JPH06221249A - エンジンの燃料噴射装置 - Google Patents
エンジンの燃料噴射装置Info
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- JPH06221249A JPH06221249A JP1431793A JP1431793A JPH06221249A JP H06221249 A JPH06221249 A JP H06221249A JP 1431793 A JP1431793 A JP 1431793A JP 1431793 A JP1431793 A JP 1431793A JP H06221249 A JPH06221249 A JP H06221249A
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- angle
- injection
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- engine
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B75/00—Other engines
- F02B75/12—Other methods of operation
- F02B2075/125—Direct injection in the combustion chamber for spark ignition engines, i.e. not in pre-combustion chamber
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B23/00—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
- F02B23/08—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition
- F02B23/10—Other 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
- F02B23/101—Other 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
Landscapes
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
- Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 エンジンの軽負荷域での成層化による燃費向
上と、高負荷域での混合気の均一化による出力向上とを
図ることを可能にする。 【構成】 1つの燃焼室内に設けた2本のインジェクタ
7、8のうち、一方のインジェクタ7の噴霧角を他方の
インジェクタ8の噴霧角に比較し広角に設定すると共
に、その狭角側インジェクタ8を広角側インジェクタ7
に比較して点火プラグ9に近付けて配置し、狭角側イン
ジェクタ8は少なくとも軽負荷域で、広角側インジェク
タ7は高負荷域で使用する。
上と、高負荷域での混合気の均一化による出力向上とを
図ることを可能にする。 【構成】 1つの燃焼室内に設けた2本のインジェクタ
7、8のうち、一方のインジェクタ7の噴霧角を他方の
インジェクタ8の噴霧角に比較し広角に設定すると共
に、その狭角側インジェクタ8を広角側インジェクタ7
に比較して点火プラグ9に近付けて配置し、狭角側イン
ジェクタ8は少なくとも軽負荷域で、広角側インジェク
タ7は高負荷域で使用する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、1つの燃焼室内に2本
のインジェクタを備える筒内燃料噴射式エンジン、特に
その燃料噴射装置に関するものである。
のインジェクタを備える筒内燃料噴射式エンジン、特に
その燃料噴射装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、エンジンの燃料噴射装置は、1
気筒当たり1本のインジェクタで、運転領域の全域を賄
うシステムが殆どである。
気筒当たり1本のインジェクタで、運転領域の全域を賄
うシステムが殆どである。
【0003】しかし、アイドリング時等の燃料噴射量の
少ない低回転軽負荷域から燃料噴射量の多い高回転高負
荷域までを、全て1本のインジェクタで適正に賄うこと
は、本質的に困難である。何故なら、その噴射量のダイ
ナミックレンジ、即ち噴射できる下限と上限の比率がか
なり限られているからである。
少ない低回転軽負荷域から燃料噴射量の多い高回転高負
荷域までを、全て1本のインジェクタで適正に賄うこと
は、本質的に困難である。何故なら、その噴射量のダイ
ナミックレンジ、即ち噴射できる下限と上限の比率がか
なり限られているからである。
【0004】また、インジェクタの噴射角は、高負荷で
の燃料の分散性に合わせてやや広角にセットしている
が、かかる設定は、高負荷出力性能には適するものの、
軽負荷で混合気成層化を狙おうとした時には燃料が拡散
