JPH07180638A - 気筒内燃料有気噴射型内燃機関 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 各気筒に対する燃料を、各気筒におけるシリ
ンダボア内に、空気と混合して噴射供給するようにした
気筒内燃料有気噴射型の内燃機関において、その噴出ノ
ズルの詰まりを防止すると共に、低価格化を図る。 【構成】 シリンダブロック１に、そのシリンダボア３
内に開口する混合気供給ポート１４を、前記ピストン２
における下死点から上死点に向かって適宜寸法Ｓだけ離
れた部位に設け、この混合気供給ポート１４に、噴出ノ
ズル１７を備えたアダプター１５を、その噴出ノズルが
前記シリンダボア内にのぞむように取付けて、このアダ
プター１５に、燃料噴射弁１８を取付けると共に、空気
ポンプ２０からのメイン空気供給管路２２を接続し、更
に、前記メイン空気供給管路２２に、前記空気ポンプか
らの空気溜タンク２７付きサブ空気供給管路２８を、イ
グニッションキースイッチ３９に関連する切換弁２９を
介して接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、各気筒に対する燃料
を、各気筒におけるシリンダボア内に、空気と混合して
噴射供給するようにした気筒内燃料有気噴射型の内燃機
関の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】最近の内燃機関においては、層状吸気に
よってリーンバーンを達成することによって、低燃費及
び低公害を図るために、各気筒に対する燃料を、各気筒
におけるシリンダボア内に対して直接的に噴射供給する
ようにした気筒内燃料噴射型の内燃機関が開発されてお
り、この気筒内燃料噴射型の内燃機関には、シリンダボ
ア内に燃料のみを噴射供給すると言う無気噴射型のもの
と、シリンダボア内に燃料を空気と混合して噴射供給す
ると言う有気噴射型のものとがある。

【０００３】そして、後者の有気噴射型のものは、従来
は、例えば、ＳＡＥテクニカルペーパー、９３０４９７
におけるＦｉｇ．７に示されているように、シリンダボ
アの内壁面に、混合気供給ポートを開口し、この混合気
供給ポートに、噴出ノズル、燃料噴射弁及び電磁式の空
気噴出弁を備えたアダプターを、当該アダプターにおけ
る噴出ノズルがシリンダブロックにおけるシリンダボア
内にのぞむように装着し、前記シリンダボア内における
ピストンの吸気行程の途中において、前記電磁式空気噴
出弁をクランクタイミングに合わせて適宜時間の間だけ
開いて前記アダプター内に空気を噴出することにより、
前記アダプター内に燃料噴射弁より噴射した燃料を、前
記電磁式空気噴出弁から噴出した空気にて、当該空気に
混合しながら前記噴出ノズルを介して前記シリンダボア
内に噴出供給すると言う構成にしている。

【０００４】この場合において、前記噴出ノズルからシ
リンダボア内に噴出供給された混合気は、ピストンの上
昇動によりシリンダボア頂部における点火栓の付近に向
かって圧縮されることにより、点火栓の付近に比較的リ
ッチな混合気が形成されるので、層状吸気によるリーン
バーンが達成される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この従来にお
ける有気噴射型のものは、燃料噴射弁からアダプター内
に噴射した燃料を、電磁式空気噴出弁におけるクランク
タイミングに合わせた適宜時間だけの開による空気の噴
出によってシリンダボア内に噴出供給するものであっ
て、 ．前記電磁式空気噴射弁としては、燃料噴射弁と同様
に、クランクタイミングに合わせて確実に開閉作動する
応答性の高い高精度のものを使用しなければならないと
共に、この電磁式空気噴射弁をピストンの動きに同期し
て開閉作動するための制御回路をも必要とするから、価
格が可成りアップする。 ．前記電磁式空気噴出弁が開いている時間、つまり、
噴出ノズルから空気を噴出している時間は短いから、高
負荷運転域又は高回転域運転域において、燃料噴射弁か
らの燃料噴射時間が長くなった場合に、空気との混合性
が悪くなって、均一混合気の形成が、高負荷運転域にお
いて大幅に低下する。 ．前記電磁式空気噴出弁が開くことで噴出ノズルから
空気の噴出を行っているのは、吸気行程中における短い
時間に限られ、前記噴射ノズルが、当該噴出ノズルから
の空気の噴出が停止した状態のもとでシリンダボア内に
露出している状態が存在することにより、この噴出ノズ
ルに、シリンダボア内における排気ガス中のカーボン等
の付着による目詰りが発生し易いばかりか、当該噴出ノ
ズル、ひいては、アダプター全体の空気による冷却が不
十分で、その故障が発生し易くて、信頼性が低い。等の
問題があった。

