JP2624769B2

JP2624769B2 - 燃料供給方法

Info

Publication number: JP2624769B2
Application number: JP63102552A
Authority: JP
Inventors: 利治野木; 宜茂大山; 照夫山内
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1988-04-27
Filing date: 1988-04-27
Publication date: 1997-06-25
Anticipated expiration: 2012-06-25
Also published as: JPH01273874A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は燃料噴射式ガソリンエンジンに係り、特にシ
リンダ内壁面に付着する燃料を低減し、均質な混合気を
形成するのに好適な燃料供給方法に関する。

〔従来の技術〕

従来の装置は、特開昭60−224932号のように、シリン
ダ内に均質な混合気を、特に点火プラグまわりに均質な
混合気を形成するために、シリンダ内に旋回流を与える
ことが行われている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術はシリンダ内にせん回流を生じさせた場
合の燃料供給方法について配慮されておらず、シリンダ
壁面に燃料が付着し、均質な混合気を形成しにくいとい
う問題があつた。

本発明の目的は、シリンダ壁面への燃料の付着を低減
し、シリンダ内に均質な混合気を形成することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、吸気弁のスワール開始側シリンダ壁面と
は反対側の部分に比較的多く燃料を供給する為に、シリ
ンダに向う２本の燃料噴霧q₁,q₂のうち、スワール開始
側シリンダ壁面に遠い側の噴霧q₁と近い側の噴霧q₂との
関係をq₂/q₁＋q₂＝0.2〜0.4にしたことにより達成され
る。

〔作用〕

シリンダ内に壁面に沿った旋回流を生じさせる吸気通
路からの空気流によって、シリンダ壁面に移送される燃
料量を低減することができるので、壁面流が少なくて、
且つシリンダ内に均質な混合気を形成可能となる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図を用いて説明する。
絞り弁３の下流の吸気管３に燃料噴射弁１を取りつけ
る。燃料噴射弁１は吸気弁２の近くにある。燃料噴射弁
１の取り付け角θは、燃料噴霧を吸気弁の中心に向うよ
うに調整する。

第２図に本発明の動作説明図を示す。吸気弁２が開く
と、吸気管４を通つて空気がシリンダ８内へ流入する。
吸気管４はシリンダ８の円周方向に沿うように曲がつて
いるので、シリンダ内の空気流速は、V_Oという円周方向
の速度成分をもつ。第２図（ｂ）において、実線で空気
流線を、破線で燃料液滴の飛跡を示す。シリンダ内の円
周方向速度によつて、燃料液滴は遠心力を受け、シリン
ダ壁面に付着しやすくなる。このとき、吸気弁２のシリ
ンダ壁面に近い部分から飛び出す燃料ほど、シリンダ壁
面に付着しやすい。

しかしながら、シリンダ内に均質な混合気を形成し、
燃焼を安定にするためには、シリンダ内にせん回流を生
じさせることが重要である。第３図に、一例を示した。
横軸に、希薄限界空燃比（A/F）_Lim、縦軸にスワール比
SRをとつた。ここで、（A/F）_Limは安定した運転が可能
な希薄限界空燃比、SRはV_O/V_Zの比とした。SRが１〜２
程度で、（A/F）_Limを最も大きくすることが可能であ
る。これは、せん回を加えることによつて、均質な混合
気を形成できるが、せん回を大きくしすぎると、遠心力
によつて、燃料がシリンダ壁面に付着しやすくなり、均
質な混合気を形成しにくくなることを示している。

第４図に、SRとシリンダ内A/Fの関係を示した。SRが
０、すなわち、V_Oが０の場合、シリンダ壁面付近のA/F
が大きく、シリンダ中心にA/Fが小さい。SRが４以上で
は、その逆である。SRを１〜２程度にすると、シリンダ
内の空燃比A/Fが等しくなり、均質な混合気を形成でき
る。しかしながら、吸気弁のシリンダ壁面近傍から飛び
だした燃料は、シリンダ壁面に付着しやすいため、それ
らを低減する必要がある。

