JPH10246116A

JPH10246116A - 圧縮行程をシリンダー外で行う２サイクルエンジン

Info

Publication number: JPH10246116A
Application number: JP8716297A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Kawakami; 茂川上
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-02-28
Filing date: 1997-02-28
Publication date: 1998-09-14

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】２サイクルエンジンに関し、排気ガスの浄化と
騒音を、４サイクルエンジン並みとし、排気ガスエネル
ギーを、機関の圧縮仕事に利用し、部分負荷時のスロッ
トルバルブによる絞り損失を無くし、燃料消費率を下
げ、過給可能な構成とした装置を得る。【解決手段】機械駆動式コンプレッサー１とターボチャ
ージャー６を設け、吸気を圧縮し、上死点前で吸気バル
ブを開き、圧縮した新気をシリンダー内に入れる。吸気
バルブを閉じてから、そのまま又は更に圧縮し、点火す
る。点火後から、下死点付近までを膨張行程とし、ピス
トンが下死点から上死点に向かう中ごろまでを排気行程
とする。この動作で２ストローク１サイクルを行う。又
機械駆動式コンプレッサーに無段変速機５を用い、変速
比を変化させて出力の制御を行う。排気ガスエネルギー
でターボチャージャをを用いて、エンジンの圧縮仕事の
一部、又は全部を負担させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、２ストローク１サイ
クルを行うレシプロ式内燃機関に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の技術では、（一）混合気をクラン
クケースで一次圧縮し、掃気ポートからシリンダー内へ
押し込み掃気する２サイクルエンジンと（二）掃気ポー
ト側にポンプを設け、これにより空気を掃気ポートから
シリンダーに押し込む事により掃気する２サイクルエン
ジンと、（三）吸、排気バルブを設け、下死点付近での
バルブオーバーラップ中に、掃気ポンプの加圧で掃気す
る２サイクルエンジン等が、ある。しかし、上記の
（一）の方式では、出力の調整に混合気を制限する構造
であるので、低負荷時に掃気量が不足し、燃焼済みのガ
スがシリンダー内に多量に残り、燃焼が不安定になる。
また、混合気が排気ポートに吹き抜けることはある程度
避けられないので、燃料消費率と、排気ガス中にＨＣが
多量に排出される。上記の（二）（三）の方式では、筒
内燃料噴射とし、燃料の噴射量により出力調整をする
と、低負荷時に空気過多の希薄燃焼となり、燃焼が不安
定になる。この時、排気ガス中に余分な酸素が含まれる
ので、現在ある普通の触媒では、ＮＯ_ｘを浄化すること
が難しい。また、４サイクルエンジンでは、クランクシ
ャフト二回転につき、一回の燃焼なので、トルク、出
力、共に低く、１サイクル中のトルク変動も大きい。部
分負荷時にスロットルバルブによる絞り損失がある。排
気ガス中に含まれる熱エネルギーを回収することが難し
い。等の問題点を含んでいた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】２サイクルエンジンの
排気ガス中のエミッションと騒音を、４サイクルエンジ
ンと同程度以下とする。排気ガス中の熱エネルギーを回
収し、機関の圧縮仕事のために利用できるようにする。
部分負荷時のスロットルバルブによる絞り損失を無く
し、燃料消費率を改善する。２サイクルの動作で、過給
が出来る様な構成とし、高出力を得る。これらを実現し
ようとするのが本発明の課題である。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明では図１に示すよ
うに、吸気ポート側にコンプレッサーを設け、これによ
り吸気を圧縮し、吸気ポート（チャンバー）内に蓄え、
上死点の手前で図６、図７の様に吸気バルブを開き、圧
縮した新気をシリンダー内に入れる。その後、吸気バル
ブが閉じてから、さらに圧縮し、点火する。点火後か
ら、下死点付近までを膨張行程とし、その後、ピストン
が下死点から上死点に向かう中ごろまでを排気行程とす
る。この様な動作で２ストローク１サイクルを行う。機
械駆動式コンプレッサー（１）に無段変速機（５）を用
い、この変速比を変化させることで出力の制御を行う。
ターボチャージャー（６）、又は、コンプレックススー
パーチャージャーの様な、排気ガスエネルギーを原動力
として動作するコンプレッサーを用いて吸気を圧縮し、
機械駆動式コンプレッサー（１）の仕事の一部、又は全
部を負担させる。

