JP2865672B2 - 混合気圧縮式二サイクル内燃機関 - Google Patents

混合気圧縮式二サイクル内燃機関

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JP2865672B2 JP63127219A JP12721988A JP2865672B2 JP 2865672 B2 JP2865672 B2 JP 2865672B2 JP 63127219 A JP63127219 A JP 63127219A JP 12721988 A JP12721988 A JP 12721988A JP 2865672 B2 JP2865672 B2 JP 2865672B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、制御装置によって開閉制御される、新気ガ
スを供給するための二つの吸気通路と、弁によって開閉
制御される、燃焼ガスを排出するための少なくとも一つ
の排気通路とを、各シリンダに備え、更に、吸気圧力レ
ベルを高めるための、新気ガス側に設けられた過給装置
を備えた混合気圧縮式二サイクル内燃機関に関する。
〔従来の技術とその問題点〕
二サイクル内燃機関は、自動車に一般的に使用される
四サイクル内燃機関と比べて、作動サイクルの数が半分
であるので、発生する出力に関して大幅に少ない摩擦出
力成分を有する。従って、二サイクル内燃機関は、車両
駆動装置を燃料消費に関して最適化するという試みに関
連して、有効で有利な駆動装置となり得る。その際、普
通の二サイクル機関の場合に一般的に使用される、吸気
およびまたは排出のためのポート制御装置を、弁によっ
て置き換えることが既に知られている。それによって、
このような二サイクル内燃機関の基本的な構造は、四サ
イクル内燃機関の構造ともほや変わらなくなる。しか
し、吸気入口と排気出口の制御時間を非常に短くする必
要があるときに、充分に良好な給気交換および満足でき
る充填を達成するためには、いかなる場合でも、過給器
(排気ファン)によって吸気圧力レベルを高めることが
必要である。
しかしながら、このような二サイクル内燃機関の場合
には、圧力下で流入する新気ガスが吸気入口開放時間と
排気出口開放時間の短い重なり時間において燃焼したガ
スを排気弁から押し出すときに、作動室とシリンダ室の
効果的な掃気に関して非常に難点がある。この場合、燃
焼したガスをシリンダ燃焼室からできるだけ押し出すよ
うにすべきであり、しかも同時に、新気ガスに燃料を含
むガス成分が排気出口から多く排出されないようにすべ
きである。すなわち、燃料供給は一方では、用いられる
二サイクル行程のために短い吸気入口開放時間によって
困難になる。しかも、排気出口からの燃料の排出を回避
するために、燃焼室に流入し排気ガスを燃焼室から掃気
する新規ガスが燃料を含まないようにすべきであること
によって一層困難となる。従って、燃料供給は吸気入口
開放後初めて行われる。
〔発明の課題〕
本発明の根底をなす課題は、シリンダ室の効果的な掃
気が達成され、新規ガス損失の危険が小さく、燃料損失
の危険が排除されるように、請求項1の上位概念記載の
種類の二サイクル内燃機関を提供することである。更
に、燃料供給はできるだけ簡単な手段で行うことができ
るようにするべきである。
〔課題を解決するための手段〕
この課題は、制御装置によって開閉制御される、新気
ガスを供給するための二つの吸気通路と、弁によって開
閉制御される、燃料ガスを排出するための少なくとも一
つの排気通路とが、各シリンダに設けられ、両吸気通路
の一方が燃焼する燃料を含む混合気を供給するために設
けられ、他方が空気だけを供給するために設けられ、空
気だけを供給する吸気通路が作動サイクルにおいて、混
合気を供給する吸気通路よりも早く開放するように、付
設の制御装置が形成されている、混合気圧縮式二サイク
ル内燃機関において、二つの排気通路がシリンダヘッド
に開口し、弁によって開閉制御可能であることによって
解決される。
〔発明の効果〕
両吸気通路のうち、一方が混合気を供給するために設
けられ、他方が純粋空気を供給するために設けられてい
るので、空気を案内する吸気通路を適当に早く開放する
ことによって、シリンダ燃焼室の効果的な掃気を行うこ
とができる。この場合、排気通路からの燃料の損失の危
険は、付設の吸気通路を遅く開放することによって排除
される。両吸気通路を純粋空気通路と混合気通路とに明
確に分離したことによって更に、必要な燃料の一部を通
路の開放前に既に供給するように、混合気案内通路への
燃料供給を延長させることができる。これは、比較的に
簡単な公知供給装置、例えば連続的に噴射する噴射弁を
使用することを可能にする。最高回転数時の全負荷量で
さえも比較的に問題なく供給することができる。
〔実施例〕
本発明の他の好ましい実施形は、請求項2乃至請求項
6から明らかになる。以下、図に示した実施例に基づい
て詳に説明する。
