JPS62195411A - ５サイクル内燃機関 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、自動車用ガソリン機関や自動車用ディーゼル
機関等として用いられる５サイクル内燃機関に関する。

（従来の技術） 従来の内燃機関としては、例えば、「自動車工学全書４
巻ガソリンエンジン」　（昭和５５年７月輛山海堂発行
）に記載されているようなものが知られている。

この従来の内燃機関のうち、最も一般的であり現在多用
されている４サイクルガソリンエンジンは、機関が２回
転する間に、吸気行程→圧縮行程→爆発行程→排気行程
の４つの行程を行なうエンジンである。

尚、前記排気行程では、ピストンが上昇行程に移ると同
時に排気弁が開き、膨張した燃焼ガスが排出される。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このような従来の４サイクルガソリンエ
ンジンでは、ピストンが上死点に達すると排気作用はほ
ぼ終ってしまい、上死点でのシリンダ空間内に燃焼ガス
が残り、この残留燃焼ガスにより、次の吸気行程に移っ
ても吸入混合気は残留燃焼ガスの分だけ減量され、機関
出力がその分低下してしまうという問題点があった。

尚、第４図に示すように、上死点でのシリンダ空間容積
Ｖυ（燃焼室容積とも呼ばれる）は、ＶＩＪ：ＶＴＸ− ε ＶＴ；ピストンが下死点に達した時の シリンダ総容積 ε；圧縮比 となり、混合気の吸入有効容積Ｖ＾（行程容積とも呼ば
れる）は、 ＶＡ＝ＶＴ−Ｖυ となる。

そして、特に、排気系にコンバータやマフラ等のガス通
過抵抗（排気抵抗）の高い機器類が装着されるエンジン
では、排気抵抗による影響で残留燃焼ガスが充分に排出
されず従ってその密度も高まり、多くの燃焼ガスが残留
されることになる。

このため、排気系のマフラやコンバータは極力低抵抗に
なるように設計されているが、それでも抵抗値を低下さ
せるには限界があり、その為に例えば、自動車用機関で
の残留燃焼ガスによる機関出力の損失はその機関出力の
数％から１０数％にも達してしまう。

このことを換言すれば、排気抵抗が機関出力の損失に直
接影響してしまうということになり、このために以下に
述べるような問題も派生していた。

（イ）　排気系マフラは各種の消音原理を組み合せて排
気騒音を低減させるようにしているが、いずれのマフラ
においても騒音の低減度合と排気抵抗の間には強い相関
があり、一般的に排気抵抗の高いマフラは排気騒音が低
い。しかも、近年は、騒音公害により一層静かな排気騒
音の車が求められるため、排気抵抗は高くなり勝ちで、
前述の残留燃焼ガスによる機関出力の損失は排気抵抗の
高まりと共に大きくなっていた。

（ロ）　内燃機関の熱勘定において、注入エネルギの３
０％前後を排気に捨てている。従って、この排気エネル
ギを回収し、有効に利用することは省エネルギの面から
も大変有意義なことである。

そこで、熱を回収するために排気系に排気ガスタービン
等を設けることが考えられるが、いずれの手段であって
も排気抵抗を高めてしまうことになり機関出力の損失に
つながるので、得られた回収エネルギ以上の機関出力の
損失を招き、排気エネルギの回収は実用上困難なもので
あった。

また、従来の内燃機関としては、例えば、前述の「自動
車工学全書４巻ガソリンエンジン」の第１５６ページ〜
第１６３ページや実開昭６０−１７８３２９号公報等に
記載されているような、ターボチャージャを備えたター
ボ過給ガソリン機関が知られている。

このターボ過給ガソリン機関は、排気ガスを利用してタ
ービンを回転させ、このタービンに同軸で取り付けられ
たコンプレッサにより吸気圧を高め、特に高速回転域で
機関出力を増大させるようにしたものである。

しかし、このターボ過給ガソリン機関では吸気側に着目
して機関出力の増大を目指すものであるが、前述のよう
な残留燃焼ガスによる機関出力の損失に関しては全く同
様であり、しかも、この損失は排気系にタービンが設け
られることで排気抵抗が増し、この点ではターボチャー
ジャのない機関より残留燃焼ガスによる機関出力の損失
は大きくなる。しかしながら過給により得られる出力増
加のメリットが買われて実用化されているにすぎない。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、上述のような問題点を解決すること、つまり
、残留燃焼ガスによる機関出力の損失をなくすことと、
排気抵抗による出力に対する影響を排除することを目的
としてなされたもので、この目的達成のために本発明で
は、吸気孔、吸気弁及び排気孔排気弁を備えた内燃機関
において、前記吸排気孔及び吸排気弁の他に、排気行程
の末期において残留燃焼ガスを排出するのに充分な加圧
空気をシリンダ内に噴射する給気手段を設け、該給気手
段による掃気行程を加えて、機関が２回転する間に、吸
気行程→圧縮行程→爆発行程→排気行程→掃気行程の順
に５つの行程を行なうようにした。

