JPH0410342Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、機械式過給機を具備した２サイクル
エンジンに関する。

［従来の技術］ ２サイクルエンジンは、通常シリンダブロツク
に掃気ポートと排気ポートを有し、クランクケー
スを通して新気を圧縮し掃気ポートから燃焼室に
入れるとともに排気ポートから排気ガスを排出す
るようになつている。そして掃気ポートと排気ポ
ートの開閉は、シリンダボアに摺接するピストン
自身によつて行なわれ、吸気弁、排気弁は具備さ
れない。

しかし、上記の通常の従来型２サイクルエンジ
ンでは、新気をクランクケースで圧縮して燃焼室
に導入するため、４サイクルエンジンのようなク
ランクケースでのオイル溜め式の潤滑ができず新
気にオイルを混ぜて潤滑するため、オイル消費や
HCエミツシヨンが問題であつた。また掃気ポー
ト、排気ポートがシリンダブロツクに設けられて
ポート角部がばね力で拡開されたピストンリング
に摺接してリングの摩耗が大になること、排気ポ
ートがシリンダボアの上端よりある距離下がつた
所に位置しているため燃焼室の上部にある燃焼ガ
スが排気ポートから抜けにくく掃気率が低下す
る、等の問題があつた。

これらの問題を軽減するために、実開昭48−
71204号公報、実開昭59−40521号公報に開示の考
案等が提案されている。実開昭48−71204号公報、
実開昭59−40521号公報の考案は、シリンダブロ
ツクに掃気ポートを設けて、該ポートに連なる吸
気系にルーツ送風機を設置し、掃気をクランクケ
ースを通さずにルーツ送風機で圧縮して燃焼室に
導入し、さらに燃焼室上部に排気弁を備えた排気
ポートを設けて燃焼室上部から排気させる２サイ
クルデイーゼルエンジンを開示している。

これによつて、新気はクランク室を経由しなく
て済み、オイル溜め式潤滑が可能となり、新気に
オイルを混合する必要がなくなるので、オイル消
費は低減され、かつ排気ポートが燃焼室上部にあ
るので、燃焼室上部の燃焼ガスが排気ポートから
円滑に排出され、掃気率が向上するという利点が
得られる。

［考案が解決しようとする課題］ しかしながら、上記１弁方式の２サイクルエン
ジンにおいては、上記利点があるにかかわらず、
掃気ポートが依然としてシリンダブロツクにある
ため、ピストンリングがポートのエツジにあた
り、リングの摩耗の問題が依然として残つてい
た。

また、ピストンリングで掻き落されたシリンダ
ボアの付着オイルが掃気ポートに溜り、次に燃焼
室に送り込まれることによるオイル消費の問題も
あつた。

さらに、ルーツ送風機から送り出される空気量
は特別な制御もなく、等回転では一定であるた
め、掃気も負荷等に関係なくほぼ一定で、NOx
エミツシヨンが多く、その低減のため排気再循環
装置等を必要とする問題があつた。

本考案は、クランク室を経由することなく吸気
を燃焼室に導入するタイプの２サイクルエンジン
において、シリンダブロツク部から掃気ポート、
排気ポートを除去して、往復動するピストンに嵌
着されたピストンリングとポートのエツジとのあ
たりによるリング摩耗の問題、ポートへの掻き落
しオイルの溜りによるオイル消費増大の問題を軽
減し、さらにNOxエミツシヨンを低減させ、低
回転時の安定性向上させることを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成するための本考案に係る機械式
過給機付き２サイクルエンジンは、２サイクルエ
ンジンの燃焼室上部に吸気弁と排気弁を設けて吸
気、排気をバルブ方式にするとともに、吸気弁が
設けられた吸気ポートにクランク室を経由せずに
連なる吸気系に機械式過給機を設け、該吸気系
に、過給機上下流部を連通するバイパス通路を設
け、該バイパス通路に流量制御弁を設けて過給圧
を制御可能とし、該流量制御弁による過給圧の制
御を高負荷時と低回転時には過給圧を上げ低負荷
時でかつ高回転時には過給圧を下げるように設定
したものから成る。

