JPH08326630A

JPH08326630A - 燃料噴射式内燃機関

Info

Publication number: JPH08326630A
Application number: JP15716095A
Authority: JP
Inventors: Takeo Yoshida; 武雄吉田; Takahiro Suzuki; 隆広鈴木
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 1995-05-31
Filing date: 1995-05-31
Publication date: 1996-12-10

Abstract

(57)【要約】【目的】噴射流のいわゆる貫徹力を燃料の拡散に必要と
される範囲で低く設定し、また燃料圧力を低く設定し、
小型軽量で、且つ安価である燃料噴射式内燃機関を提供
する。【構成】シリンダヘッド２３、シリンダボディ２２及び
ピストン２６により燃焼室２９を形成し、シリンダ側壁
２２ａに掃気ポート及び排気ポート４４を形成すると共
に、シリンダ側壁２２ａにインジェクタ６１を取り付
け、このインジェクタ６１から燃焼室２９内に燃料を噴
射する燃料噴射式内燃機関において、インジェクタ６１
から燃焼室２９内に燃料を噴射する噴射速度を、１０ｍ
／ｓ〜３０ｍ／ｓとしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、燃料噴射式内燃機関
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】燃料噴射式内燃機関では、例えばシリン
ダヘッド、シリンダボディ及びピストンにより燃焼室を
形成し、シリンダ側壁に掃気ポート及び排気ポートを形
成すると共に、シリンダ側壁にインジェクタを取り付
け、このインジェクタから燃焼室内に燃料を噴射するも
のがある。

【０００３】例えば、特表平６−５０８６７０号公報に
開示される２サイクル点火式エンジンには、排気ポート
と対向する位置にインジェクタを配置し、噴射流が排気
ポート方向を指向し、噴射時期については排気ポートが
部分的に開く時から始めて、排気ポートが完全に閉じる
時に終了する開示、あるいは、低速時、排気ポー卜がほ
とんど閉じられるとともに噴射を開始する開示もある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、特表平６−５
０８６７０号公報等には、燃料噴射の噴射流速度につい
て何ら記載がなく、特に、噴射期間中のインジェクタ内
の燃料圧力と燃焼室内圧力との差圧により噴射流速度が
定まる。

【０００５】この噴射速度が遅いと、噴射流が燃焼室内
に広く拡散することが不可能となる。一方、噴射速度が
速くするためには、インジェクタ内の燃料圧力を高くす
る必要がある。このためには、燃料ポンプの昇圧能力を
高める必要があるが、その分燃料ポンプの重量が重くな
ったり、大きさが大きくなる。また、燃料ポンプからイ
ンジェクタまでの燃料供給路の耐圧性を高める必要があ
り、その分費用が嵩む等の課題がある。

【０００６】この発明は、かかる点に鑑みなされたもの
で、噴射流のいわゆる貫徹力を燃料の拡散に必要とされ
る範囲で低く設定し、また燃料圧力を低く設定し、小型
軽量で、且つ安価である燃料噴射式内燃機関を提供する
ことを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決し、かつ
目的を達成するために、請求項１記載の発明は、シリン
ダヘッド、シリンダボディ及びピストンにより燃焼室を
形成し、シリンダ側壁に掃気ポート及び排気ポートを形
成すると共に、シリンダ側壁にインジェクタを取り付
け、このインジェクタから前記燃焼室内に燃料を噴射す
る燃料噴射式内燃機関において、前記インジェクタから
前記燃焼室内に燃料を噴射する噴射速度を、１０ｍ／ｓ
〜３０ｍ／ｓとしたことを特徴としている。

【０００８】請求項２記載の発明は、シリンダヘッド、
シリンダボディ及びピストンにより燃焼室を形成し、シ
リンダ側壁に掃気ポート及び排気ポートを形成すると共
に、シリンダ側壁にインジェクタを取り付け、このイン
ジェクタから前記燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射式
内燃機関において、前記インジェクタから前記燃焼室内
に燃料を噴射する燃料噴射時の噴射孔の上流部の圧力
を、３００ＫＰａ〜１０００ＫＰａとしたことを特徴と
している。

【０００９】

【作用】請求項１記載の発明では、インジェクタから燃
焼室内に燃料を噴射する噴射速度を、１０ｍ／ｓ〜３０
ｍ／ｓとすることで、燃料噴射後、ピストン頂部に到達
するまでに十分な時間が確保でき、噴射燃料の気化が促
進できる。また、早くから燃料を噴射しても、燃料が排
気ポートへ侵入することが防止される。

【００１０】さらに、ピストン頂部を指向させる噴射流
が掃気流により気筒内に発生するタンデム流により乱さ
れる程、遅くはないため、ピストン頂部での熱交換が可
能で、噴射燃料の気化がより促進できる。

【００１１】請求項２記載の発明では、インジェクタか
ら前記燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射時の噴射孔の
上流部の圧力を、３００ＫＰａ〜１０００ＫＰａとし、
この圧力により噴射速度を、１０ｍ／ｓ〜３０ｍ／ｓと
することが可能である。

【００１２】

【実施例】以下、この発明の燃料噴射式内燃機関につい
て説明する。図１乃至図６は燃料噴射式内燃機関を船外
機に搭載した実施例を示し、図１は燃料噴射式内燃機関
を船外機に搭載した実施例の１気筒分を主体とした概略
構成図、図２はシリンダ側壁噴射の燃料及び空気のフロ
ーチャート、図３は燃料噴射式内燃機関の１つの気筒上
部の縦断面図、図４は燃料噴射式内燃機関の横断面図、
図５は排気系を示す断面図、図６は燃料噴射式内燃機関
の平面図である。

【００１３】図１において、符号１は乗り物である船舶
で、矢印Ｆｒは船舶１の進行方向前方を示している。な
お、後記する左右とは、前記前方に向っての方向をいう
ものとする。船舶１は船体２を有し、この船体２の船尾
には船外機３が着脱自在に取り付けられている。この船
外機３は、船尾に取り付けられるブラケット４と、この
ブラケット４に対し枢支軸５（Ｆｒ方向に直角水平に配
置される）により枢支される船外機本体６とで構成され
ている。船外機本体６は動力伝達装置８を備え、この動
力伝達装置８はその外殻を構成する伝動ケース９と、こ
の伝動ケース９内に収容される伝動機構とで構成され、
ブラケット４に対し枢支軸５により枢支されている船外
機本体６を構成するスイベルブラケット６ａに対し、略
鉛直方向に配置される不図示の枢支軸により左右方向に
揺動可能な伝動ケ−ス９が枢支されている。また、船外
機本体６は燃料噴射式内燃機関である２サイクルのエン
ジン１０を有し、このエンジン１０は伝動ケース９の上
端に着脱自在に取り付けられて、下方はカバー１１ａ
で、上方はカバー１１ｂで開閉自在に覆われている。伝
動ケース９は、水中に向って下方に延び、この伝動ケー
ス９の下端に後方に伸びる不図示のシャフトが支承さ
れ、このシャフトにプロペラ１４が取り付けられてい
る。エンジン１０の出力部に、動力伝達装置８の伝動機
構を介してプロペラ１４が連動するよう連結されてい
る。なお、１３はプロペラに排気を導く、排気通路であ
る。

【００１４】エンジン１０は、第１気筒１６、第２気筒
１７および第３気筒１８の複数（３つ）の気筒を備え、
これらは上下に積み重ねられている。エンジン１０は、
各気筒１６〜１８に共通のクランクケース１９及びシリ
ンダボディ２２を有し、このクランクケース１９とシリ
ンダボディ２２の合わせ部には軸心がほぼ垂直の縦向き
のクランク軸２０が収容され、このクランク軸２０はク
ランクケース１９及びシリンダボディ２２に対しその軸
心回りに回転自在に支承されている。クランクケース１
９の後部に、各気筒１６〜１８のそれぞれのシリンダボ
ディ２２が一体的に取り付けられている。また、これら
各シリンダボディ２２の突出端にはシリンダヘッド２３
が着脱自在に取り付けられている。シリンダボディ２２
同士は互いに一体化されてシリンダブロック２４を構成
し、シリンダヘッド２３同士も互いに一体化されてい
る。

【００１５】各シリンダボディ２２は、その内部にそれ
ぞれ軸心が互いに平行に前後に延びるシリンダ孔２５を
有し、これら各シリンダ孔２５にピストン２６が前後に
摺動自在に嵌入されている。これら各ピストン２６は、
それぞれクランク軸２０にコンロッド２７により連結さ
れている。シリンダ孔２５内でシリンダヘッド２３とピ
ストン２６とで囲まれた空間が「気筒内」に相当し、ピ
ストン２６がシリンダヘッド２３にある程度接近した状
態の「気筒内」が燃焼室２９となる。シリンダヘッド２
３には、各燃焼室２９に対応して各１つの点火プラグ３
０が取り付けられ、これら各点火プラグ３０の放電部３
１が燃焼室２９に臨んでいる。シリンダブロック２４と
クランクケース１９とで各気筒ごとにクランク室１９ａ
が形成される。

