JP2635130B2 - 圧縮空気捕集装置付内燃機関エンジン - Google Patents

圧縮空気捕集装置付内燃機関エンジン

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JP2635130B2 JP63268011A JP26801188A JP2635130B2 JP 2635130 B2 JP2635130 B2 JP 2635130B2 JP 63268011 A JP63268011 A JP 63268011A JP 26801188 A JP26801188 A JP 26801188A JP 2635130 B2 JP2635130 B2 JP 2635130B2
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Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、内燃機関エンジン、そしてとくに燃料噴射
式内燃機関エンジンに関連するものである。さらに言う
と、本発明は、とくに燃料が空気のような比較的低圧の
気体によって燃焼室まで運ばれる燃料噴射式エンジンに
関連するものである。
（従来の技術及び発明が解決しようとする課題） とくに、直接シリンダ内燃料噴射を採用すれば、２サ
イクルエンジン排気ポートからの空気と燃料の混合気の
つつ抜けを減少または無くしてエンジン効率の向上およ
び排気物質の減少をもたらすことが知られている。
比較的低圧の燃料を霧化する手段として圧縮空気を用
いる考えは、比較的低コストの燃料供給装置を用いてこ
のような内燃機関エンジンの効率を改善するために効果
的に採用されている。
この考えを利用するためには、圧縮空気の供給が必要
になる。このような圧縮空気は、通常、機械的または電
気的に駆動されるエアコンプレッサによって供給されて
いる。
このような装置は、コンプレッサを備える必要性のた
めに、そうでなければ比較的低コストの燃料供給装置で
あるのに対して付加的な機械の複雑さとコスト上の不利
が加わるが効率的に働く。
本特許に関連するものとしてつぎのアメリカ合衆国特
許がある。
特許番号 発明者 発行日 681,111 E.N.Dickerson 1901年８月20日 1,013,528 J.K.Broderick 1912年１月 2日 1,015,817 L.L.McLarty 1912年１月30日 1,060,820 H.E.Coffin 1913年５月 6日 1,087,857 R.E.Wetzel 1914年２月17日 1,098,047 D.D.Miles,Jr. 1914年５月26日 1,211,231 H.E.A.Raabe 1917年１月 3日 1,230,536 C.L.Stoeltzlen 1917年６月19日 1,551,731 J.A.Charter 1923年１月29日 4,462,760 T.R.Sarich他 1984年７月31日 4,554,945 M.L.Mckay 1985年11月26日 （課題を解決するための手段） 本発明は、それぞれが圧力ポートを含む複数のシリン
ダ、それぞれの圧縮行程の間にそれぞれがシリンダ内で
動くことが可能な同じ複数のピストン、それぞれがシリ
ンダに連結されてそれぞれのシリンダの圧縮行程の間に
燃料噴射の作動に応じて圧縮気体によって運ばれる調量
された燃料を燃料源から各シリンダまで供給するように
作動する同じ複数の燃料噴射器、圧縮気体を蓄圧するた
めの貯蔵タンク、各シリンダの圧縮行程の間だけ圧力ポ
ートを貯蔵タンクに選択的に連結するための手段、およ
び燃料噴射器の作動に応じて圧縮気体を燃料噴射器に供
給するために貯蔵タンクを燃料噴射器に連結するダクト
手段から成る内燃機関エンジンを提供するものである。
本発明の一実施例において、内燃機関エンジンは、さ
らに貯蔵タンク内の気体があらかじめ定められた圧力レ
ベルを越えて圧縮されるのを防ぐために、貯蔵タンクに
連結された圧力調整手段を含んでいる。
本発明の一実施例において、内燃機関エンジンは、ま
たシリンダの少なくとも一つと連通する空気導入装置、
およびあらかじめ定められた圧力レベルを越えた圧縮気
体を空気導入装置へ抽気するために圧力調整手段とを空
