JPH01321A - ４サイクル内燃エンジン - 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） この発明は、４サイクル内燃エンジンに関し、特に、過
給機能を有するエンジンに関する。

（従来の技術及びその問題点） 従来の２サイクル内燃エンジンは、燃費が悪く、オイル
消費量が大きい上に未燃炭化水素等の排出量が大きく排
気ガス対策が困難であるという短所を有する一方、動弁
機構が不要であるため構造が簡単であり、単位重量当た
りの出力（比出力）が４サイクルエンジンに比べて大き
いという長所を有する。

斯かる２サイクルエンジンの長所はシリンダ下部のクラ
ンク室に混合気を導入し、膨張行程におけるピストンの
下降時に、クランク室の混合気を圧縮し、この圧縮され
た新気がシリンダ内（燃焼室）に噴出供給される構造を
有する点に起因するものである。

本発明は、斯かる２サイクルエンジンの構造的特徴を活
かし、且つ、従来の４サイクルエンジンに対して燃ネ４
制御等の大幅な構造の変更を加えることなく、２サイク
ルと同等ないしはそれ以上の比出力が得られ、しかも排
気ガス特性等の特性上４サイクルエンジンと同等の性能
が得られる４サイクル内燃エンジンを提供することを目
的とする。

（問題点を解決するだめの手段） 上述の目的を達成するために本発明に依れば、シリンダ
及びピストンにより画成され、吸気弁が配設された吸気
ポートと排気弁が配設された排気ポートとを備えた燃焼
室を有する内燃エンジンの前記シリンダの下部に、前記
ピストンを挟み前記燃焼室と反対側に過給室を設け、該
過給室に吸入ポートと吐出ポートとを設け、一端が該吐
出ポートに接続され、他端が少なくとも当該シリンダの
前記燃焼室の吸気ポートに接続された空気通路を備え、
前記吸入ポートには前記過給室に流入する方向にのみ空
気の流れを許容する第１の弁手段を、前記吐出ボーＨζ
は前記過給室から流出する方向にのみ空気の流れを許容
する第２の弁手段を夫々配設し、前記ピストンが、吸入
行程及び膨張行程において前記過給室の空気を圧縮して
前記空気通路に吐出し、該空気通路に吐出された圧縮空
気が吸入行程において前記燃焼室に吸入されることを特
徴とする４サイクル内燃エンジンが提供される。

（作用） ４サイクルエンジンの４つの行程の内、ピストンが吸入
行程及び膨張行程において過給室側に下降する際に、過
給室の空気を圧縮してこれを空気通路に吐出する。即ち
、エンジンの燃焼室には吸入行程で吸入される吸気容積
に対して、過給室から空気通路に吐出される圧縮空気の
容積が略２倍となり、この分空気通路の空気が加圧され
、加圧された空気が燃焼室に供給されることになるので
出力の著しい増加が得られる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は、２気筒４サイクルガソリンエンジンに本発明
を適用した場合の当該エンジンの構成の概念図を示すも
ので、説明の便宜上第１図に示すエンジンは気筒間で切
断して横方向に展開して示しである。

即ち、エンジン１はシリンダブロック１ａに穿設された
２個の＃１シリンダ２ａ及び＃２シリンダ２ｂを有し、
各シリンダ２ａ、２ｂには上下方向に摺動自在に、且つ
、気密に往復動するピストン３ａ、３ｂが夫々嵌装され
ている。そして、各シリンダ２ａ（２ｂ）には、ピスト
ン３ａ　（３ｂ）の上面壁と、シリンダブロックｌａ上
にｉ３ｉ置装合されるシリンダヘッドｌｂ間に燃焼室４
ａ（４ｂ）が画成され、シリンダヘンド１ｂには各燃焼
室４ａ（４ｂ）に臨んで開口する吸気ポート５ａ（５ｂ
）及び排気ポート６ａ（６ｂ）が設けられている。吸気
ポート５ａ（５ｂ）には吸気弁７ａ（７ｂ）が、排気ポ
ート６ａ（６ｂ）には排気弁８ａ（８ｂ）が夫々配設さ
れている。そして、各排気弁８ａ　（８ｂ）には排気マ
ニホルド９が接続されている。

