JPH0196430A - 内燃機関の燃料供給方法及び燃料供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［技術分野］ この発明は、混合気をシリンダ内に吸気して出力を発生
させる行程群（以下、第１の行程群という）と、シリン
ダ内に空気のみを吸気、排気してこのシリンダ内の掃気
を行う行程群（以下、第２の行程群という）とよりなる
内燃機関の改良に関する。

［従来の技術］ 少ない燃料で効率よく長い距離を走るためには、その動
力源として用いられる内燃機関の各部の機械損失を低減
させると共に、エネルギーを発生するための燃焼それ自
身を改善することが求められる。

燃料改善の一手段として、第１の行程群と第２の行程群
を相互に組合せたものがある。このような−例として、
特開昭５７−２１２３２６号公報に示されるものがあり
、混合気に着火、爆発させた際に生ずる不完全燃焼混合
気や排気ガスからなるシリンダ内の残留ガスが次の行程
で新しく吸気される混合気と混り合って燃焼を悪化させ
るのを防ぐことができるようになっている。なお、この
例では、第１の行程群を２行程とした２サイクル型の内
燃機関を用いている。

［発明が解決しようとする問題点］ ところで、上記第１の行程群が２サイクル型の内燃機関
を利用したものでは、予め混合気を供給する通路と、空
気を供給する通路を分離しても、第２の行程群のための
空気（以下、新気という）はシリンダ容積（ストローク
容積）に匹敵する大容積のクランクケースに一度集合さ
れた後、掃気通路を介してシリンダ内に吸気されるため
、クランクケース内の前行程での残留混合気と新気とが
混り合い、しかも、シリンダ内を素通りして排出されて
しまうので、燃費向上につながらない。

同様に、新気は必ずクランクケース内で一度圧縮（−次
圧縮）された後、シリンダ内に供給されるため、この空
気圧縮が機械的損失（ボンピングロス）を増大させる。

そこで本発明の第１の目的は、第１の行程群を４サイク
ル型とすることにより、燃費を向上できる燃料の供給方
法を提供することにあり、第２の目的は、そのための燃
料供給装置を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明に係る内燃機関の燃料供給方法は、吸入、圧縮、
爆発、排気の４行程で出力を発生させる第１の行程群と
、これに続いて空気のみをシリンダ内へ吸気して排気す
る２行程でシリンダ内の残留ガスを掃気する第２の行程
群とよりなることを特徴とする。

また、本発明に係る内燃機関の燃料供給装置は、シリン
ダに連通する吸気通路と排気通路とにそれぞれ設けられ
る少なくとも１つ以上の吸気弁及び排気弁と、これらの
弁を開閉駆動するカムとを備え、該カムは吸気、圧縮、
爆発、排気の４行程を司どる主カム群と、吸気、排気の
２行程を司どる副カム群とからなり、前記吸気通路には
混合気を供給するための混合気通路と、空気のみを供給
するための空気通路とが接続されていることを特徴とす
る。

［発明の作用コ 本発明の燃料供給方法によれば、まず、第１の行程群に
おいて、吸気、圧縮、爆発、排気からなる４行程を行い
、混合気の燃焼によりて所定の出力を生じる。次いで、
第２の行程群に移り、新気のみをシリンダ内に直接吸気
し、その後排気することにより、２行程でシリンダ内の
残留ガスを掃気する。

また、本発明の燃料供給装置によれば、カムが主副のカ
ム群からなり、まず主カム群によって吸気弁及び排気弁
をそれぞれ駆動し、かつ、混合気通路より燃料を供給す
ることにより、一般的な４サイクル型の内燃機関同様に
して前記第１の行程群を行う。次いで、副カム群によっ
て、再度各弁を駆動させる。このとき、吸気弁を開くと
、空気通路から新気が直接シリンダ内へ供給され、その
後この新気を排気弁を開いて排気することによって、シ
リンダ内を掃気する前記第２の行程群を行う。

［実施例］ 第１図及び第２図に本発明に係る内燃機関の一例を示す
。第１図は吸気及び排気の各弁が見えるように内燃機関
を縦断して示したものであり、第２図は第１図のＩＩ　
−ＩＩ線に沿う直角方向の拡大縦断面である。

クランクケース内のクランク軸１は、チタン合金により
軽量化を図ったコンロッド２によってシリンダＣ内のピ
ストン３と連結されている。ピストン３はフリクション
ロス低減のため、表面にフッ素樹脂等からなるコーティ
ングが施されている。シリンダヘッドＨにはピストン３
上部に形成される燃焼室４に連通ずる吸気通路５、排気
通路６が形成されており、吸気通路５は混合気道路７を
介して気化器８と接続し、さらに、混合気通路７とは別
系統の空気通路９とも接続している。

