JPH09256936A

JPH09256936A - 直接噴射点火式内燃機関

Info

Publication number: JPH09256936A
Application number: JP8064427A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Suzuki; 隆広鈴木; Takeo Yoshida; 武雄吉田; Seiji Inoue; 清治井上
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 1996-03-21
Filing date: 1996-03-21
Publication date: 1997-09-30

Abstract

(57)【要約】【課題】低負荷時の期間の燃焼の安定性と、排ガス（Ｔ
ＨＣ）の排出量を低くでき、さらに低負荷時の燃費が改
善される。【解決手段】シリンダヘッド２３、シリンダボディ２２
及びピストン２６により形成された燃焼室２９内に、こ
の燃焼室２９の壁に配置されたインジェクタ６１から直
接燃料を噴射するとともに、シリンダヘッド２３に設け
た点火プラグ３０により点火着火するようにした直接噴
射点火式内燃機関において、低速あるいは／及び低負荷
時に、少なくとも２回に分けて燃料を噴射するととも
に、最も遅いタイミングで噴射した燃料が、点火プラグ
近傍を通過中のタイミングで点火する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、シリンダ内に直
接燃料を噴射し、点火プラグに点火着火する２サイクル
あるいは４サイクルの直接噴射点火式内燃機関に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】燃料噴射式内燃機関には、例えばシリン
ダヘッド、シリンダボディ及びピストンにより燃焼室を
形成すると共に、シリンダヘッドに点火プラグを取り付
け、シリンダ側壁にインジェクタを取り付け、このイン
ジェクタから燃焼室内に燃料を噴射するものがある。例
えば、特表平６−５０８６７０号公報に開示される２サ
イクル点火式エンジンにシリンダ側壁にインジェクタを
配置したものがあり、このものは排気ポ―トと対向する
シリンダ側壁にインジェクタが配置され、ピストン方向
に燃料を噴射している。

【０００３】この燃料の噴射は、特に高速高負荷時十分
な出力を得るよう燃焼室内に均一な可燃混合気に点火す
る所謂予混合燃焼とするため、点火タイミングに十分先
行して実施される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、低負荷
時に燃料を早期に噴射して予混合燃焼させて、燃料が確
実にＣＯ₂、Ｈ₂Ｏに酸化される燃焼がなされるようとす
ると噴霧が拡散してしまい着火性が悪くなる。また、遅
角して噴射すると点火プラグ周りにも濃い噴霧があるた
め着火性が向上するが、空気との混合が不十分で排ガス
（ＴＨＣ）が多く排出される場合がある。

【０００５】また、２サイクルエンジンにおいては、低
速あるいは／及び低負荷時において掃排気によるガス交
換が十分にできず、点火前の燃焼室内の新気に前回の燃
焼サイクルにおいて発生した排気ガスが混入（所謂ＥＧ
Ｒが増加）し、着火性が低下し失火が発生することがあ
る。この失火により噴射された燃料がそのままあるいは
排気通路で不完全燃焼して大気中に排出されることにな
る。

【０００６】この発明は、かかる点に鑑みなされたもの
で、低負荷時の期間の燃焼の安定性と、排ガス（ＴＨ
Ｃ）の排出量を低くでき、さらに低負荷時の燃費が改善
される直接噴射点火式内燃機関を提供することを目的と
している。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決し、かつ
目的を達成するために、請求項１記載の発明は、シリン
ダヘッド、シリンダボディ及びピストンにより形成され
た燃焼室内に、この燃焼室の壁に配置されたインジェク
タから直接燃料を噴射するとともに、シリンダヘッドに
設けた点火プラグにより点火着火するようにした直接噴
射点火式内燃機関において、低速あるいは／及び低負荷
時に、少なくとも２回に分けて燃料を噴射するととも
に、最も遅いタイミングで噴射した燃料が、点火プラグ
近傍を通過中のタイミングで点火するようにしたことを
特徴としている。

【０００８】１燃焼サイクル当たりの混合気量が少ない
低負荷時あるいは／及びＥＧＲ量が多くなる低速時には
着火性が悪くなるが、点火時に点火プラグ近傍を噴射燃
料が通過しており、着火性は向上する。しかも、着火性
を向上するための最も遅いタイミングの燃料噴射より前
に噴射された燃料が、燃焼室に均一な混合気を形成する
ので、燃焼の安定性を増し、これにより出力向上、燃費
改善がなされると共に、排気ガス中のＨＣやＣＯ或いは
ＮＯｘの排出量を低減できる。

【０００９】特に２サイクルエンジンにおいてはガス交
換性が悪くＥＧＲの増加し、４サイクルエンジンにおい
ては排気バルブの閉より前に吸気バルブが開となること
による排気ガスが吸気バルブから逆流することによるＥ
ＧＲの増加があることが、燃焼の安定性を阻害し、また
着火性も阻害するのであるが、この欠点を補完し、確実
な着火、安定した燃焼を実現することができる。

【００１０】請求項２記載の発明は、シリンダヘッド、
シリンダボディ及びピストンにより形成された燃焼室壁
に少なくとも２つのインジェクタを配置し、このインジ
ェクタからの燃料噴射が終了した後シリンダヘッドに設
けた点火プラグにより点火着火するようにした直接噴射
点火式内燃機関において、低速あるいは／及び低負荷時
に、少なくとも２つのインジェクタの噴射時期を前後さ
せるとともに、最も遅いタイミングで噴射するインジェ
クタからの燃料を点火プラグ近傍を指向して噴射するよ
うにしたことを特徴としている。

【００１１】低速或いは低負荷時、燃焼室内により均一
な混合気を形成し、且つ遅いタイミングで噴射される燃
料は点火時点火プラグ近傍を通過中でなくても、点火プ
ラグを指向することにより、成層燃焼に近づいた焼焼が
可能となり、安定した燃焼を実現できる。また、複数の
インジェクタを配置するので、合計の噴射量を所定量す
るに際して小さなインジェクタとすることができ、ある
いは、噴射圧を低下させることができる。また、遅いタ
イミングの噴射は確実に点火プラグを指向させることが
できるので、より安定した燃焼を可能とする。なお、遅
いタイミングで噴射される燃料は点火時点火プラグ近傍
を通過中とするならば、より着火性が向上する。

【００１２】請求項３記載の発明は、シリンダヘッド、
シリンダボディ及びピストンにより形成された燃焼室壁
に複数の方向を指向する燃料噴射流を発生させる複数の
噴射孔を有するインジェクタを配置し、このインジェク
タからの燃料噴射が終了した後シリンダヘッドに設けた
点火プラグにより点火着火するようにした直接噴射点火
式内燃機関において、一つの燃料噴射流が点火プラグ近
傍を指向するようにしたことを特徴としている。

【００１３】複数クランク軸回転当たり一回の燃焼サイ
クルとするための間欠噴射とするとともに、燃焼サイク
ルのための燃料噴射を複数回に分けて噴射するので、Ｅ
ＧＲ量を減少することができる（２サイクルエンジンに
おいても、４サイクルエンジンにおいても）。このた
め、ＥＧＲが減ることによる着火性の向上と、安定した
燃焼を実現することができる。また、間欠噴射のため、
毎クランク軸回転ごとに燃料噴射し点火燃焼させるもの
に比べて一回の噴射量は多く必要となるが、燃焼サイク
ルにおいては、複数回に噴射を分けた分、燃焼室内の圧
縮比が低いタイミングで燃料が噴射されることになり、
噴射圧との差圧が大きくなるので多くの燃料を噴射可能
とし、且つ燃焼室内に均等な混合気を形成する。遅いタ
イミングで噴射される燃料は点火時点火プラグ近傍を通
過中でなくても、点火プラグを指向することにより、成
層燃焼に近づいた燃焼が可能となり、安定した燃焼を実
現できる。なお、遅いタイミングで噴射される燃料は点
火時点火プラグ近傍を通過中とするならば、より着火性
が向上する。