気導入装置との間を連通させる手段を含んでいる。
本発明の一実施例において、圧力ポートを貯蔵タンク
に選択的に連結する手段は、貯蔵タンクに連結された共
通ダクト、圧力ポートにそれぞれ連結された複数の枝ダ
クト、および共通ダクトと枝ダクトに連結されてエンジ
ンの運転に同調して関連しているシリンダの圧縮行程の
間は圧力ポートと貯蔵タンクの間をそれぞれ連通させる
ように、そしてそれ以外のときは圧力ポートと貯蔵タン
クの間の連通をしゃ断するように作動する選択弁を含ん
でいる。
本発明に従った一実施例において、共通ダクトは、貯
蔵タンクへの流入を許し、貯蔵タンクからの流出を防ぐ
弁手段を含んでいる。
本発明に従った一実施例において、エンジンは、２サ
イクルエンジンであって、選択弁は、ピストンによって
排気ポートが閉じられた後に圧力ポートと貯蔵タンクと
の間の連通が開始するように作動し、ピストンによって
圧力ポートが閉じられる前に圧力ポートと貯蔵タンクの
間の連通が終了するように作動する。
本発明に従った一実施例において、選択弁は、シリン
ダ内の圧縮圧力がほぼあらかじめ定められた圧力レベル
であるときに、圧力ポートと貯蔵タンクの間の連通が終
了するように作動する。
本発明の目的は、空気による燃料噴射エンジンに関連
して、エアコンプレッサを備え付ける必要によって付加
的な機械の複雑さおよびコスト上の不利が加わることを
解消するための手段を提供することである。
（実 施 例） 複数のシリンダ13,15,17および19を含んでいて、各シ
リンダは排気ポート21、吸気ポート23、シリンダヘッド
25およびシリンダヘッド25と排気ポート21の間でシリン
ダに設けられた圧力ポート27を含んでいる２サイクル内
燃機関エンジン11の概略図が図１に示されている。圧力
ポート27は、シリンダヘッド25を含めたシリンダの長さ
方向において排気ポート21の上方のいずれかの位置に設
けられる。場合によっては、ポート27は、後で説明する
ように燃料噴射が行われるのに必要な最大圧力で空気を
受入れるのに十分な高さの位置で、しかし、最大燃焼圧
力にさらされないような十分低い位置でシリンダに設け
られていると有利である。
各シリンダは、さらに、シリンダヘッド25に隣接する
上死点および排気ポート21と吸入ポート23が十分に開放
される下死点との間を往復するピストン29を含んでい
る。さらに、各シリンダは、それは連接していて種々の
形状の採用が可能な吸気装置すなわち空気導入装置を有
しており、図示の構造例では、各シリンダはリード弁で
制御される導入通路33に連通しているクランクケース31
を含んでおり、燃焼空気は、下死点から上死点までピス
トンが運動する間の圧縮行程および上死点から下死点ま
でピストンが運動する間の出力行程を含む通常の２サイ
クルエンジンの作動に従って、クランクケース31および
吸気ポート23を通って燃焼室へ流れるように導入通路33
から取り入れられる。
各シリンダは燃料噴射器41と連接している。燃料噴射
器41は、本来はすべて同一構造であるが、任意の適当な
形状をとることができる。このような構造の例が二つ、
1984年７月31日公示の合衆国特許第4,462,760号および1
985年11月26日公示の合衆国特許第4,554,945号に見られ
るが、これらの特許は参照にも示されている。図示の構
造例では、各燃料噴射器41は、加圧された燃料源（この
ような燃料源の一つが略図的に42として示されている）
と連通しており、また、調量された燃料を連接するシリ
ンダに供給するためにエンジンの作動と同調して適当な
電気式または機械式手段（図示されていない）によって
駆動され、燃料は噴射の際にシリンダ内の圧力よりも高
い圧力の気体によってシリンダまで運ばれる。燃料は、
シリンダヘッド25、または最適と思われるそのほかの位
置のポート43を通してシリンダ内へ噴射される。
また、エンジン11は、燃料を燃料噴射器41からシリン
ダ内へ運ぶのに十分な圧力の気体を蓄圧するための貯蔵
タンク51に連接している。適当な貯蔵タンクの構造はい
ずれも採用が可能である。貯蔵タンク51は、燃料噴射器
41が作動させられるときに燃料を運ぶために使用される
圧縮気体を燃料噴射器に供給するために、一連のダクト
