JP3009231B2 - 層状燃焼エンジン - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、シリンダの燃焼室に圧
縮空気と共に燃料を噴射し、点火プラグの電極付近に濃
い混合気の層を形成して着火の確率を高めるようにした
層状燃焼エンジンに関する。
縮空気と共に燃料を噴射し、点火プラグの電極付近に濃
い混合気の層を形成して着火の確率を高めるようにした
層状燃焼エンジンに関する。
【０００２】
【従来の技術】２サイクルエンジンは、掃気口から燃焼
室に流入する混合気によって燃焼室内の既燃ガスを排気
口へ押し出し、この燃焼室内のガス交換を行っている。
このため、特に燃焼室に流入する混合気の量が少なくな
る低負荷・低回転運転域においては、燃焼室に既燃ガス
が残留する傾向にあり、失火を含む不整燃焼が発生し易
くなる。
室に流入する混合気によって燃焼室内の既燃ガスを排気
口へ押し出し、この燃焼室内のガス交換を行っている。
このため、特に燃焼室に流入する混合気の量が少なくな
る低負荷・低回転運転域においては、燃焼室に既燃ガス
が残留する傾向にあり、失火を含む不整燃焼が発生し易
くなる。
【０００３】これに対し、燃焼室に圧縮空気と共に燃料
を直接噴射する、いわゆる筒内噴射式の２サイクルエン
ジンは、点火プラグの電極付近に霧化された燃料が供給
され、ここに濃い混合気の層が形成されるため、燃焼が
局所的に行われる。このため、掃気量が少ない運転域で
も混合気への着火が確実に行われ、燃焼が安定するとい
った利点を有している。
を直接噴射する、いわゆる筒内噴射式の２サイクルエン
ジンは、点火プラグの電極付近に霧化された燃料が供給
され、ここに濃い混合気の層が形成されるため、燃焼が
局所的に行われる。このため、掃気量が少ない運転域で
も混合気への着火が確実に行われ、燃焼が安定するとい
った利点を有している。
【０００４】そして、この種の筒内噴射式の２サイクル
エンジンにおいて、従来、例えば「特開昭６３ー３８６
８５号公報」には、燃料消費率を改善したり、燃焼をよ
り安定化させる方式として、燃焼室に噴射される混合気
の噴射速度を、大気圧下で測定した時にノズルから３５
ミリメートルの所で２５メートル／秒以下に設定するこ
とが開示されている。
エンジンにおいて、従来、例えば「特開昭６３ー３８６
８５号公報」には、燃料消費率を改善したり、燃焼をよ
り安定化させる方式として、燃焼室に噴射される混合気
の噴射速度を、大気圧下で測定した時にノズルから３５
ミリメートルの所で２５メートル／秒以下に設定するこ
とが開示されている。
【０００５】すなわち、この従来のエンジンでは、燃焼
室内に充填された空気に対する燃料の貫通率を低くし、
燃焼室内での霧化燃料の分散を積極的に抑えることによ
り、混合気への点火性と燃焼性を促進させている。
室内に充填された空気に対する燃料の貫通率を低くし、
燃焼室内での霧化燃料の分散を積極的に抑えることによ
り、混合気への点火性と燃焼性を促進させている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところが、２サイクル
エンジンでは、エンジン回転数やエンジン負荷およびク
ランク角によっても異なるが、ピストンが上昇に転じて
排気口が閉じられた以降も、上記燃焼室内には掃気作用
によって１０メートル／秒程度の空気の流れが存在す
る。
エンジンでは、エンジン回転数やエンジン負荷およびク
ランク角によっても異なるが、ピストンが上昇に転じて
排気口が閉じられた以降も、上記燃焼室内には掃気作用
によって１０メートル／秒程度の空気の流れが存在す
る。
【０００７】しかも、圧縮行程の終了直前では、燃焼室
内にピストンとシリンダヘッドとの相対運動に伴うスキ
ッシュ流が発生し、このスキッシュ流によって燃焼室内
の空気流動が強化されるので、上記掃気作用と合わせて
燃焼室内での空気の流動速度が最大３０メートル／秒程
度に達することもあり得るとの報告がなされている。
内にピストンとシリンダヘッドとの相対運動に伴うスキ
ッシュ流が発生し、このスキッシュ流によって燃焼室内
の空気流動が強化されるので、上記掃気作用と合わせて
燃焼室内での空気の流動速度が最大３０メートル／秒程
度に達することもあり得るとの報告がなされている。
【０００８】このことから、燃焼室に噴射される混合気
の噴射速度を２５メートル／秒以下に設定し、燃焼室に
充填された空気に対する貫通率を低くした場合には、燃
焼室内での混合気の速度が空気の流動速度よりも遅くな
ることがある。したがって、燃焼室内に噴射された混合
気が、逆に点火プラグの電極回りから吹き流されて広範
囲に拡散されてしまい、この点火プラグの電極付近に濃
い混合気の層を形成することが不可能となる。
の噴射速度を２５メートル／秒以下に設定し、燃焼室に
充填された空気に対する貫通率を低くした場合には、燃
焼室内での混合気の速度が空気の流動速度よりも遅くな
ることがある。したがって、燃焼室内に噴射された混合
気が、逆に点火プラグの電極回りから吹き流されて広範
囲に拡散されてしまい、この点火プラグの電極付近に濃
い混合気の層を形成することが不可能となる。
【０００９】特に低負荷・低回転運転域では、混合気の
噴射タイミングが圧縮行程の終了直前（上死点付近）と
なるので、スキッシュによる空気流動がより強化されて
いるとともに、燃焼室内の圧力も高くなっているので、
濃い混合気の層が点火プラグの電極まで届かないことが
あり、混合気への着火性が損なわれる不具合がある。
噴射タイミングが圧縮行程の終了直前（上死点付近）と
なるので、スキッシュによる空気流動がより強化されて
いるとともに、燃焼室内の圧力も高くなっているので、
濃い混合気の層が点火プラグの電極まで届かないことが
あり、混合気への着火性が損なわれる不具合がある。
【００１０】本発明は、このような事情にもとづいてな
されたもので、点火プラグの電極付近に濃い混合気の層
を確実に形成することができ、混合気への着火性を改善
して安定した燃焼を得ることができる層状燃焼エンジン
の提供を目的とする。
されたもので、点火プラグの電極付近に濃い混合気の層
を確実に形成することができ、混合気への着火性を改善
して安定した燃焼を得ることができる層状燃焼エンジン
の提供を目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る層状燃焼エンジンは、 ピストンによって開閉される掃気口および排気口を有す
るシリンダと； 上記ピストンの頂面との間に燃焼室を構成するための凹
部を有するシリンダヘッドと； このシリンダヘッドに取り付けられ、上記凹部に臨む電
極を有する点火プラグと； 上記凹部に開口された噴射口を有し、上記点火プラグに
向けて圧縮空気と燃料の混合気を噴射する燃料噴射装置
と；を具備している。上記凹部は、上記シリンダのボア
中心線上に位置するドーム部と、このドーム部の開口縁
部に連続し、ピストンが上死点に達した時にこのピスト
ンの頂面の外周部と向かい合うスキッシュ部とを有し、
上記ドーム部は、シリンダの軸方向から見た時に、上記
スキッシュ部との境界部分に排気口側に進むに従い扇状
に拡開する形状の開口部を有し、この開口部のうち上記
排気口とは反対側に位置された幅狭い基端部分からピス
トンとは遠ざかる方向に延びる上記ドーム部の起立面に
上記点火プラグの電極が設置されているとともに、上記
開口部の基端部分に対応する上記ドーム部の底に上記噴
射口が開口されている。この噴射口は、低速・低回転域
において上記排気口がピストンで閉じられた後、空気噴
射に続いて燃料噴射を開始するとともに、ピストンが上
死点に達する前に上記圧縮空気と燃料の噴射を終了し、
この噴射終了からピストンが上死点に達するまでの間に
上記点火プラグを介してドーム部内の混合気への点火が
なされる。そして、上記ドーム部に混合気が噴射された
際に、その噴射先端が上記点火プラグの電極に到達する
位置での混合気の先端速度は、上記排気口が閉じてから
混合気が噴射されるまでの間におけるドーム部内の気体
流動速度よりも早く設定されていることを特徴としてい
る。
め、本発明に係る層状燃焼エンジンは、 ピストンによって開閉される掃気口および排気口を有す
るシリンダと； 上記ピストンの頂面との間に燃焼室を構成するための凹
部を有するシリンダヘッドと； このシリンダヘッドに取り付けられ、上記凹部に臨む電
