JPS6011207B2 - ２サイクルクランクケ−ス圧縮型内燃機関 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、２サイクル内燃機関、更に詳細には出力特性
が改善された２サイクル内燃機関に関する。

２サイクル内燃機関の出力特性は、種々の要因によって
決定される。

その主要な要因の１つは、混合気の供給である。一般に
、２サイクル内燃機関は多くの混合気をシリング内に供
給すればするほど、その出力は増大する。従って、本発
明の目的は、多くの混合気をシリンダに供給する改良さ
れた混合気供給構造、即ち、掃気路、吸入口等を有する
２サイクル内燃機関を提供することである。次に、添付
図面を参照して詳細に説明する。

まず、第１図乃至第８図を参照して、本発明に関連する
２サイクル内燃機関の構造を説明し、次いで、第９図乃
至第１１図を参照して、本発明の一実施例に従う２サイ
クル内燃機関を説明する。第１図は２サイクルピストン
エンジンの慨略図でシリンダ１２及びピストン１４が見
られる。シリンダ１２には混合気をクランクケース（図
示されていない）からピストン１４の燃焼側に放出する
ための掃気口１６がつくられている。従来の通り、混合
気は下降するピストンによって圧縮されさらにクランク
ケースから適当な導管（図示されていない）を通して掃
気口１６に送られる。シリンダー２には吸入口１８も閉
口し、シリンダー２の円筒胴の一部である、或いはそこ
に取りつけられた弁収納部２０とつながっている。弁装
置２７は弁収納部２川こ納められ弁装置のフランジ２２
を覆う形状の容易に取り外しできるふた板２４でそこに
固定される。ふた板には気化器（図示されていない）を
取り付けるための突出２６が用意されている。第２図、
３図において、弁装置２７の弁装置本体２９は、頂点線
に沿って交わり且つ頂点部材３５によって頂点線に沿っ
て結合されている２つの集合する表面３０及び３２を有
する。

２つの面３０及び３２には少なくとも１つの関孔３４及
び３６があげられている。

この開孔３４及び３６としては、１つのつながったすき
まの形でもよいが、以下に述べるように面３０及び面３
２に少なくとも２つの孔をあげるのが望ましい。第２図
に於いて上部のリード弁（１次リード及び２次リード）
３８，４２は閉の状態で、逆に下部のリード弁は開の状
態で描かれていることに注意されたい。しかし弁装置両
面の２つのＩＪード弁対のたわみ屈曲の程度は実際の運
転時にはほぼ同じでエンジンの動作状態だけに依存する
ものである。以下に述べるリード弁装置は面３０の上の
ものと面３２の上のものとが同一であるので面３０の上
に取り付けられたり‐ド‘こ関してだけ説明するが、同
様の説明が面３２に対しても成り立つものと理解された
い。

関孔３４の上には一次リード３８がとりつけられている
。この一次リード３８はその周綾部分が開孔３４の側端
をおおうような形状と大きさをもち、リード３８が自身
の弾性で表面３０１こはりついて、関孔３４を通過する
混合気を容易に遮断できるようになっている。１次リー
ド３８にはそれを貫いて閉口４０があげられている。

２次リード４２は開○４０をおおうのに充分な大きさと
形状をもち、例えば小ねじを使って関口４０の上に取り
つけられている。

このねじは２次リードと１次リードを同時に弁装置本体
２９に固定している。この１次リード３８及び２次リー
ド４２はそれぞれ屈曲可能な弾性物質で作られる。

ここで２次リードが１次リード‘こ比して曲がりやすい
ということが重要で、以下に述べる様に吸入口の圧力が
低い場合には１次リードでなく２次リードが開くのであ
る。もちろん任意の薄い弾力性物質を１次リード、２次
リードの材料として利用できるが、実験の結果得られた
望ましい材料としては一般にＧ−１０の商品名でＦｏｎ
ｎｉｃａ社から売られているグラスフアィバの織布にェ
ポキシ樹脂の薄層をかぶせたものがある。この材料から
なる弁装置一１次ＩＪ−ドの厚みはだいたい０．０２２
インチから０．０２６インチの間、２次リードの厚みは
だいたい０．０１４インチから０．０１６インチの間一
は満足のいくものであることが判明した。第３図に示さ
れる装置も上述のものと同様の構造を有している。

第３図の装置については後に詳述する。第３図から容易
にわかる通り、混合気吸入系統を具体化する場合次の様
な構造が望ましい事に注意されたい。すなわち一次リー
ド３８は開□３４の全部（第３図に破線で示されている
部分）を覆うだけの大きさと形状を有し、さらに一次リ
ード３８と２次リード４２を比較した場合前者をより長
くより幅広く作るのである。こうして各々の２次リード
の質量を大幅に減少させ、２次リードが弁装置の両側の
小さな圧力差にも応答するように、さらに一次リード３
８と独立に働くようにすることができる。さらに開□４
０がＩＪ−ド３８の弁装置本体２９への固定部分に近接
して作られていることにも注意されたい。