52を通じて燃料噴射器41と連通している。
貯蔵タンク51には、圧力が燃料噴射器41からシリンダ
内へ燃料を運ぶために必要な予め定められているレベル
を越えた際に気体を貯蔵タンク51から抽気する圧力調整
器53が連接している。任意の適当な圧力調整器の構造が
採用可能である。より優れていることには、圧力調整器
53は、抽気された圧縮気体を運ぶために、エンジン導入
通路33の少なくとも一つに通じているダクトすなわち導
管55を経て導入通路33、またはクランクケース31、また
は空気導入装置すなわち吸気装置の他の部分に連結され
ている。
なお、選択弁81の制御のように、貯蔵タンク51内の圧
力変化に応じて選択弁の作動および停止を交互に行わせ
るために貯蔵タンク51に装着された圧力スイッチ（図示
されていない）からの信号に応じて他の圧力調整手段を
利用することも可能である。
また、シリンダから貯蔵タンク51まで空気または燃料
・空気混合気のいずれかの圧縮気体の流れを可能にする
ために、連接しているシリンダ内の圧縮行程の少なくと
も一部分の間、圧力ポート27を貯蔵タンク51に選択的に
連結する手段を備えている。種々の配列が採用可能であ
るが、図示した構造においては、このような手段は、貯
蔵タンク51に連結された共通ダクト61から成り、また、
より好ましいことに貯蔵タンク51への流入を許し、貯蔵
タンク51からの流出を防ぐための逆止弁63、シリンダ1
3,15,17および19の圧力ポート27にそれぞれ連結されて
いる複数の枝ダクト73,75,77および79、ならびに関係し
ているピストン29の圧縮行程の間枝ダクト73,75,77およ
び79を共通ダクト61に選択的に連通させる選択弁81を含
んでいる。任意の適当な選択弁の構造が採用可能であ
り、選択弁は、圧縮行程の間に貯蔵タンク51と望ましい
連通を許し、その他のときは貯蔵タンク51との連通を防
ぐために電気的または機械的に作動させられる。
とくに、選択弁81は、導管73,75,77および79を順々に
開いたり閉じたりするようにラチエットまたはその他の
機構（図示されていない）を介してロータ（図示されて
いない）を駆動するための機械式押し棒（図示されてい
ない）を含むことが可能である。その他の実施例におい
ては、導管73,75,77および79を経て連通を開閉するため
に、電気式ソレノイド（図示されていない）が用いら
れ、ソレノイドは適当なタイミング機構（図示されてい
ない）によって制御される。
シリンダ13,15,17および19のアイドリング時の圧力条
件と選択弁81がシリンダ13,15,17および19を貯蔵タンク
に連通させている間の時間との関係を示したのが図２で
ある。
曲線93,95,97および99はそれぞれ、アイドリング期間
におけるシリンダ13,15,17および19の圧縮圧力を示す。
直線101は、圧縮された気体が燃料噴射器41に供給され
るときの圧力レベルを示している。曲線103は、スロッ
トルが大きく開いている間のシリンダ15の圧力を示す。
斜線領域113,115,117および119は、シリンダ13,15,17お
よび19のそれぞれの圧力ポート27が貯蔵タンク51と連通
している間の時間を示す。
圧縮行程の間に、そして排気ポート21が閉じた後に、
関連しているシリンダ内への各噴射燃料を運ぶために使
用される気体の体積または量よりも多生の体積または量
の多い気体（空気または燃料・空気混合気）を貯蔵タン
ク51まで運ぶのに十分なある時刻に、そして噴射時刻の
シリンダ内の圧力よりも大きい圧力時に、圧力ポート27
および貯蔵タンク51の間で選択弁81による連通が始ま
る。言いかえれば、噴射は、シリンダ内の圧力が貯蔵タ
ンク51内の圧力よりも低いときに行われるように時間調
整されている。
圧縮行程の間にシリンダと貯蔵タンク51とを連通さ
せ、膨張行程すなわち出力行程の間はシリンダと貯蔵タ
ンク51との間の連通をしゃ断するために選択弁81を使用
することは、流路および燃料噴射器41内のオフィスを目
詰りさせるおそれのある燃焼によって生成される粒子状
物質が貯蔵タンク51および燃料噴射器41へ流れるのを防
止する働きをする利点がある。
図示のエンジン11は、４気筒で記述されているが、本
