JPH05288134A - 筒内燃料噴射式の2サイクルエンジン - Google Patents
筒内燃料噴射式の2サイクルエンジンInfo
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- JPH05288134A JPH05288134A JP4116890A JP11689092A JPH05288134A JP H05288134 A JPH05288134 A JP H05288134A JP 4116890 A JP4116890 A JP 4116890A JP 11689092 A JP11689092 A JP 11689092A JP H05288134 A JPH05288134 A JP H05288134A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 低負荷低回転時の霧化を改善し、着火を確実
にし、燃焼不良を防止することにある。 【構成】 高圧の燃料供給装置21に接続された燃料噴
射弁71を燃焼室57に臨むようにシリンダヘッド45
に取り付け、この燃料噴射弁71の噴射口81をピスト
ン61の頂部に向けて噴射するように開口させ、一方、
低速低負荷運転時、ピストン61が上死点近傍に位置す
るときに燃料を噴射させるとともに、燃料噴射弁71の
噴射口81の口径dをピストンの直径D2 の0.003
5〜0.0065の範囲に設定してなる筒内燃料噴射式
の2サイクルエンジン41である。
にし、燃焼不良を防止することにある。 【構成】 高圧の燃料供給装置21に接続された燃料噴
射弁71を燃焼室57に臨むようにシリンダヘッド45
に取り付け、この燃料噴射弁71の噴射口81をピスト
ン61の頂部に向けて噴射するように開口させ、一方、
低速低負荷運転時、ピストン61が上死点近傍に位置す
るときに燃料を噴射させるとともに、燃料噴射弁71の
噴射口81の口径dをピストンの直径D2 の0.003
5〜0.0065の範囲に設定してなる筒内燃料噴射式
の2サイクルエンジン41である。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、燃料噴射式の2サイ
クルエンジンに関し、特に、筒内に燃料を噴射するタイ
プ、即ち筒内燃料噴射式の2サイクルエンジンに関す
る。
クルエンジンに関し、特に、筒内に燃料を噴射するタイ
プ、即ち筒内燃料噴射式の2サイクルエンジンに関す
る。
【0002】
【従来の技術】最近、低圧の燃料を筒内に噴射する2サ
イクルエンジンが種々提案されている(例えば、特願平
3−33558号)。ところで、これらエンジンは噴射
圧が低圧(10気圧以下)であるが故、噴射可能時期に
制約がある。なぜなら、燃焼室内の圧力が噴射圧に至る
前に筒内への噴射を完了しなければならないからであ
る。このため、高負荷高回転時の様に、短い時間に多量
の燃料を噴射することを考慮し、燃料噴射弁の噴射口の
口径は大きくとらざるを得ない。
イクルエンジンが種々提案されている(例えば、特願平
3−33558号)。ところで、これらエンジンは噴射
圧が低圧(10気圧以下)であるが故、噴射可能時期に
制約がある。なぜなら、燃焼室内の圧力が噴射圧に至る
前に筒内への噴射を完了しなければならないからであ
る。このため、高負荷高回転時の様に、短い時間に多量
の燃料を噴射することを考慮し、燃料噴射弁の噴射口の
口径は大きくとらざるを得ない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、噴射口の口
径が大きくなると、噴射後の燃料粒が必然的に大きくな
り、霧化が悪くなる。特に、低負荷低回転時には、少な
い噴射量で燃焼しなけらばならないため、この霧化の悪
化は着火不良を招き、燃焼不良をもたらす。
径が大きくなると、噴射後の燃料粒が必然的に大きくな
り、霧化が悪くなる。特に、低負荷低回転時には、少な
い噴射量で燃焼しなけらばならないため、この霧化の悪
化は着火不良を招き、燃焼不良をもたらす。
【0004】本発明は、かかる事情に鑑みなされたもの
で、その目的は、低負荷低回転時の霧化を改善し、着火
を確実にし、燃焼不良を防止することにある。
で、その目的は、低負荷低回転時の霧化を改善し、着火
を確実にし、燃焼不良を防止することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、高圧の燃料供給装置に接続された燃料噴
射弁を燃焼室に臨むようにシリンダヘッドに取り付け、
この燃料噴射弁の噴射口をピストンの頂部に向けて噴射
するように開口させ、一方、低速低負荷運転時、ピスト
ンが上死点近傍に位置するときに燃料を噴射させるとと
もに、前記燃料噴射弁の噴射口の口径をピストンの直径
の0.0035〜0.0065の範囲に設定したもので
ある。
成するために、高圧の燃料供給装置に接続された燃料噴
射弁を燃焼室に臨むようにシリンダヘッドに取り付け、
この燃料噴射弁の噴射口をピストンの頂部に向けて噴射
するように開口させ、一方、低速低負荷運転時、ピスト
ンが上死点近傍に位置するときに燃料を噴射させるとと
もに、前記燃料噴射弁の噴射口の口径をピストンの直径
の0.0035〜0.0065の範囲に設定したもので
ある。
【0006】
【作用】燃料の噴射圧を高くし、噴射口の口径の小径化
を可能とし、噴射後の燃料粒の粒径を小とした。また、
噴射口径:ピストン直径比を0.0035〜0.006
5としたので、噴射口の口径が過少とならず、燃料圧が
実用化可能な範囲に収めることができる。また、高圧
故、低負荷低回転時、上死点付近の圧縮圧下の燃焼室内
でも噴射可能となり、これを利用して、低負荷低回転時
上死点近傍で噴射させ、ピストン頂部に衝突反射させ、
燃料粒を更に微粒化させることができる。
を可能とし、噴射後の燃料粒の粒径を小とした。また、
噴射口径:ピストン直径比を0.0035〜0.006
5としたので、噴射口の口径が過少とならず、燃料圧が
実用化可能な範囲に収めることができる。また、高圧
故、低負荷低回転時、上死点付近の圧縮圧下の燃焼室内
