JP2002097907A - 内燃機関 - Google Patents

内燃機関

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JP2002097907A
JP2002097907A JP2000295423A JP2000295423A JP2002097907A JP 2002097907 A JP2002097907 A JP 2002097907A JP 2000295423 A JP2000295423 A JP 2000295423A JP 2000295423 A JP2000295423 A JP 2000295423A JP 2002097907 A JP2002097907 A JP 2002097907A
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exhaust
intake valve
intake
valve
cylinder head
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Makoto Hirano
平野  允
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Honda Motor Co Ltd
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    • F01L1/28Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of coaxial valves; characterised by the provision of valves co-operating with both intake and exhaust ports
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02GHOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • F02G5/02Profiting from waste heat of exhaust gases
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    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 吸気バルブの開口面積を充分に確保すること
が可能であり、かつ排気ガスの熱エネルギーを有効に利
用することが可能な内燃機関を提供する。 【解決手段】 シリンダヘッド3に燃焼室5に臨むよう
に形成した吸気バルブ孔7を開閉する吸気バルブ9を中
空構造とし、吸気バルブ9に形成した排気バルブ孔22
を吸気バルブ9の内部に同軸に収納した排気バルブ18
で開閉する。燃焼室5に臨む吸気バルブ孔7は直接吸気
ポート8に連通し、燃焼室5に臨む排気バルブ孔22は
中空の吸気バルブ9の内部に形成した排気通路21を介
して排気ポート14に連通する。これにより、吸気バル
ブ9の開口面積を大きく確保して吸気の充填効率を高め
ることができ、また燃焼室5から出た直後の排気ガスが
熱容量の大きいシリンダヘッド3に直接接触しないの
で、排気ガスの温度低下を最小限に抑えて廃熱の有効利
用を図ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、吸気バルブおよび
排気バルブを同軸上に配置した内燃機関に関する。
【0002】
【従来の技術】吸気バルブおよび排気バルブを同軸上に
配置したパナールの内燃機関が、「内燃機関の歴史」
(富塚清著、三栄書房)のP82、第3.27図に開示
されている。
【0003】図13に上記パナールの内燃機関の構造の
概略が示される。パナールの内燃機関は、シリンダヘッ
ド01に結合されたシリンダブロック02のシリンダ軸
線L上に、半径方向外側の排気バルブ03と半径方向内
側の吸気バルブ04とを同軸に配置したもので、排気バ
ルブ03はシリンダブロック02に形成した排気バルブ
孔05に着座可能であり、吸気バルブ04は排気バルブ
03に形成した吸気バルブ孔06に着座可能である。図
13(a)に示す圧縮行程および膨張行程では、排気バ
ルブ03および吸気バルブ04が共に閉弁して燃焼室0
7を排気ポート08および吸気ポート09から遮断す
る。図13(b)に示す吸気行程では、吸気バルブ04
が下降して吸気バルブ孔06を開放し、燃焼室07を吸
気ポート09に連通させる。また図13(c)に示す排
気行程では、排気バルブ03が吸気バルブ04と共に下
降して排気バルブ孔05を開放し、燃焼室07を排気ポ
ート08に連通させる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記パナー
