JP3102098B2 - 4サイクルエンジン - Google Patents

4サイクルエンジン

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JP3102098B2
JP3102098B2 JP03297348A JP29734891A JP3102098B2 JP 3102098 B2 JP3102098 B2 JP 3102098B2 JP 03297348 A JP03297348 A JP 03297348A JP 29734891 A JP29734891 A JP 29734891A JP 3102098 B2 JP3102098 B2 JP 3102098B2
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秀治 小田
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    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、4サイクルエンジン
に係り、特に4サイクルエンジンの燃焼室の改良に関す
る。
【0002】
【従来の技術】ガソリンエンジンにおいて、燃費向上を
目的としたものとして、従来、作動気筒数可変エンジン
が提案されている。この作動気筒数可変エンジンは、例
えば4サイクルエンジンの場合には、エンジン全負荷時
に4気筒の全てを作動させるが、エンジン部分負荷時に
は、4気筒のうちの例えば2気筒の動弁装置のバルブ作
動を停止または燃料供給を停止して、2気筒のみを作動
させるよう構成されたものである。このように、作動す
る気筒の数を増減することによって、エンジンへの燃料
供給量を節約し、燃費を向上させるようにしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述のよう
な作動気筒数可変エンジンでは、動弁装置のバルブ作動
停止時または燃料供給停止時、あるいは再作動時または
再供給時に作動する気筒が変化するので、そのときの衝
撃が大きく、スムーズな乗車フィーリングが損われるお
それがある。
【0004】この発明は、上述の事情を考慮してなされ
たものであり、乗車フィーリングを良好にしつつ、リー
ンバーンを可能として燃費を向上させることができる4
サイクルエンジンを提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】この発明は、シリンダブ
ロックに収容されたピストンと上記シリンダブロックに
設置されたシリンダヘッドとにより燃焼室が形成され、
この燃焼室に各2本ずつの吸気バルブおよび排気バルブ
が配置された4サイクルエンジンにおいて、上記シリン
ダヘッドおよびピストンの少なくとも一方には、上記各
2本の吸気バルブおよび排気バルブが配置されたそれぞ
れの中央位置に隔壁が形成されて、上記燃焼室が2分割
され、一方の分割燃焼室に理論空燃比の混合気が供給さ
れ、他方の分割燃焼室に供給される混合気の空燃比がエ
ンジン負荷に応じて変動し得るよう構成されたものであ
る。
【0006】
【作用】したがって、この発明に係る4サイクルエンジ
ンによれば、分割燃焼室の一方には理論空燃比の混合気
が常時供給されるが、他方の分割燃焼室へ供給される混
合気の空燃比が変化するよう構成されたので、エンジン
低・中負荷時には他方の分割燃焼室へ、燃料が薄く空燃
比の大きな稀薄混合気が供給される。このため、この他
方の分割燃焼室においてリーンバーンが可能となり、エ
ンジン全体としての燃費を向上させることができる。
【0007】
【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて説
明する。
【0008】図1はこの発明に係る4サイクルエンジン
の第1実施例を示すエンジン燃焼室周りの断面図、図3
は図1のIII −III 線に沿う断面図、図4は図1のエン
ジンの燃焼室と吸気系とを示す概略図である。
【0009】この実施例における4サイクルエンジン
は、図3に示すように、シリンダブロック1に、ピスト
ン2を収容するシリンダ(気筒)3が直列に4つ配置さ
れた直列4気筒エンジンである。ピストン2は、コンロ
