JPH0138261Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〈技術分野〉 本考案は掃気効率を向上させる排気装置に関す
る。

〈背景技術〉 内燃機関は燃焼室内に吸入した空気を圧縮して
自発火若しくは点火によりり着火させ出力を得
る。従つて燃焼室の圧縮空間（クリアランス容
積）を全くなくすわけにはいかず、この空間に既
燃ガス（残留ガス）が残存し易い。

残存ガスが多く残存すると燃焼が悪化して熱効
率が低下するし、既燃ガスの高温のために吸入新
気を加熱膨張させて充填効率を低下させもつて出
力低下の因を作る。また、かかる吸入新気の高温
化は特に機関高速回転高負荷領域でノツキングを
発生させ易く、このような傾向は圧縮圧力及び温
度が上昇する過給機付機関に著しく現われる。

そこで従来では例えば特開昭55−148910号公報
に見られる如く、吸・排気系のオーバーラツプを
小さくして掃気効率を向上させようとしたものが
ある。

即ち第１図に示すように、吸気弁のリフトを機
関回転速度に応じて（イ…高速側、ロ…低速側）
増減すると共に、第２図に示すように吸気弁Ｖの
傘部に高さＨの円柱状のランド部Ｌを形成する。
これにより吸気弁Ｖの実質的な開弁期間はａ−
ａ，ｂ−ｂ、となり、機関低速回転域では高速回
転域よりも遅く開弁するようになつている。

従つて排気弁のリフト特性ハとのバルブオーバ
ーラツプ領域Ａ，Ｂは低速側で小さくなる。

このような構成により、特に低速回転領域にお
いて吸・排気弁のオーバーラツプ期間中に、一旦
排出された排気が圧力差により燃焼室或いは吸気
ポート内に逆流してくるのを防止し、燃焼の改善
と吸気効率の向上を図るのである。

しかしながらかかる構成でいかに排気の逆流を
防止しようとも、燃焼室のクリアランス容積（ピ
ストン上死点のピストンとシリンダヘツドに囲ま
れた容積）分だけは残留ガスの排出を行うことが
できない。従つて前述した不都合の回避は不可能
であつた。

〈考案の目的〉 本考案は上記に鑑み、クリアランス容積内の残
留ガスをも機外に取出すことを可能にし、もつて
掃気効率の向上を図ると共に充填効率の向上をも
図り、燃焼を良好にしかつ吸気温度の上昇を防止
してノツキングの抑制を図ることを目的とする。

〈考案の構成〉 上記目的達成のため、本考案では燃焼室又は排
気弁付近の排気ボートから排気を取り出しこれよ
りも下流の排気通路に還流させる第２の排気通路
を設ける一方、該第２の排気通路に、排気取出口
から順に、排気行程の略後期で開く開閉弁と、貯
留空間と、弁前後の差圧で排気出口の方向に開弁
する一方向弁と、を介装し、もつて排気脈動負圧
で前記貯留空間内の既燃ガスを吸い出して該空間
内の圧力を低圧としておき、排気行程の略終期領
域で開閉弁を開いて、クリアランス容積内の既燃
ガスを前記貯留空間内に吸入するように構成す
る。

〈実施例〉 以下に本考案の実施例を図面に基づいて説明す
る。

第３図に示す第１の実施例において、内燃機関
１の燃焼室２には吸気弁３及び排気弁４を介して
夫々吸気通路５及び排気通路６が連通している。
７はピストンである。

吸・排気弁は従来公知のカムシヤフトにより開
閉駆動され、そのバルブリフトは第４図に示すよ
うに排気弁４及び吸気弁３共に機関運転状態によ
つて変化しないような構成となつている。ここま
での構成は従来と同様である。

次に本考案では燃焼室２に排気取出口１１を有
し、排気弁４から離れた部位の排気通路６に排気
出口１２を有する第２の排気通路１３を形成し、
ここに排気取出口１１から順に、開閉弁１４、貯
留室１５、前後差圧で排気を排気出口１２方向に
流れるように開弁する一方向弁としてのリードバ
ルブ１６を介装する。

前記開閉弁１４は機関回転と同期するカムシヤ
フト２１のカムによりピストン排気行程終期領域
に開弁する常閉のポペツト弁タイプで、弁軸１４
ａの軸端にカムシヤフト２１のカムが当接しい
る。リターンスプリング１４ｂは弁軸１４ａをカ
ムに押圧付勢している。

貯留室１５は、開閉弁１４とリードバルブ１６
との間の第２の排気通路１３全体の容積として考
えられるもので必ずしも図示の如く大型の容積室
を必要とするものではなく、前記全体の容積とし
て少くとも燃焼室２のクリアランス容積があれば
よい。

リードバルブ１６はバルブ前後差圧が所定値以
上のときに開弁する常閉の弁で、一般には排気通
路６内に発生する排気脈動の負圧を受けて開弁す
る。

尚、リードバルブは他の構成の公知の一方向弁
に代替されてもよい。

本実施例は排気通路６を流れる排気エネルギに
より排気タービン１７をまわし、これと同軸のコ
ンプレツサ１８を回転駆動して吸気を過給し、こ
の過給吸気を燃焼室２に導く排気過給付内燃機関
に本考案を適用したものである。

