JP5364258B2 - 少なくとも２つの吸気手段を有する燃焼ガス掃気方式の過給内燃機関 - Google Patents

Description

本発明は、少なくとも２つの吸気手段を有する、燃焼ガス掃気方式の過給内燃機関に関する。

本発明は特に、間接燃料噴射型の機関、特に火花点火機関に関する。

この種の機関では、内燃機関によって伝達される動力は、燃焼室に送り込まれる空気の量に依存する。したがって、空気を燃焼室に送り込む前に圧縮することによって空気量を増やし、動力に関する要求を満たすことができる。空気の過給は、ターボ過給機や、スクリュー圧縮機等の機械駆動方式のコンプレッサなど、任意の手段によって得ることができる。

よく知られているように、燃焼室に存在する残留燃料ガスを掃気する段階は、残留燃料ガスを機関の吸気フェーズ中に排出し過給空気で置換することによって、気筒に送り込まれる空気量を一層増やすことができる。

特許文献１に詳しく記載されているように、掃気段階は、機関の排気サイクルの終了時および吸気サイクルの開始時に気筒の排気弁と吸気弁とを重ね合わせることからなる。重ね合わせは、排気弁と吸気弁とをある程度、すなわち、クランクシャフトの回転角で１０度程度まで同時に開くことによって得られる。

特許文献１に記載された間接燃料噴射の過給機関の例では、少なくとも１つの燃焼ガス排気手段は、排気弁と、排気管と、各々が燃料噴射装置と弁とを保持する管からなる少なくとも２つの過給吸気手段と、を備えている。

燃焼ガスの掃気は、一方では、一方の過給された吸気弁を閉じたままにしながら排気弁と他方の過給された吸気弁とを重ね合わせることと、他方では、開いた吸気弁における空気の圧力が、まだ燃焼室に存在する排気ガスの圧力より高いという事実によって行われる。

次に燃焼室に送り込まれる過給空気は、燃料噴射装置が作動していないために、炭化水素を含まない過給空気である。この炭化水素を含まない空気は、燃焼室内に存在する排気ガスを掃気し、排気弁を通じて排出する。したがって、炭化水素を含まない過給空気は排気ガスによって解放された体積を占有し、それによって機関の吸気サイクル中に導入される空気の量を著しく増加させる。掃気段階の終了時に近くなると、排気弁が閉じ、他方の過給空気弁が開き、この弁と組み合わされた燃料噴射装置が作動させられ、炭化水素を含む過給空気が、燃焼室に送り込まれた炭化水素を含まない過給空気の補完として、他方の吸気手段を通じて燃料室に送り込まれる。

機関が掃気フェーズを含まない通常状態で運転するときは、両方の吸気弁が開き、両方の噴射装置が作動させられ、炭化水素を含む過給空気が両方の吸気管を通じて同時に燃焼室内に送り込まれる。
仏国特許出願公開第２８８６３４２号明細書

この種の機関は良好に作動するが、気筒当り２つの燃料噴射装置を必要とするという大きな問題を有する。これらの噴射装置のコストに加えて、燃料供給量が２倍になるだけでなく、気筒当りの噴射装置の接続部の数や、噴射装置に関連する制御手段の数も２倍にすることが必ず必要となる。これによって、故障および誤作動が生じる可能性もその分高くなる。

本発明の目的は、簡素で安価な吸気手段を有する機関によってこのような問題を解決することである。

本発明は、燃焼ガス掃気モードまたは通常モードに従って作動することができる間接噴射型の内燃機関、特に火花点火型の過給機関であって、燃焼室を含む少なくとも１つの気筒と、少なくとも２つの吸気手段であって、一方の手段が燃焼ガス掃気用の吸気手段であり、他方の手段が燃料噴射用の吸気手段であり、各手段が吸気弁によって制御される管を有する少なくとも２つの吸気手段と、排気管に組み合わされた排気弁を含む少なくとも１つの燃焼ガス排気手段と、少なくとも１つの燃料噴射手段と、を有する内燃機関において、燃料噴射手段は２つのノズルを含む燃料噴射装置を有し、２つのノズルは、内燃機関が燃焼ガス掃気モードで作動するときには、一方のノズルだけを通して燃料噴射用の吸気手段に燃料を供給することができ、内燃機関が通常モードで作動するときには、２つのノズルの一方を通して一方の吸気手段に、他方を通して他方の吸気手段に、各々燃料を供給することができることを特徴とする、内燃機関に関する。