尚、給気手段とは、給気弁や給気ノズル等のように、加
圧空気をシリンダ内に噴射する手段をいう。

（作　用） 従って、本発明の５サイクル内燃機関では、上述のよう
な手段としたことで、排気弁が開きピストンが上昇する
ことで燃焼ガスを排出する排気行程に引き続いて、加圧
空気をシリンダ内に噴射する給気手段により残留燃焼ガ
スを強制的に外部へ排出させる掃気行程が行なわれ、ピ
ストン上死点でのシリンダ空間には残留燃焼ガスに代え
て加圧空気が残り、その後の吸気行程ではシリンダ総容
積が混合気の吸入有効容積となり、残留燃焼ガスによる
機関出力の損失をなくすことができる。

また、前述のように、強制的な掃気作用により残留燃焼
ガスが外部へ排出されることで、排気抵抗による機関出
力への直接影響を排除することができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面により詳述する。

尚、この実施例を述べるにあたって、自動車用エンジン
として用いられる５サイクルガソリンエンジンを例にと
る。

まず、実施例の構成を説明する。

実施例の５サイクルガソリンエンジンＡは、第１図〜第
３図に示すように、シリンダ１、ピストン２、吸気管３
、吸気弁４、排気ｖ５、排気弁６、給気管７、給気弁（
給気手段）８、ニアコンプレッサ９を主な構成としてい
る。

前記シリンダｌは、シリンダブロック内に形成される円
筒形の気筒で、複数のシリンダを有する場合のシリンダ
配列としては、Ｌ形（直列形）。

Ｖ形、対向ピストン形等がある。

前記ピストン２は、前記シリンダ１内に往復移動可能に
設けられるもので、このピストン２はコンロッドｌＯ及
びクランクアーム１１を介してクランクシャフト１２に
連結されている。

前記吸気管３は、空気と燃料との混合気が吸い込まれる
管で、この吸気管３の吸気孔１３は前記シリンダ１のシ
リンダヘッド部１ａに開孔され、この吸気孔１３の位置
にはカムシャフトの回転等に応じて開閉作動をする吸気
弁４が設けられている。

前記排気管５は、爆発燃焼後の燃焼ガスを外部に排出さ
れる管で、この排気管５の排気孔１５は前記シリンダ１
のシリンダヘッド部１ａに開孔され、この排気孔１５の
位置にはカムシャフトの回転等に応じて開閉作動をする
排気弁６が設けられている。

前記給気管７は、４サイクル内燃機関で言えば排気行程
の末期にあって、前記排気弁６が開いている時に、ニア
コンプレッサ９からの加圧空気をシリンダ１内に噴射す
る管で、この給気管７の給気孔１７は前記シリンダｌの
シリンダヘッド部ｌａに開孔され、この給気孔１７の位
置にはカムシャフト等の回転等に応じて開閉作動をする
給気弁８が設けられている。

尚、実施例では、吸気孔１３．排気孔１５及び給気孔１
７の配置を、第２図に示すように、排気孔１５と給気孔
１７とを近づけた三角形をなすように配置すると共に、
給気弁８に給気ガイドプレート８１を設け、第２図及び
第３図の矢印に示すように、加圧空気の噴射経路をシリ
ンダ１の空間を内周面に沿って回りながらの経路とし、
燃焼ガスの掃気効率を高めている。

前記ニアコンプレッサ９は、前記吸気管７の途中に設け
られ、残留燃焼ガスを短時間に充分排除するに足る圧力
と量による加圧空気を作り出す手段で、このニアコンプ
レッサ９はエンジン［１により駆動される。

尚、ニアコンプレッサ９の駆動手段としては、他に排気
ガスタービン駆動や電動モータ駆動等が考えられる。

次に、実施例の作用を説明する。

まず、各行程について述べる。

（ａ）吸気行程 吸気弁４の開時に、上死点よりピストン２が下降し、混
合気がシリンダｌ内に吸入される。

（ｂ）圧縮行程 次いで、下死点よりピストン２が上昇する。この時、吸
気弁４及び排気弁６は共に閉じており、混合気が圧縮さ
れてその温度と圧力が上昇する。

（Ｃ）爆発行程 圧縮行程路りの上死点の少し前で、点火プラグにより混
合気は点火される。そして、燃焼により生じた高圧ガス
はピストン２を下方に押して仕事をする。

（ｄ）排気行程 次のピストン２の上昇行程では、排気弁６が開き、膨張
した燃焼ガスが大気へ排出される。

（ｅ）掃気行程 ピストン２の排気ストロークにおいて、ピストン２が上
死点近く、または上死点まで達すると、給気弁８が開き
、加圧空気がシリンダｌの空間内に噴射されて、残留燃
焼ガスを強制的に外部へ排出する行程で、排気弁６が閉
じると共にこの掃気行程は終了する。

