JP3303083B2 - 2サイクル筒内噴射エンジン - Google Patents

2サイクル筒内噴射エンジン

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JP3303083B2 JP17606694A JP17606694A JP3303083B2 JP 3303083 B2 JP3303083 B2 JP 3303083B2 JP 17606694 A JP17606694 A JP 17606694A JP 17606694 A JP17606694 A JP 17606694A JP 3303083 B2 JP3303083 B2 JP 3303083B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、2サイクル筒内噴射
エンジンに係り、詳しくは、ピストンの温度上昇を抑え
る2サイクル筒内噴射エンジンに関するものである。
【0002】
【従来の技術】2サイクル筒内噴射エンジンとして、例
えばピストンの上死点時の頂部に凹部を形成し、このピ
ストンの頂部に対向するシリンダヘッド壁面との間に燃
焼室を形成し、シリンダヘッドに、燃焼室に燃料を直接
噴射する燃料インジェクタと、着火する点火プラグとを
設けたものがある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このような2サイクル
筒内噴射エンジンでは、ピストンの頂部に凹部を形成し
て燃料室としているため、燃料の噴射時期を早くしても
排気通路から燃料は出にくいが、ピストンの凹部の形成
によって放熱面積より受熱面積が大きくなるため、ピス
トン温度が高くなり、焼き付きが発生しやすい。
【0004】この発明は、かかる点に鑑みてなされたも
ので、燃料の吹き抜けを防止して、炭化水素の排出を抑
えることができるとともに、ピストンを効果的に冷却し
て焼き付きを防止する2サイクル筒内噴射エンジンを提
供することを目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、請求項1記載の発明は、ピストンの頂部に凹部を形
成し、このピストンの上死点時の頂部に対向するシリン
ダヘッド壁面との間に燃焼室を形成し、前記シリンダヘ
ッドに、前記燃焼室に燃料を直接噴射する燃料インジェ
クタと、着火する点火プラグとを設けた2サイクル筒内
噴射エンジンにおいて、前記ピストンの頂部における中
央部に凹部を形成し、断熱板の外周部を前記凹部の内周
部に固定し、前記断熱板の中央部と凹部の底面との間に
空気層を形成し、 前記シリンダヘッドの中央、かつ、シ
リンダの軸芯に沿う方向に燃料インジェクタを設け、
高速高負荷時には、ピストンの移動行程における下死点
の近傍からピストンが排気ポートを閉じ終わる時点の近
傍までの間、燃料を噴射し、 低速低負荷時には、中高速
高負荷時における噴射期間のうち後半の一定期間に対応
する期間、燃料を噴射することを特徴としている。
【0006】請求項2記載の発明は、前記断熱板は、
記凹部にピストンより熱伝導が小さい部材を積層して構
成したことを特徴としている。
【0007】
【0008】
【作用】請求項1記載の発明では、ピストンの頂部に凹
部を設けたことにより噴射時期を早くしても排気通路か
ら燃料の排出が軽減され、燃料の吹き抜けを防止して、
炭化水素の排出を抑えることができる。また、ピストン
の頂部における中央部に凹部を形成して凹部に断熱板を
配設するとともに、シリンダヘッドの中央、かつ、シリ
ンダの軸芯に沿う方向に燃料インジェクタを設けたの
で、ピストンを効果的に冷却して焼き付きを防止するこ
とができる。また、確実に燃料を断熱板に直接当てるこ
とができ、中高速高負荷時に燃料の活性化が十分促進さ
れ、さらに、低速低負荷時にも、中高速高負荷時におけ
る噴射期間のうち後半の一定期間に対応する期間、燃料
を噴射するようにしたので、燃料の活性化が十分促進さ
れ、燃焼効率が向上する。
【0009】請求項2記載の発明では、断熱板が、凹部
にピストンより熱伝導が小さい部材を積層することによ
り構成されており、簡単な構造でピストンに熱が伝達す
ることを軽減することができる。また、噴射燃料が蓄熱
された熱伝導が小さい部材に直接当たるので、燃料の活
性化が促進され、燃焼効率が向上する。
【0010】
【0011】
【実施例】以下、この発明の2サイクル筒内噴射エンジ
ンの実施例を添付図面に基づいて説明する。まず、図1
乃至図3に示す実施例について説明すると、図1は2サ
イクル筒内噴射エンジンの断面図、図2は図1のII−II
線に沿う断面図、図3は2サイクル筒内噴射エンジンの
作動を示す図である。
【0012】2サイクル筒内噴射エンジン1は、シリン
ダブロック2にスリーブ3が嵌合され、このスリーブ3
にピストン4が往復動可能に設けられ、このピストン4
の往復動でコンロッド5介して図示しないクランク軸
が回転する。
【0013】シリンダブロック2にはシリンダヘッド6
が設けられ、ヘッドカバー7と共に、ボルト8によりシ
リンダブロック2に締付固定されている。また、シリン
ダブロック2及びシリンダヘッド6には水ジャケット
9,10が形成され、この水ジャケット9,10を循環
する冷却水でエンジンを冷却する。
【0014】シリンダブロック2には排気通路11が形
成され、この排気通路11はスリーブ3に形成された排
気ポート3aを介してシリンダ12に開口している。ま
た、シリンダブロック2には排気通路11の対向する位
置にシリンダ12と図示しないクランク室とを連通する
対向掃気通路13が形成され、この対向掃気通路13の
掃気ポート3bがシリンダ12に開口している。さら
に、シリンダブロック2には排気通路11と対向掃気通
路13との間に、一対の主掃気通路14が形成され、こ
の主掃気通路14の掃気ポート3cがシリンダ12に開
口している。
【0015】ピストン4の頂部4aには凹部4bが形成
されており、図1において、二点鎖線で示すように、上
死点時のピストン頂部4aと、このピストン頂部4aに
対向するシリンダヘッド壁面6aとの間に燃焼室15が
形成されている。
【0016】シリンダヘッド6の中央には燃焼室15を
臨むように燃料インジェクタ16が設けられ、この燃料
インジェクタ16から図1の角度θで示す範囲に燃料が
噴射される。
【0017】さらに、燃料インジェクタ16の近傍に点
火プラグ17が設けられている。燃料インジェクタ16
及び点火プラグ17は、排気通路11と対向掃気通路1
3とを結ぶ線L上に位置しており、点火プラグ17は排
気通路11側に配置されている。燃料インジェクタ16
から燃料がピストン4の頂部4aに形成された凹部4b
に向かって噴射され、この燃料が主掃気通路14及び対
向掃気通路13から供給される空気と混合され、ピスト
ン4が上昇して上死点時のピストン頂部4aと、このピ
ストン頂部4aに対向するシリンダヘッド壁面6aとの
間の燃焼室15で圧縮され、点火ブラグ17によって着
火して燃焼する。
【0018】ピストン4の頂部4aに形成された凹部4
bに、断熱構造18が設けられている。この断熱構造1
8は、凹部4bの底面4dとの間に空気層19を形成す
るように断熱板20を設けて構成されている。断熱板2
0は例えば熱伝導が悪い金属やセラミック等で形成さ
れ、この断熱板20はその外周部20aをピストン4に
埋設するように、例えばアルミニウムでピストン4を成
形する時に設けられる。
【0019】ピストン4の頂部4aには凹部4bの周囲
にテーパを形成してスキッシュ部4cが形成され、一方
シリンダヘッド6はピストン4のスキッシュ部4cに対
向する部分6bを切欠き、燃焼室15にスキッシュゾー
ンが形成されており、混合気を燃焼室15に集中させて
着火率と火炎伝搬を速めるようになっている。
【0020】燃焼室15において燃焼によって生じる熱
を断熱板20で受熱し、この熱は断熱板20に溜り、さ
らに空気層19によって遮断される。従って、ピストン
4へ熱が伝達することを軽減することができ、ピストン
4の温度が低下する。また、ピストン4のスキッシュ部
4cの熱は、ピストンリング21より放熱する。
【0021】2サイクル筒内噴射エンジン1は、図3に
示すように作動し、低速低負荷時には、掃気ポートが閉
じてから燃料を噴射し、排気ポートを閉じる前に停止す
る。一方、中高速高負荷時には、下死点の直後から直ち
に燃料を噴射し、排気ポートを閉じる直前で停止する。
【0022】このように、この2サイクル筒内噴射エン
ジン1では、図1に示すようにピストン4の頂部4aの
凹部4bに向けて燃料を噴射し、燃料が拡散する前に点
火して燃焼を行なうようになっており、燃料噴射時期を
早くすることができる。また、ピストン4の頂部4aに
形成された凹部4bにより、燃料インジェクタ16から
の燃料噴射時期を早くしても排気通路11から燃料の排
出が軽減され、燃料の吹き抜けを防止して、炭化水素の
排出を抑えることができる。また、ピストン4の頂部4
aに形成した凹部4bに断熱構造18を設けており、ピ
ストン4を効果的に冷却して焼き付きを防止することが
できる。
【0023】また、断熱構造18が、空気層19と断熱
板20とによって構成されており、空気層19によって
