JPH06159067A - ユニフロー式２サイクルエンジン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ユニフロー式２サイクルエンジンにおいてシ
リンダライナ周りの構造を複雑化させることなくスワー
ル強度を調整可能とする。 【構成】 シリンダライナ２に所定入射角の多数の掃気
ポート３を設け、シリンダブロック１には各掃気ポート
３に連通する掃気通路４を形成し、その入口に吸気流入
通路５を接続する。そして、過給機６をバイパスするバ
イパス通路７に加えて掃気通路４の終端を過給機６の上
流に接続する連通路９を設け、該連通路９に連通路制御
弁１０を設けて、軽負荷時には負荷が小さい程バイパス
通路制御弁８を閉じ、その分連通路制御弁１０を開いて
所定過給圧を維持しつつ掃気通路４内の吸気流速を増大
させるようにする。また、吸気流入通路の掃気通路への
連通部に通路断面積を可変とするフラップを設けること
によって吸気流速を可変とする構成も可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はユニフロー式２サイクル
エンジンに係り、特に、シリンダ内のスワール強度を可
変とする機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】シリンダの下部に設けられピストンの往
復動に伴って開閉される掃気ポートからシリンダヘッド
に設けられた弁開閉式の排気ポートへ向けて単一方向の
掃気流を形成するユニフロー式２サイクルエンジンにお
いて、燃焼性を改善するため掃気ポートに所定の入射角
を設けて掃気ポートから流入する吸気の流速によりシリ
ンダ内にスワールを生じさせるようにしたものが知られ
ている。

【０００３】ところで、このようにユニフロー式２サイ
クルエンジンにおいて掃気ポートに入射角を設けてスワ
ールを形成するようにした場合に、エンジンの高負荷時
には吸気流速が大きいことによってスワールが強くな
り、軽負荷時には吸気流速が小さく、しかも残留ガスが
多いことによって、筒内流速が低下しスワールが弱くな
る。そのため、高負荷時に最適なスワール強度が得られ
るよう掃気ポートを設定したのでは軽負荷時にスワール
強度が十分でなくなって、特に軽負荷時に必要な燃焼最
適化が達成できず、また、軽負荷時に最適なスワール強
度が得られるよう掃気ポートを設定したのでは高負荷時
にスワールが強くなり過ぎて、特に高負荷時に必要とな
る掃気効率の最適化が達成できない。そこで、エンジン
の運転状態に応じてスワール強度を調整するための機構
が従来から提案されている。たとえば、特開昭６２−１
５００２７号公報にはシリンダライナ全周に設けた複数
の掃気ポートにそれぞれ案内板を設けて、これら案内板
の角度を調整可能としたものが記載されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ユニフロー式２サイク
ルエンジンにおけるスワール強度を調整する手段として
は、代表的なものとして上記のように掃気ポートに角度
調整可能な案内板を設けたものが知られているが、この
ような機構ではシリンダライナ周りの構造が著しく複雑
となってエンジンのコンパクト化が妨げられる。

【０００５】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たものであって、シリンダライナ周りの構造を複雑化さ
せることなくスワール強度を調整可能とすることができ
高負荷時の掃気効率の最適化と軽負荷時の燃焼最適化の
両立を図ることのできるユニフロー式２サイクルエンジ
ンを提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明はシリンダライナ
に円周方向に並んで同一方向の接線方向成分を有する所
定入射角の複数の掃気ポートが設けられるとともに、シ
リンダブロック内に前記複数の掃気ポートに連通するシ
リンダライナ周りの掃気通路が設けられたユニフロー式
２サイクルエンジンに係るものであり、スワール強度調
整の手段として、掃気通路に流入する吸気の流速を制御
する吸気流速制御手段を設けたことを特徴とする。

