JP4244810B2 - 混合気を圧縮自着火させる自着火運転が可能な内燃機関 - Google Patents
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Description
シリンダとピストンとで構成される燃焼室と、
前記燃焼室から燃焼ガスが排出される排気口の開閉を行う排気弁と、
前記排気弁の閉時に、前記排気弁と密着する排気弁シートと、
前記シリンダのシリンダヘッド部に設けられ、前記排気口から排出された燃焼ガスを排出する排気ポートと、
を備え、
前記シリンダヘッド部は、前記排気ポートを上下方向に2分割する平面に沿って分割可能な構造であり、
前記排気ポートの、少なくとも前記排気弁シート近傍の部分の内壁には、断熱材が設けられている。
前記排気ポートの内壁と前記断熱材との間に、断熱空間を有するとしてもよい。
前記複数の凹部と前記断熱材とによって、複数の閉ざされた断熱空間が構成されているとしてもよい。
前記排気弁は上下方向に移動し、
前記排気ポートは、複数の前記排気口から上昇する燃焼ガスが合体する排気室(チャンバ)と、前記排気室から外部に燃焼ガスを導く排出通路とを有しており、
前記排気室と前記排出通路とは、水平に設けられており、前記シリンダヘッド部を分割する平面によって中央で上下に2分割されるとしてもよい。
A.第1実施例:
B.第2実施例:
C.第3実施例:
D.変形例:
図1は、本発明の第1実施例におけるガソリンエンジンの構成を概念的に示した説明図である。図1には、ガソリンエンジンのシリンダの中心で断面を取ったときのシリンダの構造が示されている。
図10は、第2実施例における排気ポート135の排出通路135aの断面(図2のB−B断面)を拡大して概略的に示す説明図である。図4に示した第1実施例との違いは、排気ポート135の排出通路135aの内壁に、複数の凸部131が設けられていることである。そして、ステンレス断熱材172は、複数の凸部131の各頂点部において支持されるように設置されている。
図11は、第3実施例における排気ポート135の排出通路135aの断面を斜視した状態を概略的に示す説明図である。図11では、構造をわかりやすくするために排気ポート135の下側半分のみを示している。また、図の左側が排気室135b側、図の右側が排気通路16側である。第3実施例では、排気ポート135の排出通路135aの内壁に、格子状のリブ137によって区画された複数の凹部176が設けられている。そして、図示しないステンレス断熱材172が、格子状のリブ137の先端部において支持されるように設置される。
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
上記実施例では、2サイクル式のエンジンを例に用いて説明したが、本発明は、2サイクル式のエンジンに限らず、例えば4サイクル式エンジンのような他の方式のエンジンにも適用することができる。すなわち、他の方式のエンジンにおいても、排気ポートの、排気弁シート近傍の部分の内壁に断熱材を設けたり、断熱材と排気ポートの内壁との間に空気層を設けたりすることによって、排気温度の低下を抑制することができる。
上記実施例では、排気ポート135が排気室135bを有している例を用いて説明しているが、本発明は、排気ポート135が排気室135bを有さない場合、すなわち、排出通路135aのみを有する場合にも適用することができる。このとき、各排気口からの排気ガスは、それぞれに接続された排気ポート135(すなわち排出通路135a)を通って排出される。このようなときでも、排気ポートの、排気弁シート近傍の部分の内壁に断熱材を設けたり、断熱材と排気ポートの内壁との間に空気層を設けたりすることによって、排気温度の低下を抑制することができる。
上記実施例では、排気ポート135の内壁に設ける断熱材の一例として、ステンレス断熱材172を用いて説明したが、断熱材はそれ以外の他の断熱材であるとしてもよい。例えば、ジルコニア等のセラミックの溶射によって断熱材を形成することも可能である。
上記実施例では、排出通路135aの内壁と、排気室135bの内壁との両方に断熱材を設けているが、どちらか一方のみに断熱材を設けるようにしてもよい。
上記実施例では、シリンダヘッド130に3つ以上の排気弁132が設けられているが、本発明は、シリンダヘッド130に1つまたは2つの排気弁132が設けられているときにも適用可能である。
上記実施例では、ガソリンエンジン100はシリンダヘッド130とシリンダブロック140とが一体となったモノブロック構造のエンジンであるとしているが、ガソリンエンジン100はシリンダヘッド130とシリンダブロック140が分割されているエンジンであるとしてもよい。
