特許 7338729 エンジン

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-08-28

(45)【発行日】2023-09-05

(54)【発明の名称】エンジン

(51)【国際特許分類】

   F02B 21/02 20060101AFI20230829BHJP

   F02B 23/02 20060101ALI20230829BHJP

   F02D 21/10 20060101ALI20230829BHJP

【ＦＩ】

F02B21/02

F02B23/02 K

F02D21/10 B

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2022047058

(22)【出願日】2022-03-23

【審査請求日】2022-08-25

(73)【特許権者】

【識別番号】000000170

【氏名又は名称】いすゞ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002952

【氏名又は名称】弁理士法人鷲田国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】古川 伸哉

【審査官】二之湯 正俊

(56)【参考文献】

【文献】実開昭６０－００８４７０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１６－１４５５２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１７０４６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－１７１７９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－１３２２５０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０２Ｂ １／００－２３／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射部と、
燃焼用気体が供給される供給室と前記燃焼室との間を隔てる隔壁部を有し、前記供給室から前記燃焼室に開口する複数の供給口が前記隔壁部に形成され、前記燃料噴射部から噴射される前記燃料に向かって前記供給室内の前記燃焼用気体が前記複数の供給口から供給されるエンジン本体と、を備え、
前記複数の供給口は、前記燃料噴射部から噴射される前記燃料の複数の噴射方向に対応する複数の対応位置に配置され、それぞれの対応位置において、対応する前記燃料の噴射方向に並ぶように設けられるエンジン。

【請求項2】

前記供給室は、前記燃料噴射部の周囲を囲むように形成され、
前記複数の供給口は、前記燃料噴射部から噴射される前記燃料の複数の噴射方向に対応する前記複数の対応位置に配置される請求項１に記載のエンジン。

【請求項3】

前記複数の供給口は、それぞれの対応位置において、対応する前記燃料の噴射方向に沿って前記燃焼用気体が進行して前記燃料に取り込まれるように傾斜して形成される請求項１または２に記載のエンジン。

【請求項4】

前記複数の供給口は、シリンダの軸の延在方向において、前記燃料噴射部から噴射される前記燃料と重なる前記複数の対応位置に配置される請求項１～３のいずれか一項に記載のエンジン。

【請求項5】

前記燃料噴射部は、前記燃料を複数方向に噴射する複数の噴射口が形成され、
前記複数の供給口は、前記複数の噴射口に対して、前記燃料噴射部の周方向にずれた前記複数の対応位置に配置される請求項１～４のいずれか一項に記載のエンジン。

【請求項6】

前記複数の供給口は、それぞれの対応位置において、対応する前記燃料の噴射方向に並んで同じ方向に前記燃焼用気体を供給するように設けられる請求項１～５のいずれか一項に記載のエンジン。

【請求項7】

前記供給室に前記燃焼用気体を供給する供給部と、
前記燃料噴射部から前記燃料が噴射されるタイミングと同時に前記複数の供給口から前記燃焼室に前記燃焼用気体が供給されるように前記供給部を制御する制御部とをさらに有する請求項１～６のいずれか一項に記載のエンジン。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、エンジンに関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、空気などの燃焼用気体を燃焼室に噴射するディーゼルエンジンなどのエンジンが提案されている。例えば、特許文献１には、燃焼室内に衝撃波を生成するようにインジェクタから空気を噴射する着火制御装置が開示されている。この着火制御装置は、衝撃波により燃焼室に高温高圧場を形成し、燃焼室内の未燃を自己着火により燃焼させて未燃を低減する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１３－１２４６１７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１の装置は、燃料に対して空気を供給するものではなかった。また、１つのインジェクタから空気を噴射するため、燃焼室に空気を効率的に供給することも困難であった。

【0005】

本開示は、燃焼用気体を燃料に効率的に供給するエンジンを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示に係るエンジンは、燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射部と、燃焼用気体が供給される供給室と燃焼室との間を隔てる隔壁部を有し、供給室から燃焼室に開口する複数の供給口が隔壁部に形成され、燃料噴射部から噴射される燃料に向かって供給室内の燃焼用気体が複数の供給口から供給されるエンジン本体と、を備え、複数の供給口は、燃料噴射部から噴射される燃料の複数の噴射方向に対応する複数の対応位置に配置され、それぞれの対応位置において、対応する燃料の噴射方向に並ぶように設けられるものである。

