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JPH0674744B2 - 5 cycle internal combustion engine - Google Patents
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JPH0674744B2 - 5 cycle internal combustion engine - Google Patents

5 cycle internal combustion engine

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JPH0674744B2
JPH0674744B2 JP8679686A JP8679686A JPH0674744B2 JP H0674744 B2 JPH0674744 B2 JP H0674744B2 JP 8679686 A JP8679686 A JP 8679686A JP 8679686 A JP8679686 A JP 8679686A JP H0674744 B2 JPH0674744 B2 JP H0674744B2
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scavenging
engine
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stroke
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    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
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    • F02B75/02Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
    • F02B2075/022Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
    • F02B2075/028Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle five

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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、自動車用ガソリン機関や自動車用ディーゼル
機関等として用いられる5サイクル内燃機関に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a 5-cycle internal combustion engine used as an automobile gasoline engine, an automobile diesel engine, or the like.

(従来の技術) 従来の内燃機関としては、例えば、「自動車工学全書4
巻ガソリンエンジン」(昭和55年7月(株)山海堂発
行)に記載されているようなものが知られている。
(Prior Art) As a conventional internal combustion engine, for example, “Automotive Engineering Complete Book 4
As described in "Rolled Gasoline Engine" (published by Sankaido Co., Ltd. in July, 1980) is known.

この従来の内燃機関のうち、最も一般的であり現在多用
されている4サイクルガソリンエンジンは、機関が2回
転する間に、吸気行程→圧縮行程→爆発行程→排気行程
の4つの行程を行なうエンジンである。
Among the conventional internal combustion engines, the most common and currently frequently used 4-cycle gasoline engine is an engine that performs four strokes of an intake stroke, a compression stroke, an explosion stroke, and an exhaust stroke while the engine makes two revolutions. Is.

尚、前記排気行程では、ピストンが上昇行程に移ると同
時に排気弁が開き、膨張した燃焼ガスが排出される。
In the exhaust stroke, the exhaust valve is opened at the same time as the piston moves to the upward stroke, and the expanded combustion gas is discharged.

(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、このような従来の4サイクルガソリンエ
ンジンでは、ピストンが上死点に達すると排気作用はほ
ぼ終わってしまい、上死点でのシリンダ空間内に燃焼ガ
スが残り、この残留燃焼ガスにより、次の吸気行程に移
っても吸入混合気は残留燃焼ガスの分だけ減量され、機
関出力がその分低下してしまうという問題点があった。
(Problems to be Solved by the Invention) However, in such a conventional four-cycle gasoline engine, when the piston reaches the top dead center, the exhaust action is almost finished, and the combustion gas remains in the cylinder space at the top dead center. However, due to this residual combustion gas, the intake air-fuel mixture is reduced by the amount of the residual combustion gas even when the process proceeds to the next intake stroke, and the engine output decreases accordingly.

尚、第5図に示すように、上死点でのシリンダ空間容積
VU(燃焼室容積とも呼ばれる)は、 VT;ピストンが下死点に達した時のシリンダ総容積 ε;圧縮比 となり、混合気の吸入有効容積VA(行程容積とも呼ばれ
る)は、 VA=VT−VU となる。
As shown in FIG. 5, the cylinder space volume at the top dead center
V U (also called the combustion chamber volume) is V T is the cylinder total volume when the piston reaches the bottom dead center ε is the compression ratio, and the effective intake volume V A of the air-fuel mixture (also called the stroke volume) is V A = V T −V U.

そして、特に、排気系にコンバータやマフラ等のガス通
過抵抗(排気抵抗)の高い機器類が装着されるエンジン
では、排気抵抗による影響で残留燃焼ガスが充分に排出
されず、従って、その密度も高まり、多くの燃焼ガスが
残留されることになる。このため、排気系のマフラやコ
ンバータは極力低抵抗になるように設計されているが、
それでも抵抗値を低下させるには限界があり、その為に
例えば、自動車用機関での残留燃焼ガスによる機関出力
の損失はその機関出力の数%から10数%にも達してしま
う。
Especially, in an engine in which equipment such as a converter or a muffler having a high gas passage resistance (exhaust resistance) is installed in the exhaust system, the residual combustion gas is not sufficiently discharged due to the influence of the exhaust resistance, and therefore the density thereof is also reduced. As a result, a large amount of combustion gas will remain. Therefore, the exhaust system muffler and converter are designed to have as low resistance as possible,
However, there is a limit to lowering the resistance value, and therefore, for example, loss of engine output due to residual combustion gas in an automobile engine reaches several to several tens of percent of the engine output.

