JPH03185213A

JPH03185213A - 成層燃焼内燃機関の燃料供給装置

Info

Publication number: JPH03185213A
Application number: JP1326950A
Authority: JP
Inventors: Tetsuro Ishida; 哲朗石田; Taizo Kitada; 泰造北田; Tadashi Hirako; 平子　廉
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1989-12-14
Filing date: 1989-12-14
Publication date: 1991-08-13
Anticipated expiration: 2014-10-12
Also published as: JP2961779B2

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、燃焼室内の混合気にバレルスワール（タンブ
ル流）を発生させることのできる成層燃焼内燃機関に関
し、特にかかる成層燃焼内燃機関の燃料供給装置に関す
る。

［従来の技術］従来より、気筒の燃焼室に少なくとも２つの吸気ポート
より空燃比リッチな混合気とリーンな混合気または空気
を層状（不均一）に供給し、全体としては希薄燃焼を行
なわせて、燃費の改善やＣＯの低減あるいは低ノック性
の向上等を図る成層燃焼内燃機関が提案されている。

このようなものでは、上記２つの吸気ポートより供給さ
れる気筒内温合気流により、気筒内に層状のバレルスワ
ール（タンブル流）が生成され、気筒中央から偏心した
位置にあるいずれかの吸気ポートのみに燃料を噴射し、
その燃料が噴射する吸気ポート側に気筒中心から偏心し
た位置、即ち空燃比リッチな領域において、点火栓を設
けることにより、空燃比をリーンにしても、従来のエン
ジンに比べ、比較的安定な燃焼が得られることが判って
いる。

これを第２８．２９図を用いて、更に詳細に説明すると
、図示の成層燃焼内燃機関（エンジン）は、４気筒ガソ
リンエンジン１であって、各気筒２にはそれぞれ２つの
独立した吸気ポート３，４（吸気弁の図示を省略）が設
けられており、これにより吸気２弁エンジンが構成され
ている。

そして、各吸気ポート３，４は吸気マニホールド５の７
分岐管５ａ、５ｂに接続されるとともに、吸気マニホー
ルド５はサージタンク５ｃよりスロットルバルブ６を介
して図示しない吸気管に接続されている。

さらに、吸気ポート３および４はその平面投影軸線Ｘ、
Ｙがいずれもエンジンの中心線ＣＬに沿う気筒の径に対
して略直交するよう配設されており、吸気は燃焼室７に
向はピストン８の往復動方向に対して斜め下方に吹き込
まれるようになっている。

そして、一方の吸気ポート３には、電磁式燃料噴射弁（
インジェクタ）９が設けられ、更に各気筒２における燃
料が供給される吸気ポート３の開口端近傍のシリンダヘ
ッド２ａには、燃焼室７に臨む点火栓１０が設けられて
いる。

このように構成された成層燃焼内燃機関での作用を説明
すると、まずエンジン１の吸気行程時にピストン８の下
降に伴い混合気および空気が、各吸気ポート３および４
から吸引され、燃焼室７に導かれる。このとき、点火栓
工０に近い一方の吸気ポート（点火栓側吸気ポート）３
には、燃料噴射弁９より燃料が噴射されて空気と燃料と
の混合気が燃焼室７に吸引される一方、他方の吸気ポー
ト（非点火栓側吸気ポート）４からは空気のみが吸引さ
れる。

そして、各吸気ポート３，４はその各平面投影軸線Ｘ、
Ｙが気筒の径に対して略直交し、且つ、左右対象位置に
あるので、燃焼室７に吸気される混合気および空気の大
部分は、ピストン８の往復動方向に沿って層状に分離し
て流れる、いわゆるバレルスワールＣ，Ｄとなって旋回
する。ここで、Ｃは混合気のバレルスワール、Ｄは空気
のバレルスワールである。

こうして、燃焼室７に吸入された吸気は、続く圧縮行程
で圧縮された後、吸気ポート３の開口端近傍に取り付け
た点火栓１０によって点火され、しかも、燃焼室７内で
は、混合気と空気の層が分離したまま旋回しているので
、混合気は安定に燃焼する。

つまり、吸気ポート３から燃焼室１に供給される混合気
を空燃比リッチに設定すると、吸気ポート４から供給さ
れる空気と合わせて全体としてはリーンの空燃比を有す
る希薄混合気であっても安定に燃焼が行なわれるのであ
る。

そして、このような希薄燃焼は、抗ノック性に優れ、且
つ、燃費やＣＯの排出量改善に寄与する。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、このような従来の或Ｎ燃焼内燃エンジン
では、加速運転時等のリーンフィードバック領域以外で
の特に燃料の加速増量が必要な運転条件時には、燃料を
片側の吸気ポートにだけ噴射すると、スモークの発生を
招くおそれがある。

ところで、本発明者は、着火する側（即ち点火栓側吸気
ポート側）の混合気の当量比φが濃過ぎることが、上記
スモーク発生原因の一つになることを実験等を行なうこ
とにより知った。

即ち、点火栓側吸気ポート３での当量比φ（あるいは空
燃比）とスモーク排出量との関係を示すと、第３０図の
ようになるが、この第３０図から、当量比φが２．１を
超えるころからスモーク発生量が多くなりはじめること
がわかる。また、当量比φが２．９を超えると、発生す
るスモーク量は肉眼で見えるほどになる。

なお、当量比φとは、理論空燃比において必要な燃料量
の何倍であるかを示すもので、吸気過剰率λの逆数情報
をもつ。従って、理論空燃比の場合の当量比φは１で、
空燃比がリッチなほど、大きな値となり、空燃比がリー
ンなほど、小さな値となる。

また、上記第３０図における噴射ポート（点火栓側吸気
ポート）の空燃比および当量比は、それぞれ（弁傘径）
２×（弁リフト）Ｘ（弁開期間）から吸入ポートの吸入
空気量を求めて算出されたものである。

本発明は、上記のような発明者の知見に基づき創案され
たもので、点火栓側の吸気ポートへ供給されるローカル
な当量比がスモーク排出量に基づいて設定される限界値
以下となるように燃料を供給できるようにした、成層燃
焼内燃機関の燃料供給装置を提供することを目的とする
。

［課題整解決するための手段］このため、本発明の成層燃焼内燃機関の燃料供給装置（
請求項１）は、気筒の燃焼室に開口する少なくとも２つ
の吸気ポートをそなえ、該吸気ポート側へ運転状態に応
じた吸入空気量に応じ燃料を供給しうる燃料供給手段を
設け、且つ、これら２つの吸気ボニトの中間位置から一
方の吸気ポート側に偏倚した該燃焼室に臨む位置に点火
栓を配設し、機関吸気行程時に上記の各吸気ポートから
該燃焼室に吸引される吸気により、ピストンの往復動方
向に流れるタンブル流を生じさせるように構成された成
層燃焼内燃機関において、該燃料供給手段が、該点火栓
に近い一方の吸気ポートを通じて供給されるローカルな
当量比がスモーク排出量に基づいて設定される限界値以
下となるように、燃料を供給すべく構成されたことを特
徴としている。

また、本発明の成層燃焼内燃機関の燃料供給装置（請求
項２）は、気筒の燃焼室に開口する少なくとも２つの吸
気ポートをそなえ、これら２つの吸気ポートへ共に運転
状態に応じた吸入空気量に応じ燃料を供給しうる燃料供
給手段を設け、且つ、これら２つの吸気ポートの中間位
置から一方の吸気ポート側に偏倚した該燃焼室に臨む位
置に点火栓を配設し、機関吸気行程時に上記の各吸気ポ
ートから該燃焼室に吸引される吸気により、ピストンの
往復動方向に流れるタンブル流を生しさせるように構成
された成層燃焼内燃機関において、該燃料供給手段によ
る該点火栓に近い一方の吸気ポートへの供給燃料量が該
燃料供給手段による他方の吸気ポートへの供給燃料量よ
り多くなるように設定され、且つ、該一方の吸気ポート
を通じて供給されるローカルな当量比がスモーク排出量
に基づいて設定される限界値以下となるように、該燃料
供給手段から該２つの吸気ポートへ供給される燃料量の
比率が設定されていることを特徴とじている。

さらに、本発明の成層燃焼内燃機関の燃料供給装置（請
求項３）は、上記請求項２に記載された成層燃焼内燃機
関の燃料供給装置において、出力性能上必要な最高トー
タル当量比と、該一方の吸気ポートの許容最高当量比と
、各吸気ポートを流れる吸入空気量の比とから決まる比
率で、該２つの吸気ポートへ燃料が供給されることを特
徴としている。

