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公開番号2025110206
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-28
出願番号2024004008
出願日2024-01-15
発明の名称内燃機関
出願人株式会社豊田自動織機,株式会社豊田中央研究所
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類F02M 21/04 20060101AFI20250718BHJP(燃焼機関;熱ガスまたは燃焼生成物を利用する機関設備)
要約【課題】ガス燃料を燃料とする4サイクルのポート噴射式の内燃機関において、筒内への空気の充填効率の向上とバックファイヤ等の異常燃焼の発生抑制とを図りつつ、ガス燃料と空気との混合を促進すると共に、噴射された未燃のガス燃料が内燃機関の内部に残留することを解消しやすくなる内燃機関を提供する。
【解決手段】内燃機関1は、水素を燃料とする4サイクルのポート噴射式の内燃機関であって、吸気ポート33に沿って設けられた混合通路10と、混合通路10の内部に向けて水素を噴射するように設けられたインジェクタ8と、を備える。混合通路10は、吸気ポート33から混合通路10の内部に空気を導入する導入部12と、混合通路10の内部から水素及び空気を吸気ポート33に導出する導出部13と、を有する。
【選択図】図2

特許請求の範囲【請求項１】
ガス燃料を燃料とする４サイクルのポート噴射式の内燃機関であって、
吸気ポートに沿って設けられた混合通路と、
前記混合通路の内部に向けて前記ガス燃料を噴射するように設けられた燃料噴射弁と、を備え、
前記混合通路は、前記吸気ポートから前記混合通路の内部に空気を導入する導入部と、前記混合通路の内部から前記ガス燃料及び前記空気を前記吸気ポートに導出する導出部と、を有する、内燃機関。
続きを表示（約 520 文字）【請求項２】
前記混合通路は、前記吸気ポートの内部において前記吸気ポートの上流側から下流側に延びるように設けられた管部材であり、
前記管部材における前記吸気ポートの上流側には、前記導入部が設けられており、
前記管部材における前記吸気ポートの下流側には、前記導出部が設けられており、
前記燃料噴射弁は、前記導入部に向けて前記ガス燃料を噴射するように設けられている、請求項１に記載の内燃機関。
【請求項３】
前記混合通路は、前記吸気ポートの内部において前記吸気ポートの上流側から下流側に延びるように設けられた区画部材によって区画される部分通路であり、
前記部分通路における前記吸気ポートの上流側には、前記導入部が設けられており、
前記部分通路における前記吸気ポートの下流側には、前記導出部が設けられており、
前記燃料噴射弁は、前記導入部に向けて前記ガス燃料を噴射するように設けられている、請求項１に記載の内燃機関。
【請求項４】
前記導出部は、吸気バルブのバルブステムに関して気筒の点火プラグとは反対側に位置している、請求項２又は３に記載の内燃機関。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、水素ガスを噴射する水素ガス噴射用インジェクタを備える燃料噴射装置が知られている（例えば特許文献１参照）。特許文献１に記載の燃料噴射装置は、水素ガス噴射用インジェクタから噴射された水素ガスを流す噴流パイプを備える。噴流パイプの噴射口は、内燃機関の吸気ポート内において吸気バルブの傘部に近接する位置で開口されている。水素ガスは、噴流パイプの噴射口から吸気ポート内の吸気バルブの傘部に近接する位置に噴出され、噴出された位置から吸気ポート内の下流側で空気と混合する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２２－４４５５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来技術の噴流パイプのような構成を用いると、吸気ポート内での水素ガスの充満が抑制され、筒内への吸入空気の充填効率の向上が図られ得る。また、内燃機関の運転中に吸気ポート内での水素ガスの残留が抑制され、バックファイヤ（異常燃焼）の発生抑制が図られ得る。
