JP3451669B2 - 過給機付エンジン - Google Patents
過給機付エンジンInfo
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- JP3451669B2 JP3451669B2 JP24505693A JP24505693A JP3451669B2 JP 3451669 B2 JP3451669 B2 JP 3451669B2 JP 24505693 A JP24505693 A JP 24505693A JP 24505693 A JP24505693 A JP 24505693A JP 3451669 B2 JP3451669 B2 JP 3451669B2
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- intake
- supercharger
- engine
- intake valve
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、吸気通路に過給機とそ
の下流に位置するインタークーラとを備えた過給機付エ
ンジンに関するものである。
の下流に位置するインタークーラとを備えた過給機付エ
ンジンに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来から、機械式または排気ターボ式の
過給機によって吸気を過給することにより、吸気の充填
量を増大し、エンジンのトルクを高めるようにした過給
機付エンジンは一般に知られている。
過給機によって吸気を過給することにより、吸気の充填
量を増大し、エンジンのトルクを高めるようにした過給
機付エンジンは一般に知られている。
【０００３】また、吸気弁の閉時期を下死点から大きく
遅らせることにより有効圧縮比を膨張比よりも小さくし
て圧縮仕事を少なくする手法（所謂ミラーサイクル）が
ポンピングロス低減等のために従来から知られている
が、最近、過給機およびインタークーラを備えたエンジ
ンにおいてこのような手法を利用し、ノッキングを抑制
しつつトルクアップを図るようにしたものが提案されて
いる。例えば、特開昭６３−２３９３１２号公報に示さ
れたエンジンでは、吸気通路に過給機およびインターク
ーラが設けられる一方、エンジンの幾何学的圧縮比が
８．５以上の高圧縮比とされ、かつ吸気弁閉時期が、例
えば１mmリフト時をもって定義すると下死点後５０°以
上（０mmリフト時をもって定義すると下死点後７０°以
上）となるような遅閉じに設定されている。このエンジ
ンによると、膨張比は稼がれつつ、これと比べて有効圧
縮比が小さくされることにより、圧縮上死点温度が引き
下げられてノッキングおよび排気温度上昇が抑制され、
この状態で過給により充填量が高められ、有効にトルク
アップが図られるものである。
遅らせることにより有効圧縮比を膨張比よりも小さくし
て圧縮仕事を少なくする手法（所謂ミラーサイクル）が
ポンピングロス低減等のために従来から知られている
が、最近、過給機およびインタークーラを備えたエンジ
ンにおいてこのような手法を利用し、ノッキングを抑制
しつつトルクアップを図るようにしたものが提案されて
いる。例えば、特開昭６３−２３９３１２号公報に示さ
れたエンジンでは、吸気通路に過給機およびインターク
ーラが設けられる一方、エンジンの幾何学的圧縮比が
８．５以上の高圧縮比とされ、かつ吸気弁閉時期が、例
えば１mmリフト時をもって定義すると下死点後５０°以
上（０mmリフト時をもって定義すると下死点後７０°以
上）となるような遅閉じに設定されている。このエンジ
ンによると、膨張比は稼がれつつ、これと比べて有効圧
縮比が小さくされることにより、圧縮上死点温度が引き
下げられてノッキングおよび排気温度上昇が抑制され、
この状態で過給により充填量が高められ、有効にトルク
アップが図られるものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】この種の過給機付エン
ジンでは、吸気弁閉時期を遅らせることが燃焼速度に影
響し、ＨＣ排出量等にも影響を及ぼすことがあるため、
燃焼性向上等の面で改善の余地がある。なお、燃焼性向
上のためには吸気ポートをシリンダ周方向に屈曲させて
スワールを生成することが考えられるが、高過給時の吸
気抵抗を小さくするためには吸気ポートを略シリンダ軸
線方向に開口するタンジェンシャルポートとする方が好
ましく、このようにするとスワールによる燃焼促進作用
は期待できない。
ジンでは、吸気弁閉時期を遅らせることが燃焼速度に影
響し、ＨＣ排出量等にも影響を及ぼすことがあるため、
燃焼性向上等の面で改善の余地がある。なお、燃焼性向
上のためには吸気ポートをシリンダ周方向に屈曲させて
スワールを生成することが考えられるが、高過給時の吸
気抵抗を小さくするためには吸気ポートを略シリンダ軸
線方向に開口するタンジェンシャルポートとする方が好
ましく、このようにするとスワールによる燃焼促進作用
