JP3765335B2 - 2-cycle internal combustion engine - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃焼室内混合気の吹抜けを阻止して、燃費および排気浄化性能を高めた2サイクル内燃機関に関するものである。
【0002】
【従来技術】
従来の2サイクル内燃機関では、気化器等により供給された燃料が吸入空気と混合され、この混合気がクランク室内に吸入された後、掃気開口を介して燃焼室に供給され、排気開口の開放時期が掃気開口の開放時期よりも早く(排気開口の開口上縁が掃気開口の開口上縁より高い)設定されているため、燃焼室内に供給された混合気が排気通路に排出され、いわゆる、吹抜けが生じ易かった。
【0003】
この吹抜けは、排気チャンバーの排気脈動効果により、抑制されるものの、全運転域に亘っては抑制は困難であり、その結果、燃費と排気浄化性能とに影響が出ていた。
【0004】
これを解決するものとして、特開平3−100318号公報および特開平5−302521号公報の2サイクル内燃機関があった。
【0005】
特開平3−100318号公報に記載された2サイクル内燃機関では、クランク室に逆止弁を介して高圧室が接続され、該高圧室と燃焼室とは空気通路でもって接続され、該空気通路の下端に電磁弁が介装され、前記空気通路の上端には、燃焼室に向って燃料を噴射しうる燃料噴射弁が設けられている。
【0006】
また特開平5−302521号公報に記載の2サイクル内燃機関においては、クランクケースとシリンダブロックとに隣接してチャンバーが配設され、クランク室とチャンバーとの間に吸気制御弁が介装されるとともに、該チャンバーとシリンダの燃焼室との間に掃気制御弁が介装され、該チャンバー内に向って燃料を噴射する燃料噴射弁が設けられている。
【0007】
【解決しようとする課題】
特開平3−100318号公報の2サイクル内燃機関においては、燃料噴射弁から噴射された燃料の内、空気通路に付着した燃料は重力によって落下して、該空気通路底部の逆止弁を介しクランク室内に進入し、該クランク室内から他の掃気開口を介して燃焼室内に微粒化しないまま、流入するため、吹抜けが充分阻止されないのみならず、安定した燃焼を起こしにくく、しかも燃焼室内への燃料供給量が適正に制御されずに、応答性が良くない不具合がある。
【0008】
さらに特開平5−302521号公報の2サイクル内燃機関では、クランク室内の吸入空気が全て吸気制御弁を介してチャンバー内に導入され、燃料噴射弁から該チャンバー内に噴射された燃料とともに混合され、掃気制御弁を介して燃焼室内に全て流入し、クランク室内から空気のみが掃気開口を介して燃焼室内には流入しうるようになっていないので、吹抜けは避けられず、また掃気制御弁の上流口がチャンバー下部には開口してはいるものの、最下部でないため、チャンバー内に噴射された燃料がチャンバー底部に溜ってしまい、燃焼室内への燃料供給量が燃料噴射量と正確に対応できず、やはり応答性が良くない欠点がある。
【0009】
【課題を解決するための手段および効果】
本願の発明は、このような難点を克服した2サイクル内燃機関の改良に係り、その請求項1に記載された発明は、燃焼室と、燃料噴射装置に連なるチャンバーとの連通路に、該連通路を開閉自在に制御する制御弁を配設するとともに、該連通路を介して前記燃焼室に燃料を供給する2サイクル内燃機関において、前記チャンバーを前記燃焼室側方に配設するとともに、前記制御弁の少なくとも制御部を、前記チャンバーとの連接部位より下方に位置させて設け、前記クランク室内の空気のみを前記燃焼室内に供給するための掃気通路を設け、前記連通路の燃焼室内に開口する連通開口を前記制御弁より上方に位置させて設け、前記連通路は、前記燃焼室から前記チャンバーに高圧縮空気が流れる第1連通路と前記チャンバーから前記燃焼室に混合気が流れる第2連通路とからなり、前記制御弁は、前記第1連通路に設けられた第1制御弁と前記第2連通路に設けられて前記制御部を有する第2制御弁とからなり、前記第1制御弁は、排気開口閉塞時近傍で前記第1連通路を連通させ、かつ、圧縮行程途中で前記第1連通路を閉塞し、前記第2制御弁は、掃気開口閉塞時に前記第2連通路を連通させ、かつ、圧縮行程途中で前記第1連通路が閉塞される前に前記第2連通路を閉塞することを特徴とする2サイクル内燃機関である。
【0010】
請求項1に記載された発明は、前記のように連通路を介して燃焼室に燃料を供給するので、掃気行程において、燃料を含まない空気を掃気通路を通過させて燃焼室内に導入して、燃焼室内の既燃ガスを、排気開口より確実に排出することができ、この結果、燃焼室内混合気の吹抜けを阻止することができ、しかも、低負荷時には、空気掃気による掃気効率を改善することができる。
【0011】
また、制御弁の少なくとも制御部を、前記チャンバーとの連接部位より下方に位置させて設けるとともに、前記連通路の燃焼室内に開口する連通開口を前記制御弁より上方に位置させて設けたので、たとえ、燃料供給装置からチャンバー内に供給された燃料がチャンバーの底部や該チャンバーと前記燃焼室に連通する連通路、制御弁などの下部に溜まることがあったとしても、前記制御弁の間欠的な開閉による激しい燃料流でもって、前記滞留燃料を略全部燃焼室内に確実に排出させることができ、この結果、燃焼室内への燃料供給量の制御が適正に、応答性良く行われるようになり、安定した燃焼状態を得ることができる。
【0012】
さらに、前記のとおり、チャンバーを燃焼室側方に配設したので、機関全体を側面視略方形の凝縮された形にまとめることができ、これを燃焼室上部に配設した場合と比較して、機関全体の縦方向長さを短くできる。この結果、該機関を各種車両に搭載する場合、そのレイアウトの自由度が増し、特に、該機関を自動二輪車に搭載する場合、車高や最低地上高さが高くなったりする不具合が生じない。
【0018】
さらに、チャンバーへの空気の充填は、燃焼室内の高圧を利用することができるので、クランク室内の圧力による充填に比べ、より確実で、しかも安定した高いチャンバー圧力が得られる。
【0019】
また、前記チャンバーへの空気の充填により得られる混合気は、濃い混合気となり、これが、他の掃気通路を通過した燃料を含まない空気によって充分に掃気された燃焼室内に流入するので、該燃焼室内で適正な濃度の混合気となり、良好な燃焼が得られて、高水準の燃費と、高い排気浄化性能が達成されうる。
【0020】
また、前記濃混合気を作るための高圧縮空気を燃焼室から得るようにしたので、チャンバーと燃焼室とを連通する連通路に配設された制御弁を燃焼室近傍のシリンダ壁に設けることが可能となり、この結果、制御弁と混合気噴射開口との間の連通路長さを短くすることができて、その分、燃料を連通路を通過させて移動させるのに必要とされていた搬送気体(空気)の量を低減できる。
【0021】
