JPH08326548A - 遅閉じミラーサイクルエンジン - Google Patents
遅閉じミラーサイクルエンジンInfo
- Publication number
- JPH08326548A JPH08326548A JP7137789A JP13778995A JPH08326548A JP H08326548 A JPH08326548 A JP H08326548A JP 7137789 A JP7137789 A JP 7137789A JP 13778995 A JP13778995 A JP 13778995A JP H08326548 A JPH08326548 A JP H08326548A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- engine
- intake
- range
- expansion ratio
- closing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- 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
- F02B2275/00—Other engines, components or details, not provided for in other groups of this subclass
- F02B2275/32—Miller cycle
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- 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
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- 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
- Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels
Landscapes
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 遅閉じミラーサイクルガスエンジンの効率を
向上させる。 【構成】 吸気弁（１５）の閉鎖時期が下死点後７０゜
から１５０゜で且つ膨張比が１２から２０の範囲内、好
ましくは、遅れ角度が７０゜−１４０゜で膨張比が１２
−１６か、遅れ角度が１００゜−１５０゜で膨張比が１
４−１８か、或いは、遅れ角度が１１０゜−１５０゜で
膨張比が１６−２０、に設定される。
向上させる。 【構成】 吸気弁（１５）の閉鎖時期が下死点後７０゜
から１５０゜で且つ膨張比が１２から２０の範囲内、好
ましくは、遅れ角度が７０゜−１４０゜で膨張比が１２
−１６か、遅れ角度が１００゜−１５０゜で膨張比が１
４−１８か、或いは、遅れ角度が１１０゜−１５０゜で
膨張比が１６−２０、に設定される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ピストンと、該ピスト
ンが内壁を摺動するシリンダと、該シリンダの上部に位
置し且つ吸気ポート及び排気ポートを有するシリンダヘ
ッドと、前記吸気ポート及び排気ポートの開口部をそれ
ぞれ開閉する吸気弁及び排気弁とを設け、該吸気弁は下
死点を経過してから所定の角度だけクランクが回転した
後に吸気ポートを閉鎖する遅閉じミラーサイクルエンジ
ンに関する。
ンが内壁を摺動するシリンダと、該シリンダの上部に位
置し且つ吸気ポート及び排気ポートを有するシリンダヘ
ッドと、前記吸気ポート及び排気ポートの開口部をそれ
ぞれ開閉する吸気弁及び排気弁とを設け、該吸気弁は下
死点を経過してから所定の角度だけクランクが回転した
後に吸気ポートを閉鎖する遅閉じミラーサイクルエンジ
ンに関する。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関における熱効率の改善方法とし
て、燃焼ガスの持つエネルギを十分に膨張させて取り出
すミラーサイクルエンジンが知られている。そしてこの
ミラーサイクルエンジンには吸気早閉じ方式と、吸気遅
閉じ方式がある。
て、燃焼ガスの持つエネルギを十分に膨張させて取り出
すミラーサイクルエンジンが知られている。そしてこの
ミラーサイクルエンジンには吸気早閉じ方式と、吸気遅
閉じ方式がある。
【０００３】吸気早閉じ方式は、図５（バルブリフト特
性図）のｂ線で示す様に、ａ線で示す通常の吸気弁のバ
ルブリフト特性に比較してバルブリフトの最大値は同じ
であるが、吸気弁を直接早く閉じるような特性となって
いる。しかし、その様な特性とした結果、吸気弁の着座
の速度、加速度が大きくなり、弁本体の強度や、弁座の
強度に問題が生ずる。ここで、吸気弁の着座の速度、加
速度を等しくするためには、同図中ｃ線のようにバルブ
リフトを減少すれば良いが、バルブリフトを減少すれば
吸気効率が低下してしまう。
性図）のｂ線で示す様に、ａ線で示す通常の吸気弁のバ
ルブリフト特性に比較してバルブリフトの最大値は同じ
であるが、吸気弁を直接早く閉じるような特性となって
いる。しかし、その様な特性とした結果、吸気弁の着座
