JPS6318131A - Five-cycle diesel engine - Google Patents

Five-cycle diesel engine

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Publication number
JPS6318131A
JPS6318131A JP16339586A JP16339586A JPS6318131A JP S6318131 A JPS6318131 A JP S6318131A JP 16339586 A JP16339586 A JP 16339586A JP 16339586 A JP16339586 A JP 16339586A JP S6318131 A JPS6318131 A JP S6318131A
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JP
Japan
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exhaust
stroke
intake
piston
combustion gas
Prior art date
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Application number
JP16339586A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Hasui
蓮井 浩
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NIPPON RADIATOR CO Ltd
Marelli Corp
Original Assignee
NIPPON RADIATOR CO Ltd
Nihon Radiator Co Ltd
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Publication date
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Priority to JP16339586A priority Critical patent/JPS6318131A/en
Publication of JPS6318131A publication Critical patent/JPS6318131A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00Other engines
    • F02B75/02Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
    • F02B2075/022Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
    • F02B2075/028Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle five
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition

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  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)

Abstract

PURPOSE:To prevent incurring of an engine output loss due to residual combustion gas, by a method wherein, in addition to convention 4-stroke movement, a forced scavenging stroke, wherein pressurized air being high enough to allow exhaust of residual combustion gas is injected in a cylinder, is provided. CONSTITUTION:During running of an engine, a suction valve 4 is opened along with lowering of a piston 2 to suck air in a cylinder 1. With the suction valve 4 closed in a process of rising the piston 2 to compress air. Slightly before a top dead center positioned at a point of time when a compression stroke is completed, fuel is injected through a fuel injection nozzle 7, and is burnt by self-ignition. The combustion causes forced lowering of the piston 2 to effect its work, and a subsequent rising stroke of the piston 2 causes opening of an exhaust valve 6 to exhaust combustion gas. In the rear half part of an exhaust stroke, when the piston 2 approaches a top dead center, the suction valve 4 is opened, a pressurized air from a compressor 9 is fed in a cylinder 1 to forcibly exhaust residual combustion gas.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、自動車用エンジンとして用いられる5サイク
ルデイーゼルエンジンに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a five-stroke diesel engine used as an automobile engine.

(従来の技術) 従来のディーゼルエンジンとしては、例えば、[自動車
工学全書5巻ディーゼルエンジン」 (昭和55年株山
海堂発行)に記載されているようなものが知られている
(Prior Art) As a conventional diesel engine, for example, one described in "Automotive Engineering Complete Book Volume 5 Diesel Engine" (published by Kazu Sankaido in 1980) is known.

この従来のディーゼルエンジンのうち、iも一般的であ
り現在多用されている4サイクルデイーゼルエンジンは
、エンジンが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
Among these conventional diesel engines, the 4-cycle diesel engine, which is also common and is currently in wide use, performs four strokes during two revolutions of the engine: intake stroke → compression stroke → explosion stroke → exhaust stroke. It's an engine.

尚、爆発後の膨張した燃焼ガスは、排気弁が開くと共に
ピストンが上昇することによる排気作用で主に排気孔か
ら排出されるが、そのうち排出しきれずに上死点でのシ
リンダ空間内に残った燃焼ガスは、後に、吸気弁を開い
た時にシリンダ空間内の圧力と大気圧との差により発生
する自然掃気作用で吸気孔から掃気される。
The expanded combustion gas after the explosion is mainly exhausted from the exhaust hole due to the exhaust action caused by the opening of the exhaust valve and the rising of the piston. Later, when the intake valve is opened, the combustion gas is scavenged from the intake hole by the natural scavenging effect generated by the difference between the pressure in the cylinder space and the atmospheric pressure.

(発明が解決しようとする聞届点) しかしながら、このような従来の4サイクルデイーゼル
エンジンでは、シリンダ空間内の圧力と大気圧とが等し
くなると自然掃気作用が終ってしまい、掃気が充分に行
なわれないため、シリレダ空間内に燃焼ガスが残り、こ
の残留燃焼ガスにより、次の吸気行程での吸入空気及び
その次の圧縮行程での噴射燃料は残留燃焼ガスの分だけ
減量され、エンジン出力がその分低下してしまうという
問題点があった。
(The problem to be solved by the invention) However, in such a conventional four-stroke diesel engine, when the pressure in the cylinder space becomes equal to the atmospheric pressure, the natural scavenging action ends, and scavenging is not performed sufficiently. Therefore, combustion gas remains in the cylinder redder space, and due to this residual combustion gas, the intake air in the next intake stroke and the injected fuel in the next compression stroke are reduced by the amount of residual combustion gas, and the engine output is reduced. There was a problem in that it decreased by a minute.

