JP2003138943A - Two-cycle internal combustion engine - Google Patents

Two-cycle internal combustion engine

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JP2003138943A
JP2003138943A JP2001333068A JP2001333068A JP2003138943A JP 2003138943 A JP2003138943 A JP 2003138943A JP 2001333068 A JP2001333068 A JP 2001333068A JP 2001333068 A JP2001333068 A JP 2001333068A JP 2003138943 A JP2003138943 A JP 2003138943A
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JP
Japan
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exhaust
exhaust valve
valve
poppet
cylinder
Prior art date
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Application number
JP2001333068A
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Japanese (ja)
Inventor
Kunio Hasegawa
国生 長谷川
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Daihatsu Motor Co Ltd
Original Assignee
Daihatsu Motor Co Ltd
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Publication date
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    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To increase the speed of a uniflow two-cycle internal combustion engine having a poppet exhaust valve 6 installed at the top part of a cylinder 2 incorporating a piston 3 and a scavenging port 8 provided in the lower part of the cylinder. SOLUTION: A second exhaust valve (rotary valve) opening only for a period L2 smaller than the valve-open period L3 of the poppet exhaust valve 6 in the open period is disposed in an exhaust passage 11 from the poppet exhaust valve 6. The exhausting of exhaust gas is controlled by the second exhaust valve.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、二サイクル内燃機
関のうちユニフロー型の二サイクル内燃機関に関するも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a uniflow type two-cycle internal combustion engine among two-cycle internal combustion engines.

【0002】[0002]

【従来の技術】この種のユニフロー型二サイクル内燃機
関は、従来から良く知られているように、クランク軸に
連動して往復動するピストンを内蔵したシリンダの頂部
に、クランク軸に同期しして同じ速度で回転するカム軸
で開閉作動されるポペット排気弁を設ける一方、前記シ
リンダの下部に、前記ピストンにおける下死点付近の往
復動にて開閉される掃気ポートをシリンダ内に開口する
ように設け、前記シリンダ内における排気ガスを、前記
掃気ポートからシリンダ内に導入される吸気によって前
記ポペット排気弁から押し出すように構成している。
2. Description of the Related Art As is well known in the art, a uniflow type two-cycle internal combustion engine of this kind is synchronized with the crankshaft at the top of a cylinder containing a piston that reciprocates in conjunction with the crankshaft. A poppet exhaust valve that is opened and closed by a cam shaft that rotates at the same speed is installed, while a scavenging port that is opened and closed by reciprocating motion near the bottom dead center of the piston is opened in the cylinder at the bottom of the cylinder. The exhaust gas in the cylinder is pushed out from the poppet exhaust valve by the intake air introduced into the cylinder from the scavenging port.

【0003】また、先行技術としての特開平4−362
225号公報は、前記したユニフロー型二サイクル内燃
機関に、排気タービンに圧縮機を直結して成る排気ター
ボ過給機を適用することを提案している。
Further, Japanese Patent Laid-Open No. 4-362 as prior art.
Japanese Laid-Open Patent Publication No. 225 proposes to apply an exhaust turbocharger in which a compressor is directly connected to an exhaust turbine to the uniflow type two-cycle internal combustion engine.

【0004】すなわち、この先行技術においては、前記
ポペット排気弁からの排気通路を前記排気ターボ過給機
における排気タービンの排気ガス入り口に、前記排気タ
ーボ過給機における圧縮機からの圧縮吸気通路を前記掃
気ポートに各々接続するという構成にしている。
That is, in this prior art, the exhaust passage from the poppet exhaust valve is provided at the exhaust gas inlet of the exhaust turbine of the exhaust turbocharger, and the compressed intake passage from the compressor of the exhaust turbocharger is provided. The connection is made to each of the scavenging ports.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、二サイクル内
燃機関においては、そのクランク軸が一回転する間にお
いて、二サイクルの各行程を行うことにより、そのシリ
ンダの頂部におけるポペット排気弁の開き作動は、クラ
ンク軸の一回転ごとに、ひいては、このクランク軸に同
期して同じ速度で回転する排気弁用カム軸の一回転ごと
に行うように構成される。
However, in a two-cycle internal combustion engine, the opening operation of the poppet exhaust valve at the top of the cylinder is prevented by performing each stroke of two cycles while the crankshaft makes one revolution. It is configured to be performed for each rotation of the crankshaft, and for each rotation of the exhaust valve camshaft that rotates at the same speed in synchronization with the crankshaft.