【発明の効果】

【0007】

本開示によれば、燃焼用気体を燃料に効率的に供給することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本開示の実施の形態１に係るエンジンの構成を示す図である。

【図2】シリンダヘッドにおける供給室の構成を示す図である。

【図3】供給口から燃焼室に空気が供給される様子を示す図である。

【図4】実施の形態２において隔壁部に形成された複数の供給口の位置を示す図である。

【図5】実施の形態２の変形例において隔壁部に形成された複数の供給口の位置を示す図である。

【図6】実施の形態３において隔壁部に形成された複数の供給口を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本開示に係る実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

【0010】

（実施の形態１）
図１に、本開示の実施の形態１に係るエンジンの構成を示す。エンジンは、エンジン本体１と、燃料噴射部２と、吸気バルブ３と、排気バルブ４と、供給部５と、制御部６とを有する。エンジンとしては、例えば、四ストローク機関のディーゼルエンジンなどが挙げられる。また、エンジンは、例えば、トラックおよびバンなどの車両に用いることができる。

【0011】

エンジン本体１は、シリンダ７と、シリンダヘッド８と、ピストン９とを有する。
シリンダ７は、内部にピストン９を収容し、そのピストン９とシリンダヘッド８との間に燃焼室Ｃを形成する。

【0012】

シリンダヘッド８は、燃焼室Ｃの上部を塞ぐようにシリンダ７の上側に配置される。シリンダヘッド８には、燃焼室Ｃに空気を導く吸気路８ａと、燃焼室Ｃ内の排気ガスを外部に導く排気路８ｂとがそれぞれ形成されている。

【0013】

また、シリンダヘッド８は、供給部５から燃焼用気体が供給される供給室１０と燃焼室Ｃとの間を隔てる隔壁部１０ａを有する。すなわち、隔壁部１０ａが、供給室１０を形成するように配置されている。そして、隔壁部１０ａには、供給室１０から燃焼室Ｃに開口する複数の供給口１１が形成されている。複数の供給口１１は、燃料噴射部２から噴射される燃料Ｆに向かって供給室１０内の燃焼用気体を供給するように形成されている。なお、燃焼用気体は、燃料Ｆの燃焼を促進するもので、例えば空気および酸素などを含む。

【0014】

ピストン９は、シリンダ７の軸Ｐに沿って往復移動可能にシリンダ７内に収容されている。ピストン９は、吸気路８ａから燃焼室Ｃに空気が吸入されると、その空気を圧縮して燃焼室Ｃを高圧状態とする。そして、ピストン９が、例えば上死点付近に達したときに、燃料噴射部２から燃料Ｆが噴射される。これにより、燃料Ｆが発火し、その圧力でピストン９が下死点に向かって押し下げられることになる。下死点まで押し下げられたピストン９は再び上死点に向かって移動し、このピストン９の移動に応じて排気路８ｂから排気ガスが排出される。

【0015】

燃料噴射部２は、燃焼室Ｃに燃料Ｆを噴射するようにシリンダヘッド８に配置されている。燃料噴射部２は、例えば円柱形状を有し、その先端部には周方向に等間隔を空けて複数の噴射口が形成されている。これにより、複数の噴射口から放射状に燃料Ｆが噴射されることになる。なお、燃料噴射部２は、例えば、インジェクタなどから構成することができる。また、燃料Ｆは、例えば、軽油などを用いることができる。

【0016】

吸気バルブ３は、吸気路８ａに対応してシリンダヘッド８に配置され、ピストン９の移動に応じて吸気路８ａを開閉するように設けられている。
排気バルブ４は、排気路８ｂに対応してシリンダヘッド８に配置され、ピストン９の移動に応じて排気路８ｂを開閉するように設けられている。