尚、掃気行程によって混合気の吸入有効容積がシリンダ
総容積となる。此の時吸気行程では残留燃焼ガスに代え
て加圧空気が残留していることになるので、混合気は従
来よりも高濃度の混合気とし、シリンダｌ内に吸気され
た時点で従来と同じ濃度の混合気となるように燃料供給
系を調整するなる。

次いで、出力利得と出力損失の理論計算について述べる
。

［装置］ ２０００ｃｃ６気筒ガソリンエンジン 圧縮比　　　　　　　８ 最高出力　　　　１２０Ｈｐ 前提として、負荷や回転数で異なるが、残留燃焼ガスに
より５％〜１５％の出力損失があるとし、これらの損失
が解消すれば本エンジンでは１２６Ｈｐ〜１４０Ｈｐの
出力になるものとする。

［コンプレッサ所要動力の計算］ 断熱ガス動力Ｌａｄは次式で計算できる。

Ｎ；中間冷却器の基数 （この場合、中間冷却器なしとしてＮ＝０）Ｋ；比熱比 （ここでは、乾燥空気としてに＝　１．４）Ｐｔ＋　Ｐ
ｔ２；コンプレッサ入口、出口の全圧（ここでは、動圧
が静圧に比較して小さいと考え、Ｐｔ＋　　、Ｐｔ２の
代りに静圧を使用静圧Ｐ　ｓ　＋　＝　ｌ　ｋｇ／ａｍ
”　＝　１００００　ｋｇ／ゴ静圧Ｐ　Ｓ　２　＝　２
　ｋｇ／　ｃｍ２＝　２００００　ｋｇ／ゴ）Ｑ；体積
流量　ｍ’／ｗｉｎ　　（Ｖｕ）１．５倍とした）Ｑ＝
（１回転当りの掃気量）×（常用最高回転数） ＝　０　、９３７ｒｎ２／ｍｉｎ 以上によりＬａｄを計算すると、 Ｌａｄ＝　１　、１７ＫＷ＝　１　、６Ｈｐ［結論］ 効率５０％のニアコンプレッサを使用するとして、約３
Ｈｐの駆動馬力を要することになる。

これをエンジン駆動にすれば、１４０Ｈｐの出力は１３
７Ｈｐに減少するが、それでも１７Ｈｐの出力増加が見
込める。

尚、ニアコンプレッサを排気タービン駆動すれば、３Ｈ
ｐもの減少はない。

以上説明してきたように、実施例の５サイクルガソリン
エンジンＡでは、給気管７及び給気弁８を設け、排気弁
６の開放時に残留燃焼ガスを強制的に外部に排出する、
すなわち掃気を行なうようにしたため、残留燃焼ガスに
よる機関出力の損失がなくなり、結果的には機関出力の
増大を図ることができる。

また、強制的な掃気作用により残留燃焼ガスが外部へ排
出されることで、排気抵抗による機関出力への直接影響
を排除することができ、これによって、排気系の設計自
由度が大幅に増大し、排気音の低減装置や排気ガスエネ
ルギ回収装置等の付加を積極的に行なうことができる。

さらに、実施例では給気孔１７の配置と、給気弁８に設
けた給気ガイドプレート８１によって、高い掃気効果を
達成できる。

以上、本発明の実施例を図面により詳述してきたが、具
体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、本発
明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があって
も本発明に含まれる。

例えば、実施例では５サイクルガソリンエンジンを例示
したが、ディーゼルエンジンにも適用スることもできる
。しかし、一般にディーゼルエンジンではガソリンエン
ジンの２倍以上の圧縮比であるから、ガソリンエンジン
程の出力増大効果は望めない。

また、従来の内燃機関では、例えば、前述の「自動車工
学全書４巻ガソリンエンジン」の第２８４ページ及び第
２８５ページに記載されている排気ガス再循環装置（Ｅ
ＧＲという）を用いた自動車用エンジンが知られている
。

