【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリンダに掃気ポートを備えて成る２サイクルの内燃機関に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、２サイクル内燃機関は、そのシリンダに、当該シリンダ内を往復動するピストンが略下死点に来たとき開くようにした掃気ポートを設け、この掃気ポートからシリンダ内の吸気を導入する一方、シリンダ内における排気ガスを排気ポートから押し出すように構成していることは周知の通りである。
【０００３】
この構成によると、ピストンの下降動に際して、掃気ポートが開いたときにおいて、シリンダ内における排気ガスが掃気ポート側へ逆流するという現象が発生することにより、掃気効率が低下するのであり、しかも、ピストンが上死点に来たときにおいても、前記掃気ポートをピストンにて閉じて、前記掃気ポートからの吸気がシリンダの下部におけるクランクケース内に流入するのを阻止するように構成しているために、前記ピストンの長さが増大し、ひいては、このピストンが往復するシリンダにおける軸線方向の長さが長くなるから、内燃機関の大型化及び重量のアップを招来するのであった。
【０００４】
そこで、先行技術としての特許文献１には、前記掃気ポートがシリンダに対して開口する部分に、ピストンが下死点にあるとき前記掃気ポートをシリンダ内に連通する一方、ピストンが上死点にあるとき前記掃気ポートのシリンダ内への連通を遮断するように構成した弁機構を設けることが記載されている。
【０００５】
このように、掃気ポートに対して弁機構を設けることにより、排気ガスの掃気ポート側の逆流を阻止することができるとともに、ピストンの高さ寸法を低くでき、ひいては、シリンダの長さを短くできるから、内燃機関の小型・軽量化を図ることができる。
【０００６】
【特許文献１】
特開平５−２６０５１号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記先行技術における弁機構は、シリンダのうちこれに掃気ポートが開口する部分に、シリンダの周囲を囲うようにリング状に形成したシャッタを設けて、このシャッタを、ピストンの往復動に連動して励磁作動する電磁コイルにてシリンダの円周方向に回転することによって、前記掃気ポートの開閉を行うように構成しているから、以下に述べるように、
▲１▼．弁機構の構造が複雑で、耐久性が低いばかりか、弁機構を開閉するために大きな動力を必要するから、動力損失が大きい。
▲２▼．排気ガスの掃気ポートを介しての逆流は、シリンダ内における圧力と吸気側（掃気ポートの上流側）の圧力との間に、シリンダ内における圧力が吸気側の圧力よりも高くなるという圧力差ができた状態において発生するものであるが、ピストンの往復動中において前記した圧力差ができる時期は、内燃機関における負荷及び回転数に応じて、ピストンの往復動における位相に対して進み又は遅れるように変動することになる。
【０００８】
これに対して、前記先行技術における弁機構は、ピストンにおける往復動に連動して開閉作動するものであることにより、この弁機構によって掃気ポートをシリンダに連通する時期は、ピストンの往復動における常に一定に位相に固定されているから、排気ガスの吸気ポート側への逆流を、内燃機関における総ての運転域において完全に阻止することができない。
【０００９】
換言すると、先行技術は、ピストンの高さを低くして内燃機関の小型・軽量化を図ることができるものの、掃気効率の向上を、総ての運転域に充分に達成することがないという問題があった。
【００１０】
本発明は、これらの問題を解消した２サイクル内燃機関を提供することを技術的課題とする。
【００１１】
【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は、
「シリンダを備えたシリンダブロックに、クランク軸の回転に連動して往復動するピストンが略下死点に来たときシリンダ内に開口して吸気を導入する掃気ポートを設けて成る２サイクル内燃機関において、
前記掃気ポートへの吸気通路に、前記クランク軸に同期して一回転当たり一回転するロータリ弁を設け、このロータリ弁に、前記ピストンが略下死点に来たとき及びピストンが略上死点に来たときにおいて吸気通路を掃気ポートに連通するようにした連通路を設けて、この連通路内に、逆止弁を、前記ピストンが略下死点に来たときにおいて吸気通路から掃気ポートの方向に向くように設けた。」
ことを特徴としている。
【００１２】
【発明の作用・効果】
この構成において、ピストンが略下死点に来たとき、掃気ポートがシリンダ内に開口することに加えて、ロータリ弁における連通路が吸気通路を前記掃気ポートに連通する状態にあり、しかも、前記ロータリ弁における連通路内に設けた逆止弁が吸気通路から掃気ポートへの方向を向いているから、前記シリンダ内における圧力が吸気通路内における圧力よりも高い状態において、前記シリンダ内の排気ガスが吸気側に逆流することを前記逆止弁にて確実に阻止することができる一方、前記シリンダ内における圧力が吸気通路内における圧力よりも低くなったときにおいて、前記吸気通路内における吸気を、前記逆止弁及び掃気ポートを経てシリンダ内に導入することができて、シリンダ内の掃気ができる。
【００１３】
つまり、前記ロータリ弁における連通路内に設けた逆止弁は、ピストンが略下死点に来たときには、吸気通路から掃気ポートへの方向を向いているから、シリンダ内における圧力が吸気側における圧力よりも高くなるという圧力差の生じる時期が、内燃機関における負荷及び回転数等によって進み又は遅れるように変動しても、シリンダから吸気側への排気ガスの逆流を前記逆止弁によって確実に阻止することができる。
【００１４】
