JPH07189875A - ２サイクルエンジンの燃料噴射装置 - Google Patents

２サイクルエンジンの燃料噴射装置

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JPH07189875A
JPH07189875A JP5336428A JP33642893A JPH07189875A JP H07189875 A JPH07189875 A JP H07189875A JP 5336428 A JP5336428 A JP 5336428A JP 33642893 A JP33642893 A JP 33642893A JP H07189875 A JPH07189875 A JP H07189875A
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injection
injected
spark plug
port
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武雄 吉田
Takahiro Suzuki
隆広 鈴木
Ryoichi Hirai
良一 平井
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 安定した成層燃焼を実現して排気ガス特性や
燃費の改善を安定して達成することができる２サイクル
エンジンの燃料噴射装置を提供すること。 【構成】 低速・低負荷運転域においてシリンダ２ａ内
に空気を導入するとともに、第１燃料噴射弁３１の噴射
口から燃料を局所的に直接噴射する２サイクルエンジン
１の燃料噴射装置において、前記第１燃料噴射弁３１に
複数の噴射口を設け、少なくとも１つの噴射口からの噴
射燃料流ｑ1 が点火プラグ９を指向し、他の噴射口から
の噴射燃料流ｑ2 が燃焼室Ｓの点火プラグ９とピストン
３間の中間領域を指向するよう構成するとともに、前記
噴射燃料流ｑ1 の流量Ｑ1 を前記噴射燃料Ｑ2 よりも小
さく（Ｑ1 ＜Ｑ2 ）設定する。本発明によれば、噴射さ
れた燃料が必要以上に可燃領域外へ飛散することがない
ため、未燃ガスの発生が抑えられ、排気ガス中のＨＣ量
が低く抑えられる。又、噴射燃料流ｑ2 が酸素を取り込
みながら順次ゆっくり低温状態で燃焼するため、安定し
た成層燃焼が実現し、排気ガス中のＮＯX 量が低く抑え
られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、低速回転・低負荷運転
域において成層燃焼を行ならしめる２サイクルエンジン
の燃料噴射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】２サイクルエンジンには、排気ガス対策
や燃費の改善等を目的として、低速回転・低負荷運転域
において成層燃焼を行なうようにしたものが出現してい
る。
【０００３】上記成層燃焼は、低速回転・低負荷運転域
においてシリンダ内を空気で満たし、噴射口から燃料を
点火プラグ近傍に局所的に直接噴射してその周囲に形成
される濃混合気に着火することによって実現されるが、
従来は噴射口における燃料噴射角を大きく取って噴射燃
料を全体に拡散霧化させていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ように噴射燃料を全体に拡散霧化させると、可燃領域外
に飛散した燃料によって未燃ガスが発生して排気ガス中
のＨＣ（炭化水素）量が増加したり、燃費が悪化すると
いう問題があった。
【０００５】又、可燃領域では燃料の燃焼速度が速くな
って燃焼温度が高くなり、その上、可燃領域には多量の
空気が存在するため、排気ガス中のＮＯX （窒素酸化
物）量が増えるという問題があった。
【０００６】本発明は上記問題に鑑みてなされたもの
で、その目的とする処は、安定した成層燃焼を実現して
排気ガス特性や燃費の改善を安定して達成することがで
きる２サイクルエンジンの燃料噴射装置を提供すること
にある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく本
発明は、低速回転・低負荷運転域において気筒内に空気
を導入するとともに、噴射口から燃料を局所的に直接噴
射する２サイクルエンジンの燃料噴射装置において、前
記噴射口を複数設け、少なくとも１つの噴射口から噴射
される燃料が点火プラグを指向し、他の噴射口から噴射
される燃料が燃焼室の点火プラグとピストン間の中間領
域を指向するよう構成するとともに、前記点火プラグを
指向する燃料の流量を前記中間領域を指向する燃料の流
量よりも小さくしたことを特徴とする。
【０００８】又、本発明は、前記中間領域を指向する燃
