JP4980314B2 - Internal combustion engine and drive system - Google Patents
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Description
本発明は、自動車のエンジンなどに好適な内燃機関及び駆動システムの改良に関するものである。 The present invention relates to an improvement of an internal combustion engine and a drive system suitable for an automobile engine or the like.
自動車用のエンジンとしては、2サイクル及び4サイクルの内燃機関が知られている。2サイクルエンジンは、クランクシャフトの1回転に1回の爆発であり、4サイクル内燃機関は2回転に1回の爆発である。これに対し、前記4サイクルの行程後に、掃気吸気行程及び掃気排気行程を追加した6サイクルのエンジンも知られており、クランクシャフトの3回転に1回の爆発となる。また、下記特許文献1には、前記4サイクルの排気行程から吸気行程に移る間に、空気吸気行程と、これによる燃焼室内の空気を加圧する加圧行程とを備え、これによって得られた加圧空気を吸気行程の後半にある他の気筒に供給するようにした6サイクルエンジンが開示されている。
ところで、昨今の燃料高騰や温暖化対策などを背景に、内燃機関と電動機を組み合わせるようにしたハイブリッド方式のエンジンが注目されている。他に、環境負荷の低い方式としては、電気自動車,水素自動車,燃料電池自動車などが提案されているがあるが、充電に長時間が必要,水素充填のためのインフラ整備が必要など、多くの課題がある。 By the way, with the recent rise in fuel and global warming countermeasures, a hybrid engine that combines an internal combustion engine and an electric motor is attracting attention. In addition, electric vehicles, hydrogen vehicles, fuel cell vehicles, etc. have been proposed as low environmental impact methods, but there are many such as requiring a long time for charging and infrastructure for filling hydrogen. There are challenges.
本発明は、以上の点に着目したもので、燃料消費の改善を図るとともに、地球温暖化の抑制など環境負荷の低減を図ることができる、ハイブリッド方式に好適な内燃機関及び駆動システムを提供することを、その目的とする。 The present invention pays attention to the above points, and provides an internal combustion engine and a drive system suitable for a hybrid system, which can improve fuel consumption and reduce environmental load such as suppression of global warming. That is the purpose.
前記目的を達成するため、本発明は、シリンダ内でピストンが往復運動する際にバルブの開閉を行う内燃機関であって、加圧空気を一時的に滞留するための加圧チャンバが設けられており、前記シリンダには、吸気バルブ,加圧チャンバ送出バルブ,加圧チャンバ吸入バルブ,排気バルブが設けられており、前記加圧チャンバと前記加圧チャンバ吸入バルブとの間に、前記加圧チャンバから吸入する空気の量を調整するスロットル機構が設けられており、前記スロットル機構は、吸入側が前記加圧チャンバ側に接続されており、排気側が前記加圧チャンバ吸入バルブ側に接続されている管路と、車両のアクセルの動作に呼応して前記管路を開閉することで、前記加圧チャンバ側から吸入して前記加圧チャンバ吸入バルブ側に排気する空気の量を調整するスロットルバルブとを備えており、ピストンが下降するときに、前記吸気バルブを開いて、燃料を含まない空気を前記シリンダ内に吸気する吸気行程,ピストンが上昇するときに、前記吸気行程によって前記シリンダ内に吸気された空気を加圧し、前記加圧チャンバ送出バルブを開いて、前記加圧チャンバに送出する加圧チャンバ送出行程,ピストンが下降するときに、前記加圧チャンバ送出行程によって加圧チャンバ内に滞留した空気を、前記吸気バルブを閉じた状態で前記加圧チャンバ吸入バルブを開いて、前記空気を送出したシリンダ内に吸入して戻すとともに、同時に燃料をシリンダ内に吸入する加圧チャンバ吸入行程,ピストンが上昇するときに、前記加圧チャンバ吸入行程によって前記シリンダ内に吸入された空気と燃料の混合ガスを圧縮する圧縮行程,この圧縮行程によって圧縮された混合ガスを燃焼・爆発させ、ピストンを下降させる燃焼行程,ピストンが上昇するときに、前記燃焼行程による燃焼後の残留ガスを、前記排気バルブを開いて、前記シリンダ内から排気する排気行程,を繰り返し行うことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention is an internal combustion engine that opens and closes a valve when a piston reciprocates in a cylinder, and is provided with a pressurizing chamber for temporarily retaining pressurized air. The cylinder is provided with an intake valve, a pressurization chamber delivery valve, a pressurization chamber suction valve, and an exhaust valve, and the pressurization chamber is interposed between the pressurization chamber and the pressurization chamber suction valve. A throttle mechanism is provided for adjusting the amount of air sucked from the pipe , the throttle mechanism having a suction side connected to the pressurization chamber side and an exhaust side connected to the pressurization chamber suction valve side. The amount of air sucked