JPH0996269A

JPH0996269A - 内燃機関

Info

Publication number: JPH0996269A
Application number: JP7276498A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiko Sunayama; 良彦砂山
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 1995-09-29
Filing date: 1995-09-29
Publication date: 1997-04-08

Abstract

(57)【要約】【課題】あらゆる運転状態においても、インジェクタ
に対して充分なアシストをすることができ、燃料の微粒
化を促進することができる内燃機関を提供すること。【解決手段】内燃機関１が、混合気が燃焼するシリン
ダ３と、このシリンダ３に空気を導入する吸気管５と、
この吸気管５に燃料を供給するインジェクタ７と、シリ
ンダ３から燃焼ガスを排気する排気管９とを備え、排気
管９とインジェクタ７の相互間をアシスト連通管１１で
連通する。そして、アシスト連通管１１のインジェクタ
７側の端部をインジェクタ７内の燃料流路近傍に接続す
ると共に、アシスト連通管１１の排気管９側に逆止弁１
４を設け且つインジェクタ７側に電磁弁１５を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、動力源として用い
られる内燃機関に係り、特に、インジェクタ（電子制御
燃料噴射装置）によってシリンダに燃料を供給する方式
の内燃機関に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、インジェクタを用いて燃料を
供給する方式の内燃機関において、燃料の微粒化を目的
として、以下のようなものがあった。即ち、図７に示す
ように、吸気管８５にインジェクタ８７を装着する。そ
して、スロットル弁８６の上流側から導出されたアシス
ト連通管９１を、インジェクタ８７の燃料流路の近傍
に、接続するものである。

【０００３】この従来例にかかる内燃機関８１では、吸
気過程において、その吸気管８５内の圧力は、スロット
ル弁８６の上流側で大気圧とほぼ同等となっており、一
方、スロットル弁８６の下流側では負圧となっている。
このため、吸気行程において、吸気管８５内のスロット
ル弁８６を境として圧力差が生じる。これにより、アシ
スト連通管９１からインジェクタ８７に向かってアシス
トのための空気が流れ、燃料の微粒化が促進される。

【０００４】また、他の従来例として、例えば、実公昭
６３−３４２８号公報に開示されたものがある。この従
来例は、図８に示すように、過給器１２０が装備され、
その過給された空気をアシスト連通管１１１を介してイ
ンジェクタ１０７の燃料流路近傍に導入するものであ
る。そして、アシスト連通管１１１の途中には、アシス
トの時期を制御するための電磁弁１１５が配設されてい
る。

【０００５】本従来例では、排気管の排気圧力によって
排気側タービンが駆動され、この排気側タービンに連結
された吸気側タービンが回転駆動される。そして、加圧
された空気がアシスト連通管１１１を通して、電磁弁１
１５の開放動作により、インジェクタ１０７に伝達され
る。これにより、燃料の微粒化が促進される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記各
従来例においては、以下のような不都合を生じていた。
先ず、第１の従来例では、スロットル弁が開放されてい
る状態、即ち高負荷下においては、アシスト連通管内の
差圧は小さくなる。この結果、インジェクタに導入され
る空気の量も低下し、燃料の微粒化が促進できない、と
いう不都合を生じていた。

【０００７】また、第２の従来例では、過給器を必須の
構成要素とするために、過給器を有していない内燃機関
に対しては適用することができない、という不都合を生
じていた。

【０００８】更に、内燃機関の回転数が低く且つ高負荷
時においては、過給器を駆動するための排気圧による駆
動力も小さく、過給器による空気の過給が有効に行えな
いために、アシストのための空気量が減少する。この結
果、燃料の微粒化が充分に行えない、という不都合を生
じていた。

【０００９】

【発明の目的】本発明はかかる従来例の有する不都合を
改善し、特に、あらゆる運転状態においても、インジェ
クタに対して充分なアシストをすることができ、燃料の
微粒化を促進することができる内燃機関を提供すること
を、その目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、請求項１記載の発明では、内燃機関が、混合気
が燃焼するシリンダと、このシリンダに空気を導入する
吸気管と、この吸気管に燃料を供給するインジェクタ
と、シリンダから燃焼ガスを排気する排気管とを備え、
排気管とインジェクタの相互間をアシスト連通管で連通
する。そして、アシスト連通管のインジェクタ側の端部
をインジェクタ内の燃料流路近傍に接続すると共に、ア
シスト連通管の排気管側に逆止弁を設け且つインジェク
タ側に電磁弁を設ける、という構成を採っている。

