JPS58187522A - 層状掃気２サイクル内燃機関 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は火花点火２サイクル内燃機関の層状掃気に関す
る。

火花点火式小形２サイクル＋Ａ−の最大の欠点は、−負
何時の未燃燃料の吹き抜けと中負荷以下での燃焼の不安
定性であり、これが防止のため多くの考案がなされてい
る。

Ｗ関本体の他に回転式或いはクランク機構駆動式の掃気
ポンプをＶ−え、これによりまず空気でシリンダ内燃焼
ガスの４％を行い、次にクランク室圧縮により混合気を
供給する案は吹き抜は防止の効果的な方法としてすでに
周知の事実である。

しかし、機関本体外に掃気ポンプを装着すると、躯鯛憎
榊、潤滑系統等の構造が複雑となるばかりが、＠械損失
が多いため吹き抜けを減らしても機関の総合的な熱効率
は大して改善されないか、かえって悪化する場合が多く
、シかも中負荷以下での燵焼不安定の同一は依然として
残るのである。

このように掃気ポンプを別に設けた２サイクル−関の従
来の案は、複雑化する構造と性能改善の度合とを勘案し
た場合、利点が少く実用化の意味がないのである。

本発明は特別な潤滑系統゛を必要とせず、駆動機構等の
構造も極めて単純、しかも駆動に要するエネルギ損失を
無視しうる低圧、小流量のガス圧送ポンプを付加して層
状掃気を達成し、これにシリンダとクランク空間に通ず
るガス振動を抑制する形状の掃気通路を組み合わせて燃
焼を安定化し、もって２サイクル機関の構造簡単さを損
うことなく熱効率を大巾に向上し、排気をより清浄化し
た機関を提供することを目的とする。

本発明の特徴的構成は、機関連動部分に形成されたカム
などにより駆動され、特別な潤滑系統を持たない構造簡
単な低圧、小流量のガス圧送装置を持ち、該ガス圧縮装
置による燃料又は空気又は燃料／空気混合気のシリンダ
内への供給系統と通常のクランク室圧縮による掃気系統
とを別個のものとし、クランク室掃気とは独立のタイミ
ングで、機関吸入空気流−に比べて小量の燃料又は空気
又は混合気をシリンダ内に供給することにある。

以下図面により本発明の詳細な説明する。

図１はプロパンガスを燃料とする単筒空冷２サイクル憬
！１４　（シリンダ中心ｆ６０、ピストン行幅６０闘、
行程容積１７０００、圧縮比６．０）に本発明を適用し
た例を示す。

図１の機関運転時、ピストン（５）の下降によりまずシ
リンダ（５）の内壁上に形成された排気孔（１１）が開
き、燃焼ガスがシリンダ外に流出し始める。さらにピス
トンが下降するとゝシリンダ内壁上に形成された一対の
掃気孔（１０）が開き、クランク室（２）から圧送され
てきた空気が主掃気通路（９）を通ってシリンダ内に流
入し、燃焼ガスを掃気する。掃気が十分に行われた後、
キー（２３）によりクランク軸（７）に固走されクラン
ク軸と共に回転するカム（２４）によって駆動されるダ
イヤフラム式ガス圧送装置０５）により、下死点から排
気孔開直前までの間にプロパンガスが燃料供給路（２８
）を経て、シリンダ内置上に形成された燃料供給孔（２
９）からシリンダ内に供給される。この際、燃料は〆ン
ベから圧力調整弁（２５）により一定圧にｉＭ整された
後、クランク室に流入する空気の流−制御弁（２２）と
連動したガス流’Ｉｋｔ４＠弁（２６）により流閂制御
されている。逆止弁（２７）はガス圧送ポンプからの燃
料の逆流を防ぐものである。掃気が十分性われた後シリ
ンダ内に流入する燃料は殆んどシリンダ外に流出しない
。

ガス燃料圧送用ダイヤフラムポンプの原意は機関の吸入
空気原意の１０噂内外で良く、また燃料送出圧も高々１
気圧程度あれば燃料供給には十分であるので、燃料圧送
に伴う機械摩擦損失並びにｌン、　　ピング損失等の動
力損失は機前たるものである。

図１の機関の場合、カム（２４）並びにダイヤ７ラムポ
ンプ（１５）はガバナと共にクランク室とは連通しない
空間に設けられており、該空間にはオイルが溜められて
いるので特別な潤滑機構は不要である。本機関を予混合
の通常のクランク室圧縮プロパン燃料機関として運転し
た場合、４Ｆ８．５６０゜ｒｐｍの時、燃料の吹き抜は
量は供給蓋の２５−に及び、正味熱効率２２％であった
ものが、上述の様に層状掃気化した場合、吹き抜けは殆
んどなく、正味熱効率も２６％と顕著に改善された。

