JP3144782B2 - Cylinder direct injection two-stroke engine - Google Patents

Cylinder direct injection two-stroke engine

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JP3144782B2
JP3144782B2 JP20755099A JP20755099A JP3144782B2 JP 3144782 B2 JP3144782 B2 JP 3144782B2 JP 20755099 A JP20755099 A JP 20755099A JP 20755099 A JP20755099 A JP 20755099A JP 3144782 B2 JP3144782 B2 JP 3144782B2
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chamber
sub
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cylinder
air
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和久 黒下
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00Other engines
    • F02B75/02Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
    • F02B2075/022Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B23/00Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
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    • F02B23/10Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition with separate admission of air and fuel into cylinder
    • F02B23/101Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition with separate admission of air and fuel into cylinder the injector being placed on or close to the cylinder centre axis, e.g. with mixture formation using spray guided concepts
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本願発明は、シリンダ直噴式
2サイクルエンジンに関する。
The present invention relates to a cylinder direct injection two-stroke engine.

【0002】[0002]

【従来の技術】2サイクルエンジンとしては、周知のよ
うにクランク室予圧縮式2サイクルエンジン及びシリン
ダ直噴式2サイクルエンジンがあり、前者はピストンの
往復動により、クランク室内に空気と燃料の混合気を吸
入し、クランク室で圧縮し、掃気行程でシリンダ作動室
及び燃焼室に上記混合気を移送し、燃焼室で点火する方
式であり、後者は、ピストンの往復動により、空気とオ
イル(潤滑油)の混合物をクランク室に吸入し、掃気行
程で上記混合物をクランク室からシリンダ作動室へと移
送し、シリンダ作動室内で、燃料インジェクターにより
燃焼室及びシリンダ作動室内へ噴射された燃料と混合
し、空気と燃料とオイルとの混合気を形成し、該混合気
に点火し、燃焼させる方式である。
2. Description of the Related Art As a well-known two-stroke engine, there are a crankcase precompression two-stroke engine and a cylinder direct injection two-stroke engine. The former is a mixture of air and fuel in a crank chamber due to reciprocation of a piston. Is compressed in a crank chamber, the above-mentioned mixture is transferred to a cylinder working chamber and a combustion chamber in a scavenging stroke, and ignited in the combustion chamber. Oil) is sucked into a crank chamber, and the mixture is transferred from the crank chamber to a cylinder working chamber in a scavenging stroke, and mixed with fuel injected into a combustion chamber and a cylinder working chamber by a fuel injector in the cylinder working chamber. In this method, a mixture of air, fuel, and oil is formed, and the mixture is ignited and burned.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】前者のクランク室予圧
縮式は、クランク室から供給される空気と燃料の混合気
により掃気するので、いわゆる混合気の吹抜け現象が生
じ、燃料の利用効率をある程度以上に上げることが困難
であり、燃費の向上も容易でない。
In the former pre-compression type crankcase, scavenging is performed by using a mixture of air and fuel supplied from the crankcase. It is difficult to raise the above, and it is not easy to improve fuel efficiency.

【0004】これに対して後者のシリンダ直噴式は、燃
料を、空気とは別に燃焼室に直角噴射するので、燃料の
利用効率が良く、出力が向上すると共に燃費も向上す
る。しかし、ピストンの裏側(クランク室側)は、クラ
ンク室に吸入された空気とオイルの混合物のみに接触す
るだけであるので、せっかくシリンダ直噴式として出力
向上を図っても、高出力化に対してピストン内部の冷却
が追いつかなくなる。すなわち、オイルは燃料に比べて
蒸発しにくいため、気化熱による効率の良い冷却が期待
できない。
On the other hand, in the latter cylinder direct injection type, fuel is injected at right angles to the combustion chamber separately from air, so that the fuel utilization efficiency is high, the output is improved, and the fuel consumption is also improved. However, since the back side of the piston (crank chamber side) only contacts the mixture of air and oil sucked into the crank chamber, even if the output is improved as a cylinder direct injection type, it is difficult to increase the output. The cooling inside the piston cannot keep up. That is, since oil is less likely to evaporate than fuel, efficient cooling by heat of vaporization cannot be expected.