でも噴射可能となり、これを利用して、低負荷低回転時
上死点近傍で噴射させ、ピストン頂部に衝突反射させ、
燃料粒を更に微粒化させることができる。
【0007】
【実施例】図1は本発明の一実施例を示す全体説明図で
ある。図2は本発明に係る2サイクルエンジンの断面図
である。図3は図2の拡大断面図である。図4は図3の
IV-IV 線断面図である。図5は燃料噴射弁およびピスト
ンの位置関係を拡大して示した説明図である。図6は燃
料噴射弁の噴射口を拡大した断面図である。図7は噴射
口の他の実施例に係る拡大断面図である。図8は図7の
底面図である。
ある。図2は本発明に係る2サイクルエンジンの断面図
である。図3は図2の拡大断面図である。図4は図3の
IV-IV 線断面図である。図5は燃料噴射弁およびピスト
ンの位置関係を拡大して示した説明図である。図6は燃
料噴射弁の噴射口を拡大した断面図である。図7は噴射
口の他の実施例に係る拡大断面図である。図8は図7の
底面図である。
【0008】図1は本発明を船外機に適用した燃料噴射
装置の全体説明図である。11はガソリン等を貯留する
燃料タンク、13は燃料通路中のゴミ等を濾過する燃料
フィルタ、15は燃料タンク11からベーパーセパレー
タ17へ燃料を供給する低圧燃料ポンプ、19はベーパ
ーセパレータ17から高圧燃料ポンプ21へ燃料を供給
する低圧燃料ポンプ、23は高圧燃料ポンプ21の吐出
圧を平準化するアキュムレーター、71は燃料噴射弁、
27は燃料噴射弁71に供給された燃料の燃料圧が一定
以上の時、燃料をベーパーセパレータ17に戻し、減圧
し、燃料圧を一定にするためのレギュレータである。な
お、41は2サイクルエンジンである。
装置の全体説明図である。11はガソリン等を貯留する
燃料タンク、13は燃料通路中のゴミ等を濾過する燃料
フィルタ、15は燃料タンク11からベーパーセパレー
タ17へ燃料を供給する低圧燃料ポンプ、19はベーパ
ーセパレータ17から高圧燃料ポンプ21へ燃料を供給
する低圧燃料ポンプ、23は高圧燃料ポンプ21の吐出
圧を平準化するアキュムレーター、71は燃料噴射弁、
27は燃料噴射弁71に供給された燃料の燃料圧が一定
以上の時、燃料をベーパーセパレータ17に戻し、減圧
し、燃料圧を一定にするためのレギュレータである。な
お、41は2サイクルエンジンである。
【0009】図2に図示されている様に、2サイクルエ
ンジン41は、シリンダ43、シリンダヘッド45、ク
ランクケース47、クランク軸49、ピストン61を備
えている。そして、シリンダヘッド45には、点火栓5
9が燃焼室57に電極部が臨む様に取り付けられてい
る。また、クランク室37がシリンダ43とクランクケ
ース47とにより形成され、その上流には逆止弁35を
介して吸気通路31が接続されている。吸気通路31の
内部には、吸入空気量を可変とする絞り弁33が設けら
れている。
ンジン41は、シリンダ43、シリンダヘッド45、ク
ランクケース47、クランク軸49、ピストン61を備
えている。そして、シリンダヘッド45には、点火栓5
9が燃焼室57に電極部が臨む様に取り付けられてい
る。また、クランク室37がシリンダ43とクランクケ
ース47とにより形成され、その上流には逆止弁35を
介して吸気通路31が接続されている。吸気通路31の
内部には、吸入空気量を可変とする絞り弁33が設けら
れている。
【0010】シリンダ43には、燃焼室57とクランク
室37とを接続する3つの掃気通路51が設けられ、ま
た、燃焼室57内の既燃ガスを外部へ排出する排気通路
55が設けられている。これら掃気通路51および排気
通路55の燃焼室57側の端部はシリンダ43の摺動面
に開口し、ピストン61の上下動により開閉される。図
4に示されている様に、3つの掃気通路51のうち、中
央の補助掃気通路51Aは排気通路55と対向し、残り
の2つの主掃気通路51B、51Cは排気通路55と補
助掃気通路51Aの間に配置されている。また、主掃気
通路51B、51Cは、補助掃気通路51Aに向く様に
開口している。ピストン61は頂部に反燃焼室側に凹ん
だ円筒状の凹部61Aが形成され、また、この凹部61
Aの中央には燃焼室側に隆起した凸部61Bが形成され
ている。ここで凹部61Aの最大径をD3 、凸部の最大
径をD1 、ピストン61の外径をD2 とする。
室37とを接続する3つの掃気通路51が設けられ、ま
た、燃焼室57内の既燃ガスを外部へ排出する排気通路
55が設けられている。これら掃気通路51および排気
通路55の燃焼室57側の端部はシリンダ43の摺動面
に開口し、ピストン61の上下動により開閉される。図
4に示されている様に、3つの掃気通路51のうち、中
央の補助掃気通路51Aは排気通路55と対向し、残り
の2つの主掃気通路51B、51Cは排気通路55と補
助掃気通路51Aの間に配置されている。また、主掃気
通路51B、51Cは、補助掃気通路51Aに向く様に
開口している。ピストン61は頂部に反燃焼室側に凹ん
だ円筒状の凹部61Aが形成され、また、この凹部61
Aの中央には燃焼室側に隆起した凸部61Bが形成され
ている。ここで凹部61Aの最大径をD3 、凸部の最大
径をD1 、ピストン61の外径をD2 とする。
【0011】図1を用い、燃料の供給経路を説明する。
【0012】燃料タンク11内の燃料は、低圧燃料ポン
プ15の作用で燃料フィルタ13を通ってベーパーセパ
レータ17に供給される。ここで、燃料内に混入した気
体分が分離される。そして、別の低圧燃料ポンプ19の
作用で、ベーパーセパレータ17内の燃料を6気圧程度
に上げて高圧燃料ポンプ21に供給する。高圧燃料ポン
プ21では、約55気圧に昇圧して、燃料噴射弁71へ
供給する。燃料噴射弁71の下流にはレギュレーター2
7が配置され、その作用で、燃料噴射弁71に供給され
る燃料圧が50気圧以上の時、燃料をベーパーセパレー
タ17へ戻して減圧し、燃料噴射弁71に供給される燃
料圧を常時50気圧になるよう保持している。
プ15の作用で燃料フィルタ13を通ってベーパーセパ
レータ17に供給される。ここで、燃料内に混入した気
体分が分離される。そして、別の低圧燃料ポンプ19の
