JPS5930171Y2 - 過給内燃機関 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は吸入混合気あるいは吸入空気を旋回させて渦流
燃焼状態を誘起することにより燃焼を改善するようにし
た内燃機関に関する。

一般に、内燃機関のシリンダ内に導入した吸気を旋回さ
せて、いわゆるスワールを形成すると、特に部分負荷運
転時の燃焼が改善されることが知られている。

これはスワールによりガス流動が活発になり、燃焼速度
が向上するからである。

殊に、近時の排気対策を施した自動車用内燃機関にあっ
ては、有害物質の排出を抑制するために、排気の一部を
混入した混合気や希薄混合気など燃焼上不利な混合気を
効率よく燃焼させなければならないので、スワールを形
成して渦流燃焼状態を誘起することは重要な技術的事項
になっている。

このため、吸気ポートをシリンダ円筒面に対して接線方
向に方向づけたり、ポートに旋回翼を設けたりしてスワ
ールを形成するようにした内燃機関が実用化されるに至
っている。

しかしながら、スワールが強すぎると燃焼速度が過大に
なって騒音を著しく発生したりあるいは失火したりする
一方、スワールは機関回転が高速になるほど激しくなる
性質があるので、機関の全運転域にわたって適度なスワ
ールを形成するのはなかなか難かしいという新たな問題
も生じている。

他方、いわゆる分離過給システムとして、吸気通路とは
独立して設けた過給通路を介して、過給機からの高圧空
気をシリンダ内へ追加導入することにより効率良く過給
効果が得られるようにした装置が提案されている（例え
ば、特開昭５１−１０５５１４号公報参照）。

これを説明すると、例えば第１図に示したように５気筒
をもつ機関め一つの気筒１を過給用コンプレッサ（エア
ポンプ）となし、このポンプ気筒１の吸込口１ａを各動
力気筒−＃−１〜Φ４へと混合気を分配する吸気通路２
と接続するとともに、吐出口１ｂを過給通路３を介して
各動力気筒Φ１〜−＃−４と接続し、吸気の一部をシリ
ンダ内へ追加導入（過給）するように図るのである。

このため、各気筒Φ１〜寺４のそれぞれに、吸気ポート
２ａと排気ポート４とを開閉するための吸気弁５、排気
弁６の他に、過給ポート３ａを開閉するための第３弁（
補助吸気弁）７が設けられているのであるが、第３弁７
は、第２図ａ、ｂに示したように、ピストン８が下降し
て吸気ポート２ａから混合気を吸入している間は閉弁し
ており、ピストン８が下死点に達した頃に開弁して過給
ポート３ａからの高圧縮された混合気を導入するように
設定されている。

このように、この装置によればポンプ気筒１の働きに基
づいて吸気の一部を加圧し、これを独立した糸路を介し
てシリンダ内へと導入するように構成したので、吸気の
全量を加圧する従来の過給システムと異なり、小容量の
過給機でも効率のよい過給をなすことができるのである
。

本考案は上記過給システムの構成に着目してなされたも
ので、既に述べたスワール制御の困難性を解決するため
に、吸気ポートからの吸気流を旋回させてスワールを生
起するようにした内燃機関に対して上記過給システムを
適用するとともに、その過給ポートに逆方向のスワール
を生起する渦流発生手段を形成した渦流燃焼機関を提供
するものである。

以下、図示実施例に基づいて本考案を説明する。

第３図において、吸気通路２から分岐して各気筒４／−
１〜−４１−４の吸気弁５に至る成板ポート２ｂは、シ
リンダ円筒面の接線方向に沿って吸気流を導入するよう
に、いわゆるスワールポート形状に形成され、この場合
図の時計方向ヘスワールを生起する。

これに対して、過給通路３から分岐して第３弁７に至る
過給ポート３ｂも同じくスワールポート形状に形成され
るが、その向きが前記吸気ポート２ｂからのスワールと
対向するスワール、すなわち反時計方向のスワールを生
起するように方向づけられる。

その他については第１図と同様であるので、同一部分に
同一符号を付してその説明を省略する。

次に上記構成に基づく作用について説明する。

まず機関が低〜中速回転時のスワール発生状態であるが
、このとき吸気ポート２ｂに在って吸気行程を控えた混
合気（ディーゼルエンジンにあっては空気、以下同じ）
は、吸気弁５が開弁したのちピストン８が下降するにつ
れてその吸入ポンプ作用によりシリンダ内に導入される
ので、ピストンスピードが遅いほどスワールとしては弱
いものとなる。

これに対して、過給ポー１−３ｂを介してシリンダ内に
送り込まれる混合気は、過給通路３の中で加圧されてい
るので、第３弁７が開いた瞬間にシリンダ内に流入して
前述の吸気弁５からの時計方向の弱いスワールに打ち勝
って反時計方向の強いスワールを形成する。