加えて、前記制御弁の開き時期は、燃料が連通路を移動するのに必要な時間を考慮して設定されなければならず、このため、高い回転数ほど早い開き時期の設定が必要とされるところ、前記のとおり、制御弁と混合気噴射開口との間の連通路長さを短くすることができるので、燃料が該連通路を移動するのに要する時間が短縮され、該時間のファクターが制御弁の開き時期の設定に及ぼす影響が小さくなり、この結果、制御弁の開き時期の設定が容易となり、設定された制御弁の開き時期が、広い回転数範囲にわたって適合し易くなる。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、本願発明の実施形態を説明する。先ず、図1ないし図16を参照して、本願発明の実施形態の一部と共通する部分を有する形態(以下、基礎実施形態という。)について説明する。
本発明の火花点火式2サイクル内燃機関1は、図示されない自動二輪車に搭載されるもので、該火花点火式2サイクル内燃機関1では、クランクケース2の上方にシリンダブロック3およびシリンダヘッド4が順次重ねられて相互に一体に結合されている。
また、シリンダブロック3に形成されたシリンダ孔5にピストン6が上下に摺動自在に嵌装され、該ピストン6とクランク軸8とは連接棒7によって相互に連結されており、ピストン6の昇降に伴なってクランク軸8が回転駆動されるようになっている。
【0024】
さらに、車体後方から前方に指向した吸気通路10がクランクケース2の吸気通路10に接続され、該吸気通路10にはスロットル弁11とリード弁12とが直列に介装され、スロットル弁11は図示されない連結手段を介してスロットルグリップ(図示されず)に連結されており、スロットルグリップを一方向へ捩ると、スロットル弁11の開度が増大するようになっている。
【0025】
さらにまた、クランクケース2およびシリンダブロック3には、シリンダ孔5の上部とクランク室9とを連通する左右2本ずつ全体で4本の空気供給用掃気通路14,15が形成されるとともに、車体後方寄りに位置して、該空気供給用掃気通路14,15の掃気開口16,17よりも掃気開口19の位置が高い濃混合気供給用掃気通路18が形成され、該濃混合気供給用掃気通路18は掃気開口19より吸気通路10に向い下方へ延長して、クランク軸8と平行なクランクケース2の弁収納孔20に開口され、排気通路21のシリンダ孔5側排気開口22は掃気開口19と対抗した位置に配置されている。
【0026】
しかも、シリンダ孔5の上方の略半球形状の燃焼室13は排気開口22寄りにオフセットされ、該燃焼室13に点火栓23が配設されている。
【0027】
また、シリンダブロック3には、吸気通路10の直上に位置した個所に空気通路24が形成され、クランクケース2と当接するシリンダブロック3の下面には、シリンダ孔5の外周を迂回して吸気通路10寄りの空気供給用掃気通路14と空気通路24とを連通する空気導入溝25が形成され、該空気通路24の上方にクランク室側制御弁たるリード弁26が設けられ、該リード弁26を囲むようにシリンダブロック3の燃焼室13側方位置に隔壁27が形成され、該隔壁27の開口縁に着脱自在に蓋28が取付けられ、該隔壁27および蓋28でチャンバー29が構成されている。
【0028】
さらに、シリンダブロック3には空気通路24の左右両側に上下方向に指向した空気通路30が形成され、クランクケース2には該空気通路30の下端と左右両端部で連通するとともに中央部で連通孔32を介して連通する混合室31が形成され、前記弁収納孔20には、燃焼室側制御弁たる回転弁33が回転自在に嵌装され、該回転弁33には、その長手方向中央部にて周方向に開口した弁室34と回転弁33の左端から弁室34に連通する燃料導入通路35とが形成され、後記するようにクランク軸8と同じ方向 (図1,図4で反時計方向) へ同一回転速度で回転駆動されるようになっている。
【0029】
さらにまた、クランクケース2には、車体後方から混合室31に向って燃料噴射弁取付け孔36が形成されて、該燃料噴射弁取付け孔36に燃料噴射弁37が装着されるとともに、クランクケース2の左側面から燃料導入通路35に向い燃料導入通路35と連通する燃料噴射弁取付け孔38が形成されて、該燃料噴射弁取付け孔38に燃料噴射弁39が装着されている。
【0030】
また、図6に図示されるように、排気通路21の排気開口22の近くに排気制御弁40が設けられ、該排気制御弁40は、シリンダブロック3に形成された縦断面円弧状の凹部41と、該凹部41と略同一の縦断面形状に形成された排気通路部材42との間に位置した略同一間隔巾を有する間隙43に嵌装され、前記排気通路部材42とこれに一体に結合される排気管取付け部材44とに回転自在に枢支された回転軸45に前記排気制御弁40の基部が一体に装着され、該回転軸45は図示されない排気制御サーボモータに連結されており、スロットル弁11の開度および火花点火式2サイクル内燃機関1の回転数を独立変数とする排気開口率のマップに基いてCPU(図示されず)から出力される制御信号により前記排気制御サーボモータが動作し、運転状況に適合した最適の排気開口率となるように排気制御弁40が揺動されるようになっている。
【0031】
さらに、図3および図11に図示されるように、クランクケース2は割り面46を境にして左方クランクケース2lと右方クランクケース2rとに左右割りされ、クランク軸8の後方に位置して主軸47とカウンタ軸48とが左方クランクケース2lと右方クランクケース2rとに回転自在に枢支され、該主軸47にクラッチ49が設けられるとともに、主軸47とカウンタ軸48とに変速歯車群50が設けられ、クランク軸8の右端の駆動歯車51にクラッチ49の従動歯車52が噛合され、該カウンタ軸48の左端にチェンスプロケット53が一体に装着され、該チェンスプロケット53と図示されない後車輪のチェンスプロケットとに無端チェンが架渡されており、火花点火式2サイクル内燃機関1が運転状態となり、かつクラッチ49が接続状態に設定されると、クランク軸8の回転力が駆動歯車51、従動歯車52、クラッチ49、変速歯車群50およびカウンタ軸48を介してチェンスプロケット53に伝達され、後車輪が回転駆動されるようになっている。
【0032】
さらにまた、クランク軸8の斜後上方に位置して、クランク軸8の1次の慣性力を打消すバランサウェイト54が左方クランクケース2lと右方クランクケース2rとに回転自在に枢支され、該バランサウェイト54の図において右端にバランサ歯車55が一体に装着されるとともに、回転弁33の右側に従動歯車56が一体に装着され、これらクランク軸8の駆動歯車57とバランサ歯車55と従動歯車56とが順次噛合されており、クランク軸8が回転すると、バランサウェイト54はクランク軸8と逆方向へ、回転弁33はクランク軸8と同方向へそれぞれクランク軸8と同一回転速度で回転駆動されるようになっている。
【0033】
しかも、回転弁33の右端に駆動歯車58が嵌着され、該回転弁33の右側に隣接してプランジャ型のオイルポンプ59が配設され、該オイルポンプ59の駆動軸60と一体の従動歯車61と駆動歯車58とに中間歯車62が噛合されており、クランク軸8が回転して回転弁33が回転駆動されると、オイルポンプ59が駆動されるようになっている。
【0034】
また、オイルポンプ59からのオイルは、オイル供給路63(図2参照)を介してクランク軸8の軸受部に供給されるとともに、オイル供給路64(図10参照)を介してシリンダ孔5とピストン6との摺動部に供給されるようになっている。
【0035】
さらに、図2に図示されるように、クランク軸8の右端の駆動歯車51に水ポンプ65の回転軸66と一体の従動歯車67が噛合されており、火花点火式2サイクル内燃機関1が運転状態となると、水ポンプ65が回転駆動され、火花点火式2サイクル内燃機関1内の冷却水は図示されないラジエータに送られて冷却された後、火花点火式2サイクル内燃機関1の冷却水通路68内に再び戻るようになっている。
【0036】
図示の火花点火式2サイクル内燃機関1は前記したように構成されているので、図示されないスタータモータによりクランク軸8が図12ないし図15にて反時計方向へ回転駆動されると、上死点(TDC)前75°の時点にて濃混合気供給用掃気通路18の掃気開口19がピストン6でもって閉塞されて、燃焼室13が圧縮され、上死点前所定タイミングにて点火栓23が点火され、またピストン6の上昇によりクランク室9は膨張を続けて、吸気が続行される (図12参照)。
【0037】
そして、上死点(TDC)に達した以後、図13に図示されるように、燃焼室13内の混合気が燃焼して膨張するとともに、ピストン6の下降によりクランク室9は圧縮され、クランク室9内の空気は圧縮される。
【0038】
さらに、上死点(TDC)から90°経過した時点 (排気制御弁40の上下位置で変動する) で、排気開口22が開放され、燃焼ガスが排気通路21より排出される。そして、ほぼこの時点から、クランク室9内の圧縮された空気は、吸気通路10寄りの空気供給用掃気通路14から空気導入溝25を介して空気通路24内に流入し、該空気通路24内からリード弁26を介してチャンバー29に導入される。
【0039】
さらにまた、上死点(TDC)から約122 °経過した時点で、ピストン6の下降により掃気開口16、17が開口され、クランク室9内の空気 (燃料を含んでいない) が空気供給用掃気通路14, 15を介して掃気開口16, 17より燃焼室13内に流入し、燃焼室13内の既燃焼ガスが排気開口22の方に向って押し出され、空気のみによる掃気が行なわれ、それと同時に燃料噴射弁37, 燃料噴射弁39より混合室31内に燃料が噴射され、濃混合気が生成される (図14参照) 。
【0040】
次に、下死点(BDC)から約58°経過した時点で掃気開口16, 17がピストン6の上昇により閉塞され、掃気開口16, 17からの空気の流入による掃気が停止されるとともに、ほぼこの時点から、回転弁33の弁室34が、混合室31と濃混合気供給用掃気通路18とに共に開口され、混合室31内の濃混合気が濃混合気供給用掃気通路18内を通過し、掃気開口19より燃焼室13内に供給され、残留既燃ガスを掃気し、同時に、ピストン6の上昇によるクランク室9の膨張でもって、吸気通路10よりリード弁12を介してクランク室9内に空気が吸入される。なお、前記残留既燃ガスの掃気に際し、混合気の吹抜けはほとんどない。
【0041】
このように、図示の火花点火式2サイクル内燃機関1では、掃気初期に空気のみによる掃気が行なわれるので、混合気がそのまま燃焼室13内を通過して排気通路21へ排出される吹抜けが未然に阻止され、燃費の向上と未燃ガスによる大気汚染の防止が達成されうる。
【0042】
また、クランク室9内には空気のみが供給されるために、燃料中の混入オイルによるクランク軸8の軸受部分やシリンダ孔5,ピストン6間の摺動部分の潤滑が遂行されなくても、オイルポンプ59からオイル供給路63, 64を介してクランク軸8の軸受部分とシリンダ孔5、ピストン6間の摺動部分へオイルが供給されるので、火花点火式2サイクル内燃機関1は摩擦損失が少ない状態で運転を行うことができ、しかも燃料中の混合オイルによる白煙発生も阻止できる。
【0043】
また、前記回転弁33をチャンバー29との連接部位である連通路32および混合室31より下方に位置させて設けたので、たとえ、燃料噴射弁37、39から混合室31内に供給された燃料が混合室31の内壁に付着して、混合室31の底部や弁室34に溜まることがあったとしても、前記回転弁33の間欠的な開閉による激しい燃料流でもって、該滞留燃料を略全部燃焼室13内に確実に排出させることができ、燃焼室13内への燃料供給量の制御が適正に応答性良く行われるようになり、安定した燃焼状態を得ることができる。
【0044】
さらに、燃料噴射弁37, 39が2個設けられているため、大量の燃料を噴射できるだけでなく、計量精度を高水準に維持したまま微妙な流量調整を容易に行うことができる。
【0045】
さらにまた、燃料噴射弁37を回転弁33の半径方向に配置するとともに燃料噴射弁39を回転弁33の回転軸線方向に配置したため、燃料噴射弁37, 39を相互に干渉させることなく、回転弁33の近くに配設することができ、回転弁33の弁室34内に確実に燃料を噴射することができ、また燃料噴射弁37からの燃料噴射量を抑制して混合室31内の燃料の残留を阻止することができ、しかも燃料噴射弁37, 39から噴射される噴射燃料粒子を相互に衝突させて、該噴射燃料粒子の一層の微粒化を図ることができる。
【0046】
しかも、燃料噴射弁39を回転弁33の回転軸線上に配置したため、回転弁33の弁室34の開口位置に関係なく弁室34内に燃料を噴射することができ、また燃料噴射弁39から噴射された燃料を回転弁33の弁室34を通過する半径方向の気流と交叉させて吸気と充分に混合させることができる結果、燃料の霧化を促進させることができる。
【0047】
また、回転弁33内の弁室34は、混合室31内に対して先に連通された状態から、濃混合気供給用掃気通路18に連通するため、回転弁33付近に液状となった燃料が残留したとしても、これらの燃料が回転弁33の弁室34側に付着して、次の開口時期の初期から気流によって霧化されることが可能となる。
【0048】
次に、図17ないし図24に図示された、本願発明の実施形態について説明する。
本実施形態においては、前記基礎実施形態における空気通路24が廃止されて、チャンバー29には、燃焼室13から、一対の空気通路70を介して、圧縮行程において高圧に圧縮された空気が取り入れられる。そして、チャンバー29において、前記基礎実施形態におけると同様の燃料噴射弁83、84より噴射された燃料と混合されて、濃混合気となって、掃気行程の終了時、濃混合気供給用掃気通路73を介して燃焼室13に供給される(図24参照)。
【0049】
なお、ここにおいて、燃焼室13からチャンバー29への高圧空気の充填は、図24に図示されるように、排気行程の終了後圧縮行程の開始と同時に開始され、濃混合気の燃焼室13への供給の停止後に停止される。その他の作動は、前記基礎実施形態におけると同様であるので、説明を省略する。
【0050】
次に、本実施形態において、前記のような、燃焼室13からチャンバー29への高圧縮空気の充填と停止、濃混合気のチャンバー29から燃焼室13への供給と停止のタイミングを実現する手段について説明する。
