JP2022076373A - Six stroke internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レシプロエンジンとして新方式の6ストローク(6サイクル)内燃機関に関する。 The present invention relates to a new type 6-stroke (6-cycle) internal combustion engine as a reciprocating engine.
車両等に搭載される内燃機関の多くは、気筒で吸気行程-圧縮行程-膨脹行程-排気行程の一連を反復的に実行する4ストローク(4サイクル)レシプロエンジンである(例えば、下記特許文献を参照)。 Most of the internal combustion engines mounted on vehicles and the like are 4-stroke (4-cycle) reciprocating engines that repeatedly execute a series of intake stroke-compression stroke-expansion stroke-exhaust stroke in a cylinder (for example, the following patent documents). reference).
理想的な燃焼を得られる良好な混合気は、その全体が目標空燃比(ガソリン等を燃焼とする火花点火エンジンであれば、理論空燃比)となるようむらなく均質に混合されたものである。そのような混合気を得るためには、吸気と燃料とが混ざり合うのに十分な時間を確保する必要がある。 A good air-fuel mixture that can obtain ideal combustion is a mixture that is evenly and evenly mixed so that the entire air-fuel ratio becomes the target air-fuel ratio (the theoretical air-fuel ratio in the case of a spark ignition engine that burns gasoline or the like). .. In order to obtain such an air-fuel mixture, it is necessary to secure sufficient time for the intake air and the fuel to mix.
しかしながら、現行の4ストローク内燃機関では、燃料噴射から着火燃焼までの期間が短く、燃料を気化させて吸気と十分に混合することに限界がある。吸気と燃料との混合は、吸気行程ないし圧縮行程にて行うが、圧縮行程では気筒内が高圧化して燃料成分の沸点が上昇する。燃料には複数の成分が含まれており、そのうちの一部は元々沸点が高く気化しにくい。 However, in the current 4-stroke internal combustion engine, the period from fuel injection to ignition combustion is short, and there is a limit to vaporizing the fuel and sufficiently mixing it with the intake air. The intake air and the fuel are mixed in the intake stroke or the compression stroke. In the compression stroke, the pressure inside the cylinder increases and the boiling point of the fuel component rises. Fuel contains multiple components, some of which originally have a high boiling point and are difficult to vaporize.
圧縮行程の終期までに気化できず液滴として残った燃料成分は、膨脹行程にて気筒内の温度が高温となった後に遅れて気化し燃焼する。このことは、内燃機関の熱機械変換効率を低下させる要因となり得る。 The fuel component that cannot be vaporized by the end of the compression stroke and remains as droplets is vaporized and burned with a delay after the temperature inside the cylinder becomes high in the expansion stroke. This can be a factor that reduces the thermomechanical conversion efficiency of the internal combustion engine.
また、燃焼前の混合気中の燃料の濃度にむらが生じ、燃えやすい部分と燃えにくい部分とが混在していると、燃えやすい部分でノッキングに代表される異常燃焼が惹起される。加えて、局所的に空燃比がリーンとなっている部分では、有害物質NOxが生成される。 Further, if the concentration of the fuel in the air-fuel mixture before combustion is uneven and the combustible portion and the non-combustible portion are mixed, abnormal combustion typified by knocking is caused in the combustible portion. In addition, the hazardous substance NO x is generated in the portion where the air-fuel ratio is locally lean.
本発明は、膨脹行程前に吸気と燃料とが混ざり合うのに十分な時間を確保して良好な混合気を生成できる内燃機関を実現することを所期の目的としている。 An object of the present invention is to realize an internal combustion engine capable of producing a good air-fuel mixture by ensuring a sufficient time for the intake air and the fuel to mix before the expansion stroke.
本発明では、気筒のピストンが上死点から下死点に向かい同気筒の吸気バルブが開く吸気行程と、前記気筒のピストンが下死点から上死点に向かう仮の圧縮行程と、前記気筒のピストンが上死点から下死点に向かい同気筒内に充填された吸気と燃料とが混ざり合うが燃料は燃焼しない仮の膨脹行程と、前記気筒のピストンが下死点から上死点に向かう圧縮行程と、前記気筒のピストンが上死点から下死点に向かい同気筒内で燃料が燃焼する膨脹行程と、前記気筒のピストンが下死点から上死点に向かい同気筒の排気バルブが開く排気行程とを実行する6ストローク内燃機関を構成した。 In the present invention, an intake stroke in which the piston of the cylinder moves from top dead center to bottom dead center and the intake valve of the cylinder opens, a temporary compression stroke in which the piston of the cylinder moves from bottom dead center to top dead center, and the cylinder. Temporary expansion stroke in which the fuel is mixed with the intake air filled in the cylinder from the top dead center to the bottom dead center, but the fuel does not burn, and the piston of the cylinder moves from the bottom dead center to the top dead center. The compression stroke toward which the cylinder's piston moves from top dead center to bottom dead center and the expansion stroke in which fuel burns in the same cylinder, and the cylinder's piston moves from bottom dead center to top dead center and the exhaust valve of the same cylinder. A 6-stroke internal engine was constructed to perform a dead center and a dead center opening.
気筒内に燃料を直接噴射する筒内直接噴射式のものであるならば、前記仮の膨脹行程中に気筒内に燃料を噴射することが好ましい。 If it is an in-cylinder direct injection type that directly injects fuel into the cylinder, it is preferable to inject fuel into the cylinder during the provisional expansion stroke.
本発明によれば、膨脹行程前に吸気と燃料とが混ざり合うのに十分な時間を確保して良好な混合気を生成できる内燃機関を実現することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to realize an internal combustion engine capable of producing a good air-fuel mixture by securing a sufficient time for the intake air and the fuel to mix before the expansion stroke.
本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図1に、本実施形態における車両用内燃機関の概要を示す。本実施形態の内燃機関は、筒内直接噴射式(直噴)の火花点火エンジンであり、複数の気筒1(図1には、そのうち一つを図示している)を有している。各気筒1には、当該気筒1の燃焼室内に直接燃料を噴射するためのインジェクタ11を設けている。また、各気筒1の燃焼室の天井部に、点火プラグ12を取り付けてある。点火プラグ12は、点火コイルにて発生した誘導電圧の印加を受けて、中心電極と接地電極との間で火花放電を起こすものである。点火コイルは、半導体スイッチング素子であるイグナイタとともに、コイルケースに一体的に内蔵される。
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows an outline of an internal combustion engine for a vehicle according to the present embodiment. The internal combustion engine of the present embodiment is an in-cylinder direct injection type (direct injection) spark ignition engine, and has a plurality of cylinders 1 (one of which is illustrated in FIG. 1). Each cylinder 1 is provided with an
吸気を供給するための吸気通路3は、外部から空気を取り入れて各気筒1の吸気ポートへと導く。吸気通路3上には、エアクリーナ31、吸気絞り弁である電子制御スロットルバルブ32、サージタンク33、吸気マニホルド34を、上流からこの順序に配置している。
The
排気を排出するための排気通路4は、気筒1内で燃料を燃焼させた結果発生した排気を各気筒1の排気ポートから外部へと導く。この排気通路4上には、排気マニホルド42及び排気浄化用の三元触媒41を配置している。加えて、排気タービン52を迂回する排気バイパス通路43、及びこのバイパス通路43の入口を開閉するバイパス弁であるウェイストゲートバルブ44を設けてある。
The
排気ターボ過給機5は、排気タービン52とコンプレッサのインペラ51とをシャフト53を介して同軸で連結し連動するように構成したものである。そして、タービン52及びインペラ51を排気のエネルギを利用して回転駆動し、その回転力を以てコンプレッサにポンプ作用を営ませることにより、吸入空気を加圧圧縮(過給)して気筒1に送り込む。
The
排気ガス再循環(Exhaust Gas Recirculation)装置2は、排気通路4と吸気通路3とを連通する外部EGR通路21と、EGR通路21上に設けたEGRクーラ22と、EGR通路21を開閉し当該EGR通路21を流れるEGRガスの流量を制御するEGRバルブ23とを要素とする。EGR通路21の入口は、排気通路4における触媒41の下流の所定箇所に接続している。EGR通路21の出口は、吸気通路3におけるスロットルバルブ32の下流の所定箇所(特に、サージタンク33または吸気マニホルド34)に接続している。
The exhaust
可変バルブタイミング(Variable Valve Timing)機構6は、内燃機関のクランクシャフトに対する、各気筒1の吸気バルブを開閉駆動する吸気カムシャフトの回転位相を変化させることにより、吸気バルブの開閉タイミングを変化させるものである。
The variable
本実施形態の内燃機関の運転を制御する電子制御装置(Electronic Control Unit)0は、プロセッサ、メモリ、入力インタフェース、出力インタフェース等を有したマイクロコンピュータシステムである。ECU0は、複数基のECUまたはコントローラが、CAN(Controller Area Network)等の電気通信回線を介して相互に通信可能に接続されてなるものであることがある。
The electronic control unit (Electronic Control Unit) 0 that controls the operation of the internal combustion engine of the present embodiment is a microcomputer system having a processor, a memory, an input interface, an output interface, and the like. The
ECU0の入力インタフェースには、車両の実車速を検出する車速センサから出力される車速信号a、内燃機関のクランクシャフトの回転角度及びエンジン回転数を検出するクランク角センサから出力されるクランク角信号b、運転者によるアクセルペダルの踏込量をアクセル開度(いわば、内燃機関に対して要求されるエンジン負荷率またはエンジントルク)として検出するセンサから出力されるアクセル開度信号c、吸気通路3(特に、サージタンク33または吸気マニホルド34)内の吸気温及び吸気圧を検出する温度・圧力センサから出力される吸気温・吸気圧信号d、内燃機関の冷却水温を検出する水温センサから出力される冷却水温信号e、ブレーキペダルの踏込量を検出するセンサから出力されるブレーキ踏量信号f、内燃機関の吸気カムシャフトの複数のカム角にてカム角センサから出力されるカム角信号g、大気圧を検出する大気圧センサから出力される大気圧信号h等が入力される。
The input interface of
ECU0の出力インタフェースからは、点火プラグ12のイグナイタに対して点火信号i、インジェクタ11に対して燃料噴射信号j、スロットルバルブ32に対して開度操作信号k、EGRバルブ23に対して開度操作信号l、VVT機構6に対して吸気バルブの開閉タイミングの制御信号m等を出力する。
From the output interface of
ECU0のプロセッサは、予めメモリに格納しているプログラムを解釈、実行し、運転パラメータを演算して内燃機関の運転を制御する。ECU0は、内燃機関の運転制御に必要な各種情報a、b、c、d、e、f、g、hを入力インタフェースを介して取得し、エンジン回転数及びアクセル開度を知得するとともに気筒1に吸入される空気量を推算する。そして、それらに基づき、吸入空気量に見合った(理論空燃比またはその近傍の目標空燃比を具現するのに必要な)要求燃料噴射量、燃料噴射タイミング(気筒1の一サイクル中における燃料噴射回数を含む)、燃料噴射圧、点火タイミング(気筒1の一サイクル中における火花点火回数を含む)、要求EGR率(または、EGRガス量)、吸気バルブの開閉タイミング等といった各種運転パラメータを決定する。ECU0は、運転パラメータに対応した各種制御信号i、j、k、l、nを出力インタフェースを介して印加する。
The processor of
図2及び図3に示すように、本実施形態の内燃機関は、吸気行程-仮の圧縮行程-仮の膨脹行程-圧縮行程-膨脹行程-排気行程の一連を一サイクルとし、これを各気筒1において反復的に実行する6ストロークレシプロエンジンである。図3は、一つの気筒(第一気筒)1のピストンの位置及び吸排気バルブのリフト量である。図3中、インジェクタ11から気筒1の燃焼室内に燃料を噴射可能な行程を、太い破線で描画している。以降、各行程について補記する。
As shown in FIGS. 2 and 3, the internal combustion engine of the present embodiment has a series of intake stroke-temporary compression stroke-temporary expansion stroke-compression stroke-expansion stroke-exhaust stroke as one cycle, and this is each cylinder. It is a 6-stroke reciprocating engine that is repeatedly executed in 1. FIG. 3 shows the position of the piston of one cylinder (first cylinder) 1 and the lift amount of the intake / exhaust valve. In FIG. 3, the process in which fuel can be injected from the
[1]吸気行程:気筒1のピストンが、上死点から下死点に向かう。吸気行程中、気筒1の吸気バルブが開き、吸気通路3から気筒1内に吸気を吸引する。排気バルブは、吸気行程の初期に開いている(吸気バルブと排気バルブとがともに開くバルブオーバラップが生じる)ことがあり得るが、基本的には閉じている。
[1] Intake stroke: The piston of cylinder 1 moves from top dead center to bottom dead center. During the intake stroke, the intake valve of the cylinder 1 opens, and the intake air is sucked into the cylinder 1 from the
[2]仮の圧縮行程:気筒1のピストンが、下死点から上死点に向かう。この仮の圧縮行程の初期ないし中期にかけて、いわゆるミラーサイクルの如く、気筒1の吸気バルブが依然開いていることがあり得るが、仮の圧縮行程中に吸気バルブは閉じる。気筒1の排気バルブは、閉じている。仮の圧縮行程中、気筒1の燃焼室内には吸気のみが存在し、燃料は未だ存在していない。 [2] Temporary compression stroke: The piston of cylinder 1 moves from bottom dead center to top dead center. From the early to mid-term of this tentative compression stroke, the intake valve of cylinder 1 may still be open, as in the so-called Miller cycle, but the intake valve closes during the tentative compression stroke. The exhaust valve of cylinder 1 is closed. During the tentative compression stroke, only the intake air is present in the combustion chamber of the cylinder 1, and the fuel is not yet present.
