JPS62165528A - 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サイクル内燃機関に関し、特にピストンの往
復動により新気が内燃機関のクランク室に供給され、こ
のクランク室内で新気の過給が行われる２サイクル内燃
機関に関する。

〔従来の技術〕

２与イクル内燃機関において、クランク室を短い吸気通
路を介してリード弁室に連結し、リード弁室に流入した
混合気を素早くクランク室に吸入させると共にピストン
の下降行程の際にクランク室で過給した新気をリード弁
室を介して燃焼室シリンダに開口する掃気ボートより燃
焼室に流入せしめるようにしたものは既に提案されてい
る（特開昭５９−２２６２２７号）。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述の特開昭５９−２２６２２７号に開示された２サイ
クル内燃機関によれば、リード弁室に流入した混合気は
素早くクランク室に吸入されかつクランク室からり一ド
弁室を介して燃焼室に供給されるため、混合気の燃料成
分は脈動流の影響をあまり受けず、従って霧化特性が良
好でない、という問題がある。

ｃ問題点を解決するための手段および作用〕このような
問題点を解決するために、本発明によれば、クランク室
を細長い吸気通路を介してリード弁室に連結し、ピスト
ンの往復運動により新気をリード弁又はクランク軸に同
期して作動する開閉弁を介して前記リード弁室へ流入せ
しめると共に細長い吸気通路を介してクランク室へ吸入
するように構成し、燃焼室シリンダに開口する掃気ボー
トを前記リード弁室に連結したことを特徴とする２サイ
クル内燃機関が提供される。細長い吸気通路では新気が
高速度で往復動するので混合気の燃料成分は強い脈動の
影響で霧化又は気化が促進する。

更に、前記細長い吸気通路をバイパスして前記リード弁
室とクランク室とを連結する比較的太くかつ短いバイパ
ス吸気通路を設け、該バイパス通路に所定運転域以外の
運転時に開く制御弁を設けた２サイクル内燃機関も提案
される。所定運転域以外、例えば高負荷運転域は、バイ
パス吸気通路が開き、大量の新気がほとんどこのバイパ
ス吸気通路を往復動する。

〔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図は本発明の第１実施例であって、１はクランクケ
ース、２はクランクケース１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はピストン、５はシリンダ、７は点火栓、
８はクランクケース１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、１８は排気ボート、１９は排気絞り弁、２０
はエンジン自体により駆動される機械式過給機、２１は
電磁クラッチ、２２はエアフローメータ、２３はエアク
リーナ、５０は演算・制御ユニットをそれぞれ示す。

エアクリーナ２３のすぐ下流に設けられたエアフローメ
ータ２２によりエンジン本体に吸入される全空気量が測
定される。エアフローメータ２２の下流はエンジンの全
運転域で新気を供給する第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には、エンジンの全運転域でアクセルペダ
ル（図示せず）に連動し空気流量を制御する第１スロツ
トル弁２６が設けられる。流量制御された空気はり一ド
弁２７を介して適当な容積を有するリード弁室２８に流
入するように構成されている。

クランクケース１の外壁に円弧状に設けられた細長い吸
気通路３０の一端は二叉に分かれた１対の通路部分２９
によりリード弁室２８の側面に開口し、他端はクランク
室８の底部付近の位置でクランク室８に開口している。

リード弁室２８はまた比較的太くて短いバイパス吸気通
路３１を介してクランク室８の上部付近に連結されてい
る。このバイパス吸気通路３１の入口付近には、後述の
ような所定運転域以外の運転域で開弁する制御弁３２が
設けられ、この制御弁３２は閉弁時は制御弁３２自体が
リード弁室２８の底面の一部を規定し、また開弁時は太
くて短かいバイパス吸気通路３１の側面の一部を規定す
るように構成されている。排気ボート１８より比較的遠
い円周方向の位置でシリンダ５に開口する１対の第１掃
気ボート３３の通路は、リード弁室２８の底面両側より
略水平に延びその後上方へ略垂直に延びている。排気ボ
ート１８に対向する位置でシリンダ５に開口する第２掃
気ボート３４の通路はり−ド弁室２８の上部に連結され
ている。ウォータジャケット３５は、前記リード弁室２
８、通路部分２９、第２掃気ボート３４および細長い吸
気通路３０の周囲に延びており、これらの部分を通過す
る混合気を加熱する。なお、燃料インジェクタ２５は第
１スロツトル弁２６の下流でリード弁２７の上流に配置
されている。

所定運転域（例えば、軽中負荷域）は、制御弁３２はサ
ーボモータ３６により閉じられている。

従って、ピストン４の上昇時、クランク室８の内圧は下
がり、細長い吸気通路３０および１対の通路部分２９を
経てリード弁室２８の圧力を低下する。よって、新気（
混合気）はリード弁室２８に流入し、リード弁室２９お
よび第１掃気ボート３３、第２掃気ボート３４の各通路
に新気が充満した後に、１対の通路部分２９から紺長い
吸気通路３０を高速で通過してクランク室８に吸入させ
る。次に、ピストン４が下降し始めると、クランク室８
の内圧は上がり、その結果クランク室８内へ流入した新
気の一部が再度細長い吸気通路３０を高速で流れて１対
の通路部分２９からリード弁室２８に流入する。その際
、高速の新気は互いに衝突して流速が減じられる。リー
ド弁室２８で十分減速された新気はピストン４の下降に
より第１掃気ボート３３および第２掃気ボート３４が開
かれた後シリンダ５内に低速度で上向きに流入する。

