JP2885793B2 - 機関への燃料供給方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は内燃機関の燃焼室への燃料供給に関するもの
である。 〔従来の技術〕 圧縮ガスにより機関燃焼室または空気吸入系統に燃料
が噴射される燃料噴射方式は既に提案されている。その
ような燃料噴射方式の例は本発明者等のオーストラリヤ
特許出願第32132/84号である。前記例において燃料は気
体、好ましくは空気に、よって加圧される計画室と称す
るものに供給され、前記計画室は噴射ノズルの開放によ
り燃焼室または空気吸入系統と選択的に連通する。燃料
は燃料−気体混合物噴霧としてノズルを通って燃焼室、
または燃焼室に向かう空気流に噴射される。 前記噴射方式において噴射ノズルを通る燃料フラック
スと称する燃料の流量は、噴射ノズルの流れ面積、ノズ
ルを横切る際の圧力降下、およびノズルから押出される
混合物の空燃比によって制御される。 前記オーストラリヤ特許出願に記載された噴射方式の
場合、噴射ノズルを通る燃料の流量は噴射ノズルが開く
ときに急速に上昇し、計量された燃料が計画室からほと
んど排出するまで全体的に一定で、ついで計画室に燃料
がなくなるとき低下する。 機関排気ガスの中の有害成分を制御するための努力が
なされたとき、燃焼室内の燃料分布の制御が有効である
ことが分った。この制御を達成するため提案された一方
法はシリンダ吸入ポートに対応して流れ指向装置を設
け、所望の気体流をシリンダ内に吸入し、その中には燃
料を噴射することである。吸入ポートに設けられた流れ
指向装置は当然空気流に対する障害物となり、その結
果、容積効率に対して悪影響を及ぼす。さらに流れ指向
装置は製造の困難さと付加的経費をもたらす。 従来の提案には燃焼室の軸線方向にある程度の燃料の
層状化を生ぜしめるため、サイクル毎に多数回燃料供給
を行って内燃機関を運転することがあった。ウイツキ−
外の米国特許第3154059号でなされた提案は、設けられ
た各噴射器から空気吸入系統にそして燃焼室に直接計量
された燃料を供給することである。さらに燃焼室への直
接噴射を二以上のパルスに分割することが提案されてい
る。しかしながら、この提案は、燃料層状化に対する重
要な要件として、燃焼室内の装入気体中に旋回運動を導
入することも必要である。また流体燃料は直接噴射器に
よって燃焼室に単一の流体として供給され、燃料は気体
中に捕捉されず、多数の燃料パルスを生ずるため液体燃
料管内の共振状態を利用している。 二つの別の燃料噴射器を機関のサイクル毎に作動する
提案がシムコの米国特許第4446830号においてなされ、
最初の噴射は導入行程の初めに発生し、２番目の噴射は
圧縮行程が終る直前に発生する。この提案は、とくにメ
タノールのような高潜熱燃料によって運転する機関をと
くに目標としており、燃料の大部分は吸入行程の最初に
噴射されて点火前の燃料の蒸発のための十分な熱および
時間が与えられる。２番目の噴射は点火のときに点火プ
ラグに濃い燃料混合物を得るためである。 公知のしかし本発明に直接関係があるとは考えられな
い機関のサイクル当たり数回燃料噴射することに関する
他の従来の米国特許には；ロイド特許第4187825号，エ
ツカート特許4022165号，アラヤ外の特許第3722490号，
アイザット特許第3216407号および第3439655号がある。 〔発明が解決しようとする問題点〕 本発明の目的は機関運転の少くとも低負荷範囲におい
て機関燃焼室における燃料分布を制御するように機関に
燃料を供給して燃焼効率を改善する方法を提供すること
にある。 〔問題点を解決するための手段および作用〕 この目的に対し、本発明は計量された燃料を気体中に
導入して燃料−気体混合物を形成することと、前記燃料
−気体混合物を機関サイクルに対して一定の時間関係で
機関に導入することと、気体に対する燃料の導入を制御
して点火の際機関の燃焼室に予定の燃料分布を生ぜしめ
ることからなる、機関に燃料を供給する方法を提供する
