JPH08218879A - 4サイクルエンジンの吸気構造 - Google Patents
4サイクルエンジンの吸気構造Info
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- JPH08218879A JPH08218879A JP4499795A JP4499795A JPH08218879A JP H08218879 A JPH08218879 A JP H08218879A JP 4499795 A JP4499795 A JP 4499795A JP 4499795 A JP4499795 A JP 4499795A JP H08218879 A JPH08218879 A JP H08218879A
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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- F02B1/00—Engines characterised by fuel-air mixture compression
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- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
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- F02B2275/32—Miller cycle
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
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- Valve Device For Special Equipments (AREA)
- Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 4サイクルエンジンの吸気構造を、部分負荷
時にはミラーサイクルで運転でき、高負荷時にはノーマ
ルサイクルで運転できると共に、その切り換えのために
従来からエンジンに設置されている装置を有効に利用し
て、一層効率的に燃費の改善や排ガスの低減を図ること
ができるものとする。 【構成】 吸気通路3に連通する吸気ポート7に吸気バ
ルブ8が配設され、排気通路15に連通する排気ポート
9に排気バルブ10が配設されていて、吸気バルブ8と
排気バルブ10が別のカム軸11,12によってそれぞ
れ駆動されていると共に、吸気通路3から分岐して吸気
還流通路3bが設けられ、該吸気還流通路3bに連通す
る吸気還流ポート18に吸気還流バルブ19が配設され
ている4サイクルエンジン1において、吸気還流バルブ
19と排気バルブ10を共通のカム軸12によって駆動
するように、吸気還流ポート18を排気ポート9の側に
配置し、該共通のカム軸12に対してカム位相角度可変
装置13を設置する。
時にはミラーサイクルで運転でき、高負荷時にはノーマ
ルサイクルで運転できると共に、その切り換えのために
従来からエンジンに設置されている装置を有効に利用し
て、一層効率的に燃費の改善や排ガスの低減を図ること
ができるものとする。 【構成】 吸気通路3に連通する吸気ポート7に吸気バ
ルブ8が配設され、排気通路15に連通する排気ポート
9に排気バルブ10が配設されていて、吸気バルブ8と
排気バルブ10が別のカム軸11,12によってそれぞ
れ駆動されていると共に、吸気通路3から分岐して吸気
還流通路3bが設けられ、該吸気還流通路3bに連通す
る吸気還流ポート18に吸気還流バルブ19が配設され
ている4サイクルエンジン1において、吸気還流バルブ
19と排気バルブ10を共通のカム軸12によって駆動
するように、吸気還流ポート18を排気ポート9の側に
配置し、該共通のカム軸12に対してカム位相角度可変
装置13を設置する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、4サイクルエンジンの
吸気構造に関し、特に、圧縮工程時にシリンダ内に吸入
した吸気の一部を吸気通路に還流させる吸気還流通路を
設けて、エンジンの運転領域に応じてオットーサイクル
(ノーマルサイクル)とミラーサイクルの運転変更を可
能とした4サイクルエンジンの吸気構造に関する。
吸気構造に関し、特に、圧縮工程時にシリンダ内に吸入
した吸気の一部を吸気通路に還流させる吸気還流通路を
設けて、エンジンの運転領域に応じてオットーサイクル
(ノーマルサイクル)とミラーサイクルの運転変更を可
能とした4サイクルエンジンの吸気構造に関する。
【0002】
【従来の技術】エンジンの運転において、吸気バルブの
閉タイミングを通常よりも早くしたりあるいは遅らせた
りすることにより、膨張比を圧縮比よりも大きくして、
燃焼ガスの持つエネルギーを十分に膨張させて取り出
し、熱効率を改善して燃費の向上を図る、所謂ミラーサ
イクルという技術が従来から一般的に知られており、そ
のようなミラーサイクルにより運転されるエンジンとし
て、吸気バルブの閉タイミングを遅らせると共に、リシ
ョルムコンプレッサーを使用した高効率のスーパーチャ
ージャーにより過給するというものが従来から知られて
いる。
閉タイミングを通常よりも早くしたりあるいは遅らせた
りすることにより、膨張比を圧縮比よりも大きくして、
燃焼ガスの持つエネルギーを十分に膨張させて取り出