の速度、加速度が大きくなり、弁本体の強度や、弁座の
強度に問題が生ずる。ここで、吸気弁の着座の速度、加
速度を等しくするためには、同図中ｃ線のようにバルブ
リフトを減少すれば良いが、バルブリフトを減少すれば
吸気効率が低下してしまう。
【０００４】これを避けるために、図６に示す様に、吸
気ポート１７に至る吸気管２の途中に開閉手段、例えば
エンジン回転と同調して開閉するロータリバルブ６（ロ
ータリバルブのバルブリフト特性は図５のｄ線で示す）
や図示しないリード等、を介装する手法がとられる。
気ポート１７に至る吸気管２の途中に開閉手段、例えば
エンジン回転と同調して開閉するロータリバルブ６（ロ
ータリバルブのバルブリフト特性は図５のｄ線で示す）
や図示しないリード等、を介装する手法がとられる。
【０００５】しかしながら、図６から明らかな様に、吸
気弁１５とロータリバルブ６との間にむだ容積（Ｄ／
Ｖ）が存在してしまうことにより、ロータリバルブを閉
じた後も「むだ容積」（Ｄ／Ｖ）分の混合気が吸入され
てしまうという問題がある。また、吸気タイミングや吸
気管形状等について複雑な機構が必要となるため、コス
トの増加、耐久性の不安等も存在する。
気弁１５とロータリバルブ６との間にむだ容積（Ｄ／
Ｖ）が存在してしまうことにより、ロータリバルブを閉
じた後も「むだ容積」（Ｄ／Ｖ）分の混合気が吸入され
てしまうという問題がある。また、吸気タイミングや吸
気管形状等について複雑な機構が必要となるため、コス
トの増加、耐久性の不安等も存在する。
【０００６】ここで、吸気早閉じ方式においては、図７
の指圧線図の線ＡＢに示す様に吸気行程を途中で止め、
図６に戻り、更にそこからピストン１３が下降するとシ
リンダ１１内部の気体が膨張し、温度降下が起きる所謂
内部冷却サイクルが含まれるメリットを持つ一方、ロー
タリバルブ等は吸気抵抗になり圧力損失が生じるため、
より高い吸気圧力を必要とする。
の指圧線図の線ＡＢに示す様に吸気行程を途中で止め、
図６に戻り、更にそこからピストン１３が下降するとシ
リンダ１１内部の気体が膨張し、温度降下が起きる所謂
内部冷却サイクルが含まれるメリットを持つ一方、ロー
タリバルブ等は吸気抵抗になり圧力損失が生じるため、
より高い吸気圧力を必要とする。
【０００７】これに対して、吸気遅閉じ方式を採用した
場合のバルブリフト特性を図８の特性曲線ｅで示す。そ
して吸気遅閉じ方式の場合、ピストンが下死点から上昇
に移っても、吸気バルブを開けたままであり、一旦シリ
ンダ内に流入した吸気は吸気ポート側に押し戻される
（吹き返し）。その後然るべきピストン位置で吸気バル
ブを閉じれば、そこからが実際の圧縮行程となる。
場合のバルブリフト特性を図８の特性曲線ｅで示す。そ
して吸気遅閉じ方式の場合、ピストンが下死点から上昇
に移っても、吸気バルブを開けたままであり、一旦シリ
ンダ内に流入した吸気は吸気ポート側に押し戻される
（吹き返し）。その後然るべきピストン位置で吸気バル
ブを閉じれば、そこからが実際の圧縮行程となる。
【０００８】ここで、遅閉じミラーサイクルエンジンは
吸気カムの交換のみで実現可能であり、上述した早閉じ
方式の様にロータリバルブ等を設ける必要が無い。その
ため、低コストで耐久性、信頼性にも優れる。また、図
８のハッチングを付した領域の面積分だけバルブ流通面
積を稼げるため、吸気効率が向上し、吸気圧力を低くす
ることが出来る。そして、吸気圧力を高くすることが無
いのに起因して、エンジンの効率低下を防止することが
出来る。
吸気カムの交換のみで実現可能であり、上述した早閉じ
方式の様にロータリバルブ等を設ける必要が無い。その
ため、低コストで耐久性、信頼性にも優れる。また、図
８のハッチングを付した領域の面積分だけバルブ流通面
積を稼げるため、吸気効率が向上し、吸気圧力を低くす
ることが出来る。そして、吸気圧力を高くすることが無
いのに起因して、エンジンの効率低下を防止することが
出来る。
【０００９】なお、従来の遅閉じミラーサイクルエンジ
ンにおいては、吸気弁が閉鎖する時期は下死点後４０゜
から７０゜の範囲である。
ンにおいては、吸気弁が閉鎖する時期は下死点後４０゜
から７０゜の範囲である。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】この様に、遅閉じミラ
ーサイクルエンジンは、吸気早閉じ方式を採用した場合
における欠点を解消することが出来る。しかし、遅閉じ
ミラーサイクルエンジンの効率を更に向上させたい、と
いう要請が存在する。そして本発明は、その様な要請に
鑑みて提案されたものである。
ーサイクルエンジンは、吸気早閉じ方式を採用した場合
における欠点を解消することが出来る。しかし、遅閉じ
ミラーサイクルエンジンの効率を更に向上させたい、と
いう要請が存在する。そして本発明は、その様な要請に
鑑みて提案されたものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】発明者は種々研究及び検
討の結果、遅閉じミラーサイクルエンジンにおいて、吸
気弁が閉鎖する時期を下死点後４０゜から７０゜の範囲
に限定する必要は無い旨を見出だした。
討の結果、遅閉じミラーサイクルエンジンにおいて、吸
気弁が閉鎖する時期を下死点後４０゜から７０゜の範囲
