JPH07133724A - ガソリンエンジンの燃焼装置 - Google Patents

ガソリンエンジンの燃焼装置

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JPH07133724A
JPH07133724A JP28116693A JP28116693A JPH07133724A JP H07133724 A JPH07133724 A JP H07133724A JP 28116693 A JP28116693 A JP 28116693A JP 28116693 A JP28116693 A JP 28116693A JP H07133724 A JPH07133724 A JP H07133724A
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JP
Japan
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fuel
valve
air
closed
injection
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Withdrawn
Application number
JP28116693A
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English (en)
Inventor
Shunichi Mori
俊一 森
Hiroshi Nakagawa
洋 中川
Yuji Oda
裕司 小田
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Publication of JPH07133724A publication Critical patent/JPH07133724A/ja
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    • 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
    • F02B75/12Other methods of operation
    • F02B2075/125Direct injection in the combustion chamber for spark ignition engines, i.e. not in pre-combustion chamber
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B23/00Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
    • F02B23/08Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition
    • F02B23/10Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition with separate admission of air and fuel into cylinder
    • F02B23/101Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition with separate admission of air and fuel into cylinder the injector being placed on or close to the cylinder centre axis, e.g. with mixture formation using spray guided concepts

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

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電磁開閉燃料弁及び電磁開閉空気弁の高応答
性を大幅に緩和できる。また未燃ガスの吹き抜けを大幅
に減少できるとともに、燃料消費率を大幅に低減でき
る。さらに燃焼ガスによる電磁開閉燃料弁及び電磁開閉
空気弁の損傷を少なくできる。 【構成】 制御装置15により、前サイクルの燃焼終了
後より次サイクルの圧縮工程に入るまでの間に電磁開閉
燃料弁5を開閉して、燃料溜室9a内に必要量の燃料を
噴射するとともに、次サイクルの圧縮工程に入った後に
電磁開閉空気弁8を開いて、燃料溜室9a内に空気を噴
射し、同燃料溜室9a内の圧力上昇により混合気噴射弁
