JPH05248324A - 多気筒２サイクル内燃機関の燃料供給方法及び燃料供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】複雑な機構を用いることなく、２サイクル内燃
機関の各気筒に直接燃料を供給する。 【構成】混合室２２ｂと、混合室内に燃料を噴射する燃
料噴射器２２ｄと、混合室内の圧力が設定値以上になっ
たときに開いて混合室内と機関の気筒内とを連通させる
噴射バルブ２２ｅとを設ける。各気筒内で生じる高圧ガ
スを取出すガス抽出口２４を各気筒に設け、各気筒に設
けた混合室２２ｂ内に、他の気筒のガス抽出口２４から
抽出したガスを導入する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、２気筒以上の多気筒２
サイクル内燃機関に燃料を供給する燃料供給方法、及び
該方法を実施するために用いる燃料供給装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】２サイクル内燃機関においては、ピスト
ンの下死点付近で排気ポート及び掃気ポートがともに開
いているため、掃気ポートから気筒内に流入した混合気
の一部はどうしても直接排気ポート側に吹き抜けてしま
う。この現象は混合気の吹き抜け現象と呼ばれ、排気ガ
ス中の炭化水素（ＨＣ）の量を増大させる原因となる。
混合気の吹き抜けを防止するため、排気ポートがピスト
ンにより塞がれて圧縮行程に入った後に気筒内に直接燃
料を噴射する方法が提案されている。圧縮行程にある気
筒内に燃料を噴射する場合には、点火までのきわめて短
い時間内に燃料を気化させなければならないため、燃料
を極微粒化することが特に求められる。気筒内に噴射さ
れた燃料の粒子が大きいと、燃料が完全に気化しない内
に点火されることになるため、燃焼を良好に行わせるこ
とができず、機関に十分な出力を発生させることができ
ない。

【０００３】圧縮行程にある機関の気筒内に直接燃料を
供給する方法として、次の２つの方法がある。 (1) 排気ポートが閉じた後に、気筒内に数１０Ｋｇ／ｃ
ｍ² 程度の高い噴射圧で燃料のみを噴射して微粒化し、
燃料を点火までの短い時間で気化させる。

【０００４】(2) 排気ポートが閉じた後に、燃料と高圧
空気とを混合して気筒内に噴射することにより、燃料を
微粒化する。

【０００５】上記(1) の方法では、非常に高い噴射圧を
必要とし、燃料を圧縮して噴射する噴射ポンプとして機
械式のものを用いる必要があるため、燃料の噴射量を電
気信号により制御することが困難である。従来この方法
は、ディーゼル機関には用いられていたが、排気ガスの
浄化や燃費の向上を図るために燃料の供給量を緻密に制
御することを要求されるガソリン機関には適用すること
ができなかった。

【０００６】これに対し、上記(2) の方法によれば、電
気式の燃料噴射装置を用いることができるため、燃料の
供給量を回転数等に対して緻密に制御することが可能に
なり、排気ガス対策や燃費の向上が要求されるガソリン
機関にも適用が可能である。上記(2) の方法を採用した
２サイクル内燃機関として、図８に示したものが提案さ
れている。同図において、１はシリンダ１ａとシリンダ
ヘッド１ｂとからなる気筒、２はシリンダ１ａ内に嵌合
されたピストン、３，４及び５はそれぞれシリンダ１ａ
に設けられた排気ポート、掃気ポート及び吸気ポート、
６は吸気ポートに設けられたリード弁、７は点火プラグ
である。

【０００７】８はシリンダヘッド１ｂに取付けられた燃
料供給装置で、この燃料供給装置は、混合室８ａを内部
に有する本体８ｂと、電気信号が与えられたときに混合
室８ａ内に燃料を噴射するインジェクタ８ｃと、電気信
号が与えられたときに開いて混合室８ａ内に高圧空気を
供給する電磁バルブ８ｄと、混合室８ａ内に高圧空気が
供給されたときに開いて該混合室内の燃料を高圧空気と
ともにシリンダ内に噴出させる噴射バルブ８ｅとを備え
ている。インジェクタ８ｃには、燃料タンク９からフィ
ルタ１０と燃料ポンプ１１と圧力調整器１２とを通して
所定の燃圧で燃料が供給されている。またフィルタ１３
を通して取り入れた空気を圧縮するコンプレッサ１４が
設けられて、該コンプレッサにより圧縮された空気がサ
ージタンク１５内に貯蔵され、該サージタンク１５から
エアディストリビュータ１６を通して各気筒の燃料供給
装置の電磁バルブ８ｄに５〜７ｋｇ／ｃｍ² の高圧空気
が供給されている。更にインジェクタ８ｃ及び電磁バル
ブ８ｄに所定のタイミングで電気信号を与えるコントロ
ーラ１７が設けられている。