尚、第3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、■ V υ = V  T  X − 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、空気の吸入有効容、IVA(行程容積とも呼ば
れる)は、 VA=VT−Vυ となる。
As shown in Figure 3, the cylinder space volume Vυ (also called combustion chamber volume) at top dead center is: ■ V υ = V T X − ε VT; Cylinder space volume when the piston reaches bottom dead center The total volume ε is the compression ratio, and the effective intake volume of air, IVA (also called stroke volume), is VA=VT−Vυ.

そして、特に、排気系にコンへ−夕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、自動車用エンジンでの残留燃焼ガスによる機関
出力の損失はそのエンジン出力の数%から10数%にも
達してしまう。
Particularly in engines where equipment with high gas passage resistance (exhaust resistance) is installed in the exhaust system, such as a converter or muffler, residual combustion gas cannot be sufficiently exhausted due to the influence of the exhaust resistance. Its density also increases, and a large amount of combustion gas remains. For this reason, exhaust system mufflers and converters are designed to have as low resistance as possible.
Even so, there is a limit to reducing the resistance value, and for this reason, for example, in an automobile engine, the loss of engine output due to residual combustion gas reaches from a few percent to more than ten percent of the engine output.

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。
In other words, the exhaust resistance directly affects the loss of engine output, leading to problems such as those described below.

(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エンジン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。
(b) Exhaust system mufflers combine various silencing principles to reduce exhaust noise, but there is a strong correlation between the degree of noise reduction and exhaust resistance for any muffler, and generally A muffler with high resistance produces low exhaust noise. Moreover, in recent years, due to noise pollution, there has been a demand for cars with even quieter exhaust noise, so exhaust resistance tends to increase.
The aforementioned loss of engine output due to residual combustion gas increases as exhaust resistance increases.

(ロ) エンジンの熱勘定において、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。
(b) In engine heat accounting, 3 of the injected energy
Around 0% is discarded into the exhaust. Therefore, recovering and effectively utilizing this exhaust energy is very significant from the perspective of energy saving.

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エンジン出力の損
失につながるので、得られた回収エネルギ以上のエンジ
ン出力の損失を招き、排気エネルギの回収は実用上困難
なものであった。
Therefore, it is possible to install an exhaust gas turbine or the like in the exhaust system to recover heat, but either method increases exhaust resistance and leads to a loss of engine output. This results in a loss of engine output that is greater than the recovered energy, making it difficult in practice to recover exhaust energy.

また、従来の自動車用機関としては、例えば、前述の「
自動車工学全書5巻ディーゼルエンジン」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ディ
ーゼルエンジンが知られている。
In addition, as a conventional automobile engine, for example, the above-mentioned “
A turbocharged diesel engine equipped with a turbocharger is known, as described in "Automotive Engineering Complete Book Volume 5 Diesel Engine".

このターボ過給ディーゼルエンジンは、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
転域でエンジン出力を増大させるようにしたものである
This turbocharged diesel engine uses exhaust gas to rotate a turbine, and uses a compressor coaxially attached to this turbine to increase intake pressure, increasing engine output, especially in high-speed rotation ranges. .

しかし、このターボ過給ディーゼルエンジンでは吸気量
の増大でディーゼルエンジン出力の増大を目指すもので
、前述のような残留燃焼ガスによるディーゼルエンジン
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ディーゼルエン
ジンより残留燃焼ガスによるディーゼルエンジン出力の
損失は大きくなる。
However, this turbocharged diesel engine aims to increase diesel engine output by increasing the amount of intake air, and the loss of diesel engine output due to residual combustion gas as described above is exactly the same, and this loss is due to exhaust gas. The presence of a turbine in the system increases exhaust resistance, and in this respect the loss of diesel engine power due to residual combustion gases is greater than in a diesel engine without a turbocharger.

