JPS62214229A - 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サ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ポートより燃
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）。

また、２サイクル内燃機関において、クランク室から燃
焼室へ向かう掃気道路に機関負荷に応じて流路を絞る制
御弁を設は掃気流速を増加させるもの（特開昭５８−５
３６３１号、実開昭５５−１７９２８号）、あるいは軽
負荷には複数の掃気通路の一方を閉じるもの（特開昭５
７−６８５１７号）等が知られている。

〔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−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。

また、上述の特開昭５８−５３６３１号、実開昭５５−
１７９２８号、特開昭５７−６８５１７号に開示された
２サイクル内燃機関によれば、掃気通路を絞ることによ
り燃焼室に流入する混合気の流速を高めることはできる
が、逆に燃焼室への混合気の流入速度を抑制し、残留排
気ガスとの間で高温雰囲気を創生し、自己着火燃焼を促
進するということは困難である。

〔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、負荷に応じ
て流路を絞る制御弁を設けた吸気通路を介してクランク
室をリード弁室に連絡し、燃焼室シリンダに開口する掃
気ポートを前記リード弁室に連結し、クランク室に対す
る前記制御弁上流６二燃料を供給し、ピストンの上昇時
はり−ド弁又はクランク軸に同期して作動する開閉弁を
介して新気を前記リード弁室に吸入すると共に前記吸気
通路の制御弁を介してクランク室に吸入し、ピストンの
下降時にはクランク室から前記吸気通路の制御弁、リー
ド弁室および掃気ポートを介して燃焼室シリンダに新気
を吸入するようになした２サイクル内燃機関が提供され
る。吸気通路は制御弁により適切に絞られるので、ピス
トン上昇時クランク室へ流入する新気、即ち混合気は流
速が高められ霧化が促進される。一方、ピストン下降時
クランク室から燃焼室へ流入しようとする混合気は、制
御弁から所要容積のあるリード弁室に一旦流入するので
、ここで流速が低下された後掃気ポートから燃焼室に流
入する。

〔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１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、１
１は吸気管、１８は排気ポート、１９は排気絞り弁、２
０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リード
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。リード弁室２８は吸気通
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。この吸気通路３１の入口付近には、後述のような機
関の負荷に応じて流路を絞る制御弁３２が設けられてい
る。排気ポート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掃気ポート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。排気ポート１８に対向する位
置でシリンダ５に開口する第２掃気ポート３４の通路は
リード弁室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２８、第１掃気ポート３
３および第２掃気ポート３４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。

軽中負荷運転域では、制御弁３２はサーボモータ３６に
より吸気通路３１の流路面積が小さくなるように絞られ
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、絞られた吸気通路３１を経てリード弁室２８
の圧力を低下する。よって、リード弁２７が開弁して新
気（混合気）はり一ド弁室２８に流入し、リード弁室２
８および第１掃気ポート３３、第２掃気ポート３４の各
通路に新気が充満した後に、絞られた吸気通路３１によ
り高速となってクランク室８に吸入される。

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
一部が再度絞られた吸気通路３１を高速で流れてリード
弁室２８に流入する。その際、高速の新気はリード弁室
２８の容積により流速が減じられる。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
ポート３３および第２掃気ポート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
気ポート１８へ吹き抜けることなく、高温の残留排気ガ
スとの間で成層化が達成され、そのまま圧縮行程に移り
断熱圧縮される結果、圧縮行程末期に自己着火燃焼が生
じる。特に、第２掃気ポート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、このような軽中
負荷運転域では、排気ポート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
。また、この時は第２吸気系Ｂにある過給機２０は駆動
されていない。高負荷運転域では、制御弁３２がサーボ
モータ３６により大きく開かれる。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）は
吸気通路３１を通って素早くかつ大量にクランク室８に
吸入される。ピストン４の下降時はクランク室８の新気
は再び吸気通路３１を通ってリード弁室２８に流入し、
第１掃気ポート３３および第２掃気ポート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ポート４４で直接シリンダ
５の内壁面の排気ポート１８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が大きく開いている負荷負荷域であっ
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
ポート４４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
排気ポート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掃気ポート３３および第２掃気
ポート３４よりシリンダ５内へ流入する。空気掃気ポー
ト４４より流入する空気の一部は排気ポート１８へ吹き
抜けるが、第１掃気ポート３３および第２掃気ポート３
４より流入する混合気は空気掃気ポート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わる頃にシリ
ンダ５の排気ポート１８から比較的遠い位置に流入され
るので、混合気の排気ポート１８への吹き抜けが防止さ
れる。なお、エアフローメーク２２、機関回転センサ４
７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、燃料インジ
ェクタ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３６等がコントロールされる。

