(57)【要約】【課題】ＥＧＲ機構を備えた４サイクルエンジンにおいて、さらなる燃費向上を図る。【解決手段】  エンジン１０には、ＥＧＲ機構１０１が形成されている。ＥＧＲ機構１０１は、ガス貯留室１００と、排気通路３１の燃焼室４０側の端部と、ガス貯留室１００とを接続している接続通路１１０とを含む。接続通路１１０の排気通路３１側の端部１１０ｅは、シリンダ５１の軸方向から視た際に、排気通路３１の接続通路１１０と接続されている部分の中心とシリンダ５１の軸心ＡＸとを通る直線Ｌに対して傾斜する方向に沿って延びている。バルブ駆動機構１６は、オーバーラップ期間Ｔ０が形成され、かつ上死点前オーバーラップ期間Ｔ１よりも、上死点後オーバーラップ期間Ｔ２の方が長くなるように吸気バルブ２２及び排気バルブ３２を駆動する。【選択図】図４
2012036732.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンと、
前記ピストンが摺動可能に収納されており、燃焼室を含む略円柱状のシリンダが形成されているシリンダボディと、
前記シリンダボディの先端部に接続されており、前記燃焼室に接続されている吸気通路及び排気通路が形成されているシリンダヘッドと、
前記吸気通路を開閉する吸気バルブと、
前記排気通路を開閉する排気バルブと、
前記吸気バルブ及び前記排気バルブを駆動するバルブ駆動機構と、
を備え、
既燃焼ガスを一次貯留するガス貯留室と、前記排気通路の前記燃焼室側の端部と、前記ガス貯留室とを接続している接続通路とを含むＥＧＲ機構が形成されており、
前記接続通路の前記排気通路側の端部は、前記シリンダの軸方向から視た際に、前記排気通路の前記接続通路と接続されている部分の中心と前記シリンダの軸心とを通る直線に対して傾斜する方向に沿って延びており、
前記バルブ駆動機構は、排気バルブが開いている時期と前記吸気バルブが開いている時期とが前記ピストンが上死点に達する時およびその前後においてオーバーラップするオーバーラップ期間が形成され、かつ前記オーバーラップ期間のうちの、前記ピストンが上死点に達するまでの上死点前オーバーラップ期間よりも、前記オーバーラップ期間のうちの、前記ピストンが上死点に達した後の上死点後オーバーラップ期間の方が長くなるように前記吸気バルブ及び前記排気バルブを駆動する４サイクルエンジン。
【請求項２】
請求項１に記載された４サイクルエンジンにおいて、
前記ＥＧＲ機構は、前記オーバーラップ期間において前記ガス貯留室から既燃ガスが排出される形状を有する４サイクルエンジン。
【請求項３】
請求項２に記載された４サイクルエンジンにおいて、
前記ＥＧＲ機構は、前記上死点後オーバーラップ期間のうちの少なくとも一部の期間において前記ガス貯留室から既燃ガスが排出される形状を有する４サイクルエンジン。
【請求項４】
請求項３に記載された４サイクルエンジンにおいて、
前記ＥＧＲ機構は、前記上死点前オーバーラップ期間のうちの少なくとも一部の期間において前記ガス貯留室から既燃ガスが排出される形状を有する４サイクルエンジン。
【請求項５】
請求項１に記載された４サイクルエンジンにおいて、
前記オーバーラップ期間において、前記排気通路内の既燃焼ガスは、前記燃焼室に実質的に流入しない４サイクルエンジン。
【請求項６】
請求項１に記載された４サイクルエンジンにおいて、
前記ガス貯留室への前記既燃焼ガスの吸入及び排出のサイクルの周波数は、前記排気通路における排気脈動の周波数よりも低い４サイクルエンジン。
【請求項７】
請求項１に記載された４サイクルエンジンにおいて、
前記バルブ駆動機構は、前記吸気バルブを駆動する吸気側カムシャフトと、前記排気バルブを駆動する排気側カムシャフトとを含む４サイクルエンジン。
【請求項８】
請求項１に記載の４サイクルエンジンを備える車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は４サイクルエンジン及びそれを備える車両に関する。特に、本発明は、排気ガス再循環機構（ＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅ−ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）機構）を備える４サイクルエンジン及びそれを備える車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンの既燃焼ガスを吸気中に戻す排気ガス再循環機構（ＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅ−ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）機構）を備える４サイクルエンジンが知られている。ＥＧＲ機構を備える４サイクルエンジンでは、既燃焼ガスが吸気中に戻されることにより燃焼最高温度が低下する。従って、ＮＯｘの発生を抑制することができる。また、既燃焼ガスの再循環により、ポンピングロスを低減することができる。その結果、燃費を向上させることができる。
【０００３】
このように、４サイクルエンジンにＥＧＲ機構を設けることにより種々のメリットが得られる。しかしながら、従来の排気管内の既燃焼ガスを吸気管に直接戻すＥＧＲ機構の場合、特に自動二輪車においては、ＥＧＲ機構の設計自由度が低いという問題がある。具体的には、ＥＧＲ機構を効率的に機能させるためには、排気脈動の周波数が、既燃焼ガスの再循環の周波数に合致するように排気管の径や長さなどを設計する必要がある。しかしながら、排気管の径や長さなどは、他の要因にも関係する。このため、排気管の径や長さなどをＥＧＲ機構が効率的に機能する径や長さに設定できるとは必ずしも限らない。
【０００４】
また、従来の排気管内の既燃焼ガスを吸気管に直接戻すＥＧＲ機構を備えたエンジンでは、十分に燃費を向上することが困難であるという問題がある。
【０００５】
それに対して、本発明者らは、従来の排気管内の既燃焼ガスを吸気管に直接戻すＥＧＲ機構とは全く異なるＥＧＲ機構を開発し、既に特許出願をしている。その特許出願に対応する公開公報が下記の特許文献１である。
【０００６】
下記の特許文献１に示すように、本発明者らが開発したＥＧＲ機構（以下、「別室型ＥＧＲ機構」という。）は、ガス貯留室を備えている。ガス貯留室は、排気通路に連通しており、燃焼室から排出された既燃焼ガスを貯留する。この別室型ＥＧＲ機構では、排気バルブが開いている間に既燃焼ガスがガス貯留室に流入する。ガス貯留室内に貯留されている既燃焼ガスは、排気バルブが開いている間に燃焼室に排出される。
【０００７】
このように、本発明者らが開発した別室型ＥＧＲ機構では、ガス貯留室と燃焼室との間で既燃焼ガスの再循環が行われる。このため、ガス貯留室と、ガス貯留室と排気通路とを接続する接続通路とを調節することにより、任意のタイミングで既燃焼ガスの再循環を行うことができる。
【０００８】
さらに、本発明者らが開発した別室型ＥＧＲ機構では、接続通路が排気通路の燃焼室側の端部に開口しており、かつ接続通路の排気通路側の端部が燃焼室の内周壁に沿った方向に向いている。このため、ガス貯留室からの既燃焼ガスは、燃焼室の周辺部にスワール状に排出される。従って、燃焼室の周辺部のクエンチングエリアの未燃焼ガスが減少する。その結果、炭化水素ガス（ＨＣ）の排出量を抑制することができると共に、燃焼効率を向上できるという効果も得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】ＷＯ  ２００８／０１３０４５  Ａ１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述のように、本発明者らが開発した別室型ＥＧＲ機構は、従来の排気管内の既燃焼ガスを吸気管に直接戻すＥＧＲ機構とは全く異なる画期的なシステムである。しかしながら、燃費をさらに向上するために、再循環する既燃焼ガスの体積をさらに増大させたいという要望もある。
