JP4602305B2 - In-cylinder direct injection internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、所定のタイミングで圧縮空気により燃料を燃焼室に直接噴射する噴射弁を有して構成される筒内直噴式内燃機関に関する。 The present invention relates to an in-cylinder direct injection internal combustion engine that includes an injection valve that directly injects fuel into a combustion chamber with compressed air at a predetermined timing.
このような筒内直噴式内燃機関は、噴射弁に供給される圧縮空気を吐出するエアコンプレッサや、吐出された圧縮空気を調圧する空気圧レギュレータ等を有して構成されている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1によれば、空気圧レギュレータの最適配置により、エアコンプレッサから延びて噴射弁に繋がれる圧縮空気通路が短縮され、燃料噴射制御の精度が向上されている。 Such an in-cylinder direct injection internal combustion engine includes an air compressor that discharges compressed air supplied to an injection valve, an air pressure regulator that regulates the discharged compressed air, and the like (for example, Patent Documents). 1). According to Patent Literature 1, the compressed air passage extending from the air compressor and connected to the injection valve is shortened by the optimal arrangement of the air pressure regulator, and the accuracy of fuel injection control is improved.
しかしながら、この従来の形態によると、エアコンプレッサがクランクシャフトに連動して往復動するピストンを有して構成されたピストンポンプ式になっているため、圧縮空気通路内の空気圧に脈動が生じていた。したがって、エアコンプレッサが圧縮空気を吐出するタイミングと、噴射弁が燃料を噴射するタイミングとに位相差がある場合に、適切な量の燃料を噴射するために必要な空気圧の圧縮空気を噴射弁の動作タイミングに合わせて供給することが難しくなっていた。このようなことから、エアコンプレッサと噴射弁の動作タイミングにずれがあっても、適切に燃料を噴射することができるように構成された筒内直噴式内燃機関を提供することが課題になっていた。 However, according to this conventional form, since the air compressor is a piston pump type having a piston that reciprocates in conjunction with the crankshaft, pulsation occurs in the air pressure in the compressed air passage. . Therefore, when there is a phase difference between the timing at which the air compressor discharges compressed air and the timing at which the injection valve injects fuel, the compressed air of the air pressure necessary to inject an appropriate amount of fuel is supplied to the injection valve. It was difficult to supply in accordance with the operation timing. For this reason, it is an object to provide a direct injection type internal combustion engine configured to be able to inject fuel appropriately even if the operation timing of the air compressor and the injection valve is shifted. It was.
特に、気筒ごとで噴射弁の動作タイミングに位相差がある多気筒型の筒内直噴式内燃機関においては、単一のエアコンプレッサから吐出された圧縮空気を各噴射弁に導くように圧縮空気通路が形成されている場合に、各噴射弁に対して燃料噴射に必要な空気圧を各噴射弁の動作タイミングに合わせて供給することが難しくなっていた。 In particular, in a multi-cylinder in-cylinder direct injection internal combustion engine having a phase difference in the operation timing of the injection valve for each cylinder, a compressed air passage so as to guide the compressed air discharged from a single air compressor to each injection valve When it is formed, it has been difficult to supply the air pressure necessary for fuel injection to each injection valve in accordance with the operation timing of each injection valve.
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、噴射弁の動作タイミングに合わせて必要な空気圧を供給可能な筒内直噴式内燃機関を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide an in-cylinder direct injection internal combustion engine capable of supplying necessary air pressure in accordance with the operation timing of an injection valve.
上記目的達成のため、本発明に係る筒内直噴式内燃機関は、所定のタイミングで圧縮空気により燃料を燃焼室内に直接噴射する噴射弁と、圧縮空気を吐出するピストンポンプ式のエアコンプレッサと、エアコンプレッサの吐出口から延びて噴射弁に繋がれた圧縮空気通路とを有して構成される筒内直噴内燃機関において、圧縮空気通路の途中に設けられ、圧縮空気を蓄える蓄圧室を備え、蓄圧室は、噴射弁が取り付けられたシリンダヘッドに設けられるとともに、噴射弁の内部に形成され圧縮空気通路が繋がれた加圧空気室よりも上方に配置されて蓄圧室から加圧空気室に至る空気通路が下向きに傾斜されて構成される。
To achieve the above object, an in-cylinder direct injection internal combustion engine according to the present invention includes an injection valve that directly injects fuel into a combustion chamber with compressed air at a predetermined timing, a piston pump type air compressor that discharges compressed air, An in-cylinder direct injection internal combustion engine configured to have a compressed air passage that extends from a discharge port of an air compressor and is connected to an injection valve, and includes a pressure accumulating chamber that is provided in the middle of the compressed air passage and stores compressed air. The pressure accumulating chamber is provided in the cylinder head to which the injection valve is attached, and is disposed above the pressurized air chamber formed inside the injection valve and connected to the compressed air passage. The air passage leading to is inclined downward .
また、筒内直噴式内燃機関が、複数の燃焼室と、複数の燃焼室のそれぞれに対応して設けられた複数の前記噴射弁と、単一の前記エアコンプレッサとを有して構成された多気筒内燃機関になっており、圧縮空気通路を、エアコンプレッサの吐出口から延びて分岐させ、複数の噴射弁のそれぞれに繋ぎ、蓄圧室を、複数の噴射弁のそれぞれに対して設けることが好ましい。 The in-cylinder direct injection internal combustion engine includes a plurality of combustion chambers, a plurality of the injection valves provided corresponding to each of the plurality of combustion chambers, and a single air compressor. It is a multi-cylinder internal combustion engine, the compressed air passage extends from the discharge port of the air compressor, branches to each of the plurality of injection valves, and a pressure accumulating chamber is provided for each of the plurality of injection valves. preferable.
