JPH02140429A

JPH02140429A - ツインピストン２サイクルエンジン

Info

Publication number: JPH02140429A
Application number: JP1146564A
Authority: JP
Inventors: Paul August; ポール　オーガスト
Original assignee: GLOTUR TRUST REGISTERED
Current assignee: GLOTUR TRUST REGISTERED
Priority date: 1988-06-07
Filing date: 1989-06-07
Publication date: 1990-05-30
Also published as: US4964379A; EP0345436A1; DE3819196A1

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、隣接して配置された２つのシリンダの各々に
おいて、ピストンが作動するツインピストン２サイクル
エンジンに関する。２つのピストンは、例えばパッチシ
ステム（Ｐｕｃｈ　ｓｙｓｔｅｍ）で述べられているよ
うに、上死点位置において、シリンダヘッドと共に共通
の燃焼室を形成する。

発明の概要本発明の目的は、消費量を軽減させ排ガス放出量を減少
させる上記タイプのツインピストンエンジンを発展させ
ることにある。

この目的のため、エンジンは、混合気の循環、正確にい
えば燃焼された混合気の循環が、共通の燃焼室において
発生するように設計されており、稀薄混合気でさえも迅
速に燃焼するという利点を有し、これにより極めて低い
排ガス値を伴う低い燃料消費量を得ることができる。

１．３及びそれ以上のラムダ係数を有する混合物質でも
って規制に応じるように、−酸化二窒素はかなり減少さ
れる。稀薄混合気が完全に且つ十分に速く燃焼され得る
ように、活発な循環が燃焼室において必要とされる。ラ
ムダ係数が０．９から１．０の混合気の場合と同様の迅
速さで燃焼が生じる場合にのみ、これが実現される。こ
のことは、満足な性能を伴って極めて低い消費量を保証
するために必要とされる。

本発明者は、類似に形成された燃焼室を備える４サイク
ルエンジンで既に経験を積んでいる。これらにより、消
費量は、約２０％軽減され、１２０　ｋ、ｐ、ｓを越え
て２６０　ｇｒ／ｋｗｈ未満に達する。全負荷状態の下
に、消費ｎは、２０００　Ｑ　／ｍ１ｎと５０００９　
／ｍｉｎとの間で、２４０　ｇｒ／ｋｗｈから２４５ｇ
ｒ／ｋｗｈに達する。フィアット　リトモ（ＦＩＡＴ　
Ｒｌｔ−ｍｏ）７５におけるＦＴＰ　　７５　（ＣＶＳ
）試験は、この燃焼室及び小型触媒装置を伴い、以下に
示す値をもたらした。

ＣＨ：約０．２０ｇｒ／ｋｍ　　（０，３２ｇｒ／ｍ１
ｌ）ＣＯ：約１．、７ｇｒ／ｋｍ　（２，８ｇｒ／ｍ１
１）ＮＯｘ　：約０．４４ｇｒ／ｋｍ　　（０，７１ｇ
ｒ／ｍ１ｌｅ）消費量：　６．　３９　／　１００ｋｍ
＝　３７．　１ｍ、ｐ、ｇ。

消費量はまた、この場合、極めて低く、合成試験におい
てＵＳＡ規格より３２％低くなっている。

排ガス値は、Ｕ、Ｓ　Ａ規格より約２０％から３０％、
ＥＥＣ法令より３０％から７０％も低いところにある。

本発明の好ましい実施態様においては、ツインピストン
エンジンは、パッチシステムの２サイクルエンジンとし
て構成されている。その改変製造系列において、パッチ
システムのツインピストン２サイクルエンジンは、掃気
行程の間に未燃混合気を浪費せず、掃気及び排気のため
の異なる制御行程を有しているため、４サイクルエンジ
ンより高い消費量をもたない。このため、４サイクルエ
ンジンと同様の値がこの種エンジンで得られるはずであ
る。

本発明２サイクルエンジンは、以下に述べる利点を有す
る。

（１）エンジンの滑らかな作動が、４サイクルエンジン
の場合における６気筒に代えて、３気筒で得られる。

（２）特定のエンジン出力（ｓｐｃｃｊｆｉｃ　ｅｎｇ
ｉｎ　ｏｕｔ−ｐｕｔ）がより高い。

（３）バルブを要しないシリンダヘッドは、その構造上
、より低い高さを有し、しかも極めて単純な形態をもち
、更に経済的に製造し得る。

要約すると、以下の利点を結果として得ることができる
。

同じ性能に対し、本発明エンジンは、対応する４気筒４
サイクルエンジンより、約３０％小さく且つ軽くなり、
更により良好な値となり、しかも４サイクル６気筒エン
ジンに匹敵する滑らかな作動を有する。