【００１６】クランクケース１９の前面には各クランク
室１９ａとそれぞれ連通する吸気ポート３３が３つ形成
され、これら各吸気ポート３３にそれぞれリード弁３４
が取り付けられている。また、これらリード弁３４の前
面には、吸気マニホールド３５、スロットル弁３６ａを
収容するスロットルボディ３６および吸気サイレンサ３
７が順次連設されている。また、吸気サイレンサ３７の
上端には後方に向って開口する入口管３８が取り付けら
れ、カウリング開口５１０からの外気が吸入される。入
口管３８、吸気サイレンサ３７、スロットルボディ３
６、吸気マニホールド３５およびリード弁３４は、これ
らの各内部にそれぞれ設けられた吸気通路３９によって
互いに連通させられ、かつ、これら各吸気通路３９は吸
気ポート３３に連通している。各スロットルボディ３６
に設けられたスロットルレバー３６ｂは連動手段４０に
より互いに連結され、オペレータが操作部を操作すれ
ば、連動手段４０を介し各スロットルレバー３６ｂさら
にスロットル弁３６ａが互いに同期して、同じ開閉弁動
作を行うようになっている。

【００１７】各シリンダ孔２５の周りのシリンダボディ
２２には、各シリンダ孔２５についてそれぞれ掃気通路
４１が形成されている。掃気通路４１は、シリンダ孔２
５に開口する掃気ポート４１ａ１を有する２個の主掃気
通路４１ａと、掃気ポート４１ｂ１を有する１個の副掃
気通路４１ｂから構成され、主掃気通路４１ａの掃気ポ
ート４１ａ１は対向する位置に形成され、副掃気通路４
１ｂの掃気ポート４１ｂ１は排気ポート４４と対向する
位置に形成されている。これら各掃気通路４１は、クラ
ンクケース１９内を燃焼室２９に連通させている。

【００１８】シリンダブロック２４の左側には排気マニ
ホールド４２が取り付けられ、この排気マニホールド４
２内の第１排気通路４３の一端側は複数（３つ）に分岐
し、各シリンダボディ２２に形成された排気ポート４４
を介し各燃焼室２９内に開口している。一方、シリンダ
ブロック２４と伝動ケース９との間には排気ガイド４６
が介設され、この排気ガイド４６内の第２排気通路４７
と、第１排気通路４３の他端側とが互いに連通させられ
ている。伝動ケース９内に第３排気通路４８が形成さ
れ、この第３排気通路４８の一端が第２排気通路４７に
連通し、他端が円筒状の排気通路１３であり、プロペラ
１４内の排気通路に連通し、この排気通路の端部が排出
口５０６として水中に開口している。

【００１９】エンジン１０には、水冷式の冷却装置５０
が設けられている。この冷却装置５０は、シリンダヘッ
ド２３とシリンダブロック２４に形成される第１冷却水
ジャケット５１と、排気マニホールド４２に形成される
第２冷却水ジャケット５２と、第２排気通路４７を囲む
ように排気ガイド４６に形成される第３冷却水ジャケッ
ト５３と、第３排気通路４８を囲むように伝動ケース９
に形成される第４冷却水ジャケット５４とを備え、これ
ら各冷却水ジャケット５１〜５４は、直接に、もしくは
複数の冷却水連通路５５を介して互いに連通している。
また、第４冷却水ジャケット５４の下端は第３排気通路
４８の下流側に連通している。

【００２０】第１冷却水ジャケット５１に対し海水など
の冷却水５６を供給する水ポンプが設けられ、冷却水５
６は第１冷却水ジャケット５１の内の排気マニホールド
外周部５１ａ、第２冷却水ジャケット５２、第１冷却水
ジャケット５１の内のシリンダ上部外周部５１ｂ、同シ
リンダヘッド部５１ｃ、さらに５３、５４の各冷却水ジ
ャケットを順次通り抜け、かつ、第３排気通路４８の下
流端を通って水中に排水され、この流れの途中で、第１
〜第３気筒１６〜１８を冷却する。

【００２１】エンジン１０には、燃料５９を供給する燃
料供給装置６０が設けられている。燃料供給装置６０は
第１〜第３気筒１６〜１８に各１個づつ対応する複数
（３つ）のインジェクタ６１を有し、これら各インジェ
クタ６１はシリンダボディ２２のシリンダ側壁２２ａに
着脱自在に取り付けられている。これらインジェクタ６
１は、シリンダ側壁２２ａから燃焼室２９内に向って、
適宜燃料５９を噴射する。各インジェクタ６１に船体２
に配置される燃料タンク６３内に溜められた燃料５９を
吸引して船外機３内の燃料溜り（小タンク）であるベー
パーセパレータ６７へ供給するクランク室１９ａ内の圧
力変動により稼動する第１燃料ポンプ６４と、このベー
パーセパレータ６７の燃料５９を加圧して供給する第２
燃料ポンプ６５とが直列に設けられている。

【００２２】燃料タンク６３と第１燃料ポンプ６４との
間にプライマリポンプ６００が配置され、プライマリポ
ンプ６００と第１燃料ポンプ６４はホース側コネクタ６
０１とカウリング側コネクタ６０２により接続される。
プライマリポンプ６００は始動前に手動で燃料を送るた
めのものである。

【００２３】また、第１燃料ポンプ６４と第２燃料ポン
プ６５の間には燃料フィルタ６６とベーパーセパレータ
６７とが直列に介設されている。ベーパーセパレータ６
７内にはニードル弁６０３とフロート６０４が設けら
れ、ベーパーセパレータ６７内の燃料５９が少なくなり
フロート６０４が所定レベル以下になるとニードル弁６
０３が開き、燃料５９が燃料タンク６３側から供給され
る。第２燃料ポンプ６５により燃料配送管６０５を介し
て各インジェクタ６１に燃料５９が供給される。燃料配
送管６０５にはインジェクタ６１に供給される燃料５９
の圧力を所定圧に調整する調圧器６９が設けられ、噴射
されない燃料は燃料通路７０により第２燃料ポンプ６５
上流のベーパーセパレータ６７に戻される。ベーパーセ
パレータ６７で、燃料中の細かい気泡状の燃料蒸気ある
いは混入した空気が分離される。

【００２４】各インジェクタ６１は電磁式で、これを電
気的にオン（もしくはオフ）すれば、その期間だけ、燃
料５９が燃焼室２９内に噴射されるようになっている。
この燃料供給装置６０のうち燃料タンク６３からホース
側コネクタ６０１だけが船体２内に配置されており、他
のものは船外機３を構成している。

【００２５】図１において、エンジン１０を制御するた
めのエンジン制御装置７３が設けられている。エンジン
制御装置７３は電子的な制御装置本体７４を備え、アク
チュエータとして機能する各点火プラグ３０、インジェ
クタ６１、第２燃料ポンプ６５が、制御装置本体７４に
電気的に接続されている。また、クランク軸２０の上端
にはフライホイールマグネト７５が取り付けられてい
る。フライホイールマグネト７５は、直接もしくはバッ
テリを介して制御装置本体７４に電力を供給するように
なっている。

【００２６】エンジン１０の駆動状態を検出する各種セ
ンサが設けられ、これらはいずれも制御装置本体７４に
電気的に接続されている。即ち、センサとして、クラン
ク軸２０の基準クランク角及び回転角を検出するクラン
ク角センサ７６、クランクケース１９内の圧力を検出す
るクランクケース内圧センサ７７、各気筒１６〜１８の
いずれかの気筒の圧力を検出する筒内圧センサ７８、気
筒１６〜１８内の状態を検出するノックセンサ７９、吸
気通路３９内の温度を検出する吸気温センサ８０、スロ
ットルボディ３６の開度を検出するスロットル開度セン
サ８１が設けられている。なお、吸気通路３９の圧力を
検出する吸気圧センサを設けても良い。

【００２７】また、１つのシリンダボディ２２の温度を
検出するシリンダ温度センサ８２、第３排気通路４８内
の上流側の圧力を検出する背圧センサ８３、大気圧を検
出する大気圧センサ８４、冷却水５６の温度を検出する
冷却水温度センサ８５、動力伝達装置８の前進、中立、
後退の間のシフト動作あるいは変速状態を検出するシフ
トセンサ８６、枢支軸５回りの船外機３の上下回動位置
を検出するトリム角センサ８７が設けられている。

