JPH0323325A - ４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、４サイクル式内燃機関の改良に関するもので
ある。

〔従来の技術〕

４サイクルの内燃機関において、その出力を向上すると
共に、燃料消費量を低減するには、圧縮比を高めれば良
いが、圧縮比を高くすると、圧縮圧力及び圧縮温度が高
くなる一方、この圧縮圧力及び圧縮温度は、内燃機関に
おける負荷の増加につれて燃焼室への空気の充填効率が
上昇することに応じて高くなるものであるから、圧縮比
を、内燃機関における低負荷域に合せて高い値に設定す
ると、高負荷域において、ノックや過早着火が発生する
ことになる。そこで、従来の内燃機関においては、圧縮
比を、高負荷域においてノックや過早着火が発生しない
ように低い値に設定するようにしているから、低負荷域
における出力の向上と、燃料消費量の低減とを十分に達
威することができないのであった。

これに対して、先行技術としての特開昭５４２０２２０
号公報、特開昭５５−４０２５６号公報や特開昭５７−
１５１９４５号公報等は、燃焼室に、当該燃焼室の内容
積を増減するための副ピストンを設け、この副ピストン
を、内燃機関における負荷に関連して前後動することに
より、圧縮比を、負荷の増加に比例して低くするように
自動制御し、以て、高負荷域においてノックや過早着火
を発生することなく、低負荷域における出力の向上と燃
料消費量の低減とを図ることを提案している。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、これら各先行技術のものは、いずれも、副ピス
トンを使用し、この副ピストンを、油圧機構によって前
後勤するもので、構造がきわめて複雑であるから、価格
の大幅なアンプと、耐久性の低下とを招来するばかりか
、内燃機関の大幅な大型化を招来するのであり、しかも
、負荷の変動に対する圧縮比可変の応答性が遅いから、
圧縮比可変の過度期において、ノックや過早着火が発生
すると共に、ドライバービリティーが悪化するのであっ
た。

本発明は、圧縮比を前記各先行技術のように負荷に応じ
て可変するのではなく、圧縮比を、吸気系の改善によっ
て、高負荷域においてノックや過早着火を発生すること
なく高い値に設定できるようにすると共に、排気ガス中
におけるＮＯｘの低減を図ることを目的とするものであ
る。

〔課題を解決するための手段〕

この目的を達或するため本発明は、吸気弁及び排気弁を
備える一方、シリンダボア内を往復動するピストンを備
えて戒る４サイクル内燃機関において、前記シリンダボ
アの内面に開口する放出ポートを、当該放出ポートを前
記ピストンの往復動によって開閉するように設け、該放
出ポートと前記吸気弁への吸気経路とを連通ずる還流通
路を設け、前記放出ポートを、前記ピストンにおける略
下死点の部位に位置する一方、前記放出ポート又は還流
通路中に、内燃機関の負荷に関連し、負荷の増加に応じ
て開くようにした制御弁を設ける構戒にした。

（作　　用〕 この構威において、シリンダボア内に対する放出ポート
は、ピストンの下死点を挟んで適宜クランク角度の区間
においてのみ開口する．従って、この放出ポートと吸気
弁への吸気経路とを連通ずる還流通路中又は放出ポート
における制御弁が開いている状態では、ピストンの下降
動による吸気行程のときにシリンダボア内に吸入した空
気の一部が、ピストンが吸気行程から圧縮行程に移行す
るときにおいて、放出ポート及び制御弁並びに還流通路
を介して、シリンダボア内から吸気経路に放出されるこ
とになるから、圧縮圧力及び圧縮温度を、シリンダボア
内に吸入した空気の一部がシリンダボアから流出される
分だけ低くすることができる。

一方、爆発燃焼後の排気ガスも、ピストンが爆発行程か
ら排気行程に移行するときにおいて、放出ポート及び制
御弁並びに還流通路を介して、シリンダボア内から吸気
経路に放出され、次の吸気行程のときにおいてシリンダ
ボア内に吸入されることになるから、排気ガスの一部を
シリンダポア内に還流することができる。