本発明の好ましい実施態様においては、長い圧潰ギャッ
プが一方のピストン頂部表面とシリンダヘッドとの間に
形成され、シリンダヘッドがこの圧潰ギャップを越えた
位置に略円弧形状を有しているという事実に基づき、混
合気、正確にいえば燃焼された混合気の勢いある循環が
、共通の燃焼室で発生される。

掃気孔を制御するピストンは、掃気孔に近い側において
、シリンダヘッドに向かって延びる直線的傾斜部を備え
ている。該直線的傾斜部は、（直立して置かれたシリン
ダに対して）そのピストンの幅全体にわたって水平方向
に延びる頂部ピストンエツジまで延びている。

この鶏冠形状頂部ピストンエツジは、凹所又はその類に
連なる。該凹所は、排気孔を制御する側のピストンにお
ける隣り合うピストンクラウンと共に、両ピストンの上
死点位置において連続的表面を形成する。

排気孔を制御する側のピストンの表面はまた、直線セク
ションとして形成されるのが好ましく、その一部として
直線セクションに連接する凹所又はその類に再び導く凹
所の領域に配置される。該凹所は、平面的部分に連なり
、該平面的部分は、上述とは別の圧潰ギャップを形成す
る。

その結果、上死点位置において、掃気孔を制御する側の
ピストンは、長い第１の圧潰ギャップを形成する。該圧
潰ギャップは、燃焼室方向に、この領域に存する混合気
を迅速に放出する。これにより、強い循環流が、頂部シ
リンダ壁の楕円形状に基づき、燃焼室内に発生する。該
頂部シリンダ壁は、混合気と接触する全ての部分」二に
おいて、丸い形状の中間領域を有し、このため該循環は
、実質的に流れ抵抗に遭遇することがない。

この速い循環流は、この循環方向にガス流を同様に発生
させ、これにより該循環流を更に加速する。より短い直
線的圧潰ギャップ部により、循環流は更に高められる。

点火プラグの点火噴流が流出路の外に流れ、また該流出
路が循環方向に延びているのであれば、結果として該循
環流内に更なる速度増加が発生する。

本発明の第２の実施態様においては、点火プラグが、シ
リンダヘッドから、掃気孔を制御する側のピストンの凹
所内に延びている。点火プラグが突出するシリンダヘッ
ドの一部は、斜め上方へ向けられた直線セクションとし
て形成され、中断することなく頂部シリンダ壁に連なる
。ピストンクラウンにおける凹所は、当初、斜めに向け
られた直線セクションと協働し、圧潰ギャップとして作
用する。更に、点火プラグにより発生される着火噴流は
、この予燃室から出る燃焼された混合気の付加的加速を
もたらし、そのため力強い循環が更に発生される。

本発明の他の実施態様が、流入燃焼空気の層状給気を確
立するために提供される。これは、本発明にかかるエン
ジン構造に基づき、特に簡潔に且つ有利な方法で達成さ
れる。混合気の活発な循環を伴う本発明エンジンの燃焼
室は、着火後の稀薄混合気についても、満足する混合を
確実にする層状給気を可能にする。

従って、層状給気の混合が点火前においては回避され、
その後濃混合気が最初に点火され、つぎに稀薄混合気が
、燃焼された濃混合気に混合される。

層状給気がなされない本発明の実施態様においては、第
２の点火プラグが迅速な燃焼に極めて重要であり得る。

一方、第２の点火プラグは、層状給気がなされる実施態
様においては、省略され得る。

実施例以下に、本発明の実施例を、添付図面を参照しつつ説明
する。

第１図は、本発明の第１の実施例にかかるツインピスト
ン２サイクルエンジンを示す。該第１の実施例によれば
、ツインピストン２サイクルエンジンは、ピストン（２
）、　　（３）が、シリンダブロック間における仕切り
（２４）により分割された状態で作動するツインシリン
ダ（１）を備えている。

混合気は、供給作動の間、クランクケースから掃気孔（
４）を介して左側シリンダ（１ｂ）内に噴射される。こ
の混合気は、該混合気の前にある前行程における燃焼ガ
スを、右側ピストン（２）により制御される排気孔（５
）に押出す。パッチエンジン（Ｐｕｃｈ　ｅｎｇｉｎｅ
）に基づく公知の制御システム手段により、排気孔（５
）は、掃気孔（４）より早く開放される。

ピストン（２）、（３）の上方へ向かう行程の間、排気
孔（５）は、掃気孔（４）より早く閉じられ、これによ
り未燃ガスの浪費が防止され、このことは、高い消費量
をもたらす従来の２サイクルエンジンにおける場合と同
様である。

