JPH04103844A

JPH04103844A - 低ＮＯｘエンジン

Info

Publication number: JPH04103844A
Application number: JP22069790A
Authority: JP
Inventors: Yosuke Morimoto; 洋介森本
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1990-08-21
Filing date: 1990-08-21
Publication date: 1992-04-06

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サイクルエンジンの吸排気弁の開閉時期を
制御することにより、ＮＯｘ発生を抑制するようにした
低ＮＯｘエンジンに関する。

（従来の技術）従来、一般に４サイクルエンジンでは、第３図に示すご
とくピストン下降に伴う空気吸入を円滑に行うために、
吸気弁をピストン上死点（以下Ｔ。

Ｄ、　Ｃと称する）前に開弁する（図中ＩＯで示す）と
ともに、空気吸入を充分に行えるようにするため、吸気
弁をピストン下死点（以下Ｂ、Ｄ、Ｃと称する）後に閉
弁する（図中ＩＣで示す）ようにして、空気充填率を高
めるようにし、又、ピストン上昇に伴う排気ガス排出を
円滑に行うために、排気弁をＢ、　Ｄ、　Ｃ前に開弁す
る（図中ＥＯで示す）とともに、排気弁をＴ、Ｄ、Ｃ後
に閉弁する（図中ＥＣで示す）ようにして掃気効率を高
めるように構成しており、吸気弁と排気弁とはＴ、Ｄ。

Ｃを挟む部分でその開弁時期がオーバーラツプする（図
中Ｘ乃至Ｙで示す）ようになっていた。

（発明が解決しようとする課題）吸気弁と排気弁との開弁時期をオーバーラツプさせてい
た従来のものでは、シリンダ内に流入する新鮮空気が多
くなることから、燃焼速度が速く、燃焼ピーク温度が高
くなり過ぎ、排気ガス中のＮＯｘ量が増えると言う問題
があった。

この問題を解決するために従来では吸気絞り、排気絞り
、或いは排気還流（以下ＥＧＲと称する）などを行って
いた。

（課題を解決するための手段）本発明は、この様な従来エンジンのバルブタイミングを
変え、吸気弁開と排気弁閉のオーバーラツプを無くし、
シリンダ吸入空気量を減らすとともに、排気ガスの一部
を残留させて、燃焼速度従って燃焼ピーク温度を低くす
ることにより、排気ガス中のＮＯｘ含有率を下げ、各種
の対策装置を不要とすることを目的としたものである。

（実施例）以下、本発明の実施例を第１図及び第２図について詳細
に説明する。

第１図イ、口、ハ、二、はそれぞれ４サイクルエンジン
における吸入行程、圧縮行程、爆発行程、排気行程のピ
ストン及び吸排気弁の状態を示し、ホ及びへは吸気弁及
び排気弁の開閉タイミングをクランク角度で表したもの
である。

又、第２図トは他の実施例における吸排気弁タイミング
を、チはさらに別の実施例における吸排気弁タイミング
を表している。

図において、１はシリンダ、２はピストン、３はシリン
ダヘッド、４は吸気弁、５は排気弁であって、Ｔ、Ｄ、
Ｃはピストン上死点、Ｂ、Ｄ、Ｃはピストン下死点、Ｉ
Ｏは吸気弁開、ＩＣは吸気弁閉、ＥＯは排気弁開、ＥＣ
は排気弁閉の位置を示している。又、矢印はピストンの
上下移動を表している。

実施例１として、第１図イの吸入行程において、ピスト
ン２が下がり始めた後、即ち、Ｔ、Ｄ、　　Ｃ後、吸気
弁４が開となり（ホの■０の角度）、ピストン２の下降
につれて空気が吸入される。ピストン２がＢ、Ｄ、Ｃに
達した直後、吸気弁４は閉じる（ホのＩＣの角度）。

次に、第１図口の圧縮行程では、吸排気弁４．５は共に
閉じている。

次いで、第１図ハの爆発行程で、シリンダ１内の燃料に
着火して爆発が起こり、ピストン２は再び下降に移る。

爆発行程の終わりで、ピストン２がＢ、Ｄ、Ｃに至る直
前、排気弁５が開となる（へのＥＯの角度）。

さらに、第１図工の排気行程では、ピストン２が反転し
て上昇するにつれて、シリンダ内の排気ガスが排出され
、排気弁５はピストン２がＴ、　Ｄ。

Ｃに達する前に閉じる（へのＥＣの角度）。

この場合、吸気弁４の開弁をＴ、Ｄ、Ｃ後とすることに
より、吸入空気量が減り、吸気絞りと同じ効果が得られ
る。又、排気弁５の閉弁をＴ、Ｄ。

Ｃ前とすることにより、シリンダ内に排気ガスの一部を
残留させ、ＥＧＲと同じ効果が得られる。

又、吸気弁４の開弁時期１０はピストン２が下がり始め
た後であり、又、排気弁５の閉弁時期ＥＣはピストン２
が上がりきる前であるから、いずれも吸排気弁４．５と
ピストン２との相互干渉がなく、従来エンジンの様に、
ピストン最上位置（Ｔ、Ｄ、Ｃ）と吸排気弁の底面との
間に間隙（マージン）を持たせる必要がなくなる。