し過ぎてしまって不適当である。また小噴射量にインジ
ェクタをセットすると、大きな流量を得ることが難しく
なる。通常、噴射アークや噴射タイミングを変えて噴射
期間を延ばしてやることである程度の対応は可能である
が、どうしても上記ダイナミックレンジの限界から逃れ
ることができない。
の燃料の分散性に合わせてやや広角にセットしている
が、かかる設定は、高負荷出力性能には適するものの、
軽負荷で混合気成層化を狙おうとした時には燃料が拡散
し過ぎてしまって不適当である。また小噴射量にインジ
ェクタをセットすると、大きな流量を得ることが難しく
なる。通常、噴射アークや噴射タイミングを変えて噴射
期間を延ばしてやることである程度の対応は可能である
が、どうしても上記ダイナミックレンジの限界から逃れ
ることができない。
【0005】ところで、低負荷域の改善については、従
来、スワールを利用するDISC(直噴成層化)エンジ
ンにおいて、2本のインジェクタを用いることが知られ
ている(実開昭62−93164号公報)。これは、図
8、9に示すように、点火プラグ27を備えた燃焼室2
2a内に、主燃料噴射ノズル25の他に点火用燃料噴射
ノズル26を設けて、点火用燃料噴射ノズル26から点
火に必要最低限の燃料を点火プラグ27の電極29に向
けて噴射供給(噴霧f)することによって、低負荷時の
供給燃料の少いときにあっても、点火プラグ27の電極
部周りは空燃比が適度に濃厚な混合気が存在するように
して、その着火性を確実にしたものである。尚、21は
シリンダ、22はピストンヘッド、23はシリンダヘッ
ド、30a、30bは燃料供給管、31、32、33は
燃料噴射ポンプ、Sはスワールを示す。
来、スワールを利用するDISC(直噴成層化)エンジ
ンにおいて、2本のインジェクタを用いることが知られ
ている(実開昭62−93164号公報)。これは、図
8、9に示すように、点火プラグ27を備えた燃焼室2
2a内に、主燃料噴射ノズル25の他に点火用燃料噴射
ノズル26を設けて、点火用燃料噴射ノズル26から点
火に必要最低限の燃料を点火プラグ27の電極29に向
けて噴射供給(噴霧f)することによって、低負荷時の
供給燃料の少いときにあっても、点火プラグ27の電極
部周りは空燃比が適度に濃厚な混合気が存在するように
して、その着火性を確実にしたものである。尚、21は
シリンダ、22はピストンヘッド、23はシリンダヘッ
ド、30a、30bは燃料供給管、31、32、33は
燃料噴射ポンプ、Sはスワールを示す。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の図8、
図9の燃料噴射装置の場合、付加された点火用燃料噴射
ノズルは点火に必要な最低限の燃料の噴霧を担当するの
みであり、高負荷域で必要な大きな流量の確保に積極的
に寄与しない等、あくまで主燃料噴射ノズルを主体とし
た直噴式の燃料噴射装置となっている。このため、その
ダイナミックレンジの制約を受け、低回転軽負荷域から
高回転高負荷域までに亘って良好な燃料噴射を得るこ
と、特に高回転高負荷運転において短時間で燃料噴射が
完了する大きな流量を得ることが難しく、インジェクタ
が1本増えた割には十分な燃焼安定性と出力トルクとが
得られない。
図9の燃料噴射装置の場合、付加された点火用燃料噴射
ノズルは点火に必要な最低限の燃料の噴霧を担当するの
みであり、高負荷域で必要な大きな流量の確保に積極的
に寄与しない等、あくまで主燃料噴射ノズルを主体とし
た直噴式の燃料噴射装置となっている。このため、その
ダイナミックレンジの制約を受け、低回転軽負荷域から
高回転高負荷域までに亘って良好な燃料噴射を得るこ
と、特に高回転高負荷運転において短時間で燃料噴射が
完了する大きな流量を得ることが難しく、インジェクタ
が1本増えた割には十分な燃焼安定性と出力トルクとが
得られない。
【0007】本発明は上記課題に鑑みてなされたもの
で、その目的とするとするところは、インジェクタを2
本とすることで、直噴式のダイナミックレンジの制約を
逃れ、軽負荷域での成層化による燃費向上と、高負荷域
での混合気の均一化による出力向上とを図り得るエンジ
ンの燃料噴射装置を提供することにある。
で、その目的とするとするところは、インジェクタを2
本とすることで、直噴式のダイナミックレンジの制約を
逃れ、軽負荷域での成層化による燃費向上と、高負荷域
での混合気の均一化による出力向上とを図り得るエンジ
ンの燃料噴射装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の燃料噴射装置は、1つの燃焼室内に2本の
インジェクタを備える筒内燃料噴射式エンジンにおい
て、一方のインジェクタの噴霧角を他方のインジェクタ
の噴霧角に比較し広角に設定すると共に、上記他方のイ
ンジェクタは少なくとも軽負荷域で、上記一方のインジ
ェクタは高負荷域で使用するように構成したものである
(請求項1)。この場合、上記他方のインジェクタは上
記一方のインジェクタに比較し、点火プラグに近付けて
配置する(請求項2)。
め、本発明の燃料噴射装置は、1つの燃焼室内に2本の
