JPH0637852B2 - ４サイクル断熱エンジン - Google Patents
４サイクル断熱エンジンInfo
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- JPH0637852B2 JPH0637852B2 JP1182450A JP18245089A JPH0637852B2 JP H0637852 B2 JPH0637852 B2 JP H0637852B2 JP 1182450 A JP1182450 A JP 1182450A JP 18245089 A JP18245089 A JP 18245089A JP H0637852 B2 JPH0637852 B2 JP H0637852B2
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- Japan
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- intake
- stroke
- exhaust
- engine
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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
- F02B25/00—Engines characterised by using fresh charge for scavenging cylinders
- F02B25/02—Engines characterised by using fresh charge for scavenging cylinders using unidirectional scavenging
- F02B25/04—Engines having ports both in cylinder head and in cylinder wall near bottom of piston stroke
-
- 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
- F02B19/00—Engines characterised by precombustion chambers
- F02B19/16—Chamber shapes or constructions not specific to sub-groups F02B19/02 - F02B19/10
- F02B19/165—The shape or construction of the pre-combustion chambers is specially adapted to be formed, at least in part, of ceramic material
-
- 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
- F02B29/00—Engines characterised by provision for charging or scavenging not provided for in groups F02B25/00, F02B27/00 or F02B33/00 - F02B39/00; Details thereof
-
- 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
- F02B77/00—Component parts, details or accessories, not otherwise provided for
- F02B77/11—Thermal or acoustic insulation
-
- 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
-
- 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
- F02B2275/00—Other engines, components or details, not provided for in other groups of this subclass
- F02B2275/14—Direct injection into combustion chamber
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
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- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
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- Acoustics & Sound (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
- Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Supercharger (AREA)
- Valve-Gear Or Valve Arrangements (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、ターボチャージャ、コンプレッサ等の過給
機を備えた４サイクル断熱エンジンに関する。
機を備えた４サイクル断熱エンジンに関する。
従来、断熱エンジンとして、シリンダライナ部を有する
セラミック製ライナヘッドをシリンダヘッドの内側に嵌
合したものは、例えば、特開昭５９−１２２７６５号公
報に開示されている。
セラミック製ライナヘッドをシリンダヘッドの内側に嵌
合したものは、例えば、特開昭５９−１２２７６５号公
報に開示されている。
一般に、ガソリンエンジン或いはディーゼルエンジンの
作動については、吸入行程、圧縮行程、燃焼行程及び排
気行程の４つの作用の繰り返しによって行われ、該各行
程の内、動力が発生してクランクシャフトにトルクが与
えられるのは燃焼行程のみであり、他の３つの行程は慣
性によって回転が行われるものである。
作動については、吸入行程、圧縮行程、燃焼行程及び排
気行程の４つの作用の繰り返しによって行われ、該各行
程の内、動力が発生してクランクシャフトにトルクが与
えられるのは燃焼行程のみであり、他の３つの行程は慣
性によって回転が行われるものである。
これらの各行程の作動原理には、４サイクルエンジンと
２サイクルエンジンの２種類の方式がある。特に、４サ
イクルエンジンは、上記４つの作動をピストンの１行程
毎に行って１サイクルを終了するのに、ピストンの４ス
トローク即ちクランクシャフトの２回転を要するエンジ
ンである。
２サイクルエンジンの２種類の方式がある。特に、４サ
イクルエンジンは、上記４つの作動をピストンの１行程
毎に行って１サイクルを終了するのに、ピストンの４ス
トローク即ちクランクシャフトの２回転を要するエンジ
ンである。
このように４サイクルエンジンは、排気行程及び吸入行
程のため１ストローク即ち十分な時間が与えられ、体積
効率が高く、平均有効圧力が高く、高速では特に効率が
良く、しかもクランクシャフトの２回転に対して１つの
燃焼行程が行われ、各部位の熱的負荷が低減できる。
程のため１ストローク即ち十分な時間が与えられ、体積
効率が高く、平均有効圧力が高く、高速では特に効率が
良く、しかもクランクシャフトの２回転に対して１つの
燃焼行程が行われ、各部位の熱的負荷が低減できる。
また、従来、内燃機関のバルブ機構として、吸排気バル
ブを電気的に構成し、電動させるバルブ機構が、例え
ば、特開昭５８−１８３８０５号公報に開示されてい
る。
ブを電気的に構成し、電動させるバルブ機構が、例え
ば、特開昭５８−１８３８０５号公報に開示されてい
る。
ところで、上記のような断熱エンジンについては、シリ
ンダヘッド及びシリンダブロックに形成したシリンダか
ら成る燃焼室を断熱材、セラミック材等から断熱構造に
構成しており、シリンダ内の高熱化により容積効率が低
下し、出力の低下をもたらす。その理由は、吸気バルブ
と排気バルブとがシリンダヘッドにに配置され、互いに
近接して配置され、しかも断熱エンジンではシリンダヘ
ッド及びシリンダ上部は断熱構造のため、燃焼室上部及
び壁面は高温になり、排気ガス及び燃焼室上部の温度は
相当に高くなっている。
ンダヘッド及びシリンダブロックに形成したシリンダか