そして、連通路を介して蓄圧室に連通されるとともに蓄圧室に近接する位置に設けられ、蓄圧室内の空気圧を調圧する空気圧レギュレータを備え、連通路が蓄圧室に接続される位置が、蓄圧室と圧縮空気通路を繋ぐ空気通路が蓄圧室に接続される位置よりも上方に設けられることが好ましい。このとき、空気圧レギュレータを、蓄圧室を形成する蓄圧室形成部材に保持させることが好ましい。 Then, it provided at a position close to the pressure accumulating chamber with communicates with the accumulator chamber via a communication passage, provided with a pneumatic regulator for pressurizing the air pressure in the accumulation chamber tone, the position where the communication passage is connected to the accumulator, accumulating chamber It is preferable that an air passage connecting the compressed air passage is provided above a position where the air passage is connected to the pressure accumulating chamber . At this time, it is preferable that the air pressure regulator is held by a pressure accumulation chamber forming member that forms the pressure accumulation chamber.
本発明に係る筒内直噴式内燃機関によると、エアコンプレッサから圧縮空気通路内に吐出された圧縮空気を一旦蓄圧室に蓄えることができるため、圧縮空気通路を大型化して容量を大きくしなくても、エアコンプレッサから吐出される圧縮空気の脈動を緩和することができる。また、噴射弁の作動時には、蓄圧室に蓄えられた圧縮空気を圧縮空気通路を介して噴射弁に導くことができるため、エアコンプレッサと噴射弁との動作タイミングに位相差があっても、蓄圧室に蓄えられていた高圧の圧縮空気が噴射弁に供給され、燃料の噴射の勢いが増加されて噴射弁から噴射される燃料量の増加が図られる。 According to the direct injection type internal combustion engine according to the present invention, the compressed air discharged from the air compressor into the compressed air passage can be temporarily stored in the pressure accumulating chamber. Therefore, the compressed air passage has to be enlarged to increase the capacity. In addition, the pulsation of the compressed air discharged from the air compressor can be reduced. In addition, when the injection valve is operated, the compressed air stored in the pressure accumulating chamber can be guided to the injection valve through the compressed air passage, so that even if there is a phase difference between the operation timings of the air compressor and the injection valve, The high-pressure compressed air stored in the chamber is supplied to the injection valve, the momentum of fuel injection is increased, and the amount of fuel injected from the injection valve is increased.
また、多気筒型の筒内直噴式内燃機関において、圧縮空気通路を複数の噴射弁のそれぞれに繋ぐとともに、蓄圧室を各噴射弁に対して設けることにより、単一のピストンポンプ式のエアコンプレッサが設けられ、気筒ごとで噴射弁の動作タイミングに位相差があっても、各噴射弁には対応する蓄圧室内に蓄えられた高圧の圧縮空気が導かれる。このため、エアコンプレッサの動作タイミングに関わらず、各噴射弁に供給される圧縮空気の圧力差が低減され、優れた燃料噴射制御を行うことができるようになる。 In a multi-cylinder direct injection type internal combustion engine, a single piston pump type air compressor is provided by connecting a compressed air passage to each of a plurality of injection valves and providing a pressure accumulating chamber for each injection valve. Even if there is a phase difference in the operation timing of the injection valve for each cylinder, high pressure compressed air stored in the corresponding pressure accumulation chamber is guided to each injection valve. For this reason, regardless of the operation timing of the air compressor, the pressure difference of the compressed air supplied to each injection valve is reduced, and excellent fuel injection control can be performed.
また、空気圧レギュレータを蓄圧室に近接する位置に設け、空気圧レギュレータにより蓄圧室内の空気圧が調圧されるように構成することにより、噴射弁に導かれる圧縮空気の空気圧が調圧されるため、噴射弁に供給される圧縮空気の圧力制御をより安定して行うことができるようになる。このとき、空気圧レギュレータを、蓄圧室が形成される蓄圧室形成部材に保持させることにより、空気圧レギュレータの保持構造を蓄圧室形成部材と別個に設ける場合と比べ、組付に要する部品点数が削減されるとともに構造が簡単かつ小型になり、内燃機関の組立性を向上させることができる。 In addition, since the air pressure regulator is installed at a position close to the pressure accumulating chamber and the air pressure in the pressure accumulating chamber is regulated by the air pressure regulator, the air pressure of the compressed air introduced to the injection valve is regulated, so that the injection The pressure control of the compressed air supplied to the valve can be performed more stably. At this time, by holding the air pressure regulator in the pressure accumulating chamber forming member in which the pressure accumulating chamber is formed, the number of parts required for assembly is reduced compared to the case where the holding structure of the air pressure regulator is provided separately from the pressure accumulating chamber forming member. In addition, the structure is simple and small, and the assemblability of the internal combustion engine can be improved.
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。図1,図2に本発明に係る筒内直噴式内燃機関の一実施例としてエンジンEを示している。以降では、図中の矢印F,U,Lの方向をそれぞれ前方、上方、左方として説明しており、これらの方向は、エンジン1が車両に搭載された状態において運転者が見る方向に対応している。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 and 2 show an engine E as an embodiment of a direct injection type internal combustion engine according to the present invention. In the following description, the directions of arrows F, U, and L in the figure are described as forward, upward, and leftward, respectively, and these directions correspond to the directions viewed by the driver when the engine 1 is mounted on the vehicle. is doing.