この構造によって２次リード４２の長さは最小に押さえ
られしたがって上で註意したように２次リードの質量の
減少を計ることができる。さらに関口４０１こよって１
次リード３８の質量は減少するので、このリードの慣性
効果はさらに少なくなる。

１次及び２次のりードの質量の減少は過度の屈曲を防ぎ
リードの寿命をひき伸ばすとともに、従来の一段型リー
ド構造で使用されていたりード止めの必要性を消滅させ
た。加えて１次及び２次リードの両者が関の状態にある
場合、単一リードの弁装置に比較してより多量の混合気
が弁装置を通過する。これは１次リードの流れに対する
インピーダンスが、屈曲性のより高い２次リードもこよ
って開放された部分を混合気流体の一部が通過できるた
め、より小さくなっているからである。複数個の関孔３
４及び３６、したがって複数個の１次リード及び２次リ
ードを用意することによっておのおののリードの質量は
最小におさえられる。

このことは１次及び２次のりードの慣性効果を減少させ
したがってリードの応答性は増しエンジンはスロツトル
（絞り弁）の変化調節にすぐ感応するようになる。第１
図、第２図に見られるように弁装置本体は面３０と面３
２の収束点としての頂点部材３６を備えている。

この頂点部村３５は空気力学的な面３７をもち、結局頂
点部村３５の断面は翼型或いは涙粒の形をしている。頂
点部材３５がこのような形に作られているため、混合気
の通過の際の抵抗が最４・になる。前に述べた一段型の
りード構造では、頂点部材３５の対応する表面３７は平
坦或いはとがった形状で、混合気がここを通過する際の
非空気力学的亜音速障壁となっている。この平らな或い
はとがった表面は−段型リード構造に於てはリードをそ
れが取りつけられている弁装置本体の面から持ち上げる
ために必ず必要で、この頂点部材で発生する衝撃及び乱
流の働きでリードの持ち上げが実行されるのである。も
ちろんこれらの衝撃、乱流は混合気の吸入口への一様か
つ適時の放出に対しては悪影響を及ぼすものである。こ
れまで述べてきた弁装置の動作について第１図及び第２
図を用いて説明する。エンジンが非常に低速の場合には
、ピストン１４がシリンダ内を上昇し吸入口１８を閉口
させる毎に２次リード４２が開く。これは２次リードの
上流側の混合気の圧力によって発生する力が比較的屈曲
しやすい２次リードの抵抗力に打ち勝つだけの大きさを
もっているからである。こうしてピストンの各行程で多
量の混合気がは吸入口に流れ込み低速におけるエンジン
シリンダ１２への適時の混合気の供給が実行される。エ
ンジンの速度が増加して中速の範囲になると弁装置の下
流側の圧力差は十分大きくなって１次リード３８が働き
始めピストン１４の行程に従って開閉し、混合気を開孔
３４から吸入口１８にタイミングよく放出する。高速に
おいては吸入口１８の高い真空度によって、さらにクラ
ンクケースの高圧状態と真空状態の間の変化の変化速度
の上昇によって、２次リード４２はクランク軸の回転に
従ってその位置は変化するけれども常に関の状態に保た
れ一方曲がりにくい１次リード３８が上に述べた様な方
式で混合気の適時供給を続ける。こうして上記の装置は
エンジンのすべての速度範囲にわたってバルブによるタ
イミング調節を実行する。高い回転速度における開□４
０を通しての混合気の吹きもどいま、これらの関口の面
積が小さいためと、導入高速混合気の（大きい）運動量
によって防止される。第１図に見られる効果的なポーテ
ィングのため主掃気ロー６及び副掃気口４６を通しての
低速回転時における過給効果によってピストン１４の燃
焼側に放出される混合気は増加する。

この低回転速度領域に於ける週給効果は圧縮混合気がク
ランクケースから主掃気口１６及び副掃気口４６を通し
て急激に流出した後のクランクケース内の低圧に起因す
る。クランクケース内の低圧はピストンの閉口５８（以
下に詳述される）を通して吸入口１８に伝えられる。さ
らにこのために２次リード４２はエンジン速度が低い場
合ＢＤＣにほぼ４５０だけ先行して開き弁装置のすぐ下
流側の副掃気口４６にさらに吸入口１８からクランクケ
ースを通して掃気□１６に混合気が送り込まれる。この
付加的な混合気はピストンの燃焼側に放出され排気ガス
の掃気及びシリンダの混合気充填を助ける。こうしてエ
ンジンの総体としての圧縮比は上昇し、出力も増加する
。上述の装置の１つの特徴は、高い回転速度に際して２
次リード４２が開放されたままになっているため吸入口
１８への混合気の流れがより定常的になるということで
ある。

ＩＥ史型リード構造の装置ではその１つのりードの開閉
で混合気の流れの停止、動き始めが支配されるため、吸
入口１８に流れ込む混合気の流れ速度が減少されかつそ
の均一性も低下する。ここに記述した弁装置の利点の１
つに、低いエンジン圧力差で働らきより高い応答性を有
する２次リードの存在によってシリンダ及びピストンの
より効果的なポーテイング（ｐｏｍｎｇ；吸入口、排気
口の形状、寸法、配置）が許されるということがある。

