JPS6135702Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はシリンダ内にインレツト（吸気）バル
ブより混合気を吸入する通常の４サイクル内燃機
関に対し、キヤブレタの燃料噴出ノズルの下流側
より副通路（バイパス）を設け、このバイパスの
先端をシリンダ中央部のライナ内面に設けたノズ
ル孔に接続し、ピストンの往復運動を利用してノ
ズル孔を開閉させ、二次混合気をシリンダ接線方
向に吸入し、シリンダ内に旋回流を起させる形式
の内燃機関の二次混合気供給装置、特に副通路の
機造に関するもので、構造を簡素化すると共に加
工費用を低減することを目的としている。

先ず本考案の適用される特殊構造の内燃機関を
説明する前に、第１図により通常の内燃機関の吸
気係構造図を説明する。従来の内燃機関では混合
気はスロツトバルブ１を通りインレツトポート
２、インレツトバルブ３（吸気弁）をへて燃焼室
４に入る。その後ピストン５が上昇し、混合気を
圧縮してスパークプラグ（図示せず）で点火し、
混合気を燃焼させる。しかしインレツトバルブ３
を通過した後の混合気は全くの乱流となり、微視
的に見た場合、特にスロツトバルブ低開度域で
は、燃焼室４内の小さな各部分での空燃比は大幅
にばらつく。このためスパークプラグから火花が
供給されてもスパークプラグ付近の局部的な空燃
比が着火に不適当な場合が多くなり、着火しない
ことがある。又着火してもその周りの空燃比が不
良な場合失火することもあり、これらが各サイク
ルの燃焼変動が大きくなる原因となる。その結果
燃料消費率が悪化し、運転が不安定になりやす
い。

内燃機関の燃焼変動を少なくし、燃料消費率を
向上させる手段としとシリンダ内に旋回流を与え
ることが効果的であることが知られている。従来
の旋回流を与える方法というのは、インレツトバ
ルブ３以前の吸気流に与えるという方法であつた
（例えば特開昭55−255511、特開昭55−122261、
特開昭53−137320、特開昭55−64125、特開昭55
−101725、特開昭55−101724）。このためインレ
ツトバルブ３とバルブシート６の間の隙間を通る
時の旋回流の減衰は大きくなる。又インレツトバ
ルブ傘角αがあつて流れの方向が70゜〜80゜曲げ
られるため、シリンダ内で有効に旋回流として働
く方向成分の流れが少なくなり、強い旋回流が得
られない。又従来の方法では吸気係より旋回流を
与えていたため、旋回流はピストン５が下死点ま
で下つて、又上死点まで上つてくる１行程の間中
持続しなければならず、旋回流の持続すべき時間
が長くなるため、旋回流を得るために大エネルギ
（圧力差）が必要となる。吸気係より旋回流を与
えることによる上記従来の問題を回避するため、
ライナにあけた略接線方向のノズル孔（バイパス
孔）より混合気をシリンダ内に直接供給する方式
が考えられる。第２〜第５図にその一例を示す。

