JPH01267328A

JPH01267328A - エンジンの燃料噴射装置

Info

Publication number: JPH01267328A
Application number: JP9323988A
Authority: JP
Inventors: Kiyotaka Mamiya; 清孝間宮; Yoshikuni Yada; 矢田　佳邦; Michihiko Tabata; 田端　道彦
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1988-04-15
Filing date: 1988-04-15
Publication date: 1989-10-25
Anticipated expiration: 2013-05-06
Also published as: JP2748322B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明はエンジンの燃料噴射装置に関し、特に、燃焼室
の点火プラグ周りに過濃混合気が偏在するよう燃料を噴
射して、混合気の成層燃焼を行わせるものの改良に関す
る。

（従来の技術）一般に、混合気の成層燃焼を行う場合には、例えば実開
昭５８−２３６３号公報に開示されるように、燃料噴射
弁を燃焼室内に臨ませて、該燃料噴射弁から燃料を点火
プラグ周りに供給することにより、燃焼室の点火プラグ
周りに過濃混合気を偏在させて、混合気の成層燃焼を可
能にしたものが知られている。

ところで、混合気の成層燃焼を行う場合、過濃混合気を
燃焼室の点火プラグ周りのみに有効に偏在させるために
は、上記の如く燃焼室に配置した燃料噴射弁からの燃料
の噴射時期を圧縮行程の途中に設定して、その燃料の拡
散を少なく留めることが行われる。

（発明が解決しようとする課題）また、燃焼室内で良好な燃焼を行うためには、点火プラ
グから離れた所にも稀薄な混合気の層を形成しておくこ
とが望ましく、そのためには上記燃焼室内の燃料噴射弁
とは別に稀薄混合気層形成用の燃料供給手段が必要であ
った。

しかしながら、その場合には、圧縮行程の途中で燃料を
噴射する関係上、燃料噴射弁の燃料の噴射圧力に高い圧
力を要し、それに伴い燃料噴射弁の駆動装置（燃料噴射
ポンプ）が大型化したり、その燃料供給管を高圧力に耐
える構造のものを使用する必要が生じて、装置の大型化
、高コ゛スト化を招くと共に、燃料噴射系統の耐久性や
信頼性の低下の懸念が生じる。

本発明は係る点に鑑みてなされたものであり、その目的
は、１つの燃料噴射弁を用いて、燃料を低圧力で噴射し
得る状況下で噴射しながら、燃焼室の点火プラグ周りに
過濃混合気を偏在させることにより、混合気の成層燃焼
を良好に行いつつ、燃料噴射弁の駆動装置等を小形化し
、また燃料供給管を低圧力でよいもので構成し得て、装
置の小型化、低コスト化を図ると共に、燃料噴射系統の
耐久性や信頼性の向上を図ることにある。

（課題を解決するための手段）以上の目的を達成するため、本発明では、低圧力状態の
吸気行程時において燃焼室の燃料噴射弁から燃料を噴射
する構成としながら、吸気ポートからの吸気の流れを利
用して、燃焼室の点火プラグ周りに過濃混合気を偏在さ
せる構成としたものである。

つまり、本発明の具体的な解決手段は、上記の如く燃焼
室の点火プラグ周りに過濃混合気が偏在するよう燃料を
噴射するエンジンの燃料噴射装置を前提とする。そして
、上記燃焼室の点火プラグに対し、該点火プラグとによ
り吸気ポートを挟む位置に燃料噴射弁を臨ませ、その燃
料噴射方向を上記点火プラグの方向に設定する構成とす
る。また、吸気行程前半の吸気流れの少ない所定時に上
記燃料噴射弁から燃料を噴射すると共に、吸気行程後半
の吸気流れの大きい所定時に燃料噴射弁から燃料を噴射
するよう燃料噴射弁を制御する噴射制御手段を設ける構
成としたものである。

（作用）以上の構成により、本発明では、１つの燃料噴射弁によ
り吸気行程前半の吸気流れの少ない所定時では、この時
に燃料噴射弁から噴射された燃料は、途中で吸気ポート
部分を通過するが、その吸気流れが少ないので、そのま
ま通過して点火プラグ周りに到達し、この点火プラグ周
りに付着した後、徐々に気化して濃混合気層を形成する
。

また、その後の吸気行程後半の吸気流れの大きい所定時
には、燃料噴射弁から燃料が再び点火プラグに向けて噴
射される。この燃料は、吸気ポート部分に到達した時に
は、その吸気ポートから供給される吸気の大きな流れに
伴いその方向が変化し、曲げられて、吸気行程の進行に
応じて吸気と共に燃焼室の全体に均一に拡散して稀薄混
合気層　・を形成することになる。その結果、燃焼室で
は、吸気行程前半に供給された燃料が点火プラグ周りの
みに霧化して偏在すると共に、吸気行程後半に供給され
た燃料が燃焼室全体に拡散した状態、つまり混合気が成
層化されることになる。

