JPH0571405A - 筒内燃料噴射式２サイクル内燃機関 - Google Patents

筒内燃料噴射式２サイクル内燃機関

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JPH0571405A
JPH0571405A JP4047581A JP4758192A JPH0571405A JP H0571405 A JPH0571405 A JP H0571405A JP 4047581 A JP4047581 A JP 4047581A JP 4758192 A JP4758192 A JP 4758192A JP H0571405 A JPH0571405 A JP H0571405A
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JP
Japan
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fuel injection
fuel
valve
injection valve
electrode portion
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Application number
JP4047581A
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English (en)
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Osamu Sakamoto
修 坂本
Senju Saito
千寿 斉藤
Seiichi Nishimura
誠一 西村
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Yamaha Marine Co Ltd
Original Assignee
Sanshin Kogyo KK
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Publication date
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    • F02B23/02—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition
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    • F02B23/0696—W-piston bowl, i.e. the combustion space having a central projection pointing towards the cylinder head and the surrounding wall being inclined towards the cylinder wall
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 この発明は、低速時の成層燃焼を十分にし、
かかる時に生じ勝ちな不整燃焼を減少させることを目的
とする。 【構成】 シリンダヘッド１４に燃料噴射弁５０と点火
栓２１とを備えた筒内燃料噴射式２サイクル内燃機関に
おいて、ピストン１１の頂部燃焼室側に凹部１１ａと、
凹部１１ａに燃焼室側に突出する凸部１１ｂとを設ける
とともに、点火栓２１の電極部２１ａを凸部近傍の凹部
内に臨ませ、一方、燃料噴射弁５０の燃料噴射方向を凸
部１１ｂに向けるとともに、凸部１１ｂに向かった燃料
が凸部１１ｂに衝突後、反射して電極部２１ａに向かう
ように前記燃料噴射方向を配設し、他方、低速時燃料噴
射弁５０の開閉時期及び点火栓２１の点火時期をピスト
ン１１の上死点近傍に設定するとともに、電極部２１ａ
が放電している間に電極部２１ａに向かった前記燃料の
少なくとも一部が通過するように燃料噴射弁５０の開閉
時期及び点火栓２１の点火時期を制御したことを特徴と
する筒内燃料噴射式２サイクル内燃機関である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、高圧燃料を直接燃焼
室に噴射する筒内燃料噴射式の２サイクル内燃機関に関
する。
【０００２】
【従来の技術】ピストン頂面に凹部を形成すると共に該
凹部内壁面上に突出部を設けて該突出部上に衝突面を形
成し、シリンダヘッドに設けた燃料噴射弁から大部分の
燃料を該衝突面に向けて噴射せしめて他の領域よりも濃
い混合気領域を上記突出部周りに形成し、点火時にこの
濃い混合気領域内に位置する点火用電極をシリンダヘッ
ドに取り付けた直噴層状燃焼式４サイクル内燃機関が特
開昭６３−１６２９２８号公報に記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記実施例
に記載されている内燃機関は４サイクル内燃機関であ
る。したがって、２サイクル内燃機関に較べ、燃焼室内
の圧縮後のガス温度が高く、またピストン頂面の温度も
