JP2673700B2 - 加圧気化混合物を内燃機関のシリンダーに導入する装置 - Google Patents

加圧気化混合物を内燃機関のシリンダーに導入する装置

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Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の属する技術分野］ 本発明は空気による掃気行程の終わりに気化混合物を
２行程エンジンのシリンダー内へ加圧、導入する装置に
関する。そのための圧力給油源としては（3,6,…3nシリ
ンダーエンジンの場合は）クランクシャフトを該シリン
ダーよりも120度だけ後退させたシリンダーのクランク
ケースの中の圧力を用いる。（４、８…、4nシリンダー
エンジンの場合は、）気化混合物の導入が行われるシリ
ンダーに対して、クランクシャフトを90度だけ後らせた
シリンダーのクランクケース内に存在する圧力を供給源
とする。この圧力供給源は貯蔵されない。
加圧された気化混合物の導入は、掃気階段の終りに圧
力源から当該シリンダー内へガスが届いた時点で生じ
る。圧力源から燃料添加装置内にガスが届くことによっ
て気化混合物が形成され、それはこの圧力源からの進入
時にだけ開放されることが好ましい開口部（オリフィ
ス）を通ってシリンダー内へ導入される。この開口部
は、シリンダーヘッド内に位置することもある。
この場合、本装置は、圧力源からガスが到来する間開
いているように成っているバルブを含むか、又は圧力源
の圧力で開閉が制御される自動バルブ（逆流阻止バルブ
型）を含む。
前記開口部はシリンダー内に位置してもよい。この場
合開口部の開閉は、バルブ型の逆流阻止部材（またはロ
ータリー・コック）とピストンの動作の組合せにより制
御される。
例えば、このタイプの一つの実施例では、クランクシ
ャフトを該シリンダーのものよりも120度または90度だ
けずらせたシリンダーのクランクケースを、該シリンダ
ー内で開いている排気口の反対側の開口に連結されてい
るパイプ（通常後部送気管と称せられるパイプ）を介し
てこのシリンダーと結合してもよい。
酸素添加場所（シリンダー内へ開口している取入口の
上流）が、気化混合物導入期間以外の期間で周囲の圧力
より高い圧力下にない間は、酸素の供給は低圧インジェ
クターによって行うこともできるし、２行程エンジンの
吸気に用いられる型のキャブレーターのような、簡単な
部材によっても行える。
［発明の実施の形態］ 本発明は、内燃機関の第一シリンダー内へ加圧状態で
気化混合物を導入する装置に関するものであり、該エン
ジンはクランクケース・ポンプを有する、少なくとも一
つの他のシリンダーを含むものである。本発明に関する
装置は、該クランクケースポンプと第一のシリンダーと
の間を連結するパイプを含み、該シリンダーと第一シリ
ンダーとのサイクルの間にはゼロでないクランクシャフ
ト角度差が存在することを特徴とする。
この角位相差は120度であってもよい。即ち第一シリ
ンダーのサイクルはもう一つのシリンダーのサイクルよ
り120度だけ先行しているものでもよい。
同様にこの角位相差が90度であつても良く、この場合
第一シリンダーのサイクルは、別のシリンダーのサイク
ルより90度進んでいることになる。
本発明による装置は、シリンダーの数が３または４の
倍数であるエンジンに特に適用可能である。
前記パイプは、エンジンのシリンダーヘッド近くで第
一シリンダー内に開口してもよい。
同様に、ダクトは、第一シリンダーのほぼ下部にある
シリンダーの横壁内に開口している場合も適用できる。
本発明による装置は、該パイプと第一シリンダーの間
で、後者のほぼ近くに位置する閉塞部材を含む。
該閉塞部材は、カムまたは電磁石により制御されるバ
ルブでも、またはロータリー・バルブであってよい。
同様に該閉塞部材は自動的に動作するものでもよく、
この場合自動弁として作動する。
該パイプは、燃料の導入と制御とを兼ね行う部材を含
んでもよい。
この燃料導入制御部材は、低圧インジェクターでもよ
く、該低圧インジェクターと連関するベンチュリーノズ
ルを含むようにしてもよい。
燃料導入制御装置は、キャブレーターでもよい。
本キャブレーターの制御は、第一シリンダーのクラン
クケースポンプの中に供給されるガス量を制御するコン
トロール部材と関連して行うようにするものでもよい。
