JP2010255475A - Spark ignition type internal combustion engine - Google Patents

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JP2010255475A JP2009104533A JP2009104533A JP2010255475A JP 2010255475 A JP2010255475 A JP 2010255475A JP 2009104533 A JP2009104533 A JP 2009104533A JP 2009104533 A JP2009104533 A JP 2009104533A JP 2010255475 A JP2010255475 A JP 2010255475A
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Hiromitsu Matsumoto
廣満 松本
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    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a spark ignition type internal combustion engine reducing pumping loss in a partial load zone and preventing output drop in a heavy load zone without causing cost increase due to enlargement of a drive mechanism and a valve element. <P>SOLUTION: A serge tank 21 is connected to an upstream side of an intake passage 20'. A check valve 30 permitting only flow to an intake cylinder is disposed near a connection part of the surge tank 21 of the intake passage 20'. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、気筒内に吸気流のタンブルを生成させるとともに、吸気弁と排気弁とが同時に開くオーバーラップ期間を設けることにより内部EGRを行うようにした火花点火式内燃機関に関する。   The present invention relates to a spark ignition type internal combustion engine in which internal EGR is performed by generating a tumble of an intake flow in a cylinder and providing an overlap period in which an intake valve and an exhaust valve open simultaneously.

この種の内燃機関では、スロットル弁の開度に応じた量の吸気が気筒に吸入され、該吸入される空気量に応じた量の燃料を供給することにより出力制御が行われている。このため部分負荷域では、スロットル弁の開度が小さいため、吸気通路内は負圧が維持されることから、ポンピング損失が大きくなる。このようなポンピング損失を低減するために、オーバーラップ期間を設けることにより内部EGRガスを吸気通路内に導入することが行われている。しかしながら、オーバーラップ期間の如何によっては、過剰の内部EGRガスが吸気通路に流入し、このEGRガスが次の吸気行程で新気とともに気筒内に流入することから燃焼が不安定になるという問題が懸念される。   In this type of internal combustion engine, an amount of intake air corresponding to the opening of the throttle valve is sucked into the cylinder, and output control is performed by supplying an amount of fuel corresponding to the amount of intake air. For this reason, in the partial load region, since the opening of the throttle valve is small, the negative pressure is maintained in the intake passage, so that the pumping loss increases. In order to reduce such pumping loss, internal EGR gas is introduced into the intake passage by providing an overlap period. However, depending on the overlap period, excessive internal EGR gas flows into the intake passage, and this EGR gas flows into the cylinder together with fresh air in the next intake stroke, so that combustion becomes unstable. Concerned.

そこで、特許文献1には、吸気ポート近傍に逆止弁を配置し、部分負荷時の排気ガスの逆流を防止するとともに、高負荷域では逆止弁を全開させることで吸気抵抗となるのを回避するようにした技術が提案されている。   Therefore, in Patent Document 1, a check valve is arranged in the vicinity of the intake port to prevent the backflow of exhaust gas at the time of partial load, and in the high load range, the check valve is fully opened to provide an intake resistance. Techniques to avoid it have been proposed.

特開平7−34883号公報Japanese Patent Laid-Open No. 7-34883

ところで、前記従来の内燃機関では、高負荷時に逆止弁を駆動機構により全開位置に駆動する構造を採用しており、コストが上昇するという問題がある。即ち、逆止弁を吸気ポートの近傍に設ける場合には、高負荷時の出力低下を回避するために、逆止弁を通過する混合気の流速を、吸気行程におけるピストンの下降による気筒の容積変化に追従させる必要がある。このため逆止弁を可動にしたり、大型化したりする必要がある。   By the way, the conventional internal combustion engine employs a structure in which the check valve is driven to the fully open position by a drive mechanism when the load is high, and there is a problem that the cost increases. That is, when the check valve is provided in the vicinity of the intake port, the flow rate of the air-fuel mixture passing through the check valve is set to the cylinder volume due to the lowering of the piston in the intake stroke in order to avoid a decrease in output at a high load. It is necessary to follow changes. For this reason, it is necessary to make the check valve movable or to enlarge it.

本発明は、前記従来の状況に鑑みてなされたもので、駆動機構や弁体の大型化によるコスト上昇を招くことなく、部分負荷域でのポンピング損失を低減でき、かつ高負荷域での出力低下を防止できる火花点火式内燃機関を提供することを課題としている。   The present invention has been made in view of the above-described conventional situation, and can reduce the pumping loss in the partial load region without increasing the cost due to the increase in the size of the drive mechanism and the valve body, and the output in the high load region. It is an object of the present invention to provide a spark ignition internal combustion engine that can prevent a decrease.

請求項1の発明は、複数の気筒と、該各気筒に接続され、該気筒内に吸気のタンブルを生成させる吸気通路と、該各吸気通路の前記気筒に開口する吸気開口を開閉する吸気弁及び排気開口を開閉する排気弁とを備え、前記吸気弁及び排気弁が同時に開くオーバーラップ期間を設けた火花点火式内燃機関であって、前記吸気通路の上流側にはサージタンクが接続され、前記吸気通路のサージタンクの接続部近傍には、吸気の気筒への流れのみを許容する逆止弁が配置されていることを特徴としている。   According to a first aspect of the present invention, a plurality of cylinders, an intake passage connected to each of the cylinders and generating a tumble of intake air in the cylinder, and an intake valve that opens and closes an intake opening that opens in the cylinder of each of the intake passages And an exhaust valve that opens and closes an exhaust opening, and is a spark ignition internal combustion engine provided with an overlap period in which the intake valve and the exhaust valve open simultaneously, and a surge tank is connected upstream of the intake passage, A check valve that allows only the flow of intake air to the cylinder is arranged in the vicinity of the connection portion of the surge tank in the intake passage.

請求項2の発明は、請求項1に記載の火花点火式内燃機関において、前記各吸気通路は、それぞれ前記サージタンクに接続され、前記逆止弁は、前記各吸気通路に配置されていることを特徴としている。   According to a second aspect of the present invention, in the spark ignition internal combustion engine according to the first aspect, each intake passage is connected to the surge tank, and the check valve is disposed in each intake passage. It is characterized by.

請求項3の発明は、請求項2に記載の火花点火式内燃機関において、前記逆止弁は、前記各吸気通路とサージタンクとの接続合面に挟み込まれて吸気通路と共に締め付け固定されていることを特徴としている。   According to a third aspect of the present invention, in the spark ignition type internal combustion engine according to the second aspect, the check valve is clamped and fixed together with the intake passage by being sandwiched between connection surfaces of the intake passages and the surge tank. It is characterized by that.

請求項4の発明は、請求項1に記載の火花点火式内燃機関において、高負荷域における前記各吸気弁の閉じ時期は、吸気行程における下死点後に設定されていることを特徴としている。   According to a fourth aspect of the present invention, in the spark ignition type internal combustion engine according to the first aspect, the closing timing of each intake valve in the high load region is set after the bottom dead center in the intake stroke.

請求項5の発明は、請求項4に記載の火花点火式内燃機関において、前記各気筒には複数の吸気弁が配置され、該各吸気弁のうち、排気弁から最も離れた吸気弁は、他の吸気弁より早く開くことを特徴としている。   According to a fifth aspect of the present invention, in the spark ignition internal combustion engine according to the fourth aspect, each of the cylinders includes a plurality of intake valves, and among the intake valves, the intake valve farthest from the exhaust valve is It is characterized by opening earlier than other intake valves.

請求項6の発明は、請求項4に記載の火花点火式内燃機関において、前記各気筒はペントルーフ型の燃焼室を有し、気筒軸線方向に見たとき、前記燃焼室のクランク軸線を挟んだ一側に2本の吸気弁が、他側に2本の排気弁が配置され、前記2本の吸気弁のうち一方を他方より先行して開くとともに、該一方の吸気弁から遠い方の排気弁を、他方の排気弁より遅く閉じることを特徴としている。   According to a sixth aspect of the present invention, in the spark ignition internal combustion engine according to the fourth aspect, each of the cylinders has a pent roof type combustion chamber, and when viewed in the cylinder axial direction, sandwiches the crank axis of the combustion chamber. Two intake valves are arranged on one side and two exhaust valves are arranged on the other side, and one of the two intake valves is opened ahead of the other and the exhaust farther from the one intake valve It is characterized in that the valve is closed later than the other exhaust valve.

請求項7の発明は、請求項1ないし6の何れかに記載の火花点火式内燃機関において、ガス燃料もしくは液噴LPG燃料を前記吸気通路の逆止弁より下流側に供給するガス燃料噴射弁が前記吸気通路に配置されていることを特徴としている。   According to a seventh aspect of the present invention, there is provided the spark ignition type internal combustion engine according to any one of the first to sixth aspects, wherein the gas fuel injection valve is configured to supply gas fuel or liquid LPG fuel downstream from the check valve of the intake passage. Is arranged in the intake passage.

請求項8の発明は、請求項1に記載の火花点火式内燃機関において、前記吸気弁,排気弁の開閉タイミグを可変制御する油圧式の可変動弁機構を備えていることを特徴としている。   The invention according to claim 8 is the spark ignition type internal combustion engine according to claim 1, further comprising a hydraulic variable valve mechanism for variably controlling the opening and closing timings of the intake valve and the exhaust valve.

請求項9の発明は、請求項1に記載の火花点火式内燃機関において、前記逆止弁は、リード弁であり、該リード弁は、弁座本体に形成された開口をリードにより、前記吸気通路の前記リード弁より下流側が負圧のとき開き、正圧のときに閉じるように構成され、前記リードの開閉方向がクランク軸線方向となるように配置されていることを特徴としている。   According to a ninth aspect of the present invention, in the spark ignition type internal combustion engine according to the first aspect, the check valve is a reed valve, and the reed valve has an opening formed in a valve seat body through the reed so that the intake air The passage is configured so that the downstream side of the reed valve is opened when the pressure is negative and is closed when the pressure is positive, and the opening and closing direction of the reed is arranged in the crank axis direction.

請求項10の発明は、請求項1に記載の火花点火式内燃機関において、該内燃機関は、2気筒で、等間隔燃焼を行い、前記吸気通路は上流側の1つの共通吸気通路と、該共通吸気通路から分岐された分岐吸気通路とを有し、前記共通吸気通路に前記逆止弁が配置されていることを特徴としている。   According to a tenth aspect of the present invention, in the spark ignition type internal combustion engine according to the first aspect, the internal combustion engine performs two-cylinder combustion at equal intervals, and the intake passage includes one common intake passage on the upstream side, A branch intake passage branched from the common intake passage, and the check valve is arranged in the common intake passage.