極を有する点火プラグと； 上記凹部に開口された噴射口を有し、上記点火プラグに
向けて圧縮空気と燃料の混合気を噴射する燃料噴射装置
と；を具備している。上記凹部は、上記シリンダのボア
中心線上に位置するドーム部と、このドーム部の開口縁
部に連続し、ピストンが上死点に達した時にこのピスト
ンの頂面の外周部と向かい合うスキッシュ部とを有し、
上記ドーム部は、シリンダの軸方向から見た時に、上記
スキッシュ部との境界部分に排気口側に進むに従い扇状
に拡開する形状の開口部を有し、この開口部のうち上記
排気口とは反対側に位置された幅狭い基端部分からピス
トンとは遠ざかる方向に延びる上記ドーム部の起立面に
上記点火プラグの電極が設置されているとともに、上記
開口部の基端部分に対応する上記ドーム部の底に上記噴
射口が開口されている。この噴射口は、低速・低回転域
において上記排気口がピストンで閉じられた後、空気噴
射に続いて燃料噴射を開始するとともに、ピストンが上
死点に達する前に上記圧縮空気と燃料の噴射を終了し、
この噴射終了からピストンが上死点に達するまでの間に
上記点火プラグを介してドーム部内の混合気への点火が
なされる。そして、上記ドーム部に混合気が噴射された
際に、その噴射先端が上記点火プラグの電極に到達する
位置での混合気の先端速度は、上記排気口が閉じてから
混合気が噴射されるまでの間におけるドーム部内の気体
流動速度よりも早く設定されていることを特徴としてい
る。
【００１２】
【作用】この発明によれば、燃焼室のドーム部は、シリ
ンダの軸方向から見た場合に、排気口の方向に進むに従
い拡開する扇状をなしており、このドーム部のうち最も
幅狭い基端部分に点火プラグが位置するので、ドーム部
内の混合気に点火プラグを介して着火された際に、燃焼
は排気口に向けて行われることになる。このため、燃焼
の終了部が排気口側となるから、この燃焼に伴う体積膨
張による燃焼ガスの流動方向と、圧縮行程時にドーム部
内に生じる掃気流の流動方向とが一致し、燃焼が終了し
て排気行程に移行する際に燃焼ガスを排気口を通じて効
率良く排出できる。よって、燃焼室内のガス交換を円滑
に行え、燃焼室に残留しようとする既燃ガスが減少す
る。
ンダの軸方向から見た場合に、排気口の方向に進むに従
い拡開する扇状をなしており、このドーム部のうち最も
幅狭い基端部分に点火プラグが位置するので、ドーム部
内の混合気に点火プラグを介して着火された際に、燃焼
は排気口に向けて行われることになる。このため、燃焼
の終了部が排気口側となるから、この燃焼に伴う体積膨
張による燃焼ガスの流動方向と、圧縮行程時にドーム部
内に生じる掃気流の流動方向とが一致し、燃焼が終了し
て排気行程に移行する際に燃焼ガスを排気口を通じて効
率良く排出できる。よって、燃焼室内のガス交換を円滑
に行え、燃焼室に残留しようとする既燃ガスが減少す
る。
【００１３】また、ピストンが上昇に転じて掃気口や排
気口が閉じられた以降も、ドーム部内にはシリンダのボ
ア中心線に沿う縦方向の掃気流が存在する。この掃気流
は、ドーム部の開口形状を扇状としたことから、排気口
とは反対側の幅狭い基端部分からドーム部に流入し、こ
のドーム部の起立面に沿って流れる。この起立面には点
火プラグの電極が位置するので、上記掃気流やスキッシ
ュ部からドーム部に向けて流れるスキッシュ流に起因す
る気体流動によって電極に向けて噴射される混合気が拡
散されてしまうことがあり得る。
気口が閉じられた以降も、ドーム部内にはシリンダのボ
ア中心線に沿う縦方向の掃気流が存在する。この掃気流
は、ドーム部の開口形状を扇状としたことから、排気口
とは反対側の幅狭い基端部分からドーム部に流入し、こ
のドーム部の起立面に沿って流れる。この起立面には点
火プラグの電極が位置するので、上記掃気流やスキッシ
ュ部からドーム部に向けて流れるスキッシュ流に起因す
る気体流動によって電極に向けて噴射される混合気が拡
散されてしまうことがあり得る。
【００１４】しかるに、上記構成によれば、ドーム部内
に混合気が噴射された際に、その噴射先端が点火プラグ
の電極に達する位置での混合気の先端速度は、上記掃気
流やスキッシュ流のような気体流動速度よりも早いの
で、点火プラグの電極付近に気体流動が存在しても、混
合気は掃気流やスキッシュ流に打ち勝つように噴射され
ることになり、それ故、混合気がドーム部内の気体中を
貫通する際に、この混合気の噴霧が拡散されずに済む。
このため、点火プラグの電極付近に混合気を確実に供給
することができ、混合気への着火性を高めることができ
る。
に混合気が噴射された際に、その噴射先端が点火プラグ
の電極に達する位置での混合気の先端速度は、上記掃気
流やスキッシュ流のような気体流動速度よりも早いの
で、点火プラグの電極付近に気体流動が存在しても、混
合気は掃気流やスキッシュ流に打ち勝つように噴射され
ることになり、それ故、混合気がドーム部内の気体中を
貫通する際に、この混合気の噴霧が拡散されずに済む。
このため、点火プラグの電極付近に混合気を確実に供給
することができ、混合気への着火性を高めることができ
る。
【００１５】しかも、点火プラグの電極付近には、燃料
に先行して圧縮空気が噴射されるので、この圧縮空気を
利用して電極付近の既燃ガスを拡散させることができ
る。このため、点火プラグの電極付近に濃い混合気の層
を確実に形成することができ、この点でも着火性の向上
に寄与することになる。
に先行して圧縮空気が噴射されるので、この圧縮空気を
利用して電極付近の既燃ガスを拡散させることができ
る。このため、点火プラグの電極付近に濃い混合気の層
を確実に形成することができ、この点でも着火性の向上
に寄与することになる。
【００１６】
【実施例】以下本発明の一実施例を、図１ないし図８に
もとづいて説明する。
もとづいて説明する。
【００１７】図８において、符号１で示す車両用の２サ
イクルエンジンは、クランクケース２、シリンダブロッ
ク３およびシリンダヘッド４を備えている。クランクケ
ース２には、クランク軸５を収容するクランク室６と、
このクランク室６に連なる吸気口７が形成されている。
吸気口７には、図示しない吸気管からクランク室６に向
かう吸気の流れのみを許容するリード弁８が設けられて
いる。
イクルエンジンは、クランクケース２、シリンダブロッ
ク３およびシリンダヘッド４を備えている。クランクケ
ース２には、クランク軸５を収容するクランク室６と、
このクランク室６に連なる吸気口７が形成されている。
吸気口７には、図示しない吸気管からクランク室６に向
かう吸気の流れのみを許容するリード弁８が設けられて
いる。
【００１８】シリンダブロック３の内部には、シリンダ
１０が形成されている。シリンダ１０の内部には、ピス
トン１１が軸方向に往復動可能に収容されている。ピス
トン１１は、コンロッド１２を介してクランク軸５と連
結されており、このピストン１１の頂面１１ａは、略平
坦に形成されている。
１０が形成されている。シリンダ１０の内部には、ピス
トン１１が軸方向に往復動可能に収容されている。ピス
トン１１は、コンロッド１２を介してクランク軸５と連
結されており、このピストン１１の頂面１１ａは、略平
坦に形成されている。
【００１９】シリンダ１０の内面には、図２に示すよう
に、ピストン１１によって開閉される三つの掃気口１３
ａ，１３ｂ，１３ｃと排気口１５とが開口されている。
掃気口１３ａ，１３ｂ，１３ｃは、シリンダ１０の同一
周上に位置されており、そのうちの二つの掃気口１３
ａ，１３ｂは、シリンダ１０の径方向に対向して配置さ
れているとともに、残りの一つの掃気口１３ｃは、上記
対向し合う二つの掃気口１３ａ，１３ｂの間に位置され
ている。これら掃気口１３ａ，１３ｂ，１３ｃは、シリ
ンダブロック３内の掃気通路１４を介してクランク室６
に連なっている。
に、ピストン１１によって開閉される三つの掃気口１３
ａ，１３ｂ，１３ｃと排気口１５とが開口されている。
掃気口１３ａ，１３ｂ，１３ｃは、シリンダ１０の同一
周上に位置されており、そのうちの二つの掃気口１３
ａ，１３ｂは、シリンダ１０の径方向に対向して配置さ
れているとともに、残りの一つの掃気口１３ｃは、上記
対向し合う二つの掃気口１３ａ，１３ｂの間に位置され
ている。これら掃気口１３ａ，１３ｂ，１３ｃは、シリ
ンダブロック３内の掃気通路１４を介してクランク室６
