JPH09228847A - バルブ動作制御手段を有する２ストロークエンジン - Google Patents

バルブ動作制御手段を有する２ストロークエンジン

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JPH09228847A
JPH09228847A JP9026659A JP2665997A JPH09228847A JP H09228847 A JPH09228847 A JP H09228847A JP 9026659 A JP9026659 A JP 9026659A JP 2665997 A JP2665997 A JP 2665997A JP H09228847 A JPH09228847 A JP H09228847A
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chamber
cylinder
pressure
valve
stroke engine
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JP9026659A
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Jean-Charles Dabadie
ダバディエ ジャン−シャルリ
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IFP Energies Nouvelles IFPEN
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 空気燃料噴射装置を自動的に作動させるため
に、シリンダの動作に固有の圧力差の変化を利用する２
ストロークエンジンを提供する。 【解決手段】 中でピストン（１１２）が移動し、クラ
ンクケース（１１５）と一端が連通するシリンダ（１１
１）と、一端が前記クランクケース内に開放され、他端
がシリンダ（１１１）の燃焼室（１１３）内に開放され
ている蓄圧部品（８７）と、燃焼室（１１３）と蓄圧部
品（８７）との間の断続的な密封を行う弁（８６）と、
第１チャンバ（９５ａ）と第２チャンバ（９５ｂ）を分
離する柔軟な膜（８９）を有し、前記膜が弁ロッドに接
続されている、前記弁（８６）の動作を制御する装置
（８２）と、さらに、第２チャンバ（９５ｂ）とシリン
ダ（１１１）との間に配置され、前記第２チャンバ（９
５ｂ）の圧力を制御することによって前記弁（８６）の
開放を遅らせる第１の連通部品（９２）とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、空気噴射が制御さ
れる２ストロークエンジンの分野に関する。さらに詳細
には、本発明は、単気筒または多気筒の２ストロークエ
ンジンにおける燃料の空気噴射の制御と、監視とに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】空気噴射を制御する従来の方法は、弁を
カムシャフトに接続することによって行なわれる。この
純粋に機械的な解決法において、各カムはバルブさらに
は複数のカムを支えるカムシャフトの正確な動作を必要
とし、カムに従って強制される一般的な動作であるので
ほとんど柔軟性を有しない。この技術ではカムシャフト
の全部の弁に共通な全体的な制御を必要とする。調整は
困難であり、カムおよび弁の一方もしくは双方の少なく
とも一つに関する問題は、関連する全部の他の部品に対
して影響を与える。
【０００３】弁の動作と協働する種々のチャンバの間の
圧力変化に強く基づいたもっと柔軟な制御システムが公
知である。
【０００４】ここで、フランス特許ＦＲ−２，６５６，
６５３号およびＦＲ−２，６５６，６５６号は、種々の
チャンバの間の圧力差によって空気燃料噴射が遂行され
る多気筒２ストロークエンジンについて開示している。
この従来技術は、多気筒のエンジンに関連する。なぜな
らば、種々のシリンダのサイクルの間に存在する角度の
ずれによって圧力差が形成されるからである。
