JPH0717782Y2 - ２サイクル内燃機関の排気弁制御装置 - 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排気弁制御装置に関す
る。

〔従来の技術〕

２サイクルディーゼル機関において吸入空気の吹き抜け
をできるだけ阻止して良好なループが得られるようにシ
リンダ軸線側に位置する給気弁周縁部と便座間の開口、
およびシリンダ軸線側に位置する排気弁周縁部と弁座間
の開口を給気弁および排気弁のリフト量が小さいときに
閉鎖するマスク壁を設け、更に給気ポートおよび排気ポ
ートをシリンダ軸線と平行に上方に向けて延設した２サ
イクルディーゼル機関が公知である（特公昭60-5770号
公報）。この２サイクルディーゼル機関では給気弁のリ
フト量が小さいときに排気弁側の給気弁開口をマスク壁
によって覆うことによって吸入空気の吹き抜けをできる
だけ阻止し、なるべく多量の吸入空気を給気弁下方のシ
リンダ内壁面に沿って下降せしめることによりループ掃
気を行わせるようにしている。

〔考案が解決しようとする課題〕

ところで２サイクルディーゼル機関或いは２サイクルガ
ソリン機関では通常機関高速運転時に燃焼室内を十分に
掃気できるように給気弁および排気弁の開弁期間が定め
られている。ところがこのように給気弁および排気弁の
開弁期間を定めると機関低速運転時には給気弁および排
気弁が開弁している時間が長くなるために排気ポート内
に吹き抜ける新気の量が増大する。このように新気の吹
き抜け量が増大するとそれだけ過給機が無駄な過給作用
を行っていることになり、過給機の駆動損失が増大する
ために出力損失が増大する。しかしながら上述の特公昭
60-5770号公報に記載された２サイクルディーゼル機関
では機関低速運転時における新気吹き抜け量の増大を阻
止することについて考慮しておらず、従って機関のあら
ゆる運転状態において最良の機関出力を得ることができ
ないという問題がある。

〔課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２サイクル
内燃機関において、第１の排気弁と、この第１の排気弁
よりも後で開弁しかつ第１排気弁よりも先に閉弁する第
２の排気弁とを具備し、更に機関低速運転時に第１排気
弁の開閉動作を停止させて第１排気弁を閉弁状態に保持
する第１排気弁作動停止装置とを具備している。

〔作用〕

機関低速運転時に開弁期間の短い第２排気弁のみが開弁
せしめられるので新気の吹き抜け量は減少し、斯くして
過給機の駆動損失が低減する。また、第２排気弁は第１
排気弁よりも後で開弁するので第１排気弁を閉弁状態に
保持すると燃焼室内の既燃ガスの排出開始時期が遅くな
る。その結果、既燃ガスは十分に圧力低下した後に排出
されるので熱効率が向上する。

〔実施例〕

第１図および第２図を参照すると、１はシリンダブロッ
ク、２はシリンダブロック１内において往復動するピス
トン、３はシリンダブロック１上に固締されたシリンダ
ヘッド、４はピストン２とシリンダヘッド３間に形成さ
れた燃焼室、５は一対の給気弁、６は一対の給気ポー
ト、7aは第１の排気弁、7bは第２の排気弁、８は一対の
排気ポート、９は燃焼室４内に向けて燃料を圧縮空気と
共に噴射するエアブラスト弁を夫々示す。第２図に示さ
れるようにシリンダヘッド３の内壁面中央部には点火栓
24が配置される。各給気ポート６は給気枝管10を介して
サージタンク11に連結され、サージタンク11は機関駆動
の機械式過給機12、給気ダクト13およびエアフローメー
タ14を介してエアクリーナ15に連結される。給気ダクト
13内にはスロットル弁16が配置される。

第３図にエアブラスト弁９の拡大断面図を示す。第３図
を参照するとエアブラスト弁９のハウジング30内にはま
っすぐに延びる圧縮空気通路31が形成され、この圧縮空
気通路31の先端部には燃焼室４（第１図）内に位置する
ノズル口32が形成される。圧縮空気通路31内には開閉弁
33が配置され、この開閉弁33の外部端にはノズル口32の
開閉制御をする弁体34が一体形成される。ハウジング30
内には開閉弁33と共軸的に配置されかつ圧縮ばね35によ
って開閉弁33に向けて付勢された可動コア36と、可動コ
ア36を吸収するためのソレノイド37が配置される。開閉
弁33の内部端は圧縮ばね38によって可動コア36の端面に
当接せしめられており、圧縮ばね38のばね力は圧縮ばね
35のばね力よりも強いので通常ノズル口32は開閉弁33の
弁体34によって閉鎖されている。ソレノイド37が付勢さ
れると可動コア36が開閉弁33の方向に移動し、その結果
開閉弁33の弁体34がノズル口32を開口せしめる。一方、
圧縮空気通路31からは圧縮空気通路31から斜めに延びる
圧縮空気通路39が分岐され、この圧縮空気通路39は圧縮
空気供給口40に連結される。ハウジング30には燃料噴射
弁41が取付けられ、この燃料噴射弁41のノズル孔42から
は燃料が圧縮空気通路39内に向けて噴射される。