に限定する必要は無い旨を見出だした。
【００１２】その様な知見に基づいて提案された本発明
のミラーサイクルエンジンは、ピストンと、該ピストン
が内壁を摺動するシリンダと、該シリンダの上部に位置
し且つ吸気ポート及び排気ポートを有するシリンダヘッ
ドと、前記吸気ポート及び排気ポートの開口部をそれぞ
れ開閉する吸気弁及び排気弁とを設け、該吸気弁は下死
点を経過してから所定の角度だけクランクが回転した後
に吸気ポートを閉鎖する遅閉じミラーサイクルエンジン
において、吸気弁閉時期が下死点後７０゜から１５０゜
の範囲内であり、膨張比が１２から２０の範囲内である
ことを特徴としている。
のミラーサイクルエンジンは、ピストンと、該ピストン
が内壁を摺動するシリンダと、該シリンダの上部に位置
し且つ吸気ポート及び排気ポートを有するシリンダヘッ
ドと、前記吸気ポート及び排気ポートの開口部をそれぞ
れ開閉する吸気弁及び排気弁とを設け、該吸気弁は下死
点を経過してから所定の角度だけクランクが回転した後
に吸気ポートを閉鎖する遅閉じミラーサイクルエンジン
において、吸気弁閉時期が下死点後７０゜から１５０゜
の範囲内であり、膨張比が１２から２０の範囲内である
ことを特徴としている。
【００１３】ここで本発明は、ガスエンジン（理論空燃
比で燃焼するガスエンジン、希薄燃焼タイプのガスエン
ジンの双方を含む）、ディーゼルエンジン、ガソリンエ
ンジン等、ミラーサイクルが実施できるエンジンであれ
ば、全て適用可能である。
比で燃焼するガスエンジン、希薄燃焼タイプのガスエン
ジンの双方を含む）、ディーゼルエンジン、ガソリンエ
ンジン等、ミラーサイクルが実施できるエンジンであれ
ば、全て適用可能である。
【００１４】本発明において、エンジンがガスエンジン
である場合には、吸気弁閉時期が下死点後７０゜から１
４０゜の範囲内であり、膨張比が１２から１６の範囲内
であるのが好ましい。ここで、ガスエンジンは理論空燃
比で燃焼するガスエンジンであっても、希薄燃焼タイプ
のガスエンジンであっても良い。
である場合には、吸気弁閉時期が下死点後７０゜から１
４０゜の範囲内であり、膨張比が１２から１６の範囲内
であるのが好ましい。ここで、ガスエンジンは理論空燃
比で燃焼するガスエンジンであっても、希薄燃焼タイプ
のガスエンジンであっても良い。
【００１５】同様に、エンジンがガスエンジン（理論空
燃比で燃焼するガスエンジン、希薄燃焼タイプのガスエ
ンジンの双方を含む）である場合には、吸気弁閉時期が
下死点後１００゜から１５０゜の範囲内であり、膨張比
が１４から１８の範囲内であるのが好ましい。
燃比で燃焼するガスエンジン、希薄燃焼タイプのガスエ
ンジンの双方を含む）である場合には、吸気弁閉時期が
下死点後１００゜から１５０゜の範囲内であり、膨張比
が１４から１８の範囲内であるのが好ましい。
【００１６】さらに、エンジンがガスエンジン（理論空
燃比で燃焼するガスエンジン、希薄燃焼タイプのガスエ
ンジンの双方を含む）である場合には、吸気弁閉時期が
下死点後１１０゜から１５０゜の範囲内であり、膨張比
が１６から２０の範囲内であるのも好ましい。
燃比で燃焼するガスエンジン、希薄燃焼タイプのガスエ
ンジンの双方を含む）である場合には、吸気弁閉時期が
下死点後１１０゜から１５０゜の範囲内であり、膨張比
が１６から２０の範囲内であるのも好ましい。
【００１７】本発明の実施に際して、遅閉じミラーサイ
クルエンジンの吸気マニホルドと、シリンダヘッドの各
々の吸気ポートとの結合部に、該エンジンのシリンダ内
から吹き返された混合気を冷却するため、吹き返し吸気
冷却手段を設けるのが好ましい。
クルエンジンの吸気マニホルドと、シリンダヘッドの各
々の吸気ポートとの結合部に、該エンジンのシリンダ内
から吹き返された混合気を冷却するため、吹き返し吸気
冷却手段を設けるのが好ましい。
【００１８】
【作用】上述した様な構成を具備する本発明のミラーサ
イクルエンジンによれば、吸気弁閉時期が下死点後７０
゜から１５０゜の範囲内、従来の遅閉じ方式を採用した
場合の吸気弁閉時期が下死点後４０゜から７０゜である
のと比較して、その遅れ角度が極めて大きい。それに伴
い、膨張比を１２から２０の範囲内に設定しており、こ
の膨張比も従来の遅閉じ方式の場合に比較して高い数値
となっている。
イクルエンジンによれば、吸気弁閉時期が下死点後７０
゜から１５０゜の範囲内、従来の遅閉じ方式を採用した
場合の吸気弁閉時期が下死点後４０゜から７０゜である
のと比較して、その遅れ角度が極めて大きい。それに伴
い、膨張比を１２から２０の範囲内に設定しており、こ
の膨張比も従来の遅閉じ方式の場合に比較して高い数値
となっている。
【００１９】ここで、本発明では上述した通り遅れ角度
が極めて大きいため、膨張比が大きくなっても圧縮比は
それ程高い数値とはならない。従って、圧縮比をノッキ
ングを起こさない範囲に押さえつつ、膨張比を大きくし
て効率改善することが可能となるのである。
が極めて大きいため、膨張比が大きくなっても圧縮比は
それ程高い数値とはならない。従って、圧縮比をノッキ
ングを起こさない範囲に押さえつつ、膨張比を大きくし
て効率改善することが可能となるのである。
【００２０】また、種々の実験及びシミュレーションの
結果、従来の遅閉じ方式（遅れ角度が４０゜−７０゜）
