JPH0781530B2 - 燃料直接噴射エンジンに燃料を供給する方法及び装置 - Google Patents

燃料直接噴射エンジンに燃料を供給する方法及び装置

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は燃料を直接燃焼室に噴射することによってエン
ジンに燃料を分配することに関する。
エンジンの排出物を予定の範囲内に維持するためには燃
料を燃焼室に効果的に分配することが望ましい。排出物
を減少させる一つの方法は燃料を充分な量の燃焼空気に
露出して排気中の未燃炭化水素の排出を防止することで
ある。
この問題は圧縮行程における排気口の閉止時間が遅い2
サイクル作動のエンジンを多く発生する。若し燃料を排
気口の最終閉止前に早すぎて送入すると新鮮な燃料が排
気中に逃げる。このことは特にエンジンの低速時に生ず
る。しかし、排気口が充分にしまるまで噴射を遅らせる
と、点火前に燃焼室内に燃料を入れて効果的に分散させ
る時間が短くなる。これは多量の燃料を噴射するとき、
特にエンジン高速時において重要である。
ノズルから燃焼室に入る燃料滴のスプレーの性質もまた
燃料の燃焼効率に影響し、これはエンジンの運転の安定
性と燃料効率と排出物に影響する。
スパーク点火式エンジンにおいてこれらの特徴を達成す
るため、ノズルから出る燃料のスプレーパターンの特性
として、燃料滴が小型であり、燃焼室への燃料スプレー
の浸透度をコントロールし、少なくともエンジン低負荷
時にスパークプラグの付近に割合燃料の濃い混合物を作
ることが大切である。特にエンジン排出物の有害成分を
コントロールするとき、燃焼室の中のガス装入物内の燃
料の配置を多くの異なったパラメーターに合致させるよ
うコントロールすることが望ましい。理想上は燃料をガ
ス装入物中に上手に分配して、その結果できる燃料・空
気混合物がスパークプラグで容易に点火し、すべての燃
料が充分な空気に遭遇して完全燃焼し、火炎が高い温度
ですべての燃料が拡がることである。考慮しなければな
らないその他のファクターとしては例えば、デトネーシ
ョンを促進する燃焼温度や排気ガス中の望ましからざる
汚染物質の構成等である。
したがって本発明の目的は必要レベルの燃料の経済性と
排出物を達成することを助けることができる、内燃機関
への燃料の分配法並びに分配装置を提供することであ
る。
この目的を考慮して、可燃性装入物を準備するシリンダ
ーと、前記シリンダーの1端を閉さするシリンダーヘッ
ドとを包含し、前記シリンダーヘッドが前記シリンダー
に連通するくぼみと前記くぼみの中の可燃性装入物に点
火する点火装置と前記シリンダー内に往復動自在に支持
されているピストンと前記シリンダーヘッドから軸線方
向にへだたって前記シリンダーの壁に設けた排気口とを
有する2サイクルスパーク点火式エンジンに燃料を供給
する方法において、前記排気口と前記シリンダーヘッド
との間の位置において、且つ燃料の1部を前記シリンダ
ーのくぼみの方に向け且つ燃料の別の部分を燃焼室の燃
料噴射位置におけるシリンダーの直径方向面の反対側の
シリンダーの部分に向けるように一定量の燃料を前記シ
リンダー内に噴射する段階を包含する2サイクルスパー
ク点火式エンジンに燃料を供給する方法が得られる。
便宜上燃料はシリンダーに向う多数の流れに分割され、
その中の1本の流れは燃料をシリンダーヘッドの方に分
配して前記くぼみに入るようにし、且つ少なくとも1本
の流れはシリンダーを横切って下方向に向けられる。
燃料の噴射はシリンダーの壁を通って、エンジンサイク
ルの1部においてノズルがピストンによって覆われる位
置において、噴射ノズルを通じて行なわれる。
前記ノズルは分解されないか又は多数のセグメントに分
割された大体円錐状のカーテン状に燃料をシリンダーに
分配する形式である。また前記ノズルは複数個のオリフ
ィスを備え、各オリフィスから個々の燃料の流れが噴出
する。この後者の形式において各流れはなるべく円錐状
である。連続状又は分解した形状すなわち複数個の流れ
となった円錐カーテン状の燃料は、なるべく120度±30
度のインクルーデッドアングルを有する円錐形燃料分布
になるようにしている。
通常の2サイクルのエンジンはシリンダー壁に円周上に
へだたった2個以上の移送口を備え、ここから空気がシ
リンダーに入る。燃料噴射は移送口が1個の場合はその
すぐ上の位置で行なわれ、多数移送口シリンダーの場合
は通常円周方向において他の移送口に対し中央にある主
移送口の真上で行なわれる。
なるべく、複数個の燃料の流れがシリンダーを横切って
方向づけられ、且つシリンダーの軸方向面に対し散開
