JPH0765510B2 - ２サイクルエンジン - Google Patents

２サイクルエンジン

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JPH0765510B2
JPH0765510B2 JP62222651A JP22265187A JPH0765510B2 JP H0765510 B2 JPH0765510 B2 JP H0765510B2 JP 62222651 A JP62222651 A JP 62222651A JP 22265187 A JP22265187 A JP 22265187A JP H0765510 B2 JPH0765510 B2 JP H0765510B2
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、２サイクルエンジンに係り、詳しくは低速
回転域から高速回転域までの広範囲にわたりより一層安
定した出力が得られる２サイクルエンジンに関する。
［従来の技術］ ２サイクルエンジンでは回転域によって各燃焼サイクル
の時間が異なり、高速回転域になると時間が短くなる傾
向になる。即ち、ピストンの作動で排気ポートが開き、
燃焼ガスがシリンダの燃焼室より排出されると共に、新
たな混合ガスの掃気が行なわれ、この開いた排気ポート
を閉じるまでのガス交換時間も短くなる。
ところで、燃焼ガスの流動速度は、このガス交換時間の
減少比に追従しなくなるので、高速回転域でのガス交換
の効率が低下して、十分な出力が得られないという問題
がある。
また、一方２サイクルエンジンでは、安定した回転を得
るには低速回転域において、圧縮比を僅かに下げた方が
良いという問題がある。
このように、２サイクルエンジンではガス交換効率がエ
ンジンの出力特性に大きく影響するので、排気通路に排
気バルブを設けて、排気通路の断面積を変化させ、ガス
交換の効率を上げるものがある。例えば、第１の例とし
て排気ポートに設けた排気バルブをスロットル開度に同
期させて駆動し、スロットル開度が小さい低速回転域で
は排気通路の開口部を上死点より遠ざけて排気タイミン
グを遅らせ、また高速回転域になった場合には排気通路
の開口部を上死点に近ずけて排気タイミングを早くし、
エンジンの運転状況に応じ、最適ポート面積を与えると
共に、最適な排気タイミングを与えるようにしたものが
ある。
或いは、第２の例として、排気ポートの下流に設けた排
気バルブをスロットル開度に同期させて駆動し、スロッ
トル開度が小さい低速回転域では排気通路の断面積を小
さくし、燃焼ガスの流速を抑え、また高速回転域になっ
た場合には排気通路の断面積を大きくして燃焼ガスの流
速を増加させ、エンジンの運転状況に応じ最適なガス交
換ができるようにしたものがある。
［発明が解決しようとする課題］ このようなものの内、第１の例の手段を採用すると、排
気タイミングや排気ポートの面積、即ち燃焼ガスの流速
の変化により、高速回転域において、十分なガス交換が
行なわれ、低速回転域から高速回転域までの出力特性を
向上することが可能になるが、排気タイミングが変化す
るので、低速回転域では圧縮比が高くなり、高速回転域
では圧縮比が低下する。
従って、ガス交換の効率が高速回転時に向上していて
も、圧縮比が小さくなるため、出力が低下する現象が生
じることになる。また、低速時には圧縮比がかえって上
昇してしまい、安定した回転が得られない問題、及び始
動時においてクランク負荷が大きくなり、従来以上に始
動させ難いという問題があった。
また、第２の例の手段を採用すると、燃焼ガスの流速の
変化により、低速回転域から高速回転域までガス交換が
スムーズに行なわれ、出力特性が向上する。しかし、圧
縮比は使用回転域において、一定に保たれるので、低速
での安定性が得られない問題は解決しないままであっ
た。
この発明は、このような実情に鑑みなされたもので、簡
単でかつコンパクトな構成で、排気タイミングや燃焼ガ
スの流速を変化させても、それによる圧縮比の変化割合
を従来のものより小さくし、低速回転域から高速回転域