のものに比較して、本発明（遅れ角度が７０゜−１５０
゜で膨張比が１２−２０、好ましくは、遅れ角度が７０
゜−１４０゜で膨張比が１２−１６、遅れ角度が１００
゜−１５０゜で膨張比が１４−１８、遅れ角度が１１０
゜−１５０゜で膨張比が１６−２０）によれば、効率が
向上することが分かった。
結果、従来の遅閉じ方式（遅れ角度が４０゜−７０゜）
のものに比較して、本発明（遅れ角度が７０゜−１５０
゜で膨張比が１２−２０、好ましくは、遅れ角度が７０
゜−１４０゜で膨張比が１２−１６、遅れ角度が１００
゜−１５０゜で膨張比が１４−１８、遅れ角度が１１０
゜−１５０゜で膨張比が１６−２０）によれば、効率が
向上することが分かった。
【００２１】なお、ガスエンジンのシリンダ内から吹き
返された混合気を冷却するため、吹き返し吸気冷却手段
を設ければ、吹き返し吸気が冷却され、次の吸気行程に
は充填効率の高い冷えた吸気が得られるので、運転効率
が更に向上する。
返された混合気を冷却するため、吹き返し吸気冷却手段
を設ければ、吹き返し吸気が冷却され、次の吸気行程に
は充填効率の高い冷えた吸気が得られるので、運転効率
が更に向上する。
【００２２】ここで、吸気弁の遅れ角度を７０゜以上と
したのは、それ以下であるとノッキング発生の恐れがあ
り、且つ、従来の遅閉じ方式と差異が無くなってしまう
からである。一方、遅れ角度が１５０゜以下であるの
は、１５０゜を越えると熱損失が急激に増えることがシ
ミュレーションにより確かめられていることと、この角
度が余りにも大きくなると（例えば１８０゜以上）エン
ジンの作動が不可能となる。
したのは、それ以下であるとノッキング発生の恐れがあ
り、且つ、従来の遅閉じ方式と差異が無くなってしまう
からである。一方、遅れ角度が１５０゜以下であるの
は、１５０゜を越えると熱損失が急激に増えることがシ
ミュレーションにより確かめられていることと、この角
度が余りにも大きくなると（例えば１８０゜以上）エン
ジンの作動が不可能となる。
【００２３】
【実施例】以下、図１乃至図４に基づいて、本発明の実
施例について説明する。なお、図示の実施例では、理論
空燃比で燃焼するガスエンジンについて説明する。図１
において、エンジン１において、内壁をコネクティング
ロッド１４で連結されたピストン１３が摺動するシリン
ダ１１と、該シリンダ１１の上部に位置し吸気ポート１
７と排気ポート１８を有するシリンダヘッド１２と、前
記吸気ポート１７と前記排気ポート１８の開口部を開閉
する吸気弁１５及び排気弁１６が設けられている。そし
て、図示しない空気取り入れ口から前記シリンダヘッド
の吸気ポート１７に至る吸気系統には吸気管２が設けら
れ、吸気管２には、ターボチャージャ４、インタクーラ
３が介装されている。なお、図１において符号５で示す
様に、吹き返し吸気冷却手段である吹き返し吸気冷却用
クーラ５を介装することが好ましい。但し、図２以下の
実施例では、吹き返し吸気冷却用クーラ５は介装されて
いない。
施例について説明する。なお、図示の実施例では、理論
空燃比で燃焼するガスエンジンについて説明する。図１
において、エンジン１において、内壁をコネクティング
ロッド１４で連結されたピストン１３が摺動するシリン
ダ１１と、該シリンダ１１の上部に位置し吸気ポート１
７と排気ポート１８を有するシリンダヘッド１２と、前
記吸気ポート１７と前記排気ポート１８の開口部を開閉
する吸気弁１５及び排気弁１６が設けられている。そし
て、図示しない空気取り入れ口から前記シリンダヘッド
の吸気ポート１７に至る吸気系統には吸気管２が設けら
れ、吸気管２には、ターボチャージャ４、インタクーラ
３が介装されている。なお、図１において符号５で示す
様に、吹き返し吸気冷却手段である吹き返し吸気冷却用
クーラ５を介装することが好ましい。但し、図２以下の
実施例では、吹き返し吸気冷却用クーラ５は介装されて
いない。
【００２４】図１では明確には図示されていないが、エ
ンジン１の排気系（図示せず）には図示しない三元触媒
が介装されている。そして、エンジン１に供給される混
合気における空気比が１．０前後となる様に、図示しな
い制御系で運転されている。換言すれば、エンジン１の
制御系は、空気比が１．０となる様に制御目標値が設定
されている。これに加えて、吸気弁１５の閉鎖時期は、
下死点後７０゜から１５０゜の範囲内に設定されてお
り、膨張比が１２から２０の範囲内（例えば、遅れ角度
が７０゜−１４０゜で膨張比が１２−１６か、遅れ角度
が１００゜−１５０゜で膨張比が１４−１８か、或い
は、遅れ角度が１１０゜−１５０゜で膨張比が１６−２
０）に設定されている。但し、吸気弁１５の閉鎖時期
（遅れ角度）と膨張比との関係は個々のエンジン毎に相
違する。そして、図示の実施例における遅れ角度と膨張
比は、上記範囲から適宜選択された組み合わせとなる。
ンジン１の排気系（図示せず）には図示しない三元触媒
が介装されている。そして、エンジン１に供給される混
合気における空気比が１．０前後となる様に、図示しな
い制御系で運転されている。換言すれば、エンジン１の
制御系は、空気比が１．０となる様に制御目標値が設定
されている。これに加えて、吸気弁１５の閉鎖時期は、
下死点後７０゜から１５０゜の範囲内に設定されてお
り、膨張比が１２から２０の範囲内（例えば、遅れ角度
が７０゜−１４０゜で膨張比が１２−１６か、遅れ角度
が１００゜−１５０゜で膨張比が１４−１８か、或い
は、遅れ角度が１１０゜−１５０゜で膨張比が１６−２
０）に設定されている。但し、吸気弁１５の閉鎖時期
（遅れ角度）と膨張比との関係は個々のエンジン毎に相
違する。そして、図示の実施例における遅れ角度と膨張
比は、上記範囲から適宜選択された組み合わせとなる。
【００２５】図２は、図１の実施例における遅れ角度と
効率との関係を示しており、シミュレーション及び実験
結果から導かれた特性図である。なお、図２において、
塗り潰されたプロットは実験結果を示している。この図
２から明らかな様に、１００゜−１５０゜の範囲で効率
の極大値（最大値）を得ることが出来た。
効率との関係を示しており、シミュレーション及び実験
結果から導かれた特性図である。なお、図２において、
塗り潰されたプロットは実験結果を示している。この図
２から明らかな様に、１００゜−１５０゜の範囲で効率
の極大値（最大値）を得ることが出来た。
【００２６】この場合、従来では考えられなかった膨張
比１８（四角形のプロットの特性曲線）では非常に高い
効率を得ることが出来る。そして、膨張比１６の特性曲
線（三角形のプロット）、膨張比１４の特性曲線（円形
のプロット）と比較すれば明らかな様に、膨張比を高く
する程、効率は向上している。
比１８（四角形のプロットの特性曲線）では非常に高い
効率を得ることが出来る。そして、膨張比１６の特性曲
線（三角形のプロット）、膨張比１４の特性曲線（円形
のプロット）と比較すれば明らかな様に、膨張比を高く
する程、効率は向上している。
【００２７】なお、図３において点線で示す直線Ｎはノ
ッキング発生の臨界線であり、該直線よりも遅れ角度が
小さい側（図３では左側）にエンジン特性を設定したな
らば、ノッキングが発生する。そして、遅れ角度が１２
０゜−１５０゜の範囲では、図３の３本の特性曲線はい
ずれもノッキングを起こす可能性がある領域には存在し
ていない。但し、遅れ角度と膨張比との組合わせによ
り、ノッキングを起こす可能性がある領域に存在するか
否かが定まるため、遅れ角度が７０゜−１２０゜であっ
ても膨張比如何によってはノッキングは起こさない。
ッキング発生の臨界線であり、該直線よりも遅れ角度が
小さい側（図３では左側）にエンジン特性を設定したな
らば、ノッキングが発生する。そして、遅れ角度が１２
０゜−１５０゜の範囲では、図３の３本の特性曲線はい
ずれもノッキングを起こす可能性がある領域には存在し
ていない。但し、遅れ角度と膨張比との組合わせによ
り、ノッキングを起こす可能性がある領域に存在するか
否かが定まるため、遅れ角度が７０゜−１２０゜であっ
ても膨張比如何によってはノッキングは起こさない。
【００２８】次に、図３を参照して、図１の実施例にお
ける遅れ角度と膨張比、圧縮比の関係について説明す
る。図３において、符号１−２間は吸気行程、符号２−
２´間は下死点後に吸気弁が開いている行程すなわち遅
れ角度に対応する行程であり、符号２−２´間の行程で
は吸気弁が開放しているため、シリンダ内の混合気が吸
気系に押し出されてしまう。この際に図示の例では、吹
き返し吸気冷却用クーラ５により、該押し出された混合
気（吹き返し吸気）を冷却している。
ける遅れ角度と膨張比、圧縮比の関係について説明す
る。図３において、符号１−２間は吸気行程、符号２−
２´間は下死点後に吸気弁が開いている行程すなわち遅
れ角度に対応する行程であり、符号２−２´間の行程で
は吸気弁が開放しているため、シリンダ内の混合気が吸
気系に押し出されてしまう。この際に図示の例では、吹
き返し吸気冷却用クーラ５により、該押し出された混合
気（吹き返し吸気）を冷却している。
【００２９】符号２´−３は圧縮行程、符号３−４は燃
焼行程、符号４−５は膨張行程、符号５−７は排気行程
である。ここで、図１の実施例では遅れ角度が従来のも
のに比較して極めて大きいので、符号２−２´の行程が
長くなり、それに対応して符号２´−３の圧縮行程は短
くなる。一方、符号４−５の膨張行程は従来の遅閉じ方
式の場合と同様である。その結果、図１の実施例では、
符号４−５（図３）の膨張行程が符号２´−３の圧縮行
程に比較して十分に長く、ノッキングしない範囲に圧縮
比を抑えつつ、膨張比を向上することが出来るのであ
る。
焼行程、符号４−５は膨張行程、符号５−７は排気行程
である。ここで、図１の実施例では遅れ角度が従来のも
のに比較して極めて大きいので、符号２−２´の行程が
長くなり、それに対応して符号２´−３の圧縮行程は短
くなる。一方、符号４−５の膨張行程は従来の遅閉じ方
式の場合と同様である。その結果、図１の実施例では、
符号４−５（図３）の膨張行程が符号２´−３の圧縮行
程に比較して十分に長く、ノッキングしない範囲に圧縮
比を抑えつつ、膨張比を向上することが出来るのであ
る。
【００３０】この様な作用効果は、遅れ角度を４０゜−
７０゜に限定していた従来の遅閉じ方式を採用したエン
ジンでは得ることが出来ない。その程度では図３の符号
２−２´の行程が比較的短く、符号２´−３の圧縮行程
が比較的長くなってしまうからである。
７０゜に限定していた従来の遅閉じ方式を採用したエン
ジンでは得ることが出来ない。その程度では図３の符号
