JPH01200013A - ２サイクル内燃機関 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は２サイクル内燃機関に関する。

〔従来の技術〕

平坦なシリンダヘッド内壁面上に樽状の凹溝を形成し、
この凹溝の奥部に給気弁の弁座を形成するようにした２
サイクルデイ一ゼル機関が公知である（ドイツ公開公報
３１４３４０２号参照）。また平坦なシリンダヘッド内
壁面上に円筒状の凹溝を形成し、この凹溝の奥部に給気
弁の弁座を形成した２サイクル内燃機関が本出願人によ
り既に提案されている（実願昭６０−１８７３６３号参
照）。これらの内燃機関では給気弁が弁座から離れるや
否や新気が樽状又は円筒状の凹溝内に流入し、次いでこ
の新気は凹溝により案内されてピストン頂面に向けて下
降する。次いでこの新気はピストン頂面において流れ方
向を変えて今度は排気弁に向かって流れ、斯くして良好
なループ掃気が行なわれる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで２サイクル内燃機関では給気弁の開弁期間に制
約があり、更に給気弁のリフト量にも限度があるために
上述の如く給気弁が弁座を離れるや否や新気の供給を開
始した場合には十分な新気を燃焼室内に供給するのが困
難であり、その結果機関高出力を得ることができないと
いう問題がある。更に２サイクル内燃機関では排気弁の
開弁期間に対しても同様に制約があり、排気弁のリフト
量に対しても限度がある。従って排気弁が弁座を離れる
や否や既燃ガスの排出を開始した場合には十分な量の既
燃ガスを排出させることができず、その結果燃焼室内へ
の新気の流入が抑制されるために機関高出力を得ること
ができないという問題がある。

〔課題を解決するための手段〕

上記問題点を解決するため１″、本発明によればシリン
ダヘッド内壁面上に円筒状の凹溝を形成すると共に凹溝
の奥部に給気弁の弁座又は排気弁の弁座を形成した２サ
イクル内燃機関において、凹溝の内径を給気弁のかさ部
又は排気弁のかさ部が凹溝内に位置するときに給気弁か
さ部用縁と凹溝内周面間の間隙又は排気弁かさ部用縁と
凹溝内周面間の間隙を実質的に新気又は既燃ガスが流通
しない寸法に設定し、給気弁かさ部又は排気弁かさ部が
凹溝から抜け出たときに実質的な空気の供給又は実質的
な既燃ガスの排出が開始されるようにしている。

〔実施例〕

第１図および第２図を参照すると、１はシリンダブロッ
ク、２はピストン、３はシリンダヘッド、４はピストン
２とシリンダヘッド３間に形成された燃焼室を夫々示す
。シリンダへラド３は平坦な第１の内壁面部分３ａと、
平坦な第２の内壁面部分３ｂとを有し、第２内壁面部分
３ｂは第１内壁面部分３ａに対して燃焼室４に向けて隆
起している。第１内壁面部分３ａ上には一対の排気弁５
が配置される。第１内壁面部分３ａと第２内壁面部分３
ｂ間の段部６は各排気弁５のかさ部用縁の一部に沿って
延びており、燃焼室４の中心に配置された点火栓７は第
２内壁面部分３ｂ上に配置される。従って第２図からも
明らかなように第２内壁面部分３ｂは第１内壁面部分３
ａよりも大きな面積を有する。一方、第２内壁面部分３
ｂ上には一対の円筒状凹溝８が形成され、各凹溝８の奥
部には夫々弁座９が形成されている。各凹溝８内には夫
々給気弁１０が配置され、これら給気弁１０が弁座９上
に着座する。各凹溝８の内周面の内径は給気弁１０のか
さ部用縁の外径よりもわずかばかり大きな径を有する。

即ち、各凹溝８の内周面の内径は給気弁１０のかさ部が
凹溝８内に位置するときに給気弁１０のかさ部用縁と凹
溝８の内周面間の間隙を実質的に新気が流通しない寸法
に設定されている。シリンダヘッド３内には排気弁５に
対して排気ボート１１が、給気弁１０に対して給気ボー
ト１２が夫々形成され、各給気ボート１２内には夫々燃
料噴射弁１３が配置される。各給気ポート１２内には過
給された空気が供給される。

第３図の曲線Ａは給気弁１０の弁リフ）Ｌを示している
。第３図においてｈは凹溝８の深さ（第１図参照）を表
わしており、給気弁１０の弁リフトＬがｈを越えて給気
弁１０のかさ部が凹溝８から抜け出たときに新気の流入
が開始される。従って給気弁１０の実質的な開弁期間は
第３図においてＸとなる。一方、破線Ｂは凹溝８を設け
ないで同じ開弁期間Ｘを得ようとした場合の弁リフ）Ｌ
を示している。給気弁１０のリフト開始時およびリフト
完了時には弁リフト量の変化率を小さくしなければなら
ず、従って破線Ｂの場合には斜線領域で代表される給気
弁の開口面積は必然的に小さくなる。これに対して曲線
Ａの場合には給気弁１０の実質的な開弁時および閉弁時
における弁リフト量の変化率を大きくすることができ、
斯くして斜線領域で代表される給気弁の開口面積を破線
Ｂの場合に比べて大きくすることができる。

第４図は排気弁５および給気弁１０の開弁期間を示して
いる。第４図かられかるように排気弁５は給気弁１０よ
りも先に開弁し、先に閉弁する。

なお、第４図の給気弁１０の開弁期間は第３図のＸを表
わしている。

第１図に示されるように排気弁５の弁ステムおよび給気
弁１０の弁ステムはシリンダ軸線と平行に延びるように
配置されている。従って排気弁５が開弁じ、次いで給気
弁１０が実質的に開弁すると噴射燃料を含んだ新気が燃
焼室４内に流入を開始する。このとき弁座９に沿って流
れる新気流は凹溝８の内周面に沿うように流れ方向が変
更せしめられ、次いで新気は給気弁１０の弁ステム軸線
方向に進む。ところで給気弁１０の弁ステム軸線はシリ
ンダ軸線と平行をなしているので新気は第５図の矢印Ｉ
で示されるようにピストン２の頂面に向けてシリンダ軸
線方向に進む。一方、排気弁５の弁ステム軸線もシリン
ダ軸線と平行をなしているので排気弁５下方の既燃ガス
は排気弁５に向けて上昇する傾向を有し、従って新気に
より追われた既燃ガスが順次排気弁５の下方に押しやら
れてこの押しやられた既燃ガスが第５図において矢印Ｅ
で示されるように排気弁５に向けて進み、排気ポート１
１内に排出される。従って良好なループ掃気が行なわれ
ることになる。このように流入する新気流Ｉはピストン
２に向かう方向性を有し、流出する既燃ガスＥは排気弁
５に向かう方向性４有するので排気ポート１１内への新
気の吹き抜けが抑制されることになる。

一方、第１図に示されるようにピストン２が上死点に達
するとピストン２の平坦な頂面とシリンダヘッド３の第
２内壁面部分３ｂ間にスキッシュエリア（第２図におい
て斜線で示される領域）が形成され、その結果第１図に
おいて矢印Ｆで示すようにスキッシュエリアから排気弁
５下方の燃焼室４に向けてスキッシュ流が発生する。給
気弁１０の下方には新気が集まっており、排気弁５の下
方には既燃ガスが集まっているのでこのスキッシュ流は
既燃ガス量の少ない新気からなる。この新気が点火栓７
の周りに導びかれるので機関低負荷運転時であっても良
好な着火を確保することができる。また、ノッキングは
温度の高い排気弁５周りのエンドガスが自己着火するこ
とにより発生するが第１図に示す実施例では火災がスキ
ッシュ流Ｆにより排気弁５下方に燃焼室４内に急速に伝
播するのでエンドガスはこの火災によって着火せしめら
れ、斯くしてノッキングの発生が抑制されることになる
。

第６図および第７図に別の実施例を示す。この実施例で
は一対の円筒状凹溝８に加え更に別の一対の円筒状凹溝
１４が第１内壁面部分３ａ上に形成され、各凹溝１４の
奥部に夫々弁座１５が形成される。各凹溝１４内には夫
々排気弁５が配置され、これら排気弁５が弁座１５上に
着座する。各凹溝１４の内周面の内径は排気弁５のかさ
部層縁の外径よりもわずかばかり大きな径を有する。即
ち、各凹溝１４の内周面の内径は排気弁５のかさ部が凹
ａ１４内に位置するときに排気弁５のかさ部層縁と凹溝
１４の内周面間の間隙を実質的に既燃ガスが流通しない
寸法に設定されている。従って凹溝１４の深さをｈとす
ると排気弁５のリフト曲線は給気弁１０と同様に第３図
のＡのように表わされ、実質的な開弁期間は第３図のＸ
のようになる。従って排気弁５の開弁期間全体に亘る開
口面積が増大するばかりでなく、排気弁５が実質的に開
弁じた直後から排気弁５の開口面積が急激に増大する。

２サイクル内燃機関では既燃ガスの排出量が増大すれば
それだけ新気を燃焼室４内に供給することができる。云
い換えると燃焼室４内への新気の供給量を増大するため
には既燃ガスの排出量を増大させればよい。第６図およ
び第７図に示す実施例では排気弁５の開口面積が増大せ
しめられるので既燃ガスの排出量を増大することができ
る。その結果、新気の供給量を増大できるので機関出力
を更に向上することができる。

また、排気弁５が開弁すると燃焼室４内の既燃ガスが急
激に排気ポート１１内に流出して、いわゆるブローダウ
ンを生ずる。このとき前述したように排気弁５の開口面
積が急速に増大するために既燃ガスの排出量が凹溝１４
を有さない従来の場合に比べて大巾に増大し、斯くして
燃焼室４内の圧力は従来に比べて大巾に低下する。従っ
て給気弁１０が開弁じたときの給気ポート１２内の圧力
と燃焼室４内の圧力との圧力差が従来に比べて大きくな
る。その結果、燃焼室４内に流入する新気の量が増大す
るために機関出力を向上することができる。

なお、第６図および第７図に示す実施例では給気弁１０
および排気弁５の双方に対して夫々凹溝８・１４が設け
られているが排気弁５に対してのみ凹溝１４を設けるこ
ともできる。

第８図から第１１図は給気弁１０又は排気弁５が凹溝８
，１４内に位置するときに新気又は排気ガスが流通する
のを更に阻止するようにした実施例を示している。これ
らの実施例では給気弁１０又は排気弁５のかさ部層縁部
１６が円筒状に形成される。この円筒状周縁部１６の外
径は円筒状周縁部１６と凹溝８，１４間を実質的に新気
又は既燃ガスが流通しないように凹溝８，１４の内径よ
りもわずかばかり小さな寸法に定められている。

この場合、円筒状周縁部１６と凹溝８，１４間に形成さ
れる環状間隙の長さが第１図および第６図に示される実
施例に比べて長くなるために新気又は既燃ガスが流通す
るのを一層阻止することができる。

また、第８図および第９図に示される実施例では円筒状
周縁部１６上にその全周に亘って延びる複数個の円周溝
１７が形成され、斯くして円筒状周縁部１６と凹ａ８．
１４間はラビリンス構造とされる。一方、第１０図およ
び第１１図に示される実施例では凹溝８．１４の内周面
上にその全周に亘って延びる複数個の円周溝１８が形成
され、斯くして円筒状周縁部１６と凹溝８．１４間はラ
ビリンス構造とされる。このようにラビリンス構造とす
ることによって新気又は既燃ガスの流通を一層阻止する
ことができる。

また、第８図から第１１図に示す実施例では弁座９，１
５および凹溝８，１４の耐熱性を向上するためにこれら
弁座９，１５および凹溝８，１４がシリンダヘッド３に
嵌着固定された、又はシリンダヘッド３に鋳込まれた耐
熱金属材料からなるリング１９上に形成されている。特
に排気弁５については凹溝１４および弁座１５上を高温
の既燃ガスが流れるのでこのような耐熱金属製リング１
９を用いるのが好ましい。

このように本発明によれば給気弁１０又は排気弁５の開
口面積、或いはこれら給気弁１０および排気弁５の双方
の開口面積が大きく、従って多量の新気が燃焼室４内に
送り込まれる。その結果、機関高負荷運転時に機関高出
力を確保することができる。なお、本発明を２サイクル
デイ一ゼル機関にも適用することができることは云うま
でもない。

〔発明の効果〕

給気弁を介して燃焼室内に供給される新気量を増大でき
るので機関高出力を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第２図のＩ−１線に沿ってみた２サイクル内燃
機関の側面断面図、第２図は第１図のシリンダヘッドの
底面図、第３図は給気弁又は排気弁の弁リフトを示す線
図、第４図は給気弁および排気弁の開弁期間を示す線図
、第５図は新気および既燃ガスの流れを説明するための
２サイクル内燃機関の側面断面図、第６図は別の実施例
を示す２サイクル内燃機関の側面断面図、第７図は新気
および既燃ガスの流れを説明するための第６図に示す２
サイクル内燃機関の側面断面図、第８図は給排気弁およ
び凹溝の別の実施例を示す側面断面図、第９図は第８図
のＡ部の拡大図、第１０図は給排気弁および凹溝の更に
別の実施例を示す側面断面図、第１１図は第１０図のＢ
部の拡大図である。 ５・・・排気弁、　　　　　　８，１４・・・凹溝、９
．１５・・・弁座、　　　１０・・・給気弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. シリンダヘッド内壁面上に円筒状の凹溝を形成すると共
   に該凹溝の奥部に給気弁の弁座又は排気弁の弁座を形成
   した２サイクル内燃機関において、上記凹溝の内径を給
   気弁のかさ部又は排気弁のかさ部が凹溝内に位置すると
   きに給気弁かさ部周縁と凹溝内周面間の間隙又は排気弁
   かさ部周縁と凹溝内周面間の間隙を実質的に新気又は既
   燃ガスが流通しない寸法に設定し、給気弁かさ部又は排
   気弁かさ部が該凹溝から抜け出たときに実質的な空気の
   供給又は実質的な既燃ガスの排出が開始されるようにし
   た２サイクル内燃機関。