このことを換言すれば、排気抵抗が機関出力の損失に直
接影響してしまうということになり、このために以下に
述べるような問題も派生していた。
In other words, the exhaust resistance directly affects the loss of the engine output, which causes the following problems.

(イ) 排気系マフラは各種の消音原理を組み合せて排
気騒音を低減させるようにしているが、いずれのマフラ
においても騒音の低減度合と排気抵抗の間には強い相関
があり、一般的に排気抵抗の高いマフラは排気騒音が低
い。しかも、近年は、騒音公害により一層静かな排気騒
音の車が求められるため、排気抵抗は高くなり勝ちで、
前述の残留燃焼ガスによる機関出力の損失は排気抵抗の
高まりと共に大きくなっていた。
(B) The exhaust system muffler is designed to combine various muffling principles to reduce the exhaust noise. However, in any muffler, there is a strong correlation between the noise reduction degree and the exhaust resistance. A muffler with high resistance has low exhaust noise. Moreover, in recent years, due to noise pollution, a vehicle with even quieter exhaust noise is required, so exhaust resistance tends to increase,
The loss of the engine output due to the above-mentioned residual combustion gas increased as the exhaust resistance increased.

(ロ) 内燃機関の熱勘定において、注入エネルギの30
%前後を排気に捨てている。従って、この排気エネルギ
を回収し、有効に利用することは省エネルギの面からも
大変有意義なことである。そこで、熱を回収するために
排気系に排気ガスタービン等を設けることが考えられる
が、いずれの手段であっても排気抵抗を高めてしまうこ
とになり機関出力の損失につがなるので、得られた回収
エネルギ以上の機関出力の損失を招き、排気エネルギの
回収は実用上困難なものであった。
(B) In the heat balance of an internal combustion engine, 30
About% is discarded in the exhaust. Therefore, it is very meaningful to collect and effectively use this exhaust energy from the viewpoint of energy saving. Therefore, it is conceivable to provide an exhaust gas turbine or the like in the exhaust system in order to recover the heat, but any method will increase exhaust resistance and lead to loss of engine output. In addition, the engine output is lost more than the recovered energy, and it is practically difficult to recover the exhaust energy.

また、従来の内燃機関としては、例えば、前述の「自動
車工学全書4巻ガソリンエンジン」の第156ページ〜第1
63ページや実開昭60-178329号公報等に記載されている
ような、ターボチャージャを備えたターボ過給ガソリン
機関が知られている。
Further, as a conventional internal combustion engine, for example, pages 156 to 1 of "Automotive Engineering Complete Book 4 Vol.
There is known a turbocharged gasoline engine equipped with a turbocharger as described in page 63, Japanese Utility Model Publication No. 60-178329, etc.

このターボ過給ガソリン機関は、排気ガスを利用してタ
ービンを回転させ、このタービンに同軸で取り付けられ
たコンプレッサにより吸気圧を高め、特に高速回転域で
機関出力を増大させるようにしたものである。
This turbocharged gasoline engine uses exhaust gas to rotate a turbine, and a compressor mounted coaxially to the turbine increases the intake pressure to increase the engine output, especially in a high-speed rotation range. .

しかし、このターボ過給ガソリン機関では吸気側に着目
して機関出力の増大を目指すものであるが、前述のよう
な残留燃焼ガスによる機関出力の損失に関しては全く同
様であり、しかも、この損失は排気系にタービンが設け
られることで排気抵抗が増し、この点でターボチャージ
ャのない機関より残留燃焼ガスによる機関出力の損失は
大きくなる。
However, this turbocharged gasoline engine aims to increase the engine output by paying attention to the intake side, but the loss of the engine output due to the residual combustion gas as described above is exactly the same, and this loss is The exhaust resistance is increased by providing the turbine in the exhaust system, and in this respect, the loss of the engine output due to the residual combustion gas is larger than that of the engine without the turbocharger.