一段型のりード弁構造ではリード弁を開くために吸入口
の高い真空度を必要としこの必要な真空度を得るために
ピストンは吸気系統とクランクケースの間を締め切らな
ければならない。このことが排気量の大きいエンジン例
えば１０比ｃ．を超す排気量のエンジンではいまいま問
題となる。一方ここに述べた弁装置ではその２次リード
を動かすためにそんなに高い真空を必要としないためエ
ンジンの吸気系統は直接にクランクケースに常時開□さ
せておくことができ、したがって大排気量のエンジンが
低速運転される場合にも混合気の良好な流れをもたらす
。上に述べた開□リード構造によってもたらされる他の
改良点はエンジンの応答性の向上ということである。

これは気化器（図示されていない）の絞り板が閉じると
弁装置２７の上流側の真空度がクランクケースの真空度
に等しくなりしたがって両方のリードは閉じたままの状
態になるからである。一方気化器（図示されていない）
の絞り板が開放されるやいなや弁装置２７の上流側の真
空度は０に落ちるが、クランクケースの中の真空度はそ
のままに保たれる。開口リード弁は単一リード構造に比
してより早くより敏速に開く。これは関口リード弁が弁
装置両側の低圧力差にも応答し、さらに上述した様に弁
の少ない屈曲で十分なガス通過口が形成されるためであ
る。上に述べた構造の利点の１つはそれによってリード
の寿命が著しくひきのばされたということである。一段
型のりード構造ではリードの疲労破損が２畑時間の内に
起こり始める。この状況を解消する努力の１つとして弾
力鋼製のリードの使用が考えられる。このリード要素の
耐久時間は長いが、この要素が破損した場合そのリード
片がシリンダ内に吸い込まれエンジンの破壊をひきおこ
すことになる。一方上に述べた様な２枚リード構造は普
通の使用状態で１年余の寿命をもっている。第２Ｇ図は
以上で述べてきた修正をほどこした２５比．ｃ．エンジ
ン−普通の形式でピストン制御のは吸入口及び排気系統
に排気膨張室を備えた２サイクルエンジン−について行
なった実験結果のグラフでエンジンの回転速度に対する
出力を示している。数字“１”の付いている実線は、上
記エンジンの以上で述べたりード弁装置を使わず、かつ
キャブレタ（気化器）の贋霧状態を可変途度乃び負荷に
おける標準的使用状態にしたときの動力計による試験結
果である。

グラフからわかる通り、６６０比ｐｍの回転速度附近で
最大出力２２馬力を記録しその後この最大出力速度より
早い回転速度に対して出力は急変に減少している。実線
２は実験１と同じエンジンを同じ条件の下でただキャブ
レタの頃霧状態を最大の動力計指示を得られるように調
節しながら運転した場合の試験結果である。

６６０仇ｐｍ附近の回転速度で最大出力２８馬力が得ら
れた。

この実験でも第１の実験の場合と同様に最大出力をこえ
てからの急激な出力低下が見られる。安定な範囲で得ら
れる最大回転速度は約８５０比ｐｍである。実験の結果
わかることは、試験２のエンジンは速度変化が必要とさ
れる応用に対しては不適であるということである。これ
は絞り弁（スロットバルブ）が全開の状態になるたびに
混合気は望ましくない程度にまで濃くなり、不燃ガスが
シリンダに充填されるからである。３の試験では、１，
２の試験と同じ形式のエンジンに上述した形式のリード
弁と上述した形式の副吸入口を取りつけたものをその対
象とした。

試験３のグラフからわかる通り、５００ｍｐｍ以下の回
転速度における出力は著しく増加し、場所によっては５
０％程度の増加になっている。７３０仇ｐｍの回転速度
で最大出力約２９馬力が得られ、さらに最大出力の回転
速度を越してからも、第１、第２の試験の場合に比して
その出力は非常にゆっくりとしか減少しない。

加えて約１１，００仇ｐｍの最大回転速度が達成された
。４の試験では、３の試験と同じ改良をほどこしたエン
ジンにさらに大直径ベンチュリ管のキヤブレタ、副掃気
口、改良排気口、改良型膨張室を備えたものが実験され
た。

このエンジンの最大出力は９２０仇ｐｍ附近における３
４馬力にまで上昇した。このエンジンの最大回転速度も
１２，５０びｐｍを越えることが判明した。上述した閉
口リード弁構造に関して、２枚以上のりードを有する弁
装置も可能である。

例えば３枚リードの弁装置が考えられる。この場合第２
のリード‘こも穿孔が作られこの第２リードの関口を第
３のリードが開閉することになる。第３のＩＪ−ドを第
２のリードより小さくより高い屈曲性を有するように作
るのが望ましい。第３図に見られる装置は上で説明した
ものと類似し、その各部分も上述した様な特徴形状を備
えているが、リード弁装置の弁装置収納都内への取りつ
け方法だけが異なっている。