［作用］ 上記２サイクルエンジンでは、燃焼室上部に設
けた吸気弁を介してクランク室を介さずに空気を
燃焼室に送り込むため、クランク室のオイルが給
気にまき込まれることがなくオイル消費が低減さ
れる。また、従来シリンダブロツクに設けられて
いた掃気孔がなくなり、ピストンリングが掃気孔
のエツジにあたることがなく、ピストンリングの
摩耗が大幅に低減できるとともに、掃気ポートに
オイルが溜まり続いて燃焼室に送り込まれて燃焼
されることもなくなり、オイル消費が低減され
る。

さらに、過給圧制御により、高負荷時は掃気を
十分行ない、出力を高めると同時に、軽負荷時は
掃気を少なくし、残留ガスを多くしてNOxエミ
ツシヨンを低減し、EGR装置を不要とするとと
もに、エンジン低回転時は負荷に関係なく過給圧
を上げ、始動性、アイドル安定性を向上させるこ
とができる。

［実施例］ 以下に、本考案に係る機械式過給機付き２サイ
クルエンジンの望ましい実施例を、図面を参照し
て説明する。

第１図において、２サイクルデイーゼルエンジ
ン１はシリンダブロツク２内に往復動するピスト
ン３を有し、クランク４を回転させる。シリンダ
ブロツク２とピストン３とシリンダヘツドとで囲
まれる空間に燃焼室６が形成され、燃焼室６に連
なる副燃焼室７に燃料噴射弁８から燃料が噴射さ
れる。燃料噴射弁８は燃料ポンプ９に接続され、
燃料ポンプ９で計量された燃料が圧送される。

燃焼室６の上部、すなわちシリンダヘツドの部
分に、吸気ポート１０と排気ポート１１とが設け
られ、それぞれ、吸気弁１２、排気弁１３が設け
られて開閉される。すなわち、吸気弁１２、排気
弁１３は、シリンダブロツク２のピストン摺動壁
には設けられていない。

吸気ポート１０にクランク室を経由せずに直接
連なる吸気通路１４はエアフイルタ１５に接続さ
れ、吸気通路１４から成る吸気系には機械式過給
機１６が設けられている。過給機にはエンジンの
排気熱を利用するターボチヤージヤとクランクに
機械的に連結されて回転する機械式過給機（スー
パーチヤージヤ）があるが、本考案で用いられる
過給機は、機械式過給機１６である。

吸気系には、機械式過給機１６の上流部と下流
部とを連通するバイパス通路１７が設けられる。
バイパス通路１７には、流量制御弁１８が設けら
れて、バイパス通路１７を開閉制御し、吸気通路
１４の圧力を制御できるようになつている。流量
制御弁１８はたとえば電磁弁から成る。流量制御
弁１８は、通路を開閉する弁体１９、弁体１９を
駆動する電磁コイル２０、弁体１９を通路閉方向
に付勢しているスプリング２１から構成される。
流量制御弁１８は、コンピユータ２２の出力信号
によつて駆動を制御される。コンピユータ２２に
は、エンジン回転数センサ２３からの信号、アク
セル開度センサ２４からの信号が入力され、エン
ジン運転状態に応じて流量制御弁１８は制御され
る。なお、排気ポート１１には排気マニホルド２
５が接続され、さらに排気管を介して外気に連通
している。

第２図はコンピユータ２２の制御構成をフロー
チヤートで示している。まず、ステツプ２６で演
算をスタートさせ、続いてステツプ２７で、エン
ジン回転数センサ２３からの信号で読み込んだエ
ンジン回転数Ｎが予じめコンピユータ２２に記憶
された所定の回転数ａ以上か否かを判断して、エ
ンジンが高回転域にあるかどうかを判断する。低
回転域のときは、ステツプ２８に進んでバイパス
閉、すなわち流量制御弁１８閉の出力を出し、高
回転域のときは、ステツプ２９に進む。ステツプ
２９では、センサ２４からの信号で読込んだアク
セル開度θが予じめコンピユータ２２に記憶され
た所定のアクセル開度ｂ以下か否かを判断する。
アクセル開度θがｂより大のとき、すなわち大負
荷のときはステツプ２８に進んでバイパス閉、す
なわち流量制御弁１８閉の出力を出し、小負荷の
ときはステツプ３０に進んで、バイパス開、すな
わち流量制御弁１８開の出力を出す。ステツプ２
８、ステツプ３０からはステツプ３１に進み、１
回の演算ルーチンが終了する。上記のルーチンは
制御に必要な時間間隔毎に繰り返され、時々刻々
変化する運転条件に対してコンピユータ２２は流
量制御弁１８の開閉を演算して制御する。第３図
は、上記のコンピユータ２２の演算を、エンジン
回転数Ｎとアクセル開度θで表された負荷との関
係においてマツプで示したものであり、流量制御
弁１８の開領域と閉領域を示している。