本発明装置は、キャブレーターとパイプとの間に設け
たバルブのような逆流阻止部材を含むこともある。
更に本発明によれば、燃料導入制御部材がクランクケ
ースポンプの圧力パルスにより作動する膜ポンプを含む
ものでもよい。
該膜ポンプの吐出パイプは該ポンプを前記パイプに連
結するもので、その流断面積を調整するシステムを含む
ことがある。このシステムは、ケーシングの平均圧を考
慮した制御部材とニードルを含むことがある。
本発明はまた、内燃機関の第一シリンダー内へ加圧し
ながら、気化混合物を導入する方法に関するものであ
り、該エンジンはクランクケースポンプを有する他のシ
リンダーを少なくとも一つ有する。本方法の特徴は、ク
ランクケースポンプ内のガスの圧力をもう一つのシリン
ダー内へ気化混合物を噴射するための圧力源として用い
ることにある。
本発明が各シリンダーがクランクケースポンプを含む
モーター・マルチシリンダーに関する場合、各シリンダ
ーがある角度ずつ後らせた別のシリンダーのクランクケ
ースポンプに連結されるものでもよい。従って、各シリ
ンダーがクランクケースポンプを有する３シリンダーエ
ンジンの場合は、各シリンダーはクランクシャフトを12
0度後退させたシリンダーのクランクケースポンプに連
結するタイプとなる。
本発明では、連結パイプは加圧気化物を貯える働きは
しないので、その寸法は比較的小さくともよい。
［実施例］ 本発明は、添付の図面に示す実施例に関する以下の説
明から、より明白になろう。
第１図は、本シリンダー（１）の掃気の間のシリンダ
ー内の圧力変化を表わす曲線P1を実線で示す。
本シリンダーが具備するクランクケース（７）の圧力
変化曲線は破線P3で示し、120度おくらせたシリンダー
のクランクケース（14）内の圧力変化は一点鎖線P2で示
す。本シリンダーより120度ずらしたこのクランクケー
ス（14）が圧力供給源となり得ることを示す。第１図で
は、この圧力供給源の圧力が掃気期間の大部分において
本シリンダーの圧力よりも大きいことが第１図で斜線部
分に対応するものとして示されている。
該シリンダーの作動サイクルのこの期間中は圧力差が
十分であるのでこの圧力供給源から本シリンダーに気化
混合物を導入することができる。どういう導入方法を使
うか即ちバルブで制御するか、自動バルブにするか、ピ
ストンによる開口の制御とバルブの組合せ、或いはロー
タリー・バルブとの組合せを使うかを選択することによ
って、この気化混合物を供給するのに最適な瞬間を制御
する程度を多くも少なくもすることができる。
第２図は同じ場合であるが、本シリンダーに関してク
ランクシャフトを90゜後らせたクランクケースにより設
けられた圧力供給源を示し、これは４気筒エンジンの場
合に対応する。原理は同じであるが、但しクランクシャ
フト角で90゜ずらした圧力供給源の圧力変化は、本シリ
ンダー掃気より30゜早くなる。
第１図と第２図は、上記期間以外のサイクルの大部分
の期間では、本シリンダー内の圧力（全体のサイクルで
は本シリンダー内の圧力が図面の尺度をこえるので、図
示していない）は圧力供給源内の圧力よりも大きいこと
を示している。本シリンダーから圧力供給源へ向かう方
向には交換がみられず、圧力供給源の働作とこれに関連
する燃料制御装置との働作をさまたげないようにしてあ
ることは重要なことである。
第3,4,5,6,7図は、本シリンダー１、掃気期間の終り
の位置にあるピストン２、排気管３、閉まろうとしてい
る排気口４、側方トランスファーポート５、後方トラン
スファーポート６、たとえばバルブ８を介する新気取入
口を具備するクランクケース７、スパークプラグ９、コ
ンロッド−クランク接続片10を実線で示している。
ピストン12を有するシリンダー11を一点鎖線で示す
が、このピストン12の運動は本シリンダー１のピストン
２に関して、コンロッド−クランク接続片13の位置で分
かるように120゜だけ後れている。即ちピストン12は、
シリンダー11内では膨張行程にあり同時にクランクケー
ス・ポンプ14内では圧縮行程にある。
ピストン12の動きが120゜後れているクランクケース
ポンプ14は、パイプ15を通じて圧力を供給する。
第３図と第４図の場合には、上記パイプ15は本シリン
ダー１の燃焼室16へ接続してある。シリンダー１の後部
トランスファーポート６は必要に応じてパイプ17を通じ
てそれ自体のクランクケースポンプ７につながる。
クランクケースポンプ14から本シリンダー１の燃焼室
16への加圧空気導入は、バルブ19で開口を制御される開
口部18を通じて行われる。バルブの上流には、燃料の低
圧下における導入と制御のための部材20が具備されてい
る。
この部材20は市販の低圧インジェクターでもよく、ク
ランクケース・ポンプの一連の加圧と減圧とによって起
動する燃料ポンプでもよい。後者の部材を第８図に示
す。液体燃料はバルブ19が閉鎖している期間だけでなく
開放している間もパイプ15内へ導入することができる。
この燃料導入制御部材20には、特許EP−189,714号に
記載の通り、バルブ19と開口部18の直ぐ上流に、パイプ
15内においたベンチュリー・ノズル21と協動して、圧力
供給源（クランクケースポンプ14）から供給される空気
によって燃料の霧化を促進することができる。
開口部18の直ぐ下流には、シリンダー内へ射出される
混合物の方向を定める部材、即ち偏向器22を設けるのが
好ましい。シリンダーヘッドの一部を成すかまたはシリ
ンダーヘッドに固定されているこの部材は、特許EP−18
9,715号に記載されている例である。
第３図に示した例では、バルブ19の制御は機械的に行
われる。例えばエンジンのスピードと同じ速度で回転す
るカム23によって、機械的に行う。このカムは押し板24
を介してバルブ19の動きを制御する。バルブ19はスプリ
ング25により復元力をうけている。
第４図に示す代替例では、バルブ19の制御部材は必要
がない。復元スプリング25が具備されているだけであ
る。バルブ19は自由に、上流と下流の圧力差の関数とし
て動くようにしてある。従って自動バルブとして機能す
る。
バルブの制御は、電子的に制御する電磁システムによ
り行ってもよい。
第３図と第４図に示す実施例では、クランクケース14
内の圧力が本シリンダー１（第１図）の圧力より高い時
は、気化混合物は、一定の期間制御されるようにしても
よく（第３図）、またはクランクケース14とシリンダー
１との間の圧力が異なる期間に（第４図）、自動的に導
入するようにしてもよい。
両方の場合において、ピストン２は、シリンダー１か
ら燃料が排気ポート４を通って排気管３へ逃げる前に、
該ポート４を閉鎖するように動作する。
第５図と第６図の場合、圧縮空気供給源14から延在し
ているパイプ15は送気口、好ましくは後方の開口６に接
続している。後方というのは、排気口とほぼ相対向する
位置にあるからである。開口６の近く、パイプ15の下流
には逆流阻止バルブ26が設けられており、シリンダー１
からのガスがクランクケース14の圧力低下期間にクラン
クケース14内へ侵入するのをふせいでいる。
バルブの上流には低圧燃料導入・制御部材27が設けら
れている。燃料は開口６がピストン２で閉鎖されている
時を含めてサイクルのどの時点でも導入できる。
該燃料導入制御部材27は市販の低圧インジェクターで
もよく、またはクランクケース・ポンプの一連の加圧減
圧で作動する燃料ポンプ（第８図）でもよく、または貫
流する空気の流れにより作動する従来型のキャブレータ
でもよい。後者の場合には、第二の外部空気取込回路
を、例えば該キャブレータを通して設け、更にパイプ15
に通じる様にしなければならない。第10図にはこれを模
式的に示している。
あらゆる場合において、気化混合物の霧化は、特許FR
−2,575,52号に記載したようにバルブ26の直ぐ上流にお
いたベンチュリー・ノズル式部材28を用いることによ
り、大幅に改良できる。
第６図の場合は、バルブ26の代わりにエンジンにより
回転されるロータリーバルブ29を設けて、開口６の開閉
を制御する。
第７図は、本シリンダー１のピストン２の動きに対し
てクランクシャフト角度で90゜後れて動くピストン12を
もつクランクケースポンプ14によって圧力供給が行われ
る場合を示す。第3,4,5図の場合についても、クランク
シャフトを120゜ではなくて90゜後らせることによって
第７図に準ずる動作を示すことができる。
第８図は、デバイス20または27の代わりに用いること
のできる燃料導入制御部材の概念図を示すものである。
本部材では、燃料は貯油槽30から逆流阻止バルブ31を
介し（室36に導入し更に逆流阻止）、バルブ33を通じて
パイプ34に送られる。膜32は燃料ポンプの役割を果た
す。膜の一方の側は、室36内の燃料と接触しており、他
方の側はクランクケース７または14のいずれかのクラン
クケースポンプから送られる圧力脈動をパイプ35を通し
て受けるので膜32は上下に往復運動し、その動きによっ
て室36内の燃料を流入出させるポンプ機能を果たす。
クランクケースポンプの取込行程では、クランクケー
スは減圧状態にあり、膜32が室36の容量を増加させる方
向に動き、バルブ31を開き、これを通じてパイプ30から
燃料を吸入する。次にクランクケースの加圧期間中に
は、膜32が上に動いて室36の容量を減少させ、室36内の
燃料をバルブ33を介してパイプ34内へ送りこむように動
作する。
この部材は、このように燃料ポンプとして動作し燃料
を制御する役目を果たすものである。エンジンの回転一
回毎にポンプとして一回動作するのでエンジンの速度に
従って動き、またクランクケース内の圧力脈動の振幅が
負荷と比例しているので負荷にも従動している。
微調整手段を追加せずに単独で用いる時は、パイプ34
は燃料の導入されるパイプ15内の場所に直接つながれ
る。
負荷に関して燃料の流れを更に微調整することが必要
な場合はパイプ34の開口をニードル37により負荷の関数
として調整する。ニードル37は直接に作動してもよくま
たは別の膜39に接続したレバー38によって間接的に作動
してもよい。膜39の反対側はやはりパイプ40を介してエ
ンジンのクランクケースポンプの圧力とつながってい
る。
ニードル37、レバー38、膜39から成るアセンブリの慣
性は、クランクケースの瞬間的な圧力脈動に膜39が一々
応動しないような値に設定してある。即ちクランクケー
スの平均圧力によってのみ制御されるような設計にしな
ければならない。この圧力はエンジンの負荷を直接表わ
している。その結果制御ニードルの位置はエンジン負荷
を直接表わす所になる。ニードルの近くで、このように
制御された燃料がパイプ41の中を通って、パイプ15の中
へ導入される位置に導かれる。
第10図は、燃料導入制御部材の別の実施例であって特
に単純なタイプのものを表わす。
気化混合物をシリンダー１内へ導入する役割を果たす
パイプ15を通じるクランクケース14の圧力供給源は、減
圧行程中は従来型キャブレータ42とバルブ型逆流阻止部
材43を介して濃厚な気化混合物を引込む役割を果たす。
このキャブレータ42は例えば従来型の２ストロークエン
ジン用キャブレータで、負荷に応じて噴射用ノズル開口
を制御するバルブとニードルを具備するようなものでも
よい。
この組合せ部材はエアバルブ８のみを介する取入口と
は別個に、まさしく第２の高濃度混合物取入回路を構成
する。
パイプ15の長さはこのパイプ内へ導かれた気化混合物
が加圧行程へ戻ったクランクケースポンプ14の圧力によ
りシリンダー１内へ強制的に戻される前には、クランク
ケース14に到達できないような長さに設計されている。
本発明の別の利点は、マルチシリンダー型エンジンに
おいて、すべてのシリンダーが本発明の原理に従って動
作する場合、パイプ15の適当な組合せにより、単一のキ
ャブレータ42をすべてのシリンダーに対して用いること
ができるという点にある。キャブレータの下流は異なる
パイプ44を介して異なるシリンダーと連結していて各々
のパイプの、バルブ43を介して気化混合物をそれぞれの
パイプ15内へ供給するようになっている。
第10図のキャブレータ部材は、第５図に示したものの
変化例であって、第3,4,6図にも適合させることができ
る。
本発明によれば、クランクケース14をシリンダー１の
燃焼室へ接続するパイプ15は貯蔵室を形成するものでは
なく、クランクケース・ポンプ14内の圧縮ガスをシリン
ダー１へ送るのがその本来の役目である。従って本発明
によればパイプ15には十分な流断面をもたせて運搬する
ガスの圧力ロスを必要以上に生じさせないようにする必
要があるが、同時に、容量を小さくし、クランクケース
・ポンプの圧縮速度を制限しないようにすることが肝要
である。
更に本発明においては、パイプ15を排気管に直接連続
することは無益であり、燃料を射出するために排気ガス
の圧力を用いずともよいことに注目すべきである。
バルブ19の制御は空気圧でも油圧によって行うもので
あっても、本発明の範囲を逸脱するものではない。
【図面の簡単な説明】
第１図は、問題とする第一のシリンダーに対してクラン
クシャフト角度を120度後らせたシリンダーのクランク
ケース内を支配する圧力を用いる原理を示すグラフであ
る。 第２図は、120度の代わりにクランクシャフトを90度後
らせた場合を示すグラフである。 第３図は、気化混合物を制御バルブを介して第一シリン
ダーの燃焼室内へ導入する場合を示し、クランクシャフ
トを120度後らせたクランクケースから導入する場合を
示す。 第４図は、気化混合物を自動バルブを介して該シリンダ
ーの燃焼室へ導入する場合を示し、クランクシャフトを
120度後らせたクランクケースから導入する場合を示
す。 第５図は、気化混合物を逆流阻止バルブを介して第一の
シリンダーの後部通気口内へ導入する場合を示し、クラ
ンクシャフトを120度後らせた場合を示す。 第６図は、気化混合物をロータリーバルブを介して第一
のシリンダーの後部通気口内へ導入する場合を示し、ク
ランクシャフトを120度ずらせた場合を示す。 第７図は、気化混合物を第一のシリンダーの後部通気口
内へ導入する場合を示し、クランクシャフトを90度後ら
せた場合である。 第８図は、クランクケース内に存在する圧力を用いて燃
料を導入する際の制御部材の一例を示す。 第９図は、第８図と同様であるが、制御装置をエンジン
負荷の関数として動作するように改良したものを示す。 第10図は、従来型キャブレータを介して連結パイプの中
に導入した気化混合物をシリンダーに導入する場合を示
す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−138221（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−138213（ＪＰ，Ａ) 特開 昭46−7501（ＪＰ，Ａ) 特開 昭47−23252（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−268864（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−19208（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−182451（ＪＰ，Ａ) 実開 昭53−7511（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭58−169117（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭54−161826（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭10−2379（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭37−14005（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭47−36534（ＪＰ，Ｂ１) 実公 昭50−20167（ＪＰ，Ｙ１) 実公 昭58−51373（ＪＰ，Ｙ２)

Claims (17)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】第１のクランクケース（７）をもつ第１の
    シリンダー（１）の外に第２のクランクケース（14）を
    もつ少なくとも１つ他のシリンダーをもつ内燃機関の該
    第１シリンダー（１）に加圧気化混合物を導入する装置
    において、該装置が該第２のクランクケース（14）と該
    第１のシリンダー（１）との間を連結するパイプ（15）
    を含み、該パイプが圧力を貯える貯蔵室として使用され
    ず、該第１のシリンダー（１）にその１つの開口（6,1
    8）から前記気化混合物を導入するために使用されるも
    のであり、前記少なくとも２つのシリンダーのサイクル
    の間にはゼロでない角位相差を存在せしめ、該パイプ
    （15）が燃料を導入するとともに、前記第２のクランク
    ケース（14）の圧力又は負の圧力を使用して、気化混合
    物を形成し、該混合物の該第１のシリンダーへの導入を
    制御するための部材（20;27;42）を含み、該パイプ（1
    5）の長さが形成された気化混合物を第２のクランクケ
    ース（14）に到達させないために充分な長さを有するこ
    とと； 該装置が前記第１のクランクケース（７）から来る空気
    によって行われる該第１のシリンダー（１）の掃気の終
    わりに該気化混合物を導入するようにすることと； 該装置が該パイプ（15）と前記第１のシリンダーの間の
    ほぼ該シリンダーに近いパイプの位置に閉塞部材：（1
    9;26;29）を含み、気化混合物を該シリンダーに導入す
    る時間を該閉塞部材によって制御し、前記１つの開口
    （６）が前記第２のクランクケース（14）から供給され
    る圧力源が到着している間だけ開いて、該気化混合物を
    該シリンダー（１）の中に導入することに使われるよう
    にすることと； を特徴とする、内燃機関のシリンダーに加圧気化混合物
    を導入する装置。
  2. 【請求項２】前記角位相差が120゜であり、第１のシリ
    ンダーのサイクルが他のシリンダーのサイクルより120
    ゜だけ先行することを特徴とする特許請求の範囲第１項
    に記載の装置。
  3. 【請求項３】前記角位相差が90゜であり、第１のシリン
    ダーのサイクルが他のシリンダーのサイクルより90゜先
    行することを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
    装置。
  4. 【請求項４】前記内燃機関が３の整数倍の本数のシリン
    ダーを有することを特徴とする特許請求の範囲第２項に
    記載の装置。
  5. 【請求項５】該内燃機関が４の整数倍の本数のシリンダ
    ーを有することを特徴とする特許請求の範囲第３項に記
    載の装置。
  6. 【請求項６】前記パイプ（15）が内燃機関のシリンダー
    ヘッド近傍で前記第１のシリンダー内へ開口しているこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の装置。
  7. 【請求項７】前記シリンダーの横壁内で前記第１のシリ
    ンダーのほぼ底部へ開口していることを特徴とする特許
    請求の範囲第１項に記載の装置。
  8. 【請求項８】前記閉塞部材がカム（23）または電磁的に
    制御されるバルブ（19）であることを特徴とする特許請
    求の範囲第１項に記載の装置。
  9. 【請求項９】前記閉塞部材が自動的に、バルブと同じよ
    うに作動するもの（26）であることを特徴とする特許請
    求の範囲第１項に記載の装置。
  10. 【請求項１０】前記閉塞部材がロータリーバルブ（29）
    であることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
    装置。
  11. 【請求項１１】前記燃料導入制御部材が低圧インジェク
    ター（20、27）であることを特徴とする特許請求の範囲
    第１項に記載の装置。
  12. 【請求項１２】前記低圧インジェクターとともに協動す
    るベンチュリーノズル（21、28）を含むことを特徴とす
    る特許請求の範囲第11項に記載の装置。
  13. 【請求項１３】前記燃料導入制御部材がキャブレータ
    （42）であることを特徴とする特許請求の範囲第１項に
    記載の装置。
  14. 【請求項１４】前記キャブレータの制御が、前記第一シ
    リンダーのクランクケースポンプ内へ導入されるガスの
    量を制御する制御部材と組合せ動作するものであること
    を特徴とする特許請求の範囲第13項に記載の装置。
  15. 【請求項１５】前記キャブレータ（42）と前記パイプ
    （15）との間に逆流阻止部材として例えばバルブ（43）
    を含むことを特徴とする特許請求の範囲第13項に記載の
    装置。
  16. 【請求項１６】前記燃料導入制御部材が、クランクケー
    スポンプの圧力脈動で作動する膜ポンプ（32）から成る
    ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の装置。
  17. 【請求項１７】前記膜ポンプを前記パイプ（15）に連結
    する該膜ポンプの吐出パイプ（41）がその流断面積を調
    整するシステムを含み、該システムがクランクケースの
    平均圧に応じる制御手段とニードル（37）とを含むこと
    を特徴とする特許請求の範囲第13項に記載の装置。
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