エンジンEは、例えば自動二輪車等の車両に搭載される4ストローク・V型2気筒エンジンであり、車両のフレームに取り付けられるエンジンケース1の内外に各構成部品や補機等が配設されて構成されている。エンジンケース1は、共通のクランクケース2と、それぞれクランクケース2に結合された前部バンク3Fおよび後部バンク3Rとを有して構成されており、両バンク3F,3Rは、クランクケース2の上方にV字をなすようにして締結された前後のシリンダブロック4F,4Rと、各シリンダブロック4F,4Rの上方に締結された前後のシリンダヘッド5F,5Rとを有して構成されている。
The engine E is, for example, a four-stroke / V-type two-cylinder engine mounted on a vehicle such as a motorcycle, and has a configuration in which various components and accessories are arranged inside and outside an engine case 1 attached to a vehicle frame. Has been. The engine case 1 includes a common crankcase 2 and a
シリンダブロック4F,4Rの内部には、上下に開放された円筒状のシリンダ室21F,21Rが形成されており、このシリンダ室21F,21Rの内部にエンジンピストン12F,12Rが摺動自在に挿入されている。エンジンピストン12F,12Rは、コンロッド13F,13Rを介し、クランクケース2に回転自在に支持されたクランクシャフト11に連結されている。シリンダヘッド5F,5Rは、シリンダ室21F,21Rを覆って取り付けられている。両バンク3F,3Rの内部には、シリンダ室21F,21Rの内周面と、エンジンピストン12F,12Rと、シリンダヘッド5F,5Rとに囲まれた燃焼室23F,23Rが形成されている。
燃焼室23F,23Rには、吸気口31F,31Rを介してシリンダヘッド5F,5Rの内部を両バンク3F,3Rの内側に向けて延びる吸気ポート32F,32Rが連通しており、排気口36F,36Rを介してシリンダヘッド5F,5Rの内部を両バンク3F,3Rの外側に向けて延びる排気ポート37F,37Rが連通している。両バンク3F,3Rの内側には、吸気ポート32F,32Rに接続された吸気管33F,33Rが配設され、吸気管33F,33Rの上流側が集合されている。吸気管33F,33Rの集合部分に対し、吸気量を制御するスロットルバルブと、外部から取り入れたエアを清浄化するエアクリーナとが連なって設けられている。また、排気ポート37F,37Rには排気管38F,38Rが接続されている。なお、このエンジンEには、両バンク3F,3R間の下部に、排気ポート37F,37Rから吸気管33F,33Rの集合部分に燃焼後のガスを戻す排気還流装置35が備えられている。
The
シリンダヘッド5F,5Rには、吸気口31F,31Rおよび排気口36F,36Rを開閉する吸気弁15F,15Rおよび排気弁16F,16Rが取り付けられている。吸気弁15F,15Rおよび排気弁16F,16Rは、弁ばね14により吸気口31F,31Rおよび排気口36F,36Rを閉じる方向に付勢され、動弁機構50,50により駆動されて吸気口31F,31Rおよび排気口36F,36Rを開閉する。
The
なお、図2に前部バンク3Fについてのみ示しているが、各シリンダブロック4F,4Rの内部には、シリンダ室21F,21Rの側方を上下に延びるチェーン室27が形成されている。シリンダヘッド5F,5Rには、上面の開口を覆ってヘッドカバー6F,6Rが取り付けられており、シリンダヘッド5F,5Rとヘッドカバー6F,6Rに囲まれて動弁室26が形成されている。チェーン室27と動弁室26は、上下に連通され、内部に動弁機構50が配設されている。
Although only the
動弁機構50は、吸気側カム63および排気側カム64を有してシリンダブロック4F,4Rに回転自在に支持されたカムシャフト60と、揺動自在に設けられて吸気側カム63に当接する吸気側第1ロッカアーム51と、揺動自在に設けられて排気側カム64に当接する排気側第1ロッカアーム52と、動弁室26F,26R内の上部に揺動自在に設けられて吸気弁15F,15Rの上端に当接する吸気側第2ロッカアーム53と、動弁室26F,26R内の上部に揺動自在に設けられて排気弁16F,16Rの上端に当接する排気側第2ロッカアーム54と、吸気側第1および第2ロッカアーム51,53の間を上下に延びて設けられて吸気側第1ロッカアーム51の揺動運動を吸気側第2ロッカアーム53に伝達する吸気側プッシュロッド55と、排気側第1および第2ロッカアーム52,54の間を上下に延びて設けられて排気側第1ロッカアーム52の揺動運動を排気側第2ロッカアーム54に伝達する排気側プッシュロッド56とから構成されている。
The
カムシャフト60は、チェーン室27内の上部を左右に横切って配置され、クランクシャフト11の回転駆動力がチェーン伝動機構70により伝達されて回転駆動される。チェーン伝動機構70は、クランクシャフト11に固定されたカムドライブスプロケット71と、カムシャフト60に固定されたカムドリブンスプロケット72と、両スプロケット71,72に巻き掛けられたカムチェーン73とを有して構成されており、クランクシャフト11の回転駆動力を二分の一に減速してカムシャフト60に伝達する。また、カムチェーン73の弛緩を解消してタイミングチェーンとしての機能を保持するため、シリンダブロック4F,4Rの内壁には無端状のカムチェーン73を外側から押圧するテンショナ75が締結されている(図4参照)。
The
また、シリンダヘッド5F,5Rには、圧縮空気および燃料の混合気を燃焼室23F,23R内に直接噴射して供給する噴射弁17F,17Rと、燃焼室23F,23R内の混合気を点火する点火プラグ18とが取り付けられている。
Further, the
上記構成のエンジンEによると、エンジンピストン12F,12Rが下動すると、エアクリーナおよびスロットルバルブを通って吸気管33F,33Rに導入されたエアが、吸気ポート32F,32Rおよび吸気口31F,31Rを通って燃焼室23F,23R内に供給される。供給されたエアは、エンジンピストン12F,12Rの上動によって圧縮される。このように吸気および圧縮が行われている間における所定のタイミングで、噴射弁17F,17Rから燃焼室23F,23R内に燃料が噴射される。エンジンピストン12F,12Rが上死点近傍に位置したときに、混合気が点火プラグ18により点火されて燃焼し、エンジンピストン12F,12Rが再び下動する。燃焼後のガスは、エンジンピストン12F,12Rが再び上動するときに、排気口36F,36R、排気ポート37F,37Rおよび排気管38F,38Rを通って外部に排出される。
