JPS63500321A - 燃料直接噴射エンジンに燃料を供給する方法及び装置 - 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】 燃料直接噴射エンジンに関する改良 本発明は燃料を直接燃焼室に噴射することによってエンジンに燃料を分配するこ とに関する。

エンジンの排出物を予定の範囲内に維持するためには燃料を燃焼室に効果的に分 配することが望ましい。排出物を減少させる一つの方法は燃料を充分な量の燃焼 空気に露出して排気中の未燃炭化水素の排出を防止することである。

この問題は圧縮行程における排気口の閉止時間が遅い２サイクル作動のエンジン に多く発生する。若し燃料を排気口の最終閉止前に早すぎて送入すると新鮮な燃 料が排気中に逃げる。このことは特にエンジンの低速時に生ずる。しかし、排気 口が充分にしまるまで噴射を遅らせると、点火前に燃焼室内に燃料を入れて効果 的に分散させる時間が短くなる。これは多量の燃料を噴射するとき、特にエンジ ン、高速時において重要である。

ノズルから燃焼室に入る燃料滴のスプレーの性質もまた燃料の燃焼効率に影響し 、これはエンジンの運転の安定性と燃料効率と排出物に影響する。

スパーク点火式エンジンにおいてこれらの特徴を達成するため、ノズルから出る 燃料のスプレーパターンの特性として、燃料流が小型であり、燃焼室への燃料ス プレーの浸透度をコントロールし、少なくともエンジン低負荷時にスパークプラ グの付近に割合燃料の濃い混合物を作ることが大切である。特にエンジン排出物 の有害成分をコントロールするとき、燃焼室の中のガス装入物内の燃料の配置を 多くの異なったパラメーターに合致させるようコントロールすることが望ましい 。理想上は燃料をガス装入物中に上手に分配して、その結果できる燃料・空気混 合物がスパークプラグで容易に点火し、すべての燃料が充分な空気に遭遇して完 全燃焼し、火炎が高い温度ですべての燃料に拡がることである。考慮しなければ ならないその他のファクターとしては例えば、デトネーションを促進する燃焼温 度や排気ガス中の望ましがらざる汚染物質の構成等である。

したがって本発明の目的は必要レベルの燃料の経済性と排出物を達成することを 助けることができる、内燃機関への燃料の分配方法並びに分配装置を提供するこ とである。

この目的を考慮して、可燃性装入物を準備するシリンダーと、前記シリンダーの １端を閉さするシリンダーヘッドとを包含し、前記シリンダーヘッドが前記シリ ンダーに連通ずるくぼみと前記くぼみの中の可燃性装入物に点火する点火装置と 前記シリンダー内に往復動自在に支持されているピストンと前記シリンダーヘッ ドから軸線方向にへだたって前記シリンダー、の壁に設けた排気口とを有する２ サイクルスパ一ク点火式エンジンに燃料を供給する方法において、前記排気口と 前記シリンダーヘッドとの間の位置において、且つ燃料の１部を前記シリンダー のくぼみの方に向は且つ燃料の別の部分を燃焼室の燃料噴射位置におけるシリン ダーの直径方向面の反対側のシリンダーの部分に向けるように一定量の燃料を前 記シリンダー内に噴射する段階を包含する２サイクルスパ一ク点火式エンジンに 燃料を供給する方法が得られる。

便宜上燃料はシリンダーに向う多数の流れに分割され、その中の１本の流れは燃 料をシリンダーヘッドの方に分配して前記くぼみに入るようにし、且つ少なくと も１本の流れはシリンダーを横切って下方向に向けられる。

燃料の噴射はシリンダーの壁を通って、エンジンサイクルの１部においてノズル がピストンによって覆われる位置において、噴射ノズルを通じて行なわれる。

前記ノズルは分解されないか又は多数のセグメントに分割された大体円錐状のカ ーテン状に燃料をシリンダーに分配する形式である。また前記ノズルは複数個の オリフィスを備え、各オリフィスから個々の燃料の流れが噴出する。この後者の 形式において名流れはなるべく円錐状である。連続状又は分解した形状すなわち 複数個の流れとなった円錐カーテン状の燃料は、なるべく１２０度±３０度のイ ンクルーデッドアングルを有する円錐形燃料分布になるようにしている。

通常の２サイクルのエンジンはシリンダー壁に円周上にへだたった２個以上の移 送口を備え、ここから空気がシリンダーに入る。燃料噴射は移送口が１個の場合 はそのすぐ上の位置で行なわれ、多数移送口シリンダーの場合は通常円周方向に おいて他の移送口に対し中央にある主移送口の真上で行なわれる。

