JPS62113821A - 複数気筒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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は２以上の気筒を有する複数気筒２サイクル内燃
機関に関する。

〔従来の技術〕

２気筒２サイクル内燃機関において、ピストンの行程を
互いに同期させると共に、２気筒のクランク室の一方に
混合気、他方に空気をそれぞれ供給し、各クランク室に
て加圧された混合気、空気をそれぞれ２気筒あてに分割
された掃気ポートを通じてシリンダ燃焼室に供給するよ
うにしたものは本出願の発明者により既に提案されてい
る（特公昭５７−６１８８３号）。

また、同様に、各気筒の位相を同じにした多気筒２サイ
クル内燃機関において、任意の気筒のクランク室に濃混
合気を、他の気筒のクランク室に希薄混合気又は空気を
供給して加圧し、これらを掃気ポートを介して各気筒の
シリンダ燃焼室に供給するようにしたものも既に知られ
ている（特開昭５１−１４９４０８号）。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記のような公知の２サイクル内燃機関では、複数気筒
の位相が同期しているので、掃気ポートの開き始めに生
ずる排気ガスの掃気ポートへの吹き返しが複数気筒を通
じて同時に行なわれ、従って掃気通路内での脈動はエン
ジン１回転につき１回のサイクルでしか発生しない。こ
のため掃気脈動による燃料の気化が弱く、シリンダ燃焼
室内で形成される混合気と高温の排気ガスとの層状化に
よって得られる燃料の活性雰囲気化が乏しいという問題
がある。

〔問題点を解決する手段〕

本発明によると、２以上の気筒を有する複数気筒２サイ
クル内燃機関において、各気筒のピストン行程を互いに
ずらせ、一端で各気筒のシリンダ燃焼室に開口する比較
的断面積の大きい掃気通路の他端を細長い掃気通路に接
続し、各気筒の上記細長い掃気通路を等長位置で互いに
結合し、掃気通路の該結合部へ過給手段により加圧され
た空気又は空気・燃料の混合気を供給することにより、
空気又は混合気を燃焼室へ供給するようにした複数気筒
２サイクル内燃機関が提供される。

また、上記のような吸気手段とは別に、機関の所定負荷
以上の運転域で、各シリンダ燃焼室に開口する空気掃気
ポートより第２過給手段により加圧されかつ第２スロッ
トル弁により流量制御された空気を燃焼室内へ供給する
第２吸気系を備えた複数気筒２サイクル内燃機関も提供
される。

〔作　用〕

各気筒の位相が互いにずれているので、掃気ポートの開
き始めの際の排気ガスの掃気ポートへの吹き返しによっ
て生ずる掃気脈動はエンジン１回転あたり複数回のサイ
クルで生じかつ各気筒で干渉されるので、掃気ポートか
らシリンダ燃焼室内へ低速度で流入する混合気又は空気
は脈動の影響を受け、細長い掃気運動を比較的短くして
も掃気通路内での排気ガスと新気の混合加熱が促進され
、従って自己着火燃焼が促進される。

〔実施例〕

以下、添付図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明
する。

第１図は前記過給手段が機械式過給８２０で構成された
第１実施例であって、■はクランクケース、２はクラン
クケースｌ上に固定されたシリンダブロック、３はシリ
ンダブロック２上に固定されたシリンダヘッド、４はシ
リンダブロック２内のシリンダボア５内で往復動するピ
ストン、６はシリンダヘッド３とピストン４間に形成さ
れた燃焼室、７は主燃料インジェクタ、８はクランクケ
ースｌ内に形成されたクランク室、９はバランスウェイ
ト、１０はコネクティングロッド、１１は吸気管、２０
は排気通路、１５．６０はエンジンの回転により駆動さ
れる機械式過給機、２２はエアフローメータ、２３はエ
アクリーナ、２４はインタークーラ、５０は演算・制御
ユニットをそれぞれ示す。

エアクリーナ２３から吸気管１１へ流入した吸入空気は
エアフローメータ２２により空気量を測定され、この吸
入空気量の信号は制御装置５０に入力される。空気量を
測定後、吸入空気は、エンジンの全運転域で混合気又は
空気を供給する第１吸気系Ａと所定負荷以上の運転域で
空気のみを供給する第２吸気系Ｂとに分割される。

第１吸気系Ａは、エンジンの全運転域でアクセルペダル
１２に連動する第１スロットル弁１３によって流量制御
された空気は常時エンジン自体によって駆動される第１
過給機１５で加圧される。

