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JPH0816443B2 - Intake and exhaust structure of internal combustion engine - Google Patents
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JPH0816443B2 - Intake and exhaust structure of internal combustion engine - Google Patents

Intake and exhaust structure of internal combustion engine

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JPH0816443B2
JPH0816443B2 JP62122584A JP12258487A JPH0816443B2 JP H0816443 B2 JPH0816443 B2 JP H0816443B2 JP 62122584 A JP62122584 A JP 62122584A JP 12258487 A JP12258487 A JP 12258487A JP H0816443 B2 JPH0816443 B2 JP H0816443B2
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exhaust
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は内燃機関、特に4サイクル内燃機関の吸排気
弁構造を簡単にすると共に、吸排気に伴う通路抵抗を減
少させた内燃機関に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an internal combustion engine, and more particularly to an internal combustion engine having a simplified intake / exhaust valve structure for a four-cycle internal combustion engine and reducing passage resistance associated with intake and exhaust.

〔従来技術〕[Prior art]

従来の内燃機関はシリンダヘッドの吸気通路と排気通
路に傘型の吸気弁と排気弁をそれぞれ配置し、これらの
独立して作動させて吸排気行程を形成する方式が採用さ
れている。また、内燃機関の高速化、高出力化に伴って
吸排気時間を短縮し、吸排気抵抗を減少させるために、
吸気弁と排気弁をそれぞれ2個づつ設けた、いわゆる4
バルブ式のものが開発され、かなり効果を得ている。
A conventional internal combustion engine employs a system in which an umbrella-type intake valve and an exhaust valve are respectively arranged in an intake passage and an exhaust passage of a cylinder head, and these are operated independently to form an intake / exhaust stroke. Further, in order to reduce intake and exhaust time and intake and exhaust resistance with the increase in speed and output of the internal combustion engine,
So-called 4 with 2 intake valves and 2 exhaust valves
A valve type has been developed and has been quite effective.

しかし、前記内燃機関においては、吸気弁は吸気専用
に、排気弁は排気専用に使用されるものであり、次の問
題点がある。
However, in the above-mentioned internal combustion engine, the intake valve is used exclusively for intake air, and the exhaust valve is used exclusively for exhaust air, which has the following problems.

(1) 吸排気弁部における通路面積が小さいため、シ
リンダへの吸気流入時、あるいはシリンダから排気流出
時に大きな圧力損失が生じ、これがいわゆるポンプ仕事
損失になって現れ、機関の効率を低下させている。
(1) Since the passage area in the intake / exhaust valve portion is small, a large pressure loss occurs when the intake air flows into the cylinder or when the exhaust gas flows out from the cylinder, which appears as so-called pump work loss, which lowers the efficiency of the engine. There is.

(2) 従来の吸排気方式の内燃機関においては排気弁
は排気専用に使用されているために、吸排気弁がオーバ
ーラップした際に、吸気による掃気作用が行なわれるに
もかかわらず、排気弁の有効な冷却が行なえず、常に排
気弁が高温ガスにさらされていると云う問題がある。
(2) In the conventional intake / exhaust type internal combustion engine, since the exhaust valve is used exclusively for exhaust, when the intake / exhaust valve overlaps, the scavenging action by intake air is performed, but the exhaust valve However, there is a problem that the exhaust valve is always exposed to the high temperature gas because the effective cooling cannot be performed.

排気弁が常に高温に曝されていると云うことは、排気
弁のシール性と耐久性を低下させることになる。
The fact that the exhaust valve is constantly exposed to high temperatures reduces the sealing property and durability of the exhaust valve.

(3) また、4バルブ式の装置は、シリンダヘッド部
の構造と、バルブ系統の装置が著しく複雑化し、部品自
体に高精度のものを必要とすると云う問題もある。
(3) Further, the four-valve system has a problem that the structure of the cylinder head and the system of the valve system are remarkably complicated, and high precision parts are required.