作用で、ベーパーセパレータ17内の燃料を6気圧程度
に上げて高圧燃料ポンプ21に供給する。高圧燃料ポン
プ21では、約55気圧に昇圧して、燃料噴射弁71へ
供給する。燃料噴射弁71の下流にはレギュレーター2
7が配置され、その作用で、燃料噴射弁71に供給され
る燃料圧が50気圧以上の時、燃料をベーパーセパレー
タ17へ戻して減圧し、燃料噴射弁71に供給される燃
料圧を常時50気圧になるよう保持している。
【0013】ベーパーセパレータ17の上部の気相は常
時絞り弁33の上流の吸気通路31に連通されており、
これにより、燃料通路内で発生した燃料分を含む気体を
吸入空気と一緒に燃焼させ、外部に漏洩しないようにし
ている。なお、高圧燃料ポンプ21は、クランク軸49
により駆動され、2つの低圧燃料ポンプ15、19は電
磁ポンプ式でバッテリー電源により駆動される。
時絞り弁33の上流の吸気通路31に連通されており、
これにより、燃料通路内で発生した燃料分を含む気体を
吸入空気と一緒に燃焼させ、外部に漏洩しないようにし
ている。なお、高圧燃料ポンプ21は、クランク軸49
により駆動され、2つの低圧燃料ポンプ15、19は電
磁ポンプ式でバッテリー電源により駆動される。
【0014】次に吸入空気の経路を説明する。
【0015】公知のように、ピストン61が上死点に向
かうとクランク室37内が負圧となり、絞り弁33によ
り調量された吸入空気が、吸入通路31から逆止弁35
を介してクランク室37内へ導入される。次の行程、つ
まりピストン61が上死点から下死点に向かうと、クラ
ンク室37内が圧縮される。そのうちピストン61が掃
気通路51と燃焼室57との遮断を解き、クランク室3
7内で圧縮された吸入空気を掃気通路51を介して燃焼
室57へ掃気する。掃気された吸入空気は、後述する燃
料噴射弁71から噴射される燃料と混合して、点火栓5
9により着火され、爆発燃焼する。燃焼した既燃ガスは
排気通路55を通って外部に排出される。
かうとクランク室37内が負圧となり、絞り弁33によ
り調量された吸入空気が、吸入通路31から逆止弁35
を介してクランク室37内へ導入される。次の行程、つ
まりピストン61が上死点から下死点に向かうと、クラ
ンク室37内が圧縮される。そのうちピストン61が掃
気通路51と燃焼室57との遮断を解き、クランク室3
7内で圧縮された吸入空気を掃気通路51を介して燃焼
室57へ掃気する。掃気された吸入空気は、後述する燃
料噴射弁71から噴射される燃料と混合して、点火栓5
9により着火され、爆発燃焼する。燃焼した既燃ガスは
排気通路55を通って外部に排出される。
【0016】次に燃料噴射弁71について、図5および
図6を用いて説明する。なお、図5はピストン61が下
死点の状態を表している。
図6を用いて説明する。なお、図5はピストン61が下
死点の状態を表している。
【0017】燃料噴射弁71はシリンダヘッド45に螺
着されたスリーブ73、このスリーブ73に螺着された
ノズルホルダ74、スリーブ73とノズルホルダ74と
で挟持され、内部に燃料室が形成されたバルブホルダ7
2およびこのバルブホルダ72内部に配置されたニード
ルバルブ77から主に構成されている。ニードルバルブ
77は圧縮コイルスプリング76により常時下方(図5
の状態)に付勢されて閉弁状態を維持し、励磁コイル7
5が印加されると、圧縮コイルスプリング76に抗して
上方に持ち上げられ、開弁状態となる。一方、ニードル
バルブ77は下方の先端がコーン状に形成されたニード
ル部77Aを持ち、このニードル部77Aがバルブボデ
ー72に形成されたバルブシート72Aに着座する。こ
こが着座されることにより、燃料噴射弁71が閉弁し、
着座が解かれることにより、開弁する。
着されたスリーブ73、このスリーブ73に螺着された
ノズルホルダ74、スリーブ73とノズルホルダ74と
で挟持され、内部に燃料室が形成されたバルブホルダ7
2およびこのバルブホルダ72内部に配置されたニード
ルバルブ77から主に構成されている。ニードルバルブ
77は圧縮コイルスプリング76により常時下方(図5
の状態)に付勢されて閉弁状態を維持し、励磁コイル7
5が印加されると、圧縮コイルスプリング76に抗して
上方に持ち上げられ、開弁状態となる。一方、ニードル
バルブ77は下方の先端がコーン状に形成されたニード
ル部77Aを持ち、このニードル部77Aがバルブボデ
ー72に形成されたバルブシート72Aに着座する。こ
こが着座されることにより、燃料噴射弁71が閉弁し、
着座が解かれることにより、開弁する。
【0018】スリーブ73の下部には、円盤状のノズル
プレート79がバルブボデー72に押さえられるように
して収容されている。このノズルプレート79には中央
に直径d長さlの噴射口81が形成され、この噴射口8
1の上部は座ぐられ、ニードル部77Aと対向してい
る。なお、ピストンが下死点時の凸部61Bの頂面とノ
ズルプレート79の下面との距離、つまり噴射口81と
凸部61Bとの距離をLとする。また、図6に示す様
に、燃料が噴射口81から噴射された時の広がり角、す
なわち噴射角をθとおく。
プレート79がバルブボデー72に押さえられるように
して収容されている。このノズルプレート79には中央
に直径d長さlの噴射口81が形成され、この噴射口8
1の上部は座ぐられ、ニードル部77Aと対向してい
る。なお、ピストンが下死点時の凸部61Bの頂面とノ
ズルプレート79の下面との距離、つまり噴射口81と
凸部61Bとの距離をLとする。また、図6に示す様
に、燃料が噴射口81から噴射された時の広がり角、す
なわち噴射角をθとおく。
【0019】次に燃料噴射弁71から燃料が噴射される
状況を説明する。
状況を説明する。
【0020】高圧ポンプ21からバルブボデー72内に
供給された燃料は、ニードルバルブ77が上方に引き上
げられて噴射口81が開くと直ちに燃焼室57内に噴射
開始される。噴射された燃料は、粒状で群となって、僅
かに広がって(噴射角θ)、ピストン61の凸部61B
に向かう。この燃料の粒径は、噴射口81の直径dと略
比例する。すなわち、直径dを小さくすると、粒径も小