し、上向きの流れを含んでいる。多数移送口シリンダー
において、各側部移送口を通ってシリンダーに流入する
空気の中に前記散開流が燃料を供給するように配置され
ている。また散開流は噴射器のレベルにおけるシリンダ
ーの直径方向面に対し下方に向けられる。
燃料をシリンダーヘッドのくぼみに向けることによって
スパークプラグの付近に燃料分の濃い燃料・空気混合物
を作りシリンダー装入物の点火を容易にする。シリンダ
ーを横切って向けられる燃料は移送口からシリンダーに
新鮮な空気したがって最大量の空気に対しその部分の燃
料を露出してその効果的な混合を助けて燃料を完全燃焼
する。
また下向きの或る程度の燃料がピストンの高温の上面に
接触し、流入する燃料が空気に与える冷却効果を減少す
る。
燃料の多くの流れにして方向づけることはノズルにそれ
ぞれのオリフィスを設けることによって達成され、前記
オリフィスはそれぞれの方向に向いており、必要な各方
向の燃料流を作る。各オリフィスの大きさは燃焼室の中
で必要な燃料分布を達成することに貢献できるよう各流
れの燃料の量を異なるように決めている。
燃料は単独に噴射しても良いが、なるべくは空気やその
他の燃焼支援ガスのようなガスに同伴される。燃料をガ
スに同伴させることによって噴射ノズルから分配すると
その燃料の霧化を助ける。
燃料流が燃焼室の中に浸透する程度はノズルに供給され
る燃料の圧力を調節することによってコントロールされ
る。ノズルから出る燃料が燃焼室へ浸透する程度を増大
するため燃料の供給圧力を高めても良い。燃料供給圧力
の変化はエンジン速度の変化に応じて変る。便宜上、燃
料の供給圧力はエンジンが一定のエンジン速度に達した
とき一定量上昇させられる。
或る構成によると噴射ノズルから出る燃料の分布パター
ンはすべての燃料比について類似である。その他の実施
例において燃料の分布パターンは実質的にエンジン速度
と負荷状態に応じて変る。噴射を従来のようにシリンダ
ーヘッドを通じて行なうよりもシリンダー壁を通じて行
なうときに、圧縮行程中にシリンダーの中を上昇するピ
ストンによって噴射ノズルが覆われるより前に噴射を終
了しなければならないことが認められている。
したがって噴射ノズルを排気口の上縁のレベルより上に
配置することが好まれ、この上縁がエンジンサイクルに
おける排気口の閉止時期を決める。2ストロークのエン
ジンにおいて移送口は大体同時に、且つ排気口の閉止よ
り遅れないよう閉止するよう配置されていることに注意
すべきである。
また排気口の閉止に関連して噴射時期のタイミングを決
めることが望ましい。
前に述べたように多くの2サイクルエンジンはシリンダ
ー壁の周りに2個以上の移送口を設けており、この配置
はシリンダー内における新鮮な装入物の分布を得るため
に、またシリンダーのすべての部分から排気ガスを掃除
するために役立つ。この移送口配置は排気口に対し大体
直径方向の反対面に設けた1個の移送口から、排気口の
反対側のシリンダー壁に180度の円弧で配列した多数い
の移送口に変るかも知れない。前述の掃除を促進するた
め、流入空気中にシリンダーヘッドに向う速度成分を作
るように移送口を形作る。
したがって、若し噴射ノズルがシリンダーヘッドに在れ
ば、流入空気と噴射し燃料は大体反対に移動している。
流入空気が逆方向に流れているのでシリンダー内の燃料
の分布はさまたげられ、且つ特に移送口に向う燃料の流
れはさまたげられ、そのため移送口のすぐ近くで燃料密
度が低くなる。当然移送口に近いシリンダーの部分は酸
素の多い地域となり、したがって上手に燃料を供給しな
いと、この酸素は充分に利用されない。
上述の考慮に基づいて、燃料噴射の好適な配置は移送口
の上方のシリンダー壁であり且つ排気口とシリンダーヘ
ッドとの間の位置である。その結果噴射燃料の大部分が
移送口からシリンダーに入る空気通路に向けられるよう
になる。
このように燃料と空気をシリンダーの同じ側から入れる
ように構成することにより、エンジンの高速運転時に燃
料は短時間に燃焼室に有効に移送され、またシリンダー
の燃焼完全体に混合物を分布させる。したがってこの構
成は燃焼空間に均一な装入物を生ずる。このことは高速
高負荷性能に望ましいことである。
更に、シリンダーヘッドのくぼみに向けられる燃料の流
れは燃焼開始の地域に幾分成層した燃料を生ずる効果を
もたらし、これは高速・高負荷性能上実質的な悪影響は
なく1部負荷エンジンの性能を改善する。
テストの結果次のことが判明した。すなわち噴射ノズル
から出るスプレーパターンは噴射燃料体の凡そ30%乃至
60%が該噴射ノズルの軸線を通るシリンダーの直径方向
