JP3261328B2 - 可変サイクル式内燃機関 - Google Patents
可変サイクル式内燃機関Info
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- exhaust
- valve
- internal combustion
- combustion engine
- intake
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B69/00—Internal-combustion engines convertible into other combustion-engine type, not provided for in F02B11/00; Internal-combustion engines of different types characterised by constructions facilitating use of same main engine-parts in different types
- F02B69/06—Internal-combustion engines convertible into other combustion-engine type, not provided for in F02B11/00; Internal-combustion engines of different types characterised by constructions facilitating use of same main engine-parts in different types for different cycles, e.g. convertible from two-stroke to four stroke
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
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- F02B75/02—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
- F02B2075/022—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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- F02B2075/022—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、火花点火式又は圧
縮点火式等の内燃機関において、そのサイクルを回転数
に応じて変更することにより、回転トルクの向上と、燃
料消費量の低減とを図るようにした可変サイクル式の内
燃機関に関するものである。
縮点火式等の内燃機関において、そのサイクルを回転数
に応じて変更することにより、回転トルクの向上と、燃
料消費量の低減とを図るようにした可変サイクル式の内
燃機関に関するものである。
【０００２】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】一般に、
内燃機関には、周知の通り、二サイクルのものと、四サ
イクルのものとが存在する。前者の二サイクル内燃機関
は、クランク軸の一回転中において吸気、圧縮、爆発及
び排気を行うことにより、クランク軸の一回転当たり
に、一回の爆発工程を有するから、クランク軸の二回転
中に吸気、圧縮、爆発及び排気を行うと言う四サイクル
内燃機関のものに比べて、平均有効圧が高く、高い軸ト
ルクを得ることができる。
内燃機関には、周知の通り、二サイクルのものと、四サ
イクルのものとが存在する。前者の二サイクル内燃機関
は、クランク軸の一回転中において吸気、圧縮、爆発及
び排気を行うことにより、クランク軸の一回転当たり
に、一回の爆発工程を有するから、クランク軸の二回転
中に吸気、圧縮、爆発及び排気を行うと言う四サイクル
内燃機関のものに比べて、平均有効圧が高く、高い軸ト
ルクを得ることができる。
【０００３】しかし、二サイクル内燃機関では、掃気効
率が四サイクル内燃機関よりも遙かに低い。この掃気効
率を高めることのために、かっては、吸気をクランクケ