さくなり、一方、直径dを大きくすると、粒径も大きく
なる。また、噴射口81の長さlは燃料の直進性(貫通
力)に影響を及ぼす。すなわち、長さlを長くすると、
直進性が大となり(噴射角θが小となり)、一方、長さ
lを短くすると、直進性が小となる(噴射角θが大とな
る)。なお、本実施例の噴射圧は、50気圧にしている
ので、従来の10気圧以下の低圧筒内噴射に較べ、噴射
口81の径dを小としても必要噴射量が確保出来る。ま
た、同様に、噴射口81の長さlを従来の低圧噴射より
長くして直進性を良くしても、必要噴射量が確保出来
る。
供給された燃料は、ニードルバルブ77が上方に引き上
げられて噴射口81が開くと直ちに燃焼室57内に噴射
開始される。噴射された燃料は、粒状で群となって、僅
かに広がって(噴射角θ)、ピストン61の凸部61B
に向かう。この燃料の粒径は、噴射口81の直径dと略
比例する。すなわち、直径dを小さくすると、粒径も小
さくなり、一方、直径dを大きくすると、粒径も大きく
なる。また、噴射口81の長さlは燃料の直進性(貫通
力)に影響を及ぼす。すなわち、長さlを長くすると、
直進性が大となり(噴射角θが小となり)、一方、長さ
lを短くすると、直進性が小となる(噴射角θが大とな
る)。なお、本実施例の噴射圧は、50気圧にしている
ので、従来の10気圧以下の低圧筒内噴射に較べ、噴射
口81の径dを小としても必要噴射量が確保出来る。ま
た、同様に、噴射口81の長さlを従来の低圧噴射より
長くして直進性を良くしても、必要噴射量が確保出来
る。
【0021】低負荷低回転時、燃料噴射弁71は、図9
に示すごとくピストン61が上昇し、上死点の近傍時に
励磁パルスによって開弁し、噴射を開始する。本実施例
では、噴射圧を50気圧と従来に較べ高く設定してある
ので、上死点の近傍時に開弁しても、圧縮圧に打ち勝っ
て噴射出来る。また、低負荷低回転時には燃焼室57内
がそれ程高く圧縮されていないこと、それにピストンス
ピードが遅いので、点火前までに十分な時間が確保で
き、よって、噴射量が不足することもない。更に、噴射
口81がピストン61の凸部61Bに接近している時に
噴射されるので、噴射された燃料粒の速度が減衰されな
い状態で凸部61Bに衝突し、ここで燃料粒を更に微粒
化させることができる。
に示すごとくピストン61が上昇し、上死点の近傍時に
励磁パルスによって開弁し、噴射を開始する。本実施例
では、噴射圧を50気圧と従来に較べ高く設定してある
ので、上死点の近傍時に開弁しても、圧縮圧に打ち勝っ
て噴射出来る。また、低負荷低回転時には燃焼室57内
がそれ程高く圧縮されていないこと、それにピストンス
ピードが遅いので、点火前までに十分な時間が確保で
き、よって、噴射量が不足することもない。更に、噴射
口81がピストン61の凸部61Bに接近している時に
噴射されるので、噴射された燃料粒の速度が減衰されな
い状態で凸部61Bに衝突し、ここで燃料粒を更に微粒
化させることができる。
【0022】高負荷高回転時、燃料噴射弁71は図10
に示すごとく励磁パルスAによりピストン61が掃気孔
を開とした直後に開弁し、ピストン61が上死点前、略
20度で閉弁するか、励磁パルスBの様に排気孔が開と
なる前にに開弁し、ピストン61が上死点前、略45度
で閉弁するようにしている。これにより、噴射時間を確
保し、要求噴射燃料量を確保する。
に示すごとく励磁パルスAによりピストン61が掃気孔
を開とした直後に開弁し、ピストン61が上死点前、略
20度で閉弁するか、励磁パルスBの様に排気孔が開と
なる前にに開弁し、ピストン61が上死点前、略45度
で閉弁するようにしている。これにより、噴射時間を確
保し、要求噴射燃料量を確保する。
【0023】燃料噴射弁71から燃料が噴射される状況
を示す図9、図10を詳細に説明する。
を示す図9、図10を詳細に説明する。
【0024】低負荷低回転時(例えば700RPM)の
クランク角に対する励磁パルス、点火時期並びに排気孔
および掃気孔の開閉時期を図9に示す。高負荷高回転時
のそれを図10に示す。図9、図10いずれも、クラン
ク軸の回転方向は時計方向である。
クランク角に対する励磁パルス、点火時期並びに排気孔
および掃気孔の開閉時期を図9に示す。高負荷高回転時
のそれを図10に示す。図9、図10いずれも、クラン
ク軸の回転方向は時計方向である。
【0025】まず、低回転低負荷時、励磁パルスすなわ
ち開弁信号は、排気孔が閉じた後暫く経過した後である
上死点前(BTDC)7度でONし、点火栓59の点火
時期であるBTDC2度でOFFに戻される。燃料噴射
弁71は、開弁信号を受けても直ちに開かず、時間遅れ
t3 をともなって開く。また、燃料噴射弁71は、開弁
信号がOFFになると僅かな時間遅れ t4 後に閉じる。
ち開弁信号は、排気孔が閉じた後暫く経過した後である
上死点前(BTDC)7度でONし、点火栓59の点火
時期であるBTDC2度でOFFに戻される。燃料噴射
弁71は、開弁信号を受けても直ちに開かず、時間遅れ
t3 をともなって開く。また、燃料噴射弁71は、開弁
信号がOFFになると僅かな時間遅れ t4 後に閉じる。
【0026】図10は、先にも述べたように、高負荷高
回転時のクランク角に対する励磁パルスAおよびB、点
火時期並びに排気孔及び掃気孔の開閉時期を示す。高負
荷高回転時においては、低負荷低回転の場合と異なり、
点火時期がBTDC18度に早まり、かつ燃料噴射開始
時期が排気孔が閉じるよりも前の下死点前52度(励磁
パルスA)あるいは排気孔開前(励磁パルスB)に開始
する。これは、未だ掃気行程前ではあるが、燃料を多く
噴射させるためである。高負荷高回転時においては、燃
料が破約から噴射され、燃焼室が着火性の高い混合気で
満たされることとなり、低負荷低回転時と異なりピスト
ン61の反射燃料粒に点火しなくても着火する。よっ
て、噴射完了時を点火時期より大きくく進めることが可
能である。これが励磁パルスBの例である。なお、高負
荷高回転時には、吸入空気量が十分多いため失火するこ
とはなく、また、吹き抜け量もそれ程多くはない。
