JPH0385327A

JPH0385327A - 断熱２サイクルガソリンエンジン

Info

Publication number: JPH0385327A
Application number: JP22105089A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Matsuoka; 寛松岡
Original assignee: Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd
Current assignee: Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd
Priority date: 1989-08-28
Filing date: 1989-08-28
Publication date: 1991-04-10

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、燃焼室内部が外部に対して断熱されている断
熱２サイクルガソリンエンジンに関する。

（従来の技術）従来、のエンジンは燃料の燃焼により発生する熱エネル
ギの内、約宛はエンジン本体に伝達され有効に利用され
ることなく冷却装置等により外部に放出され無駄に廃棄
されている。そこで、燃焼室内壁面を断熱層で被覆し、
熱エネルギの外部への伝達を遮断し、従来外部に伝達さ
れていた熱エネルギにより排気ガスの有するエネルギを
高め、排気タービン等により熱エネルギを有効に回収し
エンジンの熱効率を向上させる断熱エンジンが提案され
ている。

また、エンジンの圧縮比を増加させると、エンジンの熱
効率が向上することが知られている。

（発明が解決しようとする課１１りしかしながら、このような従来の断熱エンジンは、燃焼
室内壁面が高温度となるため吸入された空気は該壁面か
ら熱伝達を受は直ちに膨張し、後続する空気の流入を阻
害し吸入効率を低下させるという問題がある。また、圧
縮行程において、吸気は圧縮されると同時に燃焼室内壁
より熱エネルギの伝達を受け、膨張するため圧縮仕事が
一般の水冷式エンジンより増加し、サイクル効率の低下
をきたす。そして、圧縮端温度が該水冷式エンジンに比
べ高温度になり、燃焼ガスの温度も高温度となるため燃
焼ガス温度と内壁面温度との差が拡大し、断熱層を介し
て外部へ放熱される熱エネルギが増加するため熱効率が
低下する。また、燃焼ガスが高温度になると燃焼室内壁
が劣化するという問題がある。

更に、上記のような断熱エンジンの燃料にガソリンを使
用すると、圧縮端温度が高温であるためノッキングが発
生し、圧縮比を極端に低下させなければ運転できず、熱
効率が悪化するという問題が巧る。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、吸入空気
量を増大させ圧縮比を増加させると共に圧縮端温度を低
下させノッキングの発生を抑えることにより熱効率が優
れた断熱２サイクルガソリンエンジンを提供しようとす
るものである。

（課題を解決するための手段）本発明社よれば、内壁が断熱層により被覆されている断
熱燃焼室と、該断熱燃焼室内部へ導入される吸気の圧力
を予め圧縮端圧力近傍まで昇圧するコンプレッサと、該
コンプレッサにより昇圧された吸気を上死点近傍時に断
熱燃焼室へ導入する吸気手段とを有することを特徴とす
る断熱２サイクルガソリンエンジンを提供できる。

（作用）本発明の断熱２サイクルガソリンエンジンでは、断熱燃
焼室とは別に設けられたコンプレッサで空気を圧縮端圧
力近傍まで昇圧すると共に、該吸気をインタークーラで
冷却し、断熱２サイクルガソリンエンジンの燃焼行程直
前、すなわち従来のエンジンの圧縮行程終期から、膨張
行程初期に相当するタイミングに該昇圧された吸気を断
熱燃焼室内へ圧送するので、吸入効率が低下せず、かつ
、燃焼室内壁から吸気への受熱量が小であるため圧縮端
温度が高温度とならず、また、空気の圧縮が低温度のシ
リンダ内で実行されるため圧縮仕事の増大を招くことが
ない、そして、圧縮端温度が低温度であるため、燃料に
ガソリンを使用しても高圧縮比とすることができ熱効率
を向上させることができる。

（実施例）以下、本発明の一実施例を図面に従って詳細に説明する
。

第１図は、本発明による断熱２サイクルガソリンエンジ
ンを示す機構図である。

図において、１はコンプレッサであり、後述するクラン
クシャフト３３により駆動され、吸気管１１からの吸気
を圧縮端圧力近傍まで昇圧する。

該吸気管１１にはエアフローメータ１２が設置されてお
り、該吸気管１１内の吸気流量を検知し流量信号を出力
する。

該コンプレッサ１からの高圧吸気を送気する送気管１３
には、インタークーラ１４が配設されており、コンプレ
ッサ１による圧縮に伴ない温度上昇した吸気を冷却する
。また、該送気管１３にはコンプレッサ１からの送気流
量を外部からの７８号により制御するスロットルバルブ
１５と、外部からの信号により該送気管３３内への燃料
噴射量を制御し、吸気と燃料との予混合気を製造する燃
料噴射ノズル１６とが配設されている。そして、該予混
合気は送気管１３を介して断熱シリンダ２へと送気され
る。

該断熱シリンダ２内には、断熱ピストン２１が往復自在
に配設されている。該断熱ピストン２１の頭部は、低熱
伝導率のセラミックス等からなる断熱層２２により被覆
され、更に該断熱層２２の表面は、耐熱性高強度材から
なる保護層２３により被覆され強化されている。また、
断熱シリンダ２の上部内壁も、同じく低熱伝導率のセラ
ミックス等からなる断熱層２４により被覆され、更に該
断熱層２４の表面は、耐熱性高強度材からなる保護層２
５により被覆されている。そして、下部内壁は耐熱性高
強度材からなる保護層２６のみにより被覆されている。

該断熱シリンダ２の上部は送気管１３と連通しており、
連通口すなわち吸気口には吸気バルブ２７が配設されて
いる。また、同じく断熱シリンダ２の上部には、排気バ
ルブ２８及び排気管路２９が配設されている。尚、該吸
気バルブ２７及び排気バルブ２８は、カムシャフト３０
により開閉駆動される。断熱シリンダ２の上部には更に
、スパークプラグ３１が配設されており、断熱シリンダ
２と断熱ピストン２１の頭部とにより形成される燃焼室
内の予混合気に点火する。

該断熱ピストン２１は、コネクティングロッド３２によ
りクランクシャフト３３のビンジャーナル部と連結して
おり、該クランクシャフト３３はベルト３４を介して、
上記コンプレッサ１と連結し、該コンプレッサ１を駆動
する。

上記エアフローメータ１２、スロットルバルブ１５及び
燃料噴射ノズル１６は、コントロールユニット４に接続
されている。そして、該コントロールユニット４は、エ
アフローメータ１２からの流量信号を入力し、スロット
ルバルブ１５及び燃料噴射ノズル１６へ制御信号を出力
する。

該コントロールユニット４は、エアフローメータ１２、
スロットルバルブ１５及び燃料噴射ノズル１６との信号
の入出力を司る入出力インターフェイス、プログラムや
各種関係テーブルを記憶するＲＯＭ、該ＲＯＭに記憶さ
れたプログラムの下に演算を行なうＣＰＵ、演算結果や
データを一時記憶するＲＡＭ、コントロールユニット４
内部の信号の流れをコントロールするコントロールメモ
リ等から構成されている。

次に、本発明の断熱２サイクルガソリンエンジンの作用
について説明する。

第２図は、クランク角と吸排気バルブの開閉状態との関
係を示す図である。

本図は、クランク角θに対する吸排気バルブの開度を縦
軸に示す。

上死点（ＴＤＣ）前近傍位置にて、燃焼室内の混合気が
スパークプラグ３１によって点火されると、該混合気は
燃焼し膨張するためピストン２１を降下させる。そして
、断熱ピストン２１が下死点（ＢＤＣ）に到達する直前
に、排気バルブ２８を開放する。すると、燃焼室内部の
燃焼ガスは、内圧と、下死点（ＢＤＣ）を経て上昇する
ピストン２１とにより、排気管路２９から排出される。

そして、ピストン２１が所定位置まで上昇すると、排気
バルブ２８を閉鎖すると共に、吸気バルブ２７を開放す
る。すると、送気管１３内の高圧予混合気が燃焼室内に
急速に流入する０次に、上死点（ＴＤＣ）前近傍位置心
て吸気バルブ２７を閉鎮すると共に、スパークプラグ３
１に通電し、予混合気に点火する。