(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ディーゼルエンジン出力の損失を
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
と燃料噴射ノズルを備えたディーゼルエンジンにおいて
、前記吸気孔及び吸気弁を有する吸気系に設けられた′
1!S給機により、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吸気口からシリンダ内に噴射
する強制掃気行程を加えて、エンジンが2回転する間に
、吸気行程→圧縮行程→爆発行程→排気行程→強制掃気
行程の順に5つの行程を行なうようにした。
(Means for Solving the Problems) The present invention solves the above-mentioned problems, that is, eliminates the loss of diesel engine output due to residual combustion gas, and eliminates the influence of exhaust resistance on output. In order to achieve this objective, the present invention provides an intake hole, an intake valve, an exhaust hole, an exhaust valve, and a fuel injection nozzle in a diesel engine having the intake hole and intake valve. ′ provided in the system
1! The S feeder adds a forced scavenging stroke that injects enough pressurized air into the cylinder from the intake port to exhaust residual combustion gas when the exhaust valve is opened, and during two rotations of the engine, the intake stroke → compression Five strokes were performed in the order of stroke → explosion stroke → exhaust stroke → forced scavenging stroke.

(作 用) 従って、本発明の5サイクルデイーゼルエンジンでは、
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、吸気系に設けた過給機からの加圧空気をシリンダ
内に噴射することで、残留燃焼ガスを強制的に外部へ排
出させる強制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ほぼシリンダ総容積が空気の吸
入有効容積となり、残留燃焼ガスによるディーゼルエン
ジン出力の損失をなくすことができる。
(Function) Therefore, in the 5-cycle diesel engine of the present invention,
By using the above method, pressurized air from the supercharger installed in the intake system is injected into the cylinder following the exhaust stroke in which the exhaust valve opens and the piston rises to exhaust combustion gas. As a result, a forced scavenging stroke is performed in which the residual combustion gas is forcibly discharged to the outside, and pressurized air remains in the cylinder space at the top dead center of the piston instead of the residual combustion gas. The total volume becomes the effective air intake volume, and it is possible to eliminate loss of diesel engine output due to residual combustion gas.

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。
Further, as described above, by exhausting the residual combustion gas to the outside by forced scavenging, it is possible to eliminate the direct influence of exhaust resistance on the engine output.

また1強制掃気行程は、吸気系駆動のカムシャフトを排
気弁開放時にも吸気弁が開くような構造とするだけで付
加できるため、この構造を用いることによりエンジン出
力の損失のないディーゼルエンジンを安価に得ることが
できる。
In addition, one forced scavenging stroke can be added by simply changing the camshaft that drives the intake system to a structure that allows the intake valve to open even when the exhaust valve is open, so by using this structure, a diesel engine without loss of engine output can be produced at a low cost. can be obtained.

(実施例) 以下、本発明の実施例を図面により詳述する。(Example) Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

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サイクルデイーゼルエンジンを例に
とる。
In describing this embodiment, a five-stroke diesel engine used as an automobile engine will be taken as an example.

まず、実施例の構成を説明する。First, the configuration of the embodiment will be explained.

実施例の5サイクルデイーゼルエンジンAは、第1図及
び第2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、燃料噴射ノズル
7、排気ガスタービン8、ニアコンプレッサ(過給機)
9を主な構成としている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the 5-cycle diesel engine A of the embodiment includes a cylinder 1, a piston 2, an intake pipe 3, an intake valve 4, an exhaust pipe 5, an exhaust valve 6, a fuel injection nozzle 7, and an exhaust pipe. Gas turbine 8, near compressor (supercharger)
The main structure is 9.

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)。
The cylinder 1 is a cylindrical cylinder formed in a cylinder block, and when it has a plurality of cylinders, the cylinder arrangement is L-shaped (in-line type).

■形、対向ピストン形等がある。■ type, opposed piston type, etc.

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は第1図に示すよう
に、コンロッド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。
The piston 2 is provided within the cylinder 1 so as to be able to reciprocate, and as shown in FIG. 1, the piston 2 is connected to a crankshaft 12 via a connecting rod 10 and a crank arm 11.

前記吸気管3は、空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1
a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。
The intake pipe 3 is a pipe into which air is sucked, and the intake hole 13 of the intake pipe 3 is connected to the cylinder head portion 1 of the cylinder 1.
A is opened at the intake hole 13, and an intake valve 4 is provided at the position of the intake hole 13, which opens and closes in accordance with rotation of the camshaft.

前記排気管5は、爆発燃焼後の燃焼ガスを外部に排出さ
せる管で、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。
The exhaust pipe 5 is a pipe for discharging combustion gas after explosive combustion to the outside, and the exhaust hole 15 of the exhaust pipe 5 is connected to the cylinder 1.
An exhaust valve 6 is provided at the exhaust hole 15, which opens and closes in accordance with rotation of the camshaft.