【００１１】以上のように構成されたことで、先ず、シ
リンダの排気行程において、排気バルブが開くと排気管
内の圧力が上昇する。このため、排気管に連結されたア
シスト連通管内に高圧の排気ガスが流入する。そして、
この高圧の排気ガスはアシスト連通管に配設されている
電磁弁と逆止弁の相互間に貯留される。

【００１２】続いて、シリンダが吸気行程になった際
に、上記した電磁弁が開放され、高圧の排気ガスがイン
ジェクタ側に流れる。そして、この排気ガスは、インジ
ェクタの先端部に形成されている燃料流路の近傍に導入
され、燃料と一緒にインジェクタの先端部から噴射さ
れ、燃料が微粒化される。

【００１３】噴射された燃料は、吸気管内を流れる吸入
空気と混じり合い、混合気となって、吸入バルブからシ
リンダに吸入される。次に、吸入バルブが閉じて、点火
プラグにより混合気に点火され、混合気が燃焼する。そ
して、これらの一連の動作が各サイクル毎に行われて連
続的に内燃機関が運転される。

【００１４】また、請求項２記載の発明では、アシスト
連通管の逆止弁と電磁弁の間にサージタンクを備えると
いう構成を採り、その他の構成は請求項１記載の発明と
同様である。

【００１５】以上のように構成されたことで、請求項１
記載の作用に加え、高温且つ高圧の排気ガスがサージタ
ンクに流入する。そして、インジェクタによる燃料噴射
時期に同期して電磁弁が開放され、大量の排気ガスがイ
ンジェクタに流入する。

【００１６】また、請求項３記載の発明では、内燃機関
が、混合気が燃焼する少なくとも二つのシリンダと、こ
の各シリンダに空気を導入する吸気管と、この吸気管に
燃料を供給するインジェクタと、各シリンダから燃焼ガ
スを排気する排気管とを備え、排気管とインジェクタの
相互間をアシスト連通管で連通する。そして、アシスト
連通管の一端を、燃料噴射時期にかかるインジェクタ内
の燃料流路近傍に接続し、他端を排気時期にかかる排気
管に接続する、という構成を採っている。

【００１７】以上のように構成されたことで、例えば、
一方のシリンダが排気行程となっており、他方のシリン
ダが吸気行程になっているとする。このとき、一方のシ
リンダに接続されている排気管からアシスト連通管に高
温高圧の排気ガスが流入する。そして、他方のシリンダ
に配設されているインジェクタの燃料流路近傍に、上記
アシスト連通管の端部が連結されているので、燃料が排
気ガスの圧力により微粒化される。

【００１８】更に、請求項４記載の発明では、内燃機関
が、混合気が燃焼するシリンダと、このシリンダに空気
を導入する吸気管と、この吸気管に燃料を供給するイン
ジェクタと、シリンダから燃焼ガスを排気する排気管
と、この排気管と吸気管を連通する排気循環連通管を備
え、排気循環連通管とインジェクタをアシスト連通管で
連通する。そして、アシスト連通管のインジェクタ側の
端部をインジェクタ内の燃料流路近傍に接続する、とい
う構成を採っている。

【００１９】以上のように構成されたことで、排気管に
接続された排気循環連通管に高温高圧の排気ガスが流入
する。そして、排気循環連通管の途中に配設されている
負圧弁が動作し、排気循環連通管の他端が吸気管と連通
する。そして、このとき、負圧弁の下流側に接続されて
いるアシスト連通管にも排気ガスが流入し、これがイン
ジェクタに導入される。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明の一実施形態を図面に基づ
いて説明すると、先ず、図１に示すように、内燃機関１
は、混合気が燃焼するシリンダ３と、このシリンダ３に
空気を導入する吸気管５と、この吸気管５に燃料を供給
するインジェクタ７と、シリンダ３から燃焼ガスを排気
する排気管９とを備え、排気管９とインジェクタ７の相
互間がアシスト連通管１１で連通されている。そして、
アシスト連通管１１のインジェクタ７側の端部はインジ
ェクタ７内の燃料流路近傍に接続されると共に、アシス
ト連通管１１の排気管９側に逆止弁１３が設けられ且つ
インジェクタ７側に電磁弁１５が設けられている。