その際、新気はシリンダ５内の排気ガスを拡散すること
なく、しかも排気ボート１日へ吹き抜けることなく、高
温の排気ガスと成層化が達成され、そのまま圧縮行程に
移り断熱圧縮される結果、圧縮行程末期に白亜着火燃焼
が生じる。特に、第２掃気ボート３４からはシリンダ５
の壁面に沿って上方へ点火栓７に向けて新気（混合気）
が流入するので、エンジン始動時又は暖機時のようにウ
ォータジャケット３５の水温が低い時や排気ガス温度の
低い低回転域においては、点火栓７によるスパークアシ
ストにより着火が確実に行なわれる。

なお、この運転域では、排気ボート１８近傍に設けた排
気絞り弁１９がサーボモータ１７によって適切に絞られ
、シリンダ５内の排気ガスの拡散を防止することによっ
てシリンダ５内に形成される高温の排気ガスと新気の成
層化を向上でき、排気ガスの温度低下を防止することが
できる。

所定運転域以外の運転域（例えば、高負荷域）は制御弁
３２がサーボモータ３６により全開とされる。従って、
ピストン４の上昇時、リード弁室２８に流入した新気（
混合気）のほとんどが太くて短かいバイパス吸気通路３
１を通って素早くかつ大量にクランク室８に吸入される
。この時、細長い吸気通路３０には新気はほとんど流入
しないので、必要以上に新気が加熱されて体積効率が低
下することはない。ピストン４の下降時はクランク室８
の新気は再び太くて短かいバイパス吸気通路３１を通っ
てリード弁室２８に流入し、第１掃気ボート３３および
第２掃気ボート３４よりシリンダ５内に流入する。

第２吸気系Ｂはエアフローメータ２２の下流で空気通路
４０に分れ、少なくとも所定負荷以上の運転域でアクセ
ルペダルに連動して開く第２スロツトル弁４２が設けら
れる。その下流には機械式過給機２０が設けられ、更に
その下流は各気筒ごとに分岐された後リード弁４３を介
して二叉に分岐した空気掃気ボート４４で直接シリンダ
５の内壁面の排気ボー）１Ｂに比較的近い位置に開口さ
れる。エンジンの高負荷運転域（即ち、前述の第１吸気
系Ａの制御弁３２が開いている高負荷域であって特に出
力を必要とする域）では、機械式過給機２０の電磁クラ
ッチ２１がＯＮとなって過給機２０のポンプが駆動され
て空気がクランク室圧力よりも高い圧力となるように過
給される。従って、第２スロツトル弁４２で流量制限さ
れた過給空気がリード弁４３を介して空気掃気ボート４
４からシリンダ５へ直接かつ高速度で早期に流入され、
シリンダ５内に残留している排気ガスを素早く排気ボー
）１８より掃気する。その後、第１吸気系Ａよりの混合
気が１対の第１掃気ボート３３および第２掃気ボート３
４よりシリンダ５内へ流入する。空気掃気ボート４４よ
り流入する空気の一部は排気ボート１８へ吹き抜けるが
、第１掃気ボート３３および第２掃気ボート３４より流
入する混合気は空気掃気ボート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わる頃にシリンダ５の
排気ボート１８から比較的遠い位置に流入するので、混
合気の排気ボート１８への吹き抜けが防止される。なお
、エアフローメータ２２、ウォータジャケット３５の水
温センサ４６、機関回転センサ４７等の信号は演算・制
御ユニット５０に入力され、これらの信号に基づいて機
関負荷等が検出され、燃料１゛ンジエクタ２５、過給機
２０の電磁クラッチ２１、排気絞り弁１９を駆動するサ
ーボモータ１７、制御弁３２を駆動するサーボモータ３
６等がコントロールされる。

上述の第１実施例において燃料はり−ド弁２７の上流に
設けた燃料インジェクタ２５より噴射され、吸入空気と
混合されるが、燃料インジェクタ２５をリード弁２７の
下流に設けてもよい。ただし、この場合、燃料噴射時期
を適切に選ぶ必要がある。また、燃料は所定運転域での
自己着火燃焼を容易にするため軽油を用いてもよい。

第２図は本発明の第２実施例を示すものである。

第１実施例（第１図）と異なる点についてのみ説明する
。第１実施例における点火栓７の代わりに、直噴式メイ
ン燃料インジェクタ２５ａをシリンダヘッド３に取付け
かつ細長い吸気通路３０に始動用の燃料を噴射するため
のパイロット燃料インジェクタ２５ｂを取付ける。パイ
ロット燃料インジェクタ２５ｂはエンジンの始動時にお
いて細長い吸気通路３０内を高速度で往復動する新気に
燃料（軽油）を噴射し新気と混合する。メイン燃料イン
ジェクタ２５ａはピストン４の圧縮行程において燃料（
軽油又はアルコール）をシリンダ５内へ噴射し、圧縮行
程末期に断熱圧縮による自己着火燃焼を生じさせる。な
お、この第２実施例では、空気掃気ボート４４は図示の
ように第１および第２掃気ボート３３　、３４が閉じた
後においても高圧の空気をシリンダ５内へ流入できるよ
うな位置に設けである。

