JPS6282241A - エンジンの燃料噴射装置 - 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、ピストン頂部の凹部をピストン上界に伴うス
キッシュ流による吸気渦流を形成させる燃焼室とするエ
ンジンにおける燃料噴射装置に関するものである。

（従来技術） 従来より、燃焼室側のピストン頂部外周にシリンダヘッ
ドの内壁側に突出する突部を設け、ピストン上昇時に上
記突部とシリンダヘッド内壁との間でスキッシュ流を発
生させて燃焼室に吸気渦流を形成し、燃焼性を向上づる
ようにしたエンジンが知られている（例えば、実開昭５
３−１１６５０３＠参照）。

しかして、上記のようなピストン形状によるスキッシュ
流に伴う吸気渦流を得るエンジンにおいて、吸気ボート
からの燃料の供給を、通常のエンジンのように吸気行程
のピストン下降時に行うと、吸気中のスワールおよびピ
ストン上昇時のスキッシュ流によって燃料のミキシング
が良好であるが、燃料の充分な成層化を確保することは
できないものである。すなわら、上記のようなピストン
頂部の凹部内に燃料を供給し、この凹部内での燃料の成
層化を確保すると燃焼性が向上し、希薄燃焼が可能とな
るものである。

（発明の目的） 本発明は上記事情に鑑み、ピストン頂部の略中心部に形
成した凹部内における燃料の成層化を確保して燃焼性を
向上するようにしたエンジンの燃料噴射装置を提供する
ことを目的とするものである。

（発明の構成） 本発明の燃料噴射装置は、ピストン頂部の略中心部の四
部をピストン上昇に伴うスキッシュ流による吸気渦流を
形成させる燃焼室とする一方、ピストン上昇時における
上死点近１力で吸気弁が開弁じて上記燃焼室に吸気を導
入するエンジンについて、吸気弁開弁直前からピストン
上死点までの間に燃料噴射弁から燃料を噴射する燃料噴
射時期制御装置を設けたことを特徴とするものである。

（発明の効果） 本発明によれば、排気行程から吸気行程に移行づ−る吸
気行程初期におけるピストン上昇時の吸気弁開弁直前か
らピストン上死点までの間に燃料を噴射し、この燃料を
ピストン頂部の四部に対して供給し、ピストン上昇に伴
って発生しているスキッシュ流による吸気渦流によって
上記凹部内にＪ３ける燃料の成層化を確保することがで
き、燃焼性の向上を図ることができるものである。

（実施例） 以下、図面により本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明燃料噴射装置を備えたエンジンの全体構
成図である。

エンジン本体１は、シリンダブロック２、シリンダヘッ
ド３、ピストン４、吸気弁５、排気弁６等を備え、その
燃焼室７に吸気を供給する吸気通路８には、燃料噴射弁
９が配設されて燃料が噴射供給される。

上記吸気通路８には、上流側からエアクリーナ１０１吸
気量を３Ｆ測するエフフローセンサ１１、吸気はを制御
す−るスロットルバルブ１２が順に配設され、また、上
記燃焼室７近傍の吸気通路８は、メインボート８ａと通
路面積の狭いスワールボート８ｂとに形成され、メイン
ポート８ａにスワールバルブ１３が配設されている。そ
して、上記各気筒へのメインポート８ａに、それぞれ燃
料噴射弁９によって燃料を噴射供給するものである。

なお、燃焼室７からの排気ガスを排出する排気通路１４
には触媒コンバータ１５が介装されている。

また、上記燃焼室７に臨んで点火プラグ１６が装着され
、この点火プラグ１６は点火袋「１７のディストリビュ
ータ１８に接続されてイグナイタ１９からの点火信号が
印加される。

さらに、前記ピストン４の頂部は、略中央部に凹部４ａ
が形成されるように周辺部に突部が設けられ、この突部
とシリンダヘッド３の内壁との間でピストン４上昇時に
スキッシュ流を生起し、該凹部４ａは、ピストン上昇に
伴う上死点付近において、この四部４ａ内にスキッシュ
流による横方向の旋回吸気渦流を形成させる燃焼室７を
構成するものである。また、吸気弁５は、排気行程から
吸気行程に移行する上死点前のピストン上昇時に、排気
弁６とオーバーラツプして開弁するようにその量弁時期
が設定されている。

