JPS62191616A - 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、燃焼室に向けて燃料を噴射するように構成さ
れ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、燃焼室上品に燃料を直接
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ポート噴射に比べて吸気流による攪
拌の影響が少く、従って、この方法で燃料供給を行うと
成層化が容易で、点火プラグ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
なくなるという問題がある。

この問題を解決するために、実開昭５３−１５４８２５
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、この凹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、ノズル先端部が直接火炎に晒されな
いようにして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形ワから保護するよう
にしたので、炭化物のノズル先端部への付着の問題をあ
る程度緩和することができる。

ところで、筒内噴射を行う場合点火プラグ近傍に高濃度
の混合気が形成されるように成層化を行うことが望まし
いが、このようにするためには、噴射ノズルを吸気ポー
トと排気ポートの中間位置に点火プラグに向けて燃料噴
射が行われるように配置するのがレイアウト上有利であ
る。しかし、このように配置すると高温の排気ガスの熱
的影百が強く、炭化物が付着し易くなる傾向があるとと
もに噴射ノズルの耐久性の面でも好ましくない。

この方法によれば、特に複数の１及気ポートを有するエ
ンジンではレイアウトの自由度が極めて；１．す限され
るので排気ポートにより近づけて配置せざるを得すこの
問題は重大となる。

（問題点を解決するだめの手段） 本発明は上記問題に鑵みて構成されたもので、複数の吸
気ポートを有し筒内噴射を行うようになった燃料噴射エ
ンジンにおいて、噴射ノズルに対する炭化物の付着の問
題を解消し、しかも燃焼室中央部において混合気の成層
化を図ることが可能であり、従って、適正な燃料噴射を
行うことができる燃料噴射式エンジンを提供することを
目的としている。本発明に係るエンジンは燃焼室に開口
する複数の吸気ポートと、燃焼室内に燃料を噴射供給す
る燃料噴射ノズルと、燃焼室中央部に配置される点火プ
ラグとを備え、前記燃料噴射ノズルが前記吸気ポートの
中間に配置されるとともに燃焼室中央部に向けて指向さ
れたことを特徴とする。

本発明では、好ましくは、燃料噴射ノズルは燃焼室に連
続してシリンダヘッドに形成された凹部すなわちノズル
ホール内に先端が突出するように配置されるとともに、
ノズルホールと燃焼室との連通及び遮断を制御する制御
弁が設けられる。この場合、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。

さらに、本発明の好ましい態様では、各気筒のノズルホ
ールは連通路によって互いに連通されている。

（発明の作用及び効果） 本発明によれば、燃料噴射ノズルは複数の吸気ポートの
中間位置に配置されるので高温の排気ガスの熱的形ワを
受けることが少なくなり、したがって炭化物の付着の問
題を解消することが出来る。

この場合、燃料噴射ノズルは燃焼室の中央部に配置され
る点火プラグに向けて燃料が噴射されるように指向され
るので点火プラグ近傍に高濃度の混合気を生成すること
ができ良好な燃焼性を確保することができる。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、燃焼室からの熱的形η２をさら
に軽減することができ、これによって、炭化物のノズル
先端への付着の問題を有効に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の上品に
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２つの吸気ポート７．
７ａ及び１つの排気ポート８が開口しており、これらの
ポート７．７ａ及び８には、吸気弁９．９及び排気弁１
０が、それぞれ組合わされる。

そして、吸気ポート７．７ａ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。この
場合、第２図に示すように吸気通路１１において、スロ
ットル弁３０の上流側で分岐吸気通路１１ａが分岐して
形成され、さらにスロットル弁３０の下流側で分岐して
２つの分岐吸気通路１１ｂ、ＩＩＣがそれぞれ形成され
る。そして、分岐吸気通路１１ａ、ｌｌｂは吸気ポート
７に連通し、分岐吸気通路１１Ｃは吸気ポー）−７ａに
連通している。すなわち、本例の構造では、吸気は運転
状需に応じて３つの吸気通路１１ａ１１１ｂ、及びＩＩ
ｃのいずれか、または全部を通じ２つの吸気ポート７．
７ａを介して燃焼室６内に導入されるようになっている
。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（図示仕ず）によって駆動される
吸気ブｒ用ロッカーアーム１４、排気弁用ロッカーアー
ム１５．１１亥ロツカーアーム１４．１５を回・肋自在
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の先バ１は、吸排気弁
のバルブステム９ａ、１０ａの頂部に当＋ｘ　Ｌでいる
。バルブステム９ａ、ｌｏａの「１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
、ｌＯｂ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、シリンダへ
ラド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。第２図及び第３図に示すよ
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、１咳ノ
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。この場合、燃料噴射ノズル２６は
吸気ポート７及び吸気ポー）７ａとの間のシリンダヘッ
ド部分に配置されるとともに対向側のバルブブリッジ部
５ａ及び燃焼室６の中央部に配置される点火ノズル６ａ
の方向に向けて燃料が噴射されるように指向されて配置
される。そして、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。制御ブＰ２２のバル
ブステム２２Ｈ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１
３によりノズルホール２１のポート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。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１、本例の制御につき、第４図、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、クランク角にノ、ｒ；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１−３−４−２の
１頃になっており、従って、このＩｆｌｉ′ｉ序て燃料
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、それに伴って上界する。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。この場
合、燃料は点火ノズル６ａ及びバルブブリッジ部５ａに
向けて噴射されるので、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、着火性を改屡する
ことができる。本例の構造では燃料噴射ノズル２６は２
つの吸気ポート７．７ａの間のシリンダヘッド部分に配
置されるようになっているので排気側の熱的影背を抑え
ることができるとともに、燃料噴射ノズルでは制御弁２
２によってノズルホール内に燃焼室から隔離されるので
ノズル先端部への炭化物の付着の問題は生じない。さら
に、噴射燃料の一部はバルブブリッジ部５ａに衝突して
この部分を冷却するので、バルブブリッジ部が熱劣化す
るということもない。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を使用した場合、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−Ａ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２図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 燃焼室に開口する複数の吸気ポートと、燃焼室内に燃料
   を噴射供給する燃料噴射ノズルと、燃焼室中央部に配置
   される点火プラグとを備え、前記燃料噴射ノズルが前記
   吸気ポートの中間に配置されるとともに燃焼室中央部に
   向けて指向されたことを特徴とする燃料噴射式エンジン
   。