し、熱効率を改善して燃費の向上を図る、所謂ミラーサ
イクルという技術が従来から一般的に知られており、そ
のようなミラーサイクルにより運転されるエンジンとし
て、吸気バルブの閉タイミングを遅らせると共に、リシ
ョルムコンプレッサーを使用した高効率のスーパーチャ
ージャーにより過給するというものが従来から知られて
いる。
【0003】ところが、そのようなミラーサイクル・エ
ンジンでは、スロットルが中間開度となる部分負荷時に
は、リショルムコンプレッサーの駆動ロスによりさほど
燃費が向上せず、しかも、リショルムコンプレッサー,
インタークーラー,その他の装備が必要となるため、構
成上非常に高価なものとなってしまうという問題があ
る。
ンジンでは、スロットルが中間開度となる部分負荷時に
は、リショルムコンプレッサーの駆動ロスによりさほど
燃費が向上せず、しかも、リショルムコンプレッサー,
インタークーラー,その他の装備が必要となるため、構
成上非常に高価なものとなってしまうという問題があ
る。
【0004】そこで、スーパーチャージャーなどを必要
とすることなく、スロットル開度が中間開度である部分
負荷時の燃費の向上と、スロットル開度が全開である高
負荷時の出力性能を両立させるために、通常の吸気通路
から分岐させて、圧縮工程時にシリンダ内の吸気の一部
を吸気通路に還流させる吸気還流通路を設け、該吸気還
流通路の開閉タイミングを変えることにより、部分負荷
時にはミラーサイクルとなり、高負荷時にはオットーサ
イクル(ノーマルサイクル)となるように切り換え可能
とした3バルブの4サイクルエンジンが従来公知となっ
ている。(特開昭52−139819号公報,特開昭5
8−122317号公報など参照)
とすることなく、スロットル開度が中間開度である部分
負荷時の燃費の向上と、スロットル開度が全開である高
負荷時の出力性能を両立させるために、通常の吸気通路
から分岐させて、圧縮工程時にシリンダ内の吸気の一部
を吸気通路に還流させる吸気還流通路を設け、該吸気還
流通路の開閉タイミングを変えることにより、部分負荷
時にはミラーサイクルとなり、高負荷時にはオットーサ
イクル(ノーマルサイクル)となるように切り換え可能
とした3バルブの4サイクルエンジンが従来公知となっ
ている。(特開昭52−139819号公報,特開昭5
8−122317号公報など参照)
【0005】一方、上記のような技術とは別に、ツイン
カム(DOHC)型式のバルブシステムを有する4サイ
クルエンジンにおいて、タイミングチェーンに噛合する
カムスプロケットの位相とカム軸自体の位相をエンジン
の運転領域に応じて油圧等の手段により変化させ、排気
バルブの開閉タイミングをエンジンの運転領域に対応さ
せるようにしたカム位相角度可変装置(VVT)という
ものは従来から公知となっている。(例えば、実公平6
−12240号公報等参照)
カム(DOHC)型式のバルブシステムを有する4サイ
クルエンジンにおいて、タイミングチェーンに噛合する
カムスプロケットの位相とカム軸自体の位相をエンジン
の運転領域に応じて油圧等の手段により変化させ、排気
バルブの開閉タイミングをエンジンの運転領域に対応さ
せるようにしたカム位相角度可変装置(VVT)という
ものは従来から公知となっている。(例えば、実公平6
−12240号公報等参照)
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な3バルブでミラーサイクルとオットーサイクルの切り
換えが可能な従来の4サイクルエンジンについては、そ
の何れのものについても、そのサイクル切り換えのため
に、吸気還流通路中に設けた開閉弁の開閉タイミングを
可変なものとしたり、吸気還流バルブの開閉を運転領域
に応じて停止させたりするような、従来のエンジンには
設置されていない制御機構を何らかの形で新たに付加し
なければならないという問題がある。
な3バルブでミラーサイクルとオットーサイクルの切り
換えが可能な従来の4サイクルエンジンについては、そ
の何れのものについても、そのサイクル切り換えのため
に、吸気還流通路中に設けた開閉弁の開閉タイミングを
可変なものとしたり、吸気還流バルブの開閉を運転領域
に応じて停止させたりするような、従来のエンジンには
設置されていない制御機構を何らかの形で新たに付加し
なければならないという問題がある。
【0007】本発明は、上記のような従来の4サイクル
エンジンの吸気構造における不都合を解消することを目
的としたもので、具体的には、部分負荷時にはミラーサ
イクルで運転でき、高負荷時にはノーマルサイクルで運
転できると共に、その切り換えのために従来からエンジ
ンに設置されている装置を有効に利用して、一層効率的
に燃費の改善や排ガスの低減を図ることができる4サイ
クルエンジンの吸気構造を提供することを目的としてい
る。
エンジンの吸気構造における不都合を解消することを目
的としたもので、具体的には、部分負荷時にはミラーサ
イクルで運転でき、高負荷時にはノーマルサイクルで運
転できると共に、その切り換えのために従来からエンジ
ンに設置されている装置を有効に利用して、一層効率的
に燃費の改善や排ガスの低減を図ることができる4サイ
クルエンジンの吸気構造を提供することを目的としてい
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決しかつ目的を達成するために、上記の請求項1に記
載したように、吸気通路に連通する吸気ポートに吸気バ
ルブが配設され、排気通路に連通する排気ポートに排気