燃料噴射装置は、ノズルに燃料を供給するためのスイッチ手段を有しているのが有利である。

内燃機関は、燃料噴射装置の噴射パラメータを制御する計算器を有しているのが好ましい。

本発明の他の特徴および利点は、以下に述べる非制限的な実施形態の説明を、図面を参照しながら読むことによって明らかになろう。

本発明によれば、簡素で安価な吸気手段を有する機関によって上述の問題を解決することができる。

図１は、特に直接燃料噴射型（ガソリン、ＬＰＧ、ＣＮＧ等）の過給内燃機関、特に花火点火機関を示している。

この機関は、ピストン（図示せず）を備えた少なくとも１つの気筒１０と、過給空気と燃料との燃料混合物、または再循環排気ガス（ＥＧＲ）が加えられた過給空気と燃料との燃料混合物が燃焼する燃焼室１２と、を有している。

気筒１０は少なくとも２つの吸気手段１４，１６を有し、燃焼ガス掃気フェーズ中には、一方の吸気手段１４が掃気吸気手段として使用され、他方の吸気手段１６が噴射吸気手段として使用される。掃気吸気手段１４は、掃気フェーズ用の炭化水素を含まない過給空気、または通常の機関運転状態用の炭化水素を含んだ過給空気を燃焼室に供給することができる。噴射吸気手段１６は、機関が燃焼ガス掃気状態で作動するときも、通常状態で作動するときも、燃焼室に炭化水素を含む過給空気を供給することができる。

通常、このような吸気手段は、このような機関に一般に備えられるシリンダヘッドに設けられ、燃焼室１２内に開放するオリフィスと、オリフィスと連通する管１８と、オリフィスを閉じるのに適した吸気弁２２，２４と、から構成されている。２本の管は、吸気マニフォルド（図示せず）などの空気供給手段に連結されながら、互いにほぼ平行になるように構成されることが好ましい。

二つのノズル２８，３０（または二つのジェット）を有する燃料噴射装置２６が、機関運転モードに従って管１８，２０に燃料を送り込めるように、管１８，２０に配置されている。この噴射装置は、単一の燃料供給配管３１から燃料を供給され、ノズル間の燃料の分配はスイッチ手段３２によって行われる。

気筒１０はまた、少なくとも１つの燃焼ガス排気手段を有している。本実施形態では、それは、各々が排気弁３４と排気管３６とを含む２つの排気手段である。

機関はまた、燃焼室１２に含まれる燃料混合物の燃焼の開始を可能にする点火プラグ３８を有していてもよい。

掃気吸気弁２２および噴射吸気弁２４は、排気弁３４と共に、互いに独立してまたは一括して、これらの弁の開閉時間及びリフト時間に関する弁のリフトパターンの変更を可能にする手段４０，４２によって制御される。これらの手段は、より一般的にはＶＶＴ（可変バルブタイミング）またはＶＶＡ（可変バルブ作動）と呼ばれている。

制御手段４０，４２は、どのような機関にも通常備えられ、機関の運転状態に応じて弁リフトパターンの修正を可能にするマッピングまたはチャートを有する機関計算器４４によって制御される。機関計算器４４は、ノズルへの選択的な燃料供給、噴射時間等の噴射装置２６の噴射パラメータも制御する。

図２に関連し、噴射装置２６は、スイッチ手段３２によって変位が制御されるニードル４６，４８によって各々が制御される、２つのノズル２８，３０を有している。スイッチ手段は、ニードル４６，４８にそれぞれ連結されたプランジャ５４，５６を有する電磁コイル５０，５２を、ニードル毎に有しているのが有利である。コイル５０，５２は、接地された導電体５８によって互いに連結されており、各コイルは、機関計算器４４に連結された導電性のワイヤ６０，６２を有している。

したがって、各ノズルを互いに独立に制御するだけでなく、一方のノズルの噴射パラメータを他方のノズルに対して変化させることも可能である。

機関が燃焼ガスの掃気を含む過給給気モードに従って作動するときは、機関計算器４４は燃焼ガスの掃気フェーズを開始させる。したがって、機関計算器は、弁同士を重ね合わせるように制御手段４０，４２を制御する。この段階では、ピストンは上死点の近くに位置し、排気弁３４は開き、噴射吸気手段１６の吸気弁２４は閉位置に位置し、掃気吸気手段１４の吸気弁２２は開位置に位置し、噴射装置２６は作動不能である。すなわち、ノズル２８，３０はニードル４６，４８によって遮断されている。

