JPH1136872A - 筒内噴射型2ストロークエンジンの燃焼室構造 - Google Patents

筒内噴射型2ストロークエンジンの燃焼室構造

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JPH1136872A
JPH1136872A JP9195930A JP19593097A JPH1136872A JP H1136872 A JPH1136872 A JP H1136872A JP 9195930 A JP9195930 A JP 9195930A JP 19593097 A JP19593097 A JP 19593097A JP H1136872 A JPH1136872 A JP H1136872A
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JP
Japan
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injector
combustion chamber
fuel
stroke engine
cylinder
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Application number
JP9195930A
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English (en)
Inventor
Koji Morikawa
弘二 森川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Subaru Corp
Original Assignee
Fuji Heavy Industries Ltd
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Publication date
Application filed by Fuji Heavy Industries Ltd filed Critical Fuji Heavy Industries Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00Other engines
    • F02B75/12Other methods of operation
    • F02B2075/125Direct injection in the combustion chamber for spark ignition engines, i.e. not in pre-combustion chamber
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B23/00Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
    • F02B23/08Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition
    • F02B23/10Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition with separate admission of air and fuel into cylinder
    • F02B23/101Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition with separate admission of air and fuel into cylinder the injector being placed on or close to the cylinder centre axis, e.g. with mixture formation using spray guided concepts
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)
  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】燃料吹き抜けを防止し、且つエンジン出力限界
を高める。 【解決手段】インジェクタ7をシリンダヘッド2の排気
ポート6a側に配設し、且つインジェクタ中心軸Ojを
掃気ポート5a側へ指向させ、又、インジェクタ7の噴
霧角θfを10〜40度と狭い範囲で設定する。インジ
ェクタ7から噴射された燃料が掃気流れの最上流であ
り、しかも排気ポート6aから最遠隔にある掃気ポート
5a周辺に展開されるため、燃料吹き抜けが防止出来る
ばかりでなく、最大限の予混合時間を確保することが出
来る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、掃気流れの最上流
に燃料を噴射する筒内噴射型2ストロークエンジンの燃
焼室構造に関する。
【0002】
【従来の技術】周知のように、2ストロークエンジンは
4ストロークエンジンのように吸排気バルブを必要とし
