JPH07279670A - 内燃機関装置 - Google Patents

内燃機関装置

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JPH07279670A
JPH07279670A JP10526691A JP10526691A JPH07279670A JP H07279670 A JPH07279670 A JP H07279670A JP 10526691 A JP10526691 A JP 10526691A JP 10526691 A JP10526691 A JP 10526691A JP H07279670 A JPH07279670 A JP H07279670A
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JP
Japan
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cylinder
opening
valve
intake port
intake
Prior art date
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JP10526691A
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English (en)
Inventor
Yasuhito Yaoita
康仁 矢尾板
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ROYAL PORTRAIT KK
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ROYAL PORTRAIT KK
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Publication of JPH07279670A publication Critical patent/JPH07279670A/ja
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L7/00Rotary or oscillatory slide valve-gear or valve arrangements
    • F01L7/02Rotary or oscillatory slide valve-gear or valve arrangements with cylindrical, sleeve, or part-annularly shaped valves
    • F01L7/021Rotary or oscillatory slide valve-gear or valve arrangements with cylindrical, sleeve, or part-annularly shaped valves with one rotary valve
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/02Valve drive
    • F01L1/04Valve drive by means of cams, camshafts, cam discs, eccentrics or the like
    • F01L1/047Camshafts
    • F01L1/053Camshafts overhead type
    • F01L2001/0537Double overhead camshafts [DOHC]
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B1/00Engines characterised by fuel-air mixture compression
    • F02B1/02Engines characterised by fuel-air mixture compression with positive ignition
    • F02B1/04Engines characterised by fuel-air mixture compression with positive ignition with fuel-air mixture admission into cylinder