【００１４】請求項４記載の発明は、低速あるいは／及
び低負荷時に、クランク軸複数回転につき一回転中燃料
を噴射する間欠噴射とするとともに、燃焼室に少なくと
も２回に分けて燃料を噴射するようにしたことを特徴と
している。低速あるいは／及び低負荷時、燃焼室内によ
り均一な混合気を形成し、且つ遅いタイミングで噴射さ
れる燃料は点火時点火プラグ近傍を通過中でなくても、
点火プラグを指向することにより、成層燃焼に近づいた
燃焼が可能となり、且つ一つのインジェクタであり、安
価に安定した燃焼を実現できる。

【００１５】請求項５記載の発明は、複数気筒を有し、
低速あるいは／及び低負荷時に、少なくとも一つの気筒
においてクランク軸複数回転につき一回転中燃料を噴射
する間欠噴射としたことを特徴としている。複数気筒に
おいても、間欠噴射により安定した燃焼を実現できる。

【００１６】請求項６記載の発明は、複数気筒を有し、
低速あるいは／及び低負荷時に、全ての気筒において順
次間欠噴射としたことを特徴としている。全ての気筒に
おいて順次間欠噴射することにより熱負荷を均一にする
ことができる。また、複数気筒において位相差を設ける
場合には間欠噴射におけるトルク変動を小さくできる。

【００１７】請求項７記載の発明は、低速あるいは／及
び低負荷時に、２回に分けて燃料を噴射するとともに、
早いタイミングで噴射する第１噴射の噴射量をｑ１と
し、遅いタイミングで噴射する第２噴射の噴射量をｑ２
とする時、噴射量ｑ１を噴射量ｑ２より大きくしたこと
を特徴としている。均一混合気の濃度を増すことができ
るので、より安定した燃焼とすることができる。

【００１８】請求項８記載の発明は、少なくとも高速高
負荷時には、噴射した燃料が、点火プラグ近傍を通過完
了したタイミングで点火するようにしたことを特徴とし
ている。高速高負荷時においてより確実な予混合燃焼と
することができるので、燃焼速度を速いエンジン速度に
合わせるべく速くすることができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、この発明の直接噴射点火式
内燃機関の実施例について説明する。図１乃至図６は直
接噴射点火式内燃機関を船外機に搭載した実施例を示
し、図１は直接噴射点火式内燃機関を船外機に搭載した
実施例の１気筒分を主体とした概略構成図、図２はシリ
ンダ側壁噴射の燃料及び空気のフローチャート、図３は
直接噴射点火式内燃機関の１つの気筒上部の縦断面図、
図４は直接噴射点火式内燃機関の横断面図、図５は排気
系を示す断面図、図６は直接噴射点火式内燃機関の平面
図である。

【００２０】図１において、符号１は乗り物である船舶
で、矢印Ｆｒは船舶１の進行方向前方を示している。な
お、後記する左右とは、前記前方に向っての方向をいう
ものとする。船舶１は船体２を有し、この船体２の船尾
には船外機３が着脱自在に取り付けられている。この船
外機３は、船尾に取り付けられるブラケット４と、この
ブラケット４に対し枢支軸５（Ｆｒ方向に直角水平に配
置される）により枢支される船外機本体６とで構成され
ている。船外機本体６は動力伝達装置８を備え、この動
力伝達装置８はその外殻を構成する伝動ケース９と、こ
の伝動ケース９内に収容される伝動機構とで構成され、
ブラケット４に対し枢支軸５により枢支されている船外
機本体６を構成するスイベルブラケット６ａに対し、略
鉛直方向に配置される不図示の枢支軸により左右方向に
揺動可能な伝動ケ−ス９が枢支されている。また、船外
機本体６は燃料噴射式内燃機関である２サイクルのエン
ジン１０を有し、このエンジン１０は伝動ケース９の上
端に着脱自在に取り付けられて、下方はカバー１１ａ
で、上方はカバー１１ｂで開閉自在に覆われている。伝
動ケース９は、水中に向って下方に延び、この伝動ケー
ス９の下端に後方に伸びる不図示のシャフトが支承さ
れ、このシャフトにプロペラ１４が取り付けられてい
る。エンジン１０の出力部に、動力伝達装置８の伝動機
構を介してプロペラ１４が連動するよう連結されてい
る。なお、１３はプロペラに排気を導く、排気通路であ
る。

【００２１】エンジン１０は、第１気筒１６、第２気筒
１７および第３気筒１８の複数（３つ）の気筒を備え、
これらは上下に積み重ねられている。エンジン１０は、
各気筒１６〜１８に共通のクランクケース１９及びシリ
ンダボディ２２を有し、このクランクケース１９とシリ
ンダボディ２２の合わせ部には軸心がほぼ垂直の縦向き
のクランク軸２０が収容され、このクランク軸２０はク
ランクケース１９及びシリンダボディ２２に対しその軸
心回りに回転自在に支承されている。クランクケース１
９の後部に、各気筒１６〜１８のそれぞれのシリンダボ
ディ２２が一体的に取り付けられている。また、これら
各シリンダボディ２２の突出端にはシリンダヘッド２３
が着脱自在に取り付けられている。シリンダボディ２２
同士は互いに一体化されてシリンダブロック２４を構成
し、シリンダヘッド２３同士も互いに一体化されてい
る。

【００２２】各シリンダボディ２２は、その内部にそれ
ぞれ軸心が互いに平行に前後に延びるシリンダ孔２５を
有し、これら各シリンダ孔２５にピストン２６が前後に
摺動自在に嵌入されている。これら各ピストン２６は、
それぞれクランク軸２０にコンロッド２７により連結さ
れている。シリンダ孔２５内でシリンダヘッド２３とピ
ストン２６とで囲まれた空間が「気筒内」に相当し、ピ
ストン２６がシリンダヘッド２３にある程度接近した状
態の「気筒内」が燃焼室２９となる。シリンダヘッド２
３には、各燃焼室２９に対応して各１つの点火プラグ３
０が取り付けられ、これら各点火プラグ３０の放電部３
１が燃焼室２９に臨んでいる。シリンダブロック２４と
クランクケース１９とで各気筒ごとにクランク室１９ａ
が形成される。

【００２３】クランクケース１９の前面には各クランク
室１９ａとそれぞれ連通する吸気ポート３３が３つ形成
され、これら各吸気ポート３３にそれぞれリード弁３４
が取り付けられている。また、これらリード弁３４の前
面には、吸気マニホールド３５、スロットル弁３６ａを
収容するスロットルボディ３６および吸気サイレンサ３
７が順次連設されている。また、吸気サイレンサ３７の
上端には後方に向って開口する入口管３８が取り付けら
れ、カウリング開口５１０からの外気が吸入される。入
口管３８、吸気サイレンサ３７、スロットルボディ３
６、吸気マニホールド３５およびリード弁３４は、これ
らの各内部にそれぞれ設けられた吸気通路３９によって
互いに連通させられ、かつ、これら各吸気通路３９は吸
気ポート３３に連通している。各スロットルボディ３６
に設けられたスロットルレバー３６ｂは連動手段４０に
より互いに連結され、オペレータが操作部を操作すれ
ば、連動手段４０を介し各スロットルレバー３６ｂさら
にスロットル弁３６ａが互いに同期して、同じ開閉弁動
作を行うようになっている。