なるべく、複数個の燃料の流れがシリンダーを横切って方向づけられ、且つシリ ンダーの軸方向面に対し散開し、上向きの流れを含んでいる。多数移送口シリン ダーにおいて、各側部移送口を通ってシリンダーに流入する空気の中に前記散開 流が燃料を供給するように配置されている。また散開流は噴射器のレベルにおけ るシリンダーの直径方向面に対し下方に向けられる。

燃料をシリンダーヘッドのくぼみに向けることによってスパークプラグの付近に 燃料分の濃い燃料・空気混合物を作りシリンダー装入物の点火を容易にする。シ リンダーを横切って向けられる燃料は移送口からシリンダーに新鮮な空気したが って最大量の空気に対しその部分の燃料を露出してその効果的な混合を助けて燃 料を完全燃焼する。

また下向きの成る程度の燃料がピストンの高温の上面に接触し、流入する燃料が 空気に与える冷却効果を減少する。

燃料を多くの流れにして方向づけることはノズルにそれぞれのオリフィスを設け ることによって達成され、前記オリフィスはそれぞれの方向に向いており、必要 な各方向の燃料流全作る。各オリフィスの大きさは燃焼室の中で必要な燃料分布 を達成することに貢献できるよう各流れの燃料の量を異なるように決めている。

燃料は単独に噴射しても良いが、なるべくは空気やその他の燃焼支援ガスのよう なガスに同伴される。燃料をガスに同伴させることによって噴射ノズルから分配 するとその燃料の霧化を助ける。

燃料流が燃焼室の中に侵透する程度はノズルに供給される燃料の圧力を調節する ことによってコントロールされる。ノズルから出る燃料が燃焼室へ侵透する程度 を増大するため燃料の供給圧力を高めても良い。燃料供給圧力の変化はエンジン 速度の変化に応じて変る。便宜上、燃料の供給圧力はエンジンが一定のエンジン 速度に達したとき一定量上昇させられる。

成る構成によると噴射ノズルから出る燃料の分布パターンはすべての燃料比につ いて類似である。その他の実施例において燃料の分布パターンは実質的にエンジ ン速度と負荷状態に応じて変る。噴射を従来のようにシリンダーヘッドを通じて 行なうよりもシリンダー壁を通じて行なうときに、圧縮行程中にシリンダーの中 を上昇するピストンによって噴射ノズルが覆われるより前に噴射を終了しなけれ ばならないことが認められている。

したがって噴射ノズルを排気口の上縁のレベルより上に配置することが好まれ、 この上縁がエンジンサイクルにおける排気口の閉止時期を決める。２ストローク のエンジンにおいて移送口は大体同時に、且つ排気口の閉止より遅れないよう閉 止するよう配置されていることに注意すべきである。

また排気口の閉止に関連して噴射期間のタイミングを決めることが望ましい。

前に述べたように多くの２サイクルエンジンはシリンダー壁の周りに２個以上の 移送口を設けており、この配置はシリンダー内における新鮮な装入物の分布を得 るために、またシリンダーのすべての部分から排気ガスを掃除するために役立つ 。この移送口配置は排気口に対し大体直径方向の反対面に設けた１個の移送口か ら、排気口の反対側のシリンダー壁に１８０度の円弧で配列した多数の移送口に 変るかも知れない。前述の掃除を促進するため、流入空気中にシリンダーヘッド に向う速度成分を作るように移送口を形作る。

したがって、若し噴射ノズルがシリンダーヘッドに在れば、流入空気と噴射し燃 料は大体反対方向に移動している。流入空気が逆方向に流れているのでシリンダ ー内の燃料の分布はさまたげられ、且つ特に移送口に向う燃料の流れはさまたげ られ、そのため移送口のすぐ近くで燃料密度が低くなる。当然移送口に近いシリ ンダーの部分は酸素の多い地域となり、したがって上手に燃料を供給しないと、 この酸素は充分に利用されない。

上述の考慮に基づいて一１燃料噴射の好適な配置は移送口の上方のシリンダー壁 であり且つ排気口とシリンダーヘッドとの間の位置である。その結果噴射燃料の 大部分が移送口からシリンダーに入る空気通路に向けられるようになる。

このように燃料と空気をシリンダーの同じ側から入れるように構成することによ り、エンジンの高速運転時に燃料は短時間に燃焼室に有効に移送され、またシリ ンダーの燃焼室全体に混合物を分布させる。したがってこの構成は燃焼空間に均 一な装入物を生ずる。このことは高速高負荷性能に望ましいことである。

更に、シリンダーヘッドのくぼみに向けられる燃料の流れは燃焼開始の地域に幾 分成層した燃料を生ずる効果をもたらし、これは高速・高負荷性能上実質的な悪 影響はなく１部負荷エンジンの性能を改善する。