【０００７】また、本発明のユニフロー式２サイクルエ
ンジンは、より具体的には、掃気通路に連通する吸気流
入通路に過給機を設けるとともに、該過給機をバイパス
するバイパス通路を設け、前記バイパス通路に該バイパ
ス通路を絞るバイパス通路制御弁を設け、かつ、掃気通
路は吸気をシリンダライナ外周に沿って一方向に流しつ
つ各掃気ポートに流入させるものとし、該掃気通路の終
端を連通路によって過給機の上流側で吸気流入通路に接
続し、前記連通路に該連通路を絞る連通路制御弁を設け
て、バイパス通路制御弁と連通路制御弁とで吸気流速制
御手段を構成し掃気通路に流入する吸気の流速を制御可
能とするようにできる。

【０００８】本発明のユニフロー式２サイクルエンジン
は、また、吸気流速制御手段が掃気通路に連通する吸気
流入通路の掃気通路への連通部の通路断面積を可変とす
る手段によって構成されたものとすることができる。

【０００９】

【作用】本発明によれば、シリンダライナ周りの掃気通
路から流入する吸気はシリンダライナ下部に円周方向に
並んで設けられた複数の掃気ポートから気筒内に流入し
て単一方向の掃気流を形成する。そして、その際、掃気
ポートが所定の入射角を有することによって気筒内にス
ワールが生起される。また、掃気通路に流入する吸気の
流速を例えば高負荷時には低下させ軽負荷時には増大さ
せるよう吸気流速制御が行われ、それによってエンジン
運転状態に応じてスワール強度が調整される。

【００１０】スワール強度調整のための吸気流速制御手
段が過給機をバイパスするバイパス通路に設けたバイパ
ス通路制御弁とシリンダライナ外周に沿って一方向に吸
気を流す掃気通路の終端を過給機上流に連通する連通路
に設けた連通路制御弁とで構成されたものでは、例えば
軽負荷時にはバイパス通路制御弁を閉じるとともに連通
路制御弁を開くことによって掃気通路を流れる吸気の流
速が大きくされ、高負荷時には連通路制御弁を閉じバイ
パス通路制御弁による通常の過給圧制御を行うことによ
って同掃気通路を流れる吸気の流速が相対的に小さくさ
れる。

【００１１】また、吸気流速制御手段が吸気流入通路の
掃気通路への連通部の通路断面積を可変とする手段によ
って構成されたものにおいては、例えば軽負荷時には連
通部の通路断面積を小さくすることによって掃気通路に
流入する吸気の流速が相対的に大きくされ、高負荷時に
は通路断面積を大きくし減衰効果を高めることによって
掃気通路を流れる吸気の流速が低減される。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００１３】実施例１．図１は本発明の実施例１の概略
図である。図において１はこの実施例１に係るユニフロ
ー式２サイクルエンジンのシリンダブロックであり、２
はシリンダライナである。シリンダライナ２にはピスト
ン（図示せず）により所定クランク角で開閉される位置
に円周方向に多数の掃気ポート３が設けられている。こ
れら掃気ポート３は同一方向の入射角をもち、かつ、入
射角の大きいものと小さいものとが交互に並ぶ配置とさ
れている。また、シリンダブロック１には各掃気ポート
３に連通するようシリンダライナ２周りに掃気通路４が
形成され、この掃気通路４の入口には吸気流入通路５が
接続されている。そして、上記吸気流入通路５には過給
機６が設けれらるとともに、過給機６をバイパスするバ
イパス通路７が設けられ、このバイパス通路７には該通
路を絞ることによってリリーフ量を調整し過給圧を制御
するバイパス通路制御弁８が設けられている。また、掃
気通路４の終端を過給機６の上流側に接続する連通路９
が設けられるとともに、該連通路９には該連通路９を絞
る連通路制御弁１０が設けられている。