第１図の実施例においては燃料はリード弁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（ただし、制御弁より３２は上流）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。また、第１図に示す実
施例では、クランクケース１の内外壁面を断熱材６１　
、６２で被覆し、クランク室８内へ流入した新気が外気
の影響により温度低下を招くのを防止している。また、
クランク室８内のクランクシャフトやピストン２等を潤
滑するためのオイルは、特に図示していないが、分離給
油装置により供給され、混合気を共にクランク室８内に
吸入される。

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。

第２図〜第４図は吸気通路３１に設けられる制御弁３２
の各実施例である。第２図の制御弁３２ａは、通路３１
の一側に設けた回転軸６５を中心にクランク室（８）側
に向けて回転可能な板状の弁体６６と、この弁体６６に
設けた穴６７をクランク室側に開閉するように弁体６６
自体に取付けられたリード弁６８とから成る。弁体６６
のクランク室（８）側にはリード弁６８のストッパ６９
が退避する逃げ溝７０が設けられ、弁体６６の全開時の
吸気抵抗を減少させるようにしである。この実施例では
、ピストンの上昇時、弁体６６の絞り開度によらずリー
ド弁６８を介して新気をクランク室（８）に吸入できる
。逆にピストン下降時はり一ド弁室（２８）に流れる新
気をより一層絞ることができる。

第３図の制御弁３２ｂは通路３１の中心軸７２で回転す
るバタフライ弁７３と、このバクフライ弁７３に設けた
り−ド弁７４とから成る。７５はリード弁のストッパで
ある。この実施例でも第２図と同様、リード弁７４によ
りクランク室（８）側への新気を絞り部分によらずに導
入することができると共に、絞り部分が両側に２個所と
なるので、絞られた新気の流れが互いに干渉し、流速を
一層凍する効果がある。

第４図の制御弁３２ｃは半円筒形のロークリバルブで構
成している。クランク室（８）側への新気の流れは半円
筒外周部８１に沿ってスムーズに絞られるが、逆にクラ
ンク室（８）からリード弁室（２８）側へ流れる新気は
半円筒内周部８２に沿った流れＥが絞り部を通る新気の
流れＦと衝突して乱流となるのでリード弁室（２８）で
流速が減じられる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、特に軽中負荷域では、制御弁３２が絞
られているので、この絞り効果とリード弁室２８の容積
効果により、新気のクランク室８への流入の際は流速が
急激に高められることにより混合気の燃料成分の霧化が
促進され、一方シリンダ燃焼室５へ流入する際はり−ド
弁室２８で混合気の流速が急激に減少されることにより
燃焼室５内の高温の残留排気ガスを撹乱することなく混
合気との間で成層化が達成され自己着火燃焼を可能にす
ることができる。

【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２サイクル内燃機関で
使用する制御弁の第１実施例の断面図、第３図は制御弁
の第２実施例の断面図、第４図は制御弁の第３実施例の
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・・・排気ポート、　　２０・・・機械式過給機
、２５・・・燃料インジェクタ、 ２７・・・リード弁、　　　　２８・・・リード弁室、
３１・・・吸気通路、 ３２　、３２ａ　、　３２ｂ　、　３２ｃ　−・・制御
弁、３３・・・第１掃気ポート、３４・・・第２掃気ポ
ート、５０・・・制御・演算ユニット。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、負荷に応じて流路を絞る制御弁を設けた吸気通路を
   介してクランク室をリード弁室に連絡し、燃焼室シリン
   ダに開口する掃気ポートを前記リード弁室に連結し、ク
   ランク室に対する前記制御弁上流に燃料を供給し、ピス
   トンの上昇時は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新気を前記リード弁室に吸入すると
   共に前記吸気通路の制御弁を介してクランク室に吸入し
   、ピストンの下降時にはクランク室から前記吸気通路の
   制御弁、リード弁室および掃気ポートを介して燃焼室シ
   リンダに新気を吸入するようになした２サイクル内燃機
   関。 ２、掃気ポートは、燃焼室シリンダに開口する排気ポー
   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
   掃気ポートと、排気ポートに対向する位置に設けた第２
   掃気ポ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、制御弁は、クランク室側への流速を増加し、リード
   弁室側への流速を減少する構造を有する特許請求の範囲
   第１項記載の２サイクル内燃機関。