請求項11の発明は、請求項10に記載の火花点火式内燃機関において、前記共通吸気通路の逆止弁より下流側部分に、各気筒共通のガス燃料噴射弁が配置され、該ガス燃料噴射弁は、ガス燃料を前記吸気通路の各気筒への分岐部に供給するよう配置されていることを特徴としている。   According to an eleventh aspect of the present invention, in the spark ignition type internal combustion engine according to the tenth aspect, a gas fuel injection valve common to each cylinder is disposed at a downstream side portion of the check valve of the common intake passage, and the gas fuel injection The valve is arranged to supply gas fuel to a branch portion of each intake passage to each cylinder.

請求項12の発明は、請求項10に記載の火花点火式内燃機関において、前記共通吸気通路の前記逆止弁より上流側部分に、スロットル弁を内蔵するスロットルボディが配置され、前記スロットルボディと前記逆止弁との間に、排気ガスの一部を吸気系に還流させる外部EGR装置が接続されていることを特徴としている。   According to a twelfth aspect of the present invention, in the spark ignition internal combustion engine according to the tenth aspect, a throttle body including a throttle valve is disposed upstream of the check valve in the common intake passage. An external EGR device that recirculates a part of the exhaust gas to the intake system is connected to the check valve.

請求項1の発明に係る内燃機関によれば、気筒側への流れのみ許容する逆止弁を、吸気通路のサージタンク接続部近傍に、つまり吸気通路の上流端部に配設したので、吸気通路の逆止弁より下流側の通路容積を確保することができ、部分負荷時のオーバーラップ期間に内部EGRガスを吸気通路の逆止弁下流側部分に溜めておくことができる。これにより吸気行程初期の吸気通路内負圧が低減され、充分な内部EGRガスが確保されることから、部分負荷時のポンピング損失を低減でき、燃費を低減できる。   According to the internal combustion engine of the first aspect of the present invention, the check valve that allows only the flow to the cylinder side is disposed in the vicinity of the surge tank connecting portion of the intake passage, that is, at the upstream end portion of the intake passage. The passage volume downstream from the check valve of the passage can be secured, and the internal EGR gas can be stored in the check valve downstream portion of the intake passage during the overlap period at the time of partial load. As a result, the negative pressure in the intake passage at the beginning of the intake stroke is reduced and sufficient internal EGR gas is ensured, so that the pumping loss at the partial load can be reduced and the fuel consumption can be reduced.

また高負荷域では、吸気行程以外の行程で吸気通路の逆止弁より下流側部分に混合気を充填しておくことができるので、駆動機構を設けたり,弁体を大型化したりする必要がなく、コストの上昇を招くことなく十分な出力性能が得られる。   In the high load range, the air-fuel mixture can be filled downstream of the check valve in the intake passage in a stroke other than the intake stroke. Therefore, it is necessary to provide a drive mechanism or increase the size of the valve body. Therefore, sufficient output performance can be obtained without increasing the cost.

即ち、気筒内に吸気のタンブルを生成させるようにした内燃機関において、逆止弁を吸気通路のサージタンクとの接続部近傍に配置し、部分負荷時にオーバーラップ期間を拡大すると、内部EGRガスが吸気通路内に溜まることとなる。よって吸気行程初期の吸気通路内圧力が大幅に低減され、また逆止弁が吸気通路の上流端部に位置していることから、必要充分な内部EGRガスを確保できる。これにより、吸気行程におけるポンピング損失の低減効果と、内部EGRガスの増加による燃費の低減効果の両方が得られる。このようなポンピング損失の低減効果は、既存の機関構成部品を用いて工業製品化することで、それほどコストをかけずに容易に実現可能である。   That is, in an internal combustion engine that generates tumble of intake air in a cylinder, if a check valve is arranged near the connection portion of the intake passage with the surge tank and the overlap period is expanded during partial load, the internal EGR gas is It will accumulate in the intake passage. Accordingly, the pressure in the intake passage at the initial stage of the intake stroke is greatly reduced, and the check valve is located at the upstream end of the intake passage, so that necessary and sufficient internal EGR gas can be secured. Thereby, both the reduction effect of the pumping loss in the intake stroke and the reduction effect of the fuel consumption due to the increase of the internal EGR gas can be obtained. Such a reduction effect of the pumping loss can be easily realized without much cost by commercializing the engine components using existing engine components.

また、例えばガソリン燃料を吸気ポートに直接噴射する内燃機関の場合は、中・高負荷運転域でオーバーラップ期間を設けると、気筒内から逆流する残留ガス量が増加することから、ガソリン燃料粒の一部がサージタンクの内壁まで飛翔する場合がある。この現象により、過渡状態のA/F制御が不適切になり、応答性,排気ガス性状への影響が懸念される。本発明では、逆止弁により残留ガスのサージタンクへの逆流が抑制されるので、ガソリン燃料粒を吸気弁近傍の吸気通路内に溜めておくことができ、前記応答性,排気ガス性状を改善できる。   For example, in the case of an internal combustion engine that directly injects gasoline fuel into the intake port, if an overlap period is provided in the middle / high load operation range, the amount of residual gas that flows back from the cylinder increases, so Some may fly to the inner wall of the surge tank. This phenomenon makes the A / F control in a transient state inappropriate, and there is a concern about the influence on the response and exhaust gas properties. In the present invention, since the check valve suppresses the backflow of residual gas to the surge tank, gasoline fuel particles can be stored in the intake passage in the vicinity of the intake valve, improving the response and exhaust gas properties. it can.

請求項2の発明では、各吸気通路をそれぞれサージタンクに接続し、各吸気通路に逆止弁を配置したので、多気筒内燃機関におけるポンピング損失の低減に有効である。   In the invention of claim 2, since each intake passage is connected to a surge tank and a check valve is arranged in each intake passage, it is effective in reducing pumping loss in a multi-cylinder internal combustion engine.

請求項3の発明では、逆止弁をサージタンクと吸気管との接続面に挟んだ状態で共締め固定したので、逆止弁を、新たな部品を追加することなく簡単な構造でかつ容易に取り付けることができる。   In the invention of claim 3, since the check valve is fixed together with the check valve sandwiched between the connection surfaces of the surge tank and the intake pipe, the check valve has a simple structure and is easy without adding new parts. Can be attached to.

請求項4の発明では、高負荷域における吸気弁の閉じ時期を下死点後としたので、気筒内に吸入した新気の一部が吸気通路に戻ることとなり、この戻った新気は逆止弁により吸気通路内に圧力上昇を伴って蓄えられることとなる。この状態から、次の吸気行程のオーバーラップが開始されると、新気の吸気通路内圧力が、気筒内圧力より高くなっていることから、内部EGRガスが低減され、高温の気筒内残留ガスが掃気されることとなり、高負荷域における耐ノッキング性能を向上できる。   In the invention of claim 4, since the closing timing of the intake valve in the high load region is after bottom dead center, a part of the fresh air sucked into the cylinder returns to the intake passage, and this returned fresh air is reversed. The stop valve accumulates the pressure in the intake passage with an increase in pressure. When the overlap of the next intake stroke is started from this state, since the pressure in the intake air of fresh air is higher than the pressure in the cylinder, the internal EGR gas is reduced and the high-temperature cylinder residual gas is reduced. As a result, the anti-knocking performance in a high load range can be improved.

即ち、高負荷運転域では、圧縮圧力の上昇と、高温の内部EGRガスの増量によりノッキングが生じ易い。このノッキング防止対策として、従来は、圧縮比の低減、点火時期の遅角、過濃度空燃比による運転が行われていたが、何れの対策も熱効率の低下を招くおそれがある。本発明では、内部EGRガスが低減されるので、このような熱効率の低下を招くことなく、耐ノッキング性能を向上できる。   That is, in the high load operation region, knocking is likely to occur due to an increase in the compression pressure and an increase in the high-temperature internal EGR gas. Conventionally, as countermeasures for preventing knocking, reduction of the compression ratio, retarding of the ignition timing, and operation with an over-concentrated air-fuel ratio have been performed, but any of the countermeasures may cause a decrease in thermal efficiency. In the present invention, since the internal EGR gas is reduced, the anti-knocking performance can be improved without causing such a decrease in thermal efficiency.

請求項5の発明では、複数の吸気弁のうち、排気弁から最も離れた吸気弁の開き時期を他の吸気弁の開き時期より早くしたので、それだけオーバーラップ期間を拡大することができ、吸気通路内に蓄えられた新気により既燃ガスの掃気を行う場合の新気の吹き抜けによる流出を抑制できる。   In the invention of claim 5, among the plurality of intake valves, the opening time of the intake valve that is farthest from the exhaust valve is made earlier than the opening timing of the other intake valves, so that the overlap period can be expanded accordingly, It is possible to suppress the outflow due to blow-through of fresh air when scavenging burned gas with fresh air stored in the passage.

即ち、三元触媒を用いて排気ガスの浄化を行うようにした内燃機関では、高負荷運転域で余剰酸素と未燃焼成分が排出されると、触媒が許容温度以上に上昇するおそれがあり、掃気による新気の吹き抜けが生じると触媒が損傷する場合がある。また三元触媒の場合には、排気ガスの浄化が充分に行えない場合がある。本発明では、新気の吹き抜けを抑制できるので、触媒の損傷を回避できるとともに、排気ガスの浄化を充分に行うことができる。   That is, in an internal combustion engine that purifies exhaust gas using a three-way catalyst, if excess oxygen and unburned components are discharged in a high-load operation region, the catalyst may rise above the allowable temperature, If the fresh air is blown out by scavenging, the catalyst may be damaged. In the case of a three-way catalyst, exhaust gas may not be sufficiently purified. In the present invention, since blow-through of fresh air can be suppressed, damage to the catalyst can be avoided and exhaust gas can be sufficiently purified.

請求項6の発明では、2本の吸気弁のうち、先に開く吸気弁より遠方に位置する排気弁の閉じ時期を他の排気弁の閉じ時期より遅くしたので、吸気通路内に蓄えられた新気により掃気を行う場合の吹き抜けを抑制でき、請求項4と同様の効果が得られる。   In the invention of claim 6, since the closing timing of the exhaust valve located farther from the first opening of the two intake valves is made later than the closing timing of the other exhaust valves, it is stored in the intake passage. Blow-through when scavenging with fresh air can be suppressed, and the same effect as in claim 4 can be obtained.

請求項7の発明では、ガス燃料を吸気通路の逆止弁より下流側に供給したので、ガス燃料を適切なタイミングで供給することにより、ポンピング損失を低減できる。この場合、ガス燃料は、吸気行程の後半を除く範囲で供給することが好ましい。例えば、ガス燃料をオーバーラップ開始前に供給した場合には、内部EGRの低減効果が得られ、アイドリング時を含む極低負荷運転域では燃焼の安定性が向上し、高負荷運転域では掃気能力がより向上する。   According to the seventh aspect of the present invention, the gas fuel is supplied to the downstream side of the check valve of the intake passage, so that the pumping loss can be reduced by supplying the gas fuel at an appropriate timing. In this case, the gas fuel is preferably supplied in a range excluding the latter half of the intake stroke. For example, when gas fuel is supplied before the start of overlap, the effect of reducing internal EGR is obtained, combustion stability is improved in the extremely low load operation region including idling, and scavenging capacity is obtained in the high load operation region. Will be improved.

即ち、CNG・LPG等のガス燃料は、常温で気化する充分な蒸気圧を有しており、また液噴LPGも噴射直後に気化することから、吸気通路内にガス状態で供給することは容易である。このようにガス燃料を適切な時期に供給することでポンピング損失を低減できる。   That is, gas fuel such as CNG / LPG has a sufficient vapor pressure to evaporate at room temperature, and the liquid injection LPG is also vaporized immediately after injection, so it is easy to supply it in the intake passage in a gas state. It is. Thus, pumping loss can be reduced by supplying gas fuel at an appropriate time.

請求項8の発明では、吸気弁,排気弁の開閉タイミングを油圧式の可変動弁機構により行うようにしたので、吸気通路に逆止弁を配置することにより、オーバーラップ期間の制御が簡単になり、既に標準化されている一般的な可変動弁機構を用いることが可能となり、コストを低減できる。   In the invention of claim 8, since the opening and closing timings of the intake valve and the exhaust valve are performed by a hydraulic variable valve mechanism, the control of the overlap period can be easily performed by arranging a check valve in the intake passage. Thus, it is possible to use a general variable valve mechanism that has already been standardized, and the cost can be reduced.

請求項9の発明では、リードで弁座本体の開口を開閉するように構成されたリード弁を採用し、該リード弁を、リードがクランク軸線方向に開閉するように配設したので、小型でかつ安定した開閉動作が得られる。   According to the ninth aspect of the present invention, a reed valve configured to open and close the opening of the valve seat body with the reed is adopted, and the reed valve is disposed so that the reed is opened and closed in the crank axis direction. In addition, a stable opening / closing operation can be obtained.

即ち、レシプロ内燃機関では、クランク軸の軸線に対して直角方向、つまり気筒軸線方向の振動が圧倒的に大きい。このためリード弁を、リードが気筒軸線方向に開閉するように配置した場合には、高速回転域で前記振動によりリードが不安定な挙動となるおそれがある。また高速・高負荷運転域で充分な新気を通過させるには、配置スペースを確保し易い小型のリード弁を複数連装することが望ましく、また装備性を高める点からも、リードがクランク軸線方向に開閉するように配置することが望ましい。   That is, in a reciprocating internal combustion engine, vibration in a direction perpendicular to the axis of the crankshaft, that is, in the cylinder axis direction, is overwhelmingly large. For this reason, when the reed valve is disposed so that the reed opens and closes in the cylinder axis direction, the reed may behave in an unstable manner due to the vibration in the high-speed rotation range. In order to allow sufficient fresh air to pass through in the high-speed and high-load operating range, it is desirable to connect multiple small reed valves that are easy to secure the layout space. It is desirable to arrange so as to open and close.

請求項10の発明では、吸気行程が重複しない2気筒等間隔燃焼を行う内燃機関において、逆止弁を、共通吸気通路に配置したので、逆止弁を各気筒に共通して利用でき、構造を簡単にできるとともに、コンパクトにできる。   In the invention of claim 10, in the internal combustion engine that performs two-cylinder equidistant combustion in which the intake strokes do not overlap, the check valve is arranged in the common intake passage, so that the check valve can be used in common for each cylinder, and the structure Can be made simple and compact.

一般に、2気筒等間隔燃焼を行う機関では、吸気行程が重複することはないことから、相対する気筒の吸気負圧の影響を直接受けることはない。このため、スロットル弁の下流側の吸気通路容積が適切であれば、タンブルポート形状及びオーバーラップ期間の最適化を図ることで、部分負荷時のポンピング損失を低減できる。しかし高負荷域ではノッキングが発生し易くなることから、逆止弁により下死点後の新気を吸気通路内に蓄えておくことが必要となる。本発明では、吸気行程が重複しないので、逆止弁を各気筒に共通化できる。   In general, in an engine that performs two-cylinder equidistant combustion, the intake strokes do not overlap and therefore are not directly affected by the intake negative pressure of the opposing cylinders. For this reason, if the intake passage volume on the downstream side of the throttle valve is appropriate, the pumping loss at the partial load can be reduced by optimizing the tumble port shape and the overlap period. However, since knocking is likely to occur in a high load range, it is necessary to store fresh air after bottom dead center in the intake passage by a check valve. In the present invention, since the intake strokes do not overlap, the check valve can be shared by each cylinder.

請求項11の発明では、共通吸気通路の逆止弁より下流側部分にガス燃料を供給したので、ガス燃料を、例えばオーバーラップ前,もしくは吸気行程の前半に供給することにより、ポンピング損失を低減できる。   In the invention of claim 11, since the gas fuel is supplied to the downstream side portion of the check valve of the common intake passage, the pumping loss is reduced by supplying the gas fuel, for example, before the overlap or the first half of the intake stroke. it can.

ガス燃料は、ガソリン等の液体燃料のように吸気通路の壁面に付着することもないので、ガス燃料噴射弁を吸気弁に指向するように配置する必要がない。このため、1本のガス燃料噴射弁でも、各気筒に均等にガス燃料を供給することができ、均一な空燃比の混合気でもって燃焼を行うことができる。これにより、燃料供給装置の簡略化が可能であり、かつ高い応答性及び排気ガス性能が得られる。   Since the gas fuel does not adhere to the wall surface of the intake passage like liquid fuel such as gasoline, it is not necessary to arrange the gas fuel injection valve so as to face the intake valve. For this reason, even with one gas fuel injection valve, gas fuel can be supplied uniformly to each cylinder, and combustion can be performed with a uniform air-fuel ratio mixture. As a result, the fuel supply device can be simplified, and high responsiveness and exhaust gas performance can be obtained.

請求項12の発明では、外部EGRガスを逆止弁の上流側で、かつスロットル弁の下流側に導入した。吸気行程の下死点後において気筒内の既燃ガスが、逆止弁の上流側に到達するのを阻止できるため、外部EGRガスは常時下流側に向かって流れることとなり、スロットルボディ及びスロットル弁が汚損するのを防止できる。   In the twelfth aspect of the invention, the external EGR gas is introduced upstream of the check valve and downstream of the throttle valve. Since the burned gas in the cylinder can be prevented from reaching the upstream side of the check valve after the bottom dead center of the intake stroke, the external EGR gas always flows toward the downstream side, so that the throttle body and the throttle valve Can be prevented from fouling.

EGRは、NOxの低減及び燃費の向上に有効な技術であることは公知である。このような効果を得るには、EGRをできるだけ広範囲な運転域で利用し、各気筒に均一に導入することが重要である。このような観点から、例えば外部EGRガスをスロットル弁より上流側に導入することが考えられる。しかしながら、外部EGRガスには燃焼により生じるカーボン等の微粒子が含まれることから、各気筒の吸気行程の下死点後に生じる混合気の逆流により、スロットル弁とスロットルボディの内壁に微粒子が徐々に付着して堆積し、スロットル開度等の制御性が損なわれるおそれがある。このような制御性への対策例として、吸気通路とは別に、各気筒のシリンダヘッドと吸気管との間に連通路を設け、該連通路から外部EGRガスを気筒に導入する場合がある。ところが、運転状況によっては各気筒への外部EGRガスの分配に差が生じ易く、全気筒が最も効率よく運転ができるEGR率に制御することは困難である。本発明では、吸気通路に逆止弁を設けたので、吸気行程の下死点後において気筒内の既燃ガスが、逆止弁より上流側に到達するのを阻止でき、スロットル弁が汚損するのを防止できる。特に、2気筒等間隔燃焼を行う場合には、吸気行程が重複しないことから、前記既燃ガスの逆流の影響が顕著に現れるのでその効果は大きい。   EGR is known to be an effective technique for reducing NOx and improving fuel consumption. In order to obtain such an effect, it is important to use EGR in the widest possible operating range and introduce it uniformly into each cylinder. From such a viewpoint, for example, it is conceivable to introduce an external EGR gas upstream of the throttle valve. However, since the external EGR gas contains fine particles such as carbon generated by combustion, the fine particles gradually adhere to the inner walls of the throttle valve and the throttle body due to the backflow of the air-fuel mixture generated after the bottom dead center of the intake stroke of each cylinder. As a result, the controllability such as the throttle opening may be impaired. As an example of measures against such controllability, there is a case where a communication path is provided between the cylinder head and the intake pipe of each cylinder separately from the intake path, and external EGR gas is introduced into the cylinder from the communication path. However, depending on the operating conditions, a difference in the distribution of the external EGR gas to each cylinder tends to occur, and it is difficult to control the EGR rate so that all cylinders can be operated most efficiently. In the present invention, since the check valve is provided in the intake passage, the burned gas in the cylinder can be prevented from reaching the upstream side of the check valve after the bottom dead center of the intake stroke, and the throttle valve is soiled. Can be prevented. In particular, when performing two-cylinder equidistant combustion, since the intake strokes do not overlap, the effect of the backflow of burned gas appears remarkably, so the effect is great.

本発明の実施例1による火花点火式内燃機関の断面側面図である。1 is a cross-sectional side view of a spark ignition internal combustion engine according to Embodiment 1 of the present invention. 前記内燃機関の断面平面図である。2 is a cross-sectional plan view of the internal combustion engine. FIG. 前記内燃機関の吸気弁,排気弁の開閉タイミング図である。FIG. 3 is a timing diagram for opening and closing an intake valve and an exhaust valve of the internal combustion engine. 前記内燃機関のポンピング損失の効果を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the effect of the pumping loss of the said internal combustion engine. 本発明の実施例2による内燃機関の断面側面図である。It is a cross-sectional side view of the internal combustion engine by Example 2 of this invention. 本発明の実施例3による内燃機関の平面から見た概略構成図である。It is the schematic block diagram seen from the plane of the internal combustion engine by Example 3 of this invention. 前記内燃機関の吸気弁,排気弁の開閉タイミング図である。FIG. 3 is a timing diagram for opening and closing an intake valve and an exhaust valve of the internal combustion engine. 本発明の実施例4による内燃機関の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the internal combustion engine by Example 4 of this invention. 前記内燃機関の吸気弁,排気弁の開閉タイミング図である。FIG. 3 is a timing diagram for opening and closing an intake valve and an exhaust valve of the internal combustion engine. 本発明の実施例5による内燃機関の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the internal combustion engine by Example 5 of this invention. 本発明の実施例6による内燃機関の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the internal combustion engine by Example 6 of this invention.

以下、本発明の実施例1を添付図面に基づいて説明する。   Embodiment 1 of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

図1ないし図3は、本発明の実施例1による火花点火式内燃機関を説明するための図であり、図1は内燃機関の断面図、図2は内燃機関の平面から見た概略構成図、図3は内燃機関の吸気弁及び排気弁の開閉タイミング図である。   FIGS. 1 to 3 are views for explaining a spark ignition type internal combustion engine according to a first embodiment of the present invention. FIG. 1 is a cross-sectional view of the internal combustion engine, and FIG. 2 is a schematic configuration diagram viewed from the plane of the internal combustion engine. FIG. 3 is an open / close timing chart of the intake valve and the exhaust valve of the internal combustion engine.

図において、1は水冷式4サイクル直列4気筒の火花点火式内燃機関を示している。該内燃機関1は、4つのシリンダボア(気筒)2aが並列に形成されたシリンダブロック2の上合面にシリンダヘッド3を接続するとともに、該シリンダヘッド3の上合面にヘッドカバー4を接続し、前記シリンダブロック2の下合面にクランク軸5が収容されたクランクケース(不図示)を接続した概略構造を有する。   In the figure, reference numeral 1 denotes a water-cooled 4-cycle in-line 4-cylinder spark ignition internal combustion engine. The internal combustion engine 1 has a cylinder head 3 connected to an upper joint surface of a cylinder block 2 in which four cylinder bores (cylinders) 2a are formed in parallel, and a head cover 4 is connected to the upper joint surface of the cylinder head 3. The cylinder block 2 has a schematic structure in which a crankcase (not shown) in which a crankshaft 5 is accommodated is connected to the lower joint surface of the cylinder block 2.

前記各シリンダボア2a内にはピストン6が摺動自在に挿入され、該ピストン6はコンロッド7を介して前記クランク軸5に連結されている。   A piston 6 is slidably inserted into each cylinder bore 2 a, and the piston 6 is connected to the crankshaft 5 via a connecting rod 7.

前記シリンダヘッド3の各シリンダボア2aに対向する部分には、ペントルーフ型の燃焼凹部(燃焼室)3aが形成されている。この各燃焼凹部3aには、点火プラグ10がシリンダボア2aの気筒軸線E上に位置するように装着されている。   A pent roof type combustion recess (combustion chamber) 3a is formed in a portion of the cylinder head 3 facing each cylinder bore 2a. A spark plug 10 is mounted on each combustion recess 3a so as to be positioned on the cylinder axis E of the cylinder bore 2a.

前記シリンダヘッド3の各燃焼凹部3aには、2つの吸気開口3bと2つの排気開口3cがクランク軸5の軸線C方向に並列に形成されている。前記両吸気開口3b,3bは、気筒軸線E方向に見たとき前記クランク軸5の軸線Cを挟んだ一側に配置され、各排気開口3c,3cは前記軸線Cを挟んだ他側に配置されている。   In each combustion recess 3 a of the cylinder head 3, two intake openings 3 b and two exhaust openings 3 c are formed in parallel in the direction of the axis C of the crankshaft 5. The two intake openings 3b and 3b are arranged on one side of the crankshaft 5 when viewed in the cylinder axis E direction, and the exhaust openings 3c and 3c are arranged on the other side of the axis C. Has been.

前記各吸気開口3bには吸気弁11,11が配設され、該各吸気弁11は吸気カム軸12により開閉駆動される。また前記各排気開口3cには排気弁13,13が配設され、該各排気弁13は排気カム軸14により開閉駆動される。   Intake valves 11, 11 are disposed in the intake openings 3 b, and the intake valves 11 are opened and closed by intake camshafts 12. Exhaust valves 13 are provided in the exhaust openings 3c, and the exhaust valves 13 are opened and closed by an exhaust camshaft 14.

前記シリンダヘッド3には、各吸気開口3bに連通する吸気ポート3dと、各排気開口3cに連通する排気ポート3eが形成されている。   The cylinder head 3 is formed with an intake port 3d communicating with each intake opening 3b and an exhaust port 3e communicating with each exhaust opening 3c.

前記各排気ポート3eには、排気管15が接続され、各排気管15は1つの集合管16に合流している。該集合管16には排気ガスの浄化を行う触媒17が介設されており、該集合管16の下流端にはマフラ(不図示)が接続されている。   Each exhaust port 3 e is connected to an exhaust pipe 15, and each exhaust pipe 15 merges into one collecting pipe 16. The collecting pipe 16 is provided with a catalyst 17 for purifying exhaust gas, and a muffler (not shown) is connected to the downstream end of the collecting pipe 16.

前記各吸気ポート3dには吸気管20が接続されている。また各吸気管20の上流端は共通のサージタンク21に接続されている。このサージタンク21には、各気筒共通のスロットル弁22aを内蔵するスロットルボディ22が接続され、該スロットルボディ22にはエアクリーナ(不図示)が接続されている。なお、、本実施例における吸気通路20′は、吸気ポート3dと吸気管20により構成されている。   An intake pipe 20 is connected to each intake port 3d. The upstream end of each intake pipe 20 is connected to a common surge tank 21. The surge tank 21 is connected with a throttle body 22 having a throttle valve 22a common to each cylinder, and an air cleaner (not shown) is connected to the throttle body 22. Note that the intake passage 20 ′ in this embodiment is constituted by the intake port 3 d and the intake pipe 20.

前記各吸気ポート3d及び各吸気管20は、吸気開口3bに向かって大略直線をなすように、かつ吸気通路軸線がシリンダボア2aの中心部に臨むよう形成されている。これにより、シリンダボア2a内に吸気のタンブル流aを生成させることが可能となる。   The intake ports 3d and the intake pipes 20 are formed so as to be substantially straight toward the intake opening 3b and so that the intake passage axis faces the center of the cylinder bore 2a. As a result, the tumble flow a of intake air can be generated in the cylinder bore 2a.

前記各吸気管20には、ガソリン等の液体燃料を噴射供給する液体燃料噴射弁23が配置されている。この液体燃料噴射弁23は、燃料噴射口23aから噴射される燃料が吸気開口3bの中心部に向かうように、つまり吸気弁11の傘部の裏面に向かうように配置されている。   Each intake pipe 20 is provided with a liquid fuel injection valve 23 for injecting and supplying liquid fuel such as gasoline. The liquid fuel injection valve 23 is arranged so that the fuel injected from the fuel injection port 23 a is directed toward the center of the intake opening 3 b, that is, toward the back surface of the umbrella portion of the intake valve 11.

前記内燃機関1は、各吸気弁11,各排気弁13の開閉タイミングを変化させることにより、吸気弁11と排気弁13が同時に開くオーバーラップ期間を可変制御する油圧式の可変動弁機構25を備えている。   The internal combustion engine 1 includes a hydraulic variable valve mechanism 25 that variably controls an overlap period in which the intake valve 11 and the exhaust valve 13 are opened simultaneously by changing the opening and closing timings of the intake valves 11 and the exhaust valves 13. I have.

この可変動弁機構25は、前記吸気カム軸12,排気カム軸14を介して吸気弁11,排気弁13の開閉時期を連続的に変化させる吸気アクチュエータ26,排気アクチュエータ27と、機関回転数,機関負荷,スロットル弁開度等の運転状態に基づいて吸気,排気アクチュエータ26,27を駆動制御するECU28とを備えている。   The variable valve mechanism 25 includes an intake actuator 26 and an exhaust actuator 27 that continuously change the opening and closing timings of the intake valve 11 and the exhaust valve 13 via the intake cam shaft 12 and the exhaust cam shaft 14, and the engine speed, And an ECU 28 for driving and controlling the intake and exhaust actuators 26 and 27 based on the operating conditions such as engine load and throttle valve opening.

前記可変動弁機構25は、図3(a)に示すように、低・中速高負荷運転域では、排気弁を燃焼行程における下死点前約40度(クランク角度、以下同じ)で開き、排気行程における上死点後約6度で閉じる(実線参照)。また吸気弁を吸気行程における上死点前約6度で開き、下死点後約72度で閉じる(破線参照)。これにより吸気行程初期には、吸気弁と排気弁が同時に開くオーバーラップ期間(クランク角度で12度程度)A1が設けられている。   As shown in FIG. 3 (a), the variable valve mechanism 25 opens the exhaust valve at about 40 degrees before the bottom dead center in the combustion stroke (the crank angle, the same applies hereinafter) in the low / medium speed / high load operation region. Close at about 6 degrees after top dead center in the exhaust stroke (see solid line). Further, the intake valve is opened at about 6 degrees before top dead center in the intake stroke, and is closed at about 72 degrees after bottom dead center (see broken line). As a result, at the beginning of the intake stroke, an overlap period (about 12 degrees in crank angle) A1 is provided in which the intake valve and the exhaust valve open simultaneously.

一方、図3(b)に示すように、高速高負荷域運転域では、排気弁の開閉時期は前記低・中速高負荷運転域の場合と同じ設定とされ、吸気弁の開き時期は、吸気行程における上死点前約26度(クランク角度、以下同じ)とさらに早くなり、排気弁とのオーバーラップ期間A2はクランク角度で32度程度に拡大される。また吸気弁の閉じ時期は、吸気行程における下死点後約52度と早くなっている。これにより高速高負荷域では、気筒内の既燃ガスの一部が逆流して吸気ポート3d,吸気管20に滞留する。   On the other hand, as shown in FIG. 3 (b), in the high speed and high load range operation region, the opening and closing timing of the exhaust valve is set to be the same as in the low / medium speed and high load operation range, and the intake valve opening timing is In the intake stroke, it becomes approximately 26 degrees before top dead center (crank angle, hereinafter the same), and the overlap period A2 with the exhaust valve is expanded to about 32 degrees in terms of the crank angle. The closing timing of the intake valve is about 52 degrees after the bottom dead center in the intake stroke. As a result, in the high speed and high load region, a part of the burned gas in the cylinder flows backward and stays in the intake port 3d and the intake pipe 20.

前記各吸気管20のサージタンク21の接続部近傍には、吸気の気筒側への流れのみ許容する逆止弁(リード弁)30が配置されている。本実施例における吸気通路20′の、前記逆止弁30より下流側の容積は、気筒容積と略同程度に設定されており、具体的には、吸気管20及び吸気ポート3dの直径,長さが、前記容積を確保可能に設定されている。   A check valve (reed valve) 30 that allows only the flow of intake air to the cylinder side is disposed in the vicinity of the connection portion of each intake pipe 20 to the surge tank 21. The volume downstream of the check valve 30 in the intake passage 20 'in this embodiment is set to be approximately the same as the cylinder volume. Specifically, the diameter and length of the intake pipe 20 and the intake port 3d are set. However, it is set so that the volume can be secured.

