JPH07189807A - ２ストローク火花点火エンジンのピストンヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 製造が容易で、低排気、高経済性が得られる
と共に馬力向上が得られる２ストローク火花点火エンジ
ン用のピストンヘッドを提供する。さらに、よりコンパ
クトで高効率の燃焼が得られるピストンヘッドを提供す
る。 【構成】 デフレクター式ピストンヘッドは、その頂部
の少なくとも一部分が高さ（ｈ）の段付き形状となって
おり、基部（Ｂ）に連接した曲率半径（Ｒ）の球形周面
と、ピストンヘッドの平坦面（Ｆ）に連接した曲率半径
（ｒ）の角部とを含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は２ストローク火花点火エ
ンジンに係わり、特にそのエンジンのピストンクラウン
構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の２ストローク火花点火エンジンは
クランクシャフト、クランクケース、シリンダーブロッ
ク、ピストン、シリンダーヘッド、気化器および点火プ
ラグを基本的に含むことが知られている。シリンダーブ
ロックは２つの開口、すなわち排気ポートとして知られ
た燃料燃焼ガスの排出のための一方の開口、およびトラ
ンスファーポートとして知られている吸気を吸入する他
方の開口、を備えている。更に、排気ポートに比べてト
ランスファーポートをシリンダーブロックの高さに沿っ
て低い位置に配置することも知られている。点火プラグ
はシリンダーヘッドに配置されることが従来より知られ
ている。このような従来の２ストローク火花点火エンジ
ンの作動は、前記シリンダーブロック内でのピストンの
往復運動によりピストンの上昇運動時にシリンダーヘッ
ドに位置した点火プラグ付近に吸気を圧縮して燃焼を行
わせ、エンジンの排気行程時すなわちシリンダーヘッド
から離れるピストンの降下運動時に排気ポートを通して
燃料燃焼ガスを排出することである。従って、シリンダ
ーブロック内での吸気の有効な圧縮は点火プラグが発生
する火花による点火を容易にするために重要であること
が明白である。吸気の圧縮の上述した必要条件に鑑み
て、点火に好適化して結果的に高価な燃料を節約するた
めにピストンヘッドならびにシリンダーヘッド構成の様
々な変更が吸気の圧縮を改良するように長年にわたって
行われてきた。

【０００３】このようにして、シリンダーブロック内で
のピストンの上昇運動時に吸気の圧縮および引き続く点
火を容易にするために吸気を効率的にシリンダーヘッド
に向かわせるように、偏向式すなわちデフレクター式の
ピストンクラウンが開発された。このようなこの分野で
周知の一つの従来のデフレクター式ピストンクラウンが
添付の図１に示されている。図１のデフレクター式ピス
トンクラウンを参照すれば、これは低速および低出力を
与える傾向を示す低速スロットル開口においては良好な
掃気特性を有する。高速スロットル開口においては、掃
気効率はこのような各種のピストンクラウンに関して
は、露出した突出デフレクターと嵌はめ合わされる非小
型燃焼室と組み合わされて特に良好というわけではな
く、エンジンは貧弱な比出力および燃料経済性を与え
る。表面対体積比の大きな燃焼および高温デフレクター
縁部によって生じる異常爆発および過早点火の潜在性は
むしろ高くなり、従ってこのエンジンに使用できる圧縮
比はループ掃気式動力ユニットの場合よりも低く抑えら
れている。

【０００４】この技術分野で使用できる更に他のデフレ
クター式ピストンは、図２に示されたＱＵＢ形式のデフ
レクターピストンである。ＱＵＢ式デフレクターピスト
ンは幅広性に劣るスロットルの欠点を有すことはない
が、掃気および非小型燃焼室が依然として或種の特別な
欠点を伴っており、これらの欠点には（ｉ）クロス掃気
エンジンだけに使用できる制限、（ｉｉ）排気ポートお
よびトランスファーポートのピストン制御縁部が異なる
高さ位置にあると、頂部ピストンリングより上方のラン
ド部は必然的に高くなって未燃焼吸気の量の増大をもた
らすこと、（ｉｉｉ）燃焼室の構造が、吸気の短絡流れ
の発生防止を助成するにも拘わらずに燃焼室からの燃焼
ガス排出の困難性を伴うこと、（ｉｖ）ピストンクラウ
ンの非対称性により製造が困難なこと、が含まれる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従って本発明の目的
は、出力を改善して排気排出物の低減および良好な燃料
経済性を容易化する２ストローク火花点火エンジンのピ
ストンクラウン形状を提供することである。