また、本発明の成層燃焼内燃機関の燃料供給装置（請求
項４）は、気筒の燃焼室に開口する少なくとも２つの吸
気ポートをそなえ、これら２つの吸気ポートへ共に運転
状態に応じた吸入空気量に応じ燃料を供給しうる燃料供
給手段を設け、且つ、これら２つの吸気ポートの中間位
置から一方の吸気ポート側に偏倚した該燃焼室に臨む位
置に点火栓を配設し、機関吸気行程時に上記の各吸気ポ
ートから該燃焼室に吸引される吸気により、ピストンの
往復動方向に流れるタンブル流を生じさせるように構成
された成層燃焼内燃機関において、該点火栓に近い一方
の吸気ポートを通じて供給されるローカルな当量比がス
モーク排出量に基づいて設定される限界値以下となるよ
うに、該燃料供給手段によって該一方の吸気ポートへ供
給される燃料量を制御する制御手段が設けられたことを
特徴としている。

さらに、本発明の成層燃焼内燃機関の燃料供給装置（請
求項５）は、気筒の燃焼室に開口する２つの吸気ポート
をそなえ、これら２つの吸気ポートへ共に運転状態に応
じた吸入空気量に応し燃料を供給しうる燃料供給手段を
設け、且つ、これら２つの吸気ポートの中間位置から一
方の吸気ポート側に偏倚した該燃焼室に臨む位置に点火
栓を配設し、機関吸気行程時に上記の各吸気ポートから
該燃焼室に吸引される吸気により、ピストンの往復動方
向に流れるタンブル流を生じさせるように構成された成
層燃焼内燃機関において、該点火栓に近い一方の吸気ポ
ートを通じて供給されるローカルな当量比がスモーク排
出量に基づいて設定される限界値以下となるように、該
燃料供給手段によって該一方の吸気ポートへ供給される
燃料量を制御する制御手段が設けられるとともに、該一
方の吸気ポートを通じて供給されるローカルな当量比が
スモーク排出量に基づいて設定される限界値を超えるよ
うな燃料量を該燃焼室へ供給すべき必要性が生じた場合
は、他方の吸気ポートを通じて必要な燃料量を補充する
補助制御手段が設けられたことを特徴としている。

また、本発明の成層燃焼内燃機関の燃料供給装置（請求
項６）は、気筒の燃焼室に開口する少なくとも２つの吸
気ポートをそなえ、これら２つの吸気ポートへ共に運転
状態に応じた吸入空気量に応じ燃料を供給しうる燃料供
給手段を設け、且つ、これら２つの吸気ポートの中間位
置から一方の吸気ポート側に偏倚した該燃焼室に臨む位
置に点火栓を配設し、機関吸気行程時に上記の各吸気ポ
ートから該燃焼室に吸引される吸気により、ピストンの
往復動方向に流れるタンブル流を生じさせるように構成
された成層燃焼内燃機関において、該点火栓に近い一方
の吸気ポートを通じて供給されるローカルな当量比がス
モーク排出量に基づいて設定される限界値以下となるよ
うに、該燃料供給手段によって該２つの吸気ポートへ供
給される燃料量の比率を制御する制御手段が設けられた
ことを特徴としている。

さらに、本発明の成層燃焼内燃機関の燃料供給装置（請
求項７）は、請求項６に記載の成層燃焼内燃機関の燃料
供給装置において、該一方の吸気ポートを通じて供給さ
れるローカルな当量比がスモーク排出量に基づいて設定
される限界値以下の場合は、上記２つの吸気ポートを通
じて供給される燃料量の増減を許容するように、該２つ
の吸気ポートへ供給される燃料量の比率を制御し、該−
方の吸気ポートを通じて供給されるローカルな当量比が
上記限界値を超えるような燃料量を該燃焼室へ供給すべ
き必要性が生じた場合は、該一方の吸気ポートを通じて
供給されるローカルな当量比が上記限界値を超えないよ
うな燃料量を該一方の吸気ポートへ供給しながら、該一
方の吸気ボー１〜を通じて供給される燃料量に対する他
方の吸気ポートを通じて供給される燃料量の比率を大き
くするように、該２つの吸気ポートへ供給される燃料量
の比率を制御することを特徴としている。

［作　用コ上述の本発明の成層燃焼内燃機関の燃料供給装置（請求
項１）では、点火栓に近い一方の吸気ポートを通じて供
給されるローカルな当量比がスモーク排出量に基づいて
設定される限界値以下となるように、燃料供給手段から
燃料が供給される。

また、本発明の成層燃焼内燃機関の燃料供給装置（請求
項２）では、一方の吸気ポートの方が他方のポートより
も多くの燃料が燃料供給手段から供給され、且つ、一方
の吸気ポートを通じて供給されるローカルな当量比がス
モーク排出量に基づいて設定される限界値以下となるよ
うな燃料量の比率で、上記２つの吸気ポートへ燃料が供
給される。

その際、出力性能上必要な最高トータル当量比と、一方
の吸気ポートの許容最高当量比と、各吸気ポートを流れ
る吸入空気量の比とから決まる比率で、２つの吸気ポー
トへ燃料が供給される（請求項３）。

また、本発明の成層燃焼内燃機関の燃料供給装置（請求
項４）では、制御手段によって、点火栓に近い一方の吸
気ポートを通じて供給されるローカルな当量比がスモー
ク排出量に基づいて設定される限界値以下となるように
、燃料供給手段から一方の吸気ポートへ供給される燃料
量が制御される。

さらに、本発明の成層燃焼内燃機関の燃料供給装置（請
求項５）では、制御手段によって、一方の吸気ポートを
通じて供給されるローカルな当量比がスモーク排出量に
基づいて設定される限界値以下となるように、燃料供給
手段から一方の吸気ポートへ供給される燃料量が制御さ
れているが、一方の吸気ポートを通じて供給されるロー
カルな当量比、がスモーク排出量に基づいて設定される
限界値を超えるような燃料量を燃焼室へ供給すべき必要
性が生じた場合は、補助制御手段によって、他方の吸気
ポートを通じて必要な燃料量が補充される。

また、本発明の成層燃焼内燃機関の燃料供給袋Ｗ（請求
項６）では、制御手段により、一方の吸気ポートを通じ
て供給されるローカルな当量比がスモーク排出量に基づ
いて設定される限界値以下となるように、燃料供給手段
から２つの吸気ポートへ供給される燃料量の比率が制御
される。

さらに、本発明の成層燃焼内燃機関の燃料供給袋Ｍ（請
求項７）では、制御手段によって、２つの吸気ポートへ
供給される燃料量の比率が制御される際に、一方の吸気
ポートを通じて供給されるローカルな当量比がスモーク
排出量に基づいて設定される限界値以下の場合は、２つ
の吸気ポートを通じて供給される燃料量の増減を許容す
るように、２つの吸気ポートへ供給される燃料量の比率
を制御し、一方の吸気ポートを通じて供給されるローカ
ルな当量比が上記限界値を超えるような燃料量を該燃焼
室へ供給すべき必要性が生じた場合は、一方の吸気ポー
トを通じて供給されるローカルな当量比が上記限界値を
超えないような燃料量を一方の吸気ポートへ供給しなが
ら、一方の吸気ポートを通じて供給される燃料量に対す
る他方の吸気ポートを通じて供給される燃料量の比率を
大きくするように、２つの吸気ポートへ供給される燃料
量の比率が制御される。