(問題点を解決するための手段) 本発明は、上述のような問題点を解決すること、つま
り、残留燃焼ガスによる機関出力の損失をなくすこと
と、排気抵抗による出力に対する影響を排除することを
目的としてなされたもので、この目的達成のために本発
明では、吸気孔,吸気弁及び排気孔,排気弁を備えた内
燃機関において、前記吸排気孔及び吸排気弁の系統とは
別に、排気弁開放時に残留燃焼ガスを排出するのに充分
な加圧空気をシリンダ内に噴射する掃気手段を設け、該
掃気手段に機関の排気系に設けたタービンにより駆動さ
れるコンプレッサを接続し、該コンプレッサ及び掃気手
段による強制掃気行程を加えて、機関が2回転する間
に、吸気行程→圧縮行程→爆発行程→排気行程→強制掃
気行程の順に5つの行程を行なうようにした。
(Means for Solving Problems) The present invention solves the problems described above, that is, eliminates the loss of engine output due to residual combustion gas and eliminates the influence of exhaust resistance on output. In order to achieve this object, the present invention is directed to an internal combustion engine having an intake hole, an intake valve and an exhaust hole, and an exhaust valve, and an exhaust gas is provided separately from the intake / exhaust hole and intake / exhaust valve systems. Scavenging means for injecting into the cylinder pressurized air sufficient to discharge residual combustion gas when the valve is opened is connected to a compressor driven by a turbine provided in the exhaust system of the engine, and the scavenging means is connected to the compressor. In addition to the forced scavenging stroke by the scavenging means, five strokes are performed in the order of the intake stroke, the compression stroke, the explosion stroke, the exhaust stroke, and the forced scavenging stroke while the engine rotates twice.

尚、掃気手段とは、掃気弁や掃気ノズル等のように、加
圧空気をシリンダ内に噴射する手段をいう。
The scavenging means is a means for injecting pressurized air into the cylinder, such as a scavenging valve or a scavenging nozzle.

(作用) 従って、本発明の5サイクル内燃機関では、上述のよう
な手段としたことで、排気弁が開きピストンが上昇する
ことで燃焼ガスを排出する排気行程に引き続いて、機関
の排気系に設けたタービンにより駆動されるコンプレッ
サからの加圧空気をシリンダ内に噴射する掃気手段によ
り、残留燃焼ガスを強制的に外部へ排出させる強制掃気
行程が行なわれ、ピストン上死点でのシリンダ空間には
残留燃焼ガスに代えて加圧空気が残り、その後の吸気行
程ではほぼシリンダ総容積が混合気の吸入有効容積とな
り、残留燃焼ガスによる機関出力の損失をなくすことが
できる。
(Operation) Therefore, in the five-cycle internal combustion engine of the present invention, by adopting the above-mentioned means, the exhaust system opens in the exhaust system of the engine following the exhaust stroke in which the exhaust gas is opened and the piston rises. The scavenging means that injects the compressed air from the compressor driven by the installed turbine into the cylinder performs the forced scavenging stroke to forcibly discharge the residual combustion gas to the outside, and creates the cylinder space at the piston top dead center. The compressed air remains in place of the residual combustion gas, and in the subsequent intake stroke, almost the total cylinder volume becomes the effective intake volume of the air-fuel mixture, and the loss of engine output due to the residual combustion gas can be eliminated.

また、前述のように、強制的な掃気作用により残留燃焼
ガスが外部へ排出されることで、排気抵抗による機関出
力への直接影響を排除することができるため、機関の排
気系に設けたタービンにより駆動されるコンプレッサを
付加しても機関出力の低下を招くことがほとんどなく、
排気ガスエネルギを有効に利用しての機関となる。
Further, as described above, since the residual combustion gas is exhausted to the outside by the forced scavenging action, the direct influence on the engine output due to the exhaust resistance can be eliminated, so that the turbine installed in the exhaust system of the engine can be eliminated. Even if a compressor driven by is added, there is almost no reduction in engine output,
The engine effectively utilizes exhaust gas energy.

(実施例) 以下、本発明の実施例を図面により詳述する。尚、この
実施例を述べるにあたって、自動車用エンジンとして用
いられる5サイクルガソリンエンジンを例にとる。
(Examples) Hereinafter, examples of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In describing this embodiment, a 5-cycle gasoline engine used as an automobile engine will be taken as an example.

まず、実施例の構成を説明する。First, the configuration of the embodiment will be described.

実施例の5サイクルガソリンエンジンAは、第1図〜第
4図に示すように、シリンダ1、ピストン2、吸気管
3、吸気弁4、排気管5、排気弁6、掃気管7、掃気弁
(掃気手段)8、排気ガスタービン(タービン)9、エ
アコンプレッサ(コンプレッサ)10を主な構成としてい
る。
The 5-cycle gasoline engine A of the embodiment has a cylinder 1, a piston 2, an intake pipe 3, an intake valve 4, an exhaust pipe 5, an exhaust valve 6, a scavenging pipe 7, and a scavenging valve, as shown in FIGS. 1 to 4. (Scavenging means) 8, an exhaust gas turbine (turbine) 9, and an air compressor (compressor) 10 are main components.

