが作動制御され、ポペット弁１６ｆが閉制御され
た後も微小時間だけ該燃料供給部１６ａの作動制御が続
行されるものである。つまり、点火プラグ１５周りに過
濃混合気を偏在させるべく、圧縮行程中にて混合気を燃
焼室２の窪み部２ａに噴射すると共に、燃料供給通路１
６ｃを閉じた後は燃料供給部１６ａからの燃料供給を続
行して、この燃料供給通路１６ｃに所定量の燃料を残し
て加圧エアで混合し、混合気として残すように構成され
ている。

また、吸気通路５に配置した燃料噴射弁９は、上記第３
図に記号Ｂで示す如く、吸気行程中、特に吸気流速の大
きい吸気初めにて、吸入空気量に対応して稀薄混合気と
なるべき燃料量の燃料を噴射供給するようにコントロー
ラ３０で作動制御されるものである。更に、上記制御弁
１６ｅは、吸気通路５の燃料噴射弁９の燃料噴射時期に
同期してポペット弁１６ｆが開制御されて、上記燃料供
給通路１６ｃ内に残る混合気をこの期間（図中記号Ｂで
示す期間）で燃焼室２の窪み部２ａに噴射供給するよう
にコントローラ３０で作動制御されるものである。

以上の構成により、吸気行程中（特に吸気初め）にポペ
ット弁１６ｆの開作動により燃料供給通路１６ｃに残る
混合気を燃焼室２の窪み部２ａ（点火プラグ１５周り）
に供給するよう制御弁１６ｅを開制御するようにした掃
気手段３１を構成している。

したがって、上記実施例においては、吸気行程中（吸気
初め）には、吸気通路５の燃料噴射弁９から燃料が噴射
供給されて、この燃料量に応じた均一な稀薄混合気が燃
焼室２に供給されると共に、圧縮行程の途中（特に終期
）では燃焼室２の窪み部２ａに配置した燃料噴射弁１６
のポペット弁１６ｆが開作動して、その燃料供給部１６
ａからの少量の燃料量が燃料供給通路１６ｃの先端開口
部１６ｃ１から広噴霧角で該窪み部２ａに供給される。

その結果、上記燃料供給通路１６’ｃから供給された噴
霧（混合気）はその飛行距離が短くて良好に微粒化して
燃焼室２の窪み部２ａに留まり、燃焼室２全体から見る
と、該窪み部２ａに過濃混合気が偏在することになり、
混合気の成層化が良好に行われる。

その場合、燃焼室２の窪み部２ａが上方に窪んだ形状で
あることから、該窪み部２ａにダイリューションガスが
澱み易い。しかし、上記窪み部２ａに配置した燃料噴射
弁１６では、上記圧縮行程時にて、その燃料供給部１６
ａの作動がポペット弁１６ｆの閉作動後も微小時間だけ
続行されて、その燃料供給通路１６ｃには燃料と加圧エ
アとの混合気が残される。そして、その後の吸気行程の
途中（吸気初め）では掃気手段３１が作動して、ポペッ
ト弁１６ｆの開作動に伴い上記残った混合気が燃料供給
通路１６ｃから燃焼室２の窪み部２ａに噴射供給される
ので、この混合気でもって該窪み部２ａに澱んでいるダ
イリューションガスが掃気されることになる。

ここに、掃気は吸気行程中（吸気初め）にて行われるの
で、この混合気による掃気が吸気の流れに伴って効果的
に行われ、その結果、窪み部２ａにはダイリューション
ガスはほとんど存在しなくなる。また、この掃気用の混
合気がそのまま大気に放出されないので、エミッション
性能を良好に確保することができる。しかも、混合気に
よる掃気であって、窪み部２ａには空気層が存在しない
ので、その後の爆発行程での火炎の伝播が阻害されずに
良好に行われて、混合気の着火性能が向上する。

尚、上記実施例では、窪み部２ａに配置した燃料噴射弁
１６において、その加圧エア通路１６ｄに加圧エアを常
時供給して、その燃料供給通路１６ｃに混合気を形成し
、この混合気を圧縮行程中（終期）に点火プラグ１５周
りに供給したが、この圧縮行程時での混合気の供給に代
えて燃料のみを供給してもよいのは勿論である。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明のエンジンの燃料噴射装置
によれば、燃焼室の頂部に点火プラグ及び燃料噴射弁を
配置すべき上方に窪む窪み部を形成する場合、上記燃料
噴射弁に加圧エア通路を設け、吸気行程中にて該燃料噴
射弁から混合気を上記窪み部に供給するようにしたので
、混合気の大気への放出を防止してエミッション性能を
良好に確保しつつ、燃焼室の窪み部に澱むダイリューシ
日ンガスを吸気の流れに応じて効果的に掃気することが
できると共に、該窪み部に空気層を形成せずに、爆発行
程時での火炎の伝播を良好なものにでき、混合気の着火
性能の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図は全体概略構成図
、第２図は燃焼室の窪み部に配置する燃料噴射弁の具体
的構成を示す要部断面図、第３図は燃料の噴射タイミン
グ特性を示す図、第４図は燃焼室の窪み部に配置する燃
料噴射弁の燃料供給部とポペット弁との時間的な作動関
係を示す図である。 １・・・エンジン、２・・・燃焼室、２ａ・・・窪み部
、１５・・・点火プラグ、１６・・・燃料噴射弁、１６
ａ・・・燃料供給部、１６ｅ・・・燃料供給通路、１６
ｄ・・・加圧エア通路、１６ｅ・・・制御弁、１６ｒ・
・・ポペット弁、３０・・・コントローラ、３１・・・
掃気手段。 第３図 Δ 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）燃焼室の頂部に上方に窪んだ窪み部が形成され、該
   窪み部に点火プラグ及び燃料噴射弁が配置されていて、
   該燃料噴射弁は、燃料を供給する燃料供給部と、該燃料
   供給部から供給される燃料を上記燃焼室の点火プラグ周
   りに噴射するための燃料噴射通路と、該燃料噴射通路に
   開口し加圧エアが供給される加圧エア通路と、該加圧エ
   ア通路との合流部下流側の燃料供給通路を開閉する制御
   弁とを備え、該制御弁は圧縮行程の途中で燃料又は混合
   気を燃焼室の点火プラグ周りに供給するよう開制御され
   るとともに、該制御弁を吸気行程中に混合気を燃焼室の
   窪み部に供給するよう開制御する掃気手段が備えられて
   いることを特徴とするエンジンの燃料噴射装置。