【0006】このように、二サイクル内燃機関の排気弁
用カム軸における回転速度は、クランク軸と同じで、四
サイクルの内燃機関におけるカム軸の二倍であることに
より、このカム軸の一回転のうちポペット排気弁を開き
作動する角度、つまり、開作動角度は、四サイクルの場
合の半分と狭くて、この排気弁用カム軸におけるカムプ
ロフィールの立ち上がり勾配が急になり、ポペット排気
弁における排気弁用カム軸の回転数に対する開閉作動の
追従性が、四サイクルの場合よりも低いから、この二サ
イクル内燃機関における最高回転数は、四サイクル内燃
機関よりも低くなり、最高回転速度を高くすることがで
きないという問題があった。
As described above, the rotation speed of the exhaust valve camshaft of the two-cycle internal combustion engine is the same as that of the crankshaft, and is twice that of the camshaft of the four-cycle internal combustion engine. The angle at which the poppet exhaust valve is opened and operated, that is, the opening operation angle is as narrow as half that in the case of four cycles, and the rising gradient of the cam profile on this exhaust valve cam shaft becomes steep, and the exhaust gas at the poppet exhaust valve is exhausted. Since the followability of the opening / closing operation with respect to the rotational speed of the valve camshaft is lower than in the case of four cycles, the maximum rotational speed of this two-cycle internal combustion engine is lower than that of the four-cycle internal combustion engine, and the maximum rotational speed is increased. There was a problem that I could not.

【0007】また、前記二サイクル内燃機関に、排気タ
ーボ過給機を適用し、そのポペット排気弁からの排気通
路を前記排気ターボ過給機における排気タービンの排気
ガス入り口に、前記排気ターボ過給機における圧縮機か
らの圧縮吸気通路を前記掃気ポートに各々接続するとい
う構成にした場合、この排気ターボ過給機の適用によ
り、排気エネルギーを回収できるので、排気圧のアップ
によるポンピングロスのマイナス分を考慮しても、内燃
機関の性能向上に大きく寄与できるが、その反面、負荷
の低い運転域においては、排気ターボ過給機の作動が十
分でなく、従って、その圧縮機にて圧縮した吸気の圧力
が低くて、この圧縮吸気の押し込みによる掃気性を効果
的に発揮することができない。
An exhaust turbocharger is applied to the two-cycle internal combustion engine, and an exhaust passage from a poppet exhaust valve of the exhaust turbocharger is provided at an exhaust gas inlet of an exhaust turbine of the exhaust turbocharger. When the intake air passage from the compressor of the compressor is connected to the scavenging port, exhaust energy can be recovered by applying this exhaust turbocharger, so the pumping loss due to the increase in exhaust pressure is a negative component. Although it can greatly contribute to the performance improvement of the internal combustion engine, on the other hand, the exhaust turbocharger does not operate sufficiently in the low load operating range, so the intake air compressed by the compressor is Since the pressure is low, the scavenging property by pushing the compressed intake air cannot be effectively exhibited.

【0008】そこで、別の先行技術としての特開200
1−132462号公報は、排気ターボ過給機を適用す
る場合において、この排気ターボ過給機における圧縮機
から前記掃気ポートへの圧縮吸気通路中に、内燃機関に
て駆動されるスーパーチャジャを設けることを提案して
いる。
Therefore, as another prior art, Japanese Patent Laid-Open No.
JP-A 1-132462, when applying an exhaust turbocharger, provides a supercharger driven by an internal combustion engine in a compression intake passage from a compressor to the scavenging port in the exhaust turbocharger. Is proposing that.

【0009】このスーパーチャジャの設置により、掃気
ポートへの吸気の圧力を高めることができるから、負荷
の小さい運転域における掃気性を向上することができ
る。
By installing this supercharger, the pressure of the intake air to the scavenging port can be increased, so that the scavenging performance can be improved in the operating region where the load is small.

【0010】しかし、その反面、ここに設置するスーパ
ーチャジャは、低負荷域における掃気性を高めることの
ために可成り大型のものにしなければならず、低負荷域
において、内燃機関の出力に対して前記スーパーチャジ
ャを駆動することに要する負荷の割合が増大するから、
燃費が悪化することになるばかりか、前記大型のスーパ
ーチャジャの設置によって内燃機関の大型化及び高価格
化を招来するという問題があった。
On the other hand, however, the supercharger installed here must be made quite large in order to improve the scavenging property in the low load region, and in the low load region, the output of the internal combustion engine is Since the ratio of the load required to drive the supercharger increases,
There is a problem that not only the fuel consumption is deteriorated, but also the installation of the large-sized supercharger causes the internal combustion engine to become large and expensive.

【0011】本発明は、ユニフロー型二サイクル内燃機
関において、前記した各問題を解消することを技術的課
題とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has a technical object to solve the above-mentioned problems in a uniflow type two-cycle internal combustion engine.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】この技術的課題を達成す
るため本発明の請求項1は、「クランク軸に連動して往
復動するピストンを内蔵したシリンダの頂部に、前記ク
ランク軸に同期して同じ速度で回転する排気弁用カム軸
にて開き作動するポペット排気弁を、前記シリンダの下
部に、シリンダ内への掃気ポートを設けて成るユニフロ
ー型二サイクル内燃機関において、前記ポペット排気弁
からの排気通路中に、前記ポペット排気弁における開期
間内においてこれよりも狭い期間だけ開き作動するよう
にした第2排気弁を設けた。」ことを特徴としている。
In order to achieve this technical object, the first aspect of the present invention is that "the top of a cylinder having a piston that reciprocates in conjunction with the crankshaft is synchronized with the crankshaft. In a uniflow type two-cycle internal combustion engine in which a poppet exhaust valve that opens and operates with an exhaust valve cam shaft that rotates at the same speed is provided in the lower part of the cylinder, a scavenging port into the cylinder is used. In the exhaust passage of No. 2, a second exhaust valve is provided which is configured to be opened and operated only during a period narrower than the opening period of the poppet exhaust valve. ”