ものである。予定の燃料分布には装入物の点火が開始さ
れる燃焼室の部分に濃い燃料混合物が含まれることが好
ましい。便宜上、燃料分布は燃焼装入物が燃焼室のシリ
ンダヘッド端において濃い燃料であり、シリンダヘッド
からの距離が大きくなるにつれて燃料濃度が減少するよ
うなものである。この燃料分布は燃焼室における軸方向
燃料層状化と考えることができる。 燃料を機関に輸送する気体中への燃料導入量の制御
は、機関に対して燃料−気体混合物が流入する前および
／または流入中、機関の燃焼室における所要の燃料分布
を得るようになされる。一実施例において燃料は空気を
装入された計画室に導入され、計画室は機関の吸入マニ
ホルドまたは燃焼室に選択的に連通される。燃料の計量
された全量の一部が計画室と吸入マニホルドまたは燃焼
室との連通が確実になる前に計画室に導入され、残りの
燃料は期間の選択された部分にわたって計画室に導入さ
れその間計画室と燃焼室または吸入マニホルドとの間が
連通している。 各期間中に導入される燃料量は点火の際に燃焼室内に
所望の燃料分布を達成するように調節することができ
る。とくに、計画室にそこからの排出が始まった後に燃
料を導入することは点火が生ずるシリンダヘッド付近の
燃料を濃くするための継続した制御に対して便利であ
る。 燃焼室における燃料分布を制御する別の手段は燃料−
空気混合物が燃焼室またはマニホルドに供給されるポー
トを横切る圧力差を調整すること、また速度にしたがっ
て燃料−気体混合物の導入の度合を制御することであ
る。 燃焼室における燃料分布を制御する上記二つの特殊の
態様は所望の燃料分布を達成するため組合わせることも
できる。 また本発明によれば、内燃機関の燃焼室または空気吸
入系統に燃料を噴射する方法は、計量された燃料を計画
室に導入することと、計画室を機関サイクルに対して一
定の時間関係で燃焼室または空気吸入系統に選択的に連
通することと、燃料空気混合物を噴射するための前記連
通の間燃焼室または空気吸入系統の圧力以上の圧力で計
画室に空気を供給することと、燃焼室または空気吸入系
統に対する計画室の連通期間に対応して計画室への燃料
の導入量および／または時間を制御して点火の際燃焼室
に予定の燃料分布を達成することとからなっている。 便宜上、制御装置は燃焼室または空気吸入系統への噴
射の終りの部分中燃料供給量が増加するようになされ
る。このようにして点火を容易にするため濃い燃料の燃
焼混合物を点火点付近に置くことができる。この燃料供
給量の増加は燃料噴射の始めの部分全体における全体的
に一定の燃料供給量とは著しく相違している。さもなけ
れば燃料噴射の始めの部分の燃料供給量の減少に続いて
燃料噴射の終りの部分において前記供給量の減少は増加
に転ずる。機関に対する燃料供給の終りの期間における
燃料−気体混合物の燃料／気体比は、残りの供給期間中
の燃料／気体比より小さくないことが好ましい。 サイクル毎に機関に供給される全燃料量は機関の負荷
および速度に従って決められるものであり、本発明はこ
の決められた量から逸脱することを提案するものではな
い。本発明の機関の燃焼室への燃料の予定量の導入割合
を制御して燃焼室内における燃料の効果的な分布を得る
ものである。効果的な燃料分布から一層大きい燃料経済
が生ずるが、しかしながら主要な利点は機関排気ガスに
おける好ましくない汚染の減少である。 この点において燃焼室内における最善の燃料分布は機
関の運転条件とともに変化するものである。とくに、燃
料分布が容易に点火しうる混合物、好ましくは点火点に
おいて化学量論的混合物より一層濃い混合物、を生ずる
ことが困難である低負荷において一様でない燃料分布を
生ずることは一層重要である。機関の高負荷時において
は、燃焼室内の装入気体を通して燃料を一層的に分布
し、燃料を酸化剤に十分接触させすべての燃料を燃焼す
ることが重要である。したがって、均一でない燃料分布
を達成するように燃料分布を制御することは機関の全負
荷範囲にわたって行われるべきでなく、機関運転の少な