テストの結果衣のことが判明した。すなわち噴射ノズルから出るスプレーパター ンは噴射燃料体の凡そ３０％乃至６０％が該噴射ノズルの軸線を通るシリンダー の直径方向面より上に向い、残りはその面より下に向うようにすべきである。燃 料の実際の分布はエンジンと運転条件により変ってくる。燃料比が低い場合は燃 料の多くの部分が上方に向けられ且つ高燃料比では多くの部分が下方に向けられ るべきである。例えば船外エンジンのように主として高負荷範囲で作動するエン ジンにおいて、なるべく燃料の１／３を上方に向け、２／３を下方に向けるよう に分布する。更に燃料の３３％乃至５０％を前記直径方向面の上方に分配すべき である。燃料はノズルからその軸線の周りに等間隔に３本の流れの形状で噴射さ れ、その中の１本の流れだけがノズル軸線より上に向けられる。各流れは大体約 ３０度のインクルーデッドアングルを有する円錐状に噴射される。

それぞれの流れの間に違った角度関係をもたせ、且つ流れの円錐角度を違えるこ とによって違った燃料分布が得られることが分る。しかし通常は１本の流れがノ ズルの軸線より上に向けられ且つ他の２本の流れが該軸線より下に向けられ、そ の角度はノズル軸線を通るシリンダーの直径方向面の上と下に必要割合の燃料を 送るような角度にする。ノズルにおける２本の下向きスプレーの間の角度は便宜 上９０度乃至１５０度である。

また前記ノズルの１実施例はノズルから軸線方向に出る別の流れを含んでいて、 そのノズルは全燃料の凡そ５％が出るような大きさを持っている。

上述のように３本の燃料流に分布するためには、エンジンサイクルにおける燃料 送出しのタイミング及び送出し時間をコントロールするバルブ制御式オリフィス を設け且つ該オリフィスの下流にノズルプレートを設けることによって達成する 。前記ノズルプレートは燃料を上述のように方向づけられた３本の流れに分割す るための１連の孔を持っている。また特殊な形状のポペットバルブによって燃料 の流れをコントロールすることができ、且つこの両方の構造をあとで更に詳しく 説明する。

これらの構成において燃料がシリンダーに入るとき程度の異なる付着作用を行な う。この壁付着作用は流体が表面上の急激な方向転換時にそこから分離しようと せずに、むしろ該表面の形状に沿う傾向を存する流体の特性によるものである。

噴射ノズルにおける壁付着作用の効果は、ノズルを通る燃料の１部分をノズルオ リフィスを囲む表面に沿って流動するよう方向づけることによって得られる。噴 射ノズルをエンジンシリンダーの壁に設ける構造において、ノズルを通って送出 されるいくらかの燃料をシリンダー壁に沿う方向に、又はシリンダー壁に大体平 行に、全体的にはノズル軸線に垂直な方向に流動せしめることによって前記壁付 着効果を作ることができる。この流れは高速・高負荷状態で運転しているエンジ ンにおける燃料・空気混合物の準備に特に効果的である。その理由はこのような 運転状態では移送口の近くの流入空気に燃料を送ることが望ましいからである。

燃料のスプレー分布を更に説明するために、噴射ノズルの実際的な配置とそれに よって生ずるスプレーパターンを示す図面を参照する。

第１図はシリンダーに送気するためクランクケースの圧縮力を使用する２サイク ル往復動エンジンのシリンダーとピストンの断面図、第２図は第１図の２−２線 に沿って切断して示した断面略図、第３図は噴射ノズルの軸線方向に見た燃料ス プレーパターンの略図、第４図は第３図に示す方向Ａに見た燃料スプレーの第３ 図に類似の略図、第５図及び第６図はそれぞれ第３図及び第４図に対応する方向 に分解したシリンダー内の燃料体フラックスの極線図、第７図は第１図及び第２ 図に示すエンジンに使用するに適した燃料計量噴射装置の１部を断面にした側面 図で附属の補助装置を線図で示す側面図、第８図は第１図及び第２図に類似のエ ンジンの燃焼室の１部を断面にした略図で第９図及び第１０図に示すノズルを含 んでいる略図、第１１図は第７図に示すインジェクターユニットに使用するイン ジェクターノズルとして適したポペットバルブ並びにそれに協働するシートの１ 部を断面にした略図、第１２図は第１１図のバルブのヘッドの断面図である。