バルブが配設されていて、吸気バルブと排気バルブが別
のカム軸によってそれぞれ駆動されていると共に、吸気
通路から分岐して吸気還流通路が設けられ、該吸気還流
通路に連通する吸気還流ポートに吸気還流バルブが配設
されている4サイクルエンジンにおいて、吸気還流バル
ブと排気バルブが共通のカム軸によって駆動されるよう
に、吸気還流ポートが排気ポートの側に配置されてお
り、該共通のカム軸に対してカム位相角度可変装置が設
置されていることを特徴とするものである。
解決しかつ目的を達成するために、上記の請求項1に記
載したように、吸気通路に連通する吸気ポートに吸気バ
ルブが配設され、排気通路に連通する排気ポートに排気
バルブが配設されていて、吸気バルブと排気バルブが別
のカム軸によってそれぞれ駆動されていると共に、吸気
通路から分岐して吸気還流通路が設けられ、該吸気還流
通路に連通する吸気還流ポートに吸気還流バルブが配設
されている4サイクルエンジンにおいて、吸気還流バル
ブと排気バルブが共通のカム軸によって駆動されるよう
に、吸気還流ポートが排気ポートの側に配置されてお
り、該共通のカム軸に対してカム位相角度可変装置が設
置されていることを特徴とするものである。
【0009】また、そのような4サイクルエンジンの吸
気構造において、上記の請求項2に記載したように、吸
気還流通路の途中に開閉弁が設置されていることを特徴
とするものである。
気構造において、上記の請求項2に記載したように、吸
気還流通路の途中に開閉弁が設置されていることを特徴
とするものである。
【0010】
【作 用】上記のような構成により、低・中速回転で部
分負荷(低負荷)の時には、カム位相角度可変装置(V
VT)により、排気バルブの開閉タイミングと共に、吸
気還流バルブの開閉タイミングが遅らされて、メインの
吸気バルブが閉じた後も吸気還流バルブが開いているた
め、エンジンは吸気遅閉じミラーサイクルで運転され、
吸気ポンピングロスの減少による燃費の向上が図られ
る。
分負荷(低負荷)の時には、カム位相角度可変装置(V
VT)により、排気バルブの開閉タイミングと共に、吸
気還流バルブの開閉タイミングが遅らされて、メインの
吸気バルブが閉じた後も吸気還流バルブが開いているた
め、エンジンは吸気遅閉じミラーサイクルで運転され、
吸気ポンピングロスの減少による燃費の向上が図られ
る。
【0011】しかも、同時に排気バルブの開閉タイミン
グが遅らされているため、吸気バルブと排気バルブの開
状態のオーバーラップが拡大することとなり、そのた
め、燃焼された排気ガスの一部が再びシリンダ内に戻っ
て内部的なEGR(排気再循環)が得られ、燃費が更に
向上して、排ガスも低減する。
グが遅らされているため、吸気バルブと排気バルブの開
状態のオーバーラップが拡大することとなり、そのた
め、燃焼された排気ガスの一部が再びシリンダ内に戻っ
て内部的なEGR(排気再循環)が得られ、燃費が更に
向上して、排ガスも低減する。
【0012】一方、高速回転で高負荷の時には、カム位
相角度可変装置により、排気バルブの開閉タイミングと
共に、吸気還流バルブの開閉タイミングがノーマルな状
態に戻って、メインの吸気バルブが閉じると同時に吸気
還流バルブも閉じるため、エンジンはオットーサイクル
で運転され、高効率スーパーチャージャーなどを必要と
することなく、高速性能が確保される。
相角度可変装置により、排気バルブの開閉タイミングと
共に、吸気還流バルブの開閉タイミングがノーマルな状
態に戻って、メインの吸気バルブが閉じると同時に吸気
還流バルブも閉じるため、エンジンはオットーサイクル
で運転され、高効率スーパーチャージャーなどを必要と
することなく、高速性能が確保される。
【0013】なお、カム位相角度可変装置(VVT)
を、部分負荷(低負荷)時には各バルブの開閉タイミン
グが遅れるが、アイドル運転のような極低負荷の時には
各バルブの開閉タイミングがノーマルな状態に戻るよう
に設定しておくことによって、極低負荷時における吸気
バルブと排気バルブの開状態のオーバーラップの拡大に
よる燃焼の悪化を避けることができる。
を、部分負荷(低負荷)時には各バルブの開閉タイミン
グが遅れるが、アイドル運転のような極低負荷の時には
各バルブの開閉タイミングがノーマルな状態に戻るよう
に設定しておくことによって、極低負荷時における吸気
バルブと排気バルブの開状態のオーバーラップの拡大に
よる燃焼の悪化を避けることができる。
【0014】さらに、上記の請求項2に記載したような
構成によれば、高負荷時や極低負荷時には開閉弁によっ
て吸気還流通路を閉鎖することにより、高負荷時には、
吸気通路から一旦シリンダ内に流入した吸気が、吸気工
程中に吸気還流通路から戻るようなことがなく、吸気の
戻りによるエンジン性能の悪化が防止されると共に、極
低負荷時には、吸気通路内をシリンダに向かって流れる
吸気の流れが吸気還流通路によって途中で分散されるよ
うなことがなく、吸気の流れが更に弱くなることにより
霧化が悪化して燃焼効率が悪くなるというようなことが
防止される。
構成によれば、高負荷時や極低負荷時には開閉弁によっ
て吸気還流通路を閉鎖することにより、高負荷時には、
吸気通路から一旦シリンダ内に流入した吸気が、吸気工
程中に吸気還流通路から戻るようなことがなく、吸気の
戻りによるエンジン性能の悪化が防止されると共に、極
低負荷時には、吸気通路内をシリンダに向かって流れる
吸気の流れが吸気還流通路によって途中で分散されるよ
うなことがなく、吸気の流れが更に弱くなることにより
霧化が悪化して燃焼効率が悪くなるというようなことが