また、シリンダヘッドに形成された吸排気共用ポート
と、この吸排気ポートとシリンダ内との間を開閉すべく
配設された吸排気共用弁と、この吸排気共用弁を排気行
程及び吸気行程に連続した所定の期間開弁せしめる動弁
機構と、上記吸排気共用ポートと吸気通路との間に配設
され、かつ両者の圧力差に応じて開閉する吸気制御弁
と、上記吸排気共用ポートと排気通路との間に配設さ
れ、かつ両者の圧力差に応じて開閉する排気制御弁とを
備えてなる4サイクル機関の吸排気装置が、特開昭59−
153907号公報によって提案されている。
In addition, the intake / exhaust port that is formed in the cylinder head, the intake / exhaust valve that is arranged to open and close between the intake / exhaust port and the inside of the cylinder, and the intake / exhaust valve that are shared in the exhaust stroke and the intake stroke. A valve mechanism that opens the valve for a predetermined period of time continuously, an intake control valve that is arranged between the intake / exhaust / exhaust port and the intake passage, and opens / closes according to the pressure difference between the intake / exhaust port and the intake / exhaust port. An intake / exhaust device for a four-cycle engine, which is provided between the exhaust passage and an exhaust control valve that opens and closes in accordance with the pressure difference between the two, is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 59-59.
It is proposed by Japanese Patent No. 153907.

しかし、この吸排気装置は吸気と排気とを行うための
弁として圧力差に応じて開閉するバタフライ弁を使用し
ているもので、弁が著しく複雑化する上に、その弁の駆
動源は吸気と排気との圧力差であるので信頼性がなく、
開閉動作が不正確であり、実際の装置に使用することは
できないものである。
However, this intake / exhaust device uses a butterfly valve that opens and closes according to the pressure difference as a valve for performing intake and exhaust, and the valve is extremely complicated and the drive source of the valve is intake. Is not reliable because it is the pressure difference between
The opening / closing operation is inaccurate and cannot be used in an actual device.

また、特公昭35−16251号公報によって、シリンダヘ
ッドの中央に鐘形の外側弁と、その外側弁の内部に傘形
の内側弁を設け、この内側弁の弁座を外側弁の下部に、
外側弁の弁座をシリンダヘッド側にそれぞれ形成し、外
側弁を着座閉止すると共に内側弁を開いて排気し、外側
弁を下降して外側弁の開口部を下降位置で停止している
内側弁で閉止し、そして外側弁に閉止されていた弁座部
分を開いて吸気するように構成したものが提案されてい
る。
According to Japanese Patent Publication No. 35-16251, a bell-shaped outer valve is provided in the center of the cylinder head, and an umbrella-shaped inner valve is provided inside the outer valve, and the valve seat of this inner valve is located below the outer valve.
The valve seats of the outer valve are formed on the cylinder head side, respectively, the outer valve is seated and closed, the inner valve is opened and exhausted, the outer valve is lowered and the opening of the outer valve is stopped in the lowered position. It has been proposed that the valve seat portion that was closed by the outer valve is opened and the intake is performed by opening the valve seat portion.

しかし、この吸排気弁装置は次のような本質的な問題
がある。即ち、通常、内燃機関では燃焼室が2000℃以上
の高温で、15MPa以上の高圧の燃焼ガスに曝されるため
に弁の本数を最少にすることが肝要である。しかし、こ
の先行技術の構造では鐘形の外側弁と傘形の内側弁の2
本の弁を二重に配置し、しかもこれらを重ねて動作させ
ることが必要なものである。
However, this intake / exhaust valve device has the following essential problems. That is, in an internal combustion engine, it is usually important to minimize the number of valves because the combustion chamber is exposed to high temperature combustion gas of 2000 ° C. or higher and high pressure combustion gas of 15 MPa or higher. However, in this prior art structure, two bell-shaped outer valves and an umbrella-shaped inner valve are used.
It is necessary to arrange the valves of the book in double and to operate them by stacking them.

従って、2本の弁の位置決め精度が非常に高度に要求
される。このことは高温高圧の燃焼ガスをシールする弁
としては信頼性に乏しい装置とならざるを得ない。
Therefore, the positioning accuracy of the two valves is very highly required. This inevitably results in a device with poor reliability as a valve for sealing high temperature and high pressure combustion gas.

また、排気通路を開閉する傘形の弁は、通常の内燃機
関であるとシリンダヘッドに設けられる弁座を冷却して
この弁の着座期間にこの弁座を通して冷却するようにし
ている。しかし、この先行技術における傘形の弁は鐘形
の弁の下端部の内側に接当するものであるから、この傘
形の弁を冷却することは実質的に困難である。
Further, the umbrella-shaped valve that opens and closes the exhaust passage cools the valve seat provided on the cylinder head in an ordinary internal combustion engine and cools it through the valve seat during the seating period of the valve. However, since the umbrella-shaped valve in this prior art abuts the inside of the lower end of the bell-shaped valve, it is substantially difficult to cool the umbrella-shaped valve.