ないため小型軽量化を実現することが容易なばかりか、
エンジン1回転につき1度爆発するため高回転高出力を
得やすく、スノーモービルやパーソナルウォータクラフ
ト(PWC)等、スポーツ性の高いレジャービークルに
広く採用されている。
【0003】ところで、従来の2ストロークエンジンに
おけるガス交換(燃焼ガスと新気との入れ換え)は、ピ
ストンが下死点付近にあって、掃気ポートと排気ポート
との双方が開いているとき、シリンダに流入される新気
が燃焼ガスの排出、すなわち掃気をしながら同時にシリ
ンダ内を満たすことで行われるため、未燃HC(炭化水
素)の排出量が比較的多く、燃料吹き抜けも発生し易
い。
【0004】一方、最近では、インジェクタの噴孔を燃
焼室へ臨ませ、燃料を燃焼室へ直接供給する筒内噴射型
2ストロークエンジンが種々提案されている。
【0005】この筒内噴射型2ストロークエンジンによ
れば、燃料噴射開示時期を適宜設定することにより、掃
気を空気のみで行い吹き抜け燃料をなくすことが可能と
なるばかりか、未燃HC(炭化水素)の排出量の低減、
及び、燃費の悪化を改善することが出来る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、燃料蒸発時間
を確保するためにはなるべく早い時期に燃料噴射を開始
して最大限の予混合時間を確保して均一混合気を生成す
る必要があるが、燃料噴射開始時期を早期に設定するこ
とは燃料吹き抜けを増長するため限界があり、従って、
燃料噴射開始後短時間で燃料噴射を終了しなければなら
ない。
【0007】燃料噴射可能な期間は、高回転になるほど
相対的に短くなるが、必要とする燃料量は高出力へ移行
するに従い増加する。従って、高回転高出力運転では極
めて短時間に多量の燃料量を供給しなければならなく、
高回転時の供給可能な燃料量の限界が筒内噴射型2スト
ロークエンジンの出力限界となっていた。
【0008】ところで、本出願人は先に提出した特開平
9−126102号公報において、燃焼室に複数のイン
ジェクタを臨ませ、低負荷、中負荷運転領域では1つ或
いは2つのインジェクタから燃料を供給し、又高回転高
負荷時には全てのインジェクタから燃料を供給すること
で、高回転高出力時に大量の燃料量を供給することを可
能にする筒内噴射型2ストロークエンジンを提案した。
【0009】しかし、この先行技術では複数のインジェ
クタを必要とする分、構造が複雑化するばかりでなく、
各インジェクタの噴射タイミングを演算しなければなら
ないため、制御系が複雑になり、結果として製品コスト
の高騰を招いてしまう。
【0010】本発明は、上記事情に鑑み、簡単な構造
で、燃費を向上し、排気エミッションの低減を図り、更
に、エンジン出力限界を高めることのできる筒内噴射型
2ストロークエンジンの燃焼室構造を提供することを目
的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明による請求項1記載の筒内噴射型2ストロークエ
ンジンの燃焼室構造は、燃焼室頂面にインジェクタを配
設し燃焼室に生成される掃気流れに燃料を直接噴射する
ものにおいて、上記インジェクタをシリンダ中心軸から
排気ポート側に配設すると共に該インジェクタの噴孔を
上記排気ポートから最遠隔にある掃気ポート方向へ指向
させたことを特徴とする。
【0012】請求項2記載の筒内噴射型2ストロークエ
ンジンの燃焼室構造は、請求項1記載の筒内噴射型2ス
トロークエンジンの燃焼室構造において、前記インジェ
クタの指向軸が前記シリンダ中心軸に対して10〜45
度に設定されていることを特徴とする。
【0013】請求項3記載の筒内噴射型2ストロークエ
ンジンの燃焼室構造は、請求項1或いは請求項2記載の
筒内噴射型2ストロークエンジンの燃焼室構造におい
て、前記インジェクタの噴霧角が10〜40度に設定さ
れていることを特徴とする。
【0014】請求項4記載の筒内噴射型2ストロークエ
ンジンの燃焼室構造は、請求項1記載の筒内噴射型2ス
トロークエンジンの燃焼室構造において、前記シリンダ
中心軸を挟んで前記インジェクタの指向軸と対称に点火
プラグの指向軸が配設されていることを特徴とする。
【0015】すなわち、請求項1記載の筒内噴射型2ス
トロークエンジンの燃焼室構造では、燃焼室頂面に配設
したインジェクタをシリンダ中心軸から排気ポート側に
配設し、更にこのインジェクタの噴孔を上記排気ポート
から最遠隔にある掃気ポート方向へ指向させることで、
燃料噴霧が掃気流れの最上流に展開されるように設定す
る。
【0016】この場合、好ましくは、請求項2記載の筒
内噴射型2ストロークエンジンの燃焼室構造に示されて
いるように、前記インジェクタの指向軸を前記シリンダ
中心軸に対して10〜45度に設定することで、噴射燃
料が掃気流れの影響が受け難くなる。
【0017】更に請求項3記載の筒内噴射型2ストロー
クエンジンの燃焼室構造に示されているように、請求項
1或いは請求項2記載の筒内噴射型2ストロークエンジ
ンの燃焼室構造において、インジェクタの噴霧角を10
〜40度に設定することで燃料を前記掃気ポート周辺で