尚、この排気管5には過剰量の排気ガスのバイパス管で
あるバイパスtJl’ %’t 25、コンへ−夕35
、及びヤフラ45が設けられており、排気管5の途中に
は、排気ガスタービン8が設けられ、前記バイパス排気
管25には、前記バルブアクチュエータ53に連結され
た常閉のバイパスバルブ55が設けられている。
Note that this exhaust pipe 5 has a bypass pipe for excess exhaust gas, a bypass pipe for removing excess exhaust gas, and a bypass pipe for removing excess exhaust gas.
An exhaust gas turbine 8 is provided in the middle of the exhaust pipe 5, and a normally closed bypass valve 55 connected to the valve actuator 53 is provided in the bypass exhaust pipe 25. It is being

尚、この排気ガスタービン8は、排気管5からの排気ガ
スエネルギを受けて回転する排気エネルギ取山手段で、
この排気ガスタービン8のタービンシャツ)20の先端
部は2前記吸気管3まで突出延長され先端部にはニアコ
ンプレッサ(ターボブロワ−)9が装着されている。
The exhaust gas turbine 8 is an exhaust energy collecting means that rotates upon receiving exhaust gas energy from the exhaust pipe 5.
The tip of the turbine shirt 20 of the exhaust gas turbine 8 projects and extends to the intake pipe 3, and a near compressor (turbo blower) 9 is attached to the tip.

尚、図中20aは軸受ハウジングで、20bは軸受であ
る。
In the figure, 20a is a bearing housing, and 20b is a bearing.

前記燃料噴射ノズル7は、燃料噴射ポンプ16から圧送
された燃料をシリンダ1内に噴射する管で、前記シリン
ダ1のシリンダヘッド部1aに開孔されている。
The fuel injection nozzle 7 is a tube that injects fuel fed under pressure from the fuel injection pump 16 into the cylinder 1, and is opened in the cylinder head portion 1a of the cylinder 1.

前記ニアコンプレッサ9は、排気ガスタービン8で回収
された排気ガスエネルギを利用して、シリンダ1内の燃
焼ガスを強制掃気させるための加圧空気を発生させる圧
縮器で、前記吸気管3に突出延長されたタービンシャフ
ト20の先端部に設けられている。
The near compressor 9 is a compressor that uses exhaust gas energy recovered by the exhaust gas turbine 8 to generate pressurized air for forced scavenging of combustion gas in the cylinder 1, and protrudes into the intake pipe 3. It is provided at the tip of the extended turbine shaft 20.

次に、第2図を参照しながら実施例の作用を各行程毎に
説明する。
Next, the operation of the embodiment will be explained for each step with reference to FIG.

(a)吸気行程e″→I I/ 吸気弁4の開時に、上死点a′よりピストン2が下降し
、吸気孔13がら空気がシリンダ1内に吸入される。
(a) Intake stroke e″→I I/ When the intake valve 4 opens, the piston 2 descends from the top dead center a′, and air is sucked into the cylinder 1 through the intake hole 13.

尚、排気孔15は上死点a′からの下降直後e″に閉鎖
している。
Incidentally, the exhaust hole 15 closes at e'' immediately after descending from the top dead center a'.

この吸気行程は、ピストン2が下死点b′に達した後、
吸気弁4が閉じる(I“)と共に終了する。
In this intake stroke, after the piston 2 reaches the bottom dead center b',
The process ends when the intake valve 4 closes (I").

(b)圧縮行程I“→a ” 次いで、下死点b′よりピストン2が上昇する。この時
、排気弁6は閉じており、吸気弁4は工“点で閉じ、空
気が圧縮されてその温度と圧力が上昇する。
(b) Compression Stroke I"→a" Next, the piston 2 rises from the bottom dead center b'. At this time, the exhaust valve 6 is closed, and the intake valve 4 is closed at the point where the air is compressed and its temperature and pressure rise.