According to the engine E configured as described above, when the
この一連の吸気、圧縮、燃焼・膨張、排気の行程が繰り返して行われるが、両コンロッド13F,13Rの大端部が同じクランクピン11dに並んで枢結されているため、両エンジンピストン12F,12Rは、シリンダ室21F,21Rの軸線が成す角に応じた位相差をもって往復動する。したがって、前部バンク3Fと後部バンク3Rとでは、各行程のタイミングがこの位相差に応じてずれており、吸排気弁15F,15R,16F,16R、噴射弁17F,17Rおよび点火プラグ18が作動するタイミングも、これに合わせてずれが生じている。
This series of intake, compression, combustion / expansion, and exhaust strokes is repeated, but since the large ends of both connecting
なお、クランクケース2は、左右のケース半体2A,2Bが組み合わされて構成されている。クランクシャフト11は、左右のジャーナル部11a,11bがクランクケース2の左右の側壁に支持され、クランクピン11dがクランクケース2の内部空間(クランク室22)に収容され、左右の両端部11e,11fがクランクケース2の側壁から外側に突出されている。左ケース半体2Aには、側壁を外側から覆って左カバー7が締結されており、クランクシャフト11の左端部11eは、左カバー7および左ケース半体2Aに囲まれた空間24内に収容されている。左端部11fには、クランクシャフト11により駆動される発電機41が設けられており、ワンウェイクラッチ42を介してギヤ43が連結されている。ギヤ43には、エンジンEの始動時に作動する始動モータ(図示略)の駆動力が伝達される。また、クランクケース2には、クランクシャフト11と平行に配置された2本のバランサシャフト44,45が回転自在に支持されている。2本のバランサシャフト44,45はそれぞれ、クランクシャフト11の回転駆動力がギヤ列46,47により伝達され、クランクシャフト11と同じ速度で回転駆動される。右ケース半体2Bには、右側壁を外側から覆って右カバー8が締結されており、クランクシャフト11の右端部11fは、右カバー8および右ケース半体2Bに囲まれた空間25内に収容されている。右端部11fには、ギヤ列47の駆動ギヤ47aが設けられている。クランクケース2の後部には、クランクシャフト11の回転駆動力を変速して車輪に伝達する動力伝達装置を収容するための変速機ケース9が一体に成形されている。動力伝達装置の入力軸48は、バランサシャフト45の回転駆動力がギヤ列49により減速されて伝達されるように構成されている。なお、ギヤ列46の駆動ギヤ46aは、クランク室22内に収容され、ギヤ列47の従動ギヤ47bとギヤ列49の駆動ギヤ49aはバランサシャフト45に固定されている。
The crankcase 2 is configured by combining left and right case halves 2A and 2B. The crankshaft 11 has left and right journal portions 11a and 11b supported on the left and right side walls of the crankcase 2, a crankpin 11d accommodated in the internal space (crank chamber 22) of the crankcase 2, and left and right end portions 11e and 11f. Protrudes outward from the side wall of the crankcase 2. A left cover 7 is fastened to the
さて、本構成例の噴射弁17F,17Rは、圧縮空気の空気圧を利用して燃料を圧縮空気と混合して噴射する形態になっており、図示しない燃料タンクに溜められた燃料が供給されてこの燃料を噴射する燃料インジェクタ80と、燃料インジェクタ80から噴射された燃料を圧縮空気とともに燃焼室23F,23R内に直接噴射するエアインジェクタ85とが連結されて構成されている。このため、エンジンEは、エアインジェクタ85に供給される圧縮空気を吐出するエアコンプレッサ100と、エアコンプレッサ100から延びてエアインジェクタ85に繋がり、吐出された圧縮空気をエアインジェクタ85に導く圧縮空気通路120とを有して構成されている。
The
図3に示すように、燃料インジェクタ80およびエアインジェクタ85はそれぞれ、外形が段付きの円筒状に形成され、電磁駆動によって先端に設けられたノズル孔81,86が開閉されるように構成されている。燃料インジェクタ80の軸方向中間部には、内部に燃料を導くための燃料通路82が形成されている。
As shown in FIG. 3, each of the
噴射弁17F,17Rは、シリンダヘッド5F,5Rと、動弁室26内でシリンダヘッド5F,5Rに結合されたインジェクタホルダ90とに保持され、シリンダ室21F,21Rの軸線と平行に設けられている。シリンダヘッド5F,5Rには、燃焼室23F,23Rからシリンダ室21F,21Rの軸線と平行に延びる収容孔5aが形成されており、収容孔5a内にエアインジェクタ85の先端部が嵌合される。エアインジェクタ85のノズル孔86は、燃焼室23F,23Rに上方から突出される。
The
インジェクタホルダ90は、噴射弁17F,17Rの作動時に生じる振動を吸収するダンパ部材96を介してシリンダヘッド5F,5Rに結合されている。インジェクタホルダ90の内部を貫通して形成された収容孔90aには、エアインジェクタ85の基端部と燃料インジェクタ90とが嵌合されている。このようにインジェクタホルダ90に嵌合されて保持された状態においては、燃料インジェクタ80の先端部とエアインジェクタ85の基端部とが上下に嵌合されて連結され、燃料インジェクタ80のノズル孔81がエアインジェクタ85の内部に配置される。
The