【０００５】
しかしながら、上記従来技術の噴流パイプのような構成では、水素ガスが水素ガス噴射用インジェクタから噴射されると、噴流パイプ内が水素ガスで充満した状態となる可能性がある。水素ガスと空気とのミキシング距離を十分に確保することが難しい場合、筒内で水素ガスが局所的にリッチとなりやすくなり、ＮＯｘの生成又は燃費の悪化等を招くおそれがある。また、内燃機関の停止の際、内燃機関の内部に残留する未燃状態の水素ガス（ガス燃料）を低減することが望ましい。この点、上記従来技術の噴流パイプのような構成では、噴流パイプ内に水素ガスが残留した状態が解消されにくい可能性がある。
【０００６】
本発明は、ガス燃料を燃料とする４サイクルのポート噴射式の内燃機関において、筒内への空気の充填効率の向上とバックファイヤ等の異常燃焼の発生抑制とを図りつつ、ガス燃料と空気との混合を促進すると共に、噴射された未燃のガス燃料が内燃機関の内部に残留することを解消しやすくな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】
【０００７】
本発明の一態様は、ガス燃料を燃料とする４サイクルのポート噴射式の内燃機関であって、吸気ポートに沿って設けられた混合通路と、混合通路の内部に向けてガス燃料を噴射するように設けられた燃料噴射弁と、を備え、混合通路は、吸気ポートから混合通路の内部に空気を導入する導入部と、混合通路の内部からガス燃料及び空気を吸気ポートに導出する導出部と、を有する。
【０００８】
本発明の一態様に係る内燃機関では、吸気ポートに沿って設けられている混合通路の内部に向けて、燃料噴射弁によってガス燃料が噴射される。このような混合通路は、吸気ポート内に充満した水素が空気の流れを妨げること、及び、吸気ポート内に水素が残留することを抑制するため、筒内への空気の充填効率の向上とバックファイヤ等の異常燃焼の発生抑制とに寄与する。ここで、本発明の一態様に係る内燃機関では、導入部を介して混合通路の内部に吸気ポートからの空気が導入される。これにより、噴射されたガス燃料と導入された空気とが混合通路の内部で混合する。混合通路の内部で混合したガス燃料及び空気は、導出部を介して吸気ポートに導出されて筒内に吸気される。よって、例えば導入部が設けられていない場合又は混合通路自体が設けられていない場合と比べて、ガス燃料と空気との混合が促進される。また、燃料噴射弁によるガス燃料の噴射が止まると、混合通路の内部に残ったガス燃料は、導入部から導入される空気によって導出部へと押し出される。よって、内燃機関の停止の際、混合通路の内部にガス燃料が残留しにくい。したがって、本発明の一態様に係る内燃機関によれば、ガス燃料を燃料とする４サイクルのポート噴射式の内燃機関において、筒内への空気の充填効率の向上とバックファイヤ等の異常燃焼の発生抑制とを図りつつ、ガス燃料と空気との混合を促進すると共に、噴射された未燃のガス燃料が内燃機関の内部に残留することを解消しやすくなる。
【０００９】
一実施形態において、混合通路は、吸気ポートの内部において吸気ポートの上流側から下流側に延びるように設けられた管部材であり、管部材における吸気ポートの上流側には、導入部が設けられており、管部材における吸気ポートの下流側には、導出部が設けられており、燃料噴射弁は、導入部に向けてガス燃料を噴射するように設けられていてもよい。この場合、吸気ポートの内部に設けられた管部材により、混合通路を構成することができる。
【００１０】
一実施形態において、混合通路は、吸気ポートの内部において吸気ポートの上流側から下流側に延びるように設けられた区画部材によって区画される部分通路であり、部分通路における吸気ポートの上流側には、導入部が設けられており、部分通路における吸気ポートの下流側には、導出部が設けられており、燃料噴射弁は、導入部に向けてガス燃料を噴射するように設けられていてもよい。この場合、吸気ポートの内部に設けられた区画部材によって区画される部分通路により、混合通路を構成することができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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