【０００６】本発明は、有気噴射型の内燃機関におい
て、従来のものが有する前記の問題を解消すると共に、
再始動性の向上を図ることを技術的課題とするものであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この技術的課題を達成す
るため本発明は、「内燃機関において、ピストンが往復
動するシリンダボアを備えたシリンダブロックに、前記
シリンダボア内に開口する混合気供給ポートを、前記ピ
ストンにおける下死点から上死点に向かって適宜寸法だ
け離れた部位に設け、この混合気供給ポートに、噴出ノ
ズルを備えたアダプターを、当該アダプターにおける噴
出ノズルが前記シリンダボア内にのぞむように取付け
て、このアダプターに、当該アダプター内への燃料噴射
弁を取付けると共に、前記内燃機関にて駆動される空気
ポンプの吐出口からの当該アダプター内へのメイン空気
供給管路を接続し、このメイン空気供給管路又は前記ア
ダプターに、前記空気ポンプからの空気溜タンク付きサ
ブ空気供給管路を接続し、更に、内燃機関の運転に連動
して、運運転停止の時期において前記サブ空気供給通路
を開くようにした切換弁を設ける。」と言う構成にし
た。

【０００８】

【作 用】このように構成すると、内燃機関の運転中
において、アダプターにおける噴出ノズルからは、空気
ポンプからメイン空気供給管路を介して供給された空気
が、シリンダボア内に向かって常時噴出しているが、こ
の噴出ノズル付きアダプターが取付く混合気供給ポート
は、シリンダボア内におけるピストンの往復動によって
シリンダボア内に対して開閉される。

【０００９】この場合、前記混合気供給ポートは、前記
ピストンにおける下死点から上死点に向かって適宜寸法
だけ離れた部位に位置し、ピストンの下降動中における
下死点前から下死点までの区間、及びピストンの上昇動
中における下死点から下死点前までの区間、つまり、ピ
ストンが下死点付近にあるときにおいて、シリンダボア
内に対して開くことにより、この混合気供給ポート内に
おける前記噴出ノズルからシリンダボア内への空気の噴
出は、前記混合気供給ポートが前記のようにシリンダボ
ア内に対して開いているときにおいて行われるから、前
記アダプター内に燃料噴射弁から噴射した燃料を、この
空気に混合しながら、当該空気と一緒にシリンダボア内
に供給できるのである。

【００１０】そして、前記噴出ノズルよりシリンダボア
内に噴出した混合気は、ピストンの上昇動によってシリ
ンダボア頂部における点火栓の付近に向かって圧縮され
ることになるから、点火栓の付近に比較的リッチな混合
気を形成することができて、いわゆる層状吸気を達成で
きる。ところで、前記アダプターに対してメイン空気供
給管路を介して空気を供給するための空気ポンプは、内
燃機関によって駆動されるものであるから、前記空気ポ
ンプからアダプターへの空気の供給は、内燃機関の運転
停止する同時に止まることにより、前記アダプター内に
は燃料が残留した状態になって、アダプターにおける噴
出ノズルに詰まりが発生し、次に内燃機関の始動するこ
とができない事態を招来することになる。

【００１１】これに対して、本発明は、前記メイン空気
供給管路又は前記アダプターに、前記空気ポンプからの
空気溜タンク付きサブ空気供給管路を接続し、更に、内
燃機関の運転に連動して、運転停止の時期において前記
サブ空気供給通路を開くようにした切換弁を設けると言
う構成にしたのである。これにより、内燃機関の運転中
において、当該内燃機関によって駆動される空気ポンプ
からの空気は、サブ空気供給管路中における空気溜タン
クに蓄えられる。