に連なっている。
【００２０】排気口１５は、上記中間の掃気口１３ｃに
対し、シリンダ１０のボア中心線Ｘ1を挾んだ反対側に
位置されている。この排気口１５は、シリンダブロック
３内の排気通路１６に連なっている。
対し、シリンダ１０のボア中心線Ｘ1を挾んだ反対側に
位置されている。この排気口１５は、シリンダブロック
３内の排気通路１６に連なっている。
【００２１】図１に示すように、シリンダヘッド４のシ
リンダ１０との合面には、凹部１８が形成されている。
凹部１８は、ピストン１１の頂面１１ａとの間に燃焼室
１９を構成している。この燃焼室１９を形作る凹部１８
は、シリンダ１０のボア中心線Ｘ1上に位置するウェッ
ジ形のドーム部２０と、このドーム部２０の開口縁部に
連続してピストン１１の頂面１１ａの外周側に向って広
がるリング状のスキッシュ部２１とを備えている。
リンダ１０との合面には、凹部１８が形成されている。
凹部１８は、ピストン１１の頂面１１ａとの間に燃焼室
１９を構成している。この燃焼室１９を形作る凹部１８
は、シリンダ１０のボア中心線Ｘ1上に位置するウェッ
ジ形のドーム部２０と、このドーム部２０の開口縁部に
連続してピストン１１の頂面１１ａの外周側に向って広
がるリング状のスキッシュ部２１とを備えている。
【００２２】ドーム部２０は、上記スキッシュ部２１と
の境界部分に図２に示すような開口部２０ｃを備えてい
る。開口部２０ｃは、シリンダ１０の軸方向から見た場
合に、中間の掃気口１３ｃから排気口１５の方向に進む
に従い扇状に拡開する開口形状を有している。そのた
め、図２に最も良く示されるように、ドーム部２０は最
も幅狭い基端部分が中間の掃気口１３ｃ側に位置されて
いるとともに、最も幅広い拡開部分が排気口１５側に位
置されている。
の境界部分に図２に示すような開口部２０ｃを備えてい
る。開口部２０ｃは、シリンダ１０の軸方向から見た場
合に、中間の掃気口１３ｃから排気口１５の方向に進む
に従い扇状に拡開する開口形状を有している。そのた
め、図２に最も良く示されるように、ドーム部２０は最
も幅狭い基端部分が中間の掃気口１３ｃ側に位置されて
いるとともに、最も幅広い拡開部分が排気口１５側に位
置されている。
【００２３】また、ドーム部２０は、起立面２０ａと、
この起立面２０ａに連なる傾斜面２０ｂとを有してい
る。起立面２０ａは、上記開口部２０ｃのうち上記掃気
口１３ｃ側に位置された幅狭い基端部分からピストン１
１とは反対側に向けて延びており、シリンダ１０のボア
中心線Ｘ1と略平行をなしている。傾斜面２０ｂは、起
立面２０ａの上端からボア中心線Ｘ1を横切ってスキッ
シュ部２１に向けて延びており、このスキッシュ部２１
に近づくに従いピストン１１に向けて傾斜されている。
起立面２０ａの上端は、ドーム部２０の頂部２２に連な
っており、この頂部２２はボア中心線Ｘ1に対し中間の
掃気口１３ｃ側に偏っている。
この起立面２０ａに連なる傾斜面２０ｂとを有してい
る。起立面２０ａは、上記開口部２０ｃのうち上記掃気
口１３ｃ側に位置された幅狭い基端部分からピストン１
１とは反対側に向けて延びており、シリンダ１０のボア
中心線Ｘ1と略平行をなしている。傾斜面２０ｂは、起
立面２０ａの上端からボア中心線Ｘ1を横切ってスキッ
シュ部２１に向けて延びており、このスキッシュ部２１
に近づくに従いピストン１１に向けて傾斜されている。
起立面２０ａの上端は、ドーム部２０の頂部２２に連な
っており、この頂部２２はボア中心線Ｘ1に対し中間の
掃気口１３ｃ側に偏っている。
【００２４】スキッシュ部２１は、ピストン１１が上死
点に達した際に、このピストン１１の頂面１１ａの外周
部との間に狭い間隙からなるスキッシュゾーン２３を形
成している。このスキッシュゾーン２３は、空気をドー
ム部２０の内部に向けて押し出すようになっており、こ
のことにより、ドーム部２０の内部での空気の流動が促
進される。
点に達した際に、このピストン１１の頂面１１ａの外周
部との間に狭い間隙からなるスキッシュゾーン２３を形
成している。このスキッシュゾーン２３は、空気をドー
ム部２０の内部に向けて押し出すようになっており、こ
のことにより、ドーム部２０の内部での空気の流動が促
進される。
【００２５】シリンダヘッド４には、燃料を圧縮空気と
共に燃焼室１９に噴射する燃料噴射装置２５が取り付け
られている。燃料噴射装置２５は、図５に示すようなハ
ウジング２６を備えている。このハウジング２６には、
電磁式の制御弁２７と燃料噴射弁２８とが組み込まれて
いる。
共に燃焼室１９に噴射する燃料噴射装置２５が取り付け
られている。燃料噴射装置２５は、図５に示すようなハ
ウジング２６を備えている。このハウジング２６には、
電磁式の制御弁２７と燃料噴射弁２８とが組み込まれて
いる。
【００２６】制御弁２７は、ハウジング２６に支持され
た円筒状のバルブガイドハウジング２９を備えている。
バルブガイドハウジング２９は、シリンダヘッド４の嵌
合孔３０に挿入されてドーム部２０の頂部２２に臨んで
おり、このバルブガイドハウジング２９の内部には、ド
ーム部２０の頂部２２に開口する装着孔３１が形成され
ている。装着孔３１内には、円筒状のバルブガイド３２
が収容されている。バルブガイド３２の軸線上には、ガ
イド孔３３が形成されている。ガイド孔３３の一端は、
ドーム部２０の頂部２２に開口する噴射口３４をなして
おり、この噴射口３４の中心を通る軸線Ｘ2は、ボア中
心線Ｘ1と平行をなしている。そして、このガイド孔３
３内にニードル状のバルブ３５が軸方向に移動可能に挿
通されている。
た円筒状のバルブガイドハウジング２９を備えている。
バルブガイドハウジング２９は、シリンダヘッド４の嵌
合孔３０に挿入されてドーム部２０の頂部２２に臨んで
おり、このバルブガイドハウジング２９の内部には、ド
ーム部２０の頂部２２に開口する装着孔３１が形成され
ている。装着孔３１内には、円筒状のバルブガイド３２
が収容されている。バルブガイド３２の軸線上には、ガ
イド孔３３が形成されている。ガイド孔３３の一端は、
ドーム部２０の頂部２２に開口する噴射口３４をなして
おり、この噴射口３４の中心を通る軸線Ｘ2は、ボア中
心線Ｘ1と平行をなしている。そして、このガイド孔３
３内にニードル状のバルブ３５が軸方向に移動可能に挿
通されている。
【００２７】図６に示すように、バルブ３５は、ガイド
孔３３を貫通するステム部３５ａと、このステム部３５
ａの一端に位置する半球状または茸状のヘッド部３５ｂ
とで構成されている。このバルブ３５のストローク量Ｓ
は、０．２ミリメートルに設定されている。ヘッド部３
５ｂは、ドーム部２０の方向から噴射口３４の開口部に
接しており、この噴射口３４の開口部には、ヘッド部３
５ｂの外周面が着座するシート部３６が形成されてい
る。シート部３６は、径方向外側に進むに従いドーム部
２０に近接する方向に傾斜された傾斜面３６ａを有して
おり、この傾斜面３６ａの外周縁部にヘッド部３５ｂの
先端外周面を取り囲むガイド面３６ｂが形成されてい
る。ヘッド部３５ｂの先端外周面とガイド面３６ｂは、
噴射口３４の軸線Ｘ2と略平行をなしており、これらガ
イド面３６ｂとヘッド部３５ｂの先端外周面との間に
は、リング状の隙間３６ｃが形成されている。そして、
本実施例の場合、ガイド面３６ｂの軸線Ｘ2の方向に沿
う長さＬ1は、０．５ミリメートルに設定され、バルブ
３５のストローク量Ｓよりも多くなっている。
孔３３を貫通するステム部３５ａと、このステム部３５
ａの一端に位置する半球状または茸状のヘッド部３５ｂ
とで構成されている。このバルブ３５のストローク量Ｓ
は、０．２ミリメートルに設定されている。ヘッド部３
５ｂは、ドーム部２０の方向から噴射口３４の開口部に
接しており、この噴射口３４の開口部には、ヘッド部３
５ｂの外周面が着座するシート部３６が形成されてい
る。シート部３６は、径方向外側に進むに従いドーム部
２０に近接する方向に傾斜された傾斜面３６ａを有して
おり、この傾斜面３６ａの外周縁部にヘッド部３５ｂの
先端外周面を取り囲むガイド面３６ｂが形成されてい
る。ヘッド部３５ｂの先端外周面とガイド面３６ｂは、
噴射口３４の軸線Ｘ2と略平行をなしており、これらガ
イド面３６ｂとヘッド部３５ｂの先端外周面との間に
は、リング状の隙間３６ｃが形成されている。そして、
本実施例の場合、ガイド面３６ｂの軸線Ｘ2の方向に沿