［実施例コ以下１図面により本発明の実施例について説明すると、
第１〜４図は本発明の第１実施例としての成層燃焼内燃
機関の燃料供給装置を示すもので、第１図は本装置を有
する成層燃焼内燃機関における燃焼室の透視斜視図、第
２図は本装置を有する成層燃焼内燃機関の全体構成を示
す模式的平面図、第３図は本装置を有する成層燃焼内燃
機関の部分的な模式的平面図、第４図はその制御ブロッ
ク図であり、第５〜１２図は本発明の第２実施例として
の成層燃焼内燃機関の燃料供給装置を示すもので、第５
図は本装置を有する成層燃焼内燃機関における燃焼室の
透視斜視図、第６図は本装置を有する成層燃焼内燃機関
の全体構成を示す模式的平面図、第７図は本装置を有す
る成層燃焼内燃機関の部分的な模式的平面図、第８図は
その制御ブロック図、第９図（ａ）は燃料噴射弁の平面
図、第９図（ｂ）は第９図（ａ）のｕｂ矢視図、第１０
図は燃料噴射弁の噴口径算出要領を説明するための模式
図であり、第１１．１２図は燃料噴射弁の変形例を示す
もので、第１１図はその燃料噴射口の配置を説明するた
めの図、第１２図は第１１図の刈−刈矢視断面図であり
、第１３〜１９図は本発明の第３実施例としての成層燃
焼内燃機関の燃料供給装置を示すもので、第１３図は本
装置を有する成層燃焼内燃機関における燃焼室の透視斜
視図、第１４図は本装置を有する成層燃焼内燃機関の全
体構成を示す模式的平面図、第１５図は本装置を有する
成層燃焼内燃機関の部分的な模式的平面図、第１６図は
燃料噴射弁の平面図、第１７図は第１６図のＸ■矢視図
、第１８図は燃料噴射弁の燃料噴射口配置の変形例を第
１７図に対応させて示す図であり、第１９図は点火栓配
置が隣接する気筒で異なる成層燃焼内燃機関に燃料噴射
弁を配置した例を示す模式的平面図であり、第２０〜２
５図は本発明の第４実施例としての成層燃焼内燃機関の
燃料供給装置を示すもので、第２０図は本装置を有する
成層燃焼内燃機関における燃焼室の透視斜視図、第２王
図は本装置を有する成層燃焼内燃機関の全体構成を示す
模式的平面図、第２２図は燃料噴射弁の平面図、第２３
図は第２２図のｘｘｍ矢視図、第２４図は燃料噴射弁の
燃料噴射口配置の変形例を第２３図に対応させて示す図
であり、第２５図は第２０図のＸＸＶ矢視方向がら見た
燃料噴射の様子を説明するための模式図、第２６図は点
火栓配置が隣接する気筒で異なる成層燃焼内燃機関に燃
料噴射弁を配置した例を示す模式的平面図、第２７図（
ａ）および第２７図（ｂ）はそれぞれ第２６図のＸ　Ｘ
　Ｖｌｌ　ａ矢視方向およびｘｘｖｍｂ矢視方向から見
た燃料噴射の様子を説明するための模式図であり、第１
〜２７図中、第２８．２９図と同じ符号はほぼ同様の部
分を示している。

まず、第１実施例について第１〜４図を用いて説明する
。この第１実施例にかかる成層燃焼内燃機関（エンジン
）も、第２図に示すように、４気筒ガソリンエンジン１
であって、各気筒２にはそれぞれ２つの独立した等径の
吸気ポート３，４（吸気弁の図示を省略）が設けられて
おり、これにより吸気２弁エンジンが構成されている。

そして、各吸気ポート３，４は吸気マニホールド５の分
岐管５ａ、５ｂに接続されるとともに、吸気マニホール
ド５はサージタンク５ｃよりスロットルバルブ６を介し
て図示しない吸気管に接続されている。

そして、第１．２．３図に示すごとく、各吸気ポート３
，４には、それぞれ燃料供給手段としての第１，２の電
磁式燃料噴射弁（インジェクタ）９１．９２が設けられ
、更に各気筒２における燃料が供給される吸気ポート３
の開口端近傍のシリンダヘッド２ａには、燃焼室７に臨
む点火栓１゜が設けられている。

なお、同一の運転状態では、燃料噴射弁９１から点火栓
１ｏに近い一方の吸気ポート３（以下。

「点火栓側吸気ポート３」ということがある）への供給
燃料量の方が、燃料噴射弁９２から他方の吸気ポート４
（以下、「非点火栓側吸気ポート４」ということがある
）への供給燃料量より多くなるように設定されている。

すなわち、点火栓側吸気ポート３がリッチ側ポートとし
て構成され、非点火栓側吸気ポート４がリーン側ポート
として構成されている。

このような構成により、まずエンジン１の吸気行程時に
ピストン８の下降に伴い、点火栓側吸気ポート３から混
合気が吸引されるとともに、非点火栓側ポート４がら空
気（あるいは混合気）が吸引され、それぞれ燃焼室７に
導かれる。このとき、点火栓側吸気ポート３には、燃料
噴射弁９１より燃料が噴射されて空気と燃料との混合気
が燃焼室７に吸引される一方、非点火栓側吸気ポート４
がらは、空気のみあるいは必要に応じて燃料噴射弁９２
より噴射された燃料との混合気（以下、この混合気を必
要に応じて「リーン混合気」という）が吸引される。

そして、各吸気ポート３，４はその各平面投影軸線Ｘ、
Ｙが気筒の径に対して略直交し、且つ、左右対象位置に
あるので、燃焼室７に吸気される混合気および空気の大
部分は、ピストン８の往復動方向に沿って層状に分離し
て流れる、いわゆるバレルスワールＣ，Ｄ　（第１図参
照）となって旋回する。ここで、Ｃは混合気のバレルス
ワール、Ｄは空気あるいはリーン混合気のバレルスワー
ルである。

こうして、燃焼室７に吸入された吸気は、続く圧縮行程
で圧縮された後、吸気ポート３の開口端近傍に取り付け
た点火栓１０によって点火され、しかも、燃焼室７内で
は、混合気と空気（あるいはリーン混合気）の層が分離
したまま旋回し、混合気が安定に燃焼する。

つまり、吸気ポート３から燃焼室１に供給される混合気
を空燃比リッチに設定すると、吸気ポート４から供給さ
れる空気（あるいはリーン混合気）と合わせて全体とし
てはリーンの空燃比を有する希薄混合気であっても安定
に燃焼が行なわれるのである。

そして、このような希薄燃焼は、抗ノック性に優れ、且
つ、燃費やＣ○の排出量改善に寄与する。

ところで、各燃料噴射弁９↓、９２は、エンジンの運転
状態に応じた燃料量を噴射しうるよう電子燃料制御を施
されるが、このために、第４図に示すように、エンジン
回転数センサ２１．エンジン負荷センサ２２．エンジン
温度センサ２３．加速センサ２４が設けられるとともに
、これらのセンサ２１〜２４からの検出信号を受けて各
燃料噴射弁９１．９２からの燃料噴射量を制御する電子
制御ユニット（ＥＣＵ）２５が設けられている。

ここで、エンジン回転数センサ２１はエンジン回転数を
検出するもので、エンジン負荷センサ２２は、エンジン
負荷を検出するもので、このエンジン負荷センサ２２と
しては、例えばエアフローセンサやスロットルセンサが
使用される。

また、エンジン温度センサ２３は、冷却水温等のエンジ
ン温度を検出するもので、加速センサ２４は、゛加速状
態を検出するもので、例えばスロットル開度変化を検出
するものが使用される。

前述したように、本発明者は、着火する側（即ち点火栓
側吸気ポート３側）の混合気の当量比φが濃過ぎると、
スモーク発生原因の一つになることを実験等を行なうこ
とにより知った。即ち、実験により、点火栓側吸気ポー
ト３での当量比φ（あるいは空燃比）とスモーク排出量
との関係が第３０図のようになることがわかったが、こ
の第３０図から、当量□比φが２．１を超えるころから
スモーク発生量が多くなりはじめることがわかり、更に
は当量比φが２．９を超えると１発生するスモーク量は
肉眼で見えるほどになるということがわかったのである
。

このような発明者の知見に基づき、本実施例では、点火
栓１０側の吸気ポート３へ供給されるローカルな（局部
的な）当量比φがスモーク排出量に基づいて設定される
限界値（この例では２．９：好ましくは２．ｌ）以下と
なるように、燃料噴射弁９１から噴射されるの燃料量を
制御するようになっている。

このため、Ｅ　ＣＵ　２５は、はぼ全運転領域（ただし
、暖機運転等の特殊条件時は除いてもよい）で、点火栓
側吸気ポート３を通じて供給されるローカルな当量比φ
がスモーク排出量に基づいて設定される上記の限界値以
下となるように、燃料噴射弁９１．９２によって吸気ポ
ート３へ供給される燃料量を制御する制御手段の機能を
有する。

また、加速時等においてエンジン出力確保のために、吸
気ポート３を通じて供給されるローカルな当量比φが上
記限界値を超えるような燃料量を燃焼室７へ供給すべき
必要性も生じるが、かかる場合を考慮して、本実施例の
ＥＣＵ２５は、吸気ポート３を通じて供給されるローカ
ルな当量比φが上記限界値を超えるような燃料量を燃焼
室７へ供給すべき必要性が生じた場合は、他方の吸気ポ
ート４を通じて必要な燃料量を補充すべく燃料噴射弁９
２からの噴射燃料量を制御する補助制御手段の機能も有
している。

