JP2001355451A - 層状掃気2行程内燃機関 - Google Patents

層状掃気2行程内燃機関

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JP2001355451A
JP2001355451A JP2000178496A JP2000178496A JP2001355451A JP 2001355451 A JP2001355451 A JP 2001355451A JP 2000178496 A JP2000178496 A JP 2000178496A JP 2000178496 A JP2000178496 A JP 2000178496A JP 2001355451 A JP2001355451 A JP 2001355451A
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Masao Suzuki
雅夫 鈴木
Takashi Horikawa
高志 堀川
Masayuki Shoji
雅行 庄司
Michiyasu Togashi
道泰 富樫
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Walbro Japan Inc
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    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00Other engines
    • 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
    • F02B2075/025Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle two
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Abstract

(57)【要約】 【課題】 掃気行程で燃焼室へ送つた空気のみにより燃
焼ガスを排気口へ押し出してから、新規混合気を燃焼室
へ供給する層状掃気2行程内燃機関を得る。 【解決手段】 掃気口17とクランク室10の底部とを
結ぶ掃気通路52の途中に空気溜室33を設け、気化器
の空気通路18から空気を空気制御弁21、空気溜室3
3、空気通路5、掃気通路52を経て燃焼室3へ供給す
るようにし、空気制御弁21の回転弁体44をクランク
軸14に形成して、空気通路18と空気通路5を開閉す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は空気のみで燃焼ガス
の掃気を行うようにした層状掃気2行程内燃機関に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】従来の層状掃気2行程内燃機関では、燃
焼行程の終期(掃気行程)に排気口を開き、掃気口から
新規混合気を供給して、新規混合気により燃焼ガスを排
気口へ追い出している。したがつて、燃焼ガスだけでな
く新規混合気の一部も排気口へ排出されるという吹抜け
現象が生じ、排ガス成分の悪化を招き、今後の排ガス規
制を守ることが難しい。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は上述の
問題に鑑み、掃気行程で空気のみを燃焼室へ供給して燃
焼ガスを排気口へ押し出してから、クランク室の新規混
合気を燃焼室へ供給するようにした層状掃気2行程内燃
機関を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の構成は掃気口とクランク室の底部とを結ぶ
掃気通路の途中に空気溜室を経て前記クランク室へ接続
し、気化器から延びる空気通路を空気制御弁を経て前記
掃気通路へ接続するようにし、前記空気制御弁の回転弁
体をクランク軸に形成して、吸入行程で前記空気通路を
前記空気溜室に接続し、ピストンの下死点付近の掃気行
程で前記空気溜室を前記空気通路と前記クランク室から
遮断するようにしたことを特徴とする。
【0005】
【発明の実施の形態】本発明ではシリンダ本体の混合気
通路(混合気口)よりも上側に排気口を設け、該排気口
に対向して1つまたは複数の掃気口を設ける。シリンダ