各シリンダ２ａ　（２ｂ）の下部には、クランク室１ｃ
から隅離する隔壁１ｄ（ｌｄ’）が形成され、シリンダ
２ａ　　（２ｂ）の、ピストン３ａ　（３ｂ）の下面壁
と隔壁１ｄ（ｌｄ’）間に過給室１０ａ　（１０ｂ）が
画成される。従って、各シリンダ２ａ（２ｂ）にはピス
トン３ａ（３ｂ）を挟んでピストン３ａ（３ｂ）の上方
に燃焼室４ａ（４ｂ）が、下方に過給室１０ａ　（１０
ｂ）が夫々画成されることになる。燃焼室４ａ（４ｂ）
と過給室１０ａ（１０ｂ）間に嵌装されたピストン３ａ
（３ｂ）の下壁面中央位置にはロッド３１ａ（３１ｂ）
の一端がピストン３ａ　（３ｂ）と一体に固設され、ロ
ッド３１ａ（３１ｂ）は垂直下方に延び、その他端３２
ａ’（３２ｂ）は前記隔壁１ｄ（ｌｄ’）の中心位置に
穿設された貫通孔ｌｅ（１ｇ’）を貫通してクランク室
１ｃに延出している。ロッド３１ａ（３１ｂ）と貫通孔
１ｅ（ｌｅ’）間にはシール部材が嵌装され、過給室１
０ａ　（１０ｂ）は気密に保たれる。ロッド３１ａ（３
ｌ　ｂ）の他端３２ａ　（３２ｂ）はコネクチングロッ
ド３３ａ　　（３３ｂ）を介してクランク軸１２に接続
されている。

各過給室１０ａ　（１０ｂ）には吸入ポートｌｌａ（ｌ
ｌｂ）と吐出ポート１３ａ　（１３ｂ）とが形成されて
おり、各吸入ボー）１１ａ（ｌｌｂ）は図示しない吸気
マニホルドを介してスロントル弁が配設される吸気管に
接続されている。一方、各吐出ポート１３ａ（１３ｂ）
は空気通路としてのマニホルド２０の上流分岐管２１ａ
　（２１ｂ）に接続され、該マニホルド２０の下流分岐
管２２ａ　（２２ｂ）は燃焼室４ａ（４ｂ）の吸気ポー
ト５ａ（５ｂ）に夫々接続されている。即ち、＃１シリ
ンダ２ａの過給室１０ａの吐出ポー）１３ａはマニホル
ド２０を介して当該シリンダ２ａの燃焼室４ａの吸気ポ
ート５ａに連通していると共に、＃２シリンダ２ｂの燃
焼室４ｂの吸気ポート５ｂにも連通している。そして、
＃２シリンダ２ｂの過給室１０ｂの吐出ポート１３ｂは
マニホルド２０を介して当該シリンダ２ｂの燃焼室４ｂ
の吸気ポート５ｂに連通していると共に、＃１シリンダ
２ａの燃焼室４ａの吸気ポート５ａにも連通している。

各過給室１０ａ　（１０ｂ）の吸入ポート１ｌａ（１ｌ
　ｂ）にはリード弁１２ａ　（１２ｂ）が配設されてい
る。このリード弁１２ａ　　（１２ｂ）は過給室１０ａ
　（１０ｂ）に流入する方向にのみ空気の流れを許容す
るもので、空気は過給室１０ａ　（ｌｏｂ）からこのリ
ード弁！２ａ　（１２ｂ）を介して前記吸気マニホルド
側に逆流することが出来ない。−方、各過給室１０ａ　
（１０ｂ）の吐出ポート１３ａ（１３ｂ）にもリード弁
１４ａ（１４ｂ）が配設されている。このリード弁１４
ａ　（１４ｂ）は過給室１０ａ（１０ｂ）から流出する
方向にのみ空気の流れを許容するもので、空気はマニホ
ルド２０側からこのリード弁１４ａ　（１４ｂ）を介し
て過給室１０ａ　（１０ｂ）に逆流することが出来ない
。

前記マニホルド２０の、吸気ポート５ａ　（５ｂ）近傍
の各下流分岐管２２　ａ　（２２ｂ）には燃料噴射弁１
８ａ（１’８ｂ）が夫々吸気弁７ａ　（７ｂ）に向けて
配設されており、これらの燃料噴射弁１８ａ（１８ｂ）
を介して各燃焼室４ａ（４ｂ）に吸気量に応じた所要量
の燃料が噴射供給される。