２−２´の行程が比較的短く、符号２´−３の圧縮行程
が比較的長くなってしまうからである。
【００３１】図４は、遅れ角度と熱損失との関係を示し
ており、シミュレーションにより作成されている。ここ
で、特性曲線のプロットと膨張比との関係等は、図２と
同様である。図４から明らかな様に、遅れ角度が１００
゜−１５０゜の範囲で、熱損失の極小値（最小値）を得
ることが出来た。
ており、シミュレーションにより作成されている。ここ
で、特性曲線のプロットと膨張比との関係等は、図２と
同様である。図４から明らかな様に、遅れ角度が１００
゜−１５０゜の範囲で、熱損失の極小値（最小値）を得
ることが出来た。
【００３２】図示の実施例では、理論空燃比で燃焼する
ガスエンジンについて説明されているが、本発明はそれ
に限定されるものではなく、希薄燃焼タイプのガスエン
ジンにも適用出来る。また、ガスエンジンのみならず、
ディーゼルエンジン、ガソリンエンジン、その他、ミラ
ーサイクルが実施できるエンジンであれば、全て適用可
能である旨をも付記する。
ガスエンジンについて説明されているが、本発明はそれ
に限定されるものではなく、希薄燃焼タイプのガスエン
ジンにも適用出来る。また、ガスエンジンのみならず、
ディーゼルエンジン、ガソリンエンジン、その他、ミラ
ーサイクルが実施できるエンジンであれば、全て適用可
能である旨をも付記する。
【００３３】
【発明の効果】以上の説明した様に、本発明のミラーサ
イクルガスエンジンによれば、吸気弁閉時期が下死点後
７０゜から１５０゜で膨張比が１２−２０（好ましく
は、遅れ角度が７０゜−１４０゜で膨張比が１２−１６
か、遅れ角度が１００゜−１５０゜で膨張比が１４−１
８か、或いは、遅れ角度が１１０゜−１５０゜で膨張比
が１６−２０）に設定した結果、従来の遅閉じ方式にお
ける吸気弁閉時期の限定とは無関係に、最適な遅れ角度
を選択することが可能となった。
イクルガスエンジンによれば、吸気弁閉時期が下死点後
７０゜から１５０゜で膨張比が１２−２０（好ましく
は、遅れ角度が７０゜−１４０゜で膨張比が１２−１６
か、遅れ角度が１００゜−１５０゜で膨張比が１４−１
８か、或いは、遅れ角度が１１０゜−１５０゜で膨張比
が１６−２０）に設定した結果、従来の遅閉じ方式にお
ける吸気弁閉時期の限定とは無関係に、最適な遅れ角度
を選択することが可能となった。
【００３４】また、本発明では遅れ角度が極めて大きい
ため、膨張比が大きくなっても圧縮比はそれ程高い数値
とはならず、ノッキングを起こさない範囲に圧縮比を押
さえつつ、膨張比を大きくして効率改善することが可能
となる。
ため、膨張比が大きくなっても圧縮比はそれ程高い数値
とはならず、ノッキングを起こさない範囲に圧縮比を押
さえつつ、膨張比を大きくして効率改善することが可能
となる。
【００３５】さらに、本発明において吹き返し吸気冷却
手段を設ければ、体積効率が向上し、熱効率がより一層
向上する。
手段を設ければ、体積効率が向上し、熱効率がより一層
向上する。
【図１】本発明の一実施例を示すブロック図
【図２】図１の実施例の作用を示す遅れ角度と効率との
特性図。
特性図。
【図３】図１の実施例の燃焼サイクルを示すＰＶ線図。
【図４】図１の実施例の作用を示す遅れ角度と熱損失と
の特性図。
の特性図。
【図５】早閉じミラーサイクルのバルブリフト特性図。
【図６】ロータリバルブを用いた従来の早閉じミラーサ
イクルエンジンを示すブロック図。
イクルエンジンを示すブロック図。
【図７】早閉じミラーサイクルのＰＶ線図。
【図８】遅閉じミラーサイクルのバルブリフト特性図。
１・・・エンジン ２・・・吸気管 ３・・・インタクーラ ４・・・ターボチャージャ ５、５Ａ、５Ｂ・・・吹き返し吸気冷却用クーラ ６・・・ロータリバルブ １１・・・シリンダ １２・・・シリンダヘッド １３・・・ピストン １５・・・吸気弁 １７・・・吸気ポート ２０・・・吸気マニホルド ３２・・・気筒 ３４・・・シリンダブロック
Claims (4)
- 【請求項１】 ピストンと、該ピストンが内壁を摺動す
るシリンダと、該シリンダの上部に位置し且つ吸気ポー
ト及び排気ポートを有するシリンダヘッドと、前記吸気
ポート及び排気ポートの開口部をそれぞれ開閉する吸気
弁及び排気弁とを設け、該吸気弁は下死点を経過してか
ら所定の角度だけクランクが回転した後に吸気ポートを
閉鎖する遅閉じミラーサイクルエンジンにおいて、吸気
弁閉時期が下死点後７０゜から１５０゜の範囲内であ
り、膨張比が１２から２０の範囲内であることを特徴と
する遅閉じミラーサイクルエンジン。 - 【請求項２】 エンジンはガスエンジンであり、吸気弁
閉時期が下死点後７０゜から１４０゜の範囲内であり、
膨張比が１２から１６の範囲内である請求項１の遅閉じ
ミラーサイクルエンジン。 - 【請求項３】 エンジンはガスエンジンであり、吸気弁
閉時期が下死点後１００゜から１５０゜の範囲内であ
り、膨張比が１４から１８の範囲内である請求項１の遅
閉じミラーサイクルエンジン。 - 【請求項４】 エンジンはガスエンジンであり、吸気弁
閉時期が下死点後１１０゜から１５０゜の範囲内であ
り、膨張比が１６から２０の範囲内である請求項１の遅
閉じミラーサイクルエンジン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7137789A JPH08326548A (ja) | 1995-06-05 | 1995-06-05 | 遅閉じミラーサイクルエンジン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7137789A JPH08326548A (ja) | 1995-06-05 | 1995-06-05 | 遅閉じミラーサイクルエンジン |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08326548A true JPH08326548A (ja) | 1996-12-10 |
Family
ID=15206892
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7137789A Pending JPH08326548A (ja) | 1995-06-05 | 1995-06-05 | 遅閉じミラーサイクルエンジン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08326548A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009115024A (ja) * | 2007-11-08 | 2009-05-28 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | 等温圧縮シリンダを用いた往復動内燃機関 |
| JP2010502887A (ja) * | 2006-09-08 | 2010-01-28 | ナジ アミン アタラ | 内燃エンジンの効率を改善する装置及び方法 |
| 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 |
| KR20150020082A (ko) * | 2013-08-13 | 2015-02-25 | 캐터필라 모토렌 게엠베하 운트 코. 카게 | 내연 기관의 작동 |
| JP2017533381A (ja) * | 2014-11-01 | 2017-11-09 | クリスタニ フィリップＫＲＩＳＴＡＮＩ， Ｆｉｌｉｐ | 短縮吸気プロセスを備える４サイクル内燃エンジン |
| KR20190003990A (ko) * | 2016-06-07 | 2019-01-10 | 폭스바겐 악티엔 게젤샤프트 | 내연 기관을 작동시키기 위한 방법 및 내연 기관 |
| KR20200011364A (ko) * | 2018-07-24 | 2020-02-03 | 폭스바겐 악티엔 게젤샤프트 | 특히 적어도 부분적으로 밀러 사이클에 따라서 작동하는 내연기관, 특히 자동차의 내연기관의 작동의 개루프 제어 및/또는 폐루프 제어 방법 |
| JP2020037906A (ja) * | 2018-09-04 | 2020-03-12 | トヨタ自動車株式会社 | ミラーサイクルエンジン |
-
1995
- 1995-06-05 JP JP7137789A patent/JPH08326548A/ja active Pending
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20170008883A (ko) * | 2006-09-08 | 2017-01-24 | 나지 아민 아탈라 | 내연기관의 효율을 개선하는 장치 |
| KR20170140430A (ko) * | 2006-09-08 | 2017-12-20 | 나지 아민 아탈라 | 내연기관의 효율을 개선하는 장치 |
| JP2015222079A (ja) * | 2006-09-08 | 2015-12-10 | ナジ アミン アタラ | 内燃エンジンの効率を改善する装置及び方法 |
| JP2013213507A (ja) * | 2006-09-08 | 2013-10-17 | Naji Amin Atalla | 内燃エンジンの効率を改善する装置及び方法 |
| JP2010502887A (ja) * | 2006-09-08 | 2010-01-28 | ナジ アミン アタラ | 内燃エンジンの効率を改善する装置及び方法 |
| US10036336B2 (en) | 2006-09-08 | 2018-07-31 | Hawar Technologies Limited | Apparatus to improve the efficiency of internal combustion engines, and method therefor |
| JP2012112393A (ja) * | 2006-09-08 | 2012-06-14 | Naji Amin Atalla | 内燃エンジンの効率を改善する装置及び方法 |
| 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 |
| JP2009115024A (ja) * | 2007-11-08 | 2009-05-28 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | 等温圧縮シリンダを用いた往復動内燃機関 |
