JPH11280507A - Spark ignition type internal combustion engine - Google Patents

Spark ignition type internal combustion engine

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Publication number
JPH11280507A
JPH11280507A JP10086911A JP8691198A JPH11280507A JP H11280507 A JPH11280507 A JP H11280507A JP 10086911 A JP10086911 A JP 10086911A JP 8691198 A JP8691198 A JP 8691198A JP H11280507 A JPH11280507 A JP H11280507A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
valve
compression ratio
intake
exhaust
engine
Prior art date
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Pending
Application number
JP10086911A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tomonori Urushibara
原 友 則 漆
Koji Hiratani
谷 康 治 平
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
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Priority to JP10086911A priority Critical patent/JPH11280507A/en
Publication of JPH11280507A publication Critical patent/JPH11280507A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B1/00Engines characterised by fuel-air mixture compression
    • F02B1/12Engines characterised by fuel-air mixture compression with compression ignition

Landscapes

  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To stabilize compression self ignition combustion in a low load operating region by providing a real compression ratio variable means for changing a real compression ratio decided by an operating condition of an intake valve according to an operating condition of an engine, and operating the real compression ratio variable means so as to increase real compression ratio at a low lead region side of a region where a self ignition operation is carried out. SOLUTION: A valve closing period variable mechanism 40 for changing a real compression ratio according to an operation condition of an engine is arranged on an end part of an intake cam shaft 29 as a real compression ratio variable means. In a compression self ignition operation region, a valve closing timing variable mechanism 40 for changing closing timing of a first intake valve 18 and a second intake valve 19 is operated, and is controlled in such a condition that the valve closing timing is advanced at a low load side of the engine and the valve closing timing is delayed at a high load side of the engine. As a result, a real compression ratio is increased at the low load side of the engine, the real compression ratio is reduced at the high load side of the engine, and thereby, compression self ignition combustion is stabilized.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の燃焼室
内に排気を導入して燃焼を行なわせる火花点火式内燃機
関に関し、特に、排気ポートから燃焼室内に導入された
逆流排気を利用した圧縮自己着火運転と点火プラグを利
用した火花点火運転とを機関負荷に応じて切り替えて行
なわせる火花点火式内燃機関に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a spark ignition type internal combustion engine in which exhaust gas is introduced into a combustion chamber of an internal combustion engine to perform combustion, and in particular, compression utilizing backflow exhaust gas introduced from an exhaust port into the combustion chamber. The present invention relates to a spark ignition type internal combustion engine that switches between self-ignition operation and spark ignition operation using a spark plug according to an engine load.

【0002】[0002]

【従来の技術】排出ガス清浄化の一環として、内燃機関
例えば火花点火式内燃機関(以下、ガソリンエンジンと
称す)に点火プラグによる火花点火運転だけでなく圧縮
による自己着火運転をも行なわせる手法が開発検討され
ている。この手法のガソリンエンジンによれば、排出ガ
ス中のHC及びNOxの発生量が大幅に低減されるもの
の、自己着火の時期が混合気の空燃比、混合気の温度等
に依存するため、実際に使用される広範囲な負荷領域に
おいて、望ましい時期に自己着火を行なわせることは困
難であることが知られている。
2. Description of the Related Art As part of purifying exhaust gas, a method of causing an internal combustion engine, for example, a spark ignition type internal combustion engine (hereinafter referred to as a gasoline engine), to perform not only a spark ignition operation by a spark plug but also a self-ignition operation by compression. Development is under consideration. According to the gasoline engine of this method, although the generation amounts of HC and NOx in the exhaust gas are greatly reduced, the timing of self-ignition depends on the air-fuel ratio of the mixture, the temperature of the mixture, and so on. It is known that it is difficult to cause self-ignition at a desired time in a wide range of load used.

【0003】従来のガソリンエンジンとして、例えば、
書籍「´94Honda R&DReport」(本田
技研工業(株)出版)に示された2サイクルガソリンエ
ンジンがある。この2サイクルガソリンエンジンでは、
エンジンの低負荷運転時に排気ポートを絞り弁により部
分的に遮断することによって、シリンダ内に留まる残留
排気の濃度を高め、圧縮行程開始時のシリンダ内混合気
の温度及び圧力を高めることで圧縮自己着火燃焼を実現
し、これにより、2サイクルガソリンエンジンに特有の
部分負荷時における不安定な燃焼を解消して、HCの排
出量を低減するものである。
As a conventional gasoline engine, for example,
There is a two-stroke gasoline engine shown in the book "94 Honda R & D Report" (published by Honda Motor Co., Ltd.). In this two-cycle gasoline engine,
During low-load operation of the engine, the exhaust port is partially blocked by a throttle valve to increase the concentration of residual exhaust remaining in the cylinder, and to increase the temperature and pressure of the air-fuel mixture in the cylinder at the start of the compression stroke. This realizes ignition combustion, thereby eliminating unstable combustion at the time of partial load peculiar to a two-stroke gasoline engine and reducing HC emissions.

【0004】また、従来のガソリンエンジンとして、例
えば、特開平7−180515号公報に示されるものが
ある。このガソリンエンジンでは、エンジンの低負荷運
転時において吸気行程で排気弁を寸開させ、排気ポート
内の残留排気を燃焼室内に逆流させて、いわゆる内部E
GRを行なうことで燃焼温度を低下させ、NOxの排出
量を低減するものである。
A conventional gasoline engine is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-180515. In this gasoline engine, when the engine is running at a low load, the exhaust valve is slightly opened in the intake stroke, and the residual exhaust gas in the exhaust port flows back into the combustion chamber, so-called internal E
By performing the GR, the combustion temperature is reduced, and the emission amount of NOx is reduced.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術のガソリンエンジンにおいては、以下のような問
題があった。
However, the prior art gasoline engine has the following problems.

【0006】すなわち、上記2サイクルガソリンエンジ
ンにおいて採用された絞り弁により排気ポートを絞るこ
とでシリンダ内の残留排気の濃度を高める技術を4サイ
クルガソリンエンジンにおいてそのまま適用すると、4
サイクルガソリンエンジンでは排気行程においてピスト
ンによる強制的な排気の押し出しが行なわれるため、シ
リンダ内に十分な量の排気を留めることができない。そ
の結果、圧縮行程初期のシリンダ内の温度及び圧力を十
分に高めることができず、圧縮自己着火燃焼を実現させ
ることができないという問題があった。
That is, if the technique of increasing the concentration of residual exhaust in a cylinder by restricting an exhaust port by a throttle valve employed in the above-described two-cycle gasoline engine is directly applied to a four-cycle gasoline engine,
In a cycle gasoline engine, a sufficient amount of exhaust cannot be retained in the cylinder because exhaust is forcibly pushed by a piston in an exhaust stroke. As a result, there has been a problem that the temperature and pressure in the cylinder in the initial stage of the compression stroke cannot be sufficiently increased, and the compression self-ignition combustion cannot be realized.

【0007】また、特開平7−180515号公報に開
示のガソリンエンジンにおいては、単にエンジンの部分
負荷運転時に排気弁を寸開するのみの構成となっている
ため、十分な量の排気を燃焼室内に導入することができ
ない。その結果、所望の圧縮自己着火燃焼を実現させる
ことができず、又、導入された排気は単に火炎伝播によ
る燃焼温度を低下させるだけの効果を及ぼすにすぎない
という問題があった。
In the gasoline engine disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-180515, the exhaust valve is simply opened when the engine is under partial load operation, so that a sufficient amount of exhaust gas is supplied to the combustion chamber. Can not be introduced. As a result, there has been a problem that a desired compression auto-ignition combustion cannot be realized, and that the introduced exhaust gas merely has an effect of lowering the combustion temperature due to the flame propagation.

【0008】本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて
成されたものであり、その目的とするところは、できる
だけ幅広い運転領域において安定した圧縮自己着火燃焼
の実現を図り、HC,NOx等の排出量を大幅に低減す
ることができる火花点火式内燃機関を提供することにあ
る。
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and an object of the present invention is to realize stable compression auto-ignition combustion in a wide range of operation as much as possible, such as HC, NOx, etc. It is an object of the present invention to provide a spark ignition type internal combustion engine that can significantly reduce the amount of exhaust gas.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明に係る火花点火式
内燃機関は、請求項1に記載しているように、燃焼室に
連通する吸気ポートの開口部を開閉する吸気弁と、燃焼
室に連通する排気ポートの開口部を開閉する排気弁とを
備え、少なくとも1つの排気弁を排気行程及び吸気行程
において開弁して排気ポート内にある排気を燃焼室内へ
逆流させて自己着火燃焼を行なわせるようにし、機関の
負荷に応じて自己着火運転と点火プラグによる火花点火
運転とを選択的に切り替えて運転させる火花点火式内燃
機関であって、前記吸気弁の作動条件により決定される
実圧縮比を機関の運転条件に応じて変化させる実圧縮比
可変手段を有し、前記実圧縮比可変手段は、自己着火運
転を行なわせる領域の低負荷領域側で実圧縮比を増加さ
せるように作動する、構成となっている。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a spark ignition type internal combustion engine, comprising: an intake valve for opening and closing an opening of an intake port communicating with a combustion chamber; An exhaust valve that opens and closes an opening of an exhaust port communicating with the exhaust port, and opens at least one exhaust valve in an exhaust stroke and an intake stroke to flow exhaust gas in the exhaust port back into the combustion chamber to perform self-ignition combustion. A spark ignition type internal combustion engine that selectively switches between self-ignition operation and spark ignition operation with a spark plug according to the load of the engine to operate. Actual compression ratio variable means for changing the compression ratio in accordance with the operating conditions of the engine, wherein the actual compression ratio variable means increases the actual compression ratio on the low load region side of the region where the self-ignition operation is performed. Operate , And it has a configuration.

【0010】また、請求項2に記載しているように、燃
焼室に連通する吸気ポートの開口部を開閉する吸気弁
と、燃焼室に連通する排気ポートの開口部を開閉する排
気弁とを備え、少なくとも1つの排気弁を排気行程及び
吸気行程において開弁して排気ポート内にある排気を燃
焼室内へ逆流させて自己着火燃焼を行なわせるように
し、機関の負荷に応じて自己着火運転と点火プラグによ
る火花点火運転とを選択的に切り替えて運転させる火花
点火式内燃機関であって、前記吸気弁の作動条件により
決定される実圧縮比を機関の運転条件に応じて変化させ
る実圧縮比可変手段を有し、前記実圧縮比可変手段は、
自己着火運転を行なわせる領域の高負荷領域側で実圧縮
比を減少させるように作動する、構成となっている。
According to a second aspect of the present invention, an intake valve for opening and closing an opening of an intake port communicating with the combustion chamber and an exhaust valve for opening and closing an opening of an exhaust port communicating with the combustion chamber are provided. At least one exhaust valve is opened in an exhaust stroke and an intake stroke to allow exhaust gas in an exhaust port to flow back into the combustion chamber to perform self-ignition combustion, and to perform self-ignition operation according to the load of the engine. A spark ignition type internal combustion engine operated by selectively switching between spark ignition operation by a spark plug and an actual compression ratio that changes an actual compression ratio determined by operating conditions of the intake valve in accordance with operating conditions of the engine. Variable means, the actual compression ratio variable means,
The operation is performed so as to reduce the actual compression ratio on the high load region side of the region where the self-ignition operation is performed.