第１図及び第２図を参照すれば、エンジン全体は大体従来の構造である。燃焼室 １２５はシリンダー１１０とシリンダーヘッド１２１から成り、且つピストン１ １２が連結稈１１３によってクランクケース１１１の中のクランクシャフト１１ ４に連結されている。クランクケースは通常のリードバルブ１１９を偏えた吸気 口１１５と、それぞれの移送口を有し前記クランクケース１１１に連通する３個 の移送通路１１６と、中央移送口１１８と、２個の側部移送口１１７，１１９を 包含している。

前記移送口はそれぞれシリンダー１１０の壁に形成され、通常それぞれの上端縁 がシリンダーの同一直径方向面上に在る。排気口１２０は大体中央移送口１１８ の反対側のシリンダーの壁に形成されている。排気口の上端縁は第１図に示すよ うに移送口の上端縁の前記直径方向面の僅力司二方に在る。

シリンダーヘッド１２１はスパークプラグ１２３の突入する中央くぼみ１２２を 有する。前記中央移送口１］８の真上のシリンダー壁に燃料噴射ノズル１２４を 配置している。前記ノズル１２４はこの実施例において前記移送口の」一端縁の 上方に配置され、その軸線は前記端縁からシリンダーの頂上までの距離の１／２ と３／４の間に在る。一般にノズルはピストンがその上死点位置の前６０度乃至 ７０度の間のクランクシャフトの位置に対応する位置になるまで該ピストンによ って完全には覆われないように位置決めされている。前記ノズルは上死点のあと のピストンとクランクシャフトの対応位置において開かれることが分っている。

またノズルがピストンによって漸進的に覆われまた開かれる時間が存在する。

一般にこの時間はクランクシャフトが凡そ１０度回転する時間に等しい。

排気口１２０の閉止に対する燃料噴射の時間は、燃料と流入空気とを必要程度に 混合させるために、また排気口からの燃料の損失を避けるためにも適切なファク ターであることが判明している。燃料を空気と効果的に混合すること及び排気口 を通じての燃料損失を減少することは、燃料の経済性を改善し且つ炭化水素の排 出物を減少することになる。

これに関し、噴射期間の中点が大体排気口が閉じる前の均一な時間間隔となるよ うに噴射時期を制御することが望ましい。この時間間隔についての希望は送入空 気の速度とシリンダーの直径に関連し、該シリンダーの直径は移送口から排気口 までの距離に関連している。シリンダーの直径８０ｍｍの２気筒船外エンジンに よるテストの結果次のことが判った。噴射の中点から排気口閉止までの時間間隔 は公称運転速度２，０００乃至５．００ＯＲＰＭ以上で凡そ３　ｍ　ｓであるべ きである。前記速度範囲の下端においてこれは例えば１．ＯＯＯＲＰＭにおいて 凡そ２ｍＳに減少することが望ましい。

上死点後２６２．５度において排気口を閉止したときの上述のテストのエンジン の噴射時間は次のようである（すべての時間を上死点後の角度で示す）。

第３図及び第４図を参照すれば、それぞれノズルの軸線を中心にした、またシリ ンダーの壁に対する燃料スプレーの分布を示す。ノズル１２４は燃料の三つの主 流３０．３１．３２を作るように配置されている。流れ３１はシリンダーヘッド のくぼみ１２２に燃料を送るよう上方に向けられ、つづいてその流れの方向は主 として噴射ノズル１２４に対するくぼみ１２２とスパークプラグ１２３の相対的 位置によって決められる。くぼみ１２２の中心面は排気口１２０と中央移送口１ １８の中心を通るシリンダーの軸方向面に一致する。またノズル１２４の軸線も その平面上に在る。下向きの二つの流れ３０．３２は上記軸方向面に対し対称で あり且つ各スプレーの中心線すなわち軸線はなるべく９０度乃至１９０度のイン クルーデッドアングルを有しノズルの先端から延出する円錐の範囲内に配置され ている。前記円錐はノズルの軸線と同心である必要がなく且つ前記軸方向面上で ノズルの軸線に対し傾斜している。第４図に示す角βと角γはそれぞれ１５度か ら６０度の範囲に在り、その角度の選択はエンジンによって変る。上記角度は図 面の平面上に描かれている。

第５図及び第６図は第３図及び第４図に示すように配置した３本の燃料流を有す るシリンダー内の燃料体の分布を示した極線図である。この極線図は第３図及び 第４図に示す２平面上に分解された燃料分布を示す。ノズルの中心から任意の方 向のプロットまでのベクトルの長さはその方向におけるシリンダー内の燃料密度 を示す。

