JPH0544493A - ４サイクルエンジン - Google Patents
４サイクルエンジンInfo
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- JPH0544493A JPH0544493A JP20778391A JP20778391A JPH0544493A JP H0544493 A JPH0544493 A JP H0544493A JP 20778391 A JP20778391 A JP 20778391A JP 20778391 A JP20778391 A JP 20778391A JP H0544493 A JPH0544493 A JP H0544493A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piston
- combustion
- cylinder
- dead center
- top 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.)
- Pending
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-
- 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
- F02B75/00—Other engines
- F02B75/32—Engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding main groups
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F7/00—Casings, e.g. crankcases or frames
- F02F7/0002—Cylinder arrangements
- F02F7/0019—Cylinders and crankshaft not in one plane (deaxation)
-
- 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
- F02B75/00—Other engines
- F02B75/02—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
- F02B2075/022—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
- F02B2075/027—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle four
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- 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)
Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明は、火花点火式の４サイクルエンジンに
おいて、その最大出力の低下を可及的に回避しつつ、窒
素酸化物の排出量を抑制することを主な目的とする。 【構成】シリンダ内に往復動可能に収容されたピストン
とクランク軸とを、コンロッドを介して連結するととも
に、上記ピストンの頂面とシリンダヘッドとの間に、点
火プラグを有する燃焼室を形成した４サイクルエンジン
において、上記クランク軸の軸線を、シリンダのボア中
心線に対してシリンダの径方向一側に偏位させて配置
し、上記ピストンの上死点付近での下降速度を、このピ
ストンの上昇速度によりも高く設定したことを特徴とし
ている。
おいて、その最大出力の低下を可及的に回避しつつ、窒
素酸化物の排出量を抑制することを主な目的とする。 【構成】シリンダ内に往復動可能に収容されたピストン
とクランク軸とを、コンロッドを介して連結するととも
に、上記ピストンの頂面とシリンダヘッドとの間に、点
火プラグを有する燃焼室を形成した４サイクルエンジン