【0005】なお、ピストン及びシリンダ内周面を段付
き形状とすることにより、環状の副室を形成した2サイ
クルエンジンの従来技術文献としては、たとえば特開平
5−79338号等がある。しかし、該公報に記載され
た2サイクルエンジンは、180°位相差を有する2つ
の気筒を備えた2サイクルエンジンに関するものであ
り、ピストンの往復動により、環状の副室に一旦空気を
吸込み、該空気を他方の気筒のシリンダ作動室の燃焼用
の空気として供給する構造である。
[0005] As a prior art document of a two-stroke engine in which an annular sub-chamber is formed by forming a stepped inner peripheral surface of a piston and a cylinder, there is, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-79338. However, the two-stroke engine described in this publication relates to a two-stroke engine having two cylinders having a phase difference of 180 °, in which air is once sucked into an annular sub-chamber by reciprocation of a piston. In this structure, air is supplied as air for combustion in the cylinder working chamber of the other cylinder.

【0006】[0006]

【発明の目的】本願発明の目的は、シリンダ直噴式2サ
イクルエンジンにおいて、ピストンの冷却性能及び潤滑
性能の向上及びそれに伴い高出力化を図ることである。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to improve the cooling performance and lubrication performance of a piston in a cylinder direct injection two-stroke engine and to increase the power accordingly.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本願請求項1記載の発明は、ピストンの往復動によ
り、クランク室に空気とオイルの混合物を吸入し、クラ
ンク室から上記混合物を掃気孔を介してシリンダ作動室
へと移送し、燃料インジェクターにより燃料を燃焼室及
びシリンダ作動室に直接噴射するシリンダ直噴式2サイ
クルエンジンにおいて、ピストンを小径部と大径部とを
有する段付き形状とし、シリンダの内周面も上記段付き
ピストンに対応する小径内周面と大径内周面を有する段
付き形状とし、シリンダの大径内周面とピストンの小径
部との間で環状の副室を形成し、シリンダには副室に開
口する流体入口と流体出口を設け、ピストンの往復動に
より、流体入口から副室内に空気とオイルの混合物を吸
入し、流体出口から排出するようにしていることを特徴
としている。これにより、エンジン回転中、ピストン周
囲の副室には、ピストンの往復毎に新しい空気とオイル
が入れ替わり充填され、これによりピストンを直接冷却
し、冷却効果が向上すると共に、オイルによるピストン
の潤滑効果も期待できる。
According to the first aspect of the present invention, a mixture of air and oil is sucked into a crank chamber by a reciprocating motion of a piston, and the mixture is swept from the crank chamber. In a cylinder direct injection two-cycle engine in which fuel is transferred to a cylinder working chamber through a pore and fuel is directly injected into a combustion chamber and a cylinder working chamber by a fuel injector, a piston has a stepped shape having a small diameter portion and a large diameter portion. The inner peripheral surface of the cylinder also has a stepped shape having a small-diameter inner peripheral surface and a large-diameter inner peripheral surface corresponding to the stepped piston, and an annular auxiliary is provided between the large-diameter inner peripheral surface of the cylinder and the small-diameter portion of the piston. A chamber is formed, and a cylinder is provided with a fluid inlet and a fluid outlet that open to the sub-chamber, and a piston reciprocates to suck a mixture of air and oil into the sub-chamber from the fluid inlet and from the fluid outlet. It is characterized in that it is to be out. As a result, during the rotation of the engine, the sub-chamber around the piston is filled with new air and oil which are exchanged every time the piston reciprocates, thereby directly cooling the piston and improving the cooling effect, and at the same time, the oil lubrication effect of the piston. Can also be expected.

【0008】[0008]

【0009】[0009]

【0010】[0010]

【発明の実施の形態1】図1及び図2は、空気のみを副
室に供給してピストン冷却に利用した構造を示している
が、本願発明を説明する前提として、まず、図1及び図
2に基づいて、シリンダ直噴式2サイクルエンジンの基
本的な構造及び空気のみをピストン冷却に利用した場合
の構造及び作用を説明する。クランクケース1には、リ
ード弁17を有する吸気口16が形成され、シリンダ2
にはシリンダ作動室5に開口する排気孔11及び掃気孔
14が形成され、排気孔11には排気管13が接続し、
掃気孔14は掃気通路を介してクランク室6に連通し、
両孔11,14はピストン30の昇降によりシリンダ作
動室5に対して開閉する。シリンダヘッド3には、燃焼
室4内に臨む燃料インジェクター7が取り付けられると
共に、燃焼室4内に突出する点火プラグ8が取り付けら
れている。9は冷却水ジャケットであり、シリンダヘッ
ド3、シリンダ2及び排気管13にそれぞれ形成されて
いる。39はコネクティングロッド、40はクランク軸
中心、41はクランクウエブを示している。
First Embodiment FIGS. 1 and 2 show a structure in which only air is supplied to a sub-chamber to be used for cooling a piston. Before describing the present invention, first, FIGS.
2, the basic structure of a cylinder direct injection two-cycle engine and the structure and operation when only air is used for cooling a piston will be described. An intake port 16 having a reed valve 17 is formed in the crankcase 1.
An exhaust hole 11 and a scavenging hole 14 that open to the cylinder working chamber 5 are formed in the exhaust hole 11, and an exhaust pipe 13 is connected to the exhaust hole 11,
The scavenging hole 14 communicates with the crank chamber 6 through a scavenging passage,
Both holes 11 and 14 open and close with respect to the cylinder working chamber 5 by raising and lowering the piston 30. A fuel injector 7 facing the combustion chamber 4 is attached to the cylinder head 3, and a spark plug 8 projecting into the combustion chamber 4 is attached to the cylinder head 3. Reference numeral 9 denotes a cooling water jacket, which is formed on each of the cylinder head 3, the cylinder 2, and the exhaust pipe 13. Reference numeral 39 denotes a connecting rod, 40 denotes a center of a crankshaft, and 41 denotes a crank web.