くとも低負荷範囲に行われるのが好ましい。 低負荷および高負荷なる語は当業者によって一般に理
解されているような相対的な語である。しかしながら、
一般的指針として、現代の自動車機関に関して高負荷と
は特殊な機関速度において達成しうる最大負荷の75％よ
り大きい負荷と、また低負荷とは前記特殊な速度におけ
る最大負荷の25％より小さい負荷と考えることができ
る。 〔実施例〕 本発明の理解を助けるため、本発明の噴射方法および
その方法を実施する装置の一実施例を下記に説明する。 第１図において、機関９は全体的に通常の構造の、単
シリンダ二サイクル機関で、シリンダ10、クランクケー
ス11およびシリンダ10内で往復動するピストン12を有す
る。ピストン12はコネクティングロッド13によりクラン
ク軸14に組合わされている。クランクケースは通常のリ
ード弁19を有する吸入ポート15を備え、三つの移送通路
16（その中の一だけを示す）はクランクケースを各移送
ポートに連通し、移送ポートの二つは17および18で示さ
れ、第三のものはポート17の反対側にあるポート17と同
等のものである。 移送ポートはそれぞれシリンダ10の壁に形成され、そ
れらの上端はシリンダの実質的に同じ横断面上に設けら
れている。排気ポート20は中央移送ポート18のほぼ反対
側のシリンダの壁に形成されている。排気ポート20の上
端は移送ポートの上端の横断面の僅かに上方にあって、
機関サイクルにおいて遅く閉じる。 着脱可能なシリンダヘッド21は燃焼室凹部22を有し、
そこに点火プラグ23および燃料噴射ノズル24が突出して
いる。凹部22は移送ポート18および排気ポート20の中心
を通るシリンダの軸方向平面に対して実質的に対称に設
けられている。凹部22はシリンダを横切って移送ポート
18の直ぐ上方のシリンダ壁からシリンダ中心線を通る所
まで延長している。 噴射ノズル24は凹部22のもっとも深い部分に設けら
れ、一方、点火プラグ23は移送ポート18から離れた凹部
の表面で凹部22内に突出している。したがって、シリン
ダに侵入する装入空気は凹部に沿い噴射ノズル24を通過
し、点火プラグに向かい燃料をノズルから点火プラグに
移送する。 凹部22の型式およびそのため生ずる燃焼工程は英国特
許出願8612601号および対応する1986年５月23日付け米
国特許出願866427号に一層詳細に開示されている。 噴射ノズル24は燃料計量および噴射方式の一体部分を
なし、燃料は空気中に捕捉され、給気圧力によって機関
燃焼室に供給される。そのような燃料計量および噴射装
置の特殊な一形式が第２図に図示されている。 燃料計量および噴射装置は商品化された適当な計量装
置30を備え、その計量装置は保持または計画室32を有す
る噴射器本体31に組合わされた自動車用絞弁型噴射器の
ようなものである。燃料は燃料タンク35から燃料ポンプ
36によって吸入され燃料圧力調節器37を経由し燃料入口
ポート33を通って計量装置30に供給される。計量装置は
公知のように作用して機関の燃料需要に従って室32に計
量された燃料を送り込む。計量装置に供給された過剰燃
料は燃料戻りポート34を経由して燃料タンク35に戻され
る。燃料計量装置30の特殊な構造は本発明にとって重要
でなく、適当な装置を使用することができる。 作動中、計画室32は、空気源38から空気圧力調節器39
を経由して圧力空気が本体31の入口ポート45に供給さ
れ、選択された圧力に維持される。計画室32への燃料供
給はそこの空気圧力に抗してなされ、したがって燃料と
空気との圧力差は室への燃料供給量に対応する。噴射弁
43は室32内の空気圧力が燃料を噴射ノズル42を通って機
関の燃焼室に排出することができるように作動される。
噴射弁43は燃焼室に向かって内方に、すなわち、計画室
32から外方に開くポペット弁構造のものである。 噴射弁43は、室32を通る弁杆44によって、噴射器本体
31内に設けられたソレノイド47のアマチュア41に組合わ
されている。弁43は皿ばね40により閉鎖位置に偏倚さ
