JPH02153222A - ２サイクル内燃機関の燃焼室構造 - Google Patents

２サイクル内燃機関の燃焼室構造

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JPH02153222A
JPH02153222A JP63102659A JP10265988A JPH02153222A JP H02153222 A JPH02153222 A JP H02153222A JP 63102659 A JP63102659 A JP 63102659A JP 10265988 A JP10265988 A JP 10265988A JP H02153222 A JPH02153222 A JP H02153222A
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昌宣 金丸
Hideo Einaga
秀男 永長
Hiroshi Noguchi
博史 野口
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野村　憲一
Toyoichi Umehana
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Kazuhiro Ito
和浩 伊藤
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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燃焼室構造に関する。
〔従来の技術〕
２サイクルデイ一ゼル機関において燃焼室内の良好なル
ープ掃気を確保するためにシリンダ軸線側に位置する給
気弁周縁部と弁座間の開口、およびシリンダ軸線側に位
置する排気弁周縁部と弁座間の開口を給気弁および排気
弁のリフト量が小さいときに閉鎖するマスク壁を設け、
史に給気ポートおよび排気ボーＩ・をシリンダ軸線と平
行に上方に向りて延設した２ザイクルデイ一セル機関が
公知である（特開昭５２−１０４６１３号公報）。この
２サイクルデイ一ゼル機関では給気ボートから流入した
吸入空気がシリンダ内壁面に沿ってピストン頂面に向か
い、次いでピストン頂面上において向きを変えてシリン
ダ内壁面に沿い排気ポートに向けて流れるのでループ掃
気を行なうことができる。
〔発明が解決しようとする課題］ しかしながらこの２ザイクルデイ一ゼル機関では給気弁
および排気弁のリフト量が大きくなると給気弁と弁座間
に形成される開口が給気弁の全周に亙って燃焼室内に開
口し、排気弁と弁座間に形成される開口が排気弁の全周
に亙って燃焼室内に開口する。その結果、シリンダ軸線
側に位置する給気弁の開口から流入した吸入空気がシリ
ンダ内壁面に沿っ゛（進み、排気弁の開口を通って排気
ホト内に流出する。従ってこの２ザイクルデイーゼル機
関では一部の吸入空気のみしかループ掃気を行なうため
に使用されないので、良好なループ掃気を確保できない
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に本発明によればシリンダヘ
ッド内壁面から燃焼室に向けて延びるマスク壁を給気弁
と排気弁との間に形成し、マスク壁が排気弁側に位置す
る給気弁周縁部と弁座間の開口を給気弁の全開弁期間に
亙って閉鎖するようにしている。
〔実施例〕
第１図から第３図を参照すると、１はシリンダブロック
、２はシリンダブロック１内で往復動するピストン、３
はシリンダブロック１上に固定されたシリンダヘッド、
４はシリンダヘッド３の内壁面３ａとピストン２の頂面
間に形成された燃焼室を夫々示す。シリンダへ・ンド３
の内壁面３ａＪ：：には、燃焼室４に向けて突出しかつ
シリンダヘッド３の内壁面３ａの直径に沿いその直径の
全体に亙って延びる隆起部５が形成される。第１図にボ
すようにごの隆起部５はその下端部に尾根５ａを有する
三角形状断面を有しており、この隆起部５の根元部が第
１図から第３図において５ｂで示される。隆起部５の一
例には一対の給気弁６が配置され、隆起部５の他側には
一対の排気弁７が配置される。
また、隆起部５の中央部５ｃは排気弁７側に湾曲せしめ
られており、この湾曲中央部５Ｃの給気弁６側に点火栓
８が配置される。従って点火栓８はほぼシリンダ軸線上