これにより、点火栓側吸気ポート３を通じて供給される
ローカルな当量比φがスモーク排出量に基づいて設定さ
れる上記限界値以下に抑えられながら、全体としては上
記限界値を超えるような燃料量を燃焼室７へ供給するこ
とができる。その結果、どのような運転状態においても
、スモーク排出量を十分に抑えながら、十分な加速運転
等を行なうことができる。つまり、この実施例では、全
運転領域において、バレルストラテイファイによるリー
ンバーンを成立させながら、リーン燃焼領域以外で発生
するおそれのあるスモーク排出を十分に抑制することが
できるのである。

なお、暖機運転等の特殊条件時においては、点火栓側吸
気ポート３を通じて供給されるローカルな当量比φが上
記の限界値以下となるように行なう燃料噴射弁９１．９
２についての燃料量制御を解除する場合がある。

また、ＥＣＵ２５は、従来から行なわれているところの
エンジンの運転状態に応じた吸入空気量に応じて燃料を
供給することにより、所要の空燃比となるように、各燃
料噴射弁９１．９２を制御する手段（いわゆる空燃比制
御手段）を有していることはいうまでもない。

さらに、各燃料噴射弁９１．９２からは常に燃料を噴射
するようにするが、点火栓側吸気ボー１〜３を通じて供
給されるローカルな当量比φがスモーク排出量に基づい
て設定される上記の限界値以下となるように、各燃料噴
射弁９１．９２によってそれぞれの吸気ポート３，４へ
供給される燃料量の比率Ｆ、　：　Ｆ、を制御するよう
にしてもよい。

この場合は、ＥＣＵ２５に、点火栓側吸気ポート３を通
じて供給されるローカルな当量比φが上記限界値以下と
なるように、各燃料噴射弁９１，９２によってそれぞれ
の吸気ポート３，４へ供給される燃料量の比率Ｆ□：Ｆ
２を制御する制御手段の機能を持たせる。

ここで、点火栓側吸気ポート３を通じて供給されるロー
カルな当量比φが上記限界値以下となるような燃料量の
比率Ｆ工：Ｆ２の求め方について説明する。

まず、第３０図のスモーク排出量はエンジン機種によっ
て異なるので、実機試験により第３０図のデータを取得
し、これから得られたデータより噴射ポー１−（点火栓
側吸入ポート３）の許容最大当量比φｗａｘを決定して
から、以下の式を用いて上記の比率を求める。

今、気筒当たりのトータルな最高当量比φ７ｍａｘ（定
数）、実機試験により得られたデータから求めた噴射ポ
ート（点火栓側吸入ポート３）の許容最大当量比φｌ１
ｌａｘ（定数）、各吸気ポート３，４を流れる空気ｉＡ
１．Ａ、［Ａ１は点火栓側の吸気ポート（リッチポート
）３のものでｌＡ２は非点火栓側の吸気ポート（リーン
ポート）４のものである］、各吸気ポート３，４に噴射
する燃料量Ｆ１．Ｆ２［Ｆ□は点火栓側の吸気ポート（
リッチポート）３のもので　Ｆ　２は非点火栓側の吸気
ポート（リーンポート）４のものである］、リーン側の
吸気ポート４の当量比φＬ、許容最大当量比φｍａｘお
よび各吸気ポート３，４を流れる空気量Ａ□、Ａ２から
求められるトータル燃料量ＦＴとして、次式を計算する
。

Ｆ２＝ＦＴ−Ｆ□・・（１）Ａ１：Ｆ、（１４，７／＋ｍａｙ）”（２）Ａ２＝Ｆ２
（１４，７／すＬ）・・（３）（１）式と　（３）式よ
り、Ａ２＝（ＦＴ−Ｆ工）（１４，７／ｌｔ）・・（４）（
２）式と（４）式より、Ｆ、　（１４，７ハｍａｘ）”（Ａｘ／Ａｚ）（Ｆｒ−
Ｆｘ）（１４，７／φＬ）・（５）また、（１４，７／φｒｍａｘ）＝（Ａｘ＋Ａｚ）／（Ｆｘ＋
Ｆｚ）＝（Ｆｌ（１４，７ハｎ＋ａｘ）＋（Ｆ７−Ｆ□
）（１４，７／すＬ））／（Ｆ、＋（ＦＴ−Ｆｌ））・
・（６）（６）式を（５）式に代入して、（１４，７／φ７ｍａｘ）＝（Ｆ、　（１４，７／φｗ
ａｘ）＋（Ａ、／ＡＸ）Ｆ、　（１４，７ハｍａｘ））
／Ｆｒ　・・（７）（７）式からＦ□＝（１ｓ＋ａｘ／１７ｍａｘ）［Ｆ７／（１４（Ａ
、／Ａ、））コ・　（８）（８）式と（１）式とからＦｚ：Ｆｒ（１−ａ）・・（９）ここで、直＝（φｍａｘ／ｈｍａｘ）［１／（１＋（Ａ
ｘ／Ａｘ））］である。

以上（８）式、（９）式から、Ｆｌ：Ｆ、＝＋＋：１−区＝（＄ｍａｘ／◆Ｔｍａｘ）［１／（１＋（Ａ２／Ａ、
））］：１−（＄ｍａｘ／ψｒｍａｘ）［１／（１＋（
Ａ２／Ａ、））］”（１０）以上の如く、出力性能上必
要な最高トータル当量比φ７ｆｆｌａＸと、点火栓側吸
気ポート３の許容最高当量比φｗａｘと、各吸気ポート
３，４を流れる吸入空気量の比（Ａ２／Ａ工）とで、各
吸気ポート３゜４への燃料噴射量比Ｆ１：　Ｆ２が求め
られるのである。

そして、上記の各燃料噴射弁９１．９２から各吸気ポー
ト３，４へ噴射される燃料の比が上記の比Ｆ１：Ｆ、ど
なるように、ＥＣＵ２５によって制御されるのである。

このようにすれば、最大噴射量時においても、リッチ側
ポート３を通じて供給されるローカルな当量比φが上記
限界値以下となるので、スモークの発生を確実に抑制す
ることができる。

なお、燃料を点火栓側吸気ポート３からだけ供給し非点
火栓側吸気ポート４からは空気のみを供給することによ
り完全成層にしなくても、良好な抗ノック性が得られる
とともに、燃費やＣＯ排出量の改善に十分な効果が得ら
れることが確認されている。

また、上記のように各燃料噴射弁９１．９２から各吸気
ポート３，４へ噴射される燃料の比が常に」二記の一定
比Ｆ□：Ｆ２となるように、ＥＣＵ２５によって制御す
るのではなく、一方の吸気ポート３を通して供給される
ローカルな当量比φがスモーク排出量に基づいて設定さ
れる上記の限界値以下の場合は、２つの吸気ポート３，
４を通して供給される燃料量の増減を許容するように、
２つの吸気ポート３，４へ供給される燃料量の比率を制
御し、一方の吸気ポート３を通じて供給されるローカル
な当量比φが上記限界値を超えるような燃料量を燃焼室
７へ供給すべき必要性が生じた場合は、点火栓側吸気ポ
ート３を通じて供給されるローカルな当量比が上記限界
値を超えないような燃料量を点火栓側吸気ポート３へ供
給しながら、点火栓側吸気ポート３を通じて供給される
燃料量に対する非点火栓側吸気ポート４を通じて供給さ
れる燃料量の比率を大きくするように、２つの吸気ポー
ト３，４へ供給される燃料量の比率を制御するようにし
てもよい。

なお、燃料噴射弁９２は設けずに、燃料噴射弁９１だけ
を点火栓側吸気ポート３に設け、はぼ全運転領域（ただ
し、暖機運転等の特殊条件時は除いてもよい）で、この
点火栓側吸気ポート３を通じて供給されるローカルな当
量比ψが上記の限界値以下となるように、燃料噴射弁９
１によって吸気ポート３へ供給される燃料量を制御する
ようにしてもよい。

次に、第５〜１２図を用いて第２実施例を説明する。こ
の第２実施例にかかる成層燃焼内燃機関（エンジン）も
、第６図に示すように、４気筒ガソリンエンジン１であ
るが、この第２実施例にかかるエンジンでは、その各気
筒２に、基端が合流し吸気マニホールド５の分岐管５ａ
に接続された等径の吸気ポート３，４（即ち、これらの
吸気ボー１〜３，４は前述の第１実施例における吸気ポ
ート３，４のようにそれぞれ独立したポートではない）
が設けられており、更にはこれら２つの吸気ポート３，
４が、これらの吸気ポート３，４の平面投影軸線が気筒
２の径に対していずれも酩直交するように配設されてい
る。なお、各吸気ポートに設けられる吸気弁はその図示
を省略されている。