弁２２の位置における炭化水素を含まない過給空気の圧力と燃焼室１２内に存在する残留燃焼ガスの圧力との圧力差によって、ガスは、排気弁３４から排気管３６に排出され、燃料を含まない過給空気と置換される。

燃焼ガスの掃気フェーズが完了すると直ちに、制御手段４２によって排気弁３４の閉作動が制御され、掃気吸気弁２２は開状態を維持し、噴射吸気弁２４の開作動が制御手段４０によって制御される。機関計算器は次にワイヤ６０によってコイル５０を制御し、コイルから発生する電磁場によってプランジャ５４を移動させ、それによって、燃料を管２０の中だけに噴射しながらノズル２８を開放する。燃料混合物はこうして燃焼室１２に送り込まれる。

燃焼ガスの掃気を含まない吸気モードを有する通常の機関運転状態の場合、吸気弁２４，２６および排気弁３４は従来どおりに制御される。したがって、ピストンの上死点の近くでは、排気弁３４が閉位置に位置し、掃気吸気弁２２と噴射吸気弁２４とが開く。機関計算器は、２つのコイル５０，５２がワイヤ６０，６２から電力を供給され、ニードル４６，４８が動いてノズル２８，３０に燃料を供給し、それぞれ管１８，２０に燃料を噴射するように噴射装置を作動させる。これによって、それぞれの管を通じて燃焼室に燃料混合物を送り込むことができる。

本発明では、単一の噴射装置によって、簡単に、確実に、かつ経済的に、噴射吸気管または両方の吸気管に燃料を送り込むことができる。

本発明は、上述の例に限定されず、あらゆる変形実施形態または等価な実施形態を包含する。

本発明による内燃機関の概略図である。 図１による機関の一部材の詳細図である。

符号の説明

１０ 気筒
１２ 燃焼室
１４，１６ 吸気手段
１８，２０ 管
２２，２４ 吸気弁
２６ 燃料噴射装置
２８，３０ ノズル
３２ スイッチ手段
３４ 排気弁
３６ 排気管
４０，４２ 制御手段
４４ 計算器
４６，４８ ニードル
５０，５２ コイル
５４，５６ プランジャ
５８ 導電体
６０，６２ ワイヤ

Claims (3)

1. 燃焼ガス掃気モードまたは通常モードに従って作動することができる間接噴射型の内燃機関、特に火花点火型の過給機関であって、燃焼室（１２）を含む少なくとも１つの気筒（１０）と、少なくとも２つの吸気手段（１４，１６）であって、一方の手段（１４）が燃焼ガス掃気用の吸気手段であり、他方の手段（１６）が燃料噴射用の吸気手段であり、前記各手段が吸気弁（２２，２４）によって制御される管（１８，２０）を有する少なくとも２つの吸気手段（１４，１６）と、排気管（３６）に組み合わされた排気弁（３４）を含む少なくとも１つの燃焼ガス排気手段と、少なくとも１つの燃料噴射手段と、を有する内燃機関において、
   前記排気弁（３４）と前記吸気弁（２２，２４）とが同時に開いたときに、前記燃焼ガス掃気モードは発生し、
   前記燃料噴射手段は２つのノズル（２８，３０）を含む１つの燃料噴射装置（２６）を有し、前記２つのノズルは、前記内燃機関が前記燃焼ガス掃気モードで作動するときには、一方の前記ノズル（３０）だけを通して燃料噴射用の前記吸気手段（１６）に燃料を供給することができ、前記内燃機関が前記通常モードで作動するときには、前記２つのノズルの一方（３０）を通して一方の前記吸気手段（１６）に、他方（２８）を通して他方の前記吸気手段（１４）に、各々燃料を供給することができることを特徴とする、内燃機関。
2. 前記燃料噴射装置（２６）は、前記ノズル（２８，３０）に燃料を供給するためのスイッチ手段（３２）を有している、請求項１に記載の内燃機関。
3. 前記内燃機関は、前記燃料噴射装置（２６）の噴射パラメータを制御する計算器（４４）を有している、請求項１または２に記載の内燃機関。

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