第５図に、一実施例を示した。燃料噴射弁１の方向を
吸気弁の中心と燃料噴射弁１をむすぶ軸線に対して、シ
リンダ中心軸に近い方向へ角度Q_Hだけ偏向する。これに
よつて、吸気弁２のシリンダ壁面８に近い側から噴出す
る燃料が少なくなり、シリンダ壁面への燃料の付着量を
低減できる。燃料噴霧の最も外側が、吸気弁ステムの中
心軸に一致するように、θ_Ｈを決める。通常θ_Ｈは２度
〜10度を範囲をとる。

第６図に本発明の他の実施例を示した。燃料噴射弁１
から噴出する噴霧を２方向に分け、吸気弁スラム20に衝
突しないようにし、シリンダ壁面に近い側に噴射される
燃料量q₂とその反対側に噴射される量q₁において、q₂を
q₁に比べて、少なくする。これによつて、シリンダ壁面
への燃料の付着量を低減できる。さらに、吸気弁ステム
に燃料が付着しないので、シリンダ内へ燃料が迅速に流
入する。また吸気弁に２つに分けて燃料を供給するの
で、吸気弁の単位面積当たりの燃料量が少なくでき、蒸
発が促進され、均質な混合気を形成できる。

第７図に、第５図の実施例における噴射弁の取付け角
θ_Ｈとシリンダ壁面への燃料付着量を示した。ここで、
θ_Ｈが10度程度で、q_lを最も小さくできる。この場合、
θ_Ｈが10度以上では、噴霧が吸気弁に衝突する以前に吸
気管に付着するので、q_lが大きくなる。

第８図に、第６図の実施例における噴射弁から噴出す
る噴射量（q₁＋q₂）とシリンダ壁面に近い方への噴射量
q₂の比q₂/（q₁＋q₂）とシリンダ壁面への付着量q_lを示
した。q₂の割合を少なくすると、q_lを低減できる。しか
し、q₂を小さくしすぎると、シリンダ中心における混合
気が希薄になり、均質な混合気を形成しにくくなる。そ
こで、q₂/（q₁＋q₂）が0.2〜0.4の範囲なるように、２
つの噴霧の噴射量を調整する必要がある。

第９図に本発明の他の実施例を示す。１つのシリンダ
に２つの吸気弁を有するエンジンに適用した場合であ
る。シリンダ内にせん回流を生じさせるため、吸気弁２
−ａ側の吸気管４がシリンダ壁面に沿うように曲げてあ
る。燃料噴射弁１から噴出する燃料は、各吸気弁２に向
かうようにする。ここで、吸気弁２−ａに向かう噴霧の
最も外側が、吸気弁２−ａのステムに一致するように、
燃料噴射弁１の方向を設定する。また吸気弁２−ｂに向
かう噴霧は吸気弁２−ｂの中心に向かうようにする。こ
れによつて、シリンダ壁面へ付着する燃料を低減し、か
つシリンダ内に均質な混合気を形成できる。

第10図に本発明の他の実施例を示す。第９図と同様に
シリンダ内にせん回流を生じさせるため、吸気弁２−ａ
側の吸気管４がシリンダ壁面に沿う方向に曲げてある。
燃料噴射弁１より噴射する噴霧のうち、シリンダ内の空
気の流線の中心より遠い吸気弁２−ａの方へ向かう噴霧
の量q₂を中心に近い吸気弁２−ｂの方へ向かう噴霧の量
q₁に対して少なくする。これによつて、シリンダ壁面に
付着する燃料量を低減できる。この実施例では、燃料噴
射弁１から噴出する燃料を吸気弁の中心に向かうように
するので、吸気弁ステムで燃料が微粒化され、空気と燃
料の混合が促進され、均質な混合気を形成しやすい。こ
こで、q₂/（q₁＋q₂）は、0.2〜0.4の範囲とすることに
よつて、シリンダ内に均質な混合気を形成できる。