次に、前記ピストンが略上死点に来ると、前記ロータリ弁は１８０度回転して、その連通路内に設けた逆止弁が、前記とは逆向き、つまり、掃気ポートから吸気通路への方向に向くことになって、前記吸気通路から掃気ポートへの吸気の流れを阻止する状態になるから、前記掃気ポートのシリンダ内への開口部をピストンにて塞ぐように構成する必要がなく、前記先行技術の場合と同様に、ピストンの高さを低くできて、ひいては、シリンダの長さを短くでき、内燃機関の小型・軽量化を図ることができる。
【００１５】
従って、本発明によると、２サイクルの内燃機関において、ピストンの高さを低くできて小型・軽量化できるものでありながら、排気ガスの吸気側への逆流を、総ての運転域において確実に阻止することができるから、掃気効率を総ての運転域において向上できて、出力のアップを図ることができる。しかも、ロータリー弁に逆止弁を設けた構成であるから、構造が簡単で、耐久性が高く、且つ、動力損失を大幅に低減できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、ユニフロー型の２サイクル内燃機関に適用した場合を示す図１及び図２の図面について説明する。
【００１７】
この図において、符号１は、シリンダ２を有するシリンダブロックを、符号３は、前記シリンダブロック１の上面に前記シリンダ２の頂部を塞ぐように締結したシリンダヘッドを各々示し、前記シリンダ２内には、図示しないクランク軸の回転に連動して往復動するピストン４を備えている。
【００１８】
前記シリンダブロック１には、前記シリンダ２内への掃気ポート５が、前記ピストン４が略下死点に来たとき当該掃気ポート５が全開するような部位に設けられているとともに、内燃機関にて駆動されるブロワー等の圧縮機（図示せず）又は前記シリンダ２の下部におけるクランクケース等において圧縮した吸気を前記掃気ポート５に供給する吸気通路６が設けられている。
【００１９】
この場合において、前記ピストン４における高さ寸法Ｈは、当該ピストン４が図２に示すように略上死点に来たときにおいて、このピストン４にて前記掃気ポート５のシリンダ２内への開口部を塞ぐことがないように、換言すると、前記掃気ポート５がシリンダ２内のうち前記ピストン４より下側の部分に開口するように、低い寸法に構成している。
【００２０】
一方、前記シリンダヘッド３には、シリンダ２からの排気ポート７が設けられ、この排気ポート７には、前記ピストン４における下死点前から下死点後までの適宜クランク角度の区間において開くようにした排気弁８が設けられ、更にまた、前記シリンダヘッド３には、シリンダ２内に対する燃料噴射弁９が設けられている。
【００２１】
前記シリンダブロック１における掃気ポート５と吸気通路６との間の部位には、前記クランク軸に連動して、当該クランク軸の一回転当たり一回転するロータリ弁１０を設ける。
【００２２】
そして、このロータリ弁１０には、前記ピストン４が略下死点に来たとき及びピストン４が略上死点に来たときにおいて、前記吸気通路６と掃気ポート５との相互間を連通するようにした連通路１１を設けて、この連通路１１内に、逆止弁１２を、前記ピストン４が略下死点に来たときにおいて、吸気通路から掃気ポートの方向に向くようにして設ける。
【００２３】
この構成において、ピストン４が略下死点に来たとき、図１に示すように、掃気ポート５がシリンダ２内に開口することに加えて、ロータリ弁１０における連通路１１が吸気通路６を前記掃気ポート５に連通する状態にあり、しかも、前記ロータリ弁１０における連通路１１内に設けた逆止弁１２が吸気通路６から掃気ポート５への方向を向いているから、前記シリンダ２内における圧力が吸気通路６内における圧力よりも高い状態において、前記シリンダ２内の排気ガスが吸気側に逆流することを前記逆止弁１２にて確実に阻止することができる一方、前記シリンダ２内における圧力が吸気通路６内における圧力よりも低くなったときにおいて、前記吸気通路６内における吸気を、前記逆止弁１２及び掃気ポート５を経てシリンダ２内に、当該シリンダ２内における排気ガスを排気ポート７から押し出すようにして、導入することができて、シリンダ２を掃気する。
【００２４】
次いで、前記ピストン４が略上死点に来ると、図２に示すように、前記ロータリ弁１０は１８０度回転して、その連通路１１内に設けた逆止弁１２が、前記とは逆向き、つまり、掃気ポート５から吸気通路６への方向に向くことになるから、前記吸気通路６から掃気ポート５への吸気の流れを阻止する状態になるから、前記ピストン４が略上死点にあるとき当該ピストン４によって前記掃気ポート５のシリンダ２内への開口部を塞ぐことがないように構成した場合において、吸気がシリンダ２内のうちピストン４より下側の部分に流入することを確実に阻止できるのである。
【００２５】
なお、実施の形態は、シリンダ２における頂部に、排気弁８付き排気ポート７を設けてユニフロー型の２サイクル内燃機関に適用した場合を示したが、本発明は、このユニフロー型の２サイクル内燃機関に限らず、シリンダ２のうち前記掃気ポート５と反対側の部位に、ピストン４にて開閉される排気ポートを設けて成る横断掃気型の２サイクル内燃機関又はループ掃気型の２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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す縦断正面図で掃気行程を示す図である。
【図２】圧縮行程を示す図である。
【符号の説明】
１ シリンダブロック
２ シリンダ
３ シリンダヘッド
４ ピストン
５ 掃気ポート
６ 吸気通路
７ 排気ポート
８ 排気弁
１０ ロータリ弁
１１ 連通路
１２ 逆止弁[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a two-cycle internal combustion engine including a scavenging port in a cylinder.
[0002]
[Prior art]
Generally, a two-stroke internal combustion engine is provided with a scavenging port in its cylinder that opens when a piston reciprocating in the cylinder comes to approximately bottom dead center, and introduces intake air into the cylinder from this scavenging port. It is well known that the exhaust gas in the cylinder is pushed out from the exhaust port.
[0003]
According to this configuration, when the scavenging port is opened during the downward movement of the piston, a phenomenon occurs in which the exhaust gas in the cylinder flows backward to the scavenging port side, thereby reducing the scavenging efficiency. Even when comes to the top dead center, the scavenging port is closed by the piston to prevent the intake from the scavenging port from flowing into the crankcase at the lower part of the cylinder. Therefore, the length of the piston increases, and the length of the cylinder in which the piston reciprocates in the axial direction increases, which leads to an increase in the size and weight of the internal combustion engine.
[0004]
Therefore, in Patent Document 1 as a prior art, in a portion where the scavenging port is opened to the cylinder, the piston communicates with the scavenging port inside the cylinder when the piston is at the bottom dead center, while the piston moves to the top dead center. It is described that a valve mechanism configured to block communication of the scavenging port into the cylinder at one time is provided.
[0005]
Thus, by providing the valve mechanism for the scavenging port, it is possible to prevent the backflow of the exhaust gas on the scavenging port side, to reduce the height of the piston, and to shorten the length of the cylinder. Thus, the size and weight of the internal combustion engine can be reduced.
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-5-26051
[Problems to be solved by the invention]
However, the valve mechanism in the prior art is provided with a shutter formed in a ring shape so as to surround the periphery of the cylinder in a portion of the cylinder where the scavenging port is opened, and the shutter is interlocked with the reciprocating motion of the piston. The scavenging port is configured to be opened and closed by rotating in the circumferential direction of the cylinder with an electromagnetic coil that is excited and actuated, as described below.
▲ 1 ▼. Not only is the structure of the valve mechanism complicated and the durability is low, but also a large power is required to open and close the valve mechanism, so that the power loss is large.
▲ 2 ▼. The backflow of exhaust gas through the scavenging port causes a pressure difference between the pressure in the cylinder and the pressure on the intake side (upstream of the scavenging port) that the pressure in the cylinder becomes higher than the pressure on the intake side. Although the pressure difference occurs during the reciprocating motion of the piston, the timing at which the pressure difference is generated during the reciprocating motion of the piston may be advanced or delayed with respect to the phase of the reciprocating motion of the piston according to the load and the rotation speed of the internal combustion engine. Will fluctuate.
[0008]
On the other hand, the valve mechanism in the prior art is one that opens and closes in conjunction with the reciprocating motion of the piston, so that the timing at which the scavenging port communicates with the cylinder by this valve mechanism is always constant in the reciprocating motion of the piston. Since the phase is fixed to a constant value, the backflow of the exhaust gas toward the intake port cannot be completely prevented in all operating ranges of the internal combustion engine.
[0009]
In other words, in the prior art, although the height of the piston can be reduced to reduce the size and weight of the internal combustion engine, the problem is that the scavenging efficiency is not sufficiently improved in all operating ranges. was there.
[0010]
An object of the present invention is to provide a two-stroke internal combustion engine that solves these problems.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
To achieve this technical problem, the present invention
A two-stroke internal combustion engine comprising: a cylinder block provided with a cylinder, provided with a scavenging port that opens into the cylinder and introduces intake air when a piston that reciprocates in conjunction with rotation of a crankshaft substantially reaches a bottom dead center. At
A rotary valve, which makes one rotation per rotation in synchronization with the crankshaft, is provided in an intake passage to the scavenging port, and the rotary valve is provided when the piston comes to a substantially bottom dead center and when the piston becomes substantially a top dead center. When the piston comes to the bottom dead center, a check valve is provided in the communication passage so that the intake passage communicates with the scavenging port when the air comes to the scavenging port. It was provided to face in the direction of. "
It is characterized by:
[0012]
[Action and Effect of the Invention]
In this configuration, when the piston comes to approximately bottom dead center, in addition to the scavenging port opening into the cylinder, the communication passage in the rotary valve is in a state of communicating the intake passage with the scavenging port, and Since the check valve provided in the communication passage of the rotary valve faces in the direction from the intake passage to the scavenging port, the exhaust gas in the cylinder is kept in a state where the pressure in the cylinder is higher than the pressure in the intake passage. Can be reliably prevented by the check valve from flowing back to the intake side, while, when the pressure in the cylinder becomes lower than the pressure in the intake passage, the intake air in the intake passage is The gas can be introduced into the cylinder through the check valve and the scavenging port, and scavenging in the cylinder can be performed.
[0013]
In other words, the check valve provided in the communication passage of the rotary valve is oriented in the direction from the intake passage to the scavenging port when the piston is substantially at the bottom dead center. Even if the time when the pressure difference that the pressure becomes higher than the pressure fluctuates so as to advance or delay depending on the load and the number of revolutions in the internal combustion engine, the reverse flow of the exhaust gas from the cylinder to the intake side is reliably performed by the check valve. Can be blocked.
[0014]
Next, when the piston comes to approximately the top dead center, the rotary valve rotates 180 degrees, and the check valve provided in the communication passage is directed in the opposite direction, that is, from the scavenging port to the intake passage. In the direction in which the flow of intake air from the intake passage to the scavenging port is blocked, so that it is not necessary to close the opening of the scavenging port into the cylinder with a piston. As in the case of the above-described prior art, the height of the piston can be reduced, and the length of the cylinder can be reduced, and the size and weight of the internal combustion engine can be reduced.
[0015]
Therefore, according to the present invention, in a two-cycle internal combustion engine, while the height of the piston can be reduced and the size and weight can be reduced, the backflow of exhaust gas to the intake side can be reliably achieved in all operating ranges. Since this can be prevented, the scavenging efficiency can be improved in all operating ranges, and the output can be increased. In addition, since the check valve is provided on the rotary valve, the structure is simple, the durability is high, and the power loss can be significantly reduced.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
1 and 2 showing a case where an embodiment of the present invention is applied to a uniflow type two-stroke internal combustion engine will be described.
[0017]
In this figure, reference numeral 1 denotes a cylinder block having a cylinder 2, and reference numeral 3 denotes a cylinder head fastened to an upper surface of the cylinder block 1 so as to cover the top of the cylinder 2. And a piston 4 that reciprocates in conjunction with the rotation of a crankshaft (not shown).
[0018]
In the cylinder block 1, a scavenging port 5 into the cylinder 2 is provided at a position where the scavenging port 5 is fully opened when the piston 4 substantially reaches the bottom dead center. An intake passage 6 is provided for supplying compressed air to a scavenging port 5 in a compressor (not shown) such as a blower or the like, or a crankcase or the like below the cylinder 2.
[0019]
In this case, the height dimension H of the piston 4 is such that when the piston 4 substantially reaches the top dead center as shown in FIG. In order not to block the portion, in other words, the scavenging port 5 is configured to have a low dimension so as to open to a portion of the cylinder 2 below the piston 4.
[0020]
On the other hand, the cylinder head 3 is provided with an exhaust port 7 from the cylinder 2, and the exhaust port 7 is opened in a section of the piston 4 at an appropriate crank angle from before the bottom dead center to after the bottom dead center. An exhaust valve 8 is provided, and a fuel injection valve 9 for the inside of the cylinder 2 is provided in the cylinder head 3.
[0021]
At a position between the scavenging port 5 and the intake passage 6 in the cylinder block 1, there is provided a rotary valve 10 that rotates once per rotation of the crankshaft in conjunction with the crankshaft.
[0022]
The rotary valve 10 communicates between the intake passage 6 and the scavenging port 5 when the piston 4 substantially reaches the bottom dead center and when the piston 4 substantially reaches the top dead center. A check valve 12 is provided in the communication passage 11 so as to be directed from the intake passage toward the scavenging port when the piston 4 substantially reaches the bottom dead center. .
[0023]
In this configuration, when the piston 4 substantially reaches the bottom dead center, as shown in FIG. 1, in addition to the scavenging port 5 opening into the cylinder 2, the communication passage 11 in the rotary valve 10 Since the check valve 12 provided in the communication passage 11 of the rotary valve 10 faces the direction from the intake passage 6 to the scavenging port 5 in a state communicating with the scavenging port 5, In a state where the pressure in the cylinder 2 is higher than the pressure in the intake passage 6, the exhaust gas in the cylinder 2 can be reliably prevented from flowing back to the intake side by the check valve 12. When the pressure in the intake passage 6 becomes lower than the pressure in the intake passage 6, the intake air in the intake passage 6 is transferred into the cylinder 2 through the check valve 12 and the scavenging port 5, The exhaust gas in the cylinder 2 so as to push out from the exhaust port 7, it can be introduced, to scavenge the cylinder 2.
[0024]
Next, when the piston 4 substantially reaches the top dead center, as shown in FIG. Since the piston 4 is directed in the direction from the scavenging port 5 to the intake passage 6, the state in which the flow of intake air from the intake passage 6 to the scavenging port 5 is blocked, so that the piston 4 is substantially at the top dead center. When the piston 4 does not block the opening of the scavenging port 5 into the cylinder 2, the intake air flows into the cylinder 2 in a portion below the piston 4. It can be reliably stopped.
[0025]
In the embodiment, the case where the exhaust port 7 with the exhaust valve 8 is provided at the top of the cylinder 2 and applied to a uniflow type two-cycle internal combustion engine is shown. Not only the engine, but also a cross-scavenging two-cycle internal combustion engine or a loop scavenging two-cycle internal combustion engine in which an exhaust port opened and closed by a piston 4 is provided at a portion of the cylinder 2 opposite to the scavenging port 5 It goes without saying that the same can be applied to
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view showing a scavenging process in a vertical sectional front view showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a compression stroke.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Cylinder block 2 Cylinder 3 Cylinder head 4 Piston 5 Scavenging port 6 Intake passage 7 Exhaust port 8 Exhaust valve 10 Rotary valve 11 Communication passage 12 Check valve