料を噴射する噴射口を複数設け、点火プラグを指向する
燃料が点火プラグに到達した時点においてピストンとシ
リンダヘッドで形成される燃焼室を、前記複数の噴射口
からの噴射燃料流を含む面で点火プラグ側と反点火プラ
グ側とに区画するとき、燃焼室の点火プラグ側の容積を
反点火プラグ側の容積よりも小さくしたことを特徴とす
る。
【０００９】
【作用】本発明によれば、噴射された燃料が必要以上に
可燃領域外へ飛散することがないため、未燃ガスの発生
が抑えられ、排気ガス中のＨＣ量が低く抑えられるとと
もに、燃費が改善される。
【００１０】ところで、点火プラグを指向して噴射され
た燃料は点火プラグ近傍に可燃混合気を形成するが、燃
料量が絞られているため、混合気が過濃のために可燃領
域を外れることはなく、点火プラグに火花が飛ぶと混合
気が直ちに着火燃焼してその火焔が核となって周囲に広
がり、点火プラグとピストン間の中間領域を指向して噴
射されたより多くの燃料を加熱気化させる。
【００１１】そして、気化した燃料は周りの酸素を取り
込んで可燃混合気を形成し、この可燃混合気が着火燃焼
してその火焔が更にその周りの燃料を加熱気化させ、気
化した燃料は周りの酸素を取り込んで可燃混合気を形成
するという作用が繰り返され、中間領域を指向して噴射
された燃料が酸素を取り込みながら順次ゆっくり低温状
態で燃焼するため、安定した成層燃焼が実現し、排気ガ
ス中のＮＯX 量が低く抑えられる。
【００１２】又、中間領域を指向して噴射された燃料
は、先に着火した部分の上昇圧力によって押圧され、燃
焼室の反点火プラグ側に拡散しつつ順次可燃混合気を形
成して着火燃焼するが、本発明では燃焼室の反点火プラ
グ側の容積を点火プラグ側のそれよりも大きくしたた
め、可燃混合気の着火燃焼はゆっくり静かに進行し、低
速回転・低負荷運転域での安定した成層燃焼が実現す
る。
【００１３】
【実施例】以下に本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。
【００１４】＜第１実施例＞図１は本発明の第１実施例
に係る燃料噴射装置を備える２サイクルエンジンの構成
を示すブロック図、図２は２サイクルエンジンの内部構
造を示す縦断面図、図３は図２のＡ−Ａ線断面図、図４
は図２のＢ−Ｂ線断面図、図５は空気量制御手段の作用
説明図、図６は図１のＣ部拡大断面図、図７は図６の矢
視Ｄ方向の図、図８は図７のＥ−Ｅ線断面図、図９は図
１のＦ部拡大断面図である。
【００１５】先ず、図２に基づいて２サイクルエンジン
１の基本構成を説明する。
【００１６】本実施例に係る２サイクルエンジン１は、
低速回転・低負荷運転域において成層燃焼を行なうもの
であって、そのシリンダブロック２に形成されたシリン
ダ２ａ内にはピストン３が上下摺動自在に嵌装されてい
る。そして、ピストン３は、これの下方に図２の紙面垂
直方向に長く配されたクランク軸４にコンロッド５を介
して連結されている。尚、シリンダブロック２に一体に
形成されたアッパークランクケース２ｂとこれの下面に
結着されたロアークランクケース６の内部にはクランク
室７が形成されており、該クランク室７内に前記クラン
ク軸４が回転自在に支承されて収納されている。
【００１７】又、上記シリンダブロック２の上面にはシ
リンダヘッド８が被着されており、該シリンダヘッド８
には燃焼凹部８ａが形成されており、該燃焼凹部８ａと
前記ピストン３とで燃焼室Ｓが画成されている。更に、
シリンダヘッド８の頂部には点火プラグ９が螺着されて
おり、該点火プラグの電極部９ａは前記燃焼室Ｓに臨ん
でいる。
【００１８】ところで、前記シリンダヘッド８には、図
３に示すように、２つの主掃気ポート１０，１１と１つ
の補助掃気ポート１２及び１つの排気ポート１３がそれ
ぞれ形成されている。尚、上記２つの主掃気ポート１
０，１１は相対向する位置に形成されており、補助掃気
ポート１２は排気ポート１３に対向する位置に形成され
ている。そして、補助掃気ポート１２は、その上端開口
部１２ａがシリンダ２ａの上方に向かって開口してお
り、このため、該補助掃気ポート１２からの掃気流の排
気ポート１３への吹き抜けは殆んど生じない。
【００１９】一方、前記シリンダブロック２の下部に
は、クランク室７に開口する空気導入口１４が形成され
ており、該空気導入口１４には、空気のクランク室７方
向への流れのみを許容するリードバルブ１５が設けられ
ている。
【００２０】又、上記空気導入口１４には吸気管１６が
接続されており、該吸気管１６には空気量調整装置１７
を介して吸気マニホールド１８が接続されている。
【００２１】上記空気量調整装置１７は、図１に示すア
クセル装置１９における不図示のアクセルペダルの操作
量（エンジン負荷）とエンジン回転数をパラメータとし
て、空気導入口１４からリードバルブ１５を経てクラン
