JPH03233167A - ２サイクルエンジンの空気燃料噴射装置 - Google Patents

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〕 本発明は圧縮空気と燃料とを同時にシリンダ内に直接噴
射するようにした２サイクルエンジンの空気燃料噴射装
置に関し、特にエンジンの低回転領域から高回転領域ま
での広範囲において要求に見合った量の燃料を供給でき
るようにした空気。

燃料噴射方法の改善に関する。

〔従来の技術〕

シリンダ内に圧縮空気と燃料とを同時に噴射するように
した２サイクルエンジン用空気燃料噴射装置が知られて
いる。このような空気燃料噴射装置として、従来例えば
、圧縮空気を供給する空気通路と、該空気通路のシリン
ダ側開口を開閉する噴射弁と、噴射弁の弁座に連通ずる
燃料通路とを備え、かつ燃料圧力を空気圧力より一定値
だけ高く設定した構造のものがある。この構造のもでは
、空気通路のシリンダ側開口（空気噴射口）を噴射弁で
開くと、これと同時に該噴射弁の弁座に開口する燃料噴
射口も開き、空気通路内の圧縮空気がシリンダ内に噴射
されると同時に燃料通路内の燃料がシリンダ内に噴射さ
れる。従ワてこの種の噴射装置では、上記噴射弁が開い
ている期間だけ燃料が供給されることとなる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで上記構造の空気燃料噴射装置では、エンジン回
転数に応じた燃料量が得られるように上記噴射弁の開タ
イミング及び開期間を制御するのであるが、エンジン回
転数が高くなるほど必要燃料量は多くなるから、上記噴
射弁の開期間を長くする必要がある。一方、高回転にな
るほど１サイクルあたりの時間は短（なるから、結局噴
射弁の開期間のみで燃料噴射量を制御しようとすると、
エンジンの高速回転時に燃料が不足するという問題が生
じる。特に、自動車用エンジンでは低速回転時の燃料要
求量が少ないため、燃料圧力と空気圧力との差圧を小さ
く設定するのが一般的であることから高回転時に上記不
具合が顕著に現れ易い。

本発明は上記従来の問題点を解消するためになされたも
ので、エンジンの低回転領域から高回転領域までの広範
囲に渡って要求に見合った量の燃料を確実に供給できる
２サイクルエンジンの空気燃料噴射装置を提供すること
を目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、第４図ないし第６図に模式的に図示するよう
に、圧縮空気を供給する空気通路２０ａと、該空気通路
２０ａのシリンダ側開口２０ｂを開閉する噴射弁２１ａ
と、上記空気通路２０ａ（上記噴射弁２１ａの弁座２１
ｂを含む）に開口し、燃料を供給する燃料通路２２ａと
を備え、圧縮空気及び燃料をシリンダ内に直接噴射する
２サイクルエンジンの空気燃料噴射装置において、上記
空気通路２０ａ内の圧縮空気の圧力ＰＡがエンジン回転
数が高くなるほど高くなるように圧縮空気圧力を制御す
る圧力制御手段と、上記燃料通路２２ａ内の燃料の圧力
Ｐ、が上記空気通路２０ａ内の圧縮空気の圧力ＰＡに比
較して一定値ΔＰだけ高くなるよう燃料圧力を調整する
圧力調整器とを備えたことを特徴としている。

本発明は、空気と燃料とを同時に噴射する場合に限らず
、両者を予め混合しておき、しかる後噴射するようにし
た、いわゆるプリチャージ方式の場合にも適用できる。

〔作用〕

本発明に係る空気燃料噴射装置によれば、エンジン回転
数が高くなるほど圧縮空気圧力ＰＡを高く制御するとと
もに、燃料圧力Ｐ６をこの圧縮空気圧力Ｐ、よりΔＰだ
け高く設定したので、低速回転から高速回転まで必要な
燃料量を確実に確保できる。

