JPH06507955A - ２サイクル内燃機関 - 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】 発明の名称 ２サイクル内燃機関 本願は、１９９１年５月２１日付で出願した米国特許出願第０７／７０３．５０ ８号の一部継続出願である。

発明の背景 本発明は、機関のクランクシャフトの１回転の際に完全な作動サイクルが行われ る２サイクル内燃機関に関する。即ち、圧縮、点火、膨張、排出および吸込みの 各位相がいずれも、ピストンの上昇ストローク（ｅｘｔｅｎｇｉｏｎ　５ｔｒｏ ｋｅ）と下降ストローク（ｒｅｔｒａｃｔｉｏｎ　５ｔｒｏｋｅ）の際に行われ る。より詳細に云うと、本発明は、バルブ操作（マａｌｖｉｎｇ）を最少にする とともに、燃焼に供される燃料と一緒に潤滑油を供給する必要性をなくすように 構成された独特の２サイクル機関に関する。同時に、本発明の機関は、排出され る気体汚染物質のレベルを低く抑えることができる。

れる４サイクル機関と比べである種の利点を有している。かかる利点として、ク ランクシャフトの各回転ごとに発動工程（ｐｏｗ６ｒ　５ｔｒｏｋｅ）が行われ るので、単位重量あたりの出力が大きくなることが挙げられる。一方、先行技術 の２サイクル機関は、潤滑油を燃料と混合しなければならないことが条件となる 。従って、潤滑油が燃焼して望ましくない気体汚染物質と煙を発生することにな る。更に、先行技術の構成においては、気体燃焼生成物の排出が不完全になるこ とがしばしばある。

代表的な先行技術の構成においては、燃料／空気混合物（ｆｕｅｌ／ａｉｒ　ｍ １ｘｔｕｒｅ）がクランクケースを通して導入され、吸気口のバルブを通って燃 焼室へ入る。従って、潤滑油を燃料と混合するか、あるいは燃料／空気混合物に 噴射することが必要となる。

先行技術の２サイクル機関はまた、通常、燃料／空気の吸込みおよび排出ガスの 放出を制御するのに著しいバルブ操作が必要となる。多くの場合、燃料／空気の 吸込みは、排気口を介しての排気ガスの放出とオーバーラツプしなければならな いので、排出される不完全燃焼生成物あるいは未燃焼の燃料／空気混合物の一部 を含む燃焼生成物が燃焼室へ導入されることになる。

従って、気体汚染物質が高レベルになるとともに、燃料効率が低下する。

先行技術の機関が遭遇する別の課題として、ピストンのかじり（ｐｉｓｔｏｎ　 ｓｃｕ！Ｉｉｎｇ）　としばしば云われるものがある。これは、ピストン自体が ピストンピンにより連結ロッドに直接連結されている機関において生ずる。その 結果、ピストンに作用するある種の力が、ピストンスカートとシリンダ壁との間 で側荷重（ｓｉｄｅ　ｔ。

ｘｄｓ）を生ずる。かかる側荷重により、ピストンは、シリンダ壁の排気口およ びバイパスポートと交差するときにかじりを生ずる。

より最近の技術の進歩により、燃料／空気のチャージ（ｃｈａｒｇｅ）を行うこ とにより排気の追出しくｅｚｈｉｕｓｔ　ｓｃａｖｅｎｇｉｎｇ）が改善されて いるが、これは燃料のロス、従って、燃料効率の低下を招いている。

しかしながら、本発明の装置は、上記欠点を低減させることができるとともに、 先行技術では得られなかった他の特徴と利点とを提供することができる。

発明の概要 本発明の一般的な目的は、２サイクル内燃機関の全体の効率を改善して機械的な 構成を簡素化するとともに、必要とされる組立て時間を最少にすることにある。

本発明のより特定的な目的は、煙その他の気体汚染物質の放出を最少にすること ができる２サイクル内燃機関を提供することにある。

別の目的は、２サイクル機関に使用される燃料に潤滑油を添加する必要性をなく すことにある。

更に別の目的は、先行技術の２サイクル内燃機関におけるようなりランクケース 吸気の必要性をなくすことにある。

更に別の目的は、２サイクル内燃機関における排気ガスの掃気を改良することに ある。

これらのおよび他の目的と利点は、本発明の独特の２サイクル内燃機関により達 成されるもので、本発明の２サイクル内燃機関の改良点は、クランクシャフトと 、クランクシャフトに回動自在に連結された少なくとも１つの連結ロッドと、燃 料吸込み手段と、点火手段とを備えた構成にある。改良は、閉止されたヘッド端 部および閉止された後端部を備えたシリンダと、上死点位置と下死点位置との間 を動いたときにシリンダと協働して燃焼室および装填室を画定するようにシリン ダ内に配置された往復動ピストンとにある。通常はピストンにより閉止されるが 、ピストンが上死点位置を通過するときに装填室に連通ずる複数の吸気口がシリ ンダに放射状に形成されている。更に、通常はピストンにより閉止されるがピス トンが下死点位置を通過するときには燃焼室に連通する複数の排気口がシリンダ に放射状に形成されている。装填室と燃焼室との間で連通しかつ後方を向くバル ブシートを形成する軸線方向に整合されたポートを画定する手段がピストンのク ラウン（ｃ「ｏｗｎ）に形成されている。作動ロッドがシリンダ内に軸線方向に 取着されている。作動ロッドは、シリンダの閉止された後端部内の封止された軸 線方向に延びる通路を介して延びている。作動ロッドは、外側端部が連結ロッド に回動連結され、内側端部にはバルブシートと封着係合してバルブポートを閉じ るバルブヘッドが形成されている。

ピストンと作動ロッドは、ピストンが下死点位置を通過する各作動サイクルの部 分を除いて、機関の作動サイクルの際にバルブ閉止係合を行う。サイクルの上記 部分においては、ピストンの収縮動は、装填室内の圧縮空気により生ずる流体圧 により制限を受ける。しかしながら、作動ロッドはクランクシャフトにより更に 収縮されて、バルブボートを開放することにより空気を装填室から燃焼室へ装填 することができる。

作動ロッドには、必要な場合にピストンの内部に形成された手段と協働するピス トンリトラクタ（ｐｉｓｔｏｎ＋ｅｔｒａｃｔｏｒ）が設けられている。これは 、一般には、始動の際および不点火の後にのみ必要とされる。

シリンダは、本来の減摩性（ｌｕｂｒｉｃｉｔｙ）を発揮するように、タイプＡ パーライトおよびグラファイトマトリックスを有するねずみ銑から形成するのが 好ましい。

図面の簡単な説明 第１図は、ピストンが上死点にあり、部材を破断して示す、本発明を具体化した ２サイクル内燃機関の断面図であり、 第２図は、発動工程の最終段階にあるピストンを示す第１図の２サイクル機関の 断面図であり、第３図は、下死点にあるピストンを示す第１および２図と同様の 断面図であり、 第４図は、中間圧縮工程にあるピストンを示す断面図であり、 第５図は、第１乃至４図に示す２サイクル内燃機関の作動サイクルを示すシーケ ンス図であり、第６図は、部材が図示を簡潔にするために破断されている本発明 を具体化した２サイクル内燃機関の他の実施例の断面図である。

好ましい実施例の説明 本発明を図面に関してより詳細に説明すると、本発明を具体化した２サイクル内 燃機関１０が示されており、この内燃機関は、全体的な構成素子として、エンジ ンブロック１１と、クランクシャフト１２と、クランクピン１３と、バランスウ ェイト（ｃｏｕｎｔｃｒｗｅｉｇｈｆ）１４と、一端がクランクピン１３に連結 された連結ロッド１５とを備えている。シリンダアッセンブリ２０とピストンア ッセンブリ４０とがエンジンブロック１１に取り付けられ、シリンダヘッド１６ がシリンダアッセンブリ２０の上端に取り付けられている。燃料インジェクタ１ ７が、シリンダの内部と連通するように、シリンダヘッド１６に点火プラグとと もに取り付けられている。

シリンダアッセンブリ２０は、作動温度において高い減摩性（ｌｕｂｒｉｃｉｔ ｙ）を示す材料から形成されるのが好ましい全体的に薄肉のシリンダ２１を有し ている。

シリンダは、例えば、タイプＡパーライト（ｔｙｐｅ　Ａ　ｐｅａｒｌｉｔｅ） およびグラファイトマトリックスを有するねずみ銑（ｇｒｅ７１ｒｏｎ）から形 成することができる。シリンダ２１は、上端にシリンダヘッド１６の取付面と係 合する半径方向に延びる第１のフランジ２２を有するとともに、下端にエンジン ブロック１１にシリンダアラセンブリ２０を取り付けする第２の半径方向に延び るフランジ２３を有している。

シリンダアッセンブリ２０は、シリンダの底端部を閉じるように作用するととも に、第２のフランジ２３とエンジンブロック１１の取付面との間に嵌着される円 周部を有する底端部プレート２５を備えている。端部プレート２５は、中央に、 以下に説明するピストンアッセンブリの１つのコンポーネントのための封止軸孔 （ｓｅａｌｅｄ　ａｘｉａｌ　ｂｏｒｅ）　２７を備えたハブ２６を有しテイル 。ブロンズ製のブツシュ（ｂｒｏｎｘｅ　ｂｕｓｈｉｎｇ）　２８がハブ内に取 り付けられている。潤滑油が、オイルギヤラリ（ｏｉｌ　ｇａｌｌｅｒ７）を介 して接触面に供給される。