なお、シリンダヘッドＨ内には動弁機構■が収容されて
いる。動弁機構■は吸気通路５及び排気通路βを開閉す
る吸気弁１０及び排気弁１１．これらの各弁を駆動する
ためのロッカーアーム１２．１３及び吸気カムエ、及び
排気カムＥＸ等からなる。なお、吸気弁１０及び排気弁
１１はセラミックを用いて製造されている。また、ロッ
カーアーム１２及び１３は吸気カム■、及び排気カムＥ
ｘにより吸気弁１０及び排気弁１１を駆動するための連
動手段であって、それぞれのローカーアームシャフトに
対する支持部にはニードルベアリング１４を設けである
。これらの措置によって、フリクションロスを極力低減
するようになっている。また、カムとの接触部であるカ
ムスリッパ面の幅は、後述する主副のカムの間隔が狭い
ので、従来のものよりかなり狭く形成されている。

吸気カムＩＮ及び排気カムＥｘは第３図に拡大して示す
ように、カムシャフト１５の周囲に形成され、吸気カム
エ、は主吸気カム１６及び副吸気カム１７から構成され
、排気カムＥＸも主排気カム１８及び副排気カム１９か
ら構成される。これら各カムはカムシャフト１５が回転
する間に、出力発生に関する第１の行程群の４行程と掃
気に関する第２の行程群の２行程とを順次行うように形
成されている。各カムの分担する行程は、第３図に示す
通りである。

カムシャフト１５の一端部には突起２０が形成されてお
り、この回転軌跡に近接して、公知のパルスジェネレー
タ２１が配設されている。パルスジェネレータ２１はカ
ムシャフト１５の回転角を検出し、この検出信号は第４
図に示すように、電気回路等からなる適宜な制御装置２
２を介して、空気通路９の中間に設けられるソレノイド
バルブ２３を開閉制御可能となっている。

なお、第２図中の符号２４はスプロケットであり、クラ
ンク軸１の回転を１／３に減速してカムシャフト１５に
伝達するようになっている。また、符号２５は、ウォー
タージャケットであり、シリンダヘッドＨの冷却効率を
向上させている。

さらに、符号２６．２７は燃焼室４に臨む２本のプラグ
であり、点火プラグ２６はシリンダＣの軸に対して直交
するよう設けられ、一方、点火プラグ２７は所定角度θ
なる傾きをもって設けられる。両者の点火部は同一平面
上にあるか、若干左右にずれて配設される。両者の点火
タイミングにも若干のずれが設けられ、本実施例では、
点火プラグ２７の点火後１／６００秒後に点火プラグ２
６が着火するよう調整されている。このようにすると、
２点からの火炎伝帳がシリンダ内において衝突して渦状
の火炎を形成し、かつ、火炎伝帳時間を短縮することが
期待できる。符号２８は点火プラグ２７の座金であり、
ここに適宜な温度センサが組み込まれている。符号２９
は信号コードである。

次に、気化器８の説明する。第１図に示すように、気化
器８は主スロツトル部３０と副スロツトル部４０とを有
する。図中の符号３１及び４１は、それぞれ主スロツト
ルワイヤ及び副スロツトルワイヤ、並びに符号３２及び
４２はそれぞれ主スロツトルボディ及び副スロツトルボ
ディである。

第５図は気化器８の模式的な上面視形状を示すものであ
り、副スロツトル部４０は主スロツトル部３０の側部に
設けられ、主スロツトルボディ３２をバイパスしている
側部通路４３を有する。

主スロツトル部３０の絞り部通路３３の断面形状は、連
続的に変化している。すなわち、絞り部の入口３４と出
口側の側部通路４３の端部４３ａより上流部分３５は円
形、主スロツトルボディ３２と交わる部分３６．３７は
第６図に実線で示すような、下に凸の逆三角形状（以下
、この断面形状部分をデルタボアという）であり、この
間は滑らかに形状変化するので、略楕円形となっている
。なお、第６図はこれら各部の断面形状を重ねて示した
ものであり、２点鎖線が円形断面、点線が中間部の略楕
円断面をそれぞれ示している。

