JPH0633788A - 燃料噴射式２サイクルエンジン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】燃焼の安定性を向上させ、炭化水素の低減を図
る。 【構成】燃焼室８に臨んで燃焼噴射弁１５および点火プ
ラグ２８を備える燃料噴射式２サイクルエンジンにおい
て、主排気ポート３３の上部に設けられる副排気ポート
３６と、副排気ポート３６を開閉制御する排気弁３７と
を備え、エンジン低回転時において燃料噴射前に排気弁
３７を開いて空気を排気させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、燃料噴射式２サイクル
エンジンに関する。

【０００２】

【従来の技術】２サイクルエンジンにおいては、アイド
リング運転等の低負荷時にスロットルバルブを絞って
も、圧縮始めにおいて、排気ポートから既燃ガスがシリ
ンダ内に逆流し、燃焼が不安定になる。また、着火可能
な新気濃度を与えると、その燃焼エネルギは大きすぎて
しまい、アイドリングや低負荷時における回転数制御が
困難になる。一方、エネルギを減少するために新気濃度
を小さくすると既燃ガス濃度が大きくなって着火不能に
なる。しかし慣性力で機関の回転が継続されると、例え
ば１０回に１回の割合で燃焼し、後の９回は排気に吹き
出すという不整燃焼が生じ、燃費および排ガス性能が悪
化するという問題を有している。

【０００３】そのために、燃料をシリンダ内に直接噴射
する燃料噴射式２サイクルエンジンにおいては、点火プ
ラグの近傍に適正な濃度の混合気を滞留させ、成層燃焼
を行わせることにより不整燃焼を防止するようにしてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、エンジ
ン低回転域において点火プラグの近傍に適正な濃度の混
合気を滞留させるように制御することは困難であり、こ
れにより生じる燃焼不良により、排気中の炭化水素が増
大すると共に、点火プラグにススが付着し、耐久性が低
下するという問題を有している。さらに、成層燃焼のた
めに新気が燃焼ガスと混ざらずにそのまま排気されるた
め排気温度が低下し、排気系に触媒装置を設ける場合に
は、触媒の活性が低下するという問題を有している。

【０００５】本発明は、上記従来の問題を解決するもの
であって、エンジン低回転、低負荷時における燃焼の安
定性を向上させ、排ガス中の炭化水素を低減させること
ができる燃料噴射式２サイクルエンジンを提供すること
を目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】そのために、本発明の燃
料噴射式２サイクルエンジンは、燃焼室８に臨んで燃焼
噴射弁１５および点火プラグ２８を備える燃料噴射式２
サイクルエンジンにおいて、主排気ポート３３の上部に
設けられる副排気ポート３６と、副排気ポート３６を開
閉制御する排気弁３７とを備え、エンジン低回転時にお
いて燃料噴射前に排気弁３７を開いて空気を排気させる
ことを特徴とする。なお、上記構成に付加した番号は、
理解を容易にするために図面と対比させるためのもの
で、これにより本発明の構成が何ら限定されるものでは
ない。

【０００７】

【作用】本発明においては、例えば図１に示すように、
エンジン１が低負荷または低速回転中の場合には、ピス
トン４が上昇し掃気ポート３１、３２が閉じた後に排気
弁３７を開き、主排気ポート３３が閉じてから上死点ま
での半分程度のタイミングで排気弁３７を閉じ、一方、
燃料噴射弁１５は排気弁３７を閉じる前に開き、上死点
前で閉じる。そして、点火プラグ２７、２８を上死点直
前でオンさせる。従って、掃気ポート３１、３２が閉じ
て圧縮を始めようとするときに、燃焼室８内の空気を副
排気ポート３６から逃がすため、その後に噴射される燃
料は均一に拡散され均一燃焼が得られる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説
明する。図１は本発明の燃料噴射式２サイクルエンジン
の１実施例を示す断面図、図２は図１のＹ−Ｙ線に沿っ
て矢印方向に見た断面図、図３は図１のＸ−Ｘ線に沿っ
て矢印方向に見た断面図である。

