JPH09250349A

JPH09250349A - 燃料噴射式内燃機関

Info

Publication number: JPH09250349A
Application number: JP5964096A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Suzuki; 隆広鈴木; Takeo Yoshida; 武雄吉田
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 1996-03-15
Filing date: 1996-03-15
Publication date: 1997-09-22

Abstract

(57)【要約】【課題】シリンダ側壁から燃料を噴射するために設ける
シリンダ側壁開孔を介して、膨張時に爆発力の漏れを防
止して性能向上、ピストンのスカッフィングの防止を図
ることができる。【解決手段】ピストン２４５に少なくとも一つ以上の圧
力リング５０１，５０２を配置し、シリンダ側壁２４３
ｂに燃料を噴射するための開孔５００を少なくとも一つ
以上有する燃料噴射式内燃機関において、開孔５００の
内最もシリンダヘッド寄りの端部から最もクランク室寄
りの端部までの長さより、圧力リング５０１，５０２の
内最もシリンダヘッド寄りの端部から最もクランク室寄
りの端部までの長さの方を大きく、且つピストン２４５
が上死点近傍にある時、少なくとも圧力リング５０１，
５０２の内最もシリンダヘッド寄りの圧力リングが、開
孔５００の内最もシリンダヘッド寄りの端部よりシリン
ダヘッド寄りの位置となるようにしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、シリンダ側壁に
燃料を噴射する開孔を有する燃料噴射式内燃機関に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】２サイクルエンジンあるいは４サイクル
エンジンには、例えばインジェクタにより燃料を燃焼室
内に直接噴射して燃焼室内にて空気と混合させ可燃混合
気を形成させるものがある。このインジェクタを用いる
ものとして、ガソリンエンジンまたはディーゼルエンジ
ンがあり、これらのインジェクタには、シリンダ側壁の
噴射孔から燃料をシリンダ内に噴射するするものがあ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このように、インジェ
クタによりシリンダ側壁の開孔から燃料を噴射する燃料
噴射式内燃機関では、図１３に示すようにシリンダボデ
ィのシリンダ側壁にシリンダ内に向けて開いた開孔１０
００を設け、この開孔１０００にインジェクタ２６４の
先端部がシリンダ内に露出する程にシリンダ内周直近ま
で挿入し、インジェクタ先端部に設けた噴射孔からシリ
ンダ内に燃料を直接噴射することが行われていた。とこ
ろで、図１３に分かるとおり、シリンダは曲率を持つの
で平坦なインジェクタ先端部をシリンダ内周ぎりぎりま
で挿入する様にしても、ピストンの下降行程中ピストン
リングが開孔部を通る時、ピストンリングの上側と下側
が開孔１００中のインジェクタ先端部とシリンダ内周と
の間の部分１０００ａを介して連通してしまう。

【０００４】また、シリンダ側壁の途中にインジェクタ
先端部を位置させ、この先端部とシリンダ内とを一つあ
るいは複数の開孔で連通させ、開孔をシリンダ内への噴
射孔として機能させるものもある。この場合でも、開孔
が大きいとピストンの下降行程中ピストンリングが開孔
部を通る時、ピストンリングの上側と下側が開孔を介し
て連通してしまう。特にインジェクタ先端部近傍からシ
リンダ内壁で上下となる様に複数に分岐した開孔の場
合、上下の開孔を介してピストンリングの上下が連通し
易い。

【０００５】このようにピストンリングの上下が連通す
ると、爆発直後の高温、高圧のガスがピストンリングに
よりシールできず、ピストン側面のスカッフィングを引
き起こしたり、性能に悪影響を与える。４サイクルエン
ジンにおいては、更にオイル上がりや排気ガスによるク
ランクケース内オイルの劣化を引き起こしたりする。２
サイクルエンジンにおいても更にクランク室における１
次圧縮比の低下を引き起こし、燃焼ガス漏れに加えて性
能低下を引き起こしてしまう。また、クランク室内のコ
ンロッド等の潤滑必要箇所に高温且つ酸化性の排気ガス
が侵入し、比較的短い時間の運転においても潤滑必要箇
所の損傷を発生させたりする場合が有る。