【００２８】また、各気筒１６〜１８には、Ｏ₂センサ
９０が設けられ、このＯ₂センサ９０はセンサ収客室９
１に配置され、ピストン２６が下降しシリンダ側壁２２
ａのリリーフ弁孔９２を通過すると燃焼ガス圧によりリ
リーフ弁９３が開き、燃焼ガスがセンサ収客室９１に入
る。Ｏ₂センサ９０が排気ガス中のＯ₂濃度を検知し、こ
れに基づき燃焼室２９での空燃比を算出する。センサ収
容室９１の排気ガスは逆止弁９４を通過して第１排気通
路４３へ出る。エンジン１０には、その他、スタータ９
５及びオイルタンク９６が備えられている。

【００２９】エンジン１０の駆動時に、第１〜第３気筒
１６〜１８のそれぞれにおいて順次、ピストン２６がク
ランク軸２０側の下死点位置から燃焼室２９側に移動す
ると、ピストン２６によって掃気通路４１の掃気ポート
４１ａ１，４１ｂ１と第１排気通路４３の排気ポート４
４とが順次閉じられる。また、このように、ピストン２
６が燃焼室２９側に移動すると、クランクケース１９内
のクランク室１９ａが負圧になる。すると、リード弁３
４、吸気ポート３３内の吸気通路３９、吸気マニホール
ド３５、スロットルボディ３６及び吸気サイレンサ３７
が順次負圧になって、空気である外気９７が吸気ポート
３３から吸気通路３９に吸入され、クランクケース１９
内のクランク室１９ａに吸入される。これが「吸入過
程」である。

【００３０】一方、掃気通路４１の掃気ポート４１ａ
１，４１ｂ１と第１排気通路４３の排気ポート４４とが
閉じられた後、更に、ピストン２６が燃焼室２９側へ移
動すれば、この燃焼室２９に既に吸入されていた混合気
が圧縮される。これが「圧縮過程」である。

【００３１】ピストン２６が上死点に達する直前で、エ
ンジン制御装置７３により制御された点火プラグ３０の
放電部３１の放電により、混合気が着火、燃焼させられ
て気体が膨張し、これにより、ピストン２６が上死点を
越えた後クランク軸２０側に押し戻される。これが「爆
発過程」である。

【００３２】ピストン２６のクランク軸２０側への移動
により、クランクケース１９内のクランク室１９ａに吸
入されていた空気が予圧縮される。なお、このときの圧
力でリード弁３４は閉弁させられている。ピストン２６
がクランク軸２０側へ移動する途中で、まず、排気ポー
ト４４が開かれる。すると、排気ポート４４を通し、混
合気の既燃ガスである排気１００が、排気ポート４４を
通って排出される。これが「排気過程」である。

【００３３】そして、排気１００は第１排気通路４３、
第２排気通路４７、第３排気通路４８、および排気通路
１３内を順次通って水中に排出される。この場合、各気
筒１６〜１８を冷却した後の冷却水５６が第４冷却水ジ
ャケット５４と冷却水連通路５５を通り、排気１００と
共に上記水中に排出される。

【００３４】ピストン２６がクランク軸２０側に移動し
て排気ポート４４が開かれると、これに続いて掃気通路
４１が開かれる。すると、前記したようにクランクケー
ス１９内で予圧縮されていた吸気が掃気通路４１を通っ
て燃焼室２９に流入させられ、この吸気が燃焼室２９に
残留している既燃ガスの一部を第１排気通路４３に押し
出すと共に、空気が燃焼室２９に充満する。これが「掃
気過程」である。排気過程の途中から掃気過程が始ま
り、掃気過程の途中で排気過程が終了するので、この２
つの過程を合わせて掃排気過程ともいう。そして、この
後、ピストン２６は下死点位置に戻る。そして、掃気過
程の途中から圧縮過程の初期にかけての期間に燃料がイ
ンジェクタ６１から噴射される。

【００３５】この場合、掃気通路４１を通って燃焼室２
９に流入した空気のいくらかは、第１排気通路４３側に
吹き抜け、これは既燃ガスと混ざって排気１００として
排出される。一方排出されず残留した既燃ガスが新気と
混ざり、この状態から、ピストン２６が再び燃焼室２９
側に移動し、以下、上記した各過程が繰り返されて、ク
ランク軸２０が回転させられる。なお、燃料噴射は、下
記するように燃料の排気ポート４４への侵入がないタイ
ミングで実施される。そして、このクランク軸２０を通
しエンジン１０が動力を出力し、この動力は動力伝達装
置８を介してプロペラ１４を回転させ、被駆動体である
船１を航走可能とさせる。第１気筒１６、第２気筒１７
および第３気筒１８は、この順序で、クランク角が１２
０゜の位相差で駆動する。

【００３６】図３において、ピストン２６はスリーブ５
２０に摺動可能に設けられ、このピストン２６には第１
のリング溝２６ａ及び第２のリング溝２６ｂが上下に形
成され、第１のリング溝２６ａに第１のピストンリング
５２１が、第２のリング溝２６ｂに第２のピストンリン
グ５２２が係合されている。シリンダ側壁２２ａにはイ
ンジェクタ６１がキャップ５２３を介して設けられ、キ
ャップ５２３の前側と後側はそれぞれシール体５２４，
５２５でシールされている。インジェクタ６１の先端部
６１ａはスリーブ５２０に形成されて開口部５２０ａに
臨むように配置され、このインジェクタ６１の取付位置
は次のように設定される。

【００３７】シリンダ側壁２２ａのシリンダ周方向の
内、排気ポート４４に対向する半分の領域、且つシリン
ダ長手方向で排気ポート４４よりシリンダヘッド２３寄
りにインジェクタ６１を配置している。シリンダ上端２
２ｂより取付位置までの距離をＡとし、下死点にピスト
ン２６が位置する時のピストン頂部外周部までのシリン
ダ上端２２ｂよりの距離をＬとする時、ピストン外周に
少なくとも１つのピストンリングを嵌合させるリング溝
を設け、ピストン２６が上死点にある時のシリンダ上端
２２ｂよりリング溝の下端位置までの距離をＲＳとする
時、この実施例では、ピストン２６が上死点にある時の
シリンダ上端２２ｂより第１のピストンリング５２１が
嵌合する第１のリング溝２６ａの下端位置までの距離を
ＲＳとする時、ＲＳ＜Ａ＜０．３Ｌとしている。

【００３８】また、シリンダ上端２２ｂより排気ポート
４４までの距離をＥＳとする時、０．３５ＥＳ＜Ａ＜０．６５ＥＳとしている。

【００３９】このように、所定の位置にインジェクタ６
１を取り付けることで、爆発行程の初期においてピスト
ン２６によりインジェクタヘの熱負荷を低下させつつ、
且つ、従来のものより、長い噴射可能域を確保可能であ
る。

【００４０】また、インジェクタ６１から上下２つの燃
料噴射が行なわれ、下向噴射流Ｘは、主にピストン２６
の下死点から上死点ヘの上昇中のピストン頂部２６ｃ目
掛けて燃料が噴射され、上向噴射流Ｙは点火プラグ３０
を指向して燃料噴射が行なわれる。このインジェクタ６
１からの噴射流Ｘがピストン頂部２６ｃに衝突後反射飛
散し、ピストン頂部２６ｃを冷却し、且つピストン頂部
２６ｃで熱交換し気化が促進される。また、上向噴射流
Ｙは燃焼室２９全体をできる限り均一混合気とする作用
があり、円滑な燃焼が可能である。

【００４１】特に、始動時及び低負荷域においては、ピ
ストン温度が低く、スロットルバルブが絞られており掃
気流に起因する筒内流動も小さいので、Ｘ，Ｙの噴射流
のうち一方のみでは燃焼室２９全体を均一混合気とする
ことは可能である。しかし、両噴射流Ｘ，Ｙにより均一
混合気を形成するので、より円滑な燃焼が可能である。

【００４２】また、上向噴射流Ｙにより、始動時シリン
ダ上方部に配置される点火プラグ３０まわりに確実に可
燃混合気を形成するので始動性が向上する。

【００４３】インジェクタ６１から燃焼室２９内に燃料
を噴射する噴射速度を、１０ｍ／ｓ〜３０ｍ／ｓとして
いる。即ち、噴射流Ｘ，Ｙの流速は、１０ｍ／ｓ〜３０
ｍ／ｓとされる。噴射流Ｘ，Ｙのいわゆる貫徹力を燃料
の拡散に必要とされる範囲で低く設定し、また燃料圧力
を低く設定している。

【００４４】また、インジェクタ６１から燃焼室２９内
に燃料を噴射する燃料噴射時の噴射孔の上流部の圧力
を、３００ＫＰａ（キロパスカル）〜１０００ＫＰａ
（キロパスカル）としている。

