JPH04365930A - ２段掃気口を有する２サイクルユニフロー掃気機関 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は２サイクルユニフロー掃
気機関の性能向上に関する。

【０００２】

【従来の技術】図６は従来形の２サイクルユニフロー掃
気機関の主要部の縦断面を示し、図７は排気弁、掃気口
の開閉タイミング図を示す。シリンダブロック１には掃
気口３をそなえたシリンダライナ２が嵌入され、該シリ
ンダライナにはピストン６が挿入され、該ピストンはピ
ストンピン７、コンロッド８を介して図示しないクラン
ク軸と連結されている。シリンダブロック１の上面には
シリンダヘッド１０が取り付けられ、図示しないクラン
ク軸と連動して同一回転速度で回転するカム軸上のカム
１１によって、タペット１２、プッシュロッド１３、ロ
ッカ１４、ブリッジ１５を介して掃気弁１６（通常２〜
４個）が開閉する。又シリンダブロック１の側面にはク
ランク軸により駆動される掃気ポンプ１７が配設され、
該掃気ポンプ１７の外方には給気管１８が取り付けられ
、さらにシリンダヘッド１０の排気口側には排気管１９
が取り付けられている。なお９は掃気室、２０はヘッド
カバーである。

【０００３】次に前記従来例の作用について説明する。 図示しないクランク軸が回転すると、クランク軸に連結
されているコンロッド８、ピストンピン７を介してピス
トン６はシリンダライナ２内を往復運動する。同時にク
ランク軸と連動して掃気ポンプ１７及びカム軸１１が回
転し、新気は給気管１８から掃気ポンプ１７により吸入
され掃気室９に溜められる。図７にクランク軸の回転角
と排気弁１６、掃気口３の開閉タイミング図を示す。通
常ＥＯ点（排気弁開始時）はＢＤＣ前約８０°、ＥＣ点
（排気弁閉止時）はＢＣＤ後約７０°、ＳＯ点（掃気口
開始時）及びＳＣ点（掃気口閉止時）はそれぞれＢＤＣ
前後約５０°となっている。

【０００４】今クランク軸を右廻りに回転するとＥＯ点
で先づ排気弁１６が開きシリンダライナ２内の燃焼ガス
は排気弁口から排気管１９をへて大気中に排出される。 さらにクランク軸が回転しＳＯ点にくると、シリンダラ
イナ２内のガス圧が掃気室９内の圧力より低下するので
、ＳＯ点で掃気口３をピストン６の上面で開き始めると
、新気が掃気口３からシリンダ２内に流入し、残留ガス
を排気弁口から大気中に押し出しシリンダライナ内は新
気で充満される。

【０００５】さらにクランク軸がＢＤＣをへてＳＣ点ま
で回転すると、ピストンの上面で掃気口が閉ざされ、シ
リンダライナ２内への新気の流入は終了するが、排気弁
１６はＳＣ点後のＥＣ点で閉止する。従ってＳＣ点から
ＥＣ点までの間では新気の流入はないのに、排気弁１６
が開いているので、シリンダライナ２内のガス（新気と
残留ガスの混合物）の一部は大気中に逃げる。よって新
気による十分な過給が行われないので、平均有効圧力を
高くできず、高出力化が妨げられている。本形式のユニ
フロー２サイクル機関の場合は、排気弁１６の開閉はカ
ム１１で行なっているので、排気弁の開閉タイミングは
機構的には掃気口３の開閉タイミングと無関係に単独に
決定できるが機関の性能上の制約より大略図７のような
開閉タイミングとしている。