【００１１】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ＥＧＲ機構を備えた４サイクルエンジンにおいて、さらなる燃費向上を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る４サイクルエンジンは、ピストンと、シリンダボディと、シリンダヘッドと、吸気バルブと、排気バルブと、バルブ駆動機構とを備えている。シリンダボディには、略円柱状のシリンダが形成されている。シリンダには、燃焼室が含まれている。シリンダには、ピストンが摺動可能に収納されている。シリンダヘッドは、シリンダボディの先端部に接続されている。シリンダヘッドには、吸気通路及び排気通路が形成されている。吸気通路及び排気通路のそれぞれは、燃焼室に接続されている。吸気バルブは、吸気通路を開閉する。排気バルブは、排気通路を開閉する。バルブ駆動機構は、吸気バルブ及び排気バルブを駆動する。本発明に係る４サイクルエンジンには、ＥＧＲ機構が形成されている。ＥＧＲ機構は、ガス貯留室と、接続通路とを含む。ガス貯留室は、既燃焼ガスを一次貯留する。接続通路は、排気通路の燃焼室側の端部と、ガス貯留室とを接続している。接続通路の排気通路側の端部は、シリンダの軸方向から視た際に、排気通路の接続通路と接続されている部分の中心とシリンダの軸心とを通る直線に対して傾斜する方向に沿って延びている。バルブ駆動機構は、オーバーラップ期間が形成され、かつ上死点前オーバーラップ期間よりも、上死点後オーバーラップ期間の方が長くなるように吸気バルブ及び排気バルブを駆動する。オーバーラップ期間は、排気バルブが開いている時期と吸気バルブが開いている時期とがピストンが上死点に達する時およびその前後においてオーバーラップする期間である。上死点前オーバーラップ期間は、オーバーラップ期間のうちの、ピストンが上死点に達するまでの期間である。上死点後オーバーラップ期間は、オーバーラップ期間のうちの、ピストンが上死点に達した後の期間である。
【００１３】
本発明に係る車両は、上記本発明に係る４サイクルエンジンを備えている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明では、上死点前オーバーラップ期間よりも、上死点後オーバーラップ期間の方が長くなるように吸気バルブ及び排気バルブが駆動される。このため、既燃焼ガスの戻り量を多くできる。その結果、さらなる燃費向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】自動二輪車の略図的左側面図である。
【図２】エンジンの略図的部分断面図である。
【図３】シリンダヘッドの略図的断面図である。
【図４】図３における方向Ｆ４から視たときの図である。
【図５】排気ポートの燃焼室側端部周辺を表す模式図である。
【図６】エンジンの一部を拡大した略図的断面図である。
【図７】図６における方向Ｆ７から視たときの図である。
【図８】実施形態におけるバルブ開度及び既燃焼ガスの容量を示すタイムチャートである。
【図９】特許文献１に記載されているバルブ開度及び既燃焼ガスの容量を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について、図１に示す所謂狭義のモーターサイクルである自動二輪車１を例に挙げて説明する。なお、自動二輪車１は、本発明の一実施形態である。本発明の車両は、自動二輪車１に限定されない。本発明において、車両には、自動車、鞍乗型車両が含まれる。鞍乗型車両には、オフロードビークル（off-road vehicle）や広義のモーターサイクルが含まれる。広義のモーターサイクルには、狭義のモーターサイクルの他に、モペット、スクーター、オフロードバイクなどが含まれる。
【００１７】
（自動二輪車１の概略構造）
まず、図１を参照して、自動二輪車１の概略構造について説明する。図１に示すように、自動二輪車１は、車体フレーム２を備えている。車体フレーム２には、図示しないステアリンシャフトが回転可能に挿入されている。ステアリンシャフトには、ハンドル３と、フロントフォーク４とが取り付けられている。フロントフォーク４の下端部には、前輪５が回転可能に支持されている。
【００１８】