【００１２】そして、内燃機関の運転を停止すると、切
換弁の作動によって、前記空気溜タンクに蓄えられてい
る空気がサブ空気供給通路を介して前記アダプター内に
吹き込み供給され、この空気の吹き込み供給によって、
前記アダプター内に残留している燃料を吹き飛ばすよう
にクリーニングすることができるのである。

【００１３】

【発明の効果】従って、本発明によると、 ．燃料噴射弁からの噴射燃料を気化しながらシリンダ
ボア内に供給するための空気の噴出制御を、シリンダボ
ア内におけるピストンの往復動によって行うことによ
り、前記従来における電磁式空気噴出弁、及び当該電磁
式空気噴出弁をクランクタイミングに合わせて開閉作動
するための制御回路を省略することができるから、価格
の大幅な低減を図ることができる。 ．シリンダボア内への空気の噴出を、ピストンが下死
点付近にあるときと言うように従来よりも比較的長い時
間にわたって行うことができるから、高負荷運転域又は
高回転運転域において、燃料噴射弁からの燃料噴射時間
が長くなった場合においても、燃料の気化性を、前記従
来の場合よりも確実に向上できると共に、内燃機関の始
動時、燃料の噴射始め及び終わり等においても、燃料を
確実に気化することができる。 ．前記噴出ノズルは、ピストンが下死点付近にあって
当該噴出ノズルがシリンダボア内に露出しているときに
は、必ず空気を噴出している一方、空気の噴出を行なわ
ないときには、ピストンによってシリンダボア内より隔
離されているから、当該噴出ノズルに、排気ガス中のカ
ーボン等の付着による目詰まりが発生することを大幅に
低減できると共に、当該噴出ノズル、ひいては、アダプ
ター及び燃料噴射弁を前記空気によって効果的に冷却す
ることができて、これらの信頼性を大幅に向上できる。 ．内燃機関の運転停止中において、前記噴出ノズルに
燃料による詰まりが発生することを防止できるから、内
燃機関の再始動性を確実に確保できる。 と言う効果を有する。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を、図１〜図３の図面
について説明する。この実施例は、四サイクル内燃機関
に適用した場合で、図において符号１は、ピストン２が
往復動するシリンダボア３を備えたシリンダブロックを
示し、このシリンダブロック１の上面には、下面に前記
シリンダボア３内に開口する燃焼室５を凹み形成したシ
リンダヘッド４が取付けられ、このシリンダヘッド４に
は、吸気弁６付き吸気ポート７、排気弁８付き排気ポー
ト９及び点火栓１０が設けられて、前記吸気ポート６に
は、エアクリーナ１１からのスロットル弁１２付き吸気
通路１３が接続されている。

【００１５】そして、前記シリンダブロック１には、前
記シリンダボア３内に開口する混合気供給ポート１４
を、前記ピストン２における下死点（Ｂ．Ｄ．Ｃ．）か
ら上死点（Ｔ．Ｄ．Ｃ．）に向かって適宜寸法Ｓだけ離
れた部位に設け、この混合気供給ポート１４に、当該混
合気供給ポート１４を塞ぐように取付けたアダプター１
５には、その内部に混合室１６を形成すると共に、この
混合室１６から前記シリンダボア３内に向かって延びる
噴出ノズル１７を設ける。更に、前記アダプター１５に
は、前記スロットル弁１２の開度及びクランク角度等に
関連する制御回路２４による制御にて、クランクタイミ
ングに合わせて内燃機関における運転状態に合った量の
燃料を前記混合室１６内におけるベンチュリー部１６ａ
内に噴射するようにした燃料噴射弁１８を取付ける。

【００１６】なお、前記噴出ノズル１７の先端には、一
つ又は複数個の噴出孔１７ａが穿設されている。また、
アダプター１５はシリンダブロック１に一体的に造形す
るようにしても良いことは勿論である。一方、前記エア
クリーナ１１におけるクリーンサイドの空気を、空気導
入管路１９を介して前記内燃機関によって駆動される空
気ポンプ２０に導いて圧縮したのち、この空気ポンプ２
０における吐出口からの吐出管路３１を介してメイン空
気溜タンク２１内に導入し、このメイン空気溜タンク２
１内の圧縮空気を、メイン空気供給管路２２を介して、
前記アダプター１５における混合室１６内に供給する一
方、前記吐出管路３１中に空気ポンプポンプ２０からメ
イン空気溜タンク２１への方向にのみ開くようにした逆
止弁３１ａを設ける。