この排気ガス再循環装置は、空燃比が同じでも混合気中
の不活性成分を多くすれば単位発熱量あたりのガス量の
増加により燃焼温度が下がりＮｏｘの発生が少なくなる
という原理を応用し、この不活性成分として排気の一部
を再び吸気系に戻して混合気に加える装置であり、混合
気の吸入有効容積ＶＡは、第５図に示すように、再循環
ガス容積Ｖ　ＥＧＲによりさらに小さくなる。

しかし、排気対策上、ＥＧＲが必要であるとじても、少
なくともピストン上死点でのシリンダ空間容積Ｖｕに残
留する燃焼ガスによる機関出力の損失はなくすことがで
き、出力増大が期待できるし、もし掃気により残留燃焼
ガスが排出された分だけＥＧＲを余分にかけなければ排
気対策に支障をきたす場合には、出力増大を多く望めな
いが、少なくとも排気抵抗による直接影響は排除できる
。

また、実施例では、給気手段として給気管及び給気弁に
よる手段を示したが、空気噴射ノズル等であってもよい
。

また、実施例では、給気時期の終期を排気弁の閉じる時
期までとしたが、排気弁が閉じた後も給気弁が開き統は
給気を続けることで過給効果を期待することもできる。

また、本発明の適用によりノック（異常燃焼）現象が増
加する場合は、ニアコンプレッサの後に加圧空気を冷却
するクーラを設けることが有効である。

さらに、ニアコンプレッサの種類や駆動方法により加圧
空気が脈動を呈したり、またエンジンの回転数等により
発生する加圧空気の圧力が変動する場合には、ニアコン
プレッサとエンジンとの間にアキュムレータを設けるこ
とが好ましい。

（発明の効果） 以上説明してきたように、本発明の５サイクル内燃機関
にあっては、吸排気弁の他に、排気弁開放時に残留燃焼
ガスを排出するのに充分な加圧空気をシリンダ内に噴射
する給気手段を設け、該給気手段による掃気行程を加え
て、機関が２回転する間に、吸気行程→圧縮行程→爆発
行程→排気行程→掃気行程の順に５つの行程を行なうよ
うにしたため、残留燃焼ガスの強制掃気がなされ、残留
燃焼ガスによる機関出力の損失がなくなり、機関出力の
増大を図り得る。