また、4サイクル機関においては吸排気の通路を大き
く取ることが必要であるが、先行技術においてはリング
状の吸気路の内部に排気路を形成する必要があることか
ら、燃焼室に開口する通路の径が小さい場合には吸気路
は排気路の面積分だけ小さくなり、そのために大きなポ
ンピング損失を必然的に発生し、機関性能を低下させる
という本質的な問題がある。
Further, in a 4-cycle engine, it is necessary to make a large intake / exhaust passage, but in the prior art, it is necessary to form an exhaust passage inside a ring-shaped intake passage. When the diameter is small, the intake passage is reduced by the area of the exhaust passage, which inevitably causes a large pumping loss, which causes an essential problem that engine performance is deteriorated.

〔発明の目的〕[Object of the Invention]

本発明は、前記従来の吸気弁と排気弁をそれぞれシリ
ンダヘッドに設けた内燃機関の有する問題点を解消する
ために得られたものであって、弁で開閉される吸気口あ
るいは排気口を大きく開口することによって抵抗が少な
い状態で速やかに吸気と排気を行なってポンプ仕事損失
を極力減少させて効率を向上させた内燃機関を提供する
ものである。
The present invention has been achieved in order to solve the problems of the internal combustion engine in which the conventional intake valve and exhaust valve are provided in the cylinder head, respectively, and a large intake port or exhaust port opened and closed by the valve is provided. (EN) An internal combustion engine in which intake is performed and exhaust is quickly performed with a small resistance by opening to reduce pump work loss as much as possible and improve efficiency.

別の目的は、排気弁が常に高温に曝されることがな
く、排気弁のシール性と耐久性にすぐれた内燃機関を提
供するものである。
Another object is to provide an internal combustion engine in which the exhaust valve is not always exposed to high temperatures and the exhaust valve has excellent sealability and durability.

更に別の目的は、弁の駆動機構が簡単で故障が少ない
内燃機関を提供するものである。
Still another object is to provide an internal combustion engine with a simple valve drive mechanism and few failures.

〔発明の概要〕[Outline of Invention]

前記目的を達成するための本発明は、燃焼室の頂部を
開閉する1個の傘状の主弁と、前記主弁の背後に位置
し、この主弁で開閉される切換え室と、この切換え室に
連絡し、前記主弁を囲み、燃焼室の近くに配置した渦巻
状の吸気路と、この吸気路に隣接して配置した排気路を
前記燃焼室に対して上下にそれぞれ形成し、前記吸気路
に形成した弁座と、排気路に形成した弁座に交互に接当
して吸気路と排気路を交互に開閉する前記主弁の弁軸を
囲むように円筒状の吸排気管制弁を設け、この吸排気管
制弁は吸気時に吸気に接触するように構成した内燃機関
の吸排気構造である。
Means for Solving the Problems The present invention for achieving the above object includes a single umbrella-shaped main valve that opens and closes the top of a combustion chamber, a switching chamber that is located behind the main valve and that is opened and closed by the main valve, and this switching. A swirl-shaped intake passage that is connected to the chamber and surrounds the main valve and that is disposed near the combustion chamber, and an exhaust passage that is disposed adjacent to this intake passage are formed above and below the combustion chamber, respectively. A cylindrical intake and exhaust control valve that surrounds the valve shaft of the main valve that alternately contacts the valve seat formed in the intake passage and the valve seat formed in the exhaust passage to alternately open and close the intake passage and the exhaust passage. The intake / exhaust control valve is an intake / exhaust structure of an internal combustion engine configured to come into contact with intake air during intake.

即ち、本発明はシリンダヘッドの中央部に1個の傘型
の主弁が設けられており、この主弁は従来の内燃機関に
おける吸気弁と排気弁の両方の役目をするものである。
That is, in the present invention, one umbrella-type main valve is provided in the center of the cylinder head, and this main valve serves both as an intake valve and an exhaust valve in a conventional internal combustion engine.