【００２１】以上を詳しく説明すると、内燃機関１は、
図１に示すように、円筒状のシリンダ３を備えており、
このシリンダ３には摺動可能にピストン１３が嵌合され
ている。また、ピストン１３には、ピストンピン（図示
略）を介してコンロッド（図示略）の一方の端部が連結
されており、また、他方の端部がクランク軸（図示略）
に連結されている。

【００２２】また、シリンダ３の上部には、シリンダヘ
ッド３ａが配設されている。このシリンダヘッド３ａに
は、その一方に吸気管５が配設され、その吸気管５のシ
リンダ３側の端部には吸気バルブ１６が配設されてい
る。この吸気バルブ１６は、内燃機関１の燃焼に用いら
れる空気を吸入するためのものである。また、吸気バル
ブ１５の開閉は図示しないカムシャフトによって行われ
る。

【００２３】また、吸気管５の吸気バルブ１６の近傍に
は、インジェクタ７が装着されている。このインジェク
タ７は、主制御部（図示略）からの信号に基づいて吸気
管５内へ燃料の供給及びその停止制御を行うものであ
る。ここで、インジェクタ７の制御は、内燃機関１の運
転状態に基づいて行われるものである。

【００２４】一方、吸気バルブ１６の反対側（図中の左
方）には、排気管９が配設されている。この排気管９
は、燃焼した後の燃焼ガスを排気ガスとして排出するた
めのものである。そして、この排気管９のシリンダ３側
の端部には、排気バルブ１７が配設されている。この排
気バルブ１７も、吸気バルブ１５と同様にカムシャフト
によって所定のタイミングで開閉され、燃焼ガスを排気
するようになっている。

【００２５】シリンダヘッド３ａのその中央部には、点
火プラグ１９が装着されている。この点火プラグ１９
は、シリンダ３内の混合気に点火するためのものであ
り、その点火タイミングは図示しない主制御部により制
御される。

【００２６】次に、インジェクタ７の燃料の噴射をアシ
ストするための構成について詳しく説明する。先ず、図
１において、排気管９とインジェクタ７の相互間はアシ
スト連通管１１により連通されている。このアシスト連
通管１１は、シリンダ３から排気管９に排出される排気
ガスを導入するためのものであり、金属製のパイプによ
り構成されている。

【００２７】また、アシスト連通管１１の排気管９側の
近傍には逆止弁１４が配設されている。この逆止弁１４
は、流入したアシスト用の排気ガスの排気管９側への逆
流を防止するためのものである。本実施形態では、ボー
ル状部材を用いた逆止弁１４を使用しているが、これに
限定されるものではなく、例えば、リードタイプの逆止
弁であってもよい。

【００２８】また、逆止弁１４の下流側には、電磁弁１
５が配設されている。この電磁弁１５は、インジェクタ
７の燃料噴射時期に同期してアシスト連通管１１を連通
させるためのものであり、主制御部の信号に基づいて開
閉する。即ち、燃料の噴射時期の間は電磁弁１５が開放
され、それ以外の時期は閉じるように制御される。

【００２９】また、アシスト連通管１１の他の端部は、
インジェクタ７の燃料流路の近傍に接続されている。よ
り詳しくは、燃料の流路の周りに円筒状の空間が形成さ
れ、この空間にアシスト連通管１１から導入された排気
ガスが流入するようになっている。

【００３０】次に、以上のように構成された内燃機関１
の動作を説明すると、先ず、混合気が燃焼した後、排気
行程になると、上記した排気バルブ１７が開きピストン
１３が上昇し、燃焼したガスが排気管９に排出される。
このとき、排気行程においては排気管９内の圧力が上昇
し、排気管９に連結されたアシスト連通管１１内に逆止
弁を通って高温高圧の排気ガスが流入する。そして、こ
の排気ガスはアシスト連通管１１に配設されている電磁
弁１５と逆止弁１４の相互間に貯留される。

【００３１】続いて、シリンダ３が吸気行程になった際
に、主制御部の信号に基づいて上記した電磁弁１５が開
放され、高圧の排気ガスがインジェクタ７側に流れる。
そして、この排気ガスは、インジェクタ７の先端部に形
成されている燃料流路の近傍に導入され、燃料と一緒に
インジェクタ７の先端部から噴出し、燃料が微粒化され
て噴射される。

