JPH1077845A - 2サイクルエンジンの構造 - Google Patents

2サイクルエンジンの構造

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JPH1077845A
JPH1077845A JP23603396A JP23603396A JPH1077845A JP H1077845 A JPH1077845 A JP H1077845A JP 23603396 A JP23603396 A JP 23603396A JP 23603396 A JP23603396 A JP 23603396A JP H1077845 A JPH1077845 A JP H1077845A
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JP
Japan
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cylinder
scavenging
expansion
port
opening
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JP23603396A
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English (en)
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Sakae Inoue
栄 井上
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Daihatsu Motor Co Ltd
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Daihatsu Motor Co Ltd
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B21/00Engines characterised by air-storage chambers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/18Other cylinders
    • F02F1/22Other cylinders characterised by having ports in cylinder wall for scavenging or charging
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00Other engines
    • F02B75/02Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
    • F02B2075/022Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
    • F02B2075/025Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle two
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
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    • F02B3/06Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 排気ポートの開口から掃気孔の開口までの間
に筒内圧を素早く低下させることにより、排気ポートの
開口タイミングを遅らせて膨張行程を長くするとともに
掃気ロスを低下して出力性能を向上する。 【解決手段】 気筒1周囲に拡張室11を設け、気筒1
における排気ポート7が開いてから掃気孔4が開く間に
開く位置に気筒1内と拡張室11を連通する拡張ポート
12を形成し、排気ポート7が開いた後掃気孔4が開く
までの間に、拡張ポート12を介して気筒1内を拡張室
11に連通させ、燃焼ガスを拡張室11に流出させて筒
内圧を素早く低下させるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃焼室上面に排気
ポートを、気筒の周壁に掃気孔を設けた2サイクルエン
ジンの構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の燃焼室上面に排気ポートを、気筒
の周壁に掃気孔を設けた2サイクルエンジンとしては、
例えば特開平6−280674号公報や特開平6−25
7520号公報等に開示されたものが知られている。
【0003】この種の2サイクルエンジンにおいては、
図5に示すように、気筒31の周壁を形成するシリンダ
ライナ32におけるピストン33の下死点近傍の中間高
さ位置に複数の掃気孔34を形成し、掃気孔34の外側
に設けた掃気室35に掃気ポンプ(図示せず)その他の
手段で加圧された新気を供給し、燃焼後ピストン33が
下死点近傍に達すると掃気孔34が開いて気筒31内に
新気を導入し、燃焼ガスを燃焼室上面、すなわちシリン
ダヘッド36下面に設けた排気ポート37から排出して
気筒31内の燃焼ガスを新気と交換するように構成され
ている。なお、38はシリンダライナ22の上部外側に
設けた水冷ジャケットである。
【0004】これら排気ポート37と掃気孔34の開口
タイミングExOとSOは、図6に示すように、それぞ
れピストン33の下死点BDCからクランク角でθexと
θs(θex>θs)の位置に設定されている。なお、図
6においてExCは排気ポートの閉口タイミング、SC
は掃気孔34の閉口タイミングである。
【0005】また、この時の筒内圧の変化を図7に示
す。図7から明らかなように、ピストン33の上死点
(TDC)を少し越えた位置で燃焼にて筒内圧が最大値
を示し、その後ピストン33の下降に伴って筒内圧が低
下し、タイミングExOで排気ポート37が開くと気筒