尚、燃焼室内に流入する予混合気流量は、アクセルペダ
ル（図示せず）の踏込量に基づき、コントロールユニッ
ト４からスロットルバルブ１５に制御信号を出力し、吸
気流量を制限する。そして、コントロールユニット４は
、エアフローメータ１２から出力される吸気の流量信号
に基づいて燃料噴射量を演算し、所定の空燃比になるよ
うに、燃料噴射ノズル１６に制御信号を出力する。

ところで、通常の水冷ガソリンエンジンでは、圧縮比を
ノッキング発生限界である９〜１ｏに設定しており、そ
れ以上圧縮比を増加させると、圧縮端温度が上昇しノッ
キングが発生する。

本発明のよる断熱２サイクルガソリンエンジンは、上記
で説明したごとく、吸気が燃焼室とは分離されているコ
ンプレッサ１で昇圧され、更にインタークーラ１４で冷
却された吸気と燃料との予混合気を、上死点（ＴＤＣ）
前近傍位置で燃焼室内に圧送し、圧送後直ちに点火する
ので、吸気圧力すなわち圧縮比を従来の圧縮比より増加
させてもノッキングが発生しない、また、本発明の断熱
２サイクルガソリンエンジンでは通常のレシプロガソリ
ンエンジンの様に圧縮比に制限される事なく高い膨張比
（一般エンジンの圧縮比）で膨張することが可能で、一
般エンジンの圧縮比を２０以上に設定することが可能で
あり、圧縮比を増加することにより熱効率が改善される
。

また予混合気の温度が低温度であると、燃焼ガスの温度
は、いわゆる断熱エンジンより低温度となり燃焼室内壁
との温度差が小となるため、燃焼室内壁から伝達される
熱エネルギ量が減少する。

よって、燃焼温度が異常に高温度とならないため、外部
へ伝達される放熱量が小であり、窒素酸化物（ＮＯｘ）
の生成も抑制される。

尚、上記説明にて、吸気バルブ２７の閉鎖タイくングを
上死点（ＴＤＣ）前近傍位置にて説明したが、上死点（
ＴＤＣ）後近傍位置にて閉鎖しても、本願の趣旨から外
れるものではない。

以上本発明について詳細に説明したが、本発明の精神か
ら逸れないかぎりで、種々の異なる実施例は容易に槽底
できるから、本発明は前記特許請求の範囲において記載
した限定以外、特定の実施例に制約されるものではない
。

（発明の効果）以上説明したように、本発明によれば、断熱燃焼室とは
別に設けられたコンプレッサで空気を圧縮端圧力近傍ま
で昇圧すると共に、該吸気をインタークーラで冷却し、
断熱２サイクルガソリンエンジンの燃焼行程直前から直
後、すなわち従来のエンジンの圧縮行程終期に相当する
タイミングに、該昇圧された吸気を断熱燃焼室内へ圧送
するので、吸入′効率が低下しない、そして、燃焼室内
壁から吸気への受熱量が小であるため、圧縮端温度が高
温度とならず、また、空気の圧縮が低温度のシリンダ内
で実行されるため、圧縮仕事の増大を招くことがない、
そして、圧縮端温度が低温度であるため、燃料Ｃガソリ
ンを使用しても高圧縮比とすることができ、熱効率を向
上させることができる断熱２サイクルガソリンエンジン
を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による断熱２サイクルガソリンエンジ
ンを示す機構図、第２図は、クランク角と吸排気バルブ
の開閉状態との関係を示す図である。１・・・コンプレッサ、２・・・断熱シリンダ、４・・
・コントロールユニット、１４・・・インタークーラ、
１５、・・・スロットルバルブ、１６・・・燃料噴射ノ
ズル、２１・・・断熱ピストン、２２・２４・・・断熱
層、３１・・・スパークプラグ。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）内壁が断熱層により被覆されている断熱燃焼室と
、該断熱燃焼室内部へ導入される吸気の圧力を予め圧縮
端圧力近傍まで昇圧するコンプレッサと、該コンプレッ
サにより昇圧された吸気を上死点近傍時に断熱燃焼室へ
導入する吸気手段とを有することを特徴とする断熱２サ
イクルガソリンエンジン。
（２）上記コンプレッサと断熱燃焼室との間に設けられ
、コンプレッサにより昇圧された吸気を断熱燃焼室に導
入される前に冷却するインタークーラを有することを特
徴とする請求項（１）記載の断熱２サイクルガソリンエ
ンジン。