ら成る燃焼室を断熱材、セラミック材等から断熱構造に
構成しており、シリンダ内の高熱化により容積効率が低
下し、出力の低下をもたらす。その理由は、吸気バルブ
と排気バルブとがシリンダヘッドにに配置され、互いに
近接して配置され、しかも断熱エンジンではシリンダヘ
ッド及びシリンダ上部は断熱構造のため、燃焼室上部及
び壁面は高温になり、排気ガス及び燃焼室上部の温度は
相当に高くなっている。
それ故に、吸気ポート及び吸入空気は、排気ポート、燃
焼室上部壁及び排気ガスによる熱的影響を受け易く、シ
リンダ内に吸い込まれる新気はシリンダ内或いは壁面か
ら受熱して加熱膨張し、吸入空気が熱的影響のため膨張
して吸入空気量が極端に、例えば、２割以上にも減少さ
せられ、吸入効率を低下させる。
焼室上部壁及び排気ガスによる熱的影響を受け易く、シ
リンダ内に吸い込まれる新気はシリンダ内或いは壁面か
ら受熱して加熱膨張し、吸入空気が熱的影響のため膨張
して吸入空気量が極端に、例えば、２割以上にも減少さ
せられ、吸入効率を低下させる。
しかしながら、２サイクルの作動のエンジンでは、吸気
ポートはシリンダライナ下部に設けられており、空気交
換は排気バルブが開弁し、排気ポートを通じて排気され
る時、シリンダ内に圧力波即ちパルス波が発生し、排気
ガスを押し出す現象になる。それによって、該排気ガス
の後流に発生した負の圧力ゾーンに新気がシリンダ下部
から流入するが、シリンダ下部はシリンダヘッドに比較
してそれほど高温になっていないので、新気はシリンダ
下部の壁面温度の影響を余り受けない。
ポートはシリンダライナ下部に設けられており、空気交
換は排気バルブが開弁し、排気ポートを通じて排気され
る時、シリンダ内に圧力波即ちパルス波が発生し、排気
ガスを押し出す現象になる。それによって、該排気ガス
の後流に発生した負の圧力ゾーンに新気がシリンダ下部
から流入するが、シリンダ下部はシリンダヘッドに比較
してそれほど高温になっていないので、新気はシリンダ
下部の壁面温度の影響を余り受けない。
このことは、特に、断熱エンジンにおいて、２サイクル
の作動を行ってシリンダ下部より新気を吸入すれば、掃
気空気量或いは吸入空気量が減少しないというメリット
がある。
の作動を行ってシリンダ下部より新気を吸入すれば、掃
気空気量或いは吸入空気量が減少しないというメリット
がある。
この発明の目的は、上記の課題を解決することであり、
シリンダヘッド下面部及びシリンダライナ上部を少なく
とも断熱構造に構成した断熱エンジンにおいて、シリン
ダヘッド部位は高温になるが、シリンダヘッドより離れ
たシリンダ下部は比較的に高温でないことに着眼し、吸
気ポートを排気ポートから隔たったシリンダ下部に設
け、吸入空気が排気ポートが設けられたシリンダヘッド
壁面、排気ガス等からの温度の影響を受けないような構
造に構成し、吸気口がシリンダライナ下部に設けられて
吸入期間が短くなるのに対応して吸気通路にターボチャ
ージャ、コンプレッサ等の過給機を連結して吸入空気の
吸気流入状態を良好にし、吸気効率を向上させ、吸気通
路から逆止弁を排除してシリンダライナに形成した吸気
口の外周のガイドスクロールの形状を吸入空気が有効に
流入できるように構成した４サイウル断熱エンジンを提
供することである。特に、排気行程開始付近でシリンダ
内圧力を負圧状態に低下せしめるとともに、圧縮行程前
にシリンダ内圧力を正圧状態にすることにより、排気行
程および吸気行程間においてプラスの仕事をなし得るよ
うに構成した４サイクル断熱エンジンを提供することで
ある。
シリンダヘッド下面部及びシリンダライナ上部を少なく
とも断熱構造に構成した断熱エンジンにおいて、シリン
ダヘッド部位は高温になるが、シリンダヘッドより離れ
たシリンダ下部は比較的に高温でないことに着眼し、吸
気ポートを排気ポートから隔たったシリンダ下部に設
け、吸入空気が排気ポートが設けられたシリンダヘッド
壁面、排気ガス等からの温度の影響を受けないような構
造に構成し、吸気口がシリンダライナ下部に設けられて
吸入期間が短くなるのに対応して吸気通路にターボチャ
ージャ、コンプレッサ等の過給機を連結して吸入空気の
吸気流入状態を良好にし、吸気効率を向上させ、吸気通
路から逆止弁を排除してシリンダライナに形成した吸気
口の外周のガイドスクロールの形状を吸入空気が有効に
流入できるように構成した４サイウル断熱エンジンを提
供することである。特に、排気行程開始付近でシリンダ
内圧力を負圧状態に低下せしめるとともに、圧縮行程前
にシリンダ内圧力を正圧状態にすることにより、排気行
程および吸気行程間においてプラスの仕事をなし得るよ
うに構成した４サイクル断熱エンジンを提供することで
ある。
この発明は、上記目的を達成するため、次のように構成
されている。即ち、この発明は、断熱構造に構成したシ
リンダヘッド下面部及びシリンダライナ上部、前記シリ
ンダヘッド下面部に形成されシリンダ内に直接連通する
排気ポートに配置した排気バルブ、シリンダライナ下部
の周囲方向に形成した下死点手前でシリンダ内に開口す
る多数の吸気口、該吸気口に通じるシリンダライナ外周
に形成したガイドスクロール、及び該ガイドスクロール
に通じる吸気通路に連結した過給機から成り、爆発行程
の終端手前付近において前記排気バルブが開放されシリ
ンダ内の燃焼ガスがシリンダ内に直接連通する前記排気
ポートを通して排出することによって排気行程開始付近
でシリンダ内圧力を負圧状態に低下せしめ、排気行程に
おいて排気ガスが排出された後、吸気行程の終端手前付
近において前記吸気口が開放し、前記過給機による加圧
空気が前記吸気口を通してシリンダ内に流入することに
より圧縮行程前にシリンダ内圧力を正圧状態にすること
を特徴とする４サイクル断熱エンジンに関する。
されている。即ち、この発明は、断熱構造に構成したシ
リンダヘッド下面部及びシリンダライナ上部、前記シリ
ンダヘッド下面部に形成されシリンダ内に直接連通する
排気ポートに配置した排気バルブ、シリンダライナ下部
の周囲方向に形成した下死点手前でシリンダ内に開口す
る多数の吸気口、該吸気口に通じるシリンダライナ外周
に形成したガイドスクロール、及び該ガイドスクロール
に通じる吸気通路に連結した過給機から成り、爆発行程
の終端手前付近において前記排気バルブが開放されシリ
ンダ内の燃焼ガスがシリンダ内に直接連通する前記排気
ポートを通して排出することによって排気行程開始付近
でシリンダ内圧力を負圧状態に低下せしめ、排気行程に
おいて排気ガスが排出された後、吸気行程の終端手前付
近において前記吸気口が開放し、前記過給機による加圧
空気が前記吸気口を通してシリンダ内に流入することに
より圧縮行程前にシリンダ内圧力を正圧状態にすること
を特徴とする４サイクル断熱エンジンに関する。
この４サイクル断熱エンジンは、シリンダヘッドに燃料
噴射ノズルを設けた直接噴射式、主燃焼室と副燃焼室と
を有する副室式、或いは前記吸気通路に燃料噴射ノズル
等の燃料供給手段を設けたディーゼルエンジンに適用で
きるものである。
噴射ノズルを設けた直接噴射式、主燃焼室と副燃焼室と
を有する副室式、或いは前記吸気通路に燃料噴射ノズル
等の燃料供給手段を設けたディーゼルエンジンに適用で
きるものである。
この発明による４サイクル断熱エンジンは、上記のよう
に構成され、次のように作用する。
に構成され、次のように作用する。
この４サイクル断熱エンジンは、燃焼室を断熱構造に構
成し、排気バルブをシリンダヘッドに形成した排気ポー
トに配置し、シリンダライナ下部の下死点手前でシリン
ダ内に開口する多数の吸気口を形成し、シリンダライナ
外周に形成されガイドスクロールに通じる吸気通路に過
給機を連結したので、過給機即ちターボチャージャの機
能によって爆発行程及び排気行程中における吸気通路へ
の排気ガスの逆流を防止でき、また吸入空気は高温度の
排気ガス及び高温度の燃焼室上部壁面の熱影響を全く受
けることがなく、吸入空気の温度上昇はなく、吸入効率
を向上できる。
成し、排気バルブをシリンダヘッドに形成した排気ポー
トに配置し、シリンダライナ下部の下死点手前でシリン
ダ内に開口する多数の吸気口を形成し、シリンダライナ
外周に形成されガイドスクロールに通じる吸気通路に過
給機を連結したので、過給機即ちターボチャージャの機
能によって爆発行程及び排気行程中における吸気通路へ
の排気ガスの逆流を防止でき、また吸入空気は高温度の
排気ガス及び高温度の燃焼室上部壁面の熱影響を全く受
けることがなく、吸入空気の温度上昇はなく、吸入効率
を向上できる。
即ち、排気バルブは爆発行程の終わり時期即ち下死点前
付近で開放され、シリンダ内の排気ガスはブローダウン