この点を例えば第５図、第６図を例にとって詳述すると
、本発明が対象とする空気燃料噴射装置では、圧縮空気
圧力ＰＡは上記空気通路２０ａからシリンダ側にい（は
ど低くなる。従って空気圧力と燃料圧力との実質的差圧
は、ΔＰではなく、ΔＰ、又はΔＰ８であり、圧縮空気
圧力、燃料圧力が高いほど大きくなる（第５図（ａ）、
　（ｂｌ参照）。

そしてこの実質的差圧が単位時間当たりの燃料噴射量を
決定する重要な要因であり、該実質的差圧が大きいほど
燃料噴射量が増加する。

本発明では、上記差圧ΔＰを一定にしく第６図参照）、
かつエンジン回転数が高いほど圧縮空気圧力を高く制御
したので、エンジン回転数が高いほど上記実質的差圧が
大きくなり、燃料噴射量が増量される。

なお、上述の空気圧力の降下現象は、上記弁座付近に限
らず空気通路全体について生じているから、空気通路の
途中に燃料通路を開口させた場合にも第５図にて説明し
た作用がある。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図について説明する。

第１図ないし第６図は本発明の一実施例による２サイク
ルエンジンの空気燃料噴射装置を説明するための図であ
り、第１図は全体構成図、第２図は空気燃料噴射式２サ
イクルエンジンの断面側面図、第３図は圧力調整器の模
式構成図、第４図は噴射弁回りの模式拡大図、第５図、
第６図は空気。

燃料圧力特性図である。

主として第２図において、１は空気及び燃料をシリンダ
内に直接噴射するように構成された水冷式２サイクル並
列３気筒エンジンであり、該エンジンｌはクランクケー
ス２上に、３つのシリンダ３ａがクランク軸方向に並列
に配置形成されたシリンダボディ３を搭載してボルト締
め固定するとともに、該シリンダボディ３上にシリンダ
ヘッド４をボルト締め固定した構造のものである。

上記シリンダヘッド４の下面の上記各シリンダ３ａに対
応する部分には、該シリンダ３ａ内に挿入されたピスト
ン５の上面に形成された凹部５ａとで燃焼室１７を構成
する燃焼凹部４ａが形成されており、該燃焼室１７内に
は点火プラグ１８の電極部１８ａが挿入されている。そ
して上記シリンダへラド４の上面の各燃焼室１７の上方
部分には、それぞれ空気燃料噴射装置１９が装着されて
いる。

上記各空気燃料噴射装置１９は主として、上記シリンダ
ヘッド４に挿入固着された噴射ボディ２０と、空気噴射
口及び燃料噴射口を開閉するバルブ機構２１と、上記噴
射ボディ２０の外壁の後側部分に装着された燃料噴射弁
２２とから構成されている。上記バルブ機構２１は、第
４図に示すように、空気通路２０ａのシリンダ側開口２
０ｂを噴射弁２１ａで開閉するように構成されている。

またこの噴射弁２１ａの弁座２１ｂには燃料通路２２ａ
の噴射口２２ｂが環状に開口しており、これは上記噴射
弁２１ａで開閉される。なお、第２図の１４ａは上記燃
料噴射弁２２に燃料を供給するフューエルレール、１４
ｂは上記空気通路２０ａに圧縮空気を供給するエアレー
ルである。

上記各ピストン５はクランク軸６のクランクアーム６ａ
にコンロッド６ｂを介して連結されており、該クランク
アーム６ａはクランク室２ａ内に位置している。該各ク
ランク室２ａの背面側には外気導入用吸気口２ｂが形成
されており、該各吸気開口２ｂには、これを開閉するリ
ード弁７が配設され、さらに吸気マニホールド８が接続
されている。またこの吸気マニホールド８の集合部には
スロットルバルブ９が接続され、さらに空気ダクト１０
を介してエアフローメータ１１．エアクリーナ１２が接
続されている。上記スロットルバルブ９には、該バルブ
９が所定開度以上のとき吸気マニホールド８内に燃料を
噴射する副燃料噴射弁１３が設けられている。なお、３
ｂは排気０．１６は排気管である。

制御系統及び圧縮空気、燃料の供給系統を示す第１図に
おいて、２６は空気圧縮機であり、これは−次空気通路
２９ａによって上記空気燃料噴射装置１９のエアレール
１４ｂに接続されており、該空気通路２９ａの下流側に
は空気燃料レギュレータ３０が接続されている。２９ｂ
は二次空気通路であり、これは大気に開口している。

２５は燃料ポンプであり、これは−次燃料通路２４ｂに
よって上記フューエルレール１４ａに接続され、これの
下流側には上記空気燃料レギュレータ３０が接続され、
これの二次燃料通路２４Ｃには燃料レギュレータ３１が
接続されている。またこの二次燃料通路２４Ｃは分岐通
路２４ｄによって上記副燃料噴射弁１３に連通している
。なお、２３は燃料タンク、２４ａは燃料タンク２３と
燃料ポンプ２５とを連通ずる燃料通路である。

上記空気燃料レギュレータ３０．及び燃料レギュレータ
３１の構造を模式的に示す第３図において、空気燃料レ
ギュレータ３０のケーシング３２は燃料室３２ａと空気
室３２ｂとに画成されている。上記燃料室３２ａの入口
３２ｄは上記−次燃料通路２４ｂに、出口３２Ｃは二次
燃料通路２４Ｃにそれぞれ連通しており、該出口３２Ｃ
は付勢ばね３４で付勢されたダイヤフラム３３により閉
じ方向に付勢されている。

また上記空気室３２ｂの入口３２ｆは上記−次空気通路
２９ａに、出口３２６は大気に開放されており、かつ該
出口３２６は付勢ばね３６で付勢されたダイヤフラム３
５により閉じ方向に付勢されている。またこの空気室３
２ｂの圧力側と上記燃料室３２ａのばね側とは連通孔３
２ｇで連通しており、これにより上記ダイヤフラム３３
には上記付勢ばね３４の付勢力と空気圧力による付勢力
とが作用する。

そして上記付勢ばね３６はリテーナ３７で支持されてお
り、該リテーナ３７のロッド３７ａはカム３８に摺接し
ており、該カム３８を制御モータ４０により駆動系３９
を介して回動させることにより、付勢ばね３６の付勢力
が調整され、これにより空気圧力が調整され、その結果
空気圧力及び燃料圧力が一定の差圧をもって調整される
ようになっている。

また上記燃料レギュレータ３１は、ケーシング４１の入
口４１ｂを上記二次燃料通路２４Ｃに、出口４１ａを燃
料タンク２３にそれぞれ連通させ、該出口４１ａを付勢
ばね４３で付勢されたダイヤフラム４２によって閉じた
構造になっている。なお、２４ｅは上記ケーシング４１
のばね側に上記吸気マニホールド８内の圧力を導入する
連通路である。

第１図に戻って、２７は上記空気燃料噴射装置１９、ｇ
１１燃料噴射弁１３．及び空気燃料レギュレータ３０等
を制御するＥＣＵであり、該ＥＣＵ２７は回転センサ２
８からのエンジン回転数信号ａ。

エアフローメータ１１からの空気流量信号す、及び差圧
検出センサ４４からの空気、燃料圧力の差圧信号Ｃが入
力され、これにより所定の噴射タイミング、噴射期間が
得られるように空気燃料噴射装置１９を制御するととも
に、所定の運転領域にて吸気マニホールド８内に燃料が
噴射されるように副燃料噴射弁１３を制御する。また、
上記空気。

燃料の差圧が予め設定された一定値になり、かつ空気、
燃料圧力がエンジン回転数に応じて設定された圧力にな
るように上記制御モータ４０を制御する。

次に本実施例の作用効果について説明する。

本実施例では、空気圧縮機２６から吐出された圧縮空気
は、空気燃料レギュレータ３０の空気室３２ｂにおいて
、付勢ばね３６の付勢力に応じた圧力ＰＡに制御される
。燃料ポンプ２５から吐出された燃料は、燃料室３２ａ
において、付勢ばね３４の付勢力に上記空気圧力Ｐａを
加えた力に応じた圧力に制御される。従って燃料圧力Ｐ
６は上記空気圧力ＰＡより上記付勢ばね３４に対応する
圧力ΔＰだけ高くなるように制御される。また上記ＥＣ
Ｕ２７がエンジン回転数が高くなるほど上記空気圧力Ｐ
、が高くなるように制御モータ４０を制御する。即ち、
エンジン回転数が高くなるほど上記カム３８が図示時計
回りに回動し、これにより付勢ばね３６の付勢力が増大
し、その結果空気圧力ＰＡ及び燃料圧力Ｐ、が高くなる
。

このように本実施例では、空気、燃料の見掛は上の差圧
ΔＰをエンジン回転数に関わらず一定にするとともに、
エンジン回転数が高くなるほど空気圧力ＰＡ、燃料圧力
Ｐ、を高く制御したので（第６図参照）、実質的差圧が
エンジン回転数が高くなるほど大きくなり、その結果エ
ンジン回転数が高くなるほど燃料噴射量を増大でき、低
回転から高回転までの広範囲において要求燃料量を確保
できる。

また本実施例では空気、燃料の見掛は上の差圧ΔＰを一
定に固定し、エンジン回転数に応じて空気、燃料全体の
圧力を上昇させるようにしたので、空気燃料レギュレー
タ３０が、単に燃料室３２ａのばね側に空気室３２ｂの
圧力側を連通させるとともに、空気室３２ｂ側の付勢ば
ね３６の付勢力を変化させるだけで済み、構造が簡単で
ある。

また高回転時には噴射後点火までの時間も限られるから
、より短時間で燃料を霧化させる必要があるが、本実施
例では、エンジンの高回転時はど空気圧力を高くしたか
ら、燃料を短時間でより微粒化でき、霧化が容易化され
た分だけ燃焼の安定性を向上できる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明に係る２サイクルエンジンの空気燃
料噴射装置によれば、燃料圧力を空気圧力より一定値だ
け高く設定するとともに、空気圧力をエンジン回転数が
高くなるほど高く制御したので、燃料、空気圧力の実質
的差圧をエンジン回転数が高いほど増大させることがで
き、低回転域から高回転域までの広範囲において要求燃
料量を確保でき、装置のダイナミックレンジを拡大でき
る効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第６図は本発明の一実施例による２サイク
ルエンジンの空気燃料噴射装置を説明するための図であ
り、第１図は全体構成図、第２図は空気燃料噴射式２サ
イクルエンジンの断面側面図、第３図は空気燃料レギュ
レータの模式構成図、第４図は噴射弁回りの模式断面図
、第５図ｆａｔ、　（ｂｌはいずれもシリンダ側開口位
置と圧力との関係を示す特性図、第６図はエンジン回転
数と見掛は上の差圧との関係を示す特性図である。 図において、ｌは２サイクルエンジン、３ａはシリンダ
、１９は空気燃料噴射装置、２０ａは空気通路、２０ｂ
はシリンダ側開口、２１ａは噴射弁体、２１ｂは弁座、
２２ａは燃料通路、２７はＥＣＵ　（圧力制御手段）、
３０は空気燃料レギュレータ（圧力調整器）、ＰＡは圧
縮空気の圧力、Ｐ、は燃料の圧力、である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）圧縮空気を供給する空気通路と、該空気通路のシ
   リンダ側開口を開閉する噴射弁と、上記空気通路に開口
   し、燃料を供給する燃料通路とを備え、圧縮空気及び燃
   料をシリンダ内に直接噴射する２サイクルエンジンの空
   気燃料噴射装置において、上記空気通路内の圧縮空気の
   圧力がエンジン回転数が高くなるほど高くなるように圧
   縮空気圧力を制御する圧力制御手段と、上記燃料通路内
   の燃料の圧力が上記空気通路内の圧縮空気の圧力に比較
   して一定値だけ高くなるよう燃料圧力を調整する圧力調
   整器とを備えたことを特徴とする２サイクルエンジンの
   空気燃料噴射装置。