面より上に向い、残りはその面より下に向うようにすべ
きである。燃料の実際の分布はエンジンと運転条件によ
り変ってくる。燃料比が低い場合は燃料の多くの部分が
上方に向けられ且つ高燃料比では多くの部分が下方に向
けられるべきである。例えば船外エンジンのように主と
して高負荷範囲で作動するエンジンにおいて、なるべく
燃料の1/3を上方に向け、2/3を下方に向けるように分布
する。更に燃料の33%乃至50%を前記直径方向面の上方
に分配すべきである。燃料はノズルからその軸線の周り
に等間隔に3本の流れの形状で噴射され、その中の1本
の流れだけがノズル軸線より上に向けられる。各流れは
大体約30度のインクルーデッドアングルを有する円錐状
に噴射される。
それぞれの流れの間に違った角度関係をもたせ、且つ流
れの円錐角度を違えることによって違った燃料分布が得
られることが分る。しかし通常は1本の流れがノズルの
軸線より上に向けられ且つ他の2本の流れが該軸線より
下に向けられ、その角度はノズル軸線を通るシリンダー
の直径方向面の上と下に必要割合の燃料を送るような角
度にする。ノズルにおける2本の下向きスプレーの間の
角度は便宜上90度乃至50度である。
また前記ノズルの1実施例はノズルから軸線方向に出る
別の流れを含んでいて、そのノズルは全燃料の凡そ5%
が出るような大きさを持っている。
上述のように3本の燃料流に分布するためには、エンジ
ンイサイクルにおける燃料送出しのタイミング及び送出
し時間をコントロールするバルブ制御式オリフィスを設
け且つ該オリフィスの下流にノズルプレートを設けるこ
とによって達成する。前記ノズルプレートは燃料を上述
のように方向づけられた3本の流れに分割するための1
連の孔を持っている。また特殊な形状のポペットバルブ
によって燃料の流れをコントロールすることができ、且
つこの両方の構造をあとで更に詳しく説明する。
これらの構成において燃料がシリンダーに入るとき程度
の異なる付着作用を行なう。この壁付着作用は流体が表
面上の急激な方向転換時にそこから分離しようとせず
に、むしろ該表面の形状に沿う傾向を有する流体の特性
によるものである。
噴射ノズルにおける壁付着作用の効果は、ノズルを通る
燃料の1部分をノズルオリフィスを囲む表面に沿って流
動するよう方向づけることによって得られる。噴射ノズ
ルをエンジンシリンダーの壁に設ける構造において、ノ
ズルを通って送出されるいくらかの燃料をシリンダー壁
に沿う方向に、又はシリンダー壁に大体平行に、全体的
にはノズル軸線に垂直な方向に流動せしめることによっ
て前記壁付着効果を作ることができる。この流れは高速
・高負荷状態で運転しているエンジンにおける燃料・空
気混合物の準備に特に効果的である。その理由はこのよ
うな運転状態では移送口の近くの流入空気に燃料を送る
ことが望ましいからである。
燃料のスプレー分布を更に説明するために、噴射ノズル
の実際的な配置とそれによって生ずるスプレーパターン
を示す図面を参照する。
第1図はシリンダーに送気するためクランクケースの圧
縮力を使用する2サイクル往復動エンジンのシリンダー
とピストンの断面図、第2図は第1図の2−2線に沿っ
て切断して示した断面略図、第3図は噴射ノズルの軸線
方向に見た燃料スプレーパターンの略図、第4図は第3
図に示す方向Aに見た燃料スプレーの第3図に類似の略
図、第5図及び第6図はそれぞれ第3図及び第4図に対
応する方向に分解したシリンダー内の燃料体フラックス
の極線図、第7図は第1図及び第2図に示すエンジンに
使用するに適した燃料計量噴射装置の1部を断面にした
側面図で附属の補助装置を線図で示す側面図、第8図は
第1図及び第2図に類似のエンジンの燃焼室の1部を断
面にした略図で第9図及び第10図に示すノズルを含んで
いる略図、第11図は第7図に示すインジェクターユニッ
トに使用するインジェクターノズルとして適したポペッ
トバルブ並びにそれに協働するシートの1部を断面した
略図、第12図は第11図のバルブのヘッドの断面図であ
る。
第1図及び第2図の参照すれば、エンジン全体は大体従
来の構造である。燃焼室125はシリンダー110とシリンダ
ーヘッド121から成り、且つピストン112が連結桿113に
よってクランクケース111の中のクランクシャフト114に
連結されている。クランクケースは通常のリードバルブ
119を備えた吸気口115と、それぞれの移送口を有し前記
クランクケース111に連通する3個の移送通路116と、中
央移送口118と、2個の側部移送口117,119を包含してい
る。
前記移送口はそれぞれシリンダー110の壁に形成され、