現象で排気されてシリンダ内圧を急速に低下させ排気行
程開始付近でシリンダ内圧力を負圧状態に低下せしめ
る。一方、その排気ガスはターボチャージャのタービン
に作用してターボチャージャを強力に作動してコンプレ
ッサを最大に機能させ、該コンプレッサからの加圧空気
は吸気通路へ送り込まれ、引き続いて吸気口を通じてシ
リンダ内即ち燃焼室内へジェット流となって流入する。
付近で開放され、シリンダ内の排気ガスはブローダウン
現象で排気されてシリンダ内圧を急速に低下させ排気行
程開始付近でシリンダ内圧力を負圧状態に低下せしめ
る。一方、その排気ガスはターボチャージャのタービン
に作用してターボチャージャを強力に作動してコンプレ
ッサを最大に機能させ、該コンプレッサからの加圧空気
は吸気通路へ送り込まれ、引き続いて吸気口を通じてシ
リンダ内即ち燃焼室内へジェット流となって流入する。
そこで、吸入空気即ち新気が排気ガスの後押しをする状
態でシリンダ内に流入し、吸気口はピストンの上昇で閉
鎖するが、シリンダ内には酸素濃度の高い新気が残った
状態で排気バルブが閉鎖して排気行程が終了し、その
後、ピストンの下降によって吸気行程（負圧行程）に移
り、シリンダ内は酸素濃度の高い新気を膨張させて負圧
になり、ピストンの下死点手前で吸気口がシリンダ内に
再び開口する。この時、ターボチャージャの作用によっ
て昇圧された加圧空気は吸気通路及びガイドスクロール
に待機し、且つシリンダ内は負圧になって差圧も極めて
大きくなっているので、吸気口の開放によって、シリン
ダライナ下部で熱影響を受けずに低温状態の過圧空気は
該負圧状態のシリンダ内へ一気に短時間で吸入され、圧
縮行程前にシリンダ内圧力は正圧状態になる。従って、
吸入効率を向上できる。
態でシリンダ内に流入し、吸気口はピストンの上昇で閉
鎖するが、シリンダ内には酸素濃度の高い新気が残った
状態で排気バルブが閉鎖して排気行程が終了し、その
後、ピストンの下降によって吸気行程（負圧行程）に移
り、シリンダ内は酸素濃度の高い新気を膨張させて負圧
になり、ピストンの下死点手前で吸気口がシリンダ内に
再び開口する。この時、ターボチャージャの作用によっ
て昇圧された加圧空気は吸気通路及びガイドスクロール
に待機し、且つシリンダ内は負圧になって差圧も極めて
大きくなっているので、吸気口の開放によって、シリン
ダライナ下部で熱影響を受けずに低温状態の過圧空気は
該負圧状態のシリンダ内へ一気に短時間で吸入され、圧
縮行程前にシリンダ内圧力は正圧状態になる。従って、
吸入効率を向上できる。
また、上記のようにターボチャージャ等の過給機を設け
ることによって、吸気通路には逆止弁を設ける必要がな
く、シリンダライナ下部の吸気口の外周のガイドスクロ
ールの設計の自由度が向上し、該ガイドスクロールの形
状を吸入空気の旋回液を大きくしてシリンダ内へ吸入さ
れ易くなるように構成できる。
ることによって、吸気通路には逆止弁を設ける必要がな
く、シリンダライナ下部の吸気口の外周のガイドスクロ
ールの設計の自由度が向上し、該ガイドスクロールの形
状を吸入空気の旋回液を大きくしてシリンダ内へ吸入さ
れ易くなるように構成できる。
以下、図面を参照して、この発明による４サイクル断熱
エンジンの実施例を説明する。
エンジンの実施例を説明する。
第１図及び第２図において、この発明による４サイクル
断熱エンジンの一実施例が示されている。第１図はこの
発明による４サイクル断熱エンジンの一実施例を示す概
略断面図、及び第２図は第１図の４サイクル断熱エンジ
ンのシリンダライナ下部の断面図を示す。
断熱エンジンの一実施例が示されている。第１図はこの
発明による４サイクル断熱エンジンの一実施例を示す概
略断面図、及び第２図は第１図の４サイクル断熱エンジ
ンのシリンダライナ下部の断面図を示す。
この４サイクル断熱エンジンは、排気バルブ１をシリン
ダヘッド３に配置したものであり、排気行程をシリンダ
中心線に対して一定方向の気流によって行わせたもので
あり、排気ポート２０の入口部にバルブシート１９が配
置され、排気バルブ１はそのバルブフェースがバルブシ
ート１９に離接可能に開閉作動するように配置されてい
る。
ダヘッド３に配置したものであり、排気行程をシリンダ
中心線に対して一定方向の気流によって行わせたもので
あり、排気ポート２０の入口部にバルブシート１９が配
置され、排気バルブ１はそのバルブフェースがバルブシ
ート１９に離接可能に開閉作動するように配置されてい
る。
この４サイクル断熱エンジンは、シリンダヘッド３に燃
料噴射ノズル（図示せず）を設けた直接噴射式ディーゼ
ルエンジン、或いは副室式ディーゼルエンジン又はアル
コール噴射エンジン（図示せず）に適用できるものであ
る。また、ガスケット１８を介してシリンダヘッド３に
固定したシリンダブロック４のシリンダには、シリンダ
ライナ９が嵌合し、シリンダライナ９の下部には、周方
向に多数の吸気口１２が形成され、該吸気口１２はシリ
ンダブロック４に形成された環状の吸気通路となるガイ
ドスクロール１１が連通している。
料噴射ノズル（図示せず）を設けた直接噴射式ディーゼ
ルエンジン、或いは副室式ディーゼルエンジン又はアル
コール噴射エンジン（図示せず）に適用できるものであ
る。また、ガスケット１８を介してシリンダヘッド３に
固定したシリンダブロック４のシリンダには、シリンダ
ライナ９が嵌合し、シリンダライナ９の下部には、周方
向に多数の吸気口１２が形成され、該吸気口１２はシリ
ンダブロック４に形成された環状の吸気通路となるガイ
ドスクロール１１が連通している。
更に、このガイドスクロール１１は、ターボチャージャ
或いはコンプレッサ等から成る過給機が連結されてい
る。この過給機は、第１図ではターボチャージャ２が示
されており、排気ポート２０から排気される排気ガス
は、点線で示すように、ターボチャージャ２のタービン
スクロール２５に導入される。ターボチャージャ２は、
タービン及びコンプレッサ１４から成り、タービンスク
ロール２５を通じてタービンのブレードに作用する排気
ガスは、タービンに回転力を与え、該回転力はコンプレ
ッサ１４のインペラに伝達され、該インペラの作用によ
って加圧空気は吸気通路１７へ供給される。
或いはコンプレッサ等から成る過給機が連結されてい
る。この過給機は、第１図ではターボチャージャ２が示
されており、排気ポート２０から排気される排気ガス
は、点線で示すように、ターボチャージャ２のタービン
スクロール２５に導入される。ターボチャージャ２は、
タービン及びコンプレッサ１４から成り、タービンスク
ロール２５を通じてタービンのブレードに作用する排気
ガスは、タービンに回転力を与え、該回転力はコンプレ
ッサ１４のインペラに伝達され、該インペラの作用によ
って加圧空気は吸気通路１７へ供給される。
燃焼室８の上部における構造は、シリンダヘッド３のシ
リンダヘッド下面部６及びシリンダを構成するシリンダ
ライナ上部７から構成した一体構造のヘッドライナ５か
ら成っており、該ヘッドライナ５は、窒化珪素(Si3N4)
、炭化珪素(SiC) 等のセラミック材料から成り、シリ
ンダヘッド３の下面部に嵌合した状態に配置され、該ヘ
ッドライナ５の外面には、シリンダヘッドの下面部との
間に断熱材から形成された断熱ガスケット１０が介在し
ている。
リンダヘッド下面部６及びシリンダを構成するシリンダ
ライナ上部７から構成した一体構造のヘッドライナ５か
ら成っており、該ヘッドライナ５は、窒化珪素(Si3N4)
、炭化珪素(SiC) 等のセラミック材料から成り、シリ
ンダヘッド３の下面部に嵌合した状態に配置され、該ヘ
ッドライナ５の外面には、シリンダヘッドの下面部との
間に断熱材から形成された断熱ガスケット１０が介在し
ている。
更に、ヘッドライナ５のシリンダライナ上部７の下端面
とシリンダライナ９の下部の上端面との境界部には、ラ
イナ上部７からライナ９の下部への熱流の発生を防止す
るため、断熱材から成る断熱ガスケット１５が介在して
いる。また、シリンダ内を往復運動するピストン１３に
ついては、セラミック材料等から断熱構造に構成されて
いる（図示せず）。なお、図中、１６はピストンリング
を示す。
とシリンダライナ９の下部の上端面との境界部には、ラ
イナ上部７からライナ９の下部への熱流の発生を防止す
るため、断熱材から成る断熱ガスケット１５が介在して
いる。また、シリンダ内を往復運動するピストン１３に
ついては、セラミック材料等から断熱構造に構成されて
いる（図示せず）。なお、図中、１６はピストンリング
を示す。
シリンダライナ上部７とシリンダライナ９の下部との境
界部に、断熱ガスケット１５を配置することによって、
