JPH10505147A - 改良された噴射装置を有する２行程エンジンおよびその噴射方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明の２工程エンジンでは、その中をピストン（１１２）が移動し、一端がエンジンのクランクシャフト（１１４）と交差するポンプクランクケース（１１５）に接続されているシリンダ（１１１）と、一端がシリンダ（１１１）の燃焼室（１１３）内へ開口する加圧容積（８７）であって、少なくとも１個のバルブ（８６）により燃焼室（１１３）と容積（８７）間の間歇的シーリングが保証される加圧容積（８７）と、前記容積（８７）内を通過するガスをキャブレートする手段（８８）と、バルブのロッドに接続され２つのチャンバ（９５ａ，９５ｂ）を分離する可撓膜（８９）を有する前記バルブ（８６）の開口制御手段とをすくなくとも具備している。本発明によるエンジンは、さらに前記チャンバの一方（９５ｂ）と前記シリンダのポンプクランクケース（１１５）間の連結手段（９２）であって、チャンバ（９５ｂ）内の圧力ＰBが前記容積（８７）内の圧力ＰSよりも低くなったらできるだけ早くバルブ（８６）の開放を起動することができる連結手段（９２）を具備している。

Description

【発明の詳細な説明】 改良された噴射装置を有する２行程エンジンおよびその噴射方法 発明の分野 本発明は制御された空気ブラスト噴射付き２行程エンジンの分野に関する。特 に、本発明は単シリンダもしくは多シリンダ２行程エンジンにおける燃料の空気 ブラスト燃料噴射の動作および制御に関する。 発明の背景 従来の空気ブラスト噴射制御方法はバルブをカムシャフトに接続することから なっている。この純粋に機械的な方法はあまり柔軟性がない。なぜなら、各カム はバルブに精密な動作を与え、しかも、カムシャフトはいくつかのカムを支持し 、全てのカムにより初めから所期の全般的な動作が与えられるからである。した がってこの技術によりカムシャフトの全バルブに共通の全般的制御が行われる。 調整は困難であり１個のカムおよび／もしくはバルブの問題が作動中の他の全て の部品に影響を及ぼすことがある。 より柔軟な制御方式が知られており、それはバルブの動作と協同するさまざま なチャンバ間の圧力変動に基づいている。 仏国特許ＦＲ−２，６５６，６５３およびＦＲ−２，６５６，６５６にはさま ざまなチャンバ間の圧力差により空気ブラスト燃料噴射が達成される多シリンダ ２行程エンジンが記載されている。この従来技術は、特にいくつかのシリンダを 有するエンジンに関連するものである。なぜなら、前記圧力差はさまざまなシリ ンダのサイクル間のアンギュラオフセットにより発生するからである。 発明の要約 本発明の目的はこの技術を単純化することにあり、特に、引用した従来技術で はできない、単シリンダエンジンへの応用を可能にすることにある。 本発明は多シリンダエンジンにも応用できるが、従来技術と違って、この場合 、各シリンダでは独立して噴射が行われる。すなわち、本発明によれば各シリン ダは、シリンダ間を特別に接続することなく、その空気ブラスト噴射に関して独 立かつ自律的に作動する。したがって、本発明による多シリンダエンジンは、並 置された自律シリンダを有するエンジンと考えなければならない。 一般的に、本発明の目的はシリンダの運転に固有のさまざまな圧力変動を使用 して、このシリンダへ空気ブラスト燃料噴射する装置を自動的に起動させること にある。すなわち、本発明によればカムシャフト等の動力駆動手段を必要とせず に、厳密な所定の時間にエンジンの各回転毎にバルブの開閉が自動的に制御され る。 その結果、本発明による噴射の調整および制御は各シリンダレベルで個別に行 われ、従来の多シリンダ方式が単純化される。 したがって、本発明は少なくとも、 その中をピストンが移動し、かつ一端がエンジンのクランクシャフトと交差す るポンプクランクケースに接続されているシリンダと、 一端がシリンダの燃焼室内へ開口する加圧容積であって、少なくとも、１個の バルブにより燃焼室と容積間の間歇シーリングを保証する加圧容積と、 前記容積内を通過するガスをキャブレートする手段と、 バルブのロッドに接続され２つのチャンバを分離する可撓膜を有する前記バル ブの開口を制御する手段と、 を具備する２行程エンジンに関するものである。 