from the pressurized chamber side and exhausted to the pressurized chamber suction valve side by opening and closing the pipeline in response to the operation of the road and the accelerator of the vehicle And a throttle valve that adjusts, when the piston is lowered by opening the intake valve, the intake stroke for sucking the air containing no fuel in the cylinder, when the piston is raised by the intake stroke pressurized air sucked into the cylinder, open the pressurizing chamber delivery valve, pressurized chambers delivery stroke to be transmitted to the pressure chamber, when the piston descends, pressurized by the pressurization chamber delivery stroke the air staying in the pressure chamber, open the pressure chamber inlet valve is closed the intake valve, with to return to suck into the cylinder that sent the air inhaling fuel into the cylinder at the same time pressure chamber suction stroke, when the piston rises, said sucked into the cylinder by the pressure chamber the suction stroke air The compression stroke for compressing the mixed gas charge, to burn and explosion of the gas mixture compressed by the compression stroke, combustion stroke to lower the piston, when the piston is raised, the residual gas after combustion by the combustion stroke, The exhaust valve is opened to repeatedly perform an exhaust stroke for exhausting from the cylinder.
主要な形態の一つによれば、前記吸気バルブ及び加圧チャンバ送出バルブの口径を、前記排気バルブ及び加圧チャンバ吸入バルブの口径より大きくなるように設定したことを特徴とする。他の形態の一つは、カムによって前記各行程における各バルブの開閉を行う際に、前記各行程の動作がオーバーラップしないように、前記カムの形状を規定したことを特徴とする。他の形態によれば、前記シリンダを複数設けた多気筒構成とするとともに、前記加圧チャンバを複数のシリンダ間で共用することを特徴とする。本発明の駆動システムは、前記いずれかの内燃機関と電気モータとを併用してハイブリッド方式としたことを特徴とする。本発明の前記及び他の目的,特徴,利点は、以下の詳細な説明及び添付図面から明瞭になろう。
According to one of the main forms, the diameters of the intake valve and the pressurization chamber delivery valve are set to be larger than the diameters of the exhaust valve and the pressurization chamber intake valve. One of the other forms is characterized in that the shape of the cam is defined so that the operations of the strokes do not overlap when the valves are opened and closed by the cam. According to another embodiment, in conjunction with the previous SL multi-cylinder structure in which a plurality of cylinders, characterized by sharing the pressure chamber between a plurality of cylinders. The drive system according to the present invention is characterized in that any one of the internal combustion engine and the electric motor is used in combination to form a hybrid system. The above and other objects, features and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description and the accompanying drawings.
本発明によれば、4サイクル内燃機関に2サイクルの自己加圧サイクルを加え、シリンダ内に導入された空気を加圧して加圧チャンバに送出し、次に加圧チャンバ内の空気を前記シリンダ内に吸入して圧縮・燃焼・排気を行うこととしたので、燃料消費及び環境負荷を改善することができる。 According to the present invention, two self-pressurization cycles are applied to a four-cycle internal combustion engine, the air introduced into the cylinder is pressurized and delivered to the pressurization chamber, and then the air in the pressurization chamber is sent to the cylinder. Since the intake, compression, combustion, and exhaust are performed, the fuel consumption and the environmental load can be improved.