9を自動的に開いて、燃焼室12a内に混合気を噴射
し、燃焼室12a内圧縮圧力の上昇で混合気噴射弁9を
閉じ、混合気が着火燃焼し、膨張行程で燃料室12a内
圧力が空気噴射圧力よりも低下する以前に電磁開閉空気
弁8を閉止するように制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ガソリンエンジンの燃
焼装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の小型高速2サイクルガソリンエン
ジンのシリンダ内噴射燃焼装置を図4〜図6により説明
すると、112がエンジン上部のシリンダヘッドで、同
シリンダヘッド112は、燃焼室112aが設けられ、
そこには、電磁開閉燃料弁105と電磁開閉空気弁10
9と点火プラグ113とが設けられている。
【0003】そして電磁開閉燃料弁105と電磁開閉空
気弁109出口の通路部112bとが燃焼室112aに
開口しており、電磁開閉燃料弁105から噴射された燃
料が電磁開閉空気弁109から噴射された空気により、
微細化されて、燃焼室112aへ噴射され、圧縮行程の
終わり頃のTDC付近で点火プラグ113のスパークに
より混合気に点火されて、燃焼する。以上の燃焼装置
は、所謂空気アシスト式シリンダ内噴射燃焼装置であ
る。
【0004】燃料は、燃料タンク101の燃料を供給ポ
ンプ102により、数kgf/cm 2 に加圧して、燃料
レギュレータ103により調圧後、電磁開閉燃料弁10
5を経て噴射される。この電磁開閉燃料弁105は、制
御装置115に電気的に接続され、エンジンクランク軸
回転角センサー116によりクランク角度信号を基準に
噴射時期、噴射期間(量)が制御される。
【0005】空気は、空気溜106の空気を空気レギュ
レータ107により、数kgf/cm2 に調圧して、電
磁開閉空気弁109を経て噴射される。この電磁開閉空
気弁109は、制御装置115に電気的に接続され、電
磁開閉燃料弁105と同様に、エンジンクランク軸回転
角センサー116によりクランク角度信号を基準に噴射
時期、噴射期間(量)が制御される。
【0006】燃料の噴射時期は、小形2サイクルガソリ
ンエンジンでは、燃料の吹き抜けをなくすため、排気ポ
ートが閉止するTDC後、220°CA以後、開弁す
る。また燃料の噴射期間は、噴射弁の噴射孔面積、噴射
圧力とともに噴射を制御するもので、同一噴射弁では、
噴射期間により噴射量(負荷)を制御し、略5°CA〜
40°CA(アイドル〜最大噴射量)になる。一方、空
気の噴射時期、噴射期間は、燃料と略同一になるように
制御される。
【0007】このように小型高速2サイクルエンジンの
シリンダ内噴射燃焼装置では、制御された燃料及び空気
が排気ポートの閉止後、略5°CA〜40°CAの圧縮
行程の初期の短期間に燃料室内へ噴射されて、圧縮TD
C前に点火、燃焼するようにしている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】小型高速の2サイクル
ガソリンエンジンは、排気量約50cc/1cyl、回
転数10000rpmを越えるものも多く、このクラス
のシリンダ内噴射燃焼装置において、小量の燃料噴射量
を短時間に精度よく(約0.2s、0.5mm3/s
t)噴射する電磁開閉燃料弁は、電磁力を強くするた
め、非常に高電圧を必要として、実際には殆ど生産され
ていない。
【0009】従来使用されている電磁開閉燃料弁は、噴
射量が最小2mm3 /st程度で、この電磁開閉燃料弁
もその高応答性を得るため、電磁開閉燃料弁内のばね力
を弱くしており、このため、燃料供給圧も2〜3kg/
cm2 程度に低く設定されている。従って燃焼室内の圧
縮圧力が燃料噴射圧力以上になると、噴射できず、その
ため、圧縮行程の初期に噴射を終了する必要がある。
【0010】電磁開閉空気弁も同様で、高応答性を得る
ため、空気圧力を高く設定できず、そのため、同じく圧
縮行程の初期に空気噴射を終了する必要がある。小型高
速の2サイクルエンジンの燃焼装置では、掃気ポートと
排気ポートとが同時に開く、所謂オーバラップ期間での
燃料の吹き抜けを減少(未燃燃料(HC)の排出量を減
少)させるため、燃料噴射時期を排気ポート終了後(圧
縮行程始め)に行うことが重要であるため、前記の理由
と相挨って噴射期間が極短時間に限られる。
【0011】このように短時間に少量の燃料噴射、空気
噴射を行う必要があるが、実際には、前記のように高速
で応答制御可能な電磁式噴射弁が製作できないため、比
較的応答性の悪い電磁弁で対応して、排気ポートが閉止
する前に比較的早く燃料及び空気を噴射し、噴射期間を
長くとるようにしている。このため、未燃燃料(HC)
の排気への吹き抜けによる排ガスの汚染及び燃費率の悪
