JPS63306213A - 空気と燃料の混合を向上させる方法および弁装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、気体燃料を吸気過程中にシリンダの中または
シリンダの空気取入通路の中に直接に噴射するとき、燃
料と空気の混合を改良する新規な方法および弁装置に関
するものであり、特に、空気と燃料を混ぜる渦を改良す
るためにシリンダに高速度の空気を噴射を行わせる上記
のような方法および弁装置に関するものである。

〔従来の技術〕

例えば、過給機により過給され、掃気されるガス機関に
おいては、ガス燃料は、一般に、吸気行程中にシリンダ
に直接に噴射される。燃料と空気の流れの混合は、空気
取入通路の形状によって影響を受ける流れパターンと乱
れ、弁の大きさおよび燃料噴射点に対する位置によって
左右される。

経験によれば、混合は、一般に不十分であること、およ
び圧縮行程の終りにおける混合物は、均一とはとてもい
えない。渦を発生するように空気取入通路の方向を最適
化することによって限られた改良をなしうるが、結果は
、排気ガスを最小にする観点からは不十分で、点火圧力
がサイクルごとに変動する。混合を改良する改良された
方法と弁装置が必要とされていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明の目的は、空気と燃料の混合を改良する上記のよ
うな必要な方法および弁装置を提供することである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明によればＪａｌ燃料噴射、（ｂｌｌ往復ビストン
きシリンダ、および（ｃ）空気吸入弁を有する機関にお
いて、弁が下り行程で動き始めるとき弁を開き、ピスト
ンが下降するにつれて少なくとも燃料が噴射されるまで
弁を開いた状態に保持する段階と、ピストンが下死点に
近づくにつれ燃料を噴射する段階と、高速度の空気噴射
を誘導するために弁を、それの全揚程の約１０％から２
％以内に弁を閉じる段階と、ピストンが下死点に達する
と同時に弁を完全に閉じる段階とを備えた空気と燃料の
混合を改良する方法を提供される。

また、本発明は、円形弁要素と、前記弁要素のための円
形弁座とを備え、前記弁−座は、前記弁要素を受けて密
封を行うランドを有し、前記弁要素は、（ａ）前記弁座
と前記弁要素との間の流体の流れを阻止するために第１
の配置において前記弁要素を前記ランドの上に閉じるた
めと、（ｂ）前記弁座と前記弁要素との間に流体の流れ
をできるようにするために、第２の配置において、前記
弁要素を前記ランドから外すための肩を有し、前記弁要
素および前記塵は、さらに、前記弁要素を前記第２の配
置から前記第１の配置の方へ動かす間に前記弁座の一方
の側だけにおいて前記弁要素と前記弁座との間と事実上
密封閉止状態になって、前記弁座の前記一方の側と反対
の側においてだけ事実上前記弁座と前記弁要素との間に
流体の流れを向けて調整する相補はめ合い表面を有する
ことを特徴とする空気と燃料を混合する弁装置を提供す
ることである。

〔作　用〕

一つの面によれば、ガス機関における空気と燃料の混合
を改良する本願の方法は、空気と燃料が弁を通って入る
前に部分混合が生ずるように燃料を空気取入通路の中に
噴射することである。弁を通る空気と燃料を高速度にす
ると、それによって発生した乱流は、シリンダの中の混
合をさらによくすることになる。

新規な方法のもう一つの面によれば、シリンダ用の空気
吸入弁は、正規曲線に続いて、すなわち、燃料ガスが噴
射され、ピストンが下死点に近づくと同時に閉じる。し
かし、弁がその全変位の約１０ないし２％まで閉じると
、弁をこの限られた開きでピストンが下シ行程の残りを
完了するまで保つことは本発明の教えるところである。

空気がシリンダ内で膨張するため、弁が単にひびわれた
ように開いているこの期間の間、圧力差は増加するので
、シリンダに入る空気噴出の速度は著しく増加する。開
口部が小さいために、正味の質量流れは全空気吸入量の
小部分であるが、空気噴射の運動ｆは、シリンダ内の流
れの場を増大するのに十分なだけ高い。ピストンが下死
点に達すると同時に、弁を完全に閉めなければならない
。