れ、ソレノイド47を付勢することによって開かれる。 この燃料噴射方式の作用はオーストラリア特許出願第
32132/84号および対応する1985年４月２日付け米国特許
出願第740067号に一層詳細に開示されている。 ソレノイド47の付勢は適当な電子プロセッサ50により
機関サイクルに対して一定の時間関係でなされる。プロ
セッサは速度感知器51から入力信号を得、その信号は機
関速度を示すものであり、また機関サイクルの基準点を
示すものである。そしてプロセッサの作用は機関サイク
ルと一定の時間関係でなされるものである。プロセッサ
50はまた負荷感知器52から機関空気吸入系統における空
気流量を示す信号をうけ、その空気流量は機関負荷に直
接関連するものである。プロセッサは空気流量信号から
機関における要求負荷を決定し、所要量の燃料を計量装
置30によって室32に供給するようなプログラムを入力さ
れている。 プロセッサ50は、さらに、機関の速度および負荷状態
から燃焼室への燃料噴射の所要のタイミングを示すよう
なプログラムを入力されている。プロセッサが機関負荷
および速度範囲に対して所要の噴射タイミングを決定す
る多点マップを備えるのが便利であり、これらは所要の
機関出力および排気排出物基準を得るため実施されたテ
ストから決定されたものである。 プロセッサ50は、プロセッサの決定に従って、燃料計
量装置30のアクチュエータ55に、またソレノイド47の付
勢を制御する噴射器アクチュエータ53に適当な信号を送
って、計画室32への所要量の燃料を計量するとともに燃
焼室に燃料を噴射するために機関サイクルにおいて所要
の時間にソレノイド47を付勢する。上記のように使用す
るのに適した負荷および速度感知器の全体構造はこの業
界において周知であり、前記プロセッサ50によって要求
される機能を奏するプロセッサも同様である。 燃料の点火タイミングは燃料の噴射タイミングが変化
するとともに変化するのが望ましく、これもまたプロセ
ッサ50によって制御することができる。噴射タイミング
に対する点火タイミングの変化の理論は周知であって燃
料噴射の分野において実施されているので、これ以上詳
細に論ずることはしない。 前記のように、計画室32への給気圧力は空気圧力調節
器39によって制御され、計量装置30への燃料供給圧力は
燃料圧力調節器37によって制御される。これらの供給燃
料および供給空気間の圧力差が計量装置30の計量機能に
関連しているため、この差を一定に維持するのが好まし
い。したがって燃料供給圧力は大気圧力に対して調節さ
れ、空気圧力は燃料供給圧力に対して調節されるように
なっており、それにより供給燃料および供給空気間の所
要の圧力差が燃料圧力に無関係に維持される。 上記のように燃料および空気の圧力を調節する一体の
燃料および空気圧力調節器はオーストラリア特許出願第
PH1560号および1986年７月18日付けの対応する国際特許
出願PCT/AU861002031号に開示されている。前記各出願
に開示された調節器は選択された機関運転条件に応じて
燃料圧力を調節された圧力に変化する装置を備え、この
特徴は本発明の実施に当たって使用することができる。
空気圧力が燃料圧力に対して調節されるため、調節され
た燃料圧力のいかなる変化も燃料−空気の圧力差、した
がって燃料の計量に影響することはない。 燃料圧力の増加から生ずる空気圧力の増加は、一定の
時間間隔で、燃焼室に燃料とともに供給される空気の質
量を増加する。高機関負荷において燃料を供給するのに
利用しうる空気は空気圧力を増加することによって増加
し、その一方、燃料計量機能を調節することなしに、同
じ噴射時期を維持する。同様に空気圧力の増加は機関燃
焼室への燃料の貫入度合を増加し、そのことは高機関負
荷において好ましいことである。 前記燃料計量および噴射装置において、プロセッサ50
によって機関負荷に対応するように機関のサイクル当り
に必要と決定された計量された燃料の全量は、弁43の開
く前に室32に供給される。したがって、計量された燃料
