JPS62191613A - 燃料噴射式多気筒エンジン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、燃焼室に向けて燃料を噴射するように構成さ
れた燃料噴射式多気筒エンジンの改良に関する。

（従来技術） 燃料噴射式エンジンにおいて、燃焼室上部に燃料を直接
噴射供給する、いわゆる筒内噴射を行うエンジンは、従
来から公知である。この筒内噴射は、吸気通路内で燃料
噴射を行ういわゆるボート噴射に比べて吸気流による攪
拌の影響が少（、従って、この方法で燃料供給を行うと
成層化が容易で、点火栓近傍に高濃度の混合気層を形成
することができ、着火性を向上させることができる。こ
のため、この筒内噴射を利用して有効にリーン化を図る
ことができ、燃費を改善することができるものである。

しかし、この方法では、高温化する燃焼室に燃料噴射ノ
ズルを配置することが要件となるため、燃料の一部が炭
化して、ノズル先端に付着し、適正な燃料供給ができな
くなるという間題がある。

この問題を解決するために、実開昭５８−１５４８２５
号公報には、燃焼に開口する凹部をシリンダヘッドに形
成し、この四部に燃料噴射ノズルを配置するとともに、
この凹部と燃焼室との連通を制御する制御弁を設け、燃
料噴射時以外には、この制御弁を閉じて、凹部と燃焼室
との連通を遮断し、燃料噴射弁を保護するようにした燃
料噴射式エンジンが開示されている。

（解決しようとする問題点） 上記実開昭５８−１５４８２５号公報に開示された構造
では燃料噴射時以外では、噴射ノズルを燃焼室から隔離
して、噴射ノズルを燃焼室の熱的影響から保護するよう
にしたので、炭素による燃料噴射への悪影響の問題は解
消することができる。

しかし、ノズルが配置される凹部と燃焼室とが連通した
状態で行われる、燃料噴射は、吸気行程の後期から圧縮
行程にかけて行なわれるようになっており、ピストンの
上昇期間中に燃料噴射が行われることとなる。このため
、ピストンの上昇に伴って、燃焼室内で上方に向う吸気
流が生じ、これによって四部には噴射方向と逆行する方
向に吸気流が生じて噴射燃料を適正に燃焼室に導入し拡
散させることができなくなる。この問題は、高圧噴射ノ
ズルを用いる場合には、噴圧が高く、強力な噴流を発生
させることができるとともに、霧化が良好であるので、
大きな問題とはならない。しかし、燃料供給系のコスト
の低減及び装置のコンパクト化を図る上で有利な、低圧
ノズルを用いる場合には、特にぞ［大となる。

（問題を解決するための手段） 本発明は、上記事情に鑑みて構成されたもので、噴射ノ
ズルに対する炭化物の付着の問題を解消し、しかも、適
正な燃料噴射を行うことができる燃料噴射装置を提供す
ることを目的としている。本発明に係るエンジンは燃焼
室に開口する凹部すなわちノズルホールと、該ノズルホ
ール内を介して燃焼室内に燃料を噴射供給する燃焼噴射
ノズルと、少なくとも圧縮工程において、好ましくは吸
気行程後期から圧縮行程の期間に開き燃焼室とノズルホ
ールとを連通させる制御弁と、各気筒の前記ノズルホー
ルを連通ずる連通路とを備えたことを特徴とする。この
場合、上記制御弁は、噴射期間の終了後に閉じ、好まし
くは、点火前でかつ圧縮圧力がノズルに悪影背を与えな
い程度の値になっている圧縮行程の終期に閉じるように
なっている。

（発明の作用及び効果） 従って、本発明によれば、制御弁が閉じたとき、ノズル
ホール内には、圧縮行程終期の極めて高い圧力が封入さ
れることとなる。このため、燃料噴射が開始される吸気
行程後期ではノズルホール内に保持されている圧力は、
燃焼室圧力よりも高いので、制御弁が開いて燃料噴射が
開始されると、ノズルホールから燃焼室に向う吸気流が
発生し、この吸気流は噴射燃料の燃焼室内への流入拡散
を促進する。そして、当該気筒が吸気行程から、圧縮行
程になると、ピストンが上昇し始めることにより、噴射
燃料の適正な燃焼室への流入拡散を阻害するような燃焼
室の上方に向う吸気流が発生する。しかし、本発明によ
れば、各ノズルホールが互いに連通しているために、当
該燃料噴射が行なわれているノズルホールには、圧縮状
態での燃焼室内圧力を保持している他の気筒の圧力が作
用するので、該噴射中の気筒が圧縮行程になっても、ノ
ズルホールから燃焼室に向う吸気流は継続して存在し、
これによって噴射燃料は、ノズルホールから燃焼室に、
十分な噴流の強さを保有し、かつ良好な霧化状態で燃焼
室に導入される。すなわち、本発明の構成により、噴射
燃料を、全噴射期間を通じて、適正に燃焼室内に供給す
ることができる。