また、車体フレーム２には、エンジン１０が懸架されている。本実施形態のエンジン１０は、単気筒の４サイクルエンジンである。但し、本発明において、エンジンは、単気筒エンジンに限定されない。本発明において、エンジンは、並列多気筒エンジン、直列多気筒エンジン、Ｖ型多気筒エンジン、水平対向多気筒エンジンなどであってもよい。
【００１９】
エンジン１０は、図示しない動力伝達機構により後輪７に接続されている。後輪７は、車体フレーム２に揺動可能に支持されているリアアーム８の後端部に回転可能に支持されている。
【００２０】
（エンジン１０）
次に、図２等を参照してエンジン１０の構造について詳細に説明する。図２は、シリンダボディ及びシリンダヘッド部分を断面として示すエンジンの略図的左側面図である。図２に示すように、エンジン１０は、クランクケース１０ａを備えている。クランクケース１０ａには、図示しないクランクシャフトが回転可能に収納されている。
【００２１】
クランクケース１０ａには、シリンダボディ１０ｂが取り付けられている。シリンダボディ１０ｂの先端部には、シリンダヘッド１０ｃが接続されている。シリンダボディ１０ｂの内部には、略円柱状のシリンダ５１が形成されている。このシリンダ５１内には、ピストン５２が摺動可能に収納されている。このピストン５２により、シリンダ５１内に燃焼室４０が区画されている。ピストン５２は、コンロッド５３を介して、上記クランクシャフトに接続されている。ピストン５２は、クランクシャフトの回転に伴ってピストン５２内をピストン５２の軸方向に変位する。
【００２２】
シリンダヘッド１０ｃには、吸気通路としての吸気ポート２１と、排気通路としての排気ポート３１とが形成されている。この吸気ポート２１及び排気ポート３１は、燃焼室４０に接続されている。また、吸気ポート２１は、図示しないエアクリーナーに接続されている。また、吸気ポート２１とエアクリーナーとの間には、キャブレターや電子制御式フューエルインジェクション機構などの燃料供給機構が接続されている。空気及び燃料は、吸気ポート２１を経由して燃焼室４０に供給される。
【００２３】
排気ポート３１には、図示しないエギゾーストパイプを介して図示しないエギゾーストマフラーが接続されている。燃焼室４０の既燃焼ガスは、排気ポート３１、エギゾーストパイプ及びエギゾーストマフラーを経由して排出される。
【００２４】
また、シリンダヘッド１０ｃには、吸気バルブ２２と、排気バルブ３２と、バルブ駆動機構１６が設けられている。図３に示すように、吸気バルブ２２は、柄部２２ｂと、弁部２２ａとを備えている。弁部２２ａは、柄部２２ｂの先端に接続されている。吸気バルブ２２は、吸気ポート２１を開閉する。具体的には、吸気ポート２１の燃焼室４０側の端部には、燃焼室４０につながる開口が形成されているバルブシート２４が設けられている。吸気バルブ２２の弁部２２ａは、このバルブシート２４の開口を開閉する。
【００２５】
排気バルブ３２は、枝部３２ｂと、弁部３２ａとを備えている。弁部３２ａは、枝部３２ｂの先端に接続されている。排気バルブ３２は、排気ポート３１を開閉する。具体的には、排気ポート３１の燃焼室４０側の端部には、燃焼室４０につながる開口が形成されているバルブシート３４が設けられている。排気バルブ３２の弁部３２ａは、このバルブシート３４の開口を開閉する。
【００２６】
吸気バルブ２２と排気バルブ３２とは、バルブ駆動機構１６によって駆動される。バルブ駆動機構１６は、吸気側カムシャフト２３と、排気側カムシャフト３３とを備えている。吸気側カムシャフト２３は、吸気バルブ２２を駆動するカムシャフトである。吸気側カムシャフト２３が回転することにより、吸気バルブ２２が駆動され、吸気ポート２１が開閉される。排気側カムシャフト３３は、排気バルブ３２を駆動するカムシャフトである。排気側カムシャフト３３が回転することにより、排気バルブ３２が駆動され、排気ポート３１が開閉される。
【００２７】
また、図４に示すように、本実施形態のエンジン１０には、所謂別室型のＥＧＲ機構１０１が設けられている。ここで、「別室型のＥＧＲ機構」とは、既燃焼ガスを一次貯留するガス貯留室を有し、そのガス貯留室に一次貯留した既燃焼ガスを燃焼室に再び戻す機構を意味する。別室型のＥＧＲ機構では、燃焼室に戻される既燃焼ガスは、主としてガス貯留室に貯留された既燃焼ガスである。但し、燃焼室に戻される既燃焼ガスには、排気通路から戻される既燃焼ガスが一部含まれていてもよい。
【００２８】
なお、本実施形態では、燃焼室４０に戻される既燃焼ガスは、実質的にすべてガス貯留室１００に一次貯留された既燃焼ガスであり、排気ポート３１内の既燃焼ガスは、燃焼室４０に実質的に流入しない場合について説明する。ここで、「排気通路内の既燃焼ガスが、燃焼室に実質的に流入しない」とは、排気通路内の既燃焼ガスの燃焼室への流入量が、排気通路内の既燃焼ガスの燃焼室への流入が既燃焼ガスのスワール流に実質的に影響しない程度の量であることをいう。
【００２９】
図４及び図５に示すように、ＥＧＲ機構１０１は、ガス貯留室１００と、接続通路１１０とを備えている。ガス貯留室１００は、燃焼室４０から排出された既燃焼ガスを一次貯留する部屋である。本実施形態では、ガス貯留室１００は、シリンダボディ１０ｂ及びシリンダヘッド１０ｃとは別体に形成されている。但し、本発明は、この構成に限定されない。ガス貯留室をシリンダボディ及びシリンダヘッドのうちの少なくとも一方に形成してもよい。
【００３０】
ガス貯留室１００は、接続通路１１０によって排気通路として排気ポート３１に接続されている。具体的には、接続通路１１０の排気ポート３１側の端部１１０ｅは、排気ポート３１の燃焼室４０側の端部に接続されている。より具体的には、接続通路１１０は、バルブシート３４近傍に開口している。詳細には、接続通路１１０は、弁部３２ａが排気ポート３１を閉鎖しているときに、燃焼室４０に接続されない範囲内において、端部１１０ｅが燃焼室４０に極力近い位置に位置するように形成されている。
【００３１】
また、図７に示すように、接続通路１１０の端部１１０ｅは、シリンダ５１の軸心ＡＸの延びる方向から視た際に、排気ポート３１の接続通路１１０と接続されている部分の中心Ｃと、シリンダ５１の軸心ＡＸとを通過する直線Ｌに対して傾斜する方向に延びている。なお、直線Ｌと、接続通路１１０の端部１１０ｅの延びる方向Ｄとが平行ではないことをいい、直線Ｌと方向Ｄとは、垂直であることが好ましい。
【００３２】
すなわち、本実施形態では、接続通路１１０の端部１１０ｅは、シリンダ５１の周面に沿って設けられている。なお、接線Ｔと方向Ｄとが平行となるように端部１１０ｅが形成されていることが好ましい。
【００３３】
また、接続通路１１０の端部１１０ｅは、ピストン５２の径方向から視た際に、ピストン５２の径方向に対して略水平に延びている。
【００３４】
次に、本実施形態におけるバルブ駆動機構１６の動作と、そのバルブ駆動機構１６の動作により発現するＥＧＲ機構１０１の作用について詳細に説明する。
【００３５】
図８は、バルブ開度及び既燃焼ガス容量のタイムチャートである。なお、図８において、既燃焼ガス容量とは、ガス貯留室１００に貯留されている既燃焼ガスの体積を意味する。既燃焼ガス容量が小さいときは、ガス貯留室１００に貯留されている既燃焼ガスの体積が小さい。既燃焼ガス容量が大きいときは、ガス貯留室１００に貯留されている既燃焼ガスの体積が大きい。
【００３６】
図８に示すように、本実施形態では、バルブ駆動機構１６は、排気バルブ３２が開いている時期（ＥＸ期間）と、吸気バルブ２２が開いている時期（ＩＮ期間）とが、ピストン５２が上死点に達する時（ｄ２）およびｄ２の前後においてオーバーラップするように吸気バルブ２２と排気バルブ３２とを駆動する。すなわち、ＥＸ期間は、ｄ２よりも後のｄ３まで継続される。また、ＩＮ期間は、ｄ２よりも前のｄ１から開始される。なお、以下の説明において、ＥＸ期間とＩＮ期間とがオーバーラップしている期間をオーバーラップ期間Ｔ０、オーバーラップ期間Ｔ０のうち、ｄ２よりも前の期間を上死点前オーバーラップ期間Ｔ１、オーバーラップ期間Ｔ０のうち、ｄ２よりも前の期間を上死点後オーバーラップ期間Ｔ２として説明する。
【００３７】
そして、バルブ駆動機構１６は、上死点前オーバーラップ期間Ｔ１よりも上死点後オーバーラップ期間Ｔ２の方が長くなるように吸気バルブ２２と排気バルブ３２とを駆動する。
【００３８】