上記実施例では、2つの接線ポート146と2つのストレートポート148との合計4つの掃気ポートが、シリンダ142に接続されているエンジンについて説明したが、シリンダ142に接続される掃気ポートは1つの掃気ポート(接線ポート)146であるとしてもよい。あるいは、シリンダ142に接続される掃気ポートは、1つの掃気ポート(接線ポート)146と1つのストレートポート148との合計2つの掃気ポートであるとしてもよい。あるいは、シリンダ142に接続される掃気ポートは、1つまたは複数の任意形状の掃気ポートであるとしてもよい。
上記実施例では、掃気ポート(接線ポート)146内の燃料噴射弁15と掃気ポート(ストレートポート)148内の燃料噴射弁14との2つの燃料噴射弁が設けられているが、掃気ポート146内の燃料噴射弁15のみが設けられているとしてもよい。
上記実施例では、2つの掃気ポート(ストレートポート)148のそれぞれに開閉機構としての給気制御弁149が設けられているが、1つの掃気ポート148にのみ給気制御弁149が設けられているとしてもよい。あるいは、掃気ポート148に限らず、任意の掃気ポートの少なくとも1つに給気制御弁149が設けられているとしてもよい。
上記実施例では、給気制御弁149の開閉制御において、すべての給気制御弁149を同時に開放または閉鎖する制御としているが、内燃機関の回転数および負荷に応じて、多段階的に1つまたは複数の給気制御弁149毎に開放または閉鎖を行うような制御としてもよい。
14...燃料噴射弁
15...燃料噴射弁
16...排気通路
20...エアクリーナ
22...スロットル弁
24...電動アクチュエータ
26...触媒
32...クランク角センサ
34...アクセル開度センサ
50...過給器
52...タービン
54...コンプレッサ
56...シャフト
60...サージタンク
62...インタークーラ
100...ガソリンエンジン
130...シリンダヘッド
131...凸部
132...排気弁
132a...バルブヘッド部
132b...軸部
133...排気弁シート
135...排気ポート
135a...排出通路
135b...排気室
136...点火プラグ
137...リブ
140...シリンダブロック
142...シリンダ
144...給気サージタンク
145...リブ
146...掃気ポート
147...リブ
148...掃気ポート
149...給気制御弁
152...ピストン
153...ピストンリング
154...コネクティングロッド
156...クランクシャフト
162...駆動アーム
164...電磁アクチュエータ
172...ステンレス断熱材
174...空気層
176...凹部
Claims (6)
- 予混合圧縮自着火運転が可能な内燃機関であって、
シリンダとピストンとで構成される燃焼室と、
前記燃焼室から燃焼ガスが排出される排気口の開閉を行う排気弁と、
前記排気弁の閉時に、前記排気弁と密着する排気弁シートと、
前記シリンダのシリンダヘッド部に設けられ、前記排気口から排出された燃焼ガスを排出する排気ポートと、
を備え、
前記シリンダヘッド部は、前記排気ポートを上下方向に2分割する平面に沿って分割可能な構造であり、
前記排気ポートの、少なくとも前記排気弁シート近傍の部分の内壁には、断熱材が設けられており、
前記排気ポートの内壁は、前記断熱材を支持する支持部材であって、前記断熱材周辺に複数の区画された断熱空間を形成する支持部材を有する、内燃機関。 - 請求項1記載の内燃機関であって、
前記排気ポートの内壁には、前記断熱材を支持する前記支持部材としての複数の凸部が設けられ、
前記排気ポートの内壁と前記断熱材との間に、前記断熱空間を有する、内燃機関。 - 請求項1記載の内燃機関であって、
前記排気ポートの内壁には、前記支持部材によって囲まれた複数の凹部が設けられ、
前記複数の凹部と前記断熱材とによって、複数の閉ざされた前記断熱空間が構成されている、内燃機関。 - 請求項1ないし請求項3に記載の内燃機関であって、
前記排気口と前記排気弁とを複数備え、
前記排気弁は上下方向に移動し、
前記排気ポートは、複数の前記排気口から上昇する燃焼ガスが合体する排気室(チャンバ)と、前記排気室から外部に燃焼ガスを導く排出通路とを有しており、
前記排気室と前記排出通路とは、水平に設けられており、前記シリンダヘッド部を分割する平面によって中央で上下に2分割される、内燃機関。 - 請求項4記載の内燃機関であって、
前記内燃機関は、前記排気口と前記排気弁とを3つ以上備えると共に、前記シリンダの周壁に接続され、前記ピストンの上下動によって前記シリンダに面する開口部が開閉する少なくとも1つの掃気ポートを備える2サイクル式内燃機関である、内燃機関。 - 請求項1ないし請求項5に記載の内燃機関であって、
前記シリンダは、前記シリンダヘッド部とシリンダブロック部とが一体形成された、モノブロック構造である、内燃機関。
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