上記燃料噴射弁９からの燃料噴射における燃料噴射時期
は、燃料噴射時期制御装置２０としてのコントローラ２
１から出力される制御信号によって、燃料噴射Ｍととも
に制御される。上記コントローラ２１には燃料噴射時期
の制御における噴射気筒の判別Ｊ３よび噴射時期の決定
のために、前記点火装置１７からＴＯＰ信号（特定気筒
の上死点位置信号）および点火信号が入力される。また
、燃料噴射量の演算のために、エンジンの運転状態検出
信号として、前記エアフローセンサ１１からの吸気ｍ信
号、スロットルバルブ１２の開度を検出するスロットル
開度センサ２２からの検出信号、排気通路１４に配設し
た０２センサ２３からの空燃比信号が同様にそれぞれコ
ントローラ２１に入力され、前記ＴＯＰ信号に基づくエ
ンジン回転数とによって燃料噴１ｍを決定するものであ
る。

このコントローラ２１による燃料噴射時期の制御は、エ
ンジンが排気行程から吸気行程に移行する吸気行程初期
において、吸気弁５の開弁直前からピストン上死点まで
のピストン４上昇時に燃料を噴射させるものである。こ
れにより、吸気弁５によって開かれた吸気通路８を介し
て燃焼室７に燃料を供給し、ピストン４の上界に伴って
発生しているスキッシュ流による吸気渦流が形成されて
いるピストン４頂部の凹部４ａ内に燃料を供給し、燃料
の成層化を得るものである。

具体的には、各気筒の点火信号が上死点直前の所定時期
（通常、上死点前２０〜３０°）に出力され、また、吸
気弁５の開時期も上死点直航の所定時期（通常、上死点
前５〜２０°）にあることから、他の気筒の点火信号に
同期して、燃料噴射を行うと前記成層化用の所望時期に
燃料噴射が行えるものである。すなわち、４気筒エンジ
ンにおいては、第２図に示すように、第１気筒から第４
気筒にＪ３ける点火順序が１−３−４−２の場合、各気
筒が圧縮上死点の直前で点火信号ｒＧが出ツノされる時
には、点火順序が２つ後の気筒ずなわち４−２−１−３
の気筒が吸気開弁時期近傍にあって、例えば、第１気筒
の点火信号を基準にして第４気筒の燃料噴射を行うよう
に、該当する気筒の点火信号に同期して燃料噴射パルス
Ｐを出力して燃料噴射時期とすればよいものである。

また、燃料噴射間は基本的には吸気量とエンジン回転数
に応じて制御され、スロットル開度の変化に応じた加速
・減速時の補正、０２センサ出力に応じたフィードバッ
ク補正等の制御が行われ、所定の噴射■に対応した噴射
パルス幅（噴（ト）時間）で燃料噴射を行うものである
。

なお、前記吸気通路８のスワールバルブ１３は、図示し
ないアクチュエータによって開閉操作され、吸気ｊの少
ない部分負荷運転時に閉じてスワールボート８ｂから流
速の大きい吸気を燃焼室７に供給して強いスワールを生
起させるものである。

上記コントローラ２１の作動を第３図のフローチャート
に基づいて説明する。このフローチャートは４気筒エン
ジンの燃料噴射についての要部のみ示している。スター
ト後、ステップＳ１でエアフローセンナ１１の信号から
吸気ｍを読込み、ステップＳ２でエンジン回転数を読込
み、この吸気量とエンジン回転数等に基づいてステップ
Ｓ３で燃料噴射間を演算決定する。

次に、ステップＳ４で点火装置１７から特定気筒の上死
点信号であるＴＯＰ信号と各気筒に対する点火信号とを
読込み、この信号に基づいてステップＳ５ないしステッ
プ８８′ｃ点大信号が出力される気筒を判別し、ステッ
プＳ９ないしステップＳ１２で上記点火気筒に対応した
燃料噴射を行う気筒の燃料噴射弁９を選択し、ステップ
８１３で選択した気筒の燃料噴射弁９に燃料噴射パルス
を出力して前記点火信号に対応して燃料噴射を開始し、
噴射量に対応した噴射を行った後、ステップ８１４で噴
射を終了する。上記動作を繰返して順次各気筒の燃料噴
射を該当する気筒の点火信号に基づいて所定の時期に行
うものである。