そして吸気と排気を切換えるための弁として前記主弁
を周回して吸排気管制弁が設けられている。この吸排気
管制弁は円筒状に形成され、その円筒部の表面でスライ
ドしてシールし、円筒部の両端部に接当部、即ち弁部を
形成し、この吸排気管制弁に対して下方の位置に吸気通
路が開口され、情報の位置に排気通路が二段に開口され
ている。
An intake / exhaust control valve is provided around the main valve as a valve for switching between intake and exhaust. This intake / exhaust control valve is formed in a cylindrical shape and slides and seals on the surface of the cylindrical part to form abutting parts, that is, valve parts at both ends of the cylindrical part. The intake passage is opened at the position of, and the exhaust passage is opened at two positions of the information.

そして円筒状の管制弁が下方に着座した場合には主弁
の上部の室と排気通路が連通し、また、上方に着座した
場合には主弁の上部の室と吸気通路が連通するように構
成されているものである。
When the cylindrical control valve is seated downward, the upper chamber of the main valve communicates with the exhaust passage, and when it is seated upward, the upper chamber of the main valve communicates with the intake passage. It is configured.

従って、円筒状の吸排気管制弁はあたかもシリンダ内
をピストンが往復運動するように往復して吸気通路と排
気通路を交互に開閉することができる。
Therefore, the cylindrical intake / exhaust control valve can reciprocate as if the piston reciprocates in the cylinder to alternately open and close the intake passage and the exhaust passage.

また、主弁と吸排気管制弁とはシリンダ装置によって
油圧で駆動されるか、機械式に駆動される。
Further, the main valve and the intake / exhaust control valve are hydraulically driven by a cylinder device or mechanically driven.

本発明の内燃機関によれば、1個の主弁で燃焼室が開
閉され、その主弁を周回して設けた吸排気管制弁が燃焼
室より遠ざかることによって大きく開口して流体抵抗を
最少にした吸気通路を形成し、主弁の周囲より新気を渦
巻き状に流入させる。また、円筒状の吸排気管制弁が吸
気通路を閉止すると排気路が煙突状に開口させることに
なり、排気抵抗を最少にして排気させることができる。
According to the internal combustion engine of the present invention, the combustion chamber is opened / closed by one main valve, and the intake / exhaust control valve provided around the main valve is greatly opened by moving away from the combustion chamber to minimize the fluid resistance. The intake passage is formed, and fresh air is swirled in from around the main valve. Further, when the cylindrical intake / exhaust control valve closes the intake passage, the exhaust passage opens in a chimney shape, so that exhaust resistance can be minimized and exhaust can be performed.

1個の主弁を使用するので、吸気及び排気を効率的に
行うことができるように燃焼室に対する配置が容易とな
り、吸排気経路を簡易化することが可能である。
Since one main valve is used, the intake and exhaust can be efficiently arranged in the combustion chamber so that the intake and exhaust paths can be simplified.

また、主弁と吸排気管制弁を直線状に、前後に配置し
ていることから吸排気通路の面積を大きく取ることがで
き、更に吸排気管制弁の上下面と外周面をシリンダヘッ
ドに着脱することができることから、効果的に冷却する
ことができる。
Also, since the main valve and the intake / exhaust control valve are arranged in a straight line in the front and rear, a large area of the intake / exhaust passage can be secured. Therefore, the cooling can be effectively performed.

〔実 施 例〕〔Example〕

次に図面を参照して本発明の実施例を説明する。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は4サイクルの内燃機関の要部を示す断面図、
第2図は第1図における吸排気管制弁と渦巻状の吸気通
路とを示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a main part of a four-cycle internal combustion engine,
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the intake / exhaust control valve and the spiral intake passage in FIG.

ピストン1をシリンダ内に摺動自在に収容したシリン
ダブロック2の上部にシリンダヘッド3が設けられ、こ
のシリンダヘッド3の中央部に傘型の主弁4と、この主
弁4を囲んで吸排気管制弁5が設けられている。そして
吸排気管制弁5の上下運動する範囲の下方に吸気口6に
連通する通路と上方に排気口7に連通する通路とがそれ
ぞれ設けられている。そして前記2本の通路が合体して
いる個所、即ち主弁4の背面に切換室3aが構成されてい
る。
A cylinder head 3 is provided above a cylinder block 2 in which a piston 1 is slidably accommodated in a cylinder. An umbrella-shaped main valve 4 is provided in the center of the cylinder head 3, and an intake / exhaust is provided by surrounding the main valve 4. A control valve 5 is provided. A passage communicating with the intake port 6 is provided below the range in which the intake / exhaust control valve 5 moves up and down, and a passage communicating with the exhaust port 7 is provided above. A switching chamber 3a is formed at a place where the two passages are combined, that is, on the back surface of the main valve 4.

