JPH03151531A - ２サイクルエンジン - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、２サイクルエンジンに関し、特に、掃気と混
合気の導入とを過給機の過給作用を利用して行うように
した２サイクルエンジンの改良に係るものである。

［従来の技術］ 一般に、２サイクルエンジンは、１回転毎に爆発行程を
有しているため、４サイクルエンジンに比べて単位気筒
容積あたりの出力（比出力）が太き（、振動も少ない。

そのため、小形軽量化を図るには好都合である。

ところが、従来普及しているいわゆるクランク室圧縮掃
気方式の２サイクルエンジンは、クランク室内に潤滑系
統を独立して配置することができないため、ピストンの
焼き付きを有効に防止するのが難しい。また、混合気内
に潤滑オイルを混入させる関係で、オイル消費量が多く
、排気白煙の発生を招き易い。しかも、シリンダ内に供
給される新気に混入する残留ガスが多く、また、新気の
吹抜けも多いので、エミッションの悪化を招き易い上に
、始動性や低速軽負荷時の安定性に問題がある。

本発明は、以上のような利点を損ねることなしに、その
欠点を解消することができる新しい方式の２サイクルエ
ンジンを開発する途上においてなされたものであるが、
その先行技術として、例えば、実開昭６２−９５１３６
号公報に示されるようなものがある。この２サイクルエ
ンジンは、クランク角変化に同期させて開閉駆動される
吸気弁と、排気弁とをシリンダヘッドにそれぞれ設けて
いる。シリンダヘッドには、その吸気弁を介してシリン
ダ内に連通ずる吸気通路を接続しておき、その吸気通路
に過給機から吐出される圧縮空気を導入するようにして
いる。シリンダ内には、燃料噴射弁の先端を臨ませてい
る。

その作動は次のようである。まず、シリンダ内の爆発圧
力によりピストンが上死点から下死点に向かう途中にお
いて、排気弁を開いて排気ブローダウンを行わせる。一
定のブローダウン期間が経過した後に吸気弁を開き始め
掃気を開始する。−定の掃気期間が経過した後に、排気
弁を閉じる。

その後は、前記吸気通路から空気のみをシリンダ内に過
給する。一定期間過給を行った時点で吸気弁を閉じ圧縮
行程に移行する。その圧縮行程で前記燃料噴射弁からシ
リンダ内に燃料を噴射し、上死点近傍で点火を行って爆
発行程に移る。

しかして、このようなものであれば、４サイクルエンジ
ンと同様に燃料系統と潤滑系統とを分離することができ
るので、ピストンの焼き付きを有効に防止することがで
き、また、混合気中にオイルが混入することによって発
生する種々の不具合をも解消することができる。しかも
、燃料分を含まない空気のみによって掃気番行うことが
できるので、残留ガスの影響による不斉燃焼や、混合気
の吹抜けによるエミッションの悪化等も防止できる。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、このような構成のものでは、高温になるシリ
ンダ内に燃料噴射弁を臨設しておく必要があり、しかも
、高圧になる圧縮行程で、その燃料噴射弁から所要量の
燃料を正確なタイミングで噴射する必要がある。そのた
め、燃料噴射機構が複雑化するという問題がある。

このような不具合に対処するために、前記吸気弁よりも
上流側に位置する吸気通路内に燃料を噴射するように構
成することも考えられる。ところが、このようにすると
、その吸気通路の内壁面に燃料が付着するため、掃気時
にその燃料の一部がシリンダ内に持ち出され、混合気の
吹抜けに類似した現象を惹起させる虞がある。

本発明は、以上のような不具合をことごとく解消するこ
とを目的としている。

［課題を解決するための一手段］ 本発明は、このような目的を達成するために、次のよう
な構成を採用したものである。

すなわち、本発明に係る２サイクルエンジンは、クラン
ク角変化に同期させて開閉駆動される空気系吸気弁と、
混合気系吸気弁と、排気弁とをシリンダヘッドにそれぞ
れ設けておき、過給機から吐出される給気を、前記空気
系吸気弁を介してシリンダ内に連通ずる空気系吸気通路
と、途中に燃料供給手段を有し前記混合気系吸気弁を介
してシリンダ内に連通ずる混合気系吸気通路との双方に
導入し得るように構成し、前記空気系吸気弁と、前記混
合気系吸気弁と、前記排気弁とを、次の（ａ）〜（ｄ）
に示すタイミングで開閉させように設定していることを
特徴としている。

