JPH0378526A - ２ストローク内燃機関 - 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 この発明は、シリンダ側面に開口した掃気ポートおよび
排気ポートをピストンが開閉するポートスカベンジング
形式の２ストローク内燃機関の改良に関する。

従来の技術 シリンダ側面に開口した掃気ポートと排気ポートとをピ
ストンで開閉するようにした２ストローク内燃機関では
、爆発の後、ピストンが所定位置（通常ＡＴＤＣ９０°
前後）まで下降した時点で排気ポートが開かれて、シリ
ンダ内圧力により燃焼ガスの排出が開始される。そして
更にピストンが次の所定位置（通常ＡＴＤＣ１２０°前
後）まで下降して掃気ポートが開かれると、クランク室
で圧縮されていた新気が燃焼室内に流入し、残留してい
た燃焼ガスを掃気しつつシリンダ内に充満する。またピ
ストンが上昇に転じると、初めに掃気ポートが閉じ、続
いて排気ポートが閉じてガス交換が完了する。

このような２ストローク内燃機関においては、良く知ら
れているように、低速低負荷域において、掃気ポートか
ら排気ポートへ吹き抜けが生じ、掃気効率が低下して、
燃焼が不安定になるとともに出力低下（第７図の破線参
照）を生じる、という不具合がある。

この問題に対処するために、従来から、排気ポート上縁
部に、該排気ポートの開閉時期を変化させる排気制御弁
を配設したものが知られている（例えば特開昭６２−２
３５２３号公報等）。このものでは、弁体の先端下縁で
実質的な排気ポート開閉時期が定まるので、低速低負荷
側で該排気制御弁を下方位置に制御することによって、
排気ポート開時期が遅くなり、低速トルクの向上ならび
に燃焼の安定化が図れる。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記従来のように、掃気ポートの開時期
を固定したまま排気ポートの開時期のみを遅延させるよ
うにしたのでは、その遅延可能な範囲には自ら限界があ
る。すなわち、排気ポート開時期と掃気ポート開時期と
は、クランク角で３０°弱程度しか離れていないので、
排気ポート開時期のリタード量は最大でも２０°程度し
か確保できない。従って、アイドル等の低速低負荷域で
必ずしも十分な効果を得ることはできない。

また排気ポート開時期のみを遅らせることで、該排気ポ
ート開時期と掃気ポート開時期とが接近してしまい、ブ
ローダウン期間が過度に短くなる。

そのため、第６図に示すように、シリンダ内の圧力が十
分低下する前に掃気ポートが開く形となり、掃気ポート
への燃焼ガスの逆流が生じて掃気効率が低下してしまう
。

課題を解決するための手段 そこで、この発明は、排気ポート開時期の制御と同時に
掃気ポート開時期を制御するようにしたものである。す
なわち、この発明に係る２ストローク内燃機関は、新気
を圧縮するクランク室に連通し、かつシリンダ側面に開
口した掃気ポートと、同じくシリンダ側面に開口した排
気ポートとを備え、両ポートをピストンが開閉する２ス
トローク内燃機関において、上記排気ポートの上縁部に
、該排気ポートの開閉時期を変化させる排気制御弁を配
設するとともに、上記掃気ポートの上縁部に、該掃気ポ
ートの開閉時期を変化させる掃気制御弁を配設し、かつ
両制御弁のアクチュエータを機関の回転数と負荷とに基
づいて制御する制御回路を設け、低速低負荷側で排気ポ
ート、掃気ポート双方の開時期を遅らせるようにしたこ
とを特徴としている。

作用 上記排気制御弁および掃気制御弁の位置は、機関の回転
数と負荷とに基づいて制御され、これに応じて、排気ポ
ートの開閉時期および掃気ポートの開閉時期が定まる。

機関の低速低負荷側では、排気ポートの開時期が遅れ側
に制御され、同時に、掃気ポートの開時期も遅れ側に制
御される。

実施例 以下、この発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明
する。

第１図はこの発明に係る２ストローク内燃機関の断面図
であって、シリンダブロック１の下部にクランクケース
カバー２がボルト３により固定されて密閉されたクラン
ク室４が形成されているとともに、シリンダ部に別体の
シリンダライナ５が圧入等により装着され、かつその上
端をシリンダヘプト６が閉塞している。