【００４５】このように、インジェクタ６１から燃焼室
２９内に燃料を噴射する噴射速度を、１０ｍ／ｓ〜３０
ｍ／ｓとすることで、燃料噴射後、ピストン頂部２６ｃ
に到達するまでに十分な時間が確保でき、噴射燃料の気
化が促進できる。また、早くから燃料を噴射しても、燃
料が排気ポート４４へ侵入することが防止される。

【００４６】さらに、ピストン頂部２６ｃを指向させる
噴射流Ｘが掃気流により気筒内に発生するタンデム流に
より乱される程、遅くはないため、ピストン頂部２６ｃ
での熱交換が可能で、噴射燃料の気化がより促進でき
る。

【００４７】また、インジェクタ６１から燃焼室２９内
に燃料を噴射する燃料噴射時の噴射孔の上流部の圧力
を、３００ＫＰａ〜１０００ＫＰａとし、この圧力によ
り噴射速度を、１０ｍ／ｓ〜３０ｍ／ｓとすることが可
能である。

【００４８】インジェクタ６１は副掃気ポート４１ｂ１
よりシリンダヘッド２３寄りに配置され、反射前の下向
噴射流Ｘは排気ポート４４方向、ピストン頂部２６ｃを
指向しており、排気ポート４４がピストン２６で閉じら
れた後は確実にピストン頂部２６ｃに当たり、ピストン
頂部２６ｃで熱交換される。

【００４９】下向噴射流Ｘの先端が排気ポート４４に到
達する前に排気ポート４４が閉じるように噴射開始タイ
ミングを設定している。下向噴射流Ｘの先端面をＸ１で
示す。下向噴射流Ｘの全てをピストン２６が排気ポート
４４を閉じる前にピストン頂部２６ｃにぶつけるもので
は、跳ね返り後の噴射流の先端が排気ポート４４に到達
する前に排気ポート４４が閉じ、このように噴射開始の
タイミングは設定される。

【００５０】このように、インジェクタ６１の配置は、
噴射位置が従来技術よりシリンダヘッド２３寄りであ
り、噴射はより長い距離を飛翔する。この間に、燃料は
燃焼室２９内の熱的雰囲気と熱交換し、ピストン頂部２
６ｃ等に衝突する前にも熱交換させることができる。

【００５１】また、図４において、複数のシリンダ気筒
の中心軸を結ぶ平面に対し、インジェクタ６１への燃料
分配管５３０を平行とし、かつ３つの気筒１６〜１８と
も同じ位置にインジェクタ６１を配置している。

【００５２】あるいは下気筒ほどインジェクタ６１の配
置位置を下（クランク室寄り）としても良い。下気筒１
８ほどインジェクタ６１の熱的負荷が大きくなり、よっ
て燃焼行程において長い時間ピストン２６で覆うように
する。一方、少なくとも一番上気筒１６は、インジェク
タ６１の配置位置がＲＳ＜Ａ＜０．３Ｌとし、また０．
３５ＥＳ＜Ａ＜０．６５ＥＳとする。

【００５３】また、副掃気ポート４１ｂ１と排気ポート
４４を結ぶ方向を傾け、且つインジェクタ６１も傾けて
おり、隣接する気筒の主掃気ポート４１ａ１の干渉を避
けつつシリンダピッチＰを狭くできる。

【００５４】図７乃至図１０は燃料噴射式内燃機関を自
動二輪車に搭載した実施例を示し、図７は燃料噴射式内
燃機関を自動二輪車に搭載した実施例の概略構成図、図
８は燃料噴射式内燃機関の縦断面図、図９は燃料噴射式
内燃機関を後方から見た図、図１０はシリンダ側壁噴射
の燃料及び空気のフローチャートである。

【００５５】図中符号２０１は、乗物の一例であって鞍
乗型車両たる自動二輪車であり、矢印Ｆｒはその進行方
向の前方を示している。また、後記する左右とは、前記
前方に向っての方向をいうものとする。また、２０２は
上記自動二輪車１が走行可能な路面である。自動二輪車
２０ｌは乗物本体である車体２０３を有している。ま
た、車体２０３は車体静止側である車体フレーム２０４
を有している。車体フレーム２０４は、その前端にヘッ
ドパイプ２０５を有し、このヘッドパイプ２０５から後
下方に向って左右一対の主フレーム２０６が延出し、こ
れら各主フレーム２０６の各延出端から更に後下方に向
ってそれぞれシートピラーチューブ２０７が延出してい
る。一方、上記各主フレーム２０６の前部下面からそれ
ぞれ後下方に向ってダウンチューブ２０８が延出し、こ
れらダウンチューブ２０８の延出端とシートピラーチュ
ーブ２０７の延出端とが互いに結合させられている。

【００５６】各主フレーム２０６の後部から後上方に向
ってそれぞれシートレール２１０が延出し、このシート
レール２１０は左右一対のバックステー２１１によって
シートピラーチューブ２０７に支持されている。各バッ
クステー２１１とシートピラーチューブ２０７とが結合
した部分はリヤアームブラケット２１２とされている。
ヘッドパイプ２０５にはフロントフォーク２１４が操向
自在に支承されている。フロントフォーク２１４の下端
に前輪２１５が支承され、かつ、この前輪２１５を上方
から覆うフロントフェンダ２１６が設けられ、このフロ
ントフェンダ２１６は同上フロントフォーク２１４の上
下方向の中途部に固着されている。一方、フロントフォ
ーク２１４の上端にはハンドル２１７が取り付けられて
いる。

【００５７】リヤアームブラケット２１２にピボット軸
２１８によりリヤアーム２１９が上下揺動自在に枢支さ
れている。リヤアーム２１９の揺動端に後輪２２０が支
承され、シートレール２１０とリヤアーム２１９との間
に緩衝器２２１が架設されている。主フレーム２０６、
シートピラーチューブ２０７およびダウンチューブ２０
８で囲まれた空間に、つまり、車体フレーム２０４の枠
内に燃料噴射式内燃機関であるエンジン２２３が設けら
れている。エンジン２２３は２サイクルエンジンであっ
て、クランクケース２２４と、このクランクケース２２
４から前上方に突出するシリンダ２２５を有し、車体フ
レーム２０４に締結具により着脱自在に支持されてい
る。クランクケース２２４の後面に動力伝達装置２２６
が連設され、この動力伝達装置２２６の出力側に、後輪
２２０がチェーン伝動機構２２７により連結されてい
る。

【００５８】シリンダ２２５の後面にはリード弁２２
８、吸気マニホールド２２９および吸気サイレンサ２３
１がこの順序で連設されている。吸気マニホールド２２
９には吸気量を制御するスロットル弁２７１が配置され
ている。スロットル弁２７１の軸部２７１ａに設けたス
ロットルプーリ２７２はスロットルワイヤ２７３を介し
てスロットルグリップ２７４に連結され、スロットルグ
リップ２７４の操作でスロットル弁２７１が開閉され
る。スロットルグリップ２７４はハンドル２１７に設け
られ、またスロットルグリップ２７４の操作量を検出す
るアクセル位置センサ２７５が設けられている。

【００５９】シリンダ２２５の前面には排気管２３３の
一端が連結され、この排気管２３３の他端側はダウンチ
ューブ２０８の下側近傍を通って後方に延び、その後端
に排気マフラ２３４が連結され、排出口２３４ａから排
気される。

【００６０】主フレーム２０６には燃料タンク２３５が
支持されている。一方、シートレール２１０には、シー
ト２３６が支持されている。また、車体２０３の後部を
その各側方から覆うサイドカバー２３７が設けられてい
る。エンジン２２３の駆動により、その動力が動力伝達
装置２２６とチェーン伝動機構２２７等を介し、後輪２
２０に伝達されれば、自動二輪車２０１が路面２０２上
を前方に向って走行可能とされる。

【００６１】エンジン２２３は、第１〜第３気筒２６１
〜２６３を有し、エンジン２２３のクランクケース２２
４内のクランク室２４０にはクランク軸２４１が収容さ
れ、このクランク軸２４１はクランクケース２２４にそ
の軸心回りに回転自在に支承されている。エンジン２２
３のシリンダ２２５は、軸心がほぼ縦向きのシリンダ孔
２４２を有するシリンダボディ２４３と、このシリンダ
ボディ２４３の突出端に取り付けられるシリンダヘッド
２４４とを有している。シリンダ孔２４２にピストン２
４５が軸方向に摺動自在に嵌入され、このピストン２４
５はクランク軸２４１にコンロッド２４６により連結さ
れている。