において、上記クランク軸の軸線を、シリンダのボア中
心線に対してシリンダの径方向一側に偏位させて配置
し、上記ピストンの上死点付近での下降速度を、このピ
ストンの上昇速度によりも高く設定したことを特徴とし
ている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、主として自動車に用い
られる４サイクルエンジンに係り、特にその中・高負荷
運転時における窒素酸化物の発生を抑制するための構造
に関する。
られる４サイクルエンジンに係り、特にその中・高負荷
運転時における窒素酸化物の発生を抑制するための構造
に関する。
【０００２】
【従来の技術】自動車用の４サクルエンジンから排出さ
れる窒素酸化物（ＮＯx ) は、その発生が燃焼温度に強
く依存することが知られており、特に燃焼行程中に、燃
焼室内が２０００゜Ｋを越える高温状態に２０〜３０ミ
リ秒の間保持されると、窒素酸化物の発生量が急増する
と言われている。
れる窒素酸化物（ＮＯx ) は、その発生が燃焼温度に強
く依存することが知られており、特に燃焼行程中に、燃
焼室内が２０００゜Ｋを越える高温状態に２０〜３０ミ
リ秒の間保持されると、窒素酸化物の発生量が急増する
と言われている。
【０００３】そこで、従来、この窒素酸化物の発生を抑
制するため、エンジンを理論空燃比よりも稀薄な混合気
を用いて運転したり（いわゆるリーン運転）、あるいは
不活性成分として排気の一部を再び吸気系に戻して混合
気に加える排気再循環（ＥＧＲ）を行うことにより、燃
焼温度の過度の上昇を抑えている。また、近年では、電
子式燃料噴射制御装置の進歩により、上記ＥＧＲに加え
て吸気系での空燃比制御と、排気系に介在させた三元触
媒とを併用した、いわゆる触媒浄化方式が採用されてい
る。
制するため、エンジンを理論空燃比よりも稀薄な混合気
を用いて運転したり（いわゆるリーン運転）、あるいは
不活性成分として排気の一部を再び吸気系に戻して混合
気に加える排気再循環（ＥＧＲ）を行うことにより、燃
焼温度の過度の上昇を抑えている。また、近年では、電
子式燃料噴射制御装置の進歩により、上記ＥＧＲに加え
て吸気系での空燃比制御と、排気系に介在させた三元触
媒とを併用した、いわゆる触媒浄化方式が採用されてい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、稀薄混
合気運転や排気再循環方式では、吸気中に含まれる燃料
の量が減小し、一回の燃焼行程で燃焼させ得る燃料の量
が少なくなるので、燃焼が不安定となったり、最大出力
が犠牲になるといった問題がある。仮に、リーン運転の
ため空気過剰率やＥＧＲ率を２０％程度に設定すれば、
当然燃料の供給量もそれに見合った分だけ減小するの
で、エンジンの最大出力も略２０％程度低下することに
なる。
合気運転や排気再循環方式では、吸気中に含まれる燃料
の量が減小し、一回の燃焼行程で燃焼させ得る燃料の量
が少なくなるので、燃焼が不安定となったり、最大出力
が犠牲になるといった問題がある。仮に、リーン運転の
ため空気過剰率やＥＧＲ率を２０％程度に設定すれば、
当然燃料の供給量もそれに見合った分だけ減小するの
で、エンジンの最大出力も略２０％程度低下することに
なる。
【０００５】また、上記三元触媒を用いた浄化方式で
は、高速高負荷運転時のように排気流量が極めて増加す
る運転状態になると、触媒の処理能力が不足する傾向に
あり、この処理能力を充分に確保するためには、極めて
容量の大きな触媒コンバータが必要となる。このため、
触媒コンバータの取り付けスペースの点で問題が生じる
ばかりでなく、資源の浪費や排気系の過熱を招くといっ
た不具合がある。
は、高速高負荷運転時のように排気流量が極めて増加す
る運転状態になると、触媒の処理能力が不足する傾向に
あり、この処理能力を充分に確保するためには、極めて
容量の大きな触媒コンバータが必要となる。このため、
触媒コンバータの取り付けスペースの点で問題が生じる
ばかりでなく、資源の浪費や排気系の過熱を招くといっ
た不具合がある。
【０００６】本発明は、このような事情にもとづいてな