また、強制的な掃気作用により残留燃焼ガスが外部へ排
出されるため、排気抵抗による機関出力への直接影響を
排除でき、これによって、排気系の設計自由度が大幅に
増大し、排気抵抗の増大をそれ程気にすることなく排気
音の低減装置や排気ガスエネルギ回収装置等の付加を積
極的に行ない得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の５サイクルガソリンエンジンを
示す概略図、第２図は実施例エンジンの平面図、第３図
は第２図Ｉ−Ｉ線による部分断面図、第４図はエンジン
のシリンダ容積説明図、第５図はＥＧＲ付エフェンジン
リンダ容積説明図である。 Ａ・・・５サイクルガソリンエンジン （５サイクル内燃機関） ｌ・・・シリンダ ２・・・ピストン ４・・・吸気弁 ６・・・排気弁 ８・・・給気弁（給気手段） １３・・・吸気孔 １５・・・排気孔 特　　　許　　　出　　　願　　　人 日本ラヂヱーター株式会社 手続補正書（自発） 昭和６１年４月２３日 特許庁長官　宇　賀　道　部　殿　　　　：」１、事件
の表示 昭和６１年特許願第３４４７０号 ２、発明の名称 ５サイクル内燃機関 ３、補正をする者 事件との関係　　特　許　出　願　人 名　称　　　　（４７６）日本ラヂヱーター株式会社４
、代理人 住　所　　東京都目黒区下目黒１丁目５番１９号明細書
の「発明の名称の欄」、「特許請求の範囲の欄」、「発
明の詳細な説明の欄」、「図面の簡単な説明の欄」 ６、補正の内容　　　　　　　　　　　　／　、：、！
、’ｚへ別紙の通り　　　　　　　　　１６１．Ａ、２
′１゜ 明細書 １、発明の名称 ５サイクル内燃機関 ２、特許請求の範囲 １）吸気孔、吸気弁及び排気孔、排気弁を備えた内燃機
関において、 前記吸排気孔及び吸排気弁の系統とは別に、排気弁開放
時に残留燃焼ガスを排出するのに充分な加圧空気をシリ
ンダ内に噴射する給気手段を設け、該給気手段による掃
気行程を加えて、機関が２回転する間に、吸気行程→圧
縮行程→爆発行程→排気行程→掃気行程の順に５つの行
程を行なうようにしたことを特徴とする５サイクル内燃
機関。 ３、発明の詳細な説明 （産業上の利用分野） 本発明は、自動車用ガソリン機関や自動車用ディーゼル
機関等として用いられる５サイクル内燃機関に関する。 （従来の技術） 従来の内燃機関としてｉよ、例えば、「自動車工学全書
４巻ガソリンエンジン」　（昭和５５年７月株山海堂発
行）に記載されているようなものが知られている。 この従来の内燃機関のうち、最も一般的であり現在多用
されている４サイクルガソリンエンジンは、機関が２回
転する間に、吸気行程→圧縮行程→爆発行程→排気行程
の４つの行程を行なうエンジンである。 尚、前記排気行程では、ピストンが上昇行程に移ると同
時に排気弁が開き、膨張した燃焼ガスが排出される。 （発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このような従来の４サイクルガソリンエ
ンジンでは、ピストンが上死点に達すると排気作用はほ
ぼ終ってしまい、上死点でのシリンダ空間内に燃焼ガス
が残り、この残留燃焼ガスにより、次の吸気行程に移っ
ても吸入混合気は残留燃焼ガスの分だけ減量され、機関
出力がその分低下してしまうという問題点があった。 尚、第４図に示すように、上死点でのシリンダ空間容積
Ｖｕ（燃焼室容積とも呼ばれる）は、Ｖｕ＝ＶｒＸ− ε ｖＴ；ピストンが下死点に達した時の シリンダ総容積 ε；圧縮比 となり、混合気の吸入有効容積ＶＡ（行程容積とも呼ば
れる）は、 ■＾＝Ｖｒ−Ｖｕ となる。 そして、特に、排気系にコンバータやマフラ等のガス通
過抵抗（排気抵抗）の高い機器類が装着されるエンジン
では、排気抵抗による影響で残留燃焼ガスが充分に排出
されず従ってその密度も高まり、多くの燃焼ガスが残留
されることになる。 このため、排気系のマフラやコンバータは極力低抵抗に
なるように設計されているが、それでも抵抗値を低下さ
せるには限界があり、その為に例えば、自動車用機関で
の残留燃焼ガスによる機関出力の損失はその機関出力の
数％から１０数％にも達してしまう。 このことを換言すれば、排気抵抗がａ！関出出力損失に
直接影響してしまうということになり、このために以下
に述べるような問題も派生していた。 （イ）　排気系マフラは各種の消音原理を組み合せて排
気騒音を低減させるようにしているが、いずれのマフラ
においても騒音の低減度合と排気抵抗の間には強い相関
があり、一般的に排気抵抗の高いマフラは排気騒音が低
い。しかも、近年は、騒音公害により一層静かな排気騒
音の車が求められるため、排気抵抗は高くなり勝ちで、
前述の残留燃焼ガスによる機関出力の損失は排気抵抗の