ルの内燃機関は排気バルブ03の直径と吸気バルブ04
の直径とを略等しく設定しているため、半径方向外側に
配置された中空の排気バルブ03の肉厚を極力薄くする
必要があるが、このようにすると排気バルブ03の熱容
量が減少して耐熱性が低下し、形状歪みが生じて排気バ
ルブ孔05との間のシール性が低下したり耐久性が低下
したりする問題がある。この問題を解消すべく、排気バ
ルブ03の肉厚を厚く設定すると、排気バルブ03の半
径方向内側に配置された吸気バルブ04の直径が減少し
て吸気の充填効率が低下する問題がある。
【0005】また排気バルブ孔05に連なる排気ポート
08が熱容量の大きいシリンダヘッド01およびシリン
ダブロック02に直接形成されているため、燃焼室07
から出た排気ガスがシリンダヘッド01およびシリンダ
ブロック02に熱を奪われて温度低下し易くなる。この
ために、排気ポート08あるいはその下流に熱交換器を
配置した場合に、熱交換器に流入する排気ガスの温度が
低下して熱エネルギーの回収効率が低下してしまう問題
がある。
【0006】本発明は前述の事情に鑑みてなされたもの
で、吸気バルブの開口面積を充分に確保することが可能
であり、かつ排気ガスの熱エネルギーを有効に利用する
ことが可能な内燃機関を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項1に記載された発明によれば、シリンダヘッ
ドと、シリンダヘッドに臨む燃焼室と、シリンダヘッド
に形成された吸気ポートと、シリンダヘッドに形成され
て吸気ポートを燃焼室に連通させる吸気バルブ孔と、シ
リンダヘッドに支持されて吸気バルブ孔を開閉する中空
の吸気バルブと、吸気バルブの内部に軸方向に形成され
た排気通路と、吸気バルブに形成されて排気通路を燃焼
室に連通させる排気バルブ孔と、吸気バルブの内部に同
軸に支持されて排気バルブ孔を開閉する排気バルブと、
シリンダヘッドに形成されて排気通路に連通する排気ポ
ートとを備えたことを特徴とする内燃機関が提案され
る。
【0008】上記構成によれば、シリンダヘッドの吸気
バルブ孔を開閉する中空の吸気バルブの内部に排気バル
ブを同軸に収納し、吸気バルブに形成した排気バルブ孔
を排気バルブで開閉するようにしたので、吸気バルブお
よび排気バルブを一体で下降させて吸気バルブ孔だけを
開放し、また排気バルブを単独で下降させて排気バルブ
孔だけを開放することができる。半径方向外側に位置す
る吸気バルブ孔の直径は半径方向内側に位置する排気バ
ルブ孔の直径よりも大きく、かつ燃焼室の内径に近い大
きさにできるため、従来の吸気バルブおよび排気バルブ
を別軸に備えた内燃機関や、半径方向外側の排気バルブ
と半径方向内側の吸気バルブとを同軸に備えたパナール
の内燃機関に比べて、吸気バルブの開口面積を大きく確
保して吸気の充填効率を高めることができる。その結
果、所定の開口面積を確保するために必要な吸気バルブ
のリフト量が減少し、吸気バルブの駆動力を低減するこ
とができる。しかも燃焼室から出た直後の排気ガスは熱
容量の大きいシリンダヘッドに直接接触することなく、
熱容量の小さい中空の吸気バルブの内部に形成した排気
通路を通って排気ポートに導かれるので、排気ガスの温
度低下を最小限に抑えて廃熱の有効利用を図ることがで
きる。
【0009】また請求項2に記載された発明によれば、
請求項1の構成に加えて、排気ポートに熱交換器を配置
したことを特徴とする内燃機関が提案される。
【0010】上記構成によれば、熱容量の小さい中空の
吸気バルブの内部に形成した排気通路の下流側に連なる
排気ポートに熱交換器を配置したので、熱交換器に高温
の排気ガスを供給して廃熱の回収効率を最大限に高める
ことができる。
【0011】尚、実施例の蒸発器39は本発明の熱交換
器に対応する。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、添
付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【0013】図1〜図8は本発明の第1実施例を示すも
ので、図1は内燃機関のシリンダヘッド部の縦断面図、
図2は図1の2−2線断面図、図3は図1の3−3線断
面図、図4は図1の4−4線断面図、図5は図1の5−
5線矢視図、図6は吸気行程および排気行程の作用説明
図、図7は吸気バルブの開口面積を説明する図、図8は
吸気バルブのリフト量と開口面積との関係を示すグラフ
である。
【0014】図1〜図5に示すように、4サイクル単気
筒の内燃機関1はシリンダブロック2と、その上面に結
合されたシリンダヘッド3とを備えており、シリンダボ
ア2aに摺動自在に嵌合するピストン4の上面とシリン
ダヘッド3の下面との間に燃焼室5が形成される。燃焼