以下、本発明を実施するための最良の形態を、実施例に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail based on examples.
図1には、本実施例の主要部が示されている。同図に示すように、シリンダ10に対して、4つのバルブ20,30,40,50が設けられている。バルブ40とバルブ50の間には、加圧チャンバ60が設けられている。各バルブと作用は、次の通りである。
(1)吸気バルブ20:シリンダ10内に空気(大気)を吸気する際に開くバルブである。
(2)排気バルブ30:燃焼後のガスをシリンダ10内から排気する際に開くバルブである。
(3)加圧チャンバ送出バルブ40:シリンダ10内で加圧した空気を加圧チャンバ60に送出するためのバルブである。
(4)加圧チャンバ吸入バルブ50:加圧チャンバ60内に滞留した加圧空気を吸入してシリンダ10内に戻すためのバルブである。
FIG. 1 shows the main part of this embodiment. As shown in FIG. 4, four
(1) Intake valve 20: This valve opens when air (atmosphere) is taken into the
(2) Exhaust valve 30: This valve is opened when the gas after combustion is exhausted from the
(3) Pressurized chamber delivery valve 40: A valve for delivering pressurized air in the
(4) Pressurized chamber suction valve 50: A valve for sucking the pressurized air staying in the pressurized
図2(A)には、上述したバルブの大きさが示されており、吸気バルブ20は、排気バルブ30よりも口径ないし断面積が大きく、吸気を効率的に行えるようになっている。また、加圧チャンバ送出バルブ40は、加圧チャンバ吸入バルブ50よりも口径ないし断面積が大きく、加圧チャンバ60への空気送出が効率的に行えるようになっている。
FIG. 2A shows the size of the above-described valve. The
上述した吸気バルブ20には、吸気ポート22から空気が供給されている。排気バルブ30は、燃焼後の残留ガスを排気する排気ポート32に接続されている。一方、加圧チャンバ送出バルブ40は、加圧送出ポート42を介して加圧チャンバ60の空気入口に接続されている。加圧チャンバ60の空気出口は、スロットル機構70,加圧吸入ポート52を順に介して加圧チャンバ吸入バルブ50に接続されている。すなわち、加圧チャンバ送出バルブ40から送出されて加圧チャンバ60に導入された加圧空気は、スロットル機構70で流量が調整された後に加圧チャンバ吸入バルブ50からシリンダ10内に吸い込まれて戻るようになっている。
Air is supplied from the
なお、上述したバルブの大きさに対応するように、ポートの大きさも設定されている。すなわち、吸気ポート22は排気ポート32よりも口径ないし断面積が大きく設定されており、加圧送出ポート42は、加圧吸入ポート52よりも口径ないし断面積が大きく設定されている。
The size of the port is also set so as to correspond to the size of the valve described above. That is, the
図2(B)には、上述したスロットル機構70の一例が示されている。同図に示すように、管路72の中央にはスロットルバルブ74が設けられており、中心軸に対して矢印F74方向に回動可能することで、管路の開閉が行なわれる。スロットルバルブ74は、公知のように自動車のアクセル(図示せず)の動作に呼応しており、図示の実線の位置は、いわゆるアイドリング状態であり、点線で示す位置がアクセルを踏み切ったフルスロットル状態である。管路72の側面にはバイパス76が設けられており、アイドリング状態でも、このバイパス76を通じて小量の気体流通が確保されている。バイパス76には、アイドル状態における気体流量を調整するアイドル・アジャスト・スクリュー78が設けられている。
FIG. 2B shows an example of the
図1に戻って、上述したバルブ20,30,40,50の端部には、ロッカーアーム20A,30A,40A,50Aをそれぞれ介してカム120,130,140,150(120,150のみ図示)が当接しており、それらカムの回転によって、後述する開閉動作が行われるようになっている。これらのバルブ駆動機構としては、各種のものが公知であり、いずれを適用してもよい。前記バルブに囲まれたシリンダ中央には、燃料点火用のプラグ12が設けられている。
Returning to FIG. 1,
更に、前記加圧吸入ポート52の加圧チャンバ吸入バルブ50側には、燃料ポート71が接続されており、燃料ガスが供給されるようになっている。この燃料ガスは、スロットル機構70から送り出された空気と混ざり合って、シリンダ10内に供給される。燃料ガスの量は、アクセルの動きに対応して電子的に制御されており、スロットル機構70のスロットルバルブ74の開閉もアクセルの動きに対応している。従って、アクセルの動きに対応して、圧縮空気の量と燃料の量が制御されている。
Further, a
なお、燃料は、前記説明のように、燃料ポート71からシリンダ10内に導入してもよいし、インジェクションノズルによって直接シリンダ10内に噴射するようにしてもよい。ディーゼルの場合は、プラグ12の代わりに燃料のインジェクションノズルを設けるようにする。
As described above, the fuel may be introduced into the
図3及び図4には、本実施例における6サイクルの各行程における主要部の状態が示されている。なお、図3及び図4は、本発明の理解を容易にするために、4つのバルブ20,30,40,50を並列的に示している。シリンダ10内のピストン14がコンロッド16を介してクランクシャフト18に接合している点は、公知の技術と同様である。以下、順次各行程の動作について説明する。
(1)吸気行程:図3(A)に示すように、シリンダ10内のピストン14が、矢印F3Aのように下降し、吸気バルブ20が開いて、空気がシリンダ10内に吸気される。
(2)加圧チャンバ送出行程:図3(B)に示すように、シリンダ10内のピストン14が、矢印F3Bのように上昇し、加圧チャンバ送出バルブ40が開いて、加圧された空気が加圧チャンバ60に送出される。
(3)加圧チャンバ吸入行程:図3(C)に示すように、シリンダ10内のピストン14が、矢印F3Cのように下降し、加圧チャンバ吸入バルブ50が開く。これにより、加圧チャンバ60内に滞留した加圧空気が燃料ガスと混合してシリンダ10内に再び吸入される。このときの加圧空気量は、上述したように、スロットル機構70によって調整される。
(4)圧縮行程:図4(D)に示すように、バルブ20,30,40,50の全てが閉じた状態でピストン14が、矢印F3Dのように上昇し、混合ガスがシリンダ10内で圧縮される。
(5)燃焼行程:図4(E)に示すように、プラグ12が点火し、シリンダ10内で圧縮されている混合ガスを燃焼・爆発させる。ピストン14は、矢印F3Eのように下降する。
(6)排気行程:図4(F)に示すように、排気バルブ30が開いた状態でピストン14が、矢印F3Fのように上昇し、シリンダ10内の残留ガスが排気される。
3 and 4 show the state of the main part in each process of 6 cycles in the present embodiment. 3 and 4 show four
(1) Intake stroke: As shown in FIG. 3A, the
(2) Pressurized chamber delivery process: As shown in FIG. 3 (B), the
(3) Pressurization chamber suction stroke: As shown in FIG. 3C, the
(4) Compression stroke: As shown in FIG. 4 (D), with all of the
(5) Combustion stroke: As shown in FIG. 4E, the
(6) Exhaust stroke: As shown in FIG. 4 (F), with the
次に、カム120,130,140,150の動きに着目すると、次の通りとなる。なお、いずれのカムも、図3及び図4に示した6サイクルで1回転する。
(1)カム120:吸気バルブ20を開閉するためのカムで、図3(A)の吸気行程でのみ吸気バルブ20を押して開く。
(2)カム130:排気バルブ30を開閉するためのカムで、図4(C)の排気行程でのみ排気バルブ30を押して開く。
(3)カム140:加圧チャンバ送出バルブ40を開閉するためのカムで、図3(B)の加圧チャンバ送出行程でのみ加圧チャンバ送出バルブ40を押して開く。
(4)カム150:加圧チャンバ吸入バルブ50を開閉するためのカムで、図3(C)の加圧チャンバ吸入行程でのみ加圧チャンバ吸入バルブ50を押して開く。
Next, when attention is paid to the movement of the
(1) Cam 120: A cam for opening and closing the
(2) cam 130: cam for opening and closing the
(3) Cam 140: A cam for opening and closing the pressurization
(4) Cam 150: A cam for opening and closing the pressurization
図5(A)には、以上の行程の全体が示されている。同図中、下死点はピストン14が最も降下した位置を示し、上死点はピストン14が最も上昇した位置を示す。本実施例によれば、図5(A)の6つの行程が、時計方向に順次繰り返し行なわれる。
FIG. 5A shows the entire process described above. In the figure, the bottom dead center indicates the position where the
図5(B)には、上述したカム120の一例が示されている。なお、カム130,140,150も形状は同じであるので、以下カム120を代表して説明する。同図(B)はカムシャフト100の方向から見た図であり、同図(C)はカムシャフト100の側面から見た図である。これらの図に示すように、カム山122は、60度の範囲に形成されており、これによって6サイクルに1回の割合で吸気バルブ20を押すようになっている。具体的には、60度の範囲の5度内側を基点として、半径2ミリ(R2)の円弧を描くように立ち上がっており、頂部は半径4ミリ(R4)の円弧を描いている。カム山122の立下りは、立ち上がりと対称となっている。一般的な4サイクルエンジンの場合は、図5(B)に点線で一例を示すようになる。
FIG. 5B shows an example of the
このようなカム120と、上述した各サイクルとの対応関係を示すと、図5(A)に重ねて示すようになる。すなわち、カム120のカム山122が吸気バルブ20を押すときが空気の吸気行程となる。他のカム130,140,150についても同様である。このように、カム120,130,140,150は、いずれも1回転で6サイクルに対応している。一方、クランクシャフト18は、図3及び図4に示したように、2サイクルで1回転するので、6サイクルでは3回転する。このように、本実施例によれば、カムシャフト100の回転数は、クランクシャフト18の回転数の1/3となる。
The correspondence relationship between such a
更に、カム120,130,140,150のカム山の立ち上がりを遅くするとともに、立下りを早くしているため、図5(A)に示すように、上死点及び下死点の前後数度(図示の例では2度)の間では、各サイクルのバルブ開閉動作が重ならず、オーバーラップが生じない。例えば、図5(B)に示すカム120の例では、上述したように、カム山122が60度から5度ずれた位置から立ち上がっており、これによって、前記オーバーラップが生じないようになっている。なお、図5(A)に示したオーバーラップ回避角度と、図5(B)に示したカム山122の立ち上がり基点角度は、静的特性と動的特性の相違から、必ずしも一致するとは限らない。
Further, since the rise of the cam crest of the
図6には、カム120,130,140,150の角度とカムリフトとの関係が示されている。グラフG6は、本実施例の場合で、上述したように、5度から立ち上がり、30度でピークとなって、55度でリフト量ゼロとなる。グラフG4は、4サイクルの場合のカムリフトの一例を示すもので、0度から立ち上がり、45度でピークとなって、90度でリフト量ゼロとなる。クランクシャフト回転数が同じである場合、6サイクルのカムシャフトの回転は4サイクルの場合よりも遅くなる。このため、本実施例の6サイクルの場合にバルブ20,30,40,50が開く時間は、4サイクルの場合に近づくようになる(図6矢印参照)。
FIG. 6 shows the relationship between the angles of the
図7には、クランクシャフト回転数(エンジン回転数)に対するエンジン出力,加圧チャンバ60内の加圧圧力,スロットルバルブ角度の関係の一例が示されている。スロットルバルブ角度のグラフGSに着目すると、アイドリング点での角度がゼロで、定格出力点に行くに従って角度は大きくなっていく。エンジン出力のグラフGEに着目すると、アイドリング点でΔWの出力があり、スロットルバルブ角度が大きくなると、エンジン出力も上昇する。すなわち、スロットルバルブ74を回動して開いていくと、シリンダ10に吸入される混合ガス量が増大するため、エンジン出力も増大する。一方、加圧チャンバ圧力は、グラフGCに示すように、アイドリング点で最も高く、スロットルバルブ角度が大きくなると低下する。
FIG. 7 shows an example of the relationship between the engine output, the pressurizing pressure in the pressurizing
次に、スロットルバルブ74が閉じているアイドリング点に着目すると、クランクシャフトは、ΔRの回転数で回転している。このとき、エンジン出力はΔWである。一方、定格出力点に着目すると、スロットルバルブ74が全開となるため、エンジン出力は最大となる。しかし、加圧チャンバ圧力は、加圧チャンバ送出バルブ40と、加圧チャンバ吸入バルブ50の大きさが異なるため、僅かではあるが圧力ΔPが生ずる。
Next, paying attention to the idling point where the
図8には、多気筒の場合における気筒間のサイクルの関係の一例が示されている。同図の横軸は時間,縦軸は気体の吸入ないし排気量(バルブの開き度合い)を示す。まず、1気筒の場合は、同図(A)に示すように、吸気,加圧チャンバ送出,加圧チャンバ吸入,圧縮,燃焼,排気の6サイクルを繰り返す。2気筒の場合は、一方の気筒は前記(A)の動作を行い、他方の気筒は、例えば同図(B)に示す3サイクル遅れの動作を行なうようにする。3気筒の場合は、1番目の気筒は前記(A)の動作を行い、2番目の気筒は、例えば同図(C)に示す2サイクル遅れの動作を行ない、3番目の気筒は、例えば同図(D)に示す4サイクル遅れの動作を行なうようにする。 FIG. 8 shows an example of a cycle relationship between cylinders in the case of multiple cylinders. In the figure, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the amount of gas drawn or exhausted (the degree of valve opening). First, in the case of one cylinder, as shown in FIG. 5A, six cycles of intake, pressurized chamber delivery, pressurized chamber suction, compression, combustion, and exhaust are repeated. In the case of two cylinders, one cylinder performs the operation (A), and the other cylinder performs, for example, a three-cycle delayed operation shown in FIG. In the case of three cylinders, the first cylinder performs the operation (A) described above, the second cylinder performs an operation delayed by two cycles as shown in FIG. The operation with a delay of 4 cycles shown in FIG.
以上のように、本実施例によれば、次のような効果がある。
(1)4サイクルエンジンに2サイクルの自己加圧サイクルを加え、吸気行程後に、加圧チャンバ60に対する空気の送出と、加圧チャンバ60からの加圧空気の吸入を行なうこととしたので、高いガス圧力で燃焼が行なわれるようになる。このため、6サイクルでありながら、4サイクルに近いトルクないし馬力が得られる。また、4サイクルと比較して、燃料消費の低減,排出ガスの低減を図ることができる。
(2)1サイクル当りのエンジンの回転時間が4サイクルエンジンに比べて1.5倍に長くなるので、各サイクルにおける効率の低下は30%に抑えられる。また、カムシャフトの回転も、4サイクル内燃機関に比べて1.5倍遅くなるので、期間損失比も低下する。更に、カムシャフト駆動抵抗も少ないので、メカニカルノイズが低減されて低騒音性にも有効であり、現状の4サイクルエンジンと同じ気筒数及び燃焼順序を利用することができるので、生産コストを下げることができる。更に、カムやシャフトなどの部品の消耗率も抑えることができる。
(3)エンジンの回転数が同じ場合、4サイクルの場合と比較して燃焼回数が少なくなるため、排気ガス量が低減される。加えて、電動モータ駆動と結合してハイブリッド方式とすることにより、燃料消費の改善を図るとともに、更に排気ガスが減少し、地球温暖化の抑制など環境負荷の低減を図ることが可能となる。
(4)吸気バルブ20及び吸気ポート22,加圧チャンバ送出バルブ40及び加圧送出ポート42を、排気バルブ30及び排気ポート32,加圧チャンバ吸入バルブ50及び加圧吸入ポート52よりも大きくすることとしたので、空気の吸気及び加圧チャンバ60への送出が十分に行われる。このため、燃焼後の残留ガスがあっても吸気した空気が十分に混ざるようになり、これを加圧して再度燃焼させることで、燃焼効率が向上し、窒素酸化物や二酸化炭素の発生を抑制することができる。
(5)カムによるバルブ開閉動作にオーバーラップなくしているために、未燃焼ガスを加圧チャンバ60に送って再度燃焼を行なうことができる。
As described above, according to this embodiment, there are the following effects.
(1) A two-cycle self-pressurization cycle is added to a four-cycle engine, and after the intake stroke, air is sent to the
(2) Since the engine rotation time per cycle is 1.5 times longer than that of the 4-cycle engine, the efficiency reduction in each cycle is suppressed to 30%. Further, since the rotation of the camshaft is also 1.5 times slower than the 4-cycle internal combustion engine, the period loss ratio is also reduced. In addition, since the camshaft drive resistance is small, mechanical noise is reduced and it is effective for low noise, and the same number of cylinders and combustion order as the current four-cycle engine can be used, thus reducing the production cost. Can do. Furthermore, the wear rate of parts such as cams and shafts can be suppressed.
(3) When the engine speed is the same, the number of combustions is reduced as compared with the case of four cycles, so the amount of exhaust gas is reduced. In addition, by combining with the electric motor drive and adopting a hybrid system, it is possible to improve fuel consumption, further reduce exhaust gas, and reduce environmental burdens such as suppression of global warming.
(4) The
(5) Since there is no overlap in the valve opening / closing operation by the cam, unburned gas can be sent to the
なお、本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることができる。例えば、以下のものも含まれる。
(1)前記実施例では、シリンダ1つの場合(1気筒)を主として説明したが、もちろん公知の多気筒構成とすることでクランクシャフトの回転を滑らかにすることを妨げるものではない。
(2)加圧チャンバは、各シリンダ毎に設けてもよいが、加圧チャンバへの空気の送出と吸入は2サイクルで行なわれるので、3気筒に対して一つの加圧チャンバを設け、順次使用することで、装置構成を簡略化することができる。
(3)バルブ開閉機構,ピストン機構など、公知の技術を適用することを妨げるものではない。
(4)本発明は、主としてガソリンエンジンに好適であるが、ディーゼル,LPG,エタノールなど各種の燃料に適用することができる。また、自動車に限らず、船舶,発電機など、各種の用途に適用してよい。
In addition, this invention is not limited to the Example mentioned above, A various change can be added in the range which does not deviate from the summary of this invention. For example, the following are also included.
(1) In the above embodiment, the case of one cylinder (one cylinder) has been mainly described. Of course, a known multi-cylinder configuration does not prevent smooth rotation of the crankshaft.
(2) A pressurization chamber may be provided for each cylinder. However, since air is fed into and sucked into the pressurization chamber in two cycles, one pressurization chamber is provided for three cylinders and sequentially By using it, the device configuration can be simplified.
(3) It does not prevent application of known techniques such as a valve opening / closing mechanism and a piston mechanism.
(4) The present invention is mainly suitable for a gasoline engine, but can be applied to various fuels such as diesel, LPG, and ethanol. Moreover, you may apply not only to a motor vehicle but to various uses, such as a ship and a generator.
本発明によれば、出力が多少低下するものの、燃料消費が低減されるとともに、環境負荷も抑制されるので、ハイブリッド方式の内燃機関に好適である。 According to the present invention, although the output is somewhat reduced, the fuel consumption is reduced and the environmental load is also suppressed, which is suitable for a hybrid internal combustion engine.