【０００６】今仮りに図７に開閉タイミングにおいてＥ
Ｃ点をＳＣ点より前に進めると、ＥＣ点で排気弁１６が
閉じた後、掃気口３が閉じるＳＣ点までの間、掃気室内
の新気によりシリンダ内は過給できるが、この場合は排
気弁の開閉時間が短かくなって、排気口の開口時間面積
が不足し、下記の不具合を生じる。 （１）残留ガスの排出圧力が上昇して排出が不十分とな
り、新気の充填が不足し機関出力が増大しない。 （２）排気が不十分なため排気温度が上昇し、燃焼関連
部品の熱負荷が高くなり容積効率が低下し機関出力が増
大しない。

【０００７】なお掃気口３の開閉はクランク軸の回転と
連動して往復運動するピストン６の上面位置により規制
されるため、その開閉タイミングは機関性能上の制約の
外下記の制約を受ける。即ちＳＯ点とＳＣ点はＢＤＣに
対して対称となる。従ってＳＯ点が決ればＳＣ点は自ず
から決る。但しシリンダ軸心とクランク軸心がオフセッ
トしていない場合である。しかし仮りにオフセットして
いたとしてもタイミングの変化は微小で無視できる。以
上の理由により２サイクルユニフロー掃気機関の排気弁
及び掃気口の開閉タイミングは、機関性能を総合的に考
慮して最良と思われる値に決定し大略図７のような値と
なっている。

【０００８】又本従来例のユニフロー２サイクル掃気機
関の第２の欠点は潤滑油の消費量が大であることである
。図６に見られるようにシリンダライナ２のほぼ中央部
に全周にわたり掃気口３が削設されているため、ピスト
ン６の往復運動の際、ピストン６の上面、ピストンリン
グ等が掃気口３の切欠部周縁を摺動通過するたびに、シ
リンダライナ２の内面の潤滑油膜が切断され、その油滴
が掃気流によってシリンダ内に流入し排気弁口より排出
される。そのため、シリンダライナ２とピストン６との
潤滑不良をおこして焼付を生じたり、排気中に潤滑油が
混入し排気色の不良又は排気管周辺のよごれやスラッジ
が付着するという不具合を発生する。従ってシリンダラ
イナ２とピストン６の焼付を防止するため、潤滑油量を
増すと排気色が更に悪化する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】前記のとおり従来形の
２サイクルユニフロー掃気機関は過給ができないため高
出力化ができないのと、潤滑油消費量が過大で排気色不
良、排気管周辺の汚損やスラッジの付着などの不具合が
ある。

【００１０】本発明の目的は前記従来装置の問題点を解
消し、過給による高出力化が可能で潤滑油消費量の少な
いユニフロー２サイクル掃気機関を提供するにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の２段掃気口を有
するユニフロー２サイクル掃気機関は、シリンダヘッド
に排気弁１６を設けシリンダライナ２に掃気口を設けた
ものにおいて、第１掃気口３（通常のもの）の上方に該
第１掃気口よりも早く（約３０°〜５０°）開き、且つ
遅く（約３０°〜５０°）閉じる独立した第２掃気口４
を設け、さらに該第２掃気口には膨張行程時シリンダ内
の燃焼ガスの排出を防止し、排気弁１６が閉止後掃気室
内の新気をシリンダ内に流入可能にするリード弁２２を
設けて新気の過給を可能にしたことを特徴としている。

【００１２】

【作用】第２掃気口４はＥＯ点（排気弁開弁時）より早
いＳ２　Ｏ１　点で開くが、この位置ではシリンダ内圧
の方が掃気圧より高いので、リード弁２２によりシリン
ダ内の燃焼ガスは掃気室には排出されない。次にＳ１　
Ｏ点（第１掃気口開口時）より若干遅れてＳ２　Ｏ２　
点でリード弁は開き第２掃気口４からも掃気を行ない、
ＥＣ点（排気弁閉弁時）後Ｓ２　Ｃ点まで過給を行なう
。これにより十分な掃気と過給ができるので高出力と低
燃費が得られる。