７は、上記シリンダライナ５内を摺動するピストン、８
は上記クランク室４に収容されたクランクシャフト、９
は両者を連結したコネクティングロッドである。

上記クランク室４に接続形成された吸気ポートＩＯには
、クランク室４内に流入した新気の逆流を防止するリー
ドバルブ１１が配設されている。

またシリンダヘッド６には、ピストン７により画成され
る燃焼室１２へ向けて燃料を噴射供給する燃料噴射弁１
３および点火栓１４が装着されている。

そして、上記シリンダライナ５の側面には、上記ピスト
ン７によって開閉される排気ポート１５および掃気ポー
ト１６が略矩形に開口形成されている。上記排気ポート
１５は図示せぬ触媒や消音器等からなる排気系に接続さ
れる。また上記掃気ポート１６は、掃気１通路１７を介
してクランク室４に連通している。

上記排気ポート１５の上縁部には、回動軸１８ａに固定
された弁体１８ｂからなる排気制御弁１８が配設されて
いる。この排気制御弁！８は、上記回動軸１８ａを中心
として上下に回動可能に構成されており、排気ポート１
５開口部の上端縁に連続する円弧面１８ｃが弁体１８ｂ
先端に形成されていて、排気ポー）１５上部を覆うよう
になっている。上記回動軸１８ａは、第２図に示すよう
に、排気ポート１５を貫通しており、その一端にサーボ
モータ等からなるアクチュエータ１９が連係している。

尚、２０はシール部材である。従って、ピストン７の摺
動に伴う排気ポート１５の実質的な開閉時期は、上記排
気制御弁１８の回動位置、詳しくは弁体ｔｓｂの先端下
縁の位置でもって定まる。

また上記掃気ポート１６の上縁部には、同様に、回動軸
２１ａに固定された弁体２１ｂからなる掃気制御弁２１
が配設されている。この掃気制御弁２１は、上記回動軸
２１ａを中心として上下に回動可能に構成されており、
掃気ポート１６開ロ部の上端縁に連続する円弧面２１ｃ
が弁体２１ｂ先端に形成されていて、掃気ポート１６上
部を覆うようになっている。上記回動軸２１ａは、やは
りサーボモータ等からなるアクチュエータ２２によって
駆動される。従って、ピストン７の摺動に伴う掃気ポー
ト１６の実質的な開閉時期は、上記掃気制御弁２１の回
動位置、詳しくは弁体２１ｂの先端下縁の位置でもって
定まる。

上記排気制御弁１８．掃気制御弁２１のアクチュエータ
１９．２２は、制御回路２３が出力する制御信号によっ
てそれぞれ制御される。この制御回路２３には、図示せ
ぬクランク角センサ等によって検出される機関の回転数
信号とエアフロメータ等によって検出される負荷信号と
が入力されており、これらに基づいて各制御弁１８．２
１を最適位置に制御するようになっている。

第３図は、上記排気ポート１５および掃気ポート１６の
開閉時期を図示した説明図であって、排気制御弁Ｉ８が
最ら上方っまり上死点（ＴＤＣ）側に位置する基準位置
では、排気ポート１５は例えば９１″ＡＴＤＣで開く。

また掃気制御弁２１が最も上方つまり上死点側に位置す
る基準位置では、掃気ボー）　１６　＋；ｉ例えば１２
０’　ＡＴＤＣで開く。そして、排気制御弁１８が下方
に回動すると、それに応じて排気ポート１５の開時期が
遅くなり、同様に、掃気制御弁２Ｉが下方に回動すると
、掃気ポート１６の開時期が遅くなる。尚、そのリター
ド量を、それぞれα、β（’　ＣＡ）として示す。

上記制御回路２３においては、第４図に示したような制
御特性図に沿って、負荷と回転数とに対応した最適なリ
タード量α、βが決定され、これに沿うようにアクチュ
エータ１９．２２が制御される。すなわち、この制御特
性の傾向としては、高速高負荷域でリタード量α、βが
Ｏ近くとなり、低速低負荷側でリタード量α、βが大と
なる。最大では、３０°強のリタード量が与えられる。