燃焼室８を構成する壁面の温度分布は、例えば、シリン
ダヘッド３のファイヤデッキを構成するシリンダヘッド
下面部６の部位の温度が６００℃とすると、断熱ガスケ
ット１５を配置した境界部の温度が３００℃、吸気口１
２が形成されているシリンダライナ９下部の温度は２０
０℃以下になる。従って、エンジンの燃焼行程は断熱
し、膨張行程は冷却する理想的な構造に構成できる。
界部に、断熱ガスケット１５を配置することによって、
燃焼室８を構成する壁面の温度分布は、例えば、シリン
ダヘッド３のファイヤデッキを構成するシリンダヘッド
下面部６の部位の温度が６００℃とすると、断熱ガスケ
ット１５を配置した境界部の温度が３００℃、吸気口１
２が形成されているシリンダライナ９下部の温度は２０
０℃以下になる。従って、エンジンの燃焼行程は断熱
し、膨張行程は冷却する理想的な構造に構成できる。
また、この４サイクル断熱エンジンにおいて、吸気口１
２は、ピストン１３の下死点手前のシリンダライナ９の
下部円周上に多数形成されており、また、シリンダライ
ナ９の外周面には、吸気通路１７に通じる環状の通路で
あるガイドスクロール１１が形成されている。多数の吸
気口１２は、ガイドスクロール１１に連通し、該吸気口
１２の形状は吸入空気が流線に沿って流れるように、シ
リンダライナ９の半径方向且つ軸方向に対して傾斜状態
に形成されている。
２は、ピストン１３の下死点手前のシリンダライナ９の
下部円周上に多数形成されており、また、シリンダライ
ナ９の外周面には、吸気通路１７に通じる環状の通路で
あるガイドスクロール１１が形成されている。多数の吸
気口１２は、ガイドスクロール１１に連通し、該吸気口
１２の形状は吸入空気が流線に沿って流れるように、シ
リンダライナ９の半径方向且つ軸方向に対して傾斜状態
に形成されている。
これらの吸気口１２の形成位置によって、吸気口１２
は、ピストン１３の下死点B.D.C.付近でシリンダ内即ち
燃焼室８に連通する。爆発行程の終了付近即ちピストン
１３の下死点B.D.C.付近では、ターボチャージャ２から
の加圧空気のため、排気ガスが吸気通路１７に逆流する
ことがなく、また、排気行程後の吸気行程（負圧行程）
の終了付近でのピストン１３が下死点付近に位置する時
には、燃焼室８内は負圧になっており、ターボチャージ
ャ２の作用によって加圧空気は一気に燃焼室８内に吸入
される。このターボチャージャ２の作動状態を制御する
ことによって、エンジンの低速時にブースト圧を向上さ
せれば、低速時でのトルクをアップすることもできる。
は、ピストン１３の下死点B.D.C.付近でシリンダ内即ち
燃焼室８に連通する。爆発行程の終了付近即ちピストン
１３の下死点B.D.C.付近では、ターボチャージャ２から
の加圧空気のため、排気ガスが吸気通路１７に逆流する
ことがなく、また、排気行程後の吸気行程（負圧行程）
の終了付近でのピストン１３が下死点付近に位置する時
には、燃焼室８内は負圧になっており、ターボチャージ
ャ２の作用によって加圧空気は一気に燃焼室８内に吸入
される。このターボチャージャ２の作動状態を制御する
ことによって、エンジンの低速時にブースト圧を向上さ
せれば、低速時でのトルクをアップすることもできる。
また、排気バルブ１については、通常エンジンと同様に
カム等の動弁機構で開閉作動してもよいが、電磁バルブ
駆動装置によって開閉作動してもよいことは勿論であ
る。
カム等の動弁機構で開閉作動してもよいが、電磁バルブ
駆動装置によって開閉作動してもよいことは勿論であ
る。
更に、この４サイクル断熱エンジンについては、排気バ
ルブ１を電磁力によって開閉作動するように構成でき、
その場合には排気バルブ１の開閉作動はクランクの回転
とは独立して、ピストンのストローク位置即ちクランク
角を検出する位置センサーによる検出信号に応答して排
気バルブ１の開閉タイミングを最適状態に開閉制御でき
るものである。
ルブ１を電磁力によって開閉作動するように構成でき、
その場合には排気バルブ１の開閉作動はクランクの回転
とは独立して、ピストンのストローク位置即ちクランク
角を検出する位置センサーによる検出信号に応答して排
気バルブ１の開閉タイミングを最適状態に開閉制御でき
るものである。
即ち、排気バルブ１の電磁バルブ駆動装置は、電磁力に
よってバルブを開閉作動するものであり、エンジンの回
転数を検出する回転センサー、エンジンの負荷を検出す
る負荷センサー、ピストン１３のストローク位置即ちク
ランク角を検出する位置センサー、及び吸入空気量を検
出する吸気流量センサーからの各検出信号を受け、これ
らの各検出信号に応答して指令を発するコントローラに
よって制御できるものである。
よってバルブを開閉作動するものであり、エンジンの回
転数を検出する回転センサー、エンジンの負荷を検出す
る負荷センサー、ピストン１３のストローク位置即ちク
ランク角を検出する位置センサー、及び吸入空気量を検
出する吸気流量センサーからの各検出信号を受け、これ
らの各検出信号に応答して指令を発するコントローラに
よって制御できるものである。
エンジンの負荷センサーは、エンジン負荷を検出するも
のであり、燃料噴射装置の噴射ノズルからエンジンへの
供給される燃料供給量を検出するか、或いはアクセルペ
ダルの踏込み量を検出することによって検出できるもの
である。
のであり、燃料噴射装置の噴射ノズルからエンジンへの
供給される燃料供給量を検出するか、或いはアクセルペ
ダルの踏込み量を検出することによって検出できるもの
である。
エンジンへの供給燃料を制御する燃料噴射装置は噴射ノ
ズルを有し、該噴射ノズルからシリンダヘッド３の上部
から燃焼室８に噴射される燃料がシリンダ内へと噴霧導
入される。この燃料噴射装置は、コントローラからの指
令によって所定量の燃料を噴射するように制御されるも
のである。また、エンジンの出力軸に対して回転サンサ
ーが設けられ、エンジン回転数を検出する。このエンジ
ン回転数の検出値即ち回転信号は、コントローラに入力
される。
ズルを有し、該噴射ノズルからシリンダヘッド３の上部
から燃焼室８に噴射される燃料がシリンダ内へと噴霧導
入される。この燃料噴射装置は、コントローラからの指
令によって所定量の燃料を噴射するように制御されるも
のである。また、エンジンの出力軸に対して回転サンサ
ーが設けられ、エンジン回転数を検出する。このエンジ
ン回転数の検出値即ち回転信号は、コントローラに入力
される。
この発明による４サイクル断熱エンジンは、上記のよう
に構成されており、第３図及び第４図（Ａ）、第４図
（Ｂ）、第４図（Ｃ）及び第４図（Ｄ）を参照して、こ
の４サイクル断熱エンジンの作動サイクルを説明する。
第３図には、この発明による４サイクル断熱エンジンに
ついてのＰ−Ｖ線図、並びに第４図（Ａ）、第４図
（Ｂ）、第４図（Ｃ）及び第４図（Ｄ）は各作動サイク
ルの状態を示す説明図である。
に構成されており、第３図及び第４図（Ａ）、第４図
（Ｂ）、第４図（Ｃ）及び第４図（Ｄ）を参照して、こ
の４サイクル断熱エンジンの作動サイクルを説明する。
第３図には、この発明による４サイクル断熱エンジンに
ついてのＰ−Ｖ線図、並びに第４図（Ａ）、第４図
（Ｂ）、第４図（Ｃ）及び第４図（Ｄ）は各作動サイク
ルの状態を示す説明図である。
第３図において、エンジンの作動サイクルを説明するた
め、１サイクルにおけるシリンダ内のガス状態の変化が
示されており、横軸に容積Ｖを且つ縦軸に圧力Ｐをプロ
ットしている。ここで、ピストンの受圧面積は一定であ
るので、横軸はピストン行程の位置を示すことができ、
左終端が上死点T.D.C.であり且つ右終端が下死点B.D.C.
の位置に相当している。また、ピストンストロークはク
ランク角度の関数であり、縦軸の圧力Ｐをクランク角と
してプロットすることができる。
め、１サイクルにおけるシリンダ内のガス状態の変化が
示されており、横軸に容積Ｖを且つ縦軸に圧力Ｐをプロ
ットしている。ここで、ピストンの受圧面積は一定であ
るので、横軸はピストン行程の位置を示すことができ、
左終端が上死点T.D.C.であり且つ右終端が下死点B.D.C.
の位置に相当している。また、ピストンストロークはク
ランク角度の関数であり、縦軸の圧力Ｐをクランク角と
してプロットすることができる。
エンジンサイクルの吸気行程において、例えば、電磁バ
ルブ駆動装置によって排気バルブ１は閉鎖され、第４図
（Ａ）の矢印Ｅで示すように、ピストン１３は上死点T.
D.C.即ち第３図の点ａから下降する。
ルブ駆動装置によって排気バルブ１は閉鎖され、第４図
（Ａ）の矢印Ｅで示すように、ピストン１３は上死点T.