【０００５】

【作用】上記の手段により、吸気バルブと排気バルブの
開弁が、時間的に別々になるので、過給が出来、新気の
排気ポートへの吹き抜けがなくなる。また、大部分の圧
縮行程をシリンダー外で行うことが出来るので、圧縮仕
事に排気ガスのエネルギーを使用する事が可能となる。
機械駆動式コンプレッサー（１）に無段変速機（５）を
用いる構成では、部分負荷時にスロットルバルブによる
絞り損失が生じない。

【０００６】

【実施例】以下、図面を参照して、この発明による２サ
イクルエンジンの実施例を説明する。図１はこの発明に
よる２サイクルエンジンの一実施例を説明したものであ
る。この図の構成では、機械駆動式コンプレッサー
（１）とターボチャージャー（６）による、二段圧縮を
行っている。また、インタークーラー（７）と熱交換器
（８）を設けて、切替弁（９）の制御により、吸気の圧
縮後の温度を制御している。吸気は、まず、クランクシ
ャフトから動力の伝達を行う無段変速機（５）により駆
動される機械駆動式コンプレッサー（１）により、圧縮
される。その後、ターボチャージャー（６）により、さ
らに圧縮される。圧縮された吸気は切替弁（９）の制御
により、温度の制御をされる。圧力や温度を適宜に制御
された圧縮空気は、上死点手前でシリンダー内に流入さ
れる。また、その後、すぐに点火せず、吸気バルブを早
めに閉じて、さらにピストンの上昇による圧縮をしても
よい。また、４サイクルエンジンで、ＮＯ_ｘ低減のため
に行われる排気ガス再循環（ＥＧＲ）と同じ効果を得る
ために、排気バルブを早めに閉じて、シリンダー内に排
気ガスを残すことをしてもよい。燃料は、筒内噴射とし
てもよい。

【０００７】理解を容易にするために全負荷時の圧力
と、各行程のタイミングの具体的な数値を一例として以
下に記載する。各行程のタイミングは、上死点前１０度
で混合気に点火する。点火から、上死点を通り、下死点
前３０度までを燃焼膨張行程とする。下死点前３０度か
ら下死点を通り、上死点前８０度までを排気行程とす
る。上死点前８０度から上死点前３０度までを吸気行程
とする。吸気行程後から点火までを圧縮行程とする。圧
力については、大気から、機械駆動式コンプレッサー
（１）により、５ｋｇ／ｃｍ^２に圧縮される。二段目
の、ターボチャージャー（６）により、１０ｋｇ／ｃｍ
^２に圧縮された後、吸気バルブが開かれると、圧縮され
た吸気はシリンダーに流入する。さらに、吸気バルブが
閉じた後、ピストンの上昇により、１５ｋｇ／ｃｍ^２ま
で圧縮した後、点火され、燃焼する。

【０００８】高効率を得るため、ターボチャージャー
や、プレッシャーウエーブスーパーチャージャー等の排
気ガスのエネルギーを動力源につかうコンプレッサーを
単独、もしくは組み合わせ、これのみを吸気の圧縮に使
用することも考えられる。この時、始動時や、急加速時
に問題を残すので、機械駆動式コンプレッサーを補助的
に用いる構成でもよい。

【０００９】

【発明の効果】この発明による２サイクルエンジンは、
上記のように構成されており、次のような効果を有す
る。即ち、このサイクルで動作する２サイクルエンジン
は、排気エネルギーを原動力として動作するコンプレッ
サーを用いて、レシプロエンジンが当然持っている圧縮
仕事を、排気エネルギーを使用して行うことが出来る。
また、コンプレッサーの駆動に無段変速機を使用して負
荷調整をすれば、スロットルバルブによる絞り損失を無
くすことが出来る。

