JPH0286919A - 燃焼室内残留ガス排出装置を備えた内燃機関 - 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） この発明は、内燃機関の吸気行程開始時点に燃焼室内に
残留している既燃焼ガス（前サイクルで燃焼し終わった
燃焼終了ガス）、すなわち燃焼室内残留ガス（以下、残
留ガスという）を排出させる装置を備えた内燃機関に関
するものである。

（従来の技術） 従来の内燃機関（特に、往復動ピストン機関やロータリ
ピストン機関）は吸気量の少ない低負荷運転での燃費が
極端に悪く、有害排気ガスの排出量が多い、この原因は
燃焼室内の残留ガスが燃焼に悪い影響を与えていること
である。この残留ガスは機関の低負荷運転時に燃料が濃
い目に設定された混合気の供給を強いている。そのため
燃料を多く消費し、有害排気ガスの排出を助長し１機関
の運転状態は不安定になる。従来この残留ガスを排出さ
せるために吸・排気バルブのオーバラップを利用してい
たが、この方式ではほとんど効果が無く混合気が排気ポ
ートから大気へ排出される欠点があった。

この残留ガスが燃焼室内に残留したままで混合気や空気
を吸入する限りにおいては内燃機関の性能向上に際して
根本的な解決を見出すことは不可能である。

（発明が解決しようとする課題） 内燃機関の排気行程終了時に燃焼室内の残留ガスを吸気
行程開始前に、燃焼室内に圧送する空気等によって大気
へ排出すると同時に燃焼室内に空気等を充てんすること
によって燃焼行程での燃焼を向上させ、燃料の消費量を
減らし、有害排気ガスの排出を減らし１機関の運転を安
定させるものである。

（課題を解決するための手段） いま、その構成を説明する。

（イ）　燃焼室５につながる充てんポート７を設ける。

（ロ）　充てんポート７は充てんバルブ８によって開閉
される。

（ハ）　充てんポート７には充てんポンプ１゜が接続さ
れている。

（ニ）　ピストン４が排気行程で上死点方向へ運動中に
おいて排気バルブ１２が開いている間の適当な時期に充
てんバルブ８は開き充てんポンプ１０からの空気等は燃
焼室５内へ供給される（ホ）　空気等を燃焼室５内へ供
給することによって燃焼室５内の残留ガスは排気ポート
１１から排出される。

（へ）　ピストン４が吸気行程を開始するまでには充て
んバルブ８は閉じる 以上のように装置する。

（作用） 次に本発明の作用を述べる 第１図において１機関１の排気行程においてピストン４
が上死点方向への運動中排気バルブ１２が開いて前サイ
クルでの燃焼終了ガスは排気ポート１１から燃焼室５の
外へピストン４によって押出される　ピストン４が上死
点に近付きつつあり。

かつ吸気行程が開始される以前の時期に充てんバルブ８
を開き充てんポート７に接続されている充てんポンプ１
０がら空気等が燃焼室５に圧送される。充てんバルブ８
は充てんポンプ１０からの空気等が燃焼室５内の残留ガ
スを排気ポート１１から排出するに十分な時期に開かれ
、ピストン４による吸気行程開始時期までには閉じる このようにして燃焼室内の残留ガスが燃焼室５の外へ排
出された後に吸入されたシリンダ２内の混合気中には残
留ガスは存在せず、空気等と混合気とのみの状態で圧縮
１点火（着火）されるので燃焼が十分に行なわれる。残
留ガスが存在しないので圧縮開始時点での混合気の温度
が低くなり圧縮比を高くすることができ、燃料を薄くし
た混合気を供給しての運転が可能となる。また、燃焼室
５内に充てんされている空気等は燃焼に使用されるので
実質の体積効率が増加した効果があり、その分だけ多く
燃料を供給することができ機関出力が増す。

これらのことから、燃料消費量を減少させての希薄混合
気での燃焼が可能になり、有害排気ガスの排出を減少さ
せ４機関の出力を増大させることが可能である。

（実施例） 本発明は往復動ピストン内燃機関あるいはロータリピス
トン内燃機関に適用できる。

また、充てんポンプ１０はルーツ式、遠心式軸流式など
の圧力型の過給機、またベーンタイプのエアーポンプな
どの過給機に加えて４機関１のクランク室６の圧縮圧力
やコンプレッサの圧力を利用しても効果は同じである。

充てんポンプ１０の駆動は機関１の排気ガス排出圧力に
よって回転するタービンによって１機関１のクランク軸
の回転力によって、電気モータによって行われる。充て
んバルブ８はポペットバルブ、リードバルブピストンバ
ルブ　ロータリバルブ　リーフバルブ等の開閉弁を用い
ても目的を達する事はできる。

第１図は機関１のシリンダヘッド３に吸気ポート１３お
よび吸気バルブ１４とは別に独立して充てんポート７、
充てんバルブ８を設は充てんポート７につながる通路に
充てんポンプ１０を接続した状態である。燃料供給装置
９は吸気ポート１３につながる通路に接続されている。