インジェクタを備える筒内燃料噴射式エンジンにおい
て、一方のインジェクタの噴霧角を他方のインジェクタ
の噴霧角に比較し広角に設定すると共に、上記他方のイ
ンジェクタは少なくとも軽負荷域で、上記一方のインジ
ェクタは高負荷域で使用するように構成したものである
(請求項1)。この場合、上記他方のインジェクタは上
記一方のインジェクタに比較し、点火プラグに近付けて
配置する(請求項2)。
【0009】スワール生成手段を備えるエンジンの場合
には、上記各インジュクタはスワール流に対し点火プラ
グ上流に備えられる(請求項3)。本発明を適用可能な
エンジンの形態としてはユニフロ式2サイクルエンジン
がある(請求項4)。
には、上記各インジュクタはスワール流に対し点火プラ
グ上流に備えられる(請求項3)。本発明を適用可能な
エンジンの形態としてはユニフロ式2サイクルエンジン
がある(請求項4)。
【0010】
【作用】本発明においては、1本のインジェクタで間に
合わない噴射量を、もう1本のインジェクタで補うこと
を前提とする。この場合、2本が同時に同じような噴霧
で吹いてしまうと、噴霧同士がかなり重合し合って粒径
が大きくなってしまうポイントが生ずる。そこで、噴霧
角に制約をもたせるべく、1本のインジェクタと他の1
本のインジェクタの噴射角度を変えておき、トータルで
制御する。
合わない噴射量を、もう1本のインジェクタで補うこと
を前提とする。この場合、2本が同時に同じような噴霧
で吹いてしまうと、噴霧同士がかなり重合し合って粒径
が大きくなってしまうポイントが生ずる。そこで、噴霧
角に制約をもたせるべく、1本のインジェクタと他の1
本のインジェクタの噴射角度を変えておき、トータルで
制御する。
【0011】請求項1では、一方のインジェクタの噴霧
角を他方のインジェクタの噴霧角に比較し広角に設定す
ると共に、上記他方のインジェクタ(狭角側)は少なく
とも軽負荷域で、上記一方のインジェクタ(広角側)は
高負荷域で使用する。その理由は、軽負荷域の場合、一
部の空気にうまく混合できれば良く、狭角のノズルで余
り噴霧を拡散させない状態で、燃料供給するのが良いか
らである。また、高負荷の場合は、広角のインジェクタ
で広角に吹いて多くの空気と接触させてやり、蒸発させ
てやることが必要だからである。
角を他方のインジェクタの噴霧角に比較し広角に設定す
ると共に、上記他方のインジェクタ(狭角側)は少なく
とも軽負荷域で、上記一方のインジェクタ(広角側)は
高負荷域で使用する。その理由は、軽負荷域の場合、一
部の空気にうまく混合できれば良く、狭角のノズルで余
り噴霧を拡散させない状態で、燃料供給するのが良いか
らである。また、高負荷の場合は、広角のインジェクタ
で広角に吹いて多くの空気と接触させてやり、蒸発させ
てやることが必要だからである。
【0012】請求項2では、上記他方のインジェクタ
(狭角側)を上記一方のインジェクタ(広角側)に比較
して点火プラグに近付けて配置する。狭角側インジェク
タは主として軽負荷域で使われるが、この狭角側インジ
ェクタを広角側に対して点火プラグに近付けることによ
り、点火プラグ回りに燃料の濃混合気を配置する成層化
が実現し易くなり、燃焼安定性の向上が図れ、高ダイリ
ューション化とリーンリミットの拡大が可能となり、燃
費及びNOx低減に効果を発揮することが見込める。逆
に、広角側インジェクタは点火プラグに対して遠くに位
置することになるが、高回転・高負荷のところ、つまり
時間に対するクランク角が極めて短くて噴霧の微粒化が
時間的に困難となる領域では、早いうちから空気と接触
させて点火プラグに到達するまでの距離的・時間的余裕
を持たせることを意味する。従って、高負荷時は、筒内
全体での燃料の分散性を高め、空気利用率を高レベルに
確保し、高いトルクが実現し易くなる。
(狭角側)を上記一方のインジェクタ(広角側)に比較
して点火プラグに近付けて配置する。狭角側インジェク
タは主として軽負荷域で使われるが、この狭角側インジ
ェクタを広角側に対して点火プラグに近付けることによ
り、点火プラグ回りに燃料の濃混合気を配置する成層化
が実現し易くなり、燃焼安定性の向上が図れ、高ダイリ
ューション化とリーンリミットの拡大が可能となり、燃
費及びNOx低減に効果を発揮することが見込める。逆
に、広角側インジェクタは点火プラグに対して遠くに位
置することになるが、高回転・高負荷のところ、つまり
時間に対するクランク角が極めて短くて噴霧の微粒化が
時間的に困難となる領域では、早いうちから空気と接触
させて点火プラグに到達するまでの距離的・時間的余裕
を持たせることを意味する。従って、高負荷時は、筒内
全体での燃料の分散性を高め、空気利用率を高レベルに
確保し、高いトルクが実現し易くなる。
【0013】請求項3の如く、スワール生成手段を備え
ている場合には、スワールに向って(沿って)燃料が流
れて行くので、スワールに対して上流に各インジュクタ
を配置する。尚、通常のレシプロエンジンではインジェ
クタを上部に2本持って来るのは難しいのであるが、請
求項4の如くユニフロ式2サイクルエンジンではこれが
容易である。