高まりと共に大きくなっていた。 （ロ）　内燃機関の熱勘定において、注入エネルギの３
０％前後を排気に捨てている。従って、この排気エネル
ギを回収し、有効に利用することは省エネルギの面から
も大変有意義なことである。 そこで、熱を回収するために排気系に排気ガスタービン
等を設けることが考えられるが、いずれの手段であって
も排気抵抗を高めてしまうことになり機関出力の損失に
つながるので、得られた回収エネルギ以上の機関出力の
損失を招き、排気エネルギの回収は実用上困難なもので
あった。 また、従来の内燃機関としては、例えば、前述の「自動
車工学全書４巻ガソリンエンジン」の第１５６ページ〜
第１６３ページや実開昭６０−１７８３２９号公報等に
記載されているような、ターボチャージャを備えたター
ボ過給ガソリン機関が知られている。 このターボ過給ガソリン機関は、排気ガスを利用してタ
ービンを回転させ、このタービンに同軸で取り付けられ
たコンプレッサにより吸気圧を高め、特に高速回転域で
機関出力を増大させるようにしたものである。 しかし、このターボ過給ガソリン機関では吸気側に着目
して機関出力の増大を目指すものであるが、前述のよう
な残留燃焼ガスによる機関出力の損失に関しては全く同
様であり、しかも、この損失は排気系にタービンが設け
られることで排気抵抗が増し、この点ではターボチャー
ジャのない機関より残留燃焼ガスによる機関出力の損失
は大きくなる。しかしながら過給により得られる出力増
加のメリットが買われて実用化されているにすぎない。 （問題点を解決するための手段） 本発明は、上述のような問題点を解決すること、つまり
、残留燃焼ガスによる機関出力の損失をなくすことと、
排気抵抗による出力に対する影響を排除することを目的
としてなされたもので、この目的達成のために本発明で
は、吸気孔、吸気弁及び排気孔排気弁を備えた内燃機関
において。 前記吸排気孔及び吸排気弁の系統とは別に、排気弁開放
時に残留燃焼ガスを排出するのに充分な加圧空気をシリ
ンダ内に噴射する給気手段を設け、該給気手段による掃
気行程を加えて、機関が２回転する間に、吸気行程→圧
縮行程→爆発行程→排気行程→掃気行程の順に５つの行
程を行なうようにした。 尚、給気手段とは、給気弁や給気ノズル等のように、加
圧空気をシリンダ内に噴射する手段をいう。 （作　用） 従って１本発明の５サイクル内燃機関では、上述のよう
な手段としたことで、排気弁が開きピストンが上昇する
ことで燃焼ガスを排出する排気行程に引き続いて、加圧
空気をシリンダ内に噴射する給気手段により残留燃焼ガ
スを強制的に外部へ排出させる掃気行程が行なわれ、ピ
ストン上死点でのシリンダ空間には残留燃焼ガスに代え
て加圧空気が残り、その後の吸気行程ではシリンダ総容
積が混合気の吸入有効容積となり、残留燃焼ガスによる
機関出力の損失をなくすことができる。 また、前述のように、強制的な掃気作用により残留燃焼
ガスが外部へ排出されることで、排気抵抗による機関出
力への直接影響を排除することができる。 （実施例） 以下、本発明の実施例を図面により詳述する。 尚、この実施例を述べるにあたって、自動車用エンジン
として用いられる５サイクルガソリンエンジンを例にと
る。 まず、実施例の構成を説明する。 実施例の５サイクルガソリンエンジンＡは、第１図〜第
３図に示すように、シリンダ１、ピストン２、吸気管３
、吸気弁４、排気管５、排気弁６、給％管７、給気弁（
給気手段）８、ニアコンプレッサ９を主な構成としてい
る。 前記シリンダ１は、シリンダブロック内に形成される円
筒形の気筒で、複数のシリンダを有する場合のシリンダ
配列としては、Ｌ形（直列形）。 Ｖ形、対向ピストン形等がある。 前記ピストン２は、前記シリンダｌ内に往復移動可能に
設けられるもので、このピストン２はコンロンド１０及
びクランクアーム１１を介してクランクシャフト１２に
連結されている。 前記吸気管３は、空気と燃料との混合気が吸い込まれる
管で、この吸気管３の吸気孔１３は前記シリンダ１のシ
リンダヘッド部１ａに開孔され、この吸気孔１３の位置
にはカムシャフトの回転等に応じて開閉作動をする吸気
弁４が設けられている。 前記排気管５１オ、爆発燃焼後の燃焼ガスを外部に排出
される管で、この排気管５の排気孔１５は前記シリンダ
１のシリンダヘッドｇＢＩａに開孔され、この排気孔１
５の位置にはカムシャフトの回転等に応じて開閉作動を
する排気弁６が設けられている。 前記給気管７は、４サイクル内燃機関で言えば排気行程
の末期にあって、前記排気弁６が開いている時に、ニア
コンプレッサ９からの加圧空気をシリンダｌ内に噴射す
る管で、この給気管７の給気孔１７は前記シリンダ１の
シリンダへ・ンド部１ａに開孔され、この給気孔１７の
位置にはカムシャフト等の回転等に応じて開閉作動をす
る給気弁８が設けられている。 尚、実施例では、吸気孔１３．排気孔１５及び給気孔１
７の配置を、第２図に示すように、排気孔１５と給気孔
１７とを近づけた三角形をなすように配置すると共に、
給気弁８に給気ガイドプレート８１を設け、第２図及び
第３図の矢印に示すように、加圧空気の噴射経路をシリ
ンダｌの空間を内周面に沿って回りながらの経路とし、
燃焼ガスの掃気効率を高めている。 前記ニアコンプレッサ９は、前記吸気管７の途中に設け
られ、残留燃焼ガスを短時間に充分排除するに足る圧力
と量による加圧空気を作り出す手段で、このニアコンプ
レッサ９はエンジン駆動により駆動される。 尚、ニアコンプレッサ９の駆動手段としては、他に排気
ガスタービン駆動や電動モータ駆動等が考えられる。 次に、実施例の作用を説明する。 まず、各行程について述べる。 （ａ）吸気行程 吸気弁４の開時に、上死点よりピストン２が下降し、混
合気がシリンダ１内に吸入される。 （ｂ）圧縮行程 次いで、下死点よりピストン２が上昇する。この時、吸
気弁４及び排気弁６は共に閉じており、混合気が圧縮さ
れてその温度と圧力が上昇する。 （ｃ）爆発行程 圧縮行程路りの上死点の少し前で、点火プラグにより混
合気は点火される。そして、燃焼により生じた高圧ガス
はピストン２を下方に押して仕事をする。 （ｄ）排気行程 次のピストン２の上昇行程では、排気弁６が開き、膨張
した燃焼ガスが大気へ排出される。 （ｅ）掃気行程 ピストン２の排気ストロークにおいて、ピストン２が上
死点近く、または上死点まで達すると、給気弁８が開き
、加圧空気がシリンダ１の空間内に噴射されて、残留燃
焼ガスを強制的に外部へ排出する行程で、排気弁６が閉
じると共にこの掃気行程は終了する。 尚、掃気行程によって混合気の吸入有効容積がシリンダ
総容積となる。此の時吸気行程では残留燃焼ガスに代え
て加圧空気が残留していることになるので、混合気は従
来よりも高濃度の混合気とし、シリンダｌ内に吸気され
た時点で従来と同じ濃度の混合気となるように燃料供給
系を調整するなる。 次いで、出力利得と出力損失の理論計算について述べる
。 ［装置］ ２０００ｃｃ６気筒ガソリンエンジン 圧縮比　　　　　　　８ 最高出力　　　　１２０Ｈｐ 前提として、負荷や回転数で異なるが、残留燃焼ガスに
より５％〜１５％の出力損失があるとし、これらの損失
が解消すれば本エンジンでは１２６Ｈｐ〜１４０Ｈｐの
出力になるものとする。 ［コンプレッサ所要動力の計算］ 断熱ガス動力Ｌａｄは次式で計算できる。 Ｎ；中間冷却器の基数 （この場合、中間冷却器なしとしてＮ＝０）Ｋ；比熱比 （ここでは、乾燥空気としてに＝　１．４）Ｐｔ＋　Ｐ
ｔ２；コンプレッサ入口、出口の全圧（ここでは、動圧
が静圧に比較して小さいと考え、Ｐｔ＋　　、Ｐｔ２の
代りに静圧を使用静圧Ｐ　ｓ　＋　＝　１　ｋｇ／　ｃ
＋ｏ”　＝　１００００　ｋｇ／　ｒｒｊ静圧Ｐ　Ｓ　
２　＝　２　ｋｇ／　ｃｍ２＝　２００００　ｋｇ／　
ｍ’）Ｑ；体積流量　ｍ’／ｆｆ１ｉｎ　　（■ｕの１
，５倍とした）Ｑ＝（１回転当りの掃気量）×（常用最
高回転数） ＝　０　、９３７ｒｎ’／ｗｉｎ 以上によりＬａｄを計算すると、 Ｌａｄ＝　１　、１７ＫＷ＝　１　、６Ｈｐ［結論］ 効率５０％のニアコンプレッサを使用するとして、約３
Ｈｐの駆動馬力を要することになる。 これをエンジン駆動にすれば、１４０Ｈｐの出力は１３
７Ｈｐに減少するが、それでも１７Ｈｐの出力増加が見
込める。 尚、ニアコンプレッサを排気タービン駆動すれば、ＳＨ
ｐもの減少はない。 以上説明してきたように、実施例の５サイクルガソリン
エンジンＡでは、給気管７及び給気弁８を設け、排気弁
６の開放時に残留燃焼ガスを強制的に外部に排出する、
すなわち掃気を行なうようにしたため、残留燃焼ガスに
よる機関出力の損失がなくなり、結果的には機関出力の
増大を図ることができる。 また、掃気系を燃料供給系（吸気管３等）とは別系統に
設けたため、第１に、掃気空気量、圧力及び掃気のタイ
ミングを最も効率よく設定でき、高い掃気効果を望める
。第２に、燃料の噴射機関、気化器機関にかかわらず容
易に適用できる。 第３に、掃気は空気のみで行なわれるため、混合気で掃
気するのとは異なり燃料の損失がない。第４に、吸気系
と掃気系を一系統とした場合には両者に供給する混合気
等の流量制御をバルブ開閉等により行なわなければなら
ないのに対し、吸気系と掃気系の相互間の制御を必要と
しない。 また、強制的な掃気作用により残留燃焼ガスが外部へ排
出されることで、排気抵抗による機関出力への直接影響
を排除することができ、これによって、排気系の設計自
由度が大幅に増大し、排気音の低減装置や排気ガスエネ