本発明によるエンジンはさらに、 チャンバ内の圧力ＰBが前記容積内の圧力ＰSよりも低くなった、できるだけ早 くバルブの開放を起動できるように、前記チャンバの一方と前記シリンダのポン プクランクケース間に連結手段を具備している。 容積はその他端がポンプクランクケースの開口内へ開口されおり、前記開口を 制御する手段も設けられていることが好ましい。 特に、本発明によるエンジンは、前記連結手段を間歇的にシーリングして連結 手段内の圧力低下を遅らせる、すなわちバルブの開放を遅らせる手段も具備して いる。 より詳細には、前記間歇シーリング手段はエンジンのクランクシャフトに回転 連結され、少なくとも１つの周辺凹みを有してポンプクランクケース内に配置さ れている。 より詳細には、前記間歇シーリング手段は、ポンプクランクケース内に配置さ れエンジンクランクシャフトに回転連結され、少なくとも一つの周辺凹みを有す るフランジを有している。 その特徴の１つによれば、エンジンはバルブの閉鎖とリンクされた制御手段も 具備することができる。 前記制御手段は、前記チャンバの他端と前記ポンプクランクケース間の接続手 段を具備し、前記手段はポンプクランクケース側で間歇的にシールされるように 配置されており、前記手段により交互にバルブの開口を拡大したり閉鎖を助けた りすることができる。 実施例によれば前記接続手段は、ピストンにより交互にカバーされたりされな かったりするシリンダの下部内に設けた開口によって開口する。 別の実施例によれば、クランクシャフトに連結された特定のフランジにより接 続手段の間歇シーリングがなされる。 発明の範囲内で、エンジンはバルブをその座へ戻す弾性リターンエレメントを 具備することもでき、前記エレメントは前記可撓膜と協同する。 本発明は上記したようにキャブレートされた混合気をエンジン内へ噴射する噴 射弁の開口を制御する方法に関連しており、チャンバーポンプクランクケース接 続内の圧力ＰBが容積内の圧力ＰSよりも低くなったらできるだけ早く前記バルブ の開口を制御することからなっている。 図面の簡単な説明 本発明の他の特徴、効果および実施例は、添付する図面参照して非制約的な例 として示されている以下の説明を読むことにより明白になるであろう。 図１は本発明によって作動する補助バルブの断面図である。 図２は本発明の実施例による２行程エンジンのシリンダの略縦断面図である。 図３は本発明の第１の実施例によるバルブのさまざまな制御圧をクランクシャ フトの回転角の関数として示す図である。 図４は別の実施例によるバルブのさまざまな制御圧をクランクシャフトの回転 角の関数として示す図である。 図５は本発明のさらに別の実施例による２行程エンジンのシリンダの略縦断面 図である。 図６は図５によるエンジン内のバルブのさまざまな制御圧をクランクシャフト の回転角の関数として示す図である。 好ましい実施例の説明 図１において、参照番号８２により一般的に示されているものは２行程エンジ ンのシリンダ内の噴射を制御する装置である。 このような補助自動弁噴射装置は図２および図５に示すような２行程エンジン の各シリンダに、特に関連させることができる。 図２および図５において、補助自動弁噴射装置８２は対応するシリンダのレベ ルでエンジンのシリンダヘッドに締着される。 図１において、噴射装置８２は、シリンダヘッド８３内に加工され開口８５を 介してシリンダの内容積内へ開口するキャブレートされた空気（またはガス）供 給ライン８４を具備している。前記ライン８４は燃料プロポーショニングおよび ／もしくは噴射手段８８の終端が開口するパイプ８７に接続されている。 シリンダ内へ開口するライン８４の終端を閉鎖するバルブ８６は、図１に示す バルブの閉鎖位置において、弁座を形成する開口８５内で静止するヘッドを具備 している。バルブ８６のロッド（符号を付けず）は、その他端において噴射手段 ８２の筺体９０の壁の２つの部分間に全周にわたって密着された可撓膜８９に接 続されている。 筺体９０は、好ましくは互いに接続された中空上半シェル（上部）９０ａおよ び下半シェル（下部）９０ｂからなり、筺体９０の搭載フランジを形成する外縁 により膜８９の周辺に接続されている。 筺体９０の上部９０ａはその内容積に開口する接続パイプ９１を具備し、筺体 ９０の下部９０ｂは、ライン８４の開口８５上でシリンダヘッド８３へ密着され ており、その内容積内へ開口するパイプ９２を具備している。 