吸排気管制弁5は、円筒状の弁部5aと、この弁部5aの
内方に放射状に延びる2ないし3枚の板状の支持部5b
と、この支持部5bの端部に設けられた円筒状の軸部5c
と、この軸部5cの端部に張り出して設けられたピストン
部5dより構成されている。切換室3aの中間部には案内面
3b、上下には弁座3c,3dがそれぞれ形成されており、円
筒状の弁部5aは軸部5cで案内され、弁部5aの上下に設け
接当部は弁座3c,3dに交互に着座して吸気通路と排気通
路とを交互に開閉する。
The intake / exhaust control valve 5 has a cylindrical valve portion 5a and two or three plate-shaped support portions 5b radially extending inward of the valve portion 5a.
And a cylindrical shaft portion 5c provided at the end of the support portion 5b.
And a piston portion 5d provided so as to project from the end of the shaft portion 5c. A guide surface in the middle of the switching chamber 3a
3b, valve seats 3c, 3d are formed on the upper and lower sides, respectively, and the cylindrical valve portion 5a is guided by the shaft portion 5c, and the contact portions provided on the upper and lower sides of the valve portion 5a are alternately arranged on the valve seats 3c, 3d. Seated to alternately open and close the intake passage and the exhaust passage.

従って、吸排気管制弁5が第1図のように下降した状
態では弁部5aの下端部に形成されている接当部が弁座3c
に着座して排気口7に通ずる排気路を開口し、上昇した
状態では弁部5aの上端部に形成されている接当部が弁座
3dに着座して吸気口6に通ずる吸気路を開口することに
なる。
Therefore, when the intake / exhaust control valve 5 is lowered as shown in FIG. 1, the contact portion formed at the lower end of the valve portion 5a is the valve seat 3c.
When the seat is seated on the seat, the exhaust passage leading to the exhaust port 7 is opened, and the ascending portion formed at the upper end of the valve portion 5a is in the raised state, the seat portion is seated on the valve seat.
The seat 3d is seated to open the intake passage leading to the intake port 6.

前記吸排気管制弁5の軸部5cは円筒状に形成され、そ
の内面で主弁4の弁軸4aを摺動自在に支持しており、前
記軸部5cは主弁4の軸受として機能している。
The shaft portion 5c of the intake / exhaust control valve 5 is formed in a cylindrical shape, and the inner surface thereof slidably supports the valve shaft 4a of the main valve 4, and the shaft portion 5c functions as a bearing of the main valve 4. ing.

そして、シリンダヘッド3の上部には前記主弁4と吸
排気管制弁5とを作動させるためのシリンダ装置8が設
けられている。このシリンダ装置8の下部には、吸排気
管制弁5の軸部5cの端部に形成されたピストン部5dが収
容されている。また、主弁4の軸部4aにはピストン4bが
固定され、このピストン4bと前記ピストン部5dの間には
空気バネ9が形成され、これによって吸排気管制弁5を
常時弁座3c側に移動させるような力を与えている。な
お、空気バネ9には所定の圧力の圧縮空気が供給されて
いる。更に、前記シリンダ装置8の上端には前記弁軸4a
をプランジャとするプランジャ装置8aが形成されてい
る。
A cylinder device 8 for operating the main valve 4 and the intake / exhaust control valve 5 is provided above the cylinder head 3. In the lower portion of the cylinder device 8, a piston portion 5d formed at the end of the shaft portion 5c of the intake / exhaust control valve 5 is housed. A piston 4b is fixed to the shaft portion 4a of the main valve 4, and an air spring 9 is formed between the piston 4b and the piston portion 5d. It gives the power to move. Compressed air having a predetermined pressure is supplied to the air spring 9. Further, the valve shaft 4a is provided at the upper end of the cylinder device 8.
Is formed as a plunger device 8a.

吸排気管制弁5と主弁4は本実施例においては油圧駆
動であり、吸排気管制弁5のピストン部5dはカム10で作
動するプランジャ11で発生する高圧の油圧を配管12を経
由して供給される油圧で作動する。また、また、主弁4
を作動する油圧は、カム13で作動するプランジャ14で発
生する高圧の油圧を配管15を経由して供給される。
The intake / exhaust control valve 5 and the main valve 4 are hydraulically driven in the present embodiment, and the piston portion 5d of the intake / exhaust control valve 5 supplies the high hydraulic pressure generated by the plunger 11 operated by the cam 10 via the pipe 12. Operates with the supplied hydraulic pressure. In addition, the main valve 4
The hydraulic pressure for operating is supplied via a pipe 15 with a high pressure generated by a plunger 14 operated by a cam 13.

次に、本発明にかかる内燃機関の動作について説明す
る。
Next, the operation of the internal combustion engine according to the present invention will be described.

第3図は4サイクルの各行程を示す図であって、
(a)図は〔膨張行程〕を示すものであって、排気行程
の始まる前に、吸排気管制弁5を操作して吸気口6に通
ずる吸気路を閉じ、排気路7を開いた状態となる。
FIG. 3 is a diagram showing each process of 4 cycles,
(A) The figure shows the [expansion stroke]. Before the exhaust stroke begins, the intake / exhaust control valve 5 is operated to close the intake passage leading to the intake port 6 and open the exhaust passage 7. Become.

(b)図は前記(a)図の状態より、主弁4を開いて
〔排気行程〕を開始した状態を示している。
The figure (b) shows the state where the main valve 4 is opened and the [exhaust stroke] is started from the state of the above-mentioned figure (a).

(c)図は吸排気管制弁5を上昇させて排気路を閉
じ、吸気路を開くことにより〔排気行程〕を完了し、
〔吸気行程〕を開始した状態を示している。
(C) In the figure, the intake / exhaust control valve 5 is raised to close the exhaust passage and open the intake passage to complete the [exhaust stroke],
The state where the [intake stroke] is started is shown.

(d)図は主弁4を閉じて〔吸気行程〕を完了した状
態を示しており、次にピストンを上昇させて圧縮行程に
移行し、その後前記(a)図の状態となる。
The diagram (d) shows a state in which the main valve 4 is closed and the [intake stroke] is completed. Next, the piston is raised to shift to the compression stroke, and then the state shown in the above-mentioned FIG.

第4図は吸気あるいは排気の通路面積とクランク角と
の関係を示す図であって、横軸上に第3図は(a)〜
(d)の各行程の位置を示している。
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the intake or exhaust passage area and the crank angle, and FIG. 3 shows (a) to (a) on the horizontal axis.
The position of each process of (d) is shown.

前記第4図において、曲線(ア)は吸気路の開口面積
変化、曲線(イ)は排気路の開口面積変化、(ウ)は主
弁の弁面積変化をそれぞれ示している。
In FIG. 4, a curve (a) shows a change in the opening area of the intake passage, a curve (a) shows a change in the opening area of the exhaust passage, and (c) shows a change in the valve area of the main valve.

そして図中の斜線の面積(エ)は有効排気弁通路面積
を、斜線の面積(オ)は吸気有効通路面積をそれぞれ示
している。
The hatched area (d) in the drawing indicates the effective exhaust valve passage area, and the shaded area (e) indicates the intake effective passage area.

第5図は過給機を装備した本発明に係る内燃機関のシ
リンダ内の圧力〜容積線図を示し、第6図は吸気弁と排
気弁とが独立した従来の内燃機関のシリンダ内圧力〜容
積線図を示すものである。
FIG. 5 shows a pressure in a cylinder of an internal combustion engine according to the present invention equipped with a supercharger-a volume diagram, and FIG. 6 shows a pressure in a cylinder of a conventional internal combustion engine in which an intake valve and an exhaust valve are independent- It is a volume diagram.

前記第5図及び第6図において、ループの右→左移動
の部分はピストンに対して(−)の仕事、左→右移動の
部分は(+)の仕事を示しており、ループに囲まれた面
積が排気ガス回収エネルギを意味している。
In FIG. 5 and FIG. 6, the part of the loop moving from right to left shows (-) work for the piston, and the part of moving left to right shows (+) work, and is surrounded by the loop. The area that is shown means the exhaust gas recovery energy.

さて、第5図の本発明においては、第6図の従来例と
同様な給排気圧力差にもかかわらず、ループ内の面積が
増大している。
Now, in the present invention shown in FIG. 5, the area in the loop is increased in spite of the same supply / exhaust pressure difference as in the conventional example shown in FIG.