【0011】クランクケース1の吸気口16には、上方
へと湾曲する吸気管20及びスロットル弁21が順次接
続し、スロットル弁21の上側には吸気装置22が接続
している。該吸気装置22は、気水分離して空気のみを
通す機能を有すると共に、吸気レゾネ−タとしての機能
も有している。吸気管21の途中には、オイル噴出ノズ
ル25が臨んでおり、該オイル噴出ノズル25はオイル
ポンプ26を介してオイルタンク27に接続している。
The intake port 16 of the crankcase 1 is connected with an intake pipe 20 and a throttle valve 21 which are curved upward, and an intake device 22 is connected above the throttle valve 21. The intake device 22 has a function of separating air and water and passing only air, and also has a function as an intake resonator. An oil ejection nozzle 25 faces in the middle of the intake pipe 21, and the oil ejection nozzle 25 is connected to an oil tank 27 via an oil pump 26.

【0012】シリンダ2内に配置されたピストン30
は、小径部31と、下端部の大径部32を有する段付き
形状に形成されており、これに対応して、シリンダ内周
面は、上記小径部31が嵌合する小径内周面34と、大
径部32が嵌合する大径内周面35を有する段付き形状
となっており、小径部31と大径内周面35との間で環
状の副室37を形成している。なお、大径部32は、基
本的には副室37の下端部を閉塞する役目を果たす程度
の上下方向長さを有していれば足りる。小径部31の上
端部外周面には、シリンダ作動室5をシールするピスト
ンリング18等が嵌着され、大径部32の外周面には副
室37をシールするシールリング19が嵌着されてい
る。
A piston 30 arranged in the cylinder 2
Is formed in a stepped shape having a small-diameter portion 31 and a large-diameter portion 32 at the lower end. Correspondingly, the cylinder inner peripheral surface has a small-diameter inner peripheral surface 34 into which the small-diameter portion 31 fits. And a large-diameter inner peripheral surface 35 with which the large-diameter portion 32 fits, and has a stepped shape. An annular sub-chamber 37 is formed between the small-diameter portion 31 and the large-diameter inner peripheral surface 35. . It is sufficient that the large-diameter portion 32 has a length in the up-down direction that basically serves to close the lower end of the sub-chamber 37. A piston ring 18 for sealing the cylinder working chamber 5 and the like are fitted on the outer peripheral surface of the upper end portion of the small diameter portion 31, and a seal ring 19 for sealing the sub-chamber 37 is fitted on the outer peripheral surface of the large diameter portion 32. I have.

【0013】副室37に空気を強制的に流通させる構造
を説明する。シリンダ2の大径内周面35の上端部に
は、環状副室37に開口する流体入口43と流体出口4
6が形成され、流体入口43は吸気口16と同じ側に配
置され、流体出口46は排気孔13と同じ側に配置され
ている。流体入口43には逆止弁45を有する副室吸入
管44が接続し、該副室吸入管44はスロットル弁21
より上流側の吸気装置22に連通している。上記逆止弁
45はリード弁であり、副室37から吸気装置22側へ
の空気の流通を阻止し、吸気装置22側から副室37へ
は空気を流通するように構成されている。
A structure for forcibly flowing air through the sub chamber 37 will be described. At the upper end of the large-diameter inner peripheral surface 35 of the cylinder 2, a fluid inlet 43 and a fluid outlet 4 opening to the annular sub-chamber 37 are provided.
6, the fluid inlet 43 is arranged on the same side as the intake port 16, and the fluid outlet 46 is arranged on the same side as the exhaust hole 13. A sub chamber suction pipe 44 having a check valve 45 is connected to the fluid inlet 43, and the sub chamber suction pipe 44 is connected to the throttle valve 21.
It communicates with the intake device 22 on the more upstream side. The check valve 45 is a reed valve, and is configured to block the flow of air from the sub-chamber 37 to the suction device 22 and to flow air from the suction device 22 to the sub-chamber 37.