第１図に示されるようにエアフローメータ14とスロット
ル弁16間の給気ダクト13からはエアブラスト用空気通路
17が分岐され、このエアブラスト用空気通路17は機関駆
動のベーンポンプ18および圧縮空気通路19を介して圧縮
空気分配室20に連結される。この圧縮空気分配室20は各
気筒に対して夫々設けられたエアブラスト弁９の圧縮空
気供給口40に連結される。圧縮空気通路19内には圧縮空
気分配室20内の圧縮空気を予め定められた一定圧に維持
するための調圧弁21が配置され、余分な圧縮空気は圧縮
空気返戻通路22を介して給気ダクト13内に返戻される。
従ってエアブラスト弁９の圧縮空気通路31,39は一定圧
の圧縮空気によって満たされている。

第４図に給気弁５および各排気弁7a,7bの開弁期間、燃
料噴射弁41からの燃料噴射期間および開閉弁33の弁体34
の開弁期間、即ちエアブラスト弁９の開弁期間を示し、
第５図に給気弁５および各排気弁7a,7bの弁リフト曲線
を示す。第４図および第５図に示されるように第１図に
示す実施例では第１排気弁7aが開弁した後に第２排気弁
7bが開弁し、第１排気弁7aが閉弁する前に第２排気弁7b
が閉弁する。即ち、第２排気弁7bは第１排気弁7aが開弁
している期間内において開弁することとなり、しかも第
５図に示されるように第２排気弁7bの最大リフト量は第
１排気弁7aの最大リフト量よりも小さい。また、第４図
および第５図に示されるように第１排気弁7aおよび第２
排気弁7bは給気弁５よりも先に開弁し、先に閉弁する。
また、第４図に示されるように開閉弁33の弁体34が開弁
する前に、即ちエアブラスト弁９が開弁する前に燃料噴
射弁41から圧縮空気通路39内の圧縮空気内に向けて燃料
が噴射される。次いでエアブラスト弁９が開弁するとノ
ズル口32から噴射燃料が圧縮空気と共に燃焼室４内に噴
射される。第４図に示されるようにエアブラスト弁９は
第２排気弁7bが閉弁した後であって第１排気弁7aが閉弁
する前後で開弁せしめられる。従ってエアブラスト弁９
から噴射された燃料が排気ポート８内に吹き抜けること
がない。

一方、第１図および第２図に示されるように排気弁7a,7
b側の給気弁５の開口を給気弁５の全開弁期間に亙って
覆うマスク壁23がシリンダヘッド３の内壁面上に形成さ
れる。従って給気弁５が開弁すると新気は給気ポート６
から排気弁7a,7bと反対側の給気弁５の開口を通って燃
焼室４内に供給される。その結果新気は矢印Ｓで示すよ
うに燃焼室４の周壁面に沿って流れ、斯くして良好なル
ープ掃気が行われることになる。

第６図（Ａ）に第１排気弁7aの動弁機構を示し、第６図
（Ｂ）に第２排気弁7bの動弁機構を示す。第６図（Ａ）
および（Ｂ）に示されるように第１排気弁7aはロッカー
アーム50aを介してカムシャフト51に形成されたカム51a
によって駆動され、第２排気弁7bはロッカーアーム50b
を介してカムシャフト51に形成されたカム51bによって
駆動される。

一方、第６図（Ａ）に示すように第１排気弁7aと反対側
のロッカーアーム50aの端部は第１排気弁作動停止装置5
2によって支持される。この第１排気弁作動停止装置52
はシリンダヘッド３内に嵌着された中空スリーブ53と、
中空スリーブ53内に摺動可能に挿入されたプランジャ54
とを具備し、プランジャ54の先端部でもってロッカーア
ーム50aの一端部が支持される。中空スリーブ53内には
潤滑油で満たされた第１油室55が形成され、プランジャ
54内には潤滑油で満たされた第２油室56が形成される。
プランジャ54の底部には第１油室55と第２油室56とを連
通する弁ポート57が形成され、この弁ポート57には第２
油室56から第１油室55に向けてのみ流通可能な逆止弁58
が配置される。また、第１油室55内にはプランジャ54を
常時上方に向けて付勢する圧縮ばね59が挿入される。第
２油室56はプランジャ54に形成された潤滑油供給ポート
60および環状通路61を介して常時潤滑油送給通路62内に
連結されており、従って第２油室56内には常時潤滑油が
潤滑油供給ポート60から供給される。一方、第１油室55
は潤滑油排出通路63を介して潤滑油返戻通路64に連結さ
れ、この潤滑油排出通路63内にアクチュエータ65によっ
て駆動される開閉弁66が挿入される。