これにより、機関吸気行程時に各吸気ポート３゜４から
燃焼室７に吸引される吸気により、ピストン８の往復動
方向に流れるタンブル流を生じさせることができる。

また、上記２つの吸気ポート３，４へ共に運転状態に応
した吸入空気量に応じ２条の燃料を供給しうる第９図（
ａ）、（ｂ）に示すようなマルチスプレー式の燃料噴射
弁（燃料供給手段）９３が設けられるとともに、これら
２つの吸気ポート３゜４の中間位置から一方の吸気ポー
ト３側に偏倚した燃焼室７に臨む位置に、点火栓１０が
配設されているが、上記の燃料噴射弁９３は、第９図（
ａ）に示すような外形をしており、その先端部が吸気ポ
ート３，４の分岐部Ｐ付近へ向くように配設されており
（第５〜７図参照）、更には第９図（ｂ）に示すように
、大小２つの燃料噴射口９３１，９３２（これらの燃料
噴射口９３１，９３２は円形をしている）をそなえてい
て、大きい噴口面積を有する燃料噴射口９３１からの燃
料が点火栓側吸気ポート３へ噴射されるとともに、小さ
い噴口面積を有する他方の燃料噴射口９３２からの燃料
が非点火栓側の吸気ポート４へ噴射されるようになって
いる。

これにより、これらの燃料噴射口９３１，９３２を通じ
て２つの吸気ポート３，４に対して噴射される燃料量が
異なるように設定されていることになる。即ち、点火栓
側吸気ポート３への噴射燃料量が他の吸気ポート４への
噴射燃料量より多くなるのである。

この場合、吸気ポート３を通じて供給されるローカルな
当量比φがスモーク排出量に基づいて設定される上記限
界値以下となるように、燃料噴射弁９３から２つの吸気
ポート３，４へ供給される燃料量の比率が設定されてお
り、この場合も、出力性能上必要な最高トータル当量比
φ７ｍａｘと、方の吸気ポート３の許容最高当量比φｍ
ａｘと５各吸気ポート３，４を流れる吸入空気量の比（
Ａ２／Ａ工）とから決まる一定の比率Ｆ１：　Ｆ、［こ
の比率については前述の（１０）式参照］で、２つの吸
気ポート３，４へ燃料が供給されるようになっている。

ところで、上記のように各吸気ポート３，４へ一定比（
Ｆｌ：　Ｆ２）で燃料を供給するために、各燃料噴射口
径の比は次のように設定されている。

まず、以下の式が成り立つ。

ｔｒｌ”／Ｆ□＝ｚｒ２”／Ｆ２”（１１）ここで、ｒ
ｌは燃料噴射口９３１の半径、Ｆ２は燃料噴射口９３２
の半径である。

この（１１）式を変形すると、ｒｔ”（Ｆｘ／Ｆ２）””ｒｚ”（ｔｚ）したがって、ｒ、：ｒ２＝（Ｆ、／Ｆ２）””：１＝（ａ／（１−ａ
））””：１　　・・（１３）ここで、ｇ＝０ｍａｘ／
１７ｍａｘ）　［１／（１＋（Ａ−／Ａｘ））コである
。

すなわち、燃料噴射弁９３の燃料噴射口径の比（ｒｘ：
ｒｚ）は上記（１３）式のように設定されるのである。

そして、この（１３）式からもわかるように、燃料噴射
弁９３の燃料噴射口径の比（ｒｔ　：　ｒｚ）は、出力
性能上必要な最高トータル当量比φ７ｍａＮと、一方の
吸気ポート３の許容最高当量比φｆｆ１ａｘと、各吸気
ポート３，４を流れる吸入空気量の比（Ａ２／Ａ１）と
から決まる。なお、第１０図からもわかるように、φＴ
ｍａＫはφｗａｘとφＬどの和である。

このように燃料噴射弁９３の燃料噴射口径の比をｒ□：
Ｆ２（一定）に設定することにより、吸気ポート３を通
じて供給されるローカルな当量比φを常にスモーク排出
量に基づいて設定される上記の限界値以下にすることが
できる。

したがって、この第２実施例に示すような燃料噴射弁９
３を使用することによって、従来と同様に各気筒につき
１本の燃料噴射弁を使用しながら。

しかも複雑な可動機構を使わずに、全運転域において、
バレルストラティファイによるリーンバーンを成立させ
て燃費やＣＯ排出量の低減を図ることができるとともに
、リーン燃焼を用いない運転条件時（急加速運転等）に
発生するおそれのあるスモーク排出をも十分に抑制でき
るのである。

また、この大小の燃料噴射口９３１，９３２を有するマ
ルチスプレー式燃料噴射弁９３を用いて、各気筒につき
１本の燃料噴射弁による常時面ポート噴射を行なうこと
により、従来のバレルスワール利用式リーンバーンエン
ジン用の独立吸気系（第２８．２９図参照）を不要にす
ることができる。なお、独立吸気系を不要にできるのは
次の理由による。すなわち、従来はリーン燃焼域で完全
成層を狙っていたので、吸気の吹き返し等による燃料の
非点火側ポート４への回り込みを回避するため、各吸気
ポートを独立吸気系としていたが、その後の研究で、完
全成層にまでしなくても、成層燃焼による十分な効果が
得られることがねかったからである。

また、第１１．１２図に示すように、燃料噴射口を三角
形の各頂点部に位置するよう合計３つ（符号９４１，９
４２，９４３参照）配置し、３つの燃料噴射口９４１〜
９４３のうち２つの燃料噴射口９４１，９４２からの燃
料が点火栓側吸気ポート３へ噴射されるとともに、上記
３つの燃料噴射口９４１〜９４３のうち１つの燃料噴射
口９４３からの燃料が他方の吸気ポート４へ噴射される
ように、燃料噴射弁９４の吸気系への取付位置を設定し
、これら３つの燃料噴射口９４１〜９４３のうち２つの
燃料噴射口９４１，９４．２からの噴射された燃料が噴
射後合流して点火栓側吸気ポート３へ噴射されるように
、上記の２つの燃料噴射口９４１，９４２を形成するよ
うにしてもよい。

この場合、２つの燃料噴射口９４１，９４２からの合計
の燃料量と、残り１つの燃料噴射口９４３からの燃料量
との比は、上記のＦ工：Ｆ２に設定されていることはい
うまでもない。

そして、このようにすれば、上述の燃料噴射弁９３を用
いたものとほぼ同様の効果ないし利点が得られるほか、
燃料噴射後合流させるので、噴霧の微粒化を図ることが
でき、燃焼性能が向上する利点もある。

なお、この燃料噴射弁９３．９４は、第８図に示すごと
く、エンジン回転数センサ２１．エンジン負荷センサ２
２．エンジン温度センサ２３．加速センサ２４からの検
出信号を受けてこの燃料噴射弁９３．９４からの燃料噴
射量を制御するＥＣＵ２５’［このＥＣＵ２５’は、エ
ンジンの運転状態に応じた吸入空気量に応じ燃料が供給
されるように、所要の空燃比となるように、燃料噴射弁
９３を制御する手段（いわゆる空燃比制御手段）を有し
ているコによって制御されており、これによりエンジン
の運転状態に応じた燃料を供給する電子燃料制御が施さ
れるようになっているが、かかる電子制御の要領は従来
同様であるので、その詳細な説明は省略する。

次に、第１３〜１９図を用いて第３実施例を説明する。

この第３実施例にかかる成層燃焼内燃機関（エンジン）
も、第１４図に示すように、４気筒ガソリンエンジン１
であって、各気筒２には、第２実施例と同様、基端が合
流し吸気マニホールド５の分岐管５ａに接続された等径
の吸気ポート３．４（吸気弁の図示を省略）が設けられ
ており、更にこれら２つの吸気ポート３，４が、これら
の吸気ポート３，４の平面投影軸線を気筒２の径に対し
ていずれも略直交させるように配設されている。

また、これらの２つの吸気ポート３，４へ共に運転状態
に応じた吸入空気量に応じ合計３条の燃料を供給しうる
第１６．１７図に示すようなマルチスプレー式の燃料噴
射弁（燃料供給手段）９５が設けられるとともに、これ
ら２つの吸気ポート３．４の中間位置から一方の吸気ポ
ート３側に偏倚した燃焼室７に臨む位置に、点火栓１０
が配設されているが、上記の燃料噴射弁９５は、第１６
図に示すような外形をしており、その先端部が吸気ポー
ト３，４の分岐部Ｐ付近へ向くように配設サレテいて（
第１３〜１５図参照）、更には第１７図に示すように、
等しい噴口面積を有する３つの燃料噴射口９５１，９５
２，９５３　（これらの燃料噴射口９５１〜９５３はい
ずれも円形をしている）が直線上に配置されている。