ている場合には、スワールに向って(沿って)燃料が流
れて行くので、スワールに対して上流に各インジュクタ
を配置する。尚、通常のレシプロエンジンではインジェ
クタを上部に2本持って来るのは難しいのであるが、請
求項4の如くユニフロ式2サイクルエンジンではこれが
容易である。
【0014】
【実施例】以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明
する。
する。
【0015】図1〜図2は、ユニフロ式2サイクルエン
ジンへの適用例を示すものであり、シリンダ1の外周に
掃気ポート2を有し、シリンダヘッド3に図3に示す排
気ポート4(排気弁5)を有する。即ち、ピストン6が
掃気ポート2から吸気して上から掃気するタイプのエン
ジンであり、普通のレシプロエンジンのように上側に吸
気バルブは存在しないため、上部に他の要素を配置する
ことが比較的容易となっている。
ジンへの適用例を示すものであり、シリンダ1の外周に
掃気ポート2を有し、シリンダヘッド3に図3に示す排
気ポート4(排気弁5)を有する。即ち、ピストン6が
掃気ポート2から吸気して上から掃気するタイプのエン
ジンであり、普通のレシプロエンジンのように上側に吸
気バルブは存在しないため、上部に他の要素を配置する
ことが比較的容易となっている。
【0016】この比較的配置自由度のある上部、即ちシ
リンダヘッド3に区画形成された燃焼室3a内には、2
本のインジェクタ7、8と、点火プラグ9とが設けられ
ている。図1中、区間Dは掃気工程を示しており、排気
弁5はこの間にオーバラップして、即ち若干先行して開
く。従って、インジェクタ7、8の噴射の開始時期は、
噴霧のもともとのインジェクタの微粒化特性によって変
わって来るが、排気弁が閉じるタイミングより後のでき
るだけ遅いタイミングにとる。
リンダヘッド3に区画形成された燃焼室3a内には、2
本のインジェクタ7、8と、点火プラグ9とが設けられ
ている。図1中、区間Dは掃気工程を示しており、排気
弁5はこの間にオーバラップして、即ち若干先行して開
く。従って、インジェクタ7、8の噴射の開始時期は、
噴霧のもともとのインジェクタの微粒化特性によって変
わって来るが、排気弁が閉じるタイミングより後のでき
るだけ遅いタイミングにとる。
【0017】ここで、まず高回転高負荷域を基準とし
て、燃焼の望ましい混合気の形成状態を考えてみると、
空気を上手に利用してその利用率高めるという見地から
は、かなり広角に噴霧し、空気とより多く接触させるこ
とが大切である。従って、ある程度の噴霧角をもたなけ
ればならない。しかも、かなり早いタイミングで吹いて
おかないと、混合が間に合わない。一方、必要噴射量を
2本のインジェクタ7、8の使用により賄うが、インジ
ェクタ7、8が同時に同じような噴霧で吹いてしまう
と、噴霧同士がかなり重合し合って粒径が大きくなって
しまうポイントを生ずるため、噴霧角に制約をもたせな
ければいけない。
て、燃焼の望ましい混合気の形成状態を考えてみると、
空気を上手に利用してその利用率高めるという見地から
は、かなり広角に噴霧し、空気とより多く接触させるこ
とが大切である。従って、ある程度の噴霧角をもたなけ
ればならない。しかも、かなり早いタイミングで吹いて
おかないと、混合が間に合わない。一方、必要噴射量を
2本のインジェクタ7、8の使用により賄うが、インジ
ェクタ7、8が同時に同じような噴霧で吹いてしまう
と、噴霧同士がかなり重合し合って粒径が大きくなって
しまうポイントを生ずるため、噴霧角に制約をもたせな
ければいけない。
【0018】かかる考えの下に、各インジェクタ7、8
の噴射角度を相互に異らせ、トータルで噴射を最良に制
御する。即ち、一方のインジェクタ7は広角噴射用、他
方のインジェクタ8は狭角噴射用であり、一方のインジ
ェクタ7の噴霧角は他方のインジェクタ8の噴霧角に比
較し広角に設定される。具体的には、広角噴射用インジ
ェクタ7は、図4に示すように、外開弁構造をニードル
11とボディ12の合わせ面で、ニードル11側がボデ
ィ12側よりも若干突出した形状にすることで構成され
る。この構造の場合、長時間運転すると、噴霧13の変
化は噴霧角が拡大する方向になる。ニードル11にカー
ボンデポジットが付くためである。他方、挟角噴射用イ
ンジェクタ8は、図5に示すように、外開弁構造を、ニ
ードル11とボディ12の合わせ面でボディ12側が若
干外に出た形状にする。後者の構造の場合、カーボンデ
ポジットは主にボディ11に付くため、噴霧13の時間
的変化は、噴射用インジェクタ7とは逆に、噴霧角が縮
小する傾向になる。
の噴射角度を相互に異らせ、トータルで噴射を最良に制
御する。即ち、一方のインジェクタ7は広角噴射用、他
方のインジェクタ8は狭角噴射用であり、一方のインジ
ェクタ7の噴霧角は他方のインジェクタ8の噴霧角に比
較し広角に設定される。具体的には、広角噴射用インジ
ェクタ7は、図4に示すように、外開弁構造をニードル
11とボディ12の合わせ面で、ニードル11側がボデ
ィ12側よりも若干突出した形状にすることで構成され
る。この構造の場合、長時間運転すると、噴霧13の変
