JPH04292574A - ２サイクルエンジンの燃料噴射装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、２サイクルエンジンの
燃料噴射装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の内燃機関とくに２サイクル内燃機
関（　エンジン）の燃料噴射装置には、大別して、筒内
に直接燃料又は燃料と空気の混合気を噴射する形式と、
筒手前の吸気管内、掃気通路内に燃料を噴射する形式の
２つの形式がある。

【０００３】前者のうち、燃料のみを噴射する場合の例
としてディーゼル機関があるが、燃料を高圧に保つ必要
があり、またガソリンを噴射する場合はポンプ等の潤滑
の問題から難点がある。また、特開昭６２−２５３９２
０号に記載のように、燃料噴射ノズルをシリンダ側壁に
取り付けて圧縮工程中に燃料を噴射するものもあるが、
燃料の霧化が充分でないという問題がある。また、これ
らの場合、燃焼初期の高い圧力に噴射ノズル先端がさら
されるので、逆流防止弁をノズルに取り付ける必要があ
る。

【０００４】また前者において燃料と空気との混合気を
噴射する場合、一旦燃料を高圧空気室に噴射し、その後
燃料と高圧空気の混合気を燃料室内に噴射する構成をと
るのが通常である。従って、高圧空気室に燃料を噴射す
る際に燃料圧を空気室圧よりも高く保つ必要があるが、
ここで燃料圧を高めることは燃料配管などからの燃料漏
れの問題が生じる。また、前述と同様に、空気室圧は燃
料の圧力より小さい為に逆流防止の弁を必要とする。さ
らに、燃料のみでなく空気も噴射するため噴射用インジ
ェクタが複雑となる。さらにまた、空気室圧と燃料圧と
の差圧調節の為、燃料用レギュレータとは別に空気室圧
用レギュレータが必要となる。加えて、燃料及び空気の
両方の噴射を制御しなければならないので、制御用プロ
グラムが複雑になるという問題もある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】そこで、燃料噴射形式
のうち後者である吸気管内、掃気通路内に燃料を噴射す
ることが考えられ、その一例として特開昭６２−８７６
３４号に記載のものがある。このものは掃気通路に燃料
を噴射するものであるが、依然として燃料の霧化が充分
に達成できないという問題がある。

【０００６】本発明は、このような従来技術の問題点に
鑑みなされたもので、その目的とするところは、燃料圧
を高くしたり逆流防止弁を噴射ノズルに設ける必要をな
くして構造の簡素化を図り、かつ燃料の霧化を向上させ
て燃焼が最も安定するようにした２サイクルエンジンの
燃料噴射装置を提供するにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、このような目
的を達成するために、シリンダ側壁に掃気口、排気口を
備え、かつシリンダ側壁に小孔を形成し、小孔を新気供
給路を介して圧力供給源に連通させ、新気供給路に燃料
噴射ノズルを臨ませた２サイクルエンジンの燃料噴射装
置において、小孔と燃料噴射ノズルとの間にチャンバを
配設したものである。

【０００８】また、本発明は、上記において、前記チャ
ンバ内の圧力を検出する検出手段と、該検出手段からの
検出信号に基づき燃料噴射ノズルの噴射開始時期を制御
する制御器と、を備えたものである。

【０００９】さらに、本発明は、上記において、燃料噴
射ノズルの噴射方向下流位置に高熱部を配置したりもし
くは多孔フィルタを配置したものである。

【００１０】

【作用】この構成によれば、燃料が新気供給路を通る新
気により微細化され、新気の流れによりシリンダ内に燃
料が供給される時、小孔上流に設けられたチャンバによ
り、新気と燃料のミキシングが促進され、小孔からの噴
霧において、充分な霧化が期待できる。

【００１１】また、前記チャンバ内の圧力推移を検出し
、それを基に燃料噴射ノズルの噴射開始時期を制御可能
とすることで小孔の開閉に燃料噴射を合わせ、燃料の吹
き抜けを抑えることが可能となる。

【００１２】さらに、燃料噴射ノズルの噴射方向下流位
置に高熱部を配設したり、もしくは多孔フィルタを設け
た場合、新気が上前設置場所を通過の際、燃料の霧化が
より一層促進される。

【００１３】

【実施例】以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて
説明する。

【００１４】図１に示す本発明の第１実施例において、
符号１０はクランク軸であり、このクランク軸１０はシ
リンダボディ１２により形成されたクランク室１４内に
配置されている。シリンダボディ１２及びこのシリンダ
ボディの内周面に配置されるシリンダスリーブ１６によ
りシリンダボア１８が形成され、このシリンダボア１８
内周を摺動するピストン２０がコンロッド２２を介して
前記クランク軸１０に連結されている。ピストンの頂部
及びシリンダヘッド２４により燃焼室２６が画成され、
この燃焼室２６に点火プラグ２８が臨むように配置され
ている。

【００１５】新気の圧力供給源として掃気ポンプ３２が
設けられ、この掃気ポンプ３２は前記クランク軸１０の
動力でベルト３０などを介して機械的に駆動される。こ
の掃気ポンプ３２はルーツポンプ式のブロアであり、２
つの互いに接するロータ３４が回転駆動されることによ
り、スロットルバルブ３６を介して導入された空気が吐
出側の吸気通路３８に圧送される。

【００１６】吸気通路３８の上流端はシリンダボディ１
２の側壁に連結され、ここで掃気通路４２に連通する。 掃気通路４２は、シリンダボディ１２内において、シリ
ンダボディ１８の周囲を周回するループ状に延在する。 この実施例では、２つの略対向する掃気口４４（　第１
図では一方のみ示す）　と、両掃気口４４の間であって
前記吸気通路３８連結端と反対側の位置に第３掃気口４
６が設けられ、各掃気口４４、４６はそれぞれ掃気通路
４２に対し、該掃気通路４２からシリンダヘッド２４方
向へ立上る立上り通路４８を介して連通している。従っ
て、新気は、各掃気口からシリンダヘッド方向に方向付
けられると共にシリンダボアの中央に向かう指向性を有
する。なお、符号５０はシリンダ軸を境として第３掃気
口４６と対向する位置に配置された排気口である。フラ
ンク室１４には、通常の４サイクルエンジンと同様、潤
滑油を収容し、コンロッド２２の大小端軸受、ピストン
スカート部の潤滑を可能としている。

【００１７】前記吸気通路３８は途中分岐し、クランク
軸の回転により駆動されるコンプレッサ３９を備えた新
気供給路４０に連通され、このコンプレッサ３９からの
圧縮空気の吐出側の新気供給路４０は逆止弁６０を介し
て主チャンバ５８に連通される。また、図示していない
が、コンプレッサ３９を介さずに新気を主チャンバ５８
に供給する仕様も考えられ、この場合、前記吸気通路３
８から主チャンバ５８に新気供給路を介して連通させる
。主チャンバ５８の略上流には逆止弁６０が設けられる
ことは本実施例と同様である。主チャンバ５８は絞り５
７を介してサブチャンバ５４に連通し、このサブチャン
バ５４内にインジェクタ５６の噴射ノズルが臨むように
配置される。このサブチャンバ５４は少なくとも後述す
る小孔５２の通路断面積よりも大きい通路断面積を有す
る。インジェクタ５６には、燃料タンク６２からの燃料
がポンプ６３、フィルタ６４、デリバリーパイプ６５を
介して送られ、余剰の燃料はデリバリーパイプ６５から
レギュレータ６６を介して燃料タンク６２に戻される。 なお、符号６８は吸気通路３８の途中に設けられたレゾ
ネータである。

【００１８】前記主チャンバ５８、サブチャンバ５４は
シリンダボディ１２の第３掃気口４６近傍に形成され、
サブチャンバ５４は、シリンダスリーブ１６に形成され
るとともにシリンダヘッド方向に指向された小孔５２を
介してシリンダボア１８内に連通している。また、小孔
５２は単数であっても複数であっても良い。

【００１９】次に上記実施例の作用を説明する。クラン
ク軸１４の回転により、新気が吸気通路３８から掃気通
路４２と共に新気供給路４０に供給され、新気供給路４
０に供給された新気は、コンプレッサ３９により昇圧さ
れ、逆止弁６０を通過した後チャンバ５８に蓄えられる
。小孔５２の開閉はピストン２０の往復動により行われ
るが、掃排気工程にてピストン２０が小孔５２を通過す
ると同時に該小孔５２は開放され、これと略同時に排気
口５０が開となって燃焼ガスが排出されるとともに、チ
ャンバ５８内の空気がシリンダボア１８内に送り込まれ
る。この時は空気のみが噴射される。ピストン２０がさ
らに下降すると、掃気口４６からも空気がシリンダボア
１８内に送り込まれる。次に圧縮工程においてピストン
２０が上昇して小孔５２を閉じるまでの間に、インジェ
クタ５６から所定の噴射開始時間で所定の燃料流量がサ
ブチャンバ５４に噴射される。この噴射された燃料は、
サブチャンバ５４を流れる空気流と共に該空気と混合し
て小孔５２から燃焼室２６に向けて噴射される。

【００２０】この実施例によれば、小孔５２のピストン
による開閉タイミング、内径、個数を燃焼流量や霧化状
況に応じて適切に決定することにより、特に２サイクル
エンジンにおいて燃料の吹き抜け量の低減が可能となり
、燃費が向上される。また、従来の筒内噴射に比較し、
全体として構造が簡素化され信頼性が向上すると共にコ
ストの低減につながる。また、インジェクタ５６からは
燃料のみが噴射されるので、その制御用プログラムも簡
素化され、かつ従来のように燃料圧を高くする必要がな
くなる。燃料と空気の混合気の噴射口である小孔５２の
開閉はピストンが行うので、従来の同様の筒内噴射で必
要であった小型の噴射弁は不要となる。また掃気口４４
、４６からは空気のみが供給されるので燃料の充填効率
が向上する。特にこの実施例では、第３掃気口４６の上
方に前記小孔５２を配置し、かつ、小孔５２の掃排気工
程における開口直後は、空気のみを高速で噴射するので
、第３掃気の指向性を向上させることにつながると共に
全体として掃気作用の向上につながる。そして、小孔と
燃料噴射ノズルとの間にサブチャンバ５４を配置したの
で、このサブチャンバ５４で燃料と新気のミキシングが
促進され、小孔からの噴霧において充分な霧化が期待で
きる。また、噴射ノズルからの燃料噴射時期が小孔から
の噴霧の噴射時期とずれている場合においても、サブチ
ャンバ５４の存在により燃料の逆流を防止できる。

【００２１】次に図２には未発明の第２実施例が示され
ており、以下に第１実施例と異なる点についてのみ説明
する。シリンダボディ１２には、第３掃気口４６と略同
一の指向性を有する空気通路５５が形成され、この空気
通路の側壁に主チャンバ５８が絞り５７を介して連通す
る。空気通路の先端側は、シリンダスリーブ１６の開口
５３を介してシリンダボア１８に連通し、一方基端側に
はインジェクタ５６の噴射ノズル５９が配置される。

【００２２】前記噴射ノズル５９は、インジェクタ５６
から一体に突出するカバー５６ａにその先端を除いて包
囲される。特にこの実施例では、前記カバー５６ａは、
更に一体的に開口５３方向に空気通路５５内を閉栓する
ように突出延在する突出部５６ｂを有し、その先端であ
って開口５３を臨む位置に小孔５２を有している。この
突出部５６ｂの胴部は、その内容に小孔５２よりも通路
断面積の大きいサブチャンバ５４を画成する。このサブ
チャンバ５４は、前記絞り５７と整合する位置の突出部
５６ｂの側壁に形成された穴５６ｃを介して、該絞り５
７並びに主チャンバ５８に連通する。なお、符号６１ａ
、６１ｂはそれぞれシール用のＯリングである。

