(57)【要約】【課題】  車両用ガソリンエンジン及びディーゼルエンジンとしては、２サイクルエンジンもしくは４サイクルエンジンが主流である。一方、日本における地球温室効果ガスである二酸化炭素（ＣＯ２）の排出量の約２０％が自動車からの主要排出源であり、エンジンのさらなる排気浄化と合わせて燃費の改善が求められている。こうした中で、現状のエンジンの基本構造を大幅に変更せずに、今よりさらなるエンジンの燃費改善を行うことを可能とした、車両用エンジンの省燃費化システムを提供する。【解決手段】  筒内噴射方式の高圧縮比型の過給機付６サイクルエンジンシステムとして、高出力・低燃費化に対応したことを特徴としている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両用エンジンの省燃費化を行うため、従来のエンジンがクランクシャフト１回転または２回転に１回の燃焼を行っていた２サイクルまたは４サイクルエンジンに対して、吸入、圧縮、膨張、排気、第２吸入、第２排気行程とした６サイクルエンジンによりクランクシャフト３回転で１回燃焼することを特徴とする車両用６サイクルエンジンの省燃費化システム。
【請求項２】
請求項１記載の車両用６サイクルエンジンの省燃費化システムにおいて、エンジンの平均有効圧力を加増して、エンジンの出力を増すため過給機を備えたことを特徴とする車両用６サイクルエンジンの省燃費化システム。
【請求項３】
請求項１記載の車両用６サイクルエンジンの省燃費化システムにおいて、第２吸入、第２排気行程で排出された空気は、そのまま排気系統に排出され、排気ガス中の一酸化炭素（ＣＯ）と炭化水素（ＨＣ）の酸化反応を促進させるのに利用できるため、従来の４サイクルガンリンエンジンの二次空気導入装置が廃止できることを特徴とする車両用６サイクルエンジンの省燃費化システム。
【請求項４】
請求項１から請求項３記載の車両用６サイクルエンジンの省燃費化システムにおいて、従来の４サイクルエンジンに対して第２吸入、第２排気行程が追加されているため、第２吸入行程と第２排気行程で新規空気の吸入と排気が行われるためにシリンダ内部が冷却されて、燃料の自己着火によるノッキングの発生が抑えられるため圧縮比を高くすることが可能となり、熱効率が向上して省燃費化と高出力化が図れることを特徴とする車両用６サイクルエンジンの省燃費化システム。
【請求項５】
請求項１から請求項４記載の車両用６サイクルエンジンの省燃費化システムにおいて、エンジンシリンダ内部に直接燃料を噴射する筒内噴射方式とし、車両の負荷に応じた空燃比をコンピュータ制御することによって、排気の浄化と省燃費化が図れることを特徴とする車両用６サイクルエンジンの省燃費化システム。
【請求項６】
請求項１から請求項５記載の車両用６サイクルエンジンの省燃費化システムにおいて、従来の４サイクルガンリンエンジン及びディーゼルエンジンに対して、大幅なエンジンの改造をすることがなく、省燃費化と高出力化が図れることを特徴とする車両用６サイクルエンジンの省燃費化システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、車両用ガソリンエンジン及びディーゼルエンジンの省燃費化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】  従来、車両用ガソリンエンジン及びディーゼルエンジンとしては、２サイクルエンジンもしくは４サイクルエンジンが主流である。一方、日本における地球温室効果ガスである二酸化炭素（ＣＯ２）の排出量の約２０％が自動車からの主要排出源であり、エンジンのさらなる排気浄化と合わせて燃費の改善が求められている。【０００３】  こうした中で、ディーゼルエンジンの燃費改善に関しては、コモンレール式燃料噴射システムの実用化、またガソリンエンジンに関しては、車両の負荷によって希薄空燃比で燃焼をさせるための成層燃焼と均質燃焼の燃焼形態を切り替える直噴ガンリンエンジンの実用化等によって燃費の改善がなされている。【０００４】  なお、本願発明に関連する公知技術として次の非特許文献１を挙げることができる。【０００５】