ここで、本実施形態では、ＥＧＲ機構１０１を構成するガス貯留室１００及び接続通路１１０は、オーバーラップ期間Ｔ０においてガス貯留室１００から既燃焼ガスが排出される形状寸法に形成されている。このため、ＥＸ期間が開始されてからしばらくの期間にガス貯留室１００に貯留された既燃焼ガスは、オーバーラップ期間Ｔ０においてガス貯留室１００から排出される。
【００３９】
詳細には、ガス貯留室１００及び接続通路１１０は、上死点後オーバーラップ期間Ｔ２のうちの少なくとも一部の期間と、上死点前オーバーラップ期間Ｔ１のうちの少なくとも一部の期間とにおいてガス貯留室１００から既燃焼ガスが排出される形状寸法に形成されている。すなわち、本実施形態では、ガス貯留室１００から既燃焼ガスが排出され、燃焼室４０に流入する排出期間は、ピストン５２が上死点に達した時（ｄ２）にまたがって位置している。
【００４０】
このため、本実施形態では、まず、エンジン１０の膨張行程及び排気行程中の排気バルブ３２が開いているＥＸ期間の少なくとも一部において、既燃焼ガスがガス貯留室１００に流入する。
【００４１】
ここで、上述の通り、接続通路１１０の端部１１０ｅは、直線Ｌに対して傾斜する方向に延びている。このため、図６及び図７に示すように、ガス貯留室１００に貯留されていた既燃焼ガスは、燃焼室４０の外周部にスワール状に流入する。すなわち、既燃焼ガスは、燃焼室の外周部に、燃焼室４０の周方向に沿って螺旋状にスワール流として流入する。図７に示すこの既燃焼ガスが流入する燃焼室４０の外周部は、火炎が伝搬したときに冷却により火炎が消えやすい領域であるクエンチングエリアＱＡとなりやすい傾向にある。本実施形態では、このクエンチングエリアＱＡに高温の既燃焼ガスがスワール状に流入するため、クエンチングエリアＱＡの未燃焼ガスが効果的に蒸発する。よって、クエンチングエリアＱＡに未燃焼ガスが残存することが抑制される。その結果、未燃焼ガスの量が減少し、炭化水素ガス（ＨＣ）の排出量を効果的に抑制することができる。
【００４２】
また、既燃焼ガスを燃焼室４０に戻すことにより、燃焼最高温度を低下させることができる。従って、ＮＯｘの発生を抑制することができる。さらに、既燃焼ガスを燃焼室４０に戻すことにより、ポンピングロスを低減することができる。その結果、燃費を向上させることができる。
【００４３】
なお、ガス貯留室１００及び接続通路１１０を、オーバーラップ期間Ｔ０においてガス貯留室１００から既燃焼ガスが排出される形状寸法に設計する方法としては、例えば、実験的に設計する方法や、ヘルムホルツの原理に基づいて設計する方法などが挙げられる。
【００４４】
図９は、特許文献１に記載されているバルブ開度及び既燃焼ガス容量のタイムチャートである。図９に示すように、特許文献１では、排気バルブが閉じられるタイミングの近傍であって、ピストンが上死点に達する前の期間においてガス貯留室からの既燃焼ガスの排出が行われている。そして、上死点前オーバーラップ期間Ｔ１よりも上死点後オーバーラップ期間Ｔ２が短く設定されている。ここで、ピストンが上死点に達するまでの期間においては、燃焼室の容積が縮小していく。このため、ピストンが上死点に達するまでの期間において、ガス貯留室から既燃焼ガスが排出されても、既燃焼ガスは、効率的に燃焼室に流入しない。このため、特許文献１に記載のエンジンでは、燃焼室に導入することができる既燃焼ガスの体積を大きくすることが困難である。換言すれば、特許文献１に記載のエンジンでは、既燃焼ガスの燃焼室への効率的な導入が困難である。
【００４５】
既燃焼ガスを燃焼室４０に効率的に導入するためには、燃焼室４０の容積が拡大していく期間において既燃焼ガスがガス貯留室１００から排出されるようにすることが好ましい。このため、既燃焼ガスを燃焼室４０に効率的に導入するために、既燃焼ガスがガス貯留室１００から排出される排出期間の少なくとも一部を、上死点後オーバーラップ期間Ｔ２内に位置させることが好ましい。また、既燃焼ガスを燃焼室４０に効率的に導入するためには、排出期間をより長くすることが好ましい。
【００４６】
例えば、特許文献１に記載されたエンジンにおいても、排出期間が上死点後オーバーラップ期間Ｔ２に位置するように、ＥＧＲ機構を改良することにより、既燃焼ガスの燃焼室４０への導入効率を改善することは可能である。