一方、副スロツトル部４０は第７図に詳細を示すように
、副スロツトルボディ４２内に副スロツトルワイヤ４１
によって操作されるピストン４４が設けられ、その底部
にニードルバルブ４５が下方へ垂下形成されている。ニ
ードルバルブ４５がその内側を上下動するノズル４６の
底部にスタータジェット４７が設けられ、その内部には
チエツクバルブ４８が設けられている。ピストン４４が
下動しているときは、ニードルバルブ４５がチエツクバ
ルブ４８を下方へ押してこれを開き、ピストン４４が上
動すると、チエツクバルブ４８がスタータジェット４７
を閉じるようになっている。

なお、４９はフロート室の腋部である。

ピストン４４の作動は第８図に示すように、点火プラグ
２７の座温によって制御される。すなわち、座金２８に
組み込まれた温度センサの信号コード２９はＣＰＵに接
続し、ＣＰＵは座温か所定温度以上、例えば、−例とし
て６０’Ｃ以上のとき、サーボモータＭを作動させ、副
スロツトルワイヤ４１を介してピストン４４を上動させ
、側部通路４３を全開するようになっている。したがっ
て、座温か低い内燃機関の始動時及び暖気運転中は、通
常時よりも濃い混合気を供給し、チョークバルブとして
機能する。また、座温か所定温度以上になると、新気の
みが側部通路４３を通過して吸気通路５内へ送り込まれ
る。

なお、この側部通路４３の端部４３ａは、主スロツトル
部３０の断面に対してその接線方向に向って開口されて
いるため、端部４３ａから入る空気は主スロツトル部３
０の内壁に沿って螺線状に吸入され、内壁に付着する液
滴（燃料）を吹き払うので、霧化が促進される。ゆえに
、主スロツトル部３０部分の空燃比をさらに薄くするこ
とができる。

空気通路９はその通路断面積が気化器８の絞り部におけ
る最大開放時の断面積よりも大きくなるように形成され
、さらに吸気気通路５側の開口部９ａは吸気弁１０の傘
部に向って開口し、かつ、吸気気通路５の内壁面とほぼ
同一面か微少量突出する程度となるように形成され、通
気抵抗か極力少なくなっている。

次に、本実施例の燃料供給方法を説明する。この燃料供
給方法は、混合気に対する第１の行程群と、新気に対す
る第２の行程群とからなる。なお、第１図及び第３図は
それぞれ圧縮行程の上死点位置を示し、カムシャフト１
５は各図の反時計回り方向に回転するものとする。まず
、第１の行程群を説明する。

吸気行程 主吸気カム１６がロッカーアーム１２を押し上げると、
吸気弁１０がリフトし、気化器８、混合気通路７及び吸
気通路５を経て燃焼室４内へ混合気が吸気される。

圧縮行程 ロッカーアーム１２．１３が吸気カムＩＮ及び排気カム
Ｅｘのベース同上に乗り、吸気弁１０及び排気弁１１が
閉じるので、混合気はピストン３の上昇によって圧縮さ
れる。

爆発行程 ロッカーアーム１２．１３は依然として各カムのベース
同上に有り、ここで第２図の各点火プラグ２６．２７に
よって圧縮混合気に着火する。このとき、前述したとこ
ろにより良好な火炎伝帳が期待できる。

排気行程 ロッカーアーム１３が主排気カム１８上に乗り、排気弁
１１がリフトされるので、シリンダ内の排気ガスが排出
される。

以上て出力発生に関係し、ピストン３の２往復分に相当
する第１の行程群を終了し、掃気に関係する第２の行程
群に移る。この行程群は、ピストン３が１往復する間に
行われる。

吸気行程（第２の行程群） ロッカーアーム１２が副吸気カム１７に乗り上げると、
吸気弁１０がリフトする。このとき、吸気弁１０のリフ
トする微少時間前にパルスジェネレータ２１でタイミン
グを取って制御装置２２を介して、ソレノイドバルブ２
３を開弁することにより、空気通路９を開放しておく。

一方、ビスｌ〜ン３は上死点から下死点へ向って移動す
るので、比較的通気抵抗の少ない空気通路９により新気
のみが燃焼室４内へ吸気される。

排気行程（第２の行程群） ロッカーアーム１３が副排気カム１９に乗ると、排気弁
１１がリフトされる。一方、ピストン３は下死点から上
死点へ向って移動するので、シリンダ内へ入った新気は
シリンダＣ内の残留ガスを押し出すと共に、シリンダＣ
内部を冷却した後排出される。この掃気による残留ガス
の排出と、冷却効率の向上により、前記圧縮行程におい
て、従来の圧縮比が１０：ｌ程度に限界を有していたの
に対し、本実施例では１５：１〜１６：１程度までもの
高圧縮比が可能となり、燃焼圧力を向上できる。