高い。このため、噴射後の燃料は、断熱圧縮され高温と
なった圧縮ガスの熱により、更に、高温のピストン頂面
の熱により、気化され、急激にその運動エネルギーを消
失する。その結果、ピストン頂面で衝突した後の混合気
は殆ど気化し、点火栓に到達し難い。このため、点火栓
を十分ピストンの頂面に近接して配置しなけらばならな
い。更に、衝突後の混合気は、運動エネルギーを消失し
ているため、点火栓に到達し着火した混合気はその小さ
な運動エネルギーでは拡散せず、この面からの完全な燃
焼は期待しずらい。
【０００４】そこで、本発明は、かかる問題点に鑑みな
されたもので、低速時の燃焼を十分にし、かかる時に生
じ勝ちの不整燃焼を減少させることを目的とする。
【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、シリンダヘッドに燃料噴射弁と点火栓とを
備えた筒内燃料噴射式２サイクル内燃機関において、ピ
ストンの頂部燃焼室側に凹部と、該凹部に燃焼室側に突
出する凸部とを設けるとともに、前記点火栓の電極部を
前記凸部近傍の前記凹部内に臨ませ、一方、前記燃料噴
射弁の燃料噴射方向を前記凸部に向けるとともに、前記
凸部に向かった燃料が前記凸部に衝突後、反射して前記
電極部に向かうように前記燃料噴射方向を配設し、他
方、低速時前記燃料噴射弁の開閉時期及び前記点火栓の
点火時期をピストンの上死点近傍に設定するとともに、
前記電極部が放電している間に前記電極部に向かった前
記燃料の少なくとも一部が通過するように前記燃料噴射
弁の開閉時期及び前記点火栓の点火時期を制御したこと
を特徴とするものである。
【０００６】本発明は上記目的を達成するために、シリ
ンダヘッドに燃料噴射弁と点火栓とを備えた筒内燃料噴
射式２サイクル内燃機関において、ピストンの頂部燃焼
室側に凹部と、該凹部に燃焼室側に突出する凸部とを設
けるとともに、前記点火栓の電極部を前記凸部近傍の前
記凹部内に臨ませ、一方、前記燃料噴射弁の燃料噴射方
向を前記凸部に向けるとともに、前記凸部に向かった燃
料が前記凸部に衝突後、反射して前記電極部に向かうよ
うに前記燃料噴射方向を配設し、他方、低速時前記燃料
噴射弁の開閉時期及び前記点火栓の点火時期をピストン
の上死点近傍に設定するとともに、前記燃料噴射弁から
燃料が実際に噴射した時から前記燃料が前記凸部で反射
して前記電極部に達する時までの飛翔時間と、前記燃料
噴射弁を閉弁指示する閉弁指示時期から前記燃料噴射弁
が実際に閉じるまでの閉弁遅れ時間とを加えた時間を前
記閉弁指示時期に加えた時期よりも、前記点火栓が放電
を開始する放電開始時期を早く設定したことを特徴とす
るものである。
【０００７】本発明は上記目的を達成するために、シリ
ンダヘッドに燃料噴射弁と点火栓とを備えた筒内燃料噴
射式２サイクル内燃機関において、ピストンの頂部燃焼
室側に凹部と、該凹部に燃焼室側に突出する凸部とを設
けるとともに、前記点火栓の電極部を前記凸部近傍の前
記凹部内に臨ませ、一方、前記燃料噴射弁の燃料噴射方
向を前記凸部に向けるとともに、前記凸部に向かった燃
料が前記凸部に衝突後、反射して前記電極部に向かうよ
うに前記燃料噴射方向を配設し、他方、低速時前記燃料
噴射弁の開閉時期及び前記点火栓の点火時期をピストン
の上死点近傍に設定するとともに、前記燃料噴射弁から
燃料が実際に噴射した時から前記燃料が前記凸部で反射
して前記電極部に達する時までの飛翔時間と、前記燃料
噴射弁を開弁指示する開弁指示時期から前記燃料噴射弁
が実際に開くまでの開弁遅れ時間とを加えた時間を前記
開弁指示時期に加えた時期よりも、前記点火栓が放電を
終了する放電終了時期を遅く設定したことを特徴とする
ものである。
【０００８】本発明は上記目的を達成するために、シリ
ンダヘッドに燃料噴射弁と点火栓とを備えた筒内燃料噴
射式２サイクル内燃機関において、ピストンの頂部燃焼
室側に凹部と、該凹部に燃焼室側に突出する凸部とを設
けるとともに、前記点火栓の電極部を前記凸部近傍の前
記凹部内に臨ませ、一方、前記燃料噴射弁の燃料噴射方
向を前記凸部に向けるとともに、前記凸部に向かった燃
料が前記凸部に衝突後、反射して前記電極部に向かうよ
うに前記燃料噴射方向を配設し、他方、低速時前記燃料
噴射弁の開閉時期及び前記点火栓の点火時期をピストン
の上死点近傍に設定するとともに、前記燃料噴射弁から
燃料が実際に噴射した時から前記燃料が前記凸部で反射
して前記電極部に達する時までの飛翔時間と、前記燃料
噴射弁を開弁指示する開弁指示時期から前記燃料噴射弁
が実際に開くまでの開弁遅れ時間とを加えた時間を前記
開弁指示時期に加えた時期よりも、前記点火栓が放電を
終了する放電終了時期を遅く設定したことを特徴とする
ものである。
【０００９】本発明は上記目的を達成するために、シリ
ンダヘッドに燃料噴射弁と点火栓とを備えた筒内燃料噴
射式２サイクル内燃機関において、ピストンが摺動する
シリンダ面に相対向するように掃気孔及び排気孔をそれ
ぞれ開口し、前記掃気孔の円周方向の両外縁と前記排気
孔の円周方向の両外縁とを結ぶ平面であって、シリンダ