【０００８】図８に示した例では、燃料供給装置８のイ
ンジェクタ８ｃにより混合室８ａ内に所定量の燃料を噴
射した後、ピストン２により排気ポート３が閉じてから
点火が行われるまでの間に電磁バルブ８ｄを開いて気筒
内に高圧空気を供給する。これにより噴射バルブ８ｅを
開いて気筒内に燃料を高圧空気とともに噴射する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】図８に示したように、
燃料を高圧空気とともに気筒内に直接噴射する方法をと
った場合には、気筒内に所定のタイミングで瞬時に気筒
内の圧力を超える圧力（５〜７Ｋｇ／ｃｍ² ）の高圧空
気を供給する必要があるため、フィルタ１３、コンプレ
ッサ１４、サージタンク１５、エアディストリビュータ
１６等の多くの構成要素が必要になり、機関の構造が複
雑になるのを避けられなかった。

【００１０】また図８の方法による場合には、図示しな
いバタフライバルブを通して吸気ポート５から供給され
る空気と燃料供給装置８に供給される高圧空気とが気筒
内に流入する。従って空燃比は、これらの空気の量と燃
料の量とにより決まる。しかしながら、アクセルの操作
に応じて機関の回転数を的確にコントロールするために
は、実質的に吸気ポート５から供給される空気の量によ
って回転数が決まるようにしておく必要があり、そのた
めには、燃料供給装置８側から供給される空気の量を吸
気ポート５側から供給される空気の量の１０％以内に抑
える必要がある。このように、従来の方法では、燃料供
給装置側から燃料とともに供給できる空気の量が制限さ
れるため、燃料を極微粒化することが困難であるだけで
なく、バタフライバルブの開度に応じて燃料供給装置に
供給する高圧空気の量をコントロールするために、複雑
な制御が必要になるという問題があった。

【００１１】本発明の目的は、複雑な機構を用いること
なく、かつ複雑な制御を行うことなく燃料供給装置に高
圧のガスを供給して、気筒内に直接燃料を噴射させるこ
とができるようにした多気筒２サイクル内燃機関の燃料
供給方法及び該方法を実施するために用いる燃料供給装
置を提供することにある。

【００１２】本発明の他の目的は、少なくとも機関の燃
焼が正常に行われているときには、各気筒が圧縮行程に
入った後に燃料の供給を行わせることができるようにし
て、定常運転時に混合気の吹き抜け現象が生じるのを防
ぐことができるようにした多気筒２サイクル内燃機関の
燃料供給方法及び該方法を実施するために用いる燃料供
給装置を提供することにある。

【００１３】本発明の更に他の目的は、少なくとも機関
の燃焼が正常に行われているときには、燃料の極微粒化
を促進するために、燃料とともに供給する高圧のガスの
量を十分多くしても、混合気の実質的な空燃比を吸気ポ
ート側から供給される空気の量と燃料の量とにより決定
し得るようにした多気筒２サイクル内燃機関の燃料供給
方法及び該方法を実施するために用いる燃料供給装置を
提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、定められた順
位で点火される複数の気筒を備えた多気筒２サイクル内
燃機関の各気筒に燃料を供給する燃料供給方法に係わる
ものである。本発明においては、各気筒からガスを抽出
し得るようにしておき、各気筒よりも点火順位が進んで
いる他の気筒からの抽出ガスの圧力が設定値を超えたと
きに、該抽出ガスを燃料と混合して各気筒内に噴射す
る。混合気の吹き抜けを防止するためには、各気筒への
燃料の供給を、各気筒が圧縮行程に入った後に行わせる
のが好ましい。しかし機関の始動時は、正常燃焼時と条
件が著しく異なるため、始動時と正常燃焼時（機関の始
動が完了していて、不正燃焼が生じていない状態）の双
方において、圧縮行程のみで各気筒内に燃料を供給させ
るための条件を成立させることはなかなか困難である。
そのため機関の始動時には、各気筒への燃料の供給を各
気筒の掃気行程で行わせ、機関が始動した後に、各気筒
への燃料の供給を各気筒の圧縮行程で行わせるようにし
てもよい。また機関の始動時には内燃機関の吸気ポート
を通して各気筒に燃料を供給し、機関が始動した後は、
膨脹工程にある気筒内からの抽出ガスの圧力が設定値を
超えたときに該抽出ガスを燃料と混合して、圧縮工程に
ある他の気筒内に噴射するようにしてもよい。上記の方
法を実施する本発明の燃料供給装置は、混合室と、該混
合室内に燃料を噴射する燃料噴射器と、混合室内の圧力
が設定値以上になったときに開いて該混合室内と機関の
気筒内とを連通させる噴射バルブとを備えた多気筒２サ
イクル内燃機関用燃料供給装置であって、本発明におい
ては、各気筒内のガスを抽出すガス抽出口を各気筒に設
けておき、各気筒に設けられた混合室内に、点火順位が
進んでいる他の気筒のガス抽出口から抽出したガスを導
入するガス導入手段を設ける。上記ガス抽出口は、各気
筒の頭部に設けてもよく、また各気筒の頭部と排気ポー
トとの間に設けてもよい。本考案においては、各気筒よ
りも点火順位が進んでいる他の気筒からの抽出ガスの圧
力が設定値を超えたときに、該抽出ガスを燃料と混合し
て各気筒内に噴射するが、ここで「点火順位が進んでい
る他の気筒」としては、各気筒が圧縮行程にあるときに
膨脹行程にあるような関係を有する気筒を選べば良い。
例えば２〜４気筒の場合には、点火順位が１つ進んだ気
筒を選べば良く、６気筒の場合には、点火順位が２つ進
んだ気筒を選べば良い。