【００６２】ピストン２４５がシリンダヘッド２４４に
ある程度接近したとき、シリンダ孔２４２内でシリンダ
ヘッド２４４とピストン２４５で囲まれた空間が燃焼室
２４８となる。シリンダヘッド２４４には、点火プラグ
２４９が取り付けられ、この点火プラグ２４９の放電部
が燃焼室２４８に臨んでいる。クランクケース２２４の
後上部には吸気ポート２５１が形成され、この吸気ポー
ト２５１にリード弁２２８が連通している。シリンダ孔
２４２周りのシリンダボディ２４３にはクランク室２４
０を燃焼室２４８に連通させる掃気通路２５２が形成さ
れ、この掃気通路２５２の内、燃焼室２４８に向って開
口する部分が掃気ポート２５２ａとなっている。また、
燃焼室２４８を排気管２３３の前端である上流端内の排
気通路２５３に連通させる排気ポート２５４がシリンダ
ボディ２４３の前部に形成されている。

【００６３】エンジン２２３は第１〜第３気筒２６１〜
２６３に各１個づつ対応する複数（３つ）のインジェク
タ２６４を有し、これら各インジェクタ２６４はシリン
ダボディ２４３のシリンダ側壁２４３ａに着脱自在に取
り付けられている。これらインジェクタ２６４は、シリ
ンダ側壁２４３ａから燃焼室２４８内に向って、燃料タ
ンク２３５から供給される燃料を噴射する。インジェク
タ２６４の構造、取付位置や噴射方向および噴射タイミ
ングは前記実施例と同様であるから説明を省略する。

【００６４】燃料タンク２３５の下部には燃料コック２
９０が設けられ、燃料コック２９０に燃料フィルタ２９
１、燃料供給ポンプ２９２、燃料配送管２９３が順に接
続され、燃料配送管２９３から燃料分配管２９６を介し
て燃料が各インジェクタ２６４に供給される。燃料配送
管２９３にはインジェクタ２６４に供給される燃料の圧
力を所定圧に調整する調圧器２９４が設けられ、調圧器
２９４、戻し燃料通路２９５により余分の燃料は燃料タ
ンク２３５に戻る。シリンダボディ２４３の後方で、吸
気マニホールド２２９上方と、燃料タンク２３５の下方
の間の空間Ｚに、この空間Ｚを利用して燃料分配管２９
６およびインジェクタ２６４が配置され、小型化でき、
しかも他部材と干渉することが防止され、インジェクタ
２６４、燃料分配管２９６の保護が可能である。

【００６５】点火プラグ２４９は電子的な点火回路２５
６に電気的に接続され、この点火回路２５６は電子的な
エンジン制御御装置２５７に接続されている。また、ク
ランク軸２４１のクランク角を検出するクランク角検出
センサ２５８が設けられ、このクランク角検出センサ２
５８もエンジン制御装置２５７に接続されている。

【００６６】エンジン２２３の駆動時に、ピストン２４
５がクランク軸２４１側の下死点位置（図８中二点鎖線
図示）から燃焼室２４８側に移動すると、ピストン２４
５によって掃気ポート２５２ａと排気ポート２５４とが
この順序で閉じられる。また、ピストン２４５が燃焼室
２４８側に移動すると、クランク室２４０内が負圧にさ
れる。すると、吸気サイレンサ２３１を通って、空気で
ある外気２５９が吸入され、これが吸気２６０とされ
る。

【００６７】次に、吸気２６０が吸気マニホールド２２
９とリード弁２２８とを通ってクランク室２４０内に吸
入される。これが「吸入過程」である。

【００６８】一方、掃気ポート２５２ａと排気ポート２
５４とが閉じられた後、更に、ピストン２４５が燃焼室
２４８側へ移動すれば、この燃焼室２４８に既にインジ
ェクタ２６４で噴射されていたあるいは及び本過程中に
噴射される燃料が気化し空気と混合して形成される混合
気が圧縮される。これが「圧縮過程」である。

【００６９】ピストン２４５が上死点に達する直前で、
クランク角検出センサ２５８により検出される所望のク
ランク角のときに、つまり、所望の点火時期に、エンジ
ン制御装置２５７により制御された点火回路２５６から
の出力信号で、点火プラグ２４９の放電部が放電する。
すると、混合気が着火、燃焼させられて気体が膨張し、
これにより、ピストン２４５が上記上死点を越えた後、
クランク室２４０側に押し戻される。これが「爆発過
程」である。

【００７０】ピストン２４５のクランク室２４０側への
移動により、クランク室２４０内に吸入されていた空気
が予圧縮される。リード弁２２８はこのときのクランク
室２４０内の圧力で閉弁させられている。

【００７１】ピストン２４５がクランク室２４０側へ移
動する途中で、まず、排気ポート２５４が開かれる。す
ると、排気ポート２５４を通し、混合気の既燃ガスが排
気として排気ポート２５４を通って燃焼室２４８から排
出される。これが「排気過程」である。そして、排気は
排気管２３３内の排気通路２５３を通って外部に排出さ
れる。

【００７２】ピストン２４５がクランク室２４０側に移
動して排気ポート２５４が開かれると、これに続いて掃
気ポート２５２ａが開かれる。すると、クランク室２４
０内で予圧縮されていた空気が掃気通路２５２を通って
燃焼室２４８に流入させられ、この空気が燃焼室２４８
に残留している既燃ガスの一部を排気ポート２５４に押
し出すと共に、空気が燃焼室２４８に充満する。これが
「掃気過程」である。この「掃気過程」は、ピストン２
４５が下死点位置に戻った後、再び上死点位置へ移動
し、掃気ポ−ト２５２ａを閉じる直前まで続く。この
「掃気過程」の途中から「圧縮過程」の初期、ピストン
２４５がインジェクタ２６４を閉じるまでの期間にイン
ジェクタ２６４から燃料が噴射される。

【００７３】上記状態から、ピストン２４５が再び燃焼
室２４８側に移動し、以下、各過程が繰り返されて、ク
ランク軸２４１が回転させられる。このクランク軸２４
１を通しエンジン２２３が動力を出力し、この動力は、
動力伝達装置２２６やチェーン伝動機構２２７等を介し
て後輪２２０に伝えられる。

【００７４】燃焼室２４８から排気ポート２５４へ排気
を排出させるときの排気タイミングを調整して、エンジ
ン性能を向上させる排気タイミング調整装置２７９が設
けられている。排気タイミング調整装置２７９は、排気
ポート２５４の上部側に設けられる排気タイミング調整
弁３９０を有している。この排気タイミング調整弁３９
０で、排気ポート２５４の上部開口が開閉され、排気ポ
ート２５４の上部開口縁の位置が上下方向で可変とされ
る。排気タイミング調整弁３９０を作動させるのはサー
ボモータ等のアクチュエータ２６５であって、このアク
チュエータ２６５はエンジン制御装置２５７に接続され
ている。

【００７５】エンジン２２３の回転数、つまり、クラン
ク軸２４１の回転数を検出するエンジン回転数センサ２
６７が設けられ、このエンジン回転数センサ２６７はエ
ンジン制御装置２５７に接続されている。

【００７６】エンジン回転数センサ２６７の検出信号に
より、エンジン２２３が高速域であると判断されたとき
には、エンジン制御装置２５７により制御されたアクチ
ュエータ２６５の作動により排気タイミング調整弁３９
０が開動作させられて、排気ポート２５４の上部開口縁
が上方に位置させられる。すると、排気タイミングが早
くなり、これによって高速域でのエンジン性能が向上す
る。

【００７７】一方、エンジン２２３が中、低速域である
と判断されたときには、アクチュエータ２６５が閉動作
させられて、排気ポート２５４の上部開口縁が下方に位
置させられる。すると、排気タイミングが遅くなり、こ
れによって中、低速域でのエンジン性能が向上する。こ
の低速時、排気タイミングを遅くするが、その分噴射開
始のタイミングを早めることが可能であり、この場合
は、より確実に予混合燃焼を可能とする。即ち、低速時
ピストン速度が遅くなるのに合わせて、燃料が排気ポー
ト２５４より流出しないように、噴射開始タイミングを
遅らせると、噴射流がピストン頂部に衝突する時、噴流
の拡がりは狭い。しかし、排気ポート２５４の上部開口
端が下方に移動させられる分、噴射開始のタイミングを
早めても燃料の流出がない、且つ早めることにより、ピ
ストン頂部の広い範囲に噴射燃料が衝突可能であり、ピ
ストン２４５との熱交換性を向上できる。

【００７８】エンジン２２３には排気弁開度調整装置２
８０が備えられ、排気通路２５３の開度を調整し、低負
荷あるいは及び低速時これを流れる排気の流量を抑制す
る排気弁２８１を有している。この排気弁２８１を作動
させるのはサーボモータ等のアクチュエータ２８２であ
って、このアクチュエータ２８２は制御装置３９１と接
続されている。

【００７９】また、エンジン２２３には燃焼室圧力セン
サ３００およびノックセンサ３０１が備えられ、燃焼室
圧力センサ３００により燃焼室圧力が所定以上になる
と、点火タイミングを遅らせる。また、ノックセンサ３
０１でノッキングが発生すると、振動を検知して点火タ
イミングを遅らせてノッキングの発生を防止し、ノッキ
ングの発生しなくなると元の点火タイミングに戻すよう
に制御する。

【００８０】また、エンジン２２３にはクランク室圧力
センサ３０２、吸気管圧力センサ３０３、吸気管温度セ
ンサ３０４、排気管圧力センサ３０６、排気管温度セン
サ３０７が備えられ、これらのセンサからの情報に基づ
きエンジン制御装置２５７が点火タイミング、噴射タイ
ミング、噴射期間やオイル供給装置３０８等の制御を行
なう。

【００８１】次に、前記図１〜図１０の各実施例に用い
られるインジェクタの構造を説明する。図１１はインジ
ェクタの断面図、図１２はインジェクタの先端部の断面
図である。

【００８２】インジェクタ６１，２６４はインジェクタ
ハウジング３５０を有し、このインジェクタハウジング
３５０の後端部には蓋体３５１が嵌合され、さらにイン
ジェクタハウジング３５０内にはコイル３５２を備えた
コア３５３が配置されている。蓋体３５１は樹脂性のキ
ャップ３５４で覆われ、キャップ３５４のコネクタ３５
４ａにコア３５３に接続したリード線３５５が設けら
れ、このリード線３５５がコネクタ３５４ａで駆動電源
側と接続される。蓋体３５１にはパイプ３５６が挿入さ
れ、蓋体３５１の燃料入口３５１ａから供給された燃料
は、パイプ３５６を介してインジェクタハウジング３５
０内の燃料室３５７に導かれる。

【００８３】インジェクタハウジング３５０の先端部に
ニードルハウジング３５８がニードルストッパ３５９を
介して嵌合され、シール体３６０でシールされている。
ニードルハウジング３５８の先端部にはノズル３６１が
嵌合され、このノズル３６１には噴射通路３６１ａが形
成され、さらに噴射通路３６１ａに連通して上向き噴射
孔３６１ｂと下向き噴射孔３６１ｃが形成されている。
上向き噴射孔３６１ｂの直径Ｄ１より下向き噴射孔３６
１ｃの直径Ｄ２が大きく形成され、上向き噴射孔３６１
ｂより下向き噴射孔３６１ｃからの燃料噴射量が多く設
定される。

【００８４】ニードルハウジング３５８内にはニードル
３６２が移動可能に配置され、ニードル３６２には可動
体３６３が固定されている。ニードル３６２には切欠に
より燃料通路３６２ａが形成され、ニードルストッパ３
５９には切欠により燃料通路３５９ａが形成され、可動
体３６３にも燃料通路３６３ａが形成されている。蓋体
３５１と可動体３６３との間に圧縮スプリング３６４が
配置され、この圧縮スプリング３６４で可動体３６３を
介してニードル３６２がニードルハウジング３５８の弁
座３５８ａを常に閉じる方向へ付勢され、噴射通路３６
１ａを閉じ燃料噴射できない状態になっている。コア３
５３に配置されたコイル３５２に電源を与えると、コイ
ル３５２による電磁力で可動体３６３が圧縮スプリング
３６４に抗して吸引されて弁座を開く方向へ移動し、噴
射通路３６１ａを開き、燃料噴射が行なわれる。このと
きニードル３６２に形成したストッパフランジ３６２ｂ
がニードルストッパ３５９に当接して位置規制される。

【００８５】インジェクタ６１，２６４は、調圧弁にて
圧力調整され、調圧圧力Ｐ０が６００〜６５０ＫＰａ
（キロパスカル）に調圧されるので、ニ−ドル３６２が
弁座３５８ａを押圧する時、ニ−ドルハウジング３５８
内の燃料溜まり３５８ｂの燃料圧力Ｐ１も同じ６００〜
６５０ＫＰａ（キロパスカル）となる。ニ−ドル３６２
が弁座３５８ａから離れる程、インジェクタ６１，２６
４内を流れる流速が増し、圧力降下により燃料溜まり３
５８ｂの圧力が低下する。燃料溜まり３５８ｂの圧力
は、ニ−ドル３６２と弁座３５８ａとの間を通過する時
さらに圧力降下するので、噴射通路３６１ａの燃料圧力
Ｐ２は、燃料溜まり３５８ｂの圧力Ｐ１の約１／２程度
となる。

【００８６】この噴射通路３６１ａの燃料圧力Ｐ２は、
インジェクタ６１，２６４から燃焼室２９内に燃料を噴
射する燃料噴射時の噴射孔３６１ｂ，３６１ｃの上流部
の圧力であり、ニ−ドル３６２が最大開度位置にて圧力
Ｐ２を、３００ＫＰａ〜１０００ＫＰａとし、この圧力
Ｐ２により噴射速度を、１０ｍ／ｓ〜３０ｍ／ｓとする
ことが可能である。

【００８７】即ち、噴射通路３６１ａの圧力Ｐ２と燃焼
室２９，２４８内圧との差圧に、３００ＫＰａ〜１００
０ＫＰａに基づく流速で燃料が燃焼室２９、２４８へ噴
射される。この時の流速が、１０ｍ／ｓ〜３０ｍ／ｓ、
望ましくは２０ｍ／ｓ程度になるように各部の圧力降下
あるいは調圧弁が設定される。

【００８８】次に、インジェクタの燃料噴射タイミング
について説明する。図１３は燃料噴射タイミングチャー
トである。

【００８９】この燃料噴射タイミングチャートでは、横
軸がクランク角度であり、排気ポートの開閉位置、掃気
ポートの開閉位置及びインジェクタの取付位置を示し、
また縦軸がエンジン回転数であり、低エンジン回転数
域、中エンジン回転数域及び高エンジン回転数域を示し
ている。

【００９０】インジェクタ駆動信号を実線で示し、上段
が低負荷時、下段が高負荷時である。また、インジェク
タの実際の燃料噴射を二重線で示し、上段が低負荷時、
下段が高負荷時である。さらに、噴射された燃料の先端
がインジェクタから排気ポートに到達するまでを二点鎖
線で示している。インジェクタ駆動信号とインジェクタ
の実際の燃料噴射との間にはインジェクタの動作遅れが
ある。

【００９１】インジェクタの燃料噴射タイミングは、エ
ンジン回転数域において異なり、実噴射始め限界を曲線
Ｓで示し、実噴射限界を直線Ｅで示し、この噴射始め限
界曲線Ｓと実噴射限界直線Ｅにより実噴射可能範囲が設
定される。

【００９２】図中２点鎖線の長さは、各エンジン回転域
において燃料が噴射された瞬間から燃焼室内を飛翔して
排気ポート部までに到達するまでの期間（クランク角で
の期間）を示している。排気ポート閉を基準にして飛翔
期間だけ逆上ったタイミングに噴射を開始すれば吹き抜
けを防止することができる。この時の飛翔期間が図中の
２点鎖線である。この吹き抜け防止が可能な噴射開始時
期を結んだものが実質噴射始め限界Ｓである。ピストン
がインジェクタ取付位置に到達すると、ピストンでイン
ジェクタが覆われる。このタイミングが実噴射限界Ｅで
あり、これ以上遅れて噴射を続けても燃焼室内に燃料を
供給することができない。なお、飛翔時間は噴射速度が
遅い程長くなり、ピストン位置が上下方向排気ポートの
位置に近づく程短くなる。なお、同じ飛翔時間であって
もクランク角での飛翔期間で言えば、エンジン速度が低
速程相対的に期間が短くなる。飛翔時間が長い程、実質
噴射始め限界から実噴射限界の間の時間は長くなり、そ
の分この時間中に噴射可能な燃料量を増加することがで
きる。この実施例では、噴射速度を１０〜３０ｍ／ｓに
設定しており、高負荷においても十分な燃料を供給可能
としている。

【００９３】この実施例では、全負荷域、全エンジン回
転域とも実質噴射始め限界Ｓに実質噴射が開始されるよ
うにし、要求燃料が噴射し終えた時点で実質噴射を終了
するようにしている。この分、上死点ＴＤＣ近傍でなさ
れる点火より先行して噴射されることになり、均一な混
合気が形成可能となる。なお、高負荷時、要求燃料量が
多くなるので、排気ポート閉後も噴射が継続するように
している。また、低負荷低速時あるいは及び始動時、実
質噴射開始時期を遅らせ且つ実噴射限界Ｅまでには実質
噴射を終了するようにしても良い。実質噴射開始時期を
遅らせる程、点火時点火プラグまわりに拡散仕切れない
濃混合気が残留するようになる。ピストン頂部との熱交
換により点火時予め燃焼室内に十分混合された混合気が
存在する予混合燃焼であっても、成層燃焼に近い燃焼が
可能となり、低速安定性を向上させることができ、同様
始動性が向上する。図中２重破線がこれを示す。

【００９４】このように、インジェクタは、高速時、ピ
ストンが下降し排気ポートを開いてから噴射を開始し、
ピストンが上昇し排気ポートを閉じた後、所定クランク
角回転分前記ピストンが移動した時噴射を終了するよう
にするとともに、低速時、ピストンが下死点から上昇す
るようになってから且つ排気ポートを閉じる前に噴射を
開始し、ピストンがさらに上昇し排気ポートを閉じて
後、所定クランク角回転分ピストンが移動した時噴射を
終了するように構成し、少ないインジェクタにより、高
速時及び低速時に必要な量の燃料を噴射する。所定クラ
ンク角として、ピストンが排気ポートを閉じた時からイ
ンジェクタを閉じ終わる前までの中間のクランク角かあ
るいはインジェクタを閉じ終わる時までのクランク角と
しており、簡単かつ確実に噴射終了の基準とすることが
できる。

【００９５】次に、図１４乃至図１６に基づいて図１乃
至図６の実施例のインジェクタの燃料噴射について説明
するが、図７乃至図１０の実施例のインジェクタの燃料
噴射も同様である。図１４はインジェクタの燃料噴射を
示す概略断面図、図１５はインジェクタの燃料噴射を示
す概略平面図、図１６はインジェクタの噴射孔の位置と
大きさを示す図である。

【００９６】インジェクタ６１の取付条件は図１乃至図
６の実施例に示し、インジェクタ６１の構造は図１１及
び図１２に示したものであるが、これに限定されない。

【００９７】図１４において、インジェクタ６１の下向
噴射流Ｘの角度は、図中水平面Ｌ２（図１乃至図６の実
施例では、シリンダボディ２２のシリンダ孔２５は、水
平に配置されるので図中水平面Ｌ２は、実質鉛直面とな
る一方、図７乃至図１０の実施例ではシリンダボディ２
４３のシリンダ孔は略鉛直方向になるので、図中水平面
Ｌ２は、実質略水平面となる。）に対してしてαｌ、α
２で示し、この角度αｌ、α２は、インジェクタ６１の
噴射孔と排気ポートの上端とを結ぶ線と水平面Ｌ２との
角度αｘより大きく設定されている。上向噴射流Ｙの角
度は水平面Ｌ２に対してβ１、β２で示し、下向噴射流
Ｘの先端面をＸ１、上向噴射流Ｙの先端面をＹ１として
示す。

【００９８】図１４（ａ）において、高速時に、ピスト
ン２６が上死点から下死点に向けて下降中に、インジェ
クタ６１から燃料噴射が開始される。図１４（ｂ）で
は、下死点に到達し運動方向を変え、上昇中のピストン
頂部２６ｃに噴射流Ｘの先端面Ｘ１が到達しＰ１１点で
衝突する。これ以降、順次α２角度より小さい角度の噴
射流Ｘが、上昇するピストン頂部２６ｃに到達・衝突
し、方向を変えていく。

【００９９】図１４（ｃ）において、ピストン２６が上
死点に向かって上昇中に噴射流Ｘの内一番上の境界のα
１のものが、ピストン頂部２６ｃに衝突する。噴射流Ｘ
の内一番上の境界のα１のものが点Ｐ２１から反射方向
のシリンダ側壁２２ａまでには距離ｋがある。図１４
（ｄ）において、ピストン頂部２６ｃに衝突後反射した
ものの内一番早くシリンダ側壁２２ａ、あるいは排気ポ
ート４４に到達する前に排気ポート４４は閉じる。

【０１００】また、ピストン速度（クランク半径、エン
ジン回転数）、シリンダ上端２２ｂより取付位置までの
距離Ａ、噴射流速度に合わせ、燃料噴射開始タイミング
および燃料噴射角度α１、α２を設定し、常に噴射流Ｘ
が反対側のシリンダ側壁２２ａに到達する時、ピストン
２６により排気ポート４４は閉じられているようにす
る。

【０１０１】高速時、ピストン２６が下降中は、排気ポ
ート４４が開いているうちから燃料噴射を開始する。低
速になる程、燃料噴射開始を遅らせるので、噴射流Ｘの
先端が排気ポート４４内に吹き抜けることはない。

【０１０２】噴射流速度を遅くする程、噴射開始を早め
ることができる。この実施例では、１０ｍ／ｓ〜３０ｍ
／ｓに噴射流Ｘを設定している。噴射流の速度は遅く、
直接噴射流が排気ポート４４を指向する場合でも、ピス
トン頂部２６ｃに衝突させるようにした場合でも、噴射
流が排気ポート４４に到達する前にピストン２６が排気
ポート４４が閉じてしまうので燃料が排気ポート４４に
進入する吹き抜けがない。

【０１０３】また、燃料噴射開始のタイミングを遅らせ
るか、噴射流速度を遅くするか、あるいはシリンダボア
を大きくすれば、燃料噴射角度α１をさらに小さくで
き、例えば燃料噴射角度α１を０゜、即ち水平にしても
良い。

【０１０４】また、上向噴射流Ｙは点火プラグ３０の放
電部３１を指向させたことにより低速時、燃料噴射開始
時期を遅らせれば、ピストン２６まわりとピストン頂部
２６ｃの２箇所に形成される濃混合気が拡散する前に点
火させることになる。その中間は希薄混合気であり、成
層燃焼に近い火炎面の進行がゆっくりとした燃焼が可能
となる。ピストン２６まわりでなく上向きにするのみで
も十分燃焼室２９の上下に濃混合気を形成させることが
可能となり、中、高速時掃気後の残留スワールによる濃
混合気の拡散を経て予混合を確実にすることができる。

【０１０５】さらに、ピストン２６に衝突した噴射流Ｘ
は反射し方向を変え、シリンダ上方を指向させられる。
なお、図１４（ｂ）中、Ｆ３は排気流であり、Ｆ１は両
側の図１５に示す主掃気ポート４１ａ１からの掃気流で
あり、反転して排気ポート４４へ向かう。Ｆ２は、副掃
気ポート４１ｂ１からの掃気流である。これら主掃気流
Ｆ１や副掃気流Ｆ２により噴射流Ｘ，Ｙが乱されるとし
ても、排気ポート４４へ到達する時間が早まることはな
く、吹き抜けを防止することができる。図１４（ｃ）、
図１４（ｄ）中のＦ４は、燃焼室２９内に残留するタン
デム流であり、均一混合気形成に寄与する。

【０１０６】インジェクタ６１は、図１５に示すよう
に、排気ポート４４に対向する反対側半分のシリンダ側
壁２２ａに配置され、即ち、インジェクタ６１は中心面
Ｌ３より副掃気ポート４１ｂ１側に配置される。また、
インジェクタ６１は図１６に示すように噴射通路３６１
ａを挟んで、図中上下の位置に上向き噴射孔３６１ｂと
下向き噴射孔３６１ｃが形成されている。噴射孔３６１
ｂと下向き噴射孔３６１ｃはいずれも真円であり、噴射
孔３６１ｂより下向き噴射孔３６１ｃが大径に形成さ
れ、これによりピストン頂部２６ｃを指向する噴射流Ｘ
の燃料量が、インジェクタ６１より上方を指向する噴射
流Ｙの燃料量より多く、燃焼時の熱が滞留しホットスポ
ットとなっているため、ピストン頂部を指向する噴射流
の燃料の気化がより確実に促進される。

【０１０７】下向き噴射孔３６１ｃが真円であり、図１
５に示す平面において、噴射流Ｘの角度γは｜α２−α
１｜で設定され、ピストン頂部２６ｃにおける噴射流Ｘ
の衝突部はＷで示すことができ、ピストン頂部２６ｃを
指向する噴射流Ｘの全てがピストン頂部２６ｃと衝突
し、ピストン頂部２６ｃを指向する噴射流Ｘの燃料の気
化がより確実に促進される。なお、衝突部Ｗの前端Ｒ
１、後端Ｒ２は、ピストン２６の上昇にともない、イン
ジェクタ６１の方に移動する。なお、噴射流３６１ｂ，
３６１ｃは、真円でなくともよい。

【０１０８】次に、インジェクタの噴射タイミングにつ
いて説明する。図１７はインジェクタの印加電圧、ニー
ドルリフト量及び圧力を示すタイミングチャートであ
る。

【０１０９】図１７（ａ）はインジェクタの印加電圧を
示し、図１７（ｂ）はインジェクタのニードルリフト量
を示し、図１７（ｃ）はインジェクタの圧力を示す。図
１７（ａ）において、インジェクタ６１のコイル３５２
に印加電圧が与えられ、噴射のために時間Ｔの最大印加
電圧期間を有するパルスＰＬが出力される。パルスＰＬ
には、コイル３５２のインダクタンスによる立ち上がり
ｍ１、立ち下がりｎ１が生じるが、時間Ｔは、コイル３
５２のインダクタンスによる立ち上がりｍ１、立ち下が
りｎ１を無視する。

【０１１０】図１７（ｂ）において、インジェクタ６１
のニードル３６２は、パルスＰＬに基づき開閉し、ニー
ドルの全開時間ｔ４で燃料の噴射を行なう。この時のニ
ードルの全開時間ｔ４が、ニ−ドル３６２が最大開度位
置にて圧力Ｐ２を、３００ＫＰａ〜１０００ＫＰａと
し、この圧力Ｐ２により噴射速度を、１０ｍ／ｓ〜３０
ｍ／ｓとする時間である。

【０１１１】実噴射時間ｔは、ニードルリフトの立ち上
がりｍ２から立ち下がりｎ２までの時間である。実噴射
の開始タイミングをＳ１で示し、終了タイミングをＳ２
で示す。印加後、実際にニードル３６２がリフトを開始
するまで所定時間ｔ０の応答遅れがあり、この応答遅れ
は主に慣性力による。実噴射の開始タイミングＳ１でニ
ードル３６２がリフト開き方向の動作を開始し、所定時
間ｔ１経過後にニードル３６２が全開になる。そして、
印加停止後所定時間ｔ２経過後、ニードル３６２がリフ
ト閉じ方向の動作を開始し、この応答遅れは主に慣性力
による。ニードル３６２がリフト閉じ方向の動作を開始
してから所定時間ｔ３経過後に実噴射が終了する。

【０１１２】この実施例では、パルスＰＬの立ち上がり
ｍ１より、ニードルリフトの立ち上がりｍ２が大きく、
同様にパルスＴの立ち下がりｎ１より、ニードルリフト
の立ち下がりｎ２が大きく設定されている。このニード
ルリフトの立ち上がりｍ２、立ち下がりｎ２は、インジ
ェクタ６１内の圧縮スプリング３６４の弾性抵抗等によ
り変位がゆっくりとなる。

【０１１３】ニードルの開閉動作によって、インジェク
タ６１で圧力変化が生じる。図１７（ｃ）において、調
圧弁の調圧圧力がＰ０であり、ニ−ドル３６２が弁座３
５８ａを押圧する時、ニ−ドルハウジング３５８内の燃
料溜まり３５８ｂの燃料圧力Ｐ１が６００ＫＰａ（キロ
パスカル）となり、この調圧圧力Ｐ０と燃料圧力Ｐ１と
の差がインジェクタ６１内の圧力降下である。噴射通路
３６１ａの燃料圧力Ｐ２は、ニードル３６２が全開とさ
れる時、調圧圧力Ｐ０の約１／２程度となるように設定
されている。この噴射通路３６１ａの燃料圧力Ｐ２は、
インジェクタ６１，２６４から燃焼室２９内に燃料を噴
射する燃料噴射時の噴射孔３６１ｂ，３６１ｃの上流部
の圧力であり、ニ−ドル３６２が最大開度位置にて圧力
Ｐ２を、３００ＫＰａ〜１０００ＫＰａとしており、燃
料圧力Ｐ１と最大開度位置の圧力Ｐ２との差がニ−ドル
３６２と弁座３５８ａとの間の隙間における圧力降下で
ある。

【０１１４】この噴射通路３６１ａの圧力Ｐ２と燃焼室
２９，２４８内圧との差圧に、３００ＫＰａ〜１０００
ＫＰａに基づく流速で燃料が燃焼室２９、２４８へ噴射
され、時の流速が、１０ｍ／ｓ〜３０ｍ／ｓ、望ましく
は２２ｍ／ｓ以下、例えば２０ｍ／ｓ程度になるように
各部の圧力降下あるいは調圧弁が設定される。

【０１１５】図１８はインジェクタの他の実施例の断面
図である。この実施例では、ニードルハウジング３５８
内にニードル３６２が配置され、このニードル３６２の
中心に軸方向に燃料通路３６２ｄが形成されている。ニ
ードル３６２の先端部３６２ｅには燃料通路３６２ｄか
ら燃料溜まり３５８ｂに連通する燃料供給孔３６２ｆが
複数形成されている。また、ニードルハウジング３５８
には、一体にノズル部３５８ｃが形成され、ノズル部３
５８ｃの内側に形成される噴射通路３６１ａに連通して
上向き噴射孔３６１ｂ及び下向き噴射孔３６１ｃが形成
され、インジェクタ６１が簡単な構造で、かつ円滑な燃
料噴射が可能になっている。なお、シリンダ長手方向の
両端の噴射孔壁３６１ｂ，３６１ｃの間の角度μが４５
度以上であり、広範囲燃料の噴射が行なわれる。

【０１１６】

【発明の効果】前記したように、請求項１記載の発明
は、インジェクタから燃焼室内に燃料を噴射する噴射速
度を、１０ｍ／ｓ〜３０ｍ／ｓとするから、燃料噴射
後、ピストン頂部に到達するまでに十分な時間が確保で
き、噴射燃料の気化が促進でき、また、早くから燃料を
噴射しても、燃料が排気ポートへ侵入することが防止さ
れる。さらに、ピストン頂部を指向させる噴射流が掃気
流により気筒内に発生するタンデム流により乱される
程、遅くはないため、ピストン頂部での熱交換が可能
で、噴射燃料の気化がより促進できる。

【０１１７】請求項２記載の発明は、インジェクタから
燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射時の噴射孔の上流部
の圧力を、３００ＫＰａ〜１０００ＫＰａとしたから、
圧力設定による簡単な構造で、かつ確実に噴射速度を、
１０ｍ／ｓ〜３０ｍ／ｓとすることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】燃料噴射式内燃機関を船外機に搭載した１気筒
分を主体とした実施例の概略構成図である。

【図２】シリンダ側壁噴射の燃料及び空気のフローチャ
ートである。

【図３】燃料噴射式内燃機関の１つの気筒上部の縦断面
図である。

【図４】燃料噴射式内燃機関の横断面図である。

【図５】排気系を示す断面図である。

【図６】燃料噴射式内燃機関の平面図である。

【図７】燃料噴射式内燃機関を自動二輪車に搭載した実
施例の概略構成図である。

【図８】燃料噴射式内燃機関の縦断面図である。

【図９】燃料噴射式内燃機関を後方から見た図である。

【図１０】シリンダ側壁噴射の燃料及び空気のフローチ
ャートである。

【図１１】インジェクタの断面図である。

【図１２】インジェクタの先端部の断面図である。

【図１３】燃料噴射タイミングチャートである

【図１４】インジェクタの燃料噴射を示す概略断面図で
ある。

【図１５】インジェクタの燃料噴射を示す概略平面図で
ある。

【図１６】インジェクタの噴射孔の位置と大きさを示す
図である。

【図１７】インジェクタの印加電圧、ニードルリフト量
及び圧力を示すタイミングチャートである。

【図１８】インジェクタの他の実施例の燃料噴射を示す
概略断面図である。

【符号の説明】

２２シリンダボディ２２ａシリンダ側壁２３シリンダヘッド２６ピストン２６ｃピストン頂部２９燃焼室４４排気ポート６１インジェクタＸ，Ｙ噴射流

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【手続補正書】

【提出日】平成８年２月１９日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図６】

【図１２】

【図１】

【図３】

【図４】

【図１５】

【図２】

【図１６】

【図５】

【図７】

【図８】

【図９】

【図１１】

【図１８】

【図１０】

【図１３】

【図１４】

【図１７】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｆ０２Ｍ 69/10 Ｆ０２Ｍ 69/10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シリンダヘッド、シリンダボディ及びピス
トンにより燃焼室を形成し、シリンダ側壁に掃気ポート
及び排気ポートを形成すると共に、シリンダ側壁にイン
ジェクタを取り付け、このインジェクタから前記燃焼室
内に燃料を噴射する燃料噴射式内燃機関において、前記
インジェクタから前記燃焼室内に燃料を噴射する噴射速
度を、１０ｍ／ｓ〜３０ｍ／ｓとしたことを特徴とする
燃料噴射式内燃機関。
【請求項２】シリンダヘッド、シリンダボディ及びピス
トンにより燃焼室を形成し、シリンダ側壁に掃気ポート
及び排気ポートを形成すると共に、シリンダ側壁にイン
ジェクタを取り付け、このインジェクタから前記燃焼室
内に燃料を噴射する燃料噴射式内燃機関において、前記
インジェクタから前記燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴
射時の噴射孔の上流部の圧力を、３００ＫＰａ〜１００
０ＫＰａとしたことを特徴とする燃料噴射式内燃機関。