【０００５】本発明の目的は、この技術を簡単にし、特
に前述した従来の技術では不可能な単気筒エンジンに適
用することができるようにすることである。
【０００６】通常の方法において、本発明の目的は、こ
のシリンダ内の空気燃料噴射装置を自動的に作動させる
ために、シリンダの動作における固有の圧力差の変化を
利用することである。要するに、本発明は、カムシャフ
トのような機械的な制御装置を使用することなく、正確
かつ所定のタイミングで、各エンジンの回転において弁
の開閉を自動的に制御することを目的とする。進歩性を
基礎として本出願と対抗しているフランス特許出願ＥＮ
９４／１０，７８２号は、この特徴を顕著に有するエン
ジンを示している。しかしながら、本発明とは異なり、
この従来の解決法は、単気筒エンジンに適用されるか、
または互いに全体として独立して動作するエンジンに適
用される。また一方では、以下に説明するように、接続
および使用する圧力源が異なる。
【０００７】本発明の基本的な問題の１つは、空気噴射
の制御に関連している。本発明の目的は、空気噴射を遅
延させることであり、さらに詳細には、従来技術による
エンジンに関連して各エンジンサイクルでそれを遅らせ
ることである。
【０００８】その上、前述した特許出願ＥＮ９４／１
０，７８２号またはフランス特許出願ＦＲ２，６５６，
６５３号で説明されたエンジンは、空気噴射に必要な空
気流量を制御するためにクランクケースに配置されたフ
ランジを備えている。
【０００９】これらのフランジは、エンジンに付加され
る部品であり、その結果、さらに高価となり、正確な調
整が必要となる。本発明は、空気の流量を制御するのに
フランジを必要としない簡単な解決法を提供する。
【００１０】一方、上述の従来技術では圧力はクランク
ケースから取られているが、それらの圧力は特に高速や
高い負荷の状態の少なくとも一方の場合においては常に
十分なわけではない。
【００１１】特許出願ＥＮ．９４／１０，７８２におい
ては、クランクケースを噴射装置に接続するラインにお
けるガスの移動時間に関連する問題があり、この問題
は、エンジン速度が速くなるとさらに顕著になる。
【００１２】上述した問題並びに他の問題は本発明によ
って解決される。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明は、少なくとも、
中でピストンが移動し、一端がエンジンのクランク軸が
横切るクランクケースと連通するシリンダと、一端がク
ランクケースに開放され、他端がシリンダの燃焼室に開
放されている蓄圧部品と、燃焼室と蓄圧部品との間の断
続的な密封を行う弁と、前記蓄圧部品を通過するガスを
気化させる装置と、第１チャンバと第２チャンバを分離
する柔軟な膜を有し、前記膜が弁ロッドに接続されてい
る、前記弁の動作を制御する装置とを備える２ストロー
クエンジンに関する。
【００１４】本発明のエンジンはさらに、第２チャンバ
とシリンダとの間に配置され、前記第２チャンバの圧力
を制御することによって前記弁の開放を遅らせる第１の
連通部品（配管類）を備える。
【００１５】本発明のエンジンば、第１チャンバと前記
シリンダとの間に第１の連通部品より長い第２の連通部
品を有することが好ましい。
【００１６】前記第２の連通部品が、前記第１の連通部
品に対して分岐接続部を有する。
【００１７】複数のシリンダで構成される本発明による
エンジンにおいては、弁の動作を制御する装置の第１チ
ャンバと第２のシリンダとの間に第２の連通部品が設け
られている。
【００１８】本発明に関連する形態では、一端がクラン
クケース内に開放されており、他端が前記第１チャンバ
に開放されている第２の連通部品を有する。
【００１９】さらに、本発明によるエンジンは、クラン
クケースと第１の連通部品との間に第３の連通部品を有
する。
【００２０】本発明の範囲から逸脱せずに、第１の連通
部品と前記第２の連通部品との間に第４の連通部品を有
することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
を参照して詳細に説明する。