回転時のクランク角に対する励磁パルスAおよびB、点
火時期並びに排気孔及び掃気孔の開閉時期を示す。高負
荷高回転時においては、低負荷低回転の場合と異なり、
点火時期がBTDC18度に早まり、かつ燃料噴射開始
時期が排気孔が閉じるよりも前の下死点前52度(励磁
パルスA)あるいは排気孔開前(励磁パルスB)に開始
する。これは、未だ掃気行程前ではあるが、燃料を多く
噴射させるためである。高負荷高回転時においては、燃
料が破約から噴射され、燃焼室が着火性の高い混合気で
満たされることとなり、低負荷低回転時と異なりピスト
ン61の反射燃料粒に点火しなくても着火する。よっ
て、噴射完了時を点火時期より大きくく進めることが可
能である。これが励磁パルスBの例である。なお、高負
荷高回転時には、吸入空気量が十分多いため失火するこ
とはなく、また、吹き抜け量もそれ程多くはない。
【0027】次に、図12を用いて、燃料噴射弁71お
よび点火栓59の作動制御装置を説明する。
よび点火栓59の作動制御装置を説明する。
【0028】ECU(燃料噴射弁71の電子制御装置)
83はCPU(中央演算処理装置)85およびCDIユ
ニット86を内蔵している。CPU85は入力インタフ
ェイス(I/F)を介してクランク角センサ88および
パルスコイル90、91と接続され、また、A/D変換
器を介して絞り弁33の角度を検出するスロットルセン
サ87と接続され、これらからの情報とエンジンの運転
状況に応じて各種制御量を予め記憶したメモリ(マッ
プ)96の情報とを比較処理し、ECU83内のCDI
ユニット86やECU83外の燃料噴射弁71を制御し
ている。ここで、CDIユニット86は周知の回路から
なり、念のためここで説明すると、チャージコイル95
はダイオード92と接続され、更にコンデンサ93とサ
イリスタ94に接続され、サイリスタ94は順次接地さ
れる。チャージコイル95からダイオード92を通って
コンデンサ93が充電され、パルサコイル90からの信
号をCPU85で処理した後、サイリスタ94のトリガ
ーに放電開始信号を印加し、コンデンサ93に充電され
た電荷がアースされ、イグニッションコイル97、98
に高電圧が励起される。よって、点火栓59が高電圧に
印加され、放電し点火する。一方、CPU85はスロッ
トルセンサ87、クランク角センサ88、パルサコイル
91からの情報に基づき、メモリ96の記憶された情報
を参照しながら燃料噴射弁71、71の開弁および閉弁
のための駆動信号を送る。
83はCPU(中央演算処理装置)85およびCDIユ
ニット86を内蔵している。CPU85は入力インタフ
ェイス(I/F)を介してクランク角センサ88および
パルスコイル90、91と接続され、また、A/D変換
器を介して絞り弁33の角度を検出するスロットルセン
サ87と接続され、これらからの情報とエンジンの運転
状況に応じて各種制御量を予め記憶したメモリ(マッ
プ)96の情報とを比較処理し、ECU83内のCDI
ユニット86やECU83外の燃料噴射弁71を制御し
ている。ここで、CDIユニット86は周知の回路から
なり、念のためここで説明すると、チャージコイル95
はダイオード92と接続され、更にコンデンサ93とサ
イリスタ94に接続され、サイリスタ94は順次接地さ
れる。チャージコイル95からダイオード92を通って
コンデンサ93が充電され、パルサコイル90からの信
号をCPU85で処理した後、サイリスタ94のトリガ
ーに放電開始信号を印加し、コンデンサ93に充電され
た電荷がアースされ、イグニッションコイル97、98
に高電圧が励起される。よって、点火栓59が高電圧に
印加され、放電し点火する。一方、CPU85はスロッ
トルセンサ87、クランク角センサ88、パルサコイル
91からの情報に基づき、メモリ96の記憶された情報
を参照しながら燃料噴射弁71、71の開弁および閉弁
のための駆動信号を送る。
【0029】図11を用いて図9に示す低回転低負荷時
の点火栓59、燃料噴射弁71の作動を時間をおって説
明する。なお、図11の横軸はいずれも、時間で、図1
1の左から右にかけて時間経過をしめす。まず、チャー
ジコイル95によりコンデンサ93が充電される
((a)参照)。そして、CPU85が放電開始信号を
送ると((b)参照)、直ちにコンデンサ93がアース
され、と同時にイグニッションコイル97に高電圧が発
生し、点火栓59の電極部が放電を開始し、その状態を
持続する((c)参照)。なお、この持続時間、すなわ
ち、放電時間t2 はコンデンサ93の容量やイグニッシ
ョンコイル97の特性により変化する。また、放電開始
時期を変化させても、放電時間t2 が変化する。したが
って、充電開始時間、コンデンサ93の容量およびイグ
ニッションコイル97の特性を選択することにより、放
電時間を制御することができる。なお、チャージコイル
95のクランク軸回りの取り付け位置やチャージコイル
96の特性を変化させることにより、充電開始時期を変
化させることができる。
の点火栓59、燃料噴射弁71の作動を時間をおって説
明する。なお、図11の横軸はいずれも、時間で、図1
1の左から右にかけて時間経過をしめす。まず、チャー
ジコイル95によりコンデンサ93が充電される
((a)参照)。そして、CPU85が放電開始信号を
送ると((b)参照)、直ちにコンデンサ93がアース
され、と同時にイグニッションコイル97に高電圧が発
生し、点火栓59の電極部が放電を開始し、その状態を
持続する((c)参照)。なお、この持続時間、すなわ
ち、放電時間t2 はコンデンサ93の容量やイグニッシ
ョンコイル97の特性により変化する。また、放電開始
時期を変化させても、放電時間t2 が変化する。したが
って、充電開始時間、コンデンサ93の容量およびイグ
ニッションコイル97の特性を選択することにより、放
電時間を制御することができる。なお、チャージコイル
95のクランク軸回りの取り付け位置やチャージコイル
96の特性を変化させることにより、充電開始時期を変
化させることができる。
【0030】CPU85は、先に説明した様に、燃料噴
射弁71に開弁、閉弁の為の駆動信号を送る((d)参