前記シリンダ1は、シリンダブロック内に形成される円
筒形の気筒で、複数のシリンダを有する場合のシリンダ
配列としては、L形(直列形),V形,対向ピストン形等
がある。
The cylinder 1 is a cylindrical cylinder formed in a cylinder block, and the cylinder arrangement in the case of having a plurality of cylinders includes L type (series type), V type, opposed piston type and the like.

前記ピストン2は、前記シリンダ1内に往復移動可能に
設けられるもので、このピストン2は第2図に示すよう
に、コンロッド11a及びクランクアーム11bを介してクラ
ンクシャフト12に連結されている。
The piston 2 is provided in the cylinder 1 so as to be able to reciprocate, and the piston 2 is connected to a crankshaft 12 via a connecting rod 11a and a crank arm 11b, as shown in FIG.

前記吸気管3は、空気と燃料との混合気が吸い込まれる
管で、この吸気管3の吸気孔13は前記シリンダ1のシリ
ンダヘッド部1aに開孔され、この吸気孔13の位置にはカ
ムシャフトの回転等に応じて開閉作動をする吸気弁4が
設けられている。
The intake pipe 3 is a pipe into which a mixture of air and fuel is sucked. An intake hole 13 of the intake pipe 3 is opened in the cylinder head portion 1a of the cylinder 1, and a cam is provided at the position of the intake hole 13. An intake valve 4 is provided which opens and closes in response to rotation of the shaft.

尚、この吸気管3には、キャブレタ23、又は燃料噴射ノ
ズル33、及び、エンジン出力に伴う吸気量の増大を感知
する吸気量センサ管43が設けられており、また、この吸
気量センサ管43の先端部には、バルブアクチュエータ53
が取付けられている。
The intake pipe 3 is provided with a carburetor 23, a fuel injection nozzle 33, and an intake air amount sensor pipe 43 that senses an increase in the intake air amount due to the engine output. The valve actuator 53
Is installed.

前記排気管5は、爆発燃焼後の燃焼ガスを外部に排出さ
せる管で、この排気管5の排気孔15は前記シリンダ1の
シリンダヘッド部1aに開孔され、この排気孔15の位置に
はカムシャフトの回転等に応じて開閉作動をする排気弁
6が設けられている。
The exhaust pipe 5 is a pipe for discharging combustion gas after explosive combustion to the outside, and an exhaust hole 15 of the exhaust pipe 5 is opened in the cylinder head portion 1a of the cylinder 1, and the exhaust hole 15 is located at a position of the exhaust hole 15. An exhaust valve 6 that opens and closes according to the rotation of the camshaft and the like is provided.

尚、この排気管5には過剰量の排気ガスのバイパス管で
あるバイパス排気管25、コンバータ35、及びマフラ45が
設けられており、排気管5の途中には、排気ガスタービ
ン9が設けられ、前記バイパス排気管25には、前記バル
ブアクチュエータ53に連結された常閉のバイパスバルブ
55が設けられている。
The exhaust pipe 5 is provided with a bypass exhaust pipe 25 which is a bypass pipe for an excessive amount of exhaust gas, a converter 35, and a muffler 45, and an exhaust gas turbine 9 is provided in the middle of the exhaust pipe 5. The bypass exhaust pipe 25 includes a normally closed bypass valve connected to the valve actuator 53.
55 is provided.

尚、この排気ガスタービン9は、排気管5からの排気ガ
スエネルギを受けて回転する排気エネルギ取出手段で、
この排気ガスタービン9のタービンシャフト20の先端部
は、前記掃気管7まで突出延長され先端部にはエアコン
プレッサ(ターボブロワー)10が装着されている。
The exhaust gas turbine 9 is an exhaust energy extraction unit that receives the exhaust gas energy from the exhaust pipe 5 and rotates.
A tip end portion of a turbine shaft 20 of the exhaust gas turbine 9 is projected and extended to the scavenging pipe 7, and an air compressor (turbo blower) 10 is attached to the tip end portion.

尚、図中20aは軸受ハウジングで、20bは軸受である。In the figure, 20a is a bearing housing and 20b is a bearing.

前記掃気管7は、吸気系及び排気系と別系統の掃気系の
主体となり、前記排気弁6が開いている時に、エアコン
プレッサ10からの加圧空気をシリンダ1内に噴射する管
で、この掃気管7の掃気孔17は前記シリンダ1のシリン
ダヘッド部1aに開孔され、この掃気孔17の位置にはカム
シャフト等の回転等に応じて開閉作動をする掃気弁8が
設けられている。
The scavenging pipe 7 is a main component of a scavenging system that is separate from the intake system and the exhaust system, and is a pipe that injects pressurized air from the air compressor 10 into the cylinder 1 when the exhaust valve 6 is open. A scavenging hole 17 of the scavenging pipe 7 is opened in the cylinder head portion 1a of the cylinder 1, and a scavenging valve 8 that opens and closes according to the rotation of a camshaft etc. is provided at the position of the scavenging hole 17. .