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
  • Valve-Gear Or Valve Arrangements (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 4サイクルガソリンエンジンのシリンダに、
下死点時付近で開口する開口部を設け、開口部の外側に
連接してロータリー弁などの弁および第2の吸気ポート
を設け、燃焼室の上部に点火プラグを設け、下死点時の
ピストン上面に沿って空気がシリンダ内に流入する様
に、第2の吸気ポートを設定し、開口部の吸入工程の開
口時に開弁し、しかも開口部の排気工程の開口時に閉弁
する様に、前記のロータリー弁などを設定する。この構
成により、負圧のシリンダ内に、ピストンの上面に沿っ
て、第2の吸気ポートから空気が流入する。すると、シ
リンダ内の上部に混合気層が、下部に空気層が層状に形
成される。 【効果】 燃焼の等容度が改善され、低負荷時の熱効率
が向上する。また、排気ガス中のHCやCOなども減少
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、スロットルバルブを持
つ4サイクル火花点火ピストン式内燃機関の低負荷時に
成層燃焼を行う技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】火花点火式内燃機関の多くは、スロット
ルバルブによって混合気量を調節していた。この為に、
低負荷時は吸気量が少なく、燃焼速度が遅く、熱効率が
低かった。また、排気ガス中のCOやHCの濃度も高か
った。
【0003】これらの問題に対し、常に大量の空気を吸
入し、負荷量に応じた量の燃料を層状に供給する火花点
火式の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」1988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、上記の機関には負荷に応じて噴射時期
を変化し得る高圧燃料噴射装置が必要だった。
【0004】
【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低負荷時に成層燃焼を行
う内燃機関を実現する事を目的とする。
【0005】
【課題を解決する為の手段】スロットルバルブを持つ4
サイクル火花点火ピストン式内燃機関において、燃焼室
の上部に点火プラグを設け、下死点時近傍に開口する開
口部をシリンダの一部に形成し、上記の開口部の外側に
連接してロータリー弁またはスリーブ弁または茸弁を設
け、更にそれらの弁の外側に第2の吸気ポートを設け、
第2の吸気ポートの中心軸とシリンダの中心軸との成す
角を直角に近づけるか、または第2の吸気ポートの中心
軸が下死点時近傍のピストンの上面を向く様に設定し、
前記開口部の吸入工程の開口時にシリンダ内と第2の吸
気ポートとを連通させる様に、しかも開口部の排気行程
の開口時に上記の二つの空間を隔離する様に、カム軸と
前記の茸弁以外の二つの弁との回転数の比に関係する茸
弁以外の二つの弁内の吸気路の形状、および前記の三つ
の弁の位相を設定する構成としている。
【0006】
【作用】低負荷時の吸気行程のシリンダ内圧力は、スロ
ットルバルブが絞られている為に、大気圧よりも低い。
吸入行程が進んでピストンが下死点に近づくと、開口部
が開口する。この時、第2の吸気ポートとシリンダ内と
は連通する。スロットルバルブが無い第2の吸気ポート
内は大気圧である。その為、第2の吸気ポート内の空気
はシリンダ内に流入する。なお、開口部は排気行程時に
も開口する。その為に、開口部に残留した少量の前サイ
クルの既燃焼ガスは、第2の吸気ポート内の空気と供に
シリンダに流入する。
【0007】そして、第2の吸気ポートの中心軸aとシ
リンダの中心軸bとの成す角Cは、直角に近づけて設定
されるか、または第2の吸気ポートの中心軸aが下死点
時のピストンの上面を向く様に設定されている。従っ
て、図1に示す様に、前記の既燃焼ガスおよび空気は、
ピストン上面に沿って、シリンダ内の混合気の下方に流
入する。その結果、シリンダ内の上部には混合気層d
が、下部には既燃焼ガスの混入した空気層eが層状に形
成される。吸入工程の終了時のシリンダ内の燃料は、一
部が未気化の状態であり、圧縮行程時でも層状態は維持
される。また、点火時の混合気層は燃焼室の上部に形成
されるが、点火プラグが燃焼室の上部に設けられてい
る。その為に、点火可能になっている。
【0008】なお、負荷が増大するほどシリンダと第2
の吸気ポート間の圧力差が減少し、空気層eの割合が減
少する。そして、開口部付近の空間らかシリンダ内に流
入する既燃焼ガスの割合が増加する。
【0009】
【実施例】ロータリー弁を持つ構成の実施例を図2およ
び図3を使って説明する。1はスロットルバルブを持つ
4サイクル火花点火式の内燃機関のシリンダで、ピスト
ンが下降して下死点時近傍から下死点時にかけて開口す
る様に、シリンダの一部に穴をあけ、開口部2を形成す
る。開口部2の開口終了時期が吸気弁閉弁時期近傍にな
る様に、開口部2を形成しても良い。燃焼室の上部に点
火プラグ3を設ける。
【0010】4は円筒形のロータリー弁で、開口部付近
の空間部の容積が小さくなる様に、開口部2の外側に連
接して設ける。ロータリー弁4は、クランク軸またはそ
れと連なる軸に接続する。
【0011】また、円筒形ロータリー弁4の外側に、吸
気ポート5とは別の第2の吸気ポート6を、第2の吸気
ポート6の中心軸aとシリンダの中心軸bとの成す角c
を直角に近づけるか、または第2の吸気ポート6の中心
軸aが下死点時のピストン7の上面を向く様に設定す
る。すなわち、2サイクル式の掃気ポートの設置方向と
は異なり、シリンダ内の混合気と第2の吸気ポートから
流入する空気とが混じらない様に、第2の吸気ポート6
の設置方向を決める。また、上記の角Cは実験を行い、
層状燃焼が可能な角度とする。通常は第2の吸気ポート
6にはスロットルバルブを設けないが、吸気ポート5と
連通したダイヤフラム室を持つアクチュエータによっ
て、吸気ポート5よりも高い圧力になる様に開度を制御
すれば、第2のスロットルバルブを設ける事ができる。
【0012】次に、吸・排気用の茸弁を駆動するカム軸
と円筒形ロータリー弁との回転数の比に関係したロータ
リー弁内の吸気路の形状、およびロータリー弁の位相に
ついて説明する。カム軸と円筒形ロータリー弁の回転数
が等しい場合は、図3(a)に示す様に、吸気路8は1
本で、吸気路8の中心軸と円筒形ロータリー弁の中心軸
fは直交せず、第2の吸気ポートに面した吸気路8の一
端は、半回転後に開口部2付近の空間部とは重ならな
い。そしてこの場合は、第2の吸気ポートの中心軸がシ
リンダの中心軸からオフセットされる為に、流入する空
気が渦を形成し、良好な層状態を作る。カム軸に対する
円筒形ロータリー弁の回転数が1/2の場合は、図3
(b)に示す様に、吸気路は1本で吸気路とロータリー
弁の二つの中心軸は直交する。カム軸に対する円筒形ロ
ータリー弁の回転数が1/4の場合は、吸気路は2本で
直交し、吸気路とロータリー弁の二つの中心軸は直交す
る。そして、上記のどの場合でも、開口部2の吸入行程
の開口時にシリンダ内と第2の吸気ポート6を連通させ
る様に、しかも開口部2の排気行程の開口時に上記の二
つの空間を隔離する様に、ロータリー弁の位相を設定す
る。
【0013】また、以上に説明した円筒形ロータリー弁
に代えて、円盤形や円錐形のロータリー弁を使用でき
る。カム軸とこれらのロータリー弁との回転数が等しい
場合は、吸気路は1本である。同様に1/2の場合は2
本、1/4の場合は4本である。なお、ロータリー弁は
気密性が劣るが、高圧条件では使用せず、膨張行程の進
行によりシリンダ内圧力が低下する為に使用できる。
【0014】次に、スリーブ弁を持つ構成の実施例を図
4によって説明する。ロータリー弁に代えてスリーブ弁
を使用する以外は、前記のロータリー弁を持つ構成の実
施例と同様の為に、相異点を説明する。スリーブ弁を駆
動する副クランク軸9は、主クランク軸と連なり、その
1/2の速度で回転する。スリーブ弁10は、シリンダ
1の外側に設ける。そして、ピストンリングを設ける場
合は、シリンダの開口部2の上下の外側に設ける。スリ
ーブ弁に吸気路としての開口部を設ける場合は、吸入行
程の開口部2の開口時に、副クランク9が上死点または
下死点とする。その時にスリーブ弁の開口部が開口部2
と重なる様に、スリーブ弁の開口部を形成する。スリー
ブ弁に開口部を設けない場合は、吸入行程の開口部の開
口時に、副クランク9が下死点となり、スリープ弁の上
端が開口部2の下方となり、開口部2と重ならない様に
する。
【0015】次に、茸弁を持つ構成の実施例を図5によ
って説明する。ロータリー弁に代えて茸弁を使用する以
外は、前記のロータリー弁を持つ構成の実施例と同様の
為に、相異点を説明する。茸弁11は、第2の吸気ポー
ト6の中心軸aが下死点時のピストン上面を向く様に、
軸部をシリンダヘッド側に向けて設ける。茸弁11を駆
動するカムは、クランク軸の1/2で回転し、吸入行程
の開口部2の開口時に茸弁11を開く様に、また排気行
程の開口時に茸弁11を閉じる様に形状および位相を設
定する。また、茸弁11の軸部を長くすれは,シリンダ
ヘッド部の茸弁を駆動するカム軸と共用しても良い。ま
た、茸弁11の底部に小さなピストンを設け、小さなピ
ストンの行程に応じたシリンダを設け、そのシリンダに
開口部2と連なる開口部を設けると、茸弁11の下方の
空間を埋める事ができ、シリンダ内に流入する前サイク
ルの既燃焼ガスの量を減少できる。
【0016】
【発明の効果】本発明によれば、燃焼室の上部に混合気
層を、そして下部に既燃焼ガスの混入した空気層を層状
に形成できる。すなわち、4サイクルの成層燃焼機関が
実現する。上記の空気層が存在する事で、 1. 低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. 混合気層の火炎伝播距離が短縮する。 3. シリンダ内全体として見ると、比熱が下がる。開
口部付近の空間の小さな構成ほど比熱が低下する。 以上の1から3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、低負荷時の熱効率が向上す
る。また、排気ガス中のHCやCOなども減少する。ま
た従来と同様に、燃料供給装置は吸気管に設置が可能
で、気化器または低圧燃料噴射装置が使用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の低負荷時のシリンダ内の層状態を示す
説明図
【図2】本発明のロータリー弁を持つ構成の実施例を示
す説明図
【図3(a)および図3(b)】カム軸とロータリー弁
の回転数の比に関する吸気路を示す説明図
【図4】本発明のスリーブ弁を持つ構成の実施例を示す
説明図
【図5】本発明の茸弁を持つ構成の実施例を示す説明図
【符号の説明】
1 シリンダ 2 シリンダの一部に形成した開口部 3 点火プラグ 4 円筒形ロータリー弁 5 シリンダヘッド部の吸気ポート 6 第2の吸気ポート 7 ピストン 8 ロータリー弁内の吸気路 9 スリーブ弁を駆動する副クランク 10 スリーブ弁 11 茸弁 a 第2の吸気ポートの中心軸 b シリンダの中心軸 d 混合気層 e 空気層 f 円筒形ロータリー弁の中心軸
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F02B 23/08 C F