| KR20150020082A (ko) * | 2013-08-13 | 2015-02-25 | 캐터필라 모토렌 게엠베하 운트 코. 카게 | 내연 기관의 작동 |
| JP2017533381A (ja) * | 2014-11-01 | 2017-11-09 | クリスタニ フィリップＫＲＩＳＴＡＮＩ， Ｆｉｌｉｐ | 短縮吸気プロセスを備える４サイクル内燃エンジン |
| KR20190003990A (ko) * | 2016-06-07 | 2019-01-10 | 폭스바겐 악티엔 게젤샤프트 | 내연 기관을 작동시키기 위한 방법 및 내연 기관 |
| US11118521B2 (en) | 2016-06-07 | 2021-09-14 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Method for operating an internal combustion engine, and internal combustion engine |
| KR20200011364A (ko) * | 2018-07-24 | 2020-02-03 | 폭스바겐 악티엔 게젤샤프트 | 특히 적어도 부분적으로 밀러 사이클에 따라서 작동하는 내연기관, 특히 자동차의 내연기관의 작동의 개루프 제어 및/또는 폐루프 제어 방법 |
| JP2020037906A (ja) * | 2018-09-04 | 2020-03-12 | トヨタ自動車株式会社 | ミラーサイクルエンジン |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5224460A (en) | Method of operating an automotive type internal combustion engine | |
| JP4314595B2 (ja) | ６サイクル機関の排気触媒制御 | |
| JP4171000B2 (ja) | 可変駆動バルブを備えたマルチシリンダディーゼルエンジン | |
| JP4122504B2 (ja) | 内燃機関の排気制御装置 | |
| WO2010116546A1 (ja) | 排気バルブ昇降用カム、過給機付き４サイクルエンジン、およびバルブタイミング制御方法 | |
| JPH08326548A (ja) | 遅閉じミラーサイクルエンジン | |
| JPH08291715A (ja) | ミラーサイクルエンジン用吸気機構 | |
| US7237540B2 (en) | Method of modifying exhaust valve timing to improve engine performance | |
| JP5589763B2 (ja) | 内燃機関 | |
| US20030140877A1 (en) | Four-stroke gasoline engine with direct injection and method for valve control | |
| JPH07259655A (ja) | 排気還流装置 | |
| JPH0754678A (ja) | エンジン作動方法及び４ストロークエンジン | |
| JP4425839B2 (ja) | 内燃機関の制御装置 | |
| JP2002242714A (ja) | 自動車用４サイクルエンジン | |
| JPH08218879A (ja) | ４サイクルエンジンの吸気構造 | |
| JP5344101B2 (ja) | 筒内噴射式内燃機関 | |
| JP2566232B2 (ja) | 過給機付エンジンのバルブタイミング制御装置 | |
| JPH0642410A (ja) | 排気ガス還流装置を備える内燃機関 | |
| JP2003090249A (ja) | 火花点火式直噴内燃機関 | |
| JPS60150406A (ja) | 気筒数制御エンジン | |
| JPH11132066A (ja) | 火花点火式内燃機関 | |
| JP2717960B2 (ja) | エンジンの燃焼室 | |
| JPH0988729A (ja) | 内燃機関用ｅｇｒ装置 | |
| JPS61205325A (ja) | 内燃機関の吸気装置 | |
| JPH0783011A (ja) | エンジン用ロータリーバルブ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 11 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090213 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 12 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100213 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100213 Year of fee payment: 12 |