は室32内の全体的に静止した空気中に捕捉される。弁43
の開放の際室32内の空気およびそこに捕捉された燃料は
弁43を通って機関シリンダヘッドの凹部22内に移動す
る。開放中弁43を通って供給される空気量が最初に室32
内にある空気量より多いため、弁の開放直後に供給され
る混合ガスは後で供給される混合ガスより燃料が濃い。 この作用の態様は第３図に開示された従来の運転方法
である。第３図はピストン上死点位置後（ATDE）のクラ
ンク角度に対する、室32への燃料供給（プロット61）、
弁43の位置（プロット62）、および燃料室22への燃料供
給（プロット63）である。 プロット61から見て計量装置30は上死点位置後（ATD
C）約15゜で計画室32へ燃料導入を始め約70゜で終了
し、供給割合はこの期間中実質的に一様である。プロッ
ト62は噴射弁43が上死点後約250゜で開き始め、約260゜
で完全に開き、約305゜で閉じ始め、約320゜で完全に閉
じる。噴射弁43を通って燃料室に流れ込む燃料流量はプ
ロット63で示すように、噴射弁が開くとき急速に上昇
し、約20゜のクランク回転中全体的に一定のままであ
り、ついで計画室32内の燃料量が減少して実質的に空気
だけが燃焼室に流れ続けるまで徐々に減少する。燃料計
量および燃料噴射間の上記時間関係は、計量された燃料
の比較的大部分が噴射期間の初めに供給されることにな
るものと認められ、そのことは比較的薄い燃料混合物が
噴射期間の終わりに供給されることになり易い。 さらに始めに噴射された燃料が後で噴射された燃料よ
りも噴射室に一層深く導入されかつ／または一層よく混
合するものと認められる。したがって（第３図に示すよ
うな）従来技術の噴射態様は（低機関負荷において）燃
料供給量を少なくすることが必要であるとき点火プラグ
の直ぐ側に比較的薄い混合物が生じ、点火性を悪くす
る。この状態は排気ガス中の未燃焼燃料を増加させ、そ
こで燃料消費と炭化水素（HC）排出を増加する。 本発明による燃料噴射器の作用の一態様が、第３図と
同様の形式で、第４図に示されている。プロット71は計
量装置30から計画室32への燃料流を示す。プロット72は
噴射弁43の位置を示し、プロット73は噴射弁43を通る燃
料流量を示している。計量装置30は燃料を上死点後15゜
から40゜まで、そして再び第２の計量期間において270
゜から300゜まで計画室に導入する。噴射弁43は第３図
のプロット61と同じタイミングで開閉する。噴射弁43を
通る燃料流量は噴射弁が最初開くとき増加し、上死点後
15゜から40゜の間、前に計量された燃料が消費されるに
つれて減少し始める。しかしながら上死点後270゜にお
いて第２の計量期間が始まり、燃料がさらに計画室32に
入って第２の燃料供給期間の間機関に対する燃料供給量
を増加する。その後、燃料供給量は計量室32の燃料が排
出されるにつれて再び減少する。 第４図に示されたような本発明による燃料流量の再分
布は、利用可能であった別の方法以上の、点火プラグ区
域の周囲における濃い燃料空気混合物の生成の途を開く
ものである。このことはサイクル当りの燃料の計量され
た全量を増加することなしに、また一つの機関サイクル
内で燃料を二回以上噴射することなしに達成される。こ
の濃い混合物はピストンに近い区域よりも、燃焼室の上
方に位置し、点火プラグに容易に燃焼可能な混合物を送
り、かつ円筒形燃焼室の軸線方向における燃料の層状化
を生ずる。燃料分布の層状形式は、とくに低負荷におい
て、燃焼状態を改善し、燃料消費を改善し、排気排出
物、とくに炭化水素（HC）を減少する。 計画室32への燃料導入のタイミング制御は、燃料計量
装置30を制御する電子プロセッサに適当なプログラムを
入力することにより達成することができる。前記の特殊
な計量装置は、燃料噴射方式に現在使用されている多数
の燃料計量装置のように、ソレノイド作動計量弁を有す
る。付勢されたとき、ソレノイドは弁を開いて燃料を室
32に流れ込ませ、ソレノイドの付勢時期および噴射弁43