（ａ）ピストンが上死点から下死点に向かう途中で前記
排気弁を開成させて、ブローダウンを開始させる。

（ｂ）一定のブローダウン期間を経た後に前記空気系吸
気弁を開き始め、掃気を開始させる。

（ｃ）一定の掃気期間を経た後に、前記混合気系吸気弁
を開成させるとともに、前記排気弁を閉じる。

（ｄ）一定期間混合気をシリンダ内に過給した後に、前
記空気系吸気弁と前記混合気系吸気弁を閉じる。

なお、ここで、排気弁は単弁形式のものであってもよい
し、複数弁形式のものであってもよい。

単弁形式のものを採用する場合には、該排気弁と前記空
気系吸気弁とを、シリンダの中心を挟んで対向する位置
に相対配置するのが、掃気を確実に行う上で好ましい。

多気筒エンジンの場合には、通常、前記空気系吸気通路
および前記混合気系吸気通路は、それぞれ途中で分岐さ
せて各々のシリンダに接続する。

その際、前記燃料供給手段は、前記混合気系吸気通路の
分岐していない上流部分に設けてもよいし、分岐した後
の各分岐通路部分にそれぞれ設けてもよい。

過給機としては、低速回転域から過給効果を発揮し得る
スーパーチャージャ等の機械式のものを採用するのが好
ましいが、他の形式のものも必要に応じて使用し得る。

［作用］ シリンダ内の爆発燃焼圧力により、ピストンが上死点か
ら下死点に向けて押し下げられ、クランクシャフトから
外部にエネルギが出力される。その爆発行程を終了させ
るべき所定のクランク角に達した時点で排気弁が開成す
る。その結果、その排気弁からシリンダ内の排気ガスが
激しく流出する。つまり、ブローダウンが開始される。

一定のブローダウン期間を経た後に前記空気系吸気弁が
開き始め掃気が開始される。この際には、燃料供給手段
を有しない空気系吸気通路を通過した空気のみが、シリ
ンダ内に供給され、該シリンダ内の排気ガスを排気弁を
通して押し出すことになる。

一定の掃気期間を経た後に、前記混合気系吸気弁が開成
し、混合気の導入が開始される。それと相前後して前記
排気弁が閉じる。しかして、前記混合気は、過給機の過
給作用により、強制的にシリンダ内に供給される。その
際にも、空気系吸気通路からは空気のみの過給が続けら
れている。そのため、接近した両吸気弁から、混合気と
、空気とが激しく衝突しながらシリンダ内に導入される
ことになり、いわゆるマイクロポルテックス（小過）が
発生し易くなる。その結果、空気と燃料とが、さらに均
一に混合される。このような作用は、例えば、混合気の
みをシリンダヘッド部分から供給し、掃気用空気は、シ
リンダの側壁から供給するようにしたような場合には得
られないものである。

すなわち、本発明のように、空気系吸気弁と、混合気系
吸気弁とを共にシリンダヘッドに設けて相互に近接配置
することによって、シリンダ内における燃料の分布性や
霧化性を極めて良好なものにすることが可能になる。こ
のようにして一定期間混合気をシリンダ内に過給した後
に、前記空気系吸気弁と前記混合気系吸気弁が閉じて、
圧縮行程に移行することになる。空気系吸気弁と混合気
系吸気弁とは、略同時に閉じるように設定してもよいが
、混合気系吸気弁の方を、若干遅らせて閉止させれば、
混合気系吸気通路内に残留している混合気を、効果的に
シリンダ内に押し出すことができる。その結果、より精
度の高い燃料供給制御が可能となる。

［実施例コ 以下、本発明の一実施例を第１図〜第３図を参照して説
明する。

第１図に概略的に示したエンジンは、空気系吸気弁１と
、混合気系吸気弁２と、排気弁３とをシリンダヘッド４
にそれぞれ設けておき、過給機たるスーパーチャージャ
５から吐出される給気を、空気系吸気通路６と、混合気
系吸気通路７との双方に導入し得るように構成した２サ
イクルエンジンである。空気系吸気通路６は、前記空気
系吸気弁１を介してシリンダ８内に連通しているととも
に、面積比で混合気系吸気通路７の約２倍の断面積を有
している。混合気系吸気通路７は、前記混合気系吸気弁
２を介してシリンダ８内に連通しており、途中に燃料供
給手段たるインジェクタ９を有している。インジェクタ
９の上流側には、混合気系吸気通路７がら空気系吸気通
路６側への混合気の吹き返しを防止するためのリード弁
１０を設けである。なお、前記インジェクタ９がら空気
系吸気通路６と混合気系吸気通路７との分岐部１１まで
の距離Ｓが約５０ｍｍ以上あれば、前記リード弁１０を
廃止してもよい。スーパーチャージャ５は、前記分岐部
１１とスロットルボディ１２との間に配置してあり、過
給圧制御弁１３を備えている。そして、過給圧が設定圧
を上回ると、前記過給圧制御弁１３が圧力リリーフ通路
１４を開いて過給圧を図示しないスロットルバルブの下
流側にリリーフするようになっている。