リターンスプリング９３は、好ましくは可撓膜８９またはバルブ８６のロッド 終端とシリンダヘッド８３の上面間に挿入されている。 図１に示すような補助バルブ噴射装置は従来技術として知られており、膜８９ により筺体９０内に形成されるチャンバ９５ａ，９５ｂ間の圧力差を調整して、 シリンダへの噴射の開始および終了を決定するバルブの開閉を制御することがで きる。 そのために、パイプ９１，９２を制御圧ガス供給装置へ接続してチャンバ９５ ａ，９５ｂ内の差圧、およびチャンバ８４とシリンダ間の差圧によるバルブ８６ の開閉を保証することができる。 本発明によれば、１個もしくは数個のシリンダを有する２行程エンジンの空気 ブラスト噴射の場合、チャンバ９５ａ，９５ｂの少なくとも一方の制御圧はこの チャンバをエンジンの同じシリンダのポンプクランクケースの内容積と連絡する ことにより得られる。 図２は本発明の一実施例を示し、噴射装置８２が、縦断面で示される１エンジ ン、１シリンダ１１１の一部となっている。 通常、シリンダ１１１はピストン１１２が移動する燃焼室１１３を具備してお り、その下部はポンプクランクケース１１５と連結されている。 通常のポンプクランクケース１１５はクラッパバルブ１２０を有する給気ノズ ル１１９を具備している。 クランクケース１１５へ導入されピストン１１２により圧縮される新鮮空気が 開口１２２を介してシリンダチャンバ内へ開口するライン１２１等のトランスフ ァーラインによりシリンダ１１１の燃焼室１１３内へ噴射される。燃焼したガス はチャンバ１１３からパイプ１２３を介して排出される。 本発明によれば、パイプ８７は、外部ソース、あるいはこのパイプが噴射装置 ８２内へ開口するのとは反対の開口１２７においてポンプクランクケース１１５ 内へ直接開口するという事実により、圧力下に置かれる。 開口１２７はノンリターンバルブ、あるいはポンプクランクケース１１５内の 圧力がパイプ８７内の圧力よりも低くなるとすぐにこの開口をシールすることが できる任意の他の手段、により制御され、したがって圧力貯蔵容積として使用さ れる。 さらに、パイプ９２が、その一方の終端を介して噴射装置８２のチャンバ９５ ｂに連絡され、本発明によれば、その他端を介してポンプクランクケース１１５ 内へ開口する。したがって、チャンバ９５ｂ内の圧力ＰBはシリンダ１１１のポ ンプクランクケース１１５内の圧力変動に従う。 第１の実施例によれば、チャンバ９５ａ内の圧力ＰAは大気圧もしくは他の一 定圧力とすることができる。 次に、図３を参照して本発明の噴射装置の動作について説明を行う。図３はク ランクシャフトの回転角の関数として下記の変動を示している。 −シリンダ１１１内の圧力Ｐ１、この圧力は実線で示され、 −容積８７およびチャンバ８４内の圧力ＰS、この圧力は鎖線で示され、 −ポンプクランクケース１１５、パイプ９２およびチャンバ９５ｂ内の圧力Ｐ B、この圧力は点線で示す。 この実施例によれば、上死点（ＰＭＨゼロクランクシャフト角）からトランス ファーポートの開放（ＯＴ）付近まで、シリンダ圧Ｐ１は常に容積８７内の圧力 ＰSよりも高い。したがって、バルブ８６は開かない。 シリンダ圧Ｐ１が圧力ＰSよりも低くなる時から、本発明によらないエンジン ではバルブ８６が開かなければならない。したがって、このことはトランスファ ーポートが開くとすぐに、すなわちサイクルの非常に早期に、バルブの開放およ び噴射が開始することを意味する。 本発明によるパイプ９２の存在によりチャンバ９５ｂは約３０°クランクシャ フトの間、圧力ＰSよりも高い圧力ＰBにとどまることができる。 そこで、圧力ＰBの効果は、圧力ＰSの効果に対して優勢となる（膜８９とバル ブ８９の断面が同等であれば）。 このようなディメンジョニングにより、少なくともクランクケース圧力ＰBが 容積圧力ＰSよりも低くなるまでバルブ８６の開放は遅延される。 膜８９の断面が大きければ、バルブの開放はさらに遅延される。 したがって、このような構成により、図３のエンジン運転条件下で、噴射Ｉは 、約１６５°クランクシャフトで開始され、シリンダ圧Ｐ１が容積圧力ＰSより も高くなる時、すなわち２７０°クランクシャフトの範囲内で終了する。 したがって、本発明によりキャブレートされた混合気噴射の開始を簡単で信頼 できる方法で著しく遅延させることができる。この遅延により排気口へ直接排出 される未燃燃料を制限できるためエンジンの運転が改善される。 