JPH0544501A - 内燃機関装置 - Google Patents
内燃機関装置Info
- Publication number
- JPH0544501A JPH0544501A JP3287346A JP28734691A JPH0544501A JP H0544501 A JPH0544501 A JP H0544501A JP 3287346 A JP3287346 A JP 3287346A JP 28734691 A JP28734691 A JP 28734691A JP H0544501 A JPH0544501 A JP H0544501A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- valve
- intake
- dead center
- bottom dead
- rotary valve
- 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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- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】 ４サイクル火花点火式内燃機関の複数のスワ
ールを発生する吸気管７の内の一方にのみ燃料供給装置
８と絞り弁９を設け、他方の吸気茸弁近くにはロータリ
ー弁１０を設け、ロータリー弁１０の開弁期間を吸入行
程の下死点手前から下死点後とし、他方の吸気茸弁の開
弁時期をロータリー弁の開弁時期より早く設定する。こ
れらにより、燃焼室の上部に充分な量の空気層２と下部
に混合気層１を形成できる。 【効果】 成層燃焼が可能になる事により、部分負荷時
の熱効率が向上する。
ールを発生する吸気管７の内の一方にのみ燃料供給装置
８と絞り弁９を設け、他方の吸気茸弁近くにはロータリ
ー弁１０を設け、ロータリー弁１０の開弁期間を吸入行
程の下死点手前から下死点後とし、他方の吸気茸弁の開
弁時期をロータリー弁の開弁時期より早く設定する。こ
れらにより、燃焼室の上部に充分な量の空気層２と下部
に混合気層１を形成できる。 【効果】 成層燃焼が可能になる事により、部分負荷時
の熱効率が向上する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、４サイクル火花点火式
内燃機関の熱効率改善に関する技術である。
内燃機関の熱効率改善に関する技術である。
【０００２】
【従来の技術】多くの火花点火式内燃機関の低負荷時
は、吸気量が少ない為に、燃料速度が遅く、熱効率も低
かった。これに対し、常に大量の空気を吸入し、負荷に
応じた量の燃料を層状に供給する火花点火式内燃機関が
提案されている。その一つとして、雑誌「内燃機関」１
９８８年７月号のＰ３５からＰ４３に、燃料の衝突噴流
を利用した層状給気機関が説明されている。しかし、上
記の機関は高圧燃料噴射装置が必要だった。
は、吸気量が少ない為に、燃料速度が遅く、熱効率も低
かった。これに対し、常に大量の空気を吸入し、負荷に
応じた量の燃料を層状に供給する火花点火式内燃機関が
提案されている。その一つとして、雑誌「内燃機関」１
９８８年７月号のＰ３５からＰ４３に、燃料の衝突噴流
を利用した層状給気機関が説明されている。しかし、上
記の機関は高圧燃料噴射装置が必要だった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、気化器や低
圧燃料噴射装置の使用が可能で成層燃焼を行う内燃機関
を実現する事を目的とする。
圧燃料噴射装置の使用が可能で成層燃焼を行う内燃機関
を実現する事を目的とする。
【０００４】
【課題を解決する為の手段】４サイクル火花点火ピスト
ン式内燃機関において、点火時の燃焼室下部に点火プラ
グの放電部を設け、吸気茸弁および吸気ポートを複数と
し、複数の吸気ポートの吸気茸弁傘部側でのシリンダ内
への吸気流入方向を、シリンダ中心軸に対して同一回転
方向で、しかもシリンダ中心からオフセットしてシリン
ダ内周方向とし、一方の吸気茸弁に連なる吸気管にのみ