第11図に本発明の他の実施例を示す。シリンダ内にせ
ん回流を生じさせるため、吸気弁２−ａ側の吸気管４が
シリンダ壁面に沿う方向に曲げてあり、さらに吸気弁２
−ｂ側の通路に旋回弁９を設ける。部分負荷時、吸気管
４内を流れる空気量が少ない場合、旋回弁９を閉じ、吸
気弁２−ａから、多くの空気を流入させる。それによつ
て、部分負荷時でも、シリンダ内にせん回流を生じさせ
ることが可能となる。燃料噴射弁１を吸気管４の中央分
岐部４−ａに配置し、それぞれの吸気弁２に向けて、燃
料を噴出させる。この場合、吸気弁２−ａの方へ噴射さ
れる燃料量q₂の方を吸気弁２−ｂの方へ噴射される燃料
量q₁に対して、多くする。その割合はq₂/（q₁＋q₂）を
0.2〜0.4の範囲とする。それによつてシリンダ壁面に付
着する燃料量を低減でき、かつ均質な混合気を形成でき
る。噴射量q₁とq₂を同じとし、吸気弁２−ａ側の噴霧の
方向を、噴霧の外側が吸気弁２−ａの中心とし、シリン
ダ壁面と反対側の部分に多く燃料を供給するようにして
もよい。

以上、実施例を１つのシリンダに１つ又は２つの吸気
弁を有するエンジンについて説明したが、１つのシリン
ダに複数の吸気弁を有するものについても本発明を適用
できる。

第12図に、本発明に適用する燃料噴射弁の構成を示し
た。燃料噴射弁１の先端に燃料分岐チツプ10を設けた。
燃料噴射弁１から噴出する燃料を燃料分岐チツプによつ
て２つの方向へ分岐させる。

第13図に燃料分岐部の詳細を示した。弁体11によつて
計量された燃料は、環状すきま12を通過し、燃料分岐チ
ツプ10に衝突する。燃料分岐チツプ10には２つの細長い
燃料通路13が設けられている。ここで、弁体11の軸線と
燃料分岐チツプ10の軸線をｈだけオフセツトさせる。オ
フセツトｈを変えることによつて、燃料通路13−ａより
噴出する燃料量を燃料通路13−ｂから噴出する燃料量よ
り大きくすることができる。また細長い燃料通路とする
ことによつて、厚みの小さな扇状の噴霧を形成できる。
扇状の噴霧は吸気管内空気流の影響を受けにくい。絞り
弁全開時のように空気流速が大きな場合でも、噴霧は空
気流によつてつぶされず、かつ吸気弁に均一に広がるの
で、蒸発が促進され、シリンダ内の壁面に付着する燃料
量を低減できる。環状オリフイス外径φ0.70、内径φ0.
60mmの場合、l₁を約3mm、l₂を約1mm程度とする。そのと
きｈを0.1〜0.2mm変化させることによつて、燃料通路13
から噴出する燃料量をq₁,q₂とすれば、q₂/（q₁＋q₂）を
0.4〜0.2まで変化させることができる。

第14図に他の実施例を示した。環状オリフイス12から
噴出する燃料を分岐材14に衝突させる。分岐材14は燃料
分岐チツプ10に挿入されており、チツプを介して、燃料
噴射弁に取付けられている。燃料分岐チツプ14は、弁体
11の軸線に対して、ｈだけオフセツトさせる。

第15図（ａ）に燃料分岐部の構造を示した。燃料分岐
チツプ10に分岐材14を圧入する。チツプ10の出口径d
₁は、環状オリフイスの径よりも大きくする。

第15図（ｂ）に分岐材14の構成を示した。分岐材14は
圧入しやすいように、圧入方向の軸を細くする。断面形
状を円形又はくさび形とすることによつて、任意の噴霧
パターンを形成できる。くさび形の場合、θを変える
と、２つの噴霧の方向を変えることができる。円形で
は、直径ｄを変えることによつて、２つの噴霧の方向、
パターンを変えることができる。たとえば、θを10度と
すれば、２つの噴霧の噴出方向も約10度となる。また環
状オリフイスの径が約0.7mmのとき、φｄを0.2〜1.0mm
とする。円形の場合、燃料と分岐部14の衝突面積がくさ
び形に比べて大きいので、微細化しやすい。どちらの形
状においても、噴霧は厚みの小さい扇形となる。