このことは、過給機での排気ガス回収エネルギを殆ど
損失なく、直接動力として取り出しており、それだけ機
関の効率が増加していることが分かる。
This means that the exhaust gas recovery energy in the supercharger is directly taken out as a power with almost no loss, and the efficiency of the engine is increased accordingly.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明にかかる内燃機関の吸排気構造は、燃焼室の頂
部を開閉する1個の傘状の主弁4と、前記主弁4の背後
に位置し、この主弁4で開閉される切換え室3aと、この
切換え室3aに連絡し、前記主弁4を囲み、燃焼室の近く
に配置した渦巻状の吸気路6と、この吸気路6に隣接し
て配置した排気路7を前記燃焼室に対して上下にそれぞ
れ形成し、前記吸気路6に形成した弁座3cと、排気路7
に形成した弁座3dに交互に接当して吸気路6と排気路7
を交互に開閉する前記主弁4の弁軸4aを囲むように円筒
状の吸排気管制弁5を設け、この吸排気管制弁5は吸気
時に吸気に接触するように構成されており、次の効果を
奏することができる。
The intake / exhaust structure for an internal combustion engine according to the present invention includes a single umbrella-shaped main valve 4 that opens and closes the top of a combustion chamber, and a switching chamber that is located behind the main valve 4 and that is opened and closed by the main valve 4. 3a, a spiral intake passage 6 which is connected to the switching chamber 3a and surrounds the main valve 4 and is arranged near the combustion chamber, and an exhaust passage 7 which is arranged adjacent to the intake passage 6 A valve seat 3c formed in the intake passage 6 and an exhaust passage 7
Alternately abuts the valve seat 3d formed in the intake passage 6 and the exhaust passage 7
A cylindrical intake / exhaust control valve 5 is provided so as to surround the valve shaft 4a of the main valve 4 that alternately opens and closes, and the intake / exhaust control valve 5 is configured to come into contact with intake during intake. It is possible to exert an effect.

(1) 傘状の主弁4を1個使用して吸気弁と排気弁の
両方の機能を果たしているので、燃焼室上部に開口する
吸排気穴の開口直径を同一とする場合には、大型の主弁
4を使用することができ、第5図と第6図で対比したよ
うに過給機で得られた排気ガス回収エネルギーを殆ど損
失なく直接に動力として取出すことができる。逆に云え
ば、ポンプ仕事損失がないので、それだけ機関の効率が
向上する。
(1) Since one umbrella-shaped main valve 4 is used to perform the functions of both the intake valve and the exhaust valve, when the opening diameters of the intake and exhaust holes that open in the upper part of the combustion chamber are the same, a large size The main valve 4 can be used, and as compared with FIG. 5 and FIG. 6, the exhaust gas recovery energy obtained by the supercharger can be directly taken out as a power with almost no loss. Conversely, since there is no pump work loss, the efficiency of the engine is improved accordingly.

(2) 主弁4が吸気弁と排気弁とを兼用しているので
排気行程においてこの主弁4が加熱されても、吸気行程
において通過する吸気と接触して冷却されるので主弁4
のシール性と耐久性が向上する。
(2) Since the main valve 4 serves both as an intake valve and an exhaust valve, even if the main valve 4 is heated in the exhaust stroke, the main valve 4 is contacted with the passing intake air in the intake stroke and cooled.
The sealing property and durability are improved.

(3) 主弁4が設けてある切換室3aに円筒状の給排気
管制弁5を設けて排気口7への排気路と吸気口6への吸
気路とを交互に切換えているので、この弁5の構造とこ
れを駆動する機構を簡略化することができる。
(3) Since the cylindrical supply / exhaust control valve 5 is provided in the switching chamber 3a provided with the main valve 4 to switch the exhaust passage to the exhaust port 7 and the intake passage to the intake port 6 alternately, The structure of the valve 5 and the mechanism for driving it can be simplified.

特に本発明においては給排気管制弁5を排気路に形成
した弁座3dと吸気路に形成した弁座3cに接触させると共
に案内面3bにも外周面を接触させるようにしているの
で、シリンダヘッド3側からこの吸排気管制弁5を効果
的に冷却することができる。
Particularly, in the present invention, the supply / exhaust control valve 5 is brought into contact with the valve seat 3d formed in the exhaust passage and the valve seat 3c formed in the intake passage, and the outer peripheral surface is also brought into contact with the guide surface 3b. The intake / exhaust control valve 5 can be effectively cooled from the 3 side.