ク室７に吸入される空気の吸入量を制御するものであ
り、これは上下に形成された吸気ポート２０ａ，２１ａ
をそれぞれ開閉するメインバルブ２０とサブバルブ２１
を有している。尚、メインバルブ２０とサブバルブ２１
は不図示の付勢手段によって閉じ側に常時付勢されてい
る。
【００２２】而して、図４に示すように、メインバルブ
２０、サブバルブ２１の各駆動軸２２，２３には、これ
らのバルブ２０，２１の各開度を検出するためのポテン
ショメータ２４，２５がそれぞれ設けられており、サブ
バルブ２１の駆動軸２３にはモータ２６が連結されてい
る。
【００２３】又、図５に示すように、メインバルブ２０
の駆動軸２２の一端には第１揺動片２７が、サブバルブ
２１の駆動軸２３の一端には第２揺動片２８がそれぞれ
結着されている。そして、上記第１揺動片２７の外周部
には溝２７ａ（図４参照）と係止孔２７ｂ（図５参照）
が形成されており、溝２７ａには、その一端が前記アク
セル装置１９に連結されたスロットルワイヤー２９が巻
装され、該スロットルワイヤー２９の他端は第１揺動片
２７の前記係止孔２７ｂに係止されている。
【００２４】更に、図５に示すように、第１揺動片２７
と第２揺動片２８の間には連結ロッド３０が配設されて
おり、該連結ロッド３０の一端３０ａは第１揺動片２７
に回動自在に枢着され、他端３０ｂは第２揺動片２８に
形成された円弧状のガイド溝２８ａに摺動自在に係合さ
れている。
【００２５】一方、図２に示すように、前記シリンダヘ
ッド８の側壁部分には、主に低速回転・低負荷運転域に
おいて成層燃焼を行なわせるとともに、それ以外の運転
領域においても補助的に燃料を供給するための第１燃料
噴射弁３１が装着されており、又、前記シリンダブロッ
ク２の側壁には、中・高負荷域において予混合燃焼を行
なわせるための第２燃料噴射弁３２が装着されている。
【００２６】ここで、上記第１燃料噴射弁３１は、図６
乃至図８に示すように、比較的大径の１つの噴射口３３
と比較的小径の３つの噴射口３４，３５，３６を有し、
噴射口３５は軸中心線上に開口し、この噴射口３５の両
側に噴射口３４，３６が開口している。
【００２７】そして、前記噴射口３３は、図６に示すよ
うに、縦断面図において軸線に対して角度θ1 を成す方
向に上向きに形成され、該噴射口３３からは燃料が図１
に示すように点火プラグ９を指向して噴射され、噴射燃
料流ｑ1 が形成される。
【００２８】他方、前記両側の噴射口３４，３６は、図
８に示すように、横断面図において軸線に対してそれぞ
れ角度θ2 を成す方向に形成されており、３つの噴射口
３４〜３６からは燃料が図１に示すように燃焼室Ｓの点
火プラグ９とピストン３間の中間領域を指向して噴射さ
れ、噴射燃料流ｑ2 が形成される。
【００２９】ところで、本実施例では、前記点火プラグ
９を指向して噴射口３３から噴射される燃料（噴射燃料
流ｑ1 ）の流量Ｑ1 が前記中間領域を指向して噴射口３
４〜３６から噴射される燃料（噴射燃料流ｑ2 ）の流量
Ｑ2 よりも小さくなる（Ｑ1＜Ｑ2 ）ように、噴射口３
３〜３６の直径が決定されている（即ち、噴射口３３の
開口面積＞噴射口３４〜あおの開口面積の合計）。
【００３０】又、本実施例では、点火プラグ９を指向す
る噴射燃料流ｑ1 が点火プラグ９に到達した時点におい
て図１に鎖線で示す位置にあるピストン３とシリンダヘ
ッド８とで形成される燃焼室Ｓを、前記噴射口３４〜３
６からの燃料噴射流ｑ2 を含む面で点火プラグ側と反点
火プラグ側とに区画するとき、燃焼室Ｓの点火プラグ側
の容積Ｖ1 が反点火プラグ側の容積Ｖ2 よりも小さくな
る（Ｖ1 ＜Ｖ2 ）よう構成されている。
【００３１】一方、前記第２燃料噴射弁３２は、図９に
示すように、所定角度θ3 を成して開口する２つの噴射
口３７，３８を有しており、角度θ3 の中心線方向は点
火プラグ９の設置位置に一致している。従って、燃料噴
射時には、各噴射口３７，３８からの噴射燃料は互いに
衝突して霧化し、該燃料がシリンダ２ａ内に拡散しつつ
点火プラグ９の方向に進むことになる。
【００３２】次に、燃焼制御装置の全体構成を図１に基
づいて説明する。尚、図１においては、図２乃至図５に
示したと同一要素には同一符号を付しており、以下、そ
れらについての説明は省略する。
【００３３】図１において、３９は前記吸気マニホール
ド１８の吸気口であり、図示矢印ａは該吸気口３９から
吸入された空気の流れを、矢印ｂは２サイクルエンジン
１から排出される排気ガスの流れをそれぞれ示す。
【００３４】ところで、２サイクルエンジン１のクラン
ク軸４の回転動力は、出力軸４０、ギヤ４１，４２及び
入力軸４３を経て外部負荷４４に伝達されるが、クラン
ク軸４の端部には、エンジン回転数とクランク角を検出