【0011】また、請求項3に記載しているように、燃
焼室に連通する吸気ポートの開口部を開閉する吸気弁
と、燃焼室に連通する排気ポートの開口部を開閉する排
気弁とを備え、少なくとも1つの排気弁を排気行程及び
吸気行程において開弁して排気ポート内にある排気を燃
焼室内へ逆流させて自己着火燃焼を行なわせるように
し、機関の負荷に応じて自己着火運転と点火プラグによ
る火花点火運転とを選択的に切り替えて運転させる火花
点火式内燃機関であって、前記吸気弁の作動条件により
決定される実圧縮比を機関の運転条件に応じて変化させ
る実圧縮比可変手段を有し、前記実圧縮比可変手段は、
自己着火運転を行なわせる領域の低負荷領域側で実圧縮
比を増加させ、かつ、自己着火運転を行なわせる領域の
高負荷領域側で実圧縮比を減少させるように作動する、
構成となっている。
According to a third aspect of the present invention, an intake valve for opening and closing an opening of an intake port communicating with the combustion chamber and an exhaust valve for opening and closing an opening of an exhaust port communicating with the combustion chamber are provided. At least one exhaust valve is opened in an exhaust stroke and an intake stroke to allow exhaust gas in an exhaust port to flow back into the combustion chamber to perform self-ignition combustion, and to perform self-ignition operation according to the load of the engine. A spark ignition type internal combustion engine operated by selectively switching between spark ignition operation by a spark plug and an actual compression ratio that changes an actual compression ratio determined by operating conditions of the intake valve in accordance with operating conditions of the engine. Variable means, the actual compression ratio variable means,
It operates to increase the actual compression ratio on the low load region side of the region where the self-ignition operation is performed, and decrease the actual compression ratio on the high load region side of the region where the self-ignition operation is performed.
It has a configuration.

【0012】また、請求項4に記載しているように、請
求項1ないし3に係る火花点火式内燃機関において、前
記実圧縮比可変手段は、点火プラグによる火花点火運転
を行なわせる領域の低負荷領域で実圧縮比を減少させる
ように作動する、構成となっている。
According to a fourth aspect of the present invention, in the spark ignition type internal combustion engine according to any one of the first to third aspects, the actual compression ratio variable means is configured to reduce a region in which a spark ignition operation is performed by a spark plug. It operates to reduce the actual compression ratio in the load region.

【0013】また、請求項5に記載しているように、請
求項1ないし4に係る火花点火式内燃機関において、前
記実圧縮比可変手段は、点火プラグによる火花点火運転
を行なわせる領域の高回転高負荷領域で実圧縮比を増加
させるように作動する、構成となっている。
According to a fifth aspect of the present invention, in the spark ignition type internal combustion engine according to any one of the first to fourth aspects, the actual compression ratio variable means is configured to increase a region in which a spark ignition operation is performed by a spark plug. It is configured to operate to increase the actual compression ratio in the rotation high load region.

【0014】また、請求項6に記載しているように、前
記実圧縮比可変手段は、請求項1ないし5に係る火花点
火式内燃機関において、点火プラグによる火花点火運転
を行なわせる領域の低回転高負荷領域で実圧縮比を減少
させるように作動する、構成となっている。
According to a sixth aspect of the present invention, in the spark ignition type internal combustion engine according to any one of the first to fifth aspects, the actual compression ratio variable means reduces a region in which a spark ignition operation is performed by a spark plug. It operates so as to reduce the actual compression ratio in a high rotational load region.

【0015】また、請求項7に記載しているように、請
求項1ないし3に係る火花点火式内燃機関において、前
記実圧縮比可変手段が、前記吸気弁の閉弁時期を変化さ
せる閉弁時期可変機構からなり、前記閉弁時期可変機構
は、前記排気弁が吸気行程において開弁される機関の運
転条件下において、機関の運転領域が低負荷側に近づく
ほど高負荷側に比べて吸気弁の閉弁時期を早くするよう
に作動する、構成となっている。
According to a seventh aspect of the present invention, in the spark ignition type internal combustion engine according to any one of the first to third aspects, the actual compression ratio variable means changes a closing timing of the intake valve. Under the operating condition of the engine in which the exhaust valve is opened during the intake stroke, the valve closing timing variable mechanism is configured such that, as the engine operating region approaches the low load side, the intake air intake increases as compared with the high load side. The valve is operated so as to make the valve closing timing earlier.

【0016】また、請求項8に記載しているように、請
求項7に係る火花点火式内燃機関において、前記閉弁時
期可変機構が、前記クランクシャフトの回転に対して、
前記吸気弁を開閉駆動する吸気弁用カムを有する吸気用
カムシャフトの回転移相を変化させるものである、構成
となっている。
In the spark ignition type internal combustion engine according to the present invention, the variable valve closing timing mechanism may control the rotation of the crankshaft with respect to the rotation of the crankshaft.
The rotational phase shift of an intake camshaft having an intake valve cam for opening and closing the intake valve is changed.

【0017】また、請求項9に記載しているように、請
求項1ないし3に係る火花点火式内燃機関において、前
記実圧縮比可変手段が、前記吸気弁のリフト量を変化さ
せる弁リフト可変機構からなり、前記弁リフト可変機構
は、前記排気弁が吸気行程において開弁される機関の運
転条件下において、機関の運転領域が低負荷側に近づく
ほど吸気弁のリフト量を大きくするように作動し、か
つ、機関の運転領域が高負荷側に近づくほど吸気弁のリ
フト量を小さくするように作動する、構成となってい
る。
According to a ninth aspect of the present invention, in the spark ignition type internal combustion engine according to any one of the first to third aspects, the actual compression ratio varying means varies the lift amount of the intake valve. The variable valve lift mechanism is configured to increase the lift amount of the intake valve as the operating region of the engine approaches the low load side under the operating condition of the engine in which the exhaust valve is opened in the intake stroke. It operates so that the lift amount of the intake valve is reduced as the operating range of the engine approaches the high load side.

【0018】また、請求項10に記載しているように、
請求項9に係る火花点火式内燃機関において、前記弁リ
フト可変機構が、吸気用カムシャフトに対して前記吸気
弁を開閉駆動するためのカム高さの異なる複数の吸気弁
用カムを設け、機関の運転条件に応じて前記複数の吸気
弁用カムを選択的に切り替えて作動させるものである、
構成となっている。
Also, as described in claim 10,
10. The spark ignition type internal combustion engine according to claim 9, wherein the variable valve lift mechanism includes a plurality of intake valve cams having different cam heights for driving the intake valve to open and close with respect to the intake camshaft. Selectively switching and operating the plurality of intake valve cams according to the operating conditions of
It has a configuration.

【0019】また、請求項11に記載しているように、
請求項1ないし10に係る火花点火式内燃機関におい
て、前記吸気ポートの途中に、前記燃焼室内に導入され
た導入ガスが前記吸気ポートの上流側に向かって流出す
るのを防止する逆止弁を設けた、構成となっている。
Further, as described in claim 11,
The spark ignition type internal combustion engine according to any one of claims 1 to 10, further comprising a check valve provided in the middle of the intake port to prevent the gas introduced into the combustion chamber from flowing toward the upstream side of the intake port. It has a configuration provided.

【0020】また、請求項12に記載しているように、
請求項1ないし11に係る火花点火式内燃機関におい
て、前記実圧縮比可変手段が、実圧縮比を9〜12の範
囲で変化させる、構成となっている。
Also, as described in claim 12,
In the spark ignition type internal combustion engine according to any one of claims 1 to 11, the actual compression ratio varying means changes the actual compression ratio in a range of 9 to 12.

【0021】さらに、請求項13に記載しているよう
に、請求項1ないし12に係る火花点火式内燃機関にお
いて、ピストンが上死点に位置するときの燃焼室容積と
ピストンが下死点から上死点まで移動する際の行程容積
とから計算により求められる理論圧縮比を12〜18の
範囲に設定する、構成となっている。
Further, as described in claim 13, in the spark ignition type internal combustion engine according to claims 1 to 12, the volume of the combustion chamber when the piston is located at the top dead center and the piston is moved from the bottom dead center. The theoretical compression ratio calculated from the stroke volume at the time of moving to the top dead center is set in the range of 12 to 18.

【0022】[0022]

【発明の効果】本発明の請求項1に係る火花点火式内燃
機関によれば、燃焼室内に導入される導入ガスの実圧縮
比を機関の運転条件に応じて変化させる実圧縮比可変手
段により、機関の低負荷運転領域側では実圧縮比を増加
させるようにすることから、機関の低負荷運転領域にお
いて安定した圧縮自己着火燃焼を行なわせることがで
き、これにより、HC、NOx等の排出量を大幅に低減
させることができる。
According to the spark ignition type internal combustion engine of the first aspect of the present invention, the actual compression ratio variable means for changing the actual compression ratio of the gas introduced into the combustion chamber in accordance with the operating conditions of the engine. Since the actual compression ratio is increased in the low-load operation range of the engine, stable compression self-ignition combustion can be performed in the low-load operation range of the engine, thereby reducing the emission of HC, NOx, and the like. The amount can be greatly reduced.

【0023】すなわち、機関の低負荷運転領域では、吸
気行程において新気及び燃料の混合気と排気ポートから
逆流する比較的温度の低い逆流排気とが燃焼室内に導入
され、続く圧縮行程によって断熱圧縮されることにな
る。この際、実圧縮比可変手段により実圧縮比が高め
(増加させ)られるため、この比較的温度の低い逆流排
気は、断熱圧縮変化において、混合気の発火温度を超え
る十分に高い温度まで昇温させられ、この高温になった
逆流排気と混合気との界面を起点として、混合気の圧縮
自己着火燃焼が生じることになる。
That is, in the low-load operation region of the engine, a mixture of fresh air and fuel and a relatively low-temperature backflow exhaust gas flowing backward from the exhaust port during the intake stroke are introduced into the combustion chamber. Will be done. At this time, since the actual compression ratio is increased (increased) by the actual compression ratio variable means, the backflow exhaust gas having a relatively low temperature rises to a sufficiently high temperature exceeding the ignition temperature of the air-fuel mixture in the adiabatic compression change. The compressed self-ignition combustion of the air-fuel mixture occurs starting from the interface between the high-temperature backflow exhaust gas and the air-fuel mixture.

