JP2976800B2 - Internal combustion engine - Google Patents

Internal combustion engine

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JP2976800B2
JP2976800B2 JP6054330A JP5433094A JP2976800B2 JP 2976800 B2 JP2976800 B2 JP 2976800B2 JP 6054330 A JP6054330 A JP 6054330A JP 5433094 A JP5433094 A JP 5433094A JP 2976800 B2 JP2976800 B2 JP 2976800B2
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JP
Japan
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valve
intake
shock wave
internal combustion
combustion engine
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明男 石田
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Mitsubishi Motors Corp
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    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、掃気もしくは過給又は
その双方の目的で、シリンダ内に空気を供給するように
した内燃機関に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an internal combustion engine for supplying air to a cylinder for scavenging and / or supercharging.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の車両用内燃機関、特にトラック等
の大型車両には、ピストンの頂面に燃焼室キャビティを
凹設し、同燃焼室キャビティ内に燃料を噴射して爆発燃
焼を生起させるようにした直接噴射式のディーゼルエン
ジンが広く採用されている。この種の内燃機関において
は、排気行程が終り吸気行程が開始される時点で、燃焼
室キャビティ内に相当量の排気ガスが不可避的に残留す
る。上記燃焼室キャビティ内の残留排気ガスは、勿論高
温であるから、排気行程に続く吸気行程においてシリン
ダ内に吸入された空気と混合して吸気温度の可成の上昇
を招くこととなる。通常のトラック用直接噴射式ディー
ゼルエンジンの場合、上記燃焼室キャビティ内の残留排
気ガスによって吸入された新気の温度上昇は、略40℃
程度に達する。このような新気の温度上昇は、謂うまで
もなく充填効率の低減、従ってエンジン出力の低下を来
す不具合があり、また爆発行程における最高燃焼温度の
上昇による排気ガス中のNO量の増加、さらにスモー
ク性質の悪化を招く不都合がある。
2. Description of the Related Art In a conventional internal combustion engine for a vehicle, especially a large vehicle such as a truck, a combustion chamber cavity is formed in the top surface of a piston, and fuel is injected into the combustion chamber cavity to generate explosive combustion. Such direct injection diesel engines are widely used. In this type of internal combustion engine, when the exhaust stroke ends and the intake stroke starts, a considerable amount of exhaust gas inevitably remains in the combustion chamber cavity. Since the residual exhaust gas in the combustion chamber cavity has a high temperature, the residual exhaust gas is mixed with the air sucked into the cylinder in the intake stroke following the exhaust stroke, thereby causing a significant increase in the intake air temperature. In the case of a normal direct injection diesel engine for trucks, the temperature rise of fresh air sucked by the residual exhaust gas in the combustion chamber cavity is approximately 40 ° C.
Reach a degree. Such fresh air temperature increase of the reduction of charging efficiency Needless to say, therefore there is a problem of causing a decrease in engine output, also increased the amount of NO x in the exhaust gas due to an increase in the maximum combustion temperature in the explosion stroke Further, there is a disadvantage that the smoke property is deteriorated.

【0003】従来、内燃機関の各シリンダに、通常の吸
気弁及び排気弁とは別個の第3弁を設け、掃気、過給等
の目的で、上記第3弁から圧縮空気をシリンダ内に噴射
するようにした装置が、特開平4−31622号公報及
び特開平1−163420号公報に開示されている。こ
れら既提案の内燃機関では、通常の吸気弁及び排気弁、
これら吸排気弁と協働する吸気ポート及び排気ポート、
燃料噴射弁、及び複雑な形状の冷却水室等を具えてい
て、本質的に極めて複雑な構造を有するシリンダヘッド
内に、更に上記第3弁を追加して設けなければならない
ため、第3弁自体の追加によるコストアップと、シリン
ダヘッドの構造が益々複雑化することによるコストアッ
プとが重なり、相当の製造コストの増大を免れない不具
合がある。さらに、これら既提案の構成では、掃気及び
過給のために、上記第3弁が開いている期間中、継続的
に第3弁からシリンダ内に圧縮空気が供給されるため、
圧縮空気の消費量が多く、エアコンプレッサを含む圧縮
空気源の所要容量が大きくなるので、空気供給系の製造
コスト及びランニングコストが増大する不具合がある。
Conventionally, each cylinder of an internal combustion engine is provided with a third valve separate from a normal intake valve and an exhaust valve, and compressed air is injected into the cylinder from the third valve for the purpose of scavenging, supercharging, and the like. Such a device is disclosed in JP-A-4-31622 and JP-A-1-163420. In these proposed internal combustion engines, normal intake and exhaust valves,
Intake and exhaust ports cooperating with these intake and exhaust valves,
Since the fuel injection valve, the cooling water chamber having a complicated shape, and the like are provided and the third valve must be additionally provided in a cylinder head having an extremely complicated structure, the third valve is required. The increase in cost due to the addition of itself and the increase in cost due to the increasingly complicated structure of the cylinder head overlap, and there is a problem that a considerable increase in manufacturing cost cannot be avoided. Furthermore, in these proposed configurations, compressed air is continuously supplied from the third valve into the cylinder during the period in which the third valve is open for scavenging and supercharging.
Since the consumption of the compressed air is large and the required capacity of the compressed air source including the air compressor is increased, the production cost and the running cost of the air supply system are disadvantageously increased.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、通常の排気
弁及び吸気弁とは別個の第3弁を設けることなく、排気
ガスの掃除及び過給の少くとも一方又は双方を効果的に
行なうことができ、これによりエンジン出力の向上、排
気ガス性能の改善を達成することができる構造簡単かつ
安価な内燃機関を提供することを目的とするものであ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides for efficient exhaust gas cleaning and / or supercharging without providing a third valve separate from normal exhaust and intake valves. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a simple and inexpensive internal combustion engine capable of improving engine output and improving exhaust gas performance.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために創案されたもので、内燃機関のシリンダヘ
ッドに設けられた吸気ポート、上記シリンダヘッドに装
着され上記吸気ポートの燃焼室側の開口部を開閉する吸
気弁、圧縮空気を貯蔵する圧縮空気源、一端が上記吸気
弁の弁傘部上流の吸気ポート内に開口すると共に他端が
上記圧縮空気源に連通されたショックウエーブ伝達通
路、同ショックウエーブ伝達通路に介装されたショック
ウエーブ発生用の弁装置、及び上記内燃機関の運転状態
に応じて上記弁装置を瞬間的に開閉する信号を出力する
制御装置を備え、上記ショックウエーブ伝達通路は、吸
気弁開口時の傘部と吸気ポート開口部との隙間の面積を
Sv、ショックウエーブ伝達通路の面積をSpとしたと
き、Sv<Spとなるように同伝達通路内の面積を設定
したことを特徴とする内燃機関を提案するものである。
本発明において、上記制御装置は、エンジン運転状態を
検出する手段として、少なくとも負荷を検出する負荷セ
ンサ、及びクランクシャフトの回転数を検出する回転数
センサを備えていることが好ましい。また、上記制御装
置は、エンジン運転状態が全負荷で且つ吸排気弁がオー
バラップしているとき、掃気用のショックウエーブを供
給すべく、上記弁装置を瞬間的に開閉制御することが望
ましく、さらに、上記制御装置は、エンジン運転状態が
全負荷で且つ吸気弁が閉じる前に、過給用のショックウ
エーブを供給すべく、上記弁装置を瞬間的に開閉制御す
ることが好ましい。なおまた、上記ショックウエーブ伝
達通路は、同通路の先端部を上記傘部に指向させて、上
記吸気弁の傘部回りで高い波動を形成して上記隙間から
高圧空気を押し込むように構成されることが好ましい。
さらに、上記ショックウエーブ伝達通路は、同通路の先
端部分に絞り部を形成することにより通路内で高い波動
を形成し、上記吸気弁傘部と吸気ポート開口部との間の
間隙に向けてジェット流を噴射するように構成されるこ
とが有利である。なおまた、上記ショックウエーブ伝達
通路は、上記波動を上記吸気弁傘部と吸気ポート開口部
との間の間隙に案内すべく、通路の先端部がシリンダブ
ロック内で上記吸気弁傘部に指向させて配設されている
ことが好ましい。さらに、本発明においては、上記弁装
置が、電磁弁であることが有利であり、また上記制御装
置は、エンジンの全負荷運転時及びそれに近い高負荷運
転時に、上記弁装置を開閉することが望ましい。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to achieve the above object, and has an intake port provided in a cylinder head of an internal combustion engine, and a combustion chamber of the intake port mounted on the cylinder head. An intake valve for opening and closing the opening on the side, a compressed air source for storing compressed air, a shock wave transmission having one end opened into an intake port upstream of a valve head portion of the intake valve and the other end connected to the compressed air source passage, the valve device for Shokkuuebu generating interposed in the Shokkuuebu transfer passage, and a control device for outputting a signal for momentarily opening and closing the valve device in accordance with an operating state of the internal combustion engine, the Shokkuuebu transfer passage Is sucking
The area of the gap between the umbrella and the intake port when the air valve is open
Sv, and the area of the shockwave transmission passage is Sp
And set the area in the transmission passage so that Sv <Sp.
The present invention proposes an internal combustion engine characterized by the above.
In the present invention, the control device preferably includes at least a load sensor for detecting a load and a rotation speed sensor for detecting a rotation speed of a crankshaft, as means for detecting an engine operating state. Further, it is preferable that the control device momentarily controls the opening and closing of the valve device so as to supply a scavenging wave for scavenging when the engine operating state is at full load and the intake and exhaust valves are overlapped. It is preferable that the control device momentarily controls the opening and closing of the valve device so as to supply a supercharging shock wave before the intake valve closes when the engine operating state is at full load. Further , the shock wave transmission passage is configured so that a tip end of the shock wave transmission passage is directed to the umbrella portion, a high wave is formed around the umbrella portion of the intake valve, and high-pressure air is pushed from the gap. Is preferred.
Further, the shock wave transmission passage forms a high wave in the passage by forming a constricted portion at a tip portion of the passage, and jet flow is directed toward a gap between the intake valve head portion and the intake port opening. Is advantageously configured to inject. Further, the shock wave transmission passage has a tip end of the passage directed to the intake valve head in the cylinder block so as to guide the wave motion to a gap between the intake valve head and the intake port opening. Preferably, they are provided. Further, in the present invention, it is advantageous that the valve device is an electromagnetic valve, and the control device can open and close the valve device at the time of full load operation of the engine and at the time of high load operation close thereto. desirable.

【0006】[0006]

【作用】本発明によれば、上記制御装置によって内燃機
関の運転状態に応じ適切なタイミング、即ち各シリンダ
の排気行程の終期に、上記ショックウエーブ伝達通路内
に介装された弁装置が瞬間的に開かれて圧縮空気源に貯
溜された高圧空気が微少量ショックウエーブ伝達通路に
噴出しショックウエーブが発生する。発生したショック
ウエーブは上記ショックウエーブ伝達通路内を高速で伝
播して吸気弁の弁傘部上流の吸気ポートに到達し、吸気
弁の弁傘部上流側の吸気ポート内に高圧領域が形成され
る。この吸気ポート内に高圧領域が形成されることによ
り、それより下流の吸気ポート内の吸気がシリンダ内に
強制的に圧送され、シリンダ内に残留している排気ガス
が未だ開いている排気弁から排気ポート内に押出され効
果的な掃除が行なわれる。弁装置を瞬間的に開閉するこ
とによって生起されるショックウエーブの波動圧力によ
って掃気が行なわれるので、高圧空気の消費量は僅少で
あり、圧縮空気源の容量は十分小さくて足る。また上記
弁装置を吸気行程の終期に瞬間的に開くことによって、
ショックウエーブの波動圧力を利用して吸気ポート内の
吸気を強制的にシリンダ内に圧入し、過給効果が得られ
る。なおまた、上記掃気もしくは過給又はその双方は、
エンジンの出力が特に要求される全力運転時又はその付
近の高負荷運転時において行なうことが殊に有効であ
り、高出力が要求されない部分負荷運転時は必ずしも必
要ではないので休止することができ、これによって圧縮
空気の消費量をさらに低減することができる。
According to the present invention, the valve device interposed in the shock wave transmission passage is instantaneously provided at an appropriate timing according to the operating state of the internal combustion engine by the control device, that is, at the end of the exhaust stroke of each cylinder. When opened, the high-pressure air stored in the compressed air source jets into the shock wave transmission passage in a very small amount to generate a shock wave. The generated shock wave propagates in the shock wave transmission passage at high speed, reaches the intake port upstream of the valve head of the intake valve, and forms a high-pressure region in the intake port upstream of the valve head of the intake valve. By forming a high-pressure region in the intake port, the intake air in the intake port downstream therefrom is forcibly pumped into the cylinder, and the exhaust gas remaining in the cylinder is discharged from the exhaust valve which is still open. It is pushed into the exhaust port for effective cleaning. Since the scavenging is performed by the wave pressure of the shock wave generated by instantaneously opening and closing the valve device, the consumption of high-pressure air is small, and the capacity of the compressed air source is sufficiently small. Also, by instantly opening the valve device at the end of the intake stroke,
By utilizing the wave pressure of the shock wave, the intake air in the intake port is forcibly pressed into the cylinder to obtain a supercharging effect. In addition, the above scavenging and / or supercharging
It is particularly effective to perform the operation at the time of full load operation in which the output of the engine is particularly required or at the time of high load operation in the vicinity thereof. Thereby, the consumption of the compressed air can be further reduced.

【0007】[0007]

【実施例】以下本発明の実施例を添付図面について具体
的に説明する。図中符号10はトラック用直接噴射式デ
ィーゼルエンジンのピストンを示し、同ピストンはその
頂面に凹設された燃焼室キャビティ12を具えている。
また、同ピストン10はコネクティングロッド14を介
して図示しないクランクシャフトに連結され、クランク
ケース16に形成されたシリンダ18内を往復摺動す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the accompanying drawings. In the drawing, reference numeral 10 indicates a piston of a direct injection diesel engine for a truck, which piston has a combustion chamber cavity 12 recessed on the top surface thereof.
The piston 10 is connected to a crankshaft (not shown) via a connecting rod 14 and reciprocates in a cylinder 18 formed in a crankcase 16.

【0008】クランクケース16上にシリンダヘッド2
0が装架され、同シリンダヘッドには排気ポート22及
び吸気ポート24が設けられている。同排気ポート22
のシリンダ18に連通する開口端付近に排気弁26が配
設されると共に、吸気ポート24のシリンダ18に連通
する開口端付近に吸気弁28が配設されている。さら
に、シリンダヘッド20には、上記燃焼室キャビティ1
2を指向して燃料噴射弁30が設けられ、また一端が上
記吸気ポート24の吸気弁弁傘部上流部分に開口するシ
ョックウエーブ伝達通路32が設けられている。(な
お、図1では、排気ポート22、吸気ポート24、排気
弁26、吸気弁28、燃料噴射弁30及びショックウエ
ーブ伝達通路32が、便宜的に同一平面内に図示されて
いるが、技術上良く知られているように、上記各弁部材
及びポート並びに通路は、シリンダ18上方のシリンダ
ヘッド部分に、互に干渉しないように異る平面内に配置
されるのが寧ろ一般的であり、また燃料噴射弁30は、
ピストン10の頂面に対し実質的に垂直に画かれている
が、主として配置スペースの関係から、ピストン頂面に
対し適宜傾けて配置されることが多い。)
The cylinder head 2 is placed on the crankcase 16.
The cylinder head is provided with an exhaust port 22 and an intake port 24. Exhaust port 22
An exhaust valve 26 is provided near an open end of the intake port 24 communicating with the cylinder 18, and an intake valve 28 is provided near an open end of the intake port 24 communicating with the cylinder 18. Further, the combustion chamber cavity 1 is provided in the cylinder head 20.
2, a fuel injection valve 30 is provided, and a shock wave transmission passage 32 whose one end is open to an upstream portion of the intake valve valve head portion of the intake port 24 is provided. (Note that, in FIG. 1, the exhaust port 22, the intake port 24, the exhaust valve 26, the intake valve 28, the fuel injection valve 30, and the shockwave transmission passage 32 are illustrated on the same plane for convenience, but technically good. As is known, the valve members, ports and passages are generally located in different planes on the cylinder head portion above the cylinder 18 so as not to interfere with each other, and the fuel The injection valve 30
Although it is drawn substantially perpendicular to the top surface of the piston 10, it is often arranged at an appropriate inclination with respect to the piston top surface mainly due to the arrangement space. )

【0009】上記ショックウエーブ伝達通路32の吸気
ポート24内における開口端部32′は、図示のように
吸気弁28の弁傘部を指向するように設けられることが
好ましく、また同ショックウエーブ伝達通路32の他端
は、ショックウエーブ発生用の弁装置34を介して圧縮
空気源としてのエアタンク36に接続されている。同エ
アタンク36には、エンジンのクランク軸に連動して駆
動されるエアコンプレッサ38から吐出される高圧(好
ましくは、5気圧以上の圧力)の圧縮空気が充填され
る。代案として、上記エアコンプレッサ38の吐出圧縮
空気を直接上記ショックウエーブ発生用弁装置34に供
給することができ、この場合、エアコンプレッサ38の
吐出側に、ライン圧力を保持するための適宜のアキュム
レータ(例えば窒素ガス封入式ゴム袋型アキュムレー
タ、ピストン型アキュムレータ等)が接続される。
The opening end 32 'of the shock wave transmission passage 32 in the intake port 24 is preferably provided so as to point toward the valve head of the intake valve 28 as shown in the figure. The other end is connected to an air tank 36 as a source of compressed air via a valve device 34 for generating shock waves. The air tank 36 is filled with high-pressure (preferably, a pressure of 5 atm or more) compressed air discharged from an air compressor 38 driven in conjunction with the crankshaft of the engine. Alternatively, the compressed air discharged from the air compressor 38 can be directly supplied to the valve device 34 for generating shock waves. In this case, a suitable accumulator (for example, an accumulator for maintaining the line pressure) is provided on the discharge side of the air compressor 38. (A nitrogen gas filled rubber bag type accumulator, a piston type accumulator, etc.).

【0010】上記ショックウエーブ発生用の弁装置34
は、開閉指令信号に対して応答性が優れ、換言すれば信
号を受けて瞬間的に開閉される適宜の弁装置が採用さ
れ、図示の実施例では、弁ハウジング40と、同弁ハウ
ジング40内の弁座42と協働する弁部材44と、同弁
部材44を常時閉方向に付勢する弁スプリング46と、
付勢されることによって上記弁スプリング46の閉弁力
に抗し上記弁部材44を開方向に駆動するソレノイド4
8とを具えており、上記弁ハウジング40には圧縮空気
源36に接続された空気入口50が設けられている。
[0010] The valve device 34 for generating the shock wave.
Has an excellent responsiveness to an opening / closing command signal, in other words, an appropriate valve device that opens and closes instantaneously upon receiving the signal is adopted. A valve member 44 that cooperates with the valve seat 42 of the valve member, a valve spring 46 that constantly biases the valve member 44 in the closing direction,
The solenoid 4 drives the valve member 44 in the opening direction against the valve closing force of the valve spring 46 by being urged.
The valve housing 40 is provided with an air inlet 50 connected to the compressed air source 36.

【0011】上記ソレノイド48は、エンジンの回転数
Ne、エンジンの負荷Le、クランク角θ等、エンジ
ンの運転状態に関する信号を受容して、各シリンダのシ
ョックウエーブ発生用弁装置34のソレノイド48を付
勢し又は消勢する出力信号を供するコントローラ又は制
御装置52によって制御される。
[0011] The solenoid 48 is the rotation speed Ne of the engine, an engine load Le, crank angle theta c, etc., by receiving a signal relating to the operating state of the engine, with the solenoid 48 of Shokkuuebu generating valve 34 of each cylinder Controlled by a controller or controller 52 that provides an energizing or deactivating output signal.

【0012】上記構成において、ショックウエーブ発生
用の弁装置34は、縦軸に弁リフトhをとり、横軸に
クランク角θをとって示した図2の弁リフト線図にお
いて、排気行程の終期即ち排気弁26のリフト曲線h
exと、吸気弁28のリフト曲線hinとがラップする
期間A、及び吸気行程の終期即ち図における期間Bの少
くとも一方、又は双方において、上記制御装置52の出
力信号により、瞬間的に開閉される。また、上記期間A
及びBにおける弁装置34の瞬間的開閉は、好ましく
は、エンジンの出力が特に要求される全力運転又はこれ
に近い運転状態において行なわれる。しかしながら、所
望によりエンジンのすべての運転状態において上記弁装
置34を開閉させることも勿論可能である。
In the above arrangement, the valve device 34 for Shokkuuebu generation takes a valve lift h v the vertical axis, the valve lift diagram of Figure 2 shows taking crank angle theta c on the horizontal axis, the exhaust stroke The end period, ie, the lift curve h of the exhaust valve 26
ex and the lift curve h in of the intake valve 28 overlap, and at least one or both of the end of the intake stroke, that is, the period B in the figure, or both, is instantaneously opened and closed by the output signal of the control device 52. Is done. The period A
And B, the instantaneous opening and closing of the valve device 34 is preferably performed in or near full-power operation in which the output of the engine is particularly required. However, it is of course possible to open and close the valve device 34 in all operating states of the engine as desired.

【0013】さて、上記期間A又はBにおいて、制御装
置52からソレノイド48に付勢出力が供給されると、
弁部材44が図1に示されているように開位置に変位
し、圧縮空気源36の高圧圧縮空気が瞬間にショックウ
エーブ伝達通路32に流れるので、ショックウエーブが
発生する。発生したショックウエーブは、開口端32′
から吸気ポート24内に到達し、吸気弁28の弁傘部上
流部分の吸気ポート内に高圧領域を発生させる。
In the above-mentioned period A or B, when an energizing output is supplied from the control device 52 to the solenoid 48,
The valve member 44 is displaced to the open position as shown in FIG. 1, and the high-pressure compressed air of the compressed air source 36 flows into the shock wave transmission passage 32 instantaneously, so that a shock wave is generated. The generated shock wave has an open end 32 '.
From the intake port 24 to generate a high-pressure region in the intake port at the upstream portion of the valve head portion of the intake valve 28.

【0014】上記高圧領域の発生により、排気行程終期
の弁ラップ期間Aでは、排気ポート22の低圧と上記高
圧領域との圧力差によって、吸気管24内の吸気が、図
1において点線矢印で示されているように、強制的に燃
焼室キャビティ12内に圧送され、同燃焼室キャビティ
12内に残留している排気ガスを効果的に掃除する。燃
焼室キャビティ12内の残留排気ガスは勿論高温である
ので、これを効果的に掃除することによって、吸気行程
で吸入される吸気の温度上昇を有効に防止し、体積効率
の向上、従ってエンジン出力の向上を達成することがで
きる。さらに、圧縮終了時の吸気温度が低減するので、
燃焼ガスの最高温度及びその接続時間を低減し、排気ガ
ス中のNO及びスモークを低減することができる。上
記ショックウエーブによる吸気ポート内の高圧領域の生
成には、ショックウエーブが伝達通路32の開口端3
2′に到達した時点における吸気弁28の開口面積をS
vとし、ショックウエーブ伝達通路32の開口端の断面
積をSpとしたとき、Sv<Spに設定される。また、
上記開口端付近における伝達通路32の指向方向、換言
すればショックウエーブの進行方向が、吸気弁28の弁
傘部を指向することが有効である。さらにまた、上記シ
ョックウエーブ伝達通路32の開口端を絞り先細形状と
するとともに、上記高圧領域における圧力を増大させる
点で有利である。
In the valve wrap period A at the end of the exhaust stroke due to the occurrence of the high pressure region, the intake air in the intake pipe 24 is indicated by a dotted arrow in FIG. 1 due to the pressure difference between the low pressure of the exhaust port 22 and the high pressure region. As described above, the exhaust gas forcedly fed into the combustion chamber cavity 12 and remaining in the combustion chamber cavity 12 is effectively cleaned. Since the residual exhaust gas in the combustion chamber cavity 12 is of course high in temperature, by effectively cleaning the exhaust gas, it is possible to effectively prevent a rise in the temperature of the intake air taken in during the intake stroke, to improve the volumetric efficiency, and therefore to improve the engine output. Can be improved. Furthermore, since the intake air temperature at the end of compression decreases,
Reducing the maximum temperature and connection time of the combustion gases, it is possible to reduce the NO x and smoke in the exhaust gas. In order to generate the high pressure region in the intake port by the shock wave, the shock wave is applied to the open end 3 of the transmission passage 32.
2 ', the opening area of the intake valve 28 is S
v, and when the cross-sectional area of the open end of the shockwave transmission passage 32 is Sp, Sv <Sp is set. Also,
Orientation of the transfer passage 32 in the vicinity of the open end, the traveling direction of Shokkuuebu in other words, it is effective to direct the valve head of the intake valve 28. Furthermore, it is advantageous in that the opening end of the shock wave transmission passage 32 is formed to have a narrowed tapered shape, and the pressure in the high pressure region is increased.

【0015】また、図2の吸気行程終期Bに、吸気ポー
ト24内に上記高圧領域を生成させることによって、吸
気ポート内の吸気をシリンダ内に強制的に圧送すること
ができ、これにより過給効果が得られる。技術上良く知
られているように過給の結果、相応したエンジン出力の
増大が達成される。
Further, at the end B of the intake stroke in FIG. 2, the high pressure region is generated in the intake port 24, whereby the intake air in the intake port can be forcibly pumped into the cylinder. The effect is obtained. As is well known in the art, supercharging results in a corresponding increase in engine power.

【0016】上記構成によれば、構造的に極めて複雑な
シリンダヘッド20内に第3弁を設ける必要がなく、弁
装置34はシリンダヘッド20の外部に設けることがで
きるので、同シリンダヘッドの製造コストの増大を招く
ことがなく、安価に製造し得る利点があり、また吸気ポ
ート24内における高圧領域の生成は、弁装置34の瞬
間開放により生起されるショックウエーブに基づくの
で、一旦開放された弁装置34は制御装置52により直
ちに閉止され、従って圧縮空気の消費量は極めて少ない
利点がある。さらに、特にエンジンの出力が要求される
全力運転時又はその近傍の高負荷運転時にのみ、上記排
気行程終期A及び吸気行程終期Bの少くとも一方、又は
双方において弁装置34を瞬間的に開閉させることによ
り、圧縮空気の消費量をなお一層低減し得る追加の利点
がある。
According to the above configuration, it is not necessary to provide the third valve in the cylinder head 20 which is structurally extremely complicated, and the valve device 34 can be provided outside the cylinder head 20. There is an advantage that it can be manufactured at low cost without increasing the cost, and since the generation of the high-pressure region in the intake port 24 is based on the shock wave caused by the instantaneous opening of the valve device 34, the valve which is once opened The device 34 has the advantage that it is immediately closed by the control device 52, so that the consumption of compressed air is very low. Further, the valve device 34 is momentarily opened and closed in at least one or both of the exhaust stroke end A and the intake stroke end B only at the time of full power operation in which engine output is required or at the time of high load operation in the vicinity thereof. This has the added advantage that the consumption of compressed air can be further reduced.

【0017】なお、上記実施例においては、ピストン1
0の頂面に凹設された燃焼室キャビティ12がトロイダ
ル型燃焼室の場合が例示されているが、本発明はこれに
限定されるものではなく、ヘッセルマン型燃焼室、レイ
ランド型燃焼室、その他皿型等任意形状の燃焼室キャビ
ティを有する種々の直接噴射型ディーゼルエンジン等に
広く適用することができる。また、ショックウエーブ発
生用弁装置34として、ソレノイド48をアクチュエー
タとした電磁弁が示されているが、応答性が優れ瞬間的
に開閉し得る油圧あるいは圧縮空気作動の弁装置を適宜
に採用することができる。
In the above embodiment, the piston 1
Although the case where the combustion chamber cavity 12 recessed on the top surface of the zero is a toroidal combustion chamber is illustrated, the present invention is not limited to this, and a Hesselmann-type combustion chamber, a Leyland-type combustion chamber, etc. The present invention can be widely applied to various direct injection diesel engines having a combustion chamber cavity of an arbitrary shape such as a dish shape. Further, although a solenoid valve using a solenoid 48 as an actuator is shown as the shock wave generating valve device 34, a hydraulic or compressed air operated valve device which has excellent responsiveness and can be opened and closed instantaneously may be appropriately employed. it can.

【0018】[0018]

【発明の効果】叙上のように、本発明に係る内燃機関
は、内燃機関のシリンダヘッドに設けられた吸気ポー
ト、上記シリンダヘッドに装着され上記吸気ポートの燃
焼室側に開口部を開閉する吸気弁、圧縮空気を貯蔵する
圧縮空気源、一端が上記吸気弁の弁傘部上流の吸気ポー
ト内に開口すると共に他端が上記圧縮空気源に連通され
たショックウエーブ伝達通路、同ショックウエーブ伝達
通路に介装されたショックウエーブ発生用の弁装置、及
び上記内燃機関の運転状態に応じて上記弁装置を瞬間的
に開閉する信号を出力する制御装置を備え、上記ショッ
クウエーブ伝達通路は、吸気弁開口時の傘部と吸気ポー
ト開口部との隙間の面積をSv、ショックウエーブ伝達
通路の面積をSpとしたとき、Sv<Spとなるように
同伝達通路内の面積を設定したことを特徴とし、構造簡
単で安価な構成によって、排気ガスの掃除及び過給の少
くとも一方又は双方を効果的に行なうことができ、これ
によりエンジンの出力の向上、排気ガス性能の改善を達
成することができるので、産業上有益である。
As described above, the internal combustion engine according to the present invention has an intake port provided on a cylinder head of the internal combustion engine, and is mounted on the cylinder head and opens and closes an opening on the combustion chamber side of the intake port. An intake valve, a compressed air source for storing compressed air, one end of which opens into an intake port upstream of the valve head portion of the intake valve and the other end communicates with the compressed air source. the valve device interposed the Shokkuuebu for generating, and a control device for outputting a signal for momentarily opening and closing the valve device in accordance with an operating state of the internal combustion engine, the shock
The wave transmission passage is located between the umbrella and the intake port when the intake valve is open.
Sv is the area of the gap with the opening, and shock wave transmission
Assuming that the area of the passage is Sp, Sv <Sp
The area within the transmission passage is set , and the exhaust gas cleaning and / or supercharging can be effectively performed by a simple and inexpensive structure. This is industrially beneficial because it can achieve improved exhaust gas performance.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例を示す概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing one embodiment of the present invention.

【図2】図1に示したエンジンの弁リフト線図である。FIG. 2 is a valve lift diagram of the engine shown in FIG. 1;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…ピストン、20…シリンダヘッド、22…排気ポ
ート、24…吸気ポート、26…排気弁、28…吸気
弁、32…ショックウエーブ伝達通路、34…弁装置、
36…圧縮空気源、52…制御装置。
10: piston, 20: cylinder head, 22: exhaust port, 24: intake port, 26: exhaust valve, 28: intake valve, 32: shock wave transmission passage, 34: valve device,
36 ... Compressed air source, 52 ... Control device.

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 内燃機関のシリンダヘッドに設けられた
吸気ポート、上記シリンダヘッドに装着され上記吸気ポ
ートの燃焼室側の開口部を開閉する吸気弁、圧縮空気を
貯蔵する圧縮空気源、一端が上記吸気弁の弁傘部上流の
吸気ポート内に開口すると共に他端が上記圧縮空気源に
連通されたショックウエーブ伝達通路、同ショックウエ
ーブ伝達通路に介装されたショックウエーブ発生用の弁
装置、及び上記内燃機関の運転状態に応じて上記弁装置
を瞬間的に開閉する信号を出力する制御装置を備え、上
記ショックウエーブ伝達通路は、吸気弁開口時の傘部と
吸気ポート開口部との隙間の面積をSv、ショックウエ
ーブ伝達通路の面積をSpとしたとき、Sv<Spとな
るように同伝達通路内の面積を設定したことを特徴とす
る内燃機関。
1. An intake port provided in a cylinder head of an internal combustion engine, an intake valve mounted on the cylinder head to open and close an opening of the intake port on the combustion chamber side, a compressed air source for storing compressed air, and one end thereof. A shock wave transmission passage that opens into an intake port upstream of a valve head portion of the intake valve and has the other end connected to the compressed air source, a valve device for generating a shock wave interposed in the shock wave transmission passage, and the internal combustion engine A control device that outputs a signal for instantaneously opening and closing the valve device according to the operating state of the engine ;
The shock wave transmission passage is connected to the umbrella when the intake valve is opened.
The area of the gap with the intake port opening is Sv,
Assuming that the area of the probe transmission passage is Sp, Sv <Sp
An internal combustion engine characterized in that the area within the transmission passage is set as described above .
【請求項2】 上記制御装置は、エンジン運転状態を検
出する手段として、少なくとも負荷を検出する負荷セン
サ、及びクランクシャフトの回転数を検出する回転数セ
ンサを備えていることを特徴とする請求項1に記載の内
燃機関。
2. The control device according to claim 1, wherein the control device includes at least a load sensor for detecting a load and a rotation speed sensor for detecting a rotation speed of a crankshaft, as means for detecting an engine operating state. 2. The internal combustion engine according to 1.
【請求項3】 上記制御装置は、エンジン運転状態が全
負荷で且つ吸排気弁がオーバラップしているとき、掃気
用のショックウエーブを供給すべく、上記弁装置を瞬間
的に開閉制御することを特徴とする請求項1又は請求項
2に記載の内燃機関。
3. The control device according to claim 1, wherein when the engine operating state is full load and the intake and exhaust valves overlap, the valve device is momentarily opened and closed to supply a scavenging shock wave. The internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein:
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