防止される。
【0015】
【実施例】以下、本発明の4サイクルエンジンの吸気構
造の実施例について図面に基づいて説明する。
造の実施例について図面に基づいて説明する。
【0016】図1は、本発明の吸気構造が適用される4
サイクルエンジンの一例について、その制御系統を含め
た全体の概略を示すもので、大気中からエアクリーナー
を通して吸入した空気をエンジン本体1の燃焼室2に送
給する吸気通路3中には、エアフローメーター4,スロ
ットルバルブ5に続いて、燃料を噴射するためのインジ
ェクター6が設置されていて、各種のセンサーからの入
力信号に基づく制御ユニット(ECU)からのインジェ
クター駆動信号により、エンジンの特性に合わせて設定
した空燃比となるようにインジェクター6から燃料が噴
射されて、その混合気が燃焼室2内に供給されることと
なる。
サイクルエンジンの一例について、その制御系統を含め
た全体の概略を示すもので、大気中からエアクリーナー
を通して吸入した空気をエンジン本体1の燃焼室2に送
給する吸気通路3中には、エアフローメーター4,スロ
ットルバルブ5に続いて、燃料を噴射するためのインジ
ェクター6が設置されていて、各種のセンサーからの入
力信号に基づく制御ユニット(ECU)からのインジェ
クター駆動信号により、エンジンの特性に合わせて設定
した空燃比となるようにインジェクター6から燃料が噴
射されて、その混合気が燃焼室2内に供給されることと
なる。
【0017】このような燃料噴射式の4サイクルエンジ
ンにおいて、その吸気ポート7に配設される吸気バルブ
8と排気ポート9に配設される排気バルブ10の駆動型
式は、吸気バルブ8と排気バルブ10が別のカム軸1
1,12によってそれぞれ駆動されるツインカム(DO
HC)型式となっている。
ンにおいて、その吸気ポート7に配設される吸気バルブ
8と排気ポート9に配設される排気バルブ10の駆動型
式は、吸気バルブ8と排気バルブ10が別のカム軸1
1,12によってそれぞれ駆動されるツインカム(DO
HC)型式となっている。
【0018】そして、排気バルブ10側のカム軸12の
端部には、排気バルブ10の開閉タイミングをエンジン
の運転領域に合わせて自動的に調整するために、クラン
ク軸の回転により各カム軸11,12を駆動するための
タイミングチェーンに噛合するカムスプロケット(何れ
も図示せず)の位相に対して、カム軸12自体の位相を
エンジンの運転領域に応じて相対的に変化させる、従来
から公知の構造のカム位相角度可変装置(VVT)13
が配設されている。
端部には、排気バルブ10の開閉タイミングをエンジン
の運転領域に合わせて自動的に調整するために、クラン
ク軸の回転により各カム軸11,12を駆動するための
タイミングチェーンに噛合するカムスプロケット(何れ
も図示せず)の位相に対して、カム軸12自体の位相を
エンジンの運転領域に応じて相対的に変化させる、従来
から公知の構造のカム位相角度可変装置(VVT)13
が配設されている。
【0019】図2および図3は、上記のような4サイク
ルエンジンに対して適用されている本発明の吸気構造の
一実施例についてその概略を示すもので、図2に示すよ
うに、吸気通路3は、スロットルバルブ5の下流でメイ
ンの吸気通路3aと吸気還流通路3bとに分岐してい
て、メインの吸気通路3aに続くシリンダヘッドの吸気
ポート7には、その燃焼室開口部に、カム軸11上に設
けられたカム11aによって一定の開閉タイミングで開
閉される吸気バルブ8が配設されている。
ルエンジンに対して適用されている本発明の吸気構造の
一実施例についてその概略を示すもので、図2に示すよ
うに、吸気通路3は、スロットルバルブ5の下流でメイ
ンの吸気通路3aと吸気還流通路3bとに分岐してい
て、メインの吸気通路3aに続くシリンダヘッドの吸気
ポート7には、その燃焼室開口部に、カム軸11上に設
けられたカム11aによって一定の開閉タイミングで開
閉される吸気バルブ8が配設されている。
【0020】また、シリンダヘッドには、燃焼室の略中
央に配置された点火プラグ14を間に挟んで、吸気ポー
ト7とは反対の側に、排気通路15と連通する排気ポー
ト9が形成され、排気ポート9の燃焼室開口部には、カ
ム軸12上に設けられたカム12aによって一定の開閉
タイミングで開閉される排気バルブ10が配設されてい
る。
央に配置された点火プラグ14を間に挟んで、吸気ポー
ト7とは反対の側に、排気通路15と連通する排気ポー
ト9が形成され、排気ポート9の燃焼室開口部には、カ
ム軸12上に設けられたカム12aによって一定の開閉
タイミングで開閉される排気バルブ10が配設されてい
る。
【0021】そして、スロットルバルブ5の下流で吸気
通路3から分岐した吸気還流通路3bについては、該通
路の途中に該通路を開閉するための開閉弁17が設けら
れており、吸気還流通路3bに続く吸気還流ポート18
が、点火プラグ14を間に挟んで吸気ポート7の側とは
反対側で、排気ポート9の側方に位置して、シリンダヘ
ッドに形成されていて、吸気還流ポート18の燃焼室開
口部には、該開口部を一定の開閉タイミングで開閉する
ための吸気還流バルブ19が、排気バルブ10のカム軸
12上に設けられたカム12aとは別のカム12bによ
って駆動されるように配設されている。
通路3から分岐した吸気還流通路3bについては、該通
路の途中に該通路を開閉するための開閉弁17が設けら
れており、吸気還流通路3bに続く吸気還流ポート18
が、点火プラグ14を間に挟んで吸気ポート7の側とは