図２には、さらにクランクシャフト１１４に連結されたフランジ１１６が示さ れている。このエレメントは、必ずしもポンプクランクケース１１５内に存在す る必要はないが、次の付加特性、すなわち、接続９２の選択シーリングを行う。 事実、フランジ１１６は、所定の角度セクターしか接続パイプのポート９２ａ をシールしないようにその周辺が切り取られ、したがってエンジンサイクルの所 定の角度範囲しかシールしないようにされる。 図４に示すように、パイプ９２とチャンバ９５ｂ内の圧力ＰBはポンプクラン クケース内の圧力低下の前、すなわち例えばトランスファーポートの開放（ＯＴ ）時に取られた所定の値に蓄積される。このフランジ１１６によりバルブの開放 を始動する所望の時間、例えば図４のＰＭＢ点（＝ＢＤＣ）までポート９２ａを 閉じることができる。 したがって、パイプ９２の選択シーリングによりクランクケース圧力ＰBをフ ランジ１１６の角度セクターの値で決まる時間だけ蓄積することができる。 バルブの開放は１８０°クランクシャフトの領域内で開始されるが、前のケー ス（フランジ無し）では１６５°クランクシャフトの領域内で開放が行われるた め、バルブ開放遅延は前のケースに較べて大きくなる。本発明を採用していない 場合には、シリンダ内の圧力がパイプ８７内の圧力よりも低くなる時、すなわち 考慮したケースでは、１３０°クランクシャフトの領域内でバルブが開くことを 思い出していただきたい。 さらに、本発明によるフランジ１１６により、図４に示すようにパイプ９２が 広く開きその結果圧力は完全に低下するため、バルブ８６の開放を良好に制御す ることができ、また給気条件やエンジン速度によって必ずしも早くならないポン プクランクケース内の圧力低下に最早依存しないためバルブ８６の開放は良好に 制御される。この実施例によれば、バルブの開放は単にフランジ１１６によるパ イプ９２の開放のみによって決まる。 本発明によるもう１つの改善はチャンバ９５ａがポンプクランクケース１１５ と間歇的に連結されることである。 以下、図５および図６に基づきて詳しく説明するように、この実施例によりバ ルブの開閉が改善されるだけでなく、バルブの動作を増幅して高速開放を行うこ とができる。事実、上述した実施例では、自動バルブのある一定の慣性がしばし ば観察され、これがその開放を遅くする。 図５に、上述した実施例と同様ではあるが、エンジンがチャンバ９５ａとポン プクランクケース１１５間の接続パイプ９１も含んでいる実施例を示す。 接続パイプ９１は、好ましくはシリンダの下部でポンプクランクケースのすぐ 上に配置されたポート９１ａを介して開放される。そのため接続９１は、ピスト ン１１２が前記ポート９１ａの上部に移動したときポンプクランクケースと連結 される。接続パイプ９１は、このようにピストンスカートによって制御され、ト ランスファーポート１２２の開口からその閉鎖まで、例えば下死点に関して対象 に、閉じることができる。 この発明の範囲内で別の態様、例えばクランクシャフトに連結されたフランジ により下死点に対して非対称的な開閉を得ることができる。 図６に本実施例の手順を示す。 トランスファーポートの開放（ＯＴ）までチャンバ９５ａ内の圧力ＰAおよび チャンバ９５ｂ内の圧力ＰBはポンプクランクケース内の圧力と等しいままであ る。そのとき、バルブ８６は、おそらくはリターンスプリングの助けを借りて、 シリンダ１１３内の圧力Ｐ１と容積８７内の圧力ＰSとの差によりその座の上に 維持される。 次に、ピストンによりポート９１ａが閉じられる。 ポート９２ａは、図６に示すようにフランジ１１６により同時に閉じられるが 、強制的なものではない。 圧力ＰBが容積内の圧力ＰSよりも低くなるとすぐにバルブ開放コマンドが開始 される。圧力ＰBの低下は、自然に、すなわちフランジ１１６無しで生じたり、 フランジ１１６によるポート９２ａの開放時に生じたりする。 この時、圧力ＰAが、圧力ＰBよりも高くなって、膜８９表面とバルブ８６表面 間の適切な比率で、バルブを開放するのに必要な力を増幅する。したがってバル ブ８６の開放は速くなり、この効果によりその振幅を増加することができる。 さらに、ポート９１ａがピストンによってカバーされなくなった時（図６にお いてトランスファーポートの閉鎖ＦＴ近傍で）、チャンバ９１ａ内の圧力ＰAは 突然低下し、これにより圧力差Ｐ１，ＰA，ＰBの関連によりバルブ８６の閉鎖が 開始される。