新規な方法はまた、ピストンが下死点に達する直前に高
速度の空気流を空気取入弁の一方だけを通してシリンダ
内に噴射することを含む。

〔実施例〕

当業者は、本発明を実施する他の手段を思いつくかもし
れないが、第１〜４図の実施例は、本発明を実行するの
に最良と考えられた態様を示している。

第１図および第２図に示しであるように、シリンダ（図
示なし）用の空気吸入弁１０が弁座１２に接近したシ、
弁座からはずれて、弁座を通って入口１４から出口１６
にゆく流体（すなわち、空気または空気と燃料の混合物
）の流れを制御する。

弁座１２は、弁１０に形成されたシール面２０と同心の
ランド１８をもっている。従って、従来通り、シール面
２０がランド１８にのると、入口１４と出口１６との間
を流体が流れることができない。しかし、本願の弁構成
は、弁１０の一方の側が他方の側より早く閉じる手段を
含んでいる。

弁座１２は、二つの半径で形成されたくぼみ２２を備え
ている。第１の半径２４は、左側（第１図および第２図
で）にあるくぼみ２２の半分２２ａを形成し、第２の半
径２６は、右側にあるくほみ２２の半分２２ｂを形成す
る。弁１０に最も外側の肩２８があり、肩２８と（ぼみ
の半分２２ａとがはまり合うように互いに非常に接近し
合うとき、弁１０の半径は、くぼみの半分２２ａの半径
に非常に近いので、肩２８は、弁の左側で弁を事実上閉
じる。しかし、これらはくぼみの半分２２ｂと肩２８と
の間に、ランド１８とシール面２０との間の環状空隙と
通じる三日月形空間３０を作る。

弁が完全に閉じる直前に流体がシリンダ（図示なし）に
高速度で入り、シリンダ内の渦を強めるのは、この三日
月形空間３０を通じて行われる。

第３図および第４図は、本発明によるもう一つの弁構成
を示している。こ＼で、第１図および第２図に示された
のと類似または同じ参胛番号は、類似または同じ構成要
素または構造体を表わす。

弁１０ａには入口１４および出口１６を形成する弁座１
２ａがあ、る。この実施例では、弁１０ａの一方の側（
左側）が早く閉じるのが入口１４で起るが、第１図およ
び第２図の実施例では、それが出口１６で起った。

弁座１２ａには、二つの半径２４ａｂよび２６ａによっ
て形成された表面３２がある。前者は、弁１０ａに形成
された小さな目の直径の肩２８ａにはまる構成要素であ
り、後者は、肩２８ａともう一つの三日月形空間３０ａ
を形成する。

〔発明の効果〕

本発明の方法は、（ａ）シリンダ用の空気吸入弁の閉じ
るのを遅らせて、閉鎖の直前に高速度の空気噴射を誘発
することと、（′０）燃料ガスを空気吸入弁を介してシ
リンダに入れるという二つの特徴を備えており、本発明
の弁装置は、弁と、それのための弁座を備え、弁座には
弁を弁座に弁の弁側でのみ最初の閉鎖を事実上行わせる
はめ合せ面がある。

従って、空気の高速度の噴出が、弁の完全に閉じる直前
に弁の他方の遅く閉じる側を経て関連のシリンダに流れ
入る。本発明の方法または弁装置により、故意に方向づ
けして渦を発生する噴射である、高速度の空気噴射は、
シリンダ内での空気と燃料の混合を強める。

【図面の簡単な説明】

第１図は、新規な弁構成の実施例の側面図で、弁を完全
な線画で示し、弁座を直径断面で示してあり、 第２図は、第１図の線２−２に沿ってとシ、弁を透視線
だけで示した第１図の弁座の底面図、第３因は、第１図
のものと同様であるが弁の側面の早期閉鎖が弁の出口側
で起る（第１図に示されるように）代シに入口側で起る
側面図、第４図は、弁の早期閉＠肩だけが透視線で示さ
れており、第２図に大体対応している第３図の弁座の底
面図である。 Ｆ／６．３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、（ａ）燃料噴射、（ｂ）往復ピストン付きシリンダ
   および（ｃ）空気吸入弁を有する機関において、空気を
   燃料と混合するために空気をシリン ダに入れるために空気吸入弁を開く工程と、ピストンが
   下り行程を行うとき、少なくと も燃料が噴射されるまで空気吸入弁を開いた状態に保持
   する工程と、 燃料噴射に続いてピストンが下死点に達す るまで、弁の全変位の約２％から１０％の範囲内までだ
   け弁を閉じて高速の空気噴射をシリンダ内に誘発してシ
   リンダ内の空気と燃料の混合を強める工程と、 そのあと、ピストンの続く上昇行程の間空 気と燃料の混合物を圧縮できるようにするために弁を閉
   じる工程と からなる空気と燃料の混合を改良する方法。 ２、（ａ）往復ピストン付きシリンダ、（ｂ）燃料をシ
   リンダの中に入れる手段および（ｃ）シリンダのための
   空気吸入弁を有する機関において、空気と燃料の混合物
   をシリンダ内で作るた めに空気をシリンダに入れるために弁を開ける工程と、 ピストンが下り行程を行う間少なくとも燃 料がシリンダに入れられるまで空気吸入弁を開いた状態
   に保持する工程と、 ピストンが下り行程を行うときに、燃料をシリンダに入
   れる工程と、 そのあと、続くピストンの上昇行程の間シ リンダ内の空気と燃料の混合物を圧縮できるようにする
   ために弁を完全に閉じる工程と、弁が完全に閉じる直前
   に空気の高速度の流 れをシリンダ内に噴射する工程と、 を含む空気と燃料の混合を改良する方法。 ３、前記空気の流れを噴射する工程が前記空気吸入弁を
   介して空気の流れをシリンダ内に噴射することを含む特
   許請求の範囲第２項に記載の方法。 ４、前記空気の流れを噴射する工程が、燃料がシリンダ
   内に入れられた後で弁の全変位の約１０％から２％の範
   囲内まで弁を閉じることと、ピストンがほとんど下死点
   にくるまで前記弁をその変化位置に保持することと、 次に、ピストンが下死点に達したとき、前 記のように、弁を完全に閉じることを含む特許請求の範
   囲第２項に記載の方法。 ５、空気吸入弁を介して前記のように燃料をシリンダに
   入れることをさらに含む特許請求の範囲第３項に記載の
   方法。 ６、燃料を空気と混合することと、 そのような結果として生じた空気と燃料の 混合物を空気吸入弁を介してシリンダに入れること をさらに含む特許請求の範囲第２項に記載の方法。 ７、前記空気の流れを噴射する工程が、前記弁の両側を
   完全に閉じる前に前記弁の片側だけを事実上閉じること
   を含む特許請求の範囲第２項に記載の方法。 ８、前記空気の流れを噴射する工程が、弁が完全に閉じ
   たところから弁の全変位の約１０％から２％までにある
   とき、前記のように空気の流れを噴射する工程を含む特
   許請求の範囲第２項に記載の方法。 ９、円形の弁要素と、 前記弁要素のための円形の弁座とを備え、 前記弁座は、前記弁要素を受けてシールを 行うランドを備え、 前記弁要素は、（ａ）それを前記ランドの上に第１の配
   置でのせて、前記弁座と前記弁要素との間の流体の流れ
   を阻止し、（ｂ）弁要素を前記ランドから第２の配置で
   外して前記弁座と前記弁要素との間に流体の流れを可能
   にする肩を備え、 前記弁要素と前記弁座はさらに、前記弁要 素がそれの前記第２の配置から動いている間、前記弁座
   の片側でだけ密封閉鎖の状態になって、前記片側に向か
   い合っている前記弁座の他方の側でだけ事実上前記弁座
   と前記弁要素との間に流体の流れを向けて調整する相補
   はめ合い表面を有することを特徴とする気体燃料エンジ
   ンに用いる弁装置。 １０、前記はめ合い表面の一方が複数の半径を有する環
   状表面の一部分に形成されていることを特徴とする特許
   請求の範囲第９項に記載の弁装置。 １１、前記弁座がその上に前記一方のはめ合い表面を形
   成されていることを特徴とする特許請求の範囲第１０項
   に記載の弁装置。 １２、前記弁座が入口と出口を有し、前記一方のはめ合
   い表面が前記入口にあることを特徴とする特許請求の範
   囲第１１項に記載の弁装置。 １３、前記弁座が入口と出口を有し、前記一方のはめ合
   い表面が前記出口にあることを特徴とする特許請求の範
   囲第１１項に記載の弁装置。