すなわち、上記ステップＳ５は第４気筒が点火か否か判
定し、ＹＥＳで第４気筒の点火時にはステップＳ９で第
１気筒を選択して燃料噴射を行うものである。第４気筒
以外の点火時でステップＳ５の判定がＮＯの場合には、
ステップＳ６で第３気筒が点火か否か判定し、ＹＥＳで
第３気筒の点火時にはステップＳＩＯで第２気筒を選択
して燃料を噴射する。ステップＳ６の判定がＮｏの時に
は、ステップＳ７で第２気筒が点火か否か判定し、ＹＥ
Ｓで第２気筒の点火時にはステップＳ１１で第３気筒を
選択して燃料を噴射する。さらに、ステップＳ７の判定
がＮＯの時には、ステップＳ８で第１気筒が点火か否か
判定し、ＹＥＳで第１気筒の点火時にはステップ８１２
で第４気筒を選択して燃料を噴射するものである。

上記のように吸気弁５の開弁直前に燃料噴射を行うこと
により、吸気弁５が開いて燃料がピストン４頂部の凹部
４ａ内に供給され、ピストン４上昇に伴うスキッシュ流
による吸気渦流によって上記燃料が成層化され、その後
のピストン４の下降、上昇に対して若干の燃料拡散があ
っても、上記凹部４ａ内の横方向の旋回渦流によって燃
料の成層化が維持される。

また、吸気弁５の量弁直前に燃料噴射弁９から噴射され
た燃料は、吸気弁５に衝突してこの吸気弁５の熱で気化
・霧化が促進されるとともに、吸気弁５の開弁初期の流
速の速い吸気によってさらにミキシングが良好となり、
良好な成層化を維持するための補助的な作用を得ること
ができる。

なお、上記実施例では、燃料噴射時期の決定を他の気筒
の点火時期に基づいて行うようにして制御の簡素化を図
っているが、クランク角を検出して所定時期に燃料噴射
を行うようにしてもよい。

また、前記燃料噴射時期は、燃料噴射弁から噴射された
燃料が吸気ポートから燃焼室に流入するのに若干の遅れ
時間があることなどを考慮して決定されるものであり、
とにかく、燃料が燃焼室に流入する際には、ピストンの
上昇に伴って生起したスキッシュ流による吸気渦流がピ
ストン四部に形成されてｄ３す、供給された燃料がこの
凹部に流入する時期に設定するものであり、吸気弁開弁
直前からピストン上死点までの間に燃料噴射を行うもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における燃料噴射装置を備え
たエンジンの全体構成図、 第２図は４気筒エンジンの場合におＣプる点火時期と燃
料噴射時期との関係を示す特性図、第３図はコントロー
ラの作動を説明するためのフローチャート図である。 １・・・・・・エンジン本体　　　４・・・・・・ピス
トン４ａ・・・・・・凹部　　　　　　５・・・・・・
吸気弁７・・・・・・燃焼室　　　　　　８・・・・・
・吸気通路９・・・・・・燃料噴射弁　　　　１７・・
・・・・点火装置２０・・・・・・燃料噴射時期制御装
置２１・・・・・・コントローラ 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）吸気通路に燃料噴射弁を配設し、ピストン頂部の
   略中心部に凹部を形成し、該凹部をピストン上昇に伴う
   スキッシュ流による吸気渦流を形成させる燃焼室とする
   一方、ピストン上昇時における上死点近傍で吸気弁が開
   弁して上記燃焼室に吸気を導入するようにしたエンジン
   の燃料噴射装置であって、上記燃料噴射弁から燃焼室へ
   の燃料を吸気弁開弁直前からピストン上死点までの間に
   噴射する燃料噴射時期制御装置を設けたことを特徴とす
   るエンジンの燃料噴射装置。