従つて上記構成によれば、燃焼室２内の混合気
が燃焼した後、排気弁４が開弁すると共に、ピス
トン７が上昇して既燃ガスの大部分を排気通路６
内に排出する。ピストン７が排気上死点に至ると
それ以後は排気通路６内へ既燃ガスの排出がなさ
れにくくなる。このとき即ちピストンの排気上死
点（排気行程終り）付近でカムシヤフト２１が作
動して開閉弁１４をリフトし第２の排気通路１３
を開く。

ここにおいて貯留室１５内は排気通路６内の排
気脈動負圧によりリードバルブ１６が開いて内部
の排気が排気通路６内に吸い出されているから、
負圧を呈している。従つて開閉弁１４の開弁と同
時に燃焼室２内のクリアランス容積分の既燃ガス
は貯留室１５内に吸引され、その後開閉弁１４が
閉じる。

そのため燃焼室２内には既燃ガスの残留がなく
なり、吸気弁３の開弁による新気導入が良好にな
される。

ここにおいて吸入された新気は残留ガスのない
分、充填効率が増大し、出力増強を図ることがで
きると共に、残留ガスによる加熱がなされないか
ら、膨張がなくこの点からも充填効率が増大す
る。また加熱がないだけ吸入空気は低温を保ち
得、その結果圧縮温度も相応に低下して、特に高
速回転高負荷領域でノツキングを抑制することが
できる。このようにノツキングが抑制されると、
過給機付機関では過給圧を増圧することができて
より出力増強を図ることができる。

また残留ガスを含まない新気の燃焼は極めて良
好になされ、特に掃気効率の悪化し易い低速回転
低負荷領域における機関の熱効率の向上が著し
い。

尚、上記実施例における開閉弁１４はポペツト
弁であるが第５図に示す如くロータリ弁を用いて
もよい。また第２の排気通路１３の排気取出口１
１は燃焼室２の他に第５図に示す如く、排気弁４
付近の排気通路６例えば排気ポートに開口すべく
設けてもよい。

開閉弁１４が開弁する領域は排気行程終期領域
であるが、この領域は第４図に示す如く、吸気弁
３と排気弁４とのオーバーラツプ領域を含んでい
る。貯留室１５が燃焼室２又は排気通路６の排気
を吸引するのは圧力差によるものであるから、燃
焼室２側が吸気弁３の開弁により大きな負圧を呈
するとその吸引効果が薄れてしまう。そのために
前記オーバーラツプ量をさほど大きくするのは好
ましくない。特に機関低速低負荷領域では排気の
慣性による掃気（既燃ガスが慣性で排出された直
後に排気弁を閉じることにより排気の逆流を防止
し掃気効率を高める）が良好に行えなくなり易い
ため、バルブオーバーラツプが大きいと燃焼室２
及び吸気ポートに一旦排気された既燃ガスの逆流
が生じるから、これを防止するには先に先行技術
として述べた特開昭55−148910号公報に示すよう
な、機関低速時のバルブオーバーラツプ量の低減
化を図るのも好ましい。

尚、本考案は過給機の付いてない通常の内燃機
関にも適用できるものであるこというまでもな
い。

〈考案の効果〉 以上述べたように本考案によると、排気脈動負
圧により負圧を呈する貯留室内に、排気行程終期
で開閉弁を開いて燃焼室又は排気弁付近の排気通
路内の排気を吸引し、該吸引した排気を前記脈動
負圧により外部に吸引排出するようにしたので、
燃焼室のクリアランス容積分の既燃ガスも充分に
掃気することができる。その結果燃焼が改善され
て機関の熱効率が向上し、充填効率が増大して出
力向上を図れる。また残留ガスによる新気の加熱
がないから、この点からも充填効率が向上すると
共に、ノツキングを抑制することができる。従つ
て特に排気過給機を備えた内燃機関にあつては過
給圧力を増大させることができ更に出力向上を図
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例の吸・排気弁のリフト特性図、
第２図は同上従来例に用いられる吸気弁の正面
図、第３図は本考案の一実施例を示す構成図、第
４図は同上のバルブリフト特性図、第５図は本考
案の他の実施例を示す概略構成図である。 １……内燃機関、２……燃焼室、４……排気
弁、６……排気通路、７……ピストン、１１……
排気取出口、１２……排気出口、１３……第２の
排気通路、１４……開閉弁、１５……貯留室、１
６……リードバルブ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 排気弁を介して燃焼室内の既燃ガスを外部に導
   く排気通路を備えた内燃機関において、前記燃焼
   室又は排気通路の排気弁付近に排気取出口を有し
   該排気取出口よりも下流の排気通路に排気出口を
   有する第２の排気通路を設け、該第２の排気通路
   に、排気行程の終期領域で開く開閉弁と、貯留空
   間、弁前後の差圧で前記排気出口の方向に開弁す
   る一方向弁と、を、前記排気取出口から排気出口
   に向けて設けたことを特徴とする内燃機関の排気
   装置。