(4) 燃焼室の頂部に設けた弁が1個ですむために、
吸気経路の設計が容易となり、最適のスワールを発生さ
せることができる構造とすることが容易にできる。
(4) Since only one valve is required at the top of the combustion chamber,
The design of the intake path is facilitated, and the structure capable of generating the optimum swirl can be easily achieved.

(5) シリンダヘッド部の構造が単純化されるので、
信頼制の高い内燃機関を安価に提供することができる。
(5) Since the structure of the cylinder head is simplified,
An internal combustion engine with high reliability can be provided at low cost.

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

第1図は本発明に係る内燃機関のシリンダヘッド部の縦
断面図、第2図は吸排気管制弁部の吸気通路(切換室)
の横断面図である。 第3図は主弁と吸排気管制弁の動きの説明図、第4図は
シリンダの吸排気通路面積の経時変化を示す図である。 第5図は本発明に係る過給機付内燃機関のシリンダ内圧
力〜容積線図、第6図は従来の過給機付内燃機関の同様
な図である。 1……ピストン、2……シリンダブロック、3……シリ
ンダヘッド、3a……切換室、3b……案内面、3c,3d……
弁座、4……主弁、4a……軸部、4b……ピストン、5…
…吸排気管制弁、5a……弁部、5b……支持部、5c……軸
部、5d……ピストン部、6……吸気口、7……排気口、
8……シリンダ装置、8a……プランジャ装置、9……空
気バネ、10……カム、11……プランジャ、12……配管、
13……カム、14……プランジャ、15……配管。
FIG. 1 is a vertical sectional view of a cylinder head portion of an internal combustion engine according to the present invention, and FIG. 2 is an intake passage (switching chamber) of an intake / exhaust control valve portion.
FIG. FIG. 3 is an explanatory view of the movements of the main valve and the intake / exhaust control valve, and FIG. 4 is a view showing changes with time of the intake / exhaust passage area of the cylinder. FIG. 5 is a cylinder pressure-volume diagram of an internal combustion engine with a supercharger according to the present invention, and FIG. 6 is a similar view of a conventional internal combustion engine with a supercharger. 1 ... Piston, 2 ... Cylinder block, 3 ... Cylinder head, 3a ... Switching chamber, 3b ... Guide surface, 3c, 3d ...
Valve seat, 4 ... Main valve, 4a ... Shaft, 4b ... Piston, 5 ...
… Intake / exhaust control valve, 5a …… Valve part, 5b …… Support part, 5c …… Shaft part, 5d …… Piston part, 6 …… Intake port, 7 …… Exhaust port,
8 ... Cylinder device, 8a ... Plunger device, 9 ... Air spring, 10 ... Cam, 11 ... Plunger, 12 ... Piping,
13 …… Cam, 14 …… Plunger, 15 …… Piping.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】燃焼室の頂部を開閉する1個の傘状の主弁
(4)と、前記主弁(4)の背後に位置し、この主弁
(4)で開閉される切換え室(3a)と、この切換え室
(3a)に連絡し、前記主弁(4)を囲み、燃焼室の近く
に配置した渦巻状の吸気路(6)と、この吸気路(6)
に隣接して配置した排気路(7)を前記燃焼室に対して
上下にそれぞれ形成し、前記吸気路(6)に形成した弁
座(3c)と、排気路(7)に形成した弁座(3d)に交互
に接当して吸気路(6)と排気路(7)を交互に開閉す
る前記主弁(4)の弁軸(4a)を囲むように円筒状の吸
排気管制弁(5)を設け、この吸排気管制弁(5)は吸
気時に吸気に接触するように構成した内燃機関の吸排気
構造。
1. An umbrella-shaped main valve (4) that opens and closes the top of a combustion chamber, and a switching chamber (behind the main valve (4) that is opened and closed by the main valve (4). 3a), a spiral intake passage (6) which is connected to the switching chamber (3a), surrounds the main valve (4), and is arranged near the combustion chamber, and the intake passage (6).
And an exhaust passage (7) arranged adjacent to the exhaust passage (7) above and below the combustion chamber, respectively, and a valve seat (3c) formed in the intake passage (6) and a valve seat formed in the exhaust passage (7). (3d) Cylindrical intake / exhaust control valve (around the valve shaft (4a) of the main valve (4) that alternately contacts the intake passage (6) and the exhaust passage (7). 5) is provided, and the intake / exhaust control valve (5) is an intake / exhaust structure for an internal combustion engine configured to come into contact with intake during intake.
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