展開させることが可能となる。
【0018】又、請求項4記載の筒内噴射型2ストロー
クエンジンの燃焼室構造に示されているように、前記シ
リンダ中心軸を挟んで前記インジェクタの指向軸と対称
に点火プラグ設定することで、掃気流れの最上流に燃料
を噴射して最大限の予混合時間を確保して得られる均一
混合気に確実に着火することが可能になる。
【0019】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の一
実施の形態を説明する。図中の符号1は2ストロークエ
ンジンのシリンダブロック、2はシリンダヘッド、3は
シリンダブロック1に内挿されたシリンダライナでシリ
ンダ内壁を形成する。又符号4はピストンである。
【0020】上記シリンダライナ3には周知の掃気ポー
ト5a、排気ポート6aが開口されており、この掃気ポ
ート5aがシリンダブロック1に形成された掃気通路5
を介してクランク室(図示せず)に連通され、又、上記
排気ポート6aが上記シリンダブロック1に形成された
排気通路6を介してマフラ(図示せず)に連通されてい
る。上記両ポート5a,6aは上記ピストン4の上下動
により開閉され、その開閉タイミングにより排気及び掃
気が行われる。
【0021】上記掃気ポート5aは、上記シリンダライ
ナ3の周囲に複数開口されており、その一つが上記排気
ポート6aに対向する位置に開口されている。
【0022】又、上記シリンダヘッド2に形成されてい
る燃焼室2aにインジェクタ7の噴孔7aと点火プラグ
8の発火部8aとが臨まされている。図2に示すよう
に、上記インジェクタ7と点火プラグ8とは、シリンダ
中心軸Oを通り掃気ポート5aと排気ポート6aとを結
ぶ平面ラインL上に配設され、且つ上記インジェクタ7
が上記掃気ポート5aと排気ポート6aとを中央で分割
する平面ラインLpよりも排気ポート6a側に配設さ
れ、又、上記点火プラグ8が上記分割平面ラインLpよ
りも掃気ポート5a側に配設されている。
【0023】又、図1に示すように、上記インジェクタ
7が上記へ平面ラインLに沿って上記掃気ポート5a側
に傾斜され、又、点火プラグ8が上記平面ラインLに沿
って排気ポート6a側に傾斜されている。
【0024】上記インジェクタ7及び点火プラグ8は、
シリンダ中心軸Oに対し傾倒されており、上記インジェ
クタ中心軸Ojは、上記ピストン4が下死点にあると
き、このピストン4の頂面縁部よりもやや内径側に指向
されている。尚、この場合、上記インジェクタ7の噴霧
角θfは、掃気流れの影響を受け難く噴射燃料を掃気流
れの最上流で展開させることの出来る角度として、10
〜40°と狭い範囲が望ましく、上記インジェクタ7の
噴霧角θfを10〜40°に設定した場合、上記インジ
ェクタ7の傾斜角θjは10〜45°が望ましい。
【0025】次に、上記構成による本実施の形態の作用
について説明する。ピストン4の上昇過程において掃気
ポート5a、排気ポート6aが共に閉塞されると、燃焼
室2a内の混合気が圧縮され、上死点前の所定クランク
角において上記混合気に点火プラグ8により点火される
と、燃焼により生じた高圧ガスがピストン4を押し下
げ、図示しないクランクシャフトに駆動力を伝達する。
【0026】そして、ピストン4の下降過程において、
先ず排気ポート6aが開口し、燃焼ガスが排出される。
更に上記ピストン4が下降して掃気ポート5aが開口す
ると、図示しないクランク室から掃気通路5を経て流入
した新気がシリンダ内に吐出して上昇し、ループを描い
て残留ガスを排気ポート6aへ掃気しつつ、シリンダ内
を新気で満たす。
【0027】インジェクタ7の燃料噴射開始時期は、上
記排気ポート6aに対設する掃気ポート5aが開口し
て、この掃気ポート5aから新気が吐出したとき、すな
わちピストン4が下降過程にあり下死点に到達するやや
手前に設定されている。上記インジェクタ7が排気ポー
ト6a側から上記掃気ポート5a側へ傾斜されて、上記
インジェクタ中心軸Ojが、上記ピストン4が下死点に
あるとき、このピストン4の頂面縁部よりもやや内径側
に指向されるように設定され、しかも、上記インジェク
タ7の噴孔7aからの噴霧角θfが10〜40°と狭い
範囲に設定されているため、この噴孔7aから噴射した
燃料が掃気流れの影響を受け難く、従って、掃気流れの
最上流である上記掃気ポート5aの周辺に燃料を展開さ
せることができ、排気ポート6aからの燃料吹き抜けを
有効に防止することが出来る。
【0028】又、上記噴霧角θfが10〜40°と狭い
範囲に設定されているため、時間当たりの燃料噴射量で
ある噴射率を高く設定することができ、高回転高出力時
においても、1つのインジェクタ7にて大量の燃料量を
供給することが可能となる。
【0029】更に、互いに対向する掃気ポート5aと排
気ポート6aとを結ぶ平面ラインL上にインジェクタ7
が配設されているので、インジェクタ7から噴射された
燃料は、掃気流れの下流から最上流の上記掃気ポート5
aの周辺へ供給されるため、最大限の予混合時間を確保
することができ、高回転高出力時においても均一混合気
が生成され易くなる。
【0030】その結果、インジェクタ7から噴射された