【００３２】微粒化されて噴射された燃料は、吸気管５
内を流れる吸入空気と混じり合い、混合気となって、吸
入バルブ１６からシリンダ３に吸入される。次に、吸入
バルブ１６が閉じて、点火プラグ１９により混合気に点
火され、混合気が燃焼する。そして、これらの一連の動
作が各サイクル毎に行われて連続的に内燃機関１が運転
される。

【００３３】また、図２は、内燃機関２１の逆止弁３４
と電磁弁２７との間にサージタンク２２が配設されてい
る場合を示している。このサージタンク２２は、排気ガ
スを大量に貯留するために設けられたものである。ここ
で、シリンダ２３内での燃焼が終了すると、高温且つ高
圧の排気ガスがサージタンク２２に流入する。そして、
インジェクタ２７による燃料噴射時期に同期して電磁弁
３５が開放され、より大量の排気ガスがインジェクタ２
７に流入する。

【００３４】また、図３は、内燃機関４１が、四つのシ
リンダ４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄと、この各シリ
ンダ４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄに空気を導入する
吸気管４５ａ，４５ｂ，４５ｃ，４５ｄと、これら各吸
気管４５ａ，４５ｂ，４５ｃ，４５ｄに燃料を供給する
インジェクタ４７ａ，４７ｂ，４７ｃ，４７ｄと、各シ
リンダ４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄから燃焼ガスを
排気する排気管４９ａ，４９ｂ，４９ｃ，４９ｄとを備
え、排気管４９ａ，４９ｂ，４９ｃ，４９ｄとインジェ
クタ４７ａ，４７ｂ，４７ｃ，４７ｄの相互間がアシス
ト連通管５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄで連通される
場合を示している。そして、アシスト連通管５１ａ，５
１ｂ，５１ｃ，５１ｄの一端は、燃料噴射時期にかかる
インジェクタ内の燃料流路近傍の接続され、他端は排気
時期にかかる排気管に接続されている。

【００３５】ここで、本実施形態では、第１の排気管４
９ａと第４の吸気管４５ｄが接続され、第２の排気管４
９ｂと第３の吸気管４５ｃが接続されている。また、第
３の排気管４９ｃと第２の吸気管４５ｂが接続され、更
に、第４の排気管４９ｄと第１の吸気管４５ａが接続さ
れている。これらの組み合わせは、図４に示すように、
各シリンダの排気タイミングと燃料噴射タイミングの関
係から決定される。ここで、図４内の符号［Ｅｘ．］
は、各シリンダのクランク角に対する排気行程の期間を
示しており、また、符号［Ｉｎｊ．］は、各シリンダの
クランク角に対する燃料噴射の期間を示している。

【００３６】即ち、同時期に排気段階と燃料噴射段階が
重なるシリンダの組み合わせを考えると、図４に示すよ
うに、第４のシリンダ４３ｄが排気行程にかかる場合
に、第１のシリンダ４３ａで燃料噴射の時期となってい
る。これらの組み合わせを全てのシリンダ４３ａ，４３
ｂ，４３ｃ，４３ｄについて適用することで、複雑な構
成を備えることなく、燃料の噴射のアシストが可能とな
り、微粒化が促進される。

【００３７】更に、図５及び図６は、混合気が燃焼する
シリンダと、このシリンダに空気を導入する吸気管６５
と、この吸気管６５に燃料を供給するインジェクタ６７
と、シリンダから燃焼ガスを排気する排気管６９と、こ
の排気管６９と吸気管６５を連通する排気循環連通管７
０を備え、排気循環連通管７０とインジェクタがアシス
ト連通管７１で連通される場合を示している。そして更
に、アシスト連通管７１のインジェクタ６７側の端部が
インジェクタ内の燃料流路７２近傍に接続されている。

【００３８】インジェクタ６７の先端部は、図６に示す
ように、インジェクタの本体側から供給される燃料がイ
ンジェクタ６７の先端部に到達する。また、燃料流路７
２の周囲部に所定の円筒状空間７４が形成されている。
そして、この円筒状空間７４と燃料流路７２が連通して
いる。