されたもので、最大出力の低下を可及的に回避しつつ、
窒素酸化物の排出量を減じることができる４サイクルエ
ンジンの提供を目的とする。
されたもので、最大出力の低下を可及的に回避しつつ、
窒素酸化物の排出量を減じることができる４サイクルエ
ンジンの提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明において
は、シリンダ内に往復動可能に収容されたピストンとク
ランク軸とを、コンロッドを介して連結するとともに、
上記ピストンの頂面とシリンダヘッドとの間に、点火プ
ラグを有する燃焼室を形成した４サイクルエンジンにお
いて、上記クランク軸の軸線を、シリンダのボア中心線
に対してシリンダの径方向一側に偏位させて配置し、上
記ピストンの上死点付近での下降速度を、このピストン
の上昇速度よりも高く設定したことを特徴としている。
は、シリンダ内に往復動可能に収容されたピストンとク
ランク軸とを、コンロッドを介して連結するとともに、
上記ピストンの頂面とシリンダヘッドとの間に、点火プ
ラグを有する燃焼室を形成した４サイクルエンジンにお
いて、上記クランク軸の軸線を、シリンダのボア中心線
に対してシリンダの径方向一側に偏位させて配置し、上
記ピストンの上死点付近での下降速度を、このピストン
の上昇速度よりも高く設定したことを特徴としている。
【０００８】
【作用】このような構成によれば、ピストンが圧縮上死
点付近に達すると、燃焼室で圧縮された混合気に点火プ
ラグを介して点火され、燃焼室内の圧力が急激に上昇す
る。ピストンが圧縮上死点に至ると、このピストンは下
降に転じるが、このとき、ピストンに連結されたクラン
ク軸は、その軸線がシリンダのボア中心線に対しシリン
ダの径方向一側に偏位されているので、ピストンの上死
点付近での下降速度が上昇速度に比べて高くなる。
点付近に達すると、燃焼室で圧縮された混合気に点火プ
ラグを介して点火され、燃焼室内の圧力が急激に上昇す
る。ピストンが圧縮上死点に至ると、このピストンは下
降に転じるが、このとき、ピストンに連結されたクラン
ク軸は、その軸線がシリンダのボア中心線に対しシリン
ダの径方向一側に偏位されているので、ピストンの上死
点付近での下降速度が上昇速度に比べて高くなる。
【０００９】この結果、燃焼室内での燃焼ガスの断熱膨
張が急激に行われ、燃焼ガスの温度が急速に低下すると
ともに、ピストンが上死点付近に位置する間に燃焼する
燃料の量が少なくなるので、燃焼最高温度が低くなり、
かつ燃焼室が高温状態に保たれる時間も短くなる。した
がって、窒素酸化物が発生する時間的および温度的要件
を満たすクランク角の範囲が狭くなり、窒素酸化物の発
生が抑えられる。
張が急激に行われ、燃焼ガスの温度が急速に低下すると
ともに、ピストンが上死点付近に位置する間に燃焼する
燃料の量が少なくなるので、燃焼最高温度が低くなり、
かつ燃焼室が高温状態に保たれる時間も短くなる。した
がって、窒素酸化物が発生する時間的および温度的要件
を満たすクランク角の範囲が狭くなり、窒素酸化物の発
生が抑えられる。
【００１０】しかも、上記構成においては、従来のリー
ン運転やＥＧＲ方式のように一回の燃焼行程で燃焼させ
得る燃料の量を積極的に少なくする必要はないので、上
記リーン運転やＥＧＲ方式に比べて燃焼が安定するとと
もに、エンジン出力の低下も少なく抑えることができ
る。
ン運転やＥＧＲ方式のように一回の燃焼行程で燃焼させ
得る燃料の量を積極的に少なくする必要はないので、上
記リーン運転やＥＧＲ方式に比べて燃焼が安定するとと
もに、エンジン出力の低下も少なく抑えることができ
る。
【００１１】
【実施例】以下本発明を、図面に示す一実施例にもとづ
いて説明する。
いて説明する。
【００１２】図１は、自動車用の４サイクルガソリンエ
ンジンを示すもので、図中符号１はクランクケース、２
はシリンダブロック、３はシリンダヘッドである。シリ
ンダブロック２内には、シリンダ４が形成されている。
シリンダ４内には、ピストン５が軸方向に摺動可能に収
容されており、このピストン５は、コンロッド６を介し
てクランク軸７のクランクピン７ａに連結されている。