【0014】流体出口46には逆止弁47を有する副室
吐出管48が接続しており、該副室吐出管48は排気孔
11に連通している。上記逆止弁47はリード弁であ
り、副室37から排気孔11側への空気の流通を阻止
し、排気孔11側から副室37へは空気を流通するよう
に構成されている。
A sub-chamber discharge pipe 48 having a check valve 47 is connected to the fluid outlet 46, and the sub-chamber discharge pipe 48 communicates with the exhaust hole 11. The check valve 47 is a reed valve, and is configured to block the flow of air from the sub chamber 37 to the exhaust hole 11 and to flow air from the exhaust hole 11 to the sub chamber 37.

【0015】作用を説明する。図1はピストン30が下
死点位置まで下がった状態を示しおり、ピストン30の
下降によりクランク室6は圧縮され、クランク室6に吸
入されていた空気とオイルの混合物は、掃気孔14を通
ってシリンダ作動室5内へ移送されると共に、シリンダ
作動室5内の燃焼ガスを排気孔11へと排出し、シリン
ダ作動室5内に新空気とオイルを充填する。この時、副
室37は負圧状態となっているので、吸気装置22から
副室吸入管44及び逆止弁45を通り副室37内に空気
が吸入される。副室吐出管48側の逆止弁47は閉じて
いる。環状の副室37に吸入された新空気により、ピス
トン30の外周面を直接に強制冷却し、ピストン温度の
上昇を抑制する。なお、ピストン30の裏面側(下面
側)も、従来通りクランク室6内のオイルと空気の混合
物により冷却が行われる。
The operation will be described. FIG. 1 shows a state where the piston 30 has been lowered to the bottom dead center position. The crank chamber 6 is compressed by the lowering of the piston 30, and the mixture of air and oil sucked into the crank chamber 6 passes through the scavenging holes 14. As a result, the combustion gas in the cylinder working chamber 5 is discharged to the exhaust holes 11 and the cylinder working chamber 5 is filled with fresh air and oil. At this time, since the sub-chamber 37 is in a negative pressure state, air is sucked into the sub-chamber 37 from the intake device 22 through the sub-chamber suction pipe 44 and the check valve 45. The check valve 47 on the sub chamber discharge pipe 48 side is closed. The outer peripheral surface of the piston 30 is forcibly cooled directly by the new air sucked into the annular sub-chamber 37, and the rise of the piston temperature is suppressed. The back side (lower side) of the piston 30 is also cooled by the mixture of oil and air in the crank chamber 6 as in the related art.

【0016】図2は図1の状態からピストン30が上死
点まで移動した状態を示しており、ピストン上昇により
クランク室6は負圧状態となっており、吸気装置22か
らスロットル弁21を介して吸気管20へと吸入される
空気は、吸気管20内でオイル噴射ノズル25からのオ
イルと混ざり、リード弁17を介してクランク室6内へ
と吸入される。一方、上記ピストン上昇により、副室3
7は圧縮され、副室37内に吸入されていた空気は、副
室吐出管48及び逆止弁47を通って排気管13内へと
排出される。排気管13内に排出された空気は、排気ガ
スを冷却し、かつ、浄化する役目も果たす。この時、副
室吸入管44内の逆止弁45は閉じている。
FIG. 2 shows a state in which the piston 30 has moved to the top dead center from the state shown in FIG. 1. The crank chamber 6 is in a negative pressure state due to the rise of the piston. The air sucked into the intake pipe 20 through the intake pipe 20 mixes with the oil from the oil injection nozzle 25 in the intake pipe 20, and is sucked into the crank chamber 6 via the reed valve 17. On the other hand, the sub-chamber 3
The air 7 is compressed, and the air sucked into the sub chamber 37 is discharged into the exhaust pipe 13 through the sub chamber discharge pipe 48 and the check valve 47. The air discharged into the exhaust pipe 13 also serves to cool and purify the exhaust gas. At this time, the check valve 45 in the sub chamber suction pipe 44 is closed.

【0017】図1では副室吐出管48を排気管13に連
通させたが、代わりに大気に連通することも、また、吸
気装置22へと戻すようにすることもできる。
In FIG. 1, the sub-chamber discharge pipe 48 is communicated with the exhaust pipe 13. However, the sub-chamber discharge pipe 48 may be communicated with the atmosphere instead, or may be returned to the intake device 22.