前記一対の空気通路70および濃混合気供給用掃気通路73には、それらの通路を開閉できる共通の制御弁が介装されており、該制御弁は、本実施形態においても、回転弁76として構成されている。
【0051】
前記回転弁76は、弁収納孔82に収納されており、前記一対の空気通路70および濃混合気供給用掃気通路73が、該弁収納孔81に開口するようにされている。
そして、前記回転弁76の外周には、図21ないし図23に図示されるように、前記一対の空気通路70および濃混合気供給用掃気通路73に対応する位置に、これらの通路を連通させるための周方向所定長の切欠き77、断面略半月状の切欠き78が形成されており、これらの切欠きにより、図24に図示される前記のような、燃焼室13からチャンバー29への高圧縮空気の充填と停止、濃混合気のチャンバー29から燃焼室13への供給と停止のタイミングが図られるようにされている。
【0052】
さらに、前記回転弁76の弁軸端には、プーリ79が一体に装着されており、該プーリ79は、図20に図示されるように、バランサシャフト69に一体に装着されたプーリ80との間にコグベルト81が架渡されて、本火花点火式2サイクル内燃機関1が運転状態になると、クランク軸8が回転し、該クランク軸8に一体に装着された駆動歯車57がバランサ歯車55と噛合し、これにより、前記バランサシャフト69に一体に装着されたバランサウェイト54はクランク軸8と逆方向へ、回転弁76もクランク軸8と逆方向へ、それぞれクランク軸8と同一回転速度で回転駆動されるようになっている。
【0053】
また、前記回転弁76の燃料制御部である切欠き77は、図19でよりよく図示されるように、それが前記濃混合気供給用掃気通路73を過って該濃混合気の流れを制御しているとき、その位置は、大略前記濃混合気供給用掃気通路73のチャンバー29との連接部位である混合気吸入開口75より下方になるようにされている。なお、74は前記濃混合気供給用掃気通路73の燃焼室13との連通部位である混合気噴出開口、71は前記空気通路70の燃焼室13との連通部位である高圧縮空気の吸入開口、72は前記空気通路70のチャンバー29との連接部位である高圧縮空気の噴出開口である。
【0054】
本実施形態においては、前記のとおり、チャンバー29への空気の充填は、圧縮行程下にある燃焼室13から、一対の空気通路70を介して行われるので、その充填に燃焼室13内のほぼ一定の高圧を利用することができ、前記基礎実施形態におけるクランク室9内の圧力を利用する充填に比べ、エンジン回転数の上昇に伴うスロットル弁の全開による圧力低下の影響がないため、より確実で、安定した高いチャンバー圧力が得られる。
【0055】
また、前記チャンバー29への空気の充填により得られる混合気は、濃い混合気であり、これが、空気供給用掃気通路14、15を通過した燃料を含まない空気によって充分に掃気された燃焼室13内に流入するので、該燃焼室13内で適正な濃度の混合気となり、良好な燃焼が得られて、高水準の燃費と、高い排気浄化性能が達成されうる。
【0056】
また、濃混合気を作るための高圧縮空気を燃焼室13から得るようにしたので、チャンバー29と燃焼室13とを連通する連通路に配設された回転弁76を燃焼室13近傍のシリンダ壁に設けることが可能となり、この結果、回転弁76と混合気噴射開口74との間の連通路長さを短くすることができて、その分、燃料を連通路を通過させて移動させるのに必要とされていた空気の量を低減できる。
加えて、燃料が前記連通路を移動するのに要する時間が短縮され、該時間のファクターが回転弁76の開き時期の設定に及ぼす影響が小さくされて、回転弁76の開き時期の設定が容易となるとともに、設定された回転弁76の開き時期が、広い回転数範囲にわたって適合し易くなる。
【0057】
さらに、前記回転弁76の切欠き77が、前記濃混合気供給用掃気通路73を連通、遮断して、該濃混合気の流れを実際に制御する部位(回転弁76の制御部)が、混合気吸入口75より下方になるようにされているので、たとえ、燃料噴射弁83、84より噴射された燃料が該チャンバー29の内壁に付着して、該チャンバー29の底部や、該チャンバー29に連通する前記濃混合気供給用掃気通路73の最下部や、回転弁76に溜まることがあったとしても、前記回転弁76の間欠的な開閉による激しい混合気流でもって、前記滞留燃料を略全部燃焼室13内に確実に排出させることができ、この結果、燃焼室13内への燃料供給量の制御が適正に、応答性良く行われて、安定した燃焼状態を得ることができる。
【0058】
さらに次に、図25ないし図34に図示された本願発明の実施形態と類似する実施形態について説明する。
この類似実施形態においては、本願発明の実施形態における一対の空気通路70と濃混合気供給用掃気通路73とが共通の連通路86とされ、回転弁89の切欠き90も、図29に図示されるように、それに対応して1つとされている。
【0059】
したがって、燃焼室13からチャンバー29への高圧縮空気の充填も、濃混合気のチャンバー29から燃焼室13への供給も、ともに共通の連通路86を介して、該連通路86が前記回転弁89の切欠き90により連通状態とされている間に行われる。そして、それらの流体をそれぞれの室へ充填、供給する動力は、両室の圧力バランスである。
【0060】
ここで、図34に図示されるように、高圧縮空気の燃焼室13からチャンバー29への充填の停止のタイミングと、濃混合気のチャンバー29から燃焼室13への供給の開始とその停止のタイミングとは、本願発明の実施形態における場合と同様である。
これに対して、燃焼室13からチャンバー29への高圧縮空気の充填の開始のタイミングは、前記連通路86が、回転弁89の周方向所定長の切欠き90の作用により、濃混合気のチャンバー29から燃焼室13への供給の開始から高圧縮空気の燃焼室13からチャンバー29への充填の停止に至るまでの間、連続的に連通状態におかれる関係上、燃焼室13とチャンバー29の圧力バランスが等しくなって、濃混合気のチャンバー29から燃焼室13への供給が停止する時であり、この点が本願発明の実施形態における場合と異なっている。
【0061】
また、前記連通路86の燃焼室13との連通部位である開口87は、充分な量の高圧縮空気のチャンバー29への取り込みを容易にするために、その縦方向長さが大きくされ、断面積が通路途中のそれよりかなり大きくされて、燃焼室13に向けて大きく広がった形状とされている(図26および図28参照)。
【0062】
また、前記連通路86は、類似実施形態においては、回転弁89の制御部をはさんで、燃焼室13側の連通路86aと、チャンバー29側の斜上方に向いた連通路86bと、該連通路86bに対し直角に折曲され斜上方に向いた連通路86cとの3つの部分から構成されており、該連通路86cの端部が開口88を介してチャンバー29と連接されている。
そして、2つの燃料噴射弁(図示されず)から噴射された燃料は左右両翼の前記連通路86bを通って、チャンバー29内の高圧縮空気を連通路86cを介して吸引しながら、濃混合気となって、回転弁89の制御部を介して燃焼室13へと噴射される。
【0063】