室5には、シリンダヘッド3に螺着した一対の点火プラ
グ6,6の先端部が臨んでいる。シリンダヘッド3の下
面には円形の吸気バルブ孔7がシリンダ軸線Lと同軸に
形成されており、この吸気バルブ孔7に連なる吸気ポー
ト8がシリンダヘッド3の内部を通って該シリンダヘッ
ド3の一方の側面3aに開口する。
【0015】吸気バルブ9は円形断面の筒状に形成され
た軸部10と、この軸部10の下端から放射方向に拡開
する傘部11とを備えており、傘部11の外周部上面が
シリンダヘッド3の吸気バルブ孔7に着座可能に対向す
る。シリンダヘッド3の内部にはシリンダ軸線Lと同軸
に上下一対の吸気バルブガイド12,13が設けられて
おり、これらの吸気バルブガイド12,13に上下摺動
自在に支持された吸気バルブ9の軸部10には複数個
(例えば4個)の連通口10a…が形成される。シリン
ダヘッド3の他方の側面3bに開口する排気ポート14
の上流側は、上側の吸気バルブガイド12の下縁と下側
の吸気バルブガイド13の上縁との間を囲むように延び
ており、吸気バルブ9の軸部10の連通孔10a…に連
通する。
【0016】吸気バルブ9の軸部10の内部に、上部支
持部材15および下部支持部材16…を介して排気バル
ブガイド17がシリンダ軸線Lと同軸に支持される。上
部支持部材15は円環状の部材であって軸部10の内周
面および排気バルブガイド17の外周面に固定される。
一方、下部支持部材16…は複数本(例えば4本)の棒
状の部材であって、シリンダ軸線Lを中心にして放射状
に配置されて軸部10の内周面および排気バルブガイド
17の外周面を連結する。
【0017】排気バルブ18は軸部19および傘部20
を備えており、軸部19は排気バルブガイド17に摺動
自在に支持され、傘部20は吸気バルブ9内に形成され
た排気通路21の下端の排気バルブ孔22に着座可能で
ある。従って、燃焼室5は排気バルブ孔22と、吸気バ
ルブ9の軸部10内に形成された排気通路21と、4本
の下部支持部材16…間に形成された空間と、4個の連
通口10a…とを通って排気ポート14に連通する。ま
た排気通路21内の排気ガスは上部支持部材15に阻止
されて上方への漏れが防止される。
【0018】シリンダヘッド3の上部に配置された動弁
機構25は、図示せぬクランクシャフトに連動して回転
するカムシャフト26と、カムシャフト26に固定され
た一対の吸気カム27,27と、両吸気カム27,27
に挟まれるようにカムシャフト26に固定された排気カ
ム28と、ロッカーアームシャフト29に枢支されて吸
気カム27,27により駆動される一対の吸気ロッカー
アーム30,30と、ロッカーアームシャフト29に枢
支されて排気カム28により駆動される排気ロッカーア
ーム31とを備える。
【0019】吸気バルブ9の軸部10の上部支持部材1
5よりも上方位置に複数個(例えば4個)の開口10b
…が形成されており、これらの開口10b…を緩く貫通
し、かつ上側の吸気バルブガイド12を貫通する4本の
下部スプリングシート32…がシリンダヘッド3の上面
に支持される。軸部10の上端に環状の第1上部スプリ
ングシート33が嵌合され、更に環状のカムフォロワ3
4が嵌合により固定されており、下部スプリングシート
32…および第1上部スプリングシート33間に吸気バ
ルブスプリング35が縮設される。また排気バルブ18
の軸部19の上端に、前記環状のカムフォロワ34の内
部を通過可能な第2上部スプリングシート36が固定さ
れており、この第2上部バルブシート36と下部スプリ
ングシート32…との間に排気バルブスプリング37が
縮設される。吸気バルブスプリング35により吸気バル
ブ9が閉弁方向に付勢され、その傘部11が吸気バルブ
孔7に着座し、また排気バルブスプリング37により排
気バルブ18が閉弁方向に付勢され、その傘部20が排
気バルブ孔22に着座する。
【0020】次に、上記構成を備えた本発明の実施例の
作用について説明する。
【0021】図1に示す圧縮行程および膨張行程では、
吸気カム27,27および排気カム28のベース円部が
吸気ロッカーアーム30,30および排気ロッカーアー
ム31に当接しており、吸気バルブスプリング35に第
1上部スプリングシート33を押圧された吸気バルブ9
が吸気バルブガイド12,13に沿って上方に付勢さ
れ、その傘部11が吸気バルブ孔7に着座するととも
に、排気バルブスプリング37に第2上部スプリングシ
ート36を押圧された排気バルブ18が排気バルブガイ
ド17に沿って上方に付勢され、その傘部20が排気バ
ルブ孔22に着座し、これにより燃焼室5が吸気ポート
8および排気ポート14と遮断される。
【0022】図6(a)に示す吸気行程では、吸気カム
27,27により吸気ロッカーアーム30,30を介し
てカムフォロワ34を押圧された吸気バルブ9が吸気バ
ルブスプリング35に抗して押し下げられ、その傘部1
1が吸気バルブ孔7から離反するため、吸気ポート8が
燃焼室5に連通して新気がシリンダボア2a内に導入さ
れる。このとき、傘部20が吸気バルブ9の排気バルブ
孔22に着座した排気バルブ18は、排気バルブスプリ
ング37に抗して吸気バルブ9と共に下降するため、吸
気バルブ孔7が開かれることがない。また図6(b)に
示す排気行程では、排気カム28により排気ロッカーア
ーム31を介して軸部19の上端を押圧された排気バル
ブ18が排気バルブスプリング37に抗して押し下げら
れ、その傘部20が排気バルブ孔22から離反するた
め、燃焼室5は排気バルブ孔22、排気通路21および
連通口10a…を介して排気ポート13に連通する。
【0023】このようにして、従来の内燃機関と同様
に、カムシャフト26の回転に伴って吸気行程、圧縮行
程、膨張行程および排気行程を順次行うことができる。
【0024】図7は別軸に配置された2個の吸気バルブ
孔7,7および2個の排気バルブ孔22,22を備えた
従来例と、同軸に配置された1個の吸気バルブ孔7およ
び1個の排気バルブ孔22を備えた実施例とを模式的に
示すものである。従来例の各吸気バルブ孔7,7の直径
をDとし、実施例の吸気バルブ孔7の直径を2Dとした
とき、従来例の2個の吸気バルブ7,7の孔径で計算し
た単純開口面積の総和はπD2 /2となるのに対し、実
施例の1個の吸気バルブ孔7の単純開口面積はπD2
なり、実施例は従来例の2倍の単純開口面積を確保する
ことができる。尚、図7に記載されたものでは、実施例
の吸気バルブ孔7の直径は2Dよりも僅かに小さいた
め、単純開口面積は従来例の2倍よりも僅かに小さくな
る。
【0025】図8は吸気バルブ9のリフト量と吸気バル
ブ孔7の実際の流量から算出した有効開口面積とを、従
来例および実施例について比較したものである。同図か
ら明らかなように、従来例と同じ有効開口面積Zを得る
のに必要な吸気バルブ9のリフト量は従来例がHである
のに対して、実施例ではその半分に近いH′で足りてい
る。
【0026】以上のように、吸気バルブ9を排気バルブ
18の半径方向外側に配置することにより、吸気バルブ
および排気バルブを別軸に備えた従来の内燃機関に比べ
ても、また吸気バルブを排気バルブの半径方向内側に配
置したパナールの内燃機関(図13参照)に比べても、
吸気バルブ孔7の開口面積を大きく確保することができ
る。その結果、必要な開口面積を確保するための吸気バ
ルブ9のリフト量を減少させることが可能となり、カム
シャフト26の駆動トルクを低減して燃料消費量の節減
に寄与することができる。
【0027】また燃焼室5から排出された直後の高温の
排気ガスは、熱容量の大きいシリンダヘッド3に直接接
触することなく、吸気バルブ9の軸部10の内側に形成
された排気通路21を経てシリンダヘッド3の排気ポー
ト14に導かれる。このとき、排気通路21を構成する
薄肉の軸部10は熱容量が極めて小さく、かつ小面積の
吸気バルブガイド12,13だけでシリンダヘッド3に
支持されているため、排気ガスの熱がシリンダヘッド3
に奪われるのを効果的に防止することができる。これに
より、排気ポート14、あるいはその下流の排気管に蒸
発器または熱電素子等の廃熱回収装置からなる、いわゆ
る熱交換器を設けた場合に、温度低下を最小限に抑えた
排気ガスを熱交換器に供給して廃熱の回収効率を高める
ことができる。
【0028】また高温の排気ガスが通過する排気通路2
1の下部は、薄肉の筒状に形成された吸気バルブ9の壁
面を介して吸気ポート8に対向するため、高温の排気ガ
スと低温の新気との間で熱交換を行って吸気ポート8を
通過する燃料の霧化を促進するとともに、吸気バルブ9
の傘部11の冷却を促進して寿命の延長を図ることがで
きる。更に、高温の排気ガスに晒される排気バルブ18
の傘部20が、新気により冷却される吸気バルブ9の傘
部11に形成した排気バルブ孔22に着座するため、排
気バルブ18の傘部20を新気で間接的に冷却して寿命
の延長を図ることができる。以上のことから、特に超耐
熱性が必要である排気バルブ18を超耐熱合金で製作す
る必要がなくなり、コストダウンに寄与することができ
る。
【0029】更に、燃焼室5に吸入される新気および燃
焼室5から排出される排気ガスの流れがシリンダ軸線L
を中心として軸対称になるため、吹き溜まりの発生によ
る新気や排気ガスの滞留が防止され、理想的な形態で掃
気を行わせて吸・排気効率を向上させることができる。
また吸気バルブおよび排気バルブを別軸に配置した従来
の内燃機関では、排気バルブ孔あるいは排気バルブ孔が
シリンダボアの壁面に接近した部分で、新気や排気ガス
のスムーズな流れが阻害されて吸・排気効率が低下する
現象が発生するが、本実施例によれば吸気バルブ孔7お
よび排気バルブ孔22とシリンダボア2aの壁面との距
離が一定に保たれるので、上記した吸・排気効率の低下
が回避される。
【0030】更にまた、吸気バルブおよび排気バルブを
別軸に配置した従来の内燃機関に比べて、動弁機構25
をシリンダヘッド3の直上部に集約して配置することが
できるので、シリンダヘッド3の周辺に他の部材を配置
するためのスペースを容易に確保することができる。
【0031】次に、図9に基づいて本発明の第2実施例
を説明する。
【0032】第2実施例の内燃機関1は、シリンダヘッ
ド3の側面3bに形成した凹部3cに、断熱材38を介
して蒸発器39を支持したものである。熱交換器として
の蒸発器39は、例えば内燃機関1の排気ガスの熱エネ
ルギーを機械エネルギーに変換するためのランキンサイ
クル装置に使用されるもので、供給口39aから供給し
た液相作動媒体と排気ガスとの間で熱交換を行い、液相
作動媒体の加熱により発生した蒸気を排出口39bから
排出するようになっている。
【0033】第1実施例において既に説明したように、
燃焼室5から排出された直後の高温の排気ガスは、熱容
量の大きいシリンダヘッド3に直接接触することなく熱
容量の小さい排気通路21を経て排気ポート14に導か
れるので、温度低下を極力抑えた状態で排気ガスを蒸発
器39に供給して廃熱の回収効率を高めることができ
る。
【0034】次に、図10に基づいて本発明の第3実施
例を説明する。
【0035】第3実施例は第2実施例の変形であって、
吸気バルブ9および排気バルブ18の軸線をシリンダ軸
線Lに対してシリンダヘッド3の吸気ポート8側に傾斜
させたものである。その結果、シリンダヘッド3の排気
ポート14側にスペースが確保されるので、このスペー
スを利用して蒸発器39を大型化して容量を増加させた
り、あるいは蒸発器39の寸法を従前どおりにしてシリ
ンダヘッド3全体の寸法を小型化することができる。更
に、蒸発器39をより燃焼室5近傍に近づけて、排気熱
がより高温を維持している状態で廃熱回収し、回収効率
を増大させることができる。
【0036】次に、図11および図12に基づいて本発
明の第4実施例を説明する。
【0037】第4実施例は第2実施例の変形であって、
蒸発器39を環状に形成して吸気バルブ9を囲むように
配置したことにより、その容量を大幅に増加させること
ができる。蒸発器39の組み付けを容易にすべく、シリ
ンダヘッド3はシリンダヘッドロア40およびシリンダ
ヘッドアッパ41の2部材に分割される。吸気バルブ9
内の排気通路21を流れる排気ガスの熱は半径方向外側
に放散するが、その周囲を囲む蒸発器39で熱の放散を
阻止して廃熱の回収効果を更に高めることができる。
【0038】以上、本発明の実施例を詳述したが、本発
明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行う
ことが可能である。
【0039】例えば、実施例では単気筒の内燃機関1を
例示したが、本発明は多気筒の内燃機関に対しても適用
することができる。また実施例では熱交換器としてラン
キンサイクル装置の蒸発器39を例示したが、熱交換器
として他の任意のものを採用することができる。
【0040】
【発明の効果】以上のように請求項1に記載された発明
によれば、シリンダヘッドの吸気バルブ孔を開閉する中
空の吸気バルブの内部に排気バルブを同軸に収納し、吸
気バルブに形成した排気バルブ孔を排気バルブで開閉す
るようにしたので、吸気バルブおよび排気バルブを一体
で下降させて吸気バルブ孔だけを開放し、また排気バル
ブを単独で下降させて排気バルブ孔だけを開放すること
ができる。半径方向外側に位置する吸気バルブ孔の直径
は半径方向内側に位置する排気バルブ孔の直径よりも大
きく、かつ燃焼室の内径に近い大きさにできるため、従
来の吸気バルブおよび排気バルブを別軸に備えた内燃機
関や、半径方向外側の排気バルブと半径方向内側の吸気
バルブとを同軸に備えたパナールの内燃機関に比べて、
吸気バルブの開口面積を大きく確保して吸気の充填効率
を高めることができる。その結果、所定の開口面積を確
保するために必要な吸気バルブのリフト量が減少し、吸
気バルブの駆動力を低減することができる。しかも燃焼
室から出た直後の排気ガスは熱容量の大きいシリンダヘ
ッドに直接接触することなく、熱容量の小さい中空の吸
気バルブの内部に形成した排気通路を通って排気ポート
に導かれるので、排気ガスの温度低下を最小限に抑えて
廃熱の有効利用を図ることができる。
【0041】また請求項2に記載された発明によれば、
熱容量の小さい中空の吸気バルブの内部に形成した排気
通路の下流側に連なる排気ポートに熱交換器を配置した
ので、熱交換器に高温の排気ガスを供給して廃熱の回収
効率を最大限に高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】内燃機関のシリンダヘッド部の縦断面図
【図2】図1の2−2線断面図
【図3】図1の3−3線断面図
【図4】図1の4−4線断面図
【図5】図1の5−5線矢視図
【図6】吸気行程および排気行程の作用説明図
【図7】吸気バルブの開口面積を説明する図
【図8】吸気バルブのリフト量と開口面積との関係を示
すグラフ
【図9】本発明の第2実施例に係る内燃機関のシリンダ
ヘッド部の縦断面図
【図10】本発明の第3実施例に係る内燃機関のシリン
ダヘッド部の縦断面図
【図11】本発明の第4実施例に係る内燃機関のシリン
ダヘッド部の縦断面図
【図12】図11の12−12線断面図
【図13】パナールの内燃機関の構造および作用を説明
する図
【符号の説明】 3 シリンダヘッド 5 燃焼室 7 吸気バルブ孔 8 吸気ポート 9 吸気バルブ 14 排気ポート 18 排気バルブ 21 排気通路 22 排気バルブ孔 39 蒸発器(熱交換器)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シリンダヘッド(3)と、 シリンダヘッド(3)に臨む燃焼室(5)と、 シリンダヘッド(3)に形成された吸気ポート(8)
    と、 シリンダヘッド(3)に形成されて吸気ポート(8)を
    燃焼室(5)に連通させる吸気バルブ孔(7)と、 シリンダヘッド(3)に支持されて吸気バルブ孔(7)
    を開閉する中空の吸気バルブ(9)と、 吸気バルブ(9)の内部に軸方向に形成された排気通路
    (21)と、 吸気バルブ(9)に形成されて排気通路(21)を燃焼
    室(5)に連通させる排気バルブ孔(22)と、 吸気バルブ(9)の内部に同軸に支持されて排気バルブ
    孔(22)を開閉する排気バルブ(18)と、 シリンダヘッド(3)に形成されて排気通路(21)に
    連通する排気ポート(14)と、を備えたことを特徴と
    する内燃機関。
  2. 【請求項2】 排気ポート(14)に熱交換器(39)
    を配置したことを特徴とする、請求項1に記載の内燃機
    関。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010038164A (ja) * 2008-08-06 2010-02-18 Waertsilae Switzerland Ltd 部分的排気流抽出装置、及び前記装置を備えている内燃エンジン
CN107023340A (zh) * 2017-05-23 2017-08-08 湖北科技学院 一种汽车发动机

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4556771B2 (ja) * 2005-05-27 2010-10-06 三菱自動車工業株式会社 エンジンの燃焼室構造
FR2894629A1 (fr) * 2005-12-13 2007-06-15 Nicolas Casse Culasse a deux soupapes coaxiales, independantes, de type piston
US8109097B2 (en) * 2007-03-07 2012-02-07 Thermal Power Recovery, Llc High efficiency dual cycle internal combustion engine with steam power recovered from waste heat
US20090241870A1 (en) * 2008-04-01 2009-10-01 Ralph Moore Variable intake valve assembly for internal combustion engine
EP2187104B1 (en) * 2008-11-18 2011-12-21 Sauer-Danfoss ApS Fluid distribution valve
CZ303732B6 (cs) * 2011-05-03 2013-04-10 Knob Engines S.R.O. Hlava válce spalovacího motoru s prstencovým ventilem
JP2016223303A (ja) * 2015-05-27 2016-12-28 トヨタ自動車株式会社 内燃機関
US20230271510A1 (en) * 2021-07-02 2023-08-31 Universal Power & Pneumatics, Llc Modular charging and power system

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3015323A (en) * 1957-06-19 1962-01-02 Ingenieurbureau D Ing Alfred J Four-stroke internal combustion engine
JPS56156407A (en) * 1980-05-02 1981-12-03 Matsushita Electric Ind Co Ltd Pankine cycle device for automobile
DE3600067A1 (de) * 1986-01-03 1987-07-09 Juergen Schaefler Einlassventil und auslassventil, insbesondere fuer verbrennungsmotoren
DE3725049A1 (de) * 1987-07-29 1988-08-18 Maass Erwin Dipl Ing Fh Verbrennungskraftmaschinen mit gleichachsiger, konzentrischer ventilanordnung
US4893592A (en) * 1988-11-07 1990-01-16 Avelino Falero Combustion chamber for an internal combustion engine
FR2646877A1 (fr) * 1989-05-10 1990-11-16 Noel Armand Culasse a fond mobile pour moteurs a 4 temps
US4894995A (en) * 1989-05-22 1990-01-23 Lawrence LaSota Combined internal combustion and hot gas engine
DE4002442A1 (de) * 1990-01-27 1991-08-01 Roland Schneider Zylinderkopf fuer einen mit einem brennstoff-luftgemisch arbeitenden motor
DE4041724A1 (de) * 1990-12-24 1992-06-25 Emanuele Gatto Hubventile und ventilsteuerung fuer brennkraft-kolbenmaschinen
FR2710106B1 (fr) * 1993-09-13 1995-12-08 Melchior Jean F Perfectionnement aux moteurs a combustion interne
DE4439042A1 (de) * 1994-11-02 1995-03-23 Viktor Hammermeister Koaxialventilsystem
DE19523304A1 (de) * 1995-06-27 1997-01-02 Traugott Horsch Hubkolbenverbrennungsmotor
GB2315519A (en) * 1996-07-22 1998-02-04 Martyn Shane Finney Coaxial lift valves, eg for i.c.engines
DE19718710C2 (de) * 1997-05-02 2001-02-15 Lazar Lazic Brennkraftmaschine mit Doppelventil
JP2000073753A (ja) * 1998-09-01 2000-03-07 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関の廃熱回収装置
CA2264186A1 (en) * 1999-03-03 2000-09-03 Easton Bennett Heat exchanger for a motor vehicle exhaust

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010038164A (ja) * 2008-08-06 2010-02-18 Waertsilae Switzerland Ltd 部分的排気流抽出装置、及び前記装置を備えている内燃エンジン
CN107023340A (zh) * 2017-05-23 2017-08-08 湖北科技学院 一种汽车发动机

Also Published As

Publication number Publication date
EP1321633A4 (en) 2004-09-22
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EP1321633A1 (en) 2003-06-25
US6971344B2 (en) 2005-12-06
US20040031454A1 (en) 2004-02-19

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