D.C.即ち第３図の点ａから下降する。
シリンダ内即ち燃焼室８の負圧は段々多くなる負圧行程
であり、この時、ピストン１３は負の仕事（斜線Ａで示
す）をしてピストン１３が下死点B.D.C.付近即ち点ｂ、
例えば、下死点B.D.C.の終了前クランク角度で５０゜の
付近に達すると、吸気口１２がシリンダ内に開口するよ
うに設定しておけば、ターボチャージャ２のコンプレッ
サ１４から送り込まれる加圧空気は吸気通路１７に圧縮
空気となって供給されている状態であり、シリンダ内即
ち燃焼室８内は吸気行程（負圧行程）によって後述する
が酸素濃度の高い新気を膨張させて負圧状態になって吸
入空気との間の差圧が大きくなっているので、加圧空気
は吸気通路１７、ガイドスクロール１１及び吸気口１２
を通じてシリンダ内に一気にジェット流となって流入
し、ピストン１３を押し下げてシリンダ内の圧力は点ｂ
から点ｃに示すように上昇してピストン１３は下死点B.
D.C.即ち点ｃに達する。このように吸気行程の後期にお
いてシリンダ内の圧力は点ｂから点ｃに示すように上昇
し、圧縮行程前にシリンダ内圧力は正圧状態になる。
であり、この時、ピストン１３は負の仕事（斜線Ａで示
す）をしてピストン１３が下死点B.D.C.付近即ち点ｂ、
例えば、下死点B.D.C.の終了前クランク角度で５０゜の
付近に達すると、吸気口１２がシリンダ内に開口するよ
うに設定しておけば、ターボチャージャ２のコンプレッ
サ１４から送り込まれる加圧空気は吸気通路１７に圧縮
空気となって供給されている状態であり、シリンダ内即
ち燃焼室８内は吸気行程（負圧行程）によって後述する
が酸素濃度の高い新気を膨張させて負圧状態になって吸
入空気との間の差圧が大きくなっているので、加圧空気
は吸気通路１７、ガイドスクロール１１及び吸気口１２
を通じてシリンダ内に一気にジェット流となって流入
し、ピストン１３を押し下げてシリンダ内の圧力は点ｂ
から点ｃに示すように上昇してピストン１３は下死点B.
D.C.即ち点ｃに達する。このように吸気行程の後期にお
いてシリンダ内の圧力は点ｂから点ｃに示すように上昇
し、圧縮行程前にシリンダ内圧力は正圧状態になる。
次いで、第４図（Ｂ）の矢印Ｆで示すように、圧縮行程
に移ってピストン１３は下死点B.D.C.即ち第３図の点ｃ
から上昇し、ピストン１３は先ず吸気口１２を通過し、
吸入空気の吸入が遮断され、シリンダ内の吸入空気は圧
縮される。引き続いて、ピストン１３の上昇によって混
合気は点ｄに到るまで圧縮されて温度と圧力が上昇す
る。圧縮行程の終わり上死点T.D.C.において、混合気は
点火或いは着火され、燃焼行程へと移る。
に移ってピストン１３は下死点B.D.C.即ち第３図の点ｃ
から上昇し、ピストン１３は先ず吸気口１２を通過し、
吸入空気の吸入が遮断され、シリンダ内の吸入空気は圧
縮される。引き続いて、ピストン１３の上昇によって混
合気は点ｄに到るまで圧縮されて温度と圧力が上昇す
る。圧縮行程の終わり上死点T.D.C.において、混合気は
点火或いは着火され、燃焼行程へと移る。
混合気は燃焼してシリンダ内圧は最高圧ＰMAX に達し、
点ｄから点ｅの線に沿う燃焼期間は終了する。爆発行程
では、第４図（Ｃ）の矢印Ｇで示すように、ピストン１
３は下降して点ｅから点ｆの線に沿って燃焼で発生する
高圧ガスによってピストン１３は押し下げられ仕事を行
う。仕事行程が進み、排気ガスは後燃えしつつピストン
を降下させるが、正の仕事（斜線Ｗで示す）をし、仕事
行程の終了は下死点B.D.C.付近即ち点ｆに到るまで続け
られ、ここで、排気バルブ１が開放される。
点ｄから点ｅの線に沿う燃焼期間は終了する。爆発行程
では、第４図（Ｃ）の矢印Ｇで示すように、ピストン１
３は下降して点ｅから点ｆの線に沿って燃焼で発生する
高圧ガスによってピストン１３は押し下げられ仕事を行
う。仕事行程が進み、排気ガスは後燃えしつつピストン
を降下させるが、正の仕事（斜線Ｗで示す）をし、仕事
行程の終了は下死点B.D.C.付近即ち点ｆに到るまで続け
られ、ここで、排気バルブ１が開放される。
排気バルブ１が開放することによって、排気ガスは排気
管へ音速で噴出しブローダウン現象が発生し、シリンダ
内の圧力は急速に低下して点ｇに到り、仕事行程が終了
する。このように排気行程開始付近でシリンダ内圧力は
負圧状態となる。この時、吸気口１２は開放状態になる
が、ターボチャージャはブローダウン現象の排気ガスに
よって強力に作動しており、コンプレッサからの新気が
吸気通路１７に昇圧した状態で待機しているので、排気
ガスは吸気通路１７へは逆流することなく、排気ガスの
後に新気がパルス波となって後押しをして燃焼室８内に
吸入される。しかも、新気即ち吸入空気はシリンダ内即
ち燃焼室８の温度を下げつつ、残留ガスの温度を低下さ
せることになる。
管へ音速で噴出しブローダウン現象が発生し、シリンダ
内の圧力は急速に低下して点ｇに到り、仕事行程が終了
する。このように排気行程開始付近でシリンダ内圧力は
負圧状態となる。この時、吸気口１２は開放状態になる
が、ターボチャージャはブローダウン現象の排気ガスに
よって強力に作動しており、コンプレッサからの新気が
吸気通路１７に昇圧した状態で待機しているので、排気
ガスは吸気通路１７へは逆流することなく、排気ガスの
後に新気がパルス波となって後押しをして燃焼室８内に
吸入される。しかも、新気即ち吸入空気はシリンダ内即
ち燃焼室８の温度を下げつつ、残留ガスの温度を低下さ
せることになる。
引き続く排気行程で、第４図（Ｄ）の矢印Ｈで示すよう
に、該点ｇから点ａまでの線に沿って排気行程が行わ
れ、仕事をした排気ガスがシリンダ外即ち燃焼室８外へ
排気されるが、シリンダ内に導入された吸入空気は、排
気ガスの後にパルス波となって排気ガスを押し出す状態
でシリンダ内を上昇し、該吸入空気はシリンダ内即ち燃
焼室８の温度を下げつつ、残留ガスの温度を低下させ、
ピストン１３の上死点P.D.C.において排気バルブ１は閉
鎖される。この状態で吸入空気はシリンダ内に残り、比
較的に酸素濃度が高い残留ガスとなっている。次いで、
第４図（Ａ）の矢印Ｅで示すように、点ａから点ｂの負
圧行程が開始し、比較的に酸素濃度が高い残留ガスを膨
張させることになる。
に、該点ｇから点ａまでの線に沿って排気行程が行わ
れ、仕事をした排気ガスがシリンダ外即ち燃焼室８外へ
排気されるが、シリンダ内に導入された吸入空気は、排
気ガスの後にパルス波となって排気ガスを押し出す状態
でシリンダ内を上昇し、該吸入空気はシリンダ内即ち燃
焼室８の温度を下げつつ、残留ガスの温度を低下させ、
ピストン１３の上死点P.D.C.において排気バルブ１は閉
鎖される。この状態で吸入空気はシリンダ内に残り、比
較的に酸素濃度が高い残留ガスとなっている。次いで、
第４図（Ａ）の矢印Ｅで示すように、点ａから点ｂの負
圧行程が開始し、比較的に酸素濃度が高い残留ガスを膨
張させることになる。
従って、この発明によるサイクル断熱エンジンは、排気
行程後の負圧行程では、ピストン１３が下降する時に、
負の仕事（図で斜線Ａで示す）を行うが、第３図の斜線
Ｂで示す正の仕事が発生するので、負の仕事（図で斜線
Ａで示す）は正の仕事（図で斜線Ｂで示す）分だけ減少
され、実質的に正の仕事（図で斜線Ｗで示す）を余り低
減することがない。
行程後の負圧行程では、ピストン１３が下降する時に、
負の仕事（図で斜線Ａで示す）を行うが、第３図の斜線
Ｂで示す正の仕事が発生するので、負の仕事（図で斜線
Ａで示す）は正の仕事（図で斜線Ｂで示す）分だけ減少
され、実質的に正の仕事（図で斜線Ｗで示す）を余り低
減することがない。
しかも、吸入空気はシリンダライナ下部から導入され、
熱影響を受けずに低温状態で負圧状態のシリンダ内へ一
気に短時間で熱影響を受ける時間的余裕を与えることな
く吸入されるので、特に、断熱エンジンの場合には、エ
ンジン回転の遅い低速時での吸入効率を向上させること
ができる。
熱影響を受けずに低温状態で負圧状態のシリンダ内へ一
気に短時間で熱影響を受ける時間的余裕を与えることな
く吸入されるので、特に、断熱エンジンの場合には、エ
ンジン回転の遅い低速時での吸入効率を向上させること
ができる。
次に、第５図を参照して、この発明による４サイクル断
熱エンジンの別の実施例を説明する。上記実施例の４サ
イクル断熱エンジンが燃焼室８を一個だけ有し、シリン
ダヘッド燃焼噴射ノズルを備えた直接噴射式のエンジン
或いは吸気通路１７に燃料噴射ノズル等の燃料供給手段
を備えたエンジンであるのに対して、この実施例の４サ
イクル断熱エンジンは、主燃焼室である燃焼室８と副燃
焼室２１を備えたものであり、副燃焼室２１に燃料噴射
ノズル２２を設けた副室式のエンジンに適用したもので
ある。
熱エンジンの別の実施例を説明する。上記実施例の４サ
イクル断熱エンジンが燃焼室８を一個だけ有し、シリン
ダヘッド燃焼噴射ノズルを備えた直接噴射式のエンジン
或いは吸気通路１７に燃料噴射ノズル等の燃料供給手段
を備えたエンジンであるのに対して、この実施例の４サ
イクル断熱エンジンは、主燃焼室である燃焼室８と副燃
焼室２１を備えたものであり、副燃焼室２１に燃料噴射
ノズル２２を設けた副室式のエンジンに適用したもので
ある。