の作動に対する時間関係を制御することにより、第４図
に図示されたようなまたは同様の分割供給の態様で燃料
を室32に供給することが可能である。 プロセッサ50は、機関負荷状態を指示する信号に応答
して、各噴射サイクルに室32に供給される所要の全燃料
流量を決定する。プロセッサは、本発明を実施するため
に、決定された燃料量を第４図に“a"および“b"で示し
た二要素に分割し、各機関に対してまた機関サイクルの
所要の時間に計量装置30のソレノイドを付勢する。この
ようにしてシリンダ内における予定の燃料分布が得られ
る。 プロセッサは決定された燃料量を、機関負荷または速
度に係りなく一定の比率で二つ以上の成分に分割するよ
うに設定されるかまたは機関の負荷および／または速度
に応じて割合を変更するように設定することができる。
この点においてプロセッサは、機関が低負荷範囲のよう
な選択された負荷および／または速度範囲内で運転して
いるときだけ、燃料量を成分に分割するように設定する
ことができる。同様にプロセッサは燃料量の各成分の供
給タイミングを変化するように設定することができ、い
ずれも各成分の供給の時間間隔および機関サイクルおよ
び／または噴射サイクルに対するそれらのタイミングの
双方に対応するものである。 第１図乃至第４図についての上記説明においては、本
発明の機関の燃焼室に対する燃料の直接噴射を制御する
形式のものである。しかしながら、本明細書の最初の部
分に記載したように、本発明はまた機関の空気吸入系統
への燃料噴射にも適用可能である。とくに四サイクルで
運転する機関に適用可能であり、四サイクル機関におい
ても機関性能における同様な改善を、本発明を適用し
て、吸入弁に近い空気吸入方式中にまたは燃焼室内に直
接燃料を供給することによって得ることができる。 本発明を空気吸入方式への燃料噴射に適用する際、第
２図に関して記載したような燃料計量および計画装置が
機関要求に従って所要の燃料量を計量し、吸入マニホル
ドへの燃料供給のタイミングおよび量を予定するため使
用される。 プロセッサに適当なプログラムを入力することにより
吸入マニホルドに対する燃料供給タイミングおよび供給
量は点火の際機関燃焼室に所要の燃料分布を得るように
設定される。少なくとも低負荷状態において好ましい分
布は軸方向シリンダヘッドに近い点火点の近くに濃い燃
料を装入するのに対して軸方向シリンダヘッドから遠く
に残りの燃料を装入することである。このようにして軸
方向に層状化された燃料装入がシリンダ内に生ずる。 排気量1.6の機関を有し、英国フォードによって製
造された“ケント”エンジンとして知られた、四サイク
ル４シリンダ機関の１シリンダを使用する比較テストが
実施された。 一つのテストにおいて第２図に示された型の噴射器と
ボッシュ社によって製造されたＬ−JETRONIC（商標名）
型噴射器として知られた単一流体噴射器を使用するシリ
ンダ内への燃料の直接噴射の間の比較が行われた。 これらのテストから得られた空燃比図は第５図および
第６図に示されている。第５図は本発明による第２図の
噴射器を作動することによって得られた空燃比図であ
り、第６図はボッシュ噴射方式を使用して得られた空燃
比図である。本発明が、大部分の速度および負荷とくに
低速および中速において、ボッシュ噴射方式よりかなり
大きい空燃比の使用を可能にすることが示されている。 第７図は本発明によって達成されたボッシュ噴射方式
以上の進歩した燃焼安定性が空燃比に対するシリンダ内
における指示平均有効圧力の変化の％係数の各プロット
によって示されている。プロット81は第２図の型の燃料
噴射器を使用し本発明に従って作動される機関の安定性
を、ボッシュ噴射方式によって得られたプロット82と比
較して示している。プロット83は第２図の燃料噴射器を
使用するが本発明によって提案されたように計画室へ供
給される燃料を制御することのない機関の安定性を示す
ものである。 第８図は各噴射方式に対して機関に必要な燃料オクタ
ン価を示す。第２図の直接燃料噴射方式はプロット91で