[3]仮の膨脹行程:気筒1のピストンが、上死点から下死点に向かう。仮の膨脹行程中、気筒1の吸気バルブ及び排気バルブは閉じている。そして、仮の膨張行程中に、気筒1のインジェクタから燃料を燃焼室内に噴射する。仮の膨脹行程は、気筒1内で噴射した燃料を吸気と混合する役割を担う。この仮の膨脹行程では、未だ点火を行わず、燃料を燃焼させない。 [3] Temporary expansion stroke: The piston of cylinder 1 moves from top dead center to bottom dead center. During the tentative expansion stroke, the intake valve and the exhaust valve of the cylinder 1 are closed. Then, during the temporary expansion stroke, fuel is injected into the combustion chamber from the injector of the cylinder 1. The tentative expansion stroke plays a role of mixing the fuel injected in the cylinder 1 with the intake air. In this tentative expansion stroke, the ignition is not yet performed and the fuel is not burned.
[4]圧縮行程:気筒1のピストンが、下死点から上死点に向かう。圧縮行程中、気筒1の吸気バルブ及び排気バルブは閉じている。圧縮行程では、気筒1内で吸気と燃料とを十分に混合した上で圧縮する。 [4] Compression stroke: The piston of cylinder 1 moves from bottom dead center to top dead center. During the compression stroke, the intake valve and the exhaust valve of the cylinder 1 are closed. In the compression stroke, the intake air and the fuel are sufficiently mixed in the cylinder 1 and then compressed.
[5]膨脹行程:気筒1のピストンが、上死点から下死点に向かう。膨脹行程中、気筒1の吸気バルブ及び排気バルブは閉じている。圧縮行程の終期ないし膨脹行程の初期に、気筒1の点火プラグ12により火花点火を行い、燃料に着火してこれを燃焼させる。これにより、エンジントルクを出力する。
[5] Expansion stroke: The piston of cylinder 1 moves from top dead center to bottom dead center. During the expansion stroke, the intake valve and the exhaust valve of the cylinder 1 are closed. At the end of the compression stroke or the beginning of the expansion stroke, spark ignition is performed by the
[6]排気行程:気筒1のピストンが、下死点から上死点に向かう。排気行程中、気筒1の排気バルブが開き、気筒1から排気を排気通路4に排出する。吸気バルブは、排気行程の終期に開いていることがあり得るが、基本的には閉じている。
[6] Exhaust stroke: The piston of cylinder 1 goes from bottom dead center to top dead center. During the exhaust stroke, the exhaust valve of the cylinder 1 opens, and the exhaust gas from the cylinder 1 is discharged to the
6ストローク内燃機関では、一つの気筒1の一サイクルに上掲の六行程が含まれる。即ち、一サイクル中にピストンが三往復することから、クランクシャフトが三回転、1080°CA(クランク角度)で一サイクルが完結する。対して、気筒1の吸気バルブは一サイクルに一回開弁し、排気バルブもまた一サイクルに一回開弁する。このことから、気筒1の吸気バルブを開閉駆動する吸気カムシャフト、排気バルブを開閉駆動する排気カムシャフトはそれぞれ、1080°CA毎に一回転する。要するに、吸気カムシャフト及び排気カムシャフトの回転速度は、クランクシャフトの回転速度の1/3となる。 In a 6-stroke internal combustion engine, one cycle of one cylinder 1 includes the above six strokes. That is, since the piston reciprocates three times in one cycle, the crankshaft makes three rotations and 1080 ° CA (crank angle) completes one cycle. On the other hand, the intake valve of the cylinder 1 is opened once in one cycle, and the exhaust valve is also opened once in one cycle. For this reason, the intake camshaft that opens and closes the intake valve of the cylinder 1 and the exhaust camshaft that opens and closes the exhaust valve make one rotation every 1080 ° CA, respectively. In short, the rotational speed of the intake camshaft and the exhaust camshaft is 1/3 of the rotational speed of the crankshaft.
図2に示しているように、本実施形態の6ストローク内燃機関は、二つの気筒1を一組とし、その組を一または複数備えた内燃機関として構成することができる。例えば、直列二気筒、直列四気筒、直列六気筒等の内燃機関を構成可能である。一組をなす二つの気筒1の膨脹行程の間隔は540°CAであり、これはいわゆる等間隔爆発となる。 As shown in FIG. 2, the 6-stroke internal combustion engine of the present embodiment can be configured as an internal combustion engine having two cylinders 1 as a set and one or a plurality of the sets. For example, an internal combustion engine such as an in-line two-cylinder engine, an in-line four-cylinder engine, or an in-line six-cylinder engine can be configured. The distance between the expansion strokes of the two cylinders 1 in a set is 540 ° CA, which is a so-called evenly spaced explosion.
本実施形態の6ストローク内燃機関の利点として、二つの気筒1のうちの一方の気筒1のピストンが下死点から上死点に向けて上昇するときに、他方の気筒1のピストンが上死点から下死点に向けて下降することが挙げられる。既知の直列二気筒4ストローク内燃機関では、一方の気筒1のピストンと他方の気筒1のピストンとがともに上昇しかつ下降することから、振動が大きくなり、またクランクケースから漏出するブローバイガスの量も増加するきらいがある。6ストロークにすると、一方の気筒1のピストンの上昇と、他方の気筒1のピストンの下降とが、振動及びクランクケース内の圧力変動を互いに打ち消し合うことになる。よって、直列二気筒内燃機関を構成するために有利となる。 The advantage of the 6-stroke internal combustion engine of the present embodiment is that when the piston of one of the two cylinders 1 rises from the bottom dead center to the top dead center, the piston of the other cylinder 1 dies. It is possible to descend from the point toward the bottom dead center. In a known in-line two-cylinder 4-stroke internal combustion engine, the piston of one cylinder 1 and the piston of the other cylinder 1 both rise and fall, resulting in increased vibration and the amount of blow-by gas leaking from the crankcase. There is a tendency to increase. With 6 strokes, the rise of the piston of one cylinder 1 and the fall of the piston of the other cylinder 1 cancel each other out the vibration and the pressure fluctuation in the crankcase. Therefore, it is advantageous for forming an in-line two-cylinder internal combustion engine.
エンジン負荷率、換言すれば気筒1に充填する吸気量及び燃料噴射量の増減調整は、吸気VVT機構6を介して行うことができる。気筒1の吸気バルブの開閉タイミングを遅角すれば、その分吸気量及び燃料噴射量が減少してエンジントルクが低下する。気筒1の吸気バルブの開閉タイミングを進角すれば、その分吸気量及び燃料噴射量が増加してエンジントルクが増大する。
The increase / decrease adjustment of the engine load factor, in other words, the intake amount to be charged in the cylinder 1 and the fuel injection amount can be performed via the
気筒1の排気量及びエンジン回転数が同等であるならば、4ストローク内燃機関に比して6ストローク内燃機関は一気筒1あたりの出力が2/3になる。これを補うべく、過給機5により吸気を過給することが好ましい。尤も、過給機5は必須ではない。
If the displacement of the cylinder 1 and the engine speed are the same, the output of the 6-stroke internal combustion engine is 2/3 of that of the 4-stroke internal combustion engine. In order to compensate for this, it is preferable to supercharge the intake air with the
また、4ストローク内燃機関から行程が二つ増えることで、机上論では一気筒1の一サイクルあたりのメカニカルロス(機械損失)が1.5倍に増える。これに対し、吸気バルブの閉弁タイミングを遅らせて仮の圧縮行程の初期ないし中期まで吸気バルブを開けておくミラーサイクルの手法を取り入れることで、ポンピングロスを軽減するとともに熱機械変換効率の改善を図ることができる。 In addition, by increasing the number of strokes by two from the 4-stroke internal combustion engine, the mechanical loss (mechanical loss) per cycle of one cylinder 1 increases 1.5 times in theory. On the other hand, by adopting the Miller cycle method that delays the closing timing of the intake valve and keeps the intake valve open until the early to middle of the temporary compression stroke, pumping loss is reduced and thermomechanical conversion efficiency is improved. Can be planned.
加えて、エンジン回転数が同等であるならば、4ストローク内燃機関と比較してカムシャフトの回転速度が2/3となり、カムシャフト及びカムジャーナルの摩耗が低減し寿命が延びることも期待できる。 In addition, if the engine speeds are the same, it can be expected that the rotation speed of the camshaft will be 2/3 as compared with the 4-stroke internal combustion engine, the wear of the camshaft and the cam journal will be reduced, and the life will be extended.
本実施形態では、気筒1のピストンが上死点から下死点に向かい同気筒1の吸気バルブが開く吸気行程と、前記気筒1のピストンが下死点から上死点に向かう仮の圧縮行程と、前記気筒1のピストンが上死点から下死点に向かい同気筒1内に充填された吸気と燃料とが混ざり合うが燃料は燃焼しない仮の膨脹行程と、前記気筒1のピストンが下死点から上死点に向かう圧縮行程と、前記気筒1のピストンが上死点から下死点に向かい同気筒1内で燃料が燃焼する膨脹行程と、前記気筒1のピストンが下死点から上死点に向かい同気筒1の排気バルブが開く排気行程とを実行する6ストローク内燃機関を構成した。 In the present embodiment, an intake stroke in which the piston of cylinder 1 moves from top dead center to bottom dead center and the intake valve of the cylinder 1 opens, and a provisional compression stroke in which the piston of cylinder 1 moves from bottom dead center to top dead center. Then, the piston of the cylinder 1 moves from the top dead center to the bottom dead center, and the intake air filled in the cylinder 1 and the fuel are mixed, but the fuel does not burn. The compression stroke from dead center to top dead center, the expansion stroke in which the piston of cylinder 1 moves from top dead center to bottom dead center and fuel burns in the same cylinder 1, and the piston of cylinder 1 starts from bottom dead center. A 6-stroke internal combustion engine was configured to execute an exhaust stroke in which the exhaust valve of the same cylinder 1 opens toward top dead center.
本実施形態によれば、筒内直接噴射式の内燃機関にあって、燃料を燃焼させる膨脹行程の前に、吸気と燃料とを混合する仮の膨脹行程及び圧縮行程を実行し、燃料を気化させて吸気と混ぜ合わせるのに十分な時間を確保できる。仮の膨脹行程では、気筒1内が低圧化して燃料成分の沸点が降下し、このときに噴射した燃料を効果的に気化させることができる。とりわけ、元々沸点の高い成分が気化する量が増える。 According to the present embodiment, in an in-cylinder direct injection type internal combustion engine, a temporary expansion stroke and a compression stroke for mixing intake air and fuel are executed before the expansion stroke for burning the fuel, and the fuel is vaporized. You can have enough time to let it mix with the intake air. In the tentative expansion stroke, the pressure inside the cylinder 1 is lowered and the boiling point of the fuel component is lowered, so that the fuel injected at this time can be effectively vaporized. In particular, the amount of vaporized components that originally have a high boiling point increases.
そして、全体が目標空燃比(ガソリン等を燃焼とする火花点火エンジンでは、理論空燃比)となるようむらなく均質に混合された良好な混合気を得られるため、熱機械変換効率の向上及び有害物質の排出量の削減を実現できる。 Then, a good air-fuel mixture that is evenly and uniformly mixed so that the whole becomes the target air-fuel ratio (the theoretical air-fuel ratio in a spark ignition engine that burns gasoline or the like) can be obtained, which improves the thermomechanical conversion efficiency and is harmful. It is possible to reduce the amount of material emissions.
また、燃焼前に気化する燃料成分の量が増えれば、その潜熱(気化熱)により、圧縮行程の終期(圧縮上死点)における気筒1の燃焼室内温度(圧縮端温度)がより低くなる。このことは、ノッキング等の異常燃焼が惹起されるリスクを低下させることに繋がる。 Further, if the amount of the fuel component vaporized before combustion increases, the latent heat (heat of vaporization) causes the temperature in the combustion chamber (combustion end temperature) of the cylinder 1 to become lower at the end of the compression stroke (compression top dead point). This leads to a reduction in the risk of causing abnormal combustion such as knocking.
本実施形態の6ストローク内燃機関は、気筒1内で混合気を圧縮し自己着火させる予混合圧縮着火(Homogeneous-Charge Compression Ignition)燃焼を行うHCCIエンジンにも応用できる。 The 6-stroke internal combustion engine of the present embodiment can also be applied to an HCCI engine that performs premixed compression ignition combustion in which the air-fuel mixture is compressed and self-ignited in the cylinder 1.
なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。例えば、上記実施形態の内燃機関は筒内直接噴射式のものであったが、各気筒の吸気ポートに向けてインジェクタから燃料を噴射するポート噴射式の内燃機関を6ストローク化することも可能である。 The present invention is not limited to the embodiment described in detail above. For example, the internal combustion engine of the above embodiment is an in-cylinder direct injection type, but it is also possible to make a port injection type internal combustion engine that injects fuel from an injector toward the intake port of each cylinder into a 6-stroke engine. be.
ポート噴射式の内燃機関であれば、排気行程の終期ないし吸気行程の初期に燃料を噴射する。その噴射した燃料は、吸気行程にて吸気とともに気筒1に吸引される。そして、吸気行程、仮の圧縮行程、仮の膨脹行程及び圧縮行程にかけて、燃料が気化して吸気と十分に混合される。 If it is a port injection type internal combustion engine, fuel is injected at the end of the exhaust stroke or the beginning of the intake stroke. The injected fuel is sucked into the cylinder 1 together with the intake air in the intake stroke. Then, the fuel is vaporized and sufficiently mixed with the intake air during the intake stroke, the provisional compression stroke, the provisional expansion stroke, and the compression stroke.
その他、各部の具体的構成は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。 In addition, the specific configuration of each part can be variously modified without departing from the spirit of the present invention.
本発明は、車両等に搭載される内燃機関に適用することができる。 The present invention can be applied to an internal combustion engine mounted on a vehicle or the like.
1…気筒
11…インジェクタ
12…点火プラグ
3…吸気通路
4…排気通路
5…排気ターボ過給機
6…吸気VVT機構
1 ...
Claims (2)
前記気筒のピストンが下死点から上死点に向かう仮の圧縮行程と、
前記気筒のピストンが上死点から下死点に向かい同気筒内に充填された吸気と燃料とが混ざり合うが燃料は燃焼しない仮の膨脹行程と、
前記気筒のピストンが下死点から上死点に向かう圧縮行程と、
前記気筒のピストンが上死点から下死点に向かい同気筒内で燃料が燃焼する膨脹行程と、
前記気筒のピストンが下死点から上死点に向かい同気筒の排気バルブが開く排気行程と
を実行する6ストローク内燃機関。 The intake stroke in which the piston of the cylinder moves from top dead center to bottom dead center and the intake valve of the same cylinder opens.
A temporary compression stroke in which the piston of the cylinder moves from bottom dead center to top dead center,
A temporary expansion stroke in which the piston of the cylinder moves from top dead center to bottom dead center and the intake air filled in the cylinder and the fuel are mixed but the fuel does not burn.
The compression stroke from the bottom dead center to the top dead center of the piston of the cylinder,
The expansion stroke in which the piston of the cylinder moves from top dead center to bottom dead center and fuel burns in the cylinder.
A 6-stroke internal combustion engine that executes an exhaust stroke in which the piston of the cylinder moves from the bottom dead center to the top dead center and the exhaust valve of the cylinder opens.
前記仮の膨脹行程中に気筒内に燃料を噴射する請求項1記載の6ストローク内燃機関。 It is an in-cylinder direct injection type that injects fuel directly into the cylinder.
The 6-stroke internal combustion engine according to claim 1, wherein fuel is injected into the cylinder during the provisional expansion stroke.
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