【００１７】なお、前記メイン空気溜タンク２１には、
当該メイン空気溜タンク２１内における空気圧を適宜圧
力以下に維持するためのリリーフ弁２３が設けられてい
る。また、前記空気ポンプ２０における吐出口からの圧
縮空気を、逆止弁２５付き管路２６を介してサブ空気溜
タンク２７に導き、このサブ空気溜タンク２７からのサ
ブ空気供給管路２８を、前記アダプター１５へのメイン
空気供給管路２２に接続し（この場合において、サブ空
気供給管路２８は、アダプター１５に対して接続するよ
うに構成しても良い）、その接続部には、三方切換弁２
９を設け、この切換弁２９に、内燃機関の始動及び停止
を司るイグニッションキースイッチ３０を、前記制御回
路２４を介して関連し、前記イグニッションキースイッ
チ３０のＯＮ・ＯＦＦに応じて前記切換弁２９を次のよ
うに開閉制御する。

【００１８】すなわち、内燃機関の始動に際して、前記
イグニッションキースイッチ３０をＯＮにすると、先
づ、前記切換弁２９が、直ちに、サブ空気通路管路２８
のアダプター１５への連通を遮断すると同時にメイン空
気供給管路２２をアダプター１５に連通する第１の切換
え状態になり、そして、内燃機関の停止に際して、前記
イグニッションキースイッチ３０をＯＦＦにすると、前
記切換弁２９が、直ちに、メイン空気供給管路２２のア
ダプター１５への連通を遮断すると同時に、サブ空気通
路管路２８をアダプター１５に連通する第２の切換え状
態になるように制御する。

【００１９】この構成において、シリンダボア３内にお
けるピストン３の往復動に伴って、図３に示すように、
吸気行程、圧縮行程、爆発行程及び排気行程が、この順
序で繰り返されることは、従来から良く知られている通
りである。そして、内燃機関の運転中においては、切換
弁２９が第２の切換え状態になっていることにより、前
記アダプター１５における噴出ノズル１７からは、空気
ポンプ２０からメイン空気供給管路２２を介して供給さ
れた空気が、シリンダボア３内に向かって常時噴出して
いるが、この噴出ノズル１７付きアダプター１５が取付
く混合気供給ポート１４は、シリンダボア３内における
ピストン２の往復動によってシリンダボア３内に対して
開閉される。

【００２０】この場合、前記混合気供給ポート１４は、
前記ピストン２における下死点（Ｂ．Ｄ．Ｃ．）から上
死点（Ｔ．Ｄ．Ｃ．）に向かって適宜寸法Ｓだけ離れた
部位に位置し、ピストン２の下降動中における下死点前
から下死点までのＳの区間、及びピストン２の上昇動中
における下死点から下死点前までのＳの区間、つまり、
ピストンが下死点付近にあるときにおける２Ｓの区間だ
け、シリンダボア３内に対して開くことにより、この混
合気供給ポート１４内における前記噴出ノズル１７から
シリンダボア３内への空気の噴出は、前記混合気供給ポ
ート１４が前記のようにシリンダボア３内に対して開い
ているときにおいて行われるから、前記アダプター１５
における混合室１６内に燃料噴射弁１８から噴射した燃
料を、混合室１６内においてこの空気に混合しながら、
当該空気と一緒にシリンダボア３内に供給できるのであ
る。

【００２１】また、前記空気ポンプ２０で圧縮された空
気は、メイン空気溜タンク２１及びサブ空気タンク２７
の両方に蓄えられる。そして、前記噴出ノズル１７より
シリンダボア３内に噴出した混合気は、ピストン２の上
昇動によってシリンダボア３の頂部の燃焼室５における
点火栓１０の付近に向かって圧縮されることになるか
ら、点火栓１０の付近に比較的リッチな混合気を形成す
ることができて、いわゆる層状吸気を達成できるのであ
る。