スロットルバルブおよび燃料供給装置を設け、他方の吸
気茸弁の上流側の吸気ポート付近にロータリー弁を設
け、ロータリー弁の開弁期間を吸入行程の下死点手前か
ら下死点後とし、ロータリー弁の下流の吸気茸弁の開弁
期間を、ロータリー弁の開弁時前から吸入行程の下死点
後とする構成としている。
ン式内燃機関において、点火時の燃焼室下部に点火プラ
グの放電部を設け、吸気茸弁および吸気ポートを複数と
し、複数の吸気ポートの吸気茸弁傘部側でのシリンダ内
への吸気流入方向を、シリンダ中心軸に対して同一回転
方向で、しかもシリンダ中心からオフセットしてシリン
ダ内周方向とし、一方の吸気茸弁に連なる吸気管にのみ
スロットルバルブおよび燃料供給装置を設け、他方の吸
気茸弁の上流側の吸気ポート付近にロータリー弁を設
け、ロータリー弁の開弁期間を吸入行程の下死点手前か
ら下死点後とし、ロータリー弁の下流の吸気茸弁の開弁
期間を、ロータリー弁の開弁時前から吸入行程の下死点
後とする構成としている。
【０００５】
【作用】吸入行程が始まると、燃料供給装置を設けた吸
気管から混合気がシリンダ内に流入する。続いて燃料供
給装置を設けない吸気管に連なる吸気茸弁も開弁する
が、その後のロータリー弁の開弁によって初めて空気が
流入する。そして、ロータリー弁は吸気茸弁よりも充分
に大きな開口面積に設定してあり、ローターリ弁とその
下流の吸気茸弁との共通の開弁期間の開口面積は、実質
的には吸気茸弁のリフト量となり、共通の開弁期間の前
半の開口面積は、比較的大きくなる。また、ロータリー
弁の開弁時のシリンダ内圧力は、低負荷時ほど負圧が大
きい。その為に、低負荷時から中負荷時にかけて、充分
な空気の流入量が確保できる。上記の二種類の吸気管に
連なる吸気ポートの吸気茸弁傘部側の流入方向は、スワ
ールを発生する様に、シリンダ内周方向に向けて同一回
転方向に設定されている。また、ロータリー弁を設ける
側の吸気管にはスロットルバルブがない。その為に、部
分負荷時でも充分な強さのスワールが発生し、図１に示
す様に、部分負荷時のシリンダ内の下部に混合気層１と
上部に空気層２が層状に形成される。
気管から混合気がシリンダ内に流入する。続いて燃料供
給装置を設けない吸気管に連なる吸気茸弁も開弁する
が、その後のロータリー弁の開弁によって初めて空気が
流入する。そして、ロータリー弁は吸気茸弁よりも充分
に大きな開口面積に設定してあり、ローターリ弁とその
下流の吸気茸弁との共通の開弁期間の開口面積は、実質
的には吸気茸弁のリフト量となり、共通の開弁期間の前
半の開口面積は、比較的大きくなる。また、ロータリー
弁の開弁時のシリンダ内圧力は、低負荷時ほど負圧が大
きい。その為に、低負荷時から中負荷時にかけて、充分
な空気の流入量が確保できる。上記の二種類の吸気管に
連なる吸気ポートの吸気茸弁傘部側の流入方向は、スワ
ールを発生する様に、シリンダ内周方向に向けて同一回
転方向に設定されている。また、ロータリー弁を設ける
側の吸気管にはスロットルバルブがない。その為に、部
分負荷時でも充分な強さのスワールが発生し、図１に示
す様に、部分負荷時のシリンダ内の下部に混合気層１と
上部に空気層２が層状に形成される。
【０００６】
【実施例】図１は４サイクル火花点火ピストン式内燃機
関の吸入行程の下死点時の説明図であり、３はシリンダ
で、シリンダヘッド５には複数の吸気茸弁４と図示しな
い排気弁および点火プラグ６がある。点火プラグ６は、
点火時の燃焼室内の下部の混合気層に点火させる為に、
シリンダヘッドの下部に設ける。また、中心電極突出形
の点火プラグをシリンダヘッド部の上部に設けても良
い。吸気ポート７は、シリンダ内に流入する吸気にシリ
ンダ軸回りのスワールが発生し易い様に取り付ける。す
なわち、直線状の吸気ポート７の中心軸はシリンダの中
心からオフセットしてシリンダ内周に向ける。そして、
複数の直線状の吸気ポート７はシリンダ中心軸に対して
同一回転方向に設ける。二つの吸気茸弁４はシリンダ中
心に対して対角線状に設けても良いし、隣り合って設け
ても良い。また、吸気弁にシュラウド弁を使用しても良
いし、吸気弁の近くの上流側にスワールプレートを設け
ても良い。