その際、燃料噴射弁からの燃料の噴射時期は、吸気行程
の前半と後半の２回であるものの、共に吸気行程内であ
って、燃料噴射弁からの燃料噴射を燃料の低圧力下の状
況で行うことができるので、燃料噴射弁の駆動装置を小
形化できると共に、その燃料供給管を低圧力に耐えるで
よいもので構成でき、装置の小形化、低コスト化を図る
ことができる。また、燃料噴射系統の耐久性、信頼性の
向上を図ることができる。

（実施例）以下、本発明の実施例を図面に基いて説明する。

第１図は本発明に係るエンジンの燃料噴射装置の全体構
成を示し、１はエンジン、２はエンジン１のシリンダ３
に摺動自在に嵌挿したピストン４により容積可変に形成
される燃焼室、５は一端がエアクリーナ６を介して大気
に連通し、他端が上記燃焼室２に開口して吸気を供給す
るための吸気通路、７は一端が上記燃焼室２に連通し他
端が大気に開放されて排気を排出するための排気通路で
ある。上記吸気通路５には、吸入空気量を調整するスロ
ットル弁８が配設され石いるとともに、排気通路７には
、排気浄化用の触媒装置１０が配設されている。また、
燃焼室２において、吸気通路５の開口部分（吸気ポート
５ａ）には吸気弁１２が、排気通路７の開口部分（排気
ポート７ａ）には排気弁１３が各々配置されていると共
に、燃焼室２の頂部には、混合気に点火する点火プラグ
１５が配置されている。更に、燃焼室２の側部（シリン
ダ部分）には燃料噴射弁１６が配置されている。

上記燃料噴射弁１６は、上記点火プラグ１５に対して、
該点火プラグ１５と燃料噴射弁１６とで吸気ポート５ａ
を挟むような位置に臨んで配置されていて、該燃料噴射
弁１６の燃料噴射方向は、上記点火プラグ１５に向けて
燃料を噴射する方向に設定されている。

加えて、２０はスロットル弁８上流側で吸入空気量を検
出するエアフローセンサ、２１は吸気温度を検出する吸
気温度センサ、２２はスロットル弁８の開度を検出する
開度センサ、２３はスロ゛ットル弁８下流側の吸気負圧
を検出する負圧センサ、２４はエンジン冷却水温度を検
出する水温センナ、２５は排気通路７の触媒装置１０上
流側に配置され、排気中の酸素濃度成分により空燃比を
検出する空燃比センサ、２６はエンジン１の出力軸に連
結されて同期回転するシグナルディスクプレート１ａの
回転角（つまりエンジン回転数）を検出する回転数セン
サである。

而して、上記各センサ２０〜２６の検出信号（吸入空気
量信号ＩＳａ　、吸気温度信号ＩＳｔ　、スロットル弁
開度信号ＩＳｈ　、吸気負圧信号ＩＳｂ　、冷却水温度
信号ＩＳｓ　ｓ空燃比信号ＩＳｏ　ｓエンジン回転数信
号ｌ５ｎ）は、各々、コントローラ３ｏに入力される。

該コントローラ３０の内部には、上記各検出信号や制御
信号の入／出力ポート３１、ＲＯＭ３２、ＲＡＭ３３、
及びＣＰＵ３４を有し、該コントローラ３０により、上
記燃料噴射弁１６の作動制御を行うようにしている。

次に、燃料噴射弁１６の具体的構成を第２図に詳示する
。該燃料噴射弁１６は、内部に、上記コントローラ３０
から送信される制御信号（噴射パルス）に応じた量の燃
料量を噴射供給する燃料供給部１６ａと、該燃料供給部
１６ａから供給された燃料量の燃焼室２への供給及びそ
の停止を制御する供給制御部１６ｂとからなる。前者の
燃料供給部１６ａは、第１図に示す如く、燃料噴射ポン
プ３５を介設した燃料供給管３６を経て燃料タンク３７
に連通接続されている。

一方、第２図において、後者の供給制御部１６ｂには、
その中芯部に、上記燃料供給部１６ａの軸芯の延長線上
に燃料噴射通路１６ｃが穿設されていて、該燃料噴射通
路１６ｃの後端部は上記燃料供給部１６ａの先端部に臨
み、先端部は燃焼室２に臨んでいる。而して、該燃料噴
射通路１６ｃにより、上記燃料供給部１６ａから供給さ
れる燃料を該燃料供給通路１６ｃを経て燃焼室２に噴射
して、この燃料量を点火プラグ１５周りに供給するよう
にしている。

