JPH01305124A - ２サイクル内燃機関の掃気構造 - 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サイクル内燃機関の掃気構造に関し、特に
、ピストンがピストン行程の底部に達した時期に、排気
口が開くと同時に、クランク室内で圧縮された新気をピ
ストンのヘッド部中央から垂直に噴出して、シリンダの
上端で反転させることで、排気をシリンダ壁に沿って押
し込み、ピストンのヘッド部の少し上方のシリンダ壁に
開設ざれた複数の排気孔入口から排出する２サイクル内
燃機関の掃気構造に関する。

〔従来の技術〕

２サイクル内燃機関は、４サイクル内燃ｖＡ関と較べて
構造が簡単であるが、４サイクル内燃機関では完全に別
行程として区分されている吸気と排気とが、２サイクル
内燃機関では、その構造上、同一時間に同一シリンダ内
で進行するため、シリンダ内に吸入された燃料混合ガス
（本発明では新気という）を、爆発膨服した燃焼済みガ
ス（本発明では排気という）と完全に区分することが非
常に困難である。例えば、燃料消費率を向上させるため
に、排気口が開く時期を遅らせると、新気と排気とが容
易に混合してエンジン出力を低十させるし、エンジン出
力を向上させるために、１Ｎ気口が開く時期を望めると
、排気が完全にシリンダ内から排出されるが、新気の一
部もＩＪＩ気口から排出されてしまい、燃料消費率が著
しく低）する。

そこで、２サイクル内燃橢関が先天的に抱えている以上
のような課題を解決するために、以下に示すような掃気
構造が発明考案されてきた。

従来においで、２勺イクル内燃機関の掃気構造は、大別
して、第１のタイプ・・・ピストン行程の底部近くにお
いてシリンダ壁に対称的に吸気口と排気口とを配置して
掃気を行うものと、第２のタイプ・・・クランク室で新
気をいったん圧縮してから、シリンダ壁に穿設された少
なくとも１本の掃気通路を通じて、シリンダ内に噴出し
て、反転形の掃気を行うものと、第３のタイプ・・・ピ
ストン行程の頂点部に排気弁を設けると共に、ピストン
行程の底部近くに排気口を設けることで、新気により排
気をシリンダ壁に沿って掃気するユニノロ−形のものと
の３タイプに分類できる。第１のタイプは、エンジン構
造が最も簡単であり、第２のタイプは、新気を多聞に送
込むようにすればエンジン出力を向上させることができ
、第３のタイプであるコニフロー形のものは、エンジン
構造が複雑になるが、掃気効率の点では最も優れている
。

本発明の掃気構造は、掃気効率において中間的な位置に
あるが、ほかに圧縮器を設ける必要がなく、排気弁も省
略できると共に、排気効率が向上すれば高性能なエンジ
ン出力を期待できる第２のタイプに属するものなので、
第６図に従って、その従来技術を説明する。

第６図は、２サイクル内燃機関の従来技術にかかわる反
転形掃気構造を説明する説明図であって、図中、シリン
ダ八とピストンＢとクランクＣとクランク室りと吸気口
Ｅと点火栓Ｆと排気口Ｇとからなる従来の２サイクル内
燃機関は、吸気口Ｅから一種の逆止弁であるリーフバル
ブｅを介して吸込んだ新気を、クランク室りで一旦圧縮
して、図示のように、ピストンが上死点前後にある時期
に、シリンダ壁に穿設された掃気通路Ｈを通じて、実線
の矢印のように、シリンダ内に送込み、シリンダ内で反
転させで、排気を点線の矢印のようにＩＭ気口Ｇか排出
するという反転形伶気構造を為している。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、上述の従来技術にかかわる反転形掃気構造に
おいては、ピストンが上死点付近にある極めて短い時間
内に掃気を完了させるため、前記掃気通路Ｈをシリンダ
壁内に複数本穿設しているのが一般で、シリンダの形状
がＩＩｊ純な対称形でなく複雑なので、各掃気通路１」
の全長または断面積もまちまちなものとなっている。従
って、クランク室で圧縮された新気がシリンダ内に到達
する時間及び新気流量が均一になることが大変困難なも
のとなっている。その結果、新気と１１気の境目がいり
まじって、新気と排気が混合してしまったり、部分的に
早くシリンダ内に吸込まれた新気が排気口Ｇから排出さ
れてしまったりして、エンジンとしての出力が低下して
しまうばかりでなく、燃料消費率の点でも劣ったものと
なっていた。

