JPH0783145A - 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、低価格化と、燃料の気
化性の向上とを図る。 【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、当該
アダプター内への空気供給管路２２を接続する。

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
るため本発明における「請求項１」は、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、当該アダプター内への空気供給管
路を接続すると言う構成にした。

【０００８】また、本発明における「請求項２」は、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、当該アダプター内への
空気供給管路を接続し、この空気供給管路に、前記アダ
プターに対する空気の供給量を内燃機関におけるアイド
ル乃至極低負荷運転域において少なくするようにした流
量調整手段を設けると言う構成にした。

【０００９】

【作 用】この構成において、アダプターにおける噴
出ノズルからは、空気供給管路より供給された空気が、
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。

【００１０】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。

【００１１】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
きるのである。

【００１２】

【発明の効果】このように、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
図ることができるのである。

【００１３】しかも、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ので
ある。

【００１４】その上、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
向上できるのである。

【００１５】特に、「請求項２」のように構成した場合
には、前記噴出ノズルからシリンダボア内への空気の噴
出速度が、内燃機関におけるアイドル乃至極低負荷運転
域において遅くなることにより、シリンダボア内におけ
る混合気を均一化でき、換言すると、アイドル乃至極低
負荷運転域における吸気を、層状吸気から均一吸気に近
付けることができるから、アイドル乃至極低負荷運転域
において層状吸気を行うことによる燃焼の不安定化、燃
焼騒音の増大及び減速時における失火発生等を回避でき
る効果を有する。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例を、図面について説明
する。図１〜図３は、第１の実施例を示す。この第１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。

【００１７】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、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内に噴射するようにした燃料噴射弁１
８を取付ける。なお、前記アダプター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。

【００１８】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を介して空気ポ
ンプ２０に導いて圧縮したのち、アッキムレータ２１内
に導入し、このアッキムレータ２１内の圧縮空気を、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。なお、前記アッキムレータ２
１には、当該アッキムレータ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。

【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。前記アダプター１５における噴出ノズル１７
からは、空気供給管路２２より供給された空気が、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】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１
０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。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１
５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。

【００２２】また、前記燃料噴射弁１８からの燃料噴射
は、四サイクル内燃機関の場合、図３に示すように、前
記排気行程中における空気噴出の終了の時点から吸気行
程中における空気噴出の終了の時点までの区間Ｌ（クラ
ンク角度で約３６０度）内において行うようにすれば良
いのである。しかし、過給式内燃機関の場合で、前記区
間Ｌ内において高回転高負荷運転域に対応する量の燃料
を噴射することができない場合には、前記エアクリーナ
１１から吸気ポート７に至る吸気通路１３のうちスロッ
トル弁１２より下流側の部位、又は、前記吸気ポート７
に、前記制御回路２４による制御にて、高回転高負荷運
転域において追加燃料の噴射を行うようにした補助燃料
噴射弁２５を設ければ良いのである。

【００２３】図４は、第２の実施例を示す。この第２の
実施例は、前記第１の実施例に加えて、そのアダプター
１５への空気供給管路２２に対して、前記アダプター１
５に対する空気の供給量を、内燃機関におけるアイドル
乃至極低負荷運転域において少なくするようにした流量
調整手段２６を設けたものである。

【００２４】すなわち、図４に示すように、前記空気供
給管路２２の途中に流量制御弁２６を設けて、この流量
制御弁２６を、前記制御回路２４による制御にて、内燃
機関におけるアイドル乃至極低負荷運転域において閉じ
るように構成するのであり、これにより、前記噴出ノズ
ル１７からシリンダボア３内への空気の噴出速度が、内
燃機関におけるアイドル乃至極低負荷運転域において遅
くなるから、シリンダボア３内における混合気を均一化
でき、換言すると、アイドル乃至極低負荷運転域におけ
る吸気を、層状吸気から均一吸気に近付けることができ
るのである。

【００２５】なお、この第２の実施例においては、前記
流量制御弁２６に代えて、アッキムレータ２１に、当該
アッキムレータ２１内における空気圧力を、スロットル
弁１２の開度等に関連して次第に低くするようにした圧
力調整弁を設けることによって、アダプター１５に対す
る空気の供給量を、内燃機関におけるアイドル乃至極低
負荷運転域において少なくするように構成しても良いの
である。

【００２６】また、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。

【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。

【図４】本発明における第２の実施例を示す図である。

【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 ２２ 空気供給管路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】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、当該
   アダプター内への空気供給管路を接続することを特徴と
   する気筒内燃料有気噴射型内燃機関。
2. 【請求項２】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、当該
   アダプター内への空気供給管路を接続し、この空気供給
   管路に、前記アダプターに対する空気の供給量を内燃機
   関におけるアイドル乃至極低負荷運転域において少なく
   するようにした流量調整手段を設けることを特徴とする
   気筒内燃料有気噴射型内燃機関。