JPH0633773A - 内燃機関装置 - Google Patents

内燃機関装置

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JPH0633773A
JPH0633773A JP26265092A JP26265092A JPH0633773A JP H0633773 A JPH0633773 A JP H0633773A JP 26265092 A JP26265092 A JP 26265092A JP 26265092 A JP26265092 A JP 26265092A JP H0633773 A JPH0633773 A JP H0633773A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
injection
intake
cylinder
layer
fuel
Prior art date
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Pending
Application number
JP26265092A
Other languages
English (en)
Inventor
Yasuhito Yaoita
康仁 矢尾板
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ROYAL POOTOREETO KK
Original Assignee
ROYAL POOTOREETO KK
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Publication date
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Publication of JPH0633773A publication Critical patent/JPH0633773A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00Other engines
    • F02B75/02Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
    • F02B2075/022Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
    • F02B2075/027Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle four

Landscapes

  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は火花点火式内燃機関のノッキングの
防止を目的とする。 【構成】 4サイクルガソリンエンジンに、スワールを
発生する吸気ポート4と電磁式燃料インジェクタ5とを
設け、噴射口付近の燃焼室内壁に向けて、噴射ノズル6
の噴射方向を設ける。この構成によれば、スワールを利
用して空気層の上下に混合気層を形成でき、更に噴射ノ
ズル6が周辺側に混合気部分を作る事で中間層の中央部
分に不燃層を形成できる。この不燃層によって火炎面積
を制限する事で、未燃焼部分の最高温度を制限する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、火花点火式内燃機関の
ノッキングの防止に関するものである。
【0002】
【従来の技術】火花点火式内燃機関では、火花点火によ
る小さな火炎が、その後、面積を増大してゆく。同時
に、未燃焼部分の混合気温度も上昇する。しかも、火炎
面積の増大と未燃焼部分の温度上昇とが、相互にフィー
ドバックする関係を持ち、燃焼が急速に進行する。一
方、上死点後にピストンが下降すると、燃焼室容積の増
大により、未燃焼部分の温度低下要因が増大するが、前
述の温度上昇要因の方がはるかに大きい。そして、多吸
気量時には着火時の混合気温度も高く、未燃焼部分が自
己着火してノッキングを発生する。そして、燃焼室壁に
接した消炎層をこわして、熱負荷を急増させる。なお、
雑誌「内燃機関」1990年2月号のP39からP41
によると、使用した内燃機関の自己着火を発生する温度
は1020Kと測定されている。この問題に対し、空
燃比の濃厚化や不燃性液体の混入によって混合気の温度
上昇の制限が行なわれているが、熱効率が急激に低下す
る。また、点火時期を遅延させると点火時の混合気温
度が制限されるが、膨張比も低下して、等容度が低下
し、トルクが低下する。更に、雑誌「内燃機関」19
81年7月号のP35からP40により、吸気ロータリ
ーバルブの早閉じにより、圧縮比のみを低下させて、点
火時の混合気温度を制限する方法が示されているが、装
置が複雑化してしまう。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、火花点火式
内燃機関のノッキングを防止する事を目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】4サイクル火花点火ピス
トン式内燃機関において、燃焼室上部に点火プラグを設
け、吸気ポートを一以上設け、吸気ポートの吸気弁傘部
側でのシリンダ内への吸気流入方向を、シリンダ中心軸
に対して同一回転方向で、しかもシリンダ中心からオフ
セットしてシリンダ内周方向とし、吸気弁近傍の吸気ポ
ートに設けた電磁式燃料インジェクタを持つ電子制御式
燃料噴射装置を設け、噴射ノズルおよび噴射ノズル用の
高圧燃料噴射ポンプを設け、噴射ノズルの噴射口をシリ
ンダヘッド内面またはシリンダ内周の最上部に設け、更
に噴射口の噴射方向を凡そスワールの回転方向で噴射口
付近の燃焼室壁面に向ける構成としている。
【0005】
【作用】噴射ノズルを持つ構成の作用を説明する。一以
上の吸気ポートの吸気弁傘部側での吸気流入方向は、シ
リンダ中心軸に対して同一回転方向で、しかもシリンダ
中心に対してオフセットしてシリンダ内周方向を向いて
いる。従って、吸気ポートを通ってシリンダ内に流入す
る吸気は、スワールを発生する。そして、吸入行程の初
めと終りの二つの噴射期間の間に、電磁式燃料インジェ
クタが燃料を噴射しない期間を作ると、シリンダ内の上
部および下部に混合気層が層状に形成され、中間部の空
気層には混合気層の一部が拡散して、超希薄空燃比で燃
焼不能の不燃層(以下「不燃層」という。)が形成され
る。また、燃焼室内に噴射口を設けた噴射ノズルが圧縮
行程後期に噴射すると、噴射した燃料の内で、燃焼室内
壁に付着しない燃料は、不燃層の周辺部で気化するが、
火炎が伝幡するまでの期間が短い為に、多くは周辺部に
遍在して円弧状層を形成する。そして圧縮行程時にもス
ワールは残る為に、図1に示す様に、上部混合気層14
および下部混合気層15にはさまれて、中間部の中心側
に不燃層16と周辺側に円弧状層17とが層状に形成さ
れる。
【0006】次に、図1および図2を使って燃焼行程中
の未燃焼部分の温度について説明する。火炎が円弧状層
17に達すると、火炎面積が大幅に減少し、発生熱量も
激減し、未燃焼部温度は点18から点19まで従来より
も上昇を制限される。また、下部混合気層15の量に応
じて、円弧状層17の厚みが設定されており、下部混合
気層15に火炎伝幡時の未燃焼部分の最高温度点20は
1020K未燃になり、ノッキングは発生しない。
【0007】
【実施例】噴射ノズルを持つ構成の実施例を説明する。
図3は4サイクル火花点火ピストン式内燃機関のシリン
ダヘッド部の上面から見た透視図で、1の吸気弁および
2の排気弁は、一以上の任意の数だけ設ける。点火プラ
グ3は、上部混合気層の燃焼後に、円弧状層に火炎伝幡
させる為に、燃焼室上部付近に設ける。シリンダヘッド
内面またはシリンダ内周の最上部に、高圧燃料噴射ポン
プ用の噴射ノズル6の噴射口を設ける。そして、噴射ノ
ズル6の噴射方向は、円弧状層を形成する為に、燃焼室
の中心に向けるのではなく、噴射口付近の壁面に向け
る。噴射ノズル6の噴射方向を、スワールの回転方向に
対して傾けると、不燃層が上下に移動しても、不燃層の
周辺側に円弧状層と、上下の混合気層の周辺側に重複し
た混合気層とを形成できる。そして、高圧燃料噴射ポン
プおよびその噴射ノズル6は、圧縮着火式内燃機関用の
ものが転用できる。また、噴射ノズル6の噴射方向は、
噴射時のスワールと同一回転方向としても良い。また、
圧縮行程後期に噴射された燃料が、不燃層の周辺に円弧
状層を形成する様に、噴射時期の実験を行い、噴射ポン
プ内のカムの位相を決定する。また、上記の様に噴射ノ
ズル6の噴射時期を設定すれば、シリンダ軸方向と平行
に噴射ノズル6の軸方向を設定しても良い。
【0008】吸気ポート4は、シリンダ内に流入する吸
気にスワールが発生し易い様に取りつける。すなわち、
直線状の吸気ポート4のシリンダ内への吸気流入方向
を、シリンダの中心からオフセットしてシリンダ内周に
向ける。そして、吸気弁1および吸気ポート4が複数の
場合は、上記の吸気流入方向がシリンダ中心軸に対し
て、同一回転方向となる様に設ける。また、吸気弁1に
シュラウド弁を使用しても良いし、吸気弁の近くの上流
側にスワールプレートを設けても良い。また、直線状の
吸気ポートの他に、吸気ポートを螺旋状に形成するスパ
イラルポートを、一以上設けても良い。この場合は、ス
パイラルポートの吸気弁の傘部側でのシリンダ内への吸
気流入方向を、シリンダ中心からオフセットしてシリン
ダ内周方向に向け、しかもスパイラルポートを含む吸気
ポートが複数の時は、シリンダ中心軸に対して同一回転
方向とする。
【0009】電磁式燃料インジェクタ5は、吸気弁1の
近傍の吸気ポート4内に設ける。次に、図4(a)のタ
イミングチャートを使って、電子制御式燃料噴射装置に
よる燃料噴射期間について説明する。吸気弁1はt
開き、tで閉じる。吸気弁1の極めて近くに電磁式燃
料インジェクタ5を設けた場合は、tからt’まで
とt’からtまでの二つの期間に燃料噴射し、
’からt’までの期間は噴射を中止する。そし
て、上部混合気層に対応するt’からtまでの期間
と、円弧状層および不燃層の厚みに対応するt’から
’までの期間と、下部混合気層に対応するtから
’までの期間とについて、上部および下部混合気層
での未燃焼部分の温度を1020K未満に制限する様
に、吸気量に応じた上記三つの期間を実験しておき、そ
の結果を電子制御式燃料噴射装置内のコンピュータ内
に、予めデータ化しておく。また、吸入行程に調時した
吸気管への燃料噴射とスワールとによって、成層燃焼を
行う4サイクル火花点火式内燃機関でも、ノッキングの
防止が可能だが、噴射期間が上記のスロットルバルブを
持つ方式のものと、少し異なるので説明する。図4
(b)に示す様に、吸入行程の前期のTの期間には燃
料噴射を行なわず、燃焼室下部に空気層を作る。その後
に、下部混合気層を形成する噴射をTの期間に行い、
その後のTの期間は噴射を中止して、不燃層を形成す
る。また、その後のTの期間に燃料噴射して、上部混
合気層を形成する。
【0010】従来の電子制御式燃料噴射装置は、空燃比
制御が目的で、吸気ポート圧力に比例した燃料圧力と吸
気量とに応じて、噴射時間を制御していた。これに対し
本発明の電子制御式燃料噴射装置は、前記の吸気量に応
じた三つの期間を制御する事が目的である。そして、本
発明では、燃料噴射をしない期間が吸気量に応じて変化
する為に、吸気ポート圧力に比例した燃料調圧では、上
部および下部の混合気層の空燃比が過濃になる恐れがあ
る。すると、不燃層に拡散する量も増加して、不燃層の
隔離性が低下する。そこで、吸気量と噴射時間とに応じ
て燃料調圧を行う燃料調圧装置を設けると良い。この燃
料調圧装置の内の電子制御式の一例を図5に示す。この
装置は、従来のダイヤフラム式燃料調圧装置7のスプリ
ング室に連なる管路を三分枝させ、それぞれを圧力セン
サ8と高圧側電磁弁9と低圧側電磁弁とに連通させ、エ
ンジン回転速度センサと吸気流量計を設け、両センサの
入力によって上記二つの電磁弁を制御するコンピュータ
を設け、高圧側電磁弁9は高圧空気タンクに連通する。
そして、低圧側電磁弁は吸気マニホールドまたは外気に
連通させる。燃料圧力がスプリング室の設定圧力より高
くなると、ダイヤフラムがスプリング室側に移動し、燃
料タンクに環流する流路21が開口する。従って、吸気
量と噴射期間とに対応する圧力センサ値になる様に、コ
ンピュータが前記二種類の電磁弁を使って、スプリング
室の圧力を制御すれば、吸気量と噴射期間とに応じた燃
料圧力を得られる。
【0011】NOは、最高燃焼温度が高いと急増す
る。そして以上の実施例は、未燃焼混合気部分の最高温
度を制限している。その為に、ノッキングを防止するだ
けでなく、従来と同一トルク時のNOの発生量を制限
する事もできる。
【発明の効果】本発明の二つの手段によれば、高負荷時
でもノッキングを防止できる。従って、高圧縮比化や最
大吸気量の増加や低オクタン価燃料の使用が可能にな
る。また、高負荷時のNOを従来と同一トルク時より
も減少できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の噴射ノズルを持つ構成の燃焼室内の層
状態を示す図
【図2】本発明の同上の構成の未燃焼混合部分の温度と
クランク角度との関係を示す図
【図3】本発明の同上の構成の実施例を示すシリンダヘ
ッド部の上面から見た透視図
【図4】電磁式燃料インジェクタによる吸入行程内の燃
料噴射を示すタイミングチャートで、(a)は通常の吸
気絞り弁を持つ方式のもので、(b)は成層燃焼方式の
もの
【図5】吸気量と噴射期間とに応じて燃料調圧を行う電
子制御式燃料調圧装置の一例を示す図
【符号の説明】
3 点火プラグ 4 吸気ポート 5 電磁式燃料インジェクタ 6 高圧燃料噴射ポンプ用の噴射ノズル 7 従来のダイヤフラム式燃料調圧装置 8 圧力センサ 9 高圧側電磁弁 14 上部混合気層 15 下部混合気層 16 不燃層 17 円弧状層 20 未燃焼部分の最高温度 21 燃料タンクに還流する流路
───────────────────────────────────────────────────── 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 63/00 P 7825−3G