本体の外壁部に設けた掃気通路の上端を掃気口に、掃気
通路の下端をクランク室の底部に接続し、外部空気を掃
気通路の途中に接続する空気溜室へ溜める。
【0006】燃焼行程の終期にピストンの下降に伴つて
排気口と掃気口がほぼ同時に開くと、空気溜室に蓄えら
れていた空気がクランク室の圧力により掃気通路、掃気
口を経て燃焼室へ供給され、燃焼ガスを排気口へ追い出
す。次いで、クランク室の混合気が掃気通路を経て燃焼
室へ供給される。燃焼室の燃焼ガスは掃気口からの新鮮
な空気により排気口へ排出されるので、混合気の吹抜け
が抑えられ、排ガス成分の汚れが改善さる。次いで新鮮
な混合気が掃気口から燃焼室へ供給されるので、混合気
が有効に燃焼に供され、機関の性能と燃費が向上され
る。
【0007】
【実施例】図1に示すように、シリンダ本体4にはピス
トン6が嵌合され、ピストン6の上側に燃焼室3が、ピ
ストン6の下側にクランク室10がそれぞれ区画され
る。ピストン6にはピン7により連接棒9の上端が連結
され、連接棒9の下端はピン13によりクランク軸14
に結合された平衡錘30と一体の腕12に連結される。
シリンダ本体4の周壁にはピストン6の下死点付近で開
く排気口8が、排気口8よりも下側に気化器としての混
合気絞り弁16を備えた混合気通路15が開口される。
また、排気口8にほぼ対向して1つまたは複数の掃気口
17が開口される。シリンダ本体4の外壁部に上下方向
の掃気通路52が設けられ、掃気通路52の上端は掃気
口17に、掃気通路52の下端はクランク室10の底部
付近の入口52aに接続される。掃気通路52の中間部
分に設けた空気溜室33(図2)に、気化器からの空気
通路5が接続可能とされる。空気通路5と混合気通路1
5とは、例えば特願平8-106187号公報に開示されるよう
な気化器として一体に構成される。
【0008】図2に示すように、本発明によれば予め空
気溜室33に蓄積された空気を、掃気行程で掃気通路5
2、掃気口17を経て燃焼室3へ供給するために、気化
器から延びる空気絞り弁19を有する空気通路18と掃
気通路52とを結ぶ空気通路の間に空気制御弁21と空
気溜室33が配設される。図2に示す実施例では、空気
制御弁21はシリンダ本体4に軸受45により支持され
るクランク軸14と一体的に構成される。すなわち、シ
リンダ本体4と一体の弁ハウジング20の弁室22に、
クランク軸14と一体の弁体44が嵌合され、弁ハウジ
ング20に空気絞り弁19を有する空気通路18と空気
通路5が接続される。またクランク軸14にはクランク
室10へ開口する軸通路44bが設けられる。
【0009】図2,3に示すように、軸通路44bには
栓23,24,25が圧入される。栓23,24の間の
軸通路44eから径方向の弁通路26,27が、栓2
4,25の間の軸通路44dから径方向の弁通路28,
29が、軸通路44bの右端部から径方向の弁通路3
4,34aがそれぞれ突出される。一方、弁ハウジング
20には通路26と連通可能の空気通路5と、通路27
と連通可能の通路31と、通路28,29と連通可能の
通路32と、通路34,34aと連通可能の通路41が
それぞれ設けられる。通路31,32,41は軸方向の
通路により連通され、特に通路32,41の通路は、図
3に示すように幅(周方向の長さ)を広くして空気溜室
33が構成される。図2における空気制御弁21の各断
面a,b,c,dを図3に示す。
【0010】上述の層状掃気2行程内燃機関において、
排気口8、掃気口17、混合気通路(混合気口)15は
図12に示すようなクランク軸14の回転角(タイミン
グ、上が上死点)に応じて開閉され、空気制御弁21は
図3,5,7,9に示すように作動する。図1に示すよ
うに、ピストン6の上死点付近では混合気通路15だけ
が開き、排気口8と掃気口17は閉じている。この時、
混合気は気化器の混合気絞り弁16、混合気通路15を
経てクランク室10へ吸入される。また、図3に示すよ
うに、空気が空気絞り弁19を有する空気通路18、空
気制御弁21の通路28、軸通路44d、通路29、通
路32、空気溜室33、通路41,34、軸通路44b
を経てクランク室10へ吸入される。
【0011】燃焼室3の混合気が点火栓2により点火さ
れると、爆発力によりピストン6が押し下げられる。図
4,5に示すように、ピストン6の下降に伴つて空気通