すべての図において、同じまたは対応する部品には、
同じ参照符号、場合によってはダッシュを付けた参照符
号が付されている。1は内燃機関全体を示している。2
はシリンダ、3はシリンダのシリンダヘッドである。4
はシリンダ2内で滑動するピストンである。このピスト
ンは連接棒5を介してクランク軸6に連結されている。
7で示した、シリンダヘッド3とピストン4の底の間
の燃焼室には、点火プラグ8と、第1図乃至第2図の実
施例の場合には、それぞれ二つの吸気通路9,10と二つの
排気通路21,22が開口している。吸気通路9,10には、吸
気弁11,12と、出力調整部材として使用されるそれぞれ
独立したスロットル弁13,14が付設されている。内燃機
関のすべてのシリンダの吸気通路は好ましくは共通の吸
気管15に開口している。この吸気管には、流れ方向にお
いて空気フィルター16の前方に、過給器17が設けられて
いる。コンプレッサ17と吸気通路9,10の間には、場合に
よっては、点線で示した過給気冷却器18を接続配置可能
である。過給器17は例えば、内燃機関1のクランク軸6
によって駆動されるコンプレッサによって形成すること
ができる。このコンプレッサは吸気の圧力レベルを大気
圧よりも高い値まで上昇させる。内燃機関の部分負荷状
態において、スロットル弁13,14が実質的に閉じている
ときには、コンプレッサの負荷解除、ひいてはコンプレ
ッサのために必要な駆動出力の負荷解除を達成するため
に、コンプレッサを迂回するバイパス管19を設けること
ができる。バイパス管内には、スロットル弁の形をした
制御装置20が取付けられている。この制御装置は、出力
スロットル弁13,14の閉鎖が進むにつれて開放するよう
に、またはその逆に開放が進むにつれて閉鎖するよう
に、操作可能である。
21,22によって示した排気通路−この排気通路は場合
によっては一つだけでもよい−は排気弁23,24によって
開閉される。この排気通路の中または排気通路のすべて
にとって供給の排気管の中に、例えばロータリ弁として
形成された絞り機構25を取付けてもよい。この絞り機構
は運転状態に依存して操作可能である。この付加的な絞
り機構は、排気通路の適当な絞りによって、排気ガス部
分への新気空気の多量の溢れを回避するために役立つ。
吸気弁11,12と排気弁23,24は次のように制御される。
すなわち、それぞれ、二サイクル行程のときに360度の
クランク角度を進む作動サイクルの度に1回開閉される
ように制御される。しかも、この開閉はピストンの下死
点で行われる。その際、排気弁の開放時間と吸気弁の開
放時間が重なるので、吸気通路を経て流入する新気ガス
は、開放時間の時に比較的に大きなシリンダ容積内にあ
る残りの排気ガス部分を掃気することができる。
図から判るように、9で示した吸気通路だけが、燃料
噴射ノズル26の形で示した燃料供給装置を備えている。
この燃料噴射ノズルは燃料を吸気通路9内に連続的に噴
射する。すなわち、閉じた弁11の手前で燃料を貯蔵する
ので、燃料は弁の開放後初めて燃焼室7に達する。吸気
通路9を経て供給される燃料空気混合物の一部が、残留
排気ガスと共に、排気通路21,22から排出されないよう
にするために、吸気通路9に付設した吸気弁11は、純粋
な空気を供給する吸気通路10に付設された第2の吸気弁
12よりもある程度遅く、例えば約5〜20゜のクランク角
度だけ遅く、開放する。それによって、先ず純粋な空気
だけが燃焼室7に流入し、そして燃料室内に残っている
ガスが排気通路21,22を通って押し出される。混合気を
導く吸気通路9に付設された吸気弁11が幾分遅く開放す
ることにより、排気を前へ移動させる、空気だけからな
る少なくとも最前方の新気ガスフロントが、燃料と混合
しないで発生し、そしてこの前側の新気ガスフロントの
成分が排気弁23,24から押し出されても、この成分の中
に燃料は含まれない。
前述の構造体と異なり、両排気通路21,22の排気弁23,
24は、その都度第2の作動サイクルにおいてのみそれぞ
れ交互に開放させることによって、交互に制御してもよ
い。この場合、排気弁の弱い熱負荷と、付設のカム駆動
装置の弱い機械的負荷が発生する。この負荷は四サイク
ル内燃機関の場合の負荷にほかならない。
第3図の実施例は実質的に次の点で、第1図の実施例
と異なる。すなわち、二組設けられた吸気通路9′,1
0′がシリンダヘッド3に開口しないで、シリンダ壁
2′に、しかも公知のポート27,28の形をしてピストン
4の不死点の範囲に開口している。吸気通路9′,10′
の開閉は、吸気弁でなく、ピストン4によって直接行わ
れる。この場合、空気だけのための吸気通路10′に付設
された吸気ポート28は作動サイクルにおいて、混合気用
吸気通路9′に付設された吸気ポート27よりも早く開放
するような構造となっている。シリンダヘッド3′に
は、排気弁23,24を付設した二つまたは四つの排気通路2
1,22を選択的に設けることができる。この排気弁は各作