クランク軸７は、クランクケース１に支持されており、
このクランクケース１の底部には、若干の潤滑油が蓄え
られるようになっている。
ンジンを示すもので、図中符号１はクランクケース、２
はシリンダブロック、３はシリンダヘッドである。シリ
ンダブロック２内には、シリンダ４が形成されている。
シリンダ４内には、ピストン５が軸方向に摺動可能に収
容されており、このピストン５は、コンロッド６を介し
てクランク軸７のクランクピン７ａに連結されている。
クランク軸７は、クランクケース１に支持されており、
このクランクケース１の底部には、若干の潤滑油が蓄え
られるようになっている。
【００１３】シリンダヘッド３のピストン５との対向部
には、燃焼凹部１０が形成されている。燃焼凹部１０
は、ピストン５の頂面５ａとの間に燃焼室１１を構成し
ており、本実施例の燃焼室１１は、ペントルーフ形をな
している。図２に示すように、燃焼凹部１０には、三つ
の吸気口１２と二つの排気口１３が形成され、これら吸
気口１２と排気口１３は、夫々吸気弁１４および排気弁
１５によって個別に開閉されるようになっている。そし
て、吸気口１２と排気口１３によって囲まれる燃焼凹部
１０の中央部には、点火プラグ１６が設置されている。
点火プラグ１６は、シリンダ４のボア中心線ＣＬ上に位
置されており、この点火プラグ１６の電極１６ａが燃焼
室１１内に臨んでいる。
には、燃焼凹部１０が形成されている。燃焼凹部１０
は、ピストン５の頂面５ａとの間に燃焼室１１を構成し
ており、本実施例の燃焼室１１は、ペントルーフ形をな
している。図２に示すように、燃焼凹部１０には、三つ
の吸気口１２と二つの排気口１３が形成され、これら吸
気口１２と排気口１３は、夫々吸気弁１４および排気弁
１５によって個別に開閉されるようになっている。そし
て、吸気口１２と排気口１３によって囲まれる燃焼凹部
１０の中央部には、点火プラグ１６が設置されている。
点火プラグ１６は、シリンダ４のボア中心線ＣＬ上に位
置されており、この点火プラグ１６の電極１６ａが燃焼
室１１内に臨んでいる。
【００１４】なお、本実施例のエンジンは、シリンダ４
のボア径が５１ｍｍ、ピストン５の行程が６２ｍｍのロ
ングストローク形であり、そのピストン５の行程容積
（排気量）が１２７ｃｃとなっている。
のボア径が５１ｍｍ、ピストン５の行程が６２ｍｍのロ
ングストローク形であり、そのピストン５の行程容積
（排気量）が１２７ｃｃとなっている。
【００１５】図２および図３に示すように、ピストン５
の頂面５ａの中央部には、クランク軸７の軸方向に延び
る突部１８が一体に突設されている。突部１８の上面
は、燃焼室１１の形状に合致するように山形に尖ってお
り、この突部１８は、ピストン５が上死点に達した時
に、燃焼凹部１０の内面に対し一定の隙間を存して対向
するようになっている。突部１８の上面中央部には、凹
部１９が形成されている。凹部１９は、ピストン５を頂
面５ａ側から見た場合に円形をなしており、上記シリン
ダ４のボア中心線ＣＬ上に位置されて、丁度点火プラグ
１６の電極１６ａに対向されている。
の頂面５ａの中央部には、クランク軸７の軸方向に延び
る突部１８が一体に突設されている。突部１８の上面
は、燃焼室１１の形状に合致するように山形に尖ってお
り、この突部１８は、ピストン５が上死点に達した時
に、燃焼凹部１０の内面に対し一定の隙間を存して対向
するようになっている。突部１８の上面中央部には、凹
部１９が形成されている。凹部１９は、ピストン５を頂
面５ａ側から見た場合に円形をなしており、上記シリン
ダ４のボア中心線ＣＬ上に位置されて、丁度点火プラグ
１６の電極１６ａに対向されている。
【００１６】ピストン５の頂面５ａの外周部には、溝部
２０が形成されている。溝部２０は、ボア中心線ＣＬに
対し同心円状に形成され、上記突部１８の周囲を取り囲
んでいる。そして、この溝部２０は、上記吸気口１２や
排気口１３と部分的に対向されており、この溝部２０の
底面２０ａは、断面円弧状もしくは半円状に彎曲されて
いる。このことから、ピストン５が上死点に達した時で
も、ピストン５の頂面５ａの中央部と外周部は、凹部１