なお、第１スロットル弁１３の位置はスロットルセンサ
１４にて検出され制御装置５０に入力される。第１過給
機１５の下流には、特定の運転域、例えばアイドリング
域、軽負荷域、あるいは高出力域でのみ燃料（軽油）を
噴射する補助燃料インジェクタ１６を設けることもでき
る。この燃料インジェクタ１６は制御装置５０からの信
号に基づいて制御される。次に、加圧された混合気又は
空気は、各気筒ごとに設けられた細長い掃気通路１８の
結合部１７に供給される。この実施例の２サイクル内燃
機関は２気筒であって、第２図に示すように、＃ｌ気筒
と＃２気筒のピストン行程は１８０°位相がずれている
。そして、各気筒の細長い掃気通路１８は、第３図に示
すように、結合部１７から等長の位置で一対の比較的断
面積の大きい掃気通路１９．１９に接続されている。こ
れらの一対の掃気通路１９も等長で、第１掃気ポート２
５において、各気筒のシリンダ５壁面に対向して開口し
ている。

このような構造であるから、ピストン４の下降により一
方の気筒の掃気ポート２５が開き始めた際、燃焼室６内
の高温の排気ガスが断面積の大きい一対の掃気通路１９
に流入し、内部に溜まっていた混合気又は空気との間で
混合し活性化する。

また、この排気圧力は細長い掃気通路１８にも伝わり、
結合部１７において他方の気筒の細長い掃気通路１８に
も伝搬されるため、高速度で内部の混合気又は空気が逆
流する。次に、掃気ポート２５が大きく開かれ、しかも
排気ポート２０の開放により燃焼室６の圧力が下がった
後、今度は細長い掃気通路１８より断面積の大きな一対
の掃気通路Ｉ９へ向けて混合気又は空気が高速度で流れ
、ここで流速が減少して掃気ポート２５より燃焼室６内
へ低速度で流入する。従って、第２吸気系Ｂよりの空気
流入のない所定負荷までの運転域では、燃焼室６へ流入
する混合気又は空気が残留していた高温の排気ガスとの
間で層状化し、排気ガスの熱によって加熱が行なわれる
。圧縮行程に移ると、燃焼室６内は断熱圧縮される結果
加熱が更に進む。

一方、直噴式の燃料インジェクタ７は制御装置５０から
の信号により噴射時期が制御され、圧縮行程の初期まで
に燃料噴射時期を完了するように比較的早い時期に燃料
（軽油）を空気又は混合気の層と高温の残留排気ガスと
の境界部分へ向けて噴射する。その結果、燃焼室６内へ
供給された燃料（すなわち燃料インジェクタ１６により
噴射され掃気通路１８．１９を経由した燃料と直噴式燃
料インジェクタ７により直接噴射された燃料）は高温の
排気ガスにより活性化が進み、圧縮行程末期に自己着火
燃焼する。

次に、他方の気筒の掃気ポート２５が開き始め、前述と
同様な動作が行なわれる。このように、細長い掃気通路
１８内に高速度の脈動が発生するので燃料の気化が促進
されかつ自己着火燃焼が容易に行なわれる。

第２吸気系には、少なくとも所定負荷以上の運転域でア
クセルペダル１２に連動して開く第２スロットル弁４２
が設けられ、その下流に、所定負荷以上の運転域に達し
た時通電されてエンジン本体に接続される電磁クラッチ
６１を有する第２ａ械弐過給機６０が設けられる。この
過給機６０の下流は過給空気を冷却するインタークーラ
２４を介して第２掃気通路４０に接続されている。従っ
て、所定負荷以上に達した後は、第２スロットル弁４２
で流量制御されかつ第２過給機６０で過給された空気は
インタークーラ２４で冷却され、第２掃気通路４０、各
気筒ごとに設けられたリード弁より成る逆止弁４３を経
てシリンダ６に開口する第２掃気ポート４４から直接燃
焼室６へ高速度で流入する。これにより燃焼室６内に残
留していいる排気ガスを排気ポート２０より素速く掃気
する。その後、第１吸気系Ａよりの混合気又は空気が前
述のように第１掃気ポート３２より低速度で燃焼室６内
へ流入する。このように、第１掃気ポート２５より流入
する混合気又は、第２掃気ポート４４から流入する過給
空気による残存排気ガスの掃気が終る頃に燃焼室６内に
流入するので、混合気（燃料分）の排気ポート２０への
吹き抜けが防止される。所定負荷以上の運転域において
も、前述と同様の時期に直噴式の燃料噴射弁７より燃料
を噴射して自己着火燃焼が行なわれる。なお、エンジン
始動時等に圧縮行程末期に点火され、自然着火燃焼を助
ける働きをする点火栓（図示せず）を設けてもよい。た
だし、この点火栓は軽負荷域および高負荷域を含む通常
運転域でスパークアシストを必要としない時は点火を中
断し放電による電極の摩耗を減少するのが望ましい。ま
た、第１実施例において、第１および第２過給４ｉ！１
５．１６のプーリ比、容量等をエンジンに応じて変えて
も良いことは言うまでもない。また、クランク室８は掃
気に用いていないので、クランク室８内の潤滑油がシリ
ンダ燃焼室６へ流入することがこの場合なくなる。