さらに効果的にピストン4に熱が伝達することを軽減す
ることができる。また、噴射燃料が蓄熱された断熱板2
0に直接当たるので、燃料の活性化が促進され、燃焼効
率が向上する。
【0024】図4は2サイクル筒内噴射エンジンの他の
実施例のピストンの断面図である。この実施例では、ピ
ストン4の頂部4aに形成された凹部4bの全体に断熱
板30が設けられ、この断熱板30と凹部4bの底面4
dとの間に空気層31を設けて、断熱構造18が構成さ
れる。断熱板30は、前記と同様に、例えば熱伝導が悪
い金属やセラミック等で形成される。この実施例では、
断熱板30が凹部4bの全体を覆うように設けられ、簡
単に断熱板30と凹部4bに設けることができる。ま
た、噴射燃料が蓄熱された断熱板30に直接当たるの
で、燃料の活性化が促進され、燃焼効率が向上する。
【0025】
【0026】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1記載の発
明は、ピストンの頂部に凹部を設けたことにより噴射時
期を早くしても排気通路から燃料の排出が軽減され、燃
料の吹き抜けを防止して、炭化水素の排出を抑えること
ができる。また、ピストンの頂部における中央部に凹部
を形成して凹部に断熱板を配設するとともに、シリンダ
ヘッドの中央、かつ、シリンダの軸芯に沿う方向に燃料
インジェクタを設けたので、ピストンを効果的に冷却し
て焼き付きを防止することができる。また、確実に燃料
を断熱板に直接当てることができ、中高速高負荷時に燃
料の活性化が十分促進され、さらに、低速低負荷時に
も、中高速高負荷時における噴射期間のうち後半の一定
期間に対応する期間、燃料を噴射するようにしたので、
燃料の活性化が十分促進され、燃焼効率が向上する。
【0027】請求項2記載の発明は、断熱板が、凹部に
ピストンより熱伝導が小さい部材を積層することにより
構成されており、簡単な構造でピストンに熱が伝達する
ことを軽減することができる。また、噴射燃料が蓄熱さ
れた熱伝導が小さい部材に直接当たるので、燃料の活性
化が促進され、燃焼効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】2サイクル筒内噴射エンジンの断面図である。
【図2】図1のII−II線に沿う断面図である。
【図3】2サイクル筒内噴射エンジンの作動を示す図で
ある。
【図4】2サイクル筒内噴射エンジンの他の実施例のピ
ストンの断面図である。
【符号の説明】
1 2サイクル筒内噴射エンジン 4 ピストン 4a ピストン頂部 4b 凹部 6 シリンダヘッド 6a シリンダヘッド壁面 15 燃焼室 16 燃料インジェクタ 17 点火プラグ 18 断熱構造
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI F02F 3/00 302 F02F 3/00 302Z 3/26 3/26 D (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02B 23/00 - 23/10 F02F 3/00 - 3/28

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ピストンの頂部に凹部を形成し、このピス
    トンの上死点時の頂部に対向するシリンダヘッド壁面と
    の間に燃焼室を形成し、前記シリンダヘッドに、前記燃
    焼室に燃料を直接噴射する燃料インジェクタと、着火す
    る点火プラグとを設けた2サイクル筒内噴射エンジンに
    おいて、前記ピストンの頂部における中央部に凹部を形成し、断
    熱板の外周部を前記凹部の内周部に固定し、前記断熱板
    の中央部と凹部の底面との間に空気層を形成し、 前記シリンダヘッドの中央、かつ、シリンダの軸芯に沿
    う方向に燃料インジェクタを設け、 中高速高負荷時には、ピストンの移動行程における下死
    点の近傍からピストンが排気ポートを閉じ終わる時点の
    近傍までの間、燃料を噴射し、 低速低負荷時には、中高速高負荷時における噴射期間の
    うち後半の一定期間に対応する期間、燃料を噴射する
    とを特徴とする2サイクル筒内噴射エンジン。
  2. 【請求項2】前記断熱板は、前記凹部にピストンより熱
    伝導が小さい部材を積層して構成したことを特徴とする
    請求項1に記載の2サイクル筒内噴射エンジン。
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