(C)爆発行程B+e′ 圧縮行程路りの上死点の少し前(A点)で、燃料噴射ノ
ズル7からシリンダ1内に燃料が噴射され、燃料は高温
高圧のシリンダl内に噴霧となって分散し、周囲の高温
空気から熱を受けて蒸発する。それが空気と混合して可
燃混合気層が形成され、その層が十分に高温になると自
発火して燃焼する(B点)。
(C) Explosion stroke B+e' A little before the top dead center (point A) on the compression stroke path, fuel is injected from the fuel injection nozzle 7 into the cylinder 1, and the fuel becomes a spray inside the high temperature and high pressure cylinder 1. It disperses, receives heat from the surrounding high-temperature air, and evaporates. It mixes with air to form a combustible mixture layer, and when that layer reaches a sufficiently high temperature, it spontaneously ignites and burns (point B).

そして、燃焼により生じた高圧ガスは上死点a ”に達
した直後に最高圧力となり(D点)、その後、ピストン
2を下方に押して仕事をする。
Immediately after reaching the top dead center a'', the high-pressure gas generated by combustion reaches its maximum pressure (point D), and then pushes the piston 2 downward to perform work.

尚、シリンダ1内の燃焼室形状は、噴霧となる燃料の微
粒化と分散性の向上を高めて燃焼効率を高めるために、
種々の工夫が成されるが、本実施例では、第1図に示す
ように、ピストン2の上端をへこませることにより燃焼
室17の一部を形成している。
The shape of the combustion chamber in the cylinder 1 is designed to improve the atomization and dispersibility of the fuel that becomes the spray, thereby increasing combustion efficiency.
Although various measures have been taken, in this embodiment, as shown in FIG. 1, a part of the combustion chamber 17 is formed by recessing the upper end of the piston 2.

(d)排気行程e′→工′ 次のピストン2の上昇行程では、下死点b //の少し
前に排気弁6が開き(e′点)、膨張した高温高圧の燃
焼ガスが排気管5へ排出される。
(d) Exhaust stroke e' → process' In the next upward stroke of the piston 2, the exhaust valve 6 opens slightly before bottom dead center b (point e'), and the expanded high-temperature and high-pressure combustion gas flows into the exhaust pipe. 5.

この排出されて排気ガスとなった燃焼ガスは、排気管5
を経過する途中で、排気ガスがもつ熱エネルギや圧力エ
ネルギ等の一部で排気ガスタービン8を回転させ、その
のち、コンバータ35及びマフラ45を通過して大気へ
排出される。
This discharged combustion gas becomes exhaust gas through the exhaust pipe 5.
During the process, part of the thermal energy and pressure energy of the exhaust gas rotates the exhaust gas turbine 8, and then the exhaust gas passes through the converter 35 and the muffler 45 and is discharged to the atmosphere.

尚、この排気ガスタービン8による排気ガスエネルギの
回収作用では、バルブアクチュエータ53を駆動部とす
るバイパスバルブ55のバルブ開度制御で、過剰量の排
気ガスをバイパス排気管25に分流させることで、排気
ガスタービン8に送り込まれる排気ガスの圧力が設定圧
を越えないように保たれている。
In addition, in the exhaust gas energy recovery action by the exhaust gas turbine 8, by controlling the opening degree of the bypass valve 55 using the valve actuator 53 as a driving part, an excessive amount of exhaust gas is diverted to the bypass exhaust pipe 25. The pressure of the exhaust gas fed into the exhaust gas turbine 8 is maintained so as not to exceed a set pressure.

(e)強制掃気効果工′→e“ ピストン2の排気ストロークの後半部分において、ピス
トン2が上死点に近づくと、吸気弁4が開き(I’ 点
)、前記排気ガスタービン8と同軸回転されるニアコン
プレッサ9による加圧空気が吸気孔13からシリンダ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(e″点)と共にこ
の強制掃気行程は終了する。
(e) Forced scavenging effect '→e' In the latter half of the exhaust stroke of the piston 2, when the piston 2 approaches top dead center, the intake valve 4 opens (point I') and rotates coaxially with the exhaust gas turbine 8. The pressurized air from the near compressor 9 flows from the intake hole 13 into the cylinder 1.
This forced scavenging stroke ends when the exhaust valve 6 closes (point e'') and the residual combustion gas is forcibly discharged to the outside.

尚、第2図中点線はエンジンに過給機が設けられていな
い場合のP−V線図を示し、Poは大気圧を示している
In addition, the dotted line in FIG. 2 shows a PV diagram when the engine is not provided with a supercharger, and Po shows atmospheric pressure.