【００１０】即ち、このサイクルで動作する２サイクル
エンジンは、大部分の圧縮行程をシリンダー外で行うの
で、圧縮された吸気を直接冷却する事が出来、ノッキン
グを回避出来ることから、高加給圧をかけることが可能
となる。

【００１１】即ち、このサイクルで動作する２サイクル
エンジンは、吸気バルブと排気バルブの開弁が時間的に
別々になるため、新気の排気ポートへの吹き抜けがなく
なり、排気ガス中のＨＣの量を低減することが出来る。
また、排気バルブを早めに閉じて、シリンダー内に排気
ガスを残すと、４サイクルエンジンで行われる、排気ガ
ス再循環（ＥＧＲ）と同じ効果があるため、ＮＯ_ｘの低
減ができる。また、圧縮された吸気を直接冷却する事
で、燃焼温度を低く抑えることが出来るため、機関の熱
負荷とＮＯ_ｘを低減することができる。

【００１２】即ち、このサイクルで動作する２サイクル
エンジンは、大部分の圧縮行程をシリンダー外で行うの
で、圧縮行程のためにフライホイルの回転エネルギーを
使うことが少なく、１サイクル中のトルク変動が、従来
の２サイクルエンジンよりも少なくなる。排気行程は、
４サイクルエンジンと同じ様に、排気バルブが開く過程
をへて、ゆっくりと排気されるので、排気騒音を低く抑
えることができる

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す図。

【図２】最も単純な一実施例で、本発明の構成を表す断
面図。

【図３】本発明で動作する２サイクルエンジンが、燃焼
膨張行程にあるときの図。

【図４】本発明で動作する２サイクルエンジンが、排気
行程の開始直後の状態を示す図。

【図５】本発明で動作する２サイクルエンジンが、排気
行程の終了直前の状態を示す図。

【図６】本発明で動作する２サイクルエンジンが、吸気
行程が開始され、バルブオーバーラップ時の状態を示す
図。

【図７】本発明で動作する２サイクルエンジンが、吸気
行程にあるときの状態。

【図８】本発明で動作する２サイクルエンジンが、圧縮
上死点にあり、燃焼直前の状態にある時の図。

【図９】本発明で動作する２サイクルエンジンと、通常
の４サイクルエンジンのＰＶ（圧力−行程容積）曲線の
比較を示した図。

【符号の説明】

１機械駆動式コンプレッサー２吸気バルブ３排気バルブ４燃料噴射装置５無段変速機６ターボチャージャー７インタークーラー８熱交換器９切替弁１０触媒

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シリンダーヘッドに吸気バルブと排気バル
ブを持つ２サイクルエンジンにおいて、吸気ポート側に
コンプレッサーを設け、これにより予め吸気の圧縮行程
を行い、吸気ポート、またはチャンバー内に蓄え、ピス
トンが、下死点から上死点に向かう間に、排気バルブは
閉じられている状態で、吸気バルブを開き、圧縮した吸
気をシリンダー内に入れ、その後、上死点前までに吸気
バルブを閉じてから点火し、点火後から、下死点付近ま
でを膨張行程とし、膨張行程後から吸気行程を開始する
までの間、排気バルブを開き、排気行程とする。この様
なサイクルで動作することを特徴とする２サイクルエン
ジン。
【請求項２】吸気ポート側のコンプレッサーに、機械駆
動式のコンプレッサーを用いた請求項１のエンジンにお
いて、このコンプレッサーと、クランク軸の動力伝達に
無段変速機を用い、この変速比を変化させることで、機
関の出力調整をする、２サイクルエンジン。
【請求項３】排気ガスエネルギーを原動力として動作す
るコンプレッサーを使用して吸気を圧縮する、請求項
１、請求項２、の２サイクルエンジン。
【請求項４】コンプレッサーでの圧縮により上昇した吸
気の熱を冷却する、インタークーラー（７）を設けた、
請求項１、請求項２、請求項３、の２サイクルエンジ
ン。