JPH08277718A - 特定目的の圧力貯蔵タンクをもつ内燃機関 - Google Patents

特定目的の圧力貯蔵タンクをもつ内燃機関

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JPH08277718A
JPH08277718A JP7195868A JP19586895A JPH08277718A JP H08277718 A JPH08277718 A JP H08277718A JP 7195868 A JP7195868 A JP 7195868A JP 19586895 A JP19586895 A JP 19586895A JP H08277718 A JPH08277718 A JP H08277718A
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デュレ ピエール
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IFP Energies Nouvelles IFPEN
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【解決手段】少くとも１つのシリンダ内を滑動するピス
トンと、少くとも１つの燃焼室4とをもつ内燃機関にお
いて該ピストンの動きによって圧縮される空気を含む室
に逆流阻止手段16をもつ連結手段によって連結される圧
縮空気又はガスの貯蔵タンク14を備え、その中のガス圧
を圧縮される空気を含む室のガス圧に等しいか、又はそ
れよりも大きい圧力にすることができる。 【効果】タンクに存在する圧力ガスは燃焼室の燃料供給
にも使えるが、サーボブレーキのブレーキ作用の増強そ
の他の圧力を必要とする目的を果たすことに使用でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は単気筒又は多気筒の内燃
機関の分野に関する。
【０００２】特にピストンを有する燃焼室を形成する少
くとも１つのシリンダを含む内燃機関（以下エンジンと
略称する）に関する。燃料の噴射は燃焼室に直接行われ
るものでも、そうでないものでもよい。
【０００３】
【従来の技術】圧力を加えられた気体を含むポンプクラ
ンク室を圧力貯蔵タンクと呼称されるタンク（又は室）
に連結することは周知のことである。
【０００４】ＦＲ−２,５７５,５２３号明細書によれば
このタンクは燃焼室内に燃料の気化噴射を行わせるため
に、燃料噴射手段に連結される。
【０００５】ＥＮ．９３／０６,７８５号明細書も弁棒
のレベルにおける気密性を補強するための圧力室につい
て述べている。この室は入力管に連結されている。
【０００６】このように上記の従来技術は燃焼室への燃
料供給に直接関係する種々の目的を達成するための圧力
室を開示している。
【０００７】更に最近の自動車に普通に使用されている
ブレーキ システムは水力式であり、運転者によってブ
レーキペダルに加えられる力で動作する。この力はサー
ボブレーキの存在によって顕著に増幅される。サーボブ
レーキではペダルに生じる力を増幅するために不足圧力
が使用される。
【０００８】使用するエンジンの型によって不足圧力の
発生状況は異なる： − ４サイクル火花点火エンジンに対しては、ブレーキ
状態では、即ちアクセルペダルから足を離すと、エンジ
ンの給油が絞り弁によって遮断される。この結果絞り弁
から下流にあるインレット マニフォルド（以下注入口
多岐管と称する）に不足圧力を生じる。この不足圧力が
サーボブレーキと連通し、ブレーキ作用を増幅するため
に使われる。ブレーキの時のエンジンの状態によって不
足圧力は400から700ミリバールの範囲内である。 − 自動車に使われるディーゼルエンジンについては、
これらのエンジンは低負荷で使用されているのでブレー
キ状態（アクセルから足をはなした状態）で空気流割合
が高いので、注入口多岐管内に非常に僅かの不足圧力し
か生じない。多岐管の不足圧力のレベルではサーボブレ
ーキ用に使用できない。それ故このブレーキ補助機能の
ために（500から900ミリバールの不足圧力を生じるため
の）特別の真空ポンプを付加することが必要である。こ
の真空ポンプは車に対する付加要素となるもので、費用
と設置場所の問題を生じ、電気式ポンプが必要の場合、
電力消費が問題となり、機械駆動の場合にはベルト駆動
の問題が生じる。
【０００９】過去（1950年代−1960年代）に自動車に使
われてきた２サイクルエンジンはブレーキ補助システム
なしで車を駆動していた。
【００１０】
【解決すべき問題点】２サイクルエンジンが自動車に応
用するために最近再び開発されつつある。特にポンプク
ランク室をもつ２サイクルエンジンでは、足をアクセル
ペダルから離しても、即ち絞り弁が閉じても、吸気口の
不足圧力が低いままであるということが問題である。そ
の圧力は100から150ミリバールにすぎない。この意味
で、最近の２サイクルエンジンはこの吸気口における不
足圧力がブレーキ補助に使用するには不十分であるか
ら、ディーゼルエンジンに近いといえる。
【００１１】それ故このブレーキ補助用の不足圧力の目
的を果たすために、開発中の２サイクル自動車用エンジ
ンでは追加の特定目的の真空ポンプが使われるのが一般
的である。このような自動車用２サイクルエンジンはこ
の追加要素を必要とするものであり、４サイクルディー
ゼルエンジンに対して上述のすべての欠陥をもつ。
【００１２】
【問題点を解決するための手段】ブレーキ補助機能を果
たすために真空ポンプや追加のコンプレッサのようなも
のを必要としないシステムを開発することが、上記の問
題点を解決するための手段である。
【００１３】本発明は少くとも１つのシリンダ内を滑動
するピストンと、少くとも１つの燃焼室とをもつ内燃機
関において、該ピストンの動きによって圧縮される気体
を含む少くとも１つの室に逆流阻止手段をもつ連結手段
によって連結して、そこから圧縮された空気又はガスを
供給されて貯える貯蔵タンクを設けて、その中の圧力を
前記圧縮気体室の通常時の圧力よりも大きいか等しい圧
力にすることに関するものである。
【００１４】前記圧縮気体室はポンプクランク室又は燃
焼室からなるものでもよい。
【００１５】本発明によれば前記タンクに存在する圧縮
ガスは燃焼室への燃料供給に関する目的だけでなく圧縮
ガスを使って効果のあるどのような目的を果たすために
も使うことができる。
【００１６】本発明によるエンジンは前記タンクの中の
圧力に吸気口の不足圧力を組合わせて使う手段を含むこ
とが好ましい。
【００１７】前記タンクの中の圧力ガスをサーボブレー
キＳＦにおけるブレーキ補助機能を果たすために有利に
使用することができる。
【００１８】別の用途として、前記タンクの中の圧力ガ
スはエンジンの排気管にこれを噴射することに使うこと
もできる。
【００１９】前記タンクの中の圧力ガスは、燃焼室に燃
料を気化噴射することにも使える。
【００２０】更にエンジンは前記連結手段によって運ば
れる潤滑剤の量を減少させるための手段を含む。
【００２１】本発明のエンジンが動作サイクルの或る時
期にポンプクランク室を支配する最大圧力の値を高くす
るための手段を含むことも本発明の範囲に含まれる。
【００２２】本発明のエンジンは、前記タンク内の圧力
変化を検知して、燃焼室内に噴射される混合気の空気／
燃料比を継続的に制御するように燃焼室内への燃料噴射
を調節するための装置と協動するための手段を含むこと
もできる。
【００２３】本発明を実現するのに好ましいエンジンは
直接噴射エンジン、ポンプクランク室つきの２サイクル
エンジン、および複数のシリンダのポンプクランク室を
逆流阻止手段を含む連結手段で貯蔵タンクに連結する多
気筒エンジンである。
【００２４】
【実施例】図１はシリンダ１の上部がシリンダヘッド２
で閉じられている、ポンプクランク室つきの２サイクル
エンジンを示す。ピストン３がシリンダの中を動き、そ
の上面とシリンダヘッド２の下面との間に燃焼室４を形
成する。
【００２５】ポンプクランク室５は、ピストンの下にあ
るシリンダ内部の燃焼室４の連続部分として形成され
る。ポンプクランク室５にはシリンダ軸に垂直な方向に
クランク軸６がついている。クランク軸は内部のフライ
ホイール８と一体であり、連結棒（以下コンロッドと略
称する）によってピストン３に連結されている。
【００２６】シリンダ１の壁にはポンプクランク室５の
中の気体を燃焼室４に供給するためにクランク室５と燃
焼室４との間に転送管９が渡らせてある。
【００２７】シリンダの壁にはまた燃焼室４のレベルに
該燃焼室で燃焼したガスを排出するための排気管１０が
ついている。これらの管（転送管９と排気管１０）はピ
ストン３によって掃気されるシリンダの部分に位置して
いて、エンジンの或る動作フェイスの間はピストンによ
って覆われるようになっている。
【００２８】弁１２を内包する空気供給管（以下給気管
と略称する）１１がポンプクランク室の上部で燃焼室４
と連なる部分に開口する。
【００２９】ピストン３がその下死点から上死点に至る
間を変位する間に、弁１２を開いて給気管１１を通して
大気中の空気をクランク室に引き入れる。
【００３０】クランク室５に導入された空気はピストン
３によって、それが上死点から下死点までの間を変位す
る間に圧縮される。
【００３１】ポンプクランク室５に導入されピストン３
によって圧縮された空気の一部は転送管９によって燃焼
室４に供給され、燃焼室４で燃焼したガスは排気管１０
を通して排出される。
【００３２】エンジンは管１５によってポンプクランク
室５の内部と相通じる、圧縮空気タンク１４を含む。管
１５にはポンプクランク室に開口１７のレベルで連結さ
れる弁１６が挿入されている。
【００３３】ポンプクランク室５の中でピストン３が下
死点に向かって変位する間に圧縮された空気の一部は、
クランク室の圧力によって弁１６を押し開けて、圧縮空
気タンク１４に送り込まれる。
【００３４】即ち弁１６はポンプクランク室５の中の圧
力が空気タンク１４の中の圧力より大きい時開くのであ
る。
【００３５】ピストンの下降の間に通気管９が開いて、
ポンプクランク室内の圧力が一定の値よりも下になった
時は、弁１６が再び閉じて、圧縮空気タンク１４はポン
プクランク室から絶縁される。
【００３６】クランク室５に含まれる気体はピストンの
下降によって圧縮されてその圧力が増加する。圧縮空気
タンク１４の中の圧力がクランク室５の中で到達する最
高圧力よりも低くなると、タンク１４はクランク室から
圧縮空気を供給される。このようにタンク１４の圧力は
クランク室５の到達する最高圧力に等しいかこれに近
い。この最高圧力は（一般に）大気圧よりも約300から7
00ミリバール高くなり得る。この値はクランク室の圧縮
率と、エンジンの運転条件を含む数ケのパパラメータに
依存する。
【００３７】本発明のエンジンではタンク１４はサーボ
ブレーキ システムに圧縮空気を送ることに使用でき
る。本発明では従来得られていた方法と反対のやり方で
圧縮空気を運転者によってペダルに加わる力によるブレ
ーキ効果を増幅するのに使うのである。
【００３８】いいかえると、本発明によればクランク室
つきの２サイクル又は４サイクルのエンジンで、クラン
ク室によって圧縮された空気の一部を引き出してタンク
１４に大気圧よりも約400乃至600ミリバール高い圧力で
貯えておき、この正の圧力をサーボブレーキを働かせる
ことによるブレーキの補助に使うのである。従来は大気
と大気以下の圧力との間の圧力差を利用していたのと異
なり、本発明のエンジンでは正の圧力と大気圧および／
又は吸気口の不足圧力との間の圧力差を使うのである。
【００３９】本発明の範囲を逸脱することなく、圧縮空
気タンク１４を吸気により（又は真空ポンプで）生成し
た不足圧力を使う他の目的に対する補助として、および
圧縮空気負荷が必要な目的に対して、使うことができ
る。
【００４０】例えば本発明の装置はエンジン排気口での
空気噴射（エンジンの始動フェイスの間に触媒作用を早
くするための周知の技術）をこの目的のために特別の空
気ポンプを使わずに行うことを可能とする。
【００４１】圧縮空気は潤滑剤の散布を助長してエンジ
ン吸気の際の潤滑剤注入のための気化噴射システムへ供
給したり、ポンプクランク室又は直接クランク軸や、コ
ンロッドやピストンのピンベアリングに潤滑剤を散布す
るのに有利に使用することができる。
【００４２】圧縮空気はまた気化燃料噴射システムにも
有利に使用することができる。
【００４３】更に、貯える圧縮空気の圧力を増加するこ
とによってエンジンの空気力学的制御装置（転送管およ
び／又は排気管を閉じることによる制御）に付加的な効
果を与えることもできる。
【００４４】ブレーキ作用を助長するために圧縮空気を
使用する例では、ブレーキ作用としての要求、例えば２
乃至３回連続的にブレーキをかけても効果を失わないよ
うにタンク１４の寸法を選ぶ。
【００４５】圧縮空気を他の用途に応用する時もこれに
準じる。
【００４６】本発明の原理はポンプクランク室をもち、
シリンダ即ち燃焼室に直接燃料を独立に供給する２サイ
クルエンジンに特に適している。この場合ポンプクラン
ク室は空気だけ、又あるとしても極少量の潤滑剤を含む
だけであるのに対し、吸気口に気化器をもつ２サイクル
エンジンの場合はポンプクランク室は空気と燃料とを含
むからである。この空気燃料混合気体を圧縮空気源とし
て使用することは困難である。例えばブレーキをかける
間、大気中に圧縮ガスを放出する時燃料による汚染を生
じることになるからである。
【００４７】ポンプクランク室に存在する可能性のある
極く少量の潤滑剤がタンク１４に入り込むことを防ぐた
めに、ポンプクランク室５への接続管１７の位置を潤滑
剤の流出を防ぐような所に選ぶか、油を除去するトラッ
プシステムを備えることができる。例えば、油をクラン
ク室に戻すように、流れをそらせるバッフルプレートを
備えるか、フランス特許申請ＥＮ９３／０６,７８４号
に開示するようにタンク１４の圧力を使ってタンク１４
の低い所に溜った潤滑油をクランク室にリサイクルする
装置を備えるか等である。
【００４８】多気筒２サイクルエンジンの場合、シリン
ダ毎に１つのタンクをもつよりも単一の圧縮空気タンク
１４をもつ方がより適切である。この場合はタンク１４
はすべてのシリンダに共通で各クランク室５に対して、
それと連結する管と逆流防止システム１６とをもつ。
【００４９】もし、更にブレーキ助長効果を改善するこ
を望むならば、サーボブレーキ システムの反対側にあ
る吸気口の不足の圧力効果に本発明によって得られる正
圧力効果を組合わせることが可能である。２サイクルエ
ンジンの吸気不足圧力は100−150ミリバールのオーダー
であるが、これは単独で使用するには小さすぎるが、本
発明によって得られる圧力効果（400−700ミリバール）
と加えると大きな圧力差（500から850ミリバール）を得
ることができる。
【００５０】図２Ａおよび２ＢはサーボブレーキＳＦに
本発明を実施する方法を詳しく示すもので、周知のよう
なブレーキペダルに加えられる力Ｆ１をマスターシリン
ダに加わる力Ｆ２に増幅することを意図するものであ
る。
【００５１】図２Ａはブレーキペダルが動作していない
時のサーボブレーキＳＦを示すのに対して、図２Ｂは動
作状態にあるサーボブレーキＳＦを示す。
【００５２】本発明によれば圧縮空気タンク１４をサー
ボブレーキＳＦの２つの容積地帯（以下ゾーンと略称す
る）のうちの１つ５０に管２０によって連結する。
【００５３】普通サーボブレーキＳＦはブレーキシステ
ムのマスターシリンダに対して動作する手段（図示せ
ず）と協動する第２のゾーン６０を含む。
【００５４】ゾーン５０はブレーキペダルに連結されて
いる手段３０と協動する。
【００５５】図２Ａの例、即ち車の運転者がブレーキペ
ダルに力をくわえていない時はゾーン５０と６０との圧
力Ｐはほぼポンプクランク室の最大圧力、即ちタンク１
４の圧力に等しい。これは矢印Ａで示すように各ゾーン
が連結されているからである。
【００５６】図２Ｂのようにペダルに力が加わると、手
段３０上に矢印で示すように力Ｆ１が働き、その結果ゾ
ーン５０は圧力Ｐのままに留まるが、ゾーン６０は矢印
Ｂで外と連結されて大気圧に等しくなるか、吸気口の不
足圧力に等しくなる。即ち矢印Ａで示す連結路が閉ざさ
れ、矢印Ｂで示す連結路が形成される。
【００５７】特に本発明が１乃至数回連続してブレーキ
に関する機能を果たしている時には、タンク１４からの
圧縮空気が消費されて、自動的にポンプクランク室に貯
えられている圧縮空気をタンク１４に引き出すことにな
る。この結果、転送管を経てシリンダ（燃焼室）に入る
圧縮空気の圧力が低下し、１乃至数燃焼サイクルの間燃
焼室内の混合気の燃料濃度が一時的に高くなる。
【００５８】この濃縮現象を避けるために、シリンダに
入る空気のこの減少に比例して注入される燃料の量の修
正を行わせることができる。これは電子式エンジン制御
システムによって簡単に実現することができる。例え
ば、タンク１４内にある圧力検知器によって、タンク１
４に空気を入れているサイクルであることを確認して注
入する燃料の量を是正するのである。
【００５９】
【発明の効果】最後に本発明の装置によって得られる特
に有利なことは、ポンプクランク室によって供給される
圧縮空気を複数の目的に使用できることにある。即ち一
例として、燃焼室に燃料を噴射するため気化噴射装置に
供給するための圧縮空気源として使用することと、ブレ
ーキ補助として使用することとを組合わせることがあげ
られる。
【００６０】部分的な負荷の時に排気管を閉じるとか、
転送管を閉じるとかのような工夫をエンジンに負荷する
ことは、ポンプクランク室の圧力の尖頭値を負荷の軽い
時に上げることになり、従ってタンク１４に貯えられる
圧縮空気の圧力レベルを高くすることになるので、本発
明によって得られる利点に対して好ましい効果をもつも
のである。
【００６１】本発明は２サイクルエンジンに対して最も
効果的であるけれども、ポンプクランク室をもつ４サイ
クルエンジンにも適用できるもので、２サイクルエンジ
ンに限られるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例のエンジンの単純化した断面図
である。
【図２】本発明の実施例を応用するサーボブレーキの１
つに動作位置を示す単純化した断面図である。
【図３】本発明の実施例を応用するサーボブレーキの前
図と異なる動作位置を示す単純化した断面図である。 ６： クランク軸 ７： 連結棒（コンロッド） １４： 圧縮空気タンク（単にタンクと略称） １６： 逆流阻止手段 １７： 連結管 ５０，６０： 第１，第２の容積地帯（ゾーンと略称） Ａ： 第１，第２のゾーン間を連結する空気の流れを示
す矢印 Ｂ： 第２ゾーンから外への通路を開けて外へ流れる空
気の流れを示す矢印
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成８年２月９日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例のエンジンの単純化した断面図
である。
【図２Ａ】本発明の実施例を応用するサーボブレーキの
１つに動作位置を示す単純化した断面図である。
【図２Ｂ】本発明の実施例を応用するサーボブレーキの
前図と異なる動作位置を示す単純化した断面図である。 ６： クランク軸 ７： 連結棒（コンロッド） １４： 圧縮空気タンク（単にタンクと略称） １６： 逆流阻止手段 １７： 連結管 ５０，６０： 第１，第２の容積地帯（ゾーンと略称） Ａ： 第１，第２のゾーン間を連結する空気の流れを示
す矢印 Ｂ： 第２ゾーンから外への通路を開けて外へ流れる空
気の流れを示す矢印
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｂ 33/44 Ｆ０２Ｂ 33/44 Ｎ Ｆ０２Ｄ 37/00 ３０１ Ｆ０２Ｄ 37/00 ３０１Ｅ Ｆ１５Ｂ 1/04 Ｆ１６Ｋ 15/16 Ａ 1/02 9328−3Ｊ Ｆ１５Ｂ 1/04 Ｆ１６Ｋ 15/16

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 シリンダの中を滑動する少くとも１ケの
    ピストンと、少くとも１つの燃焼室（4）と圧縮空気又
    は気体の貯蔵タンク（14）とをもつ内燃機関にして、該
    貯蔵タンク（14）が該ピストンの動きによって中の気体
    を圧縮される室（5）と逆流阻止手段をもつ連結手段に
    よって連結されて、該室（5）内の通常時圧力と等しい
    か、それよりも大きい圧力の気圧が前記タンク（14）に
    貯えられ、これによって該タンク（14）に存在する圧力
    下の気体が燃焼室（4）への燃料供給だけでなく広く圧
    縮ガスを使用する如何なる目的にも使用できることを特
    徴とする内燃機関。
  2. 【請求項２】 前記圧縮された空気の室（5）がポンプ
    クランク室又は燃焼室であることを特徴とする、請求項
    １に記載の内燃機関。
  3. 【請求項３】 吸気の不足圧力を前記タンク（14）内に
    圧力と組合わせる手段を含むことを特徴とする、請求項
    ２に記載の内燃機関。
  4. 【請求項４】 前記タンク（14）内の圧力下にある気体
    がサーボブレーキ（ＳＦ）におけるブレーキ補助機能を
    果たすことに使用されることを特徴とする、前記請求項
    のうちの何れか１項に記載の内燃機関。
  5. 【請求項５】 前記タンク（14）内の圧力下にある気体
    が内燃機関の排気管に該気体の噴射を行うことに使用さ
    れることを特徴とする、前記請求項のうちの何れか１項
    に記載の内燃機関。
  6. 【請求項６】 前記タンク（14）内の圧力下にある気体
    が、内燃機関の吸気口又はポンプクランク室、又は直接
    ベアリングのような回転素子に気化潤滑剤を噴射するこ
    とに使用されることを特徴とする、前記請求項のうちの
    何れか１項に記載の内燃機関。
  7. 【請求項７】 前記タンク（14）内の圧力下にある気体
    が燃焼室（4）への気化燃料の噴射を行うことに使用さ
    れることを特徴とする、前記請求項のうちの何れか１項
    に記載の内燃機関。
  8. 【請求項８】 前記連結手段の中で運ばれる潤滑剤の量
    を減らすための手段として、前記連結手段の前記ポンプ
    クランク室に対するレイアウトを利用すること、又は前
    記連結手段上に配置されている排液管と協動するバッフ
    ルプレートを含むことを特徴とする内燃機関。
  9. 【請求項９】 前記請求項のうちの何れか１項に記載の
    内燃機関において動作サイクルの或る時期に前記ポンプ
    クランク室を支配する最大圧力の値を増大するための手
    段を含むことを特徴とする内燃機関。
  10. 【請求項１０】 請求項１１に記載の内燃機関におい
    て、前記手段が転送管および／又は排気管内にある弁の
    面積を制御することから成ることを特徴とする内燃機
    関。
  11. 【請求項１１】 前記請求項のうちの何れか１項に記載
    の内燃機関が、前記タンク（14）内の圧力変化を検知す
    る手段を含み、該手段が、該燃焼室（4）に噴射される
    混合気の空気／燃料の比を継続的に制御するために燃焼
    室（4）への燃料噴射を調節するための手段と協動する
    ことを特徴とする内燃機関。
  12. 【請求項１２】 前記燃焼室への燃料の直接噴射手段を
    含むことを特徴とする、前記請求項のうちの何れか１項
    に記載の内燃機関。
  13. 【請求項１３】 ２サイクルエンジンからなることを特
    徴とする、請求項１から１３までの何れか１項に記載の
    内燃機関。
  14. 【請求項１４】 数ケのシリンダと、その各々のポンプ
    クランク室を前記気体貯蔵タンク（14）に連結するため
    の、各々が逆流阻止手段（16）をもつ数ケの連結手段と
    を含むことを特徴とする、請求項１から１１までの何れ
    か１項に記載の内燃機関。
JP7195868A 1994-07-08 1995-07-07 特定目的の圧力貯蔵タンクをもつ内燃機関 Pending JPH08277718A (ja)

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FR94/08602 1994-07-08
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