JPS62191617A - 燃料噴射式エンジン - 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、燃焼室に向けて直接燃料を噴射するための燃
料噴射ノズルを備えた燃料噴射式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
拌の影留が少く、従って、この方法で燃料供給を行うと
成層化が容易で、点大枠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。

実開昭５８−１５４８２５号公報には、筒内噴射を行う
ための燃料噴射ノズルを備えた燃料噴射式エンジンが開
示されている。

また、実開昭５６−１５１２１３号公報には、吸気通路
に燃料を供給するいわゆるボート噴射を行うだめの燃料
噴射弁と筒内噴射を行うための燃料噴射弁とを備え、エ
ンジンの低負荷時には筒内噴射により、高負荷時にはボ
ート噴射により燃料を供給するようにしたエンジンが開
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ＷＩ
造では筒内噴射により燃料を直接燃焼室内に供給するよ
うにしたので成層化が容易となり比較的低負荷時におい
ては安定した燃焼状態を得ることができ燃費を改善する
ことができるという利点を有する。しかし、このことは
、反面均一な混合気を形成しにくくなるということであ
り、従って、筒内噴射手段のみによって燃料供給をおこ
なうようにしている実開昭５８−１５４８２５号公報に
開示されるようなエンジンでは高負荷時において、十分
な出力性能を確保出来ないという問題がある。この点、
実開昭５６−１５１２１３号公報に開示された構造では
高負荷時には筒内噴射を停止してボート噴射に切り換え
るようにしているのである程度出力性能を改善すること
ができる。

しかし、加速時のように急激な出力の増大が要求される
ような場合には十分に対応できないという問題がある。

（問題を解決するための手段） 本発明は、上記事情に霧みて構成されたもので、筒内噴
射の利点を有効に生かし、かつ、加速応答性の良好な燃
料噴射式エンジンを提供することを目的としている。燃
焼室内に燃料を噴射供給する第１燃料噴射ノズルと、吸
気通路に燃料を供給する第２燃料噴射ノズルと、エンジ
ンの加速を検出する加速検出手段とを備え、前記加速検
出手段からの信号により加速が検出されたとき前記第２
燃料噴射ノズルから非同期噴射を行うように構成された
ことを特徴とする。本発明の制御においては、エンジン
の低負荷運転時では第１燃料噴射ノズルにより筒内噴射
が右こなわれるようになっており、高負荷運転時には第
１及び第２燃料噴射ノズルから筒内噴射と吸気通路内へ
の噴射すなわちボート噴射の両方がおこなわれるように
なっている。本発明に係るエンジンは好ましくは燃焼室
に開口する四部すなわちノズルホールと、少なくとも第
１燃料噴射ノズルの噴射期間中に開き燃焼室とノズルホ
ールとを連通させる制御弁と、さらに各気筒の前記ノズ
ルホールを連通する連通路と備えている。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
火直前で閉じるようになっている。

（発明の作用及び効果） 本発明によれば、エンジン負荷の変動の少ない定常運転
時では、エンジンの低負荷運転時には第１燃料憤射ノズ
ルにより筒内噴射が行われ、高負荷運転時には、第１及
び第２燃料噴射ノズルから筒内噴射とボート噴射の両方
がおこなわれる。そして、エンジンが加速状態になった
ことが加速検出手段により検出されたときには第２燃料
噴射ノズルにより非同期のボート燃料噴射がおこなわれ
る。この場合、筒内噴射による非同期噴射を行うことも
考えられるがこのようにすると、気筒がどの行程にある
かにかかわらず燃料が燃焼室に導入されるので、爆発行
程にある気筒では燃焼して出力向上に寄与するが、排気
行程になっている気筒ではそのまま排出されることとな
るため燃料が無駄になるとともに気筒間で出力のバラツ
キが大きくなって好ましくない。しかし本発明のように
ボート噴射により非同期噴射を行うようにすれば、次の
吸気行程まで燃料は燃焼室内に導入されることはなく、
しかも吸気通路内で気化が進行するので、また、非同期
燃料が未燃焼のまま排出されることはないので、気筒間
での出力のバラツキがなくなり、従って適正かつ良好な
加速応答性を得ることができる。なお、本発明の好まし
い態様では、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響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もない。