このことは吸排気弁４．５の周囲の無駄容積が小さくな
ることであり、シリンダ１の空気利用率が大きくなり、
エンジン出力の向上、燃費低減、ＮＯｘ減少等の諸特性
が期待でき、さらに燃焼制御を思い通りに設計できる利
点がある。

実施例２として、第２図トにおいては、吸入行程での吸
気弁４の開弁時期ＩＯはＴ、Ｄ、Ｃ前とし、又、排気行
程での排気弁５の閉弁時期ＥＣはＩＯよりさらに前とな
るように設定する。

この場合、吸気弁４の開弁はＴ、Ｄ、　Ｃ前であるから
吸入空気は多く、高速回転時の空気不足が防げる反面、
このままではＮＯｘは減少しない。

しかし、オーバラップをなくすため必然的に排気弁５の
開弁を早めるので、排気ガスの残存量が多くなり、ＥＧ
Ｒ効果が高まり、結果としてＮＯｘを減少させることが
できる。

さらに実施例３として、第２図チにおいては、排気行程
での排気弁５の閉弁時期ＥＣをＴ、　Ｄ。

Ｃ後とし、吸排気弁タイミングをオーバーラツプさせな
いため、吸入行程での吸気弁４の開弁時期ＩＯはＥＣよ
りさらに遅れた位置としている。

この場合は、排気弁５の開弁時期ＥＣをＴ、　Ｄ。

Ｃ後としたので、掃気効率は良く残留排気ガスは少なく
なるが、吸気弁４の開弁時期１０がＥＣよりさらに遅れ
ているので、吸入空気量が少なくなり、吸気絞りの効果
が高まり、結果的にＮＯｘを減少させることができる。

尚、各実施例ともエンジン出力低下防止のため吸気弁４
の最大リフト時は、ピストン２の最大スピード時より遅
らせて、できるだけ空気充填率を下げないようにするの
が望ましい。

又、吸気弁４の閉弁時期ｒｃと、排気弁５の開弁時期Ｅ
Ｏはつぎの理由からできるだけＢ、Ｄ。

Ｃに近ずけることが望ましい。即ち、吸気弁４の閉弁時
期ＩＣをＢ、　Ｄ、　　Ｃに近ずける事により、実圧縮
比を上げ圧縮温度上昇分だけ燃料着火時期を遅らせるこ
とができ、低騒音化可能となる。

又、排気弁５の開弁時期ＥＯをＢ、Ｄ、Ｃに近ずける事
により、燃焼遅れをカバーしてＨＣの排出を少なくでき
る。

（発明の効果）以上の事から、本発明実施例においては、吸排気弁の開
弁時期のオーバーラツプをなくしたから、従来例のＮＯ
ｘ減少対策のため必要としていた吸気絞り、排気絞り、
或いはＥＧＲなどの諸装置が不要となり、さらに空気利
用率を良くして燃焼制御による低ＮＯｘ設計を容易とし
、エンジン全体としての出力向上、燃費低減、その他低
騒音化や、ＨＣの減少等も期待できるなど、燃焼改善に
大きい効果を奏することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の４サイクルエンジンにおける各
行程のピストン位置と吸排気弁の状態及び吸排気弁タイ
ミングの説明図、第２図は本発明の他の実施例における
吸排気弁タイミング説明図、第３図は従来例における吸
排気弁タイミング説明図である。１・・・シリンダ、２・・・ピストン、３・・・シリン
ダヘッド、４・・・吸気弁、５・・・排気弁。

Claims

【特許請求の範囲】１、４サイクルエンジンの吸排気弁の駆動機構において
、吸気弁の開弁開始時期を排気弁の閉弁終了時期よりも
遅く設定し、吸気弁と排気弁との開弁時期がオーバーラ
ップしないように構成したことを特徴とする、低ＮＯｘ
エンジン。２、吸気弁の開弁開始時期をピストン上死点後に、又、
排気弁の閉弁終了時期をピストン上死点前に設定した、
特許請求の範囲第１項記載の低ＮＯｘエンジン。３、吸気弁の開弁開始時期をピストン上死点前に設定し
た、特許請求の範囲第１項記載の低ＮＯｘエンジン。４、排気弁の閉弁終了時期をピストン上死点後に設定し
た、特許請求の範囲第１項記載の低ＮＯｘエンジン。