ルギ回収装置等の付加を積極的に行なうことができる。 　　２さらに、実施例では給気孔１７の配置と、給気弁
８に設けた給気ガイドプレート８１によって、高い掃気
効果を達成できる。 以上、本発明の実施例を図面により詳述してきたが、具
体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、本発
明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があって
も本発明に含まれる。 例えば、実施例では５サイクルガソリンエンジンを例示
したが、ディーゼルエンジンにも適用することもできる
。この場合には、普通の排気行程の末期に過給を加えた
吸気系により吸気弁を普通よりはやく開いて掃気すれば
可能である。しかし、一般にディーゼルエンジンではガ
ソリンエンジンの２倍以上の圧縮比であるから、ガソリ
ンエンジン程の出力増大効果は望めない。 また、従来の内燃機関では、例えば、前述の「自動車工
学全書４巻ガソリンエンジン」の第２８４ページ及び第
２８５ページに記載されている排気ガス再循環装置（Ｅ
ＧＲという）を用いた自動車用エンジンが知られている
。 この排気ガス再循環装置は、空燃比が同じでも混合気中
の不活性成分を多くすれば単位発熱量あたりのガス量の
増加により燃焼温度が下がりＮｏｘの発生が少なくなる
という原理を応用し、この不活性成分として排気の一部
を再び吸気系に戻して混合気に加える装置であり、混合
気の吸入有効容積Ｖ八は、第５図に示すように、再循環
ガス容積Ｖ　ＥＧＲによりさらに小さくなる。 しかし、排気対策上、ＥＧＲが必要であるとしても、少
なくともピストン上死点でのシリンダ空間容積Ｖｕに残
留する燃焼ガスによる機関出力の損失はなくすことがで
き、出力増大が期待できるし、もし掃気により残留燃焼
ガスが排出された分だけＥＧＲを余分にかけなければ排
気対策に支障をきたす場合には、出力増大を多く望めな
いが、少なくとも排気抵抗による直接影響は排除できる
。 また、実施例では、給気手段として給気管及び給気弁に
よる手段を示したが、空気噴射ノズル等であってもよい
。 また、実施例では、給気時期の終期を排気弁の閉じる時
期までとしたが、排気弁が閉じた後も給気弁が開き続は
給気を続けることで過給効果を期待することもできる。 また１本発明の適用によりノック（異常燃焼）現象が増
加する場合は、ニアコンプレッサの後に加圧空気を冷却
するクーラを設けることが有効である。 さらに、ニアコンプレッサの種類や駆動方法により加圧
空気が脈動を呈したり、またエンジンの回転数等により
発生する加圧空気の圧力が変動する場合には、ニアコン
プレッサとエンジンとの間にアキュムレータを設けるこ
とが好ましい。 （発明の効果） 以上説明してきたように、本発明の５サイクル内燃機関
にあっては、吸排気弁の他に、別系統として排気弁開放
時に残留燃焼ガスを排出するのに充分な加圧空気をシリ
ンダ内に噴射する給気手段を設け、該給気手段による掃
気行程を加えて、機関が２回転する間に、吸気行程→圧
縮行程→爆発行程→排気行程→掃気行程の順に５つの行
程を行なうようにしたため、残留燃焼ガスの強制掃気が
なされ、残留燃焼ガスによる機関出力の損失がなくなり
、機関出力の増大を図り得る。 また、強制的な掃気作用により残留燃焼ガスが外部へ排
出されるため、排気抵抗による機関出力への直接影響を
排除でき、これによって、排気系の設計自由度が大幅に
増大し、排気抵抗の増大をそれ程気にすることなく排気
音の低減装置や排気ガスエネルギ回収装置等の付加を積
極的に行ない得る。 ４、図面の簡単な説明 第１図は本発明実施例の５サイクルガソリンエンジンを
示す概略図、第２図は実施例エンジンの平面図、第３図
は第２図Ｉ−Ｉ線による部分断面図、第４図はエンジン
のシリンダ容積説明図、第５図はＥＧＲ付エフェンジン
リンダ容積説明図である。 Ａ・・・５サイクルガソリンエンジン （５サイクル内燃機関） ｌ・・・シリンダ ２・・・ピストン ４・・・吸気弁 ６・・・排気弁 ８・・・給気弁（給気手段） １３・・・吸気孔 １５・・・排気孔 特　　　許　　　出　　　願　　　人 日本ラヂヱーター株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）吸気孔、吸気弁及び排気孔、排気弁を備えた内燃機
   関において、 前記吸排気孔及び吸排気弁の他に、排気行程の末期にお
   いて残留燃焼ガスを排出するのに充分な加圧空気をシリ
   ンダ内に噴射する給気手段を設け、該給気手段による掃
   気行程を加えて、機関が２回転する間に、吸気行程→圧
   縮行程→爆発行程→排気行程→掃気行程の順に５つの行
   程を行なうようにしたことを特徴とする５サイクル内燃
   機関。