【0024】従って、機関の低負荷運転領域で、安定し
た圧縮自己着火燃焼を実現させることができ、HC,N
Oxの排出量を大幅に低減させることができる。
Therefore, stable compression auto-ignition combustion can be realized in the low load operation range of the engine, and HC, N
Ox emissions can be significantly reduced.

【0025】本発明の請求項2に係る火花点火式内燃機
関によれば、燃焼室内に導入される導入ガスの実圧縮比
を機関の運転条件に応じて変化させる実圧縮比可変手段
により、機関の高負荷運転領域側では実圧縮比を減少さ
せるようにすることから、機関の高負荷運転領域におい
て安定した圧縮自己着火燃焼を行なわせることができ、
これにより、HC、NOx等の排出量を大幅に低減させ
ることができる。
According to the spark ignition type internal combustion engine of the second aspect of the present invention, the actual compression ratio variable means for changing the actual compression ratio of the gas introduced into the combustion chamber in accordance with the operating conditions of the engine is used. Since the actual compression ratio is reduced on the high load operation region of the engine, stable compression self-ignition combustion can be performed in the high load operation region of the engine.
As a result, the emission amount of HC, NOx, and the like can be significantly reduced.

【0026】すなわち、機関の高負荷運転領域では、吸
気行程において新気及び燃料の混合気と排気ポートから
逆流する比較的温度の高い逆流排気とが燃焼室に導入さ
れ、続く圧縮行程によって断熱圧縮されることになる。
この際、実圧縮比可変手段により実圧縮比が低め(減少
させ)られるため、この比較的温度の高い逆流排気は、
断熱圧縮変化において、ノッキングを生じるような高
温,高圧に至ることなく、逆流排気と混合気との界面を
起点として、混合気の穏やかな圧縮自己着火燃焼が生じ
ることになる。
That is, in the high-load operation region of the engine, a mixture of fresh air and fuel and a relatively high-temperature backflow exhaust gas flowing backward from the exhaust port are introduced into the combustion chamber during the intake stroke, and the adiabatic compression is performed by the subsequent compression stroke. Will be done.
At this time, since the actual compression ratio is reduced (decreased) by the actual compression ratio variable means, the backflow exhaust gas having a relatively high temperature is
In the adiabatic compression change, gentle compression auto-ignition combustion of the air-fuel mixture starts at the interface between the backflow exhaust gas and the air-fuel mixture without reaching a high temperature and a high pressure at which knocking occurs.

【0027】従って、機関の高負荷運転領域で、安定し
た圧縮自己着火燃焼を実現させることができ、HC,N
Oxの排出量を大幅に低減させることができる。
Accordingly, stable compression auto-ignition combustion can be realized in the high load operation range of the engine, and HC, N
Ox emissions can be significantly reduced.

【0028】本発明の請求項3に係る火花点火式内燃機
関によれば、燃焼室内に導入される導入ガスの実圧縮比
を機関の運転条件に応じて変化させる実圧縮比可変手段
により、機関の低負荷運転領域側では実圧縮比を増加さ
せかつ高負荷運転領域側では実圧縮比を減少させるよう
にすることから、機関の幅広い運転領域において安定し
た圧縮自己着火燃焼を行なわせることができ、これによ
り、HC、NOx等の排出量を大幅に低減させることが
できる。
According to the spark ignition type internal combustion engine of the third aspect of the present invention, the actual compression ratio variable means for changing the actual compression ratio of the gas introduced into the combustion chamber according to the operating conditions of the engine is used. In the low load operation range, the actual compression ratio is increased, and in the high load operation range, the actual compression ratio is decreased, so that stable compression self-ignition combustion can be performed in a wide operating range of the engine. Thus, the emission amount of HC, NOx, etc. can be significantly reduced.

【0029】すなわち、機関の低負荷運転領域では、吸
気行程において新気及び燃料の混合気と排気ポートから
逆流する比較的温度の低い逆流排気とが燃焼室に導入さ
れ、続く圧縮行程によって断熱圧縮されることになる。
この際、実圧縮比可変手段により実圧縮比が高め(増加
させ)られるため、この比較的温度の低い逆流排気は、
断熱圧縮変化において、混合気の発火温度を超える十分
に高い温度まで昇温させられ、この高温になった逆流排
気と混合気との界面を起点として、混合気の圧縮自己着
火燃焼が生じることになる。
That is, in the low-load operation region of the engine, in the intake stroke, a mixture of fresh air and fuel and the relatively low-temperature backflow exhaust gas flowing backward from the exhaust port are introduced into the combustion chamber, and the adiabatic compression is performed by the subsequent compression stroke. Will be done.
At this time, the actual compression ratio is increased (increased) by the actual compression ratio variable means.
In the adiabatic compression change, the temperature of the mixture is raised to a sufficiently high temperature exceeding the ignition temperature of the mixture, and compression self-ignition combustion of the mixture occurs at the interface between the high-temperature backflow exhaust and the mixture. Become.

【0030】一方、機関の高負荷運転領域では、吸気行
程において新気及び燃料の混合気と排気ポートから逆流
する比較的温度の高い逆流排気とが燃焼室に導入され、
続く圧縮行程によって断熱圧縮されることになる。この
際、実圧縮比可変手段により実圧縮比が低め(減少さ
せ)られるため、この比較的温度の高い逆流排気は、断
熱圧縮変化において、ノッキングを生じるような高温,
高圧に至ることなく、逆流排気と混合気との界面を起点
として、混合気の穏やかな圧縮自己着火燃焼が生じるこ
とになる。
On the other hand, in the high load operation region of the engine, a mixture of fresh air and fuel and a relatively high temperature backflow exhaust gas flowing backward from the exhaust port are introduced into the combustion chamber during the intake stroke.
In the subsequent compression stroke, adiabatic compression is performed. At this time, the actual compression ratio is lowered (decreased) by the actual compression ratio variable means.
Without reaching high pressure, gentle compression self-ignition combustion of the air-fuel mixture will occur starting from the interface between the backflow exhaust and the air-fuel mixture.

【0031】従って、機関の高負荷運転領域で、安定し
た圧縮自己着火燃焼を実現させることができ、HC,N
Oxの排出量を大幅に低減させることができる。
Therefore, stable compression auto-ignition combustion can be realized in the high load operation range of the engine, and HC, N
Ox emissions can be significantly reduced.

【0032】本発明の請求項4に係る火花点火式内燃機
関によれば、機関の火花点火運転を行なう低負荷運転領
域下では、実圧縮比可変手段により、実圧縮比が低め
(減少させ)られるため、圧縮抵抗に伴なうポンピング
ロスが低減され、これにより、燃費が向上することにな
る。
According to the spark ignition type internal combustion engine of the fourth aspect of the present invention, the actual compression ratio is reduced (decreased) by the actual compression ratio variable means in a low load operation region in which the engine performs the spark ignition operation. Therefore, pumping loss due to compression resistance is reduced, thereby improving fuel efficiency.

【0033】本発明の請求項5に係る火花点火式内燃機
関によれば、機関の火花点火運転を行なう高回転高負荷
運転領域下では、実圧縮比可変手段により実圧縮比が高
め(増加させ)られるため、充填効率が大きくなり出力
を向上させることができる。
According to the spark ignition type internal combustion engine according to the fifth aspect of the present invention, the actual compression ratio is increased (increased) by the actual compression ratio variable means in the high-speed high-load operation region in which the engine performs the spark ignition operation. ), The filling efficiency is increased and the output can be improved.

【0034】本発明の請求項6に係る火花点火式内燃機
関によれば、機関の火花点火運転を行なう低回転高負荷
運転領域下では、実圧縮比可変手段により実圧縮比が低
め(減少させ)られるため、ノッキングを生じることな
く安定した燃焼を行なわせることができる。
According to the spark ignition type internal combustion engine according to the sixth aspect of the present invention, the actual compression ratio is reduced (decreased) by the actual compression ratio variable means in the low-rotation, high-load operation region in which the engine performs the spark ignition operation. ), Stable combustion can be performed without knocking.

【0035】本発明の請求項7に係る火花点火式内燃機
関によれば、実圧縮比可変手段として吸気弁の閉弁時期
を変化させる閉弁時期可変機構を採用し、排気弁が吸気
行程において開弁される運転条件下すなわち圧縮自己着
火燃焼を行なわせる運転領域において、低負荷側ほど吸
気弁の閉弁時期を早く(あるいは高負荷側ほど吸気弁の
閉弁時期を遅く)することにより、低負荷運転側で高圧
縮比化及び高負荷運転側で低圧縮比化を実現することが
でき、これにより、機関の幅広い運転領域において安定
した圧縮自己着火燃焼を行なわせることができ、HC,
NOx等の排出量を大幅に低減させることができる。
According to the spark ignition type internal combustion engine of the seventh aspect of the present invention, a variable valve closing timing mechanism for changing the valve closing timing of the intake valve is employed as the actual compression ratio variable means, and the exhaust valve operates during the intake stroke. Under the operating condition in which the valve is opened, that is, in the operating region in which the compression self-ignition combustion is performed, the closing timing of the intake valve is advanced earlier on the lower load side (or the closing timing of the intake valve is delayed on the higher load side). A high compression ratio can be realized on the low load operation side and a low compression ratio can be realized on the high load operation side. As a result, stable compression self-ignition combustion can be performed in a wide operating range of the engine.
The emission amount of NOx and the like can be significantly reduced.

【0036】本発明の請求項8に係る火花点火式内燃機
関によれば、実圧縮比可変手段を構成する閉弁時期可変
機構として、クランクシャフトの回転に対して吸気用カ
ムシャフトの回転移相を変化させる機構を採用すること
から、新たな機構の設計等を要することなく、既存の技
術を用いて実圧縮比を変化させることができ、これによ
り、安定した圧縮自己着火燃焼を行なわせることができ
る。
According to the spark ignition type internal combustion engine of the present invention, as the variable valve closing timing mechanism constituting the actual compression ratio variable means, the rotational phase of the intake camshaft is shifted with respect to the rotation of the crankshaft. The mechanism that changes the compression ratio allows the actual compression ratio to be changed using existing technology without the need to design a new mechanism, etc., thereby enabling stable compression self-ignition combustion. Can be.