従って、本発明は、低圧噴射ノズルの使用を、有効に可
能ならしめるものである。なお、本発明の構造では、噴
射ノズルは、燃焼室に連続して形成されるノズルホール
に配置されるとともに、少なくとも点火時期には、制御
弁によって、燃焼室と隔離されて保護されるので、燃焼
室からの熱的影背を軽減することができ、これによって
、炭化物がノズル先端に付着して、適正な燃料噴射に支
障をきたすといった問題を解消することができる。

（実施例の説明） 以下、図面を参照しつつ本発明の実施例につき説明する
。

第１図ないし第４図を参照すれば、本例のエンジン１は
、４気筒エンジンであり、各気筒には内部をピストン２
が往復摺動するシリンダボア３が形成されたシリンダブ
ロック４を備えており、該シリンダブロック４の上部に
はシリンダへラド５が組合わされる。シリンダヘッド５
に形成された下郎凹部と、シリンダボア３のピストン上
部空間とは燃焼室６を構成する。燃焼室６には、点火プ
ラグ６ａが臨ませられるとともに吸気ボート７及び排気
ポート８が開口しており、これらのボート７．８には、
吸気弁９及び排気弁１０が、それぞれ組合わされる。そ
して、吸気ボート７、及び排気ポート８には、吸気通路
１１及び排気通路１２がそれぞれ連通ずる。また、シリ
ンダへラド５の上部には、動弁機構が配置されており、
該動弁機構は、カムシャフト１３及び該カムシャフト１
３のカム（図示せず）によって駆動される吸気弁用ロッ
カーアーム１４、排気弁用ロッカーアーム１５、該ロッ
カーアーム１４．１５を回動自在に支持するロッカーシ
ャフト１６．１７とから構成される。各ロッカーアーム
１４．１５の先端は、吸排気弁のバルブステム９ａ、ｌ
ｏａの頂部に当接している。バルブステム９ａ、１０ａ
の頂部には、押さえ部材９ｂ、、１０ｂが取付けられて
おり、この押さえ部材９ｂ、１０ｂは、シリンダヘッド
５との間に配置されるバネ１８．１９をそれぞれ支持し
ている。また、シリンダヘッド５の上部には、動弁機構
を覆って、シリンダヘッドカバー２０が取付けられる。

さらに、第３図に詳細に示すように、シリンダヘッド５
には、燃焼室６の上部に開口するようにノズルホール２
１が設けらるとともに、該ノズルホール２１に先端が突
出するように燃料噴射ノズル２６が取付けられる。さら
に、このノズルホール２１のボート２１ａには、燃焼室
６とノズルホール２１との連通を制御するための制御弁
２２が組合わされる。制御弁２２のバルブステム２２ａ
の先端部の押さえ部材２２ｂとシリンダヘッド５との間
には、バネ２３が縮装されている。制御弁２２は、ロッ
カーアーム２４を介してカムシャフト１３によりノズル
ホール２１のボー）２１ａを開閉する。また、第３図、
第４図とを参照すれば、各気筒のノズルホール２１を連
通する連通路２５が形成されている。さらに、各燃料噴
射ノズル２６は、燃料供給通路２７を介して燃料ポンプ
２８に接続されている。

各燃料噴射ノズル２６からの燃料噴射は、好ましくは、
マイクロコンピュータを含んで構成されるコントローラ
２９によって制御されるようになっており、コントロー
ラ２９にエンジン回転数、エンジン負荷及びクランク角
を表わす信号がそれぞれ人力される。

以下、本例の制御につき、第５図、第６図を参照しつつ
説明する。

第５図には、本例のエンジンにおける燃料噴射制御のフ
ローチャートが示されている。

第５図を参照すれば、コントローラ２９は、人力される
エンジン回転数、負荷に基づき、燃料噴射量を演算する
。また、クランク角に基づいて燃料噴射時期を演算する
。次に、コントローラ２９は各気筒が、上記演算した噴
射時期に達しているかどうかを判断し、噴射開始時期に
なった場合には、噴射ノズルに対して所定の燃料噴射量
に対応する命令信号を出力して、噴射ノズルを作動させ
る。第６図には、各気筒の制御弁２２の開弁時期、噴射
時期、及びノズルホール２１の圧力変化が示されている
。本例のエンジンの点火順序は１−３−４−２の順にな
っており、従って、この順序で燃料噴射が順次行なわれ
る。