ッド4を介して図示しない1本のクランクシャフトに連
結され、このクランクシャフトは、シリンダブロック1
を設置するクランクケース(図示せず)内に回転自在に
収容される。
【0010】上記シリンダブロック1上には、各ピスト
ン2との間で個別の燃焼室5を形成するシリンダヘッド
6が設置され、このシリンダヘッド6上に図示しないヘ
ッドカバーが載置される。シリンダヘッド6には各燃焼
室5毎に図2に示すように、L側吸気孔7AおよびR側
吸気孔7B、並びにL側排気孔8AおよびR側排気孔8
Bが開口される。これらのL側吸気孔7A,R側吸気孔
7Bから、図3にも示すように、L側吸気ポート9A,
R側吸気ポート9Bがそれぞれ延び、またL側排気孔8
A,R側排気孔8BからL側排気ポート10A,R側排
気ポート10Bがそれぞれ延びる。これらのL側排気ポ
ート10AおよびR側排気ポート10Bは合流するよう
形成される。
【0011】また、図3に示すように、L側吸気孔7
A、R側吸気孔7Bに、L側吸気バルブ11A、R側吸
気バルブ11Bがそれぞれ配置され、L側排気孔8A、
R側排気孔8BにL側排気バルブ12A、R側排気バル
ブ12Bがそれぞれ配置される。これらのL側吸気バル
ブ11AおよびR側吸気バルブ11B並びにL側排気バ
ルブ12AおよびR側排気バルブ12Bは、図示しない
動弁装置により、4サイクルエンジンの工程に応じて作
動される。つまり、L側吸気バルブ11AおよびR側吸
気バルブ11Bは、4サイクルエンジンの吸気、圧縮、
爆発および排気の各工程のうち、吸気工程において開作
動して燃焼室5内に混合気を導入し、L側排気バルブ1
2AおよびR側排気バルブ12Bは排気工程において開
作動して燃焼室5から廃ガスを排出する。
【0012】さて、各燃焼室5は、図1に示すように、
L側分割燃焼室5AとR側分割燃焼室5Bとに区画され
る。この区画は、ピストン2の頂面に立設されたピスト
ン側隔壁13と、シリンダヘッド6の燃焼室5内に垂設
されたシリンダヘッド側隔壁14とが、ピストン2の上
死点時に当接することによって構成される。
【0013】シリンダヘッド側隔壁14は、図2に示す
ように、L側吸気孔7AおよびR側吸気孔7Bの中央位
置からL側排気孔8AおよびR側排気孔8Bの中央位置
までの範囲に亙って形成され、ピストン側隔壁13はシ
リンダヘッド側隔壁14の位置に対応して形成される。
このため、L側分割燃焼室5AにL側吸気バルブ11A
およびL側排気バルブ12Aが配置され、R側分割燃焼
室5BにR側吸気バルブ11BおよびR側排気バルブ1
2Bが配置される。さらに、シリンダヘッド6には、各
L側分割燃焼室5A、R側分割燃焼室5Bに1本ずつL
側点火プラグ15A、R側点火プラグ15Bがそれぞれ
設置される。
【0014】したがって、L側分割燃焼室5AはL側吸
気ポート9Aからの混合気をL側吸気バルブ11Aを介
して導入し、この導入混合気をL側点火プラグ15Aに
て点火して燃焼させ、生成された廃ガスをL側排気バル
ブ12Aを介してL側排気ポート10Aから排出する。
同様に、R側分割燃焼室5Bは、R側吸気ポート9Bか
らの混合気をR側吸気バルブ11Bを介して導入し、こ
の導入混合気をR側点火プラグ15Bにて点火して燃焼
させ、生成された廃ガスをR側排気バルブ12Bを介し
てR側排気ポート10Bから排出する。なお、同一気筒
のL側分割燃焼室5AおよびR側分割燃焼室5Bはピス
トン2が同一なので、同一の工程を同時に実施する。例
えば、気筒番号が#1の気筒3では(図4および図5参
照)、L側分割燃焼室5AおよびR側分割燃焼室5B
共、同時に吸気工程を実施し、次に同時に圧縮工程を実
施する。
【0015】混合気を導入する各気筒3のL側吸気ポー
ト9AおよびR側吸気ポート9Bは、図4に示すように
独立し、各ポートにL側吸気マニホールド16A、R側
吸気マニホールド16Bがそれぞれ接続される。これら
のL側およびR側吸気マニホールド16Aおよび16B
はサージタンク17に接続されて、エアクリーナ(図示
せず)からの空気を導く。L側吸気マニホールド16A
にL側スロットルバルブ18AおよびL側フューエルイ
ンジェクタ19Aが、R側吸気マニホールド16BにR
側スロットルバルブ18BおよびR側フューエルインジ