動サイクルにおいてすべて同時に、またはそれぞれ第2
の作動サイクルで半分だけ交互に開放させることができ
る。
第3図の構造は、下から上へシリンダ作動室7の中を
流れる新気ガスによって、良好な残留ガス掃気を行う。
この場合、全部で4個の排気弁を使用すると、残留ガス
掃気が非常に効果的に行われる。第3図に示した実施例
の場合にも、燃料供給は、連続的に噴射する燃料噴射ノ
ズル26によって、吸気通路9′においてのみ行われる。
その際、供給はこの吸気通路の開放の前に開始可能であ
る。従って、この場合にも、従来の噴射装置を使用する
ことができ、かつ吸気ポートがまだ閉じているとき燃料
を貯蔵することができ、しかも燃焼した排気ガスを燃焼
室から掃き出すときに発生する掃気過程により、燃料損
失の恐れがない。これは特に、空気だけの吸気通路10′
の早い開放によって達成される。
本発明は、図に例示した実施例に決して限定されな
い。それどころが、個々の要素の一連の変更は、本発明
の基本的思想を逸脱しないで行うことができる。例え
ば、連続的な燃料噴射の代わりに、他の方法で燃料供給
を行うことができる。更に、第3図に示した構造とは逆
に、空気入口と混合気入口を、2個または4個の弁によ
って開閉し、排気出口をポートによって開閉することが
できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による二サイクル内燃機関のシリンダの
概略図、第2図は第1図のシリンダの概略平面図、第3
図は本発明による二サイクル内燃機関の第2実施例の概
略平面図である。 1……内燃機関、2……シリンダ、9,10……吸気通路、
11,12……制御装置、17……過給器、23、24……弁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−5424(JP,A) 特開 昭63−12819(JP,A) 実開 昭62−52356(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F02B 25/00 F02B 29/00 - 29/06

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】制御装置によって開閉制御される、新規ガ
    スを供給するための二つの吸気通路と、弁によって開閉
    制御される、燃焼ガスを排出するための少なくとも一つ
    の排気通路とが、各シリンダに設けられ、両吸気通路の
    一方が燃焼する燃料を含む混合気を供給するために設け
    られ、他方が空気だけを供給するために設けられ、空気
    だけを供給する吸気通路が作動サイクルにおいて、混合
    気を供給する吸気通路よりも早く開放するように、付設
    の制御装置が形成されている、混合気圧縮式二サイクル
    内燃機関において、二つの排気通路(21,22)がシリン
    ダヘッド(3)に開口し、弁(23,24)によって開閉制
    御可能であることを特徴とする混合気圧縮式二サイクル
    内燃機関。
  2. 【請求項2】吸気通路の開放前に燃料供給を開始する燃
    料供給装置(26)が、混合気を案内する吸気通路(9)
    に付設されていることを特徴とする、請求項1記載の二
    サイルクル内燃機関。
  3. 【請求項3】吸気通路(9a,10a)が、各ピストン(4)
    の下死点の上方の範囲においてシリンダ壁(2)と開口
    しかつピストンによって開閉されるポート(27,28)と
    して形成されていることを特徴とする、請求項1または
    請求項2記載の二サイクル内燃機関。
  4. 【請求項4】吸気通路(9,10)がシリンダヘッド(3)
    に開口し、かつ弁(11,12)によって開閉可能であるこ
    とを特徴とする、請求項1または請求項2記載の混合気
    圧縮式二サイクル内燃機関。
  5. 【請求項5】偶数の排気通路(21,22)が設けられ、そ
    の都度排気通路の半分が一つの作動サイクルで開放し、
    他の半分が次の作動サイクルで開放するように、排気通
    路に付設された弁(23,24)が交互に操作可能であるこ
    とを特徴とする、請求項1から請求項4までのいずれか
    一つに記載の二サイクル内燃機関。
  6. 【請求項6】制御装置(20)を備えた、過給器(16)を
    迂回するバイパス管(19)が新気ガス側に設けられ、こ
    の制御装置が、新気ガス管(9,10)内に設けられた、負
    荷に依存して調製可能な負荷制御装置(13,14)の位置
    に依存して、負荷制御装置の開放につれてバイパス管を
    閉じるように操作可能であることを特徴とする、請求項
    1から請求項5までのいずれか一つに記載の二サイクル
    内燃機関。
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