化は噴霧角が拡大する方向になる。ニードル11にカー
ボンデポジットが付くためである。他方、挟角噴射用イ
ンジェクタ8は、図5に示すように、外開弁構造を、ニ
ードル11とボディ12の合わせ面でボディ12側が若
干外に出た形状にする。後者の構造の場合、カーボンデ
ポジットは主にボディ11に付くため、噴霧13の時間
的変化は、噴射用インジェクタ7とは逆に、噴霧角が縮
小する傾向になる。
【0019】そして、図2に示すように、上記他方の挟
角噴射用インジェクタ8を、一方の広角噴射用インジェ
クタ7に比較し、点火プラグ9に近付けて配設し、挟角
噴射用インジェクタ8は少なくとも軽負荷域で、広角噴
射用インジェクタ7は高負荷域で使用する。
角噴射用インジェクタ8を、一方の広角噴射用インジェ
クタ7に比較し、点火プラグ9に近付けて配設し、挟角
噴射用インジェクタ8は少なくとも軽負荷域で、広角噴
射用インジェクタ7は高負荷域で使用する。
【0020】ここで、2本のインジェクタの相対的位置
関係で見て、広角噴射用インジェクタ7が点火プラグ9
から遠くに位置する理由は、高負荷時において、筒内全
体での燃料の分散性を高め、空気利用率を高レベルに確
保し、高いトルクを実現し易くするためである。また、
挟角噴射用インジェクタ8の方が点火プラグ9により近
い理由は、特に低回転軽負荷時において点火プラグ9近
傍に濃混合気を配置する成層化を実現し易くし、以て燃
焼安定性の向上を図り、高ダイリューション化とリーン
リミットの拡大を可能とし、燃費及びNOx低減に効果
を発揮させるためである。
関係で見て、広角噴射用インジェクタ7が点火プラグ9
から遠くに位置する理由は、高負荷時において、筒内全
体での燃料の分散性を高め、空気利用率を高レベルに確
保し、高いトルクを実現し易くするためである。また、
挟角噴射用インジェクタ8の方が点火プラグ9により近
い理由は、特に低回転軽負荷時において点火プラグ9近
傍に濃混合気を配置する成層化を実現し易くし、以て燃
焼安定性の向上を図り、高ダイリューション化とリーン
リミットの拡大を可能とし、燃費及びNOx低減に効果
を発揮させるためである。
【0021】即ち、高負荷の場合は、広角噴射用インジ
ェクタ7で噴霧してやって、早いタイミングから筒内に
混合させてやり、次いで、それをアシストするように、
少し遅れたタイミングで、スワールがあるとしたらスワ
ールに対して下流に、向けて挟角噴射用インジェクタ8
から噴霧してやる。これにより1本のみでは不足した高
負荷時の流量が挟角噴射用インジェクタ8で適切に補わ
れることになる。
ェクタ7で噴霧してやって、早いタイミングから筒内に
混合させてやり、次いで、それをアシストするように、
少し遅れたタイミングで、スワールがあるとしたらスワ
ールに対して下流に、向けて挟角噴射用インジェクタ8
から噴霧してやる。これにより1本のみでは不足した高
負荷時の流量が挟角噴射用インジェクタ8で適切に補わ
れることになる。
【0022】次に、アイドリング時の如き軽負荷の場合
は、2本のインジェクタ7、8のうち、いずれか1本を
休止することになるが、広角噴射用インジェクタ7を休
止する方がよい結果を得る。即ち、軽負荷では筒内の全
部の空気を使う必要がなく、一部の空気を使えば良いの
で、狭いノズルで余り噴霧を拡散させない状態で、点火
プラグ9の近傍に濃混合気を供給する方が、着火性を向
上できるからである。
は、2本のインジェクタ7、8のうち、いずれか1本を
休止することになるが、広角噴射用インジェクタ7を休
止する方がよい結果を得る。即ち、軽負荷では筒内の全
部の空気を使う必要がなく、一部の空気を使えば良いの
で、狭いノズルで余り噴霧を拡散させない状態で、点火
プラグ9の近傍に濃混合気を供給する方が、着火性を向
上できるからである。
【0023】このように広角噴射用インジェクタ7と狭
角噴射用インジェクタ8を組合せ、運転する領域に応じ
て使い分ける。
角噴射用インジェクタ8を組合せ、運転する領域に応じ
て使い分ける。
【0024】図6に、運転領域に応じて噴射方法を切り
替える制御例を示す。図中、aは低回転低負荷域、bは
低回転高負荷域、cは高回転低負荷域、dは高回転高負
荷域であり、インジェクタ7、8の2本のうち、低回転
低負荷域aでは挟角噴射用インジェクタ8を使用し、低
回転高負荷域b及び高回転低負荷域cでは広角噴射用イ
ンジェクタ7のみ又は2本を併用し、高回転高負荷域d
では2本を併用する。
替える制御例を示す。図中、aは低回転低負荷域、bは
低回転高負荷域、cは高回転低負荷域、dは高回転高負
荷域であり、インジェクタ7、8の2本のうち、低回転
低負荷域aでは挟角噴射用インジェクタ8を使用し、低
回転高負荷域b及び高回転低負荷域cでは広角噴射用イ
ンジェクタ7のみ又は2本を併用し、高回転高負荷域d
では2本を併用する。
【0025】(1)低回転時、低負荷領域a(挟角噴射
用インジェクタ8を使用)から高負荷域b又はc(広角
インジェクタのみ又は併用領域)へ移行する際には、ア
クセル開度が大きくなり加速要求を検知した時に、広角
インジェクタ7のみ又は併用領域の制御を開始し、広角