【０００９】図中、１は燃料噴射式２サイクルエンジン
を示し、シリンダ２と、このシリンダ２上に取り付けら
れるシリンダヘッド３と、シリンダ２内に摺動自在に嵌
入されたピストン４と、このピストン４とクランク軸
（図示せず）とを連結するコンロッド５とを備えてい
る。シリンダヘッド３の下面にはキャビティ７が形成さ
れ、このキャビティ７を含み前記シリンダヘッド３、シ
リンダライナー４およびピストン５により囲まれた空間
が燃焼室８となっている。

【００１０】図１において、前記キャビティ７を断面側
面視でみたとき、その天井面は山形となるように形成さ
れ、この山形の左辺は右辺の緩斜面１０に比べて急斜面
９に形成されている。この緩斜面１０は図３に示すよう
に、シリンダ２の径方向外方に向かって拡開させれてお
り、また、天井面のうち前、後面は図２に示すように、
急斜面９と緩斜面１０の中間の傾斜を有する中斜面１
１、１２となっており、さらにキャビティ７の頂部１３
はシリンダ２の軸心２ａから左方に偏位している。

【００１１】キャビティ７の頂部１３には、燃焼室８に
燃料を噴射する燃料噴射弁１５が設けられる。この燃料
噴射弁１５は、弁本体１６を有しこの弁本体１６はシリ
ンダ２の軸心２ａと並行でシリンダヘッド３に取り付け
られる。弁本体１６には、軸方向に圧縮空気通路１８が
形成されると共に、この圧縮空気通路１８と同軸上で断
面円環状の燃料通路１９が形成されている。圧縮空気通
路１８と燃料通路１９の先端は開口されており、この開
口を開閉自在に閉じる弁体２３が設けられている。前記
燃料噴射弁１５においては、予め圧縮空気通路１８に圧
縮空気を溜めておき、弁体２３を開いてこの圧縮空気２
１を噴射させるとき、これと同時に燃料２２を噴射させ
るようになっている。この噴射は円錐状で下方に向かっ
て拡開するように行われ、その噴射方向中心２４はシリ
ンダ２の軸心２ａと並行である。なお、前記した圧縮空
気２１を噴射せず燃料２２のみを噴射させるように構成
してもよい。

【００１２】キャビティ７の急斜面９には、一対の点火
プラグ２７、２８が設けられ、その放電部２７ａ、２８
ａは急斜面９の下部に臨み、図２に示すように、両放電
部２７ａ、２８ａは上下に僅かに偏位するように設けら
れている。図１に示すように、ピストン４が上死点に達
したとき、シリンダヘッド３の下面とピストン４の上面
との間に形成される薄い空間がスキッシュエリア２９で
あり、このスキッシュエリア２９は図２に示すように、
急斜面９寄りの前、後部が他部に比べて大きい面積を有
している。なお、点火プラグは一つでもよい。

【００１３】シリンダ２には、前後一対の主掃気ポート
３１、３１が形成され、また、左側部に副掃気ポート３
２が形成され、さらに右側部に主排気ポート３３が形成
されている。また、シリンダヘッド３の緩斜面部１０に
は、副排気ポート３６が形成され、この副排気ポート３
６の入り口には排気弁３７が配設され、副排気ポート３
６は主排気ポート３３に合流するように接続される。排
気弁３７は、弁を常時閉じる方向に付勢するスプリング
３８と、弁を開く方向に作動させるラック３９およびピ
ニオン４０からなり、ピニオン４０はサーボモータ４１
により駆動される。そして、サーボモータ４１には、エ
ンジン回転数およびスロットル開度、クランク角等のエ
ンジン運転状態の信号に基づいて電子制御装置（ＥＣ
Ｕ）４２から制御信号が出力される。また、燃料噴射弁
１５および点火プラグ２７、２８にも制御信号が出力さ
れる。

【００１４】上記構成からなる本発明の作用について説
明する。図４は制御方法を説明するためのタイミングチ
ャートである。

【００１５】図１において、エンジン１の作動時、ピス
トン４が図の位置から下降するときには、クランク室で
与圧縮された空気が主掃気ポート３１と副掃気ポート３
２を通って燃焼室８内に押し込まれ（図中矢印Ａ）、こ
れと入れ代わりにそれ以前の燃焼により生じた排ガスが
主排気ポート３３を通って排出される（図中矢印Ｂ）。
次にピストン４が上昇し図の位置で主掃気ポート３１、
副掃気ポート３２および主排気ポート３３を閉じて上死
点近くにまで上昇したときには、スキッシュエリア２９
によって生じたスキッシュ流が燃焼室８内に流入する。
また、上昇するピストン４によって押し上げられた燃焼
室８内の空気は、その一部が急斜面９に沿って矢印Ｄに
示すように上昇し、他部は緩斜面１０に沿って矢印Ｅに
示すように上昇する。

