(57)【要約】【課題】混合気の均質化によりエンジンの燃焼性能を向上できる内燃機関を提供すること。【解決手段】この内燃機関１は、シリンダと、このシリンダに収容されるピストンと、シリンダの燃焼室に燃料を噴射するインジェクタと、このインジェクタに燃料を供給する燃料供給装置３とを有する。また、この内燃機関は、インジェクタから噴射された燃料をシリンダの燃焼室にて燃焼させてピストンを駆動することにより動力を発生する。また、この内燃機関では、燃料供給装置３が燃料を昇圧する燃料昇圧部３２１と、気体を圧縮する気体圧縮部３２２とを有する。また、燃料供給装置３が燃料昇圧部３２１にて昇圧された燃料および気体圧縮部３２２にて圧縮された気体を混合させてインジェクタに供給する。【選択図】        図２
2008008203.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダと、前記シリンダに収容されるピストンと、前記シリンダの燃焼室に燃料を噴射するインジェクタと、前記インジェクタに燃料を供給する燃料供給装置とを有すると共に、前記インジェクタから噴射された燃料を前記シリンダの燃焼室にて燃焼させて前記ピストンを駆動することにより動力を発生する内燃機関であって、
前記燃料供給装置が燃料を昇圧する燃料昇圧部と、気体を圧縮する気体圧縮部とを有すると共に、前記燃料昇圧部にて昇圧された燃料および前記気体圧縮部にて圧縮された気体を混合させて前記インジェクタに供給することを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
前記燃料昇圧部と前記気体圧縮部とが単一のポンプケースに収容される請求項１に記載の内燃機関。
【請求項３】
前記燃料昇圧部の圧送行程と前記気体圧縮部の圧送行程とが位相差を有する請求項１または２に記載の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関に関し、さらに詳しくは、混合気の均質化によりエンジンの燃焼性能を向上できる内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
筒内直噴式の内燃機関では、エンジンの燃焼性能を向上させるために混合気の均質化が重要となる。このため、高い拡散性および高い微粒度を有する燃料の噴霧が求められている。
【０００３】
なお、この発明の内燃機関に関連する従来の内燃機関には、特許文献１に記載される技術が知られている。従来の内燃機関（燃料噴射システム）は、燃料を高圧化して送出する高圧燃料供給ポンプと、前記高圧燃料供給ポンプから供給された燃料を蓄えるコモンレールとを備え、前記コモンレールに蓄えられた高圧燃料を内燃機関の燃焼室に噴射するコモンレール式燃料噴射システムであって、前記高圧燃料供給ポンプには、空気を高圧化して所定の機関に供給するエアコンプレッサが一体的に組付けられ、これら高圧燃料供給ポンプ及びエアコンプレッサは、共に前記内燃機関の駆動力により回転するシャフトにより駆動される。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−３２９９２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この発明は、混合気の均質化によりエンジンの燃焼性能を向上できる内燃機関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】
上記目的を達成するため、この発明にかかる内燃機関は、シリンダと、前記シリンダに収容されるピストンと、前記シリンダの燃焼室に燃料を噴射するインジェクタと、前記インジェクタに燃料を供給する燃料供給装置とを有すると共に、前記インジェクタから噴射された燃料を前記シリンダの燃焼室にて燃焼させて前記ピストンを駆動することにより動力を発生する内燃機関であって、前記燃料供給装置が燃料を昇圧する燃料昇圧部と、気体を圧縮する気体圧縮部とを有すると共に、前記燃料昇圧部にて昇圧された燃料および前記気体圧縮部にて圧縮された気体を混合させて前記インジェクタに供給することを特徴とする。
【０００７】
この内燃機関では、燃料昇圧部にて昇圧された燃料（高圧燃料）と気体圧縮部にて圧縮された気体（高圧ガス）とが混合されるので、微細な気泡を多く含んだ高圧燃料が生成される。そして、かかる高圧燃料がインジェクタから燃焼室に噴射されることにより、噴霧の微粒化が促進されて混合気が均質化される。これにより、エンジンの燃焼性能が向上する利点がある。
【０００８】
また、この発明にかかる内燃機関は、前記燃料昇圧部と前記気体圧縮部とが単一のポンプケースに収容される。
【０００９】
この内燃機関では、燃料昇圧部および気体圧縮部が別個のケースに収容されて配置される構成と比較して、高圧燃料ポンプが小型化あるいは簡素化される。これにより、エンジンに対する燃料供給装置（高圧燃料ポンプ）の搭載性が向上する利点がある。
【００１０】
また、この発明にかかる内燃機関は、前記燃料昇圧部の圧送行程と前記気体圧縮部の圧送行程とが位相差を有する。
【００１１】
この内燃機関では、燃料昇圧部の圧送行程と気体圧縮部の圧送行程とが位相をずらして行われることにより、高圧燃料の圧力が比較的低いときに、高圧燃料に対して高圧ガスを混入し得る。これにより、高圧ガスの要求圧力が低減されるので、気体圧縮部の小型化が可能となる利点がある。
【発明の効果】
【００１２】
この発明にかかる内燃機関では、燃料昇圧部にて昇圧された燃料（高圧燃料）と気体圧縮部にて圧縮された気体（高圧ガス）とが混合されるので、微細な気泡を多く含んだ高圧燃料が生成される。そして、かかる高圧燃料がインジェクタから燃焼室に噴射されることにより、噴霧の微粒化が促進されて混合気が均質化される。これにより、エンジンの燃焼性能が向上する利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、この実施例の構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的同一のものが含まれる。また、この実施例に記載された複数の変形例は、当業者自明の範囲内にて任意に組み合わせが可能である。
【実施例】
【００１４】
図１は、この発明の実施例にかかる内燃機関を示す構成図である。図２は、図１に記載した内燃機関の燃料供給装置の高圧燃料ポンプを示す構成図である。図３は、図２に記載した燃料供給装置の変形例２を示す説明図である。
【００１５】
［内燃機関］
この内燃機関１は、例えば、燃焼室内に燃料が直接噴射されて供給される筒内噴射式内燃機関に適用される。内燃機関１は、エンジン２と燃料供給装置３とを有する（図１参照）。
【００１６】
エンジン２は、ピストン２１と、ピストン２１を収容するシリンダ２２と、ピストン２１に連結されるクランクシャフト２３と、シリンダ２２に接続される吸気ポート２４および排気ポート２５と、燃料噴射用のインジェクタ２６と、点火プラグ２７と、吸気弁２８および排気弁２９とを有する。このエンジン２では、空気が吸気ポート２４からシリンダ２２内に吸入されて圧縮され、また、インジェクタ２６からシリンダ２２の燃焼室内に燃料が噴射されて混合気が形成される。そして、この混合気が点火プラグ２７により点火されて燃焼し、その燃焼エネルギーによりピストン２１が駆動されてシリンダ２２内を往復運動する。そして、このピストン２１の往復運動がクランクシャフト２３の回転運動に変換されて動力が発生する。また、シリンダ２２内の燃焼ガスが排気ポート２５を介して外部に排出される。
【００１７】
燃料供給装置３は、インジェクタ２６に高圧燃料を供給するための装置である（図１参照）。この燃料供給装置３は、フィードポンプ３１と、高圧燃料ポンプ３２と、デリバリパイプ３３とを有する。フィードポンプ３１は、電動モータ（図示省略）により駆動され、燃料タンク１０内から燃料を吸い上げて高圧燃料ポンプ３２に供給する。高圧燃料ポンプ３２は、フィードポンプ３１から供給された燃料を加圧してデリバリパイプ３３に圧送する。また、高圧燃料ポンプ３２は、外部から気体（空気）を吸入して加圧し、デリバリパイプ３３に圧送する。デリバリパイプ３３は、エンジン２のインジェクタ２６に接続されており、高圧燃料ポンプ３２から供給された高圧燃料をインジェクタ２６に供給する。なお、このデリバリパイプ３３には、複数のインジェクタ２６が接続されている。この燃料供給装置３では、エンジン稼働時にて燃料タンク１０内の燃料がフィードポンプ３１により吸い上げられて高圧燃料ポンプ３２に供給され、高圧燃料ポンプ３２内にて加圧されて高圧燃料となる。そして、この高圧燃料がデリバリパイプ３３を介してインジェクタ２６に供給され、インジェクタ２６からシリンダ２２の燃焼室内に噴射される。
【００１８】
［高圧燃料ポンプ］
この内燃機関１では、高圧燃料ポンプ３２が燃料昇圧部３２１と気体圧縮部３２２とを有する（図２参照）。燃料昇圧部３２１は、例えば、燃料圧縮用プランジャにより構成され、燃料を昇圧するために用いられる。この燃料昇圧部３２１は、燃料用スピル弁３２３を介してフィードポンプ３１に接続され、また、燃料用チェックバルブ３２４を介してデリバリパイプ３３に接続される。気体圧縮部３２２は、例えば、気体圧縮用プランジャにより構成され、気体を圧縮するために用いられる。この気体圧縮部３２２は、気体用スピル弁３２５を介して空気取込通路３２６に接続され、また、気体用チェックバルブ３２７を介してデリバリパイプ３３に接続される。これらの燃料昇圧部３２１および気体圧縮部３２２は、エンジン２の排気カムシャフト（排気弁２９を駆動するためのカムシャフト）４に取り付けられたカム３２８により駆動される。また、この実施例では、燃料昇圧部３２１および気体圧縮部３２２が単一のカム３２８に連結されており、同位相の圧送行程にて駆動される。
