JP2006348809A - Internal combustion engine - Google Patents

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Keigo Kin
慶午 金
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an internal combustion engine capable of surely bringing self-ignition of air fuel mixture gas at appropriate timing and burning the same with good fuel economy. <P>SOLUTION: This internal combustion engine 10 is provided with a recess part 30a and a partition valve 36 opening and closing an opening part of the recess part 30a on a cylinder head part 30. This internal combustion engine closes the opening part by the partition valve in compression stroke. Consequently, a combustion chamber 25 is partitioned into two independent hermetic spaces composed of a space 25a not adjoining a piston and a space 25b adjoining the piston. As a result, self-ignition of the air fuel mixture gas is brought since air fuel mixture gas in the space adjoining the piston is compressed more as compared with a case that a combustion chamber is not partitioned. Right after that, the internal combustion engine opens the opening part by the partition valve. Consequently, since unburned air fuel mixture gas in the space not adjoining the piston is heated by combustion gas produced in the space adjoining the piston, self-ignition of the air fuel mixture gas is brought and burned. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、空気と燃料と燃焼ガスとを含む混合ガスを燃焼室内に形成し、その混合ガスをピストンが圧縮することにより自着火させて燃焼させる予混合圧縮自着火方式による運転を行う内燃機関に関する。   The present invention relates to an internal combustion engine that operates in a premixed compression self-ignition method in which a mixed gas containing air, fuel, and combustion gas is formed in a combustion chamber, and the mixed gas is self-ignited and combusted when compressed by a piston. About.

従来から、内燃機関の運転方式として、燃焼室内に形成された混合ガスを圧縮することにより自着火させて極めて短い期間内に燃焼させる予混合圧縮自着火方式が知られている。この予混合圧縮自着火方式により内燃機関の運転を行えば、燃焼室内に形成された混合ガスを火花により点火して燃焼させる火花点火方式により内燃機関の運転を行う場合よりも、NOxの排出量が低減されるとともに燃費が向上する。   2. Description of the Related Art Conventionally, as a method for operating an internal combustion engine, a premixed compression self-ignition method is known in which a mixed gas formed in a combustion chamber is compressed to self-ignite and burn within a very short period. If the internal combustion engine is operated by this premixed compression self-ignition method, the amount of NOx emissions is greater than that when the internal combustion engine is operated by the spark ignition method in which the mixed gas formed in the combustion chamber is ignited by the spark and burned. Is reduced and fuel efficiency is improved.

ところで、予混合圧縮自着火方式により運転される内燃機関において混合ガスが自着火するタイミング(自着火タイミング)は、混合ガスの温度と強い相関関係を有する。一方、混合ガスの温度は、運転状態が変化しなくとも外気の温度及び燃焼ガスの温度等の変化に伴って変動しやすい。従って、自着火タイミングは変動しやすい。   By the way, in the internal combustion engine operated by the premixed compression self-ignition system, the timing at which the mixed gas self-ignites (self-ignition timing) has a strong correlation with the temperature of the mixed gas. On the other hand, the temperature of the mixed gas is likely to fluctuate with changes in the temperature of the outside air, the temperature of the combustion gas, etc., even if the operating state does not change. Therefore, the self-ignition timing is likely to fluctuate.

そこで、従来の内燃機関は、補助圧縮手段として、燃焼室の上方に同燃焼室と連通した副シリンダと、その副シリンダ内において油圧制御により往復動させられるコントロールピストンと、を備えている。そして、所定のタイミングにてコントロールピストンを駆動することにより混合ガスを副次的に圧縮するようになっている(例えば、特許文献1を参照。)。
特開平10−196424号公報
Therefore, the conventional internal combustion engine includes, as auxiliary compression means, a sub-cylinder that communicates with the combustion chamber above the combustion chamber, and a control piston that is reciprocated by hydraulic control in the sub-cylinder. Then, the mixed gas is secondarily compressed by driving the control piston at a predetermined timing (see, for example, Patent Document 1).
JP-A-10-196424

この従来の内燃機関においては、混合ガスの副次的な圧縮により上記所定のタイミングにて混合ガスの温度が同混合ガスを自着火させるために必要な温度まで急激に上昇する。従って、この従来の内燃機関は、自着火タイミングを適切なタイミングに制御することができる。   In this conventional internal combustion engine, the temperature of the mixed gas rapidly rises to a temperature necessary for self-igniting the mixed gas at the predetermined timing due to the secondary compression of the mixed gas. Therefore, this conventional internal combustion engine can control the self-ignition timing to an appropriate timing.

しかしながら、上記従来の内燃機関において混合ガスの温度を急激に上昇させるためには、燃焼させようとするすべての混合ガスを圧縮する必要があるので、コントロールピストンを駆動するために消費されるエネルギーが大きくなり、燃費が悪化するという問題があった。   However, in order to rapidly increase the temperature of the mixed gas in the conventional internal combustion engine, it is necessary to compress all the mixed gas to be burned, so that the energy consumed to drive the control piston is reduced. There was a problem that the fuel consumption increased and the fuel consumption deteriorated.

本発明は上述した課題に対処するためになされたものであって、その目的の1つは、混合ガスを適切なタイミングにて確実に自着火させて燃焼させることが良好な燃費にて可能な内燃機関を提供することにある。かかる目的を達成するため本発明による内燃機関は、シリンダボアが形成されたシリンダブロックと、前記シリンダブロックの上部に配置されたシリンダヘッドと、前記シリンダボア内において往復動するピストンと、を備え、少なくとも前記シリンダボアの壁面と前記シリンダヘッドの下面と前記ピストンの頂面とにより構成される燃焼室にて混合ガスを形成し形成された混合ガスをピストンが圧縮することにより自着火させて燃焼させる予混合圧縮自着火方式による運転を行う。   The present invention has been made in order to address the above-described problems, and one of the purposes is to allow the mixed gas to be self-ignited and burned at an appropriate timing with good fuel consumption. It is to provide an internal combustion engine. In order to achieve this object, an internal combustion engine according to the present invention includes a cylinder block in which a cylinder bore is formed, a cylinder head disposed at an upper portion of the cylinder block, and a piston that reciprocates in the cylinder bore, Premixed compression in which a mixed gas is formed in a combustion chamber formed by the wall surface of the cylinder bore, the lower surface of the cylinder head, and the top surface of the piston, and the formed mixed gas is self-ignited and combusted by the compression of the piston. Operate by self-ignition method.

本発明による内燃機関は、前記燃焼室内にて移動することにより同燃焼室を1つの空間から前記ピストンの頂面に接しないピストン非隣接空間と前記ピストンの頂面に接するピストン隣接空間とからなる独立した2つの密閉空間に区画する区画手段と、
圧縮行程において前記ピストン非隣接空間と前記ピストン隣接空間とからなる前記2つの密閉空間を形成するように前記区画手段を駆動するとともに、同ピストン隣接空間にて混合ガスが自着火して燃焼を開始した直後に同ピストン非隣接空間と同ピストン隣接空間とが連通した前記1つの空間を形成するように同区画手段を駆動する駆動手段と、
を備える。
The internal combustion engine according to the present invention comprises a non-piston space that does not contact the top surface of the piston from one space and a piston adjacent space that contacts the top surface of the piston by moving in the combustion chamber. Partition means for partitioning into two independent sealed spaces;
In the compression stroke, the partition means is driven so as to form the two sealed spaces composed of the piston non-adjacent space and the piston adjacent space, and the mixed gas self-ignites in the piston adjacent space to start combustion. Drive means for driving the partition means so as to form the one space in which the non-piston adjacent space and the piston adjacent space communicate with each other immediately after
Is provided.

これによれば、圧縮行程において燃焼室が、ピストンの頂面に接しないピストン非隣接空間と、ピストンの頂面に接するピストン隣接空間と、からなる独立した2つの密閉空間に区画される。これにより、ピストンが上死点位置に近づいてもピストン非隣接空間の容積が変化しないので、同ピストン非隣接空間内の混合ガスは圧縮されない。一方、ピストン隣接空間内の混合ガスは、ピストンが上死点位置に近づくと、燃焼室が区画されない場合と比較して、より大きく圧縮される。   According to this, in the compression stroke, the combustion chamber is partitioned into two independent sealed spaces including a non-piston space that does not contact the top surface of the piston and a piston adjacent space that contacts the top surface of the piston. Thereby, since the volume of the non-piston space does not change even when the piston approaches the top dead center position, the mixed gas in the non-piston space is not compressed. On the other hand, when the piston approaches the top dead center position, the mixed gas in the space adjacent to the piston is compressed more largely than in the case where the combustion chamber is not partitioned.

従って、燃焼室が2つの空間に区画された後、時間が経過するにつれてピストン隣接空間内の混合ガスの温度は急激に上昇する。これにより、燃焼室内に形成された混合ガスの温度が変動しても、混合ガスの温度が所定の温度(混合ガスが自着火されるために必要な温度)に到達するタイミングが大きく変動することを防止することができる。この結果、燃焼室が2つの空間に区画されてから所定の時間が経過したタイミングにて同混合ガスは自着火して燃焼を開始する。その直後に、ピストン非隣接空間とピストン隣接空間とが連通させられる。   Therefore, after the combustion chamber is partitioned into two spaces, the temperature of the mixed gas in the piston adjacent space rapidly increases as time elapses. Thereby, even if the temperature of the mixed gas formed in the combustion chamber fluctuates, the timing at which the temperature of the mixed gas reaches a predetermined temperature (the temperature necessary for self-ignition of the mixed gas) greatly varies. Can be prevented. As a result, the mixed gas self-ignites and starts combustion at a timing when a predetermined time has elapsed after the combustion chamber is divided into two spaces. Immediately thereafter, the non-piston adjacent space and the piston adjacent space are brought into communication.

これにより、ピストン隣接空間内における燃焼により生成された燃焼ガスがピストン非隣接空間にて未燃であった混合ガス(未燃混合ガス)を圧縮する。更に、燃焼ガスと、未燃混合ガスと、が混合する。この結果、未燃混合ガスが加熱されるので、同未燃混合ガスを自着火させて燃焼させることができる。   Thereby, the combustion gas produced | generated by the combustion in piston adjacent space compresses the mixed gas (unburned mixed gas) which was unburned in the piston non-adjacent space. Further, the combustion gas and the unburned mixed gas are mixed. As a result, since the unburned mixed gas is heated, the unburned mixed gas can be self-ignited and burned.

このように、混合ガスの温度が変動しても燃焼室内のすべての混合ガスを適切なタイミングにて確実に自着火させて燃焼させることができる。更に、混合ガス全体を副次的に圧縮する上記従来技術と比較して区画手段が駆動されるだけであるので、消費されるエネルギーを小さくすることもできる。   Thus, even if the temperature of the mixed gas fluctuates, all the mixed gas in the combustion chamber can be surely self-ignited and combusted at an appropriate timing. Furthermore, since the partition means is only driven as compared with the above-described prior art that compresses the entire mixed gas as a secondary, the consumed energy can be reduced.

この場合、前記シリンダヘッドの下面は、前記ピストンの頂面に向けて開口した開口部を有する凹部を含むように形成され、
前記区画手段は、前記凹部の開口部を開閉する区画用弁であることが好適である。
In this case, the lower surface of the cylinder head is formed to include a recess having an opening that opens toward the top surface of the piston,
The partition means is preferably a partition valve that opens and closes the opening of the recess.

これによれば、ピストン非隣接空間と、ピストン隣接空間と、を容易に構成することができる。   According to this, the piston non-adjacent space and the piston adjacent space can be easily configured.

この場合、前記区画用弁は、前記凹部の開口部を形成している面に対して垂直方向に移動することにより同開口部を開閉するように構成され、
更に、前記内燃機関は、前記区画用弁が前記凹部の開口部を閉じているときの同区画用弁の位置からの同区画用弁の移動距離が所定の距離より小さいとき、同区画用弁の外周部の一部から同外周部の残余の部分へ向かうガスの流れを同凹部内に形成するように、同残余の部分と同開口部の縁部との間に形成される空隙を通過するガスの流れを遮断するとともに、同移動距離が同所定の距離より大きいとき、同空隙を通過するガスの流れを許容するように構成されたマスク部材を備えることが好適である。
In this case, the partitioning valve is configured to open and close the opening by moving in a direction perpendicular to a surface forming the opening of the recess,
Further, the internal combustion engine is configured such that when the partition valve closes the opening of the recess, the partition valve moves away from the position of the partition valve when the partition valve is smaller than a predetermined distance. Passing through a gap formed between the remaining portion and the edge of the opening so as to form a gas flow from a part of the outer peripheral portion toward the remaining portion of the outer peripheral portion in the recess. It is preferable to provide a mask member configured to block the gas flow and allow the gas flow to pass through the gap when the moving distance is larger than the predetermined distance.

上述したように、ピストン隣接空間内の混合ガスが燃焼を開始した直後のタイミングにて区画用弁により凹部の開口部は開かれる。これにより、ピストン隣接空間にて燃焼により生成された高圧のガスは、圧力が低い凹部内に流入し始める。このとき、上記マスク部材がなく、区画用弁の外周部の全体と凹部の開口部の縁部との間にガスの通路が形成されると、高圧のガスは、区画用弁の外周部の全体から略同一の流速にて一斉に凹部内に流入するので、凹部にて所定の方向へ向かう流れが形成されにくい。このため、凹部にて燃焼したガスが同凹部から排出されにくいという問題があった。   As described above, the opening of the recess is opened by the partition valve at the timing immediately after the mixed gas in the piston adjacent space starts to burn. Thereby, the high-pressure gas generated by the combustion in the piston adjacent space starts to flow into the recess having a low pressure. At this time, if there is no mask member and a gas passage is formed between the entire outer periphery of the partition valve and the edge of the opening of the recess, the high-pressure gas flows into the outer periphery of the partition valve. Since they flow into the recess all at once at substantially the same flow rate from the whole, it is difficult to form a flow in a predetermined direction in the recess. For this reason, there is a problem that the gas burned in the recess is difficult to be discharged from the recess.

これに対し、上記マスク部材を備えれば、区画用弁により凹部の開口部が開かれ始めてから区画用弁の移動距離が所定の距離となるまでの間は、マスク部材により区画用弁の外周部の一部から同外周部の残余の部分へ向かうガスの流れを凹部内に形成するように、同残余の部分と凹部の開口部の縁部との間に形成される空隙を通過するガスの流れが遮断される。これにより、区画用弁の外周部の一部から同外周部の残余の部分へ向かうガスの流れが凹部内に形成される。   On the other hand, if the mask member is provided, the mask member allows the partition valve to move to a predetermined distance after the opening of the recess starts to be opened by the partition valve until the movement distance of the partition valve reaches a predetermined distance. Gas passing through a gap formed between the remaining portion and the edge of the opening of the recess so that a gas flow from a part of the portion toward the remaining portion of the outer peripheral portion is formed in the recess. Is interrupted. As a result, a gas flow from a part of the outer peripheral portion of the partitioning valve toward the remaining portion of the outer peripheral portion is formed in the recess.

その後、区画用弁により凹部の開口部が更に開かれ、区画用弁の移動距離が上記所定の距離より大きくなると、上記区画用弁の外周部の残余の部分と凹部の開口部の縁部との間に形成される空隙を通過するガスの流れが許容されるようになる。これにより、上記形成されたガスの流れによって区画用弁の外周部の一部からガスが凹部内に流入し、同外周部の残余の部分から同ガスが凹部外へ流出するガスの流れが形成される。この結果、凹部内のガスを十分に排出することができる。   Thereafter, when the opening of the recess is further opened by the partition valve, and the movement distance of the partition valve becomes larger than the predetermined distance, the remaining portion of the outer peripheral portion of the partition valve and the edge of the opening of the recess The flow of gas through the gap formed between the two is allowed. As a result, a gas flow is formed in which the gas flows from a part of the outer periphery of the partition valve into the recess and the gas flows out of the recess from the remaining part of the outer periphery by the gas flow formed above. Is done. As a result, the gas in the recess can be sufficiently discharged.

この場合、前記区画用弁は、前記凹部内に向けて移動することにより同凹部の開口部を開くように構成されることが好適である。   In this case, it is preferable that the partition valve is configured to open the opening of the recess by moving toward the recess.