そして、この強制掃気行程での加圧空気の量は、排気ガ
スタービン8の回転数に応じて増加するから、エンジン
が高回転になり掃気時間が短かくなるに従って加圧空気
の圧力、流量が共に高まり、加圧空気のコントロールを
行なわなくても安定した掃気作用が得られるし、ピスト
ン2の上死点より前から開始されることでタイムラグが
なくなり高い強制掃気効果が望める。
The amount of pressurized air in this forced scavenging stroke increases according to the rotation speed of the exhaust gas turbine 8, so as the engine speeds up and the scavenging time becomes shorter, the pressure and flow rate of the pressurized air decrease. A stable scavenging action can be obtained without controlling the pressurized air, and since it starts before the top dead center of the piston 2, there is no time lag and a high forced scavenging effect can be expected.

尚、強制掃気行程によって空気の吸入有効容量がシリン
ダ総容積となり、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、燃料供給量は従
来よりも多くし、シリンダ1内で加圧空気と混合された
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
を調整する必要があり、その燃料量は、はぼ(1+−)
倍となε し得る。
In addition, due to the forced scavenging stroke, the effective air intake capacity becomes the cylinder's total volume, and pressurized air remains in place of residual combustion gas during the intake stroke, so the amount of fuel supplied is larger than before, and the cylinder It is necessary to adjust the fuel supply system so that the mixture has the same concentration as before when mixed with pressurized air in 1, and the amount of fuel is approximately (1+-)
It can be doubled.

以上説明してきたように、実施例の5サイクルデイーゼ
ルエンジンAでは、排気弁6の開放時に排気ガスタービ
ン8により駆動されるニアコンプレッサ9からの加圧空
気により残留燃焼ガスを強制的に外部に排出する、すな
わち強制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。
As explained above, in the five-stroke diesel engine A of the embodiment, residual combustion gas is forcibly discharged to the outside by pressurized air from the near compressor 9 driven by the exhaust gas turbine 8 when the exhaust valve 6 is opened. In other words, forced scavenging is performed, so there is no loss of engine output due to residual combustion gas, and as a result, the engine output can be increased.

また、強制的な掃気作用によりほとんどの残留燃焼ガス
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、この機関の排気系に排
気ガスタービン8により駆動されるニアコンプレッサ9
を付加しても機関出力の低下を招くことがほとんどなく
、排気ガスエネルギを有効に利用しての機関とすること
ができる。
In addition, most of the residual combustion gas is exhausted to the outside through forced scavenging, which eliminates the direct effect of exhaust resistance on engine output, which greatly increases the degree of freedom in designing the exhaust system. A near compressor 9 driven by an exhaust gas turbine 8 is installed in the exhaust system of this engine.
Even if the engine is added, there is almost no reduction in engine output, and the engine can effectively utilize exhaust gas energy.

また、前述のように排気系の設計自由度が大幅に増大す
ることで、排気ガスタービン8以外にも排気音の低減装
置や他目的の排気ガスエネルギ回収装置等の付加をも積
極的に行なうことができる。
In addition, as mentioned above, the degree of freedom in designing the exhaust system is greatly increased, so in addition to the exhaust gas turbine 8, it is also possible to proactively add exhaust noise reduction devices and exhaust gas energy recovery devices for other purposes. be able to.

また、ディーゼルエンジンは、ガソリンエンジンのよう
に混合気を用いないで、空気のみを吸気孔13から送り
込むようにしていることで、強制掃気を行なうにあたっ
て、別途に強制掃気用孔やバルブ等を付加する必要がな
く、排気弁6が開いている排気行程の末期において強制
掃気弁を兼用する吸気弁4を開けば達成でき、構成的に
簡潔で、しかも既存のディーゼルエンジンにも容易に適
用できる。
In addition, unlike gasoline engines, diesel engines do not use a mixture, but only air is sent through the intake hole 13, so in order to perform forced scavenging, a separate forced scavenging hole or valve is added. This can be achieved by opening the intake valve 4 which also serves as a forced scavenging valve at the end of the exhaust stroke when the exhaust valve 6 is open, which is simple in structure and can be easily applied to existing diesel engines.

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。
Although the embodiments of the present invention have been described above in detail with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to these embodiments, and the present invention may be modified without departing from the gist of the present invention. included.

また、実施例では、ニアコンプレッサの駆動は、排気ガ
スタービンによる駆動が好ましいが、エンジンによる駆
動や電動モータによる駆動であってもよい。
Further, in the embodiment, the near compressor is preferably driven by an exhaust gas turbine, but may be driven by an engine or an electric motor.