燃料は排気ポート6aから排出されることなく、短時間
で新気と混合され、圧縮過程では略均一な予混合となっ
てシリンダ内に広がるため良好な均一混合燃焼が得ら
れ、従って、未燃HCの排出が抑制され排気エミッショ
ンの低減を図ることが出来る。
【0031】又、最大限の予混合時間を確保することが
出来るため燃料蒸発が促進され、高回転高出力時におい
ても良好な混合気を形成することができ、エンジン出力
の限界を高めることが可能となる。
【0032】
【発明の効果】請求項1記載の発明によれば、燃焼室頂
面に配設したインジェクタをシリンダ中心軸から排気ポ
ート側に配設し、更に、このインジェクタの噴孔を上記
排気ポートから最遠隔にある掃気ポート方向へ指向させ
たので、上記インジェクタから噴射された燃料を最上流
の掃気流れに展開させることができ、その結果、最大限
の予混合時間を確保することができ、良好な均一混合燃
料を得ることができて未燃HCの排出が抑制され、排気
エミッションの低減が図れるばかりでなく、排気ポート
から最遠隔にある掃気ポート方向へ燃料を噴射するよう
にしたので、上記排気ポートからの燃料吹き抜けを防止
することができ燃費を改善することが出来る。
【0033】この場合、請求項2記載の発明のように、
前記インジェクタの指向軸を前記シリンダ中心軸に対し
て10〜45度に設定することで、噴射燃料が掃気流れ
によって乱され難くなる。
【0034】又、請求項3記載の発明のように、請求項
1或いは請求項2記載の発明において、前記インジェク
タの噴霧角を10〜40度に限定することで、インジェ
クタからの噴射燃料を掃気流れの最上流で展開させるこ
とができ、単位時間当たりの燃料噴射量を増加すること
が可能となりエンジン出力限界を高めることが出来る。
【0035】更に、請求項4記載の発明のように、請求
項1記載の発明において、前記シリンダ中心軸を挟んで
前記インジェクタの指向軸と対称に点火プラグの指向軸
を設定することで、掃気ポートから排気ポートへ至る一
連の掃気流れが、その途中において均一混合気を良好に
生成し、この均一混合気に確実に点火させることがで
き、高回転高出力を得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】筒内噴射型2ストロークエンジンの側面断面図
【図2】図1のII−II断面図
【符号の説明】
1…シリンダブロック 2a…燃焼室 5a…掃気ポート 6a…排気ポート 7…インジェクタ 7a…噴孔 8…点火プラグ 8a…発火部 L…平面ライン O…シリンダ中心軸 Oj…インジェクタの指向軸(インジェクタ中心軸) θf…噴霧角
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI F02M 69/10 F02M 69/10

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】燃焼室頂面にインジェクタを配設し燃焼室
    に生成される掃気流れに燃料を直接噴射する筒内噴射型
    2ストロークエンジンの燃焼室構造において、 上記インジェクタをシリンダ中心軸から排気ポート側に
    配設すると共に該インジェクタの噴孔を上記排気ポート
    から最遠隔にある掃気ポート方向へ指向させたことを特
    徴とする筒内噴射型2ストロークエンジンの燃焼室構
    造。
  2. 【請求項2】前記インジェクタの指向軸が前記シリンダ
    中心軸に対して10〜45度に設定されていることを特
    徴とする請求項1記載の筒内噴射型2ストロークエンジ
    ンの燃焼室構造。
  3. 【請求項3】前記インジェクタの噴霧角が10〜40度
    に設定されていることを特徴とする請求項1或いは2記
    載の筒内噴射型2ストロークエンジンの燃焼室構造。
  4. 【請求項4】前記シリンダ中心軸を挟んで前記インジェ
    クタの指向軸と対称に点火プラグの指向軸が設定されて
    いることを特徴とする請求項1記載の筒内噴射型2スト
    ロークエンジンの燃焼室構造。
JP9195930A 1997-07-22 1997-07-22 筒内噴射型2ストロークエンジンの燃焼室構造 Pending JPH1136872A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100828749B1 (ko) 2006-12-14 2008-05-09 현대자동차주식회사 직접 분사식 엔진
WO2008130097A1 (en) * 2007-04-24 2008-10-30 Deoksan Boring Industry Co., Ltd. Method for alternating cylinder head and head-alternated cylinder head
JP2018155230A (ja) * 2017-03-21 2018-10-04 株式会社Subaru エンジンシステム

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