第２図において、キレブレタ１０は燃料の吸出
されるノズル１１，１２より下流側（図の左側）
にスロツトルバルブ１（第１バルブ）を備え、上
流側はエアクリーナ１３に接続している。第１バ
ルブ１とインレツトバルブ３の間の吸気通路１４
内に第２バルブ１５（スロツトルバルブ）が設け
てあり、この第２バルブ１５の開度はキヤブレタ
１０内の第１バルブより低開度とし、第１バルブ
が従来のものと同一開度の時より燃焼室４内に高
い負圧を形成するようにしている。この内燃機関
を１例としと自動二輪車に搭載する場合、第１バ
ルブ１と第２バルブ１５は自動二輪車の１個のス
ロツトルグリツプに連動連結され、両者間にカム
機構等を配置することによりスロツトル開度とバ
ルブ開度を例えば第３図のように設定する。第３
図においてV₁とV₁₅はそれぞれ第１バルブと第２
バルブ１５のバルブ開度を示しており、第２バル
ブ１５のバルブ開度はスロツトル角度50％程度ま
では第１バルブより低開度としてある。第２図に
おいて、第２バルブ１５を内蔵している。弁ケー
ス１６はシリンダヘツド１７にボルト１９を用い
て取り付けてあり、第１バルブと第２バルブ１５
の間にバイパス１８の一端が開口し、バイバス１
８はシリンダヘツド１７内とシリンダ２０内を延
び、シリンダヘツド１７内の部分に吹き返し防止
のためのリードバルブ２１を備え、先端はライナ
２２に明けたノズル孔２３に連通している。リー
ドバルブ２１は吸気通路１４からノズル孔２３方
向への混合気の流通のみを許す特性を有する。ノ
ズル孔２３の位置は、エキゾーストバルブ２４
（排気バルブ）が開き始める時のピストン５の位
置（第４図のEO部分）より下位に設けてある。
又ノズル孔２３の方向は、第５図に示すように、
燃焼室４内に矢印Ａで示す旋回流を与えやすい方
向、つまりシリンダ内周の接線に近い方向として
ある。なお第２図中の２０はプラグ、２８はエキ
ゾーストポート、２９はクランクケースである。

以上がシリンダ中央部より略接線方向に直接二
次混合気を吸入しシリンダ内に旋回流を与々る形
式の内燃機関の基本構造であるが、以下その機能
をエンジンの各行程（吸入、圧縮、爆発、排気）
に従つて説明する。

(a) 吸入行程…インレツトバルブ３が開きピスト
ン５が下降して行き、ノズル孔２３と燃焼室４
が通じるまでは従来のエンジンと同様にインレ
ツトバルブ３より混合気を吸入する。ピストン
５がノズル孔２３を下方へ通過すると、バイパ
ス１８を通つて孔２３から混合気が燃焼室４へ
流入してくる。この時ノズル孔２３の方向がシ
リンダに対して略接線方向としてあるので、シ
リンダ内に旋回流を与える。又第２バルブ１５
を第１バルブ１より閉じ気味としているため、
燃焼室４内は第１バルブ１のみがある従来のエ
ンジンに比べて同一バルブ開度に対し高い負圧
となつている。従つてノズル孔２３よりの混合
気の流入速度は大きくなり、効果的な旋回流を
与えることができる。

(b) 圧縮行程…通常の４サイクルエンジンのバル
ブタイミングは第４図に示すように吸排気略対
称である。そこでノズル孔２３の位置を排気バ
ルブ開に相当するピストン位置に明けると、こ
れは吸気バルブ閉（IC）の位置とも略一致す
る。そのため圧縮行程においてピストン５が上
昇してノズル孔２３を塞ぐ頃インレツトバルブ
３も閉じるので、実圧縮比としてはノズル孔２
３の有無に拘らず大体同じとなり、圧縮比の変
化による性能への影響はない。ノズル孔２３を
塞いでから上死点までは通常のエンジンと同じ
である。

(c) 爆発行程…爆発行程ではシリンダ内圧力は高
圧になる。しかし排気バルブが開くとシリンダ
内圧力は急激に低下する。先にも述べた通りノ
ズル孔２３は排気バルブ開（第４図のEC）に
相当するピストン位置より下位に明けてあるの
で、シリンダ内圧力が低下した後でバイパス１
８と燃焼室４が通じることになり、バイパス１
８への吹き返しが少なくなる。又多少の吹き返
しがあつてもリードバルブ２１により止めるこ
とができる。性能については排気バルブ２４が
先に開くので、ガス圧による仕事量は従来によ
るエンジンと同じである。

(d) 排気行程…通常のエンジンと同じように排気
バルブ２４より燃焼ガスを排出する。

第２図、第５図に示されているバイパス１８
は、シリンダヘツド１７、シリンダ２０に独立し
て形成されている。このためシリンダヘツド１
７、シリンダ２０の構造が複雑且つ大型化するば
かりでなく、バイパス１８を加圧するために多く
の工数がかかり、コストが増加する恐れがある。