次ぎに、作用を説明する。

＃１及び＃２の各シリンダ２ａ、２ｂに嵌装されるピス
トン３ａ　（３ｂ）は３６０°クランク角度だけずらせ
て同位相で上下往復動している。即ち、＃１シリンダ２
ａの吸入行程上死点（ＴＤＣ）を基準に各シリンダ２ａ
、２ｂの各行程を第２図に示すと、クランク角度Ｏ０に
おいて＃１シリンダ２ａの吸入行程が開始される同時に
＃２シリンダ２ｂの膨張（燃焼）行程が開始され、以下
、＃１シリンダ２ａの圧縮行程が＃２シリンダ２ｂの排
気行程と、＃１シリンダ２ａの膨張行程が＃２シリンダ
２ｂの吸入行程と、＃１シリンダ２ａの排気行程が＃２
シリンダ２ｂの圧縮行程と同時進行することになる。

そして、＃１シリンダ２ａのピストン３ａが吸入行程に
おいて下方に移動するにともない、過給室１０ａの空気
を圧縮し、過給室１０ａの空気はリード弁１４ａを介し
てマニホルド２０に押し出され、開弁じている吸気弁７
ａを介して＃ｌシリンダ２ａの燃焼室４ａに吸入される
。一方、＃２シリンダ２ｂのピストン３ｂが膨張行程に
おいて下方に移動するにともない、過給室１０ｂの空気
を圧縮し、過給室１０ｂの空気はり一ド弁１４ｂヲ介し
てマニホルド２０に押し出され、開弁している吸気弁７
ａを介して＃１シリンダ２ａの燃焼室４ａに吸入される
。斯くして、＃１シリンダ２ａの吸入行程において、＃
１シリンダ２ａの燃焼室４ａには＃１シリンダ２ａの過
給室１０ａから吐出される空気と＃２シリンダ２ｂの過
給室ｔａｂから吐出される空気が供給されることになる
（第１図に示す矢印は＃１シリンダ２ａの吸入行程にお
ける燃焼室４ａに吸入される空気の流れを示す）。

ピストン３ａ（３ｂ）が上死点から下死点までストロー
クする間に燃焼室４ａ（４ｂ）の増加する容積と過給室
１０ａ　（１０ｂ）の減少する容積（空気が吐出される
容積）は、ロッド３１ａ（３１ｂ）が占める容積骨の差
があるだけであって両者は略等しい。従って、従来の同
一排気量のエンジンに比べ、吸気量が最大で略２倍にな
るのでエンジン１の比出力を著しく増大させることが出
来る。

ピストン３ａ（３ｂ）が上昇する＃１シリンダ２ａの圧
縮行程、及び＃２シリンダ２ｂの排気行程では各リード
弁１２ａ（１２ｂ）が開弁され、過給室１０ａ　（１０
ｂ）には吸気管から吸入ポート１１ａ（ｌｌｂ）を介し
て新気が吸入される。

そして、この過給室１０ａ　（１０ｂ）に吸入された空
気は次の＃１シリンダ２ａの膨張行程及び＃２シリンダ
２ｂの吸入行程でピストン３ａ（３ｂ）により圧縮され
、過給室１０ａ　（１０ｂ）から吐出されて前記マニホ
ルド２０、及び開弁じている吸気弁７ｂを介して＃２シ
リンダ２ｂの燃焼室４ｂに吸入される。斯くして、＃２
シリンダ２ｂの燃焼室４ｂにもその吸入行程において＃
１シリンダ２ａの過給室１０ａからの圧縮された空気及
び＃２シリンダ２ｂの過給室ｔａｂからの圧縮された空
気が供給されることになる。

更に、＃１シリンダ２ａの排気行程、及び＃２シリンダ
２ｂの圧縮行程では各リード弁１２ａ　（１２ｂ）が開
弁され、過給室１０ａ　（１０ｂ）には吸気管から吸入
ポー１−１１ａ（ｌｌｂ）を介して新気が吸入され、以
後上述したと同様に再び＃１シリンダ２ａの吸入行程以
下が順次繰り返される。

上述の実施例は、本発明を２気筒エンジンに適用したも
のであるが、本発明はこれに限定されず単気筒、３気筒
以上のエンジンに適用しても同様の効果がある。単気筒
等に本発明を適用する場合には空気通路（マニホルド）
の容積を大きくしてサージタンクの役割を賦与するよう
にすればよい。

又、本発明の４サイクル内燃エンジンの燃焼供給方式は
第１図に示す、各気筒の吸気ポート近傍に夫々燃料噴射
弁を配設し、これらの燃料噴射弁から各気筒に燃料を噴
射供給する、所謂ＭＰＩ方式のものであってもよいし、
スロントル弁の上流に燃料噴射弁を各気筒共通に１個配
設する、所謂ＴＢＩ（ＳＰＩ又はＣＦＩともいう）方式
のもの、更にはキヤプレタ方式のものであってもよく、
従来４サイクル内燃エンジンに適用される燃料供給方式
が、広く適用出来る。