複数のラジアル吸気口３１が、シリンダ２１の底端部付近に位置するようにシリ ンダ２１に形成されている。これらの吸気口３１は、吸気マニホルド３２と連通 している。

複数のラジアル排気口３３が、吸気口３１の上方に位置するようにシリンダ３３ の壁に形成されている。

排気口３３は環状の排気マニホルド３４と連通している。

ピストンアッセンブリ４０は、好ましくは鋼から形成され、比較的薄肉の円筒壁 ４２を有するピストン４１を備えている。半径方向へ延びる小さなフランジ４３ が円筒壁４２の下端に形成され、図示のようにわずかに内方へ延びている。

ピストンアッセンブリ４０はまた、軸線方向に整合するバルブポート４６を形成 する一体的に形成された環状のクラウン４５を有している。截頭円錐状のバルブ シート４７がバルブボートの周囲に形成さており、面はピストンの内部へ下方向 に向けて外方へ拡開している。

シリンダアッセンブリ２０とピストンアッセンブリ４０は、ピストンのクラウン ４５の上方に燃焼室４８を形成するとともに、一部が円筒状ピストンの内部とシ リンダアッセンブリ２０の下部内に配置されるチャージ・チャンバ（ｃｈａｒｇ ｉｎｇ　ｃｂａｍｂｅｔ）　４９を形成している。

ピストンが第１図に示すように上死点位置にあるときには、複数のラジアル吸気 口３１がオープンしてチャージ・チャンバ４９と連通ずる。チャージ・チャンバ 内の圧力は、ピストンが上死点位置へ向けて動くときのチャージ・チャンバの膨 張により、この時点では真空に減圧される。ピストンが第３図に示すように下死 点位置にあるときには、複数のラジアル排気口３３がオープンして、気体の燃焼 生成物を排気マニホルド３４を介して排出することができる。ピストンサイクル のその他の位置においては、吸気口３１と排気口は、余分なバルブ操作を必要と することなく、ピストン自体により有効に閉じられる。

本発明によれば、ピストンアッセンブリ４０は更に、ハブ２６およびブロンズブ ツシュ２８により形成される封止された軸孔２７を介して延びる円筒状の鋼チュ ーブ５１からなる鋼製の作動ロッドアッセンブリ５０を備えている。ロッドアッ センブリ５０の下端部は、連結ソケット５２を有しており、ピボットピン５３に より連結ロッド１５の上端に連結されるようになっている。

半径方向に拡がった肩部５４が円筒チューブ５１の上端に形成され、該肩部には バルブヘッド５５が取り付けされている。バルブヘッドには、ピストン４１のク ラウン４５に形成されたバルブシート４７と係合する截頭円錐面が形成されてい る。

従って、ピストン４１は、作動ロツドア・ラセンブリ５０に取り付けられている のではなく、シリンダ内に浮いており、エンジンサイクルの間に生ずる作動圧力 に応答した場合にのみロッドアッセンブリ５０のノくルブヘッド５５と係合して バルブを閉じるように付勢される。

これらの圧力により、ピストンおよび口・ソドア・ラセンブリは、圧縮工程（第 １および４図）と膨張工程（第２図）の際に、排気位相における燃焼室内の圧力 がチャージ・チャンバ４９内におけるチャージ空気（Ｃｈｓｒｇｉｎｇ　ａｉｒ ）の圧縮により生ずる流体圧によってノくランスされるポイントまで係合される 。この状態は第３図に示されており、第３図においては、ピストンは、操作ロッ ドアッセンブリ５０と連結ロッド１５の下死点位置の前に生ずる点で（圧力バラ ンスにより生ずる）中立位置に到達する（第３図）。

ピストンはこの点で中立位置へ浮上しかつバルブヘッド５５は更なる収縮動作に より開放するので、チャージ・チャンバ４９内の圧縮された空気は燃焼室内へ解 放される。圧縮空気のかかる突然の解放により、排気口を通して排気マニホルド ３４へ行われる排気ガスの掃気が容易となる。この時点で、燃料はチャージ空気 の中に噴射されていないので、未燃焼燃料は燃焼室を出る排気ガスとは混合され ない。

チャージ・チャンバ内の高い圧により燃焼室に入った空気の速度は速いので、排 気口がピストンアッセンブリ４０の上昇即ち伸長動作により閉じられるまで排− 気ガスの最適な掃気が行われる。

ピストン４１の内部に配置されかつ作動ロッドアッセンブリに摺動自在に載置さ れているのは、ロッドアッセンブリから円筒状のピストン壁４２の内面へ外方へ 延びる４本の放射状に配設されたりトラクタアーム５８を有するピストンリトラ クタ５７である。リトラクタアームは、通常の作動サイクルの際には動作を行わ ないが、例えば、始動の際および不点火の後に、フランジ４３の上部と係合する ことにより、機関がクランク操作された場合に、連結ロッドがクランクシャフト の回転に応答してロッドアッセンブリを下方へ引つ張ったときにロッドアッセン ブリがピストンと係合してピストンを動かすように有効に作用する。かかる特定 の係合状態が第３図に示されている。

ピストンはシリンダ内に拘束を受けることなく取り付けら・れているので、動作 の際にシリンダに対して回転することができる。かかる自由度により、ピストン はシリンダに周囲で割り出しを行う（ｉｎｄｅｒ）　ことにより、最適の着座状 態に達するとともに、同心性を保持する。

動作 ２サイクル機関１０の動作を、第５図に概略水するようなりランクシャフトの完 全な１回転に関して、即ち、第１図に示す位置（上死点）で開始するピストンの １回の上昇／下降（ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ／ｒｅｔｒａｃｔｉｏｎ）に関して説明 する。上死点位置の前（即ち、第５図に示す２５６°の位置）で、燃料インジェ クタ１７は、１回分の燃料を燃焼室４８に噴射する。

次に、３０６°の位置において、複数の吸気口３１が開き、空気を吸気マニホル ド３２からシリンダのチャージ・チャンバ４９へ導入する。吸気口が開くと直ち に、チャージ・チャンバ内の気体の圧力は、チャージ・チャンバの膨張により低 下する。

ピストンが上死点位置へ近づき、燃料／空気混合物の圧縮を終了すると、点火プ ラグ１８が励起されて燃料／空気混合物の点火を行う。これにより燃焼室の膨張 が開始し、ピストンが第２図に示すように下降動作（ｒｅｔｒａｃｔｉｏｎ　ｍ ｏｖｅｍｅｎｔ）を開始する。下降動作が進行すると、複数の吸気口３１は（５ ４°の位置で）ピストンにより閉じられ、下降が更に行われて、チャージ・チャ ンバ４９内の導入空気を圧縮する。

燃焼が完了すると、ピストン４１が十分に（即ち、１０４°の位置で）下降して 複数の排気口３３を開放し、燃焼室の膨張を行うとともに、気体燃焼生成物を排 気マニホルド３４に放出する。これにより、燃焼室内の圧力を低下させ、チャー ジ・チャンバ４９内の圧縮されたチャージ空気の圧力と略等しくする。これによ り、浮動ピストン４１は中立位置即ち圧力バランス位置に到達し、約１３２°の 位置で下方への動作即ち下降動作を停止する。

更に、本発明の構成によれば、作動ロッドアッセンブリの下降動作は、ロッドア ッセンブリ５０と連結ロッド１５が下死点位置に近づくまで継続する。この更な る下降によりバルブポート４６はオープンし、圧縮されたチャージ空気は燃焼室 内へ解放され、燃焼室からの排気ガスの排除を促進する。

クランクシャフト１２の回転が継続すると、作動ロッドアッセンブリ５０は、バ ルブヘッド５５がバルブシート４７と係合して約２２８°の位置でバルブポート ４６を閉じるまで上方へ動かされる。更に上方へ動くと、複数の排気口３３を閉 じ、サイクルを完了するとともに圧縮に必要な新しい空気のチャージと燃料の噴 射に備える。

第６図 第６図は、本発明を具体化した２サイクル内燃機関の別の形態を示す。第６図の 実施例は、第１乃至５図の実施例と基本的には同様に構成されているが、チャー ジ・チャンバに関する圧縮比を一層大きくするように構成されている。この実施 例はまた、シリンダ構造も変更されている。

第６図について説明すると、（参照番号１１０により示す）機関は、主な構成素 子として、エンジンブロック１１１と、クランクシャフト１１２と、クランクピ ン１１３と、バランスウェイト１１４と、一端がクランクピン１１３に連結され た連結ロッド１１５とを備えている。シリンダアッセンブリとピストンアッセン ブリ１４０がエンジンブロック１１１に取り付けられ、シリンダヘッド１１６が シリンダアッセンブリ１２０の上端に取り付けられている。

シリンダアッセンブリ１２０は、好ましくはアルミニウム合金から形成されるシ リンダバレル１２１を有している。バレルは、シリンダヘッド１１６の取付面と 係合する第１の半径方向に延びるフランジ１２２を上端に有するとともに、下端 にシリンダアッセンブリ１２０をエンジンブロック１１１に取り付けする第２の 半径方向に延びるフランジ１２３を有している。

シリンダバレル１２１の孔に締り嵌めされているのは、シリンダライナ１２４で ある。ライナは、作動温度において大きい減摩性を発揮する材料から形成するの が好ましい。例えば、ライナはタイプＡパーライトおよびグラファイトマトリッ クを有するねずみ銑から形成することができる。

シリンダアッセンブリ１２０は更に、シリンダの底端部を閉じるように作用する とともに、フランジ１２３とエンジンブロック１１１の取付面との間に嵌合され る円周部を有する底端部プレート１２５を有している。端部プレート１２５には 、第１乃至５図のハブ２６と同様に作用するが、チャージ・チャンバにおいて一 層大きな圧縮比を提供するようにハブ２６よりもかなり大きく形成された比較的 大きいハブ１２６を中央に有している。ブロンズ製のブツシュ１２８がハブ１２ ６に取り付けられ、潤滑油がオイルギヤラリ１２９を介してブツシュ１２８の接 触面に供給される。オイルは、下方からハブ１２６にねじ込まれている取付は部 材で終端する所定の長さのチューブ１３０により、オイルギヤラリ１２９に供給 される。

複数のラジアル吸気口１３１が、第６図に示すようにシリンダライナ１２４に形 成されている。吸気口は、バレルに対応する複数のラジアルポート１３２を介し て、シリンダバレルに形成された環状の溝１３３により一部が形成されている吸 気マニホルドと連通している。環状のバンド（図示せず）が溝を包囲している。

複数のラジアル排気口１３４が、吸気口１３１の上方へ離隔して位置するように シリンダライナ１２４に放射状に配設されている。複数の排気口１３４は、同じ くバレルに形成された対応するポート１３５を介して、シリンダバレルに形成さ れている別の環状の溝１３６により一部が形成されている環状の排気マニホルド と連通している。適宜のポートを有するマニホルドプレート１３７および１３８ により、それぞれの環状マニホルドにアクセスすることができるようになってい る。

シリンダバレルにはまた、環状のバンドにより閉じられて液体冷却剤の通路を提 供する環状の溝１３９が形成されている。

ピストンアッセンブリ１４０は、鋼から形成されるのが好ましくかつ比較的薄肉 の円筒壁１４２を有するピストン１４１を備えている。図示のように、半径方向 に延びる小さなリブ１４３が円筒壁１４２の上端に形成され、わずかに内方へ延 びている。別の小さな半径方向へ延びるリブ１４４がシリンダ壁１４２の下端に 形成され、同様にわずかに内方へ延びている。

ピストンアッセンブリ１４０は更に、軸線方向に整合されたバルブポート１４６ を形成するように一体的に形成された環状のクラウン１４５を有している。截頭 円錐状のバルブシート１４７が、バルブポートの周囲に形成され、シートの面は ピストンの内部へ向けて下方向へ外方に拡開している。

シリンダアッセンブリ１２０とピストンアッセンブリ１４０は、ピストンのクラ ウン１４５の上方に燃焼室を形成するとともに、一部が円筒状ピストンの内部と シリンダアッセンブリ１２０の下部内に配置されるチャージ・チャンバ１４９を 形成している。

ピストンが第６図に示すように上死点位置にあるときには、複数の吸気口１３１ は開いてチャージ・チャンバ１４９と連通する。ピストンが下死点位置（図示せ ず）に近づくと複数の排気口１３３は開いて、気体の燃焼生成物を排気口１３３ を介して排気マニホルド１３４に放出する。

ピストンは、特定の用途に応じて適宜の材料から形成することができる。例えば 、幾つかの特殊な用途においては、ピストンはチタンから形成するのが望ましい 。

ピストンアッセンブリ１４０は更に、ハブ１２６とブロンズ製のブツシュ１２８ とにより形成される封止された軸孔１２７を介して延びる円筒状の鋼製チューブ １５１から実質上なる鋼製の作動ロッドアッセンブリ１５０を備えている。ロッ ドアッセンブリ１５０の下端部には連結ソケット１５２が設けられ、ピン１５３ により連結ロッド１１５の上端部に連結することができるようになっている。

円筒チューブ１５１には、バルブヘッド１５５が取り付けられている。バルブヘ ッドには、ピストン１４１のクラウン１４５に形成されたバルブシート１４７と 係合する截頭円錐面が設けられている。このように構成されたバルブ手段は、第 １乃至５図の実施例に関して説明したのと同じ態様で動作を行う。

バルブヘッド１５５には、第１乃至５図の実施例のピストンリトラクタ５７とあ る程度同じ態様で動作を行なう略環状のフェッチつめ（！ｅｔｃｈ　ｐａｗｌ） 　１５７のシートとして作用する環状の肩部１５６が設けられている。フェッチ つめは、ばね鋼その他の弾性材料から形成され、第６図に示すように外方へかつ ピストン１４１の内壁付近まで下方へ延びる複数のアーム１５８が放射状に配設 されている。

フェッチつめ１５７は、同じくバルブヘッド１５５に形成されている環状の溝１ ６０に着座するスナップリング１５９により所定の位置に保持される。フェッチ つめは、撓むことにより、作動ロッドアッセンブリ１５０をピストンの内部に軸 線方向に挿入しかつリブ１４３および１４４を介して第６図に示す作動位置まで 動かすことができる形状と弾性を有している。

フェッチ爪１５７は通常の作動サイクルの際には動作を行わないが、始動の際お よび不点火の後にリブ１４３の上部と係合することにより、クランクを回してエ ンジンをかけた場合に、連結ロッドがクランクシャフトの回転に応答してロッド アッセンブリを下方へ引いたときにピストンと係合してピストンを動かすことが できるようにしている。

上記したように、本発明の独特の機関構成によれば、クランクケース吸込みの必 要性をなくすことにより、オイルの予備混合または注入の必要性をなくすること ができる。

更に、本発明の機関は、先行技術の２サイクル機関が必要とするような複雑な吸 気バルブ操作（例えば、リードまたはロータリーバルブ）の必要性をなくすこと ができる。

同じく有意な利点として、連結ロッドがピストン自体に回動自在に連結される従 来技術の場合にピストンに必要とされるピストンピンの必要性をなくすことがで きることが挙げられる。本発明においては、ピストンはシリンダ内で「浮遊Ｊ　 （’ｆｌｏａｔ’）　シており、作動サイクルの際にシリンダ内の圧力状態に応 答して作動ロッドと係合させられる。

バルブピンが必要ではなく、ピストンの壁は比較的薄肉とすることができるので 、重量を最小にし、従って、ピストンアッセンブリの慣性を最小にすることがで きる。従って、ピストンは、鋳鉄製のシリンダと略同様の熱膨張率を有する鋼か ら形成することができる。

鋼製のピストンを使用することにより、シールリングの必要性もなくすことがで きる。

リングのないピストンについて説明したが、本発明の独特の２サイクル構成は、 リングのついたピストンを組み込むように構成することもでき、この場合には、 構成および作動条件は優れた圧縮シールが得られるように特定される。このよう に構成するには、シリンダライニングの構成も変えることが必要となる。

本発明を特定の実施例に関して説明したが、上記説明は本発明を限定するのでは なく例示するものであり、上記した特定の実施例の変更と修正は当業者に明白で あり、いずれも本発明の精神と範囲に含まれるものである。従って、特許の範囲 と効力は上記した特定の実施例に限定されるものではなく、本技術分野の進歩が 本発明により図られる範囲と一致しないものに限定されるものではない。

ＦＩＧ、１ ＦＩＧ、２ ＦＩＧ、３ ＦＩＧ、４ 上尾ゑ、 日９．５ フロントページの続き

Claims (27)

【特許請求の範囲】
1. １．クランクシャフトと、一端がクランクシャフトに回動自在に連結された少な くと１つの連結ロッドと、気体チャージ吸込み手段とを有する２サイクル内燃機 関にであって、 ヘッド端部および後端部クロージャを有するとともに、前記クロージャに通路が 設けられているシリンダと、 前記シリンダ内に配置されかつ上死点位置と下死点位置との間を動くときに前記 シリンダと協働して燃焼室とチャージ・チャンバとを形成する往復動ピストンと 、 通常は前記ピストンにより閉じられ、前記ピストンが上死点位置へ動いたときに 前記チャージ・チャンバと連通して前記燃焼室にチャージ気体の給送を制御する 吸気手段と、 通常は前記ピストンにより閉じられ、前記ピストンが下死点位置へ動いたときに 前記燃焼室とに連通して前記燃焼室からの気体燃焼生成物の排出を制御する排気 手段と、 前記チャージ・チャンバと前記燃焼室との間に制御された連通を形成するバルブ ポートを形成するように前記ピストンのクラウンに形成された手段と、前記シリ ンダ内で前記ピストンに連結されかつ前記通路を介して延びるように配設され、 しかも外端部が前記連結ロッドに連結されかつ内端部に前記バルブポートを閉じ るバルブヘッドが形成された作動ロッドとを備え、 前記ピストンと作動ロッドは、下降動作が前記チャージ・チャンバの圧縮された 気体により生ずる流体圧により制限を受ける下死点位置をピストンが通過すると きの各作動サイクルの部分を除き、機関の作動サイクルの際にバルブを閉じるよ うに係合し、前記作動ロッドは前記クランクシャフトと前記連結ロッドにより更 に下降して前記バルブポートを開放することによりチャージ気体を前記チャージ ・チャンバから前記燃焼室へ導くことを特徴とする２サイクル内燃機関。
2. ２．前記クラウンに形成された前記手段は、前記バルブヘッドと係合自在の後方 を向くバルブシートを形成する軸線方向に整合したバルブポートを形成すること を特徴とする請求の範囲第１項に記載の２サイクル機関。
3. ３．前記吸気手段は前記シリンダの壁に形成された複数のラジアル吸気口からな ることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の２サイクル機関。
4. ４．前記排気手段は前記シリンダの壁に形成された複数のラジアル排気口からな ることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の２サイクル機関。
5. ５．前記シリンダは作動温度において高い減摩性を発揮する金属から形成されて いることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の２サイクル機関。
6. ６．前記シリンダは鉄材料から形成されていることを特徴とする請求の範囲第５ 項に記載の２サイクル機関。
7. ７．前記材料はねずみ銑であることを特徴とする請求の範囲第６項に記載の２サ イクル機関。
8. ８．前記材料はタイプＡパーライトおよびグラファイトマトリックスを有するね ずみ銑であることを特徴とする請求の範囲第７項に記載の２サイクル機関。
9. ９．前記ピストンはシリンダの金属の熱膨張率と一致する熱膨張率を有する金属 から形成されていることを特徴とする請求の範囲第１，５，６，７および８項の いずれかに記載の２サイクル機関。
10. １０．前記ピストンは鋼から形成されていることを特徴とする請求の範囲第１， ５，６，７および８項のいずれかに記載の２サイクル機関。
11. １１．前記サイクル機関は前記クランクシャフトに作動連結された作動ロッド手 段をそれぞれ有する少なくとも２つの前記シリンダからなることを特徴とする請 求の範囲第１項に記載の２サイクル機関。
12. １２．前記シリンダは直列に配置されていることを特徴とする請求の範囲第１１ 項に記載の２サイクル機関。
13. １３．前記シリンダはクランクシャフトの軸線と直交する面に対して角度をなし て配置されていることを特徴とする請求の範囲第１１項に記載の２サイクル機関 。
14. １４．前記シリンダは放射状に配置されていることを特徴とする請求の範囲第１ １項に記載の２サイクル機関。
15. １５．前記燃料吸込み手段は少なくとも１つの燃料インジェクタからなることを 特徴とする請求の範囲第１項に記載の２サイクル機関。
16. １６．クランクシャフトと、一端がクランクシャフトに回動自在に連結された少 なくと１つの連結ロッドと、燃料吸込み手段と、点火手段とを有する２サイクル 内燃機関であって、 ヘッド端部および後端部クロージャを有するとともに、前記クロージャに封止さ れた通路が設けられているシリンダと、 前記シリンダ内に配置され、かつ、上死点位置と下死点位置との間を動くときに 前記シリンダと協働して燃焼室とチャージ・チャンバとを形成する往復動ピスト ンと、 通常は前記ピストンにより閉じられ、前記ピストンが上死点位置にあるときに前 記チャージ・チャンバと連通するように前記シリンダに形成された複数のラジア ル吸気口と、 通常は前記ピストンにより閉じられ、前記ピストンが下死点位置にあるときに前 記燃焼室に連通するようにシリンダに形成された複数のラジアル排気口と、前記 チャージ・チャンバと前記燃焼室との間に軸線方向に整合するバルブポートを形 成するとともに、バルブシートを形成するように前記ピストンに形成された手段 と、 前記シリンダ内に軸線方向に取り付けられかつ前記シリンダの前記後端部クロー ジャ内の前記軸線方向に整合された前記封止通路を介して延びるように配設され 、しかも外端部が前記連結ロッドに回動自在に連結されかつ内端部に前記バルブ シートと封止係合するとともに前記バルブポートを閉じるバルブヘッドが形成さ れた作動ロッドとを備え、 前記ピストンと作動ロッドは、下降動作が前記チャージ・チャンバの圧縮された 気体により生ずる流体圧により制限を受ける下死点位置をピストンが通過すると きの各作動サイクルの部分を除き、機関の作動サイクルの際に流体圧により付勢 されてバルブを閉じるように係合し、前記作動ロッドは前記クランクシャフトと 前記連結ロッドにより更に下降して前記バルブポートを開放することによりチャ ージ物を前記チャージ・チャンバから前記燃焼室へ導くことを特徴とする２サイ クル内燃機関。