また、上記供給制御部１６ｂには、燃料噴射通路１６ｃ
の後端部にて、燃料供給部１６ａの軸芯と所定の狭い角
度で交差する加圧エア通路１６ｄが開口していて、該加
圧エア通路１６ｄは、第１図に示す如く、加圧エア吸入
空気量通路３８を介して加圧エアの蓄圧タンク３９が連
通接続され、該蓄圧タンク３９には、上記エアフローセ
ンサ２１の上流側の吸気通路５に連通ずる空気導入通路
４０に介設した空気ポンプ４１の作動により加圧エアが
蓄積される。

さらに、第２図において、燃料噴射通路１６ｃの先端部
には、その斜め外方に開く形状の先端開口部１６ｃ１を
開閉して燃料供給通路１６ｃを開閉する制御弁１６ｅが
配置されている。該制御弁１６ｅは、上記先端開口部１
６ｃ１を開閉するするポペット弁１６ｆ’を備え、該ポ
ペット弁１６ｆ’は、先端開口部１６ｃ１に離着座する
弁体１６ｆ１と、該弁体１６ｆ１を着座方向に付勢する
スプリング１６ｆ２とを有する。また、ポペット弁１６
ｆの弁体１６ｒ１の後端部には、中空形状の押圧部材１
６ｇが配置されていると共に、該抑圧部　　　　　−材
１６ｇの外方には該抑圧部材１６ｇを電磁力で前後方向
に移動させる励磁コイル１６ｈが配置されている。而１
．て、励磁コイル１６ｈの通電時には、電磁力で抑圧部
材１６ｇを前方に移動させてポペット弁１６ｆの弁体１
６ｒ１をそのスブリング１６ｆ２の付勢力に抗して離座
させてポペット弁１６１’を開作動させ、このことによ
り燃料供給通路１６ｃの先端開口部１６ｃ１を開いて、
燃料又は混合気を該先端開口部１６Ｃ１から燃焼室２に
噴射供給する一方、励磁コイル１６ｈの非通電時には、
ポペット弁１６ｆ’の弁体１６ｆ１をそのスプリング１
６ｆ２の付勢力でもって押圧部材１６ｇと共に後方に移
動させて管座させてポペット弁１６ｆを閉作動させ、燃
料供給通路１６ｃの先端開口部１６ｃ１を閉じて、燃焼
室２への燃料の噴射供給を停止するように構成されてい
る。

而して、上記制御弁１６ｅは、第３図に示す燃料噴射タ
イミング特性図において記号Ａで示す如く、吸気行程の
前半の吸気の流れが小さい（好ましくはほとんど無い）
吸気流量の少ない所定時にコントローラ３０により開制
御されて、少量の燃料を燃焼室２の点火プラグ１５周り
に供給すると共に、吸気行程の後半の吸気の流れの大き
い吸気流量の多い所定時には、同図に記号Ｂで示す如く
コントローラ３０により同様に開制御されて、上記吸気
行程前半での燃料供給量よりも多量の燃料を燃焼室２の
点火プラグ１５周りに供給するものである。

上記制御弁１６ｅの具体的な作動制御は、第４図に示す
如く、吸気行程の後半の所定時にポペット弁１６ｆが開
制御されると共に、このポペット弁１６ｆの開時にて燃
料供給部１６ａが開（作動）制御されて、該燃料供給部
１６ａから供給される燃料を加圧エアでもって燃料供給
通路１６ｃの先端開口部１６Ｃ１から燃焼室２に噴射供
給する。

而して、ポペット弁１６ｆの閉制御後は、燃料供給部１
６ａを微小時間の間だけ開く作動）制御して、その供給
された燃料を燃料゛供給通路１６ｃの先端開口部１６Ｃ
１に溜めておき、この状態で、次の吸気行程前半にてポ
ペット弁１６ｆ’のみを開制御して、上記先端開口部１
６ｃ１に溜った燃料を加圧エアで燃焼室２の点火プラグ
周りに供給するようにしている。

以上の構成により、吸気行程前半の吸気流れの少ない所
定時に少量の燃料を燃焼室２の点火プラグ１５周りに噴
射すると共に、吸気行程後半の吸気流れの大きい所定時
に燃料を燃焼室２の点火プラグ１５周りに噴射するよう
燃料噴射弁１６を作動制御するようにした噴射制御手段
４２を構成している。