上述したように、混合ガスは、ピストン非隣接空間より先にピストン隣接空間にて自着火して燃焼を開始する。従って、同混合ガスが燃焼を開始した直後の時点においては、ピストン隣接空間における燃焼により生成されたガスの圧力により、区画用弁はピストン隣接空間(凹部外)からピストン非隣接空間(凹部内)に向けて押されている。   As described above, the mixed gas self-ignites in the piston adjacent space before the piston non-adjacent space and starts combustion. Therefore, at the time immediately after the mixed gas starts combustion, the partition valve moves from the piston adjacent space (outside the recess) to the piston non-adjacent space (inside the recess) due to the pressure of the gas generated by the combustion in the piston adjacent space. Has been pushed towards.

従って、上記構成のように、凹部内に向けて移動することにより凹部の開口部を開くように区画用弁を構成することにより、凹部の開口部を開く際に区画用弁を駆動するための力(駆動力)を小さくすることができる。この結果、区画用弁を駆動するために消費されるエネルギーを小さくすることができる。   Therefore, as in the above configuration, the partition valve is configured to open the recess opening by moving toward the recess, thereby driving the partition valve when opening the recess opening. The force (driving force) can be reduced. As a result, the energy consumed for driving the partition valve can be reduced.

また、前記区画用弁は、前記凹部の開口部を形成している面に対して垂直方向にて前記ピストンの頂面に向けて移動することにより同開口部を開くとともに、同垂直方向にて同凹部に向けて移動することにより同開口部を閉じるように構成され、
前記区画用弁が前記凹部の開口部を閉じているときの同区画用弁の位置からの同区画用弁の移動距離が所定の距離より小さいとき、同区画用弁の外周部の一部から同外周部の残余の部分へ向かうガスの流れを同凹部内に形成するように、同残余の部分と同開口部の縁部との間に形成される空隙を通過するガスの流れを遮断するとともに、同移動距離が同所定の距離より大きいとき、同空隙を通過するガスの流れを許容するように構成されたマスク部材を備えることが好適である。
The partition valve opens the opening by moving toward the top surface of the piston in a direction perpendicular to the surface forming the opening of the recess, and It is configured to close the opening by moving toward the recess,
When the movement distance of the partition valve from the position of the partition valve when the partition valve closes the opening of the recess is smaller than a predetermined distance, from a part of the outer peripheral portion of the partition valve The flow of gas passing through the gap formed between the remaining portion and the edge of the opening is blocked so that the gas flow toward the remaining portion of the outer peripheral portion is formed in the recess. In addition, it is preferable to provide a mask member configured to allow the flow of gas passing through the gap when the moving distance is larger than the predetermined distance.

上述したように、上記マスク部材を備えれば、区画用弁により凹部の開口部が開かれ始めてから区画用弁の移動距離が所定の距離となるまでの間に、区画用弁の外周部の一部から同外周部の残余の部分へ向かうガスの流れが凹部内に形成される。その後、区画用弁により凹部の開口部が更に開かれ、区画用弁の移動距離が上記所定の距離より大きくなると、上記形成されたガスの流れによって区画用弁の外周部の一部からガスが凹部内に流入し、同外周部の残余の部分から同ガスが凹部外へ流出するガスの流れが形成される。この結果、凹部内のガスを十分に排出することができる。   As described above, when the mask member is provided, the opening of the recess is started to be opened by the partition valve until the movement distance of the partition valve reaches a predetermined distance. A gas flow from a part toward the remaining part of the outer periphery is formed in the recess. Thereafter, when the opening of the concave portion is further opened by the partition valve and the moving distance of the partition valve becomes larger than the predetermined distance, the gas flows from a part of the outer peripheral portion of the partition valve by the flow of the formed gas. A gas flow is formed in which the gas flows into the recess and flows out of the recess from the remaining portion of the outer periphery. As a result, the gas in the recess can be sufficiently discharged.

ところで、区画用弁を駆動する駆動力は、区画用弁の駆動方向と逆向きの力であって同区画用弁に働く抗力より大きくなければならない。この抗力は、区画用弁の表面に働く圧力(主としてピストン頂面側の面に働く圧力と凹部側の面に働く圧力との差)と、区画用弁の周囲を流れるガスにより同区画用弁の表面に生じる抵抗力(抵抗)と、の和である。   By the way, the driving force for driving the partition valve must be greater than the drag force acting on the partition valve in the direction opposite to the drive direction of the partition valve. This drag is caused by the pressure acting on the surface of the compartment valve (mainly the difference between the pressure acting on the piston top surface and the pressure on the concave surface) and the gas flowing around the compartment valve. It is the sum of the resistance force (resistance) generated on the surface.

一方、区画用弁により凹部の開口部が開かれることにより燃焼ガスの流入が開始した直後の時点においては、ピストン頂面側の面に働く圧力と凹部側の面に働く圧力との差は開弁前の圧力差と略同じである。更に、燃焼ガスが凹部外から凹部内へと流れることにより区画用弁の表面にガス流れによる大きな抵抗力が生じる。従って、燃焼ガスの流入が開始した直後の時点において抗力は最大となる。   On the other hand, immediately after the inflow of the combustion gas is started by opening the opening of the recess by the partitioning valve, the difference between the pressure acting on the piston top surface and the pressure acting on the recess surface is not increased. It is almost the same as the pressure difference before the valve. Furthermore, when the combustion gas flows from the outside of the recess to the inside of the recess, a large resistance force due to the gas flow is generated on the surface of the partition valve. Accordingly, the drag is maximized immediately after the inflow of combustion gas starts.

ところで、上記マスク部材を備えれば、燃焼ガスの流入が開始した直後の時点においては、燃焼ガスが凹部外から凹部内へ流入する際のガス流れによる抵抗力の大きさを決定する有効面積は、同マスク部材を備えない場合と比較して小さい。従って、燃焼ガスの流れにより生じるガス流れによる抵抗力が小さくなるので、抗力の最大値も小さくなる。これにより、区画用弁の最大駆動力を小さくすることができる。   By the way, when the mask member is provided, at the time immediately after the inflow of the combustion gas starts, the effective area for determining the magnitude of the resistance force caused by the gas flow when the combustion gas flows into the recess from the outside of the recess is This is smaller than the case where the mask member is not provided. Therefore, since the resistance force due to the gas flow generated by the flow of the combustion gas is reduced, the maximum value of the drag is also reduced. Thereby, the maximum driving force of the partition valve can be reduced.

この場合、前記凹部の開口部は、前記シリンダヘッドの下面内の位置であって前記ピストンの中央部に対向する位置にて同シリンダヘッドの下面に形成されていてもよい。   In this case, the opening of the concave portion may be formed on the lower surface of the cylinder head at a position in the lower surface of the cylinder head and facing the central portion of the piston.

また、前記凹部の開口部は円形であり、
2つの吸気ポートの各々に連通する2つの円形の開口部と、前記凹部の開口部と、が前記燃焼室を構成する前記シリンダヘッドの下面内の位置であって前記シリンダボアの周部に沿い且つ連なる位置にて同シリンダヘッドの下面に形成され、
1つの排気ポートに連通する1つの円形の開口部が前記燃焼室を構成する前記シリンダヘッドの下面の残余の部分にて同シリンダヘッドの下面に形成されることが好適である。
The opening of the recess is circular,
Two circular openings communicating with each of the two intake ports, and the opening of the recess are located within the lower surface of the cylinder head constituting the combustion chamber, along the circumference of the cylinder bore and It is formed on the bottom surface of the cylinder head at successive positions,
It is preferable that one circular opening communicating with one exhaust port is formed on the lower surface of the cylinder head at the remaining portion of the lower surface of the cylinder head constituting the combustion chamber.

これによれば、吸気ポートに連通する2つの開口部と、凹部の開口部と、からなる3つの円形の開口部がシリンダヘッドの下面内の位置であってシリンダボアの周部に沿い且つ連なる位置にて同シリンダヘッドの下面に形成される。更に、シリンダヘッドの下面の残余の部分にて排気ポートに連通する円形の開口部が形成される。   According to this, three circular openings composed of two openings that communicate with the intake port and the openings of the recesses are positions within the lower surface of the cylinder head and along and along the circumference of the cylinder bore. Is formed on the lower surface of the cylinder head. Furthermore, a circular opening communicating with the exhaust port is formed in the remaining portion of the lower surface of the cylinder head.

これにより、吸気ポートに連通する2つの開口部と、凹部の開口部と、からなる3つの開口部のうちの1つがピストンの中央部に対向する位置に形成された場合と比較して、排気ポートに連通する開口部の面積を大きくすることができる。この結果、排気抵抗を小さくすることができるので、燃費を良好にすることができる。   As a result, compared with the case where one of the three openings consisting of two openings communicating with the intake port and the opening of the recess is formed at a position facing the central portion of the piston, The area of the opening communicating with the port can be increased. As a result, exhaust resistance can be reduced, and fuel consumption can be improved.

(第1実施形態)
以下、本発明による内燃機関の各実施形態について図面を参照しながら説明する。図1は、第1実施形態に係る内燃機関10の概略構成を示している。この内燃機関10は、4サイクル予混合圧縮自着火方式により運転することが可能な多気筒(4気筒)内燃機関である。なお、図1は、特定気筒の断面のみを示しているが、他の気筒も同様な構成を備えている。
(First embodiment)
Embodiments of an internal combustion engine according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a schematic configuration of an internal combustion engine 10 according to the first embodiment. The internal combustion engine 10 is a multi-cylinder (4-cylinder) internal combustion engine that can be operated by a four-cycle premixed compression auto-ignition system. FIG. 1 shows only a cross section of a specific cylinder, but the other cylinders have the same configuration.

内燃機関10は、シリンダブロック、シリンダブロックロワーケース及びオイルパン等を含むシリンダブロック部20と、シリンダブロック部20の上に固定されるシリンダヘッド部30と、シリンダブロック部20に空気を供給するための吸気系統40と、シリンダブロック部20からの排ガスを外部に放出するための排気系統50とを含んでいる。   The internal combustion engine 10 supplies air to the cylinder block portion 20 including a cylinder block, a cylinder block lower case, an oil pan, and the like, a cylinder head portion 30 fixed on the cylinder block portion 20, and the cylinder block portion 20. The intake system 40 and the exhaust system 50 for releasing the exhaust gas from the cylinder block unit 20 to the outside are included.

シリンダブロック部20は、中心軸を有する中空円筒状のシリンダ(シリンダボア)21、略円柱状のピストン22、コンロッド23及びクランク軸24を含んでいる。ピストン22はシリンダ21内を往復動し、ピストン22の往復動がコンロッド23を介してクランク軸24に伝達され、これにより同クランク軸24が回転するようになっている。シリンダ21のボア壁面(シリンダボアの壁面)とピストン22の頂面(ピストンヘッド)及びシリンダヘッド部30の下面は、燃焼室25を形成している。以下、本明細書においては、シリンダ21の中心軸に沿った方向であって、ピストン22からシリンダヘッド部30に向かう方向を上方向と称呼し、その逆の方向を下方向と称呼する。   The cylinder block portion 20 includes a hollow cylindrical cylinder (cylinder bore) 21 having a central axis, a substantially columnar piston 22, a connecting rod 23, and a crankshaft 24. The piston 22 reciprocates in the cylinder 21, and the reciprocating motion of the piston 22 is transmitted to the crankshaft 24 through the connecting rod 23, whereby the crankshaft 24 rotates. A bore wall surface of the cylinder 21 (wall surface of the cylinder bore), a top surface of the piston 22 (piston head), and a lower surface of the cylinder head portion 30 form a combustion chamber 25. Hereinafter, in the present specification, a direction along the central axis of the cylinder 21 toward the cylinder head portion 30 from the piston 22 is referred to as an upward direction, and the opposite direction is referred to as a downward direction.

シリンダヘッド部30は、燃焼室25に連通した吸気ポート31、吸気ポート31を開閉する吸気弁32、吸気弁32を駆動する吸気弁駆動手段としての吸気弁駆動機構32a、燃焼室25に連通した排気ポート33、排気ポート33を開閉する排気弁34、排気弁34を駆動する排気弁駆動手段としての排気弁駆動機構34a、燃料を燃焼室25内に直接噴射する燃料噴射弁(燃料噴射手段)35、区画手段としての区画用弁36及び同区画用弁36を駆動する駆動手段としてのカム機構37を備えている。吸気弁駆動機構32a及び排気弁駆動機構34aは、駆動回路38に接続されている。   The cylinder head portion 30 communicates with an intake port 31 that communicates with the combustion chamber 25, an intake valve 32 that opens and closes the intake port 31, an intake valve drive mechanism 32 a that serves as an intake valve drive unit that drives the intake valve 32, and the combustion chamber 25. Exhaust port 33, exhaust valve 34 for opening and closing exhaust port 33, exhaust valve drive mechanism 34a as exhaust valve drive means for driving exhaust valve 34, fuel injection valve (fuel injection means) for directly injecting fuel into combustion chamber 25 35, a partitioning valve 36 as partitioning means and a cam mechanism 37 as drive means for driving the partitioning valve 36 are provided. The intake valve drive mechanism 32a and the exhaust valve drive mechanism 34a are connected to a drive circuit 38.

シリンダヘッド部30の下面には、図2に示したように、ピストン22の頂面に向けて開口した開口部を有する凹部30aが形成されている。凹部30aは、シリンダ21の中心軸と同軸の円筒形である。即ち、凹部30aは、シリンダヘッド部30の下面内の位置であってピストン22の中央部に対向する位置に配置されている。   As shown in FIG. 2, a concave portion 30 a having an opening that opens toward the top surface of the piston 22 is formed on the lower surface of the cylinder head portion 30. The recess 30 a has a cylindrical shape that is coaxial with the central axis of the cylinder 21. That is, the recess 30 a is disposed at a position in the lower surface of the cylinder head portion 30 and facing the central portion of the piston 22.

図1に示した吸気ポート31は、シリンダヘッド部30の下面内の2箇所に円形の開口部を有するように形成されている。従って、シリンダヘッド部30の下面を燃焼室25側から見た図3に示したように、シリンダヘッド部30には2個の吸気弁32が備えられている。各吸気弁32は、各吸気ポート31の開口部を開閉するようになっている。吸気ポート31は、その開口部が吸気弁32により開かれたとき燃焼室25と連通し、その開口部が吸気弁32により閉じられたとき燃焼室25と遮断せしめられるようになっている。   The intake port 31 shown in FIG. 1 is formed so as to have circular openings at two locations in the lower surface of the cylinder head portion 30. Therefore, as shown in FIG. 3 when the lower surface of the cylinder head portion 30 is viewed from the combustion chamber 25 side, the cylinder head portion 30 is provided with two intake valves 32. Each intake valve 32 opens and closes the opening of each intake port 31. The intake port 31 communicates with the combustion chamber 25 when the opening is opened by the intake valve 32, and is blocked from the combustion chamber 25 when the opening is closed by the intake valve 32.

図1に示した排気ポート33は、シリンダヘッド部30の下面内の2箇所に円形の開口部を有するように形成されている。従って、図3に示したように、シリンダヘッド部30には2個の排気弁34が備えられている。各排気弁34は、各排気ポート33の開口部を開閉するようになっている。排気ポート33は、その開口部が排気弁34により開かれたとき燃焼室25と連通し、その開口部が排気弁34により閉じられたとき燃焼室25と遮断せしめられるようになっている。   The exhaust port 33 shown in FIG. 1 is formed so as to have circular openings at two locations in the lower surface of the cylinder head portion 30. Therefore, as shown in FIG. 3, the cylinder head portion 30 is provided with two exhaust valves 34. Each exhaust valve 34 opens and closes the opening of each exhaust port 33. The exhaust port 33 communicates with the combustion chamber 25 when the opening is opened by the exhaust valve 34, and is blocked from the combustion chamber 25 when the opening is closed by the exhaust valve 34.

燃料噴射弁35は、図1及び図2に示したように、燃焼室25の吸気弁32側の側壁面に配設されている。燃料噴射弁35は、燃焼室25の略中央に向けて燃料を噴射する先端部を備え、同先端部が燃焼室25に露呈するようになっている。燃料噴射弁35には、図示しない燃料圧力調整手段及び燃料ポンプにより図示しない燃料タンク内の燃料が供給されるようになっている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the fuel injection valve 35 is disposed on the side wall surface of the combustion chamber 25 on the intake valve 32 side. The fuel injection valve 35 includes a tip portion that injects fuel toward the substantially center of the combustion chamber 25, and the tip portion is exposed to the combustion chamber 25. The fuel in the fuel tank (not shown) is supplied to the fuel injection valve 35 by a fuel pressure adjusting means and a fuel pump (not shown).

図1に示した吸気系統40は、吸気ポート31に連通したインテークマニホールド41、インテークマニホールド41に連通したサージタンク42、サージタンク42に一端が接続されインテークマニホールド41及びサージタンク42とともに吸気通路を形成する吸気ダクト43、吸気ダクト43の他端部から下流(サージタンク42)に向けて順に吸気ダクト43に配設されたエアフィルタ44、過給機91のコンプレッサ91a、インタークーラ45及びスロットル弁46を備えている。   The intake system 40 shown in FIG. 1 has an intake manifold 41 communicating with the intake port 31, a surge tank 42 communicating with the intake manifold 41, and one end connected to the surge tank 42 to form an intake passage together with the intake manifold 41 and the surge tank 42. The intake duct 43, the air filter 44, the compressor 91a of the supercharger 91, the intercooler 45, and the throttle valve 46 disposed in that order in the intake duct 43 from the other end of the intake duct 43 to the downstream (surge tank 42). It has.

インタークーラ45は水冷式であって、吸気ダクト43を通過する空気を冷却するようになっている。インタークーラ45は、図示しないラジエタ及び循環ポンプによりインタークーラ45内の冷却水の熱を大気中に放出するようになっている。   The intercooler 45 is water-cooled and cools the air passing through the intake duct 43. The intercooler 45 discharges heat of the cooling water in the intercooler 45 to the atmosphere by a radiator and a circulation pump (not shown).

スロットル弁46は吸気ダクト43に回転可能に支持され、スロットル弁アクチュエータ46aにより駆動されることにより吸気通路の開口断面積を可変とするようになっている。   The throttle valve 46 is rotatably supported by the intake duct 43 and is driven by a throttle valve actuator 46a so that the opening cross-sectional area of the intake passage is variable.

排気系統50は、排気ポート33に連通し同排気ポート33とともに排気通路を形成するエキゾーストマニホールドを含む排気管51、排気管51内に配設された過給機91のタービン91b及びタービン91bの下流の排気管51に配設された触媒装置52を備えている。   The exhaust system 50 includes an exhaust pipe 51 including an exhaust manifold that communicates with the exhaust port 33 and forms an exhaust passage together with the exhaust port 33, a turbine 91b of a supercharger 91 disposed in the exhaust pipe 51, and a downstream of the turbine 91b. The exhaust pipe 51 is provided with a catalyst device 52.

このような配置により、過給機91のタービン91bは排ガスのエネルギーにより回転する。更に、タービン91bは、シャフトを介して吸気系統40のコンプレッサ91aと連結されている。これにより、吸気系統40のコンプレッサ91aがタービン91bと一体となって回転して吸気通路内の空気を圧縮する。即ち、過給機91は、排ガスのエネルギーを利用して内燃機関10に空気を過給するようになっている。   With such an arrangement, the turbine 91b of the supercharger 91 is rotated by the energy of the exhaust gas. Further, the turbine 91b is connected to the compressor 91a of the intake system 40 via a shaft. Thus, the compressor 91a of the intake system 40 rotates integrally with the turbine 91b to compress the air in the intake passage. That is, the supercharger 91 supercharges air to the internal combustion engine 10 using the energy of the exhaust gas.

一方、このシステムは、電気制御装置70を備えている。電気制御装置70は、CPU、ROM、RAM及びインターフェース等(いずれも図示省略)を含むマイクロコンピュータである。電気制御装置70には、クランク軸24の回転速度からエンジン回転速度NEを検出するクランクポジションセンサ61と、図示しないアクセルペダルの操作量Accpを検出するアクセル開度センサ62と、が接続されている。電気制御装置70は、これらのセンサから各検出信号を入力するようになっている。更に、電気制御装置70は、各気筒の燃料噴射弁35、駆動回路38及びスロットル弁アクチュエータ46aと接続されている。電気制御装置70は、これらに駆動信号を送出するようになっている。   On the other hand, this system includes an electric control device 70. The electric control device 70 is a microcomputer including a CPU, a ROM, a RAM, an interface, and the like (all not shown). A crank position sensor 61 that detects an engine rotational speed NE from a rotational speed of the crankshaft 24 and an accelerator opening sensor 62 that detects an accelerator pedal operation amount Accp (not shown) are connected to the electric control device 70. . The electric control device 70 inputs each detection signal from these sensors. Further, the electric control device 70 is connected to the fuel injection valve 35, the drive circuit 38, and the throttle valve actuator 46a of each cylinder. The electric control device 70 sends drive signals to these.

ここで、区画用弁36及びカム機構37について詳述する。区画用弁36は、図2に示したように、柄部36aと、つば部36bと、傘部36cと、からなる。柄部36aは棒状(円柱状)の部材である。つば部36bは、柄部36aの径より大きな径を有する円盤状の部材である。つば部36bは、柄部36aの中心軸と同軸に柄部36aの上部であって柄部36aの上端部より下方の位置にて柄部36aに固定されている。   Here, the partition valve 36 and the cam mechanism 37 will be described in detail. As shown in FIG. 2, the partition valve 36 includes a handle portion 36a, a collar portion 36b, and an umbrella portion 36c. The handle portion 36a is a rod-shaped (columnar) member. The collar portion 36b is a disk-shaped member having a diameter larger than the diameter of the handle portion 36a. The collar portion 36b is fixed to the handle portion 36a at a position above the handle portion 36a and below the upper end portion of the handle portion 36a coaxially with the central axis of the handle portion 36a.

傘部36cは、頂部と底面とを有する略円錐状の部材である。傘部36cの底面の径は、凹部30aの開口部の径と略同じである。傘部36cは、柄部36aの中心軸と同軸となるとともに、傘部36cの頂部が柄部36aの下端部と接するように柄部36aの下端部に固定されている。   The umbrella portion 36c is a substantially conical member having a top portion and a bottom surface. The diameter of the bottom surface of the umbrella part 36c is substantially the same as the diameter of the opening part of the recessed part 30a. The umbrella portion 36c is coaxial with the central axis of the handle portion 36a, and is fixed to the lower end portion of the handle portion 36a so that the top portion of the umbrella portion 36c contacts the lower end portion of the handle portion 36a.

一方、シリンダヘッド部30には、凹部30aの上方にスプリング収容空間SPが形成されている。スプリング収容空間SPは、凹部30aの中心軸と同軸であって、区画用弁36のつば部36bと同径の円筒状の空間である。区画用弁36は、柄部36aの中心軸が凹部30aの中心軸と一致するとともに、つば部36bがスプリング収容空間SP内に位置するように、シリンダヘッド部30に摺動可能に配設されている。   On the other hand, in the cylinder head portion 30, a spring accommodating space SP is formed above the recess 30a. The spring accommodating space SP is a cylindrical space that is coaxial with the central axis of the recess 30 a and has the same diameter as the collar portion 36 b of the partitioning valve 36. The partition valve 36 is slidably disposed on the cylinder head portion 30 so that the central axis of the handle portion 36a coincides with the central axis of the concave portion 30a and the collar portion 36b is positioned in the spring accommodating space SP. ing.

柄部36aの外周であって、スプリング収容空間SPの底面を構成する壁面と、つば部36bの下面と、の間には、コイル状のスプリングSGが軸方向にて圧縮された状態で介装されている。これにより、スプリングSGは、区画用弁36を上方に付勢している。   A coiled spring SG is interposed between the wall surface that forms the bottom surface of the spring accommodating space SP and the lower surface of the collar portion 36b in the axially compressed state on the outer periphery of the handle portion 36a. Has been. Accordingly, the spring SG biases the partition valve 36 upward.

カム機構37は、カムシャフト37a及びカム37bを備えている。カムシャフト37aは図示しないチェーン及びプーリーを介してクランク軸24が720°回転することにより360°回転するようになっている。カムシャフト37aはカムシャフト37aの回転軸が区画用弁36(柄部36a)の中心軸上に位置するように配置されている。   The cam mechanism 37 includes a cam shaft 37a and a cam 37b. The camshaft 37a rotates 360 ° when the crankshaft 24 rotates 720 ° via a chain and a pulley (not shown). The camshaft 37a is arranged so that the rotational axis of the camshaft 37a is located on the central axis of the partitioning valve 36 (handle portion 36a).

カム37bは、カムシャフト37aと連結されていて、カムシャフト37aと一体となって回転するようになっている。カム37bのプロファイル(カム37bの回転軸に直交する平面によるカム37bの断面の形状)は、円形のベースサークル部と、カム山部と、からなる形状である。   The cam 37b is connected to the camshaft 37a and rotates together with the camshaft 37a. The profile of the cam 37b (the shape of the cross section of the cam 37b by a plane orthogonal to the rotation axis of the cam 37b) is a shape composed of a circular base circle part and a cam peak part.

カム37bのカム山部は、ベースサークル部の外縁部のうちの所定の位置(本例では、約340°の中心角を有する円弧部)にてベースサークル部の径より大径且つ約340°の中心角を有する円弧部を備えている。カム37bの回転軸は、ベースサークル部及びカム山部の中心を通るように配置されている。   The cam crest portion of the cam 37b is larger than the diameter of the base circle portion at a predetermined position (in this example, an arc portion having a central angle of about 340 °) in the outer edge portion of the base circle portion and about 340 °. A circular arc portion having a central angle is provided. The rotating shaft of the cam 37b is disposed so as to pass through the center of the base circle part and the cam peak part.

このような構成により、カム37bは区画用弁36の柄部36aの上端部と当接していて、区画用弁36をスプリングSGが付勢する力に抗しながら押動するようになっている。従って、カム37bを回転させることにより、カム機構37は、区画用弁36を同区画用弁36の中心軸方向(凹部30aの開口部を形成している面に対して垂直方向)に移動させる。これにより、凹部30aの開口部が区画用弁36によって開閉される。   With this configuration, the cam 37b is in contact with the upper end portion of the handle portion 36a of the partitioning valve 36, and pushes the partitioning valve 36 against the force urged by the spring SG. . Therefore, by rotating the cam 37b, the cam mechanism 37 moves the partition valve 36 in the central axis direction of the partition valve 36 (perpendicular to the surface forming the opening of the recess 30a). . As a result, the opening of the recess 30 a is opened and closed by the partition valve 36.

ここで、クランク角の変化(ピストン22の移動)に対する区画用弁36の位置の変化について図4を参照しながら説明を加える。   Here, a change in the position of the partition valve 36 with respect to a change in the crank angle (movement of the piston 22) will be described with reference to FIG.

先ず、クランク角がBTDC40°であるとき、図4の(A)に示したように、カム37bのカム山部の円弧部が区画用弁36の柄部36aの上端部(上面)と当接している。BTDCは、圧縮上死点(TDC)を原点としクランク軸24の回転方向と逆方向を正の値とするクランク角である。このとき、区画用弁36は下方に押し下げられている。従って、区画用弁36の傘部36cは、凹部30aの開口部の縁部と離間している。従って、燃焼室25は1つの空間を構成している。   First, when the crank angle is BTDC 40 °, as shown in FIG. 4A, the arc portion of the cam crest portion of the cam 37b comes into contact with the upper end portion (upper surface) of the handle portion 36a of the partitioning valve 36. ing. BTDC is a crank angle with the compression top dead center (TDC) as the origin and a positive value in the direction opposite to the rotation direction of the crankshaft 24. At this time, the partition valve 36 is pushed downward. Therefore, the umbrella part 36c of the partition valve 36 is separated from the edge part of the opening part of the recessed part 30a. Therefore, the combustion chamber 25 constitutes one space.

次に、クランク軸24が10°回転して(カム37bが5°回転して)クランク角がBTDC30°となるまでの期間(BTDC40°〜30°)においては、カム37bのカム山部の径方向に延びるカム面が区画用弁36の柄部36aの上端部と当接する。このとき、カム37bの回転軸と区画用弁36の柄部36aの上端部との距離は急激に小さくなる。即ち、区画用弁36はスプリングSGにより急激に上方に(凹部30aに向けて)引き戻される。   Next, during the period (BTDC 40 ° to 30 °) until the crank angle reaches BTDC 30 ° after the crankshaft 24 rotates 10 ° (cam 37b rotates 5 °), the diameter of the cam crest portion of the cam 37b. The cam surface extending in the direction comes into contact with the upper end portion of the handle portion 36 a of the partitioning valve 36. At this time, the distance between the rotation shaft of the cam 37b and the upper end portion of the handle portion 36a of the partitioning valve 36 is abruptly reduced. That is, the partition valve 36 is rapidly pulled back upward (toward the recess 30a) by the spring SG.

そして、クランク角がBTDC30°となると、図4の(B)に示したように、カム37bのベースサークル部が区画用弁36の柄部36aの上端部と当接する。このとき、区画用弁36の傘部36cが凹部30aの開口部の縁部と接しているので、凹部30aの開口部は閉じられている。この結果、燃焼室25を構成する1つの空間は、ピストン22の頂面に接しないピストン非隣接空間25aとピストン22の頂面に接するピストン隣接空間25bとからなる独立した2つの密閉空間に区画される。   When the crank angle becomes BTDC 30 °, the base circle portion of the cam 37b comes into contact with the upper end portion of the handle portion 36a of the partitioning valve 36, as shown in FIG. At this time, since the umbrella portion 36c of the partition valve 36 is in contact with the edge of the opening of the recess 30a, the opening of the recess 30a is closed. As a result, one space constituting the combustion chamber 25 is partitioned into two independent sealed spaces composed of a piston non-adjacent space 25 a that does not contact the top surface of the piston 22 and a piston adjacent space 25 b that contacts the top surface of the piston 22. Is done.

その後、クランク軸24が更に40°回転して(カム37bが20°回転して)クランク角がATDC10°となるまでの期間(BTDC30°〜ATDC10°)においては、カム37bのベースサークル部が区画用弁36の柄部36aの上端部と当接し続ける。ATDCは、圧縮上死点(TDC)を原点としクランク軸24の回転方向を正の値とするクランク角である。従って、カム37bの回転軸と区画用弁36の柄部36aの上端部との距離は一定に維持される。この結果、区画用弁36の傘部36cは、凹部30aの開口部の縁部と接し続ける(ATDC10°の時点を示した図4の(C)を参照。)。従って、燃焼室25においては、ピストン非隣接空間25aとピストン隣接空間25bとが形成されたままである。   Thereafter, during the period (BTDC 30 ° to ATDC 10 °) until the crank angle reaches ATDC 10 ° when the crankshaft 24 further rotates 40 ° (cam 37b rotates 20 °), the base circle portion of the cam 37b is defined. It continues to contact the upper end of the handle portion 36a of the valve 36. ATDC is a crank angle with the compression top dead center (TDC) as the origin and the rotation direction of the crankshaft 24 as a positive value. Therefore, the distance between the rotating shaft of the cam 37b and the upper end of the handle portion 36a of the partitioning valve 36 is kept constant. As a result, the umbrella portion 36c of the partition valve 36 continues to contact the edge of the opening of the recess 30a (see FIG. 4C showing the time point of ATDC 10 °). Therefore, in the combustion chamber 25, the piston non-adjacent space 25a and the piston adjacent space 25b remain formed.

次いで、クランク軸24が更に10°回転して(カム37bが5°回転して)クランク角がATDC20°となるまでの期間(ATDC10°〜20°)においては、カム37bのカム山部の径方向に延びるカム面が区画用弁36の柄部36aの上端部と当接する。このとき、カム37bの回転軸と区画用弁36の柄部36aの上端部との距離は急激に大きくなる。この結果、区画用弁36はカム37bにより急激に下方に(ピストン22頂面に向けて)押し下げられる。   Next, during the period until the crank angle reaches 20 ° ATDC (ATDC 10 ° to 20 °) when the crankshaft 24 further rotates 10 ° (cam 37b rotates 5 °), the diameter of the cam crest portion of the cam 37b. The cam surface extending in the direction comes into contact with the upper end portion of the handle portion 36 a of the partitioning valve 36. At this time, the distance between the rotating shaft of the cam 37b and the upper end portion of the handle portion 36a of the partitioning valve 36 increases rapidly. As a result, the partitioning valve 36 is suddenly pushed downward (toward the top surface of the piston 22) by the cam 37b.

