JP2024093603A - 過給式エンジン - Google Patents

過給式エンジン Download PDF

Info

Publication number
JP2024093603A
JP2024093603A JP2022210103A JP2022210103A JP2024093603A JP 2024093603 A JP2024093603 A JP 2024093603A JP 2022210103 A JP2022210103 A JP 2022210103A JP 2022210103 A JP2022210103 A JP 2022210103A JP 2024093603 A JP2024093603 A JP 2024093603A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
supercharged engine
intake passage
intake
compression chamber
inlet
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2022210103A
Other languages
English (en)
Inventor
将之 福田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Honda Motor Co Ltd filed Critical Honda Motor Co Ltd
Priority to JP2022210103A priority Critical patent/JP2024093603A/ja
Publication of JP2024093603A publication Critical patent/JP2024093603A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Supercharger (AREA)

Abstract

【課題】クランク室を利用した過給式エンジンにおいて、クランク室内への空気流量の安定性を向上すること。【解決手段】クランク軸を支持するクランクケースと、ピストンを収容したシリンダブロックと、燃焼室を形成するシリンダヘッドと、前記クランクケースの導入口に連通した第一の吸気通路と、前記第一の吸気通路上に設けられた吸気量調整弁と、前記クランクケースの排出口と前記シリンダヘッドの吸気ポートとを連通する第二の吸気通路と、を備え、前記導入口から導入された空気を圧縮して前記排出口へ排気する圧縮室が、前記クランクケース及び前記シリンダブロックの内部空間によって形成される、４ストロークの過給式エンジンであって、前記吸気量調整弁から前記導入口までの前記第一の吸気通路の容積は、前記ピストンの往復運動により容積が変動する前記圧縮室の最大容積よりも大きい。【選択図】図１

Description

本発明は過給式エンジンに関する。
近年、より多くの人々が手ごろで信頼でき、持続可能かつ先進的なエネルギーへのアクセスを確保できるようにするため、エネルギーの効率化に貢献する研究開発が行われている。そのような研究開発の一つとして、クランク室を過給機として利用した過給式エンジンが知られている（例えば特許文献１及び２）。こうした過給式エンジンは、クランク室に空気が導入され、圧縮されて、クランク室からシリンダヘッドの吸気ポートへ圧縮空気が供給される。
特開平９－２８７４７０号公報 特開平１０－３７８１１号公報
クランク室を過給機として利用した過給式エンジンでは、エンジンの運転によってクランク室内に導入される空気の圧力変動が発生し、クランク室内への空気流量の変動を生じる場合がある。
本発明の目的は、クランク室内への空気流量の安定性を向上することにある。
本発明によれば、
クランク軸を支持するクランクケースと、
ピストンを収容したシリンダブロックと、
燃焼室を形成するシリンダヘッドと、
前記クランクケースの導入口に連通した第一の吸気通路と、
前記第一の吸気通路上に設けられた吸気量調整弁と、
前記クランクケースの排出口と前記シリンダヘッドの吸気ポートとを連通する第二の吸気通路と、を備え、
前記導入口から導入された空気を圧縮して前記排出口へ排気する圧縮室が、前記クランクケース及び前記シリンダブロックの内部空間によって形成される、４ストロークの過給式エンジンであって、
前記吸気量調整弁から前記導入口までの前記第一の吸気通路の容積は、前記ピストンの往復運動により容積が変動する前記圧縮室の最大容積よりも大きい、
ことを特徴とする過給式エンジンが提供される。
本発明によれば、クランク室内への空気流量の安定性を向上することができる。
本発明の一実施形態に係る過給式エンジンの説明図。 （Ａ）及び（Ｂ）は圧縮室の容積変化を示す図。 吸気通路の容積の説明図。 複数のサージタンクを設けた実施形態の説明図。
以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。尚、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明に必須のものとは限らない。実施形態で説明されている複数の特徴のうち二つ以上の特徴が任意に組み合わされてもよい。また、同一若しくは同様の構成には同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。
＜第一実施形態＞
図１は本発明の一実施形態に係る過給式エンジン１の説明図である。過給式エンジン１は、クランク室を形成するクランクケース２、シリンダブロック３、及び、シリンダヘッド４を備えた４ストロークの単気筒エンジンである。クランクケース２にはクランク軸２１が回転自在に支持されている。クランク軸２１は、クランクアーム２２とクランクアーム２２に設けられたクランクピン２３とを備えており、クランクピン２３はクランク軸２１の回転中心から離間した位置に配置されている。
シリンダブロック３のボアにはピストン３１が往復可能に配置されている。ピストン３１には、ボア内周面を摺動するピストンリング３２が設けられている。ピストン３１とクランクピン２３とはコネクティングロッド３３によって連結されている。
シリンダヘッド４は、燃焼室４１と、燃焼室４１に連通した吸気ポート４２及び排気ポート４３を形成している。吸気ポート４２は、動弁機構４６で駆動される吸気バルブ４４によって燃焼室４１に対して開閉される。排気ポート４３は、動弁機構４７で駆動される排気バルブ４５によって燃焼室４１に対して開閉される。吸気ポート４２には燃料噴射弁（インジェクタ）４９によって燃料が噴射され、燃料と空気の混合気が燃焼室４１に供給される。混合気は点火プラグ４８によって点火され、燃焼室４１で燃焼する。排気ガスは、排気ポート４３から排気通路９に排出される。排気通路９には触媒９１、消音器９２が設けられており、排気ガスは、浄化・消音されて大気に放出される。
過給式エンジン１の吸気系の構造について説明する。本実施形態では、クランクケース２とシリンダブロック３の内部空間を圧縮室２６として利用して空気を過給する。クランクケース２には、空気の導入口２４が形成されている。この導入口２４には吸気通路５が連通している。
吸気通路５を構成する部材として、空気の流れの上流側から順に、エアクリーナ５１、吸気量調整弁（スロットルバルブ）５２、サージタンク５３が設けられている。また、吸気通路５を構成する部材として、配管５４～５６が設けられている。配管５４はエアクリーナ５１と吸気量調整弁５２とを接続する。配管５５は吸気量調整弁５２とサージタンク５３とを接続する。配管５６はサージタンク５３と導入口２４とを接続する。吸気量調整弁５２よりも、サージタンク５３、配管５５及び５６は導入口２４の側に配置されている。導入口７には、圧縮室２６からの吸気通路５へ空気が逆流することを規制する逆止弁７が設けられている。本実施形態の場合、逆止弁７はリードバルブである。
クランクケース２には、また、空気の排出口２５が形成されている。この導入口２５には吸気通路６が連通している。吸気通路６は、排出口２５と吸気ポート４２とを連通する。吸気通路６を構成する部材として、配管６１が設けられている。排出口２５には、吸気通路６から圧縮室２６へ空気が逆流することを規制する逆止弁８が設けられている。本実施形態の場合、逆止弁８はリードバルブである。
配管６１の途中部位には断熱材６２が設けられている。断熱材６２は、配管６１の外周囲を覆うように設けられている。断熱材６２によって、配管６１の内部を流れる空気が、配管６１の外部の熱源（例えば燃焼室４１）によって加温されることを抑制することができる。これにより、ノッキングや充填効率の改善を図ることができる。
本実施形態の場合、断熱材６２は、配管６１のうち、特に高温になりやすい燃焼室４１に近い部位に部分的に設けられている。しかし、断熱材６２は配管６１の全域に渡って設けられもよい。また、断熱材６２は配管６１の外側ではなく、内側に配置されてもよい。
図１において矢印は吸気の流れの方向を示している。外気は、吸気通路５を、エアクリーナ５１、吸気量調整弁５２、サージタンク５３の順に通過して導入口２４から圧縮室２６に流入する。ここで、圧縮室２６の容積は変動する。図２（Ａ）及び図２（Ｂ）はその説明図である。圧縮室２６の容積は、シリンダブロック３の側においてはピストンリング３２によって画定され、その位置に依存して変動する。クランクケース２の側では不変であり、クランクケース２の内壁で確定され、吸気通路５及び６との境界は導入口２４及び排出口２５とする。言い換えると、圧縮室２６はシリンダブロック３のボアの容積とクランクケース３のクランク室容積とから、内蔵部品（ピストン３１の略全部、コネクティングロッド３３の全部、クランク軸２１のうちクランク室に収容された部分等）を除いた空間である。
図２（Ａ）はピストン３１が上死点に位置している状態を示す。網掛け部分が圧縮室２６の容積であり、最大容積Ｖｍａｘである。図２（Ｂ）はピストン３１が下死点に位置している状態を示す。網掛け部分が圧縮室２６の容積であり、最小容積Ｖｍｉｎである。
このようにピストン３１の往復運動によって圧縮室２６の容積が変動する結果、吸気通路５から空気が圧縮室２６に導入され、また、圧縮室２６から吸気通路６へ空気が排出される。具体的に述べると、圧縮室２６の容積が最小容積Ｖｍｉｎから最大容積Ｖｍａｘに変化することにより、吸気通路５から空気が圧縮室２６に導入される。その際、逆止弁８は閉じるため、吸気通路６から圧縮室２６へ空気が逆流することが抑制される。
また、圧縮室２６の容積が最大容積Ｖｍａｘから最小容積Ｖｍｉｎに変化することにより、圧縮室２６から吸気通路６へ空気が圧縮されつつ排出される。その際、逆止弁７は閉じるため、圧縮室２６から吸気通路５へ空気が逆流することが抑制される。排出された空気は吸気通路６を介して吸気ポート４２へ圧送される。以上の仕組みで、エアクリーナ５１を通過した吸気が過給される。
圧縮室２６では空気の圧力変動が生じるため、吸気通路５から圧縮室２６への空気流量の変動を生じる場合がある。これは過給式エンジン１の運転の安定性を乱す要因になる。本実施形態では吸気通路５の容積の設計により、クランク室内への空気流量の安定性を向上している。図３は吸気通路５の容積の説明図である。吸気通路５は吸気量調整弁５２が一つの区切りとなる。本実施形態の場合、吸気量調整弁５２から導入口２４までの吸気通路容積Ｖｉｎ（網掛け部分）は、サージタンク５３と配管５５及び５６の各容積の合計値である。
そして、吸気通路容積Ｖｉｎ＞最大容積Ｖｍａｘの関係にある。吸気通路容積Ｖｉｎが最大容積Ｖｍａｘよりも大きいことで、圧縮室２６での空気の圧力変動を、吸気通路５内で吸収することができる。したがって、クランク室内への空気流量の安定性を向上することができる。このような仕組みにより、本実施形態の過給式エンジン１は、吸気量の変動が比較的小さいことから、例えば、発電機用エンジン、ポンプ用エンジン等としての利用が好適である。
本実施形態では、サージタンク５３を設けたが、サージタンク５３のような大容量部分を設けない構成も採用可能である。しかし、サージタンク５３を設けたことで、吸気通路５の通路長を短くしつつ、吸気通路容積Ｖｉｎをより大きくすることができる。また、サージタンク５３と導入口２４との間には配管５６が介在している。吸気通路５の通路方向と直交する配管５６の断面積Ｓ１と、吸気通路５の通路方向と直交するサージタンク５３の断面積Ｓ２とは、Ｓ１＜Ｓ２の関係にある。サージタンク５３から導入口２４へ向かう吸気流は、サージタンク５３と配管５６との圧力損失により抵抗を受ける。したがって、サージタンク５３から空気流が急激に圧縮室２６へ流れ込むことを抑制することができ、クランク室内への空気流量の安定性を向上することができる。
＜第二実施形態＞
吸気通路５に複数のサージタンクを設けてもよい。図４はその一例を示す。図示の例では、２つのサージタンク５３Ａ、５３Ｂが配管５７を介して直列に設けられている。複数のサージタンク５３Ａ、５３Ｂを設けることで、図１の例のように１つのサージタンク５３を設ける場合に比べて、個々のサージタンク５３Ａ、５３Ｂの容積を小さくすることができ、小さなスペースに配置できる。また、周辺の構造物との関係を考慮して、サージタンク５３Ａ、５３Ｂの配置箇所を個別に設計することができ、レイアウトの自由度を向上できる。また、複数のサージタンクの設計によって共鳴が生じるエンジン回転数を変化させ、それによって吸気効率を向上することもできる。
なお、図４の例では、２つのサージタンク５３Ａ、５３Ｂを設けたが、３つ以上のサージタンクを設けてもよい。また、図４の例では２つのサージタンク５３Ａ、５３Ｂを通路方向に直列に接続したが、並列に接続してもよい。
＜第三実施形態＞
第一実施形態では、単気筒エンジンを例に挙げたが多気筒エンジンにも本発明は適用可能である。この場合、気筒毎に圧縮室２６、導入口２４及び排出口２５を形成すればよく、また、吸気通路５の少なくとも下流端と、吸気通路６とを気筒毎に形成すればよい。
＜実施形態のまとめ＞
上記実施形態は少なくとも以下の過給式エンジンを開示している。
項目１．
クランク軸(21)を支持するクランクケース(2)と、
ピストン(31)を収容したシリンダブロック(3)と、
燃焼室(41)を形成するシリンダヘッド(4)と、
前記クランクケース(2)の導入口(24)に連通した第一の吸気通路(5)と、
前記第一の吸気通路(5)上に設けられた吸気量調整弁(52)と、
前記クランクケース(2)の排出口(25)と前記シリンダヘッド(4)の吸気ポート(42)とを連通する第二の吸気通路(6)と、を備え、
前記導入口(24)から導入された空気を圧縮して前記排出口(25)へ排気する圧縮室(26)が、前記クランクケース(2)及び前記シリンダブロック(3)の内部空間によって形成される、４ストロークの過給式エンジンで(1)あって、
前記吸気量調整弁(52)から前記導入口(24)までの前記第一の吸気通路(5)の容積(Vin)は、前記ピストン(31)の往復運動により容積が変動する前記圧縮室(26)の最大容積(Vmax)よりも大きい、
ことを特徴とする過給式エンジン。
この実施形態によれば、前記第一の吸気通路の容積によって、前記圧縮室の圧力変動を吸収してクランク室内への空気流量の安定性を向上することができる。
項目２．
項目１に記載の過給式エンジンであって、
前記第一の吸気通路(5)を形成する部材として、前記吸気量調整弁(52)よりも前記導入口(24)側のサージタンク(53)と、前記サージタンク(53)と前記導入口(24)とを接続する配管(56)と、を備え、
前記第一の吸気通路(5)の通路方向と直交する方向の断面積は、前記配管(56)よりも前記サージタンク(53)の方が大きい、
ことを特徴とする過給式エンジン。
この実施形態によれば、前記配管と前記サージタンクとの間の圧力損失によって、前記サージタンクから空気流が急激に前記圧縮室へ流れ込むことを抑制することができ、クランク室内への空気流量の安定性を向上することができる。
項目３．
項目１に記載の過給式エンジンであって、
前記第一の吸気通路(5)を形成する部材として、前記吸気量調整弁(52)と前記導入口(24)との間に設けられた複数のサージタンク(53A,53B)を備える、
ことを特徴とする過給式エンジン。
この実施形態によれば、前記サージタンクのレイアウト性を向上できる。
項目４．
項目１～３のいずれか一項に記載の過給式エンジンであって、
前記第二の吸気通路の少なくとも一部を覆う断熱材(62)を備える、
ことを特徴とする過給式エンジン。
この実施形態によれば、吸気が加温されることを抑制できる。
項目５．
項目１～４のいずれか一項に記載の過給式エンジンであって、
前記導入口(24)には、前記圧縮室(26)から前記第一の吸気通路(5)へ空気が逆流することを規制する逆止弁(7)が設けられている、
ことを特徴とする過給式エンジン。
この実施形態によれば、逆流を防止でき、また、前記圧縮室の気密性を向上できる。
項目６．
項目１～５のいずれか一項に記載の過給式エンジンであって、
前記排出口(25)には、前記第二の吸気通路(6)から前記圧縮室(26)へ空気が逆流することを規制する逆止弁(8)が設けられている、
ことを特徴とする過給式エンジン。
この実施形態によれば、逆流を防止でき、また、前記圧縮室の気密性を向上できる。
項目７．
項目１～６のいずれか一項に記載の過給式エンジンであって、
前記過給式エンジンは、単気筒エンジンである、
ことを特徴とする過給式エンジン。
この実施形態によれば、比較的シンプルな構造のエンジンを提供できる。
項目８．
項目１～７のいずれか一項に記載の過給式エンジンであって、
前記最大容積(Vmax)とは、前記ピストン(31)が上死点にあるときの前記圧縮室(26)の容積である、
ことを特徴とする過給式エンジン。
以上、発明の実施形態について説明したが、発明は上記の実施形態に制限されるものではなく、発明の要旨の範囲内で、種々の変形・変更が可能である。
１ 過給式エンジン、２ クランクケース、３ シリンダブロック、５ 吸気通路、６ 吸気通路、２６ 圧縮室

Claims (8)

  1. クランク軸を支持するクランクケースと、
    ピストンを収容したシリンダブロックと、
    燃焼室を形成するシリンダヘッドと、
    前記クランクケースの導入口に連通した第一の吸気通路と、
    前記第一の吸気通路上に設けられた吸気量調整弁と、
    前記クランクケースの排出口と前記シリンダヘッドの吸気ポートとを連通する第二の吸気通路と、を備え、
    前記導入口から導入された空気を圧縮して前記排出口へ排気する圧縮室が、前記クランクケース及び前記シリンダブロックの内部空間によって形成される、４ストロークの過給式エンジンであって、
    前記吸気量調整弁から前記導入口までの前記第一の吸気通路の容積は、前記ピストンの往復運動により容積が変動する前記圧縮室の最大容積よりも大きい、
    ことを特徴とする過給式エンジン。
  2. 請求項１に記載の過給式エンジンであって、
    前記第一の吸気通路を形成する部材として、前記吸気量調整弁よりも前記導入口側のサージタンクと、前記サージタンクと前記導入口とを接続する配管と、を備え、
    前記第一の吸気通路の通路方向と直交する方向の断面積は、前記配管よりも前記サージタンクの方が大きい、
    ことを特徴とする過給式エンジン。
  3. 請求項１に記載の過給式エンジンであって、
    前記第一の吸気通路を形成する部材として、前記吸気量調整弁と前記導入口との間に設けられた複数のサージタンクを備える、
    ことを特徴とする過給式エンジン。
  4. 請求項１に記載の過給式エンジンであって、
    前記第二の吸気通路の少なくとも一部を覆う断熱材を備える、
    ことを特徴とする過給式エンジン。
  5. 請求項１に記載の過給式エンジンであって、
    前記導入口には、前記圧縮室から前記第一の吸気通路へ空気が逆流することを規制する逆止弁が設けられている、
    ことを特徴とする過給式エンジン。
  6. 請求項１に記載の過給式エンジンであって、
    前記排出口には、前記第二の吸気通路から前記圧縮室へ空気が逆流することを規制する逆止弁が設けられている、
    ことを特徴とする過給式エンジン。
  7. 請求項１に記載の過給式エンジンであって、
    前記過給式エンジンは、単気筒エンジンである、
    ことを特徴とする過給式エンジン。
  8. 請求項７に記載の過給式エンジンであって、
    前記最大容積とは、前記ピストンが上死点にあるときの前記圧縮室の容積である、
    ことを特徴とする過給式エンジン。
JP2022210103A 2022-12-27 2022-12-27 過給式エンジン Pending JP2024093603A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022210103A JP2024093603A (ja) 2022-12-27 2022-12-27 過給式エンジン

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022210103A JP2024093603A (ja) 2022-12-27 2022-12-27 過給式エンジン

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2024093603A true JP2024093603A (ja) 2024-07-09

Family

ID=91805287

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022210103A Pending JP2024093603A (ja) 2022-12-27 2022-12-27 過給式エンジン

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2024093603A (ja)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100986061B1 (ko) 배기 매니폴드와 실린더 헤드가 일체형으로 형성된 엔진
US10215084B2 (en) Directly communicated turbocharger
KR950000600B1 (ko) 과급기 부착엔진
US4781160A (en) Method for operating an exhaust-gas-turbocharged, low-compression multi-cylinder diesel-cycle internal combustion engine
US6698405B2 (en) Reciprocating internal combustion engine with balancing and supercharging
US6318309B1 (en) Opposed piston engine with reserve power capacity
US20100263646A1 (en) Variable volume crossover passage for a split-cycle engine
US20180156164A1 (en) Turbine housings and turbine housing manifolds having integrated bypass valves for dedicated exhaust gas recirculation engines
JPS6337250B2 (ja)
US6513475B2 (en) Rotary valve internal combustion engine
JP2024093603A (ja) 過給式エンジン
JP6875871B2 (ja) ブローバイガス装置
US6112707A (en) Engine fuel system with a super charged air compressor
US10316738B2 (en) Turbocharger engine
US6282898B1 (en) Operation of forced induction internal combustion engines
JP2020186696A (ja) 過給機付き内燃機関
JP3386161B2 (ja) 過給機付エンジンの吸気コレクタ装置
JP2007071150A (ja) 過給機付エンジンの吸気装置
JP7365583B2 (ja) 多気筒エンジンの吸気装置
JPS6193230A (ja) 過給器付内燃機関
JP2021076068A (ja) 過給機
JP2004176620A (ja) ２サイクル運転可能な頭上弁式多気筒エンジン
WO2015163052A1 (ja) 内燃機関の冷却装置
JPS63173814A (ja) ２サイクル内燃機関
JPS5996432A (ja) 過給式多気筒内燃機関における過給用気筒の弁装置