【0017】

供給部５は、シリンダヘッド８の供給室１０に燃焼用気体を供給するもので、例えばポンプなどから構成される。

【0018】

制御部６は、燃料噴射部２および供給部５に接続され、燃料噴射部２からの燃料Ｆの噴射および供給部５からの燃焼用気体の供給を制御する。制御部６は、例えばピストン９の移動に応じて燃料噴射部２からの燃料Ｆの噴射を制御することができる。そして、制御部６は、燃料噴射部２からの燃料の噴射とほぼ同時に複数の供給口１１から燃焼室Ｃに燃焼用気体が供給されるように供給部５を制御する。

【0019】

次に、シリンダヘッド８における供給室１０の構成について詳細に説明する。

【0020】

図２に示すように、供給室１０は、燃料噴射部２の周囲を周方向Ｄ１に囲むように形成されている。供給室１０は、例えば、燃料噴射部２を円環状に囲むように形成することができる。また、供給室１０と燃焼室Ｃとを隔てる隔壁部１０ａには、燃料噴射部２から噴射される燃料Ｆの複数の噴射方向に対応して複数の供給口１１が形成されている。例えば、複数の供給口１１は、燃料噴射部２から噴射される燃料Ｆの放射状の噴射方向に対応して、燃料噴射部２の周方向Ｄ１に並ぶように形成されている。複数の供給口１１は、例えば、周方向Ｄ１に等間隔で並ぶように形成することができる。なお、複数の供給口１１は、周方向Ｄ１に一列に並ぶように形成されていなくてもよく、燃料噴射部２を囲むように配置されていればよい。

【0021】

また、シリンダヘッド８には、供給室１０と供給部５との間を延びる供給路１０ｂが形成されている。すなわち、供給部５は、供給路１０ｂを介して供給室１０に燃焼用気体を供給する。

【0022】

次に、本実施の形態の動作について説明する。

【0023】

まず、図１に示すように、エンジンが駆動されて、ピストン９がシリンダ７内を軸Ｐに沿って往復移動する。例えば、吸気路８ａから燃焼室Ｃに空気が吸入されると、ピストン９が、その空気を圧縮して燃焼室Ｃを高圧状態とする。そして、ピストン９が、例えば上死点付近まで移動したときに、制御部６が、燃焼室Ｃに燃料Ｆを噴射するように燃料噴射部２を制御する。燃料噴射部２には複数の噴射口が形成されており、その複数の噴射口から放射状に燃料Ｆが噴射される。

【0024】

そして、制御部６は、シリンダヘッド８に形成された供給室１０に燃焼用気体、例えば圧縮空気を供給するように供給部５を制御する。図２に示すように、供給部５から供給される空気は、供給路１０ｂを介して供給室１０に流入し、供給室１０を満たすように供給室１０全体に拡散する。供給室１０と燃焼室Ｃとの間の隔壁部１０ａには複数の供給口１１が形成されており、燃料噴射部２から噴射される燃料Ｆに向かって供給室１０内の空気が複数の供給口１１から供給される。

【0025】

このように、供給室１０と燃焼室Ｃとの間を隔てる隔壁部１０ａに、供給室１０から燃焼室Ｃに開口する複数の供給口１１を形成することにより、一定の圧力の空気が複数の供給口１１から複数方向に一度に噴射されるため、空気を燃料Ｆに向かって効率的に供給することができる。また、供給室１０を形成する隔壁部１０ａに複数の供給口１１を形成するだけでよく、空気を複数方向に安定して供給する機構を容易に形成することができる。

【0026】

また、供給室１０が、燃料噴射部２を周方向Ｄ１に囲むように形成され、複数の供給口１１が、燃料噴射部２から噴射される燃料Ｆの複数の噴射方向に対応して配置されている。これにより、放射状に噴射する燃料Ｆに対して空気をより効率的に供給することができる。