尚、実施例では、掃気弁8に掃気ガイドプレート81を設
け、第3図及び第4図の矢印に示すように、加圧空気の
噴射経路をシリンダ1の空間を内周面に沿って回りなが
らの経路とし、燃焼ガスの掃気効率を高めている。
In the embodiment, the scavenging valve 8 is provided with the scavenging guide plate 81, and as shown by the arrows in FIGS. 3 and 4, the injection path of the pressurized air is rotated in the space of the cylinder 1 along the inner peripheral surface. However, the scavenging efficiency of combustion gas is improved.

前記エアコンプレッサ10は、排気ガスタービン9で回収
された排気ガスエネルギを利用して、シリンダ1内の燃
焼ガスを強制掃気させるための加圧空気を発生させる圧
縮器で、前記掃気管7に突出延長されたタービンシャフ
ト20の先端部に設けられている。
The air compressor 10 is a compressor that uses the exhaust gas energy collected by the exhaust gas turbine 9 to generate pressurized air for forcibly scavenging the combustion gas in the cylinder 1, and projects into the scavenging pipe 7. It is provided at the tip of the extended turbine shaft 20.

次に、実施例の作用を各行程毎に説明する。Next, the operation of the embodiment will be described for each stroke.

(a)吸気行程 吸気弁4の開時に、上死点よりピストン2が下降し、燃
料噴射ノズル33から噴射された燃料と混合された混合気
がシリンダ1内に吸入されるか又は気化器23によって作
られた混合気が吸入される。
(A) Intake stroke When the intake valve 4 is opened, the piston 2 descends from the top dead center, and the air-fuel mixture mixed with the fuel injected from the fuel injection nozzle 33 is sucked into the cylinder 1 or the carburetor 23. The mixture created by is inhaled.

(b)圧縮行程 次いで、下死点よりピストン2が上昇する。この時、吸
気弁4、掃気弁8及び排気弁6は共に閉じており、混合
気が圧縮されてその温度と圧力が上昇する。
(B) Compression stroke Next, the piston 2 rises from the bottom dead center. At this time, the intake valve 4, the scavenging valve 8 and the exhaust valve 6 are all closed, and the air-fuel mixture is compressed and its temperature and pressure rise.

(c)爆発行程 圧縮行程終りの上死点の少し前で、点火プラグにより混
合気は点火される。そして、燃焼により生じた高圧ガス
はピストン2を下方に押して仕事をする。
(C) Explosion stroke Just before the top dead center at the end of the compression stroke, the mixture is ignited by the spark plug. Then, the high-pressure gas generated by the combustion pushes the piston 2 downward to work.

(d)排気行程 次のピストン2の上昇行程では、排気弁6が開き、膨張
した高温高圧の燃焼ガスが排気管5へ排出される。
(D) Exhaust stroke In the next rising stroke of the piston 2, the exhaust valve 6 is opened, and the expanded high-temperature and high-pressure combustion gas is discharged to the exhaust pipe 5.

この排出されて排気ガスとなった燃焼ガスは、排気管5
を経過する途中で、排気ガスがもつ熱エネルギや圧力エ
ネルギ等の一部で排気ガスタービン9を回転させ、その
のち、コンバータ35及びマフラ45を通過して大気へ排出
される。
The combustion gas that has been discharged into exhaust gas is
The exhaust gas turbine 9 is rotated by a part of the heat energy and pressure energy of the exhaust gas during the passage of, and then passes through the converter 35 and the muffler 45 and is discharged to the atmosphere.

尚、この排気ガスタービン9による排気ガスエネルギの
回収作用では、吸気量センサ管43を感知部とし、かつ、
バルブアクチュエータ53を駆動部とするバイパスバルブ
55のバルブ開度制御で、過剰量の排気ガスをバイパス排
気管25に分流させることで、排気ガスタービン9に送り
込まれる排気ガスの圧力が設定圧を越えないように保た
れている。
In the operation of recovering the exhaust gas energy by the exhaust gas turbine 9, the intake air amount sensor pipe 43 is used as a sensing unit, and
Bypass valve driven by valve actuator 53
By controlling the valve opening degree of 55, the excess amount of exhaust gas is diverted to the bypass exhaust pipe 25, so that the pressure of the exhaust gas sent to the exhaust gas turbine 9 is maintained so as not to exceed the set pressure.