までの広範囲にわたり、十分な性能を導き出すと共に、
低速時の圧縮比を下げて安定した回転を得るようにし、
さらに始動時のクランキング負荷を低下させる２サイク
ルエンジンを提供することを目的としている。
［課題を解決するための手段］ 前記課題を解決し、かつ目的を達成するために、この発
明は、ピストンで開閉される排気ポートを含め、その下
流に配置される排気通路に排気バルブを備え、この排気
バルブは、スロットル開度及び／又はエンジン回転数が
小なるとき排気通路の断面積を小きくするとともに、ス
ロットル開度及び／又はエンジン回転数が大なるとき排
気通路の断面積を大きくする２サイクルエンジンにおい
て、前記排気ポートのシリンダ軸方向上方に副排気ポー
トを形成し、この副排気ポートに連なるデコンプ通路
と、前記排気通路とをシリンダ軸方向に上下に隣接さ
せ、前記デコンプ通路と排気通路の間に前記排気バルブ
をシリンダと直交する方向に配置し、排気バルブは、排
気通路の断面積を小さくするときにデコンプ通路の断面
積を大きくする一方、排気通路の断面積を大きくすると
きにデコンプ通路の断面積を小さくするようになしたこ
とを特徴としている。
［作用］ この発明では、ピストンが排気ポートを閉じた後圧縮行
程となり、燃焼室の圧力が上昇すると、ピストンの前進
で圧縮されたガスが副排気ポートを介してデコンプ通路
から外部に排出される。このエンジンの始動時や低速回
転時には、排気バルブにより排気通路の断面積がせばめ
られているため、ガスの吹き抜けが防止されると共に、
デコンプ通路の抵抗が減るため、圧縮行程にてデコンプ
通路を通過する圧縮ガスの流量が増え、圧縮比が低下す
る。
一方、エンジンが高速回転になると、排気バルブにより
排気通路の断面積が広げられて、ガス交換の効率が向上
すると共に、副排気ポートに連なるデコンプ通路の抵抗
が増え、圧縮行程にてデコンプ通路を通する圧縮ガスの
流量が減るため、圧縮比が低下し難くなる。
また、デコンプ通路と排気通路に挟まれた位置に排気バ
ルブをシリンダと直交する方向に配置し、排気バルブで
両通路を開閉するようにしたので、コンパクトな単一の
バルブで両通路の開閉を行うことができ、構成を簡単か
つコンパクトにできる。
［実施例］ 以下、この発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明す
る。
第１図はこの発明を船舶推進機のエンジンに適用した実
施例を示している。
図中符号１は船舶に搭載される推進機で、この動力源と
して２サイクルエンジン２がクランク軸３が垂直方向を
向くようして搭載されている。このクランク軸３の下方
にはドライブ軸４が垂直方向に接続され、エンジンの動
力をドライブ軸４の下部に備えた前後進切換装置５を介
してプロペラ６へ伝達され、このプロペラ６の回転で所
定の推進力を得るようになっている。
この２サイクルエンジンのクランク軸３の上部にはスタ
ータ装置７が備えられ、スタータグリップ８を操作して
スタータロープ９を引き作動され、クランク軸３を強制
的に回転させる。
２サイクルエンジン２のシリンダ10にはピストン11が水
平方向へ前後進可能に設けられ、このピストン11はコン
ロッド12を介してクランク軸３と連結されている。この
ピストン11によってシリンダ10にクランク室13と燃焼室
14とが形成され、このクランク室13と燃焼室14はピスト
ン11の作動によって開閉される掃気通路15で連通する。
クランク室13には吸気通路16が接続されており、この吸
気通路16にはチョーク弁17、スロットルバルブ19を持つ
気化器18及びリードバルブ20が設けられ、ピストン11の
作動によるクランク室13の圧力変化で、リードバルブ20
を自動的に開閉し、混合ガスがクランク室13内に導入さ
れる。
前記燃焼室14には図示しない点火装置の作動でスパーク
する点火プラグ21が設けられ、この燃焼室14の燃焼ガス
は排気通路22を介して排出される。この排気通路22は推
進機１のケースに形成された排気通路23に連通され、水