う長さＬ1は、０．５ミリメートルに設定され、バルブ
３５のストローク量Ｓよりも多くなっている。
【００２８】このため、図６の（ｂ）に示すように、バ
ルブ３５が最大にストロークした状態でも、ガイド面３
６ｂとヘッド部３５ｂの先端外周面の一部は互いに対向
し合うことになり、これら両者の間に隙間３６ｃが形成
されるようになっている。
ルブ３５が最大にストロークした状態でも、ガイド面３
６ｂとヘッド部３５ｂの先端外周面の一部は互いに対向
し合うことになり、これら両者の間に隙間３６ｃが形成
されるようになっている。
【００２９】バルブ３５のステム部３５ａとガイド孔３
３との間には、空気通路３８が形成されている。空気通
路３８の上流端は、ハウジング２６内の空気導入路３９
を介して図示しないエアポンプに連なっており、この空
気通路３８内には、エンジン運転中、常時エアポンプか
ら圧縮空気が供給される。この空気通路３８の下流端は
噴射口３４に連なっており、この噴射口３４が開かれた
時に、圧縮空気がドーム部２０内に噴射されるようにな
っている。
３との間には、空気通路３８が形成されている。空気通
路３８の上流端は、ハウジング２６内の空気導入路３９
を介して図示しないエアポンプに連なっており、この空
気通路３８内には、エンジン運転中、常時エアポンプか
ら圧縮空気が供給される。この空気通路３８の下流端は
噴射口３４に連なっており、この噴射口３４が開かれた
時に、圧縮空気がドーム部２０内に噴射されるようにな
っている。
【００３０】バルブガイドハウジング２９の装着孔３１
とバルブガイド３２との間には、燃料通路４０が形成さ
れている。燃料通路４０の上流端は、バルブガイドハウ
ジング２９とハウジング２６の燃料供給通路４１を介し
て燃料噴射弁２８の吐出口に連なっている。燃料通路４
０の下流端は、ノズル口４２を介してシート部３６の傾
斜面３６ａに開口されている。ノズル口４２は、噴射口
３４の周囲に位置しており、これらノズル口４２と噴射
口３４は、上記バルブ３５のヘッド部３５ｂで同時に開
閉されるようになっている。
とバルブガイド３２との間には、燃料通路４０が形成さ
れている。燃料通路４０の上流端は、バルブガイドハウ
ジング２９とハウジング２６の燃料供給通路４１を介し
て燃料噴射弁２８の吐出口に連なっている。燃料通路４
０の下流端は、ノズル口４２を介してシート部３６の傾
斜面３６ａに開口されている。ノズル口４２は、噴射口
３４の周囲に位置しており、これらノズル口４２と噴射
口３４は、上記バルブ３５のヘッド部３５ｂで同時に開
閉されるようになっている。
【００３１】バルブ３５のステム部３５ａは、ハウジン
グ２６の上部を貫通して外方に導出されている。ステム
部３５ａの導出端には、アーマチュア４４が固定されて
おり、このアーマチュア４４は、コイルばね４５によっ
て上向きに付勢されている。この付勢により、バルブ３
５のヘッド部３５ｂがシート部３６に押し付けられ、上
記噴射口３４とノズル口４２が閉じられている。
グ２６の上部を貫通して外方に導出されている。ステム
部３５ａの導出端には、アーマチュア４４が固定されて
おり、このアーマチュア４４は、コイルばね４５によっ
て上向きに付勢されている。この付勢により、バルブ３
５のヘッド部３５ｂがシート部３６に押し付けられ、上
記噴射口３４とノズル口４２が閉じられている。
【００３２】ハウジング２６の上部には、バルブ３５を
開方向に作動させるための電磁石４６が設けられてい
る。電磁石４６の電磁コイル４７は、アーマチュア４４
の下面と対向しており、この電磁石４６はバッテリに接
続されている。
開方向に作動させるための電磁石４６が設けられてい
る。電磁石４６の電磁コイル４７は、アーマチュア４４
の下面と対向しており、この電磁石４６はバッテリに接
続されている。
【００３３】シリンダヘッド４には、燃焼室１９のドー
ム部２０に臨む二つの点火プラグ５０が取り付けられて
いる。点火プラグ５０の電極５１は、ドーム部２０の起
立面２０ａから突出されている。これら点火プラグ５０
は、電極５１を通る軸線Ｏ1を噴射口３４の軸線Ｘ2に向
けた姿勢で配置されており、二つの電極５１が噴射口３
４の軸線Ｘ2を挾み込むようにして近接している。
ム部２０に臨む二つの点火プラグ５０が取り付けられて
いる。点火プラグ５０の電極５１は、ドーム部２０の起
立面２０ａから突出されている。これら点火プラグ５０
は、電極５１を通る軸線Ｏ1を噴射口３４の軸線Ｘ2に向
けた姿勢で配置されており、二つの電極５１が噴射口３
４の軸線Ｘ2を挾み込むようにして近接している。
【００３４】また、上記燃料噴射装置２５の制御弁２７
や燃料噴射弁２８は、エンジン運転中、コントロールユ
ニット５３から出力される信号により駆動され、このこ
とにより燃料と圧縮空気の噴射時期や噴射量が制御され
る。
や燃料噴射弁２８は、エンジン運転中、コントロールユ
ニット５３から出力される信号により駆動され、このこ
とにより燃料と圧縮空気の噴射時期や噴射量が制御され
る。
【００３５】すなわち、エンジン運転中、コントロール
ユニット５３は、予め記憶されているマップ上から現在
のエンジン１の運転状況に最適な燃料の噴射時期や噴射
量を読み出し、これを実現するための信号を制御弁２７
の電磁石４６や燃料噴射弁２８に送出するようになって
いる。この制御について具体的に述べると、図７は低負
荷・低回転域での圧縮空気と燃料の噴射期間を示してい
る。この運転域では、ピストン１１が下死点を過ぎて掃
気口１３ａ，１３ｂ，１３ｃと排気口１５が閉じられた
後に、電磁石４６の電磁コイル４７が励磁される。する
と、制御弁２７のア−マチュア４４が電磁石４６に吸引
されるので、バルブ３５のヘッド部３５ｂがシート部３
６から離脱し、噴射口３４とノズル口４２が開かれる。
このため、空気通路３８に供給されている圧縮空気が、
バルブ３５のヘッド部３５ｂとシート部３６のガイド面
３６ｂとの間の隙間３６ｃを通ってドーム部２０に噴射
される。
ユニット５３は、予め記憶されているマップ上から現在
のエンジン１の運転状況に最適な燃料の噴射時期や噴射
量を読み出し、これを実現するための信号を制御弁２７
の電磁石４６や燃料噴射弁２８に送出するようになって
いる。この制御について具体的に述べると、図７は低負
荷・低回転域での圧縮空気と燃料の噴射期間を示してい
る。この運転域では、ピストン１１が下死点を過ぎて掃
気口１３ａ，１３ｂ，１３ｃと排気口１５が閉じられた
後に、電磁石４６の電磁コイル４７が励磁される。する
と、制御弁２７のア−マチュア４４が電磁石４６に吸引
されるので、バルブ３５のヘッド部３５ｂがシート部３
６から離脱し、噴射口３４とノズル口４２が開かれる。
このため、空気通路３８に供給されている圧縮空気が、
バルブ３５のヘッド部３５ｂとシート部３６のガイド面
３６ｂとの間の隙間３６ｃを通ってドーム部２０に噴射
される。
【００３６】この圧縮空気の噴射から一定時間を経過す
ると、燃料噴射弁２８が作動され、加圧された燃料が燃
料通路４０からノズル口４２に導かれ、ここから噴射口
３４内に噴射される。この燃料は、噴射口３４内で圧縮
空気と混じり合うとともに、この圧縮空気の流れに乗じ
て上記隙間３６ｃからドーム部２０に噴射され、このド
ーム部２０の内部に雲状の混合気の塊を形成する。
ると、燃料噴射弁２８が作動され、加圧された燃料が燃
料通路４０からノズル口４２に導かれ、ここから噴射口
３４内に噴射される。この燃料は、噴射口３４内で圧縮
空気と混じり合うとともに、この圧縮空気の流れに乗じ
て上記隙間３６ｃからドーム部２０に噴射され、このド
ーム部２０の内部に雲状の混合気の塊を形成する。
【００３７】そして、本実施例の場合、上記隙間３６ｃ
を構成するガイド面３６ｂやバルブ３５のヘッド部３５
ｂの先端外周面は、噴射口３４の軸線Ｘ2と略平行をな
すので、上記混合気は、ガイド面３６ｂやヘッド部３５
ｂの先端外周面に案内されて、噴射口３４の軸線Ｘ2の
方向に沿うようにして燃焼室１９内に噴射されることに
なり、図１に想像線で示すように、濃い混合気の雲の塊
が点火プラグ５０の電極５１付近に導かれる。つまり、
点火プラグ５０の電極５１は、濃い混合気の雲の塊を待
ち受ける位置に設けられていることになる。
を構成するガイド面３６ｂやバルブ３５のヘッド部３５
ｂの先端外周面は、噴射口３４の軸線Ｘ2と略平行をな
すので、上記混合気は、ガイド面３６ｂやヘッド部３５
ｂの先端外周面に案内されて、噴射口３４の軸線Ｘ2の
方向に沿うようにして燃焼室１９内に噴射されることに
なり、図１に想像線で示すように、濃い混合気の雲の塊
が点火プラグ５０の電極５１付近に導かれる。つまり、
点火プラグ５０の電極５１は、濃い混合気の雲の塊を待
ち受ける位置に設けられていることになる。
【００３８】上記燃料噴射弁２８の作動と電磁石４６の
励磁は、ピストン１１が上死点に達する以前に停止され
る。これにより、アーマチュア４４がコイルばね４５に
よって押し上げられ、バルブ３５のヘッド部３５ｂがシ
ート部３６に着座するので、噴射口３４とノズル口４２
が同時に閉じられ、燃焼室１９への混合気の供給が停止
される。そして、ピストン１１が上死点に達する直前
に、点火プラグ５０を介して電極５１の周囲の濃い混合
気に点火され、層状燃焼が開始される。
励磁は、ピストン１１が上死点に達する以前に停止され
る。これにより、アーマチュア４４がコイルばね４５に
よって押し上げられ、バルブ３５のヘッド部３５ｂがシ
ート部３６に着座するので、噴射口３４とノズル口４２
が同時に閉じられ、燃焼室１９への混合気の供給が停止
される。そして、ピストン１１が上死点に達する直前
に、点火プラグ５０を介して電極５１の周囲の濃い混合
気に点火され、層状燃焼が開始される。
【００３９】なお、高回転・高負荷運転域では、排気口
１５と掃気口１３ａ，１３ｂ，１３ｃが開き始めた時期
に混合気の噴射が開始され、この混合気の噴射は、排気
口１５が閉じる時に停止される。
１５と掃気口１３ａ，１３ｂ，１３ｃが開き始めた時期
に混合気の噴射が開始され、この混合気の噴射は、排気
口１５が閉じる時に停止される。
【００４０】このような構成の２サイクルエンジン１に
おいては、ドーム部２０に噴射された混合気の先端速度
を、大気圧下で測定した時に、上記噴射口３４の開口端
から噴射方向に２０ミリメートル離れた位置で４０メー
トル／秒以上となるように規定している。この根拠は、
本発明者らが行った実験に基づくものであり、以下混合
気の噴射速度を４０メートル／秒以上に設定した理由に
ついて説明する。
おいては、ドーム部２０に噴射された混合気の先端速度
を、大気圧下で測定した時に、上記噴射口３４の開口端
から噴射方向に２０ミリメートル離れた位置で４０メー
トル／秒以上となるように規定している。この根拠は、
本発明者らが行った実験に基づくものであり、以下混合
気の噴射速度を４０メートル／秒以上に設定した理由に
ついて説明する。
【００４１】本発明者らは、上述の如く構成された石英
（アクリル）製のシリンダヘッド４を有する２サイクル
ガソリンエンジン１を用意し、燃焼室１９のドーム部２
０に噴射される混合気の先端速度を種々変化させて、そ
の時の燃焼状態を観察した。
（アクリル）製のシリンダヘッド４を有する２サイクル
ガソリンエンジン１を用意し、燃焼室１９のドーム部２
０に噴射される混合気の先端速度を種々変化させて、そ
の時の燃焼状態を観察した。
【００４２】この実験では、内径×行程が８０×８６ミ
リメートル、排気量が４３２ｃｃ、圧縮比が６．５、し
かも、図１に示すように、噴射口３４の開口端から点火
プラグ５０の電極５１までの距離Ａ1が２０ミリメート
ル、ピストン１１が上死点に達した時、このピストン１
１の頂面１１ａから噴射口３４までの距離Ａ2が３５ミ
リメートルの燃焼室１９を有する２サイクルガソリンエ
ンジン１を使用した。そして、エンジンの回転速度が１
５００ｒｐｍの時に、ドーム部２０に噴射される混合気
の先端速度が、噴射口３４の開口端から噴射方向に２０
ミリメートル離れた位置で、１０、２０、３０、４０お
よび５０メートル／秒となるように混合気の噴射圧力を
五段階に亘って変化させ、その時々に応じた正味平均有
効圧力（Ｐｍｅ）と燃焼変動率との関係を調べたとこ
ろ、図４に示す如き結果を得た。
リメートル、排気量が４３２ｃｃ、圧縮比が６．５、し
かも、図１に示すように、噴射口３４の開口端から点火
プラグ５０の電極５１までの距離Ａ1が２０ミリメート
ル、ピストン１１が上死点に達した時、このピストン１
１の頂面１１ａから噴射口３４までの距離Ａ2が３５ミ
リメートルの燃焼室１９を有する２サイクルガソリンエ
ンジン１を使用した。そして、エンジンの回転速度が１
５００ｒｐｍの時に、ドーム部２０に噴射される混合気
の先端速度が、噴射口３４の開口端から噴射方向に２０
ミリメートル離れた位置で、１０、２０、３０、４０お
よび５０メートル／秒となるように混合気の噴射圧力を
五段階に亘って変化させ、その時々に応じた正味平均有
効圧力（Ｐｍｅ）と燃焼変動率との関係を調べたとこ
ろ、図４に示す如き結果を得た。
【００４３】なお、実際にエンジンを運転している際
に、噴射口３４の開口端から噴射方向に２０ミリメート
ル離れた位置での混合気の先端速度を測定することは実
質的に困難であるから、この混合気の先端速度は、大気
圧下の静止した空気中で測定した。そして、この測定に
用いる燃料噴射装置２５は、実際にエンジンを運転する
時と同じ条件の下で作動させて実験を行った。
に、噴射口３４の開口端から噴射方向に２０ミリメート
ル離れた位置での混合気の先端速度を測定することは実
質的に困難であるから、この混合気の先端速度は、大気
圧下の静止した空気中で測定した。そして、この測定に
用いる燃料噴射装置２５は、実際にエンジンを運転する
時と同じ条件の下で作動させて実験を行った。
【００４４】ところで、上記燃焼変動率は、エンジンが
安定した燃焼を維持する上で重要な影響を及ぼすもので
あり、通常の自動車用エンジンのように、ＮＯｘを低減
させる手段として排気の一部を吸気系に戻して燃焼温度
を下げる、いわゆる大量ＥＧＲ化での燃焼を行うエンジ
ンにおいては、燃焼変動率の許容限度が１０％であるこ
とが知られている。そして、２サクルエンジンでは、掃
気口１３ａ，１３ｂ，１３ｃから燃焼室１９に流入する
新気により既燃ガスを燃焼室１９から排気口１５に押し
出しているので、これら新気と既燃ガスとが触れ合う境
界部分では、既燃ガスの一部が新気に混じり合うことに
なる。このため、燃焼室１９には、排気行程が終了した
以降も既燃ガスが残留するので、いわゆる内部ＥＧＲの
状態となり、大量ＥＧＲ下での燃焼と同じ燃焼条件とな
る。
安定した燃焼を維持する上で重要な影響を及ぼすもので
あり、通常の自動車用エンジンのように、ＮＯｘを低減
させる手段として排気の一部を吸気系に戻して燃焼温度
を下げる、いわゆる大量ＥＧＲ化での燃焼を行うエンジ
ンにおいては、燃焼変動率の許容限度が１０％であるこ
とが知られている。そして、２サクルエンジンでは、掃
気口１３ａ，１３ｂ，１３ｃから燃焼室１９に流入する
新気により既燃ガスを燃焼室１９から排気口１５に押し
出しているので、これら新気と既燃ガスとが触れ合う境
界部分では、既燃ガスの一部が新気に混じり合うことに
なる。このため、燃焼室１９には、排気行程が終了した
以降も既燃ガスが残留するので、いわゆる内部ＥＧＲの
状態となり、大量ＥＧＲ下での燃焼と同じ燃焼条件とな
る。
【００４５】このことを念頭におき、上記燃焼変動率の
許容限度を１０％として正味平均有効圧力の推移を調べ
ると、図４から明らかなように、混合気の先端速度が４
０メートル／秒を下回る場合は、燃焼変動が大きく、燃
焼が不安定となる事実が認められた。
許容限度を１０％として正味平均有効圧力の推移を調べ
ると、図４から明らかなように、混合気の先端速度が４
０メートル／秒を下回る場合は、燃焼変動が大きく、燃
焼が不安定となる事実が認められた。
【００４６】この理由について検討すると、ピストン１
１が上昇に転じて掃気口１３ａ〜１３ｃや排気口１５が
閉じられた以降も、ドーム部２０の内部にはシリンダ１
１のボア中心線Ｘ1に沿うような縦方向の掃気流やスキ
ッシュゾーン２３からドーム部 ２０に向かうスキッシ
ュ流に起因する空気流動が存在する。そして、特に縦方
向の掃気流は、ドーム部２０の開口部２０ｃの開口形状
を扇状としたことから、主に中間の掃気口１３ｃ側の幅
狭い基端部分からドーム部２０に流入し、このドーム部
２０の起立面２０ａに沿って流れる。
１が上昇に転じて掃気口１３ａ〜１３ｃや排気口１５が
閉じられた以降も、ドーム部２０の内部にはシリンダ１
１のボア中心線Ｘ1に沿うような縦方向の掃気流やスキ
ッシュゾーン２３からドーム部 ２０に向かうスキッシ