ース内において圧縮することにより、掃気流の圧力を高
くすると言う方法を採用していたが、この方式は、クラ
ンクケース内のオイルミストが吸気に混ざり、これが白
煙となって排気ガスの著しい悪化を招来するのであっ
た。
率が四サイクル内燃機関よりも遙かに低い。この掃気効
率を高めることのために、かっては、吸気をクランクケ
ース内において圧縮することにより、掃気流の圧力を高
くすると言う方法を採用していたが、この方式は、クラ
ンクケース内のオイルミストが吸気に混ざり、これが白
煙となって排気ガスの著しい悪化を招来するのであっ
た。
【０００４】そこで、最近では、吸気を、内燃機関によ
って駆動される機械式過給機又は排気ガスで駆動される
排気ターボ過給機にて圧縮することにより、掃気流の圧
力を高くして、掃気効率を高めると言う方法を採用して
いる。しかし、前者の方法は、機械式過給機を駆動する
ことに可成りの軸トルクを必要とするために、燃料消費
率の悪化を招くと言う問題があり、また、後者の方法
は、低速回転域において、排気ガス量が少なくて、排気
ターボ過給機を充分に駆動することができず、ひいて
は、排気ターボ過給機による掃気効率の向上を期待でき
ないばかりか、排気ターボ過給機が吸気に抵抗になるか
ら、低速回転域において軸トルクが大幅にダウンし、且
つ、燃料消費率も悪化すると言う欠点がある。
って駆動される機械式過給機又は排気ガスで駆動される
排気ターボ過給機にて圧縮することにより、掃気流の圧
力を高くして、掃気効率を高めると言う方法を採用して
いる。しかし、前者の方法は、機械式過給機を駆動する
ことに可成りの軸トルクを必要とするために、燃料消費
率の悪化を招くと言う問題があり、また、後者の方法
は、低速回転域において、排気ガス量が少なくて、排気
ターボ過給機を充分に駆動することができず、ひいて
は、排気ターボ過給機による掃気効率の向上を期待でき
ないばかりか、排気ターボ過給機が吸気に抵抗になるか
ら、低速回転域において軸トルクが大幅にダウンし、且
つ、燃料消費率も悪化すると言う欠点がある。
【０００５】また、二サイクル内燃機関のうち吸気・排
気を吸気弁及び排気弁の開閉によって行うようにしたい
わゆる二弁式の二サイクル内燃機関では、その吸気弁及
び排気弁の開閉回数が、四サイクル内燃機関の二倍であ
ることのために、吸気弁及び排気弁の開閉作動が回転数
の増加に追従できくなるばかりか、その耐久性が極端に
低下するから、高速回転に適合しないと言う欠点があっ
た。
気を吸気弁及び排気弁の開閉によって行うようにしたい
わゆる二弁式の二サイクル内燃機関では、その吸気弁及
び排気弁の開閉回数が、四サイクル内燃機関の二倍であ
ることのために、吸気弁及び排気弁の開閉作動が回転数
の増加に追従できくなるばかりか、その耐久性が極端に
低下するから、高速回転に適合しないと言う欠点があっ
た。
【０００６】本発明は、前記二サイクル内燃機関が有す
る前記した欠点を四サイクル内燃機関にて解消すること
により、全回転域において軸トルクの向上と燃料消費量
の低減とを図ることができると共に、高速回転にも適合
できるようにしたサイクル可変式の内燃機関を提供する
ことを技術的課題とするものである。
る前記した欠点を四サイクル内燃機関にて解消すること
により、全回転域において軸トルクの向上と燃料消費量
の低減とを図ることができると共に、高速回転にも適合
できるようにしたサイクル可変式の内燃機関を提供する
ことを技術的課題とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この技術的課題を達成す
るため本発明は、「燃焼室への吸気弁付き吸気ポートへ
の大気空気の吸気経路中に、前記燃焼室からの排気弁付
き排気ポートからの排気ガスにて駆動される排気ターボ
過給機を設けて成る内燃機関において、前記吸気弁及び
排気弁における開閉作動のバルブタイミングを可変式に
し、この吸気弁及び排気弁を、前記内燃機関における低
速回転域及び高速回転域の両方の回転域において四サイ
クルのバルブタイミングで開閉作動し、前記低速回転域
と高速回転域との間における中速回転域において二サイ
クルのバルブタイミングで開閉作動する。」と言う構成
にした。
るため本発明は、「燃焼室への吸気弁付き吸気ポートへ
の大気空気の吸気経路中に、前記燃焼室からの排気弁付
き排気ポートからの排気ガスにて駆動される排気ターボ
過給機を設けて成る内燃機関において、前記吸気弁及び
排気弁における開閉作動のバルブタイミングを可変式に
し、この吸気弁及び排気弁を、前記内燃機関における低
速回転域及び高速回転域の両方の回転域において四サイ
クルのバルブタイミングで開閉作動し、前記低速回転域
と高速回転域との間における中速回転域において二サイ
クルのバルブタイミングで開閉作動する。」と言う構成
にした。
【０００８】
【発明の作用・効果】この構成によると、低速回転域及
び高速回転域の両方の回転域においては、吸気弁及び排
気弁が四サイクルのバルブタイミングで開閉作動される
ことにより、内燃機関は、四サイクルで運転される一
方、吸気は、排気ターボ過給機にて圧縮されることによ
り過給される。また、低速回転域と高速回転域との間に
おける中速回転域においては、吸気弁及び排気弁が二サ
イクルのバルブタイミングで開閉作動されることによ
り、内燃機関は、二サイクルで運転される一方、吸気
は、排気ターボ過給機にて圧縮されることにより、掃気
効率が高められると同時に過給される。
び高速回転域の両方の回転域においては、吸気弁及び排
気弁が四サイクルのバルブタイミングで開閉作動される
ことにより、内燃機関は、四サイクルで運転される一
方、吸気は、排気ターボ過給機にて圧縮されることによ
り過給される。また、低速回転域と高速回転域との間に
おける中速回転域においては、吸気弁及び排気弁が二サ
イクルのバルブタイミングで開閉作動されることによ
り、内燃機関は、二サイクルで運転される一方、吸気
は、排気ターボ過給機にて圧縮されることにより、掃気
効率が高められると同時に過給される。
【０００９】つまり、本発明によると、使用頻度の高い
中速回転域では、内燃機関を、二サイクルで排気ターボ
過給式にして運転することにより、前記中速回転域を四
サイクルで排気ターボ過給式にして運転する場合より
も、高い軸トルクと低い燃料消費率とを得ることができ
る一方、低速回転域では、内燃機関を、四サイクルで排
気ターボ過給式により運転することにより、前記低速回
転域を二サイクルで排気ターボ過給式にして運転する場
合よりも、高い軸トルクと低い燃料消費率とを得ること
ができるのであり、しかも、高速回転域では、内燃機関
を、四サイクルで排気ターボ過給式により運転すること
により、前記高速回転域を二サイクルで排気ターボ過給
式にして運転する場合のような高速回転への適合性に欠
けると言う問題を招来することがないのである。
中速回転域では、内燃機関を、二サイクルで排気ターボ
過給式にして運転することにより、前記中速回転域を四
サイクルで排気ターボ過給式にして運転する場合より
も、高い軸トルクと低い燃料消費率とを得ることができ
る一方、低速回転域では、内燃機関を、四サイクルで排
気ターボ過給式により運転することにより、前記低速回
転域を二サイクルで排気ターボ過給式にして運転する場
合よりも、高い軸トルクと低い燃料消費率とを得ること
ができるのであり、しかも、高速回転域では、内燃機関
を、四サイクルで排気ターボ過給式により運転すること
により、前記高速回転域を二サイクルで排気ターボ過給
式にして運転する場合のような高速回転への適合性に欠
けると言う問題を招来することがないのである。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
１の図面について説明する。この図において符号１は、
ガソリン等を燃料とする火花点火式内燃機関、又は軽油
を燃料とするディーゼル機関等の圧縮点火式の内燃機関
を示し、この内燃機関１は、内部にシリンダ３を備え且
つ下部にクランク軸４を備えたシリンダブロック２と、
このシリンダブロック２の上面に締結したシリンダヘッ
ド５とによって構成されている。
１の図面について説明する。この図において符号１は、
ガソリン等を燃料とする火花点火式内燃機関、又は軽油
を燃料とするディーゼル機関等の圧縮点火式の内燃機関
を示し、この内燃機関１は、内部にシリンダ３を備え且
つ下部にクランク軸４を備えたシリンダブロック２と、
このシリンダブロック２の上面に締結したシリンダヘッ
ド５とによって構成されている。
【００１１】前記シリンダブロック２におけるシリンダ
３内には、ピストン７が往復動自在に挿入され、このピ
ストン７は、前記クランク軸４におけるクランクピン４
ａに対してコンロッド８を介して連結されている。ま
