JP4291961B2 - 内燃機関 - Google Patents
内燃機関 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4291961B2 JP4291961B2 JP2001085953A JP2001085953A JP4291961B2 JP 4291961 B2 JP4291961 B2 JP 4291961B2 JP 2001085953 A JP2001085953 A JP 2001085953A JP 2001085953 A JP2001085953 A JP 2001085953A JP 4291961 B2 JP4291961 B2 JP 4291961B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- valve
- combustion chamber
- intake
- port
- chamber
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B41/00—Engines characterised by special means for improving conversion of heat or pressure energy into mechanical power
- F02B41/02—Engines with prolonged expansion
- F02B41/04—Engines with prolonged expansion in main cylinders
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ピストンが摺動自在に嵌合されるシリンダボアに連なる燃焼室と、燃焼室に開口する吸気ポートおよび排気ポートと、蓄圧室と、該蓄圧室および燃焼室間を結ぶ蓄圧ポートとが設けられるシリンダヘッドに、前記吸気ポート、排気ポートおよび蓄圧ポートをそれぞれ開閉する吸気弁、排気弁および蓄圧弁が開閉作動可能に配設される内燃機関に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、かかる内燃機関は、たとえば特開2000−282867号公報で既に知られており、機関の膨張行程で蓄圧弁を一定期間開くことにより蓄圧室に既燃焼ガスを取り込み、次の圧縮行程で蓄圧弁を一定期間開くことにより蓄圧室から燃焼室に既燃焼ガスを噴入することで、燃焼室内のガスの圧縮圧力を高め、機関の高出力化を図るようにしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来のものでは、吸気弁がピストンの下死点を過ぎて圧縮行程に入ってもわずかに開弁しており、蓄圧弁は、吸気弁が全閉状態となった後の圧縮行程で一定期間開弁するようにしている。このため、燃焼室内の圧力が既に上昇し始めた状態で蓄圧弁が開弁することになり、この蓄圧弁の開弁時には蓄圧室および燃焼室間の圧力差が比較的小さくなっている。しかも蓄圧弁の開弁期間も比較的小さくなるので、燃焼室のガスの圧縮圧力および温度上昇効果が不充分であり、更なる熱効率の向上のためには過給量を増大させる必要がある。
【0004】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、過給量を増大させて熱効率を向上した内燃機関を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1記載の発明は、ピストンが摺動自在に嵌合されるシリンダボアに連なる燃焼室と、燃焼室に開口する吸気ポートおよび排気ポートと、蓄圧室と、該蓄圧室および燃焼室間を結ぶ蓄圧ポートとが設けられるシリンダヘッドに、前記吸気ポート、排気ポートおよび蓄圧ポートをそれぞれ開閉する吸気弁、排気弁および蓄圧弁が開閉作動可能に配設される内燃機関において、前記吸気弁を前記ピストンが下死点に達するまでに全閉状態とし、前記蓄圧弁を機関の膨張行程で第1の期間開弁するとともに次の吸気行程での前記下死点前から該下死点を過ぎた圧縮行程にわたって第2の期間だけ開弁することを特徴とする。
【0006】
このような構成によれば、吸気弁をピストンが下死点に達するまでに全閉状態とすることにより、吸入空気量を制限し、圧縮比よりも膨張比を高めて熱効率を向上することができる。またピストンが下死点に達するまでに吸気弁が全閉状態となることで、蓄圧弁の開弁時期を吸気行程でのピストンの下死点前に定めることができ、しかも蓄圧弁を前記下死点を過ぎた圧縮行程で閉弁するようにしているので、燃焼室内の圧力が上昇し始める前に蓄圧室の既燃焼ガスを燃焼室に噴入するとともに蓄圧弁の開角を比較的大きくすることができ、過給量を増大させて熱効率をより一層向上することができる。
【0007】
また請求項2記載の発明は、上記請求項1記載の発明の構成に加えて、前記吸気ポートが、燃焼室内でスワール流を生じる形状に形成され、燃焼室内でのスワール流の流れ方向に沿って前記吸気ポートの燃焼室への開口端の直下で燃焼室に開口するように前記蓄圧ポートが形成されることを特徴とし、かかる構成によれば、吸気弁を比較的早く閉じることにより、既に形成されている燃焼室内のスワール流によって蓄圧ポートに作用する負圧を利用して蓄圧室内の蓄圧力を燃焼室に有効に作用させ、熱効率をより一層向上することができる。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の一実施例に基づいて説明する。
【0009】
図1〜図4は本発明の一実施例を示すものであり、図1は内燃機関の縦断正面図、図2は図1の2−2線断面図、図3は図1の3−3線から見たシリンダヘッドの底面図、図4は吸気弁、排気弁および蓄圧弁の開閉作動特性図である。
【0010】
先ず図1および図2において、内燃機関Eの機関本体Eaは、クランクケース10と、該クランクケース10の上面に結合されるシリンダブロック11と、シリンダブロック11の上端面に結合されるシリンダヘッド12とを備え、クランクケース10に回転自在に支承されるクランクシャフト13と、シリンダブロック11に設けられるシリンダボア11aに摺動自在に嵌合されるピストン14とがコンロッド28を介して連結される。
【0011】
シリンダヘッド12には、シリンダボア11aに連なる燃焼室12aが設けられており、燃焼室12aの天井面中心部に電極15aを臨ませる点火プラグ15がシリンダヘッド12に取付けられる。
【0012】
図3を併せて参照して、シリンダヘッド12には、燃焼室12a内に図3の矢印で示すようなスワール流29を形成するようにして螺旋状に形成される吸気ポート16と、排気ポート17とが設けられており、吸気ポート16および排気ポート17の燃焼室12aへの開口端には弁座18,19が形成される。これらの弁座18,19には吸気弁20および排気弁21がそれぞれ着座可能である。
【0013】
吸気弁20および排気弁21は、それらの弁20,21の軸間が上方に向って広がるようにV字状に配置されてシリンダヘッド12に開閉作動可能として配設されており、シリンダヘッド12と吸気弁20および排気弁21との間には、それらの弁20,21を閉弁方向に付勢する弁ばね25,26が設けられる。
【0014】
吸気弁20および排気弁21の弁頭間には、シリンダヘッド12で回転自在に支承されるカムシャフト22が配置される。該カムシャフト22には、吸気カム22aおよび排気カム22bが設けられており、吸気カム22aおよび排気カム22bと、吸気弁20および排気弁21とは吸気ロッカアーム23および排気ロッカアーム24を介して連動、連結される。
【0015】
カムシャフト22には、クランクシャフト13の回転動力が調時伝動装置27を介して1/2の減速比で伝達されており、吸気弁20および排気弁21は、カムシャフト22の回転に応じて吸気および排気カム22a,22bならびに吸気および排気ロッカアーム22,23の協働作用により、図4で示す開閉タイミングで開閉駆動される。
【0016】
而して吸気カム22aは、図4の破線で示す従来の吸気弁の開閉作動特性に比べて、図4の実線で示すように、吸気弁20の開弁リフト量を小さくし、しかもピストン14が下死点に達するまでに吸気弁20が全閉状態となるように形成される。
【0017】
さらにシリンダヘッド12には、蓄圧室30と、該蓄圧室30および燃焼室12a間を結ぶ蓄圧ポート31とが設けられ、蓄圧ポート31は、吸気ポート16から燃焼室12aに流入する空気によって燃焼室12a内に形成されるスワール流29の流れ方向に沿って、吸気ポート16の燃焼室12aへの開口端の直下で燃焼室12aに開口するように形成される。
【0018】
蓄圧ポート31の燃焼室12aへの開口端には弁座32が形成されており、この弁座32に着座可能な蓄圧弁33が開閉作動を可能としてシリンダヘッド12に配設され、シリンダヘッド12および蓄圧弁33間には、蓄圧弁33を閉弁方向に付勢する弁ばね35が設けられる。
【0019】
シリンダヘッド12には、蓄圧弁33の弁頭に当接するカムフォロア36が摺動自在に嵌合されており、カムシャフト22の一端に固定された蓄圧カム22cがカムフォロア36に当接、係合される。
【0020】
而してカムシャフト22の回転に応じて蓄圧弁33は図4で示すように開閉駆動されるものであり、蓄圧弁33は、機関の膨張行程で第1の期間Aだけ開弁するとともに次の吸気行程でのピストン14の下死点前から該下死点を過ぎた圧縮行程にわたって第2の期間Bだけ開弁する。しかも蓄圧カム22cは、図4の破線で示す従来の蓄圧弁の開弁期間B′よりも大きな第2の期間Bだけ蓄圧弁33を開弁するとともに、蓄圧弁33のリフト量Lを図4の破線で示す従来の蓄圧弁のリフト量L′よりも大きくするように形成される。
【0021】
さらにシリンダヘッド12には、蓄圧室30に燃料を直接噴射する燃料噴射弁36が取付けられ、この燃料噴射弁36による燃料噴射は、図4で示すように、蓄圧弁33の閉弁中、望ましくは排気行程での第3の期間Cに実行される。
【0022】
次にこの実施例の作用について説明すると、内燃機関Eの運転中、膨張行程の後半に蓄圧弁33が第1の期間Aだけ開弁すると、燃焼室12a内の既燃焼ガスの一部が、そのガス自体の圧力により蓄圧ポート31から蓄圧室30に充填される。次いで排気行程では、燃料噴射弁36が第3の期間Cだけ作動し、機関Eの運転状況に応じた量だけ蓄圧室30に直接噴射された燃料が、比較的高温の状態にある既燃焼ガスと接触することで気化状態となる。
【0023】
次いで排気行程から吸気行程に移行すると、ピストン14が下降するとともに吸気弁20が開弁するので、吸気ポート16から燃焼室12aに空気が吸入されてスワール流29を形成し、吸気弁20の閉弁後に蓄圧弁33が第2の期間Bだけ開弁する。これにより、蓄圧弁30に蓄えられていた既燃焼ガスが、それ自体の圧力をもって気化状態の燃料とともに蓄圧ポート31から燃焼室12aに噴入し、気化状態の燃料を含む混合気を燃焼室12a内で形成するとともに、その混合気の圧縮圧力および温度をより高めることができ、機関Eが高出力を発揮するとともにEGR効果を発揮して排気ガス中のNOX を低減することができる。
【0024】
しかも吸気弁20は、ピストン14が下死点に達するまでに全閉状態となるものであり、それによって吸入空気量を制限し、圧縮比よりも膨張比を高めて熱効率を向上することができる。
【0025】