したがって、上記実施例においては、吸気行程半の所定
時には、燃料噴射弁１６のボベッ゛ト弁１６ｆが燃焼制
御手段４２で開制御されて、その燃料供給通路１６ｃの
先端開口部１６ｃ１に溜った燃料が加圧エアで加圧され
つつ、燃焼室２の点火プラグ１５周りに向けて噴射され
る。而して、この燃料は、吸気ボー）５ａ部分を通過す
る時点では、該吸気ボー）５ａから供給される吸気の流
れが小さいので、第５図（イ）に示す如く、はぼそのま
ま直線的に流れて点火プラグ１５周りに供給されて、該
点火プラグ１５近傍の燃焼室２の壁面に付着する。そし
て、その後は、時間経過と共に該点火プラグ１５の近傍
で漸次霧化、拡散することになる。

また、吸気行程後半では、再び燃料噴射弁１６が噴射制
御手段４２で作動制御されて、該燃料噴射弁１６から燃
料が燃焼室２の点火プラグ１５に向けて噴射供給される
。しかし、この場合には、吸気ポート５８部分では吸気
の流れが大きいので、この噴射された燃料は、点火プラ
グ１５に向かう過程で、同図（ロ）に示す如く、吸気ポ
ート５ａからの吸気に押し流されてその燃料の流れ方向
が変化し、下方に押し曲げられて、吸気行程の進行と共
に燃焼室２の全体に均一に拡散することになる。

その結果、吸気行程前半に供給された燃料が燃焼室２の
点火プラグ１５近傍に位置して過濃混合気が該点火プラ
グ１５近傍に偏在すると共に、吸気行程後半に供給され
た燃料が燃焼室２の全体に均一拡散した状態に混合気の
成層化が良好に行われることになる。

ここに、混合気の成層化は燃料噴射弁１６からの２回の
燃料噴射により行われ、この各燃料噴射は共に低圧状態
の吸気行程中にて行われるので、従来の如く燃料噴射弁
１６からの燃料を高圧状態の圧縮行程で噴射するものに
比べて、その燃料の圧力値を低く抑えることができる。

したがって、燃料噴射ポンプ３５や空気ポンプ４１を低
圧力用のもので構成したり、燃料供給管３６を低圧力に
耐えれば足りるもので構成でき、装置の小形化。

低コスト化を図ることができる。しかも、低圧力で燃料
噴射できることに伴い、燃料噴射系統の耐久性、信頼性
の向上を図ることができると共に、始動時にも、その始
動を短時間で良好に行うことができる。

尚、上記実施例では、燃料噴射弁１６として、燃料と共
に加圧エアをも供給し得る二流体式の燃料噴射弁で構成
したが、その他、燃料のみを供給する通常の燃料噴射弁
で構成してもよいのは勿論である。

（発明の効果）以上説明したように、本発明のエンジンの燃料噴射装置
によれば、燃焼室での混合気の成層化を行う場合、吸気
ポートからの吸気の流れの大小を利用し、燃焼室に配置
する燃料噴射弁を吸気行程中に２回燃料噴射を行って、
該燃料噴射弁からの燃料噴射を低圧の状態で行いつつ、
燃焼室の点火プラグ周りに過濃混合気を偏在させるよう
にしたので、燃料噴射弁の駆動装置や燃料供給管を低圧
力用で足りる構成として、装置の小形化、低コスト化、
及び燃料噴射系統の耐久性、信頼性の向上を図りつつ、
１つの燃料噴射弁により混合気の成層化を良好に行うこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図は全体概略構成図
、第２図は燃焼室に配置する燃料噴射弁の具体的構成を
示す要部断面図、第３図は噴射タイミング特性を示す図
、第４図は燃焼室に配置する燃料噴射弁の燃料供給部と
ポペット弁との時間的な作動関係を示す図、第５図（イ
）及び（ロ）は各々作動説明図である。１・・・エンジン、２・・・燃焼室、５ａ・・・吸気ポ
ート、１５・・・点火プラグ、１６・・・燃料噴射弁、
１６ａ・・・燃料供給部、コ、６Ｃ・・・燃料供給通路
、１６ｅ・・・制御弁、１６ｆ″・・・ポペット弁、３
０・・・コントローラ、４２・・・噴射制御手段。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）燃焼室の点火プラグ周りに過濃混合気が偏在する
よう燃料を噴射するエンジンの燃料噴射装置であって、
上記燃焼室の点火プラグに対し、該点火プラグとにより
吸気ポートを挟む位置に臨み、燃料噴射方向が上記点火
プラグの方向に設定された燃料噴射弁を備えるとともに
、吸気行程前半の吸気流れの少ない所定時に燃料を噴射
すると共に、吸気行程後半の吸気流れの大きい所定時に
燃料を噴射するよう上記燃料噴射弁を制御する噴射制御
手段とを備えたことを特徴とするエンジンの燃料噴射装
置。