【００２４】各シリンダ孔２５の周りのシリンダボディ
２２には、各シリンダ孔２５についてそれぞれ掃気通路
４１が形成されている。掃気通路４１は、シリンダ孔２
５に開口する掃気ポート４１ａ１を有する２個の主掃気
通路４１ａと、掃気ポート４１ｂ１を有する１個の副掃
気通路４１ｂから構成され、主掃気通路４１ａの掃気ポ
ート４１ａ１は対向する位置に形成され、副掃気通路４
１ｂの掃気ポート４１ｂ１は排気ポート４４と対向する
位置に形成されている。これら各掃気通路４１は、クラ
ンクケース１９内を燃焼室２９に連通させている。

【００２５】シリンダブロック２４の左側には排気マニ
ホールド４２が取り付けられ、この排気マニホールド４
２内の第１排気通路４３の一端側は複数（３つ）に分岐
し、各シリンダボディ２２に形成された排気ポート４４
を介し各燃焼室２９内に開口している。一方、シリンダ
ブロック２４と伝動ケース９との間には排気ガイド４６
が介設され、この排気ガイド４６内の第２排気通路４７
と、第１排気通路４３の他端側とが互いに連通させられ
ている。伝動ケース９内に第３排気通路４８が形成さ
れ、この第３排気通路４８の一端が第２排気通路４７に
連通し、他端が円筒状の排気通路１３であり、プロペラ
１４内の排気通路に連通し、この排気通路の端部が排出
口５０６として水中に開口している。

【００２６】エンジン１０には、水冷式の冷却装置５０
が設けられている。この冷却装置５０は、シリンダヘッ
ド２３とシリンダブロック２４に形成される第１冷却水
ジャケット５１と、排気マニホールド４２に形成される
第２冷却水ジャケット５２と、第２排気通路４７を囲む
ように排気ガイド４６に形成される第３冷却水ジャケッ
ト５３と、第３排気通路４８を囲むように伝動ケース９
に形成される第４冷却水ジャケット５４とを備え、これ
ら各冷却水ジャケット５１〜５４は、直接に、もしくは
複数の冷却水連通路５５を介して互いに連通している。
また、第４冷却水ジャケット５４の下端は第３排気通路
４８の下流側に連通している。

【００２７】第１冷却水ジャケット５１に対し海水など
の冷却水５６を供給する水ポンプが設けられ、冷却水５
６は第１冷却水ジャケット５１の内の排気マニホールド
外周部５１ａ、第２冷却水ジャケット５２、第１冷却水
ジャケット５１の内のシリンダ上部外周部５１ｂ、同シ
リンダヘッド部５１ｃ、さらに５３、５４の各冷却水ジ
ャケットを順次通り抜け、かつ、第３排気通路４８の下
流端を通って水中に排水され、この流れの途中で、第１
〜第３気筒１６〜１８を冷却する。

【００２８】エンジン１０には、燃料５９を供給する燃
料供給装置６０が設けられている。燃料供給装置６０は
第１〜第３気筒１６〜１８に対応する複数（３つ）のイ
ンジェクタ６１を有し、これら各インジェクタ６１はシ
リンダボディ２２のシリンダ側壁２２ａに着脱自在に取
り付けられている。これらインジェクタ６１は、シリン
ダ側壁２２ａから燃焼室２９内に向って、適宜燃料５９
を噴射する。各インジェクタ６１に船体２に配置される
燃料タンク６３内に溜められた燃料５９を吸引して船外
機３内の燃料溜り（小タンク）であるベーパーセパレー
タ６７へ供給するクランク室１９ａ内の圧力変動により
稼動する第１燃料ポンプ６４と、このベーパーセパレー
タ６７の燃料５９を加圧して供給する第２燃料ポンプ６
５とが直列に設けられている。

【００２９】燃料タンク６３と第１燃料ポンプ６４との
間にプライマリポンプ６００が配置され、プライマリポ
ンプ６００と第１燃料ポンプ６４はホース側コネクタ６
０１とカウリング側コネクタ６０２により接続される。
プライマリポンプ６００は始動前に手動で燃料を送るた
めのものである。

【００３０】また、第１燃料ポンプ６４と第２燃料ポン
プ６５の間には燃料フィルタ６６とベーパーセパレータ
６７とが直列に介設されている。ベーパーセパレータ６
７内にはニードル弁６０３とフロート６０４が設けら
れ、ベーパーセパレータ６７内の燃料５９が少なくなり
フロート６０４が所定レベル以下になるとニードル弁６
０３が開き、燃料５９が燃料タンク６３側から供給され
る。第２燃料ポンプ６５により燃料配送管６０５を介し
て各インジェクタ６１に燃料５９が供給される。燃料配
送管６０５にはインジェクタ６１に供給される燃料５９
の圧力を所定圧に調整する調圧器６９が設けられ、噴射
されない燃料は燃料通路７０により第２燃料ポンプ６５
上流のベーパーセパレータ６７に戻される。ベーパーセ
パレータ６７で、燃料中の細かい気泡状の燃料蒸気ある
いは混入した空気が分離される。

【００３１】各インジェクタ６１は電磁式で、これを電
気的にオン（もしくはオフ）すれば、その期間だけ、燃
料５９が燃焼室２９内に噴射されるようになっている。
この燃料供給装置６０のうち燃料タンク６３からホース
側コネクタ６０１だけが船体２内に配置されており、他
のものは船外機３を構成している。

【００３２】図１において、エンジン１０を制御するた
めのエンジン制御装置７３が設けられている。エンジン
制御装置７３は電子的な制御装置本体７４を備え、アク
チュエータとして機能する各点火プラグ３０、インジェ
クタ６１、第２燃料ポンプ６５が、制御装置本体７４に
電気的に接続されている。また、クランク軸２０の上端
にはフライホイールマグネト７５が取り付けられてい
る。フライホイールマグネト７５は、直接もしくはバッ
テリを介して制御装置本体７４に電力を供給するように
なっている。

【００３３】エンジン１０の駆動状態を検出する各種セ
ンサが設けられ、これらはいずれも制御装置本体７４に
電気的に接続されている。即ち、センサとして、クラン
ク軸２０の基準クランク角及び回転角を検出するクラン
ク角センサ７６、クランクケース１９内の圧力を検出す
るクランクケース内圧センサ７７、各気筒１６〜１８の
いずれかの気筒の圧力を検出する筒内圧センサ７８、気
筒１６〜１８内の状態を検出するノックセンサ７９、吸
気通路３９内の温度を検出する吸気温センサ８０、スロ
ットルボディ３６の開度を検出するスロットル開度セン
サ８１が設けられている。なお、吸気通路３９の圧力を
検出する吸気圧センサを設けても良い。

【００３４】また、１つのシリンダボディ２２の温度を
検出するシリンダ温度センサ８２、第３排気通路４８内
の上流側の圧力を検出する背圧センサ８３、大気圧を検
出する大気圧センサ８４、冷却水５６の温度を検出する
冷却水温度センサ８５、動力伝達装置８の前進、中立、
後退の間のシフト動作あるいは変速状態を検出するシフ
トセンサ８６、枢支軸５回りの船外機３の上下回動位置
を検出するトリム角センサ８７が設けられている。

【００３５】また、各気筒１６〜１８には、Ｏ₂センサ
９０が設けられ、このＯ₂センサ９０はセンサ収客室９
１に配置され、ピストン２６が下降しシリンダ側壁２２
ａのリリーフ弁孔９２を通過すると燃焼ガス圧によりリ
リーフ弁９３が開き、燃焼ガスがセンサ収客室９１に入
る。Ｏ₂センサ９０が排気ガス中のＯ₂濃度を検知し、こ
れに基づき燃焼室２９での空燃比を算出する。センサ収
容室９１の排気ガスは逆止弁９４を通過して第１排気通
路４３へ出る。エンジン１０には、その他、スタータ９
５及びオイルタンク９６が備えられている。