第１図に示す噴射ノズル１２４は空気に同伴した燃料が給気の圧力によってエン ジンの燃焼室へ分配される型式の燃料計量噴射システムの一体構造部分である。

燃料計量噴射システムの一つの特殊な型式を第７図に示す。

前記燃料計量噴射ユニットは適当な計量装置１３０、例えば保持室１３２を有す るインジェクタ一体１３１に連結された自動車用出口胴体インジェクターを包含 している。燃料は燃料槽１３５から燃料ポンプ１３６によって圧力調整器１３． ７を経て燃料入口１３３から計量装置１３０に送られる。公知の方法で作動する 前記計量装置はエンジンの燃料要求に応じて保有室１３２の中に一定量の燃料を 入れる。前記計量装置に供給される過剰の燃料は燃料戻り口１３４を経て燃料槽 １３５に戻される。

前記燃料装置１３０の構造は本発明にとって重要でなく、任意の適当な装置を使 用しても良い。

運転時に、空気源１３８から圧力調整器１３９を経て吸気口１４５からインジェ クタ一体１３１に送られる空気によって前記保有室１３１が加圧される。インジ ェクションバルブ１４３が作動されると、前記加圧空気が一定量の燃料をインジ ェクターノズル１４２を通ってエンジンの燃焼室に入る。インジェクションバル ブ１４３は燃焼室の内側すなわち保有室から外方に開口するポペットバルブ構造 である。

インジェクションバルブ１４３は、前記保有室１３２を貫通しているバルブステ ム１４４によって、インジェクタ一体１３１内にあるソレノイド１４７のアーマ チャー１４１に連結されている。前記バルブ１４３は円板スプリング１４０によ って閉止位置に押圧され且つソレノイド１４７を付勢することよって開かれる。

保有室１３２から燃料をエンジン燃焼室に配送するためエンジンサイクルに調時 関連してソレノイド１４７の付勢がコントロールされる。

保有室を含めた燃料噴射システムの更に詳細がオーストラリヤ特許出願第３２１ ２３／８４とそれに対応する米国特許第７４００６７号（１９８５年４月２日出 願）に記載され、その１部を参考のためこの明細書に加入しである。

ソレノイド１４７の付勢は適当な電子プロセサー１５０によってエンジンサイク ルに関連して調時される。

前記プロセサーはスピードセンサー１５１からエンジンのスピードを表示する信 号を受信し且つ作動ごとの基準点又はエンジンサイクルに関連して調時する基準 点を確認する。また前記プロセサー１５０は負荷センサー１５２から信号を受信 し、この信号はエンジン吸気システムに入る空気の流速を示す。前記プロセサー は空気の流速信号からエンジンの需要負荷を決めるようプログラム化されている 。

更に前記プロセサー１５０はエンジンの速度と負荷状態から、燃料の燃焼室への 噴射タイミングを決めるようプログラム化されている。

便宜に前記プロセサーは一定範囲のエンジン負荷とエンジン速度に対する必要噴 射タイミングを指示する多点マツプを包含し、これらは必要なエンジンパワーと 排気物レベルを得るために行なったテストにより決定されている。前記プロセサ ーは同じように前述のエンジン負荷と速度に関連したエンジンの必要点火時期を 多点マツプから決めるようにプログラム化されている。

前記プロセサーはインジェクターアクチュエーター１５３とイグニッションアク チュエーター１５４に適当な信号を送り、この決定に応じて燃料噴射の必要時間 にソレノイド１４７を付勢し、点火必要時期にスパークブラグ１２３を作動させ る。上述のように使用するのに適した負荷と速度のセンサーの一般的構造は工業 会に広く知られており、前記プロセサー１５０の必要とする作用を行なうための センサーである。

エンジンシリンダー内に望ましい燃料分布を得るために該エンジンのシリンダー 壁に使用する１形式のノズルプレートの断面図を第９図に示し、正面図を第１０ 図に示す。このノズルは第７図に示す従来のポペットバルブと関連して使用し、 ノズルに入る燃料の供給を調時し且つ調節するものである。前記ノズルプレート はバルブ１４３を囲むようインジェクタ一体１３１の端部に装着されている。燃 料はバルブ４３から中央孔５０に送られ且つ同一直径の３個のオリフィス５１． ．５２．５３を通って前記ノズルから出る。前記孔は孔５０の軸線を中心にして 角度的に等間隔に設けられているが、オリフィス５２の軸線は孔５０の軸線に対 し５０度傾いており、またオリフィス５１．５３の軸線は孔５０の軸線に対し４ ５度傾斜している。別の実施例において前記ノズルは点線で示すように軸線方向 のオリフィス５４を備えても良い。この軸線方向オリフィスはオリフィス５１． 　５２゜５３よりも直径がかなり小さく、全燃料の凡そ５％がそこから出る。