は期待できない。
【０００５】ところで、このほかに燃焼の促進を図る技
術として、燃焼室を構成するシリンダヘッド内壁とピス
トン頂壁とに、上死点時に微小間隙となるスキッシュエ
リアを形成し、圧縮上死点付近でスキッシュ流を生じさ
せるようにすることは、従来において知られている（例
えば特公昭５７−５０９２４号公報）。
術として、燃焼室を構成するシリンダヘッド内壁とピス
トン頂壁とに、上死点時に微小間隙となるスキッシュエ
リアを形成し、圧縮上死点付近でスキッシュ流を生じさ
せるようにすることは、従来において知られている（例
えば特公昭５７−５０９２４号公報）。
【０００６】しかし、上記の過給機付エンジンにおいて
は、従来、スキッシュエリアについては格別に配慮され
ておらず、仮にスキッシュエリアを設けるとしても、上
記のように吸気弁閉時期を遅くすることに対し、スキッ
シュエリアの割合がどのように関係するかということ
は、従来において知られていなかった。
は、従来、スキッシュエリアについては格別に配慮され
ておらず、仮にスキッシュエリアを設けるとしても、上
記のように吸気弁閉時期を遅くすることに対し、スキッ
シュエリアの割合がどのように関係するかということ
は、従来において知られていなかった。
【０００７】本発明は、上記の事情に鑑み、過給機付エ
ンジンにおいて吸気弁閉時期を充分に遅くしてノッキン
グ等を回避しつつ過給圧を高めるようにするとともに、
これに対応した適度のスキッシュエリアにより、エミッ
ションおよび燃費を改善し、かつエンジントルクをより
一層高めることができる過給機付エンジンを提供するこ
とを目的とする。
ンジンにおいて吸気弁閉時期を充分に遅くしてノッキン
グ等を回避しつつ過給圧を高めるようにするとともに、
これに対応した適度のスキッシュエリアにより、エミッ
ションおよび燃費を改善し、かつエンジントルクをより
一層高めることができる過給機付エンジンを提供するこ
とを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、吸気通路に過給機とその下流に位置する
インタークーラとを備えた過給機付エンジンにおいて、
少なくとも高負荷域で吸気弁閉時期をクランク角で下死
点後６５°以上に遅く設定するとともに、燃焼室天井部
をペントルーフ形状とし、その片半部側の傾斜面部分に
２つの吸気ポート、他半部側の傾斜面部分に２つの排気
ポートをそれぞれ開口させ、かつ、上記各吸気ポート
を、略シリンダ軸線方向に開口するタンジェンシャルポ
ートとし、燃焼室を構成するシリンダヘッド内壁とピス
トン頂壁とに、平行に対峙して上死点時に微小間隙とな
るスキッシュエリアを有し、このスキッシュエリアを上
記２つの吸気ポート開口部分の外方及び上記２つの排気
ポート開口部分の外方にそれぞれ形成し、かつ、吸気ポ
ート開口部分の外方のスキッシュエリアは、平面視にお
いて、シリンダボアの外方側から吸気ポート同士の開口
部が近接する部位まで、２つの吸気ポートの開口縁に沿
うように形成して、１気筒当たりのシリンダボア断面積
に対するスキッシュエリアの面積の割合を１５％〜２５
％に設定したものである。
に、本発明は、吸気通路に過給機とその下流に位置する
インタークーラとを備えた過給機付エンジンにおいて、
少なくとも高負荷域で吸気弁閉時期をクランク角で下死
点後６５°以上に遅く設定するとともに、燃焼室天井部
をペントルーフ形状とし、その片半部側の傾斜面部分に
２つの吸気ポート、他半部側の傾斜面部分に２つの排気
ポートをそれぞれ開口させ、かつ、上記各吸気ポート
を、略シリンダ軸線方向に開口するタンジェンシャルポ
ートとし、燃焼室を構成するシリンダヘッド内壁とピス
トン頂壁とに、平行に対峙して上死点時に微小間隙とな
るスキッシュエリアを有し、このスキッシュエリアを上
記２つの吸気ポート開口部分の外方及び上記２つの排気
ポート開口部分の外方にそれぞれ形成し、かつ、吸気ポ
ート開口部分の外方のスキッシュエリアは、平面視にお
いて、シリンダボアの外方側から吸気ポート同士の開口
部が近接する部位まで、２つの吸気ポートの開口縁に沿
うように形成して、１気筒当たりのシリンダボア断面積
に対するスキッシュエリアの面積の割合を１５％〜２５
％に設定したものである。
【０００９】
【００１０】また、過給機として機械式過給機を設け、
エンジンの幾何学的圧縮比を８．５以上とすることが好
ましい。
エンジンの幾何学的圧縮比を８．５以上とすることが好
ましい。
【００１１】
【作用】本発明によると、吸気弁を遅閉じとしたことに
より圧縮上死点温度が引き下げられてノッキングおよび
排気温度上昇が抑制されつつ、過給により充填量が高め
られ、しかも、上記スキッシュエリアによるスキッシュ
流で燃焼性が高められる。とくに、吸気弁閉時期が下死
点後６５°以上に遅くされることに対して、スキッシュ
エリアの面積の割合が１５％〜２５％とされることによ
り燃焼速度が適正に調整されて、ＨＣ排出量を抑制する
とともに最大トルクを高める等の作用が得られる。
より圧縮上死点温度が引き下げられてノッキングおよび
排気温度上昇が抑制されつつ、過給により充填量が高め
られ、しかも、上記スキッシュエリアによるスキッシュ
流で燃焼性が高められる。とくに、吸気弁閉時期が下死
点後６５°以上に遅くされることに対して、スキッシュ
エリアの面積の割合が１５％〜２５％とされることによ
り燃焼速度が適正に調整されて、ＨＣ排出量を抑制する
とともに最大トルクを高める等の作用が得られる。
【００１２】さらに、燃焼室天井部をペントルーフ形状
とし、その片半部側の傾斜面部分に２つの吸気ポート、
他半部側の傾斜面部分に２つの排気ポートをそれぞれ開
口させ、かつ、上記各吸気ポートを、略シリンダ軸線方
向に開口するタンジェンシャルポートとしたことによ
り、高過給時の吸気抵抗が低減される。そして、このよ
うにすると吸気スワールによる燃焼促進作用は期待でき
ないが、この場合でも燃焼速度低下傾向が上記スキッシ
ュ流により是正される。
とし、その片半部側の傾斜面部分に２つの吸気ポート、
他半部側の傾斜面部分に２つの排気ポートをそれぞれ開
口させ、かつ、上記各吸気ポートを、略シリンダ軸線方
向に開口するタンジェンシャルポートとしたことによ
り、高過給時の吸気抵抗が低減される。そして、このよ
うにすると吸気スワールによる燃焼促進作用は期待でき
ないが、この場合でも燃焼速度低下傾向が上記スキッシ
ュ流により是正される。
【００１３】また、過給機として機械式過給機を設け、
エンジンの幾何学的圧縮比を８．５以上とすると、吸気
弁を遅閉じとしたこととの関係で、適度の有効圧縮比と
されつつ高過給が行われる。
エンジンの幾何学的圧縮比を８．５以上とすると、吸気
弁を遅閉じとしたこととの関係で、適度の有効圧縮比と
されつつ高過給が行われる。
【００１４】
【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１および図２は本発明の一実施例による過給機付エン
ジンを概略的に示している。これらの図において、１は
エンジン本体であって、複数の気筒２を備えている。エ
ンジンの幾何学的圧縮比は８．５以上の高圧縮比とされ
ている。
図１および図２は本発明の一実施例による過給機付エン
ジンを概略的に示している。これらの図において、１は
エンジン本体であって、複数の気筒２を備えている。エ
ンジンの幾何学的圧縮比は８．５以上の高圧縮比とされ
ている。
【００１５】上記各気筒２には、そのシリンダボアに挿
入されたピストン３の上方に燃焼室４が形成されてい
る。この燃焼室４には、複数の吸気ポートが開口し、例
えば２つの吸気ポート５が開口しており、さらに２つの
排気ポート６が開口している。上記各吸気ポート５およ
び各排気ポート６は吸気弁７および排気弁８によりそれ
ぞれ開閉され、これら吸気弁７および排気弁８は、吸気
弁用および排気弁用の一対のカムシャフト９，１０に設
けられたカムにより駆動されるようになっている。ま
た、燃焼室４の中央部には点火プラグ１１が配置されて
いる。
入されたピストン３の上方に燃焼室４が形成されてい
る。この燃焼室４には、複数の吸気ポートが開口し、例
えば２つの吸気ポート５が開口しており、さらに２つの
排気ポート６が開口している。上記各吸気ポート５およ
び各排気ポート６は吸気弁７および排気弁８によりそれ
ぞれ開閉され、これら吸気弁７および排気弁８は、吸気
弁用および排気弁用の一対のカムシャフト９，１０に設
けられたカムにより駆動されるようになっている。ま
た、燃焼室４の中央部には点火プラグ１１が配置されて
いる。
【００１６】１２は上記エンジン本体１に対して吸気を
供給する吸気通路であり、上流側の共通吸気通路１３
と、下流側の吸気マニホールド１４とからなっている。
上記吸気マニホールド１４は、気筒別の独立吸気通路１
５を有し、各独立吸気通路１５の下流側は仕切壁により
２つの通路に分割されて、上記各吸気ポート５に連通し
ている。
供給する吸気通路であり、上流側の共通吸気通路１３
と、下流側の吸気マニホールド１４とからなっている。
上記吸気マニホールド１４は、気筒別の独立吸気通路１
５を有し、各独立吸気通路１５の下流側は仕切壁により
２つの通路に分割されて、上記各吸気ポート５に連通し
ている。
【００１７】上記共通吸気通路１３には、エアクリーナ
１６、吸入空気量を検出するエアフローメータ１７、図
外のアクセルペダルの踏み込みに応じて作動するスロッ
トル弁１８が設けられるとともに、スロットル弁１８の
下流に過給機２０が設けられている。図示の過給機２０
はリショルム型の機械式過給機であり、エンジン出力軸
によりベルト等の伝動機構２１を介して駆動されるよう
になっている。さらに、この過給機２０の下流にインタ
ークーラ２２が設けられている。
１６、吸入空気量を検出するエアフローメータ１７、図
外のアクセルペダルの踏み込みに応じて作動するスロッ
トル弁１８が設けられるとともに、スロットル弁１８の
下流に過給機２０が設けられている。図示の過給機２０
はリショルム型の機械式過給機であり、エンジン出力軸
によりベルト等の伝動機構２１を介して駆動されるよう
になっている。さらに、この過給機２０の下流にインタ
ークーラ２２が設けられている。
【００１８】また、上記各独立吸気通路１５には、燃料
を噴射供給するインジェクタ２３が配設されている。な
お、必要に応じ、各独立吸気通路１５の下流側において
一方の吸気ポート５に通じる通路に、低負荷域等で閉じ
る開閉弁２４を設けておいてもよい。また、上記排気ポ
ート６には、排気マニホールド２５の気筒別の排気通路
２６が連通している。
を噴射供給するインジェクタ２３が配設されている。な
お、必要に応じ、各独立吸気通路１５の下流側において
一方の吸気ポート５に通じる通路に、低負荷域等で閉じ
る開閉弁２４を設けておいてもよい。また、上記排気ポ
ート６には、排気マニホールド２５の気筒別の排気通路
２６が連通している。
【００１９】図３および図４は燃焼室部分の構造を示し
ている。これらの図に示すように、燃焼室４を構成する
部分の一部（図３に斜線を付した部分）に、スキッシュ
エリア３３が形成されている。すなわち、燃焼室４の天
井部分を構成するシリンダヘッド３０の内壁３１は、図
４に示すように、基本的にはペントルーフ形状となって
いるが、その外周側の一部にピストン３の頂壁に平行に
対峙する略水平な壁面３２が設けられ、この壁面３２と
これに対応するピストン３の頂壁の一部とにより、上死
点時に一定の微小間隙となるスキッシュエリア３３が形
成されている。
ている。これらの図に示すように、燃焼室４を構成する
部分の一部（図３に斜線を付した部分）に、スキッシュ
エリア３３が形成されている。すなわち、燃焼室４の天
井部分を構成するシリンダヘッド３０の内壁３１は、図
４に示すように、基本的にはペントルーフ形状となって
いるが、その外周側の一部にピストン３の頂壁に平行に
対峙する略水平な壁面３２が設けられ、この壁面３２と
これに対応するピストン３の頂壁の一部とにより、上死
点時に一定の微小間隙となるスキッシュエリア３３が形
成されている。
【００２０】また、上記燃焼室天井部分を構成するシリ
ンダヘッド３０の内壁３１における片半部側の傾斜面部
分に両吸気ポート５が開口するとともに、他半部側の傾
斜面部分に両排気ポート６が開口し、これらポート開口
部分の外方にスキッシュエリア３３が形成されている。
ンダヘッド３０の内壁３１における片半部側の傾斜面部
分に両吸気ポート５が開口するとともに、他半部側の傾
斜面部分に両排気ポート６が開口し、これらポート開口
部分の外方にスキッシュエリア３３が形成されている。
【００２１】上記両吸気ポート５は、吸気抵抗の小さい
タンジェンシャルポートとされ、つまり、側方からみる
と図４に示すように斜め上方から燃焼室に向けて緩やか
に湾曲し、燃焼室４の略シリンダ軸線方向に開口するよ
うに形成されており、平面視では略ストレートに延びて
いる（図３参照）。
タンジェンシャルポートとされ、つまり、側方からみる
と図４に示すように斜め上方から燃焼室に向けて緩やか
に湾曲し、燃焼室４の略シリンダ軸線方向に開口するよ
うに形成されており、平面視では略ストレートに延びて
いる（図３参照）。
【００２２】ところで、上記両吸気ポート５に設けられ
た吸気弁７の閉時期と、１気筒当りのシリンダボア断面
積に対するスキッシュエリア３３の面積の割合とが、次
のように設定されている。
た吸気弁７の閉時期と、１気筒当りのシリンダボア断面
積に対するスキッシュエリア３３の面積の割合とが、次
のように設定されている。
【００２３】図５は上記吸気弁７のバルブリフト特性Ｉ
Ｃを概略的に示しており、この図のように、吸気弁７は
上死点ＴＤＣ付近で開弁し、下死点ＢＤＣを過ぎてから
閉弁するが、この吸気弁閉時期ＩＣは一般のエンジンと
比べて大きく遅らされ、ＡＢＤＣ６５°ＣＡ以上で、好
ましくはＡＢＤＣ１００°ＣＡまでの範囲に設定されて
いる。なお、ＡＢＤＣは下死点後を意味し、ＣＡはクラ
ンク角を意味する。
Ｃを概略的に示しており、この図のように、吸気弁７は
上死点ＴＤＣ付近で開弁し、下死点ＢＤＣを過ぎてから
閉弁するが、この吸気弁閉時期ＩＣは一般のエンジンと
比べて大きく遅らされ、ＡＢＤＣ６５°ＣＡ以上で、好
ましくはＡＢＤＣ１００°ＣＡまでの範囲に設定されて
いる。なお、ＡＢＤＣは下死点後を意味し、ＣＡはクラ
ンク角を意味する。
【００２４】ここでいう吸気弁閉時期ＩＣは、実質的に
吸気弁が閉じられるとみなされる時期であり、例えばバ
ルブリフト特性ＩＣにおけるランプ部の高さに相当する
微小リフト量まで閉じた時期とし、本実施例では０．４
mmリフト時をもって吸気弁閉時期としている（図６参
照）。
吸気弁が閉じられるとみなされる時期であり、例えばバ
ルブリフト特性ＩＣにおけるランプ部の高さに相当する
微小リフト量まで閉じた時期とし、本実施例では０．４
mmリフト時をもって吸気弁閉時期としている（図６参
照）。
【００２５】上記吸気弁閉時期ＩＣをＡＢＤＣ６５°Ｃ
Ａ以上に遅く設定しているのは、後述の圧縮上死点温度
引下げによるノッキング抑制等の効果を充分に発揮させ
るためであり、ＡＢＤＣ１００°ＣＡまでとしているの
は、これより閉時期が遅れると圧縮上死点温度が始動限
界を下回って始動困難となる懸念があるからである。
Ａ以上に遅く設定しているのは、後述の圧縮上死点温度
引下げによるノッキング抑制等の効果を充分に発揮させ
るためであり、ＡＢＤＣ１００°ＣＡまでとしているの
は、これより閉時期が遅れると圧縮上死点温度が始動限
界を下回って始動困難となる懸念があるからである。
【００２６】また、１気筒当りのシリンダボア断面積
（Ｓｂ）に対するスキッシュエリアの面積（Ｓｑ）の割
合（１００×Ｓｑ／Ｓｂ）は、１５％〜２５％に設定さ
れている。
（Ｓｂ）に対するスキッシュエリアの面積（Ｓｑ）の割
合（１００×Ｓｑ／Ｓｂ）は、１５％〜２５％に設定さ
れている。
【００２７】このような当実施例のエンジンによると、
吸気弁閉時期をＡＢＤＣ６５°ＣＡ以上に遅くしたこと
と過給機２０およびインタークーラ２２を備えているこ
ととにより、ノッキング等が抑制されつつエンジントル
クが高められる。つまり、過給機２０による過給空気が
インタークーラ２２で冷却されて燃焼室に供給されると
ともに、吸気弁閉時期が遅くされることで有効圧縮比が
膨張比と比べて小さくなり、圧縮上死点温度が引き下げ
られる。これによりノッキングおよび排気温度の上昇が
抑制されつつ、過給機２０による過給圧が高められるこ
とでエンジントルクが高められる。
吸気弁閉時期をＡＢＤＣ６５°ＣＡ以上に遅くしたこと
と過給機２０およびインタークーラ２２を備えているこ
ととにより、ノッキング等が抑制されつつエンジントル
クが高められる。つまり、過給機２０による過給空気が
インタークーラ２２で冷却されて燃焼室に供給されると
ともに、吸気弁閉時期が遅くされることで有効圧縮比が
膨張比と比べて小さくなり、圧縮上死点温度が引き下げ
られる。これによりノッキングおよび排気温度の上昇が
抑制されつつ、過給機２０による過給圧が高められるこ
とでエンジントルクが高められる。
【００２８】この場合、上記吸気ポート５が複数形成さ
れ、かつ、タンジェンシャルポートとされていると、高
過給時の吸気抵抗が軽減されることにより、高過給によ
るトルクアップに有利となる。
れ、かつ、タンジェンシャルポートとされていると、高
過給時の吸気抵抗が軽減されることにより、高過給によ
るトルクアップに有利となる。
【００２９】また、エンジンの機械的圧縮比を一般の過
給機付エンジンの幾何学的圧縮比（７．５〜８．５）よ
りも高い８．５以上とすると、熱効率が高められるとと
もに膨張費が稼がれ、このように上で、吸気弁閉時期Ｉ
ＣをＡＢＤＣ６５°ＣＡ以上に遅くすることにより、適
度に有効圧縮比が引き下げられる。そして、リショルム
型等の機械式の過給機３０によって高過給が行われるこ
とにより、効果的にエンジントルクが高められる。
給機付エンジンの幾何学的圧縮比（７．５〜８．５）よ
りも高い８．５以上とすると、熱効率が高められるとと
もに膨張費が稼がれ、このように上で、吸気弁閉時期Ｉ
ＣをＡＢＤＣ６５°ＣＡ以上に遅くすることにより、適
度に有効圧縮比が引き下げられる。そして、リショルム
型等の機械式の過給機３０によって高過給が行われるこ
とにより、効果的にエンジントルクが高められる。
【００３０】ところで、このように吸気弁閉時期を遅く
すると、それに伴って燃焼速度が低下する傾向が生じ、
さらに吸気ポート５がタンジェンシャルポートとされて
いると、スワール等の吸気の乱れによる燃焼促進作用が
充分に得られないため上記傾向が顕著となるが、この傾
向は上記スキッシュエリアを適度に大きく設定すること
で補われる。つまり、スキッシュエリアを適度に大きく
すると、圧縮上死点付近で生じるスキッシュ流により燃
焼が促進されて燃焼速度が高められ、吸気弁閉時期を遅
くしたことによる燃焼速度の低下が補われる。これによ
り、排気中のＨＣ等の有害成分が低減されるとともに、
燃焼が効率良く行われて未燃焼成分が減少することか
ら、燃費も改善されることとなる。
すると、それに伴って燃焼速度が低下する傾向が生じ、
さらに吸気ポート５がタンジェンシャルポートとされて
いると、スワール等の吸気の乱れによる燃焼促進作用が
充分に得られないため上記傾向が顕著となるが、この傾
向は上記スキッシュエリアを適度に大きく設定すること
で補われる。つまり、スキッシュエリアを適度に大きく
すると、圧縮上死点付近で生じるスキッシュ流により燃
焼が促進されて燃焼速度が高められ、吸気弁閉時期を遅
くしたことによる燃焼速度の低下が補われる。これによ
り、排気中のＨＣ等の有害成分が低減されるとともに、
燃焼が効率良く行われて未燃焼成分が減少することか
ら、燃費も改善されることとなる。
【００３１】しかも、上記のように吸気弁閉時期を遅く
して高過給を行わせることと、スキッシュ流による燃焼
を促進することとの相乗作用により、エンジントルクを
より一層高めることができる。
して高過給を行わせることと、スキッシュ流による燃焼
を促進することとの相乗作用により、エンジントルクを
より一層高めることができる。
【００３２】次に、吸気弁閉時期をＡＢＤＣ６５°ＣＡ
以上に遅く設定した場合において効果的なスキッシュエ
リアの範囲につき、図７および図８を参照しつつ説明す
る。
以上に遅く設定した場合において効果的なスキッシュエ
リアの範囲につき、図７および図８を参照しつつ説明す
る。
【００３３】図７は、常用運転域（エンジン回転数１５
０００ｒｐｍ程度）でのＨＣ排出量とスキッシュエリア
割合（１気筒当たりのシリンダボア断面積に対するスキ
ッシュエリアの面積の割合）との関係を示している。こ
のＨＣ排出量は燃焼状態を示すバロメータとなるもので
あって、これが少ない方が燃焼効率が高いためエミッシ
ョンだけでなく燃費も良くなるものである。また、図８
は、全開負荷の高回転時に得られる最大トルクとスキッ
シュエリア割合との関係を示している。なお、これらの
図はそれぞれ、吸気弁閉時期を種々変えた場合のデータ
を示し、吸気弁閉時期をＡＢＤＣ６５°ＣＡおよびこれ
よりも遅くした場合の他に、比較例としてＡＢＤＣ５０
°ＣＡとした場合についても示している。
０００ｒｐｍ程度）でのＨＣ排出量とスキッシュエリア
割合（１気筒当たりのシリンダボア断面積に対するスキ
ッシュエリアの面積の割合）との関係を示している。こ
のＨＣ排出量は燃焼状態を示すバロメータとなるもので
あって、これが少ない方が燃焼効率が高いためエミッシ
ョンだけでなく燃費も良くなるものである。また、図８
は、全開負荷の高回転時に得られる最大トルクとスキッ
シュエリア割合との関係を示している。なお、これらの
図はそれぞれ、吸気弁閉時期を種々変えた場合のデータ
を示し、吸気弁閉時期をＡＢＤＣ６５°ＣＡおよびこれ
よりも遅くした場合の他に、比較例としてＡＢＤＣ５０
°ＣＡとした場合についても示している。
【００３４】図７によると、吸気弁閉時期を変えた場合
に、吸気弁の遅閉じが小さい方が燃焼温度の上昇により
ＨＣ排出量が少なくなり、吸気弁閉時期が遅くなるにつ
れてＨＣ排出量が多くなる。一方、スキッシュエリア割
合を変えた場合に、ある程度まではスキッシュエリア割
合が大きくなるにつれ、スキッシュ流で燃焼性が高めら
れることによりＨＣ排出量が減少し、スキッシュエリア
割合が１８％程度でＨＣ排出量が最小となる。この程度
にスキッシュエリア割合を大きくすることで、吸気弁閉
時期を遅くした場合でもＨＣ排出量が充分に少なくな
る。
に、吸気弁の遅閉じが小さい方が燃焼温度の上昇により
ＨＣ排出量が少なくなり、吸気弁閉時期が遅くなるにつ
れてＨＣ排出量が多くなる。一方、スキッシュエリア割
合を変えた場合に、ある程度まではスキッシュエリア割
合が大きくなるにつれ、スキッシュ流で燃焼性が高めら
れることによりＨＣ排出量が減少し、スキッシュエリア
割合が１８％程度でＨＣ排出量が最小となる。この程度
にスキッシュエリア割合を大きくすることで、吸気弁閉
時期を遅くした場合でもＨＣ排出量が充分に少なくな
る。
【００３５】スキッシュエリア割合をこの程度よりもさ
らに大きくすると、スキッシュエリア内で混合気の燃え
残りが増大すること等により、ＨＣ排出量が増加する傾
向が生じる。もっとも、スキッシュエリア割合が大きく
なると、スキッシュ流が燃焼に大きく影響することで相
対的に上記燃焼温度の影響が小さくなるため、吸気弁閉
時期を遅らせることによるＨＣ排出量の増加の度合いは
小さくなる。そして、スキッシュエリア割合が２５％程
度までは、ＨＣ排出量が許容される程度に抑えられる。
らに大きくすると、スキッシュエリア内で混合気の燃え
残りが増大すること等により、ＨＣ排出量が増加する傾
向が生じる。もっとも、スキッシュエリア割合が大きく
なると、スキッシュ流が燃焼に大きく影響することで相
対的に上記燃焼温度の影響が小さくなるため、吸気弁閉
時期を遅らせることによるＨＣ排出量の増加の度合いは
小さくなる。そして、スキッシュエリア割合が２５％程
度までは、ＨＣ排出量が許容される程度に抑えられる。
【００３６】また、図８によると、吸気弁閉時期を変え
た場合に、吸気弁閉時期が遅くなるにつれて、前述のよ
うな作用で最大トルクが高くなる。また、スキッシュエ
リア割合を変えた場合に、ある程度までは、スキッシュ
流による燃焼促進作用で最大トルクが高くなる。つま
り、吸気弁閉時期を遅くするとともにスキッシュエリア
割合をある程度大きくすることにより、最大トルクが大
幅に高められる。そして、吸気弁閉時期をＡＢＤＣ６５
°ＣＡ以上とした場合に、スキッシュエリア割合が１５
％程度以上であれば充分に最大トルクが高められる。
た場合に、吸気弁閉時期が遅くなるにつれて、前述のよ
うな作用で最大トルクが高くなる。また、スキッシュエ
リア割合を変えた場合に、ある程度までは、スキッシュ
流による燃焼促進作用で最大トルクが高くなる。つま
り、吸気弁閉時期を遅くするとともにスキッシュエリア
割合をある程度大きくすることにより、最大トルクが大
幅に高められる。そして、吸気弁閉時期をＡＢＤＣ６５
°ＣＡ以上とした場合に、スキッシュエリア割合が１５
％程度以上であれば充分に最大トルクが高められる。
【００３７】これら図７および図８に示すデータから、
吸気弁閉時期がＡＢＤＣ６５°ＣＡ以上とした場合に、
スキッシュエリア割合が１５％〜２５％の範囲とされる
ことにより、最大トルクを充分に高める効果とＨＣ排出
量を比較的低く抑える効果とが、ともに達成されること
となる。
吸気弁閉時期がＡＢＤＣ６５°ＣＡ以上とした場合に、
スキッシュエリア割合が１５％〜２５％の範囲とされる
ことにより、最大トルクを充分に高める効果とＨＣ排出
量を比較的低く抑える効果とが、ともに達成されること
となる。
【００３８】また、吸気弁閉時期がＡＢＤＣ６５°ＣＡ
以上に遅らされている状態で、スキッシュエリア割合が
１５％〜２５％の範囲であれば、燃焼速度が必要以上に
上昇することはなく、ＮＯｘの増大を防止することがで
きる。
以上に遅らされている状態で、スキッシュエリア割合が
１５％〜２５％の範囲であれば、燃焼速度が必要以上に
上昇することはなく、ＮＯｘの増大を防止することがで
きる。
【００３９】なお、上記実施例では吸気弁の開閉タイミ
ングを固定としているが、バルブタイミング可変機構
（図示せず）により吸気弁の開閉タイミングを運転状態
に応じて変更するようにしてもよく、吸気弁閉時期は少
なくとも高負荷域でＡＢＤＣ６５°ＣＡ以上の遅閉じと
すればよい。
ングを固定としているが、バルブタイミング可変機構
（図示せず）により吸気弁の開閉タイミングを運転状態
に応じて変更するようにしてもよく、吸気弁閉時期は少
なくとも高負荷域でＡＢＤＣ６５°ＣＡ以上の遅閉じと
すればよい。
【００４０】また、過給機は上記実施例のような機械式
過給機に限らず、ターボ過給機であってもよい。
過給機に限らず、ターボ過給機であってもよい。
【００４１】
【発明の効果】以上のように本発明は、過給機およびイ
ンタークーラを備えたエンジンにおいて、少なくとも高
負荷域で吸気弁閉時期を下死点後６５°以上に遅く設定
するとともに、スキッシュエリアを形成して、１気筒当
たりのシリンダボア断面積に対するスキッシュエリアの
面積の割合を１５％〜２５％に設定している（請求項
１）ため、吸気弁の遅閉じによりノッキング等を回避し
つつ高過給を行うことでエンジントルクを高めることが
でき、かつ上記スキッシュエリアによるスキッシュ流で
燃焼性を向上することができる。とくに、上記のような
吸気弁の遅閉じに対応した適度のスキッシュエリア割合
とされることにより、これらの相乗作用でエンジントル
クをより一層高めるとともに、これらの補完作用でエミ
ッションおよび燃費を改善することができる。
ンタークーラを備えたエンジンにおいて、少なくとも高
負荷域で吸気弁閉時期を下死点後６５°以上に遅く設定
するとともに、スキッシュエリアを形成して、１気筒当
たりのシリンダボア断面積に対するスキッシュエリアの
面積の割合を１５％〜２５％に設定している（請求項
１）ため、吸気弁の遅閉じによりノッキング等を回避し
つつ高過給を行うことでエンジントルクを高めることが
でき、かつ上記スキッシュエリアによるスキッシュ流で
燃焼性を向上することができる。とくに、上記のような
吸気弁の遅閉じに対応した適度のスキッシュエリア割合
とされることにより、これらの相乗作用でエンジントル
クをより一層高めるとともに、これらの補完作用でエミ
ッションおよび燃費を改善することができる。
【００４２】さらに、燃焼室天井部をペントルーフ形状
とし、その片半部側の傾斜面部分に２つの吸気ポート、
他半部側の傾斜面部分に２つの排気ポートをそれぞれ開
口させ、かつ、上記各吸気ポートを、略シリンダ軸線方
向に開口するタンジェンシャルポートとしたことによ
り、高過給時の吸気抵抗を軽減し、トルク向上の効果を
高めることができる。また、過給機として機械式過給機
を設け、エンジンの幾何学的圧縮比を８．５以上とする
と（請求項２）、吸気弁を遅閉じとしつつ過給圧を充分
に高めてトルクアップを効果的に行うことができる。
とし、その片半部側の傾斜面部分に２つの吸気ポート、
他半部側の傾斜面部分に２つの排気ポートをそれぞれ開
口させ、かつ、上記各吸気ポートを、略シリンダ軸線方
向に開口するタンジェンシャルポートとしたことによ
り、高過給時の吸気抵抗を軽減し、トルク向上の効果を
高めることができる。また、過給機として機械式過給機
を設け、エンジンの幾何学的圧縮比を８．５以上とする
と（請求項２）、吸気弁を遅閉じとしつつ過給圧を充分
に高めてトルクアップを効果的に行うことができる。
【図１】本発明の一実施例による過給機付エンジンの全
体概略平面図である。
体概略平面図である。
【図２】同エンジンの概略断面図である。
【図３】同エンジンにおける燃焼室構成部分の概略平面
図である。
図である。
【図４】燃焼室構成部分の断面図である。
【図５】吸気弁の開閉タイミングを示す説明図である。
【図６】吸気弁閉時期の定義に関しての説明図である。
【図７】スキッシュエリア割合とＨＣ排出量との関係
を、種々の吸気弁閉時期について示すグラフである。
を、種々の吸気弁閉時期について示すグラフである。
【図８】スキッシュエリア割合と最大トルクとの関係
を、種々の吸気弁閉時期について示すグラフである。
を、種々の吸気弁閉時期について示すグラフである。
１ エンジン本体
２ 気筒
３ ピストン
４ 燃焼室
５ 吸気ポート
７ 吸気弁
１２ 吸気通路
２０ 過給機
２２ インタークーラ
３３ スキッシュエリア
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F02B 29/08
F02B 23/08
Claims (2)
- 【請求項１】 吸気通路に過給機とその下流に位置する
インタークーラとを備えた過給機付エンジンにおいて、 少なくとも高負荷域で吸気弁閉時期をクランク角で下死
点後６５°以上に遅く設定するとともに、燃焼室天井部をペントルーフ形状とし、その片半部側の
傾斜面部分に２つの吸気ポート、他半部側の傾斜面部分
に２つの排気ポートをそれぞれ開口させ、かつ、上記各
吸気ポートを、略シリンダ軸線方向に開口するタンジェ
ンシャルポートとし、 燃焼室を構成するシリンダヘッド内壁とピストン頂壁と
に、平行に対峙して上死点時に微小間隙となるスキッシ
ュエリアを有し、 このスキッシュエリアを上記２つの吸気ポート開口部分
の外方及び上記２つの排気ポート開口部分の外方にそれ
ぞれ形成し、かつ、吸気ポート開口部分の外方のスキッ
シュエリアは、平面視において、シリンダボアの外方側
から吸気ポート同士の開口部が近接する部位まで、２つ
の吸気ポートの開口縁に沿うように形成して、 １気筒当たりのシリンダボア断面積に対するスキッシュ
エリアの面積の割合を１５％〜２５％に設定したことを
特徴とする過給機付エンジン。 - 【請求項２】 過給機として機械式過給機を設け、エン
ジンの幾何学的圧縮比を８．５以上としたことを特徴と
する請求項１記載の過給機付エンジン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24505693A JP3451669B2 (ja) | 1993-09-30 | 1993-09-30 | 過給機付エンジン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24505693A JP3451669B2 (ja) | 1993-09-30 | 1993-09-30 | 過給機付エンジン |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07102982A JPH07102982A (ja) | 1995-04-18 |
| JP3451669B2 true JP3451669B2 (ja) | 2003-09-29 |
Family
ID=17127933
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24505693A Expired - Fee Related JP3451669B2 (ja) | 1993-09-30 | 1993-09-30 | 過給機付エンジン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3451669B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2466098B1 (en) | 2010-12-17 | 2013-09-25 | Perkins Engines Company Limited | An Internal Combustion Engine and a Method of Operation of an Internal Combustion Engine |
| JP6242705B2 (ja) * | 2013-02-25 | 2017-12-06 | 株式会社クボタ | 火花点火式エンジン |
| JP6242706B2 (ja) * | 2014-02-06 | 2017-12-06 | 株式会社クボタ | 火花点火式エンジン |
| JP6130794B2 (ja) | 2014-02-06 | 2017-05-17 | 株式会社クボタ | エンジン |
| KR102213223B1 (ko) | 2014-05-23 | 2021-02-08 | 삼성디스플레이 주식회사 | 유기발광 디스플레이 장치 및 그 제조방법 |
-
1993
- 1993-09-30 JP JP24505693A patent/JP3451669B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07102982A (ja) | 1995-04-18 |
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