【００３６】エンジン１０の駆動時に、第１〜第３気筒
１６〜１８のそれぞれにおいて順次、ピストン２６がク
ランク軸２０側の下死点位置から燃焼室２９側に移動す
ると、ピストン２６によって掃気通路４１の掃気ポート
４１ａ１，４１ｂ１と第１排気通路４３の排気ポート４
４とが順次閉じられる。また、このように、ピストン２
６が燃焼室２９側に移動すると、クランクケース１９内
のクランク室１９ａが負圧になる。すると、リード弁３
４、吸気ポート３３内の吸気通路３９、吸気マニホール
ド３５、スロットルボディ３６及び吸気サイレンサ３７
が順次負圧になって、空気である外気９７が吸気ポート
３３から吸気通路３９に吸入され、クランクケース１９
内のクランク室１９ａに吸入される。これが「吸入行
程」である。

【００３７】一方、掃気通路４１の掃気ポート４１ａ
１，４１ｂ１と第１排気通路４３の排気ポート４４とが
閉じられた後、更に、ピストン２６が燃焼室２９側へ移
動すれば、この燃焼室２９に既に吸入されていた混合気
が圧縮される。これが「圧縮行程」である。「吸入行
程」は「圧縮行程」中にも同時に行われる。

【００３８】ピストン２６が上死点に達する直前で、エ
ンジン制御装置７３により制御された点火プラグ３０の
放電部３１の放電により、混合気が着火、燃焼させられ
て気体が膨張し、これにより、ピストン２６が上死点を
越えた後クランク軸２０側に押し戻される。これが「爆
発行程」である。

【００３９】ピストン２６のクランク軸２０側への移動
により、クランクケース１９内のクランク室１９ａに吸
入されていた空気が予圧縮される。なお、このときの圧
力でリード弁３４は閉弁させられている。ピストン２６
がクランク軸２０側へ移動する途中で、まず、排気ポー
ト４４が開かれる。すると、排気ポート４４を通し、混
合気の既燃ガスである排気１００が、排気ポート４４を
通って排出される。これが「排気行程」である。

【００４０】そして、排気１００は第１排気通路４３、
第２排気通路４７、第３排気通路４８、および排気通路
１３内を順次通って水中に排出される。この場合、各気
筒１６〜１８を冷却した後の冷却水５６が第４冷却水ジ
ャケット５４と冷却水連通路５５を通り、排気１００と
共に上記水中に排出される。

【００４１】ピストン２６がクランク軸２０側に移動し
て排気ポート４４が開かれると、これに続いて掃気通路
４１が開かれる。すると、前記したようにクランクケー
ス１９内で予圧縮されていた吸気が掃気通路４１を通っ
て燃焼室２９に流入させられ、この吸気が燃焼室２９に
残留している既燃ガスの一部を第１排気通路４３に押し
出すと共に、空気が燃焼室２９に充満する。これが「掃
気行程」である。排気行程の途中から掃気行程が始ま
り、掃気行程の途中で排気行程が終了するので、この２
つの行程を合わせて掃排気行程ともいう。そして、この
後、ピストン２６は下死点位置に戻る。そして、掃排気
行程の途中から圧縮行程の初期にかけての期間に燃料が
インジェクタ６１から噴射される。

【００４２】この場合、掃気通路４１を通って燃焼室２
９に流入した空気のいくらかは、第１排気通路４３側に
吹き抜け、これは既燃ガスと混ざって排気１００として
排出される。一方排出されず残留した既燃ガスが新気と
混ざり、この状態から、ピストン２６が再び燃焼室２９
側に移動し、以下、上記した各行程が繰り返されて、ク
ランク軸２０が回転させられる。なお、燃料噴射は、下
記するように、燃料の排気ポート４４への侵入がないタ
イミングで実施される。そして、このクランク軸２０を
通しエンジン１０が動力を出力し、この動力は動力伝達
装置８を介してプロペラ１４を回転させ、被駆動体であ
る船１を航走可能とさせる。第１気筒１６、第２気筒１
７および第３気筒１８は、この順序で、クランク角が１
２０゜の位相差で駆動する。

【００４３】図３において、ピストン２６はスリーブ５
２０に摺動可能に設けられ、このピストン２６には第１
のリング溝２６ａ及び第２のリング溝２６ｂが上下に形
成され、第１のリング溝２６ａに第１のピストンリング
５２１が、第２のリング溝２６ｂに第２のピストンリン
グ５２２が係合されている。シリンダ側壁２２ａにはイ
ンジェクタ６１がキャップ５２３を介して設けられ、キ
ャップ５２３の前側と後側はそれぞれシール体５２４，
５２５でシールされている。インジェクタ６１の先端部
６１ａはスリーブ５２０に形成されて開口部５２０ａに
臨むように配置され、このインジェクタ６１の取付位置
は次のように設定される。

【００４４】シリンダ上端２２ｂより取付位置までの距
離をＡとし、下死点にピストン２６が位置する時のピス
トン頂部外周部までのシリンダ上端２２ｂよりの距離を
Ｌとする時、ピストン外周に少なくとも１つのピストン
リングを嵌合させるリング溝を設け、ピストン２６が上
死点にある時のシリンダ上端２２ｂよりリング溝の下端
位置までの距離をＲＳとする時、この実施例では、ピス
トン２６が上死点にある時のシリンダ上端２２ｂより第
１のピストンリング５２１が嵌合する第１のリング溝２
６ａの下端位置までの距離をＲＳとする時、ＲＳ＜Ａ＜０．３Ｌとしている。

【００４５】また、シリンダ上端２２ｂより排気ポート
４４までの距離をＥＳとする時、０．３５ＥＳ＜Ａ＜０．６５ＥＳとしている。

【００４６】このように、所定の位置にインジェクタ６
１を取り付けることで、爆発行程の初期においてピスト
ン２６によりインジェクタヘの熱負荷を低下させつつ、
且つ、従来のものより、長い噴射可能域を確保可能であ
る。

【００４７】また、インジェクタ６１から燃料噴射が行
なわれ、噴射流Ｘは主にピストン２６の下死点から上死
点ヘの上昇中のピストン頂部２６ｃ目掛けて燃料が噴射
される。噴射流Ｘがピストン頂部２６ｃを冷却し、かつ
燃料自身が気化促進される。

【００４８】そして、インジェクタ６１では、中高負荷
時に、１燃焼サイクル中に吹き抜けない時期に１回で燃
料を噴射する。この中高負荷時は、燃焼室２９内熱や空
気流動が大きいため、吹き抜けない時期に１回で噴射す
ることで、適切な燃料が供給されて燃費が改善される。

【００４９】一方、低負荷時あるいは／及び低速時に、
インジェクタ６１からクランク軸２０が複数回回転して
いる内１回転中に噴射する間欠噴射が行なわれる。クラ
ンク軸２０の複数回回転の内噴射される回において、第
１噴射を噴霧が噴き抜けない条件を満足させる早い時期
に設定し、第２噴射を噴射終りの燃料がピストン側壁に
掛らない遅い時期に設定し、第２噴射はピストン２６の
頭部２６ｃに形成された凹部２６ｄに向けて噴射され
る。

【００５０】第１噴射の燃料がピストン２６に反射し、
排気ポート４４に到達する寸前に排気ポート４４がピス
トン２６により閉じられるので燃料の吹き抜けはない。
かつピストン２６に反射する時ピストン２６と熱交換し
つつ噴射流が拡がるので、燃焼室２９の全体に拡がり気
化し、燃焼室２９の広い範囲に混合気を形成する。しか
し、第１噴射の噴射量をｑ１とし、また第２噴射の噴射
量をｑ２とすると、ｑ１そのものは噴射燃科の一部であ
り、混合気は希薄状態にある。第１噴射が終了してから
所定の時間をおいて第２噴射が実施される。この第２噴
射は遅く、ピストン２６がインジェクタ６１を覆う寸前
に実施されるので、第２噴射がピストン２６の頭部２６
ｃに形成された凹部２６ｄに向けて噴射され、燃料が凹
部２６ｄに当たることで向きが変えられて点火プラグ３
０の周りに向かう。

【００５１】点火プラグ３０を指向した燃料噴射流が点
火プラグ３０の発火部そのもの或いはその近傍を通過中
に点火プラグ３０に火花電流が流れ、燃料噴射流が通過
中に発火部に形成される濃混合気が着火し燃焼が開始さ
れる。

【００５２】このようにして、点火プラグ３０周りに濃
い噴霧があるため、着火性が向上するとともに、点火プ
ラグから離間した空間において希薄ながら空気との混合
が十分で燃焼の安定性と、排ガス（ＴＨＣ）の排出量を
低減でき、さらに低負荷時の燃費が改善される。なお、
間欠して噴射するので噴射時の噴射合計量は毎回噴射す
る場合に比べて大きくなる。このため、特に４サイクル
エンジンの場合にはスロットル開度を少し間欠噴射をし
ないとする時の開度より大きくする。

【００５３】また、第１噴射の噴射量ｑ１は、第２噴射
の噴射量ｑ２より大きくしており、低負荷時には、１燃
焼サイクル中に、第１噴射の噴射量ｑ１を、第２噴射の
噴射量ｑ２より大きくして、２回噴射することで、燃焼
室全体に略均等に燃料が噴射されて着火性が向上すると
ともに、空気との混合が十分で燃焼の安定性と、排ガス
（ＴＨＣ）の排出量を低減でき、さらに低負荷時の燃費
が改善される。

【００５４】インジェクタ６１は副掃気ポート４１ｂ１
よりシリンダヘッド２３寄りに配置され、噴射流Ｘは排
気ポート４４方向、ピストン頂部２６ｃを指向してお
り、排気ポート４４がピストン２６で閉じられた後は確
実にピストン頂部２６ｃに当たり、ピストン頂部２６ｃ
で熱交換される。

【００５５】噴射流Ｘの先端が排気ポート４４に到達す
る前に排気ポート４４が閉じるように噴射開始タイミン
グを設定している。噴射流Ｘの先端面をＸ１で示す。噴
射流Ｘの全てをピストン２６が排気ポート４４を閉じる
前にピストン頂部２６ｃにぶつけるものでは、跳ね返り
後の噴射流の先端が排気ポート４４に到達する前に排気
ポート４４が閉じ、このように噴射開始のタイミングは
設定される。

【００５６】このように、インジェクタ６１の配置は、
噴射位置が従来技術よりシリンダヘッド２３寄りであ
り、噴射はより長い距離を飛翔する。この間に、燃料は
燃焼室２９内の熱的雰囲気と熱交換し、ピストン頂部２
６ｃ等に衝突する前にも熱交換させることができる。

【００５７】また、図４において、複数のシリンダ気筒
の中心軸を結ぶ平面に対し、インジェクタ６１への燃料
分配管５３０を平行とし、かつ３つの気筒１６〜１８と
も同じ位置にインジェクタ６１を配置している。

【００５８】あるいは下気筒ほどインジェクタ６１の配
置位置を下（クランク室寄り）としても良い。下気筒程
インジェクタ６１の熱的負荷が大きくなり、よって燃焼
行程において長い時間ピストン２６で覆うようにする。
一方、少なくとも一番上気筒１６は、インジェクタ６１
の配置位置がＲＳ＜Ａ＜０．３Ｌとし、また０．３５Ｅ
Ｓ＜Ａ＜０．６５ＥＳとする。

【００５９】また、副掃気ポート４１ｂ１と排気ポート
４４を結ぶ方向を傾け、且つインジェクタ６１も傾けて
おり、隣接する気筒の主掃気ポート４１ａ１の干渉を避
けつつシリンダピッチＰを狭くできる。

【００６０】次に、前記図１〜図６の実施例に用いられ
る燃料噴射装置のインジェクタの構造を説明する。図７
はインジェクタの断面図、図８はインジェクタの先端部
の断面図、図９はインジェクタのノズルの正面図であ
る。

【００６１】インジェクタ６１はインジェクタハウジン
グ３５０を有し、このインジェクタハウジング３５０の
後端部には蓋体３５１が嵌合され、さらにインジェクタ
ハウジング３５０内にはコイル３５２を備えたコア３５
３が配置されている。蓋体３５１は樹脂性のキャップ３
５４で覆われ、キャップ３５４のコネクタ３５４ａにコ
ア３５３に接続したリード線３５５が設けられ、このリ
ード線３５５がコネクタ３５４ａで駆動電源側と接続さ
れる。蓋体３５１にはパイプ３５６が挿入され、蓋体３
５１の燃料入口３５１ａから供給された燃料は、パイプ
３５６を介してインジェクタハウジング３５０内の燃料
室３５７に導かれる。

【００６２】インジェクタハウジング３５０の先端部に
ニードルハウジング３５８がニードルストッパ３５９を
介して嵌合され、シール体３６０でシールされている。
ニードルハウジング３５８の先端部にはノズル３６１が
嵌合され、このノズル３６１には噴射通路３６１ａが形
成され、さらに噴射通路３６１ａに連通して下向き噴射
孔３６１ｃが形成されている。噴射通路３６１ａの直径
Ｄ０より下向き噴射孔３６１ｃの直径Ｄ２が小さく形成
されている。

【００６３】ニードルハウジング３５８内にはニードル
３６２が移動可能に配置され、ニードル３６２には可動
体３６３が固定されている。ニードル３６２には切欠に
より燃料通路３６２ａが形成され、ニードルストッパ３
５９には切欠により燃料通路３５９ａが形成され、可動
体３６３にも燃料通路３６３ａが形成されている。蓋体
３５１と可動体３６３との間に圧縮スプリング３６４が
配置され、この圧縮スプリング３６４で可動体３６３を
介してニードル３６２がニードルハウジング３５８の弁
座３５８ａを常に閉じる方向へ付勢され、噴射通路３６
１ａを閉じ燃料噴射できない状態になっている。コア３
５３に配置されたコイル３５２に電源を与えると、コイ
ル３５２による電磁力で可動体３６３が圧縮スプリング
３６４に抗して吸引されて弁座を開く方向へ移動し、噴
射通路３６１ａを開き、燃料噴射が行なわれる。このと
きニードル３６２に形成したストッパフランジ３６２ｂ
がニードルストッパ３５９に当接して位置規制される。

【００６４】インジェクタ６１は、調圧弁にて、６００
〜６５０キロパスカルに調圧されるので、ニ−ドル３６
２が弁座３５８ａを押圧する時、ニ−ドルハウジング３
５８内の燃料溜まり３５８ｂの燃料圧力も同じ６００〜
６５０キロパスカルとなる。ニ−ドル３６２が弁座３５
８ａから離れる程、インジェクタ６１内を流れる流速が
増し、圧力降下により燃料溜まり３５８ｂの圧力が低下
する。燃料溜まり３５８ｂの圧力は、ニ−ドル３６２と
弁座３５８ａとの間を通過する時さらに圧力降下するの
で、噴射通路３６１ａの燃料圧力は、燃料溜まり３５８
ｂの圧力の約１／２程度となる。