通常それぞれの上端縁がシリンダーの同一直径方向面上
に在る。排気口120は大体中央移送口118の反対側のシリ
ンダーの壁に形成されている。排気口の上端縁は第1図
に示すように移送口の上端縁の前記直径方向面の僅か上
方に在る。
シリンダーヘッド121はスパークプラグ123の突入する中
央くぼみ122を有する。前記中央移送口118を真上のシリ
ンダー壁に燃料噴射ノズル124を配置している。前記ノ
ズル124はこの実施例において前記移送口の上端縁の上
方に配置され、その軸線は前記端縁からシリンダーの頂
上までの距離の1/2と3/4の間に在る。一般にノズルはピ
ストンがその上死点位置の前60度乃至70度の間のクラン
クシャフトの位置に対応する位置になるまで該ピストン
によって完全には覆われないように位置決めされてい
る。前記ノズルは上死点のあとのピストンとクランクシ
ャフトの対応位置において開かれることが分っている。
またノズルがピストンによって漸進的に覆われまた開か
れる時間が存在する。一般にこの時間はクランクシャフ
トが凡そ10度回転する時間に等しい。
排気口120の閉止に対する燃料噴射の時間は、燃料と流
入空気とを必要程度に混合させるために、また排気口か
らの燃料の損失を避けるためにも適切なファクターであ
ることが判明している。燃料を空気と効果的に混合する
こと及び排気口を通じての燃料損失を減少することは、
燃料の経済性を改善し且つ炭化水素の排出物を減少する
ことになる。
これに関し、噴射期間の中点が大体排気口に閉じる前の
均一な時間間隔となるように噴霧時期を制御することが
望ましい。この時間間隔についての希望は送入空気の速
度とシリンダーの直径に関連し、該シリンダーの直径は
移送口から排気口までの距離に関連している。シリンダ
ーの直径80mmの2気筒船外エンジンによるテストの結果
次のことが判った。噴射の中点から排気口閉止までの時
間間隔は公称運転速度2,000乃至5,000RPM以上で凡そ3ms
であるべきである。前記速度範囲の下端においてこれは
例えば1,000RPMにおいて凡そ2msに減少することが望ま
しい。
上死点後262.5度において排気口を閉止したときの上述
のテストのエンジンの噴射時間は次のようである(すべ
ての時間を上死点後の角度で示す)。
第3図及び第4図を参照すれば、それぞれノズルの軸線
を中心にした、またシリンダーの壁に体する燃料スプレ
ーの分布を示す。ノズル124は燃料の三つの主流30,31,3
2を作るように配置されている。流れ31はシリンダーヘ
ッドのくぼみ122に燃料を送るよう上方に向けられ、つ
づいてその流れの方向は主として噴射ノズル124に対す
るくぼみ122とスパークプラグ123の相対的位置によって
決められる。くぼみ122の中心面は排気口120と中央移送
口118の中心を通るシリンダーの軸方向面に一致する。
またノズル124の軸線もその平面上に在る。下向きの二
つの流れ30,32は上記軸方向面に対し対称であり且つ各
スプレーの中心線すなわち軸線はなるべく90度乃至190
度のインクルーデッドアングルを有しノズルの先端から
延出する円錐の範囲内に配置されている。前記円錐はノ
ズルの軸線と同心である必要がなく且つ前記軸方向面上
でノズルの軸線に対し傾斜している。第4図に示す角β
と角γはそれぞれ15度から60度の範囲に在り、その角度
の選択はエンジンによって変る。上記角度は図面の平面
上に描かれている。
第5図及び第6図は第3図及び第4図に示すように配置
した3本の燃料流を有するシリンダー内の燃料体の分布
を示した極線図である。この極線図は第3図及び第4図
に示す2平面上に分解された燃料分布を示す。ノズルの
中心から任意の方向プロットまでのベクトルの長さはそ
の方向におけるシリンダー内の燃料密度を示す。
第1図に示す噴射ノズル124は空気に同伴した燃料が給
気の圧力によってエンジンの燃焼室へ分配される型式の
燃料計量噴霧システムの一体構造部分である。燃料計量
噴射システムの一つの特殊な型式を第7図に示す。
前記燃料計量噴射ユニットは適当な計量装置130、例え
ば保持室132を有するインジェクター体131に連結された
自動車用出口胴体インジェクターを包含している。燃料
は燃料槽135から燃料ポンプ136によって圧力調整器137
を経て燃料入口133から計量装置130に送られる。公知の
方法で作動する前記計量装置はエンジンの燃料要求に応
じて保有室132の中に一定量の燃料を入れる。前記計量
装置に供給される過剰の燃料は燃料戻り口134を経て燃
料槽135に戻される。前記燃料装置130の構造は本発明に
とって重要でなく、任意の適当な装置を使用しても良