その時からＰAおよびＰBは、シリンダ内の圧力Ｐ１よりも著しく低 いポンプクランクケース内の圧力に従う。 上述したように、バルブのロッドには目盛り付けしたリターンスプリング９３ を取り付けることができる。最後の構成においては、バルブを開くのに要する力 が前のケースよりも大きくなるため、スプリングはより剛性のあるものが選定さ れる。 スプリング９３の剛性が高いと閉鎖が助けられ、閉鎖が容易になる。 本発明の実施例によれば、ストップスプリング等（図示せぬ）の適切な手段に よりバルブの行程を制限することができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．その中をピストン（１１２）が移動し、一端がエンジンのクランクシャフ ト（１１４）と交差するポンプクランクケース（１１５）に接続されているシリ ンダ（１１１）と、 一端がシリンダ（１１１）の燃焼室（１１３）内へ開口する加圧容積（８７） であって、少なくとも１個のバルブ（８６）により燃焼室（１１３）と容積（８ ７）間の間歇的シーリングが保証される加圧容積（８７）と、 前記容積（８７）内を通過するガスをキャブレートする手段（８８）と、 バルブのロッドに接続され２つのチャンバ（９５ａ，９５ｂ）を分離する可撓 膜（８９）を有する前記バルブ（８６）の開口制御手段とをすくなくとも具備す る２工程エンジンであって、 前記チャンバの一方（９５ｂ）と前記シリンダのポンプクランクケース（１１ ５）間の連結手段（９２）であって、チャンバ（９５ｂ）内の圧力ＰBが前記容 積（８７）内の圧力ＰSよりも低くなったらできるだけ早くバルブ（８６）の開 放を起動することができる連結手段（９２）を具備することを特徴とする２工程 エンジン。 ２．前記容積（８７）はその他端がポンプクランクケース（１１５）の開口（ １２７）内へ開口されており、前記容積（８７）の前記開口（１２７）を、シリ ンダ（１１１）のポンプクランクケース（１１５）のレベルに、制御する手段を 具備することを特徴とする請求項１記載の２工程エンジン。 ３．前記連結手段（９２）を間歇的にシーリングして連結手段（９２）内の圧 力低下、すなわちバルブ（８６）の開放を遅らせる手段を具備することを特徴と する請求項１または２記載の２工程エンジン。 ４．前記間歇シーリング手段はポンプクランクケース（１１５）内に配置され たフランジ（１１６）を具備し、該フランジ（１１６）はエンジンのクランクシ ャフトと回転連結され、少なくとも１つの周辺凹みを有することを特徴とする請 求項３記載の２工程エンジン。 ５．バルブの閉鎖にリンクされた制御手段を具備することを特徴とする請求項 １〜４のいずれか１項に記載の２工程エンジン。 ６．前記制御手段は前記チャンバ（９５ａ）の他端と前記ポンプクランクケー ス（１１５）間の接続手段（９１）を具備し、前記接続手段はポンプクランクケ ース（１１５）側で間歇的にシールされるように配置されており、前記接続手段 により交互にバルブの開口を拡大したりその閉鎖を助けたりすることができるこ とを特徴とする請求項５記載の２工程エンジン。 ７．バルブ（８６）をその座へ戻す弾性リターンエレメント（９３）を具備し 、該エレメント（９３）は前記可撓膜（８９）と協同することを特徴とする請求 項１〜６のいずれか１項に記載の２工程エンジン。 ８．前記接続手段（９１）は開口（９１ａ）を介してシリンダの下部内へ開口 し、ピストン（１１２）により交互にカバーされたりされなかったりすることを 特徴とする請求項６記載の２工程エンジン。 ９．接続手段（９１）の間歇シーリングはクランクシャフトに連結された特定 のフランジにより達成されることを特徴とする請求項６記載の２工程エンジン。 １０．バルブ（８６）の開口度を制限するストップリングを具備することを特 徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の２工程エンジン。 １１．内燃機関内のキャブレートされた混合気噴射弁の開口制御方法であって 、連結手段内の圧力ＰBが容積（８７）内の圧力ＰSよりも低くなったらできるだ け早く前記開口を制御することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に 記載の２工程エンジンの噴射方法。