関の吸入行程の下死点時の説明図であり、３はシリンダ
で、シリンダヘッド５には複数の吸気茸弁４と図示しな
い排気弁および点火プラグ６がある。点火プラグ６は、
点火時の燃焼室内の下部の混合気層に点火させる為に、
シリンダヘッドの下部に設ける。また、中心電極突出形
の点火プラグをシリンダヘッド部の上部に設けても良
い。吸気ポート７は、シリンダ内に流入する吸気にシリ
ンダ軸回りのスワールが発生し易い様に取り付ける。す
なわち、直線状の吸気ポート７の中心軸はシリンダの中
心からオフセットしてシリンダ内周に向ける。そして、
複数の直線状の吸気ポート７はシリンダ中心軸に対して
同一回転方向に設ける。二つの吸気茸弁４はシリンダ中
心に対して対角線状に設けても良いし、隣り合って設け
ても良い。また、吸気弁にシュラウド弁を使用しても良
いし、吸気弁の近くの上流側にスワールプレートを設け
ても良い。
【０００７】一方の吸気ポート７に連なる吸気管には燃
料供給装置８とスロットルバルブ９を設ける。燃料供給
装置８としては、気化器や低圧燃料噴射装置が使用でき
る。この吸気ポートに連なる吸気茸弁４の開弁期間は、
吸入行程の上死点前から下死点付近とするが、閉弁時期
を下死点の手前としても良く、この場合は空気の流入す
る他の吸気茸弁４の開弁時期とのオーバーラップが小さ
くなり、図１の混合気層１と空気層２の間の希薄混合気
層が小さくなる。
料供給装置８とスロットルバルブ９を設ける。燃料供給
装置８としては、気化器や低圧燃料噴射装置が使用でき
る。この吸気ポートに連なる吸気茸弁４の開弁期間は、
吸入行程の上死点前から下死点付近とするが、閉弁時期
を下死点の手前としても良く、この場合は空気の流入す
る他の吸気茸弁４の開弁時期とのオーバーラップが小さ
くなり、図１の混合気層１と空気層２の間の希薄混合気
層が小さくなる。
【０００８】他方の吸気ポート７付近の、吸気茸弁４の
上流側の近くにロータリー弁１０を設ける。そして、燃
料供給装置およびスロットルバルブを設けない。ロータ
リー弁１０は、クランクシャフトまたはそれに連なる軸
と接続し、開弁時期を吸入行程の下死点の手前とし、閉
弁時期を下死点後とする。ロータリー弁の下流の吸気茸
弁４の開弁時期はロータリー弁１０の開弁時期より速く
設定し、閉弁時期は吸入行程の下死点後とする。また、
ロータリー弁の開口面積は、その下流の吸気茸弁４より
も充分に大きなものとする。なお、ロータリー弁の下流
の吸気茸弁の閉弁時期が下死点より遅いと、低負荷にな
るほど、吸気ポートに逆流出する空気量が増し、スワー
ルが弱まって、混合気層が乱れて希薄空燃比化し、失火
の割合が増す。そこで、ロータリー弁の下流の吸気茸弁
を駆動する装置に、形の異なる複数のカムを切り替えて
使用する可変バルブ装置または後述する位相可変装置を
増設し、低負荷時に閉弁時期を下死点に近づけると、空
気の逆流出がなくなる事で、スワールを弱める事がなく
なり、失火が減少し、アイドリング回転数が下がる。
上流側の近くにロータリー弁１０を設ける。そして、燃
料供給装置およびスロットルバルブを設けない。ロータ
リー弁１０は、クランクシャフトまたはそれに連なる軸
と接続し、開弁時期を吸入行程の下死点の手前とし、閉
弁時期を下死点後とする。ロータリー弁の下流の吸気茸
弁４の開弁時期はロータリー弁１０の開弁時期より速く
設定し、閉弁時期は吸入行程の下死点後とする。また、
ロータリー弁の開口面積は、その下流の吸気茸弁４より
も充分に大きなものとする。なお、ロータリー弁の下流
の吸気茸弁の閉弁時期が下死点より遅いと、低負荷にな
るほど、吸気ポートに逆流出する空気量が増し、スワー
ルが弱まって、混合気層が乱れて希薄空燃比化し、失火
の割合が増す。そこで、ロータリー弁の下流の吸気茸弁
を駆動する装置に、形の異なる複数のカムを切り替えて
使用する可変バルブ装置または後述する位相可変装置を
増設し、低負荷時に閉弁時期を下死点に近づけると、空
気の逆流出がなくなる事で、スワールを弱める事がなく
なり、失火が減少し、アイドリング回転数が下がる。
【０００９】次に、シリンダ中心軸回りのスワールを発
生させる為の吸気ポートの他の構成を示す。前記の直線
的に流入する吸気ポートの他に、吸気ポートを螺旋状に