第16図に他の実施例を示した。弁体11の下流に単孔オ
リフイス20を設け、計量を行う。単孔オリフイス20から
噴出する燃料を燃料分岐チツプで、２つの方向に分け
る。単孔オリフイス20の中心軸に対して、燃料分岐チツ
プ10の軸線をｈだけオフセツトすると、燃料通路13−a,
13−ｂからの燃料量を変えることができる。単孔オリフ
イスの加工は環状オリフイスの加工に比べて容易という
利点がある。

第17図に他の実施例を示した。弁体11の下流に燃料を
計量するための複数のオリフイスを設ける。複数のオリ
フイスの断面積の合計は、弁体11の最大リフト時に形成
される弁体まわりの通路面積より小さくする。

第18図に燃料分岐チツプ10の詳細図を示した。第18図
（ｂ）は第18図（ａ）をＰ方向から見た図である。燃料
分岐チツプ10に、２つのオリフイス16を設けた。各オリ
フイスを16−a,16−ｂとし、その断面積をd_a,d_bとすれ
ば、d_a,d_bを変えることによつて、噴射量を自由に設定
できる。噴射量をq_a,q_bとすれば、 q_a:q_b≒d_a ²:d_b ² である。q_a/（q_a＋q_b）は0.2〜0.4の範囲とする。本実
施例では、燃料分岐チツプに設けたオリフイスによつて
計量を行つているので、各オリフイスから噴出する噴射
量を正確に決めることができ、シリンダ壁面に付着する
燃料を低減し、均質な混合気を形成する。噴射量を選ぶ
ことが可能である。

第19図に本発明の他の実施例を示した。１つのシリン
ダ８に２つの吸気弁２を有するエンジンにおいて、各吸
気弁に燃料噴射弁１を設ける。ここで、シリンダ内にせ
ん回流を生じさせる吸気通路側の吸気弁２−ａに向かう
噴霧が、吸気弁２−ａのシリンダ壁面とは反対側に多く
なるようにする。すなわち、噴射弁１−ａの方向を噴射
弁と吸気弁の中心を結ぶ軸線よりも内側になるようにす
る。これによつて、シリンダ内にせん回流を生じさせて
も、シリンダ壁面に付着する燃料量を低減でき、均質な
混合気を形成できる。吸気弁２−ｂ側の噴射弁１−ｂ
は、吸気弁の中心に噴霧が向かうように、方向を決め
る。これによつて、吸気弁ステムで燃料が微粒化され、
液状で流入する燃料量を低減できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、シリンダ内に旋回流を生じさせて
も、シリンダ壁面に付着する燃料量を増大することがな
いので、シリンダ内に均質な混合気を形成でき、希薄混
合気でも安定した燃焼を維持する効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の説明図、第２図〜第５図は
本発明の動作説明図、第６図は本発明の他の実施例の説
明図、第７図は噴射弁取付角とシリンダ壁面付着量の関
係図、第８図はq₂/（q₁＋q₂）とシリンダ壁面付着量の
関係図、第９図〜第11図は本発明の他の実施例の説明
図、第12図〜第18図は本発明に用いる燃料噴射弁の構成
図、第19図は本発明の他の実施例の説明図である。１……燃料噴射弁、２……吸気弁、３……吸気管、４…
…吸気管、６……点火プラグ、８……シリンダ、10……
燃料分岐チツプ、11……弁体、14……分岐材、15,16…
…オリフイス。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】シリンダ内に壁面に沿った旋回流を生じさ
せる吸気通路、吸気弁を有する燃料噴射式ガソリンエン
ジンにおいて、一つまたは二つの燃料噴射弁から噴射す
る２本の燃料噴霧q₁,q₂のうちスワール開始側のシリン
ダ壁面から遠いところに流線の中心を有する燃料噴霧q₁
に対して、シリンダ壁面に近い側に流線の中心を有する
燃料噴霧q₂を少なくすると共に、前記燃料噴霧q₁,q₂がq
₂/q₁＋q₂＝0.2〜0.4となる様に２つの噴霧の燃料量を異
ならせることを特徴とする燃料供給方法。