【００１５】尚、膨脹行程にある気筒からガスを抽出す
る場合、抽出ガスは温度が非常に高いため、抽出ガスを
冷却せずに燃料供給装置に供給すると、燃料噴射器内で
燃料が沸騰して気泡が生じ、燃料の噴出が円滑に行われ
なくなるおそれがある。そのため、実用に当たっては、
膨脹行程にある気筒から抽出したガスを空冷または水冷
等により冷却する手段を設けて、適当な温度まで冷却さ
れた抽出ガスを各気筒に供給するようにするのがよい。

【００１６】

【作用】上記のように、各気筒からガスを抽出し得るよ
うにしておいて、各気筒よりも点火順位が１つ進んでい
る他の気筒からの抽出ガスの圧力が設定値を超えたとき
に、該抽出ガスを燃料と混合して各気筒内に噴射するよ
うにすると、上記設定値を適当に定めておくことによ
り、少なくとも機関の正常燃焼時には、各気筒が圧縮行
程に入ってから、燃料を供給するようにすることがで
き、混合気の吹き抜け現象が生じるのを防ぐことができ
る。

【００１７】また膨脹行程にある各気筒から抽出したガ
スを燃料と混合して、圧縮行程にある他の気筒に噴射す
る場合には、抽出ガスが既に燃焼が行われた後のガス
（燃焼ガスという。）であって、酸素をほとんど含まな
いため、該抽出ガスを燃料とともに気筒内に供給しても
混合気中の酸素と燃料との比率は、吸気ポート側から気
筒内に供給された空気中の酸素と燃料との比率により決
まる。従って、燃料とともに気筒内に供給する抽出ガス
の量を多少多くしても、吸気ポートに流入させる空気の
量を制御するバタフライバルブの開度に応じて的確に機
関の回転数をコントロールすることができる。そのた
め、少なくとも定常運転時には、燃料とともに供給する
高圧ガスの量を従来より多くして燃料の極微粒化を促進
させることができる。

【００１８】また膨脹行程にある気筒から抽出したガス
は温度が高いため、燃料の極微粒化を図ることができる
ことと相俟って、気筒内での燃料の気化を促進させるこ
とができ、気筒内での燃料の燃焼を良好に行わせること
ができる。

【００１９】上記のように、各気筒から抽出したガスを
燃料と混合して他の気筒に噴射するようにすると、コン
プレッサ、サージタンク、エアディストリビュータ等を
用いずに簡単な構成で燃料を供給することができる。

【００２０】また上記のように圧縮行程にある気筒内に
他の気筒から抽出したガスを供給すると、その後に行わ
れる膨脹行程での燃焼温度を下げることができるため、
排気ガス中のＮＯx を減少させることが期待できる。

【００２１】内燃機関の始動時や、エンジンブレーキの
使用等により不正燃焼（１時的に失火する状態）が生じ
たときには、機関が正常燃焼しているときよりも膨脹行
程での気筒内の圧力上昇が著しく低くなる。従って始動
時や不正燃焼時にも、各気筒への燃料の供給を行わせる
ために、噴射バルブを開くのに必要な混合室内の圧力の
設定値を低くすることが考えられる。この圧力の設定値
は噴射バルブを閉じる方向に付勢する復帰バネの付勢力
により調整できる。各気筒の噴射バルブを開くために必
要な混合室内の圧力の設定値を低く設定すると、圧縮行
程または膨脹行程で各気筒から抽出したガスの圧力が比
較的低い場合でも他の気筒の噴射バルブを開くことがで
きるようになるが、このように設定した場合には、正常
燃焼時に噴射バルブが開く範囲が広がり、各気筒に供給
される高圧ガスの量が多くなり過ぎるという問題が生じ
る。またこのとき掃気行程でも広い範囲で噴射バルブが
開くことになるため、掃気行程で多くの燃料が供給さ
れ、吹き抜けが生じて排気ガス中のＨＣを増加させるお
それがある。