そして、クランク角がATDC20°となると、図4の(D)に示したように、カム37bのカム山部の円弧部が区画用弁36の柄部36aの上端部と当接する。このとき、区画用弁36の傘部36cが凹部30aの開口部の縁部と離間しているので、凹部30aの開口部は開かれている。この結果、ピストン非隣接空間25aとピストン隣接空間25bとが連通した1つの空間として燃焼室25が形成される。   When the crank angle becomes ATDC 20 °, as shown in FIG. 4D, the arc portion of the cam crest portion of the cam 37b comes into contact with the upper end portion of the handle portion 36a of the partitioning valve 36. At this time, since the umbrella portion 36c of the partition valve 36 is separated from the edge of the opening of the recess 30a, the opening of the recess 30a is opened. As a result, the combustion chamber 25 is formed as one space where the piston non-adjacent space 25a and the piston adjacent space 25b communicate with each other.

その後、クランク軸24が660°回転してクランク角がBTDC40°になるまでの期間(カム37bが更に330°回転する期間)においては、カム37bのカム山部の円弧部が区画用弁36の柄部36aの上端部と当接し続ける。従って、カム37bの回転軸と区画用弁36の柄部36aの上端部との距離は一定に維持される。この結果、区画用弁36の傘部36cは、凹部30aの開口部の縁部と離間し続ける。   Thereafter, during a period until the crankshaft 24 rotates 660 ° and the crank angle reaches BTDC 40 ° (a period in which the cam 37b further rotates 330 °), the arc portion of the cam crest of the cam 37b It continues to contact the upper end of the handle 36a. Therefore, the distance between the rotating shaft of the cam 37b and the upper end of the handle portion 36a of the partitioning valve 36 is kept constant. As a result, the umbrella portion 36c of the partition valve 36 continues to be separated from the edge of the opening of the recess 30a.

このように、カム機構37により、クランク角がTDCとなる前の所定のタイミングにてピストン非隣接空間25aとピストン隣接空間25bとからなる2つの密閉空間を形成するように区画用弁36が駆動されるとともに、クランク角がTDCとなった直後のタイミングにてピストン非隣接空間25aとピストン隣接空間25bとが連通した1つの空間を形成するように区画用弁36が駆動される。   In this way, the cam valve 37 drives the partition valve 36 so as to form two sealed spaces composed of the piston non-adjacent space 25a and the piston adjacent space 25b at a predetermined timing before the crank angle reaches TDC. At the same time as the crank angle becomes TDC, the partition valve 36 is driven so as to form one space where the piston non-adjacent space 25a and the piston adjacent space 25b communicate with each other.

図5の実線により示した曲線C1は、このような内燃機関10の燃焼室25に空気のみを導入した場合におけるクランク角に対する燃焼室25内の空気の圧力の変化を示している。曲線C1aは、ピストン非隣接空間25a内の空気の圧力の変化を示しており、曲線C1bは、ピストン隣接空間25b内の空気の圧力の変化を示している。点線により示した曲線C2は、燃焼室を区画しない従来技術の場合の燃焼室内の空気の圧力の変化を示している。   A curve C1 indicated by a solid line in FIG. 5 shows a change in the pressure of air in the combustion chamber 25 with respect to the crank angle when only air is introduced into the combustion chamber 25 of the internal combustion engine 10 as described above. A curve C1a indicates a change in air pressure in the piston non-adjacent space 25a, and a curve C1b indicates a change in air pressure in the piston adjacent space 25b. A curved line C2 indicated by a dotted line shows a change in the pressure of air in the combustion chamber in the case of the prior art in which the combustion chamber is not partitioned.

この曲線C1aにより示されるように、ピストン非隣接空間25a内の空気の圧力は、凹部30aの開口部が区画用弁36により閉じられた後、一定となる。一方、曲線C1bにより示されるように、ピストン隣接空間25b内の空気の圧力は、凹部30aの開口部が区画用弁36により閉じられた後、急激に増大する。これにより、ピストン隣接空間25b内の空気の温度が急激に上昇する。   As indicated by the curve C1a, the pressure of the air in the piston non-adjacent space 25a becomes constant after the opening of the recess 30a is closed by the partition valve 36. On the other hand, as indicated by the curve C1b, the pressure of the air in the piston adjacent space 25b increases rapidly after the opening of the recess 30a is closed by the partition valve 36. Thereby, the temperature of the air in piston adjacent space 25b rises rapidly.

次に、上記のように構成された内燃機関10の作動について説明する。この内燃機関10の電気制御装置70は、図6に示したように、所定のタイミングにて、吸気弁駆動機構32a、排気弁駆動機構34a及び燃料噴射弁35をそれぞれ作動させて内燃機関10の運転を行う。即ち、電気制御装置70は、自着火運転実行手段を構成している。   Next, the operation of the internal combustion engine 10 configured as described above will be described. As shown in FIG. 6, the electric control device 70 of the internal combustion engine 10 operates the intake valve drive mechanism 32a, the exhaust valve drive mechanism 34a, and the fuel injection valve 35 at predetermined timings, respectively. Do the driving. That is, the electric control device 70 constitutes a self-ignition operation executing means.

先ず、電気制御装置70は、排気弁駆動機構34aを駆動させることにより、内燃機関10の負荷に応じた排気弁開弁タイミングEOにて排気弁34を開弁させる((1)を参照。)。これにより、前回の燃焼サイクルにおける燃焼により生成された燃焼ガスの排気が開始する。次いで、電気制御装置70は、排気弁駆動機構34aを駆動させることにより、内燃機関10の負荷に応じた排気弁閉弁タイミングECにて排気弁34を閉弁させる((2)を参照。)。これにより、排気が終了する。   First, the electric control device 70 opens the exhaust valve 34 at the exhaust valve opening timing EO corresponding to the load of the internal combustion engine 10 by driving the exhaust valve drive mechanism 34a (see (1)). . Thereby, exhaust of the combustion gas produced | generated by the combustion in the last combustion cycle starts. Next, the electric control device 70 drives the exhaust valve drive mechanism 34a to close the exhaust valve 34 at the exhaust valve closing timing EC corresponding to the load of the internal combustion engine 10 (see (2)). . Thereby, exhaust ends.

その後、電気制御装置70は、吸気弁駆動機構32aを駆動させることにより、内燃機関10の負荷に応じた吸気弁開弁タイミングIOにて吸気弁32を開弁させる((3)を参照。)。これにより、吸気が開始する。このように、排気が終了した時点から吸気が開始する時点までの期間である負のオーバーラップ期間が設けられている。この結果、燃焼室25内に燃焼ガスが残留する。   Thereafter, the electric control device 70 drives the intake valve drive mechanism 32a to open the intake valve 32 at the intake valve opening timing IO corresponding to the load of the internal combustion engine 10 (see (3)). . Thereby, inhalation is started. Thus, the negative overlap period which is a period from the time when exhaust ends to the time when intake starts is provided. As a result, combustion gas remains in the combustion chamber 25.

そして、電気制御装置70は、燃料噴射弁35を開弁させることにより、吸気弁開弁タイミングIOから後述する吸気弁閉弁タイミングICまでの吸気行程の初期及び/又は中期のタイミングθinjにて燃料を噴射させる((4)を参照。)。このとき噴射される燃料の量は、燃焼室25内の混合ガスの空燃比を極めてリーンな空燃比(超希薄空燃比)とするように、内燃機関10の負荷とエンジン回転速度NEとに基づいて定められる量である。噴射された燃料は、燃焼室25内に吸入される空気の流れにより同燃焼室25にて拡散する。   Then, the electric control device 70 opens the fuel injection valve 35 so that the fuel at the initial and / or intermediate timing θinj of the intake stroke from the intake valve opening timing IO to the intake valve closing timing IC described later. Is injected (see (4)). The amount of fuel injected at this time is based on the load of the internal combustion engine 10 and the engine speed NE so that the air-fuel ratio of the mixed gas in the combustion chamber 25 becomes a very lean air-fuel ratio (ultra-lean air-fuel ratio). The amount is determined by The injected fuel is diffused in the combustion chamber 25 by the flow of air sucked into the combustion chamber 25.

次に、電気制御装置70は、吸気弁駆動機構32aを駆動させることにより、内燃機関10の負荷に応じた吸気弁閉弁タイミングICにて吸気弁32を閉弁させる((5)を参照。)。これにより、吸気が終了するとともに空気と燃料と燃焼ガスとからなる混合ガスの圧縮(圧縮行程)が開始する。この時点においては、区画用弁36は下方に押し下げられている。従って、区画用弁36の傘部36cは、凹部30aの開口部の縁部と離間している。従って、燃焼室25は1つの空間を構成している。   Next, the electric control device 70 drives the intake valve drive mechanism 32a to close the intake valve 32 at the intake valve closing timing IC corresponding to the load of the internal combustion engine 10 (see (5)). ). As a result, the intake is completed and the compression (compression stroke) of the mixed gas composed of air, fuel, and combustion gas is started. At this time, the partition valve 36 is pushed downward. Therefore, the umbrella part 36c of the partition valve 36 is separated from the edge part of the opening part of the recessed part 30a. Therefore, the combustion chamber 25 constitutes one space.

その後、クランク角がBTDC30°となると、区画用弁36がカム機構37により駆動され、区画用弁36により凹部30aの開口部が閉じられる((6)を参照。)。即ち、燃焼室25を構成する1つの空間は、ピストン22の頂面に接しないピストン非隣接空間25aとピストン22の頂面に接するピストン隣接空間25bとからなる独立した2つの密閉空間に区画される。   Thereafter, when the crank angle becomes BTDC 30 °, the partition valve 36 is driven by the cam mechanism 37, and the opening of the recess 30a is closed by the partition valve 36 (see (6)). That is, one space constituting the combustion chamber 25 is partitioned into two independent sealed spaces composed of a piston non-adjacent space 25 a that does not contact the top surface of the piston 22 and a piston adjacent space 25 b that contacts the top surface of the piston 22. The

そして、ピストン22が上死点位置に近づくと、ピストン非隣接空間25a内の混合ガスの圧力が燃焼室25が区画された時点の同圧力から変化しないのに対して、ピストン隣接空間25b内の混合ガスの圧力は急激に上昇する。これにより、ピストン隣接空間25b内の混合ガスの温度は急激に上昇する。その結果、ピストン隣接空間25b内の混合ガスは自着火して燃焼を開始する。   When the piston 22 approaches the top dead center position, the pressure of the mixed gas in the piston non-adjacent space 25a does not change from the same pressure at the time when the combustion chamber 25 is partitioned, whereas in the piston adjacent space 25b. The pressure of the mixed gas increases rapidly. Thereby, the temperature of the mixed gas in piston adjacent space 25b rises rapidly. As a result, the mixed gas in the piston adjacent space 25b self-ignites and starts combustion.

このように、本内燃機関10によれば、区画用弁36を駆動することにより、ピストン隣接空間25b内の混合ガスの温度が急激に上昇させられるので、燃焼室25内に形成された混合ガスの温度が変動しても、混合ガスの温度が所定の温度(混合ガスが自着火されるために必要な温度)に到達するタイミングが大きく変動することを防止することができる。即ち、混合ガスが自着火されるタイミングの範囲は、燃焼室25を区画しない従来技術の場合と比較して、狭くなる(図5を参照。)。   As described above, according to the internal combustion engine 10, the temperature of the mixed gas in the piston adjacent space 25 b is rapidly increased by driving the partition valve 36, and thus the mixed gas formed in the combustion chamber 25. Even when the temperature fluctuates, the timing at which the temperature of the mixed gas reaches a predetermined temperature (the temperature necessary for self-ignition of the mixed gas) can be prevented from greatly fluctuating. That is, the range of timing at which the mixed gas is self-ignited is narrower than in the case of the prior art in which the combustion chamber 25 is not partitioned (see FIG. 5).

次いで、クランク角がATDC10°となると、区画用弁36がカム機構37により駆動され、区画用弁36により凹部30aの開口部が開かれる((7)を参照。)。この結果、ピストン隣接空間25bにて混合ガスが自着火して燃焼を開始した直後のタイミングにて、ピストン非隣接空間25aとピストン隣接空間25bとが連通させられる。   Next, when the crank angle becomes ATDC 10 °, the partition valve 36 is driven by the cam mechanism 37, and the opening of the recess 30a is opened by the partition valve 36 (see (7)). As a result, the piston non-adjacent space 25a and the piston adjacent space 25b are brought into communication at a timing immediately after the mixed gas self-ignites in the piston adjacent space 25b and starts combustion.

これにより、ピストン隣接空間25b内における燃焼により生成された燃焼ガスがピストン非隣接空間25aにて未燃であった混合ガス(未燃混合ガス)を圧縮する。更に、燃焼ガスと、未燃混合ガスと、が混合する。この結果、同未燃混合ガスが加熱されるので、同未燃混合ガスを自着火させて燃焼させることができる。このようにして、混合ガスの温度が変動しても燃焼室25内のすべての混合ガスを適切なタイミングにて確実に自着火させて燃焼させることができる。更に、燃焼室内の混合ガスのすべてを副次的に圧縮する上記従来技術と比較して混合ガスが自着火するタイミングを制御するために区画用弁36が駆動されるだけであるので、消費されるエネルギーを小さくすることができる。   Thereby, the combustion gas produced | generated by the combustion in the piston adjacent space 25b compresses the mixed gas (unburned mixed gas) which was unburned in the piston non-adjacent space 25a. Further, the combustion gas and the unburned mixed gas are mixed. As a result, since the unburned mixed gas is heated, the unburned mixed gas can be self-ignited and burned. In this way, even if the temperature of the mixed gas fluctuates, all the mixed gas in the combustion chamber 25 can be surely self-ignited and combusted at an appropriate timing. Further, since the partition valve 36 is only driven to control the timing at which the mixed gas self-ignites as compared with the above-described prior art which compresses all of the mixed gas in the combustion chamber as a secondary, it is consumed. Energy can be reduced.

このようにして、内燃機関10は予混合圧縮自着火方式により運転される。   In this way, the internal combustion engine 10 is operated by the premixed compression self-ignition method.

図7の三角のプロットは、上記内燃機関10の基本圧縮比が12となるように構成されるとともに、実圧縮比が16となるように構成された場合であって、上述したような運転がなされる場合における圧縮初期温度に対する自着火タイミングの変化を示している。   The triangular plot in FIG. 7 is a case where the basic compression ratio of the internal combustion engine 10 is configured to be 12 and the actual compression ratio is configured to be 16, and the operation as described above is performed. The change of the autoignition timing with respect to the compression initial temperature in the case where it is made is shown.

基本圧縮比は、凹部30aの開口部が開かれたまま区画用弁36が移動しないと仮定した場合における燃焼室25の容積の最小値に対する最大値の比である。実圧縮比は、区画用弁36により凹部30aの開口部が閉じられる時点における燃焼室25の容積(ピストン非隣接空間25aの容積+ピストン隣接空間25bの容積)に対する燃焼室25の容積の最大値の比と、ピストン隣接空間25bの容積の最小値に対する最大値(区画用弁36により凹部30aの開口部が閉じられる時点におけるピストン隣接空間25bの容積)の比と、の積である。   The basic compression ratio is a ratio of the maximum value to the minimum value of the volume of the combustion chamber 25 when it is assumed that the partition valve 36 does not move while the opening of the recess 30a is opened. The actual compression ratio is the maximum value of the volume of the combustion chamber 25 with respect to the volume of the combustion chamber 25 (volume of the piston non-adjacent space 25a + volume of the piston adjacent space 25b) at the time when the opening of the recess 30a is closed by the partition valve 36. And the ratio of the maximum value to the minimum value of the volume of the piston adjacent space 25b (the volume of the piston adjacent space 25b at the time when the opening of the recess 30a is closed by the partition valve 36).

圧縮初期温度は、吸気弁32及び排気弁34が閉弁して燃焼室25内の混合ガスをピストン22により圧縮する圧縮行程が開始する時点における同混合ガスの温度である。自着火タイミングは、ピストン隣接空間25b(燃焼室が区画されない場合には燃焼室)にて混合ガスが自着火されるタイミングである。   The initial compression temperature is the temperature of the mixed gas when the intake valve 32 and the exhaust valve 34 are closed and the compression stroke in which the mixed gas in the combustion chamber 25 is compressed by the piston 22 is started. The self-ignition timing is a timing at which the mixed gas is self-ignited in the piston adjacent space 25b (a combustion chamber when the combustion chamber is not divided).

ひし形のプロットは、圧縮比(燃焼室の容積の最小値に対する最大値の比)が12となるように構成された内燃機関であって、燃焼室が区画されない内燃機関が予混合圧縮自着火方式により運転される場合の上記変化を示している。正方形のプロットは、圧縮比が16となるように構成された内燃機関であって、燃焼室が区画されない内燃機関が予混合圧縮自着火方式により運転される場合の上記変化を示している。   The rhombus plot is an internal combustion engine configured so that the compression ratio (ratio of the maximum value to the minimum value of the volume of the combustion chamber) is 12, and the internal combustion engine in which the combustion chamber is not defined is a premixed compression auto-ignition system The above-mentioned change in the case of driving by is shown. The square plot shows the above-described change when the internal combustion engine configured to have a compression ratio of 16 and is operated with a premixed compression auto-ignition system in which the combustion chamber is not partitioned.

圧縮初期温度が450Kから500Kまでの温度である範囲に着目すると、ひし形及び正方形のプロットにより示された燃焼室が区画されない内燃機関の場合と比較して、三角形のプロットにより示された上記内燃機関10における圧縮初期温度に対する自着火タイミングの変動量は小さい。即ち、本実施形態に係る内燃機関10によれば、混合ガスの温度が変動しても、燃焼室が区画されない場合と比較して、適切なタイミングにて混合ガスを確実に自着火させて燃焼させることができることが理解される。   Focusing on the range in which the compression initial temperature is a temperature from 450K to 500K, the internal combustion engine shown by the triangular plot as compared with the case of the internal combustion engine where the combustion chamber shown by the rhombus and square plot is not defined The variation amount of the self-ignition timing with respect to the compression initial temperature in 10 is small. That is, according to the internal combustion engine 10 according to the present embodiment, even if the temperature of the mixed gas fluctuates, the mixed gas is surely self-ignited and burned at an appropriate timing as compared with the case where the combustion chamber is not partitioned. It is understood that

以上、説明したように、本発明による内燃機関の第1実施形態は、圧縮行程において燃焼室25を1つの空間からピストン22の頂面に接しないピストン非隣接空間25aと、ピストンの頂面に接するピストン隣接空間25bと、からなる独立した2つの密閉空間に区画する。これにより、ピストン隣接空間内25bの混合ガスは、ピストンが上死点位置に近づくと、燃焼室25が区画されない場合と比較して、より大きく圧縮される。従って、燃焼室25が2つの空間に区画された後、時間が経過するにつれてピストン隣接空間25b内の混合ガスの温度は急激に上昇する。   As described above, in the first embodiment of the internal combustion engine according to the present invention, in the compression stroke, the combustion chamber 25 is disposed between the piston non-adjacent space 25a that does not contact the top surface of the piston 22 from one space, and the top surface of the piston. It divides into two independent sealed spaces consisting of the adjacent piston adjacent space 25b. Thereby, the mixed gas in the piston adjacent space 25b is compressed more greatly when the piston approaches the top dead center position than in the case where the combustion chamber 25 is not partitioned. Therefore, after the combustion chamber 25 is partitioned into two spaces, the temperature of the mixed gas in the piston adjacent space 25b rapidly increases as time elapses.

これにより、燃焼室25が2つの空間に区画されてから所定の時間が経過したタイミングにて同混合ガスは自着火して燃焼を開始する。その直後に、上記第1実施形態は、ピストン非隣接空間25aとピストン隣接空間25bとを連通させる。これにより、ピストン隣接空間25b内における燃焼により生成された燃焼ガスがピストン非隣接空間25aにて未燃であった混合ガスを圧縮及び混合により加熱し、同混合ガスを自着火させて燃焼させる。この結果、混合ガスの温度が変動しても燃焼室25内のすべての混合ガスを適切なタイミングにて確実に自着火させて燃焼させることができる。   Thereby, the gas mixture self-ignites at the timing when a predetermined time has elapsed after the combustion chamber 25 is divided into two spaces, and starts combustion. Immediately thereafter, the first embodiment makes the non-piston space 25a and the piston space 25b communicate with each other. Thereby, the combustion gas produced | generated by the combustion in the piston adjacent space 25b heats the mixed gas which was unburned in the piston non-adjacent space 25a by compression and mixing, and self-ignites and burns the mixed gas. As a result, even if the temperature of the mixed gas fluctuates, all of the mixed gas in the combustion chamber 25 can be surely self-ignited and combusted at an appropriate timing.

(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態に係る内燃機関について説明する。第2実施形態に係る内燃機関は、区画用弁36の排気弁34側の外周部と凹部30aの開口部の縁部との間に形成される空隙を通過するガスの流れを遮断するマスク部材を備えている点において第1実施形態に係る内燃機関と相違している。以下、かかる相違点を中心として説明する。
(Second Embodiment)
Next, an internal combustion engine according to a second embodiment of the present invention will be described. The internal combustion engine according to the second embodiment is a mask member that blocks the flow of gas that passes through the gap formed between the outer peripheral portion of the partition valve 36 on the exhaust valve 34 side and the edge of the opening of the recess 30a. Is different from the internal combustion engine according to the first embodiment. Hereinafter, this difference will be mainly described.

この内燃機関10は、シリンダヘッド部30の下面を燃焼室25側から見た図8に示したように、マスク部材81を備えている。   The internal combustion engine 10 includes a mask member 81 as shown in FIG. 8 in which the lower surface of the cylinder head 30 is viewed from the combustion chamber 25 side.

マスク部材81は、正面視において、凹部30aの開口部の径と同径の内径を有する半円環状の部材である。マスク部材81は、中心が凹部30aの中心軸と一致するように、排気弁34側の凹部30aの開口部の外周にてシリンダヘッド部30の下面に配設・固定されている。マスク部材81は、図9に示したように、端部から中央部へ向かうにつれて凹部30aの中心軸方向の厚みが大きくなるとともに、中央部の厚みが区画用弁36の軸方向の移動距離の半分となるように形成されている。   The mask member 81 is a semi-annular member having an inner diameter that is the same as the diameter of the opening of the recess 30a when viewed from the front. The mask member 81 is disposed and fixed on the lower surface of the cylinder head portion 30 at the outer periphery of the opening of the recess 30a on the exhaust valve 34 side so that the center coincides with the central axis of the recess 30a. As shown in FIG. 9, the mask member 81 has a thickness in the central axis direction of the recess 30 a that increases from the end portion toward the central portion, and the thickness of the central portion is equal to the axial movement distance of the partition valve 36. It is formed to be half.

このような構成により、区画用弁36が凹部30aの開口部を閉じているときの区画用弁36の位置からの同区画用弁36の移動距離が所定の距離(移動距離の最大値の半分)より小さいとき、区画用弁36の排気弁34側の外縁部は、マスク部材81の内壁と当接している。従って、区画用弁36の排気弁34側においては、凹部30a内と凹部30a外との間のガスの流れは実質的に遮断される(図9の(B)を参照。)。一方、上記移動距離が上記所定の距離より大きいとき、同外縁部は、マスク部材81の内壁と離間している。従って、区画用弁36の排気弁34側においても、凹部30a内と凹部30a外との間のガスの流れが許容される(図9の(C)を参照。)。   With such a configuration, the movement distance of the partition valve 36 from the position of the partition valve 36 when the partition valve 36 closes the opening of the recess 30a is a predetermined distance (half the maximum value of the movement distance). ) Is smaller, the outer edge portion of the partition valve 36 on the exhaust valve 34 side is in contact with the inner wall of the mask member 81. Therefore, on the exhaust valve 34 side of the partition valve 36, the gas flow between the inside of the recess 30a and the outside of the recess 30a is substantially blocked (see FIG. 9B). On the other hand, when the moving distance is larger than the predetermined distance, the outer edge portion is separated from the inner wall of the mask member 81. Therefore, the gas flow between the inside of the recess 30a and the outside of the recess 30a is allowed also on the exhaust valve 34 side of the partition valve 36 (see FIG. 9C).

次に、上記のように構成された内燃機関10の作動について説明する。この内燃機関10の電気制御装置70は、上記第1実施形態と同様に、吸気弁駆動機構32a、排気弁駆動機構34a及び燃料噴射弁35を所定のタイミングにて作動させる(図6を参照。)。これにより、吸気弁32が閉弁される時点((5)を参照。)にて、燃焼室25内に空気と燃料と燃焼ガスとからなる混合ガスが形成される。   Next, the operation of the internal combustion engine 10 configured as described above will be described. As in the first embodiment, the electric control device 70 of the internal combustion engine 10 operates the intake valve drive mechanism 32a, the exhaust valve drive mechanism 34a, and the fuel injection valve 35 at predetermined timing (see FIG. 6). ). Thus, a mixed gas composed of air, fuel, and combustion gas is formed in the combustion chamber 25 at the time when the intake valve 32 is closed (see (5)).

次いで、ピストン22が上死点位置に向けて移動するにつれて、混合ガスが圧縮される。そして、クランク角がBTDC30°となると、上述したように、区画用弁36がカム機構37により駆動され、区画用弁36により凹部30aの開口部が閉じられる((6)を参照。)。これにより、ピストン非隣接空間25aとピストン隣接空間25bとからなる独立した2つの密閉空間が形成される。   Next, as the piston 22 moves toward the top dead center position, the mixed gas is compressed. When the crank angle reaches BTDC 30 °, as described above, the partition valve 36 is driven by the cam mechanism 37, and the opening of the recess 30a is closed by the partition valve 36 (see (6)). Thereby, two independent sealed spaces composed of the piston non-adjacent space 25a and the piston adjacent space 25b are formed.

そして、ピストン22が上死点位置に近づくと、上述したように、ピストン隣接空間25b内の混合ガスの温度が急激に上昇し、同混合ガスは自着火して燃焼を開始する。その後、クランク角がATDC10°となると、区画用弁36がカム機構37により駆動され、区画用弁36は下方(ピストン22の頂面側)に向けて移動させられる((7)を参照。)。   When the piston 22 approaches the top dead center position, as described above, the temperature of the mixed gas in the piston adjacent space 25b rapidly rises, and the mixed gas self-ignites and starts combustion. Thereafter, when the crank angle becomes ATDC 10 °, the partition valve 36 is driven by the cam mechanism 37, and the partition valve 36 is moved downward (the top surface side of the piston 22) (see (7)). .

区画用弁36により凹部30aの開口部が開かれ始めると、ピストン隣接空間25b内における燃焼により生成された燃焼ガスが凹部30a内に流入し始める。この時点においては、区画用弁36の移動距離が上記所定の距離より小さい。従って、区画用弁36の排気弁34側にてガスの流れは遮断されている(図9の(B)を参照。)。即ち、区画用弁36の吸気弁32側からのみ、燃焼ガスが流入する。   When the opening of the recess 30a starts to be opened by the partition valve 36, the combustion gas generated by the combustion in the piston adjacent space 25b starts to flow into the recess 30a. At this time, the moving distance of the partition valve 36 is smaller than the predetermined distance. Therefore, the gas flow is cut off on the exhaust valve 34 side of the partition valve 36 (see FIG. 9B). That is, the combustion gas flows only from the intake valve 32 side of the partitioning valve 36.

従って、燃焼ガスが凹部30a外から凹部30a内へ流入する際のガス流れによる抵抗力の大きさを決定する有効面積は、マスク部材81を備えない場合と比較して小さくなる。これにより、燃焼ガスが凹部30a外から凹部30a内へと流れることにより区画用弁36の表面に生じるガス流れによる抵抗力は、マスク部材81を備えない場合と比較して小さくなる。この結果、区画用弁36を駆動するために必要とされる最大駆動力を小さくすることができる。   Therefore, the effective area for determining the magnitude of the resistance force caused by the gas flow when the combustion gas flows from the outside of the recess 30 a into the recess 30 a is smaller than that in the case where the mask member 81 is not provided. As a result, the resistance force due to the gas flow generated on the surface of the partition valve 36 by the combustion gas flowing from the outside of the recess 30 a into the recess 30 a becomes smaller than that in the case where the mask member 81 is not provided. As a result, the maximum driving force required to drive the partition valve 36 can be reduced.

更に、区画用弁36の排気弁34側にてガスの流れが遮断されているために、区画用弁36の吸気弁32側の外周部から排気弁34側の外周部へ向かうガスの流れが凹部30a内に形成される(図9の(B)を参照。)。   Furthermore, since the gas flow is blocked on the exhaust valve 34 side of the partition valve 36, the gas flow from the outer peripheral portion on the intake valve 32 side to the outer peripheral portion on the exhaust valve 34 side of the partition valve 36. It is formed in the recess 30a (see FIG. 9B).

次に、区画用弁36が更に下方に移動すると、区画用弁36の移動距離が上記所定の距離より大きくなる。従って、区画用弁36の排気弁34側においても、凹部30a内と凹部30a外との間のガスの流れが許容される。この時点においては、凹部30a内と凹部30a外との間の圧力の差は十分に小さくなっている。従って、既に形成されていたガスの流れによって区画用弁36の吸気弁32側の外周部からガスが凹部30a内に流入し、区画用弁36の排気弁34側の外周部から同ガスが凹部30a外へ流出するガスの流れが形成される。この結果、凹部30a内のガスを十分に排出することができる。   Next, when the partition valve 36 moves further downward, the moving distance of the partition valve 36 becomes larger than the predetermined distance. Therefore, the gas flow between the inside of the recess 30a and the outside of the recess 30a is allowed also on the exhaust valve 34 side of the partitioning valve 36. At this point, the pressure difference between the inside of the recess 30a and the outside of the recess 30a is sufficiently small. Therefore, gas flows into the recess 30a from the outer periphery of the partition valve 36 on the intake valve 32 side by the gas flow that has already been formed, and the gas is recessed from the outer periphery of the partition valve 36 on the exhaust valve 34 side. A flow of gas flowing out of 30a is formed. As a result, the gas in the recess 30a can be sufficiently discharged.

加えて、ピストン非隣接空間25aにて未燃であった混合ガスは、ピストン隣接空間25b内における燃焼により生成された燃焼ガスによる圧縮及び混合により加熱されるので、同混合ガスは自着火して燃焼する。この結果、混合ガスの温度が変動しても燃焼室25内のすべての混合ガスを適切なタイミングにて確実に自着火させて燃焼させることができる。更に、燃焼室内の混合ガスのすべてを副次的に圧縮する上記従来技術と比較して混合ガスが自着火するタイミングを制御するために区画用弁36が駆動されるだけであるので、消費されるエネルギーを小さくすることができる。   In addition, the unburned mixed gas in the piston non-adjacent space 25a is heated by compression and mixing by the combustion gas generated by the combustion in the piston adjacent space 25b, so that the mixed gas self-ignites. Burn. As a result, even if the temperature of the mixed gas fluctuates, all of the mixed gas in the combustion chamber 25 can be surely self-ignited and combusted at an appropriate timing. Further, since the partition valve 36 is only driven to control the timing at which the mixed gas self-ignites as compared with the above-described prior art which compresses all of the mixed gas in the combustion chamber as a secondary, it is consumed. Energy can be reduced.