【００２２】図１は、弁の動作を制御する装置８２を備
えた２ストロークエンジンの模式的縦断断面図である。
さらに詳細には、弁制御装置８２はエンジンのシリンダ
ヘッドに配置されている。この装置は、例えば特許出願
ＥＮ９４／１０，７８２でその構造が説明されている。
【００２３】本発明をさらによく理解するためには、シ
リンダヘッドに固定された（参照番号のない）ケーシン
グに加えて、以下に詳細に説明する異なる圧力を受ける
２つのチャンバ９５ａおよび９５ｂを分割する柔軟な膜
８９を有することに注意する必要がある。動作が弁制御
装置８２によって制御される弁８６は、閉鎖位置でその
シートに着座しているヘッドを有する。弁ロッドはケー
シングの内壁に周囲を固定された柔軟な膜８９に接続さ
れている。
【００２４】第１の連通部品（配管類）は、第２チャン
バまたは下部チャンバと称されるチャンバの一つ９５ｂ
内に開放されている。
【００２５】第２の連通部品は、以下に説明する第１チ
ャンバまたは上部チャンバと称される他のチャンバ９５
ａ内に開放されている。
【００２６】蓄圧部品８７（または第３のライン、配管
類）は、弁８６の基部上に開放されており、弁８６が開
放されたとき燃焼室に噴射される混合気を搬送するよう
に作用する。 上部チャンバ９５ａおよび蓄圧部品８７
による圧力に膜を対抗させるように、柔軟な膜８９とシ
リンダヘッドの上面との間に戻りばねが挿入されてい
る。
【００２７】従来のように、燃焼室１１３を有するシリ
ンダ１１１内でピストン１１２が移動する。シリンダ１
１１はその下端がクランクケース１１５と連通してい
る。
【００２８】クランクケース１１５は、従来のように、
舌状弁１２０が配置される流入空気制御器１１９を有す
る。
【００２９】クランクケース１１５に導入され、ピスト
ン１１２によって圧縮された新しい空気は、開口１２２
によってシリンダ内に開放されている１２１のような流
路によってシリンダ１１１に噴射される。燃焼したガス
はシリンダ１１１から排気管１２３を通って排出され
る。
【００３０】蓄圧部品８７は、弁制御装置８２に開放さ
れている端部と反対の配管端部１２７で、クランクケー
スに直接開放されている。
【００３１】配管端部１２７は、クランクケース１１５
の圧力が圧力部品として使用される配管である蓄圧部品
８７の圧力よりも小さくなるや否や、この配管端部を密
封することができる逆止弁または他の装置によって制御
されることが好ましい。
【００３２】本発明によれば、その一端が弁制御装置８
２の第２チャンバ９５ｂと連通する第１の連通部品９２
は、その他端部がシリンダ１１３内に開放されている。
【００３３】第１の連通部品９２は排気管１２３のレベ
ルと近いレベルでシリンダ１１３に開放されていること
が望ましい。第１の連通部品９２の開閉は、ピストンの
動作によって、排気ライン１２３の開閉とほぼ同時に制
御される。このレベルは、チャンバ内の望ましい圧力に
よって決められる。
【００３４】この実施例によれば、上部チャンバ９５ａ
は、導入中は開放されており、従って、一定の圧力で開
放されていることとなる。それは、また、閉鎖すること
もできる。その圧力は、膜８９の位置、すなわち、第２
チャンバ９５ｂの圧力に依存する。
【００３５】下部チャンバ９５ｂの圧力は、点線によっ
て図２に示した変化に従う。また、この図面には、シリ
ンダ内の圧力（実線によって示した曲線Ａ）および混合
気の蓄圧部品（曲線Ｃ）の圧力を表し。蓄圧部品の圧力
はクランクケース１１５における最高圧力に近い。
【００３６】ここに示された圧力のグラフのすべて（す
なわち、図２，５，７，９，１１および１３）におい
て、単位は縦軸で表される圧力（Ｐ）はバールで表さ
れ、クランクシャフトの回転角度（θ）は、クランクア
ングルで６０進法の度 °で表される。
【００３７】前記圧力の展開は次のような動作によって
表される。
【００３８】ピストン１１２がシリンダ１１１内を下方
に移動するとき、シリンダの連通口９２ａのレベルで第
１の連通部品９２の入口がピストンから開放され、その
ときの角度は約１０５°である。