【００２２】これを防ぐためには、前述のように、各気
筒のガス抽出口を、各気筒の頭部（シリンダヘッド）と
排気ポートとの間の適当な位置に設けるのがよい。この
ようにガス抽出口を設けると、圧縮行程の途中でピスト
ンリングにより各気筒のガス抽出口と燃焼室内との連通
を絶つことができるため、掃気行程にある気筒に高圧ガ
スが燃料とともに供給される角度範囲を狭い範囲に制限
することができ、混合気の吹き抜けを最小限に抑えて、
始動時や不正燃焼時の燃料の供給を支障なく行わせるこ
とができる。

【００２３】尚本発明のように、各気筒内に直接燃料を
噴射する構成をとる場合、燃料の噴射口は通常各気筒の
上部（掃気ポートから離れた箇所）に設けられるため、
掃気行程で燃料の噴射が行われた際の混合気の吹き抜け
は、吸気ポート側から燃料を供給する場合に比べてかな
り少なくなることが期待される。

【００２４】

【実施例】図１は、３気筒２サイクル内燃機関に本発明
を適用した実施例を示したもので、同図において２０Ａ
〜２０Ｃはそれぞれ機関の第１ないし第３の気筒を示し
ている。この実施例では、第１の気筒２０Ａ→第２の気
筒２０Ｂ→第３の気筒２０Ｃの順位で、１２０度間隔で
各気筒が点火されるものとする。また説明を簡単にする
ため、圧縮行程、膨脹行程（爆発行程）及び掃気行程が
それぞれ１２０度の角度ずつ行われるものとする。

【００２５】各気筒内にはピストン２１が嵌合され、各
気筒の頭部（シリンダヘッド）には、燃料供給装置２２
と点火プラグ２３とが取付けられている。燃料供給装置
２２は、気筒内に開口した燃料噴射孔２２ａを一端に有
し、内部に混合室２２ｂを有する本体２２ｃと、本体２
２ｃの端部壁を貫通させて設けられた燃料噴射器（イン
ジェクタ）２２ｄと、噴射孔２２ａを開閉する噴射バル
ブ２２ｅとを備え、噴射バルブ２２ｅは復帰バネ２２ｆ
により噴射孔２２ａを閉じる方向に付勢されている。本
体２２ｃにはまた、混合室２２ｂ内に連通した高圧ガス
取入口２２ｇが設けられている。

【００２６】各気筒の頭部にはまた、ガス抽出口２４が
設けられ、各気筒のガス抽出口２４は、点火順位が１つ
遅れた他の気筒に取付けられた燃料供給装置２２の高圧
ガス取入口２２ｇに、配管２５を介して接続されてい
る。各配管２５の途中には、図３に示したような圧力調
整用のオリフィス２５ａが取付けられている。また各配
管２５の一部にはその内部を通る高圧ガスを冷却するた
めの放熱フィン２６が取付けられている。

【００２７】本実施例では、配管２５とオリフィス２５
ａとにより、各気筒に設けられた混合室２２ｂ内に、他
の気筒のガス抽出口から抽出した高圧ガスを導入する高
圧ガス導入手段が構成されている。

【００２８】各気筒の燃料供給装置２２に設けられた燃
料噴射器２２ｄには、燃料タンク２７からフィルタ２８
と燃料ポンプ２９とを通して所定の燃圧で燃料が供給さ
れている。各燃料噴射器２２ｄに供給される燃圧は、圧
力調整器３０により一定値に制御されている。圧力調整
器３０は公知のもので、ポンプ２９の吐出側の配管３１
内の圧力が設定値を超えたときにバルブを開いて、ポン
プ２９から配管３１内に吐出された燃料の一部を燃料タ
ンク２７内に戻すことにより、ポンプの吐出圧力を設定
値に保つ。各燃料噴射器２２ｄには、図示しないコント
ローラから所定の信号幅の駆動信号が与えられ、該駆動
信号が与えられている間燃料噴射器２２ｄのバルブが開
いて所定量の燃料が混合室２２ｂ内に噴射される。噴射
器２２ｄの入口側の燃圧は一定であるため、１回の燃料
の噴射量は、噴射器に加えられる駆動信号の信号幅（時
間幅）により決まる。

【００２９】図１では、機関の各気筒の一部のみを簡略
して示したが、各気筒の更に詳細な構造の一例を図２に
示した。図２に示した例では、各気筒２０がシリンダ２
０ａと、シリンダヘッド２０ｂとからなり、シリンダ２
０ａには排気ポート２０ｃと、掃気ポート２０ｄと、吸
気ポート２０ｅとが設けられている。吸気ポート２０ｅ
には、吸気管３１が接続され、吸気管３１内には機関の
回転数をコントロールする際に操作される。バタフライ
バルブ３２が設けられている。また吸気管３１の出口に
はリード弁３３が取付けられている。気筒２０内には冷
却水通路２０ｆが設けられている。