路18が閉じ、空気溜室33に空気が閉じ込められ、空
気制御弁21の通路の間には空気の流れは生じない。図
6,7に示すように、ピストン6が下死点付近に至る
と、排気口8と掃気口17が開き、まず空気溜室33の
空気がクランク室10の圧力により掃気通路52、掃気
口17を経て燃焼室3へ送り込まれ、燃焼ガスを排気口
8へ送り出す。次いで、クランク室10の混合気が入口
52a、掃気通路52、掃気口17を経て燃焼室3へ供
給される。
【0012】次いで、図8,9に示すように、ピストン
6が下死点を過ぎ、ピストン6が上昇すると、掃気口1
7と排気口8が閉じ、空気制御弁21の弁ハウジング2
0の空気溜室33が通路32,31,27、軸通路44
e、通路26を経て空気通路5へ接続され、空気溜室3
3の空気が空気通路5から掃気通路52へ供給される。
次いで、掃気口17と排気口8が閉じ、図1に示すよう
に、燃焼室3の混合気が圧縮され、点火栓2により点火
される。以下同様の行程を繰り返す。
【0013】図10,11に示す実施例では、空気制御
弁21と空気溜室33がクランク軸14とは別個に構成
される。クランク軸14に結合したプーリ37と、空気
制御弁21の弁体44の軸部44aに結合したプーリ3
9とに、滑りのない無端ベルト38が掛け渡される。空
気制御弁21は弁ハウジング20の円筒形の弁室22に
弁体44を嵌挿され、かつ1対の軸受36により回転可
能に支持される。弁体44の軸心には軸通路44bが設
けられ、軸通路44bの右端は管44cを経てクランク
室10へ連通される。空気制御弁21の弁ハウジング2
0と弁体44の通路構成については、図2に示すものと
同様であるので説明を省略する。
【0014】図13〜22に示す実施例では、シリンダ
本体4の外壁部に設けられる掃気通路52の下端すなわ
ち入口52aが、クランク室10の中間部分(クランク
軸14よりも上位)に開口され、クランク室10が圧縮
される行程でピストン6により入口52aが閉じられる
(図19を参照)。図22に示すように、掃気通路52
の入口52aの開閉動作に応じて、空気制御弁21の弁
通路34,34a,29,28,27,26と、弁ハウ
ジング20の通路41,32,31,5との連通・遮断
時期が異なるが、原理的構成は図2,11に示すものと
同様である。
【0015】ピストン6の上死点付近では、燃焼室3の
混合気が圧縮され、点火栓2により点火される。同時
に、混合気通路15から混合気がクランク室10へ吸入
され、また空気通路18から空気が通路28、軸通路4
4d、通路29,32を経て空気溜室33へ溜められ、
さらに通路41,34a、軸通路44bを経てクランク
室10へ吸入される。爆発膨脹行程でピストン6が下降
すると、図15,16に示すように、掃気通路52の入
口52aがピストン6により閉じられ、空気通路5も閉
じられる。掃気通路52の空気が掃気口17から燃焼室
3へ吸い込まれ、図17,18に示すように、空気溜室
33の空気も空気通路5、掃気通路52、掃気口17を
経て燃焼室3へ吸い込まれ、燃焼室3の燃焼ガスを排気
口8へ追い出す。続いて、クランク室10の混合気が軸
通路44b、通路34,41、空気溜室33、通路3
2,31,27、軸通路44e、通路26,5を経て掃
気通路52へ流入し、さらに掃気口17を経て燃焼室3
へ吸い込まれる。図19,20に示すように、ピストン
6が下死点を過ぎ、燃焼室3の圧縮行程に至ると、掃気
口17と排気口8が閉じられ、燃焼室3の混合気が圧縮
され、点火栓2により点火される。以下上述の行程を繰
り返す。図13〜20の実施例において、空気通路5は
掃気通路52の途中に接続しないで、図21に示すよう
に、シリンダ本体4の掃気口17よりも僅かに上方部分
へ開口してもよい。
【0016】
【発明の効果】本発明は上述のように、掃気口とクラン
ク室の底部とを結ぶ掃気通路の途中に空気溜室を経て前
記クランク室へ接続し、気化器から延びる空気通路を空
気制御弁を経て前記掃気通路へ接続するようにし、前記
空気制御弁の回転弁体をクランク軸に形成して、吸入行
程で前記空気通路を前記空気溜室に接続し、ピストンの
下死点付近の掃気行程で前記空気溜室を前記空気通路と
前記クランク室から遮断するようにしたから、2行程内
燃機関の掃気行程の初期には空気溜室の空気を燃焼室へ
供給して燃焼ガスの掃気を行い、掃気行程の途中からク
ランク室の混合気を掃気通路または空気溜室を経て燃焼