い。
運転時に、空気源138から圧力調整器139を経て吸気口14
5からインジェクター体131に送られる空気によって前記
保有室131が加圧される。インジェクションバルブ143が
作動されると、前記加圧空気が一定量の燃料をインジェ
クターノズル142を通ってエンジンの燃焼室に入る。イ
ンジェクションバルブ143は燃焼室の内側すなわち保有
室から外方に開口するポペットバルブ構造である。
インジェクションバルブ143は、前記保有室132を貫通し
ているバルブステム144によって、インジェクター体131
内にあるソレノイド147のアーマチャー141に連結されて
いる。前記バルブ143は円板スプリング140によって閉止
位置に押圧され且つソレノイド147を付勢することによ
って開かれる。保有室132から燃料をエンジン燃焼室に
配送するためエンジンサイクルに調時関連してソレノイ
ド147の付勢がコントロールされる。
保有室を含めた燃料噴射システムの更に詳細がオースト
ライヤ特許出願第32123/84とそれに対応する米国特許第
740067号(1985年4月2日出願)に記載され、その1部
を参考のためこの明細書に加入してある。
ソレノイド147の付勢は適当な電子プロセサー150によっ
てエンジンサイクルに関連して調時される。前記プロセ
サーはスピードセンサー151からエンジンのスピードを
表示する信号を受信し且つ作動ごとの基準点又はエンジ
ンサイクルに関連して調時する基準点を確認する。また
前記プロセサー150は負荷センサー152から信号を受信
し、この信号はエンジン吸気システムに入る空気の流速
を示す。前記プロセサーは空気の流速信号からエンジン
の需要負荷を決めるようプログラム化されている。
更に前記プロセサー150はエンジンの速度と負荷状態か
ら、燃料の燃焼室への噴射タイミングを決めるようプロ
グラム化されている。
便宜上前記プロセサーは一定範囲のエンジン負荷とエン
ジン速度に対する必要噴射タイミングを指示する多点マ
ップを包含し、これらは必要なエンジンパワーと排気物
レベルを得るために行なったテストにより決定されてい
る。前記プロセサーは同じように前述のエンジン負荷と
速度に関連したエンジンの必要点火時期を多点マップか
ら決めるようにプログラム化されている。
前記プロセサーはインジェクターアクチュエーター153
とイグニッションアクチュエーター154に適当な信号を
送り、この決定に応じて燃料噴射の必要時間にソレノイ
ド147を付勢し、点火必要時期にスパークプラグ123を作
動させる。上述のように使用するのに適した負荷と速度
のセンサーの一般的構造は工業会に広く知られており、
前記プロセサー150の必要とする作用を行なうためのセ
ンサーである。
エンジンシリンダー内に望ましい燃料分布を得るために
該エンジンのシリンダー壁に使用する1形式のノズルプ
レートの断面図を第9図に示す、正面図を第10図に示
す。このノズルは第7図に示す従来のポペットバルブと
関連して使用し、ノズルに入る燃料の供給を調時し且つ
調節するものである。前記ノズルプレートはバルブ143
を囲むようインジェクター体131の端部に装着されてい
る。燃料はバルブ43から中央孔50に送られ且つ同一直径
の3個のオリフィス51,52,53を通って前記ノズルから出
る。前記孔は孔50の軸線を中心にして角度的に等間隔に
設けられているが、オリフィス52の軸線は孔50の軸線に
対し50度傾いており、またオリフィス51,53の軸線は孔5
0の軸線に対し45度傾斜している。別の実施例において
前記ノズルは点線で示すように軸線方向のオリフィス54
を備えても良い。この軸線方向オリフィスはオリフィス
51,52,53よりも直径がかなり小さく、全燃料の凡そ5%
がそこから出る。
オリフィス54を備えた上述の第9図と第10図のオリフィ
スを使用して第8図に示すエンジン燃焼室内の燃料分布
を提供することができる。ノズル124内のオリフィスの
配置によって生ずる特定パターンの燃料流の故にその燃
料流は燃焼室の多くの表面に強く衝突せず且つこれらの
表面を燃料で過度にしめらせるようにノズル124の位置
をえらぶ。ノズル124の位置に影響を与えるもう一つの
ファクターは、ノズルから出る燃料の流れの下部にピス
トンが接近する以前に燃料噴射を終了するように適当な
時間を設定なければならないことである。なるべく、ピ
ストン圧縮行程のクランク運動の終りの90度になる前に
ピストンが燃料流を邪魔しなようにノズルの位置決めを
すべきである。
第8図から分るように、ノズル124から出る燃料の流れ6
0はシリンダーを横切って上昇し燃料をくぼみ122の方に
向けている。流れ60はスパークプラグ123に付着物を作
るのでそこに衝突しないよう配置されている。しかし流
れ60はへこみ122の中に燃料の濃い雲を発生し、これは
スパークプラグによって容易に点火される。
燃料流61はシリンダーを横切って排気孔口に向ってい
る。2本の燃料流62が燃料流61の片側に分岐してシリン
ダーの各側部に燃料を供給する。燃料流62は多数移送口
エンジンの側部移送口を通って流入する空気に燃料を供
給し、且つピストンが上昇するとき酸素分の多い移送地
区に燃料を供給しピストン運動で生ずる乱流作用に基づ
いてシリンダーの上部に向って装入する。
第11図と第12図は前述のインジェクター体131に組入れ
るためポペットバルブ143とその相手のノズル142のシー
トの別の構造を示す。この構造は上述の3本又は4本の
燃料流でなくて2本の燃料流によりスプレーパターンを
作り出す。
ポート49はバルブの着座面すなわちシート32に接触する
着座面すなわちシート29を有する外方に傾斜した口35を
持っている。口35のすぐ内側に円筒状スロート36があ
る。該スロート36は面37において軸線方向燃料供給通路
38と会合する。ポペットバルブ33は前記傾斜口35に接触
する通常に傾斜ヘッド39と円筒状ステム40を持ってい
る。前記ステム40に会合する傾斜部42を備えた円筒状ボ
ス41がヘッド39とステム40の間に在る。
ボス41と傾斜部42は該ボス41とスロート36の間に面積の
広い流通路を形成するためスカラップ43,44を有する。
前記スカラップ43,44は前記ボスのせまい軸線方向の円
周面45と幅広い軸線方向の円周面46によって分割されて
いる。
ノズルをエンジンシリンダーの壁に装着したとき幅広い
軸線方向の円周面46はシリンダーヘッド121に向って最
も高く、且つせまい軸方向面45が最も低い。前記面45,4
6を設けたノズルの部分が燃料の流れを制限する結果、
このノズルはスカラップ43,44を通って上向きにおいて
下向きよりも多くの燃料を流すことになる。また前記ス
カラップは外方に向いているので、そこを通る流れは横
方向にシリンダーのいずれかの片側に向けられる。
エンジンシリンダーの中に入る燃料を望ましい分布にさ
せるためその他の形状のバルブとシートを使用しても良
い。一般的に言えば、バルブとシートの形状は、ノズル
の存在するシリンダーの直径方向面について燃料全部の
中の適当部分を上向きと下向きのそれぞれの燃料流滴に
形成することが必要である。
本発明を実施する際に使用するに適する燃料計量噴射方
法並びに装置が出願中のオーストライヤ特許出願第PH28
76号と第PH3343号に示されており、これらの説明が参考
として本明細書に含まれている。これら特許出願の明細
書はバルブとその相手のシートを包含し、バルブが開口
位置にあるとき前記バルブとシートの間に形成される通
路に、前記シートの周囲の多数のオリフィスを通じて、
燃料が送り込まれるようになったノズルを示している。
本発明を実施するときにこれらの構造になるノズルを使
用しても良い。
この明細書において、インジェクターノズルからエンジ
ンに入る燃料流滴の方向と形状について特に参考にし
た。これらの特徴は燃料を噴射するエンジン燃料室内の
状態、例えば燃焼室内におけるガス袋入物の運動方向と
運動速度等によって影響される。これらの状態及びその
他の動的な影響が、実際の状態における燃料スプレーの
形状と方向の正確な決定を妨げる。したがって上述の燃
料流滴のスプレーの方向と形状の特徴は大気圧の空気中
並びに図面に示すような弾道の中で決定されるものとし
て説明している。
エンジンの負荷状態で燃焼室の中に燃料スプレーが侵透
する深さを変えるために前記明細書を参考にした。これ
は噴射する燃料の圧力を変えることによって行なわれ
る。燃料がガスに同伴して該ガス圧によってエンジン燃
焼室に送り込まれるときのガス圧を変える方法と装置が
オーストラリヤ特許出願第PH1560に記載されている。そ
の方法並びに装置は本発明の方法並びに装置と関連して
使用するのに適しており、そのため参考としてオースト
ラリヤ特許出願第PH1560号をこの明細書に含めてある。
本発明はあらゆる使用目的の2ストロークの内燃機関に
使用することができ、特に自動車、オートバイ、ボート
等の乗物用エンジンや船外エンジン等における燃料の経
済性と排出物のコントロールに寄与する点において有益
である。

Claims (29)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】可燃性装入物を整えるシリンダーと、前記
