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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- F02M69/46—Details, component parts or accessories not provided for in, or of interest apart from, the apparatus covered by groups F02M69/02 - F02M69/44
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- F02M69/465—Arrangement of fuel conduits, e.g. with valves for maintaining pressure in the pipes after the engine being shut-down of fuel rails
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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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- F02B23/08—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition
- F02B23/10—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition with separate admission of air and fuel into cylinder
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
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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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