【００６５】この噴射通路３６１ａの圧力と燃焼室２９
内圧との差圧に基づく流速で燃料が燃焼室２９へ噴射さ
れる。この時の流速は、１０〜３０ｍ／ｓ、望ましくは
２０ｍ／ｓ程度になるように各部の圧力降下あるいは調
圧弁が設定される。

【００６６】このように、インジェクタ６１の噴射孔３
６１ｃより上流部にニ−ドル３６２により開閉する噴射
弁Ｍが配置されている。また、インジェクタ６１はシリ
ンダヘッド２３から離れていることで温度が上昇しにく
いのみでなく、キャップ５２３の外周から冷却水ジャケ
ット５１内のエンジン冷却水で常時冷却され、インジェ
クタ６１の内部で燃料がベーパーになりにくく且つ、下
降する噴射流にカーボンづまりが発生しにくい。

【００６７】次に、インジエクタの燃料噴射タイミング
について説明する。図１０は低負荷あるいは／及び低速
時における燃料噴射及び点火タイミングチャートであ
る。

【００６８】この燃料噴射及び点火タイミングチャート
では、第１気筒から第３気筒にて順次実施される間欠噴
射のタイミング状況と、各気筒にてクランク軸回転回毎
に実施される点火プラグ３０への高圧電流のタイミング
状況が合わせて表示されている。第１気筒と第２気筒、
第２気筒と第３気筒はそれぞれ下死点（ＢＤＣ）の位相
が１８０°づつずれている。また、各気筒においては、
クランク軸３回転に一回づつ燃料噴射が実施され、点火
燃焼が発生する。この間欠噴射燃焼による回転トルクの
変動を小さくするため、クランク軸回転の第１回におい
て第１気筒が第２回転において第２気筒が、第３回にお
いて第３気筒が点火するようにしている。このため、ク
ランク角が４８０゜、４８０゜そして１２０゜以下同様
の間隔で点火燃焼が発生する。等間隔ではないが、各気
筒において毎クランク軸回転毎に噴射点火が実施される
高速、高負荷において、各気筒間の点火燃焼の間隔を１
２０°毎にするため上記するように下死点の位相を１８
０°づつずらしているからである。

【００６９】図中、ａ１は掃気ポート４１ａ１，４１ｂ
１が開き始めるタイミング、ａ２は掃気ポート４１ａ
１，４１ｂ１が閉じ終わるタイミング、ｂ１は排気ポー
ト４４が開き始めるタイミング、ｂ２は排気ポート４４
が閉じ終わるタイミング、ｅ１はインジェクタ６１が燃
焼室２９内に露出するタイミング、ｅ２はインジェクタ
６１がピストン２６により覆われるタイミングを、ｓは
点火タイミングをそれぞれ示す。Ａ１はクランク軸回転
が第１回における掃気ポートが開となっている期間を、
Ｂ１はクランク軸回転が第１回における排気ポートが開
となっている期間を、Ｅ１はクランク軸回転が第１回に
おけるインジェクタ６１の露出（燃料噴射可能）期間を
それぞれ示している。

【００７０】間欠噴射において燃料を噴射するクランク
軸回転回において第１噴射がほぼ下死点に噴射が始まり
掃気ポート４１ａ１，４１ｂ１が閉じる前に終了してい
る。噴射流の最先端がピストン頂部２６ａで反射し排気
ポート４４に到達する時点においては、排気ポート４４
はピストン２６により完全に閉じられているので、燃料
の吹き抜けはない。第１噴射はｅ２より僅かに早く開始
し、ｅ２の時点においては終了している。この噴射期間
中においてピストン２６の凹部２６ｄによって噴射流が
導かれ点火プラグ３０方向を指向する。この曲げられた
噴射流の最先端から最後部の間のいずれかの部分が点火
プラグ３０の点火ギャップを丁度通過するタイミングｓ
で点火プラグ３０に高電圧の火花電流が流れる。このた
め点火プラグの点火ギャップには濃混合気が形成され、
着実な点火が実施できる。また、第１噴射により噴射さ
れた燃料は第２噴射燃料より多くしており、燃焼室２９
内に均一な混合気を形成し、安定した燃焼が可能となり
出力が得られ易く、またＨＣやＣＯ等の少ない清浄な排
気とすることができる。すなわち、この実施例において
は低負荷あるいは／及び低速においても予混合燃焼を指
向しており、第２噴射は点火プラグ３０周りに可燃混合
気を確実に形成し、着火性を向上するためである。な
お、点火のタイミングｓは上死点後である。

【００７１】なお、この実施例においては、間欠噴射を
クランク軸３回転に１回転中燃料噴射することにより達
成しているが、２回転、４、５、６回転あるいはそれ以
上の数の回転に１回の回転中に噴射とするようにしても
良い。４回転に１回、３回転に１回を１つのクールとし
て繰り返すように燃焼サイクルを与えるようにしても良
い。また、全部の気筒において順次間欠噴射をするのが
望ましいが、特定の気筒のみ間欠噴射するようにしても
良い。

【００７２】図１１は、この第２噴射時における燃焼室
２９内の様子を示すシリンダ概略断面図である。燃焼室
２９内には第１噴射にて噴射された燃料が微細化されて
拡散し気化して混合気を形成している。図中点で示した
のは、まだ気化が終わっていない微細な燃料粒子であ
る。第２噴射はピストン頂部２６ａに形成される凹部２
６ｄで曲げられ、点火プラグ３０方向を指向している。

【００７３】図１２は、中負荷・高負荷における燃料噴
射及び点火タイミングチャートを示す。各気筒において
毎クランク軸回転回ごとに噴射及び点火が実施されるま
で、一つの気筒の一クランク軸回についてのみ図示す
る。

【００７４】ほぼ排気ポート４４が開き始めるタイミン
グｂ１において噴射開始し、ほぼ排気ポート４４が閉じ
終わるタイミングｂ２で噴射を完了している。中負荷・
高負荷においてはエンジン回転速度が早く、ピストン速
度も速くなる。一方噴射流の速度は噴射圧と燃焼室２９
との圧力差によるが、エンジン回転速度に関係なくほぼ
一定である。よって低負荷時に比べて早いクランク角で
噴射開始しても、噴射流の最先端ｑｓがピストン頂部２
６ａで反射し排気ポート４４に到達する時点においては
排気ポート４４はピス卜ン２６により完全に閉じられて
いるので、燃料の吹き抜けはない。一方噴射流の最後尾
ｑｅは点火タイミングｓの時点では、ピストン頂部２６
ａの凹部２６ｄで導かれた後点火プラグ３０の火花ギャ
ップ部分を通過し終えている。このため、火花点火する
前に噴射されたほとんどの燃料は燃焼室２９内に拡散
し、新気と混合し可燃混合気を形成しており、点火燃焼
が円滑且つ確実に実施され、高い出力が得られる完全な
燃焼が実施され、ＨＣ、ＣＯの少ない排気とすることが
できる。なお、点火のタイミングｓは上死点前である。

【００７５】インジェクタ６１は、図１３に示すよう
に、排気ポート４４に対向する反対側半分のシリンダ側
壁２２ａに配置され、即ち、インジェクタ６１は中心面
Ｌ３より副掃気ポート４１ｂ１側に配置される。噴射孔
３６１ｃが真円であり、図１３に示す平面において、噴
射流Ｘの角度γは｜α２−α１｜で設定され、ピストン
頂部２６ｃにおける噴射流Ｘの衝突部はＷで示すことが
でき、ピストン頂部２６ｃを指向する噴射流Ｘの全てが
ピストン頂部２６ｃと衝突し、ピストン頂部２６ｃを指
向する噴射流Ｘの燃料の気化がより確実に促進される。
なお、衝突部Ｗの前端Ｒ１、後端Ｒ２は、ピストン２６
の上昇にともない、インジェクタ６１の方に移動する。