図２は空冷単筒２サイクルガソリン機関（シリンダボア
ダ６０、ピストン行’Ｍ　６０　ｎｓ行程容Ｉｊ１１７
０００、圧縮比６．０）に本発明を適用した例を示す。

図２の機関運転時、ピストン（５）の下降、排気孔（１
１）の開孔に伴い燃焼ガスがシリンダ（３）の外に流出
し始め、さらに一対のｐｆ４％孔（１０）が開孔すれば
クランク室（２）に開口する開孔（４１）から主Ｍ’Ａ
通路（９）を通って空気がシリンダ内に流入する。開孔
（４つはシリンダ中心とクランク軸中心とを結ぶ直線の
延長上に位置する。掃気が十分性われた後の掃気後半か
ら排気孔開直前までの間に、クランクケース檎に設けら
れたピストン式の混合気圧送ポンプ（１４）がクランク
ウェブ（８）の一部に形成されたカム（１５）によって
駆動され、二段気化器（１７）の一段を経て空燃比の制
御された混合気が混合気供給路（２０を通って混合気供
給孔（２１）からシリンダ内に供給される。排気孔、ｆ
ｇ６気孔、混合気供給孔がピストン上昇により全て閉じ
られた後、混合気圧送ポンプは気化器からの混合気を逆
止弁（１９）を経て吸入し、次のサイクルの混合気圧送
に備える。混合気圧送ポンプの舖滑は機関本体のｍ？ｉ
ｌｌ油の付着にょり行われる。

図２の適用例においては、混合気圧送ポンプの流源は混
合気生成の必要性から機関吸入空気流量の約１／３　に
とっである。即ち、空燃比４〜ＳＩＭ度の濃混合気に設
定されており、クランク室から供給される空気を含めた
総合空燃比は１２〜１６程度になる。

本適用例の場合、図１の例に比ベメンプ流鷲が多いだけ
ボンピング損失と機械損失は若干増えるが、ポンプ圧は
誦々１気圧でよく、ポンプからクランク室内への混合気
のもれは殆んど損失にならないので、ポンプの構造を簡
単にして機械損失を減らし、ざらにクランク室圧縮によ
るボンピング損失は逆に減るので混合気圧送用ポンプ付
加によるエネルギ損失は少い。

図３は図２の機関の燃料消費率Ｍ図である。

本機関の混合気圧送ポンプを取外し、通常のクランク室
圧縮のみによる掃気を行った時の燃料消費率は図２の機
関に比べて高負荷においては２０〜３０％、低負荷にお
いては４０〜５〇−多い。さらに本で、振動・騒音の点
でも優れている。排気が格段に清浄化されているのは言
うまでもない。

なお、本実施例において、ピストン式混合気圧送ポンプ
（１５）のシリンダ内壁に吸入口、吐出口を形成し、該
吸入口並びに吐出口をピストンＭ励により開閉する構造
とすれば、逆上弁（１９）は不要となり、混合気圧送ポ
ンプの構造は一層簡単になる。

液体燃料を使用する場合、燃料の気化・混合促進が一層
な課題となり、燃料の性状及び機関運転状部に応じて最
適な掃気、並びに燃料供給パターンがある。図４はこの
ことを模式的に表わしたものであるが、図において、横
軸りは機関の負荷、縦軸Ｇｉは　燃料原意、日は混合気
圧送ポンプによりシリンダ内に供給される燃料、０はク
ランク室圧縮によりシリンダ内に供給される燃料、Ｔは
シリンダ内に供給される全燃料を表わす。

図４（ａ）はクランク室圧縮により空気掃気を行い、混
合気圧送ポンプにより濃混合気をシリンダ内に供給する
もので、ガソリン略の気化性の良い燃料に適する。

（ｂ）は空気圧送ポンプによりまず空気掃気を行い、そ
の後クランク室圧縮により混合気掃気を行うもので１ク
ランク室内でのかくはんと受熱のため燃料の気化・混合
気生成が良好であり、灯油等の比較−的気化の合い燃料
の場合に適する。この場合には新気の吹き抜けを完全に
防止することはＩＮ醋である０ （６）は混合気の吹き抜けは少いが燃料気化の恋い低負
荷時には主としてクランク室圧縮により混合気を供給し
、吹き抜けの多い高負荷時にはクランク室圧縮により空
気掃気を行った後混合気圧送ポンプにより混合気を供給
するものである。

（ｄ）は負荷全域に亘り、クランク室為混合気圧送ボシ
プ共に混合気を供給するが、前者は低電荷時濃混合気、
高負荷時希薄混合とし、後者は低電荷時希薄、尚負荷時
過濃とし、クランク室圧縮による掃気を先行させるなら
ば吹き抜は量を減らすことができる。