(e)強制掃気行程 ピストン2の排気ストロークにおいて、ピストン2が上
死点近く、または上死点まで達すると、掃気弁8が開
き、前記排気ガスタービン9と同軸回転されるエアコン
プレッサ10による加圧空気がシリンダ1の空間内に噴射
されて、残留燃焼ガスを強制的に外部へ排出する行程
で、排気弁6が閉じると共にこの強制掃気行程は終了す
る。そして、この強制掃気行程での加圧空気の量は、排
気ガスタービン9の回転数に応じて増加するから、エン
ジンが高回転になり掃気時間が短くなるに従って加圧空
気の圧力,流量が共に高まり、加圧空気のコントロール
を行なわなくても安定した掃気作用が得られる。
(E) Forced scavenging stroke When the piston 2 is near the top dead center or reaches the top dead center in the exhaust stroke of the piston 2, the scavenging valve 8 is opened and added by the air compressor 10 which is coaxially rotated with the exhaust gas turbine 9. In the process in which compressed air is injected into the space of the cylinder 1 to forcibly discharge the residual combustion gas to the outside, the exhaust valve 6 closes and the forced scavenging process ends. Since the amount of the pressurized air in the forced scavenging stroke increases in accordance with the number of revolutions of the exhaust gas turbine 9, both the pressure and the flow rate of the pressurized air become higher as the engine becomes higher and the scavenging time becomes shorter. As a result, a stable scavenging action can be obtained without controlling the pressurized air.

尚、強制掃気行程によって混合気の吸入有効容量がシリ
ンダ総容積となり、吸気行程では残留燃焼ガスに代えて
加圧空気が残留していることになるので、混合気は軸受
よりも高濃度の混合気とし、シリンダ1内に吸気された
時点で従来と同じ濃度の混合気となるように燃料供給系
を調整する必要があり、その燃料量は、ほぼ となる。
Since the effective intake capacity of the air-fuel mixture becomes the total volume of the cylinder due to the forced scavenging stroke, and compressed air remains instead of the residual combustion gas in the intake stroke, the air-fuel mixture has a higher concentration than the bearing. It is necessary to adjust the fuel supply system so that the air-fuel mixture has the same concentration as the conventional one when the air is taken into the cylinder 1. Becomes

以上説明してきたように、実施例の5サイクルガソリン
エンジンAでは、掃気管7及び掃気弁8を設け、排気弁
6の開放時に排気ガスタービン9により駆動されるエア
コンプレッサ10からの加圧空気により残留燃焼ガスを強
制的に外部に排出する、すなわち強制掃気を行なうよう
にしたため、残留燃焼ガスによる機関出力の損失がなく
なり、結果的には機関出力の増大を図ることができる。
As described above, in the 5-cycle gasoline engine A of the embodiment, the scavenging pipe 7 and the scavenging valve 8 are provided, and the compressed air from the air compressor 10 driven by the exhaust gas turbine 9 when the exhaust valve 6 is opened is used. Since the residual combustion gas is forcibly discharged to the outside, that is, the forced scavenging is performed, the loss of the engine output due to the residual combustion gas is eliminated, and as a result, the engine output can be increased.

また、強制的な掃気作用によりほとんどの残留燃焼ガス
が外部へ排出されることで、排気抵抗による機関出力へ
の直接影響を排除することができ、これによって、排気
系の設計自由度が大幅に増大し、この機関の排気系に排
気ガスタービン9により駆動されるエアコンプレッサ10
を付加しても機関出力の低下を招くことがほとんどな
く、排気ガスエネルギを有効に利用しての機関とするこ
とができる。
In addition, most residual combustion gas is exhausted to the outside by the forced scavenging action, which can eliminate the direct influence of exhaust resistance on the engine output, which greatly increases the design freedom of the exhaust system. The air compressor 10 which is increased and driven by the exhaust gas turbine 9 in the exhaust system of this engine
Even if the engine is added, the engine output is hardly reduced, and the engine can be made by effectively utilizing the exhaust gas energy.

また、前述のように排気系の設計自由度が大幅に増大す
ることで、排気ガスタービン9以外にも排気音の低減装
置や他目的の排気ガスエネルギ回収装置等の付加をも積
極的に行なうことできる。
Further, as described above, the degree of freedom in designing the exhaust system is greatly increased, so that in addition to the exhaust gas turbine 9, an exhaust noise reducing device, an exhaust gas energy recovery device for other purposes, etc. are positively added. You can do it.