第５図の４サイクル断熱エンジンの部品に付した符号
は、第１図の４サイクル断熱エンジンの部品に付した符
号と同一部品に対しては同一の符号を付し、重複する説
明を省略する。
は、第１図の４サイクル断熱エンジンの部品に付した符
号と同一部品に対しては同一の符号を付し、重複する説
明を省略する。
この４サイクル断熱エンジンにおける副燃焼室２１は、
断熱構造に構成されているおり、例えば、窒化珪素(Si3
N4) 、炭化珪素(SiC) 等のセラミック材料で製作された
副燃焼室壁２３の外周を断熱材から成る断熱ガスケット
２４で覆ったものである。この４サイクル断熱エンジン
の作動サイクルは、上記実施例のものと同様であるの
で、ここでは説明を省略する。
断熱構造に構成されているおり、例えば、窒化珪素(Si3
N4) 、炭化珪素(SiC) 等のセラミック材料で製作された
副燃焼室壁２３の外周を断熱材から成る断熱ガスケット
２４で覆ったものである。この４サイクル断熱エンジン
の作動サイクルは、上記実施例のものと同様であるの
で、ここでは説明を省略する。
この発明による４サイクル断熱エンジンは、上記のよう
に構成されており、次のような効果を有する。即ち、こ
の４サイクル断熱エンジンは、断熱構造に構成したシリ
ンダヘッド下面部及びシリンダライナ上部、前記シリン
ダヘッド下面部に形成した排気ポートに配置した排気バ
ルブ、シリンダライナ下部の周囲方向に形成した下死点
手前でシリンダ内に開口する多数の吸気口、該吸気口に
通じるシリンダライナ外周に形成したガイドスクロー
ル、及び該ガイドスクロールに通じる吸気通路に連結し
た過給機から構成したので、排気ポートが設けられた高
温部位のシリンダヘッドから隔たった低温部位のシリン
ダライナ下部に吸気ポートを設けることによって、吸入
空気がシリンダヘッド壁面、燃焼室上部壁面、排気ガス
等からの温度の影響を受けることがなく、吸入空気の温
度上昇はない。従って、吸入空気の熱膨張による吸入効
率の低下現象を避けることができる。
に構成されており、次のような効果を有する。即ち、こ
の４サイクル断熱エンジンは、断熱構造に構成したシリ
ンダヘッド下面部及びシリンダライナ上部、前記シリン
ダヘッド下面部に形成した排気ポートに配置した排気バ
ルブ、シリンダライナ下部の周囲方向に形成した下死点
手前でシリンダ内に開口する多数の吸気口、該吸気口に
通じるシリンダライナ外周に形成したガイドスクロー
ル、及び該ガイドスクロールに通じる吸気通路に連結し
た過給機から構成したので、排気ポートが設けられた高
温部位のシリンダヘッドから隔たった低温部位のシリン
ダライナ下部に吸気ポートを設けることによって、吸入
空気がシリンダヘッド壁面、燃焼室上部壁面、排気ガス
等からの温度の影響を受けることがなく、吸入空気の温
度上昇はない。従って、吸入空気の熱膨張による吸入効
率の低下現象を避けることができる。
また、ターボチャージャ等の過給機が設けてあるので、
爆発行程及び排気行程中における吸気通路への排気ガス
の逆流を防止でき、排気バルブは下死点前で開放されて
シリンダ内の圧力は急速に低下し、排気行程の終了後、
サイクルでは排気バルブは閉鎖してピストンの下降によ
ってシリンダ内は負圧になり、ピストンの下死点手前で
吸気口が開口しているので、熱影響を受けていない低温
状態の吸入空気は過給機の作用によって該負圧状態のシ
リンダ内へ一気に短時間で吸入され、従って、吸入空気
の熱膨張がないから吸入効率を向上できる。
爆発行程及び排気行程中における吸気通路への排気ガス
の逆流を防止でき、排気バルブは下死点前で開放されて
シリンダ内の圧力は急速に低下し、排気行程の終了後、
サイクルでは排気バルブは閉鎖してピストンの下降によ
ってシリンダ内は負圧になり、ピストンの下死点手前で
吸気口が開口しているので、熱影響を受けていない低温
状態の吸入空気は過給機の作用によって該負圧状態のシ
リンダ内へ一気に短時間で吸入され、従って、吸入空気
の熱膨張がないから吸入効率を向上できる。
また、吸気通路には過給機が連結しているので、過給機
即ちターボチャージャで吸入空気は昇圧されており、排
気ガスは排気行程で逆流する現象は発生しないので、逆
止弁を設ける必要がなく、シリンダライナ下部の吸気口
の外周のガイドスクロールの設計の自由度が向上し、該
ガイドスクロールの形状を吸入空気の旋回流を大きくし
てシリンダ内へ吸入され易くなる構造に構成できる。
即ちターボチャージャで吸入空気は昇圧されており、排
気ガスは排気行程で逆流する現象は発生しないので、逆
止弁を設ける必要がなく、シリンダライナ下部の吸気口
の外周のガイドスクロールの設計の自由度が向上し、該
ガイドスクロールの形状を吸入空気の旋回流を大きくし
てシリンダ内へ吸入され易くなる構造に構成できる。
しかも、排気行程で排気バルブが開放すると、排気ガス
は排気管へ音速で噴出しブローダウン現象が発生し、シ
リンダ内の圧力は急速に低下するが、この時、吸気口は
開放状態になり、吸気通路には過給機が連結しているの
で、排気ガスは吸気通路へは逆流せず、ブローダウンで
排気管に排気されて過給機即ちターボチャージャを強力
に作動すると共に、燃焼室内の圧力が急速に低下するの
に伴って、吸入空気が排気ガスを押し出す状態でシリン
ダ内に吸入され、該吸入空気は燃焼室の温度を下げつ
つ、残留ガスの温度を低下させることになる。
は排気管へ音速で噴出しブローダウン現象が発生し、シ
リンダ内の圧力は急速に低下するが、この時、吸気口は
開放状態になり、吸気通路には過給機が連結しているの
で、排気ガスは吸気通路へは逆流せず、ブローダウンで
排気管に排気されて過給機即ちターボチャージャを強力
に作動すると共に、燃焼室内の圧力が急速に低下するの
に伴って、吸入空気が排気ガスを押し出す状態でシリン
ダ内に吸入され、該吸入空気は燃焼室の温度を下げつ
つ、残留ガスの温度を低下させることになる。
次いで、引き続く、排気行程の終わりで排気バルブが閉
鎖するが、燃焼室内に導入された吸入空気のため該吸入
空気がシリンダ内に残留ガスとして残り、比較的に酸素
濃度が高い残留ガスとなる。従って、吸入行程における
吸入空気の吸入効率を向上させることができる。
鎖するが、燃焼室内に導入された吸入空気のため該吸入
空気がシリンダ内に残留ガスとして残り、比較的に酸素
濃度が高い残留ガスとなる。従って、吸入行程における
吸入空気の吸入効率を向上させることができる。
しかも、吸入空気はシリンダライナ下部から燃焼室内に
送り込まれるから、高温度の排気ガス及び高温度の燃焼
室上部壁面の熱影響を全く受けることがなく、吸入空気
の温度上昇はなく、熱に膨張現象は発生せず、吸入空気
のターボチャージャによる昇圧と燃焼室内の負圧現象に
よる差圧の大きさ、及びシリンダライナ下部周囲に設け
られた複数個の吸気口の吸気面積が大きいことによっ
て、吸入効率を向上できる。
送り込まれるから、高温度の排気ガス及び高温度の燃焼
室上部壁面の熱影響を全く受けることがなく、吸入空気
の温度上昇はなく、熱に膨張現象は発生せず、吸入空気
のターボチャージャによる昇圧と燃焼室内の負圧現象に
よる差圧の大きさ、及びシリンダライナ下部周囲に設け
られた複数個の吸気口の吸気面積が大きいことによっ
て、吸入効率を向上できる。
即ち、排気バルブは仕事行程の終わり時期即ち下死点前
付近で開放され、シリンダ内の排気ガスはブローダウン
現象で排気されてシリンダ内圧を急速に低下させ、その
排気ガスはターボチャージャのタービンに作用してター
ボチャージャを強力に作動してコンプレッサを最大に機
能させ、該コンプレッサからの吸入空気は空気通路へ送
り込まれ、引き続いて吸気口を通じてシリンダ内即ち燃
焼室内へジェット流となって流入する。
付近で開放され、シリンダ内の排気ガスはブローダウン
現象で排気されてシリンダ内圧を急速に低下させ、その
排気ガスはターボチャージャのタービンに作用してター
ボチャージャを強力に作動してコンプレッサを最大に機
能させ、該コンプレッサからの吸入空気は空気通路へ送
り込まれ、引き続いて吸気口を通じてシリンダ内即ち燃
焼室内へジェット流となって流入する。
そこで、吸入空気即ち新気が排気ガスの後押しをする状
態でシリンダ内に流入し、吸気口はピストンの上昇時に
閉鎖するが、シリンダ内には酸素濃度の高い新気が残っ
た状態で排気バルブが閉鎖して排気行程が終了し、その
後、ピストンの下降によって負圧行程に移り、シリンダ
内は酸素濃度の高い新気を膨張させて負圧になり、ピス
トンの下死点手前で吸気口がシリンダ内に再び開口す
る。
態でシリンダ内に流入し、吸気口はピストンの上昇時に
閉鎖するが、シリンダ内には酸素濃度の高い新気が残っ
た状態で排気バルブが閉鎖して排気行程が終了し、その
後、ピストンの下降によって負圧行程に移り、シリンダ
内は酸素濃度の高い新気を膨張させて負圧になり、ピス
トンの下死点手前で吸気口がシリンダ内に再び開口す
る。
この時、ターボチャージャの作用によって昇圧された吸
入空気は吸気通路及びガイドスクロールに待機し、且つ
シリンダ内は負圧になっても差圧も極めて大きくなって
いるので、吸気口の開放によって、シリンダライナ下部
で熱影響を受けずに低温状態の吸入空気は該負圧状態の
シリンダ内へ一気に短時間で吸入され、従って、吸入効