    シリンダーの1端を閉鎖するシリンダーヘッドとを有
    し、前記シリンダーヘッドが前記シリンダーに連通する
    くぼみと前記くぼみの中の可燃性装入物に点火する点火
    装置と前記シリンダー内に往復動自在に支持されている
    ピストンと前記シリンダーヘッドから軸線方向に隔たっ
    て前記シリンダーの壁に設けた排気口とを有する2サイ
    クルスパーク点火式エンジンに燃料の供給する方法にお
    いて、前記排気口と前記シリンダーヘッドとの間の位置
    において燃料の1部を前記シリンダーのくぼみの方向に
    向け且つ燃料の別の部分を燃料噴射位置におけるシリン
    ダーの直径方向面の反対側のシリンダーの部分に向ける
    ように一定量の燃料を前記シリンダー内に噴射する段階
    を有することを特徴とする2サイクルスパーク点火式エ
    ンジンに燃料を供給する方法。
  2. 【請求項2】燃料を二つ以上の流れにして噴射し、その
    中の少なくとも一つの流れが前記シリンダーヘッドのく
    ぼみの方向に向けられる請求の範囲第1項記載のエンジ
    ンに燃料を供給する方法。
  3. 【請求項3】燃料を噴射位置から拡開する円錐又は円錐
    状セグメントの形のカーテン状のスプレーパターンで噴
    射する請求の範囲第1項記載のエンジンに燃料を供給す
    る方法。
  4. 【請求項4】前記流れの方向が噴射位置から拡開する請
    求の範囲第2項記載のエンジンに燃料を供給する方法。
  5. 【請求項5】前記円錐のインクルーデッドアングルが90
    度乃至150度である請求の範囲第3項記載のエンジンに
    燃料を供給する方法。
  6. 【請求項6】噴射位置から拡開するインクルーデッドア
    ングル90度乃至150度の円錐内に入るように前記拡開状
    スプレーを配置した請求の範囲第4項記載の方法。
  7. 【請求項7】前記シリンダーヘッドと前記噴射位置を通
    るシリンダーの直径方向面の間のシリンダー内に燃焼サ
    イクルごとに噴射燃料の30%乃至70%を分配するように
    燃料をシリンダー内に噴射する段階を有する請求の範囲
    第1項に記載のエンジンに燃料を供給する方法。
  8. 【請求項8】噴射位置から延出するインクルーデッドア
    ングル90度乃至150度の円錐内にあるスプレーパターン
    で燃料を噴射する請求の範囲第7項記載のエンジンに燃
    料を供給する方法。
  9. 【請求項9】円錐又は円錐状セグメントの形状のカーテ
    ンを形成するように燃料を噴射する請求の範囲第7項又
    は第8項記載のエンジンに燃料を供給する方法。
  10. 【請求項10】2本以上の流れにして燃料を噴射し、そ
    の中の少なくとも1本の流れが前記シリンダーヘッドの
    くぼみに向う方向に噴射される請求の範囲第7項又は第
    8項記載のエンジンに燃料を供給する方法。
  11. 【請求項11】3本の流れにして燃料を噴射し、その中
    の1本の流れが前記シリンダーヘッドと前記直径方向面
    の間のシリンダーの部分に向けられる請求の範囲第7項
    又は第8項記載の方法。
  12. 【請求項12】前記排気口の反対側のシリンダーの位置
    に燃料を噴射する前記請求の範囲の中のいずれか1項に
    記載のエンジンに燃料を供給する方法。
  13. 【請求項13】吸気口が排気口と反対側のシリンダーの
    側に設けられ且つ前記シリンダーの側における位置にお
    いてシリンダー内に燃料が噴射される請求の範囲第1項
    乃至第11項の中のいずれか1項に記載のエンジンに燃料
    を供給する方法。
  14. 【請求項14】シリンダーと、該シリンダー内を往復動
    するピストンと、前記シリンダーヘッドの1端を閉じる
    シリンダーヘッドと、前記シリンダーに連通し且つ点火
    装置を備えた前記シリンダーヘッドのくぼみと、前記シ
    リンダーヘッドから隔たって前記シリンダーに設けた排
    気口と、前記排気口と反対側のシリンダーの側に設けた
    吸気口とを有する2サイクルスパーク点火式エンジンに
    燃料を供給する方法において、前記吸気口を通じてシリ
    ンダーに空気を入れ、空気を入れながら前記吸気口と前
    記シリンダーヘッドの間のシリンダーの前記側の位置に
    おいて燃料をシリンダーに噴射し、燃料の1部をシリン
    ダーヘッドのくぼみに向け且つ残りの燃料をシリンダー