この場合において、前記還流通路中又は放出ポ一トの制
御弁は、内燃機関における負荷に関連し、負荷の増加に
比例して開くもので、シリンダボア内に吸入した空気の
シリンダボア内からの放出量は、負荷の増加に比例して
増大することにより、圧縮圧力及び圧縮温度が、負荷の
増加に伴って高くなることを防止できるから、内燃機関
における圧縮比を、それだけ高い値に設定しても、高負
荷域においてノックや過早着火を発生することを確実に
防止できる。

また、前記還流通路中又は放出ポートの制御弁を、負荷
の増加に比例して開くように構威したことにより、シリ
ンダボア内への排気ガスの還流量も、内燃機開における
負荷の増加に比例して多くなるから、排気ガスの中にお
けるＮＯｘを、低負荷域から高負荷域の両方にわたって
確実に低減することができる。

〔発明の効果〕 従って本発明によると、圧縮比を、高負荷域においてノ
ックや過早着火を発生することなく高い値に設定でき、
低負荷域における出力の向上と、燃料消費量の低減とを
確実に達成できると共に、排気ガス中におけるＮＯｘを
確実に低減できるのである。

しかも、本発明は、シリンダボア内に開口する放出ポー
トと、吸気経路との間を、還流通路を介して接続すると
云う構威であり、前記各先行技術のように、燃焼室に対
して設けた副ピストンを油圧機構によって前後動するも
のに比べて構造が簡単であるから、価格の大幅なアップ
、内燃機関の大幅な大型化、及び耐久性の低下を招来す
ることがないのである。

その上、本発明は、圧縮圧力及び圧縮温度が負荷に比例
して高くなるのを防止することを、シリンダボアの空気
の放出によって行うものであることにより、負荷の変動
に対する応答性が良いから、過度期においてノンクや過
早着火が発生すること、及びドライバービリティーが悪
化することがない効果をも有する。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面について説明する。

第１図は、ガソリン機関等の火花点火式４サイクル内燃
機関に通用した場合の実施例を示すもので、この火花点
火式の４サイクル内燃機関１は、複数のシリンダボア３
を有するシリンダブロック２と、前記シリンダポア３と
同数個の燃焼室５を備えたシリンダヘンド４とによって
構成されている。

前記シリンダブロック２における各シリンダボア３内に
は、往復動するピストン６が設けられ、また、前記シリ
ンダへンド４には、各燃焼室５の箇所に吸気弁８を備え
た吸気ポート７と、排気弁１０を備えた排気ポート９と
が設けられ、この吸気弁８は、従来から良く知られてい
るように、図示しないカム軸等にて上死点前の時期から
下死点後の時期までのクランク角度の区間において開く
ように構威されている一方、排気弁ｌＯも、従来から良
く知られているように、図示しないカム軸等にて下死点
前の時期から上死点後の時期までのクランク角度の区間
において開くように構威されている。

前記シリンダヘソド４には、図示しない点火栓が各燃焼
室５内にのぞむように取付けられ、また、シリンダヘフ
ド４の側面には、前記各吸気ポート６に連通する吸気マ
ニホールド１１が接合され、この吸気マニホールドｌ１
には、スロットル弁１３を備えた気化器ｌ２が取付けら
れている。

前記シリンダブロック２の側面における各シリンダボア
３の該当箇所には、放出ポート１４を、前記各シリンダ
ボア３内に開口するように設けて、該各放出ポート１４
のシリンダボア３への開口部を、各シリンダボア３内に
おけるピストン６の往復動によって開閉するように構戒
すると共に、この各放出ポート１４を、前記ピストン６
の略下死点の部位に位置することによって、第２図に示
すように、ピストン６の下死点を挟んで適宜クランク角
度の区間においてのみ開口するように構成する。

