JPH07150937A - 火花点火式２サイクルエンジンの冷却装置 - Google Patents

火花点火式２サイクルエンジンの冷却装置

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JPH07150937A
JPH07150937A JP5321035A JP32103593A JPH07150937A JP H07150937 A JPH07150937 A JP H07150937A JP 5321035 A JP5321035 A JP 5321035A JP 32103593 A JP32103593 A JP 32103593A JP H07150937 A JPH07150937 A JP H07150937A
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cylinder
cooling
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Yasuhiko Nakano
靖彦 中野
Yoichi Ishibashi
羊一 石橋
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Honda Motor Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 低負荷運転時に燃焼室内の新気を自己着火に
より燃焼させるようにした火花点火式水冷２サイクルエ
ンジンにおいて、始動時に急速に自己着火による燃焼を
行ないうる冷却装置を提供する。 【構成】 シリンダ冷却水通路35の流入端は冷却水管37
を介して冷却水ポンプ33の吐出口に接続されるととも
に、流出端はサーモスタット39を介してシリンダ冷却ラ
ジエータ40の上端に接続される。シリンダヘッド冷却水
通路36の流入端は冷却水管38を介して冷却水ポンプ34の
吐出口に接続され、流出端は三方弁41を介してシリンダ
ヘッド冷却ラジエータ42の上端に接続されており、サー
ボモータ44により、所定水温以上に達したときに、それ
迄管接手43への通路が連通されるとともにシリンダヘッ
ド冷却ラジエータ42への通路が遮断された状態から、管
接手43への通路が遮断されるとともに、シリンダヘッド
冷却ラジエータ42への通路が連通するように、三方弁41
は切換えられる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、少なくとも低負荷運転
時にて燃焼室内の新気を自己着火により燃焼させるよう
にした火花点火式水冷２サイクルエンジンにおいて、始
動時に急速に自己着火による燃焼を行うことができる冷
却装置に関するものである。
【０００２】
【従来技術】自動二輪車等に搭載される従来の車両用火
花点火式２サイクルエンジンにおいては、シリンダ孔の
内周面にピストンにより開閉される排気ポートおよび掃
気ポートを形成し、クランク室内で予圧された新気を掃
気ポートからシリンダ室内に供給するとともにシリンダ
室内の既燃ガスを排気ポートから排出し、シリンダ室内
で圧縮された新気を点火栓により着火させるようになっ
ており、アイドル運転時においても或る程度以上の新気
を気筒内に供給する必要上、吸気通路内の絞り弁を或る
絞り弁開度、具体的には約10％以上開放させなければな
らなかった。
【０００３】またこのような従来の火花点火式２サイク
ルエンジンでは、高速、高負荷運転域での出力および効
率を高い水準以上に設定すべく排気ポートを大きくする
と、低負荷運転域では、新気の吹抜けや燃焼不安定によ
り、排気ガス中の未燃炭化水素量が増大して、燃費が悪
化した。
【０００４】これを解消するために、エンジン回転数と
絞り弁開度とに応じた排気開口率に排気制御弁を駆動さ
せることにより、少なくとも低負荷運転領域において、
ピストンによる排気開口閉塞時の気筒内圧力を適正に制
御し、エンジンの運転に好ましい着火時期に燃焼室内の
新気を自己着火させることができる火花点火式２サイク
ルエンジンを開発して、本出願人は出願した（特願平 5
−187488号) 。このようにエンジンの運転に好ましい着
火時期を積極的に制御することにより活性熱雰囲気燃焼
を行なわせる燃焼を以下ＡＲ燃焼と称する。
【０００５】
【解決しようとする課題】このように低負荷運転域にお
いて、ＡＲ燃焼させることができる火花点火式２サイク
ルエンジンでは、既燃ガスの熱エネルギを利用して新気
を活性化しているため、エンジン始動時では、燃焼室壁
面の温度が低いので、ＡＲ燃焼が困難であった。
【０００６】特に図10に図示されるような従来の水冷式
２サイクルエンジン01では、冷却水通路に低温度でも僅
かに冷却水が通過できるサーモスタット02が介装され、
冷却水ポンプ03は図示されないクランクシャフトに直結
され、かつ冷却水ポンプ03から吐出された冷却水はシリ
ンダブロック04のシリンダ孔周壁（図示されず）近傍の
冷却水通路のみならず、シリンダヘッド05の図示されな
い燃焼室周壁近傍の冷却水通路も通過するようになって
いるため、始動時でも、燃焼室近傍に冷却水が流れ、燃
焼室壁面の温度上昇が抑制され、ＡＲ燃焼が起りにくか
った。
【０００７】
【課題を解決するための手段および作用効果】本発明
は、このような難点を克服した火花点火式２サイクルエ
ンジンの冷却装置の改良に係り、少なくとも低負荷運転
域にて燃焼室内の新気を自己着火により燃焼させること
ができる火花点火式水冷２サイクルエンジンにおいて、
エンジンの冷却系がシリンダ冷却系とシリンダヘッド冷
却系とに並列に分割され、エンジン始動時における該シ
リンダヘッド冷却系の冷却能力が前記シリンダ冷却系の
冷却能力よりも小となるように前記シリンダヘッド冷却
系が形成されるとともに、該シリンダヘッド冷却系の水
温が所定水温に達した状態で該シリンダヘッド冷却系の
冷却能力を高めるように動作する冷却水温調整手段が設
けられたことを特徴とするものである。
【０００８】本発明は前記したように構成されているの
で、エンジン始動時では、シリンダヘッド冷却系の水温
がシリンダ冷却系の水温よりも急激に上昇し、燃焼室壁
面の温度がＡＲ燃焼可能な温度に短時間内に達し、排気
ガス中の未燃炭化水素の排出が抑制されるとともに燃費
の改善が図られる。
【０００９】そして前記シリンダヘッド冷却水系の水温
が所定水温に達したときに、前記冷却水温調整手段が動
作して、該シリンダヘッド冷却水系の冷却能力が高めら
れ、燃焼室壁面の温度が高負荷運転時でも適正な温度に
保持され、円滑な運転が可能となる。
【００１０】
【実施例】以下、図１ないし図５に図示された本発明の
一実施例について説明する。本発明の絞り弁制御装置を
備えた火花点火式２サイクルエンジン１は、図示されな
い自動二輪車に搭載されるもので、該火花点火式２サイ
クルエンジン１では、クランクケース２の上方にシリン
ダブロック３およびシリンダヘッド４が順次重ねられて
相互に一体に結合されている。
【００１１】またシリンダブロック３に形成されたシリ
ンダ孔５にピストン６が上下に摺動自在に嵌装され、該
ピストン６とクランク８とは連接棒７によって相互に連
結されており、ピストン６の昇降に伴なってクランク８
が回転駆動されるようになっている。
【００１２】さらにクランクケース２内のクランク室９
に吸気通路10が接続され、該吸気通路10に気化器11とリ
ード弁13とが直列に介装され、気化器11のピストン型絞
り弁12は、ロッド14およびレバー15を介してスロットル
ドラム16に連結され、該スロットルドラム16は図示され
ないワイヤを介してスロットルグリップに連結されてお
り、スロットルグリップを一方向へ捩ると、絞り弁12が
上昇して絞り弁開度が増大するようになっている。
【００１３】さらにまた吸気通路10はクランクケース２
にクランク室９に接続され、シリンダ孔５の内周面に掃
気ポート17と排気ポート18とが開口され、該掃気ポート
17は掃気通路19を介してクランク室９に連通されるとと
もに、排気ポート18は排気通路20に連通されている。
【００１４】またシリンダ孔５の上方の燃焼室21の凹部
は排気ポート18寄りにオフセットされ、該燃焼室21の凹
部に点火栓22が設けられており、気化器11から供給され
た燃料と混合した新気は、上昇行程時で負圧となったク
ランク室９内にリード弁13を介して吸入され、下降行程
時に圧縮されるとともに、掃気ポート17よりピストン６
が下降して掃気ポート17が開放された時に圧縮新気が燃
焼室21内に供給され、この圧縮新気の進入で燃焼室21内
の既燃ガスの一部は掃気ポート17より掃気通路19へ排出
され、ピストン６の上昇により掃気ポート17、次いで排
気ポート18が閉塞されると、燃焼室21内の混合気はピス
トン６の上昇でもって圧縮され、上死点近傍で点火栓22
による着火または前サイクルの残留ガスの熱エネルギー
による自己着火が行われるようになっている。
【００１５】さらに排気ポート18の近くには排気制御弁
23が設けられ、該排気制御弁23は、シリンダブロック３
に設けられた縦断面円弧状の凹部24と、該凹部24と略同
一の縦断面形状に形成された排気通路部材25との間に位
置した略同一間隔巾を有する間隙26に嵌装され、中心線
ｃを中心として上下に揺動自在に枢支されており、排気
制御弁23と一体の駆動軸27に、図２に図示の駆動レバー
28が一体に装着され、該駆動レバー28は駆動ケーブル29
を介して排気制御サーボモータ30のプーリ31に連結され
ており、該排気制御サーボモータ30でもって排気制御弁
23は上下に揺動駆動されて０から 100％の間の所要の排
気開口率θe に設定されうるようになっている。
【００１６】しかも排気制御弁23の水平横断面形状はコ
字状に形成され、その側面アーム部23ｂは排気通路20よ
り外方に位置した間隙部32に嵌装されており、排気ポー
ト18を閉塞する排気制御弁23の円弧状部23ａを除いた側
面アーム部23ｂは排気の流れに何等の悪影響を与えるこ
とがないようになっている。
【００１７】また図４に図示されるように、火花点火式
２サイクルエンジン１は、冷却水ポンプ33，34を備え、
該冷却水ポンプ33，34はそれぞれクランク８に連結さ
れ、クランク８の回転で該冷却水ポンプ33，34はそれぞ
れ駆動されるようになっている。
【００１８】さらにシリンダ冷却水通路35の流入端は冷
却水管37を介して冷却水ポンプ33の吐出口に接続される
とともに、シリンダヘッド冷却水通路36の流入端は冷却
水管38を介して冷却水ポンプ34の吐出口に接続され、シ
リンダ冷却水通路35の流出端はサーモスタット39を介し
てシリンダ冷却ラジエータ40の上端に接続され、該シリ
ンダ冷却ラジエータ40の下端は冷却水ポンプ33の吸入口
に接続されている。
【００１９】さらにまたシリンダヘッド冷却水通路36の
流出端は三方弁41を介してシリンダヘッド冷却ラジエー
タ42の上端に接続され、シリンダヘッド冷却ラジエータ
42の下端は管接手43を介して冷却水ポンプ34の吸入口に
接続されており、ＣＰＵ45の制御信号で動作するサーボ
モータ44により、所定水温以上に達したときに、それ迄
管接手43への通路が連通されるとともにシリンダヘッド
冷却ラジエータ42への通路が遮断された状態から、管接
手43への通路が遮断されるとともに、シリンダヘッド冷
却ラジエータ42への通路が連通するように、三方弁41は
切換えられるようになっている。
【００２０】しかも火花点火式２サイクルエンジン１の
要部を図式的に示した図５において、手動操作された絞
り弁12の絞り弁開度θthは、ポテンシオメータ等からな
る絞り弁開度センサ46により検出され、ＣＰＵ45に入力
されるようになっている。
【００２１】またエンジン回転数センサ47により検出さ
れたエンジン回転数Ｎe 、吸気圧力センサ48により検出
された吸気圧力Ｐi 、水温計49により検出された冷却水
温度ＴW 、指圧または光センサ50により検出された指圧
最大圧発生時期または着火時期もしくは圧縮開始圧力Ｐ
EC、クラッチの断続、変速機の変速位置等もＣＰＵ45に
入力されるようになっている。
【００２２】ＣＰＵ45は、これら各入力値により火花点
火式２サイクルエンジン１の運転状態を判断して各種の
制御信号を発信するが、ＡＲ燃焼を行う運転領域におい
ては、エンジン回転数Ｎe と絞り弁開度θthとに応じて
排気開口率θe を定めた図６の制御マップに従って動作
し、該マップによる排気開口率θe となるような駆動信
号Δθe を排気制御サーボモータ30に送信するようにな
っている。
【００２３】図１ないし図５に図示の実施例は前記した
ように構成されているので、始動時では、三方弁41が管
接手43側に開放し、三方弁41を流出した冷却水はシリン
ダヘッド冷却ラジエータ42を通過することなく冷却水ポ
ンプ34の吸入口に戻り、シリンダヘッド冷却水通路36内
の冷却水はシリンダヘッド冷却ラジエータ42により冷却
されることがなく、燃焼室21の壁面はそれ程冷却されな
いため、燃焼室21は急速に加熱されて、ＡＲ燃焼可能な
状態にすばやく到達することができる。
【００２４】そしてシリンダヘッド冷却水通路36の水温
が所定温度に達したときには、ＣＰＵ45の制御信号によ
ってサーボモータ44が動作し、三方弁41は管接手43への
連通状態からシリンダヘッド冷却ラジエータ42への連通
状態に切換えられ、シリンダヘッド冷却水通路36内の冷
却水はシリンダヘッド冷却ラジエータ42に供給されて充
分に冷却された後、冷却水ポンプ34により再びシリンダ
ヘッド冷却水通路36内に戻され、燃焼室21は適正な温度
範囲に保持され、火花点火式２サイクルエンジン１は通
常燃焼運転またはＡＲ燃焼運転を持続することができ
る。
【００２５】図７に図示されるように、シリンダヘッド
冷却水通路36の水温が例えば50°Ｃから90°Ｃと上昇す
るにつれて、ＡＲ燃焼可能な図示平均有効圧力ひいては
走行速度の下限値が低下するので、より低速走行状態で
もＡＲ燃焼により走行でき、未燃炭化水素の排出抑制と