【００３０】次に図５を参照して、上記実施例の動作を
説明する。図５は３気筒２サイクル内燃機関の第１の気
筒２０Ａと第２の気筒２０Ｂとについて圧縮燃焼圧線図
を示したものである。図５においてＴa は第１の気筒２
０Ａ内のピストンの上死点を示し、Ｔb 及びＴc はそれ
ぞ第２の気筒２０Ｂ及び第３の気筒２０Ｃ内のピストン
の上死点を示している。Ｔa 〜Ｔc 相互間の角度間隔は
１２０度であり、Ｔa〜Ｔb の区間は第１の気筒２０Ａ
が膨脹行程にあり、第２の気筒２０Ｂが圧縮行程にあ
る。またＴb 〜Ｔc の区間では第１の気筒が掃気行程に
あり、第２の気筒が膨脹行程にある。更にＴc 〜Ｔa の
区間では、第１の気筒が圧縮行程にあり、第２の気筒が
掃気行程にある。図示してないが、第３の気筒ではＴa
〜Ｔb の区間で掃気行程が行われ、Ｔb 〜Ｔc の区間及
びＴc 〜Ｔa の区間でそれぞれ圧縮行程及び膨脹行程が
行われる。

【００３１】図５において、実線で示した曲線Ａは、定
常運転時の第１の気筒２０Ａの圧縮燃焼圧線で、この例
では上死点Ｔa よりも一定の角度進角した図示のθi1の
位置で第１の気筒の点火が行われる。また破線で示した
曲線Ｂは、定常運転時の第２の気筒２０Ｂの圧縮燃焼圧
線で、この例では上死点Ｔb よりも一定の角度進角した
図示のθi2の位置で第２の気筒の点火が行われる。

【００３２】第１の気筒２０Ａの膨脹行程において該第
１の気筒内から抽出された高圧の抽出ガスは配管２５を
通して、圧縮行程にある第２の気筒２０Ｂに取付けられ
た燃料供給装置２２の混合室２２ｂ内に与えられる。こ
れにより混合室２２ｂ内の圧力が上昇する。第２の気筒
２０Ｂの混合室２２ｂ内の圧力が設定値Ｐ1 を超えると
噴射バルブ２２ｅが開いて、混合室２２ｂ内に既に噴射
されている燃料を高圧ガスとともに第２の気筒２０Ｂ内
に噴射させる。

【００３３】ここで噴射バルブ２２ｅを開くために必要
な混合室内の圧力の設定値Ｐ1 は、噴射バルブを付勢し
ている復帰バネ２２ｆの付勢力と気筒内の圧力との和に
より決まる。従って復帰バネ２２ｆの付勢力を調整する
ことにより、設定値Ｐ1 を調整することができ、該設定
値Ｐ1 を調整することにより、噴射バルブ２２ｅが開く
角度範囲を調整することができる。

【００３４】各気筒に抽出ガスとともに燃料を噴射させ
るためには、燃料の噴射が終了する時期（混合室内の圧
力が設定値をこえる時期）よりも前に、燃料噴射器２２
ｄから混合室２２ｂ内への燃料の噴射を完了する必要が
ある。燃料噴射器から混合室２２ｂ内に燃料を噴射する
時期は、燃料噴射器２２ｄに駆動信号を与える時期を制
御することにより、適宜に調整できる。

【００３５】上記のように各気筒の圧縮行程において燃
料の噴射を行わせる場合には、例えば、図示のδの区間
内で燃料の噴射を完了させるように、燃料噴射器２２ｄ
に駆動信号を与える。燃料噴射器２２ｄに与えられてい
る燃圧は一定であるため、混合室２２ｂ内に噴射される
燃料の量は、燃料噴射器２２ｄに駆動信号を与える時間
により決まる。また燃料の噴射は、混合室２２ｂ内の圧
力が燃圧よりも低い間に行う必要がある。混合室２２ｂ
内に供給する燃料の量は、負荷の大小、機関の温度、回
転数、気圧等により適宜に調整する必要がある。これら
の条件を勘案して、各回転数において、いずれの区間で
どの程度の時間燃料を噴射させるかを決定する。

【００３６】上記のようにして、第１の気筒２０Ａが膨
脹行程にあるときに、圧縮行程にある第２の気筒２０Ｂ
に燃料が供給される。同様にして、第２の気筒２０Ｂが
膨脹行程にあるときに圧縮行程にある第３の気筒２０Ｃ
に燃料が供給され、第３の気筒２０Ｃが膨脹行程にある
ときに圧縮行程にある第１の気筒２０Ａに燃料が供給さ
れる。

【００３７】上記のように、各気筒よりも点火順位が１
つ進んでいる他の気筒からの抽出ガスの圧力が設定値を
超えたときに、該抽出ガスを燃料と混合して各気筒内に
噴射するようにすると、コンプレッサ、サージタンク、
エアディストリビュータ等を用いずに簡単な構成で各気
筒に燃料を供給できる。