【００１４】この実施例１において、シリンダライナ２
に設ける掃気ポート３は全負荷時に最適な掃気効率が得
られるよう入射角等を設定しておく。そして、バイパス
通路制御弁８は高負荷側では通常の過給圧制御弁として
機能させる。また、軽負荷側では負荷が小さい程バイパ
ス通路制御弁８を閉じ、その分連通路制御弁１０を開く
ことによって、所定過給圧を維持しつつ掃気通路４内の
吸気流速を増大させる。その結果、図２に示すように軽
負荷側でスワール強度が高められ燃焼が改善される。図
２の点線はこのような制御を行わない場合の軽負荷側の
スワール強度特性を示している。また、図３は同一吸気
量でのバイパス通路制御弁８および連通路制御弁１０の
開度とスワール強度との関係を示している。同一吸気量
ではバイパス通路制御弁８を閉じて連通路制御弁１０を
開く程スワールが強くなる。

【００１５】図４〜図９は上記実施例１の変形例を示す
ものである。

【００１６】図４に示す変形例では、掃気通路４に対す
る連通路９および吸気流入通路５のそれぞれの接続部を
上下に交差させ、しかも、連通路９と吸気流入通路５を
交差位置においてそれぞれ斜めにカットした形で接合し
それぞれ掃気通路４に接続させている。このような構成
により掃気通路４内によりスムーズな吸気の流れを形成
することが可能である。

【００１７】図５に示す変形例では、シリンダライナ２
周りの掃気通路４の断面積を吸気流の流れ方向の下流に
いくにしたがって小さくしている。このような構成とす
ることでシリンダライナ２周りの吸気流速が全周にわた
って同じになり、全周にわたって均一なスワール成分が
得られる。

【００１８】図６はシリンダライナ２を２個直列に配置
した場合の変形例を示している。この場合、２個のシリ
ンダライナ２の掃気ポート３は各シリンダライナ２で対
称形状とされている。そして、各シリンダライナ２周り
にそれぞれ掃気通路４が設けられ、吸気流入通路５は２
個のシリンダライナ２の間を通ってそれぞれの掃気通路
４に接続され、連通路９はシリンダライナ２間の吸気流
入通路５の上に重なる位置で掃気通路４に接続されてい
る。このような構成により２個のシリンダライナ２に対
して均一なスワールを形成できる。

【００１９】図７はやはりシリンダライナ２を２個直列
に配置した場合の他の変形例を示している。この場合、
２個のシリンダライナ２は同一形状の掃気ポート３をも
つものであって、シリンダライナ２の配列方向に１本の
吸気流入通路５が延設されて、該吸気流入通路５が各シ
リンダライナ２周りのそれぞれの掃気通路４に対し同方
向の吸気流を形成する位置から順次接続され、また、連
通路９はシリンダライナ２と同数で各掃気通路４の終端
にそれぞれ接続されている。このような構成は、シリン
ダライナ２が２個の場合だけでなく３個以上の場合にも
適用が可能であり、これにより各シリンダライナ２に対
し均一なスワールを形成できる。また上記構成において
吸気流入通路５と連通路９を逆にして２本の吸気流入通
路と１本の連通路をもつものとすることも可能である。

【００２０】図８はシリンダライナ２を複数直列に配置
する場合に、各シリンダライナ２の間のクリアランスを
無くした変形例を示している。このようにクリアランス
を無くすることによりエンジンをよりコンパクト化する
ことが可能となる。図８の例ではシリンダライナ２は同
一形状の掃気ポート３をもつものを３個直列に配置して
いる。ここで、各シリンダライナ２の掃気ポート３は入
射角の異なるものが交互に組み合わされている。そし
て、このように入射角の異なる掃気ポート３が交互に組
み合わされたことにより掃気ポート３間のライナ壁部分
に厚い部分と薄い部分が交互にできることから、図９
（Ａ部拡大図）に示すように、隣接するシリンダライナ
２同士が接する部分にそれぞれの厚い部分が位置するよ
う各シリンダライナ２を配置している。このようにシリ
ンダライナ２を配置したことによりライナ間最狭部分の
吸気流入性が確保される。