【００３９】圧力波はシリンダから出て、ほとんど圧力
損失のない状態で迅速に下部チャンバ９５ｂに入る。第
１の連通部品９２の長さは短い。
【００４０】本発明によらない場合においては、弁は、
約１２０，１３０°で開放し始める。本発明によれば、
約１８０°になって開放される。この遅い開放は、第１
の連通部品９２がシリンダに接続されるレベルに依存す
る。それは、また前記第１の連通部品の長さにも依存
し、この場合は非常に短く（約１５ｃｍ）て、どのよう
な場合においても従来技術よりも短い。
【００４１】最後に、弁８６の開放時間は、膜８９の寸
法（表面積）、関連する戻りばねの剛性に依存する。
【００４２】シリンダ圧力が蓄圧部品８７内の圧力より
大きくなると噴射が完了する。
【００４３】図３は、一端が、例えば第１の連通部品９
２と同じレベルで、シリンダ１１１に開放されている第
２の連通部品９２１が追加されたことが、第１の実施例
と異なる本発明の実施例を示す。
【００４４】第２の連通部品９２１の長さは、第１の連
通部品９２よりも長いので、シリンダ１１１から来る圧
力波は、第１の連通部品９２により下部チャンバ９５ｂ
に到着した後で上部チャンバ９５ａに達する。
【００４５】図５は、この現象を示す。この図面におい
て、曲線Ｂは下部チャンバの圧力変化を示し、曲線Ｄは
上部チャンバの圧力変化を示す。図５は、大きな圧力上
昇で示される下部チャンバ９５ｂへの圧力波の到達が約
１２０°で生じることを示している。大きな圧力増加に
移行する上部チャンバ９５ａへの圧力波の到達は、約１
６０°で生じる。その下部チャンバの圧力波に比べての
遅れは、この差が第２の連通部品９２１が第１の連通部
品９２より長いという事実による。
【００４６】さらに、上部チャンバの圧力波の形状が、
下部チャンバの形状とは異なるが、これは、弁が開放さ
れ始めるという事実により生ずる。
【００４７】弁の開放によって、上部チャンバの容積
は、開放に比例してかなり増加し、到達する最大限の圧
力は、下部チャンバの圧力のかなり下の圧力になる。
【００４８】追加された第２の連通部品９２１は、噴射
時間にほとんど影響を及ぼさないが、弁の動作の振幅に
影響を与える。なぜならば、上部チャンバの圧力に所定
の圧力を加えられるからである。この追加的な力は、興
味深い。なぜならば、それにより弁の閉鎖を容易にでき
る大きな剛性のばねを使用することができるからであ
る。
【００４９】図４は、図３の実施例に非常に近い実施例
を示すが、その違いは、追加される第２の連通部品９２
１が燃焼室に接続される代わりに第１の連通部品９２に
接続されていることである。この効果は、図３の効果と
同様である。よって図５は、図４によるエンジンの動作
をも示す。従ってそれに関しては、特別な説明は行なわ
ない。
【００５０】図６および図７は、２つ以上のシリンダを
使用する本発明の実施例に関連する。
【００５１】一方のシリンダの上部チャンバ９５ａはラ
イン９２６を介して他のシリンダ１１１′に接続されて
いる。またこの他のシリンダ１１１’は、下部チャンバ
９５ｂ′がこのシリンダに接続されている弁制御装置８
２′を備えている。
【００５２】いくつかのシリンダを接続することもでき
る。この場合シリンダの間の角度のずれの利点を得るこ
とができる。
【００５３】図７は、このずれの効果を示す。上部チャ
ンバ（曲線Ｅ）において、圧力波は、下部チャンバ（曲
線Ｂ）に比べて約９０°の遅れで到達する。この遅れ
は、２つのシリンダの間の角度的なずれによる。この遅
れは、ラインの長さ、および他のシリンダ１１１′との
接続の位置によって制御できる。
【００５４】他のシリンダから来る圧力を使用すること
によって、同一のシリンダ（例えば第２の連通部品９２
１）よりも短い第２の連通部品（９２６）を使用するこ
とができる。
【００５５】このことによってシリンダから来る圧力信
号は、あまり減衰されず短時間継続する。図７は、信号
の存続時間へのラインの長さの効果を非常によく示して
いる。曲線Ｅの圧力波の長さは、図５の曲線Ｄの長さよ
り短い。図７において、曲線Ｅの圧力ピークは約６０°
のみ継続し、それに対し、図５において、曲線Ｄの圧力