中心軸と平行な２つの平面に挟まれた空間に、前記燃料
噴射弁と前記点火栓を配置したことを特徴とするもので
ある。
【００１０】
【作用】低速時には、電極部が放電している間に電極部
に向かった燃料の少なくとも一部が通過するように燃料
噴射弁の開閉時期及び点火栓の点火時期を制御したの
で、電極部が放電開始する前に電極部を燃料が通過終了
することや、あるいは、電極部が放電終了した後に電極
部を燃料が通過開始することもない。また、電極部に向
かう燃料粒は、雰囲気温度が比較的低いため外周部のみ
気化し中心部は依然液状となっているので、電極部で燃
料粒の外周部が着火し、中心部の運動エネルギーによっ
て、着火したまま拡散し、燃焼室全体の燃焼を促進す
る。
【００１１】掃気孔が閉弁後にも、燃焼室内には掃気孔
から排気孔に向かう掃気流が残存しているが、請求項４
の発明によれば、凸部で反射した燃料粒群は電極部側に
変位し、電極部周りへの混合気供給を豊富とさせ、失火
を防止する。
【００１２】
【実施例】図１は本発明を船外機に適用した燃料噴射装
置の全体概略図である。図２は本発明を適用したクラン
ク室圧縮式２サイクル内燃機関の縦断面図である。１０
はクランク室圧縮式２サイクル内燃機関で、内燃機関１
０は、図２に示すように、クランク軸１２、シリンダ１
３、シリンダヘッド１４、クランクケース１５、ピスト
ン１１より構成される。ピストン１１、シリンダ１３お
よびシリンダヘッド１４により燃焼室１６が形成され
る。ピストン１１、シリンダ１３およびクランクケース
１５によりクランク室１７が形成され、その内部にクラ
ンク軸１２を収納している。クランク室１７にはリード
式の逆止弁２０を介して絞弁１９を有する吸気通路１８
が連通している。シリンダ１３には掃気通路２３が形成
されている。この掃気通路２３は一端をクランク室１７
と他端を掃気孔２４を介して燃焼室１６に連通してい
る。ピストン１１がシリンダ１３内を上下に摺動するこ
とにより掃気通路２３が燃焼室１６と開閉している。
【００１３】吸入空気はクランク室１７の負圧で大気か
ら吸入通路１８に導かれ、絞弁１９で調量された上、逆
止弁１９を通ってクランク室１７に導入される。そし
て、クランク室１７に導入された吸入空気は、ピストン
１１で圧縮され、掃気通路２３、２３、２３から燃焼室
１６に掃気される。
【００１４】図１に示すように、燃料は、低圧燃料ポン
プ７により燃料タンク５から燃料フィルタ６を経てフロ
ート室を有するベーパーセパレーター８に送り込まれ
る。ベーパーセパレーター８の送り込まれた燃料は第２
の低圧燃料ポンプ９によってクランク軸１２により回転
駆動される高圧燃料ポンプ３に供給される。よって、高
圧燃料ポンプ３の取入口（不図示）は常時正圧となる。
高圧燃料ポンプ３は、低圧燃料ポンプ９から供給された
燃料を高圧（７０〜１００kg/cm 2 ) で吐出し、アキュ
ムレーター１０、燃料フィルタ１１を介し燃料噴射弁５
０に燃料を供給している。燃料噴射弁５０に供給された
高圧の燃料はその圧力が一定以上になった時には、レギ
ュレータ３０が燃料をベーパーセパレーター８へ戻す。
このことにより燃料噴射弁５０に供給される燃料の圧力
は常時一定（本実施例では７０kg/cm 2 ）に保持され
る。燃料噴射弁５０はシリンダヘッド１４にシリンダ１
３の中心軸と略平行に取付られ、後述の如く燃焼室１６
に燃料を噴射している。なお、想像線Ａで囲まれている
部分は、船外機のカウリング（不図示）により収納され
ている部分である。ベーパーセパレーター８の気層は吸
気通路１８に連通され、ベーパーセパレーター８からの
燃料蒸発成分を燃焼室１６で燃焼させ、大気にＨＣ成分
が放出しないようにしている。
【００１５】図３に示すように、ピストン１１は頂部の
中央が反燃焼室側に凹んだ円筒状の凹部１１ａを有し、
更にその凹部１１ａの中央にはその底面から燃焼室側に
突出した凸部１１ｂを有している。シリンダヘッド１４
に取付られた燃料噴射弁５０はシリンダ１３のシリンダ
中心軸と略平行に配置され、且つ噴射口６１が凸部１１
ｂの中心位置（図４における６１）に配置されている。
なお、噴射口６１は図４に示すように、後述する排気通
路２２の反対側に変位した位置（図４における６１'
）、あるいは排気通路２２の側に変位した位置（図４
における６１''）何れに配置してもよい。また、シリン
ダヘッド１４には点火栓２１の電極部２１ａが前記凸部
１１ｂ近傍の前記凹部１１ａに臨むように取付られてい
る。シリンダ１３には、図４に示すように、排気通路２
２と、排気通路２２と対向する掃気通路２３ａと、掃気
通路２３ａと排気通路２２を結ぶ線を挟んで左右一対の
掃気通路２３ｂ、２３ｃとが設けられ、それらの終端が
シリンダ１３の摺動面にそれぞれ開口し、それぞれ排気
孔２２ａ、掃気孔２４ａ、掃気孔２４ｂ、掃気孔２４ｃ
を形成している。これら３つの掃気通路２３ａ、２３
ｂ、２３ｃからの新気で燃焼室１６を掃気することによ
り所謂シュニーレ掃気を行っている。掃気孔２４ａの円
周方向の左右の両外縁（図４の２４ａの引出し線先の部
分）及び排気孔２２ａの円周方向の左右の両外縁（図４
の２２ａの引出し線先の部分）とを結ぶ平面であって、
シリンダ中心軸と平行な２つの平面２５Ａ、２５Ｂに挟
まれた空間に、燃料噴射弁５０の噴射口６１と点火栓２
１の放電部２１ａを配置した。掃気孔２４ａ、２４ｂ、
２４ｃが閉じた後、また、排気孔２２ａが閉じた後も、
燃焼室１６内には掃気孔２４ａから排気孔２２ａに向か
う掃気流が残存する。このため、電極部２１ａが噴射口
６１の下流側となり、凸部１１ｂで衝突した燃料粒群は
電極部２１ａ側に変位し、電極部２１ａ周りへの混合気
供給が豊富となる。
【００１６】図５は燃料噴射弁５０の断面側面図を示
す。図５を参照して燃料噴射弁５０を説明する。燃料噴
射弁５０はシリンダヘッド１４に螺着されるスリーブ５
２、スリーブ５２とＯリング５４ａを介して嵌着される
バルブボデー５４、内面をＯリング５４ｂを介してバル
ブボデー５４に嵌着され、外径をスリーブ５２に螺着さ
れるノズルホルダ５３、励磁コイル５７と押え部材５９
をノズルホルダ５３に収納し、ノズルホルダ５３の外径
の雄ネジに螺着されるキャップ５５を備えている。バル
ブボデー５４はその中央の空洞部に軸方向移動可能にニ
ードルバルブ５６を保持している。バルブボデー５４の
下端には、図６で拡大して示すように１ケの小径の噴口
６１を有するノズルプレート６０が設けられている。燃
料噴射弁５０は、スリーブ５２にノズルプレート６０、
バルブボデー５４、ニードルバルブ５６、スペーサ５８
を順次嵌入した状態で励磁コイル５７を挿入したノズル
ホルダ５３を螺着し、そして圧縮ばね５１、押え部材５
９を挿入した後、キャップ５５を螺着することにより組
み立てられる。押え部材５９の中心には孔５９ａが貫通
しており、高圧燃料ポンプ３からの高圧燃料が孔５９ａ
へ導かれ、順次、圧縮ばね５１及びニードルバルブ５６
を収容する空間に導かれる。
【００１７】なお、図７はノズルプレート６０の変形例
であり、２ケの噴口６１、６１を設けている点が、図６
で示す実施例と異なる。図６の実施例のエンジンより大
排気量になる等のため、より多くの流量を噴射する必要
のある時に、２ケの噴口を設け、噴口からの噴射速度を
落とさずに噴射することが出来る。その結果、単に噴口
径を大きくしたものに比べ、ピストン１１との衝突後の
飛散性が優れ、着火性が優れたものになる。
【００１８】次に燃料噴射弁５０の作動について説明す
る。ニードルバルブ５６は圧縮ばね５１の下方への付勢
力で、下端のコーン状の部位５６ａがバルブボデー５４
のコーン状の部位５４ａにシートし、高圧燃料が噴口６
１から噴出しないようになっている。励磁パルスがＯＮ
し励磁コイル５７が励磁されると圧縮ばね５１のばね力
および燃料圧に抗してニードルバルブ５６が上方に引き
上げられ、ニードルバルブ５６のフランジ部５６ｂの上
端がスペーサ５８の下面に衝突するまで引き上げられ、
その位置で保持される。その位置でもフランジ部５６ｂ
の切かき５６ｃを介し、ニードルバルブ５６を収容する
空間はフランジ部５６ｂで閉止されず連通を保持してい
る。そして、ニードルバルブ５６を収容する空間に溜ま
っていた高圧燃料がコーン状の部位５４ａ、５６ａから
噴出し、更に、その下のノズルプレート６０の小径の噴
口６１から燃料が噴出する。その後、励磁コイル５７の
励磁が解除されると圧縮ばね５１の付勢力および燃料圧
により、ニードルバルブ５６下方に戻され、コーン状の
部位５６ａがコーン状の部位５４ａにシートし、高圧燃
料の噴出が停止される。
【００１９】次に、燃料噴射弁５０の作動を、図８を用
いて説明する。図８は、横軸を時間軸、縦軸を励磁パル
スおよびバルブリフトを表している。励磁コイル５７に
励磁パルスがＯＮすると、励磁コイル５７が励磁され
る。しかし、ニードルバルブ５６は直ちに引き上げられ
ず、時間遅れｔ3 （この例では１．５ｍｓ）を伴って圧
縮ばね５１のばね力および燃料圧に抗して引き上げられ
る。なお、励磁コイル５７に印加される電圧が一定しな
い場合には、その時間遅れがその電圧に応じ長短し、ニ
ードルバルブ５６の全開までの時間が不安定となる。そ
の結果、燃焼室への噴射タイミングは不安定となる。そ
の後、励磁コイル５７が励磁保持され、全開状態が維持
される。
【００２０】次に、励磁パルスがＯＦＦすると、励磁コ
イル５７の励磁が解除され、ニードルバルブ５６が圧縮
ばね５１のばね力と燃料圧（主に燃料圧）により引き下
げられ、閉弁する。この場合の閉弁遅れ時間 t4 は短く
（この例では０．４ｍｓ）また、燃料圧は比較的安定し
ているので、閉弁遅れ時間t4 は開弁遅れ時間ｔ3 より
も安定する。
【００２１】次に、燃料噴射弁５０から燃料が噴射され
る状況を図８、図９、図１０、および図１１を用いて説
明する。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及び
掃気孔の開閉時期を図１０に示す。高負荷高回転時のそ
れを図１１に示す。図１０、図１１いずれも、クランク
軸の回転方向は時計方向である。
【００２２】まず、低負荷低回転時、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、点火栓の点火時期
であるＢＴＤＣ２度でＯＦＦに戻される。燃料噴射弁５
０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５０は、開弁信号
がＯＦＦになると僅かな時間遅れ t4 後に閉じる。
【００２３】その噴射状態を図９を用いて説明すると、
ピストン１１がシリンダヘッド１４に近付くＢＴＤＣ７
度で開弁信号が入るが、先に述べたように直ちに燃料噴
射弁５０は開かず、時間遅れｔ3 をともなって開く。開
弁と同時に燃料噴射弁５０から燃料が噴射し始める。噴
射された燃料は粒状の燃料粒となってピストン１１に向
かう。一方、ピストン１１が燃料噴射弁５０に一層近づ
く。この過程を経た状態が図９(a) である。ここで、噴
射口６１からピストン１１の凸部１１ｂまでの距離をｌ
1 、凸部１１ｂから電極部２１ａまでの距離をｌ2 とし
（図９（ａ）を参照）、（ｌ1 ＋ｌ2 ）を飛翔距離と称
す。その後、噴射された燃料粒とピストン１１の両者の
運動により、燃料粒はピストン１１の凹部１１ａに進入
する。更に燃料粒が進入し、遂には凸部１１ｂに衝突す
る。その後、衝突した燃料粒は、凹部１１ａの底面に付
着することなく全周に反射し凹部１１ａ内を飛散する。
その一部は点火栓２１の電極部２１ａに達する（図９
(b) ）。その頃、点火栓の点火が開始する（図９(b)
）。と同時に、開弁信号がＯＦＦになり、燃料噴射弁
が僅かな時間遅れ t4 （０．４ｍｓ）で閉弁する。よっ
て、燃料の噴射が終了する。その後、噴射した燃料粒の
末尾が凸部１１ｂに衝突する一方、まだ点火栓２１がス
パークを維持する。その状態が図９(c) に示される。す
なわち、点火栓２１は約ＡＴＤＣ６度までスパークを飛
ばし続け、この間中反射した燃料粒が電極部２１ａの間
を通過していく。図９(b) の着火開始時のみでなく、着
火開始後の所定時間、燃料粒に着火しつづけ、火焔が次
第に周りに広がる。
【００２４】燃料噴射弁５０は開弁信号のＯＦＦから極
僅かな時間で且つ比較的安定して閉じる。そして、開弁
信号のＯＦＦ時から点火開始時期までの時間を一定時
間、本実施例では０、にしているので点火開始時には、
燃料粒の末尾が点火栓を通過後になることもない。すな
わち、点火開始する時には、常に点火栓２１の電極部２
１ａには、燃料粒が存在する。また、このエンジンの燃
焼最大圧は最高５０kg/cm 2 であるから、この燃焼圧よ
り高い燃料噴射圧にすれば、その噴射時期は自由に設定
できる。そのようにした場合、ＴＤＣにかなり近づいて
から燃料噴射することが出来るので、低負荷時の少ない
燃料噴射量の時であっても、確実にピストン１１の凹部
１１ａに燃料粒を滞留させることができ、点火を確実に
行うことができる。なお、閉弁信号のＯＦＦ時を点火開
始時期より進めることも、点火開始時期になお反射する
燃料粒の末尾が電極部２１ａを通過完了することがない
よう設定することを条件に、可能である。詳しくは、後
述の図１４の説明部分にて説明する。更に、点火放電完
了するまでに少しでも反射する燃料が電極部２１ａを通
過するように設定しても着火性を向上することができ
る。詳しくは、後述の図１５の説明部分にて説明する。
点火開始から点火完了までの全期間中反射燃料が電極部
２１ａを通過するようにすれば一層着火性が良くなる。
すなわち、点火開始から点火放電完了するまでの期間少
なくとも反射する燃料が電極部２１ａを通過するように
設定するだけで着火性を向上することができる。また、
点火放電完了後に反射燃料粒が電極部２１ａを通過する
ように設定する場合でも、電極部２１ａの点火後の残留
熱を利用して着火性を向上することもできる。
【００２５】図１１は、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ＢＴＤＣ
１８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 に前の下死点前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
だ掃気行程の時あるいは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、燃料が早くから噴射され、燃焼室が着火性の高い混
合気で満たされることとなり、低速低負荷時と異なりピ
ストン１１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。
【００２６】図１２は、ピストン１１の凸部１１ｂの変
形例を示す。図３の凸部１１ｂと異なり、凹部１１ａの
底部において、周囲から中央に向かい次第に燃焼室１６
側に突出し、ピストン１１の中央付近で一番高く形成さ
れている。この場合、燃料噴射弁５０から噴出される燃
料は、ピストン１１の中央付近の一番高い凸部１１ｂに
衝突するように、燃料噴射弁５０とピストン１１は配置
される。他の部分は、図３と同一構成であるので説明を
省略する。
【００２７】図１３は、低速時における、点火時期、燃
料噴射弁５０の作動状況及び電極部２１ａ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１４、図１５は、他の実施例に係るタイ
ムチャートである。図１６は燃料噴射弁５０および点火
栓２１の作動制御装置のブロック図である。図１７乃至
図２０は、図９に相当する図である。
【００２８】図１６を用い、燃料噴射弁５０および点火
栓２１の作動制御装置を説明する。ＥＣＵ（燃料噴射弁
の電子制御装置）８０はＣＰＵ（中央演算処理装置）８
８及びＣＤＩユニット８1 を内蔵している。ＣＰＵ８８
は入力インタフェイス（Ｉ／Ｆ）を介してクランク角セ
ンサ７２及びパルサコイル７３、７４と接続され、また
Ａ／Ｄ変換器を介して絞弁１９の角度を検出するスロッ
トルセンサ７１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）８９の情報とを比較処理し、ＥＣＵ８０内の
ＣＤＩユニット８１やＥＣＵ８０外の燃料噴射弁５０を
制御している。ここで、ＣＤＩユニット８１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７５はダイオード８２と接続し、更にコンデンサ８４
とサイリスタ８６と接続し、コンデンサ８４はイグニッ
ションコイル９１、９２に接続し、サイリスタ８６は接
地している。チャージコイル７５からダイオード８２を
通ってコンデンサ８４が充電され、パルサコイル７４か
らの信号をＣＰＵ８８で処理した後、サイリスタ８６の
トリガーに放電開始信号を印加し、コンデンサ８４に充
電された電荷がアースされ、イグニッションコイル９
１、９２に高電圧が励起する。よって、点火栓２１が高
電圧が印加され、放電し点火する。一方、ＣＰＵ８８は
スロットルセンサ７１、クランク角センサ７２、パルサ
コイル７３からの情報に基づき、メモリ８９の記憶され
た情報を参照しながら燃料噴射弁５０、５０、５０、５
０の開弁及び閉弁のための駆動信号を送る。
【００２９】図１３を用いて点火栓２１、燃料噴射弁５
０等の作動を時間をおって説明する。なお、図１３の横
軸はいずれも、時間で、図１３の左から右にかけて時間
経過を示す。チャージコイル７５によりコンデンサ８４
が充電される（（ａ）参照）。そして、ＣＰＵ８８が放
電開始信号を送ると（（ｂ）参照）、直ちにコンデンサ
８４がアースされ、と同時にイグニッションコイル９１
に高電圧が発生し、点火栓２１の電極部２１ａ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８４
の容量やイグニッションコイル９１の特性により変化す
る。また、充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、充電開始時期、コンデンサ８
４の容量およびイグニッションコイル９１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出来る。な
お、チャージコイル７５のクランク軸まわりの取り付け
位置やチャージコイル７５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】ＣＰＵ８８は、先に説明した様に、燃料噴
射弁５０に開弁・閉弁のための駆動信号を送る（（ｄ）
参照）。まず、開弁信号を送ると、励磁コイル５７が励
磁し、開弁時間遅れｔ3 をともなって次第にリフトし、
遂に全開する。更に、時間経過すると、ＣＰＵ８８が閉
弁信号を送ると、励磁コイル５７が励磁解除され、僅か
に閉弁遅れ時間 t4 をともなって全閉する（（ｅ）参
照）。燃料噴射弁５０が開弁すると、先に説明した様
に、燃料は凸部１１ｂに衝突し、反射し、その一部は凹
部１１ａに臨んだ電極部２１ａに達する。図９（ａ）で
説明したように、飛翔距離（ｌ1 ＋ｌ2 ）を燃料の飛翔
速度（正確には、空気抵抗のため燃料噴射弁５０からの
噴射速度にこの空気抵抗分を減じた飛翔速度であるが、
この噴射速度で代用しても可）で除して求めた時間が経
過した時、すなわち、飛翔時間ｔ5 後に電極部２１ａに
燃料が到達し、燃料噴射弁５０が閉弁した後飛翔時間ｔ
5 経過後に電極部２１ａに燃料が通過するのが終了す
る。本実施例では、電極部２１ａ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２１ａで着火され、不整燃焼を生
ずることがない。その間の、燃料の流れと、点火の関係
を図１７乃至図２０を用いて説明する。図１３の、
、、の各状態は、図１７、図１８、図１９、図２
０に相当する。すなわち、図１７では、燃料噴射弁５０
がリフトを開始する直前である。図１８では、燃料噴射
弁５０が全開し、燃料が凸部１１ｂに衝突し、反射し、
その先端が電極部２１ａに達する寸前の状態を表してい
る。その時、点火既に開始している。図１９では、燃料
噴射弁５０は閉弁し、従って、燃料噴射弁５０から燃料
の噴射は終了しているが、既に噴射された燃料が逐次凸
部１１ｂに衝突し、また、電極部２１ａを通過し、混合
気に着火し爆発寸前の状態である。図２０では、燃料が
電極部２１ａを通過し終わり、また、点火栓２１が放電
を終了しているが、しかし既に混合気は着火されている
ので、完全燃焼して爆発する。
【００３１】図１４は、燃料噴射時期と点火栓の放電時
期の相対関係についての他の実施例である。この図では
燃料噴射弁５０への駆動信号と電極部２１ａの通過燃料
量のみを表している。この実施例では、放電開始時期を
燃料が電極部２１ａを通過終了する僅か前すなわちｔ6
時間前に設定している。なお、ｔ2 、 t4 、ｔ5 は図１
３で説明したのと同じで意味で用いている。
【００３２】図１５では、燃料噴射時期と点火栓の放電
時期の相対関係についての更なる他の実施例である。こ
の図でも燃料噴射弁５０への駆動信号と電極部２１ａの
通過燃料量のみを表している。この実施例では、放電終
了時期を燃料が電極部２１ａを通過開始する僅か後すな
わちｔ7 時間前に設定している。なお、ｔ3 、ｔ5 は図
１３で説明したのと同じで意味で用いている。
【００３３】図１４、図１５のいずれの実施例において
も、電極部２１ａに燃料が通過している期間の内、少な
くとも一部の期間で電極部２１ａが必ず放電する様に設
定している。すなわち、放電開始前に燃料が通過終了し
ないように（図１４）、或いは、放電終了後に燃料が通
過開始しないようにした（図１５）。従って、混合気は
着実に着火し、不整燃焼の発生を防止できる。
【００３４】なお、図１５の実施例において、放電期間
終了前に電極部２１ａを燃料が通過するようにしている
が、本発明は放電期間終了後極僅かな時間経過後に燃料
が電極部２１ａを通過するように設定してもよい。なぜ
なら、放電期間終了後極僅かな時間、電極部２１ａは発
火温度以上になっているからである。
【００３５】
【発明の効果】本発明は、低速時の少ない燃料噴射量の
ときにも、点火栓の電極部に燃料を供給でき、しかも燃
料が確実に存在するときに点火するので、確実に燃焼で
きる。よって、失火による不整燃焼を減少することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を船外機に適用した燃料噴射装置の全体
概略図である。
【図２】本発明を適用したクランク室圧縮式２サイクル
内燃機関の縦断面図である。
【図３】図２のピストン、シリンダヘッド、燃料噴射弁
等を拡大した縦断面図である。
【図４】図３のIV−IV線に沿ってみた平面断面図であ
る。
【図５】燃料噴射弁のみの縦断面図である。
【図６】燃料噴射弁の噴出口付近を拡大した縦断面図で
ある。
【図７】燃料噴射弁の噴出口の変形例を示した縦断面図
である。
【図８】燃料噴射弁のバルブリフト量と励磁パルスを表
した図である
【図９】燃料噴射弁から燃料が噴射される様子を表した
説明図である。
【図１０】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。
【図１１】高負荷高回転時における、図１０に相当する
図である。
【図１２】ピストンの凸部の変形例を示した縦断面図で
ある。
【図１３】図１３は、低速時における、点火時期、燃料
噴射弁５０の作動状況及び電極部２１ａ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１４】他の実施例に係るタイムチャートである。
【図１５】更なる他の実施例に係るタイムチャートであ
る。
【図１６】燃料噴射弁５０および点火栓２１の作動制御
装置のブロック図である。
【図１７】燃料噴射弁から燃料が噴射される様子を表し
た説明図である。
【図１８】燃料噴射弁から燃料が噴射される様子を表し
た説明図である。
【図１９】燃料噴射弁から燃料が噴射される様子を表し
た説明図である。
【図２０】燃料噴射弁から燃料が噴射される様子を表し
た説明図である。
【符号の説明】
１０・・・・・クランク室圧縮式２サイクル内燃機関 １１・・・・・ピストン １１ａ・・・・凹部 １１ｂ・・・・凸部 １３・・・・・シリンダ １４・・・・・シリンダヘッド １６・・・・・燃焼室 ２１・・・・・点火栓 ２１ａ・・・・点火栓の電極部 ２２・・・・・排気通路 ２３・・・・・掃気通路 ５０・・・・・燃料噴射弁
───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｆ０２Ｄ 43/00 ３０１ Ｊ 8109−3Ｇ Ｆ０２Ｍ 61/14 ３１０ Ｓ 7226−3Ｇ 69/04 Ｐ 9248−3Ｇ 69/10 9248−3Ｇ Ｆ０２Ｐ 5/15 Ａ 9150−3Ｇ 13/00 ３０１ Ａ 8923−3Ｇ ３０３ Ａ 8923−3Ｇ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 シリンダヘッドに燃料噴射弁と点火栓と
    を備えた筒内燃料噴射式２サイクル内燃機関において、
    ピストンの頂部燃焼室側に凹部と、該凹部に燃焼室側に
    突出する凸部とを設けるとともに、前記点火栓の電極部
    を前記凸部近傍の前記凹部内に臨ませ、一方、前記燃料
    噴射弁の燃料噴射方向を前記凸部に向けるとともに、前
    記凸部に向かった燃料が前記凸部に衝突後、反射して前
    記電極部に向かうように前記燃料噴射方向を配設し、他
    方、低速時前記燃料噴射弁の開閉時期及び前記点火栓の
    点火時期をピストンの上死点近傍に設定するとともに、
    前記電極部が放電している間に前記電極部に向かった前
    記燃料の少なくとも一部が通過するように前記燃料噴射
    弁の開閉時期及び前記点火栓の点火時期を制御したこと
    を特徴とする筒内燃料噴射式２サイクル内燃機関。
  2. 【請求項２】 シリンダヘッドに燃料噴射弁と点火栓と
    を備えた筒内燃料噴射式２サイクル内燃機関において、
    ピストンの頂部燃焼室側に凹部と、該凹部に燃焼室側に
    突出する凸部とを設けるとともに、前記点火栓の電極部
    を前記凸部近傍の前記凹部内に臨ませ、一方、前記燃料
    噴射弁の燃料噴射方向を前記凸部に向けるとともに、前
    記凸部に向かった燃料が前記凸部に衝突後、反射して前
    記電極部に向かうように前記燃料噴射方向を配設し、他
    方、低速時前記燃料噴射弁の開閉時期及び前記点火栓の
    点火時期をピストンの上死点近傍に設定するとともに、
    前記燃料噴射弁から燃料が実際に噴射した時から前記燃
    料が前記凸部で反射して前記電極部に達する時までの飛
    翔時間と、前記燃料噴射弁を閉弁指示する閉弁指示時期
    から前記燃料噴射弁が実際に閉じるまでの閉弁遅れ時間
    とを加えた時間を前記閉弁指示時期に加えた時期より
    も、前記点火栓が放電を開始する放電開始時期を早く設
    定したことを特徴とする筒内燃料噴射式２サイクル内燃
    機関。
  3. 【請求項３】 シリンダヘッドに燃料噴射弁と点火栓と
    を備えた筒内燃料噴射式２サイクル内燃機関において、
    ピストンの頂部燃焼室側に凹部と、該凹部に燃焼室側に
    突出する凸部とを設けるとともに、前記点火栓の電極部
    を前記凸部近傍の前記凹部内に臨ませ、一方、前記燃料
    噴射弁の燃料噴射方向を前記凸部に向けるとともに、前
    記凸部に向かった燃料が前記凸部に衝突後、反射して前
    記電極部に向かうように前記燃料噴射方向を配設し、他
    方、低速時前記燃料噴射弁の開閉時期及び前記点火栓の
    点火時期をピストンの上死点近傍に設定するとともに、
    前記燃料噴射弁から燃料が実際に噴射した時から前記燃
    料が前記凸部で反射して前記電極部に達する時までの飛
    翔時間と、前記燃料噴射弁を開弁指示する開弁指示時期
    から前記燃料噴射弁が実際に開くまでの開弁遅れ時間と
    を加えた時間を前記開弁指示時期に加えた時期よりも、
    前記点火栓が放電を終了する放電終了時期を遅く設定し
    たことを特徴とする筒内燃料噴射式２サイクル内燃機
    関。
  4. 【請求項４】 シリンダヘッドに燃料噴射弁と点火栓と
    を備えた筒内燃料噴射式２サイクル内燃機関において、
    ピストンが摺動するシリンダ面に相対向するように掃気
    孔及び排気孔をそれぞれ開口し、前記掃気孔の円周方向
    の両外縁と前記排気孔の円周方向の両外縁とを結ぶ平面
    であって、シリンダ中心軸と平行な２つの平面に挟まれ
    た空間に、前記燃料噴射弁と前記点火栓を配置したこと
    を特徴とする筒内燃料噴射式２サイクル内燃機関。
JP4047581A 1991-02-02 1992-02-03 筒内燃料噴射式２サイクル内燃機関 Pending JPH0571405A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998019058A1 (de) * 1996-10-30 1998-05-07 Ficht Gmbh & Co. Kg Verfahren zum betreiben einer brennkraftmaschine
EP0824186A3 (en) * 1996-08-09 1999-07-21 Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha Control system for internal combustion engine
JP4087064B2 (ja) * 1998-06-22 2008-05-14 株式会社日立製作所 筒内噴射型内燃機関および内燃機関の制御方法、燃料噴射弁
JP2012149607A (ja) * 2011-01-20 2012-08-09 Toyota Central R&D Labs Inc 内燃機関の点火装置
US11858797B2 (en) 2018-09-03 2024-01-02 Quantex Arc Limited Beverage dispenser head for mixing concentrate, diluent and additive

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