また、インジェクタホルダ90の内部には、上下に分かれて3箇所にOリング等のシール部材97〜99が取り付けられている。これにより、収容孔90aの内周面と、上部および中央シール部材97,98と、燃料インジェクタ85の外周面とに囲まれた環状の燃料室91が形成され、また、収容孔90aの内周面と、中央および下部シール部材98,99と、燃料インジェクタ80およびエアインジェクタ85の外周面とに囲まれた環状の加圧空気室92が形成される。インジェクタホルダ90の内部には、燃料室91に連通されて燃料タンクに繋がる燃料パイプ84(図5参照)が接続される燃料通路93が形成されており、加圧空気室92に連通されるホルダ側空気通路94が形成されている。
In addition, inside the
上記構成の噴射弁17F,17Rによると、燃料タンク内の燃料が燃料パイプ84、燃料室91および燃料通路82を通って燃料インジェクタ80の内部に流入し、エアコンプレッサ100からの圧縮空気がホルダ側空気通路94を通って加圧空気室92に流入する。図示しないコントローラから出力された制御信号により電磁駆動されて両ノズル孔81,86が所定のタイミングで開放されると、燃料インジェクタ80のノズル孔81から燃料がエアインジェクタ85の内部に噴射される。そして、燃料インジェクタ80から噴射された燃料が、加圧空気室92に流入した圧縮空気とともにエアインジェクタ85のノズル孔86から燃焼室23F,23R内に噴射される。
According to the
次に、図4を参照してエアコンプレッサ100の構成について説明する。エアコンプレッサ100は、前部バンク3Fのシリンダブロック4Fの上部に設けられており、前部バンク3Fに設けられたカムシャフト60の回転駆動力がポンプ駆動機構105により伝達されて駆動される。
Next, the configuration of the
エアコンプレッサ100は、ピストンポンプになっており、内部にポンプシリンダ室101aが形成されたポンプボディ101と、ポンプボディ101にポンプシリンダ室101aを覆って結合されたポンプヘッド102と、ポンプシリンダ室101aの内部に摺動自在に挿入されたポンプピストン103とを有して構成されている。前部バンク3Fのシリンダブロック4Fには、チェーン室27の前方に開口が形成されており、ポンプボディ101は、この開口を覆ってシリンダブロック4Fの前方に締結されている。また、ポンプシリンダ室101aの内周面と、ポンプピストン103と、ポンプヘッド102とに囲まれて圧縮室100aが形成されている。ポンプピストン103は、ポンプ駆動機構105により駆動されてポンプシリンダ室101aの内部を軸方向に往復動する。
The
ポンプ駆動機構105は、カムシャフト60と平行に延びて設けられてシリンダブロック4Fおよびポンプボディ101に回転自在に支持された駆動シャフト106と、カムシャフト60の回転駆動力を駆動シャフト106に伝達するポンプギヤ列107と、駆動シャフト106に一体回転可能に設けられた斜板108と、ポンプピストン103に固着されるとともに斜板108に連結された作動部材110とから構成されており、カムシャフト60の回転駆動力を直線運動に変換してポンプピストン103に伝達する。
The pump drive mechanism 105 extends parallel to the
ポンプギヤ列107は、カムシャフト60に結合されたポンプドライブギヤ107aと、ポンプドライブギヤ107aと噛合して駆動シャフト106に結合されたポンプドリブンギヤ107bとから構成される。作動部材110は、ポンプピストン103の左側端面に締結されている。作動部材110には、ポンプピストン103との組付状態でポンプピストン103の中心軸上に位置しており、それぞれ半球状に形成された2つのシュー111,111を滑動自在に受容保持する保持部112が設けられている。保持部112に受容保持された2つのシュー111,111の間に斜板108の周縁部108aが挟持されている。作動部材110の前面には左右方向に延びる溝が形成されており、ポンプボディ101の前面外側から挿入されるボルト114の端部がこの溝の内部に受容されている。これにより、作動部材110はポンプピストン103の軸回りへの回転が規制される。
The
また、圧縮室100aは、吸入口100bを介してポンプヘッド102の内部に形成された吸入ポート102aに連通しており、吐出口100cを介してポンプヘッド102の内部に形成された吐出ポート102bに連通している。吸入ポート102aは、ポンプヘッド102の上方に開口して外部に連通し、この開口にエアクリーナから延びるエア導入管(図示略)が接続されている。吸入口100bには、圧縮室100aが負圧になると開弁するリード弁(図示略)が設けられている。また、吐出ポート102bはポンプヘッド102の内部を左右に貫通して形成されている。吐出ポート102bには、吐出口100cから径方向外側に延びる着座面に着座可能な円板状の弁体117と、弁体117を着座方向に付勢するスプリング118とを有して構成されたポペット弁116が設けられている。
The compression chamber 100a communicates with a
上記構成のエアコンプレッサ100によると、カムシャフト60の回転がポンプギヤ列107を介して駆動シャフト106に伝達され、駆動シャフト106がクランクシャフト11と同じ速度で回転する。駆動シャフト106の回転に応じて斜板108が回転すると、斜板108の周縁部108aが左右方向に変位し、この変位がシュー111を介して作動部材110に伝達され、作動部材110とともにポンプピストン103を左右に往復直線運動させる。ポンプピストン103が図4に実線で示す右死点にある状態から左動すると圧縮室100aの内部が負圧になってリード弁が開弁し、エアクリーナからのエアがエア導入管、吸入ポート102bおよび吸入口100bを通って圧縮室100a内に吸入される。ポンプピストン103が図4に二点鎖線で示す左死点にある状態から右動すると、リード弁が閉弁して圧縮室100a内でエアが圧縮される。圧縮空気が所定圧を超えると、ポペット弁116の弁体117がスプリング118の付勢力に抗して右動して吐出口100cが開放され、圧縮室100a内の圧縮空気が吐出ポート102bに吐出される。
According to the
次に、圧縮空気通路120について説明する。圧縮空気通路120は、ポンプヘッド102、ポンプボディ101、前部バンク3Fのシリンダブロック4F、クランクケース2および両バンク3F,3Rのそれぞれの内部に形成されて吐出ポート102bと動弁室26とを連通するケース内通路121と、インジェクタホルダ90に形成されたホルダ側空気通路94と、動弁室26F,26R内に配設されてケース内通路121およびホルダ側空気通路94を接続する配管通路126とから構成されている。
Next, the