ュ流に起因する空気流動が存在する。そして、特に縦方
向の掃気流は、ドーム部２０の開口部２０ｃの開口形状
を扇状としたことから、主に中間の掃気口１３ｃ側の幅
狭い基端部分からドーム部２０に流入し、このドーム部
２０の起立面２０ａに沿って流れる。
【００４７】この際、点火プラグ５０の電極５１は、起
立面２０ａからドーム部２０に突出しているので、噴射
口３４から噴射される混合気の先端速度が遅いと、本
来、点火プラグ５０の電極５１の付近に形成されるべき
濃い混合気の雲がドーム部２０内の空気を貫通すること
ができなくなり、むしろ上記掃気流やスキッシュ流によ
る気体流動によって電極５１から外れた位置に向けて広
く拡散されてしまうためと考えられる。
立面２０ａからドーム部２０に突出しているので、噴射
口３４から噴射される混合気の先端速度が遅いと、本
来、点火プラグ５０の電極５１の付近に形成されるべき
濃い混合気の雲がドーム部２０内の空気を貫通すること
ができなくなり、むしろ上記掃気流やスキッシュ流によ
る気体流動によって電極５１から外れた位置に向けて広
く拡散されてしまうためと考えられる。
【００４８】これに対し、混合気の先端速度が概ね４０
メートル／秒を上回っていれば、燃焼変動率は１０％以
内に抑えられており、燃焼が安定して行われていること
が分かる。すなわち、混合気への着火点である点火プラ
グ５０の電極５１は、噴射口３４から混合気の噴射方向
に２０ミリメートル離れた位置に存在するから、混合気
の噴霧先端の速度が、噴射口３４の開口端から噴射方向
に２０ミリメートル離れた位置で４０メートル／秒以上
あれば、ドーム部２０内の空気流動が強化されていて
も、混合気がドーム部２０内の空気を貫通する際に、こ
の混合気の流れがドーム部２０内の空気流動に打ち勝
ち、点火プラグ５０の電極５１付近に濃い混合気の雲が
層状に形成されるためと考えられる。
メートル／秒を上回っていれば、燃焼変動率は１０％以
内に抑えられており、燃焼が安定して行われていること
が分かる。すなわち、混合気への着火点である点火プラ
グ５０の電極５１は、噴射口３４から混合気の噴射方向
に２０ミリメートル離れた位置に存在するから、混合気
の噴霧先端の速度が、噴射口３４の開口端から噴射方向
に２０ミリメートル離れた位置で４０メートル／秒以上
あれば、ドーム部２０内の空気流動が強化されていて
も、混合気がドーム部２０内の空気を貫通する際に、こ
の混合気の流れがドーム部２０内の空気流動に打ち勝
ち、点火プラグ５０の電極５１付近に濃い混合気の雲が
層状に形成されるためと考えられる。
【００４９】このため、特に低回転・低負荷域のよう
に、混合気が圧縮行程の終了直前（上死点付近）にドー
ム部２０に噴射される場合でも、濃い混合気が掃気作用
やスッキシュにより強化された空気流動によって電極５
１の付近から吹き飛ばされる虞もなくなり、混合気への
着火性を良好に保つことができる。したがって、燃焼が
安定し、燃料消費率を改善できるとともに、排ガス中の
ＮＯｘやＨＣ等の有害成分を低減することができる。
に、混合気が圧縮行程の終了直前（上死点付近）にドー
ム部２０に噴射される場合でも、濃い混合気が掃気作用
やスッキシュにより強化された空気流動によって電極５
１の付近から吹き飛ばされる虞もなくなり、混合気への
着火性を良好に保つことができる。したがって、燃焼が
安定し、燃料消費率を改善できるとともに、排ガス中の
ＮＯｘやＨＣ等の有害成分を低減することができる。
【００５０】なお、この混合気の先端速度には、ドーム
部２０に噴射された混合気の雲の広がり形状を規定する
上で自ずと限界があり、本発明者の実験によれば、燃焼
室１９の形状や排気量および圧縮比等の他の要因によっ
ても異なるが、先端速度の上限は概ね８０メートル／秒
であることが望ましいとの結論を得た。
部２０に噴射された混合気の雲の広がり形状を規定する
上で自ずと限界があり、本発明者の実験によれば、燃焼
室１９の形状や排気量および圧縮比等の他の要因によっ
ても異なるが、先端速度の上限は概ね８０メートル／秒
であることが望ましいとの結論を得た。
【００５１】また、上記構成の燃焼室１９によると、ド
ーム部２０は、シリンダ１０の軸方向から見た場合に、
中間の掃気口１３ｃから排気口１５の方向に進むに従い
拡開するような扇状をなしており、このドーム部２０の
最も幅狭い基端部分に点火プラグ５０が位置されてい
る。このため、点火プラグ５０を介してドーム部２０の
内部の混合気が着火されると、火炎はドーム部２０内を
幅狭い基端部分から幅広い拡開端部に向けて成長し、ド
ーム部２０内での燃焼が中間の掃気口１３ｃから排気口
１５側に向けて行われることになる。
ーム部２０は、シリンダ１０の軸方向から見た場合に、
中間の掃気口１３ｃから排気口１５の方向に進むに従い
拡開するような扇状をなしており、このドーム部２０の
最も幅狭い基端部分に点火プラグ５０が位置されてい
る。このため、点火プラグ５０を介してドーム部２０の
内部の混合気が着火されると、火炎はドーム部２０内を
幅狭い基端部分から幅広い拡開端部に向けて成長し、ド
ーム部２０内での燃焼が中間の掃気口１３ｃから排気口
１５側に向けて行われることになる。
【００５２】したがって、燃焼の終了部が排気口１５側
となるから、この燃焼に伴う体積膨張による燃焼ガスの
流動方向と、圧縮行程時においてもドーム部２０内に残
留している掃気流の流動方向とが一致するようになり、
燃焼が終了して排気行程に移行する際に、燃焼ガスを排
気口１５を通じて効率良く排出することができる。
となるから、この燃焼に伴う体積膨張による燃焼ガスの
流動方向と、圧縮行程時においてもドーム部２０内に残
留している掃気流の流動方向とが一致するようになり、
燃焼が終了して排気行程に移行する際に、燃焼ガスを排
気口１５を通じて効率良く排出することができる。
【００５３】よって、燃焼室１９内のガス交換を円滑に
行うことができ、それ故、燃焼室１９に残留しようとす
る不安定燃焼の要因となる既燃ガスが少なくなり、失火
を含む不整燃焼を確実に防止することができる。
行うことができ、それ故、燃焼室１９に残留しようとす
る不安定燃焼の要因となる既燃ガスが少なくなり、失火
を含む不整燃焼を確実に防止することができる。
【００５４】しかも、点火プラグ５０の電極５１の付近
には、燃料の噴射に先行して圧縮空気が噴射されるの
で、この圧縮空気を利用して電極５１の付近に滞留しよ
うとする既燃ガスを電極５１の周囲に拡散させることが
できる。このため、点火プラグ５０の電極５１の付近に
形成される濃い混合気の層に含まれる既燃ガスの成分を
減らすことが可能となり、濃い混合気の層に確実に着火
できるといった利点がある。
には、燃料の噴射に先行して圧縮空気が噴射されるの
で、この圧縮空気を利用して電極５１の付近に滞留しよ
うとする既燃ガスを電極５１の周囲に拡散させることが
できる。このため、点火プラグ５０の電極５１の付近に
形成される濃い混合気の層に含まれる既燃ガスの成分を
減らすことが可能となり、濃い混合気の層に確実に着火
できるといった利点がある。
【００５５】なお、上記実施例では、混合気への着火点
となる点火プラグの電極が、噴射口の開口端から２０ミ
リメートル離れた所に位置しているが、本発明はこれに
限らず、混合気の着火点が噴射口の開口端から２０ミリ
メートル離れた位置から外れていても何等差支えない。
となる点火プラグの電極が、噴射口の開口端から２０ミ
リメートル離れた所に位置しているが、本発明はこれに
限らず、混合気の着火点が噴射口の開口端から２０ミリ
メートル離れた位置から外れていても何等差支えない。
【００５６】
【発明の効果】以上詳述した本発明によれば、ドーム部
の内部に掃気流やスキッシュ流に伴う空気流動が存在し
ても、この空気流動に打ち勝つように混合気が噴射され
るので、混合気がドーム部の内部の空気を貫通する際
に、この混合気の噴霧が拡散されずに済み、点火プラグ
の電極付近に濃い混合気の雲を確実に形成することがで
きる。したがって、混合気への着火性が良好となって燃
焼を安定させることができ、その分、燃料消費率を改善
できるとともに、排ガス中のＮＯｘやＨＣ等の有害成分
を低減することができる。
の内部に掃気流やスキッシュ流に伴う空気流動が存在し
ても、この空気流動に打ち勝つように混合気が噴射され
るので、混合気がドーム部の内部の空気を貫通する際
に、この混合気の噴霧が拡散されずに済み、点火プラグ