第１図において９機関１の排気行程においてピストン４
が王妃点方向への運動中排気バルブ１２が開いて前サイ
クルでの燃焼終了ガスは排気ポート１１から燃焼室５の
外へピストン４によって押出される。ピストン４が上死
点に近付きつつあり、吸気行程が開始される以前の時期
に充てんバルブ８を開き充てんポート７に接続されてい
る充てんポンプ１０がら空気等が燃焼室５に圧送される
。充てんバルブ８は充てんポンプ１０からの空気等が燃
焼室５内の残留ガスを排気ポート１１から排出するに十
分な時期に開かれ、充てんバルブ８は吸気行程が開始さ
れるまでには閉じる。また、充てんポート７からの空気
等が吸気ポート１３を通じて燃料供給装置９へ流れ込む
恐れのない場合は吸気行程中に充てんバルブ８は開いて
いても良い、第１図での特長は、吸気ポート１３からの
空気は大気圧状態から吸入され、燃料供給装置９からの
燃料と混合して吸気バルブ１４が開いている間シリンダ
２内に吸入される。それゆえ、充てんポンプ１０はもっ
ばら燃焼室５内の残留ガスを排出するためのみに供され
るので容量の小さいものでよい。

第２図は機関１のシリンダヘッド３に独立して充てんポ
ート７、充てんバルブ８および吸気ポート１３．吸気バ
ルブ１４を設け、かつ燃料供給装置９は吸気ポート１３
の上流に配置している。充てんポンプ１０からの空気等
は充てんポンプ１０の吐出側で二分され、一方は充てん
ポート７の上流と、他方は燃料供給装置９の上流とでつ
ながれている。充てんポート７からは空気等のみが供給
され、吸気ポート１３からは燃料を含んだ混合気として
供給される。充てんバルブ８．排気バルブ１２、吸気バ
ルブ１４の各バルブの開閉時期は第１図での説明と同一
である。

第３図は充てんポート７と吸気ポート１３および充てん
バルブ８と吸気バルブ１４とを兼用としている。充てん
ポート７の上流に燃料供給装置９を配しさらにその上流
に充てんポンプ１０を配している。排気行程においてピ
ストン４が上死点方向への運動中排気バルブ１２が開い
て前サイクルでの燃焼終了ガスは排気ポート１１から燃
焼室５の外へピストン４によって押出される。ピストン
４が上死点に近付きつつある排気行程中には燃料供給装
置９からの燃料は供給せず、充てんバルブ８を開き充て
んポート７に接続されている充てんポンプ１０から空気
等が燃焼室５に圧送される。

充てんバルブ８は充てんポンプ１０からの空気等が燃焼
室５内の残留ガスを排気ポート１１がら排出するに十分
な時期に開かれる。その後ピストン４が吸気行程の運動
中の適当な時期に燃料供給装置９から燃料を供給する。

ピストンが吸気行程中の運動をしている時には充てんポ
ート７は吸気ポート１３の働きをし、充てんバルブ８は
吸気バルブ１４の働きをする。充てんバルブ８はピスト
ン４での吸気行程終了時に閉じる。

第４図は燃料供給装置９がシリンダヘッド３に取付られ
燃料は燃焼室５内に直接供給されている。

充てんポート７および充てんバルブ８は吸気ポート１３
および吸気バルブ１４を兼ねている。充てんバルブ８は
ピストン４での排気行程中の適当な時期に開きピストン
４での吸気行程終了時点で閉じる。

第５図は排気ポート１１および吸気ポート１３の開閉を
ピストンバルブで行っている。吸気ポート１３および排
気ポート１１はともにピストン４自身のバルブ開閉機構
によって開閉される。第５図でのピストン４は図に向か
って時計方向に回転する。充てんポート７を開閉する充
てんバルブ８はロータリバルブを例として図示している
。充てんポンプ１０および燃料供給装置９の配置は第１
図、第２図、第３図、第４図の場合がある。充てんポー
ト７のロータリバルブ８による開閉時期および排気ポー
ト１１．吸気ポート１３のピストンバルブ４による開閉
時期は充てんポンプ１０および燃料供給装置９の配置が
第１図と同一の場合は第１図と同一の説明であり、充て
んポンプ１０および燃料供給装置９の配置が第２図と同
一の場合は第２図と同一の説明であり、充てんポンプ１
”０および燃料供給装置９の配置が第３図と同一の場合
は第３図と同一の説明であり、充てんポンプ１０および
燃料供給装置ｉ９の配置が第４図と同一の場合は第４図
と同一の説明である （発明の効果） 本発明により内燃機関での燃焼室内での燃焼を十分に行
なうことができ、排気ガス中の存置成分を減少させかつ
燃料消費を低減させ、もって公害防止、燃料節約、出力
向上に効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第３図、第４図、第５図は本発明の詳
細な説明図である。 １は機関、　２はシリンダ、　３はシリンダヘッド、　
４はピストン、　　５は燃焼室、　６はクランク室、　
７は充てんポート、　８は充てんバルブ、　９は燃料供
給装置、　　１０は充てんポンプ。 １１は排気ポート、　　１２は排気バルブ、１３は吸気
ポート７１４は吸気バルブ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （イ）燃焼室内に気体（空気、酸素、酸化剤としてのガ
   スなどで、以下空気等と言う）を圧送するに供する充て
   んポートを設ける。 （ロ）充てんポートには燃焼室内に空気等を圧送する充
   てんポンプが接続される。 （ハ）充てんポートには開閉装置としての充てんバルブ
   が取付られており、充てんバルブは排気行程中に開く。 （ニ）充てんバルブは燃料供給装置からのシリンダ内へ
   の燃料供給開始前には閉じる。 以上のごとく構成された燃焼室内残留ガス排出装置を備
   えた内燃機関