【0018】図3は、前記図1及び図2のようなシリン
ダ直噴式2サイクルエンジンを基本として、本願発明を
適用したシリンダ直噴式2サイクルエンジンの縦断面図
であり、副室吸入管44と副室吐出管48並びに吸気管
20以外の構造は図1と同様であり、同じ部品には同じ
符号を付し、重複説明は省略する。副室吸入管44は、
副室37の流体入口43とクランク室6とを連通してお
り、一方、副室吐出管48は、副室37の流体出口46
と吸気管20のオイル吐出口49とを延長管48aを介
して連通している。上記オイル吐出口49は、オイル噴
射ノズル25よりやや下流側で吸気管20内に開口して
いる。
FIG. 3 is a longitudinal sectional view of a cylinder direct injection two-cycle engine to which the present invention is applied, based on the cylinder direct injection two-cycle engine as shown in FIGS. The structure other than the sub-chamber discharge pipe 48 and the intake pipe 20 is the same as that of FIG. 1, and the same components are denoted by the same reference numerals and overlapping description will be omitted. The sub chamber suction pipe 44 is
The fluid inlet 43 of the sub chamber 37 communicates with the crank chamber 6, while the sub chamber discharge pipe 48 is connected to the fluid outlet 46 of the sub chamber 37.
And the oil discharge port 49 of the intake pipe 20 are communicated via the extension pipe 48a. The oil discharge port 49 opens into the intake pipe 20 slightly downstream of the oil injection nozzle 25.

【0019】作用を説明する。図3はピストン30が下
死点位置まで下がった状態を示しおり、ピストン下降に
より、クランク室6内の空気とオイルの混合物は、大部
分が掃気孔14を通ってシリンダ作動室5に移送され、
一部が副室吸入管44及び逆止弁45を通って副室37
に吸入され、ピストン外周面を直接冷却すると共に、ピ
ストン30を潤滑する。なお、副室吐出管48の逆止弁
47は副室37内の負圧により閉じている。
The operation will be described. FIG. 3 shows a state in which the piston 30 has been lowered to the bottom dead center position. When the piston descends, most of the mixture of air and oil in the crank chamber 6 is transferred to the cylinder working chamber 5 through the scavenging holes 14. ,
A part passes through the sub-chamber suction pipe 44 and the check valve 45, and the sub-chamber 37
To directly cool the outer peripheral surface of the piston and lubricate the piston 30. The check valve 47 of the sub chamber discharge pipe 48 is closed by the negative pressure in the sub chamber 37.

【0020】そして図4に示すピストン上昇行程におい
て、副室37内の空気とオイルとの混合物は、副室吐出
管48、逆止弁47、延長管48a及び吐出ノズル49
を介して吸気管20内へ戻されると共に、吸気管20内
で、吸気装置22からの新空気及びオイル噴射ノズル2
5からのオイルと混合し、再びリード弁17を介してク
ランク室6へと吸入される。この時、流体入口43の逆
止弁45は閉じている。
In the piston rising stroke shown in FIG. 4, the mixture of air and oil in the sub-chamber 37 is discharged to the sub-chamber discharge pipe 48, the check valve 47, the extension pipe 48a and the discharge nozzle 49.
And is returned into the intake pipe 20 via the intake pipe 20. In the intake pipe 20, fresh air and oil
The oil is mixed with the oil from the cylinder 5 and is sucked into the crank chamber 6 again via the reed valve 17. At this time, the check valve 45 of the fluid inlet 43 is closed.

【0021】図3において、副室吐出管48から排出さ
れた空気とオイルの混合物の一部あるいは全部を、仮想
線の管48bで示すようにオイルタンク27へと戻すよ
うにしてもよい。
In FIG. 3, a part or all of the mixture of air and oil discharged from the sub chamber discharge pipe 48 may be returned to the oil tank 27 as shown by a virtual line pipe 48b.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態2】図5は、本願発明を適用した別
のシリンダ直噴式2サイクルエンジンの縦断面図であ
り、図1とは副室吸入管44、副室吐出管48及び吸気
管20の構造が異なり、その他の構造は同様であるの
で、同じ部品には同じ番号を付し、重複説明は省略して
いる。
Embodiment 2 FIG. 5 is a longitudinal sectional view of another cylinder direct injection type two-cycle engine to which the present invention is applied. FIG. 1 shows a sub chamber suction pipe 44, a sub chamber discharge pipe 48, and an intake pipe. 20 are different, and the other structures are the same. Therefore, the same parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

【0023】また、副室吸入管44は図3の構造と同様
であり、副室37の流体入口43とクランク室6(吸気
口近傍)とを連通しており、一方、副室吐出管48は、
副室37の流体出口46とオイルタンク27とを、油気
分離装置50を介して連通している。該油気分離装置5
0にはクーラ機能も備えられている。
The sub-chamber suction pipe 44 has the same structure as that shown in FIG. 3, and communicates the fluid inlet 43 of the sub-chamber 37 with the crank chamber 6 (near the suction port). Is
The fluid outlet 46 of the sub-chamber 37 and the oil tank 27 communicate with each other via an oil-gas separator 50. The oil-gas separation device 5
0 also has a cooler function.