【００１６】エンジン１が高速回転中の場合には、燃料
噴射弁１５による燃料２２の噴射は、ピストン４が主掃
気ポート３１、副掃気ポート３２および主排気ポート３
３を開いている間中、行われ、上死点の直前で点火プラ
グ２７、２８による点火が行われる。そして、燃料が燃
焼室８内にほぼ均一に分布し、点火後の火炎は、緩斜面
１０に沿って急速に伝搬し高効率燃焼が得られる。

【００１７】エンジン１が低負荷または低速回転中の場
合には、ＥＣＵ４２の制御により、サーボモータ４１、
ピニオン４０を駆動し排気弁３７を開閉制御する。その
開閉タイミングは、図４に示すように、ピストン４が上
昇し掃気ポート３１、３２が閉じた後に排気弁３７を開
き、主排気ポート３３が閉じてから上死点までの半分程
度で排気弁３７を閉じる。一方、燃料噴射弁１５は排気
弁３７を閉じる前に開き、上死点前で閉じる。そして、
点火プラグ２７、２８を上死点直前でオンさせる。

【００１８】従って、掃気ポート３１、３２が閉じて圧
縮を始めようとするときに、燃焼室８内の空気を副排気
ポート３６から逃がすため、その後に噴射される燃料は
均一に拡散され均一燃焼が得られ、また、図４に示すよ
うに、従来と比較して低速回転に適した燃焼エネルギー
を得ることができ、燃焼の安定性を向上させ、炭化水素
の低減を図ることができる。また、従来の成層燃焼と比
較して排気温度が低下しないため、排気系に触媒装置を
設けた場合に触媒の活性を維持できる。

【００１９】図５は本発明の他の実施例を示している。
図Ａにおいては、排気弁３７をソレノイド４３により開
閉する例を示し、また、主排気ポート３３と副排気ポー
ト３６の合流部に触媒装置４４を設けている。図Ｂにお
いては、排気弁をスライド弁４５としピストン４の側部
に配設した例を示し、排気弁に対する爆発圧力を緩和し
た例を示し、図Ｃにおいては、図Ｂのスライド弁の代わ
りに回動弁とした例を示している。なお、排気弁３７
は、排気ポート３１、３２が閉じる前に開き始めるよう
にしてもよい。

【００２０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よれば、燃焼室に臨んで燃焼噴射弁および点火プラグを
備える燃料噴射式２サイクルエンジンにおいて、主排気
ポートの上部に設けられる副排気ポートと、該副排気ポ
ートを開閉制御する排気弁とを備え、エンジン低回転時
において燃料噴射前に前記排気弁を開いて空気を排気さ
せるようにしたので、その後に噴射される燃料は均一に
拡散され均一燃焼が得られ、また、従来と比較して低速
回転に適した燃焼エネルギーを得ることができ、燃焼の
安定性を向上させ、炭化水素の低減を図ることができ
る。また、従来の成層燃焼と比較して排気温度が低下し
ないため、排気系に触媒装置を設けた場合に触媒の活性
を維持できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の燃料噴射式２サイクルエンジンの１実
施例を示す断面図

【図２】図１のＹ−Ｙ線に沿って矢印方向に見た断面図

【図３】図１のＸ−Ｘ線に沿って矢印方向に見た断面図

【図４】本発明の制御方法を説明するためのタイミング
チャート図

【図５】本発明の他の実施例を示す概略断面図

【符号の説明】

８…燃焼室、１５…燃焼噴射弁、２７、２８…点火プラ
グ ３３…主排気ポート、３６…副排気ポート、３７…排気
弁

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】燃焼室に臨んで燃焼噴射弁および点火プラ
   グを備える燃料噴射式２サイクルエンジンにおいて、主
   排気ポートの上部に設けられる副排気ポートと、該副排
   気ポートを開閉制御する排気弁とを備え、エンジン低回
   転時において燃料噴射前に前記排気弁を開いて空気を排
   気させることを特徴とする燃料噴射式２サイクルエンジ
   ンエンジン。