た、前記シリンダヘッド５には、その下面に前記シリン
ダ３内に開口する燃焼室６が凹み形成され、その内部に
前記燃焼室６への吸気ポート９と、前記燃焼室６からの
排気ポート１０とが形成されており、前記吸気ポート９
の燃焼室６への開口部には吸気弁１１が、前記排気ポー
ト１０の燃焼室６への開口部には排気弁１２が各々設け
られ、これら吸気弁１１及び排気弁１２の各々は、例え
ば、特開平７−２２４６２４号公報等に記載されている
ような電磁式弁駆動機構１３，１４にて開閉作動するよ
うに構成されている。
３内には、ピストン７が往復動自在に挿入され、このピ
ストン７は、前記クランク軸４におけるクランクピン４
ａに対してコンロッド８を介して連結されている。ま
た、前記シリンダヘッド５には、その下面に前記シリン
ダ３内に開口する燃焼室６が凹み形成され、その内部に
前記燃焼室６への吸気ポート９と、前記燃焼室６からの
排気ポート１０とが形成されており、前記吸気ポート９
の燃焼室６への開口部には吸気弁１１が、前記排気ポー
ト１０の燃焼室６への開口部には排気弁１２が各々設け
られ、これら吸気弁１１及び排気弁１２の各々は、例え
ば、特開平７−２２４６２４号公報等に記載されている
ような電磁式弁駆動機構１３，１４にて開閉作動するよ
うに構成されている。
【００１２】図において符号１５は、排気タービン１５
ａとブロワー圧縮機１５ｂとを直結して成る排気ターボ
過給機を示す。この排気ターボ過給機１５におけるブロ
ワー圧縮機１５ｂの吸入側に、図示しないエアクリーナ
からの大気空気の導入管路１６を接続する一方、前記ブ
ロワー圧縮機１５ｂの吐出側を、インタークーラ１８を
備えた過給管路１７を介して前記内燃機関１における吸
気ポート９に接続する。
ａとブロワー圧縮機１５ｂとを直結して成る排気ターボ
過給機を示す。この排気ターボ過給機１５におけるブロ
ワー圧縮機１５ｂの吸入側に、図示しないエアクリーナ
からの大気空気の導入管路１６を接続する一方、前記ブ
ロワー圧縮機１５ｂの吐出側を、インタークーラ１８を
備えた過給管路１７を介して前記内燃機関１における吸
気ポート９に接続する。
【００１３】また、前記排気ターボ過給機１５における
排気タービン１５ａの入口側に、前記内燃機関１におけ
る排気ポート１０からの排気管路１９を、前記排気ター
ビン１５ａの出口側に、大気中への排気ガス放出管２２
を各々接続する。そして、符号２０は、前記内燃機関１
におけるクランク軸４の回転数を検出する回転センサー
２１からの信号を入力として、前記吸気弁１１に対する
電磁式弁駆動機構１３と、前記排気弁１２に対する電磁
式弁駆動機構１４とを以下に述べるように作動するため
の制御回路である。
排気タービン１５ａの入口側に、前記内燃機関１におけ
る排気ポート１０からの排気管路１９を、前記排気ター
ビン１５ａの出口側に、大気中への排気ガス放出管２２
を各々接続する。そして、符号２０は、前記内燃機関１
におけるクランク軸４の回転数を検出する回転センサー
２１からの信号を入力として、前記吸気弁１１に対する
電磁式弁駆動機構１３と、前記排気弁１２に対する電磁
式弁駆動機構１４とを以下に述べるように作動するため
の制御回路である。
【００１４】すなわち、この制御回路２０は、内燃機関
１における回転数が例えば約１，５００ｒｐｍ以下の低
速回転域、及び例えば約４，５００ｒｐｍ以上の高速回
転域では、前記吸気弁１１及び排気弁１２を、その各々
に対する両電磁式弁駆動機構１３，１４を介して、四サ
イクルのバルブタイミング（例えば、吸気行程が、クラ
ンク角度で零度の上死点から始まるとした場合におい
て、吸気弁１１を、クランク角度で前記零度の上死点以
前の約−１０度から約２１０度の区間においてのみ開
き、排気弁１２を、クランク角度で約５３０度から約７
４０度の区間においてのみ開くようにする）で開閉作動
するように制御するが、内燃機関１における回転数が前
記約１，５００ｒｐｍ〜約４，５００ｒｐｍの範囲の中
速回転移域では、前記吸気弁１１及び排気弁１２を、そ
の各々に対する両電磁式弁駆動機構１３，１４を介し
て、二サイクルのバルブタイミング（例えば、吸気行程
が、クランク角度で零度の上死点から始まるとした場合
において、吸気弁１１を、クランク角度で約６０度から
約２１０度の区間においてのみ開き、排気弁１２を、ク
ランク角度で約１５０度から約２４０度の区間において
のみ開くようにする）で開閉作動するように制御するの