中排出口24から水中に排出されるようになっている。
この排気通路22の排気ポート22aの近傍において上死点
側に、副排気ポート25aを有するデコンプ通路25が形成
されており、このデコンプ通路25は排気通路22に連通し
ている。即ち、排気ポート22aのシリンダ軸方向上方に
副排気ポート25aを形成し、この副排気ポート25aに連な
るデコンプ通路25と、排気通路22とをシリンダ軸方向に
上下に隣接させ、デコンプ通路25と排気通路22の間に排
気バルブ26をシリンダ10と直交する方向に配置してい
る。
このように、デコンプ通路25と排気通路22に挟まれた位
置に排気バルブ26をシリンダ10と直交する方向に配置
し、排気バルブ26で両通路を開閉するようにしたので、
コンパクトな単一なバルブで両通路の開閉を行うことが
でき、構成を簡単かつコンパクトにできる。
この排気バルブ26は、スロットル開度及び／又はエンジ
ン回転数が小なるとき排気通路22の断面積を小きくする
とともに、スロットル開度及び／又はエンジン回転数が
大なるとき排気通路22の断面積を大きくするように制御
される。排気バルブ26は、排気通路22の断面積を小さく
するときにデコンプ通路25の断面積が大きくする一方、
排気通路22の断面積を大きくするときにデコンプ通路25
の断面積を小さくするようになっている。さらに、排気
バルブ26は、シリンダに臨む排気通路22の開口部の断面
積を変える共に、排気タイミングを変化させるように配
設されている。
この排気バルブ26はスロットルバルブ19と連動リンク27
で連結されており、スロットルバルブ19の開作動と、排
気バルブ26による排気ポート22aの排気タイミングを上
死点側へ近づける作動が連動し、このときデコンプ通路
25は断面積を減少させる方向へ作動するようになってい
る。
エンジンの始動時にはスタータグリップ８でスタータロ
ープ９を引き、スタータ装置７を駆動させて、クランク
軸３を強制的に回転させて、エンジンを始動させる。こ
のエンジンの始動時には、通常スロットルバルブ19が閉
じられるため、排気バルブ26は排気ポート22a内に進出
するように回動され、このため排気ポート22aの上死点
側の縁がクランク軸３側に近づき、即ち排気ポート22a
の面積が減少し、かつデコンプ通路25が開いた状態であ
る。
このため、ピストン11の前進に伴う排気ポート22aの閉
塞時には、排気ポート22aの上死点側の縁がクランク軸
３側に近づいているので、ピストン11の後進時には排気
ポート22aの開口時期は遅くなる。即ち、排気タイミン
グが上死点から遠く遅くなり、爆発した燃焼ガスはピス
トン11を十分に押さ下げて燃焼室14から排出され、混合
ガスの燃焼効率が向上する。
これと同時に、ピストン11の後進で掃気通路15が開口す
ると、クランク室13内の混合ガスが掃気通路15から燃焼
室14に送られ、次のピストン11が前進する行程で、この
混合ガスが圧縮される。このとき、排気ポート22aは早
い時期から閉じ、圧縮比が上昇しようとするが、デコン
プ通路25が開いた状態にあり、圧縮比が上昇せず、かえ
って低下しクランキング負荷が低下し、始動性が向上す
る。また、排気ポート22aの断面積が絞られるので、吹
き向けも防止され、低速時の安定性も増す。
そして、エンジンが起動して、高速回転域になると、ス
ロットルバルブ19が開く方向へ作動するため、連結リン
ク27を介して排気バルブ26が開方向に回動され、排気ポ
ート22aが上死点側へ開き、かつデコンプ通路25を閉方
向へ作動する。このため、ピストン11の後進時の排気ポ
ート22aの開時期が早くなる。そして、排気タイミング
が上死点側に近くなって早くなることで、排気ポート22
aの断面積が増大することにより、排気ガスは燃焼室14
から十分に排出され、ガス交換の効率が向上する。
また、この高速回転域では、ピストン11の前進時の排気
ポート22aの閉塞が遅れるが、デコンプ通路25が排気バ
ルブ26の開度に応じて閉状態にあるため、このデコンプ
通路25を流れる圧縮ガスの抵抗が大きくなり、圧縮比の
低下を抑えることができ、ガス交換の効率の向上と共