噴射用インジェクタ7の噴射量割合を漸次増加させ、1
00%負荷時は噴射量の殆どを広角噴射用インジェクタ
8で賄う。
用インジェクタ8を使用)から高負荷域b又はc(広角
インジェクタのみ又は併用領域)へ移行する際には、ア
クセル開度が大きくなり加速要求を検知した時に、広角
インジェクタ7のみ又は併用領域の制御を開始し、広角
噴射用インジェクタ7の噴射量割合を漸次増加させ、1
00%負荷時は噴射量の殆どを広角噴射用インジェクタ
8で賄う。
【0026】(2)低回転から高回転への切り替え時、
低負荷領域aから又は低回転高負荷域bから高回転高負
荷域d(2本併用領域)へ移行する際には、回転数増加
に伴い混合気形成時間不足から失火(不完全燃焼)を検
出する時点で切り替える。高回転領域における領域c
は、ドライバビリティと排出エミッションから任意に決
定する。
低負荷領域aから又は低回転高負荷域bから高回転高負
荷域d(2本併用領域)へ移行する際には、回転数増加
に伴い混合気形成時間不足から失火(不完全燃焼)を検
出する時点で切り替える。高回転領域における領域c
は、ドライバビリティと排出エミッションから任意に決
定する。
【0027】上記の構成により、低回転低負荷時には点
火プラグ近傍に濃混合気を配置する成層化が実現し易く
なり、燃焼安定性の向上が図れ、高ダイリューション化
とリーンリミットの拡大が可能となり、燃費及びNOx
低減に効果を発揮することが見込める。また高負荷時
は、筒内全体での燃料の分散性を高め、空気利用率を高
レベルに確保し、高いトルクが実現し易くなる。
火プラグ近傍に濃混合気を配置する成層化が実現し易く
なり、燃焼安定性の向上が図れ、高ダイリューション化
とリーンリミットの拡大が可能となり、燃費及びNOx
低減に効果を発揮することが見込める。また高負荷時
は、筒内全体での燃料の分散性を高め、空気利用率を高
レベルに確保し、高いトルクが実現し易くなる。
【0028】図7は、他の実施例として、スワール生成
手段を備えた燃焼室の場合のインジェクタ7、8の配置
例を示したものである。即ち、スワール流14に対し
て、広角噴射用インジェクタ(B)7及び挟角噴射用イ
ンジェクタ(A)8を点火プラグ9の上流に設置する。
また両インジェクタ7、8の相対的位置関係は、スワー
ル流14に対して、広角噴射用インジェクタ(B)7を
上流、挟角噴射用インジェクタ(A)8を下流に設置す
る。そして、噴射開始タイミングは、インジェクタ
(B)より(A)を先行させる。
手段を備えた燃焼室の場合のインジェクタ7、8の配置
例を示したものである。即ち、スワール流14に対し
て、広角噴射用インジェクタ(B)7及び挟角噴射用イ
ンジェクタ(A)8を点火プラグ9の上流に設置する。
また両インジェクタ7、8の相対的位置関係は、スワー
ル流14に対して、広角噴射用インジェクタ(B)7を
上流、挟角噴射用インジェクタ(A)8を下流に設置す
る。そして、噴射開始タイミングは、インジェクタ
(B)より(A)を先行させる。
【0029】このように燃焼室の中を回りながら掃気さ
れて行くスワール流がある場合は、例えばインジェクタ
が(A)の位置で吹く場合と(B)の位置で吹く場合と
で、スワールに対して燃料の局在する位置が刻々と変わ
って来る。
れて行くスワール流がある場合は、例えばインジェクタ
が(A)の位置で吹く場合と(B)の位置で吹く場合と
で、スワールに対して燃料の局在する位置が刻々と変わ
って来る。
【0030】高回転・高負荷のところになると、噴霧の
微粒化・気化に要する時間に対してクランク角速度が極
めて早くなるので、早期に空気と接触させて混合気から
プラグに到達するまでの距離的・時間的余裕をとってお
く必要がある。一方、低回転の低負荷あたりで吹くもの
は、ミキシング時間、つまり筒内に噴射してから着火ま
での時間があるので、距離を短くしてやれば、丁度よい
タイミングで、点火プラグ9付近に混合気が集ってくれ
ることになる。要するに、上記インジェクタ7、8のス
ワール流に沿った上流・下流間の距離は、この時間差を
距離に置換えたものである。
微粒化・気化に要する時間に対してクランク角速度が極
めて早くなるので、早期に空気と接触させて混合気から
プラグに到達するまでの距離的・時間的余裕をとってお
く必要がある。一方、低回転の低負荷あたりで吹くもの
は、ミキシング時間、つまり筒内に噴射してから着火ま
での時間があるので、距離を短くしてやれば、丁度よい
タイミングで、点火プラグ9付近に混合気が集ってくれ
ることになる。要するに、上記インジェクタ7、8のス
ワール流に沿った上流・下流間の距離は、この時間差を
距離に置換えたものである。
【0031】このようにスワール流14に対してインジ
ェクタ7、8を配置し、低回転低負荷で使う場合は点火
プラグ9に近い側から、高回転高負荷では遠い側から吹
いてやることにより、点火するタイミングでは、狭角噴
射用インジェクタ8が点火プラグ9の近傍に少しリッチ
目の混合気を作ってやることができ、広角噴射用インジ
ェクタ7のものもそこそこ必要程度に点火プラグ9に集
って来る。
ェクタ7、8を配置し、低回転低負荷で使う場合は点火