【0024】作用を説明する。図5に示すピストン上昇
行程において、副室37内の空気とオイルとの混合物
は、副室吐出管48、逆止弁47及び延長管48aを介
して油気分離装置50に供給され、該油気分離装置50
内でオイルと空気に分離され、オイルは冷却された後、
オイルタンク27へと戻され、空気は排出される。この
時流体入口43の逆止弁45は閉じている。
The operation will be described. In the piston up stroke shown in FIG. 5, the mixture of air and oil in the sub-chamber 37 is supplied to the oil-gas separation device 50 via the sub-chamber discharge pipe 48, the check valve 47 and the extension pipe 48a. Gas separation device 50
After being separated into oil and air inside, the oil is cooled,
The oil is returned to the oil tank 27, and the air is discharged. At this time, the check valve 45 of the fluid inlet 43 is closed.

【0025】図示しないが、下降行程においては、図3
の場合と同様にピストン下降により、クランク室6内の
空気とオイルの混合物は、大部分が掃気孔14を通って
シリンダ作動室5に移送され、一部が副室吸入管44及
び逆止弁45を通って副室37に吸入され、ピストン外
周面を冷却すると共に、ピストン30を潤滑する。この
時、副室吐出管48の逆止弁47は副室37内の負圧に
より閉じている。
Although not shown, in the descending stroke, FIG.
When the piston descends, the mixture of air and oil in the crank chamber 6 is mostly transferred to the cylinder working chamber 5 through the scavenging holes 14, and a part of the mixture is supplied to the sub chamber suction pipe 44 and the check valve. The air is sucked into the sub-chamber 37 through 45 and cools the outer peripheral surface of the piston and lubricates the piston 30. At this time, the check valve 47 of the sub chamber discharge pipe 48 is closed by the negative pressure in the sub chamber 37.

【0026】[0026]

【参考例】図6及び図7は参考例であり、副室37は燃
料と空気の混合物を吸入するように構成されている。副
室吸入管44及び副室吐出管48以外の構造は図1と同
様であり、同じ部品には同じ符号を付し、重複説明は省
略する。
Reference Example FIGS. 6 and 7 show a reference example, in which the sub-chamber 37 is configured to suck a mixture of fuel and air. The structure other than the sub-chamber suction pipe 44 and the sub-chamber discharge pipe 48 is the same as that in FIG.

【0027】副室37の流体入口43に接続する副室吸
入管44は、空気と燃料の供給装置52に接続してお
り、流体出口46に接続する副室吐出管48は、気液分
離装置54及びクーラ55を介して燃料タンク56に接
続している。燃料と空気の供給装置52には、燃料タン
ク56と吸気装置22がそれぞれ接続している。
A sub-chamber suction pipe 44 connected to the fluid inlet 43 of the sub-chamber 37 is connected to an air and fuel supply device 52, and a sub-chamber discharge pipe 48 connected to the fluid outlet 46 is connected to a gas-liquid separation device. It is connected to a fuel tank 56 via 54 and a cooler 55. The fuel tank 56 and the intake device 22 are connected to the fuel and air supply device 52, respectively.

【0028】作用を説明する。図6はピストン30が下
死点位置まで下がった状態を示しおり、副室37内には
空気と燃料の供給装置52から新空気と燃料の混合物が
吸入される。副室吐出管48側の逆止弁47は閉じてい
る。副室37に吸入される燃料は燃焼には用いないの
で、量的には少量で十分である。上記空気と燃料の混合
物により、ピストン外周面を冷却すると共にピストン3
0を潤滑する。この場合、燃料はオイルと比べて気化し
易いので、燃料の気化熱を利用してピストン30を冷却
することができ、冷却効果はオイルの場合に比べて大き
い。
The operation will be described. FIG. 6 shows a state in which the piston 30 has been lowered to the bottom dead center position, and a mixture of fresh air and fuel is sucked into the sub chamber 37 from the air and fuel supply device 52. The check valve 47 on the sub chamber discharge pipe 48 side is closed. Since the fuel sucked into the sub-chamber 37 is not used for combustion, a small quantity is sufficient. The mixture of air and fuel cools the outer peripheral surface of the piston and
Lubricate 0. In this case, since the fuel is easily vaporized as compared with the oil, the piston 30 can be cooled using the heat of vaporization of the fuel, and the cooling effect is larger than that of the oil.