更に、上述の実施例の種々の変形例が推考され、例えば
、第１図に示すマニホルド２０と前記吸気管とを接続す
るバイパス通路を設け、低負荷時にこのバイパス通路を
介してマニホルド２０内の空気の一部を過給室１ｏａ　
（１０ｂ）の吸入ポート１１ａ（ｌｌｂ）上流の吸気管
に戻し、混合気の希薄化を防止して燃費の向上を図るこ
とも出来る。

更に又、本発明はガソリンエンジンに限定されず、ディ
ーゼルエンジンにも適用可能である。

（発明の効果） 以上詳述したように本発明の４サイクル内燃エンジンに
依れば、エンジンシリンダの下部に、ピストンを挟み燃
焼室と反対側に過給室を設け、該過給室に吸入ポートと
吐出ポートとを設け、一端が該吐出ポートに接続され、
他端が少なくとも当該シリンダの燃焼室の吸気ポートに
接続された空気通路を備え、吸入ポートには過給室に流
入する方向にのみ空気の流れを許容する第１の弁手段を
、吐出ポートには過給室から流出する方向にのみ空気の
流れを許容する第２の弁手段を夫々配設し、ピストンが
、吸入行程及び膨張行程において過給室の空気を圧縮し
て空気通路に吐出し、該空気通路に吐出された圧縮空気
が吸入行程において燃焼室に吸入されるように構成した
ので、４サイクルエンジンでありながら、２サイクルエ
ンジンの長所を兼ね備え、従来のエンジンに対して構造
的に大幅な変更を加えることなく、即ち、構造が簡単で
エンジンの単位重量当たりの出力が２サイクルエンジン
並、ないしはそれ以上に大きく、しかも、構造が大幅に
変更されないために従来の４サイクルエンジンと同様の
排気ガス対策が適用でき、燃料供給装置に対しても特別
の配慮が不要である。

本発明の４サイクル内燃エンジンは構造が簡単であるの
で従来のターボチャージャ、スーパーチャージャ等の過
給システムと容易に組み合わせることも出来る等の種々
の優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示し、第１図は本発明に係る
４サイクル内燃エンジンの、気筒間が切断され横方向に
展開された断面展開図、第２図は第１図に示すエンジン
各シリンダのクランク角度と行程との関係を示すタイミ
ングチャートである。 ■・・・内燃エンジン、２ａ、２ｂ・・・シリンダ、３
ａ。 ３ｂ・・・ピストン、４ａ、４ｂ・・・燃焼室、５ａ、
５ｂ・・・吸気ポート、６ａ、６ｂ・・・排気ポート、
？ａ、７ｂ・・・吸気弁、８ａ、８ｂ−＝排気弁、１０
ａ、１０ｂ−・・過給室、ｌｌａ、１ｌｂ−吸入ポート
、１２ａ。 １２　ｂ−・・リード弁（第１の弁手段）　、１３ａ、
１３ｂ　・・・吐出ポート、１４ａ、１４ｂ・・・リー
ド弁（第２の弁手段）、２０・・・マニホルド（空気通
路）。 出願人　　三菱自動車工業株式会社 代理人　　弁理士　　長　門　侃　二 第１図 第２図 ＩＷ　　　　　　　　　　　　ＴＤＣ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. シリンダ及びピストンにより画成され、吸気弁が配設さ
   れた吸気ポートと排気弁が配設された排気ポートとを備
   えた燃焼室を有する内燃エンジンの前記シリンダの下部
   に、前記ピストンを挟み前記燃焼室と反対側に過給室を
   設け、該過給室に吸入ポートと吐出ポートとを設け、一
   端が該吐出ポートに接続され、他端が少なくとも当該シ
   リンダの前記燃焼室の吸気ポートに接続された空気通路
   を備え、前記吸入ポートには前記過給室に流入する方向
   にのみ空気の流れを許容する第１の弁手段を、前記吐出
   ポートには前記過給室から流出する方向にのみ空気の流
   れを許容する第２の弁手段を夫々配設し、前記ピストン
   が、吸入行程及び膨張行程において前記過給室の空気を
   圧縮して前記空気通路に吐出し、該空気通路に吐出され
   た圧縮空気が吸入行程において前記燃焼室に吸入される
   ことを特徴とする４サイクル内燃エンジン。