次に高速回転時であるが、このとき吸気ポート２ｂを介
して得られるスワールは、ピストンスピードの上昇につ
れて強力になる。

この点については既に述べた通りである。

一方、過給ポート３ｂを介して得られるスワール発生力
は、低〜中速時と較べてそれほど増加しない。

これは、ポンプ気筒１が他の気筒＃１−＝＃＝４と同期
的に作動しているため、回転速度に関係なくほぼ一定の
過給率を維持し、つまり第３弁７の開弁時間が短いこと
、回転上昇の割りに吐出圧が上昇しないこと、シリンダ
内圧が高速時圧縮行程では速やかに上昇すること、及び
過給機の流入速度が音速以上に上昇しないことによる。

つまり、両スワールの勢力関係としては、上述から明ら
かなように、低〜中速時には過給側スワールの勢いが吸
気側スワールを上回り、高速になるほど吸気側スワール
の勢力が過給側と拮抗するようになる。

両スワールは対向して生起されるのであるから結局高速
時はど両スワールが相殺しあって全体としてのスワール
を弱める。

従って、低〜中速時には充分なスワールにより良効な燃
焼がもたらされる一方、高速時はどスワールが弱まって
燃焼騒音が低減するのである。

第４図ａ、ｂ、第５図ａ、ｂは本考案の他の実施例であ
り、第３弁にシュラウド（導風板）９を設けて過給側ス
ワールを形成するようにした例である。

第３弁７は、第４図ａ、ｂに見られるように、その頭部
７ａの上流側局面に沿うように形成されたシュラウド９
を持つ。

なお１０はバルブシートである。

シュラウド９は、開弁時の過給ポート３ｂからの過給気
流をほぼ一定の方向（シュラウド９の形成されていない
方向）へと導く。

従って、このシュラウド９を介して導入された混合気が
スワールを形成するように第３弁７を配置するとともに
、このスワールが吸気ポート５ｂからのスワールと対向
するように設定すれば、第５図ａ、ｂに示したように、
先の実施例と全く同様の効果が得られる。

このように第３弁７にシュラウド９を形成してスワール
を生起するようにした場合には、過給気が強制的にシリ
ンダ内へ送り込まれる点と併せて、第３弁７のリフトが
小さくても充分強力なスワールが得られる利点がある。

ところで、上記各実施例は第３弁７を介して過給をなす
機関について例示したものであるが、それほど過給効果
を得る必要がない場合は、第３弁７の開閉タイミングを
吸気行程の任意の時期に選んで差し支えない。

以上の通り本考案によれば、吸気ポートを介して吸入し
た混合気でスワールを形成するようにした機関において
、吸気通路とは独立して設けた過給通路を介してシリン
ダ内に過給気を導入するとともに、スワールポートある
いはシュラウドバルブなどの渦流発生手段を設けて前記
スワールと対向するスワールを形成し、機関高速回転時
はど両スワールが相殺しあうようにしたので、低〜中速
時に長幼な燃焼をなすとともに高速時の燃焼騒音が少な
い渦流燃焼機関を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は分離過給システムを備えた機関の→りを示す概
略平面図、第２図ａ、ｂはその作動状態を示す気筒部所
面図である。 第３図は本考案の一実施例を示す概略平面図である。 第４図ａ、ｂはそれぞれ本考案の他の実施例の要部を示
す断面図、斜視断面図であり、第５図ａ、ｂはその作動
状態を示す気筒部所面図である。 １・・・・・・ポンプ気筒（過給機）、２・・・・・・
吸気通路、２ａ・・・・・・吸気ポート、２ｂ・・・・
・・吸気ポート（スワールポート）、３・・・・・・過
給通路、３ａ・・・・・・過給ポート、３ｂ・・・・・
・過給ポート（スワールポート）、７・・・・・・補助
吸気弁（第３弁）、９・・・・・・シュラウド。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １９機関吸気通路からシリンダ内へと導入する吸気を旋
   回させてスワールを誘起するようにした内燃機関におい
   て、前記吸気通路とは独立して設けられ過給機と接続し
   た過給通路と、過給通路の高圧空気をシリンダ内へ導入
   する補助吸気弁と、この過給気を前記吸気通路からの吸
   気旋回流と対向的に旋回させる渦流発生手段とを備えた
   過給内燃機関。 ２、補助吸気弁は、機関の吸気行程末期から圧縮行程初
   期にかけて開弁する実用新案登録請求の範囲第１項に記
   載の過給内燃機関。 ３、渦流発生手段は、シリンダの接線方向に向かうよう
   に過給通路に形成したスワールポートである実用新案登
   録請求の範囲第１項または第２項に記載の過給内燃機関
   。 ４、渦流発生手段は、シリンダ内へ導入するときの過給
   気の流入通路を一部限定するように補助吸気弁の頭部上
   流側周面上に設けたシュラウドである実用新案登録請求
   の範囲第１項から第３項のいずれかに記載の過給内燃機
   関。 ５、過給機は、多気筒機関の一部気筒で構成されたコン
   プレッサである実用新案登録請求の範囲第１項から第４
   項のいずれかに記載の過給内燃機関。