前記逆止弁30は、吸気通路20′内の圧力が負圧になると開き、正圧になると閉じるタイプのものである。この逆止弁30は、1つの弁座本体31と、合計4枚のリード32と、該各リード32の全開位置を規制する合計4枚のストッパ33とを有する。前記弁座本体31は、断面平面視(図2参照)で、上流側に拡開する略V字形状をなし、かつ気筒軸線E方向に長い縦長形状をなしている。前記弁座本体31の左,右壁部には、それぞれ4つの開口31aが形成されており、該各開口31aは前記リード32で開閉される。該リード32は前記ストッパ33と共に前記弁座本体31の前記開口31aの縁部に共締めにより固定されており、該共締め部を中心に起伏して前記開口31aを開閉する。   The check valve 30 is of a type that opens when the pressure in the intake passage 20 ′ becomes negative and closes when the pressure becomes positive. The check valve 30 includes one valve seat body 31, a total of four leads 32, and a total of four stoppers 33 that regulate the fully open position of each lead 32. The valve seat body 31 has a substantially V shape that expands to the upstream side in a cross-sectional plan view (see FIG. 2), and a vertically long shape that is long in the direction of the cylinder axis E. Four openings 31 a are formed in the left and right wall portions of the valve seat body 31, and the openings 31 a are opened and closed by the leads 32. The lead 32 is fixed together with the stopper 33 to the edge portion of the opening 31a of the valve seat body 31 by fastening together, and the opening 31a is opened and closed around the joint fastening portion.

前記逆止弁30は、前記吸気管20とサージタンク21との接続合面に挟持固定されている。詳細には、前記弁座本体31に形成されたフランジ部31cは、吸気管20のフランジ部20bとサージタンク21とで挟み込まれ、複数のボルト35により共締め固定されている。   The check valve 30 is clamped and fixed to a connecting surface between the intake pipe 20 and the surge tank 21. Specifically, the flange portion 31 c formed in the valve seat body 31 is sandwiched between the flange portion 20 b of the intake pipe 20 and the surge tank 21 and fixed together by a plurality of bolts 35.

前記逆止弁30は、気筒軸線E方向に見たとき、前記V字形状の二等分線をなす中心線Dがクランク軸線Cに対して直角となるように配置され、リード32は前記クランク軸線C方向に起伏することにより前記開口31aを開閉するようになっている。   The check valve 30 is arranged such that a center line D forming the V-shaped bisector is perpendicular to the crank axis C when viewed in the cylinder axis E direction, and the lead 32 is the crank The opening 31a is opened and closed by undulating in the direction of the axis C.

本実施例によれば、各吸気管20のサージタンク21への接続部近傍に吸気の気筒側への流れのみ許容する逆止弁30を配置したので、吸気通路20′の逆止弁30より下流側の通路容積を気筒容積と略同程度に確保することができ、部分負荷時のオーバーラップ期間に内部EGRガスを吸気通路20′の逆止弁30より下流側部分に溜めておくことができる。これにより吸気行程初期の吸気通路20′内の負圧が低減され、かつ必要充分な内部EGRガスが確保されることから、部分負荷時のポンピング損失を低減できるとともに、燃費を低減できる。   According to the present embodiment, the check valve 30 that allows only the flow of intake air to the cylinder side is disposed in the vicinity of the connection portion of each intake pipe 20 to the surge tank 21, so that the check valve 30 of the intake passage 20 ′ The downstream passage volume can be secured to approximately the same as the cylinder volume, and the internal EGR gas can be accumulated in the downstream portion of the intake passage 20 ′ from the check valve 30 during the overlap period. it can. As a result, the negative pressure in the intake passage 20 'at the initial stage of the intake stroke is reduced, and necessary and sufficient internal EGR gas is ensured, so that the pumping loss during partial load can be reduced and the fuel consumption can be reduced.

また高速高負荷域では、吸気行程以外の行程で吸気通路20′の逆止弁30より下流側部分に混合気を充填しておくことができるので、従来のように駆動機構を設けたり、弁体を大型化したりする場合に比べてコストを低減でき、かつ十分な出力性能が得られる。   In the high speed and high load range, the air-fuel mixture can be filled in the downstream portion of the check valve 30 of the intake passage 20 'in a stroke other than the intake stroke. Cost can be reduced and sufficient output performance can be obtained as compared with the case where the body is enlarged.

即ち、気筒内に吸気のタンブル流aを生成させるようにした内燃機関1において、逆止弁30を吸気管20のサージタンク21との接続部近傍に配置し、部分負荷時にオーバーラップ期間を拡大すると、内部EGRが吸気通路20′内に溜まることとなる。よって吸気行程初期の吸気管内負圧が大幅に低減され、また逆止弁30が吸気通路20′の上流側に位置していることから、必要充分な内部EGRガスを確保できる。これにより、吸気行程におけるポンピング損失の低減効果と、内部EGRの増加による燃費の低減効果の両方が得られる。このようなポンピング損失の低減効果は、既存の機関構成部品を用いて工業製品化することで、それほどコストをかけずに容易に実現可能である。   That is, in the internal combustion engine 1 in which the intake tumble flow a is generated in the cylinder, the check valve 30 is disposed in the vicinity of the connection portion with the surge tank 21 of the intake pipe 20 to extend the overlap period at the time of partial load. As a result, the internal EGR accumulates in the intake passage 20 '. Therefore, the negative pressure in the intake pipe at the initial stage of the intake stroke is greatly reduced, and the check valve 30 is positioned on the upstream side of the intake passage 20 ', so that necessary and sufficient internal EGR gas can be secured. Thereby, both the reduction effect of the pumping loss in the intake stroke and the reduction effect of the fuel consumption due to the increase of the internal EGR can be obtained. Such a reduction effect of the pumping loss can be easily realized without much cost by commercializing the engine components using existing engine components.

またガソリン燃料を吸気ポート3d内に直接噴射する液体燃料噴射弁23を備えた場合は、中・高負荷運転域でオーバーラップ期間を設けると、気筒内から逆流する残留ガス量が増加することから、ガソリン燃料粒の一部がサージタンクの内壁まで飛翔するという懸念がある。この現象は、過渡状態のA/F制御を不適切にするため、応答性,排気ガス性状への影響が懸念される。   In addition, when the liquid fuel injection valve 23 for directly injecting gasoline fuel into the intake port 3d is provided, if an overlap period is provided in the middle / high load operation region, the amount of residual gas flowing back from the cylinder increases. There is a concern that some gasoline fuel particles will fly to the inner wall of the surge tank. Since this phenomenon makes the A / F control in a transient state inappropriate, there is a concern about the influence on the response and the exhaust gas property.

本実施例では、逆止弁30により残留ガスのサージタンク21への逆流が抑制されるので、ガソリン燃料粒を吸気通路20′の吸気弁11近傍内に溜めておくことができ、前記応答性,排気ガス性状を改善できる。   In the present embodiment, the check valve 30 prevents the backflow of residual gas to the surge tank 21, so that gasoline fuel particles can be stored in the vicinity of the intake valve 11 in the intake passage 20 ′. , Exhaust gas properties can be improved.

図4は、4サイクル内燃機関のインジケータ線図を示している。図中、実線bは逆止弁を設けた本実施例内燃機関の気筒内圧力の変化を示し、破線cは逆止弁を設けていない内燃機関の気筒内圧力の変化を示す。   FIG. 4 shows an indicator diagram of a four-cycle internal combustion engine. In the figure, the solid line b shows the change in the cylinder pressure of the internal combustion engine of this embodiment provided with the check valve, and the broken line c shows the change of the cylinder pressure of the internal combustion engine not provided with the check valve.

同図からも明らかなように、逆止弁を設けていない内燃機関では、吸気行程における気筒内負圧がc′と大きいのに対し、本実施例の内燃機関では、逆止弁により吸気通路20′に内部EGRガスが溜まっていることから、吸気行程における気筒内負圧はb′と大きくなっており、図4の斜線部分の分だけポンピング損失が減少することが判る。   As is clear from the figure, in the internal combustion engine having no check valve, the negative pressure in the cylinder in the intake stroke is as large as c ′, whereas in the internal combustion engine of the present embodiment, the intake passage is provided by the check valve. Since the internal EGR gas is accumulated at 20 ', the in-cylinder negative pressure during the intake stroke is increased to b', and it can be seen that the pumping loss is reduced by the shaded portion in FIG.

本実施例では、前記各吸気管20をそれぞれサージタンク21に接続し、各吸気管20に逆止弁30を配置したので、多気筒内燃機関におけるポンピング損失の低減に有効である。   In the present embodiment, each intake pipe 20 is connected to a surge tank 21 and a check valve 30 is arranged in each intake pipe 20, which is effective in reducing pumping loss in a multi-cylinder internal combustion engine.

本実施例では、前記逆止弁30をサージタンク21と吸気管20との接続合面に挟み込んだ状態でボルト35により共締め固定したので、新たな取付け部品を追加することなく簡単な構造でかつ容易に逆止弁30を取り付けることができる。   In this embodiment, the check valve 30 is fastened together with the bolt 35 in a state of being sandwiched between the connection surfaces of the surge tank 21 and the intake pipe 20, so that a simple structure can be obtained without adding new mounting parts. And the check valve 30 can be attached easily.

本実施例では、高負荷域における吸気弁11の閉じ時期を下死点後(クランク角度で52度程度)としたので、気筒内に吸入した新気の一部が吸気通路20′内に戻ることとなり、この戻った新気は逆止弁30により吸気通路20′内に圧力上昇を伴い蓄えられることとなる。この状態から、次の吸気行程のオーバーラップが開始されると、新気の吸気通路20′内の圧力が、気筒内圧力より高くなっていることから、ピストン6の下降による負圧が生じる前に気筒内に流入することとなる。これにより、内部EGRが低減され、高温度の気筒内残留ガスが掃気されることとなり、高負荷域における耐ノッキング性能を向上できる。   In this embodiment, since the closing timing of the intake valve 11 in the high load region is after bottom dead center (about 52 degrees in crank angle), a part of the fresh air sucked into the cylinder returns into the intake passage 20 '. Thus, the returned fresh air is stored in the intake passage 20 ′ with a rise in pressure by the check valve 30. From this state, when the overlap of the next intake stroke is started, the pressure in the fresh air intake passage 20 ′ is higher than the pressure in the cylinder. Will flow into the cylinder. As a result, the internal EGR is reduced, and the high-temperature cylinder residual gas is scavenged, so that the anti-knocking performance in a high load region can be improved.

即ち、高負荷運転域では、圧縮圧力の上昇と、高温の内部EGRガスの増量によりノッキングが生じ易くなっている。これの対策として、従来は、圧縮比の低減、点火時期の遅角、過濃度空燃比による運転が行われているが、何れの対策も熱効率の低下を招くおそれがある。本発明では、高温の内部EGRガスの増量を阻止できるので、このような熱効率の低下を招くことなく、耐ノッキング性能を向上できる。   That is, in the high load operation region, knocking is likely to occur due to an increase in the compression pressure and an increase in the high-temperature internal EGR gas. Conventionally, measures have been taken to reduce the compression ratio, retard the ignition timing, and operate with an over-concentrated air-fuel ratio, but any of these measures may lead to a decrease in thermal efficiency. In the present invention, an increase in the high-temperature internal EGR gas can be prevented, so that the anti-knocking performance can be improved without causing such a decrease in thermal efficiency.

本実施例では、吸気弁11,排気弁13の開閉タイミングを油圧式の可変動弁機構25により行うようにしたので、吸気管20に逆止弁30を配置することにより、オーバーラップ期間の制御が簡単である。そのため、既に標準化されている一般的な可変動弁機構25を用いることが可能となり、ソレノイド式可変機構等を用いる場合に比べてコストを低減できる。   In this embodiment, the opening and closing timings of the intake valve 11 and the exhaust valve 13 are performed by the hydraulic variable valve mechanism 25. Therefore, by arranging the check valve 30 in the intake pipe 20, the overlap period can be controlled. Is simple. Therefore, it is possible to use a general variable valve mechanism 25 that has already been standardized, and the cost can be reduced compared to the case where a solenoid type variable mechanism or the like is used.

本実施例では、逆止弁30を、リード32の起伏により開口31aを開閉するタイプのものとし、かつリード32の開閉方向をクランク軸の軸線C方向としたので、小型でかつ安定した開閉動作が得られる。   In this embodiment, the check valve 30 is of a type that opens and closes the opening 31a by the undulation of the lead 32, and the opening and closing direction of the lead 32 is the direction of the axis C of the crankshaft. Is obtained.

即ち、レシプロ内燃機関では、気筒軸線E方向の振動が圧倒的に大きい。このため、逆止弁30を、リード32が気筒軸線E方向に開閉するように配置すると、高速回転域で前記振動によりリード32が不安定な挙動となるおそれがある。また高速・高負荷運転域で充分な新気を通過させるには、配置スペースを確保し易い小型のリードを連装することが望ましく、また装備性を高める点からも、逆止弁30を、気筒軸線E方向に向けて配置するが望ましい。即ち、1つの弁座本体31の左,右の4つの開口31aを開閉する4枚のリード32を連装したので、前記配置スペースを確保しつつ、高速・高負荷運転時に必要な吸気量を確保できる。   That is, in the reciprocating internal combustion engine, the vibration in the cylinder axis E direction is overwhelmingly large. For this reason, if the check valve 30 is arranged so that the lead 32 opens and closes in the direction of the cylinder axis E, the lead 32 may be unstable due to the vibration in the high-speed rotation region. In order to allow sufficient fresh air to pass through in the high-speed and high-load operating range, it is desirable to connect a small lead that can easily secure the arrangement space. It is desirable to arrange it in the direction of the axis E. That is, since four leads 32 for opening and closing the four left and right openings 31a of one valve seat body 31 are connected, the intake space necessary for high speed / high load operation is secured while securing the above-mentioned arrangement space. it can.

図5は、本発明の実施例2による火花点火式内燃機関を説明するための図である。図中、図1と同一符号は同一又は相当部分を示す。   FIG. 5 is a view for explaining a spark ignition type internal combustion engine according to a second embodiment of the present invention. In the figure, the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same or corresponding parts.

本実施例の内燃機関は、各吸気管20の、逆止弁30より下流側部分に配置された液体燃料噴射弁23と、CNG,LPG等のガス燃料を噴射供給するガス燃料噴射弁38とを備えている。このガス燃料噴射弁38は、ガス噴射口38aが吸気管20の軸芯付近で、かつ液体燃料噴射弁23の上流側に位置するように配置されている。これによりガス燃料は、吸気管20及び吸気ポート3dの軸線方向に向けて供給される。   The internal combustion engine of the present embodiment includes a liquid fuel injection valve 23 disposed in a portion downstream of the check valve 30 in each intake pipe 20, and a gas fuel injection valve 38 that supplies gas fuel such as CNG and LPG. It has. The gas fuel injection valve 38 is disposed so that the gas injection port 38 a is located near the axial center of the intake pipe 20 and upstream of the liquid fuel injection valve 23. Thereby, gas fuel is supplied toward the axial direction of the intake pipe 20 and the intake port 3d.

本実施例では、ガス燃料噴射弁38によりガス燃料を吸気管20の逆止弁30より下流側に供給するようにしたので、ガス燃料を適切なタイミングで吸気することにより、ポンピング損失を低減できる。例えば、オーバーラップ開始前に供給した場合には、内部EGRの低減効果が得られ、アイドリング時を含む極低負荷運転域では燃焼の安定性が向上し、高負荷運転域では掃気能力がより一層向上する。   In this embodiment, since the gas fuel is supplied to the downstream side of the check valve 30 of the intake pipe 20 by the gas fuel injection valve 38, the pumping loss can be reduced by sucking the gas fuel at an appropriate timing. . For example, when supplied before the start of overlap, the effect of reducing internal EGR is obtained, the stability of combustion is improved in the extremely low load operation region including idling, and the scavenging capacity is further increased in the high load operation region. improves.

即ち、CNG・LPG等のガス燃料は、常温で気化する充分な蒸気圧を有しており、また液噴LPGも噴射直後に気化することから、吸気管20内にガス状態で供給することは容易である。このようにガス燃料を適切な時期に供給することでポンピング損失を低減できる。   That is, gas fuel such as CNG / LPG has a sufficient vapor pressure to evaporate at room temperature, and the liquid injection LPG also evaporates immediately after injection, so that it is not supplied to the intake pipe 20 in a gas state. Easy. Thus, pumping loss can be reduced by supplying gas fuel at an appropriate time.

図6及び図7は、本発明の実施例3による火花点火式内燃機関を説明するための図である。図中、図2と同一符号は同一又は相当部分を示す。   6 and 7 are views for explaining a spark ignition type internal combustion engine according to a third embodiment of the present invention. In the figure, the same reference numerals as those in FIG. 2 denote the same or corresponding parts.

本実施例の内燃機関は、2つの気筒3a,3aを有する2気筒内燃機関であり、等間隔燃焼を行うように構成されている。本実施例の吸気通路20′は、上流側に位置する共通管(共通吸気通路)20aと、これから分岐する分岐管(分岐吸気通路)20c,20cと、前記各気筒3a,3aの吸気ポート3d,3dとを有する。前記共通管20aには、スロットル弁22aを内蔵するスロットルボディ22が接続されている。該スロットルボディ22の上流側にサージタンク21が接続されている。   The internal combustion engine of the present embodiment is a two-cylinder internal combustion engine having two cylinders 3a and 3a, and is configured to perform equal interval combustion. The intake passage 20 'of the present embodiment includes a common pipe (common intake passage) 20a located on the upstream side, branch pipes (branch intake passages) 20c and 20c branched from the upstream side, and intake ports 3d of the cylinders 3a and 3a. , 3d. A throttle body 22 having a built-in throttle valve 22a is connected to the common pipe 20a. A surge tank 21 is connected to the upstream side of the throttle body 22.

前記吸気管20の共通管20aには、各気筒共通の逆止弁(リード弁)30が配置されている。この逆止弁30は、吸気通路20′内の圧力が負圧になると開き、正圧になると閉じるタイプのものであり、実施例1と同様の構造を有する。   A common check valve (reed valve) 30 common to each cylinder is disposed in the common pipe 20 a of the intake pipe 20. The check valve 30 is of a type that opens when the pressure in the intake passage 20 ′ becomes negative and closes when the pressure becomes positive, and has the same structure as that of the first embodiment.

また各気筒はペントルーフ型の燃焼室を有し、該燃焼室のクランク軸線Cを挟んだ一側には2つの吸気弁11と1つの掃気用吸気弁40が配置され、他側には2つの排気弁13が配置されている。   Each cylinder has a pent roof type combustion chamber. Two intake valves 11 and one scavenging intake valve 40 are disposed on one side of the combustion chamber with the crank axis C therebetween, and two on the other side. An exhaust valve 13 is arranged.

前記掃気用吸気弁40は、各吸気弁11,11の中心を結び、かつ前記クランク軸線Cに平行な直線Fを挟んで気筒中心の反対側に位置しており、前記排気弁13から最も離れた位置に配置されている。そして前記掃気用吸気弁40は、2つの吸気弁11より早く開くように開タイミングが設定されている。   The scavenging intake valve 40 connects the centers of the intake valves 11 and 11 and is located on the opposite side of the cylinder center across a straight line F parallel to the crank axis C, and is farthest from the exhaust valve 13. It is arranged at the position. The opening timing of the scavenging intake valve 40 is set so as to open earlier than the two intake valves 11.

詳細には、図7(a)に示すように、アイドリングを含む極低負荷域では、掃気用吸気弁40は、2つの吸気弁11,11の開時期よりクランク角度で32度程度先に開く。なお掃気用吸気弁40の開時期は、排気弁13,13の閉時期と同時期に設定されている。また掃気用吸気弁40は2つの吸気弁11よりクランク角度で32度程度先に閉じる。   Specifically, as shown in FIG. 7A, in the extremely low load region including idling, the scavenging intake valve 40 opens about 32 degrees ahead of the opening timing of the two intake valves 11 and 11 at a crank angle. . The opening timing of the scavenging intake valve 40 is set at the same time as the closing timing of the exhaust valves 13 and 13. Further, the scavenging intake valve 40 is closed about 32 degrees ahead of the two intake valves 11 in terms of crank angle.

一方、図7(b)に示すように、高負荷域では、排気弁13の開閉時期はアイドリング・極低負荷域の開閉時期に固定されている。そして掃気用吸気弁40は、吸気行程の上死点前(クランク角度で26度程度)に開くように設定されている。これにより排気弁13とのオーバーラップ期間が拡大されている。また2つの吸気弁11の開時期は、排気弁13の閉時期と同時になるように設定されている(図7(b)参照)。   On the other hand, as shown in FIG. 7B, in the high load region, the opening / closing timing of the exhaust valve 13 is fixed to the opening / closing timing of the idling / very low load region. The scavenging intake valve 40 is set to open before the top dead center of the intake stroke (about 26 degrees in crank angle). Thereby, the overlap period with the exhaust valve 13 is expanded. The opening timing of the two intake valves 11 is set so as to coincide with the closing timing of the exhaust valve 13 (see FIG. 7B).

本実施例によれば、2つの吸気弁11と1つの掃気用吸気弁40を配置し、排気弁13から最も離れた掃気用吸気弁40の開時期を2つの吸気弁11の開時期より早くしたので、高負荷域でのオーバーラップ期間を拡大することができ、吸気通路20′内に蓄えられた新気により既燃ガスの掃気を行う場合の吹き抜けによる流出を抑制できる。   According to the present embodiment, two intake valves 11 and one scavenging intake valve 40 are arranged, and the opening timing of the scavenging intake valve 40 farthest from the exhaust valve 13 is earlier than the opening timing of the two intake valves 11. Therefore, the overlap period in the high load region can be extended, and the outflow due to blow-through when scavenging the burned gas by the fresh air stored in the intake passage 20 'can be suppressed.