【０００６】本発明の他の目的は、上述した目的の達成
に対する寄与とは別に、製造を容易化する２ストローク
エンジン用のピストンクラウン形状の提供に関する。

【０００７】本発明の更に他の目的は、このようなピス
トン形状による目的に関して非小型燃焼室を備えること
によりエンジンシリンダー内での充填吸気の燃焼効率を
改善することに関する。

【０００８】

【課題を達成するための手段】本発明は従って、クラウ
ン形状の少なくとも一部で形成され、ピストンヘッドの
基部（Ｂ）に連接する曲率半径（Ｒ）の球形周面および
前記ピストンヘッドの平坦頂面（Ｆ）に連接するコーナ
ー曲率（ｒ）を有する高さ（ｈ）の段構成を含む２スト
ローク火花点火エンジン用の改良されたデフレクター式
ピストンヘッドを提供する。限定するわけではないが、
曲率（Ｒ）は前記コーナー曲率（ｒ）より大きい。

【０００９】それ故に本発明は、ループ掃気式エンジン
のデフレクター式ピストンおよび適当な圧縮領域を有す
る平坦ピストンクラウンの利点を効果的に組み合わせ
る。本発明の２ストローク火花点火エンジン用のピスト
ンヘッド構造は、シリンダーの頂部へ向けて充填吸気を
偏向させることで充填吸気の短絡流れの形成を回避する
ように開発され、一層小型で効率的な燃焼室を提供す
る。従って、高価な燃料の損失もまた最小限に抑えられ
る。

【００１０】

【実施例】添付図面の図３には、本発明の目的を達成す
るために互いに協動するようになされたシリンダーヘッ
ドおよびピストンヘッドの断面図が詳細に示されてい
る。本発明の構造を示すこの図をここで参照すれば、ピ
ストンヘッド形状は周辺領域における半径（Ｒ）の球形
部分、および平坦な頂面部分（Ｆ）に連接する（ｒ）の
コーナー曲率を有して構成される。ピストンヘッドの平
坦な頂面部分（Ｆ）に連接し、ピストンヘッドの基部
（Ｂ）に連接する周辺領域における曲率半径（Ｒ）に比
較して小さな寸法のコーナー曲率半径（ｒ）は、図３に
明確に示されるように高さ（ｈ）の段付きピストンヘッ
ド構造を形成する。

【００１１】図３の図示実施例において、ピストンヘッ
ドはループ掃気エンジンの半球形シリンダーヘッドと組
み合わされて作動するようになされる。このことは燃焼
室に圧縮領域を形成する。ピストンの球形半径（Ｒ）は
６１ｍｍに選択され、段付き構造を形成する高さ（ｈ）
は１ｍｍに選択され、コーナーの曲率半径が３ｍｍとさ
れて半径（Ｒ）と垂直方向の高さ（ｈ）との間に如何な
る鋭いコーナーも形成されないように防止する縁取り半
径を与えている。前述で詳細に説明したように、デフレ
クター式のピストンクラウンを有する２ストローク火花
点火エンジンの性能の研究によれば、エンジン性能にお
ける出力、燃料効率および排出物の減少で約５〜１０％
の範囲の改善が示されている。少ない排出物、良好な燃
料経済性を生む燃焼上の明確な改善が注目されるが、上
述で開示したようなピストンクラウン形状の使用におい
て改善の範囲はエンジンごとに、また構造ごとに相違す
る。半径（Ｒ）および（ｒ）の値はパラメータとして設
計され、互いに独立したものである。半径（Ｒ）はピス
トンクラウンの球形半径であり、各種のエンジンパラメ
ータに応じて変化する。半径（ｒ）は、半径（Ｒ）と垂
直方向の高さ（ｈ）との間に如何なる鋭いコーナーも形
成されないように防止する縁取り半径である。段の高さ
（ｈ）の範囲は、性能改善のためには１〜３ｍｍの範囲
でなければならない。

【００１２】クラウンの頂部（Ｆ）は平坦で、このピス
トンクラウンによれば新しい充填吸気はピストンクラウ
ンに備えられた段によってシリンダーの頂部へ向けられ
る。このことが排気ポートを通して損失される吸気量を
減少させる。また、燃焼室の頂部に向かう、すなわち点
火プラグに向かう充填吸気の発散は点火プラグ付近の乱
れを強め、これは火炎先端の良好な伝播を助ける。従っ
て、燃焼効率の改善が達成される。圧縮領域が周辺に備
えられたので、異常爆発を生じないでより高い圧縮比を
使用できる。

【００１３】本発明はそれ故に、以下に列挙する特徴的
な利点を有する改良されたデフレクター式ピストン構造
を提供する。すなわち ａ． ピストンを製造する場合にピストンクラウン形状
は対称的に作られる（回転対称）。 ｂ． 周辺に圧縮領域が備えられるので、高圧縮比が使
用できる。 ｃ． ループ掃気エンジンに使用できる。 ｄ． 平坦頂部の上方に小型の燃焼室を使用できること
は、迅速且つ効率的な燃焼行程を可能にする。 ｅ． 頂部リングランドの最小限化が行える。 ｆ． 要するに、ループ掃気エンジン、デフレクター式
ピストン、および適当な圧縮領域を備えた平坦なピスト
ンクラウンの組み合わせた利点が本発明により提案され
るピストン構造で得られる。

【００１４】本発明の好ましい実施例を、制御された圧
縮性を有する半球形シリンダーヘッドを備えたループ掃
気エンジンに組み込んで現在最良と考えられる態様で図
示し説明したが、本発明がこれに限定されるべきでない
ことは理解されねばならない。本発明の提案したデフレ
クター式ピストンクラウンは、ここに開示し且つ特許請
求の範囲に記載された精神および範囲から逸脱せずに他
の様々な２ストローク火花点火エンジンに適用されるよ
うに、当業者によって容易に適用できる。特に、ピスト
ンクラウンの周辺全体には延在せず、トランスファーポ
ートがピストンヘッドにより作動接触される箇所に部分
的に、半径（Ｒ）および（ｒ）を有してピストンクラウ
ンの高さ（ｈ）の段付き形状を備えることによって、本
発明の同じ利点を得ることも可能である。従って、本発
明の範囲は本発明のこのような明らかな変更を考慮して
決定されねばならない。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のデフレクター式ピストンクラウンのピス
トンを備えた２ストローク火花点火エンジンを示す断面
図。

【図２】従来の他のＱＵＢ形式のデフレクター式ピスト
ンクラウンのピストンを備えた２ストローク火花点火エ
ンジンを示す断面図。

【図３】本発明による２ストローク火花点火エンジンの
改良したデフレクター式ピストンヘッドを示す概略図。

【符号の説明】

Ｂ ピストンの基部 Ｆ ピストンヘッドの平坦頂面 ｈ 段部の厚さ Ｒ 基部（Ｂ）に連接する曲率半径 ｒ 平坦頂面（Ｆ）に連接するコーナー曲率

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【手続補正書】

【提出日】平成６年１月２６日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【図２】

【図３】

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 クラウン形状の少なくとも一部で形成さ
   れ、ピストンヘッドの基部（Ｂ）に連接する曲率半径
   （Ｒ）の球形周面、および前記ピストンヘッドの平坦頂
   面（Ｆ）に連接するコーナー曲率（ｒ）を有する高さ
   （ｈ）の段構成を含むことを特徴とする２ストローク火
   花点火エンジンの改良デフレクター式ピストンヘッド。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のピストンヘッドであっ
   て、前記段構成（ｈ）および曲率半径（Ｒ）および
   （ｒ）で形成された前記ピストンクラウン形状がそのピ
   ストンクラウンの周面全長に沿って形成されたことを特
   徴とする２ストローク火花点火エンジンの改良デフレク
   ター式ピストンヘッド。
3. 【請求項３】 請求項１に記載のピストンヘッドであっ
   て、前記段構成（ｈ）および曲率半径（Ｒ）および
   （ｒ）で形成された前記ピストンクラウン形状がそのピ
   ストンクラウンの周面のトランスファーポートと接触さ
   れる部分にだけ形成されたことを特徴とする２ストロー
   ク火花点火エンジンの改良デフレクター式ピストンヘッ
   ド。
4. 【請求項４】 請求項１から請求項３までの何れか１項
   に記載のピストンヘッドであって、クラウン形状の段構
   成における曲率半径（Ｒ）および（ｒ）および高さ
   （ｈ）がエンジン形式およびその構成に応じて選定され
   ることを特徴とする２ストローク火花点火エンジンの改
   良デフレクター式ピストンヘッド。
5. 【請求項５】 請求項１から請求項４までの何れか１項
   に記載のピストンヘッドであって、段部（ｈ）が１〜３
   ｍｍの範囲であることが好ましい高さを有することを特
   徴とする２ストローク火花点火エンジンの改良デフレク
   ター式ピストンヘッド。