第３図は本発明の第３実施例を示すものである。

この実施例では、第１実施例（第１図）の第２吸気系Ｂ
（空気通路４０、第２スロツトル弁４２、機械式過給機
２０、リード弁４３、空気掃気ボート４４）を具備して
いない。第２吸気系Ｂの代わりに、シリンダ５の排気ボ
ート１８に比較的近い円周方向の位置に１対の第３掃気
ボート３８を設け、これらの通路を第１掃気ボート３３
の通路に連結した。第３掃気ボート３８も第１掃気ボー
ト３３と同様、略垂直の部分と、リード弁室２８の底面
と略同レベルの底面を存する略水平の部分とを有する。

ピストン４による第３掃気ボート３８の開閉タイミング
は第１掃気ボート３３と同じになっている。所定運転域
では、細長い吸気通路３０を通過した新気が第１、第２
および第３掃気ボート３３　、３４　、３８からシリン
ダ５内に低速度で流入する。所定運転域以外の運転域で
は、クランク室８で充分加圧されかつバイパス吸気通路
３Ｉを通過した大量の新気が第１、第２、第３掃気ボー
トからシリンダ５内へ流入する。また、この第３実施例
では、第２実施例（第２図）におけるパイロット燃料イ
ンジェクタ２５ｂを有していないが、直噴式のメイン燃
料インジェクタ２５ａを有している点は第２実施例と同
じである。

なお、上記の実施例では、リード弁室２８内へ新気を吸
入するためにリード弁２７を用いたが、リード弁２７の
代わりにエンジンのクランク軸に同期して作動する、即
ちピストンの上昇行程で開き下降行程で閉じるように作
動するロータリ弁等の開閉弁（図示せず）を使用しても
よい。

〔発明の効果〕

本発明によれば、少なくとも所定運転域で新気は細長い
吸気通路３０内を高速度で往復移動する。

従って、燃料を噴射後の混合気を通過させる場合は強い
脈動流の影響で気化又は霧化を促進する。

また、直噴式のエンジンであって燃料分は細長い吸気通
路３０を流れないものにあっては、脈動流の影響で新気
の温度が上昇し、自己着火燃焼にとって良好な条件とな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例に係る２サイクル内燃機関
の概略断面図、第２図は本発明の第２実施例に係る２サ
イクル内燃機関の概略断面図、第３図は本発明の第３実
施例に係る２サイクル内燃機関の概略断面図である。 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、　　８・・・クランク室
、１８・・・排気ボート、　　２０・・・機械式過給機
、２５・・・燃料インジェクタ、 ２７・・・リード弁、　　　　２８・・・逆止弁室、３
０・・・細長い吸気通路、 ３１・・・バイパス吸気通路、 ３２・・・制御弁、　　　　　３３・・・第１掃気ボー
ト、３４・・・第２帰気ボート、 ４２・・・第２スロツトル弁、 ４４・・・空気掃気ボート、 ５０・・・制御・演算ユニット。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、クランク室を細長い吸気通路を介してリード弁室に
   連絡し、ピストンの往復運動により新気をリード弁又は
   クランク軸に同期して作動する開閉弁を介して前記リー
   ド弁室へ流入せしめると共に細長い吸気通路を介してク
   ランク室へ吸入するように構成し、燃焼室シリンダに開
   口する掃気ボートを前記リード弁室に連結したことを特
   徴とする２サイクル内燃機関。 ２、掃気ボートは、燃焼室シリンダに開口する排気ボー
   トから比較的遠い円周方向の位置に配置した一対の第１
   掃気ボートと、排気ボートに対向する位置に設けた第２
   掃気ボートとを含む特許請求の範囲第１項記載の２サイ
   クル内燃機関。 ３、リード弁室の周囲にウォータジャケットを形成し、
   リード弁室に流入する新気を加熱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、細長い吸気通路の周囲にウォータジャケットを形成
   し、該細長い掃気を通過する新気を加熱するようにした
   特許請求の範囲第１項記載の２サイクル内燃機関。 ５、クランク室を細長い吸気通路を介してリード弁室に
   連結し、ピストンの往復運動により新気をリード弁又は
   クランク軸に同期して作動する開閉弁を介して前記リー
   ド弁室へ流入せしめると共に細長い吸気通路を介してク
   ランク室へ吸入するように構成し、燃焼室シリンダに開
   口する掃気ボートを前記リード弁室に連結し、更に前記
   細長い吸気通路をバイパスして前記リード弁室とクラン
   ク室とを連結する比較的太くかつ短いバイパス吸気通路
   を設け、該バイパス吸気通路内に所定運転域以外の運転
   時に開く制御弁を設けたことを特徴とする２サイクル内
   燃機関。