のピークは１００°以上に伸びている。さらに、短いラ
インにおいては速度の影響は余り顕著ではない。秒で表
される圧力信号の遷移時間は、速度とともに余り変化し
ないが、度で表されたときには変化はより大きい。
【００５６】図８は、図１の構成要素と同じ構成要素を
有し、一方が上部チャンバ９５ａ内に開放され、他方が
クランクケース１１５内に開放されている追加された第
２の連通部品９２２を有する２ストロークエンジンを示
している。追加的された第２の連通部品９２２は、第１
の連通部品９２より長く、図９に示す圧力グラフが得ら
れる。図９に示すグラフは図２に示すものと同様であ
り、曲線Ａ，ＢおよびＣは同じである。追加された曲線
Ｆは、クランクケース１１５に接続されている上部チャ
ンバ９５ａの圧力に対応する。圧力波は、下部チャンバ
のものとは異なる。圧力のピークは約１３０°で下部チ
ャンバに生じ、約１７０°で上部チャンバに生じる。そ
の他、上部チャンバの圧力の最大値は、約１．４バール
である。それは、下部チャンバの最大限の値（２バール
以上）のかなり下である。
【００５７】よって、膜およびばねを適当な寸法で作る
ことによって、弁８６は、上部チャンバの圧力が下部チ
ャンバの圧力以上であるとき、即ち１８０°で開放が開
始される。この補助のない場合には弁の開放は、約１４
０°で開始される。
【００５８】噴射の終了は、シリンダの圧力が蓄圧部品
８７の圧力よりかなり大きくなる約２４０°である。
【００５９】この構成は、高速の動作にさらに適してい
る。なぜならば、１）図１および図２の実施例と比べ
て、上部チャンバと下部チャンバとの間の圧力差は大き
く、２）図３，４，５によって示される実施例と比べ
て、図８による実施例では、第２の連通部品がさらに短
い遷移時間を有することができるからである。
【００６０】図１０は、図８の実施例に近い実施例を示
す。第３の連通部品９２３がクランクケース１１５を第
１の連通部品９２に接続するように付加されている。
【００６１】図１１に示すような圧力の変化Ａ，Ｂ，Ｃ
およびＧが得られる。これらの圧力は、図９で得られる
ものと非常によく似ている。しかしながら、下部チャン
バ（曲線Ｂ）の圧力ピークが減少し、約２バールから
１．８バールに変化することは留意すべきである。同様
に、経験的な結果は、下部チャンバのガスの温度が低減
することを示す。この最後の要因は、膜８９の寿命に関
して重要な要因である。
【００６２】噴射時間は前述した例とほぼ同じである。
【００６３】本発明の他の実施例は、図１３の圧力グラ
フとともに図１２に示されている。基本的には、この実
施例は図８のものと同様であり、同じ連通部品を有す
る。
【００６４】さらに、連接部品９２と９２２との間に第
４の連接部品９２４を有する。これは、図１３の曲線Ｈ
に示された上部チャンバ９５ａの圧力の展開を変化させ
る。突然の圧力の増加が、約１７０°での曲線Ｈで事実
観察することができる。これは、第４の連通部品９２４
を介してシリンダから来る圧力波の到達による。弁の開
放はこの波の到達時に、すなわち、約１７０°で開始す
る。この開放の時刻は、種々の連通部品９２，９２２，
９２４の長さによって決定される。
【００６５】図１０および図１１に関連して説明したも
のと比べて、この実施例の利点は上部チャンバと下部チ
ャンバとの間に大きな圧力差が得られることにある。こ
れによって、膜８９に作用する力は大きくなり、大きな
剛性のばねの使用を可能にする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例の模式的縦断断面図であ
る。
【図２】図１のエンジンで得られた圧力のグラフであ
る。
【図３】本発明の第２の実施例の模式的縦断断面図であ
る。
【図４】本発明の第３の実施例の模式的縦断断面図であ
る。
【図５】図３または図４のエンジンで得られた圧力のグ
ラフである。
【図６】本発明の他の実施例の二つのシリンダの模式的
縦断断面図である。
【図７】図６のエンジンで得られた圧力のグラフであ
る。
【図８】本発明の特定の実施例によるエンジンの模式的