示されたように、プロット92で示されたボッシュ噴射方
式より低いオクタン価で運転することができる。第８図
に示されたように、機関のオクタン感度に影響される能
力は機関の低負荷から高負荷への移行中とくに重要であ
る。 第５図ないし第８図に関する上記のテストにおいて、
第２図に記載した噴射器による燃料噴射は15ms（マイク
ロセコンド）の一定噴射期間になされるが、しかしなが
ら機関サイクルにおける噴射サイクルにおける噴射タイ
ミングは最善の結果を得るため変更される。速度に対す
る実際の噴射タイミングの変更が第９図および第10図に
示されている。この点において機関サイクルに対する噴
射タイミングの変更がボッシュ噴射方式の性能において
周辺的効果しかもたないことが分かる。上記テストにお
いては噴射タイミングは変更されることなく、テストに
おける機関負荷および速度範囲に対して全体的に好まし
いタイミングに設定された。 第２図に示す噴射方式によって得られる稀薄燃焼状態
は、燃料消費を下げるばかりでなく、排気ガス中の窒素
酸化物も減少する。テストは第２図の燃料噴射方式によ
ってプロセッサが炭化水素排出の犠牲によることなく燃
料経済および排出窒素酸化物の低酸素化をもたらすこと
を示している。四行程機関に対しても、燃料フラックス
制御効果において燃焼室への直接噴射によって達成され
るもののような空気吸入方式への燃料噴射を使用して、
装入燃料の軸方向層状化において、実質的に同一な効果
が得られる。直接噴射に使用するための前記と同じ基礎
的計量および噴射装置をマニホルド噴射に対しても使用
することができる。噴射ノズルはマニホルドと燃焼室と
を連通する吸入ポートの付近でマニホールドに設けられ
る。多シリンダ機関においての別の噴射ノズルが各シリ
ンダに対して設けられる。噴射タイミングは、燃料が吸
入ポートの開いている間に供給されその燃料は直ちに燃
焼室に運ばれるように、選択される。吸入マニホルドの
空気中に燃料を供給する間に形成された燃料分布は、燃
焼室に甚だしい乱流が存在しないとすると、燃焼室内に
実質的に燃料の層状分布を形成するように維持される。
したがって吸入ポートが閉じる直前に燃焼室に侵入する
空気中の燃料供給量を増加することにより、燃焼室内の
燃料層勾配を大きくし、稀薄燃焼を燃焼の安定性を損な
うことなしに、一層大きい空燃比まで拡大することがで
きる。 本発明はすべての用途の内燃機関に適用可能である
が、自動車、オートバイおよび舶用舷外機関を備えたボ
ートを含む乗物用機関における燃料経済および排気ガス
排出物の制御にとくに有益である。 〔発明の効果〕 本発明の機関に燃料を供給する方法は、計量された燃
料を気体中に導入して燃料−気体混合物を形成し、前記
燃料−気体混合物を機関サイクルに対して一定の時間関
係で機関に供給し、その際、気体に対する燃料の導入を
制御することにより点火の際機関の燃焼室に予定の燃料
分布を生ぜしめ、低負荷において、燃焼効率の改善を達
成するとともに、機関排気ガスによる好ましくない汚染
を減少することができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明を実施する機関の要部を示す断面図、第
２図は第１図の機関に使用する燃料噴射器の断面図、第
３図は噴射器が従来技術によって作動されるときの機関
クランク角度に対する噴射弁位置および流体流量を示す
グラフ、第４図は噴射弁が本発明による方法で作動され
るときのクランク角度に対する噴射弁位置および流体流
量を示すグラフ。第５図ないし第10図は従来技術と本発
明の性能特性とを比較して示すグラフである。 ９……単シリンダ二サイクル機関、22……燃焼室凹部、
23……点火プラグ、24……噴射ノズル、30……燃料計量