上記説明では２サイクルデイーゼルエンジンが
例にとられているが、２サイクルガソリンエンジ
ンについても同様の構成がとられ、本考案に含ま
れる。

つぎに上記のように構成された実施例装置にお
ける作用について説明する。

２サイクルエンジンの場合、燃焼によつてピス
トン３が押し下げられ、まず排気弁１３が開き排
気が排気マニホルド２５から排気管に導かれる
が、その後吸気弁１２が開いて新気が燃焼室６に
入り、燃焼室６を充填するとともに、排気を追い
出す。この掃気作用は、燃焼室６に送られる空気
の圧力によつて大きく変わり、圧力が大きい程燃
焼室６に残留する排気ガス量が少なく、逆に圧力
が低いと残留ガスが多くなる。

この圧力はバイパス空気を開閉制御する流量制
御弁１８の作動によつて制御される。始動時やア
イドル時のようなエンジン回転数Ｎが低い時は、
機械式過給機１６の空気を吐出する効率が低いた
め、バイパス通路１７の連通を遮断し過給機１６
で送り出される空気を全量燃焼室６に圧送し、掃
気を良くして始動性やアイドル安定性を良くす
る。

エンジン回転数Ｎが低くない時は、アクセル開
度θが所定値ｂ以下のような軽、中負荷域ではバ
イパス通路１７を開き掃気を低下し、残留ガスを
多くして、NOxエミツシヨンを低減させ、アク
セル開度θが所定値ｂ以上のような高負荷域で
は、バイパス通路１７を閉じ、十分新気を送り込
んで残留ガスを減らし、出力を増大させる。

［考案の効果］ 本考案の機械式過給機付き２サイクルエンジン
によれば、燃焼室上部に排気系の他吸気弁も設け
て、機械式過給機によりクランク室を介さずに直
接燃焼室に新気を送り込むようにしたので、クラ
ンク室のオイルの巻き込みがなく、オイル消費が
低減される。

また、シリンダブロツクに掃気孔がなく、ピス
トンリングの掃気孔エツジとの当たりによる摩耗
を除去し、ピストンリングの摩耗を大幅に低減で
きる他、掃気孔に溜まる掻き落しオイルの燃焼も
なくなり、オイル消費をさらに低減することがで
きる。

また、過給機上下流部を連通するバイパス通路
を設けてそこに流量制御弁を設け、流量制御をエ
ンジン回転速度が低くない時でかつ軽、中負荷域
で開いて過給圧を低下させるようにしたので、掃
気率を軽、中負荷域で低下させ、残留ガスを増加
させてNOxエミツシヨンを低減できる。また、
このバイパス空気量制御において、エンジン低回
転時はバイパスを閉としたので、掃気を促進し
て、始動性向上、アイドル安定性向上をはかるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例に係る機械式過給機
付き２サイクルエンジンの系統図、第２図は第１
図のうちコンピユータの作動フローチヤート、第
３図は第１図のコンピユータの作動領域図、であ
る。 １……２サイクルエンジン、６……燃焼室、１
０……吸気ポート、１１……排気ポート、１２…
…吸気弁、１３……排気弁、１４……吸気通路、
１６……機械式過給機、１７……バイパス通路、
１８……流量制御弁、２２……コンピユータ、２
３……エンジン回転数センサ、２４……アクセル
開度センサ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ２サイクルエンジンの燃焼室上部に吸気弁と排
   気弁を設けて吸気、排気をバルブ方式にするとと
   もに、吸気弁が設けられた吸気ポートにクランク
   室を経由せずに連なる吸気系に機械式過給機を設
   け、前記吸気系に、過給機上下流部を連通するバ
   イパス通路を設け、該バイパス通路に流量制御弁
   を設けて過給圧を制御可能とし、該流量制御弁に
   よる過給圧の制御を高負荷時と低回転時には過給
   圧を上げ低負荷時でかつ高回転時には過給圧を下
   げるように設定したことを特徴とする機械式過給
   機付き２サイクルエンジン。