JP2634466B2 - ４サイクル内燃機関 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、４サイクル式内燃機関の改良に関するもの
である。

〔従来の技術〕

４サイクルの内燃機関において、その出力を向上する
と共に、燃料消費量を低減するには、圧縮比を高めれば
良いが、圧縮比を高くすると、圧縮最高圧力及び圧縮最
高温度が高くなる一方、この圧縮最高圧力及び圧縮最高
温度は、内燃機関における負荷の増加につれて燃焼室へ
の空気の充填効率が上昇することに応じて高くなるもの
であるから、圧縮比を、内燃機関における低負荷域に合
せて高い値に設定すると、高負荷域において、ノックや
過早着火が発生することになる。そこで、従来の内燃機
関においては、圧縮比を、高負荷域においてノックや過
早着火が発生しないように低い値に設定するようにして
いるから、低負荷域における出力の向上と、燃料消費量
の低減とを十分に達成することができないのであった。

これに対して、先行技術としての特開昭54−20220号
公報、特開昭55−40256号公報や特開昭57−151945号公
報等は、燃焼室に、当該燃焼室の内容積を増減するため
の副ピストンを設け、この副ピストンを、内燃機関にお
ける負荷に関連して前後動することにより、圧縮比を、
負荷の増加に比例して低くするように自動制御し、以
て、高負荷域においてノックや過早着火を発生すること
なく、低負荷域における出力の向上と燃料消費量の低減
とを図ることを提案している。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、これら各先行技術のものは、いずれも、副ピ
ストンを使用し、この副ピストンを、油圧機構によって
前後動するもので、負荷の変動に対する圧縮比可変の応
答性が遅いから、圧縮比可変の過度期において、ノック
や過早着火が発生すると共に、ドライバービリティーが
悪化するのであった。

本発明は、圧縮比を前記各先行技術のように負荷に応
じて可変するのではなく、圧縮比を、吸気系の改善によ
って、高負荷域においてノックや過早着火を発生するこ
となく高い値に設定できるようにすることを目的とする
ものである。

〔課題を解決するための手段〕

この目的を達成するために本発明は、吸気弁及び排気
弁を備える一方、シリンダボア内を往復動するピストン
を備えて成る４サイクル内燃機関において、前記シリン
ダボアの内面に開口する放出ポートを設けて、この放出
ポートを、前記吸気弁への吸気経路に放出通路を介して
接続し、前記放出ポートに、内燃機関の回転に関連し、
前記吸気弁が閉じた後の位相において適宜クランク角度
の区間だけ当該放出ポートを連通するように開き作動す
る開閉弁機構を設ける一方、前記放出通路に、内燃機関
の負荷に関連し、負荷の増加に応じて開くようにした制
御弁を設ける構成にした。

〔作用〕

この構成において、シリンダボア内に対する放出ポー
トに設けた開閉弁機構は、吸気弁が閉じた後の位相にお
いて適宜クランク角度の区間だけ当該放出ポートを連通
するように開き作動するから、この放出ポートと吸気弁
への吸気経路とを連通する放出通路中に設けた制御弁が
開いている状態では、ピストンの上昇動により圧縮行程
に際して、シリンダ内において圧縮中の空気の一部が、
前記弁機構付き放出ポート及び制御弁付き放出通路を介
して、シリンダボア内から吸気経路に放出されることに
なる。このように、圧縮中の空気の一部が、シリンダボ
アから放出されることにより、シリンダボア内における
空気の圧縮圧力が下がるから、圧縮最高圧力及び圧縮最
高温度は、圧縮中の空気の一部がシリンダボアから流出
される分だけ低くなるのである。

この場合において、前記放出通路中に設けた制御弁
は、内燃機関における負荷に関連し、負荷の増加に比例
して開くもので、圧縮行程中におけるシリンダボア内か
らの放出量は、負荷に増加に比例して増大することによ
り、圧縮最高圧力及び圧縮最高温度が、負荷の増加に伴
って高くなることを防止できるから、内燃機関における
圧縮比を、それだけ高い値に設定しても、高負荷域にお
いてノックや過早着火を発生することを確実に防止でき
る。

また、前記開閉弁機構は、圧縮行程においてのみ放出
ポートをシリンダボア内に連通するように作動するもの
であることにより、吸気経路への排気ガスの逆流を生じ
ることはないのである。

〔発明の効果〕

従って本発明によると、圧縮比を、高負荷域において
ノックや過早着火を発生することなく高い値に設定で
き、低負荷域における出力の向上と、燃料消費量の低減
とを確実に達成できるのである。

しかも、本発明は、圧縮最高圧力及び圧縮最高温度が
負荷に比例して高くなるのを防止することを、シリンダ
ボアの空気の放出によって行うものであることにより、
負荷の変動に対する応答性が良いから、過度期において
ノックや過早着火が発生すること、及びドライバービリ
ティーが悪化することがないのである。

その上、吸気系への排気ガスの逆流がないから、吸気
経路に火災が発生することがないと共に、制御弁の温度
上昇を防止できて、その耐久性を向上できる効果をも有
する。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面について説明する。

第１図は、ガソリン機関等の火花点火式四サイクル内
燃機関に適用した場合の実施例を示すもので、この火花
点火式の四サイクル内燃機関１は、複数のシリンダボア
３を有するシリンダブロック２と、前記シリンダボア３
と同数個の燃焼室５を備えたシリンダヘッド４とによっ
て構成されている。

前記シリンダブロック２における各シリンダボア３内
には、往復動するピストン６が設けられ、また、前記シ
リンダヘッド４には、各燃焼室５の箇所に吸気弁８を備
えた吸気ポート７と、排気弁10を備えた排気ポート９と
が設けられ、この吸気弁８は、従来から良く知られてい
るように、図示しないカム軸等にて上死点前の時期から
下死点後の時期までのクロンク角度の区間において開く
ように構成されている一方、排気弁10も、従来から良く
知られているように、図示しないカム軸等にて下死点前
の時期から上死点後の時期までのクランク角度の区間に
おいて開くように構成されている。

前記シリンダヘッド４には、図示しない点火栓が各燃
焼室５内にのぞむように取付けられ、また、シリンダヘ
ッド４の側面には、前記各吸気ポート６に連通する吸気
マニホールド11が接合され、この吸気マニホールド11に
は、スロットル弁13を備えた気化器12が取付けられてい
る。

前記シリンダブロック２の側面における各シリンダボ
ア３の該当箇所には、放出ポート14を、前記各シリンダ
ボア３内に開口するように設けて、この各放出ポート14
と、前記吸気マニホールド11のうち集合部11aから吸気
ポート６に分岐する各枝吸気管路11bとを、放出通路15
を介して連通する（なお、この各放出通路15は、各吸気
ポート７に対して接続するようにしても良い）。

そして、前記各放出ポート14中には、前記内燃機関１
におけるクランク軸（図示せず）又は吸気弁８の開閉作
動用カム軸或いは排気弁10の開閉作動用カム軸からの動
力伝達によって回転する回転式の開閉弁16を設け、この
開閉弁16に、前記吸気弁８が閉じた後の位相において、
適宜クランク角度（θ）の区間だけ放出ポート14を連通
するようにした通孔17を設ける。

一方、前記各放出通路15中には、回転式の制御弁18を
設け、該各制御弁18を、前記気化器12におけるスロット
ル弁13に、スロットル弁13の閉又は低開度のとき当該制
御弁18が閉じているが、スロットル弁13の開き作動に比
例して当該制御弁18が開くように連動機構19を介して連
動連結する。

この構成において、放出ポート14に対して設けた開閉
弁16は、第２図に示すように、吸気弁８が閉じた後にお
ける適宜クランク角度（θ）の区間において放出ポート
14を連通する。従って、制御弁18が開いている状態で
は、ピストン６の上昇動による圧縮行程に際して、シリ
ンダボア３内で圧縮中の空気の一部が、前記開閉弁16付
き放出ポート14及び制御弁18付き放出通路15を介して、
シリンダボア３内から吸気マニホールド11に放出される
ことになり、シリンダボア６内における空気の圧縮圧力
が下がるから、圧縮最高圧力及び圧縮最高温度は、圧縮
中の空気の一部がシリンダボア６内から流出される分だ
け低くなるのである。

この場合において、前記制御弁18を、気化器12におけ
るスロットル弁13に連動機構19を介して連動連結したこ
とにより、当該制御弁18は、スロットル弁13を閉じての
アイドリングのとき、及びスロットル弁13の低開度の低
負荷域のときは開かず、従って、アイドリング及び低負
荷域のときには、シリンダボア３内において圧縮中の空
気の放出は行なわれない。

しかし、前記制御弁18は、スロットル弁13の開度を次
第に大きくしての負荷の増加に比例して開き作動するこ
とにより、シリンダボア３内において圧縮中の空気の放
出量は、負荷の増加に比例して増大するから、圧縮最高
圧力及び圧縮最高温度が、負荷の増加に伴って高くなる
ことを防止できるのである。

なお、前記実施例は、制御弁18を、スロットル弁13に
機械的な連動機構19を介して連動する場合を示したが、
この制御弁18を、他の手段によって内燃機関１における
負荷に連動する構成にしても良いのであり、また、本発
明は、前記気化器12を備えた内燃機関に限らず、燃料噴
射式の内燃機関に対しても適用できることは云うまでも
ない。更にまた、吸気系に、内燃機関によって回転駆動
されるブロワー圧縮機とか、排気ターボ過給機等の過給
機を備えた内燃機関の場合には、前記放出通路15中に、
吸気マニホールド11への方向にのみ開くようにした逆止
弁を設けることにより、過給式の内燃機関に対しても適
用できるのである。

そして、前記制御弁18を、内燃機関１における負荷に
関連するに際しては、第３図に示すように、スロットル
弁13の閉位置よりやゝ上流側の部位に負圧ポート20を設
ける一方、前記制御弁18の回動レバー21には、ダイヤフ
ラム22bにてばね22c付き圧力室22aを形成して成るダイ
ヤフラム式のアクチェータ22を連結し、このアクチェー
タ22における圧力室22aに、前記負圧ポート20からの負
圧伝達通路23を接続することにより、制御弁18を、スロ
ットル弁13を閉じてのアイドリングにおいて開き、スロ
ットル弁13を部分開しての低負荷域において閉じ、そし
て、スロットル弁13の開度つまり、負荷の増加に比例に
して開くように構成しても良いのである。

第４図は、ディーゼル機関等の圧縮着火式の内燃機関
1Aに適用した場合の実施例を示すもので、この実施例
は、基本的には、前記第１図及び第２図の場合と同様で
ある。

しかし、このディーゼル機関等の圧縮着火式の内燃機
関1Aの場合、その温度が低い状態において、シリンダボ
ア3A内において圧縮中の空気を吸気系に放出して、圧縮
最高圧力及び圧縮最高温度を下げると、始動性が低下す
ると共に、排気ガス中のHC及びホルムアルデヒト白煙が
増大することになるから、これを防止する必要がある。

そこで、前記圧縮着火式内燃機関1Aに対する燃料噴射
ポンプ24における燃料噴射量調節用レバー25を回動する
ためのペタル26は、又は、前記燃料噴射量調節用レバー
25に、ポテンションセンサー27を設け、このポテンショ
ンセンサー27からの出力を、制御回路装置28に入力し、
この制御回路装置28からの出力を、前記制御弁18Aに対
するアクチェータ29に入力することによって、制御弁18
Aを、負荷の増加に比例して開き作動するに際して、前
記制御回路装置28に、内燃機関1Aにおける冷却水ジャケ
ットや潤滑油通路等に設けた温度センサー30からの出力
を入力して、内燃機関1Aの温度が低い状態では、前記制
御弁18Aの負荷の増加に比例しての開き作動を停止し、
制御弁18Aを閉の状態のように維持するように構成する
ことにより、温度が低いときにおける始動性の低下及び
排気ガスの悪化を防止することができるのである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図は第１実施例を示
す図、第２図は吸気弁及び排気弁並びに開閉弁における
開閉のタイミングを示す図、第３図は第２実施例を示す
図、第４図は第３実施例を示す図である。 １……火花点火式内燃機関、1A……圧縮着火式内燃機
関、２……シリンダブロック、3,3A……シリンダボア、
４……シリンダヘッド、５……燃焼室、６……ピスト
ン、７……吸気ポート、８……吸気弁、９……排気ポー
ト、10……排気弁、11……吸気マニホールド、12……気
化器、13……スロットル弁、14,14A……放出ポート、1
5,15A……放出通路、16,16A……開閉弁、18,18A……制
御弁。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】吸気弁及び排気弁を備える一方、シリンダ
   ボア内を往復動するピストンを備えて成る４サイクル内
   燃機関において、前記シリンダボアの内面に開口する放
   出ポートを設けて、この放出ポートを、前記吸気弁への
   吸気経路に放出通路を介して接続し、前記放出ポート
   に、内燃機関の回転に関連し、前記吸気弁が閉じた後の
   位相において適宜クランク角度の区間だけ当該放出ポー
   トを連通するように開き作動する開閉弁機構を設ける一
   方、前記放出通路に、内燃機関の負荷に関連し、負荷の
   増加に応じて開くようにした制御弁を設けたことを特徴
   とする４サイクル内燃機関。