JP3224797B2 - 2 cycle engine - Google Patents

2 cycle engine

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JP3224797B2
JP3224797B2 JP31512399A JP31512399A JP3224797B2 JP 3224797 B2 JP3224797 B2 JP 3224797B2 JP 31512399 A JP31512399 A JP 31512399A JP 31512399 A JP31512399 A JP 31512399A JP 3224797 B2 JP3224797 B2 JP 3224797B2
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piston
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compressor
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敏之 高田
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Kawasaki Motors Ltd
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Kawasaki Jukogyo KK
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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】本発明は、混合気を圧縮して
噴射孔から燃焼室内に噴射する圧縮機を備えた2サイク
ルエンジンに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a two-stroke engine equipped with a compressor for compressing an air-fuel mixture and injecting the mixture into a combustion chamber from an injection hole.

【0002】[0002]

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】従来
の2サイクルガソリンエンジンには、気化器より供給さ
れる混合気をピストンの上下動によるポンプ作用によっ
てクランク室に吸入して圧縮したのち、燃焼室に押し込
んで掃気する方式のものと、燃焼室へ燃料を直接供給す
る直噴方式のものがある。前者のクランク室圧縮式の2
サイクルエンジンは、混合気の吹き抜けによる排気ガス
中のHCを低減させにくい。また、後者の直噴式の2サ
イクルエンジンでは、高回転域で噴射された燃料の蒸発
時間および空気との混合時間が不足気味となり、燃焼効
率の高い回転域が制約される。さらに、大排気量のエン
ジンでは1サイクル当たりの燃料噴射量が多量となるた
め、燃料噴射機のダイナミックレンジの点で制約が生じ
る。
2. Description of the Related Art In a conventional two-stroke gasoline engine, an air-fuel mixture supplied from a carburetor is sucked into a crank chamber by a pumping action of a piston moving up and down, compressed, and then burned. There are two types: a type in which the gas is pushed into the chamber for scavenging, and a type in which the fuel is directly supplied to the combustion chamber. The former crankcase compression type 2
In the cycle engine, it is difficult to reduce HC in the exhaust gas due to blow-by of the air-fuel mixture. Further, in the latter two-cycle engine of the direct injection type, the evaporation time of fuel injected in a high rotation region and the mixing time with air tend to be insufficient, and the rotation region having high combustion efficiency is restricted. Further, in a large displacement engine, a large amount of fuel is injected per cycle, which imposes restrictions on the dynamic range of the fuel injector.

【0003】本発明は上記のような課題を解決し、排気
ガスの浄化と、高速・高出力化を達成できる2サイクル
エンジンを提供することを目的とする。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide a two-cycle engine capable of purifying exhaust gas and achieving high speed and high output.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る2サイクルエンジンは、ピストン下方
クランク室内に空気を導入する空気吸入通路と、クラ
ンク室内の空気をシリンダの燃焼室内へ供給する掃気通
路と、燃料と空気の混合気を燃焼室内へ噴射する噴射孔
と、前記ピストンと別体に形成されて、クランク軸と同
期して駆動され、前記混合気を圧縮して前記噴射孔に供
給する圧縮機とを備え、前記掃気通路先端の掃気ポート
の上端が排気ポートの上端よりも低い位置に配置され、
前記噴射孔が排気ポートよりも上方で点火プラグの近傍
に向かって混合気を噴射するように前記シリンダと圧縮
機の共通壁に形成され、ピストンの排気ポート閉止完了
位置の近傍と上死点との間で前記圧縮された混合気が前
記噴射孔から燃焼室へ噴射されるものである。上記構成
によれば、燃焼室の掃気をクランク室よりの空気のみで
行い、排気ポート閉の直前から閉後までの最適時期に燃
焼室内に圧縮機からの濃混合気を噴射孔から供給するの
で、従来のクランク室圧縮式の2サイクルエンジンに比
べてHCを含む混合気の吹き抜けが低減できて排気が浄
化されるとともに、燃費の改善が可能となる。
In order to achieve the above object, a two-stroke engine according to the present invention comprises a piston lower than a piston.
An air intake passage for introducing air into the crank chamber, a scavenging passage for supplying air from the crank chamber to the combustion chamber of the cylinder, an injection hole for injecting a mixture of fuel and air into the combustion chamber, and a separate body from the piston. A compressor that is driven in synchronization with a crankshaft, compresses the air-fuel mixture and supplies the compressed air-fuel mixture to the injection hole, and the upper end of a scavenging port at the end of the scavenging passage is lower than the upper end of an exhaust port. Placed in the position
The injection hole is above the exhaust port and near the spark plug
Compression with the cylinder to inject air-fuel mixture toward
The compressed air-fuel mixture is injected into the combustion chamber from the injection hole between the vicinity of the exhaust port closing completion position of the piston and the top dead center formed on the common wall of the piston. According to the above configuration, the scavenging of the combustion chamber is performed only by air from the crank chamber, and the rich mixture from the compressor is supplied from the injection hole into the combustion chamber at an optimum time immediately before the exhaust port is closed until after the exhaust port is closed. In addition, compared with the conventional two-stroke engine of the crankcase compression type, it is possible to reduce the blow-through of the air-fuel mixture containing HC, thereby purifying the exhaust gas, and improving the fuel efficiency.

【0005】本発明の好ましい実施形態では、圧縮機は
補助ピストンを往復動させて補助クランク室に混合気を
導入するピストン式であり、前記補助ピストンの往復動
がエンジンのピストンの往復動よりも位相が進んでい
る。この構成によれば、圧縮機で圧縮された濃混合気を
最適のタイミングで燃焼室内に噴射できる。
[0005] In a preferred embodiment of the present invention, the compressor reciprocates the auxiliary piston to supply the air-fuel mixture to the auxiliary crank chamber.
A piston to be introduced, reciprocation of the previous SL auxiliary piston is advanced in phase than the reciprocating motion of the piston of the engine. According to this configuration, the rich air-fuel mixture compressed by the compressor can be injected into the combustion chamber at an optimal timing.

【0006】さらに本発明の好ましい実施形態では、圧
縮機の回転軸は、クランク軸に連結されて同一回転速度
で逆回転する補助軸からなり、この補助軸にクランク軸
の振動を抑制するバランスウエイトが付加されているも
のである。上記構成によれば、バランサー軸を圧縮機の
回転軸に利用できる。
Further, in a preferred embodiment of the present invention, the rotary shaft of the compressor comprises an auxiliary shaft which is connected to the crankshaft and rotates reversely at the same rotational speed, and the auxiliary shaft has a balance weight for suppressing vibration of the crankshaft. Is added. According to the above configuration, the balancer shaft can be used as the rotation shaft of the compressor.

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
に基づいて説明する。図1は、本実施形態である2サイ
クルエンジンの縦断面図で、下死点後(ABDC)のク
ランク軸角度(位相角)60°のときの状態を示してい
る。同図において、上下2分割されたクランクケース1
の上部にシリンダ2が取り付けられ、シリンダ2の上部
にシリンダヘッド3が取り付けられ、シリンダ2内にピ
ストン8が上下動自在に挿入されている。シリンダヘッ
ド3には点火プラグ19が装着されている。クランクケ
ース1にはクランク軸5が回転自在に支持されている。
クランク軸5に設けられたクランクウエブ6にコンロッ
ド7を介して前記ピストン8が連結されている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a longitudinal sectional view of the two-stroke engine according to the present embodiment, showing a state at a crankshaft angle (phase angle) of 60 ° after the bottom dead center (ABDC). In the figure, a crankcase 1 is divided into upper and lower parts.
The cylinder 2 is attached to the upper part of the cylinder 2, the cylinder head 3 is attached to the upper part of the cylinder 2, and the piston 8 is inserted into the cylinder 2 so as to be vertically movable. An ignition plug 19 is mounted on the cylinder head 3. A crankshaft 5 is rotatably supported by the crankcase 1.
The piston 8 is connected to a crank web 6 provided on the crank shaft 5 via a connecting rod 7.

【0008】ピストン8の下方でクランクケース1内に
形成されているクランク室11には、掃気用空気を吸入
する空気吸入通路12が接続されており、この空気吸入
通路12内にリード弁13が配置されている。クランク
室11とシリンダ上部の燃焼室15間は、シリンダ2に
形成された掃気通路16により連通される。掃気通路1
6の燃焼室15に開口する掃気ポート16aの上端は、
排気ポート50の上端よりも低い位置に配置されてお
り、ピストン8により掃気ポート16aが閉止されたの
ち排気ポート50が閉止される。クランク室11に吸入
される空気量は吸入空気調整弁17で調整され、吸入空
気とともに、オイル吐出ノズル18からオイルが供給さ
れる。このオイルにより、クランク室11内のクランク
軸5やコンロッド7とクランクウエブ6との連結部が潤
滑される。
An air suction passage 12 for sucking scavenging air is connected to a crank chamber 11 formed in the crankcase 1 below the piston 8, and a reed valve 13 is provided in the air suction passage 12. Are located. A communication between the crank chamber 11 and the combustion chamber 15 in the upper part of the cylinder is made by a scavenging passage 16 formed in the cylinder 2. Scavenging passage 1
The upper end of the scavenging port 16a opening to the combustion chamber 15 of
The exhaust port 50 is disposed at a position lower than the upper end of the exhaust port 50. After the scavenging port 16 a is closed by the piston 8, the exhaust port 50 is closed. The amount of air taken into the crank chamber 11 is adjusted by an intake air adjustment valve 17, and oil is supplied from an oil discharge nozzle 18 together with the intake air. This oil lubricates the connection between the crankshaft 5 and the connecting rod 7 and the crank web 6 in the crank chamber 11.