開閉弁66の潤滑油排出通路63を開通させるとカム51aに
よってロッカーアーム50aが押し下げられたときにプラ
ンジャ54が下降し、従ってこのとき第１排気弁7aは閉弁
状態に保持される。一方、第６図（Ａ）に示されるよう
に開閉弁66が潤滑油排出通路63を遮断すると第１油室55
内の潤滑油圧が第２油室56内の潤滑油圧よりも低くなれ
ば潤滑油が弁ポート57を介して第１油室55内に供給され
るために第１油室55は潤滑油で満たされる。従ってカム
51aによってロッカーアーム50aが押し下げられたときに
プランジャ54はほとんど下降しないので第１排気弁7aが
開弁せしめられる。従って第１排気弁7aはアクチュエー
タ65によって開閉動作が繰返されるか、或いは閉弁状態
に保持される。

これに対して第６図（Ｂ）に示されるように第２排気弁
7bに対するロッカーアーム50bの端部はシリンダヘッド
３に固定された支持部材67により支持される。従って第
２排気弁7bはカム51bによって常時開閉制御される。

第１図に示されるようにアクチュエータ65は電子制御ユ
ニット70の出力信号により制御される。この電子制御ユ
ニット70はディジタルコンピュータからなり、双方向性
バス71によって相互に接続されたROM（リードオンリメ
モリ）72、RAM（ランダムアクセスメモリ）73、CPU（マ
イクロプロセッサ）74、入力ポート75および出力ポート
76を具備する。エアフローメータ14は吸入空気量に比例
した出力電圧を発生し、この出力電圧はAD変換器77を介
して入力ポート75に入力される。また、機関回転数を表
す出力信号を発生する回転数センサ78が入力ポート75に
接続される。一方、出力ポート76は駆動回路79を介して
アクチュエータ65に接続される。

第７図はアクチュエータ65の制御ルーチンを示してお
り、このルーチンは一定時間毎の割込みによって実行さ
れる。

第７図を参照するとまず初めにステップ80において吸入
空気量Ｑを表すエアフローメータ14の出力信号、および
機関回転数Ｎを表す回転数センサ78の出力信号が読込ま
れる。次いでステップ81では第８図に示す関係からアク
チュエータ65を作動すべき領域であるか否かが判別され
る。第８図の縦軸は機関負荷Q/Nを表しており、横軸は
機関回転数Ｎを表している。従って第８図からアクチュ
エータ65の作動を停止すべき運転領域は機関高速高負荷
運転状態であり、アクチュエータ65を作動すべき運転領
域はその他の運転状態であることがわかる。なお、第８
図に示す関係は予めROM72内に記憶されている。

第７図のステップ81においてアクチュエータ65を作動す
べき運転領域であると判別されたときはステップ82に進
んでアクチュエータ65が作動せしめられ、アクチュエー
タ65の作動を停止すべき運転状態のときにはステップ83
に進んでアクチュエータ65の作動が停止せしめられる。

上述したように機関高速高負荷運転時にはアクチュエー
タ65の作動が停止せしめられる。従ってこのときには開
閉弁66が潤滑油排出通路63を遮断するために第１排気弁
7aがカム51aによって開閉制御される。第１排気弁7aは
機関高速高負荷運転時に燃焼室４内を十分に掃気できる
ように開弁期間が比較的長く設定されており、従って機
関高速高負荷運転時には燃焼室４内が十分に掃気される
ので機関高出力を得ることができる。

一方、上述したように機関高速高負荷運転時以外のとき
にはアクチュエータ65が作動せしめられる。従ってこの
ときには開閉弁66が潤滑油排出通路63を開通させるため
に第１排気弁7aが閉弁状態に保持され、斯くして第２排
気弁7bのみがカム51bによって開閉制御される。その結
果、給気弁と排気弁が共に開弁しているオーバーラップ
期間が短くなり、しかも排気弁の開弁開始時期が遅くな
る。オーバーラップ期間が短くなれば新気の吹き抜け量
が減少するので機械式過給機12の駆動損失が小さくな
り、斯くして機関出力が向上せしめられる。また、排気
弁の開弁開始時期が遅くなれば燃焼室４内の燃焼ガス圧
が十分に低下したときに既燃ガスが排気ポート８内に排
出されるので熱効率が向上し、斯くして燃料消費量が低
減せしめられる。

〔考案の効果〕

機関高速高負荷運転時における機関高出力を確保しつつ
その他の運転状態においても機関高出力を確保できしか
も燃料消費量を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は２サイクル内燃機関の全体図、第２図はシリン
ダヘッドの底面図、第３図はエアブラスト弁の拡大側面
断面図、第４図は給排気弁の開弁期間，エアブラスト弁
の開弁期間等を示す線図、第５図は給排気弁の弁リフト
曲線を示す線図、第６図は排気弁の動弁機構の側面断面
図、第７図はアクチュエータを制御するためのフローチ
ャート、第８図はアクチュエータを作動すべき運転状態
を示す線図である。 ５……給気弁、7a……第１排気弁、7b……第２排気弁、
９……エアブラスト弁、52……第１排気弁作動停止装
置。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】２サイクル内燃機関において、第１の排気
   弁と、該第１の排気弁よりも後で開弁しかつ第１排気弁
   よりも先に閉弁する第２の排気弁とを具備し、更に機関
   低速運転時に第１排気弁の開閉動作を停止させて第１排
   気弁を閉弁状態に保持する第１排気弁作動停止装置とを
   具備した２サイクル内燃機関の排気弁制御装置。