【００１３】

【実施例】以下図１〜５を参照し本発明の一実施例につ
いて説明する。図１は実施例の縦断面図、図２は図１の
Ａ−Ａ断面図、図３は図１のＢ−Ｂ断面図、図４は図３
のＣ−Ｃ断面図、図５は実施例の排気弁及び掃気口の開
閉タイミング図である。シリンダブロック１には第１掃
気口３及び第２掃気口４を有するシリンダライナ２が嵌
入されており、さらに第２掃気口４の外周には図３〜４
に示すようにシリンダライナ２の燃焼ガスの排出を防止
し、掃気室９からの新気の流入を可能にするリード弁装
置５が取り付けられている。該リード弁装置は、図３に
示すように複数のリード弁２２及びフランジ部２３を有
するリード弁本体２１をボルト２４でシリンダライナ２
の第２掃気口４の外周に取り付けられている。

【００１４】なおシリンダライナ２に設けた第１掃気口
３及び第２掃気口４は、図２〜３に示すようにピストン
６の側圧が作用しないピストンピン７方向の適当な範囲
（通常６０°〜１２０°）のみに設けている。従来例の
ようにシリンダライナの全周にわたり掃気口が設けられ
ていないが、掃気口が２段にわたり設けられているので
掃気口面積が不足することはない。

【００１５】シリンダライナ２にはピストン６が挿入さ
れ、該ピストンはピストンピン７、コンロッド８を介し
て図示しないクランク軸と連結されている。シリンダブ
ロック１の上面にはシリンダヘッド１０が取り付けられ
、図示しないクランク軸と連動して同一回転速度で回転
するカム軸上のカム１１によってタペット１２、プッシ
ュロッド１３、ロッカ１４、ブリッジ１５を介して排気
弁１６（通常２〜４個）を開閉する。又シリンダブロッ
ク１の側面にはクランク軸と連動し、適当な回転比で回
転する掃気ポンプ１７と給気管１８が取付られ、さらに
シリンダヘッド１０の排気口側には排気管１９が取付ら
れている。なお９は掃気室、２０はヘッドカバーである
。

【００１６】次に本機関のシリンダライナ２における第
１、第２掃気口３，４の配置について説明すると、図１
〜４に示す如くピストン６の側圧が作用しないピストン
ピン７方向の適当な範囲（通常６０°〜１２０°）のみ
に設けている。

【００１７】次に前記実施例の作用について説明する。 図５によって前記実施例の２サイクル機関の排気弁１６
、第１掃気口３、第２掃気口４の開閉タイミングについ
て詳細に説明する。ＥＯ点及びＥＣ点はそれぞれ排気弁
１６の開弁点及び閉弁点であり、Ｓ１　Ｏ点及びＳ１　
Ｃ点はそれぞれ第１掃気口３の開放点及び閉塞点で、こ
れらの事項は前記従来例ユニフロー２サイクル掃気機関
と全く同様である。次に本発明の特色である第２掃気口
４について説明する。Ｓ２　Ｏ１　及びＳ２　Ｃ点はそ
れぞれ第２掃気口４の開放点及び閉塞点であるが、Ｓ２
　Ｏ１　点からＳ２　Ｏ２　点までは第２掃気口４はピ
ストン６の上面で開口しても、シリンダライナ２内の燃
焼ガスの方が掃気室９内の掃気圧より高いためリード弁
２２の開弁圧に至らず、Ｓ２　Ｏ１　〜Ｓ２　Ｏ２　間
ではリード弁２２が閉じているので、掃気口４からのガ
スの出入はない。従ってこの間では掃気口４は閉じてい
るのと同じである。

【００１８】Ｓ２　Ｏ２　点ではじめてリード弁２２が
開き始め、Ｓ２　Ｃ点で第２掃気口４及びリード弁２２
が閉じるので、この間では第２掃気口４からも掃気が行
われる。故に本機関の掃気は、第１掃気口３はＳ１　Ｏ
〜Ｓ１　Ｃ間、第２掃気口４はＳ２　Ｏ２　〜Ｓ２　Ｃ
の行われることになる。なおＥＣ点では排気弁１６が閉
じるので、ＥＣ〜Ｓ２　Ｃ間では排気弁口から新気は流
出せず、第２掃気口４から新気が流入するので十分に過
給が行われ、平均有効圧力の向上及び高出力化ができる
。

【００１９】又シリンダライナ２の第１、第２掃気口３
，４は共に、前記のとおり側圧の作用しないピストンピ
ン７方向にのみに設けられているので、ピストンがシリ
ンダライナ２内を往復運動して掃気口の切欠部周縁をピ
ストン６の上面及びピストンリング等が摺動通過する度
に、シリンダライナ２内の油膜を切断しても側圧が作用
しない場所なので潤滑油量は微小でよい。従って潤滑油
消費量を低減できるので、経済的であるのみならず排気
ガス、排気色、排気管周辺の汚損も著しく改善される。 なお掃気口は２段に設けられているので、実施例のよう
にピストンピン７方向のみに設けても十分であると思わ
れる。但し潤滑油消費量を問題とせず掃気口をシリンダ
ライナの全周にわたり設けて掃気口の開口面積を一層増
大する必要がある場合には、第１及び第２掃気口の両方
又はいずれか一方を従来機関のようにシリンダライナの
全周に設けても勿論差支えない。

【００２０】本発明の２サイクル機関はガソリン機関、
ディーゼル機関、ガス機関等に共通して適用できるが、
それぞれについて参考までに述ると次のようになる。 （１）ガソリンエンジンに適用の場合 気化器使用又は吸気管内燃料噴射の場合は、２サイクル
エンジンの特徴である生ガスが排気弁より排出されるた
め公害上好ましくない。従って吸排気弁閉止後シリンダ
内に燃料を噴射するのが好ましい。 （２）ディーゼル機関では上死点付近で燃料が噴射され
るので全く問題はない。 （３）ガス機関の場合 ガソリン機関の場合と同様の理由で生ガスが排気弁より
排出されないように、排気弁閉止後シリンダ内に燃料を
噴射する必要がある。

【００２１】

【発明の効果】（１）シリンダヘッドに設けた弁の全数
を排気弁として使用できるため、排気弁口の開口時間面
積を大きくでき、排気圧の低下による良好な掃気が可能
となる。 （２）掃気口を上下２段とし掃気口の開口時間面積が大
きくとれ前記第１項と相俟って一層の掃気充填が可能と
なる。 （３）ユニフロー掃気のため掃気効率、充填効率が高く
とれる。 （４）シリンダライナ上部にリード弁付の第２掃気口を
設けたので膨張行程を長くし、さらに排気弁閉止後に十
分の過給が可能となる。 以上により低燃費、低公害で高出力機関が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の２段掃気口を有する２サイクルユニフ
ロー掃気機関の要部縦断面図

【図２】図１のＡ−Ａ断面図

【図３】図１のＢ−Ｂ断面図

【図４】図１のＣ−Ｃ断面図

【図５】本発明機関の排気弁及び掃気口の開閉タイミン
グ図

【図６】従来機関の図１応当図

【図７】従来機関の図５応当図

【符号の説明】

２　　　　シリンダライナ ３　　　　第１掃気口 ４　　　　第２掃気口 ５　　　　リード弁装置 ９　　　　掃気室 １６　　　　排気弁 １７　　　　掃気ポンプ ２２　　　　リード弁

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　シリンダヘッドに排気弁を設けシリン
   ダライナに掃気口を設けたものにおいて、第１掃気口の
   他に第１掃気口よりシリンダヘッド寄りに第１掃気口と
   連結しない第２掃気口を設け、且つ掃気室内の新気が第
   ２掃気口からシリンダライナ内にのみ流入することを可
   能にしたリード弁を設けたことを特徴とする２段掃気口
   を有する２サイクルユニフロー掃気機関。