の電極付近に濃い混合気の雲を確実に形成することがで
きる。したがって、混合気への着火性が良好となって燃
焼を安定させることができ、その分、燃料消費率を改善
できるとともに、排ガス中のＮＯｘやＨＣ等の有害成分
を低減することができる。
【００５７】また、ドーム部内での混合気の燃焼は、排
気口側に向けて行われるので、この燃焼に伴う燃焼ガス
の流動方向と、圧縮行程を終了しても燃焼室内に残存す
る掃気流の流動方向とが一致し、排気行程に移行する際
に燃焼ガスを排気口を通じて効率良く排気できる。よっ
て、燃焼室内のガス交換を円滑に行うことができ、それ
故、燃焼室に残留して不安定燃焼の要因となる既燃ガス
が少なくなって、失火を含む不整燃焼を確実に防止する
ことができる。
気口側に向けて行われるので、この燃焼に伴う燃焼ガス
の流動方向と、圧縮行程を終了しても燃焼室内に残存す
る掃気流の流動方向とが一致し、排気行程に移行する際
に燃焼ガスを排気口を通じて効率良く排気できる。よっ
て、燃焼室内のガス交換を円滑に行うことができ、それ
故、燃焼室に残留して不安定燃焼の要因となる既燃ガス
が少なくなって、失火を含む不整燃焼を確実に防止する
ことができる。
【００５８】しかも、点火プラグの電極の付近には、燃
料の噴射に先行して圧縮空気が噴射されるので、この圧
縮空気を利用して電極の付近に滞留しようとする既燃ガ
スを電極の周囲に拡散させることができる。このため、
点火プラグの電極の付近に形成される濃い混合気の層に
含まれる既燃ガスの成分を減らすことが可能となり、こ
の点でも着火性の向上に寄与するといった利点がある。
料の噴射に先行して圧縮空気が噴射されるので、この圧
縮空気を利用して電極の付近に滞留しようとする既燃ガ
スを電極の周囲に拡散させることができる。このため、
点火プラグの電極の付近に形成される濃い混合気の層に
含まれる既燃ガスの成分を減らすことが可能となり、こ
の点でも着火性の向上に寄与するといった利点がある。
【図１】本発明の一実施例における２サイクルエンジン
の燃焼室回りの断面図。
の燃焼室回りの断面図。
【図２】図１の燃焼室をピストン側から見た断面図。
【図３】図１のＣーＣ線に沿う燃焼室の断面図。
【図４】正味平均有効圧力と燃焼変動率との関係を示す
特性図。
特性図。
【図５】燃焼室に混合気を噴射する燃料噴射装置の断面
図。
図。
【図６】（ａ）は、燃料噴射装置の噴射口が閉じられた
状態を示す断面図。（ｂ）は、燃料噴射装置の噴射口が
開かれた状態を示す断面図。
状態を示す断面図。（ｂ）は、燃料噴射装置の噴射口が
開かれた状態を示す断面図。
【図７】１サイクル中の燃料と圧縮空気の噴射期間を示
す図。
す図。
【図８】２サイクルエンジンの断面図。
４…シリンダヘッド １０…シリンダ １１…ピストン １１ａ…頂面 １３ａ〜１３ｃ…掃気口 １５…排気口 １８…凹部 １９…燃焼室 ２０…ドーム部 ２０ａ…起立面 ２０ｃ…開口部 ２１…スキッシュ部 ２５…燃料噴射装置 ３４…噴射口 ５０…点火プラグ ５１…電極。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F02M 67/00 - 67/12 F02B 17/00
Claims (2)
- 【請求項１】 ピストンによって開閉される掃気口およ
び排気口を有するシリンダと； 上記ピストンの頂面との間に燃焼室を構成するための凹
部を有するシリンダヘッドと； このシリンダヘッドに取り付けられ、上記凹部に臨む電
極を有する点火プラグと； 上記凹部に開口された噴射口を有し、上記点火プラグに
向けて圧縮空気と燃料の混合気を噴射する燃料噴射装置
と；を具備し、 上記凹部は、上記シリンダのボア中心線上に位置するド
ーム部と、このドーム部の開口縁部に連続し、ピストン
が上死点に達した時にこのピストンの頂面の外周部と向
かい合うスキッシュ部とを有し、 上記ドーム部は、シリンダの軸方向から見た時に、上記
スキッシュ部との境界部分に排気口側に進むに従い扇状
に拡開する形状の開口部を有し、この開口部のうち上記
排気口とは反対側に位置された幅狭い基端部分からピス
トンとは遠ざかる方向に延びる上記ドーム部の起立面に
上記点火プラグの電極が設置されているとともに、上記
開口部の基端部分に対応する上記ドーム部の底に上記噴
射口が開口され、 この噴射口は、低速・低回転域において上記排気口がピ
ストンで閉じられた後、空気噴射に続いて燃料噴射を開
始するとともに、ピストンが上死点に達する前に上記圧
縮空気と燃料の噴射を終了し、この噴射終了からピスト
ンが上死点に達するまでの間に上記点火プラグを介して
ドーム部内の混合気に点火する層状燃焼エンジンであっ
て、 上記ドーム部に混合気が噴射された際に、その噴射先端
が上記点火プラグの電極に到達する位置での混合気の先
端速度は、上記排気口が閉じてから混合気が噴射される
までの間におけるドーム部内の気体流動速度よりも早く
設定されていることを特徴とする層状燃焼エンジン。 - 【請求項２】 請求項１の記載において、上記ドーム部
に噴射される混合気の先端速度は、大気圧下で測定した
時に上記噴射口の開口端から噴射方向に沿って２０ミリ
メートル離れた位置で４０メートル／秒以上に設定され
ていることを特徴とする層状燃焼エンジン。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3007319A JP3009231B2 (ja) | 1991-01-24 | 1991-01-24 | 層状燃焼エンジン |
| US07/824,167 US5211145A (en) | 1991-01-24 | 1992-01-22 | Fuel injection system for engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3007319A JP3009231B2 (ja) | 1991-01-24 | 1991-01-24 | 層状燃焼エンジン |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04252863A JPH04252863A (ja) | 1992-09-08 |
| JP3009231B2 true JP3009231B2 (ja) | 2000-02-14 |
Family
ID=11662665
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3007319A Expired - Fee Related JP3009231B2 (ja) | 1991-01-24 | 1991-01-24 | 層状燃焼エンジン |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5211145A (ja) |
| JP (1) | JP3009231B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| DE4317660C1 (de) * | 1993-05-27 | 1994-06-16 | Volkswagen Ag | Direkteinspritzender Verbrennungsmotor und Verfahren zum Betreiben desselben |
| US5467757A (en) * | 1993-08-20 | 1995-11-21 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Compression-ignition type engine and combustion method of same |
| US5752481A (en) * | 1993-10-18 | 1998-05-19 | Valve Maintenance Corporation | Injection valve assembly for an internal combustion engine |
| EP0742354A1 (en) * | 1995-05-12 | 1996-11-13 | Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha | Internal combustion engine |