そして、前記各放出ポートｌ４と、前記吸気マニホール
ドｌ１のうち集合部１１ａから吸気ポート６に分岐する
各枝吸気管路１ｌｂとを、還流通路ｌ５を介して連通ず
る（なお、この各還流通路ｌ５は、各吸気ポート６に対
して接続するようにしても良い）一方、この各還流通路
１５中又は前記各放出ポート１４には、回転式の制御弁
１６を設け、該各制御弁１６を、前記気化器１２におけ
るスロットル弁１３に、スロフトル弁１３の閉又は低開
度のとき当該制御弁１６が閉じているが、スロントル弁
１３の開き作動に比例して当該制御弁ｌ６が開くように
連動機構１７を介して連動連結する。

この構或において、放出ポート１４は、第２図に示すよ
うに、ピストン６の下死点を挟んで適宜クランク角度の
区間においてのみ開口している。

従って、制御弁１６が開いている状態では、ピストン６
の下降動による吸気行程のときにシリンダポア３内に吸
入した空気の一部が、ピストン６が下死点の付近におい
て吸気行程から圧縮行程に移行するときにおいて、放出
ポート１４及び制御弁ｌ６並びに還流通路ｌ５を介して
、シリンダボア３内から吸気マニホールドｌ１に放出さ
れることになるから、圧縮圧力及び圧縮温度を、シリン
ダボア３内に吸入した空気の一部がシリンダボアから流
出される分だけ低くすることができる一方、爆発燃焼後
の排気ガスも、ピストン６が下死点の付近において爆発
行程から排気行程に移行するときにおいて、放出ポート
１４及び制御弁ｌ６並びに還流通路１５を介して、シリ
ンダボア３内から吸気マニホールド１１に放出され、次
の吸気行程のときにおいてシリンダボア３内に吸入され
ることになるから、排気ガスの一部をシリンダボア３内
に還流することができる． この場合において、前記制御弁ｌ６を、気化器ｌ２にお
けるスロットル弁１３に連動機構１７を介して連動連結
したことにより、当該制御弁１６は、スロットル弁１３
を閉じてのアイドリングのとき、及びスロットル弁１３
の低開度の低負荷域のときには開かず、従って、アイド
リング及び低負荷域ときには、シリンダボア３内に吸入
した空気のシリンダボア３内からの放出、及び排気ガス
の還流は行なわれない。

しかし、前記制御弁１６は、スロットル弁１３の開度を
次第に大きくしての負荷の増加に比例して開き作動する
ことにより、シリンダボア３内に吸入した空気のシリン
ダポア３内からの放出量は、負荷の増加に比例して増大
するから、圧縮圧力及び圧縮温度が、負荷の増加に伴っ
て高くなることを防止できる一方、シリンダボア３内へ
の排気ガスの還流量も、内燃機関における負荷の増加に
比例して多くなるのである． なお、前記実施例は、制御弁１６を、スロットル弁ｌ３
に機械的な連動機構１７を介して連動する場合を示した
が、制御弁ｌ６を、他の手段によって内燃機関１におけ
る負荷に連動する構威にしても良いのであり、また、本
発明は、前記気化器１２を備えた内燃機関に限らず、燃
料噴射式の内燃機関に対しても適用できることは云うま
でもない。更にまた、吸気系に、内燃機関によって回転
駆動されるブロワー圧縮機とか、排気ターボ過給機等の
過給機を備えた内燃機関の場合には、前記還流通路１５
中に、第１図に二点鎖線で示すように、吸気マニホール
ド１ｌへの方向にのみ開くようにした逆止弁１８を設け
ることにより、過給式の内燃機関に対しても適用できる
のである．そして、前記制御弁１６を、内燃機関１にお
ける負荷に関連するに際しては、第３図に示すように、
スロットル弁ｌ３の閉位置よりや一上流側の部位に負圧
ポート１９を設ける一方、前記制御弁１６の回動レバー
２０には、ダイヤフラム２ｌｂにてばね２１Ｃ付き圧力
室２１ａを形威して成るダイヤフラム式のアクチェータ
２１を連結し、このアクチェータ２ｌにおける圧力室２
１ａに、前記負圧ポート１９からの負圧伝達通路２２を
接続することにより、制御弁１６を、スロットル弁１３
を閉じてのアイドリングにおいて開き、スロットル弁１
３を部分開しての低負荷域において閉じ、そして、スロ
ットル弁１３を開度が大きくしての負荷の増加に比例し
て開くように構成しても良いのである。