【非特許文献１】  新編  自動車工学便覧  第４編  １エンジン  第１−１９頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】  従来の車両用ガソリンエンジン及びディーゼルエンジンの燃焼方式は、２サイクルエンジンの場合、１回転毎に燃料が供給されて燃焼するのでトルク変動は少ないが、吸・排気が独立した行程で行われないため、排気が不完全となり、燃焼が不安定になり易い。また、混合気の吹き抜けも多いので燃費が悪く、排気ガス中の炭化水素（ＨＣ）濃度も高い。一方、４サイクルエンジンの場合、２回転毎に燃料が供給されて燃焼するのでトルク変動が大きく、円滑な運転をするためには多シリンダ化する必要があるが、各作用が行程毎に分かれているため、混合気に含まれる残留ガスや混合気の吹き抜けが少なく、低速から高速まで燃焼が良好で、２サイクルエンジンに比べて燃費が少ない。【０００７】  上述の如く、２サイクルエンジンに比べ４サイクルエンジンの方が燃費に関しては優れており、この４サイクルエンジンのさらなる燃費改善を行うために、キャブレタによる混合気の形成から電子制御式燃料噴射装置が使われるようになり、車両の負荷状態によってきめ細かに空燃比を制御することにより、今日では低負荷時に希薄空燃比で燃焼させるための成層燃焼方法が考案され排気の浄化と省燃費化を図っている。【０００８】  さらに過給機装置（ターボチャージャまたはスーパチャージャ）が取り付けられて、同一排気量の無過給エンジンに比べて多量の空気を供給でき、充填効率が高められるので、エンジンの出力の増大が図られるため、より小さいエンジンで高出力を得ることで省燃費化を図る例がある。【０００９】  また、直噴エンジンが実用化され圧縮比を１０から１２位までに高めて、４サイクルエンジンの熱効率を向上させ、省燃費化を図っている。【００１０】  上記のような実用化によって燃費の改善は、過去のキャブレタ方式の予混合エンジンが主流であった当時からすると大幅に改善の効果は現れているが、従来の４サイクルエンジンよりさらに燃費の大幅な改善を行うためには、さらなるエンジンシステムについて発想の転換が必要となる。【００１１】  本発明は、このような点に鑑みて成されたもので、その目的は、現状のエンジンの基本構造を大幅に変更せずに、今よりさらなるエンジンの燃費改善を行うことを可能とした、車両用エンジンの省燃費化システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】  上述の目的を達成するため、本発明に係る車両用６サイクルエンジンの省燃費化システムは、従来の４サイクルエンジンが吸入、圧縮、膨張、排気行程から成るのに対して、吸入、圧縮、膨張、排気、第２吸入、第２排気行程から成る６サイクルエンジンとして、４サイクルエンジンが２回転で１回燃焼（膨張行程）させているのに対して３回転で１回燃焼（膨張行程）させて、燃焼回数低減により燃費の削減を行うことを特徴としている。【００１３】  本発明に係る車両用６サイクルエンジンの省燃費化システムにおいて、６サイクルエンジンによる出力の低下は、エンジンの圧縮比の増大及び過給機によるエンジンの平均有効圧力を加増することで、高出力化に対応したことを特徴としている。【００１４】  本発明に係る車両用６サイクルエンジンの省燃費化システムでは、シリンダに直接燃料を噴射する筒内噴射方式として排気ガス規制に対応すると共に低燃費化に対応することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】  以上説明したように本発明によれば、従来の過給装置及び筒内噴射方式を持つ４サイクルエンジンに対してカムシャフトタイミングギヤ、カム形状、点火時期そして燃料噴射時期の変更によって６サイクルエンジンとすることができ、従来の自然吸気４サイクルエンジンに対して大幅な省燃費化と高出力化が可能となる。【００１６】  また、第２吸入、第２排気行程で空気のみを吸入・排気するため、従来の４サイクルエンジンに用いられていた二次空気導入装置が廃止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】  以下に本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。本実施形態にかかる車両用６サイクルエンジンの省燃費化システムは、６サイクルエンジンに適用されており、図１はそのシステム構成図である。図１に示すように、この６サイクルエンジン本体１は、図２に示すような吸入、圧縮、膨張、排気、第２吸入、第２排気行程の６行程から成り、第２吸入、第２排気行程では空気のみを吸入、排気する。