また、第１過給機１５で加圧した空気の温度は上昇して
いるので、噴射燃料の気化にとって都合が良い。しかし
、細長い掃気通路１８をエンジンの冷却水等で加熱し混
合気又は空気の温度を常に安定させることにより一層安
定した運転にすることもできる。

なお、第１実施例において、補助燃料インジェクタ１６
は圧電素子を利用したものであってもよく、また通常の
電子制御式機械ポンプを用いたものであってもよい。あ
るいは、電子制御式燃料噴射（ＥＦＩ）エンジン等で使
用されている電磁弁を利用したものであってもよい。ま
た、補助燃料インジェクタ１６から噴射される燃料を、
直噴式の燃料インジェクタ７から燃焼室６へ直接噴射さ
れる燃料（軽油）とは別の種類の燃料、例えばアルコー
ル類としても良い。

第４図は第１吸気系の過給手段を、一方の気筒のクラン
ク室圧縮機構として構成した本発明の第２実施例を示す
ものである。エアクリーナ２３を通った吸入空気は、エ
アフローメータ２２により空気量を測定され、測定後、
全運転域で混合気を供給する第１吸気系八と、所定負荷
以上の運転域で空気のみ供給する第２吸気系Ｂとに分割
される。

第１吸気系Ａには、エンジン回転数センサ３３とエアフ
ローメータ２２による検出値から算出された噴射時間開
弁する燃料インジェクタ５１が設けられ、その下流には
エンジンの全運転域でアクセルペダル１２に連動し混合
気の流量を制御する第１スロットル弁１３が設けられる
。流量制御された混合気は吸気通路５２およびリード弁
より成る逆止弁２８を介してシリンダ５内壁面の吸気口
、ピストン４の開口２９を通ってピストンを冷却しなが
らピストン４裏部よりクランク室８に吸入される。クラ
ンク室８内には混合気と共にクランクシャフトやピスト
ンを潤滑するための潤滑油も吸入される。クランク室８
内で攪拌された混合気は、潤滑油ミストと一諸にクラン
ク室底部に開口した新気流人口３１より細長い第１掃気
通路３０を通って、結合部１７に流入する。この結合部
１７およびその下流は第１実施例と同様な構成、作用を
なし、よって、細長い第２掃気通路１８内を混合気が高
速度で脈動し燃料の気化が促進される。後は第１実施例
の場合と同様である。なお、第５図　　　　−に示すよ
うに、細長い第１掃気通路３０には、適切な容積を有す
るダンパー室５３が設けられ、両方の気筒のいずれか一
方へ混合気が増量又はＭｌしないように第１掃気通路３
０内の脈動波を抑制している。このダンパー室５３の入
口部分に制御弁（図示せず）を設け、特定の運転域での
みダンパー室５３の効果が得られるようにしてもよい。

空気のみを供給する第２吸気系Ｂの構成および作用は第
１実施例の場合とまったく同様であるので説明は省略す
る。ただし、第２実施例では、全運転域における燃料供
給を第１吸気系Ａに設けた燃料インジェクタ５１のみで
行ない、所定負荷以上の運転域では主としてシリンダヘ
ッド３に取付けた点火栓５４により点火燃焼するように
した。もっとも、第２実施例においても第１実施例の場
合と同様、燃焼室６へ直接燃料（軽油）を噴射する燃料
インジェクタを設けてすべての運転域で自己着火燃焼さ
せるようにしてもよい。

第６図は３気筒の２サイクル内燃機関に過給手段として
クランク室圧縮機構を設けた実施例の概念図であり、第
７図はその場合の気筒間の位相が１２０°ずつづれてい
ることを示したものである。