【0029】図7に示すピストン上昇行程では、副室3
7が圧縮されることにより、副室37内の空気と燃料は
副室吐出管48及び逆止弁47を介して気液分離装置5
4へと排出され、分離された燃料はクーラ55で冷却さ
れた後、燃料タンク56へと戻される。副室吸入管44
の逆止弁45は閉じている。
In the piston rising stroke shown in FIG.
7 is compressed, the air and fuel in the sub-chamber 37 flow through the sub-chamber discharge pipe 48 and the check valve 47 to the gas-liquid separation device 5.
The fuel discharged to the fuel tank 4 and separated is cooled by the cooler 55 and then returned to the fuel tank 56. Sub chamber suction pipe 44
Check valve 45 is closed.

【0030】[0030]

【その他の実施の形態】(1)副室37に、空気とオイ
ルと燃料の三者の混合物を吸入するように構成すること
もできる。すなわち、上記三者の混合物をピストン上昇
行程において吸気管20からクランク室6に吸入し、ピ
ストン下降行程においてクランク室6から副室吸入管4
4及び逆止弁45を介して副室37内に吸入する。
[Other Embodiments] (1) It is also possible to adopt a structure in which a mixture of air, oil and fuel is sucked into the sub-chamber 37. That is, the mixture of the above three is sucked into the crank chamber 6 from the intake pipe 20 during the piston up stroke, and from the crank chamber 6 to the sub chamber suction pipe 4 during the piston down stroke.
The air is sucked into the sub chamber 37 through the check valve 4 and the check valve 45.

【0031】(2)副室吸入管44と副室吐出管48に
配置する逆止弁45,47としては、リード弁の他に、
ボール弁等各種逆止弁を用いることも可能である。
(2) The check valves 45 and 47 disposed on the sub-chamber suction pipe 44 and the sub-chamber discharge pipe 48 include, in addition to the reed valve,
It is also possible to use various check valves such as a ball valve.

【0032】以上説明したように本願発明は、ピストン
及びシリンダ内周面をそれぞれ段付き形状として、ピス
トンの小径部とシリンダの大径内周面との間で環状の副
室を形成し、ピストンの下降行程において流体入口から
副室に空気とオイルの混合物を吸入し、ピストン外周面
を直接に強制冷却し、ピストン上昇行程において流体出
口から排出するようにしているので、高出力化に対応し
たピストン冷却効果を得ることができると共に、オイル
による冷却効果及び潤滑効果も得ることができ、エンジ
ンの出力が向上する。
As described above, according to the present invention, the piston and the cylinder inner peripheral surface are each formed in a stepped shape, and an annular sub-chamber is formed between the small-diameter portion of the piston and the large-diameter inner peripheral surface of the cylinder. In the descending stroke, the mixture of air and oil is sucked into the sub chamber from the fluid inlet, the piston outer peripheral surface is directly forcibly cooled, and discharged from the fluid outlet in the piston ascending stroke. A piston cooling effect can be obtained, and a cooling effect and a lubrication effect by oil can be obtained, so that the output of the engine is improved.

【0033】[0033]

【0034】[0034]

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 シリンダ直噴式2サイクルエンジンの縦断面
図である。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a cylinder direct injection two-cycle engine.

【図2】 上死点状態で示す図1と同じシリンダ直噴式
2サイクルエンジンの縦断面図である。
FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the same cylinder direct injection two-cycle engine as in FIG. 1 shown in a top dead center state.

【図3】 本願発明を適用したシリンダ直噴式2サイク
ルエンジンの縦断面図である。
FIG. 3 is a longitudinal sectional view of a cylinder direct injection two-cycle engine to which the present invention is applied.

【図4】 上死点状態で示す図3と同じシリンダ直噴式
2サイクルエンジンの縦断面図である。
FIG. 4 is a longitudinal sectional view of the same cylinder direct injection type two-stroke engine as in FIG. 3 shown in a top dead center state.

【図5】 本願発明を適用した別のシリンダ直噴式2サ
イクルエンジンの縦断面図である。
FIG. 5 is a longitudinal sectional view of another cylinder direct injection two-cycle engine to which the present invention is applied.