である。
１における回転数が例えば約１，５００ｒｐｍ以下の低
速回転域、及び例えば約４，５００ｒｐｍ以上の高速回
転域では、前記吸気弁１１及び排気弁１２を、その各々
に対する両電磁式弁駆動機構１３，１４を介して、四サ
イクルのバルブタイミング（例えば、吸気行程が、クラ
ンク角度で零度の上死点から始まるとした場合におい
て、吸気弁１１を、クランク角度で前記零度の上死点以
前の約−１０度から約２１０度の区間においてのみ開
き、排気弁１２を、クランク角度で約５３０度から約７
４０度の区間においてのみ開くようにする）で開閉作動
するように制御するが、内燃機関１における回転数が前
記約１，５００ｒｐｍ〜約４，５００ｒｐｍの範囲の中
速回転移域では、前記吸気弁１１及び排気弁１２を、そ
の各々に対する両電磁式弁駆動機構１３，１４を介し
て、二サイクルのバルブタイミング（例えば、吸気行程
が、クランク角度で零度の上死点から始まるとした場合
において、吸気弁１１を、クランク角度で約６０度から
約２１０度の区間においてのみ開き、排気弁１２を、ク
ランク角度で約１５０度から約２４０度の区間において
のみ開くようにする）で開閉作動するように制御するの
である。
【００１５】この構成において、低速回転域及び高速回
転域の両方の回転域においては、吸気弁１１及び排気弁
１２が四サイクルのバルブタイミングで開閉作動される
ことにより、内燃機関１は、四サイクルで運転される一
方、吸気は、排気ターボ過給機１５にて圧縮されること
により過給される。また、低速回転域と高速回転域との
間における中速回転域においては、吸気弁１１及び排気
弁１２が二サイクルのバルブタイミングで開閉作動され
ることにより、内燃機関１は、二サイクルで運転される
一方、吸気は、排気ターボ過給機１５にて圧縮されるこ
とにより、掃気効率が高められると同時に過給される。
転域の両方の回転域においては、吸気弁１１及び排気弁
１２が四サイクルのバルブタイミングで開閉作動される
ことにより、内燃機関１は、四サイクルで運転される一
方、吸気は、排気ターボ過給機１５にて圧縮されること
により過給される。また、低速回転域と高速回転域との
間における中速回転域においては、吸気弁１１及び排気
弁１２が二サイクルのバルブタイミングで開閉作動され
ることにより、内燃機関１は、二サイクルで運転される
一方、吸気は、排気ターボ過給機１５にて圧縮されるこ
とにより、掃気効率が高められると同時に過給される。
【００１６】この場合において、内燃機関１が、四サイ
クルで、且つ、これに排気ターボ過給機１５が装着され
ていないときには、そのときにおける軸トルクは、図２
に実線の曲線Ａで示す通りであるが、これに排気ターボ
過給機１５を適用して排気ターボ過給式にすることによ
り、その軸トルクを、図２に点線の曲線Ｂで示すように
向上できる。
クルで、且つ、これに排気ターボ過給機１５が装着され
ていないときには、そのときにおける軸トルクは、図２
に実線の曲線Ａで示す通りであるが、これに排気ターボ
過給機１５を適用して排気ターボ過給式にすることによ
り、その軸トルクを、図２に点線の曲線Ｂで示すように
向上できる。
【００１７】一方、内燃機関１は、中速回転域におい
て、二サイクルで、且つ、排気ターボ過給式で高い掃気
効率で運転されることにより、この中速回転域における
軸トルクを、図２に一点鎖線の曲線Ｃで示すように、内
燃機関を四サイクルで過給式に運転する場合よりも高く
することができるのである。
て、二サイクルで、且つ、排気ターボ過給式で高い掃気
効率で運転されることにより、この中速回転域における
軸トルクを、図２に一点鎖線の曲線Ｃで示すように、内
燃機関を四サイクルで過給式に運転する場合よりも高く
することができるのである。
【図１】本発明の実施の形態を示す図である。
【図２】軸トルクと回転数との関係を示す図である。
１ 内燃機関 ２ シリンダブロック ４ クランク軸 ５ シリンダヘッド ６ 燃焼室 ７ ピストン ９ 吸気ポート １０ 排気ポート １１ 吸気弁 １２ 排気弁 １３，１４ 電磁式弁駆動機構 １５ 排気ターボ過給機 ２０ 制御回路 ２１ 回転センサー
Claims (1)
- 【請求項１】燃焼室への吸気弁付き吸気ポートへの大気
空気の吸気経路中に、前記燃焼室からの排気弁付き排気
ポートからの排気ガスにて駆動される排気ターボ過給機