    に入る空気の方へ向けるようにした2サイクルスパーク
    点火式エンジンに燃料を供給する方法。
  15. 【請求項15】前記くぼみに向けられる燃料の部分が噴
    射燃料の30%乃至70%である請求の範囲第14項記載のエ
    ンジンに燃料を供給する方法。
  16. 【請求項16】燃料が2本以上の流れとして噴射され、
    その中の少なくとも1本の流れがシリンダーヘッドのく
    ぼみに向けられる請求の範囲第14項又は第15項記載のエ
    ンジンに燃料を供給する方法。
  17. 【請求項17】燃料が少なくとも3本の流れの形状で噴
    射され、その中の2本の流れは直径方向面の反対側のシ
    リンダーの部分に向けられ、前記2本の流れのそれぞれ
    が噴射位置を通るシリンダーの軸方向面から対向方向に
    拡開する請求の範囲第2項、第10項、第16項の中のいず
    れか1項に記載のエンジンに燃料を供給する方法。
  18. 【請求項18】前記燃料の流れが実質的に噴射位置から
    拡開するインクルーデッドアングル90度乃至150度であ
    る円錐内にスプレーパターンを形成する請求の範囲第17
    項記載のエンジンに燃料を供給する方法。
  19. 【請求項19】可燃性装入物を準備するシリンダーと、
    前記シリンダーの1端を閉じ且つ前記シリンダーに連通
    するくぼみを内部に有するシリンダーヘッドと、前記く
    ぼみの中の可燃性装入物を点火する点火装置と、前記シ
    リンダーの中に往復動自在に支持されたピストンと、前
    記シリンダーヘッドから軸線方向に隔たった前記シリン
    ダーの壁に設けた排気口とを有する2サイクルスパーク
    点火式エンジンにおいて、前記排気口と前記シリンダー
    ヘッドとの間のスペースにおいて前記シリンダー壁に設
    けられ前記シリンダーに燃料を噴射するノズルを有し、
    前記ノズルは燃料の1部を前記シリンダーのくぼみの方
    に向け且つ燃料の他の部分を燃料噴射位置におけるシリ
    ンダーの直径方向面の反対側のシリンダーの部分に向け
    るように燃料の方向を決めようにしたことを特徴とする
    2サイクルスパーク点火式エンジンに燃料を供給する装
    置。
  20. 【請求項20】前記ノズルが燃料を流れの形状で噴射
    し、その流れの中の少なくとも1本がシリンダーヘッド
    のくぼみの方向に向いている請求の範囲第19項記載のエ
    ンジンに燃料を供給する装置。
  21. 【請求項21】前記ノズルが噴射位置から拡開する円錐
    又は円錐状セグメントの形状をしたカーテン形状スプレ
    ーパターンで燃料を噴射するようになっている請求の範
    囲第19項記載のエンジンに燃料を供給する装置。
  22. 【請求項22】前記燃料の流れが拡開流動としてノズル
    から出るように前記ノズルを構成した請求の範囲第20項
    記載のエンジンに燃料を供給する装置。
  23. 【請求項23】前記円錐のインクルーデッドアングルが
    90度乃至150度である請求の範囲第21項記載のエンジン
    に燃料を供給する装置。
  24. 【請求項24】前記拡開流動が噴射位置から拡開し且つ
    90度乃至150度のインクルーデッドアングルを有する円
    錐の中に入るような形状で噴射するよう前記ノズルを構
    成した請求の範囲第22項記載のエンジンに燃料を供給す
    る装置。
  25. 【請求項25】噴射位置を通るシリンダーの直径方向面
    とシリンダーヘッドの間のシリンダーの部分に、噴射サ
    イクルごとに燃料の30%乃至70%を分配するよう前記ノ
    ズルを構成した請求の範囲第19項乃至第24項の中のいず
    れか1項に記載のエンジンに燃料を供給する装置。
  26. 【請求項26】請求の範囲第19項乃至第26項の中のいず
    れか1項に記載の自動車の内燃機関。
  27. 【請求項27】請求の範囲第1項乃至第18項の中のいず
    れか1項に記載の方法で作動できる燃料噴射装置を包含
    する内燃機関。
  28. 【請求項28】船外エンジンである請求の範囲第19項乃
    至第26項のいずれか1項に記載の内燃機関。
  29. 【請求項29】請求の範囲第1項乃至第18項の中のいず
    れか1項に記載の方法によって作動する燃料噴射装置を
    有する船外エンジンである内燃機関。
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