さらに、実施例では掃気孔17の配置と、掃気弁8に設け
た掃気ガイドプレート81によって、高い掃気効果を達成
できる。
Further, in the embodiment, a high scavenging effect can be achieved by the arrangement of the scavenging holes 17 and the scavenging guide plate 81 provided on the scavenging valve 8.

以上、本発明の実施例を図面により詳述してきたが、具
体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、本発
明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があって
も本発明に含まれる。
Although the embodiment of the present invention has been described in detail above with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to this embodiment, and the present invention can be applied even if there is a design change or the like within a range not departing from the gist of the present invention. included.

例えば、実施例では5サイクルガソリンエンジンを例示
したが、ディーゼルエンジンにも適用することもでき
る。しかし、一般にディーゼルエンジンではガソリンエ
ンジンの2倍以上の圧縮比であるから、ガソリンエンジ
ン程の出力増大効果は望めない。
For example, although a 5-cycle gasoline engine is illustrated in the embodiment, it can be applied to a diesel engine. However, in general, a diesel engine has a compression ratio that is more than twice that of a gasoline engine, so the output increasing effect of a gasoline engine cannot be expected.

また、従来の内燃機関では、例えば、前述の「自動車工
学全書4巻ガソリンエンジン」の第284ページ及び第285
ページに記載されている排気ガス再循環装置(EGRとい
う)を用いた自動車用エンジンが知られている。
Further, in the conventional internal combustion engine, for example, page 284 and page 285 of the above-mentioned “Automotive Engineering Complete Book 4 Volume Gasoline Engine” are described.
There is known an automobile engine using the exhaust gas recirculation device (referred to as EGR) described on the page.

この排気ガス再循環装置は、空燃比が同じでも混合気中
の不活性成分を多くすれば単位発熱量あたりのガス量の
増加により燃焼温度が下がりNOXの発生が少なくなると
いう原理を応用し、この不活性成分として排気の一部を
再び吸気系に戻して混合気に加える装置であり、混合気
の吸入有効容積VAは、第6図に示すように、循環ガス容
積VEGRによりさらに小さくなる。
The exhaust gas recirculation device, the principle of occurrence of N OX combustion temperature by increasing the amount of gas per unit calorific value if more inactive ingredients in mixture air-fuel ratio even at the same lowers decreases , A device for returning a part of the exhaust gas as the inactive component to the intake system and adding it to the air-fuel mixture, and the effective intake volume V A of the air-fuel mixture is further increased by the circulating gas volume V EGR as shown in FIG. Get smaller.

しかし、排気対策上、EGRが必要であるとしても、少な
くともピストン上死点でのシリンダ空間容積VUに残留す
る燃焼ガスによる機関出力の損失はなくすことができ、
出力増大が期待できるし、もし掃気により残留燃焼ガス
が排出された分だけEGRを余分にかけなければ排気対策
に支障をきたす場合には、出力増大を多く望めないが、
少なくとも排気抵抗による直接影響は排除できる。
However, even if EGR is required as an exhaust measure, at least the loss of engine output due to the combustion gas remaining in the cylinder space volume V U at the piston top dead center can be eliminated,
You can expect an increase in output, and if you do not apply extra EGR by the amount of residual combustion gas discharged by scavenging, it will not be possible to expect a large output increase if it interferes with exhaust measures,
At least the direct effect of exhaust resistance can be eliminated.

また、実施例では、掃気手段として掃気管及び掃気弁に
よる手段を示したが、空気噴射ノズル等であってもよ
い。
Further, in the embodiment, the scavenging pipe and the scavenging valve are used as the scavenging device, but an air injection nozzle or the like may be used.

また、実施例では、掃気時期の終期を排気弁の閉じる時
期までとしたが、排気弁が閉じ吸気弁が開いてもなお掃
気を続けることで過給効果を期待することもできる。
Further, in the embodiment, the end of the scavenging timing is set to the timing when the exhaust valve is closed, but it is possible to expect a supercharging effect by continuing the scavenging even when the exhaust valve is closed and the intake valve is opened.

また、本発明の適用によりノック(異常燃焼)現象が増
加する場合は、エアコンプレッサの後に加圧空気を冷却
するクーラを設けることが有効である。
Further, when the knock (abnormal combustion) phenomenon increases due to the application of the present invention, it is effective to provide a cooler for cooling the pressurized air after the air compressor.