オリフィス５４を備えた上述の第９図と第１０図のオ料分布を提供することがで きる。ノズル１２４内のオリフィスの配置によって生ずる特定パターンの燃料流 の故にその燃料流は燃焼室の多くの表面に強く衝突せず且つこれらの表面を燃料 で過度にしめらせるようにノズル１２４の位置をえらぶ。ノズル１２４の位置に 影響を与えるもう一つのファクターは、ノズルから出る燃料の流れの下部にピス トンが接近する以前に燃料噴射を終了するように適当な時間を設定なければなら ないことである。

なるべく、ピストン圧縮行程のクランク運動の終りの９０度になる前にピストン が燃料流を邪魔しないようにノズルの位置決めをすべきである。

第８図から分るように、ノズル１２４から出る燃料の流れ６０はシリンダーを横 切って上昇し燃料をくぼみ１２２の方に向けている。流れ６０はスパークプラグ １２３に付着物を作るのでそこに衝突しないよう配置されている。しかし流れ６ ０はへこみ１２２の中に燃料の濃い雲を発生し、これはスパークプラグによって 容易に点火される。

燃料流６１はシリンダーを横切って排気口に向っている。２本の燃料流６２が燃 料流６１の片側に分岐してシリンダーの各側部に燃料を供給する。燃料流６２は 多数移送口エンジンの側部移送口を通って流入する空気に燃料を供給し、且つピ ストンが上昇するとき酸素骨の多い移送地区に燃料を供給しピストン運動で生ず る乱流作用に基づいてシリンダーの上部に向って装入する。

第１１図と第１２図は前述のインジェクタ一体１３１に組入れるためのポペット バルブ１４３とその相手のノズル１４２のシートの別の構造を示す。この構造は 上述の３本又は４本の燃料流でなくて２本の燃料流によりスプレーパターンを作 り出す。

ポート４９はバルブの着座面すなわちシート３２に接触する着座面すなわちシー ト２９を有する外方に傾斜した口３５を持っている。口３５のすぐ内側に円筒状 スロート３６がある。該スロート３６は面３７において軸線方向燃料供給通路３ ８と会合する。ポペットバルブ３３は前記傾斜口３５に接触する通常の傾斜ヘッ ド３９と円筒状ステム４０を持っている。前記ステム４０に会合する傾斜部４２ を備えた円筒状ボス４１がヘッド３９とステム４０の間に在る。

ボス４１と傾斜部４２は該ボス４１とスロート３６の間に面積の広い流通路を形 成するためスカラップ４３゜４４を有する。前記スカラップ４３．４４は前記ボ スのせまい軸線方向の円周面４５と幅広い軸線方向の円周面４６によって分割さ れている。

ノズルをエンジンシリンダーの壁に装着したとき幅広い軸線方向の円周面４６は シリンダーへラド１２１に向って最も高く、且つせまい軸方向面４５が最も低い 。前記面４５．４６を設けたノズルの部分が燃料の流れを制限する結果、このノ ズルはスカラップ４３．４４を通って上向きにおいて下向きよりも多くの燃料を 流すことになる。また前記スカラップは外方に向いているので、そこを通る流れ は横方向にシリンダーのいずれかの片側に向けられる。

エンジンシリンダーの中に入る燃料を望ましい分布にさせるためその他の形状の バルブとシートを使用しても良い。一般的に言えば、バルブとシートの形状は、 ノズルの存在するシリンダーの直径方向面について燃料全部の中の適当部分を上 向きと下向きのそれぞれの燃料流滴に形成することが必要である。

本発明を実施する際に使用するに適する燃料計量噴射方法並びに装置が出願中の オーストラリヤ特許出願第ＰＨ２８７６号と第ＰＨ３３４３号に示されており、 これらの説明が参考として本明細書に含まれている。これら特許出願の明細書は バルブとそのトロ手のシートを包含し、バルブが開口位置にあるとき前記バルブ とシートの間に形成される通路に、前記シートの周囲の多数のオリフィスを通じ て、燃料が送り込まれるようになったノズルを示している。本発明を実施すると きにこれらの構造になるノズルを使用しても良い。

この明細書において、インジェクターノズルからエンジンに入る燃料流滴の方向 と形状について特に参考にした。これらの特徴は燃料を噴射するエンジン燃焼室 内の状態、例えば燃焼室内におけるガス装入物の運動方向と運動速度等によって 影響される。これらの状態及びその他の動的な影響が、実際の状態における燃料 スプレーの形状と方向の正確な決定を妨げる。したがって上述の燃料ｉｎのスプ レーの方向と形状の特徴は大気圧の空気中並びに図面に示すような弾道の中で決 定されるものとして説明している。

