JPH06229247A - Engine with supercharger - Google Patents

Engine with supercharger

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JPH06229247A
JPH06229247A JP1647693A JP1647693A JPH06229247A JP H06229247 A JPH06229247 A JP H06229247A JP 1647693 A JP1647693 A JP 1647693A JP 1647693 A JP1647693 A JP 1647693A JP H06229247 A JPH06229247 A JP H06229247A
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Japan
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engine
supercharger
intake
bore diameter
cylinder bore
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Mitsuo Hitomi
光夫 人見
Kenji Kashiyama
謙二 樫山
Toshiharu Masuda
俊治 益田
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Mazda Motor Corp
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Mazda Motor Corp
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Abstract

PURPOSE:To ensure antiknock property and improve engine torque for optimum conditions, in an engine with a supercharger equipped with two intake valves, from a relationship between the pressure ratio of the supercharger, the cylinder bore, geometrical compressive ratio and the like. CONSTITUTION:In an engine provided with two intake valves and a supercharger 17 at an intake passage 10, cylinder bore B is set to 50mm<<=B<=70mm, and a relationship between supercharging pressure ratio (ratio to the atmospheric pressure in supercharger discharging side pressure), geometrical compressive ratio gamma of the engine, and cylinder bore B(mm) is set as follows: gamma>-0.29.epsilon+6.0-0.022.B.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、1つの気筒に2つ以上
の吸気弁を設けるとともに吸気通路に過給機を設けた過
給機付エンジンに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a supercharged engine in which one cylinder is provided with two or more intake valves and an intake passage is provided with a supercharger.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、吸気通路に過給機を設けるこ
とにより、充填効率を高め、トルクアップを図るように
したエンジンは広く知られている。このように過給によ
り充填効率を高める場合に、低回転高負荷領域でノッキ
ングが生じやすくなるとともに、高回転高負荷域で排気
温度が上昇し易くなり、このノッキングや排気温度上昇
を避けるという制約のため、充填効率の向上が妨げられ
易い。
2. Description of the Related Art Conventionally, there has been widely known an engine in which a supercharger is provided in an intake passage to improve charging efficiency and torque. In this way, when the charging efficiency is increased by supercharging, knocking easily occurs in the low rotation and high load region, and the exhaust temperature easily rises in the high rotation and high load region. Therefore, improvement of the filling efficiency is likely to be hindered.

【0003】このような問題に対し、過給機付エンジン
においてノッキングの防止を図るものとしては、例えば
特開平2−119620号公報に示されるように、吸気
弁閉時期を遅らせ、または吸・排気弁の開弁期間のオー
バラップ量を大きくする技術が知られている。つまり、
吸気弁閉時期を下死点より大きく遅らせると、有効圧縮
比が減少し、圧縮仕事による温度上昇が抑制されること
により耐ノック性が高められる。また、吸・排気弁の開
弁期間のオーバラップ量を大きく設定すると、掃気性が
高められて残留排気ガスの減少により耐ノック性が高め
られる。
In order to prevent knocking in an engine with a supercharger, the intake valve closing timing is delayed or intake / exhaust is performed as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2-119620. A technique for increasing the amount of overlap in the valve opening period is known. That is,
When the intake valve closing timing is delayed more than the bottom dead center, the effective compression ratio is reduced and the temperature rise due to the compression work is suppressed, so that the knock resistance is enhanced. Further, when the overlap amount of the intake / exhaust valve opening period is set to be large, the scavenging property is enhanced and the knock resistance is enhanced by reducing the residual exhaust gas.

【0004】また、過給機付エンジンにおいて排気温度
上昇の抑制を図るものとしては、例えば特開平3−23
327号公報に示されるように、過給域で空燃比をリー
ンにするもの等がある。
Further, as a means for suppressing the exhaust gas temperature rise in an engine with a supercharger, for example, JP-A-3-23 is available.
As disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 327, there is one that makes the air-fuel ratio lean in the supercharging region.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ノッキング抑制のため
には、上記のようなもののほかに、シリンダボア径を小
さくして火炎伝播距離を短縮することが考えられ、また
点火時期を遅角させるというような手法もある。また、
出力向上を図る上では、1つの気筒に2つ以上の吸気弁
を設けることが吸気開口面積の増大等をもたらして望ま
しい。
In order to suppress knocking, in addition to the above, it is conceivable to reduce the cylinder bore diameter to shorten the flame propagation distance, and to retard the ignition timing. There is also a method. Also,
In order to improve the output, it is desirable to provide two or more intake valves in one cylinder, because this will increase the intake opening area.

【0006】ところで、ノッキング抑制および出力向上
のためには上記のようなシリンダボア径、点火時期、さ
らにエンジンの圧縮比、過給機の圧力比等の種々の要因
が関係する。しかしながら、従来の過給付エンジンで
は、これら各種の要因の関係について充分に考慮されて
おらず、耐ノック性および出力向上等の面で改善の余地
があった。
In order to suppress knocking and improve output, various factors such as the cylinder bore diameter, ignition timing, engine compression ratio, supercharger pressure ratio, etc., are involved. However, in the conventional overpayment engine, the relationship between these various factors is not fully taken into consideration, and there is room for improvement in terms of knock resistance and output improvement.

【0007】本発明は、上記の事情に鑑み、過給機の圧
力比、エンジンのシリンダボア径、幾何学的圧縮比等の
関係につき、耐ノック性を確保しつつエンジンのトルク
アップを図るために最適な条件を与えることができる過
給機付エンジンを提供することを目的とする。
In view of the above circumstances, the present invention aims to increase the torque of the engine while ensuring the knock resistance in relation to the pressure ratio of the supercharger, the cylinder bore diameter of the engine, the geometric compression ratio and the like. It is an object of the present invention to provide a supercharged engine that can provide optimum conditions.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、1つの気筒に2つ以上の吸気弁を設けた
往復動ピストン型エンジンの吸気通路に過給機を具備し
た過給機付エンジンにおいて、シリンダボア径を70mm
以下に設定するとともに、高負荷時における過給機吐出
側圧力(P)の大気圧(P0)に対する圧力比(γ=P
/P0)と、エンジンの幾何学的圧縮比(ε)と、シリ
ンダボア径(B)との関係が次の式を満足するように設
定したものである。
In order to achieve the above object, the present invention provides a supercharger in the intake passage of a reciprocating piston type engine having two or more intake valves in one cylinder. Cylinder bore diameter is 70 mm in engines with a feeder
The pressure ratio (γ = P) of the supercharger discharge side pressure (P) to the atmospheric pressure (P 0 ) at the time of high load is set as follows.
/ P 0 ), the geometric compression ratio (ε) of the engine, and the cylinder bore diameter (B) are set so as to satisfy the following equation.

【0009】 γ≧−0.29・ε+6.0−0.022・B この発明において、シリンダボア径を50mm以上とする
ことが好ましい。
Γ ≧ −0.29 · ε + 6.0−0.022 · B In the present invention, the cylinder bore diameter is preferably 50 mm or more.