室へ供給することにより、確実な燃焼が得られ排ガスを
清浄に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例に係る層状掃気2行程内燃
機関のピストンの上死点付近の状態を示す正面断面図で
ある。
【図2】同内燃機関の空気制御弁を示す側面断面図であ
る。
【図3】同ピストンの上死点付近の状態における空気制
御弁の正面断面図である。
【図4】同内燃機関のピストンの中間の状態を示す正面
断面図である。
【図5】同ピストンの中間の状態における空気制御弁の
正面断面図である。
【図6】同内燃機関のピストンの下死点付近の状態を示
す正面断面図である。
【図7】同ピストンの下死点付近の状態における空気制
御弁の正面断面図である。
【図8】同内燃機関のピストンの下死点付近の状態を示
す正面断面図である。
【図9】同ピストンの下死点付近の状態における空気制
御弁の正面断面図である。
【図10】本発明の第2実施例に係る層状掃気2行程内
燃機関のピストンの上死点付近の状態を示す正面断面図
である。
【図11】同ピストンの上死点付近の状態における空気
制御弁の正面断面図である。
【図12】本発明の第1,2実施例に係る層状掃気2行
程内燃機関のクランク軸の回転角と排気口、掃気口およ
び混合気通路の開閉時期を表す線図である。
【図13】本発明の第3実施例に係る層状掃気2行程内
燃機関のピストンの上死点付近の状態を示す正面断面図
である。
【図14】同ピストンの上死点付近の状態における空気
制御弁の正面断面図である。
【図15】同内燃機関のピストンの下死点付近の状態を
示す正面断面図である。
【図16】同ピストンの下死点付近の状態における空気
制御弁の正面断面図である。
【図17】同内燃機関のピストンの下死点の状態を示す
正面断面図である。
【図18】同ピストンの下死点の状態における空気制御
弁の正面断面図である。
【図19】同内燃機関のピストンの下死点付近の状態を
示す正面断面図である。
【図20】同ピストンの下死点付近の状態における空気
制御弁の正面断面図である。
【図21】本発明の第4実施例に係る層状掃気2行程内
燃機関のピストンの上死点付近の状態を示す正面断面図
である。
【図22】本発明の第3,4実施例に係る層状掃気2行
程内燃機関のクランク軸の回転角と排気口、掃気口およ
び混合気通路の開閉時期を表す線図である。
【符号の説明】
2:点火栓 3:燃焼室 4:シリンダ本体 5:空気
通路 6:ピストン 8:排気口 9:連接棒 10:
クランク室 14:クランク軸 15:混合気通路 1
6:混合気絞り弁 17:掃気口 18:空気通路 1
9:空気絞り弁20:弁ハウジング 21:空気制御弁
22:弁室 33:空気溜室 37:プーリ 38:
無端ベルト 39:プーリ 52:掃気通路 52a:
入口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 庄司 雅行 東京都港区芝公園2丁目3番3号 株式会 社日本ウォルブロー内 (72)発明者 富樫 道泰 東京都港区芝公園2丁目3番3号 株式会 社日本ウォルブロー内 Fターム(参考) 3G005 DA04 EA02 FA35 FA37

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】掃気口とクランク室の底部とを結ぶ掃気通
    路の途中に空気溜室を経て前記クランク室へ接続し、気
    化器から延びる空気通路を空気制御弁を経て前記掃気通
    路へ接続するようにし、前記空気制御弁の回転弁体をク
    ランク軸に形成して、吸入行程で前記空気通路を前記空
    気溜室に接続し、ピストンの下死点付近の掃気行程で前
    記空気溜室を前記空気通路と前記クランク室から遮断す
    るようにしたことを特徴とする、層状掃気2行程内燃機
    関。
  2. 【請求項2】気化器からの混合気を混合気通路を経てク
    ランク室へ供給し、ピストンの下死点付近で掃気口が開
    いた時、前記空気溜室からの空気に続いて前記クランク
    室の混合気を前記掃気通路を経て燃焼室へ供給するよう
    にした、請求項1に記載の層状掃気2行程内燃機関。
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