反対側で、排気ポート9の側方に位置して、シリンダヘ
ッドに形成されていて、吸気還流ポート18の燃焼室開
口部には、該開口部を一定の開閉タイミングで開閉する
ための吸気還流バルブ19が、排気バルブ10のカム軸
12上に設けられたカム12aとは別のカム12bによ
って駆動されるように配設されている。
【0022】なお、本実施例では、図3に示すように、
吸気ポート7と排気ポート9は、燃焼室の天壁部にそれ
ぞれ2箇所ずつ開口されており、各燃焼室開口部にそれ
ぞれ吸気バルブ8あるいは排気バルブ10が配設されて
いることから、吸気還流ポート18の吸気還流バルブ1
9と合わせて、一気筒について5個のバルブが配設され
ていることとなる。
吸気ポート7と排気ポート9は、燃焼室の天壁部にそれ
ぞれ2箇所ずつ開口されており、各燃焼室開口部にそれ
ぞれ吸気バルブ8あるいは排気バルブ10が配設されて
いることから、吸気還流ポート18の吸気還流バルブ1
9と合わせて、一気筒について5個のバルブが配設され
ていることとなる。
【0023】上記の各吸気バルブ8,排気バルブ10お
よび吸気還流バルブ19のそれぞれの基本的なバルブ開
閉タイミングについては、図4に示すように、排気バル
ブ10の閉時期がピストン上死点の位置からあまり遅れ
ないように設定され、吸気還流バルブは、その開口範囲
が吸気バルブ8の開口範囲内にあって、その閉時期が吸
気バルブ8の閉時期と一致するように設定されている。
よび吸気還流バルブ19のそれぞれの基本的なバルブ開
閉タイミングについては、図4に示すように、排気バル
ブ10の閉時期がピストン上死点の位置からあまり遅れ
ないように設定され、吸気還流バルブは、その開口範囲
が吸気バルブ8の開口範囲内にあって、その閉時期が吸
気バルブ8の閉時期と一致するように設定されている。
【0024】また、吸気還流通路3bの途中に設けられ
ている開閉弁17については、極低負荷時と高負荷時に
は閉じられ、部分負荷時には開かれるように、例えばス
ロットルバルブ5などの作動に関連して自動的に開閉す
るように制御されている。
ている開閉弁17については、極低負荷時と高負荷時に
は閉じられ、部分負荷時には開かれるように、例えばス
ロットルバルブ5などの作動に関連して自動的に開閉す
るように制御されている。
【0025】上記のような構成を有する本実施例の4サ
イクルエンジンの吸気構造の作用について以下に説明す
る。
イクルエンジンの吸気構造の作用について以下に説明す
る。
【0026】高速回転で高負荷時およびアイドル運転の
ような極低負荷時には、吸気バルブ8,排気バルブ1
0,吸気還流バルブ19は、それぞれ図4に示すような
パターンの基本的なバルブ開閉タイミングで開閉すると
共に、吸気還流通路3bは開閉弁17によって閉鎖され
る。
ような極低負荷時には、吸気バルブ8,排気バルブ1
0,吸気還流バルブ19は、それぞれ図4に示すような
パターンの基本的なバルブ開閉タイミングで開閉すると
共に、吸気還流通路3bは開閉弁17によって閉鎖され
る。
【0027】そのため、吸気バルブ8と吸気還流バルブ
19は同時に閉じられて、エンジンはオットーサイクル
(ノーマルサイクル)で運転されるが、その際、吸気還
流通路3bは開閉弁17によって閉鎖されているため、
高負荷時に、メインの吸気通路3aから一旦燃焼室2内
に流入した吸気が吸気工程中に吸気還流通路3bから戻
るようなことがなく、また、極低負荷時に、吸気通路3
内の吸気の流れがメインの吸気通路3aと吸気還流通路
3bに分散することにより、インジェクター6付近での
吸気の流れが更に弱くなるようなことはない。
19は同時に閉じられて、エンジンはオットーサイクル
(ノーマルサイクル)で運転されるが、その際、吸気還
流通路3bは開閉弁17によって閉鎖されているため、
高負荷時に、メインの吸気通路3aから一旦燃焼室2内
に流入した吸気が吸気工程中に吸気還流通路3bから戻
るようなことがなく、また、極低負荷時に、吸気通路3
内の吸気の流れがメインの吸気通路3aと吸気還流通路
3bに分散することにより、インジェクター6付近での
吸気の流れが更に弱くなるようなことはない。
【0028】そして、低・中速回転で部分負荷(低負
荷)時には、カム軸12の端部に設置されたカム位相角
度可変装置(VVT)13によってカム軸12の位相角
度が変えられ、カム軸12上のそれぞれのカム12a,
12bによって駆動される排気バルブ10と吸気還流バ
ルブ19のそれぞれの開閉タイミングが、図5に示すよ
うに、同時に遅らされると共に、吸気還流通路3bの開
閉弁17が開かれて、吸気還流ポート18が吸気通路3
に連通される。
荷)時には、カム軸12の端部に設置されたカム位相角
度可変装置(VVT)13によってカム軸12の位相角
度が変えられ、カム軸12上のそれぞれのカム12a,
12bによって駆動される排気バルブ10と吸気還流バ
ルブ19のそれぞれの開閉タイミングが、図5に示すよ
うに、同時に遅らされると共に、吸気還流通路3bの開
閉弁17が開かれて、吸気還流ポート18が吸気通路3
に連通される。
【0029】そのため、吸気バルブ8が閉じた後も吸気
還流バルブ19が開いていて、吸気後の圧縮工程の初期
に、燃焼室2内の吸気の一部が吸気還流通路3bに戻
り、エンジンは吸気遅閉じのミラーサイクルで運転され
ると共に、排気バルブ10の閉時期が遅らされて、排気
バルブ10と吸気バルブ8の開状態のオーバーラップ領
域が拡大するため、吸気工程で排気ガスの一部が燃焼室
2内に再び戻される。
還流バルブ19が開いていて、吸気後の圧縮工程の初期
に、燃焼室2内の吸気の一部が吸気還流通路3bに戻
り、エンジンは吸気遅閉じのミラーサイクルで運転され
ると共に、排気バルブ10の閉時期が遅らされて、排気
バルブ10と吸気バルブ8の開状態のオーバーラップ領
域が拡大するため、吸気工程で排気ガスの一部が燃焼室
2内に再び戻される。
【0030】上記のような作用を奏する本実施例の4サ
イクルエンジンの吸気構造によれば、部分負荷(低負
荷)時には、エンジンが吸気遅閉じミラーサイクルで運
転されるため、吸気ポンピングロスの減少により燃費の
向上を図ることができると共に、排気バルブ10の開閉
タイミングも遅らされて、吸気バルブ8と排気バルブ1
0の開状態のオーバーラップが拡大されるため、燃焼さ
れた排気ガスの一部を再び燃焼室内に戻して内部的なE
GR(排気再循環)を得ることができ、燃費を更に向上
させることができて、排ガスを低減させることもでき
る。
イクルエンジンの吸気構造によれば、部分負荷(低負
荷)時には、エンジンが吸気遅閉じミラーサイクルで運
転されるため、吸気ポンピングロスの減少により燃費の
向上を図ることができると共に、排気バルブ10の開閉
タイミングも遅らされて、吸気バルブ8と排気バルブ1
0の開状態のオーバーラップが拡大されるため、燃焼さ
れた排気ガスの一部を再び燃焼室内に戻して内部的なE
GR(排気再循環)を得ることができ、燃費を更に向上
させることができて、排ガスを低減させることもでき
る。
【0031】一方、高負荷時には、エンジンがオットー
サイクルで運転されるため、高効率スーパーチャージャ
ーなどを必要とすることなく高速性能を確保することが
できると共に、吸気還流通路3bが開閉弁17によって
閉じられるため、吸気工程中にメインの吸気通路3aか
ら一旦燃焼室2内に流入した吸気が吸気還流通路3bか
ら戻るようなことがなく、吸気の戻りによるエンジンの
性能の悪化を防止することができる。
サイクルで運転されるため、高効率スーパーチャージャ
ーなどを必要とすることなく高速性能を確保することが
できると共に、吸気還流通路3bが開閉弁17によって
閉じられるため、吸気工程中にメインの吸気通路3aか
ら一旦燃焼室2内に流入した吸気が吸気還流通路3bか
ら戻るようなことがなく、吸気の戻りによるエンジンの
性能の悪化を防止することができる。
【0032】また、極低負荷時には、排気バルブ10の
開閉タイミングが遅れていないため、吸気バルブ8と排
気バルブ10の開状態のオーバーラップ領域の拡大によ
る燃焼の悪化を避けることができると共に、吸気還流通
路3bが開閉弁17によって閉じられるため、吸気の流
れが更に弱くなって霧化が悪化し燃焼効率が悪くなると
いうようなことが防止される。
開閉タイミングが遅れていないため、吸気バルブ8と排
気バルブ10の開状態のオーバーラップ領域の拡大によ
る燃焼の悪化を避けることができると共に、吸気還流通
路3bが開閉弁17によって閉じられるため、吸気の流
れが更に弱くなって霧化が悪化し燃焼効率が悪くなると
いうようなことが防止される。
【0033】ところで、本実施例のように、一気筒5バ
ルブのエンジンで、吸気通路3がメイン吸気通路3aと
吸気還流通路3bに分岐していて、吸気還流通路3bの
途中に開閉弁17を設けた構造のものでは、吸気還流通
路を設けた従来の3バルブエンジンの場合と比べて、吸
気ポート7全体の開口面積を大きることができ、点火プ
ラグ14を燃焼室2の中央に配置することが可能とな
る。
ルブのエンジンで、吸気通路3がメイン吸気通路3aと
吸気還流通路3bに分岐していて、吸気還流通路3bの
途中に開閉弁17を設けた構造のものでは、吸気還流通
路を設けた従来の3バルブエンジンの場合と比べて、吸
気ポート7全体の開口面積を大きることができ、点火プ
ラグ14を燃焼室2の中央に配置することが可能とな
る。
【0034】そのため、例えば、カム位相角度可変装置
(VVT)13を設けることなく、排気バルブの開閉タ
イミングを図4のように設定し、吸気バルブと吸気還流
バルブの開閉タイミングを図5のように設定して、それ
らのバルブタイミングを変えることなく、吸気還流通路
3b中の開閉弁17を、部分負荷時には開きそれ以外の
時には閉じるように作動させることによっても、オット
ーサイクルとミラーサイクルの切り換え運転を3バルブ
エンジンの場合よりも高い性能で実施することができ
る。
(VVT)13を設けることなく、排気バルブの開閉タ
イミングを図4のように設定し、吸気バルブと吸気還流
バルブの開閉タイミングを図5のように設定して、それ
らのバルブタイミングを変えることなく、吸気還流通路
3b中の開閉弁17を、部分負荷時には開きそれ以外の
時には閉じるように作動させることによっても、オット
ーサイクルとミラーサイクルの切り換え運転を3バルブ
エンジンの場合よりも高い性能で実施することができ
る。
【0035】これに対して、本実施例の吸気構造によれ
ば、従来から排気バルブの開閉タイミングを可変なもの
とするために使用されているカム位相角度可変装置(V
VT)13を単にそのまま利用することにより、排気バ
ルブ10の開閉タイミングの制御と同時に吸気還流バル
ブ19の開閉タイミングの制御を行うことができるた
め、新たな制御,駆動機構の開発や付加を行うことな
く、更に高い性能でオットーサイクルとミラーサイクル
の切り換え運転を実施することが可能となる。
ば、従来から排気バルブの開閉タイミングを可変なもの
とするために使用されているカム位相角度可変装置(V
VT)13を単にそのまま利用することにより、排気バ
ルブ10の開閉タイミングの制御と同時に吸気還流バル
ブ19の開閉タイミングの制御を行うことができるた
め、新たな制御,駆動機構の開発や付加を行うことな
く、更に高い性能でオットーサイクルとミラーサイクル
の切り換え運転を実施することが可能となる。
【0036】以上、本発明の4サイクルエンジンの吸気
構造の一実施例について説明したが、本発明は上記の実
施例に示したような具体的な構造にのみ限定されるもの
ではなく、例えば、燃料噴射式エンジンだけでなくキャ
ブレターを用いたエンジンにも適用可能であり、また、
5バルブエンジンだけでなく3バルブ(吸気バルブ1,
排気バルブ1,吸気還流バルブ1)あるいはそれ以外の
バルブ数のエンジンにも適用可能である等、適宜設計変
更可能なものであることはいうまでもない。
構造の一実施例について説明したが、本発明は上記の実
施例に示したような具体的な構造にのみ限定されるもの
ではなく、例えば、燃料噴射式エンジンだけでなくキャ
ブレターを用いたエンジンにも適用可能であり、また、
5バルブエンジンだけでなく3バルブ(吸気バルブ1,
排気バルブ1,吸気還流バルブ1)あるいはそれ以外の
バルブ数のエンジンにも適用可能である等、適宜設計変
更可能なものであることはいうまでもない。
【0037】
【発明の効果】以上説明したような本発明の4サイクル
エンジンの吸気構造によれば、高負荷時にはオットーサ
イクルで運転することができ、部分負荷時にはミラーサ
イクルで運転することができて、高速運転時の性能を悪
化させることなく、ポンピングロスを低減させて燃費の
向上を図ることができると共に、オットーサイクルとミ
ラーサイクルの切り換えのために、新たな装置を必要と
することなく、従来からエンジンに設置されている装置
を有効に利用して、一層効率的に燃費の改善や排ガスの
低減を図ることができる。
エンジンの吸気構造によれば、高負荷時にはオットーサ
イクルで運転することができ、部分負荷時にはミラーサ
イクルで運転することができて、高速運転時の性能を悪
化させることなく、ポンピングロスを低減させて燃費の
向上を図ることができると共に、オットーサイクルとミ
ラーサイクルの切り換えのために、新たな装置を必要と
することなく、従来からエンジンに設置されている装置
を有効に利用して、一層効率的に燃費の改善や排ガスの
低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の吸気構造が適用される4サイクルエン
ジンの一例について、その全体の概略を示す説明図。
ジンの一例について、その全体の概略を示す説明図。
【図2】図1に示した4サイクルエンジンに適用されて
いる本発明の吸気構造の一実施例について、その概略を
示す側面視説明図。
いる本発明の吸気構造の一実施例について、その概略を
示す側面視説明図。
【図3】図2に示した実施例の平面視説明図。
【図4】図2に示した実施例の4サイクルエンジンにお
けるオットーサイクル時の各バルブの開閉タイミングを
示すグラフ。
けるオットーサイクル時の各バルブの開閉タイミングを
示すグラフ。
【図5】図2に示した実施例の4サイクルエンジンにお
けるミラーサイクル時の各バルブの開閉タイミングを示
すグラフ。
けるミラーサイクル時の各バルブの開閉タイミングを示
すグラフ。
3 吸気通路 3b 吸気還流通路 7 吸気ポート 8 吸気バルブ 9 排気ポート 10 排気バルブ 11 カム軸(吸気側) 12 カム軸(排気側) 13 カム位相角度可変装置 15 排気通路 17 吸気還流通路の開閉弁 18 吸気還流ポート 19 吸気還流バルブ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F02B 29/08 F02B 29/08 F F02D 13/02 F02D 13/02 L H K F02M 25/07 520 F02M 25/07 520A 580 580A
Claims (2)
- 【請求項1】 吸気通路に連通する吸気ポートに吸気バ
ルブが配設され、排気通路に連通する排気ポートに排気
バルブが配設されていて、吸気バルブと排気バルブが別
のカム軸によってそれぞれ駆動されていると共に、吸気
通路から分岐して吸気還流通路が設けられ、該吸気還流
通路に連通する吸気還流ポートに吸気還流バルブが配設
されている4サイクルエンジンにおいて、吸気還流バル
ブと排気バルブが共通のカム軸によって駆動されるよう
に、吸気還流ポートが排気ポートの側に配置されてお
り、該共通のカム軸に対してカム位相角度可変装置が設
置されていることを特徴とする4サイクルエンジンの吸
気構造。 - 【請求項2】 吸気還流通路の途中に開閉弁が設置され
ていることを特徴とする請求項1に記載の4サイクルエ
ンジンの吸気構造。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4499795A JPH08218879A (ja) | 1995-02-10 | 1995-02-10 | 4サイクルエンジンの吸気構造 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4499795A JPH08218879A (ja) | 1995-02-10 | 1995-02-10 | 4サイクルエンジンの吸気構造 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08218879A true JPH08218879A (ja) | 1996-08-27 |
Family