第４図は、ディーゼル機関等の圧縮着火式の内燃機関Ｉ
Ａに通用した場合の実施例を示すもので、この実施例は
、基本的には、前記第１図及び第２図の場合と同様であ
る。

しかし、このディーゼル機関等の圧縮着火式の内燃機関
１Ａの場合、その温度が低い状態において、シリンダボ
ア３Ａ内に吸入した空気をシリンダボア３Ａから制御弁
１６Ａ付き放出ポート１４Ａより還流通路１５Ａを介し
て吸気系に放出して、圧縮圧力及び圧縮温度を下げると
、始動性が低下すると共に、排気ガス中のＨＣ及びホル
ムアルデヒト白煙が壜大することになるから、これを防
止する必要するがある。

そこで、前記圧縮着火式内燃機関ＩＡに対する燃料噴射
ボンプ２３における燃料噴射量調節用レバー２４を回動
するためのべタル２５、又は、前記燃料噴射量調節用レ
バー２４に、ボテンションセンサー２６を設け、このボ
テンションセンサー２６からの出力を、制御回路装置２
７に入力し、この制御回路装置２７からの出力を、前記
制御弁１６Ａに対するアクチェータ２８に入力すること
によって、制御弁１６Ａを、負荷の増加に比例して開き
作動するに際して、前記制御回路装置２７に、内燃機関
ＩＡにおける冷却水ジャケットや潤滑油通路等に設けた
温度センサー２９からの出力を入力して、内燃機関ＩＡ
の温度が低い状態では、前記制御弁１６Ａの負荷の増加
に比例しての開き作動を停止し、制御弁１６Ａを閉の状
態のように維持するように構威することにより、温度が
低いときにおける始動性の低下及び排気ガスの悪化を防
止することができるのである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図は第１実施例を示
す図、第２図は吸気弁及び排気弁並びに放出ポートの開
閉のタイミングを示す図、第３図は第２実施例を示す図
、第４図は第３実施例を示す図である。 １・・・・火花点火式内燃機関、ＩＡ・・・・圧縮着火
式内燃機関、２・・・・シリンダブロック、３，３Ａ・
・・・シリンダボア、４・・・・シリンダヘンド、５・
・・・燃焼室、６・・・・ピストン、７・・・・吸気ポ
ート、８・・・・吸気弁、９・・・・排気ポート、１０
・・・・排気弁、１１・・・・吸気マニホールド、１２
・・・・気化器、１３・・・・スロントル弁、１４．１
４Ａ・・・・放出ポート、１５．１５Ａ・・・・還流通
路、１６．１６Ａ・・・・制御弁。 −２Ｃ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）、吸気弁及び排気弁を備える一方、シリンダボア
   内を往復動するピストンを備えて成る４サイクル内燃機
   関において、前記シリンダボアの内面に開口する放出ポ
   ートを、当該放出ポートを前記ピストンの往復動によっ
   て開閉するように設け、該放出ポートと前記吸気弁への
   吸気経路とを連通する還流通路を設け、前記放出ポート
   を、前記ピストンにおける略下死点の部位に位置する一
   方、前記放出ポート又は還流通路中に、内燃機関の負荷
   に関連し、負荷の増加に応じて開くようにした制御弁を
   設けたことを特徴とする４サイクル内燃機関。