以上、説明したように、本発明による内燃機関の第2実施形態は、区画用弁36の排気弁34側の外周部と凹部30aの開口部の縁部との間に形成される空隙を通過するガスの流れを遮断するマスク部材81を備える。これによれば、区画用弁36により凹部30aの開口部が開かれ始めてから区画用弁36の移動距離が所定の距離となるまでの間は、マスク部材81によりガスの流れが遮断され、区画用弁36の吸気弁32側の外周部(外周部の一部)から排気弁34側の外周部(外周部の残余の部分)へ向かうガスの流れが凹部30a内に形成される。   As described above, the second embodiment of the internal combustion engine according to the present invention passes through the gap formed between the outer peripheral portion of the partition valve 36 on the exhaust valve 34 side and the edge of the opening of the recess 30a. A mask member 81 is provided to block the flow of gas. According to this, the gas flow is blocked by the mask member 81 until the moving distance of the partition valve 36 reaches a predetermined distance after the opening of the recess 30a starts to be opened by the partition valve 36. A gas flow from the outer peripheral portion (a part of the outer peripheral portion) on the intake valve 32 side of the working valve 36 toward the outer peripheral portion (the remaining portion of the outer peripheral portion) on the exhaust valve 34 side is formed in the recess 30a.

その後、区画用弁36の移動距離が上記所定の距離より大きくなると、区画用弁36の排気弁34側の外周部と凹部30aの開口部の縁部との間に形成される空隙を通過するガスの流れが許容される。これにより、上記形成されたガスの流れによって区画用弁36の吸気弁32側の外周部からガスが凹部30a内に流入し、排気弁34側の外周部から同ガスが凹部30a外へ流出するガスの流れが形成される。この結果、凹部30a内のガスを十分に排出することができる。   Thereafter, when the movement distance of the partition valve 36 becomes larger than the predetermined distance, it passes through a gap formed between the outer peripheral portion of the partition valve 36 on the exhaust valve 34 side and the edge of the opening of the recess 30a. Gas flow is allowed. Accordingly, the gas flows into the recess 30a from the outer peripheral portion of the partition valve 36 on the intake valve 32 side by the gas flow formed as described above, and flows out of the recess 30a from the outer peripheral portion on the exhaust valve 34 side. A gas flow is formed. As a result, the gas in the recess 30a can be sufficiently discharged.

(第2実施形態の変形例)
次に、第2実施形態の変形例について説明する。この変形例は、図10に示したように、第2実施形態のマスク部材81に代わるマスク部材82が区画用弁36の傘部36cの上面に配設・固定されている点のみにおいて第2実施形態と相違している。従って、以下かかる相違点について説明する。
(Modification of the second embodiment)
Next, a modification of the second embodiment will be described. As shown in FIG. 10, this modification is the second only in that a mask member 82, which replaces the mask member 81 of the second embodiment, is disposed and fixed on the upper surface of the umbrella portion 36c of the partitioning valve 36. This is different from the embodiment. Therefore, such differences will be described below.

マスク部材82は、正面視において、凹部30aを形成する側壁面の径と同径の外径を有する半円環状の部材である。マスク部材82は、中心が凹部30aの中心軸と一致するように、排気弁34側の区画用弁36の傘部36cの上面に配設・固定されている。マスク部材82は、図10に示したように、端部から中央部へ向かうにつれて凹部30aの中心軸方向の厚みが大きくなるとともに、中央部の厚みが区画用弁36の軸方向の移動距離の半分となるように形成されている。   The mask member 82 is a semi-annular member having an outer diameter that is the same as the diameter of the side wall surface that forms the recess 30a when viewed from the front. The mask member 82 is disposed and fixed on the upper surface of the umbrella portion 36c of the partition valve 36 on the exhaust valve 34 side so that the center coincides with the central axis of the recess 30a. As shown in FIG. 10, the mask member 82 increases in thickness in the central axis direction of the recess 30a from the end portion toward the central portion, and the thickness of the central portion is equal to the axial movement distance of the partition valve 36. It is formed to be half.

このような構成により、区画用弁36が凹部30aの開口部を閉じているときの区画用弁36の位置からの同区画用弁36の移動距離が所定の距離(移動距離の最大値の半分)より小さいとき、マスク部材82の外壁は、凹部30aを形成する側壁面と当接している。従って、区画用弁36の排気弁34側においては、凹部30a内と凹部30a外との間のガスの流れは遮断される(図10の(B)を参照。)。一方、上記移動距離が上記所定の距離より大きいとき、同外壁は、凹部30aを形成する側壁面と離間している。従って、区画用弁36の排気弁34側においても、凹部30a内と凹部30a外との間のガスの流れが許容される(図10の(C)を参照。)。   With such a configuration, the movement distance of the partition valve 36 from the position of the partition valve 36 when the partition valve 36 closes the opening of the recess 30a is a predetermined distance (half the maximum value of the movement distance). ) Is smaller, the outer wall of the mask member 82 is in contact with the side wall surface forming the recess 30a. Therefore, on the exhaust valve 34 side of the partition valve 36, the gas flow between the recess 30a and the outside of the recess 30a is blocked (see FIG. 10B). On the other hand, when the moving distance is larger than the predetermined distance, the outer wall is separated from the side wall surface forming the recess 30a. Therefore, the gas flow between the inside of the recess 30a and the outside of the recess 30a is allowed also on the exhaust valve 34 side of the partition valve 36 (see FIG. 10C).

これによれば、上記第2実施形態と同様に、区画用弁36の吸気弁32側の外周部(外周部の一部)から排気弁34側の外周部(外周部の残余の部分)へ向かうガスの流れが凹部30a内に形成される。この結果、凹部30a内のガスを十分に排出することができる。   According to this, as in the second embodiment, from the outer peripheral portion (a part of the outer peripheral portion) of the partition valve 36 on the intake valve 32 side to the outer peripheral portion (the remaining portion of the outer peripheral portion) on the exhaust valve 34 side. A flowing gas flow is formed in the recess 30a. As a result, the gas in the recess 30a can be sufficiently discharged.

(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態に係る内燃機関について説明する。第3実施形態に係る内燃機関10は、区画用弁36が凹部内に向けて(上方に)移動することにより凹部の開口部が開かれるように構成されている点及び区画用弁36の排気弁34側の外周部と凹部の開口部の縁部との間に形成される空隙を通過するガスの流れを遮断するマスク部材を備えている点において第1実施形態に係る内燃機関10と相違している。以下、かかる相違点を中心として説明する。
(Third embodiment)
Next, an internal combustion engine according to a third embodiment of the present invention will be described. The internal combustion engine 10 according to the third embodiment is configured such that the opening of the recess is opened by the partition valve 36 moving (upward) into the recess and the exhaust of the partition valve 36. It differs from the internal combustion engine 10 according to the first embodiment in that it includes a mask member that blocks the flow of gas that passes through the gap formed between the outer peripheral portion on the valve 34 side and the edge of the opening of the recess. is doing. Hereinafter, this difference will be mainly described.

この内燃機関10が備えるシリンダヘッド部30には、図11に示したように、第1実施形態の凹部30aに代わる凹部83が形成されている。凹部83は、シリンダ21の中心軸と同軸の小径円筒状空間及び大径円筒状空間からなる。小径円筒状空間を形成する側壁面の下端部は、シリンダヘッド部30の下面に開口している。小径円筒状空間の上部は、大径円筒状空間と連接している。   As shown in FIG. 11, the cylinder head portion 30 provided in the internal combustion engine 10 is formed with a recess 83 in place of the recess 30a of the first embodiment. The recess 83 includes a small-diameter cylindrical space and a large-diameter cylindrical space that are coaxial with the central axis of the cylinder 21. The lower end portion of the side wall surface that forms the small-diameter cylindrical space is open to the lower surface of the cylinder head portion 30. The upper part of the small diameter cylindrical space is connected to the large diameter cylindrical space.

更に、この内燃機関10が備える区画用弁36は、第1実施形態の傘部36cに代わる傘部84を備えている。傘部84は、頂部と底面とを有する略円錐状の部材である。傘部84の底面の径は、凹部83の開口部の径(小径円筒状空間を形成する側壁面の下端部の径)と略同じである。傘部84は、柄部36aの中心軸と同軸となるとともに、傘部84の頂部が柄部36aの下端部と接するように柄部36aの下端部に固定されている。   Furthermore, the partition valve 36 provided in the internal combustion engine 10 includes an umbrella portion 84 that replaces the umbrella portion 36c of the first embodiment. The umbrella portion 84 is a substantially conical member having a top portion and a bottom surface. The diameter of the bottom surface of the umbrella portion 84 is substantially the same as the diameter of the opening portion of the recess 83 (the diameter of the lower end portion of the side wall surface forming the small-diameter cylindrical space). The umbrella portion 84 is coaxial with the central axis of the handle portion 36a, and is fixed to the lower end portion of the handle portion 36a so that the top portion of the umbrella portion 84 is in contact with the lower end portion of the handle portion 36a.

また、この内燃機関10が備えるカム機構37は、第1実施形態のカム37に代わるカム85を備えている。カム85は、カムシャフト37aと連結されていて、カムシャフト37aと一体となって回転するようになっている。カム85のプロファイル(カム37bの回転軸に直交する平面によるカム85の断面の形状)は、円形のベースサークル部と、カム山部と、からなる形状である。   The cam mechanism 37 included in the internal combustion engine 10 includes a cam 85 that replaces the cam 37 of the first embodiment. The cam 85 is connected to the camshaft 37a and rotates together with the camshaft 37a. The profile of the cam 85 (the shape of the cross section of the cam 85 by a plane orthogonal to the rotation axis of the cam 37b) is a shape composed of a circular base circle portion and a cam peak portion.

カム85のカム山部は、ベースサークル部の外縁部のうちの所定の位置(本例では、約20°の中心角を有する円弧部)にて、カム85の回転軸に対して径方向に突出している。カム85の回転軸は、ベースサークル部の中心を通るように配置されている。   The cam peak portion of the cam 85 is in a radial direction with respect to the rotation axis of the cam 85 at a predetermined position (in this example, an arc portion having a central angle of about 20 °) of the outer edge portion of the base circle portion. It protrudes. The rotation axis of the cam 85 is disposed so as to pass through the center of the base circle portion.

このような構成により、クランク角がBTDC30°からATDC10°まで変化する期間(クランク軸24が40°(カム85が20°)回転する期間)においては、カム85のカム山部の頂部が区画用弁36の柄部36aの上端部と当接する。従って、この期間において、カム機構37は区画用弁36を下方に押し下げる。これにより、区画用弁36の傘部84が、凹部83の小径円筒状空間を形成する側壁面に当接し、凹部83の開口部が区画用弁36により閉じられる。即ち、燃焼室25を構成する1つの空間は、ピストン22の頂面に接しないピストン非隣接空間25aとピストン22の頂面に接するピストン隣接空間25bとからなる独立した2つの密閉空間に区画される。   With such a configuration, during the period in which the crank angle changes from BTDC 30 ° to ATDC 10 ° (period in which the crankshaft 24 rotates by 40 ° (cam 85 rotates 20 °)), the top of the cam crest portion of the cam 85 is for partitioning. It abuts on the upper end of the handle 36a of the valve 36. Therefore, during this period, the cam mechanism 37 pushes the partition valve 36 downward. As a result, the umbrella portion 84 of the partition valve 36 contacts the side wall surface forming the small-diameter cylindrical space of the recess 83, and the opening of the recess 83 is closed by the partition valve 36. That is, one space constituting the combustion chamber 25 is partitioned into two independent sealed spaces composed of a piston non-adjacent space 25 a that does not contact the top surface of the piston 22 and a piston adjacent space 25 b that contacts the top surface of the piston 22. The

一方、クランク角がATDC10°からBTDC30°まで変化する期間(クランク軸24が680°(カム85が340°)回転する期間)においては、カム85のベースサークル部が区画用弁36の柄部36aの上端部と当接する。従って、この期間において、区画用弁36はスプリングSGにより上方に引き戻され、凹部83内に向けて(上方に)移動する。これにより、区画用弁36の傘部84が、凹部83の小径円筒状空間を形成する側壁面から離間し、凹部83の開口部が区画用弁36により開かれる。即ち、燃焼室25は1つの空間を構成する。   On the other hand, during a period in which the crank angle changes from ATDC 10 ° to BTDC 30 ° (period in which the crankshaft 24 rotates 680 ° (cam 85 340 °)), the base circle portion of the cam 85 is the handle portion 36a of the partition valve 36. It abuts on the upper end of the. Accordingly, during this period, the partitioning valve 36 is pulled back upward by the spring SG, and moves toward (in the upward direction) into the recess 83. Thereby, the umbrella portion 84 of the partition valve 36 is separated from the side wall surface forming the small-diameter cylindrical space of the recess 83, and the opening of the recess 83 is opened by the partition valve 36. That is, the combustion chamber 25 constitutes one space.

このようにして、カム機構37により、クランク角がTDCとなる前の所定のタイミングにてピストン非隣接空間25aとピストン隣接空間25bとからなる2つの密閉空間を形成するように区画用弁36が駆動されるとともに、クランク角がTDCとなった直後のタイミングにてピストン非隣接空間25aとピストン隣接空間25bとが連通した1つの空間を形成するように区画用弁36が駆動される。   In this way, the cam valve 37 allows the partition valve 36 to form two sealed spaces composed of the piston non-adjacent space 25a and the piston adjacent space 25b at a predetermined timing before the crank angle reaches TDC. In addition to being driven, the partition valve 36 is driven so as to form one space where the piston non-adjacent space 25a and the piston adjacent space 25b communicate with each other at a timing immediately after the crank angle becomes TDC.

加えて、この内燃機関10は、マスク部材86を備えている。   In addition, the internal combustion engine 10 includes a mask member 86.

マスク部材86は、正面視において、凹部83の小径円筒状空間を形成する側壁面の上端部の径と同径の内径と、凹部83の大径円筒状空間を形成する側壁面と同径の外径と、を有する半円環状の部材である。マスク部材86は、中心が凹部83の中心軸と一致するように、凹部83の大径円筒状空間を形成する底面の排気弁34側に配設・固定されている。マスク部材86は、図12に示したように、端部から中央部へ向かうにつれて凹部83の中心軸方向の厚みが大きくなるとともに、中央部の厚みが区画用弁36の軸方向の移動距離の半分となるように形成されている。   The mask member 86 has an inner diameter that is the same as the diameter of the upper end portion of the side wall surface that forms the small-diameter cylindrical space of the recess 83 and the same diameter as the side wall surface that forms the large-diameter cylindrical space of the recess 83 when viewed from the front. A semi-annular member having an outer diameter. The mask member 86 is disposed and fixed on the exhaust valve 34 side of the bottom surface forming the large-diameter cylindrical space of the recess 83 so that the center coincides with the central axis of the recess 83. As shown in FIG. 12, the mask member 86 has a thickness in the central axis direction of the concave portion 83 that increases from the end portion toward the central portion, and the thickness of the central portion is equal to the axial movement distance of the partition valve 36. It is formed to be half.

このような構成により、区画用弁36が凹部83の開口部を閉じているときの区画用弁36の位置からの同区画用弁36の移動距離が所定の距離(移動距離の最大値の半分)より小さいとき、区画用弁36の排気弁34側の外縁部は、マスク部材86の内壁と当接している。従って、区画用弁36の排気弁34側においては、凹部83内と凹部83外との間のガスの流れは遮断される(図12の(B)を参照。)。一方、上記移動距離が上記所定の距離より大きいとき、同外縁部は、マスク部材86の内壁と離間している。従って、区画用弁36の排気弁34側においても、凹部83内と凹部83外との間のガスの流れが許容される(図12の(C)を参照。)。   With such a configuration, the movement distance of the partition valve 36 from the position of the partition valve 36 when the partition valve 36 closes the opening of the recess 83 is a predetermined distance (half the maximum value of the movement distance). ), The outer edge of the partition valve 36 on the exhaust valve 34 side is in contact with the inner wall of the mask member 86. Therefore, on the exhaust valve 34 side of the partitioning valve 36, the gas flow between the recess 83 and the outside of the recess 83 is blocked (see FIG. 12B). On the other hand, when the moving distance is larger than the predetermined distance, the outer edge portion is separated from the inner wall of the mask member 86. Therefore, the gas flow between the inside of the recessed portion 83 and the outside of the recessed portion 83 is allowed also on the exhaust valve 34 side of the partitioning valve 36 (see FIG. 12C).

次に、上記のように構成された内燃機関10の作動について説明する。この内燃機関10の電気制御装置70は、上記第1実施形態と同様に、吸気弁駆動機構32a、排気弁駆動機構34a及び燃料噴射弁35を所定のタイミングにて作動させる(図6を参照。)。これにより、吸気弁32が閉弁される時点((5)を参照。)にて、燃焼室25内に空気と燃料と燃焼ガスとからなる混合ガスが形成される。   Next, the operation of the internal combustion engine 10 configured as described above will be described. As in the first embodiment, the electric control device 70 of the internal combustion engine 10 operates the intake valve drive mechanism 32a, the exhaust valve drive mechanism 34a, and the fuel injection valve 35 at predetermined timing (see FIG. 6). ). Thus, a mixed gas composed of air, fuel, and combustion gas is formed in the combustion chamber 25 at the time when the intake valve 32 is closed (see (5)).

次いで、ピストン22が上死点位置に向けて移動するにつれて、混合ガスが圧縮される。そして、クランク角がBTDC30°となると、上述したように、区画用弁36がカム機構37により駆動され、区画用弁36により凹部83の開口部が閉じられる((6)を参照。)。これにより、ピストン非隣接空間25aとピストン隣接空間25bとからなる独立した2つの密閉空間が形成される。   Next, as the piston 22 moves toward the top dead center position, the mixed gas is compressed. When the crank angle reaches BTDC 30 °, the partition valve 36 is driven by the cam mechanism 37 as described above, and the opening of the recess 83 is closed by the partition valve 36 (see (6)). Thereby, two independent sealed spaces composed of the piston non-adjacent space 25a and the piston adjacent space 25b are formed.

そして、ピストン22が上死点位置に近づくと、上述したように、ピストン隣接空間25b内の混合ガスの温度が急激に上昇し、同混合ガスは自着火して燃焼を開始する。その後、クランク角がATDC10°となると、区画用弁36がカム機構37により駆動され、区画用弁36は上方に向けて移動させられる((7)を参照。)。   When the piston 22 approaches the top dead center position, as described above, the temperature of the mixed gas in the piston adjacent space 25b rapidly rises, and the mixed gas self-ignites and starts combustion. Thereafter, when the crank angle becomes ATDC 10 °, the partition valve 36 is driven by the cam mechanism 37, and the partition valve 36 is moved upward (see (7)).

上述したように、混合ガスは、ピストン非隣接空間25aより先にピストン隣接空間25bにて自着火して燃焼を開始する。従って、同混合ガスが燃焼を開始した直後の時点においては、ピストン隣接空間25bにおける燃焼により生成されたガスの圧力により、区画用弁36はピストン隣接空間25b(凹部83外)からピストン非隣接空間25a(凹部83内)に向けて押されている。   As described above, the mixed gas self-ignites in the piston adjacent space 25b before the piston non-adjacent space 25a and starts to burn. Therefore, at the time immediately after the mixed gas starts combustion, the partition valve 36 is moved from the piston adjacent space 25b (outside the recess 83) to the piston non-adjacent space by the pressure of the gas generated by the combustion in the piston adjacent space 25b. It is pushed toward 25a (in the recess 83).

従って、凹部83内に向けて区画用弁36を移動させることにより凹部83の開口部を開くことにより、区画用弁36を駆動するための力を小さくすることができる。この結果、区画用弁36を駆動するために消費されるエネルギーを小さくすることができる。   Therefore, the force for driving the partition valve 36 can be reduced by opening the opening of the recess 83 by moving the partition valve 36 into the recess 83. As a result, the energy consumed to drive the partition valve 36 can be reduced.

区画用弁36により凹部83の開口部が開かれ始めると、ピストン隣接空間25b内における燃焼により生成された燃焼ガスが凹部83内に流入し始める。この時点においては、区画用弁36の移動距離が上記所定の距離より小さい。従って、上記第2実施形態と同様に、区画用弁36の排気弁34側にてガスの流れは遮断されている(図12の(B)を参照。)。即ち、区画用弁36の吸気弁32側からのみ、燃焼ガスが流入する。   When the opening of the recess 83 starts to be opened by the partition valve 36, the combustion gas generated by the combustion in the piston adjacent space 25b starts to flow into the recess 83. At this time, the moving distance of the partition valve 36 is smaller than the predetermined distance. Therefore, as in the second embodiment, the gas flow is blocked on the exhaust valve 34 side of the partition valve 36 (see FIG. 12B). That is, the combustion gas flows only from the intake valve 32 side of the partitioning valve 36.

従って、区画用弁36の排気弁34側にてガスの流れが遮断されているために、区画用弁36の吸気弁32側の外周部から排気弁34側の外周部へ向かうガスの流れが凹部83内に形成される(図12の(B)を参照。)。   Accordingly, since the gas flow is blocked on the exhaust valve 34 side of the partition valve 36, the gas flow from the outer peripheral portion on the intake valve 32 side to the outer peripheral portion on the exhaust valve 34 side of the partition valve 36. It is formed in the recess 83 (see FIG. 12B).

次に、区画用弁36が更に上方に移動すると、区画用弁36の移動距離が上記所定の距離より大きくなる。従って、区画用弁36の排気弁34側においても、凹部83内と凹部83外との間のガスの流れが許容される。この時点においては、凹部83内と凹部83外との間の圧力の差は十分に小さくなっている。従って、既に形成されていたガスの流れによって区画用弁36の吸気弁32側の外周部からガスが凹部83内に流入し、区画用弁36の排気弁34側の外周部からガスが凹部83外へ流出するガスの流れが形成される。この結果、凹部83内のガスを十分に排出することができる。   Next, when the partition valve 36 moves further upward, the moving distance of the partition valve 36 becomes larger than the predetermined distance. Therefore, the gas flow between the inside of the recess 83 and the outside of the recess 83 is allowed also on the exhaust valve 34 side of the partition valve 36. At this time, the pressure difference between the inside of the recess 83 and the outside of the recess 83 is sufficiently small. Therefore, the gas flows from the outer peripheral portion on the intake valve 32 side of the partition valve 36 into the concave portion 83 by the gas flow that has already been formed, and the gas flows into the concave portion 83 from the outer peripheral portion on the exhaust valve 34 side of the partition valve 36. A flow of gas flowing out is formed. As a result, the gas in the recess 83 can be sufficiently discharged.

加えて、ピストン非隣接空間25aにて未燃であった混合ガス(未燃混合ガス)は、ピストン隣接空間25b内における燃焼により生成された燃焼ガスにより圧縮される。更に、同未燃混合ガスと、同燃焼ガスと、は混合する。これにより、同未燃混合ガスが加熱されるので、同未燃混合ガスは自着火して燃焼する。この結果、混合ガスの温度が変動しても燃焼室25内のすべての混合ガスを適切なタイミングにて確実に自着火させて燃焼させることができる。更に、燃焼室内の混合ガスのすべてを副次的に圧縮する上記従来技術と比較して混合ガスが自着火するタイミングを制御するために区画用弁36が駆動されるだけであるので、消費されるエネルギーを小さくすることができる。   In addition, the unburned mixed gas (unburned mixed gas) in the piston non-adjacent space 25a is compressed by the combustion gas generated by the combustion in the piston adjacent space 25b. Further, the unburned mixed gas and the burned gas are mixed. Thereby, since the unburned mixed gas is heated, the unburned mixed gas self-ignites and burns. As a result, even if the temperature of the mixed gas fluctuates, all the mixed gas in the combustion chamber 25 can be surely self-ignited and combusted at an appropriate timing. Further, since the partition valve 36 is only driven to control the timing at which the mixed gas self-ignites as compared with the above-described prior art which compresses all of the mixed gas in the combustion chamber as a secondary, it is consumed. Energy can be reduced.

以上、説明したように、本発明による内燃機関の第3実施形態は、凹部83内に向けて区画用弁36を移動することにより凹部83の開口部を開くように構成されている。これにより、区画用弁36を駆動するための力を小さくすることができる。この結果、区画用弁36を駆動するために消費されるエネルギーを小さくすることができる。   As described above, the third embodiment of the internal combustion engine according to the present invention is configured to open the opening of the recess 83 by moving the partition valve 36 into the recess 83. Thereby, the force for driving the partition valve 36 can be reduced. As a result, the energy consumed to drive the partition valve 36 can be reduced.

(第3実施形態の変形例)
次に、第3実施形態の変形例について説明する。この変形例は、図13に示したように、第3実施形態のマスク部材86に代わるマスク部材87が区画用弁36の傘部84の下面に配設・固定されている点のみにおいて第3実施形態と相違している。従って、以下かかる相違点について説明する。
(Modification of the third embodiment)
Next, a modification of the third embodiment will be described. As shown in FIG. 13, this modification is the third embodiment only in that a mask member 87 that replaces the mask member 86 of the third embodiment is disposed and fixed on the lower surface of the umbrella portion 84 of the partition valve 36. This is different from the embodiment. Therefore, such differences will be described below.

マスク部材87は、正面視において、凹部83の小径円筒状空間を形成する側壁面の下端部の径と同径の外径を有する半円環状の部材である。マスク部材87は、中心が凹部83の中心軸と一致するように、排気弁34側の区画用弁36の傘部84の下面に配設・固定されている。マスク部材87は、図13に示したように、端部から中央部へ向かうにつれて凹部83の中心軸方向の厚みが大きくなるとともに、中央部の厚みが区画用弁36の軸方向の移動距離の半分となるように形成されている。   The mask member 87 is a semi-annular member having an outer diameter that is the same as the diameter of the lower end portion of the side wall surface that forms the small-diameter cylindrical space of the recess 83 when viewed from the front. The mask member 87 is disposed and fixed on the lower surface of the umbrella portion 84 of the partition valve 36 on the exhaust valve 34 side so that the center coincides with the central axis of the recess 83. As shown in FIG. 13, the mask member 87 has a thickness in the central axis direction of the recess 83 that increases from the end portion toward the central portion, and the thickness of the central portion is equal to the axial movement distance of the partition valve 36. It is formed to be half.

このような構成により、区画用弁36が凹部83の開口部を閉じているときの区画用弁36の位置からの同区画用弁36の移動距離が所定の距離(移動距離の最大値の半分)より小さいとき、マスク部材87の外壁は、凹部83の小径円筒状空間を形成する側壁面と当接している。従って、区画用弁36の排気弁34側においては、凹部83内と凹部83外との間のガスの流れは遮断される(図13の(B)を参照。)。一方、上記移動距離が上記所定の距離より大きいとき、同外壁は、同側壁面と離間している。従って、区画用弁36の排気弁34側においても、凹部83内と凹部83外との間のガスの流れが許容される(図13の(C)を参照。)。   With such a configuration, the movement distance of the partition valve 36 from the position of the partition valve 36 when the partition valve 36 closes the opening of the recess 83 is a predetermined distance (half the maximum value of the movement distance). ), The outer wall of the mask member 87 is in contact with the side wall surface that forms the small-diameter cylindrical space of the recess 83. Therefore, on the exhaust valve 34 side of the partitioning valve 36, the gas flow between the inside of the recess 83 and the outside of the recess 83 is blocked (see FIG. 13B). On the other hand, when the moving distance is larger than the predetermined distance, the outer wall is separated from the side wall surface. Therefore, the gas flow between the inside of the recessed portion 83 and the outside of the recessed portion 83 is allowed also on the exhaust valve 34 side of the partitioning valve 36 (see FIG. 13C).

これによれば、上記第3実施形態と同様に、区画用弁36の吸気弁32側の外周部(外周部の一部)から排気弁34側の外周部(外周部の残余の部分)へ向かうガスの流れが凹部83内に形成される。この結果、凹部83内のガスを十分に排出することができる。   According to this, as in the third embodiment, from the outer peripheral portion (a part of the outer peripheral portion) of the partition valve 36 on the intake valve 32 side to the outer peripheral portion (the remaining portion of the outer peripheral portion) on the exhaust valve 34 side. A flowing gas flow is formed in the recess 83. As a result, the gas in the recess 83 can be sufficiently discharged.

(第4実施形態)
次に、本発明の第4実施形態に係る内燃機関について説明する。第4実施形態に係る内燃機関は、凹部30aの開口部、吸気ポート31に連通する開口部及び排気ポート33に連通する開口部が異なる態様により配置されたシリンダヘッド部を備える点において上記各実施形態に係る内燃機関と相違している。以下、かかる相違点を中心として説明する。
(Fourth embodiment)
Next, an internal combustion engine according to a fourth embodiment of the present invention will be described. The internal combustion engine according to the fourth embodiment includes each of the above embodiments in that the opening portion of the recess 30a, the opening portion communicating with the intake port 31 and the opening portion communicating with the exhaust port 33 are provided in different modes. It differs from the internal combustion engine which concerns on a form. Hereinafter, this difference will be mainly described.

この内燃機関10は、上記各実施形態におけるシリンダヘッド部30に代わるシリンダヘッド部101を備えている。シリンダヘッド部101の下面を燃焼室25側から見た図14に示したように、シリンダヘッド部101の下面には、ピストン22の頂面に向けて開口した開口部を有する凹部30aが形成されている。凹部30aは、シリンダ21の中心軸と平行な軸を中心軸とする円筒形である。凹部30aの開口部は、シリンダヘッド部101の下面内の位置であってシリンダ21のボアの周部に沿う位置に配置されている。   The internal combustion engine 10 includes a cylinder head portion 101 that replaces the cylinder head portion 30 in each of the above embodiments. As shown in FIG. 14 when the lower surface of the cylinder head portion 101 is viewed from the combustion chamber 25 side, the lower surface of the cylinder head portion 101 is formed with a recess 30a having an opening that opens toward the top surface of the piston 22. ing. The recess 30a has a cylindrical shape with the axis parallel to the center axis of the cylinder 21 as the center axis. The opening of the recess 30 a is located at a position within the lower surface of the cylinder head portion 101 and along the peripheral portion of the bore of the cylinder 21.

シリンダヘッド部101には、2つの吸気ポート31と、1つの排気ポート102と、が形成されている。   The cylinder head portion 101 is formed with two intake ports 31 and one exhaust port 102.

吸気ポート31は、シリンダヘッド部101の下面内の2箇所に円形の開口部を有するように形成されている。吸気ポート31の開口部は、シリンダ21のボアの周部に沿い且つ凹部30aの開口部に連なる位置に配置されている。シリンダヘッド部101には2個の吸気弁32が備えられている。各吸気弁32は、各吸気ポート31の開口部を開閉するようになっている。吸気ポート31は、その開口部が吸気弁32により開かれたとき燃焼室25と連通し、その開口部が吸気弁32により閉じられたとき燃焼室25と遮断せしめられるようになっている。   The intake port 31 is formed to have circular openings at two locations in the lower surface of the cylinder head portion 101. The opening portion of the intake port 31 is disposed at a position along the peripheral portion of the bore of the cylinder 21 and continuous with the opening portion of the recess 30a. The cylinder head portion 101 is provided with two intake valves 32. Each intake valve 32 opens and closes the opening of each intake port 31. The intake port 31 communicates with the combustion chamber 25 when the opening is opened by the intake valve 32, and is blocked from the combustion chamber 25 when the opening is closed by the intake valve 32.

排気ポート102は、シリンダヘッド部101の下面内の1箇所に吸気ポート31の開口部より大径の円形の開口部を有するように形成されている。排気ポート102の開口部は、シリンダヘッド部101の下面の残余の部分に配置されている。シリンダヘッド部101には1個の排気弁103が備えられている。排気弁103は、排気ポート102の開口部を開閉するようになっている。排気ポート102は、その開口部が排気弁103により開かれたとき燃焼室25と連通し、その開口部が排気弁103により閉じられたとき燃焼室25と遮断せしめられるようになっている。   The exhaust port 102 is formed so as to have a circular opening having a larger diameter than the opening of the intake port 31 at one position in the lower surface of the cylinder head portion 101. The opening portion of the exhaust port 102 is disposed in the remaining portion of the lower surface of the cylinder head portion 101. The cylinder head portion 101 is provided with one exhaust valve 103. The exhaust valve 103 opens and closes the opening of the exhaust port 102. The exhaust port 102 communicates with the combustion chamber 25 when the opening is opened by the exhaust valve 103, and is blocked from the combustion chamber 25 when the opening is closed by the exhaust valve 103.

このような構成により、吸気ポート31に連通する2つの開口部と、凹部30aの開口部と、からなる3つの開口部のうちの1つがピストン22の中央部に対向する位置に形成された場合と比較して、排気ポート102に連通する開口部の面積を大きくすることができる。この結果、排気抵抗を小さくすることができるので、燃費を良好にすることができる。   With such a configuration, when one of the three openings composed of the two openings communicating with the intake port 31 and the opening of the recess 30a is formed at a position facing the central portion of the piston 22. As compared with the above, the area of the opening communicating with the exhaust port 102 can be increased. As a result, exhaust resistance can be reduced, and fuel consumption can be improved.

このように、本発明による内燃機関の第4実施形態は、吸気ポート31に連通する2つの開口部と、凹部30aの開口部と、からなる3つの円形の開口部がシリンダヘッド部101の下面内の位置であってシリンダ21のボアの周部に沿い且つ連なる位置にて同シリンダヘッド部101の下面に形成されてなる。更に、上記第4実施形態は、シリンダヘッド部101の下面の残余の部分に排気ポート102に連通する円形の開口部が形成されてなる。これにより、排気ポート102に連通する開口部の面積を大きくすることができる。この結果、排気抵抗を小さくすることができるので、燃費を良好にすることができる。   As described above, in the fourth embodiment of the internal combustion engine according to the present invention, the three circular openings including the two openings communicating with the intake port 31 and the opening of the recess 30a are formed on the lower surface of the cylinder head 101. The cylinder head portion 101 is formed on the lower surface of the cylinder head portion 101 at a position along and along the peripheral portion of the bore of the cylinder 21. In the fourth embodiment, a circular opening communicating with the exhaust port 102 is formed in the remaining portion of the lower surface of the cylinder head 101. As a result, the area of the opening communicating with the exhaust port 102 can be increased. As a result, exhaust resistance can be reduced, and fuel consumption can be improved.

以上、説明したように、本発明の各実施形態に係る内燃機関によれば、所定のタイミングにて区画用弁36により凹部の開口部を開閉することによって、自着火タイミングを適切なタイミングに制御することができる。   As described above, according to the internal combustion engine according to each embodiment of the present invention, the self-ignition timing is controlled to an appropriate timing by opening and closing the opening of the recess by the partition valve 36 at a predetermined timing. can do.

なお、本発明は上記各実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、上記各実施形態における過給機91はターボチャージャであったが、機械式過給機(スーパーチャージャ)であってもよい。   In addition, this invention is not limited to said each embodiment, A various modification can be employ | adopted within the scope of the present invention. For example, the supercharger 91 in each of the above embodiments is a turbocharger, but may be a mechanical supercharger (supercharger).

また、上記各実施形態は、カム機構37により区画用弁36を駆動していたが、電磁式機構又は油圧式機構を備え同機構により区画用弁36を駆動してもよい。   In each of the above embodiments, the partition valve 36 is driven by the cam mechanism 37, but the partition valve 36 may be driven by an electromagnetic mechanism or a hydraulic mechanism.

更に、上記各実施形態は、内燃機関の負荷及びエンジン回転速度に応じて、予混合圧縮自着火方式による運転と点火プラグが発生する火花により混合ガスを点火して燃焼させる火花点火方式による運転とを切り替えて行うように構成されていてもよい。   Further, in each of the above embodiments, the operation by the premixed compression auto-ignition method and the operation by the spark ignition method in which the mixed gas is ignited and burned by the spark generated by the spark plug according to the load of the internal combustion engine and the engine speed. It may be configured to perform switching.

本発明の第1実施形態に係る内燃機関の概略図である。1 is a schematic view of an internal combustion engine according to a first embodiment of the present invention. 図1に示した内燃機関の燃焼室近傍の部分拡大断面図である。FIG. 2 is a partially enlarged sectional view in the vicinity of a combustion chamber of the internal combustion engine shown in FIG. 1. 図1に示したシリンダヘッド部の下面を燃焼室側から見た概略図である。It is the schematic which looked at the lower surface of the cylinder head part shown in FIG. 1 from the combustion chamber side. 図1に示した燃焼室の変化をクランク角に対して模式的に示した図である。It is the figure which showed typically the change of the combustion chamber shown in FIG. 1 with respect to the crank angle. 燃焼室内の空気の圧力の変化をクランク角に対して模式的に示した図である。It is the figure which showed typically the change of the pressure of the air in a combustion chamber with respect to a crank angle. 図1に示した内燃機関のある気筒の吸気弁、排気弁及び区画用弁の開閉タイミングと燃料噴射タイミングとを概念的に示した説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram conceptually showing opening / closing timings and fuel injection timings of an intake valve, an exhaust valve, and a partition valve of a cylinder having the internal combustion engine shown in FIG. 1. 圧縮初期温度に対する自着火タイミングの変化を示したグラフである。It is the graph which showed the change of the self-ignition timing with respect to compression initial temperature. 本発明の第2実施形態に係る内燃機関が備えるシリンダヘッド部の下面を燃焼室側から見た概略図である。It is the schematic which looked at the lower surface of the cylinder head part with which the internal combustion engine which concerns on 2nd Embodiment of this invention is provided from the combustion chamber side. 図8に示した区画用弁が開弁するときのガスの流れを概念的に示した説明図である。It is explanatory drawing which showed notionally the flow of gas when the valve for divisions shown in FIG. 8 opens. 本発明の第2実施形態の変形例に係る内燃機関が備える区画用弁が開弁するときのガスの流れを概念的に示した説明図である。It is explanatory drawing which showed notionally the flow of gas when the valve for division with which the internal combustion engine which concerns on the modification of 2nd Embodiment of this invention is provided opens. 本発明の第3実施形態に係る内燃機関が備える区画用弁及びカム機構を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically the valve for a division and the cam mechanism with which the internal combustion engine which concerns on 3rd Embodiment of this invention is provided. 図11に示した区画用弁が開弁するときのガスの流れを概念的に示した説明図である。It is explanatory drawing which showed notionally the flow of gas when the valve for divisions shown in FIG. 11 opens. 本発明の第3実施形態の変形例に係る内燃機関が備える区画用弁が開弁するときのガスの流れを概念的に示した説明図である。It is explanatory drawing which showed notionally the gas flow when the valve for division with which the internal combustion engine which concerns on the modification of 3rd Embodiment of this invention is provided opens. 本発明の第4実施形態に係る内燃機関が備えるシリンダヘッド部の下面を燃焼室側から見た概略図である。It is the schematic which looked at the lower surface of the cylinder head part with which the internal combustion engine which concerns on 4th Embodiment of this invention is provided from the combustion chamber side.

符号の説明Explanation of symbols

10…内燃機関、20…シリンダブロック部、21…シリンダ、22…ピストン、23…コンロッド、24…クランク軸、25…燃焼室、25a…ピストン非隣接空間、25b…ピストン隣接空間、30…シリンダヘッド部、30a…凹部、31…吸気ポート、32…吸気弁、32a…吸気弁駆動機構、33…排気ポート、34…排気弁、34a…排気弁駆動機構、35…燃料噴射弁、36…区画用弁、36a…柄部、36b…つば部、36c…傘部、37…カム機構、37a…カムシャフト、37b…カム、38…駆動回路、61…クランクポジションセンサ、62…アクセル開度センサ、70…電気制御装置、81,82…マスク部材、83…凹部、84…傘部、85…カム、86,87…マスク部材、101…シリンダヘッド部、102…排気ポート、103…排気弁、SG…スプリング、SP…スプリング収容空間。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Internal combustion engine, 20 ... Cylinder block part, 21 ... Cylinder, 22 ... Piston, 23 ... Connecting rod, 24 ... Crankshaft, 25 ... Combustion chamber, 25a ... Piston non-adjacent space, 25b ... Piston adjacent space, 30 ... Cylinder head , 30a ... recess, 31 ... intake port, 32 ... intake valve, 32a ... intake valve drive mechanism, 33 ... exhaust port, 34 ... exhaust valve, 34a ... exhaust valve drive mechanism, 35 ... fuel injection valve, 36 ... for compartment Valve, 36a ... handle part, 36b ... collar part, 36c ... umbrella part, 37 ... cam mechanism, 37a ... cam shaft, 37b ... cam, 38 ... drive circuit, 61 ... crank position sensor, 62 ... accelerator opening sensor, 70 ... Electric control device, 81, 82 ... Mask member, 83 ... Recess, 84 ... Umbrella part, 85 ... Cam, 86, 87 ... Mask member, 101 ... Cylinder head part, 10 ... exhaust port, 103 ... exhaust valves, SG ... spring, SP ... spring housing space.

Claims (7)

シリンダボアが形成されたシリンダブロックと、前記シリンダブロックの上部に配置されたシリンダヘッドと、前記シリンダボア内において往復動するピストンと、を備え、少なくとも前記シリンダボアの壁面と前記シリンダヘッドの下面と前記ピストンの頂面とにより構成される燃焼室にて混合ガスを形成し形成された混合ガスをピストンが圧縮することにより自着火させて燃焼させる予混合圧縮自着火方式による運転を行う内燃機関であって、
前記燃焼室内にて移動することにより同燃焼室を1つの空間から前記ピストンの頂面に接しないピストン非隣接空間と前記ピストンの頂面に接するピストン隣接空間とからなる独立した2つの密閉空間に区画する区画手段と、
圧縮行程において前記ピストン非隣接空間と前記ピストン隣接空間とからなる前記2つの密閉空間を形成するように前記区画手段を駆動するとともに、同ピストン隣接空間にて混合ガスが自着火して燃焼を開始した直後に同ピストン非隣接空間と同ピストン隣接空間とが連通した前記1つの空間を形成するように同区画手段を駆動する駆動手段と、
を備える内燃機関。
A cylinder block in which a cylinder bore is formed; a cylinder head disposed at an upper portion of the cylinder block; and a piston that reciprocates in the cylinder bore; and at least a wall surface of the cylinder bore, a lower surface of the cylinder head, and the piston An internal combustion engine that operates in a premixed compression self-ignition method in which a gas mixture is formed in a combustion chamber constituted by a top surface and the formed gas mixture is self-ignited and combusted by compression.
By moving in the combustion chamber, the combustion chamber is divided into two independent sealed spaces including a piston non-adjacent space that does not contact the top surface of the piston and a piston adjacent space that contacts the top surface of the piston. Partitioning means for partitioning;
In the compression stroke, the partition means is driven so as to form the two sealed spaces composed of the piston non-adjacent space and the piston adjacent space, and the mixed gas self-ignites in the piston adjacent space to start combustion. Drive means for driving the partition means so as to form the one space in which the non-piston adjacent space and the piston adjacent space communicate with each other immediately after
An internal combustion engine.
請求項1に記載の内燃機関において、
前記シリンダヘッドの下面は、前記ピストンの頂面に向けて開口した開口部を有する凹部を含むように形成され、
前記区画手段は、前記凹部の開口部を開閉する区画用弁である内燃機関。
The internal combustion engine according to claim 1,
The lower surface of the cylinder head is formed to include a recess having an opening that opens toward the top surface of the piston.
The internal combustion engine, wherein the partition means is a partition valve that opens and closes an opening of the recess.
請求項2に記載の内燃機関であって、
前記区画用弁は、前記凹部の開口部を形成している面に対して垂直方向に移動することにより同開口部を開閉するように構成され、
前記区画用弁が前記凹部の開口部を閉じているときの同区画用弁の位置からの同区画用弁の移動距離が所定の距離より小さいとき、同区画用弁の外周部の一部から同外周部の残余の部分へ向かうガスの流れを同凹部内に形成するように、同残余の部分と同開口部の縁部との間に形成される空隙を通過するガスの流れを遮断するとともに、同移動距離が同所定の距離より大きいとき、同空隙を通過するガスの流れを許容するように構成されたマスク部材を備えた内燃機関。
An internal combustion engine according to claim 2,
The partition valve is configured to open and close the opening by moving in a direction perpendicular to the surface forming the opening of the recess,
When the movement distance of the partition valve from the position of the partition valve when the partition valve closes the opening of the recess is smaller than a predetermined distance, from a part of the outer peripheral portion of the partition valve The flow of gas passing through the gap formed between the remaining portion and the edge of the opening is blocked so that the gas flow toward the remaining portion of the outer peripheral portion is formed in the recess. An internal combustion engine comprising a mask member configured to allow the flow of gas through the gap when the moving distance is greater than the predetermined distance.
請求項2又は請求項3に記載の内燃機関において、
前記区画用弁は、前記凹部内に向けて移動することにより同凹部の開口部を開くように構成された内燃機関。
The internal combustion engine according to claim 2 or claim 3,
The internal combustion engine configured to open the opening of the recessed portion by moving the partitioning valve toward the recessed portion.
請求項2に記載の内燃機関であって、
前記区画用弁は、前記凹部の開口部を形成している面に対して垂直方向にて前記ピストンの頂面に向けて移動することにより同開口部を開くとともに、同垂直方向にて同凹部に向けて移動することにより同開口部を閉じるように構成され、
前記区画用弁が前記凹部の開口部を閉じているときの同区画用弁の位置からの同区画用弁の移動距離が所定の距離より小さいとき、同区画用弁の外周部の一部から同外周部の残余の部分へ向かうガスの流れを同凹部内に形成するように、同残余の部分と同開口部の縁部との間に形成される空隙を通過するガスの流れを遮断するとともに、同移動距離が同所定の距離より大きいとき、同空隙を通過するガスの流れを許容するように構成されたマスク部材を備えた内燃機関。
An internal combustion engine according to claim 2,
The partition valve opens the opening by moving toward the top surface of the piston in a direction perpendicular to the surface forming the opening of the recess, and the recess in the vertical direction. Configured to close the opening by moving toward
When the movement distance of the partition valve from the position of the partition valve when the partition valve closes the opening of the recess is smaller than a predetermined distance, from a part of the outer peripheral portion of the partition valve The flow of gas passing through the gap formed between the remaining portion and the edge of the opening is blocked so that the gas flow toward the remaining portion of the outer peripheral portion is formed in the recess. An internal combustion engine comprising a mask member configured to allow the flow of gas through the gap when the moving distance is greater than the predetermined distance.
請求項2乃至請求項5に記載の内燃機関において、
前記凹部の開口部は、前記シリンダヘッドの下面内の位置であって前記ピストンの中央部に対向する位置にて同シリンダヘッドの下面に形成された内燃機関。
The internal combustion engine according to any one of claims 2 to 5,
An internal combustion engine in which the opening of the concave portion is formed on the lower surface of the cylinder head at a position within the lower surface of the cylinder head and facing the central portion of the piston.
請求項2乃至請求項5に記載の内燃機関において、
前記凹部の開口部は円形であり、
2つの吸気ポートの各々に連通する2つの円形の開口部と、前記凹部の開口部と、が前記燃焼室を構成する前記シリンダヘッドの下面内の位置であって前記シリンダボアの周部に沿い且つ連なる位置にて同シリンダヘッドの下面に形成され、
1つの排気ポートに連通する1つの円形の開口部が前記燃焼室を構成する前記シリンダヘッドの下面の残余の部分にて同シリンダヘッドの下面に形成された内燃機関。
The internal combustion engine according to any one of claims 2 to 5,
The opening of the recess is circular,
Two circular openings communicating with each of the two intake ports, and the opening of the recess are located within the lower surface of the cylinder head constituting the combustion chamber, along the circumference of the cylinder bore and It is formed on the bottom surface of the cylinder head at successive positions,
An internal combustion engine in which one circular opening communicating with one exhaust port is formed on the lower surface of the cylinder head at the remaining portion of the lower surface of the cylinder head constituting the combustion chamber.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2010065639A (en) * 2008-09-12 2010-03-25 Koichi Hatamura Homogeneous charge compression ignition engine
JP2010523890A (en) * 2007-04-10 2010-07-15 ユニベルシテ ピエール エ マリー キュリー Method for starting combustion in an internal combustion engine and engine to which the method is applied
KR101416392B1 (en) * 2012-12-17 2014-07-08 현대자동차 주식회사 Cylinder head for vehicle

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