【００３８】上記の例で説明したように、機関の燃焼が
正常に行われている場合には、各気筒の噴射バルブを開
くために必要な圧力の設定Ｐ1 と、点火順位が１つ進ん
でいる他の気筒から抽出したガスの圧力との間に所定の
関係を成立させて、各気筒が圧縮行程に入った後に、膨
脹行程にある他の気筒からの抽出ガスを利用して各気筒
に燃料を噴射することができる。この場合、膨脹行程に
ある他の気筒から抽出されるガスは燃焼ガスであり、酸
素をほとんど含まないため、該高圧ガスを燃料とともに
圧縮行程にある気筒内に供給しても、混合気中の酸素と
燃料との比率は、吸気ポート側から気筒内に供給された
空気中の酸素と燃料との比率により決まる。従って、燃
料とともに気筒内に供給する抽出ガスの量を多少多くし
ても、吸気ポートに流入させる空気の量を制御するバタ
フライバルブの開度に応じて的確に機関の回転数をコン
トロールすることができる。そのため、燃料とともに供
給する抽出ガスの量を従来供給していた高圧空気の量よ
りも多くして、燃料の極微粒化を促進させることができ
る。また膨脹行程にある気筒から抽出したガスは温度が
高いため、燃料の極微粒化を図ることができることと相
俟って、気筒内での燃料の気化を促進させることがで
き、気筒内での燃料の燃焼を良好に行わせることができ
る。

【００３９】上記の実施例では、膨脹行程にある気筒か
ら抽出したガスを配管２５に取付けた放熱フィンにより
冷却しているが、配管２５を水冷することにより高圧ガ
スの温度を下げるようにしてもよい。冷却を効果的に行
わせるために、配管２５の長さを長くしてもよい。また
上記の実施例では、配管２５の途中にオリフィス２５ａ
を設けて、混合室内に供給される高圧ガスの圧力を調整
しているが、このオリフィスは高圧ガスの温度を低下さ
せるのにも役立つ。

【００４０】内燃機関の始動時や、エンジンブレーキの
使用等により不正燃焼が生じたときには、膨脹行程での
気筒内の圧力上昇が、図５に示した曲線Ａ´のように、
定常運転時よりも著しく低くなる。この場合、燃料供給
装置の噴射バルブを開くために必要な混合室内の圧力の
設定値を、例えば図示のＰ2 のように低く設定して、膨
脹行程での気筒内の圧力上昇が低い場合でも、燃料供給
装置の噴射バルブを開くことができるようにしておく必
要がある。

【００４１】しかし燃料供給装置の噴射バルブ２２ｅを
開くために必要な圧力の設定値を図示のＰ2 のように低
く設定すると、噴射バルブが開く範囲が図示のγの範囲
まで広がり、更に正常燃焼時には、図示のκの範囲まで
広がるため、各気筒に供給される高圧ガスの量が多くな
り過ぎるという問題が生じる。また第１の気筒が圧縮行
程にあって、第２の気筒が掃気行程にある区間で、広い
角度範囲に亘って第２の気筒２０Ｂの噴射バルブ２２ｅ
が開くため、掃気行程で第２の気筒に多くの燃料が供給
され、多量の吹き抜けが生じて排気ガス中のＨＣを増加
させる。

【００４２】これを防ぐためには、図４に示したよう
に、各気筒２０のガス抽出口２４を、各気筒の頭部（シ
リンダヘッド）と排気ポートとの間の適当な位置に設け
るのがよい。このようにガス抽出口を設けると、圧縮行
程の後半から膨脹行程の前半にかけて、例えば図５の角
度δの区間、ピストンリング２１ａにより各気筒のガス
抽出口２４と燃焼室内との連通を絶つことができるた
め、機関の始動時や不正燃焼時に掃気行程にある気筒に
高圧ガスが燃料とともに供給される角度範囲を、図５の
角度εのように狭い範囲に制限することができ、混合気
の吹き抜けを最小限に抑えて、始動時や不正燃焼時の燃
料の供給を支障なく行わせることができる。このように
角度εの区間気筒内に燃料を噴射させる場合には、例え
ば図示のαの区間で燃料噴射器２２ｄに駆動信号を与え
て混合室２２ｂ内に燃料を噴射しておく。

【００４３】尚掃気行程では、気筒内の圧力と高圧ガス
の圧力との差が少ないため、掃気行程で燃料を供給する
と燃料の微粒化を図る上では不利であるが、機関の始動
時には回転数が３００〜５００ｒｐｍと低く、燃料が気
化する時間が十分長いため、機関の始動には支障を来さ
ない。

【００４４】また機関が始動してその回転数が上昇した
ときには、図５の角度εの区間と、角度ηの区間との２
つの区間で高圧ガスの圧力が設定値Ｐ2 を超えるが、噴
射バルブの慣性により該バルブが開く時期を遅らせて、
掃気行程の角度εの短い区間では噴射バルブが開かない
ように設定しておくことができる。このように設定して
おけば、定常運転時には圧縮行程のηの区間でのみ噴射
バルブを開くようにすることができる。また角度εの区
間で噴射バルブが開かないように設定することが困難な
場合には、機関の正常燃焼時に、燃料噴射器２２ｄに駆
動信号を与える区間を、角度εの区間よりも遅らせるこ
とにより、角度εの区間（掃気行程）では、気筒内への
燃料の噴射が行われない（抽出ガスのみが供給される）
ようにすることができる。従って機関の始動が完了した
後の定常運転時においては、混合気の吹き抜けが生じな
いように、燃料の供給タイミングを設定することができ
る。

【００４５】上記の説明では、噴射バルブ２２ｅを開く
ために必要な混合室２２ｂ内の圧力の設定値をＰ2 のよ
うに低くするとともに、ガス抽出口の位置を各気筒の側
面側の適当な位置に変更することにより、始動時や不正
燃焼時にも燃料の供給を行うことができるようにした
が、噴射バルブ２２ｅを開くために必要な混合室２２ｂ
内の圧力の設定値を十分高い値Ｐ1 として、ガス抽出口
２４を気筒の上部に設けた場合でも、機関の吸気ポート
に空気を供給する吸気管内に燃料を噴射するインジェク
タを別途設けて、始動時には、該インジェクタに駆動信
号を与えることにより吸気ポート側から各気筒に燃料を
供給し、機関が始動した後に、抽出ガスによる燃料噴射
動作に切り替えるようにしてもよい。このようにした場
合には、機関が始動した後、不正燃焼が生じた時に、不
正燃焼が生じた気筒に燃料を供給できなくなるおそれが
あるが、不正燃焼がすべての気筒に同時に起こることは
ないため、実用上は何ら支障がない。また本発明のよう
に、各気筒内に直接燃料を噴射する構成をとった場合に
は、混合気の吹き抜けを防止できるため、不正燃焼が生
じる確率はきわめて少なくなる。

【００４６】以上仮想のモデルを用いて動作を説明した
が、各気筒の燃料供給装置の混合室内に供給する高圧ガ
スの圧力値（オリフィス２５ａの内径）、噴射バルブの
復帰バネの付勢力、混合室２２ｂ内に供給する高圧ガス
の温度、等の諸定数や、ガス抽出口２４の位置等は、機
関の圧縮比や、掃気ポートの位置、排気ポートの位置等
により適宜に調整する必要がある。

【００４７】また本発明では、燃焼ガスを燃料とともに
気筒内に供給することにより燃料を微粒化するため、気
筒内の新気と気化した燃料とを気筒内に適正に分布させ
るように配慮する必要がある。これはシリンダヘッドの
形状やピストンの形状を工夫することにより解決するこ
とができる。

【００４８】図７に示すように、排気ポート２０ｃに排
気タイミングを調整するためのバルブ２０ｇを取付け
て、該バルブ２０ｇを制御することにより、圧縮行程の
開始時期、及び膨脹行程の終了時期を調整し得るように
しておくと、各気筒の噴射バルブを開くタイミングの調
整を容易にすることができる。

【００４９】図６は本発明で使用できる燃料供給装置２
２の他の構造例を示したので、この例では、管状に形成
された装置本体４０内に燃料噴射器４１の先端が挿入さ
れ、本体４０の中空部内面と燃料噴射器４１の先端部の
外周との間に高圧ガスの供給通路４２が形成されてい
る。また本体４０の先端部はエンドキャップ４３により
閉鎖され、該エンドキャップの内側に混合室４４が形成
されている。エンドキャップ４４に噴射孔が形成され、
該噴射孔を開閉するように噴射バルブ４５が取付けられ
ている。噴射バルブ４５は復帰バネ４６により常時噴射
孔を閉じる方向に付勢されている。本体４０の側面には
高圧ガス取入口４７が設けられている。

【００５０】燃料噴射器４１はその後端部に燃料の受入
口４１ａを有し、該受入口に所定の燃圧で燃料が供給さ
れる。燃料噴射器４１は電磁石により駆動されるニード
ル弁を備えていて、電磁石に励磁電流が与えられている
期間該ニードル弁が開いて混合室４４内に燃料を噴射す
る。

【００５１】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、各気筒
からガスを抽出し得るようにしておいて、各気筒よりも
点火順位が１つ進んでいる他の気筒からの抽出ガスの圧
力が設定値を超えたときに、該抽出ガスを燃料と混合し
て各気筒内に噴射するようにしたので、該設定値を適当
に定めておくことにより、少なくとも機関の正常燃焼時
には、各気筒が圧縮行程に入ってから、燃料を供給する
ようにすることができ、混合気の吹き抜け現象が生じる
のを防ぐことができる。