したがって、前記回転弁89の制御部は、開口88に対してはもちろん、連通路86cの連通路86bに対する前記直角折曲部(チャンバー29からの吸引空気と噴射燃料とが衝突する部位)に対しても下方に位置せられているので、たとえ燃料が連通路86b内や回転弁89の制御部内に溜まることがあったとしても、これらの滞留燃料は、前記回転弁89の間欠的な開閉による激しい混合気流でもって、前記滞留燃料を略全部燃焼室13内に確実に排出させることができ、この結果、燃焼室13内への燃料供給量の制御が適正に、応答性良く行われて、安定した燃焼状態を得ることができる。
【0064】
図30ないし図33には、圧縮・エアチャンバー充填・吸気時、膨張時、燃料噴射・排気・掃気時、排気・混合気供給・吸気時の各時点における機関の状態が示されているが、詳細な説明を省略する。
なお、88は連通路86のチャンバー29との連接部位である開口、91は回転弁89の収納孔、92は燃料噴射弁の取付け孔である。
【0065】
類似実施形態は、前記のように構成されているので、高圧縮空気通路と濃混合気供給用掃気通路の構成ならびに制御弁の構成が簡単となり、製造が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本願発明の実施形態に対する基礎実施形態の縦断側面図である。
【図2】図1のII−II線に沿って截断した縦断面図である。
【図3】図1のIII −III 線に沿って截断した縦断面図である。
【図4】図1の要部拡大縦断側面図である。
【図5】図4のV−V線に沿って截断した横断平面図である。
【図6】図1のVI−VI線に沿って截断した横断平面図である。
【図7】図1のVII −VII 矢視図であり、点が付された部分はクランクケースとの当接面である。
【図8】図1のVIII−VIII矢視図である。
【図9】シリンダブロックの縦断正面図である。
【図10】図9のX−X線に沿って截断した横断平面図である。
【図11】図1のXI−XI矢視図である。
【図12】上死点(TDC)前45°の状態を図示した図面である。
【図13】上死点(TDC)後45°の状態を図示した図面である。
【図14】下死点(BDC)状態を図示した図面である。
【図15】上死点(TDC)前90°の状態を図示した図面である。
【図16】 基礎実施形態の運転サイクルを図示した説明図である。
【図17】 本願発明の実施形態の縦断側面図である。
【図18】図17のXVIII−XVIII線に沿って截断した横断平面図である。
【図19】図17の要部の拡大図である。
【図20】図17の実施形態のクランク軸と回転弁との間の動力の伝達機構を示す概略縦断側面図である。
【図21】図17の実施形態の回転弁の部分縦断面図である。
【図22】図21のXXII−XXII線に沿って截断した縦断側面図である。
【図23】図21のXXIII −XXIII 線に沿って截断した縦断側面図である。
【図24】図17の実施形態の運転サイクルを図示した説明図である。
【図25】 本願発明の実施形態に対する類似実施形態のシリンダブロックの平面図である。
【図26】図25のXXVI−XXVI線に沿って截断した縦断側面図であり、蓋を取り付けた状態を図示した図面である。
【図27】図26のXXVII −XXVII 線に沿って截断した横断平面図であり、蓋を取り外した状態を図示した図面である。
【図28】図26のXXVIII−XXVIII線に沿って截断した縦断側面図である。
【図29】図25の実施形態の回転弁の部分縦断面図である。
【図30】図25の実施形態の圧縮・エアチャンバー充填・吸気時の状態を図示した図面である。
【図31】同膨張時の状態を図示した図面である。
【図32】同燃料噴射・排気・掃気時の状態を図示した図面である。
【図33】同排気・混合気供給・吸気時の状態を図示した図面である。
【図34】図25の実施形態の運転サイクルを図示した説明図である。
【符号の説明】
1…火花点火式2サイクル内燃機関、2…クランクケース、3…シリンダブロック、4…シリンダヘッド、5…シリンダ孔、6…ピストン、7…連接棒、8…クランク軸、9…クランク室、10…吸気通路、11…スロットル弁、12…リード弁、13…燃焼室、14, 15…空気供給用掃気通路、16, 17…掃気開口、18…濃混合気供給用掃気通路、19…掃気開口、20…弁収納孔、21…排気通路、22…排気開口、23…点火栓、24…空気通路、25…空気導入溝、26…リード弁、27…隔壁、28…蓋、29…チャンバー、30…空気通路、31…混合室、32…連通孔、33…回転弁、34…弁室、35…燃料導入通路、36…燃料噴射弁取付け孔、37…燃料噴射弁、38…燃料噴射弁取付け孔、39…燃料噴射弁、40…排気制御弁、41…凹部、42…排気通路部材、43…間隙、44…排気管取付け部材、45…回転軸、46…割り面、47…主軸、48…カウンタ軸、49…クラッチ、50…変速歯車群、51…駆動歯車、52…従動歯車、53…チェンスプロケット、54…バランサウェイト、55…バランサ歯車、56…従動歯車、57,58…駆動歯車、59…オイルポンプ、60…駆動軸、61…従動歯車、62…中間歯車、63,64…オイル供給路、65…水ポンプ、66…回転軸、67…従動歯車、68…冷却水通路、69…バランサシャフト、70…空気通路、71…吸入開口、72…噴出開口、73…濃混合気供給用掃気通路、74…噴出開口、75…吸入開口、76…回転弁、77…切欠き、78…切欠き、79…プーリ、80…プーリ、81…コグベルト、82…弁収納孔、83…燃料噴射弁、84…燃料噴射弁、86…連通路、87…開口、88…開口、89…回転弁、90…切欠き、91…弁収納孔、92…燃料噴射弁取付け孔。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a two-cycle internal combustion engine that prevents the air-fuel mixture in the combustion chamber from being blown through and improves fuel consumption and exhaust purification performance.
[0002]
[Prior art]
In a conventional two-cycle internal combustion engine, fuel supplied by a carburetor or the like is mixed with intake air, and after this mixture is sucked into the crank chamber, it is supplied to the combustion chamber through a scavenging opening and the exhaust opening is opened. Since the timing is set earlier than the opening timing of the scavenging opening (the upper edge of the exhaust opening is higher than the upper edge of the scavenging opening), the air-fuel mixture supplied into the combustion chamber is discharged into the exhaust passage, so-called A colonnade was easy to occur.
