JP2002364365A - 空気補助式燃料注入手段及びエンジンと一体化された空気供給手段を備えたエンジン - Google Patents
空気補助式燃料注入手段及びエンジンと一体化された空気供給手段を備えたエンジンInfo
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- F02M69/08—Low-pressure fuel-injection apparatus ; Apparatus with both continuous and intermittent injection; Apparatus injecting different types of fuel characterised by the fuel being carried by compressed air into main stream of combustion-air
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- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
- Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 外部備品及び接続部を持つ構成部品の数を減
少させた、空気補助式の直接注入燃料システムを提供す
る。 【解決手段】 エンジンは、シリンダーヘッド６０に取
り付けられた空気インジェクタ６４を介して燃料インジ
ェクタ７２が燃料を供給する空気補助式の燃料注入手段
を含む。シリンダーヘッド内の内部空気通路５８は、空
気インジェクタ６４を収容する内部空気ポケット６２と
接続され、該インジェクタに空気を供給する。空気イン
ジェクタ６４のシール部（３０、３２）は、空気ポケッ
ト６２から空気漏れを防止する。ヘッド内の空気温度
は、隣接する冷却剤通路７０により部分的に制御され
る。
少させた、空気補助式の直接注入燃料システムを提供す
る。 【解決手段】 エンジンは、シリンダーヘッド６０に取
り付けられた空気インジェクタ６４を介して燃料インジ
ェクタ７２が燃料を供給する空気補助式の燃料注入手段
を含む。シリンダーヘッド内の内部空気通路５８は、空
気インジェクタ６４を収容する内部空気ポケット６２と
接続され、該インジェクタに空気を供給する。空気イン
ジェクタ６４のシール部（３０、３２）は、空気ポケッ
ト６２から空気漏れを防止する。ヘッド内の空気温度
は、隣接する冷却剤通路７０により部分的に制御され
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃エンジンに係
り、より詳しくは、空気補助式シリンダー燃料直接注入
手段を備えたエンジンに関する。
り、より詳しくは、空気補助式シリンダー燃料直接注入
手段を備えたエンジンに関する。
【０００２】
【従来技術】スパーク点火内燃エンジンに関する分野で
は、通常、エンジンのシリンダーヘッドを介して燃焼室
に燃料を直接注入することが知られている。空気補助式
の直接注入燃料システムは、連係された空気インジェク
ターに加圧燃料を注入するソレノイド作動型燃料インジ
ェクターの組み合わせを利用するエンジンのために開発
されてきた。空気インジェクターは、加圧空気を燃料と
混合し、その空気及び燃料の混合物を、エンジン燃焼室
に直接注入する。空気インジェクターは、エンジンシリ
ンダーヘッド内に取り付けられ、燃料インジェクター
は、空気インジェクターの外側端部に取り付けられてい
る。空気レール及び燃料レールは、別々に設けられ、前
者は空気インジェクターに空気を供給し、後者は燃料イ
ンジェクターに燃料を供給する。
は、通常、エンジンのシリンダーヘッドを介して燃焼室
に燃料を直接注入することが知られている。空気補助式
の直接注入燃料システムは、連係された空気インジェク
ターに加圧燃料を注入するソレノイド作動型燃料インジ