このようにして、１爆発当り６行程からなる一連の行程
群が完了する。

なお、３０００ｒｐｍで回転している一般的な４サイク
ル型の内燃機関のスイッチを切って運転停止した場合、
第９図に示すように、クランク軸が２回転した後、トル
ク変化が生じる。これは本来４サイクル用の内燃機関が
有する慣性質量の大きなフライホイールの効果であり、
この慣性力はクランク軸の２回転分まで発生トルクを維
持することを意味する。ゆえに本実施例のように、従来
の４行程に対してさらに２行程（クランク軸１回転分）
を追加しても、出力低下を招くような影響を殆ど受けな
い。

また、本実施例では、デルタボアを有する気化器８を使
用しているので、燃費の向上に役立つ。

すなわち、ｆ３１０図に示すように、従来の円形断面の
絞り部の通路の場合には、空気の流量がスロットル開度
に対して直線的に変化する（直線ａ）に対して、燃料は
非線形となる（曲線ｂ）。このため、空燃比を低開度で
薄く調整しても、高開度では濃くなってしまう。逆に高
開度で薄く調整すれば、低開度では薄くなり過ぎる。こ
れに対して、本実施例の如く、デルタボアとすれば、燃
料の流量は直線Ｃのようになり、はぼ空気の流量（直線
ａ）と平行し、空燃比が安定する。したがって、高開度
側でも空燃比を従来よりも薄くシて使用できるので、結
果的に燃費が向上する。

以上にように、本実施例では４サイクル型の内燃機関を
利用して１爆発当り６行程化することによりボンピング
ロスの低減及び高圧縮比化を行い、併せて火炎伝帳の改
良、逆三角形断面の絞り部通路を有する気化器の使用に
よる空燃比の希薄化、並びに種々のフリクションロス低
減構造を採用したことにより、著しく燃費を向上させる
ことか可能となった。

［考案の効果］ 第１の発明に係る燃料供給方法によれば、従来の４サイ
クル型の内燃機関を利用できるので、新気をクランクケ
ースでなく、シリンダ内へ直接吸入して掃気を行うこと
ができ、ポンピングロスを低減しつつ高圧縮化を実現で
きる。ゆえに、燃焼を改善しつつ燃費を向上させること
ができる。

また、第２の発明に係る燃料供給装量によれば、動弁系
のカムを主、副のカム群によって構成し、かつ吸気通路
を混合気通路と空気通路より構成することにより、前記
燃料供給方法を実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第８図は実施例を示し、第１図は内燃機関の
縦断面図、第２図は第２図のＩＩ　−ＩＩ線に沿う断面
図、第３図はカムと各行程との関係を示す図、第４図は
要部の制御システム図、第５図は要部の模式的な平面図
、第６図は吸気通路の断面形状を示す図、第７図は要部
の断面図、第８図は要部の制御システム図である。第９
図は一般的な４サイクル機関におけるクランク軸の回転
数とトルク変化を示す図、第１０図はスロットル開度と
空気及び燃料の流量変化を示す図である。 （符号の説明） ５・・・吸気通路、６・・・排気通路、７・・・混合気
通路、８・・・気化器、９・・・空気通路、１０・・・
吸気弁、１１・・・Ｉ気弁、１２．１３・・・ロッカー
アーム、１５・・・カムシャフト、１６・・・主吸気カ
ム、１７・・・副吸気カム、１８・・・主排気カム、１
９・・・副排気カム。 特　許　出　願　人　　本田技研工業株式会社代理人　
弁理士　小　松　清　光 第３図 ｚｌのイ〒程群 第９図 第１０図 スｎットルｍ度 コ 第６図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）吸入、圧縮、爆発、排気の４行程で出力を発生さ
   せる第１の行程群と、これに続いて空気のみをシリンダ
   内へ吸入して排気する２行程でシリンダ内の残留ガスを
   掃気する第２の行程群とよりなることを特徴とする内燃
   機関の燃料供給方法。
2. （２）シリンダに連通する吸気通路と排気通路とにそれ
   ぞれ設けられる少なくとも１つ以上の吸気弁及び排気弁
   と、これらの弁を開閉駆動するカムとを備え、該カムは
   吸気、圧縮、爆発、排気の４行程を司どる主カム群と、
   吸気、排気の２行程を司どる副カム群とからなり、前記
   吸気通路には混合気を供給するための混合気通路と、空
   気のみを供給するための空気通路とが接続されているこ
   とを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。