すなわち頂点部材及び頂点線を含む第３図におけるリー
ド弁装置は、第１図及び第２図のそれに比して弁収納都
内で９０ｏだけ回転した状態に取りつけられている。第
３図の装置では弁装置全体が回転した状態で取りつけう
れ、したがってリード弁自身のシリンダー軸或いは各閉
口部分に対する相対的な位置もこれまでと異なったもの
となっている。この位置関係は、エンジンシステム内部
の混合気流体の流れ図を、特にエンジンの高速運転時に
おいて、予測しやすいという意味においてより望ましい
ものである。混合気流は弁装置本体２９の両側面に取り
つけられたりード弁の間で均等に分配され、さらにエン
ジン内部における自然な流れ方向すなわちクランクケー
スの内部において掃気孔の開いているクランクケースの
両側に向かう曲線流路に従う方向に方向付けられる。こ
れは混合気流の通過する弁装置開口が固定端とりードで
形成される屈曲端を有するオリフィスとして働らき、混
合気流が曲げられるからである。第３図に見られるよう
な弁装置の取りつけ向きのため、リード弁は閉口４６に
近接して取りつけられ開□４６への流れもより滑らかな
ものとなっている。すなわち第１図の実施例の場合のよ
うに混合気がリードから上方向に流れる必要が無いから
である。リード弁装置のこの向きは低温におけるエンジ
ン始動特性に対しても良好な結果を与える。

これは手動によるエンジン始動操作の場合には特に望ま
しい現象である。理由は次の通り。まずエンジンが停止
状態にある場合クランクケースの内部はリード弁を動作
させるに必要な真空度に達していない。したがって始動
に際してはクランクケースの内部に十分な真空状態を作
り出し、リード弁を開放し、混合気流体をエンジン内部
に取り込むためエンジンクランキングを実行しなくては
ならない。弁装置が第１図のように取り付けられている
場合、水平方向位置に弁装置の頂点部材３５が配置され
ているので、リードの上方（第１図）の線を介して進む
混合気流体は、その一次リード３８の閉口４０から排出
され、弁装置２７を通過する際に上方に流れなければな
らない。このように上方に流れた混合気流体をクランク
ケースに供給されるようにするためには、クランクケー
ス内部により高い真空を作り出すことが必要であり、こ
のためには例えば始動の際により速くピストンを作動さ
せなへればならない。これに対して弁装置が第３図のよ
うに取り付けられている場合、鉛直方向位置に弁本体の
頂点部材が配置されているので、混合気流体は上方に流
れることはなく、リードを介した混合気流体はすぐにク
ランクケースに供給される。こうして混合気流体を弁装
置を通して吸引するに必要な真空度は減少しそれに伴っ
てクランキングの速度すなわち始動の際に要求される労
働も小さくなる。ある種のエンジンに対してはこの差異
は決定的なもので上記弁装置を利用した場合手動による
エンジンの始動は可能であるが上記弁装置を使用しない
エンジンでは手動による始動が不可能となる。第３図に
見られるリード弁の向き‘こ関連して、次の事に注意さ
れたい。

すなわちオートバイ、雪上車その他の多くの対象にエン
ジンを取りつける場合、吸入路（系統）がさらにエンジ
ンそれ自身も幾分傾いた状態に言い換えれば混合気流体
が気化器から吸入系統を通りさらに吸入口を沿てシリン
ダーに自然に流れ込む傾向を持つように位置決めされる
ということである。この傾きは第３図に見られる通りで
ある。第３図に見られるような向きで弁装置が取りつけ
られている場合、混合気流体は容易に弁装置部分を通過
し或いは弁のすぐ上流側に蓄積される。この事実は第１
図、第２図に見られる向きに弁装置を取りつけた状態と
大きな対比を示す。結局起動の容易さが重要な要因とな
る対象に対しては、第３図の配置は特にエンジン及び吸
入系統が傾いている場合非常に優れた構造となっている
。上記の利点は第３図に見られる弁装置の向きに依存す
るもので、上述の開口リード構造の場合と同様単一リー
ド構造の場合にも成り立つものであることに注意された
い。

単一リード構造の利点は単一リードが開口リードに比し
て屈曲しにくく、したがって容易には開かないところに
ある。次に第４，５，６Ａ〜６８図を参照していただき
たい。以下エンジンのポーティング（吸入口、掃気□、
排気口の形状、寸法、配置）について説明する。第４図
は第３図の４−４における典型的なシリンダーの断面図
で弁装置２７のシリンダーへの望ましい取りつけ方法を
示している。

これでは２つの弁装置がシＩＪンダ−Ｃから突出した弁
収納部２０の内部に第３図に関連して上で述べたごとく
垂直に取りつけられている。２つの弁装置２７はそれぞ
れの弁装置が吸入口１８の１つと並ぶように位置してい
る。