そして、これら３つの燃料噴射口９５１〜９５３のうち
２つの燃料噴射口９５１，９５２からの燃料が点火栓側
吸気ポート３へ噴射されるとともに、残り１つの燃料噴
射口９５３からの燃料が他方の吸気ポート４へ噴射され
るように、燃料噴射弁９５が吸気ポート３，４の分岐点
Ｐへ向かう方向に対しθだけ振った角度位置で取り付け
られている（第１３〜１５図参照）。

これにより、燃料噴射弁９５の２つの燃料噴射口９５１
，９５２からの燃料が点火栓側吸気ポート３へ噴射され
るとともに、残り１つの燃料噴射口９５３からの燃料が
非点火栓側の吸気ポート４へ噴射されるようになってい
る。その結果、点火栓側吸気ポート３への噴射燃料量が
非点火栓側吸気ポート４への噴射燃料量より多くなる。

そして、この場合、通常は、出力性能上必要な最高トー
タル当量比φ７ｍａｘ、点火栓側吸気ポート３の許容最
高当量比φｍａｘ、各吸気ポート３，４を流れる吸入空
気量の比（Ａ２／Ａ□）が所要の関係になっているので
、吸気ポート３を通じて供給されるローカルな当量比φ
がスモーク排出量に基づいて設定される上記の限界値以
下となるように、燃料噴射弁９５から２つの吸気ポート
３，４へ燃料を供給することができる。

また、第１８図に示すように、直線状に配置された３つ
の燃料噴射口９５１，９５２’、９５３のうち中間に配
置された燃料噴射口９５２′の噴口面積を他の燃料噴射
口９５１，９５３の噴口面積と異なるように（この例で
は大きくなるように）すれば、出力性能上必要な最高ト
ータル当量比φ７ｍａｘと、点火栓側吸気ポート３の許
容最高当量比φｗａｘと、各吸気ポート３，４を流れる
吸入空気量の比（Ａ２／Ａよ）とから決まる一定の比率
Ｆ、：　Ｆ２［この比率については前述の（１０）式参
照］で、２つの吸気ポート３，４へ燃料を供給できるよ
うに調整することができる。

なお、３つの燃料噴射口９５１〜９５３のうち中間に配
置された燃料噴射口９５２′の噴口面積を他の燃料噴射
口９５１，９５３の噴口面積と異なるように構成するも
ののほか、３つの燃料噴射口９５王〜９５３のうち両端
の部分に配設されたいずれかの燃料噴射口の噴口面積を
他の燃料噴射口の噴口面積と異なるように構成してもよ
く、３つの燃料噴射口９５１〜９５３の噴口面積をそれ
ぞれ異なるように構成してもよい。

このようにすれば、正確に上記一定の比率Ｆ１：Ｆ２で
、２つの吸気ポート３，４へ燃料を供給することができ
るので、効果的に点火栓側吸気ポート３を通じて供給さ
れるローカルな当量比φを常に上記限界値以下にするこ
とができる。

したがって、この第３実施例に示すような燃料噴射弁９
５を使用することによっても、前述の第２実施例と同様
の効果ないし利点が得られる。

すなわち、従来と同様に各気筒につき１本の燃料噴射弁
を使用しながら、しかも複雑な可動機構を使わずに、全
運転域において、バレルストラティファイによるリーン
バーンを成立させて燃費やＣＯ排出量の低減を図ること
ができるとともに、リーン燃焼を用いない運転条件時（
急加速運転等）に発生するおそれのあるスモーク排出を
も十分に抑制することができる。

また、この３条のマルチスプレー式燃料噴射弁９５を用
いて、各気筒につき１本の燃料噴射弁による常時両ポー
ト噴射を行なうことにより、従来のバレルスワール利用
式リーンバーンエンジン用の独立吸気系を不要にするこ
とができる。

なお、この燃料噴射弁９５も、前述の第２実施例にかか
る燃料噴射弁９３．９４と同様に、エンジン回転数セン
サ２１．エンジン負荷センサ２２゜エンジン温度センサ
２３．加速センサ２４からの検出信号を受けてこの燃料
噴射弁９５からの燃料噴射量を制御するＥＣＵ２５　’
によって制御されていることはいうまでもない（第８図
参照）。

ところで、第１６〜１７図に示す第３実施例にかかる燃
料噴射弁９５を用いれば、第１９図に示すように、隣り
合う気筒２の形状が左右対称なエンジン（成層燃焼内燃
機関）にも、燃料噴射弁９５の取付角度を左右対称に変
更することで、容易に取り付けることができる。すなわ
ち、一方の燃料噴射弁９５は右側へ〇だけ振って取り付
けるとともに、他方の燃料噴射弁９５は右側へ〇だけ振
って取り付けるのである。

次に、第２０〜２７図を用いて第４実施例を説明する。

この第４実施例にかかる成層燃焼内燃機関（エンジン）
も、第２１図に示すように、４気筒ガソリンエンジン１
であって、各気筒２には、第２，３実施例と同様、基端
が合流し吸気マニホールド５の分岐管５ａに接続された
等径の吸気ポー１〜３，４（吸気弁の図示を省略）が設
けられており、更にこれら２つの吸気ポート３，４が、
これらの吸気ポート３，４の平面投影軸線を気筒２の径
に対していずれも略直交させるように配設されている。

また、これらの２つの吸気ポート３，４へ共に運転状態
に応じた吸入空気量に応じ合計３条の燃料を供給しうる
第２２．２３図に示すようなマルチスプレー式の燃料噴
射弁（燃料供給手段）９６が設けられるとともに、これ
ら２つの吸気ポート３．４の中間位置から一方の吸気ポ
ート３側に偏倚した燃焼室７に臨む位置に、点火栓１０
が配設されているが、上記の燃料噴射弁９６は、第２２
図に示すような外形をしており、その先端部が吸気ポー
ト３，４の分岐部Ｐ付近へ向くように配設されており（
第２０．２１図参照）、更には第２３図に示すように、
等しい噴口面積を有する３つの燃料噴射口９６１，９６
２，９６３　（これらの燃料噴射口９６１〜９６３はい
ずれも円形をしている）が三角形の各頂点部に位置する
よう配置されている。

そして、これら３つの燃料噴射口９６１〜９６３のうち
２つの燃料噴射口９６１，９６２からの燃料が点火栓側
吸気ポート３へ噴射されるとともに、残りｔつの燃料噴
射口９６３からの燃料が他方の吸気ポート４へ噴射され
るように、燃料噴射弁９６が正規位置からその中心軸線
の回りにηだけ回動せしめられた位置で取り付けられて
いる（第２３図参照）。

これにより、第２５図に示すように、燃料噴射弁９６の
２つの燃料噴射口９６１，９６２からの燃料が点火栓側
吸気ポート３へ噴射されるとともに、残り１つの燃料噴
射口９６３からの燃料が非点火栓側の吸気ポート４へ噴
射されるようになっている。その結果、点火栓側吸気ポ
ート３への噴射燃料量が非点火栓側吸気ポー１〜４への
噴射燃料量より多くなる。

そして、この場合も、通常は、出力性能上必要な最高ト
ータル当量比φ７＋１１８Ｘ　、点火栓側吸気ポート３
の許容最高当量比φｍａｘ　、各吸気ポート３゜４を流
れる吸入空気量の比（Ａｚ／Ａよ）が所要の関係になっ
ているので、吸気ポート３を通じて供給されるローカル
な当量比φがスモーク排出量に基づいて設定される限界
値以下となるように、燃料噴射弁９６から２つの吸気ポ
ート３，４へ燃料を供給することができる。

また、第２４図に示すように、三角形の各頂点部に配置
された３つの燃料噴射口９６１゜９６２’、９６３のう
ちの１つの燃料噴射口９６２′の噴口面積を他の燃料噴
射口９６１，９６３の噴口面積と異なるように（この例
では大きくなるように）すれば、出力性能上必要な最高
トータル当量比φ７ｍａｘと、点火栓側吸気ポート３の
許容最高当量比φｗａｘと、各吸気ポート３，４を流れ
る吸入空気量の比（Ａ２／Ａよ）とから決まる一定の比
率Ｆ１：Ｆ２［この比率については前述の（１０）式参
照コで、２つの吸気ポート３，４へ燃料を供給できるよ
うに調整することができる。