前記空気系吸気弁１と、混合気系吸気弁２と、排気弁３
を、第３図に示すように、クランク角変化に同期させて
それぞれ開閉駆動するようにしている。ピストン１５が
上死点から下死点ＢＤＣに向かう途中で前記排気弁３を
開成させて、ブローダウンを開始させ、一定のブローダ
ウン期間を経た後に前記空気系吸気弁１を開き始め、掃
気を開始させる。一定の掃気期間を経た後に、前記混合
気系吸気弁２を開成させるとともに、前記排気弁３を閉
じる。そして、一定期間混合気系吸気通路７から混合気
をシリンダ８内に過給した後に、先ず、空気系吸気弁１
を閉じ、これに若干遅らせて混合気系吸気弁２を閉じ、
ピストン１５の上死点直前でスパークプラグ１６により
混合気に点火を行うようにしている。

このような構成によると、シリンダ８内の爆発燃焼圧力
により、ピストン１５が上死点から下死点に向けて押し
下げられ、クランクシャフト１７から外部にエネルギが
出力される。その爆発行程を終了させるべき所定のクラ
ンク角に達した時点で排気弁３が開成する。その結果、
その排気弁３からシリンダ８内の排気ガスが激しく流出
する。

つまり、ブローダウンが開始される。一定のブローダウ
ン期間を経た後に前記空気系吸気弁１が開き始め掃気が
開始される。この際には、インジェクタ９を有しない空
気系吸気通路６を通過した空気のみが、スーパーチャー
ジャ５の過給作用によりシリンダ８内に押し込められる
ようにして供給され、シリンダ８内の排気ガスを排気弁
３を通して排気通路１８から外部に押し出すことになる
。

一定の掃気期間を経た後に、前記混合気系吸気弁２が開
成し、混合気の導入が開始される。それと相前後して前
記排気弁３が閉じる。しかして、前記混合気は、スーパ
ーチャージャ５の過給作用により、強制的にシリンダ８
内に供給される。その際にも、空気系吸気通路６からは
空気のみの過給が続けられている。そのため、接近した
両吸気弁１．２から、混合気と、空気とが激しく衝突し
ながらシリンダ８内に導入されることになり、マイクロ
ポルテックスが発生し易くなる。その結果、空気と燃料
とが、さらに均一に混合され、シリンダ８内における燃
料の分布性や霧化性を極めて良好なものにすることが可
能になる。このようにして一定期間混合気をシリンダ８
内に過給した後に、前記空気系吸気弁１と前記混合気系
吸気弁２が閉じて、圧縮行程に移行することになるが、
混合気系吸気弁２の方を、若干遅らせて閉止させれば、
混合気系吸気通路７内に残留している混合気を、効果的
にシリンダ８内に押し出すことができる。

その結果、より精度の高い燃料供給制御が可能となる。

以上のような構成によれば、比出力が大きく、振動も少
ない２サイクルエンジンの有する利点を損ねることなし
に、その欠点たるガス交換性等を改善することができる
。すなわち、ガス交換の際は、まず、燃料分を含まない
加圧された空気のみによりシリンダ８内の燃焼ガスを強
制的に押出すようにして排出させ、所定の掃気期間を経
た後に混合気系吸気通路７から混合気をシリンダ８内に
充填するようにしているので、残留ガスの影響による不
斉燃焼や、混合気の吹き抜けによるエミッションの悪化
等も有効に防止できる。

しかも、クランク室１９内を介さずにガス交換を行うこ
とができるため、４サイクルエンジンと同様に燃料系統
と潤滑系統とを分離することができる。そのため、ピス
トン１５や慴動部等を強制潤滑することができ、これら
の焼き付きを有効に防止することができる。また、混合
気中に潤滑オイルを混入させる必要がないので、これに
よる種々の不具合、例えば、オイル消費量が多く、排気
白煙の発生等を招くこともない。

また、過給機としてスーパーチャージャ５を用いると、
低速回転域から過給効果を発揮させることができるので
、掃気性の改善と相俟って、低速軽負荷時の運転性の不
安定に有効に対処することができる。

さらに、上記実施例のように、混合気系吸気通路７の断
面積を空気系吸気通路６より小さくしておけば、混合気
の流速を速めることができるので、燃料の壁面付着を有
効に抑えることができるとともに、混合気の充填効率を
高めることもできる。

また、空気系吸気通路６を大きくしておくと、多量の空
気を瞬時にシリンダ８内に過給できるので、掃気性をさ
らによくすることができる。

以上、本発明の一実施例について述べたが、本発明は前
記実施例に限定されないのは勿論である。

例えば、前記実施例では、一つの気筒について排気弁を
２個配設したが、主弁形式のものを採用する場合には、
第４図に示すように、排気弁４１と空気系吸気弁４２と
を、シリンダ４３の中心を挾んで対向する位置に相対配
置するのが、掃気を確実に行う上で好ましい。なお、４
４は、混合気系吸気弁４５を介してシリンダ４３内に連
通ずる混合気系吸気通路を示し、４６は空気系吸気通路
を示している。

また、多気筒エンジンの場合には、空気系吸気通路およ
び混合気系吸気通路を、それぞれ途中で分岐させて各々
のシリンダに接続しておき、燃料供給手段を、前記混合
気系吸気通路の分岐していない上流部分に設けてもよい
し、分岐した後の各分岐通路部分にそれぞれ設けてもよ
い。燃料供給手段としては、気化器を用いることも可能
である。

さらに、過給機としては、エアポンプ若しくは排気ター
ビン過給機等を利用することが可能である。また、過給
機は、スロットルボディの上流側に配置してもよい。

［発明の効果コ 以上詳述したように、本発明では、空気と混合気を所定
のバルブタイミングでもって各別に供給するとともに、
空気と混合気の導入を過給機の過給作用を利用して行う
ようにしているので、掃気性を効果的に高めることがで
きるとともに、燃料の吹き抜けを有効に抑えることがで
きる。その結果、エミッションや始動性、低速軽負荷時
等の運転性等を改善することができる。

また、前述のガス交換は、クランク室を介さずに行われ
るので、４サイクルエンジンと同様に燃料系と潤滑系と
を独立させることができる。このため、オイル消費量や
ピストンの焼き付き等を有効に防止することができる信
頼性および燃料制御性等に優れた２サイクルエンジンを
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図から第３図は本発明の一実施例を示し、第１図は
２サイクル工ンジン全体を示す概略図、第２図は同エン
ジンの一部を概略的に示す平面図、第３図はバルブタイ
ミングを示すダイヤグラム図である。第４図は本発明の
他の実施例を示す第２図相当の概略的な平面図である。 １・・・空気系吸気弁 ２・・・混合気系吸気弁 ３・・・排気弁 ４・・・シリンダヘッド ５・・・過給機（スーパーチャージャ）６・・・吸気系
吸気通路 ７・・・混合気系吸気通路 ８・・・シリンダ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 クランク角変化に同期させて開閉駆動される空気系吸気
   弁と、混合気系吸気弁と、排気弁とをシリンダヘッドに
   それぞれ設けておき、過給機から吐出される給気を、前
   記空気系吸気弁を介してシリンダ内に連通する空気系吸
   気通路と、途中に燃料供給手段を有し前記混合気系吸気
   弁を介してシリンダ内に連通する混合気系吸気通路との
   双方に導入し得るように構成し、前記空気系吸気弁と、
   前記混合気系吸気弁と、前記排気弁とを、 次の（ａ）〜（ｄ）に示すタイミングで開閉させるよう
   に設定していることを特徴とする２サイクルエンジン。 （ａ）ピストンが上死点から下死点に向かう途中で前記
   排気弁を開成させて、ブローダウンを開始させる。 （ｂ）一定のブローダウン期間を経た後に前記空気系吸
   気弁を開き始め、掃気を開始させる。 （ｃ）一定の掃気期間を経た後に、前記混合気系吸気弁
   を開成させるとともに、前記排気弁を閉じる。 （ｄ）一定期間混合気をシリンダ内に過給した後に、前
   記空気系吸気弁と前記混合気系吸気弁を閉じる。