形成するスパイラルポートを、複数の吸気ポートの内の
任意の数だけ設けても良い。この場合は螺旋状部分より
上流部分が、必らずしもシリンダ中心軸に対して同一回
転方向にならなくても良いが、スパイラルポートの吸気
茸弁の傘部側のシリンダ内への吸気流入方向を、シリン
ダ中心軸に対して同一回転方向で、しかもシリンダ中心
からオフセットしてシリンダ内周方向に向ける。
生させる為の吸気ポートの他の構成を示す。前記の直線
的に流入する吸気ポートの他に、吸気ポートを螺旋状に
形成するスパイラルポートを、複数の吸気ポートの内の
任意の数だけ設けても良い。この場合は螺旋状部分より
上流部分が、必らずしもシリンダ中心軸に対して同一回
転方向にならなくても良いが、スパイラルポートの吸気
茸弁の傘部側のシリンダ内への吸気流入方向を、シリン
ダ中心軸に対して同一回転方向で、しかもシリンダ中心
からオフセットしてシリンダ内周方向に向ける。
【００１０】以上に説明した実施例の構成では混合気量
が制限されて、高負荷時の出力を制限するが、以上の構
成に加えて、ロータリー弁の軸に位相可変装置を設け、
高負荷時にロータリー弁の開弁時期を早く変更すると、
ロータリー弁とその下流の吸気茸弁との共通の開弁期間
が開弁時期側に広がる事で、吸気量が増し、燃焼室上部
に希薄混合気層が、そして下部には混合気層が形成され
る。燃料を過濃にして供給する事で、希薄混合気層は燃
焼可能な空燃比にできる。従って、高負荷時でも出力を
制限する事が少ない。なお、位相可変装置は、電磁弁と
油圧を使って、シャフトとプーリー間のヘリカルギアに
沿って両者を回転させるもので、日産自動車のＮＶＣＳ
やアルファロメオ社のＶＩＶＴなどが実用化されてい
る。
が制限されて、高負荷時の出力を制限するが、以上の構
成に加えて、ロータリー弁の軸に位相可変装置を設け、
高負荷時にロータリー弁の開弁時期を早く変更すると、
ロータリー弁とその下流の吸気茸弁との共通の開弁期間
が開弁時期側に広がる事で、吸気量が増し、燃焼室上部
に希薄混合気層が、そして下部には混合気層が形成され
る。燃料を過濃にして供給する事で、希薄混合気層は燃
焼可能な空燃比にできる。従って、高負荷時でも出力を
制限する事が少ない。なお、位相可変装置は、電磁弁と
油圧を使って、シャフトとプーリー間のヘリカルギアに
沿って両者を回転させるもので、日産自動車のＮＶＣＳ
やアルファロメオ社のＶＩＶＴなどが実用化されてい
る。
【００１１】
【発明の効果】本発明によれば、燃焼室の上部に充分な
量の空気層を形成でき、 １． 部分負荷時の吸気量が増加し、混合気層の点火時
の温度が上昇する。 ２． シリンダ内全体としてみると、比熱が下る。 以上の１および２により、点火時期を最良に設定する
と、燃焼の等容度が改善され、部分負荷時の熱効率が向
上する。また、従来と同様に、気化器または低圧燃料噴
射装置が使用できる。また、ロータリー弁の下流の吸気
茸弁に可変バルブタイミング装置を増設すると、アイド
リング回転数が低下する。また、ロータリー弁に位相可
変装置を増設すると、高負荷時の出力の制限が減少す
る。
量の空気層を形成でき、 １． 部分負荷時の吸気量が増加し、混合気層の点火時
の温度が上昇する。 ２． シリンダ内全体としてみると、比熱が下る。 以上の１および２により、点火時期を最良に設定する
と、燃焼の等容度が改善され、部分負荷時の熱効率が向
上する。また、従来と同様に、気化器または低圧燃料噴
射装置が使用できる。また、ロータリー弁の下流の吸気
茸弁に可変バルブタイミング装置を増設すると、アイド
リング回転数が低下する。また、ロータリー弁に位相可
変装置を増設すると、高負荷時の出力の制限が減少す
る。
【図１】本発明の部分負荷時のシリンダ内の層状態およ
び実施例を示す説明図
び実施例を示す説明図
１ 混合気層 ２ 空気層 ３ シリンダ ４ 吸気茸弁 ５ シリンダヘッド ６ 点火プラグ ７ 吸気管 ８ 燃料供給装置 ９ スロットルバルブ １０ ロータリー弁
Claims (2)
- 【請求項１】 ４サイクル火花点火ピストン式内燃機関
において、点火時の燃焼室下部に点火プラグの放電部を
設け、吸気茸弁および吸気ポートを複数とし、複数の吸