【００２３】シリンダ壁すなわちシリンダスリーブ１６
には単に開口５３を設け、空気通路５５にシリンダとは
別体の空気通路閉栓部材である噴射ノズル用カバー５６
ａの突出部５６ｂを配置し、この空気通路閉栓部材に小
孔５２を形成したので、シリンダスリーブ１６に同様の
小孔を形成する場合に比し、小孔の設置スペース面や小
孔の形状設計面での自由度が増す。特に、複数の小孔５
２を設けたり、燃料の霧化・噴射角・出口でのきれ等の
改善のために該小孔５２の形状を複雑なものにしたりす
る場合にも容易に対処可能となる。さらに、小孔５２よ
りも通路断面積の大きいサブチャンバ５４も空気通路閉
栓部材である突出部５６ｂにより形成したので、シリン
ダボディ１２内にこれを形成する場合に比較してその形
成作業は容易となる。

【００２４】次に図３には本発明の第３実施例が示され
ている。この実施例が第２実施例と異なる点は、インジ
ェクタ５６の噴射ノズル５９を空気通路閉栓部材７６と
分割して配置したことである。すなわち前記主チャンバ
５８をこの空気通路閉栓部材７６内のサブチャンバ５４
に連通させる連通路７８に、前記噴射ノズル５９を臨ま
せたことである。この連通路７８は前述の絞り５７であ
っても良い。

【００２５】次に図４には本発明の第４実施例が示され
、ここでは、第１実施例と異なる点である小孔周辺部構
造の断面図のみが示されている。すなわち、主チャンバ
５８は空気通路５５を介してシリンダスリーブ１６に形
成された小孔５２へと連通し、インジェクタ５６の噴射
ノズル５９は空気通路５５の側壁に開口する連通路７８
に臨んでいる。主チャンバ５８の通路断面積は、空気通
路５５のそれよりも大きく、空気通路５５のそれは小孔
５２のそれよりも大きい。空気通路５５の内周壁には、
前記小孔５２寄りに空間を残して閉塞部材７６が装着さ
れ、その空間は前記噴射ノズル５９に連通し、サブチャ
ンバ５４として機能する。閉塞部材７６の端面はこの実
施例では多孔フィルタ６９であり、空気通路５５を斜め
に延在しつつ噴射ノズル５９の下流側に位置している。

【００２６】この構成により、新気が主チャンバ５８か
ら空気通路５５に入り、前記フィルタ６９を通過してサ
ブチャンバ５４へと抜けていく。ここで噴射ノズル５９
からフィルタ６９の下流面に体して燃料が噴射されると
、燃料と無数の気泡の混合体ができ、小孔からの噴射の
際、一層の霧化が確保できる。時にこの実施例は、イン
ジェクタからの噴射量が増大すると小孔の手前で噴霧が
液化してしまうという問題を解決するのに有効である。

【００２７】図５に示す第５実施例では、前記多孔フィ
ルタ６９の代わりに、ヒータ４７を中央に有する多孔フ
ィルタ６７を使用している。４９はリード線である。こ
の実施例によれば、第４実施例の効果に加え、新気がヒ
ータ４７により熱せられるとともに、その発熱部に燃料
が噴射されるので、小孔５２からの燃料噴射時に霧化が
促進されるとともに燃焼が安定する。この実施例は、従
来、新気が常温であり、空気と燃料の混合も常温下で行
われ、小孔以外での霧化促進はなされていなかったため
、特に小孔が単孔の場合に噴射燃料増大に伴う霧化、燃
焼の悪化を解決するのに有効である。

【００２８】図６に示す第６実施例では、前記閉塞部材
６９の先端部を空気通路５５よりも小径の筒状に形成し
て該筒に多数の穴を形成して多孔フィルタ７１とし、気
泡の発生、ひいては燃料の霧化を促進している。ここで
は閉塞部材６９自体を発熱体としても良い。

【００２９】次に、図７及び図８に示す本発明の第７実
施例では、前述第１実施例と異なる点として、主チャン
バ５８、サブチャンバ５４はシリンダボディ１２の排気
口５０近傍に形成され、サブチャンバ５４は、シリンダ
スリーブ１６に形成されるとともにシリンダヘッド方向
に指向された小孔５２を介してシリンダボア１８内に連
通している。ここで、小孔５２は単数であっても複数で
あっても良い。また、符号５１は副排気口を示す。特に
、図８に示すように、主チャンバ５８及びサブチャンバ
５４は、排気通路４５の壁である排気通路壁４３によっ
てその一部を画成されている。

【００３０】この構造によれば、まず、小孔５２を排気
口側に設け、小孔５２から噴霧を排気口５０から遠ざか
るように噴射するので、燃料の吹き抜けが有効に防止さ
れる。さらに、前記小孔５２はシリンダヘッド方向に指
向されている為、排気口５０のシリンダヘッド寄りに溜
まった残留ガスが小孔５２からの噴霧により除去される
。加えて、排気口５０と第３掃気口から反対方向に出て
くる掃気流と衝突して撹拌され、燃焼室壁面に燃料が付
着するのを防止する。

【００３１】特に、排気通路４５は高温となった排気の
熱を常時蓄えており、この排気熱は、排気通路壁４３を
介し、各チャンバ内に蓄熱される。サブチャンバ５４内
での蓄熱された雰囲気は、燃料と新気のミキシングを効
率良いものとし、かつ燃料の燃焼を安定させる。また、
本実施例では、燃焼後の排熱を利用するので、別途発熱
体や蓄熱体を使用する必要がなく、従って全体として構
造が簡素化され、信頼性が向上すると共にコストの低減
につながる。

【００３２】次に、図９〜図１２に示す本発明の第８実
施例について説明する。本実施例は、燃料噴射ノズルと
小孔との間に距離が存在することによって生ずる小孔か
らの噴射時期と噴射ノズルからの噴射時期との間の時間
遅れを補正して最適な燃焼を得、燃料の吹き抜けを防止
せんとするものである。

【００３３】図９は、制御機構の概要を示すブロック図
であり、この図から明らかなように、前述のチャンバ、
特にサブチャンバ５４の圧力を検出する圧力センサ８４
、エンジン回転数を検出する回転数センサ８６、及びク
ランク軸のクランク角度センサ８８からの各検出信号が
エンジンコントロールユニット（　ＥＣＵ）　９０に入
力され、このＥＣＵ９０は所定の演算により適正な燃料
噴射開始時期の補正値を決定し、その出力信号によりイ
ンジェクタ５６からの燃料噴射開始時期を補正制御する
。

【００３４】次に図１０は、本実施例における制御ルー
チンを示している。まず、ステップＳ１で、前記圧力セ
ンサ８４によってサブチャンバ内の圧力Ｐを検知し、ス
テップＳ２にて演算処理が行われ、小孔と噴射ノズル間
の距離によって生ずる燃料噴射の遅れ時間Ｔ（　後述の
演算式参照）　を演算する。ここで、遅れ時間Ｔはサブ
チャンバ内圧力Ｐの関数であり、例えば、 　　　　補正係数×（　小孔と噴射ノズルの距離）　／
（　２×Ｐ／混合気密度）１／２　　なる式で導かれる
。

【００３５】次にステップＳ３は角度変換工程であり前
記遅れ時間Ｔにある変換係数を乗じて燃料噴射開始時期
の補正値すなわち補正角度βを演算する。次にステップ
において、ステップＳ３で得た補正時期（　角度）　β
によって噴射ノズルの基本燃料噴射開始時期α０　を補
正して適正な燃料噴射開始時期（　角度）　αを決定す
る。すなわち、α＝α０　−βでαを演算する。そして
ステップＳ５においてインジェクタ５６をして噴射ノズ
ルから燃料噴射開始を経て、Ｓ５においてインジェクタ
への噴射制御時期αで燃料を噴射する。

【００３６】図１０に示すタイミングチャートは、イン
ジェクタからの基本燃料噴射開始時期α０　を小孔噴射
開始時期とほぼ同一と設定した場合において、小孔と噴
射ノズル間の距離によって生じる燃料噴射開始時期の差
を考慮して前述補正時期（　角度）　βだけインジェク
タからの噴射開始時期αを早めれば、小孔が閉じたとき
、同時に小孔からの燃料噴射も終わり、従来のような燃
料吹き抜けは最小限に押さえられることを示している。 なお図１１において、Ｅｘは排気口、Ｈｏｌｅは小孔、
Ｓｃは掃気口、Ｏ　は開、Ｃ　は閉を意味する。

【００３７】次に図１２は、本実施例において、サブチ
ャンバ内の圧力Ｐと前記補正角度βとの相関関係を示す
グラフであり、曲線の示す通りＰとβは反比例の関係に
あり、Ｐが高値をとればβは低値をとりＰが低値をとれ
ばβは高値をとる。つまり、サブチャンバ内の圧力が高
まれば、シリンダー内への燃料噴射速度が上がり、補正
角度βは低値に抑えられ、また逆にサブチャンバ内の圧
力が低くなれば燃料噴射速度は下がり、従って補正角度
βは高値に引き上げられる。

【００３８】

【効果】以上説明したように本発明によれば、チャンバ
を設けることで、新気と燃料のミキシングを小孔からの
噴射に加えてより促進させる効果がある。また、燃料噴
射ノズルの燃料噴射開始時期を制御することで、従来の
ような燃料吹き抜けは最小限に抑えられる。

【００３９】さらに、前記チャンバ内を蓄熱させたり、
あるいは多孔フィルタ等の設置により、燃料と新気のよ
り一層の霧化、燃焼の安定が期待できるという優れた効
果がある。

【００４０】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる２サイクルエンジンの燃料噴射
装置の第１実施例を示す断面図である。

【図２】本発明の第２実施例を示す小孔及びチャンバ付
近の拡大断面図である。

【図３】本発明の第３実施例を示す図２と同位置の拡大
断面図である。

【図４】本発明の第４実施例を示す図２と同位置の拡大
断面図である。

【図５】本発明の第５実施例を示す図２と同位置の拡大
断面図である。

【図６】本発明の第６実施例を示す図２と同位置の拡大
断面図である。

【図７】本発明に係わる２サイクルエンジンの燃料噴射
装置の第７実施例を示す断面図である。

【図８】本発明の第７実施例の要部を示す拡大断面図で
ある。

【図９】本発明の第８実施例を示す制御ブロック図であ
る。

【図１０】本発明の第８実施例の制御を示すフローチャ
ートである。

【図１１】本発明の第８実施例の制御を示す噴射特性図
である。

【図１２】本発明の第８実施例の制御を示す相関グラフ
である。

【符号の説明】

１６　　シリンダスリーブ ４０　　新気供給路 ４４　　掃気口 ４６　　第３掃気口 ４７　　ヒータ ５０　　排気口 ５２　　小孔 ５４　　サブチャンバ ５６　　インジェクタ ６７　　多孔フィルタ ６９　　多孔フィルタ ７１　　多孔フィルタ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　シリンダ側壁に掃気口、排気口を備え
   、かつシリンダ側壁に小孔を形成し、小孔を新気供給路
   を介して圧力供給源に連通させ、新気供給路に燃料噴射
   ノズルを臨ませた２サイクルエンジンの燃料噴射装置に
   おいて、小孔と燃料噴射ノズルとの間にチャンバを配設
   した２サイクルエンジンの燃料噴射装置。
2. 【請求項２】　　前記チャンバ内の圧力を検出する検出
   手段と、該検出手段からの検出信号に基づき燃料噴射ノ
   ズルの噴射開始時期の補正値を決定し、該補正値により
   燃料噴射ノズルからの噴射開始時期を制御する制御器と
   、を備えた請求項１記載の２サイクルエンジンの燃料噴
   射装置。
3. 【請求項３】　　シリンダ側壁に掃気口、排気口を備え
   、かつシリンダ側壁に小孔を形成し、小孔を新気供給路
   を介して圧力供給源に連通させ、新気供給路に燃料噴射
   ノズルを臨ませた２サイクルエンジンの燃料噴射装置に
   おいて、燃料噴射ノズルの噴射方向下流位置に高熱部を
   配置した２サイクルエンジンの燃料噴射装置。
4. 【請求項４】　　シリンダ側壁に掃気口、排気口を備え
   、かつシリンダ側壁に小孔を形成し、小孔を新気供給路
   を介して圧力供給源に連通させ、新気供給路に燃料噴射
   ノズルを臨ませた２サイクルエンジンの燃料噴射装置に
   おいて、燃料噴射ノズルの噴射方向下流位置に多孔フィ
   ルタを配置した２サイクルエンジンの燃料噴射装置。