９や溝部２０の深さ分だけ燃焼凹部１０から離間してお
り、これらの間に比較的広い空間が形成される。また、
ピストン５の頂面５ａの中央部には、山形状の突部１８
が存在するので、ピストン５が上死点に達した時には、
この突部１８が燃焼凹部１０の内面に近接し、これらの
間に比較的狭い狭窄部２１が形成される。このため、凹
部１９と溝部２０は、狭窄部２０を介して互いに連通さ
れることになる。なお、突部１８を含めたピストン５の
頂面５ａには、上記吸気弁１４および排気弁１５との接
触を避けるための窪み２２が形成されている。
２０が形成されている。溝部２０は、ボア中心線ＣＬに
対し同心円状に形成され、上記突部１８の周囲を取り囲
んでいる。そして、この溝部２０は、上記吸気口１２や
排気口１３と部分的に対向されており、この溝部２０の
底面２０ａは、断面円弧状もしくは半円状に彎曲されて
いる。このことから、ピストン５が上死点に達した時で
も、ピストン５の頂面５ａの中央部と外周部は、凹部１
９や溝部２０の深さ分だけ燃焼凹部１０から離間してお
り、これらの間に比較的広い空間が形成される。また、
ピストン５の頂面５ａの中央部には、山形状の突部１８
が存在するので、ピストン５が上死点に達した時には、
この突部１８が燃焼凹部１０の内面に近接し、これらの
間に比較的狭い狭窄部２１が形成される。このため、凹
部１９と溝部２０は、狭窄部２０を介して互いに連通さ
れることになる。なお、突部１８を含めたピストン５の
頂面５ａには、上記吸気弁１４および排気弁１５との接
触を避けるための窪み２２が形成されている。
【００１７】一方、上記クランクケース１内に支持され
たクランク軸７は、図１の矢印で示すように、反時計回
り方向に回転するように設定されている。そして、この
クランク軸７は、その回転中心となる軸線Ｏ1 を、上記
ボア中心線ＣＬに対しシリンダ４の径方向一側方に距離
Ｌだけ偏位させた位置に配置されており、本実施例の場
合、上記距離Ｌは、約１５ｍｍに設定されている。
たクランク軸７は、図１の矢印で示すように、反時計回
り方向に回転するように設定されている。そして、この
クランク軸７は、その回転中心となる軸線Ｏ1 を、上記
ボア中心線ＣＬに対しシリンダ４の径方向一側方に距離
Ｌだけ偏位させた位置に配置されており、本実施例の場
合、上記距離Ｌは、約１５ｍｍに設定されている。
【００１８】このようにボア中心線ＣＬに対しクランク
軸７を偏位させたことにより、ピストン５の上死点付近
での下降速度が上昇速度に比べて高くなっており、以下
その理由について図４を加えて説明する。図４は、クラ
ンク角に対するピストン５の速度の推移を表すもので、
図中実線で示す正弦波Ｓは、クランク軸７の軸線Ｏ1を
ボア中心線ＣＬに一致させた時のピストン速度である。
これに対し、図中二点鎖線で示す正弦波Ｄは、クランク
軸７の軸線Ｏ1 をボア中心線ＣＬから偏位させた時のピ
ストン速度であり、この場合は、二点鎖線で示す正弦波
Ｄが、実線で示す正弦波Ｓに対しクランク角で前進側に
移動した状態で表される。また、各正弦波Ｓ，Ｄに引か
れた接線Ａ，Ｂは、燃焼室１１の燃焼圧力が最大となる
上死点後１０゜の位置におけるピストン５の下降速度の
変化率を示すもので、この接線Ａ，Ｂの傾斜角度が大き
くなる程、ピストン５の下降速度が大きいことを表して
いる。
軸７を偏位させたことにより、ピストン５の上死点付近
での下降速度が上昇速度に比べて高くなっており、以下
その理由について図４を加えて説明する。図４は、クラ
ンク角に対するピストン５の速度の推移を表すもので、
図中実線で示す正弦波Ｓは、クランク軸７の軸線Ｏ1を
ボア中心線ＣＬに一致させた時のピストン速度である。
これに対し、図中二点鎖線で示す正弦波Ｄは、クランク
軸７の軸線Ｏ1 をボア中心線ＣＬから偏位させた時のピ
ストン速度であり、この場合は、二点鎖線で示す正弦波
Ｄが、実線で示す正弦波Ｓに対しクランク角で前進側に
移動した状態で表される。また、各正弦波Ｓ，Ｄに引か
れた接線Ａ，Ｂは、燃焼室１１の燃焼圧力が最大となる
上死点後１０゜の位置におけるピストン５の下降速度の