【００１９】
上記の構成では、エンジン２の稼働時にてカム３２８が回転すると、燃料タンク１０内の燃料が燃料用スピル弁３２３を経て燃料昇圧部３２１に供給され、この燃料が燃料昇圧部３２１にて昇圧されて高圧燃料となる。そして、この高圧燃料が燃料昇圧部３２１から燃料用チェックバルブ３２４を経てデリバリパイプ３３に供給される。また、気体（空気）が空気取込通路３２６から気体用スピル弁３２５を経て気体圧縮部３２２に導入され、この気体が気体圧縮部３２２にて圧縮されて高圧ガスとなる。そして、この高圧ガスが気体圧縮部３２２から気体用チェックバルブ３２７を経てデリバリパイプ３３に供給される。そして、この高圧ガスがデリバリパイプ３３内にて高圧燃料に混入されることにより、微細な気泡を多く含んだ高圧燃料が生成される。そして、かかる高圧燃料がインジェクタ２６から燃焼室に噴射されることにより、噴霧の微粒化が促進されて混合気が均質化される。これにより、エンジン２の燃焼性能が向上する利点がある。
【００２０】
なお、この内燃機関１では、燃料昇圧部３２１および気体圧縮部３２２が単一のポンプケース３２８内に収容される（図２参照）。具体的には、燃料昇圧部３２１および気体圧縮部３２２が単一のポンプケース３２８内にて並列に配置され、これらが共通のリフト３２９を介してカム３２８に係合している。かかる構成では、燃料昇圧部３２１および気体圧縮部３２２が別個のケースに収容されて配置される構成（図示省略）と比較して、高圧燃料ポンプ３２が小型化あるいは簡素化される。これにより、エンジン２に対する燃料供給装置３（高圧燃料ポンプ３２）の搭載性が向上する利点がある。
【００２１】
［変形例］
また、この内燃機関１では、燃料昇圧部３２１の圧送行程と気体圧縮部３２２の圧送行程とが位相差を有することが好ましい（図３参照）。例えば、燃料昇圧部３２１および気体圧縮部３２２に対してそれぞれカム３２８、３２８が配置され、これらのカム３２８、３２８により、燃料昇圧部３２１および気体圧縮部３２２が圧送行程の位相をずらして駆動される。
【００２２】
かかる構成では、デリバリパイプ３３に供給される高圧燃料の圧力が、燃料昇圧部３２１の圧送行程にて最大となり、逆に、気体圧縮部３２２の圧送行程にて最小となる。このため、燃料昇圧部３２１の圧送行程と気体圧縮部３２２の圧送行程とが位相をずらして行われることにより、高圧燃料の圧力が比較的低いときに、高圧燃料に対して高圧ガスを混入し得る。これにより、高圧ガスの要求圧力が低減されるので、気体圧縮部３２２の小型化（プランジャ径の縮小、プランジャストローク量の低減）が可能となる利点がある。また、気体圧縮部３２２のポンプ効率が向上するため、フリクションの上昇が抑制されると共に、燃費の悪化が抑制される利点がある。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
以上のように、本発明にかかる内燃機関は、混合気の均質化によりエンジンの燃焼性能を向上できる点で有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】この発明の実施例にかかる内燃機関を示す構成図である。
【図２】図１に記載した内燃機関の燃料供給装置の高圧燃料ポンプを示す構成図である。
【図３】図２に記載した燃料供給装置の変形例２を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２５】
１    内燃機関
２    エンジン
２１  ピストン
２２  シリンダ
２３  クランクシャフト
２４  吸気ポート
２５  排気ポート
２６  インジェクタ
２７  点火プラグ
２８  吸気弁
２９  排気弁
３    燃料供給装置
１０  燃料タンク
３１  フィードポンプ
３２  高圧燃料ポンプ
３２１      燃料昇圧部
３２２      気体圧縮部
３２３      燃料用スピル弁
３２４      燃料用チェックバルブ
３２５      気体用スピル弁
３２６      空気取込通路
３２７      気体用チェックバルブ
３２８      カム
３２８      ポンプケース
３２９      リフト
３３  デリバリパイプ
【図１】
2008008203.tif 000003
【図２】
2008008203.tif 000004
【図３】
2008008203.tif 000005