このように３気筒の場合であっても、いずれか１気筒の
クランク室に圧縮機構を設ければよく、気筒の配置によ
っては細長い掃気通路１８を一層短かくすることもでき
る。又この場合残りのクランク室を過給機６０として用
いることもできる。

〔発明の効果〕

本発明では、位相のずれた気筒間で脈動の干渉が得られ
るので、従来のように各気筒ごとに独立して細長い掃気
通路を設けていた場合と比べ、細長い掃気通路の長さを
大幅に短縮でき、機構を簡素化することができる。過給
手段として機械式過給機や排気過給機を用いても、細長
い掃気通路内に脈動が作れるので燃料の気化が促進でき
、自己着火が可能となる。この場合、クランク室圧縮を
用いる必要が無くなり、潤滑油が掃気通路に流入し燃焼
することが無くなる。従って、潤滑油の消費低減、潤滑
油の燃焼によるカーボン、煙を大幅に減少することがで
きる。また、過給手段としてクランク室圧縮を用いた場
合でも、一部の気筒を過給のために用いれば良く、従っ
てスロットル弁、燃料供給装置を最小限度設けるだけで
よい。また一部の気筒に供給された潤滑油のみが消費さ
れる結果、潤滑油の消費量を大幅に低減することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の複数気筒２サイクル内燃機関の第１実
施例の概略断面図、第２図は同実施例の気筒間の位相を
示す図、第３図は同実施例の掃気通路の配置を示す図、
第４図は本発明の第２実施例の概略断面図、第５図は同
実施例の掃気ポートの配列を示す図、第６図は３気筒に
した第３実施例の概念図、第７図は同実施例の気筒間の
位相を示す図である。 １・・・クランクケース、 ２・・・シリンダブロック、 ３・・・シリンダヘッド、 ７・・・燃料インジェクタ、 ８・・・クランク室、 １２・・・第１スロットル弁、 １５・・・第１機械式過給機、 １６・・・補助燃料インジェクタ、 １７・・・結合部、 １８・・・細長い掃気通路、 １９・・・断面積の大きい掃気通路、 ２５・・・第１掃気ポート、 ４０・・・第２掃気通路、 ４３・・・逆止弁、 ４４・・・第２掃気ポート、 ６０・・・第２機械式過給機。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、２以上の気筒を有する複数気筒２サイクル内燃機関
   において、各気筒のピストン行程を互いにずらせ、一端
   で各気筒のシリンダ燃焼室に開口する比較的断面積の大
   きい掃気通路の他端を細長い掃気通路に接続し、各気筒
   の上記細長い掃気通路を等長位置で互いに結合し、掃気
   通路の該結合部へ過給手段により加圧された空気又は空
   気・燃料の混合気を供給することにより、空気又は混合
   気を燃焼室へ供給するようにした複数気筒２サイクル内
   燃機関。 ２、前記過給手段を、機関自体の回転が伝達されて回転
   する機械式過給機とした特許請求の範囲第１項記載の２
   サイクル内燃機関。 ３、細長い掃気通路の前記集合部の上流を少なくとも１
   つの気筒のクランク室に接続すると共に、該クランク室
   に空気又は混合気を供給する逆止弁を有する吸気通路を
   設け、クランク室にて空気又は混合気を過給するように
   した特許請求の範囲第１項記載の２サイクル内燃機関。 ４、細長い掃気通路を加熱する手段を備えた特許請求の
   範囲第１項記載の２サイクル内燃機関。 ５、２以上の気筒を有する複数気筒２サイクル内燃機関
   において、各気筒のピストン行程を互いにずらせ；一端
   で各気筒のシリンダ燃焼室に開口する比較的断面積の大
   きい掃気通路の他端を細長い掃気通路に接続し、各気筒
   の上記細長い掃気通路を等長位置で互いに結合し、掃気
   通路の該結合部へ第１過給手段により加圧されかつ第１
   スロットル弁により流量制御された空気又は空気・燃料
   の混合気を供給することにより、空気又は混合気を燃焼
   室へ供給する第１吸気系と；機関の所定負荷以上の運転
   域で、各シリンダ燃焼室に開口する空気掃気ポートより
   第２過給手段により加圧されかつ第２スロットル弁によ
   り流量制御された空気を燃焼室内へ供給する第２吸気系
   と；を含んで成る複数気筒２サイクル内燃機関。