縦断断面図である。
【図９】図８のエンジンで得られた圧力のグラフであ
る。
【図１０】本発明の特定の実施例のの模式的縦断断面図
である。
【図１１】図１０のエンジンで得られた圧力のグラフで
ある。
【図１２】本発明によるエンジンのの模式的縦断断面図
である。
【図１３】図１２のエンジンで得られた圧力のグラフで
ある。
【符号の説明】
８２、８２’ 弁制御装置 ８６ 弁 ８７、８７’ 蓄圧部品 ８８ 気化装置 ８９ 膜 ９２、９２’ 第１の連通部品 ９２ａ 連通部 ９５ａ 第１チャンバ ９５ｂ 第２チャンバ １１１ シリンダ、第１のシリンダ １１１’ 第２のシリンダ １１２ ピストン １１３ クランクケース １１４、１１４’ クランクシャフト １１５、１１５’ クランクケース １１９ 流入空気制御器 １２０ 舌状弁 １２１ 流路 １２２ 開口 １２３ 排気管 １２７ 配管端部 ９２１、９２２、９２６ 第２の連通部品 ９２３ 第３の連通部品 ９２４ 第４の連通部品
───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｆ０２Ｄ 23/00 Ｆ０２Ｄ 23/00 Ｋ Ｆ１６Ｋ 31/365 Ｆ１６Ｋ 31/365

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 中でピストン（１１２）が移動し、エン
    ジンのクランクシャフト（１１４）が横切るクランクケ
    ース（１１５）と一端が連通するシリンダ（１１１）
    と、 一端が前記クランクケース内に開放され、他端がシリン
    ダ（１１１）の燃焼室（１１３）内に開放されている蓄
    圧部品（８７）と、 燃焼室（１１３）と蓄圧部品（８７）との間の断続的な
    密封を行う弁（８６）と、 前記蓄圧部品（８７）を通過するガスを気化させる装置
    （８８）と、 第１チャンバ（９５ａ）と第２チャンバ（９５ｂ）を分
    離する柔軟な膜（８９）を有し、前記膜が弁ロッドに接
    続されている、前記弁（８６）の動作を制御する装置
    （８２）とを備え、 さらに、第２チャンバ（９５ｂ）とシリンダ（１１１）
    との間に配置され、前記第２チャンバ（９５ｂ）の圧力
    を制御することによって前記弁（８６）の開放を遅らせ
    る第１の連通部品（９２）とを備える、２ストロークエ
    ンジン。
  2. 【請求項２】 前記第１チャンバ（９５ａ）と前記シリ
    ンダ（１１１）との間に、前記第１の連通部品（９２）
    より長い第２の連通部品（９２１）を有する、請求項１
    に記載の２ストロークエンジン。
  3. 【請求項３】 前記第２の連通部品（９２１）が、前記
    第１の連通部品（９２）に対する分岐接続部を有する、
    請求項２に記載の２ストロークエンジン。
  4. 【請求項４】 前記第２の連通部品（９２６）が、第１
    のシリンダを制御する装置（８２）の第１チャンバ（９
    ５ａ）と第２のシリンダ（１１１′）との間に設けられ
    ている、請求項２に記載の２ストロークエンジン。
  5. 【請求項５】 一端が前記クランクケース（１１５）に
    開放されており、他端が前記第１チャンバ（９５ａ）に
    開放されている第２の連通部品（９２２）を有する、請
    求項１に記載の２ストロークエンジン。
  6. 【請求項６】 前記クランクケース（１１５）と第１の
    連通部品（９２）との間に第３の連通部品（９２３）を
    有する、請求項５に記載の２ストロークエンジン。
  7. 【請求項７】 前記第１の連通部品（９２）と前記第２
    の連通部品（９２２）との間に第４の連通部品（９２
    ４）を有する、請求項５に記載の２ストロークエンジ
    ン。
JP9026659A 1996-02-12 1997-02-10 バルブ動作制御手段を有する２ストロークエンジン Pending JPH09228847A (ja)

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