弁装置２７を２つ使用することは、混合気流体の流れを
エンジン内部の自然な流れパターンと一致させ、エンジ
ン内部に於ける混合気流体の流れをより滑らかかつ方向
性を有するものにするという点で望ましいものである。
混合気流体は各弁装置２７からそれに並ぶ吸入口１８を
通ってエンジンのクランクケースに流れ込みさらにそこ
から掃気路５３を沿て掃気口１６からピストンの燃焼側
に導き入れられる。先の事実は第３図及び第４図に示さ
れるシリンダー構造に於いて非常に重要であることに注
意していただきたい。これは第４図に見られる通り、こ
の構造ではシリンダーの掃気口１６の中心軸と入力系統
の軸とがほぼ９０ｏの角度を有するからである。この構
造によって混合気流体はエンジンの内部で一度大きくそ
の方向をかえ、すなわちほぼ９００の方向転換をしてエ
ンジンの両側面方向に進み掃気路５３に入らなければな
らない。第３図及び第４図に見られる様な構造配置を採
用しない場合、混合気流体はクランクケースの両側に向
って流れるというような傾向はもたず、混合気流体の圧
縮が完了し掃気□を通してのクランクケースからの放出
が始まる時点に達して初めて側方向に流れ始める。高速
運転の場合、この方向変化のために許容される時間間隔
は非常に短く、したがってこの変化は急激に実行されな
ければならない。上述した２枚リードの弁装置を使用し
た場合、弁装置の働きで混合気流体はエンジンに吸入さ
れる前段階で方向付けされ、この事前の方向付け作用に
よって混合気流体の進向方向の転換は効率よく、急速に
、かつ円滑に実行されその結果多量の混合気がピストン
の燃焼側に供給されることとなる。第４図に見られるエ
ンジンに於ては、弁装置２７と吸入口１８を含む全吸入
系統がシリンダーの内部空洞の中心から伸びる放射直線
を軸としてその上に並び、一方掃気口の軸に対してはあ
る角度関係を持って突出した形状となっていることに注
意されたい。

第５図には第４図に示される様なシリンダーに於いて使
用されるピストン５６が示されている。

ピストン５６には２つのピストン関口５８が互いに少し
離れた位置に作られ、その各々はシリンダーＣの吸入ロ
ー８の１つとつながるようになっている。第５図に見ら
れるピストンの重要なる特徴は開口５８の高さが従釆の
ものに比して著しく増しているということである。この
結果、以下に詳述する通り、吸入口１８は（したがって
リード弁を含む吸入系統の全体が）エンジンサイクルの
全過程に於いてクランクケースと連絡された状態に保た
れる。第３図及び第４図に見られる構造にすれば単一リ
ード弁の場合にも上述した閉口弁の場合し、も関口５８
の高さを大きくすることができる。これは垂直取りつけ
に起因する改良された流れ状態によってエンジンがより
簡単に始動されるため、吸入孔とクランクケースの間を
遮断しなくてもリード弁を動作状態に移すのに必要な真
空度が得られるからである。吸入口とクランクケースの
遮断は水平取りつけられた弁装置の場合には必ず必要で
ある。ピストン閉口の高さの増大によって、言い換えれ
ば開ロ部分面積の増加によって、より長い期間混合気吸
入が持続され従ってより多量の混合気がエンジンに吸入
されその結果高い出力が得られる。第６Ａ〜６Ｅ図には
、上述した形式の閉口リード弁装置と第５図の関口ピス
トンを備えたエンジンの動作サイクルが概略的に示され
ている。

第６Ａ図にはピストンがその下死点に達する直前の状態
が示されている。下降するピストン５６によって圧縮さ
れた混合気流体はクランクケース６０から放出され掃気
口１６を通して、さらに混合気流体の一部は副掃気〇４
６からピストンの燃焼側に送り込まれる。上述した様に
、圧縮混合気流体のクランクケ−ス６０からの急速な排
出によってクランクケース６０内部にはその跡に真空状
態が作り出される。この真空はピストン開□５８を通し
てリード弁に伝えられそれを開く。こうして付加的な混
合気流体が副掃気□４６を通してピストンの燃焼側に送
り込まれる。同時にピストン開□５８からクランクケー
スを通り掃気口１６からも（図に矢印で示される通り）
付加的な充填が実行される。これは低速回転領域におけ
るいわゆる過給効果で、これによって高いエンジン出力
が得られる。エンジンの高速回転時にも週給効果が起こ
る。

高速回転時には吸入混合気は高速で移動し（流入し）し
たがって十分に大きな運動量を有しているため第２リー
ドが関の状態に保たれるということを思い出していただ
きたい。したがって混合気流体は１次リードの関口を通
して流れつづけその結果システムは高い供給状態に保た
れる。さらにピストンの下死点に於いては、典型的な排
気膨張室の働きによってシリンダーに対する吸い込みも
実行される。この位置に於いて副掃気口４６はピストン
の燃焼側に開□し、さらに吸入混合気流の運動量は高速
回転時には２次リードを開の状態に保つ程十分大きいた
め、混合気の一部は吸入系統から掃気□４６へ直後に流
れ込む。すなわち混合気のこの部分は、高速回転時には
クランクケースを通らずに直接シリンダーに充満される
。ピストンが上昇する際に排気口を通して漏出しようと
する混合気は典型的な排気膨張室で作られる反射波の働
らきでシリンダー内部に留められる。さらに高速回転時
には２次リードも開の状態に保たれるため、より多量の
混合気が周辺閉口５８を通してクランクケース内部に吸
入され、それに伴ってクランクケースから掃気口への混
合気流も増加する。第６Ｂ図は掃気口１６及び副掃気口
４６を丁度閉鎖する状態にあるピストン位置を表わして
いる。ピストンは上昇しつつあり従ってクランクケース
の内部には真空状態が作られている。この真空状態は閉
口５８を通してリード弁に伝達されリード弁をより大き
く開く。混合気流体は吸入口１８からピストン閉口を通
してクランクケースに流れ込む。ピストンがさらに上昇
した位置では副掃気ローピストン関口ークランクケース
という流入路も構成される。このピストン位置ではまだ
ピストンの外周下端部分は吸入口１８を閉じている。第
６Ｃ図の位置にくるとピストン５６の外周下端部分が吸
入口１８を開く。弁装置は開いた状態にあり、混合気流
体はピストンの下側からさらにピストン閉口５８からも
クランクケース内部に流れ込む。副掃気□４６を流れる
混合気流体はピストン閉口５８からピストン５６の頂部
底面に向かうことに注意されたい。この流れによってピ
ストご／頂部の冷却が実行される。第６幽し：「目，ら
れるように、ピストン５６が行程の上端に近づくと外周
下端部分は完全に吸入口１８を開放し、多量の混合気流
体が開いた弁装置を通してクランクケースの内部に吸い
込まれる。

第６Ｅ図は下向行程にあるピストン５６が吸入口１８を
閉鎖した状態を示している。ピストンはこの行程に於い
て、先行する上向行程でクランクケース内に吸入した混
合気流体を圧縮する。この時点でクランクケース内の流
体圧力は弁装置の上流側の流体圧力より大きくなるが、
それに伴う圧力混合気流体の吹きもどし現象は、低速回
転時には弁装置の閉鎖によって、高速回転時には小さな
閉口面積とそこを通過して来る混合気流体の運動量によ
って防止される。エンジンサイクルの全期間にわたり常
にクランクケースがピストン関口を通して、吸入ロー８
を通して或いはその両者を通して吸入系統につながって
いることに注意されたい。このことによってより多量の
混合気流体がエンジンに吸入されしたがってより高い出
力、トルク出力が得られる。第７図は第１，３，４，５
，６Ａ−６Ｅ図に見られる形式の弁装置及びポーティン
グを採用し、さらにピストン外周に第５図の垂直に長い
関口を備えたエンジンの特性グラフである。

第７図に描かれる２本の曲線のうち曲線１は低吸入速度
すなわち最大出力回転数より低い回転状態に於けるリー
ド弁の代表的な動作特性を表わし、曲線２は高吸入速度
すなわち最大出力回転より高い回転状態に於けるリード
弁の動作特性を表わしている。上で述べた通り、高吸入
速度運転の場合、吸入系統（弁装置）はエンジンの全動
作サイクルにわたって常に或る程度以上開いた状態に保
たれる。第７図のグラフでは１８００の目盛がエンジン
行程の下死点に対応し、３６ぴの目盛がエンジン行程の
上死点に対応している。第７図の縦軸はリード弁の開き
の程度を表わし閉鎖状態から全開状態まで４区間にわけ
て段階付けされていることに注意されたい。

縦軸の下から一番目の目盛は２次リー日こよる開きの程
度に対応している。

言い換えれば、２次リードが全開の状態になった場合そ
の開き具合は丁度１／４の目盛で表わされるものである
。第７図はさらに、低吸入速度の場合にも弁装置はエン
ジン動作サイクルのほぼ２４０ｏの範囲にわたって開い
ていることを示している。このことはエンジンの低速回
転時−この場合上述した通り１次リード、２次リードの
両者が開閉動作を行なう一に於いて比較的高い出力と効
率を保つのに役立つている。第７図に関連して上で述べ
たりード弁の開放持続時間は低速回転時にも高速回転時
にも、従来のエンジン設計に比してより長くなっている
。

この状態はピストンの周辺関口５８を充分に高くしピス
トンの外周が吸入路とクランクケースの間を遮断した場
合にも周辺関口が吸入路に開かれる構造にして始めて達
成されるものである。ピストンの外周部分によってサイ
クルのある期間吸入口が閉鎖される従来のエンジン構造
の場合、弁装置の開き始め点は１８０ｏ目盛で表わされ
る下死点まで或いはさらにそれ以後の時点まで遅延され
る。この構造では高速及び低速の回転時におけるトルク
出力は好ましいものとならない。第７図に示されるグラ
フは標準的な掃気口タイミング−すなわち１２００を越
えなし、婦気□の開放一を採用したエンジンの特性であ
ることに注意されたい。