【００５２】また膨脹行程にある各気筒から抽出したガ
スは既に燃焼が行われた後のガスであって、酸素をほと
んど含まないため、該抽出ガスを燃料とともに気筒内に
供給しても混合気中の酸素と燃料との比率は、吸気ポー
ト側から気筒内に供給された空気中の酸素と燃料との比
率により決めることができる。従って、本発明によれ
ば、燃料とともに気筒内に供給する高圧ガスの量を多少
多くしても、吸気ポートに流入させる空気の量を制御す
るバタフライバルブの開度に応じて的確に機関の回転数
をコントロールすることができ、燃料とともに供給する
高圧ガスの量を従来より多くして燃料の極微粒化を促進
させることができる利点がある。

【００５３】また膨脹行程にある気筒から抽出したガス
は温度が高いため、燃料の極微粒化を図ることができる
ことと相俟って、気筒内での燃料の気化を促進させるこ
とができ、気筒内での燃料の燃焼を良好に行わせること
ができる。

【００５４】更に、本発明では、各気筒から抽出したガ
スを燃料と混合して他の気筒に噴射するので、コンプレ
ッサ、サージタンク、エアディストリビュータ等を用い
ずに簡単な構成で燃料を供給することができる。

【００５５】また請求項６に記載した発明によれば、燃
料供給装置の噴射バルブを開くために必要な圧力の設定
値を低く設定して、機関の始動時や不正燃焼時に掃気行
程の狭い区間で各気筒に燃料を供給できるため、混合気
の吹き抜けを最小限に抑えて、始動時や不正燃焼時の燃
料の供給を支障なく行わせることができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の構成を概略的に示した断面図
である。

【図２】本発明の実施例の要部の具体的構成を示した断
面図である。

【図３】本発明の実施例で用いる配管とオリフィスとを
示した断面図である。

【図４】本発明の他の実施例の要部の構成を示した断面
図である。

【図５】本発明の実施例の動作を説明するための圧縮燃
焼圧線図である。

【図６】本発明の実施例で用いる燃料供給装置の変形例
を示した断面図である。

【図７】本発明の更に他の実施例の要部を示した断面図
である。

【図８】従来例を示した断面図である。

【符号の説明】

２０Ａ〜２０Ｃ 内燃機関の第１ないし第３の気筒 ２１ ピストン ２２ 燃料供給装置 ２２ｂ 混合室 ２２ｄ 燃料噴射器 ２２ｅ 噴射バルブ ２２ｆ 復帰バネ ２２ｇ 高圧ガス受入口 ２４ ガス抽出口 ２５ 配管。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】定められた順位で点火が行われる複数の気
   筒を備えた多気筒２サイクル内燃機関の各気筒に燃料を
   供給する燃料供給方法において、 各気筒からガスを抽出し得るようにしておき、 各気筒よりも点火順位が進んでいる他の気筒からの抽出
   ガスの圧力が設定値を超えたときに、該抽出ガスを燃料
   と混合して各気筒内に噴射することを特徴とする多気筒
   ２サイクル内燃機関の燃料供給方法。
2. 【請求項２】機関の始動時には各気筒への燃料の供給を
   各気筒の掃気行程で行わせ、機関が始動した後は、各気
   筒への燃料の供給を各気筒の圧縮行程で行わせることを
   特徴とする請求項１に記載の多気筒２サイクル内燃機関
   の燃料供給方法。
3. 【請求項３】多気筒２サイクル内燃機関の各気筒に燃料
   を供給する燃料供給方法において、 各気筒内のガスを抽出し得るようにしておき、 機関の始動時には内燃機関の吸気ポートを通して各気筒
   に燃料を供給し、 機関が始動した後は、膨脹工程にある気筒からの抽出ガ
   スの圧力が設定値を超えたときに該抽出ガスを燃料と混
   合して、圧縮工程にある他の気筒内に噴射することを特
   徴とする多気筒２サイクル内燃機関の燃料供給方法。
4. 【請求項４】混合室と、前記混合室内に燃料を噴射する
   燃料噴射器と、前記混合室内の圧力が設定値以上になっ
   たときに開いて前記混合室内と機関の気筒内とを連通さ
   せる噴射バルブとを備えた多気筒２サイクル内燃機関用
   燃料供給装置において、 各気筒内のガスを抽出するガス抽出口が各気筒に設けら
   れ、 各気筒に設けられた混合室内に、点火順位が進んでいる
   他の気筒から抽出したガスを導入するガス導入手段が設
   けられていることを特徴とする多気筒２サイクル内燃機
   関用燃料供給装置。
5. 【請求項５】前記ガス抽出口は、各気筒の頭部に設けら
   れていることを特徴とする請求項４に記載の多気筒２サ
   イクル内燃機関用燃料供給装置。
6. 【請求項６】前記ガス抽出口は、各気筒の頭部と排気ポ
   ートとの間に設けられていることを特徴とする請求項４
   に記載の多気筒２サイクル内燃機関用燃料供給装置。