を設けて成る内燃機関において、 前記吸気弁及び排気弁における開閉作動のバルブタイミ
ングを可変式にし、この吸気弁及び排気弁を、前記内燃
機関における低速回転域及び高速回転域の両方の回転域
において四サイクルのバルブタイミングで開閉作動し、
前記低速回転域と高速回転域との間における中速回転域
において二サイクルのバルブタイミングで開閉作動する
ことを特徴とする可変サイクル式内燃機関。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03000097A JP3261328B2 (ja) | 1997-02-14 | 1997-02-14 | 可変サイクル式内燃機関 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03000097A JP3261328B2 (ja) | 1997-02-14 | 1997-02-14 | 可変サイクル式内燃機関 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10227226A JPH10227226A (ja) | 1998-08-25 |
| JP3261328B2 true JP3261328B2 (ja) | 2002-02-25 |
Family
ID=12291653
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03000097A Expired - Fee Related JP3261328B2 (ja) | 1997-02-14 | 1997-02-14 | 可変サイクル式内燃機関 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3261328B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6105555A (en) * | 1999-04-01 | 2000-08-22 | Cummins Engine Company, Inc. | Turbocharged internal combustion engine with system and method for enhancing turbocharger power |
| GB2373020A (en) * | 2001-03-08 | 2002-09-11 | Ford Global Tech Inc | Dual-mode engine with controlled auto-ignition |
| GB2373292B (en) * | 2001-03-14 | 2004-11-17 | Ford Global Tech Inc | Dual-mode engine with controlled auto-ignition |
| SE523773C2 (sv) * | 2001-09-07 | 2004-05-18 | Cargine Engineering Ab | Modulering av vridmoment i en förbränningsmotor |
| GB2391262B (en) * | 2002-07-26 | 2005-08-03 | Ford Global Tech Inc | Internal combustion engine |
| JP4062056B2 (ja) | 2002-11-05 | 2008-03-19 | トヨタ自動車株式会社 | 可変動弁系を有する内燃機関の制御装置 |
| US7231892B2 (en) * | 2003-06-03 | 2007-06-19 | Robert Bosch Gmbh | Method for extending HCCI load range using a two-stroke cycle and variable valve actuation |
-
1997
- 1997-02-14 JP JP03000097A patent/JP3261328B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10227226A (ja) | 1998-08-25 |
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