【０００６】この発明はかかる点に鑑みなされたもの
で、シリンダ側壁から燃料を噴射するために設けるシリ
ンダ側壁開孔を介して、膨張時に爆発力の漏れを防止し
て性能向上、ピストンのスカッフィングの防止を図るこ
とができ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記載の発明の燃料噴射
式内燃機関は、ピストンに少なくとも一つ以上の圧力リ
ングを配置し、シリンダ側壁に燃料を噴射するための開
孔を少なくとも一つ以上有する燃料噴射式内燃機関にお
いて、前記開孔の内最もシリンダヘッド寄りの端部から
最もクランク室寄りの端部までの長さより、前記圧力リ
ングの内最もシリンダヘッド寄りの端部から最もクラン
ク室寄りの端部までの長さの方を大きく、且つピストン
が上死点近傍にある時、少なくとも前記圧力リングの内
最もシリンダヘッド寄りの圧力リングが、前記開孔の内
最もシリンダヘッド寄りの端部よりシリンダヘッド寄り
の位置となるようにしたことを特徴としている。シリン
ダ側壁にインジェクタを配置し、燃料を噴射するための
開孔と圧力リングの内最もシリンダヘッド寄りの圧力リ
ングとの位置構成により、最高圧力・最高温度の燃焼ガ
スがインジェクタに作用することがなくなるとともに、
この燃焼ガスがクランク室側に吹き抜けることもなくな
るのでインジェクタのカーボン詰まりが起きにくく、且
つ性能低下を防止できる。

【０００８】請求項２記載の発明の燃料噴射式内燃機関
は、前記ピストンが上死点近傍にある時、少なくとも前
記圧力リングの内最もクランク室寄りの圧力リングが、
前記開孔の内最もクランク室寄りの端部よりクランク室
寄りの位置となるようにしたことを特徴としている。シ
リンダ側壁にインジェクタを配置し、燃料を噴射するた
めの開孔と圧力リングの内最もクランク室寄りの圧力リ
ングとの位置構成により、最高圧力・最高温度の燃焼ガ
スがインジェクタに作用することがなくなるとともに、
この燃焼ガスがクランク室側に吹き抜けることをより確
実に防止できる。

【０００９】請求項３記載の発明の燃料噴射式内燃機関
は、ピストンに少なくとも二つ以上の圧力リングを配置
し、シリンダ側壁に燃料を噴射するための開孔を少なく
とも一つ以上有する燃料噴射式内燃機関において、上死
点にピストンがある時、開孔の内最もシリンダヘッド寄
りの開孔位置を、前記圧力リングの内最もシリンダヘッ
ド寄りから順に配置される第１の圧力リングと第２の圧
力リングの間となるように配置する一方、最もクランク
室寄りの開孔位置を、前記圧力リングの内最もクランク
室よりのものよりさらにクランク室寄りに配置し、且つ
前記最もシリンダヘッド寄りの開孔のピストン往復動方
向の大きさより、第１の圧力リングの幅の方を大きくし
たことを特徴としている。ピストンに少なくとも二つ以
上の圧力リングを配置した場合にも、シリンダ側壁にイ
ンジェクタを配置し、燃料を噴射するための開孔と圧力
リングとの位置構成により、最高圧力・最高温度の燃焼
ガスがインジェクタに作用することがなくなるととも
に、この燃焼ガスがクランク室側に吹き抜けることもな
くなるのでインジェクタのカーボン詰まりが起きにく
く、且つ性能低下を防止できる。

【００１０】請求項４記載の発明の燃料噴射式内燃機関
は、噴射された燃料が気化し混合気となったものに点火
着火させるための点火プラグを配置し、低速低負荷時、
前記ピストンにより開孔の内最もシリンダヘッド寄りの
開孔を覆うタイミングに近い時期に前記開孔を通過して
噴射される燃料が、前記開孔から噴射される噴射流の方
向を点火プラグを指向するようにしたことを特徴として
いる。点火プラグの配置と、開孔を通過して噴射される
燃料のタイミングと噴射方向とにより点火プラグまわり
に濃混合気を形成することで、さらに着火性を向上させ
ることができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、この発明の燃料噴射式内燃
機関の実施例について説明する。図１乃至図６は燃料噴
射式内燃機関を自動二輪車に搭載した実施例を示し、図
１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２は燃料噴射式内燃機関の縦断面図、
図３は燃料噴射式内燃機関を後方から見た図、図４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。