装置、32……計画室、50……電子プロセッサ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−165856（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−27774（ＪＰ，Ａ) 実開 昭56−35555（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−34559（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F02M 67/00 F02M 67/02 F02M 67/04 F02M 67/06 F02M 67/08 F02M 67/10 F02M 67/12 F02M 45/00 F02M 45/02 F02M 45/04

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．気体中に計量された燃料を導入して燃料−気体混合
   物を形成し、前記燃料−気体混合物を機関サイクルに対
   応して所定の時間関係で機関に導入するようにした、燃
   料が点火、燃焼される燃焼室を備えた機関への燃料供給
   方法において、機関の作動中、燃焼室に燃料−気体混合
   物を導入するのに十分な圧力に気体圧力を保持するとと
   もに、燃焼室に上記燃料−気体混合物を導入する時期に
   対応して、計量された燃料の一部を燃料−気体混合物の
   燃焼室への供給が始まる前に気体中に導入し、計量され
   た燃料の残りを燃料−気体混合物の燃焼室への供給中に
   気体に導入し、機関の低負荷域において燃焼室内に所定
   の燃料分布を得るようにした機関への燃料供給方法。 ２．前記低負荷域において、燃焼室への供給の終りの部
   分における燃料−気体混合物の燃料／気体比を、その機
   関サイクルに対する供給の他の期間の燃料／気体比より
   大にする、特許請求の範囲第１項に記載の機関への燃料
   供給方法。 ３．計量された燃料を気体を収容する室に供給して燃料
   −気体混合物を形成するものにおいて、その計量された
   燃料の一部が機関に燃料−気体混合物を供給し始める前
   に気体を収容する計画室内に供給され、計量された燃料
   の残りが機関への燃料−気体混合物の供給中に上記計画
   室内に供給される、特許請求の範囲第１項または第２項
   に記載の機関への燃料供給方法。 ４．機関に対する燃料−気体混合物の供給が、計画室を
   機関に選択的に連通し、前記連通中計画室へ供給する気
   体を計画室内から機関に燃料−気体混合物を送り出すの
   に十分な圧力に維持することによってなされる、特許請
   求の範囲第３項に記載の機関への燃料供給方法。 ５．燃料−気体混合物が直接機関燃焼室に供給される、
   特許請求の範囲第１項ないし第４項のいずれかに記載の
   機関への燃料供給方法。 ６．計量された燃料を計画室に導入するとともに、計画
   室を機関サイクルに対して一定の時間関係で燃焼室また
   は吸入系統に選択的に連通し、気体を前記連通の間燃焼
   室または吸込系統の圧力以上の圧力で計画室に供給して
   燃料−気体混合物を形成し、上記燃焼室または吸込系統
   に燃料−気体混合物を供給するようにした内燃機関の燃
   焼室または吸込系統への燃料噴射方法において、機関の
   低負荷域で、燃焼室または吸入系統への計画室の連通期
   間に対応して、上記計量された燃料の一部が燃料−気体
   混合物の供給が始まる前に気体中に導入され、計量され
   た燃料の残りが燃料−気体混合物の前記供給中に気体中
   に導入され、点火の際燃焼室における所定の燃料分布を
   生ぜしめる内燃機関の燃焼室または吸入系統への燃料噴
   射方法。 ７．計量された燃料が気体を収容する前記計画室に供給
   されて燃料−気体混合物を形成するものにおいて、その
   計量された燃料の一部が機関への燃料−気体混合物の供
   給が始まる前に気体を収容する計画室に供給され、計量
   された燃料の残りが機関への燃料−気体混合物の供給中
   に上記計画室内に供給される、特許請求の範囲第６項に
   記載の機関への燃料供給方法。