この場合制御弁２２は、吸気行程の後期から圧縮行程の
終期にかけて開き、燃料噴射は、吸気行程の後期、制御
弁２２の開いた後開始され、圧縮行程の中期に終了する
ようになっている。ノズルホールの圧力は、制御弁２２
が開くと、気筒が吸気状態になっているため、急激に圧
力が低下し、圧縮行程になってピストンが上昇し始める
と、それに伴って上昇する。そして、制御弁２２が閉弁
した直後においては、圧縮行程後期の高い圧力を保有す
る。本例の構造では、例えば、第１気筒が噴射期間中に
あるときには、他の気筒の制御弁２２は、閉弁しており
、ノズルホール２１は燃焼室６から遮断されている。従
って、ノズルホール２１には、高い圧力が残存しており
、この圧力は、連通路２５を介して、制御弁２２が開く
ことによって圧力の低下した第１気筒のノズルホール２
１に導入される。これによって、第１気筒のノズルホー
ルには、ノズルホール２１から燃焼室６に向う吸気流が
生じ、噴射ノズル２６からノズルホール２１に噴射され
た燃料の燃焼室６への流入及び霧化を促進する。この結
果、燃焼室上部の点火プラグ近傍には、高濃度の混合気
層が形成され、従って、着火性を改苫することができる
。

なお、本例では、吸気行程後期から圧縮行程にかけて燃
料を噴射するようにしているが、噴射期間が短くてすむ
ノズル、あるいは運転状態によっては、圧縮行程のみで
噴射するようにしてもよい。

第７図には、本発明を他の形式のエンジンに適用した場
合の例が示されており、本例のエンジン５１は、燃焼室
５２に開口する２つの吸気ボート５３．５４及び１つの
排気ボート５５をＩ＋Ｉｉえそれぞれに対応して、吸気
弁５６．５７、及び排気弁５８を備えている。吸気ボー
ト５３．５４には１つの吸気通路５９から分岐した吸気
通路６０．６１が連絡しており、図面には、明瞭に示さ
れていないが、分岐吸気通路６０は、さらに２つに分岐
して、吸気ボート５３に連絡している。そして、本例の
エンジンでは、吸気はエンジンの運転状態に応じて１つ
以上の吸気通路を介して、吸気ボート５３及び、または
５４から燃焼室５２内に導入される。排気ボート５５は
、２つの吸気ボート５３．５４の中間位置かつ、対向側
に配置されており、排気通路６２が連通している。本例
では、ノズルホール６３は、２つの吸気ボート５３．５
４の中間に位置しており、前例と同様に構成される。

本例においては、燃料が吸気ボート５３及び吸気ボート
５４に挟まれる燃焼室壁部分すなわち、バルブブリッジ
に向けて噴射されるようにノズルの向きが設定される。

これによって、噴射燃料に　。

よるバルブブリッジ部の冷却効果が得られ、この部分へ
の熱負荷の集中を緩和することができる。

第８図を参照すれば、噴射ノズル２６の配置に関して、
第３図の構造の変形例が示されており、本例では、噴射
ノズル２６は、ノズルホール２１から隔置されており、
噴射燃料は、連絡通路７１を介してノズルホール２１に
導入され、さらに燃焼室６に導入される。また、本例で
は、連絡通路２５は、各気筒の噴射ノズル２６の先端部
の空間部を連絡するようになっている。従って、噴射燃
料は、他気筒のノズルホールの圧力のアシスト力により
、高速でノズルホール２１、さらに燃焼室６に導入され
、第１図から′：５４図までの構造と同様の効果を得る
ことができる。そして、本例の構造では、噴射ノズルへ
の熱的影ワをさらに緩和することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の１実施例に係るエンジンの上部断面
図、第２図は、第１図のエンジンの下方から見た概略図
、第３図は、第２図のＡ−Ａ断面図、第４図は、第１図
のエンジンの燃料供給系の概略図、第５図は、本発明に
従う燃料噴射１制御のフローチャート、第６図は、燃料
噴射制御におけるノズルホールの圧力変化、制御弁の開
弁期間、及び噴射期間との関係を示すグラフ、第７図は
、他の構造のエンジンに対する本発明の適用例を示すシ
リンダの概略平面図、第８図は、本発明の他の実施例を
示す第３図と同様の断面図である。 ■・・・・・・エンジン、　　　　　２・・・・・・ピ
ストン、４・・・・・・シリンダブロック、 ５・・・・・・シリンダヘッド １３・・・・・・カムシャフト、 １４．１５・・・・・・ロッカーアーム、２１・・・・
・・ノズルホール、　２５・・・・・・連通路、２６・
・・・・・燃料噴射ノズル、 ２９・・・・・・コントローラ。 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 燃焼室に開口するノズルホールと、該ノズルホールを介
   して燃焼室内に燃料を噴射供給する燃料噴射ノズルと、
   少なくとも圧縮行程の期間内に開き燃焼室とノズルホー
   ルとを連通させる制御弁と、各気筒の前記ノズルホール
   を連通する連通路とを備えたことを特徴とする燃料噴射
   式多気筒エンジン。