【0037】本発明の請求項9に係る火花点火式内燃機
関によれば、実圧縮比可変手段として吸気弁のリフト量
を変化させる弁リフト可変機構を採用し、排気弁が吸気
行程において開弁される運転条件下すなわち圧縮自己着
火燃焼を行なわせる運転領域において、低負荷側ほど吸
気弁のリフト量を大きく、かつ、高負荷側ほど吸気弁の
リフト量を小さくすることにより、低負荷運転側で高圧
縮比化及び高負荷運転側で低圧縮比化を実現することが
でき、これにより、機関の幅広い運転領域において安定
した圧縮自己着火燃焼を行なわせることができ、HC,
NOx等の排出量を大幅に低減させることができる。
According to the spark ignition type internal combustion engine of the ninth aspect of the present invention, a variable valve lift mechanism for changing the lift amount of the intake valve is employed as the actual compression ratio variable means, and the exhaust valve is opened during the intake stroke. Under the operating conditions that are performed, that is, in the operation region in which the compression auto-ignition combustion is performed, the lift amount of the intake valve is increased toward the lower load side, and the lift amount of the intake valve is decreased toward the higher load side, so that the low load operation side is achieved. Thus, it is possible to realize a high compression ratio and a low compression ratio on the side of high load operation, whereby stable compression self-ignition combustion can be performed in a wide operating range of the engine.
The emission amount of NOx and the like can be significantly reduced.

【0038】本発明の請求項10に係る火花点火式内燃
機関によれば、実圧縮比可変手段を構成する弁リフト可
変機構として、カム高さの異なる複数の吸気弁用カムを
選択的に切り替えて作動させる機構を採用することか
ら、新たな機構の設計等を要することなく既存の技術を
用いて実圧縮比を変化させることができ、これにより、
安定した圧縮自己着火燃焼を行なわせることができる。
According to the spark ignition type internal combustion engine of the tenth aspect of the present invention, a plurality of intake valve cams having different cam heights are selectively switched as a variable valve lift mechanism constituting the actual compression ratio variable means. The actual compression ratio can be changed using the existing technology without the need for designing a new mechanism, etc.
Stable compression self-ignition combustion can be performed.

【0039】本発明の請求項11に係る火花点火式内燃
機関によれば、吸気ポート内に逆止弁を設けたことか
ら、燃焼室内に導入された逆流排気が吸気ポート側に向
かって流出し再び燃焼室に流入して混合気と混ざり合う
のを抑制することができ、燃焼室内において、混合気と
逆流排気との成層分布状態を維持形成することができ
る。これにより、圧縮自己着火燃焼の低負荷限界を拡大
することができる。
According to the spark ignition type internal combustion engine of the present invention, since the check valve is provided in the intake port, the backflow exhaust gas introduced into the combustion chamber flows out toward the intake port. The flow into the combustion chamber again and mixing with the air-fuel mixture can be suppressed, and the stratified distribution state of the air-fuel mixture and the backflow exhaust gas can be maintained and formed in the combustion chamber. Thereby, the low load limit of the compression self-ignition combustion can be expanded.

【0040】本発明の請求項12及び13に係る火花点
火式内燃材機関によれば、機関の幅広い運転領域におい
て安定した圧縮自己着火燃焼を実現させることができ、
これにより、HC,NOx等の排出量を大幅に低減させ
ることができる。
According to the spark ignition type internal combustion engine of the twelfth and thirteenth aspects of the present invention, stable compression self-ignition combustion can be realized in a wide operating range of the engine.
As a result, the emission amount of HC, NOx, and the like can be significantly reduced.

【0041】[0041]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を添付図面
に基づいて説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0042】図1及び図2は、本発明に係る火花点火式
内燃機関(ガソリンエンジン)の概略構成を示す縦断面
図及び平面図である。このガソリンエンジン10では、
図1及び図2に示すように、シリンダブロック11の円
筒状ボア側面11aと、このボア側面11aに沿って往
復動するピストン12の冠面12aと、シリンダヘッド
13の下面13aとにより燃焼室Aが画定され、又、シ
リンダヘッド13には、この燃焼室Aに新気と燃料との
混合気等を導入するための第1吸気ポート14及び第2
吸気ポート15と、燃焼を終えた排気を燃焼室Aから排
出するための第1排気ポート16及び第2排気ポート1
7とが形成されている。また、このシリンダヘッド13
には、第1吸気ポート14の開口部14aを開閉する第
1吸気弁18と、第2吸気ポート15の開口部15aを
開閉する第2吸気弁19と、第1排気ポート16の開口
部16aを開閉する第1排気弁20と、第2排気ポート
17の開口部17aを開閉する第2排気弁21とが往復
動自在に取付けられており、さらに、燃焼室Aを画定す
る下面13aの略中央部には、火花点火を行なうための
点火プラグ22が取り付けられている。
FIGS. 1 and 2 are a longitudinal sectional view and a plan view, respectively, showing a schematic configuration of a spark ignition type internal combustion engine (gasoline engine) according to the present invention. In this gasoline engine 10,
As shown in FIGS. 1 and 2, the combustion chamber A includes a cylindrical bore side surface 11 a of a cylinder block 11, a crown surface 12 a of a piston 12 reciprocating along the bore side surface 11 a, and a lower surface 13 a of a cylinder head 13. The cylinder head 13 has a first intake port 14 and a second intake port 14 for introducing a mixture of fresh air and fuel into the combustion chamber A.
An intake port 15, a first exhaust port 16 and a second exhaust port 1 for discharging exhausted combustion from the combustion chamber A;
7 are formed. The cylinder head 13
The first intake valve 18 opens and closes the opening 14a of the first intake port 14, the second intake valve 19 opens and closes the opening 15a of the second intake port 15, and the opening 16a of the first exhaust port 16. A first exhaust valve 20 for opening / closing the opening and a second exhaust valve 21 for opening / closing the opening 17a of the second exhaust port 17 are reciprocally mounted. A spark plug 22 for performing spark ignition is attached to the center.

【0043】上記第1吸気ポート14と第2吸気ポート
15とは、略同一の形状でかつ同一の傾斜角をなして燃
焼室Aに連通するようにかつ上流側がお互いに合流して
1つの吸気ポートをなすように形成されており、第1吸
気ポート14及び第2吸気ポート15が合流した領域の
途中には燃料を噴射するための電磁式燃料噴射弁23が
取り付けられている。
The first intake port 14 and the second intake port 15 have substantially the same shape and the same inclination angle so as to communicate with the combustion chamber A, and the upstream side merges with each other to form one intake port. An electromagnetic fuel injection valve 23 for injecting fuel is mounted in the middle of the area where the first intake port 14 and the second intake port 15 merge.

【0044】尚、第1吸気ポート14と第2吸気ポート
15とは、上記の構成に限定されるものではなく、例え
ば、各々の吸気ポートの独立した領域において、第1吸
気ポート14側に上記電磁式燃料噴射弁23が取り付け
られ、第2吸気ポート15側にエンジンの運転条件に応
じ開閉制御されるスワール制御弁(不図示)が回動自在
に取り付けられる構成を採用することも可能である。
The first intake port 14 and the second intake port 15 are not limited to the above-described configuration. For example, the first intake port 14 and the second intake port 15 may be located on the first intake port 14 side in an independent area of each intake port. It is also possible to adopt a configuration in which the electromagnetic fuel injection valve 23 is mounted, and a swirl control valve (not shown) that is opened and closed according to the operating conditions of the engine is rotatably mounted on the second intake port 15 side. .

【0045】上記第1排気ポート16と第2排気ポート
17とは、略同一の形状でかつ同一の傾斜角をなして燃
焼室Aから斜め上方に略直線状に伸長するようにそれぞ
れ独立した排気ポートとして形成されている。
The first exhaust port 16 and the second exhaust port 17 are independent exhaust ports having substantially the same shape and having the same inclination angle and extending obliquely upward from the combustion chamber A in a substantially linear manner. It is formed as a port.

【0046】図1に示すように、上記第1吸気弁18及
び第2吸気弁19を開閉駆動する吸気弁駆動機構は、シ
リンダヘッド13に固定された吸気側ロッカシャフト2
5に揺動自在に取り付けられて第1吸気弁18及び第2
吸気弁19の上端部にそれぞれ当接する当接部27aを
備えた吸気側ロッカアーム27、シリンダヘッド13に
回動自在に支持されてこの吸気側ロッカアーム27に接
触し、吸気行程において第1及び第2吸気弁18,19
を開弁するように作動する吸気弁用カム29aを備えた
吸気用カムシャフト29等により構成されている。
As shown in FIG. 1, an intake valve driving mechanism for opening and closing the first intake valve 18 and the second intake valve 19 includes an intake rocker shaft 2 fixed to a cylinder head 13.
5 and is swingably attached to the first intake valve 18 and the second intake valve 18.
An intake side rocker arm 27 having an abutment portion 27a that abuts on the upper end of the intake valve 19, is rotatably supported by the cylinder head 13, and comes into contact with the intake side rocker arm 27. Intake valves 18, 19
The intake camshaft 29 and the like are provided with an intake valve cam 29a that operates to open the valve.

【0047】また、第1排気弁20及び第2排気弁21
を開閉駆動する排気弁駆動機構は、シリンダヘッド13
に固定された排気側ロッカシャフト26に揺動自在に取
り付けられて第1排気弁20及び第2排気弁21の上端
部にそれぞれ当接する当接部28aを備えた排気側ロッ
カアーム28、シリンダヘッド13に回動自在に支持さ
れてこの排気側ロッカアーム28に接触し排気行程にお
いて第1及び第2排気弁20,21を開弁するように作
動する第1排気弁用カム30a及び吸気行程において第
1及び第2排気弁20,21を開弁するように作動する
第2排気弁用カム30bを備えた排気用カムシャフト3
0等により構成されている。尚、第2排気弁用カム30
bは、第1及び第2排気弁20,21のいずれか一方の
みを開弁するように構成してもよい。
The first exhaust valve 20 and the second exhaust valve 21
The exhaust valve drive mechanism that drives the opening and closing of the cylinder head 13
The exhaust-side rocker arm 28 and the cylinder head 13 each having a contact portion 28a that is swingably attached to an exhaust-side rocker shaft 26 fixed to the first portion and abuts on upper ends of the first exhaust valve 20 and the second exhaust valve 21, respectively. And a first exhaust valve cam 30a which contacts the exhaust side rocker arm 28 and operates to open the first and second exhaust valves 20 and 21 in the exhaust stroke, and the first in the intake stroke. And an exhaust camshaft 3 having a second exhaust valve cam 30b operable to open the second exhaust valves 20 and 21.
0 or the like. The second exhaust valve cam 30
b may be configured to open only one of the first and second exhaust valves 20, 21.