【0010】また、吸気弁の閉時期をクランク角で下死
点後60°以上に設定し、もしくは吸気弁と排気弁の開
弁期間のオーバラップ量をクランク角で20°以上に設
定するとともに、高負荷時における過給機吐出側圧力
(P)の大気圧(P0)に対する圧力比(γ=P/P0
とエンジンの幾何学的圧縮比(ε)とシリンダのボア径
(B)との関係が次の式を満足するように設定すること
が好ましい。
Further, the closing timing of the intake valve is set to 60 ° or more after the bottom dead center in the crank angle, or the overlap amount of the opening period of the intake valve and the exhaust valve is set to 20 ° or more in the crank angle. , Pressure ratio (γ = P / P 0 ) of supercharger discharge side pressure (P) to atmospheric pressure (P 0 ) at high load
And the geometrical compression ratio (ε) of the engine and the bore diameter (B) of the cylinder are preferably set to satisfy the following equation.

【0011】 γ≧−0.29・ε+6.2−0.022・BΓ ≧ −0.29 · ε + 6.2-0.022 · B

【0012】[0012]

【作用】上記構成によると、シリンダボア径が小さいス
モールボアとされることで耐ノック性が高められ、さら
に、上記圧力比γと幾何学的圧縮比εとシリンダボア径
Bとが上記関係を満足する範囲で、耐ノック性が確保さ
れるように点火時期が調整されつつトルクがほぼ最大限
に高められる。
According to the above construction, the small bore having the small cylinder bore diameter improves the knock resistance, and the pressure ratio γ, the geometric compression ratio ε, and the cylinder bore diameter B satisfy the above relation. Within the range, the torque is almost maximized while the ignition timing is adjusted so as to secure the knock resistance.

【0013】とくにシリンダボア径を50≦B≦70の
範囲とすると、シリンダボア小径化の要求とエンジン性
能上の要求に適合する。
In particular, when the cylinder bore diameter is in the range of 50≤B≤70, the demand for the smaller cylinder bore diameter and the requirement for engine performance are met.

【0014】また、吸気弁を遅閉じとし、もしくは吸・
排気弁のオーバラップ量を大とすることで、耐ノック性
がより一層高められる。
Further, the intake valve is closed late, or
The knock resistance is further enhanced by increasing the overlap amount of the exhaust valve.

【0015】[0015]

【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図1は本発明の一実施例による過給機付エンジンの全体
構造を示す。この図に例示するエンジンはV型エンジン
であって、エンジン本体1が、互いにV型をなす一対の
バンク1A,1Bを備え、各バンク1A,1Bにそれぞ
れ複数の気筒2が配設され、例えば3個ずつの気筒2が
配設されている。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows the overall structure of an engine with a supercharger according to an embodiment of the present invention. The engine illustrated in this figure is a V-type engine, and the engine main body 1 includes a pair of V-shaped banks 1A and 1B, and a plurality of cylinders 2 are arranged in each of the banks 1A and 1B. Three cylinders 2 each are arranged.

【0016】上記各気筒2にはそれぞれ、第1,第2の
2つの吸気ポート3a,3bと、第1,第2の2つの排
気ポート4a,4bとが燃焼室に開口するように形成さ
れ、上記各吸気ポート3a,3bに吸気弁(図示せず)
が設けられ、各排気ポート4a,4bに排気弁(図示せ
ず)が設けられている。上記吸気弁を駆動する動弁機構
には、例えばカムプーリに対するカムシャフト6の位相
を変更可能とすることにより吸気弁の開閉タイミングを
変更可能とするバルブタイミング可変機構5が設けられ
ている。さらに各気筒2には、図2に示すように点火プ
ラグ7が設けられ、この点火プラグ7は、点火コイルお
よびディストリビュータ等を含む点火回路8に接続され
ている。
In each of the cylinders 2, first and second intake ports 3a and 3b and two first and second exhaust ports 4a and 4b are formed so as to open into the combustion chamber. , An intake valve (not shown) in each of the intake ports 3a, 3b
And an exhaust valve (not shown) is provided in each exhaust port 4a, 4b. The valve mechanism that drives the intake valve is provided with a valve timing variable mechanism 5 that can change the opening / closing timing of the intake valve by changing the phase of the camshaft 6 with respect to the cam pulley, for example. Further, each cylinder 2 is provided with an ignition plug 7 as shown in FIG. 2, and this ignition plug 7 is connected to an ignition circuit 8 including an ignition coil, a distributor and the like.

【0017】また、図1に示すように上記各吸気ポート
3a,3bには、吸気通路10の下流側の独立吸気通路
11が接続され、この各独立吸気通路11の吸気ポート
近傍には、燃料を噴射供給するインジェクタ9が設けら
れている。
Further, as shown in FIG. 1, an independent intake passage 11 on the downstream side of the intake passage 10 is connected to each of the intake ports 3a and 3b, and a fuel is provided in the vicinity of the intake port of each independent intake passage 11. An injector 9 for injecting and supplying

【0018】上記吸気通路10は、上記各独立吸気通路
11を有する吸気マニホールド12と、上流側の共通吸
気通路13とからなっている。この共通吸気通路13に
は、エアクリーナ14、エアフローメータ15およびス
ロットル弁16が配設されるとともに、過給機17が設
けられている。図示の過給機17は、エンジン出力軸に
よりベルト等の伝動手段を介して駆動される機械式過給
機であり、とくに望ましくは、大きな圧力比が得られる
ように、リショルム型過給機等の内部圧縮型過給機が用
いられる。そして、低負荷時の駆動ロス低減等のため、
スロットル弁16より下流に過給機17が配置されてい
る。さらにこの過給機17の下流にインタークーラ18
が設けられるとともに、過給機17をバイパスするバイ
パス通路19と、この通路19を開閉するバイパス制御
弁20とが設けられている。
The intake passage 10 is composed of an intake manifold 12 having the independent intake passages 11 and a common intake passage 13 on the upstream side. An air cleaner 14, an air flow meter 15, a throttle valve 16 and a supercharger 17 are provided in the common intake passage 13. The supercharger 17 shown in the figure is a mechanical supercharger driven by an engine output shaft via a transmission means such as a belt, and particularly preferably, a Risholum supercharger or the like so as to obtain a large pressure ratio. The internal compression type supercharger is used. And to reduce drive loss at low load,
A supercharger 17 is arranged downstream of the throttle valve 16. Further, an intercooler 18 is provided downstream of the supercharger 17.
And a bypass passage 19 that bypasses the supercharger 17, and a bypass control valve 20 that opens and closes the passage 19.

【0019】また、吸気系への排気ガスの還流(EG
R)を行うようにEGR通路が形成され、図示の実施例
では、低負荷用EGR通路21および高負荷用EGR通
路22が設けられている。上記低負荷用EGR通路21
は、その一端が排気マニホールド23に接続され、他端
側が分岐して上記各独立吸気通路11に接続されてい
る。この低負荷用EGR通路21の途中には、低負荷用
EGRバルブ24が設けられている。また、上記高負荷
用EGR通路22は、その一端が排気浄化用の触媒コン
バータ25より下流の排気通路26に接続され、他端が
上記過給機17より上流の共通吸気通路13に接続され
ている。この高負荷用EGR通路22には、カーボント
ラップ27、EGRクーラ28および高負荷用EGRバ
ルブ29が設けられている。なお、高負荷用EGR通路
22を通してEGRが行われるときは、排気通路の比較
的下流側からEGRガスが比較的長い経路を通って燃焼
室に導かれ、かつEGRクーラ28が設けられているこ
とにより、充分にEGRガスが冷却されるようになって
いる。
Further, the exhaust gas recirculation to the intake system (EG
The EGR passage is formed so as to perform R), and in the illustrated embodiment, a low load EGR passage 21 and a high load EGR passage 22 are provided. The low load EGR passage 21
Has one end connected to the exhaust manifold 23 and the other end branched to be connected to each of the independent intake passages 11. A low load EGR valve 24 is provided in the middle of the low load EGR passage 21. One end of the high load EGR passage 22 is connected to the exhaust passage 26 downstream of the catalytic converter 25 for purifying exhaust gas, and the other end is connected to the common intake passage 13 upstream of the supercharger 17. There is. The high load EGR passage 22 is provided with a carbon trap 27, an EGR cooler 28, and a high load EGR valve 29. When EGR is performed through the high load EGR passage 22, EGR gas is guided from a relatively downstream side of the exhaust passage to a combustion chamber through a relatively long path, and an EGR cooler 28 is provided. As a result, the EGR gas is sufficiently cooled.

【0020】また、30はエンジン制御用のコントロー
ルユニット(ECU)であり、上記エアフローメータ1
5と、エンジン回転数センサ31、スロットル開度セン
サ32等からの信号を受け、吸入空気量等に応じてイン
ジェクタ9からの燃料噴射量の制御を行うとともに、運
転状態に応じた点火時期の制御を行い、さらに、上記バ
ルブタイミング可変機構5、バイパス制御弁20および
EGRバルブ24,29の制御等を行うようになってい
る。
Reference numeral 30 denotes a control unit (ECU) for controlling the engine, which is the air flow meter 1 described above.
5 and signals from the engine speed sensor 31, the throttle opening sensor 32, etc., to control the fuel injection amount from the injector 9 according to the intake air amount and the like, and to control the ignition timing according to the operating state. Further, the valve timing varying mechanism 5, the bypass control valve 20, and the EGR valves 24 and 29 are controlled.

【0021】なお、上記バルブタイミング可変機構5
は、図3に示すように吸気弁の開閉タイミングを比較的
進角側の第1のタイミングIV1とこれよりも遅い第2
のタイミングIV2とに変更可能とすることにより、排
気弁(EV)との開弁オーバラップ量O/Lおよび吸気
弁閉時期ICを変えることができるようになっている。
そして、上記コントロールユニット30により運転状態
に応じて吸気弁開閉タイミングが制御され、例えば低負
荷側では第1のタイミングIV1、高負荷側では第2の
タイミングIV2とされる。
The variable valve timing mechanism 5 is used.
As shown in FIG. 3, the intake valve opening / closing timing is relatively advanced to the first timing IV1 and the second timing later than the first timing IV1.
It is possible to change the valve opening overlap amount O / L with the exhaust valve (EV) and the intake valve closing timing IC by changing to the timing IV2.
Then, the control unit 30 controls the intake valve opening / closing timing according to the operating state, for example, the first timing IV1 on the low load side and the second timing IV2 on the high load side.

【0022】また、上記バイパス制御弁20は、低負荷
側で開かれ、高負荷側で閉じられるように制御される。
また、EGRの制御としては、アイドル領域では両EG
Rバルブ24,29が閉じられ、アイドル領域を除く低
負荷領域では低負荷用EGRバルブ24が開かれ、高負
荷領域では高負荷用EGRバルブ29が開かれようにな
っている。
The bypass control valve 20 is controlled so as to be opened on the low load side and closed on the high load side.
In addition, as for EGR control, both EGs are controlled in the idle region.
The R valves 24 and 29 are closed, the low load EGR valve 24 is opened in the low load region excluding the idle region, and the high load EGR valve 29 is opened in the high load region.

【0023】このようなエンジンにおいて、シリンダボ
ア径Bは70mm以下とされており、望ましくは、50mm
≦B≦70mmとされる。
In such an engine, the cylinder bore diameter B is 70 mm or less, preferably 50 mm.
≦ B ≦ 70 mm.

【0024】また、高負荷時における過給機吐出側圧力
Pの大気圧P0に対する圧力比γ(=P/P0)と、エン
ジンの幾何学的圧縮比εと、シリンダボア径B(mm)と
の関係が次の(1)式を満足するように設定されている。
Further, the pressure ratio γ (= P / P 0 ) of the supercharger discharge side pressure P to the atmospheric pressure P 0 at high load, the geometric compression ratio ε of the engine, and the cylinder bore diameter B (mm). The relation with and is set so as to satisfy the following equation (1).

【0025】[0025]

【数1】 γ≧−0.29・ε+6.0−0.022・B ……(1) そして、上記(1)式を満足する設定の下で、点火時期
は、上記圧力比γに依存する充填効率と幾何学的圧縮比
εとに応じ、ノッキングが防止される程度のリタード量
となるように制御されている。
[Formula 1] γ ≧ −0.29 · ε + 6.0−0.022 · B (1) Then, under the setting that satisfies the above formula (1), the ignition timing depends on the above pressure ratio γ. Depending on the filling efficiency and the geometric compression ratio ε, the retard amount is controlled so that knocking is prevented.

【0026】以上のような当実施例の装置によると、信
頼性の確保および吸気抵抗急増防止の要求を満足する範
囲で、ノッキング抑制に有利なようにシリンダボア径が
小さくされ、さらに、ノッキングが生じないように点火
時期が調整されつつ、充填効率が高められて、エンジン
のトルクがほぼ最大限に高められる。このような作用
を、図4乃至図12に示すデータに基づいて次に説明す
る。
According to the apparatus of the present embodiment as described above, the cylinder bore diameter is reduced so as to be advantageous in suppressing knocking and knocking occurs within a range satisfying the requirements of ensuring reliability and preventing a sudden increase in intake resistance. The ignition timing is adjusted so as not to occur, the charging efficiency is increased, and the engine torque is increased to the maximum. Such an operation will be described below based on the data shown in FIGS.

【0027】シリンダボア径の設定の根拠および作用 過給機付エンジンにおいて耐ノック性を高めるには、シ
リンダボア径を極力小さくすることが望ましく、クラン
クシャフトの軸受荷重軽減のためにもシリンダボア径を
小さくすることが望ましい。一方、シリンダボア径を小
さくしつつピストンストロークを大きくして所定の排気
量を確保しようとするとき、ピストンスピードの信頼性
上の限界と、吸気弁縮小に伴う吸気抵抗急増による限界
とを考慮する必要がある。
Grounds and Action of Setting Cylinder Bore Diameter In order to improve knock resistance in a supercharged engine, it is desirable to make the cylinder bore diameter as small as possible, and also to reduce the bearing load of the crankshaft. Is desirable. On the other hand, when trying to secure a predetermined displacement by increasing the piston stroke while reducing the cylinder bore diameter, it is necessary to consider the limit on the reliability of the piston speed and the limit due to the sudden increase in intake resistance due to the reduction of the intake valve. There is.

【0028】すなわち、ピストンスピードの信頼性上の
限界について考察すると、平均ピストンスピードUm
は、エンジン回転速度NとピストンストロークSとから
次の(2)式のように求められる。
That is, considering the reliability limit of the piston speed, the average piston speed Um
Is calculated from the engine speed N and the piston stroke S by the following equation (2).

【0029】[0029]

【数2】Um=(N/30)・S ……(2) ところで、平均ピストンスピードUmの限界値は、通
常、Um=20m/s(=2.0×104 mm/s)とい
われており、これを上式に代入すると、そのときのピス
トンストロークがエンジン回転速度に応じて求まる。そ
して、このピストンストロークに基づいてシリンダボア
径Bに対応する単室容積が求まる。このUm=2.0×
104 mm/sとなる単室容積を、エンジン回転速度が4
000rpmから8000rpmまでの1000rpm
毎にシリンダボア径に対応させて示すと、図5中の一点
鎖線のようになる。
[Equation 2] Um = (N / 30) · S (2) By the way, the limit value of the average piston speed Um is usually said to be Um = 20 m / s (= 2.0 × 10 4 mm / s). By substituting this into the above equation, the piston stroke at that time can be obtained according to the engine speed. Then, the single chamber volume corresponding to the cylinder bore diameter B is obtained based on this piston stroke. This Um = 2.0 ×
A single chamber volume of 10 4 mm / s is required for an engine speed of 4
1000 rpm from 000 rpm to 8000 rpm
When each of them is shown in correspondence with the cylinder bore diameter, it becomes like a one-dot chain line in FIG.

【0030】また、一般的に、平均吸気マッハ数Miが
Mi=0.5となったとき、吸気抵抗が急増し、これに
より体積効率が急減することが知られている。平均吸気
マッハ数Miは、次の(3)式のように表すことができ
る。
Further, it is generally known that when the average intake Mach number Mi becomes Mi = 0.5, the intake resistance rapidly increases, which causes the volume efficiency to rapidly decrease. The average intake Mach number Mi can be expressed by the following equation (3).

【0031】[0031]

【数3】 Mi={Vh・(ηV/100)}/{a・Fim・(θic−θio)/6・N}……(3) ここに、 Vh:単室容積 ηV:体積効率 a:音速 θic:吸気弁開時期 θio:吸気弁閉時期 N:エンジン回転速度 Fim:平均吸気開口面積 である。なお、平均吸気開口面積Fimは、Fim=Fia/
(θic−θio)とあらわすことができる。ただし、Fia
は吸気弁有効角度面積である。
[Equation 3] Mi = {Vh · (η V / 100)} / {a · Fim · (θic−θio) / 6 · N} (3) where, Vh: Single chamber volume η V : Volume efficiency a: sound velocity θic: intake valve opening timing θio: intake valve closing timing N: engine rotation speed Fim: average intake opening area. The average intake opening area Fim is Fim = Fia /
It can be expressed as (θic−θio). However, Fia
Is the intake valve effective angle area.

【0032】また緒条件を次のように定める。Further, the conditions are set as follows.

【0033】(1) 1気筒当り吸気2弁および排気2弁を
有して、吸気弁同士および排気弁同士は同一サイズと
し、吸気弁と排気弁の面積比をスロート部で1.5とす
る。
(1) Each cylinder has two intake valves and two exhaust valves, the intake valves have the same size and the exhaust valves have the same size, and the area ratio between the intake valves and the exhaust valves is 1.5 at the throat portion. .

【0034】(2) 体積効率は100%とする。(2) The volumetric efficiency is 100%.

【0035】(3) 燃焼室形状:ペントルーフ型 (4) 両吸気弁バルブシート間の間隔:2.5mm以上 (5) 吸・排気弁バルブシート間の間隔:3.5mm以上 (6) 両排気弁バルブシート間の間隔:4.0mm以上 (7) 吸気弁バルブシートと点火プラグとの間隔:2.5
mm以上 (8) 排気弁バルブシートと点火プラグとの間隔:3.5
mm以上 (9) バルブ挾み角:30度 (10)プラグ径:直径14mm (11)ステム径:直径6mm (12)スロート径=バルブシート径−5mm (13)バルブリフト:8.5mm (14)開弁期間:256degCA このような諸条件を特定すると、吸気弁有効角度面積F
iaとシリンダボア径とが図4に示すような対応関係を有
し、上記平均マッハ数Miは、単室容積とシリンダボア
径とエンジン回転速度とに依存する。そして、エンジン
回転速度が4000rpmから8000rpmまでの1
000rpm毎にシリンダボア径に対してMi=0.5
となる単室容積を求めると、図5中の実線のようにな
る。
(3) Combustion chamber shape: Pent roof type (4) Space between both intake valve seats: 2.5 mm or more (5) Space between intake / exhaust valve seats: 3.5 mm or more (6) Both exhausts Distance between valve seats: 4.0 mm or more (7) Distance between intake valve seat and spark plug: 2.5
mm or more (8) Distance between exhaust valve seat and spark plug: 3.5
mm or more (9) Valve grip angle: 30 degrees (10) Plug diameter: 14 mm diameter (11) Stem diameter: 6 mm diameter (12) Throat diameter = valve seat diameter-5 mm (13) Valve lift: 8.5 mm (14 ) Valve opening period: 256 degCA If these conditions are specified, the intake valve effective angle area F
The ia and the cylinder bore diameter have a correspondence relationship as shown in FIG. 4, and the average Mach number Mi depends on the single chamber volume, the cylinder bore diameter, and the engine rotation speed. Then, the engine speed is 1 from 4000 rpm to 8000 rpm.
Mi = 0.5 for cylinder bore diameter every 000 rpm
When the volume of the single chamber is calculated, the solid line in FIG. 5 is obtained.

【0036】ところで、Um=2.0×104 mm/sと
なるエンジン回転速度をNa、Mi=0.5となるエン
ジン回転速度をNbとすると、Nb>Naになれば、信
頼性上の限界よりも高速側まで空気が充分に入るほどに
シリンダボア径を大きく設定したこととなって、シリン
ダボア小径化の要求に反する。一方、Na−Nb>20
00rpmになれば、信頼性上の限界と比べ、最高馬力
発生回転速度(Nb付近の回転速度)が低くなりすぎ
て、性能的に好ましくない。また、性能的に最高馬力発
生回転速度は5000rpm以上が望ましく、信頼性上
の限界としては8000rpm以下であればよい。
By the way, assuming that the engine rotation speed at which Um = 2.0 × 10 4 mm / s is Na and the engine rotation speed at which Mi = 0.5 is Nb, if Nb> Na, the reliability is improved. The diameter of the cylinder bore was set to be large enough to allow air to reach the speed higher than the limit, which violates the demand for a smaller cylinder bore. On the other hand, Na-Nb> 20
If it becomes 00 rpm, the maximum horsepower generation rotation speed (rotation speed near Nb) becomes too low as compared with the reliability limit, which is not preferable in terms of performance. In terms of performance, the maximum horsepower generation rotational speed is preferably 5000 rpm or more, and the reliability limit may be 8000 rpm or less.