【0027】

また、供給室１０は、燃料噴射部２を円環状に囲むように形成されている。これにより、空気を供給する機構を容易に形成することができる。

【0028】

ここで、複数の供給口１１は、燃料噴射部２から噴射される燃料Ｆの噴射方向に対応して傾斜するように形成されてもよい。

【0029】

例えば、図３に示すように、噴射口２ａから噴射された燃料Ｆは、周囲の空気Ｒ１を取り込みながら燃焼室Ｃ内を進行する。この燃料Ｆへの空気Ｒ１の取り込みが向上すると、燃料Ｆ内により多くの空気Ｒ１が混合されることになり、燃料Ｆの燃焼期間が短縮して、燃費を改善すると共に排気ガスの排出量を低減することができる。そこで、複数の供給口１１は、シリンダ７の軸Ｐに対して、燃料Ｆの噴射方向に応じて斜めに延びるように形成してもよい。これにより、複数の供給口１１から供給された空気Ｒが、燃料Ｆの噴射方向に沿って進行するため、その空気Ｒを周囲の空気Ｒ１と共に燃料Ｆに取り込ませることができ、燃料Ｆの燃焼効率を高めることができる。

【0030】

また、制御部６は、燃料噴射部２から燃料Ｆが噴射されるタイミング（噴射開始のタイミング）とほぼ同時に複数の供給口１１から燃焼室Ｃに空気Ｒが供給されるように供給部５を制御してもよい。これにより、燃料Ｆに対してより多くの空気Ｒを供給することができ、燃料Ｆの燃焼効率をより高めることができる。

【0031】

また、制御部６は、燃料Ｆの噴射時における燃焼室Ｃの圧力より高く且つ燃焼直後における燃焼室Ｃの圧力（燃焼により上昇する圧力）より小さい圧力で空気Ｒを供給するように供給部５を制御してもよい。例えば、制御部６は、燃料Ｆの噴射時における燃焼室Ｃとほぼ同じ圧力で空気Ｒを供給するように供給部５を制御してもよい。このように、低い圧力で空気Ｒを供給することにより、燃料Ｆの進行が妨げられるのを抑制し、空気Ｒを燃料Ｆに効率的に取り込ませることができる。

【0032】

続いて、制御部６は、燃料Ｆの噴射期間が終了すると、空気Ｒの供給を停止するように供給部５を制御する。このようにして、燃料Ｆが、発火点を超えた圧力状態の燃焼室Ｃに噴射されることにより、自己発火することになる。
このとき、燃料Ｆにより多くの空気Ｒが取り込まれているため、燃料Ｆを効率的に燃焼させることができる。

【0033】

本実施の形態によれば、エンジン本体１は、空気Ｒが供給される供給室１０と燃焼室Ｃとの間を隔てる隔壁部１０ａを有し、供給室１０から燃焼室Ｃに開口する複数の供給口１１が隔壁部１０ａに形成され、燃料噴射部２から噴射される燃料Ｆに向かって供給室１０内の空気Ｒが複数の供給口１１から供給される。これにより、一定の圧力の空気を複数の供給口１１から複数方向に一度に噴射することができ、空気を燃料に効率的に供給することができる。

【0034】

（実施の形態２）
以下、本開示の実施の形態２について説明する。ここでは、上記の実施の形態１との相違点を中心に説明し、上記の実施の形態１との共通点については、共通の参照符号を使用して、その詳細な説明を省略する。

【0035】

本実施の形態は、燃料噴射部２から噴射される燃料Ｆの複数の噴射方向に対応して複数の供給口１１を配置する具体例を示すものである。

【0036】

例えば、図４に示すように、複数の供給口１１は、シリンダ７の軸Ｐの延在方向（紙面に直交する方向）において、燃料噴射部２から噴射される燃料Ｆと重なるように配置してもよい。すなわち、複数の供給口１１は、シリンダ７側から見て、燃料噴射部２から噴射される燃料Ｆと重なるように配置してもよい。例えば、複数の供給口１１は、燃料噴射部２の径方向において複数の噴射口２ａと一致する位置に配置することができる。
これにより、燃料Ｆに対して空気Ｒをスムーズに取り込ませることができ、燃料Ｆの燃焼効率をより高めることができる。