変化率を示すもので、この接線Ａ，Ｂの傾斜角度が大き
くなる程、ピストン５の下降速度が大きいことを表して
いる。
【００１９】この図４から分かるように、クランク角が
上死点にある時、つまりクランク角が０゜の時は、ピス
トン５が上昇から下降に転じる時であるから、このピス
トン５の速度は理論上０であり、上記ピストン５の下降
速度の変化率を示す接線は、当然のことながら水平とな
る。これに対し、燃焼圧力が最大となる上死点後１０゜
の位置における上記両正弦波Ｓ，Ｄの接線Ａ，Ｂの傾き
を比較すると、正弦波Ｄに接する接線Ｂの傾斜角度の方
が、正弦波Ｓに接する接線Ａの傾斜角度よりも大きくな
っており、上死点付近でのピストン５の下降速度と上昇
速度とでは、下降速度の方が高くなっていることが分か
る。次に、上記構成の作用について説明する。
上死点にある時、つまりクランク角が０゜の時は、ピス
トン５が上昇から下降に転じる時であるから、このピス
トン５の速度は理論上０であり、上記ピストン５の下降
速度の変化率を示す接線は、当然のことながら水平とな
る。これに対し、燃焼圧力が最大となる上死点後１０゜
の位置における上記両正弦波Ｓ，Ｄの接線Ａ，Ｂの傾き
を比較すると、正弦波Ｄに接する接線Ｂの傾斜角度の方
が、正弦波Ｓに接する接線Ａの傾斜角度よりも大きくな
っており、上死点付近でのピストン５の下降速度と上昇
速度とでは、下降速度の方が高くなっていることが分か
る。次に、上記構成の作用について説明する。
【００２０】ピストン５が下死点を過ぎて圧縮行程に入
ると、吸気口１２から燃焼室１１に吸入された混合気が
圧縮される。そして、ピストン５が上死点前５〜４０゜
の範囲にある時に、点火プラグ１６を介して混合気に点
火され、燃焼が開始される。すなわち、この燃焼の第１
段階では、ピストン５の頂面５ａと燃焼凹部１０の内面
との間の間隙が極めて小さくなっているので、点火プラ
グ１６の電極１６ａに電気火花が生じると、この火花に
よってピストン５の頂面５ａの凹部１９内に充填されて
いる混合気に点火され、凹部１９内の混合気が燃焼す
る。この燃焼による火炎は、凹部１９の周囲に拡大され
ていき、やがて燃焼の第２段階に移行するが、凹部１９
とピストン５の外周部寄りの溝部２０との間には、比較
的狭い狭窄部２１が存在するので、上記火炎は、狭窄部
２１を比較的低速で通過した後、溝部２０に到達する。
火炎の先端が溝部２０に達すると、ピストン５の頂面５
ａと燃焼凹部１０との間の空間が広がるので、混合気の
燃焼が一気に進行する。このため、燃焼室１１内の温度
と圧力が急上昇し、ピストン５に有効仕事が付与される
ことになる。
ると、吸気口１２から燃焼室１１に吸入された混合気が
圧縮される。そして、ピストン５が上死点前５〜４０゜
の範囲にある時に、点火プラグ１６を介して混合気に点
火され、燃焼が開始される。すなわち、この燃焼の第１
段階では、ピストン５の頂面５ａと燃焼凹部１０の内面
との間の間隙が極めて小さくなっているので、点火プラ
グ１６の電極１６ａに電気火花が生じると、この火花に
よってピストン５の頂面５ａの凹部１９内に充填されて
いる混合気に点火され、凹部１９内の混合気が燃焼す
る。この燃焼による火炎は、凹部１９の周囲に拡大され
ていき、やがて燃焼の第２段階に移行するが、凹部１９
とピストン５の外周部寄りの溝部２０との間には、比較
的狭い狭窄部２１が存在するので、上記火炎は、狭窄部
２１を比較的低速で通過した後、溝部２０に到達する。
火炎の先端が溝部２０に達すると、ピストン５の頂面５
ａと燃焼凹部１０との間の空間が広がるので、混合気の
燃焼が一気に進行する。このため、燃焼室１１内の温度
と圧力が急上昇し、ピストン５に有効仕事が付与される
ことになる。
【００２１】ところで、通常のガソリンエンジンでは、
燃焼室１１内の圧力上昇が最大となるのは、上死点後５
〜１０゜の範囲内であり、エンジンが中・高負荷域で運
転される時には、上死点後５゜前後の位置において、燃
焼室１１内の最高温度が約２５００゜Ｃ、最大圧力が１
２０Ｋｇ／ｃｍ2 程度に達することがあり得る。
燃焼室１１内の圧力上昇が最大となるのは、上死点後５
〜１０゜の範囲内であり、エンジンが中・高負荷域で運