図1に示すように、ケース内通路121は、エアコンプレッサ100の吐出ポート102bから延びる第1通路122と、クランクケース2内における両バンク3F,3Rの基端部において第1通路122から前部バンク3Fの動弁室26に向けて延びる第2通路123と、クランクケース2内における両バンク3F,3Rの基端部において第1通路122から後部バンク3Rの動弁室26に向けて延びる第3通路124とを有している。このように、ケース内通路121は、エアコンプレッサ100の吐出ポート102bから延び、両バンク3F,3Rの基端部において両バンク3F,3Rの動弁室26に向けて二又に分岐されている。以降では、この二又に分かれる部分を分岐部120aとも称する。
As shown in FIG. 1, the in-
図6,図7に示すように、配管通路126は、ケース内通路121における動弁室26側の開口とホルダ側空気通路94の開口とを繋いでいる。これにより、エアコンプレッサ100の吐出ポート102bに吐出された圧縮空気が、両バンク3F,3Rにおける加圧空気室92に導かれる。
As shown in FIGS. 6 and 7, the
また、本構成例のエンジンEには、両バンク3F,3Rのそれぞれに対し、圧縮空気通路120内の圧縮空気を所定圧に調圧制御する空気圧レギュレータ140と、圧縮空気を蓄えるための蓄圧室150とが設けられており、それぞれが圧縮空気通路120の途中に設けられている。図7に前部バンク3Fについてのみ示すが、配管通路126の中間部に分岐配管通路127が繋がっている。この分岐配管通路127に、蓄圧室150が連通して設けられており、さらに、この蓄圧室150を介して空気圧レギュレータ140が繋がって設けられている。
Further, in the engine E of this configuration example, for each of the
蓄圧室150は、シリンダへッド5F,5Rの内壁に締結された蓄圧室ケース151の凹部151aの内周面に囲まれて形成されている。蓄圧室ケース151には、凹部151aの開口を覆ってキャップ151が取り付けられており、また、キャップ151と蓄圧室ケース151との間には、シール部材が設けられている。これにより、凹部151aの開口が密閉されて蓄圧室150からの空気漏れが防止される。蓄圧室ケース151の外周面には、凹部151aに連通される空気出入通路151bが開口しており、この開口に分岐配管通路127が繋がれている。
The
空気圧レギュレータ140は、蓄圧室ケース151に形成された収容孔151c内に嵌合収容されて保持されており、動弁室26内において蓄圧室150に近接した位置に配設されている。収容孔151cは、連通路151dを介して凹部151aと連通されている。さらに、ワッシャ155が空気圧レギュレータ140の外側から取り付けられて蓄圧室ケース151に締結されており、これにより空気圧レギュレータ140が蓄圧室ケース151に固定される。なお、空気圧レギュレータ140の余剰エア出口141は、動弁室26内に開口している。
The
蓄圧室ケース151がシリンダヘッド5F,5Rに取り付けられると、蓄圧室150が各噴射弁17F,17Rに近接した位置に形成される。また、ケース内通路121を形成する第2通路123は、前部バンク3Fの後部で開口されており、また、第3通路124は、図示略するが後部バンク3Rの前部で開口されている。このため、配管通路126は、エンジンEが車両に搭載された状態において、ケース内通路121側からホルダ側空気通路94に行くに従って下方に向けられる。また、エンジンEが車両に搭載された状態において、収容孔151cが加圧空気室92に対して上方に配置されており、分岐配管部127が、ホルダ側空気通路94に行くに従って下方に向けられる。また、空気圧レギュレータ140は、連通路151dを介して蓄圧室150に連通されるとともに、蓄圧室150に近接する位置に設けられており、蓄圧室150内の空気圧を調圧するように構成されている。
When the pressure accumulating
上記構成のエンジンEによると、クランクシャフト11が回転されると、両エンジンピストン12F,12Rが位相差をもって往復動し、また、クランクシャフト11が2回転する間にポンプピストン103が1往復する。エアコンプレッサ100の圧縮行程が行われると、吐出ポート102bに吐出された圧縮空気が、第1通路122を通って分岐部120aで二手に分かれ、両バンク3F,3Rの加圧空気室92および蓄圧室150に導かれる。このように1つのエアポンプ100により吐出された圧縮空気が、両バンク3F,3Rの噴射弁17F,17Rに供給される。蓄圧室150内の圧縮空気の空気圧は、蓄圧室150と連通路151dを介して接続される空気圧レギュレータ140によって所定圧に調圧される。空気圧レギュレータ140からの余剰エアは、余剰エア出口141から動弁室26内に排出され、チェーン室26および左右の空間24,25を通ってクランク室22内に流入する。クランク室22内に流入した余剰エアは、従来知られるブリーザ装置(図示略)によってブローバイガスとともにスロットルバルブの上流側に還流され、吸気行程において各燃焼室23F,23R内に供給される。
According to the engine E having the above configuration, when the crankshaft 11 is rotated, both
クランク角が進角されると、エアコンプレッサ100の吸入行程が行われ、前部バンク3Fに設けられた噴射弁17Fが電磁駆動されてノズル孔82,86が開放される。これにより、前部バンク3Fの蓄圧室150に溜められた圧縮空気が加圧空気室92に流入し、燃料とともにエアインジェクタ85のノズル孔86から燃焼室23Fに噴射される。このとき、前部バンク3Fにおける蓄圧室150内や加圧空気室92内の空気圧が降下される。この降下によって後部バンク3Rに設けられた圧縮空気通路内の内部に形成された圧縮空気通路の内部通路内の空気圧に脈動が生じるおそれがあるが、後部バンク3Rの蓄圧室150内に圧縮空気が蓄えられているため、脈動が緩和される。
When the crank angle is advanced, the intake stroke of the
クランク角がさらに進角されると、後部バンク3Rの噴射弁17Rが電磁駆動されてノズル孔82,86が開放される。燃焼室23R側と加圧空気室92側との間には内部空気圧に差圧があるため、この差圧によって後部バンク3Rの蓄圧室150に溜められた圧縮空気が加圧空気室92に流入し、燃料とともにエアインジェクタ85のノズル孔86から燃焼室23R内に噴射される。
When the crank angle is further advanced, the
このように、エアコンプレッサ100から吐出された圧縮空気は、噴射弁17F,17Rに繋がる空気通路120に連通された蓄圧室150内に流入する。これにより、本構成例のようにエアコンプレッサ100がピストンポンプであっても、圧縮空気通路120内の空気圧の脈動が抑えられる。また、蓄圧室150内で空気圧を高圧に保持しておくことができるようになるため、エアコンプレッサ100が圧縮空気を吐出するタイミングと、各噴射弁17F,17Rが燃料を噴射するタイミングにずれがあっても、噴射弁17F,17Rの作動時には、配管通路部127を介して蓄圧室150から圧縮空気を噴射弁17F,17Rに導くことができる。なお、蓄圧室150は、動弁室26内に設けられて各噴射弁17F,17Rに近接する位置に形成されているため、蓄圧室150からの圧縮空気が噴射弁17F,17Rに短時間で導かれる。したがって、燃焼室23F,23R内に混合気を所定のタイミングで正確に供給することができる。
As described above, the compressed air discharged from the
また、本構成例のエンジンEは、気筒ごとで燃料を噴射するタイミングにずれがあるV型2気筒の内燃機関であるが、両バンク3F,3Rごとに蓄圧室150を設けていることにより、このような形態の内燃機関においても、エアコンプレッサ100の行程に関わらず、蓄圧室150から噴射に必要とされる空気圧に設定された圧縮空気を各噴射弁17F,17Rに供給することができるようになる。これにより、出力や回転数に応じた適切な量の燃料を各燃焼室23F,23R内に供給することができ、優れた燃料噴射制御を行うことができる内燃機関を提供することができる。
Further, the engine E of the present configuration example is a V-type 2-cylinder internal combustion engine in which the timing of injecting fuel is different for each cylinder, but by providing a
また、空気圧レギュレータ140を蓄圧室150に近接する位置に設け、空気圧レギュレータ140により蓄圧室150内の空気圧が調圧されるように構成することにより、噴射弁17F,17Rに導かれる圧縮空気の空気圧が調圧されるため、噴射弁17F,17Rに供給される圧縮空気の圧力制御をより安定して行うことができるようになる。このとき、空気圧レギュレータ140を、蓄圧室150が形成される蓄圧室ケース151に保持させることにより、空気圧レギュレータ140の保持構造を蓄圧室ケース151と別個に設ける場合と比べ、組付に要する部品点数が削減されるとともに構造が簡単かつ小型になり、内燃機関の組立性を向上させることができる。
Further, by providing the
また、このように、蓄圧室150および空気圧レギュレータ140を一体にしてエンジンケース1に組み付け可能になっていることにより、蓄圧室150および空気圧レギュレータ140を動弁室26内にコンパクトに配置することができる。また、蓄圧室ケース151はシリンダヘッド5F,5Rの内壁に締結されている。ここで、シリンダヘッド5F,5Rは、燃焼室23F,23Rを形成するとともに、燃焼後のガスを導く排気ポート37F,37Rが形成されているため、エンジンEの作動時に内壁が高温になる。したがって、蓄圧室ケース151はシリンダヘッド5F,5Rの内壁から熱を受け、蓄圧室150の内部温度が高温に保持されて圧縮空気中に含まれる水蒸気が結露するおそれを低減することができ、圧縮空気通路120が水滴によって閉塞されることがなくなる。
In addition, as described above, the
さらに、蓄圧室150が加圧空気室92に対して上方に配置されており、蓄圧室150から加圧空気室92に至る通路が下向きに傾斜されている。このため、蓄圧室150内で結露が生じても、水滴が空気通路120の内壁面を伝って加圧空気室92までスムーズに流れ落ちる。このため、水滴が空気通路120の内壁面に付着したままとなって空気通路120を閉塞するおそれを低減することができるとともに、空気圧レギュレータに水滴が侵入することがなく、空気圧レギュレータ140による圧縮空気の調圧制御を安定して行わせることができるようになる。
Further, the
これまで本発明に係る実施形態を説明したが、本発明は上記の構成に限定されるものではない。例えば、多気筒型の直噴式内燃機関に適用する場合には、上記構成例のようにV型2気筒の内燃機関に限らず、直列型や並列型の内燃機関あるいは3気筒以上の内燃機関に対しても、同様に適用することができる。 Although the embodiment according to the present invention has been described so far, the present invention is not limited to the above configuration. For example, when applied to a multi-cylinder type direct injection internal combustion engine, the present invention is not limited to a V-type two-cylinder internal combustion engine as in the above configuration example, but is also applied to an in-line type or parallel type internal combustion engine or an internal combustion engine having three or more cylinders. The same applies to the case.
E エンジン
1 エンジンケース
2 クランクケース
3F 前部バンク
3R 後部バンク
4F,4R シリンダブロック
5F,5R シリンダヘッド
11 クランクシャフト
12F,12R エンジンピストン
17F,17R 混合気噴射弁
21F,21R シリンダ室
23F,23R 燃焼室
26 動弁室
80 燃料インジェクタ
85 エアインジェクタ
100 エアコンプレッサ
120 空気通路
140 空気圧レギュレータ
150 蓄圧室
151 蓄圧室ケース
E Engine 1 Engine case 2
Claims (4)
前記圧縮空気を吐出するピストンポンプ式のエアコンプレッサと、
前記エアコンプレッサの吐出口から延びて前記噴射弁に繋がれた圧縮空気通路とを有して構成される筒内直噴内燃機関において、
前記圧縮空気通路の途中に設けられ、前記圧縮空気を蓄える蓄圧室を備え、
前記蓄圧室は、前記噴射弁が取り付けられたシリンダヘッドに設けられるとともに、前記噴射弁の内部に形成され前記圧縮空気通路が繋がれた加圧空気室よりも上方に配置されて前記蓄圧室から前記加圧空気室に至る空気通路が下向きに傾斜されていることを特徴とする筒内直噴式内燃機関。 An injection valve that directly injects fuel into the combustion chamber with compressed air at a predetermined timing;
A piston pump type air compressor that discharges the compressed air;
In a cylinder direct injection internal combustion engine configured to have a compressed air passage extending from a discharge port of the air compressor and connected to the injection valve,
Provided in the middle of the compressed air passage, comprising a pressure accumulating chamber for accumulating the compressed air,
The pressure accumulating chamber is provided in a cylinder head to which the injection valve is attached, and is disposed above the pressurized air chamber formed inside the injection valve and connected to the compressed air passage. An in-cylinder direct injection internal combustion engine characterized in that an air passage leading to the pressurized air chamber is inclined downward .
前記圧縮空気通路は、前記エアコンプレッサの吐出口から延びて分岐し、前記複数の噴射弁のそれぞれに繋がれており、
前記蓄圧室が、前記複数の噴射弁のそれぞれに対して設けられていることを特徴とする請求項1に記載の筒内直噴式内燃機関。 The in-cylinder direct injection internal combustion engine includes a plurality of the combustion chambers, a plurality of the injection valves provided corresponding to each of the plurality of combustion chambers, and a single air compressor. A multi-cylinder internal combustion engine,
The compressed air passage extends from a discharge port of the air compressor and branches, and is connected to each of the plurality of injection valves,
The in-cylinder direct injection internal combustion engine according to claim 1, wherein the pressure accumulating chamber is provided for each of the plurality of injection valves.
前記連通路が前記蓄圧室に接続される位置が、前記蓄圧室と前記圧縮空気通路を繋ぐ空気通路が前記蓄圧室に接続される位置よりも上方に設けられていることを特徴とする請求項1又は2に記載の筒内直噴式内燃機関。 An air pressure regulator that regulates the air pressure in the pressure accumulating chamber, provided in a position close to the pressure accumulating chamber and communicated with the pressure accumulating chamber via a communication path ;
The position where the communication passage is connected to the pressure accumulation chamber is provided above the position where the air passage connecting the pressure accumulation chamber and the compressed air passage is connected to the pressure accumulation chamber. The in-cylinder direct injection internal combustion engine according to 1 or 2.
The in-cylinder direct injection internal combustion engine according to claim 3, wherein the air pressure regulator is held by a pressure accumulation chamber forming member that forms the pressure accumulation chamber.
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