率を向上できる。
入空気は吸気通路及びガイドスクロールに待機し、且つ
シリンダ内は負圧になっても差圧も極めて大きくなって
いるので、吸気口の開放によって、シリンダライナ下部
で熱影響を受けずに低温状態の吸入空気は該負圧状態の
シリンダ内へ一気に短時間で吸入され、従って、吸入効
率を向上できる。
また、上記のようにターボチャージャ等の過給機を設け
ることによって、吸気通路には逆止弁を設ける必要がな
く、シリンダライナ下部の吸気口の外周のガイドスクロ
ールの設計の自由度が向上し、該ガイドスクロールの形
状を吸入空気の旋回流を大きくしてシリンダ内へ吸入さ
れ易くなるように構成できる。
ることによって、吸気通路には逆止弁を設ける必要がな
く、シリンダライナ下部の吸気口の外周のガイドスクロ
ールの設計の自由度が向上し、該ガイドスクロールの形
状を吸入空気の旋回流を大きくしてシリンダ内へ吸入さ
れ易くなるように構成できる。
特に、この発明においては、爆発行程の終端手前付近に
おいて排気バルブが開放されシリンダ内の燃焼ガスがシ
リンダ内に直接連通する前記排気ポートを通して排出す
ることによって排気行程開始付近でシリンダ内圧力を負
圧状態に低下しせめ、排気行程において排気ガスが排出
された後、吸気行程の終端手前付近において前記吸気口
が開放し、前記過給機による加圧空気が前記吸気口を通
してシリンダ内に流入することにより圧縮行程前にシリ
ンダ内圧力が正圧状態になるので、排気行程および吸気
行程間においてプラスの仕事をすることになり、エンジ
ン効率の向上を図ることができる。
おいて排気バルブが開放されシリンダ内の燃焼ガスがシ
リンダ内に直接連通する前記排気ポートを通して排出す
ることによって排気行程開始付近でシリンダ内圧力を負
圧状態に低下しせめ、排気行程において排気ガスが排出
された後、吸気行程の終端手前付近において前記吸気口
が開放し、前記過給機による加圧空気が前記吸気口を通
してシリンダ内に流入することにより圧縮行程前にシリ
ンダ内圧力が正圧状態になるので、排気行程および吸気
行程間においてプラスの仕事をすることになり、エンジ
ン効率の向上を図ることができる。
第１図はこの発明による４サイクル断熱エンジンの一実
施例を示し且つ第２図の線Ｉ−Ｉにおける断面図、第２
図は第１図の４サイクル断熱エンジンのシリンダライナ
下部を示す断面図、第３図はこの４サイクル断熱エンジ
ンのＰ−Ｖ線図を示す説明図、第４図（Ａ）、第４図
（Ｂ）、第４図（Ｃ）及び第４図（Ｄ）はこの発明によ
る４サイクル断熱エンジンの各作動サイクルの状態を示
す説明図、並びに第５図はこの発明による４サイクル断
熱エンジンの別の実施例を示す断面図である。 １……排気バルブ、２……ターボチャージャ（過給
機）、３……シリンダヘッド、４……シリンダブロッ
ク、５……ヘッドライナ、６……シリンダヘッド下面
部、７……シリンダライナ上部、８……燃焼室、９……
シリンダライナ、１０，１５……断熱ガスケット、１１
……ガイドスクロール、１２……吸気口、１３……ピス
トン、１７……吸気通路、２０……排気ポート。
施例を示し且つ第２図の線Ｉ−Ｉにおける断面図、第２
図は第１図の４サイクル断熱エンジンのシリンダライナ
下部を示す断面図、第３図はこの４サイクル断熱エンジ
ンのＰ−Ｖ線図を示す説明図、第４図（Ａ）、第４図
（Ｂ）、第４図（Ｃ）及び第４図（Ｄ）はこの発明によ
る４サイクル断熱エンジンの各作動サイクルの状態を示
す説明図、並びに第５図はこの発明による４サイクル断
熱エンジンの別の実施例を示す断面図である。 １……排気バルブ、２……ターボチャージャ（過給
機）、３……シリンダヘッド、４……シリンダブロッ
ク、５……ヘッドライナ、６……シリンダヘッド下面
部、７……シリンダライナ上部、８……燃焼室、９……
シリンダライナ、１０，１５……断熱ガスケット、１１
……ガイドスクロール、１２……吸気口、１３……ピス
トン、１７……吸気通路、２０……排気ポート。
Claims (1)
- 【請求項１】断熱構造に構成したシリンダヘッド下面部
及びシリンダライナ上部、前記シリンダヘッド下面部に
形成されシリンダ内に直接連通する排気ポートに配置し
た排気バルブ、シリンダライナ下部の周囲方向に形成し
た下死点手前でシリンダ内に開口する多数の吸気口、該
吸気口に通じるシリンダライナ外周に形成したガイドス
クロール、及び該ガイドスクロールに通じる吸気通路に
連結した過給機から成り、爆発行程の終端手前付近にお
いて前記排気バルブが開放されシリンダ内の燃焼ガスが
シリンダ内に直接連通する前記排気ポートを通して排出
することによって排気行程開始付近でシリンダ内圧力を
負圧状態に低下せしめ、排気行程において排気ガスが排
出された後、吸気行程の終端手前付近において前記吸気
口が開放し、前記過給機による加圧空気が前記吸気口を
通してシリンダ内に流入することにより圧縮行程前にシ
リンダ内圧力を正圧状態にすることを特徴とする４サイ
クル断熱エンジン。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1182450A JPH0637852B2 (ja) | 1989-07-17 | 1989-07-17 | ４サイクル断熱エンジン |
| US07/540,670 US5080081A (en) | 1989-07-17 | 1990-06-19 | Four-cycle heat insulating engine |
| DE69006956T DE69006956T2 (de) | 1989-07-17 | 1990-06-27 | Wärmegedämmte Viertakt-Maschine. |
| DE199090307013T DE409428T1 (de) | 1989-07-17 | 1990-06-27 | Waermegedaemmte viertakt-maschine. |
| EP90307013A EP0409428B1 (en) | 1989-07-17 | 1990-06-27 | Four-cycle heat insulating engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1182450A JPH0637852B2 (ja) | 1989-07-17 | 1989-07-17 | ４サイクル断熱エンジン |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0350325A JPH0350325A (ja) | 1991-03-04 |
| JPH0637852B2 true JPH0637852B2 (ja) | 1994-05-18 |
Family
ID=16118479
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1182450A Expired - Lifetime JPH0637852B2 (ja) | 1989-07-17 | 1989-07-17 | ４サイクル断熱エンジン |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5080081A (ja) |
| EP (1) | EP0409428B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0637852B2 (ja) |
| DE (2) | DE409428T1 (ja) |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5131354A (en) * | 1989-11-09 | 1992-07-21 | North American Philips Corporation | Method of operating a two-stroke-cycle engine with variable valve timing in a four-stroke-cycle mode |
| GB9122940D0 (en) * | 1991-10-30 | 1991-12-18 | Northern Eng Ind | Improvements in engines including gas expansion actuated piston and cylinder devices |
| GB2280931A (en) * | 1993-08-13 | 1995-02-15 | Edwin Seymour Marsden | Four-stroke engine. |
| DE69316212T2 (de) * | 1993-09-28 | 1998-07-16 | Isuzu Ceramics Res Inst | Maschine mit thermischer Isolation |
| DE69606470T2 (de) * | 1995-07-06 | 2000-09-07 | Isuzu Ceramics Res Inst | Brennkraftmaschine mit Schallabsorptionsverfahren auf der Aussenseite des Brennraums |
| US9194288B2 (en) | 2009-08-20 | 2015-11-24 | Pinnacle Engines, Inc. | High swirl engine |
| US8561581B2 (en) * | 2009-08-04 | 2013-10-22 | Jack R. Taylor | Two-stroke uniflow turbo-compound internal combustion engine |
| US8973539B2 (en) | 2010-12-14 | 2015-03-10 | Jack R. Taylor | Full expansion internal combustion engine |
| KR20140035876A (ko) | 2010-12-14 | 2014-03-24 | 잭 알. 테일러 | 완전 팽창 내연 기관 |
| CN102877930A (zh) * | 2011-09-05 | 2013-01-16 | 摩尔动力(北京)技术股份有限公司 | 直流换气四冲程发动机 |
| JP5528647B1 (ja) * | 2014-02-21 | 2014-06-25 | 信也 ▲高▼原 | ピストン型内燃機関 |
| GB2552715B (en) | 2016-08-05 | 2021-09-15 | Cox Powertrain Ltd | Port belt arrangement |
| CN112253307A (zh) * | 2019-07-06 | 2021-01-22 | 罗天珍 | 燃烧室瞬传导、节流中冷的中冷方法及绝热内燃机 |
| NO20200639A1 (no) * | 2020-05-29 | 2021-11-30 | Lars Harald Heggen | Gassveksling i forbrenningsmotorer for økt virkningsgrad |
Family Cites Families (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE384079C (de) * | 1921-12-17 | 1923-10-27 | Gustav Reinicke | Zylindrischer Kassenschrank mit Abschluss durch einen wagerechten Deckel |
| GB350327A (en) * | 1929-09-09 | 1931-06-11 | Ludwig Laubender | Improvements in or relating to four-stroke diesel engines |
| US2088923A (en) * | 1934-02-06 | 1937-08-03 | Rafailoff Valerien | Internal combustion engine |
| DE883528C (de) * | 1939-03-28 | 1953-07-20 | Alfred J Dr-Ing Buechi | Ladevorrichtung fuer Brennkraftmaschinen |
| US2422364A (en) * | 1940-07-30 | 1947-06-17 | Alden E Osborn | Internal-combustion engine |
| US2705480A (en) * | 1951-09-27 | 1955-04-05 | Sudwerke Motoren Und Kraftwage | Two-stroke-engine |
| DE1138979B (de) * | 1954-02-17 | 1962-10-31 | Dipl Masch Ing Eth Alfred Joha | Zweitaktkolbenbrennkraftmaschine |
| US3408995A (en) * | 1967-05-22 | 1968-11-05 | Thomas A. Johnson | Combustion chamber design and material for internal combustion cylinders and engines |
| US4069794A (en) * | 1976-08-10 | 1978-01-24 | Robert Denney Jordan | Positive power control internal combustion engine |
| US4169354A (en) * | 1976-12-27 | 1979-10-02 | Cummins Engine Company, Inc. | Exhaust gas and turbine compressor system |
| JPS5754622U (ja) * | 1980-09-17 | 1982-03-30 | ||
| JPS57129255A (en) * | 1981-02-04 | 1982-08-11 | Mazda Motor Corp | Fuel injection device for engine with supercharger |
| DE3149775C2 (de) * | 1981-12-16 | 1985-11-07 | Daimler-Benz Ag, 7000 Stuttgart | Gemischverdichtende Brennkraftmaschine |
| JPS58183805A (ja) * | 1982-04-20 | 1983-10-27 | Honda Motor Co Ltd | 内燃機関のバルブ機構 |
| JPS59122765A (ja) * | 1982-12-29 | 1984-07-16 | Isuzu Motors Ltd | 断熱エンジン |
| AT384079B (de) * | 1985-06-07 | 1987-09-25 | Avl Verbrennungskraft Messtech | Zweitakt-brennkraftmaschine mit gleichstromspuelung |
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| US4800853A (en) * | 1988-01-11 | 1989-01-31 | Excelermatic Inc. | Adiabatic internal combustion engine |
| JP2698996B2 (ja) * | 1989-04-26 | 1998-01-19 | 株式会社いすゞセラミックス研究所 | ４サイクル断熱エンジン |
| US5025765A (en) * | 1989-04-26 | 1991-06-25 | Isuzu Ceramics Research Institute Co. Ltd. | Heat-insulated four-cycle engine with prechamber |
| JPH06100094B2 (ja) * | 1989-05-09 | 1994-12-12 | いすゞ自動車株式会社 | ２サイクル断熱エンジンの制御装置 |
| JP2711565B2 (ja) * | 1989-05-11 | 1998-02-10 | 株式会社いすゞセラミックス研究所 | エンジンのサイクル制御装置 |
-
1989
- 1989-07-17 JP JP1182450A patent/JPH0637852B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1990
- 1990-06-19 US US07/540,670 patent/US5080081A/en not_active Expired - Fee Related
- 1990-06-27 DE DE199090307013T patent/DE409428T1/de active Pending
- 1990-06-27 EP EP90307013A patent/EP0409428B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-06-27 DE DE69006956T patent/DE69006956T2/de not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0350325A (ja) | 1991-03-04 |
| US5080081A (en) | 1992-01-14 |
| DE69006956T2 (de) | 1994-07-14 |
| DE69006956D1 (de) | 1994-04-07 |
| DE409428T1 (de) | 1991-06-13 |
| EP0409428B1 (en) | 1994-03-02 |
| EP0409428A1 (en) | 1991-01-23 |
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