17. １７．前記燃料吸込み手段は前記シリンダのヘッド端部に取り付けられかつ前記 燃焼室と連通する少なくとも１つの燃料インジェクタからなることを特徴とする 請求の範囲第１６項に記載の２サイクル機関。
18. １８．前記点火手段は前記シリンダのヘッド端部に取り付けられた少なくとも１ つの点火プラグからなることを特徴とする請求の範囲第１６項に記載の２サイク ル機関。
19. １９．軸線方向に動くように前記作動ロッドに摺動自在に配置されかつ始動の際 および不点火の後に所望に応じて前記ピストンと作動係合するように構成された ピストンリトラクタを更に備えることを特徴とする請求の範囲第１６項に記載の ２サイクル機関。
20. ２０．前記作動ロッドに取り付けられかつ前記作動ロッドから半径方向外方へ延 びるように配設された環状素子と、前記ピストンの内壁に形成されかつ前記作動 ロッドの動きに応答して前記ピストンを下降させるように前記環状素子により作 動係合される突起とを有するピストンリトラクタ手段を更に備えることを特徴と する請求の範囲第１６項に記載の２サイクル機関。
21. ２１．クランクシャフトと、シリンダヘッドを有するシリンダと、該シリンダ内 に配設されたピストンと、前記ピストンと前記クランクシャフトとの間に配設さ れたピストンロッドを有する駆動連結手段とを備え、クランクシャフトの回転動 が前記ピストンの往復動により得られるようになっており、 前記ピストンと前記シリンダは前記ピストンと前記シリンダヘッドとの間に容積 が可変の燃焼室を形成するとともに、第１の位置において前記シリンダ内にラジ アル排気口を形成しかつ第２の位置において前記シリンダ内にラジアル吸気口を 形成しており、前記ピストンは前記シリンダ内に配置されているとともに、上死 点位置に近づくと前記排気口を覆いかつ前記吸気口を開放するように構成されて おり、前記ピストンは下死点位置に近づくと前記吸気口を覆いかつ前記排気口を 開放するように構成されており、更に チャージ気体を前記燃焼室へ放出するように前記ピストンが前記排気口を開放す るときに前記ピストンロッドの動きに応答するように前記ピストンに配設された チャージ・バルブ手段を備えることを特徴とする２サイクル内燃機関。
22. ２２．前記駆動連結手段は前記ピストンが前記ピストンロッドに対して浮動する ことができるように前記ピストンロッドと前記ピストンとの間でから動きを行わ せる連結部材からなるとともに、前記ピストンに作用する差圧力の向きが変ると 前記ピストンに対して動くことにより前記チャージバルブ手段を開放することを 特徴とする請求の範囲第２１項に記載の２サイクル内燃機関。
23. ２３．前記チャージバルブ手段は前記ピストン内に形成されたバルブポートと、 前記ピストンに連結されかつ前記バルブポートと整合されたバルブ素子とからな り、前記相対的な動きにより前記チャージ気体の放出を行わせることを特徴とす る請求の範囲第２２項に記載の２サイクル内燃機関。
24. ２４．前記ピストンには内部にバルブポートが形成され、前記ピストンロッドは 一端が前記バルブポートと整合するバルブ素子を構成しており、 前記ピストンロッドと前記ピストンは、前記ピストンが下死点位置を通過すると きの作動サイクルの部分を除き機関の作動サイクルの際にバルブを閉じるように 係合し、前記シリンダヘッドから遠ざかる前記ピストンの下降動作は前記燃焼室 内の燃焼圧力に抗して前記ピストンに作用する気体チャージ物の圧力により制限 を受け、前記ピストンと前記ピストンロッドは前記ピストンロッドが更に下降す るとバルブ開放位置をとることを特徴とする請求の範囲第２１項に記載の２サイ クル内燃機関。
25. ２５．クランクシャフトとシリンダとを有する２サイクル内燃機関であって、 前記シリンダ内に配置された複動ピストンと、前記シリンダの一端に配設された シリンダヘッドとを備え、前記ピストンと前記シリンダヘッドは前記シリンダと ともに前記ピストンの一方の側に燃料燃焼室を形成し、更に 前記ピストンの反対側に前記ピストンと前記シリンダとにより一部が形成された 気体チャージ・チャンバと、 前記シリンダに半径方向に整合するように形成された排気口と、 前記排気口から軸線方向に離隔して前記シリンダに形成された半径方向に整合す る気体チャージポートとを備え、 前記ピストンは、前記ピストンが前記シリンダヘッドから離れるように動いたと きに行われる前記燃焼室の膨脹の際に前記排気口を覆うとともに、前記ピストン が下死点に近づいたときに前記排気口を開放し、前記ピストンは前記ピストンが 前記シリンダヘッドへ向けて動いたときに行われる前記チャージ・チャンバの膨 脹の際に前記チャージポートを覆うとともに、前記ピストンが上死点位置に近づ いたときに前記チャージポートを開放し、更に 前記ピストンを前記クランクシャフトに連結するに配設されかつピストンロッド および該ピストンロッドと前記ピストンとの間に配置されたから動き連結体を備 える手段と、 前記ピストンにおいて前記燃焼室と前記チャージ・チャンバとの間に配設された チャージバルブポートとを備え、前記ピストンロッドと前記ピストンは前記ピス トンに作用する圧力差の変化に応答して前記チャージバルブポートの開放および 閉止を制御するようになっている整合バルブ部を有することを特徴とする２サイ クル内燃機関。
26. ２６．前記チャージ・チャンバは一部が前記シリンダの他端の端部壁と、該端部 壁に形成された封止ロッド開口とにより形成され、前記ピストンロッドは前記ロ ッド開口を介して延びることを特徴とする請求の範囲第２５項に記載の２サイク ル内燃機関。
27. ２７．前記気体チャージ口は空気供給源と連通し、前記機関は前記ピストンが上 死点位置へ向けて動いたときの前記燃焼室の圧縮の際に前記燃焼室に燃料を噴射 するように前記シリンダヘッドに配設された手段を備えることを特徴とする請求 の範囲第２５項に記載の２サイクル内燃機関。