点火プラグ（７）は、シリンダヘッド（６）内に配置さ
れる。第１図の実施例においては、該点火プラグ（７）
は、流出路（９）を有する予燃室（８）内に配置されて
おり、該流出路（９）の長手方向軸線は、燃焼室（１５
）内において発生される混合気循環（２０）方向に向い
ている。

第１図に示されている循環は、以下に述べる構造上の特
徴から生ずる。

左側ピストン（３）は、直線セクション（２５）の形態
をとって斜め上方に向けられた傾斜ピストンクラウンを
有している。直線セクション（２５）は、上死点位置（
Ｔ、Ｄ、Ｃ，ｐｏｓｉｔｉｏｎ）において、対向するシ
リンダヘッド（６）の直線的表面に対し平行に且つ該表
面から僅かな距離を隔てて延びており、これにより圧潰
ギャップ（１９）を形成している。

シリンダ（３）のピストンクラウンにおける直線セクシ
ョン（２５）は、水平方向に延びる鶏冠形状の頂部ピス
トンエツジ（１０）にまで延び、ピストン（３）のピス
トンクラウン内において、凹所（２６）又はこれに相当
する部位に連設されている。

同様に、排気孔（５）を制御するピストン（２）は、仕
切り（２４）に隣接するピストンクラウン内に凹所を有
しており、該ピストンクラウンの基部は、直線セクショ
ン（２１）として形成されている。この直線セクション
（２１）は、斜め下方へ延び、左側ピストン（３）の凹
所（２６）又はこれに相当する部位の外形に滑かに移行
する。

凹所（２８）は、溝（２７）の基部において、ピストン
（２）に形成され、直線セクション（２９）に連接する
ピストン湾曲部（１２）を形成する。この直線セクショ
ン（２９）は、対応するシリンダヘッドの表面と協働し
て、より短い第２の圧潰ギャップ（１８）を形成する。

ピストン（２）、　　（３）が上死点に接近すると、圧
潰ギャップ（１９）が、頂部ピストンエツジ（１０）と
シリンダヘッド（６）との間で形成され、混合気が、該
圧潰ギャップ（１９）から極めて高い圧力の下に方向（
１６）へ流出し、燃焼室（１５）内における回転流の発
生をもたらす。該回転流は、シリンダ湾曲部（１１）　
、　　ピストン湾曲部（１２）及び偏向湾曲部（１３）
の形状に基づき発生される。その流れは、更に圧潰ギャ
ップ（１８）から押出されるガスにより速められる。

流れ方向における付加的推進力が、流出路（９）を経て
予燃室（８）を流出する着火ガスにより加えられる。

第３図に示す実施例は、第１図及び第２図に示した実施
例とは異なり、左側ピストン（３）に位置する凹所（３
０）が、直線セクション（２２）として形成された基部
を有している。また、該直線セクション（２２）は、シ
リンダヘッド（６）の上部に直線的に形成された表面に
対し、略平行である。このようにして予燃室（１４）は
、シリンダヘッド（６）内に位置する点火プラグ（７）
のために形成されている。

点火時においては、予燃室（１４）内の混合気が先ず最
初に着火され、高圧及び高速で方向（１６）へ向けて流
れ、主燃焼室（１５ａ）に入り、該室内でガスの循環を
もたらす。

この循環は、第２の点火プラグ（３１）の点火に基づき
促進される。該第２の点火プラグ（３１）は、第１の点
火プラグ（７）の点火より遅く点火される。即ち、混合
気は、第１の点火プラグにより着火されて初めて第２の
点火プラグ（３１）の領域に接近する。

層状給気を生成する手段を、第１図から第３図の実施例
に関連させて、以下に説明する。

噴射ノズル（３３）は、瞬間的に掃気孔（４）の通路内
に燃料を噴射するように、該通路内に取り付けられてい
る。噴射時期については、送られる総空気量の途中から
のみ空気流中に燃料が噴射される。即ち、流入空気の成
る割合が、既に掃気孔（４）を通過したに燃料が噴射さ
れる。燃料は、掃気孔（４）を既に通過した空気の割合
が総空気容量の１／４から１／２に達したときにのみ、
該掃気孔（４）の通路内に噴射されるのが好ましい。

結果として、空気の最初の部分は、燃料を含まず、排気
孔（５）に向けて前方へ燃焼ガスを押し、該燃焼ガスを
排気孔（５）から外へ搬送する。これにより燃料は、掃
気行程の間、排気孔に到達しない。