即ち、三元触媒を用いて排気ガスの浄化を行うようにした内燃機関では、高負荷運転域で余剰酸素と未燃焼成分が排出されると、触媒が許容温度以上に上昇するおそれがあり、掃気による新気の吹き抜けが生じると触媒が損傷する場合がある。また三元触媒の場合には、排気ガスの浄化が充分に行えない場合がある。本発明では、新規の吹き抜けを抑制できるので、触媒の損傷を回避できるとともに、排気ガスの浄化を充分に行うことができる。   That is, in an internal combustion engine that purifies exhaust gas using a three-way catalyst, if excess oxygen and unburned components are discharged in a high-load operation region, the catalyst may rise above the allowable temperature, If the fresh air is blown out by scavenging, the catalyst may be damaged. In the case of a three-way catalyst, exhaust gas may not be sufficiently purified. In the present invention, since novel blow-through can be suppressed, damage to the catalyst can be avoided and exhaust gas can be sufficiently purified.

本実施例では、2気筒等間隔燃焼を行う場合に、逆止弁30を各吸気管20の合流部20aに配置したので、各気筒の吸気行程が重複しないことから、逆止弁30を各気筒に共通して利用でき、構造を簡単にできるとともに、コンパクトにできる。   In the present embodiment, when the two-cylinder equidistant combustion is performed, since the check valve 30 is arranged at the merging portion 20a of each intake pipe 20, the intake stroke of each cylinder does not overlap. It can be used in common with cylinders, making the structure simple and compact.

一般に、2気筒等間隔燃焼を行う内燃機関では、吸気行程が重複することはないことから、相対する気筒の吸気負圧の影響を直接受けることはない。このため、スロットル弁22aの下流側の吸気通路容積が適切であれば、タンブルポートとオーバーラップ期間の最適化を図ることで、部分負荷時のポンピング損失を低減できる。しかし高負荷域ではノッキングが発生し易くなることから、逆止弁により下死点後の新気を吸気通路20′内に蓄えておく必要がある。本実施例では、吸気行程が重複しないので、逆止弁30を各気筒に共通化できる。   In general, in an internal combustion engine that performs two-cylinder equidistant combustion, the intake strokes do not overlap and therefore are not directly affected by the intake negative pressure of the opposing cylinders. For this reason, if the intake passage volume on the downstream side of the throttle valve 22a is appropriate, the pumping loss at the partial load can be reduced by optimizing the tumble port and the overlap period. However, since knocking is likely to occur in a high load region, it is necessary to store fresh air after bottom dead center in the intake passage 20 'by a check valve. In this embodiment, since the intake strokes do not overlap, the check valve 30 can be shared by each cylinder.

図8及び図9は、本発明の実施例4による火花点火式内燃機関を説明するための図である。図中、図2と同一符号は同一又は相当部分を示す。   8 and 9 are diagrams for explaining a spark ignition type internal combustion engine according to a fourth embodiment of the present invention. In the figure, the same reference numerals as those in FIG. 2 denote the same or corresponding parts.

本実施例は、2気筒等間隔燃焼を行う内燃機関であり、各気筒はペントルーフ型の燃焼室(不図示)を有し、該燃焼室のクランク軸線Cを挟んだ一側には2つの吸気弁11が、他側には2つの排気弁13が配置されている。   The present embodiment is an internal combustion engine that performs two-cylinder equidistant combustion. Each cylinder has a pent roof type combustion chamber (not shown), and two intakes are provided on one side of the combustion chamber with the crank axis C therebetween. Two exhaust valves 13 are arranged on the other side of the valve 11.

前記吸気弁11,11及び各排気弁13,13は、それぞれ異なる開閉時期に設定されている。前記2つの吸気弁11,11のうち、先行して開く吸気弁11′から最も遠方に位置する一方の排気弁13′は、他方の排気弁13の閉じ時期より遅く閉じるように設定されている。   The intake valves 11 and 11 and the exhaust valves 13 and 13 are set at different opening and closing timings. Of the two intake valves 11, 11, one exhaust valve 13 ′ located farthest from the previously opened intake valve 11 ′ is set to close later than the closing timing of the other exhaust valve 13. .

詳細には、図9(a)に示すように、アイドリングを含む極低負荷域では、先行して開く一方の吸気弁11′は上死点後のクランク角度8度程度で開き、他方の吸気弁11は上死点後のクランク角度38度程度で開く。また先に開く一方の吸気弁11′から最も遠方に位置する一方の排気弁13′は、他方の排気弁13の閉時期よりクランク角度12度程度遅れて閉じる。この2つの排気弁13′,13の開時期は下死点前クランク角度46度程度に設定されている(図9(a)参照)。   Specifically, as shown in FIG. 9 (a), in the extremely low load region including idling, one intake valve 11 'that opens first opens at a crank angle of about 8 degrees after top dead center, and the other intake valve The valve 11 opens at a crank angle of about 38 degrees after top dead center. Also, one exhaust valve 13 ′ located farthest from one intake valve 11 ′ that opens first closes with a crank angle delayed by about 12 degrees from the closing timing of the other exhaust valve 13. The opening timing of the two exhaust valves 13 ′ and 13 is set to about 46 degrees before the bottom dead center crank angle (see FIG. 9A).

高負荷域では、前記2つの排気弁の開閉時期は固定で、先行して開く一方の吸気弁は上死点前クランク角度26度程度で開き、他方の吸気弁は上死点後クランク角度6度程度で開く(図9(b)参照)。   In the high load range, the opening and closing timings of the two exhaust valves are fixed, and one of the intake valves that opens in advance is opened at a crank angle before top dead center of about 26 degrees, and the other intake valve has a crank angle of 6 after top dead center. It opens at a degree (see FIG. 9B).

本実施例によれば、2本の吸気弁11のうち、先行して開く吸気弁11′より遠方に位置する排気弁13′の閉じ時期を、他方の排気弁13の閉じ時期より遅くしたので、吸気通路20′内に蓄えられた新気により掃気を行う際の吹き抜けを抑制でき、実施例3と同様の効果が得られる。   According to this embodiment, of the two intake valves 11, the closing timing of the exhaust valve 13 'located farther from the intake valve 11' opened earlier is set later than the closing timing of the other exhaust valve 13. Further, it is possible to suppress blow-through when scavenging is performed by the fresh air stored in the intake passage 20 ', and the same effect as that of the third embodiment can be obtained.

図10は、本発明の実施例5による火花点火式内燃機関を説明するための図である。図中、図8と同一符号は同一又は相当部分を示す。   FIG. 10 is a view for explaining a spark ignition type internal combustion engine according to a fifth embodiment of the present invention. In the figure, the same reference numerals as those in FIG. 8 denote the same or corresponding parts.

本実施例は、2気筒等間隔燃焼を行う内燃機関であり、各気筒には2つの吸気弁11と2つの排気弁13が配置され、各気筒に接続された吸気管20は上流側に位置する共通管20aを有し、実施例3と同様の構造である。   The present embodiment is an internal combustion engine that performs two-cylinder equidistant combustion, and each cylinder is provided with two intake valves 11 and two exhaust valves 13, and an intake pipe 20 connected to each cylinder is located upstream. And has the same structure as that of the third embodiment.

前記共通管20aの逆止弁30より下流側には、各気筒共通のガス燃料噴射弁38が配置されている。該ガス燃料噴射弁38は、ガス噴射口38aが共通管20aの軸芯に位置し、かつ共通管20aから各分岐管20c,20cに分岐する分岐部20c′に向けてガス燃料を供給するよう配置されている。ここで、ガソリン燃料を供給する液体燃料噴射弁23は各分岐管20c,20cに配置されている。   A gas fuel injection valve 38 common to each cylinder is disposed on the downstream side of the check valve 30 of the common pipe 20a. The gas fuel injection valve 38 has a gas injection port 38a positioned at the axis of the common pipe 20a, and supplies gas fuel toward the branch portion 20c 'branched from the common pipe 20a to the branch pipes 20c and 20c. Has been placed. Here, the liquid fuel injection valve 23 for supplying gasoline fuel is arranged in each branch pipe 20c, 20c.

本実施例では、前記共通管20aの分岐部20c′にガス燃料を供給するようにしたので、ガス燃料をオーバーラップ前,もしくは吸気行程の前半に供給することにより、ポンピング損失を低減できる。   In this embodiment, since the gas fuel is supplied to the branch portion 20c ′ of the common pipe 20a, the pumping loss can be reduced by supplying the gas fuel before the overlap or the first half of the intake stroke.

ガス燃料は、ガソリン等の液体燃料のように吸気通路20′の壁面に付着することもないので、ガス燃料噴射弁を吸気弁に指向するように配置する必要がない。このため、1本のガス燃料噴射弁でも、各気筒に均等にガス燃料を供給することができ、均一な空燃比の混合気でもって燃焼を行うことができる。これにより、燃料供給装置の簡略化が可能であり、かつ高い応答性及び排気ガス性能が得られる。   Since the gas fuel does not adhere to the wall surface of the intake passage 20 'unlike liquid fuel such as gasoline, it is not necessary to arrange the gas fuel injection valve so as to face the intake valve. For this reason, even with one gas fuel injection valve, gas fuel can be evenly supplied to each cylinder, and combustion can be performed with a uniform air-fuel ratio mixture. As a result, the fuel supply device can be simplified, and high responsiveness and exhaust gas performance can be obtained.

図11は、本発明の実施例6による火花点火式内燃機関を説明するための図である。図中、図8と同一符号は同一又は相当部分を示す。   FIG. 11 is a view for explaining a spark ignition type internal combustion engine according to a sixth embodiment of the present invention. In the figure, the same reference numerals as those in FIG. 8 denote the same or corresponding parts.

本実施例の内燃機関は、排気ガスの一部を吸気系に還流させる外部EGR装置42を備えている。この外部EGR装置42は、各排気管15の集合部16に接続された外部EGR通路43と、該EGR通路43の途中に介設された、排気ガス中のカーボン等を除去する微粒子トラップ44と、排気ガスを冷却するEGRクーラー45と、EGR制御弁46とを備えている。該EGR制御弁46は、機関運転状態に応じてECUにより開閉制御される。   The internal combustion engine of this embodiment includes an external EGR device 42 that recirculates part of the exhaust gas to the intake system. The external EGR device 42 includes an external EGR passage 43 connected to the collecting portion 16 of each exhaust pipe 15, and a particulate trap 44 interposed in the middle of the EGR passage 43 to remove carbon and the like in the exhaust gas. , An EGR cooler 45 for cooling the exhaust gas, and an EGR control valve 46 are provided. The EGR control valve 46 is controlled to be opened and closed by the ECU according to the engine operating state.

前記EGR通路43の下流端の導入口43aは、共通管20aの逆止弁30より上流側で、かつスロットル弁22aより下流側に形成されている。この導入口43aには、通路面積を絞ることにより負圧を発生させるベンチュリ部43bが設けられている。   The inlet 43a at the downstream end of the EGR passage 43 is formed upstream of the check valve 30 and downstream of the throttle valve 22a of the common pipe 20a. The introduction port 43a is provided with a venturi portion 43b that generates a negative pressure by reducing the passage area.