発明は、気筒数の異なる他のエンジンにも適用可能であ
る。
さらに、本発明は、２サイクルエンジンについて述べ
ているが、本発明は、４サイクルエンジンにも適用可能
である。
本発明の種々の特徴は、前記の特許請求の範囲に記載
されている。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の種々の特徴を組込んだ内燃機関エンジ
ンの概略図である。 図２は、図１に示したエンジンの作動の概略図である。 本発明は、その応用に際して前記の実施例において記載
された、または図に例示された構造の詳細および要素の
配置に限定されるものではない。本発明は、別の具体化
が可能であり、種々の方法による実施が可能である。ま
た、ここで用いた語句および術語は、説明のために用い
られたものであって、限定して用いられたものではな
い。 主な部品の訳 11……２サイクル内燃機関エンジン 13,15,17,19……シリンダ 21……排気ポート、23……吸気ポート 25……シリンダヘッド、27……圧力ポート 29……ピストン、31……クランクケース 33……導入通路、41……燃料噴射器 51……貯蔵タンク、52……ダクト 53……圧力調整器、55……導管 61……共通ダクト、63……逆止弁 73,75,77,79……枝ダクト 81……選択弁 93,95,97,99……シリンダ13,15,17,19内のアイドリング
時の圧縮圧力を示す曲線 101……圧縮気体が燃料噴射器に供給されるときの圧力
レベル 103……スロットルが広く用いているときのシリンダ15
内の圧力。

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】それぞれが圧力ポートを含む複数のシリン
    ダ、それぞれの圧縮行程の間にそれぞれが前記シリンダ
    内で動くことが可能な同じ複数のピストン、それぞれが
    前記シリンダに連結されてそれぞれのシリンダの圧縮行
    程の間に燃料噴射の作動に応じて圧縮気体によって運ば
    れる調量された燃料を燃料源から各シリンダまで供給す
    るように作動する同じ複数の燃料噴射器、圧縮気体を蓄
    圧するための貯蔵タンク、各シリンダの圧縮行程の間だ
    け前記圧力ポートを前記貯蔵タンクに選択的に連結する
    ための手段、および燃料噴射器の作動に応じて圧縮気体
    を前記燃料噴射器に供給するために前記貯蔵タンクを前
    記燃料噴射器に連結するダクト手段から成る内燃機関エ
    ンジン。
  2. 【請求項２】請求項１に記載の内燃機関エンジンにおい
    て、さらに、前記貯蔵タンク内の気体があらかじめ定め
    られた圧力レベルを越えて圧縮されるのを防ぐために前
    記貯蔵タンクに連結された圧力調整手段を含む内燃機関
    エンジン。
  3. 【請求項３】請求項２に記載の内燃機関エンジンにおい
    て、さらに、前記シリンダの少なくとも一つと連通する
    空気導入装置および前記のあらかじめ定められた圧力レ
    ベルを越えた圧縮気体を前記空気導入装置へ抽気するた
    めに前記圧力調整手段と前記空気導入装置との間を連通
    させる手段を含む内燃機関エンジン。
  4. 【請求項４】請求項３に記載の内燃機関エンジンにおい
    て、前記圧力ポートを前記貯蔵タンクに選択的に連結す
    る手段が、前記貯蔵タンクに連結された共通ダクト、前
    記圧力ポートにそれぞれ連結された複数の枝ダクト、お
    よび前記共通ダクトと枝ダクトに連結されてエンジンの
    運転に同調して関連しているシリンダの圧縮行程の間は
    前記圧力ポートと前記貯蔵タンクとの間をそれぞれ連通
    させるように、そしてそれ以外のときは前記圧力ポート
    と前記貯蔵タンクとの間の連通をしゃ断するように作動
    する選択弁を含んでいる内燃機関エンジン。
JP63268011A 1987-10-26 1988-10-24 圧縮空気捕集装置付内燃機関エンジン Expired - Lifetime JP2635130B2 (ja)

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