化が問題になっている。
【0012】本発明は前記の問題点に鑑み提案するもの
であり、その目的とする処は、電磁開閉燃料弁及び電磁
開閉空気弁の高応答性を大幅に緩和できる。また未燃ガ
スの吹き抜けを大幅に減少できるとともに、燃料消費率
を大幅に低減できる。さらに燃焼ガスによる電磁開閉燃
料弁及び電磁開閉空気弁の損傷を少なくできるガソリン
エンジンの燃焼装置を提供しようとする点にある。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、シリンダの燃焼室内に直接燃料を噴射
し、点火して、燃焼させるガソリンエンジンの燃焼装置
において、前記燃焼室の前部に燃料溜室を設け、同燃料
溜室と燃焼室との間に常時はばね力により閉止し且つ両
室の圧力差で開閉する外開き式混合気噴射弁を設けると
ともに、同燃料溜室内にそれぞれ制御装置によりエンジ
ン回転角信号を基準にサイクル毎に燃料及び空気の噴射
時期及び期間が制御される電磁開閉燃料弁及び電磁開閉
空気弁を設けている。
【0014】前記ガソリンエンジンの燃焼装置におい
て、制御装置により、前サイクルの燃焼終了後より次サ
イクルの圧縮工程に入るまでの間に前記電磁開閉燃料弁
を開閉して前記燃料溜室内に必要量の燃料を噴射すると
ともに、次サイクルの圧縮工程に入った後に前記電磁開
閉空気弁を開いて前記燃料溜室内に空気を噴射し、同燃
料溜室内の圧力上昇により前記混合気噴射弁を自動的に
開いて燃焼室内に混合気を噴射し、燃焼室内圧縮圧力の
上昇で前記混合気噴射弁を閉じ、混合気が着火燃焼し、
膨張行程で燃料室内圧力が空気噴射圧力よりも低下する
以前に前記電磁開閉空気弁を閉止するように制御しても
よい。
【0015】
【作用】本発明のガソリンエンジンの燃焼装置は前記の
ように構成されており、制御装置により電磁開閉燃料弁
がエンジン回転角信号に同期して制御されるが、いま、
ピストンが膨張行程に入ると、電磁開閉燃料弁が開弁す
る。このとき、電磁開閉空気弁は、閉止している。また
燃焼室に連通した混合気噴射弁もシリンダ内圧力により
押圧されて、閉止している。電磁開閉燃料弁は、給気行
程から排気ポートが閉止するまでの期間、必要燃料をメ
ータリングして、閉止される。排気ポートが閉止される
と、制御装置により電磁開閉空気弁が開き、燃料溜室に
空気が導入され、空気溜室内の圧力が上昇して、比較的
弱いばね力により閉止されていた外開き式混合気噴射弁
が燃焼室側に押し開かれ、混合気が空気により霧化され
て、燃焼室に噴出する。圧縮行程が終わりに近づくと、
シリンダ内の圧力が上昇して、燃料溜室の空気圧よりも
高くなると、外開き式混合気噴射弁が自動的に閉止し
て、噴射が終了する。燃焼室内の混合気は、蒸発し、や
がてTDC近傍で点火プラグにより点火され、燃焼室全
体に火炎が伝播して、膨張行程に入り、やがて燃焼が終
了する。一方、膨張行程でのシリンダ内の圧力が噴射空
気圧以下になる前に電磁開閉空気弁が閉止する。この電
磁開閉空気弁が閉止後、電磁開閉燃料弁が再び開かれ
て、同様の制御サイクルが繰り返し行われる。
【0016】
【実施例】次に本発明のガソリンエンジンの燃焼装置を
図1〜図3に示す一実施例により説明する。図1の10
がエンジン本体で、同エンジン本体10のシリンダヘッ
ド12の上部に形成される燃焼室12aには、点火プラ
グ13と外開き式混合気噴射弁9とが設けられている。
この外開き式混合気噴射弁9の上部内には、図2に示す
ように燃料溜室9aが設けられ、その下部には、ばね9
cにより閉止された外開き弁9bが設けられ、この外開
き弁9bが燃焼室12aに対面している。
【0017】上記燃料溜室9aの上部には、電磁開閉燃
料弁5及び電磁開閉空気弁8が設けられている。電磁開
閉燃料弁5は、一般の小型電磁弁で、制御装置15と電
気的に接続されている。また電磁開閉空気弁8は、制御
装置15と電気的に接続されている。上記制御装置15
には、エンジンククランク角度センサー16からのエン
ジン回転角信号(ピストン位置信号)が入力し、ピスト
ン位置に同期して、電磁開閉燃料弁5及び電磁開閉空気
弁8の開閉時期が制御されるようになっている。
【0018】図1の1は燃料タンク、2は燃料供給ポン
プ、3は燃料レギュレータ、4は燃料供給管、6は空気
溜、7は空気レギュレータ、14が点火プラグ制御装
置、図1、図2の11がピストン、図2の8aは電磁開
閉空気弁8のコイル、8bは電磁開閉空気弁8の弁部、
8cは電磁開閉空気弁8のばねである。図3は、同燃焼
装置のクランク角タイムブロック線図である。
【0019】次に前記図1〜図3に示すガソリンエンジ
ンの燃焼装置の作用を具体的に説明する。制御装置15
により電磁開閉燃料弁5がエンジン回転角信号に同期し
て制御されるが、いま、ピストン11が膨張行程に入る
と、電磁開閉燃料弁5が開弁する。このとき、電磁開閉
空気弁8は、閉止している。また燃焼室12aに連通し
た混合気噴射弁9もシリンダ内圧力により押圧されて、
閉止している。電磁開閉燃料弁5は、給気行程から排気
ポートが閉止するまでの期間、必要燃料をメータリング
して、閉止される。
【0020】排気ポートが閉止されると、制御装置15
により電磁開閉空気弁8が開き、燃料溜室9aに空気が
導入され、空気溜室9a内の圧力が上昇して、比較的弱
いばね力により閉止されていた外開き式混合気噴射弁9
が燃焼室12a側に押し開かれ、混合気が空気により霧
化されて、燃焼室12aに噴出する。圧縮行程が終わり
に近づくと、シリンダ内の圧力が上昇して、燃料溜室9
aの空気圧よりも高くなると、外開き式混合気噴射弁9
が自動的に閉止して、噴射が終了する。燃焼室12a内
の混合気は、蒸発し、やがてTDC近傍で点火プラグ1
3により点火され、燃焼室12a全体に火炎が伝播し
て、膨張行程に入り、やがて燃焼が終了する。
【0021】一方、膨張行程でのシリンダ内の圧力が噴
射空気圧以下になる前に電磁開閉空気弁8が閉止する。
この電磁開閉空気弁8が閉止後、電磁開閉燃料弁5が再
び開かれて、同様の制御サイクルが繰り返し行われる。
【0022】
【発明の効果】本発明のガソリンエンジンの燃焼装置は
前記のように燃料の噴射期間(メータリング期間)及び
空気の噴射期間を長くとることが可能であり、そのた
め、電磁開閉燃料弁及び電磁開閉空気弁の高応答性を大
幅に緩和できる。また混合気の噴射時期を排気ポート閉
止後にすることが可能であり、そのため、未燃ガスの吹
き抜けを大幅に減少できるとともに、燃料消費率を大幅
に低減できる。
【0023】また電磁開閉燃料弁及び電磁開閉空気弁を
直接燃焼室に曝すことがないので、燃焼ガスによる電磁
開閉燃料弁及び電磁開閉空気弁の損傷を少なくできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のガソリンエンジンの燃焼装置の一実施
例を示す系統図である。
【図2】同燃焼装置の燃焼室及びその周辺部を示す縦断
側面図である。
【図3】同燃焼装置のクランク角タイムブロック線図で
ある。
【図4】従来の小型高速2サイクルガソリンエンジンの
シリンダ内噴射燃焼装置を示す系統図である。
【図5】同燃焼装置の燃焼室及びその周辺部を示す縦断
側面図である。
【図6】同燃焼装置のクランク角タイムブロック線図で
ある。
【符号の説明】
5 電磁開閉燃料弁 8 電磁開閉空気弁 9 混合気噴射弁 9a 燃料溜室 10 エンジン本体 11 ピストン 12a 燃焼室 13 点火プラグ 15 制御装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F02M 69/10

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シリンダの燃焼室内に直接燃料を噴射
    し、点火して、燃焼させるガソリンエンジンの燃焼装置
    において、前記燃焼室の前部に燃料溜室を設け、同燃料
    溜室と燃焼室との間に常時はばね力により閉止し且つ両
    室の圧力差で開閉する外開き式混合気噴射弁を設けると
    ともに、同燃料溜室内にそれぞれ制御装置によりエンジ
    ン回転角信号を基準にサイクル毎に燃料及び空気の噴射
    時期及び期間が制御される電磁開閉燃料弁及び電磁開閉
    空気弁を設けたことを特徴とするガソリンエンジンの燃
    焼装置。
  2. 【請求項2】 前記制御装置により、前サイクルの燃焼
    終了後より次サイクルの圧縮工程に入るまでの間に前記
    燃料弁を開閉して前記燃料溜室内に必要量の燃料を噴射
    するとともに、次サイクルの圧縮工程に入った後に前記
    電磁開閉空気弁を開いて前記燃料溜室内に空気を噴射
    し、同燃料溜室内の圧力上昇により前記混合気噴射弁を
    自動的に開いて燃焼室内に混合気を噴射し、燃焼室内圧
    縮圧力の上昇で前記混合気噴射弁を閉じ、混合気が着火
    燃焼し、膨張行程で燃料室内圧力が空気噴射圧力よりも
    低下する以前に前記電磁開閉空気弁を閉止するように制
    御することを特徴とした請求項1記載のガソリンエンジ
    ンの燃焼装置。
JP28116693A 1993-11-10 1993-11-10 ガソリンエンジンの燃焼装置 Withdrawn JPH07133724A (ja)

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Effective date: 20010130