ェクターの組み合わせを利用するエンジンのために開発
されてきた。空気インジェクターは、加圧空気を燃料と
混合し、その空気及び燃料の混合物を、エンジン燃焼室
に直接注入する。空気インジェクターは、エンジンシリ
ンダーヘッド内に取り付けられ、燃料インジェクター
は、空気インジェクターの外側端部に取り付けられてい
る。空気レール及び燃料レールは、別々に設けられ、前
者は空気インジェクターに空気を供給し、後者は燃料イ
ンジェクターに燃料を供給する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記構成は、様々なエ
ンジン形態に適用するため容易に変更されるが、シリン
ダーヘッドの頂部に沿って取り付けられるべき、外部備
品及び接続部を持つ多数の構成部品を含んでいる。
ンジン形態に適用するため容易に変更されるが、シリン
ダーヘッドの頂部に沿って取り付けられるべき、外部備
品及び接続部を持つ多数の構成部品を含んでいる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、エンジンに取
り付けられた、空気補助式の燃料注入システムのための
改善された構成を提供する。エンジンは、空気マニホル
ドとして作用する内部空気通路を含んでおり、該内部空
気通路は、好ましくは、エンジンシリンダーヘッド、又
は、連係する燃焼室の一部分を画成する他の構成部品内
に配置される。改良された空気インジェクタは、シリン
ダーヘッド内の段付けボアに適合して設けられ、環状空
気ポケットを画成するボアの中央部分の両端部でシール
部を含む。空気ポケットは、内部空気通路即ちシリンダ
ーヘッドの長さに沿って長さ方向に走るマニホルドによ
り交差される。空気通路即ちマニホルドには、空気ポケ
ットに供給されて空気インジェクタの各々に流入する、
外部源からの加圧空気が提供される。
り付けられた、空気補助式の燃料注入システムのための
改善された構成を提供する。エンジンは、空気マニホル
ドとして作用する内部空気通路を含んでおり、該内部空
気通路は、好ましくは、エンジンシリンダーヘッド、又
は、連係する燃焼室の一部分を画成する他の構成部品内
に配置される。改良された空気インジェクタは、シリン
ダーヘッド内の段付けボアに適合して設けられ、環状空
気ポケットを画成するボアの中央部分の両端部でシール
部を含む。空気ポケットは、内部空気通路即ちシリンダ
ーヘッドの長さに沿って長さ方向に走るマニホルドによ
り交差される。空気通路即ちマニホルドには、空気ポケ
ットに供給されて空気インジェクタの各々に流入する、
外部源からの加圧空気が提供される。
【０００５】本発明の上記及び他の特徴並びに利点は、
添付図面を参照して、本発明の幾つかの特定の実施形態
の次の説明から、更に十分に理解されよう。
添付図面を参照して、本発明の幾つかの特定の実施形態
の次の説明から、更に十分に理解されよう。
【０００６】
【発明の実施の形態】先ず、図面中の図１を詳細に参照
すると、参照番号１０が、本発明に係る、エンジンで使
用するためのエンジンシリンダーヘッドアッセンブリを
全体として示している。アッセンブリ１０は、シリンダ
ーヘッド１２を含んでおり、該シリンダーヘッドは、連
係するエンジンの燃焼室の一部分を画成する凹部１４が
形成された下側壁を有する。シリンダーヘッドは、イン
ジェクター取り付け開口１６を含んでいる。開口１６
は、拡径入口部１８、小径中央部２０、及び、燃焼室凹
部１４へと開口する更に小径の出口部２２を含む、段付
けボアとして形成される。開口１６の中央部２０は空気
ポケットを画成しており、その一方の側部分は、空気通
路２４により交差されており、該空気通路は、シリンダ
ーヘッドを通って長さ方向に延在する。シリンダーヘッ
ド部は、開口１６の中央部２０の空気ポケットに隣接し
て延在する、冷却剤通路２６も含んでいる。
すると、参照番号１０が、本発明に係る、エンジンで使