照)。まず、開弁信号を送ると、パルサコイル90が励
磁し、開弁時間t3 をともなって次第にリフトし、遂に
全開となる。更に、時間経過すると、CPU85が閉弁
信号を送ると、パルサコイル90が励磁解除され、僅か
に閉弁遅れ時間 t4 をともなって閉弁する((e)参
照)。燃料噴射弁71が開弁すると、先に説明した様
に、燃料は凸部61Bに衝突し、反射し、その一部は凹
部61A内に臨んだ電極部に達する。飛翔距離を燃料の
飛翔速度(正確には、空気抵抗のため燃料噴射弁71か
の噴射速度にこの空気抵抗分を減じた飛翔速度である
が、この噴射速度を代用しても可)で除して求めた時間
を経過した時、すなわち、飛翔時間t5 後に電極部に燃
料が通過するのが終了する。本実施例では、電極部に燃
料が通過する全期間前後に渡って放電期間t2 が設定さ
れている。このため、燃料は常に電極部で着火され、不
整燃焼を生ずることがない。
射弁71に開弁、閉弁の為の駆動信号を送る((d)参
照)。まず、開弁信号を送ると、パルサコイル90が励
磁し、開弁時間t3 をともなって次第にリフトし、遂に
全開となる。更に、時間経過すると、CPU85が閉弁
信号を送ると、パルサコイル90が励磁解除され、僅か
に閉弁遅れ時間 t4 をともなって閉弁する((e)参
照)。燃料噴射弁71が開弁すると、先に説明した様
に、燃料は凸部61Bに衝突し、反射し、その一部は凹
部61A内に臨んだ電極部に達する。飛翔距離を燃料の
飛翔速度(正確には、空気抵抗のため燃料噴射弁71か
の噴射速度にこの空気抵抗分を減じた飛翔速度である
が、この噴射速度を代用しても可)で除して求めた時間
を経過した時、すなわち、飛翔時間t5 後に電極部に燃
料が通過するのが終了する。本実施例では、電極部に燃
料が通過する全期間前後に渡って放電期間t2 が設定さ
れている。このため、燃料は常に電極部で着火され、不
整燃焼を生ずることがない。
【0031】ところで、本発明者は、噴射圧が50〜1
50気圧の場合、次の関係が存することを発見した。す
なわち、噴射口の直径dに対するピストン61の外径D
2 の比(d/D2 )が0.0035〜0.0065の範
囲にあるとき、エンジンの高負荷高回転時に要求噴射量
を確保出来るとともに、また、噴射量の少ない低負荷低
回転時、燃料粒の粒径を比較的小さく保つことが出来
る。これにより、低負荷低回転時と高負荷高回転時の相
反する要求を満足させることができる。
50気圧の場合、次の関係が存することを発見した。す
なわち、噴射口の直径dに対するピストン61の外径D
2 の比(d/D2 )が0.0035〜0.0065の範
囲にあるとき、エンジンの高負荷高回転時に要求噴射量
を確保出来るとともに、また、噴射量の少ない低負荷低
回転時、燃料粒の粒径を比較的小さく保つことが出来
る。これにより、低負荷低回転時と高負荷高回転時の相
反する要求を満足させることができる。
【0032】また、低負荷低回転時の場合、回転が低い
ので比較的噴射時間を長く確保出来るのに加え、噴射圧
が50気圧と従来に較べ高くしていることから、低負荷
低回転時、ピストンが上死点近傍に位置するときに燃料
を噴射開始することが可能となり、凸部61Bに衝突す
るまでの飛翔時間を短くでき、噴射された燃料をピスト
ン61の凸部61Bに確実に衝突させることが出来、も
って反射燃料を更に微細化できる。よって、少ない燃料
量でも着実に着火できる。
ので比較的噴射時間を長く確保出来るのに加え、噴射圧
が50気圧と従来に較べ高くしていることから、低負荷
低回転時、ピストンが上死点近傍に位置するときに燃料
を噴射開始することが可能となり、凸部61Bに衝突す
るまでの飛翔時間を短くでき、噴射された燃料をピスト
ン61の凸部61Bに確実に衝突させることが出来、も
って反射燃料を更に微細化できる。よって、少ない燃料
量でも着実に着火できる。
【0033】また、本発明者は噴射圧が50〜150気
圧の場合、次の関係が存することを発見した。すなわ
ち、噴射口81の形状比、すなわち、l/d=3〜4と
し、噴射角θを小さく設定するとともに、ピストン61
の凹部61Aと凸部61Bの形状比、すなわち、D1 /
D3 =1/5とするとともに、(2L’×tan(θ/
2)+d)/D1 ≦ 2.0とした(ここでL’はピス
トン61が上死点にある時の噴射口81からピストン6
1の凸部61Bまでの距離である)。このことにより、
低負荷低回転時、ピストン61が上死点の近傍において
噴射された燃料を、ピストン61の凸部61Bに少なく
とも全噴射量の50%以上を確実に衝突させることが可
能となり、よって少ない燃料量でも着実に着火させ、安
定したエンジン回転を得ることができる(図3参照)。
また、高負荷高回転時、ピストン61は下死点にある
時、燃料が噴射されている(Lはピストンが下死点にあ
る時の噴射口81からピストン61の凸部61Bまでの
距離である)。ここで、ピストン61の外径D2 と凹部
61Aの最大径D3 の形状比、すなわち、D2 /D3 =
5/8に設定するとともに、直径dの噴射口81から噴
射角θで噴射された燃料粒がピストン61の凸部61B
に到達した時の広がり直径が凸部61Bの直径D1 の
1.2〜3.5倍に設定し、つまり、(2L×tan
(θ/2)+d)/D1 =1.2〜3.5とし、かつ
(2L×tan(θ/2))≦D3 に設定したので、高
負荷高回転での安定した燃焼が可能となる。
圧の場合、次の関係が存することを発見した。すなわ
ち、噴射口81の形状比、すなわち、l/d=3〜4と
し、噴射角θを小さく設定するとともに、ピストン61
の凹部61Aと凸部61Bの形状比、すなわち、D1 /
D3 =1/5とするとともに、(2L’×tan(θ/
2)+d)/D1 ≦ 2.0とした(ここでL’はピス
トン61が上死点にある時の噴射口81からピストン6
1の凸部61Bまでの距離である)。このことにより、
低負荷低回転時、ピストン61が上死点の近傍において
噴射された燃料を、ピストン61の凸部61Bに少なく
とも全噴射量の50%以上を確実に衝突させることが可
能となり、よって少ない燃料量でも着実に着火させ、安
定したエンジン回転を得ることができる(図3参照)。
また、高負荷高回転時、ピストン61は下死点にある
時、燃料が噴射されている(Lはピストンが下死点にあ
る時の噴射口81からピストン61の凸部61Bまでの
距離である)。ここで、ピストン61の外径D2 と凹部
61Aの最大径D3 の形状比、すなわち、D2 /D3 =
5/8に設定するとともに、直径dの噴射口81から噴
射角θで噴射された燃料粒がピストン61の凸部61B
に到達した時の広がり直径が凸部61Bの直径D1 の
1.2〜3.5倍に設定し、つまり、(2L×tan
(θ/2)+d)/D1 =1.2〜3.5とし、かつ
(2L×tan(θ/2))≦D3 に設定したので、高
負荷高回転での安定した燃焼が可能となる。
【0034】高負荷高回転時には、噴射口81から多量
の燃料が噴射される。噴射された燃料粒は噴射角θの群
となり、ピストン61に向かう。この群のうち、中心部
付近の燃料粒は、比較的大きな粒径となり飛翔し、ま
た、外周部付近の燃料粒は、比較的小さな粒径となり飛
翔する。中心部付近の大径の燃料粒はピストン61の凸
部61Bに衝突し、小径化されて分散される。一方、外
周部付近の小径の燃料粒は周囲の空気を巻き込みながら
ピストン61に向かい、凹部61A内に拡散される。従
って、噴射された燃料粒は、凹部61A内に均一に分散
される。よって、高負荷高回転時での安定した燃焼が可
能となる。
の燃料が噴射される。噴射された燃料粒は噴射角θの群
となり、ピストン61に向かう。この群のうち、中心部
付近の燃料粒は、比較的大きな粒径となり飛翔し、ま
た、外周部付近の燃料粒は、比較的小さな粒径となり飛
翔する。中心部付近の大径の燃料粒はピストン61の凸
部61Bに衝突し、小径化されて分散される。一方、外
周部付近の小径の燃料粒は周囲の空気を巻き込みながら
ピストン61に向かい、凹部61A内に拡散される。従
って、噴射された燃料粒は、凹部61A内に均一に分散
される。よって、高負荷高回転時での安定した燃焼が可
能となる。
【0035】以上は噴射口81が1個の場合の実施例に
ついて説明したが、本発明は、2以上の複数の場合にも
適用しうることはいうまでもない。次に2個の場合の実
施例を図7および図8を用いて説明する。ここで、θ’
が全体しての噴射角となる。なお、前記実施例と同一の
部分については同一参照符号を付し、その説明を省略す
る。
ついて説明したが、本発明は、2以上の複数の場合にも
適用しうることはいうまでもない。次に2個の場合の実
施例を図7および図8を用いて説明する。ここで、θ’
が全体しての噴射角となる。なお、前記実施例と同一の
部分については同一参照符号を付し、その説明を省略す
る。
【0036】ノズルプレート79には、左右に距離sを
おいて2つの噴射口81、81が穿設され、両噴射口8
1、81の上部は共通の座ぐりで座ぐられ、ニードル部
77Aと対向している。ここで、噴射口81の直径をそ
れぞれdとし、両噴射口81、81の外接円の直径をD
4 とする。
おいて2つの噴射口81、81が穿設され、両噴射口8
1、81の上部は共通の座ぐりで座ぐられ、ニードル部
77Aと対向している。ここで、噴射口81の直径をそ
れぞれdとし、両噴射口81、81の外接円の直径をD
4 とする。
【0037】上記外接円の直径D4 を凸部61Bの直径
D1 より小とすれば、すなわち、D4 ≦D1 とすれば、
2つの噴射口81、81から噴射された燃料粒がより多
く凸部61Bへ衝突させることが出来る。また、(2L
×tan(θ/2)+s)≦D3 とすると、燃料粒をピ
ストン61の凹部61A内のみに噴射し、高負荷高回転
時の安定した混合燃焼が可能となる。
D1 より小とすれば、すなわち、D4 ≦D1 とすれば、
2つの噴射口81、81から噴射された燃料粒がより多
く凸部61Bへ衝突させることが出来る。また、(2L
×tan(θ/2)+s)≦D3 とすると、燃料粒をピ
ストン61の凹部61A内のみに噴射し、高負荷高回転
時の安定した混合燃焼が可能となる。
【0038】本実施例においても、第1実施例と同様の
関係に設定してあるので、第1実施例と同様な作用効果
を奏する。
関係に設定してあるので、第1実施例と同様な作用効果
を奏する。
【0039】
【発明の効果】燃料粒の粒径を小さくでき、霧化が促進
され、着火燃焼を確実にすることができる。また、噴射
燃料をピストンに衝突させて、更に、粒径を小さくし、
霧化を促進し、着火燃焼を確実化出来る。
され、着火燃焼を確実にすることができる。また、噴射
燃料をピストンに衝突させて、更に、粒径を小さくし、
霧化を促進し、着火燃焼を確実化出来る。
【図1】本発明の一実施例を示す全体説明図である。
【図2】本発明に係る2サイクルエンジンの断面図であ
る。
る。
【図3】図2の拡大断面図である。
【図4】図3のIV-IV 線断面図である。
【図5】燃料噴射弁およびピストンの位置関係を拡大し
て示した説明図である。
て示した説明図である。
【図6】燃料噴射弁の噴射口を拡大した断面図である。
【図7】噴射口の他の実施例に係る拡大断面図である。
【図8】図7の底面図である。
【図9】低負荷低回転時における、排気孔および掃気孔
の開閉並びに励磁パルスおよび点火時期を表した図であ
る。
の開閉並びに励磁パルスおよび点火時期を表した図であ
る。
【図10】高負荷高回転時における、図9に相当する図
である。
である。
【図11】低速時における、点火時期、燃料噴射弁71
の作動状況および電極部における通過燃料量(時間当た
り)を時間を横軸にとったタイムチャートである。
の作動状況および電極部における通過燃料量(時間当た
り)を時間を横軸にとったタイムチャートである。
【図12】燃料噴射弁71および点火栓59の作動制御
装置を表したブロック図である。
装置を表したブロック図である。