気ポートの吸気茸弁傘部側でのシリンダ内への吸気流入
方向を、シリンダ中心軸に対して同一回転方向で、しか
もシリンダ中心からオフセットしてシリンダ内周方向と
し、一方の吸気茸弁に連なる吸気管にのみスロットルバ
ルブおよび燃料供給装置を設け、他方の吸気茸弁の上流
側の吸気ポート付近にロータリー弁を設け、ロータリー
弁の開弁期間を吸入行程の下死点手前から下死点後と
し、ロータリー弁の下流の吸気茸弁の開弁期間を、ロー
タリー弁の開弁時前から吸入行程の下死点後とする事を
特徴とする内燃機関装置。 - 【請求項２】 ロータリー弁の下流の吸気茸弁を駆動す
る装置に可変バルブ装置または位相可変装置を設ける
か、またはロータリー弁の軸に位相可変装置を設ける事
を特徴とする前記請求項１に記載の内燃機関装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3287346A JPH0544501A (ja) | 1991-08-12 | 1991-08-12 | 内燃機関装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3287346A JPH0544501A (ja) | 1991-08-12 | 1991-08-12 | 内燃機関装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0544501A true JPH0544501A (ja) | 1993-02-23 |
Family
ID=17716185
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3287346A Pending JPH0544501A (ja) | 1991-08-12 | 1991-08-12 | 内燃機関装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0544501A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7383912B2 (en) | 2002-10-11 | 2008-06-10 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Exhaust pipe structure |
| US7461766B2 (en) | 2003-11-07 | 2008-12-09 | Makita Corporation | Combustion power tool |
| US8136627B2 (en) | 2007-09-06 | 2012-03-20 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Exhaust silencer device for internal combustion engine |
-
1991
- 1991-08-12 JP JP3287346A patent/JPH0544501A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7383912B2 (en) | 2002-10-11 | 2008-06-10 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Exhaust pipe structure |
| US7461766B2 (en) | 2003-11-07 | 2008-12-09 | Makita Corporation | Combustion power tool |
| US8136627B2 (en) | 2007-09-06 | 2012-03-20 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Exhaust silencer device for internal combustion engine |
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