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 4サイクル火花点火ピストン式内燃機関
    において、燃焼室上部に点火プラグを設け、吸気ポート
    を一以上設け、吸気ポートの吸気弁傘部側でのシリンダ
    内への吸気流入方向を、シリンダ中心軸に対して同一回
    転方向で、しかもシリンダ中心からオフセットしてシリ
    ンダ内周方向とし、吸気弁近傍の吸気ポートに設けた電
    磁式燃料インジェクタを持つ電子制御式燃料噴射装置を
    設け、噴射ノズルおよび噴射ノズル用の高圧燃料噴射ポ
    ンプを設け、噴射ノズルの噴射口をシリンダヘッド内面
    またはシリンダ内周の最上部に設け、更に噴射口の噴射
    方向を凡そスワールの回転方向で噴射口付近の燃焼室壁
    面に向ける事を特徴とする内燃機関装置。
JP26265092A 1992-08-19 1992-08-19 内燃機関装置 Pending JPH0633773A (ja)

Priority Applications (1)

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JP26265092A JPH0633773A (ja) 1992-08-19 1992-08-19 内燃機関装置

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JP04223157 Division 1992-05-08 1992-07-10

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JP26265092A Pending JPH0633773A (ja) 1992-08-19 1992-08-19 内燃機関装置

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JP (1) JPH0633773A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015137641A (ja) * 2014-01-24 2015-07-30 ヤンマー株式会社 ガスエンジン

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015137641A (ja) * 2014-01-24 2015-07-30 ヤンマー株式会社 ガスエンジン

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