従来の伝統的２サイクルエンジンにおける層状給気は、
既に提案されている（西ドイツ国特許公開第３６１９７
９４号公報参照）。しかしながら、この層状給気は、掃
気孔及び排気孔の間の分割されていないシリンダにおけ
る直接的流動によるため、公知の２サイクルエンジンで
成し遂げるのが困難である。この不都合は、本発明に基
づくエンジンにおいて、掃気孔（４）と排気孔（５）と
の間に設けられた仕切り（２４）により解消される。

空気は、初めに左側シリンダ（１ｂ）内で上昇して流れ
、仕切り（２４）を越えて移動し、右側シリンダ（１ａ
）で下降し、掃気の最終行程において、燃料を含まない
空気が結果としてシリンダ（１ａ）内に実質的に存し、
燃料を伴う空気がシリンダ（１ｂ）内に存する。

圧縮行程（ピストン（２）、（３）及び（３ａ）の上方
への移動）の間、濃混合気は、圧潰ギャップ（１９）又
は凹所（３０）の領域内に存する。

この時点で、上記濃混合気は、点火プラグ（７）により
点火され、方向（１６）及び（３２）に沿って、燃焼空
気の燃料を含まない部分又は稀薄な部分内に流れ、方向
（１６）及び（２０）において、点火された混合気の循
環をもたらす。

良好な混合及び全体的燃焼は、全ての混合気に生じ、凹
所（３０）において濃混合気に点火が生ずるため、上記
全ての混合気は、全体として極めて稀薄であり得る。層
状給気を伴わない稀薄混合気エンジンの場合に可能であ
るより、更に稀薄な混合気であっても、該層状給気を伴
うことにより駆動を続けることが可能であり、しかも−
酸化二窒素の割合が減少される。

第２の点火プラグ（３１）は、上述したように、層状給
気を組み入れた実施例においては、省略され得る。

詳述された特有のクラウン形状を有する右側ピストン（
２）は排気孔（５）と協働し、一方、異なる構成のクラ
ウン形状を有する左側ピストン（３）は掃気孔（４）と
協働することは、好ましい実施例として上に説明された
。

本発明の他の実施例において、逆の配置も可能である。

即ち、第２図に示す掃気孔（４）及び排気孔（５）を保
持するのではあるが、ピストン（２）、　　（３）は置
き換えられ得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例にかかるツインピストン
２サイクルエンジンのピストンが上死点位置にある状態
を示す断面図、第２図はそのピストンが下死点位置にあ
る状態を示す断面図、第３図は本発明の第２の実施例に
かかるツインピストン２サイクルエンジンのピストンが
上死点位置にある状態を示す断面図である。（１）・・・・・・ツインシリンダ（２）・・・・・・右側ピストン（３）・・・・・・左側ピストン（４）・・・・・・掃気孔（５）・・・・・・排気孔（６）・・・・・・シリンダヘッド（７）・・・・・・点火プラグ（８）・・・・・・予燃室（９）・・・・・・流出路（１０）・・・・・・鶏冠形状ピストンエツジ（１１）
・・・・・・シリンダ湾曲部（１２）・・・・・・ピストン湾曲部（１３）・・・・・・偏向湾曲部（１４）・・・・・・予燃室（１５）・・・・・・燃焼室（１５ａ）・・・・・・主燃焼室（１６）、　　（２０）、　　（３２）・・・・・・混
合気循環方向（１８）、（１９）・・・・・・圧潰ギャップ（２１）
、（２２）、　　（２５）、　　（２９）・・・・・・
直線セクション（２４）・・・・・・仕切り（２６）・・・・・・凹所（２７）・・・・・・溝（３０）・・・・・・凹所（３３）・・・・・・噴射ノズル（以　上）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）シリンダブロック、該シリンダブロック内に形成され、燃焼用混合気のため
の掃気孔を有する第１シリンダ、前記シリンダブロック
内に形成され、燃焼ガスのための排気孔を有する第２シ
リンダ、第１及び第２ピストンが、前記第１及び第２シリンダの
各々の内部で作動し得るように、該第１及び第２シリン
ダを隔離する仕切り、前記両ピストンの上死点位置において、該両ピストンの
上端面との間で燃焼室の境界を定めるために前記第１及
び第２シリンダを覆うシリンダヘッド、及び前記燃焼室内において、前記燃焼混合気に点火するため
の装置を備え、前記シリンダヘッドと両ピストンの上端面とが、前記燃
焼混合気に渦巻運動を付与するように形成されているこ
とを特徴とするツインピストン２サイクルエンジン。
（２）前記燃焼混合気を前記燃焼室内部に強いるために
、前記第１ピストンの上端面部分と、これに対応する前
記シリンダヘッドの対向表面部分との間に圧潰ギャップ
が形成され、前記燃焼室の境界を定める前記シリンダヘ
ッドの表面部分が、実質的に円弧形状であることを特徴
とする請求項１記載のツインピストン２サイクルエンジ
ン。
（３）前記第２ピストンが、その上面に、一端から前記
シリンダヘッドの円弧形状表面の延長部を構成し、他端
において直線セクションで終わる湾曲部を有しているこ
とを特徴とする請求項２記載のツインピストン２サイク
ルエンジン。
（４）前記渦巻運動を助長するために、前記第１ピスト
ンの上端面に偏向湾曲部が設けられていることを特徴と
する請求項３記載のツインピストン２サイクルエンジン
。
（５）前記シリンダヘッドの円弧形状表面が、前記第１
及び第２ピストンの上端面と協働して、前記渦巻燃焼混
合気に実質的に楕円形状の流れ方式を付与することを特
徴とする請求項２記載のツインピストン２サイクルエン
ジン。
（６）前記燃焼用混合気の点火装置が、流出路を備えた
前記シリンダヘッドのチャンバ内に配置された点火プラ
グを備え、該流出路が、前記燃焼室内において、渦流方
向に向けられていることを特徴とする請求項１記載のツ
インピストン２サイクルエンジン。
（７）前記第１ピストンの上端面に凹所が形成され、該
凹所が、前記ピストンの上死点位置において、前記シリ
ンダヘッドの対応表面と共に、前記シリンダヘッドとの
間に予燃室を形成し、該予燃室からの着火ガス噴流が前
記燃焼室内に渦流を発生させるようにされていることを
特徴とする請求項１記載のツインピストン２サイクルエ
ンジン。
（８）前記燃焼混合気に点火するための装置が、前記予
燃室の領域に配置された点火プラグを備えていることを
特徴とする請求項７記載のツインピストン２サイクルエ
ンジン。
（９）前記循環流領域における前記シリンダヘッド内に
、第２の点火プラグが配置されていることを特徴とする
請求項９記載のツインピストン２サイクルエンジン。
（１０）前記第２の点火プラグが、前記第１の点火プラ
グより遅く点火するようにされていることを特徴とする
請求項９記載のツインピストン２サイクルエンジン。
（１１）燃料を前記掃気孔内に噴射する燃料噴射装置が
設けられていることを特徴とする請求項１記載のツイン
ピストン２サイクルエンジン。
（１２）前記流入空気の一部が掃気孔を通して流された
ときに、前記燃料が噴射されることを特徴とする請求項
１１記載のツインピストン２サイクルエンジン。
（１３）前記掃気孔を通して流された空気割合が、１／
４から１／２の範囲にあるときに、前記燃料が噴射され
ることを特徴とする請求項１２記載のツインピストン２
サイクルエンジン。
（１４）前記第２のピストンがその頂部に平らな領域を
有し、前記シリンダヘッドがこれに対応する平らな領域
を有し、これら平らな領域は、協働して前記両ピストン
の上死点への接近時に前記燃焼室内に燃焼ガスを排出す
る圧潰ギャップを形成することを特徴とする請求項１記
載のツインピストン２サイクルエンジン。
（１５）シリンダブロック、該シリンダブロック内に形
成され燃焼用混合気のための掃気孔を有する第１シリン
ダ、前記シリンダブロック内に形成され燃焼ガスのため
の排気孔を有する第２シリンダ、該第１及び第２シリン
ダを隔離する仕切り、これら両シリンダの各々の内部で
作動する第１及び第２ピストン、前記第１及び第２シリ
ンダを覆うシリンダヘッド、及び前記燃焼用混合気に点
火するための点火プラグを備え、前記シリンダヘッドは
、傾斜部及び凹状部を有する形状にされ、前記第１ピス
トンは、その頂部に、前記シリンダヘッドの傾斜部及び
凹状部に対応する傾斜部及び凹状部を有し、前記第２ピ
ストンは、その頂部に凹状部を有し、前記シリンダヘッ
ドの凹状部は、前記両ピストンの上死点位置において、
燃焼室を形成し、前記第１ピストン及びシリンダヘッド
の傾斜部は、協働して前記両ピストンがこれらの上死点
位置に接近したときに、圧潰ギャップを形成し、燃焼用
混合気が、前記燃焼室内のガスの循環運動をもたらすよ
うに、前記圧潰ギャップの閉鎖領域から前記燃焼室内に
排出されることを特徴とするツインピストン２サイクル
エンジン。