【００２２】一方、前記噴出ノズル１７は、ピストン２
が下死点付近にあって当該噴出ノズル１７がシリンダボ
ア内に露出しているときには、必ず空気を噴出している
一方、空気の噴出を行なわないときには、ピストン２に
よってシリンダボア３内より隔離されているから、当該
噴出ノズル１７に、排気ガス中のカーボン等の付着によ
る目詰まりが発生することを大幅に低減できるのであ
り、また、前記噴出ノズル１７からの空気の噴出は、四
サイクル内燃機関の場合、排気行程中におけるピストン
２の下死点の付近においても行なわれることにより、こ
の空気の噴出によって、この当該噴出ノズル１７、ひい
ては、アダプター１５及び燃料噴射弁１８をより効果的
に冷却することができるのである。

【００２３】一方、内燃機関の運転停止に際して、イグ
ニッションキースイッチ３０をＯＦＦにすると、前記切
換弁２９が、直ちに、第２の切換え状態になることによ
り、前記サブ空気溜タンク２７に蓄えられている空気が
サブ空気供給通路２８を介して前記アダプター１５内に
吹き込み供給されるから、この空気の吹き込み供給によ
って、前記アダプター１５内に残留している燃料を吹き
飛ばすようにクリーニングすることができるのである。

【００２４】また、内燃機関の始動に際して、イグニッ
ションキースイッチ３０をＯＮにすると、前記切換弁２
９が、直ちに、第１の切換え状態になることにより、前
記メイン空気溜タンク２１に蓄えられている空気がメイ
ン空気供給通路２２を介して前記アダプター１５内に吹
き込み供給され、この空気の吹き込み供給によって、燃
料を混合しながらシリンダボア３内に送り込むことがで
きるから、内燃機関の始動に際してシリンダボア３への
燃料の供給が遅れることを確実に防止できるのである。

【００２５】なお、前記実施例は、四サイクルの内燃機
関に対して適用した場合を示したが、本発明は、この四
サイクルの内燃機関に限らず、二サイクルの内燃機関に
対しても同様に適用できることは言うまでもない。ま
た、前記実施例のように、アダプター１５における混合
室１６内にベンチュリー部１６ａを設けて、このベンチ
ュリー部１６ａにおいて、メイン空気供給管路２２から
供給される空気と、燃料噴射弁１８より供給される燃料
とを混合するように構成することにより、燃料と空気と
の混合性を向上できるから、燃料噴射弁１８としては、
単に、所定量の燃料を供給するものであれば良く、燃料
を噴霧状に噴出するものにする必要がないのであり、し
かも、前記ベンチュリー部１６ａによる圧力低下によっ
て、燃料噴射弁１８からの燃料を吸い出すことができる
ので、燃料噴射弁１８としては、低圧式のものを使用す
ることができるのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における第１の実施例を示す図である。

【図２】図１における要部拡大図である。

【図３】行程を示す図である。

【符号の説明】

１ シリンダブロック ２ ピストン ３ シリンダボア ４ シリンダヘッド ５ 燃焼室 ７ 吸気ポート ９ 排気ポート １０ 点火栓 １４ 混合気供給ポート １５ アダプター １６ 混合室 １７ 噴出ノズル １８ 燃料噴射弁 ２０ 空気ポンプ ２１ メイン空気溜タンク ２２ メイン空気供給管路 ２７ サブ空気溜タンク ２８ サブ空気供給管路 ２９ 切換弁 ３０ イグニッションキースイッチ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関において、ピストンが往復動する
   シリンダボアを備えたシリンダブロックに、前記シリン
   ダボア内に開口する混合気供給ポートを、前記ピストン
   における下死点から上死点に向かって適宜寸法だけ離れ
   た部位に設け、この混合気供給ポートに、噴出ノズルを
   備えたアダプターを、当該アダプターにおける噴出ノズ
   ルが前記シリンダボア内にのぞむように取付けて、この
   アダプターに、当該アダプター内への燃料噴射弁を取付
   けると共に、前記内燃機関にて駆動される空気ポンプの
   吐出口からの当該アダプター内へのメイン空気供給管路
   を接続し、このメイン空気供給管路又は前記アダプター
   に、前記空気ポンプからの空気溜タンク付きサブ空気供
   給管路を接続し、更に、内燃機関の運転に連動して、運
   運転停止の時期において前記サブ空気供給通路を開くよ
   うにした切換弁を設けたことを特徴とする気筒内燃料有
   気噴射型内燃機関。