【0048】上記吸気用カムシャフト29の端部には、
実圧縮比をエンジンの運転条件に応じて変化させる実圧
縮比可変手段としての閉弁時期可変機構40が設けられ
ている。この閉弁時期可変機構40は、図3に示すよう
に、吸気用カムシャフト29の端部にボルト41により
固定されて外周部にアウタ歯42aを有するスリーブ4
2と、クランクシャフト(不図示)の回転力がタイミン
グチェーン等の伝達手段を介して伝達されて回転すると
共に内周部にインナ歯43aを有する円筒状の従動スプ
ロケット43と、内外周にそれぞれはす歯である内歯4
4a及び外歯44bを有して従動スプロケット43のイ
ンナ歯43a及びスリーブ42のアウタ歯42aとスパ
イラル噛合する筒状歯車44と、この筒状歯車44を吸
気用カムシャフト29の軸線方向に移動させる移動手段
等により構成されている。
At the end of the intake camshaft 29,
A variable valve closing timing mechanism 40 is provided as actual compression ratio variable means for changing the actual compression ratio in accordance with the operating conditions of the engine. As shown in FIG. 3, the valve closing timing variable mechanism 40 is a sleeve 4 fixed to an end of the intake camshaft 29 by a bolt 41 and having outer teeth 42 a on an outer peripheral portion.
2, a driven sprocket 43 having a cylindrical shape and having inner teeth 43a on its inner peripheral portion, and a rotational driven force of a crankshaft (not shown) transmitted through a transmitting means such as a timing chain. Internal teeth 4
A cylindrical gear 44 spirally meshing with the inner teeth 43a of the driven sprocket 43 and the outer teeth 42a of the sleeve 42 having the outer teeth 4a and the outer teeth 44b; and moving the cylindrical gear 44 in the axial direction of the intake camshaft 29. It is composed of moving means and the like.

【0049】すなわち、上記筒状歯車44を往復動させ
ることにより、従動スプロケット43と吸気用カムシャ
フト29とを相対的に回転移動させることができ、この
相対的な回転移動により、クランクシャフトの回転に対
して吸気用カムシャフト29の回転移相を変化させるこ
とができる。
That is, by reciprocating the cylindrical gear 44, the driven sprocket 43 and the intake camshaft 29 can be relatively rotated, and by this relative rotation, the crankshaft can be rotated. In contrast, the rotational phase shift of the intake camshaft 29 can be changed.

【0050】次に、本実施例に係るガソリンエンジン1
0の動作について説明する。
Next, the gasoline engine 1 according to this embodiment
The operation of 0 will be described.

【0051】図4は、エンジンの回転及び負荷に対する
実圧縮比の割り付けを示すマップである。尚、ここで、
実圧縮比とは、ピストン12が圧縮上死点(TDC)に
あるときの燃焼室容積と吸気弁18,19の閉弁時期か
ら圧縮上死点までのピストンストロークから計算される
行程容積とにより求められるものである。
FIG. 4 is a map showing the assignment of the actual compression ratio to the rotation and load of the engine. Here,
The actual compression ratio is defined as the combustion chamber volume when the piston 12 is at the compression top dead center (TDC) and the stroke volume calculated from the piston stroke from the closing timing of the intake valves 18 and 19 to the compression top dead center. It is required.

【0052】先ず、図4中の圧縮自己着火運転を行なわ
せる領域においては、排気行程において、図5(a)に
示すように、第1排気弁用カム30aの作動により第1
排気弁20及び第2排気弁21が共に押し下げられて開
弁し、燃焼室A内の既燃ガスが第1排気ポート16及び
第2排気ポート17の両ポートを通って排気として外部
に向け排出される。続く吸気行程においては、図5
(b)に示すように、吸気弁用カム29aの作動により
第1吸気弁18及び第2吸気弁が共に押し下げられて開
弁し、燃料噴射弁23から噴射された燃料と吸気系の上
流から導入された新気(空気)との混合気Gmixが第
1吸気ポート14及び第2吸気ポート15から燃焼室A
内に導入される。また、この吸気行程においては、第2
排気弁用カム30bの作動により第1排気弁20及び第
2排気弁21が再び押し下げられて開弁し、第1排気ポ
ート16及び第2排気ポート17内に残留する排気Gi
nが燃焼室A内に逆流する。
First, in the region where the compression self-ignition operation is performed in FIG. 4, during the exhaust stroke, as shown in FIG.
The exhaust valve 20 and the second exhaust valve 21 are both pushed down to open, and the burned gas in the combustion chamber A is exhausted to the outside as exhaust through both the first exhaust port 16 and the second exhaust port 17. Is done. In the subsequent intake stroke, FIG.
As shown in (b), the first intake valve 18 and the second intake valve are both pushed down and opened by the operation of the intake valve cam 29a, and the fuel injected from the fuel injection valve 23 and the upstream of the intake system are opened. A mixture Gmix with the introduced fresh air (air) flows from the first intake port 14 and the second intake port 15 to the combustion chamber A.
Introduced within. In this intake stroke, the second
By the operation of the exhaust valve cam 30b, the first exhaust valve 20 and the second exhaust valve 21 are pushed down again to open, and the exhaust Gi remaining in the first exhaust port 16 and the second exhaust port 17 is opened.
n flows back into the combustion chamber A.

【0053】この際、混合気Gmixは燃焼室A内の吸
気弁側に、又、逆流排気Gixは燃焼室A内の排気弁側
にそれぞれ偏在して、成層分布状態を形成する。
At this time, the air-fuel mixture Gmix is unevenly distributed on the intake valve side in the combustion chamber A, and the backflow exhaust gas Gix is unevenly distributed on the exhaust valve side in the combustion chamber A to form a stratified distribution state.

【0054】ここで、上記排気行程及び吸気行程におけ
る第1排気弁20及び第2排気弁21のリフト特性は図
6(a)に示すようになる。
Here, the lift characteristics of the first exhaust valve 20 and the second exhaust valve 21 in the exhaust stroke and the intake stroke are as shown in FIG.

【0055】続く圧縮行程においては、図5(c)に示
すように、吸気弁用カム29a及び第2排気用カム30
bの作動が終了して、第1及び第2吸気弁18,19と
第1及び第2吸気弁20,21とが閉弁し、上記成層分
布状態が維持されたままピストン12が上昇して、図5
(d)に示すように、混合気Gmix及び逆流排気Gi
nの圧縮が行なわれる。この圧縮行程において、燃焼室
A内に偏在する逆流排気Ginの温度は、断熱圧縮変化
によって混合気Gmixの発火温度を超える温度まで上
昇し、この昇温した逆流排気Ginと混合気Gmixと
の界面を起点として混合気Gmixは圧縮自己着火燃焼
を生じることになる。上記圧縮自己着火燃焼による爆発
力により、続く膨張行程ではピストン12が押し下げら
れて、再び排気行程へと戻り、上述した動作が繰り返さ
れることになる。
In the subsequent compression stroke, as shown in FIG. 5C, the intake valve cam 29a and the second exhaust cam 30
When the operation of b is completed, the first and second intake valves 18 and 19 and the first and second intake valves 20 and 21 are closed, and the piston 12 rises while the stratified distribution state is maintained. , FIG.
As shown in (d), the mixture Gmix and the backflow exhaust Gi
A compression of n is performed. In this compression stroke, the temperature of the backflow exhaust Gin unevenly distributed in the combustion chamber A rises to a temperature exceeding the ignition temperature of the air-fuel mixture Gmix due to adiabatic compression change, and the interface between the heated backflow exhaust Gin and the air-fuel mixture Gmix. , The compressed air-fuel mixture Gmix generates compression self-ignition combustion. In the subsequent expansion stroke, the piston 12 is depressed by the explosive force caused by the compression self-ignition combustion, and returns to the exhaust stroke again, and the above-described operation is repeated.

【0056】また、この圧縮自己着火運転領域において
は、第1吸気弁18及び第2吸気弁19の閉弁時期を変
化させる閉弁時期可変機構を作動させて、図6(b)に
示すように、エンジンの低負荷側では閉弁時期を早くす
るように、一方、エンジンの高負荷側では閉弁時期を遅
くするように制御される。これにより、エンジンの低負
荷側では実圧縮比が高くなり、一方、エンジンの高負荷
側では実圧縮比が低くなる。従って、負荷の広い範囲に
亘って穏やかで安定した圧縮自己着火燃焼が生じること
になる。
In this compression self-ignition operation region, a variable valve closing timing mechanism for changing the valve closing timing of the first intake valve 18 and the second intake valve 19 is operated, as shown in FIG. 6B. In addition, control is performed such that the valve closing timing is advanced on the low load side of the engine, while the valve closing timing is delayed on the high load side of the engine. As a result, the actual compression ratio increases on the low load side of the engine, while the actual compression ratio decreases on the high load side of the engine. Therefore, gentle and stable compression auto-ignition combustion occurs over a wide range of load.

【0057】図4中の点火プラグ22による火花点火運
転を行なわせる領域においては、排気行程において、図
7(a)に示すように、第1排気弁用カム30aの作動
により第1排気弁20及び第2排気弁21が共に押し下
げられて開弁し、燃焼室A内の既燃ガスが第1排気ポー
ト16及び第2排気ポート17を通って排気として外部
に向けて排出される。ここで、この排気行程における第
1排気弁20及び第2排気弁21のリフト特性は図8
(a)に示すようになる。続く吸気行程においては、図
7(b)に示すように第1排気弁用カム30aの作動が
終了して第1及び第2排気弁20,21が閉弁し、吸気
弁用カム29aの作動により第1吸気弁18及び第2吸
気弁19が共に押し下げられて開弁すると共に、燃焼噴
射弁23から噴射された燃料と吸気系の上流から導入さ
れた新気(空気)との混合気Gmixが第1吸気ポート
14及び第2吸気ポート15からそれぞれ燃焼室A内に
導入される。この吸気行程においては、前述のように第
1及び第2排気弁20,21が第2排気弁用カム30b
により開弁駆動されることはなく、閉弁状態となってい
る。この第1及び第2排気弁20,21の閉弁状態は、
排気側ロッカアーム28に設けられた公知のカム選択機
構(不図示)を作動させて、第2排気弁用カム30bの
作動力を第1及び第2排気弁20,21に伝達しないよ
うにすることにより維持される。そして、上記吸気行程
により導入された混合気Gmixは、燃焼室A内におい
て均質に分布することになる。
In the region where the spark plug 22 performs the spark ignition operation in FIG. 4, during the exhaust stroke, as shown in FIG. 7A, the first exhaust valve cam 30a is operated to activate the first exhaust valve 20a. The second exhaust valve 21 and the second exhaust valve 21 are both pushed down to open, and the burned gas in the combustion chamber A is exhausted to the outside as exhaust gas through the first exhaust port 16 and the second exhaust port 17. Here, the lift characteristics of the first exhaust valve 20 and the second exhaust valve 21 in this exhaust stroke are shown in FIG.
As shown in FIG. In the subsequent intake stroke, as shown in FIG. 7B, the operation of the first exhaust valve cam 30a ends, the first and second exhaust valves 20, 21 close, and the operation of the intake valve cam 29a operates. As a result, both the first intake valve 18 and the second intake valve 19 are pushed down to open, and a mixture Gmix of fuel injected from the combustion injection valve 23 and fresh air (air) introduced from the upstream of the intake system. Are introduced into the combustion chamber A from the first intake port 14 and the second intake port 15, respectively. In the intake stroke, as described above, the first and second exhaust valves 20, 21 are connected to the second exhaust valve cam 30b.
Is not driven to open, and the valve is in a closed state. The closed state of the first and second exhaust valves 20, 21 is as follows.
A known cam selection mechanism (not shown) provided on the exhaust side rocker arm 28 is operated so that the operating force of the second exhaust valve cam 30b is not transmitted to the first and second exhaust valves 20 and 21. Maintained by Then, the air-fuel mixture Gmix introduced in the intake stroke is uniformly distributed in the combustion chamber A.

【0058】続く圧縮行程においては、図7(c)に示
すように、吸気弁用カム29aの作動が終了して第1及
び第2吸気弁18,19が閉弁し、上記混合気Gmix
の均質分布が維持されたままピストン12が上昇して、
図7(d)に示すようにこの混合気Gmixを圧縮し、
この圧縮行程の終端近傍において点火プラグ22により
火花点火が行なわれて、混合気Gmixは均質燃焼を生
じることになる。上記火花点火燃焼による爆発力によ
り、続く膨張行程ではピストン12が押し下げられて、
再び排気行程へと戻り、上述した動作が繰り返されるこ
とになる。
In the subsequent compression stroke, as shown in FIG. 7 (c), the operation of the intake valve cam 29a ends, the first and second intake valves 18, 19 close, and the mixture Gmix
The piston 12 rises while maintaining the homogeneous distribution of
This air-fuel mixture Gmix is compressed as shown in FIG.
In the vicinity of the end of the compression stroke, spark ignition is performed by the spark plug 22, and the mixture Gmix produces homogeneous combustion. The piston 12 is pushed down in the subsequent expansion stroke due to the explosive power of the spark ignition combustion,
Returning to the exhaust stroke again, the above-described operation is repeated.

【0059】また、この火花点火運転領域においては、
第1吸気弁18及び第2吸気弁19の閉弁時期を変化さ
せる閉弁時期可変機構を作動させて、図8(b)に示す
ように、アイドリング運転等の低負荷領域及び低回転高
負荷領域では閉弁時期を遅くするように、一方、高回転
高負荷領域では閉弁時期を早くするように制御される。
これにより、アイドリング運転等の低負荷領域及び低回
転高負荷領域では実圧縮比が低くなり、一方、高回転高
負荷領域では実圧縮比が高くなる。従って、アイドリン
グ運転等の低負荷領域ではポンピングロスを低減するこ
とができ、又、低回転高負荷領域ではノッキングを回避
することができ、さらに、高回転高負荷領域では充填効
率を大きくすることができる。
In the spark ignition operation region,
The variable valve closing timing mechanism for changing the valve closing timing of the first intake valve 18 and the second intake valve 19 is operated, as shown in FIG. In the region, the valve closing timing is controlled to be delayed, while in the high rotation and high load region, the valve closing timing is controlled to be advanced.
As a result, the actual compression ratio decreases in a low load region such as an idling operation and a low rotation high load region, whereas the actual compression ratio increases in a high rotation high load region. Therefore, pumping loss can be reduced in a low-load region such as idling operation, knocking can be avoided in a low-rotation high-load region, and the filling efficiency can be increased in a high-rotation high-load region. it can.

【0060】図9は、実圧縮比可変手段として、吸気弁
のリフト量を変化させる弁リフト可変機構を採用した場
合の実施例を示すものである。この弁リフト可変機構4
9は、吸気弁のリフト特性を2段階に切り替えるもので
あり、吸気用カムシャフト50には、カム高さの異なる
吸気弁用カムとして、リフト量の小さな低リフト用カム
50aとリフト量の大きな高リフト用カム50bとが配
並して形成されており、吸気側ロッカシャフト51に揺
動自在に取り付けられた吸気側ロッカアームは、第1吸
気弁18及び第2吸気弁19の上端部をそれぞれ当接す
る主ロッカアーム52と、この主ロッカアーム52に対
して副ロッカシャフト53を介して揺動自在に取り付け
られた副ロッカアーム54と、この副ロッカアーム54
を常時上向きに付勢するスプリング55と、主ロッカア
ーム52に対してピン56を介して揺動自在に取り付け
られて副ロッカアーム54と係合し得る係合レバー57
と、この係合レバー57を係合解除方向に付勢するスプ
リング58と、係合レバー57を係合方向に押圧する油
圧ピストン59等を備えている。
FIG. 9 shows an embodiment in which a variable valve lift mechanism for changing the lift of the intake valve is employed as the actual compression ratio variable means. This variable valve lift mechanism 4
Reference numeral 9 denotes a switch for switching the lift characteristic of the intake valve between two stages. The intake camshaft 50 includes a low lift cam 50a having a small lift amount and a large lift amount as intake valve cams having different cam heights. A high lift cam 50b is formed side by side, and an intake side rocker arm swingably attached to the intake side rocker shaft 51 is provided with upper ends of the first intake valve 18 and the second intake valve 19, respectively. A main rocker arm 52 that abuts, a sub rocker arm 54 swingably attached to the main rocker arm 52 via a sub rocker shaft 53, and a sub rocker arm 54
55, which is always urged upward, and an engagement lever 57 which is swingably attached to the main rocker arm 52 via a pin 56 and can engage with the sub rocker arm 54.
And a spring 58 for urging the engaging lever 57 in the disengaging direction, a hydraulic piston 59 for pressing the engaging lever 57 in the engaging direction, and the like.

【0061】すなわち、油圧ピストン59に高圧オイル
が供給されない状態では、係合レバー57は副ロッカア
ーム54から離脱した状態にあり、この状態で吸気用カ
ムシャフト50が回転すると、高リフト用カム50bに
押される副ロッカアーム54は主ロッカアーム52に対
して自由に揺動し、低リフト用カム50aに押された主
ロッカアーム52が第1及び第2吸気弁18,19を押
し下げることになる。一方、油圧ピストン59に高圧オ
イルが供給された状態では、係合レバー57が副ロッカ
アーム54に係合して主ロッカアーム52に対する副ロ
ッカアーム54の揺動を禁止したロック状態にあり、こ
の状態で吸気用カムシャフト50が回転すると、高リフ
ト用カム50bに押された副ロッカアーム54は主ロッ
カアーム52を介して第1及び第2吸気弁18,19を
押し下げることになる。
That is, when high-pressure oil is not supplied to the hydraulic piston 59, the engaging lever 57 is disengaged from the auxiliary rocker arm 54. When the intake camshaft 50 rotates in this state, the high-lift cam 50b is The pushed sub rocker arm 54 swings freely with respect to the main rocker arm 52, and the main rocker arm 52 pushed by the low lift cam 50a pushes down the first and second intake valves 18,19. On the other hand, when high-pressure oil is supplied to the hydraulic piston 59, the engagement lever 57 is in a locked state in which the auxiliary rocker arm 54 is prevented from swinging with respect to the main rocker arm 52 by engaging the auxiliary rocker arm 54. When the camshaft 50 rotates, the auxiliary rocker arm 54 pushed by the high lift cam 50b pushes down the first and second intake valves 18 and 19 via the main rocker arm 52.

【0062】従って、エンジンの運転条件に応じて油圧
ピストン59の作動タイミングを制御することで、第1
及び第2吸気弁18,19のリフト量を変化させること
ができ、例えば、吸気行程において第1及び第2排気弁
20,21が開弁されるいわゆる圧縮自己着火運転を行
なわせる領域において、図10に示すように、低負荷側
で第1及び第2吸気弁18,19のリフト量を大きくす
るように油圧ピストン59を作動させ、又、高負荷側で
第1及び第2吸気弁のリフト量を小さくするように油圧
ピストン59を不作動とすることにより、実圧縮比を低
負荷側で高くし、高負荷側で低くすることができる。
Therefore, by controlling the operation timing of the hydraulic piston 59 in accordance with the operating conditions of the engine, the first
The lift amounts of the first and second intake valves 18 and 19 can be changed. For example, in a region where a so-called compression auto-ignition operation is performed in which the first and second exhaust valves 20 and 21 are opened in the intake stroke, FIG. As shown in FIG. 10, the hydraulic piston 59 is operated to increase the lift amount of the first and second intake valves 18 and 19 on the low load side, and the lift of the first and second intake valves is increased on the high load side. By disabling the hydraulic piston 59 so as to reduce the amount, the actual compression ratio can be increased on the low load side and decreased on the high load side.

【0063】図11及び図12には、本発明に係る火花
点火式内燃機関(ガソリンエンジン)の他の実施例を示
す縦断面図及び平面図である。このガソリンエンジン6
0では、前述の実施例に係るガソリンエンジン10に対
して、第1及び第2吸気ポート14,15の合流領域
に、燃焼室A内に導入された導入ガスが第1及び第2吸
気ポート14,15の上流側に向かって流出するのを防
止する逆止弁61を設けた構成となっている。この逆止
弁61は、輪郭が略三角柱形状をなす枠体62と、この
枠体62に形成された6ケ所の開口部62aをそれぞれ
開閉する合計6個の片持ち梁状弁体63とにより形成さ
れている。
FIGS. 11 and 12 are a longitudinal sectional view and a plan view showing another embodiment of the spark ignition type internal combustion engine (gasoline engine) according to the present invention. This gasoline engine 6
0, the gas introduced into the combustion chamber A is supplied to the gasoline engine 10 according to the above-described embodiment in the confluence region of the first and second intake ports 14 and 15 with the first and second intake ports 14. , 15 are provided with a check valve 61 for preventing the outflow toward the upstream side. The check valve 61 includes a frame body 62 having a substantially triangular prism shape, and a total of six cantilever valve bodies 63 for opening and closing the six openings 62a formed in the frame body 62, respectively. Is formed.

【0064】そして、第1及び第2吸気ポート14,1
5から燃料及び新気が導入される場合は、弁体63は撓
んで開口部62aを開放し、一方、燃焼室A内から混合
気及び逆流排気が流出しようとする場合は弁体63はそ
のばね復帰力により復帰して開口部62aを閉塞するこ
とになる。
Then, the first and second intake ports 14, 1
When fuel and fresh air are introduced from 5, the valve body 63 bends to open the opening 62a. On the other hand, when the air-fuel mixture and the backflow exhaust are going to flow out of the combustion chamber A, the valve body 63 is closed. The opening 62a is closed by the spring returning force.

【0065】従って、第1及び第2吸気弁18,19と
第1及び第2排気弁20,21とが共に開弁している期
間において第1及び第2吸気ポート14,15と第1及
び第2排気ポート16,17の間に生じる圧力差によっ
て、燃焼室A内に導入された逆流排気Ginが第1及び
第2吸気ポート14,15の上流側に向かって流出し再
び燃焼室内に流入して混合気Gmixと混ざり合うのを
抑制することができ、その結果、燃焼室A内において、
混合気Gmixと逆流排気Ginとの成層分布状態を確
実に形成することができ、圧縮自己着火燃焼の低負荷限
界を拡大することができる。
Accordingly, during the period when both the first and second intake valves 18 and 19 and the first and second exhaust valves 20 and 21 are open, the first and second intake ports 14 and 15 and the first and second intake ports 14 and 15 are connected. Due to the pressure difference generated between the second exhaust ports 16 and 17, the backflow exhaust Gin introduced into the combustion chamber A flows toward the upstream side of the first and second intake ports 14 and 15, and flows into the combustion chamber again. And mixing with the air-fuel mixture Gmix can be suppressed. As a result, in the combustion chamber A,
The stratified distribution state of the mixture Gmix and the backflow exhaust Gin can be reliably formed, and the low load limit of the compression self-ignition combustion can be expanded.

【0066】図13は、実圧縮比が圧縮自己着火燃焼に
及ぼす影響を示す図である。本図に示すように、実圧縮
比と充填効率との関係においては、圧縮自己着火燃焼が
行なわれない領域(L)と、圧縮自己着火燃焼が行なわ
れる領域(M)と、圧縮自己着火後ノッキングを生じる
領域(N)とに区分けすることができ、実圧縮比が9よ
りも小さい場合は圧縮自己着火燃焼が行なわれない領域
(L)となり、充填効率が約50%〜約20%の部分負
荷領域においては、高負荷側から低負荷側に向かうにつ
れて実圧縮比を大きくすると、圧縮自己着火燃焼が行な
われる領域(M)においてエンジンを運転させることが
でき、実圧縮比が12の場合アイドリング運転を除く低
負荷領域において安定した圧縮自己着火燃焼を実現させ
ることができる。
FIG. 13 is a diagram showing the effect of the actual compression ratio on compression self-ignition combustion. As shown in the figure, in the relationship between the actual compression ratio and the charging efficiency, a region (L) where the compression self-ignition combustion is not performed, a region (M) where the compression self-ignition combustion is performed, and a region after the compression self-ignition. If the actual compression ratio is smaller than 9, the compression auto-ignition combustion is not performed (L), and the charging efficiency is about 50% to about 20%. In the partial load region, when the actual compression ratio is increased from the high load side to the low load side, the engine can be operated in the region (M) where the compression self-ignition combustion is performed. It is possible to realize stable compression auto-ignition combustion in a low load region excluding the idling operation.

【0067】また、ピストン12が上死点(TDC)に
位置するときの燃焼室Aの容積とピストン12が下死点
(BDC)から上死点(TDC)まで移動する際の行程
容積とから計算により求められる理論圧縮比(メカニカ
ル圧縮比)が12〜18の範囲になるように設定すれ
ば、上記実圧縮比を9〜12の範囲で容易に変化させる
ことができ、その結果、安定した圧縮自己着火燃焼を実
現させることができる。
The volume of the combustion chamber A when the piston 12 is located at the top dead center (TDC) and the stroke volume when the piston 12 moves from the bottom dead center (BDC) to the top dead center (TDC) are determined. If the theoretical compression ratio (mechanical compression ratio) determined by calculation is set to be in the range of 12 to 18, the actual compression ratio can be easily changed in the range of 9 to 12, and as a result, stable Compression self-ignition combustion can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明に係る火花点火式内燃機関の一実施例
を示す縦断面図である。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing one embodiment of a spark ignition type internal combustion engine according to the present invention.

【図2】 本発明に係る火花点火式内燃機関の一実施例
を示す平面図である。
FIG. 2 is a plan view showing one embodiment of a spark ignition type internal combustion engine according to the present invention.

【図3】 本発明に係る火花点火式内燃機関の一部を構
成する実圧縮比可変手段の一例としての閉弁時期可変機
構を示す縦断面図である。
FIG. 3 is a longitudinal cross-sectional view showing a variable valve closing timing mechanism as an example of an actual compression ratio variable unit that forms a part of the spark ignition type internal combustion engine according to the present invention.

【図4】 機関回転と機関負荷との関係における実圧縮
比の設定マップである。
FIG. 4 is a setting map of an actual compression ratio in a relationship between an engine speed and an engine load.

【図5】 圧縮自己着火運転領域における機関の状態を
示すものであり、(a)は排気行程、(b)は吸気行
程、(c)は圧縮行程、(d)は圧縮上死点付近でのそ
れぞれの状態を示す縦断面図である。
FIGS. 5A and 5B show the state of the engine in a compression auto-ignition operation region, where FIG. 5A shows an exhaust stroke, FIG. 5B shows an intake stroke, FIG. 5C shows a compression stroke, and FIG. It is a longitudinal cross-sectional view which shows each state.

【図6】 圧縮自己着火運転領域でのクランク角に対す
る弁リフト特性を示すものであり、(a)は第1及び第
2排気弁の弁リフト特性、(b)は第1及び第2吸気弁
の弁リフト特性を示す図である。
FIGS. 6A and 6B show valve lift characteristics with respect to a crank angle in a compression self-ignition operation region, where FIG. 6A shows valve lift characteristics of first and second exhaust valves, and FIG. 6B shows first and second intake valves. FIG. 5 is a view showing valve lift characteristics of the present invention.

【図7】 火花点火運転領域における機関の状態を示す
ものであり、(a)は排気行程、(b)は吸気行程、
(c)は圧縮行程、(d)は圧縮上死点付近でのそれぞ
れの状態を示す縦断面図である。
FIGS. 7A and 7B show the state of the engine in a spark ignition operation region, wherein FIG. 7A shows an exhaust stroke, FIG.
(C) is a longitudinal cross-sectional view showing each state near the compression top dead center, and (d) is a compression stroke.

【図8】 火花点火運転領域でのクランク角に対する弁
リフト特性を示すものであり、(a)は第1及び第2排
気弁の弁リフト特性、(b)は第1及び第2吸気弁の弁
リフト特性を示す図である。
FIGS. 8A and 8B show valve lift characteristics with respect to a crank angle in a spark ignition operation region, wherein FIG. 8A shows valve lift characteristics of first and second exhaust valves, and FIG. 8B shows valve lift characteristics of first and second intake valves. It is a figure showing valve lift characteristics.

【図9】 本発明に係る火花点火式内燃機関の一部を構
成する実圧縮比可変手段の他の例としての弁リフト可変
機構を示す分解斜視図である。
FIG. 9 is an exploded perspective view showing a variable valve lift mechanism as another example of the actual compression ratio variable means which constitutes a part of the spark ignition type internal combustion engine according to the present invention.

【図10】 弁リフト可変機構でのクランク角に対する
第1及び第2吸気弁の弁リフト特性を示す図である。
FIG. 10 is a view showing valve lift characteristics of first and second intake valves with respect to a crank angle in a variable valve lift mechanism.

【図11】 本発明に係る火花点火式内燃機関の他の実
施例を示す縦断面図である。
FIG. 11 is a longitudinal sectional view showing another embodiment of the spark ignition type internal combustion engine according to the present invention.

【図12】 本発明に係る火花点火式内燃機関の他の実
施例を示す平面図である。
FIG. 12 is a plan view showing another embodiment of the spark ignition type internal combustion engine according to the present invention.

【図13】 実圧縮比と充填効率との関係が圧縮自己着
火に及ぼす影響を示す図である。
FIG. 13 is a diagram showing the influence of the relationship between the actual compression ratio and the charging efficiency on compression self-ignition.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 ガソリンエンジン 11 シリンダブロック 11a ボア側面 12 ピストン 12a 冠面 13 シリンダヘッド 13a 下面 14 第1吸気ポート 14a 開口部 15 第2吸気ポート 15a 開口部 16 第1排気ポート 16a 開口部 17 第2排気ポート 17a 開口部 18 第1吸気弁 19 第2吸気弁 20 第1排気弁 21 第2排気弁 22 点火プラグ 23 燃料噴射弁 25 吸気側ロッカシャフト 26 排気側ロッカシャフト 27 吸気側ロッカアーム 28 排気側ロッカアーム 29 吸気用カムシャフト 29a 吸気弁用カム 30 排気用カムシャフト 30a 第1排気弁用カム 30b 第2排気弁用カム 40 閉弁時期可変機構(実圧縮比可変手段) 41 ボルト 42 スリーブ 42a アウタ歯 43 従動スプロケット 43a インナ歯 44 筒状歯車 44a 内歯 44b 外歯 49 弁リフト可変機構(実圧縮比可変手段) 50 吸気用カムシャフト 50a 低リフト用カム 50b 高リフト用カム 51 吸気側ロッカシャフト 52 主ロッカアーム 53 副ロッカシャフト 54 副ロッカアーム 55 スプリング 56 ピン 57 係合レバー 58 スプリング 59 油圧ピストン 60 ガソリンエンジン 61 逆止弁 62 枠体 62a 開口部 63 弁体 Reference Signs List 10 gasoline engine 11 cylinder block 11a bore side surface 12 piston 12a crown surface 13 cylinder head 13a bottom surface 14 first intake port 14a opening 15 second intake port 15a opening 16 first exhaust port 16a opening 17 second exhaust port 17a opening Part 18 First intake valve 19 Second intake valve 20 First exhaust valve 21 Second exhaust valve 22 Spark plug 23 Fuel injection valve 25 Intake side rocker shaft 26 Exhaust side rocker shaft 27 Intake side rocker arm 28 Exhaust side rocker arm 29 Intake cam Shaft 29a Inlet valve cam 30 Exhaust camshaft 30a First exhaust valve cam 30b Second exhaust valve cam 40 Variable valve closing timing mechanism (actual compression ratio variable means) 41 Bolt 42 Sleeve 42a Outer teeth 43 Follower sprocket 43a Inner Tooth 4 Cylindrical gear 44a Internal teeth 44b External teeth 49 Variable valve lift mechanism (actual compression ratio variable means) 50 Intake camshaft 50a Low lift cam 50b High lift cam 51 Intake side rocker shaft 52 Main rocker arm 53 Secondary rocker shaft 54 Secondary Rocker arm 55 Spring 56 Pin 57 Engagement lever 58 Spring 59 Hydraulic piston 60 Gasoline engine 61 Check valve 62 Frame 62a Opening 63 Valve body

フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI F02M 25/07 F02M 25/07 B 510 510B Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI F02M 25/07 F02M 25/07 B 510 510B

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 燃焼室に連通する吸気ポートの開口部を
開閉する吸気弁と、燃焼室に連通する排気ポートの開口
部を開閉する排気弁とを備え、少なくとも1つの排気弁
を排気行程及び吸気行程において開弁して排気ポート内
にある排気を燃焼室内へ逆流させて自己着火燃焼を行な
わせるようにし、機関の負荷に応じて自己着火運転と点
火プラグによる火花点火運転とを選択的に切り替えて運
転させる火花点火式内燃機関であって、 前記吸気弁の作動条件により決定される実圧縮比を機関
の運転条件に応じて変化させる実圧縮比可変手段を有
し、 前記実圧縮比可変手段は、自己着火運転を行なわせる領
域の低負荷領域側で実圧縮比を増加させるように作動す
る、 ことを特徴とする火花点火式内燃機関。
An exhaust valve for opening and closing an opening of an intake port communicating with the combustion chamber; and an exhaust valve for opening and closing an opening of an exhaust port communicating with the combustion chamber. The valve is opened during the intake stroke to allow the exhaust gas in the exhaust port to flow back into the combustion chamber to perform self-ignition combustion, and to selectively perform self-ignition operation and spark ignition operation with a spark plug according to the load of the engine. A spark ignition type internal combustion engine that is operated by switching, comprising: an actual compression ratio variable unit that changes an actual compression ratio determined by an operating condition of the intake valve according to an operating condition of the engine; The means operates to increase the actual compression ratio on the low load region side of the region in which the self-ignition operation is performed.
【請求項2】 燃焼室に連通する吸気ポートの開口部を
開閉する吸気弁と、燃焼室に連通する排気ポートの開口
部を開閉する排気弁とを備え、少なくとも1つの排気弁
を排気行程及び吸気行程において開弁して排気ポート内
にある排気を燃焼室内へ逆流させて自己着火燃焼を行な
わせるようにし、機関の負荷に応じて自己着火運転と点
火プラグによる火花点火運転とを選択的に切り替えて運
転させる火花点火式内燃機関であって、 前記吸気弁の作動条件により決定される実圧縮比を機関
の運転条件に応じて変化させる実圧縮比可変手段を有
し、 前記実圧縮比可変手段は、自己着火運転を行なわせる領
域の高負荷領域側で実圧縮比を減少させるように作動す
る、 ことを特徴とする火花点火式内燃機関。
2. An intake valve for opening and closing an opening of an intake port communicating with the combustion chamber, and an exhaust valve for opening and closing an opening of an exhaust port communicating with the combustion chamber, wherein at least one exhaust valve has an exhaust stroke and The valve is opened during the intake stroke to allow the exhaust gas in the exhaust port to flow back into the combustion chamber to perform self-ignition combustion, and to selectively perform self-ignition operation and spark ignition operation with a spark plug according to the load of the engine. A spark ignition type internal combustion engine that is operated by switching, comprising: an actual compression ratio variable unit that changes an actual compression ratio determined by an operating condition of the intake valve according to an operating condition of the engine; The means operates to reduce the actual compression ratio on the high load region side of the region in which the self-ignition operation is performed.
【請求項3】 燃焼室に連通する吸気ポートの開口部を
開閉する吸気弁と、燃焼室に連通する排気ポートの開口
部を開閉する排気弁とを備え、少なくとも1つの排気弁
を排気行程及び吸気行程において開弁して排気ポート内
にある排気を燃焼室内へ逆流させて自己着火燃焼を行な
わせるようにし、機関の負荷に応じて自己着火運転と点
火プラグによる火花点火運転とを選択的に切り替えて運
転させる火花点火式内燃機関であって、 前記吸気弁の作動条件により決定される実圧縮比を機関
の運転条件に応じて変化させる実圧縮比可変手段を有
し、 前記実圧縮比可変手段は、自己着火運転を行なわせる領
域の低負荷領域側で実圧縮比を増加させ、かつ、自己着
火運転を行なわせる領域の高負荷領域側で実圧縮比を減
少させるように作動する、 ことを特徴とする火花点火式内燃機関。
3. An exhaust valve for opening and closing an opening of an intake port communicating with the combustion chamber, and an exhaust valve for opening and closing an opening of an exhaust port communicating with the combustion chamber, wherein at least one exhaust valve has an exhaust stroke and The valve is opened during the intake stroke to allow the exhaust gas in the exhaust port to flow back into the combustion chamber to perform self-ignition combustion, and to selectively perform self-ignition operation and spark ignition operation with a spark plug according to the load of the engine. A spark ignition type internal combustion engine that is operated by switching, comprising: an actual compression ratio variable unit that changes an actual compression ratio determined by an operating condition of the intake valve according to an operating condition of the engine; The means is operable to increase the actual compression ratio on the low load region side of the region where the self-ignition operation is performed, and to decrease the actual compression ratio on the high load region side of the region where the self-ignition operation is performed. A spark ignition type internal combustion engine characterized by the following.
【請求項4】 前記実圧縮比可変手段は、点火プラグに
よる火花点火運転を行なわせる領域の低負荷領域で実圧
縮比を減少させるように作動する、ことを特徴とする請
求項1ないし3いずれか1つに記載の火花点火式内燃機
関。
4. The actual compression ratio variable means operates to reduce the actual compression ratio in a low load region where a spark ignition operation is performed by a spark plug. A spark ignition type internal combustion engine according to any one of the preceding claims.
【請求項5】 前記実圧縮比可変手段は、点火プラグに
よる火花点火運転を行なわせる領域の高回転高負荷領域
で実圧縮比を増加させるように作動する、ことを特徴と
する請求項1ないし4いずれか1つに記載の火花点火式
内燃機関。
5. The actual compression ratio varying means operates so as to increase the actual compression ratio in a high rotation and high load region where a spark ignition operation is performed by a spark plug. 4. The spark ignition type internal combustion engine according to any one of 4 above.
【請求項6】 前記実圧縮比可変手段は、点火プラグに
よる火花点火運転を行なわせる領域の低回転高負荷領域
で実圧縮比を減少させるように作動する、ことを特徴と
する請求項1ないし5いずれか1つに記載の火花点火式
内燃機関。
6. The actual compression ratio varying means operates to reduce the actual compression ratio in a low rotation and high load region where a spark ignition operation is performed by a spark plug. 5. The spark ignition type internal combustion engine according to any one of 5.
【請求項7】 前記実圧縮比可変手段は、前記吸気弁の
閉弁時期を変化させる閉弁時期可変機構からなり、前記
閉弁時期可変機構は、前記排気弁が吸気行程において開
弁される機関の運転条件下において、機関の運転領域が
低負荷側に近づくほど高負荷側に比べて吸気弁の閉弁時
期を早くするように作動する、ことを特徴とする請求項
1ないし3いずれか1つに記載の火花点火式内燃機関。
7. The variable actual compression ratio means comprises a variable valve closing timing mechanism for changing a valve closing timing of the intake valve, wherein the variable valve closing timing mechanism is such that the exhaust valve is opened during an intake stroke. 4. The engine according to claim 1, wherein, under an operating condition of the engine, the closing timing of the intake valve is advanced as the operating range of the engine approaches the low load side as compared with the high load side. A spark-ignition internal combustion engine according to one of the preceding claims.
【請求項8】 前記閉弁時期可変機構は、前記クランク
シャフトの回転に対して、前記吸気弁を開閉駆動する吸
気弁用カムを有する吸気用カムシャフトの回転移相を変
化させるものである、 ことを特徴とする請求項7記載の火花点火式内燃機関。
8. The variable valve closing timing mechanism changes a rotational phase shift of an intake camshaft having an intake valve cam for opening and closing the intake valve with respect to the rotation of the crankshaft. The spark ignition type internal combustion engine according to claim 7, wherein:
【請求項9】 前記実圧縮比可変手段は、前記吸気弁の
リフト量を変化させる弁リフト可変機構からなり、前記
弁リフト可変機構は、前記排気弁が吸気行程において開
弁される機関の運転条件下において、機関の運転領域が
低負荷側に近づくほど吸気弁のリフト量を大きくするよ
うに作動し、かつ、機関の運転領域が高負荷側に近づく
ほど吸気弁のリフト量を小さくするように作動する、こ
とを特徴とする請求項1ないし3いずれか1つに記載の
火花点火式内燃機関。
9. The variable actual valve lift mechanism comprising a variable valve lift mechanism for changing a lift amount of the intake valve, wherein the variable valve lift mechanism operates an engine in which the exhaust valve is opened during an intake stroke. Under the conditions, it operates so that the lift amount of the intake valve increases as the operation region of the engine approaches the low load side, and the lift amount of the intake valve decreases as the operation region of the engine approaches the high load side. The spark ignition type internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, wherein the internal combustion engine operates in the following manner.
【請求項10】 前記弁リフト可変機構は、吸気用カム
シャフトに対して前記吸気弁を開閉駆動するためのカム
高さの異なる複数の吸気弁用カムを設け、機関の運転条
件に応じて前記複数の吸気弁用カムを選択的に切り替え
て作動させるものである、ことを特徴とする請求項9記
載の火花点火式内燃機関。
10. The variable valve lift mechanism includes a plurality of intake valve cams having different cam heights for driving the intake valves to open and close with respect to the intake camshaft. The spark ignition type internal combustion engine according to claim 9, wherein the plurality of intake valve cams are selectively switched to operate.
【請求項11】 前記吸気ポートの途中に、前記燃焼室
内に導入された導入ガスが前記吸気ポートの上流側に向
かって流出するのを防止する逆止弁を設けた、ことを特
徴とする請求項1ないし10いずれか1つに記載の火花
点火式内燃機関。
11. A check valve for preventing a gas introduced into the combustion chamber from flowing toward an upstream side of the intake port in the middle of the intake port. Item 11. The spark ignition type internal combustion engine according to any one of Items 1 to 10.
【請求項12】 前記実圧縮比可変手段は、実圧縮比を
9〜12の範囲で変化させる、ことを特徴とする請求項
1ないし11いずれか1つに記載の火花点火式内燃機
関。
12. The spark ignition type internal combustion engine according to claim 1, wherein said actual compression ratio varying means changes the actual compression ratio in a range of 9 to 12.
【請求項13】 ピストンが上死点に位置するときの燃
焼室容積とピストンが下死点から上死点まで移動する際
の行程容積とから計算により求められる理論圧縮比を1
2〜18の範囲に設定する、ことを特徴とする請求項1
ないし12いずれか1つに記載の火花点火式内燃機関。
13. The theoretical compression ratio calculated from the combustion chamber volume when the piston is located at the top dead center and the stroke volume when the piston moves from the bottom dead center to the top dead center is 1
2. The method according to claim 1, wherein the value is set in a range of 2 to 18.
13. The spark-ignition internal combustion engine according to any one of items 12 to 12.
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