第６図は本考案の実施例を示すための第５図に
対応する図面で、シリンダ２０内のバイパス部分
１８ａはシリンダ２０とシリンダヘツド１７を締
め付けるためのスタツドボルト３１とそのボルト
を通すための孔３２との間に形成されており、バ
イパス部分１８ａの下端近傍より直角にバイパス
部分１８ｂが分岐し、その先端にノズル孔２３が
接続している。バイパス部分１８ａの上端は第７
図のようにシリンダヘツド１７内のバイパス部分
１８ｃに連通し、バイパス部分１８ｃの途中から
バイパス１８が直角に分岐している。第７図にお
いて３３はスタツドボルト締付用ナツト、３４は
シールパツキンである。

運転中にピストン５がノズル孔２３を下方に通
過すると、燃焼室４内の負圧によりバイパス１
８、バイパス部分１８ｃ，１８ａ，１８ｂ、ノズ
ル孔２３をへて二次混合気が燃焼室４内に略接線
方向に流入し、先に説明したのと同様にシリンダ
内に旋回流を形成することができる。

このように本考案によると従来のような独立し
た副通路を設ける必要がなくなり、スタツドボル
ト用の孔３２を利用し、スタツドボルト３１の周
囲の空間によりバイパス（副通路）を形成したの
で、シリンダヘツド１７、シリンダ２０として従
来の構造をそのまま利用することができ、スタツ
ドボルト孔部分に僅かな機械加工を追加すればよ
くなるため、構造が簡素化すると共に機械加工工
数が低減し、コストダウンが図れる。スタツドボ
ルト３１の熱による劣化も減少する。

第７図の構造を第２〜第５図の機関に採用する
と、次のような効果も期待することができる。

(1) 機関の基本構造は変更不要であり、このこと
は第２図から明らかである。このため加工機械
は従来のものがそのまま使える利点がある。

(2) 効率のよい施回流生成が可能である。従来の
旋回流を与える方法はインレツトバルブ以前の
吸気流に与えるという方法であり、その場合の
不具合は前述の通りであるが、本発明による
と、バイパス１８を通つてライナ２２に明けた
ノズル孔２３より直接燃焼室４内に混合気が噴
出するので、バイパス１８を通つて来た混合気
流の100％を旋回流生成に利用することがで
き、少ないエネルギーで有効に作用する利点が
ある。

(3) 旋回流の所要持続時間を短縮することができ
る。従来の方法では前述の如く、吸気係より旋
回流を与えていたため、旋回流はピストンが下
死点まで下つて又上死点まで上つてくる１行程
持続しなければならなかつた。これに対し本発
明によると、旋回流は下死点付近で与えられる
ため、旋回流の所要持続時間としては、ピスト
ンが下死点より上死点にくる1/2行程持続すれ
ばよく、旋回流を与えるエネルギ（圧力差）と
しては従来の約半分程度でよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の構造を示す縦断面図、第２図は
本考案を適用することのできる機関の第１図に対
応する図面、第３図はスロツトル開度に対するバ
ルブ開度を示すグラフ、第４図はバルブタイミン
グを示す図面、第５図は第２図の−断面略
図、第６図は本考案の実施例を示すための第５図
に対応する図面、第７図は第６図の−断面略
図である。１８……バイパス（副通路）、１８
ａ，１８ｂ，１８ｃ……バイパス部分、２０……
シリンダ、２３……ノズル孔、３１……スタツド
ボルト、３２……スタツドボルト孔。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. シリンダ中央部より略接線方向に直接二次混合
   気を吸入し、シリンダ内に旋回流を与える形式の
   内燃機関において、二次混合気を導く副通路をシ
   リンダ、シリンダヘツドを締め付けるスタツド用
   孔と共用したことを特徴とする旋回流生成機関の
   二次混合気供給装置。