【００７６】なお、図１３中、Ｆ３は排気流であり、Ｆ
１は両側の主掃気ポート４１ａ１からの掃気流であり、
反転して排気ポート４４へ向かう。Ｆ２は、副掃気ポー
ト４１ｂ１からの掃気流である。これら主掃気流Ｆ１や
副掃気流Ｆ２により噴射流Ｘが乱されるとしても、排気
ポート４４へ到達する時間が早まることはなく、吹き抜
けを防止することができる。

【００７７】図１４は一つのインジェクタ６１が複数
（この実施例では２つ）の噴射孔を持つ場合の、第２噴
射時における燃焼室２９内の様子を示すシリンダ概略断
面図である。燃焼室２９内には第１噴射にて噴射された
燃料が微細化されて拡散し気化して混合気を形成してい
る。噴射流にはピストン頂部２６ｃを指向するＸと、点
火プラグ３０方向を指向するＹがある。このため、第１
噴射が完了し、第２噴射時においては、燃焼室２９内の
広い範囲に拡散した燃料微粒子が存在することになり、
より均一な混合気とすることができる。第２噴射時にお
いて噴射流Ｘのみでなく、噴射流Ｙも点火プラグ３０を
指向するので、より確実に点火時、点火プラグ３０周り
に可燃の濃混合気を形成することができる。

【００７８】なお、第２噴射時において噴射流Ｘも凹部
２６ｄで導かれ点火プラグ３０を指向するようにしてい
るが、凹部２６ｄを廃止しピストン頂部２６ｃで反射し
た噴射流Ｘが点火プラグ周りを指向しなくても、噴射流
Ｙのみにより点火プラグ３０周りに可燃の濃混合気を形
成することができれば良い。

【００７９】なお、この実施例においてインジェクタ６
１をシリンダ側壁２２ａに設けたが、シリンダヘッド２
３のみに設けても良い。これを図中Ｚにより示す。この
場合も噴射流Ｙは点火プラグ３０を指向させるととも
に、噴射流Ｘはピストン頂部２６ｃ方向とし燃焼室２９
内に広く拡散するようにする。

【００８０】図１５、図１６は複数（この実施例では２
つ）のインジェクタが設けられた場合の、第２噴射時に
おける燃焼室２９内の様子を示すシリンダ概略平面図と
シリンダ概略断面図である。シリンダ側壁２２ａにイン
ジエクタ６１Ａと６１Ｂが配置される。インジェクタ６
１Ａからの噴射流Ｘはもっぱら第１噴射として先行して
噴射される。この噴射流Ｘは、燃焼室２９内に広く拡散
するように横向きにほぼ副掃気ポート４１ｂ１方向に噴
射される。一方インジエクタ６１Ｂからの噴射流Ｙはも
っぱら第２噴流として先行して噴射される。この噴射流
Ｙは点火プラグ３０を指向する。図中ｑ１ｓは第１噴射
の最先端を、ｑ２ｅは第２噴射の最後尾を示す。

【００８１】図１７及び図１８に、４サイクルエンジン
における実施例を示す。図１７は１つの気筒についての
断面図、図１８はエンジンの平面図である。シリンダプ
ロック７００の上部にシリンダヘッド７０１が載置さ
れ、シリンダ７０２の内部に摺動する凹部７０３ｄを有
するピストン７０３が収容される。シリンダヘッド７０
１の内部に各々２つの吸気通路７０１ａと排気通路７０
１ｂが配置され、そのシリンダヘッド７０１の下側開口
端はそれぞれ吸気ポート７０１ｃ、排気ポート７０１ｄ
とされる一方、他方の端部にはそれぞれ吸気マニホール
ド７０４、排気マニホールド７０５が接続される。各吸
気ポート７０１ｃ部には吸気弁７０６、各排気ポート７
０１ｄ部には排気弁７０７が配置され、それぞれ吸気カ
ム７０９、排気カム７１０により、弁バネ７１１、７１
２に抗して開閉される。気筒中央となるシリンダヘッド
７０ｌ側の気筒中央Ｏ１に点火プラグ７１３が配置され
る。

【００８２】各気筒中央Ｏ１を通る共通平面Ｐ１０と平
行に燃料分配７１５が配置され、各気筒のシリンダ７０
２側壁に互いに平行に配置されるインジェクタ７２０が
燃料分配管７１５に直接連結される。燃料分配管７１５
の上流端部には燃料圧の変動を吸収する燃圧ダンパー７
２１が、下流端部には噴射圧の一定とするための調圧弁
７２２が配置される。

【００８３】吸気弁７０６が開となり、且つピストン７
０３がインジェクタ７２０の取付部を通過した後、イン
ジェクタ７２０から燃料が低負荷時に、クランク軸の複
数回転毎に燃料を複数回に分けて噴射し、中高負荷時
に、クランク軸回転毎に１燃焼サイクル中に吹き抜けな
い時期に１回で燃料を噴射する。噴射流Ｘはピストン７
０３頂部を指向する。このため、噴射された燃料はピス
トン頂部と排気弁７０７と熱交換して気化し、上死点前
近傍のタイミングで点火される前に十分均一が混合気が
燃焼室８００内に形成される。第２噴射による燃料はピ
ストン頂部の凸部７０３ａにガイドされ点火プラグ７１
３を指向する。

【００８４】８０ｌはピストン７０３に嵌合するピスト
ンリングであり、点火プラグ７１３が点火する時位置す
る上側のピストンリング８０１より不図示のクランク室
寄りにインジェクタ７２０が配置され、点火直後の高
温、高圧の既燃焼ガスから保護される。

【００８５】この実施例でも、燃科供給系が簡素化さ
れ、且つインジェクタ７２０及び燃料分配管７１５が吸
気マニホールド７０４により覆われ保護される。

【００８６】

【発明の効果】前記したように、請求項１記載の発明
は、１燃焼サイクル当たりの混合気量が少ない低負荷時
あるいは／及びＥＧＲ量が多くなる低速時に、点火時に
点火プラグ近傍を噴射燃料が通過しており、着火性は向
上する。しかも、着火性を向上するための最も遅いタイ
ミングの燃料噴射より前に噴射された燃料が、燃焼室に
均一な混合気を形成するので、燃焼の安定性を増し、こ
れにより出力向上、燃費改善がなされると共に、排気ガ
ス中のＨＣやＣＯ或いはＮＯｘの排出量を低減できる。
特に２サイクルエンジンにおいてはガス交換性が悪くＥ
ＧＲの増加し、４サイクルエンジンにおいては排気バル
ブの閉より前に吸気バルブが開となることによる排気ガ
スが吸気バルブから逆流してＥＧＲの増加し、燃焼の安
定性を阻害し、また着火性も阻害することがあるが、こ
の欠点を補完し、確実な着火、安定した燃焼を実現する
ことができる。

【００８７】請求項２記載の発明は、低速或いは低負荷
時、燃焼室内により均一な混合気を形成し、且つ遅いタ
イミングで噴射される燃料は点火時点火プラグ近傍を通
過中でなくても、点火プラグを指向することにより、成
層燃焼に近づいた焼焼が可能となり、安定した燃焼を実
現できる。また、複数のインジェクタを配置するので、
合計の噴射量を所定量するに際して小さなインジェクタ
とすることができ、あるいは、噴射圧を低下させること
ができる。また、遅いタイミングの噴射は確実に点火プ
ラグを指向させることができるので、より安定した燃焼
を可能とする。