に、圧縮比の低下を防止でき高出力が得られる。
このように、エンジンの回転速度に応じて、排気ポート
面積及び排気タイミングを変化させても、それによる圧
縮比の変化の割合を小さくすることができ、低速回転域
から高速回転域までの広範囲にわたりより一層安定した
出力が得られる。
第２図は他の実施例を示しており、この実施例ではシリ
ンダ10に掃気通路15及び排気通路22が形成され、排気通
路22の排気ポート22aの上縁近傍にはデコンプ通路25が
形成されている。
この排気通路22とデコンプ通路25との間には排気バルブ
26が回動可能に配設され、この排気バルブ26の弁部26a
は排気通路22及びデコンプ通路25の一部と交わるように
略つづみ型に形成され、その軸方向の端部にはプーリ28
が設けられている。
このプーリ28はワイヤ29を介してサーボモータ30のプー
リ31に連結され、このサーボモータ30のプーリ31は、ま
たワイヤ32を介してスロットルバルブの弁軸33に設けら
れたプーリ34と連結されている。サーボモータ30は図示
しないスロットル制御装置により制御され、排気バルブ
26とスロットルバルブを連動して開閉制御するようにな
っている。
即ち、低速回転時には排気ポート22aの上方を閉じ排気
タイミングを遅くし、かつデコンプ通路25を開いた状態
にする。また高速回転時には排気バルブ26を時計方向に
回動し、排気ポート22aを開き排気タイミングを早め、
かつデコンプ通路25を閉方向へ作動させる。
第３図はさらに他の実施例を示しており、この実施例で
は２気筒を有する２サイクルエンジンに適用したもので
あり、それぞれの気筒に形成された排気ポート22aは排
気バルブ26で同時に開閉制御される。この排気バルブ26
は前記第２図に示す排気バルブ26と同様に構成されてい
るが、この排気バルブ26のプーリ28とサーボモータ30の
プーリ31はベルト35を介して連結されており、サーボモ
ータ30の駆動は前記と同時に駆動され、またデコンプ通
路25等も第１図及び第２図と同様に構成される。
第４図はエンジン回転数で排気バルブ及びデコンプ通路
を制御する実施例を示している。
この実施例では排気バルブ26はワイヤ36を介して駆動部
37のバルブ駆動装置38に連結され、このバルブ駆動装置
38はサーボモータ39で駆動される。このサーボモータ39
による回転角度はポテンショメータ40で検出され、この
実バルブ角度情報は制御装置41のバルブ開度比較手段42
に入力される。ここで、バルブ開度演算手段43から入力
される設定バルブ開度情報と比較し、モータ制御手段44
でサーボモータ39をこの設定バルブ開度に一致させるよ
うに制御する。バルブ開度演算手段43は回転数検出手段
45からの回転情報に基づきバルブ開度を演算し、この回
転数検出手段45には回転数検出器46からクランク軸３の
回転に応じて出力されるパルス信号が入力されるように
なっている。
第５図は第４図に示す実施例と同様にエンジン回転数か
ら排気バルブ及びデコンプ通路を制御するものであり、
この実施例ではクランク軸３の回転で作動する遠心ガバ
ナ47で、機械的なリンク装置48を介して排気バルブ26及
びデコンプ通路25を開閉制御するようにしたものであ
る。
第６図は第１図に示す実施例と同様に構成されている
が、この実施例では排気バルブ26が排気ポート22aから
離れた位置に配置されており、この排気バルブ26の駆動
で排気通路22の断面積を変化させると共に、デコンプ通
路25の断面積を変化させるようになっている。
従って、エンジンの始動時及び低速回転時には、排気バ
ルブ26は排気通路22内に進出するように回動されている
ため、排気通路22が絞られ、デコンプ通路25は開いた状
態にある。このため、ガス交換時の吹き向けが防止され
る。また、圧縮ガスはデコンプ通路25が開いているため
圧縮比が低下し、クランキング負荷が軽減され始動性が
向上すると共に、低速安定性が向上する。
そして、高速回転域になると、スロットルバルブ19が開
く方向へ作動するため、排気バルブ26が連動して回動さ