【0037】これらの点から、Na≧Nb、Na−Nb
≦2000rpm、Nb≧5000rpm、Na≦80
00rpmとなる範囲、つまり図4中にハッチングで示
した範囲が、シリンダボア小径化の要求とエンジン性能
上の要求を満足するものとなる。シリンダボア径Bでい
えば、概略的に50≦B≦70が好ましい範囲となる。
また、単室容積は150cc乃至400ccの範囲と
し、ピストンストロークとシリンダボア径との比は1よ
り大とすることが好ましい。
From these points, Na ≧ Nb, Na-Nb
≦ 2000 rpm, Nb ≧ 5000 rpm, Na ≦ 80
The range of 00 rpm, that is, the range shown by hatching in FIG. 4, satisfies the requirements for the cylinder bore diameter reduction and the engine performance requirements. As for the cylinder bore diameter B, a preferable range is approximately 50 ≦ B ≦ 70.
Further, it is preferable that the volume of the single chamber is in the range of 150 cc to 400 cc, and the ratio of the piston stroke to the cylinder bore diameter is larger than 1.

【0038】前記(1)式を満足する設定の根拠および作
図6は、幾何学的圧縮比をパラメータとして、ε=6,
7,8,9の各場合につき、充填効率と、点火時期のM
BTからのリタード量との関係を線A1,A2,A3,
A4で示しており、そのリタード量は充填効率に応じて
ノッキングが生じない程度に調整した値である。なお、
このデータはシリンダボア径BをB=63mmとしたとき
のデータである。
Grounds and settings for setting that satisfy the above equation (1)
In FIG. 6, ε = 6 with the geometric compression ratio as a parameter.
In each case of 7, 8, and 9, the charging efficiency and the ignition timing M
The relationship with the retard amount from BT is shown by lines A1, A2, A3.
It is indicated by A4, and the retard amount is a value adjusted so that knocking does not occur depending on the filling efficiency. In addition,
This data is the data when the cylinder bore diameter B is B = 63 mm.

【0039】この図のように、ノッキングは幾何学的圧
縮比εが高くなるつれて、また充填効率ηcが高くなる
につれて生じ易くなるので、MBTでノッキングが生じ
ないようにするためには幾何学的圧縮比εが高くなるほ
ど充填効率ηcが引き下げられ、幾何学的圧縮比εが
1.0だけ高くなると充填効率ηcが約28%低下す
る。また、一定の幾何学的圧縮比εにおいては充填効率
ηcが高くなるにつれて点火時期のリタード量が比例的
に大きくされ、一定の充填効率ηcでは幾何学的圧縮比
εが高くなるにつれて点火時期のリタード量が比例的に
大きくされることが、ノッキング防止のために必要とな
る。従って、これら幾何学的圧縮比εおよび充填効率η
cと点火時期リタード量との関係が図6のような特性と
なる。
As shown in this figure, knocking is more likely to occur as the geometric compression ratio ε becomes higher and as the packing efficiency η c becomes higher. The packing efficiency η c is reduced as the geometrical compression ratio ε is increased, and the packing efficiency η c is reduced by about 28% when the geometrical compression ratio ε is increased by 1.0. Further, the ignition as retard amount of the ignition timing as the charging efficiency eta c is increased in epsilon certain geometric compression ratio is proportionally increased, the geometric compression ratio at a constant charging efficiency eta c epsilon is high It is necessary to increase the retard amount proportionally in order to prevent knocking. Therefore, these geometric compression ratio ε and packing efficiency η
The relationship between c and the ignition timing retard amount has the characteristic shown in FIG.

【0040】図7は点火時期のMBTからのリタード量
とトルク低下率との関係を示し、この図のように、リタ
ード量が大きくなるにつれてトルク低下率が二次関数的
に増大する。
FIG. 7 shows the relationship between the retard amount from the MBT of the ignition timing and the torque reduction rate. As shown in FIG. 7, the torque reduction rate increases as a quadratic function as the retard amount increases.

【0041】図8は、充填効率ηcおよび幾何学的圧縮
比εと点火時期のリタード量との関係を線A2,A3,
A4(これらは図3に示したものと同様)で示すととも
に、点火時期リタードに伴うトルク低下を考慮した実質
的な充填効率向上代を破線B2,B3,B4で示してい
る。この実質的な充填効率向上代は、エンジンのトルク
に相当するもので、図中に示した各圧縮比で点火時期を
リタードさせつつ充填効率を高めた場合のトルク上昇
を、MBTの点火時期のままで充填量を増加させて同等
のトルクが得られるようにしたと仮定した場合の充填効
率向上代に換算したものである。
FIG. 8 shows the relationship between the charging efficiency η c and the geometric compression ratio ε and the retard amount of the ignition timing on the lines A2, A3.
A4 (these are the same as those shown in FIG. 3), and the substantial charging efficiency improvement allowance considering the torque decrease due to the ignition timing retard is shown by broken lines B2, B3, B4. This substantial charging efficiency improvement amount corresponds to the engine torque, and the torque increase when the charging efficiency is increased while retarding the ignition timing at each compression ratio shown in the figure is determined by the MBT ignition timing. It is converted into the charging efficiency improvement charge when it is assumed that the same amount of torque is obtained by increasing the charging amount.

【0042】この図のように、点火時期をリタードさせ
つつ充填効率ηcを上昇させた場合に、その上昇(線A
2,A3,A4)に伴うトルクアップ分から点火時期リ
タードに伴うトルクダウン分を差し引いた量が実際のト
ルク変化となり(破線B2,B3,B4)、点火時期リ
タード量がある程度大きくなったところでトルクが最大
となり、それ以上にリタード量が増加すると充填効率η
cが上昇してもトルクは低下する。そこで、充填効率ηc
の上昇につれて生じ易くなるノッキングを点火時期のリ
タードで抑制するようにしつつ、充填効率ηcの上昇に
よりトルクアップを図るには、破線B2,B3,B4で
示す特性における最大値付近のトルクが得られることが
望ましく、最大値から2%以内とすることが効果的であ
る。そこで、トルクがこの程度に達するリタード量およ
び充填効率ηcをプロットし(点c2,c3,c4)、これ
らを結ぶと、線Cのようになる。
As shown in this figure, when the charging efficiency η c is increased while retarding the ignition timing, the increase (line A
2, A3, A4), the amount obtained by subtracting the amount of torque reduction caused by ignition timing retard from the amount of torque increase caused by ignition timing retard (broken lines B2, B3, B4), and when the ignition timing retard amount increases to some extent It becomes the maximum, and if the retard amount further increases, the packing efficiency η
Even if c increases, the torque decreases. Therefore, the charging efficiency η c
In order to increase the torque by increasing the charging efficiency η c while suppressing the knocking which tends to occur with the increase of the ignition timing by retarding the ignition timing, the torque near the maximum value in the characteristics shown by the broken lines B2, B3, B4 can be obtained. It is desirable that the maximum value be within 2%. Then, the retard amount and the charging efficiency η c at which the torque reaches this level are plotted (points c 2 , c 3 and c 4 ) and connected to each other to form a line C.

【0043】この図8のデータに基づき、点火時期をリ
タードしつつ最大値トルクより2%だけ低いトルクが得
られるところまで充填効率ηcを高めた場合の、圧縮比
εと充填効率ηcとの関係を求めると、図9中の線Eの
ようになる。つまりこの線Eは、図8中の線Cの特性
を、横軸を圧縮比εとして表したものである。また、図
9中の線Dは、点火時期のノック限界がMBTと一致す
るように充填効率ηcを調整した場合(図6中の点a1
2,a3,a4に相当)の、圧縮比εと充填効率ηcとの
関係を示す。
Based on the data in FIG. 8, the compression ratio ε and the charging efficiency η c when the charging efficiency η c is increased to the point where a torque lower than the maximum torque by 2% is obtained while retarding the ignition timing. When the relationship is calculated, the line E in FIG. 9 is obtained. That is, this line E represents the characteristics of the line C in FIG. 8 with the horizontal axis being the compression ratio ε. Further, the line D in FIG. 9 shows the case where the charging efficiency η c is adjusted so that the knock limit of the ignition timing matches the MBT (point a 1 in FIG. 6,
(corresponding to a 2 , a 3 and a 4 ), the relationship between the compression ratio ε and the packing efficiency η c is shown.

【0044】上記の線Dと線Eとの比較から明らかなよ
うに、点火時期をリタードしつつ充填効率ηcを高める
ことで、トルクアップが図られる。線Eの特性を数式化
すると、
As is clear from the comparison between the lines D and E, the torque can be increased by increasing the charging efficiency η c while retarding the ignition timing. When the characteristic of the line E is mathematically expressed,

【0045】[0045]

【数4】ηc=−24・ε+375 ……(4) となる。ただし、このデータはシリンダボア径BをB=
63mmとしたときのものである。シリンダボア径Bとの
関係としては、一定の耐ノック性が得られる充填効率η
cはシリンダボア径Bが小さくなるにつれて高くなり、
当発明者が実験的に確認したところによると、シリンダ
ボア径Bを4mm小さくすると充填効率ηcを7%高める
ことができた。このことから、上記(4)式にシリンダボ
ア径Bを加味すると、次の(5)式が得られる。
[Equation 4] η c = −24 · ε + 375 (4) However, this data shows the cylinder bore diameter B as B =
It is when it is set to 63 mm. As for the relationship with the cylinder bore diameter B, the filling efficiency η at which a constant knock resistance is obtained can be obtained.
c increases as the cylinder bore diameter B decreases,
According to the experiments conducted by the present inventor, the filling efficiency η c could be increased by 7% when the cylinder bore diameter B was reduced by 4 mm. From this, the following formula (5) is obtained by adding the cylinder bore diameter B to the formula (4).

【0046】[0046]

【数5】 ηc=−24・ε+375−7/4(B−63) ……(5) また、大気温度をToをTo=300°K、過給エア温
度Tb(インタークーラの作用でほぼ一定)をTb=3
33°K(60°C)、体積効率ηvをηv=0.9×1
00%とすると、充填効率ηcと過給機の圧力比γ(過
給機吐出側圧力Pの大気圧P0との比P/P0)との関係
としては、
[Equation 5] η c = −24 · ε + 375-7 / 4 (B−63) (5) Further, the atmospheric temperature To is To = 300 ° K, and the supercharging air temperature Tb (almost due to the action of the intercooler). Tb = 3)
33 ° K (60 ° C), volume efficiency η v is η v = 0.9 × 1
When 00% as the relationship between the pressure ratio of the charging efficiency eta c and supercharger gamma (the ratio P / P 0 of the atmospheric pressure P 0 of the supercharger discharge side pressure P),

【0047】[0047]

【数6】 ηc=ηv×(To/Tb)×γ=90×(300/333)×γ ≒81・γ ……(6) となる。これを図示すると、図10のようになる。## EQU6 ## η c = η v × (To / Tb) × γ = 90 × (300/333) × γ ≈81 · γ (6) This is illustrated in FIG. 10.

【0048】(6)式を(5)式に代入すると、Substituting equation (6) into equation (5),

【0049】[0049]

【数7】 γ=−0.296・ε+6.0−0.022B ……(7) となり、B=63mmのときは、図11中の線Gのように
なる。そして、この(7)式で与えられるラインの上側
で、略最大トルクが得られる。
(7) γ = −0.296 · ε + 6.0−0.022B (7), and when B = 63 mm, the line G in FIG. 11 is obtained. Then, approximately the maximum torque is obtained above the line given by the equation (7).

【0050】従って、近似的に前記(1)式の関係が与え
られ、この関係を満足する設定により、点火時期リター
ドで耐ノック性が確保されつつ、略最大にまでトルクが
高められることとなる。
Therefore, the relation of the above equation (1) is approximately given, and by the setting satisfying this relation, the torque is increased to almost the maximum while the knock resistance is secured by the ignition timing retard. .

【0051】吸気弁遅閉じおよび掃気によるノッキング
抑制作用が加わった場合 図3に示すようなバルブ作動特性において、吸気弁閉時
期ICをクランク角で下死点後60°以上に遅く設定す
ると、有効圧縮比が減少し、圧縮仕事による温度上昇が
抑制されることにより耐ノック性が高められる。また、
吸・排気弁の開弁期間のオーバラップ量O/Lをクラン
ク角で20°以上に大きく設定すると、掃気性が高めら
れて残留排気ガスの減少により耐ノック性が高められ
る。
Knocking by late closing of intake valve and scavenging
When the suppression action is applied In the valve operating characteristics as shown in FIG. 3, when the intake valve closing timing IC is set to be late at 60 ° or more after the bottom dead center at the crank angle, the effective compression ratio decreases and the temperature rise due to compression work. Knock resistance is improved by suppressing this. Also,
When the overlap amount O / L during the opening period of the intake / exhaust valve is set to a large value of 20 ° or more in crank angle, the scavenging property is enhanced and the residual exhaust gas is reduced to enhance the knock resistance.

【0052】そこで、少なくとも低回転高負荷領域で、
上記のように吸気弁閉時期を遅くし、または上記オーバ
ラップ量を大きくすることで耐ノック性を高めた上で、
点火時期をリタードしつつ最大トルクより2%だけ低い
トルクが得られるところまで充填効率ηcを高めるよう
にした場合、B=63mmでの圧縮比εと充填効率ηc
の対応関係は図9中の線Fのようになり、線Eの特性と
比べて充填効率ηcが約20%高くなる。従って、これ
にシリンダボア径Bを加味して対応関係を数式化する
と、次の(8)式のようになる。
Therefore, at least in the low rotation and high load region,
After increasing the knock resistance by delaying the intake valve closing timing or increasing the overlap amount as described above,
When the charging efficiency η c is increased to the point where a torque lower than the maximum torque is obtained by 2% while retarding the ignition timing, the correspondence relationship between the compression ratio ε and the charging efficiency η c at B = 63 mm is shown in FIG. It becomes like the line F in the middle, and the filling efficiency η c is about 20% higher than the characteristic of the line E. Therefore, when the cylinder bore diameter B is added to this and the correspondence is made into a mathematical expression, the following expression (8) is obtained.

【0053】[0053]

【数8】 ηc=−24・ε+395−7/4(B−63) ……(8) 充填効率ηcを過給圧力比γに換算すると、[Equation 8] η c = −24 · ε + 395-7 / 4 (B−63) (8) When the charging efficiency η c is converted into the supercharging pressure ratio γ,

【0054】[0054]

【数9】 γ=−0.296・ε+6.2−0.022B ……(9) となり、B=63mmのときは、図11中の線Hのように
なる。
[Formula 9] γ = −0.296 · ε + 6.2−0.022B (9), and when B = 63 mm, the line H in FIG. 11 is obtained.

【0055】従って、このように吸気弁遅閉じまたは掃
気作用が加わった場合は、近似的に、次の(10)式を満足
する設定により、耐ノック性が確保されつつ、略最大に
までトルクが高められることとなる。
Therefore, when the intake valve is late closed or the scavenging action is added in this way, approximately the torque is almost maximized while the knock resistance is secured by the setting that satisfies the following expression (10). Will be increased.

【0056】 γ≧−0.29・ε+6.2−0.022・B ……(10)EGRおよび燃料のオクタン価を考慮した場合 図1に示
すようなエンジンにおいて、高負荷時に高負荷用EGR
通路22によって充分に冷却したEGRガスを燃焼室に
供給すると、耐ノック性が高められる。また、燃料のオ
クタン価が高くなるにつれて耐ノック性が高められる。
Γ ≧ −0.29 · ε + 6.2-0.022 · B (10) Considering EGR and octane number of fuel In an engine as shown in FIG. 1, EGR for high load at high load
When the EGR gas sufficiently cooled by the passage 22 is supplied to the combustion chamber, the knock resistance is enhanced. Further, as the octane number of the fuel increases, the knock resistance is enhanced.

【0057】そこで、冷却したEGRガスを燃焼室に供
給する場合のEGR率をRe(%)、燃料のオクタン価
をRoとし、前記(1)式にこれらの影響を加味すると、 γ・(1+Re/100)≧−0.29・ε+(a+b・Ro) −0.022・B+c・Re/100……(11) となる。この式において、a,b,cは定数であり、当
発明者が実験的に求めたところでは、a=0.09、b
=0.059、c=0.007であった。なお、上記
a,b,cの各値を代入するとともに、オクタン価Ro
を約100、EGR率Reを0とすれば、前記(1)式と
なる。
Therefore, when the EGR rate when supplying the cooled EGR gas to the combustion chamber is Re (%) and the octane number of the fuel is Ro, and these effects are added to the equation (1), γ · (1 + Re / 100) ≧ −0.29 · ε + (a + b · Ro) −0.022 · B + c · Re / 100 (11) In this formula, a, b, and c are constants, and it was found by the inventor of the present invention that a = 0.09, b.
= 0.059, c = 0.007. In addition, while substituting the values of a, b, and c, the octane number Ro
Is about 100 and the EGR rate Re is 0, the above equation (1) is obtained.

【0058】排気温度に及ぼす影響 前記の(1)式または(10)式もしくは(11)式を満足するよ
うに設定する場合に、先ず圧縮比εが排気温度に及ぼす
影響を考えた場合、圧縮比εを高くすると膨張比が大き
くなることにより排気温度が低下し、圧縮比εが低くな
るにつれて排気温度が上昇する傾向がある。
Effect on Exhaust Temperature When the effect of the compression ratio ε on the exhaust temperature is considered when setting is made so as to satisfy the above formula (1), (10) or (11), When the ratio ε is increased, the expansion ratio is increased, so that the exhaust temperature is lowered, and as the compression ratio ε is decreased, the exhaust temperature is increased.

【0059】ところが、圧縮比εおよび充填効率ηc
応じて耐ノック性確保のために点火時期が調整されるの
で、圧縮比εが低くなると点火時期が進角されることに
より、排気温度の上昇が避けられる。この作用を、前述
の図6と、図12とに基づいて説明する。
However, since the ignition timing is adjusted according to the compression ratio ε and the charging efficiency η c in order to secure the knock resistance, the ignition timing is advanced when the compression ratio ε becomes low, so that the exhaust gas temperature Rise is avoided. This action will be described based on FIG. 6 and FIG. 12 described above.

【0060】図12は、排気温度低減に関して実験的に
調べたデータを表したもので、圧縮比εの上昇と点火時
期の進角とがそれぞれが排気温度に及ぼす影響を示し、
さらに冷却したEGRガスを供給した場合、空燃比をリ
ッチにした場合、吸気温を低減した場合、排圧を低減し
た場合のそれぞれが排気温度に及ぼす影響についても比
較のために示している。この図から明らかなように、圧
縮比εを1だけ変化させれば排気温度が約20°C変化
し、一方、点火時期を5degだけ変えれば排気温度が約
40°C変化する。従って、圧縮比εが1だけ低くなっ
た場合に、それによる排気温度上昇を打ち消すには、点
火時期を2.5deg程度進角させればよい。
FIG. 12 shows data experimentally investigated with respect to reduction of exhaust temperature, showing effects of increase in compression ratio ε and advance of ignition timing on exhaust temperature.
For the purpose of comparison, the effects of supplying cooled EGR gas, making the air-fuel ratio rich, reducing the intake air temperature, and reducing the exhaust pressure are also shown for comparison. As is clear from this figure, changing the compression ratio ε by 1 changes the exhaust temperature by about 20 ° C, while changing the ignition timing by 5 ° changes the exhaust temperature by about 40 ° C. Therefore, when the compression ratio ε is decreased by 1, the ignition timing may be advanced by about 2.5 deg in order to cancel the increase in exhaust gas temperature.

【0061】また、図6中に示すように、耐ノック性を
同一に保つには、圧縮比εを1だけ高くすると充填効率
ηcを約28%低下させる必要があり、一方、点火時期
を1degだけ進めると充填効率ηcを約4%低下させる必
要がある。従って、圧縮比εが1だけ低くなったとき
に、充填効率ηcおよび耐ノック性を同一に保つには点
火時期を7deg程度進角すればよい。そしてこの程度に
進角させると、排気温度が、圧縮比εが低くなったこと
による上昇分以上に引き下げられることとなる。
Further, as shown in FIG. 6, in order to keep the knock resistance the same, it is necessary to decrease the charging efficiency η c by about 28% when the compression ratio ε is increased by 1, while the ignition timing is changed. It is necessary to reduce the filling efficiency η c by about 4% if the distance is advanced by 1 deg. Therefore, when the compression ratio ε is decreased by 1, the ignition timing may be advanced by about 7 deg in order to keep the charging efficiency η c and the knock resistance the same. When the angle of advance is advanced to this extent, the exhaust gas temperature is lowered more than the amount of increase due to the reduction of the compression ratio ε.

【0062】このように、点火時期を調整すれば、圧縮
比εが低い場合でも排気温度の上昇を招くことがない。
By adjusting the ignition timing in this way, the exhaust temperature does not rise even when the compression ratio ε is low.

【0063】なお、本発明の過給機付エンジンにおい
て、過給機は実施例に示すリショルム型過給機に限ら
ず、他の機械式過給機あるいはターボ過給機等であって
もよい。
In the engine with a supercharger of the present invention, the supercharger is not limited to the Rishorum type supercharger shown in the embodiment, but may be another mechanical supercharger or a turbocharger. .

【0064】[0064]

【発明の効果】本発明は、1つの気筒に2つ以上の吸気
弁を有する過給機付エンジンにおいて、シリンダボア径
を70mm以下に設定することにより、図5に示したデー
タから理解されるように有効にシリンダボア径を小さく
して耐ノック性を高めることができる。その上に、過給
機の圧力比γと、エンジンの幾何学的圧縮比εと、シリ
ンダボア径B(mm)との関係をγ≧−0.29・ε+
6.0−0.022・Bとしているため、図6乃至図1
1のデータから理解されるように、耐ノック性を確保し
つつ、ほぼ最大トルクが得られる程度にまで充填効率を
高めることができる。
The present invention can be understood from the data shown in FIG. 5 by setting the cylinder bore diameter to 70 mm or less in a supercharged engine having two or more intake valves in one cylinder. It is possible to effectively reduce the cylinder bore diameter and improve knock resistance. In addition, the relationship between the pressure ratio γ of the supercharger, the geometric compression ratio ε of the engine, and the cylinder bore diameter B (mm) is γ ≧ −0.29 · ε +
6 to FIG.
As can be understood from the data of No. 1, the filling efficiency can be increased to the extent that almost the maximum torque can be obtained while ensuring the knock resistance.

【0065】さらに、シリンダボア径Bを50≦B≦7
0の範囲とすると、エンジン性能上の要求を満足しつつ
シリンダボア径を小さくすることができる。
Further, the cylinder bore diameter B is 50 ≦ B ≦ 7.
Within the range of 0, the cylinder bore diameter can be reduced while satisfying the engine performance requirements.

【0066】また、吸気弁の閉時期をクランク角で下死
点後60°以上に設定し、もしくは吸気弁と排気弁の開
弁期間のオーバラップ量をクランク角で20°以上に設
定するとともに、γ≧−0.29・ε+6.2−0.0
22・Bとすると、吸気弁の遅閉じもしくは上記オーバ
ラップ量大となることによりさらに耐ノック性が高めら
れ、これと関連してエンジントルクをより一層高めるこ
とができるような関係を得ることができる。
Further, the closing timing of the intake valve is set to 60 ° or more after the bottom dead center in the crank angle, or the overlap amount of the opening period of the intake valve and the exhaust valve is set to 20 ° or more in the crank angle. , Γ ≧ −0.29 · ε + 6.2-0.0
22 · B, the intake valve is late closed or the amount of overlap is large, so that the knock resistance is further enhanced, and in connection therewith, a relationship that the engine torque can be further enhanced can be obtained. it can.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例による過給機付エンジンの全
体概略図である。
FIG. 1 is an overall schematic diagram of an engine with a supercharger according to an embodiment of the present invention.

【図2】エンジン本体とその付近の部分の概略図であ
る。
FIG. 2 is a schematic view of an engine body and a portion in the vicinity thereof.

【図3】バルブタイミングを示す図である。FIG. 3 is a diagram showing valve timing.

【図4】シリンダボア径と吸気弁有効角度面積との関係
を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a cylinder bore diameter and an intake valve effective angle area.

【図5】シリンダボア径と単室容積との関係を示す図で
ある。
FIG. 5 is a diagram showing a relationship between a cylinder bore diameter and a single chamber volume.

【図6】MBTからのリタード量、充填効率および圧縮
比の関係を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the retard amount from the MBT, the charging efficiency, and the compression ratio.

【図7】MBTからのリタード量とトルク低下率との関
係を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the retard amount from the MBT and the torque reduction rate.

【図8】MBTからのリタード量、充填効率、圧縮比お
よびトルクの関係を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing the relationship among the retard amount from the MBT, the charging efficiency, the compression ratio, and the torque.

【図9】圧縮比と充填効率との関係を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a relationship between compression ratio and filling efficiency.

【図10】過給圧力比と充填効率との関係を示す図であ
る。
FIG. 10 is a diagram showing a relationship between a supercharging pressure ratio and a charging efficiency.

【図11】圧縮比と過給圧力比との関係を示す図であ
る。
FIG. 11 is a diagram showing a relationship between a compression ratio and a supercharging pressure ratio.

【図12】各種要素による排気温度低減効果を示す図で
ある。
FIG. 12 is a diagram showing an exhaust gas temperature reduction effect by various elements.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 エンジン本体 3a,3b 吸気ポート 10 吸気通路 17 過給機 1 engine body 3a, 3b intake port 10 intake passage 17 supercharger

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 1つの気筒に2つ以上の吸気弁を設けた
往復動ピストン型エンジンの吸気通路に過給機を具備し
た過給機付エンジンにおいて、シリンダボア径を70mm
以下に設定するとともに、高負荷時における過給機吐出
側圧力(P)の大気圧(P0)に対する圧力比(γ=P
/P0)と、エンジンの幾何学的圧縮比(ε)と、シリ
ンダボア径(Bmm)との関係が次の式を満足するように
設定したことを特徴とする過給機付エンジン。 γ≧−0.29・ε+6.0−0.022・B
1. A supercharged engine having a supercharger in the intake passage of a reciprocating piston type engine having two or more intake valves in one cylinder. The cylinder bore diameter is 70 mm.
The pressure ratio (γ = P) of the supercharger discharge side pressure (P) to the atmospheric pressure (P 0 ) at the time of high load is set as follows.
/ P 0 ), the geometrical compression ratio (ε) of the engine, and the cylinder bore diameter (Bmm) are set so as to satisfy the following equation: supercharged engine. γ ≧ -0.29 ・ ε + 6.0-0.022 ・ B
【請求項2】 シリンダボア径を50mm以上としたこと
を特徴とする請求項1記載の過給機付エンジン。
2. The supercharged engine according to claim 1, wherein the cylinder bore diameter is 50 mm or more.
【請求項3】 吸気通路に機械式過給機を具備し、吸気
弁の閉時期をクランク角で下死点後60°以上に設定す
るとともに、高負荷時における過給機吐出側圧力(P)
の大気圧(P0)に対する圧力比(γ=P/P0)とエン
ジンの幾何学的圧縮比(ε)とシリンダのボア径(Bm
m)との関係が次の式を満足するように設定したことを
特徴とする請求項1記載の過給機付エンジン。 γ≧−0.29・ε+6.2−0.022・B
3. A mechanical supercharger is provided in the intake passage, the closing timing of the intake valve is set to 60 ° or more after bottom dead center in crank angle, and the supercharger discharge side pressure (P )
Pressure ratio (γ = P / P 0 ) to the atmospheric pressure (P 0 ), the geometrical compression ratio (ε) of the engine, and the bore diameter (Bm of the cylinder
The supercharged engine according to claim 1, wherein the relationship with m) is set so as to satisfy the following equation. γ ≧ -0.29 ・ ε + 6.2-0.022 ・ B
【請求項4】 吸気通路に機械式過給機を具備し、吸気
弁と排気弁の開弁期間のオーバラップ量をクランク角で
20°以上に設定するとともに、高負荷時における過給
機吐出側圧力(P)の大気圧(P0)に対する圧力比
(γ=P/P0)とエンジンの幾何学的圧縮比(ε)と
シリンダのボア径(Bmm)との関係が次の式を満足する
ように設定したことを特徴とする請求項1記載の過給機
付エンジン。 γ≧−0.29・ε+6.2−0.022・B
4. A mechanical supercharger is provided in the intake passage, the overlap amount of the opening period of the intake valve and the exhaust valve is set to 20 ° or more in crank angle, and the supercharger discharges at high load. The relationship between the pressure ratio (γ = P / P 0 ) of the side pressure (P) to the atmospheric pressure (P 0 ), the geometrical compression ratio (ε) of the engine and the bore diameter (Bmm) of the cylinder is expressed by the following equation. The supercharged engine according to claim 1, wherein the engine is set to satisfy the above conditions. γ ≧ -0.29 ・ ε + 6.2-0.022 ・ B
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