JPS5938417B2 - ２サイクルエンジンの吸気装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、クランク室圧縮式２サイクルエンジンの吸気
装置に関する。

エンジンの出力性能を高出力特性にする場合、吸気孔や
吸気タイミングを大きくすることは良く知られていると
ころである。

吸気タイミングを大きくすると、吸気効率が上がり、高
回転域の出力は向上するが、低回転域では吸／掃気のオ
ーバラップやクランク室のポンプ作用の低下により掃気
効率が低下し、出力低下を来たす。現在、２サイクルエ
ンジンの吸気制御には、ピストン・バルブ、ロータリ・
バルブ、リード・バルブが広く用いられ、とりわけクラ
ンク室圧縮式の高出力型２サイクルエンジンの吸気制御
にはロータリ・バルブとリード・バルブが用いられてい
るが、ピストンバルブの吸気開閉角度はエンジンの吸気
特性に関係なく一定で、開閉タイミングが第１図ａに示
すように同じになる。

即ち、第１図ａに於いて上死点（ＴＤＣ）から約５５〜
６５度早い点Ｅ１〜Ｅ２より上死点（ＴＤＣ）から約５
５〜６５度超えた点Ｅ３〜Ｅ４までの区間Ｆ１、Ｆ２が
吸気区間で、ピストン・バルブの吸気開のポイントＥ１
乃至Ｅ２と吸気開のポイントＥ３乃至Ｅ４が同じになり
、吸気開閉タイミングが上死点（ＴＤＣ）を中心として
前後対称になされている。またこの吸気開閉タイミング
は掃気タイミングとオーバラップの兼ね合いで自由に大
きくすることが困難であることから高出力、高回転エン
ジンには不向きである。またロータリバルブは、目的と
する出力特性に見合う開閉角度を自由に選択できるが、
一般には第１図をに示す吸気タイミングをとつている。

即ち、上死点（ＴＤＣ）から１２５度早い点Ｇ４が吸気
開で、上死点（ＴＤＣ）から６０度超えた点Ｇ２が吸気
開で、この区間Ｈを高回転型エンジンの吸気区間とし、
上死点（ＴＤＣ）から１１０度早い点１１が吸気開で、
上死点（ＴＤＣ）から５０度超えた点１２が吸気開で、
この区間Ｊを中回転型エンジンの吸気区間としている。
従つて、この中回転型エンジンの吸気区間Ｊは、高回転
型エンジンの吸気区間Ｈに比べ短いので、吸気タイミン
グを高出力高回転特性に合わせて選定した場合、低回転
時吸気の吹き返しが生じ、低速トルクが低下するもので
ある。さらにリード・バルブは第１図ｃに示す吸気タイ
ミングをとつている。即ち、上死点（ＴＤＣ）から１１
０度早い点に１を吸気開とし、上死点（ＴＤＣ）から６
０度超えた点Ｋ２を吸気閉とし、この区間Ｌを高速時の
吸気区間としている。また下死点（ＢＤＣ）を吸気開と
し、上死点（ＴＤＣ）から２０度超えた点Ｍを吸気閉と
し、この区間Ｎを低速時の吸気区間としている。従つて
、リード・バルブの開閉角度は回転変化に伴うクランク
室の負圧作用に追従するので、低一高速迄吸／掃気作用
に無駄がなく、滑めらかなエンジン特性が得られ、低速
回転の吹き返しを防止でき、低速トルクの向上もできる
。しかし、開閉がクランク室内の負圧のみに頼る為、高
回転域の吸気効率をロータリ・バルブ以上に上げること
は難しく、又リード・バルブ特有の固有振動によつて生
じる中速域の出力低下なども起り得る。本発明１（ζロ
ータリ・バルブとリード・パルプの組合せによつて吸気
タイミングを大きくとると共に吸気孔（面積／時間）を
大きくして、中高回転域の出力を向上せしめると共に低
回転域の吸気はサブの吸気弁であるリード・バルブによ
つて早めて出力を向上させつつロータリ・バルブをメイ
ンの吸気弁として両者の優れた特性を生かした２サイク
ルエンジンの吸気装置を提供せんとするものである。

本発明の２サイクルエンジンの吸気装置は、気化器とク
ランク室をつなぐ吸気路にクランク軸に固定したロータ
リ・バルブを配置し、ロータリ・バルブと気化器との間
の吸気路の途中からロータリ．バルブをバイパスするバ
イパス吸気路を設けてクランク室につなぎ、このバイパ
ス吸気路にクランク室への流通のみ許すリード・バルブ
を設けたことを特徴とするものである。

以下その実施例を第２図Ａ，ｂ，ｃによつて説明すると
、１は気化器、２は気化器１とクランクケース３のクラ
ンク室４に連通された吸気路、５は吸気路２のクランク
室４への開口端に設けたロータリ・バルブで、このロー
タリ・バルブ５はクランク軸６に固定した円板で、外周
部に約３６度の範囲の幅の吸気路２と連通する約１１０
度の範囲にわたる切欠７を備え、クランクケース３とバ
ルブケース９との合せ面に形成された環状空間１０内に
密接に適合し、クランク軸６と同調回転して吸気路２を
開閉する。

ロータリ・バルブ５と気化器１との間の吸気路２の途中
にはロータリ・バルブ５をバイパスするバイパス吸気路
１１をクノランク室４の側面に連通し、このバイパス吸
気路１１の途中には混合気をクランク室４への流通のみ
許す特性を有するリード・バルブ１２をストツパ一１３
と共に複数個のボルト１４で締付け固定してある。

尚このリード・バルブ１２の取付位置は、第３図に示す
如くバイパス吸気路１１のクランク室４への開口端付近
であつても良いものである。第２図ａ中の１５はシリン
ダ、１６はコンロツド、１８はピストン、１９はシリン
ダヘツド、２０は点火栓、２１は燃焼室、２２は掃気通
路である。次に上記の如く構成された２サイクルエンジ
ンの吸気装置の作用について説明する。

まず開き側について説明すると、低回転域に於いてはピ
ストン１８が下死点から上昇する行程に於いて、ピスト
ン１８により掃気通気２２が閉塞される前からクランク
室４内の負圧が発生する。その負圧がサブの吸気弁であ
るリード・バルブ１２にかかり、リード・バルブ１２の
上流側（気化器１側）との圧力差によりリード・バルブ
１２が開く。これにより気化器１で作成された混合気が
吸気路２、バイパス吸気路１１を通つてリード・バルブ
１２よりクランク室４内へ吸入される。その後ピストン
１８がロータリ・バルブの開きタイミングの高さまで上
昇すると、クランク軸６に固定された口ータリ・バルブ
５の切欠７が吸気路２と連通してメインの吸気弁である
ロータリ・バルブ５も開き、混合気が吸気路２を通つて
ロータリ・バルブ５からもクランク室４内に吸入され、
ピストン１８が上死点に達すると、燃焼室２１内で点火
栓２０から供給される火花により爆発が生じる。しかし
高回転域の吸気作用は、クランク室４に生じる負圧が吸
気慣性の遅れなどからピストン１８が下死点後数１０度
進んだ点から発生する為、リード・バルブ１２は開かず
、ロータリ・バルブ５のみによつて行われる。次に閉じ
側について説明すると、低回転域ではピストン１８が下
降する工程に於いて、ピストン１８が下降し始めると、
ロータリ・バルブ５が吸気路２を閉塞し、その後クラン
ク室４内の混合気は圧縮されるので、リード・バルブ１
２も直ちにバイパス吸気路１１を閉塞し、吹き返しを防
ぐ。

しかし高回転域では先に述べたように吸気慣性の遅れな
どからピストン１８の下降が始まつても口ータリ・バル
ブ５が閉じた後の数１０度の範囲に於いても吸気負圧が
吸気路２に作用している為、リード・バルブ１２が開い
ているので、吸気作用が続き、吸気効率が上り、出力向
上を促すことができる。かかる本発明の２サイクルエン
ジンの吸気装置の吸気タイミングを一般的なエンジンの
吸気特性を例にとつて第４図にて説明する。図中上死点
（ＴＤＣ）から１０度早い点Ｐ１が吸気開、上死点（Ｔ
ＤＣ）から４５度超えた点Ｐ２が吸気閉で、この区間Ｑ
がロータリ・バルブ５の吸気区間である。また下死点（
ＢＤＣ）が吸気開で、上死点（ＴＤＣ）から６０度超え
た点Ｒが吸気閉で、この区間Ｓがリード・バルブ１２の
吸気区間である。そしてこのリード・バルブ１２の吸気
区間Ｓの内、下死点（ＢＤＣ）から上死点（ＴＤＣ）か
ら１１０度早い点Ｒ１までの区間Ｓ１が低回転時の吸気
区間であり、これから先上死点（ＴＤＣ）から２０度乃
至３０度超えた点Ｒ２までの区間Ｓ２が中〜高転時の吸
気区間であり、これから先上死点（ＴＤＣ）から６０度
超えた点Ｒまでの区間Ｓ３が高回転時の吸気区間である
。このようにロータリ・バルブ５の吸気タイミングとリ
ード・バルブ１２の吸気タイミングを複合させることに
より、低回転域から高回転域迄の吸気効率を向上させる
ことが可能となる。即ち、低回転時に於いてはクランク
室４に負圧が発生する下死点（ＢＤＣ）でリード・バル
ブ１２が開かれてバイパス吸気路１１から混合気がクラ
ンク室４内に吸気され始め、上死点前１１０度からはロ
ータリ・バルブ５も作動するそして上死点後２０〜３０
度でリード・バルブ１２が閉じ、４５度でロータリ・バ
ルブ５が閉じる。高回転時の作動は、上死点前１１０度
でロータリ・バルブ５が開かれて吸気路２から混合気が
クランク室４内に吸気され始め、上死点後４５度で閉じ
られるが、リード・バルブ１２は上死点後６０度迄開い
た後吸気が遮断され、この間が高回転時の作動となる。
従つて吸気の始まりはピストン１８が上昇するクランク
室４内への混合気の吸入行程に於いて、クランク室４内
が負圧になり始めると同時にリード・バルブ１２が開か
れて混合気が吸気され、ピストン１８が所定の高さまで
上昇すると、ロータリ・バルブ５が開かれて混合気の吸
気量が急激に増大することとなる。

また吸気の終りもロータリ・バルプ５が閉じた後もクラ
ンク室４の負圧が生じている限りリード・バルブ１２が
開いている為、高回転域の吸気効率は向上することにな
る。第５図は本発明の吸気装置を備えた２サイクルエン
ジンに於けるシリンダ１５の掃気、排気タイミングを示
すもので、図中下死点（ＢＤＣ）から５０〜６０度早い
点Ｔ１が掃気開で、下死点（ＢＤＣ）から５０〜６０度
超えた点Ｔ２が掃気閉で、この区間Ｕが掃気区間である
。また下死点（ＢＤＣ）から８０〜９０度早い点Ｖ１が
排気開で、下死点（ＢＤＣ）から８０〜９０度超えた点
Ｖ２が排気閉で、この区間ｗが排気区間である。第６図
は本発明による吸気装置を備えた２サイクルエンジンと
従来のロータリ・バルブのみを備えた２サイクルエンジ
ンの出力特性を示すグラフで、横軸はエンジン回転数、
縦軸は出力である。このグラフで明らかなように実線に
示す従来のロータリ・バルブのみを備えた２サイクルエ
ンジンの出力に比べ、点線に示す本発明の吸気装置を備
えた２サイクルエンジンの出力は低回転時と中高回転時
に於いて著しく向上していることが判る。以上詳記した
通り本発明の２サイクルエンジンの吸気装置ｌζ ロー
タリ・バルブをメインの吸気弁とし、リード・バルブを
サブの吸気弁として吸気路及びバイパス吸気路を設け、
ピストンの上昇によるクランク室の負圧作用により、リ
ード・バルブを開き、その後ピストンが所定の高さまで
上昇するとロータリ・バルブが開かれるようにしたので
、吸気タイミングを広くとることができ、吸気路断面積
及び吸気時間が増大する。その結果中・高回転域の吸気
効率が向上し、中・高速出力が著しく向上する。また低
回転域の吸気は、リード・バルプによつて行われるので
、これまでのロータリ・バルブによる高負荷低回転時の
吸気の吹き返しが解消される。さらに低負荷低回転域の
吸気が下死点より行われるので、低速出力が向上する等
の優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａ，ｂ，ｃは夫々ピストン・バルブ、口ータリ・
パルプ、リード・バルブの吸気タイミングを示す図、第
２図Ａ，ｂ，ｃは本発明による２サイクルエンジンの吸
気装置の一実施例を示すもので、ａは要部縦断側面図、
ｂはａ図のＡ−Ａ線矢視横断平面図、ｃはｂ図のＢ−Ｂ
線矢視図、第３図は他の実施例における第２図ｂと同様
の横断平面図、第４図は本発明による２サイクルエンジ
ンの吸気装置の吸気タイミングを示す図、第５図は本発
明の吸気装置を備えた２サイクルエンジンに於けるシリ
ンダの掃気・排気タイミングを示す図、第６図は本発明
の吸気装置を備えた２サイクルエンジンと従来のロータ
リ・バルブのみを備えた２サイクルエンジンの出力特性
を示すグラフである。 １・・・・・・気化器、２・・・・・・吸気路、４・・
・・・・クランク室、５・・・・・・ロータリ・バルブ
、６・・・・・・クランク軸、１１・・・・・・バイパ
ス吸気路、１２・・・・・・リード・バルブ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 気化器とクランク室をつなぐ吸気路にクランク軸に
   固定したロータリ・バルブを配置し、ロータリ・バルブ
   と気化器との間の吸気路の途中からロータリ・バルブを
   バイパスするバイパス吸気路を設けてクランク室につな
   ぎ、このバイパス吸気路にクランク室への流通のみ許す
   リード・バルブを設けて、ピストンの上昇によるクラン
   ク室の負圧作用により、リード・バルブを開き、その後
   ピストンが所定の高さまで上昇するとロータリ・バルブ
   が開かれるようにしたことを特徴とする２サイクルエン
   ジンの吸気装置。