| US5720254A (en) * | 1995-05-19 | 1998-02-24 | Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha | Fuel injection system for engine |
| US5692468A (en) | 1995-07-25 | 1997-12-02 | Outboard Marine Corporation | Fuel-injected internal combustion engine with improved combustion |
| JP3222379B2 (ja) * | 1996-04-11 | 2001-10-29 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の燃焼室構造 |
| JPH09280053A (ja) * | 1996-04-16 | 1997-10-28 | Kioritz Corp | ２サイクルエンジン |
| CN1233313B (zh) | 1996-08-23 | 2013-01-02 | 卡明斯发动机公司 | 带最佳燃烧控制的预混合可燃混合气压燃发动机 |
| US6230683B1 (en) * | 1997-08-22 | 2001-05-15 | Cummins Engine Company, Inc. | Premixed charge compression ignition engine with optimal combustion control |
| DE19638024A1 (de) * | 1996-09-18 | 1998-03-19 | Bosch Gmbh Robert | Brennkraftmaschine |
| KR19990042831A (ko) * | 1997-11-28 | 1999-06-15 | 정몽규 | 텀블용 직접 분사 엔진 |
| CN1188589C (zh) | 1998-02-23 | 2005-02-09 | 卡明斯发动机公司 | 按预混合充量压缩点火方式运行的内燃机 |
| FR2776708B1 (fr) * | 1998-03-26 | 2000-04-28 | Inst Francais Du Petrole | Nouveau moteur a combustion interne a quatre temps, allumage commande et injection directe |
| DE19911023C2 (de) | 1999-03-12 | 2001-07-05 | Daimler Chrysler Ag | Direkteinspritzende Otto-Brennkraftmaschine |
| DE19919642C2 (de) * | 1999-04-30 | 2002-12-05 | Daimler Chrysler Ag | Vorrichtung zum Zünden von Kraftstoff beim schichtbetriebenen Ottomotor |
| US6708905B2 (en) | 1999-12-03 | 2004-03-23 | Emissions Control Technology, Llc | Supersonic injector for gaseous fuel engine |
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| US20080236145A1 (en) * | 2007-04-02 | 2008-10-02 | Geo2 Technologies, Inc. | Emission Control System using a Multi-Function Catalyzing Filter |
| US20080241032A1 (en) * | 2007-04-02 | 2008-10-02 | Geo2 Technologies, Inc. | Catalyzing Lean NOx Filter and Method of Using Same |
| US7211232B1 (en) * | 2005-11-07 | 2007-05-01 | Geo2 Technologies, Inc. | Refractory exhaust filtering method and apparatus |
| US20070111878A1 (en) * | 2005-11-16 | 2007-05-17 | Bilal Zuberi | Extrudable mixture for forming a porous block |
| DE102006022483A1 (de) | 2006-05-13 | 2007-11-29 | Kuka Roboter Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zum Anzeigen einer Roboterbahn zur Unterstützung einer Ortsänderung eines Stützpunktes |
| JP6458814B2 (ja) * | 2017-01-30 | 2019-01-30 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関 |
| US10788060B2 (en) | 2017-12-19 | 2020-09-29 | Ibrahim Mounir Hanna | Cylinder occupying structure |
| US10781770B2 (en) | 2017-12-19 | 2020-09-22 | Ibrahim Mounir Hanna | Cylinder system with relative motion occupying structure |
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| US4492193A (en) * | 1979-09-26 | 1985-01-08 | M.A.N. Maschinenfabrik Augsburg-Nurnberg Aktiengesellschaft | Method of operating internal combustion engines |
| CA1289429C (en) * | 1985-07-19 | 1991-09-24 | Roy Stanley Brooks | Nozzles for fuel injection systems |
| US5086737A (en) * | 1989-06-29 | 1992-02-11 | Fuji Jukogyo Kabushiki Kaisha | Fuel injection timing control system for an internal combustion engine with a direct fuel injection system |
| JP2790676B2 (ja) * | 1989-10-02 | 1998-08-27 | ヤマハ発動機株式会社 | 空気燃料噴射式２サイクルエンジン |
| US5105795A (en) * | 1990-06-13 | 1992-04-21 | Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha | Fuel injection system for engine |
-
1991
- 1991-01-24 JP JP3007319A patent/JP3009231B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1992
- 1992-01-22 US US07/824,167 patent/US5211145A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| US5211145A (en) | 1993-05-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |