JP5227235B2 - engine - Google Patents
engine Download PDFInfo
- Publication number
- JP5227235B2 JP5227235B2 JP2009086727A JP2009086727A JP5227235B2 JP 5227235 B2 JP5227235 B2 JP 5227235B2 JP 2009086727 A JP2009086727 A JP 2009086727A JP 2009086727 A JP2009086727 A JP 2009086727A JP 5227235 B2 JP5227235 B2 JP 5227235B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- stroke
- intake
- dead center
- valve
- bottom dead
- 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
-
- 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
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
Description
本発明は、吸気行程、圧縮・点火行程、膨張行程、排気行程をこの順に行うとともに、これらの4行程とは別に燃焼を伴わないでピストンを往復運動させる休止行程を圧縮・点火行程前に一つ以上追加して行う増加行程サイクル運転を行うエンジンに関する。 In the present invention, an intake stroke, a compression / ignition stroke, an expansion stroke, and an exhaust stroke are performed in this order, and apart from these four strokes, a rest stroke in which the piston is reciprocated without combustion is performed before the compression / ignition stroke. The present invention relates to an engine that performs an increased stroke cycle operation in which two or more are added.
従来のエンジンとして、吸気行程、圧縮・点火行程、膨張行程及び排気行程の4行程を含む1サイクル内に、これらの4行程とは別に、燃焼を伴わないでピストンを往復運動させる休止行程を1つ以上追加して運転する増加行程サイクル運転を行うものが知られている(例えば、特許文献1参照)。この増加行程サイクル運転を行うエンジンでは、吸気バルブが開状態で、排気バルブが閉状態においてピストンの下降に伴って吸気流路を通して混合気を吸い込む吸気行程(吸入行程)と、吸気バルブが閉状態で、排気バルブが閉状態においてピストンの上昇に伴ってシリンダ内を圧縮する休止圧縮行程と、この休止圧縮行程における混合気の圧縮に伴うシリンダ内の昇圧によりピストンが上死点から押し戻される休止膨張行程と、吸気バルブが閉状態で、排気バルブが閉状態においてピストンの上昇に伴ってシリンダ内を圧縮しながら上死点付近で混合気に点火する圧縮・点火行程と、この燃焼に伴う高温ガスの膨張によってピストンが押し下げられる膨張行程(燃焼行程)と、吸気バルブが閉状態で、排気バルブが開状態において膨張した燃焼ガスをピストンの上昇に伴って排気流路を通して外部へ排気する排気行程とがこの順に遂行され、これら6行程でもって1サイクルが構成される。そして、吸気行程と圧縮・点火行程との間に行われる休止圧縮行程及び休止膨張行程が、燃焼を伴わないでピストンが往復運動される休止行程として機能し、このような休止行程と呼ばれている行程を追加した増加行程サイクル運転、例えば上述のような6行程サイクル運転を行えば、通常の運転(即ち、1サイクル内に休止行程を追加しないで運転する4行程サイクル運転)を行う場合と比較して、1サイクル内に軸出力を発生しない休止行程を追加した分、軸出力を低下させることができ、同じ回転数で出力を低下させたい要求がある状況下では好都合である。 As a conventional engine, in one cycle including four strokes of an intake stroke, a compression / ignition stroke, an expansion stroke, and an exhaust stroke, apart from these four strokes, a rest stroke in which the piston is reciprocated without combustion is 1 One that performs an increased stroke cycle operation in which one or more are added is known (see, for example, Patent Document 1). In an engine that performs this increased stroke cycle operation, the intake valve is in the open state and the exhaust valve is in the closed state. Thus, a pause compression stroke in which the inside of the cylinder is compressed as the piston rises while the exhaust valve is closed, and a pause expansion in which the piston is pushed back from the top dead center by the pressure increase in the cylinder accompanying the compression of the air-fuel mixture in the pause compression stroke. When the intake valve is closed and the exhaust valve is closed, the compression / ignition stroke is performed to ignite the air-fuel mixture near the top dead center while compressing the inside of the cylinder as the piston rises. The expansion stroke (combustion stroke) in which the piston is pushed down by the expansion of the intake valve, the intake valve is closed, and the exhaust valve is opened. An exhaust stroke for exhausting to the outside through the exhaust passage with the combustion gases to increase the piston is performed in this order, one cycle is constituted with these six-stroke. And, the idle compression stroke and the idle expansion stroke performed between the intake stroke and the compression / ignition stroke function as a pause stroke in which the piston reciprocates without combustion, which is called such a pause stroke. If an increase stroke cycle operation with an added stroke is added, for example, a 6 stroke cycle operation as described above is performed, a normal operation (ie, a four stroke cycle operation in which one cycle is operated without adding a pause stroke) is performed. In comparison, the shaft output can be reduced by the addition of a pause process in which no shaft output is generated in one cycle, which is advantageous in a situation where there is a demand to reduce the output at the same rotational speed.
しかしながら、上述した従来のエンジンには、次の通りの解決すべき課題がある。第1に、従来のエンジンのエンジンの増加行程サイクル運転では、シリンダ内に充分な混合気を吸入した状態にて休止行程が遂行される(即ち、排気バルブ及び吸気バルブの両方を閉状態にしてピストンが往復運動させる)ので、休止行程(即ち、休止圧縮行程及び休止膨張行程)における熱損失が大きくなり、エンジンの運転効率が低下する問題がある。 However, the above-described conventional engine has the following problems to be solved. First, in a conventional engine in an increased stroke cycle operation, a resting stroke is performed in a state where a sufficient air-fuel mixture is sucked into the cylinder (that is, both the exhaust valve and the intake valve are closed). Since the piston is reciprocated), there is a problem that the heat loss in the resting stroke (that is, the resting compression stroke and the resting expansion stroke) becomes large, and the operating efficiency of the engine is lowered.
第2に、この休止行程に続いて圧縮・点火行程が遂行されるが、これらの行程の間吸気バルブ及び排気バルブが閉状態に保持されるので、圧縮点火時におけるシリンダ内の混合気の流動が小さく、燃焼効率が悪くなる問題がある。 Second, the compression / ignition stroke is performed following the rest stroke, and the intake valve and the exhaust valve are held closed during these strokes, so that the flow of the air-fuel mixture in the cylinder during the compression ignition is performed. However, there is a problem that the combustion efficiency is deteriorated.
本発明の目的は、増加行程サイクル運転を行うエンジンにおいて休止行程における熱損失を抑えて運転効率を高めることができるエンジンを提供することである。 An object of the present invention is to provide an engine capable of increasing the operation efficiency by suppressing heat loss in a resting stroke in an engine that performs an increased stroke cycle operation.
また、本発明の他の目的は、圧縮点火時におけるシリンダ内の空気の流動を高めて燃焼効率を改善することができるエンジンを提供することである。 Another object of the present invention is to provide an engine capable of improving combustion efficiency by increasing the flow of air in a cylinder during compression ignition.
本発明の請求項1に記載のエンジンは、シリンダ内に混合気を吸入する吸入側に配設される吸気バルブと、シリンダ内の燃焼ガスを排出する排気側に配設される排気バルブと、上死点と下死点との間を往復運動するピストンとを備え、前記ピストンの往復運動に伴う前記吸気バルブ及び前記排気バルブの開閉によって、1サイクル内に、吸気行程、圧縮・点火行程、膨張行程及び排気行程をこの順に行うとともに、これらの4行程とは別に燃焼を伴わないで前記ピストンを往復運動させる休止行程を前記吸気行程と前記圧縮・点火行程との間に一つ以上追加して行う増加行程サイクル運転を行うエンジンであって、
前記吸気行程では、開状態となっている前記吸気バルブを前記吸気行程の下死点の手前側におけるクランク角度20〜90度の角度範囲において閉じ、前記休止行程では、前記吸気バルブ及び前記排気バルブを閉じたまま前記ピストンを往復運動させ、また前記圧縮・点火行程前の最後の休止行程では、前記ピストンが前記上死点から前記下死点に移動する後休止行程の下死点手前側で前記吸気バルブ及び/又は前記排気バルブを開くことを特徴とする。
An engine according to
In the intake stroke, the intake valve that is open is closed in an angle range of a crank angle of 20 to 90 degrees on the near side of the bottom dead center of the intake stroke, and in the rest stroke, the intake valve and the exhaust valve are closed. The piston is reciprocated with the valve closed, and in the final resting stroke before the compression / ignition stroke, the piston moves from the top dead center to the bottom dead center, and then at the bottom dead center before the rest stroke. The intake valve and / or the exhaust valve is opened .
また、本発明の請求項2に記載のエンジンでは、前記圧縮・点火行程前の前記最後の休止行程における前記後休止行程の下死点の手前側のクランク角度20〜90度の角度範囲において前記吸気バルブ及び/又は前記排気バルブを開くことを特徴とする。
Further, in the engine according to
本発明の請求項1に記載のエンジンによれば、吸気行程の下死点手前側で吸気バルブを下死点よりも早く閉じるので、吸気バルブを閉じたときにはシリンダ内に十分な混合気が吸入されず、この吸気行程に続く休止行程の前休止行程(休止圧縮行程)及び後休止行程(休止膨張行程)においてシリンダ内に生じる混合気の圧力が抑制され、これによって休止行程における熱損失を少なく抑えることができる。また、吸気行程におけるシリンダ内への混合気の吸気量が少なくなるので、エンジンの出力の低減を図ることができる。また、吸気行程の下死点の手前側におけるクランク角度20〜90度の角度範囲にて吸気バルブを閉じるので、シリンダ内に吸入される混合気の吸入量が少なくなり、この混合気の吸気量を抑えて休止行程におけるシリンダ内の混合気の圧力上昇を抑え、休止行程における熱損失を抑制することができる。尚、吸気バルブの閉じる時点を下死点側に近づける(又は離れる)ことによって、シリンダ内に吸入される混合気の吸気量が多く(又は少なく)なり、この時点を調整することによって、吸気行程における吸入量を調整することができる。更に、圧縮・点火行程前の最後の休止行程における後休止行程(休止膨張行程)の下死点手前側で吸気バルブを開くので、吸入側から混合気が再吸入され、この吸入された混合気によってシリンダ内の混合気の流動が促進され、この流動性の改善によって燃焼効率を高めることができる。吸気バルブを開くことに代えて、又は吸気バルブに加えて排気バルブを開くようにしてもよく、排気バルブを開いたときには、排気側から流入する排気ガスによってシリンダ内の混合気の流動が促進される。 According to the engine of the first aspect of the present invention, the intake valve is closed earlier than the bottom dead center before the bottom dead center of the intake stroke. Therefore, when the intake valve is closed, sufficient air-fuel mixture is sucked into the cylinder. In addition, the pressure of the air-fuel mixture generated in the cylinder in the pre-pause stroke (pause compression stroke) and the post-pause stroke (pause expansion stroke) of the pause stroke following the intake stroke is suppressed, thereby reducing heat loss in the pause stroke. Can be suppressed. Further, since the intake amount of the air-fuel mixture into the cylinder during the intake stroke is reduced, the engine output can be reduced. Further, since the intake valve is closed in an angle range of a crank angle of 20 to 90 degrees on the near side of the bottom dead center of the intake stroke, the intake amount of the air-fuel mixture sucked into the cylinder is reduced, and the intake air amount of this air-fuel mixture is reduced. It is possible to suppress the increase in the pressure of the air-fuel mixture in the cylinder during the resting process and to suppress heat loss during the resting process. Note that the intake amount of the air-fuel mixture sucked into the cylinder increases (or decreases) when the intake valve closes toward (or moves away from) the bottom dead center, and the intake stroke is adjusted by adjusting this time. The amount of inhalation can be adjusted. In addition, since the intake valve is opened before the bottom dead center in the post-pause stroke (pause expansion stroke) in the final pause stroke before the compression / ignition stroke, the air-fuel mixture is re-inhaled from the intake side, and this intake air-fuel mixture Thus, the flow of the air-fuel mixture in the cylinder is promoted, and the combustion efficiency can be increased by improving the fluidity. Instead of opening the intake valve or in addition to the intake valve, the exhaust valve may be opened. When the exhaust valve is opened, the flow of the air-fuel mixture in the cylinder is promoted by the exhaust gas flowing from the exhaust side. The
また、本発明の請求項2に記載のエンジンによれば、最後の休止行程における後休止行程の下死点の手前側のクランク角度20〜90度の角度範囲において吸気バルブ(及び/又は排気バルブ)を開くので、吸入側(及び/又は排気側)からシリンダ内に混合気(及び/又は排気ガス)が流入され、流入する混合気(及び/又は排気ガス)によってシリンダ内の混合気の流動が高められる。尚、吸気バルブ(及び/又は排気バルブ)の開弁タイミングは、吸気行程の下死点付近で閉じた閉弁タイミングのクランク角度と等しい角度からこの角度の1.5倍の角度の角度範囲のクランク角度とするのが望ましい。
In the engine according to
以下、添付図面を参照して、本発明に従うエンジンの実施形態について説明する。図1は、本発明に従うエンジンの第1の実施形態の一部を簡略的に示す断面図であり、図2における(a)は図1のエンジンの動作図であり、(b)は吸気バルブ及び排気バルブの開閉タイミングを示す開閉タイミングチャートであり、(c)はクランク角とピストン位置との関係を示す説明図である。 Hereinafter, an embodiment of an engine according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a part of a first embodiment of an engine according to the present invention, FIG. 2 (a) is an operation diagram of the engine of FIG. 1, and FIG. 1 (b) is an intake valve. 4 is an open / close timing chart showing the open / close timing of the exhaust valve, and (c) is an explanatory diagram showing the relationship between the crank angle and the piston position.
図1において、図示のエンジン1は、シリンダ2を規定するエンジン本体6を備え、このシリンダ2内にピストン6が往復移動自在に装着され、シリンダ2の内周面とピストン6の頂面によって燃焼室8が規定されている。この燃焼室10の吸入側には吸気流路10が設けられ、吸気流路10に吸気バルブ12が開閉自在に配設され、この吸気流路10を通して混合気(燃料と空気とが混合されたもの)が燃焼室8に供給される。また、燃焼室10の排気側には排気流路14が設けられ、排気流路14に排気バルブ16が開閉自在に配設され、この排気流路14を通して燃焼室8内の燃焼排気ガスが排出される。
In FIG. 1, the illustrated
ピストン6には連結棒18の一端部(先端部)が揺動自在に連結され、この連結棒18の他端部(基端部)がクランク軸20に回転自在に連結され、ピストン6の後述する往復動が連結棒18を介してクランク軸20に伝達され、このクランク軸20が所定方向に回転駆動され、このような構成は、それ自体周知のエンジンと同様である。
One end (front end) of a connecting
このエンジン1には、吸気バルブ12及び排気バルブ16を後述する如く開閉動作させるための動弁機構22が設けられ、この動弁機構22は、例えばカム機構、電磁アクチュエータ機構又は油圧アクチュエータ機構などのそれ自体公知のものでよく、この動弁機構22に関連して、バルブタイミング可変機構24が設けられる。このバルブタイミング可変機構24は、カム機構を用いたときにはカム手段の回転、電動アクチュエータ機構又は油圧アクチュエータ機構を用いたときにはアクチュエータの周期的な作動の位相を変更し、このようにしてなどして、吸気バルブ12及び排気バルブ16の開閉タイミングを調整する。
The
このようなエンジン1においては、吸気流路10にて吸入された空気に、例えば燃料ガスとしての天然ガス(例えば、都市ガス)が混合されて混合気が形成され、このように形成された混合気が燃焼室8に供給される。尚、燃料として例えばガソリンなどを用いるようにしてもよい。
In such an
図2をも参照して、このエンジン1では、動弁機構22の作用によって吸気バルブ12及び排気バルブ16が次の通りに開閉動作される。この実施形態では、クランク角度が360度(上死点)から540度(下死点)までの間は吸気行程が遂行され、この吸気行程においては、吸気バルブ12が開状態に、また排気バルブ16が閉状態に保たれ、ピストン6の下降に伴って吸気流路10を通して混合気が燃焼室8に供給される。
Referring also to FIG. 2, in this
この実施形態では、吸気行程の後に休止行程が遂行され、この休止行程の後に圧縮・点火行程が遂行される。クランク角度が540度(下死点)から720度(上死点)までの間は休止行程の前休止行程(休止圧縮行程)が遂行される。また、クランク角度が720度(上死点)から900度までの間は休止行程の後休止行程(休止膨張行程)が遂行される。この休止行程においては、吸気バルブ12及び排気バルブ16が閉状態に保たれ、燃焼室8に吸入された混合気の燃焼が行われずにピストン6が往復運動される(即ち、前休止行程においてはピストン6が上昇され、後休止行程においてはピストン6が下降される)。
In this embodiment, a resting stroke is performed after the intake stroke, and a compression / ignition stroke is performed after the resting stroke. When the crank angle is from 540 degrees (bottom dead center) to 720 degrees (top dead center), a pause stroke before the pause stroke (pause compression stroke) is performed. Further, when the crank angle is from 720 degrees (top dead center) to 900 degrees, a resting stroke (resting expansion stroke) is performed after the resting stroke. In this resting stroke, the
休止行程の後に圧縮・点火行程が遂行され、クランク角度が900度(下死点)から1080度(上死点)までの間が圧縮・点火行程となる。この圧縮・点火行程では、吸気バルブ12及び排気バルブ16が閉状態に保たれ、ピストン6の上昇により燃焼室8内の混合気が圧縮され、圧縮された時点で点火プラグ(図示せず)により混合気に火花点火が行われる。
The compression / ignition stroke is performed after the rest stroke, and the compression / ignition stroke is performed when the crank angle is between 900 degrees (bottom dead center) and 1080 degrees (top dead center). In this compression / ignition stroke, the
その後、クランク角度が1080度(上死点)から1260度(下死点)までの間は膨張行程が行われる。この膨張行程においては、吸気バルブ12及び排気バルブ16が閉状態に保たれ、混合気の燃焼によりピストン6が押し下げられ、かかるピストン6の押し下げにより軸出力が得られ、ピストン6からの押下げ力が連結棒18を介してクランク軸20に伝達される。
Thereafter, an expansion stroke is performed when the crank angle is between 1080 degrees (top dead center) and 1260 degrees (bottom dead center). In this expansion stroke, the
膨張行程の後に排気行程が遂行され、クランク角度が1260度(下死点)から1420度(上死点)の間が排気行程となる。この排気行程においては、吸気バルブ12が閉状態に、排気バルブ16が開状態に保たれ、ピストン6の上昇に伴って燃焼室8内の燃焼ガスが排気ガスとして排気流路14を通して外部(例えば大気中)に排出される。
An exhaust stroke is performed after the expansion stroke, and an exhaust stroke is performed when the crank angle is between 1260 degrees (bottom dead center) and 1420 degrees (top dead center). In this exhaust stroke, the
通常のエンジンにおいては、吸気行程、圧縮・点火行程、膨張行程及び排気行程がこの順に遂行され、これらの4つの行程でもって運転の1サイクルを構成し、かかる4つの行程のサイクルが繰り返して行われる。これに対して、この実施形態のエンジン1では、通常のエンジンの4つの行程、即ち吸気行程、圧縮・点火行程、膨張行程及び排気行程に加えて、吸気行程と圧縮・点火行程との間に休止行程(前休止行程及び後休止行程)が遂行され、これら6つの行程(休止行程を前休止行程と後休止行程との2つの行程とする)でもって運転の1サイクルとする増加工程サイクル運転を行っており、このように増加工程運転をすることによって、1サイクル内に軸出力を発生しない休止行程を追加した分、軸出力を低下させることができ、同じ回転数で出力を低下させることができる。
In a normal engine, an intake stroke, a compression / ignition stroke, an expansion stroke, and an exhaust stroke are performed in this order, and these four strokes constitute one cycle of operation, and the cycles of the four strokes are repeated. Is called. On the other hand, in the
第1の実施形態では、図2に示すように、吸気行程の下死点(BDC)付近で吸気バルブ12を下死点よりも早く閉じるように構成されている。即ち、吸気バルブ12は、吸気行程においてピストン6の上死点(TDC)から下死点(BDC)への下降して吸気行程の下死点の手前側における例えばクランク角度30度に閉状態となり、この閉状態が吸気行程の終了まで維持され、更に休止行程、圧縮・点火行程、膨張行程及び排気行程まで維持される。この吸気バルブ12を閉じる時点(閉弁タイミング)は、吸気行程の下死点の手前側におけるクランク角度20度から90度の間の角度範囲(図2のタイミングチャートにおいて450度から520度の角度範囲)の適宜の角度に設定することができる。
In the first embodiment, as shown in FIG. 2, the
吸気バルブ12を閉状態にする時点を吸気行程の下死点よりも早くすることによって、シリンダ2内に流入する混合気の吸入量が少なくなり、この吸気行程に続く休止行程(前休止行程及び後休止行程)においてシリンダ2内に生じる混合気の圧力が抑制され、これによって休止行程における熱損失を少なく抑えることができる。
By setting the
吸気バルブ12を閉じるタイミングは、燃焼室8に流入する混合気の吸入量と関係し、閉じるタイミングが早くなる(下死点から離れる)と、燃焼室8へ供給される混合気の減少量が多くなって休止行程における混合気の圧力抑制が大きくなり、閉じるタイミングが遅くなる(下死点に近づく)と、燃焼室8へ供給される混合気の減少量が少なくなって休止行程における混合気の圧力抑制が小さくなる。
The timing at which the
次いで、図3を参照して、本発明に従うエンジンの第2の実施形態について説明する。図3における(a)は第2の実施形態のエンジンの動作図であり、(b)は吸気バルブ及び排気バルブの開閉タイミングを示す開閉タイミングチャートであり(c)は、クランク角とピストン位置との関係を示す説明図である。 Next, a second embodiment of the engine according to the present invention will be described with reference to FIG. 3A is an operation diagram of the engine of the second embodiment, FIG. 3B is an opening / closing timing chart showing opening / closing timings of the intake valve and the exhaust valve, and FIG. 3C is a diagram illustrating the crank angle and the piston position. It is explanatory drawing which shows these relationships.
図3において、この実施形態では、エンジン自体の構成は上述した第1の実施形態と実質上同一であるが、吸気行程の下死点(BDC)付近で吸気バルブ12を下死点よりも遅く閉じるように構成されている。即ち、吸気バルブ12は、吸気行程においてピストン6の上死点(TDC)から下死点(BDC)への下降して吸気行程の下死点を通過し、この吸気行程後の前休止行程の例えばクランク角度30度に閉状態となり、この閉状態が休止行程の終了、更に圧縮・点火行程、膨張行程及び排気行程まで維持される。この吸気バルブ12を閉じる時点(閉弁タイミング)は、吸気行程の下死点の後側における前休止行程のクランク角度20度から90度の間の角度範囲(図3のタイミングチャートにおいて560度から630度の角度範囲)の適宜の角度に設定することができる。
In FIG. 3, in this embodiment, the configuration of the engine itself is substantially the same as that of the first embodiment described above, but the
吸気バルブ12を閉状態にする時点を吸気行程の下死点よりも遅くすることによって、シリンダ2内に流入した混合気がピストン6の上昇によって吸気流路10側に戻されてその吸入量が少なくなり、このようにしても休止行程(前休止行程及び後休止行程)においてシリンダ2内に生じる混合気の圧力が抑制され、これによって休止行程における熱損失を少なく抑えることができる。
By making the time when the
この場合においても、吸気バルブ12を閉じるタイミングは、燃焼室8に流入する混合気の吸入量と関係し、閉じるタイミングが遅くなる(下死点から離れる)と、燃焼室8へ供給される混合気の減少量が多くなって休止行程における混合気の圧力抑制が大きくなり、閉じるタイミングが早くなる(下死点に近づく)と、燃焼室8へ供給される混合気の減少量が少なくなって休止行程における混合気の圧力抑制が小さくなる。
Even in this case, the closing timing of the
第1及び第2実施形態においては、吸気行程と圧縮・点火行程との間に一つの休止行程を設けているが、二つ以上の休止行程を設けるようにしてもよい。この場合、吸気バルブ12の閉じるタイミングが早くなるときには、吸気行程の下死点の手前側ととなるが、この閉じるタイミングが遅くなるときには、吸気行程後の最初の休止行程における前休止行程となる。
In the first and second embodiments, one pause stroke is provided between the intake stroke and the compression / ignition stroke, but two or more pause strokes may be provided. In this case, when the closing timing of the
次に、図4を参照して、本発明に従うエンジンの第3の実施形態について説明する。図4における(a)は第3の実施形態のエンジンの動作図であり、(b)は吸気バルブ及び排気バルブの開閉タイミングを示す開閉タイミングチャートであり、(c)は、クランク角とピストン位置との関係を示す説明図である。 Next, a third embodiment of the engine according to the present invention will be described with reference to FIG. 4A is an operation diagram of the engine of the third embodiment, FIG. 4B is an opening / closing timing chart showing opening / closing timings of the intake valve and the exhaust valve, and FIG. 4C is a crank angle and a piston position. It is explanatory drawing which shows the relationship.
図4において、この実施形態では、エンジン自体の構成は上述した第1の実施形態と実質上同一であるが、吸気行程の下死点(BDC)付近で吸気バルブ12を下死点よりも早く閉じるように構成されているとともに、休止行程における後休止行程の下死点付近で吸気バルブ12を開くように構成されている。
In FIG. 4, in this embodiment, the configuration of the engine itself is substantially the same as that of the first embodiment described above, but the
吸気バルブ12は、吸気行程においてピストン6の上死点(TDC)から下死点(BDC)への下降して吸気行程の下死点の手前側における例えばクランク角度30度に閉状態となり、この閉状態が吸気行程の終了まで維持され、更に休止行程の後休止行程の下死点付近まで維持される。この吸気バルブ12を閉じる時点は、第1の実施形態と同様に、吸気行程の下死点の手前側におけるクランク角度20度から90度の間の角度範囲(図4のタイミングチャートにおいて450度から520度の角度範囲)の適宜の角度に設定することができる。
The
この吸気バルブ12は、また、休止行程における後休止行程の下死点(BDC)の手前側の例えばクランク角度30度に開状態となり、この開状態が後休止行程の終了まで維持され、続く圧縮・点火行程、膨張行程及び排気行程において閉状態に維持される。
The
このように吸気バルブ12の閉弁タイミングを吸気行程の下死点よりも早くすることによって、シリンダ2内に流入する混合気の吸入量を少なくし、この吸気行程に続く休止行程におけるシリンダ2内の混合気の圧力上昇を抑え、これによって休止行程における熱損失を少なく抑えることができる。また、このように混合気の吸入量を少なくすることによって、後休止行程において吸気バルブ12を開いたときに吸入流路10を通しての混合気の再吸入が可能なり、次の通りの効果が更に得られる。
Thus, by making the closing timing of the
後休止行程において吸気バルブ12を開くと、ピストン6の下死点に向けての移動に伴って吸気流路10を通して混合気が再吸入され、再吸入される混合気によって燃焼室8内に存在する混合気の流動が促進され、この流動によって混合気の燃焼が改善され、燃焼効率を高めることができる。特に、休止行程の後に圧縮・点火行程を行うエンジン1においては、休止行程の間は吸気バルブ12及び排気バルブ16を閉状態に保ってピストン6を往復移動させるので、燃焼室8内の混合気が滞留して燃焼効率が悪化する傾向になるが、このように吸気バルブ12を一時的に開いて混合気を再吸入することによって、燃焼室8内の混合気が流動し、かかる流動により燃焼効率の改善を図ることができる。
When the
この吸気バルブ12を一時的に開く時点(開弁タイミング)は、後休止行程の下死点の手前側のクランク角度20度から90度の間の角度範囲(図4のタイミングチャートにおいて810度から880度の角度範囲)の適宜の角度に設定することができ、この吸気バルブ12の開弁タイミングは、吸気行程の下死点付近で閉じた閉弁タイミングのクランク角度と等しい角度からこの角度の1.5倍の角度の角度範囲の適宜のクランク角度とするのが望ましく、開弁タイミングをこのような角度に設定することによって、吸気行程において少なくなっている混合気の量を、後休止行程における吸気バルブ12の解放でもって補充することができる。
The time point at which the
次に、図5を参照して、本発明に従うエンジンの第4の実施形態について説明する。図5における(a)は第4の実施形態のエンジンの動作図であり、(b)は吸気バルブ及び排気バルブの開閉タイミングを示す開閉タイミングチャートであり、(c)は、クランク角とピストン位置との関係を示す説明図である。 Next, a fourth embodiment of the engine according to the present invention will be described with reference to FIG. 5A is an operation diagram of the engine of the fourth embodiment, FIG. 5B is an opening / closing timing chart showing opening / closing timings of the intake valve and the exhaust valve, and FIG. 5C is a crank angle and a piston position. It is explanatory drawing which shows the relationship.
図5において、この実施形態では、エンジン自体の構成は上述した第1の実施形態と実質上同一であるが、吸気行程の下死点(BDC)付近で吸気バルブ12を下死点よりも遅く閉じるように構成されているとともに、休止行程における後休止行程の下死点付近で吸気バルブ12を開くように構成されている。
In FIG. 5, in this embodiment, the configuration of the engine itself is substantially the same as that of the first embodiment described above, but the
吸気バルブ12は、第2の実施形態と同様に、吸気行程においてピストン6の上死点(TDC)から下死点(BDC)への下降して吸気行程の下死点の後側の前休止行程における例えばクランク角度30度に閉状態となり、この閉状態が圧休止行程の下死点付近まで維持される。この吸気バルブ12を閉じる時点は、吸気行程の下死点の後側の前休止行程におけるクランク角度20度から90度の間の角度範囲(図5のタイミングチャートにおいて560度から630度の角度範囲)の適宜の角度に設定することができる。
As in the second embodiment, the
この吸気バルブ12は、また、第3の実施形態と同様に、後休止行程の下死点(BDC)の手前側の例えばクランク角度30度に開状態となり、この開状態が後休止行程の終了まで維持される。吸気バルブ12を一時的に開く時点(開弁タイミング)は、後休止行程の下死点の手前側のクランク角度20度から90度の間の角度範囲(図5のタイミングチャートにおいて810度から880度の角度範囲)の適宜の角度に設定することができ、上述したと同様に、吸気行程の下死点付近で遅く閉じた閉弁タイミングのクランク角度と等しい角度からこの角度の1.5倍の角度の角度範囲の適宜のクランク角度とするのが望ましい。
Similarly to the third embodiment, the
このようなエンジンにおいては、吸気バルブ12の閉弁タイミングを吸気行程の下死点よりも遅くして、シリンダ2内に流入する混合気の吸入量を少なくしているので、第2の実施形態と同様の作用効果が達成される。また、このように混合気の吸入量を少なくすることによって、後休止行程において吸気バルブ12を開いたときに吸入流路10を通しての混合気の再吸入が可能なる。そして、後休止行程において吸気バルブ12を開くと、ピストン6の下死点に向けての移動に伴って吸気流路10を通して混合気が再吸入され、再吸入される混合気によって燃焼室8内に存在する混合気の流動が促進され、かかる混合気の流動に関しては第3の実施形態と同様の作用効果が達成される。
In such an engine, the closing timing of the
次いで、図6を参照して、本発明に従うエンジンの第5の実施形態について説明する。図6における(a)は第5の実施形態のエンジンの動作図であり、(b)は吸気バルブ及び排気バルブの開閉タイミングを示す開閉タイミングチャートであり、(c)は、クランク角とピストン位置との関係を示す説明図である。 Next, a fifth embodiment of the engine according to the present invention will be described with reference to FIG. 6A is an operation diagram of the engine of the fifth embodiment, FIG. 6B is an opening / closing timing chart showing opening / closing timings of the intake valve and the exhaust valve, and FIG. 6C is a crank angle and a piston position. It is explanatory drawing which shows the relationship.