燃費向上が可能となる。
【００２６】図１ないし図５に図示の実施例では、シリ
ンダヘッド冷却水通路36からシリンダヘッド冷却ラジエ
ータ42への管路中にシリンダヘッド冷却ラジエータ42を
介装したが、図８に図示するように、三方弁41と管接手
43とを結ぶバイパス通路を排除し、三方弁41をサーモス
タット51に代えてもよく、図８の実施例では、図１ない
し図５に図示の実施例のようには、低温状態でシリンダ
ヘッド冷却水通路36内の冷却水温度の急上昇を促進でき
ないものの、サーモスタット51の絞り効果とシリンダ冷
却水通路35よりも大きな流通抵抗とにより、シリンダヘ
ッド冷却水通路36内の冷却水の温度上昇をシリンダ冷却
水通路35内の冷却水の温度上昇よりも大きくして、燃焼
室21の壁面の温度をＡＲ燃焼可能状態にできるだけ早く
達成させることができる。
【００２７】また図９に図示するように、シリンダ冷却
水通路35とシリンダヘッド冷却水通路36とを並列に接続
し、冷却水温が高温状態では、１個の冷却水ポンプ52と
ラジエータ53とで両シリンダ冷却水通路35，シリンダヘ
ッド冷却水通路36を同時に冷却させることができるとと
もに、冷却水温が低温状態では、シリンダヘッド冷却水
通路36に介装された仕切弁54をＣＰＵ45の制御信号で動
作するアクチエータ55でもって閉塞し、シリンダヘッド
冷却水通路36内の水温を急上昇させるようにしてもよ
い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の冷却装置を備えた火花点火式２サイク
ルエンジンのシリンダ部分を縦断して示した縦断側面図
である。
【図２】図１と同じ側の側面を示すシリンダ部分の側面
図である。
【図３】図１のIII −III 線に沿って截断した横断平面
図である。
【図４】図１と反対側の側面図である。
【図５】本発明の冷却装置の一実施例を図示した側面図
である。
【図６】制御マップを図示した図面である。
【図７】冷却水水温の変化に応じてＡＲ燃焼可能な図示
有効平均圧力の限界がエンジン回転数および車速に対し
てどのように変化するかを図示した特性図である。
【図８】本発明の他の実施例の側面図である。
【図９】本発明のさらに他の実施例の側面図である。
【図１０】従来の水冷式２サイクルエンジンの側面図で
ある。
【符号の説明】
１…火花点火式２サイクルエンジン、２…クランクケー
ス、３…シリンダブロック、４…シリンダヘッド、５…
シリンダ孔、６…ピストン、７…連接棒、８…クラン
ク、９…クランク室、10…吸気通路、11…気化器、12…
絞り弁、13…リード弁、14…ロッド、15…レバー、16…
スロットルドラム、17…掃気ポート、18…排気ポート、
19…掃気通路、20…排気通路、21…燃焼室、22…点火
栓、23…排気制御弁、24…凹部、25…排気通路部材、26
…間隙、27…駆動軸、28…駆動レバー、29…駆動ケーブ
ル、30…排気制御サーボモータ、31…プーリ、32…間隙
部、33，34…冷却水ポンプ、35…シリンダ冷却水通路、
36…シリンダヘッド冷却水通路、37，38…冷却水管、39
…サーモスタット、40…シリンダ冷却ラジエータ、41…
三方弁、42…シリンダヘッド冷却ラジエータ、43…管接
手、44…サーボモータ、45…ＣＰＵ、46…絞り弁開度セ
ンサ、47…エンジン回転数センサ、48…吸気圧力セン
サ、49…水温計、50…指圧または光センサ、51…サーモ
スタット、52…冷却水ポンプ、53…ラジエータ、54…仕
切弁、55…アクチエータ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｂ 11/00 Ｂ 25/20 Ｓ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくとも低負荷運転域にて燃焼室内の
    新気を自己着火により燃焼させるようにした火花点火式
    水冷２サイクルエンジンにおいて、エンジンの冷却系が
    シリンダ冷却系とシリンダヘッド冷却系とに並列に分割
    され、エンジン始動時における該シリンダヘッド冷却系
    の冷却能力が前記シリンダ冷却系の冷却能力よりも小と
    なるように前記シリンダヘッド冷却系が形成されるとと
    もに、該シリンダヘッド冷却系の水温が所定水温に達し
    た状態で該シリンダヘッド冷却系の冷却能力を高めるよ
    うに動作する冷却水温調整手段が設けられたことを特徴
    とする火花点火式２サイクルエンジンの冷却装置。
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