〈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３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
はシリンダヘッド５が組合わされる。シリンダヘッド５
に形成された下、部間εトと、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ポート７及び
排気ポート８が開口しており、これらのポート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、吸気ポート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。吸気通
路１１の燃焼室６に近い位置には燃料を吸気通路１１内
に噴射供給する第２燃料噴射ノズルｌｌａが配置される
。また、シリンダヘッド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１３のカム（図示せず）によって贋動される
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
するロッカーソヤフト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、１０ａ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ハネ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２１が設けらるとともに、１１亥ノズルホー
ル２１に先端が突出するように第２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のポー
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のポー）２１ａを開閉
する。

また、第３図を参照すれば、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、各第１燃料噴射ノズル２６は、燃料供給通路２
７を介して燃料ポンプ２８に接続されている。第１図及
び第２図を参照すれば、各第１燃料噴射ノズル２６及び
第２燃料噴射ノズルｌｌａ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・う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４図及び第５図を参照しつ
つ説明する。

第４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４図を参照すれば、コントローラ２９には人力信号と
してエンジン回転数、エンジン負荷、クランク角及びア
クセル開度が人力される。。そして、コントローラ２９
はアクセル開度変化率を演算し、この値の大きさに応じ
てエンジンの運転状態が定常状態か、加速状態か、ある
いは減速状態かを判断する。定常状態の場合にはエンジ
ン回転数及びエンジン負荷に応じて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、エンジンの負荷状態を判断し、低負
荷状態の場合には、第１噴射ノズル２６に対して所定の
燃料噴射Ｍに対応する命令信号を出力して、筒内噴射を
行わせ、高負荷運転時には、第１及び第２燃料噴射ノズ
ル１１ａ、２６に対して命令信号を出力して筒内噴射及
びポート噴射のｉ＋Ｉ・ｉ方をおこなわせる。第５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ｌ−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、吸気行程の後期がら圧縮行程の
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、第１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、着火性を改簿することがで
きる。

そして、エンジンが加速状態であると判断した場合には
コントローラ２９は第１燃料噴射ノズル１１ａに対し所
定遣の燃料を非同期噴射するように命令信号を出力する
。すなわち本例では、加法時には非同期のボート噴射が
第１燃料噴射ノズルによる通常タイミングでの筒内噴射
に付加しておこなわれることとなる。このばあい本例で
は、非同期燃料をポート噴射により供給するようになっ
ているので吸気通路内を流通する間に燃料の霧化を促進
することができ良好な燃焼状態を丹ることができ、従っ
て、良好な加速応答性を確保することができる。

また、減速状態であると判断した場合には、コントロー
ラ２９は第１燃料噴射ノズル２６及び第２燃料噴射ノズ
ルｌｌａに対し所定期間だけ燃料の供給を停止するよう
に命令信号を出力する。これによって燃費の向上を図る
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。

【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−Δ断面図、第４図は、本発明
に従う燃料噴射制御のフローチャート、第５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である。 １・・・・・・エンジン、　　　　　２・・・・・・ピ
ストン、４・・・・・・シリンタフロック、 ５・・・・・シリンダヘッド １１・・・・・・吸気通路 １１ａ・・・・・・第２燃料噴射ノズル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・
・・・・・第１燃料噴射ノズル、２９・・・・・・コン
トローラ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 燃焼室内に燃料を噴射供給する第１燃料噴射ノズルと、
   吸気通路に燃料を供給する第２燃料噴射ノズルと、エン
   ジンの加速を検出する加速検出手段とを備え、前記加速
   検出手段からの信号により加速が検出されたとき前記第
   ２燃料噴射ノズルから非同期噴射を行うように構成され
   たことを特徴とする燃料噴射式エンジン。