10:シリンダ
12:プラグ
14:ピストン
16:コンロッド
18:クランクシャフト
20:吸気バルブ
20A,30A,40A,50A:ロッカーアーム
22:吸気ポート
30:排気バルブ
32:排気ポート
40:加圧チャンバ送出バルブ
42:加圧送出ポート
50:加圧チャンバ吸入バルブ
52:加圧吸入ポート
60:加圧チャンバ
70:スロットル機構
71:燃料ポート
72:管路
74:スロットルバルブ
76:バイパス
78:アイドル・アジャスト・スクリュー
100:カムシャフト
120,130,140,150:カム
122:カム山
10: cylinder 12: plug 14: piston 16: connecting rod 18: crankshaft 20:
Claims (5)
加圧空気を一時的に滞留するための加圧チャンバが設けられており、
前記シリンダには、吸気バルブ,加圧チャンバ送出バルブ,加圧チャンバ吸入バルブ,排気バルブが設けられており、
前記加圧チャンバと前記加圧チャンバ吸入バルブとの間に、前記加圧チャンバから吸入する空気の量を調整するスロットル機構が設けられており、
前記スロットル機構は、吸入側が前記加圧チャンバ側に接続されており、排気側が前記加圧チャンバ吸入バルブ側に接続されている管路と、車両のアクセルの動作に呼応して前記管路を開閉することで、前記加圧チャンバ側から吸入して前記加圧チャンバ吸入バルブ側に排気する空気の量を調整するスロットルバルブとを備えており、
ピストンが下降するときに、前記吸気バルブを開いて、燃料を含まない空気を前記シリンダ内に吸気する吸気行程,
ピストンが上昇するときに、前記吸気行程によって前記シリンダ内に吸気された空気を加圧し、前記加圧チャンバ送出バルブを開いて、前記加圧チャンバに送出する加圧チャンバ送出行程,
ピストンが下降するときに、前記加圧チャンバ送出行程によって加圧チャンバ内に滞留した空気を、前記吸気バルブを閉じた状態で前記加圧チャンバ吸入バルブを開いて、前記空気を送出したシリンダ内に吸入して戻すとともに、同時に燃料をシリンダ内に吸入する加圧チャンバ吸入行程,
ピストンが上昇するときに、前記加圧チャンバ吸入行程によって前記シリンダ内に吸入された空気と燃料の混合ガスを圧縮する圧縮行程,
この圧縮行程によって圧縮された混合ガスを燃焼・爆発させ、ピストンを下降させる燃焼行程,
ピストンが上昇するときに、前記燃焼行程による燃焼後の残留ガスを、前記排気バルブを開いて、前記シリンダ内から排気する排気行程,
を繰り返し行うことを特徴とする内燃機関。 An internal combustion engine that opens and closes a valve when a piston reciprocates in a cylinder,
A pressurized chamber is provided for temporarily retaining pressurized air;
The cylinder is provided with an intake valve, a pressurized chamber delivery valve, a pressurized chamber intake valve, and an exhaust valve,
Between the pressurization chamber and the pressurization chamber suction valve, a throttle mechanism for adjusting the amount of air sucked from the pressurization chamber is provided,
The throttle mechanism has an intake side connected to the pressurization chamber side, an exhaust side connected to the pressurization chamber intake valve side, and opens and closes the conduit in response to the operation of the vehicle accelerator. And a throttle valve that adjusts the amount of air sucked from the pressurized chamber side and exhausted to the pressurized chamber suction valve side,
When the piston descends, the intake valve is opened to intake air that does not contain fuel into the cylinder;
A pressurization chamber delivery stroke for pressurizing air sucked into the cylinder by the intake stroke and opening the pressurization chamber delivery valve to deliver the piston to the pressurization chamber when the piston moves up ;
When the piston descends, the air staying in the pressurization chamber by the pressurization chamber delivery process is opened in the cylinder that has sent out the air by opening the pressurization chamber suction valve with the intake valve closed. together to return to the suction, pressurization chamber intake stroke for sucking the fuel into the cylinder at the same time,
A compression stroke for compressing a mixed gas of air and fuel sucked into the cylinder by the pressurized chamber suction stroke when the piston moves up ;
Combustion stroke that burns and explodes the gas mixture compressed by this compression stroke and lowers the piston ,
An exhaust stroke in which, when the piston is raised , residual gas after combustion in the combustion stroke is exhausted from the cylinder by opening the exhaust valve;
An internal combustion engine characterized by repeating the above.
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