【図6】 参考例を示すシリンダ直噴式2サイクルエン
ジンの縦断面図である。
FIG. 6 is a longitudinal sectional view of a cylinder direct injection two-cycle engine showing a reference example.

【図7】 上死点状態で示す図6と同じシリンダ直噴式
2サイクルエンジンの縦断面図である。
FIG. 7 is a longitudinal sectional view of the same cylinder direct injection two-cycle engine as in FIG. 6 shown in a top dead center state.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 クランクケース 2 シリンダ 3 シリンダヘッド 4 燃焼室 5 シリンダ作動室 6 クランク室 7 燃料インジェクター 8 点火プラグ 11 排気孔 13 排気管 14 掃気孔 16 吸気口 20 吸気管 22 吸気装置 25 オイル噴射ノズル 26 オイルポンプ 27 オイルタンク 30 ピストン 31 小径部 32 大径部 34 小径内周面 35 大径内周面 37 環状の副室 43 流体入口 44 副室吸入管 45 逆止弁 46 流体出口 47 逆止弁 48 副室吐出管 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Crankcase 2 Cylinder 3 Cylinder head 4 Combustion chamber 5 Cylinder working chamber 6 Crank chamber 7 Fuel injector 8 Ignition plug 11 Exhaust hole 13 Exhaust pipe 14 Scavenging hole 16 Intake port 20 Intake pipe 22 Intake device 25 Oil injection nozzle 26 Oil pump 27 Oil tank 30 Piston 31 Small diameter part 32 Large diameter part 34 Small diameter inner peripheral surface 35 Large diameter inner peripheral surface 37 Annular sub chamber 43 Fluid inlet 44 Sub chamber suction pipe 45 Check valve 46 Fluid outlet 47 Check valve 48 Sub chamber discharge tube

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−301936(JP,A) 特開 昭58−143120(JP,A) 特開 平5−106456(JP,A) 特開 平5−79338(JP,A) 実開 昭62−26524(JP,U) 実開 昭58−1729(JP,U) 特公 昭29−4857(JP,B1) 特公 昭51−44249(JP,B2) 実公 昭60−9365(JP,Y2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F01M 3/00 F02B 23/10 F02B 25/16 F02F 1/20 Continuation of front page (56) References JP-A-1-301936 (JP, A) JP-A-58-143120 (JP, A) JP-A-5-106456 (JP, A) JP-A-5-79338 (JP, A) , A) Japanese Utility Model Showa 62-26524 (JP, U) Japanese Utility Model Showa 58-1729 (JP, U) Japanese Patent Publication No. 29-4857 (JP, B1) Japanese Patent Publication No. 51-44249 (JP, B2) 60-9365 (JP, Y2) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) F01M 3/00 F02B 23/10 F02B 25/16 F02F 1/20

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 ピストンの往復動により、クランク室に
空気とオイルの混合物を吸入し、クランク室から上記混
合物を掃気孔を介してシリンダ作動室へと移送し、燃料
インジェクターにより燃料を燃焼室及びシリンダ作動室
に直接噴射するシリンダ直噴式2サイクルエンジンにお
いて、ピストンを小径部と大径部とを有する段付き形状
とし、シリンダの内周面も上記段付きピストンに対応す
る小径内周面と大径内周面を有する段付き形状とし、シ
リンダの大径内周面とピストンの小径部との間で環状の
副室を形成し、シリンダには副室に開口する流体入口と
流体出口を設け、ピストンの往復動により、流体入口か
ら副室内に空気とオイルの混合物を吸入し、流体出口か
ら排出するようにしていることを特徴とするシリンダ直
噴式2サイクルエンジン。
1. A reciprocating motion of a piston draws a mixture of air and oil into a crank chamber, transfers the mixture from the crank chamber to a cylinder working chamber via a scavenging hole, and uses a fuel injector to transfer fuel to the combustion chamber and the fuel chamber. In a cylinder direct injection two-cycle engine that directly injects into a cylinder working chamber, the piston has a stepped shape having a small-diameter portion and a large-diameter portion, and the inner peripheral surface of the cylinder is larger than the small-diameter inner peripheral surface corresponding to the stepped piston. A stepped shape with a radial inner peripheral surface, an annular sub-chamber is formed between the large-diameter inner peripheral surface of the cylinder and the small-diameter portion of the piston, and the cylinder is provided with a fluid inlet and a fluid outlet that open to the sub-chamber. A cylinder direct injection two-cycle engine, wherein a mixture of air and oil is sucked into the sub-chamber from a fluid inlet by a reciprocating motion of a piston and discharged from a fluid outlet. gin.
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