31内の排気ガスが排気ポート37から排出されること
により筒内圧が急速に低下する。そして、掃気圧まで低
下する少し前のタイミングSOで掃気孔34が開いて筒
内圧が掃気圧まで低下するとともに掃気孔34から新気
が導入されて気筒31内が掃気される。そして、図7に
示す筒内圧の掃気圧より高い斜線で示した部分の面積が
エンジンの出力を規定している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記構成の
2サイクルエンジンにおいて、排気ポート37の開口タ
イミングExOをできる限り遅くして膨張行程を長くす
ることにより、図7の斜線部分の面積を大きくできて出
力を大きくすることができるが、そうすると掃気タイミ
ングSOで筒内圧が高くなるため、掃気ロスが増大し、
逆に出力性能を低下させてしまうことになる。このよう
に排気ポート37の開口タイミングExOを遅くするこ
とには制約が伴うため、結局総合性能を見ながら排気ポ
ート37の開口タイミングExO及び掃気孔34の開口
タイミングSOを決めており、出力性能の向上を図るこ
とができないという問題があった。
【0007】なお、上記特開平6−257520号公報
には、上下2系統に分割された掃気ポートを備えたもの
が開示されているが、上方の掃気ポートには新気のみ、
下方の掃気ポートには新気とEGRガスの混合ガスを供
給することにより着火性の向上を図ったもので、膨張行
程を長くして出力性能を高くする技術手段を提起するも
のではない。
【0008】本発明は、上記従来の問題点に鑑み、排気
ポートの開口から掃気孔の開口までの間で筒内圧を素早
く低下させることができ、それによって排気ポートの開
口タイミングを遅らせて膨張行程を長くできるととも
に、掃気ロスを低下して有効仕事を増加できて出力性能
を向上できる2サイクルエンジンの構造を提供すること
を目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、燃焼室上面に
排気ポートを設け、気筒の周壁に掃気孔を設けた2サイ
クルエンジンにおいて、気筒周囲に拡張室を設け、気筒
における排気ポートが開いてから掃気孔が開く間に開く
位置に気筒内と拡張室を連通する拡張ポートを形成し、
排気ポートが開いた後掃気孔が開くまでの間に、拡張ポ
ートを介して気筒内を拡張室に連通させることによって
筒内圧を素早く低下させるようにしたもので、筒内圧が
素早く低下する分だけ排気ポートが開くタイミングを遅
らせ、膨張行程を長く取って出力性能を向上するととも
に、未燃焼ガスの排出を抑制して排気ガス面でも有利と
なるようにし、また掃気孔を開く時の筒内圧も低くして
掃気圧を低減し、掃気ロスを低減して出力性能を向上す
るようにしている。
【0010】なお、拡張室は掃気室に対して独立して形
成されるが、小穴を介して掃気室に連通させ、掃気中に
拡張室に流入した燃焼ガスを気筒内に強制排出するよう
にしてもよい。また、拡張ポートは掃気孔とつながった
状態で形成してもよい。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図1
〜図4を参照して説明する。
【0012】図1において、1は気筒で、その周壁2は
シリンダライナにて構成されている。気筒1の周壁2に
は、気筒1内を往復移動するピストン3の下死点近傍の
中間高さ位置に周方向に適当間隔置きに複数の掃気孔4
が設けられている。この掃気孔4は、気筒1の半径方向
の軸線に対して接線方向に傾斜させて形成された所謂ス
ワールポートや気筒1の半径方向の軸線に沿う所謂スト
レートポートなどにて構成され、それらが単独又は複合
して配置されている。掃気孔4の外周には掃気室5が配
設されている。
【0013】6は気筒1の上面を覆うとともに、ピスト
ン3上面との間に燃焼室を形成するシリンダヘッドであ
る。燃焼室上面を構成するシリンダヘッド6の下面には
燃焼ガスを排出する1又は複数の排気ポート7が形成さ
れ、この排気ポート7を開閉する排気バルブ8が設けら
れている。9はシリンダヘッド6にその側面で開口する
ように形成された排気通路である。10は気筒1の上部
外周に形成された冷却水ジャケットである。
【0014】11は、掃気室5と冷却水ジャケット10
との間に形成された拡張室であり、拡張ポート12を介
して気筒1内と連通されている。拡張ポート12は、図
2に示すように、掃気孔4、4間の上部に形成されてい
る。これら拡張室11及び拡張ポート12の大きさの目
安を数値例で示すと、ピストン3が拡張ポート11を開
く位置まで下降したときの気筒1内の容積が150cc
程度の場合で、拡張室11の容積は50cc程度に設定
される。また、拡張ポート12の総断面積は掃気孔4の
総断面積の約1/5程度に設定される。例えば、掃気孔
4の総断面積が気筒1の断面積の略80%に設定されて
いる場合で、拡張ポート12の総断面積は略16%に設
定される。因みに、排気ポート7は略50%程度であ
る。
【0015】掃気室5には掃気ポンプ13で加圧された
新気が送給されている。14は気筒1の下部に配設さ
れ、ピストン3にて気筒1内と仕切られたクランク室、
15はクランク軸、16はピストン3とクランク軸15
を連結するコネクチングロッドである。17はシリンダ
ヘッド6に形成された冷却水ジャケットで、冷却水ジャ
ケット10と連通されている。18はインジェクタ、1
9は排気バルブ8を開閉制御するカム、20は排気バル
ブ8を閉じる方向に付勢する排気バルブばね、21はシ
リンダヘッドカバーである。
【0016】上記排気ポート7と拡張ポート12と掃気
孔4のそれぞれの開口タイミングExOとEOとSO
は、図3に示すように、それぞれピストン33の下死点
BDCからクランク角でθexとθeとθs(θex>θe
>θs)の位置に設定されている。数値例を示すと、θ
exは80°〜70°で、従来よりも5°程度小さく設定
されている。θsは従来と同様に45°〜50°であ
り、θeはそれらの中間に適当に設定される。なお、図
3においてExCは排気ポートの閉口タイミング、SC