ID=12707074
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4499795A Pending JPH08218879A (ja) | 1995-02-10 | 1995-02-10 | 4サイクルエンジンの吸気構造 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH08218879A (ja) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11159358A (ja) * | 1997-11-27 | 1999-06-15 | Osamu Nakada | 4サイクルエンジンの、本当の圧縮比よりも本当の膨張比の方を大きく取る方法。 |
JPH11182272A (ja) * | 1997-12-24 | 1999-07-06 | Osamu Nakada | 4サイクルエンジン、6サイクルエンジン、8サイクルエンジン、10サイクル以上のエンジンに、ピストンバルブ、ロータリーバルブを使用した時の、本当の圧縮比よりも本当の膨張比の方を大きく取る方法。 |
EP1596051A1 (en) | 2004-05-11 | 2005-11-16 | Barnett J. Robinson | Internal combustion engine with elevated expansion ratio |
JP2008031948A (ja) * | 2006-07-31 | 2008-02-14 | Honda Motor Co Ltd | 内燃機関の制御方法 |
US7823550B2 (en) | 2007-07-30 | 2010-11-02 | Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha | Engine equipped with adjustable valve timing mechanism |
US7918090B2 (en) * | 2007-06-26 | 2011-04-05 | Hitachi, Ltd. | Method and apparatus for controlling an internal combustion engine |
CN107435595A (zh) * | 2016-05-26 | 2017-12-05 | 长城汽车股份有限公司 | 发动机***和车辆 |
CN108730014A (zh) * | 2017-04-21 | 2018-11-02 | 北京汽车动力总成有限公司 | 一种发动机和汽车 |
-
1995
- 1995-02-10 JP JP4499795A patent/JPH08218879A/ja active Pending
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11159358A (ja) * | 1997-11-27 | 1999-06-15 | Osamu Nakada | 4サイクルエンジンの、本当の圧縮比よりも本当の膨張比の方を大きく取る方法。 |
JPH11182272A (ja) * | 1997-12-24 | 1999-07-06 | Osamu Nakada | 4サイクルエンジン、6サイクルエンジン、8サイクルエンジン、10サイクル以上のエンジンに、ピストンバルブ、ロータリーバルブを使用した時の、本当の圧縮比よりも本当の膨張比の方を大きく取る方法。 |
EP1596051A1 (en) | 2004-05-11 | 2005-11-16 | Barnett J. Robinson | Internal combustion engine with elevated expansion ratio |
JP2008031948A (ja) * | 2006-07-31 | 2008-02-14 | Honda Motor Co Ltd | 内燃機関の制御方法 |
US7918090B2 (en) * | 2007-06-26 | 2011-04-05 | Hitachi, Ltd. | Method and apparatus for controlling an internal combustion engine |
US7823550B2 (en) | 2007-07-30 | 2010-11-02 | Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha | Engine equipped with adjustable valve timing mechanism |
KR101235518B1 (ko) * | 2007-07-30 | 2013-02-20 | 미쯔비시 지도샤 고교 가부시끼가이샤 | 가변 밸브 구동 기구가 부착된 엔진 |
CN107435595A (zh) * | 2016-05-26 | 2017-12-05 | 长城汽车股份有限公司 | 发动机***和车辆 |
CN108730014A (zh) * | 2017-04-21 | 2018-11-02 | 北京汽车动力总成有限公司 | 一种发动机和汽车 |
CN108730014B (zh) * | 2017-04-21 | 2020-03-06 | 北京汽车动力总成有限公司 | 一种发动机和汽车 |
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