エンジンの負荷状態で燃焼室の中に燃料スプレーが侵透する深さを変えるために 前記明細書を参考にした。これは噴射する燃料の圧力を変えることによって行な われる。燃料がガスに同伴して該ガス圧によってエンジン燃焼室に送り込まれる ときのガス圧を変える方法と装置がオーストラリヤ特許出願第ＰＨ１５６０に記 載されている。その方法並びに装置は本発明の方法並びに装置と関連して使用す るのに適しており、そのため参考としてオーストラリヤ特許出願第ＰＨ１５６０ 号をこの明細書に含めである。

本発明はあらゆる使用目的の２ストロークの内燃機関に使用することができ、特 に自動車、オートバイ、ボート等の乗物用エンジンや船外エンジン等における燃 料の轄済性と排出物のコントロールに寄与する点において有益である。

国際調査報告 ６，１７６／８１５

Claims (29)

【特許請求の範囲】
1. １．可燃性装入物を整えるシリンダーと、前記シリンダーの１端を閉鎖するシリ ンダーヘッドとを包含し、前記シリンダーヘッドが前記シリンダーに連通するく ぼみと前記くぼみの中の可燃性装入物に点火する点火装置と前記シリンダー内に 往復動自在に支持されているピストンと前記シリンダーヘッドから軸線方向にへ だたって前記シリンダーの壁に設けた排気口とを有する２サイクルスパーク点火 式エンジンに燃料を供給する方法において、前記排気口と前記シリンダーヘッド との間の位置において且つ燃料の１部を前記シリンダーのくぼみの方向に向け且 つ燃料の別の部分を燃料噴射位置におけるシリンダーの直径方向面の反対側のシ リンダーの部分に向けるように一定量の燃料を前記シリンダー内に噴射する段階 を包含することを特徴とする２サイクルスパーク点火式エンジンに燃料を供給す る方法。
2. ２．燃料を二つ以上の流れにして噴射し、その中の少なくとも一つの流れが前記 シリンダーヘッドのくぼみの方向に向けられる請求の範囲第１項記載のエンジン に燃料を供給する方法。
3. ３．燃料を噴射位置から散開する円錐又は円錐状セグメントの形のカーテン状の スプレーパターンで噴射する請求の範囲第１項記載のエンジンに燃料を供給する 方法。
4. ４．前記流れの方向が噴射位置から散開する請求の範囲第２項記載のエンジンに 燃料を供給する方法。
5. ５．前記円錐のインクルーデッドアングルが９０度乃至１５０度である請求の範 囲第３項記載のエンジンに燃料を供給する方法。
6. ６．噴射位置から散開するインクルーデッドアングル９０度乃至１５０度の円錐 内に入るように前記散開状スプレーを配置した請求の範囲第４項記載の方法。
7. ７．シリンダーの中を往復動するピストンを備え、前記シリンダーがその１端を 閉鎖するシリンダーヘッドと前記シリンダーヘッドからへだたって前記シリンダ ーの壁に設けた排気口とを有する２サイクルスパーク点火式エンジンに燃料を供 給する方法において、前記排気口と前記シリンダーヘッドの間の位置において且 つ前記シリンダーヘッドと前記噴射位置を通るシリンダーの直径方向面の間のシ リンダーの部分に燃焼サイクルごとに噴射燃料の３０％乃至７０％を分配するよ うに燃料をシリンダー内に噴射する段階を含むことを特徴とする２サイクルスパ ーク点火式エンジンに燃料を供給する方法。
8. ８．噴射位置から延出するインクルーデッドアングル９０度乃至１５０度の円錐 内に在るスプレーパターンで燃料を噴射する請求の範囲第７項記載のエンジンに 燃料を供給する方法。
9. ９．円錐又は円錐状セグメントの形状のカーテンを形成するように燃料を噴射す る請求の範囲第７項又は第８項記載のエンジンに燃料を供給する方法。
10. １０．２本以上の流れにして燃料を噴射し、その中の少なくとも１本の流れが前 記シリンダーヘッドのくぼみに向う方向に噴射される請求の範囲第７項又は第８ 項記載のエンジンに燃料を供給する方法。
11. １１．３本の流れにして燃料を噴射し、その中の１本の流れが前記シリンダーヘ ッドと前記直径方向面の問のシリンダーの部分に向けられる請求の範囲第７項又 は第８項記載の方法。
12. １２．前記排気口の反対側のシリンダーの位置に燃料を噴射する前記請求の範囲 の中のいずれか１項に記載のエンジンに燃料を供給する方法。
13. １３．吸気口が排気口と反対側のシリンダーの側に設けられ且つ前記シリンダー のその側における位置においてシリンダー内に燃料が噴射される請求の範囲第１ 項乃至第１１項の中のいずれか１項に記載のエンジンに燃料を供給する方法。