転される時には、上死点後５゜前後の位置において、燃
焼室１１内の最高温度が約２５００゜Ｃ、最大圧力が１
２０Ｋｇ／ｃｍ2 程度に達することがあり得る。
【００２２】この場合、上記構成によれば、クランク軸
７の軸線Ｏ1 を、ボア中心線ＣＬよりもシリンダ４の径
方向一側に偏位させることで、ピストン５の上死点付近
での下降速度を、上昇速度よりも高く設定したので、上
記のように燃焼室１１内の温度と圧力が最大となる時
に、この燃焼室１１内での燃焼ガスの断熱膨張が急激に
行われることになる。このことから、燃焼ガスの温度が
急激に低下するとともに、ピストン５が上死点後５〜１
０゜の範囲内に位置する間に燃焼する燃料の量が減小す
るので、燃焼最高温度が低くなると同時に、燃焼室１１
が高温状態に保たれる時間が短くなる。したがって、従
来に比べて窒素酸化物が発生する時間的あるいは温度的
要件を満たすクランク角の範囲が５〜１５％程度狭くな
り、その分、窒素酸化物の発生を抑制することができ
る。
７の軸線Ｏ1 を、ボア中心線ＣＬよりもシリンダ４の径
方向一側に偏位させることで、ピストン５の上死点付近
での下降速度を、上昇速度よりも高く設定したので、上
記のように燃焼室１１内の温度と圧力が最大となる時
に、この燃焼室１１内での燃焼ガスの断熱膨張が急激に
行われることになる。このことから、燃焼ガスの温度が
急激に低下するとともに、ピストン５が上死点後５〜１
０゜の範囲内に位置する間に燃焼する燃料の量が減小す
るので、燃焼最高温度が低くなると同時に、燃焼室１１
が高温状態に保たれる時間が短くなる。したがって、従
来に比べて窒素酸化物が発生する時間的あるいは温度的
要件を満たすクランク角の範囲が５〜１５％程度狭くな
り、その分、窒素酸化物の発生を抑制することができ
る。
【００２３】また、このような燃焼行程初期における燃
焼室１１内の急速な圧力低下は、ピストン５に付与する
仕事量、すなわち、指圧線図上の１サイクルの仕事量を
示す面積を減じるので、熱効率の低下は避けられない。
しかしながら、従来のリーン運転やＥＧＲ方式のように
一回の燃焼行程で燃焼させ得る燃料の量を積極的に減小
させる必要はないので、燃焼行程全体として見た時の熱
効率の低下は少なく、上記リーン運転やＥＧＲ方式に比
べて燃焼が安定するとともに、エンジン出力の低下も少
なくて済むことになる。
焼室１１内の急速な圧力低下は、ピストン５に付与する
仕事量、すなわち、指圧線図上の１サイクルの仕事量を
示す面積を減じるので、熱効率の低下は避けられない。
しかしながら、従来のリーン運転やＥＧＲ方式のように
一回の燃焼行程で燃焼させ得る燃料の量を積極的に減小
させる必要はないので、燃焼行程全体として見た時の熱
効率の低下は少なく、上記リーン運転やＥＧＲ方式に比
べて燃焼が安定するとともに、エンジン出力の低下も少
なくて済むことになる。
【００２４】なお、本発明に係る４サイクルエンジン
は、吸気弁が三つ、排気弁が二つのいわゆる五弁形に制
約されるものではなく、例えば吸・排気弁が夫々二つづ
つ、あるいは一つのエンジンであっても同様に実施可能
である。
は、吸気弁が三つ、排気弁が二つのいわゆる五弁形に制
約されるものではなく、例えば吸・排気弁が夫々二つづ
つ、あるいは一つのエンジンであっても同様に実施可能
である。
【００２５】
【発明の効果】以上詳述した本発明によれば、ピストン
の上死点付近での下降速度が上昇速度よりも高くなるの
で、燃焼最高温度を低く抑えることができるとともに、
燃焼室が高温状態に保たれる時間を短縮することがで
き、エンジン運転中における窒素酸化物の発生を抑制す
ることができる。
の上死点付近での下降速度が上昇速度よりも高くなるの
で、燃焼最高温度を低く抑えることができるとともに、
燃焼室が高温状態に保たれる時間を短縮することがで
き、エンジン運転中における窒素酸化物の発生を抑制す
ることができる。
【００２６】しかも、一回の燃焼行程で燃焼させ得る燃
料の量を積極的に減小させる必要もないので、燃焼行程
全体として見た時の熱効率の低下は少なく、従来のリー
ン運転やＥＧＲ方式に比べて燃焼が安定するとともに、