するための計測用ギヤ４５が結着されている。尚、上記
計測用ギヤ４５には基準クランク角表示歯が形成されて
いる。
【００３５】又、図１において、４６は前記第１燃料噴
射弁３１と第２燃料噴射弁３２に一定圧の燃料を供給す
るための燃料供給装置、４７は前記点火プラグ９による
点火の時期を制御するための点火時期制御装置、４８は
クランク角センサを兼ねる回転数センサであり、該回転
数センサ４８は前記計測用ギヤ４５の近傍に配置されて
いる。
【００３６】而して、当該燃焼制御装置には、エンジン
制御装置（ＥＣＵ：Engine ControlUnit ）４９が設け
られており、このエンジン制御装置４９は、前記回転数
センサ４８によって検出されたエンジン回転数とクラン
ク角、前記ポテンショメータ２４，２５によって検出さ
れたメインバルブ２０とサブバルブ２１の各開度（特
に、メインバルブ２０の開度、つまり、エンジン負荷）
に基づいて空気量制御装置１７（モータ２６（サブバル
ブ２１の開度））と第１、第２燃料噴射弁３１，３２
（燃料噴射タイミングと燃料噴射量）及び点火時期制御
装置４７（点火時期）を制御することによって、低速回
転・低負荷運転域においては成層燃焼を行なわしめ、そ
れ以外の運転領域（中・高速回転及び中・高負荷運転
域）においては予混合燃焼を行なわしめるものである。
【００３７】ここで、２サイクルエンジン１の作用を概
説する。
【００３８】図２に示すように、ピストン３が下死点に
位置するときには、主掃気ポート１０，１１と補助掃気
ポート１２及び排気ポート１３は開口しており、このと
き、前のサイクルでクランク室７に導入されてピストン
３で圧縮された空気は、主掃気ポート１０，１１と補助
掃気ポート１２を経てシリンダ２ａ内に流入し、シリン
ダ２ａ内に残留する排気ガスを排気ポート１３からシリ
ンダ２ａ外へ押し出す掃気作用を行なう。
【００３９】次に、ピストン３がシリンダ２ａ内を下死
点から上方へ移動すると、先ず主掃気ポート１０，１１
と補助掃気ポート１２がピストン３によって閉じられ、
シリンダ２ａ内に導入された空気が圧縮される圧縮行程
に移行するが、アクセル操作量小の低負荷運転域におい
ては前記掃気行程の後の圧縮行程中に第１燃料噴射弁３
１から燃料が局所的に噴射される。
【００４０】即ち、図１０に示すように、前記エンジン
制御装置４９が第１燃料噴射弁３１に対して上死点前
（BTDC）２４°（クランク角）から駆動パルス信号を発
信すると、実際の燃料噴射が同２０°から始まり、前述
のように、第１燃料噴射弁３１の噴射口３３からは燃料
が点火プラグ９を指向して噴射され、他の噴射口３４〜
３６からは燃料が点火プラグ９とピストン３間の中間領
域を指向して噴射される。
【００４１】又、点火プラグ９による点火期間は上死点
前１７°から始まり、噴射燃料流ｑ1 が点火プラグ９の
近傍に到達するのは同１６°である。
【００４２】従って、噴射燃料流ｑ1 が点火プラグ９に
到達する直前（上死点前１７°）から点火プラグ９によ
る点火が始められる。
【００４３】ところで、点火プラグ９を指向して噴射さ
れた燃料は点火プラグ９近傍に可燃混合気を形成する
（図１１のｍ1 参照）が、燃料量が絞られているため、
混合気が過濃のために可燃領域を外れることはなく、点
火プラグ９に火花が飛ぶと混合気が直ちに着火燃焼す
る。
【００４４】これに対して、中間領域を指向して噴射さ
れた燃料の流量Ｑ2 は点火プラグ９を指向して噴射され
た燃料の流量Ｑ1 よりも大きい（Ｑ2 ＞Ｑ1 ）ため、中
間領域での混合気は過濃となっている（図１１のＧ参
照）。
【００４５】然るに、前述のように点火プラグ９の近傍
の可燃混合気が着火燃焼すると、その火焔が核となって
周囲に広がり、点火プラグ９とピストン３間の中間領域
を指向して噴射されたより多くの燃料を加熱気化させ
る。
【００４６】そして、気化した燃料は周りの酸素を取り
込んで可燃混合気を形成し、この可燃混合気が着火燃焼
してその火焔が更にその周りの燃料を加熱気化させ、気
化した燃料は周りの酸素を取り込んで可燃混合気を形成
するという作用が繰り返され、中間領域を指向して噴射
された燃料が酸素を取り込みながら順次ゆっくり低温状
態で燃焼するため、安定した成層燃焼が実現し、排気ガ
ス中のＮＯX 量が低く抑えられる。
【００４７】又、中間領域を指向して噴射された燃料
は、先に着火した部分の上昇圧力によって押圧され、燃
焼室Ｓの反点火プラグ側に拡散しつつ順次可燃混合気を
形成して着火燃焼するが、本実施例では前述のように燃
焼室Ｓの反点火プラグ側の容積Ｖ2 を点火プラグ側の容
積Ｖ1 それよりも大きくした（Ｖ2 ＞Ｖ1 ）ため、可燃
混合気の着火燃焼はゆっくり静かに進行し、低速回転・
低負荷運転域での安定した成層燃焼が実現する。
【００４８】更に、図１１に示すｍ2 よりもピストン３
側には燃料が存在しないため、噴射された燃料が必要以
上に可燃領域外へ飛散することがなく、これによって未
燃ガスの発生が抑えられ、排気ガス中のＨＣ量が低く抑
えられるとともに、燃費が改善される。
【００４９】尚、図１０は成層燃焼時の燃料噴射等のタ
イミングチャート、図１１はシリンダ内における混合気
濃度分布を示す図である。
【００５０】他方、エンジン負荷が所定値より大きな中
・高負荷運転域においては、掃気行程中に既に第１及び
第２燃料噴射弁３１，３２からシリンダ２ａ内への燃料
噴射が開始され、この燃料の噴射は圧縮行程前に終了
し、シリンダ２ａ内には燃料の十分な拡散によって可燃
混合気が形成される。そして、ピストン３が上死点近く
に達すると、点火プラグ９の火花によって燃焼室Ｓ内の
可燃混合気が着火燃焼せしめられ、所謂予混合燃焼がな
される。
【００５１】ところで、ピストン３の上昇によってクラ
ンク室７内には負圧が発生し、この負圧によって空気が
吸気マニホールド１８、空気量制御装置１７、吸気管１
６及びリードバルブ１５を経て空気導入口１４からクラ
ンク室７内に導入される。
【００５２】而して、燃焼室Ｓでの混合気の燃焼による
爆発力によってピストン３が上死点を過ぎて下降する
と、クランク室７内に導入された空気はピストン３によ
って圧縮され、圧縮された空気は次のサイクルにおける
掃気及び混合気形成に供される。そして、ピストン３が
下死点近くまで下降すると、先ず排気ポート１３が開
き、混合気の燃焼によって生じた排気ガスが排気ポート
１３から排出される。その後、続いて主掃気ポート１
０，１１と補助掃気ポート１２が開くと、クランク室７
内で圧縮された空気は、主掃気ポート１０，１１と補助
掃気ポート１２からシリンダ２ａ内に流入して前記掃気
作用を行なう。
【００５３】以後、上述と同様の動作が繰り返されて２
サイクルエンジン１が連続運転される。
【００５４】次に、燃焼制御装置の作用を図５及び図１
２に基づいて説明する。尚、図１２はメインバルブ２０
の開度α（エンジン負荷）に対する吸気ポート２０ａの
開口面積の変化を示す図である。
【００５５】２サイクルエンジン１が停止状態にあると
きには、メインバルブ２０とサブバルブ２１は共に全閉
状態にあり、アイドリング状態にあるときには、エンジ
ン制御装置４９からの制御信号によってモータ２６が駆
動され、サブバルブ２１は図５に鎖線にて示すように矢
印方向に所定角度だけ開く。
【００５６】従って、エンジン１のアイドリング状態
（メインバルブ２０の開度α＝０）においては、吸気ポ
ートの開口面積は図１２の点ＩＤにて示す値（吸気ポー
ト２１ａの開口面積）を示し、不図示のアイドルポート
及びサブバルブ２１を通過した空気がリードバルブ１５
を通って空気導入口１４からクランク室７内に導入さ
れ、これにより従来のアイドルング状態よりも多量の空
気がシリンダ２ａ内に導入されて掃気に供されるため、
アイドリング時の掃気効率が高められる。
【００５７】尚、図１２において、破線Ｊはメインバル
ブ２０の吸気ポート２０ａの開口面積を、鎖線Ｋは両バ
ルブ２０，２１の吸気ポート２０ａ，２１ａの開口面積
の合計をそれぞれ示している。又、破線Ｌはエンジン回
転数を１５００ｒｐｍに保持した状態におけるサブバル
ブ２１の吸気ポート２１ａの開口面積の変化を、実線Ｍ
はエンジン回転数を４０００ｒｐｍに保持した状態にお
けるサブバルブ２１の吸気ポート２１ａの開口面積の変
化をそれぞれ示している。
【００５８】而して、アクセル装置１９におけるアクセ
ルペダルの踏み込み量が小さく、スロットルワイヤー２
９によって回動せしめられる第１揺動片２７とメインバ
ルブ２０の回動角が小さいために、ポテンショメータ２
４によって検出されるメインバルブ２０の開度αが設定
値α0 （この値α0 はエンジン回転数によって変化す
る）よりも小さな低負荷域（α＜α0 ）においては、エ
ンジン制御装置４９は連結ロッド３０によりサブバルブ
２１を駆動制御するのではなく、モータ２６を駆動制御
してサブバルブ２１を図５に実線にて示すように矢印方
向に回動せしめてこれを開くとともに、第１燃料噴射弁
３１と点火時期制御装置４７を制御して燃焼室Ｓで混合
気の成層燃焼を行なわしめる。
【００５９】従って、成層燃焼が実行される低負荷域に
おいては、アクセル装置１９のアクセルペダルを徐々に
踏み込むと、メインバルブ２０が徐々に開くとともに、
該メインバルブ２０の動作により直接駆動されることな
く、エンジン制御装置４９はメインバルブ２０の動作
（エンジン負荷）をポテンショメータ２４により読み取
り、この値に基づく所定の開度とするようポテンショメ
ータ２５によるフィードバックを掛けながらモータ２６
を制御する。そして、モータ２６の駆動制御によってサ
ブバルブ２１が開き、該サブバルブ２１の吸気ポート２
１ａの開口面積は図１２の破線Ｌ（エンジン回転数が１
５００ｒｐｍのとき）又は実線Ｍ（エンジン回転数が４
０００ｒｐｍのとき）に沿って増加する。このように、
成層燃焼が行なわれる低負荷域においては、サブバルブ
２１を通しても空気が供給されるため、一時的に多量の
空気がシリンダ２ａでの掃気に供され、掃気効率及び排
気ガス特性の改善が図られる。
【００６０】その後、メインバルブ２０の開度αが設定
値α0 （エンジン回転数が１５００ｒｐｍではα0 ＝１
５°、４０００ｒｐｍではα0 ＝２５°）に達すると、
エンジン制御装置４９はモータ２６の駆動制御を解除す
るため、サブバルブ２１は第２揺動片２８に形成された
ガイド溝２８ａの端部が連結ロッド３０の端部３０ｂに
当接するまで閉じ方向に急速に回動する。この結果、図
１２に示すように、サブバルブ２１の吸気ポート２１ａ
の開口面積は急激に減少し、それ以後、アクセルペダル
の踏み込みによってメインバルブ２０の開度αが増加す
ると、第２揺動片２８は連結ロッド３０により駆動され
て第１揺動片２７の回動に連動する。これによって、サ
ブバルブ２１はメインバルブ２０と一体的に開き方向に
回動し、両バルブ２０，２１の吸気ポート２０ａ，２１
ａの開口面積の和は図１２の鎖線Ｋに沿って増加する。
尚、図１２において斜線を付す領域は成層燃焼領域を示
す。
【００６１】而して、メインバルブ２０の開度αが設定
値α0 以上（α≧α0 ）となる中・高負荷域において
は、前述のように予混合燃焼が行なわれる。先ず、メイ
ンバルブ２０の開度αが或る設定値α1 （＞α0 ）未満
である（α＜α1 ）とき、つまり、サブバルブ２１が急
激に閉じた後にこれが開くまでの間では、低負荷域にお
けると同様に、第１燃料噴射弁３１のみから燃料が噴射
され、点火時期制御装置４７によって点火時期が低負荷
域における値より十分遅角され、十分に拡散された燃料
によって形成された混合気に点火が行なわれ、該混合気
が着火燃焼して予混合燃焼が行なわれる。
【００６２】そして、メインバルブ２０の開度αが前記
設定値α1 を超える（α＞α1 ）と、第１燃料噴射弁３
１と第２燃料噴射弁３２の双方から燃料が供給されると
ともに、点火時期制御装置４７によって点火時期が制御
され、十分に拡散された燃料によって形成された混合気
に点火され、予混合燃焼が行なわれる。
【００６３】＜第２実施例＞次に、本発明の第２実施例
を図１３及び図１４に基づいて説明する。尚、図１３は
第２実施例に係る２サイクルエンジン要部の模式的断面
図、図１４は図１３のＮ−Ｎ線断面図であり、これらの
図においては前記第１実施例において示したと同一要素
には同一符号を付している。
【００６４】本実施例に係る２サイクルエンジン１は半
球状の燃焼室Ｓを備え、該エンジン１においても、低速
回転・低負荷運転域での成層燃焼時において、第１燃料
噴射弁３１によって点火プラグ９を指向する１本の噴射
燃料流ｑ1 と燃焼室Ｓの点火プラグ９とピストン３間の
中間領域を指向する２本の噴射燃料流ｑ2 が形成され
る。
【００６５】而して、本実施例においても、噴射燃料流
ｑ1 の流量Ｑ1 は噴射燃料流ｑ2 の流量Ｑ2 よりも小さ
く（Ｑ1 ＜Ｑ2 ）設定され、且つ、点火プラグ９を指向
する噴射燃料流ｑ1 が点火プラグ９に到達した時点にお
いてピストン３とシリンダヘッド８とで形成される燃焼
室Ｓを、燃料噴射流ｑ2 を含む面で点火プラグ側と反点
火プラグ側とに区画するとき、燃焼室Ｓの点火プラグ側
の容積Ｖ1 が反点火プラグ側の容積Ｖ2 よりも小さくな
る（Ｖ1 ＜Ｖ2 ）よう構成されている。
【００６６】従って、本実施例においても、前記第１実
施例と同様の効果が得られる。
【００６７】＜第３実施例＞次に、本発明の第３実施例
を図１５に基づいて説明する。尚、図１５は第３実施例
に係る２サイクルエンジン要部の断面図（図１４と同様
の図）である。
【００６８】本実施例では、低速回転・低負荷運転域で
の成層燃焼時において、第１燃料噴射弁３１によって点
火プラグ９を指向する１本の噴射燃料流ｑ1 と燃焼室Ｓ
の点火プラグ９とピストン３間の中間領域を指向する３
本の噴射燃料流ｑ2 が形成されるが、前記第１実施例と
は異なり３本の噴射燃料流ｑ2 は平面状に噴射されてい
ない。
【００６９】而して、本実施例においても、噴射燃料流
ｑ1 の流量Ｑ1 は噴射燃料流ｑ2 の流量Ｑ2 よりも小さ
く（Ｑ1 ＜Ｑ2 ）設定され、且つ、点火プラグ９を指向
する噴射燃料流ｑ1 が点火プラグ９に到達した時点にお
いてピストン３とシリンダヘッド８とで形成される燃焼
室Ｓを、隣接する噴射燃料流ｑ2 を互いに最短の線素で
結んで形成される面で点火プラグ側と反点火プラグ側と
に区画するとき、燃焼室Ｓの点火プラグ側の容積Ｖ1 が
反点火プラグ側の容積Ｖ2 よりも小さくなる（Ｖ1 ＜Ｖ
2 ）よう構成されている。
【００７０】従って、本実施例においても、前記第１実
施例と同様の効果が得られる。
【００７１】＜第４実施例＞次に、本発明の第４実施例
を図１６及び図１７に基づいて説明する。尚、図１６は
第４実施例に係る２サイクルエンジン要部の模式的断面
図、図１７は図１６のＰ−Ｐ線断面図であり、これらの
図においては前記第１実施例において示したと同一要素
には同一符号を付している。
【００７２】本実施例に係る２サイクルエンジン１はバ
スタブ型或いは楔型の燃焼室Ｓを備え、該エンジン１に
おいても、低速回転・低負荷運転域での成層燃焼時にお
いて、第１燃料噴射弁３１によって点火プラグ９を指向
する１本の噴射燃料流ｑ1 と燃焼室Ｓの点火プラグ９と
ピストン３間の中間領域を指向する上段の３本の噴射燃
料流ｑ2 と下段の２本の噴射燃料流ｑ3 が形成される。
【００７３】而して、本実施例においても、噴射燃料流
ｑ1 の流量Ｑ1 は噴射燃料流ｑ1 に近い側の区画面Ｆ1
上の噴射燃料流ｑ2 の流量Ｑ2 と噴射燃料流ｑ3 の流量
Ｑ3の和（Ｑ2 ＋Ｑ3 ）よりも小さく（Ｑ1 ＜Ｑ2 ＋Ｑ3
）設定され、且つ、点火プラグ９を指向する噴射燃料
流ｑ1 が点火プラグ９に到達した時点においてピストン
３とシリンダヘッド８とで形成される燃焼室Ｓを、燃料
噴射流ｑ2 を含む噴射燃料流ｑ1 以外の燃料流の噴射燃
料流ｑ1 に近いもの（噴射燃料流ｑ2 ）を結んで形成さ
れる面Ｆ1 で点火プラグ側と反点火プラグ側とに区画す
るとき、燃焼室Ｓの点火プラグ側の容積Ｖ1 が反点火プ
ラグ側の容積Ｖ2 よりも小さくなる（Ｖ1 ＜Ｖ2 ）よう
構成されている。但し、燃料流ｑ2 の流量Ｑ2 は、Ｑ2
＞（全流量Ｑ−Ｑ1 −Ｑ2 ）となるよう設定される。
【００７４】従って、本実施例においても、前記第１実
施例と同様の効果が得られる。尚、燃料流ｑ1 から遠い
もの（燃料流ｑ2 ）を結んで形成される面Ｆ2 で燃焼室
Ｓを区画する場合、Ｖ1 ＜Ｖ2 となるようにすれば更に
良い。
【００７５】ところで、本発明は更に以下の特徴を有す
る。 １）複数気筒において、前部の気筒に図２に示すように
２つの燃料噴射弁３１，３２を配置することが可能であ
るとともに、一部の気筒については第１燃料噴射弁３１
のみとし、燃料噴射のさせ方を所定負荷以上において他
の気筒の第２燃料噴射弁３２と同様にしても良い。これ
により、噴射弁の数を少なくしつつ低負荷から高負荷ま
で運転が可能である。 ２）シュニューレ式掃排気をさせる各掃排気口の配置に
おいて、第１燃料噴射弁３１を、点火プラグ９と排気ポ
ート１３の上流を通過する面でシリンダを区画すると
き、反排気側に反掃気口側を指向して配置した。このた
め、所定負荷以上において第１燃料噴射弁３１からの燃
料噴射量を増加、即ち、燃料噴射中のクランク角を増加
させても、排気ポート１３から噴射燃料がそのまま排出
されることがない。 ３）図２に示すように、低負荷・低速回転時程時計回り
方向に回動して排気タイミングを遅らせる排気弁６０を
配置している。このため、所定負荷より若干大きな負荷
でエンジン回転数が低いときには掃気流が遅いため、第
２燃料噴射弁３２から噴射燃料流が直接排気ポート１３
から排出されるのが、排気弁６０の時計方向の回動によ
って防がれる。
【００７６】
【発明の効果】以上の説明で明らかな如く、本発明によ
れば、低速回転、低負荷運転域において気筒内に空気を
導入するとともに、噴射口から燃料を局所的に直接噴射
する２サイクルエンジンの燃料噴射装置において、前記
噴射口を複数設け、少なくとも１つの噴射口から噴射さ
れる燃料が点火プラグを指向し、他の噴射口から噴射さ
れる燃料が燃焼室の点火プラグとピストン間の中間領域
を指向するよう構成するとともに、前記点火プラグを指
向する燃料の流量を前記中間領域を指向する燃料の流量
よりも小さくしたため、安定した成層燃焼を実現して排
気ガス特性や燃費の改善を安定して達成することができ
るという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に係る燃料噴射装置を備え
る２サイクルエンジンの構成を示すブロック図である。
【図２】２サイクルエンジンの縦断面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】図２のＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】空気量制御手段の作用説明図である。
【図６】図１のＣ部拡大断面図である。
【図７】図６の矢視Ｄ方向の図である。
【図８】図７のＥ−Ｅ線断面図である。
【図９】図１のＦ部拡大断面図である。
【図１０】成層燃焼時の燃料噴射時期等を示すタイミン
グチャートである。
【図１１】シリンダ内における混合気濃度分布を示す図
である。
【図１２】メインバルブの開度（エンジン負荷）に対す
る吸気ポートの開口面積の変化を示す図である。
【図１３】本発明の第２実施例に係る２サイクルエンジ
ン要部の模式的断面図である。
【図１４】図１３のＮ−Ｎ線断面図である。
【図１５】本発明の第３実施例に係る２サイクルエンジ
ン要部の模式的断面図（図１４と同様の図である。
【図１６】本発明の第４実施例に係る２サイクルエンジ
ンの模式的断面図である。
【図１７】図１６のＰ−Ｐ線断面図である。
【符号の説明】
１ ２サイクルエンジン ２ シリンダヘッド ２ａ シリンダ（気筒） ３ ピストン ９ 点火プラグ ３１ 第１燃料噴射弁（燃料噴射弁） ３３〜３６ 噴射口 Ｓ 燃焼室 ｑ1 〜ｑ3 噴射燃料流 Ｑ1 〜Ｑ3 噴射燃料流量 Ｖ1 燃焼室のプラグ側容積 Ｖ2 燃焼室の反プラグ側容積
【手続補正書】
【提出日】平成６年１月２５日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１８】ところで、前記シリンダブロック２には、
図３に示すように、２つの主掃気ポート１０，１１と１
つの補助掃気ポート１２及び１つの排気ポート１３がそ
れぞれ形成されている。尚、上記２つの主掃気ポート１
０，１１は相対向する位置に形成されており、補助掃気
ポート１２は排気ポート１３に対向する位置に形成され
ている。そして、補助掃気ポート１２は、その上端開口
部１２ａがシリンダ２ａの上方に向かって開口してお
り、このため、該補助掃気ポート１２からの掃気流の排
気ポート１３への吹き抜けは殆んど生じない。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２９】ところで、本実施例では、前記点火プラグ
９を指向して噴射口３３から噴射される燃料（噴射燃料
流ｑ1）の流量Ｑ1が前記中間領域を指向して噴射口３４
〜３６から噴射される燃料（噴射燃料流ｑ2）の流量Ｑ2
よりも小さくなる（Ｑ1＜Ｑ2）ように、噴射口３３〜３
６の直径が決定されている（即ち、噴射口３３の開口面
積＞噴射口３４〜３６の開口面積の合計）。
───────────────────────────────────────────────────── 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 61/14 Ｓ 61/18 ３２０ Ｚ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 低速回転・低負荷運転域において気筒内
    に空気を導入するとともに、噴射口から燃料を局所的に
    直接噴射する２サイクルエンジンの燃料噴射装置におい
    て、前記噴射口を複数設け、少なくとも１つの噴射口か
    ら噴射される燃料が点火プラグを指向し、他の噴射口か
    ら噴射される燃料が燃焼室の点火プラグとピストン間の
    中間領域を指向するよう構成するとともに、前記点火プ
    ラグを指向する燃料の流量を前記中間領域を指向する燃
    料の流量よりも小さくしたことを特徴とする２サイクル
    エンジンの燃料噴射装置。
  2. 【請求項２】 前記中間領域を指向する燃料を噴射する
    噴射口を複数設け、点火プラグを指向する燃料が点火プ
    ラグに到達した時点においてピストンとシリンダヘッド
    で形成される燃焼室を、前記複数の噴射口からの噴射燃
    料流を含む面で点火プラグ側と反点火プラグ側とに区画
    するとき、燃焼室の点火プラグ側の容積を反点火プラグ
    側の容積よりも小さくしたことを特徴とする請求項１記
    載の２サイクルエンジンの燃料噴射装置。
JP5336428A 1993-12-28 1993-12-28 ２サイクルエンジンの燃料噴射装置 Pending JPH07189875A (ja)

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EP94120848A EP0661431B1 (en) 1993-12-28 1994-12-28 Method for supplying air and injecting fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine, in particular a two-cycle engine and internal combustion engine
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