11・・・・燃料タンク 21・・・・高圧ポンプ 31・・・・吸気通路 41・・・・2サイクルエンジン 43・・・・シリンダ 45・・・・シリンダヘッド 51・・・・掃気通路 57・・・・燃焼室 61・・・・ピストン 61A・・・凹部 61B・・・凸部 71・・・・燃料噴射弁 77・・・・ニードルバルブ 79・・・・ノズルプレート 81・・・・噴射口 θ・・・・・噴射角 l・・・・・噴射口の長さ d・・・・・噴射口の直径 L・・・・・下死点時の噴射口と凸部の距離 D1 ・・・・凸部の直径 D2 ・・・・ピストンの直径 D3 ・・・・凹部の直径
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F02M 51/06 L 9248−3G 61/14 310 D 9248−3G 69/10 9248−3G
Claims (2)
- 【請求項1】 高圧の燃料供給装置に接続された燃料噴
射弁を燃焼室に臨むようにシリンダヘッドに取り付け、
この燃料噴射弁の噴射口をピストンの頂部に向けて噴射
するように開口させ、一方、低速低負荷運転時、ピスト
ンが上死点近傍に位置するときに燃料を噴射させるとと
もに、前記燃料噴射弁の噴射口の口径をピストンの直径
の0.0035〜0.0065の範囲に設定してなる筒
内燃料噴射式の2サイクルエンジン。 - 【請求項2】 請求項1において、前記燃料噴射弁の噴
射口を複数個設けてなる筒内燃料噴射式の2サイクルエ
ンジン。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4116890A JPH05288134A (ja) | 1992-04-09 | 1992-04-09 | 筒内燃料噴射式の2サイクルエンジン |
| US08/038,799 US5373820A (en) | 1992-04-09 | 1993-03-29 | Cylinder fuel injection type two-cycle engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4116890A JPH05288134A (ja) | 1992-04-09 | 1992-04-09 | 筒内燃料噴射式の2サイクルエンジン |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05288134A true JPH05288134A (ja) | 1993-11-02 |
Family
ID=14698175
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4116890A Pending JPH05288134A (ja) | 1992-04-09 | 1992-04-09 | 筒内燃料噴射式の2サイクルエンジン |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5373820A (ja) |
| JP (1) | JPH05288134A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2007205355A (ja) * | 2006-01-31 | 2007-08-16 | Man Diesel Sa | 燃料噴射器 |
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| EP1217186B1 (fr) | 2000-12-20 | 2015-07-29 | Institut Français du Pétrole | Moteur à injection directe pourvu d'un faible angle de nappe et procédés permettant d'utiliser un tel moteur |
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| FR2818325B1 (fr) * | 2001-07-30 | 2006-02-03 | Inst Francais Du Petrole | Moteur a injection directe pourvu d'un faible angle de nappe et procedes permettant d'utiliser un tel moteur |
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| FR2837238B1 (fr) * | 2002-03-15 | 2004-05-28 | Inst Francais Du Petrole | Moteur a combustion interne avec dispositif d'injection de carburant |
| FR2837878B1 (fr) | 2002-03-28 | 2004-05-28 | Inst Francais Du Petrole | Procede d'injection de carburant pour moteur a combustion interne a forte sensibilite d'injection et moteur utilisant un tel procede |
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-
1992
- 1992-04-09 JP JP4116890A patent/JPH05288134A/ja active Pending
-
1993
- 1993-03-29 US US08/038,799 patent/US5373820A/en not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007205355A (ja) * | 2006-01-31 | 2007-08-16 | Man Diesel Sa | 燃料噴射器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5373820A (en) | 1994-12-20 |
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