【００４７】
しかしながら、特許文献１に記載のエンジンでは、上死点前オーバーラップ期間Ｔ１よりも上死点後オーバーラップ期間Ｔ２が短く設定されている。従って、排出期間の上死点後オーバーラップ期間Ｔ２内に位置する部分の長さを長くすることが困難である。すなわち、既燃焼ガスが燃焼室に導入されやすい上死点後オーバーラップ期間Ｔ２における排出期間を長くすることが困難である。従って、特許文献１に記載のエンジンでは、既燃焼ガスの燃焼室４０への導入効率を十分に高くすることは困難である。
【００４８】
それに対して本実施形態では、上述のように、上死点前オーバーラップ期間Ｔ１よりも上死点後オーバーラップ期間Ｔ２の方が長い。このため、既燃焼ガスが燃焼室に導入されやすい上死点後オーバーラップ期間Ｔ２における排出期間を長くすることが可能である。従って、燃焼室４０に導入される既燃焼ガスの体積をより大きくし得る。その結果、燃費をより向上することができる。換言すれば、エンジン１０のエネルギー効率をより高めることができる。
【００４９】
また、例えば、図９に示すように、上死点前オーバーラップ期間Ｔ１にガス貯留室からの既燃焼ガスが燃焼室に流入するようにした場合は、上死点後オーバーラップ期間Ｔ２を長くすると、上死点後オーバーラップ期間Ｔ２に排気ポートから多くの既燃焼ガスが燃焼室に流入することとなる。このため、燃焼室にスワール流として流入する既燃焼ガスの割合が低くなる。
【００５０】
それに対して本実施形態では、上死点後オーバーラップ期間Ｔ２においてガス貯留室１００から既燃焼ガスが排出される。このため、上死点後オーバーラップ期間Ｔ２における排気ポート３１からの既燃焼ガスの戻り量を少なくすることができる。従って、燃焼室４０には主としてガス貯留室１００から既燃焼ガスがスワール流として流入することとなる。よって、燃焼室４０にスワール流として流入する既燃焼ガスの割合を高くすることができる。その結果、クエンチングエリアＱＡに未燃焼ガスが残存することをより効果的に抑制することができる。
【００５１】
また、燃焼室４０に導入される既燃焼ガスの体積を多くする観点からは、ガス貯留室１００から既燃焼ガスが排出される排出期間が長いことが好ましい。本実施形態では、上死点後オーバーラップ期間Ｔ２においてガス貯留室１００から既燃焼ガスが排出されると共に、上死点前オーバーラップ期間Ｔ１においてもさらに既燃焼ガスがガス貯留室１００から排出される。従って、既燃焼ガスのガス貯留室１００からの排出期間を長くすることができる。従って、燃焼室４０に導入される既燃焼ガスの体積をさらに大きくできる。その結果、燃費をさらに向上することができる。
【００５２】
なお、別室型のＥＧＲ機構が設けられておらず、排気ポートやエギゾーストパイプの既燃焼ガスを燃焼室に戻すエンジンにおいて、既燃焼ガスの燃焼室への流入のタイミングを変えるためには、吸気ポートやエギゾーストパイプの形状寸法を変更する必要がある。すなわち、所望のタイミングで既燃焼ガスが燃焼室に流入するような形状寸法に吸気ポートやエギゾーストパイプを形成する必要がある。
【００５３】
しかしながら、吸気ポートやエギゾーストパイプの形状寸法は、性能や排気ガス規制などの他の要因によって決定せざるを得ない場合が多い。よって、吸気ポートやエギゾーストパイプの設計自由度は、低い。従って、既燃焼ガスを燃焼室に戻すのに適した形状寸法に吸気ポートやエギゾーストパイプを形成できるとは限らない。
【００５４】
それに対して、本実施形態では、別室型のＥＧＲ機構１０１が設けられている。このため、既燃焼ガスを燃焼室４０に戻すタイミングをＥＧＲ機構１０１の形状寸法を変えることによって調節することができる。そして、ＥＧＲ機構１０１は、既燃焼ガスを燃焼室４０に戻すためを主目的とする機構である。このため、ＥＧＲ機構１０１の形状寸法は、他の要因によらず、既燃焼ガスを燃焼室４０に戻す観点のみから設計することができる。すなわち、ＥＧＲ機構１０１は、吸気ポートやエギゾーストパイプと比較して、設計自由度が高く、所望のタイミングで既燃焼ガスが燃焼室４０に戻るように設計することができる。よって、本実施形態のように、別室型のＥＧＲ機構１０１を設けることにより、燃費の向上と、ＮＯｘなどの有毒ガス排出量の低減などの他の要求との両立を図ることができる。