（ｅ）・（１）については、混合気圧送ポンプ並びにク
ランク室圧縮による掃気タイミングと燃料濃度とを逆に
することも可能である。

また、燃料供給パターンはガス燃料についても極々ある
が、気化の問題を考慮する必要がないので、ガス圧送ポ
ンプにより全燃料を供給するのが良い。

この場合、燃料と空気を予め混合しておけば、シリンダ
内燃焼には一層好都合である。

図５はメ責ンガスを燃料とする空冷率１！６２サイクル
＋ｄ闘（シリンダボア戸６０、ピストン行程６０騙、行
程容ｌ１ｊ１１７０００　ｚ圧〜「、比９．０）に本発
明を適用した例を示す。

本発明は前述の二側とは異り、低圧でシリンダ内に開口
する簡単な自動弁（３９）を備えていや。シリンダ内燃
焼ガスの掃気はクランク室圧縮により主婦気雇路（９）
を通って圧送される空気によって行われ、その後排気孔
（１１）が閉じる前後にクランクウェブの一部に形成さ
れたカム（５０）により駆動されるダイヤフラム式ｌン
プ（５６）から燃料供給路θ７）を通って圧活された燃
料の圧力により、きのこ弁（５８）がリフトし、燃料が
シリンダ内に流入する。

図５の実施例の場合、燃料供給タイミングの選択の自由
度が大きいばかりか、掃気流に対して対向的に燃料を吹
き出すことができ、混合気生成、燃焼の改善に都合が良
い。

以上の如く、本発明によれば、機関に小型で簡単なガス
圧送ポンプを付加することにより、燃料・その他の關条
件に応じて効果的な層状掃気を行うことができ、もって
機関熱効率を向上し、排気を清浄化することができる０

【図面の簡単な説明】

図１はプロパンガスを燃料とする単筒空冷２サイクル機
関に本発明を適用した偶因であり、（１）クランクナー
ス、（２）クランク室、（！０シリンダ、（４）シリン
ダヘッド、　（５）ピストン、（６）コン胃ツド、（乃
クランク軸、（８）クランクウェブ、（９）主婦気迫路
、００）主婦気孔、（１１）排気孔、（１２）点火プラ
グ、（１５）ダイヤプラム式ガス圧送ポンプ、（１６）
リード弁、（２２）クランク室吸入空気流量ｇ盤弁、（
１）キー、（２４）カム、（２５）圧力調整弁、（２６
）ガス流１１弁、（２７）ｉｉ！止弁、（２８）ガス供
給通路、（２９）ガス図２は空冷雄部２サイクルガソリ
ン機関に本発明を適用した偶因であり、（１５）クラン
クウェブに形成されたカム、（１４）ピストン式混合気
圧送ポンプ、（１６）燃焼室、（１７）スロツシル弁、
（１８）リード弁、（１９）逆止弁、（２０）混合気供
給通路、（２１）混合気供給孔、（４１）主婦気迫路、
（９）のクランク室側開孔である。 図５は図２の機関の燃料消費率曲線で、横軸は＠闘回転
数、縦軸は機関出力、図中の数字は馬力・時間当りのガ
ソリン消費−（ｇ）である。 図４は図２の憬閑において、二段気化器の各段を通る燃
料の割合を模式的に表わした図で、横軸は憎関負荷、縦
軸は燃料流量、図中８は主婦気迫路を通る燃料流量、０
は混合気又は空気圧送ポンプを通る燃料流量、Ｔは機関
全体の燃料流−を示す。 図５はメタンガスを燃料とする空冷率１１１ｉ２サイク
ル機関に本発明を適用した偶因であり、（５ｏ）クラン
クウェブに形成されたカム、（５１）スａツμ弁、（５
２）リード弁、（５５）調圧弁、（Ｓ４）ガス流−ｉ＃
１整弁、（Ｓ５）逆止弁、（Ｓ６）ダイヤフラム式ガス
圧送ポンプ、（５７）ガス供給通路、（３８）きのこ弁
１．（５９）弁バネ、（４０）自動弁である。 １ ［Ａ　　・。 ・１．：：ｏｌｔｌ　　　　　　　　　　　　　５１Ｊ
ｉｌｉ＋　　　　　　　　　　　　　　４１１団ｊｒ　
ｐ　Ｉｌｌ 図４