[0003]
Although this blow-through is suppressed by the exhaust pulsation effect of the exhaust chamber, it is difficult to suppress over the entire operation range, and as a result, the fuel consumption and the exhaust purification performance are affected.
[0004]
As a solution to this problem, there have been two-cycle internal combustion engines disclosed in Japanese Patent Laid-Open Nos. 3-100318 and 5-302521.
[0005]
In a two-cycle internal combustion engine described in JP-A-3-100318, a high pressure chamber is connected to a crank chamber via a check valve, and the high pressure chamber and the combustion chamber are connected by an air passage. A solenoid valve is disposed at the lower end of the air passage, and a fuel injection valve capable of injecting fuel toward the combustion chamber is provided at the upper end of the air passage.
[0006]
Further, in the two-cycle internal combustion engine described in JP-A-5-302521, a chamber is disposed adjacent to the crankcase and the cylinder block, and an intake control valve is interposed between the crank chamber and the chamber. In addition, a scavenging control valve is interposed between the chamber and the combustion chamber of the cylinder, and a fuel injection valve for injecting fuel into the chamber is provided.
[0007]
[Problems to be solved]
In the two-cycle internal combustion engine disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 3-100318, the fuel adhering to the air passage among the fuel injected from the fuel injection valve falls due to gravity and is cranked via the check valve at the bottom of the air passage. Since it enters the chamber and flows from the crank chamber through the other scavenging openings without being atomized, the blow-through is not sufficiently prevented, and it is difficult to cause stable combustion and fuel into the combustion chamber. There is a problem that the responsiveness is not good because the supply amount is not properly controlled.
[0008]
Further, in the two-cycle internal combustion engine disclosed in JP-A-5-302521, all the intake air in the crank chamber is introduced into the chamber through the intake control valve, and mixed with the fuel injected into the chamber from the fuel injection valve, Since all the air flows into the combustion chamber through the scavenging control valve and only air from the crank chamber can not flow into the combustion chamber through the scavenging opening, blow-by is unavoidable, and upstream of the scavenging control valve. Although the opening is open at the bottom of the chamber, but not at the bottom, the fuel injected into the chamber accumulates at the bottom of the chamber, and the amount of fuel supplied into the combustion chamber cannot accurately correspond to the amount of fuel injected. There is also a drawback that the response is not good.
[0009]
[Means for solving the problems and effects]
The invention of the present application relates to an improvement of a two-cycle internal combustion engine that has overcome such difficulties, and the invention described in claim 1 is provided in the communication path between the combustion chamber and the chamber connected to the fuel injection device. In a two-cycle internal combustion engine that arranges a control valve that controls the passage so that it can be freely opened and closed, and that supplies fuel to the combustion chamber via the communication passage, the chamber is disposed on the side of the combustion chamber, and At least a control part of the control valve is provided below the connection part with the chamber, a scavenging passage for supplying only the air in the crank chamber to the combustion chamber is provided, and a fuel in the communication passage is provided. Baked A communication opening that opens into the room is located above the control valve. The communication path includes a first communication path through which highly compressed air flows from the combustion chamber to the chamber and a second communication path through which air-fuel mixture flows from the chamber to the combustion chamber, and the control valve includes the first communication path. A first control valve provided in the communication passage and a second control valve provided in the second communication passage and having the control unit, the first control valve being in the vicinity of the first communication valve when the exhaust opening is closed. The passage is communicated and the first communication passage is closed during the compression stroke, and the second control valve communicates the second communication passage when the scavenging opening is closed, and the first communication passage during the compression stroke. The second communication passage is closed before the passage is closed. This is a two-cycle internal combustion engine.
[0010]
Since the invention described in claim 1 supplies fuel to the combustion chamber via the communication path as described above, scavenging line As a result, air containing no fuel can be introduced into the combustion chamber through the scavenging passage, and the burned gas in the combustion chamber can be reliably discharged from the exhaust opening. In addition, the scavenging efficiency by air scavenging can be improved at low load.
[0011]
In addition, at least the control unit of the control valve, Said Provided below the area connected to the chamber In addition, since the communication opening that opens into the combustion chamber of the communication passage is located above the control valve, even if the fuel supplied from the fuel supply device into the chamber is the bottom of the chamber or the chamber and the chamber Combustion chamber Even if there is a case where it accumulates in the lower part of the communication passage communicating with the control valve, etc., the stagnant fuel can be surely discharged into the combustion chamber by vigorous fuel flow by intermittent opening and closing of the control valve. As a result, the control of the fuel supply amount into the combustion chamber is appropriately performed with good responsiveness, and a stable combustion state can be obtained.
[0012]
Furthermore, as described above, since the chamber is disposed on the side of the combustion chamber, the entire engine can be combined into a condensed shape having a substantially square shape when viewed from the side. The length of the entire engine can be shortened. As a result, when the engine is mounted on various vehicles, the degree of freedom in layout increases. In particular, when the engine is mounted on a motorcycle, there is no problem that the vehicle height and the minimum ground height increase.
[0018]
further The Since the chamber can be filled with air, the high pressure in the combustion chamber can be used, so that a higher chamber pressure can be obtained more reliably and stably than the filling with the pressure in the crank chamber.
[0019]
In addition, the air-fuel mixture obtained by filling the chamber with air becomes a rich air-fuel mixture, which flows into the combustion chamber sufficiently scavenged by air that does not contain fuel that has passed through other scavenging passages. The air-fuel mixture has an appropriate concentration in the room, and good combustion can be obtained, so that a high level of fuel consumption and high exhaust purification performance can be achieved.
[0020]
In addition, since highly compressed air for producing the rich air-fuel mixture is obtained from the combustion chamber, a control valve disposed in a communication passage that communicates the chamber and the combustion chamber is provided on the cylinder wall near the combustion chamber. As a result, the length of the communication path between the control valve and the mixture injection opening can be shortened, and accordingly, the fuel is required to move through the communication path. The amount of carrier gas (air) can be reduced.
[0021]
In addition, the opening timing of the control valve must be set in consideration of the time required for the fuel to move through the communication passage. Therefore, the higher the rotation speed, the faster the opening timing needs to be set. However, as described above, since the communication path length between the control valve and the mixture injection opening can be shortened, the time required for the fuel to move through the communication path is shortened, and the factor of the time Has a smaller influence on the setting of the opening timing of the control valve. As a result, the opening timing of the control valve can be easily set, and the set opening timing of the control valve can easily be adapted over a wide rotational speed range.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Less than, Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. First, FIG. 1 to FIG. See ,Book Request Light The fruit Form Having a part in common with a part of (Less than, Basics This is called an embodiment. ).
The spark ignition type two-cycle internal combustion engine 1 of the present invention is mounted on a motorcycle (not shown). In the spark ignition type two cycle internal combustion engine 1, a
A
[0024]
Further, an
[0025]
Furthermore, the
[0026]
Moreover, the substantially
[0027]
An
[0028]
Further, the
[0029]
Furthermore, a fuel injection
[0030]
Further, as shown in FIG. 6, an
[0031]
Further, as shown in FIGS. 3 and 11, the
[0032]
Furthermore, a
[0033]
In addition, a
[0034]
Oil from the
[0035]
Further, as shown in FIG. 2, a driven gear 67 integral with the
[0036]
Since the illustrated spark ignition type two-cycle internal combustion engine 1 is configured as described above, when the crankshaft 8 is driven to rotate counterclockwise in FIGS. 12 to 15 by a starter motor (not shown), the top dead center. (TDC) At 75 ° before the scavenging
[0037]
Then, after reaching the top dead center (TDC), as shown in FIG. 13, the air-fuel mixture in the
[0038]
Further, when 90 ° has elapsed from the top dead center (TDC) (which fluctuates depending on the vertical position of the exhaust control valve 40), the
[0039]
Further, when about 122 ° has elapsed from the top dead center (TDC), the scavenging
[0040]
Next, when about 58 ° has elapsed from the bottom dead center (BDC), the scavenging
[0041]
Thus, in the spark ignition type two-cycle internal combustion engine 1 shown in the figure, scavenging with only air is performed at the beginning of scavenging, so that the air-fuel mixture passes through the
[0042]
In addition, since only air is supplied into the
[0043]
In addition, since the
[0044]
Further, since the two
[0045]
Furthermore, since the
[0046]
Moreover, since the
[0047]
Further, since the
[0048]
Next, the book illustrated in FIGS. Request Light The fruit Processing State explain about.
In this embodiment, the above Basics The
[0049]
Here, the high-pressure air filling from the
[0050]
Next, in this embodiment, the means for realizing the timing of filling and stopping the high-compressed air from the
The pair of
[0051]
The
Further, as shown in FIGS. 21 to 23, these passages are communicated with the outer periphery of the
[0052]
Further, a
[0053]
Further, a
[0054]
In the present embodiment, as described above, the air is charged into the
[0055]
The air-fuel mixture obtained by filling the
[0056]
In addition, since the high compressed air for producing the rich air-fuel mixture is obtained from the
In addition, the time required for the fuel to move through the communication path is shortened, the influence of the time factor on the setting of the opening timing of the
[0057]
Further, the
[0058]
Next, illustrated in FIGS. Book Wish invention of Similar to the embodiment Embodiments will be described.
This resemblance In an embodiment, Of the present invention In the embodiment, the pair of
[0059]
Therefore, both the filling of the highly compressed air from the
[0060]
Here, as shown in FIG. 34, the timing of stopping the filling of the high compressed air from the
On the other hand, the timing of the start of high-compressed air filling from the
[0061]
In addition, the
[0062]
In addition, the
The fuel injected from two fuel injection valves (not shown) passes through the
[0063]
Therefore, the control unit of the
[0064]
30 to 33 show the state of the engine at each point of time of compression, air chamber filling, intake, expansion, fuel injection, exhaust, scavenging, exhaust, mixture supply, and intake. Detailed description is omitted.
In addition, 88 is an opening which is a connection portion of the
[0065]
Similar Since the embodiment is configured as described above, the configuration of the high-compression air passage and the scavenging passage for supplying the rich mixture and the configuration of the control valve are simplified, and the manufacture is facilitated.
[Brief description of the drawings]
[Figure 1] Book Request Light The fruit Form Of the basic embodiment of It is a vertical side view.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view taken along line II-II in FIG.
3 is a longitudinal sectional view taken along line III-III in FIG. 1. FIG.
4 is an enlarged vertical sectional side view of a main part of FIG. 1. FIG.
5 is a cross-sectional plan view taken along line VV in FIG. 4. FIG.
6 is a cross-sectional plan view taken along line VI-VI in FIG.
7 is a view taken in the direction of arrows VII-VII in FIG. 1, and a portion with a dot is a contact surface with a crankcase.
8 is a view taken along arrow VIII-VIII in FIG.
FIG. 9 is a longitudinal front view of a cylinder block.
10 is a cross-sectional plan view taken along line XX in FIG. 9. FIG.
11 is a XI-XI arrow view of FIG. 1. FIG.
FIG. 12 is a drawing illustrating a state of 45 ° before top dead center (TDC).
FIG. 13 is a drawing illustrating a state of 45 ° after top dead center (TDC).
FIG. 14 is a diagram illustrating a bottom dead center (BDC) state.
FIG. 15 is a drawing illustrating a state of 90 ° before top dead center (TDC).
FIG. 16 Basics It is explanatory drawing which illustrated the driving cycle of embodiment.
FIG. 17 Book Request Light The fruit It is a vertical side view of embodiment.
18 is a cross-sectional plan view taken along line XVIII-XVIII in FIG.
FIG. 19 is an enlarged view of a main part of FIG.
20 is a schematic longitudinal sectional side view showing a power transmission mechanism between a crankshaft and a rotary valve of the embodiment of FIG. 17;
FIG. 21 is a partial longitudinal sectional view of the rotary valve of the embodiment of FIG.
22 is a longitudinal side view cut along the line XXII-XXII in FIG. 21. FIG.
23 is a longitudinal side view taken along line XXIII-XXIII in FIG. 21. FIG.
24 is an explanatory diagram illustrating an operation cycle of the embodiment of FIG. 17;
FIG. 25 Book Request Light The fruit Form Similar embodiments for It is a top view of a cylinder block.
26 is a longitudinal side view cut along the line XXVI-XXVI of FIG. 25, and shows a state where a lid is attached.
27 is a cross-sectional plan view taken along the line XXVII-XXVII in FIG. 26, and shows a state where a lid is removed. FIG.
28 is a longitudinal side view cut along the line XXVIII-XXVIII in FIG.
29 is a partial longitudinal sectional view of the rotary valve of the embodiment of FIG. 25. FIG.
30 is a view illustrating a state at the time of compression, air chamber filling, and intake of the embodiment of FIG. 25;
FIG. 31 is a drawing illustrating a state during the expansion.
FIG. 32 is a drawing illustrating states during fuel injection, exhaust, and scavenging.
FIG. 33 is a drawing illustrating a state during the exhaust / mixture supply / intake.
34 is an explanatory diagram illustrating an operation cycle of the embodiment of FIG. 25. FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
Claims (2)
前記チャンバーを前記燃焼室側方に並設するとともに、前記制御弁の少なくとも制御部を、前記チャンバーとの連接部位より下方に位置させて設け、前記クランク室内の空気のみを前記燃焼室内に供給するための掃気通路を設け、前記連通路の燃焼室内に開口する連通開口を前記制御弁より上方に位置させて設け、前記連通路は、前記燃焼室から前記チャンバーに高圧縮空気が流れる第1連通路と前記チャンバーから前記燃焼室に混合気が流れる第2連通路とからなり、前記制御弁は、前記第1連通路に設けられた第1制御弁と前記第2連通路に設けられて前記制御部を有する第2制御弁とからなり、前記第1制御弁は、排気開口閉塞時近傍で前記第1連通路を連通させ、かつ、圧縮行程途中で前記第1連通路を閉塞し、前記第2制御弁は、掃気開口閉塞時に前記第2連通路を連通させ、かつ、圧縮行程途中で前記第1連通路が閉塞される前に前記第2連通路を閉塞することを特徴とする2サイクル内燃機関。A two-cycle internal combustion engine that is provided with a control valve for controlling the communication passage so that the communication passage can be opened and closed, and that supplies fuel to the combustion chamber via the communication passage. In the institution
The chambers are arranged side by side on the combustion chamber side, and at least the control unit of the control valve is provided below the connection portion with the chamber to supply only the air in the crank chamber to the combustion chamber. the scavenging passage is provided for, said communication opening which opens into the combustion chamber of the communication passage is positioned above said control valve is provided, wherein the communication passage includes a first high compressed air flows from said combustion chamber to said chamber A communication passage and a second communication passage through which the air-fuel mixture flows from the chamber to the combustion chamber, and the control valve is provided in the first communication valve and the second communication passage provided in the first communication passage. The second control valve having the control unit, the first control valve communicates the first communication path in the vicinity of the exhaust opening closed time, and closes the first communication path in the middle of the compression stroke, The second control valve is Air- during opening closed communicating the second communication passage, and two-stroke internal combustion engine, wherein said first communication passage in the process of compression stroke to close the second communication passage before being closed.
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