なお、その他、３つの燃料噴射口９６１〜９６３のうち
燃料噴射口９６１または９６２の噴口面積を他の燃料噴
射口の噴口面積と異なるように構成してもよく、３つの
燃料噴射口９６１〜９６３の噴口面積をそれぞれ異なる
ように構成してもよい。

このようにすれば、正確に上記一定の比率Ｆ工：Ｆ２で
、２つの吸気ポート３，４へ燃料を供給することができ
るので、効果的に吸気ポート３を通じて供給されるロー
カルな当量比φを常に上記限界値以下にすることができ
る。

したがって、この第４実施例に示すような燃料噴射弁９
６を使用することによっても、前述の第２．３実施例と
同様の効果ないし利点が得られるものである。

すなわち、従来と同様に各気筒につき１本の燃料噴射弁
を使用しながら、しかも複雑な可動機構を使わずに、全
運転域において、バレルストラティファイによるリーン
バーンを成立させて燃費やＣ○排出量の低減を図ること
ができるとともに、リーン燃焼を用いない運転条件時（
急加速運転等）に発生するおそれのあるスモーク排出を
も十分に抑制することができる。

また、この３条のマルチスプレー式燃料噴射弁９６を用
いて、各気筒につき１本の燃料噴射弁による常時面ポー
ト噴射を行なうことにより、従来のバレルスワール利用
式リーンバーンエンジン用の独立吸気系を不要にするこ
とができる。

なお、この燃料噴射弁９６も、前述の第２，３実施例に
かかる燃料噴射弁９３，９４；９５と同様に、エンジン
回転数センサ２１．エンジン負荷センサ２２．エンジン
温度センサ２３．加速センサ２４からの検出信号を受け
てこの燃料噴射弁９３からの燃料噴射量を制御するＥＣ
Ｕ２５’によって制御されていることはいうまでもない
（第８図参照）。

ところで、第２２〜２４図に示す第４実施例にかかる燃
料噴射弁９６を用いた場合でも、第２６図に示すように
隣り合う気筒２の形状が左右対称なエンジン（成層燃焼
内燃機関）にも、燃料噴射弁９６の取付回動角度を左右
対称に変更することで、容易に取り付けることができる
。すなわち、一方の燃料噴射弁９６は正規位置から右側
へηだけ回動させたところで取り付けるとともに、他方
の燃料噴射弁９６は正規位置から左側へηだけ回動させ
たところで取り付けるのである［第２３゜２４、．２７
図（ａ）、（ｂ）参照］。

これにより、隣接する気筒について、一方の気筒では、
燃料噴射弁９６の２つの燃料噴射［１９６１，９６２か
らの燃料が点火栓側吸気ポート３へ噴射されるとともに
、残り１つの燃料噴射口９６３からの燃料が非点火栓側
の吸気ポート４へ噴射されるようにすることができる［
第２７図（ａ）参照コとともに、他方の気筒では、燃料
噴射弁９６の２つの燃料噴射口９６２，９６３からの燃
料が点火栓側吸気ポート３へ噴射されるとともに、残り
１つの燃料噴射口９６１からの燃料が非点火栓側の吸気
ポート４へ噴射されるようにすることができる［第２７
図（ｂ）参照コ。

なお、上記の各実施例においては、２吸気ポートの成層
燃焼内燃機関について説明したが、３つ以上の吸気ポー
トをもつ火花点火吸気多弁式の成層燃焼内燃機関につい
ても同様のして適用することができる。

また、上記の第２〜４実施例においては、燃料噴射口の
数が２ないし３のものについて説明したが、４以上の燃
料噴射口数をもつものついても同様にして本発明を適用
することができる。

