JP2541306B2 - ２サイクル内燃機関の燃焼室 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は２サイクル内燃機関の燃焼室に関する。

〔従来の技術〕

シュニューレ形２サイクル内燃機関において燃焼室の
頂部中央部にエアブラスト弁と点火栓を配置し、エアブ
ラスト弁からピストン頂面に向けて燃料を圧縮空気と共
に噴射し、燃焼室内を上昇する新気によって燃料を点火
栓周りに運ぶようにした２サイクル内燃機関が公知であ
る（特表昭63−500323号公報参照）。この２サイクル内
燃機関では燃料噴射量の少ない機関低負荷運転時には燃
焼室内を上昇する新気により燃料をできるだけ点火栓の
周りに集めて燃焼室内を成層化し、機関高負荷運転時に
は燃料をできるだけ燃焼室内全体に分散させるようにし
ている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながらこのように機関低負荷運転時に燃料を点
火栓の周りに集めると点火栓の電極にカーボンが付着
し、その結果点火栓がくすぶるという問題を生じる。

〔課題を解決するための手段〕

上記問題点を解決するために本発明によればシリンダ
ヘッド内壁面上に給気弁と排気弁を配置すると共にシリ
ンダヘッド内壁面の中央部に点火栓を配置し、排気弁側
の給気弁開口からの新気の流入を阻止することにより給
気弁から流入したほぼ全新気を給気弁下方のシリンダ内
壁面に沿って下降せしめ、次いでピストン頂面に沿って
ピストン頂面を横切った後に排気弁下方のシリンダ内壁
面に沿って上昇させ、次いで排気弁の配置されているシ
リンダヘッド内壁面部分に沿って給気弁の方へ進ませる
ようにした２サイクル内燃機関において、給気弁側のシ
リンダヘッド内壁面周辺部に燃料噴射弁を配置し、燃料
噴射弁からの噴射燃料と上述のシリンダヘッド内壁面部
分との関隙を上述のシリンダヘッド内壁面部分に沿う新
気が給気弁の方へ進むように燃料噴射弁から上述のシリ
ンダヘッド内壁面部分のわずか下方に向けて燃料を噴射
せしめるようにしている。

〔作 用〕

新気流によって噴射燃料が燃焼室の中央部に向かわさ
れるので機関低負荷運転時であっても燃焼室内は成層化
されず、斯くして点火栓がくすぶることがない。

〔実施例〕

第１図から第４図を参照すると、１はシリンダブロッ
ク、２はシリンダブロック１内で往復動するピストン、
３はシリンダブロック１上に固定されたシリンダヘッ
ド、４はシリンダヘッド３の内壁面3aとピストン２の頂
面間に形成された燃焼室を夫々示す。シリンダヘッド内
壁面3a上には凹溝５が形成され、この凹溝５の底壁面を
なすシリンダヘッド内壁面部分3b上に一対の給気弁６が
配置される。一方、凹溝５を除くシリンダヘッド内壁面
部分3cはほぼ平坦をなし、このシリンダヘッド内壁面部
分3c上に一対の排気弁７が配置される。シリンダヘッド
内壁面部分3bとシリンダヘッド内壁面部分3cは凹溝５の
周壁８を介して互いに接続されている。この凹溝周壁８
は給気弁６の周縁部に沿って円弧状に延びる一対のマス
ク壁8aと、給気弁６間に位置する新気ガイド壁8bと、シ
リンダヘッド内壁面3aの周縁部と給気弁６間に位置する
一対の新気ガイド壁8cとにより構成される。各マスク壁
8aは第１図において破線で示す最大リフト位置にある給
気弁６よりも下方まで燃焼室４に向けて延びており、従
って排気弁７側に位置する給気弁６周縁部と弁座９間の
開口は給気弁６の開弁期間全体に亙ってマスク壁8aによ
り閉鎖されることになる。また、一対の新気ガイド壁8c
はほぼ同一平面内に位置しており、更に新気ガイド壁8
b,8cは両給気弁６の中心を結ぶ線に対しほぼ平行に延び
ている。また、第１図から第４図に示す実施例では一対
の新気ガイド壁8cがシリンダヘッド内壁面3aの底壁面ま
で延びている。即ち、シリンダヘッド内壁面3aの底壁面
は燃焼室４内に向けてＵ字状に突出する一対の底壁面部
分3dを有し、各新気ガイド壁8cはシリンダヘッド内壁面
部分3bからこの底壁面部分3dまで延びている。従って新
気ガイド壁8cの高さはマスク壁8aの高さよりも高くなっ
ている。一方、新気ガイド壁8c側に位置するマスク壁8a
は底壁面部分3dまで延びる延長部8dを有し、この延長部
8dも新気ガイド壁を形成する。第３図からわかるように
この新気ガイド壁8dは湾曲しつつ新気ガイド壁8cまで延
びており、新気ガイド壁8dの高さは新気ガイド壁8cに近
づくに従って高くなる。一方、第１図および第２図に示
されるように新気ガイド壁8cと反対側には既燃ガスガイ
ド壁8eが形成される。この既燃ガスガイド壁8eはシリン
ダヘッド内壁面部分３から底壁面部分3dまで延びる湾曲
面からなる。

第２図に示されるように点火栓10はシリンダヘッド内
壁面3aの中心に位置するようにシリンダヘッド内壁面3c
上に配置されている。また、排気弁７に対しては排気弁
７と弁座11間の開口を覆うマスク壁が設けられておら
ず、従って排気弁７が開弁すると排気弁７と弁座11間に
形成される開口はその全体が燃焼室４内に開口すること
になる。

シリンダヘッド３内には給気弁６に対して給気ポート
12が形成され、排気弁７に対して排気ポート13が形成さ
れる。また、一対の給気弁６下方のシリンダヘッド内壁
面部分3bの周辺部には燃料を圧縮空気と共に噴射するエ
アブラスト弁14が配置される。このエアブラスト弁14は
その先端にノズル口15を形成したほぼまっすぐに延びる
圧縮空気通路16と、圧縮空気通路16内を延びてノズル口
15の開閉制御を行う開閉弁17と、開閉弁17を駆動するた
めのアクチュエータ18と、圧縮空気通路16から分岐され
た圧縮空気通路19と、圧縮空気通路19内に燃料を噴射す
る燃料噴射弁20とを具備する。圧縮空気通路19は機関駆
動のエアポンプ21に接続され、従って圧縮空気通路16,1
9は圧縮空気によって満たされている。

第５図は給気弁６および排気弁７の開弁期間およびエ
アブラスト弁14の開弁期間を示している。第５図に示す
ように給気弁６よりも排気弁７が先に開弁し、給気弁６
よりも排気弁７が先に閉弁する。また、燃料噴射弁20か
らは燃料が圧縮空気通路19内に向けて下死点前に噴射さ
れる。次いで下死点を過ぎて排気弁７が閉弁する前後で
開閉弁17、即ちエアブラスト弁14が開弁せしめられる。
このとき燃料が圧縮空気と共に燃焼室４内に噴射され
る。

ピストン２が下降して排気弁７が開弁すると燃焼室４
内の高圧既燃ガスが排気ポート13内に急激に流出し、燃
焼室４内の圧力は急激に低下する。次いで給気弁６が開
弁すると給気ポート12から燃焼室４内に新気が流入する
が給気弁６の開口に対してマスク壁8aが設けられている
ためにほぼ全新気がマスク壁8aと反対側の給気弁６の開
口部から燃焼室４内に流入する。次いでこの新気は矢印
Ｓで示すように給気弁６下方のシリンダ内壁面に沿って
下降し、次いでピストン２の頂面に沿ってピストン２の
頂面を横切り、次いで排気弁７下方のシリンダ内壁面に
沿って上昇する。この間、この新気流Ｓによって燃焼室
４内の既燃ガスが徐々に追い出される。下死点を過ぎて
は排気弁７のリフト量が小さくなると排気弁７下流のシ
リンダ内壁面に沿って上昇する新気流は排気弁７が配置
されているシリンダヘッド内壁面部分3cに沿って給気弁
６の方向に向かう。従って燃焼室４内にはシリンダ軸線
に対し直角をなす軸線周りの新気による旋回流が発生
し、この旋回する新気流の中央部、即ち燃焼室４内の中
央部に高温の既燃ガスが集まる。次いでエアブラスト弁
14のノズル口15から燃料が圧縮空気と共に噴射される。

ところで第６図に示すようにエアブラスト弁14のノズ
ル口15はノズル口15の噴射軸線Ｋがシリンダヘッド内壁
面部分3cとほぼ平行になるように配置される。また、エ
アブラスト弁14からの燃料噴霧は第６図において破線で
示すように或る広がり角を有し、エアブラスト弁14のノ
ズル口15は燃料噴霧の上線が排気弁７周りのシリンダヘ
ッド内壁面部分3cにかからないように配置される。従っ
てエアブラスト弁14のノズル口15から燃料が圧縮空気と
共に噴射せしめられると第６図のＦで示されるように燃
料噴霧がシリンダヘッド内壁面部分3cに沿って流れる新
気流Ｓによって下方に、即ち燃焼室４内の中央部の方へ
曲げられ、従って燃料噴霧とシリンダヘッド内壁面部分
3cとの間隙を新気流Ｓが給気弁６の方へ進む形となる。
従って燃料噴霧は燃焼室４の中央部に集まっている高温
の既燃ガスと接触混合せしめられ、高温の既燃ガスによ
って燃料の気化が促進される。その結果、燃料が容易に
着火せしめられ、着火後に良好な燃焼が行われる。ま
た、このように新気流Ｓによって燃料噴霧Ｆが下方へ曲
げられるためにエアブラスト弁14の開弁開始時期を排気
弁７が閉弁する前に早めても燃料が排気ポート13内に吹
き抜けることがない。

第１図および第６図に示すような２サイクル内燃機関
において噴霧燃料がマスク壁8aに付着したり、或いはシ
リンダヘッド内壁面3aに付着すると点火栓10の周りには
濃混合気が形成される。このような濃混合気は着火には
適しているが燃焼すると点火栓10の電極に多量のカーボ
ンが付着し、点火栓10がくすぶるという問題を生ずる。
このことは点火栓10の周りに濃混合気を形成すべく燃焼
室４内を成層化した場合も同様である。ところが第１図
および第６図に示す実施例では燃料噴霧が燃焼室４の中
央部の方へ曲げられるので燃焼室４内には均一な混合気
が形成され、斯くして点火栓10がくすぶるという問題は
生じない。また、点火栓10周りに濃混合気を形成しなく
とも燃料は高温の既燃ガスにより加熱されて十分に気化
するので良好な着火が得られる。

また、第４図に示されるようにエアブラスト弁14のノ
ズル口15周りのシリンダヘッド内壁面部分22は平坦面か
ら形成されている。ノズル口15の近くに壁を形成すると
コアンダ効果により燃料噴霧が片寄り、その結果燃料噴
霧が燃焼室４の内壁面に付着するという問題を生ずる。
このような問題が生じないように上述した如くノズル口
15周りのシリンダヘッド内壁面部分22は平坦面から形成
されている。

また、エアブラスト弁14の代りに種々の方法で燃料を
噴射するいかなる形式の燃料噴射弁も使用できることは
云うまでもない。

なお、燃焼室４の中央部に燃料噴霧を形成するにはノ
ズル口15を燃焼室４の中央部に向ければよいのであるが
ノズル口15を燃焼室４の中央部に向けるとエアブラスト
弁15を一層立てなければならないので搭載上の問題が生
じる。ところが第１図および第６図に示す実施例ではエ
アブラスト弁14をかなりねかせて配置することができる
のでエアブラスト弁14を容易にシリンダヘッド３に取付
けることができる。

〔発明の効果〕

点火栓のくすぶりを発生させることなく混合気を容易
に着火せしめることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は２サイクル内燃機関の側面断面図、第２図はシ
リンダヘッド内燃面を示す図、第３図は第１図の矢印II
Iに沿ってみた図解的に示す斜視図、第４図は第１図の
矢印IVに沿ってみた図解的に示す斜視図、第５図は給排
気弁およびエアブラスト弁の開弁期間等を示す線図、第
６図は燃料噴射時を示す側面断面図である。 ３……シリンダヘッド、４……燃焼室、 ６……給気弁、７……排気弁、 8a……マスク壁、 8b,8c,8d……新気ガイド壁、 12……給気ポート、14……エアブラスト弁、 15……ノズル口。

フロントページの続き (72)発明者 伊藤 敏雄 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 伊藤 和浩 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シリンダヘッド内壁面上に給気弁と排気弁
   を配置すると共にシリンダヘッド内壁面の中央部に点火
   栓を配置し、排気弁側の吸気弁開口からの新気の流入を
   阻止することにより給気弁から流入したほぼ全新気を給
   気弁下方のシリンダ内壁面に沿って下降せしめ、次いで
   ピストン頂面に沿ってピストン頂面を横切った後に排気
   弁下方のシリンダ内壁面に沿って上昇させ、次いで排気
   弁の配置されているシリンダヘッド内壁面部分に沿って
   給気弁の方へ進ませるようにした２サイクル内燃機関に
   おいて、給気弁側のシリンダヘッド内壁面周辺部に燃料
   噴射弁を配置し、該燃料噴射弁からの噴射燃料と上記シ
   リンダヘッド内壁面部分との間隙を該シリンダヘッド内
   壁面部分に沿う新気が給気弁の方へ進むように該燃料噴
   射弁から上記シリンダヘッド内壁面部分のわずか下方に
   向けて燃料を噴射せしめるようにした２サイクル内燃機
   関の燃焼室。