JPH0545789Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は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サイクル内燃機関においてシリンダヘツド内
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てこのマスク壁により排
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亘つて閉鎖し、マスク壁の
両端部から給気ポート軸線に対して直角方向に延
びかつ給気弁側の燃焼室周辺部方向を向いた新気
ガイド壁をシリンダヘツド内壁面上に形成し、こ
の新気ガイド壁を排気弁下方のシリンダ内壁面に
向けて傾斜配置した２サイクル内燃機関が本出願
人により既に提案されている（特願昭63−102659
号参照）。この２サイクル内燃機関では給気弁の
全開弁期間に亘つて排気弁側に位置する給気弁周
縁部と弁座間の開口がマスク壁によつて覆われる
ために給気ポートから流入した新気は排気ポート
内に吹き抜けず、大部分の新気はマスク壁と反対
側の給気弁開口から燃焼室内に流入して給気弁下
方のシリンダ内壁面に沿つて下降し、次いでピス
トン頂面上において向きを変えてループ状に流れ
る。このように大部分の新気がループ掃気のため
に使用されるので良好なループ掃気を得ることが
できる。また、給気ポートから流入した新気の一
部は新気ガイド壁により案内されてピストン頂面
方向に向かい、次いで上方に向きを変える。この
ようにこの２サイクル内燃機関では給気ポートか
ら流入した大部分の新気がループ状に流れるので
良好なループ掃気を確保することができる。

〔考案が解決しようとする課題〕

ところで掃気効率に大きな影響を与える掃気流
はシリンダ内壁面およびピストン頂面に沿つてル
ープ状に流れる掃気流であり、従つて掃気効率を
高めるにはシリンダ内壁面およびピストン頂面に
沿つて流れるループ掃気を強める必要がある。し
かしながら上述の２サイクル内燃機関では新気ガ
イド壁が排気弁下方のシリンダ内壁面に向けて傾
斜しているために新気ガイド壁によつて案内され
た新気は燃焼室の中心部に向かい、給気弁下方の
シリンダ内壁面に沿つて下降しない。即ち、新気
ガイド壁によつて案内された新気はシリンダ内壁
面およびピストン頂面に沿つて流れるループ掃気
流とはならず、斯くして新気ガイド壁によつて新
気を案内しているにもかかわらずに十分強力な掃
気流が得られないという問題がある。

〔問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考案によればシ
リンダヘツ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てこのマ
スク壁により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亘つて閉鎖
し、マスク壁端部付近から給気ポート軸線に対し
て横方向に延びかつ給気弁側の燃焼室周辺部方向
を向いた新気ガイド壁をシリンダヘツド内壁面上
に形成し、この新気ガイド壁をシリンダ軸線方向
に向けて垂直配置するか或いは給気弁下方のシリ
ンダ内壁面に向けて傾斜配置している。

〔作用〕

新気ガイド壁をシリンダ軸線方向に向けて垂直
配置するか或いは給気弁下方のシリンダ内壁面に
向けて傾斜配置することによつて新気ガイド壁に
より案内された新気は給気弁下方のシリンダ内壁
面に沿つて下降し、従つてこの新気はシリンダ内
壁面およびピストン頂面に沿う強力なループ掃気
流となる。

〔実施例〕

第１図から第３図を参照すると、１はシリンダ
ブロツク、２はシリンダブロツク１内で往復動す
るピストン、３はシリンダブロツク１上に固定さ
れたシリンダヘツド、４はシリンダヘツド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。シリンダヘツド内壁面３ａ上には
凹溝５が形成され、この凹溝５の底壁面をなすシ
リンダヘツド内壁面部分３ｂ上に一対の給気弁６
が配置される。一方、凹溝５を除くシリンダヘツ
ド内壁面部分３ｃはほぼ平坦をなし、このシリン
ダヘツド内壁面部分３ｃ上に一対の排気弁７が配
置される。シリンダヘツド内壁面部分３ｃとシリ
ンダヘツド内壁面部分３ｃは凹溝５の周壁８を介
して互いに接続されている。この凹溝周壁８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の周縁部に沿つて円弧状に延びる一対のマスク
壁８ａと、給気弁６間に位置する新気ガイド壁８
ｂと、シリンダヘツド内壁面３ａの周壁と給気弁
６間に位置する一対の新気ガイド壁８ｃとにより
構成される。各マスク壁８ａは第１図において破
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に向けて延びており、従つて排気
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つてマスク壁８
ａにより閉鎖されることになる。また、各新気ガ
イド壁８ｂ，８ｃ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８ｂ，８ｃ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１０はシリンダヘツド内壁面３ａの
中心に位置するようにシリンダヘツド内壁面部分
３ｃ上に配置されている。一方、排気弁７に対し
ては排気弁７と弁座１１間の開口を覆うマスク壁
が設けられておらず、従つて排気弁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内に開口することになる。

シリンダヘツド３内には給気弁６に対して給気
ポート１２が形成され、排気弁７に対し排気ポー
ト１３が形成される。各給気ポート１２は例えば
機関によつ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１５内にはスロツ
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図においてハツチツグで示す領域１
８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１０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１
０と反対側に位置する。