プラグ9に近い側から、高回転高負荷では遠い側から吹
いてやることにより、点火するタイミングでは、狭角噴
射用インジェクタ8が点火プラグ9の近傍に少しリッチ
目の混合気を作ってやることができ、広角噴射用インジ
ェクタ7のものもそこそこ必要程度に点火プラグ9に集
って来る。
【0032】上記構成によれば、点火する際に、特に低
回転の軽負荷領域においては、狭角のインジェクタ8に
よって形成された少し濃い目の混合気が点火プラグ9の
回りに集中して来る。また、高負荷時には、広角のイン
ジェクタ7で一様に混ざった均一混合気がかなり広い範
囲の多くの空気を利用して配置することができる。つま
り低速軽負荷域では部分成層ができて、安定した燃焼が
できる。高速高負荷域では、均一混合を狙って、多くの
空気をできるだけ利用できるようになり高出力が得られ
る。
回転の軽負荷領域においては、狭角のインジェクタ8に
よって形成された少し濃い目の混合気が点火プラグ9の
回りに集中して来る。また、高負荷時には、広角のイン
ジェクタ7で一様に混ざった均一混合気がかなり広い範
囲の多くの空気を利用して配置することができる。つま
り低速軽負荷域では部分成層ができて、安定した燃焼が
できる。高速高負荷域では、均一混合を狙って、多くの
空気をできるだけ利用できるようになり高出力が得られ
る。
【0033】上記実施例において、2本を使用する場
合、実際には若干噴射タイミングをずらせて使用するの
が好ましい。即ち、広角噴射用インジェクタを先に吹い
て筒内の均一化を図り、点火する少し前に狭角用インジ
ェクタを吹いてやり、点火プラグ周りのものを燃すよう
にするのである。理由は、噴霧同士が重なると、噴霧粒
子自体は反発し合ったりはしないので、噴霧の重合が生
じてその粒径がどうしても大きくなる。そうすると、特
に高回転側では噴射から着火までの時間が短いので、そ
の短い時間内に大きな粒径の噴霧を十分に気化させるの
は困難になるので、なるべく干渉しないようにする。
合、実際には若干噴射タイミングをずらせて使用するの
が好ましい。即ち、広角噴射用インジェクタを先に吹い
て筒内の均一化を図り、点火する少し前に狭角用インジ
ェクタを吹いてやり、点火プラグ周りのものを燃すよう
にするのである。理由は、噴霧同士が重なると、噴霧粒
子自体は反発し合ったりはしないので、噴霧の重合が生
じてその粒径がどうしても大きくなる。そうすると、特
に高回転側では噴射から着火までの時間が短いので、そ
の短い時間内に大きな粒径の噴霧を十分に気化させるの
は困難になるので、なるべく干渉しないようにする。
【0034】上記実施例では、2サイクルエンジンの筒
内燃料噴射装置として説明したが、本発明は4サイクル
エンジンにも適用できるものである。
内燃料噴射装置として説明したが、本発明は4サイクル
エンジンにも適用できるものである。
【0035】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、次
のような優れた効果が得られる。 (1)請求項1によれば、軽負荷域の場合に狭角のノズ
ルで余り噴霧を拡散させない状態で燃料供給することが
でき、また、高負荷の場合は、広角のインジェクタで広
角に吹いて多くの空気と接触させることができる。 (2)請求項2によれば、狭角側インジェクタを広角側
に対して点火プラグに近付けることにより、軽負荷域で
点火プラグ回りに燃料の濃混合気を配置する成層化が実
現し易くなり、燃焼安定性の向上が図れ、高ダイリュー
ション化とリーンリミットの拡大が可能となり、燃費及
びNOx低減に効果を発揮することが見込める。また、
広角側インジェクタは逆に点火プラグに対して遠くに位
置することになり、高回転・高負荷という噴霧の微粒
化。気化が時間的に困難な領域では、早いうちから空気
と接触させて点火プラグに到達するまでの距離的・時間
的余裕を持たせているため、高負荷時で筒内全体での燃
料の分散性を高め、空気利用率を高レベルに確保し、高
いトルクが実現し易くなる。 (3)上記効果は、スワール生成手段を備え、スワール
に対して上流に各インジュクタを配置する請求項3の構
成の下でも同様に得られるものである。 (4)また、上記作用効果を奏する構成は、特に、請求
項4の如くユニフロ式2サイクルエンジンで容易とな
る。
のような優れた効果が得られる。 (1)請求項1によれば、軽負荷域の場合に狭角のノズ
ルで余り噴霧を拡散させない状態で燃料供給することが
でき、また、高負荷の場合は、広角のインジェクタで広
角に吹いて多くの空気と接触させることができる。 (2)請求項2によれば、狭角側インジェクタを広角側
に対して点火プラグに近付けることにより、軽負荷域で
点火プラグ回りに燃料の濃混合気を配置する成層化が実
現し易くなり、燃焼安定性の向上が図れ、高ダイリュー
ション化とリーンリミットの拡大が可能となり、燃費及
びNOx低減に効果を発揮することが見込める。また、
広角側インジェクタは逆に点火プラグに対して遠くに位
置することになり、高回転・高負荷という噴霧の微粒
化。気化が時間的に困難な領域では、早いうちから空気
と接触させて点火プラグに到達するまでの距離的・時間