エンジン出力の低下も少なくて済むといった利点があ
る。
料の量を積極的に減小させる必要もないので、燃焼行程
全体として見た時の熱効率の低下は少なく、従来のリー
ン運転やＥＧＲ方式に比べて燃焼が安定するとともに、
エンジン出力の低下も少なくて済むといった利点があ
る。
【図１】本発明の一実施例における４サイクルガソリン
エンジンの断面図。
エンジンの断面図。
【図２】ピストンをシリンダヘッド側から見た平面図。
【図３】ピストンが上死点に達した状態において、その
ピストンと燃焼凹部との位置関係を示す断面図。
ピストンと燃焼凹部との位置関係を示す断面図。
【図４】ピストンの行程とクランク角との関係を示す特
性図。
性図。
４…シリンダ、５…ピストン、５ａ…頂面、６…コンロ
ッド、７…クランク軸、１１…燃焼室、１６…点火プラ
グ、ＣＬ…ボア中心線、Ｏ1 …クランク軸の軸線。
ッド、７…クランク軸、１１…燃焼室、１６…点火プラ
グ、ＣＬ…ボア中心線、Ｏ1 …クランク軸の軸線。
Claims (1)
- 【請求項１】 シリンダ内に往復動可能に収容されたピ
ストンとクランク軸とを、コンロッドを介して連結する
とともに、 上記ピストンの頂面とシリンダヘッドとの間に、点火プ
ラグを有する燃焼室を形成した４サイクルエンジンにお
いて、 上記クランク軸の軸線を、シリンダのボア中心線に対し
てシリンダの径方向一側に偏位させて配置し、 上記ピストンの上死点付近での下降速度を、このピスト
ンの上昇速度よりも高く設定したことを特徴とする４サ
イクルエンジン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20778391A JPH0544493A (ja) | 1991-08-20 | 1991-08-20 | ４サイクルエンジン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20778391A JPH0544493A (ja) | 1991-08-20 | 1991-08-20 | ４サイクルエンジン |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0544493A true JPH0544493A (ja) | 1993-02-23 |
Family
ID=16545436
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20778391A Pending JPH0544493A (ja) | 1991-08-20 | 1991-08-20 | ４サイクルエンジン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0544493A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006057536A (ja) * | 2004-08-20 | 2006-03-02 | Toyota Motor Corp | シリンダブロック |
| JP2020139441A (ja) * | 2019-02-27 | 2020-09-03 | ダイハツ工業株式会社 | 副燃焼室付き内燃機関 |
-
1991
- 1991-08-20 JP JP20778391A patent/JPH0544493A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006057536A (ja) * | 2004-08-20 | 2006-03-02 | Toyota Motor Corp | シリンダブロック |
| JP4572622B2 (ja) * | 2004-08-20 | 2010-11-04 | トヨタ自動車株式会社 | シリンダブロック |
| JP2020139441A (ja) * | 2019-02-27 | 2020-09-03 | ダイハツ工業株式会社 | 副燃焼室付き内燃機関 |
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