【００１２】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。

【００１３】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。

【００１４】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。

【００１５】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。

【００１６】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。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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２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。

【００２４】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「吸入行程」である。

【００２５】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「圧縮行程」である。なお、前
記「吸入工程」は、「圧縮工程」中にも同時に行われ
る。

【００２６】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「爆発行
程」である。

【００２７】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。

【００２８】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「排気行程」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。

【００２９】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
「掃気行程」である。この「掃気行程」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。前記排
気行程の後半期と掃気行程の前半期は重複して同時に実
施されるので、先行程を合わせて「掃排気行程」とも言
われる。「掃気行程」の途中からピストン２４５が排気
ポート２５４を閉じる時から始まる「圧縮行程」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。

【００３０】前記状態から、ピストン２４５が再び燃焼
室２４８側に移動し、以下、各行程が繰り返されて、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。

【００３１】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。

【００３２】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。

【００３３】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。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】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。

【００３８】次に、この第１実施例に用いられるインジ
ェクタの構造を説明する。図５はインジェクタの断面図
である。

【００３９】インジェクタ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３
５３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３５４ａ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３５０内の燃
料室３５７に導かれる。

【００４０】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
一体に設けられ、このノズル３６１にはインジェクタ２
６４における噴射孔である噴射通路３６１ａが形成され
ている。

【００４１】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。

【００４２】インジェクタ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３５
８ａ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６００〜６５０Ｋ
Ｐａ（キロパスカル）となる。ニ−ドル３６２が弁座３
５８ａから離れる程、インジェクタ２６４内を流れる流
速が増し、圧力降下により燃料溜まり３５８ｂの圧力が
低下する。燃料溜まり３５８ｂの圧力は、ニ−ドル３６
２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の燃料圧力Ｐ１の約１／２程度となる。

【００４３】インジェクタ２６４から燃焼室２９内に燃
料を噴射する燃料噴射時の下記するシリンダ側壁に設け
られた開孔（シリンダ内への噴射孔）５００の圧力は、
噴射通路３６１ａの燃料圧力Ｐ２とほぼ同じになるの
で、ニ−ドル３６２が最大開度位置にて圧力Ｐ２を、３
００ＫＰａ〜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。

【００４４】即ち、噴射通路３６１ａの圧力Ｐ２と燃焼
室２４８内圧との差圧に、３００ＫＰａ〜１０００ＫＰ
ａに基づく流速で燃料が燃焼室２４８へ噴射される。こ
の時の流速が、１０ｍ／ｓ〜３０ｍ／ｓ、望ましくは２
０ｍ／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。

【００４５】次に、この第１実施例に用いられるインジ
ェクタの取付構造を説明する。図６はエンジンの縦断面
図、図７はインジェクタの取付部の拡大図である。

【００４６】エンジン２２３のシリンダボディ２４３は
シリンダ側壁２４３ｂに燃料を噴射する下向きの噴射孔
となる開孔５００を有しており、インジェクタ２６４の
ノズル３６１から噴射される燃料は開孔５００の出口５
００ａからシリンダ内にピストン２４５の頭部２４５ａ
方向に噴射される。

【００４７】シリンダ側壁２４３ｂに形成されシリンダ
２４３ｃ内に臨む開孔５００の出口５００ａの上端５０
０ｂは、ピストン２４５が上死点時のピストン２４５の
トップのピストンリング５０１以下で、かつ排気ポート
２５４の上端２５４ａより上の位置に設けられている。
排気ポート２５４の上端２５４ａは、排気タイミング調
整弁３９０の端部３９０ａによって開閉され、排気タイ
ミングが可変可能になっている。この実施例では、開孔
５００の出口５００ａは、ピストン２４５が上死点時の
トップのピストンリング５０１と、セカンドのピストン
リング５０２の間に位置し、しかもこの上死点近辺に位
置する開孔５００の出口５００ａがピストンリング５０
１の幅より小さな径Ｄ１に形成されている。

【００４８】シリンダ側壁２４３ｂの内、シリンダヘッ
ド２４４寄りの位置にインジェクタ２６４を取り付ける
ことで、ピストン２４５による圧縮行程中より遅い時期
まで燃料を噴射することができるので、噴射時間を長く
取ることができる。しかも、圧縮により昇温した空気中
に噴射するので気化が速い。この実施例において、低負
荷時においてはピストン２４５が出口５００ａを塞ぐ寸
前に燃料が噴射されるので、噴射される燃料はピストン
２４５の頂部２４５ａで反射し、点火プラグ２４９を指
向する。出口５００ａが合面２４３ａに近いので、反射
後の燃料は点火プラグ２４９まで短い距離を飛翔し、点
火プラグ２４９が点火されるピストン２４５が上死点あ
るいはその近傍にある時、点火プラグ２４９まわりに濃
混合気を形成するので着火性が良い。

【００４９】しかも、点火プラグ２４９が点火されるピ
ストン２４５が上死点あるいはその近傍にある時、出口
５００ａはトップの圧力リングであるピストンリング５
０１よりは下にあり、高い爆発力を伴った高温、高圧の
燃焼ガスが出口５００ａから開孔５００内に侵入しない
ので、燃焼室２４８内への噴射孔となる開孔５００がカ
ーボン詰まりとなることはない。また、燃焼ガスがイン
ジェクタ２６４に到達し、インジェクタ２６４の噴射孔
である噴射通路３６１ａや、弁座３５８ａをカーボン詰
まりさせることはない。しかも、点火後出口５００ａを
通過するトップのピストンリング５０１は幅が出口５０
０ａの径Ｄ１より大きいので、ピストンリング５０１が
出口５００ａを通過中においても、ピストンリング５０
１とピストンリング５０２の間の空間と燃焼室２４８と
が連通することがない。これに加え第２の圧力リングで
あるピストンリング５０２があるので燃焼ガスがクラン
ク室側に吹き抜けることがなく、ピストン２４５のスカ
ート部２４５ｂがシリンダ２４３ｃ内周に焼きつく所謂
スカッフィングが発生せず、また爆発力をより確実にピ
ストン２４５に伝えることができるので性能向上ができ
る。

【００５０】次に、インジェクタの第２実施例の取付構
造を説明する。図８はインジェクタの取付部の拡大図で
ある。この第２実施例では、シリンダボディ２４３がシ
リンダ側壁２４３ｂに燃料を噴射する下向きの開孔５０
０と上向きの開孔６００を有しており、インジェクタ２
６４のノズル３６１から噴射される燃料は開孔５００の
出口５００ａからシリンダ２４３ｃ内のピストン２４５
の頭部方向に噴射され、開孔６００の出口６００ａから
シリンダ２４３ｃ内の点火プラグ２４９方向に噴射され
る。

【００５１】シリンダ側壁２４３ｂに形成されシリンダ
２４３ｃ内に臨む開孔５００の出口５００ａの上端５０
０ｂは、ピストン２４５が上死点時のピストン２４５の
セカンドのピストンリング５０２以下で、かつ掃気ポー
ト２５２ａの上端の間に設けられている。

【００５２】シリンダ側壁２４３ｂに形成されシリンダ
２４３ｃ内に臨む上向きの開孔６００の出口６００ａの
上端６００ｂは、ピストン２４５が上死点時のピストン
２４５のトップのピストンリング５０１以下で、トップ
のピストンリング５０１と、セカンドのピストンリング
５０２の間に位置し、シリンダ側壁２４３ｂの内、シリ
ンダヘッド２４４寄りの位置にインジェクタ２６４を取
り付けることで、ピストン２４５による圧縮行程中より
遅い時期まで燃料を噴射することができるので、噴射期
間を長く取ることができる。しかも、圧縮により昇温し
た空気中に噴射するので気化が早い。この実施例におい
て、低負荷時においてはピストン２４５が点火プラグ２
４９を指向する出口６００ａを塞ぐ寸前に燃料が噴射さ
れるので、噴射される燃料は点火プラグ２４９を指向し
て燃焼室２４８内を飛翔する。出口６００ａが合面２４
３ａに近いので、燃料は点火プラグ２４９まで短い距離
を飛翔し、点火プラグ２４９が点火されるピストン２４
５が上死点あるいはその近傍にある時、点火プラグ２４
９まわりに濃混合気を形成するので着火性が良い。

【００５３】しかも、点火プラグ２４９が点火されるピ
ストン２４５が上死点あるいはその近傍にある時、出口
６００ａはトップの圧力リングであるピストンリング５
０１よりは下にあり、高い爆発力を伴った高温、高圧の
燃焼ガスが出口６００ａから開孔６００内に侵入しない
ので、燃焼室２４８内への噴射孔となる開孔６００及び
これに連通する開孔５００がカーボン詰まりとなること
はない。また、燃焼ガスがインジェクタ２６４に到達
し、インジェクタ２６４の噴射孔である噴射通路３６１
ａや、弁座３５８ａをカーボン詰まりさせることはな
い。

【００５４】その後ピストン２４３がクランク室２４０
方向に下降する時、第２の圧力リングであるピストンリ
ング５０２が開孔５００の出口５００ａを、ピストンリ
ング５０１が前記出口６００ａ、続いて前記出口５００
ａを通過して行く。図８（ｂ）に示すように出口６００
ａの上端６００ｂと出口５００ａの下端５００ｃの間の
距離をＷ１、ピストンリング５０１の上端５０１ａとピ
ストンリング５０２の下端５０２ａとの間の距離をＷ２
とする時、Ｗ１＜Ｗ２になるように設定されているの
で、ピストンリング５０１が出口６００ａをまさに通過
しようとしている時、ピストンリング５０２の下端５０
２ａは出口５００ａを通過完了しているので、燃焼室２
４８が開孔６００、開孔５００を介してピストンリング
５０２よりクランク室２４０側と連通することがない。
これにより爆発行程中燃焼ガスがクランク室２４０側に
吹き抜けることがなく、ピストン２４５のスカート部２
４５ｂがシリンダ２４３ｃ内周に焼き付く所謂スカッフ
ィングが発生せず、また爆発力をより確実にピストン２
４５に伝えることができるので性能向上ができる。高温
且つ酸化性の燃焼ガスが吹き抜けがないことによりコン
ロッド２４６の小端、大端の潤滑性能低下を防止するこ
ともできる。また、掃気行程に先行してクランク室２４
０が圧縮されるにあたって、クランク室の圧力が低下す
ることがない。よって掃気性能が低下しエンジン性能が
低下することがない。

【００５５】なお、図６、図７に示す実施例においては
Ｗ１に相当するＤ１より、ピストンリング５０１の上端
とピストンリング５０２の下端との間の距離Ｗ２との比
較においては、Ｄ１＜Ｗ２であり、ピストン２４５が上
死点にある時もし仮に出口５００ａがピストンリング５
０２よりクランク室側に位置する場合であっても、燃焼
ガスの吹き抜けが起こることはない。また、図６、図７
に示す実施例においては、ピストン２４５が上死点にあ
る時出口５００ａはピストンリング５０２よりシリンダ
ヘッド２４４側にあるので、これによっても燃焼ガスの
吹き抜けが起こることはない。Ｄ１がピストンリング５
０１の幅より小さいことにより、より確実に吹き抜けを
防止できるのである。

【００５６】図９は、上記２つの２サイクルエンジンに
おける噴射及び点火タイミングを示す図である。横軸は
クランク角であり、ｅ１にて下降するピストン２４５が
出口５００ａ（図６の第１の実施例において）あるいは
出口６００ａ（図８の第２の実施例において）を燃焼室
２４８内に露出し、ｂ１にて下降するピストン２４５が
排気ポート２５４を開し始め、そしてａ１にて下降する
ピストン２４５が掃気ポート２５２を開し始める。一
方、ａ２にて上昇するピストン２４５が掃気ポート２５
２を閉完了し、ｂ２にて上昇するピストン２４５が排気
ポート２５４を閉完了し、ｅ１にて上昇するピストン２
４５が出口５００ａ（図６の第１の実施例において）あ
るいは出口６００ａ（図８の第２の実施例において）を
覆い終わる。すなわち、Ａ１が掃気ポート２５２の開期
間、Ｂ１が排気ポート２５４の開期間、そしてＥ１が燃
料噴射可能期間を示している。ＩＮｈは高速高負荷にお
ける燃料噴射期間を、ＳＰｈは同高速高負荷における点
火プラグ２４９への高圧火花電流を流すタイミングを示
している。ＩＮ１は低速低負荷における燃料噴射期間
を、ＳＰ１は同低速低負荷における点火プラグ２４９へ
の高圧火花電流を流すタイミングを示している。

【００５７】図１０は４サイクルエンジンにおける実施
例である。図中、７０１は吸気通路、７０２は吸気弁、
７０３は排気通路、７０４は排気弁である。ピストン２
４５にはシリンダヘッド２４４側から第１の圧力リング
であるピストンリング５０１、第２の圧力リングである
ピストンリング５０２、そしてオイルリング５０３が配
置されている。シリンダ側壁２４３ｂには開孔１０００
が設けられ、この開孔にインジェクタ２６４が挿され、
シリンダ２４３ｃ内に露出可能とされている。インジェ
クタ２６４に設けられた下方を指向する噴射孔２６４ａ
とシリンダヘッド２４４方向である上方を指向する噴射
孔２６４ｂが設けられている。インジェクタの弁座が開
とされると各噴射孔２６４ａ、２６４ｂから開孔１００
０内を飛翔して燃焼室２４８内に到り、さらにそれぞれ
の方向に飛翔する。

【００５８】インジェクタ２６４の位置はシリンダヘッ
ド２４４とシリンダブロック２４３との合面からＬの距
離にある。この距離はピストン２４５のストロークの１
／２よりは小さい。すなわち、噴射孔２６４ａを点火プ
ラグ２４９方向に近づけることができる。この実施例に
おいて、開孔１０００の径Ｄは、ピストンリング５０１
の上端とピストンリング５０２の下端との間の距離Ｗ２
より小さく設定してあるので、ピストン２４５が下降す
る爆発燃焼行程において吸き抜けが起こらない。

【００５９】図１１はこの実施例における噴射及び点火
のタイミングチャートである。７０４Ａは吸気弁の開リ
フト曲線、７０２Ａは吸気弁のリフト曲線である。排気
弁の閉じ終わる前に吸気弁が開し始める。その他の符号
は図１０のものと同じである。

【００６０】低速低負荷時、噴射孔２６４ｂより燃焼室
２４８上方に指向して飛翔する燃料は点火プラグ２４９
近傍に濃混合気を形成するので着火性を向上するととも
に、上記するように全運転領域における爆発燃焼行程に
おいて吹き抜けが起こらず、性能向上を図り、且つオイ
ルの劣化を防止することができる。また、ピストン２４
５の上昇過程において発生するオイル消費量の増大を阻
止することができる。

【００６１】図１２の実施例においては、図１２（ａ）
に示すように開孔５００，６００，７００がシリンダ２
４３ｃに直交に開口する方向に形成され、一方図１２
（ｂ）に示すように３つの圧力リングからなるピストン
リング５０１，５０２，５０３と１つのオイルリングか
らなるピストンリング５０４が形成される場合でも、開
孔５００の出口の上端と開孔７００の出口の下端の間の
距離をＷ１、ピストンリング５０１の上端とピストンリ
ング５０３の下端との間の距離をＷ２とする時、Ｗ１＜
Ｗ２になるように設定されているので、同様にピストン
２４５が下降する爆発燃焼行程において吸き抜けが起こ
らない。

【００６２】なお、インジェクタを用いるものとして、
ガソリンエンジンまたはディーゼルエンジンに同様に適
用することができる。

【００６３】

【発明の効果】前記したように、請求項１記載の発明
は、シリンダ側壁にインジェクタを配置し、燃料を噴射
するための開孔と圧力リングの内最もシリンダヘッド寄
りの圧力リングとの位置構成により、最高圧力・最高温
度の燃焼ガスがインジェクタに作用することがなくなる
とともに、この燃焼ガスがクランク室側に吹き抜けるこ
ともなくなるのでインジェクタのカーボン詰まりが起き
にくく、且つ性能低下を防止できる。

【００６４】請求項２記載の発明は、シリンダ側壁にイ
ンジェクタを配置し、燃料を噴射するための開孔と圧力
リングの内最もクランク室寄りの圧力リングとの位置構
成により、最高圧力・最高温度の燃焼ガスがインジェク
タに作用することがなくなるとともに、この燃焼ガスが
クランク室側に吹き抜けることをより確実に防止でき
る。

【００６５】請求項３記載の発明は、ピストンに少なく
とも二つ以上の圧力リングを配置した場合にも、シリン
ダ側壁にインジェクタを配置し、燃料を噴射するための
開孔と圧力リングとの位置構成により、最高圧力・最高
温度の燃焼ガスがインジェクタに作用することがなくな
るとともに、この燃焼ガスがクランク室側に吹き抜ける
こともなくなるのでインジェクタのカーボン詰まりが起
きにくく、且つ性能低下を防止できる。

【００６６】請求項４記載の発明は、点火プラグの配置
と、開孔を通過して噴射される燃料のタイミングと噴射
方向とにより点火プラグまわりに濃混合気を形成するこ
とで、さらに着火性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】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２】燃料噴射式内燃機関の縦断面図である。

【図３】燃料噴射式内燃機関を後方から見た図である。

【図４】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５】第１実施例のインジェクタの断面図である。

【図６】エンジンの縦断面図である。

【図７】インジェクタの取付部の拡大図である。

【図８】インジェクタの取付部の他の実施例の拡大図で
ある。

【図９】２サイクルエンジンにおける噴射及び点火タイ
ミングを示す図である。

【図１０】４サイクルエンジンにおける実施例である。

【図１１】４サイクルエンジンの実施例における噴射及
び点火のタイミングチャートである。

【図１２】他の実施例におけるインジェクタの開孔とピ
ストンリングとの関係を示す図である。

【図１３】インジェクタの取り付けを示す図である。

【符号の説明】

２５２ａ掃気ポート２６４インジェクタ５００噴射孔５００ａ噴射孔５００の出口５００ｂ噴射孔５００の上端５０１，５０２ピストンリング

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ピストンに少なくとも一つ以上の圧力リン
グを配置し、シリンダ側壁に燃料を噴射するための開孔
を少なくとも一つ以上有する燃料噴射式内燃機関におい
て、前記開孔の内最もシリンダヘッド寄りの端部から最
もクランク室寄りの端部までの長さより、前記圧力リン
グの内最もシリンダヘッド寄りの端部から最もクランク
室寄りの端部までの長さの方を大きく、且つピストンが
上死点近傍にある時、少なくとも前記圧力リングの内最
もシリンダヘッド寄りの圧力リングが、前記開孔の内最
もシリンダヘッド寄りの端部よりシリンダヘッド寄りの
位置となるようにしたことを特徴とする燃料噴射式内燃
機関。
【請求項２】前記ピストンが上死点近傍にある時、少な
くとも前記圧力リングの内最もクランク室寄りの圧力リ
ングが、前記開孔の内最もクランク室寄りの端部よりク
ランク室寄りの位置となるようにしたことを特徴とする
請求項１記載の燃料噴射式内燃機関。
【請求項３】ピストンに少なくとも二つ以上の圧力リン
グを配置し、シリンダ側壁に燃料を噴射するための開孔
を少なくとも一つ以上有する燃料噴射式内燃機関におい
て、上死点にピストンがある時、開孔の内最もシリンダ
ヘッド寄りの開孔位置を、前記圧力リングの内最もシリ
ンダヘッド寄りから順に配置される第１の圧力リングと
第２の圧力リングの間となるように配置する一方、最も
クランク室寄りの開孔位置を、前記圧力リングの内最も
クランク室よりのものよりさらにクランク室寄りに配置
し、且つ前記最もシリンダヘッド寄りの開孔のピストン
往復動方向の大きさより、第１の圧力リングの幅の方を
大きくしたことを特徴とする燃料噴射式内燃機関。
【請求項４】噴射された燃料が気化し混合気となったも
のに点火着火させるための点火プラグを配置し、低速低
負荷時、前記ピストンにより開孔の内最もシリンダヘッ
ド寄りの開孔を覆うタイミングに近い時期に前記開孔を
通過して噴射される燃料が、前記開孔から噴射される噴
射流の方向を点火プラグを指向するようにしたことを特
徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の燃料
噴射式内燃機関。