用するためのエンジンシリンダーヘッドアッセンブリを
全体として示している。アッセンブリ１０は、シリンダ
ーヘッド１２を含んでおり、該シリンダーヘッドは、連
係するエンジンの燃焼室の一部分を画成する凹部１４が
形成された下側壁を有する。シリンダーヘッドは、イン
ジェクター取り付け開口１６を含んでいる。開口１６
は、拡径入口部１８、小径中央部２０、及び、燃焼室凹
部１４へと開口する更に小径の出口部２２を含む、段付
けボアとして形成される。開口１６の中央部２０は空気
ポケットを画成しており、その一方の側部分は、空気通
路２４により交差されており、該空気通路は、シリンダ
ーヘッドを通って長さ方向に延在する。シリンダーヘッ
ド部は、開口１６の中央部２０の空気ポケットに隣接し
て延在する、冷却剤通路２６も含んでいる。
【０００７】空気インジェクタ２８は、インジェクタ取
り付け開口１６内に取り付けられ、取り付け開口直径に
対応する３つの直径を備えて段付けられている。上側シ
ール部３０は、開口１６の入口部１８と係合する空気イ
ンジェクタの上側部分に取り付けられている。下側シー
ル部３２は、インジェクタ２８の中央部２０の下側端部
近傍に取り付けられ、中央部２０の壁又は取り付け開口
１６の空気ポケットと係合する。シール部３０、３２
は、空気ポケット２０の上側端部及び下側端部を閉じて
おり、空気ポケットに供給される空気が、交差している
空気通路２４を通って逃げることを防止する。
り付け開口１６内に取り付けられ、取り付け開口直径に
対応する３つの直径を備えて段付けられている。上側シ
ール部３０は、開口１６の入口部１８と係合する空気イ
ンジェクタの上側部分に取り付けられている。下側シー
ル部３２は、インジェクタ２８の中央部２０の下側端部
近傍に取り付けられ、中央部２０の壁又は取り付け開口
１６の空気ポケットと係合する。シール部３０、３２
は、空気ポケット２０の上側端部及び下側端部を閉じて
おり、空気ポケットに供給される空気が、交差している
空気通路２４を通って逃げることを防止する。
【０００８】作動中には、加圧空気は、通路２４及びポ
ケット２０から空気インジェクタに連続的に供給され
る。作動時の燃料インジェクタは、空気インジェクタに
燃料を分配して、空気と混合させる。次に、空気インジ
ェクタは、連係されるエンジンの燃焼室に加圧された空
気燃料混合物を分配するように作動され、該燃焼室で
は、パワーを生成するため、該混合物が点火され、燃焼
される。
ケット２０から空気インジェクタに連続的に供給され
る。作動時の燃料インジェクタは、空気インジェクタに
燃料を分配して、空気と混合させる。次に、空気インジ
ェクタは、連係されるエンジンの燃焼室に加圧された空
気燃料混合物を分配するように作動され、該燃焼室で
は、パワーを生成するため、該混合物が点火され、燃焼
される。
【０００９】以上説明した構成は、シリンダーヘッド内
に取り付けられた空気インジェクタに空気を直接供給す
る連係インジェクタ取り付け開口内の空気ポケットと交
差している内部空気通路を設けることによって、空気補
助式燃料注入システムで一般に利用されている外側配線
系統及び設備品を減少させる。シリンダーヘッド内の冷
却剤通路２６に隣接して、空気ポケット２０と通路２４
とを配置することは、加圧空気を制御された温度に維持
するのを援助するという利点を有する。これは、水蒸気
が空気から凝結して液体形態となり、混合物の準備に不
利な影響を与える可能性を減少させる。また、インジェ
クタの機能に影響を及ぼしかねない、氷結又は着氷を防
止する。
に取り付けられた空気インジェクタに空気を直接供給す
る連係インジェクタ取り付け開口内の空気ポケットと交
差している内部空気通路を設けることによって、空気補
助式燃料注入システムで一般に利用されている外側配線
系統及び設備品を減少させる。シリンダーヘッド内の冷
却剤通路２６に隣接して、空気ポケット２０と通路２４
とを配置することは、加圧空気を制御された温度に維持