また、シリンダ内の燃焼室形状も実施例に限られない。Furthermore, the shape of the combustion chamber within the cylinder is not limited to the embodiment.

また、実施例では、排気弁が閉じ吸気弁が開いてもなお
過給が続けられることで過給効果を期待できることは勿
論である。
Furthermore, in the embodiment, even when the exhaust valve is closed and the intake valve is open, the supercharging continues, so of course a supercharging effect can be expected.

(発明の効果) 吸気系に過給機を設け、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強
制掃気行程を加えて、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→強制掃気行程の順に
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ディーゼルエンジ
ン出力の損失がなくなり、ディーゼルエンジン出力の増
大を図り得るという効果が得られる。
(Effects of the invention) A supercharger is installed in the intake system, and a forced scavenging stroke is added to inject enough pressurized air into the cylinder to exhaust residual combustion gas when the exhaust valve is opened. In addition, five strokes are performed in the order of intake stroke → compression stroke → explosion stroke → exhaust stroke → forced scavenging stroke, so residual combustion gas is forcedly scavenged, eliminating loss of diesel engine output due to residual combustion gas, This provides the effect of increasing engine output.

また、強制的な掃気作用により残留燃焼ガスがほとんど
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うことができる。
In addition, most of the residual combustion gas is exhausted to the outside through forced scavenging, which eliminates the direct effect of exhaust resistance on engine output, greatly increasing the degree of freedom in designing the exhaust system. However, it is possible to proactively add an exhaust noise reduction device, an exhaust gas energy recovery device, etc. without worrying too much about an increase in exhaust resistance.

また、吸気系駆動のカムシャフトを、排気弁開放時にも
過給機により加圧空気がシリンダ内に噴射されるように
吸気弁が開く構造とし、強制掃気行程を付加することで
エンジン出力の損失のないディーゼルエンジンを安価に
得ることができる。
In addition, the camshaft that drives the intake system is structured so that the intake valve opens so that pressurized air is injected into the cylinder by the supercharger even when the exhaust valve is opened, and a forced scavenging stroke is added, resulting in a loss of engine output. It is possible to obtain a diesel engine without oxidation at low cost.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明実施例の5サイクルデイーゼルエンジン
の吸排掃気経路を示す全体図、第2図は実施例エンジン
のP−V線図、第3図はディーゼルエンジンのシリンダ
容積説明図である。 A・・・5サイクルディーゼルエンジント・・シリンダ 4・・・吸気弁 6・・・排気弁 7・・・燃料噴射ノズル 9・・・ニアコンプレッサ(J St、 m )13・
・・吸気孔 15・・・排気孔 第2図 ンソン1内客−fiV −
FIG. 1 is an overall view showing the intake and exhaust air passages of a five-cycle diesel engine according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a P-V diagram of the embodiment engine, and FIG. 3 is an explanatory diagram of the cylinder volume of the diesel engine. A...5-cycle diesel engine...Cylinder 4...Intake valve 6...Exhaust valve 7...Fuel injection nozzle 9...Near compressor (J St, m) 13...
...Intake hole 15...Exhaust hole Figure 2 - FiV -

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims]  1)吸気孔,吸気弁及び排気孔,排気弁と燃料噴射ノ
ズルを備えたディーゼルエンジンにおいて、前記吸気孔
及び吸気弁を有する吸気系に設けられた過給機により、
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
空気を吸気口からシリンダ内に噴射する強制掃気行程を
加えて、エンジンが2回転する間に、吸気行程→圧縮行
程→爆発行程→排気行程→強制掃気行程の順に5つの行
程を行なうようにしたことを特徴とする5サイクルディ
ーゼルエンジン。
1) In a diesel engine equipped with an intake hole, an intake valve and an exhaust hole, an exhaust valve and a fuel injection nozzle, a supercharger installed in an intake system having the intake hole and intake valve,
Adding a forced scavenging stroke that injects enough pressurized air into the cylinder from the intake port to exhaust residual combustion gas when the exhaust valve is opened, the engine completes two revolutions during the intake stroke → compression stroke → explosion stroke → A 5-cycle diesel engine characterized by performing five strokes in the order of exhaust stroke → forced scavenging stroke.
JP16339586A 1986-07-11 1986-07-11 Five-cycle diesel engine Pending JPS6318131A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1201892A1 (en) * 2000-10-26 2002-05-02 Gerhard Schmitz Five stroke internal combustion engine

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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