(発明の効果) 吸排気孔及び吸排気弁の他に、排気弁開放時に残留燃焼
ガスを排出するのに充分な加圧空気をシリンダ内に噴射
する掃気手段を設け、この掃気手段に機関の排気系に設
けたタービンにより駆動されるコンプレッサを接続し、
このコンプレッサ及び掃気手段による強制掃気行程に加
えて、機関が2回転する間に、吸気行程→圧縮行程→爆
発行程→排気行程→強制掃気行程の順に5つの行程を行
なうようにしたため、残留燃焼ガスの強制掃気がなさ
れ、残留燃焼ガスによる機関出力の損失がなくなり、機
関出力の増大を図り得るという効果が得られる。
(Advantages of the Invention) In addition to the intake / exhaust holes and intake / exhaust valves, scavenging means for injecting into the cylinder pressurized air sufficient to exhaust the residual combustion gas when the exhaust valve is opened is provided, and the scavenging means exhausts the engine Connect the compressor driven by the turbine installed in the system,
In addition to the forced scavenging stroke by the compressor and the scavenging means, while the engine makes two revolutions, the intake combustion stroke, the compression stroke, the explosion stroke, the exhaust stroke, and the forced scavenging stroke are performed in the order of five strokes. Is forcibly scavenged, the loss of the engine output due to the residual combustion gas is eliminated, and the effect that the engine output can be increased can be obtained.

また、強制的な掃気作用により残留燃焼ガスがほとんど
外部へ排出されることで、排気抵抗による機関出力への
直接影響を排除することができ、これによって、排気系
の設計自由度が大幅に増大し、この機関の排気系に、タ
ービンにより駆動されるコンプレッサを付加しても、機
関出力の低下を招くことがほとんどなく、排気ガスエネ
ルギを有効に利用しての機関とすることができるという
効果が得られる。
In addition, since the residual combustion gas is almost exhausted to the outside by the forced scavenging action, it is possible to eliminate the direct influence of the exhaust resistance on the engine output, which greatly increases the design freedom of the exhaust system. However, even if a compressor driven by a turbine is added to the exhaust system of this engine, there is almost no reduction in engine output, and the engine can effectively utilize exhaust gas energy. Is obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明実施例の5サイクルガソリンエンジンの
吸排掃気経路を示す全体図、第2図は実施例エンジンの
概略図、第3図は実施例エンジンの平面図、第4図は第
3図I−I線による部分断面図、第5図はエンジンのシ
リンダ容積説明図、第6図はEGR付エンジンのシリンダ
容積説明図である。 A……5サイクルガソリンエンジン(5サイクル内燃機
関) 1……シリンダ 4……吸気弁 6……排気弁 8……掃気弁(掃気手段) 9……排気ガスタービン(タービン) 10……エアコンプレッサ(コンプレッサ) 13……吸気孔 15……排気孔
FIG. 1 is an overall view showing an intake / exhaust gas scavenging path of a 5-cycle gasoline engine of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic view of an embodiment engine, FIG. 3 is a plan view of the embodiment engine, and FIG. FIG. 5 is a partial cross-sectional view taken along the line I-I, FIG. 5 is an explanatory view of the cylinder volume of the engine, and FIG. 6 is an explanatory view of the cylinder volume of the engine with EGR. A: 5-cycle gasoline engine (5-cycle internal combustion engine) 1 ... Cylinder 4 ... Intake valve 6 ... Exhaust valve 8 ... Scavenging valve (scavenging means) 9 ... Exhaust gas turbine (turbine) 10 ... Air compressor (Compressor) 13 …… Intake hole 15 …… Exhaust hole

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】吸気孔,吸気弁及び排気孔,排気弁を備え
た内燃機関において、 前記吸排気孔及び吸排気弁の系統とは別に、排気弁開放
時に残留燃焼ガスを排出するのに充分な加圧空気をシリ
ンダ内に噴射する掃気手段を設け、該掃気手段に機関の
排気系に設けたタービンにより駆動されるコンプレッサ
を接続し、該コンプレッサ及び掃気手段による強制掃気
行程を加えて、機関が2回転する間に、吸気行程→圧縮
行程→爆発行程→排気行程→強制掃気行程の順に5つの
行程を行なうようにしたことを特徴とする5サイクル内
燃機関。
1. An internal combustion engine having an intake hole, an intake valve, an exhaust hole, and an exhaust valve, which is separate from the intake / exhaust hole and intake / exhaust valve system and is sufficient to exhaust residual combustion gas when the exhaust valve is opened. A scavenging means for injecting pressurized air into the cylinder is provided, and a compressor driven by a turbine provided in the exhaust system of the engine is connected to the scavenging means, and a forced scavenging stroke is added by the compressor and the scavenging means so that the engine is A five-cycle internal combustion engine characterized by performing five strokes in the order of an intake stroke, a compression stroke, an explosion stroke, an exhaust stroke, and a forced scavenging stroke during two revolutions.
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