【００５５】
また、本実施形態では、排気ポート３１の既燃焼ガスは、燃焼室４０に実質的に流入せず、実質的にガス貯留室１００の既燃焼ガスのみが燃焼室４０に流入する。従って、既燃焼ガスの燃焼室４０への戻り量は、排気ポート３１の圧力などによる影響を受けにくい。従って、安定した体積の既燃焼ガスを燃焼室４０に戻すことができる。
【００５６】
また、ガス貯留室１００への既燃焼ガスの吸入及び排出のサイクルの周波数は、排気ポート３１における排気脈動の周波数よりも低い。従って、ガス貯留室１００からの既燃焼ガスの安定した排出が可能となる。
【００５７】
なお、本実施形態のＥＧＲ機構１０１は、どのような形態のエンジンにも適用可能であるが、単気筒エンジンに適用した場合に最も大きな効果が得られる。このため、本実施形態のエンジン１０は、単気筒エンジンであることが好ましい。
【００５８】
以下、本発明を実施した好ましい形態の他の例について説明する。以下の実施形態の説明において、上記第１の実施形態と実質的に共通の機能を有する部材を共通の符号で参照し、説明を省略する。
【００５９】
（第１の変形例）
上記第１の実施形態では、ガスを貯留するガス貯留室として、既燃焼ガスを貯留するガス貯留室１００のみを設けた例について説明した。但し、本発明は、この構成に限定されない。例えば、ガス貯留室１００に加えて、未燃焼ガスを貯留する新気貯留室を設けてもよい。新気貯留室は、第１の通路により、吸気ポート２１に接続されている吸気管に接続されると共に、第２の通路により、吸気ポート２１の燃焼室４０側の端部に接続される。新気貯留室は、吸気行程において負圧になるため、吸気バルブ２２により吸気ポート２１が閉じられた後に新気貯留室に未燃焼ガスが取り込まれる。取り込まれた未燃焼ガスは、次の吸気行程の際に第２の通路を経由して燃焼室４０にスワール流として流入する。このため、さらなる燃費の向上を図ることが可能となる。
【００６０】
（第２の変形例）
上記第１の実施形態では、ガス貯留室１００の容積が不変とされている例について説明した。但し、本発明は、この構成に限定されない。ガス貯留室１００は、容積が可変であってもよい。ガス貯留室１００の容積を可変にする方法は特に限定されない。ガス貯留室１００の容積を可変にする方法の一例としては、例えば、ガス貯留室１００にピストンを設ける方法が挙げられる。
【００６１】
（第３の変形例）
上記第１の実施形態では、吸気ポート２１及び排気ポート３１がそれぞれひとつずつ設けられている例について説明した。但し、本発明はこの構成に限定されない。例えば、吸気ポート２１及び排気ポート３１をそれぞれ複数設けてもよい。その場合に、ガス貯留室１００は、複数の排気ポート３１のうちのひとつまたはいくつかに接続されていてもよい。また、ガス貯留室１００は、複数の排気ポート３１のすべてに接続されていてもよい。
【符号の説明】
【００６２】
Ｔ０      オーバーラップ期間
Ｔ１      上死点前オーバーラップ期間
Ｔ２      上死点後オーバーラップ期間
１      自動二輪車（車両）
１０      エンジン
１０ｂ    シリンダボディ
１０ｃ    シリンダヘッド
１６      バルブ駆動機構
２１      吸気ポート（吸気通路）
２２      吸気バルブ
２３      吸気側カムシャフト
３１      排気ポート（排気通路）
３２      排気バルブ
３３      排気側カムシャフト
４０      燃焼室
５１      シリンダ
５２      ピストン
１００      ガス貯留室
１０１      ＥＧＲ機構
１１０      接続通路
１１０ｅ    接続通路の端部
ＡＸ      シリンダの軸心
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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