的余裕を持たせているため、高負荷時で筒内全体での燃
料の分散性を高め、空気利用率を高レベルに確保し、高
いトルクが実現し易くなる。 (3)上記効果は、スワール生成手段を備え、スワール
に対して上流に各インジュクタを配置する請求項3の構
成の下でも同様に得られるものである。 (4)また、上記作用効果を奏する構成は、特に、請求
項4の如くユニフロ式2サイクルエンジンで容易とな
る。
【図1】本発明の一実施例に係るユニフロ式2サイクル
エンジンの燃焼室部分を示すもので図7のB矢示方向の
縦断面図である。
エンジンの燃焼室部分を示すもので図7のB矢示方向の
縦断面図である。
【図2】図1のA矢示方向から見た図である。
【図3】燃焼室を示す概略断面図である。
【図4】広角噴射用インジェクタを示す図である。
【図5】狭角噴射用インジェクタを示す図である。
【図6】運転領域に応じて使用するインジェクタを変え
る切替制御例を示す図である。
る切替制御例を示す図である。
【図7】スワール生成手段を有する場合の配置例を示し
た図である。
た図である。
【図8】従来の燃料噴射装置を示す断面図である。
【図9】従来の燃料噴射装置を示す燃焼室の平面図であ
る。
る。
1 シリンダ 2 掃気ポート 3 シリンダヘッド 4 排気ポート 5 排気弁 6 ピストン 7 広角噴射用インジェクタ 8 挟角噴射用インジェクタ 9 点火プラグ 11 ニードル 12 ボディ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F02P 13/00 303 A (72)発明者 刈山 四三 広島県安芸郡府中町新地3番1号 マツダ 株式会社内
Claims (4)
- 【請求項1】 1つの燃焼室内に2本のインジェクタを
備える筒内燃料噴射式エンジンにおいて、一方のインジ
ェクタの噴霧角を他方のインジェクタの噴霧角に比較し
広角に設定すると共に、上記他方のインジェクタは少な
くとも軽負荷域で、上記一方のインジェクタは高負荷域
で使用するように構成したことを特徴とするエンジンの
燃料噴射装置。 - 【請求項2】 上記他方のインジェクタを上記一方のイ
ンジェクタに比較し点火プラグに近付けて配置したこと
を特徴とする請求項1記載のエンジンの燃料噴射装置。 - 【請求項3】 上記エンジンがスワール生成手段を備
え、上記各インジュクタはスワール流に対し点火プラグ
上流に備わっていることを特徴とする請求項1又は2記
載のエンジンの燃料噴射装置。 - 【請求項4】 上記エンジンはユニフロ式2サイクルエ
ンジンであることを特徴とする請求項1、2又は3記載
のエンジンの燃料噴射装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1431793A JPH06221249A (ja) | 1993-01-29 | 1993-01-29 | エンジンの燃料噴射装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1431793A JPH06221249A (ja) | 1993-01-29 | 1993-01-29 | エンジンの燃料噴射装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06221249A true JPH06221249A (ja) | 1994-08-09 |
Family
ID=11857720
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1431793A Pending JPH06221249A (ja) | 1993-01-29 | 1993-01-29 | エンジンの燃料噴射装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH06221249A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0918155A2 (en) | 1997-11-26 | 1999-05-26 | Hitachi, Ltd. | Fuel injection valve |
US6935578B1 (en) | 1998-11-25 | 2005-08-30 | Hitachi, Ltd. | Fuel injection valve |
-
1993
- 1993-01-29 JP JP1431793A patent/JPH06221249A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0918155A2 (en) | 1997-11-26 | 1999-05-26 | Hitachi, Ltd. | Fuel injection valve |
US6935578B1 (en) | 1998-11-25 | 2005-08-30 | Hitachi, Ltd. | Fuel injection valve |
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