JPS62182474A - 圧縮空気又はガスの補助により燃料をエンジンに注入する方法及び装置 - Google Patents

圧縮空気又はガスの補助により燃料をエンジンに注入する方法及び装置

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JPS62182474A JP60299787A JP29978785A JPS62182474A JP S62182474 A JPS62182474 A JP S62182474A JP 60299787 A JP60299787 A JP 60299787A JP 29978785 A JP29978785 A JP 29978785A JP S62182474 A JPS62182474 A JP S62182474A
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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、内燃機関に圧縮空気又はガスの補助により、
すなわち空気式注入方式により燃料を注入する方法及び
装置に関する。本発明は４−ストロークエンジン又は２
−ストロークエンジン、特に空気掃気式のものに適用可
能である。
［従来の技術］ 空気及び燃料の吸入サイクルの大部分においてクランク
ケースの掃気を行う２−ストロークエンジンの場合、移
動ボートと排気ポートは同時に開放し、シリンダーに入
った燃料と空気の混合物の一部は排気ポートが閉じる前
に大気中に逃げる。これにより効率が相当低下するのみ
ならず、大気汚染物質の放出が著しくなる。
クランクケースから来る空気の補助により燃料を注入す
る方式により、この欠点は克服することができる。その
−例は、エム・ジエイ・エイ・クルマン（Ｍ、Ｊ、　　
Ａ、　Ｃｕｌｍａｎｎ　）により仏間特許第４９０．１
６６号において提案された。この特許においては、シリ
ンダーの掃気はポンプクランクケースから来る空気のみ
により行われる。ポンプクランクケースの空気の他の部
分はこのケース内で可能な最高圧力に近い圧力で密閉室
に送られる。密閉室は空気式燃料注入装置に供給する圧
縮空気源として作用する。
このような装置は、ポンプクランクケース内の圧力より
高い圧力で圧縮空気を送給するとき、一層効果的である
ことがわかった。
先行技術は英国特許第５７２．０８０号、西独特許第８
３３，８８５号、米国特許第３、１９０．２７０号及び
仏間特許第 ２．２９２，１１１号に記載されている。
［発明の要約］ 本発明の装置は、空気式注入の効率を向上させるために
排気管中の圧力波効果を利用する。
その結果、空気式燃料注入の効率が向上し、エンジン内
の空気充満度が高まり、残留する燃焼ガスの量が増加し
く窒素酸化物の放出量が減少する）、排気管に直行した
燃料の一部が回収され、排気ガスの圧力波効果による騒
音が低下する。
従って、本発明は、燃料の空気式注入用手段及び排気管
を有する内燃機関に関する。
本発明のエンジンは以下補助管と呼ぶ管を有し、補助管
は２つの端部を有し、その一端は排気管に連結しており
、他端は注入部材に連結していることを特徴とする。
本発明のエンジンは、ポンプクランクケースと、ポンプ
クランクケースを注入部材に連結する室を有し、この室
は注入室を形成し、排気管は注入室と補助管により連結
している。前記注入室は停止弁又は逆止弁のようなじゃ
ま部材を有し、このじゃま部材は補助管が注入室に連結
する前に位置するようにすることができる。
補助管は停止弁又は逆止弁のようなじゃま部材を有し、
このじゃま部材はカムのような機械的制御、空気式制御
、電気空気式制御等により、間欠的に開放する。
補助管は、空気源に開放している第三の開口部と、その
開口部に配置された停止弁又は逆止弁のようなじゃま部
材とを存する構成とすることもできる。
補助管が排気管に連結する部位は、好ましくは排気管内
において圧力波が最高となる位置である。
排気管に連結する補助管の端部の形状は、排気管から補
助管に向けて断面が縮小するロード状とすることができ
る。
本発明は、少なくとも２つのシリンダーを有し、各シリ
ンダーは排気管及び注入部材を有するエンジンに適用す
ることができる。この場合、エンジンはまた１つのシリ
ンダーの排気管を他のシリンダーの注入部材に連結する
少なくとも１つの交差する補助管を有することができる
。
本発明は少なくとも２つのシリンダーを有し、各シリン
ダーは排気管と、注入部材とそのシリンダーの注入部材
に連結した注入室とを有するエンジンに適用することが
できる。この場合、エンジンはまた前記注入室を他のシ
リンダーの排気管に連結する少なくとも１つの交差した
補助管を有することができる。
ここで注目するシリンダーがポンプクランクケースを有
する場合、エンジンはそのポンプクランクケースをその
シリンダーの注入部材に連結する少なくとも１つの注入
室を有し、交差する補助管は、そのシリンダーの注入室
に他のシリンダーの排気管を連結する。
本発明はまた、少なくとも２つのシリンダーを有し、各
シリンダーが排気管と注入部材とを有するエンジンに適
用することができる。この場合、エンジンはまた少なく
とも２つの交差した補助管を有し、各補助管は１つのシ
リンダーの排気管を他のシリンダーの注入部材に連結す
る。
本発明はまた、複数のシリンダーを有し、少なくとも１
つのシリンダーは排気管を有し、他のシリンダーは空気
式注入部材を有するエンジンに適用することができる。
この場合、排気管は補助管により空気式注入部材に連結
することができる。
このエンジンのシリンダーがポンプクランクケースを有
する場合、エンジンはまたま少なくとも２つの注入室を
有し、各注入室は１つのシリンダーのポンプクランクケ
ースを同じシリンダーの注入部材に連結し、各補助管は
そのシリンダーの注入部材に連結した注入室に他のシリ
ンダーの排気管を連結する。
本発明はさらに、少なくとも２つのシリンダーを有し、
その少なくとも１つはポンプクランクケースを有するエ
ンジンに適用することができる。この場合、エンジンは
ポンプクランクケースを他のシリンダーの注入部材に連
結する少なくとも１つの交差した注入室を有する。
この他のシリンダーは排気管と補助管とを有し、補助管
はこの他のシリンダーの排気管を交差した注入室に連結
する。この注入室は同じシリンダーの注入部材に連結し
ている。
本発明はさらに、それぞれポンプクランクケースを具備
した少なくとも２つのシリンダーを有するエンジンに適
用することができる。この場合、エンジンは少なくとも
２つの交差した注入室を有し、各注入室は１つのシリン
ダーのポンプクランクケースを他のシリンダーの注入部
材に連結している。
エンジンは少なくとも２つの補助管を有することができ
、各補助管は１つのシリンダーの排気管を注入室（同じ
シリンダーの注入部材に連結）に連結している。
従って、多シリンダーの場合、本発明により、異なるシ
リンダーの排気管と注入部材との間の連通や、ポンプク
ランクケースと注入部材との間の連通に数多くの組合せ
が得られる。
同様の組合せも本発明の範囲内で可能である。
特に、エンジンが排気マニホルドを有する場合や、数個
のポンプクランクケースに連通ずる共通の注入室と少な
くとも１つの注入部材とを有する場合にも、同様の組合
せがある。例えば、補助管を共通の注入室を介して注入
部材に連結することができる。
注入室は管により形成するのが好ましい。
本発明はまた、空気式注入部材と排気管とを有する内燃
機関に燃料を注入する方法を提供する。この方法は、排
気管と注入部祠との間を連通させることを特徴とする。
この方法はポンプハウジング又はクランクケースを有す
るエンジンに適用することができる。この実施例におい
て、ポンプハウジングから来る圧縮ガスの一部は注入部
材に向かうとともに、排気管と注入部材との連通から来
るガスと合流する。
前記連通は、停止弁又は逆止弁のようなじゃま部材を介
してガス源との間にも達成することができる。本発明の
方法を適用するエンジンが少なくとも２つのシリンダー
を有し、各シリンダーが排気管と注入部材とを有する場
合、１つのシリンダーの排気管と他のシリンダーの注入
部材とを交差して連通ずることができる。
本発明の方法を、シリンダーの各々がポンプクランクケ
ースと移送管とをａするエンジンに適用する場合、その
シリンダーのポンプクランクケースから来る圧縮ガスの
一部を同じシリンダーの注入部材に送るとともに、その
シリンダーの注入部材と他のシリンダーの排気管との連
通から来るガスと合流させることができる。
本発明の方法を少なくとも２つのシリンダーを有し、そ
の少なくとも１つのがポンプクランクケースを有するエ
ンジンに適用する場合、ポンプクランクケースから来る
圧縮ガスの一部を他のシリンダーの注入部材に向けるこ
とができる。
本発明の方法を各シリンダーが排気管を有するエンジン
に適用する場合、そのシリンダーの注入部材と他のシリ
ンダーの排気管とを連通させ、ポンプクランクケースか
ら来る圧縮ガスの少なくとも一部を注入部材に向けると
ともに、上記連通から来るガスと合流させることができ
る。
［実施例］ 本発明の特徴は添付図面の説明から一層明らかであるが
、本発明はこれに限定されるものではない。
第１図は本発明の装置を具備した２−ストロークエンジ
ンのシリンダー（圧縮空気により燃料注入を行う）を概
略的に示す。
参照番号１はシリンダーを示し、シリンダー１の上端は
シリンダーへラド２により閉塞し、下端は密閉したクラ
ンクケース３に連結している。シリンダー１内では、連
結ロッド５によりクランクシャフト６に連結したピスト
ン４が往復動する。
シリンダー１の壁に形成されたポート７は番号８により
概略的に示された排気管と連通している。シリンダー１
の壁に形成されたポート９により空気をシリンダー１内
に導入することができる。これらのポート９はチャンネ
ル１０により密閉クランクケース３と連通している。
シリンダー１内に空気をを効に充満し、燃焼したガスを
できるだけ完全に排気するために、ポート７及び９は公
知の配置及び寸法を有する。
クランクケース３には空気吸入オリフィス１１が設けら
れており、オリフィス１１には番号１１ａにより概略的
に示す弁、例えばブレード弁が具備されている。オリフ
ィス１１は空気フィルター（図示せず）に連通している
。クランクケース３内の圧力が送給空気の圧力より低い
とき、弁１１ａが開放し、空気はクランクケース３内に
入る。クランクケース３内の圧力が送給空気の圧力より
高くなるや否や弁１１ａは閉塞する。
クランクケース３は、ブレード弁のような弁１９を具備
したオリフィス１８を介して、体積Ｖの密閉室１７と連
通している。
室１７内の圧力がクランクケースの圧力より低くなると
弁１９が開放し、室１７とクランクケース３とは連通ず
る。また室１７内の圧力がクランクケース内の圧力より
高くなると、弁１９は閉じ、室１７とクランクケース３
とは分離する。
番号１２により概略的に示された空気式燃料注入部祠に
より、気化された加圧燃料・空気混合物がシリンダー１
に送給される。このために、部材１２は燃料供給管１３
と連結しており、かつ圧縮空気及び／又はガスの供給管
１４と連結している。また管１４は室１７と連通してい
る。
この部材１２及びその制御手段を以下に詳細に説明する
。
シリンダーヘッド２はまたスパークプラグ１５（その電
気回路は図示せず）を有する。
本発明の装置は、排気管１６と密閉室１７とを連結する
補助管２０を有する。補助管２０と密閉室１７との連通
は、ブレード弁のような弁２２を具備したオリフィス２
１を介して行われる。
管２０内の圧力が密閉室１７の圧力より高くなると、弁
２２が開放し、管２０と密閉室１７とは連通ずる。−刃
室１７内の圧力が管２０の圧力より高いと、弁２２は閉
じ、室１７と管２０とは分離する。
次に第２図乃至第６図を参照して、エンジンの作動につ
いて説明する。
第２図において、ピストン４はシリンダーヘッド２の上
端に到達している。吸入ポート９及び排気ポート７はピ
ストン４により閉じている。
弁１１ａは開放し、オリフィス】１を経てクランクケー
ス３に空気が入る。弁１９は閉じ、弁２２も閉じている
。
スパークプラグ１５のスパークによる燃焼作用により、
ピストン４はシリンダーヘッド２から遠ざかり、クラン
クケース３内の空気を圧縮し、弁１１ａを閉止する。ケ
ース３内の圧力が室１７内の圧力より高くなると、弁１
９は開放する（第３図）。ピストン４が移動するにつれ
て、クランクケース３全体の圧力は次第に増大する。
排気ポート７が突然開放すると（第４図）、高い入射角
の圧力波（υト気爆発）が形成され、排気管１６及び管
２０内を伝播する。この正の圧力波がオリフィス２１に
到達すると、管２０内の圧力が室１７内の圧力より高く
なり、弁２２は開放し、管２０内のガスの一部（燃焼し
たガス、電気及び燃料供給管から短絡的に来る可能性の
ある燃料の混合物により形成される排気ガス）は室１７
内に送給され、室１７内の圧力が高まる。
ピストンがボート９を開放すると（第５図）、クランク
ケース３内の圧縮された空気は、移送チャンネル１０及
びポート９を経てシリンダー１内に導入される。クラン
クケース３内の圧力は低下し、弁１９は閉じる。ここで
エンジンに本発明の装置が設けられていないと、室１７
内の空気の圧力はクランクケース３内で到達する最高圧
力と等しい。
移送ボート９が開放した後（すなわちクランクケース３
が室１７への送給を完了したとき）、正の排気圧力波が
オリフィス２１に到達し、室１７を充満させるように、
管２Ｇの長さを計算することができる。これにより室１
７への圧縮空気送給の乱れや低下が防止できる。これは
特に移送ポート９の開放が排気ポート７の開放より遅れ
る場合に、そうである。管２０の形状は波の効果を増大
させるように設計する。例えば、規則的な曲線を有する
形状や、断面が拡開又は縮小する円錐形状のように、連
続的な又は突然の断面変化ををするような形状とするこ
とができる。
しかして、部材１２が作動されると、管１４を経て空気
及び排気ガスが最高圧力で供給される。加圧された気化
混合物を導入する時間は、特に気化混合物が排気ポート
より逃げることのないように決められ、これに基づき部
材１２の制御をする。そのとき注入部祠１２の供給圧力
はシリンダー内の圧力より大きい。
次いでピストン４はシリンダーヘッド２の方向に移動し
、シリンダー１内の気化混合物を圧縮し、クランクケー
ス３内を減圧する。弁１９は閉じたままで弁１１ａが開
放し、空気がクランクケース３内に導入される（第６図
）。
」二足作動工程はさらに同一順序で繰り返される。
第７図に概略的に示されるように、シリンダーヘッド２
内に固定された燃料噴射部材１２を移送チャンネル１０
内に配置し、吸入オリフィスより気化混合物を導入した
り、シリンダーの有効領域の他の部分に部材１２を配置
したりすることも本発明の範囲内である。
勿論、部材１２をシリンダーヘッド２）移送チャンネル
１０又はシリンダー１に固定する場合の正確な位置は、
燃焼前にボート７より逃げる気化混合物の量がゼロ又は
できるだけ少なくなるように、技術者により決定される
。
一般的に、オリフィス１８、室１７及び弁１９を取り除
いて（第１ａ図参照）、同一の構造を用い、注入に十分
な圧力を得ることができる。このような構造の場合でも
作動は、オリフィス１８、室１７及び弁１９以外、第２
図乃至第４図の作動と同じである。
本発明は４−ストロークエンジンや、ポンプクランクケ
ース及び弁を有する２−ストロークエンジンに適用可能
である。
本装置の変更例として、上記エンジン組立体において、
管２０上に短かい管２３を設け、大気に開口したり、オ
リフィス２４を介して空気フィルターに連通させたり、
気化混合物源のようなガス源に連通させたりすることも
できる。
オリフィスにはブレード弁のような弁２５を設ける（第
８図）。
正の排気圧力波がオリフィス２１に到達し、室１７を充
満すると、すなわち弁２２が閉じると、排気管が適当な
形状を有するとすれば、負の圧力波が発生し、管２３を
通過後、オリフィス２４に到達し、弁２５を開放する。
管２３内の圧力は外気の圧力より低くなるので、空気が
管１９及び２３に吸入される。
排気ボート７の突然の開放により生ずる正の排気圧力波
を用いる上記機構によって、次のエンジンサイクルにお
いて、逃散したガスの代りにこのガスがオリフィス２１
を経て室１７に供給される。
一般的に同じ構造を室１７、オリフィス１８及び弁１９
を取り除いて用いることもできる。
かかる構造の場合の作動も既に説明したものと同じであ
る。
排気管１６に管２０を連結する位置２６（第１図又は第
８図の場合）は、十分な波動効果を得るように慎重に選
ぶ。
弁２２を開放する（密閉室１７内の圧力より高い圧力が
管２０に到達する）のに十分な波動効果がない場合、圧
力波効果を人為的に増大させるような任意の排気構造又
は任意の装置を使用することができる。かかる装置の例
として、連結部２６の直後の管１６中に配置したバタフ
ライ弁２７がある（第９図）。バタフライ弁２７の開放
角は、エンジンの作動特性により修正することができる
。
管の構造に関するもう一つの例は、連結部２６において
管２０が排気管１６に向って拡開する形状２６ａを有す
るものである（第９図）。
２−ストロークの多シリンダー型エンジンの場合、種々
の組合せが考えられる。例えば第１０図乃至第１２図の
場合のように、シリンダー当り１つの密閉室があるもの
や、第１３図の場合のように複数のシリンダーに共通の
密閉室があるものがある。前者の場合、密閉室１７゜１
７ａ、１７ｂ及び／又は１７ｃはシリンダーのクランク
ケース３，３ａ、ａｂ及び／又は３Ｃと連通している。
第１２図の場合（第１図の場合も同様）空気は同一シリ
ンダーのクランクケースより注入され、第１０図及び第
１１図の場合は反対に、他のシリンダーのクランクケー
スより空気が注入される。
多シリンダーの場合、応用例の一つは、他のシリンダー
のクランクケースにより密閉室を圧縮させ、密閉室と連
通ずる排気ボートより自身のシリンダーへの注入を行う
ものである。この場合、非常に短い管２０で十分である
。というのは、移送ボートの開放後に正の波が到達しな
ければならないという要件が不要になるからである。こ
の場合、管２０を例えば短いロード状のような適当な形
状とすることにより、圧力波効果を増大させることがで
きる。
第１０図及び第１１図はそれぞれ２つ及び３つのシリン
ダーをエンジンに適用した例を示す。
それ以上のシリンダーを有するエンジンにも本発明の原
理を適用できるのは勿論である。
逆に、もう一つの例（第１２図）では、各シリンダーの
密閉室は同一のシリンダーのクランクケースと、他のシ
リンダーの排気管に連結した管２０とから、空気の供給
を受ける。
第１２ａ図の実施例は第１２図より一般的な場合を示す
。この実施例では、連通用部材（オリフィス１８ａ及び
弁１９ａ）や、ポンプクランクケースや室１７の下部を
用いていず、シリンダー３ａの排気管１６ａと他のシリ
ンダー３の注入部材１２との間を連結する管があるだけ
である。かかる管は前述のいわゆる補助管に相当するが
、弁２２を有していてもをしていなくてもよい。
最後に、もう一つの可能性は全てのシリンダー又は幾つ
かのシリンダーにのみ共通する密閉室を使用することで
ある。この場合密閉室はエンジンの各クランクケースか
ら供給を受けるか、各排気管に連結した管２０から供給
を受ける。
この密閉室はエンジンの少なくとも幾つかの注入部材に
連結している。
第１３図は２つの異なるポンプクランクケース３及び３
ａに連結した密閉室１７を示す。この密閉室１７は管１
７ａにより噴射部材１２まで延長している。さらに、こ
の管は補助管２０により排気管１６に連結している。
勿論、密閉室１７は１つ以上の噴射部材に連結すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、クランクケースにより掃気を行い、密閉室か
ら来る圧縮空気又はガスの補助により燃料注入を行い、
密閉室にはクランクケースがら空気を供給する本発明の
装置を具備した２−ストロークエンジンを概略的に示す
部分断面図であり、 第１ａ図は本発明の別の実施例を示し、第２図乃至第６
図は第１図のエンジンの作動を示し、 第７図、第８図、第８ａ図及び第９図は本発明の別の種
々の変更例を示し、 第１０図、第１１図、第１２図第１２ａ図及び第１３図
は多シリンダーの場合の種々の適用例を示す。 １・・・・・・シリンダー ２・・・・・・シリンダーヘッド ３・・・・・・クランクケース ４・・・・・・ピストン ７．９・・・・・・ボート １２・・・・・・燃料注入部材 １５・・・・・・スパークプラグ １６・・・・・・排気管 １７・・・・・・室 ２０・・・・・・管 特許出願代理人　弁理士　関根秀太 ＰＬｊ−４ ＰＬＪＬ４ ＬｊＶ−４

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）少なくとも１つの空気式燃料注入部材と、少なく
    とも１つの排気管と、２つの端部又は開口部を有する少
    なくとも１つの補助管とを有し、前記補助管の一端は前
    記排気管に連結しており、前記補助管の他端は前記注入
    部材に連結していることを特徴とする内燃機関。
  2. （２）特許請求の範囲第１項に記載の内燃機関において
    、前記補助管は停止弁又は逆止弁のようなじゃま部材を
    有することを特徴とする内燃機関。
  3. （３）特許請求の範囲第１項に記載の内燃機関において
    、前記補助管はガス源に開口する第３の開口部と、前記
    開口部に設けられた停止弁又は逆止弁のようなじゃま部
    材とを有することを特徴とする内燃機関。
  4. （４）特許請求の範囲第１項に記載の内燃機関において
    、前記補助管が排気管に連結する位置は、前記排気管に
    おいて圧力波が最大となる位置であることを特徴とする
    内燃機関。
  5. （５）特許請求の範囲第１項に記載の内燃機関において
    、前記排気管に連結する前記補助管の端部は、前記排気
    管から前記補助管の方向に断面が縮小していくロード状
    の形状をしていることを特徴とする内燃機関。
  6. （６）特許請求の範囲第１項に記載の内燃機関において
    、それぞれ排気管及び注入部材を有する少なくとも２つ
    のシリンダーを有し、さらに１つのシリンダーの排気管
    を他のシリンダーの注入部材に連結する少なくとも１つ
    の交差した補助管を有することを特徴とする内燃機関。
  7. （７）特許請求の範囲第６項に記載の内燃機関において
    、少なくとも２つのシリンダーと少なくとも２つの交差
    した補助管とを有し、前記シリンダーの各々は排気管と
    注入部材とを有し、前記補助管の各々は１つのシリンダ
    ーの排気管を他のシリンダーの注入部材に連結している
    ことを特徴とする内燃機関。
  8. （８）特許請求の範囲第１項に記載の内燃機関において
    、複数のシリンダーを有し、前記シリンダーの少なくと
    も１つは排気管を有し、他のシリンダーは注入部材を有
    し、前記排気管は補助管により前記注入部材に連結して
    いることを特徴とする内燃機関。
  9. （９）空気式注入部材及び排気管を具備する内燃機関に
    燃料を注入する方法において、前記排気管と前記注入部
    材とを連通させることを特徴とする方法。
  10. （１０）特許請求の範囲第９項に記載の方法において、
    停止弁又は逆止弁のようなじゃま部材を介して、ガス源
    とも連通するように前記連通を行うことを特徴とする方
    法。
  11. （１１）特許請求の範囲第９項に記載の方法において、
    少なくとも２つのシリンダーを有し、各シリンダーは排
    気管と注入部材とを有し、１つのシリンダーの排気管と
    注入部材とが交差して連通するエンジンに適用すること
    を特徴とする方法。
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