そのため従来の４サイクルエンジンが図３に示すような吸入、圧縮、膨張、排気行程の４行程でクランクシャフト１４が２回転で１回燃焼（膨張）が行われるのに対して、６サイクルエンジンはクランクシャフト１４が３回転で１回燃焼（膨張）が行われる。したがって、クランクシャフト１４が同一回転数であるならば燃料の消費量は６サイクルエンジンの方が少なくてすむ。【００１８】  また、図１に示すように、６サイクルエンジン本体１では、吸入及び第２吸入行程は同じインレットバルブ２を通って吸気され、同様に排気及び第２排気行程も同じエキゾーストバルブ３を通って排気される。【００１９】  ６サイクルエンジン本体１の構造は、基本的には従来の４サイクルエンジンと同じ構造であるが、唯一の違いはインレットバルブ２とエキゾーストバルブ３を作動させるカムの形状が、図４に示すような従来の４サイクルエンジン用カム形状から図５に示すようなカム形状に変更される。尚、６サイクルエンジンはクランクシャフト３回転に対してインレットバルブ用カムシャフト４及びエキゾーストバルブ用カムシャフト５は１回転するため、クランクシャフト１４の回転とインレットバルブ用カムシャフト４とエキゾーストバルブ用カムシャフト５の回転を繋ぐカムシャフトタイミングギヤ比の変更及び点火時期と燃料噴射時期の変更を行うだけで従来の４サイクルエンジンと同じ構造である。【００２０】  通常、６サイクルエンジンの場合、上記で述べたように３回転毎に１回、燃焼（膨張）が行われるために、エンジンの出力の低下及びトルク変動が生じる。これに対して、エンジンの平均有効圧力を加増することが考えられ、この方法として、図６に見られるような過給機によって、この平均有効圧力を高くすることができるため、本発明の６サイクルエンジン本体１には過給機１０が取り付けられている。【００２１】  また、６サイクルエンジンは、第２吸入、第２排気行程が従来の４サイクルエンジンに対して追加されているため、第２吸入行程と第２排気行程で新規空気の吸入と排気が行われるためにシリンダ内部が冷却されて、燃料の自己着火によるノッキングの発生が抑えられる。したがって、従来の４サイクルエンジンよりも圧縮比を高くすることが可能となり、熱効率が向上して、出力と燃費の向上が可能となる。【００２２】  ６サイクルエンジンの第２吸入、第２排気行程で排出された空気は、排気ガス中の一酸化炭素（ＣＯ）と炭化水素（ＨＣ）の酸化反応を排気系統で促進させるのに利用できるため、従来の４サイクルガソリンエンジンで用いられているような二次空気導入装置の廃止ができる。【００２３】  さらに、燃費向上のため６サイクルエンジン本体１は、予混合方式エンジンではなく、図１に見られるように直接シリンダ内に燃料を噴射する筒���噴射方式とし、車両の負荷に応じた空燃比あるいは最小の燃費が得られるようコンピュータによって制御される。
【産業上の利用可能性】
【００２４】  本発明は自動車、建設機械、農業機械および船舶用エンジンを製造、販売する産業分野で利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】  本発明の車両用６サイクルエンジンの省燃費化システムのシステム構成図である。
【図２】  本発明の車両用６サイクルエンジンの省燃費化システムの６サイクルエンジンに用いるエンジンのクランク角度に対する行程を説明する線図である。
【図３】  従来の４サイクルエンジンのクランク角度に対する行程を説明する線図である。
【図４】  従来の４サイクルエンジン用のカム形状図である。
【図５】  本発明の車両用６サイクルエンジンの省燃費化システムの６サイクルエンジンに用いるエンジンのカム形状図である。
【図６】  過給気の有無によるエンジン排気量と平均有効圧力の関係図である。
【符号の説明】
【００２６】  １：６サイクルエンジン本体
２：インレットバルブ
３：エキゾーストバルブ
４：インレットバルブ用カムシャフト
５：エキゾーストバルブ用カムシャフト
６：エアフローメータ
７：スロットルバルブ
８：ＥＧＲバルブ
９：エアクリーナ
１０：過給機
１１：触媒
１２：ピストン
１３：コンロッド
１４：クランクシャフト
１５：点火プラグ
１６：インジェクション
【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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