14. １４．シリンダーと、該シリンダー内を往復動するピストンと、前記シリンダー ヘッドの１端を閉じるシリンダーヘッドと、前記シリンダーに連通し且つ点火装 置を備えた前記シリンダーヘッドのくぼみと、前記シリンダーヘッドからへだた って前記シリンダーに設けた排気口と、前記排気口と反対側のシリンダーの側に 設けた吸気口とを有する２サイクルスパーク点火式エンジンに燃料を供給する方 法において、前記吸気口を通じてシリンダーに空気を入れ、空気を入れ乍ら前記 吸気口と前記シリンダーヘッドの間のシリンダーの前記側の位置において燃料を シリンダーに噴射し、燃料の１部をシリンダーヘッドのくぼみに向け且つ残りの 燃料をシリンダーに入る空気の方へ向けることを包含する２サイクルスパーク点 火式エンジンに燃料を供給する方法。
15. １５．前記くぼみに向けられる燃料の部分が噴射燃料の３０％乃至７０％である 請求の範囲第１４項記載のエンジンに燃料を供給する方法。
16. １６．燃料が２本以上の流れとして噴射され、その中の少なくとも１本の流れが シリンダーヘッドのくぼみに向けられる請求の範囲第１４項又は第１５項記載の エンジンに燃料を供給する方法。
17. １７．燃料が少なくとも３本の流れの形状で噴射され、その中の２本の流れは直 径方向面の反対側のシリンダーの部分に向けられ、前記２本の流れのそれぞれが 噴射位置を通るシリンダーの軸方向面から対向方向に散開する請求の範囲第２項 、第１０項、第１６項の中のいずれか１項に記載のエンジンに燃料を供給する方 法。
18. １８．前記燃料の流れが実質的に噴射位置から散開するインクルーデッドアング ル９０度乃至１５０度である円稚内にスプレーパターンを形成する請求の範囲第 １７項記載のエンジンに燃料を供給する方法。
19. １９．可燃性装入物を準備するシリンダーと、前記シリンダーの１端を閉じ且つ 前記シリンダーに連通するくぼみを内部に有するシリンダーヘッドと、前記くぼ みの中の可燃性装入物を点火する点火装置と、前記シリンダーの中に往復動自在 に支持されたピストンと、前記シリンダーヘッドから軸線方向にへだたった前記 シリンダーの壁に設けた排気口とを有する２サイクルスパーク点火式エンジンに おいて、前記排気口と前記シリンダーヘッドとの間のスペースにおいて前記シリ ンダー壁に設けられ前記シリンダーに燃料を噴射するノズルを包含し、前記ノズ ルは燃料の１部を前記シリンダーのくぼみの方に向け且つ燃料の他の部分を燃料 噴射位置におけるシリンダーの直径方向面の反対側のシリンダーの部分に向ける ように燃料の方向を決めようになった組合せ。
20. ２０．前記ノズルが燃料を流れの形状で噴射し、その流れの中の少なくとも１本 がシリンダーヘッドのくぼみの方向に向いている請求の範囲第１９項記載の組合 せ。
21. ２１．前記ノズルが噴射位置から散開する円錐又は円錐状セグメントの形状をし たカーテン形状スプレーパターンで燃料を噴射するようになっている請求の範囲 第１９項記載の組合せ。
22. ２２．前記燃料の流れが散開流動としてノズルから出るように前記ノズルを構成 した請求の範囲第２０項記載の組合せ。
23. ２３．前記円錐のインクルーデッドアングルが９０度、１５０度である請求の範 囲第２１項記載の組合せ。
24. ２４．前記散開流動が噴射位置から散開し且つ９０度乃至１５０度のインクルー デッドアングルを有する円錐の中に実質的に入るような形状で噴射するよう前記 ノズルを構成した請求の範囲第２２項記載の組合せ。
25. ２５．噴射位置を通るシリンダーの直径方向面とシリンダーヘッドの間のシリン ダーの部分に、噴射サイクルごとに燃料の３０％乃至７０％を分配するよう前記 ノズルを構成した請求の範囲第１９項乃至第２４項の中のいずれか１項に記載の 組合せ。
26. ２６．請求の範囲第１９項乃至第２６項の中のいずれか１項に記載の自動車の内 燃機関。
27. ２７．請求の範囲第１項乃至第１８項の中のいずれか１項に記載の方法で作動で きる燃料噴射装置を包含する内燃機関。
28. ２８．船外エンジンである請求の範囲第１９項乃至第２６項のいずれか１項に記 載の内燃機関。
29. ２９．請求の範囲第１項乃至第１８項の中のいずれか１項に記載の方法によって 作動する燃料噴射装置を有する船外エンジンである内燃機関。