は掃気孔34の閉口タイミング、SCは拡張ポート11
の閉口タイミングである。
【0017】次に動作を説明すると、エンジンの運転状
態においては、掃気ポンプ13から掃気室5に向けて加
圧された新気が圧送され、掃気室5の圧力は例えば1.
5kgf/cm2 の圧力となっている。この状態で、気
筒1内の燃焼後の膨張行程においてピストン3が下降
し、タイミングExOで排気ポート7が開かれて燃焼ガ
スが排出され、さらにタイミングEOで拡張ポート12
が開かれることにより気筒1内の燃焼ガスが拡張ポート
12を介して拡張室11にも流出し、その後タイミング
SOで掃気孔4が開かれて掃気室5から気筒1内に新気
が導入され、燃焼ガスが排気ポート7から押し出され、
気筒1内が新気と交換されて気筒1内が掃気される。ま
た、掃気孔4がスワールポートから成ることによって気
筒1内に強いスワールが形成される。
【0018】その後、ピストン3が上昇するとともに、
排気ポート7、掃気孔4、拡張ポート12が順次閉じら
れ、気筒1内の新気が圧縮され、ピストンの上死点近傍
でインジェクタ18から燃料が噴射されることにより、
燃料が燃焼してピストン3が下降するという動作が繰り
返され、ピストン3が気筒1内を往復移動してクランク
軸15が回転駆動される。
【0019】以上の動作時の筒内圧の変化を図4に示
す。図4から明らかなように、ピストン3の上死点(T
DC)を少し越えた位置で燃焼にて筒内圧が最大値を示
し、その後の膨張行程で筒内圧が低下し、タイミングE
xOで排気ポート7が開くと排気ガスが排気ポート7か
ら排出されることにより筒内圧が急速に低下し、さらに
タイミングEOで拡張ポート11が開くと燃焼ガスが拡
張ポート11を通って拡張室10内に流入することによ
り筒内圧が素早く低下し、掃気孔4が開くタイミングS
Oまでに筒内圧は規定の掃気圧近傍まで低下する。そし
て、掃気孔4が開くと規定の掃気圧の新気が効率的に気
筒1内に導入されて掃気される。なお、図4には、従来
例における排気ポートの開口タイミングと筒内圧の変化
を仮想線で示している。
【0020】図4から明らかなように、本実施形態では
掃気ポート7の開くタイミングExOを遅らせているた
め、従来に対して斜線で示す部分の面積だけ出力性能を
向上できることが分かる。また、膨張行程が長くなるこ
とにより未燃焼ガスが排出され難くなり、排ガス面でも
有利である。また、掃気孔4の開口タイミングで、従来
は掃気圧に対して筒内圧がδPだけ高くなっていたのに
対して、筒内圧が規定の掃気圧近傍まで確実に低下する
ので、掃気初期の掃気圧を従来に比して低減でき、掃気
ロスを低減できて出力性能を向上できる。
【0021】
【発明の効果】本発明の2サイクルエンジンの構造によ
れば、以上のように気筒周囲に拡張室を設け、気筒にお
ける排気ポートが開いてから掃気ポートが開く間に開く
位置に気筒内と拡張室を連通する拡張ポートを形成して
いるので、排気ポートが開いた後掃気ポートが開くまで
の間に、気筒内の燃焼ガスを拡張ポートを介して拡張室
に流出させて筒内圧を素早く低下させることができ、し
たがって筒内圧を素早く低下させ得る分だけ排気ポート
が開くタイミングを遅らせることができ、膨張行程を長
く取ることができる分、出力性能を向上できるととも
に、未燃焼ガスを低減できるので排気ガス面でも有利と
なり、また掃気ポートを開く時の筒内圧も低くできるの
で掃気圧を低減でき、掃気ロスを低減して出力性能を向
上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態の2サイクルエンジンの縦
断面図である。
【図2】同実施形態における掃気孔と拡張ポートの配置
状態を示す展開図である。
【図3】同実施形態における各ポートの開閉タイミング
の説明図である。
【図4】同実施形態における筒内圧の変化の説明図であ
る。
【図5】従来例の2サイクルエンジンの要部の概略構成
を示す縦断面図である。
【図6】同従来例における各ポートの開閉タイミングの
説明図である。
【図7】同従来例における筒内圧の変化の説明図であ
る。
【符号の説明】
1 気筒 2 周壁 4 掃気孔 7 排気ポート 11 拡張室 12 拡張ポート

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 燃焼室上面に排気ポートを設け、気筒の
    周壁に掃気孔を設けた2サイクルエンジンにおいて、気
    筒周囲に拡張室を設け、気筒における排気ポートが開い
    てから掃気孔が開く間に開く位置に気筒内と拡張室を連
    通する拡張ポートを形成したことを特徴とする2サイク
    ルエンジンの構造。
JP23603396A 1996-09-06 1996-09-06 2サイクルエンジンの構造 Pending JPH1077845A (ja)

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JP23603396A JPH1077845A (ja) 1996-09-06 1996-09-06 2サイクルエンジンの構造

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JP23603396A JPH1077845A (ja) 1996-09-06 1996-09-06 2サイクルエンジンの構造

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014503740A (ja) * 2010-12-14 2014-02-13 テイラー,ジャック,アール. フル拡張内燃機関
JP2016035216A (ja) * 2014-08-01 2016-03-17 本田技研工業株式会社 ユニフロー2ストロークエンジン
JP2017522486A (ja) * 2014-06-18 2017-08-10 ノボトニー ズデニェク 2ストローク燃焼エンジン

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