また掃気ポート１６側のリタード量βの方が排気ポート
１５側のリタード量αよりも小さく、０．６α〜０．９
α程度となる。尚、高速域で０．６α付近、低速域で０
．９α付近となる。

このように排気ポート１５開時期を遅らせると同時に掃
気ポート１６開時期を遅らせることによって、排気ポー
ト１５のリタード量αを十分に大きく与えることが可能
になり、かつ同時に、排気ポート１５が開いてから掃気
ポート１６が開くまでのブローダウン期間を十分大きく
確保することができる。第５図は一例として、１２０Ｏ
ｒｐｍの全開時に、α＝１９°、β−１７°　（つまり
排気ポート１５の開時期が１１０″ＡＴＤＣ，掃気ポー
ト１６の開時期が１３７°である）のリタードを行った
場合の燃焼ガス（実線）および新気（破線）の流れの状
態を示しており、同図に明らかなように、十分なブロー
ダウン期間を与えることで、掃気ポート１６開時の燃焼
ガスの逆流が防止される。尚、第６図の従来例は、排気
ポート１５の開時期を同様に１１０°ＡＴＤＣまでリタ
ードさせ、かつ掃気ポート■６の開時期は１２０１ＡＴ
ＤＣに保った場合の特性であり、前述したように掃気ポ
ート！６開時に燃焼ガスの逆流を生じている。

従って、掃気効率の向上により低速域での出力向上が図
れ、かつ低負荷域でも燃焼が安定したものとなる。第７
図は、低速域での図示平均有効圧を従来のものと比較し
て示したものであり、破線は排気ポート開時期を９１″
ＡＴＤＣ１掃気ボ一ト開時期を１２０°ＡＴＤＣに固定
した従来例、−点鎖線は排気ポート開時期を１１０°Ａ
ＴＤＣに遅らせ、かつ掃気ポート開時期を１２０°ＡＴ
ＤＣに保った従来例、実線は排気ポート開時期および掃
気ポート開時期をそれぞれ１１０°ＡＴＤＣ，＋３７°
ＡＴＤＣに遅らせた実施例の各特性を示している。この
図に明らかなように、低速域で大幅な出力向上を達成で
きる。

発明の効果 以上の説明で明らかなように、この発明に係る２ストロ
ーク内燃機関においては、排気ポートの開時期の制御と
同時に掃気ポートの開時期を制御するようにしたので、
低速低負荷側で排気ポート開時期のリタード量を十分に
大きく４えることが可能になるとともに、ブローダウン
期間を十分に確保でき、掃気効率の向上ひいては出力の
向上および燃焼の安定化が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る２ストロークエンジンの一実施
例を示す断面図、第２図はその要部の断面図、第３図は
排気ポートおよび掃気ポートの開閉時期を示す特性図、
第４図はこの実施例におけるリタード量の制御特性図、
第５図は燃焼ガスおよび新気の流量特性図、第６図は従
来例における同様の流量特性図、第７図はこの実施例の
図示平均有効圧の特性を従来と比較して示す特性図であ
る。 ４・・・クランク室、５・・・シリンダライチ、１５・
・・排気ポート、１６・・・掃気ポート、１８・・・排
気制御弁、２１・・・掃気制御弁、２３・・・制御回路
。 第２図 ＢＤＣ 第５図 ／７−７ンク角 ムＢＤＣ 第６図 ７７ランク角 ムＢＤＣ 機関回汽穫 Ｘ　１０００　ｒｐｍ 第７図 機関回転数 ｘ　＋ＯＯＯｒｐｍ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）新気を圧縮するクランク室に連通し、かつシリン
   ダ側面に開口した掃気ポートと、同じくシリンダ側面に
   開口した排気ポートとを備え、両ポートをピストンが開
   閉する２ストローク内燃機関において、上記排気ポート
   の上縁部に、該排気ポートの開閉時期を変化させる排気
   制御弁を配設するとともに、上記掃気ポートの上縁部に
   、該掃気ポートの開閉時期を変化させる掃気制御弁を配
   設し、かつ両制御弁のアクチュエータを機関の回転数と
   負荷とに基づいて制御する制御回路を設け、低速低負荷
   側で排気ポート、掃気ポート双方の開時期を遅らせるよ
   うにしたことを特徴とする２ストローク内燃機関。