JP2849960B2 - 2ー4サイクル切換ターボコンパウンドエンジン - Google Patents

2ー4サイクル切換ターボコンパウンドエンジン

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JP2849960B2
JP2849960B2 JP3214421A JP21442191A JP2849960B2 JP 2849960 B2 JP2849960 B2 JP 2849960B2 JP 3214421 A JP3214421 A JP 3214421A JP 21442191 A JP21442191 A JP 21442191A JP 2849960 B2 JP2849960 B2 JP 2849960B2
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寛 松岡
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    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B69/00Internal-combustion engines convertible into other combustion-engine type, not provided for in F02B11/00; Internal-combustion engines of different types characterised by constructions facilitating use of same main engine-parts in different types
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    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
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  • Valve-Gear Or Valve Arrangements (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は2−4サイクル切換エン
ジンに関し、特にシリンダ内の掃気及び排気を円滑に行
なってエンジンの効率を向上せしめる2−4サイクル切
換ターボコンパウンドエンジンに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来のピストン往復式エンジンはピスト
ンの一往復、すなわちクランク軸一回転にて吸入、圧
縮、爆発、排気の行程を行なう2サイクルエンジンと、
ピストンの二往復、すなわちクランク軸二回転の間に前
記の四行程を行なう4サイクルエンジンとに大別され
る。
【0003】上記2サイクルエンジンにはいくつかの種
類があるがたとえばユニフロー型のものは、シリンダス
リーブの上方に排気弁を配し、その下方に掃気ポートを
配置してピストンが下死点位置付近にある時排気孔より
筒内排気ガスを噴出させ少しおくれて、この掃気ポート
から新気をシリンダ内に圧送し、該圧送された新気によ
りシリンダスリーブ内の排気ガスをシリンダスリーブ上
方の排気弁より排出し、更に上昇運動を始めたピストン
によりシリンダスリーブ内に満たされた新気を圧縮し、
ピストンの上死点付近で燃料を噴射するという行程を繰
り返す。このようなユニフロー型を含めて、2サイクル
エンジンはクランク軸の一回転毎に爆発が行なわれるた
め出力軸の回転変動が少なく、高いトルクを発生するこ
とができるという特性を有する。
【0004】一方4サイクルエンジンでは吸入と排気と
がそれぞれ独立した行程にて行なわれるので、十分に排
気ガスと新気の置換が行なわれ、2サイクルエンジンに
比べて低負荷低速運転時における排気ガスが清浄であ
り、とくにエンジン回転速度が高速時における燃料消費
率が少ないという特性がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】最近、一つのエンジン
で2サイクル動作と4サイクル動作を切り替えてこれら
の長所を活かした運転ができるエンジンが開発された。
このエンジンはクランク室に掃気用のコンプレッサを付
設するなどして2サイクル運転時の掃気圧を得ている
が、該掃気圧はエンジンの回転に依存しているので、例
えばアイドリング時のようにエンジンの負荷および回転
数が低い状態では掃気圧力が低く十分な掃気が行なえな
い。さらに新気の中にオイルミストが混入したりして不
都合があり、かつ、コンプレッサの付設によりエンジン
が大型化するという問題がある。また高速運転では排気
弁の開放面積が不足して十分な掃気ができないという問
題がある。また、4サイクル運転時においても、配置ス
ペースに限度があるシリンダヘッドに排気弁を設けなけ
ればならないので十分な排気面積を確保することができ
ないという問題がある。
【0006】本発明は、2−4サイクル切換エンジンに
おいて、上記2サイクル運転時および4サイクル運転時
に円滑な掃気及び排気を行なうことが出来る2−4サイ
クル切換エンジンを提供しようとするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、排気ガスにより回転されるタービンが駆動
するコンプレッサからの新気を供給され2ー4サイクル
切り替え自在なターボコンパウンドエンジンにおいて、
シリンダヘッドには排気弁と4サイクル運転時にのみ作
動する吸気弁とを設けるとともに、シリンダライナの側
壁下部には掃気と排気の共通孔を設け、かつ該共通孔と
連通する通路は上記コンプレッサの出力側に通じる掃気
管と排気管とにそれぞれ連通し、該掃気管には2サイク
ル運転の掃気時に開く開閉弁を設け、排気管には排気動
作時に開く開閉弁をそれぞれ設けたことを特徴とする2
ー4サイクル切換ターボコンパウンドエンジンを提供す
るものである。
【0008】
【作用】本発明は、高負荷でエンジン回転数が少ない領
域で2サイクル運転とし、排気動作の初期はまず、シリ
ンダ側壁の共通孔から排気し、その後、シリンダライナ
側壁に設けられた共通孔より導入される高圧の新気に押
されてシリンダヘッドに設けられた排気弁から行なわれ
る。エンジン回転数が比較的高い領域では4サイクル運
転とし、排気は、シリンダヘッドに設けた排気弁とシリ
ンダライナ側壁に設けられた共通孔の両方で行なわれ
る。
【0009】
【実施例】以下本発明の一実施例について詳細に説明す
る。図1において、シリンダヘッド1には吸気弁2と排
気弁3が設けられている。図には示されていないが、該
吸気弁2には2サイクル動作の時弁開閉駆動を中止し、
4サイクル動作の時弁の開閉を行なう弁駆動装置が設け
られている。シリンダライナ4の側壁下部には掃気およ
び排気の共通孔5が設けられている。この共通孔5は図
3にも示すようにシリンダライナ4の側壁を貫通して多
数個設けられ、この共通孔5を包囲するようにシリンダ
ライナ4の外周に通路6が設けられている。この通路6
には掃気管8と排気管9が接続され、この掃気管8およ
び排気管9のそれぞれには開閉弁10と11が設けられ
ている。掃気管8の空気入口側はターボチャージャに接
続されている吸気母管12に接続され、この吸気母管1
2はシリンダヘッド1の吸気ポート13に接続されてい
る。一方シリンダヘッド1の排気ポート14には排気母
管15が接続され、この排気母管15の先端には、共通
口5から導出される通路6と連通する排気管9が接続さ
れている。
【0010】排気母管15の最先端はターボチャージャ
16の排気タービン入口に接続されている。図1には示
されてはいないが、該ターボチャージャ16にはコンプ
レッサが接続され、ターボチャージャ16の回転により
コンプレッサから排出される新気は吸気母管12に供給
される。ターボチャージャ16の排気タービン出口には
もう1つのターボチャージャ17の排気タービン入口が
接続されている。図1には示されてはいないが、該ター
ボチャージャ17にはターボチャージャ16と同様にコ
ンプレッサが接続されており、ターボチャージャ17の
回転によりコンプレッサから排出される新気は吸気母管
12に供給されるように構成される。なお、18はクラ
ンクケース、19はピストンである。
【0011】このように構成された本発明の実施例の作
用について説明する。車両が坂道に差し掛かるなど、比
較的大きな負荷が掛かり、エンジンの回転数が所定の回
転数以下になると、図示していないエンジン制御装置
は、エンジンの2サイクル運転の指令を発する。この指
令により、吸気弁2は閉じたままの状態を保持する。そ
して、排気弁3も閉じ、シリンダライナ4内の混合気が
爆発膨張してピストン19が下死点付近に差し掛かると
図2及び図3に示すように、まず、排気管9に設けた開
閉弁11が開弁すると共に前後して排気弁3が開かれ
る。その後、掃気管8内の開閉弁10が開く。このた
め、シリンダライナ4内にはターボチャージャ16、1
7から送られる高圧の新気が掃気として送り込まれる。
上述のように排気弁3及び排気管9の開閉弁11は開か
れたままである。このためシリンダライナ4内の排気ガ
スは排気弁3及び開閉弁9から排気ポート14及び排気
管9方向に掃気されてターボチャージャ16、17を駆
動しながら大気方向に排気される。
【0012】次に車両が高速道路を走行している時のよ
うに、負荷はあまり大きくなくかつエンジンが比較的高
速で回転しているような時、図示していないエンジン制
御装置は、エンジンの4サイクル運転の指令を発する。
この指令により吸気弁2と排気弁3はエンジンの回転に
より動作するようになる。そして、図4及び図5に示す
ようにピストン19が上死点位置から下降を始めると、
吸気弁2が開き、吸気ポート13から新気がシリンダラ
イナ4内に吸入される。この時掃気管8及び排気管9内
の開閉弁10、11は閉ざされる。
【0013】ピストン19が下死点に到達した後上昇に
移ると吸気弁2は閉じられ、シリンダライナ4内の空気
は圧縮され、ピストン19が上死点近くにまで上昇した
時燃料の噴射が行なわれて、混合気が爆発し膨張サイク
ルに入る。この爆発膨張によりピストン19は下降し、
下死点近くに到達したところで排気弁3が開くとともに
排気管9内に設けれた開閉弁11が開き、シランダライ
ナ4内の高圧の排気ガスは排気弁3から排気ポート14
方向に排気されるとともに、排気管9を通って排気され
る。
【0014】このように、開閉弁10および11の開閉
を切り替えることにより、共通孔5は2サイクル運転時
には掃気孔として、また、4サイクル運転時には排気孔
として使用する。
【0015】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
シリンダヘッドに吸気弁および排気弁を設けるとともに
シリンダライナの側壁には掃気および排気の共通孔を設
け、この共通孔を包囲するようにシリンダライナの外周
に設けた通路に接続した吸気管および排気管に開閉弁を
設け、この開閉弁を開閉切り替えるようにしたので、2
サイクル運転時には上記共通孔を掃気孔として使用する
とともに、4サイクル運転時にはこの共通孔を排気孔と
して使用することができる。これにより、2サイクル運
転時の掃気が効率よく行なわれるとともに、2サイクル
運転時及び4サイクル運転時に排気面積を十分にとって
掃気効率及び排気効率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す断面図
【図2】2サイクル運転時における状態を示す断面図
【図3】図2のA−A線における横断面図
【図4】4サイクル運転時における状態を示す断面図
【図5】図4のB−B線における横断面図
【符号の説明】
1・・・・・シリンダヘッド 2・・・・・吸気弁 3・・・・・排気弁 4・・・・・シリンダライナ 5・・・・・共通口 6・・・・・通路 8・・・・・掃気管 9・・・・・排気管 10・・・・開閉弁 11・・・・開閉弁 12・・・・吸気母管 13・・・・吸気ポート 14・・・・排気ポート 15・・・・排気母管 16・・・・ターボチャージャ 17・・・・ターボチャージャ 18・・・・クランクケース 19・・・・ピストン

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】排気ガスにより回転されるタービンが駆動
    するコンプレッサからの新気を供給され2ー4サイクル
    切り替え自在なターボコンパウンドエンジンにおいて、
    シリンダヘッドには排気弁と4サイクル運転時にのみ作
    動する吸気弁とを設けるとともに、シリンダライナの側
    壁下部には掃気と排気の共通孔を設け、かつ該共通孔と
    連通する通路は上記コンプレッサの出力側に通じる掃気
    管と排気管とにそれぞれ連通し、該掃気管には2サイク
    ル運転の掃気時に開く開閉弁を設け、排気管には排気動
    作時に開く開閉弁をそれぞれ設けたことを特徴とする2
    ー4サイクル切換ターボコンパウンドエンジン。
JP3214421A 1991-07-31 1991-07-31 2ー4サイクル切換ターボコンパウンドエンジン Expired - Lifetime JP2849960B2 (ja)

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