【００２１】実施例２ 図１０は本発明の実施例２の概略図であり、図１１はそ
のＡ−Ａ断面図である。また、図１２はこの実施例２の
作動説明図である。図において１１はこの実施例２に係
るユニフロー式２サイクルエンジンのシリンダブロック
であり、１２はシリンダライナである。シリンダライナ
１２にはピストン（図示せず）により所定クランク角で
開閉される位置に同一方向の入射角を有する多数の掃気
ポート１３が設けられている。また、シリンダブロック
１１には各掃気ポート１３に連通するようシリンダライ
ナ１２周りに環状の掃気通路１４が形成されている。

【００２２】上記掃気通路１４は掃気ポート１３との連
通範囲から下方に大きく拡張されてサージタンクを構成
し、吸気流入通路１５はシリンダライナ１２中心からオ
フセットして掃気通路１４に対し掃気ポート１３との連
通範囲で接線方向に接続されている。また、吸気流入通
路１５の掃気通路１４への接続部には吸気流入通路１５
の掃気通路１４への連通部の通路断面積を可変とするフ
ラップ１６が配設されている。このフラップ１６は、図
１２の（ａ）に示すように上記連通部の通路断面積を掃
気ポート１３付近まで吸気流入通路１５と同等の通路断
面積に保つ閉位置から、図１２の（ｂ）に示すように拡
張部を含む掃気通路１４全体に吸気を流入させる全開位
置までの範囲で移動可能である。

【００２３】この実施例２において、軽負荷時には図１
２の（ａ）に示すようにフラップ１６を閉位置に制御す
ることにより掃気ポート１３周辺の吸気流速を高め、ス
ワール強度を高める。また、全負荷時には図１２の
（ｂ）に示すようにフラップ１６を開くことにより掃気
通路１４に流入する吸気の流速を減衰させ、スワール強
度を相対的に低下させる。また、フラップ１６の開度は
軽負荷と全負荷の間でリニアに制御する。その際、掃気
ポート１３周辺の吸気流速はフラップ１６の開度により
図１３に示すように変化する。

【００２４】図１４〜図１８は上記実施例２の変形例を
示すものである。

【００２５】図１４はシリンダライナー１２を２個直列
に配置した場合の変形例を示している。この場合、２個
のシリンダライナー１２の掃気ポート１３は各シリンダ
ライナー１２で対称形状とされている。そして、各シリ
ンダライナー１２周りにそれぞれ掃気通路１４が設けら
れ、吸気流入通路１５は２個のシリンダライナー２の間
から掃気通路１４に接続されている。このような構成に
より２個のシリンダライナー１２に対して均一なスワー
ルを形成できる。

【００２６】図１５は上記実施例２の他の変形例の概略
図であり、図１６はそのＡ−Ａ断面図である。この変形
例では、フラップ１６が位置する吸気流入通路１５の部
分を上部に対し下部が徐々に幅広となるよう構成してい
る。このような構成とすると、フラップ１６を開いた時
にスワール強度が一層低下する。

【００２７】また、図１７はやはり上記実施例２の変形
例を示す概略図であり、図１８はそのＡ−Ａ断面図であ
る。この変形例では、フラップ１６が位置する吸気流入
通路１５の部分を上段に対し下段が幅広となるよう構成
している。このような構成でもフラップ１６を開いた時
のスワール強度の低下が一層大きくなる。

【００２８】図１９〜図２１は上記各実施例においてシ
リンダライナ間を縮小する場合に適用可能な構成を示し
ている。

【００２９】ユニフロー式２サイクルエンジンのコンパ
クト化を図るためシリンダライナ間を縮小すると、ヘッ
ドボルト付近の掃気ポートやシリンダライナ間の掃気ポ
ートや吸気流入通路との接続部とは反対側の掃気ポート
へは吸気が流入しにくくなって掃気性が悪化する。この
場合、図１９および図２０に示すように、ヘッドボルト
１７の付近でヘッドボルト１７を逃げるよう、また、シ
リンダライナ２２間に通路を形成するようシリンダライ
ナ２２の壁部分を削り、かつ、スワール強度が落ちない
よう入射角を強くした構成とするのがよい。また、図２
１に示すように吸気流入通路２５との接続部と反対側の
掃気ポート２３に対してバイパス通路１８を設置するこ
とで吸気の流入を助け掃気性を改善するようにできる。

【００３０】

【発明の効果】本発明は以上のように構成されているの
で、ユニフロー式２サイクルエンジンにおいてシリンダ
ライナ周りの構造を複雑化させることなくスワール強度
を調整可能とすることができ、高負荷時の掃気効率の最
適化と軽負荷時の燃焼最適化の両立が容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の概略図

【図２】本発明の実施例１におけるエンジン負荷とスワ
ール強度の関係を示す特性図

【図３】本発明の実施例１における各制御弁開度とスワ
ール強度の関係を示す特性図

【図４】本発明の実施例１の変形例を示す概略図

【図５】本発明の実施例１の他の変形例を示す概略図

【図６】本発明の実施例１の変形例であって、シリンダ
ライナを２個直列に配置した場合の概略図

【図７】本発明の実施例１の変形例であって、シリンダ
ライナを２個直列に配置した他の例の概略図

【図８】本発明の実施例１の変形例であって、シリンダ
ライナを複数直列に配置し、かつ、シリンダライナ間の
クリアランスを無くした場合の概略図

【図９】図８のＡ部拡大図

【図１０】本発明の実施例２の概略図

【図１１】図１０のＡ−Ａ断面図

【図１２】本発明の実施例２の作動説明図

【図１３】本発明の実施例２の制御特性図

【図１４】本発明の実施例２の変形例を示す概略図

【図１５】本発明の実施例２の他の変形例を示す概略図

【図１６】図１５のＡ−Ａ断面図

【図１７】本発明の実施例２の更に他の変形例を示す概
略図

【図１８】図１７のＡ−Ａ断面図

【図１９】本発明の各実施例に適用可能なヘッドボルト
付近の形状を示す概略図

【図２０】本発明の各実施例に適用可能なライナ間の形
状を示す概略図

【図２１】本発明の各実施例に適用可能な吸気流入のバ
イパス構造を示す概略図

【符号の説明】

１，１１ シリンダブロック ２，１２ シリンダライナ ３，１３ 掃気ポート ４，１４ 掃気通路 ５，１５ 吸気流入通路 ６ 過給機 ７ バイパス通路 ８ バイパス通路制御弁 ９ 連通路 １０ 連通路制御弁 １６ フラップ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダライナに円周方向に並んで同一
   方向の接線方向成分を有する所定入射角の複数の掃気ポ
   ートが設けられるとともに、シリンダブロック内に前記
   複数の掃気ポートに連通するシリンダライナ周りの掃気
   通路が設けられたユニフロー式２サイクルエンジンにお
   いて、前記掃気通路に流入する吸気の流速を制御する吸
   気流速制御手段を設けたことを特徴とするユニフロー式
   ２サイクルエンジン。
2. 【請求項２】 前記掃気通路に連通する吸気流入通路に
   過給機を設けるとともに、該過給機をバイパスするバイ
   パス通路を設け、前記バイパス通路に該バイパス通路を
   絞るバイパス通路制御弁を設け、かつ、前記掃気通路は
   吸気をシリンダライナ外周に沿って一方向に流しつつ各
   掃気ポートに流入させるものとし、該掃気通路の終端を
   連通路によって前記過給機の上流側で前記吸気流入通路
   に接続し、前記連通路に該連通路を絞る連通路制御弁を
   設けて、前記バイパス制御弁と前記連通路制御弁とで前
   記吸気流速制御手段を構成し前記掃気通路に流入する吸
   気の流速を制御可能とした請求項１記載のユニフロー式
   ２サイクルエンジン。
3. 【請求項３】 前記吸気流速制御手段は、前記掃気通路
   に連通する吸気流入通路の前記掃気通路への連通部の通
   路断面積を可変とする手段によって構成した請求項１記
   載のユニフロー式２サイクルエンジン。