【0009】クランク軸5には、図示しないギアを介し
てバランサー軸20が連結されて、クランク軸5と逆方
向に1:1の回転比で回転駆動される。バランサー軸2
0の上方でシリンダ2の一側部には、シリンダとクラン
クケースを一体化した補助シリンダブロック24が形成
されている。バランサー軸20に設けたウエブ部21に
は、コンロッド22を介して補助シリンダブロック24
内を上下動する補助ピストン23が連結されており、こ
の補助ピストン23は、ピストン8よりも位相が70°
進んでいる。前記ウエブ部21には、前記クランク軸5
の振動を抑制するバランスウエイト25が付加されてい
る。
A balancer shaft 20 is connected to the crankshaft 5 via a gear (not shown), and is driven to rotate in a direction opposite to the crankshaft 5 at a rotation ratio of 1: 1. Balancer axis 2
An auxiliary cylinder block 24 in which the cylinder and the crankcase are integrated is formed on one side of the cylinder 2 above the zero. A web portion 21 provided on the balancer shaft 20 is connected to an auxiliary cylinder block 24 via a connecting rod 22.
An auxiliary piston 23 that moves up and down inside is connected, and the auxiliary piston 23 has a phase that is 70 °
I'm advancing. The web part 21 includes the crankshaft 5
Is added to the balance weight 25 for suppressing the vibration.

【0010】補助シリンダブロック24の上部は蓄圧室
26、下部は補助クランク室27に形成され、蓄圧室2
6と補助クランク室27は、補助シリンダブロック24
の内壁面に開口する移送通路(掃気通路に相当)28で
連通されている。補助ピストン23には噴射通路29
が、シリンダ2と補助シリンダブロック24の共通壁2
aには噴射孔30が、それぞれ形成されており、補助ピ
ストン23が所定の位置(位相)で、噴射通路29と噴
射孔30とにより、蓄圧室26と燃焼室15が連通され
るようになっている。噴射孔30は、シリンダ2に設け
た排気ポート50よりも上方に配置されており、ピスト
ン8により、排気ポート50の閉止後で上死点よりも前
に噴射孔30が閉止されるようになっている。前記バラ
ンサー軸20、コンロッド22、補助ピストン23、補
助シリンダブロック24、蓄圧室26および補助クラン
ク室27は、混合気Mを圧縮して噴射孔30へ供給する
圧縮機45を構成している。このように補助ピストン2
3と補助シリンダ24で構成された圧縮機45は、構成
が簡単で確実に動作するので、2サイクルエンジンの信
頼性も向上する。
The upper part of the auxiliary cylinder block 24 is formed in a pressure accumulating chamber 26, and the lower part is formed in an auxiliary crank chamber 27.
6 and the auxiliary crank chamber 27, the auxiliary cylinder block 24
Are connected to each other by a transfer passage (corresponding to a scavenging passage) 28 which is opened on the inner wall surface of the first member. The injection passage 29 is provided in the auxiliary piston 23.
Is the common wall 2 of the cylinder 2 and the auxiliary cylinder block 24
Each of the injection holes 30 is formed in a, and the pressure accumulating chamber 26 and the combustion chamber 15 are communicated by the injection passage 29 and the injection hole 30 at a predetermined position (phase) of the auxiliary piston 23. ing. The injection hole 30 is disposed above the exhaust port 50 provided in the cylinder 2, and the injection hole 30 is closed by the piston 8 after the exhaust port 50 is closed and before the top dead center. ing. The balancer shaft 20, the connecting rod 22, the auxiliary piston 23, the auxiliary cylinder block 24, the pressure accumulating chamber 26, and the auxiliary crank chamber 27 constitute a compressor 45 that compresses the air-fuel mixture M and supplies it to the injection holes 30. Thus, the auxiliary piston 2
The compressor 45 composed of the cylinder 3 and the auxiliary cylinder 24 has a simple configuration and operates reliably, so that the reliability of the two-cycle engine is also improved.

【0011】圧縮機45には混合気供給装置40が接続
されている。この混合気供給装置40には、前記吸入空
気調整弁17と歯形ベルト32で連結されて連動する制
御弁41、燃料噴射器38およびオイル吐出ノズル39
が設けられており、この混合気供給装置40で生成され
た燃料と空気と少量のオイルの混合気Mが、制御弁41
で吸入量を調整される。混合気供給装置40の空気取入
口40aは、前記空気吸入通路12の空気取入口12a
とともに、空気を浄化するエアクリーナ10内に臨んで
おり、清浄な空気が混合気供給装置40と空気吸入通路
12に供給される。混合気供給装置40からの混合気M
は、補助ピストン23の下降行程時に、第1の混合気通
路46を通り、補助シリンダブロック24に設けた逆止
弁である第1のリード弁42を介して蓄圧室26に吸入
され、ピストン8の上昇行程時に圧縮される。
An air-fuel mixture supply device 40 is connected to the compressor 45. A control valve 41, a fuel injector 38, and an oil discharge nozzle 39, which are connected to the intake air regulating valve 17 via a toothed belt 32 and operate in conjunction therewith,
A mixture M of fuel, air and a small amount of oil generated by the mixture supply device 40 is supplied to a control valve 41.
Is used to adjust the inhalation volume. The air intake 40a of the air-fuel mixture supply device 40 is connected to the air intake 12a of the air intake passage 12.
At the same time, it faces the inside of an air cleaner 10 for purifying air, and clean air is supplied to the air-fuel mixture supply device 40 and the air suction passage 12. The mixture M from the mixture supply device 40
Is sucked into the pressure accumulating chamber 26 through the first mixture passage 46 through the first reed valve 42 which is a check valve provided in the auxiliary cylinder block 24 at the time of the descending stroke of the auxiliary piston 23, Compressed during the ascent stroke.