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 スロットルバルブを持つ4サイクル火花
    点火ピストン式内燃機関において、燃焼室上部に点火プ
    ラグを設け、下死点時近傍に開口する開口部をシリンダ
    の一部に形成し、上記の開口部の外側に連接してロータ
    リー弁またはスリーブ弁または茸弁を設け、それらの弁
    の外側に第2の吸気ポートを設け、第2の吸気ポートの
    中心軸とシリンダの中心軸との成す角を直角に近づける
    か、または第2の吸気ポートの中心軸が下死点時のピス
    トン上面を向く様に設定し、前記開口部の吸入工程の開
    口時にシリンダ内と第2の吸気ポートとを連通させる様
    に、しかも開口部の排気行程の開口時に上記二つの空間
    を隔離する様に、カム軸と前記の茸弁以外の二つの弁と
    の回転数の比に関する茸弁以外の二つの弁内の吸気路の
    形状、および前記三つの弁の位相を設定する事を特徴と
    する内燃機関装置。
JP10526691A 1990-10-09 1991-02-04 内燃機関装置 Pending JPH07279670A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10526691A JPH07279670A (ja) 1990-10-09 1991-02-04 内燃機関装置

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2-269425 1990-10-09
JP26942590 1990-10-09
JP10526691A JPH07279670A (ja) 1990-10-09 1991-02-04 内燃機関装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH07279670A true JPH07279670A (ja) 1995-10-27

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ID=26445584

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP10526691A Pending JPH07279670A (ja) 1990-10-09 1991-02-04 内燃機関装置

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006183481A (ja) * 2004-12-27 2006-07-13 Nissan Motor Co Ltd ユニフロー2ストローク内燃機関
WO2009136614A1 (ja) * 2008-05-04 2009-11-12 Yaoita Yasuhito 摺動可能な弁を持つエンジン
GB2487550A (en) * 2011-01-26 2012-08-01 Peter Einar James Internal combustion engine with valved lower cylinder ports

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