【００３９】以上のように構成されたことで、排気管６
９に接続された排気循環連通管７０に高温高圧の排気ガ
スが流入する。そして、排気循環連通管７０の途中に配
設されている負圧弁７６が動作し、排気循環連通管７０
の他端が吸気管６５と連通する。そして、このとき、負
圧弁７６の下流側に接続されているアシスト連通管７１
にも排気ガスが流入し、これがインジェクタ６７に導入
される。そして、アシスト連通管７１から供給される排
気ガスの圧力で燃料が微粒化される。

【００４０】

【発明の効果】本発明は、以上のように構成され機能す
るので、請求項１記載の発明によれば、排気管の排気圧
力を利用するので、従来吸気管内の差圧を利用する機構
に比較して、大きな圧力差を確保することができる。こ
のため、燃料の微粒化が充分に行われて、内燃機関の円
滑な運転が実現できる、という優れた効果を生じる。

【００４１】また、アシストのために排気ガスを利用す
るため、排気ガスの有する熱により燃料が加熱され、燃
料の気化も促進される、という優れた効果を生じる。

【００４２】また、請求項２記載の発明によれば、アシ
スト連通管の途中にサージタンクを設けたので、請求項
１記載の発明の奏する効果と比較して、より大量のアシ
スト用の排気ガスを貯留しておくことができ、燃料の微
粒化が更に促進される、という優れた効果を生じる。

【００４３】また、請求項３記載の発明では、排気段階
にかかる排気管と燃料噴射段階にかかるインジェクタと
を連結したので、適切なアシスト連通管の配管により、
簡易な構造で充分なアシストのための排気ガスを供給す
ることができ、燃料の微粒化が促進される、という優れ
た効果を生じる。

【００４４】更に、請求項４記載の発明では、排気循環
連通管にアシスト連通管を接続したので、既存のＥＧＲ
装置をそのまま使用して、燃料の微粒化を促進すること
ができる、という優れた効果を生じる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す一部省略した断面図
である。

【図２】本発明の第二の実施形態を示す一部省略した断
面図である。

【図３】本発明の第三の実施形態を示す一部省略した平
面図である。

【図４】図３に開示した内燃機関の各シリンダにおける
燃料噴射時期と排気時期の関係を示す図である。

【図５】本発明の第四の実施形態を示す概略図であり、
各連通管の配管を断面とした図である。

【図６】図５に開示した排気循環連通管とアシスト連通
管及びインジェクタの接続状態を示す断面図である。

【図７】従来例を示す一部省略した断面図である。

【図８】他の従来例を示す一部省略した断面図である。

【符号の説明】

１内燃機関３シリンダ５吸気管７インジェクタ９排気管１１アシスト連通管１３逆止弁１５電磁弁２２サージタンク７０排気循環連通管

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】混合気が燃焼するシリンダと、このシリ
ンダに空気を導入する吸気管と、この吸気管に燃料を供
給するインジェクタと、シリンダから燃焼ガスを排気す
る排気管とを備え、前記排気管と前記インジェクタの相
互間をアシスト連通管で連通する内燃機関において、前記アシスト連通管のインジェクタ側の端部をインジェ
クタ内の燃料流路近傍に接続すると共に、前記アシスト
連通管の排気管側に逆止弁を設け且つインジェクタ側に
電磁弁を設けたことを特徴とした内燃機関。
【請求項２】前記アシスト連通管の逆止弁と電磁弁の
間にサージタンクを備えたことを特徴とする請求項１記
載の内燃機関。
【請求項３】混合気が燃焼する少なくとも二つのシリ
ンダと、この各シリンダに空気を導入する吸気管と、こ
の吸気管に燃料を供給するインジェクタと、各シリンダ
から燃焼ガスを排気する排気管とを備え、前記排気管と
前記インジェクタの相互間をアシスト連通管で連通する
内燃機関において、前記アシスト連通管の一端を、燃料噴射時期にかかるイ
ンジェクタ内の燃料流路近傍接続し、他端を排気時期に
かかる排気管に接続したことを特徴とした内燃機関。
【請求項４】混合気が燃焼するシリンダと、このシリ
ンダに空気を導入する吸気管と、この吸気管に燃料を供
給するインジェクタと、シリンダから燃焼ガスを排気す
る排気管と、この排気管と前記吸気管を連通する排気循
環連通管を備え、前記排気循環連通管と前記インジェク
タをアシスト連通管で連通する内燃機関において、前記アシスト連通管のインジェクタ側の端部をインジェ
クタ内の燃料流路近傍に接続したことを特徴とした内燃
機関。