【0012】混合気Mは、同一の負荷で比べた場合、通
常の2サイクルエンジンの混合気よりも燃料が濃くなっ
ており、高負荷時には理論空燃比に近い濃度を持つ濃混
合気である。他方、補助クランク室27には、補助ピス
トン23の上昇行程時に、前記混合気供給装置40から
の混合気Mが、第2の混合気通路47を通り、補助シリ
ンダブロック24に設けた逆止弁である第2のリード弁
43を介して吸入され、補助ピストン23の下降行程時
に圧縮され、この圧縮された混合気は、移送通路28を
通して蓄圧室26に供給される。このように、補助クラ
ンク室27内に混合気Mを導入することにより、圧縮機
45の回転軸であるバランサー軸20やコンロッド22
とウエブ部21との連結部などが、混合気中のオイルに
よって潤滑される。
The mixture M is richer in fuel than the mixture of a normal two-stroke engine when compared at the same load, and is a rich mixture having a concentration close to the stoichiometric air-fuel ratio at a high load. On the other hand, in the auxiliary crank chamber 27, when the auxiliary piston 23 moves up, the air-fuel mixture M from the air-fuel mixture supply device 40 passes through the second air-fuel mixture passage 47 and is provided in the auxiliary cylinder block 24 with a check valve. The compressed air-fuel mixture is supplied to the pressure accumulating chamber 26 through the transfer passage 28 during the downward stroke of the auxiliary piston 23. Thus, by introducing the air-fuel mixture M into the auxiliary crank chamber 27, the balancer shaft 20 and the connecting rod 22 which are the rotating shafts of the compressor 45 are rotated.
The connection between the web and the web 21 is lubricated by the oil in the air-fuel mixture.

【0013】この結果、蓄圧室26では、第1のリード
弁42を介して吸入された混合気Mと、補助クランク室
27から移送通路28を通して供給される圧縮された混
合気Mとが更に圧縮され、噴射通路29を通して噴射孔
30から燃焼室15内に噴射される。また、シリンダ2
と補助シリンダブロック24の共通壁2aには、噴射孔
30から分岐して、混合気Mの一部をピストン8の頂部
8aに吹き付ける冷却用ポート60が形成されている。
この図1では、噴射孔30から混合気Mが燃焼室15内
に噴射され始めたタイミングを示しており、このとき、
ピストン8はシリンダ2内を上昇しており、燃焼室15
内の燃焼ガスGは、排気ポート50から排気通路51に
排出されている。
As a result, in the accumulator 26, the air-fuel mixture M sucked through the first reed valve 42 and the compressed air-fuel mixture M supplied from the auxiliary crank chamber 27 through the transfer passage 28 are further compressed. Then, the fuel is injected from the injection hole 30 into the combustion chamber 15 through the injection passage 29. Also, cylinder 2
A cooling port 60 is formed in the common wall 2 a of the auxiliary cylinder block 24 for branching from the injection hole 30 and blowing a part of the mixture M to the top 8 a of the piston 8.
FIG. 1 shows the timing when the air-fuel mixture M starts to be injected into the combustion chamber 15 from the injection holes 30. At this time,
The piston 8 rises in the cylinder 2 and the combustion chamber 15
The combustion gas G inside is discharged from the exhaust port 50 to the exhaust passage 51.

【0014】次に、本実施形態の2サイクルエンジンの
動作を説明する。図2はエンジンの動作行程と各ポート
の開閉タイミングを示す図、図3は本実施形態の各部の
圧力変動と各ポートの開閉タイミングの関係を示す図で
ある。まず、上死点(TDC)のときは、図2に示すよ
うにエンジンは燃焼および膨張行程であって、図4に示
すように、空気吸入通路12のリード弁13が開いてク
ランク室11内へオイルが若干混合された空気Aが吸気
され、これ以外の全てのポートは閉じられている。他
方、圧縮機45の補助ピストン23は下降行程で、補助
クランク室27内での混合気Mの圧縮行程にある。
Next, the operation of the two-stroke engine of this embodiment will be described. FIG. 2 is a diagram showing the operation stroke of the engine and the opening / closing timing of each port, and FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the pressure fluctuation of each part of this embodiment and the opening / closing timing of each port. First, at the top dead center (TDC), the engine is in a combustion and expansion stroke as shown in FIG. 2, and as shown in FIG. Air A slightly mixed with oil is sucked in, and all other ports are closed. On the other hand, the auxiliary piston 23 of the compressor 45 is in a descending stroke, and is in a compression stroke of the air-fuel mixture M in the auxiliary crank chamber 27.