前述したように各新気ガイド壁８ｂ，８ｃ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。即ち、云い換えると各新気ガイド壁８
ｂ，８ｃはマスク壁８ａの端部付近から給気ポー
ト１２の軸線に対して横方向に延びており、第１
図から第３図に示す実施例では各新気ガイド壁８
ｂ，８ｃはマスク壁８ａの端部から給気ポート１
２の軸線に対して直角方向に延びている。更にこ
れら新気ガイド壁８ｂ，８ｃは給気弁６側の燃焼
室４周辺部方向を向いている。また、第１図から
第３図に示す実施例では各新気ガイド壁８ｂ，８
ｃがシリンダ軸線方向に向けて垂直配置されてい
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が先に開弁し、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
よび排気ポート１３内の圧力変化P₁，P₂，Q₁，
Q₂を示している。これらの圧力変化P₁，P₂，Q₁，
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Ａは給
気弁６が開弁した直後を示しており、第６図Ｂ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ポート１３内に流
出し、その結果第５図においてP₁で示すように
排気ポート１３内の圧力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
は負圧となつて再び排気ポート１３内に伝播して
くる。従つて給気弁６が開弁すると第５図におい
てP₂で示されるように排気ポート１３内には負
圧が発生する。この負圧の発生する時期は排気通
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、従つて排気ポート１３内に発生する
正圧P₁、負圧P₂は比較的小さい。

給気弁６が開弁すると給気ポート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８ａ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８ａ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P₂
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の上方部の既燃ガスがこの負
圧によつて排気ポート１３内に吸い出される。こ
の既燃ガスの移動によつて新気および燃料は第６
図Ａにおいて矢印R₁で示すように排気弁７に向
けて引つぱられ、斯くして燃料が点火栓１０（第
２図）の周りに導びかれる。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
ダ内壁面に沿つて下方に向かう。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が
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。従つてピストン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１０によつ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Q₁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、またこ
の正圧Q₁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。従つ
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によつて燃焼室４の上方部の既
燃ガスが排気ポート１３内に吸い出されると第７
図Ａにおいて矢印S₁，S₂で示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S₃で
おいて示されるように新気は給気弁６下方のシリ
ンダ内壁面に沿つて下方に向かい、ピストン２の
頂面に達する。従つて燃焼室４内の既燃ガスは第
７図Ｂにおいて矢印Ｔで示すように新気により
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。

ところで第１図から第３図に示す実施例では円
弧状に延びるマスク壁８ａの長さが比較的長く、
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８ａ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。更に
この実施例では各新気ガイド壁８ｂ，８ｃがシリ
ンダ軸線方向に向けて垂直配置されており、従つ
て各給気ポート１２から供給された新気の一部は
第７図Ｂの矢印S₄で示されるように各新気ガイド
壁８ｂ，８ｃにより案内されて給気弁６下方のシ
リンダ内壁面に沿つて下降する。次いでこの新気
はピストン２の頂面において向きを変え、ループ
状に流れる。従つてこの実施例では給気ポート１
２から流入した全新気がシリンダ内壁面およびピ
ストン２の頂面に沿つてループ状に流れるので高
い掃気効率を得ることができる。

第８図および第９図に別の実施例を示す。こ実
施例では各新気ガイド壁８ｂ，８ｃが給気弁６下
方のシリンダ内壁面１ａに向けて傾斜配置され
る。従つてこの実施例では機関高負荷運転時に新
気ガイド壁８ｂ，８ｃによつて案内された新気は
第１０図において矢印S₅で示されるように給気弁
６下方のシリンダ内壁面１ａに向けて流れる。斯
くしてこの実施例では新気ガイド壁８ｂ，８ｃに
より案内された新気がより一層給気弁６下方へシ
リンンダ内壁面１ａに沿つて流れることになり、
斯くくして一層強力なループ掃気を得ることがで
きる。なお、これまで述べた実施例では各新気ガ
イド壁８ｂ，８ｃが平面から形成されているが各
新気ガイド壁８ｂ，８ｃを縦断面図において円弧
状をなす凹面から形成することもできる。また、
本考案を２サイクルデイーゼル機関に適用しうる
ことは云うまでもない。

〔考案の効果〕

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つてマスク壁により
覆いしかも新気ガイド壁により案内される新気を
シリンダ内壁面およびピストン頂面に沿つてルー
プ状に流すことにより高い掃気効率を得ることが
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図はシリンダヘツド内壁面を示す図、第３図は
シリンダヘツドの平面断面図、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ための図、
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す２サイクル内燃機
関の側面断面図、第９図は第８図のシリンダヘツ
ド内壁面を示す図、第１０図は作動を説明するた
めの図である。 ３……シリンダヘツド、４……燃焼室、６……
給気弁、７……排気弁、８ａ……マスク壁、８
ｂ，８ｃ……新気ガイド壁、１２……給気ポー
ト。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. シリンダヘツ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て該
   マスク壁により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亘つて閉
   鎖し、上記マスク壁端部付近から給気ポート軸線
   に対して横方向に延びかつ給気弁側の燃焼室周辺
   部方向を向いた新気ガイド壁をシリンダヘツド内
   壁面上に形成し、該新気ガイド壁をシリンダ軸線
   方向に向けて垂直配置するか或いは給気弁下方の
   シリンダ内壁面に向けて傾斜配置した２サイクル
   内燃機関の燃焼室構造。