【００８８】請求項３記載の発明は、複数クランク軸回
転当たり一回の燃焼サイクルとするための間欠噴射とす
るとともに、燃焼サイクルのための燃料噴射を複数回に
分けて噴射するので、ＥＧＲ量を減少することができ、
ＥＧＲが減ることによる着火性の向上と、安定した燃焼
を実現することができる。また、間欠噴射のため、毎ク
ランク軸回転ごとに燃料噴射し点火燃焼させるものに比
べて一回の噴射量は多く必要となるが、燃焼サイクルに
おいては、複数回に噴射を分けた分、燃焼室内の圧縮比
が低いタイミングで燃料が噴射されることになり、噴射
圧との差圧が大きくなるので多くの燃料を噴射可能と
し、且つ燃焼室内に均等な混合気を形成し、遅いタイミ
ングで噴射される燃料は点火時点火プラグ近傍を通過中
でなくても、点火プラグを指向することにより、成層燃
焼に近づいた燃焼が可能となり、安定した燃焼を実現で
きる。

【００８９】請求項４記載の発明は、低速あるいは／及
び低負荷時、燃焼室内により均一な混合気を形成し、且
つ遅いタイミングで噴射される燃料は点火時点火プラグ
近傍を通過中でなくても、点火プラグを指向することに
より、成層燃焼に近づいた燃焼が可能となり、且つ一つ
のインジェクタであり、安価に安定した燃焼を実現でき
る。

【００９０】請求項５記載の発明は、複数気筒において
も、間欠噴射により安定した燃焼を実現できる。

【００９１】請求項６記載の発明は、全ての気筒におい
て順次間欠噴射することにより熱負荷を均一にすること
ができる。また、複数気筒において位相差を設ける場合
には間欠噴射におけるトルク変動を小さくできる。

【００９２】請求項７記載の発明は、均一混合気の濃度
を増すことができるので、より安定した燃焼とすること
ができる。

【００９３】請求項８記載の発明は、高速高負荷時にお
いてより確実な予混合燃焼とすることができるので、燃
焼速度を速いエンジン速度に合わせるべく速くすること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】直接噴射点火式内燃機関を船外機に搭載した実
施例の１気筒分を主体とした概略構成図である。

【図２】シリンダ側壁噴射の燃料及び空気のフローチャ
ートである。

【図３】直接噴射点火式内燃機関の１つの気筒上部の縦
断面図である。

【図４】直接噴射点火式内燃機関の横断面図である。

【図５】排気系を示す断面図である。

【図６】直接噴射点火式内燃機関の平面図である。

【図７】インジェクタの断面図である。

【図８】インジェクタの先端部の断面図である。

【図９】インジェクタのノズルの正面図である。

【図１０】低負荷あるいは／及び低速時における燃料噴
射及び点火タイミングチャートである。

【図１１】第２噴射時における燃焼室内の様子を示すシ
リンダ概略断面図である。

【図１２】中負荷・高負荷における燃料噴射及び点火タ
イミングチャートを示す。

【図１３】インジェクタの燃料噴射を示す概略平面図で
ある。

【図１４】一つのインジェクタが複数の噴射孔を持つ場
合の、第２噴射時における燃焼室内の様子を示すシリン
ダ概略断面図である。

【図１５】複数インジェクタが設けられた場合の、第２
噴射時における燃焼室内の様子を示すシリンダ概略平面
図である。

【図１６】複数インジェクタが設けられた場合の、第２
噴射時における燃焼室内の様子を示すシリンダ概略断面
図である。

【図１７】４サイクルエンジンにおける実施例で１つの
気筒についての断面図である。

【図１８】４サイクルエンジンにおける実施例でエンジ
ンの平面図である。

【符号の説明】

２２シリンダボディ２２ａシリンダ側壁２３シリンダヘッド２６ピストン２６ｃピストン頂部２６ｄ凹部２９燃焼室６１インジェクタＸ噴射流

───────────────────────────────────────────────────── 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Ｆ０２Ｄ 41/34 9523−3ＧＦ０２Ｄ 41/34 Ｈ 41/36 41/36 Ｂ 43/00 ３０１ 43/00 ３０１Ｂ３０１ＪＦ０２Ｍ 45/02 Ｆ０２Ｍ 45/02 61/14 ３１０ 61/14 ３１０Ｓ３１０Ｕ 61/18 ３６０ 61/18 ３６０Ｊ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シリンダヘッド、シリンダボディ及びピス
トンにより形成された燃焼室内に、この燃焼室の壁に配
置されたインジェクタから直接燃料を噴射するととも
に、シリンダヘッドに設けた点火プラグにより点火着火
するようにした直接噴射点火式内燃機関において、低速
あるいは／及び低負荷時に、少なくとも２回に分けて燃
料を噴射するとともに、最も遅いタイミングで噴射した
燃料が、点火プラグ近傍を通過中のタイミングで点火す
るようにしたことを特徴とする直接噴射点火式内燃機
関。
【請求項２】シリンダヘッド、シリンダボディ及びピス
トンにより形成された燃焼室壁に少なくとも２つのイン
ジェクタを配置し、このインジェクタからの燃料噴射が
終了した後シリンダヘッドに設けた点火プラグにより点
火着火するようにした直接噴射点火式内燃機関におい
て、低速あるいは／及び低負荷時に、少なくとも２つの
インジェクタの噴射時期を前後させるとともに、最も遅
いタイミングで噴射するインジェクタからの燃料を点火
プラグ近傍を指向して噴射するようにしたことを特徴と
する直接噴射点火式内燃機関
【請求項３】シリンダヘッド、シリンダボディ及びピス
トンにより形成された燃焼室壁に複数の方向を指向する
燃料噴射流を発生させる複数の噴射孔を有するインジェ
クタを配置し、このインジェクタからの燃料噴射が終了
した後シリンダヘッドに設けた点火プラグにより点火着
火するようにした直接噴射点火式内燃機関において、一
つの燃料噴射流が点火プラグ近傍を指向するようにした
ことを特徴とする直接噴射点火式内燃機関。
【請求項４】低速あるいは／及び低負荷時に、クランク
軸複数回転につき一回転中燃料を噴射する間欠噴射とす
るとともに、燃焼室に少なくとも２回に分けて燃料を噴
射するようにしたことを特徴とする請求項１乃至請求項
３のいずれかに記載の直接噴射点火式内燃機関。
【請求項５】複数気筒を有し、低速あるいは／及び低負
荷時に、少なくとも一つの気筒においてクランク軸複数
回転につき一回転中燃料を噴射する間欠噴射としたこと
を特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の
直接噴射点火式内燃機関。
【請求項６】複数気筒を有し、低速あるいは／及び低負
荷時に、全ての気筒において順次間欠噴射としたことを
特徴とする請求項３乃至請求項４のいずれかに記載の直
接噴射点火式内燃機関。
【請求項７】低速あるいは／及び低負荷時に、２回に分
けて燃料を噴射するとともに、早いタイミングで噴射す
る第１噴射の噴射量をｑ１とし、遅いタイミングで噴射
する第２噴射の噴射量をｑ２とする時、噴射量ｑ１を噴
射量ｑ２より大きくしたことを特徴とする請求項１乃至
請求項６のいずれかに記載の直接噴射点火式内燃機関。
【請求項８】少なくとも高速高負荷時には、噴射した燃
料が、点火プラグ近傍を通過完了したタイミングで点火
するようにしたことを特徴とする請求項１乃至請求項７
のいずれかに記載の直接噴射点火式内燃機関。