れ、排気通路22を開方向へ作動し、デコンプ通路25を閉
方向へ作動する。このため、燃焼ガスの排気通路22を通
る流量が向上し、ガス交換の効率が向上する。
一方、ピストン11の前進で圧縮されるガスは排気バルブ
26が開くに従って、デコンプ通路25の通路断面積が減少
し、抵抗が大きくなり、圧縮比の低下を抑えることがで
き、高出力が得られる。
［発明の効果］ 前記のように、この発明は、排気ポートのシリンダ軸方
向上方に副排気ポートを形成し、この副排気ポートに連
なるデコンプ通路と排気通路とをシリンダ軸方向に上下
に隣接させ、デコンプ通路と排気通路の間に排気バルブ
を配置し、排気バルブは、排気通路の断面積を小さくす
るときにデコンプ通路の断面積を大きくする一方、排気
通路の断面積を大きくするときにデコンプ通路の断面積
を小さくするようになしたから、エンジンの始動時や低
速回転時には、排気通路の断面積がせばめられているた
め、ガスの吹き抜けが防止されると共に、デコンプ通路
の抵抗が減るため、圧縮行程にてデコンプ通路を通過す
る圧縮ガスの流量が増え、圧縮比が低下するため、始動
時はデコンプ効果で始動性が向上し、低速回転時には圧
縮比が下り回転安定性が向上する。
一方、エンジンが高速回転になると、排気通路の断面積
が広げられて、ガス交換の効率が向上すると共に、デコ
ンプ通路の抵抗が増え、圧縮行程にてデコンプ通路を通
する圧縮ガスの流量が減るため、圧縮比が低下し難くな
り、高出力が得られる。
また、デコンプ通路と排気通路に挟まれた位置に排気バ
ルブをシリンダと直交する方向に配置し、排気バルブで
両通路を開閉するようにしたので、コンパクトな単一な
バルブで両通路の開閉を行うことができ、構成を簡単か
つコンパクトにできる。
【図面の簡単な説明】 第１図はこの実施例を船舶推進機の２サイクルエンジン
を示す構成図、第２図は排気通路及びデコンプ通路の開
閉制御の他の実施例を示す断面図、第３図は排気通路及
びデコンプ通路の開閉制御のさらに他の実施例を示す断
面図、第４図はエンジン回転数で排気通路及びデコンプ
通路の開閉制御をする他の実施例を示す断面図、第５図
はエンジン回転数で排気通路及びデコンプ通路の開閉制
御をする他の実施例を示す断面図、第６図は排気通路及
びデコンプ通路の開閉制御のさらに他の実施例を示す概
略図である。 図中符号10はシリンダ、11はピストン、13はクランク
室、14は燃焼室、15は掃気通路、19はスロットルバル
ブ、22は排気通路、22aは排気ポート、25はデコンプ通
路、25aは副排気ポート、26は排気バルブである。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ピストンで開閉される排気ポートを含め、
    その下流に配置される排気通路に排気バルブを備え、こ
    の排気バルブは、スロットル開度及び／又はエンジン回
    転数が小なるとき排気通路の断面積を小きくするととも
    に、スロットル開度及び／又はエンジン回転数が大なる
    とき排気通路の断面積を大きくする２サイクルエンジン
    において、前記排気ポートのシリンダ軸方向上方に副排
    気ポートを形成し、この副排気ポートに連なるデコンプ
    通路と、前記排気通路とをシリンダ軸方向に上下に隣接
    させ、前記デコンプ通路と排気通路の間に前記排気バル
    ブをシリンダと直交する方向に配置し、排気バルブは、
    排気通路の断面積を小さくするときにデコンプ通路の断
    面積を大きくする一方、排気通路の断面積を大きくする
    ときにデコンプ通路の断面積を小さくするようになした
    ことを特徴とする２サイクルエンジン。
  2. 【請求項２】前記排気バルブは、シリンダに臨む排気通
    路の開口部の断面積を変える共に、排気タイミングを変
    化させるように配設されることを特徴とする特許請求の
    範囲第１項記載の２サイクルエンジン。
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