ェクタ19Bがそれぞれ設置される。
【0016】L側フューエルインジェクタ19A、R側
フューエルインジェクタ19Bからの燃料の噴射によっ
て、L側分割燃焼室5A、R側分割燃焼室5Bのそれぞ
れへ所定空燃比の混合気が供給される。L側,R側フュ
ーエルインジェクタ19A,19Bからのそれぞれの燃
料噴射量の調整は、L側分割燃焼室5AまたはR側分割
燃焼室5Bの一方へ供給される混合気が常時理論空燃比
になり、他方へ供給される混合気の空燃比がエンジン負
荷に応じて変化するよう構成される。さらに、上記燃料
噴射量の調整は、図5に示すように、理論空燃比の混合
気とエンジン負荷に対応した空燃比の混合気とが、L側
分割燃焼室5A、R側分割燃焼室5Bへ各吸気工程毎交
互に変更して供給されるよう設けられる。なお、図5に
示す各気筒の燃焼順序は、#1→#3→#4→#2の順
である。
【0017】ここで、エンジン負荷に対応した空燃比の
混合気とは、エンジン高負荷時には理論空燃比の混合気
を言い、エンジン中負荷時には理論空燃比よりも空燃比
が大きく薄い混合気を言い、エンジン低負荷時には中負
荷時よりさらに空燃比が大きな稀薄混合気を言い、空気
のみの場合も含む。このようにして、L側分割燃焼室5
AまたはR側分割燃焼室5Bのうち、一方では理論空燃
比の混合気によって通常の燃焼が実施され、他方の分割
燃焼室ではエンジン負荷に応じた薄い混合気によってリ
ーンバーン(稀薄燃焼)が実施される。特に、エンジン
高負荷時には、上記両方の分割燃焼室5Aおよび5Bへ
理論空燃比の混合気が供給されて、両分割燃焼室5Aお
よび5B共に通常の燃焼が実施される。
【0018】上記実施例によれば、分割燃焼室5A,5
Bの一方、例えばL側分割燃焼室5Aに理論空燃比の混
合気が供給され、他方の分割燃焼室、例えばR側分割燃
焼室5Bへエンジン負荷に応じた空燃比の混合気が供給
されるので、エンジン低負荷時や中負荷時には、他方の
分割燃焼室、例えばR側分割燃焼室5Bへ空燃比が大き
な薄い混合気が供給される。このため、エンジン低負荷
・中負荷時には、分割燃焼室5A,5Bの一方において
リーンバーンが実施されることになり、燃料が節約され
て燃費を向上させることができる。
【0019】また、上記実施例では、4気筒の各分割燃
焼室5Aまたは5Bのいずれかでリーンバーンが実施さ
れる場合にも、これらの分割燃焼室5Aあるいは5Bの
他方では必ず通常の燃焼が実施されて、結局全気筒が作
動しており、しかも、動弁装置も常時通常通り、各気筒
毎4つのバルブ11A,11B,12A,12Bを作動
させている。この結果、作動気筒数可変エンジンのよう
な衝撃がなく、スムーズなエンジン稼動となって、乗車
フィーリングを良好にできる。しかも、動弁機構の長期
間の休止によるカーボンスティック等のトラブルも防止
できる。
【0020】さらに、各気筒の分割燃焼室5A,5Bへ
は、常時理論空燃比の混合気とエンジン負荷に応じて変
化する空燃比の混合気とが吸気工程毎交互に供給される
ので、各気筒のピストン2および燃焼室5の片側のみが
高温化するのを防止できる。この結果、各気筒内の温度
が均一化されて、熱応力が減少し熱変形が防止されて、
シール性を確保でき、さらに異常着火も防止できる。
【0021】図6、図7および図8は、この発明に係る
4サイクルエンジンの第2、第3および第4実施例の燃
焼室と吸気系をそれぞれ示す概念図である。
【0022】図6に示す第2実施例では、L側側吸気マ
ニホールド20AおよびR側吸気マニホールド20Bを
上流側で合流させ、スロットルバルブ18を各気筒毎1
個ずつとしたものである。また、図7に示す第3実施例
では、第2実施例のスロットルバルブ18をL側および
R側吸気マニホールド20Aおよび20Bの合流点に設
置せず、サージタンク17の上流に設けて、スロットル
バルブ18を各気筒に共通化したものである。
【0023】図8に示す第4実施例では、図4に示す第
1実施例のL側,R側吸気マニホールド16A,16B
をそれぞれL側サージタンク17A、R側サージタンク
17Bに接続し、これらの各L側サージタンク17A、
R側サージタンク17Bの上流側にL側スロットルバル
ブ18A、R側スロットルバルブ18Bを設置したもの
である。上述の第2〜第4実施例では、スロットルバル
ブの数を減少でき、コストを低減できる。
【0024】なお、上記各実施例において、L側分割燃
焼室5AまたはR側分割燃焼室5Bのうち、エンジン負
荷に応じて空燃比の変化する混合気が供給される分割燃
焼室では、混合気の濃度によってはL側点火プラグ15
A、R側点火プラグ15Bの点火をカットするようにし
てもよい。また、上記各実施例では、燃料供給装置とし
てフューエルインジェクタの代りにキャブレタを使用し
てもよい。さらに、L側分割燃焼室5AおよびR側分割
燃焼室5Bを構成する隔壁は、ピストン2側のみ、ある
いはシリンダヘッド6の燃焼室5側のみに形成してもよ
い。
【0025】
【発明の効果】以上のように、この発明に係る4サイク
ルエンジンによれば、燃焼室を構成するシリンダヘッド
およびピストンの少なくとも一方において、2本の吸気
バルブおよび排気バルブが配置されたそれぞれの中央位
置に隔壁が形成されて、上記燃焼室が2分割され、一方
の分割燃焼室に理論空燃比の混合気が供給され、他方の
分割燃焼室に供給される混合気の空燃比がエンジン負荷
に応じて変化し得るよう構成されたことから、全ての気
筒を作動させつつリーンバーンを可能としたので、乗車
フィーリングを良好にしつつ、燃費を向上させることが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係る4サイクルエンジンの第1実施
例を示すエンジン燃焼室周りの断面図。
【図2】図1の燃焼室をピストン側から見た図。
【図3】図1のIII −III 線に沿う断面図。
【図4】図1のエンジンの燃焼室と吸気系とを示す概略
図。
【図5】図1の各分割燃焼室へ供給される混合気と4サ
イクルエンジンの工程との関係を示す図。
【図6】この発明に係る4サイクルエンジンの第2実施
例におけるエンジン燃焼室と吸気系との関係を示す概略
図。
【図7】この発明に係る4サイクルエンジンの第3実施
例におけるエンジン燃焼室と吸気系との関係を示す概略
図。
【図8】この発明に係る4サイクルエンジンの第4実施
例におけるエンジン燃焼室と吸気系との関係を示す概略
図。
【符号の説明】
1 シリンダブロック 2 ピストン 5 燃焼室 5A L側分割燃焼室 5B R側分割燃焼室 6 シリンダヘッド 9A L側吸気ポート 9B R側吸気ポート 11A L側吸気バルブ 11B R側吸気バルブ 12A L側排気バルブ 12B R側排気バルブ 13 ピストン側隔壁 14 シリンダヘッド側隔壁 16A L側吸気マニホールド 16B R側吸気マニホールド 18A L側スロットルバルブ 18B R側スロットルバルブ 19A L側フューエルインジェクタ 19B R側フューエルインジェクタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI F02D 41/34 F02D 41/34 C F02M 69/00 360 F02M 69/00 360G F02P 15/08 302 F02P 15/08 302A (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02D 41/00 - 41/40 F02B 23/00 - 23/10

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】シリンダブロックに収容されたピストンと
    上記シリンダブロックに設置されたシリンダヘッドとに
    より燃焼室が形成され、この燃焼室に各2本ずつの吸気
    バルブおよび排気バルブが配置された4サイクルエンジ
    ンにおいて、上記シリンダヘッドおよびピストンの少な
    くとも一方には、上記各2本の吸気バルブおよび排気バ
    ルブが配置されたそれぞれの中央位置に隔壁が形成され
    て、上記燃焼室が2分割され、一方の分割燃焼室に理論
    空燃比の混合気が供給され、他方の分割燃焼室に供給さ
    れる混合気の空燃比がエンジン負荷に応じて変動し得る
    よう構成されたことを特徴とする4サイクルエンジン。
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