するのを援助するという利点を有する。これは、水蒸気
が空気から凝結して液体形態となり、混合物の準備に不
利な影響を与える可能性を減少させる。また、インジェ
クタの機能に影響を及ぼしかねない、氷結又は着氷を防
止する。
【００１０】ここで、図面中の図２を参照すると、燃料
システムアッセンブリ３４は、図示しないシリンダーヘ
ッド１２内に取り付けられたものとして示されている。
アッセンブリ３４は、図示しないシリンダーヘッド１２
内に取り付けられ且つシリンダーヘッド内の空気通路２
４に接続された、４つの空気インジェクタ２８を含む。
該空気通路２４を通って加圧空気が図示しないシリンダ
ーヘッド空気ポケット２０に供給される。空気インジェ
クタは、該インジェクタと連係する図示しないシリンダ
ーヘッドの、該インジェクタと連係する燃焼室１４と接
続される下側端部まで延在する。空気インジェクタは、
締め具３８によりシリンダーヘッドに固定された装着フ
ランジ３６と、空気インジェクタの開閉作用を制御する
ためのコントローラと接続するための電気コネクター４
０と、を更に含む。空気インジェクタ２８の各々は、空
気インジェクタの上側端部に取り付けられた燃料インジ
ェクタ４２により燃料供給される。燃料インジェクタ４
２は、燃料レール４４と接続されており、該燃料レール
は、シリンダーヘッドの上方に延在し、個々の燃料イン
ジェクタの上側端部と接続される。電気コネクター４６
は、要求された通りの燃料インジェクタの外部作動を提
供するため、燃料インジェクタの各々に対して一つず
つ、設けられている。燃料レールは、一端部で燃料圧力
レギュレータ４８を含み、該レギュレータは、これと連
係された燃料供給ライン５０及び燃料戻りライン５２を
備える。
システムアッセンブリ３４は、図示しないシリンダーヘ
ッド１２内に取り付けられたものとして示されている。
アッセンブリ３４は、図示しないシリンダーヘッド１２
内に取り付けられ且つシリンダーヘッド内の空気通路２
４に接続された、４つの空気インジェクタ２８を含む。
該空気通路２４を通って加圧空気が図示しないシリンダ
ーヘッド空気ポケット２０に供給される。空気インジェ
クタは、該インジェクタと連係する図示しないシリンダ
ーヘッドの、該インジェクタと連係する燃焼室１４と接
続される下側端部まで延在する。空気インジェクタは、
締め具３８によりシリンダーヘッドに固定された装着フ
ランジ３６と、空気インジェクタの開閉作用を制御する
ためのコントローラと接続するための電気コネクター４
０と、を更に含む。空気インジェクタ２８の各々は、空
気インジェクタの上側端部に取り付けられた燃料インジ
ェクタ４２により燃料供給される。燃料インジェクタ４
２は、燃料レール４４と接続されており、該燃料レール
は、シリンダーヘッドの上方に延在し、個々の燃料イン
ジェクタの上側端部と接続される。電気コネクター４６
は、要求された通りの燃料インジェクタの外部作動を提
供するため、燃料インジェクタの各々に対して一つず
つ、設けられている。燃料レールは、一端部で燃料圧力
レギュレータ４８を含み、該レギュレータは、これと連
係された燃料供給ライン５０及び燃料戻りライン５２を
備える。
【００１１】図３は、本発明の特徴を含む燃料システム
を備えて改良されたエンジンシリンダーヘッドアッセン
ブリの一部分を示している。シリンダーヘッドアッセン
ブリ５４は、内部通路５８に供給される空気圧力により
作動される燃料圧力レギュレータ５６を含み、該通路５
８は、空気インジェクタ６４が内部に取り付けられてい
るところの空気ポケット６２に接続されるためシリンダ
ーヘッド６０内で長さ方向に延在している。インジェク
タ６４は、シリンダーヘッドの下方で部分的に画成され
た、これと連係する燃焼室６６内へと下方に延在する。
電気点火器６８は、シリンダーヘッド内に取り付けられ
ており、燃焼室内に注入された空気燃料混合物を点火す
るため、空気インジェクタの出口端部に隣接して下側先
端部を有する。シリンダーヘッド内の冷却剤通路７０
は、空気通路５８、空気ポケット６２及び空気インジェ
クタ６４に隣接して存在し、空気を上昇した一定温度に
維持し、空気中の湿気の凝結を防止する。燃料インジェ
クタ７２は、空気インジェクタ６４の上側端部に取り付
けられており、前述した態様で加圧された空気と混合す
るための燃料を提供するように作動する。
を備えて改良されたエンジンシリンダーヘッドアッセン
ブリの一部分を示している。シリンダーヘッドアッセン
ブリ５４は、内部通路５８に供給される空気圧力により
作動される燃料圧力レギュレータ５６を含み、該通路５
８は、空気インジェクタ６４が内部に取り付けられてい
るところの空気ポケット６２に接続されるためシリンダ
ーヘッド６０内で長さ方向に延在している。インジェク
タ６４は、シリンダーヘッドの下方で部分的に画成され
た、これと連係する燃焼室６６内へと下方に延在する。
電気点火器６８は、シリンダーヘッド内に取り付けられ
ており、燃焼室内に注入された空気燃料混合物を点火す
るため、空気インジェクタの出口端部に隣接して下側先
端部を有する。シリンダーヘッド内の冷却剤通路７０
は、空気通路５８、空気ポケット６２及び空気インジェ
クタ６４に隣接して存在し、空気を上昇した一定温度に
維持し、空気中の湿気の凝結を防止する。燃料インジェ
クタ７２は、空気インジェクタ６４の上側端部に取り付
けられており、前述した態様で加圧された空気と混合す
るための燃料を提供するように作動する。
【００１２】本発明は、ある好ましい実施形態を参照し
て説明されたが、説明された進歩的な概念の精神及び範
囲内で様々な変更をなすことができると理解するべきで
ある。従って、本発明は、開示された実施形態に限定さ
れるものではなく、請求の範囲の用語により許される全
ての範囲を有することが意図されている。
て説明されたが、説明された進歩的な概念の精神及び範
囲内で様々な変更をなすことができると理解するべきで
ある。従って、本発明は、開示された実施形態に限定さ
れるものではなく、請求の範囲の用語により許される全
ての範囲を有することが意図されている。
【図１】図１は、空気インジェクターの取り付け態様及
びエンジンシリンダーヘッドにおける内部空気の供給態
様を示す、エンジンシリンダーヘッドアッセンブリの横
断面図である。
びエンジンシリンダーヘッドにおける内部空気の供給態
様を示す、エンジンシリンダーヘッドアッセンブリの横
断面図である。
【図２】図２は、シリンダーヘッド内部空気通路の配置
が示されているが、シリンダーヘッド構造が示されてい
ない状態における、エンジンに設置された燃料注入アッ
センブリの概略図である。
が示されているが、シリンダーヘッド構造が示されてい
ない状態における、エンジンに設置された燃料注入アッ
センブリの概略図である。
【図３】図３は、本発明に係る、空気補助式注入構成部
品を含む、代替のシリンダーヘッドアッセンブリの概略
断面図である。
品を含む、代替のシリンダーヘッドアッセンブリの概略
断面図である。
１０ エンジンシリンダーヘッドアッセンブリ １２ シリンダーヘッド １４ 凹部 １６ インジェクタ取り付け開口 １８ 拡径入口部 ２０ 小径中央部（空気ポケット） ２２ 最小径出口部 ２４ 内部空気通路 ２６ 冷却剤通路 ２８ 空気インジェクタ ３０ 上側シール部 ３２ 下側シール部 ３４ 燃料システムアッセンブリ ３６ 装着フランジ ３８ 締め具 ４０ 電気コネクター ４２ 燃料インジェクタ ４４ 燃料レール ４６ 電気コネクター ４８ 燃料圧力レギュレータ ５０ 燃料供給ライン ５２ 燃料戻りライン ５４ シリンダーヘッドアッセンブリ ５６ 燃料圧力レギュレータ ５８ 内部通路 ６０ シリンダーヘッド ６２ 空気ポケット ６４ 空気インジェクタ ６６ 燃焼室 ６８ 電気点火器 ７０ 冷却剤通路 ７２ 