またピストン14が下死点に達するまでに吸気弁20が全閉状態となることで、蓄圧弁33の開弁時期を吸気行程でのピストン14の下死点前に定めることができ、それに加えて蓄圧弁33を前記下死点を過ぎた圧縮行程で閉弁するようにしているので、燃焼室12a内の圧力が上昇し始める前に蓄圧室30の既燃焼ガスを燃焼室12aに噴入するとともに、図4の破線で示す従来の蓄圧弁の開弁期間B′よりも大きな第2の期間Bだけ蓄圧弁33を開弁するようにして蓄圧弁33の開角を比較的大きくすることができ、開角を大きくすることでリフト量Lも従来のリフト量L′よりも大きくすることが可能となる。この結果、過給量を増大させて熱効率をより一層向上することができる。
【0026】
さらに蓄圧室30および燃焼室12a間を結ぶ蓄圧ポート31は、燃焼室12a内に形成されるスワール流29の流れ方向に沿って、吸気ポート16の燃焼室12aへの開口端の直下で燃焼室12aに開口するものであるので、吸気弁20を比較的早く閉じることにより既に形成されている燃焼室12a内のスワール流によって蓄圧ポート31に作用する負圧を利用し、蓄圧室30内の蓄圧力を燃焼室12aに有効に作用させ、熱効率をより一層向上することができる。
【0027】
ところで、この実施例では、蓄圧弁33が閉じた直後の排気行程で蓄圧室30に燃料噴射弁36から燃料を直接噴射するようにしているので、次に蓄圧弁33が開くまでの時間を充分に確保でき、蓄圧室30で燃料を充分に気化させることが可能である。
【0028】
また蓄圧弁33の長い閉弁期間中に蓄圧室30に燃料を直接噴射する場合には、その噴射時間Cを充分に確保することが可能であり、圧縮行程の終期に燃焼室12aに燃料を瞬時に直接噴射する一般的な筒内噴射に比べて噴射圧力を低下することが可能であり、燃料噴射弁36を含む燃料供給系の構成の簡素化、ひいてはコスト低減を図ることが可能となる。
【0029】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。
【0030】
たとえば上記実施例では蓄圧室30に燃料を直接噴射するようにしたが、吸気ポート16に燃料を噴射するようにした内燃機関にも本発明を適用することができる。また吸気弁20および排気弁21は、上記実施例のように2弁式のものに限定されるものではなく、2弁式や4弁式の内燃機関にも本発明を適用可能である。
【0031】
また吸気弁20および排気弁21の作動特性を運転状況に応じて変更するようにした内燃機関にも本発明を適用することが可能であり、そのような内燃機関では、蓄圧弁33の開弁による過給時期の一部を低負荷時に吸気行程とラップさせることにより、筒内圧力の低下を防止することができ、スロットル開度を大きくすることでポンピングロスの低減を図ることができる。
【0032】
【発明の効果】
以上のように請求項1記載の発明によれば、吸気弁を早閉じとすることで圧縮比よりも膨張比を高めて熱効率を向上することができ、燃焼室内の圧力が上昇し始める前に蓄圧室の既燃焼ガスを燃焼室に噴入するとともに蓄圧弁の開角を比較的大きくすることができ、過給量を増大させて熱効率をより一層向上することができる。
【0033】
また請求項2記載の発明によれば、蓄圧室内の蓄圧力を燃焼室に有効に作用させ、熱効率をより一層向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】内燃機関の縦断正面図である。
【図2】図1の2−2線断面図である。
【図3】図1の3−3線から見たシリンダヘッドの底面図である。
【図4】吸気弁、排気弁および蓄圧弁の開閉作動特性図である。
【符号の説明】
11a・・・シリンダボア
12・・・シリンダヘッド
12a・・・燃焼室
14・・・ピストン
16・・・吸気ポート
17・・・排気ポート
20・・・吸気弁
21・・・排気弁
30・・・蓄圧室
31・・・蓄圧ポート
33・・・蓄圧弁
E・・・内燃機関
Claims (2)
- ピストン(14)が摺動自在に嵌合されるシリンダボア(11a)に連なる燃焼室(12a)と、燃焼室(12a)に開口する吸気ポート(16)および排気ポート(17)と、蓄圧室(30)と、該蓄圧室(30)および燃焼室(12a)間を結ぶ蓄圧ポート(31)とが設けられるシリンダヘッド(12)に、前記吸気ポート(16)、排気ポート(17)および蓄圧ポート(31)をそれぞれ開閉する吸気弁(20)、排気弁(21)および蓄圧弁(33)が開閉作動可能に配設される内燃機関において、前記吸気弁(20)を前記ピストン(14)が下死点に達するまでに全閉状態とし、前記蓄圧弁(33)を機関の膨張行程で第1の期間開弁するとともに次の吸気行程での前記下死点前から該下死点を過ぎた圧縮行程にわたって第2の期間だけ開弁することを特徴とする内燃機関。
- 前記吸気ポート(16)が、燃焼室(12a)内でスワール流を生じる形状に形成され、燃焼室(12a)内でのスワール流の流れ方向に沿って前記吸気ポート(16)の燃焼室(12a)への開口端の直下で燃焼室(12a)に開口するように前記蓄圧ポート(31)が形成されることを特徴とする請求項1記載の内燃機関。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001085953A JP4291961B2 (ja) | 2001-03-23 | 2001-03-23 | 内燃機関 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001085953A JP4291961B2 (ja) | 2001-03-23 | 2001-03-23 | 内燃機関 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002285851A JP2002285851A (ja) | 2002-10-03 |
JP4291961B2 true JP4291961B2 (ja) | 2009-07-08 |
Family
ID=18941394
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001085953A Expired - Fee Related JP4291961B2 (ja) | 2001-03-23 | 2001-03-23 | 内燃機関 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4291961B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5400684B2 (ja) * | 2010-03-31 | 2014-01-29 | 本田技研工業株式会社 | 副室付き内燃機関 |
-
2001
- 2001-03-23 JP JP2001085953A patent/JP4291961B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2002285851A (ja) | 2002-10-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5562386B2 (ja) | 多気筒ディーゼル機関 | |
Kreuter et al. | Strategies to improve SI-engine performance by means of variable intake lift, timing and duration | |
EP1179676A1 (en) | In-cylinder injection engine | |
US20120283932A1 (en) | Two-stroke internal combustion engine with variable compression ratio and an exhaust port shutter and a method of operating such an engine | |
JP5116465B2 (ja) | 内燃機関を運転する方法およびその方法を実施する内燃機関 | |
EP2759685B1 (en) | Premixed compression self-ignition engine | |
JP2001295653A (ja) | V型多気筒エンジンの吸気制御装置 | |
JPH11280507A (ja) | 火花点火式内燃機関 | |
JP4291961B2 (ja) | 内燃機関 | |
US20140182544A1 (en) | System and method of improving efficiency of an internal combustion engine | |
JP4591300B2 (ja) | 4サイクル火花点火式エンジン | |
EP1550794A3 (en) | Diesel engine with dual-lobed intake cam for compression ratio control | |
JP4125441B2 (ja) | 内燃機関 | |
JP2022124166A (ja) | 内燃機関 | |
JPH0359242B2 (ja) | ||
JP3133434B2 (ja) | エンジン | |
JP4229913B2 (ja) | 排気還流装置付き内燃機関 | |
JPH11117776A (ja) | 直接噴射式ディーゼルエンジンの吸気装置 | |
JP4045743B2 (ja) | 内燃機関の制御装置 | |
Haas et al. | Get ready for the combustion Strategies of tomorrow | |
US7334564B2 (en) | Throttle and inlet valves for 8 stroke and 4 stroke engines | |
JP2634466B2 (ja) | 4サイクル内燃機関 | |
JPH05263647A (ja) | 2サイクル内燃機関の燃焼室 | |
JP4139772B2 (ja) | 制御自着火モードで運転可能な内燃機関 | |
JPS6123622Y2 (ja) |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20071127 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20090318 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20090325 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20090406 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120410 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130410 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130410 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140410 Year of fee payment: 5 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |