JP2689342B2

JP2689342B2 - 後給気により自己過給され吸気ダクトにより貯蔵室内に前排気を送るようにした二サイクル・エンジンを装備する方法及び装置

Info

Publication number: JP2689342B2
Application number: JP63503055A
Authority: JP
Inventors: カーティル，レミ
Original assignee: カーティル，レミ
Priority date: 1988-03-25
Filing date: 1988-03-25
Publication date: 1997-12-10
Anticipated expiration: 2012-12-10
Also published as: JPH03503433A

Description

【発明の詳細な説明】発明の背景産業上の利用分野本発明は、一般に往復動ピストンを持ち後給気（post
−charging）効果により自己過給する（self−supercha
rging）形式の二サイクル内燃（ic）エンジン、とくに
もつぱらではないが少なくとも１つの単動シリンダを持
つエンジンを装備する方法及び装置に関する。

従来の技術シリンダから出るガスの直接作用を使いシリンダに過
給するようにサイクルの適当な瞬間にこのシリンダに予
備空気を圧縮して導入するのに、多数の提案が従来行わ
れている。

これ等の提案の多くは、１つのシリンダからそ又その
逆の排出ガスの直接作用を使用し、このようにして連通
する各シリンダ間の角度位相差は慎重に選定する（スイ
ス国特許CH593,420号参照）。

シリンダ内の排出ガスのエネルギーをこの同じシリン
ダの給気及び効率を向上させるために空気溜めに直接作
用させる提案は、とくに明白な効率上の理由でシリンダ
から空気溜に次いでこのシリンダに圧力を移す各位相
を、外部へのエネルギーの損失を防ぐように、考えてい
るシステム内の密閉空間内で生じさせる提案だけしか考
慮に入れない場合には極めて少なくなる。

便宜上の理由で前記したシステムを構成する部品の組
は「以下圧縮システム」と称する。

一般に「掃気空気」という用語は以下、シリンダ内の
燃焼ガスを更新するのに使われる掃気剤をこれが純粋な
空気により構成されているか又は燃料及び酸化剤の若干
の他の混合物により構成されているかどうかに関係な
く、特定するのに使われる。

提案の数は、シリンダに送入される全ガス量の圧縮
（これは排気背圧を同時に増さなければ二サイクルで得
ることがむずかしい）とは異なつて後給気効果を生ずる
提案だけを考慮するとなお一層少なくなる。

「後給気」（post−charging）という用語は、付加的
な量の空気の掃気後に又掃気口を閉じた後にシリンダ内
に噴射することを意味するのに使う。

後給気の利点は長期にわたりとくに二サイクルに使う
ためによく知られている。

この量の空気に加える与えられた量の外部圧縮仕事に
対し、後給気は、空気の純度を高めることにより全給気
が増大する。その理由は、掃気位相の終りに排除されな
い残留ガス量は後給気位相中に変らないままになり、従
つて後給気作用後にシリンダ内に含まれる全空気量に比
べて比較的少なくなるからである。このことは掃気効率
を高め掃気空気を一層良好に利用することに相当する。

単一シリンダ後給気二サイクルエンジンに対するこの
ような装置の１例は米国特許第1,362,080号明細書に記
載されその第５図に示してある。

前記装置では圧縮システムは、前記予備空気に対する
アンチ・チヤンバ（anti−chamber）を構成する容積と
掃気空気源に（三方弁を介して）連通するダクトとに両
端部の一方を連結され、又シリンダの吸気口（admissio
n post）に通ずる吸気管（シリンダイツドに納めたたと
えば弁形の流体流量制御手段により制御される）と排出
ガスを使用した後これ等の排出ガスを外部に（ふたたび
三方弁を介して）除去する第１の排気ダクトとに他端部
を連結したエンジンに対する外部空気の供給部を備えて
いる。

空気溜めに対するアンチ・チヤンバを形成する容積自
体は、その上流側端部を、前排気口（pre−exhaustpos
t）（ライナに設けた穴により制御される）に連結した
前排気口からすぐ下流側に位置させた逆止め弁に連結し
てある。前排気口は、シリンダからの排気ダクトである
第２の排気ダクトに開口する排気口自体（同様にライナ
に設けた穴により制御される）とは異なる。

周期的順序内の圧縮システムの種種の順序に従つて、
前排気位相中（シリンダ及びアンチ・チヤンバにより形
成したシステムを外部に対し閉じたときに、シリンダの
排気口と前記容積から下流側の三方弁とが共に閉じる）
にシリンダから前排気口を介して逃げ移送されるのを持
つ間に前記容積内に圧力のもとに貯蔵される排出ガス
は、従つて前記溜め内に前もつて貯蔵される空気に圧力
エネルギーを伝える。逆止め弁の存在によりアンチチヤ
ンバを形成する前記容積内の排出ガスを圧力を保持する
ことができる。

次の後給気位相では、排出ガスは、溜め（この瞬間に
は掃気空気の源と第１排気ダクトとに対し閉じているが
上流側端部はアンチチヤンバを仕切る前記容積に又下流
側端部はシリンダ給気管に、ふたたび適当にセツトした
前記の２個の三方弁によつて連通している）に入込むこ
とにより、この溜め内に前回に貯蔵された空気を圧縮し
この空気をこの場合吸気管に連通するシリンダ内に押込
む。

圧縮システムサイクルは、後給気位相後に残された燃
焼ガスに新鮮な空気を代えるようにふたたび前記三方弁
をセツトし前記溜めをその上流端部の掃気空気源に又下
流側端部の第１排気ダクトに連通させる（これと同時に
アンチチヤンバ容積及びシリンダへの吸気管に対し閉じ
る）ように空気供給源の掃気周期で終る。シリンダ内の
圧縮、燃焼及び膨張中に生ずる空気溜めの掃気には、シ
リンダ自体の掃気に対するよりも一層長い時間利用でき
ることが認められる。

又とくに圧縮システムとエンジンサイクルの給気位相
とについては、排出ガスと空気溜めに噴射された空気と
シリンダに噴射された空気との主流れ方向は一方向、す
なわち前排気口からシリンダ吸気管の付近に位置する空
気溜めの下流側端部に同じ方向に沿うことが認められ
る。

このような装置により利用的熱力学的サイクルに対応
する方法が得られるが、とくに次のような欠点がある。

ａ）空気溜めと排出ガス用アンチ・チヤンバを形成す
る容積との外部位置決めと、圧縮システム・サイクル及
びエンジン・サイクル給気部分の間に流体流れ制御タイ
ミングを生じるのに付加的な３個の弁を設けることが、
このアセンブリに必要になりこれによりアセンブリが極
めて複雑かつかさばるようになる。この機械的複雑さは
とくに多シリンダエンジンに応用する場合又ターボ過給
が普及している現在の技術状況では正当化することがむ
ずかしい。

ｂ）これ等の付加的な弁は、自動作動しこの場合これ
等の弁は高温ガスの流れ内に位置させたときに或る程度
の不信感を生じ、或はこれ等の弁は機械的に作動させる
ことになる。後者が形式の弁では、潤滑に対して又これ
等の弁が開閉する速度に関して障害が生ずる。さらにこ
れ等の弁は、圧縮機サイクルとエンジンサイクルの給気
部分とに必要なガス交換線図を満足するのに十分な流れ
断面積を持たなければならない。

ｃ）付加的弁の位置は、ガス−空気境界面の正確な位
置を制御することが必ずしもできるとは限らないから、
若干数の不動帯が必ず生ずる。このことは、燃焼ガスが
後給気位相の終りにシリンダに給気され或は空気溜めの
引続く掃気周期中に新鮮な空気が失われることを意味す
る。

発明の要約及び目的本発明の主な目的の１つは、公知の前記した装置の主
な利点すなわち後給気による自己過給を生ずる利点は保
持しながら前記した障害を除くことにある。

この場合本発明の主要な目的は、このような装置を簡
略化し、圧縮システムを一般的に的になつた種種の二サ
イクルエンジン構造内にできるだけ適合させることによ
り、とくにもつぱらではないが低動力用に極めて広く使
われる小形単シリンダエンジンに対し前記装置の応用を
容易にすることにある。

本発明の他の目的は、従来過給とくにターボ過給に対
して不適当になつている少数のシリンダ又は小さいシリ
ンダ容量を持つエンジンの自己過給ができるようにする
ことにある。

なお本発明の他の目的は、膨張行程より一層短い内部
圧縮行程を持ち又非対称サイクルとも呼ばれる向上した
サイクルの適用を一層容易にすることにある。これ等の
サイクルは、対称サイクルの場合に比べて過給圧力の平
均有効圧力に対する一層高い比を必要とする。従つてこ
れ等のサイクルは、一般に中間冷却を挿入した直列に配
置した付加的過給位相を使用するようになることが極め
て多い。この場合本発明は、過給段の１つをなしで済ま
せ又は付加的過給位相を得ることができるようにする。

本発明の付加的な目的は、比出力と動力燃料消費と騒
音放出を含む汚染物放出とトルク特性とに関してエンジ
ンの特性に比べてこの種のエンジンに向上した特性を与
えることにある。

比出力の向上と後給気位相から生ずる流れ速度の高い
空気により誘起される乱流の増加とは、デイーゼルエン
ジンが若干の用途でとくに小さい単位排気量に対し現在
部十分にしか利用されていないポテンシヤルを活用する
ことのできるオーバライド要因として考えられる。

本発明の他の目的は、シリンダに供給される空気量の
できるだけ１に近い捕捉（トラツピング）効率を得るこ
と、すなわち掃気空気の排気に対する損失をできるだけ
小さい値に減らして排出ガスのできるだけ高いエンタル
ピを保持すると共に希釈現象をできるだけ避け排出ガス
エネルギを過給タービン又は動力タービンに引続いて使
用できるようにすることにある。

従つて本発明の基本の目的は、新規な特性を持つ方法
又は装置を提案することにより前記した欠点を除くこと
にある。

本発明は実際上、往復ピストンを持ち後給気効果によ
り自己過給される二サイクル内燃エンジン、とくに関連
ガスの間の全部の圧力交換位相が圧縮システム内の密閉
空間内で実質的に生ずる少なくとも１個の単動シリンダ
を持つエンジンを装備する方法において、一方が付加的
に前排気機能を生ずる作用をする少なくとも１個の給気
口及び少なくとも１個の排気口をもつぱらシリンダ作動
室に使うことにより、圧縮機システムをシリンダ−シリ
ンダヘツドアセンブリに完全に一体化することを特徴と
する方法を提供するものである。

本発明の好適な実施例ではこの方法は、空気貯蔵室を
圧縮機システムに設け、エンジンサイクルの給気部分に
逐次の位相の順序により排出ガスを前排気位相中に空気
貯蔵室への送給通路内に空気をシリンダに運ぶのと同じ
通路により入込ませるようにして連結することにより、
後給気位相に対する待機周期中に前記貯蔵室内で前記通
路を占める空気を圧縮し、次いでシリンダ掃気源からの
空気により掃気悲壮中に前記送給通路を掃気し次いで排
出ガスの放出の間にシリンダ自体を掃気し、最後に前記
空気貯蔵室内に圧力のもとに前回に累積した空気により
そのエネルギを後給気位相中にこの場合シリンダに連通
する前記送給通路内に存在する空気に戻すようにするこ
とを特徴とする。

本発明は又、空気貯蔵室機能とガス交換制御機能とを
シリンダ及びピストン間の協働だけによつてそれぞれ生
じさせるようにしてある。

とくに本発明は、空気貯蔵室をピストン内の内部容量
により仕切るようにする。

この提案では、付加的な運動部品を使用する付加的制
御部材によらないで前記した理想的熱力学サイクルを生
じさせる利点がある。

本発明は又、二サイクルエンジンの簡潔さを保持する
利点がある。

シリンダ給気通路の下流側部分に一致する、空気貯蔵
室への送給通路の掃気と、次いで掃気空気源から来る空
気の単一正面を使うシリンダ自体の掃気との機構により
不動帯域の前記した障害を全くなくすことができる。

二サイクルエンジンに共通の多くの種類のガス交換制
御手段と多くの種類の空気源と実際上多くの種類の掃気
とが本発明に協働して使うことができる。ガス交換制御
手段の種類に関しては、本発明は、シリンダ壁に穴の形
に形成した排気口及び吸気口に限定するものでなく又シ
リンダヘツドに納めた弁にも応用できる。空気源に関し
ては掃気用に所要の空気流量割合を生ずることができ空
気をピストンの下方から到達させることのできる任意の
よく知られた形の空気像を使えばよい。とくにこれ等の
空気源には、クランクケースポンプのようにエンジンに
一体にした又はその内部に設けた形式、又はクロスヘツ
ドエンジン用のピストンの下方の空間内に一体にした又
はこの空間の内部に設けた形式、又は外部駆動の形式の
確実送出し形ポンプと、機械的に又は排出ガスにより駆動される外部送関機
と、前記した２通りのシステムの任意の組合せとがある。

それぞれ空気貯蔵室を圧力のもとに置き又後給気によ
り自己過給することに対応する２つの位相は、ピストン
変位により確実にできるガス交換制御の種類の性質その
ものにより、エンジンサイクルの下死点位置に対して対
称に配置されることが認められる。

２つの前記した位相のクランク角位置及び持続時間は
しかし、最大有効圧縮行程に適当な下死点に近い区域か
らこれに反して圧縮行程の任意所望の区域にわたる極め
て広い範囲内から選定する。

送給通路の容積と空気貯蔵室の容積とは前記した圧力
交換位相に対し使われるクランク角線図の種類の関数で
あるのはもちろんである。

この構造の応用は、空気溜めへの又空気貯蔵室自体か
らの送給通路を冷却すること以外に付加的な技術的問題
を解決する必要がなく、このような冷却は公知の目的に
役立ち解決しなければならない新たな技術的問題を必要
としない。

シリンダへの吸気通路内の前排気を行う解決法は、前
記した通路冷却を行うときに自己過給に使われる排出ガ
スだけを冷却し前排気を排気通路で行う場合に通常生ず
るように排出ガスの全部は冷却しない利点がある。この
場合本発明を付加的過給システム又は外部動力タービン
と協働して使う場合にエンタルピの損失を低減する。

本発明方法は、多くの業用にとくに従来過給のできな
かつた又は極めてむずかしかつたデイーゼルエンジン又
は火花点火エンジンに対し適当である。

第２の態様によれば本発明は又、往復ピストンを持ち
後給気効果により自己過給される二サイクル内燃エンジ
ン、とくに関連ガスの間の全部の圧力交換位相が後給気
システムを備えた圧縮システム内の密閉空間内で実質的
に生ずる少なくとも１個の単動シリンダを持つエンジン
を装備する装置において後給気システムがそれぞれ掃気
空気源又は排気システム及び加圧ガスを貯蔵する室に交
互に連通するシリンダ−空気給気ダクト又はシリンダ−
排出ガスダクトを使うことを特徴とする装置を提供する
ものである。

好適な実施例では本発明装置は、後給気システムが掃
気空気源又はガスを圧力のもとに貯蔵する室に間欠的に
連通する、シリンダの吸気ダクトを備えることを特徴と
する、実際上このガスは若干の掃気空気により構成して
ある。本発明装置の１変型では空気吸気ダクトはその下
流側単部がシリンダに排気ダクトの口のレベルより高い
レベルで開口し前記貯蔵室を満たすように吸気ダクトを
介して前排気を生ずるようにしたことを特徴とする。

本発明による装置のとくに有利な実施例ではこの装置
は、貯蔵室がピストンの内側にありシリンダの給気ダク
トの上流側端部に、ピストンに設けられシリンダ内のピ
ストンの正常な運動により前記空気給気ダクトの間欠的
に連通する少なくとも１個の穴を介して連結してあるこ
とを特徴とする。貯蔵室は連接棒又はピストン棒用のハ
ウジングとピストンの外部スカートとの間で形状が環状
である。

ピストンの特定の変型では前記ピストンは、空気源か
ら延びシリンダへの空気吸気ダクトの上流側端部にシリ
ンダ内のピストンの正常な運動により間欠的に終る空気
吸込ダクトを備えている。このようにして空気源をシリ
ンダ吸気ダクトへの入口に連通させることが極めて簡単
になる。この空気吸込ダクトは、貯蔵室の上方に又ピス
トンヘツドの下方に配置した環状ダクトに各穴を介し下
流側で連通する。

本発明装置の他の実施例ではこの装置は、空気吸気ダ
クトを後給気の作用をする給気空気の溜めを構成するの
に十分な容積を持つようにシリンダのまわりを囲む少な
くとも１本の湾曲ダクトにより形成したこと特徴とす
る。

このようにして本方法の前記した明確な技術的利点の
全部が得られる。

図面の簡単な説明第1a図及び第1b図は往復ピストンを持ち本発明の好適
な実施例による給気効果により自己過給する二サイクル
内燃エンジンのシリンダの軸断面図である。第1a図及び
第1b図では上死点（TDC）にあり連接棒（又はクロスヘ
ツドエンジンのピストン棒）は簡明化のために省いてあ
る。

第２図は第1a図及び第1b図に示したシリンダを吸気ダ
クト及び排気ダクトを一部を切欠いて示す平面図であ
る。

第3a図及び第3b図は第1a図及び第1b図と同様であるが
ピストンを前排気位置の初めにおいて示す軸断面図であ
る。

第4a図及び第4b図は第1a図及び第1b図と同様であるが
ピストンを排出位相の初めにおいて示す軸断面図であ
る。

第5a図及び第5b図は第1a図及び第1b図と同様であるが
ピストンを下死点（BDC）において示す軸断面図であ
る。

第6a図及び第6b図は第1a図及び第1b図と同様であるが
ピストンを後給気位相の終りにおいて示す軸断面図であ
る。

第７図は本発明によるエンジンのサイクル作動線図の
１例である。

第８図は１サイクル中の圧力対シリンダ容積の対数線
図であり、破線は吸気ダクト（admission duct）22の圧
力線図、太い連続曲線は貯蔵室30の圧力線図、細い連続
曲線はシリンダ作動室の圧力線図であり、第1a図、第1b
図、第3a図、第3b図、第4a図、第4b図、第5a図、第5b図
及び第6a図、第6b図に逐次に示したピストン位置は第８
図の圧力線図の対応する場所に印付けてある。

第9a図及び第9b図は前排出ガス及び掃気空気の間の鋭
い境界面Ｆと共にダクト内ガス流を増すように配置した
冷却手段を備えた吸気ダクトの変型を示す水平断面図及
び部分断面図である。

第10図は前記各図面に示した本発明による装置を取付
けたエンジンの線図的縦断面図でこの場合逆止め弁を介
し吸気口を取付けたクランクケースポンプにより空気源
を形成し、ターボ圧縮機の高圧位相タービン又はエンジ
ンに機械的に結合できる動力タービンであるタービンと
共に水室による吸気ダクトの冷却部を示す。

〔実施例〕

実施例について図面を参照して説明すると、とくに第
１の図及び第1b図において本発明による装置10は、往復
ピストン12を持ち後給気効果により自己過給する二サイ
クル内燃エンジンとくに少なくとも１個のシリンダ14を
持つエンジンを装備するものである。

エンジンは後給気システム16を備えている。

本発明による装置10はこの場合、シリンダ14のライナ
に対称に配置した２個の吸気口18を単一の排気口20（第
1b図に明示してある）と共に備えている。ただし一層多
数の排気口を設けてもよい。

本発明によれば後給気システム16は、対応する吸気ダ
クト22又は排気ダクト24にそれぞれ協働する吸気口18又
は排気口20の１つを備える。この１つの口は、前排気を
生じ、又それぞれ吸気通路として又は排気通路として、
そして後給気通路として作用する。

第１図ないし第６図に示した例では、前排気を行いそ
して吸気通路として又後給気通路として作用するかは、
吸気ダクト22に協働する吸気口18である。

このために吸気ダクト22は、矢印Ａにより表わした掃
気空気の源（多くの場合確実送出し形ポンプにより構成
してある）或は加圧ガスを貯蔵する貯蔵室30に交互に連
通する。

とくに有利な実施例では吸気ダクト22の下流側端部
は、貯蔵室30に充てんするために排気口20より高いレベ
ルで吸気口18を介してシリンダに通ずる。

この好適な実施例では吸気ダクト22はその上流側端部
が口26を介してシリンダに通ずる。口26はこの場合ピス
トンによりその行程を通じて恒久的にふさがれた状態で
示され排気口20の下方に位置させてある。貯蔵室30は、
ピストン12の内部に設けられ、ピストン12の正常な運動
により吸気ダクト22の上流側端部すなわち口26に間欠的
に連通する、ピストン12に設けた少なくとも１個の口28
（第3a図に明示してある）を介して連結される。貯蔵室
は、連接棒又はピストン棒用のハウジングとピストン12
の外部スカートとの間で形状が環状であるのがよい。

特定の変型ではピストン12は、この場合内部にあるも
のとして示されたとえば連接棒をピストン12に枢着する
必要のあるハウジングにより構成した空気吸気ダクト32
を備えている。空気吸込ダクト32はその上流側端部が空
気源Ａに又下流側端部が口34を介して環状ダクト36にそ
れぞれ連通している。環状ダクト36は、ピストンヘツド
の下方で貯蔵室30の上方に配置され、吸気ダクト22の上
流側端部に第4a図、第4b図、第5a図及び第5b図に明示し
た２個の口38を介して間欠的に連通する。各口38が吸気
ダクト22に連通する位置は掃気位相の中間で第5a図に明
示してある（下死点位置）。

本発明装置の別のとくに有利な実施例では、吸気口22
は、エンジンの運転法に関して後述するように後給気用
の空気を給気する溜めを構成するのに十分な容積を生ず
るようにシリンダ14のまわりを囲む少なくとも１つの湾
曲ダクト（図面に明示してある）により構成してある。

本発明装置の他の特徴によれば、ピスト12の長さは、
上死点においてピストン12が吸気ダクト22の上流側の口
26を閉じるような寸法にしてある。前記の位置は第1a図
及び第1b図に明示してある。

１変型では貯蔵室30の容積は通常シリンダ14の排気量
の約30％ないし約60％になる。

さらに吸気ダクト22の容積と貯蔵室30の容積とは、シ
リンダ14の掃気容積と前排気の開始時のシリンダ14にお
ける熱力学的条件とに従つて、第4a図に明らかなように
前排気位相の終りに貯蔵室30内に入込むのをなるべくは
防ぐように貯蔵室30に向かい掃気される空気から予備排
出ガスを境界正面Ｆにより隔離するように構成するのが
有利である。

吸気ダクト22の全容積は貯蔵室30の容積よりわずかに
小さくサイクルの熱力学的運転条件とくに空気／燃料比
の関数であることが認められる。空気／燃料比が低く理
論混合比に近いほど、一般に給気ダクト22の容積を増す
ことにより得られる後給気効果により自己過給が高くな
る。又貯蔵室30の容積と吸気ダクト22の容積とは、前排
気位相の初めにピストンの位置により定まる燃焼室の容
積による。

本発明装置を備えたこのようなエンジンのサイクルを
第７図に示した作動線図に基づいて説明する。

このために種種の流体は、燃焼した前排気又は排出ガ
スを圧力の増加に伴い互いに接近する実線の円として表
わし、圧力に従つて同様に一層接近し又はさらに遠ざか
る開いた円により掃気給気を表わし、最後に２つの末端
位置間で空気ばねとして作用する、貯蔵室30内に存在す
る空気を圧力に従つて互いに接近し又はさらに遠ざかる
ように引張られる線によつて表わすことにより識別す
る。最高圧力の位相は第4a図、第4b図、第5a図及び第5b
図に示し、又後給気の終りにおける圧力に等しい最低圧
力の位相は第6a図、第6b図、第1a図、第1b図、第3a図及
び第3b図に示してある。

すなわち第1a図及び第1b図に示すように吸気ダクト22
及び貯蔵室30が空気を最低圧力レベルで充てんされる上
死点位置におけるピストンから出発して、クランク軸は
第3a図及び第3b図に示した前排気位置の初めに達するよ
うに90゜の角度だけ回転する。この回転中にピストンは
すでにその下降行程を開始しており又第８図の圧力曲線
により示すように膨張が生じているのはもちろんであ
る。この点で吸気ダクト22への前排気が開始すると共
に、口28により貯蔵室30を吸気ダクト22の上流口26に連
通させる。この前排気位相中に太い連続線で示した空気
を貯蔵室30に向かい付勢することによりふたたび圧縮し
て空気ばねを構成するのは明らかである。

クランク軸がたとえば15゜の角度だけ回転し続ける
と、第4a図及び第4b図に示した位置すなわち前排気位相
の終りに達する。この位相では正面Ｆは、吸気ダクト22
の口26とほぼ同じレベルに位置する。すなわち空気ばね
を構成する空気はこの特定の瞬間に最高圧力に圧縮され
全部貯蔵室30内に含まれる。

前排気位相の終りは第4b図に示すように排気位置の初
めに自然に一致する。

次いでたとえば空気源Ａにより生ずる掃気圧力に下が
るシリンダ内及び吸気ダクト22内の圧力の降下を得るの
に必要なだけさらに15゜だけ回転する間に、口38が吸気
ダクト22の口26と同じレベルになる瞬間まで行程を続け
る。この瞬間には掃気される吸気ダクト22で掃気位相が
始まる。

掃気位相の説明は、吸気ダクト22内でシリンダに向か
い押戻される第4a図に示した境界正面Ｆで始まり、シリ
ンダ自体だけの掃気は、正面Ｆが口18に達した後に始ま
る。

クランク軸は回転を続け第5a図及び第5b図に示すよう
に下死点BDCに達する。この位置ではエンジンは掃気位
相の中間にある。この掃気位相では第5a図及び第5b図に
明らかなようにシリンダ内に残る排出ガスの比率はすで
に著しく減少している。

クランク軸は、これが240゜の回転角に達するまで回
転し続ける。この位置ではピストンは、吸気ダクト22の
口26とピストン12の口38との間の連通を閉じる。次いで
クランク軸がさらに15゜だけ回転した後、排気口20はピ
ストン12により閉じられる。後給気が第７図のP.C.によ
り示すように始まるのはこの瞬間である。

後給気はこの場合たとえば、第6a図及び第6b図に示す
ように後給気位置に達するまでさらに15゜のクランク軸
回転だけ継続する。

この後給気位相中に貯蔵室30内に最高圧力のもとに貯
蔵された空気ばねを構成する空気は、第6a図に明らかな
ように口26に連通する口28により吸気ダクト22内に逃げ
ることが認められる。第6a図のこの中間位置は第3a図の
中間位置に同じである。

後給気の終りでは境界正面Ｆ′はこの場合吸気ダクト
22内に留まるものとして示してある（ただしシリンダに
近接している）ことが認められるが、しかし燃焼ガスが
貯蔵室30内に入込まれないことだけが好適であるから、
正面Ｆ′が若干の運転条件のもとでシリンダ内に入込ま
ないようにすることができない。

クランク軸が上死点まで回転を続けると、点火及び燃
焼の位相に先行するサイクルの圧縮位相の普通の圧縮を
生ずる。この位相を通じて後給気中に膨張した空気は貯
蔵室30内で、この空気が第3a図に示した前排気の始めま
で吸気ダクト22内で膨張する際に前記の膨張した最低圧
力レベルに留まる。

本発明ではモトサコーシエ（MOTOSACOCHE）による前
記したスイス国特許CH−593,420号明細書に記載してあ
るように後給気降下による自己過給と燃焼室内で誘起さ
れる乱流とは低回転では一層著しいことが認められる。

自然の特性により、エンジンの運転の回転が低いほど
貯蔵室30に一層近い逗子のような正面Ｆの末端位置の生
ずることが認められる。

もちろん本発明は、前記した手段の技術的相当品を構
成する任意の手段とその種種の組合せを備えている。

とくに種種の口の各位置は、前排気、排気、掃気及び
後給気の各位相の間に或る程度の重なりを許容するよう
に変えることができる。

とくに排気口の開きと貯蔵室30及び吸気ダクト22の上
流側端部の間の連通の閉鎖との間に或る程度の重なりが
存在すると、正面Ｆの末端位置を変え又極端にはエンジ
ンの運転の回転に関係なくほぼ一定である前記正面Ｆに
対する末端位置を得ることができるようにする。

本発明によれば前排気位相中と後給気位相中との後給
気の持続時間とサイクル内のその位置とは随意に定めれ
ばよい。これは従来のシステムに比べて主な利点であ
る。

ピストンスカートの頂部により外側を又ピストン棒又
はヒンジに力を伝えるドームを形成する壁により内側を
それぞれ仕切つた環状ダクト36をピストン12に設けた構
造は、このアセンブリに熱的及び機械的な軸線方向のつ
りあいを加えることが認められる。この軸線方向のつり
あいによりピストンを冷却するのに極めて好ましい条件
を得ることができるようにするのはもちろんであり、従
つてピストン対ライナの運転すきまを選択する極めて好
ましい条件を生ずる。ライナ冷却の外部制御装置も又一
様で軸線方向に対称であれば、正確に円筒形のピストン
を作ることができ、このことは製造上の著しい利点にな
る。

吸気ダクト22及びピストン12の温度レベルは適当な冷
却により制御されるので有利である。この場合任意普通
の制御手段が使われ、このような手段にはたとえば、エンジンが空冷の場合には冷却フイン、又はエンジン
が水冷の場合には、せん孔し又は一体に鋳造した水室又
は水穴があり、この方法は又「穴冷却」として知られて
いる。

図面の簡略化のために又吸気ダクト22がシリンダのま
わりを囲み必要としない口は場合により省くが、しかし
他の場合に同じ平面内にない又は図面の平面内にない口
は図の平面に分りやすいように指標ａで示してあるのが
認められる。

又後給気サイクル自体の作動サイクルはその初期の前
排気位相、その排気位相及び掃気初めの間に、「COMPRE
X」又はスイス国特許CH−Ａ−593,420号明細書に記載し
てある作動と同様にして不安定な現象によりかなり支配
され、唯一の掃気手段として、確実送出しポンプ又は送
風機により得られる能動的掃気のほかに、又はエンジン
の若干の運転点に対する限度内で自動掃気を利用できる
ようにすることが認められる。

提案された自己掃気サイクルの効率の低下を或る程度
犠牲にして、ピストンの長さを短くし上死点の付近でピ
スドンスカートが吸気ダクト22の上流側端部まではつね
に口26を覆わないようにすることのできることが認めら
れる。このことは、吸気ダクト22内に含まれる空気が後
給気の終りにピストンの下方の空間内に放出され空気源
Ａに連結してあることを意味する。

第9a図に示すような変型は、図示のように少なくとも
２個の吸気ダクト22を設けてある場合に、各吸気ダクト
22の上流側端部の口26が単一の口を構成するようにこの
単一の口と同じレベルで出会う吸気ダクト22の２つの上
流側端部に一致するようにしてある。第２図の場合と同
様に第9a図では各吸気ダクト22が排気口20を通過するシ
リンダの縦方向対称面に実質的に一致する掃気対称面の
まわりに対称に配置してあるのは明らかである。

第9b図は前排出ガス及び掃気空気の間で鋭い境界面Ｆ
と共に吸気ダクト22内のガス流量を増すように配置した
冷却手段50を示す。たとえば冷却手段50は、吸気ダクト
22の外部の普通の冷却手段たとえばフイン54又は穴冷却
形冷却ダクト56に向かい熱を移動させる横方向仕切52を
備えている。

第10図は本発明による装置を取付けたエンジン100を
示す。エンジン100は、クランクケースポンプ102、送給
逆止め弁104、水室冷却器106及びタービン108を備えて
いる。

さらに本発明方法の有利な変型ではエンジン冷却循環
路を切ることによりエンジンととくに給器ダクトを含む
送給通路は低負荷のもとでは冷却されなくて、冷却は、
冷却循環路を開くことにより中間負荷から最高負荷まで
行われる。

低負荷で冷却が行われないと、前排出ガスにより自体
が加熱される給気ダクトの壁により生ずる加熱によつて
給気空気の温度を高める。

給気ガスの温度が上昇するとその体積が増しシリンダ
内の残留排出ガスの体積を減らすことにより、とくに火
花点火エンジンで掃気空気及び残留ガスの混合物の安定
な低負荷燃焼の下限に好ましい影響を及ぼす。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】往復ピストン12を持ち、後給気効果により
自己過給する二サイクル内燃エンジンと、とくに関連ガ
スすなわち掃気空気と排出ガスとの間の全部の圧力変換
位相が、圧縮システム内の密閉空間内で実質的に生ず
る、少なくとも１個の単動シリンダ14を持つエンジンを
装備する方法において、さらに前排気機能を提供する少なくとも１個の吸気口18
をシリンダ作動室に対しもつぱら使うことにより、前記
圧縮システムをシリンダ−シリンダヘッド・アセンブリ
内に完全に一体的に配置し、前記圧縮システム内に空気
貯蔵室30を設け、逐次の位相の経過により前排気ガス
を、前排気位相中に前記単動シリンダ14に空気を運ぶの
と同じ送給通路22により、前記空気貯蔵室へのこの送給
通路内に入込ませることができるように、前記空気貯蔵
室を、エンジン・サイクルの空気部分に連結することに
よつて、前記後給気位相の待機中に前記空気貯蔵室内で
前記送給通路を占める空気を圧縮し、次いで前記単動シ
リンダ14の掃気空気源Ａから供給される空気により掃気
位相中に前記送給通路22を掃気し、次いで前記単動シリ
ンダ14自体を掃気すると共に排出ガスを放出し、次いで
前記空気貯蔵室30内に圧力のもとに前回に蓄積した空気
が、そのエネルギーを、後給気位相中に、この場合前記
単動シリンダ14に連通する前記送給通路内22に存在する
空気に戻すようにする方法。
【請求項２】前記空気貯蔵室の機能とガス交換制御機能
とを、それぞれもっぱら前記シリンダと前記ピストンと
の間の協働によつて生じさせる請求項１記載の方法。
【請求項３】前記空気貯蔵室を、前記ピストン内の内容
積により形成する請求項１記載の方法。
【請求項４】前記空気貯蔵室の前記送給通路に適当な冷
却作用を加える請求項１記載の方法。
【請求項５】前記空気貯蔵室に適当な冷却作用を加える
請求項１記載の方法。
【請求項６】外部過給システムを補助的に使う請求項１
記載の方法。
【請求項７】出力タービンを補助的に使い排出ガスのエ
ンタルピ降下の小部分を利用するようにする請求項１記
載の方法。
【請求項８】少なくとも前記送給通路の冷却を低負荷で
中断する請求項５記載の方法。
【請求項９】往復ピストン12を持ち、後給気効果により
自己過給する二サイクル内燃エンジンと、とくに関連ガ
スすなわち掃気空気と排出ガスとの間の全部の圧力変換
位相が、後給気システム16を含む圧縮システム内の密閉
容積内で実質的に生ずるようにした少なくとも１個の単
動シリンダを持つエンジンを装備する装置において、前記後給気システム16に、前記掃気空気源Ａまたは圧力
をかけられたガスの貯蔵室30に間欠的に連通する、前記
単動シリンダ14への空気吸気ダクト22を設けた装置。
【請求項１０】前記貯蔵室30に充てんするために、前記
吸気ダクト22を介して前排気を確保するように、前記吸
気ダクト22の下流側端部を、排気ダクト24の口のレベル
より高いレベルで前記単動シリンダ14内に開口するよう
にした請求項９記載の装置。
【請求項１１】前記貯蔵室30を、前記往復ピストン12の
内側に設け、前記往復ピストンに設けられ、かつ前記単
動シリンダ14内の前記往復ピストンの正常な運動により
前記吸気ダクトに間欠的に連通する少なくとも１個の口
28を介して、前記貯蔵装置30を、前記単動シリンダの吸
気ダクトの上流側端部に連結する請求項９または11記載
の装置。
【請求項１２】前記貯蔵室を連接棒又はピストン棒用の
ハウジングと、前記往復ピストンの外部スカートとの間
で環状の形状にした請求項11記載の装置。
【請求項１３】前記往復ピストン12に、前記掃気空気源
Ａから延びる空気吸込ダクト32を設け、前記単動シリン
ダ14内の前記往復ピストン12の正常な運動により、前記
空気吸込みダクト32が、前記吸気ダクト22の上流側端部
において前記単動シリンダに間欠的に終る空気吸込ダク
トを設けた請求項12記載の装置。
【請求項１４】前記空気吸込ダクト32が、その上流側端
部において前記掃気空気源に連通し、かつその下流側端
部において、各口を介して前記貯蔵室30の上方かつ前記
往復ピストンのヘッドの下方に配置した環状ダクト36に
連通し、前記環状ダクト36が、前記吸気ダクト22の上流
側端部に口を介して間欠的に連通するようにした請求項
13記載の装置。
【請求項１５】前記吸気ダクト22を、後給気作用をする
給気空気の溜めを構成するのに十分な容積を持つよう
に、前記単動シリンダのまわりを囲む少なくとも１個の
湾曲ダクトにより形成した請求項９記載の装置。
【請求項１６】前記往復ピストン12の長さを、この往復
ピストンが上死点において、上流側の口を前記吸気ダク
トに対し閉じるような寸法にした請求項９記載の装置。
【請求項１７】前記貯蔵室の容積が、前記単動シリンダ
の排気量の約30％ないし約60％になるようにした請求項
９記載の装置。
【請求項１８】前排気ガスを前記貯蔵室に向かい押され
る空気から隔離する境界面が、前排気位相の終りに前記
貯蔵室内に入込まないように、前記吸気ダクトの容積と
前記貯蔵室の容積とを、前記単動シリンダの掃気容積
と、後排気の初めにおける前記単動シリンダ内の圧力及
び温度とに従って定めた請求項９記載の装置。
【請求項１９】前記各吸気ダクトの容積を、前記貯蔵室
の容積よりわずかに小さくした請求項９記載の装置。