燃料インジェクタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｍ 61/16 Ｆ０２Ｍ 61/16 Ｋ 67/02 67/02 (72)発明者 マーク・エイ・ミッチェル アメリカ合衆国ミシガン州48428，ドライ デン，ノース・ミル 3192 Ｆターム(参考） 3G023 AA07 AA16 AA19 AB01 AC04 AC09 AD03 AD12 AF01 3G024 AA02 AA04 BA00 BA21 BA29 CA05 DA01 DA18 FA14 3G066 AA02 AB02 AD12 BA00 BA02 BA61 CC46 CD10 CD23
Claims (7)
- 【請求項１】 パワーを提供するため、加圧された空気
と燃料との混合物を燃焼させるための燃焼室を含むエン
ジンであって、 前記燃焼室を部分的に画成し、且つ、該燃焼室と接続さ
れるインジェクタ取り付け開口を含む、構成部品と、 前記開口を介して前記燃焼室に燃料を供給するための燃
料インジェクタと、 前記燃料インジェクタのため設けられた空気インジェク
タであって、該空気インジェクタは、該空気インジェク
タに供給された加圧空気と混合するため該燃料インジェ
クタからの燃料を受け取るように接続されると共に、前
記燃焼室内に空気及び燃料の加圧混合物を差し向け、該
燃焼室内で以前に圧縮されたエンジン吸引空気と混合し
て燃焼させるため、前記開口内に取り付けられた、前記
空気インジェクタと、を含み、 前記構成部品は、内部空気通路を前記空気インジェクタ
に連通させるため前記開口と交差する前記内部空気通路
を含み、該空気通路は、圧縮空気源から前記インジェク
タへの分配のため該空気源と接続可能となっている、前
記エンジン。 - 【請求項２】 前記空気通路は、前記構成部品の長さ方
向に延在して、複数のインジェクタ取り付け開口を接続
し、該開口の各々は、前記構成部品により部分的に画成
される燃焼室と接続される、請求項１に記載のエンジ
ン。 - 【請求項３】 前記空気通路は、前記構成部品を通って
直線的に延在しており、各開口に直接、加圧空気を供給
するため該開口の各々の側部分と交差する、請求項２に
記載のエンジン。 - 【請求項４】 前記インジェクタ取り付け開口は、前記
内部通路と接続される中央部分の両端部に、入口及び出
口部分を含み、前記エンジンは、前記空気インジェクタ
と前記開口との間にシール部を更に含み、且つ、前記空
気インジェクタを通ることを除いて、前記開口の入口部
分及び出口部分を通って前記中央部分から加圧空気が逃
げることを遮蔽する、請求項１に記載のエンジン。 - 【請求項５】 前記開口の前記中央部分は、インジェク
タポケットを画成しており、該ポケットから、前記イン
ジェクタは、前記内部空気通路から前記開口に分配され
る加圧空気を受け取る、請求項４に記載のエンジン。 - 【請求項６】 前記空気通路と前記開口とは、前記構成
部品内の冷却剤通路に隣接して延在し、これにより前記
空気インジェクタに分配された高圧空気の温度が、該冷
却剤通路の冷却剤の温度により部分的に制御される、請
求項１に記載のエンジン。 - 【請求項７】 前記燃焼室を画成する構成部品は、シリ
ンダーヘッドである、請求項１に記載のエンジン。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/870557 | 2001-06-01 | ||
| US09/870,557 US6626160B2 (en) | 2001-06-01 | 2001-06-01 | Engine with air-assisted fuel injection and engine integrated air feed |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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