［発明の効果コ以上詳述したように、本発明の成層燃焼内燃機関の燃料
供給装置によれば、成層燃焼内燃機関において、点火栓
に近い一方の吸気ポートを通じて供給されるローカルな
当量比がスモーク排出量に基づいて設定される限界値以
下となるように燃料を供給すべく燃料供給手段を構成し
たり（請求項１）、燃料供給手段から点火栓に近い一方
の吸気ポートへの供給燃料量が他方の吸気ポートへの供
給燃料量より多くなるように設定し、且つ、一方の吸気
ポートを通して供給されるローカルな当量比がスモーク
排出量に基づいて設定される限界値以下となるように燃
料供給手段から２つの吸気ポートへ供給される燃料量の
比率（例えば請求項３に記載のように、出力性能上必要
な最高トータル当量比と、一方の吸気ポートの許容最高
当量比と、各吸気ポートを流れる吸入空気量の比とから
決まる比率）を設定したり（請求項２）、点火栓に近い
一方の吸気ポートを通じて供給されるローカルな当量比
がスモーク排出量に基づいて設定される限界値以下とな
るように、燃料供給手段によって一方の吸気ポートへ供
給される燃料量を制御する制御手段を設けたり（請求項
４）、一方の吸気ポートを通じて供給されるローカルな
当量比がスモーク排出量に基づいて設定される限界値を
超えるような燃料量を燃焼室へ供給すべき必要性が生じ
た場合は、他方の吸気ポートを通じて必要な燃料量を補
充する補助制御手段を上記制御手段に加えて設けたり（
請求項５）、点火栓に近い一方の吸気ポートを通じて供
給されるローカルな当量比がスモーク排出量に基づいて
設定される限界値以下となるように、燃料供給手段によ
って２つの吸気ポートへ供給される燃料量の比率を制御
する制御手段（例えば請求項７に記載のように、一方の
吸気ポートを通じて供給されるローカルな当量比がスモ
ーク排出量に基づいて設定される限界値以下の場合は、
上記２つの吸気ポートを通じて供給される燃料量の増減
を許容するように、２つの吸気ポートへ供給される燃料
量の比率を制御し、一方の吸気ポートを通じて供給され
るローカルな当量比が上記限界値を超えるような燃料量
を燃焼室へ供給すべき必要性が生じた場合は、一方の吸
気ポートを通じて供給されるローカルな当量比が」二記
限界値を超えないような燃料量を一方の吸気ポートへ供
給しながら、一方の吸気ポートを通じて供給される燃料
量に対する他方の吸気ボーＩ−を通じて供給される燃料
量の比率を大きくするように、２つの吸気ポートへ供給
される燃料量の比率を制御する制御手段）を設けたりし
ている（請求項６）ので、バレルストラティファイによ
るリーンバーンを成立させて、燃費やＣＯ排出量を低減
することができるほか、リーン燃焼域以外で発生するお
それのあるスモークの排出も十分に抑制できる利点があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１〜４図は本発明の第１実施例としての成層燃焼内燃
機関の燃料供給装置を示すもので、第１図は本装置を有
する成層燃焼内燃機関における燃焼室の透視斜視図、第
２図は本装置を有する成層燃焼内燃機関の全体構成を示
す模式的平面図、第３図は本装置を有する成層燃焼内燃
機関の部分的な模式的平面図、第４図はその制御ブロッ
ク図であり、第５〜１２図は本発明の第２実施例として
の成層燃焼内燃機関の燃料供給装置を示すもので、第５
図は本装置を有する成層燃焼内燃機関における燃焼室の
透視斜視図、第６図は本装置を有する成層燃焼内燃機関
の全体構成を示す模式的平面図、第７図は本装置を有す
る成層燃焼内燃機関の部分的な模式的平面図、第８図は
その制御ブロック図、第９図（ａ）は燃料噴射弁の平面
図、第９図（ｂ）は第９図（ａ）の■ｂ矢視図、第１０
図は燃料噴射弁の噴口径算出要領を説明するための模式
図であり、第１１．１２図は燃料噴射弁の変形例を示す
もので、第１１図はその燃料噴射口の配置を説明するた
めの図、第１２図は第■１図の刈−刈矢視断面図であり
、第１３〜１９図は本発明の第３実施例としての成層燃
焼内燃機関の燃料供給装置を示すもので、第１３図は本
装置を有する成層燃焼内燃機関における燃焼室の透視斜
視図、第１４図は本装置を有する成層燃焼内燃機関の全
体構成を示す模式的平面図、第１５図は本装置を有する
成層燃焼内燃機関の部分的な模式的平面図、第１６図は
燃料噴射弁の平面図、第１７図は第１６図のＸ■矢視図
、第１８図は燃料噴射弁の燃料噴射口配置の変形例を第
１７図に対応させて示す図であり、第１９図は点火栓配
置が隣接する気筒で異なる成層燃焼内燃機関に燃料噴射
弁を配置した例を示す模式的平面図であり、第２０〜２
５図は本発明の第４実施例としての成層燃焼内燃機関の
燃料供給装置を示すもので、第２０図は本装置を有する
成層燃焼内燃機関における燃焼室の透視斜視図、第２１
図は本装置を有する成層燃焼内燃機関の全体構成を示す
模式的平面図、第２２図は燃料噴射弁の平面図、第２３
図は第２２図のＸＸ■矢視図、第２４図は燃料噴射弁の
燃料噴射口配置の変形例を第２３図に対応させて示す図
であり、第２５図は第２０図のＸＸｖ矢視方向から見た
燃料噴射の様子を説明するための模式図、第２６図は点
火栓配置が隣接する気筒で異なる成層燃焼内燃機関に燃
料噴射弁を配置した例を示す模式的平面図、第２７図（
ａ）および第２７図（ｂ）はそれぞれ第２６図のＸ　Ｘ
　ＶＩ［ａ矢視方向およびｘｘｖｕｂ矢視方向から見た
燃料噴射の様子を説明するための模式図であり、第２８
．２９図は従来の成層燃焼内燃機関を示すもので、第２
８図はその全体構成を示す模式的平面図、第２９図はそ
の燃焼室の透視斜視図であり、第３０図は点火栓側吸気
ポートの当量比（空燃比）とスモーク排出量との関係を
説明するためのグラフである。１−・エンジン、２・・・気筒、２ａ・・・シリンダヘ
ッド、３・・−点火栓側吸気ポート（一方の吸気ポート
）４・・−非点火栓側吸気ポート（他方の吸気ポート）
、５−・−吸気マニホールド、５ａ、５ｂ・・・分岐管
、５Ｃ・−・サージタンク、６−スロットルバルブ、７
・〜・燃焼室、８・・−ピストン、９−燃料噴射弁、１
０・・・・点火栓、２ニ一エンジン回転数センサ、２２
−・−エンジン負荷センサ、２３−・−エンジン温度セ
ンサ、２４−加速センサ、２５・・−制御手段および補
助制御手段の機能を有するＥＣＵ、２５′・・−ＥＣＵ
、９１〜９６−燃料噴射弁（燃料供給手段）、９３１．
９３２，９４１〜９４３，９５１〜９５３゜９５２’、
９６１〜９６３，９６２’・−・燃料噴射口、Ｘ、Ｙ・
−吸気ポートの平面投影軸線。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）気筒の燃焼室に開口する少なくとも２つの吸気ポ
ートをそなえ、該吸気ポート側へ運転状態に応じた吸入
空気量に応じ燃料を供給しうる燃料供給手段を設け、且
つ、これら２つの吸気ポートの中間位置から一方の吸気
ポート側に偏倚した該燃焼室に臨む位置に点火栓を配設
し、機関吸気行程時に上記の各吸気ポートから該燃焼室
に吸引される吸気により、ピストンの往復動方向に流れ
るタンブル流を生じさせるように構成された成層燃焼内
燃機関において、該燃料供給手段が、該点火栓に近い一
方の吸気ポートを通じて供給されるローカルな当量比が
スモーク排出量に基づいて設定される限界値以下となる
ように、燃料を供給すべく構成されたことを特徴とする
、成層燃焼内燃機関の燃料供給装置。
（２）気筒の燃焼室に開口する少なくとも２つの吸気ポ
ートをそなえ、これら２つの吸気ポートへ共に運転状態
に応じた吸入空気量に応じ燃料を供給しうる燃料供給手
段を設け、且つ、これら２つの吸気ポートの中間位置か
ら一方の吸気ポート側に偏倚した該燃焼室に臨む位置に
点火栓を配設し、機関吸気行程時に上記の各吸気ポート
から該燃焼室に吸引される吸気により、ピストンの往復
動方向に流れるタンブル流を生じさせるように構成され
た成層燃焼内燃機関において、該燃料供給手段による該
点火栓に近い一方の吸気ポートへの供給燃料量が該燃料
供給手段による他方の吸気ポートへの供給燃料量より多
くなるように設定され、且つ、該一方の吸気ポートを通
じて供給されるローカルな当量比がスモーク排出量に基
づいて設定される限界値以下となるように、該燃料供給
手段から該２つの吸気ポートへ供給される燃料量の比率
が設定されていることを特徴とする、成層燃焼内燃機関
の燃料供給装置。
（３）出力性能上必要な最高トータル当量比と、該一方
の吸気ポートの許容最高当量比と、各吸気ポートを流れ
る吸入空気量の比とから決まる比率で、該２つの吸気ポ
ートへ燃料が供給されることを特徴とする、請求項２記
載の成層燃焼内燃機関の燃料供給装置。
（４）気筒の燃焼室に開口する少なくとも２つの吸気ポ
ートをそなえ、これら２つの吸気ポートへ共に運転状態
に応じた吸入空気量に応じ燃料を供給しうる燃料供給手
段を設け、且つ、これら２つの吸気ポートの中間位置か
ら一方の吸気ポート側に偏倚した該燃焼室に臨む位置に
点火栓を配設し、機関吸気行程時に上記の各吸気ポート
から該燃焼室に吸引される吸気により、ピストンの往復
動方向に流れるタンブル流を生じさせるように構成され
た成層燃焼内燃機関において、該点火栓に近い一方の吸
気ポートを通じて供給されるローカルな当量比がスモー
ク排出量に基づいて設定される限界値以下となるように
、該燃料供給手段によって該一方の吸気ポートへ供給さ
れる燃料量を制御する制御手段が設けられたことを特徴
とする、成層燃焼内燃機関の燃料供給装置。
（５）気筒の燃焼室に開口する２つの吸気ポートをそな
え、これら２つの吸気ポートへ共に運転状態に応じた吸
入空気量に応じ燃料を供給しうる燃料供給手段を設け、
且つ、これら２つの吸気ポートの中間位置から一方の吸
気ポート側に偏倚した該燃焼室に臨む位置に点火栓を配
設し、機関吸気行程時に上記の各吸気ポートから該燃焼
室に吸引される吸気により、ピストンの往復動方向に流
れるタンブル流を生じさせるように構成された成層燃焼
内燃機関において、該点火栓に近い一方の吸気ポートを
通じて供給されるローカルな当量比がスモーク排出量に
基づいて設定される限界値以下となるように、該燃料供
給手段によって該一方の吸気ポートへ供給される燃料量
を制御する制御手段が設けられるとともに、該一方の吸
気ポートを通じて供給されるローカルな当量比がスモー
ク排出量に基づいて設定される限界値を超えるような燃
料量を該燃焼室へ供給すべき必要性が生じた場合は、他
方の吸気ポートを通じて必要な燃料量を補充する補助制
御手段が設けられたことを特徴とする、成層燃焼内燃機
関の燃料供給装置。
（６）気筒の燃焼室に開口する少なくとも２つの吸気ポ
ートをそなえ、これら２つの吸気ポートへ共に運転状態
に応じた吸入空気量に応じ燃料を供給しうる燃料供給手
段を設け、且つ、これら２つの吸気ポートの中間位置か
ら一方の吸気ポート側に偏倚した該燃焼室に臨む位置に
点火栓を配設し、機関吸気行程時に上記の各吸気ポート
から該燃焼室に吸引される吸気により、ピストンの往復
動方向に流れるタンブル流を生じさせるように構成され
た成層燃焼内燃機関において、該点火栓に近い一方の吸
気ポートを通じて供給されるローカルな当量比がスモー
ク排出量に基づいて設定される限界値以下となるように
、該燃料供給手段によって該２つの吸気ポートへ供給さ
れる燃料量の比率を制御する制御手段が設けられたこと
を特徴とする、成層燃焼内燃機関の燃料供給装置。
（７）該一方の吸気ポートを通じて供給されるローカル
な当量比がスモーク排出量に基づいて設定される限界値
以下の場合は、上記２つの吸気ポートを通じて供給され
る燃料量の増減を許容するように、該２つの吸気ポート
へ供給される燃料量の比率を制御し、該一方の吸気ポー
トを通じて供給されるローカルな当量比が上記限界値を
超えるような燃料量を該燃焼室へ供給すべき必要性が生
じた場合は、該一方の吸気ポートを通じて供給されるロ
ーカルな当量比が上記限界値を超えないような燃料量を
該一方の吸気ポートへ供給しながら、該一方の吸気ポー
トを通じて供給される燃料量に対する他方の吸気ポート
を通じて供給される燃料量の比率を大きくするように、
該２つの吸気ポートへ供給される燃料量の比率を制御す
ることを特徴とする、請求項６記載の成層燃焼内燃機関
の燃料供給装置。