また、従来のユニノロ−形の掃気構造では、ｂｉｔ気効
率の点では優れているが、新気を圧縮するための圧縮器
や排気時期を適切に制御する排気弁を必要とするので、
構造が複雑なものとなっていた。

史に、２サイクル内燃機関において、そのシリンダ内に
新気を送込んで排気を排出するという掃気構造は、低速
から高速にわたる全ての回転速度に対して、良好な掃気
効率を獲得することが、事突上、不司能なので、ある一
定の回転数に対して良好な掃気効率を獲得するように設
；１されている。

従って、エンジンの高速回転または低速回転で届気効率
が低下するという現象が発生していた。

本発明は、以上のような実情を背景になされたもので、
反転掃気形の掃気構造を備える２サイクル内燃機関にお
いて、シリンダ壁に同長かつ同形の掃気通路を偶数かつ
対称形に穿設すると共に、二重壁となったピストンのヘ
ッド部の中央から新気をシリンダの軸方向へ垂直に吹込
むことで、Ｍ気をシリンダ壁に沿って押し込み、ピスト
ン行程の底部近く開設された複数の排気孔出口から排出
するというユニフロー形に近い掃気構造を提供すること
を目的とする。

本発明は、また、新気がピストン内部をくぐり汰けるこ
とによって、ピストンを冷部すると同時に、新気の気化
を助長するという掃気構造により、低速または高速回転
にかかわらず、新気を完全燃焼に近付けるので、エンジ
ン出力が向上した２サイクル内燃機関を提供することを
目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の上記課題は、ピストンのヘッド部中央から、シ
リンダの軸方向へ垂直に新気を送り込ｌυで、シリンダ
内の排気を、ピストン行程の底部近くのシリンダ壁に配
設された複数の朗気孔出口から掃出する反転形掃気法に
より掃気を行うものであって、 ピストンのスカート部に少なくとも２つ対称に開設され
た掃気口と、各掃気口にそれぞれ連接づるようにシリン
ダ壁に穿設された少なくとも２つの掃気通路と、ピスト
ンのヘッド部に中広がり状に開設された燃焼室を利用し
て形成されるもので、ピストンのヘッド部の外周側壁に
少なくとも２つ開口されて前記掃気通路の出口と一対一
で連接すると共に、ヘッド部の中央に１つだけの出口を
設けるように穿設された集束孔と、シリンダ壁に前記掃
気通路の出口と重複しないように複数個開設され、排気
の出口である排気口から１つの排気流として排気を押出
ず排気孔出口とから構成される２ナイクル内燃機関の邪
気４ｉＩ造で解決される。

本発明の邪気構造において、前記集束孔は、ピストンが
上死点に到達した時に、前記掃気通路の出口がシリンダ
壁で密閉されて、燃焼室として使用され、ピストンが下
死点付近にある時期には、新気が通過するように形成さ
れて、ピストンを冷却すると共に、新気の気化を助長す
るので好都合である。

〔作用〕 本発明にかかわる２サイクル内燃機関の掃気構造は、ク
ランク室で圧縮した新気を、ピストンがＦ死点付近にあ
る時期に、ピストンのスカート部に対称形に配設された
偶数の掃気口から、この稙気口に連通ずるようにシリン
ダ壁に穿設された掃気通路に送込むと共に、ピストンの
ヘッド部の下側隔壁から上方にかけて外周側壁において
、前記掃気通路の出口と対応す−る集束孔の入口を開設
し、ピストンのヘッド部中央に１つだけの集束孔出口を
開設した集束孔を穿設することで、排気が充満したシリ
ンダ内に当該集束孔の出口から新気をシリンダの軸方向
へ垂直に噴出づることで、シリンダ内の頂点部で反転し
た新気が、排気をシリンダ壁に沿って押し込み、ピスト
ン行程の底部近くに開設された複数の排気孔入口から排
気を排出するというユニフロー形の掃気構造を５Ａ得す
ることが出来る。従って、掃気効率が最も優れていると
言われるユニフロー形の掃気ｖ４造を反転形の掃気構造
において実現覆ることにより、優れた邪気効果を上げる
ことができる。

また、本発明のｈ＾気構造は、前記集束孔が燃焼室を兼
用する構造なので、新気が通過することにより、ピスト
ンを冷却覆ると共に、新気の気化を助長するので、低速
または高速回転にかかわらヂ、新気の完全燃焼を促進し
で、エンジン出力を向上させる。

〔実施例〕

以上、本発明にかかわる好適な実施例を図面に基づいて
説明する。

第１図は本発明にかかわる一実施例を７１１す要部断面
図、第２図はそのピストンの構造を示す斜視図、第３図
はそのピストンの構造を示す断面図、第４図はその第１
図ｒＶ−ＩＶ線に沿って示した要部断面図、第５図はそ
の第１図ｖ−ｖ線に沿って示した断面図、第６図は従来
技術にかかわる反転形の掃気構造を説明するだめの説明
図である。

第１図において、本実施例の掃気構造は、水冷式２サイ
クル内燃機関において実施された一例であって、シリン
ダ１と、このシリンダ１内を直線往復運動するピストン
２と、ピストン２の直線往復運動を回転運動に変換する
クランク３と、クランク３を回転自在に収納するクラン
ク室４と、クランク室４内に燃料と空気の混合ガス（本
発明では新気という）を供給する新気吸込口５と、新気
吸込口５へ新気を提供する気化器６と、シリンダ１の頂
点部分に固設された点火栓７と、点火栓７で点火された
新気が爆発し膨張した後に排出される排気口８とを具備
した２サイクル内燃機関において実施されている。なお
、図中、９は冷却水室を示している。

第１図から第３図において、本実施例の掃気構造は、ピ
ストン２のスカート部２０に少なくとも２つ対称に配設
された掃気口２）．２）と、シリンダ１の内壁に穿設し
た掃気通路２２．２２と、ピストン２のヘッド部２３の
下方内部を更に密閉に仕切った隔１２Ａより上側に穿設
された集束孔２４と、ピストン２が下死点付近にある時
、はじめて開口するようにシリンダ１の壁を穿設して形
成した排気孔２５とから構成されている。

なお、集束孔２４の入口２４ａは、前記掃気通路２２の
出口と一致するように２つ以上かつ対称に開設されてい
ると共に、ピストン２のヘッド部２３中夫にある集束孔
２４の入口２４ｂ（第２図。

第３図参照）は、１つだけに集束されている。

第４図は、前記掃気通路２２の配置を示す図で、本実施
例では、ピストン２が下死点付近にある短い時間内に、
クランク室４であらかじめ圧縮された大量の新気を、シ
リンダ１内に送込んで掃気を行う構造であるため、図示
のように、それぞれ４つずつの掃気口２）と掃気通路２
２とを配設している。

第５図は、前記排気孔２５の構造を示す図で、本実施例
では、ピストン２が下死点のすぐ近くにあって、排気口
８と連通ずる排気孔２５が開口している極めて短い時間
内に排気を完了するようにシリンダ１の内壁に４つの排
気孔２５の入口２５ａをＩｆｌｌ設すると共に、これら
４つの排気孔２５０入口２５ａから排気孔２５に流入し
た排気は、排気口８近くで１つに合流して排気管（図示
せず）へと送出される。

従って、第１図と第３図とにおいて、新気および排気の
流れを３種類の矢印を使って示すと、２サイクル内燃機
関が組線行程と点火とを同時に行う時に、気化器６にお
いて燃料の気化が遂行され、実線矢印で示した新気が、
新気吸込口５に取付けられた一種の逆止弁であるリーフ
バルブ４０を押し開いて、クランク室４に進行すると共
に、膨張行程でピストン２が下降することにより、クラ
ンク室４内の新気が圧縮される。そして、ピストン２が
下死点に近づくと、ピストン２のスカート部２０に開設
された４つの掃気口２）が、シリンダ１の内壁に穿設さ
れた４つの掃気通路２２と一致し始めるので、新気が前
記掃気口２）を通ってクランク室４から流出し、前記掃
気通路２２を通って、ピストン２のヘッド部２３におい
て、前記隔室２Ａより上側を穿設して形成した集束孔２
４の４つの入口２４ａ、２４ａ、２４ａ、２４ａに流入
する。各集束孔２４の入口２４ａから集束孔２４内に進
入した新気は、ピストン２のヘッド部２３中夫に１つだ
け開設された集束孔２４の出口２４ｂから一つにまとめ
てシリンダ１内に吹込まれる。従って、排気が充満して
いるが、すでに排気孔２５の４つの入口２５ａが開いて
、急激に圧ノＪの低）したシリンダ１内に吹込まれる覇
気は、シリンダ１の軸方向に沿ってシリンダ１内の中心
を垂直に上昇し、シリンダ１内の頂点部で反転しで、す
でに排気孔２５の入口２５ａから流出しはじめて、大幅
に圧力の低）した細い点線矢印で示す排気を、シリンダ
１壁に沿って排気孔２５の入日２５ａへ押し込むので、
最も効率的な掃気構造であるユニフロー形の掃気が実現
する。なお、排気孔２５の４つの入口２５ａから排気孔
２５に流入した排気は、υ１気孔２５の内部で１つに合
流して、排気口８から太い点線矢印で示した排気して持
出される。

なお、集束孔２４は、ピストン２が上死点にまで１介し
た時には、ピストン２のヘッド部２３の外周側壁に穿設
された集束孔２４の各入口２４ａが、シリンダ１壁で密
閉されるので、燃焼室として使用されものである。

〔発明の効果］ 本発明にかかわる掃気構造は、２サイクル内燃機関にお
いて、クランク室で圧縮した新気を、ピストンが下死点
近くにある短い時期に、はぼ正円柱形のピストンを中心
として少なくとｂ２つ以上、同一の大小および形状に配
設した掃気口、■気通路、集束孔入口と一つに集束され
た集束孔出口から、シリンダ内部の軸心方向へ垂直に噴
出する構造であるので、新気が完全に同期的にシリンダ
内に到達すると共にシリンダ内の頂点部で反転した新気
が、既にピストン工程の底部近くに開設された複数の排
気孔入口から排出されはじめて急激に圧力の低下した排
気を、シリンダ壁に沿って掃気する」−二フロー形の掃
気構造を実現し、権めて侵れた掃気効果を達成すること
ができる。

また、本発明にかかわる掃気構造は、ピストンのヘッド
部中間から噴出する＾圧な新気で、既に圧力の急激に低
下した排気を掃気する構造であるので、新気と排気とが
いりまじることなく、はっきりとした境目を形成して、
新気と排気とが混合することがなく、優れた掃気効率を
上げることが出来る。

更に、本発明にかかわる掃気構造の排気孔は、集束孔が
燃焼室を兼ねるように形成されるので、集束孔を通過す
る新気がピストンを冷却すると同時に、新気の気化が助
長されて、低速または高速回転にかかわらず、新気の完
全燃焼を促進するので、エンジン出力を向上させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかわる好適な一実施例を示す要部断
面図、 第２図はそのピストン構造を丞す斜視図、第３図はその
ピストン構造を示す断面図、第４図はその第１図■−ｒ
Ｖ線に沿って示した要部断面図、 第５図はぞの第１図ｖ−ｖ線に沿って示した断面図、 第６図は従来技術にかかわる反転形の俸気構造を説明す
るための説ｔｌ１図である。 １・・・シリンダ、２・・・ピストン、２Ａ・・・隔室
、３・・・クランク、４・・・クランク室、５・・・新
気吸込口、６・・・気化器、７・・・点火栓、８・・・
排気口、９・・・冷却水室、２４・・・集束孔、２４ａ
・・・集束孔の入口、２４ｂ・・・集束孔の出口、２５
・・・排気孔、２５ａ・・・排気孔の入口。 特許出願人　インダストリアル　チクノロシイリサーチ
　インスディテユート 第２図 第４図 ユ 第５図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ピストンのヘッド部中央から、シリンダの軸方向
   へ垂直に新気を送り込んで、シリンダ内の排気を、ピス
   トン行程の底部近くのシリンダ壁に開設された複数の排
   気孔出口から排出する反転形掃気法により掃気を行うも
   のであつて、ピストンのスカート部に少なくとも２つ対
   称に開設された掃気口と、各掃気口にそれぞれ連接する
   ようにシリンダ壁を同形かつ同長に穿設した少なくとも
   ２つの掃気通路と、ピストンのヘッド部に中広がり状に
   開設された燃焼室を利用して形成されるもので、ピスト
   ンのヘッド部の外周側壁に少なくとも２つ開口されて前
   記掃気通路の出口とそれぞれ連接すると共に、ヘッド部
   の中央に１つだけの出口を設けるように穿設された集束
   孔と、シリンダ壁に前記掃気通路の出口と重複しないよ
   うに複数個開設され、排気の出口である排気口から１つ
   の排気流として排気を押出す排気孔入口とから構成され
   る２サイクル内燃機関の掃気構造。
2. （２）前記集束孔は、ピストンが上死点に到達した時に
   、前記掃気通路の出口がシリンダ壁で密閉されて燃焼室
   として使用され、ピストンが下死点付近にある時期には
   、新気が通過するように形成されて、ピストンを冷却す
   ると共に、新気の気化を助長することを特徴とする上記
   請求項１記載の２サイクル内燃機関の掃気構造。