【0013】また、本発明の請求項2は、「前記請求項
1の記載において、前記ポペット排気弁からの排気通路
を、排気ターボ過給機における排気タービンの排気ガス
入り口に、前記排気ターボ過給機における圧縮機の吐出
口を、前記掃気ポートに各々接続する一方、前記第2排
気弁を、クランク軸に同期して同じ速度で回転するロー
タリ弁に構成し、このロータリ弁及び前記排気弁用カム
軸に、ロータリ弁の開時期及びポペット排気弁の開時期
をクランク軸に対して相対的に変位するようにした位相
可変手段を設けた。」ことを特徴としている。
According to a second aspect of the present invention, "In the first aspect, the exhaust passage from the poppet exhaust valve is provided at an exhaust gas inlet of an exhaust turbine of an exhaust turbocharger, and the exhaust turbocharger is installed. The discharge port of the compressor in the feeder is connected to each of the scavenging ports, and the second exhaust valve is configured as a rotary valve that rotates at the same speed in synchronization with the crankshaft. The rotary valve and the exhaust valve The cam camshaft is provided with a phase varying means for displacing the opening timing of the rotary valve and the opening timing of the poppet exhaust valve relative to the crankshaft. ”

【0014】[0014]

【発明の作用・効果】前記請求項1に記載した構成にお
いて、シリンダ内からの排気ガスの排気通路を介しての
排出は、当該排気通路におけるポペット排気弁及び第2
排気弁の両方が共に開いているときに行われ、この場
合、前記第2排気弁における開期間は、前記ポペット排
気弁における開期間内においてこれよりも狭い期間に設
定されていることにより、前記排気ガスの排出は、前記
ポペット排気弁にて制御されることなく、専ら、前記第
2排気弁にて制御されることになるから、前記ポペット
排気弁は、圧縮行程及び爆発行程において、シリンダ内
の圧力を逃がすことがなく且つこの圧力に耐えるように
閉じるという機能のみで良いことになる。
In the structure described in claim 1, the exhaust gas from the cylinder is discharged through the exhaust passage through the poppet exhaust valve and the second exhaust passage in the exhaust passage.
It is performed when both of the exhaust valves are both open, and in this case, the opening period of the second exhaust valve is set to a narrower period within the opening period of the poppet exhaust valve. Exhaust gas discharge is controlled not by the poppet exhaust valve but exclusively by the second exhaust valve. Therefore, the poppet exhaust valve is used in the cylinder during the compression stroke and the explosion stroke. It is sufficient that the pressure is not released and that the pressure is closed to withstand this pressure.

【0015】これにより、排気弁用カム軸の一回転のう
ち前記ポペット排気弁を開き作動する角度、つまり、開
作動角度を大きくできて、この排気弁用カム軸における
カムプロフィールの立ち上がり勾配を緩やかにすること
ができるから、前記ポペット排気弁における排気弁用カ
ム軸の回転数に対する開閉作動の追従性が良くなり、ひ
いては、二サイクル内燃機関における最高回転数を、大
幅に向上できる効果を有する。
This makes it possible to increase the opening angle of the poppet exhaust valve in one revolution of the exhaust valve cam shaft, that is, the opening operation angle, and make the rising gradient of the cam profile of the exhaust valve cam shaft gentle. Therefore, the followability of the opening / closing operation with respect to the rotation speed of the exhaust valve cam shaft in the poppet exhaust valve is improved, and the maximum rotation speed of the two-cycle internal combustion engine can be greatly improved.

【0016】また、前記請求項2に記載した構成におい
ては、前記排気通路からの排気ガスは、排気ターボ過給
機における排気タービンに流出して、排気ターボ過給機
を駆動する一方、この排気ターボ過給機の駆動によりそ
の圧縮機で圧縮された吸気が、掃気ポートからシリンダ
内に導入され、この圧縮吸気の押し込みにて前記シリン
ダ内の掃気が行われる。
Further, in the structure described in claim 2, the exhaust gas from the exhaust passage flows to the exhaust turbine of the exhaust turbocharger to drive the exhaust turbocharger, while the exhaust gas is exhausted. The intake air compressed by the compressor by driving the turbocharger is introduced into the cylinder through the scavenging port, and the compressed intake air is pushed to scaveng the inside of the cylinder.

【0017】前記シリンダから排出される排気ガスが有
する排気エネルギーは、排気ガスの温度に比例し、この
排気ガスの温度が高いほど、前記排気ターボ過給機に付
与できる排気エネルギーが大きくなる。一方、前記排気
ガスの温度は、排気ガスの排出を行う時期が早いほど、
高くなる。
The exhaust energy of the exhaust gas discharged from the cylinder is proportional to the temperature of the exhaust gas, and the higher the temperature of the exhaust gas, the greater the exhaust energy that can be applied to the exhaust turbocharger. On the other hand, the temperature of the exhaust gas is such that the earlier the exhaust gas is discharged,
Get higher

【0018】そこで、前記ロータリ弁の開時期及びポペ
ット排気弁の開時期を、位相可変手段により、負荷の減
少に比例して上死点に近づくように変位して、シリンダ
内の排気ガスの排気を開始する時期を早めることによ
り、負荷の低い運転域において、排気ターボ過給機に対
して、高い温度の排気ガス、つまり、大きい排気エネル
ギーを有する排気ガスを供給することができるから、排
気ターボ過給機の作動が負荷の低い運転域において低下
すること、ひいては、その圧縮機にて圧縮した吸気の圧
力が負荷の低い運転域において低下することを確実に低
減できる。
Therefore, the opening timing of the rotary valve and the opening timing of the poppet exhaust valve are displaced by the phase varying means so as to approach the top dead center in proportion to the decrease in the load, and the exhaust gas in the cylinder is exhausted. By accelerating the timing of starting the exhaust gas, it is possible to supply the exhaust gas having a high temperature, that is, the exhaust gas having a large exhaust energy, to the exhaust turbocharger in the low load operation range. It is possible to surely reduce the decrease in the operation of the supercharger in the low load operation range, and thus the decrease in the intake pressure compressed by the compressor in the low load operation range.

【0019】これにより、前記排気ターボ過給機におけ
る圧縮機からの圧縮吸気のシリンダ内への掃気ポートを
介しての押し込みによる掃気効率が負荷の低い運転域に
おいて低下することを確実に低減できるから、この分、
掃気効率を確保するために設置するスーパーチャジャを
小型化でき、また、場合によっては、このスーパーチャ
ジャを廃止することができる効果を有する。
As a result, it is possible to surely reduce the decrease in the scavenging efficiency due to the pushing of the compressed intake air from the compressor in the exhaust turbocharger into the cylinder via the scavenging port in the low load operating region. , This much,
The supercharger installed to secure the scavenging efficiency can be downsized, and in some cases, the supercharger can be abolished.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
1〜図3の図面について説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings of FIGS.

【0021】この図において、符号1は、圧縮着火式の
ユニフロー型二サイクル内燃機関におけるシリンダブロ
ックを示し、このシリンダブロック1には、図示しない
クランク軸に連動して往復動するピストン3を内蔵した
シリンダ2を備えており、前記ピストン3の頂面には、
燃焼室4が凹み形成されている。
In the figure, reference numeral 1 indicates a cylinder block in a compression ignition type uniflow type two-cycle internal combustion engine. The cylinder block 1 has a built-in piston 3 which reciprocates in conjunction with a crankshaft (not shown). It is equipped with a cylinder 2, and the top surface of the piston 3 is
The combustion chamber 4 is recessed.

【0022】一方、前記シリンダブロック1の上面に
は、シリンダヘッド5が、前記シリンダ2の頂部を塞ぐ
ように締結されており、このシリンダヘッド5には、ポ
ペット排気弁6と燃料噴射弁7とが、平面視において前
記シリンダ2のほぼ中心の部位にのぞむように設けられ
ている。
On the other hand, a cylinder head 5 is fastened to the upper surface of the cylinder block 1 so as to close the top of the cylinder 2. The cylinder head 5 has a poppet exhaust valve 6 and a fuel injection valve 7. Is provided so as to be seen in a substantially central portion of the cylinder 2 in a plan view.

【0023】前記シリンダ2の下部には、複数個の掃気
ポート8が穿設され、この各掃気ポート8は、前記ピス
トン3の往復動により、普通の二サイクル内燃機関の場
合と同様に、当該ピストン3における下死点前の時期A
(クランク角度で下死点前約45度の付近)から下死点
後の時期B(クランク角度で下死点後約45度の付近)
までの期間L1を開くように構成されている。
A plurality of scavenging ports 8 are formed in the lower portion of the cylinder 2, and each scavenging port 8 is reciprocally moved by the piston 3 in the same manner as in a normal two-cycle internal combustion engine. Time A before bottom dead center at piston 3
Timing B (approx. 45 degrees before bottom dead center at crank angle) to B after bottom dead center (approx. 45 degrees after bottom dead center at crank angle)
Up to the period L1.

【0024】なお、前記各掃気ポート8における内底面
8aは、ピストン3が下死点にあるときその頂面3aと
一致している。
The inner bottom surface 8a of each of the scavenging ports 8 coincides with the top surface 3a of the piston 3 at the bottom dead center.

【0025】また、前記ポペット排気弁6は、前記クラ
ンク軸に連動する等して、クランク軸に同期して同じ速
度で回転する排気弁用カム軸9により、前記クランク
軸、ひいては、当該排気弁用カム軸9の一回転中に一回
だけ開くように構成され、更にまた、シリンダ2内に
は、前記ピストン3の上死点前後付近の時期において燃
料が燃料噴射弁7より噴射され、この燃料は、圧縮着火
で爆発燃焼するように構成されている。
The poppet exhaust valve 6 is driven by an exhaust valve cam shaft 9 that rotates at the same speed in synchronization with the crank shaft by interlocking with the crank shaft and the like. It is configured to open only once during one rotation of the cam shaft 9 for use, and furthermore, fuel is injected into the cylinder 2 from the fuel injection valve 7 at a time around the top dead center of the piston 3 and The fuel is configured to explode and burn by compression ignition.

【0026】また、符号10は、排気タービン10aに
ブロワー型の圧縮機10bを直結して成る排気ターボ過
給機を示し、この排気ターボ過給機10の排気タービン
10aにおける排気ガス入り口には、前記ポペット排気
弁6からの排気通路11が、排気タービン10aにおけ
る排気ガス出口には、大気中への排気管12が各々接続
され、また、前記圧縮機10bの吸い込み側には、エア
クリーナ13からの大気空気吸い込み管路14が、更に
また、前記圧縮機10bにおける吐出口には、前記各掃
気ポート8の外側を囲うチャンバー15への圧縮吸気管
路16が各々接続されている。
Reference numeral 10 denotes an exhaust turbo supercharger in which a blower type compressor 10b is directly connected to the exhaust turbine 10a, and an exhaust gas inlet of the exhaust turbine 10a of the exhaust turbo supercharger 10 is An exhaust passage 11 from the poppet exhaust valve 6 is connected to an exhaust pipe 12 to the atmosphere at an exhaust gas outlet of an exhaust turbine 10a, and an air cleaner 13 is connected to a suction side of the compressor 10b. An atmospheric air suction pipe line 14 is connected to the discharge port of the compressor 10b, and a compression intake pipe line 16 to a chamber 15 surrounding the scavenging ports 8 is connected to the discharge port of the compressor 10b.

【0027】一方、前記ポペット排気弁6からの排気通
路11の途中には、第2排気弁としての一つの実施形態
であるところのロータリ弁17が設けられ、このロータ
リ弁17は、前記排気弁用カム軸9からの歯車対18,
19を介しての回転伝達により、クランク軸に同期し同
じ速度で回転するように構成され、更に、このロータリ
弁17には、前記クランク軸、ひいては、当該ロータリ
弁17における一回転中のうち、一回だけ前記排気通路
11を連通するように開くための通路17aが凹み形成
されている。
On the other hand, in the middle of the exhaust passage 11 from the poppet exhaust valve 6, a rotary valve 17 which is one embodiment as a second exhaust valve is provided, and the rotary valve 17 is the exhaust valve. Gear pair 18 from the camshaft 9 for
The rotary valve 17 is configured to rotate at the same speed in synchronization with the crankshaft by transmission of rotation via 19, and further, the rotary valve 17 includes one of the crankshaft and the rotary valve 17 during one rotation. A passage 17a for opening the exhaust passage 11 so as to communicate with the exhaust passage 11 only once is formed as a recess.

【0028】この場合、アクセル開度をほぼ一杯にして
の負荷の高い運転域において、前記ロータリ弁17にて
排気通路11を、通常の二サイクル内燃機関におけるポ
ペット排気弁と同様に、ピストン3における下死点前の
時期C(クランク角度で下死点前約70度の付近)から
下死点後の時期D(クランク角度で下死点後約30〜6
0度の付近)までの期間L2(クランク角度でほぼ10
0〜130度の期間)を開くように設定する一方、前記
ポペット排気弁6を、ピストン3における下死点前の時
期E(クランク角度で下死点前約70度の付近)から下
死点後の時期F(クランク角度で下死点後約90度の付
近)までの期間L3(クランク角度でほぼ160度の期
間)を開くように設定する。
In this case, in an operating region where the accelerator opening is almost full and the load is high, the exhaust passage 11 is formed by the rotary valve 17 in the piston 3 similarly to the poppet exhaust valve in a normal two-cycle internal combustion engine. From time C before bottom dead center (around 70 degrees before bottom dead center in crank angle) to time D after bottom dead center (about 30 to 6 after bottom dead center in crank angle)
Period L2 (near crank angle is approximately 10)
(A period of 0 to 130 degrees) is set to open, while the poppet exhaust valve 6 is set to the bottom dead center from the time E before the bottom dead center of the piston 3 (around the crank angle of about 70 degrees before the bottom dead center). It is set to open a period L3 (a period of about 160 degrees at the crank angle) until a later time F (around 90 degrees after the bottom dead center at the crank angle).

【0029】すなわち、前記ポペット排気弁6における
開期間L3を、ほぼ160度にするというように大きく
する一方、前記ロータリ弁17における開期間L2を、
前記ポペット排気弁6における開期間L3内においてこ
れよりも狭い、通常の二サイクル内燃機関におけるポペ
ット排気弁と同様に、ほぼ100〜130度にする。
That is, the open period L3 of the poppet exhaust valve 6 is increased to about 160 degrees, while the open period L2 of the rotary valve 17 is increased.
Like the poppet exhaust valve in a normal two-cycle internal combustion engine, which is narrower than the open period L3 of the poppet exhaust valve 6, the angle is set to approximately 100 to 130 degrees.

【0030】前記ロータリ弁17が閉じる時期Dは、掃
気ポート8からの過給の効果を重視する場合には、下死
点後約30度に、掃気効果を重視する場合には、下死点
後約60度にする。
The time D when the rotary valve 17 is closed is about 30 degrees after the bottom dead center when the effect of supercharging from the scavenging port 8 is important, and the bottom dead center when the scavenging effect is important. After about 60 degrees.

【0031】なお、前記ポペット排気弁6における開時
期Eと、前記ロータリ弁16における開時期Cとは、ほ
ぼ同じ時期に設定している。
The opening timing E of the poppet exhaust valve 6 and the opening timing C of the rotary valve 16 are set to be substantially the same.

【0032】また、前記排気弁用カム軸9と、前記クラ
ンク軸から当該カム軸9への動力伝達輪20との間に
は、位相可変手段21が設けられ、この位相可変手段2
1により、クランク軸に対する前記ポペット排気弁6の
開閉のタイミングを、アクセル開度、ひいては、負荷に
応じこれに反比例して、回転方向に対して前側に相対的
に進み変位するように構成されている。
A phase varying means 21 is provided between the exhaust valve camshaft 9 and the power transmission wheel 20 from the crankshaft to the camshaft 9, and the phase varying means 2 is provided.
According to 1, the opening and closing timing of the poppet exhaust valve 6 with respect to the crankshaft is configured to be advanced and displaced relatively to the front side with respect to the rotational direction in inverse proportion to the accelerator opening degree, and accordingly, the load. There is.

【0033】なお、前記位相可変手段21としては、例
えば、特開平4−109007号公報、特開平8−21
0158号公報及び特開平8−218823号公報等に
記載されている従来公知の油圧式バルブタイミング機構
等を使用する。
The phase varying means 21 may be, for example, Japanese Patent Laid-Open Nos. 4-109007 and 8-21.
A conventionally known hydraulic valve timing mechanism described in JP-A No. 0158 and JP-A-8-218823 is used.

【0034】この構成において、シリンダ2内における
爆発によるピストン3の下降動の途中においてポペット
排気弁6及びロータリ弁17が開くことにより、シリン
ダ2内の排気ガスは、排気通路11を介して排気ターボ
過給機10における排気タービン10aに流出して、排
気ターボ過給機10を駆動する一方、この排気ターボ過
給機10の駆動によりその圧縮機10bで圧縮された吸
気は、各掃気ポート8の外側を囲うチャンバー15に送
られてここに蓄えられ、そして、ピストン3の下降動に
て各掃気ポート8が開いた瞬間、前記チャンバー15に
蓄えられた圧縮吸気が各掃気ポート8よりシリンダ2内
に勢い良く導入され、この勢いの良い圧縮吸気の押し込
みにより前記シリンダ2内の掃気が行われる。
In this structure, the poppet exhaust valve 6 and the rotary valve 17 are opened during the downward movement of the piston 3 due to the explosion in the cylinder 2, so that the exhaust gas in the cylinder 2 is exhausted through the exhaust passage 11 to the exhaust turbo. While flowing into the exhaust turbine 10a in the supercharger 10 to drive the exhaust turbo supercharger 10, the intake air compressed by the compressor 10b by the drive of the exhaust turbo supercharger 10 is transferred to each scavenging port 8. At the moment each scavenging port 8 is opened by the downward movement of the piston 3 when being sent to the chamber 15 surrounding the outside, the compressed intake air stored in the chamber 15 is transferred from each scavenging port 8 to the inside of the cylinder 2. Is rapidly introduced into the cylinder 2 and the scavenging of the inside of the cylinder 2 is performed by pushing in the compressed intake air.

【0035】そして、前記シリンダ2内からの排気ガス
の排気通路11を介しての排出は、当該排気通路11に
おけるポペット排気弁6及びロータリ弁17の両方が共
に開いているときに行われ、この場合、前記ロータリ弁
17における開期間L2は、前記ポペット排気弁6にお
ける開期間L3内においてこれよりも狭い期間に設定さ
れていることにより、前記排気ガスの排出は、前記ポペ
ット排気弁6にて制御されることなく、専ら、前記ロー
タリ弁17にて制御されることになるから、前記ポペッ
ト排気弁6は、圧縮行程及び爆発行程において、シリン
ダ内の圧力を逃がすことがなく且つこの圧力に耐えるよ
うに閉じるという構成のみで良いことになる。
The exhaust gas from the cylinder 2 is discharged through the exhaust passage 11 when both the poppet exhaust valve 6 and the rotary valve 17 in the exhaust passage 11 are open. In this case, the opening period L2 of the rotary valve 17 is set to be narrower than the opening period L3 of the poppet exhaust valve 6 so that the exhaust gas is discharged by the poppet exhaust valve 6. Since it is controlled exclusively by the rotary valve 17 without being controlled, the poppet exhaust valve 6 does not release the pressure in the cylinder and withstands this pressure in the compression stroke and the explosion stroke. It is enough to just close it.

【0036】これにより、排気弁用カム軸9の一回転の
うち前記ポペット排気弁6を開き作動する角度、つま
り、開作動角度θを、ポペット排気弁6における開期間
L3(クランク角度でほぼ160度)にするように大き
くできて、この排気弁用カム軸のカム9aにおけるカム
プロフィールの立ち上がり勾配を緩やかにすることがで
きるから、前記ポペット排気弁6における排気弁用カム
軸9の回転数に対する開閉作動の追従性を大幅に向上で
きる。
Accordingly, in one rotation of the exhaust valve camshaft 9, the angle at which the poppet exhaust valve 6 is opened, that is, the opening operation angle θ is set to the open period L3 of the poppet exhaust valve 6 (about 160 in crank angle). Since the cam profile of the exhaust valve camshaft 9a can be gradually increased, the rising slope of the cam profile of the cam 9a of the exhaust valve camshaft can be made gentle. The followability of opening and closing operations can be greatly improved.

【0037】また、前記ポペット排気弁6における開期
間L3と、ロータリ弁17における開期間L2とは、ア
クセル開度をほぼ一杯にしての高負荷の運転域において
は、図3に実線で示す位置にあるが、アクセル開度を中
くらいしての中負荷の運転域においては、前記位相可変
手段21により、図3に一点鎖線で示すように、アクセ
ル開度をほぼ一杯にしたときよりもΔθ1だけ進むよう
に変位し、また、アクセル開度を小さくしての低負荷の
運転域においては、前記位相可変手段21により、図3
に一点鎖線で示すように、アクセル開度をほぼ一杯にし
たときよりも更に大きくΔθ2だけ進むように変位す
る。
The open period L3 of the poppet exhaust valve 6 and the open period L2 of the rotary valve 17 are the positions shown by the solid line in FIG. 3 in the high load operation range where the accelerator opening is almost full. However, in the medium-load operation range where the accelerator opening is medium, the phase varying means 21 causes Δθ1 to be greater than when the accelerator opening is almost full, as shown by the alternate long and short dash line in FIG. In the low load operation range in which the accelerator opening is reduced, the phase changing means 21 causes
As indicated by the alternate long and short dash line, the displacement is made so as to advance by Δθ2 even more than when the accelerator opening is almost full.

【0038】これにより、ロータリ弁17における開時
期C及びポペット排気弁6における開時期Eを、負荷の
低い運転域において、C′,E′,C″,E″にと次第
に進ませて、シリンダ2内の排気ガスの排気を開始する
時期を早めることができるから、負荷の低い運転域にお
いて、排気ターボ過給機10に対して、高い温度の排気
ガス、つまり、大きい排気エネルギーを有する排気ガス
を供給することができ、排気ターボ過給機10の作動が
負荷の低い運転域において低下すること確実に回避でき
る。
As a result, the opening timing C of the rotary valve 17 and the opening timing E of the poppet exhaust valve 6 are gradually advanced to C ', E', C ", E" in the low load operating region, and the cylinder is opened. Since it is possible to advance the timing of starting the exhaust of the exhaust gas in 2, the exhaust gas having a high temperature, that is, the exhaust gas having a large exhaust energy, with respect to the exhaust turbocharger 10 in the operation region where the load is low. Therefore, it is possible to surely prevent the operation of the exhaust turbocharger 10 from being reduced in an operation range where the load is low.

【0039】なお、前記実施の形態は、シリンダ2内
に、ヒストン3の上死点前の時期において燃料を燃料噴
射弁7より噴射供給し、この燃料を、圧縮着火する場合
であったが、本発明は、この圧縮着火式の二サイクル内
燃機関に限らず、図1に二点鎖線で示すように設けた点
火栓22による火花点火式の二サイクル内燃機関に対し
ても同様に適用できることはいうまでもない。
In the above embodiment, the fuel is injected and supplied from the fuel injection valve 7 into the cylinder 2 before the top dead center of the histone 3, and the fuel is compression ignited. The present invention is not limited to this compression ignition type two-cycle internal combustion engine, and is similarly applicable to a spark ignition type two-cycle internal combustion engine using the spark plug 22 provided as shown by the chain double-dashed line in FIG. Needless to say.

【0040】また、圧縮着火及び火花点火のいずれの場
合においても、ロータリ弁17の閉時期Dの付近におい
て、シリンダ2内に燃料を追加して供給することによ
り、排気ガスの温度を高くなるから、排気タービン10
aの効率をアップすることができる。
In either case of compression ignition or spark ignition, the temperature of the exhaust gas is raised by additionally supplying the fuel into the cylinder 2 near the closing timing D of the rotary valve 17. , Exhaust turbine 10
The efficiency of a can be improved.

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

【図1】本発明の実施の形態を示す要部縦断正面図であ
る。
FIG. 1 is a vertical sectional front view of an essential part showing an embodiment of the present invention.

【図2】図1の平面図である。FIG. 2 is a plan view of FIG.

【図3】二サイクルの行程を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a two-cycle process.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 シリンダブロック 2 シリンダ 3 ピストン 5 シリンダヘッド 6 ポペット排気弁 7 燃料噴射弁 8 掃気ポート 9 排気弁用カム軸 10 排気ターボ過給機 10a 排気タービン 10b 圧縮機 11 排気通路 17 ロータリ弁 21 位相可変手段 1 cylinder block 2 cylinders 3 pistons 5 cylinder head 6 Poppet exhaust valve 7 Fuel injection valve 8 scavenging port 9 Exhaust valve camshaft 10 Exhaust turbocharger 10a exhaust turbine 10b compressor 11 exhaust passage 17 Rotary valve 21 Phase changing means

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F02D 9/04 F02D 9/04 H 9/16 9/16 13/02 13/02 A B G 23/00 23/00 A K Fターム(参考) 3G005 DA04 EA04 EA16 FA05 GD13 HA09 JA02 3G065 AA02 AA03 AA09 CA00 EA07 EA10 GA10 GA46 HA05 JA01 KA02 3G092 AA01 AA02 AA03 AA11 AA18 DA02 DA08 DA12 DA14 DB03 DC12 DG05 FA24 FA50 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) F02D 9/04 F02D 9/04 H 9/16 9/16 13/02 13/02 A B G 23/00 23/00 AK F term (reference) 3G005 DA04 EA04 EA16 FA05 GD13 HA09 JA02 3G065 AA02 AA03 AA09 CA00 EA07 EA10 GA10 GA46 HA05 JA01 KA02 3G092 AA01 AA02 AA03 AA11 AA18 DA02 DA08 DA12 DA14 DB03 FA12 FA14 DB03 FA12

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】クランク軸に連動して往復動するピストン
を内蔵したシリンダの頂部に、前記クランク軸に同期し
て同じ速度で回転する排気弁用カム軸にて開き作動する
ポペット排気弁を、前記シリンダの下部に、シリンダ内
への掃気ポートを設けて成るユニフロー型二サイクル内
燃機関において、 前記ポペット排気弁からの排気通路中に、前記ポペット
排気弁における開期間内においてこれよりも狭い期間だ
け開き作動するようにした第2排気弁を設けたことを特
徴とする二サイクル内燃機関。
Claim: What is claimed is: 1. A poppet exhaust valve, which is opened and operated by an exhaust valve cam shaft that rotates at the same speed in synchronism with the crankshaft, at the top of a cylinder containing a piston that reciprocates in conjunction with the crankshaft. In a uniflow type two-cycle internal combustion engine having a scavenging port into the cylinder in the lower part of the cylinder, in the exhaust passage from the poppet exhaust valve, only a narrower period within the open period of the poppet exhaust valve. A two-cycle internal combustion engine having a second exhaust valve that is operated to open.
【請求項2】前記請求項1の記載において、前記ポペッ
ト排気弁からの排気通路を、排気ターボ過給機における
排気タービンの排気ガス入り口に、前記排気ターボ過給
機における圧縮機の吐出口を、前記掃気ポートに各々接
続する一方、前記第2排気弁を、クランク軸に同期して
同じ速度で回転するロータリ弁に構成し、このロータリ
弁及び前記排気弁用カム軸に、ロータリ弁の開時期及び
ポペット排気弁の開時期をクランク軸に対して相対的に
変位するようにした位相可変手段を設けたことを特徴と
する二サイクル内燃機関。
2. The exhaust passage from the poppet exhaust valve to the exhaust gas inlet of the exhaust turbine of the exhaust turbocharger, and the discharge port of the compressor of the exhaust turbocharger according to claim 1. , The second exhaust valve is connected to each of the scavenging ports, and the second exhaust valve is configured as a rotary valve that rotates at the same speed in synchronization with a crankshaft, and the rotary valve and the exhaust valve cam shaft open the rotary valve. The two-cycle internal combustion engine is provided with a phase varying means for displacing the timing and the opening timing of the poppet exhaust valve relative to the crankshaft.
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