【0037】

また、図５に示すように、複数の供給口１１は、複数の噴射口２ａに対して、燃料噴射部２の周方向Ｄ１にずれた位置に配置してもよい。すなわち、複数の供給口１１は、シリンダ７の軸Ｐの延在方向に直交する面内において、複数の噴射口２ａの間に配置してもよい。例えば、複数の供給口１１は、周方向Ｄ１において複数の噴射口２ａの中間の位置に配置することができる。
これにより、燃料Ｆに対して空気Ｒをスムーズに取り込ませることができ、燃料Ｆの燃焼効率をより高めることができる。

【0038】

本実施の形態によれば、複数の供給口１１は、燃料噴射部２から噴射される燃料Ｆに対応して配置される。これにより、燃料Ｆに対して空気Ｒをスムーズに取り込ませることができ、燃料Ｆの燃焼効率をより高めることができる。

【0039】

（実施の形態３）
以下、本開示の実施の形態３について説明する。ここでは、上記の実施の形態１および２との相違点を中心に説明し、上記の実施の形態１および２との共通点については、共通の参照符号を使用して、その詳細な説明を省略する。

【0040】

例えば、図６に示すように、複数の供給口１１は、燃料噴射部２から噴射される燃料Ｆの噴射方向に並ぶように配置してもよい。これにより、燃料Ｆに対する空気Ｒの供給量を維持しつつ１つの供給口１１からの空気Ｒの供給量を抑制することができる。このため、燃料Ｆに対して空気Ｒをスムーズに取り込ませることができ、燃料Ｆの燃焼効率をより高めることができる。

【0041】

本実施の形態によれば、複数の供給口１１は、燃料噴射部２から噴射される燃料Ｆの噴射方向に並ぶように配置される。これにより、燃料Ｆに対して空気Ｒをスムーズに取り込ませることができ、燃料Ｆの燃焼効率をより高めることができる。

【0042】

以上、本開示に係る実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、上述した制御部６の機能は、コンピュータプログラムにより実現することができる。

【0043】

上述した制御部６の機能をプログラムにより実現するコンピュータは、キーボードやマウス、タッチパッドなどの入力装置、ディスプレイやスピーカなどの出力装置、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ハードディスク装置やＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）などの記憶装置、ＤＶＤ－ＲＯＭ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）やＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）メモリなどの記録媒体から情報を読み取る読取装置、ネットワークを介して通信を行うネットワークカードなどを備え、各部はバスにより接続される。

【0044】

そして、読取装置は、上記制御部６の機能を実現するためのプログラムを記録した記録媒体からそのプログラムを読み取り、記憶装置に記憶させる。あるいは、ネットワークカードが、ネットワークに接続されたサーバ装置と通信を行い、サーバ装置からダウンロードした上記制御部６の機能を実現するためのプログラムを記憶装置に記憶させる。

【0045】

そして、ＣＰＵが、記憶装置に記憶されたプログラムをＲＡＭにコピーし、そのプログラムに含まれる命令をＲＡＭから順次読み出して実行することにより、上記制御部６の機能が実現される。

【0046】

以上、本開示の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、請求の範囲を限定するものではない。請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。

【産業上の利用可能性】

【0047】

本開示に係るエンジンは、燃焼室に燃料を噴射するエンジンに利用できる。

【符号の説明】

【0048】

１ エンジン本体
２ 燃料噴射部
２ａ 噴射口
３ 吸気バルブ
４ 排気バルブ
５ 供給部
６ 制御部
７ シリンダ
８ シリンダヘッド
８ａ 吸気路
８ｂ 排気路
９ ピストン
１０ 供給室
１０ａ 隔壁部
１０ｂ 供給路
１１ 複数の供給口
Ｃ 燃焼室
Ｄ１ 周方向
Ｆ 燃料
Ｐ 軸
Ｒ，Ｒ１ 空気

【要約】

【課題】燃焼用気体を燃料に効率的に供給するエンジンを提供する。
【解決手段】燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射部と、燃焼用気体が供給される供給室と燃焼室との間を隔てる隔壁部を有し、供給室から燃焼室に開口する複数の供給口が隔壁部に形成され、燃料噴射部から噴射される燃料に向かって供給室内の燃焼用気体が複数の供給口から供給されるエンジン本体と、を備える。
【選択図】図２

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】