に位置し、しかも隆起部５に対して給気弁６側に配置さ
れている。隆起部５上には排気弁７側に位置する給気弁
６周縁部と弁座９間の開口を覆うために各給気弁６に対
して夫々マスク壁１０が形成されている。これらのマス
ク壁１０は対応する給気弁６の周縁部に極めて近接配置
されかつ給気弁６の周縁部に沿って延びる断面円弧状を
なしており、更にこれらのマスク壁１０は第１図におい
て鎖線で示す最大リフト位置にある給気弁６よりも下方
まで燃焼室４に向けて延びている。従って排気弁７側に
位置する給気弁６周縁部と弁座９間の開口は給気弁６の
開弁期間全体に亙ってマスク壁１０により閉鎖されるご
とになる。一方、排気弁７０周縁部と隆起部５の根元部
５ｂとの間には一定の間隔が設けられており、従って給
気弁６側に位置する排気弁７周縁部と弁座１１間の開口
は隆起部５によって閉鎖されることがない。従って排気
弁７が開弁すると排気弁７と弁座１１間に形成される開
口はその全体が燃焼室４内に開口するこ七になる。
シリンダヘッド３内には給気弁６に対して給気ポート１
２が形成され、排気弁７に対して排気ポート１３が形成
される。各給気ポート１２は例えば機関によって駆動さ
れる機械式過給機１４および給気ダクト１５を介して図
示しないエアクリーナに接続されており、給気ダクト１
５内にはスロットル弁１６が配置される。各給気ポート
１２の上壁面には燃料噴射弁１７が配置され、各燃料噴
射弁１７からは広がり角の小さい剛体状の燃料が給気弁
６の第３図においてハツチングで示す領域１８に向けて
噴射される。この領域１８は給気ポート１２軸線に関し
て点火栓８側に位置し、かつ両給気弁６の弁ステムを結
ぶ線に対して点火栓８と反対側に位置する。
第４図は給気弁６および排気弁７の開弁期間の一例、お
よび燃料噴射期間の一例を示している。
第４図に示す例においては給気弁６よりも排気弁７が先
に開弁じ、給気弁６よりも排気弁７が先に閉弁する。更
に燃料噴射期間は給気弁６の開弁後、下死点ＢＤＣ前ま
での間に設定されている。
第５図は給気弁６および排気弁７の弁リフトおよび排気
ボート１３内の圧力変化Ｐ　Ｉｌ　　Ｐ　２＋　ＱＩ＋
Ｑ２を示している。これらの圧力変化Ｐ、、Ｐ。
Ｑ、、Ｑ２については後述する。
次に第６図および第７図を参照して掃気作用および成層
化作用について説明する。第６図は低負荷運転時を示し
ており、第７図は高負荷運転時を示している。また、第
６図（Ａ）および第７図（八）は給気弁６が開弁じた直
後を示しており、第６図（Ｉｌ）および第７図（Ｂ）は
ピストン２がほぼ下死点にあるときを示している。
まず初めに第６図を参照して機関低負荷運転時について
説明する。
ピストン２が下降して排気弁７が開弁すると燃焼室４内
の高圧既燃ガスが排気ボー１−１３内に流出し、その結
果第５図において１）、で示すように排気ポート１３内
の圧ツノは一時的に正圧となる。
この正圧Ｐ１は排気通路内を下流に向けて伝播し、各気
筒の排気通路の集合部において反射し、今度は負圧とな
って再び排気ポート１３内に伝播してくる。従って給気
弁６が開弁すると第５図においてＲ２で示されるように
排気ポート１３内内には負圧が発生ずる。この負圧の発
生ずる時期は排気通路の長さに依存している。機関低負
荷運転時は燃焼圧が低く、従って排気ポート１３内に発
生ずる正圧Ｐ１．負圧Ｐ２は比較的小さい。
給気弁６が開弁すると給気ボート１２から燃焼室４内に
燃料を含んだ新気が流入するが、給気弁６の開口に対し
てマスク壁１０が設けられているために新気および燃料
は主にマスク壁１０と反対側の給気弁６の開口部から燃
焼室４内に流入する。
一方、給気弁６が開弁すると第５図においてＲ２で示さ
れるように排気ポート１３内には負圧が発生するので燃
焼室４の−Ｆ方部の既燃ガスがこの負圧によって排気ポ
ート１３内に吸い出される。この既燃ガスの移動によっ
て新気および燃料は第６し１（八）において矢印Ｒ７で
示すように排気弁７に向けて引っばられ、斯くして燃料
が点火栓８（第１図）の周りに導かれる。次いで第６図
（Ｂ）に示すようにピストン２が下降すると燃料を含ん
だ新気はＲ２で示されるように給気弁６下方のシリンダ
内壁面にに沿って下方に向かう。しかしながら機関低負
荷運転時は燃焼室４内に流入する新気量は少なくしかも
流入速度が遅いために新気はピストン２の頂面まで達せ
ず、燃焼室４の上方部に滞留している。従ってピストン
２が上昇すると燃焼室４の上方部には混合気が集まり、
燃焼室４の下方部には残留既燃ガスが集まるために燃焼
室４内は成層化されることになる。斯くして混合気が点
火栓８によって確実に着火せしめられることになる。
一方、機関高負荷運転時には燃焼圧が高くなるために第
５図においてＱ、で示されるように排気ポート１３内に
発生する正圧が高くなり、またごの正圧Ｑ、の反射波で
ある負圧Ｑ２も大きくなる。
また、負圧Ｑ２のピークは負圧Ｐ２のピークよりも若干
遅れて発生する。
機関高負荷運転時には燃焼室４内に流入する新気の量が
多く、しかも流入速度が速くなる。従って給気弁６が開
弁すると多量の新気が高速度で燃焼室４内に流入する。
次いで排気ポート１３内に発生する負圧Ｑ２によって燃
焼室４の−Ｌ方部の既燃ガスが排気ボー１−１３内に吸
い出されると第７図（八）において矢印Ｓ、、Ｓ２でポ
されるように新気は燃焼室４の中心部の方に向きを変え
る。次いで更にピストン２が下降すると第７図（Ｂ）に
おいて３３で示されるように新気は給気弁６下方のシリ
ンダ内壁面に沿って下方に向かい、ピストン２の頂面に
達する。従って燃焼室４内の既燃ガスは第７図（Ｂ）に
おいて矢印′■゛で示ずように新気により徐々に追いや
られて排気ポート１３内に排出され、斯くして燃焼室４
内ではループ掃気が行なわれることになる。
給気弁６および排気弁７を具えた２ザイクル内燃機関で
はこのようなループ掃気が最も掃気効率がよい。また２
ザイクル内燃機関では残留既燃ガス量が多く、このよう
に残留既燃ガスが多い場合においても良好な着火燃焼を
確保するためには点火栓８の周りに混合気を集めておく
こと、即ら良好な成層化を行なうことが必要となる。第
１図から第３図に示す実施例ではマスク壁１ｏを設ける
ことによって新気および混合気がシリンダヘッド３の内
壁面３ａに沿って排気ボー１へ１３内に流出することが
なく、それによって良好なループ掃気を確保できるばか
りでなく、良好な成層化も確保することができる。
また、点火栓８を隆起部５に対して給気弁６側に配置す
ることによって点火栓８の周りに混合気が集まりやすく
なり、従って点火栓８による混合気の良好な着火を確保
することができる。特に隆起部５の湾曲中央部５ｃによ
り包囲された領域には混合気が滞留しやすく、この領域
内に点火栓８が配置されているので着火性が向上せしめ
られる。
また、燃料噴射弁１７から噴射された燃料は給気弁６の
かさ部背面に衝突して霧化した後にただちに燃焼室４内
に供給されるので、燃料が吸気ボート１２の内壁面上に
付着することがない。
第８図および第９図は更に良好なループ掃気を確保でき
るようにした２サイクル内燃機関の別の実施例を示す。
この実施例ではシリンダヘッド内壁面３ａ上に凹溝２０
が形成され、この凹溝２０の底壁面をなすシリンダヘッ
ド内壁面部分３ｂＪ：に給気弁６が配置される。一方、
凹溝２０を除くシリンダヘッド内壁面部分３ｃはほぼ下
用をなし、このシリンダヘッド内壁面部分３ｃ上に排気
弁７が配置される。シリンダヘッド内壁面部分３ｂとシ
リンダヘッド内壁面部分３Ｃは凹溝２０の周壁２１を介
して互いに接続されている。ごの凹溝周壁２１は給気弁
６の周縁部に極めて近接配置されかつ給気弁６の周縁部
に沿って円弧状に延びるマスク壁２１ａと、給気弁６間
に位置する新気ガイド壁２１ｂと、シリンダヘッド内壁
面３ａの周壁と給気弁６間に位置する新気ガイド壁２１
ｃとにより構成される。各マスク壁２１ａは最大リフト
位置にある給気弁６よりも下方まで燃焼室４に向けて延
びており、従って排気弁７側に位置する給気弁６周縁部
と弁座９間の開口は給気弁６の開弁期間全体に亙ってマ
スク壁２１ａにより閉鎖されることになる。また、各新
気ガイド壁２１ｂ、２１ｃはほぼ同一平面内に位置して
おり、更にこれらの新気ガイド壁２１ｂ、２１ｃは両給
気弁６の中心を結ぶ線に対してほぼ平行に延びている。
点火栓８はシリンダヘッド内壁面３ａの中心に位置する
ようにシリンダヘッド内壁面部分３ｃ上に配置されてい
る。
この実施例では第１図から第３図に示す実施例に比べて
円弧状に延びるマスク壁２１ａの長さが長く、給気弁６
とその弁座９間に形成される開口のうちで排気弁７側に
位置するほぼ１／３の開口がマスク壁２１ａにより閉鎖
され、排気弁７と反対側に位置するほぼ２／３の開口か
ら新気が供給される。
（］１） 更にこの実施例では給気弁６から流入した新気は新気ガ
イド壁２１ｂ・、２１ｃによりシリンダ内壁面に沿って
下方に向かうように案内される。従っ゛にの実施例では
給気弁６が開弁じたときには第１０図において矢印Ｕで
示すように大部分の新気がシリンダ内壁面に沿ってピス
トン２の頂面に向かい、斯くして良好なループ掃気が行
なわれることになる。
第１１図および第１２図は本発明を２サイクルデイ一ゼ
ル機関に適用した場合を示している。この実施例では給
気弁６と排気弁７間のシリンダヘッド内壁面３ａ上に下
方に向けて突出する突条３０が形成され、この突条３０
の近傍に燃料噴射弁３１が配置される。この突条３０は
給気弁６の周縁部に極めて近接配置されかつ給気弁６の
周縁部に沿って円弧状に延びるマスク壁３０ａを有する
。
マスク壁３０ａは最大リフト位置にある給気弁６よりも
下方まで燃焼室４に向けて延びており、従って排気弁７
側に位置する給気弁６周縁部と弁座間の開口は給気弁６
の開弁期間全体に亙ってマスクｑ３ｏ　ａにより閉鎖さ
れることになる。従ってこの実施例でも新気は第１２図
において矢印Ｖで示すように流れ、斯くして良好なルー
プ掃気が行なわれることになる。なお、突条３０の突出
量が大きいときは突条３０をピストン２のキャビティに
対面配置することによって突条３０とピストン２との干
渉を回避することができる。
なお、これまで述べた各実施例ではマスク壁がシリンダ
ヘッド上に形成されているがこのマスク壁をシリンダヘ
ッドとは別体の部材上に形成することができる。この場
合には給気弁シート或いは排気シートの形状を工夫して
マスク壁をこれら弁シート上に形成することもできる。
〔発明の効果〕
排気弁側に位置する給気弁周縁部と弁座間の開口を給気
弁の全開弁期間に亙ってマスク壁により閉鎖することに
よって良好なループ掃気を確保でき、それによって良好
な燃焼と機関高出力を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は２サイクル内燃機関の側面断面図、第２図はシ
リンダヘッド内壁面を示す図、第３図はシリンダヘッド
の平面断面図、第４図は給排気弁の開弁期間を示す線図
、第５図は給排気弁の弁リフトおよび排気ポート内の圧
力変化を示す図、第６図は低負荷運転時の作動を説明す
るだめの図、第７図は高負荷運転時の作動を説明するた
めの図、第８図は別の実施例を示ず２サイクル内燃機関
の側面断面図、第９図は第８図のシリンダヘッド内壁面
を示す図、第１０図は作動を説明するだめの図、第１１
図は２サイクルデイ一ゼル機関のシリンダヘッドの底面
図、第１２図は２ザイクルデイ一ゼル機関の側面断面図
である。 ３・・・・・・シリンダヘッド、　　　４・・・・・・
燃焼室、５・・・・・・隆起部、　　　　　　６・・・
・・・給気弁、７・・・・・・排気弁、　　　　　　　
８・・・・・・点火栓、１０、２１ａ、　３０ａ−マス
ク壁。 第 図 ／ （Ａ） 第 図 （Ａ） 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 　シリンダヘッド内壁面から燃焼室に向けて延びるマス
    ク壁を給気弁と排気弁との間に形成し、該マスク壁が排
    気弁側に位置する給気弁周縁部と弁座間の開口を給気弁
    の全開弁期間に亙って閉鎖する２サイクル内燃機関の燃
    焼室構造。
JP63102659A 1987-07-09 1988-04-27 ２サイクル内燃機関の燃焼室構造 Expired - Fee Related JPH0733770B2 (ja)

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AU18758/88A AU589321B2 (en) 1987-07-09 1988-07-06 A combustion chamber of a two-stroke engine
CA000571596A CA1319576C (en) 1987-07-09 1988-07-08 Combustion chamber of a two-stroke engine
DE8888110956T DE3872074T2 (de) 1987-07-09 1988-07-08 Zweitaktmotor.
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