本実施例によれば、外部EGRガスを導入する導入口43aを、逆止弁30より上流側で、かつスロットル弁22aより下流側の合流部20aに設けている。そして吸気行程における下死点後の気筒内の既燃ガスが、逆止弁30より上流側に到達するのを阻止できるので、外部EGRガスは常時下流側の気筒に向かって流れることとなり、スロットルボディ22及びスロットル弁22aが汚損するのを防止できる。   According to the present embodiment, the introduction port 43a for introducing the external EGR gas is provided in the merging portion 20a upstream of the check valve 30 and downstream of the throttle valve 22a. Since the burnt gas in the cylinder after the bottom dead center in the intake stroke can be prevented from reaching the upstream side of the check valve 30, the external EGR gas always flows toward the cylinder on the downstream side. It is possible to prevent the body 22 and the throttle valve 22a from being soiled.

上述のように、外部EGRガスをスロットル弁より上流側の集合部に導入した場合、外部EGRガスに含まれるカーボン等の微粒子がスロットル弁とスロットルボディの内壁に徐々に付着して堆積し、スロットル開度等の制御性が損なわれるおそれがある。本実施例では、吸気管20の上流部に逆止弁30を設け、逆止弁30より上流側にEGRガスを導入するようにしたので、吸気行程における下死点後の気筒内の既燃ガスが、逆止弁30より上流側に到達するのを阻止できる点とあいまって、スロットル弁22aが汚損するのを防止できる。特に、2気筒等間隔燃焼を行う内燃機関の場合には、吸気行程が重複しないことから、前記既燃ガスの逆流の影響が顕著に現れるのでその効果は大きい。   As described above, when the external EGR gas is introduced into the collecting portion upstream of the throttle valve, particles such as carbon contained in the external EGR gas gradually adhere to and accumulate on the inner wall of the throttle valve and the throttle body. There is a possibility that controllability such as opening degree may be impaired. In this embodiment, the check valve 30 is provided upstream of the intake pipe 20 and the EGR gas is introduced upstream of the check valve 30. Therefore, the burnt in the cylinder after the bottom dead center in the intake stroke Combined with the point that the gas can be prevented from reaching the upstream side of the check valve 30, the throttle valve 22a can be prevented from being soiled. In particular, in the case of an internal combustion engine that performs two-cylinder equidistant combustion, since the intake strokes do not overlap, the effect of the backflow of the burned gas appears remarkably, so the effect is great.

1 内燃機関
2a シリンダボア(気筒)
3a 燃焼凹部(燃焼室)
3b 吸気開口
3c排気開口
11 吸気弁
13 排気弁
20′ 吸気通路
20a 共通管(共通吸気通路)
20b 分岐管(分岐吸気通路)
21 サージタンク
22 スロットルボディ
22a スロットル弁
25 可変動弁機構
30 逆止弁
31 弁座本体
31a 開口
32 リード
38 ガス燃料噴射弁
40 掃気用吸気弁
42 外部EGR装置
a タンブル流
C クランク軸線
E 気筒軸線
1 Internal combustion engine 2a Cylinder bore (cylinder)
3a Combustion recess (combustion chamber)
3b Intake opening 3c Exhaust opening 11 Intake valve 13 Exhaust valve 20 'Intake passage 20a Common pipe (common intake passage)
20b Branch pipe (branch intake passage)
21 Surge tank 22 Throttle body 22a Throttle valve 25 Variable valve mechanism 30 Check valve 31 Valve seat body 31a Open 32 Lead 38 Gas fuel injection valve 40 Scavenging intake valve 42 External EGR device a Tumble flow C Crank axis E Cylinder axis

Claims (12)

複数の気筒と、
該各気筒に接続され、該気筒内に吸気のタンブルを生成させる吸気通路と、
該各吸気通路の前記気筒に開口する吸気開口を開閉する吸気弁及び排気開口を開閉する排気弁とを備え、
前記吸気弁及び排気弁が同時に開くオーバーラップ期間を設けた火花点火式内燃機関であって、
前記吸気通路の上流側にはサージタンクが接続され、
前記吸気通路のサージタンクの接続部近傍には、吸気の気筒への流れのみを許容する逆止弁が配置されていることを特徴とする火花点火式内燃機関。
Multiple cylinders,
An intake passage connected to each of the cylinders for generating a tumble of intake air in the cylinder;
An intake valve that opens and closes an intake opening that opens to the cylinder of each intake passage and an exhaust valve that opens and closes an exhaust opening;
A spark ignition internal combustion engine having an overlap period in which the intake valve and the exhaust valve open simultaneously,
A surge tank is connected to the upstream side of the intake passage,
A spark ignition type internal combustion engine, characterized in that a check valve that allows only the flow of intake air to the cylinder is disposed in the vicinity of the connection portion of the surge tank in the intake passage.
請求項1に記載の火花点火式内燃機関において、
前記各吸気通路は、それぞれ前記サージタンクに接続され、
前記逆止弁は、前記各吸気通路に配置されていることを特徴とする火花点火式内燃機関。
The spark ignition internal combustion engine according to claim 1,
Each intake passage is connected to the surge tank,
The spark ignition internal combustion engine, wherein the check valve is disposed in each intake passage.
請求項2に記載の火花点火式内燃機関において、
前記逆止弁は、前記各吸気通路とサージタンクとの接続合面に挟み込まれて吸気通路と共に締め付け固定されていることを特徴とする火花点火式内燃機関。
The spark ignition internal combustion engine according to claim 2,
The spark-ignition internal combustion engine, wherein the check valve is sandwiched between joint surfaces of the intake passages and the surge tank and is fastened and fixed together with the intake passages.
請求項1に記載の火花点火式内燃機関において、
高負荷域における前記各吸気弁の閉じ時期は、吸気行程における下死点後に設定されていることを特徴とする火花点火式内燃機関。
The spark ignition internal combustion engine according to claim 1,
A spark ignition type internal combustion engine characterized in that the closing timing of each intake valve in a high load range is set after bottom dead center in an intake stroke.
請求項4に記載の火花点火式内燃機関において、
前記各気筒には複数の吸気弁が配置され、該各吸気弁のうち、排気弁から最も離れた吸気弁は、他の吸気弁より早く開くことを特徴とする火花点火式内燃機関。
The spark ignition internal combustion engine according to claim 4,
A spark ignition type internal combustion engine, wherein a plurality of intake valves are arranged in each cylinder, and an intake valve farthest from the exhaust valve among the intake valves opens earlier than other intake valves.
請求項4に記載の火花点火式内燃機関において、
前記各気筒はペントルーフ型の燃焼室を有し、
気筒軸線方向に見たとき、前記燃焼室のクランク軸線を挟んだ一側に2本の吸気弁が、他側に2本の排気弁が配置され、
前記2本の吸気弁のうち一方を他方より先行して開くとともに、該一方の吸気弁から遠い方の排気弁を、他方の排気弁より遅く閉じることを特徴とする火花点火式内燃機関。
The spark ignition internal combustion engine according to claim 4,
Each cylinder has a pent roof type combustion chamber,
When viewed in the cylinder axis direction, two intake valves are arranged on one side across the crank axis of the combustion chamber, and two exhaust valves are arranged on the other side,
A spark ignition type internal combustion engine characterized in that one of the two intake valves is opened ahead of the other and the exhaust valve far from the one intake valve is closed later than the other exhaust valve.
請求項1ないし6の何れかに記載の火花点火式内燃機関において、
ガス燃料もしくは液噴LPG燃料を前記吸気通路の逆止弁より下流側に供給するガス燃料噴射弁が前記吸気通路に配置されていることを特徴とする火花点火式内燃機関。
The spark ignition type internal combustion engine according to any one of claims 1 to 6,
A spark ignition type internal combustion engine, characterized in that a gas fuel injection valve for supplying gas fuel or liquid-injected LPG fuel downstream of the check valve of the intake passage is disposed in the intake passage.
請求項1に記載の火花点火式内燃機関において、
前記吸気弁,排気弁の開閉タイミグを可変制御する油圧式の可変動弁機構を備えていることを特徴とする火花点火式内燃機関。
The spark ignition internal combustion engine according to claim 1,
A spark ignition type internal combustion engine comprising a hydraulic variable valve mechanism that variably controls opening and closing timings of the intake and exhaust valves.
請求項1に記載の火花点火式内燃機関において、
前記逆止弁は、リード弁であり、該リード弁は、弁座本体に形成された開口をリードにより、前記吸気通路の前記リード弁より下流側が負圧のとき開き、正圧のときに閉じるように構成され、
前記リードの開閉方向がクランク軸線方向となるように配置されていることを特徴とする火花点火式内燃機関。
The spark ignition internal combustion engine according to claim 1,
The check valve is a reed valve, and the reed valve opens an opening formed in the valve seat body by a reed when the downstream side of the reed valve in the intake passage is a negative pressure, and closes when the pressure is a positive pressure. Configured as
A spark ignition type internal combustion engine, wherein the lead opening and closing direction is arranged to be a crank axis direction.
請求項1に記載の火花点火式内燃機関において、
該内燃機関は、2気筒で、等間隔燃焼を行い、前記吸気通路は上流側の1つの共通吸気通路と、該共通吸気通路から分岐された分岐吸気通路とを有し、前記共通吸気通路に前記逆止弁が配置されていることを特徴とする火花点火式内燃機関。
The spark ignition internal combustion engine according to claim 1,
The internal combustion engine performs combustion at equal intervals in two cylinders, and the intake passage has one common intake passage on the upstream side and a branched intake passage branched from the common intake passage, A spark ignition type internal combustion engine, wherein the check valve is arranged.
請求項10に記載の火花点火式内燃機関において、
前記共通吸気通路の逆止弁より下流側部分に、各気筒共通のガス燃料噴射弁が配置され、該ガス燃料噴射弁は、ガス燃料を前記吸気通路の各気筒への分岐部に供給するよう配置されていることを特徴とする火花点火式内燃機関。
The spark ignition internal combustion engine according to claim 10,
A gas fuel injection valve common to each cylinder is disposed downstream of the check valve of the common intake passage, and the gas fuel injection valve supplies gas fuel to a branch portion of each intake passage to each cylinder. A spark ignition internal combustion engine characterized by being arranged.
請求項10に記載の火花点火式内燃機関において、
前記共通吸気通路の前記逆止弁より上流側部分に、スロットル弁を内蔵するスロットルボディが配置され、
前記スロットルボディと前記逆止弁との間に、排気ガスの一部を吸気系に還流させる外部EGR装置が接続されていることを特徴とする火花点火式内燃機関。
The spark ignition internal combustion engine according to claim 10,
A throttle body with a built-in throttle valve is disposed on the upstream side of the check valve of the common intake passage,
An external EGR device that recirculates a part of the exhaust gas to the intake system is connected between the throttle body and the check valve.
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