上述した関口リード弁を使用し、さらに上述のピストン
の関口構造を併用した場合、第１図、第３図、第６Ａ一
Ｅ図、第９図、第１０図にみられる掃気□の高さを増し
、それによって掃気時間を延ばす事も可能であることが
判明した。約１４８ｏの掃気口開放時間を有するエンジ
ンは第２Ｇ図曲線４で示される出力特性を有する。高速
回転領域に於いてその出力が大幅に増加していることに
注意されたい。さらに排気口の高さを増加させそれによ
って掃気時間を延長しエンジン出力を高めることもでき
る。次に第８図を参照していただきたい。

番号１の曲線は従来の単一リード弁エンジンの出力特性
で最大出力を越えてからその出力馬力が急激に低下して
いる。番号２の曲線は第２Ｇ図の曲線３に類似するもの
で、閉口リード弁装置を使用するものの出力特性である
。この特性曲線では最大出力を越えてからの出力低下の
傾向が幾分改良されている。第３，４図に見られるよう
な形式に於いては、すなわち複数個の二重リード弁装置
と相離れた一対の吸入孔１８を備えたエンジンの場合、
その出力馬力曲線は第８図曲線３のようになる。この世
力曲線ではより大きな最大出力値が得られ、さらに高速
回転領域においてもその出力は横ばい状態に保たれてい
る。これは曲線１の特性と大きく異なる点である。次に
第９図及び第１０図を参照して、本発明の一実施例に従
う２サイクル内燃機関を説明する。

これらの図では第３図及び第４図に示されるのと類似の
構造にさらに別の工夫がなされている。対応する部分に
はこれまでと同じ番号付けがなされている。この装置は
以下“噴射”孔と呼ぶ新らしい通気孔構造を備えている
。すなわち６２で表わされる２つの噴射孔である。これ
らの噴射孔の各々は第９図及び第１０図に示される通り
吸入口１８の１つと掃気路５３の１つを結んでいる。こ
れらの噴射孔は常時閉口し高速回転時特に６，０００〜
７，００仇ｐｍ以上の回転速度の場合に混合気の吸入を
高める働きをする。さらに第９図及び第１０図に見られ
る様に２つの吸入口１８及び２つのＩＪード弁装置の間
に分離壁６４を取りつけ、吸入混合気流の吸入口１８か
らピストン外周の開口を通してクランクケースへの方向
付けを助けるのが望ましい。

第２Ｇ図及び第８図のグラフ作成に用いたエンジンより
も幾分か大きい出力を有するエンジンについて、噴射孔
の有無によってその出力特性曲線がどのように変わるか
を調べたのが第１１図である。

曲線１は第９図及び第１０図の構造を有するエンジンで
噴射孔無しの場合の特性曲線であり、曲線２は同じエン
ジンに噴射孔を備えた場合の特性である。最大馬力出力
が増加し、さらに最大出力回転数を越えてからの出力低
下も改善されている。この部分は高速回転時に重要であ
る。本発明の内燃機関は、吸入室とハウジングの内側と
が連薄口で運通している。

この蓮通□は、第１の部分、第２の部分及び第３の部分
を含む。上記の実施例では、吸入室が弁収納部２０によ
って構成されており、第１の部分、第２の部分及び第３
の部分は、それぞれ吸入口１８、副掃気口４６及び噴射
孔６２によって構成されている。そして、本発明の内燃
機関は、ピストンが下死点位置にある場合又は下死点位
置付近にある場合にピストンの燃焼側に開□するように
位置付けられた、シリンダの壁を介する開□、即ち主掃
気口１６を有する少なくとも１つの橋気路５３を具備し
ており、シリンダの実質的に半径方向の混合気の流れを
制御するりード弁手段、即ち弁装置２７を具備している
。更に重要な特徴として、本発明の内燃機関は、上記し
た蓮通路の第２の部分（副掃気□４６）が第１の部分（
吸入口１８）の上で吸入室（弁収納部２０）に蓮通して
おり、第３の部分（噴射孔６２）が、第２の部分（副掃
気口４６）の下の間隔を置いた位置にあり且つ吸入室（
弁収納部２０）に達適している。

本発明の内燃機関は、上記の通りの構成をなしているの
で、ピストン１４が下方に移動して、掃気路５３を開い
た場合、ピストン１４の下の空間にて圧縮された混合気
が掃気路５３を介して流れるばかりではなく、噴射孔（
第３の部分）６２を介して弁収納部（吸入室）２０にへ
も流れる。

このようにして弁収納部（吸入室）２０‘こ流れた混合
気は、副掃気口（第２の部分）４６を介して、ピストン
の燃焼側に流れる。噴射孔（第３の部分）６２は、副掃
気口（第２の部分）４６の下の間隔を置いた位置にて、
弁収納部（吸入室）２０に運通している。従って、混合
気は、弁収納部（吸入室）２０内を、噴射孔（第３の部
分）６２から副掃気□（第２の部分）４６へと、下から
上へと流れることになる。この混合気の上方への流れが
、弁装置（リード弁手段）２７から混合気を付加的に吸
引し、混合気の量を増大せしめる。この混合気の量を増
大せしめる効果は高速作動において顕著に現われる。そ
の特性は第１１図の曲線２に明示されている。

【図面の簡単な説明】

下記する如く、第１図乃至第８図は、本発明に関連する
２サイクル内燃機関の構造を示す図であり、第９図乃至
第１１図は本発明の一実施例に従う２サイクル内燃機関
を示す図である。 第１図は、吸入弁及び吸入口を有する２サイクル型の内
燃機関の断面図である。第２図は、第１図の弁装置の断
面図である。第２Ｇ図は、普通の２サイクルエンジンと
第１図及び第２図に示されるエンジンの回転速度に対す
る出力特性の比較グラフである。第３図は、他の形態の
２サイクル内燃機関の第１図に相当する断面図である。
第４図は、シリンダーの水平断面図で、改良された吸入
口と第３図に見られるごとく取りつけられた弁装置の様
子を表わしている。第５図は上記装置に用いることがで
きるピストンの正面図で上述した拡大関口を備えている
。第６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄ，６Ｅ図は、ピストンに関
口構造を有するエンジンの動作を概略的に示す動作系統
図である。第７図は、第１図、第３〜６Ｅ図に示される
装置の吸入弁の開放持続期間を示すエンジンサイクル図
である。第８図は、従来の装置及び第３図〜第６Ｅ図の
装置の出力特性の比較図で、第２Ｇ図のグラフの３番の
曲線が同時に描かれている。第９，１０図は、本発明の
一実施例に従う２サイクル内燃機関の縦断面図及び横断
面図である。第１１図は、本発明に従って作られた２サ
イクル内燃機関と他の内燃機関の出力特性のグラフであ
る。１２……シリンダ、１４……ピストン、１６……掃
気○、１８・・・・・・吸入口（第１の部分）、２７・
…・・弁装置（リード弁手段）３５・…・・頂点部材、
３７・・・・・・表面、３８・・・・・・１次リード弁
、４０・・…・閉口、４２・・・・・・２次リード弁、
４６・…・・富』婦気□（第２の部分）５３・・…・掃
気路、６２・…・・噴射孔（第３の部分）。 ＪＣ多Ｚ． 折々２， 偽そ．２６． 多‐マ 多‐夕 １．Ｊ ゴ′・タイ 〆・よａ ７・ふと 多少 多．仏 多‐フ 多・グ 多‐〃 多‐夕 多・汐

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ シリンダ１２及びクランクケースを規定する構造体
   を有するエンジンハウジングと、該シリンダ１２内で上
   死点位置と下死点位置との間を往復運動できるように設
   置されたピストン１４と、該ピストン１４の下方縁の下
   のエンジンハウジング内の空間に連通しており、且つ該
   ピストン１４が下死点位置にある場合又は下死点位置付
   近にある場合に該ピストン１４の燃焼側に開口するよう
   に位置付けられた、該シリンダの壁を介する開口１６を
   有する少なくとも１つの掃気路５３と、供給源からの混
   合気を受け取る吸入室２０と、該吸入室２０から該ハウ
   ジングの内側に混合気を供給する該ハウジングに設けら
   れた連通口１８，４６，６２と、該シリンダ１２の実質
   的に半径方向の混合気の流れを制御するリード弁手段２
   ７とを具備し、 該連通口１８，４６，６２が、該ピス
   トン１４が下死点位置にある場合に該ピストン１４に半
   径方向にて向かい合うような位置に該シリンダ内に配置
   され且つ該ピストン１４が上死点位置にある場合その全
   面積を介して該ピストン１４の下に混合気を供給する鉛
   直方向位置に配置された第１の部分１８を含み、該リー
   ド弁手段２７及び該連通口１８，４６，６２の該第１の
   部分１８が、該ピストン１４が下死点位置にある場合に
   該ピストンに向かい合い且つ該ピストン１４が上死点位
   置にある場合に該ピストン１４の下の該クランクケース
   内へと混合気を実質的に直接的に半径方向に供給し、
   該連通口１８，４６，６２が、該第１の部分１８の上で
   該吸入室２０に連通しており且つ該ピストン１４が下死
   点位置にある場合又は下死点位置付近にある場合を除い
   て該ピストン１４によって閉じられる鉛直方向位置に配
   置された第２の部分４６を含み、 該連通口１８，４６
   ，６２が、該第２の部分４６の下の間隔を置いた位置に
   て、該吸入室２０に連通し、且つ吸入室２０から、吸入
   室の中心を外れたシリンダ１２の側の方へ伸びている第
   ３の部分６２を含み、 該掃気路５３及び該連通口１８
   ，４６，６２の該第３の部分６２が、吸入室の中心を外
   れたシリンダ１２の側においてたがいに連通しており且
   つ又該ピストン１４の下死点位置を含むすべてのエンジ
   ンの動作に渡って、該ピストン１４の下方縁の下のエン
   ジンハウジング内の空間に連通していることを特徴とす
   る可変速、２サイクルクランクケース圧縮型内燃機関。