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　　クランク室圧縮の他に、クランク軸又はクラ
   ンクウェブ、又はコレロッド又は他のｗ関連動部分の一
   部に形成されたカムなどにより駆動されるガス又は空気
   圧送装置を有する火花点火２サイクルガス機間において
   、クランク室とシリンダ内壁に形成された掃気孔とを連
   ねる通常の主掃気通路の他に、上記ガス又は空気圧送装
   置とシリンダ内とを連ねる副掃気通路を設け、主掃気通
   路からの掃気と副掃気通路からの４４％のシリンダ内へ
   の供給タイミングを互にずらした火花点火２サイクルガ
   ス機閥。 （２）　　特許請求の範囲（１）において、主Ｎ気通路
   の長さをピストン・ス）ローフの２倍以上とした火花点
   火２サイクルガス機間。 （５）　　特許ＩＩａ求の範囲（１）・（２）において
   、主Ｍ気通路のクランク室側聞孔をクランク室の平地に
   峡も近い位置の近傍に形成した火花点火２サイクルガス
   礪関。 （４）　　クランク室圧縮の他に、クランク軸又はクラ
   ンクウェブ、又はコンリッド、又は他の機関連動部分等
   の一部に形成されたカムなどにより駆動される燃料／空
   気の混合気、又は空気の圧送装置を有する気化器付火花
   点火２サイクル−関において、クランク室とシリンダ内
   壁に形成された＋ｆＩＩ気孔とを連ねる通常の主掃気通
   路の長さをピストン・ストロークの２倍以上とし、該主
   掃気通路の他に、燃料／空気混合気又は空気の圧送装置
   とシリンダ内とを連ねる副掃気通路を設け、主婦％通路
   と副ＪＴ［通路とからのそれｆれの掃気のシリンダ内へ
   の供給タイミングを互にずらした火花点火２サイクル内
   燃機関。 （５）　　特許請求の範囲（４）において、主掃気通路
   のクランク室側聞孔をクランク室の平地に最も近い位置
   の近傍に形成した気化器付火花点火２サイクル機関。 （６）特許請求の範囲（４）・（５）において、クラン
   ク室圧縮の他に装着した混合気圧送装置の吸入側上流に
   気化器を有し、機関運転時、排気孔開孔後ｔずクランク
   室圧縮により空気でシリンダ内燃焼ガスの掃気を行い、
   空気掃気の後半以後に混合気圧送装置により副掃気」路
   から混合気をシリンダ内に供給するようにした層状Ｍ気
   ２サイクル内燃機関。 （７）　　特許請求の範囲（４）・（句において、クラ
   ンク室に連なるｇ＆気管上流側に気化器を有し、機関運
   転時１排気孔開孔嵌、空気圧送装置により、−掃気通路
   を通ってまず空気掃気を行い、然る後にクランク室圧縮
   により混合気を供給するようにした層状Ｍ気２サイクル
   内鼾４ｍ　１Ｍ。 （印　特ｉｔ−請求の範囲（４）・（艷において、二段
   気化器を用い、一段はクランク室に連なる吸気管に連通
   し、他の一段はクランク室圧縮の他に設けた混合気圧送
   装置の吸入側に連通せしめ、主掃気の燃料濃度と副掃気
   の燃料濃度とを機関運転状ゆに応じて変え、且っ主に４
   気と１ＩＩＩＩ帰気のシリンダ内流入タイミングを互に
   ずらすことにより層状掃気を達成した２サイクル内燃機
   関。 （９）　　特許請求の範囲（１）〜（８）において、ク
   ランク室とシリンダ内壁に開孔する掃気孔とを連通する
   主掃気通路の途中に絞り、屈曲、絞り弁などの流体要素
   を設けることにより、シリンダとクランク室間に通ずる
   気柱振動を減衰せしめるようにした２サイクル内燃機関
   。 ００）特許−求の範囲（１）〜（９）において、ガス又
   は混合気又は空気圧送装置に連なる副掃気通路の下流側
   聞孔部を、クランク室と掃気孔とを連通ずる主掃気通路
   の途中に形成し、シリンダへの掃気の流入孔を共通とし
   た２サイクル匈関。 （１１）ＷＩｆｆ′−求の範囲（１）　〜（１０）　ニ
   おイテ、カス又は混合気又は空気圧送＃ｌｋ−に連なる
   副掃気通路の途中、又は下流側開口部に自動弁又は逆流
   防止弁を設けた２サイクル内燃機関。 （１２）　　特許請求の範囲（１）〜（１１）において
   、ガス又は混合気又は空気圧送装置を駆動するためのカ
   ムを立体カムとし、該立体カムを機関の一部に発生した
   負圧又は遠心力又は外部駆動力により、カム回転方向と
   直角方向に摺動せしめることにより、ガス又は混合気又
   は空気圧送装置からシリンダ中への燃料又は混合気、又
   は空気の供給タイミングを負荷並びにｍ開目転数に応じ
   て変えるようにした火花点火２サイクル内燃機闘。 （１５）特許請求の範囲（１）〜（１１）において、ガ
   ス又は混合気又は空気圧送装置を駆動するためのカムを
   立体カムとし、該立体カムを機関の一部に発生した負圧
   又は遠心力又は外部の駆動力により、カム回転方向に対
   して直角に摺動せしめることによりカム・リフトを負荷
   並びに−開目転数に応じて変えるようにした火花点火２
   サイクル内燃機関。