【0015】つづいて、図2に示すように上死点後(A
TDC)の位相60°のときは、エンジンは膨張行程に
あって、図5に示すように圧縮機45は、その補助ピス
トン23が依然として下降中であるために、第2のリー
ド弁43は閉じられ、第1のリード弁42のみが開い
て、混合気供給装置40から蓄圧室26への混合気Mの
吸入行程にある。
Subsequently, as shown in FIG.
When the phase is 60 ° (TDC), the engine is in the expansion stroke, and as shown in FIG. 5, the compressor 45 has the second reed valve 43 closed because the auxiliary piston 23 is still descending. Then, only the first reed valve 42 is opened, and the process of suctioning the air-fuel mixture M from the air-fuel mixture supply device 40 to the pressure accumulating chamber 26 is in progress.

【0016】次に、図2に示すようにATDCが90°
のときは、エンジンは排気行程の初期にあって、図6に
示すように排気ポート50が開き始めて、燃焼室15内
の燃焼ガスGの排出が始まり、他方、圧縮機45は蓄圧
室26への吸気の終期で、移送通路28の上部の移送ポ
ート28aが開き始めて、補助クランク室27から蓄圧
室26への混合気Mの移送が開始される。
Next, as shown in FIG.
When the engine is in the early stage of the exhaust stroke, the exhaust port 50 starts to open as shown in FIG. 6 and the discharge of the combustion gas G in the combustion chamber 15 starts, while the compressor 45 moves to the accumulator chamber 26. At the end of the intake, the transfer port 28a at the top of the transfer passage 28 starts to open, and the transfer of the air-fuel mixture M from the auxiliary crank chamber 27 to the pressure accumulating chamber 26 is started.

【0017】つづいて、図2に示すように下死点(BD
C)のときは、エンジンは排気行程および掃気行程にあ
って、図7に示すように掃気通路16の上部の掃気ポー
ト16aが開いて、クランク室11から空気Aが吹き込
まれ、この空気Aによって、燃焼室15内に残った燃焼
ガスGの大部分が排気ポート50から排気通路51内へ
押し出される。このとき、圧縮機45は、その補助ピス
トン23が上昇行程に入って補助クランク室27の圧力
が低下するので、第2のリード弁43が開いて、補助ク
ランク室27に混合気Mが吸入され始める。蓄圧室26
の圧力は上昇し始めるので第1のリード弁42は閉じら
れる。
Subsequently, as shown in FIG.
In the case of C), the engine is in the exhaust stroke and the scavenging stroke, and the scavenging port 16a at the top of the scavenging passage 16 is opened as shown in FIG. Most of the combustion gas G remaining in the combustion chamber 15 is pushed out of the exhaust port 50 into the exhaust passage 51. At this time, in the compressor 45, the auxiliary piston 23 enters the upward stroke and the pressure in the auxiliary crank chamber 27 decreases, so that the second reed valve 43 opens, and the air-fuel mixture M is sucked into the auxiliary crank chamber 27. start. Accumulator 26
, The first reed valve 42 is closed.

【0018】次に、図2に示すように下死点後(ABD
C)60°のときは、エンジンは図8に示すように掃気
ポート16aが閉じて掃気行程が終了し、圧縮機45の
噴射孔30が開き始めて混合気Mの噴射が開始されると
ともに、クランク室11は、空気吸入通路12のリード
弁13が開いて吸気行程にある。他方、圧縮機45では
補助ピストン23によって移送通路28が閉じられ、噴
射孔30から燃焼室15内へ混合気Mが噴射されるとと
もに、第2のリード弁43が開いた吸気行程が継続さ
れ、補助クランク室27内へ混合気Mが供給され続け
る。
Next, as shown in FIG. 2, after the bottom dead center (ABD
C) At 60 °, the engine closes the scavenging port 16a as shown in FIG. 8 and ends the scavenging stroke, starts opening the injection hole 30 of the compressor 45 to start injection of the air-fuel mixture M, and starts cranking. The chamber 11 is in the intake stroke with the reed valve 13 of the air intake passage 12 opened. On the other hand, in the compressor 45, the transfer passage 28 is closed by the auxiliary piston 23, the air-fuel mixture M is injected from the injection hole 30 into the combustion chamber 15, and the intake stroke in which the second reed valve 43 is opened is continued. The mixture M is continuously supplied into the auxiliary crank chamber 27.

【0019】このように、燃焼室15の掃気をクランク
室11よりの空気Aのみで行い、排気ポート50閉の直
前から圧縮機45の混合気Mを噴射孔30から燃焼室1
5内に供給するので、従来のクランク室圧縮式の2サイ
クルエンジンに比べて混合気Mの吹き抜けが低減できる
とともに、燃費の改善が可能となる。
As described above, scavenging of the combustion chamber 15 is performed only by the air A from the crank chamber 11, and immediately before the exhaust port 50 is closed, the air-fuel mixture M of the compressor 45 is discharged from the injection hole 30 through the combustion chamber 1.
5, the blow-by of the air-fuel mixture M can be reduced and the fuel efficiency can be improved as compared with the conventional crankcase compression type two-stroke engine.

【0020】次に、図2に示すようにABDCが95°
のときは、エンジンは図9に示すように排気ポート50
が閉じられて圧縮行程に入るとともに、噴射孔30から
混合気Mの噴射が続行され、同時に冷却用ポート60か
らピストン8の頂部8aに向かって混合気Mが吹きつけ
られて頂部8aが冷却される。クランク室11は依然と
して空気吸入通路12のリード弁13が開いて吸気行程
にある。他方、圧縮機45では、噴射孔30から点火プ
ラグ19の近傍に向かって混合気Mが噴射されるととも
に、補助クランク室27は吸気行程の終期にある。
Next, as shown in FIG.
When the engine is in the state shown in FIG.
Is closed to start the compression stroke, and the injection of the air-fuel mixture M is continued from the injection holes 30. At the same time, the air-fuel mixture M is blown from the cooling port 60 toward the top 8a of the piston 8, so that the top 8a is cooled. You. The crank chamber 11 is still in the intake stroke with the reed valve 13 of the air intake passage 12 opened. On the other hand, in the compressor 45, the air-fuel mixture M is injected from the injection hole 30 toward the vicinity of the spark plug 19, and the auxiliary crank chamber 27 is at the end of the intake stroke.

【0021】つづいて、図2に示すように上死点の手前
であるABDCが130°のときは、エンジンは図10
に示すように、ピストン8によって噴射孔30が閉じら
れて圧縮行程が続行されるとともに、クランク室11へ
の吸気行程が続行される。他方、圧縮機45では、全て
のポートが閉じられて補助クランク室27の圧縮行程に
入る。
Subsequently, as shown in FIG. 2, when the ABDC, which is just before the top dead center, is 130 °, the engine is switched to the state shown in FIG.
As shown in (2), the injection hole 30 is closed by the piston 8, the compression stroke is continued, and the intake stroke to the crank chamber 11 is continued. On the other hand, in the compressor 45, all ports are closed, and the compressor 45 enters the compression stroke of the auxiliary crank chamber 27.

【0022】次に、図2に示すようにエンジンは上死点
前(BTDC)5〜30°の位置で、図10の点火プラ
グ19の近傍に噴射された混合気Mに点火されて、燃焼
および膨張行程に移行する。このように、点火プラグ1
9の近傍に混合気Mを噴射するので、低負荷域において
は、燃焼室15内の上部に混合気層が下部に空気層が形
されて、層状掃気および層状燃焼が可能となる。この
ため低負荷時のサイクル失火を少なくでき、低負荷時の
混合気Mの吹き抜けが低減できるとともに、燃費の改善
が可能となる。
Next, as shown in FIG. 2, the engine is ignited at a position 5 to 30 ° before top dead center (BTDC) by the mixture M injected near the spark plug 19 in FIG. And it shifts to an expansion stroke. Thus, the spark plug 1
In the low load range, the air-fuel mixture is formed in the upper part of the combustion chamber 15 and the air layer is formed in the lower part in the low load region.
Is formed, it is possible to stratified scavenging and layered combustion. For this reason, cycle misfiring at a low load can be reduced, the blow-by of the air-fuel mixture M at a low load can be reduced, and fuel efficiency can be improved.

【0023】また、低負荷から高負荷に変化するのに従
ってピストン8の移動速度が速くなるために、混合気供
給時の燃焼室15内のガス流動が大きくなり、混合気M
と燃焼室内の空気Aがよく混合するため、低負荷時の層
状掃気/層状燃焼から高負荷時の均質掃気/均質燃焼へ
スムーズな切り替えが行われる。しかも、混合気Mを燃
焼室15内に供給するから、直噴式エンジンのように高
回転域で燃料の蒸発時間または空気との混合時間による
制約を受けないので、高負荷高回転域での出力は直噴式
のエンジンよりも大きくなる。また、圧縮機45は、一
種の過給機として作用するので、2サイクルエンジンの
排気量で比較すると、通常のクランク室圧縮式の2サイ
クルエンジンと同等の出力が得られる。
Further, since the moving speed of the piston 8 increases as the load changes from low to high, the gas flow in the combustion chamber 15 when the air-fuel mixture is supplied increases, and the air-fuel mixture M
And the air A in the combustion chamber are well mixed, so that a smooth switch from stratified scavenging / stratified combustion at low load to homogeneous scavenging / homogeneous combustion at high load is performed. Moreover, since the air-fuel mixture M is supplied into the combustion chamber 15, there is no restriction due to the evaporation time of fuel or the mixing time with air in a high rotation range unlike a direct injection type engine. Is larger than a direct injection engine. Further, since the compressor 45 acts as a kind of supercharger, an output equivalent to that of a normal crankcase compression type two-cycle engine can be obtained by comparing the displacement of the two-cycle engine.

【0024】なお、噴射孔30から混合気Mが燃焼室1
5内に噴射され始めるタイミングは、排気ポート50の
閉止完了と同時、またはこれより若干早くてもよく、要
するに、ピストン8が排気ポート50の閉止完了位置の
近傍にあるときであればよい。
The mixture M is supplied from the injection holes 30 to the combustion chamber 1.
The timing of starting the injection into 5 may be simultaneous with or slightly earlier than the completion of the closing of the exhaust port 50. In short, the injection may be performed when the piston 8 is near the position where the closing of the exhaust port 50 is completed.

【0025】また、前記実施形態では、図1に示す圧縮
機45をレシプロ方式で構成したが、ロータリータイプ
の圧縮機で構成することもできる。さらに、バランサー
軸20の回転方向をクランク軸12と逆方向に構成した
が、逆回転させる必要のないエンジンでは、タイミング
ベルト駆動で同方向回転としてもよい。また、バランサ
ー軸20を圧縮機45の回転軸に利用したが、バランサ
ー軸の無い2サイクルエンジンでは、専用の回転軸(補
助軸)を設けてもよい。さらに、前記実施形態では、ピ
ストンに対して補助ピストンの往復動の位相差を70°
先行させたが、この位相差は70°に限られるものでは
なく、混合気Mの燃焼室15へ噴射するタイミングが最
適になるように適宜設定すればよい。
Further, in the above-described embodiment, the compressor 45 shown in FIG. 1 is constituted by a reciprocating system, but may be constituted by a rotary type compressor. Further, although the rotation direction of the balancer shaft 20 is configured to be opposite to that of the crankshaft 12, in an engine that does not need to be rotated in the reverse direction, the rotation may be performed in the same direction by driving a timing belt. Further, although the balancer shaft 20 is used as the rotation shaft of the compressor 45, a dedicated rotation shaft (auxiliary shaft) may be provided in a two-cycle engine without a balancer shaft. Further, in the above embodiment, the phase difference of the reciprocating motion of the auxiliary piston with respect to the piston is 70 °
Although described earlier, this phase difference is not limited to 70 °, and may be appropriately set so that the timing of injecting the air-fuel mixture M into the combustion chamber 15 is optimized.

【0026】また、補助ピストン23をガイドする補助
シリンダ24のボアー面は、例えばアルミニウム地のま
までもよく、鋼製のライナを装着してもよい。補助ピス
トン23の外周面はシールのために、ラビリンス溝加工
を施すのみでもよいが、ピストンリングを1本装着する
構成としてもよい。
The bore surface of the auxiliary cylinder 24 for guiding the auxiliary piston 23 may be, for example, an aluminum ground, or a steel liner may be mounted. The outer peripheral surface of the auxiliary piston 23 may be merely subjected to labyrinth groove processing for sealing, but it may be configured to mount one piston ring.

【0027】[0027]

【発明の効果】本発明に係る2サイクルエンジンは、燃
焼室の掃気をクランク室よりの空気のみで行い、排気ポ
ートの閉止完了直前から上死点までの時期に燃焼室内に
混合気を噴射孔から供給するので、従来のクランク室圧
縮式の2サイクルエンジンに比べて混合気の吹き抜けを
低減できて排気が浄化されるとともに、燃費の改善が可
能となり、しかも、高速の高出力化が達成される。
In the two-stroke engine according to the present invention, the combustion chamber is scavenged only by air from the crank chamber, and an air-fuel mixture is injected into the combustion chamber during a period from immediately before the exhaust port is completely closed to the top dead center. As compared with the conventional two-stroke engine of the crankcase compression type, the blow-by of the air-fuel mixture can be reduced, the exhaust gas can be purified, the fuel efficiency can be improved, and high-speed, high-power output can be achieved. You.

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

【図1】本発明の一実施形態である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 two-cycle engine according to an embodiment of the present invention.

【図2】同実施形態の動作行程と各ポートの開閉タイミ
ングを示す行程図である。
FIG. 2 is a stroke diagram showing an operation stroke and opening / closing timing of each port according to the embodiment.

【図3】同実施形態の各部の圧力変化と各ポートの開閉
タイミングの関係を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a pressure change of each unit and opening / closing timing of each port in the embodiment.

【図4】同実施形態のTDC時の状態を示す縦断面図で
ある。
FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing a state at the time of TDC of the embodiment.

【図5】同実施形態のATDCが60°の時の状態を示
す縦断面図である。
FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing a state where the ATDC of the embodiment is at 60 °.

【図6】同実施形態のATDCが90°の時の状態を示
す縦断面図である。
FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing a state where the ATDC of the embodiment is at 90 °.

【図7】同実施形態のBDC時の状態を示す縦断面図で
ある。
FIG. 7 is a longitudinal sectional view showing a state at the time of BDC of the embodiment.

【図8】同実施形態のABDCが60°の時の状態を示
す縦断面図である。
FIG. 8 is a longitudinal sectional view showing a state where the ABDC of the embodiment is at 60 °.

【図9】同実施形態のABDCが95°の時の状態を示
す縦断面図である。
FIG. 9 is a longitudinal sectional view showing a state where the ABDC of the embodiment is at 95 °.

【図10】同実施形態のABDCが130°の時の状態
を示す縦断面図である。
FIG. 10 is a longitudinal sectional view showing a state where the ABDC of the embodiment is at 130 °.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…クランクケース、2…シリンダ、5…クランク軸、
8…ピストン、10…エアクリーナ、11…クランク
室、12…空気吸入通路、15…燃焼室、16…掃気通
路、16a…掃気ポート、17…空気調整弁、20…バ
ランサー軸(回転軸)、21…ウエブ部、23…補助ピ
ストン、24…補助シリンダブロック、25…バランス
ウエイト、26…蓄圧室、27…補助クランク室、28
…移送通路、29…噴射通路、30…噴射孔、40…混
合気供給装置、41…制御弁、45…圧縮機、50…排
気ポート、51…排気通路、60…冷却用ポート、A…
空気、G…燃焼ガス、M…混合気。
1 ... crankcase, 2 ... cylinder, 5 ... crankshaft,
8 piston, 10 air cleaner, 11 crank chamber, 12 air intake passage, 15 combustion chamber, 16 scavenging passage, 16a scavenging port, 17 air regulating valve, 20 balancer shaft (rotating shaft), 21 ... Web part, 23 ... Auxiliary piston, 24 ... Auxiliary cylinder block, 25 ... Balance weight, 26 ... Pressure accumulation chamber, 27 ... Auxiliary crank chamber, 28
... Transfer passage, 29 ... Injection passage, 30 ... Injection hole, 40 ... Air-fuel mixture supply device, 41 ... Control valve, 45 ... Compressor, 50 ... Exhaust port, 51 ... Exhaust passage, 60 ... Cooling port, A ...
Air, G: combustion gas, M: mixture.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02B 33/22 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) F02B 33/22

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 ピストン下方のクランク室内に空気を導
入する空気吸入通路と、 クランク室内の空気をシリンダの燃焼室内へ供給する掃
気通路と、 燃料と空気の混合気を燃焼室内へ噴射する噴射孔と、前記ピストンと別体に形成されて、 クランク軸と同期し
て駆動され、前記混合気を圧縮して前記噴射孔に供給す
る圧縮機とを備え、 前記掃気通路先端の掃気ポートの上端が排気ポートの上
端よりも低い位置に配置され、 前記噴射孔が排気ポートよりも上方で点火プラグの近傍
に向かって混合気を噴射するように前記シリンダと圧縮
機との共通壁に形成され、 ピストンの排気ポート閉止完了位置の近傍と上死点との
間で前記圧縮された混合気が前記噴射孔から燃焼室へ噴
射される2サイクルエンジン。
1. An air intake passage for introducing air into a crank chamber below a piston , a scavenging passage for supplying air from the crank chamber to a combustion chamber of a cylinder, and an injection hole for injecting a mixture of fuel and air into the combustion chamber. And a compressor formed separately from the piston and driven in synchronization with a crankshaft to compress the air-fuel mixture and supply the mixture to the injection hole. The injection hole is disposed at a position lower than the upper end of the exhaust port, and the injection hole is located above the exhaust port and near the ignition plug.
Compression with the cylinder to inject air-fuel mixture toward
A two-stroke engine formed on a common wall with the engine, wherein the compressed air-fuel mixture is injected from the injection hole into the combustion chamber between a position near a completion position of closing an exhaust port of a piston and a top dead center.
【請求項2】 請求項1において、前記圧縮機は補助ピ
ストンを往復動させて補助クランク室に混合気を導入す
ピストン式であり、前記補助ピストンの往復動がエン
ジンのピストンの往復動よりも位相が進んでいる2サイ
クルエンジン。
2. The compressor according to claim 1, wherein the compressor reciprocates an auxiliary piston to introduce a mixture into an auxiliary crank chamber.
That a piston, two-stroke engine reciprocation before Symbol auxiliary piston is advanced in phase than the reciprocating motion of the piston of the engine.
【請求項3】 請求項2において、前記圧縮機の回転軸
は、クランク軸に連結されて同一回転速度で逆回転する
補助軸からなり、この補助軸にクランク軸の振動を抑制
するバランスウエイトが付加されている2サイクルエン
ジン。
3. The compressor according to claim 2, wherein the rotary shaft of the compressor comprises an auxiliary shaft connected to the crankshaft and reversely rotating at the same rotational speed, and the auxiliary shaft has a balance weight for suppressing vibration of the crankshaft. Two-cycle engine added.
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