図6において、この実施形態では、エンジン自体の構成は上述した第1の実施形態と実質上同一であるが、吸気行程の下死点(BDC)付近で吸気バルブ12を下死点よりも早く閉じるように構成されているとともに、休止行程における後休止行程の下死点付近で排気バルブ16を開くように構成されている。
In FIG. 6, in this embodiment, the configuration of the engine itself is substantially the same as that of the first embodiment described above, but the
吸気バルブ12は、吸気行程においてピストン6の上死点(TDC)から下死点(BDC)への下降して吸気行程の下死点の手前側における例えばクランク角度30度に閉状態となり、この吸気バルブ12の閉弁タイミングは第1の実施形態と同様に設定することができる。また、この形態においては、第3実施形態の吸気バルブ12に代えて、排気バルブ16が休止行程における後休止行程の下死点(BDC)の手前側の例えばクランク角度30度に開状態となり、この開状態が後休止行程の終了まで維持され、この排気バルブ16の一時的に開くタイミングは第3の実施形態の吸気バルブ12の開閉タイミングと同様に設定することができる。
The
この第5の実施形態において、吸気バルブ12の閉弁タイミングを吸気行程の下死点よりも早くすることによって、シリンダ2内に流入する混合気の吸入量を少なくし、第1の実施形態と同様に作用効果が達成される。また、このように混合気の吸入量を少なくすることによって、後休止行程において排気バルブ16を開いたときに排気流路14を通しての排気ガスの流入が可能になる。そして、後休止行程において排気バルブ16を開くと、ピストン6の下死点に向けての移動に伴って排気流路14の排気ガスが燃焼室8内に流入し、流入する排気ガスによって燃焼室8内に存在する混合気の流動が促進され、かかる混合気の流動によって、混合気の燃焼効率を高めることができる。
In the fifth embodiment, by making the closing timing of the
この排気バルブ16を一時的に開く時点(開閉タイミング)は、後休止行程の下死点の手前側のクランク角度20度から90度の間の角度範囲(図6のタイミングチャートにおいて810度から880度の角度範囲)の適宜の角度に設定することができ、吸気行程の下死点付近で早く閉じた閉弁タイミングのクランク角度と等しい角度からこの角度の1.5倍の角度の角度範囲の適宜のクランク角度とするのが望ましく、開閉タイミングをこのような角度に設定することによって、吸気行程において少なくなっている混合気の不足分が排気バルブ16の解放でもって排気ガスが燃焼室8に流入するようになる。
The time when the
次に、図7を参照して、本発明に従うエンジンの第6の実施形態について説明する。図7における(a)は第6の実施形態のエンジンの動作図であり、(b)は吸気バルブ及び排気バルブの開閉タイミングを示す開閉タイミングチャートであり、(c)は、クランク角とピストン位置との関係を示す説明図である。 Next, a sixth embodiment of the engine according to the present invention will be described with reference to FIG. 7A is an operation diagram of the engine of the sixth embodiment, FIG. 7B is an opening / closing timing chart showing opening / closing timings of the intake valve and the exhaust valve, and FIG. 7C is a crank angle and a piston position. It is explanatory drawing which shows the relationship.
図7において、この実施形態では、エンジン自体の構成は上述した第1の実施形態と実質上同一であるが、吸気行程の下死点(BDC)付近で吸気バルブ12を下死点よりも遅く閉じるように構成されているとともに、休止行程における後休止行程の下死点付近で排気バルブ16を開くように構成されている。
In FIG. 7, in this embodiment, the configuration of the engine itself is substantially the same as that of the first embodiment described above, but the
吸気バルブ12は、第2の実施形態と同様に、吸気行程においてピストン6の上死点(TDC)から下死点(BDC)への下降して吸気行程の下死点の後側の前休止行程における例えばクランク角度30度に閉状態となり、この吸気バルブ12を閉じる時点(閉弁タイミング)は、上述した第2の実施形態と同様に設定することができる。また、排気バルブ16が休止行程における後休止行程の下死点(BDC)の手前側の例えばクランク角度30度に開状態となり、この開状態が後休止行程の終了まで維持され、この排気バルブ16の一時的に開くタイミングは第5の実施形態の排気バルブ16の開閉タイミングと同様に設定することができる。
As in the second embodiment, the
この第6の実施形態において、吸気バルブ12の閉弁タイミングを吸気行程の下死点よりも遅くすることによって、シリンダ2内に流入する混合気の吸入量を少なくし、第2の実施形態と同様に作用効果が達成される。また、後休止行程において排気バルブ16を開くことによって、ピストン6の下死点に向けての移動に伴って排気流路14の排気ガスが燃焼室8内に流入し、流入する排気ガスによって燃焼室8内に存在する混合気の流動が促進され、第5の実施形態と同様の効果が達成される。
In the sixth embodiment, by closing the closing timing of the
上述の第3及び第4の実施形態では、混合気の流動を高めるために吸気バルブ12を一時的に開き、また上述の第5及び第6の実施形態では、吸気バルブ12に代えて排気バルブ16を一時的に開いているが、これの構成に代えて、吸気バルブ12及び排気バルブ16の双方を一時的に開くようにすることもできる。
In the third and fourth embodiments described above, the
また、上述した第3〜第6の実施形態においても、吸気行程と圧縮・点火行程との間に一つの休止行程を設けているが、二つ以上の休止行程を設けるようにしてもよく、この場合、吸気バルブ12の閉じるタイミングが早くなるときには、吸気行程の下死点の手前側となるが、この閉じるタイミングが遅くなるときには、吸気行程後の最初の休止行程における前休止行程となり、また吸気バルブ12及び/又は排気バルブ16を一時的に解放する開閉タイミングは、最終の休止行程における後休止行程となる。
In the third to sixth embodiments described above, one pause stroke is provided between the intake stroke and the compression / ignition stroke, but two or more pause strokes may be provided. In this case, when the closing timing of the
以上、本発明に従うエンジンの各種実施形態について説明しうたが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形乃至修正が可能である。 While various embodiments of the engine according to the present invention have been described above, the present invention is not limited to such embodiments, and various modifications and corrections can be made without departing from the scope of the present invention.
例えば、上述した実施形態では、点火プラグを用いて火花点火して混合気を燃焼させる形態のエンジンに適用して説明したが、点火プラグを用いることなく混合気を圧縮させて着火燃焼させる形態のエンジンにも適用することができ、この場合、点火プラグを用いるエンジンにおける圧縮・点火行程は、点火プラグを用いないエンジンにおける圧縮行程に相当し、本明細書における文言「圧縮・点火行程」は、点火プラグを用いないエンジンにおける「圧縮行程」をも含む概念で用いるものである。 For example, in the above-described embodiment, description has been made by applying to an engine in which an air-fuel mixture is burned by spark ignition using an ignition plug. However, an air-fuel mixture is compressed and ignited and burned without using an ignition plug. The compression / ignition stroke in the engine using the spark plug corresponds to the compression stroke in the engine not using the spark plug, and the term “compression / ignition stroke” in this specification is It is used in a concept including “compression stroke” in an engine that does not use a spark plug.
1 エンジン
2 シリンダ
4 エンジン本体
6 ピストン
8 燃焼室
10 吸気流路
12 吸気バルブ
14 排気流路
16 排気バルブ
22 動弁機構
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記吸気行程では、開状態となっている前記吸気バルブを前記吸気行程の下死点の手前側におけるクランク角度20〜90度の角度範囲において閉じ、前記休止行程では、前記吸気バルブ及び前記排気バルブを閉じたまま前記ピストンを往復運動させ、また前記圧縮・点火行程前の最後の休止行程では、前記ピストンが前記上死点から前記下死点に移動する後休止行程の下死点手前側で前記吸気バルブ及び/又は前記排気バルブを開くことを特徴とするエンジン。 A reciprocating operation is performed between a top dead center and a bottom dead center, and an intake valve disposed on the suction side for sucking air-fuel mixture into the cylinder, an exhaust valve disposed on the exhaust side for discharging combustion gas in the cylinder, and the top dead center. A piston that moves, and by opening and closing the intake valve and the exhaust valve accompanying the reciprocating movement of the piston , an intake stroke, a compression / ignition stroke, an expansion stroke, and an exhaust stroke are performed in this order in one cycle. an engine that performs increased stroke cycle operation performed by adding one or more between the four strokes and is separate from the rest stroke reciprocating the piston is without combustion the intake stroke the compression and ignition strokes of ,
In the intake stroke, the intake valve that is open is closed in an angle range of a crank angle of 20 to 90 degrees on the near side of the bottom dead center of the intake stroke, and in the rest stroke, the intake valve and the exhaust valve are closed. The piston is reciprocated with the valve closed, and in the final resting stroke before the compression / ignition stroke, the piston moves from the top dead center to the bottom dead center, and then at the bottom dead center before the rest stroke. An engine characterized by opening the intake valve and / or the exhaust valve .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009086727A JP5227235B2 (en) | 2009-03-31 | 2009-03-31 | engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009086727A JP5227235B2 (en) | 2009-03-31 | 2009-03-31 | engine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010236457A JP2010236457A (en) | 2010-10-21 |
JP5227235B2 true JP5227235B2 (en) | 2013-07-03 |
Family
ID=43091018
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009086727A Expired - Fee Related JP5227235B2 (en) | 2009-03-31 | 2009-03-31 | engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5227235B2 (en) |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5738639A (en) * | 1980-08-13 | 1982-03-03 | Hino Motors Ltd | Four cycle internal combustion engine |
JPS58174136A (en) * | 1982-04-07 | 1983-10-13 | Nissan Motor Co Ltd | Cylinder quantity controlled engine |
JP3629971B2 (en) * | 1998-09-10 | 2005-03-16 | 日産自動車株式会社 | Variable valve engine start control device |
JP2001159326A (en) * | 1999-12-03 | 2001-06-12 | Nissan Motor Co Ltd | Torque control device for engine |
JP2004116305A (en) * | 2002-09-24 | 2004-04-15 | Nissan Diesel Motor Co Ltd | Internal combustion engine |
JP2005325818A (en) * | 2004-05-17 | 2005-11-24 | Koichi Hatamura | Operation controller for engine |
JP4674180B2 (en) * | 2006-03-31 | 2011-04-20 | 大阪瓦斯株式会社 | Engine and heat pump system |
-
2009
- 2009-03-31 JP JP2009086727A patent/JP5227235B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2010236457A (en) | 2010-10-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3990438B2 (en) | Split cycle 4 stroke engine | |
JP4905591B2 (en) | High expansion ratio internal combustion engine | |
JP2009216084A (en) | Residual burnt gas scavenging method with double intake valve lift in direct-injection supercharged internal-combusion engine, notably of diesel type | |
JP4335663B2 (en) | 4-cycle reciprocating internal combustion engine | |
US20120073553A1 (en) | Exhaust valve timing for split-cycle engine | |
JP5585283B2 (en) | engine | |
JP5826294B2 (en) | 6-cycle engine with scavenging stroke | |
JP5227235B2 (en) | engine | |
JP6177497B2 (en) | Compression ignition internal combustion engine | |
JP6883072B2 (en) | 4-cycle diesel engine for both intake and exhaust | |
US20140182544A1 (en) | System and method of improving efficiency of an internal combustion engine | |
RU2397340C2 (en) | Two-stroke ice | |
CZ456499A3 (en) | Internal combustion engine | |
JP2009036144A (en) | Two cycle internal combustion engine | |
JP4698662B2 (en) | engine | |
JP4223987B2 (en) | Direct-injection 4-cycle engine with an explosion stroke longer than the compression stroke | |
JP2008240617A (en) | Internal combustion engine | |
JP2005337218A (en) | Variable cycle internal combustion engine | |
JP4842180B2 (en) | engine | |
JPH08296450A (en) | Structure of six stroke engine | |
JP2000352324A (en) | Intake valve control type engine-2 | |
JPH08260925A (en) | Intake system of engine | |
WO2010119712A1 (en) | Direct-injection four-stroke cycle engine having expansion ratio larger than compression ratio | |
KR20200120806A (en) | 2 cycle engine with valve system | |
JP2004316526A (en) | Two-cycle internal combustion engine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20111226 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20121016 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20121023 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20121214 |
|
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: 20130219 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130315 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5227235 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20160322 Year of fee payment: 3 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |